一种基于铁磁流体的可穿戴绑腿

1.本发明涉及磁流体装置技术领域，尤其涉及一种基于铁磁流体的可穿戴绑腿。


背景技术：

2.人体的机械运动是一种清洁能源,在石化能源日益枯竭的今天,充分挖掘可以长久耐用的清洁能源符合国家的战略需求和人类共同体的发展目标。关于磁流体的基础知识介绍:
3.electromagnetic ferrofluid-based energy harvester,physics letters a
4.铁磁流体是由0.1-100nm的导磁材料、分散剂和载体融合而成的胶体，它具有许多特殊的功能，是现在尖端的纳米技术之一。
5.现有的手机充电方式多依赖于预先充好电的充电宝等固态电池,如果人处在充电不方便的环境,比如像外出办事,不停处于运动状态和使用手机的状态(如快递送货员),或者处于野外等,使用通过人体机械运动产生的清洁能源可以实现低功耗设备的随时随地充电用电。
6.人体在运动的时候会产生机械能，然而人体的机械运动是低频率运动,且存在随机和不确定性，在现有装置中所使用的磁化磁流体的永磁体、线圈和容器等都是硬固体,利用可穿戴织物进行能量转换的其他设计未能将人运动时的主要部位-腿部的机械能进行有效的转化化。为此，我们提出了一种基于铁磁流体的可穿戴绑腿。


技术实现要素：

7.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种基于铁磁流体的可穿戴绑腿，以解决上述背景技术中提出的现有装置中所使用的磁化磁流体的永磁体、线圈和容器等都是硬固体,利用可穿戴织物进行能量转换的其他设计未能将人运动时的主要部位-腿部的机械能进行有效的转化化问题。
8.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种基于铁磁流体的可穿戴绑腿，包括绑腿主体和柔性超级电容与整流模块，柔性超级电容与整流模块为电路部分，内置有ehc，ehc为通过超级柔性超级电容和整流器组成的能量收集和转换模块，用于能量收集和转换，所述绑腿主体包括两个，内部分别包裹有固定在左右两腿上的绑片，两个绑片之间设置有裤裆片，所述绑腿主体的两外侧固定连接有柔性永久磁片，两个柔性永久磁片分别位于两个绑片的外侧，所述绑片的前侧部和后侧部均缝制有铁磁流体织物，双腿两侧的永久磁片产生磁场，当人体在行走、跑步等迈动步伐的行动时，使得在腿间的铁磁流体织物作切割磁力线运动，从而产生感应电流，所述铁磁流体织物与柔性超级电容与整流模块电性连接，所述柔性超级电容与整流模块与输出接口电性连接，利用输出接口将所述柔性超级电容与整流模块种整流出的电流输出，并且输出接口可以直接连接口袋中的手机或其他能量存储器；
9.所述绑片的后侧部安装有可以将绑腿主体捆绑在人体腿部的捆绑机构，根据穿戴
者不同的腿部形状，调节捆绑机构的大小，从而利用捆绑机构将绑片固定在腿部上。
10.在一个优选地实施方式中，所述绑片的形状贴合人体腿部形状，所述绑片的上方安装连接片，通过连接片将绑片与身体的其他部位进行连接，以便于加强绑片与腿部的固定。
11.在一个优选地实施方式中，所述连接片可以贴合腿部形状，将连接片固定在绑片上方的腿部上，增强整体结构与身体连接时的牢固性，以便于加强绑片与腿部的固定；
12.在一个优选地实施方式中，所述连接片可以贴合腰部形状，将连接片固定在绑片上方的腰部上，增强整体结构与身体连接时的牢固性，以便于加强绑片与腿部的固定；
13.在一个优选地实施方式中，所述铁磁流体织物包括尼龙管和可伸缩导电纤维，所述尼龙管设置成横向、可伸缩导电纤维设置成纵向，并进行编织，尼龙管内部包含铁磁流体，当人体在行走、跑步等迈动步伐的行动时，带动包含铁磁流体的尼龙管和可伸缩导电纤维不断地摆动。
14.在一个优选地实施方式中，所述铁磁流体织物的形状贴合人体腿部前侧的形状，所述铁磁流体织物与柔性永久磁片处于同一高度，柔性永久磁片可参考现有技术中的flex mag，当两片柔性永久磁片形成磁场，铁磁流体织物在磁场中运动，切割磁感线时做垂直切割，从而使得铁磁流体织物内部产生感应电流的效率最高。
