一种具有振动收集和发电功能的健身踏板制造技术

本发明专利技术涉及一种具有振动收集和发电功能的健身踏板，该装置整体结构为对称结构，弹簧套装于伸缩杆上端，弹簧上端与活动杆下壁面相接触，伸缩杆可上下运动，伸缩杆向上运动时通过弹簧带动活动杆一端向上运动，活动杆另一端带着锤头向下运动，锤头与插装在踏板外壳充电腔外侧薄壁立板上的凹槽中超磁致伸缩薄片发生碰撞，本发明专利技术以拾取线圈拾取发电过程产生的电能，实现了将踏步运动过程产生的振动能量转化为电能输出的能量收集过程。

A Kind of Fitness Pedal with Vibration Collection and Power Generation Function

【技术实现步骤摘要】
一种具有振动收集和发电功能的健身踏板
本专利技术属于振动收集与利用的领域，涉及一种超磁致伸缩薄片材料为核心元件的通过吸收振动而产生电能的超磁致伸缩式振动收集装置。
技术介绍
磁致伸缩材料是20世纪70年代出现的新型稀土功能材料，是一种具有磁致伸缩效应的磁（电）机转换材料，它的饱和磁致伸缩系数通常为10-6。维拉里发现铁磁材料在发生形变或受到外力作用时会导致材料内部的磁化状态发生改变，这一现象称为磁致伸缩逆现象，也叫Villari效应。磁致伸缩逆效应是指铁磁材料受到外界振动而产生形变的过程中，材料内部的磁通密度将产生变化，再结合法拉第电磁效应即可将变化的磁通密度转换为电能，在此过程中，超磁致伸缩材料实现了机械能向电磁能的转换因此，可以利用超磁致伸缩材料的这种特性，对踏步运动中的振动进行收集，该过程不仅可以收集振动，而且同时可以消耗振动，实现了减振和振动再利用的双重目的。目前针对传感器振动能量收集装置的研究，主要是应用压电材料来实现微型电路的能量供给，例如在2005年仪表技术与传感器第8期3-10页发表的基于压电的车载传感器自供电技术研究中提出了，利用压电技术对振动能量进行收集，设计压电式振动能量收集系统以用来解决微功耗传感器供能问题。在2015年苏州市职业大学学报第26卷第3期发表的基于压电材料的车辆振动能量收集提出了，将压电材料用于车辆振动能量收集，用来直接供电或进行储存。但目前并没有将振动能量收集装置应用到健身器材中，一方面随着生活水平的提高健身器材的需求量逐渐增大，同时对于健身过程的振动也需要一个较好的解决方法，因此急需一种既能够健身同时还能够手机振动采用现有的踏步运动机。
技术实现思路
专利技术目的：为了实现对运动机构中的动能进行收集利用，专利技术一种以超磁致伸缩材料薄片为核心元件的振动收集装置，通过伸缩杆运动带动活动杆运动，拍打超磁致伸缩材料薄片，缠有拾取线圈的超磁致伸缩材料薄片将振动能量收集起来并转换为电能输出的目的。技术方案：一种具有振动收集和发电功能的健身踏板，箱体外壳内部的阶梯台上设有充电凹槽，充电凹槽两侧分固定超磁致伸缩薄片的一端，超磁致伸缩薄片上绕有拾取线圈，拾取线圈的线端与充电凹槽内的整流滤波电路板的输入端连接，整流滤波电路板的输出端与锂电池的输入端连接，伸缩杆上端固定在箱体外壳内侧上表面，伸缩杆上套有弹簧，活动杆一端套在伸缩杆的弹簧上方，活动杆的另一端设有锤头，锤头与超磁致伸缩薄片在垂直方向上对应，第二连接杆穿过活动杆中间侧面固定在箱体外壳内壁上。进一步的，箱体外壳分为箱体和箱盖，箱盖盖在箱体上，左右对称的箱体下底面设有弧形凸台，箱体前后侧壁打有两对对应的圆形安装螺纹孔，箱体内侧中间设有一个外低内高的阶梯台，阶梯台上设有矩形薄板围起的充电凹槽，箱体靠左右两侧分别设有三个与伸缩杆下端尺寸匹配的圆形通孔；箱盖设有外高内低的阶梯，阶梯与箱体的阶梯台位置对应，箱盖内侧上端面左右两侧各设有三个用于固定伸缩杆的顶端的不贯穿的螺纹孔；箱体外壳顶面设有一对左右对称的足形摩擦垫。