CN100488394C - 压力发电鞋 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用人行走运动时对于地面的挤压运动产生电能的压力发电器和整流、充电、储能、照明的电子元器件线路所组装成的压力发电鞋。该压力发电鞋由压力发电器、桥式全波整流堆、电解电容器、可充电电池、发光二极管、电源开关、电源插口和鞋子组成。该压力发电鞋所使用的压力发电器由至少二个软磁芯、二个线圈、一个永磁体、一个弹力装置、一个永磁体导槽和一个压力传导板、一个线圈骨架所组成。它是没有机械传动系统、没有噪音、无需润滑的发电装置。
Description
技术领域
本发明提供一种将人们行走运动时对于地面的挤压力和反作用力转换为电能并加以利用的压力发电鞋。
背景技术
目前有资料披露，有一种利用人们行走运动，足踩踏齿条上下运动，齿条带动齿轮旋转并联动电机发电的压力发电鞋。但因其机械传动所产生的摩擦发热、磨损快、噪音大使其效率低、寿命短。这种压力发电鞋上下起伏运动的行程很大，在使用中给人的舒适感很差。市售的“亮亮鞋”，其电源是一次性电池，往往鞋子还完好无损，电源却消耗完了。扔掉用旧的鞋子还会造成环境污染。
发明内容
本发明的目的是为了节能、环保，旨在挖掘人类社会生产、生活领域中尚未加以利用的潜能，使其高效、方便产生电能，特设计了压力发电鞋。
为创建节约型社会，以及保护环境，保护地球而作出一点贡献。人们行走运动时作用于地面的挤压力和反作用力有一点上下起伏的小位移。为了利用这种上下起伏的运动，本发明提供一种利用上下运动的永磁体，使线圈内的软磁体不断改变磁极而达到切割线圈以产生电能的压力发电器(见图1)。装配上整流、充电元器件线路和可充电电池、发光元件、开关、小型插口(见图2)，然后安装在鞋子上做成发电鞋(见图3)。这种压力发电鞋没有机械传动，它既可克服前述齿条、齿轮、电机联动发电的压力发电鞋有摩擦发热、磨损快、噪音大和作功行程距离大的不足，又可解决“亮亮鞋”使用一次性电池用电不长久、不环保的问题。同时解决人们户外活动日益频繁，通讯、照明、娱乐等所使用的可充电电池电源可随时方便补充的问题，减少电池的使用量，减少废弃电池，达到开发新型能源和节能、环保的目的。
本发明的主要技术内容见图1、图2。图1：一种压力发电器，该发电器由软磁芯1、6、10和线圈骨架9，以及连接在线圈骨架上的供永磁体上下运动的两个导槽12、14，线圈2、5、8，压力传导板4，永磁体3、7，弹力装置11、13所组成。其结构是：在线圈骨架9上绕三组线圈2、5、8，分别在三组线圈2、5、8所在的骨架内各装一个软磁芯1、6、10，并加以粘牢固定，不能松动，然后将两个上下充磁的永磁体3和7牢固地安装在一桥粱状的压力传导板4两端的墩柱状头上，分别安插在线圈2与线圈5、线圈5与线圈8之间，使永磁体3的左、右端面分别与软磁芯1的右端面、软磁芯6的左端面相对，永磁体7的左、右端面分别与软磁芯6的右端面、软磁芯10的左端面相对(见图1)，刚好能够在与骨架连接为一个整体的两个导槽12、14内自由滑动，导槽底部装弹力装置11、13。现据图1、图2所示，将其发电原理和如何利用叙述如下：
图1中永磁体3的N极和永磁体7的S极正对软磁芯1、软磁芯6、软磁芯10，此时软磁芯1的右端感应产生了S极，左端感应产生了N极；软磁芯6的左端感应产生了S极，右端感应产生了N极；软磁芯10的左端感应产生了N极，右端感应产生了S极。软磁芯1、软磁芯6、软磁芯10在线圈骨架内固定不动，永磁体3、永磁体7在左右都有吸引力的环境，产生了磁悬浮效果，降低了导槽的摩擦系数。当压力传导板4受到向下的外力作用，将固定在其两端的永磁体3、7沿导槽同步位移到下面，当永磁体3的S极和永磁体7的N极分别正对软磁芯1、6、10的一瞬间，三个软磁芯的感应磁极同时交换改变，磁力线方向改变，切割线圈，产生电能。压力传导板不断受到向下的外力作用，弹力装置11、13不断反作用力向上复位，永磁体3、7不断同步上下运动，软磁芯1、6、10的磁力线方向不断改变，不断切割线圈，不断产生交流电流。图2：压力发电器F产生的交流电，经全桥整流堆UR整流为直流电，经电容器C充电滤波后给可充电电池DC充电积蓄电能。由DC供电有两条线路，一条为照明线路，经开关K和电阻R，控制发光二极管VD1、VD2、VD3作照明用；一条为向外的供电线路，经插口CZ供电。
上述的压力发电器弹力装置11、13可以是橡胶块、气垫、金属弹簧、非金属弹簧或为与永磁体3、7相排斥安装的永磁体。