15.在一个优选地实施方式中，两个所述柔性永久磁片处于同一高度，所述柔性永久磁片的形状贴合人体腿部外侧形状，以便于永久磁片可以更好的贴合在腿部外侧，不会影响腿部的舒适感。
16.在一个优选地实施方式中，所述捆绑机构包括安装在绑片后侧的绳槽，所述绳槽的内部套设由可以滑动的拉绳，所述拉绳的两端部分别连接有公扣和母扣，所述公扣和所述母扣扣接连接，将绑片放置在腿部指定位置后，利用拉绳缠绕腿部外侧，之后将公扣和母扣扣接，从而实现绑片的固定。
17.在一个优选地实施方式中，两个所述绑片的侧边边缘处连接有若干个等距分布的套环，两个所述绑片的侧边边缘处连接的套环交错设置，所述拉绳的两端部均交替穿过两侧的套环，从而通过套环实现绑片的多点固定，进行使得绑片的固定效果更好。
18.在一个优选地实施方式中，所述捆绑机构包括安装在绑片后侧的带槽，所述带槽内部套设有固定带，两个所述绑片的侧边边缘处连接有若干个等距分布的带环，两个所述绑片的侧边边缘处连接的带环交错设置，所述固定带的两端部均交替穿过两侧的带环并连接有可以粘接的魔术贴，利用魔术贴将绑片的两侧进行贴合，从而使得绑片可以被固定在腿部。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
20.1、通过设置柔性永久磁片和铁磁流体织物，与现有技术相比，通过铁磁流体织物的微运动，切割柔性永久磁片形成的磁场，从而使得铁磁流体织物内部的铁磁流体产生电流，以此实现人体机械能转换为可用电能。
21.2、通过设置柔性永久磁片和铁磁流体织物，与现有技术相比，将现有技术中的所使用的永磁体、线圈和容器等硬固体，利用柔性磁材料,使基于磁流体的人体机械能采集装置易穿戴，易接入。
22.3、通过设置捆绑机构，与现有技术相比，可以将绑腿主体固定在穿戴者的腿部位
置处，并通过或捆绑机构可适应不同腿型的使用者，从而使得整体结构的可穿戴性大大提高。
附图说明
23.图1为本发明提出的基于轻质烃载液的f
e3
o3磁微颗粒流体发电的原理示意图。
24.图2为本发明提出的绑带主体的整体示意图。
25.图3为本发明提出的部分结构爆炸图。
26.图4为本发明提出的绑片的后侧结构示意图。
27.图5为本发明图4中a处结构放大图。
28.图6为本发明实施例1中捆绑机构的结构示意图。
29.图7为本发明实施例2中捆绑机构的结构示意图。
30.图中：1、绑腿主体；101、绑片；102、连接片；2、柔性永久磁片；3、铁磁流体织物；301、尼龙管；302、可伸缩导电纤维；4、柔性超级电容与整流模块；5、输出接口；601、绳槽；602、拉绳；603、公扣；604、母扣；605、套环；606、带环；607、固定带。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
32.实施例1
33.磁流体可被用于收集低频率随机和非固定震动的能量，铁磁流体的种类有很多种。本发明采用基于轻质烃载液的f
e2
o3磁微颗粒流体。
34.参照图1，将铁磁流体放置在用线圈包裹的容器内，然后使用永磁体从外部磁化铁磁流体。当外部震动导致铁磁流体在容器中晃动时，相对于导线线圈的磁通量场会发生变化，通过法拉第电磁感应定律由于磁通量的变化，在线圈中感应出电压。
35.实施例2
36.如附图1-6所示的一种基于铁磁流体的可穿戴绑腿，包括绑腿主体1和柔性超级电容与整流模块4，柔性超级电容与整流模块4为电路部分，内置有ehc，ehc为通过超级柔性超级电容和整流器组成的能量收集和转换模块，用于能量收集和转换，所述绑腿主体1包括两个，内部分别包裹有固定在左右两腿上的绑片101，两个绑片101之间设置有裤裆片，绑腿主体1的两外侧固定连接有柔性永久磁片2，两个柔性永久磁片2分别位于两个绑片101的外侧，所述绑片101的前侧部和后侧部均缝制有铁磁流体织物3，从而使得人体腿部前后都被铁磁流体织物3包裹，双腿两侧的永久磁片2产生磁场，当人体在行走、跑步等迈动步伐的行动时，使得在腿间的铁磁流体织物3作切割磁力线运动，从而产生感应电流，铁磁流体织物3与柔性超级电容与整流模块4电性连接，柔性超级电容与整流模块4与输出接口5电性连接，利用输出接口将柔性超级电容与整流模块4种整流出的电流输出，并且输出接口可以直接连接口袋中的手机或其他能量存储器；
