一種人體足部機械能發(fā)電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生活用品節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種人體足部機械能發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]人體運動產(chǎn)生的機械能是一種普遍的可再生綠色能源，與太陽能、風能、水能和核能等傳統(tǒng)新能源比較，它不僅具有緩解能源危機的特點，還具有可移動、可隨需隨取、受自然環(huán)境影響小和捕獲成本低等獨特優(yōu)勢。機械能捕獲技術(shù)一方面可以將工業(yè)生產(chǎn)、生活、工作、娛樂健身等各種活動的緩沖制動過程中以熱能形式耗散的能量收集起來，從而轉(zhuǎn)化成電能；另一方面，當前穿戴式電子設(shè)備發(fā)展迅速，傳統(tǒng)的電池供能有很大缺陷，即體積大、有更換成本、廢棄電池對環(huán)境污染嚴重等等。所以，人體機械能在未來的穿戴式電子設(shè)備上將會得到廣泛的應(yīng)用。
[0003]目前，發(fā)電鞋種類繁多，最為常見的是利用人體行走時足部的踩壓鞋底的位移，通過傳動裝置轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)電機的軸的旋轉(zhuǎn)，或者是直線電機動子的往復(fù)運動從而發(fā)電。而傳動裝置大致可分為桿件傳動、齒輪傳動、液壓傳動、氣壓傳動等等。例如顧辰越在其專利申請名稱為《壓力發(fā)電鞋》(201010577776.1)中提出一種利用人體行走時對足部承壓片的踩壓，使承壓片產(chǎn)生垂直方向位移，通過桿件傳動將垂直方向位移轉(zhuǎn)換為鞋底空腔內(nèi)微型電機軸的轉(zhuǎn)動，當足部抬離地面時，承壓片下方的彈簧會把承壓片復(fù)位進而實現(xiàn)往復(fù)運動發(fā)出電能，該專利的發(fā)電鞋中的彈簧易疲勞，傳動桿件也容易磨損;另外人體行走時垂直方向上位移較小，也導致這種能量轉(zhuǎn)換方式效率較低。又如葉明祥在其專利《發(fā)電鞋》(200520105738.0)中揭露的發(fā)電裝置，它是通過與齒條嚙合的齒輪將垂直鞋底方向上的位移轉(zhuǎn)換為齒輪的旋轉(zhuǎn)，再通過變速齒輪的加速，帶動發(fā)電機軸轉(zhuǎn)動發(fā)電，從而實現(xiàn)機械能到電能的轉(zhuǎn)換，這種傳動裝置各嚙合處特別是齒條與齒輪的嚙合處非常容易磨損，最終可能會脫離;而且重量大，給人體行走帶來較大不便。而竇麗華在其專利《一種人體足部機械能發(fā)電裝置》(CN104009608A)中揭露的發(fā)電裝置，它利用液壓傳動裝置將人體足部的踩壓位移轉(zhuǎn)換成了其直線發(fā)電機的動子位移。當腳跟著地時，踩壓腳跟處的液壓囊，囊內(nèi)液體沖擊磁體活塞即動子往腳尖方向運動；當腳尖著地時，踩壓腳尖處的液壓囊，囊內(nèi)液體又沖擊磁體活塞往腳跟方向運動。在人體行走時，磁體活塞在繞有線圈的外殼即定子里往復(fù)運動從而發(fā)電；呂孝先在其專利《一種可發(fā)電鞋》(201220126698.8)中揭露的發(fā)電裝置是利用腳跟腳尖處的兩個氣墊，將腳跟和腳尖的交替踩壓氣墊擠壓氣體，使氣體通過導管與單向閥形成一個循環(huán)氣流，氣流沖擊安裝在導管中的微型電機的葉輪，使葉輪帶動電機軸轉(zhuǎn)動，從而發(fā)電。這兩個專利公開的兩種裝置結(jié)構(gòu)簡單，但是人體行走時也有很大一部分時間是腳跟腳尖同時著地，這時兩個液囊或者氣墊將受到很大壓力，容易破損。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種人體足部機械能發(fā)電裝置，不僅能夠?qū)C械能轉(zhuǎn)換電能，解決了氣囊易損壞的難題，還充分吸收人體踩壓的能量，并將其有效轉(zhuǎn)化為電會K。
[0005]實現(xiàn)本發(fā)明的實施方案如下:
[0006]—種人體足部機械能發(fā)電裝置，該裝置設(shè)置于鞋的底部，該裝置包括磁鐵組、氣壓囊、電機外殼、過濾網(wǎng)、軟管、支架、電機、葉輪及能量處理模塊；
[0007]所述電機外殼為端口由小到大的瓶裝結(jié)構(gòu)，過濾網(wǎng)設(shè)置在電機外殼的大徑端口上，所述支架固定于電機外殼內(nèi)；
[0008]所述磁鐵組按照同極相對方式粘貼固定在氣壓囊的對稱兩端面，所述氣壓囊與電機外殼的小徑端口通過軟管連接，所述電機設(shè)置于所述電機外殼的內(nèi)部，并固定于支架上，葉輪安裝在電機的軸上，所述電機的輸出端口與能量處理模塊的輸入端口通過導線對應(yīng)連接，所述能量處理模塊設(shè)有USB端口，能量處理模塊輸出對電機的電流進行整流后存儲，并通過USB端口穩(wěn)壓輸出。
[0009]進一步地，所述氣壓囊的材料為橡膠。
