行李箱发电器.pdf

本发明公开了一种行李箱发电器，当拉动行李箱时，滚轮滚动，依次通过转轴、整向器、整向器的输出轴、一级输出齿轮、一级输入齿轮、一级输入驱动轴、增速齿轮组、二级输出轴、二级输出齿轮、二级输入齿轮，最后传递到发电机的动力输入轴，从而使发电机的转子进行高速旋转，实现高效地发电。本发明设计了负载切换转盘，能够根据使用条件和应用需要切换行李箱发电器的负载从而控制其发电功率，发电功率越小则拉动行李箱所需的拉力越小。本发明还设计了自适应开关，当储能模块充电饱和时，能够自动断开行李箱发电器电路，使行李箱发电器处于开路状态，此时发电功率为零，从而使行李箱拉动时行李箱发电器对其阻力最小。

权利要求书
1.  一种行李箱发电器，其特征在于：该发电器包括箱体（21）、设置在所述箱体（21）底部的转轴（3）、安装在所述转轴（3）上的滚轮（2）、设置在箱体（21）内部并由转轴（3）驱动的发电单元（1）、与所述发电单元（1）输出端连接的电能处理单元（24）；
所述发电单元（1）包括与所述转轴（3）连接的整向器（4）、沿动力传输方向依次连接设置的一级输出齿轮（6）、一级输入齿轮（7）、增速齿轮组（9）、二级输出齿轮（11）、二级输入齿轮（12）和发电机（14）；所述一级输出齿轮（6）安装在整向器（4）的输出轴（5）上并与一级输入齿轮（7）啮合，所述二级输出齿轮（11）与二级输入齿轮（12）啮合，所述二级输入齿轮（12）安装在发电机（14）的动力输入轴（13）上；
所述整向器（4）包括设置在转轴（3）上的第一单向机构（17）和第二单向机构（18）、安装在所述第一单向机构（17）上的第一锥齿轮（16）、安装在所述第二单向机构（18）上的第二锥齿轮（19）、同时与所述第一锥齿轮（16）和第二锥齿轮（19）啮合的第三锥齿轮（20），以及与所述第三锥齿轮（20）固定连接的输出轴（5）；
所述的电能处理单元（24）包括依次连接的接口电路（25）、负载切换转盘（26）、自适应开关（27）、储能模块（30）和USB接口（31）；所述负载切换转盘（26）由不同阻值档位的电阻构成，并设置在箱体（21）的外侧。

2.  根据权利要求1所述的一种行李箱发电器，其特征在于：所述的自适应开关（27）由开关管（28）和光耦器件（29）组成，所述光耦器件（29）包括发光二极管和光敏三极管；所述负载切换转盘（26）的输出端同时与开关管（28）的输入端和光敏三极管的集电极连接，还通过电阻与开关管（28）的控制端连接，所述开关管（28）的输出端与发光二极管的正端连接，发光二极管的负端与储能模块（30）相连，光敏三极管的射极与开关管（28）的控制端连接；所述开关管（28）为微MOS管或模拟开关。

3.  根据权利要求1或2所述的一种行李箱发电器，其特征在于：所述的第一单向机构（17）和第二单向机构（18）为单向轴承或单向离合器。

4.  根据权利要求1或2所述的一种行李箱发电器，其特征在于：所述一级输入齿轮（7）固定在一级输入驱动轴（8）上，所述二级输出齿轮（11）固定在二级输出轴（10）上。

5.  根据权利要求1或2所述的一种行李箱发电器，其特征在于：所述第一单向机构（17）和第二单向机构（18）的锁止方向相反。

说明书行李箱发电器

技术领域
本发明属于机电技术领域，涉及一种行李箱发电装置。

背景技术
便携式电子设备通常使用一次或二次电池进行供电，这些电池的有限电量严重限制了便携式电子设备在户外长时间使用，而发展一些体积小巧且便于携带的发电装置来进行发电正是解决这一问题有效途径。当人户外旅行或作业时很多情况下都随身携带着行李箱或工具箱，于是在行李箱或工具箱上安装小巧的发电器就可以解决一些便携式电子设备的供电问题。
尽管较长时间以来利用行李箱进行发电的技术受到一些研究者的关注，一些设计巧妙的发电器纷纷被提出，然而在市场上当前仍几乎难以找到安装有发电器的行李箱产品。现有行李箱发电器难以得到广泛使用，究其原因虽然可能多种多样，但是有两个问题是普遍存在的：一是行李箱发电器的发电效率较低，难以获得较大的电能输出；二是行李箱发电器的输出负载不能根据使用者的体力进行灵活调节，从而使得当使用者体力充沛且需要行李箱发电器发电时由于负载偏低而输出电能过小，而当使用者体力不足时由于行李箱发电器的负载偏大而拉动行李箱较为困难。

