CN206150566U - 一种基于压电膜供能的发电鞋 - Google Patents
一种基于压电膜供能的发电鞋 Download PDFInfo
- Publication number
- CN206150566U CN206150566U CN201621205129.7U CN201621205129U CN206150566U CN 206150566 U CN206150566 U CN 206150566U CN 201621205129 U CN201621205129 U CN 201621205129U CN 206150566 U CN206150566 U CN 206150566U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- piezoelectric film
- wireless charging
- piezoelectric
- sole
- energy supply
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000005611 electricity Effects 0.000 title abstract description 4
- 238000007600 charging Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims abstract description 19
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 11
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 4
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 abstract description 5
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 229910003322 NiCu Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- VKJLWXGJGDEGSO-UHFFFAOYSA-N barium(2+);oxygen(2-);titanium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Ba+2] VKJLWXGJGDEGSO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000037396 body weight Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 210000004247 hand Anatomy 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Footwear And Its Accessory, Manufacturing Method And Apparatuses (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种基于压电膜供能的发电鞋，包括鞋底、压电部分、鞋垫、无线充电部分、电能储存装置、缓冲弹性体；所述压电部分周围填充缓冲弹性体；所述缓冲弹性体上面设置鞋垫，下面设置鞋底；引线一端连接压电部分，另外一端连接电能储存装置；所述电能储存装置和无线充电部分直接相连，位于脚跟位置。本实用新型选用PVDF压电膜，与压电陶瓷相比，具有厚度小、强度大的特点，无线充电部分可实现在任何时间、任何地点持续地为手机等设备进行短距离无线充电，方便实用。
Description
技术领域
本实用新型涉及压力发电技术领域，更确切地说，涉及一种基于压电膜供能的发电鞋。
背景技术
压电材料是指材料受到压力作用时会在材料两端面间出现电压的晶体材料。基于压电材料能够在受到外力作用时产生电压的特性，本专利把压电材料应用到鞋子的构造之中。当人运动时会不断地给鞋子提供压力，在压电材料的作用下，这部分压力会转换成电压和电荷，通过合适的电路装置能够把这部分能量储存起来并且加以利用。
压电材料可以分为无机压电材料和有机压电材料，常用的无机压电材料有锆钛酸铅(PZT)和钛酸钡(BT)等压电陶瓷和石英等压电晶体，有机压电材料有聚偏氟乙烯(PVDF)。目前国内大多数压力发电鞋的专利都是在压电陶瓷和压电晶体的基础上完成的。
PVDF压电膜以其密度较小，成品一般轻且薄，与PZT相比，冲击强度更高、柔顺性更好成为压电材料的较好选择，避免了多数压电鞋体积较大且重的问题。另外，目前多数压电鞋设计了LED灯照明或者USB接口供能，既不方便，也不美观。
2012年诺基亚发布的Lumia 920内置无线充电，这种基于电磁感应技术发展起来的无线充电技术使得用户只需要将手机放置在无线充电器的托盘上就能为手机充电，但是体积稍大。2013年硅展发布了iNPOFi智能无辐射无线充电技术，开发出的无线充电器与手机相当，电磁辐射为零，电能效率转换达94.7％，但是目前传输距离小于1厘米。目前这两类无线充电设备在各大商城均有售卖。Ossia开发的Cota的远距离无线充电电路充电半径可达9米，这项技术以Wi-Fi、蓝牙相同的频谱进行传输，可为多设备无线充电，但是还没有商业化。Energous公司早年提出的WattUp无线充电技术，能够使智能手机和其他小型电子设备在距离无线发射机4.6米外的地方远距离充电，2016年5月底，Energous一款功率只有300mW的产品WattUp Mini，终于获得FCC核准。所以，具有远距离、小体积、高传输效率的无线充电技术是未来发展的方向。
发明内容
发明目的：本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于压电膜发电，用无线充电器实现短距离充电的鞋子。
为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种基于压电膜供能的发电鞋，包括鞋底、PVDF压电部分、鞋垫、无线充电部分、电能储存装置、缓冲弹性体、引线、开关；所述压电部分、无线充电部分以及电能储存装置位于鞋底和鞋垫之间；所述PVDF压电部分周围填充缓冲弹性体，上面较薄，下面较厚，且位于脚掌位置；所述缓冲弹性体上面设置鞋垫，下面设置鞋底；所述PVDF压电部分与电能储存装置之间设有引线；所述电能储存装置和无线充电部分直接相连，位于脚跟位置。
本实用新型中，所述PVDF压电部分主要由PVDF压电膜、电极以及绝缘保护层组成；所述PVDF压电膜的上下两面分别镀有两个电极；所述两个电极被绝缘保护层包裹且分别通过引线与电能储存装置连接；
本实用新型中，所述无线充电部分与开关连接，开关位于鞋底内侧面，外面以特殊材料如防水材料覆盖；
本实用新型提出在鞋底中加入无线充电器来实现短距离的无线充电功能。
本实用新型中，所述无线充电部分采用无线充电区域半径为2米以上的电路。
有益效果：
1、本实用新型压电部分采用PVDF压电膜，密度小，成品一般轻且薄，冲击强度高、柔顺性好，制备的鞋子轻、耐磨而且舒适。
2、本实用新型提出在鞋底中加入无线充电器来实现短距离的无线充电功能。
3、本实用新型设计新颖，功能独特，让鞋子穿起来轻巧、耐磨、舒适，同时使人运动时产生的机械能转换为电能，实现了能量的循环利用；另外，只要人在运动，无线充电部分可以实现在任何时间、任何地点持续不断的为自身携带的手机等设备进行充电，方便、实用而且美观。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1是本实用新型的鞋体示意图
图2是本实用新型的鞋底设计图
图3是本实用新型的鞋底截面图
图4是本实用新型的PVDF压电膜等效电路图
图5是本实用新型的能量流图
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型作详细说明。
如图1所示，本实用新型的鞋体示意图，该装置包括鞋底1、压电部分2、鞋垫3、无线充电部分4、电能储存装置5。
如图2所示，本实用新型鞋底的一种实施方式，主要由压电部分2、无线充电部分4、电能储存装置5、缓冲弹性体6、引线11、开关12组成。所述压电部分主要由一块长方体的PVDF压电膜10、覆盖在压电膜双面的电极8和电极9(NiCu)以及不导电的绝缘保护层7组成，电极8和电极9分别与引线11连接，引线11另一端连接电能储存装置5。压电部分周围填充缓冲弹性体6，即保护压电部分又能缓冲来自脚掌的压力。缓冲弹性体6上面是鞋垫，下面是鞋底。电能储存装置5和无线充电部分4直接相连，主要位于脚跟位置。开关12直接与无线充电部分4连接，位于鞋底内侧面，外面以特殊材料覆盖，不影响美观和雨天使用。无线充电部分4采用Energous公司的WattUp Mini电路设计方案。
如图3所示，本实用新型的鞋底截面图，为压电部分、电能储存部分和无线充电部分的相对位置，为了方便计算，PVDF压电膜10在本实例中取矩形面。
如图4所示，本实用新型PVDF压电膜10等效电路图的一种实施方式，Q为压电膜在脚掌压力作用下产生的电压，Ca为当前尺寸下压电膜的等效电容，Z为电能储存装置内部的阻抗。根据压电膜传感器给出的电压：
Q＝g33X3t
式中，g33为压电应力常数，X3为厚度方向上的应力，t为压电膜厚度。
本实施例中，PVDF压电膜10的尺寸为20cm×4cm×110μm，压电应力常数g33为330Vm/N。假设70kg的人运动时对压电膜的最大冲击压力为体重的1.5倍，则计算得到的压电膜产生的电压输出为4.76V。经过电能储能装置的内部电路处理，对手机等小功率设备的充电完全是可以的。
如图5所示，本实用新型的能量流图，只要穿戴者在运动，脚掌就会对PVDF压电膜10产生冲击压力，由于压电效应，压电膜的上下表面会产生电荷和电压，通过电能储存装置5内部电路的处理，最终完成机械能到电能的转换并储存起来。只要穿戴者打开无线充电部分上面的开关，无线充电器就会发射信号，连接上2米以内的手机等终端设备，就可以在任何时间、任何地点持续不断地进行充电，方便实用。
本实用新型提供了一种基于压电膜供能的发电鞋的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (5)
1.一种基于压电膜供能的发电鞋，其特征在于，包括鞋底(1)、压电部分(2)、鞋垫(3)、无线充电部分(4)、电能储存装置(5)、以及缓冲弹性体(6)；
压电部分(2)、无线充电部分(4)以及电能储存装置(5)位于鞋底(1)和鞋垫(3)之间；
所述压电部分(2)周围填充缓冲弹性体(6)，且位于脚掌位置；
所述压电部分(2)与电能储存装置(5)之间设有引线(11)；
所述电能储存装置(5)和无线充电部分(4)直接相连，且位于脚跟位置。
2.根据权利要求1所述的一种基于压电膜供能的发电鞋，其特征在于，所述压电部分(2)包括PVDF压电膜(10)、分别位于PVDF压电膜(10)上表面的第一电极(8)和位于PVDF压电膜(10)下表面的第二电极(9)，第一电极(8)和第二电极(9)外包覆绝缘保护层(7)。
3.根据权利要求2所述的一种基于压电膜供能的发电鞋，其特征在于，所述第一电极(8)和第二电极(9)分别通过引线与电能储存装置(5)连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于压电膜供能的发电鞋，其特征在于，所述无线充电部分(4)与一开关(12)连接，所述开关(12)位于鞋底(1)内侧面，外面覆盖有防水材料。
5.根据权利要求1所述的一种基于压电膜供能的发电鞋，其特征在于，所述无线充电部分(4)采用无线充电区域半径为2米以上的电路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201621205129.7U CN206150566U (zh) | 2016-11-08 | 2016-11-08 | 一种基于压电膜供能的发电鞋 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201621205129.7U CN206150566U (zh) | 2016-11-08 | 2016-11-08 | 一种基于压电膜供能的发电鞋 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN206150566U true CN206150566U (zh) | 2017-05-10 |
Family
ID=58659150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201621205129.7U Expired - Fee Related CN206150566U (zh) | 2016-11-08 | 2016-11-08 | 一种基于压电膜供能的发电鞋 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN206150566U (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107546804A (zh) * | 2017-09-11 | 2018-01-05 | 上海斐讯数据通信技术有限公司 | 一种无线充电的方法及系统 |
| CN108233768A (zh) * | 2018-02-06 | 2018-06-29 | 桂林电子科技大学 | 一种利用运输托盘的发电装置及发电方法 |
| CN109907423A (zh) * | 2019-03-21 | 2019-06-21 | 中国人民解放军第四军医大学 | 一种压电发电鞋 |
| WO2019134065A1 (zh) * | 2018-01-02 | 2019-07-11 | 舍弗勒技术股份两合公司 | 能够发电的轴承配件和能够发电的轴承 |
| CN112189941A (zh) * | 2020-09-28 | 2021-01-08 | 王嘉兴 | 一种适用于鞋子的移动发电无线储能装置及发电储能鞋 |
-
2016
- 2016-11-08 CN CN201621205129.7U patent/CN206150566U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107546804A (zh) * | 2017-09-11 | 2018-01-05 | 上海斐讯数据通信技术有限公司 | 一种无线充电的方法及系统 |
| WO2019134065A1 (zh) * | 2018-01-02 | 2019-07-11 | 舍弗勒技术股份两合公司 | 能够发电的轴承配件和能够发电的轴承 |
| CN108233768A (zh) * | 2018-02-06 | 2018-06-29 | 桂林电子科技大学 | 一种利用运输托盘的发电装置及发电方法 |
| CN108233768B (zh) * | 2018-02-06 | 2023-10-31 | 桂林电子科技大学 | 一种利用运输托盘的发电装置及发电方法 |
| CN109907423A (zh) * | 2019-03-21 | 2019-06-21 | 中国人民解放军第四军医大学 | 一种压电发电鞋 |
| CN112189941A (zh) * | 2020-09-28 | 2021-01-08 | 王嘉兴 | 一种适用于鞋子的移动发电无线储能装置及发电储能鞋 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN206150566U (zh) | 一种基于压电膜供能的发电鞋 | |
| CN205214344U (zh) | 带有充电功能的鞋子 | |
| Bhuiyan et al. | A miniature energy harvesting device for wireless sensors in electric power system | |
| Bai et al. | Hybrid, multi-source, and integrated energy harvesters | |
| CN205597245U (zh) | 压力发电鞋 | |
| US20130109440A1 (en) | Automatic Recharging Wireless Headset | |
| CN209046838U (zh) | 一种耳机盒 | |
| CN102097853A (zh) | 利用压电材料发电为手机供电的方法及其压电发电装置 | |
| CN205212751U (zh) | 一种自主供电的可穿戴设备 | |
| CN105406547A (zh) | 一种多功能手机充电壳 | |
| CN206834817U (zh) | 一种充电电路及其可穿戴电子产品 | |
| CN103312111A (zh) | 一种基于鞋子的发电输电装置 | |
| WO2007052206A1 (en) | Powering an electric circuit using mechanical impact | |
| CN203492869U (zh) | 电磁发电鞋底 | |
| CN206575207U (zh) | 一种发电鞋 | |
| CN101397981A (zh) | 人力发电装置 | |
| Pandey et al. | Walking based wearable mobile phone charger and lightening system | |
| CN107086652A (zh) | 一种充电装置及其充电方法 | |
| CN206237334U (zh) | 一种利用人体关节运动的可穿戴能量收集装置 | |
| CN208174965U (zh) | 一种不倒翁太阳能音响装置 | |
| KR20200073865A (ko) | 압전소자를 이용한 배터리 보조 충전기 | |
| CN114521711A (zh) | 一种基于脚底压力的自发电智能鞋垫 | |
| CN205285153U (zh) | 发电鞋 | |
| CN204790862U (zh) | 键盘 | |
| CN203933088U (zh) | 微型佩带式太阳能供电系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170510 Termination date: 20171108 |