一种基于滑轨旋转的电磁-摩擦复合发电地板

本实用新型涉及人体运动能量采集器领域，具体的说是一种基于滑轨旋转的电磁-摩擦复合式发电地板。

背景技术：

能源是推动人类社会发展的源动力，人类的进化史就是人类对能源利用的发展史。目前，随着世界经济和社会的发展，常规能源供应短缺危机日益严重，传统的化学电池已不能满足现代便携式电子设备快速发展的要求，由此出现了收集人体动能用于发电的技术。借助电场、磁场和压电转换材料,通过直接驱动或振动驱动的方式，将人体动能转换为电能，对便携式电子设备进行充电或构成自供电系统。

基于现有技术，利用潜力的人体能量包括有：①人体运动能量的收集，主要涉及静电、电磁转换、压电等技术；②人体热能的收集，温差，电池利用塞贝克效应将热能转化为电能，微型温差电器件及相关材料的研制是该技术的关键；③人体化学能的利用，以微生物或酶为催化剂，直接将体内葡萄糖中的化学能转化为电能。其中行走被认为是人体运动中最有发展前景的能源。

在人体行走时所产生能量采集的研究中，已发表的多种能量采集方式主要有压电式、电磁式和摩擦式。压电式结构一般采用悬臂梁，但其在反复振动下会造成机械疲劳和损坏，导致结构寿命缩短，无法满足长期工作的需要；电磁式结构灵敏度低，需要较大的机械能输入，对于低频的微弱振动响应效果差，且输出功率低；摩擦式结构的内阻较大，且需要为它设计专用的能量转换的匹配电路，这限制了它的实际应用。单一形式的能量采集方式存在着一定的局限性，采集能量的频带窄，不能达到对环境振动能量的高效采集，大量能量以形变、热量等形式耗散。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种基于滑轨旋转的电磁-摩擦复合发电地板，本实用新型采用新型的电磁-摩擦复合的能量采集方式，将性能互补的能量采集单元集成在地板上，实现多种能量采集方式集成，它将大幅度提高采集效率，具有广阔的应用前景。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种基于滑轨旋转的电磁-摩擦复合发电地板，包括顶板、底板、设在底板上的大复位弹簧、电磁单元和多个摩擦单元，顶板受到来自人体行走的压力时，电磁单元和摩擦单元进行能量采集转化为电能，大复位弹簧能够在电磁单元和摩擦单元进行能量采集后让顶板复位，便于进行下次能量采集，所述电磁单元包括环形滑轨和缠绕板，所述环形滑轨固定在底板上，环形滑轨在底板上可转动，环形滑轨内壁对称设置有磁极不同的磁铁，外壁设置有凹槽，所述顶板上设有与凹槽配合、下移使得环形滑轨旋转的滑杆，所述缠绕板设置导线后置于环形滑轨内，且固定在底板上，当滑杆受到来自顶板的压力下移时，带动环形滑轨转动，进而环形滑轨内不同磁极的磁铁随着转动，缠绕板上的导线做磁场切割运动，采集人体行走在地板上产生的能量，转化为电能；所述摩擦单元包括外环形滚轴、内环形滚轴、连杆和转动副，所述外环形滚轴设在底板侧边上，所述内环形滚轴穿插在外环形滚轴内，所述连杆一端与内环形滚轴连接，且能带动内环形滚轴在外环形滚轴内转动，另一端与转动副可转动连接，所述转动副设在顶板，当人体行走在地板上，顶板受到压力下移时，固定在顶板上的转动副随之下移，进而带动连杆下移，连杆下移带动内环形滚轴在外环形滚轴内转动，内环形滚轴和外环形滚轴摩擦转化为电能。

优化地，所述底板上设有能够与滑杆底部相配合的小复位弹簧，小复位弹簧能够配合大复位弹簧使得滑杆及顶板快速回位。

优化地，所述底板侧边设有多个外环形滚筒支撑杆，所述外环形滚轴通过外环形滚筒支撑杆固定在底板上。

优化地，所述内环形滚轴一端边缘处设有连接杆，所述连杆一端通过轴承与连接杆连接，另一端通过轴承与转动副连接。

更优化地，所述内环形滚轴与外环形滚轴接触面均设有不同的摩擦材料。

优化地，所述环形滑轨通过轴承固定在底板上。

本实用新型的有益效果是：本实用新型采用电磁-摩擦复合的能量采集方式，克服了单一微能量采集结构的缺点，提高微能源能量采集效率、提高器件的输出功率，采用电磁-摩擦复合的能量采集方式，通过滑轨及连杆结构，增大了发电地板对环境能量采集的灵敏度。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是本实用新型的俯视剖面结构示意图。