发明内容
技术问题：本发明提供一种能够将行李箱滚轮前后滚动产生的机械能转换成电能，从而为电子设备充电，特别是提高了发电效率，可根据使用者的体力进行灵活调节发电机外接负载的行李箱发电器。
技术方案：本发明的行李箱发电器，包括箱体、设置在所述箱体底部的转轴、安装在所述转轴上的滚轮、设置在箱体内部并由转轴驱动的发电单元、与所述发电单元输出端连接的电能处理单元。发电单元包括与所述转轴连接的整向器、沿动力传输方向依次连接设置的一级输出齿轮、一级输入齿轮、增速齿轮组、二级输出齿轮、二级输入齿轮和发电机。所述一级输出齿轮安装在整向器的输出轴上并与一级输入齿轮啮合，所述二级输出齿轮与二级输入齿轮啮合，所述二级输入齿轮安装在发电机的动力输入轴上。整向器包括设置在转轴上的第一单向机构和第二单向机构、安装在所述第一单向机构上的第一锥齿轮、安装在所述第二单向机构上的第二锥齿轮、同时与所述第一锥齿轮和第二锥齿轮啮合的第三锥齿轮，以及与所述第三锥齿轮固定连接的输出轴。电能处理单元包括依次连接的接口电路、负载切换转盘、自适应开关、储能模块和USB接口；所述负载切换转盘由不同阻值档位的电阻构成，并设置在箱体的外侧。
本发明的优选方案中，自适应开关由开关管和光耦器件组成，所述光耦器件包括发光二极管和光敏三极管；所述负载切换转盘（26）的输出端同时与开关管的输入端和光敏三极管的集电极连接，还通过电阻与开关管（28）的控制端连接，所述开关管的输出端与发光二极管的正端连接，发光二极管的负端与储能模块相连，光敏三极管的射极与开关管的控制端连接；所述开关管为微MOS管或模拟开关。
本发明的优选方案中，第一单向机构和第二单向机构为单向轴承或单向离合器。
本发明的优选方案中，一级输入齿轮固定在一级输入驱动轴上，所述二级输出齿轮固定在二级输出轴上。
本发明的优选方案中，第一单向机构和第二单向机构的锁止方向相反。
本发明行李箱发电器，当拉动行李箱时，滚轮滚动，依次通过转轴、整向器、整向器的输出轴、一级输出齿轮、一级输入齿轮、一级输入驱动轴、增速齿轮组、二级输出轴、二级输出齿轮、二级输入齿轮，最后传递到发电机的动力输入轴，从而使发电机的转子进行高速旋转。
本发明使用了整向器将无论是顺时针或逆时针的旋转运动转换成沿某一设定方向的单向旋转运动；使用了增速齿轮来增大发电机的转速；使用了接口电路来整流和稳压；使用了负载切换转盘来控制接入的负载；使用了自适应开关来控制行李箱发电器的工作状态。
本发明的行李箱滚轮固定在转轴上。当行李箱滚轮滚动时，转轴随之转动，转轴带动整向器的齿轮转动，转动可以分为顺时针和逆时针转动两种，经过整向器的作用，在输出轴上的输出齿轮始终只沿同一个方向进行旋转运动。一级输出齿轮带动增速齿轮组转动，二级输出齿轮又推动二级输入齿轮高速转动，从而使发电机工作产生电能，所产生的电能，通过储能模块存储起来，并由USB接口给用电设备供电。
本发明的发电机输出由导线连接到电能处理单元，电能处理单元的负载切换转盘，能够切换行李箱发电器的负载，从而控制行李箱发电器的发电效率，发电效率越小，则拉动行李箱所需的拉力越小。
本发明的电能处理单元中自适应开关能够控制行李箱发电器的工作状态，当储能模块充电饱和时，能够自动断开行李箱发电器电路，使行李箱发电器处于开路状态，此时发电功率为零，从而使行李箱拉动时，发电器对其阻力最小。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明能够实现将行李箱滚轮滚动时产生的机械能转换成电能，由于使用了整向器，可以保持发电机的转子始终朝着同一方向进行旋转；使用了由多级齿轮构成的增速齿轮组，可以将原来行李箱滚轮的低速转动通过增速齿轮组转换为发电机转子的高速旋转。经过整向器和增速齿轮组的共同作用，行李箱的滚轮无论是做顺时针或逆时针转动，行李箱发电器中发电机的转子只能按某一设定方向进行单向、高速地转动，与现有的行李箱发电器相比，大幅度提高了发电效率。在本发明还使用了负载切换转盘，根据使用者的体力进行灵活调节，控制行李箱发电器的负载，负载越小，拉动行李箱所需的力量越小。另外，本发明还使用了自适应开关，当储能模块充电饱和时，自适应开关能够自动断开行李箱发电器的电路，使行李箱发电器处于开路状态，此时行李箱发电器无外接负载，发电功率为零，它对拉动行李箱时的阻力从而最小。

