CN112532102A - 一种鞋履能量收集装置 - Google Patents

一种鞋履能量收集装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112532102A
CN112532102A CN202011430543.9A CN202011430543A CN112532102A CN 112532102 A CN112532102 A CN 112532102A CN 202011430543 A CN202011430543 A CN 202011430543A CN 112532102 A CN112532102 A CN 112532102A
Authority
CN
China
Prior art keywords
friction
component
shell
base
assembly
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011430543.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112532102B (zh
Inventor
李忠杰
沈帆
彭艳
罗均
谢少荣
蒲华燕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
University of Shanghai for Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Shanghai for Science and Technology filed Critical University of Shanghai for Science and Technology
Priority to CN202011430543.9A priority Critical patent/CN112532102B/zh
Publication of CN112532102A publication Critical patent/CN112532102A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112532102B publication Critical patent/CN112532102B/zh
Priority to US17/538,708 priority patent/US11412810B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/18—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
    • 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
    • A43B3/38—Footwear characterised by the shape or the use with electrical or electronic arrangements with power sources
    • A43B3/42—Footwear characterised by the shape or the use with electrical or electronic arrangements with power sources where power is generated by conversion of mechanical movement to electricity, e.g. by piezoelectric means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/0094—Structural association with other electrical or electronic devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/04—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for rectification
    • H02K11/049—Rectifiers associated with stationary parts, e.g. stator cores
