一種車載三維自發電座椅的製作方法
2023-05-17 14:59:16
專利名稱：一種車載三維自發電座椅的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種自發電的座椅，尤其涉及一種車載三維自發電座椅。
背景技術：
各種交通設備在行駛途中均會產生顛簸震動與前後晃動，造成能量的流失，同時也會對乘客造成衝擊，產生不適感。如果這部分振動的能量進行收集轉化與利用，可以節約大量能源，提高乘客的舒適度，如果同時能夠將這些電能加以合理利用，將會極大方便乘客，極大提高乘車體驗。現有的一些能量轉換裝置多為簡單的線圈與磁體相對運動的形式發電，其發電效率低，電壓小，且電流、輸出不穩定，如專利201020570877《一種發電座椅》，雖然它提出了一種振動機械能轉化為電能的結構，但該結構過於簡單，只有一個齒輪帶動電機發電，而且每次坐下的時候才能發電，可以利用的能量小，所以其發電效率低，應用價值不高；專利CN201110259920.1《發電座椅》，採用一種上下振動帶動線圈運動發電的結構，利用的是單次坐下的時候的電能，能量密度低；其彈簧長度過長，整體發電裝置體積過大，安裝、美觀方面均不理想，採用線圈發電，發電效率不高；專利CN201220371957.3《光伏發電座椅》採用太陽能電池板發電，其成本較高；太陽能發電板易損壞，不牢固；且大多數座椅安裝在室內無陽光直接照射，故難以推廣，使用價值不高。因此，本領域的技術人員致力於開發一種車載三維自發電座椅，將坐入座椅時引起的上下晃動所產生的能量和各種交通設備在行駛途中左右和前後晃動產生的能量轉換為電能。
發明內容
有鑑於現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種車載三維自發電座椅，高效地將這種振動以及晃動的能量轉化為電能，並將電能合理利用。為實現上述目的，本發明提供了一種車載三維自發電座椅，其特徵在在於，包括振動發電裝置和晃動發電裝置，所述振動發電裝置和所述晃動發電裝置安裝在所述車載三維自發電座椅的坐墊內；所述振動發電裝置包括外殼和振動發電結構；所述振動發電裝置的外殼包括上套筒、下套筒、上擋板和下擋板，所述上套筒和所述下套筒相互接合，所述上套筒的上表面和所述上擋板相連接，所述下套筒的下表面與所述下擋板相連；所述振動發電裝置的所述振動發電結構包括齒條、金屬板、回彈彈簧、左側發電機和右側發電機、一組增速齒輪、左側棘輪和右側棘輪、左側飛輪和右側飛輪；所述金屬板垂直固定在所述下擋板的中心位置，所述回彈彈簧連接所述振動發電裝置外殼的所述上、下擋板，所述齒條與所述上擋板固定垂直連接在一起；在所述金屬板的上部有三個鑽孔:中央孔、左側孔和右側孔，所述中央孔位於所述振動發電裝置的中心位置，所述左側孔和所述右側孔關於所述中央孔的中心軸對稱；所述增速齒輪固定在所述中央孔內，包括同軸的第一齒輪和第二齒輪，所述增速齒輪的所述第一齒輪與所述齒條嚙合，所述第一齒輪的尺寸小於所述第二齒輪的尺寸；所述左側棘輪固定在所述左側孔上，所述左側棘輪、所述左側飛輪和所述左側發電機同軸連接，所述左側棘輪包括同軸的第三齒輪和第四齒輪，並且所述左側棘輪的所述第三齒輪與所述增速齒輪的所述第二齒輪嚙合，所述左側棘輪的所述第四齒輪與所述左側發電機上的固結齒輪嚙合，所述第三齒輪的尺寸小於所述第四齒輪的尺寸；所述右側棘輪固定在所述右側孔上，所述右側棘輪、所述右側發電機和所述右側飛輪的結構是所述左側棘輪、所述左側發電機和所述左側飛輪的結構關於所述中央孔的所述中心軸鏡像對稱；所述左側棘輪和所述右側棘輪是單向的；
