CN114465523A - 人体足底能量俘获装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种人体足底能量俘获装置。包括下底座、上底板和螺旋杆，下底座包括下底板和筒状支座，下底板上表面均匀开有若干深沟球轴承孔，支座上表面开有环形槽，环形槽内装配有平面推力球轴承，平面推力球轴承另一端套装在大齿轮内，所述大齿轮上端面设置有下棘轮，上棘轮上端面设有螺纹孔，螺旋杆一端固接有踩压板，上底板下表面均匀开有相应的若干深沟球轴承孔，上底板与下底板之间设置有若干柱状凸轮，凸轮两端均设置有深沟球轴承，凸轮中间与大齿轮对应位置设置有小齿轮，上底板与下底板之间与凸轮对应位置设置有若干压电片。本发明有效的将人体运动时的足底能量收集起来，实现把脚底产生的动能转换为电能。

Description

人体足底能量俘获装置
技术领域
本发明属于可穿戴能量俘获装置领域，具体涉及人体足底能量俘获装置。
背景技术
随着物联网技术的高速发展，传统的锂电池供电已经不能满足部分特殊环境下的需求，利用压电能量俘获技术可以将机械能转换为电能，为负载持久供电，这具有很大的发展前景。
在自然界和日常生活中,存在丰富的持续或间歇性的振动,例如工具的颠簸振动、人体振动等。其中，人在运动时的振动可以产生巨大的能量，可以通过压电材料对人体的动能进行俘获，并将这些动能转换成电能。这部分人体运动产生的能量不仅具有大量充分、随时方便快捷等优势，同时还具有间断性、自我提供及补充的特点。而且从理论研究上来说，这些能量足够满足部分个体设备对电能的数量需求。因此，这种实时进行收集和转化的绿色能源方式在不远的未来时日中，会在便携式设备的能量供应系统中发挥极其重要的作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种人体足底能量俘获装置，可以通过压电材料对人体的动能进行俘获，并将这些动能转换成电能。
本发明的技术方案是，一种人体运动足底能量俘获装置，包括下底座、上底板和螺旋杆，下底座包括下底板和固接在下底板中心处的筒状支座，下底板上表面围绕支座四周均匀开有若干深沟球轴承孔，支座上表面开有环形槽，环形槽内装配有平面推力球轴承，平面推力球轴承另一端套装在大齿轮内，大齿轮上端面设置有下棘轮，下棘轮与上棘轮啮合，上棘轮上端面设有螺纹孔，螺旋杆一端固接有踩压板，螺旋杆另一端依次穿过环状上底板和上棘轮，上底板下表面均匀开有相应的若干深沟球轴承孔，上底板与下底板之间、围绕支座四周设置有若干柱状凸轮，凸轮两端均设置有深沟球轴承，凸轮中间与大齿轮对应位置设置有小齿轮，上底板与下底板之间与凸轮对应位置设置有若干压电片，压电片分别固定在上底板和下底板上且与凸轮相接触。
本发明的特征还在于：
深沟球轴承与深沟球轴承孔相配合。
压电片上设置有固定夹。
上棘轮与上底板之间的高度不小于上棘的齿高。
下棘轮与大齿轮一体成型且内部中空。
大齿轮和小齿轮模数和法向压力角相同。
本发明的有益效果是，
人体运动足底能量俘获装置，安装在人体足底，通过部件使足底振幅由低频率转化成高频率，收集并储存了人体行走时，通过压电片和外接存储电路把足底振动产生的能量转化的电能进行存储。这不仅提高了能量使用的利用率，还实现了将人体步行时的能量转化成电能的收集与储存过程。
附图说明
图1是本发明人体运动足底能量俘获装置的结构示意图；
图2是本发明人体运动足底能量俘获装置的螺旋杆的结构示意图；
图3是本发明人体运动足底能量俘获装置的上底板的结构示意图；
图4是本发明人体运动足底能量俘获装置的压电片的结构示意图；
图5是本发明人体运动足底能量俘获装置的上棘轮的结构示意图；
图6是本发明人体运动足底能量俘获装置的平面推力球轴承的结构示意图；
图7是本发明人体运动足底能量俘获装置的深沟球轴承的结构示意图；
图8是本发明人体运动足底能量俘获装置的下底座的结构示意图；
图9是本发明人体运动足底能量俘获装置的大齿轮和下棘轮的结构示意图；
图中，1.螺旋杆，2.上底板，3.压电片，4.小齿轮，5.下底座，6.上棘轮，7.大齿轮，8.平面推力球轴承，9.凸轮，10.深沟球轴承孔，11.下棘轮，12.支座，13.下底板，14.深沟球轴承。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明是一种人体运动足底能量俘获装置。如图1和图8所示，包括下底座5、上底板2和螺旋杆1，下底座5包括下底板13和固接在下底板13中心处的筒状支座12，下底板13上表面围绕支座12四周均匀开有若干深沟球轴承孔10，支座12上表面开有环形槽，环形槽内装配有平面推力球轴承8，平面推力球轴承8另一端套装在大齿轮7内，大齿轮7上端面设置有下棘轮11，下棘轮11与大齿轮7一体成型且内部中空，下棘轮11与上棘轮6啮合，上棘轮6上端面设有螺纹孔，螺旋杆1一端固接有踩压板，螺旋杆1另一端依次穿过环状上底板2和上棘轮6，上棘轮6与上底板2之间的高度不小于上棘轮6的齿高，上底板2下表面均匀开有相应的若干深沟球轴承孔10，深沟球轴承14与深沟球轴承孔10相配合。
上底板2与下底板13之间、围绕支座12四周设置有若干柱状凸轮9，凸轮9两端均设置有深沟球轴承14，凸轮9中间与大齿轮7对应位置设置有小齿轮4，大齿轮7和小齿轮4模数和法向压力角相同，上底板2与下底板13之间与凸轮9对应位置设置有若干压电片3，压电片3上设置有固定夹，压电片3分别固定在上底板2和下底板13上且与凸轮9相接触。
当人体在运动时，足底踩踏如图2所示的螺旋杆1，螺旋杆1上方与足底相连接，承接足底的振动频率与能量，螺旋杆1向下旋转时带动传动部件如图5所示的上棘轮6向下运动，由于如图6所示的平面推力球轴承8的存在，上棘轮6的运动旋转带动如图9所示的下棘轮与大齿轮7的旋转，大齿轮7的旋转带动了与之啮合的转换部件中的小齿轮4和凸轮9的旋转，传递方式通过齿轮之间的传动比使足底振动频率实现了从低频高振幅到高频低振幅的转变；凸轮9的旋转挤压了如图4所示的压电片3；压电片3带有固定夹，固定夹可以将压电片3在发生形变震动时很好的固定下来，压电片3有一定的弹性，能够在收到挤压的时候产生电能，压电片3与外接电路相连，将电能进行存储。
当螺旋杆1向上旋转运动时，棘轮上6随螺旋杆1上升，棘轮下和大齿轮7因为棘轮上6与如图3所示的上底板2的高度差和自身的中空所以不上升，避免造成反转。
棘轮上6与上底板2的高度大于棘轮上6的齿高，棘轮下与大齿轮7内部中空，螺旋杆1向上旋转时，棘轮上6随螺旋杆1上升，由于棘轮上6与上底板2的高度大于棘轮上6的齿高，且棘轮下与大齿轮7内部中空，所以棘轮上6向上旋转时不会带动下棘轮11一起向上，从而避免反转。
凸轮9的旋转对压电片3进行挤压，凸轮9对压电片3的挤压造成压电片3的形变产生电能，压电片3可与外接电路相连，将电能存储。
本发明人体足底能量俘获装置安装在人体足底，在人体行走运动时，该装置通过机械机构将足底低频运动转化成高频运动，并通过压电片和外接存储电路将能量存储下来，其可以实现将低频运动转化为高频运动，并将这些能量进行俘获，本发明有效的将人体运动时的足底能量收集起来，实现把脚底产生的动能转换为电能，其结构简单，使用方便，具有一定的实用性。

