[發明專利]一種腳部機械能采集裝置及其采集方法

有效

• 申請號: 201910506421.4
• 申請日: 2019-06-12
• 公開（公告）號: CN110350822B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 肖淵;劉進超;陳馳;張威;贠偉博;楊楠楠
• 申請（專利權）人: 西安工程大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;H02J7/32
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 王蕊轉

1.一種腳部機械能采集裝置，其特征在于，包括矩形安裝架(2)，沿所述安裝架(2)的中心軸依次設置有圓柱形通孔和U型空腔，所述空腔的開口端朝向安裝架(2)底部，所述通孔內設置有與之相匹配的壓塊(1)，所述空腔內設置有與之相匹配的U型板(10)，所述U型板(10)的橫板設置在安裝架(2)底部，所述壓塊(1)底部設置有第一磁極(3)，所述第一磁極(3)的底部接觸有壓電薄膜(4)，所述壓電薄膜(4)的下表面設置有第一電極(5)，所述第一電極(5)設置在U型板(10)的豎板端部，所述U型板(10)的橫板內表面依次設置有第二電極(8)和摩擦薄膜(9)，所述第一電極(5)和第二電極(8)均連接有導線，所述安裝架(2)設置有導線引出孔，所述導線均通過導線引出孔引出，所述U型板(10)的底部安裝有橫截面為工字型的底板(6)，所述底板(6)的豎桿上纏繞有電磁感應線圈(7)，所述底板(6)的底部粘貼有第二磁極(11)；

所述壓電薄膜(4)的上、下表面均粘貼有至少一個第三電極(12)，兩個所述第三電極(12)均設置有導線，所述導線通過導線引出孔引出，兩個所述第三電極(12)的外側均設置有襯底，兩個所述襯底分別與第一磁極(3)和第一電極(5)相接觸，所述襯底為聚酰亞胺薄膜。

2.如權利要求1所述的一種腳部機械能采集裝置，其特征在于，所述壓塊(1)的頂部設置有圓柱形凸塊，所述凸塊與壓塊(1)同軸線，所述凸塊的直徑不大于壓塊(1)的直徑。

3.如權利要求1所述的一種腳部機械能采集裝置，其特征在于，所述第一磁極(3)與第二磁極(11)均為圓柱形磁鐵片，所述第一磁極(3)與第二磁極(11)的同極相對設置。

4.如權利要求1所述的一種腳部機械能采集裝置，其特征在于，所述第一電極(5)為鋁電極，且為正極；所述第二電極(8)為銅電極，且為負極。

5.如權利要求1所述的一種腳部機械能采集裝置，其特征在于，所述第三電極(12)包括鋁電極或者導電銀漿。

6.如權利要求5所述的一種腳部機械能采集裝置，其特征在于，所述壓電薄膜(4)、第三電極(12)及襯底均為矩形狀，所述第三電極(12)的長度和寬度均小于壓電薄膜(4)的長度和寬度，所述壓電薄膜(4)的長度小于襯底的長度，所述壓電薄膜(4)的寬度與襯底的寬度相同。

7.如權利要求1所述的腳部機械能采集裝置，其特征在于，所述U型板(10)為亞克力板。

8.如權利要求1～7任意一項所述的一種腳部機械能采集裝置的采集方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：

步驟1、所述第三電極(12)的導線連接有全波橋式二極管整流電路a的接線端口；所述第一電極(5)和第二電極(8)的導線分別連接有全波橋式二極管整流電路b接線端口；所述電磁感應線圈(7)連接有全波橋式二極管整流電路c接線端口；

步驟2、將步驟1的采集裝置放置到人體腳部，行走時，腳部下壓凸塊，帶動壓塊(1)下壓至壓電薄膜(4)，所述壓電薄膜(4)產生形變，通過第三電極(12)將電荷傳輸到全波橋式二極管整流電路a，同時，所述第一電極(5)與摩擦薄膜(9)相接觸，所述第一電極(5)和第二電極(8)均將電荷傳輸到全波橋式二極管整流電路b；

步驟3、所述壓塊(1)繼續下壓，直至所述第一磁極(3)靠近第二磁極(11)，所述電磁感應線圈(7)內產生正向感應電流，電磁感應線圈(7)將電荷傳輸到全波橋式二極管整流電路c；

步驟4、腳部抬起，所述第一磁極(3)與第二磁極(11)相斥，帶動壓塊(1)逐漸彈起，所述第一電極(5)和摩擦薄膜(9)分離，同時，壓電薄膜(4)恢復形變；

步驟5、所述壓塊(1)彈回至初始位置，所述第三電極(12)、第一電極(5)、第二電極(8)及電磁感應線圈(7)均停止電荷輸出，此時，完成一個循環的電能儲存，重復步驟2～4，所述采集裝置將人體腳部的機械能轉化成電能。

9.如權利要求8所述的一種腳部機械能采集裝置的采集方法，其特征在于，所述全波橋式二極管整流電路a、全波橋式二極管整流電路b和全波橋式二極管整流電路c的結構相同。