本發(fā)明屬于壓電發(fā)電裝置，涉及一種基于壓電發(fā)電的保暖鞋。

背景技術(shù)：

嚴(yán)冬季節(jié)，人們都希望在室外時(shí)能夠與室內(nèi)一樣溫暖。而且，人的身體各個(gè)部位的耐寒程度不同。通常時(shí)，腳部較低，故腳部取暖對(duì)人體保暖十分重要。

目前市面上提供的保暖鞋除保溫材料外多以蓄電池、USB接口的電源充電供電發(fā)熱為主，但這種每次取暖需找電源充電，比較麻煩。另外現(xiàn)在很多專利公開在在鞋底安裝壓電發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)，但是存在不能保證產(chǎn)電集電高效的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種產(chǎn)電集電高效、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造安裝方便、成本低的基于壓電發(fā)電的保暖鞋。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種基于壓電發(fā)電的保暖鞋，包括鞋底和鞋面，鞋底內(nèi)設(shè)有空腔體，空腔體內(nèi)安裝有均與電路板連接的多個(gè)壓電發(fā)電裝置、電荷采集裝置、溫度控制裝置，其特征在于：壓電發(fā)電裝置包括基板、粘合在基板上的壓電片、設(shè)置在壓電片上方的活動(dòng)板、蓋合在空腔體上的蓋板，活動(dòng)板的兩端均通過彈性板與空腔體的內(nèi)壁連接，活動(dòng)板的底部嵌設(shè)有凸出設(shè)置用于移動(dòng)擠壓壓電片發(fā)電的橢球體，蓋板下方設(shè)有施力給彈性板使其變形帶動(dòng)活動(dòng)板移動(dòng)的壓條。本發(fā)明通過腳踩蓋板施力給彈性板，彈性板的變形帶動(dòng)活動(dòng)板移動(dòng)，活動(dòng)板底部的橢球體經(jīng)過壓電片和基板，造成擠壓，使壓電片受壓變形發(fā)電；在彈性板在不受力恢復(fù)形變時(shí)，再一次帶動(dòng)活動(dòng)板移動(dòng)，壓電片再一次在橢球體擠壓下發(fā)電，使得保暖鞋的壓電發(fā)電裝置在走動(dòng)過程中一直在發(fā)電，給電路板供電取暖，多余的電儲(chǔ)存在電荷采集裝置內(nèi)供不運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)量不大時(shí)釋放供電給電路板取暖，通過提高周期內(nèi)的擠壓發(fā)電次數(shù)來提高機(jī)械能的轉(zhuǎn)換率，提高發(fā)電量。同時(shí)橢球體對(duì)壓電片的擠壓降低壓電片的磨損并且產(chǎn)電幾乎均勻穩(wěn)定。

進(jìn)一步，空腔體內(nèi)安裝有間隔分布的多個(gè)壓電片，中間兩個(gè)壓電片的間隔比兩邊相鄰壓電片的間隔大。由于腳對(duì)蓋板的力是不均勻的，從而彈性板的變形程度也不同，為了確保每次運(yùn)動(dòng)都能產(chǎn)生電量，因此在空腔體內(nèi)設(shè)置多個(gè)壓電片。

進(jìn)一步，活動(dòng)板設(shè)有前后兩個(gè)，其外端均通過兩個(gè)彈性板連接于空腔體的內(nèi)壁上。當(dāng)彈性板受力變形時(shí)，帶動(dòng)活動(dòng)板分別往兩端移動(dòng)，帶動(dòng)橢球體擠壓壓電片發(fā)電；當(dāng)彈性板不受力恢復(fù)形變時(shí)，帶動(dòng)活動(dòng)板分別往中間移動(dòng)，帶動(dòng)橢球體再次擠壓壓電片發(fā)電，提高壓電片的發(fā)電效率。

進(jìn)一步，活動(dòng)板底部設(shè)有矩陣形式排列的橢球體，相鄰壓電片的間隔內(nèi)均設(shè)有一排橢球體，保證每次運(yùn)動(dòng)橢球體至少會(huì)經(jīng)過一個(gè)壓電片進(jìn)行擠壓發(fā)電，以保證壓電發(fā)電裝置能夠持續(xù)發(fā)電。

