一种穿戴设备的制作方法

    专利2022-07-09  143


    本实用新型涉及电子设备技术领域,特别涉及一种穿戴设备。



    背景技术:

    目前,以智能手表,手环,追踪器为代表的智能穿戴设备越来越普及,但是仍有性能不够完善的地方。用户的普遍痛点是续航短,续航时间受于智能穿戴设备体积小,现有电池容量和密度瓶颈,无法从提升电池容量或密度的方向大幅延长续航时间。现有的解决方案主要是通过降低功耗和其他能量收集和转化两个方向优化。前者是通过芯片设计和算法优化,降低数据刷新速度来降低功耗,提升效果有限。后者目前应用较多的技术是太阳能收集和转化,但因太阳能的收集和转化效率较低,技术不成熟,且受制于多变的天气和实际太阳光被遮盖影响收集,无法稳定地为设备供电。



    技术实现要素:

    有鉴于此,本实用新型提供了一种穿戴设备,不仅能够延长续航时间,并且还能够更加稳定的对电子组件实现供电。

    为了达到上述目的,本实用新型提供如下技术方案:

    一种穿戴设备,包括:

    电子组件;

    与所述电子组件电连接,以给所述电子组件供电的太阳能发电组件;

    与所述电子组件电连接,以给所述电子组件供电的电磁发电组件。

    优选的,上述穿戴设备中,所述穿戴设备包括主体和与所述主体连接的穿戴件,所述电子组件和所述电磁发电组件设置在所述主体内,所述太阳能发电组件设置在所述穿戴件上。

    优选的,上述穿戴设备中,所述主体上设置有手动驱动机构,所述电磁发电组件在所述手动驱动机构的带动下发电。

    优选的,上述穿戴设备中,所述电磁发电组件包括:

    固定的设置在所述主体内的第一永磁体和第二永磁体,所述第一永磁体和所述第二永磁体相对设置且磁极相异;

    通过转轴转动的设置在所述主体内,并位于所述第一永磁体和所述第二永磁体形成的磁场中的线圈,转动的所述线圈能够切割磁感线以产生电流;

    电连接所述线圈和所述电子组件的第一导线。

    优选的,上述穿戴设备中,所述转轴内设置有沿其轴向延伸的走线通道,所述第一导线在所述走线通道内实现走线。

    优选的,上述穿戴设备中,所述手动驱动机构包括:

    固定的设置在所述转轴上的齿轮,所述齿轮通过带动所述转轴转动以使所述线圈转动;

    设置在所述主体内的导轨;

    滑动的设置所述导轨上,并与所述齿轮啮合的齿条;

    拉动件,所述拉动件的一端与所述齿条的第一端连接,另一端伸出至所述主体的外部;

    一端与所述齿条的第二端连接,另一端与所述主体或所述导轨连接,以驱动所述齿条复位的弹性件。

    优选的,上述穿戴设备中,所述主体的内腔中设置有隔板,所述隔板将所述内腔分隔为第一空间和第二空间,所述电子组件设置在所述第一空间中,所述电磁发电组件和所述手动驱动机构设置在所述第二空间中。

    优选的,上述穿戴设备中,所述电子组件包括:

    与所述第一导线电连接的整流器;

    与所述整流器电连接的电池。

    优选的,上述穿戴设备中,所述电子组件包括:

    显示器,所述显示器的显示面显露于所述主体的表面;

    通讯部件;

    数据处理器;

    其中,

    所述通讯部件、所述数据处理器、所述整流器和所述电池均位于所述显示器的底部,且所述显示器、所述通讯部件和所述数据处理器均与所述电池电连接。

    优选的,上述穿戴设备中,所述穿戴件上设置有所述太阳能发电组件,且全部所述太阳能发电组件均通过第二导线与所述电池电连接。

    本实用新型提供的穿戴设备,给电子组件供电的发电组件包括两部分,即太阳能发电组件和电磁发电组件,其中,太阳能发电组件可收集太阳能并转化为电能,电磁发电组件可通过切割磁感线而产生电能,如此就可以利用太阳能和磁能两种能量收集方式为穿戴设备的电子组件辅助供电,从而可以通过两种供电方式的结合使用而提升穿戴设备的续航能力,并且在天气不良的情况下通过使用电磁发电组件辅助、代替太阳能发电组件发电,也能够克服太阳能转化和供电不稳定的问题,同时也可在紧急情况下实现穿戴设备的恢复供电,适用于野外探险或穿戴设备不容易充电时使用。

