[實(shí)用新型]形變式鞋履能量收集裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201721897758.5
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN207968284U
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張端;孫瑩
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K35/02
• 分類號(hào): H02K35/02
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241
• 代理人: 王利強(qiáng)

一種形變式鞋履能量收集裝置，底座內(nèi)側(cè)底部安裝兩個(gè)完全相同的下磁軛，下磁軛固定于底座的下底和側(cè)壁，下磁軛各有兩個(gè)圓柱形的安裝軸；下磁軛的每個(gè)安裝軸上安裝一個(gè)漆包銅線圈，其中一對兩線圈作為收集電能的引出端，兩引出端連接能量收集電路；永磁體兩端有圓孔，兩永磁體上的圓孔裝入下磁軛的安裝軸，永磁體位于線圈之上；兩個(gè)下磁軛與底座共同形成的槽中嵌入非磁性的形變膠墊，形變膠墊上部有矩形盲孔，矩形盲孔底部有凸起的條紋；形變膠墊上部的矩形盲孔中安裝有一個(gè)上磁軛，上磁軛與形變膠墊矩形盲孔底部的凸起條紋接觸。本實(shí)用新型能量轉(zhuǎn)換效率較高、結(jié)構(gòu)經(jīng)湊可靠、安裝簡便。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于鞋履，涉及智能穿戴中的電磁式能量收集裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種放置鞋底中，通過人類步行對鞋底的擠壓收集能量的裝置。

背景技術(shù)

人每天都在步行，人體利用自身生物能量做自身運(yùn)動(dòng)。健康人的“走路量”每天至少4000步，這個(gè)活動(dòng)量是人基本的運(yùn)動(dòng)量，要想達(dá)到促進(jìn)健康，預(yù)防各種慢性病的作用，標(biāo)準(zhǔn)要提高到7000步。

人在行走過程中，當(dāng)鞋著地時(shí)，地面與腳對鞋底存在擠壓；鞋離地時(shí)，擠壓消失。因此，采取一定措施，收集此周期性的擠壓過程的機(jī)械能，轉(zhuǎn)換為電能為一些無線傳感器節(jié)點(diǎn)等供電成為一個(gè)研究和發(fā)明的著眼點(diǎn)。例如，國內(nèi)知名的“李寧”品牌，銷售多種于鞋底安裝所謂“芯片”的運(yùn)動(dòng)鞋，其實(shí)是集成了運(yùn)動(dòng)傳感器的嵌入式系統(tǒng)，專門收集運(yùn)動(dòng)員跑動(dòng)過程中的速度、加速度等數(shù)據(jù)，無線發(fā)送到手機(jī)上的分析軟件，幫助運(yùn)動(dòng)員解析存在的運(yùn)動(dòng)技術(shù)問題，達(dá)到提高成績的目的。遺憾的是，其供電采用電池，有壽命限制，丟棄后也會(huì)有化學(xué)污染。如果能利用上述鞋底擠壓過程的機(jī)械能提供電能，應(yīng)該會(huì)十分有利于環(huán)保和“芯片鞋”的推廣。

利用足跟擠壓鞋底進(jìn)行能量收集最早可見J.Kymissis,C.Kendall, J.Paradiso,and N.Gershenfeld.Parasitic power harvesting in shoes.In Proc.of the SecondIEEE International Conference on Wearable Computing(ISWC),IEEE ComputerSociety Press,pages pp.132–139, October 1998；近期的有，中國申請?zhí)枮?01610372111.4的發(fā)明專利，發(fā)明名稱為一種多功能發(fā)電鞋和中國申請?zhí)枮?01620404994.8的實(shí)用新型專利，實(shí)用新型名稱為一種帶有蓄壓充電功能的鞋子。上述3種文件均采用腳底對壓電陶瓷片施壓的方式進(jìn)行能量收集，壓電方式實(shí)現(xiàn)機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)換技術(shù)上較為簡單，但壓電裝置通常適用于50Hz 以上高頻振動(dòng)能量的收集，對于步行這樣的1-2Hz的低頻往往會(huì)因?yàn)樯呻姾闪窟^低，不如電磁式能量收集裝置。

中國申請?zhí)枮?01520569683.2的實(shí)用新型專利，發(fā)明名稱為一種行走發(fā)電鞋，中國申請?zhí)枮?01610029877.2的發(fā)明專利，發(fā)明名稱為一種運(yùn)動(dòng)發(fā)電的鞋底，此二專利都是采用氣囊的伸縮來進(jìn)行發(fā)電，當(dāng)人抬起腳時(shí)，空氣從大氣中進(jìn)入鞋底的氣囊，腳放下時(shí)，氣囊與大氣隔絕而從另一個(gè)出口排出，氣囊里空氣運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能通過電磁裝置轉(zhuǎn)化為電能。中國申請?zhí)枮?0162000277.4的實(shí)用新型專利，發(fā)明名稱為板簧壓縮發(fā)電鞋的專利，此專利利用步行時(shí)候彈簧的伸縮改變線圈的位置，從而達(dá)到線圈切割磁感線發(fā)電的目的。分析上述3種裝置共同的缺點(diǎn)是：第一，沒有形成閉合磁路，不參與能量收集的漏磁大，因此能量轉(zhuǎn)換效率不高；第二，均存在活動(dòng)部件，這對在較惡劣環(huán)境下工作的鞋來說不夠合理，容易發(fā)生卡死等意外。對采用氣囊的兩個(gè)裝置，由于存在與大氣的氣體交換，容易吸入異物或者進(jìn)水發(fā)生意外；同時(shí)，裝置中還存在類似閥門的結(jié)構(gòu)，在較惡劣工作環(huán)境下容易故障，較為脆弱。對板簧壓縮發(fā)電鞋裝置，其垂直方向不光有活動(dòng)部件，行程還偏大，在鞋底安裝困難。

發(fā)明內(nèi)容