进一步的，伸缩杆下端的大直径圆柱杆件与上端的小直径圆柱杆件下端过渡配合，小直径圆柱杆件上端设有与箱盖内侧的螺纹孔相匹配的外螺纹；弹簧套在小直径圆柱杆上，弹簧直径小于大直径圆柱杆件，弹簧下端固定在大直径圆柱杆件的上端面外侧，大直径圆柱杆件下端套在箱体底面的圆形通孔中。进一步的，充电凹槽两侧左右各设有三个超磁致伸缩薄片，每个超磁致伸缩薄片上方对应一锤头，锤头设置在活动杆一端，活动杆另一端套在伸缩杆上，同侧的伸缩杆之间通过第一连杆连接，第一连杆设置在活动杆和弹簧之间。进一步的，每两个相邻的伸缩杆之间通过第一连杆连接使伸缩杆同步运动，呈圆柱状的第一连杆两端设有螺纹，第一连杆的两端分别与两个伸缩杆上的活动杆侧面连接。进一步的，活动杆分为第一活动杆、第二活动杆和第三活动杆，第一活动杆、第二活动杆和第三活动杆的外侧一端的通孔分别套在由前向后设置的三个伸缩杆上，同时第一连杆和第二连杆之间通过设置的螺纹孔和螺纹通孔与第一连接杆连接，第二连杆与第三连杆之间通过设置的螺纹通孔和螺纹孔与第一连杆连接；长方形条状的第一活动杆两端沿高度方向各打有一个通孔，在后壁面一端沿宽度方向打有螺纹孔，在前壁面沿宽度方向打一贯穿孔；长方体的第二活动杆两端沿高度方向打有两个通孔，第二活动杆前壁面一端打一螺纹通孔，该螺纹通孔和上壁面的通孔垂直相交；第二活动杆上壁面的一端通孔套装在伸缩杆小直径圆柱杆件上，且第二活动杆下壁面和弹簧上端接触，在前壁面沿宽度方向打一贯穿孔；条状第三活动杆两端沿高度方向各打有一个通孔，第三活动杆前壁面一端开设为螺纹孔，在前壁面沿宽度方向打一贯穿孔。进一步的，圆柱状的第二连杆两端设有螺纹，第二连杆从前到后分别穿过第一连接杆、第二连接杆和第三连接杆中心的贯穿孔，两端与箱体前壁和后壁螺纹连接。进一步的，锤头下端呈直角梯形体结构，直角梯形的上表面中心固定一圆柱体结构，圆柱体设有外螺纹，外螺纹与活动杆一端的通孔螺纹连接。进一步的，超磁致伸缩薄片呈矩形薄片状结构；在超磁致伸缩薄片的外表面绕有拾取线圈；绕有拾取线圈的超磁致伸缩薄片插装于充电凹槽的薄壁立板上的凹槽中。进一步的，充电凹槽内设有整流电路板和锂电池，整流滤波电路板具有对电信号进行整流和滤波的作用，拾取线圈的输出端连接在整流滤波电路板的输入端，拾取线圈所产生的变化电信号经过整流滤波电路后变成直流的电信号；整流滤波电路板的输出端连接在锂电池的输入端。优点及效果：本专利技术是一种具有振动发电功能的健身踏板，具有如下优点和有益效果：本专利技术以超磁致伸缩薄片为核心元件，通过伸缩杆的直线往复运动带动活动杆摆动敲击超磁致伸缩薄片，使超磁致伸缩薄片振动，用拾取线圈拾取产生的电能，实现了将人踏步运动过程产生的振动能量转化为电能输出。既达到了健身的效果又节能环保，和压电材料相比较，超磁致伸缩材料的机电耦合系数较高，所以有较高的能量转换效率，能达到70%，在室温下，超磁致伸缩材料机械能—电能转换率高、能量密度大、响应速度高、可靠性好、驱动方式简单。附图说明图1为具有振动收集和发电功能的健身踏板的主外壳剖视图；图2为具有振动收集和发电功能的健身踏板的俯外壳剖视图；图3为具有振动收集和发电功能的健身踏板的俯视图；图4为具有振动收集和发电功能的健身踏板的左外壳剖视图；图5为箱盖的结构示意图；图6为箱盖的俯视图；图7为箱盖的A-A剖视图；图8为箱盖和箱体装配的俯视图；图9为箱盖和箱体装配的B-B剖视图；图10为箱体的俯视图；`图11为箱体的C-C剖视图；图12为箱体的结构示意图；图13为踏板外壳箱盖上的足形摩擦垫的结构示意图；图14为伸缩杆的剖面图；图15为第一活动杆的主视图；图16为第一活动杆的俯视图；图17为第二活动杆的主视图；图18为第二活动杆的俯视图；图19为第三活动杆的主视图；图20为第三活动杆的俯视图；图21为连杆的结构示意图；图22为锤头的主视图；图23为锤头的俯视图；图24为超磁致伸缩薄片的结构示意图；图25为整流滤波电路的工作流程；图26为整流滤波电路板的电路图。