[發明專利]一種具有振動收集和發電功能的健身踏板

有效

• 申請號: 201910504205.6
• 申請日: 2019-06-12
• 公開（公告）號: CN110193169B
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 劉慧芳;叢晨;喬景慧;高翼飛;曹崇東
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: A63B22/04
• 分類號: A63B22/04;F03G5/06
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍

本發明涉及一種具有振動收集和發電功能的健身踏板，該裝置整體結構為對稱結構，彈簧套裝于伸縮桿上端，彈簧上端與活動桿下壁面相接觸，伸縮桿可上下運動，伸縮桿向上運動時通過彈簧帶動活動桿一端向上運動，活動桿另一端帶著錘頭向下運動，錘頭與插裝在踏板外殼充電腔外側薄壁立板上的凹槽中超磁致伸縮薄片發生碰撞，本發明以拾取線圈拾取發電過程產生的電能，實現了將踏步運動過程產生的振動能量轉化為電能輸出的能量收集過程。

技術領域

本發明屬于振動收集與利用的領域，涉及一種超磁致伸縮薄片材料為核心元件的通過吸收振動而產生電能的超磁致伸縮式振動收集裝置。

背景技術

磁致伸縮材料是20世紀70年代出現的新型稀土功能材料，是一種具有磁致伸縮效應的磁（電）機轉換材料，它的飽和磁致伸縮系數通常為 10^-6。維拉里發現鐵磁材料在發生形變或受到外力作用時會導致材料內部的磁化狀態發生改變，這一現象稱為磁致伸縮逆現象，也叫Villari效應。磁致伸縮逆效應是指鐵磁材料受到外界振動而產生形變的過程中，材料內部的磁通密度將產生變化，再結合法拉第電磁效應即可將變化的磁通密度轉換為電能，在此過程中，超磁致伸縮材料實現了機械能向電磁能的轉換因此，可以利用超磁致伸縮材料的這種特性，對踏步運動中的振動進行收集，該過程不僅可以收集振動，而且同時可以消耗振動，實現了減振和振動再利用的雙重目的。

目前針對傳感器振動能量收集裝置的研究，主要是應用壓電材料來實現微型電路的能量供給，例如在2005年儀表技術與傳感器第8期3-10頁發表的基于壓電的車載傳感器自供電技術研究中提出了，利用壓電技術對振動能量進行收集，設計壓電式振動能量收集系統以用來解決微功耗傳感器供能問題。在2015年蘇州市職業大學學報第26卷第3期發表的基于壓電材料的車輛振動能量收集提出了，將壓電材料用于車輛振動能量收集，用來直接供電或進行儲存。但目前并沒有將振動能量收集裝置應用到健身器材中，一方面隨著生活水平的提高健身器材的需求量逐漸增大，同時對于健身過程的振動也需要一個較好的解決方法，因此急需一種既能夠健身同時還能夠收集振動采用現有的踏步運動機。

發明內容

發明目的：

為了實現對運動機構中的動能進行收集利用，發明一種以超磁致伸縮材料薄片為核心元件的振動收集裝置，通過伸縮桿運動帶動活動桿運動，拍打超磁致伸縮材料薄片，纏有拾取線圈的超磁致伸縮材料薄片將振動能量收集起來并轉換為電能輸出的目的。

技術方案：

一種具有振動收集和發電功能的健身踏板，箱體外殼內部的階梯臺上設有充電凹槽，充電凹槽兩側分別固定超磁致伸縮薄片的一端，超磁致伸縮薄片上繞有拾取線圈，拾取線圈的線端與充電凹槽內的整流濾波電路板的輸入端連接，整流濾波電路板的輸出端與鋰電池的輸入端連接，伸縮桿上端固定在箱體外殼內側上表面，伸縮桿上套有彈簧，活動桿一端套在伸縮桿的彈簧上方，活動桿的另一端設有錘頭，錘頭與超磁致伸縮薄片在垂直方向上對應，第二連接桿穿過活動桿中間側面固定在箱體外殼內壁上。

進一步的，箱體外殼分為箱體和箱蓋，箱蓋蓋在箱體上，左右對稱的箱體下底面設有弧形凸臺，箱體前后側壁打有兩對對應的圓形安裝螺紋孔，箱體內側中間設有一個外低內高的階梯臺，階梯臺上設有矩形薄板圍起的充電凹槽，箱體靠左右兩側分別設有三個與伸縮桿下端尺寸匹配的圓形通孔；

箱蓋設有外高內低的階梯，階梯與箱體的階梯臺位置對應， 箱蓋內側上端面左右兩側各設有三個用于固定伸縮桿的頂端的不貫穿的螺紋孔；

箱體外殼頂面設有一對左右對稱的足形摩擦墊。

進一步的，伸縮桿下端的大直徑圓柱桿件與上端的小直徑圓柱桿件下端過渡配合，小直徑圓柱桿件上端設有與箱蓋內側的螺紋孔相匹配的外螺紋；彈簧套在小直徑圓柱桿上，彈簧直徑小于大直徑圓柱桿件，彈簧下端固定在大直徑圓柱桿件的上端面外側，大直徑圓柱桿件下端套在箱體底面的圓形通孔中。