附图说明
图1为发电单元的结构示意图；
图2为整向器的结构示意图；
图3为行李箱发电器的结构示意图；
图4为接口电路的示意图。
图中有：1-发电单元；2-滚轮；3-转轴；4-整向器；5-整向器输出轴；6-一级输出齿轮；7-一级输入齿轮；8-一级输入驱动轴；9-增速齿轮组；10-二级输出轴；11-二级输出齿轮；12-二级输入齿轮；13-动力输入轴；14-发电机；15-导线；16-第一锥齿轮；17-第一单向机构；18-第二单向机构；19-第二锥齿轮；20-第三锥齿轮；21-行李箱箱体；22-拉杆；23-拉杆固定套；24-电能处理单元；25-接口电路；26-负载切换转盘；27-自适应开关；28-开关管；29-光耦器件；30-储能模块；31-USB接口。

具体实施方式
以下结合实施例和说明书附图对本发明创造作进一步的详细说明。
如图1、图2、图4所示，本发明提供了一种行李箱发电器，该发电器包括箱体21、设置在所述箱体21底部的转轴3、安装在所述转轴3上的滚轮2、设置在箱体21内部并由转轴3驱动的发电单元1、与所述发电单元1输出端连接的电能处理单元24；所述发电单元1包括与所述转轴3连接的整向器4、沿动力传输方向依次连接设置的一级输出齿轮6、一级输入齿轮7、增速齿轮组9、二级输出齿轮11、二级输入齿轮12和发电机14；所述一级输出齿轮6安装在整向器4的输出轴5上并与一级输入齿轮7啮合，所述二级输出齿轮11与二级输入齿轮12啮合，所述二级输入齿轮12安装在发电机14的动力输入轴13上；所述一级输入齿轮7固定在一级输入驱动轴8上，所述二级输出齿轮11固定在二级输出轴10上。滚轮2的前后滚动通过整向器4和增速齿轮组9，转换为发电机14的转子进行单向、高速的旋转运动，从而大幅提高发电效率。所述的电能处理单元24可以安装于行李箱箱体21的任何部位，通过USB接口31供用电设备使用。
如图1、图2所示，本发明整向器4包括设置在转轴3上的第一单向机构17和第二单向机构18、安装在所述第一单向机构17上的第一锥齿轮16、安装在所述第二单向机构18上的第二锥齿轮19、同时与所述第一锥齿轮16和第二锥齿轮19啮合的第三锥齿轮20，以及与所述第三锥齿轮20固定连接的输出轴5。所述的第一单向机构17和第二单向机构18为单向轴承或单向离合器，本发明的一种优选实施例中，两单向机构装配成锁止方向相反，即，如果一个单向机构在行李箱前进时处于同锥齿轮锁止的状态，另一个单向机构在行李箱后退时处于同锥齿轮锁止的状态，两者离合动作方向相反，就可实现在行李箱前进和后退时均可发电。本发明的另一种实施例中，两单向机构装配成锁止方向相同，即，在行李箱前进时，同时处于与各自对应锥齿轮锁止状态，离合动作方向相同，只在行李箱前进方向发电。
如图1、图2、图4所示，行李箱滚轮2滚动时，转轴3随之转动，转轴3带动第一锥齿轮16、第二锥齿轮19转动，转动可以分为顺时针转动和逆时针转动两种，经过整向器4的作用，在输出轴5上的一级输出齿轮6始终只有同一种旋转方向。一级输出齿轮6带动增速齿轮组9转动，二级输出齿轮11又推动二级输入齿轮12高速转动，从而使发电机14工作产生电能，所产生的电能，通过储能模块30存储起来，储能模块30给用电设备供电。
如图4所示，本发明的电能处理单元24，包括依次连接的接口电路25、负载切换转盘26、自适应开关27、储能模块30和USB接口31。接口电路25，该电路有整流和稳压功能。负载切换转盘26，由不同阻值档位的电阻构成，并设置在箱体21的外侧；负载切换转盘26能够切换行李箱发电器的负载，从而控制行李箱发电器的发电效率，发电效率越小，则拉动行李箱所需的拉力越小。所述的自适应开关27由开关管28和光耦器件29组成，所述光耦器件29包括发光二极管和光敏三极管；所述负载切换转盘26的输出端同时与开关管28的输入端和光敏三极管的集电极连接，还通过电阻与开关管28的控制端连接，所述开关管28的输出端与发光二极管的正端连接，发光二极管的负端与储能模块30相连，光敏三极管的射极与开关管28的控制端连接；所述开关管28为微MOS管或模拟开关。当行李箱发电器发电并给储能模块30充电或为外电路供电的时候，开关管28的控制端为高电平，自适应开关27处于导通状态；当储能模块30充电饱和时，光耦器件29的发光二极管不发光，光敏三极管的射极输出低电平，拉低开关管28的控制端，从而使开关管28关闭，这样，自适应开关27就断开了，此时行李箱发电器处于开路状态，此时无外接负载，发电器对行李箱拉动的阻力最小。

上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。