CN104856346A - 一种高效能发电鞋 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效能发电鞋，包括：设置在鞋底内的至少一可被压缩并能依靠自身弹性恢复形变的腔体，每一腔体具有一单向进气口和一单向出气口，每一单向进气口汇集形成一总单向进气口，每一单向出气口汇集形成一总单向出气口；一气流驱动发电装置，气流驱动发电装置具有一分别与总单向出气口连接的进气口和一出气口；以及一通过控制电路与气流驱动发电装置连接的蓄能装置；在气流驱动发电装置的进气口与总单向出气口之间设置有一用于储存压力气体的气体蓄能器。当鞋离开地面时，气体蓄能器还能够继续为气流驱动发电装置供气，直至气流驱动发电装置的进气口的压力与其出气口的压力达到平衡为止，有效地提高了发电的效率。

Description

一种高效能发电鞋

技术领域

本发明涉及一种高效能发电鞋，其将人体蹬地时的机械能的一部分转化成弹性元件的势能和气体的静压能和动能，其中弹性元件的势能用于将外界气体吸入鞋内，气体的静压能和动能用于带动气动马达旋转，并通过直驱永磁发电机将机械能转化为电能，再通过控制电路将电能储存在储电池内。

背景技术

专利号为200720111329.0的中国专利公开了一种多功能发电鞋，参见图19，其包括鞋底和鞋帮，鞋底1中设有弹性气囊3，该弹性气囊3带有单向进气口4和单向出气口5，在鞋帮2上则设有微型发电机7及传动连接的风叶轮6，输气管8的一端和弹性气囊3的单向出气口5连通，另一端则设置于和风叶轮6对应配合出构成气流驱动发电装置，且微型发电机7的电流输出端和附设于鞋上的小电器9连接供电。人体蹬地时，将弹性气囊3压缩，并将压缩气体从单向出气口5输出并吹向风叶轮6，进行风力发电，这样就能够将行走产生的能量回收转化为电能，对便携电器的可充电池充电或供附设在鞋上的小电器使用。当鞋离开地面后，弹性气囊3由于自身弹性恢复形变，弹性气囊3便从单向进气口4吸入气体，然而风叶轮6便无持续的气体驱动。所以，这种发电鞋的发电效率较低。

目前也有资料披露一种复合发电鞋，在鞋底前后设置可胀缩的软囊，两软囊用管子连接，在两软囊和管子中充满流体，在管子上设置发电装置，这种结构只是两个软囊之间的流体交换，一个软囊压下后，另一个软囊鼓出，这样严重影响穿着者穿着鞋子的舒适性，并且两个软囊同时压缩时，无法有效做功。所以，这种发电鞋的发电效率仍然是较低的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对现有的发电鞋存在发电效率低以及穿着不舒适的问题，现提供一种高效能发电鞋，在穿着轻便、通风、舒适的情况下，无论该发电鞋怎样着地，都具有稳定的电能输出，并且当鞋子离开地面时，仍能持续进行发电。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种高效能发电鞋，包括：

设置在鞋底内的至少一可被压缩并能依靠自身弹性恢复形变的腔体，每一腔体具有一单向进气口和一单向出气口，每一单向进气口汇集形成一总单向进气口，每一单向出气口汇集形成一总单向出气口；

一由气体驱使发电的气流驱动发电装置，所述气流驱动发电装置具有一分别与总单向出气口连接的进气口和一出气口；以及

一通过控制电路与所述气流驱动发电装置连接的蓄能装置；

在所述气流驱动发电装置的进气口与总单向出气口之间设置有一用于储存由总单向出气口流出的压力气体的气体蓄能器，当鞋离开地面后，所述气体蓄能器内储存的压力气体继续向所述气流驱动发电装置供气，直至所述气流驱动发电装置的进气口的压力与其出气口的压力达到平衡为止。

在本发明的一个优选实施例中，所述气体蓄能器由一蓄能气囊以及一将所述蓄能气囊压扁后安装在鞋体上的弹性体构成，所述蓄能气囊具有一并接在所述总单向出气口与气流驱动发电装置的进气口之间的蓄能进气-释能出气口，当所述蓄能气囊充气膨胀时，所述蓄能气囊将所述弹性体撑开；当鞋离开地面后，所述弹性体挤压所述蓄能气囊使得所述蓄能气囊所储存的压力气体继续向所述气流驱动发电装置供气。

在本发明的一个优选实施例中，所述气体蓄能器安装在鞋体靠近脚弓的内壁上，所述鞋体与气体蓄能器的蓄能气囊接触的部分为硬壁。

在本发明的一个优选实施例中，所述气体蓄能器与气流驱动发电装置之间设置有一第一过滤器。

在本发明的一个优选实施例中，所述总单向进气口通过一第一调节阀与鞋内气体连通，所述气流驱动发电装置通过一第二调节阀与鞋外气体连通，还包括一第三调节阀，所述第三调节阀的一端接在所述总单向进气口与第一调节阀之间，其另一端接在所述气流驱动发电装置与第二调节阀之间，通过调节第一、第二、第三调节阀中的一个或多个的开度来控制气体流向，实现发电鞋的不同功能。