進(jìn)一步，橢球體與鞋底相切設(shè)置，以保證橢球體在移動(dòng)過程中能夠?qū)弘娖M(jìn)行擠壓。

進(jìn)一步，鞋底空腔體內(nèi)壁上設(shè)有防水及阻燃薄膜層。

進(jìn)一步，電路板采用碳纖維發(fā)熱材料，其設(shè)置在鞋墊和蓋板之間。

進(jìn)一步，蓋板與空腔體間隙配合，在人體走動(dòng)時(shí)蓋板能很好得將力施加給彈性板。

本發(fā)明的有益效果：通過多個(gè)橢球體同時(shí)擠壓壓電片使之產(chǎn)生較大形變，另彈性板的彎曲與恢復(fù)帶動(dòng)活動(dòng)板來回運(yùn)動(dòng)即來回對(duì)壓電發(fā)電裝置擠壓使周期內(nèi)發(fā)電次數(shù)提高，這樣就將人體浪費(fèi)的能量重新被人體所高效利用。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，方便安裝，成本低，更重要的可以大大提高電荷利用率，特別適合于寒冷時(shí)期體寒人群及外出活動(dòng)的人群。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的分解示意圖。

圖2是本發(fā)明的壓電發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明的壓電發(fā)電裝置的上部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明的壓電發(fā)電裝置的下部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明的壓電發(fā)電裝置的爆炸剖面示意圖。

圖6是本發(fā)明的壓電發(fā)電裝置的剖面示意圖。

圖7是本發(fā)明的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，但并不將本發(fā)明局限于這些具體實(shí)施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明涵蓋了權(quán)利要求書范圍內(nèi)所可能包括的所有備選方案、改進(jìn)方案和等效方案。

參見圖1-7，一種基于壓電發(fā)電的保暖鞋，包括鞋底9和鞋面，鞋底9內(nèi)設(shè)有空腔體3，鞋底空腔體3內(nèi)壁上設(shè)有防水及阻燃薄膜層，空腔體3內(nèi)安裝有均與電路板連接的多個(gè)壓電發(fā)電裝置、電荷采集裝置7、溫度控制裝置8，電路板采用碳纖維發(fā)熱材料，其設(shè)置在鞋墊和蓋板之間，壓電發(fā)電裝置包括基板2、粘合在基板2上的壓電片1、設(shè)置在壓電片1上方的活動(dòng)板4、蓋合在空腔體3上的蓋板6， 活動(dòng)板4的兩端均通過彈性板5與空腔體3的內(nèi)壁連接，活動(dòng)板4的底部嵌設(shè)有凸出設(shè)置用于移動(dòng)擠壓壓電片1發(fā)電的橢球體10，蓋板6與空腔體3間隙配合，在人體走動(dòng)時(shí)蓋板能很好得將力施加給彈性板，蓋板6下方設(shè)有施力給彈性板5使其變形帶動(dòng)活動(dòng)板4移動(dòng)的壓條11。本發(fā)明通過腳踩蓋板6施力給彈性板5，彈性板5的變形帶動(dòng)活動(dòng)板4移動(dòng)，活動(dòng)板4底部的橢球體10經(jīng)過壓電片1和基板2，造成擠壓，使壓電片1受壓變形發(fā)電；在彈性板5在不受力恢復(fù)形變時(shí)，再一次帶動(dòng)活動(dòng)板4移動(dòng)，壓電片1再一次在橢球體10擠壓下發(fā)電，使得保暖鞋的壓電發(fā)電裝置在走動(dòng)過程中一直在發(fā)電，給電路板供電取暖，多余的電儲(chǔ)存在電荷采集裝置7內(nèi)供不運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)量不大時(shí)釋放供電給電路板取暖，通過提高周期內(nèi)的擠壓發(fā)電次數(shù)來提高機(jī)械能的轉(zhuǎn)換率，提高發(fā)電量。同時(shí)橢球體10對(duì)壓電片1的擠壓降低壓電片的磨損并且產(chǎn)電幾乎均勻穩(wěn)定。

