专利名称：一种具密闭液囊的鞋用发电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发电装置，特别是一种用于鞋内并利用人体行走时重 力势能的变化来获取电能的具密闭液囊的鞋用发电装置。
技术背景人在行走过程中，需要不停地改变自身的重力势能，如果未对其加以 利用，就会被白白浪费。如能在鞋上安装可将势能转换成电能的发电装置， 则可将这些能量转化成电能加以利用或者储存起来。如童鞋上的点缀灯、 溜冰鞋上的彩色闪光灯、鞋内的发热鞋垫等等。目前使用在鞋内的发电装 置基本上都使用增速齿轮组并配合微型发电机来实现的，这种带发电装置 的鞋子与人们通常穿着的鞋子相比，重量和体积都相对较大，鞋子的舒适 性较差，不太符合人们的穿鞋习惯。中国专利92209633. 3公开了一种便携式气囊传动发电蓄电装置，其利 用气压或液压活塞推动发电机转子转动发电，其对液压活塞滑动部件的密 封要求很高，稍有偏差或磨损就会造成工作液媒泄漏，既不卫生又不耐用； 若在气缸内增设气囊，尽管可缓解泄漏的情形，但是由于其灵敏性较差， 难以在高速情况下应对往复交替的运动，造成较大冲击或不能正常工作。 如当气囊推动活塞和齿条往前推进时，活塞和齿条均存在惯性，活塞和齿 条继续往前运动，而气囊已经开始收縮，活塞和齿条运动停止后，弹簧推 动活塞和齿条反向运动，此时活塞冲击至气囊上，速度减慢并最后与气囊一起回复至初始位置；当速度过快时，活塞运动与气囊驱动就会不同步， 复位弹簧响应速度不够，致使整体性能不稳定。另一份中国专利01247628. 5公开了一种带发电装置的鞋，其发电装置 是利用工作液媒流动驱动安装在鞋底的涡轮发电机来实现将人行走过程中 重力势能的变化转化成电能的。目前市场上适合装配入鞋内的微型涡轮发 电机还未进入规模化生产，其价格较高从而导致该类微型发电机不能达到 普遍使用的程度。 发明内容为了解决上述问题，本发明提供一种结构简单、体积小，成本低，工 作稳定高效的具密闭液囊的鞋用发电装置。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种具密闭液囊的鞋用发电装置，包括发电机转子和定子，发电机转 子安装于发电机腔体中，发电机转子上安装有能带动其转动的转芯，转芯 上设有从动传动件；发电机腔体上安装有至少两个端部连接有液囊的空心 管，空心管中至少一空心管内装有活塞，活塞上连接有与从动传动件对应 的主动传动件；空心管、液囊及发电机腔体形成一密闭空腔，密闭空腔内 盛装有工作液媒，活塞将工作液媒分成相互独立的空间。本发明的有益效果是本发明利用液压传动原理，舍弃了现有发电装 置中普遍使用的较大体积的齿轮增速传动机构，而是利用液压传动的优点， 将工作液媒充入由空心管、液囊及发电机腔体组成的密闭空腔中，并在相 应的空心管内配置活塞，活塞与发电机转子之间通过主、从动传动件连接， 人行走时交替压迫液囊来驱动密闭空腔内的工作液媒流动并推动活塞运动，活塞再通过主动传动件带动发电机转子旋转，从而达到发电的目的。 本发明使用液压传递动力，避免了利用齿轮增速传动机构所造成的体积大、 重量重的缺点，大大减小了使用本装置的鞋子的体积和质量，使其结构更 紧凑，穿着更舒适；而且发电装置的活动部件完全置于密闭空腔中，可有 效避免液压系统里的工作液媒向外泄漏情况的发生，行走过程中液囊还可 对脚部起到缓冲的作用，可增加鞋子的舒适性；另外，转芯上安装有单向 离合器，可有效避免因发电机转子频繁换向所导致的惯性冲击，使发电组件工作更稳定、更耐用；空心管两端还设有液量调节组件，可自动调节各种原因造成的活塞两侧空间的液量不平衡，保证液压系统的工作正常。
