一种膝关节压电能量转换装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种膝关节压电能量转换装置，其包括膝形背带、带有两个活动杆的圆盘、固定在圆盘中压电陶瓷装置、整流充电电路、微型锂电池。所述膝形背带用于将整个装置固定在膝盖外侧，所述圆盘的两个活动杆分别固定在大腿与小腿上，所述压电陶瓷装置可以采集人体运动产生的机械能，并转化为电能存储在微型锂电池中。本发明充分利用了人体正常行走产生的机械能，提供了一种高效可行的人体能量收集方法，由于能量转换装置固定在人体膝盖上，用户可以使用能量转换装置给心率计、计步器等人体监控设备供电，而且不需要担心更换电池等。
【专利说明】一种膝关节压电能量转换装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械转化领域，具体的涉及一种膝关节压电能量转换装置。
【背景技术】
[0002]人体具有充沛的能量，从人体运动收集的生物机械能是一种非常有前途的清洁能源，完全可以用来替代电池给移动电子设备供电。移动电子设备的普及促进了新能源的开发，人体能量总是伴随着人生理活动而存在，不产生任何污染，且不需要考虑补充措施。
[0003]通常人们将人体能量转化为机械能，或利用设备将机械能转换为电能。但是这些方式有诸多缺陷，如利用人体能量时，不能做其他工作，而且能量转换不能持续，因此迫切需要开发一种能够长时间持续能量转换，且是利用人体日常行动产生能量的设备。
【发明内容】
[0004]本发明为解决上述提到的现有人体能量转换装置不具备持久能量转换，而且能量转换形式固定，不能有效利用人日常生理行为的缺陷，提供了一种膝关节压电能量转换装置，设备利用人日常行走产生的机械能，将其转换为电能存储，可以为各种移动电子设备供电。
[0005]具体的，本发明提供一种膝关节压电能量转换装置，其包括膝形背带、带有两个活动杆的圆盘、固定在圆盘中的多个压电陶瓷装置、整流充电电路以及微型锂电池；
[0006]所述膝行背带能够将整个设备固定在人体膝盖外侧；
[0007]所述圆盘圆心处固定有两个活动杆,两个活动杆的一个端部能够绕圆盘圆心做圆周运动，两个活动杆的另一个端部分别固定在人体的大腿与小腿上；
[0008]所述多个压电陶瓷装置固定在所述圆盘中，所述压电陶瓷装置与两个活动杆机械连接，能够将机械能转换为电能；
[0009]所述微型锂电池为可充电锂电池，所述微型锂电池设置在所述圆盘内部。
[0010]优选的，所述两个活动杆的一端通过固定装置能旋转的固定在所述圆盘的中心处，所述固定装置的轴心与所述圆盘的轴心同轴设置。
[0011]优选的，所述圆盘的两个活动杆在人行走时，能够使压电陶瓷装置形变。
[0012]优选的，所述整流充电电路的输入端连接所述压电陶瓷装置的输出端，能够将压电陶瓷装置产生的电能整流为稳定的直流电。
[0013]优选的，所述整流充电电路的输出端连接所述微型锂电池的输入端，所述微型锂电池能够存储电能，用于向其他用电设备供电。
[0014]优选的，所述微型锂电池设置有输出端口，所述微型锂电池的输出端口通过电源线连接有人体健康监控装置或计步器。
[0015]本发明结构简单、体积小巧、适合人体佩戴，充分利用了人行走时，膝关节的附近的形变机械能，产生持久高效的能量；尤其是设备固定在人体膝关节处，可以为各种人体监控装置提供电量来源，免去了更换电池或充电的复杂繁琐步骤。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明的结构示意图；
[0017]图2为本发明的结构示意框图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明的结构及工作原理做进一步解释:
[0019]本发明为解决上述提到的现有人体能量转换装置不具备持久能量转换，而且能量转换形式固定，不能有效利用人日常生理行为的缺陷，提供了一种膝关节压电能量转换装置，设备利用人日常行走产生的机械能，将其转换为电能存储，可以为各种小型的移动电子设备供电，比如心跳测试仪，健康检测仪等。
[0020]如附图所示，具体的，本发明提供一种膝关节压电能量转换装置，其特征在于:其包括膝形背带1、带有两个活动杆的圆盘2、固定在圆盘中压电陶瓷装置3、整流充电电路4以及微型锂电池5。
[0021]膝行背带I根据人体膝盖特征，可以将整个设备很好的固定在人体膝盖外侧。
[0022]圆盘2的圆心处固定两个活动杆100及200，两个活动杆100及200可以绕圆盘2的圆心做圆周运动，活动杆100固定在人体的大腿上，活动杆200固定在人体的小腿上。
