專利名稱：一種具密閉液囊的鞋用發(fā)電裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電裝置，特別是一種用于鞋內并利用人體行走時重 力勢能的變化來獲取電能的具密閉液囊的鞋用發(fā)電裝置。
技術背景人在行走過程中，需要不停地改變自身的重力勢能，如果未對其加以 利用，就會被白白浪費。如能在鞋上安裝可將勢能轉換成電能的發(fā)電裝置， 則可將這些能量轉化成電能加以利用或者儲存起來。如童鞋上的點綴燈、 溜冰鞋上的彩色閃光燈、鞋內的發(fā)熱鞋墊等等。目前使用在鞋內的發(fā)電裝 置基本上都使用增速齒輪組并配合微型發(fā)電機來實現(xiàn)的，這種帶發(fā)電裝置 的鞋子與人們通常穿著的鞋子相比，重量和體積都相對較大，鞋子的舒適 性較差，不太符合人們的穿鞋習慣。中國專利92209633. 3公開了一種便攜式氣囊傳動發(fā)電蓄電裝置，其利 用氣壓或液壓活塞推動發(fā)電機轉子轉動發(fā)電，其對液壓活塞滑動部件的密 封要求很高，稍有偏差或磨損就會造成工作液媒泄漏，既不衛(wèi)生又不耐用； 若在氣缸內增設氣囊，盡管可緩解泄漏的情形，但是由于其靈敏性較差， 難以在高速情況下應對往復交替的運動，造成較大沖擊或不能正常工作。 如當氣囊推動活塞和齒條往前推進時，活塞和齒條均存在慣性，活塞和齒 條繼續(xù)往前運動，而氣囊已經(jīng)開始收縮，活塞和齒條運動停止后，彈簧推 動活塞和齒條反向運動，此時活塞沖擊至氣囊上，速度減慢并最后與氣囊一起回復至初始位置；當速度過快時，活塞運動與氣囊驅動就會不同步， 復位彈簧響應速度不夠，致使整體性能不穩(wěn)定。另一份中國專利01247628. 5公開了一種帶發(fā)電裝置的鞋，其發(fā)電裝置 是利用工作液媒流動驅動安裝在鞋底的渦輪發(fā)電機來實現(xiàn)將人行走過程中 重力勢能的變化轉化成電能的。目前市場上適合裝配入鞋內的微型渦輪發(fā) 電機還未進入規(guī)?；a，其價格較高從而導致該類微型發(fā)電機不能達到 普遍使用的程度。 發(fā)明內容為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種結構簡單、體積小，成本低，工 作穩(wěn)定高效的具密閉液囊的鞋用發(fā)電裝置。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種具密閉液囊的鞋用發(fā)電裝置，包括發(fā)電機轉子和定子，發(fā)電機轉 子安裝于發(fā)電機腔體中，發(fā)電機轉子上安裝有能帶動其轉動的轉芯，轉芯 上設有從動傳動件；發(fā)電機腔體上安裝有至少兩個端部連接有液囊的空心 管，空心管中至少一空心管內裝有活塞，活塞上連接有與從動傳動件對應 的主動傳動件；空心管、液囊及發(fā)電機腔體形成一密閉空腔，密閉空腔內 盛裝有工作液媒，活塞將工作液媒分成相互獨立的空間。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明利用液壓傳動原理，舍棄了現(xiàn)有發(fā)電裝 置中普遍使用的較大體積的齒輪增速傳動機構，而是利用液壓傳動的優(yōu)點， 將工作液媒充入由空心管、液囊及發(fā)電機腔體組成的密閉空腔中，并在相 應的空心管內配置活塞，活塞與發(fā)電機轉子之間通過主、從動傳動件連接， 人行走時交替壓迫液囊來驅動密閉空腔內的工作液媒流動并推動活塞運動，活塞再通過主動傳動件帶動發(fā)電機轉子旋轉，從而達到發(fā)電的目的。 