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明。图1是本发明第一实施例的结构示意图；图2是本发明第一实施例的两空心管成直线布置时的结构示意图；图3是本发明第一实施例配置有尾管时的结构示意图；图4是本发明第二实施例的结构示意图；图5是本发明第三实施例的结构示意图；图6是本发明第四实施例的结构示意图；图7是本发明实施例的单向离合器"离"状态时的示意图；图8是本发明实施例的单向离合器"合"状态时的示意图；图9是本发明第五实施例的结构示意图；图IO是本发明第五实施例尾管连通时的结构示意图；图11是本发明第六实施例的结构示意图；图12是本发明实施例的液量调节组件的结构示意图； 图13是本发明实施例的液量调节组件的调节过程示意图。
具体实施方式
参照图1，本发明的一种具密闭液囊的鞋用发电装置，包括发电机转子11和定子]10，发电机转子11安装于发电机腔体1中，发电机转子11 上安装有一能带动其转动的转芯12，转芯12上设有从动传动件14;发电 机腔体1上安装有两个端部分别连接有液囊23、 24的空心管21、 22，空心 管21内装有活塞13，活塞13上连接有与从动传动件14对应的主动传动件 140;空心管21、 22、液囊23、 24及发电机腔体1形成一密闭空腔10，密 闭空腔10内盛装有工作液媒3，活塞13将工作液媒3分成相互独立的空间。 转芯12上设有可与主动传动件140配合传动的从动传动件14，活塞13可 在空心管21内移动。当活塞13右侧的工作液媒受压迫时，活塞13将往左 边移动，连接在活塞13上的主动传动件140也随之一起往左运动并带动转 芯12和发电机转子11转动；当活塞13左侧的工作液媒受压迫时，活塞13 将往右边移动，连接在活塞13上的主动传动件140也随之一起往右运动并 带动转芯12和发电机转子11转动。发电机转子11外部安装有发电机定子 110，发电机转子11与发电机定子110相对运动即可产生电。发电机定子 110与发电机转子11对应配合，发电机定子110可以设在腔体1内部、外 部或部分在内部部分在外部。磁铁即可以是定子，也可以是转子，发电机 定子、转子中的磁铁、闭合线圈、硅钢片的排布排列可参照现有的公知技 术。参照图2，为适应微型化的要求，避免因将发电机腔体1制作得较小而导致主动传动件140不能正常工作，可将空心管22设置在与主动传动件140运动方向对应的位置，当主动传动件140的长度较大而发电机腔体1容 纳不下时，其可伸入空心管22中；或者，参照图3，发电机腔体l上连接 有与主动传动件140运动方向对应的尾管15。当主动传动件140的长度较 大而发电机腔体l容纳不下时，其可伸入尾管15中，采用这样的结构既可 保证将腔体1作得尽量小，又可保证发电装置的正常工作。参照图4，发电机腔体1上安装有三个端部分别连接有液囊23、 24、 240的空心管21、 22、 220，其中空心管21内装有活塞13，活塞13上连接 有与从动传动件14对应的主动传动件140。根据实际需要采用该结构后， 可以将空心管22、 220及其上连接的液囊24、 240布置在脚底前掌处，将 空心管21布置在脚掌后跟处，可扩大与脚掌的接触面积，改善液囊的受力 状况，提高利用重力势能的效率。采用上述结构的发电装置，由于主动传动件140与从动传动件14之 间的配合传动可能出现刚性不够而传动不稳定的情况，如主动传动件140 为齿条、从动传动件14为齿轮时，由于齿条十分细长，容易出现变形而跳 齿等，造成传动不稳定或不能正常工作；再如主动传动件140为链条、从 动传动件14为链轮时，由于链条刚性不够，因而根本无法工作。为解决此 问题，参照图5，发电机腔体1上安装有两个均与转芯12对应的空心管21、 22，两空心管21、 22端部连接有液囊23、 24,两空心管21、 22内分别装 有活塞13、 130，两活塞13、 130连接主动传动件140两端，主动传动件 140与从动传动件14传动连接；两活塞13、 130将密闭空腔10内的工作液 媒分成独立的三部分。