所述晃動發電裝置包括外殼、發電線圈板、兩個永磁體和滾珠，所述滾珠與所述外殼的底板相接觸，所述發電線圈板位於所述滾珠上面，所述發電線圈板、所述滾珠和所述外殼位於所述兩個永磁體之間，所述發電線圈板的外側繞有密集匝數的絕緣銅線。
進一步地，所述振動發電裝置安裝於所述坐墊的上層，所述晃動發電裝置安裝於所述坐墊的下層，所述振動發電裝置和所述晃動發電裝置之間用分隔木板隔開
進一步地，所述的一種車載三維自發電座椅，其中包括四組所述振動發電裝置，所述四組振動發電裝置分別安裝於所述車載自發電座椅的坐墊的四個角處。
進一步地，所述振動發電裝置的所述上、下套筒為圓柱形套筒，並且所述上、下套筒的邊緣均有凸起，所述上、下套筒採用鋁合金製成。
進一步地，所述振動發電裝置的所述齒條的上部是焊接在所述上擋板上的，所述金屬板是焊接在所述下擋板上的；所述齒條的材料為鋼，所述金屬板的材料為鋁合金。
進一步地，所述振動發電裝置所述左側棘輪與所述右側棘輪的轉向是相反的。
進一步地，所述的車 載三維自發電座椅，還包括蓄電池、整流電路和充電電路，所述振動發電裝置或所述晃動發電裝置發出的電流依次進入所述整流電路、所述充電電路後進入所述蓄電池中。
進一步地，所述振動發電裝置的所述下套筒的底側開小孔，所述發電機上連有導線，所述導線穿過所述小孔連接到所述整流電路。
進一步地，所述晃動發電裝置的所述發電線圈板為方形木板；所述發電線圈板上纏繞的絕緣銅線連接到所述整流電路。
進一步地，所述晃動發電裝置的所述外殼的內壁有若干彈簧。
在本發明的一個較佳實施方式中，提供了一種車載三維自發電座椅，其包括振動發電裝置和晃動發電裝置。振動發電裝置振動發電裝置一般為4組，分別位於座椅坐墊的4角，每組振動發電裝置均包括外殼和內部的振動發電結構。振動發電裝置的外殼包括上、下圓柱形套筒和上、下擋板。振動發電裝置的振動發電結構包括齒條、金屬板、回彈彈簧、左側發電機和右側發電機、一組增速齒輪、左側棘輪和右側棘輪、左側飛輪和右側飛輪，齒條和上擋板固定連接在一起，回彈彈簧的兩側分別於上、下擋板相連，金屬板垂直安裝在下擋板的中心。金屬板的上部開有三個小孔:中央孔、左側孔和右側孔。中央孔位於整個振動發電裝置的中心，左側孔和右側孔關於中央孔的中心軸對稱。增速齒輪、左側棘輪和右側棘輪均由兩個齒輪同軸固定而成；增速齒輪包括第一齒輪和第二齒輪，左側棘輪包括第三齒輪和第四齒輪，右側棘輪包括第五齒輪和第六齒輪；第一齒輪的尺寸小於第二齒輪的尺寸，第三齒輪的尺寸小於第四齒輪的尺寸，第五齒輪的尺寸小於第六齒輪的尺寸。增速齒輪固定在中央孔上，左側棘輪固定在左側孔上，右側棘輪固定在右側孔上。左側棘輪、左側飛輪和左側發電機同轉軸且相連在一起。右側棘輪、右側發電機和右側飛輪的結構與左側棘輪、左側發電機和左側飛輪的結構關於中央孔的中心軸鏡像對稱。其中，左側棘輪和右側棘輪都是單向棘輪，左側棘輪的轉向和有側棘輪的轉向是相反的。晃動發電裝置包括外殼、發電線圈板、永磁體和滾珠。發電線圈板和滾珠位於外殼內，外殼包圍發電線圈板和滾珠位於兩個永磁體之間。發電線圈板為一方形木板，在其外側繞有密集匝數的絕緣銅線線圈。滾珠一般為4顆，發電線圈板通過滾珠與外殼的底板相連；此外在晃動發電裝置的外殼的內部還設有彈簧。