專利名稱：一種利用輪胎轉動自發電機構的制作方法
技術領域：
一種利用輪胎轉動自發電機構技術領域[0001]本實用新型涉及利用輪胎轉動自發電技術的改進，屬于輪胎發電技術領域。
背景技術：
[0002]車輛行駛過程中，輪胎快速地旋轉，一些人注意到輪胎轉動所產生的動能，于是出 現了輪胎發電的研究。目前對輪胎發電的認識，大都停留在壓電效應和旋轉切割磁力線產 生電流。壓電效應發電的不足在于，發電量非常微小，且在軟性材料上產生壓電效應不明 顯。要在輪胎變形中產生旋轉切割磁力線的方法非常復雜，且難以實現。因此，要讓輪胎變 形產生電能又不大量額外消耗車載能源，必須另尋途徑。[0003]專利號為“200920151749.0”的中國實用新型公開了一種磁電輪胎，在輪轂的環槽 底套線圈，在線圈外離開間隙套磁環，外胎包結在磁環的外面。行車中，當路面沖擊外胎， 外胎沿徑向受到壓縮，使磁環接近路面一側的部分靠近線圈，使線圈感應發電；隨著車輪轉 動，外胎受壓縮的地方離開路面逐漸外張恢復，此過程也使線圈感應發電。上述靠近遠離發 電屬于已有的磁力發電原理，由于未能切割磁力線，發電效果十分有限，且發電部件僅限于 輪胎內，不能產生足夠大的電能。同時上述專利為了安裝需要，輪轂由左右兩部分構成，產 品強度受到影響。發明內容[0004]針對現有技術存在的上述不足，本實用新型的目的在于提供一種發電效率高、自 身消耗能量小且容易實現的利用輪胎轉動自發電機構。[0005]為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是這樣的:[0006]一種利用輪胎轉動自發電機構，所述輪胎由輪輞和橡膠胎體構成，在輪胎上沿圓 周設有若干套直線發電機，每套直線發電機包括配對的定子和動子，定子位于機殼內，機殼 固定安裝在輪輞上；定子為環形骨架上繞制線圈而形成，定子的軸線位于輪胎直徑方向上， 動子由柱狀骨架和安裝在骨架上的永磁體或勵磁線圈構成，動子從定子中穿過，動子一端 在輪胎轉動時始終與橡膠胎體內表面接觸并可隨接觸處橡膠胎體的變形而在定子的導向 作用下與定子之間發生徑向的往復運動。[0007]動子一端始終與橡膠胎體內表面接觸可以按如下兩種結構實現:1、所述動子上套 設有彈簧，由彈簧作用使動子一端始終與橡膠胎體內表面接觸；彈簧一端抵在機殼上，彈簧 另一端抵在動子上的彈簧定位盤上。2、或者在橡膠胎體內表面開有比動子小的夾持孔，動 子一端位于夾持孔內，這樣動子就能被橡膠材料的收縮力所夾持而始終與橡膠胎體內表面 接觸。[0008]所述輪輞上設有通至輪輞外表面上的圓周環槽的徑向通孔，機殼螺紋旋接在徑向 通孔中并在兩者結合部位設有密封結構。本結構機殼和定子安裝方便，對輪輞結構改動小， 可以確保改動后輪輞的強度符合要求。[0009]所述定子環形骨架內表面圓周上均勻設有若干朝向中心的繞線柱，線圈繞制在繞線柱上。[0010]根據實際需要，本實用新型也可以對上述定子和動子位置進行交換，此時環形骨 架上繞制線圈構成動子，柱狀骨架和安裝在骨架上的永磁體或勵磁線圈構成定子。此時定 子一端位于機殼，另一端從機殼中穿出朝向橡膠胎體內表面，機殼固定安裝在輪輞上；動子 的軸線位于輪胎直徑方向上，動子套在定子從機殼穿出段上，動子一端在輪胎轉動時始終 與橡膠胎體內表面接觸并可隨接觸處橡膠胎體的變形而與定子之間發生徑向的往復運動。[0011]本實用新型利用輪胎的變形驅動動子與定子之間往復運動而切割磁力線進行發 電，由于動子移動方向與輪胎前進方向幾乎垂直，所以其消耗的能量少，而發出的電能多， 因此本實用新型發電效率高，自身消耗能量小且容易實現。
[0012]圖1-本實用新型結構示意圖。[0013]圖2-圖1的局部放大圖。[0014]圖3-圖1中定子結構示意圖。
具體實施方式
[0015]
