一种利用轮胎行驶变形高效发电车轮制造技术

本发明专利技术公开了一种利用轮胎行驶变形高效发电车轮，在轮胎上沿圆周设有若干直线发电机，直线发电机的定子位于机壳内，定子的轴线位于轮胎直径方向上，动子两端从定子中穿出，在动子两侧设有对称的导向轴，导向轴通过轴承安装在机壳上，两导向轴和动子朝向轮胎中心端通过连接板连为一体；动子一端还同时穿出机壳以在轮胎转动时始终与橡胶胎体内底表面接触并可随接触处橡胶胎体的变形而在导向轴导向下与定子之间发生轴向的往复运动；在机壳内设有离心力平衡机构，离心力平衡机构用于调节动子在不同转速带来的离心力下与橡胶胎体的作用力。本发明专利技术轮胎发电的效率明显提高，为该技术更快更好地推广打下了良好的基础。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及利用轮胎转动自发电技术的改进，属于轮胎发电

技术介绍
车辆行驶过程中，轮胎快速地旋转，一些人注意到轮胎转动所产生的动能，于是出现了轮胎发电的研究。目前对轮胎发电的认识，大都停留在压电效应和旋转切割磁力线产生电流。压电效应发电的不足在于，发电量非常微小，且在软性材料上产生压电效应不明显。要在轮胎变形中产生旋转切割磁力线的方法非常复杂，且难以实现。因此，要让轮胎变形产生电能又不大量额外消耗车载能源，必须另寻途径。现有技术公开了专利号为“201210508285.0”、专利技术名称为“一种利用轮胎转动自发电方法和机构”的轮胎发电技术，该技术在轮胎上沿圆周设有若干套直线发电机，每套直线发电机包括配对的定子和动子，定子位于机壳内，机壳固定安装在轮辋上；定子为环形骨架上绕制线圈而形成，动子由柱状骨架和安装在骨架上的永磁体或励磁线圈构成，动子从定子中穿过，动子一端在轮胎转动时始终与橡胶胎体内表面接触并可随接触处橡胶胎体的变形而在定子的导向作用下与定子之间发生径向的往复运动。其利用轮胎的变形驱动动子与定子之间往复运动而切割磁力线进行发电，由于动子移动方向与轮胎前进方向几乎垂直，所以其消耗的能量少，相比其它现有技术发电效率提高，但由于轮胎变形的复杂性，包括变形量大小、轮胎转速大小以及振动冲击频率的不同和不确定，而如何将轮胎发电与这些因素结合起来才能更好地提高发电效率，则是需要进一步研究的方向，否则发电效率不高，轮胎发电很难真正用于实际车辆上。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种进一步提高发电效率、自身消耗能量小且容易实现的利用轮胎行驶变形高效发电车轮。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是这样的：一种利用轮胎行驶变形高效发电车轮，所述轮胎由轮辋和橡胶胎体构成，在轮胎上沿圆周设有若干套直线发电机，每套直线发电机包括配对的定子和动子，定子位于机壳内，机壳固定安装在轮辋上；定子的轴线位于轮胎直径方向上，动子两端从定子中穿出，在动子两侧设有对称的导向轴，导向轴通过轴承安装在机壳上，两导向轴和动子朝向轮胎中心端通过连接板连为一体以同步运动；动子一端还同时穿出机壳以在轮胎转动时始终与橡胶胎体内底表面接触并可随接触处橡胶胎体的变形而在导向轴导向下与定子之间发生轴向的往复运动；在机壳内设有离心力平衡机构，离心力平衡机构用于调节动子在不同转速带来的离心力下与橡胶胎体的作用力，利用该机构平衡离心力，以减小不同转速下作用力的大小和分布区间。