[发明专利]一种人体足部直线电磁式机械能发电装置

说明书

本发明公开了一种人体足部直线电磁式机械能发电装置。使用本发明能够高效地将人体足部运动时水平方向上的动量转化为机械能，且本装置体积小巧，适应鞋底尺寸。本发明采用直线电磁式发电机采集人体足部机械能，针对人体足部交替踩压地面的特点，更加高效地采集人体足部的机械能。

技术领域

本发明涉及新能源技术领域。

背景技术

随着近几年电子信息技术的快速发展，移动电子设备的应用越来越广泛，而其传统供电设备—电池，发展缓慢，这很大程度上限制移动电子设备的小型化设计与使用寿命，并且，当电池电量耗尽，对电池的不当处理也会造成环境污染。另一方面，人体却是一个丰富的能量综合体，人体消化系统将食物的化学能吸收，又通过人体的日常活动以热能或机械能的形式消耗。而对人体热能的采集会对人体健康有一定影响，所以，在基本不影响人体正常活动的情况下，采集人体机械能为移动电子设备供电具有重要意义。

现在已经有许多种类型的应用在人体足部的机械能采集装置。一般来说这些装置的原理基本分为三种，即齿轮传动式、压电式、电磁式。例如黄淞在其专利《发电鞋》(CN102273764A)中提出一种利用人体行走时踩踏鞋底的位移驱动齿条，再带动电机轴转动，驱动发电机发电，当足部抬离地面时，弹性球带动齿条恢复原位。这种发电结构的缺点一方面在于齿条易磨损，结构复杂，重量大；另一方面是人体行走时足部垂直地面方向上的位移小，齿条行程短，发电效率低。又例如李伟进、张鹏在其专利《发电鞋》(CN2762591)中提出了一种利用压电材料来进行来收集人体踩压鞋底的能量进行发电的方式，这种方式的缺点一方面在于压电材料强度较差，由于其晶体结构特点，发出的电流也较小；另一方面是压电材料需要高频率的压力冲击才有较高电能输出，而人体行走的运动频率较低，所以发电效率低。再有，窦丽华、赵勇力在其专利《一种人体足部机械能发电装置》(CN104009608A)中提出了一种通过液体腔吸收人体踩踏鞋底的能量，驱动特制磁体活塞水平方向上的运动，其磁感线进而切割定子线圈匝组，从而使定子线圈匝组发出电能，并以独特的磁体和线圈排列结构提高发电效率。而这种发电结构的缺陷在于，相邻磁体同极相对的结构使得磁体活塞结构不稳定，液体腔中的液体有泄漏问题，磁体的排布方式不易实现扁平化设计，功率密度较底。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种人体足部直线电磁式机械能发电装置，能够减小装置体积适应鞋底厚度，并且功率密度较大。

本发明为一种人体足部直线电磁式机械能发电装置，该发电装置包括定子、动子、发电机外壳，发电机前盖、发电机后盖、电能处理模块和USB输出接口；发电机外壳为长方体结构，发电机外壳上有三个沿长度方向的通槽，其中中间通槽为动子槽，位于两侧的通槽为定子槽；定子由磁体组和定子框架组成，所述磁体组由多组上下平放的成对磁体水平排列构成，上下层磁体分别位于上下两个定子框架中，定子框架分别位于上下两个定子槽中；动子由线圈匝组、绕线管和动子框架组成，绕线管上缠绕线圈匝组后整体位于动子框架内，动子与动子槽滑动配合；发电机前盖和发电机后盖分别安装于发电机外壳前后端对称的两侧；电能处理模块一端与线圈匝组相连，另一端与USB输出接口相连。

进一步的，所述成对的磁体异极相对，水平相邻磁体异极相对。

进一步的，所述线圈匝组为两组。

进一步的，所述两线圈匝组绕线方向相反。

进一步的，所述线圈匝组的半径小于磁体的半径。

进一步的，所述电能处理模块包括整流稳压模块和能量储存模块。

有益效果：

1、本发明采用直线电磁式发电机采集人体足部机械能，该发电机由人体足部运动时动子的惯性驱动，将人体足部运动时水平方向上的动量转化为电机的动子的动量，针对人体足部交替踩压地面的特点，更加高效地采集人体足部的机械能；