專利名稱：基于人體能量驅(qū)動(dòng)的液體金屬切割磁力線式發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可對(duì)移動(dòng)式電子器械提供電能的發(fā)電裝置，特別涉 及一種可穿戴或便攜的借助于人體自身能量誘發(fā)金屬流體跟隨運(yùn)動(dòng)，從而切 割磁力線繼而輸出電量以滿足各類(lèi)移動(dòng)式電子器件電能需求的基于人體能 量驅(qū)動(dòng)的液體金屬切割磁力線式發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，滿足各類(lèi)治療及診斷目的的植入人體 式醫(yī)用裝置以及可穿戴式醫(yī)療器械的種類(lèi)日益增多，如植入到體內(nèi)的起搏 器、除顫器、監(jiān)護(hù)器、神經(jīng)刺激器、藥物泵以及可穿戴的微型溫度、心電、
血壓監(jiān)測(cè)器乃至治療器械等。同時(shí)，大量便攜式移動(dòng)電子設(shè)備如手機(jī)、MP3、 照相機(jī)、掌上電腦等層出不窮，極大地滿足了人類(lèi)日益豐富的物質(zhì)文化生活 的需要。在這些器械的工作中，供電技術(shù)始終是一個(gè)重大關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但現(xiàn)有 充電技術(shù)都存在這樣那樣的問(wèn)題。比如，植入體內(nèi)的電器需要一次植入后能 確保供電的久性，但現(xiàn)有方案難以滿足這一現(xiàn)實(shí)需求；至于對(duì)可穿戴式醫(yī) 療器械以及手機(jī)一類(lèi)的消費(fèi)品，頻繁充電不可避免，使用者因忘記充電而導(dǎo) 致器件不能工作的事情時(shí)有發(fā)生，同時(shí)， 一個(gè)不能忽視的問(wèn)題是，此類(lèi)充電 耗時(shí)較長(zhǎng)，因而也導(dǎo)致許多能量損失，設(shè)想，隨著全球數(shù)以億計(jì)的手機(jī)的大 量使用，每天由此所消耗的能源是十分巨大的。因此，尋找一種可隨意充電 且對(duì)外界能源依賴性較小的永久性供能技術(shù)，具有至關(guān)重要的現(xiàn)實(shí)意義。
長(zhǎng)期以來(lái)，就各類(lèi)器件能源供應(yīng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)， 一直為世界各國(guó)所高度重 視，但進(jìn)展有限。近年來(lái)，隨著大量移動(dòng)電子設(shè)備、可穿戴式醫(yī)療器械及植 入器件的提出和相繼研制成功，更使長(zhǎng)壽命、高效、可靈活充電的微能源系 統(tǒng)的研制開(kāi)發(fā)被提升到了 一個(gè)前所未有的層面。由于任何電池的壽命總是有 限的，因此，對(duì)各類(lèi)器件適時(shí)有效地實(shí)施充電成為一個(gè)重要需求。比如，對(duì)于植入人體的醫(yī)用裝置，為減小多次手術(shù)的傷害，必須盡量避免定期從病人體
內(nèi)取出相應(yīng)器件后再予以充電的麻煩；而對(duì)于可穿戴式器械以及手機(jī)等一類(lèi)
的生活必備電器，若能徹底擺脫定期充電的事情，無(wú)疑是十分令人愉悅的， 特別是，由此將節(jié)省大量的能源消耗。在通向這一目標(biāo)方面，借助于人體自 身能量或外部非損傷式輸入的能量發(fā)展出的永久性供能系統(tǒng)具有獨(dú)特價(jià)值。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種可借助于人體自身運(yùn)動(dòng)誘發(fā)器件內(nèi)的液 體金屬跟隨運(yùn)動(dòng)，使之切割磁力線，從而輸出電量以滿足各類(lèi)移動(dòng)或植入醫(yī) 療器件電能需求的基于人體能量驅(qū)動(dòng)的液體金屬切割磁力線式發(fā)電裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型提供的基于人體能量驅(qū)動(dòng)的液體金屬