本發(fā)明使用液壓傳遞動力，避免了利用齒輪增速傳動機構所造成的體積大、 重量重的缺點，大大減小了使用本裝置的鞋子的體積和質量，使其結構更 緊湊，穿著更舒適；而且發(fā)電裝置的活動部件完全置于密閉空腔中，可有 效避免液壓系統(tǒng)里的工作液媒向外泄漏情況的發(fā)生，行走過程中液囊還可 對腳部起到緩沖的作用，可增加鞋子的舒適性；另外，轉芯上安裝有單向 離合器，可有效避免因發(fā)電機轉子頻繁換向所導致的慣性沖擊，使發(fā)電組件工作更穩(wěn)定、更耐用；空心管兩端還設有液量調節(jié)組件，可自動調節(jié)各種原因造成的活塞兩側空間的液量不平衡，保證液壓系統(tǒng)的工作正常。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步詳細說明。圖1是本發(fā)明第一實施例的結構示意圖；圖2是本發(fā)明第一實施例的兩空心管成直線布置時的結構示意圖；圖3是本發(fā)明第一實施例配置有尾管時的結構示意圖；圖4是本發(fā)明第二實施例的結構示意圖；圖5是本發(fā)明第三實施例的結構示意圖；圖6是本發(fā)明第四實施例的結構示意圖；圖7是本發(fā)明實施例的單向離合器"離"狀態(tài)時的示意圖；圖8是本發(fā)明實施例的單向離合器"合"狀態(tài)時的示意圖；圖9是本發(fā)明第五實施例的結構示意圖；圖IO是本發(fā)明第五實施例尾管連通時的結構示意圖；圖11是本發(fā)明第六實施例的結構示意圖；圖12是本發(fā)明實施例的液量調節(jié)組件的結構示意圖； 圖13是本發(fā)明實施例的液量調節(jié)組件的調節(jié)過程示意圖。
具體實施方式
參照圖1，本發(fā)明的一種具密閉液囊的鞋用發(fā)電裝置，包括發(fā)電機轉子11和定子]10，發(fā)電機轉子11安裝于發(fā)電機腔體1中，發(fā)電機轉子11 上安裝有一能帶動其轉動的轉芯12，轉芯12上設有從動傳動件14;發(fā)電 機腔體1上安裝有兩個端部分別連接有液囊23、 24的空心管21、 22，空心 管21內裝有活塞13，活塞13上連接有與從動傳動件14對應的主動傳動件 140;空心管21、 22、液囊23、 24及發(fā)電機腔體1形成一密閉空腔10，密 閉空腔10內盛裝有工作液媒3，活塞13將工作液媒3分成相互獨立的空間。 轉芯12上設有可與主動傳動件140配合傳動的從動傳動件14，活塞13可 在空心管21內移動。當活塞13右側的工作液媒受壓迫時，活塞13將往左 邊移動，連接在活塞13上的主動傳動件140也隨之一起往左運動并帶動轉 芯12和發(fā)電機轉子11轉動；當活塞13左側的工作液媒受壓迫時，活塞13 將往右邊移動，連接在活塞13上的主動傳動件140也隨之一起往右運動并 帶動轉芯12和發(fā)電機轉子11轉動。發(fā)電機轉子11外部安裝有發(fā)電機定子 110，發(fā)電機轉子11與發(fā)電機定子110相對運動即可產生電。發(fā)電機定子 110與發(fā)電機轉子11對應配合，發(fā)電機定子110可以設在腔體1內部、外 部或部分在內部部分在外部。磁鐵即可以是定子，也可以是轉子，發(fā)電機 定子、轉子中的磁鐵、閉合線圈、硅鋼片的排布排列可參照現(xiàn)有的公知技 術。參照圖2，為適應微型化的要求，避免因將發(fā)電機腔體1制作得較小而導致主動傳動件140不能正常工作，可將空心管22設置在與主動傳動件140運動方向對應的位置，當主動傳動件140的長度較大而發(fā)電機腔體1容 納不下時，其可伸入空心管22中；或者，參照圖3，發(fā)電機腔體l上連接 有與主動傳動件140運動方向對應的尾管15。當主動傳動件140的長度較 大而發(fā)電機腔體l容納不下時，其可伸入尾管15中，采用這樣的結構既可 保證將腔體1作得盡量小，又可保證發(fā)電裝置的正常工作。