一种多功能运动健身压电发电用品的制作方法

本新型涉及日常生活及能源电子技术领域，尤指通过运动健身进而使压电发电并利用。

背景技术：

人们对身体健康越来越注重，锻炼身体已经成为生活的主流，长时间的单一锻炼会产生厌乏感而且我们的锻炼仅仅局限于身体健康的方面，单单对于健身而言，对身体的的锻炼确实是无可厚非的，但是其局限性也是不可避免的，而健身运动已经被大多数的人所认同，而且趋势逐年的增加，已经占到总人口的67.5%，然而现如今的健身方式并没有资源进行合理的利用。就此是否能让锻炼身体同资源利用的最大化和方便生活相结合起来，以及如何增加的运动的附加值，已经成为焦点。基于人们在锻炼身体的同时一般都会附带有剧烈的身体晃动。市面上也出现了一批运动方面的产品，可以提供记步数和记公里的功能，虽然潜意识的想将运动同提升运动乐趣更好的结合，明确运动时间，但是大都是作为某一产品的辅助功能，针对性并不强。加之现在绿色生活的理念已经深入人心，环保节能已成为生活的主导。同样的将健身运动和环保节能，资源利用结合起来非常符合上述的理念。

压电材料早已经步入中国社会，并且加以利用。压电材料的应用有两个方向，正压电效应和逆压电效应。逆压电效应是当在压电的极化位处施加电压，随之压电材料产生变形并输出的相应的位移用于驱动，在电压被撤去后，压电会恢复原状。正压电效应是当压电材料受到外力的影响下，压电会产生形变，其内部的电偶极矩会受到压缩而逐渐变短，为抵抗这种变化，压电材料会产生相同的量的正负电荷。利用这种现象对产生的正负电荷进行处理，并对处理后的电能加以利用。

本装置即利用压电材料的正压电效应而发明的一种运动健身发电用品。

技术实现要素：

本实用新型旨在增加人们健身运动娱乐性的同时也增加健身运动所带来的附加值，提高绿色能源的利用率，丰富生活。

本实用新型提供了一种新的运动发电用品，其特征在于由压电陶瓷发电系统，储电系统，照明系统，吹风系统和壳体几部分组成。所述的壳体包含头部壳体、尾部壳体、中部壳体、开关、吸盘。当该实用新型携带在身上，受到运动振动的影响时，所述的压电陶瓷发电系统里的对称分布的压杆会上下左右不规则的振动，引起U型卡槽挤压壳体内壁呈环形分布的压电陶瓷，受压的压电陶瓷弯曲变形从而产生极化现象，进而产生等量的正负电荷并对产生的电荷进行转化和利用。其中U型卡槽与压电陶瓷一一对应配合，紧密接触，可以减少力的损耗；同时对称分布的压杆的粗端和细端的弹簧在不运动时处于拉伸状态拉紧压杆，压杆在弹簧拉紧力的作用下平衡；在尾部壳体内两压杆粗端连接的弹簧两侧对称放有两等腰梯形凸块，两个压杆靠近细端分别设有支撑块，支撑块中心开有矩形孔,略大于支撑块所在平面的压杆截面大小,矩形孔孔壁与压杆外壁形成间隙保证未产生震颤时压杆外壁不触碰支撑块，运动时震颤位移过大时，压杆向两侧运动时，会被支撑块挡住，防止大力使压杆横向窜动较大的位移,致使压电形变过大而损坏。

另一方面当用手握住所述的压电陶瓷发电系统的中间壳体时，由于其本身的橡胶材料特性，中间壳体会向内凹陷，从而引起两等腰梯形凸块向内运动，此时，对称的压杆粗端受到挤压会沿着两等腰梯形凸块的斜面双向的向外运动，引起粗端弹簧的伸长，细端弹簧伸长量缩短，横向窜动的压杆带动U型卡槽，同时U型卡槽会传递压力，作用于压电陶瓷，使其弯曲变形进而产生极化现象，进而产生等量的正负电荷并对产生的电荷进行转化和利用，同时压杆会受到在支撑板的位移约束，在压杆横向窜动位移过大时，会阻止压杆的运动。松手后，各个结构在弹簧恢复力的作用下又恢复原平衡状态。

所述的储电系统内含有蓄电池，包括移动蓄电池和固定蓄电池。所述的固定蓄电池安装在中部壳体中，由卡板固定；所述的移动蓄电池在固定蓄电池的一侧，两个蓄电池由导线连接，且移动蓄电池放置在放置槽中，可以随时拆卸，以供其他小型的用电器使用，方便快捷。该储电系统储存的电能可以满足风扇和照明装置的电能需求，其中固定蓄电池优先储存电能和释放电能，电路中设有反馈调节，在运动过程中，固定蓄电池储存的电量不足时，即当固定蓄电池的Q_S（储存的电量）≤ω₁（最小储存的电量）时会发出正反馈信号，在运动过程中产生的电能会优先提供给固定蓄电池，使其电能足够提供给用电器。当固定蓄电池电能达到标准时，即当Q_S（储存的电量）≥ω₂（最大储存的电量）时会发出负反馈反馈信号，使到达固定蓄电池电能减少，这时产生的电能会提供给移动蓄电池，当移动蓄电池的电能达到标准时，即当Q_M（储存的电量）≥ζ₂（最大储存的电量）时发出负反馈信号，自动断开充电的线路，保护蓄电池。直到移动蓄电池电量在使用时达到一定值时即当Q_M（储存的电量）≤ζ₁（最小储存的电量）时使储电系统电路重新启动，固定蓄电池再次优先储存电能，由于此时固定蓄电池电能达到标准，即Q_S（储存的电量）≥ω₂（最大储存的电量），运动产生的电能会提供给移动蓄电池，如此往复循环使用。在不运动时，开启该装置的用电器，风扇或者LED小夜灯时，固定蓄电池会优先放电，供能，当固定蓄电池的电能不足时，即当Q_S（储存的电量）≤ω₁（最小储存的电量）时正反馈到移动蓄电池，移动蓄电池会给固定蓄电池充电，提供装置所用电能,当固定蓄电池的电能在移动蓄电池的供能下达到饱和时即当Q_S（储存的电量）≥ω₂（最大储存的电量）时,移动蓄电池会停止放电。

所述的照明系统在该发明的头部壳体上，由开关控制，发光装置由两个LED小夜灯组成分别安放在壳体的前端即蜻蜓的两个眼睛内部的位置，且通过导线连接固定蓄电池，打开时光线通过透镜射出。所述的吹风系统由风扇及磁旋转系统组成，由在中部壳体的上部的开关控制吹风系统整体运行，所述的风扇扇叶由软塑料制成，质软，关闭开关时扇叶自然垂落，在打开开关时磁旋转系统在通电的情况下，带动风扇旋转，风扇旋转带动扇叶伸直旋转吹风且风扇整体能够收缩到储槽中，需要时可以打开中部壳体的上盖，上盖由两片可开合的滑片组成，在中部壳体的上端，每片的前端各有一个半圆通孔，扣合时留有一个圆形通孔，用以通过风扇，打开时可以滑到中部壳体的两端的滑槽中，上盖滑到中部壳体的滑槽时方便使用。在运动健身后或者感到闷热时，打开中部壳体的上盖，取出风扇，并打开开关，利用储存的电能，促使风扇转动，带来清凉。同时也可以利用中部壳体底部的吸盘，将其固定在任意处。以上就是该发明的应用功能。

本新型的显著益处在于:1.充分运动健身提供的颤动，利用正压电效应产生电荷，以电能形势储存在移动蓄电池和固定蓄电池中，在健身运动的同时可以储存电能，节约能源。

2.所述的压电陶瓷发电系统，经过优化，采用8组串联的压电陶瓷空间环形分布在压杆周围，压电的分布占据了三维空间，可以提高电能产生率。

3.所述的压杆在尾部壳体中心，两端均有弹簧连接，并在弹簧拉紧力作用下平衡在尾部壳体中心轴上，只要整体受到轻微的晃动，压杆便会在扰动力，自身重力和弹簧拉紧力三个力的作用下产生位移，在运动时压杆会向各个方向晃动，进而挤压压电陶瓷，最大程度的引起压电陶瓷的变形，使其产生电荷，并在尾部壳体中设有支撑块，防止压杆过大的位移，致使压电陶瓷形变过大而损坏。

4.所述尾部壳体的中间壳体由塑胶材料组成，受力产生弹性形变，中间壳体的内部安有等腰梯形凸块，在用手握住中间壳体时，等腰梯形凸块受力向内运动，推动压杆向两侧运动，进而挤压压电陶瓷，产生电荷，在运动引起的挤压情况下，又进一步增加了电荷产生的途径，压杆沿着等腰梯形凸块的斜边向两侧运动，进而挤压压电陶瓷，产生电荷。

5. 装置设计了多处的反馈调节，其中固定蓄电池优先储存电能和释放电能，此外电路还设有反馈调节，在运动过程中，固定蓄电池储存的电量不足时，即当固定蓄电池的Q_S（储存的电量）≤ω₁（最小储存的电量）时会发出正反馈信号，在运动过程中产生的电能会优先提供给固定蓄电池，使其电能足够提供给用电器，当固定蓄电池电能达到标准时，即当Q_S（储存的电量）≥ω₂（最大储存的电量）时会发出负反馈反馈信号，使到达固定蓄电池电能减少，这时产生的电能会提供给移动蓄电池，当移动蓄电池的电能达到标准时，即当Q_M（储存的电量）≥ζ₂（最大储存的电量）时发出负反馈信号，自动断开充充电的线路，保护蓄电池。直到移动蓄电池电量在使用时达到一定值时即当Q_M（储存的电量）≤ζ₁（最小储存的电量）时使储电系统电路重新启动，固定蓄电池再次优先储存电能，由于此时固定蓄电池电能达到标准，即Q_S（储存的电量）≥ω₂（最大储存的电量），运动产生的电能会提供给移动蓄电池，如此往复循环使用。在不运动时，开启该装置的用电器，风扇或者LED小夜灯时，固定蓄电池会优先放电，供能，当固定蓄电池的电能不足时，即当Q_S（储存的电量）<ξ₁（最小储存的电量）时正反馈到移动蓄电池，移动蓄电池会给固定蓄电池充电，提供装置所用电能,当固定电池的电能在移动电池的供能下达到饱和时即当Q_S（储存的电量）>ξ₂（最大储存的电量）时,移动电池会停止放电。以此实现顺序充、放电。

6.该装置造型有趣，壳体的形状多变，适合各个年龄阶段的人群，且携带方便，底部独特的吸盘设计可以随意吸附在平面上。

该发明的特点在于：在运动健身的同时还能增加运动健身的附加值。即能够照明，又可作风扇，还能充当微型移动电源使用等一系列的实用功能，大大改善了运动的单一，乏味，同时绿色环保，极具普适性，将会是人们健身运动时的又一新宠。