37.绑片101的后侧部安装有可以将绑腿主体1捆绑在人体腿部的捆绑机构，根据穿戴者不同的腿部形状，调节捆绑机构的大小，从而利用捆绑机构将绑片1固定在腿部上。
38.具体的，绑片101的形状贴合人体腿部形状，绑片101的上方安装连接片102，通过
连接片102将绑片101与身体的其他部位进行连接，以便于加强绑片101与腿部的固定。
39.进一步的，连接片102可以贴合腿部形状，将连接片102固定在绑片上方的腿部上，增强整体结构与身体连接时的牢固性，以便于加强绑片102与腿部的固定，对连接片102的固定采用现有技术中的常规技术手段即可，在此不过多赘述；
40.值得注意的是，铁磁流体织物3包括尼龙管301和可伸缩导电纤维302，尼龙管301设置成横向、可伸缩导电纤维302设置成纵向，并进行编织，尼龙管301内部包含基于轻质烃载液的f
e2
o3磁微颗粒流体，当人体在行走、跑步等迈动步伐的行动时，带动包含铁磁流体的尼龙管301和可伸缩导电纤维302不断地摆动。
41.除此之外，铁磁流体织物3的形状贴合人体腿部前侧的形状，铁磁流体织物3与柔性永久磁片2处于同一高度，柔性永久磁片2可参考现有技术中的flex mag，当两片柔性永久磁片2形成磁场，铁磁流体织物3在磁场中运动，切割磁感线时做垂直切割，从而使得铁磁流体织物3内部产生感应电流的效率最高。
42.更进一步的，两个柔性永久磁片2处于同一高度，柔性永久磁片2的形状贴合人体腿部外侧形状，以便于永久磁片可以更好的贴合在腿部外侧，不会影响腿部的舒适感。
43.不得不说的是，捆绑机构包括安装在绑片101后侧的绳槽601，绳槽601的内部套设由可以滑动的拉绳602，拉绳602的两端部分别连接有公扣603和母扣604，公扣603和母扣604扣接连接，将绑片101放置在腿部指定位置后，利用拉绳602缠绕腿部外侧，之后将公扣603和母扣604扣接，从而实现绑片101的固定。
44.值得说明的是，两个绑片101的侧边边缘处连接有若干个等距分布的套环605，两个绑片101的侧边边缘处连接的套环605交错设置，拉绳602的两端部均交替穿过两侧的套环605，从而通过套环605实现绑片101的多点固定，进行使得绑片101的固定效果更好。
45.在人体腿部位置处放置绑片101，利用捆绑机构将绑片101进行固定，之后将连接片102固定在腿部位于绑片101的上方，从而对绑片进行加强固定，提高其牢固性，当人体穿戴着整体结构进行走路、跑步等行动时，由于柔性永久磁片2的位置保持不变，此时两侧的柔性永久磁片2产生一个相对静止的磁场，此时，铁磁流体织物3帮随着人体腿部的运动而切割磁感线，随后，铁磁流体织物3内部产生感应电流，感应电流通过柔性超级电容与整流模块4进行整流，整流成可以直接使用的电流，并通过输出接口流出被使用。
46.通过捆绑机构对绑片101进行捆绑时，首先将拉绳602的两端部分别顺着绳槽601抽出，之后两端部分别交替穿过绑片101两侧的套环605，并且两端部穿过的套环605不重合，从而将拉绳602由上至下不断的缠绕在腿部上，缠绕到最底部，利用两端部分别连接的公扣603和母扣604进行扣接，从而将绑片进行固定。
47.实施例3
48.参照说明书附图1-3和图7,一种基于铁磁流体的可穿戴绑腿，包括绑腿主体1和柔性超级电容与整流模块4，柔性超级电容与整流模块4为电路部分，内置有ehc，ehc为通过超级柔性超级电容和整流器组成的能量收集和转换模块，用于能量收集和转换，所述绑腿主体1包括两个，所述绑片101的前侧部和后侧部均缝制有铁磁流体织物3，从而使得人体腿部前后都被铁磁流体织物3包裹，两个绑片101之间设置有裤裆片，绑腿主体1的两外侧固定连接有柔性永久磁片2，两个柔性永久磁片2分别位于两个绑片101的外侧，绑片101的前侧部缝制有铁磁流体织物3，双腿两侧的永久磁片2产生磁场，当人体在行走、跑步等迈动步伐的