    附图说明

    为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。

    图1为本实用新型实施例提供的穿戴设备的俯视图;

    图2为主体的结构示意图;

    图3为电磁发电组件和手动驱动机构配合的结构示意图;

    图4为下壳、隔板、电池和整流器配合的结构示意图;

    图5为主体、电磁发电组件、手动驱动机构和电子组件配合的剖视图。

    在图1-图5中:

    1-太阳能发电组件,2-主体,3-穿戴件,4-第一永磁体,5-第二永磁体,6-转轴,7-线圈,8-第一导线,9-齿轮,10-导轨,11-齿条,12-拉动件,13-弹性件,14-圆环,15-隔板,16-整流器,17-电池,18-显示器,19-通讯部件,20-数据处理器,21-第二导线;

    201-上壳,202-下壳。

    具体实施方式

    本实用新型提供了一种穿戴设备,不仅能够延长续航时间,并且还能够更加稳定的对电子组件实现供电。

    下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。

    如图1至图5所示,本实用新型实施例提供了一种穿戴设备,该穿戴设备例如可以为手表(包括电子手表、智能手表)、手环、眼镜(包括vr眼镜、ar眼镜)、追踪器等设备,其主要包括电子组件、太阳能发电组件1、电磁发电组件,其中,电子组件为穿戴设备实现智能使用的主要组成部分,其包括的具体部件详见后述内容;太阳能发电组件1为现有的、将太阳能转化为电能的组件,而电磁发电组件则是利用导体切割磁感线产生电能(即电磁感应原理)的组件,在本申请中,此两者均用于产生电能以供给电子组件来保证电子组件的正常工作,如此就能够使得穿戴设备具备多个电源。在电子设备的使用过程中,在大多数情况下,或者说在天气晴朗的情况下,可以将太阳能发电组件1作为穿戴设备的主电源,即通过太阳能发电组件1吸收太阳能并转化为电能以保证电子组件的正常工作,而在少数情况下,或者说在阴雨天气的情况下,当太阳能发电组件1因无法充分吸收太阳能而不能给电子组件足量供电时,则可以令电磁发电组件工作以辅助发电(即将电磁发电组件作为穿戴设备的副电源),从而满足电子组件正常工作所需的电量,或者,在电磁发电组件所产生的电量能够满足电子组件正常工作需求的前提下,可以直接令电磁发电组件代替太阳能发电组件1来进行发电。另外,在太阳能发电组件1提供的电量能够保证电子组件正常工作的基础之上,也可以同时令电磁发电组件工作,以在穿戴设备的电池17中储备更多的电量。

    上述的穿戴设备,具有两个电源,其中一个电源为太阳能发电组件,另一个电源为不受天气影响的电磁发电组件,不仅能够在两个电源同时发电时产生更多的电量,以延长穿戴设备的续航时间,而且在天气不良的情况下通过使用电磁发电组件辅助、代替太阳能发电组件1发电,也能够克服太阳能供电不稳定的问题,另外在太阳能发电组件1产生的电量即将用完时,还可以通过电磁发电组件发电来实现紧急情况下穿戴设备的恢复供电。

