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楼主  发表于: 2019-06-10 10:03天前

 鞋底发电装置的设计探讨

    当前,手机电池的电量不断增加,但依然会出现在路上时手机没电又没地方充电的情况,因此提出了走路发电的构想。目前,对振动能微型非常规发电机的研究主要有三个方面:压电式、静电式和电磁式。在振动能非常规发电机研究的三个方向上,各国科研人员们研究最多的还是压电式这一类。这一类设计的核心是压电材料,当对压电材料施加压力的时候,在它的两端会产生电压。再通过设计相应的结构,将它的电压转换成可使用的电流。比如就有科研人员将压电发电设备放在人的鞋垫里,利用了走路时对鞋垫踩压的压力使其发电。

    在国内对这种鞋子的研究还不是很普遍,有一种方法是利用压电陶瓷来发电,但由于受压电材料发电能力的限制,将这部分电荷收集、储存起来用作驱动微功率电器的电源一直很少,而且压电材料发电能力十分有限。在汉斯出版社《电气工程》期刊中,有论文研究中指出走路发电装置基于法拉第原理,通过切割磁感线发电装置将人体走路产生的机械能转化为电能。学者们提出了装置的整体设计方案并设计了关键零部件,利用SolidWorks软件三维建模,通过3D打印技术制作出零件并组装。经过测试,走路2小时可为一部智能手机充满电,满足人们日常所需。

    鞋底发电装置,包括前气囊、后气囊和传送机构。气囊外形为:前气囊后侧设有前滑块空间,前滑块设在前滑块空间内,后气囊后侧设有后滑块空间,后滑块设在后滑块空间内,前滑块与后滑块之间通过中间齿条连接,中间齿条与第一齿轮相啮合设置,第一齿轮与第一轴相连,第一齿轮与第一棘轮的轮齿互相啮合,整体设计可见期刊论文中所示。

    论文对电磁式发电装置发电原理进行研究分析,利用走路时对鞋底的压力,使发电装置前后气囊产生压力差,令永磁体旋转运动,切割磁感线产生电流,并将电储存在微电池中为微电子设备供电。结果表明,虽然发电装置输出的电流很小,但经过累积后的电量还是可观的。当前该装置还存在着体积较大的问题,在之后的研究中,可以进一步缩小尺寸,使装置更加轻便,同时进行优化设计,使其更加符合人体工程学。发电装置能为无线设备供电,同时适应了低碳的需求,安全无污染,对环境友好,具有广阔的发展前景。

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