切割磁力線式發(fā)電裝置，包括
至少 一個(gè)內(nèi)裝液態(tài)金屬的空心密封環(huán)形通道主體，該空心密封環(huán)形通道 主體的環(huán)形通道內(nèi)安裝有控制液態(tài)金屬流動(dòng)方向的單向閥；
至少 一個(gè)流體發(fā)電單元；
所述流體發(fā)電單元由緊貼在空心密封環(huán)形通道主體的環(huán)形通道內(nèi)側(cè)壁
上相對(duì)》丈置的正才及豐反和負(fù)才及板組成；和
鑲嵌于所述環(huán)形通道主體的上下端面之上或位于所述環(huán)形通道主體的
上下方的一^f 7JCf茲體；
所述空心密封環(huán)形通道主體的材質(zhì)為玻璃鋼、陶瓷、塑料、橡膠或樹(shù)脂。 所述環(huán)形通道主體的環(huán)形通道的水力半徑尺度在1納米至40毫米之間；
其縱截面形狀為圓形、橢圓形、矩形、三角形或多邊形。
所述環(huán)形通道主體的環(huán)形通道為圓形、螺旋形、彎曲的曲折形。 所述空心密封環(huán)形通道主體外表面經(jīng)磁屏蔽處理。 所述單向閥為多個(gè)控制液態(tài)金屬流動(dòng)方向 一致的單向閥。 所述液體金屬為常溫下呈液態(tài)的鎵、銦、鎵銦合金、鎵銦錫合金、水銀
或鈉鉀合金。
所述的正極板和負(fù)極板為一對(duì)金屬片，或者一對(duì)噴涂、粘貼、鑲嵌或電鍍有導(dǎo)電材料的片狀電極板，該片狀電極板的材質(zhì)為有機(jī)導(dǎo)電材料或金屬導(dǎo)
電才才泮牛，厚度為lnm —lmm。
所述的永磁體為釹鐵硼磁體、鐵氧體磁體、鈷鎳磁體、納米釹鐵硼磁體、 納米鐵氧體磁體、納米鈷鎳磁體、鐵磁體、鈷磁體或鎳體。
所述的發(fā)電裝置可以是可拆卸的，也可以是固結(jié)在用電器件內(nèi)的。 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于首次引入了基于人體不同能量驅(qū)動(dòng)的金屬流體 自激式磁感應(yīng)發(fā)電方式以輸出電力，無(wú)污染綠色化，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的基于人體能 量驅(qū)動(dòng)的液體金屬切割磁力線式發(fā)電裝置，該裝置可編制到衣物上，發(fā)電裝 置內(nèi)的液體金屬可以捕獲人體各部位如關(guān)節(jié)動(dòng)作處的離心力，手臂處隨機(jī)擺 動(dòng)的位移和震蕩等機(jī)械能，包括人體運(yùn)動(dòng)中衣物因擠壓產(chǎn)生的動(dòng)力；也可以 利用液態(tài)金屬的良好熱特性進(jìn)行熱驅(qū)動(dòng)。不同形式的人體能量都可以通過(guò)形 成入口 、出口和流道內(nèi)部的相對(duì)壓差的耦合來(lái)驅(qū)動(dòng)流體運(yùn)動(dòng)，從而形成切割 磁力線運(yùn)動(dòng)以達(dá)到發(fā)電的目的；由此制成的發(fā)電器可根據(jù)需要隨時(shí)充電。至 今國(guó)內(nèi)外尚無(wú)直接利用人體自身運(yùn)動(dòng)誘發(fā)金屬流體運(yùn)動(dòng)從而通過(guò)磁感應(yīng)發(fā) 電機(jī)產(chǎn)生電力的技術(shù)被提出。