CN108736644A - 一种新型可复位螺旋压电式发电机构 - Google Patents

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王正国
高海龙
陆芝庆
蔡启烈
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Wuhan University of Technology WUT
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807—Rotary generators
    • H02K7/1853—Rotary generators driven by intermittent forces
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A43—FOOTWEAR
    • A43B—CHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
    • A43B3/00—Footwear characterised by the shape or the use
    • A43B3/34—Footwear characterised by the shape or the use with electrical or electronic arrangements
    • A43B3/35—Footwear characterised by the shape or the use with electrical or electronic arrangements with electric heating arrangements

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Abstract

本发明涉及人体发电应用技术领域，具体指一种新型可复位螺旋压电式发电机构；包括脚部触片和发电机，所述脚部触片上设有中空的丝管，丝管的内壁上设有螺旋内齿，丝管内穿设有可转动的丝杆，丝杆的外缘上设有螺旋齿槽，螺旋齿槽与螺旋内齿啮合传动；所述丝管的外侧套设有复位弹簧，丝杆与发电机传动连接；本发明结构合理，有效利用步行时的脚步踩踏动作，通过可复位的丝杆和丝管配合，将丝管的竖直运动转化为丝杆的旋转运动，从而驱动发电机发电为保温鞋提供电能，整体结构紧凑可节约鞋底内部空间，提高发电效率。

Description

一种新型可复位螺旋压电式发电机构
技术领域
本发明涉及人体发电应用技术领域，具体指一种新型可复位螺旋压电式发电机构。
背景技术
目前，国内外保温鞋的主要发电发热技术方式可以归纳为压电陶瓷自发电式、齿轮联动式发电方式、踩压切割磁感线发电方式、充电发热式这四大类。在现有的压电式发电结构中，首以压电陶瓷技术为最新科技，但是用于发电的压电陶瓷对材料的要求较高，生产成本就相对较高，限制了它的大范围生产推广。其次是类似手摇发电机结构的齿轮联动式发电方式，这种发电方式虽然装置比较简单但是发电效率低而且容易损坏。然后是踩压式上下切割磁感线发电方式，这种发电方式虽然便捷，但是发电电压较低，发电效率不高。最后是充电发热式的保温鞋，这是目前市场上的主流产品，虽然制作方法简单，价格便宜，但是这种保温鞋充电时间过长，电池容量不足，不够节能环保。因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构合理、占据空间小、可提高发电效率、满足保温鞋供电需求的新型可复位螺旋压电式发电机构。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明所述的一种新型可复位螺旋压电式发电机构,包括脚部触片和发电机，所述脚部触片上设有中空的丝管，丝管的内壁上设有螺旋内齿，丝管内穿设有可转动的丝杆，丝杆的外缘上设有螺旋齿槽，螺旋齿槽与螺旋内齿啮合传动；所述丝管的外侧套设有复位弹簧，丝杆与发电机传动连接。
根据以上方案，所述脚部触片的下方设有基座，基座上设有可水平转动的锥齿轮，锥齿轮与丝杆之间连接有中轴杆，所述发电机设于基座的一侧，且发电机上设有与锥齿轮啮合的被动齿轮。
根据以上方案，所述丝管、丝杆、复位弹簧和锥齿轮均为同心设置。
根据以上方案，所述发电机包括壳体、线圈转子和永磁体，线圈转子可转动地穿设于壳体内，且线圈转子与被动齿轮之间设有发电杆；所述线圈转子的两侧均设有与壳体固定连接的永磁体，线圈转子的输出端上设有整流器。
根据以上方案，所述螺旋内齿的长度为螺旋齿槽的长度的1.5-2倍，螺旋内齿和螺旋齿槽的螺旋角大于其自身的自锁角，螺旋齿槽的槽宽大于螺旋内齿的齿宽。
本发明有益效果为：本发明结构合理，有效利用步行时的脚步踩踏动作，通过可复位的丝杆和丝管配合，将丝管的竖直运动转化为丝杆的旋转运动，从而驱动发电机发电为保温鞋提供电能，整体结构紧凑可节约鞋底内部空间，提高发电效率。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的发电机内部结构示意图。
图中：
1、脚部触片；2、发电机；3、基座；11、丝管；12、螺旋内齿；13、丝杆；14、螺旋齿槽；15、复位弹簧；21、发电杆；22、被动齿轮；23、壳体；24、线圈转子；25、永磁体；31、锥齿轮；32、中轴杆。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。
如图1所示，本发明所述的一种新型可复位螺旋压电式发电机构,包括脚部触片1和发电机2，所述脚部触片1上设有中空的丝管11，丝管11的内壁上设有螺旋内齿12，丝管11内穿设有可转动的丝杆13，丝杆13的外缘上设有螺旋齿槽14，螺旋齿槽14与螺旋内齿12啮合传动；所述丝管11的外侧套设有复位弹簧15，丝杆13与发电机2传动连接；所述脚部触片1在步行动作的带动下上下活动，驱动丝管11内的丝杆13转动，从而将丝管11的竖直动作转化成丝杆13的旋转运动，带动发电机2工作发电以满足保温鞋的发热；本装置改变传统保温鞋发电结构的种种弊端，可有效缩减鞋底内部空间的占用，本装置的核心在于可上下往复动作的丝管11和可旋转的丝杆13，螺旋内齿12和螺旋齿槽14的配合可将脚部触片1的行程长度进行放大，从而提高丝杆13的工作行程，有效提高发电效率。
所述脚部触片1的下方设有基座3，基座3上设有可水平转动的锥齿轮31，锥齿轮31与丝杆13之间连接有中轴杆32，所述发电机2设于基座3的一侧，且发电机2上设有与锥齿轮31啮合的被动齿轮22，所述发电机2的中心线与锥齿轮31上的中轴杆32垂直，通过锥齿轮31和被动齿轮22将丝杆13的竖直转动转化为发电机2内转子的水平转动，从而实现机构体积的缩减。
所述丝管11、丝杆13、复位弹簧15和锥齿轮31均为同心设置。
所述发电机2包括壳体23、线圈转子24和永磁体25，线圈转子24可转动地穿设于壳体23内，且线圈转子24与被动齿轮22之间设有发电杆21；所述线圈转子24的两侧均设有与壳体23固定连接的永磁体25，线圈转子24的输出端上设有整流器26，所述脚部触片1在脚踩压时，复位弹簧15受压且丝管11下行，驱动丝杆13、中轴杆32、锥齿轮31和被动齿轮22同步转动，驱动发电杆21上的线圈转子24切割永磁体25的磁力线，线圈转子25产生的电流供保温鞋内的发热部工作，而后脚部触片1在复位弹簧15的作用下复位，同时与其联动的各部件反转，复位弹簧15的复位时间与脚踩的时间长度近似，从而在整个行程中发电机2产生的电流经过整流器26产生恒定交流电。
所述螺旋内齿12的长度为螺旋齿槽14的长度的1.5-2倍，螺旋内齿12和螺旋齿槽14的螺旋角大于其自身的自锁角，螺旋齿槽14的槽宽大于螺旋内齿12的齿宽，螺旋齿槽14的宽度较大可保证齿槽与内齿处于线接触，降低内部摩擦以提高机构运行的顺畅性和使用寿命。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (5)

