[发明专利]一种人体足部机械能发电装置

说明书

技术领域

本发明属于生活用品节能技术领域，具体涉及一种人体足部机械能发电装 置。

背景技术

人体运动产生的机械能是一种普遍的可再生绿色能源，与太阳能、风能、 水能和核能等传统新能源比较，它不仅具有缓解能源危机的特点，还具有可移 动、可随需随取、受自然环境影响小和捕获成本低等独特优势。机械能捕获技 术一方面可以将工业生产、生活、工作、娱乐健身等各种活动的缓冲制动过程 中以热能形式耗散的能量收集起来，从而转化成电能；另一方面，当前穿戴式 电子设备发展迅速，传统的电池供能有很大缺陷，即体积大、有更换成本、废 弃电池对环境污染严重等等。所以，人体机械能在未来的穿戴式电子设备上将 会得到广泛的应用。

目前，发电鞋种类繁多，最为常见的是利用人体行走时足部的踩压鞋底的 位移，通过传动装置转换为旋转电机的轴的旋转，或者是直线电机动子的往复 运动从而发电。而传动装置大致可分为杆件传动、齿轮传动、液压传动、气压 传动等等。例如顾辰越在其专利申请名称为《压力发电鞋》(201010577776.1)中 提出一种利用人体行走时对足部承压片的踩压，使承压片产生垂直方向位移， 通过杆件传动将垂直方向位移转换为鞋底空腔内微型电机轴的转动，当足部抬 离地面时，承压片下方的弹簧会把承压片复位进而实现往复运动发出电能，该 专利的发电鞋中的弹簧易疲劳，传动杆件也容易磨损；另外人体行走时垂直方 向上位移较小，也导致这种能量转换方式效率较低。又如叶明祥在其专利《发 电鞋》(200520105738.0)中揭露的发电装置，它是通过与齿条啮合的齿轮将垂直 鞋底方向上的位移转换为齿轮的旋转，再通过变速齿轮的加速，带动发电机轴 转动发电，从而实现机械能到电能的转换，这种传动装置各啮合处特别是齿条 与齿轮的啮合处非常容易磨损，最终可能会脱离；而且重量大，给人体行走带 来较大不便。而窦丽华在其专利《一种人体足部机械能发电装置》 (CN104009608A)中揭露的发电装置，它利用液压传动装置将人体足部的踩压 位移转换成了其直线发电机的动子位移。当脚跟着地时，踩压脚跟处的液压囊， 囊内液体冲击磁体活塞即动子往脚尖方向运动；当脚尖着地时，踩压脚尖处的 液压囊，囊内液体又冲击磁体活塞往脚跟方向运动。在人体行走时，磁体活塞 在绕有线圈的外壳即定子里往复运动从而发电；吕孝先在其专利《一种可发电 鞋》(201220126698.8)中揭露的发电装置是利用脚跟脚尖处的两个气垫，将脚跟 和脚尖的交替踩压气垫挤压气体，使气体通过导管与单向阀形成一个循环气流， 气流冲击安装在导管中的微型电机的叶轮，使叶轮带动电机轴转动，从而发电。 这两个专利公开的两种装置结构简单，但是人体行走时也有很大一部分时间是 脚跟脚尖同时着地，这时两个液囊或者气垫将受到很大压力，容易破损。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种人体足部机械能发电装置，不仅能够 将机械能转换电能，解决了气囊易损坏的难题，还充分吸收人体踩压的能量， 并将其有效转化为电能。

实现本发明的实施方案如下：

一种人体足部机械能发电装置，该装置设置于鞋的底部，该装置包括磁铁 组、气压囊、电机外壳、过滤网、软管、支架、电机、叶轮及能量处理模块；

所述电机外壳为端口由小到大的瓶装结构，过滤网设置在电机外壳的大径 端口上，所述支架固定于电机外壳内；

所述磁铁组按照同极相对方式粘贴固定在气压囊的对称两端面，所述气压 囊与电机外壳的小径端口通过软管连接，所述电机设置于所述电机外壳的内部， 并固定于支架上，叶轮安装在电机的轴上，所述电机的输出端口与能量处理模 块的输入端口通过导线对应连接，所述能量处理模块设有USB端口，能量处理 模块输出对电机的电流进行整流后存储，并通过USB端口稳压输出。

进一步地，所述气压囊的材料为橡胶。

进一步地，所述叶轮为双向对称叶轮，其材料为碳纤。

进一步地，所述电机外壳的小径端口外周设有凸沿。

进一步地，所述支架为一中空圆柱结构，其顶端装有两个接线柱I，其侧面 设有一端口；所述电机外壳侧面预留有与支架的顶端一致的孔；