本发明的积极效果：本技术使用“绿色”能源，既方便、节能又环保，对创建节约型社会、保护地球具有积极的作用。随着当今通讯技术的日益发达，移动通讯与国际互联网等领域的迅猛发展，可反复使用的可充电电池的需求量在全球范围内急剧增长，特别是锂离子系列的可充电电池，需求量、销售量更是大幅增长。给一个电池充电，消耗的电能是很微不足道的，但是给成千上亿支的可充电电池充电，其消耗的电能总和是惊人的。如果使用可充电电池的人利用压力发电鞋，在行走运动中就自然而然地顺便给电池充电，其节约的电能总和亦是惊人的。本技术提供的压力发电鞋，有前后鞋灯，可供夜间行走时照明，取代手电筒；有输出的电源插口，可给多种电子装置提供电力，更具有广泛的用途，特别适合人们日益增长的户外活动和野战军人单兵使用，有利于人们的生产和生活活动，有利于国防现代化建设。此外，本技术还具有以下积极作用：1、压力传导板上下运动，还可联动鞋垫作风箱活塞式运动，起到通风透气的作用，改善鞋子的局部环境；2、弹力装置在使永磁体复位的同时，还兼具减震的作用；3、鞋内磁力线不断改变运动方向，起到对足底一些穴位磁疗按摩的作用，有利人体健康。
附图说明
图1压力发电器原理图
图2装配线路图
图3压力发电鞋装配示意图
图中序号说明：
(1)软磁芯，(2)线圈，(3)永磁体，(4)压力传导板，(5)线圈，(6)软磁芯，(7)永磁体，(8)线圈，(9)线圈骨架，(10)软磁芯，(11)弹力装置，(12)导槽，(13)弹力装置，(14)导槽，(15)发光二极管VD1，(16)插口CZ，(17)开关K，(18)透明中底，(19)发光二极管VD2，(20)外底，(21)压力发电器、全桥整流堆、电容器、可充电电池安装仓，(22)电线，(23)发光二极管VD3。
具体实施方式
实施例1：
首先选用小型号、超薄的电子元件，并注意其参数要与压力发电器所产生的电压相适应。如果我们设计制作的压力发电器输出交流电为5V左右，只是为了点亮发光二极管和给3.6V左右的可充电电池充电，则：全桥整流堆UR可选用三个DB106(其体积是8×6×3.5mm)，分别连接到三个线圈上，然后并联到电容器C和电池DC上。电容器C可选用纽扣式的或小圆柱状的电解电容，只要耐压在10V左右，体积小、容量大的即可；电池DC应是可充电电池，可充电电池最好选用体积小，便于安装的扁园形的3.6V锂离子充电电池为好，如3.6V的LIR2430电池。这样将压力发电器、全桥整流堆、电解电容器，可充电电池组合成一个总成，安装到用性能良好的透明鞋底材料作中底的预留空仓中去(见图3之21)，用电线连接可充电电池的正负极，并分出两条供电线路。一条为照明线路，一条为向外的供电线路。
一、照明线路：在可充电电池的正极串连上电源开关K，在负极串连上电阻R，然后将三个发光二极管并联上去作为照明线路。开关K由电线连接经鞋帮夹层，安到鞋子的领口右端部位，三个发光二极管VD1、VD2、VD3分别安装到鞋子的中底预留的孔道中去，前端左右各安装一个，作为行走照明的前鞋灯，后面安装一个红色的作警示的鞋尾灯。关于开关和发光二极管VD的选择：开关可选用小巧的推拨型。图3之17所示的开关是采用外接电源插口代替开关座内不动的断开的接触片，利用鞋带端头的引针来取代开关中活动的簧片。我们将鞋带两端的引针，分别用导电的和不导电的材料来制作，当我们需要点亮发光二极管照明时，就将导电的引针插入小型插口中。当我们不需要点亮发光二极管时，就拨出导电的引针，同时将不导电的引针插入小型插口，起密封防水和保险作用。这对于特殊的使用要求尤其重要。比如军事行动、设伏，避免使用其他类型的开关，因偶然触动而点亮发光二极管，暴露目标。发光二极管，选用聚光型的，如市售的一种亮度值在11000～13000MCIA的白色发光二极管，带聚光功能，亮度高、照射距离远，在安装时，掌控好焊接温度，在额定电压3.3～3.4V范围内使用，并排除静电等因素影响，其使用寿命会很长。
二、向外的供电线路：在鞋内可充电电池DC的正、负极接上电线，经鞋帮夹层，与小型插口CZ(图3之16)连接。小型插口16需装在1段胶管内粘接安装在鞋子领口左端，并配系上密封防水胶塞。当要在鞋子外面插入可充电电池等多种电子装置的电线插头时，就拨出防水胶塞。外接可充电电池的安装，则要另做一个适合各种规格型号电池的“万能”型电池安装盒，并有方便的牢固携带在鞋面、鞋靴筒上的附件。
Claims (2)
1.一种压力发电鞋，其特征是：该发电鞋的鞋底内设置有安装仓(21)，发光二极管(15、19、23)，开关(17)，插口(16)；安装仓内装有压力发电器(F)、全桥整流堆(UR)、电容器(C)、可充电电池(DC)和电阻(R)元器件；压力发电器有至少二个线圈绕在线圈骨架(9)上，在线圈骨架内每个线圈中心位置固定有软磁芯，在两线圈间的空挡处线圈骨架上有导槽，一桥粱状的压力传导板(4)两端的墩柱状头上固定有上下充磁的永磁体，传导板两端的墩柱状头安插在线圈与线圈之间空挡处的导槽内，能够在导槽内自由滑动，导槽底部装有弹力装置；压力发电器输出的电流经全桥整流堆(UR)接电容器(C)可充电电池(DC)，再分二路，一路经开关(K)和电阻(R)接发光二极管(15、19、23)，另一路接插口(CZ)。
2.按权利要求1所述的压力发电器，其特征是开关(K)采用外接电源插口代替开关座内不动的接触片，利用鞋带端头的引针来取代活动的簧片。
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