在本发明的一个优选实施例中，所述第一调节阀与鞋内气体连通的一端设置有一第二过滤器，所述第二调节阀与鞋外气体连通的一端设置有一第三过滤器。

在本发明的一个优选实施例中，每一腔体由一气囊以及设置在所述气囊内的用于使得所述气囊恢复形变的弹性元件构成，所述腔体的单向进气口设置在所述气囊上，所述腔体的单向出气口设置在所述气囊上。

在本发明的一个优选实施例中，所述气囊内设置有一用于控制其最大压缩量且可承受人脚侧向力的限位结构。

在本发明的一个优选实施例中，所述弹性元件由若干弹簧构成，所述限位结构由硬质材料加工而成的若干凸柱以及若干与所述凸柱呈一一对应关系的凹槽构成，所述凸柱与所述凹槽在纵向上相对设置，所述弹簧的一端套在所述凸柱上，其另一端抵靠在所述凹槽的底部，当气囊被压缩时，凸柱压缩弹簧并插入凹槽内。

在本发明的一个优选实施例中，所述弹性元件由若干间隔设置在气囊的下内侧面上的弹性支柱构成，所述若干弹性支柱分为弹性长支柱和弹性短支柱，所述弹性长支柱的上端面为平面且与气囊的上内侧面形成接触，所述弹性短支柱的上端面为平面且与气囊的上内侧面之间相距一定距离。

在本发明的一个优选实施例中，所述气流驱动发电装置包括气动马达以及由所述气动马达驱动发电的永磁直驱发电机，所述气流驱动发电装置的进气口设置在所述气动马达上，所述气流驱动发电装置的出气口设置在所述气动马达上。

在本发明的一个优选实施例中，所述气动马达包括一马达壳体、一马达转轴以及一叶轮机构，所述马达壳体内构成有一圆柱形内腔，所述气流驱动发电装置的进气口和出气口设置在所述马达壳体上并分别与所述圆柱形内腔连通，所述叶轮机构设置在所述圆柱形内腔中，所述马达转轴的一端与所述叶轮机构连接，其另一端延伸出所述马达壳体与所述永磁直驱发电机连接。

在本发明的一个优选实施例中，所述叶轮机构由偏心叶轮以及若干叶片构成，所述偏心叶轮的中心位置与所述马达转轴的一端固接并带动马达转轴随其转动，所述偏心叶轮的中心轴线平行于所述马达壳体的圆柱形内腔的中心轴线，但与所述马达壳体的圆柱形内腔的中心轴线在某一方向上具有一定偏心距，所述偏心叶轮的轮面上沿周向间隔设置有若干沿径向延伸的沟槽，所述叶片滑动配置在所述偏心叶轮的沟槽内；当偏心叶轮旋转时，每一叶片的外端面始终紧贴在所述马达壳体的圆柱形内腔的内壁上。

在本发明的一个优选实施例中，所述叶轮机构由叶轮以及若干弧形叶片构成，所述叶轮的中心位置与所述马达转轴的一端固接并带动马达转轴随其转动，所述叶轮的中心轴线与所述马达壳体的圆柱形内腔的中心轴线同轴设置，所述若干弧形叶片沿周向间隔设置在所述叶轮的轮面上，每一弧形叶片的最外缘与所述马达壳体的圆柱形壳体的内壁保持一个极小的间隙。

在本发明的一个优选实施例中，所述永磁直驱发电机包括第一发电机壳体、第一发电机转子、第一发电机定子、第一永久磁铁组以及第一定子绕组，所述第一发电机壳体内构成有一内腔，所述第一发电机转子的一端与所述马达转轴延伸出所述马达壳体的一端相连，其另一端延伸入所述第一发电机壳体的内腔内，所述第一发电机转子延伸入所述第一发电机壳体的内腔的部分上设置有一第一转子盘，所述第一永久磁铁组设置在所述第一转子盘的圆周面上并在所述第一转子盘的圆周面上形成磁场，所述第一发电机定子固定安装在所述第一发电机壳体的内腔的内壁上且位于所述第一转子盘的外侧，所述第一定子绕组缠绕在所述第一发电机定子上。

在本发明的一个优选实施例中，所述永磁直驱发电机包括第二发电机壳体、第二发电机转子、第二发电机定子、第二永久磁铁组以及第二定子绕组，所述第二发电机壳体发电机壳内构成有一内腔，所述第二发电机转子的一端与所述马达转轴延伸出所述马达壳体的一端相连，其另一端延伸入所述第二发电机壳体的内腔内，所述第二发电机转子延伸入所述第二发电机壳体的内腔的部分上沿轴向间隔设置有第二转子盘和第三转子盘，所述第二永久磁铁组分别设置在所述第二转子盘朝向第三转子盘的端面上和所述第三转子盘朝向第二转子盘的端面上，在所述第二转子盘和第三转子盘之间形成磁力线平行于轴线的磁场，所述第二发电机定子为一盘状结构，其安装在所述第二发电机壳体的内腔的内壁上并位于所述第二转子盘和第三转子盘之间，所述第二定子绕组缠绕在所述第二发电机定子上位于由所述第二永久磁铁组形成的磁场内。