本發明的車載三維自發電座椅還包括整流電路、充電電路和蓄電池。交通設備在運行過程中會發生上下的振動和前後左右的晃動。本發明車載三維自發電座椅將這種上下振動和前後左右晃動所產生的機械能量轉化成了電能。在交通設備發生下\上振動時時，振動發電裝置的上擋板被壓下\彈回，同時固定在上擋板的齒條也向下\上運動，由於齒條與增速齒輪的第一齒輪相嚙合，所以齒條的向下運動帶動了增速齒輪的第一齒輪和第二齒輪共同轉動；增速齒輪的第二齒輪與左、右側棘輪的第三齒輪和第五齒輪相嚙合，增速齒輪也就帶動了左\右側棘輪轉動；左、右側棘輪的第四齒輪和第六齒輪與發電機的固結齒輪嚙合，左\右側棘輪也就帶動了左\右側發電機產生轉動以發電。同時在左、右側棘輪和左、右側發電機之間的飛輪可以儲存較多的機械能，以使左、右側發電機可以平穩持續發電。左、右側發電機發出的電通過導線弓丨出與外圍電路連接在一起。在交通設備在運行過程中會出現前後左右的晃動，晃動發電裝置的發電線圈板通過4個滾珠會在外殼的底板上出現晃動，由於外殼包圍的發電線圈板和滾珠位於永磁體之間，所以發電線圈板的晃動切割了加在其垂直方向側磁感線，從而產生了電流，產生的電流有發電線圈板上的導線引出並與整流電路連接在一起。由振動發電裝置和晃動發電裝置產生的電流與整流電路相連，以獲得更加平穩的電流，再將其通過充電電路衝入蓄電池中，蓄電池為外部應用電路供電。本發明的車載三維自發電座椅，採用一種新型巧妙的機械傳動結構，高效地將交通工具在行駛途中出現的上下、左右和前後的晃動所產生的能量轉化為電能。並且本發明的振動發電裝置利用回彈彈簧、增速齒輪、棘輪和飛輪，大幅提高了發電效率，使得發電機可以進行平穩、持續的進行發電過程。同時本發明的車載三維自發電座椅將電能儲存在蓄電池中，以應對交通工具對電能的不同需要，主要為1.交通工具本身的用電，如照明和電子顯示設備等；2.USB供電系統，方便乘客對行動裝置充電。由此達到節約能源和方便乘客的目的。以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發明的目的、特徵和效果。
圖1是本發明的車載三維自發電座椅的坐墊內的振動發電裝置和晃動發電裝置分布剖面圖2是本發明的車載三維自發電座椅的振動發電裝置的分布平面圖3是本發明的車載三維自發電座椅的振動發電裝置的分布的側視圖4是本發明的車載三維自發電座椅的振動發電裝置的內部結構圖5是本發明的車在三維自發電座椅的振動發電裝置的內部剖面圖6是本發明的車載三維自發電座椅的晃動發電裝置的內部結構圖7是本發明的車載三維自發電座椅的晃動發電裝置的內部側視圖。
具體實施方式
下面結合附圖來說明本發明的一種車載三維自發電座椅的具體實施例。
本發明的一種車載三維自發電座椅包括:振動發電裝置100和晃動發電裝置200。振動發電裝置100和晃動發電裝置200安裝在車載三維自發電座椅的坐墊內；坐墊分為兩層，上層安裝振動發電裝置100，下層安裝晃動發電裝置200，兩層之間由分隔木板隔開，具體如圖1所示。
振動發電裝置100—般為4組，分別位於座椅坐墊的四角。如圖2所示。每組振動發電裝置100都包括外部的外殼和內部的振動發電結構。振動發電裝置100的外殼由上、下兩個圓柱形套筒相互連接而成，上部的套筒為上套筒1，下部的套筒為下套筒2，並且，上套筒的上表面有上擋板3，下套筒的底面有下擋板4，如圖3和4所示。並且上、下套筒的邊緣均有凸起，以防止在彈起過程中上、下套筒滑出。在本發明的一個較佳實施例中，上、下套筒採用鋁合金的材料，尺寸為Φ 120x150mm。