參照圖4，發(fā)電機腔體1上安裝有三個端部分別連接有液囊23、 24、 240的空心管21、 22、 220，其中空心管21內裝有活塞13，活塞13上連接 有與從動傳動件14對應的主動傳動件140。根據(jù)實際需要采用該結構后， 可以將空心管22、 220及其上連接的液囊24、 240布置在腳底前掌處，將 空心管21布置在腳掌后跟處，可擴大與腳掌的接觸面積，改善液囊的受力 狀況，提高利用重力勢能的效率。采用上述結構的發(fā)電裝置，由于主動傳動件140與從動傳動件14之 間的配合傳動可能出現(xiàn)剛性不夠而傳動不穩(wěn)定的情況，如主動傳動件140 為齒條、從動傳動件14為齒輪時，由于齒條十分細長，容易出現(xiàn)變形而跳 齒等，造成傳動不穩(wěn)定或不能正常工作；再如主動傳動件140為鏈條、從 動傳動件14為鏈輪時，由于鏈條剛性不夠，因而根本無法工作。為解決此 問題，參照圖5，發(fā)電機腔體1上安裝有兩個均與轉芯12對應的空心管21、 22，兩空心管21、 22端部連接有液囊23、 24,兩空心管21、 22內分別裝 有活塞13、 130，兩活塞13、 130連接主動傳動件140兩端，主動傳動件 140與從動傳動件14傳動連接；兩活塞13、 130將密閉空腔10內的工作液 媒分成獨立的三部分。采用上述結構有利于克服主動傳動件140剛度不夠造成的傳動不穩(wěn)定現(xiàn)象；而且，這樣的結構也還適合使用柔性主動傳動件， 參照圖6，主動傳動件140為帶主動傳動件、鏈主動傳動件或其他柔性主動傳動件等。采用上述結構的發(fā)電裝置，發(fā)電機轉子11在工作過程中頻繁換向易 產生機械沖擊，從而影響發(fā)電裝置的耐用性。作為技術的進一步改進，轉芯12上設有僅能單方向傳遞動力的單向離合器16，單向離合器16可采用 棘輪棘爪單向傳動機構。采用單向離合器16后，轉芯12只能在一個方向 上與發(fā)電機轉子ll實現(xiàn)動力傳遞，而在反方向上不能傳遞動力。當轉芯12 上的單向離合器16處于"合"狀態(tài)時，主動傳動件140可通過從動傳動件 14將動力傳遞給發(fā)電機轉子11，使其轉動發(fā)電；而當主動傳動件140反方 向運動時，單向離合器16處于"離"狀態(tài)，此時動力傳遞不到發(fā)電機轉子 11上，因此發(fā)電機轉子ll不會立即轉換方向，而是由于慣性作用繼續(xù)保持 原有的運動狀態(tài)，可避免沖擊的產生。參照圖7，當主動傳動件140向左方 運動時，轉芯12上的單向離合器16處于"離"狀態(tài)，動力傳遞不到發(fā)電 機轉子11上，因此，發(fā)電機轉子ll并不改變原來的運動狀態(tài)；參照圖8， 當主動傳動件140反向往右方運動時，設在轉芯12 t.的單向離合器16自 動處于"合"狀態(tài)，動力將通過轉芯12傳遞到發(fā)電機轉子11上，帶動發(fā) 電機轉子ll轉動發(fā)電；再參照圖7，當主動傳動件140再次反向往左移動 時，單向離合器16又處于"離"狀態(tài)，動力不能傳遞到發(fā)電機轉子11上， 故發(fā)電機轉子11繼續(xù)保持之前的運動狀態(tài)；依此循環(huán)即構成發(fā)電裝置的整 個工作過程。為保證工作液媒3在活塞移動時也能快速地在空腔10內流動，轉芯結構內須留有足夠空隙，如圖7和圖8中所示。