Claims (6)

1.人体足底能量俘获装置，其特征在于，包括下底座(5)、上底板(2)和螺旋杆(1)，所述下底座(5)包括下底板(13)和固接在下底板(13)中心处的筒状支座(12)，所述下底板(13)上表面围绕支座(12)四周均匀开有若干深沟球轴承孔(10)，所述支座(12)上表面开有环形槽，所述环形槽内装配有平面推力球轴承(8)，所述平面推力球轴承(8)另一端套装在大齿轮(7)内，所述大齿轮(7)上端面设置有下棘轮(11)，所述下棘轮(11)与上棘轮(6)啮合，所述上棘轮(6)上端面设有螺纹孔，所述螺旋杆(1)一端固接有踩压板，所述螺旋杆(1)另一端依次穿过环状上底板(2)和上棘轮(6)，所述上底板(2)下表面均匀开有相应的若干深沟球轴承孔(10)，所述上底板(2)与下底板(13)之间、围绕支座(12)四周设置有若干柱状凸轮(9)，所述凸轮(9)两端均设置有深沟球轴承(14)，所述凸轮(9)中间与大齿轮(7)对应位置设置有小齿轮(4)，所述上底板(2)与下底板(13)之间与凸轮(9)对应位置设置有若干压电片(3)，所述压电片(3)分别固定在上底板(2)和下底板(13)上且与凸轮(9)相接触。
2.根据权利要求1所述的人体足底能量俘获装置，其特征在于，所述深沟球轴承(14)与深沟球轴承孔(10)相配合。
3.根据权利要求1所述的人体足底能量俘获装置，其特征在于，所述压电片(3)上设置有固定夹。
4.根据权利要求1所述的人体足底能量俘获装置，其特征在于，所述上棘轮(6)与上底板(2)之间的高度不小于上棘轮(6)的齿高。
5.根据权利要求1所述的人体足底能量俘获装置，其特征在于，所述下棘轮(11)与大齿轮(7)一体成型且内部中空。
6.根据权利要求1所述的人体足底能量俘获装置，其特征在于，所述大齿轮(7)和小齿轮(4)模数和法向压力角相同。
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