一種健身器材發電蓄能裝置的制作方法

本實用新型涉及健身器材發電技術領域，具體地涉及一種適用于電動車充電樁的健身器材發電蓄能裝置。

背景技術：

隨著人民生活水平的日益提高,更多的人開始熱衷于健身,以保持健康的體魄和滿意的體型。在健身時,人體消耗大量的能量將其轉化為健身器材的機械能，這些能量其實是很可觀的，將健身器材的機械能轉化為可為生產、生活所使用的電能,也是對“低碳生活”的一種響應。目前，絕大多數健身器材的發電均應用于傳統的健身房中，像公園這種健身場所，健身器材多，人流量也大，設計一種公園內健身器材適用的發電蓄能裝置，在不影響原有健身設備正常工作的前提下，利用人們健身的能量來發電，既鍛煉了身體，又能將鍛煉中消耗的能量實時轉化為電能并蓄之，必將具有廣泛的應用市場。

技術實現要素：

本實用新型的技術方案是：一種健身器材發電蓄能裝置，其特征在于，由轉速調節模塊、發電機模塊、直流穩壓模塊和充電控制模塊組成，其中，所述轉速調節模塊由健身器材附屬轉輪和三級調速機構組成，用于調節健身器材附屬轉輪的轉速；所述發電機模塊，由稀土永磁交流發電機組成；所述直流穩壓模塊，由橋式整流濾波電路、電荷匯集器、比較器、基于DC/DCMax5035B芯片和TPS63061芯片的2個充電管理模塊及其外圍電路組成；所述充電控制模塊由蓄電池、升壓電路和逆變電源組成；所述轉速調節模塊通過三級調速機構使得健身器材附屬轉輪的轉速增加，并經所述發電機模塊進行發電產生8-12V交流電壓傳送至所述直流穩壓模塊，所述直流穩壓模塊對8-12V交流電壓進行整流、濾波和穩壓后將其轉換成穩定的5V直流電壓輸送至所述充電控制模塊的蓄電池中；所述充電控制模塊將所述蓄電池中的5V直流電轉換成220V、50Hz的交流電并供給負載。本實用新型可將人在鍛煉過程中健身器材運動產生的機械能轉化為穩定輸出的電能。

所述轉速調節模塊中，所述三級調速機構包括低速調速器、中速調速器和高速調速器，三級調速器的結構相同均由行星架、三個行星輪、太陽輪和齒圈組成，且三級調速器的增速原理完全一致；以低速調節器為例，所述太陽輪位于所述低速調節器的內部中心處，太陽輪經所述行星架與所述三個行星輪咬合，所述行星架的三個支點為所述三個行星輪的軸中心；所述三個行星輪均勻分布在所述太陽輪的外側，并與所述低速調節器最外側的齒圈咬合從而形成一個整體；在所述低速調速器中，所述健身器材附屬轉輪傳遞而來的力矩經所述行星架分流傳遞給三個行星輪，三個行星輪在圍繞太陽輪公轉的同時也圍繞行星架上的三個支點進行自轉，在三個行星輪傳遞過來的力矩作用下太陽輪進行自轉，從而實現健身器材附屬轉輪轉速的第一級增速；所述低速調節器中的太陽輪連接所述中速調節器中的行星架，以便將一級增速后的扭力矩傳遞到所述中速調節器的行星架上，以便進行第二級增速，并依次傳遞給高速調節器，完成第三級增速；第二、三級增速原理與第一級增速原理相同；所述高速調節器的太陽輪連接所述發電機模塊中的稀土永磁交流發電機的轉軸，從而將三級增速后的扭力矩傳遞至所述發電機模塊上帶動發電機發電。

所述發電機模塊中，稀土永磁交流發電機的電樞繞組通過其轉軸切割磁感線運動產生8-12V交流電動勢，并經所述稀土永磁交流發電機的整流器整流后輸送至所述直流穩壓模塊中。

所述直流穩壓模塊中，所述橋式整流濾波電路對所述發電機模塊輸出的初步整流后的電壓再次進行整流濾波，之后通過二極管Q1連接到電荷匯集器C2，防止電荷回流；所述電荷匯集器C2連接由一個電壓基準源和2個比較器A、B組成的比較電路，2個比較器的輸出端分別連接2個三極管Q2、Q3的基極，當電荷匯集器C2上的電壓高于閾值10V時則三極管Q2導通，電荷進入基于MAX5035芯片的充電管理模塊；當電荷匯集器C2上的電壓低于閾值10V時則三極管Q3導通，電荷進入基于TPS6306芯片的充電管理模塊，這樣實現了對不同電壓輸入電荷的分級；所述DC/DCMAX5035芯片和TPS6306芯片輸入電壓的范圍為7.5V-12V，通過兩個芯片的聯合使用實現了將8-12V交流電壓轉換成穩定的5V直流電壓并傳遞給所述充電控制模塊中的蓄電池。

所述充電控制模塊中，所述升壓電路由基于MC34063芯片的電路構成，其作用是將存儲在所述蓄電池中的5V直流電升壓為12V直流電輸送至逆變電路使用；所述逆變電源是基于YKDA-BY系列逆變電源，與所述升壓電路連接并將其傳送的12V直流電逆變成220V、50Hz交流電；所述逆變電源采用直流主供的方式，即直流與交流雙輸入，直流優先供電、交流備用，即所述蓄電池電量充足時，所述蓄電池給逆變電源供電，當所述蓄電池電量低時，電網給逆變電源供電，當直流斷電后自動切換至交流供電。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