振動發電裝置100的內部的振動發電結構如圖4和5所示，振動發電結構包括:回彈彈簧5、齒條6、金屬板7、增速齒輪8、左側棘輪10和右側棘輪9、左側發電機12和右側發電機11、左側飛輪14和右側飛輪13。上下擋板之間焊有一回彈彈簧5，回彈彈簧5的焊接位置靠近上擋板3和下擋板4的圓心，回彈彈簧5在初始位置時已有一定的壓縮量，使得上擋板3和下擋板4分別抵住上套筒I和下套筒2。齒條6垂直焊接在上擋板3的下表面上。金屬板7垂直焊接在下擋板4的上表面的中心。並且在金屬板7的上部、整個振動發電裝置的中心位置開中央孔，並且在中央孔的兩側開左側孔和右側孔，左側孔和右側孔關於中央孔的中心軸對稱。增速齒輪8包括同軸的第一齒輪和第二齒輪，第一齒輪的尺寸小於第二齒輪的尺寸。增速齒輪8的第一和第二齒輪轉速相同，且其第一齒輪與齒條6哨合。通過左側轉軸固·定在左側孔上的棘輪為左側棘輪10，左側棘輪10也包括第三齒輪和第四齒輪，第三齒輪的尺寸小於第四齒輪的尺寸，並且左側棘輪10的第三齒輪與增速齒輪8的第二齒輪嚙合；左側發電機12、左側飛輪14與左側棘輪10同左側轉軸，並且連接在一起，左側發電機12的固結齒輪與左側棘輪10的第四齒輪嚙合，左側飛輪14與左側轉軸通過鍵連接。右側棘輪10、右側發電機11和右側飛輪13的結構與左側棘輪10、左側發電機12和左側飛輪14的結構關於中央孔的中心軸鏡像對稱:通過右側轉軸固定在右側孔上的棘輪為右側棘輪9，右側棘輪9包括第五齒輪和第六齒輪,第五齒輪的尺寸小於第六齒輪的尺寸，並且右側棘輪9的第五齒輪與增速齒輪8的第二齒輪嚙合；右側發電機11、右側飛輪13與右側棘輪9同右側轉軸，並且連接在一起，右側發電機11的固結齒輪與右側棘輪9的第六齒輪嚙合，右側飛輪13通過螺釘固定在右側轉軸上。在本發明的一個較佳實施例中，齒條6、增速齒輪8、左側棘輪10和右側棘輪9材料均為鋼，左側發電機12和右側發電機11均選用MITSUMI直流電機。金屬板7的材料為鋁合金。在交通工具上下振動時，振動發電裝置100的上套筒I和下套筒2也會隨之上下運動。上套筒I向下運動時，上擋板3也會隨之向下運動，並且帶動齒條6也向下運動，由於齒條I與增速齒輪8的第一齒輪相嚙合，增速齒輪8的第二齒輪與左側棘輪10的第三齒輪嚙合，左側棘輪10的第四齒輪與左側發電機12的固結齒輪嚙合，所以齒條6帶動增速齒輪8轉動，進而帶動左側棘輪10轉動，再帶動左側發電機12轉動發電；由於棘輪是單向轉動的，所以在上套筒I向下運動時，右側棘輪9是空轉的。在上套筒彈回時，上擋板3向上運動，帶動齒輪6向上運動,進而增速齒輪8反向轉動,帶動右側棘輪9轉動,最後帶動右側發電機11發電，此時左側棘輪10空轉。由於左側棘輪10和右側棘輪9是單向轉動，所以可以更好地配合飛輪，將上擋板3每次做的功儲存在飛輪中，以減少能量的損失。此外，振動發電裝置100的下套筒的底側開孔，發電機發出的電流經由導線由此引出，並連接到整流電路。本發明的這種振動發電裝置100利用彈簧上彈的能量，將能量的利用效率增加了近一倍，同時還能達到更好的減震效果。