在本发明的一个优选实施例中，所述永磁直驱发电机包括第三发电机壳体、第三发电机转子、第三发电机定子、第三永久磁铁组以及第三定子绕组，所述第三发电机壳体内构成有一内腔，所述第三发电机转子的一端与所述马达转轴延伸出所述马达壳体的一端相连，其另一端延伸入所述第三发电机壳体的内腔内，所述第三发电机转子延伸入所述第三发电机壳体的内腔的部分上设置有一第四转子盘，所述第三永久磁铁组分别设置在所述第四转子盘的两端面上，使得在所述第四转子盘上形成磁力线平行于轴线的磁场，所述第三发电机定子由第一定子盘和第二定子盘构成，所述第一、第二定子盘沿所述第三发电机转子的轴线方向间隔设置在所述第三发电机壳体的内腔内且以所述第四转子盘对称，所述第三定子绕组分别缠绕在所述第一定子盘和第二定子盘上且位于由所述第三永久磁铁组形成的磁场的两侧。

在本发明的一个优选实施例中，所述高效能发电鞋还包括一设置在鞋体内的鞋垫，所述鞋垫由上层平垫和下层平垫构成，所述上层平垫上密布有通气小孔，所述下层平垫的中央位置设置有一与所述第一调节阀连通的鞋内气体出口，所述第二过滤器安装在所述鞋内气体出口上；所述下层平垫以所述鞋内气体出口为圆心形成多个同心圆，相邻的两个同心圆之间形成第一空腔或者第一支撑凸起，所述第一空腔与第一支撑凸起交替设置；所述下层平垫以所述鞋内气体出口为圆心向外延伸出多条半径，相邻的每两条半径之间形成第二空腔或者第二支撑凸起，所述第二空腔与第二支撑凸起交替设置；将所述第一空腔和第一支撑凸起与所述第二空腔和第二支撑凸起复合后在下层平垫的上表面形成与所述鞋内气体出口相连通的凸起结构；所述上层平垫与下层平垫在边缘处粘合在一起。

在本发明的一个优选实施例中，在所述鞋底上可拆卸地安装有一耐磨层。

在本发明的一个优选实施例中，所述耐磨层为耐磨弹性材料构成。

由于采用了如上的技术方案，本发明的有益效果在于：通过设置气体蓄能器，用于储存由总单向出气口流出的压力气体，不仅能保持气压的稳定，而且当鞋离开地面时，气体蓄能器还能够继续为气流驱动发电装置供气，直至气流驱动发电装置的进气口的压力与其出气口的压力达到平衡为止，有效地提高了发电的效率。另外，通过调节第一、第二、第三调节阀中的一个或多个的开度来控制气体流向，实现发电鞋的不同功能。另外，可在整个鞋底布置气垫，无论鞋底哪个部位着地，都可以有效发电并提供减震。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1所示出的发电鞋拆卸耐磨垫后的仰视图。

图3是本发明的原理图。

图4是本发明的腔体内的弹性元件为弹簧的结构示意图。

图5是本发明的腔体内的弹性元件为弹性支柱的结构示意图。

图6是本发明的气流驱动发电装置的气动马达中的叶轮结构为滑片转子结构的结构示意图。

图7是图6中所示出的叶轮结构的仰视图。

图8是本发明的气流驱动发电装置的气动马达中的叶轮结构为涡轮转子结构的结构示意图。

图9是图8中所示出的涡轮结构的仰视图。

图10是本发明的气流驱动发电装置的永磁直驱发电机为永磁内转子发电机的结构示意图。

图11是本发明的气流驱动发电装置的永磁直驱发电机为永磁中间定子盘发电机的结构示意图。

图12是本发明的气流驱动发电装置的永磁直驱发电机为永磁中间转子盘的结构示意图。

图13是本发明的鞋垫的剖视图。

图14是本发明的鞋垫的上层平垫的俯视图。

图15是本发明的鞋垫的下层平垫的俯视图。

图16是本发明的鞋垫的上、下层平垫的复合示意图。

图17是本发明的发电鞋的另一结构示意图。

图18是图17所示出的发电鞋拆卸耐磨垫后的仰视图。

图19是现有的多功能发电鞋的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

实施例1

参见图1至图3，图中给出了一种高效能发电鞋，包括至少一腔体100、气体蓄能器200、气流驱动发电装置以及蓄能装置500。

腔体100设置在鞋底内，可被压缩并在压缩后依靠自身弹性恢复形变。在本实施例中，该腔体100为三个，分别位于鞋底的前脚掌的位置、脚跟的位置以及脚心的位置，基本遍布鞋底，无论发电鞋怎样着地，都会对腔体100进行压缩。

