CN105533878A - 一种具有压电能量收集功能的腰带 - Google Patents

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CN105533878A CN201610022544.7A CN201610022544A CN105533878A CN 105533878 A CN105533878 A CN 105533878A CN 201610022544 A CN201610022544 A CN 201610022544A CN 105533878 A CN105533878 A CN 105533878A
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余昀霞
王英
吕慧文
李兰
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Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
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Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
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    • A41—WEARING APPAREL
    • A41F—GARMENT FASTENINGS; SUSPENDERS
    • A41F9/00—Belts, girdles, or waistbands for trousers or skirts
    • A41F9/02—Expansible or adjustable belts or girdles ; Adjustable fasteners comprising a track and a slide member
    • A41F9/025—Adjustable belts or girdles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/32—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from a charging set comprising a non-electric prime mover rotating at constant speed

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  • Power Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

本发明公开了一种具有压电能量收集功能的腰带，在传统腰带的基础上，在腰带的内壁或者外壁或者夹层中沿腰带长度方向布置压电元件。当腰带处于使用状态时，在人体呼吸过程中腹部不断收缩扩张，力传递到腰带上即表现为变化的张力和压力，由于正压电效应，腰带上布置的压电材料表面会因为受到变化的张力或者压力作用产生变化的电荷。当压电元件的电极引线连接相应的压电能量收集电路时，即可将人体呼吸腹部运动的机械能转化为电能，该电能可以被收集储存，用于腰带上其他电子器件或者其他可穿戴设备的供电。

Description

一种具有压电能量收集功能的腰带
技术领域
本发明涉及可穿戴设备领域，尤其涉及一种具有能量收集功能的腰带。
背景技术
智能可穿戴设备发展迅速，随之而来的可穿戴电子设备供电问题成为了当前研究的热点之一。可穿戴电子设备的低功耗设计使得部分电子设备能够有较长的续航时间，但是由于电池容量有限，能支撑设备使用的时间绝大多数也在数月之内，在用户使用期间需要担心电池电量，影响用户体验。腰带可以作为可穿戴设备的载体，发明专利CN104839919A涉及了一种发电腰带，该腰带包括带身、安装在带身一端并可以与带身另一端扣合的带扣以及安装在带扣上用于发电的发电机组，其中发电机组包括发电机、安装在发电机的转轴上的加速轮、与加速轮啮合传动的传动轮及用于储存发电机产生电能的蓄电池，带身上设有可以与传动轮啮合的啮合槽，啮合槽中设置有若干条啮合齿，可以在解开腰带的时候和扣合腰带的时候利用发电机发电。该发电腰带可以在解开腰带的时候和扣合腰带的时候利用电磁感应原理发电为蓄电池充电，供用户使用。由此描述可以看出，该发电皮带包含了复杂的发电机和传动机构等，集成度和可靠性难以保障，并且仅能够在腰带解开和扣合过程中发电，影响其实用性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有发电腰带结构复杂、可靠性差、发电有限的缺点，提出一种具有压电能量收集功能的腰带，能够大幅降低可发电腰带结构的复杂度，提高可靠性，使得腰带在佩戴过程中始终处于发电状态。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种具有压电能量收集功能的腰带，包含腰带本体、能量收集电路、蓄电模块和至少一个压电元件；
所述压电元件沿腰带本体长度方向设置在所述腰带本体的内侧，用于在受到的张力或压力在其两个电极上产生电荷；
所述能量收集电路分别和蓄电模块、各个压电元件相连，用于收集各个压电元件产生的电能，并将其传递给所述蓄电模块；
所述蓄电模块用于存储电能。
作为本发明一种具有压电能量收集功能的腰带进一步的优化方案，所述压电元件采用至少一个d31极化的压电薄膜。
作为本发明一种具有压电能量收集功能的腰带进一步的优化方案，所述压电元件采用至少一个d33极化的压电陶瓷。
本发明在传统腰带的基础上，在腰带的内壁或者外壁或者夹层中沿腰带长度方向布置压电元件。当腰带处于使用状态时，在人体呼吸过程中腹部不断收缩扩张，力传递到腰带上即表现为变化的张力和压力，由于正压电效应，腰带上布置的压电材料表面会因为受到变化的张力或者压力作用产生变化的电荷。当压电元件的电极引线连接相应的压电能量收集电路时，即可将人体呼吸腹部运动的机械能转化为电能，该电能可以被收集储存，用于腰带上其他电子器件或者其他可穿戴设备的供电。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
可以将简单的压电元件应用于腰带发电，并且将收集的能量用于腰带上其他电子器件或者其他可穿戴设备的供电，相比其他发电腰带，其结构简单，可靠性高，不会产生较强的电磁场对其他电子设备产生干扰，能够在腰带的使用过程中始终保持发电的状态，具有较好的实用性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中1.腰带本体，2.压电元件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明公开了一种具有压电能量收集功能的腰带，包含腰带本体、能量收集电路、蓄电模块和至少一个压电元件；
所述压电元件沿腰带本体长度方向设置在所述腰带本体的内侧，用于在受到的张力或压力在其两个电极上产生电荷；
所述能量收集电路分别和蓄电模块、各个压电元件相连，用于收集各个压电元件产生的电能，并将其传递给所述蓄电模块；
所述蓄电模块用于存储电能。
如图1所示，在腰带本体的内壁或者外壁或者夹层中沿腰带本体的长度方向布置压电元件。当腰带处于使用状态时，在人体呼吸过程中腹部不断收缩扩张，力传递到腰带本体上即表现为变化的张力和压力，由于正压电效应，腰带本体上布置的若干个压电元件表面会因为受到变化的张力或者压力作用产生变化的电荷。压电元件可以为一个或多个d31极化的压电薄膜，则由于压电薄膜变化张力的作用在其电极面上有变化的电荷产生；压电元件也可以是一个或多个d33极化的压电陶瓷，由于压电陶瓷收到变化压力作用在其电极面上也会有变化的电荷产生。当压电元件的电极引线连接能量收集电路时，即可将人体呼吸腹部运动的机械能转化为电能，该电能可以被收集储存，用于腰带上其他电子器件或者其他可穿戴设备的供电。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种具有压电能量收集功能的腰带，其特征在于，包含腰带本体、能量收集电路、蓄电模块和至少一个压电元件；
所述压电元件沿腰带本体长度方向设置在所述腰带本体的内侧，用于在受到的张力或压力在其两个电极上产生电荷；
所述能量收集电路分别和蓄电模块、各个压电元件相连，用于收集各个压电元件产生的电能，并将其传递给所述蓄电模块；
所述蓄电模块用于存储电能。
2.根据权利要求1所述的具有压电能量收集功能的腰带，其特征在于，所述压电元件采用至少一个d31极化的压电薄膜。
3.根据权利要求1所述的具有压电能量收集功能的腰带，其特征在于，所述压电元件采用至少一个d33极化的压电陶瓷。
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