优选地，所述离心力平衡机构包括单向挡块、弹簧和重锤；导向轴为具有轴向通孔的中空结构，在导向轴上设有径向通孔，径向通孔将导向轴轴向通孔和外部连通；单向挡块为多个并设于每个径向通孔内，单向挡块通过自动复位机构与导向轴连接以在自由状态下单向挡块外端能够自动缩回径向通孔内；重锤设于轴向通孔内并可沿轴向通孔轴向滑动，重锤由一体成型的头部、颈部和尾部构成，颈部卡于单向挡块之间，尾部通过收缩的锲形结构和颈部连接，单向挡块可受锲形结构作用而克服自动复位力伸出径向通孔；弹簧套设于导向轴外，弹簧一端与机壳连接，另一端处于自由状态形成自由端，伸出径向通孔的单向挡块可横向插入弹簧螺圈之间的间隙中实现导向轴与弹簧的连接；在单向挡块外端设有便于单向挡块插入弹簧螺圈之间间隙的导向斜面，导向斜面朝向弹簧自由端。优选地，所述离心力平衡机构包括通过转轴安装在机壳上的单臂杠杆，杠杆自由端通过拉簧与导向轴远离橡胶胎体那端连接，转轴上设有复位扭簧。优选地，所述离心力平衡机构包括通过转轴安装在机壳上的双臂杠杆，转轴上设有复位扭簧，杠杆一端通过拉簧与导向轴远离橡胶胎体那端连接，杠杆另一端设有配重块；或者所述杠杆一端与导向轴远离橡胶胎体那端连接，杠杆另一端连接拉簧一端，拉簧另一端与机壳连接。优选地，所述离心力平衡机构包括悬臂、棘轮和设于导向轴上的条形齿，棘轮包括外圈、内圈和通过棘爪转轴设于内圈上的棘爪，悬臂一端通过悬臂转轴与机壳可转动连接，另一端与棘轮的内圈通过内圈转轴可转动连接，在内圈和机壳/定子之间设有蓄力用发条；棘轮外圈与条形齿啮合；悬臂转轴上设有用于克服离心力使悬臂复位的复位扭簧；自然状态下，棘轮在复位扭簧和悬臂的作用下与导向轴条了形齿脱开。在机壳顶端装有弹性装置，动子在橡胶胎体变形往轮胎圆心方向推动下到达最大行程时与该弹性装置接触，用于将动子到达此位置时没有完全释放的动能通过压缩弹性装置而储能。在动子与橡胶胎体内底间设有缓冲弹簧，缓冲弹簧一端设于动子上，另一端用于与橡胶胎体接触；或者缓冲弹簧一端设于橡胶胎体内表面上，另一端用于与动子接触。每套发电机在轮辋上的安装角度，其中心线与该处轮辋切线有一定倾角，以使发电机在轮毂上的安装角度沿轮胎转动方向相反的方向偏离。每个直线发电机中设有多个离心力平衡机构，每个离心力平衡机构在车轮转速达到设定值时起作用，转速的设定值各不相同。所述直线发电机安装在轮辋圆周上，成多列交叉排列。相比现有技术，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术利用离心力平衡机构减缓动子因为离心力而往橡胶胎体方向的运动，减小两者的作用力，并进行蓄力，由此使不同转速导致的离心力下动子和橡胶胎体的作用保持在一个相对均衡的状态，避免了不同转速下离心力差异较大而带来的作用力忽高忽低的问题。通过离心力平衡机构的调节，从而达到平衡动子离心力的作用，车轮转速不同，车轮推动动子的力的时间间隔也不同。因此动子对应胎面的振动频率的变化而调整，使动子吸收更多胎面冲击和振动能量而产生更多电能。2、本专利技术利用弹性装置将动子到达最大行程位置时没有完全释放的动能通过压缩弹性装置而储存，能够很好地吸收多余能量，并将该能量用于动子的复位，由此使动子往复运动更快，行程更大，发电效率更高。3、通过动子与轮胎内底间的缓冲弹簧充分吸收轮胎的冲击和振动能量，转化为动子的动能，从而避免没有弹簧时该冲击和振动如果过大而动子又不能马上吸收，就会通过胎面和减振器消纳而白白损耗，既提高了发电效率，驾驶感受也更好。4、本专利技术通过每套发电机在轮辋上的特殊安装角度，便于轮胎胎面受压时第一时间将能量传递给动子，从而最大限度吸收来自胎面的冲击振动能量，并使轮胎胎面对动子的冲击振动时间最大化，动子吸收更多的能量。总之，通过上述多方面的措施，本专利技术轮胎发电的效率明显提高，为该技术更快更好地推广打下了良好的基础。附图说明图1-本专利技术结构示意图。图2-离心力平衡机构第一种实现结构图。图3-离心力平衡机构第二种实现结构图。图4-离心力平衡机构第三种实现结构图。图5-离心力平衡机构第四种实现结构图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。参见图1，本专利技术利用轮胎行驶变形高效发电车轮，所述轮胎由轮辋1和橡胶胎体2构成，在轮胎上沿圆周设有若干套直线发电机，每套直线发电机包括配对的定子3和动子4，定子3位于机壳5内，机壳5固定安装在轮辋1上。定子3为由硅钢片或其它材料叠放在一起形成的骨架上绕制线圈而成，定子3的轴线位于轮胎直径方向上。动子4由骨架和安装在骨架上的永磁体或励磁线圈构成。动子两端从定子中穿出，其中一端从定子3穿出后还从机壳5中穿过朝向橡胶胎体2，另一端则位于机壳5中。在动子4两侧设有对称的导向轴6，导向轴6位于定子3外并通过轴承7安装在机壳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用轮胎行驶变形高效发电车轮，所述轮胎由轮辋和橡胶胎体构成，其特征在于：在轮胎上沿圆周设有若干套直线发电机，每套直线发电机包括配对的定子和动子，定子位于机壳内，机壳固定安装在轮辋上；定子的轴线位于轮胎直径方向上，动子两端从定子中穿出，在动子两侧设有对称的导向轴，导向轴通过轴承安装在机壳上，两导向轴和动子朝向轮胎中心端通过连接板连为一体以同步运动；动子一端还同时穿出机壳以在轮胎转动时始终与橡胶胎体内底表面接触并可随接触处橡胶胎体的变形而在导向轴导向下与定子之间发生轴向的往复运动；在机壳内设有离心力平衡机构，离心力平衡机构用于调节动子在不同转速带来的离心力下与橡胶胎体的作用力，利用该机构平衡离心力，以减小不同转速下作用力的大小和分布区间。

【技术特征摘要】
1.一种利用轮胎行驶变形高效发电车轮，所述轮胎由轮辋和橡胶胎体构成，其特征在于：在轮胎上沿圆周设有若干套直线发电机，每套直线发电机包括配对的定子和动子，定子位于机壳内，机壳固定安装在轮辋上；定子的轴线位于轮胎直径方向上，动子两端从定子中穿出，在动子两侧设有对称的导向轴，导向轴通过轴承安装在机壳上，两导向轴和动子朝向轮胎中心端通过连接板连为一体以同步运动；动子一端还同时穿出机壳以在轮胎转动时始终与橡胶胎体内底表面接触并可随接触处橡胶胎体的变形而在导向轴导向下与定子之间发生轴向的往复运动；在机壳内设有离心力平衡机构，离心力平衡机构用于调节动子在不同转速带来的离心力下与橡胶胎体的作用力，利用该机构平衡离心力，以减小不同转速下作用力的大小和分布区间。2.根据权利要求1所述的利用轮胎行驶变形高效发电车轮，其特征在于：所述离心力平衡机构包括单向挡块、弹簧和重锤；导向轴为具有轴向通孔的中空结构，在导向轴上设有径向通孔，径向通孔将导向轴轴向通孔和外部连通；单向挡块为多个并设于每个径向通孔内，单向挡块通过自动复位机构与导向轴连接以在自由状态下单向挡块外端能够自动缩回径向通孔内；重锤设于轴向通孔内并可沿轴向通孔轴向滑动，重锤由一体成型的头部、颈部和尾部构成，颈部卡于单向挡块之间，尾部通过收缩的锲形结构和颈部连接，单向挡块可受锲形结构作用而克服自动复位力伸出径向通孔；弹簧套设于导向轴外，弹簧一端与机壳连接，另一端处于自由状态形成自由端，伸出径向通孔的单向挡块可横向插入弹簧螺圈之间的间隙中实现导向轴与弹簧的连接；在单向挡块外端设有便于单向挡块插入弹簧螺圈之间间隙的导向斜面，导向斜面朝向弹簧自由端。3.根据权利要求1所述的利用轮胎行驶变形高效发电车轮，其特征在于：所述离心力平衡机构包括通过转轴安装在机壳上的单臂杠杆，杠杆自由端通过拉簧与导向轴远离橡胶胎体那端连接，转轴上设有复位扭簧。4.根据权利要求1所述的利用...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤明德，
申请(专利权)人：汤明德，
类型：发明
国别省市：重庆;50