一種膝關節壓電能量轉換裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供一種膝關節壓電能量轉換裝置，其包括膝形背帶、帶有兩個活動桿的圓盤、固定在圓盤中壓電陶瓷裝置、整流充電電路、微型鋰電池。所述膝形背帶用于將整個裝置固定在膝蓋外側，所述圓盤的兩個活動桿分別固定在大腿與小腿上，所述壓電陶瓷裝置可以采集人體運動產生的機械能，并轉化為電能存儲在微型鋰電池中。本發明充分利用了人體正常行走產生的機械能，提供了一種高效可行的人體能量收集方法，由于能量轉換裝置固定在人體膝蓋上，用戶可以使用能量轉換裝置給心率計、計步器等人體監控設備供電，而且不需要擔心更換電池等。
【專利說明】一種膝關節壓電能量轉換裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及機械轉化領域，具體的涉及一種膝關節壓電能量轉換裝置。
【背景技術】
[0002]人體具有充沛的能量，從人體運動收集的生物機械能是一種非常有前途的清潔能源，完全可以用來替代電池給移動電子設備供電。移動電子設備的普及促進了新能源的開發，人體能量總是伴隨著人生理活動而存在，不產生任何污染，且不需要考慮補充措施。
[0003]通常人們將人體能量轉化為機械能，或利用設備將機械能轉換為電能。但是這些方式有諸多缺陷，如利用人體能量時，不能做其他工作，而且能量轉換不能持續，因此迫切需要開發一種能夠長時間持續能量轉換，且是利用人體日常行動產生能量的設備。
【發明內容】
[0004]本發明為解決上述提到的現有人體能量轉換裝置不具備持久能量轉換，而且能量轉換形式固定，不能有效利用人日常生理行為的缺陷，提供了一種膝關節壓電能量轉換裝置，設備利用人日常行走產生的機械能，將其轉換為電能存儲，可以為各種移動電子設備供電。
[0005]具體的，本發明提供一種膝關節壓電能量轉換裝置，其包括膝形背帶、帶有兩個活動桿的圓盤、固定在圓盤中的多個壓電陶瓷裝置、整流充電電路以及微型鋰電池；
[0006]所述膝行背帶能夠將整個設備固定在人體膝蓋外側；
[0007]所述圓盤圓心處固定有兩個活動桿,兩個活動桿的一個端部能夠繞圓盤圓心做圓周運動，兩個活動桿的另一個端部分別固定在人體的大腿與小腿上；
[0008]所述多個壓電陶瓷裝置固定在所述圓盤中，所述壓電陶瓷裝置與兩個活動桿機械連接，能夠將機械能轉換為電能；
[0009]所述微型鋰電池為可充電鋰電池，所述微型鋰電池設置在所述圓盤內部。
[0010]優選的，所述兩個活動桿的一端通過固定裝置能旋轉的固定在所述圓盤的中心處，所述固定裝置的軸心與所述圓盤的軸心同軸設置。
[0011]優選的，所述圓盤的兩個活動桿在人行走時，能夠使壓電陶瓷裝置形變。
[0012]優選的，所述整流充電電路的輸入端連接所述壓電陶瓷裝置的輸出端，能夠將壓電陶瓷裝置產生的電能整流為穩定的直流電。
[0013]優選的，所述整流充電電路的輸出端連接所述微型鋰電池的輸入端，所述微型鋰電池能夠存儲電能，用于向其他用電設備供電。
[0014]優選的，所述微型鋰電池設置有輸出端口，所述微型鋰電池的輸出端口通過電源線連接有人體健康監控裝置或計步器。
[0015]本發明結構簡單、體積小巧、適合人體佩戴，充分利用了人行走時，膝關節的附近的形變機械能，產生持久高效的能量；尤其是設備固定在人體膝關節處，可以為各種人體監控裝置提供電量來源，免去了更換電池或充電的復雜繁瑣步驟。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明的結構示意圖；
[0017]圖2為本發明的結構示意框圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本發明的結構及工作原理做進一步解釋:
[0019]本發明為解決上述提到的現有人體能量轉換裝置不具備持久能量轉換，而且能量轉換形式固定，不能有效利用人日常生理行為的缺陷，提供了一種膝關節壓電能量轉換裝置，設備利用人日常行走產生的機械能，將其轉換為電能存儲，可以為各種小型的移動電子設備供電，比如心跳測試儀，健康檢測儀等。
[0020]如附圖所示，具體的，本發明提供一種膝關節壓電能量轉換裝置，其特征在于:其包括膝形背帶1、帶有兩個活動桿的圓盤2、固定在圓盤中壓電陶瓷裝置3、整流充電電路4以及微型鋰電池5。
[0021]膝行背帶I根據人體膝蓋特征，可以將整個設備很好的固定在人體膝蓋外側。
[0022]圓盤2的圓心處固定兩個活動桿100及200，兩個活動桿100及200可以繞圓盤2的圓心做圓周運動，活動桿100固定在人體的大腿上，活動桿200固定在人體的小腿上。
[0023]兩個活動桿100及200的一端通過固定裝置300能旋轉的固定在圓盤2的中心處，固定裝置300的軸心與圓盤2的軸心同軸設置。
