一种集成于运动鞋内的并联式振动能量采集装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种集成于运动鞋内的并联式振动能量采集装置，能量采集装置主要由外套筒、感应线圈、感应线圈绕线架、永磁铁组、紧固片I、紧固销、紧固片II及方形安装盒组成；其中4个永磁铁按照不同的极性方向固定在紧固销上，两个能量采集装置通过连接头和管道并联集成在运动鞋内。当人行走时，安装在运动鞋内的回复式吸振驱动器受到挤压，促使管道内的液流体推动永磁铁前后往复运动；在永磁铁的作用下，感应线圈将产生交流电；通过整流电路转换成直流电，可直接供电给传感器等毫瓦级检测装置；另外也可以储存在储能电路中。本实用新型专利技术并联式振动能量采集装置结构简单，空间利用合理；充分利用了单边磁能效应，可有效提高能量采集效率。

The utility model relates to a parallel vibration energy collecting device integrated into a sports shoe

The utility model discloses a parallel type vibration energy collection device is integrated in the sports shoes in the energy collection device is mainly composed of an outer sleeve, an induction coil, the induction coil bobbin, the permanent magnet group, I, fastening the fastening pin, fastening piece and II square mounting box; 4 of them in accordance with the permanent magnet pole of different direction is fixed on the fastening pin, two energy acquisition device through the connecting head and pipe parallel integrated in sports shoes. When people walk, back mounted on sports shoes in vibration drive by extrusion, liquid to the fluid in the pipeline to push a permanent magnet and a reciprocating motion; in under the action of the permanent magnet, the induction coil will produce alternating current; DC by rectifier circuit, direct power is supplied to the sensor milliwatt level detection device; can also be stored in the storage circuit. The parallel vibration energy collecting device has the advantages of simple structure and reasonable space utilization, and fully utilizes the unilateral magnetic energy effect, thereby effectively improving the energy collection efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种集成于运动鞋内的并联式振动能量采集装置
本技术涉及一种能量采集装置，尤其涉及一种集成于运动鞋内的并联式振动能量采集装置。
技术介绍
低能耗传感器系统不断引领着可穿戴系统的发展，人们希望能够通过所穿运动鞋来检测日常运动量，以及人走路时的速度和加速度等。然而其中检测装置的能量供给是一个亟待解决的问题。随着科技的进步，能量采集技术为其能量供给提供了一种无需外部能源的方式。目前，研究人员通过研究人类步法，提出了多种集能方式。例如，利用人走路时运动鞋的摇摆和脚后跟与地面的碰击设计的能量采集装置。目前已有很多种类型能量采集类型，一般可分为机械齿轮传动式、压电式和电磁式三种。公开号为CN102475371A的中国专利“发电鞋”中的能量采集装置是利用人体踩踏时的位移推动压力传动装置，转换成齿轮的转动，进而带动发电装置工作来产生电能；当足部抬起时，齿轮上的弹性元件会把装置复位从而实现往复运动发电。