CN106246483A - 一种人体动能回收及存储装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于能量回收存储装置，具体的说是一种人体动能回收及存储装置。该存储装置包括运动转换单元、发电单元、稳压单元、能量储存单元和固定单元；发电单元和稳压单元固定在运动转换单元的上方；发电单元和稳压单元通过导线相连接；固定单元粘接在运动转换单元和能量储存单元的下方；能量储存单元分别通过钢丝绳和USB数据线与运动转换单元和稳压单元连接；运动转换单元和发电单元固定在人体的小腿上，能量储存单元固定在人体的大腿上。本发明是一种结构简单、紧凑，能量回收效率高，便携式的人体动能回收及存储装置。
Description
技术领域
本发明属于能量回收存储装置，具体的说是一种人体动能回收及存储装置。
背景技术
随着科技的发展,现代社会生活中充斥着各种随身携带的电子设备,例如智能手机、智能手表、平板电脑等,这些电子设备的能源供给主要来自电池。虽然电池技术已经取得了长足进步,但电池的电容量仍然限制着这些电子设备的使用。虽然充电宝可以一定程度上解决这些电子设备供电的问题，但是充电宝本身也是一种能源消耗，无法从本质上解决这些电子设备的供电问题。同时随着人们生活节奏的不断加快，我们不停奔波在上班上学的路上。我们在行走，健身等运动的时候有很多能量被我们在无形中挥霍。如果我们可以把这些能量收集起来转化成我们需要的电能，用来为我们的手机，平板电脑等电子设备进行充电，无疑对我们的生活带来极大的便利。此外，充分利用人体在日常行为中所消耗的能量，符合当今时代可持续发展的主题。
目前在能量回收领域很多人有一定的研究，但是关于人体动能回收存储的专利却很少。目前此方面的专利有中国专利公告号为CN105003401A，发明专利名称为《人体腿部运动能量收集装置》，此专利虽然可以将人体腿部摆动运动转化为发电机的转动从而进行发电，但是该装置只能在小腿下落阶段发挥作用，动能回收效率低；中国专利公告号为CN102868319A，发明专利名称为《基于人体运动能量的能量回收及利用装置》，此专利采用压电陶瓷片作为发电装置，但是压电陶瓷片所产生的电流具有瞬时性，而且瞬时电压很大，并不适合用作产能装置，而且此专利没有叙述如何收集这种瞬时高电压的电能。而且该专利采用无线的方式输电，这种输电方式能量衰减快、效率低，不适合人体运动能量的回收。
发明内容
本发明提供了一种结构简单、紧凑，能量回收效率高，便携式的人体动能回收并储存的装置，解决了现有人体动能回收存储装置的上述不足。
本发明技术方案结合附图说明如下：
一种人体动能回收及存储装置，该存储装置包括运动转换单元、发电单元、稳压单元、能量储存单元和固定单元；其中所述的发电单元和稳压单元固定在运动转换单元的上方；所述的发电单元和稳压单元通过导线相连接；所述的固定单元粘接在运动转换单元和能量储存单元的下方；所述的能量储存单元分别通过钢丝绳和USB数据线与运动转换单元和稳压单元连接；所述的运动转换单元和发电单元固定在人体的小腿上，所述的能量储存单元固定在人体的大腿上。
所述的运动转换单元包括下盖2、回位弹簧4、双侧齿条11、扇形齿轮10、上盖13、固定螺栓孔8和固定螺栓12；所述的上盖13设置在下盖2的上方通过四个固定螺栓8和四个固定螺栓12固定；所述的双侧齿条11的上下两端分别设置有双侧齿条上连接孔9和双侧齿条下连接孔5，中间开有长条孔，长条孔的两侧为齿状；所述的扇形齿轮10的一侧与长条孔一侧的齿相咬合，所述的扇形齿轮10的另一侧开有孔；所述的下盖2的下方设置有弹簧固定柱3；所述的双侧齿条11一端的双侧齿条下连接孔5通过回位弹簧4与下盖2上的弹簧固定柱3连接。
所述的发电单元包括电磁发电机15；所述的电磁发电机15通过热熔胶与发电机固定套筒14连接，其下端固定在扇形齿轮10的孔内；所述的电磁发电机15的上设置有两个接线柱。
