一种自适应悬浮发电背包、装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种自适应悬浮发电背包、装置及其控制方法，所述装置包括支撑架、载荷板、线圈组件、永磁体、加速度传感器及充电电池；所述永磁体和加速度传感器分别设于所述载荷板上；所述支撑架上设有导轨，所述载荷板与导轨滑动连接；所述线圈组件包括滑块、绕制于滑块上的线圈和连接于支撑架上的驱动机构；所述线圈通过导线连接充电电池的充电端；所述滑块与驱动机构传动连接；所述驱动机构能够根据加速度传感器所采集的信号，控制滑块带动线圈靠近或远离所述永磁体。本发明专利技术能够自适应载荷板的运动状态，达到较好的悬浮减重及发电效果。

A knapsack, device and control method of adaptive suspended generation

【技术实现步骤摘要】
一种自适应悬浮发电背包、装置及其控制方法
本专利技术涉及一种自适应悬浮发电背包、装置及其控制方法，属于箱包

技术介绍
悬浮发电背包，既能够减负节约体力，又能够收集走路时背包竖直方向振动产生的能量，可以适应不同天气状况，不同的运动状态，非常完美的解决了人们户外运动舒适性和实用性的需求。2019年11月8日中国专利数据库公开了一种悬浮发电背包，该背包采用多个永磁发电机，将行走时背包竖直方向上的机械能转换成电能给电源充电，并产生减负效果。但由于背包和背板之间使用永磁发电装置衔接，会产生较大的摩擦阻力，并且此背包在行走和奔跑时，永磁体和线圈之间产生的阻尼力都是恒定的，并不会随着运动状态的不同来调节，不能让背包一直处于悬浮状态中，因此减重及发电效果有限。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种自适应悬浮发电背包、装置及其控制方法，能够自适应载荷板的运动状态，达到较好的悬浮减重及发电效果。为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：第一方面，本专利技术提供了一种自适应悬浮发电装置，包括支撑架、载荷板、线圈组件、永磁体、加速度传感器及充电电池；所述永磁体和加速度传感器分别设于所述载荷板上；所述支撑架上设有导轨，所述载荷板与导轨滑动连接；所述线圈组件包括滑块、绕制于滑块上的线圈和连接于支撑架上的驱动机构；所述线圈通过导线连接充电电池的充电端；所述滑块与驱动机构传动连接；所述驱动机构能够根据加速度传感器所采集的信号，控制滑块带动线圈靠近或远离所述永磁体。结合第一方面，进一步的，所述导轨上套设有弹簧，所述弹簧的一端与载荷板连接，另一端与支撑架连接。结合第一方面，进一步的，所述支撑架包括四块支撑板，四块支撑板围成中空框架结构。结合第一方面，进一步的，所述永磁体设有若干个，分成两组，呈直线形分布于载荷板的两侧；所述线圈组件与两组永磁体相对应的设有两个。结合第一方面，进一步的，所述导轨设有两根，两导轨相互平行，所述载荷板对应每根导轨设置有至少两个滑环，所述滑环套于导轨上。结合第一方面，进一步的，所述驱动机构包括固定座、固定于固定座上的驱动电机和与驱动电机输出轴传动连接的丝杆，所述丝杆与滑块螺纹连接。结合第一方面，进一步的，所述固定座上还连接有滑杆，所述滑块通过轴承与滑杆滑动连接。第二方面，本专利技术提供了一种自适应悬浮发电背包，包括背包本体和前述任一项自适应悬浮发电装置，所述背包本体设于载荷板上。第三方面，一种前述任一项自适应悬浮发电装置的控制方法，所述方法包括如下步骤：根据预设的时间间隔采集载荷板加速度，根据载荷板加速度确定其运动频率；根据载荷板加速度及运动频率判断载荷板是否处于谐振状态：若是，则返回上一步；否则，发送控制信号至驱动机构，以控制滑块带动线圈靠近或远离所述永磁体，循环调节直到载荷板处于谐振状态。结合第三方面，进一步的，所述时间间隔不大于5分钟。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：配置了线圈组件、永磁体和加速度传感器，线圈组件的驱动机构能够根据加速度传感器所采集的信号调节线圈组件中线圈与永磁体的间距，根据运动状态自适应调节载荷板振动阻尼，以使载荷板处于谐振悬浮状态，实现较好的悬浮减重及电能收集效果；弹簧作为动力传递部件，也在一定程度上能够实现悬浮减重。附图说明图1是根据本专利技术实施例提供的自适应悬浮发电装置的结构示意图；图2是图1的另一方向结构示意图；图3是图1中载荷板的结构示意图；图4是图1线圈组件的结构示意图；图5是根据本专利技术实施例提供的一种自适应悬浮发电装置的电路原理框图；图6是根据本专利技术实施例提供的一种自适应悬浮发电装置的控制方法流程图。图中：1、支撑架；2、导轨；3、载荷板；4、线圈组件；41、固定座；42、滑块；43、线圈；44、丝杆；45、滑杆；5、充电电池；6、弹簧；7、加速度传感器；8、永磁体；9、滑环；10、传输线。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1至4所示，本专利技术实施例提供了自适应悬浮发电装置，包括支撑架1、载荷板3、线圈组件4、永磁体8、加速度传感器7及充电电池5。支撑架1上设有导轨2，载荷板3通过导轨2与支撑架1滑动连接。线圈组件4包括滑块42、线圈43和驱动机构。线圈43绕制与滑块42上，与永磁体8相靠近，构成永磁发电机构。驱动机构固定于支撑架1上，用于驱动滑块42远离或靠近永磁体8，以改变线圈43与永磁体8的距离。永磁体8和加速度传感器7分别固定于载荷板3上，与载荷板3同步运动。当线圈43与永磁体8发生相对运动时，线圈43切割磁感线所产生的电能通过传输线10传输至充电电池5，为充电电池5充电。加速度传感器7采用三轴加速度传感器7，驱动机构可以根据加速度传感器7所采集的加速度信号控制滑块42带动线圈43靠近或远离所述永磁体8，以调节载荷板3振动阻尼，以使载荷板3处于谐振悬浮状态，实现较好的悬浮减重及电能收集效果。为了减轻悬浮发电装置的重量，支撑架1采用中空框架结构，由上、下、左、右四块支撑板围成。为使载荷板3能够更加平稳的运行，本专利技术实施例中共为载荷板3配置两根导轨2，两根导轨2相互平行，连接于上支撑板和下支撑板之间。载荷板3上对应每根导轨2均设有一对滑环9，滑环9套设于导轨2上，可以通过螺钉固定于载荷板3上。滑环9的长度不宜过长，以减少与导轨2之间的接触摩擦，滑环9与导轨2的接触面应足够光滑，必要时涂抹润滑油，以减少两者之间的摩擦阻力。永磁体8可以选用小型强力磁铁，为保证线圈43周围分布有较强的磁场，本专利技术实施例中永磁体8共设有两组，每组配置若干个永磁体8，从上至下呈直线形分布于载荷板3上。对应于两组永磁体8，线圈组件4也设置有两个，两个线圈组件4的线圈43均通过传输线10与充电电池5的充电端连接，为充电电池5提供电能。载荷板3的下方还设有弹簧6，弹簧6套设于导轨2上，弹簧6一端与载荷板3连接，另一端与支撑架1的下支撑板连接，弹簧6能够有助于载荷板3处于谐振悬浮状态。弹簧6作为重要的动力传递部件，其刚度系统的选择可以按照下述公式进行计算得到：式中：k为弹簧6的刚度系数；m为载荷板3及与载荷板3连接的所有部件(包括载荷)的总重量，在本实施例中m取5kg；ω为运动角频率，本实施例中选取人在步行时的运动频率f0＝2Hz，ω＝2πf0；振动阻尼力为0时为理想状态，k为最佳取值。本专利技术实施例中驱动机构包括固定座41、固定于固定座41上的驱动电机和与驱动电机输出轴传动连接的丝杆44，所述丝杆44与滑块42螺纹连接。固定座41上还连接有滑杆45，滑杆45用于对滑块42进行运动导向。滑块42可以通过轴承与滑杆45滑动连接，轴承能够减少滑块42与滑杆45之间的摩擦阻力。由于线圈43的水平移动所需力矩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自适应悬浮发电装置，其特征在于，包括支撑架（1）、载荷板（3）、线圈组件（4）、永磁体（8）、加速度传感器（7）及充电电池（5）；所述永磁体（8）和加速度传感器（7）分别设于所述载荷板（3）上；所述支撑架（1）上设有导轨（2），所述载荷板（3）与导轨（2）滑动连接；/n所述线圈组件（4）包括滑块（42）、绕制于滑块（42）上的线圈（43）和连接于支撑架（1）上的驱动机构；所述线圈（43）通过导线连接充电电池（5）的充电端；所述滑块（42）与驱动机构传动连接；所述驱动机构能够根据加速度传感器（7）所采集的信号，控制滑块（42）带动线圈（43）靠近或远离所述永磁体（8）。/n