采用上述结构有利于克服主动传动件140刚度不够造成的传动不稳定现象；而且，这样的结构也还适合使用柔性主动传动件， 参照图6，主动传动件140为带主动传动件、链主动传动件或其他柔性主动传动件等。采用上述结构的发电装置，发电机转子11在工作过程中频繁换向易 产生机械冲击，从而影响发电装置的耐用性。作为技术的进一步改进，转芯12上设有仅能单方向传递动力的单向离合器16，单向离合器16可采用 棘轮棘爪单向传动机构。采用单向离合器16后，转芯12只能在一个方向 上与发电机转子ll实现动力传递，而在反方向上不能传递动力。当转芯12 上的单向离合器16处于"合"状态时，主动传动件140可通过从动传动件 14将动力传递给发电机转子11，使其转动发电；而当主动传动件140反方 向运动时，单向离合器16处于"离"状态，此时动力传递不到发电机转子 11上，因此发电机转子ll不会立即转换方向，而是由于惯性作用继续保持 原有的运动状态，可避免冲击的产生。参照图7，当主动传动件140向左方 运动时，转芯12上的单向离合器16处于"离"状态，动力传递不到发电 机转子11上，因此，发电机转子ll并不改变原来的运动状态；参照图8， 当主动传动件140反向往右方运动时，设在转芯12 t.的单向离合器16自 动处于"合"状态，动力将通过转芯12传递到发电机转子11上，带动发 电机转子ll转动发电；再参照图7，当主动传动件140再次反向往左移动 时，单向离合器16又处于"离"状态，动力不能传递到发电机转子11上， 故发电机转子11继续保持之前的运动状态；依此循环即构成发电装置的整 个工作过程。为保证工作液媒3在活塞移动时也能快速地在空腔10内流动，转芯结构内须留有足够空隙，如图7和图8中所示。上述发电装置只采用了 一套传动装置，即一个主动传动件和一个单向 离合器的转芯，由于动力只能在单方向上传递，而在反方向上只能空转， 所以发电装置的效率不是很高，为提高发电装置的转换效率，参照图9，作 为技术的进一步改进，发电机转子11上安装有转芯12，转芯12上设有上、 下单向离合器16、 160，两单向离合器16、 160上分别设有从动传动件14a、 14b;发电机腔体1上安装有两个端部分别连接有液囊23、 24的空心管21、 22，两空心管21、 22内分别装有活塞13、 130，两活塞13、 130分别连接 至与两从动传动件14a、 14b对应的主动传动件140、 141。活塞13、 130将 密闭空腔10内的工作液媒分成独立的三部分。两单向离合器16、 160的 "离"、"合"状态安装成相反状态，即其中一离合器处于"合"状态时另 一离合器处于"离"状态。发电机腔体1上连接有分别与两主动传动件140、 141运动方向对应的两尾管15。参照图9，本实施例中，液囊23受压迫时，其中的工作液媒受压流入 空心管21中，推动活塞13往左移动，活塞13带动主动传动件140向左运 动，此时转芯12上的单向离合器16处于"合"状态，而转芯12上的单向 离合器160处于"离"状态，主动传动件140通过从动传动件14a将动力 传递到发电机转子11上，带动发电机转子11转动发电；活塞13左移过程 中，工作液媒被挤入腔体1内，腔体1内的工作液媒则被挤入空心管22中， 挤入空心管22中的工作液媒推动活塞130左移，由于转芯]2上的单向离 合器160处于"离"状态，所以发电机转子11可顺利地被单向离合器16 带动其转动而不受单向离合器160的影响；活塞130左移将空心管22内的液囊24充入工作液媒而胀大；当液囊被释放而液囊24受压迫时，其中的工作液媒受压流入空心管22中，推动活塞130 往右移动，活塞130带动主动传动件141向左运动，此时单向离合器160 处于"合"状态，而转芯12上的单向离合器16处于"离"状态，主动传 动件141通过从动传动件14b将动力传递到发屯机转子11上，带动发电机 转子11转动发电；活塞130右移过程中，工作液媒被挤入腔体1内，腔体 1内的工作液媒则被挤入空心管21中，挤入空心管21中的工作液媒推动活 塞13右移，由于转芯12上的单向离合器16处于"离"状态，所以发电机 转子11可顺利地被单向离合器160带动其转动而不受单向离合器]6的影 响；活塞13右移将空心管21内的工作液媒挤入液囊23内，液囊23充入 工作液媒而胀大；当液囊23、 24交替受压迫时，发电装置不断重复上述动 作，发电机转子11就会在发电机定子110之间不停地转动，从而实现连续 发电。