每一腔体100由一气囊110以及设置在气囊110内的用于使得气囊110恢复形变的弹性元件120构成，气囊110上开设有一进气口111和一出气口112，进气口111上安装有单向阀113，使得进气口111只能进气不能出气，出气口112上安装有单向阀114，使得出气口112只能出气不能进气。每一腔体100的进气口111经过进气口总管130汇集形成一总单向进气口131，每一腔体100的出气口112经过出气口总管140汇集形成一总单向出气口141。

当蹬地时，人体蹬地的力量和地面反作用力的共同作用，至少有一腔体100内的弹性元件120被压缩，气囊110内的气体也被压缩，由于单向阀113、114的作用，被压缩的气体定向经出气口112流出后汇集至总单向出气口141。当鞋离开地面后，在弹性元件120的弹性回复力作用下，被压缩的气囊110恢复形变并吸入气体，由于单向阀113、114的作用下，气体只会经总单向进气口131进入并通过各个气囊110的进气口111流入气囊110内。因而，对于拥有多个腔体的发电鞋来说，无论腔体100处于压缩状态、自由状态还是回复状态，从腔体100内流出的压力气体都不会进入其他腔体100内。

参见图4，弹性元件120由若干弹簧121a构成。在气囊110内还设置有一限位结构，该限位结构可控制气囊110的压缩距离以及最大压缩量，并可承受人脚侧向压力。限位结构由硬质材料加工而成的若干凸柱122a以及若干与凸柱122a呈一一对应关系的凹槽123a构成，凸柱122a与凹槽123a在纵向上相对设置，即凸柱122a设置在气囊110的上内侧面上，而凹槽123a设置在气囊110的下内侧面上，形成上、下相对设置。弹簧121a的一端套在凸柱122a上，其另一端抵靠在凹槽123a的底部。当气囊110被压缩时，凸柱122a压缩弹簧121a并插入凹槽123a内，由于凸柱122a和凹槽123a相互配合，以承受人脚的侧向力，并限制气囊110的最大压缩量为H0。

参见图5，弹性元件120也可以为由若干间隔设置在气囊110的下内侧面上的弹性支柱121b构成，若干弹性支柱121b分为弹性长支柱121ba和弹性短支柱121bb，弹性长支柱121ba的上端面为平面且与气囊110的上内侧面形成接触，弹性短支柱121bb的上端面为平面且与气囊110的上内侧面之间相距一定距离，该距离为气囊110的最大压缩量H0。当气囊110被压缩时，首先产生弹性形变的弹性长支柱121ba，弹性长支柱121ba被压缩至与弹性短支柱121bb同高时，气囊110基本达到了最大压缩量H0。

气体蓄能器200由一蓄能气囊210以及一弹性体220构成。蓄能气囊210具有一蓄能进气-释能出气口211，该蓄能进气-释能出气口211并接在总单向出气口141和气流驱动发电装置的进气口之间。弹性体220将蓄能气囊210压扁后安装在鞋体靠近脚弓的内壁上，鞋体与蓄能气囊210接触的部分为硬壁，使得蓄能气囊210充气时不会对脚有压迫力，保证了发电鞋的穿着舒适性。当蹬地时，腔体100受到挤压将其内部的压力气体经由总单向出气口141输送而出，一部分压力气体经蓄能进气-释能出气口211流入蓄能气囊210中，此时蓄能气囊210充气膨胀，并将弹性体220撑开，另一部分压力气体便流向气流驱动发电装置，供气流驱动发电装置发电；当鞋离开地面时，弹性体220由于自身弹性而恢复形变，挤压蓄能气囊210，将蓄能气囊210内所储存的压力气体经由蓄能进气-释能出气口211挤出，被挤出的压力气体继续向气流驱动发电装置供气，直至气流驱动发电装置的进气口的压力与其出气口的压力达到平衡为止。

本发明的气流驱动发电装置包括气动马达300和由气动马达300驱动发电的永磁直驱发电机400。气动马达300与永磁直驱发电机400为一个整体，安装在鞋底脚弓的下方，设计为超小超薄结构，其厚度低于气囊110被压缩时的厚度。永磁直驱发电机400产生的电流通过带有控制电路的电路板500储存在蓄能装置600内，蓄能装置600为可储存电能的元器件，如锂电池等。电路板500上的控制电路应至少具有以下功能：1、将永磁直驱发电机400流出的电流整流、调压后，经过充电管理电路，向蓄能装置600充电；2、具有蓄能装置600供电管理电路，智能控制蓄电池电能的输出。为了合理利用位置，在本实施例中，优选地将带有控制电路的电路板500和蓄能装置600安装在鞋体的脚后跟处。

参见图6至图9，气动马达300包括一马达壳体310、一马达转轴320以及一叶轮机构330。马达壳体310内构成有一圆柱形内腔311，马达壳体310上设置有一进气口312和一出气口313，该进气口312和出气口313与马达壳体310内的圆柱形内腔311连通，并且该进气口312和出气口313也作为气流驱动发电装置的进气口和出气口，即进气口312与蓄能气囊210的释能出气口212连接。叶轮机构330设置在圆柱形内腔311中，马达转轴320的一端与叶轮机构330连接，其另一端延伸出马达壳体310与永磁直驱发电机400连接。