附图标记说明：图中，1、第一活动杆；2、充电凹槽；3、伸缩杆；4、弹簧；5、第二活动杆；6、第一连杆；7、第二连杆；8、锤头；9、超磁致伸缩薄片；10、拾取本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有振动收集和发电功能的健身踏板，其特征在于：箱体外壳（11）内部的阶梯台上设有充电凹槽（2），充电凹槽（2）两侧分固定超磁致伸缩薄片（9）的一端，超磁致伸缩薄片（9）上绕有拾取线圈（10），拾取线圈（10）的线端与充电凹槽（2）内的整流滤波电路板的输入端连接，整流滤波电路板的输出端与锂电池的输入端连接，伸缩杆（3）上端固定在箱体外壳（11）内侧上表面，伸缩杆（3）上套有弹簧（4），活动杆一端套在伸缩杆（3）的弹簧（4）上方，活动杆的另一端设有锤头（8），锤头（8）与超磁致伸缩薄片（9）在垂直方向上对应，第二连接杆穿过活动杆中间侧面固定在箱体外壳（11）内壁上。

【技术特征摘要】
2019.04.01 CN 20191025606931.一种具有振动收集和发电功能的健身踏板，其特征在于：箱体外壳（11）内部的阶梯台上设有充电凹槽（2），充电凹槽（2）两侧分固定超磁致伸缩薄片（9）的一端，超磁致伸缩薄片（9）上绕有拾取线圈（10），拾取线圈（10）的线端与充电凹槽（2）内的整流滤波电路板的输入端连接，整流滤波电路板的输出端与锂电池的输入端连接，伸缩杆（3）上端固定在箱体外壳（11）内侧上表面，伸缩杆（3）上套有弹簧（4），活动杆一端套在伸缩杆（3）的弹簧（4）上方，活动杆的另一端设有锤头（8），锤头（8）与超磁致伸缩薄片（9）在垂直方向上对应，第二连接杆穿过活动杆中间侧面固定在箱体外壳（11）内壁上。2.根据权利要求1所述的具有振动收集和发电功能的健身踏板，其特征在于：箱体外壳（11）分为箱体（15）和箱盖（14），箱盖（14）盖在箱体（15）上，左右对称的箱体（15）下底面设有弧形凸台，箱体（15）前后侧壁打有两对对应的圆形安装螺纹孔，箱体（15）内侧中间设有一个外低内高的阶梯台，阶梯台上设有矩形薄板围起的充电凹槽（2），箱体（15）靠左右两侧分别设有三个与伸缩杆（3）下端尺寸匹配的圆形通孔；箱盖（14）设有外高内低的阶梯，阶梯与箱体（15）的阶梯台位置对应，箱盖（14）内侧上端面左右两侧各设有三个用于固定伸缩杆（3）的顶端的不贯穿的螺纹孔；箱体外壳（11）顶面设有一对左右对称的足形摩擦垫（12）。3.根据权利要求1所述的具有振动收集和发电功能的健身踏板，其特征在于：伸缩杆（3）下端的大直径圆柱杆件与上端的小直径圆柱杆件下端过渡配合，小直径圆柱杆件上端设有与箱盖（14）内侧的螺纹孔相匹配的外螺纹；弹簧（4）套在小直径圆柱杆上，弹簧（4）直径小于大直径圆柱杆件，弹簧（4）下端固定在大直径圆柱杆件的上端面外侧，大直径圆柱杆件下端套在箱体（15）底面的圆形通孔中。4.根据权利要求1所述的具有振动收集和发电功能的健身踏板，其特征在于：充电凹槽（2）两侧左右各设有三个超磁致伸缩薄片（9），每个超磁致伸缩薄片（9）上方对应一锤头（8），锤头（8）设置在活动杆一端，活动杆另一端套在伸缩杆（3）上，同侧的伸缩杆（3）之间通过第一连杆（6）连接，第一连杆（6）设置在活动杆和弹簧（4）之间。5.根据权利要求4所述的具有振动收集和发电功能的健身踏板，其特征在于：每两个相邻的伸...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘慧芳，丛晨，乔景慧，高翼飞，曹崇东，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21