本實(shí)用新型充分地利用了人體自身動(dòng)能、液體 金屬本身的金屬特性以及易于流動(dòng)的特點(diǎn)，而實(shí)現(xiàn)金屬流體磁感應(yīng)發(fā)電的電 力輸出，因而實(shí)現(xiàn)了對(duì)移動(dòng)電器或植入式醫(yī)療裝置隨時(shí)充電，并可根據(jù)需要 通過(guò)外界加速運(yùn)動(dòng)提升發(fā)電能力，是一種永久性發(fā)電系統(tǒng)，可以應(yīng)用于各類(lèi) 移動(dòng)電子設(shè)備、生物微電子機(jī)械系統(tǒng)、可穿戴式醫(yī)療器械、植入式醫(yī)療器件 以及組織工程領(lǐng)域中正在發(fā)展的半生物-半電器裝置，乃至更多場(chǎng)合，此處 不——列舉。微流體發(fā)電器件與L0C技術(shù)、Mems技術(shù)具有良好的兼容性，且 流道系統(tǒng)具有很好的柔性，可以根據(jù)不同器件的外形和輸出需求確定相關(guān)的 尺寸，較之壓電和熱電器件有更靈活的應(yīng)用場(chǎng)合。目前，以人體這種隨意運(yùn) 動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)金屬流體產(chǎn)生電能的方式還未見(jiàn)報(bào)道。由于人體走路、運(yùn)動(dòng)過(guò)程 中總是處于不平衡狀態(tài)，且人體自身手搖方式等易于實(shí)施，而作為良好導(dǎo)體 的液體金屬易于滑動(dòng)，因而本實(shí)用新型提供的產(chǎn)電方式比較直接，在人體自 身被動(dòng)或主動(dòng)運(yùn)動(dòng)的情況下，達(dá)到了隨時(shí)隨地充電的效果。各類(lèi)電器如手機(jī)、 MP3乃至植入式電子設(shè)備可望徹底擺脫定期充電的煩惱，從而成為一種無(wú)須 充電的電器。

附圖l為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖2為圖1的A - A剖面的結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖3為含有多個(gè)流體發(fā)電單元的發(fā)電裝置的俯視圖； 附圖4為多個(gè)空心環(huán)形通道主體疊摞一體的發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖5為圖4的B - B剖面的結(jié)構(gòu)示意附圖6為空心環(huán)形通道主體為螺旋形的發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步描述本實(shí)用新型。 實(shí)施例l:
附圖l為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為圖1的A-A剖面示意圖；由圖 可知，本實(shí)用新型的基于人體能量驅(qū)動(dòng)的液體金屬切割磁力線式發(fā)電裝置， 包括
至少一個(gè)內(nèi)裝液態(tài)金屬的空心密封環(huán)形通道主體l ，該空心密封環(huán)形通 道主體1的環(huán)形通道111內(nèi)安裝有控制液態(tài)金屬流動(dòng)方向的單向閥12; 至少 一個(gè)流體發(fā)電單元112;
所述流體發(fā)電單元112由緊貼在空心密封環(huán)形通道主體1的環(huán)形通道111 內(nèi)側(cè)壁上相對(duì)放置的正極板2和負(fù)極板3組成；和
鑲嵌于所述環(huán)形通道主體l的上下端面之上或位于所述環(huán)形通道主體l 的上下方的一只十7la茲體13; '
所述空心密封環(huán)形通道主體l為材質(zhì)是玻璃鋼、陶瓷、塑料、橡膠或樹(shù)脂 的空心密封環(huán)形通道主體；本實(shí)施例的空心密封環(huán)形通道主體l為玻璃鋼材 質(zhì)的空心密封環(huán)形通道主體。