[0023]两个活动杆100及200的一端通过固定装置300能旋转的固定在圆盘2的中心处，固定装置300的轴心与圆盘2的轴心同轴设置。
[0024]压电陶瓷装置3，固定在圆盘2中，与两个活动杆100及200机械连接，能够将机械能转换为电能。
[0025]微型锂电池5为可充电锂电池。能够存储电能，并用于向其他用电器进行供电。
[0026]优选的，圆盘2固定在膝盖的外侧，两个活动杆100及200分别固定在大腿与小腿的外侧，随着人行走，围绕圆盘圆心做圆周运动，从而产生机械能。
[0027]优选的，圆盘2的两个活动杆100及200在人行走时，能够造成压电陶瓷形变。
[0028]优选的，整流充电电路4能够将压电陶瓷装置3产生的电能整流为稳定的直流电，从而存储在微型锂电池5的内部，用于向其他装置供电。
[0029]优选的，微型锂电池5可以向其他用电设备供电。在其余实施例中，微型锂电池的输出端连接有人体健康监控装置或计步器，为人体健康监控装置或计步器供电。
[0030]膝形背带I参考医用整形外科用膝形拉条，材料使用碳素纤维，重量轻，人体触感好，贴合人体膝盖运动；减少了采集时能量的损耗，并且人体感触效果好，不会对日常生活造成影响。
[0031]圆盘2固定在膝形背带I上，且处于膝盖外侧，不会影响正常的人体行动，材料使用碳纤维，质量比金属轻，强度高于金属，并且具有耐腐蚀、耐疲劳性好，完全替代常规使用合金材料。
[0032]圆盘2两个活动杆100及200之间固定了多个压电陶瓷装置3。压电陶瓷装置3的核心部件为压电陶瓷，是一种能够将机械能和电能互相转换的陶瓷材料，属于无机非金属材料。压电陶瓷利用其材料在机械应力作用下，引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化，导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷即压电效应产生电流。
[0033]由于圆盘2的两个活动杆100及200分别固定在大腿和小腿上，人在行走的时候会带动两个活动杆，当两个活动杆相对移动后，会产生机械应力作用在压电陶瓷装置3上，压电陶瓷装置3会产生相应的电流。
[0034]压电陶瓷装置3装置产生的电能功率较低，无法直接满足大部分移动电子器件的供电要求，不能够直接向外供电。本发明设计了整流充电电路，将压电陶瓷装置3产生的不稳定电流进行滤波、升压、稳压处理，产生满足锂电池充电所需的电流，并且整流充电电路具有检测功能，能够监控锂电池的充电过程，防止过充现象。
[0035]本发明结构简单、体积小巧、适合人体佩戴，充分利用了人行走时，膝关节的附近的形变机械能，产生持久高效的能量；尤其是设备固定在人体膝关节处，可以为各种人体监控装置提供电量来源，免去了更换电池或充电的复杂繁琐步骤。
[0036]最后应说明的是:以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
【权利要求】
1.一种膝关节压电能量转换装置，其特征在于:其包括膝形背带、带有两个活动杆的圆盘、固定在圆盘中的多个压电陶瓷装置、整流充电电路以及微型锂电池； 所述膝行背带能够将整个设备固定在人体膝盖外侧； 所述圆盘圆心处固定有两个活动杆，两个活动杆的一个端部能够绕圆盘圆心做圆周运动，两个活动杆的另一个端部分别固定在人体的大腿与小腿上； 所述多个压电陶瓷装置固定在所述圆盘中，所述压电陶瓷装置与两个活动杆机械连接，所述压电陶瓷装置内部设置有压电陶瓷，能够将机械能转换为电能； 所述微型锂电池为可充电锂电池，所述微型锂电池设置在所述圆盘内部。
2.根据权利要求1所述的膝关节压电能量转换装置，其特征在于:所述两个活动杆的一端通过固定装置能旋转的固定在所述圆盘的中心处，所述固定装置的轴心与所述圆盘的轴心同轴设置。
3.根据权利要求2所述的膝关节压电能量转换装置，其特征在于:所述圆盘的两个活动杆在人行走时，能够使所述压电陶瓷装置形变。
4.根据权利要求1所述的膝关节压电能量转换装置，其特征在于:所述整流充电电路的输入端连接所述压电陶瓷装置的输出端，能够将压电陶瓷装置产生的电能整流为稳定的直流电。
5.根据权利要求4所述的膝关节压电能量转换装置，其特征在于:所述整流充电电路的输出端连接所述微型锂电池的输入端，所述微型锂电池能够存储电能，用于向其他用电设备供电。
6.根据权利要求5所述的膝关节压电能量转换装置，其特征在于:所述微型锂电池设置有输出端口，所述微型锂电池的输出端口通过电源线连接有人体健康监控装置或计步器。
【文档编号】H02J7/32GK104362721SQ201410603336
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】余海华 申请人:河南爱浪车业有限公司