一种基于陀螺仪的无线自供电鼠标及其自供电方法技术

本发明专利技术公开了一种基于陀螺仪的无线自供电鼠标及其自供电方法，属于无线鼠标技术领域，包括：鼠标壳体以及置于其中的发电装置、倍压整流电路和储能元件；发电装置包括：转子、转子支架、环形支架、转轴、线圈支架、线圈和发条；转子支架为空心圆柱，其一端固定于鼠标壳体的底板上，其内壁上设置有环形沟槽，环形支架设置于环形沟槽内，且可沿环形沟槽旋转；转子为球形磁体，通过转轴连接于环形支架上；线圈沿线圈支架的外表面排布；发条设置于转轴一端，且其两端分别与鼠标壳体和转轴相连；倍压整流电路，用于将发电装置产生的交流电转换为直流电压，给储能元件充能。本发明专利技术能够提高无线自供电鼠标中发电装置的发电功率，实现对鼠标的持续供电。持续供电。持续供电。

【技术实现步骤摘要】
一种基于陀螺仪的无线自供电鼠标及其自供电方法


[0001]本专利技术属于无线鼠标
，更具体地，涉及一种基于陀螺仪的自供电鼠标及其自供电方法。

技术介绍

[0002]近些年来，随着无线传输技术，微能量收集技术的发展，鼠标的形态发生了有线
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无线
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无线自供电的革新，无线自供电技术已成为鼠标未来发展方向之一。传统的无线鼠标依靠充电电池或干电池供电，因鼠标功耗较大，需频繁更换电池，不仅给消费者带来不便，增加了使用成本，更造成严重的资源浪费，并且废弃电池中含有大量的铅、汞等重金属有害物质，如果回收处理不妥当的话，会加重环境污染。而选用锂电池或镍氢可充电电池的无线鼠标往往需要频繁充电，如长时间不用或忘记充电，将给使用带来不便。
[0003]目前常见的鼠标自供电系统设计将收集能量集中在人体使用鼠标做功上，而实际使用中人体使用鼠标做功很小，以此为目标收集能量不足以给鼠标独立供电。
[0004]申请公布号为CN104750274A的专利技术专利公开了一种鼠标自供电系统。该自供电系统收集鼠标滚轮转动能量，并采用电磁感应及压电效应两种方式进行发电。通过利用鼠标滚轮转动，经过齿轮增速箱增速，完成闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，同时带动滑轮敲击悬臂梁式压电发电片，使两部分都能产生电能，并利用储能单元将两者电能合并,充入锂电池储存用以鼠标供电，充分收集了鼠标滚轮转动能量，提高了发电功率。但依靠鼠标滚轮转动的方式受人手指力量制约，较难产生很大的发电功率，不能实现持续独立对鼠标供电。
[0005]申请公布号为CN106125960A的专利技术专利公开了一种鼠标自供电系统。该自供电系统利用鼠标移动或晃动过程中导体的惯性，通过电磁感应进行发电。该系统由第一转轴，偏心轮，第一环状导体，第一磁体等组成。第一转轴与鼠标枢装连接，当鼠标被晃动或移动时，偏心轮受滚性力作用往复摆动，带动第一环状导体往复摆动，由于第一磁体固定在鼠标壳中，两者的相对运动导致第一环状导体环形截面的磁通量发生往复变化，产生感应电流输出。但该自供电系统的结构设计受导体惯性影响，无法应对鼠标剧烈运动的情况，导致发电功率存在一个较小的上限值。
[0006]总的来说，现有的无线自供电鼠标，由于结构和能量收集方式的限制，发电功率较低，无法持续对鼠标进行供电。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种基于陀螺仪的无线自供电鼠标，其目的在于，提高无线自供电鼠标中发电装置的发电功率，实现对鼠标的持续供电。
[0008]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于陀螺仪的无线自供电鼠标，包括：鼠标壳体，以及设置于鼠标壳体内的基于陀螺仪旋转的电磁式发电装置、倍压整流电路和储能元件；发电装置包括：转子、转子支架、环形支架、转轴、线圈支架、线圈和发
条；转子支架为空心圆柱，其一端固定于鼠标壳体的底板上；转子支架的内壁上沿周向设置有与环形支架的形状相匹配的环形沟槽，环形支架设置于环形沟槽内，且可沿环形沟槽周向旋转；转子为球形磁体，通过转轴连接于环形支架上；线圈支架包括上支架和下支架，上支架和下支架相互分离地固定于鼠标机壳，且分别设置于转子的上、下侧；线圈沿线圈支架的外表面排布；发条设置于转轴一端，且其两端分别与鼠标壳体和转轴相连；倍压整流电路，其输入端与线圈的两端相连，其输入端与储能元件相连，用于将发电装置产生的交流电转换为直流电压，给储能元件充能。
