[实用新型]自供能头盔

说明书

技术领域

本实用新型涉及能量采集技术领域，特别涉及自然界中的振动能、风能、太阳能的采集和存储技术，具体而言，涉及一种自供能头盔。

背景技术

自供能系统是一种无需外加电源，从环境中收集能量实现能量自供的新型功能器件，在大范围环境监测、人体健康监测、军事侦察、生物医疗、安全防护等领域有着诱人的应用前景。

而在自供能系统中，摩擦纳米发电机由于其成本低、应用场景广等优点引起巨大关注，在众多应用场景中，人跑步运动的频率适中(4.5～5.5Hz)，可利用传统的电磁发电机对其进行能量收集，而走路运动的频率较低(1.8～2.2Hz)，难以利用传统的电磁发电机对其进行能量收集。

头盔作为一种穿戴设备除了具有一定的防护功能外，通常还具有一些辅助功能，如用于黑暗环境照明的功能、用于周围环境危险气体探测的功能、用于穿戴者位置定位(GPS)的功能等。头盔上这些功能部件或传感器等都需要消耗一定的电能，于是出现了各种具有自供能作用的头盔。现有技术的自供能头盔，通常包括安装在头盔本体上的振动发电装置、电流转换装置和储能装置等。现有技术的振动发电装置，利用传统的电磁发电或压电效应将振动能转换成电流，通过电流转换装置进行整流稳压后输入储能装置进行存储，为传感器和控制系统提供电能。现有技术的振动发电装置发电效率较低，特别是对正常步行产生的振动能，不能够高效率地转换成电能，其应用受到了极大地限制。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种自供能头盔，通过改进振动发电装置，提高自供能头盔的发电效率。

为了实现上述目的，根据本实用新型具体实施方式的一个方面，提供了一种自供能头盔，包括头盔本体、振动发电装置、电流转换装置和储能装置，所述振动发电装置输出的电流连接的电流转换装置，所述电流转换装置与储能装置连接，其特征在于，所述振动发电装置包括安装在柱型结构中的第一永磁体，第二永磁体和线圈，所述第一永磁体悬浮在第二永磁体上方，所述线圈与电流转换装置连接。

本实用新型的技术方案，利用磁悬浮技术提高振动发电装置对振动能的敏感性，可以有效感应到正常步行的低频振动，极大地提高了发电效率。

进一步的，所述线圈设置在第一永磁体上方和/或下方和/或柱型结构周围。

线圈设置在第一永磁体上方和/或下方和/或柱型结构周围，如柱型结构顶部、第二永磁体顶部或缠绕在柱型结构周围等与第一永磁体对应的位置，可以增加线圈数量，提高发电效率。特别是第一永磁体上方和下方的线圈，在第一永磁体运动时感应电流交大，而且可以通过增加匝数提高发电效率。

进一步的，所述柱型结构为封闭结构，所述第一永磁体上下两端设置第一摩擦片，所述柱型结构顶部和第二永磁体顶部设置有缓冲垫和第二摩擦片，所述第一摩擦片和第二摩擦片与电流转换装置连接，通过摩擦输出电流。

该技术方案增加了摩擦发电功能，充分利用永磁体的振动，通过摩擦发电进一步提高能量转换效率。

进一步的，所述第一永磁体处于真空中。

该方案将第一永磁体置于真空中，能够降低阻力，增加灵敏度，提高转换效率。

进一步的，所述柱型结构为圆柱形或正四棱柱形。

柱型结构采用圆柱形或正四棱柱形具有结构简单，便于加工的特点。

进一步的，所述振动发电装置4台有4台，分别置于所述头盔本体前方左右两侧和后方左右两侧。

配置振动发电装置，可以增加发电量，振动发电装置分别置头盔本体前方左右两侧和后方左右两侧，不会占用照明装置和传感器的位置，便于其他装置的布局。

进一步的，还包括2台风能发电机，所述风能发电机分别置于所述头盔本体左右两侧，所述风能发电机与电流转换装置连接。

该方案在头盔本体左右两侧的空位布置2台风能发电机，进一步增加风能利用，提高能量采集效率。

进一步的，还包括太阳能发电薄膜电池，所述太阳能发电薄膜电池与电流转换装置连接，所述太阳能发电薄膜电池置于所述头盔本体顶部。

增加太阳能发电薄膜电池，可以充分利用头盔有限的表面积，增加环境能量的利用率。

进一步的，还包括传感器和控制系统，所述传感器和控制系统与储能装置连接，所述传感器与控制系统连接。

该方案在头盔上集成各种传感器和控制系统，进一步增加了头盔的功能，使头盔成为一种自供能的安全防护帽。

具体的，所述传感器包括位置传感器、温度传感器、心率传感器、气体传感器。