上述發(fā)電裝置只采用了 一套傳動裝置，即一個主動傳動件和一個單向 離合器的轉芯，由于動力只能在單方向上傳遞，而在反方向上只能空轉， 所以發(fā)電裝置的效率不是很高，為提高發(fā)電裝置的轉換效率，參照圖9，作 為技術的進一步改進，發(fā)電機轉子11上安裝有轉芯12，轉芯12上設有上、 下單向離合器16、 160，兩單向離合器16、 160上分別設有從動傳動件14a、 14b;發(fā)電機腔體1上安裝有兩個端部分別連接有液囊23、 24的空心管21、 22，兩空心管21、 22內分別裝有活塞13、 130，兩活塞13、 130分別連接 至與兩從動傳動件14a、 14b對應的主動傳動件140、 141?；钊?3、 130將 密閉空腔10內的工作液媒分成獨立的三部分。兩單向離合器16、 160的 "離"、"合"狀態(tài)安裝成相反狀態(tài)，即其中一離合器處于"合"狀態(tài)時另 一離合器處于"離"狀態(tài)。發(fā)電機腔體1上連接有分別與兩主動傳動件140、 141運動方向對應的兩尾管15。參照圖9，本實施例中，液囊23受壓迫時，其中的工作液媒受壓流入 空心管21中，推動活塞13往左移動，活塞13帶動主動傳動件140向左運 動，此時轉芯12上的單向離合器16處于"合"狀態(tài)，而轉芯12上的單向 離合器160處于"離"狀態(tài)，主動傳動件140通過從動傳動件14a將動力 傳遞到發(fā)電機轉子11上，帶動發(fā)電機轉子11轉動發(fā)電；活塞13左移過程 中，工作液媒被擠入腔體1內，腔體1內的工作液媒則被擠入空心管22中， 擠入空心管22中的工作液媒推動活塞130左移，由于轉芯]2上的單向離 合器160處于"離"狀態(tài)，所以發(fā)電機轉子11可順利地被單向離合器16 帶動其轉動而不受單向離合器160的影響；活塞130左移將空心管22內的液囊24充入工作液媒而脹大；當液囊被釋放而液囊24受壓迫時，其中的工作液媒受壓流入空心管22中，推動活塞130 往右移動，活塞130帶動主動傳動件141向左運動，此時單向離合器160 處于"合"狀態(tài)，而轉芯12上的單向離合器16處于"離"狀態(tài)，主動傳 動件141通過從動傳動件14b將動力傳遞到發(fā)屯機轉子11上，帶動發(fā)電機 轉子11轉動發(fā)電；活塞130右移過程中，工作液媒被擠入腔體1內，腔體 1內的工作液媒則被擠入空心管21中，擠入空心管21中的工作液媒推動活 塞13右移，由于轉芯12上的單向離合器16處于"離"狀態(tài)，所以發(fā)電機 轉子11可順利地被單向離合器160帶動其轉動而不受單向離合器]6的影 響；活塞13右移將空心管21內的工作液媒擠入液囊23內，液囊23充入 工作液媒而脹大；當液囊23、 24交替受壓迫時，發(fā)電裝置不斷重復上述動 作，發(fā)電機轉子11就會在發(fā)電機定子110之間不停地轉動，從而實現(xiàn)連續(xù) 發(fā)電。采用該結構后，發(fā)電裝置的轉換效率得到提高。為使工作液媒3在密閉空腔10內能快速流動，除保證轉芯結構內須 留有足夠空隙外，還可將兩尾管15相互連通，保證工作液媒的流動暢通， 參照圖10。采用該結構后，可使工作液媒3流動時更順暢、阻力減小，利 于發(fā)電裝置有效工作。參照圖11，本發(fā)明的另一實施例，發(fā)電機轉子11包括上、下轉子lla、 llb，轉芯12上設有與上、下轉子lla、 llb對應的兩單向離合器16、 160; 兩單向離合器16、 160設于同一從動傳動件14上；發(fā)電機腔體l上安裝有 兩個分別帶液囊23、 24的空心管21、 22，兩空心管21、 22內分別裝有活 塞13、 130，兩活塞13、 130連接主動傳動件140兩端。