[0009]本专利技术所提供的基于陀螺仪的无线自供电鼠标，其中的发电装置为基于陀螺仪原理的结构，其中的转子既可以沿转轴旋转，又可以沿环形沟槽旋转，且转子周围排布有线圈，基于该结构，在发电过程中，外部的旋转运动会转换为高速的磁体运动，以动铁的方式收集转子旋转机械能，有效提高发电功率，实现对鼠标的持续供电。
[0010]进一步地，线圈支架中的上支架和下支架均为空心半球壳，由此能够提高能量收集效率。
[0011]进一步地，线圈自中心面向上下两端排布；中心面为过转轴，且与转子支架端面平行的平面。
[0012]本专利技术中，发电装置中的感应电场在电场中心面紧贴磁体处取得最大值，并且向磁体外发散，逐渐减小；本专利技术中，线圈在线圈支架上自电场中心面向上下两端排布，能够取得较大的发电功率。
[0013]在一些可选的实施例中，线圈的排布形状为球形；采用这种线圈排布方式，每匝线圈的输出功率较大，提高线圈利用率。
[0014]在一些可选的实施例中，线圈的排布形状为圆柱形；采用这种线圈排布方式，线圈输出的总功率较大，整体发电功率较大。
[0015]进一步地，转子支架在鼠标壳体的底板上的安装位置处，设置有开口。
[0016]按照本专利技术的另一个方面，提供了一种上述基于陀螺仪的无线自供电鼠标的自供电方法，包括：使转子沿转轴转动第一预设时间后，释放转子并使转子随环形支架沿环形沟槽旋转第二预设时间。
[0017]由于在鼠标的实际使用过程中，可收集的能量较少，无法满足发电功率的要求，本专利技术将发电过程从鼠标的使用过程中分离出来，通过外加扭转力的方式使转子按照特定的方式旋转，基于陀螺仪原理，发电装置将收集到足够的能量并存储到储能元件中，实现对鼠标的持续供电。
[0018]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：（1）本专利技术所提供的基于陀螺仪的无线自供电鼠标，其中的发电装置为基于陀螺仪原理的结构，其中的转子既可以沿转轴旋转，又可以沿环形沟槽旋转，且转子周围排布有线圈，基于该结构，在发电过程中，外部的旋转运动会转换为高速的磁体运动，以动铁的方式收集转子旋转机械能，有效提高发电功率，实现对鼠标的持续供电。
[0019]（2）本专利技术对于鼠标中发电装置的线圈排布方式进行了优化，通过球形排布方式，可使每匝线圈的输出功率较大；通过圆柱形排布方式，可是线圈总的输出电压较大；特定的线圈排布方式与陀螺仪旋转原理相配合，实现了机械能电能转化率的最大化。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例提供的基于陀螺仪的无线自供电鼠标的俯视图。
[0021]图2为本专利技术实施例提供的基于陀螺仪的无线自供电鼠标的侧视图。
[0022]图3为本专利技术实施例提供的基于陀螺仪的无线自供电鼠标的整体结构图。
[0023]图4为本专利技术实施例提供的发电装置示意图。
[0024]图5为本专利技术实施例提供的球形线圈的排布方式示意图。
[0025]图6为本专利技术实施例提供的球形线圈的排布方式纵切图。
[0026]图7为本专利技术实施例提供的陀螺仪原理图。
[0027]图8为本专利技术实施例提供的转子空间磁通密度模竖直方向分量分布图。
[0028]图9为本专利技术实施例提供的转子空间感应电压分布图。
[0029]图10为本专利技术实施例提供的球形线圈的电压与时间关系仿真图。
[0030]图11为本专利技术实施例提供的倍压整流电路的拓扑结构示意图。
[0031]图12为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于陀螺仪的无线自供电鼠标，其特征在于，包括：鼠标壳体，以及设置于所述鼠标壳体内的基于陀螺仪旋转的电磁式发电装置、倍压整流电路和储能元件；所述发电装置包括：转子、转子支架、环形支架、转轴、线圈支架、线圈和发条；所述转子支架为空心圆柱，其一端固定于所述鼠标壳体的底板上；所述转子支架的内壁上沿周向设置有与所述环形支架的形状相匹配的环形沟槽，所述环形支架设置于所述环形沟槽内，且可沿所述环形沟槽周向旋转；所述转子为球形磁体，通过所述转轴连接于所述环形支架上；所述线圈支架包括上支架和下支架，所述上支架和所述下支架相互分离地固定于所述鼠标机壳，且分别设置于所述转子的上、下侧；所述线圈沿所述线圈支架的外表面排布；所述发条设置于所述转轴一端，且其两端分别与所述鼠标壳体和所述转轴相连；所述倍压整流电路，其输入端与所述线圈的两端相连，其输入端与所述储能元件相连，用于将所述发电装置产生的交流电转换为直流电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕鑫盛，彭晗，顾天逸，陈益华，刘先超，肖洪飞，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：