采用该结构后，发电装置的转换效率得到提高。为使工作液媒3在密闭空腔10内能快速流动，除保证转芯结构内须 留有足够空隙外，还可将两尾管15相互连通，保证工作液媒的流动畅通， 参照图10。采用该结构后，可使工作液媒3流动时更顺畅、阻力减小，利 于发电装置有效工作。参照图11，本发明的另一实施例，发电机转子11包括上、下转子lla、 llb，转芯12上设有与上、下转子lla、 llb对应的两单向离合器16、 160; 两单向离合器16、 160设于同一从动传动件14上；发电机腔体l上安装有 两个分别带液囊23、 24的空心管21、 22，两空心管21、 22内分别装有活 塞13、 130，两活塞13、 130连接主动传动件140两端。本实施例中，转芯12上安装有两个单向离合器16、 160，两单向离合器工作状态相反，即一个处于"离"状态时另一个则处于"合"状态，两单向离合器16、 160分 别对应上、下转子lla、 llb，且两活塞13、 130连接在同一个主动传动件 140上，当主动传动件140往左移动时，其中一单向离合器如单向离合器 16处于"合"状态而另一单向离合器160处于"离"状态，主动传动件140 通过从动传动件14带动上转子lla转动，而下转子lib则保持原来的运动 状态；当主动传动件140往右移动时，单向离合器160处于"合"状态而 单向离合器16处于"离"状态，主动传动件140通过从动传动件14带动 下转子llb转动，而上转子lla则保持原来的运动状态。依此循环，实现 连续发电。采用上述结构后，转芯数量减少，使发电装置进一步縮小，结 构更紧凑。尽管空心管内的活塞与空心管内壁紧密配合，但使用过程中难以避免 工作液媒3由一独立部分泄露至另一独立部分。在外力压迫下，工作液媒 会向活塞另一侧泄漏，从而导致各部分液体量不平衡，如某个液囊工作液 媒过多或过少的情况，严重时会影响到发电装置的正常工作，为此，装有 活塞的空心管的两端设置有液量调节组件25。参照图12、图13，其为液囊23与空心管21连接处的液量调节组件 25的结构及工作过程示意图，液量调节组件25利用活塞13作为调节阀芯， 并在空心管端部设有长孔250及压力簧251，长孔250的长度大于活塞的厚 度，空心管外套装有可将长孔250完全包围的套筒252。当各部分间工作液媒不平衡时，可以这样来调整液量调节组件25，假 如液囊23中工作液媒不足，则压迫其它液囊，使活塞13移动到空心管21端部并压紧压力簧251，压力簧251縮短，活塞13移动至长孔250处并使 其两侧的工作液媒相互连通，可使工作液媒在相邻两独立部分间流动，直 至平衡。其它位置的液量调节组件工作原理与上述液量调节组件相同，但 各空心管两端的液量调节组件25调节工作液媒时的调节方向是相反的。根据实际需要，主动传动件140可为齿条主动传动件，转芯上从动传 动件14相应地为一齿轮从动传动件件；主动传动件140也可采用链条主动 传动件，转芯上从动传动件14相应地为一链轮从动传动件件。采用其它的 传动方式来实现本发明的实施效果的也包含在本发明的保护范围之内。本发明利用液体传动代替传统的较大体积的齿轮增速传动，使体积和 重量大大减小，结构更紧凑。人在行走时，脚前掌和后跟交替压迫液囊， 受压迫的液囊驱使工作液媒推动活塞在空心管内往复移动，活塞通过主动 传动件带动转芯和发电机转子转动，使发电机转子与发电机定子产生相对 转动来发电。本发电装置具有结构简单、体积小、成本低、稳定高效的特 点。
