[发明专利]一种不倒翁式人体运动俘能器

说明书

本发明属于振动发电和新能源领域。目的是提供一种不倒翁式人体运动俘能器。该装置可以在人体运动这一复杂的动力学环境下，实现对于人体运动的高效能量回收。技术方案是：一种不倒翁式人体运动俘能器，其特征在于：该装置包括圆弧形外框架、可摆动地定位在外框架内的可磁控不倒翁体以及安装在圆弧形外框架内且与可磁控不倒翁体的摆动端相配合的电磁感应线圈结构。

技术领域

本发明属于振动发电和新能源领域，尤其是涉及一种不倒翁式人体运动俘能器。可将人体运动的能量转化为电能，可用于便携式电子设备，无线传感器等低功耗器件供电，特别是可以为野外人员的定位传感器等重要电子元件提供应急供电，降低人员野外失联风险，提高搜救成功率。

背景技术

随着无线传感器在全球的广泛运用于分布，为这些无线传感器提供合适的供能装置成为了相关研究的重点。目前无线传感器主要由电池供能，电池存在寿命有限，需要频繁更换或充电等问题；同时废旧电池对环境存在污染问题，为此发展可以从环境中收集能量的俘能器对于小功率电子产品供电具有重要潜力。

我们所处的环境中，存在各种能量可被收集利用，特别是人体运动产生的动能，无论是正常行走或是跑动运动等产生的能量如果加以收集；尽管功率较小，但已经可以满足一些无线传感器的供电，在不妨碍人体正常活动的同时，可以收集运动产生的能量。特别是对于位于野外的人员，一旦所携带的电源用尽，就会面临失联的风险；如果可以将人体运动的能量转化为可使用的电能，则可以大幅减少野外人员失联风险，同时也为救援提供便利。

不倒翁作为一种传统的玩具，其重心保持在一个较低的位置，底部为圆弧形结构，在静止情况下，重力作用线与底部支承点相重合。当其具有在初始位移或瞬时接触的情况下，不倒翁会倒向一测，随着支承点的变化，重心偏向另一侧，从而产生向另一侧的力矩，促使不倒翁向另一侧摆动，从而导致不倒翁绕其轴线以一定周期内摆动。本发明根据不倒翁的这一的特性，发明了一种不倒翁式人体运动俘能器，调控俘能器与人体运动之间的耦合协调，适应人体运动这一复杂动力学环境下的能量回收。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述背景技术的不足，提供一种不倒翁式人体运动俘能器。该装置可以在人体运动这一复杂的动力学环境下，实现对于人体运动的高效能量回收。

本发明提供的技术方案是：

一种不倒翁式人体运动俘能器，其特征在于：该装置包括圆弧形外框架、可摆动地定位在外框架内的可磁控不倒翁体以及安装在圆弧形外框架内且与可磁控不倒翁体的摆动端相配合的电磁感应线圈结构。

所述圆弧形外框架由一个机壳与两块端盖封闭后形成，具有密闭内腔；所述密闭内腔的底端呈圆弧形，机壳底部嵌设有一可与可磁控不倒翁体作用的调频磁铁。

所述可磁控不倒翁体包括一个半圆形配重块、固定在半圆形配重块顶部的一个T形支撑杆以及安装在T形支撑杆的横杆两端的两个磁铁。

所述可磁控不倒翁体放置在所述密闭内腔内，其中的半圆形配重块与圆弧形的机壳底端可摆动地相嵌合。

所述机壳底部开设有调控槽，所述调频磁铁置入调控槽内，以实现对可磁控不倒翁体摆动频率的调节，获得更好的能量回收效果。

所述调控槽水平布置，调控槽的槽口面向端盖；调控槽的左右两侧槽壁各有一往槽内凸出的凸棱，使得调控槽的横截面形成工字形；左右两侧的凸棱将调控槽分为上下两层，上下两层的高度和宽度均与调频磁铁的厚度和宽度相等，使得调频磁铁可以插入在调控槽的上层或下层。

所述电磁感应线圈结构包括相互保持空间以对磁铁运动进行导向的两块导向板以及分别配设有线圈且分别连接在两块导向板两端的两个线圈架；两个线圈架中的通槽均与两块导向板之间的空间相连通，从而形成利于所述圆柱磁铁摆动的通道。

所述半圆形配重块的厚度小于两块端板的间距，磁铁的厚度小于所述线圈架的通槽以及两块导向板之间的空间，以保证可磁控不倒翁体的摆动灵活。