    • H02K11/05—Rectifiers associated with casings, enclosures or brackets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K35/00—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit
    • H02K35/04—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit with moving coil systems and stationary magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N1/00—Electrostatic generators or motors using a solid moving electrostatic charge carrier
    • H02N1/04—Friction generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/18—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
    • H02N2/181—Circuits; Control arrangements or methods
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/18—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
    • H02N2/183—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators using impacting bodies

Abstract

本发明公开一种鞋履能量收集装置，涉及能量收集技术领域，包括外壳、压电组件、弹性部件、磁铁阵列、底座、支撑块、上摩擦组件和下摩擦组件，外壳包括依次连接的支撑壳体和塑性壳体，支撑块设置于支撑壳体中，支撑块的下方设置有底座，下摩擦组件设置于支撑块与底座之间，上摩擦组件设置于塑性壳体顶面的内壁上，上摩擦组件和下摩擦组件能够摩擦起电；下摩擦组件位于塑性壳体一侧的下表面设置有线圈，磁铁阵列设置于线圈的下方；压电组件设置于塑性壳体中，弹性部件设置于塑性壳体远离支撑块的侧壁上，弹性部件与压电组件连接。该装置集成了摩擦起电、电磁感应和压电三种不同发电方式，应用场景广泛，能量收集效率高且结构简单。

Description

一种鞋履能量收集装置
技术领域
本发明涉及能量收集技术领域，特别是涉及一种鞋履能量收集装置。
背景技术
穿戴智能设备日益普及，如智能手表、智能跑鞋、老年儿童防丢器等，当前这些元件主要采用电池供电。采用电池共供电最主要的是续航问题，其次还有环保问题。这些设备的应用场景都依附在人体上，而人类每天都在进行大量的运动，如行走、呼吸、心脏跳动等。对这些能量进行收集便能很好解决上述元件的供电问题。
目前的人体能量收集装置大多利用压电材料或者电磁装置。这些装置需要足够的运动空间，或者需要增加额外的穿戴设备，如申请号201610527808.4的专利。同时对于频率的依赖性也较大，人类步行的频率只有1-2Hz，存在发电量过低的问题。随着摩擦纳米发电技术的兴起，很好的解决了低频能量收集问题。如申请号202010312952.2的专利，能够收集人体在行走过程中书包上下振动时的能量，但是这样只能在使用背包时进行能量收集，应用场景被限制。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种鞋履能量收集装置，集成了摩擦起电、电磁感应和压电三种不同发电方式，应用场景广泛，能量收集效率高且结构简单。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种鞋履能量收集装置，包括外壳、压电组件、弹性部件、磁铁阵列、底座、支撑块、上摩擦组件和下摩擦组件，所述外壳包括依次连接的支撑壳体和塑性壳体，所述支撑壳体与所述塑性壳体相连通，所述支撑块设置于所述支撑壳体中，所述支撑块为倒L形，所述支撑块的下方设置有所述底座，所述下摩擦组件设置于所述支撑块与所述底座之间，所述下摩擦组件能够相对于所述底座滑动，所述上摩擦组件设置于所述塑性壳体顶面的内壁上，所述上摩擦组件和所述下摩擦组件能够摩擦起电；所述下摩擦组件伸至所述塑性壳体中，所述下摩擦组件位于所述塑性壳体一侧的下表面设置有线圈，所述磁铁阵列设置于所述线圈的下方；所述压电组件设置于所述塑性壳体中，所述弹性部件设置于所述塑性壳体远离所述支撑块的侧壁上，所述弹性部件与所述压电组件连接，所述下摩擦组件能够与所述压电组件相接触。