参见图6和图7，叶轮机构330由偏心叶轮331a以及若干叶片332a构成。偏心叶轮331a的中心位置与马达转轴320的一端固接并带动马达转轴320随其转动，偏心叶轮331a的中心轴线平行于马达壳体310的圆柱形内腔311的中心轴线，但与马达壳体310的圆柱形内腔311的中心轴线在某一方向上具有一定偏心距，即两者不在同一直线上。偏心叶轮331a的轮面上沿周向间隔设置有若干沿径向延伸的沟槽3311a，叶片332a滑动配置在偏心叶轮331a的3311a内。压力气体从马达壳体310的进气口312进入马达壳体310的圆柱形内腔311内，并作用在叶片332a上进而推动偏心叶轮331a旋转，此时压力气体绕着圆柱形内腔311运动并从马达壳体310的出气口313排出。当偏心叶轮331a旋转时，在叶片332a底部弹性力和离心力的共同作用下，每一叶片332a沿径向来回滑动，且其外端面始终紧贴在马达壳体310的圆柱形内腔311的内壁上。

此外，叶轮机构330还可以为另一结构，参见图8和图9，其由叶轮331b以及若干弧形叶片332b构成。叶轮331b的中心位置与马达转轴320的一端固接并带动马达转轴320随其转动，叶轮331b的中心轴线与马达壳体310的圆柱形内腔311的中心轴线同轴设置，若干弧形叶片332b沿周向间隔设置在叶轮331b的轮面上，每一弧形叶片332b的最外缘与马达壳体310的圆柱形内腔311的内壁保持一个很小的间隙。压力气体从马达壳体310的进气口312进入马达壳体310的圆柱形内腔311内，并作用在弧形叶片332b上进而推动叶轮331b旋转，此时压力气体绕着圆柱形内腔311运动并从马达壳体310的出气口313排出。

永磁直驱发电机400具有三种结构形式，具体如下：

参见图10，永磁直驱发电机400包括第一发电机壳体410a、第一发电机转子420a、第一发电机定子430a、第一永久磁铁组440a以及第一定子绕组450a。第一发电机壳体410a内构成有一内腔411a，第一发电机转子420a的一端与马达转轴320延伸出马达壳体310的一端相连，其另一端延伸入第一发电机壳体410a的内腔411a内，第一发电机转子420a延伸入第一发电机壳体410a的内腔411a的部分上设置有一第一转子盘421a，第一永久磁铁组440a设置在第一转子盘421a的圆周面上并在第一转子盘421a的圆周面上形成磁场，第一发电机定子430a固定安装在第一发电机壳体410a的内腔411a的内壁上且位于第一转子盘421a的外侧，第一定子绕组450a缠绕在第一发电机定子430a上。第一发电机转子420a由马达转轴320驱动转动，第一转子盘421a跟随第一发电机转子420a转动，切割第一定子绕组450a，产生电流。

参见图11，永磁直驱发电机400包括第二发电机壳体410b、第二发电机转子420b、第二发电机定子430b、第二永久磁铁组440b以及第二定子绕组450b。第二发电机壳体410b内构成有一内腔411b，第二发电机转子420b的一端与马达转轴320延伸出马达壳体310的一端相连，其另一端延伸入第二发电机壳体410b的内腔411b内，第二发电机转子420b延伸入第二发电机壳体410b的内腔411b的部分上沿轴向间隔设置有第二转子盘421b和第三转子盘422b。第二永久磁铁组440b分别设置在第二转子盘421b朝向第三转子盘422b的端面上和第三转子盘422b朝向第二转子盘421b的端面上，在第二转子盘421b和第三转子盘422b之间形成磁力线平行于轴线的磁场。第二定子绕组450b为一盘状结构，其安装在第二发电机壳体410b的腔411b的内壁上并位于第二转子盘421b和第三转子盘422b之间，第二定子绕组450b缠绕在第二发电机定子430b上位于由第二永久磁铁组440b形成的磁场内。第二发电机转子420b由马达转轴320驱动转动，第二转子盘421b和第三转子盘422b跟随第二发电机转子420b转动，切割第二定子绕组450b，产生电流。

参见图12，永磁直驱发电机400包括第三发电机壳体410c、第三发电机转子420c、第三发电机定子430c、第三永久磁铁组440c以及第三定子绕组450c。第三发电机壳体410c内构成有一内腔411c，第三发电机转子420c的一端与马达转轴320延伸出马达壳体310的一端相连，其另一端延伸入第三发电机壳体410c的内腔411c内，第三发电机转子420c延伸入第三发电机壳体410c的内腔411c的部分上设置有一第四转子盘421c。第三永久磁铁组440c分别设置在第四转子盘421c的两端面上，使得在第四转子盘421c上形成磁力线平行于轴线的磁场。第三发电机定子430c由第一定子盘431c和第二定子盘432c构成，第一、第二定子盘431c、432c沿第三发电机转子420c的轴线方向间隔设置在第三发电机壳体410c的内腔411c内，并且以第三转子盘421c对称。第三定子绕组450c分别缠绕在第一、第二定子盘431c、432c上且位于由第三永久磁铁组440c形成的磁场的两侧。第三发电机转子420c由马达转轴320驱动转动，第四转子盘421c跟随第三发电机转子420c转动，切割第三定子绕组450c，产生电流。