所述的液態(tài)金屬以圖1中垂直于紙面的方向穿越所述的一對(duì)永磁體13形 成的磁場(chǎng)，正極板11和負(fù)極板14之間形成電壓；連接外負(fù)載后，則會(huì)產(chǎn)生連 續(xù)電流。
使用時(shí)，將本實(shí)用新型的基于人體能量驅(qū)動(dòng)的液體金屬切割磁力線式發(fā)電裝置佩戴在人體運(yùn)動(dòng)幅度和運(yùn)動(dòng)頻率較大的部位，如手腕、手臂、腿或/ 和腳上，就可以由人體運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)液態(tài)金屬流動(dòng)，并經(jīng)過(guò)單向閥控制，產(chǎn)生直
流電壓和電流；可以直接連接負(fù)載并驅(qū)動(dòng)工作；如果沒(méi)有負(fù)載運(yùn)行，可以連 接充電電^各為充電電池充電，存儲(chǔ)電能。
空心密封環(huán)形通道主體1的環(huán)形通道111的尺寸可以^^據(jù)需要契合的外部 空間的尺寸和大小進(jìn)行優(yōu)化。環(huán)形通道lll的高度可為l^im-40mm之間；本實(shí)施 例中，構(gòu)成環(huán)形通道111的大圓直徑為60腿，小圓直徑為44隨，截面的高度 為3mm，寬度為14mm。
本實(shí)用新型中的空心密封環(huán)形通道主體1材料是常溫下不與流體、正負(fù)極 板、永磁體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或電磁干涉的電絕緣、弱導(dǎo)磁、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的有 機(jī)材料或無(wú)機(jī)材料；可以是高強(qiáng)度的玻璃鋼、陶瓷、柔性的塑料或樹(shù)脂等。 環(huán)形通道lll的加工工藝可以選擇一次成型，黏結(jié)、孩l納加工或顯微工藝制 備；可以通過(guò)化學(xué)加工如干法刻蝕或濕法的刻蝕；機(jī)械力。工；物理性加工如 沉積或?yàn)R射等方法制備。
本實(shí)施例中環(huán)形通道111的截面可以是MJJ'J的正方形、三角形、圓形、 橢圓形、矩形、菱形或者不MJ'J的多邊形；環(huán)形通道lll的水力半徑尺度在l 納米至40毫米之間。
所述7Jc磁體可由釹鐵硼、釤鈷或鋁鎳鈷等材料制估1成塊狀永,茲體；液態(tài) 金屬可以為常溫下呈液態(tài)的鎵、銦、鎵銦合金、鎵銦錫合金、水銀或鈉鉀合 金，正極板2和負(fù)極板3可以是導(dǎo)電的鋁、不銹鋼、銅或銀等金屬片、也可以 是噴涂或電鍍有導(dǎo)電材料的有機(jī)材料電極板或金屬電極板，其厚度為lnm — lmm范圍內(nèi)。
本實(shí)施例的整體外部封裝后，可用磁屏蔽材料涂^t,以免永磁體磁場(chǎng)過(guò) 強(qiáng)而對(duì)人體和周?chē)骷斐刹焕１狙b置可以對(duì)負(fù)載直接供電，也可以通過(guò) 電容、超級(jí)電容、蓄電池、充電電池儲(chǔ)存電能。
實(shí)施例2:
如附圖3所示，本實(shí)施例為多個(gè)流體發(fā)電單元組合的發(fā)電裝置。本實(shí)施例 中包含的流體發(fā)電單元可以是一個(gè)到一百萬(wàn)個(gè)，流體發(fā)電單元的正極板2和負(fù)極板3之間通過(guò)導(dǎo)線14連接；本實(shí)施例中按照串聯(lián)方式連接，前一級(jí)流體 發(fā)電單元的負(fù)極板連接下一級(jí)流體發(fā)電單元的正極板；第一級(jí)流體發(fā)電單元 的正極板為整個(gè)發(fā)電裝置輸出的正極，最后一級(jí)流體發(fā)電單元的負(fù)極板為整 個(gè)發(fā)電裝置的負(fù)極。也可以按照并聯(lián)連接，各級(jí)流體發(fā)電單元的正、負(fù)極板 分別通過(guò)導(dǎo)線連接在一起，再作為整個(gè)發(fā)電裝置的正極和負(fù)極輸出。
