磁导式鞋履能量收集装置制造方法及图纸

一种磁导式鞋履能量收集装置，所述底座上设有永磁体磁轭限位卡、线圈磁轭限位卡和摆磁轭限位卡；所述永磁体磁轭位于永磁体磁轭限位卡内；所述永磁体呈圆柱体，所述永磁体一端放置于永磁体磁轭内，所述永磁体的另一端与上磁轭相接，所述上磁轭的一端有一个孔与永磁体配合，所述上磁轭的另一端有一安装孔，所述上磁轭的安装孔下有一个漆包铜线圈，所述线圈引出端连接能量收集电路，所述线圈磁轭位于线圈磁轭限位卡内，所述线圈磁轭上有一安装轴，线圈缠绕其上，该安装轴插入上磁轭的安装孔内；所述摆磁轭位于摆磁轭侧限位卡内。本发明专利技术能量转换效率较高、结构可靠性、安装简便。

Magnetic shoe shoe track energy collection device

A magnetic conductive shoe track energy collection device is provided with a permanent magnet yoke limit card, a coil yoke limit card and a magnetic yoke limit card; the permanent magnet yoke is located in a permanent magnet yoke limit card; the permanent magnet is a cylinder, and one end of the permanent magnet is placed in the yoke of the Yu Yong magnet, the other one of the permanent magnet. The end of the yoke is connected to the yoke at one end of the yoke with a permanent magnet, and the other end of the yoke has an installation hole. The yoke has a enameled copper coil under the mounting hole. The coil lead end connects the energy collection circuit, the coil is located in the coil yoke limit card, and the coil magnetic field is magnetic. The coil magnetic yoke is located in the coil magnetic yoke limit card, and the coil magnetic field is magnetic. The coil magnetic coil is magnetic. A mounting shaft is arranged on the yoke, and the coil is wound on the mounting shaft, and the mounting yoke is positioned in the mounting hole of the upper magnetic yoke, and the pendulum yoke is positioned in the swing magnetic yoke limit card. The invention has high energy conversion efficiency, reliable structure and simple installation.