並且增速齒輪8和棘輪都大幅提高了轉速，這樣上擋板3移動很小的距離就可使發電機獲得較大的轉速，同時飛輪可以儲存較多的機械能，棘輪可以利用上擋板彈回時的能量，使得發電機可以進行平穩、持續的進行發電過程，提高了發電效率。如圖1所示，晃動發電裝置200包括發電線圈板21、外殼、滾珠22和上下位置的永磁體23，安裝在坐墊的下層；其中永磁體有上下兩個，分別固定在坐墊分隔木板的下表面與坐墊最底板的上表面，分別為南北極。如圖5和6所示，發電線圈板21位於外殼內，並且是方形的絕緣材料，在其外側纏繞有較為密集匝數的絕緣銅線，形成線圈。發電線圈板21通過滾珠22與外殼的底板24相連，並且在底板24上有限制滾珠22位置的槽25，滾珠22隻能在槽25內滑動。外殼的內部上還有若干彈簧26。外殼包圍著發電線圈板21和滾珠22處於永磁體之間，使得永磁體產生的磁感線垂直通過發電線圈板21的線圈。在本發明的一個較佳實施例中，滾珠22 —般米用4個鋼質滾珠,發電線圈板21 —般米用木質材料。當交通工具在剎車、加減速、轉彎的時候都會發生前後左右的晃動，這樣發電線圈板21也會隨之發生晃動，切割在其垂直方向上永磁體產生的磁感線從而產生的電流。而且發電線圈板21與外殼底板24是通過滾珠22間接相連的，這也就充分減小了發電線圈板21和外殼地板24之間的摩擦力。並且外殼內壁上的若干彈簧26減緩了發電線圈板21的衝力，而且還可使發電線圈板21藉助彈簧26的彈力往復運動，以提高發電效率。晃動發電裝置200產生的電流由自發電線圈板21線圈上的導線引出後連接到整流電路上。本發明的車載三維自發電座椅還包括整流電路、充電電路和蓄電池。振動發電裝置100和晃動發電裝置200發出的電流與整流電路相連接，獲得平穩電流，再將其通過充電電路衝入蓄電池中。蓄電池為外部應用電路供電。以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術無需創造性勞動就可以根據本發明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發明的構思在 現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護範圍內。
權利要求
1.一種車載三維自發電座椅，其特徵在於，包括振動發電裝置和晃動發電裝置， 所述振動發電裝置和所述晃動發電裝置安裝在所述車在三維自發電座椅的坐墊內； 所述振動發電裝置包括外殼和振動發電結構； 所述振動發電裝置的外殼包括上套筒、下套筒、上擋板和下擋板，所述上套筒和所述下套筒相互接合，所述上套筒的上表面和所述上擋板相連接，所述下套筒的下表面與所述下擋板相連； 所述振動發電裝置的所述振動發電結構包括齒條、金屬板、回彈彈簧、左側發電機和右側發電機、一組增速齒輪、左側棘輪和右側棘輪、左側飛輪和右側飛輪；所述金屬板垂直固定在所述下擋板的中心位置，所述回彈彈簧連接所述振動發電裝置外殼的所述上、下擋板，所述齒條與所述上擋板固定垂直連接在一起；在所述金屬板的上部有三個鑽孔:中央孔、左側孔和右側孔，所述中央孔位於所述振動發電裝置的中心位置，所述左側孔和所述右側孔關於所述中央孔的中心軸對稱；所述增速齒輪固定在所述中央孔內，包括同軸的第一齒輪和第二齒輪，所述增速齒輪的所述第一齒輪與所述齒條嚙合，所述第一齒輪的尺寸小於所述第二齒輪的尺寸；所述左側棘輪固定在所述左側孔上，所述左側棘輪、所述左側飛輪和所述左側發電機同軸連接，所述左側棘輪包括同軸的第三齒輪和第四齒輪，並且所述左側棘輪的所述第三齒輪與所述增速齒輪的所述第二齒輪嚙合，所述左側棘輪的所述第四齒輪與所述左側發電機上的固結齒輪嚙合，所述第三齒輪的尺寸小於所述第四齒輪的尺寸；所述右側棘輪固定在所述右側孔上，所述右側棘輪、所述右側發電機和所述右側飛輪的結構是所述左側棘輪、所述左側發電機和所述左側飛輪的結構關於所述中央孔的所述中心軸鏡像對稱；所述左側棘輪和所述右側棘輪是單向的； 