但工作过程中齿轮和传动装置一直处于摩擦状态，齿槽效应力矩较大，齿轮等装置很容易损坏，且影响正常的使用。另外人体行走时足部的垂直方向位移较小，通过传动装置带来齿轮转动并不能充分利用人体的踩踏能量。公开号为CN2762591的中国专利“发电鞋”中的能量采集装置是通过足部踩踏在气囊上缓冲，将压力传递给压电材料，然后通过压电效应来产生电能。但目前压电材料强度较差，经受反复冲击的情况下非常容易损坏，降低冲击力又会使发电效率降低。公开号为CN102334772A的中国专利“多功能磁力发电鞋”中的能量采集装置是一种应用在足部的电磁式发电装置，该装置通过人体行走时的挤压，使永磁铁发生上下运动，从而使附近线圈内的软磁体不断改变磁极来切割磁感线，形成磁力发电装置。但该装置由于足部垂直位移小，改变软磁体磁极的效果并不明显。目前还有一些研究人员设计了一种采用模块化单元嵌入运动鞋式的机械式能量采集装置，这种结构将永磁式发电结构和电极感应式发电结构结合为一体，采用轴向极性相对的永磁铁排列方式以及导电液滴将相邻两永磁铁隔开；此能量采集装置通过电磁感应和电极感应来收集能量。但其尚存在局限性，由于发电装置采用两种的结合增加了其空间尺寸，并且采用永磁铁排列方式为轴向不同极性相对，其单边磁场效应相对较弱，磁能密度较低，而电磁感应主要就是依赖其单边磁场，因此这种结构导致永磁铁磁场的利用率较低，发电效率低。同时模块化单元嵌入式的机械式能量采集装置的智能鞋中能量采集装置的齿槽效应力矩较大,影响运动鞋的舒适性。基于此，有必要提出一种集成于运动鞋内的并联式振动能量采集装置，该能量采集装置采用并联式结构，充分利用了运动鞋的宽度，并且相比单个能量采集装置的发电功率也较大；能量采集装置采用高能密磁阵列磁铁布置的永磁铁组来增强永磁铁组的单边磁场效应，即增加磁能密度，实现对振动机械能的高效采集；同时配合使用四相线圈绕组设计，大大提高了发电效率和发电功率，也缩小了其空间尺寸；另外，高能密磁阵列布置的磁铁组可以得到在空间按理想正弦分布的磁场，可大大减弱集成于运动鞋中的能量采集装置的齿槽效应力矩，提高运动鞋的舒适度。
技术实现思路
为了克服
技术介绍
所述能量采集装置体积大、磁能密度低、发电效率低的问题及满足实际能量回收装置的使用要求，本技术提供一种集成于运动鞋内的并联式振动能量采集装置。通过将两个相同的能量采集装置进行并联式连接集成在运动鞋内，可充分利用运动鞋的宽度；与单个能量采集装置相比，并联式振动能量采集装置吸收的外部振动能量更多，其发电功率也较大；另外，单个能量采集装置采用两个紧固片将4个不同极性方向的永磁铁固定安装在紧固销上，形成高能密磁阵列永磁铁组；缠绕在感应线圈绕线架上的感应线圈由4个独立线圈组成；当有外部压力时，管道内的液流体就会受到压力向某一方向来回流动，流动的液流体推动永磁铁组作往复直线运动；在磁场的作用下，缠绕在感应线圈绕线架上的感应线圈中将会产生交流电，通过整流电路将产生的交流电转换成单相直流电，从而可直接用于其他毫瓦级无线传感器等设备供电；与此同时，转换后的直流电也可储存在储能电路中，从而真正实现依靠人类运动的振动能量采集。本技术能量采集装置并联内置于运动鞋鞋底中，结构简单，空间利用合理；高能密磁阵列布置的磁铁组可以得到按理想正弦分布的空间磁场，可大大减弱运动鞋中的能量采集装置的齿槽效应力矩，提高运动鞋的舒适度；另外永磁铁组布置成高能密磁阵列，可以有效提高永磁铁组的磁场利用率，进而提高能量采集效率和发电功率，满足对内置于运动鞋内的能量采集装置的空间尺寸和振动能量采集的要求。本技术解决其技术问题所采用的技术方案包括：能量采集装置I(1)、能量采集装置II(2)、管道I(3)、管道II(4)、连接头I(5)、连接头II(6)、螺钉III(7)、螺钉IV(8)、连接头III(9)、连接头IV(10)、管道III(11)、管道IV(12)、液流体(23)、液力弹簧(24)、回复式吸振驱动器I(101)、连接头V(102)、管道V(103)、三通连接头I(104)、弹性线I(105)、弹性线II(106)、弹性线III(107)、弹性线IV(108)、三通连接头II(109)、管道VI(110)、连接头VI(111)、回复式吸振驱动器II(112)及运动鞋(113)；回复式吸振驱动器I(101)安装在运动鞋(113)的后脚跟，回复式吸振驱动器II(112)安装在运动鞋(113)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(112)外表面分别安装有液力弹簧(24)；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V(102)螺纹连接；连接头V(102)与管道V(103)固定连接；管道V(103)与三通连接头I(104)固定连接；三通连接头I(104)与管道I(3)固定连接；管道I(3)与连接头I(5)固定连接；能量采集装置I(1)两端分别加工有外螺纹，连接头I(5)和连接头IV(10)分别与能量采集装置I(1)螺纹固定连接；回复式吸振驱动器II(112)后端面底部水平方向加工有螺纹孔，并与连接头VI(111)的一端螺纹连接；连接头VI(111)与管道VI(110)固定连接；管道VI(110)与三通连接头II(109)固定连接；三通连接头II(109)与管道IV(12)固定连接；管道IV(12)与连接头IV(10)固定连接；能量采集装置II(2)与能量采集装置I(1)结构相同，能量采集装置II(2)两端分别加工有外螺纹，连接头II(6)和连接头III(9)分别与能量采集装置II(2)螺纹固定连接；连接头II(6)与管道II(4)固定连接；管道II(4)与三通连接头I(104)固定连接；连接头III(9)与管道III(11)固定连接；管道III(11)与三通连接头II(109)固定连接；能量采集装置I(1)由外套筒(13)、感应线圈(14)、感应线圈绕线架(15)、永磁铁组(16)、螺钉I(17)、紧固片I(18)、紧固销(19)、紧固片II(20)、螺钉II(21)及方形安装盒(22)组成；紧固销(19)的上下端部分别加工有外螺纹，紧固片I(18)和紧固片II(20)中间分别加工有螺纹通孔，紧固片II(20)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成于运动鞋内的并联式振动能量采集装置，其特征在于包括：能量采集装置I(1)、能量采集装置II(2)、管道I(3)、管道II(4)、连接头I(5)、连接头II(6)、螺钉III(7)、螺钉IV(8)、连接头III(9)、连接头IV(10)、管道III(11)、管道IV(12)、液流体(23)、液力弹簧(24)、回复式吸振驱动器I(101)、连接头V(102)、管道V(103)、三通连接头I(104)、弹性线I(105)、弹性线II(106)、弹性线III(107)、弹性线IV(108)、三通连接头II(109)、管道VI(110)、连接头VI(111)、回复式吸振驱动器II(112)及运动鞋(113)；回复式吸振驱动器I(101)安装在运动鞋(113)的后脚跟，回复式吸振驱动器II(112)安装在运动鞋(113)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(112)外表面分别安装有液力弹簧(24)；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V(102)螺纹连接；连接头V(102)与管道V(103)固定连接；管道V(103)与三通连接头I(104)固定连接；三通连接头I(104)与管道I(3)固定连接；管道I(3)与连接头I(5)固定连接；能量采集装置I(1)两端分别加工有外螺纹，连接头I(5)和连接头IV(10)分别与能量采集装置I(1)螺纹固定连接；回复式吸振驱动器II(112)后端面底部水平方向加工有螺纹孔，并与连接头VI(111)的一端螺纹连接；连接头VI(111)与管道VI(110)固定连接；管道VI(110)与三通连接头II(109)固定连接；三通连接头II(109)与管道IV(12)固定连接；管道IV(12)与连接头IV(10)固定连接；能量采集装置II(2)与能量采集装置I(1)结构相同，能量采集装置II(2)两端分别加工有外螺纹，连接头II(6)和连接头III(9)分别与能量采集装置II(2)螺纹固定连接；连接头II(6)与管道II(4)固定连接；管道II(4)与三通连接头I(104)固定连接；连接头III(9)与管道III(11)固定连接；管道III(11)与三通连接头II(109)固定连接；能量采集装置I(1)由外套筒(13)、感应线圈(14)、感应线圈绕线架(15)、永磁铁组(16)、螺钉I(17)、紧固片I(18)、紧固销(19)、紧固片II(20)、螺钉II(21)及方形安装盒(22)组成；紧固销(19)的上下端部分别加工有外螺纹，紧固片I(18)和紧固片II(20)中间分别加工有螺纹通孔，紧固片II(20)与紧固销(19)下端部通过螺纹固定连接；永磁铁组(16)由4个不同极性的永磁铁I、永磁铁II、永磁铁III和永磁铁IV组成；4个永磁铁中间分别加工有圆形通孔，永磁铁组(16)圆形通孔内表面与紧固销(19)外表面过渡配合；永磁铁组(16)安装在紧固销(19)上，并通过紧固片I(18)轴向压紧固定；其中，永磁铁IV下端面和紧固片II(20)上端面紧密结合，永磁铁III下端面与永磁铁IV上端面紧密结合、永磁铁II下端面与永磁铁III上端面紧密结合、永磁铁I下端面与永磁铁II上端面紧密结合；感应线圈绕线架(15)中间加工有圆形通孔，感应线圈绕线架(15)圆形通孔内表面分别与永磁铁组(16)外表面、紧固片I(18)和紧固片II(20)外表面间隙配合；感应线圈绕线架(15)外表面加工有4个绕线槽，感应线圈(14)由4个独立线圈组成，分别缠绕在感应线圈绕线架(15)绕线槽内；4个独立线圈引线A...