空心環(huán)形通道主體的環(huán)形通道可以是彎曲型的，也可以是圓形、螺旋型 的。環(huán)形通道密集放置集中在一個(gè)區(qū)域，也可以稀疏的布置在用電器件之中。
流體發(fā)電單元的數(shù)量可根據(jù)電池所需要的輸出電壓和采用的液態(tài)金屬工 作性能來(lái)確定。
正極板和負(fù)極板可以是多層金屬片，或者多層噴涂、粘貼、鑲嵌或電鍍 有導(dǎo)電材料的片狀電極板，該片狀電極板材質(zhì)為有機(jī)或金屬導(dǎo)電材料，厚度 在lmm到lnm的尺度范圍內(nèi)。本實(shí)施例中的空心環(huán)形通道主體可以采用導(dǎo)磁材 料制成。
實(shí)施例3:
附圖4為多個(gè)密封的空心環(huán)形通道主體疊摞一體的發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖5為圖4的B-B剖面本實(shí)施例中的獨(dú)立的環(huán)形通道可以是l個(gè)-10000個(gè)；每個(gè)獨(dú)立環(huán)形通道內(nèi) 至少放置一個(gè)流體發(fā)電單元；獨(dú)立的環(huán)形通道之間的流體發(fā)電單元通過(guò)導(dǎo)線 14連接。本實(shí)施例中連接方式可以是串聯(lián)連接，也可以是并聯(lián)連接，也可以 是串聯(lián)和并聯(lián)的混合連接。
本實(shí)施例中的永磁體可以為釹鐵硼磁體、鐵氧體磁體、鈷鎳磁體、納米 釹鐵硼磁體、納米鐵氧體》茲體、納米鈷鎳》茲體、鐵磁體、鈷磁體或鎳磁體。 可以通過(guò)粘貼、嵌鑲、噴涂、沉積的方式與環(huán)形通道結(jié)合。
本實(shí)施例中的永;茲體可以加載在空心環(huán)形通道主體外(上下方)，也可以 直接制做在空心環(huán)形通道主體的上下端面上；可以在每一層空心環(huán)形通道主 體上都放置永磁體，也可以在疊摞一體的發(fā)電裝置的最外側(cè)的空心環(huán)形通道 主體的上下端面上或上下方放置永i茲體。實(shí)施例4:如附圖6所示，本實(shí)施例為空心環(huán)形通道主體的環(huán)形通道為螺旋形的發(fā)電裝置。本實(shí)施例中的環(huán)形通道是內(nèi)裝液態(tài)金屬的空心密封環(huán)形，空心環(huán)形通道主體可以為圓形、螺S走形或彎曲的曲折形；空心環(huán)形通道主體的環(huán)形通道內(nèi) 安裝有控制液態(tài)金屬流動(dòng)方向的單向閥可以是一個(gè)或多個(gè)，用于控制通道內(nèi) 液體單向流動(dòng)。本實(shí)施例中的流體通道內(nèi)的流體發(fā)電單元112可以分別是一個(gè)到 一百萬(wàn) 個(gè)。環(huán)形通道可以是彎曲型的，也可以是圓形、螺旋型的。環(huán)形通道集中環(huán) 繞在一個(gè)區(qū)域，也可以稀疏的盤(pán)布。流體發(fā)電單元的數(shù)量可根據(jù)發(fā)電裝置所需要的輸出電壓和采用的液態(tài)金 屬工作性能來(lái)確定。用作本實(shí)用新型的液體金屬應(yīng)滿足如下要求高電導(dǎo)率，高的電導(dǎo)率以 降低發(fā)電內(nèi)阻；較小的粘性系凄t，以減少轉(zhuǎn)化過(guò)程中的無(wú)功損耗；化學(xué)穩(wěn)定 性好，在正常工作溫度下對(duì)所接觸材料不起腐蝕及化學(xué)作用，不易在空氣環(huán) 境中發(fā)生分解，氧化，風(fēng)化；無(wú)毒，不因?yàn)槭鹿试斐傻漠惓Ｋ榱褞?lái)健康威 脅。此外，該工質(zhì)還應(yīng)便于獲耳又；具有一定的熱穩(wěn)定性。