[发明专利]采用磁铁和线圈进行振动能量采集的智能运动鞋

摘要

本发明公开了一种采用磁铁和线圈进行振动能量采集的智能运动鞋，主要由能量采集装置、回复式吸振驱动器、液力弹簧、弹性线及智能运动鞋等组成。能量采集装置内置高能密磁阵列布置的永磁铁组和感应线圈，使智能运动鞋能够在人行走时对振动能量进行采集。当人行走时，回复式吸振驱动器受到外部挤压，将其中的液体压入管道，进而挤压管道内液体推动永磁铁组往复运动。在磁场作用下，缠绕在感应线圈绕线架上的感应线圈将产生交流电，通过整流电路转换成直流电后，可直接给无线传感器等毫瓦级装置供电或者储存在储能电路中，实现依据人类步法进行能量采集的目的。本发明智能运动鞋结构简单，充分利用单边磁能效应，有效提高了能量采集效率。

主权项

一种采用磁铁和线圈进行振动能量采集的智能运动鞋，其特征在于包括：连接头I(1)、能量采集装置(2)、连接头II(3)、液流体(14)、液力弹簧(15)、回复式吸振驱动器I(101)、连接头III(102)、管道I(103)、弹性线I(104)、弹性线II(105)、管道II(106)、连接头IV(107)、回复式吸振驱动器II(108)、智能运动鞋(109)；回复式吸振驱动器I(101)安装在智能运动鞋(109)的后脚跟，回复式吸振驱动器II(108)安装在智能运动鞋(109)的前脚掌；回复式吸振驱动器I(101)外表面和回复式吸振驱动器II(108)外表面分别安装有液力弹簧(15)；回复式吸振驱动器I(101)前端面底部水平方向加工有螺纹孔，并与连接头III(102)的一端螺纹连接；连接头III(102)的另一端与管道I(103)的一端固定连接；管道I(103)的另一端与连接头I(1)固定连接；能量采集装置(2)两端分别加工有外螺纹，连接头I(1)和连接头II(3)分别与能量采集装置(2)螺纹固定连接；回复式吸振驱动器II(108)的后端面底部水平方向加工有螺纹孔，并与连接头IV(107)的一端螺纹连接；连接头IV(107)的另一端与管道II(106)的一端固定连接；管道II(106)的另一端与连接头II(3)固定连接；所述能量采集装置(2)由外套筒(4)、感应线圈(5)、感应线圈绕线架(6)、永磁铁组(7)、螺钉I(8)、紧固片I(9)、紧固销(10)、紧固片II(11)、螺钉II(12)及方形安装盒(13)组成；紧固销(10)的上下端部分别加工有外螺纹，紧固片I(9)和紧固片II(11)分别加工有螺纹通孔，紧固片II(11)与紧固销(10)下端部通过螺纹固定连接；永磁铁组(7)由永磁铁I、永磁铁II、永磁铁III、永磁铁IV4个不同极性的永磁铁组成；4个永磁铁中间分别加工有圆形通孔，永磁铁组(7)圆形通孔的内表面与紧固销(10)的外表面过渡配合；永磁铁组(7)按序安装在紧固销(10)上，并通过紧固片I(9)轴向固定；其中，永磁铁(IV)下端面和紧固片II(11)上端面紧密结合，永磁铁(III)的下端面与永磁铁(IV)上端面紧密结合，永磁铁(II)的下端面与永磁铁(III)的上端面紧密结合，永磁铁(I)的下端面与永磁铁(II)的上端面紧密结合；感应线圈绕线架(6)中间加工有圆形通孔，感应线圈绕线架(6)圆形通孔内表面分别与永磁铁组(7)外表面、紧固片I(9)和紧固片II(11)外表面间隙配合；感应线圈绕线架(6)外表面加工有4个绕线槽，感应线圈(5)由4个独立线圈组成，分别缠绕于感应线圈绕线架(6)绕线槽内；4个独立线圈引线A1、B1、A2、B2、A3、B3、A4、B4分别从绕线槽①、②、③、④引出，进入感应线圈绕线架(6)的上端部引线槽，由外套筒(4)上的引线孔引出；感应线圈(5)采用四相绕组结构设计，可有效增加感应线圈(5)发电功率，提高智能运动鞋(109)发电效率；感应线圈绕线架(6)和外套筒(4)下端部分别加工有台阶，两者轴向固定；感应线圈绕线架(6)两端加工有外螺纹，可分别与连接头I(1)和连接头II(3)螺纹连接；方形安装盒(13)水平安置于鞋底内，且开口朝鞋子上部，用于轴向固定感应线圈绕线架(6)和外套筒(4)；紧固销(10)的两端部轴向分别加工有螺纹孔，并分别与螺钉I(8)和螺钉II(12)固定连接；所述螺钉I(8)和螺钉II(12)的顶部分别加工有耳环，螺钉I(8)上的耳环与弹性线II(105)固定连接；弹性线II(105)依次穿过管道II(106)和连接头IV(107)，并与回复式吸振驱动器II(108)固定连接；螺钉II(12)上的耳环与弹性线I(104)固定连接，弹性线I(104)依次穿过管道I(103)和连接头III(102)，并与回复式吸振驱动器I(101)固定连接；所述能量采集装置(2)中的永磁铁组(7)采用高能密磁阵列布置方式，可使永磁铁组(7)产生高密度磁力线；磁力线走向分为三部分，首先，永磁铁I的N极进入感应线圈绕线架(6)和感应线圈(5)，到达外套筒(4)，再通过感应线圈绕线架(6)进入永磁铁紧固片I(9)，最后回到永磁铁I的S极，形成闭合磁路；其次，永磁铁III的N极与永磁铁II的S极相接，永磁铁II的N极与永磁铁I的S极相接，永磁铁I的N极进入感应线圈绕线架(6)和感应线圈(5)，到达外套筒(4)，再通过感应线圈绕线架(6)返回到永磁铁III的S极，形成闭合磁路；最后，永磁铁III的N极与永磁铁IV的S极相接，永磁铁IV的N极进入永磁铁紧固片II(11)，再进入感应线圈绕线架(6)和感应线圈(5)，到达外套筒(4)，然后通过感应线圈绕线架(6)返回到永磁铁III的S极，形成闭合磁路；所述能量采集装置(2)内置高能密磁阵列布置的永磁铁组(7)和感应线圈(5)，使智能运动鞋(109)能够在人行走时对振动能量进行采集；人行走时后脚跟和前脚掌不同时着地，当后脚跟着地时，回复式吸振驱动器I(101)内部的液流体(14)就会推动永磁铁组(7)向前运动，永磁铁组(7)与感应线圈绕线架(6)沿轴向做相对运动；当前脚掌着地时，回复式吸振驱动器II(108)内部的液流体(14)就会推动永磁铁组(7)向后运动，永磁铁组(7)相对与感应线圈绕线架(6)沿轴向同样做相对运动；在永磁铁组(7)往复运动作用下，缠绕在感应线圈绕线架(6)中的感应线圈(5)切割磁感线，产生交流电，整流后可直接供电于一些毫瓦级无线传感器等检测装置，同时转换后的直流电也可储存在储能电路中。