本實施例中，轉芯12上安裝有兩個單向離合器16、 160，兩單向離合器工作狀態(tài)相反，即一個處于"離"狀態(tài)時另一個則處于"合"狀態(tài)，兩單向離合器16、 160分 別對應上、下轉子lla、 llb，且兩活塞13、 130連接在同一個主動傳動件 140上，當主動傳動件140往左移動時，其中一單向離合器如單向離合器 16處于"合"狀態(tài)而另一單向離合器160處于"離"狀態(tài)，主動傳動件140 通過從動傳動件14帶動上轉子lla轉動，而下轉子lib則保持原來的運動 狀態(tài)；當主動傳動件140往右移動時，單向離合器160處于"合"狀態(tài)而 單向離合器16處于"離"狀態(tài)，主動傳動件140通過從動傳動件14帶動 下轉子llb轉動，而上轉子lla則保持原來的運動狀態(tài)。依此循環(huán)，實現(xiàn) 連續(xù)發(fā)電。采用上述結構后，轉芯數(shù)量減少，使發(fā)電裝置進一步縮小，結 構更緊湊。盡管空心管內的活塞與空心管內壁緊密配合，但使用過程中難以避免 工作液媒3由一獨立部分泄露至另一獨立部分。在外力壓迫下，工作液媒 會向活塞另一側泄漏，從而導致各部分液體量不平衡，如某個液囊工作液 媒過多或過少的情況，嚴重時會影響到發(fā)電裝置的正常工作，為此，裝有 活塞的空心管的兩端設置有液量調節(jié)組件25。參照圖12、圖13，其為液囊23與空心管21連接處的液量調節(jié)組件 25的結構及工作過程示意圖，液量調節(jié)組件25利用活塞13作為調節(jié)閥芯， 并在空心管端部設有長孔250及壓力簧251，長孔250的長度大于活塞的厚 度，空心管外套裝有可將長孔250完全包圍的套筒252。當各部分間工作液媒不平衡時，可以這樣來調整液量調節(jié)組件25，假 如液囊23中工作液媒不足，則壓迫其它液囊，使活塞13移動到空心管21端部并壓緊壓力簧251，壓力簧251縮短，活塞13移動至長孔250處并使 其兩側的工作液媒相互連通，可使工作液媒在相鄰兩獨立部分間流動，直 至平衡。其它位置的液量調節(jié)組件工作原理與上述液量調節(jié)組件相同，但 各空心管兩端的液量調節(jié)組件25調節(jié)工作液媒時的調節(jié)方向是相反的。根據(jù)實際需要，主動傳動件140可為齒條主動傳動件，轉芯上從動傳 動件14相應地為一齒輪從動傳動件件；主動傳動件140也可采用鏈條主動 傳動件，轉芯上從動傳動件14相應地為一鏈輪從動傳動件件。采用其它的 傳動方式來實現(xiàn)本發(fā)明的實施效果的也包含在本發(fā)明的保護范圍之內。本發(fā)明利用液體傳動代替?zhèn)鹘y(tǒng)的較大體積的齒輪增速傳動，使體積和 重量大大減小，結構更緊湊。人在行走時，腳前掌和后跟交替壓迫液囊， 受壓迫的液囊驅使工作液媒推動活塞在空心管內往復移動，活塞通過主動 傳動件帶動轉芯和發(fā)電機轉子轉動，使發(fā)電機轉子與發(fā)電機定子產生相對 轉動來發(fā)電。本發(fā)電裝置具有結構簡單、體積小、成本低、穩(wěn)定高效的特 點。
權利要求
1.一種具密閉液囊的鞋用發(fā)電裝置，包括發(fā)電機轉子(11)和定子(110)，其特征在于發(fā)電機轉子(11)安裝于所述發(fā)電機腔體(1)中，發(fā)電機轉子(11)上安裝有能帶動其轉動的轉芯，轉芯上設有從動傳動件；發(fā)電機腔體(1)上安裝有至少兩個端部連接有液囊的空心管，所述空心管中至少一空心管內裝有活塞，活塞上連接有與從動傳動件對應的主動傳動件；空心管、液囊及發(fā)電機腔體(1)形成一密閉空腔(10)，密閉空腔(10)內盛裝有工作液媒(3)，所述活塞將工作液媒(3)分成相互獨立的空間。