优选地，所述支撑壳体和所述塑性壳体的底面相连接，所述支撑壳体和所述塑性壳体的侧面及顶面不连接。
优选地，所述支撑块包括竖直块和水平块，所述竖直块设置支撑壳体中远离所述塑性壳体的一侧，所述水平块固定于所述竖直块顶部，所述底座固定于所述竖直块一侧，所述底座位于所述水平块下方，所述底座的上表面由靠近所述竖直块的一端至远离所述竖直块的一端向下倾斜设置。
优选地，所述下摩擦组件包括底板、滑块、第一电极层和第一摩擦层，所述滑块固定于所述底板下方靠近所述底座的一端，所述滑块为直角三棱柱，所述直角三棱柱的斜面的倾斜角度与所述底座的上表面的倾斜角度一致，所述直角三棱柱横截面的水平边与竖直边的长度之比大于1；所述线圈固定于所述底板下方远离所述底座的一端，所述第一电极层设置于所述底板上方，所述第一摩擦层设置于所述第一电极层上。
优选地，所述上摩擦组件包括第二电极层和第二摩擦层，所述第二电极层设置于所述塑性壳体顶面的内壁上，所述第二摩擦层设置于所述第二电极层上。
优选地，所述第一摩擦层包括多个等间距设置的第一摩擦带，所述第一摩擦带的长度方向与所述底板的长度方向相垂直，所述第二摩擦层包括多个等间距设置的第二摩擦带，所述第二摩擦带与所述第一摩擦带相平行；所述第一摩擦带的宽度与相邻两个所述第一摩擦带的间距相同，所述第二摩擦带的宽度与相邻的两个所述第二摩擦带的间距相同，所述第二摩擦带与所述第一摩擦带的宽度相同。
优选地，所述压电组件包括悬臂梁、压电片和支撑板，所述悬臂梁竖直固定于所述塑性壳体远离所述支撑壳体的一侧，所述悬臂梁与所述弹性部件连接，所述悬臂梁远离所述弹性部件一侧的上部和下部分别固定有所述支撑板和所述压电片，所述底板能够与所述支撑板和所述悬臂梁接触。
优选地，所述磁铁阵列包括多个依次连接的小型磁铁，任意相邻的两个小型磁铁的N极和S极位置相对应。
优选地，还包括三个设置于所述塑性壳体中的整流桥，所述上摩擦组件和所述下摩擦组件通过一个所述整流桥与鞋履中的智能芯片连接，所述压电组件和所述线圈分别通过另两个所述整流桥与所述鞋履中的所述智能芯片连接。
优选地，还包括设置于所述塑性壳体中的储能部件和三个整流桥，所述上摩擦组件和所述下摩擦组件通过一个所述整流桥与所述储能部件连接，所述压电组件和所述线圈分别通过另两个所述整流桥与所述储能部件连接。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供的鞋履能量收集装置，上摩擦组件和下摩擦组件能够摩擦起电，下摩擦组件位于塑性壳体一端的下表面设置有线圈，磁铁阵列设置于线圈的下方，下摩擦组件运动时线圈切割磁感线产生电流，下摩擦组件能够与压电组件相接触，使得压电组件变形进而发电。可见，本发明中集成了摩擦起电、电磁感应和压电三种不同发电方式，仅通过竖直方向上的微小位移便能同时带动三种发电单元进行发电，在慢走时，位移频率较小，以摩擦起电为主进行发电；在跑步时，位移频率较大，以电磁发电为主；在进行弹跳运动时，位移幅度较大，冲击力大，以压电组件发电为主，三种发电方式相配合使得在多种使用状态下都能够高效率收集能量。同时，该装置结构简单，内置于鞋履中，不需要增加额外的穿戴设备，扩大了应用范围，支撑壳体放置在脚心处，安装有发电部分的塑性壳体放置在脚跟处，既不会影响穿戴舒适性，又能够得到很高的能量收集效率。
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为本发明提供的鞋履能量收集装置的结构示意图；
图2为本发明提供的鞋履能量收集装置中外壳和上摩擦组件的结构示意图；
图3为本发明提供的鞋履能量收集装置中下摩擦组件的结构示意图；
图4为本发明提供的鞋履能量收集装置中电磁单元的结构示意图；
图5为本发明提供的鞋履能量收集装置中压电组件的结构示意图；
图6为本发明提供的鞋履能量收集装置的安装示意图；
图7为本发明提供的鞋履能量收集装置的工作原理图；
图8为本发明提供的鞋履能量收集装置中向智能芯片供电的电路图；
图9为本发明提供的鞋履能量收集装置中向储能部件供电的电路图。
