一種具有振動收集和發電功能的健身踏板制造技術

本發明專利技術涉及一種具有振動收集和發電功能的健身踏板，該裝置整體結構為對稱結構，彈簧套裝于伸縮桿上端，彈簧上端與活動桿下壁面相接觸，伸縮桿可上下運動，伸縮桿向上運動時通過彈簧帶動活動桿一端向上運動，活動桿另一端帶著錘頭向下運動，錘頭與插裝在踏板外殼充電腔外側薄壁立板上的凹槽中超磁致伸縮薄片發生碰撞，本發明專利技術以拾取線圈拾取發電過程產生的電能，實現了將踏步運動過程產生的振動能量轉化為電能輸出的能量收集過程。

A Kind of Fitness Pedal with Vibration Collection and Power Generation Function

【技術實現步驟摘要】
一種具有振動收集和發電功能的健身踏板
本專利技術屬于振動收集與利用的領域，涉及一種超磁致伸縮薄片材料為核心元件的通過吸收振動而產生電能的超磁致伸縮式振動收集裝置。
技術介紹
磁致伸縮材料是20世紀70年代出現的新型稀土功能材料，是一種具有磁致伸縮效應的磁（電）機轉換材料，它的飽和磁致伸縮系數通常為10-6。維拉里發現鐵磁材料在發生形變或受到外力作用時會導致材料內部的磁化狀態發生改變，這一現象稱為磁致伸縮逆現象，也叫Villari效應。磁致伸縮逆效應是指鐵磁材料受到外界振動而產生形變的過程中，材料內部的磁通密度將產生變化，再結合法拉第電磁效應即可將變化的磁通密度轉換為電能，在此過程中，超磁致伸縮材料實現了機械能向電磁能的轉換因此，可以利用超磁致伸縮材料的這種特性，對踏步運動中的振動進行收集，該過程不僅可以收集振動，而且同時可以消耗振動，實現了減振和振動再利用的雙重目的。目前針對傳感器振動能量收集裝置的研究，主要是應用壓電材料來實現微型電路的能量供給，例如在2005年儀表技術與傳感器第8期3-10頁發表的基于壓電的車載傳感器自供電技術研究中提出了，利用壓電技術對振動能量進行收集，設計壓電式振動能量收集系統以用來解決微功耗傳感器供能問題。在2015年蘇州市職業大學學報第26卷第3期發表的基于壓電材料的車輛振動能量收集提出了，將壓電材料用于車輛振動能量收集，用來直接供電或進行儲存。但目前并沒有將振動能量收集裝置應用到健身器材中，一方面隨著生活水平的提高健身器材的需求量逐漸增大，同時對于健身過程的振動也需要一個較好的解決方法，因此急需一種既能夠健身同時還能夠手機振動采用現有的踏步運動機。
技術實現思路
專利技術目的：為了實現對運動機構中的動能進行收集利用，專利技術一種以超磁致伸縮材料薄片為核心元件的振動收集裝置，通過伸縮桿運動帶動活動桿運動，拍打超磁致伸縮材料薄片，纏有拾取線圈的超磁致伸縮材料薄片將振動能量收集起來并轉換為電能輸出的目的。技術方案：一種具有振動收集和發電功能的健身踏板，箱體外殼內部的階梯臺上設有充電凹槽，充電凹槽兩側分固定超磁致伸縮薄片的一端，超磁致伸縮薄片上繞有拾取線圈，拾取線圈的線端與充電凹槽內的整流濾波電路板的輸入端連接，整流濾波電路板的輸出端與鋰電池的輸入端連接，伸縮桿上端固定在箱體外殼內側上表面，伸縮桿上套有彈簧，活動桿一端套在伸縮桿的彈簧上方，活動桿的另一端設有錘頭，錘頭與超磁致伸縮薄片在垂直方向上對應，第二連接桿穿過活動桿中間側面固定在箱體外殼內壁上。進一步的，箱體外殼分為箱體和箱蓋，箱蓋蓋在箱體上，左右對稱的箱體下底面設有弧形凸臺，箱體前后側壁打有兩對對應的圓形安裝螺紋孔，箱體內側中間設有一個外低內高的階梯臺，階梯臺上設有矩形薄板圍起的充電凹槽，箱體靠左右兩側分別設有三個與伸縮桿下端尺寸匹配的圓形通孔；箱蓋設有外高內低的階梯，階梯與箱體的階梯臺位置對應，箱蓋內側上端面左右兩側各設有三個用于固定伸縮桿的頂端的不貫穿的螺紋孔；箱體外殼頂面設有一對左右對稱的足形摩擦墊。進一步的，伸縮桿下端的大直徑圓柱桿件與上端的小直徑圓柱桿件下端過渡配合，小直徑圓柱桿件上端設有與箱蓋內側的螺紋孔相匹配的外螺紋；彈簧套在小直徑圓柱桿上，彈簧直徑小于大直徑圓柱桿件，彈簧下端固定在大直徑圓柱桿件的上端面外側，大直徑圓柱桿件下端套在箱體底面的圓形通孔中。進一步的，充電凹槽兩側左右各設有三個超磁致伸縮薄片，每個超磁致伸縮薄片上方對應一錘頭，錘頭設置在活動桿一端，活動桿另一端套在伸縮桿上，同側的伸縮桿之間通過第一連桿連接，第一連桿設置在活動桿和彈簧之間。進一步的，每兩個相鄰的伸縮桿之間通過第一連桿連接使伸縮桿同步運動，呈圓柱狀的第一連桿兩端設有螺紋，第一連桿的兩端分別與兩個伸縮桿上的活動桿側面連接。進一步的，活動桿分為第一活動桿、第二活動桿和第三活動桿，第一活動桿、第二活動桿和第三活動桿的外側一端的通孔分別套在由前向后設置的三個伸縮桿上，同時第一連桿和第二連桿之間通過設置的螺紋孔和螺紋通孔與第一連接桿連接，第二連桿與第三連桿之間通過設置的螺紋通孔和螺紋孔與第一連桿連接；長方形條狀的第一活動桿兩端沿高度方向各打有一個通孔，在后壁面一端沿寬度方向打有螺紋孔，在前壁面沿寬度方向打一貫穿孔；長方體的第二活動桿兩端沿高度方向打有兩個通孔，第二活動桿前壁面一端打一螺紋通孔，該螺紋通孔和上壁面的通孔垂直相交；第二活動桿上壁面的一端通孔套裝在伸縮桿小直徑圓柱桿件上，且第二活動桿下壁面和彈簧上端接觸，在前壁面沿寬度方向打一貫穿孔；條狀第三活動桿兩端沿高度方向各打有一個通孔，第三活動桿前壁面一端開設為螺紋孔，在前壁面沿寬度方向打一貫穿孔。進一步的，圓柱狀的第二連桿兩端設有螺紋，第二連桿從前到后分別穿過第一連接桿、第二連接桿和第三連接桿中心的貫穿孔，兩端與箱體前壁和后壁螺紋連接。進一步的，錘頭下端呈直角梯形體結構，直角梯形的上表面中心固定一圓柱體結構，圓柱體設有外螺紋，外螺紋與活動桿一端的通孔螺紋連接。進一步的，超磁致伸縮薄片呈矩形薄片狀結構；在超磁致伸縮薄片的外表面繞有拾取線圈；繞有拾取線圈的超磁致伸縮薄片插裝于充電凹槽的薄壁立板上的凹槽中。進一步的，充電凹槽內設有整流電路板和鋰電池，整流濾波電路板具有對電信號進行整流和濾波的作用，拾取線圈的輸出端連接在整流濾波電路板的輸入端，拾取線圈所產生的變化電信號經過整流濾波電路后變成直流的電信號；整流濾波電路板的輸出端連接在鋰電池的輸入端。優點及效果：本專利技術是一種具有振動發電功能的健身踏板，具有如下優點和有益效果：本專利技術以超磁致伸縮薄片為核心元件，通過伸縮桿的直線往復運動帶動活動桿擺動敲擊超磁致伸縮薄片，使超磁致伸縮薄片振動，用拾取線圈拾取產生的電能，實現了將人踏步運動過程產生的振動能量轉化為電能輸出。既達到了健身的效果又節能環保，和壓電材料相比較，超磁致伸縮材料的機電耦合系數較高，所以有較高的能量轉換效率，能達到70%，在室溫下，超磁致伸縮材料機械能—電能轉換率高、能量密度大、響應速度高、可靠性好、驅動方式簡單。附圖說明圖1為具有振動收集和發電功能的健身踏板的主外殼剖視圖；圖2為具有振動收集和發電功能的健身踏板的俯外殼剖視圖；圖3為具有振動收集和發電功能的健身踏板的俯視圖；圖4為具有振動收集和發電功能的健身踏板的左外殼剖視圖；圖5為箱蓋的結構示意圖；圖6為箱蓋的俯視圖；圖7為箱蓋的A-A剖視圖；圖8為箱蓋和箱體裝配的俯視圖；圖9為箱蓋和箱體裝配的B-B剖視圖；圖10為箱體的俯視圖；`圖11為箱體的C-C剖視圖；圖12為箱體的結構示意圖；圖13為踏板外殼箱蓋上的足形摩擦墊的結構示意圖；圖14為伸縮桿的剖面圖；圖15為第一活動桿的主視圖；圖16為第一活動桿的俯視圖；圖17為第二活動桿的主視圖；圖18為第二活動桿的俯視圖；圖19為第三活動桿的主視圖；圖20為第三活動桿的俯視圖；圖21為連桿的結構示意圖；圖22為錘頭的主視圖；圖23為錘頭的俯視圖；圖24為超磁致伸縮薄片的結構示意圖；圖25為整流濾波電路的工作流程；圖26為整流濾波電路板的電路圖。附圖標記說明：圖中，1、第一活動桿；2、充電凹槽；3、伸縮桿；4、彈簧；5、第二活動桿；6、第一連桿；7、第二連桿；8、錘頭；9、超磁致伸縮薄片；10、拾取本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種具有振動收集和發電功能的健身踏板，其特征在于：箱體外殼（11）內部的階梯臺上設有充電凹槽（2），充電凹槽（2）兩側分固定超磁致伸縮薄片（9）的一端，超磁致伸縮薄片（9）上繞有拾取線圈（10），拾取線圈（10）的線端與充電凹槽（2）內的整流濾波電路板的輸入端連接，整流濾波電路板的輸出端與鋰電池的輸入端連接，伸縮桿（3）上端固定在箱體外殼（11）內側上表面，伸縮桿（3）上套有彈簧（4），活動桿一端套在伸縮桿（3）的彈簧（4）上方，活動桿的另一端設有錘頭（8），錘頭（8）與超磁致伸縮薄片（9）在垂直方向上對應，第二連接桿穿過活動桿中間側面固定在箱體外殼（11）內壁上。

【技術特征摘要】
2019.04.01 CN 20191025606931.一種具有振動收集和發電功能的健身踏板，其特征在于：箱體外殼（11）內部的階梯臺上設有充電凹槽（2），充電凹槽（2）兩側分固定超磁致伸縮薄片（9）的一端，超磁致伸縮薄片（9）上繞有拾取線圈（10），拾取線圈（10）的線端與充電凹槽（2）內的整流濾波電路板的輸入端連接，整流濾波電路板的輸出端與鋰電池的輸入端連接，伸縮桿（3）上端固定在箱體外殼（11）內側上表面，伸縮桿（3）上套有彈簧（4），活動桿一端套在伸縮桿（3）的彈簧（4）上方，活動桿的另一端設有錘頭（8），錘頭（8）與超磁致伸縮薄片（9）在垂直方向上對應，第二連接桿穿過活動桿中間側面固定在箱體外殼（11）內壁上。2.根據權利要求1所述的具有振動收集和發電功能的健身踏板，其特征在于：箱體外殼（11）分為箱體（15）和箱蓋（14），箱蓋（14）蓋在箱體（15）上，左右對稱的箱體（15）下底面設有弧形凸臺，箱體（15）前后側壁打有兩對對應的圓形安裝螺紋孔，箱體（15）內側中間設有一個外低內高的階梯臺，階梯臺上設有矩形薄板圍起的充電凹槽（2），箱體（15）靠左右兩側分別設有三個與伸縮桿（3）下端尺寸匹配的圓形通孔；箱蓋（14）設有外高內低的階梯，階梯與箱體（15）的階梯臺位置對應，箱蓋（14）內側上端面左右兩側各設有三個用于固定伸縮桿（3）的頂端的不貫穿的螺紋孔；箱體外殼（11）頂面設有一對左右對稱的足形摩擦墊（12）。3.根據權利要求1所述的具有振動收集和發電功能的健身踏板，其特征在于：伸縮桿（3）下端的大直徑圓柱桿件與上端的小直徑圓柱桿件下端過渡配合，小直徑圓柱桿件上端設有與箱蓋（14）內側的螺紋孔相匹配的外螺紋；彈簧（4）套在小直徑圓柱桿上，彈簧（4）直徑小于大直徑圓柱桿件，彈簧（4）下端固定在大直徑圓柱桿件的上端面外側，大直徑圓柱桿件下端套在箱體（15）底面的圓形通孔中。4.根據權利要求1所述的具有振動收集和發電功能的健身踏板，其特征在于：充電凹槽（2）兩側左右各設有三個超磁致伸縮薄片（9），每個超磁致伸縮薄片（9）上方對應一錘頭（8），錘頭（8）設置在活動桿一端，活動桿另一端套在伸縮桿（3）上，同側的伸縮桿（3）之間通過第一連桿（6）連接，第一連桿（6）設置在活動桿和彈簧（4）之間。5.根據權利要求4所述的具有振動收集和發電功能的健身踏板，其特征在于：每兩個相鄰的伸...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉慧芳，叢晨，喬景慧，高翼飛，曹崇東，
申請(專利權)人：沈陽工業大學，
類型：發明
國別省市：遼寧,21