【技术实现步骤摘要】
磁导式鞋履能量收集装置
本专利技术属于鞋履，涉及智能穿戴中的电磁式能量收集装置领域，尤其涉及一种放置鞋底中，通过人类步行对鞋底的挤压收集能量的装置。
技术介绍
人每天都在步行，人体利用自身生物能量做自身运动。健康人的“走路量”每天至少4000步，这个活动量是人基本的运动量，要想达到促进健康，预防各种慢性病的作用，标准要提高到7000步。人在行走过程中，当鞋着地时，地面与脚对鞋底存在挤压；鞋离地时，挤压消失。因此，采取一定措施，收集此周期性的挤压过程的机械能，转换为电能为一些无线传感器节点等供电成为一个研究和专利技术的着眼点。例如，国内知名的“李宁”品牌，销售多种于鞋底安装所谓“芯片”的运动鞋，其实是集成了运动传感器的嵌入式系统，专门收集运动员跑动过程中的速度、加速度等数据，无线发送到手机上的分析软件，帮助运动员解析存在的运动技术问题，达到提高成绩的目的。遗憾的是，其供电采用电池，有寿命限制，丢弃后也会有化学污染。如果能利用上述鞋底挤压过程的机械能提供电能，应该会十分有利于环保和“芯片鞋”的推广。利用足跟挤压鞋底进行能量收集最早可见J.Kymissis,C.Kendall,J.Paradiso,andN.Gershenfeld.Parasiticpowerharvestinginshoes.InProc.oftheSecondIEEEInternationalConferenceonWearableComputing(ISWC),IEEEComputerSocietyPress,pagespp.132–139,October1998；近期的有，中国申请号为201610372111.4的专利技术专利，专利技术名称为一种多功能发电鞋和中国申请号为201620404994.8的技术专利，专利技术名称为一种带有蓄压充电功能的鞋子。上述3种文件均采用脚底对压电陶瓷片施压的方式进行能量收集，压电方式实现机械能到电能的转换技术上较为简单，但压电装置通常适用于50Hz以上高频振动能量的收集，对于步行这样的1-2Hz的低频往往会因为生成电荷量过低，不如电磁式能量收集装置。中国申请号为201520569683.2的技术专利，专利技术名称为一种行走发电鞋，中国申请号为201610029877.2的专利技术专利，专利技术名称为一种运动发电的鞋底，此二专利都是采用气囊的伸缩来进行发电，当人抬起脚时，空气从大气中进入鞋底的气囊，脚放下时，气囊与大气隔绝而从另一个出口排出，气囊里空气运动的机械能通过电磁装置转化为电能。中国申请号为20162000277.4的技术专利，专利技术名称为板簧压缩发电鞋的专利，此专利利用步行时候弹簧的伸缩改变线圈的位置，从而达到线圈切割磁感线发电的目的。分析上述3种装置共同的缺点是：第一，没有形成闭合磁路，不参与能量收集的漏磁大，因此能量转换效率不高；第二，均存在活动部件，这对在较恶劣环境下工作的鞋来说不够合理，容易发生卡死等意外。对采用气囊的两个装置，由于存在与大气的气体交换，容易吸入异物或者进水发生意外；同时，装置中还存在类似阀门的结构，在较恶劣工作环境下容易故障，较为脆弱。对板簧压缩发电鞋装置，其垂直方向不光有活动部件，行程还偏大，在鞋底安装困难。
技术实现思路
为了克服已有发电功能的鞋子的能量转换效率不高、结构可靠性较差、安装麻烦的不足,本专利技术提供了一种能量转换效率较高、结构可靠性、安装简便的磁导式鞋履能量收集装置，无活动零部件，仅有弹性形变部件或者微动零部件，仅通过微小的形变和微动获得磁场大幅变化，结构紧凑可靠；实现闭合磁路，通过闭合磁路的通断收集能量，能量转换效率高。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种磁导式鞋履能量收集装置，包括底座、永磁体磁轭、永磁体、上磁轭、线圈、线圈磁轭和摆磁轭，所述底座为非磁性材料制成的底座，所述底座上设有永磁体磁轭限位卡、线圈磁轭限位卡和摆磁轭限位卡；所述永磁体磁轭位于永磁体磁轭限位卡内；所述永磁体呈圆柱体，所述永磁体一端放置于永磁体磁轭内，所述永磁体的另一端与上磁轭相接，所述上磁轭的一端有一个孔与永磁体配合，所述上磁轭的另一端有一安装孔，所述上磁轭的安装孔下有一个漆包铜线圈，所述线圈引出端连接能量收集电路，所述线圈磁轭位于线圈磁轭限位卡内，所述线圈磁轭上有一安装轴，线圈缠绕其上，该安装轴插入上磁轭的安装孔内；所述摆磁轭位于摆磁轭侧限位卡内，安装位置上，摆磁轭的一个斜面邻近永磁体磁轭上的斜面也邻近线圈磁轭上的斜面，当摆磁轭发生小角度摆动，其与永磁体磁轭上的斜面以及线圈磁轭上的斜面的距离将变化。