附图标记说明：100、鞋履能量收集装置；1、外壳；101、支撑壳体；102、塑性壳体；2、压电组件；201、悬臂梁；202、支撑板；203、压电片；3、弹性部件；4、磁铁阵列；401、小型磁铁；5、底座；6、支撑块；601、竖直块；602、水平块；7、下摩擦组件；701、底板；702、滑块；703、第一电极层；704、第二摩擦层；7041、第二摩擦带；8、上摩擦组件；801、第二电极层；802、第二摩擦层；8021、第二摩擦带；9、线圈；10、整流桥；11、智能芯片；12、储能部件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种鞋履能量收集装置，集成了摩擦起电、电磁感应和压电三种不同发电方式，应用场景广泛，能量收集效率高且结构简单。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-图2所示，本实施例提供一种鞋履能量收集装置100，包括外壳1、压电组件2、弹性部件3、磁铁阵列4、底座5、支撑块6、上摩擦组件8和下摩擦组件7，外壳1包括依次连接的支撑壳体101和塑性壳体102，支撑壳体101与塑性壳体102相连通，支撑块6设置于支撑壳体101中，支撑块6为倒L形，支撑块6的下方设置有底座5，具体地，支撑块6和底座5均固定于支撑壳体101中。下摩擦组件7设置于支撑块6与底座5之间，下摩擦组件7能够相对于底座5滑动，上摩擦组件8设置于塑性壳体102顶面的内壁上，上摩擦组件8和下摩擦组件7能够摩擦起电，上摩擦组件8和下摩擦组件7组成摩擦单元；下摩擦组件7伸至塑性壳体102中，下摩擦组件7位于塑性壳体102一侧的下表面设置有线圈9，磁铁阵列4设置于线圈9的下方，磁铁阵列4和线圈9组成电磁单元；压电组件2设置于塑性壳体102中，弹性部件3设置于塑性壳体102远离支撑块6的侧壁上，弹性部件3与压电组件2连接，下摩擦组件7能够与压电组件2相接触。
下摩擦组件7运动时，上摩擦组件8和下摩擦组件7能够摩擦起电，线圈9切割磁感线产生电流，下摩擦组件7能够与压电组件2相接触，使得压电组件2变形进而发电。可见，本实施例中的装置集成了摩擦起电、电磁感应和压电三种不同发电方式，仅通过竖直方向上的微小位移便能同时带动三种发电单元进行发电，在慢走时，位移频率较小，以摩擦起电为主进行发电；在跑步时，位移频率较大，以电磁发电为主；在进行弹跳运动时，位移幅度较大，冲击力大，以压电发电为主，灵活性高，三种发电方式相配合使得在多种使用状态下都能够高效率收集能量。同时，该装置结构简单，占用空间小，内置于鞋履中，不需要增加额外的穿戴设备，扩大了应用范围，支撑壳体101放置在脚心处，安装有发电部分的塑性壳体102放置在脚跟处，既不会影响穿戴舒适性，又能够得到很高的能量收集效率。
具体地，支撑壳体101和塑性壳体102的底面相连接，支撑壳体101和塑性壳体102的侧面及顶面不连接。塑性壳体102采用乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA塑料)，具有良好的伸缩性。支撑壳体101、底座5和支撑块6均选用硬质橡胶材料，不易发生变形，同时能够保证穿戴的舒适。
支撑块6包括竖直块601和水平块602，竖直块601设置支撑壳体101中远离塑性壳体102的一侧，水平块602固定于竖直块601顶部，竖直块601和水平块602组成倒L形的支撑块6，具体地，竖直块601和水平块602分别固定于支撑壳体101的左侧和上侧，进而起到支撑作用。底座5固定于竖直块601一侧，底座5位于水平块602下方，底座5的上表面由靠近竖直块601的一端至远离竖直块601的一端向下倾斜设置。
如图3所示，下摩擦组件7包括底板701、滑块702、第一电极层703和第一摩擦层704，滑块702固定于底板701下方靠近底座5的一端，滑块702为直角三棱柱，直角三棱柱的斜面的倾斜角度与底座5的上表面的倾斜角度一致，直角三棱柱横截面的水平边与竖直边的长度之比大于1，滑块702与底座5配合实现位移放大，即滑块702和底座5组成位移放大机构，利用三角形特性实现位移放大，同时通过控制水平方向的直角边与竖直方向的直角边的比例来控制位移放大倍数，位移放大机构可以将竖直方向的位移转换为水平方向并提升位移幅度，进而提高发电能力。线圈9固定于底板701下方远离底座5的一端，第一电极层703设置于底板701上方，第一摩擦层704设置于第一电极层703上，具体地，第一摩擦层704紧贴于第一电极层703上方。需要说明的是，上摩擦组件8右侧的摩擦部分很薄、很轻，整体重心在左侧的直角三棱柱区域，由底座5支撑，同时为了实现位移放大的目的，直角三棱柱的斜率较低，足以维持整体的稳定。
于本具体实施例中，直角三棱柱横截面的水平边与竖直边的长度之比为2：1，即滑块702向下移动一个单位的距离的同时会向右移动两个单位的距离。滑块702选用硬质橡胶，底板701选用亚克力材质。