[0010]進一步地，所述葉輪為雙向?qū)ΨQ葉輪，其材料為碳纖。
[0011]進一步地，所述電機外殼的小徑端口外周設(shè)有凸沿。
[0012]進一步地，所述支架為一中空圓柱結(jié)構(gòu)，其頂端裝有兩個接線柱I，其側(cè)面設(shè)有一端口；所述電機外殼側(cè)面預(yù)留有與支架的頂端一致的孔；
[0013]支架的頂端與電機外殼的孔通過密封圈緊固連接，電機的輸出端口為接線柱II，能量處理模塊的輸入端口為接線柱III，支架的兩個接線柱I的一端通過支架內(nèi)部的一組導線I穿過支架側(cè)面端口與接線柱II對應(yīng)連接，兩個接線柱I的另一端與接線柱III的接線柱通過兩根導線II對應(yīng)連接。
[0014]進一步地，所述接線柱1、11和III均采用銅柱。
[0015]進一步地，所述密封圈的材料為橡膠。
[0016]有益效果:
[0017](I)本發(fā)明在穿著者的腳踩壓地面時，利用了磁場的斥力減小腳部與地面的沖擊，同時氣囊被壓扁，氣體被擠壓通過軟管流入微型風力發(fā)電機外殼，使發(fā)電機的葉輪轉(zhuǎn)動，帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)動發(fā)電，在穿著者的腳離地時，磁場的斥力使穿著者抬腳更加輕松，并將氣囊撐開，氣囊內(nèi)氣壓很低，接近真空狀態(tài)，大氣壓將外界空氣再壓入發(fā)電機外殼內(nèi)，沖擊葉輪反向轉(zhuǎn)動，帶動電機軸轉(zhuǎn)動發(fā)電。氣體再通過軟管流入氣囊，如此循環(huán)。整個過程過渡平滑，噪聲小，并對穿著者的行走有助力作用，使其行走更加輕松、舒適。
[0018](2)本發(fā)明采用了氣壓囊加水平放置的軟管結(jié)構(gòu)將人體足部運動時產(chǎn)生的垂直動能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的水平動能;并采用了利用雙向氣體流動的雙向風力微型發(fā)電機，將氣體的流動轉(zhuǎn)換為葉輪的轉(zhuǎn)動，帶動電機發(fā)電，氣流是通過穿著者的腳部踩壓力與大氣壓力的輪流作用，使氣流在氣囊與外界大氣間互相流動，所以氣囊承受的壓力很小，使用壽命更長。
[0019](3)本發(fā)明主要傳動部件是一個較大的橢球形氣囊，結(jié)構(gòu)簡單，使用材料成本低，材料易獲取。且氣壓囊和發(fā)電機結(jié)構(gòu)易于拆卸和組裝，可以根據(jù)工作環(huán)境的變化制作不同尺寸的部件，提高了裝置的適用性。
[0020](4)本發(fā)明采用的恢復(fù)部件是兩個同極相對的磁鐵，與傳統(tǒng)的彈簧相比，結(jié)構(gòu)簡單，易安裝，無機械磨損與疲勞，傳動效率高，本發(fā)明的磁鐵采用的是矯頑力高的強磁鐵，不會退磁，所以本發(fā)明使用壽命長。
[0021](5)電機輸出的電能不是直接通過導線接入到電能處理模塊，再是先通過導線接到電機的支架里的接線柱，再通過另一根導線接到電能處理模塊，這樣就增強了發(fā)電機外殼的氣密性，增加了氣流動能到葉輪動能這一轉(zhuǎn)換過程能量轉(zhuǎn)換效率，從而提高了整體的能量轉(zhuǎn)換效率。
【附圖說明】
[0022]圖1為發(fā)電鞋裝置整體示意圖。
[0023]圖2為發(fā)電機結(jié)構(gòu)外殼不意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖并列舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。
[0025]本發(fā)明提供了一種人體足部機械能發(fā)電裝置，如圖1所示，該裝置設(shè)置于鞋的底部，包括磁鐵組1、氣壓囊2、電機外殼3、過濾網(wǎng)4、軟管5、支架6、電機7、葉輪8、能量處理模塊13；
[0026]所述電機外殼3為端口由小到大的瓶裝結(jié)構(gòu)，過濾網(wǎng)4設(shè)置在電機外殼3的大徑端口上，所述支架6固定于電機外殼3內(nèi)；
[0027]所述磁鐵組I按照同極相對方式粘貼固定在氣壓囊2的對稱兩端面，所述氣壓囊2與電機外殼3的小徑端口通過軟管5連接，所述電機7設(shè)置于所述電機外殼3的內(nèi)部，并固定于支架6上，葉輪8安裝在電機7的軸上，所述電機7的輸出端口與能量處理模塊13的輸入端口通過導線對應(yīng)連接，所述能量處理模塊13設(shè)有USB端口 16，能量處理模塊13對電機7輸出的電流進行整流后存儲，并通過USB端口 16穩(wěn)壓輸出。
[0028]所述氣壓囊2的材料為橡膠，所述葉輪8為雙向?qū)ΨQ葉輪，其材料為碳纖。所述電機外殼3的小徑端口外周設(shè)有凸沿。支架6為一中空圓柱結(jié)構(gòu)，其頂端裝有兩個接線柱110，其側(cè)面設(shè)有一端口；所述電機外殼3側(cè)面預(yù)留有與支架6的頂端一致的孔;支