[发明专利]一种人体足部机械能发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及生活用品节能技术领域，具体涉及一种人体足部机械能发电装置。

背景技术

利用机械能产生电能，与传统的需要消耗煤、石油的发电方式相比，具有清洁无污染、节约能源、工作无噪声、适用环境广泛、便携式发电、被动式发电等优点，是一种十分优秀的绿色、环境友好型的能源收集装置发电方式。利用吸收机械能的技术，可以将工业与生活中各种缓冲制动过程中浪费掉的摩擦力与冲击力吸收，进而转化成电能。正是由于吸收机械能具有上述优点，所以在未来的能源领域，将人体环境中的机械能转换为电能将得到更为广泛应用。

现在已经有很多种类型吸收足部机械能来发电的装置，一般来说这些装置的发电原理主要分为三种：机械齿轮传动式、压电式和电磁式。例如董磊在其专利《发电鞋》(CN102475371A)中提出一种利用人体踩踏时的位移推动压力传动装置，转换成齿轮的转动，进而带动发电装置工作来产生电能，当足部抬起时，齿轮上的弹性元件会把装置复位从而实现往复运动发电。这样的方法首先是装置在工作过程中齿轮和传动装置一直处于摩擦状态，齿轮等装置很容易损坏。其次是人体行走时足部的垂直方向位移较小，通过传动装置带来齿轮转动并不能充分利用人体的踩踏能量。又如李伟进、张鹏在其专利《发电鞋》(CN2762591)中提出了一种利用压电材料来进行发电的方式，通过足部踩踏在气囊上缓冲，将压力传递给压电材料，然后通过压电效应来产生电能。这样的方法在目前的材料水平下实现具有较大的难度，目前压电材料的强度较差，在经受反复冲击的情况下非常容易损坏，降低冲击力又会使发电效率降低，所以对压电材料的需求水平较高。王志坤在其专利《多功能磁力发电鞋》(CN102334772A)提出一种电磁式的应用在足部的发电装置，该装置在人体行走时的挤压作用下，永磁体会发生上下运动，从而使附近线圈内的软磁体不断改变磁极来切割磁感线的磁力发电装置。这种方法由于足部垂直位移小，改变软磁体磁极的效果并不明显。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种人体足部机械能发电装置，能够充分吸收人体踩踏的能量，并将其有效转化为电能，且结构简单、成本低。

本发明的人体足部机械能发电装置，其特征在于，包括：2个液压囊、发电机和稳压储能电路；其中，发电机包括外壳体、内壳体、磁体组、线圈组和2个叶轮；其中，内壳体由两个圆柱形壳体垂直相贯形成，固定安装在外壳体的内部，与外壳体的中部相交，内壳体内部固定安装有轴承，磁体组和线圈组分别固定安装在内轴承和外轴承上；所述2个叶轮反向安装在内壳体的两端，叶轮轴穿过内壳体两端的端面分别与磁体组和线圈组固定连接；外壳体的两端分别与安装在鞋底前脚掌和后脚跟下的液压囊贯通连接；在内壳体与外壳体的相交处设有输出电极，在连接线圈组的叶轮轴的两侧靠近内壳体处设有电刷，电刷与输出电极连接，输出电极通过导线与稳压储能电路连接。

进一步地，所述液压囊为椭圆体的橡胶。

进一步地，所述液压囊的出口延长，形成软管。

进一步地，所述外壳体和内壳体为硬质塑料。

进一步地，所述稳压储能电路包括整流稳压模块和储能模块，所述整流稳压模块包括整流电路和稳压器，输出电极与整流电路的两端连接，整流电路的输出经稳压器后与储能模块连接；其中，所述整流电路为单相桥式整流电路，所述稳压器为开关管，所述储能模块为超级电容器。

有益效果：

(1)本发明采用了液压囊加水平放置的软管的结构将人体足部运动时产生的垂直动量转变为液体的水平动量，对人行走起到缓冲作用，并且利于吸收；并采用了利用双向液体流动的双向发电机，将液体的流动转换为磁体组和线圈组的相互转动，双转子结构进一步提高了机械能的利用率，提高了发电效率。本发明中的机械结构工作过程中运动部件之间不存在摩擦，转动的叶轮处于液体之中，摩擦较小。同时，双转子结构使得无论流体流向如何，磁体组和线圈组都是按相反的方向运动，线圈内的磁通急剧变化，大大提高了发电效率，而且对液体速度的交替变化能起到缓冲作用。