附图说明

图1：一种多功能运动健身压电发电用品整体电路简图；

图2：一种多功能运动健身压电发电用品整体轴测图；

图3：一种多功能运动健身压电发电用品尾部壳体的半剖视图；

图4：一种多功能运动健身压电发电用品挡板压杆的半剖视图；

图5：一种多功能运动健身压电发电用品压杆，压电装配的正视图；

图6：一种多功能运动健身压电发电用品压杆轴测图；

图7：一种多功能运动健身压电发电用品固定蓄电池与移动蓄电池的轴测图；

图8：一种多功能运动健身压电发电用品照明系统轴测图；

图9：一种多功能运动健身压电发电用品的风扇局部剖视图；

图10：一种多功能运动健身压电发电用品头部壳体轴测图；

图11：一种多功能运动健身压电发电用品的储电系统的反馈流程图。

附图标记说明：壳体—1、头部壳体—101、中部壳体—102、上盖—102a、滑片—102a₁、半圆通孔—102a₂、储槽—102a₃、风扇开关—102b、吸盘—102c、滑槽—102d、尾部壳体—103、压电陶瓷发电系统—2、压电陶瓷—201、压杆—202、凸型块—203、中间壳体—204、通孔—205、U型卡槽—206、弹簧—207（209）、凹槽坐—208、储电系统—3、固定蓄电池—301、移动蓄电池—302、放置槽—303、卡板—304、吹风系统—4、风扇—401、风扇扇叶—401a、磁旋转系统—403、照明系统—5、透镜—501、LED小夜灯—502、支撑块—6、导线—305、照明开关—502。

具体实施方式

如图1压电陶瓷作为发电装置的的电路简化图，也就是整个装置的供电简图，可为整个装置提供电能。

如图2，图3，本新型提供了一种新的多功能运动健身压电发电用品，其由压电陶瓷发电系统2，储电系统3，照明系统5，吹风系统4和壳体1等部分组成。所述的壳体1包含头部壳体101，中部壳体102、尾部壳体103、开关102b、吸盘102c。当该发明携带在身上，受到运动振动的影响时，所述的压电陶瓷发电系统2里的对称压杆202会上下左右不规则的振动，引起U型卡槽206挤压空间环形分布的八组压电陶瓷201，所述的八组压电陶瓷串联，受压的压电陶瓷201弯曲变形从而可以产生极化现象，此时压电产生等量的正负电荷，然后对电荷进行处理，转化，并且利用。其中U型卡槽206与压电陶瓷201一一对应，紧密接触，可以减少力的损耗；压杆202细端与尾部壳体之间通过弹簧209连接，两粗端同样连有弹簧207，整体通过弹簧拉紧力平衡在尾部壳体103中心轴上，粗端连接弹簧207两侧对称放有两凸型块203，两个压杆202靠近细端处设有支撑块6，支撑块中心开有矩形孔,略大于支撑块6所在平面的压杆截面大小,矩形孔孔壁与压杆202外壁形成间隙保证未产生震颤时压杆外壁不触碰支撑块，运动时位移过大会被支撑块6挡住，防止大力使压杆202横向窜动较大的位移,致使压电201形变过大而损坏，压杆202整体平衡在在尾部壳体103中心轴上。

如图4，图5，图6压杆202表面上空间环型排布有U型卡槽206卡住压电陶瓷201，间隙配合，当受到震动时，会产生力， U型卡槽206会传递该力，作用于压电201，使其弯曲变形进而产生极化现象，此时压电201产生等量的正负电荷，然后对电荷进行处理，转化，经过对该部分电能进行处理，变成可以使用的电能，沿着闭合的回路，到达储存电能的装置即储电系统3中。各个装置间均紧密连接，在不运动时，装置在弹簧207，209的恢复力作用下有重新回到平衡位置。

另一方面，当用手握住所述的压电陶瓷发电系统2的中间壳体102时，由于其本身的橡胶材料特性，会向内凹陷，从而引起等腰梯形凸块203向内运动，此时对称的压杆202会沿着凸型块203的斜面，双向的向外运动，引起粗端弹簧209的伸长，细端连接弹簧207的伸长量缩短，与此同时， U型卡槽206同样会传递该力，作用于压电陶瓷201，压电陶瓷201一端固定在尾部壳体103上的凹槽座208内，在受力时，压电201在U型卡槽206的带动下产生弯曲变形进而产生极化现象，此时压电产生等量的正负电荷，然后对电荷进行处理，转化，经过对该部分电能进行处理，变成可以使用的电能，在放手后，受到弹簧恢复力的作用压杆又恢复原来的位置。

如图7，以上运动产生的电荷经过转化，变成可以使用的电能，储存到所述的储电系统3中，储电系统中含有蓄电池包括固定蓄电池301和移动蓄电池302，所述的固定蓄电池301安装在中部壳体102中，由卡板304固定，所述的移动蓄电池302在固定蓄电池301的一侧，两个蓄电池由导线306连接，且移动蓄电池302放置在放置槽303中，可以随时拆卸，且可以储存压电陶瓷2产生的处理后的电能。在运动时（运动和用手握紧时）固定蓄电池301、移动蓄电池302便开始储电，其中固定蓄电池301优先储存电能和释放电能。

如图7，图8，图9，该移动蓄电池302还可以满足小型用电器的电能需求，只需在需要时进行拆卸，以供小型的用电器使用。所述的照明系统5的发光装置由两个LED小夜灯502组成分别安放在头部壳体101的前端即蜻蜓的两个眼睛内部的位置，且通过导线连接固定蓄电池301，在LED小夜灯502发光时光线通过透镜501射出。利用储存的电能提供照明。所述的吹风系统4由风扇401及磁旋转系统403组成，由在中部壳体102的上部的开关102b控制整体运行，所述的风扇扇叶401a由软塑料制成，质软，关闭开关时风扇扇叶401a自然垂落，在打开开关102b时磁旋转系统403带动风扇401旋转才会带动风扇扇叶401a伸直旋转吹风且风扇401整体能够收缩到储槽102b中，需要时可以划开上盖102a，上盖102a有两片可开合的滑片102a₁组成，在中部壳体102的上端，每片的前端各有一个半圆通孔102a₂，扣合时成一个圆通孔，用以通过风扇401，打开时可以滑到中部壳体102的两端的滑槽102d中，当上盖102a收进储槽102a₃时，这将时可将风扇401拿出，方便使用。打开风扇401时会为运动中的带来清凉。同时也可以利用中部壳体底部的吸盘102c，将其固定在任意处，同时在运动时可以通过尾部壳体103末端的通孔205引出挂饰，系于身边，便于携带。

如图8，图9，图10，图11，此外电路还设有反馈调节，在运动过程中，固定蓄电池301储存的电量不足时，即当固定蓄电池301的Q_S（储存的电量）≤ω₁（最小储存的电量）时会发出正反馈信号，在运动过程中产生的电能会优先提供给固定蓄电池301，使其电能足够提供给用电器，当固定蓄电池301电能达到标准时，即当Q_S（储存的电量）≥ω₂（最大储存的电量）时会发出负反馈反馈信号，使到达固定蓄电池301电能减少，这时产生的电能会提供给移动蓄电池302，当移动蓄电池302的电能达到标准时，即当Q_M（储存的电量）≥ζ₂（最大储存的电量）时发出负反馈信号，自动断开充充电的线路，保护蓄电池。直到移动蓄电池电量在使用时达到一定值时即当Q_M（储存的电量）≤ζ₁（最小储存的电量）时使储电系统电路重新启动，固定蓄电池再次优先储存电能，由于此时固定蓄电池电能达到标准，即Q_S（储存的电量）≥ω₂（最大储存的电量），运动产生的电能会提供给移动蓄电池，如此往复循环使用。如图11，在不运动时，开启该装置的用电器，风扇401或者LED小夜灯502时，固定蓄电池301会优先放电，供能，当固定蓄电池301的电能不足时，即当Q_S（储存的电量）≤ξ₁（最小储存的电量）时正反馈到移动蓄电池，移动蓄电池302会给固定蓄电池301充电，提供装置所用电能,当固定蓄电池301的电能在移动电池302的供能下达到饱和时即当Q_S（储存的电量）≥ξ₂（最大储存的电量）时,移动电池302会停止放电。