进一步，所述摆磁轭侧限位卡包括摆磁轭前限位卡和两个摆磁轭侧限位卡，摆磁轭上有一矩形孔，底座上的摆磁轭前限位卡卡入此孔，同时，底座上的两个摆磁轭侧限位卡，共两侧卡住摆磁轭。所述能量收集装置设有上盖，所述上盖安装于底座之上，上盖为非磁性材料制成的上盖。优选的，所述上盖顶部呈弧形，所述上盖内侧顶部接近于安装位置下的摆磁轭的顶部。所述永磁体一端放置于永磁体磁轭的一个平底盲孔内，所述上磁轭的一端有一个平底盲孔与永磁体配合。所述底座为矩形底座，为非磁性的塑料制成，不导磁，要求有较好韧性和耐磨性。底座上设有永磁体磁轭限位卡、线圈磁轭限位卡、摆磁轭前限位卡和两个摆磁轭侧限位卡，要求上述限位卡，特别是后3个限位卡有较高的耐磨性和韧性。所述永磁体磁轭，由软磁材料制成，粘接辅以永磁体磁轭限位卡固定与底座。所述永磁体为铁氧体永磁材料或稀土永磁材料粉末与塑料或橡胶混合塑形而成的。所述上磁轭由软磁材料制成，要求具有良好的导磁性能。所述线圈磁轭由软磁材料制成，要求具有良好的导磁性能，粘接辅以线圈磁轭限位卡固定与底座。所述摆磁轭由软磁材料制成，要求具有良好的导磁性能，同时要求此零件有较高耐磨性。摆磁轭上各有一矩形孔，底座上的摆磁轭前限位卡卡入此孔，同时，底座上的两个摆磁轭侧限位卡，共两侧卡住摆磁轭。底座和底座上的3个限位卡，完全限制了摆磁轭的自由度，使其不能运动，只有在外力使上述3个限位卡发生弹性形变，才能使其发生小角度摆动。安装位置上，摆磁轭的一个斜面邻近永磁体磁轭上的斜面也邻近线圈磁轭上的斜面，当摆磁轭发生小角度摆动，其与永磁体磁轭上的斜面以及线圈磁轭上的斜面的距离将变化。所述上盖为非磁性的塑料制成，不导磁，要求有较好韧性和耐磨性。上盖顶部略呈弧形，便于接受脚底的挤压。上盖内侧顶部，非常接近于安装位置下的摆磁轭的顶部，因此上盖向下的形变将直接作用与摆磁轭，并导致固定摆磁轭的位于底座的摆磁轭前限位卡和两个摆磁轭侧限位卡发生形变，从而使摆磁轭发生小角度摆动，造成摆磁轭与永磁体磁轭和线圈磁轭更为接近。将此装置置于鞋底的脚跟部位的矩形凹陷内，凹陷的剩余空间留给无线传感器节点的其他部分，如蓄能电容、传感器、嵌入式系统、无线传输模块等。鞋底上应覆盖鞋垫，避免不良脚感。本专利技术中，通过人步行过程中，脚着地、离地这样周期性的运动，通过电磁式装置，将人体的些微机械能转化为电能，为鞋底中安装的低功耗无线传感器节点供电。当人行走时，讨论如下两种情况下，装置的状态：第一，当脚落地，地面和脚对鞋底形成挤压时。鞋垫压迫装置的上盖，上盖压迫摆磁轭，摆磁轭压迫底座上的摆磁轭前限位卡和两个摆磁轭侧限位卡发生形变，摆磁轭发生小角度摆动，造成摆磁轭上与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁导式鞋履能量收集装置，其特征在于，包括底座、永磁体磁轭、永磁体、上磁轭、线圈、线圈磁轭和摆磁轭，所述底座为非磁性材料制成的底座，所述底座上设有永磁体磁轭限位卡、线圈磁轭限位卡和摆磁轭限位卡；所述永磁体磁轭位于永磁体磁轭限位卡内；所述永磁体呈圆柱体，所述永磁体一端放置于永磁体磁轭内，所述永磁体的另一端与上磁轭相接，所述上磁轭的一端有一个孔与永磁体配合，所述上磁轭的另一端有一安装孔，所述上磁轭的安装孔下有一个漆包铜线圈，所述线圈引出端连接能量收集电路，所述线圈磁轭位于线圈磁轭限位卡内，所述线圈磁轭上有一安装轴，线圈缠绕其上，该安装轴插入上磁轭的安装孔内；所述摆磁轭位于摆磁轭侧限位卡内，安装位置上，摆磁轭的一个斜面邻近永磁体磁轭上的斜面也邻近线圈磁轭上的斜面，当摆磁轭发生小角度摆动，其与永磁体磁轭上的斜面以及线圈磁轭上的斜面的距离将变化。

【技术特征摘要】
1.一种磁导式鞋履能量收集装置，其特征在于，包括底座、永磁体磁轭、永磁体、上磁轭、线圈、线圈磁轭和摆磁轭，所述底座为非磁性材料制成的底座，所述底座上设有永磁体磁轭限位卡、线圈磁轭限位卡和摆磁轭限位卡；所述永磁体磁轭位于永磁体磁轭限位卡内；所述永磁体呈圆柱体，所述永磁体一端放置于永磁体磁轭内，所述永磁体的另一端与上磁轭相接，所述上磁轭的一端有一个孔与永磁体配合，所述上磁轭的另一端有一安装孔，所述上磁轭的安装孔下有一个漆包铜线圈，所述线圈引出端连接能量收集电路，所述线圈磁轭位于线圈磁轭限位卡内，所述线圈磁轭上有一安装轴，线圈缠绕其上，该安装轴插入上磁轭的安装孔内；所述摆磁轭位于摆磁轭侧限位卡内，安装位置上，摆磁轭的一个斜面邻近永磁体磁轭上的斜面也邻近线圈磁轭上的斜面，当摆磁轭发生小角度摆动，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张端，孙莹，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33