CN107222008A - 一种具有压电能量收集的呼啦圈 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有压电能量收集功能的呼啦圈。在传统呼啦圈的基础上，在呼啦圈周围布置压电元件。其结构包括：呼啦圈本体，呼啦圈按摩结构，纺锤体保护，纺锤体内压电元件，Cymbal压电结构模块，呼啦圈外的保护膜。在呼啦圈本体的内壁布置压电元件或是按摩结构部分布置Cymbal压电结构模块。在呼啦圈处于使用状态时，由于在运动过程中会产生振动并会对压电元件产生力的作用，即会表现成变化的张力和压力，在正压电效应作用下，即会在所布置的压电元件由于力的作用会在表面会产生变化电荷。当压电元件在连接能量收集电路后，就可以将呼啦圈在使用过程中的机械能转换成电能并将其在储存电路中存储，并可用于对在运动过程中其他电子器件进行供电。

Description

一种具有压电能量收集的呼啦圈

技术领域

本发明涉及健身器材领域，具体为一种具有压电能量收集的呼啦圈。

背景技术

现在呼啦圈由于其具有体积小，使用方便，现已被作为一种常用的健身、瘦身器材。广受使用者的青睐，虽然现在市场上存在着各种各样的呼啦圈，比如可调节大小式、可拆卸式、可变质量式、智能式等等。多数都是需要另加电源使其工作，很少有结构能够将运动过程中的机械能转换成动能。

现伴随着MEMS系统的发展，无线传感网络技术被广泛的用于各种建筑、桥梁、管道、交通等领域中。目前采用的供电方式仍是传统的电池供电，不仅会污染环境，而且在一些特殊的环境条件下更换电池困难，如密封的管道内，很难维护，这就要求我们能够从自身获得能量并工作。振动能是环境中能够直接获取并且具有较高的能量密度。在目前的研究中压电振动能量收集是目前比较成熟的方案，并能够实现对不确定的振动进行能量收集。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种新的具有压电能量收集的呼啦圈，其结构简单，它能够克服现有技术的不足，能够将呼啦圈在使用过程中产生的机械振动能转换成电能并储存起来，使得呼啦圈在使用过程中一直能够处于发电状态。

为达到发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明是一种具有压电能量收集的呼啦圈包括呼啦圈其特征在于：包括呼啦圈外壳、还包括纺锤形外壳、封装的按摩模块、压电能量收集电路、储存电能模块、不同的Cymbal压电结构模块和至少一个压电元件。

本发明所述的压电元件均匀布置于呼啦圈靠近在人们使用并和人运动过程中相接处的一面纺锤形外壳内，在封装的按摩模块中将不同的Cymbal压电结构模块固定在里面，用于当使用呼啦圈的时候压电片能够受到张力或是压力的作用，并在其两个电极上产生电荷。所使用不同的Cymbal压电结构模块结构它能够拓宽压电能量收集的频带，能够在不同的频带内进行能量收集，增大了能量收集效率，并在纺锤形的外壳内均匀使用压电片，这样能够提高输出电压。在优化好位置的地方粘贴压电片，并将粘贴好位置的压电片与能量收集电路和储存电能模块连接，用来收集各个粘贴压电片上所产生的能量，并将收集的电能储存在储存电路中。在本发明中一种新的具有压电能量收集的呼啦圈中，所述使用的压电元件采用至少一个d31极化的压电薄膜或是在本发明中采用至少一个d33极化压电陶瓷。

本发明是在传统的呼啦圈基础上，在呼啦圈的纺锤形外壳部分内壁合理分布放置压电片而在能够凸起按摩的部分合理均匀放置不同的Cymbal压电结构模块。在当呼啦圈处于使用状态的时候，由于人们在使用过程中旋转和碰撞将产生压力和振动，当压电片在受到在运动过程中的力和振动的时候。由于正压电效应，在呼啦圈上布置的压电材料表面会由于受到力和振动的作用在压电片表面会产生电荷，将其与压电能量收集电路连接，就可将在使用过程中呼啦圈的机械能转化为电能，并将电能储存于储存电路中，可用于对在运动过程中其他电子器件进行供电。

