[發明專利]一種人體足部直線電磁式機械能發電裝置

有效

• 申請號: 201610902634.5
• 申請日: 2016-10-17
• 公開（公告）號: CN106640560B
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 陳杰;桂鵬;竇麗華;鄧方;樊欣宇;張樂樂
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: F03G3/00
• 分類號: F03G3/00;H02K1/06;H02K1/12
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 高燕燕;付雷杰

本發明公開了一種人體足部直線電磁式機械能發電裝置。使用本發明能夠高效地將人體足部運動時水平方向上的動量轉化為機械能，且本裝置體積小巧，適應鞋底尺寸。本發明采用直線電磁式發電機采集人體足部機械能，針對人體足部交替踩壓地面的特點，更加高效地采集人體足部的機械能。

技術領域

本發明涉及新能源技術領域。

背景技術

隨著近幾年電子信息技術的快速發展，移動電子設備的應用越來越廣泛，而其傳統供電設備—電池，發展緩慢，這很大程度上限制移動電子設備的小型化設計與使用壽命，并且，當電池電量耗盡，對電池的不當處理也會造成環境污染。另一方面，人體卻是一個豐富的能量綜合體，人體消化系統將食物的化學能吸收，又通過人體的日常活動以熱能或機械能的形式消耗。而對人體熱能的采集會對人體健康有一定影響，所以，在基本不影響人體正常活動的情況下，采集人體機械能為移動電子設備供電具有重要意義。

現在已經有許多種類型的應用在人體足部的機械能采集裝置。一般來說這些裝置的原理基本分為三種，即齒輪傳動式、壓電式、電磁式。例如黃淞在其專利《發電鞋》(CN102273764A)中提出一種利用人體行走時踩踏鞋底的位移驅動齒條，再帶動電機軸轉動，驅動發電機發電，當足部抬離地面時，彈性球帶動齒條恢復原位。這種發電結構的缺點一方面在于齒條易磨損，結構復雜，重量大；另一方面是人體行走時足部垂直地面方向上的位移小，齒條行程短，發電效率低。又例如李偉進、張鵬在其專利《發電鞋》(CN2762591)中提出了一種利用壓電材料來進行來收集人體踩壓鞋底的能量進行發電的方式，這種方式的缺點一方面在于壓電材料強度較差，由于其晶體結構特點，發出的電流也較小；另一方面是壓電材料需要高頻率的壓力沖擊才有較高電能輸出，而人體行走的運動頻率較低，所以發電效率低。再有，竇麗華、趙勇力在其專利《一種人體足部機械能發電裝置》(CN104009608A)中提出了一種通過液體腔吸收人體踩踏鞋底的能量，驅動特制磁體活塞水平方向上的運動，其磁感線進而切割定子線圈匝組，從而使定子線圈匝組發出電能，并以獨特的磁體和線圈排列結構提高發電效率。而這種發電結構的缺陷在于，相鄰磁體同極相對的結構使得磁體活塞結構不穩定，液體腔中的液體有泄漏問題，磁體的排布方式不易實現扁平化設計，功率密度較底。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種人體足部直線電磁式機械能發電裝置，能夠減小裝置體積適應鞋底厚度，并且功率密度較大。

本發明為一種人體足部直線電磁式機械能發電裝置，該發電裝置包括定子、動子、發電機外殼，發電機前蓋、發電機后蓋、電能處理模塊和USB輸出接口；發電機外殼為長方體結構，發電機外殼上有三個沿長度方向的通槽，其中中間通槽為動子槽，位于兩側的通槽為定子槽；定子由磁體組和定子框架組成，所述磁體組由多組上下平放的成對磁體水平排列構成，上下層磁體分別位于上下兩個定子框架中，定子框架分別位于上下兩個定子槽中；動子由線圈匝組、繞線管和動子框架組成，繞線管上纏繞線圈匝組后整體位于動子框架內，動子與動子槽滑動配合；發電機前蓋和發電機后蓋分別安裝于發電機外殼前后端對稱的兩側；電能處理模塊一端與線圈匝組相連，另一端與USB輸出接口相連。

進一步的，所述成對的磁體異極相對，水平相鄰磁體異極相對。

進一步的，所述線圈匝組為兩組。

進一步的，所述兩線圈匝組繞線方向相反。

進一步的，所述線圈匝組的半徑小于磁體的半徑。

進一步的，所述電能處理模塊包括整流穩壓模塊和能量儲存模塊。

有益效果：

1、本發明采用直線電磁式發電機采集人體足部機械能，該發電機由人體足部運動時動子的慣性驅動，將人體足部運動時水平方向上的動量轉化為電機的動子的動量，針對人體足部交替踩壓地面的特點，更加高效地采集人體足部的機械能；