专利名称：健身运动蓄能发电方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发电方法及设备，具体涉及一种健身运动蓄能发电方法及系统。
背景技术：
随着技术的进步，人们的生产生活对电的依赖性已很高，遇上用电高峰压电或停电，家庭生活及办公往往极不方便，许多人不得已添置小型柴汽油发电机，而当前电力的供应主要依赖火电，火电的一再增容对资源和环境造成巨大的损害，且庞大高涨的消费群体和有限的石化资源产生了不可持续发展的矛盾，因此节能和发展绿色新能源已成为各国政策的要求。另一方面，追求生活质量与身体健康已促使人们大多养成了在家和办公休息时段健身运动或在休闲运动场所健身运动的习惯，而人的健身运动可以用来发电已成共识，为此国内外许多单位和个人进行了大量的开发试验，亦提出了不少发明创意，如专利申请号201120480808.6的手摇发电机、专利申请号201210000925.7的健身运动发电机等均提出了手动或脚踏发电机的理念。但现有的这些手动或脚踏发电机技术或装置不能有效应用或推广，其原因在于:
1、技术上未考虑人为追求健康的健身运动时间有限，少则一次十余分钟，最多一般不会超过2个小时，即人力运动直接驱动装置的时间很有限，发电机工作时间有限或很短。2、技术上未考虑健身运动人力的爆发性、衰减性和不稳定性。3、发电数量小，发电质量亦难以保证，许多时候产生的电压实际上没办法对蓄电池有效充电，即便是蓄电池贮存有一点电力也没办法满足家电或办公设备对电压电流波动敏感的品质要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:克服现有健身运动手动与脚踏式发电技术中存在的不足，而提供一种健身运动蓄能发电方法及系统，解决或补充家庭及办公、休闲运动场所用电的需求，亦可做为一种解决用电高峰时压电或停电的方法，还可做为在家就业向国家电网供电创收的方案。本发明采用的技术方案是:
一种健身运动蓄能发电方法，包括依次连接的健身运动动力传输机构、蓄能机构、变速机构、发电机、控制模组和蓄电池组及基座支架，所述的健身运动动力传输机构将健身运动时产生的动能传递至蓄能机构中，使蓄能机构中的高弹性材料组产生形变，将运动做功的动能转化为蓄能机构高弹性材料组的势能，使健身运动产生的做功能量蓄积在蓄能机构中的高弹性材料，蓄能机构中的高弹性材料组的势能经稳释调整平缓地输出动能扭矩，输出的动能扭矩经变速机构变速驱动发电机产生电力；所述的控制模组为供配电成熟技术，其集成的稳压变压变频整流及充供电组件和中央处理器对发电机产生的原始电力进行处理净化，使得发电系统输出的电力能适合对电压电流波动比较敏感的家用及办公电气设备和仪器，并将剩余电力输至蓄电池组，且在发电机停止发电时段利用蓄电池组对电气设备仪器供电，多余电力可供给国家电网。上述本发明最重要的技术特征是含有蓄能机构，所述的蓄能机构中包括至少一组可储存机械能的弹性材料组及控制弹性材料组势能平缓输出的缓释机构，所述的可储存机械能的弹性材料组呈绳索状、或呈片状、或涡卷状、或螺旋状、或弹簧状、或卷簧状。所述的健身运动动力传输机构采用立姿或坐姿的脚踏式或手动式的机械动力传动机构，如齿轮或齿轮链条或皮带轮传动机构、或滚筒齿轮或皮带轮传动机构、或齿条齿轮传动机构、或其它形式动力传动机构，也可采用手动和脚踏结合的动力传动机构。