具体地，上摩擦组件8包括第二电极层801和第二摩擦层802，第二电极层801设置于塑性壳体102顶面的内壁上，第二摩擦层802设置于第二电极层801上，具体地，第二摩擦层802紧贴于第二电极层801下方。
第一摩擦层704包括多个等间距设置的第一摩擦带7041，第一摩擦带7041的长度方向与底板701的长度方向相垂直，第二摩擦层802包括多个等间距设置的第二摩擦带8021，第二摩擦带8021与第一摩擦带7041相平行；第一摩擦带7041的宽度与相邻两个第一摩擦带7041的间距相同，第二摩擦带8021的宽度与相邻的两个第二摩擦带8021的间距相同，第二摩擦带8021与第一摩擦带7041的宽度相同。第一摩擦层704和第二摩擦层802采用带状分布，可收集不同运动幅度的能量。具体地，第一摩擦带7041和第二摩擦带8021的宽度决定了能够实现能量收集所需要的最小位移，摩擦单元采用多个摩擦带分布降低了摩擦发电的位移要求，同时能够满足大范围位移的能量收集。
为了上摩擦组件8与下摩擦组件7配合产生较大的发电效率，第一电极层703和第二电极层801可选用任意导电性良好的金属，如银、铜、铝等。第一摩擦层704可选用任意摩擦电序列中得电子能力较强的非金属材料，如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等。第二摩擦层802可选用任意摩擦电序列中失电子能力较强的非金属材料，如乙基纤维素、尼龙、羊毛等。
于本具体实施例中，第一电极层703选用铜电极，第一摩擦层704选用聚四氟乙烯。第二电极层801选用铜电极，第二摩擦层802选用尼龙。
于本具体实施例中，第一电极层703铺满整个底板701，底板701的长度与第二电极层801的长度相等，第二摩擦层802包括三个第二摩擦带8021，第一摩擦层704包括两个第一摩擦带7041，如图1所示的初始位置时，底板701的末端与第二摩擦层802中第二个第二摩擦带8021(从左向右数)的末端平齐，两个第一摩擦带7041在前两个第二摩擦带8021(从左向右数)的正下方。
如图5所示，压电组件2包括悬臂梁201、压电片203和支撑板202，悬臂梁201竖直固定于塑性壳体102远离支撑壳体101的一侧，悬臂梁201与弹性部件3连接，悬臂梁201远离弹性部件3一侧的上部和下部分别固定有支撑板202和压电片203，底板701能够与支撑板202和悬臂梁201接触。具体地，弹性部件3为弹簧。
磁铁阵列4设置于塑性壳体102中的底部，如图4所示，磁铁阵列4包括多个依次连接的小型磁铁401，任意相邻的两个小型磁铁401的N极和S极位置相对应。通过采用多个小型磁铁401N极S极交替放置，人为增加了磁通密度突变，提高了电磁单元的发电效率。
如图8所示，于本具体实施例中，还包括三个设置于塑性壳体102中的整流桥10，上摩擦组件8和下摩擦组件7通过一个整流桥10与鞋履中的智能芯片11连接，即上摩擦组件8和下摩擦组件7形成的摩擦单元与一个整流桥10连接，压电组件2和线圈9分别通过另两个整流桥10与鞋履中的智能芯片11连接，即本实施例中的装置能够直接给鞋履中的智能芯片11供电。具体地，第一电极层703和第二电极层801与一个整流桥10连接，压电片203与一个整流桥10连接。
如图9所示，于另一具体实施例中，还包括设置于塑性壳体102中的储能部件12和三个整流桥10，上摩擦组件8和下摩擦组件7通过一个整流桥10与储能部件12连接，即上摩擦组件8和下摩擦组件7形成的摩擦单元与一个整流桥10连接，压电组件2和线圈9分别通过另两个整流桥10与储能部件12连接，即本实施例中的装置能够将电能储存与储能部件12中。具体地，第一电极层703和第二电极层801与一个整流桥10连接，压电片203与一个整流桥10连接，储能部件12为锂电池。
本实施例中的鞋履能量收集装置100在鞋履的放置位置如图6所示，支撑壳体101放置在脚心一侧，减少受力，塑性壳体102放置在脚跟下方，能够更好的受力。