所述的稳压单元包括5V稳压器16；所述的5V稳压器16上设置有两个接线柱并且通过导线与电磁发电机15上的两个接线柱相连接；所述的5V稳压器16的下端固定在上盖13上；所述的5V稳压器16上还设置有稳压器工作指示灯17和稳压器输出USB接口18。
所述的能量储存单元包括充放式锂电池20；所述的充放式锂电池20上设置有电能输入指示灯21、电能输出指示灯26和能量储存单元连接孔25；所述的能量储存单元连接孔25与双侧齿条上连接孔9通过钢丝绳连接在一起；所述的充放式锂电池20上设置有电能输入USB接口23和电能输出USB接口24；所述的电能输入USB接口23与稳压器输出USB接口18通过USB数据线连接。
所述的固定单元包括运动转换绑带1、运动转换单元卡扣6、电池绑带卡扣19和能量储存单元卡扣22；所述的运动转换绑带1和转换单元卡扣6为一体，粘接在下盖2的下方，转换单元卡扣6上设置有运动转换单元卡扣孔7；所述的运动转换绑带1与运动转换单元卡扣6相配合将运动转换单元和发电单元固定在人体的小腿上；所述的电池绑带卡扣19和能量储存单元卡扣22为一体，粘接在充放式锂电池20的下方，电池绑带卡扣19和能量储存单元卡扣22相配合将能量储存单元固定在人体的大腿上。
本发明的有益效果为：
1、本发明的运动转换单元可以将人体膝关节和肘关节的摆动转化为发电机转子的转动，从而进行发电；
2、本发明的运动转换单元可以把人体四肢，例如腿部的伸展和收缩两个方向的运动转化为发电机转子单一个方向的转动，从而提高了发电效率；
3、本发明的稳压单元为配有工作指示灯的5V稳压器，方便观察装置工作状态，并且能够为电能储存单元提供稳定的电能输入；
4、电能存储单元以充放式锂电池为主体，配以充电指示灯和发电指示灯，能够清楚观测电能存储单元的工作状态，而且改电能存储单元尺寸小、无记忆性、寿命长；
5、固定单元使用莱卡面料，具有一定的弹性，配合魔术贴和卡扣的使用，能够确保该装置在运动时不会脱落，而且具有一定的舒适性；
6、稳压器的输出端和电能存储单元的输出输入端都为标准USB接口，便于相关数据线的选择；
7、能量转换单元采用ABS工程塑料3D打印成型，具有质量小强度高的特点，其主体尺寸为110mm*50mm*14mm，体积小便于穿戴。
附图说明
图1为本发明中的运动转换单元的下盖集成、绑带和卡扣俯视图；
图2为本发明中的运动转换单元的上盖集成的俯视图和局部剖视图；
图3为图2中A—A处剖视图；
图4为本发明中的能量存储单元及电池绑带卡扣的俯视图和局部剖视图；
图5为图4中B—B处剖视图；
图6为本发明中的运动转换单元、发电单元、固定单元和稳压单元的装配图；
图7为本发明中的运动转换单元、发电单元、固定单元和稳压单元装配图的爆炸图；
图8为本发明中的能量存储单元和固定单元的装配图。
图中：1、运动转换单元绑带；2、运动转换单元下盖；3、回位弹簧固定柱；4、回位弹簧；5、双侧齿条下连接孔；6、运动转换单元卡扣；7、运动转换单元卡扣孔；8、固定螺栓孔；9、双侧齿条上连接孔；10、扇形齿轮；11双侧齿条；12、固定螺栓；13、运动转换单元上盖；14、发电机固定套筒；15、电磁发电机；16、5V稳压器；17、稳压器工作指示灯；18、稳压器输出USB接口；19、能量储存单元绑带卡扣；20、充放式锂电池；21、电能输入指示灯；22、能量储存单元卡扣孔；23、电能输入USB接口；24、电能输出USB接口；25、能量储存单元连接孔；26电能输出指示灯。
具体实施方式
参阅图1—图8，一种人体动能回收及存储装置，该存储装置包括运动转换单元、发电单元、稳压单元、能量储存单元和固定单元；其中所述的发电单元和稳压单元固定在运动转换单元的上方；所述的发电单元和稳压单元通过导线相连接；所述的固定单元粘接在运动转换单元和能量储存单元的下方；所述的能量储存单元分别通过钢丝绳和USB数据线与运动转换单元和稳压单元连接；所述的运动转换单元和发电单元固定在人体的小腿上，所述的能量储存单元固定在人体的大腿上。