本发明的高效能发电鞋还包括一设置在鞋体内的鞋垫700。参见图13至图16，鞋垫700由上层平垫710和下层平垫720构成。上层平垫710上密布有通气小孔711。下层平垫720的中央位置设置有一与总单向进气口131连接的鞋内气体出口721，下层平垫720以鞋内气体出口721为圆心形成多个同心圆，相邻的两个同心圆之间形成第一空腔722或者第一支撑凸起723，第一空腔722与第一支撑凸起723在下层平垫720的上表面交替设置；下层平垫720以鞋内气体出口721为圆心向外延伸出多条半径，相邻的每两条半径之间形成第二空腔724或者第二支撑凸起725，第二空腔724与第二支撑凸起725在下层平垫720的上表面交替设置，将第一空腔722与第一支撑凸起723与第二空腔724与第二支撑凸起725复合后在下层平垫720的上表面形成与鞋内气体出口721相连通的凸起结构。该凸起结构用于保持上、下平垫710、720之间的间隙，凸起结构中形成的空腔部分相互连通，与上层平垫710中的通气小孔711共同将鞋内气体与鞋内气体出口721相连。此外，上层平垫710和下层平垫720在边缘处通过粘结体730粘结在一起。

为了通过控制气体流向以实现发电鞋的不同功能，参见图1至图3，总单向进气口131通过第一调节阀810与鞋内气体出口721连接，气动马达300的出气口313通过第二调节阀820与鞋外气体连通，还包括一第三调节阀830，第三调节阀830的一端接在总单向进气口131与第一调节阀810之间，其另一端接在气动马达300的出气口313与第二调节阀820之间。

通过调节第一、第二、第三调节阀810、820、830中的一个或多个的开度来控制气体流向，实现发电鞋的不同功能。下面列举几种配合方式：

1)第一调节阀810用于控制鞋内气体进入腔体100的量，也就是可以控制鞋内通气的程度；当第一调节阀810关闭，第二、第三调节阀820、830打开时，鞋内气体不再进行通风换气，腔体100的气体来源于鞋外气体和气动马达300的出气口313流出的气体；

2)第二调节阀820用于控制气体马达300的出气口313进入鞋外大气的量；当第二调节阀820关闭，第一、第三调节阀810、830打开时，可以实现鞋内气体与腔体100的交换和流通；

3)第三调节阀830用于控制气动马达300的出气口313和鞋外气体进入腔体100内的量；当第三调节阀830关闭，第一、第二调节阀810、820打开时，腔体100的气体只能来源于鞋内气体，气体马达300的出气口313流出的气体通过第二调节阀820通向鞋外大气；

4)第一、第二、第三调节阀810、820、830同时打开，腔体100的气体来源于鞋内气体、鞋外气体以及气体马达300的出气口313流出的气体；

5)第一、第二、第三调节阀810、820、830同时关闭时，发电鞋变为普通气囊缓冲鞋，不再消耗人体能量进行发电。

另外，为了保证整个系统的气体的清洁度，在气体蓄能器200的释能出气口212与气动马达300的进气口312之间设置有一第一过滤器910，第一调节阀810与鞋内气体连通的一端设置有一第二过滤器920，该第二过滤器920具体安装在鞋内气体出口721上。第二调节阀820与鞋外气体连通的一端设置有一第三过滤器930。该过滤器930安装在第二调节阀820上。第一、第二、第三过滤器910、920、930能够过滤气体中的颗粒、水分等杂质，维持整个系统的清洁度。

为了保护安装在鞋底内的气动马达300、永磁直驱电动机400、气囊110等相关元件，参见图1、图4和图5，在鞋底上可拆卸地安装有一耐磨层1000，耐磨层1000采用耐磨弹性材料构成，由于耐磨层1000方便拆卸，通过拆卸下耐磨层1000，更换过滤器，并对发电系统进行维护保养。

实施例2

参见图17和图18，本实施例的结构与实施例1的结构大致相同，其不同在于，气动马达300a和永磁直驱发电机400a的安装位置不相同，第二调节阀820a以及第三调节阀830a的安装位置不相同。在本实施例中，气动马达300a和永磁直驱发电机400a安装在鞋体的脚内侧面上，第一、第三过滤阀910a、930a、第二调节阀820a以及第三调节阀830a也安装在鞋体的脚内侧面上。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (20)

1.一种高效能发电鞋，包括：

设置在鞋底内的至少一可被压缩并能依靠自身弹性恢复形变的腔体，每一腔体具有一单向进气口和一单向出气口，每一单向进气口汇集形成一总单向进气口，每一单向出气口汇集形成一总单向出气口；