如图7所示，当脚跟踩下塑性壳体102时，第一摩擦层704与第二摩擦层802接触。继续下压，下摩擦组件7向右移动，摩擦单元开始发电，同时，线圈9切割磁感线产生电流。当下摩擦组件7被压至最低端，同时也向右移动至位移最大处，并撞击悬臂梁201使其发生弯曲，带动压电片203发电。当脚跟抬起时，弹簧工作，将下摩擦组件7推回原始位置，同时，第一摩擦层704与第二摩擦层802继续摩擦生电，线圈9再次切割磁感线产生电流。由此实现了摩擦起电、电磁感应和压电三种不同发电方式同时发电，显著提高了能量收集效率。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种鞋履能量收集装置，其特征在于，包括外壳、压电组件、弹性部件、磁铁阵列、底座、支撑块、上摩擦组件和下摩擦组件，所述外壳包括依次连接的支撑壳体和塑性壳体，所述支撑壳体与所述塑性壳体相连通，所述支撑块设置于所述支撑壳体中，所述支撑块为倒L形，所述支撑块的下方设置有所述底座，所述下摩擦组件设置于所述支撑块与所述底座之间，所述下摩擦组件能够相对于所述底座滑动，所述上摩擦组件设置于所述塑性壳体顶面的内壁上，所述上摩擦组件和所述下摩擦组件能够摩擦起电；所述下摩擦组件伸至所述塑性壳体中，所述下摩擦组件位于所述塑性壳体一侧的下表面设置有线圈，所述磁铁阵列设置于所述线圈的下方；所述压电组件设置于所述塑性壳体中，所述弹性部件设置于所述塑性壳体远离所述支撑块的侧壁上，所述弹性部件与所述压电组件连接，所述下摩擦组件能够与所述压电组件相接触。
2.根据权利要求1所述的鞋履能量收集装置，其特征在于，所述支撑壳体和所述塑性壳体的底面相连接，所述支撑壳体和所述塑性壳体的侧面及顶面不连接。
3.根据权利要求1所述的鞋履能量收集装置，其特征在于，所述支撑块包括竖直块和水平块，所述竖直块设置支撑壳体中远离所述塑性壳体的一侧，所述水平块固定于所述竖直块顶部，所述底座固定于所述竖直块一侧，所述底座位于所述水平块下方，所述底座的上表面由靠近所述竖直块的一端至远离所述竖直块的一端向下倾斜设置。
4.根据权利要求3所述的鞋履能量收集装置，其特征在于，所述下摩擦组件包括底板、滑块、第一电极层和第一摩擦层，所述滑块固定于所述底板下方靠近所述底座的一端，所述滑块为直角三棱柱，所述直角三棱柱的斜面的倾斜角度与所述底座的上表面的倾斜角度一致，所述直角三棱柱横截面的水平边与竖直边的长度之比大于1；所述线圈固定于所述底板下方远离所述底座的一端，所述第一电极层设置于所述底板上方，所述第一摩擦层设置于所述第一电极层上。
5.根据权利要求4所述的鞋履能量收集装置，其特征在于，所述上摩擦组件包括第二电极层和第二摩擦层，所述第二电极层设置于所述塑性壳体顶面的内壁上，所述第二摩擦层设置于所述第二电极层上。
6.根据权利要求5所述的鞋履能量收集装置，其特征在于，所述第一摩擦层包括多个等间距设置的第一摩擦带，所述第一摩擦带的长度方向与所述底板的长度方向相垂直，所述第二摩擦层包括多个等间距设置的第二摩擦带，所述第二摩擦带与所述第一摩擦带相平行；所述第一摩擦带的宽度与相邻两个所述第一摩擦带的间距相同，所述第二摩擦带的宽度与相邻的两个所述第二摩擦带的间距相同，所述第二摩擦带与所述第一摩擦带的宽度相同。
7.根据权利要求4所述的鞋履能量收集装置，其特征在于，所述压电组件包括悬臂梁、压电片和支撑板，所述悬臂梁竖直固定于所述塑性壳体远离所述支撑壳体的一侧，所述悬臂梁与所述弹性部件连接，所述悬臂梁远离所述弹性部件一侧的上部和下部分别固定有所述支撑板和所述压电片，所述底板能够与所述支撑板和所述悬臂梁接触。
8.根据权利要求1所述的鞋履能量收集装置，其特征在于，所述磁铁阵列包括多个依次连接的小型磁铁，任意相邻的两个小型磁铁的N极和S极位置相对应。
9.根据权利要求1所述的鞋履能量收集装置，其特征在于，还包括三个设置于所述塑性壳体中的整流桥，所述上摩擦组件和所述下摩擦组件通过一个所述整流桥与鞋履中的智能芯片连接，所述压电组件和所述线圈分别通过另两个所述整流桥与所述鞋履中的所述智能芯片连接。
10.根据权利要求1所述的鞋履能量收集装置，其特征在于，还包括设置于所述塑性壳体中的储能部件和三个整流桥，所述上摩擦组件和所述下摩擦组件通过一个所述整流桥与所述储能部件连接，所述压电组件和所述线圈分别通过另两个所述整流桥与所述储能部件连接。
CN202011430543.9A 2020-12-07 2020-12-07 一种鞋履能量收集装置 Active CN112532102B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011430543.9A CN112532102B (zh) 2020-12-07 2020-12-07 一种鞋履能量收集装置
US17/538,708 US11412810B2 (en) 2020-12-07 2021-11-30 Shoe energy collecting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011430543.9A CN112532102B (zh) 2020-12-07 2020-12-07 一种鞋履能量收集装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112532102A true CN112532102A (zh) 2021-03-19