【技术特征摘要】
1.一种集成于运动鞋内的并联式振动能量采集装置，其特征在于包括：能量采集装置I(1)、能量采集装置II(2)、管道I(3)、管道II(4)、连接头I(5)、连接头II(6)、螺钉III(7)、螺钉IV(8)、连接头III(9)、连接头IV(10)、管道III(11)、管道IV(12)、液流体(23)、液力弹簧(24)、回复式吸振驱动器I(101)、连接头V(102)、管道V(103)、三通连接头I(104)、弹性线I(105)、弹性线II(106)、弹性线III(107)、弹性线IV(108)、三通连接头II(109)、管道VI(110)、连接头VI(111)、回复式吸振驱动器II(112)及运动鞋(113)；回复式吸振驱动器I(101)安装在运动鞋(113)的后脚跟，回复式吸振驱动器II(112)安装在运动鞋(113)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(112)外表面分别安装有液力弹簧(24)；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V(102)螺纹连接；连接头V(102)与管道V(103)固定连接；管道V(103)与三通连接头I(104)固定连接；三通连接头I(104)与管道I(3)固定连接；管道I(3)与连接头I(5)固定连接；能量采集装置I(1)两端分别加工有外螺纹，连接头I(5)和连接头IV(10)分别与能量采集装置I(1)螺纹固定连接；回复式吸振驱动器II(112)后端面底部水平方向加工有螺纹孔，并与连接头VI(111)的一端螺纹连接；连接头VI(111)与管道VI(110)固定连接；管道VI(110)与三通连接头II(109)固定连接；三通连接头II(109)与管道IV(12)固定连接；管道IV(12)与连接头IV(10)固定连接；能量采集装置II(2)与能量采集装置I(1)结构相同，能量采集装置II(2)两端分别加工有外螺纹，连接头II(6)和连接头III(9)分别与能量采集装置II(2)螺纹固定连接；连接头II(6)与管道II(4)固定连接；管道II(4)与三通连接头I(104)固定连接；连接头III(9)与管道III(11)固定连接；管道III(11)与三通连接头II(109)固定连接；能量采集装置I(1)由外套筒(13)、感应线圈(14)、感应线圈绕线架(15)、永磁铁组(16)、螺钉I(17)、紧固片I(18)、紧固销(19)、紧固片II(20)、螺钉II(21)及方形安装盒(22)组成；紧固销(19)的上下端部分别加工有外螺纹，紧固片I(18)和紧固片II(20)中间分别加工有螺纹通孔，紧固片II(20)与紧固销(19)下端部通过螺纹固定连接；永磁铁组(16)由4个不同极性的永磁铁I、永磁铁II、永磁铁III和永磁铁IV组成；4个永磁铁中间分别加工有圆形通孔，永磁铁组(16)圆形通孔内表面与紧固销(19)外表面过渡配合；永磁铁组(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡国良，刘浩，李丙丙，刘丰硕，张佳伟，胡安琪，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：新型
国别省市：江西,36