    优选的,如图1所示,穿戴设备包括主体2和与主体2连接的穿戴件3,电子组件和电磁发电组件设置在主体2内,太阳能发电组件1设置在穿戴件3上。其中,主体2指的是穿戴设备起到主要作用的、除穿戴件3以外的部分,例如当穿戴设备为手表时,主体2为位于两个表带之间的、用于显示时间或其他信息的手表主体,此手表主体包括壳体以及设置在壳体内的诸多部件,但在本申请中,主体2具体指的是壳体(表壳),而穿戴件3则为手表的表带,其作用是实现主体2在人体上的佩戴。而将电子组件和电磁发电组件设置在壳体内,不仅能够使本申请中的穿戴设备可以保持传统的形态,以更加符合人们的佩戴、使用、审美习惯,而且还能够使电子组件和电磁发电组件与穿戴设备的其他部件更好的配合。另外,将太阳能发电组件1设置在穿戴件3上,是因为相比于主体2,穿戴件3具有更大的设置面积,从而能够设置更大面积的太阳能发电组件1,令太阳能发电组件1可以吸收更多的太阳能,进而转化更多的电能,使得发电效率更高。

    当主体2为壳体时,本实施例进一步优选壳体包括上壳201和下壳202,如图2和图5所示,上壳201和下壳202通过扣合形成完整的壳体。

    如图3所示,主体2上设置有手动驱动机构,电磁发电组件在手动驱动机构的带动下发电。本申请中之所以优选使用手动驱动机构来驱动电磁发电组件工作,是因为需要电磁发电组件发电的情况,一般都是太阳能发电组件1不能满足电子组件的用电需求(或者说电量较少)时,如果使用电驱动的方式来带动导体移动而切割磁感线,会消耗电能,这不仅与设置电磁发电组件的目的相悖,而且在电量较少的情况下,也存在无法驱动导体移动的风险,一旦因电量较少而无法实现导体的移动,则电磁发电组件无法实现正常发电,电磁发电组件的设置就失去了意义。基于此,令驱动导体移动的机构为手动驱动机构,即当用户发现穿戴设备的电量较少时,可以通过手动驱动的方式使电磁发电组件开始工作,以给穿戴设备充电而维持穿戴设备不关机。

    具体的,如图3和图4所示,电磁发电组件包括:固定设置在主体2内的第一永磁体4和第二永磁体5,第一永磁体4和第二永磁体5相对设置且磁极相异;通过转轴6可转动地设置在主体2内,并位于第一永磁体4和第二永磁体5形成的磁场中的线圈7中心,转动的线圈7能够切割磁感线以产生电流;电连接线圈7和电子组件的第一导线8。在此种结构中,第一永磁体4和第二永磁体5固定设置在下壳202的底壁上,并且第一永磁体4和第二永磁体5中一者的磁极为n,另一者的磁极为s,转轴6垂直的设置在底壁上(且穿过后述的隔板15),并能绕自身轴线转动,线圈7固定的套设在转轴6上,以在转轴6的带动下进行转动,线圈7、第一永磁体4和第二永磁体5位于同一平面上,以保证线圈7位于第一永磁体4和第二永磁体5形成的磁场中并可在转动的过程中切割磁感线。线圈7与电子组件(具体是后述的整流器16)通过第一导线8电连接,线圈7在切割磁感线时产生的电能可以通过第一导线8输送至整流器16中。

    在上述结构的基础之上,本实施例还优选转轴6内设置有沿其轴向延伸的走线通道,第一导线8在走线通道内实现走线,如图4所示。之所以如此设置,是因为线圈7中产生电流时需要在磁场中转动,而与线圈7连接的第一导线8也需要随之转动,又由于转轴6与线圈7同步转动且线圈7的穿过隔板15的一端靠近整流器16设置,所以将第一导线8设置第一转轴6内,能够更加规范、合理的实现走线,而且能够提高结构的紧凑性,同时还能够给第一导线8提供防护。