CN112532102B CN112532102B (zh) 2021-09-28

Family

ID=74998581

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011430543.9A Active CN112532102B (zh) 2020-12-07 2020-12-07 一种鞋履能量收集装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11412810B2 (zh)
CN (1) CN112532102B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113315335A (zh) * 2021-05-26 2021-08-27 上海大学 一种鞋跟嵌入式能量收集器
US11412810B2 (en) 2020-12-07 2022-08-16 Shanghai University Shoe energy collecting device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112737398B (zh) * 2020-12-28 2022-02-11 上海大学 一种纳米摩擦发电模块和组合式风能发电装置及方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102570620A (zh) * 2011-12-26 2012-07-11 上海交通大学 步行能收集系统
US20140338458A1 (en) * 2012-09-21 2014-11-20 Georgia Tech Research Corporation Triboelectric Generators and Sensors
KR20160112043A (ko) * 2015-03-17 2016-09-28 한국생산기술연구원 자가발전장치가 구비된 신발의 인솔(insole) 및 이의 제조방법
CN106849596A (zh) * 2017-04-06 2017-06-13 中国人民解放军后勤工程学院 一种基于单摆和压电效应的复合能量收集式人体动力发电装置
CN206390386U (zh) * 2016-12-09 2017-08-11 张臻哲 一种自供暖增高鞋垫
CN206439668U (zh) * 2016-08-19 2017-08-25 纳智源科技（唐山）有限责任公司 发光鞋的发光装置及具有其的发光鞋
CN110611414A (zh) * 2019-07-19 2019-12-24 天津理工大学 一种通过低频振动和机械冲击为便捷式和可穿戴电子设备供电的混合纳米发电机

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100524870C (zh) * 2004-10-21 2009-08-05 米其林技术公司 具有可调共振频率的能量收集器
CN104836478B (zh) * 2015-05-19 2017-06-20 北京理工大学 一种压电‑电磁复合式低频宽带俘能器
CN105952595A (zh) 2016-07-06 2016-09-21 深圳市智携科技有限公司 发电系统及人体发电装置
CN106787945B (zh) * 2017-02-27 2018-09-25 重庆大学 一种压电-摩擦电复合式宽频带微型能量收集器
CN208143112U (zh) * 2018-04-28 2018-11-23 忻州师范学院 一种悬臂梁式电磁—摩擦—压电复合振动能量采集器
CN111493501A (zh) 2020-04-20 2020-08-07 江苏大学 一种基于复合摩擦纳米发电机结构的能量收集背包
CN112117928A (zh) * 2020-08-06 2020-12-22 西安交通大学 摩擦-压电-电磁复合式磁能收集装置
CN112532102B (zh) 2020-12-07 2021-09-28 上海大学 一种鞋履能量收集装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102570620A (zh) * 2011-12-26 2012-07-11 上海交通大学 步行能收集系统