参阅图1、图2、图3，所述的运动转换单元包括下盖2、回位弹簧4、双侧齿条11、扇形齿轮10、上盖13、第一固定螺栓8和第二固定螺栓12；所述的上盖13设置在下盖2的上方通过四个固定螺栓孔8和四个固定螺栓12固定；所述的双侧齿条11的上下两端分别设置有双侧齿条上连接孔9和双侧齿条下连接孔5，中间开有长条孔，长条孔的两侧为齿状；所述的扇形齿轮10的一侧与长条孔一侧的齿相咬合，所述的扇形齿轮10的另一侧开有孔；所述的下盖2的下方设置有弹簧固定柱3；所述的回位弹簧4两端挂耳分别与回位弹簧固定柱3和双侧齿条11一端的双侧齿条下连接孔5相连接，使得双侧齿条11与运动转换单元的下盖2得以配合。
参阅图1、图2，所述的发电单元包括电磁发电机15；电磁式发电机15与扇形齿轮10连接并通过发电机固定套筒14与运动转换单元固定，为保证电磁式发电机15与运动转换单元连接的可靠性，用热熔胶将电磁式发电机15与发电机固定套筒14紧密连接；所述的电磁发电机15的上设置有两个接线柱。
参阅图2、图3，所述的稳压单元包括5V稳压器16；所述的5V稳压器16上设置有两个接线柱并且通过导线与电磁发电机15上的两个接线柱相连接；所述的5V稳压器16的下端通过热熔胶固定在上盖13上；所述的5V稳压器16上还设置有稳压器工作指示灯17和稳压器输出USB接口18。
参阅图1、图4、图5、图8，所述的能量储存单元包括充放式锂电池20；所述的充放式锂电池20上设置有电能输入指示灯21、电能输出指示灯26和能量储存单元连接孔25；所述的能量储存单元连接孔25与双侧齿条上连接孔9通过4mm塑包软钢丝绳连接在一起；所述的充放式锂电池20上设置有电能输入USB接口23和电能输出USB接口24；所述的电能输入USB接口23与稳压器输出USB接口18通过USB数据线连接。能量存储单元在充电时电能输入指示灯21闪烁，当能量存储单元的电能存满时电能输入指示灯21常亮；当电能存储单元输出电能时，电能输出指示灯26常亮，当充放式锂电池20电量低时，电能输出指示灯26闪烁。
参阅图4、图6、图7、图8，所述的固定单元包括运动转换绑带1、运动转换单元卡扣6、电池绑带卡扣19和能量储存单元卡扣22；所述的运动转换绑带1和转换单元卡扣6为一体，粘接在下盖2的下方，转换单元卡扣6上设置有运动转换单元卡扣孔7；所述的运动转换绑带1与运动转换单元卡扣6相配合将运动转换单元和发电单元固定在人体的小腿上；所述的电池绑带卡扣19和能量储存单元卡扣22为一体，粘接在充放式锂电池20的下方，电池绑带卡扣19和能量储存单元卡扣22相配合将能量储存单元固定在人体的大腿上。小腿和大腿的固定位置的选择以人体直立时钢丝绳一绷紧为标准。
本发明可用于回收储存膝关节和肘关节运动时所产生的动能，膝关机和肘关节运动方式类似，现以膝关节作为举例说明。
本发明具体原理如下：人在行走时，小腿先向上运动，再向下运动。过程(1)：当小腿向上运动时，小腿与大腿的夹角变小，小腿的固定位置与大腿的固定位置的直线距离变短，连接的钢丝绳有绷紧状态变为放松状态，回位弹簧4由拉伸状态转变为收缩状态，在回位弹簧4的带动下双侧齿条11在运动转换单元下盖2内滑动，双侧齿条11的一侧齿带动扇形齿轮10向一个方向转动，进而使得电磁式发电机15的转子转动，稳压器工作指示灯17亮，电能输入指示灯21闪烁，从而完小腿向上运动的动能回收和存储的一个历程；过程(2)：当小腿向下运动时，大腿和小腿间的夹角变大，小腿的固定位置与大腿的固定位置的直线距离变长，连接的钢丝绳有放松状态变为绷紧状态，钢丝绳拽动双侧齿条11在运动转换单元下盖2内滑动，使得双侧齿条11的另一侧齿带动扇形齿轮10向过程(1)中的同一个方向转动，进而使得电磁式发电机15的转子转动，稳压器工作指示灯17亮，电能输入指示灯21闪烁，从而完成小腿向下运动的动能回收和储存的一个历程。从过程(1)和过程(2)可以看出无论是小腿的向上运动还是小腿的向下运动，即在人运动时，电磁式发电机15的转子转动方向不变，即产生的电流方向不发生改变，从而将人体运动时的动能稳定高效的回收储存。
