一种人体足部机械能发电装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于生活用品节能技术领域，具体涉及一种人体足部机械能发电装置。
【背景技术】
[0002]人体运动产生的机械能是一种普遍的可再生绿色能源，与太阳能、风能、水能和核能等传统新能源比较，它不仅具有缓解能源危机的特点，还具有可移动、可随需随取、受自然环境影响小和捕获成本低等独特优势。机械能捕获技术一方面可以将工业生产、生活、工作、娱乐健身等各种活动的缓冲制动过程中以热能形式耗散的能量收集起来，从而转化成电能；另一方面，当前穿戴式电子设备发展迅速，传统的电池供能有很大缺陷，即体积大、有更换成本、废弃电池对环境污染严重等等。所以，人体机械能在未来的穿戴式电子设备上将会得到广泛的应用。
[0003]目前，发电鞋种类繁多，最为常见的是利用人体行走时足部的踩压鞋底的位移，通过传动装置转换为旋转电机的轴的旋转，或者是直线电机动子的往复运动从而发电。而传动装置大致可分为杆件传动、齿轮传动、液压传动、气压传动等等。例如顾辰越在其专利申请名称为《压力发电鞋》(201010577776.1)中提出一种利用人体行走时对足部承压片的踩压，使承压片产生垂直方向位移，通过杆件传动将垂直方向位移转换为鞋底空腔内微型电机轴的转动，当足部抬离地面时，承压片下方的弹簧会把承压片复位进而实现往复运动发出电能，该专利的发电鞋中的弹簧易疲劳，传动杆件也容易磨损;另外人体行走时垂直方向上位移较小，也导致这种能量转换方式效率较低。又如叶明祥在其专利《发电鞋》(200520105738.0)中揭露的发电装置，它是通过与齿条啮合的齿轮将垂直鞋底方向上的位移转换为齿轮的旋转，再通过变速齿轮的加速，带动发电机轴转动发电，从而实现机械能到电能的转换，这种传动装置各啮合处特别是齿条与齿轮的啮合处非常容易磨损，最终可能会脱离;而且重量大，给人体行走带来较大不便。而窦丽华在其专利《一种人体足部机械能发电装置》(CN104009608A)中揭露的发电装置，它利用液压传动装置将人体足部的踩压位移转换成了其直线发电机的动子位移。当脚跟着地时，踩压脚跟处的液压囊，囊内液体冲击磁体活塞即动子往脚尖方向运动；当脚尖着地时，踩压脚尖处的液压囊，囊内液体又冲击磁体活塞往脚跟方向运动。在人体行走时，磁体活塞在绕有线圈的外壳即定子里往复运动从而发电；吕孝先在其专利《一种可发电鞋》(201220126698.8)中揭露的发电装置是利用脚跟脚尖处的两个气垫，将脚跟和脚尖的交替踩压气垫挤压气体，使气体通过导管与单向阀形成一个循环气流，气流冲击安装在导管中的微型电机的叶轮，使叶轮带动电机轴转动，从而发电。这两个专利公开的两种装置结构简单，但是人体行走时也有很大一部分时间是脚跟脚尖同时着地，这时两个液囊或者气垫将受到很大压力，容易破损。
【发明内容】
[0004]为解决上述问题，本发明提供了一种人体足部机械能发电装置，不仅能够将机械能转换电能，解决了气囊易损坏的难题，还充分吸收人体踩压的能量，并将其有效转化为电會K。
[0005]实现本发明的实施方案如下:
[0006]—种人体足部机械能发电装置，该装置设置于鞋的底部，该装置包括磁铁组、气压囊、电机外壳、过滤网、软管、支架、电机、叶轮及能量处理模块；
[0007]所述电机外壳为端口由小到大的瓶装结构，过滤网设置在电机外壳的大径端口上，所述支架固定于电机外壳内；
[0008]所述磁铁组按照同极相对方式粘贴固定在气压囊的对称两端面，所述气压囊与电机外壳的小径端口通过软管连接，所述电机设置于所述电机外壳的内部，并固定于支架上，叶轮安装在电机的轴上，所述电机的输出端口与能量处理模块的输入端口通过导线对应连接，所述能量处理模块设有USB端口，能量处理模块输出对电机的电流进行整流后存储，并通过USB端口稳压输出。
[0009]进一步地，所述气压囊的材料为橡胶。
[0010]进一步地，所述叶轮为双向对称叶轮，其材料为碳纤。
[0011]进一步地，所述电机外壳的小径端口外周设有凸沿。
[0012]进一步地，所述支架为一中空圆柱结构，其顶端装有两个接线柱I，其侧面设有一端口；所述电机外壳侧面预留有与支架的顶端一致的孔；
[0013]支架的顶端与电机外壳的孔通过密封圈紧固连接，电机的输出端口为接线柱II，能量处理模块的输入端口为接线柱III，支架的两个接线柱I的一端通过支架内部的一组导线I穿过支架侧面端口与接线柱II对应连接，两个接线柱I的另一端与接线柱III的接线柱通过两根导线II对应连接。
[0014]进一步地，所述接线柱1、11和III均采用铜柱。
[0015]进一步地，所述密封圈的材料为橡胶。
[0016]有益效果:
[0017](I)本发明在穿着者的脚踩压地面时，利用了磁场的斥力减小脚部与地面的冲击，同时气囊被压扁，气体被挤压通过软管流入微型风力发电机外壳，使发电机的叶轮转动，带动发电机转动发电，在穿着者的脚离地时，磁场的斥力使穿着者抬脚更加轻松，并将气囊撑开，气囊内气压很低，接近真空状态，大气压将外界空气再压入发电机外壳内，冲击叶轮反向转动，带动电机轴转动发电。气体再通过软管流入气囊，如此循环。整个过程过渡平滑，噪声小，并对穿着者的行走有助力作用，使其行走更加轻松、舒适。
[0018](2)本发明采用了气压囊加水平放置的软管结构将人体足部运动时产生的垂直动能转变为气体的水平动能;并采用了利用双向气体流动的双向风力微型发电机，将气体的流动转换为叶轮的转动，带动电机发电，气流是通过穿着者的脚部踩压力与大气压力的轮流作用，使气流在气囊与外界大气间互相流动，所以气囊承受的压力很小，使用寿命更长。
[0019](3)本发明主要传动部件是一个较大的椭球形气囊，结构简单，使用材料成本低，材料易获取。且气压囊和发电机结构易于拆卸和组装，可以根据工作环境的变化制作不同尺寸的部件，提高了装置的适用性。
[0020](4)本发明采用的恢复部件是两个同极相对的磁铁，与传统的弹簧相比，结构简单，易安装，无机械磨损与疲劳，传动效率高，本发明的磁铁采用的是矫顽力高的强磁铁，不会退磁，所以本发明使用寿命长。
[0021](5)电机输出的电能不是直接通过导线接入到电能处理模块，再是先通过导线接到电机的支架里的接线柱，再通过另一根导线接到电能处理模块，这样就增强了发电机外壳的气密性，增加了气流动能到叶轮动能这一转换过程能量转换效率，从而提高了整体的能量转换效率。
【附图说明】
[0022]图1为发电鞋装置整体示意图。
[0023]图2为发电机结构外壳不意图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图并列举实施例，对本发明进行详细描述。
[0025]本发明提供了一种人体足部机械能发电装置，如图1所示，该装置设置于鞋的底部，包括磁铁组1、气压囊2、电机外壳3、过滤网4、软管5、支架6、电机7、叶轮8、能量处理模块13；
[0026]所述电机外壳3为端口由小到大的瓶装结构，过滤网4设置在电机外壳3的大径端口上，所述支架6固定于电机外壳3内；
[0027]所述磁铁组I按照同极相对方式粘贴固定在气压囊2的对称两端面，所述气压囊2与电机外壳3的小径端口通过软管5连接，所述电机7设置于所述电机外壳3的内部，并固定于支架6上，叶轮8安装在电机7的轴上，所述电机7的输出端口与能量处理模块13的输入端口通过导线对应连接，所述能量处理模块13设有USB端口 16，能量处理模块13对电机7输出的电流进行整流后存储，并通过USB端口 16稳压输出。
[0028]所述气压囊2的材料为橡胶，所述叶轮8为双向对称叶轮，其材料为碳纤。所述电机外壳3的小径端口外周设有凸沿。支架6为一中空圆柱结构，其顶端装有两个接线柱110，其侧面设有一端口；所述电机外壳3侧面预留有与支架6的顶端一致的孔;支