[发明专利]一种非线性发电装置及发电背包

权利要求书

1.一种非线性发电装置，其特征在于，包括背板、前板、非线性往复振动机构、驱动机构和发电机构；

所述非线性往复振动机构包括与背板连接的锚定架、与前板连接的浮动架、以及连接锚定架和浮动架的若干弯片弹簧；

所述前板连接所述发电机构，所述发电机构连接所述驱动机构，所述驱动机构与背板连接；

基于所述弯片弹簧的非线性特性，所述浮动架带动前板和发电机构进行非线性往复振动，使驱动机构驱动发电机构发电；

所述弯片弹簧与锚定架的接触长度随浮动架向下移动而增大，所述弯片弹簧与锚定架的接触长度与弹簧刚度遵从如下非线性关系：

其中，F′_x表示接触长度为x下的弹簧刚度，E为弯片弹簧材料的弹性模量，I为弯片弹簧截面惯性矩，μ为泊松比，l为弯片弹簧长度，x为弯片弹簧与锚定架的接触长度。

2.根据权利要求1所述的非线性发电装置，其特征在于，所述浮动架上设有若干均匀分布的凹槽，所述弯片弹簧的一端固定于所述凹槽内，另一端固定于锚定架上。

3.根据权利要求1所述的非线性发电装置，其特征在于，所述发电机构包括发电机、增速齿轮箱和电能管理模块，所述增速齿轮箱装配于发电机上，所述发电机通过压箍安装于前板上，所述发电机的电能输出接口与电能管理模块连接，所述电能管理模块对发电机输出的电能进行整流、稳压和存储。

4.根据权利要求3所述的非线性发电装置，其特征在于，所述驱动机构包括绕绳轮和设于绕绳轮内的单向滚动组件，所述绕绳轮套装于所述增速齿轮箱的转轴上，所述绕绳轮在指定旋转方向上通过单向滚动组件锁死在转轴上，在指定旋转方向的相反方向上进行自由转动。

5.根据权利要求4所述的非线性发电装置，其特征在于，所述单向滚动组件为单向轴承、单向离合器或棘轮-棘爪中的一种。

6.根据权利要求4所述的非线性发电装置，其特征在于，所述绕绳轮上缠绕有若干匝拉绳，所述拉绳的伸出端固定于背板上；当所述绕绳轮在增速齿轮箱的转轴上进行自由转动时，所述拉绳进行收卷缩短运动。

7.根据权利要求4所述的非线性发电装置，其特征在于，所述增速齿轮箱的转轴上套装有扭簧，所述扭簧的一端紧固连接在绕绳轮的侧面上，另一端紧固连接在增速齿轮箱的壳体上，所述扭簧的旋转收紧方向与绕绳轮在转轴上锁死旋转的方向相同。

8.一种非线性发电背包，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的非线性发电装置。

9.根据权利要求8所述的非线性发电背包，其特征在于，还包括分离设置的包体和背垫，所述非线性发电装置的前板与包体紧固连接，所述非线性发电装置的背板与背垫紧固连接，所述背垫与背带紧固连接。