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種具密閉液囊的鞋用發(fā)電裝置，其特征在于發(fā)電機轉子(11)上安裝有轉芯(12)，轉芯(12)上設有上、下單向離 合器(16、 160)，兩單向離合器(16、 160)上分別設有從動傳動件(14a、 14b);發(fā)電機腔體(1)上安裝有兩個端部分別連接有液囊(23、 24)的 空心管(21、 22)，兩空心管(21、 22)內分別裝有活塞(13、 130)，兩 活塞(13、 130)分別連接至與所述兩從動傳動件(14a、 14b)對應的主 動傳動件(140、 141)。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種具密閉液囊的鞋用發(fā)電裝置，其特征在于發(fā)電機轉子(11)包括上、下轉子(lla、 llb)，轉芯(12)上設有與上、 下轉子(lla、 lib)對應的兩單向離合器(16、 160);兩單向離合器(16、 160)設于同一從動傳動件(14)上；發(fā)電機腔體(1)上安裝有兩個分 別帶液囊(23、 24)的空心管(21、 22)，兩空心管(21、 22)內分別裝 有活塞(13、 130),兩活塞(13、 130)連接主動傳動件(140)兩端。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種具密閉液囊的鞋用發(fā)電裝置，其特征在于所述轉芯上設有僅能單方向傳遞動力的單向離合器。
5. 根據(jù)權利要求2或3或4所述的一種具密閉液囊的鞋用發(fā)電裝置，其特 征在于所述單向離合器為棘輪棘爪單向傳動機構。
6. 根據(jù)權利要求1或2所述的一種具密閉液囊的鞋用發(fā)電裝置，其特征在 于發(fā)電機腔體(1)上連接有與主動傳動件運動方向對應的尾管(15)。
7. 根據(jù)權利要求1或2或3所述的一種具密閉液囊的鞋用發(fā)電裝置，其特征在于所述內部裝有活塞的空心管的兩端設有液量調節(jié)組件(25)。
8. 根據(jù)權利要求7所述的一種具密閉液囊的鞋用發(fā)電裝置，其特征在于液量調節(jié)組件(25)利用所述活塞作為調節(jié)閥芯，并在空心管端部設有 長孔(250)及壓力簧(251)，長孔(250)的長度大于活塞的厚度，空 心管外套裝有可將長孔(250)完全包圍的套筒(252)。
9. 根據(jù)權利要求1所述的一種具密閉液囊的鞋用發(fā)電裝置，其特征在于 所述主、從動傳動件為一齒輪齒條傳動件。
10. 根據(jù)權利要求1所述的一種具密閉液囊的鞋用發(fā)電裝置，其特征在于所述主、從動傳動件為一鏈輪鏈條傳動件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具密閉液囊的鞋用發(fā)電裝置，包括轉子和定子，轉子安裝于腔體中，轉子上安裝有能帶動其轉動的轉芯，轉芯上設有從動傳動件；腔體上安裝有至少兩個端部連接有液囊的空心管，空心管中至少一空心管內裝有活塞，活塞上連接有與從動傳動件對應的主動傳動件；空心管、液囊及腔體形成一密閉空腔，密閉空腔內盛裝有工作液媒，活塞將工作液媒分成相互獨立的空間。本發(fā)明利用液壓傳動原理，舍棄了現(xiàn)有發(fā)電裝置中普遍使用的較大體積的齒輪增速傳動機構，而是利用工作液媒受壓流動來推動活塞帶動發(fā)電機轉子轉動，從而達到發(fā)電的目的，大大縮小了發(fā)電裝置的體積。本發(fā)電裝置具有結構簡單、體積小、成本低、穩(wěn)定高效的特點。
文檔編號F03G5/00GK101251091SQ20081002674
公開日2008年8月27日 申請日期2008年3月11日 優(yōu)先權日2008年3月11日
發(fā)明者溫衛(wèi)國 申請人:溫衛(wèi)國