在本发明中采用的以上技术方案与现有技术相比，具有下面的技术效果：

采用简单的压电元件装置适用于呼啦圈中用于发电，并可以将收集到的能量用于在运动过程中不方便充电的其他电子器件进行供电，相比于其他的发电式呼啦圈，其结构更加简单，可靠性能更加稳定，同时相比于用磁发电，其不会产生较强的电磁场，以免对其他电子设备产生干扰，在使用过程中，呼啦圈能够一直保持发电状态，具有较高的实用性和使用价值。

附图说明

图1是本发明的呼啦圈结构示意图

图2是本发明安装Cymbal压电结构模型示意图

图3是本发明在纺锤体后的管内安装压电片示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行进一步的详细说明：

本发明是一种具有压电能量收集的呼啦圈包括呼啦圈其特征在于：包括呼啦圈外壳，还包括纺锤形外壳、封装的按摩模块、压电能量收集电路、储存电能模块、不同的Cymbal压电结构模块和至少一个压电元件。

图1是本发明的呼啦圈结构示意图。图2是本发明安装Cymbal压电结构模型示意图。图3是本发明在安装纺锤体后的管内安装压电片示意图。

如图1-3所示，本发明中的结构包括：呼啦圈本体1，呼啦圈按摩结构2，纺锤体保护3，纺锤体内压电元件4，Cymbal压电结构模块5，呼啦圈外的保护膜6。如图1所示，在呼啦圈本体的内壁布置压电元件或是按摩结构部分布置Cymbal压电结构模块。在呼啦圈处于使用状态时，由于在运动过程中会产生振动并会对压电元件产生力的作用，即会表现成变化的张力和压力，由于正压电效应的作用，即会在所布置的压电元件由于力的作用会在表面会产生变化电荷。在其使用的压电元件可以是压电薄膜也可以是压电陶瓷，在本发明中我们采用至少一个d31极化的压电薄膜或是至少一个d33极化的压电陶瓷，当压电元件在连接能量收集电路的时候，就可以将在使用呼啦圈过程中的机械能转换成电能并将其在储存电路中存储，可用于对在运动过程中其他电子器件进行供电。

在本发明中的有益效果是：在本发明中在按摩结构出采用Cymbal压电结构模块，其不仅可以对人体起到按摩效果还可以对其进行充电，并在纺锤体结构中布置压电片，这样能够有增大电压输出。此外，在本发明中采用的压电能量回收相比于磁电发电，其具有更好的稳定性和能量收集效率。

在本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，在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，诸如在通用字典中定义的一些术语可以被理解成为具有与现有技术的上下文中的意义有一致的意义，并且除了一些特殊说明，不会用过于理想化或是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、技术方案及有益效果进行了进一步详细说明，但所理解的是，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 (4)

1.本发明是一种具有压电能量收集的呼啦圈包括呼啦圈其特征结构在于：包括呼啦圈外壳，还包括纺锤形外壳、封装的按摩模块、压电能量收集电路、储存电能模块、不同的Cymbal压电结构模块和至少一个压电元件；

所述的压电元件布置于呼啦圈在纺锤体保护侧的呼啦圈本体里面，并将Cymbal压电结构模块放置于按摩模块内，用于将呼啦圈在使用时受到振动，同时将其所受的张力或压力在压电元件的两个极板产生电荷；

将所述的压电能量收集电路与各压电元件和储存电路连接起来，从而将收集到的能量储存起来。

2.根据在权利要求1所述的一种具有压电能量收集功能的呼啦圈，其特征在于采用Cymbal压电结构模块并将其安置于按摩模块内。

3.根据在权利要求1所述的一种具有压电能量收集功能的呼啦圈，其特征在于采用至少一个d31方向极化的压电薄膜。

4.根据在权利要求1所述的一种具有压电能量收集功能的呼啦圈，其特征在于采用至少一个d33方向极化的压电陶瓷。