比如，水銀的熔點(diǎn) 雖然很低，為-38.87。C，但因有毒性， 一般不宜考慮作為工質(zhì)；另外，特定 組份的液體金屬鈉鉀合金的熔點(diǎn)可在-12。C，低于冰點(diǎn)，但這種金屬合金易 于與水及空氣發(fā)生反應(yīng)，因而使用起來(lái)有許多不便。不過(guò)，若解決好密封問(wèn) 題，這些金屬流體獨(dú)特的低熔點(diǎn)也可能會(huì)在特殊的發(fā)電場(chǎng)合發(fā)揮重要用途， 鎵等金屬在零度附近時(shí)易于凝固，而水銀或鈉鉀合金則無(wú)此問(wèn)題，這使其它 們成為一種有潛在價(jià)值的發(fā)電用金屬流體。顯然，本實(shí)用新型裝置提供的結(jié) 構(gòu)也易于采用這樣的流體金屬，只是實(shí)際過(guò)程中可根據(jù)要求具體選用。目前，本實(shí)用新型提供的裝置中，推薦以鎵或其合金為主。鎵是柔軟的 銀白色金屬，它在大氣環(huán)境下的熔點(diǎn)很低，僅29. 77°C (錢(qián)增源，低熔點(diǎn)金 屬的熱物性，北京科學(xué)出版社，1985), 且具有^艮大的過(guò)冷度，在低于熔 點(diǎn)很多度的情況下可以保持液體形態(tài)，不容易固結(jié)；液體鎵常溫時(shí)的動(dòng)力翁度為1. 6 3mPa .s ，略高于水，具有^f艮好的流動(dòng)特性。然而，鎵的導(dǎo)電率為0. 0678 xl06S/cm,遠(yuǎn)高于一般的等離子體磁流體發(fā)電機(jī)的工質(zhì)導(dǎo)電能力，從而大大 降低了內(nèi)阻損耗。這些流動(dòng)和電學(xué)特性表明將鎵作為發(fā)電器件的工質(zhì)是十分 合適的。在常溫下，鎵在空氣中是穩(wěn)定的，當(dāng)溫度在260。C以上時(shí)，干燥的 氧可使鎵金屬氧化，但生成的氧化膜可防止它繼續(xù)氧化(《稀有金屬知識(shí)》 編寫(xiě)組，希散金屬，北京冶金工業(yè)出版社，1978)。特別是，鎵可與許多 金屬如鉍、錫、銦等易于生成熔點(diǎn)低的合金，例如，含錫8%的鎵合金熔點(diǎn) 為20。C，含銦25Q/o的鎵合金在16。C時(shí)即熔化。進(jìn)一步地，采用多元混合物， 還可獲得熔點(diǎn)更廣泛的金屬流體，比如(顧學(xué)民，龔毅生，臧希文，湯卡羅， 呂云陽(yáng)，曾文螓，無(wú)機(jī)化學(xué)叢書(shū)第二巻，北京科學(xué)出版社，1990),三元 低共熔混合物62. 5%Ga， 21. 5%In, 16%Sn的熔點(diǎn)為10. 7°C，而三元低共 熔混合物69. 8%Ga, 17. 6%In, 12. 6。/。Sn的熔點(diǎn)為5。C。它們均可作為本實(shí) 用新型提供的發(fā)電器中的工作介質(zhì)。本實(shí)用新型的關(guān)鍵之處在于首次結(jié)合了人體隨意運(yùn)動(dòng)及易于滑動(dòng)的金屬 流體，從而方便地實(shí)現(xiàn)了隨意發(fā)電的目的。它具有很多優(yōu)點(diǎn)，發(fā)電器尺寸可 以作得很小，因而可用作可穿戴式器件。采用了人體自身運(yùn)動(dòng)能驅(qū)動(dòng)，具有 隨時(shí)發(fā)電并儲(chǔ)能的特點(diǎn)，最有價(jià)值的地方在于以人體自身運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)液態(tài)金屬 流動(dòng)切割磁力線從而實(shí)現(xiàn)了隨時(shí)充電；這種方式保證了整個(gè)發(fā)電器的工作過(guò) 程完全封閉，無(wú)泄露現(xiàn)象，因而使用起來(lái)十分方便。本實(shí)用新型的發(fā)電器可靈活地對(duì)各類(lèi)移動(dòng)電子設(shè)備及植入體內(nèi)的微器 件提供電力。使用本實(shí)用新型專利的方式如下將發(fā)電器設(shè)置到相應(yīng)移動(dòng)電 器的電池部位；根據(jù)待需求電力多少，確定人體能量強(qiáng)度，或選擇輔助運(yùn)動(dòng)， 于是，在自身運(yùn)動(dòng)或特定強(qiáng)度的誘導(dǎo)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)下，已預(yù)先設(shè)置好的本發(fā)電機(jī) 構(gòu)內(nèi)的金屬流體得以運(yùn)動(dòng)從而發(fā)生切割磁力線行為而產(chǎn)生所需要的電力。此 外，本發(fā)器件內(nèi)的蓄電裝置可預(yù)先充電，這樣，本實(shí)用新型裝置提供的發(fā)電 器可隨時(shí)提供能量需求，又能隨時(shí)儲(chǔ)備電能。本實(shí)用新型提供的發(fā)電模塊可 在許多移動(dòng)電子設(shè)備及植入式醫(yī)療器械工作場(chǎng)合下發(fā)揮作用。本實(shí)用新型提供的發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)，并不限于以上所述的情形。原則上， 任何人體自身運(yùn)動(dòng)誘發(fā)的體內(nèi)電磁感應(yīng)效應(yīng)，均可用于發(fā)展出可隨時(shí)充電的內(nèi)置式發(fā)電裝置，在此基礎(chǔ)上可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)及外觀形式多樣化的微型液體金屬 發(fā)電器。比如，采用外部主動(dòng)引入的振動(dòng)機(jī)構(gòu)，可誘發(fā)發(fā)電器內(nèi)的液體金屬切割磁力線，從而持續(xù)不斷地產(chǎn)生電力；另外，封裝于如衣物一類(lèi)的柔軟》茲 性材料中的液體金屬在接受擠壓后可發(fā)生變形，其流動(dòng)會(huì)切割磁力線；這些 特點(diǎn)也是可行的充電方式。若發(fā)電裝置尺寸進(jìn)一步減小后，還可引申出微/ 納米化后的電磁式發(fā)電器件，由成千上萬(wàn)的微/納尺度液滴集成的組合式電 池可以提供更大的電力輸出。而且，本實(shí)用新型專利技術(shù)也易于發(fā)展出與其 他發(fā)電方式相結(jié)合的復(fù)合電池，如金屬流體電磁感應(yīng)+熱電發(fā)電，金屬流 體電》茲感應(yīng)+光電發(fā)電，金屬流體電；茲感應(yīng)+化學(xué)電池，金屬流體電磁感應(yīng)+ 超聲電機(jī)等。最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非 限制。盡管參照實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本 實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍 當(dāng)中。
權(quán)利要求1、一種基于人體能量驅(qū)動(dòng)的液體金屬切割磁力線式發(fā)電裝置，包括至少一個(gè)內(nèi)裝液態(tài)金屬的空心密封環(huán)形通道主體，該空心密封環(huán)形通道主體的環(huán)形通道內(nèi)安裝有控制液態(tài)金屬流動(dòng)方向的單向閥；至少一個(gè)流體發(fā)電單元；所述流體發(fā)電單元由緊貼在空心密封環(huán)形通道主體的環(huán)形通道內(nèi)側(cè)壁上相對(duì)放置的正極板和負(fù)極板組成；和鑲嵌于所述環(huán)形通道主體的上下端面之上或位于所述環(huán)形通道主體的上下方的一對(duì)永磁體；所述空心密封環(huán)形通道主體為玻璃鋼、陶瓷、塑料或環(huán)氧樹(shù)脂材質(zhì)的密封環(huán)形通道主體。
2 、 按權(quán)利要求1所述的基于人體能量驅(qū)動(dòng)的液體金屬切割磁力線式 發(fā)電裝置，其特征在于，所述環(huán)形通道主體的環(huán)形通道的水力半徑尺度范圍 在1納米至40毫米之間；其縱截面形狀為圓形、橢圓形、矩形、三角形或多 邊形。
3、 按權(quán)利要求l所述的基于人體能量驅(qū)動(dòng)的液體金屬切割磁力線式 發(fā)電裝置，其特征在于，所述環(huán)形通道主體的環(huán)形通道為圓形、螺旋形、彎 曲的曲折形。 '
4、 按權(quán)利要求l、 2或3所述的基于人體能量驅(qū)動(dòng)的液體金屬切割磁力 線式發(fā)電裝置，其特征在于，所述空心密封環(huán)形通道主體外表面經(jīng)磁屏蔽處 理。
5、 按權(quán)利要求l、 2或3所述的基于人體能量驅(qū)動(dòng)的液體金屬切割磁力線 式發(fā)電裝置，其特征在于，所述單向微閥為多個(gè)控制液態(tài)金屬流動(dòng)方向一致的 單向閥。
6、 按權(quán)利要求l、 2或3所述的基于人體能量驅(qū)動(dòng)的液體金屬切割磁力 線式發(fā)電裝置，其特征在于，所述液體金屬為常溫下呈液態(tài)的鎵、銦、鎵銦 合金、水銀或鈉鉀合金。
7、 按權(quán)利要求l、 2或3所述的基于人體能量驅(qū)動(dòng)的液體金屬切割磁力 線式發(fā)電裝置，其特征在于，所述的正極板和負(fù)極板分別為一對(duì)金屬片，或 者一對(duì)噴涂、粘貼、鑲嵌或電鍍有導(dǎo)電材料的片狀電極板，其厚度為lnm — lmm范圍內(nèi)；其材質(zhì)為有機(jī)或金屬導(dǎo)電材料。
8、 按權(quán)利要求l、 2或3所述的基于人體能量驅(qū)動(dòng)的液體金屬切割磁力 線式發(fā)電裝置，其特征在于，所述的永磁體為釹鐵硼永磁體、鐵氧體永磁體、 鈷鎳永磁體、納米釹鐵硼永磁體、納米鐵氧體永磁體、納米鈷鎳永磁體、鐵、 鈷、鎳的金屬磁性材料。
9、 按權(quán)利要求l、 2或3所述的基于人體能量驅(qū)動(dòng)的液體金屬切割磁力 線式發(fā)電裝置，其特征在于，所述的發(fā)電裝置是可拆卸的電池或集成加工在 用電器件內(nèi)的供電單元。
專利摘要本實(shí)用新型的基于人體能量驅(qū)動(dòng)的液體金屬切割磁力線式發(fā)電裝置，包括至少一個(gè)內(nèi)裝液態(tài)金屬的空心密封環(huán)形通道主體，該空心密封環(huán)形通道主體的環(huán)形通道內(nèi)安裝有控制液態(tài)金屬流動(dòng)方向的單向閥；至少一個(gè)流體發(fā)電單元；流體發(fā)電單元由緊貼在空心密封環(huán)形通道主體的環(huán)形通道內(nèi)側(cè)壁上相對(duì)放置的正極板和負(fù)極板組成和鑲嵌于環(huán)形通道主體的上下端面之上或位于環(huán)形通道主體的上下方的一對(duì)永磁體。該發(fā)電裝置為一種借助于人體自身運(yùn)動(dòng)誘發(fā)器件內(nèi)的液體金屬跟隨運(yùn)動(dòng)，使之切割磁力線，從而輸出電量以滿足各類(lèi)移動(dòng)或植入醫(yī)療器件電能需求的發(fā)電裝置。
文檔編號(hào)H02K44/00GK201222695SQ20082010865
公開(kāi)日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2008年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月5日
發(fā)明者靜 劉, 賈得巍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所