US20140338458A1 (en) * 2012-09-21 2014-11-20 Georgia Tech Research Corporation Triboelectric Generators and Sensors
KR20160112043A (ko) * 2015-03-17 2016-09-28 한국생산기술연구원 자가발전장치가 구비된 신발의 인솔(insole) 및 이의 제조방법
CN206439668U (zh) * 2016-08-19 2017-08-25 纳智源科技（唐山）有限责任公司 发光鞋的发光装置及具有其的发光鞋
CN206390386U (zh) * 2016-12-09 2017-08-11 张臻哲 一种自供暖增高鞋垫
CN106849596A (zh) * 2017-04-06 2017-06-13 中国人民解放军后勤工程学院 一种基于单摆和压电效应的复合能量收集式人体动力发电装置
CN110611414A (zh) * 2019-07-19 2019-12-24 天津理工大学 一种通过低频振动和机械冲击为便捷式和可穿戴电子设备供电的混合纳米发电机

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11412810B2 (en) 2020-12-07 2022-08-16 Shanghai University Shoe energy collecting device
CN113315335A (zh) * 2021-05-26 2021-08-27 上海大学 一种鞋跟嵌入式能量收集器

Also Published As

Publication number Publication date
US11412810B2 (en) 2022-08-16
US20220175079A1 (en) 2022-06-09
CN112532102B (zh) 2021-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112532102B (zh) 一种鞋履能量收集装置
US8314503B2 (en) Generators using bio-kinetic energy
CN109245597B (zh) 一种具有高输出性能的耐腐蚀摩擦纳米发电机的发电方法
CN112104255B (zh) 一种用于捕获水滴能和风能的摩擦纳米发电机
KR101719178B1 (ko) 자가발전장치가 구비된 신발의 인솔(insole) 및 이의 제조방법
KR20160112587A (ko) 압전과 마찰을 이용한 전기에너지 수확소자
CN107425748A (zh) 一种多层柔性可扩展型摩擦发电机
KR20160148755A (ko) 부유 진동자를 이용하는 마찰 대전/전자기 유도 혼성 발전기 및 그 동작 방법
CN210693799U (zh) 一种非线性压电式振动能量俘获结构
JP2870330B2 (ja) 充電靴
CN203709366U (zh) 磁疗发电鞋
CN110289783B (zh) 一种联动式摩擦纳米发电器件及其应用
KR20210034778A (ko) 마찰대전발전기가 구비된 보도블록
CN207110341U (zh) 一种基于介电弹性体的发电地砖
CN113315335B (zh) 一种鞋跟嵌入式能量收集器
CN113954591B (zh) 一种电磁驱动的微型水陆两栖机器人
CN110346596B (zh) 一种自驱动摩擦纳米运动传感装置及其传感方法
KR101163859B1 (ko) 탈부착이 가능한 발전 및 점핑용 신발
KR20200007362A (ko) 일체형 전극구조체가 구비된 마찰대전 발전기
JPH09163771A (ja) 発電方法及び装置並びに携帯用発電装置
CN110638133A (zh) 一种压电-磁电振动发电鞋垫装置
CN209643976U (zh) 智能充电型定位鞋
CN112890358A (zh) 一种复合供能发电鞋
CN108173406B (zh) 闭合磁路鞋履能量收集装置
CN114244180B (zh) 一种基于摩擦纳米发电技术的踩踏发电装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant