一种高效能发电鞋的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高效能发电鞋，其将人体蹬地时的机械能的一部分转化成弹性元件的势能和气体的静压能和动能，其中弹性元件的势能用于将外界气体吸入鞋内，气体的静压能和动能用于带动气动马达旋转，并通过直驱永磁发电机将机械能转化为电能，再通过控制电路将电能储存在储电池内。
【背景技术】
[0002]专利号为200720111329.0的中国专利公开了一种多功能发电鞋，参见图19，其包括鞋底和鞋帮，鞋底I中设有弹性气囊3，该弹性气囊3带有单向进气口 4和单向出气口 5，在鞋帮2上则设有微型发电机7及传动连接的风叶轮6，输气管8的一端和弹性气囊3的单向出气口 5连通，另一端则设置于和风叶轮6对应配合出构成气流驱动发电装置，且微型发电机7的电流输出端和附设于鞋上的小电器9连接供电。人体蹬地时，将弹性气囊3压缩，并将压缩气体从单向出气口 5输出并吹向风叶轮6，进行风力发电，这样就能够将行走产生的能量回收转化为电能，对便携电器的可充电池充电或供附设在鞋上的小电器使用。当鞋离开地面后，弹性气囊3由于自身弹性恢复形变，弹性气囊3便从单向进气口 4吸入气体，然而风叶轮6便无持续的气体驱动。所以，这种发电鞋的发电效率较低。
[0003]目前也有资料披露一种复合发电鞋，在鞋底前后设置可胀缩的软囊，两软囊用管子连接，在两软囊和管子中充满流体，在管子上设置发电装置，这种结构只是两个软囊之间的流体交换，一个软囊压下后，另一个软囊鼓出，这样严重影响穿着者穿着鞋子的舒适性，并且两个软囊同时压缩时，无法有效做功。所以，这种发电鞋的发电效率仍然是较低的。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题:针对现有的发电鞋存在发电效率低以及穿着不舒适的问题，现提供一种高效能发电鞋，在穿着轻便、通风、舒适的情况下，无论该发电鞋怎样着地，都具有稳定的电能输出，并且当鞋子离开地面时，仍能持续进行发电。
[0005]本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现:
[0006]一种高效能发电鞋，包括:
[0007]设置在鞋底内的至少一可被压缩并能依靠自身弹性恢复形变的腔体，每一腔体具有一单向进气口和一单向出气口，每一单向进气口汇集形成一总单向进气口，每一单向出气口汇集形成一总单向出气口；
[0008]一由气体驱使发电的气流驱动发电装置，所述气流驱动发电装置具有一分别与总单向出气口连接的进气口和一出气口 ；以及
[0009]一通过控制电路与所述气流驱动发电装置连接的蓄能装置；
[0010]在所述气流驱动发电装置的进气口与总单向出气口之间设置有一用于储存由总单向出气口流出的压力气体的气体蓄能器，当鞋离开地面后，所述气体蓄能器内储存的压力气体继续向所述气流驱动发电装置供气，直至所述气流驱动发电装置的进气口的压力与其出气口的压力达到平衡为止。
[0011]在本发明的一个优选实施例中，所述气体蓄能器由一蓄能气囊以及一将所述蓄能气囊压扁后安装在鞋体上的弹性体构成，所述蓄能气囊具有一并接在所述总单向出气口与气流驱动发电装置的进气口之间的蓄能进气-释能出气口，当所述蓄能气囊充气膨胀时，所述蓄能气囊将所述弹性体撑开；当鞋离开地面后，所述弹性体挤压所述蓄能气囊使得所述蓄能气囊所储存的压力气体继续向所述气流驱动发电装置供气。
[0012]在本发明的一个优选实施例中，所述气体蓄能器安装在鞋体靠近脚弓的内壁上，所述鞋体与气体蓄能器的蓄能气囊接触的部分为硬壁。
[0013]在本发明的一个优选实施例中，所述气体蓄能器与气流驱动发电装置之间设置有一第一过滤器。
[0014]在本发明的一个优选实施例中，所述总单向进气口通过一第一调节阀与鞋内气体连通，所述气流驱动发电装置通过一第二调节阀与鞋外气体连通，还包括一第三调节阀，所述第三调节阀的一端接在所述总单向进气口与第一调节阀之间，其另一端接在所述气流驱动发电装置与第二调节阀之间，通过调节第一、第二、第三调节阀中的一个或多个的开度来控制气体流向，实现发电鞋的不同功能。
[0015]在本发明的一个优选实施例中，所述第一调节阀与鞋内气体连通的一端设置有一第二过滤器，所述第二调节阀与鞋外气体连通的一端设置有一第三过滤器。
[0016]在本发明的一个优选实施例中，每一腔体由一气囊以及设置在所述气囊内的用于使得所述气囊恢复形变的弹性元件构成，所述腔体的单向进气口设置在所述气囊上，所述腔体的单向出气口设置在所述气囊上。
[0017]在本发明的一个优选实施例中，所述气囊内设置有一用于控制其最大压缩量且可承受人脚侧向力的限位结构。
[0018]在本发明的一个优选实施例中，所述弹性元件由若干弹簧构成，所述限位结构由硬质材料加工而成的若干凸柱以及若干与所述凸柱呈对应关系的凹槽构成，所述凸柱与所述凹槽在纵向上相对设置，所述弹簧的一端套在所述凸柱上，其另一端抵靠在所述凹槽的底部，当气囊被压缩时，凸柱压缩弹簧并插入凹槽内。
[0019]在本发明的一个优选实施例中，所述弹性元件由若干间隔设置在气囊的下内侧面上的弹性支柱构成，所述若干弹性支柱分为弹性长支柱和弹性短支柱，所述弹性长支柱的上端面为平面且与气囊的上内侧面形成接触，所述弹性短支柱的上端面为平面且与气囊的上内侧面之间相距一定距离。
[0020]在本发明的一个优选实施例中，所述气流驱动发电装置包括气动马达以及由所述气动马达驱动发电的永磁直驱发电机，所述气流驱动发电装置的进气口设置在所述气动马达上，所述气流驱动发电装置的出气口设置在所述气动马达上。
[0021]在本发明的一个优选实施例中，所述气动马达包括一马达壳体、一马达转轴以及一叶轮机构，所述马达壳体内构成有一圆柱形内腔，所述气流驱动发电装置的进气口和出气口设置在所述马达壳体上并分别与所述圆柱形内腔连通，所述叶轮机构设置在所述圆柱形内腔中，所述马达转轴的一端与所述叶轮机构连接，其另一端延伸出所述马达壳体与所述永磁直驱发电机连接。
[0022]在本发明的一个优选实施例中，所述叶轮机构由偏心叶轮以及若干叶片构成，所述偏心叶轮的中心位置与所述马达转轴的一端固接并带动马达转轴随其转动，所述偏心叶轮的中心轴线平行于所述马达壳体的圆柱形内腔的中心轴线，但与所述马达壳体的圆柱形内腔的中心轴线在某一方向上具有一定偏心距，所述偏心叶轮的轮面上沿周向间隔设置有若干沿径向延伸的沟槽，所述叶片滑动配置在所述偏心叶轮的沟槽内；当偏心叶轮旋转时，每一叶片的外端面始终紧贴在所述马达壳体的圆柱形内腔的内壁上。
[0023]在本发明的一个优选实施例中，所述叶轮机构由叶轮以及若干弧形叶片构成，所述叶轮的中心位置与所述马达转轴的一端固接并带动马达转轴随其转动，所述叶轮的中心轴线与所述马达壳体的圆柱形内腔的中心轴线同轴设置，所述若干弧形叶片沿周向间隔设置在所述叶轮的轮面上，每一弧形叶片的最外缘与所述马达壳体的圆柱形壳体的内壁保持一个极小的间隙。
[0024]在本发明的一个优选实施例中，所述永磁直驱发电机包括第一发电机壳体、第一发电机转子、第一发电机定子、第一永久磁铁组以及第一定子绕组，所述第一发电机壳体内构成有一内腔，所述第一发电机转子的一端与所述马达转轴延伸出所述马达壳体的一端相连，其另一端延伸入所述第一发电机壳体的内腔内，所述第一发电机转子延伸入所述第一发电机壳体的内腔的部分上设置有一第一转子盘，所述第一永久磁铁组设置在所述第一转子盘的圆周面上并在所述第一转子盘的圆周面上形成磁场，所述第一发电机定子固定安装在所述第一发电机壳体的内腔的内壁上且位于所述第一转子盘的外侧，所述第一定子绕组缠绕在所述第一发电机定子上。
[0025]在本发明的一个优选实施例中，所述永磁直驱发电机包括第二发电机壳体、第二发电机转子、第二发电机定子、第二永久磁铁组以及第二定子绕组，所述第二发电机壳体发电机壳内构成有一内腔，所述第二发电机转子的一端与所述马达转轴延伸出所述马达壳体的一端相连，其另一端延伸入所述第二发电机壳体的内腔内，所述第二发电机转子延伸入所述第二发电机壳体的内腔的部分上沿轴向间隔设置有第二转子盘和第三转子盘，所述第二永久磁铁组分别设置在所述第二转子盘朝向第三转子盘的端面上和所述第三转子盘朝向第二转子盘的端面上，在所述第二转子盘和第三转子盘之间形成磁力线平行于轴线的磁场，所述第二发电机定子为一盘状结构，其安装在所述第二发电机壳体的内腔的内壁上并位于所述第二转子盘和第三转子盘之间，所述第二定子绕组缠绕在所述第二发电机定子上位于由所述第二永久磁铁组形成的磁场内。
[0026]在本发明的一个优选实施例中，所述永磁直驱发电机包括第三发电机壳体、第三发电机转子、第三发电机定子、第三永久磁铁组以及第三定子绕组，所述第三发电机壳体内构成有一内腔，所述第三发电机转子的一端与所述马达转轴延伸出所述马达壳体的一端相连，其另一端延伸入所述第三发电机壳体的内腔内，所述第三发电机转子延伸入所述第三发电机壳体的内腔的部分上设置有一第四转子盘，所述第三永久磁铁组分别设置在所述第四转子盘的两端面上，使得在所述第四转子盘上形成磁力线平行于轴线的磁场，所述第三发电机定子由第一定子盘和第二定子盘构成，所述第一、第二定子盘沿所述第三发电机转子的轴线方向间隔设置在所述第三发电机壳体的内腔内且以所述第四转子盘对称，所述第三定子绕组分别缠绕在所述第一定子盘和第二定子盘上且位于由所述第三永久磁铁组形成的磁场的两侧。
[0027]在本发明的一个优选实施例中，所述高效能发电鞋还包括一设置在鞋体内的鞋垫，所述鞋垫由上层平垫和下层平垫构成，所述上层平垫上密布有通气小孔，所述下层平垫的中央位置设置有一与所述第一调节阀连通的鞋内气体出口，所述第二过滤器安