一种健身运动蓄能发电系统，包括依次连接的健身运动动力传输机构、蓄能机构、变速机构、发电机、控制模组和蓄电池组；所述的健身运动动力传输机构为脚踏式或手动式机械动力传动机构，或者脚踏和手动相结合的机械动力传输机构；所述的蓄能机构为可储存机械能的弹性材料组及控制弹性材料组势能平缓输出的缓释机构。上述技术方案中，所述的弹性材料组包括至少一组绳索状、或片状、或涡卷状、或螺旋状、或弹簧状、或卷簧状的弹性材料组。所述的健身运动动力传输机构、蓄能机构、变速机构、发电机、控制模组和蓄电池组可分别进行组合，然后再组装为健身运行蓄能发电系统，即所述的蓄能机构、变速机构可集中设置在一个蓄能箱内，也可分别设置为蓄能箱和变速箱；所述的蓄能机构、变速机构和发电机可集中设置为蓄能发电机；所述的蓄能机构、变速机构、发电机和控制模组、蓄电池组也可集中设置为一个蓄能发电箱；所述的运动动力传输机构、蓄能机构或运动动力传输机构、蓄能机构和变速机构可集中设置为健身运动式蓄能箱。上述的健身运动式蓄能箱、蓄能箱、变速箱、蓄能发电机、蓄能发电箱、运动动力装置之间的组装连接方式可采用轴联接或齿轮联接或皮带轮联接或链式联接或摩擦联接。所述健身运动蓄能发电，在家庭或休闲运动场所或办公健身锻炼时段，采用健身运动装置做功定时对蓄能机构充能，也可随时使用健身运动装置做功对蓄能机构充能，也可视设置在蓄能机构初步蓄能或基本蓄足能量后连续平缓地继续运动做功，即可将健身运动的连续或不连续动能、或不稳定的随机动能，通过运动动力传输装置以势能形式储存在蓄能装置中，健身的运动能转化为蓄能装置中高弹性材料组势能，高弹性材料组中的势能平缓输出驱动发电机产生电力。所述的健身运动蓄能发电系统可由至少一套健身运动动力传动机构、蓄能机构、变速机构、发电机和一套控制模组及蓄电池组组成，即一栋楼或一个社区的所有家庭的健身运动蓄能发电装置发出的原始电力，或一栋办公大楼各层的健身运动蓄能发电装置发出的原始电力，或一个大型休闲运动场所各套健身运动蓄能发电装置发出的原始电力，可通过电线电缆输送至一套控制模组和蓄电池组，控制模组输出的电力供应本楼或本区系统用电或供给国家电力网。本发明的优点:
1、可随时将人在家或办公室健身或休闲运动场所运动时手动或脚踏的能量转化为蓄积在蓄能装置中的高弹性材料组的势能，供发电机连续运转发电，适宜设计的蓄能装置蓄足能量后可平稳地保证发电机24小时以上的连续工作。2、利用现有的成熟的电气科技成果集成的控制模组可保证家庭或公司或休闲运动场所电气设备和仪器的供电要求。3、比利用太阳能发电更高效、更方便、更经济、更有普适性。
图1为实施例1脚踏式链轮传动的蓄能发电系统示意 图2为实施例2脚踏式链轮传动含单组三副卷簧齿轮蓄能机构的蓄能发电传动装置构造原理 图3为实施例3手动拉力式传动蓄能发电系统示意 图4为实施例4手动拉力式传动含二级六副蓄能齿轮蓄能机构的蓄能发电传动装置构造原理 图5为实施例办公楼及健身房集中控制的蓄能发电系统方案示意图。
具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。实施例1:
参照图1，一种脚踏式蓄能发电系统，包括脚踏式动力传输机构1、蓄能机构2、变速机构3、发电机4、控制模组5和蓄电池组6。所述脚踏式动力传输机构I采用的是自行车或健身器材常用的脚踏板7、棘轮8、链条9和变档齿轮组11、拨档器12、轴13和齿轮10作为脚脚动力传动装置，脚踏动能经齿轮10及连接链条14 (参见图2)传至蓄能机构2，转化为蓄能机构2中高弹性材料组的势能，蓄能机构2中高弹性材料组的势能以动能扭矩形式平缓输出传递至变速机构3变速，经变速机构3变速驱动发电机4产生电力，发电机4产生的原始电力输送至控制模组5和蓄电池组6处理后对用电系统供电。实施例2:
参照图2，一种采用脚踏式链轮传动及含单组三副卷簧齿轮的蓄能机构的蓄能发电传动装置构造原理。其脚踏动力传输机构包括脚踏板7、棘轮8、链条9、变档齿轮组11、拨档器12、传动轴13、传动齿轮10和链条14。运动时脚踏动能通过齿轮10和链条14驱动蓄能机构中的传动齿轮25。其蓄能机构包括传动轴15、与轴15固定的传动齿轮25、止逆棘轮27、棘爪28、张力弹簧29，及穿过轴15可转动但不能轴向滑动的3副卷簧齿轮26，齿轮25通过链条与齿轮14连接，轴16，与轴16固定的传动齿轮31及从动齿轮30，3个从动齿轮30分别与卷簧齿轮26啮合，轴17，与轴17固定的换向齿轮32，齿轮32与上一级齿轮31啮合，传动轴18，与轴18固定的从动齿轮33、传动齿轮34，齿轮33与上一级齿轮32啮合，传动轴19，与轴19固定的从动齿轮35、稳速齿轮36，齿轮35与上一级齿轮34啮合，轴20，与轴20固定的阻尼齿轮38，阻尼齿轮38与摆叉37偏心连接，摆叉37与稳速齿轮36相连。由运动动力传动机构I传输的动能带动齿轮25和轴15旋转，由于卷簧齿轮26的蓄能弹簧内端固定在轴15上、外端固定在齿轮内套上，轴15旋转的动能扭矩转化为蓄积在3副卷簧齿轮26内的弹性势能，卷簧齿轮26内的弹性势能释放驱动从动齿轮30，通过齿轮啮合依次传递至阻尼齿轮38，阻尼齿轮38反馈能量再经摆叉37、稳速齿轮36及齿轮35控制齿轮34稳速转动，实现齿轮34和轴18的稳定旋转平缓地输出动能扭矩。其变速机构包括轴21，与轴21固定的齿轮39、齿轮40，齿轮39和上一级齿轮34啮合，轴22，与轴22固定的齿轮41、齿轮42，齿轮41和上一级齿轮40啮合，轴23，与轴23固定的齿轮43、皮带轮44，齿轮43与上一级的齿轮42啮合。变速机构输出轴23，与输出轴23固定的皮带轮44，皮带轮44经皮带46连接与发电机轴24固定的皮带轮45。实施例3:
参照图3，一种手动拉力式健身运动蓄能发电系统，包括手动弹簧拉力器的健身运动动力传输机构1、蓄能机构2、变速机构3、发电机4、控制模组5和蓄电池组6。所述的手动弹簧拉力器的健身运动动力传输机构I由手握拉绳47、双面齿杆48、弹簧49、装有单向轴承51的齿轮50、装有单向轴承55的齿轮54、及与齿轮50相连的传动轴52、与齿轮54相连的传动轴56,组成为手动式动力传输机构。齿轮54与齿杆48的上齿面哨合,齿轮50与齿杆48的下齿面啮合，当用手拉绳47拉动齿杆48向外移动时，齿轮50旋转带动传动轴52转动，而齿轮54空转，弹簧49张紧；当手拉绳47放松，弹簧49拉动齿杆48后退，带动齿轮54和传动轴56转动，而齿轮50空转，即手拉做功时轴52转动，手放松时，弹簧49的弹性蓄能使轴56转动，如此将手拉力做功能量经由轴52、轴56传输给蓄能机构2，转化为蓄积在蓄能机构2中的高弹性材料组势能，蓄能机构2中的弹性势能以动能扭矩形式平缓输出，传递到变速机构3变速，经变速机构3变速驱动发电机产生电力，发电机产生的原始电力输送至控制模组5和蓄电池6处理后对用电系统供电。实施例4:
参照图4，一种采用手动拉力式传动、含二级六副蓄能齿轮的蓄能机构的蓄能发电传动装置构造原理。其手动拉力式动力传输机构I包括手握拉绳47、齿杆48、弹簧49、装有单身轴承51的齿轮50、装有单向轴承55的齿轮54，及与齿轮50相连的传动轴52、与齿轮54相连的传动轴56，齿轮54与齿杆48的上齿面啮合，齿轮50与齿杆48的下齿面啮合。当用手拉绳47拉动齿杆48向外移动时，齿杆48带动齿轮50旋转，齿轮50带动传动轴52转动，而齿轮54空转，弹簧张紧；当手放松47，弹簧49拉动齿杆48后退，齿杆48带动齿轮54旋转，齿轮54带动传动轴56转动，而齿轮50空转。其蓄能机构2包括与传动轴56固定的齿轮58、与传动轴52固定的齿轮91、止逆棘轮61、棘爪62、弹簧63，及穿过传动轴52可转动但不能轴向滑动的3副蓄能齿轮57，轴60，与轴60固定的换向齿轮59，齿转59与上一级齿轮58啮合，同时啮合下一级齿轮与轴60固定的换向侦办59，齿轮59与上一级齿轮58啮合，同时啮合下一级齿轮91，轴64，与轴64固定的从动齿轮66和传动齿轮65，3个从动齿轮66分别啮合3副蓄能齿轮57，轴68，与轴68固定的从动齿轮92、止逆棘轮69、棘爪70、弹簧71，及穿过轴68可转动但不能轴向滑动的3副蓄能齿轮67，传动齿轮92啮合上一级的齿轮65，轴73，与轴73固定的3个从动齿轮72和传动齿轮74，3个从动齿轮72分别啮合3副蓄能齿轮67，轴75，与轴75固定的换向齿轮76，齿轮76啮合上一级齿轮74，轴77，与轴77固定的从动齿轮78、传动齿轮82，从动齿轮78啮合上一级齿轮76，传动轴84，与轴84固定的从动齿轮83、稳速齿轮85，轴93，穿过轴93的摆叉86，摆叉86与稳速齿轮85相接，轴88，与轴88固定的阻尼齿轮87，摆叉86与阻尼齿轮87偏心连接。
此蓄能机构2中的2级6副蓄能齿轮中的蓄能高弹性材料采用绳索状的高弹性高分子材料。其变速机构3包括轴81，与轴81固定的从动齿轮79、传动齿轮80，齿轮79与传动齿轮82啮合，输出轴90，与输出轴90固定的从动齿轮89，齿轮89与上一级齿轮80啮合。输出轴90与发动机4轴联接。实施例5:
参照图5，一种集中控制的蓄能发电系统方案，集中或分散设置的各套健身运动蓄能发电机99，通过电线电缆98与一套控制模组5和蓄电池组6相连，各台健身运动蓄能发电机99产生的原始电力经控制模组5和蓄能电池组6处理净化，供区域系统用电或供国家电力网。
权利要求
1.一种健身运动蓄能发电方法，其特征在于:包括依次连接的健身运动动力传输机构、蓄能机构、变速机构、发电机、控制模组和蓄电池组及基座支架，所述的健身运动动力传输机构将健身运动时产生的动能传递至蓄能机构中，使蓄能机构中的高弹性材料组产生形变，将运动做功的动能转化为蓄能机构中高弹性材料组的势能，使健身运动产生的做功能量蓄积在蓄能机构中的高弹性材料组中，蓄能机构中的高弹性材料组的势能经稳释调整平缓地输出动能扭矩，输出的动能扭矩经变速机构变速驱动发电机产生电力；所述的控制模组为供配电成熟技术，其集成的稳压变压变频整流及充供电组件和中央处理器对发电机产生的原始电力进行处理净化，使得发电系统输出的电力能适合对电压电流波动比较敏感的家用及办公电气设备和仪器，并将剩余电力输至蓄电池组，且在发电机停止发电时段利用蓄电池组对电气设备仪器供电，多余电力可供给国家电网。
2.根据权利要求1所述的健身运动蓄能发电方法，其特征在于:所述的蓄能机构中包括至少一组可储存机械能的弹性材料组及控制弹性材料组势能平缓输出的缓释机构，所述的可储存机械能的弹性材料组为绳索状、或片状、或涡卷状、或螺旋状、或弹簧状、或卷簧状的弹性材料组。
3.根据权利要求1所述的健身运动蓄能发电方法，其特征在于:所述的健身运动动力传输机构采用立姿或坐姿的脚踏式或手动式的机械动力传动机构，如齿轮或齿轮链条或皮带轮传动机构、或滚筒齿轮或皮带轮传动机构、或齿条齿轮传动机构、或其它形式动力传动机构，也可采用手动和脚踏结合的动力传动机构。
4.一种健身运动蓄能发电系统，其特征在于:包括依次连接的健身运动动力传输机构、蓄能机构、变速机构、发电机、控制模组和蓄电池组；所述的健身运动动力传输机构为脚踏式或手动式机械动 力传动机构，或者脚踏和手动相结合的机械动力传输机构；所述的蓄能机构为可储存机械能的弹性材料组及控制弹性材料组势能平缓输出的缓释机构。
5.根据权利要求4所述的健身运动蓄能发电系统，其特征在于:所述的弹性材料组包括至少一组绳索状、或片状、或涡卷状、或螺旋状、或弹簧状、或卷簧状的弹性材料组。
6.根据权利要求4所述的健身运动蓄能发电系统，其特征在于:所述的健身运动动力传输机构、蓄能机构、变速机构、发电机、控制模组和蓄电池组可分别进行组合，然后再组装为健身运行蓄能发电系统，即所述的蓄能机构、变速机构可集中设置在一个蓄能箱内，也可分别设置为蓄能箱和变速箱；所述的蓄能机构、变速机构和发电机可集中设置为蓄能发电机；所述的蓄能机构、变速机构、发电机和控制模组、蓄电池组也可集中设置为一个蓄能发电箱；所述的运动动力传输机构、蓄能机构或运动动力传输机构、蓄能机构和变速机构可集中设置为健身运动式蓄能箱。
7.根据权利要求4所述的健身运动蓄能发电系统，其特征在于:上述的健身运动式蓄能箱、蓄能箱、变速箱、蓄能发电机、蓄能发电箱、运动动力装置之间的组装连接方式可采用轴联接或齿轮联接或皮带轮联接或链式联接或摩擦联接。
8.根据权利要求4所述的健身运动蓄能发电系统，其特征在于:所述的健身运动蓄能发电系统可由至少一套健身运动动力传动机构、蓄能机构、变速机构、发电机和一套控制模组及蓄电池组组成，即一栋楼或一个社区的所有家庭的健身运动蓄能发电装置发出的原始电力，或一栋办公大楼各层的健身运动蓄能发电装置发出的原始电力，或一个大型休闲运动场所各套健身运动蓄能发电装置发出的原始电力，可通过电线电缆输送至一套控制模组和蓄电池组，控制模组输出的电力供`应本楼或本区系统用电或供给国家电力网。
全文摘要
一种健身运动蓄能发电方法及系统，包括依次连接的健身运动动力传输机构、蓄能机构、变速机构、发电机、控制模组和蓄电池组；健身运动动力传输机构将动能传递至蓄能机构中，转化为蓄能机构中高弹性材料组的势能，而产生做功能量蓄积在蓄能机构中的高弹性材料组，蓄能机构中的高弹性材料组的势能经稳释调整平缓地输出动能扭矩，输出的动能扭矩经变速机构变速驱动发电机产生电力；本发明可随时将运动时手动或脚踏的能量转化为高弹性材料组的势能，比利用太阳能发电更高效、更方便、更经济、更有普适性。
文档编号H02J7/32GK103174608SQ20131009197
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月21日 优先权日2013年3月21日
发明者尹小林, 尹无忌 申请人:尹小林