所述晃動發電裝置包括外殼、發電線圈板、兩個永磁體和滾珠，所述滾珠與所述外殼的底板相接觸，所述發電線圈板位於所述滾珠上面，所述發電線圈板、所述滾珠和所述外殼位於所述兩個永磁體之間，所述發電線圈板的外側繞有密集匝數的絕緣銅線。
2.如權利要求1所述的一種車載三維自發電座椅，其中所述振動發電裝置安裝於所述坐墊的上層，所述晃動發電裝置安裝於所述坐墊的下層，所述振動發電裝置和所述晃動發電裝置之間用分隔木板隔開。
3.如權利要求1所述的一種車載三維自發電座椅，包括四組所述振動發電裝置，所述四組振動發電裝置分別安裝於所述車載自發電座椅的所述坐墊的四個角處。
4.如權利要求1所述的一種車載三維自發電座椅，其中所述振動發電裝置的所述上、下套筒為圓柱形套筒，並且所述上、下套筒的邊緣均有凸起，所述上、下套筒採用鋁合金製成。
5.如權利要求1所述的一種車載三維自發電座椅，其中所述振動發電裝置的所述齒條的上部是焊接在所述上擋板上的，所述金屬板是焊接在所述下擋板上的；所述齒條的材料為鋼，所述金屬板的材料為鋁合金。
6.如權利要求1所述的一種車載三維自發電座椅，其中所述振動發電裝置所述左側棘輪與所述右側棘輪的轉向是相反的。
7.如權利要求1所述的一種車載三維自發電座椅,還包括蓄電池、整流電路和充電電路，所述振動發電裝 置或所述晃動發電裝置發出的電流依次進入所述整流電路、所述充電電路後進入所述蓄電池中。
8.如權利要求6所述的一種車載三維自發電座椅，其中所述振動發電裝置的所述下套筒的底側開小孔，所述發電機上連有導線，所述導線穿過所述小孔連接到所述整流電路。
9.如權利要求6所述的一種車載三維自發電座椅，其中所述晃動發電裝置的所述發電線圈板為方形木板；所述發電線圈板上纏繞的絕緣銅線連接到所述整流電路。
10.如權利要求1所述的一種車載三維自發電座椅，其中所述晃動發電裝置的所述外殼的內壁有若干彈簧。
全文摘要
本發明公開了一種車載三維自發電座椅，包括振動發電裝置和晃動發電裝置。振動發電裝置和晃動發電裝置分別位於座椅坐墊內。振動發電裝置包括外殼和振動發電結構。振動發電裝置的外殼包括兩個上下套筒和上下擋板，振動發電結構包括彈簧、齒條、金屬板、增速齒輪、左右側棘輪、左右側發電機、左右側飛輪。晃動發電裝置包括外殼、發電線圈板、滾珠和永磁體，發電線圈板通過滾珠與外殼底板相連。在車體振動時，齒條帶動增速齒輪轉動，隨之帶動棘輪轉動，從而帶動發電機發電。在車體晃動時，線圈切割垂直方向的磁感線產生電流。此外振動發電裝置和晃動發電裝置產生的電流經由導線接入整流電路和充電電路，最後充入蓄電池中，方便為外部應用電路供電。
文檔編號A47C1/00GK103230176SQ20131015697
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月28日 優先權日2013年4月28日
發明者姚曄, 蘇康寧, 盧思宇 申請人:上海交通大學