1.一种新型可复位螺旋压电式发电机构,包括脚部触片(1)和发电机(2)，其特征在于：所述脚部触片(1)上设有中空的丝管(11)，丝管(11)的内壁上设有螺旋内齿(12)，丝管(11)内穿设有可转动的丝杆(13)，丝杆(13)的外缘上设有螺旋齿槽(14)，螺旋齿槽(14)与螺旋内齿(12)啮合传动；所述丝管(11)的外侧套设有复位弹簧(15)，丝杆(13)与发电机(2)传动连接。
2.根据权利要求1所述的新型可复位螺旋压电式发电机构，其特征在于：所述脚部触片(1)的下方设有基座(3)，基座(3)上设有可水平转动的锥齿轮(31)，锥齿轮(31)与丝杆(13)之间连接有中轴杆(32)，所述发电机(2)设于基座(3)的一侧，且发电机(2)上设有与锥齿轮(31)啮合的被动齿轮(22)。
3.根据权利要求2所述的新型可复位螺旋压电式发电机构，其特征在于：所述丝管(11)、丝杆(13)、复位弹簧(15)和锥齿轮(31)均为同心设置。
4.根据权利要求1所述的新型可复位螺旋压电式发电机构，其特征在于：所述发电机(2)包括壳体(23)、线圈转子(24)和永磁体(25)，线圈转子(24)可转动地穿设于壳体(23)内，且线圈转子(24)与被动齿轮(22)之间设有发电杆(21)；所述线圈转子(24)的两侧均设有与壳体(23)固定连接的永磁体(25)，线圈转子(24)的输出端上设有整流器(26)。
5.根据权利要求1所述的新型可复位螺旋压电式发电机构，其特征在于：所述螺旋内齿(12)的长度为螺旋齿槽(14)的长度的1.5-2倍，螺旋内齿(12)和螺旋齿槽(14)的螺旋角大于其自身的自锁角，螺旋齿槽(14)的槽宽大于螺旋内齿(12)的齿宽。
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