行动时，使得在腿间的铁磁流体织物3作切割磁力线运动，从而产生感应电流，铁磁流体织物3与柔性超级电容与整流模块4电性连接，柔性超级电容与整流模块4与输出接口5电性连接，利用输出接口将柔性超级电容与整流模块4种整流出的电流输出，并且输出接口可以直接连接口袋中的手机或其他能量存储器；
49.绑片101的后侧部安装有可以将绑腿主体1捆绑在人体腿部的捆绑机构，根据穿戴者不同的腿部形状，调节捆绑机构的大小，从而利用捆绑机构将绑片1固定在腿部上。
50.具体的，绑片101的形状贴合人体腿部形状，绑片101的上方安装连接片102，通过连接片102将绑片101与身体的其他部位进行连接，以便于加强绑片101与腿部的固定。
51.进一步的，连接片102可以贴合腰部形状，将连接片102固定在绑片101上方的腰部上，增强整体结构与身体连接时的牢固性，以便于加强绑片101与腿部的固定，对连接片102的固定采用现有技术中的常规技术手段即可，在此不过多赘述；
52.值得说明的是，铁磁流体织物3包括尼龙管301和可伸缩导电纤维302，尼龙管301设置成横向、可伸缩导电纤维302设置成纵向，并进行编织，尼龙管301内部包含尼龙管301内部包含基于轻质烃载液的f
e2
o3磁微颗粒流体，当人体在行走、跑步等迈动步伐的行动时，带动包含铁磁流体的尼龙管301和可伸缩导电纤维302不断地摆动。
53.值得注意的是，铁磁流体织物3的形状贴合人体腿部前侧的形状，铁磁流体织物3与柔性永久磁片2处于同一高度，柔性永久磁片2可参考现有技术中的flex mag，当两片柔性永久磁片2形成磁场，铁磁流体织物3在磁场中运动，切割磁感线时做垂直切割，从而使得铁磁流体织物3内部产生感应电流的效率最高。
54.除此之外，两个柔性永久磁片2处于同一高度，柔性永久磁片2的形状贴合人体腿部外侧形状，以便于永久磁片可以更好的贴合在腿部外侧，不会影响腿部的舒适感。
55.不得不说的是，捆绑机构包括安装在绑片101后侧的带槽，带槽内部套设有固定带607，两个绑片101的侧边边缘处连接有若干个等距分布的带环606，两个绑片101的侧边边缘处连接的带环606交错设置，固定带606的两端部均交替穿过两侧的带环606并连接有可以粘接的魔术贴，利用魔术贴将绑片101的两侧进行贴合，从而使得绑片101可以被固定在腿部。
56.在人体腿部位置处放置绑片101，利用捆绑机构将绑片101进行固定，之后将连接片102固定在腿部位于绑片101的上方，从而对绑片进行加强固定，提高其牢固性，当人体穿戴着整体结构进行走路、跑步等行动时，由于柔性永久磁片2的位置保持不变，此时两侧的柔性永久磁片2产生一个相对静止的磁场，此时，铁磁流体织物3帮随着人体腿部的运动而切割磁感线，随后，铁磁流体织物3内部产生感应电流，感应电流通过柔性超级电容与整流模块4进行整流，整流成可以直接使用的电流，并通过输出接口流出被使用。
57.通过捆绑机构对绑片101进行捆绑时，首先将固定带607的两端部分别顺着带槽抽出，之后两端部分别交替穿过绑片101两侧的带环606，并且两端部穿过的带环606不重合，从而将固定带607由上至下不断的缠绕在腿部上，缠绕到最底部，利用两端部分别连接的魔术贴进行粘接，从而将绑片进行固定。
58.且柔性超级电容与整流模块4属于现有技术，已在advanced materials(2018,30,1704531)刊登，并于当期front cover做简要介绍，详情见：https://www.sohu.com/a/217142443_771637，柔性超级电容与整流模块4为柔性材质，更加贴合身体，舒适性强；
59.最后应说明的几点是：首先，在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
60.其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
61.最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。