图3是环形滑轨的结构示意图。

图4是电磁单元的结构示意图。

图5是摩擦单元的结构示意图。

图中标记：1、顶板，2、滑杆，3、转动副，4、大复位弹簧，5、外环形滚轴，6、内环形滚轴，7、连杆，8、环形滑轨，9、缠绕板，10、小复位弹簧，11、底板，12、外环形滚筒支撑杆，13、连接杆。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的结构设置及实施方式进行详细说明。

如图1和图2所示，一种基于滑轨旋转的电磁-摩擦复合发电地板，包括顶板1、底板11、大复位弹簧4、电磁单元和多个摩擦单元，电磁单元和多个摩擦单元设在顶板1和底板11之间，将人体行走时产生的能量通过下压顶板1作用于电磁单元和摩擦单元转化为电能，大复位弹簧4设在底板11上，使得底板11上设置的顶板1受外力作用后能够快速回位。

如图4所示，电磁单元包括环形滑轨8和缠绕板9，所述环形滑轨8通过轴承固定在底板11上，环形滑轨8在固定在底板11上可转动，如图3所示，环形滑轨8内壁对称设置有置物槽，置物槽内设有磁极不同的磁铁，外壁设置有凹槽，所述顶板1上设有与凹槽相配合的滑杆2，滑杆2受到顶板1下压作用下移使得环形滑轨8旋转。所述缠绕板9设置导线后置于环形滑轨8内，且固定在底板11上，当环形滑轨8旋转时，缠绕导线的缠绕板9不随环形滑轨8转动，在环形滑轨8内形成的磁场中做切割运动，将采集的人体运动能量转化为电能。

如图5所示，摩擦单元包括外环形滚轴5、内环形滚轴6、连杆7和转动副3。底板11侧边设有多个外环形滚筒支撑杆12，所述外环形滚轴5通过外环形滚筒支撑杆12固定在底板11上。内环形滚轴6穿插在外环形滚轴5内，内环形滚轴6与外环形滚轴5接触面均设有不同的摩擦材料，使得内环形滚轴6与外环形滚轴5相对转动摩擦过程中发电。内环形滚轴6一端边缘处设有连接杆13，所述连杆7一端通过轴承与连接杆13连接，另一端通过轴承与转动副3连接，转动副3设在顶板1上，当顶板1受到人体行动产生的压力时，转动副3随着顶板1下移，迫使连杆7随之下移，连杆7带动连接杆13转动，进而内环形滚轴6在外环形滚轴5内转动，将人体运动能量转化为电能。

在本实施例中，人体行走每踩压顶板1一次，就会使得顶板1下移，环形滑轨8旋转，内环形滚轴6在外环形滚轴5内转动，电磁单元和摩擦单元同时采集能量转化为电能，再通过导线及其他元器件将电能收集起来利用。当顶板1受到阻力不能继续下移时，电磁单元和摩擦单元采集能量结束，大复位弹簧4使得顶板1快速回位，等待下次能量采集。在本实施例中，底板11上可以设置能够与滑杆2底部相配合的小复位弹簧10，与大复位弹簧4配合，使得滑杆2尽快脱离环形滑轨8外侧壁上的凹槽，尽快回位。

在本实施例中，发电地板外形可设为正方形，整体结构分为上下两部分，人体运动时通过踩踏地板顶板1的方式使地板内部结构运动起来，从而达到能量转换的目的。当人体踩踏地板时所产生的机械能作用于发电地板的顶板1上，使顶板1向下运动，而附于顶板1之上的滑杆2和转动副3也向下运动，由于滑杆2置于环形滑轨8的凹槽内且固定于顶板1上只能做上下运动，所以滑杆2的上下运动表现为环形滑轨8的旋转运动，因为环形滑轨8的内壁对称设置有磁极不同的磁铁且内部的缠绕板9在底板11上固定，不随环形滑轨8的转动而运动，所以环形滑轨8转动使得缠绕板9上的导线在磁场中做切割磁感线运动而产生电流，转动副3与连杆7通过轴承连接，且连杆7的另一头与内环形滚轴6相连，顶板1的上下运动通过连杆7和连接杆13带动内环形滚轴6在外环形滚轴5内做旋转运动，可以通过改变摩擦材料来改变内环形滚轴6与外环形滚轴5的相对摩擦运动，通过相对运动使内环形滚轴6与外环形滚轴5之间的材料摩擦生电，从而实现机械能到电能的转换。

本实施例的一种基于滑轨旋转的电磁-摩擦复合式发电地板采用电磁-摩擦复合的能量采集方式，克服了单一微能量采集结构的缺点，提高微能源能量采集效率、提高器件的输出功率；采用电磁-摩擦复合的能量采集方式，通过滑轨旋转的机械结构，增大了发电地板对环境能量采集的灵敏度。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些也应视为本实用新型的保护范围。

本实用新型使用到的零部件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式未做说明的均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械和设备均采用现有技术中常规的型号，加上设备电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述，本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。