【技术特征摘要】
1.一种自适应悬浮发电装置，其特征在于，包括支撑架（1）、载荷板（3）、线圈组件（4）、永磁体（8）、加速度传感器（7）及充电电池（5）；所述永磁体（8）和加速度传感器（7）分别设于所述载荷板（3）上；所述支撑架（1）上设有导轨（2），所述载荷板（3）与导轨（2）滑动连接；
所述线圈组件（4）包括滑块（42）、绕制于滑块（42）上的线圈（43）和连接于支撑架（1）上的驱动机构；所述线圈（43）通过导线连接充电电池（5）的充电端；所述滑块（42）与驱动机构传动连接；所述驱动机构能够根据加速度传感器（7）所采集的信号，控制滑块（42）带动线圈（43）靠近或远离所述永磁体（8）。


2.根据权利要求1所述的自适应悬浮发电装置，其特征在于，所述导轨（2）上套设有弹簧（6），所述弹簧（6）的一端与载荷板（3）连接，另一端与支撑架（1）连接。


3.根据权利要求1所述的自适应悬浮发电装置，其特征在于，所述支撑架（1）包括四块支撑板，四块支撑板围成中空框架结构。


4.根据权利要求1所述的自适应悬浮发电装置，其特征在于，所述永磁体（8）设有若干个，分成两组，呈直线形分布于载荷板（3）的两侧；所述线圈组件（4）与两组永磁体（8）相对应的设有两个。


5.根据权利要求1所述的自适应悬浮发电装置，其特征在于，所述导轨（2）设有两根，两...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹自平，杨志远，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32