[實用新型]一種鞋式發電裝置

有效

• 申請號: 201921663456.0
• 申請日: 2019-10-08
• 公開（公告）號: CN210578305U
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 李想
• 申請（專利權）人: 吉林農業科技學院
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;F03G5/00
• 代理公司: 沈陽銘揚聯創知識產權代理事務所(普通合伙) 21241
• 代理人: 屈芳

本實用新型適用于新能源領域，提供了一種鞋式發電裝置，裝置是由寬頻俘能模塊和能量收集模塊組成，通過俘能模塊將人在運動過程中產生的動能轉換成電能，經過能量收集模塊對電能進行轉化、存儲，可供外部低功耗微電子設備使用。解決了傳統電池體積大、壽命有限、材料浪費、污染環境等缺陷。發電裝置結構簡單、抗干擾能力強、無污染、易加工、可實現便攜化和可穿戴等突出特點，利于環境友好、能源可持續發展，推進了微電子產品自供電的發展進程。

技術領域

本實用新型屬于新能源制備領域，尤其涉及一種鞋式發電裝置。即可將人在運動過程中產生的機械能轉化成電能，經過能量管理電路進行能量轉化、存儲，供外部微電子設備使用。

背景技術

近年來，微電子設備和可穿戴傳感器發展迅速，廣泛應用于醫療衛生、航天航空、汽車交通、國防軍工等各個方面。然而微電子設備的主要供電源仍然是電化學電池。由于電化學電池體積大，不利于電子設備微型化；使用壽命有限，定期更換電池會帶來很多麻煩，諸如浪費材料和污染環境等，所以傳統電池已不能滿足當前微電子設備的需求。由此，有必要研究一種可持續的便攜式電源-可穿戴式能量俘能器，可將環境中的機械能轉換為電能。

為了更多得收集人在運動過程中產生的能量，需要設計一種共振頻率較低、頻帶較寬的壓點發電裝置。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題在于提供了一種鞋式發電裝置，從環境中收集能量，不僅解決了能源可持續發展問題，并且利于環境友好，便于獲得。

本實用新型是這樣實現的，一種鞋式發電裝置，該裝置包括：

寬頻俘能模塊以及能量收集模塊組成，寬頻俘能模塊安裝在鞋底夾層中，能量收集模塊安裝在鞋舌中，通過寬頻俘能模塊收集人運動過程中產生的動能，將動能轉換成電能，輸出交流電信號，通過能量收集模塊將交流電信號轉化成直流電信號，供外部微電子設備使用；所述寬頻俘能模塊輸出的電信號直接輸送到能量收集模塊進行整流、濾波以及存儲。

進一步地，所述能量收集模塊為柔性集成電路板。

進一步地，寬頻俘能模塊包括一組PVDF壓電薄膜傳感器、彈簧、支點以及杠桿，所述PVDF壓電薄膜傳感器采用多懸臂梁多質量塊結構，包括長度不一的PVDF壓電薄膜之間采用并聯連接方式；彈簧通過支點固定在杠桿的一端，杠桿的另一端搭在PVDF壓電薄膜傳感器上，當彈簧由于腳踏被壓縮時會帶動杠桿，杠桿用來放大走路過程使彈簧壓縮的位移量，使得位移量足以撥動PVDF 壓電薄膜傳感器，隨著運動對PVDF壓電薄膜傳感器的撥動，會產生持續的電荷，通過導線供給能量收集模塊。

進一步地，所述PVDF壓電薄膜傳感器采用多懸臂梁多質量塊結構包括三片懸臂梁結構的PVDF壓電薄膜傳感器并聯連接，每片PVDF壓電薄膜傳感器上固定三個質量塊，懸臂梁結構的基底是由一端固定、另一端自由振蕩的彈性塑料構成。

進一步地，三個PVDF壓電薄膜傳感器的中間PVDF壓電薄膜傳感器比兩側PVDF壓電薄膜傳感器長并且覆蓋在兩側PVDF壓電薄膜傳感器。

進一步地，所述PVDF壓電膜傳感器由兩片具有懸臂梁結構的彈性基底和夾在兩彈性基底中間的PVDF壓電薄膜組成。

進一步地，所述能量收集模塊采用LTC3588-1芯片為主體。

本實用新型與現有技術相比，有益效果在于：

本實用新型的發電裝置通過壓電原理將人運動過程中產生機械能轉換成電能，易加工、無電磁干擾；另外，本發電裝置采用的懸臂梁結構，不僅結構簡單，而且兼容于微電子機械系統，可以達到低頻、寬頻的效果；應用的能量收集電路提高了能量的轉換效率，改善了電路的集成度，實現電路板集成化、微型化。

本新型具有低共振頻率、寬諧振頻帶特點。提高能量轉換效率的同時也提高了電路的集成度，實現了便攜式、小型化。

附圖說明