    如图3所示,优选手动驱动机构包括:固定的设置在转轴6上的齿轮9,此齿轮9通过带动转轴6转动以使线圈7转动;设置在主体2内的导轨10;滑动的设置导轨10上,并与齿轮9啮合的齿条11;拉动件12,该拉动件12的一端与齿条11的第一端连接,另一端伸出至主体2的外部;一端与齿条11的第二端连接,另一端与主体2或导轨10连接,以驱动齿条11复位的弹性件13。其中,由于齿轮9固定的设置在转轴6上,所以齿轮9、转轴6和线圈7会进行同步转动,而为了令齿条11具有较大的行程,以提升手动驱动的便捷性和高效性,优选导轨10横向设置在主体2内,即导轨10垂直于转轴6(或者说平行于下壳202的底壁)设置,如此就能够使导轨10沿垂直于主体2厚度的方向移动,当用户正向拉动拉动件12以使拉动件12的伸出端远离主体2时,与拉动件12连接的齿条11随之正向移动,与齿条11啮合的齿轮9正向转动,线圈7同步正向转动而切割磁感线以实现发电,与此同时,与齿条11的另一端连接的弹性件13发生弹性变形;当用户拉动齿条11正向移动至极限位置时,齿条11无法再继续移动,当用户不再施加拉动力时,齿条11在弹性件13的弹力驱动下反向移动,此时齿轮9会带动线圈7反向转动,从而令线圈7再次切割磁感线而发电。如此,通过以上正向拉动齿条11以及齿条11复位的动作,能够带动线圈7进行双向转动,从而令线圈7两次切割磁感线,以实现电磁发电组件的两次发电。

    此外手动驱动机构还可以为其他结构,例如将齿轮9和齿条11替换为缠绕在转轴6上的平面涡卷弹簧等。

    其中,为了简化结构以及便于取材,优选导轨10为光滑的圆杆,齿条11上开设有通孔,圆杆穿过此通孔而实现齿条11在圆杆上的滑动连接,而弹性件13则为套设在圆杆上的螺旋弹簧,螺旋弹簧的一端与齿条11连接,另一端与圆杆连接,拉动件12优选为绳索,且为了便于用户对绳索的伸出端施力,令伸出端上连接有圆环14。

    进一步的,如图4所示,本申请还优选主体2的内腔中设置有隔板15,隔板15将内腔分隔为第一空间和第二空间,电子组件设置在第一空间中,电磁发电组件和手动驱动机构设置在第二空间中。其中,隔板15优选可拆卸的设置在桶状的下壳202的开口部位。在主体2内设置隔板15以将主体2的内腔分隔为第一空间和第二空间,不仅使得不同类型的部件分别位于不同的空间中(即电子器件设置在第一空间中,机械部件设置在第二空间中),令各部件在主体2内部可以更加合理的分布,而且也避免了部件之间发生相互干涉、影响的情况发生,同时也有利于部件的设置,所以将此结构作为本申请的优选结构。

    本申请中,如图4和图5所示,电子组件包括与电磁发电组件和太阳能发电组件1配合工作的第一类器件,以及不与电磁发电组件和太阳能发电组件1配合工作的第二类器件,其中第一类器件包括:与第一导线8电连接的整流器16;与整流器16电连接的电池17。通过第一导线8与电磁发电组件电连接的整流器16的作用是将电磁发电组件产生的交流电转化为直流电,然后再将直流电输送给电池17以进行存储。而太阳能电池17组件转化得到的电能为直流电,所以太阳能电池17组件产生的电能可以直接输送给电池17存储。

    如图5所示,电子组件的第二类器件包括:显示器18,该显示器18的显示面显露于主体2的表面;通讯部件19;数据处理器20;其中,通讯部件19、数据处理器20、整流器16和电池17均位于显示器18的底部,且显示器18、通讯部件19和数据处理器20均与电池17电连接。本申请中,优选穿戴设备为智能手表,在此基础之上,显示器18用于显示时间,提醒信息等,通讯部件19用于实现数据的发送和接收,数据处理器20用于处理数据。其具体的安装、固定方式是:上壳201上开设有显示窗口,显示器18卡设在显示窗口中,而位于显示器18底部的通讯部件19、数据处理器20、整流器16和电池17则在上壳201和隔板15的配合卡紧下实现在主体2内的定位。

    如图1所示,为了进一步提高发电效率,本申请还优选穿戴设备的多个穿戴件3上均设置有太阳能发电组件1,且全部太阳能发电组件1均通过第二导线21与电池17电连接,以使全部太阳能发电组件1产生的电能均输送给电池17进行存储。

