[發(fā)明專利]發(fā)電背帶連結(jié)扣

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610081135.4
• 申請(qǐng)日: 2016-02-04
• 公開（公告）號(hào): CN105533980B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹自平;周保豐;朱洪波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): A45C13/10
• 分類號(hào): A45C13/10;H02K99/00
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所32207
• 代理人: 李湘群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)械和電學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及發(fā)電背帶連結(jié)扣。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人類面臨著能源緊缺、全球氣候變暖等嚴(yán)重問題，尋找和利用清潔能源是各國(guó)都在重點(diǎn)解決的重大問題之一。近年來，一些研究人員開始嘗試以人體能量作為能量來源。人體能量采集技術(shù)主要包括人體機(jī)械能采集技術(shù)、人體熱能采集技術(shù)和人體生物能采集技術(shù)。

人在運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)，采集這些機(jī)械能，可以很方便地為其隨身攜帶的電子設(shè)備提供能量。人體振動(dòng)能量采集方面的研究在人體能量采集技術(shù)中最為突出，這是因?yàn)檎駝?dòng)能量在人們?nèi)粘；顒?dòng)中更為普遍存在。

現(xiàn)有技術(shù)中采集人體機(jī)械能的一些便攜式發(fā)電器，如發(fā)電鞋和發(fā)電背包等，按其發(fā)電原理可以分為兩大類：一類是利用電磁感應(yīng)線圈切割磁力線進(jìn)行發(fā)電的電磁式結(jié)構(gòu)；另一類是基于壓電效應(yīng)的壓電式結(jié)構(gòu)。對(duì)于具有電磁式結(jié)構(gòu)的便攜式發(fā)電器，線圈切割磁感應(yīng)線圈的速度取決于人體運(yùn)動(dòng)的速度，通常切割速度較慢，因而發(fā)電效率較低，為此大多是通過增加發(fā)電裝置的體積和重量來增加發(fā)電量；而對(duì)于具有壓電式結(jié)構(gòu)的便攜式發(fā)電器，機(jī)電耦合系數(shù)和機(jī)械品質(zhì)因子決定了其發(fā)電量，壓電材料通常難以同時(shí)兼具有高的機(jī)電耦合系數(shù)和高的機(jī)械品質(zhì)因子，因此能量轉(zhuǎn)換效率也不高。

近年來出現(xiàn)了一種超磁致伸縮材料，它也可實(shí)現(xiàn)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能或?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，它具有應(yīng)變大、能量密度高、機(jī)電耦合系數(shù)大、響應(yīng)速度快和輸出力大等優(yōu)點(diǎn)，并且已經(jīng)開始在傳感器和超聲換能器等方面得到了初步應(yīng)用，然而它應(yīng)用于人體能量采集方面的工作還鮮有開展。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中人體機(jī)械能采集裝置存在的上述問題，本發(fā)明提供一種發(fā)電背帶連結(jié)扣。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

發(fā)電背帶連結(jié)扣，包括連結(jié)扣邊框、超磁致伸縮材料發(fā)電結(jié)構(gòu)和感應(yīng)線圈；所述連結(jié)扣邊框用于將發(fā)電背帶連結(jié)扣連接至外部裝備，所述感應(yīng)線圈繞套在超磁致伸縮材料發(fā)電結(jié)構(gòu)上，并與接口電路相連。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述超磁致伸縮發(fā)電結(jié)構(gòu)由第一磁鐵、超磁致伸縮材料桿、第二磁鐵和波紋板狀彈簧結(jié)構(gòu)依次連接而成，并連接成閉合磁路。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述連結(jié)扣邊框由兩個(gè)W形的邊框?qū)ζ炊桑渲校挥谕鈧?cè)的邊框通過帶有槽口的卡扣部固定連接，位于中部的邊框通過超磁致伸縮材料發(fā)電結(jié)構(gòu)固定連接。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述超磁致伸縮材料桿由超磁致伸縮材料制備而成，超磁致伸縮材料桿在壓應(yīng)力作用下，長(zhǎng)度發(fā)生變化，其內(nèi)部磁通密度相應(yīng)地發(fā)生變化，在感應(yīng)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，將人體運(yùn)動(dòng)時(shí)的一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述波紋板狀彈簧結(jié)構(gòu)由軟磁材料制備而成，并具有波紋板狀結(jié)構(gòu)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，根據(jù)需要選擇所述感應(yīng)線圈的線圈匝數(shù)，以產(chǎn)生不同大小的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述感應(yīng)線圈與接口電路連接后，發(fā)電背帶連結(jié)扣單獨(dú)使用，為用電設(shè)備供電，或者與電子裝置結(jié)合使用，所述電子裝置包括電發(fā)光體、充放電裝置。

本發(fā)明的有益效果如下：

1、本發(fā)明的背帶連結(jié)扣采集人體行走時(shí)所攜帶背包的機(jī)械能并轉(zhuǎn)換為電能。

2、本發(fā)明的發(fā)電背帶連結(jié)扣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在很大程度上降低了裝置的復(fù)雜性，實(shí)現(xiàn)了裝置的小型化、低成本化和規(guī)模化。

3、本發(fā)明的發(fā)電背帶連結(jié)扣采用由軟磁材料制備而成的波紋板狀彈簧結(jié)構(gòu)，并與磁鐵及超磁致伸縮材料桿構(gòu)成閉合磁路，能量損失極小且具有極高的能量轉(zhuǎn)換效率。

4、本發(fā)明發(fā)電背帶連結(jié)扣的發(fā)電部分形狀可任意調(diào)整，方便移植，通用性和實(shí)用性很強(qiáng)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明發(fā)電背帶連結(jié)扣的使用狀態(tài)示意圖。

圖2為本發(fā)明發(fā)電背帶連結(jié)扣的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為發(fā)電背帶連結(jié)扣去除發(fā)電結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為發(fā)電背帶連結(jié)扣中超磁致伸縮發(fā)電結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為超磁致伸縮發(fā)電結(jié)構(gòu)中波紋板狀彈簧結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明發(fā)電背帶連結(jié)扣的發(fā)電結(jié)構(gòu)連接接口電路模塊示意圖。

圖中：1-背帶連接扣；2-感應(yīng)線圈；3-接口電路；4-連結(jié)扣邊框；5-超磁致伸縮材料發(fā)電結(jié)構(gòu)；6-超磁致伸縮材料桿；7-第一磁鐵；8-第二磁鐵；9-波紋板狀彈簧結(jié)構(gòu)；10-背包；11-背帶；12、卡扣部。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。