本實(shí)施例空腔體3內(nèi)安裝有間隔分布的十個(gè)壓電片1，中間兩個(gè)壓電片1的間隔比兩邊相鄰壓電片1的間隔大。由于腳對(duì)蓋板6的力是不均勻的，從而彈性板5的變形程度也不同，為了確保每次運(yùn)動(dòng)都能產(chǎn)生電量，因此在空腔體3內(nèi)設(shè)置多個(gè)壓電片1。

本實(shí)施例活動(dòng)板4設(shè)有前后兩個(gè)，其外端均通過兩個(gè)彈性板5連接于空腔體3的內(nèi)壁上。當(dāng)彈性板5受力變形時(shí)，帶動(dòng)活動(dòng)板4分別往兩端移動(dòng)，帶動(dòng)橢球體10擠壓壓電片1發(fā)電；當(dāng)彈性板5不受力恢復(fù)形變時(shí)，帶動(dòng)活動(dòng)板4分別往中間移動(dòng)，帶動(dòng)橢球體10再次擠壓壓電片1發(fā)電，提高壓電片1的發(fā)電效率。本實(shí)施例彈性板5是一彈性鐵片。

本實(shí)施例活動(dòng)板4底部設(shè)有矩陣形式排列的橢球體10，相鄰壓電片1的間隔內(nèi)均設(shè)有一排橢球體10，保證每次運(yùn)動(dòng)橢球體10至少會(huì)經(jīng)過一個(gè)壓電片1進(jìn)行擠壓發(fā)電，以保證壓電發(fā)電裝置能夠持續(xù)發(fā)電。橢球體10與鞋底相切設(shè)置，以保證橢球體10在移動(dòng)過程中能夠?qū)弘娖?進(jìn)行擠壓。

本發(fā)明使用時(shí)，當(dāng)人行走時(shí)，腳不斷對(duì)蓋板6施加向下的力，進(jìn)而傳遞給彈性板5，彈性板5發(fā)生彈性形變彎曲變形，拉動(dòng)與之固定相連的活動(dòng)板4向兩端運(yùn)動(dòng)，活動(dòng)板4下端突出的橢球體10經(jīng)過壓電片1與基板2，造成擠壓，使壓電片1受壓變形發(fā)電；當(dāng)腳離地后，由于彈性板5要恢復(fù)形變，則推動(dòng)活動(dòng)板4向中間運(yùn)動(dòng)，壓電片1再一次受到擠壓發(fā)電。

考慮到腳對(duì)蓋板的力及彈性板的變形程度，在鞋底空腔設(shè)有十個(gè)小型壓電發(fā)電裝置，橢球體10剛好分布在兩個(gè)小型壓電發(fā)電裝置之間，以保證每次運(yùn)動(dòng)橢球至少會(huì)經(jīng)過一個(gè)小型壓電發(fā)電裝置。由此可見，通過這種結(jié)構(gòu)可以提高在周期內(nèi)擠壓發(fā)電的次數(shù)不僅提高機(jī)械能的轉(zhuǎn)化率，而且提高壓電裝置的使用率，進(jìn)而提高發(fā)電量。與壓電發(fā)電裝置進(jìn)行擠壓的是光滑的橢球狀物體，所以在擠壓前后磨損較少，且逐漸與之接觸擠壓使得產(chǎn)電幾乎均勻穩(wěn)定。這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，易與生產(chǎn)安裝。小型壓電裝置用導(dǎo)線串聯(lián)，利用電路板（圖中未顯示）作為電荷方向的運(yùn)動(dòng)的載體，所有裝置均與電路板相連，壓電發(fā)電裝置將產(chǎn)生的電荷通過電路板被電荷采集裝置7（如鋰電池）收集。本裝置采用碳纖維發(fā)熱材料做成電路板放置于鞋底蓋板上，碳纖維有防潮防濕的有點(diǎn)且電量利用率高發(fā)熱效果好，同時(shí)溫度控制裝置8設(shè)定人體足部最適宜的溫度，利用反饋工作原理，檢測(cè)溫度并控制在設(shè)定溫度范圍內(nèi)。從而可以保證行走時(shí)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化的電能一部分供足部取暖，且溫度適宜，一部分多余的電荷存儲(chǔ)當(dāng)不運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)量不大時(shí)釋放保暖。