利索能及
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专利号: 2019105064214
申请人: 西安工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种脚部机械能采集装置,其特征在于,包括矩形安装架(2),沿所述安装架(2)的中心轴依次设置有圆柱形通孔和U型空腔,所述空腔的开口端朝向安装架(2)底部,所述通孔内设置有与之相匹配的压块(1),所述空腔内设置有与之相匹配的U型板(10),所述U型板(10)的横板设置在安装架(2)底部,所述压块(1)底部设置有第一磁极(3),所述第一磁极(3)的底部接触有压电薄膜(4),所述压电薄膜(4)的下表面设置有第一电极(5),所述第一电极(5)设置在U型板(10)的竖板端部,所述U型板(10)的横板内表面依次设置有第二电极(8)和摩擦薄膜(9),所述第一电极(5)和第二电极(8)均连接有导线,所述安装架(2)设置有导线引出孔,所述导线均通过导线引出孔引出,所述U型板(10)的底部安装有横截面为工字型的底板(6),所述底板(6)的竖杆上缠绕有电磁感应线圈(7),所述底板(6)的底部粘贴有第二磁极(11);

所述压电薄膜(4)的上、下表面均粘贴有至少一个第三电极(12),两个所述第三电极(12)均设置有导线,所述导线通过导线引出孔引出,两个所述第三电极(12)的外侧均设置有衬底,两个所述衬底分别与第一磁极(3)和第一电极(5)相接触,所述衬底为聚酰亚胺薄膜。

2.如权利要求1所述的一种脚部机械能采集装置,其特征在于,所述压块(1)的顶部设置有圆柱形凸块,所述凸块与压块(1)同轴线,所述凸块的直径不大于压块(1)的直径。

3.如权利要求1所述的一种脚部机械能采集装置,其特征在于,所述第一磁极(3)与第二磁极(11)均为圆柱形磁铁片,所述第一磁极(3)与第二磁极(11)的同极相对设置。

4.如权利要求1所述的一种脚部机械能采集装置,其特征在于,所述第一电极(5)为铝电极,且为正极;所述第二电极(8)为铜电极,且为负极。

5.如权利要求1所述的一种脚部机械能采集装置,其特征在于,所述第三电极(12)包括铝电极或者导电银浆。

6.如权利要求5所述的一种脚部机械能采集装置,其特征在于,所述压电薄膜(4)、第三电极(12)及衬底均为矩形状,所述第三电极(12)的长度和宽度均小于压电薄膜(4)的长度和宽度,所述压电薄膜(4)的长度小于衬底的长度,所述压电薄膜(4)的宽度与衬底的宽度相同。

7.如权利要求1所述的脚部机械能采集装置,其特征在于,所述U型板(10)为亚克力板。

8.如权利要求1~7任意一项所述的一种脚部机械能采集装置的采集方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:

步骤1、所述第三电极(12)的导线连接有全波桥式二极管整流电路a的接线端口;所述第一电极(5)和第二电极(8)的导线分别连接有全波桥式二极管整流电路b接线端口;所述电磁感应线圈(7)连接有全波桥式二极管整流电路c接线端口;

步骤2、将步骤1的采集装置放置到人体脚部,行走时,脚部下压凸块,带动压块(1)下压至压电薄膜(4),所述压电薄膜(4)产生形变,通过第三电极(12)将电荷传输到全波桥式二极管整流电路a,同时,所述第一电极(5)与摩擦薄膜(9)相接触,所述第一电极(5)和第二电极(8)均将电荷传输到全波桥式二极管整流电路b;

步骤3、所述压块(1)继续下压,直至所述第一磁极(3)靠近第二磁极(11),所述电磁感应线圈(7)内产生正向感应电流,电磁感应线圈(7)将电荷传输到全波桥式二极管整流电路c;

步骤4、脚部抬起,所述第一磁极(3)与第二磁极(11)相斥,带动压块(1)逐渐弹起,所述第一电极(5)和摩擦薄膜(9)分离,同时,压电薄膜(4)恢复形变;

步骤5、所述压块(1)弹回至初始位置,所述第三电极(12)、第一电极(5)、第二电极(8)及电磁感应线圈(7)均停止电荷输出,此时,完成一个循环的电能储存,重复步骤2~4,所述采集装置将人体脚部的机械能转化成电能。

9.如权利要求8所述的一种脚部机械能采集装置的采集方法,其特征在于,所述全波桥式二极管整流电路a、全波桥式二极管整流电路b和全波桥式二极管整流电路c的结构相同。