Claims (6)
1.一种人体动能回收及存储装置，其特征在于，该存储装置包括运动转换单元、发电单元、稳压单元、能量储存单元和固定单元；其中所述的发电单元和稳压单元固定在运动转换单元的上方；所述的发电单元和稳压单元通过导线相连接；所述的固定单元粘接在运动转换单元和能量储存单元的下方；所述的能量储存单元分别通过钢丝绳和USB数据线与运动转换单元和稳压单元连接；所述的运动转换单元和发电单元固定在人体的小腿上，所述的能量储存单元固定在人体的大腿上。
2.根据权利要求1所述的一种人体动能回收及存储装置，其特征在于，所述的运动转换单元包括下盖(2)、回位弹簧(4)、双侧齿条(11)、扇形齿轮(10)、上盖(13)、固定螺栓孔(8)和固定螺栓(12)；所述的上盖(13)设置在下盖(2)的上方通过四个固定螺栓孔(8)和四个固定螺栓(12)固定；所述的双侧齿条(11)的上下两端分别设置有双侧齿条上连接孔(9)和双侧齿条下连接孔(5)，中间开有长条孔，长条孔的两侧为齿状；所述的扇形齿轮(10)的一侧与长条孔一侧的齿相咬合，所述的扇形齿轮(10)的另一侧开有孔；所述的下盖(2)的下方设置有弹簧固定柱(3)；所述的双侧齿条(11)一端的双侧齿条下连接孔(5)通过回位弹簧(4)与下盖(2)上的弹簧固定柱(3)连接。
3.根据权利要求2所述的一种人体动能回收及存储装置，其特征在于，所述的发电单元包括电磁发电机(15)；所述的电磁发电机(15)通过热熔胶与发电机固定套筒(14)连接，其下端固定在扇形齿轮(10)的孔内；所述的电磁发电机(15)的上设置有两个接线柱。
4.根据权利要求3所述的一种人体动能回收及存储装置，其特征在于，所述的稳压单元包括5V稳压器(16)；所述的5V稳压器(16)上设置有两个接线柱并且通过导线与电磁发电机(15)上的两个接线柱相连接；所述的5V稳压器(16)的下端固定在上盖(13)上；所述的5V稳压器(16)上还设置有稳压器工作指示灯(17)和稳压器输出USB接口(18)。
5.根据权利要求4所述的一种人体动能回收及存储装置，其特征在于，所述的能量储存单元包括充放式锂电池(20)；所述的充放式锂电池(20)上设置有电能输入指示灯(21)、电能输出指示灯(26)和能量储存单元连接孔(25)；所述的能量储存单元连接孔(25)与双侧齿条上连接孔(9)通过钢丝绳连接在一起；所述的充放式锂电池(20)上设置有电能输入USB接口(23)和电能输出USB接口(24)；所述的电能输入USB接口(23)与稳压器输出USB接口(18)通过USB数据线连接。
6.根据权利要求5所述的一种人体动能回收及存储装置，其特征在于，所述的固定单元包括运动转换绑带(1)、运动转换单元卡扣(6)、电池绑带卡扣(19)和能量储存单元卡扣(22)；所述的运动转换绑带(1)和转换单元卡扣(6)为一体，粘接在下盖(2)的下方，转换单元卡扣(6)上设置有运动转换单元卡扣孔(7)；所述的运动转换绑带(1)与运动转换单元卡扣(6)相配合将运动转换单元和发电单元固定在人体的小腿上；所述的电池绑带卡扣(19)和能量储存单元卡扣(22)为一体，粘接在充放式锂电池(20)的下方，电池绑带卡扣(19)和能量储存单元卡扣(22)相配合将能量储存单元固定在人体的大腿上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161221 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |