[发明专利]一种鞋履能量收集装置

说明书

本发明公开一种鞋履能量收集装置，涉及能量收集技术领域，包括外壳、压电组件、弹性部件、磁铁阵列、底座、支撑块、上摩擦组件和下摩擦组件，外壳包括依次连接的支撑壳体和塑性壳体，支撑块设置于支撑壳体中，支撑块的下方设置有底座，下摩擦组件设置于支撑块与底座之间，上摩擦组件设置于塑性壳体顶面的内壁上，上摩擦组件和下摩擦组件能够摩擦起电；下摩擦组件位于塑性壳体一侧的下表面设置有线圈，磁铁阵列设置于线圈的下方；压电组件设置于塑性壳体中，弹性部件设置于塑性壳体远离支撑块的侧壁上，弹性部件与压电组件连接。该装置集成了摩擦起电、电磁感应和压电三种不同发电方式，应用场景广泛，能量收集效率高且结构简单。

技术领域

本发明涉及能量收集技术领域，特别是涉及一种鞋履能量收集装置。

背景技术

穿戴智能设备日益普及，如智能手表、智能跑鞋、老年儿童防丢器等，当前这些元件主要采用电池供电。采用电池共供电最主要的是续航问题，其次还有环保问题。这些设备的应用场景都依附在人体上，而人类每天都在进行大量的运动，如行走、呼吸、心脏跳动等。对这些能量进行收集便能很好解决上述元件的供电问题。

目前的人体能量收集装置大多利用压电材料或者电磁装置。这些装置需要足够的运动空间，或者需要增加额外的穿戴设备，如申请号201610527808.4的专利。同时对于频率的依赖性也较大，人类步行的频率只有1-2Hz，存在发电量过低的问题。随着摩擦纳米发电技术的兴起，很好的解决了低频能量收集问题。如申请号202010312952.2的专利，能够收集人体在行走过程中书包上下振动时的能量，但是这样只能在使用背包时进行能量收集，应用场景被限制。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种鞋履能量收集装置，集成了摩擦起电、电磁感应和压电三种不同发电方式，应用场景广泛，能量收集效率高且结构简单。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种鞋履能量收集装置，包括外壳、压电组件、弹性部件、磁铁阵列、底座、支撑块、上摩擦组件和下摩擦组件，所述外壳包括依次连接的支撑壳体和塑性壳体，所述支撑壳体与所述塑性壳体相连通，所述支撑块设置于所述支撑壳体中，所述支撑块为倒L形，所述支撑块的下方设置有所述底座，所述下摩擦组件设置于所述支撑块与所述底座之间，所述下摩擦组件能够相对于所述底座滑动，所述上摩擦组件设置于所述塑性壳体顶面的内壁上，所述上摩擦组件和所述下摩擦组件能够摩擦起电；所述下摩擦组件伸至所述塑性壳体中，所述下摩擦组件位于所述塑性壳体一侧的下表面设置有线圈，所述磁铁阵列设置于所述线圈的下方；所述压电组件设置于所述塑性壳体中，所述弹性部件设置于所述塑性壳体远离所述支撑块的侧壁上，所述弹性部件与所述压电组件连接，所述下摩擦组件能够与所述压电组件相接触。

优选地，所述支撑壳体和所述塑性壳体的底面相连接，所述支撑壳体和所述塑性壳体的侧面及顶面不连接。

优选地，所述支撑块包括竖直块和水平块，所述竖直块设置支撑壳体中远离所述塑性壳体的一侧，所述水平块固定于所述竖直块顶部，所述底座固定于所述竖直块一侧，所述底座位于所述水平块下方，所述底座的上表面由靠近所述竖直块的一端至远离所述竖直块的一端向下倾斜设置。

优选地，所述下摩擦组件包括底板、滑块、第一电极层和第一摩擦层，所述滑块固定于所述底板下方靠近所述底座的一端，所述滑块为直角三棱柱，所述直角三棱柱的斜面的倾斜角度与所述底座的上表面的倾斜角度一致，所述直角三棱柱横截面的水平边与竖直边的长度之比大于1；所述线圈固定于所述底板下方远离所述底座的一端，所述第一电极层设置于所述底板上方，所述第一摩擦层设置于所述第一电极层上。

优选地，所述上摩擦组件包括第二电极层和第二摩擦层，所述第二电极层设置于所述塑性壳体顶面的内壁上，所述第二摩擦层设置于所述第二电极层上。