一由气体驱使发电的气流驱动发电装置，所述气流驱动发电装置具有一分别与总单向出气口连接的进气口和一出气口；以及

一通过控制电路与所述气流驱动发电装置连接的蓄能装置；其特征在于，

在所述气流驱动发电装置的进气口与总单向出气口之间设置有一用于储存由总单向出气口流出的压力气体的气体蓄能器，当鞋离开地面后，所述气体蓄能器内储存的压力气体继续向所述气流驱动发电装置供气，直至所述气流驱动发电装置的进气口的压力与其出气口的压力达到平衡为止。

2.如权利要求1所述的高效能发电鞋，其特征在于，所述气体蓄能器由一蓄能气囊以及一将所述蓄能气囊压扁后安装在鞋体上的弹性体构成，所述蓄能气囊具有一并接在所述总单向出气口与气流驱动发电装置的进气口之间的蓄能进气-释能出气口，当所述蓄能气囊充气膨胀时，所述蓄能气囊将所述弹性体撑开；当鞋离开地面后，所述弹性体挤压所述蓄能气囊使得所述蓄能气囊所储存的压力气体继续向所述气流驱动发电装置供气。

3.如权利要求2所述的高效能发电鞋，其特征在于，所述气体蓄能器安装在鞋体靠近脚弓的内壁上，所述鞋体与气体蓄能器的蓄能气囊接触的部分为硬壁。

4.如权利要求3所述的高效能发电鞋，其特征在于，所述气体蓄能器与气流驱动发电装置之间设置有一第一过滤器。

5.如权利要求1至4中任一项所述的高效能发电鞋，其特征在于，所述总单向进气口通过一第一调节阀与鞋内气体连通，所述气流驱动发电装置通过一第二调节阀与鞋外气体连通，还包括一第三调节阀，所述第三调节阀的一端接在所述总单向进气口与第一调节阀之间，其另一端接在所述气流驱动发电装置与第二调节阀之间，通过调节第一、第二、第三调节阀中的一个或多个的开度来控制气体流向，实现发电鞋的不同功能。

6.如权利要求5所述的高效能发电鞋，其特征在于，所述第一调节阀与鞋内气体连通的一端设置有一第二过滤器，所述第二调节阀与鞋外气体连通的一端设置有一第三过滤器。

7.如权利要求6所述的高效能发电鞋，其特征在于，每一腔体由一气囊以及设置在所述气囊内的用于使得所述气囊恢复形变的弹性元件构成，所述腔体的单向进气口设置在所述气囊上，所述腔体的单向出气口设置在所述气囊上。

8.如权利要求7所述的高效能发电鞋，其特征在于，所述气囊内设置有一用于控制其最大压缩量且可承受人脚侧向力的限位结构。

9.如权利要求8所述的高效能发电鞋，其特征在于，所述弹性元件由若干弹簧构成，所述限位结构由硬质材料加工而成的若干凸柱以及若干与所述凸柱呈一一对应关系的凹槽构成，所述凸柱与所述凹槽在纵向上相对设置，所述弹簧的一端套在所述凸柱上，其另一端抵靠在所述凹槽的底部，当气囊被压缩时，凸柱压缩弹簧并插入凹槽内。

10.如权利要求7所述的高效能发电鞋，其特征在于，所述弹性元件由若干间隔设置在气囊的下内侧面上的弹性支柱构成，所述若干弹性支柱分为弹性长支柱和弹性短支柱，所述弹性长支柱的上端面为平面且与气囊的上内侧面形成接触，所述弹性短支柱的上端面为平面且与气囊的上内侧面之间相距一定距离。

11.如权利要求6至10中任一项所述的高效能发电鞋，其特征在于，所述气流驱动发电装置包括气动马达以及由所述气动马达驱动发电的永磁直驱发电机，所述气流驱动发电装置的进气口设置在所述气动马达上，所述气流驱动发电装置的出气口设置在所述气动马达上。

12.如权利要求11所述的高效能发电鞋，其特征在于，所述气动马达包括一马达壳体、一马达转轴以及一叶轮机构，所述马达壳体内构成有一圆柱形内腔，所述气流驱动发电装置的进气口和出气口设置在所述马达壳体上并分别与所述圆柱形内腔连通，所述叶轮机构设置在所述圆柱形内腔中，所述马达转轴的一端与所述叶轮机构连接，其另一端延伸出所述马达壳体与所述永磁直驱发电机连接。

13.如权利要求12所述的高效能发电鞋，其特征在于，所述叶轮机构由偏心叶轮以及若干叶片构成，所述偏心叶轮的中心位置与所述马达转轴的一端固接并带动马达转轴随其转动，所述偏心叶轮的中心轴线平行于所述马达壳体的圆柱形内腔的中心轴线，但与所述马达壳体的圆柱形内腔的中心轴线在某一方向上具有一定偏心距，所述偏心叶轮的轮面上沿周向间隔设置有若干沿径向延伸的沟槽，所述叶片滑动配置在所述偏心叶轮的沟槽内；当偏心叶轮旋转时，每一叶片的外端面始终紧贴在所述马达壳体的圆柱形内腔的内壁上。