权利要求
1.一种具密闭液囊的鞋用发电装置，包括发电机转子(11)和定子(110)，其特征在于发电机转子(11)安装于所述发电机腔体(1)中，发电机转子(11)上安装有能带动其转动的转芯，转芯上设有从动传动件；发电机腔体(1)上安装有至少两个端部连接有液囊的空心管，所述空心管中至少一空心管内装有活塞，活塞上连接有与从动传动件对应的主动传动件；空心管、液囊及发电机腔体(1)形成一密闭空腔(10)，密闭空腔(10)内盛装有工作液媒(3)，所述活塞将工作液媒(3)分成相互独立的空间。
2. 根据权利要求1所述的一种具密闭液囊的鞋用发电装置，其特征在于发电机转子(11)上安装有转芯(12)，转芯(12)上设有上、下单向离 合器(16、 160)，两单向离合器(16、 160)上分别设有从动传动件(14a、 14b);发电机腔体(1)上安装有两个端部分别连接有液囊(23、 24)的 空心管(21、 22)，两空心管(21、 22)内分别装有活塞(13、 130)，两 活塞(13、 130)分别连接至与所述两从动传动件(14a、 14b)对应的主 动传动件(140、 141)。
3. 根据权利要求1所述的一种具密闭液囊的鞋用发电装置，其特征在于发电机转子(11)包括上、下转子(lla、 llb)，转芯(12)上设有与上、 下转子(lla、 lib)对应的两单向离合器(16、 160);两单向离合器(16、 160)设于同一从动传动件(14)上；发电机腔体(1)上安装有两个分 别带液囊(23、 24)的空心管(21、 22)，两空心管(21、 22)内分别装 有活塞(13、 130),两活塞(13、 130)连接主动传动件(140)两端。
4. 根据权利要求1所述的一种具密闭液囊的鞋用发电装置，其特征在于所述转芯上设有仅能单方向传递动力的单向离合器。
5. 根据权利要求2或3或4所述的一种具密闭液囊的鞋用发电装置，其特 征在于所述单向离合器为棘轮棘爪单向传动机构。
6. 根据权利要求1或2所述的一种具密闭液囊的鞋用发电装置，其特征在 于发电机腔体(1)上连接有与主动传动件运动方向对应的尾管(15)。
7. 根据权利要求1或2或3所述的一种具密闭液囊的鞋用发电装置，其特征在于所述内部装有活塞的空心管的两端设有液量调节组件(25)。
8. 根据权利要求7所述的一种具密闭液囊的鞋用发电装置，其特征在于液量调节组件(25)利用所述活塞作为调节阀芯，并在空心管端部设有 长孔(250)及压力簧(251)，长孔(250)的长度大于活塞的厚度，空 心管外套装有可将长孔(250)完全包围的套筒(252)。
9. 根据权利要求1所述的一种具密闭液囊的鞋用发电装置，其特征在于 所述主、从动传动件为一齿轮齿条传动件。
10. 根据权利要求1所述的一种具密闭液囊的鞋用发电装置，其特征在于所述主、从动传动件为一链轮链条传动件。
全文摘要
本发明公开了一种具密闭液囊的鞋用发电装置，包括转子和定子，转子安装于腔体中，转子上安装有能带动其转动的转芯，转芯上设有从动传动件；腔体上安装有至少两个端部连接有液囊的空心管，空心管中至少一空心管内装有活塞，活塞上连接有与从动传动件对应的主动传动件；空心管、液囊及腔体形成一密闭空腔，密闭空腔内盛装有工作液媒，活塞将工作液媒分成相互独立的空间。本发明利用液压传动原理，舍弃了现有发电装置中普遍使用的较大体积的齿轮增速传动机构，而是利用工作液媒受压流动来推动活塞带动发电机转子转动，从而达到发电的目的，大大缩小了发电装置的体积。本发电装置具有结构简单、体积小、成本低、稳定高效的特点。
文档编号F03G5/00GK101251091SQ20081002674
公开日2008年8月27日 申请日期2008年3月11日 优先权日2008年3月11日
发明者温卫国 申请人:温卫国