    本说明书中对各部分结构采用递进的方式描述,每个部分的结构重点说明的都是与现有结构的不同之处,穿戴设备的整体及部分结构可通过组合上述多个部分的结构而得到。

    对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。


    技术特征:

    1.一种穿戴设备,其特征在于,包括:

    电子组件;

    与所述电子组件电连接,以给所述电子组件供电的太阳能发电组件;

    与所述电子组件电连接,以给所述电子组件供电的电磁发电组件。

    2.根据权利要求1所述的穿戴设备,其特征在于,所述穿戴设备包括主体和与所述主体连接的穿戴件,所述电子组件和所述电磁发电组件设置在所述主体内,所述太阳能发电组件设置在所述穿戴件上。

    3.根据权利要求2所述的穿戴设备,其特征在于,所述主体上设置有手动驱动机构,所述电磁发电组件在所述手动驱动机构的带动下发电。

    4.根据权利要求3所述的穿戴设备,其特征在于,所述电磁发电组件包括:

    固定的设置在所述主体内的第一永磁体和第二永磁体,所述第一永磁体和所述第二永磁体相对设置且磁极相异;

    通过转轴转动的设置在所述主体内,并位于所述第一永磁体和所述第二永磁体形成的磁场中的线圈,转动的所述线圈能够切割磁感线以产生电流;

    电连接所述线圈和所述电子组件的第一导线。

    5.根据权利要求4所述的穿戴设备,其特征在于,所述转轴内设置有沿其轴向延伸的走线通道,所述第一导线在所述走线通道内实现走线。

    6.根据权利要求4所述的穿戴设备,其特征在于,所述手动驱动机构包括:

    固定的设置在所述转轴上的齿轮,所述齿轮通过带动所述转轴转动以使所述线圈转动;

    设置在所述主体内的导轨;

    滑动的设置所述导轨上,并与所述齿轮啮合的齿条;

    拉动件,所述拉动件的一端与所述齿条的第一端连接,另一端伸出至所述主体的外部;

    一端与所述齿条的第二端连接,另一端与所述主体或所述导轨连接,以驱动所述齿条复位的弹性件。

    7.根据权利要求3所述的穿戴设备,其特征在于,所述主体的内腔中设置有隔板,所述隔板将所述内腔分隔为第一空间和第二空间,所述电子组件设置在所述第一空间中,所述电磁发电组件和所述手动驱动机构设置在所述第二空间中。

    8.根据权利要求4所述的穿戴设备,其特征在于,所述电子组件包括:

    与所述第一导线电连接的整流器;

    与所述整流器电连接的电池。

    9.根据权利要求8所述的穿戴设备,其特征在于,所述电子组件包括:

    显示器,所述显示器的显示面显露于所述主体的表面;

    通讯部件;

    数据处理器;

    其中,

    所述通讯部件、所述数据处理器、所述整流器和所述电池均位于所述显示器的底部,且所述显示器、所述通讯部件和所述数据处理器均与所述电池电连接。

    10.根据权利要求8所述的穿戴设备,其特征在于,所述穿戴件上设置有所述太阳能发电组件,且全部所述太阳能发电组件均通过第二导线与所述电池电连接。

    技术总结
    本申请公开了一种穿戴设备,包括:电子组件;与所述电子组件电连接,以给所述电子组件供电的太阳能发电组件;与所述电子组件电连接,以给所述电子组件供电的电磁发电组件。上述的穿戴设备,通过令其具有两个电源,并且令其中一个电源为不受天气影响的电磁发电组件,不仅能够在两个电源同时发电时产生更多的电量,以延长穿戴设备的续航时间,而且在天气不良的情况下通过使用电磁发电组件辅助、代替太阳能发电组件发电,也能够克服太阳能供电不稳定的问题,另外在太阳能发电组件产生的电量即将用完时,还可以通过电磁发电组件发电来实现紧急情况下穿戴设备的恢复供电。

    技术研发人员:王丛丛;王玉猛;王平平
    受保护的技术使用者:歌尔科技有限公司
    技术研发日:2020.06.23
    技术公布日:2021.03.12

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