[0024]壓電陶瓷裝置3，固定在圓盤2中，與兩個活動桿100及200機械連接，能夠將機械能轉換為電能。
[0025]微型鋰電池5為可充電鋰電池。能夠存儲電能，并用于向其他用電器進行供電。
[0026]優選的，圓盤2固定在膝蓋的外側，兩個活動桿100及200分別固定在大腿與小腿的外側，隨著人行走，圍繞圓盤圓心做圓周運動，從而產生機械能。
[0027]優選的，圓盤2的兩個活動桿100及200在人行走時，能夠造成壓電陶瓷形變。
[0028]優選的，整流充電電路4能夠將壓電陶瓷裝置3產生的電能整流為穩定的直流電，從而存儲在微型鋰電池5的內部，用于向其他裝置供電。
[0029]優選的，微型鋰電池5可以向其他用電設備供電。在其余實施例中，微型鋰電池的輸出端連接有人體健康監控裝置或計步器，為人體健康監控裝置或計步器供電。
[0030]膝形背帶I參考醫用整形外科用膝形拉條，材料使用碳素纖維，重量輕，人體觸感好，貼合人體膝蓋運動；減少了采集時能量的損耗，并且人體感觸效果好，不會對日常生活造成影響。
[0031]圓盤2固定在膝形背帶I上，且處于膝蓋外側，不會影響正常的人體行動，材料使用碳纖維，質量比金屬輕，強度高于金屬，并且具有耐腐蝕、耐疲勞性好，完全替代常規使用合金材料。
[0032]圓盤2兩個活動桿100及200之間固定了多個壓電陶瓷裝置3。壓電陶瓷裝置3的核心部件為壓電陶瓷，是一種能夠將機械能和電能互相轉換的陶瓷材料，屬于無機非金屬材料。壓電陶瓷利用其材料在機械應力作用下，引起內部正負電荷中心相對位移而發生極化，導致材料兩端表面出現符號相反的束縛電荷即壓電效應產生電流。
[0033]由于圓盤2的兩個活動桿100及200分別固定在大腿和小腿上，人在行走的時候會帶動兩個活動桿，當兩個活動桿相對移動后，會產生機械應力作用在壓電陶瓷裝置3上，壓電陶瓷裝置3會產生相應的電流。
[0034]壓電陶瓷裝置3裝置產生的電能功率較低，無法直接滿足大部分移動電子器件的供電要求，不能夠直接向外供電。本發明設計了整流充電電路，將壓電陶瓷裝置3產生的不穩定電流進行濾波、升壓、穩壓處理，產生滿足鋰電池充電所需的電流，并且整流充電電路具有檢測功能，能夠監控鋰電池的充電過程，防止過充現象。
[0035]本發明結構簡單、體積小巧、適合人體佩戴，充分利用了人行走時，膝關節的附近的形變機械能，產生持久高效的能量；尤其是設備固定在人體膝關節處，可以為各種人體監控裝置提供電量來源，免去了更換電池或充電的復雜繁瑣步驟。
[0036]最后應說明的是:以上所述的各實施例僅用于說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或全部技術特征進行等同替換；而這些修改或替換,并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。
【權利要求】
1.一種膝關節壓電能量轉換裝置，其特征在于:其包括膝形背帶、帶有兩個活動桿的圓盤、固定在圓盤中的多個壓電陶瓷裝置、整流充電電路以及微型鋰電池； 所述膝行背帶能夠將整個設備固定在人體膝蓋外側； 所述圓盤圓心處固定有兩個活動桿，兩個活動桿的一個端部能夠繞圓盤圓心做圓周運動，兩個活動桿的另一個端部分別固定在人體的大腿與小腿上； 所述多個壓電陶瓷裝置固定在所述圓盤中，所述壓電陶瓷裝置與兩個活動桿機械連接，所述壓電陶瓷裝置內部設置有壓電陶瓷，能夠將機械能轉換為電能； 所述微型鋰電池為可充電鋰電池，所述微型鋰電池設置在所述圓盤內部。
2.根據權利要求1所述的膝關節壓電能量轉換裝置，其特征在于:所述兩個活動桿的一端通過固定裝置能旋轉的固定在所述圓盤的中心處，所述固定裝置的軸心與所述圓盤的軸心同軸設置。
3.根據權利要求2所述的膝關節壓電能量轉換裝置，其特征在于:所述圓盤的兩個活動桿在人行走時，能夠使所述壓電陶瓷裝置形變。
4.根據權利要求1所述的膝關節壓電能量轉換裝置，其特征在于:所述整流充電電路的輸入端連接所述壓電陶瓷裝置的輸出端，能夠將壓電陶瓷裝置產生的電能整流為穩定的直流電。
5.根據權利要求4所述的膝關節壓電能量轉換裝置，其特征在于:所述整流充電電路的輸出端連接所述微型鋰電池的輸入端，所述微型鋰電池能夠存儲電能，用于向其他用電設備供電。
6.根據權利要求5所述的膝關節壓電能量轉換裝置，其特征在于:所述微型鋰電池設置有輸出端口，所述微型鋰電池的輸出端口通過電源線連接有人體健康監控裝置或計步器。
【文檔編號】H02J7/32GK104362721SQ201410603336
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月30日 優先權日:2014年10月30日
【發明者】余海華 申請人:河南愛浪車業有限公司