圖2是所述轉速調節模塊的結構圖。

圖3是所述直流穩壓模塊的結構圖。

在圖1-圖3中，1轉速調節模塊，2發電機模塊，3直流穩壓模塊，4充電控制模塊，行星架5，三個行星輪6，太陽輪7，齒圈8。

具體實施方式

參照圖1，一種健身器材發電蓄能裝置，一種健身器材發電蓄能裝置，其特征在于，由轉速調節模塊1、發電機模塊2、直流穩壓模塊3和充電控制模塊4組成，其中，所述轉速調節模塊1由健身器材附屬轉輪和三級調速機構組成，用于調節健身器材附屬轉輪的轉速；所述發電機模塊2由稀土永磁交流發電機組成；所述直流穩壓模塊3由橋式整流濾波電路、電荷匯集器、比較器、基于DC/DCMax5035B芯片和TPS63061芯片的2個充電管理模塊及其外圍電路組成；所述充電控制模塊4由蓄電池、升壓電路和逆變電源組成；所述轉速調節模塊1通過三級調速機構使得健身器材附屬轉輪的轉速增加，并經所述發電機模塊2進行發電產生8-12V交流電壓傳送至所述直流穩壓模塊3，所述直流穩壓模塊3對8-12V交流電壓進行整流、濾波和穩壓后將其轉換成穩定的5V直流電壓輸送至所述充電控制模塊4的蓄電池中；所述充電控制模塊4將所述蓄電池中的5V直流電轉換成220V、50Hz的交流電并供給負載。本實用新型可將人在鍛煉過程中健身器材運動產生的機械能轉化為穩定輸出的電能。

參照圖2，所述轉速調節模塊1中，所述三級調速機構包括低速調速器、中速調速器和高速調速器，三級調速器的結構相同均由行星架5、三個行星輪6、太陽輪7、和齒圈8組成，且三級調速器的增速原理完全一致；以低速調節器為例，所述太陽輪7位于所述低速調節器的內部中心處，太陽輪7經所述行星架5與所述三個行星輪6咬合，所述行星架5的三個支點為所述三個行星輪6的軸中心；所述三個行星輪6均勻分布在所述太陽輪7的外側，并與所述低速調節器最外側的齒圈8咬合從而形成一個整體；在所述低速調速器中，所述健身器材附屬轉輪傳遞而來的力矩經所述行星架5分流傳遞給三個行星輪6，三個行星輪6在圍繞太陽輪7公轉的同時也圍繞行星架5上的三個支點進行自轉，在三個行星輪6傳遞過來的力矩作用下太陽輪7進行自轉，從而實現健身器材附屬轉輪轉速的第一級增速；所述低速調節器中的太陽輪7連接所述中速調節器中的行星架5，以便將一級增速后的扭力矩傳遞到所述中速調節器的行星架上，以便進行第二級增速，并依次傳遞給高速調節器，完成第三級增速；第二、三級增速原理與第一級增速原理相同；所述高速調節器的太陽輪7連接所述發電機模塊2中的稀土永磁交流發電機的轉軸，從而將三級增速后的扭力矩傳遞至所述發電機模塊2上帶動發電機發電。

參照圖1，所述發電機模塊2中，稀土永磁交流發電機的電樞繞組通過其轉軸切割磁感線運動產生8-12V交流電動勢，并經所述稀土永磁交流發電機的整流器整流后輸送至所述直流穩壓模塊3中。

參照圖3，所述直流穩壓模塊3中，所述橋式整流濾波電路對所述發電機模塊2輸出的初步整流后的電壓再次進行整流濾波，之后通過二極管Q1連接到電荷匯集器C2，防止電荷回流；所述電荷匯集器C2連接由一個電壓基準源和2個比較器A、B組成的比較電路，2個比較器的輸出端分別連接2個三極管Q2、Q3的基極，當電荷匯集器C2上的電壓高于閾值10V時則三極管Q2導通，電荷進入基于MAX5035芯片的充電管理模塊；當電荷匯集器C2上的電壓低于閾值10V時則三極管Q3導通，電荷進入基于TPS6306芯片的充電管理模塊，這樣實現了對不同電壓輸入電荷的分級；所述DC/DCMAX5035芯片和TPS6306芯片輸入電壓的范圍為7.5V-12V，通過兩個芯片的聯合使用實現了將8-12V交流電壓轉換成穩定的5V直流電壓并傳遞給所述充電控制模塊4中的蓄電池。

參照圖1，所述充電控制模塊4中，所述升壓電路由基于MC34063芯片的電路構成，其作用是將存儲在所述蓄電池中的5V直流電升壓為12V直流電輸送至逆變電路使用；所述逆變電源是基于YKDA-BY系列逆變電源，與所述升壓電路連接并將其傳送的12V直流電逆變成220V、50Hz交流電；所述逆變電源采用直流主供的方式，即直流與交流雙輸入，直流優先供電、交流備用，即所述蓄電池電量充足時，所述蓄電池給逆變電源供電，當所述蓄電池電量低時，電網給逆變電源供電，當直流斷電后自動切換至交流供電。