14.如权利要求11所述的高效能发电鞋，其特征在于，所述叶轮机构由叶轮以及若干弧形叶片构成，所述叶轮的中心位置与所述马达转轴的一端固接并带动马达转轴随其转动，所述叶轮的中心轴线与所述马达壳体的圆柱形内腔的中心轴线同轴设置，所述若干弧形叶片沿周向间隔设置在所述叶轮的轮面上，每一弧形叶片的最外缘与所述马达壳体的圆柱形壳体的内壁保持一个极小的间隙。

15.如权利要求11所述的高效能发电鞋，其特征在于，所述永磁直驱发电机包括第一发电机壳体、第一发电机转子、第一发电机定子、第一永久磁铁组以及第一定子绕组，所述第一发电机壳体内构成有一内腔，所述第一发电机转子的一端与所述马达转轴延伸出所述马达壳体的一端相连，其另一端延伸入所述第一发电机壳体的内腔内，所述第一发电机转子延伸入所述第一发电机壳体的内腔的部分上设置有一第一转子盘，所述第一永久磁铁组设置在所述第一转子盘的圆周面上并在所述第一转子盘的圆周面上形成磁场，所述第一发电机定子固定安装在所述第一发电机壳体的内腔的内壁上且位于所述第一转子盘的外侧，所述第一定子绕组缠绕在所述第一发电机定子上。

16.如权利要求11所述的高效能发电鞋，其特征在于，所述永磁直驱发电机包括第二发电机壳体、第二发电机转子、第二发电机定子、第二永久磁铁组以及第二定子绕组，所述第二发电机壳体发电机壳内构成有一内腔，所述第二发电机转子的一端与所述马达转轴延伸出所述马达壳体的一端相连，其另一端延伸入所述第二发电机壳体的内腔内，所述第二发电机转子延伸入所述第二发电机壳体的内腔的部分上沿轴向间隔设置有第二转子盘和第三转子盘，所述第二永久磁铁组分别设置在所述第二转子盘朝向第三转子盘的端面上和所述第三转子盘朝向第二转子盘的端面上，在所述第二转子盘和第三转子盘之间形成磁力线平行于轴线的磁场，所述第二发电机定子为一盘状结构，其安装在所述第二发电机壳体的内腔的内壁上并位于所述第二转子盘和第三转子盘之间，所述第二定子绕组缠绕在所述第二发电机定子上位于由所述第二永久磁铁组形成的磁场内。

17.如权利要求11所述的高效能发电鞋，其特征在于，所述永磁直驱发电机包括第三发电机壳体、第三发电机转子、第三发电机定子、第三永久磁铁组以及第三定子绕组，所述第三发电机壳体内构成有一内腔，所述第三发电机转子的一端与所述马达转轴延伸出所述马达壳体的一端相连，其另一端延伸入所述第三发电机壳体的内腔内，所述第三发电机转子延伸入所述第三发电机壳体的内腔的部分上设置有一第四转子盘，所述第三永久磁铁组分别设置在所述第四转子盘的两端面上，使得在所述第四转子盘上形成磁力线平行于轴线的磁场，所述第三发电机定子由第一定子盘和第二定子盘构成，所述第一、第二定子盘沿所述第三发电机转子的轴线方向间隔设置在所述第三发电机壳体的内腔内且以所述第四转子盘对称，所述第三定子绕组分别缠绕在所述第一定子盘和第二定子盘上且位于由所述第三永久磁铁组形成的磁场的两侧。

18.如权利要求12至17中任一项所述的高效能发电鞋，其特征在于，所述高效能发电鞋还包括一设置在鞋体内的鞋垫，所述鞋垫由上层平垫和下层平垫构成，所述上层平垫上密布有通气小孔，所述下层平垫的中央位置设置有一与所述第一调节阀连通的鞋内气体出口，所述第二过滤器安装在所述鞋内气体出口上；所述下层平垫以所述鞋内气体出口为圆心形成多个同心圆，相邻的两个同心圆之间形成第一空腔或者第一支撑凸起，所述第一空腔与第一支撑凸起交替设置；所述下层平垫以所述鞋内气体出口为圆心向外延伸出多条半径，相邻的每两条半径之间形成第二空腔或者第二支撑凸起，所述第二空腔与第二支撑凸起交替设置；将所述第一空腔和第一支撑凸起与所述第二空腔和第二支撑凸起复合后在下层平垫的上表面形成与所述鞋内气体出口相连通的凸起结构；所述上层平垫与下层平垫在边缘处粘合在一起。

19.如权利要求18所述的高效能发电鞋，其特征在于，在所述鞋底上可拆卸地安装有一耐磨层。

20.如权利要求19所述的高效能发电鞋，其特征在于，所述耐磨层为耐磨弹性材料构成。