[實用新型]增強型壓磁鞋履能量收集裝置

有效

• 申請號: 201721897907.8
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN207968285U
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 張端;孫瑩
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H02K35/02
• 分類號: H02K35/02;A43B3/00
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種增強型壓磁鞋履能量收集裝置，底座內側中部偏左有一安裝軸，安裝軸周圍有一片凹陷，底座左側壁有兩個壓桿軸支承，在底座內側底部凹陷中嵌入壓磁磁軛，壓磁磁軛固定于底座的下底，壓磁磁軛為上下對稱的結構，上下兩部分均有圓形階梯孔，較小孔在外側與底座上的安裝軸配合，壓磁磁軛兩圓形階梯孔的內側較大孔之間安裝了筒形永磁體，筒形永磁體的內孔與底座上的安裝軸配合；壓磁磁軛上下兩部分之間的軸上纏繞了一個漆包銅線圈，線圈兩引出端連接能量收集電路；壓桿通過壓桿軸固定于底座的壓桿軸支承，并緊貼在壓磁磁軛安裝位置上表面。本實用新型能量轉換效率較高、結構可靠性、安裝簡便。

技術領域

本實用新型屬于鞋履，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

人每天都在步行，人體利用自身生物能量做自身運動。健康人的“走路量”每天至少4000步，這個活動量是人基本的運動量，要想達到促進健康，預防各種慢性病的作用，標準要提高到7000步。

人在行走過程中，當鞋著地時，地面與腳對鞋底存在擠壓；鞋離地時，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械能，轉換為電能為一些無線傳感器節點等供電成為一個研究和發明的著眼點。例如，國內知名的“李寧”品牌，銷售多種于鞋底安裝所謂“芯片”的運動鞋，其實是集成了運動傳感器的嵌入式系統，專門收集運動員跑動過程中的速度、加速度等數據，無線發送到手機上的分析軟件，幫助運動員解析存在的運動技術問題，達到提高成績的目的。遺憾的是，其供電采用電池，有壽命限制，丟棄后也會有化學污染。如果能利用上述鞋底擠壓過程的機械能提供電能，應該會十分有利于環保和“芯片鞋”的推廣。

利用足跟擠壓鞋底進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，中國申請號為201610372111.4的發明專利，發明名稱為一種多功能發電鞋和中國申請號為201620404994.8的實用新型專利，發明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行能量收集，壓電方式實現機械能到電能的轉換技術上較為簡單，但壓電裝置通常適用于50Hz以上高頻振動能量的收集，對于步行這樣的1-2Hz的低頻往往會因為生成電荷量過低，不如電磁式能量收集裝置。

中國申請號為201520569683.2的實用新型專利，發明名稱為一種行走發電鞋，中國申請號為201610029877.2的發明專利，發明名稱為一種運動發電的鞋底，此二專利都是采用氣囊的伸縮來進行發電，當人抬起腳時，空氣從大氣中進入鞋底的氣囊，腳放下時，氣囊與大氣隔絕而從另一個出口排出，氣囊里空氣運動的機械能通過電磁裝置轉化為電能。中國申請號為20162000277.4的實用新型專利，發明名稱為板簧壓縮發電鞋的專利，此專利利用步行時候彈簧的伸縮改變線圈的位置，從而達到線圈切割磁感線發電的目的。分析上述3種裝置共同的缺點是：第一，沒有形成閉合磁路，不參與能量收集的漏磁大，因此能量轉換效率不高；第二，均存在活動部件，這對在較惡劣環境下工作的鞋來說不夠合理，容易發生卡死等意外。對采用氣囊的兩個裝置，由于存在與大氣的氣體交換，容易吸入異物或者進水發生意外；同時，裝置中還存在類似閥門的結構，在較惡劣工作環境下容易故障，較為脆弱。對板簧壓縮發電鞋裝置，其垂直方向不光有活動部件，行程還偏大，在鞋底安裝困難。

發明內容