小型便捷式發(fā)電裝置設(shè)計(jì)

孫妤婕

摘 要：手機(jī)等小型智能電器已經(jīng)成為我們生活中必不可少的一部分，當(dāng)我們外出時(shí)必定會(huì)攜帶，隨之而來的電量消耗問題及充電方式等困擾著大部分人。本設(shè)計(jì)通過對市場上的產(chǎn)品進(jìn)行分析研究，并結(jié)合自己所學(xué)到的知識，提出一種小型便捷式發(fā)電裝置的設(shè)計(jì)思路，將原本體積較大難以攜帶的發(fā)電裝置縮小體積，使其便于攜帶，更適合外出工作或旅游是對手機(jī)等進(jìn)行充電。

關(guān)鍵詞：便捷式 發(fā)電裝置 電磁感應(yīng)

中圖分類號：TM61 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）01（c）-0074-02

1 小型便捷式發(fā)電裝置設(shè)計(jì)

發(fā)電機(jī)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、科技及日常生活中有廣泛的用途。發(fā)電機(jī)的形式很多，但其工作原理都基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律。因此，其構(gòu)造的一般原則是：用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)磁和導(dǎo)電材料構(gòu)成互相進(jìn)行電磁感應(yīng)的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率，達(dá)到能量轉(zhuǎn)換的目的。目前，手機(jī)等小型電子產(chǎn)品功能越來越多，耗電量也隨之增加，充電寶等移動(dòng)電源的電量儲存有限，而傳統(tǒng)的發(fā)電裝置體積又太大，不方便攜帶。在長時(shí)間外出的情況下經(jīng)常會(huì)遇到電量耗盡，而附近又沒有其他電源，這是一件相當(dāng)苦惱的事情。

為解決上述問題，設(shè)計(jì)一種小型便捷式發(fā)電裝置的思想因應(yīng)而生，按照電磁感應(yīng)的原理，手搖搖桿提供動(dòng)力，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。同時(shí)將原來體積較大的發(fā)電裝置縮小成手掌大小的小型發(fā)電裝置，電壓降低，提供的電能減少，用于對手機(jī)、mp4等小型智能設(shè)備進(jìn)行充電。

2 小型便捷式發(fā)電裝置設(shè)計(jì)

筆者平時(shí)喜歡對一些小電器進(jìn)行拆卸，通過平時(shí)對這些電器的觀察研究及課堂上掌握的關(guān)于發(fā)電機(jī)的知識，提出了一種小型便捷式發(fā)電裝置設(shè)計(jì)思路，主要理由電磁感應(yīng)原理將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能（如圖1）。

發(fā)電裝置的設(shè)計(jì)原理：電磁感應(yīng)，是指放在變化磁通量中的導(dǎo)體，會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢。法拉第發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生在閉合回路上的電動(dòng)勢（electromotive force，簡稱EMF）和通過任何該路徑所包圍的曲面上磁通量的變化率成正比，這意味著當(dāng)通過導(dǎo)體所包圍的曲面的磁通量變化時(shí)電流會(huì)在任何閉合導(dǎo)體內(nèi)流動(dòng)。這適用于當(dāng)場本身變化時(shí)或者導(dǎo)體在場內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)。電磁感應(yīng)是發(fā)電機(jī)、感應(yīng)馬達(dá)、變壓器和大部分其他電力設(shè)備的操作的基礎(chǔ)。

發(fā)電裝置主要由搖桿、主軸、外殼、大輪盤、小輪盤、線圈組成。

其中，搖桿與主軸相連，搖桿有一個(gè)六邊形孔，與主軸相契合，拆卸方便，搖桿手握部分套有橡膠圈，防止手心出汗或有水導(dǎo)致打滑。

外殼包裹在整個(gè)裝置外部，且圓柱形部分的內(nèi)壁安裝有兩個(gè)磁極，外殼通過邊上的4個(gè)螺栓固定在一起。

大輪盤與主軸相連，小輪盤與大輪盤為一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，且小輪盤上安裝有線圈，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)與外殼內(nèi)壁的磁體產(chǎn)生反應(yīng)，切割磁感線。

外殼中間的方塊形狀部位安裝有蓄能電池板，儲存發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能。

搖動(dòng)搖桿帶動(dòng)大、小輪盤構(gòu)成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，并使得線圈轉(zhuǎn)動(dòng)。線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)切割外殼內(nèi)壁的磁極產(chǎn)生的磁感線，產(chǎn)生電流，電流會(huì)流入儲電板并儲存起來，需要充電時(shí)將發(fā)電裝置外接在電器上。

3 結(jié)語

本自動(dòng)喂食機(jī)的主要設(shè)計(jì)考慮是不再把喂食機(jī)成為一個(gè)“冷冰冰”的機(jī)器，而真正成為主人與寵物之間交流與溝通的好幫手，將主人對寵物的關(guān)心落到實(shí)處，該設(shè)計(jì)具有很好的市場推廣前景。

該小型便捷式發(fā)電裝置的主要設(shè)計(jì)考慮是將原本大體積的發(fā)電裝置縮小，便于攜帶，同時(shí)利用電磁感應(yīng)原理，將手搖搖桿的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能，相比于太陽能充電器受到天氣等因素的制約，本裝置可以源源不斷的提供電能。目前該裝置也存在一些缺點(diǎn)，比如轉(zhuǎn)化效率不高，需要耗費(fèi)不少體力等問題，因此在接下來的研究和開發(fā)設(shè)計(jì)中需要進(jìn)一步改善轉(zhuǎn)化效率的問題，使得該裝置在發(fā)電時(shí)事半功倍，該裝置在市場上會(huì)有一個(gè)良好的發(fā)展前景.

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