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。[0016]本實用新型利用輪胎轉動自發電機構，是在輪胎上沿圓周設有若干套直線發電 機，每套直線發電機包括配對的定子和動子，定子和動子位于輪胎同一條徑向線上可隨輪 胎同步轉動，定子安裝在輪輞上并朝向橡膠胎體。本機構利用橡膠胎體與地面接觸的那部 分會發生形變而變癟、在駛離地面后又會復原的變形特性，將該形變傳遞給始終與胎體內 表面接觸的動子，而使動子與定子之間在徑向上發生往復相對運動，從而切割磁力線實現 發電。所有的直線發電機所發出的電能可以通過相關電路被車輛蓄電池或電容儲存，為車 輛儀器儀表供電或驅動車輛行駛。[0017]具體結構參見圖1和圖2，從圖上可以看出，本實用新型利用輪胎轉動自發電機 構，所述輪胎由輪輞I和橡膠胎體2構成，在輪胎上沿圓周設有若干套直線發電機，每套直 線發電機包括配對的定子3和動子4,定子3位于機殼5內，機殼5固定安裝在輪輞I上。 定子3為由硅鋼片或其它材料疊放在一起形成的環形骨架上繞制線圈而成，定子3的軸線 位于輪胎直徑方向上。動子4由柱狀骨架和安裝在骨架上的永磁體或勵磁線圈構成，動子 4 一端從定子3和機殼5中穿過朝向橡膠胎體2,另一端位于機殼5中。在動子4和機殼5 之間既可以設軸承6 (滾針軸承)定位，也可以是滑動副定位。為了使動子能夠與定子之間 不斷往復運動，本實用新型動子從機殼中穿出的那一端(在輪胎轉動時或者靜止狀態下)始 終與橡膠胎體內表面接觸，這樣在定子的導向作用下，動子就可隨接觸處橡膠胎體的變形 而與定子之間發生徑向的往復運動。[0018]本實用新型動子一端在輪胎轉動時始終與橡膠胎體內表面接觸可以通過如下兩 種結構實現:1、所述動子4位于橡膠胎體內表面段上套設有彈簧7，由彈簧7作用使動子4 一端始終與橡I父胎體2內表面接觸；彈黃7 —端抵在機殼5上,彈黃7另一端抵在動子上的 彈簧定位盤8上，見圖2。2、或者在橡膠胎體內表面開有比動子小的夾持孔，動子一端位于 夾持孔內，這樣動子就能被橡膠材料的收縮力所夾持而始終與橡膠胎體內表面接觸。[0019]本實用新型實現發電的原理:當某直線發電機動子所在處的輪胎與地面接觸時， 由于受壓，該處的輪胎會發生較大的變形，輪胎克服動子重量和磁場阻力等推著動子往上 運動，因為動子本身就位于定子中，故在往上運動過程中切割磁力線而發電。一旦該處輪胎 轉動離開地面，輪胎即復原，在彈簧的回復力和離心力等共同作用下，動子也隨輪胎復位， 在復位過程中，同樣有切割磁力線過程，因此兩個過程都能發電。這樣，在輪胎轉動一圈的 過程中，所有的發電機都按上述過程發電一次，隨著輪胎的快速轉動，電能即源源不斷地輸 出。[0020]本實用新型設計動子與橡膠胎體內表面接觸是為了增大動子的行程，使切割磁力 線過程更長，發電更多。為了保證動子的行程，機殼應該具有足夠的空腔使動子往復運動。 另外，動子一端如果只在轉動時始終與橡膠胎體內表面接觸，而在靜止狀態下存在間隙，那 么實際設計時，可以考慮離心力的作用將這段間隙彌補，即在彈簧的自然伸長狀態時(靜止 下)，動子與橡膠胎體內表面存在間隙。輪胎駛離地面進入復位過程時，由于有彈簧回彈力 和離心力等，動子同樣可以與輪胎接觸，那么彈簧必然就會被拉伸，在下一次輪胎與地面接 觸動子被往上推時，彈簧就產生一個拉力，該拉力的存在可以減輕輪胎推動動子的負荷，提 高發電效率。不管怎樣設計，動子都應該在輪胎與地面接觸變形過程中被推動往上運動，也 許不是最開始輪胎變形的瞬間，但至少變形過程中存在上述現象，否則動子和定子就沒有 相對運動，無法切割磁力線發電。[0021]所述輪輞上設有通至輪輞外表面上的圓周環槽的徑向通孔，徑向通孔為臺階孔， 臺階孔大孔徑為螺紋孔，機殼具有對應的臺階狀并從中心向外螺紋旋接在徑向通孔中并在 兩者結合部位設有密封結構。臺階面自然形成對機殼的限位面，不至于因為離心力而松動， 事實上，即使沒有臺階面，離心力也只會使機殼越旋越緊。本結構機殼和定子安裝方便，對 輪輞結構改動小，可以確保改動后輪輞的強度符合要求。[0022]所述定子環形骨架內表面圓周上均勻設有若干朝向中心的繞線柱，線圈繞制在繞 線柱上，見圖3。[0023]根據實際需要，本實用新型也可以對上述定子和動子位置進行交換，此時環形骨 架上繞制的線圈構成動子，柱狀骨架和安裝在骨架上的永磁體或勵磁線圈構成定子。此時 定子一端位于機殼，另一端從機殼中穿出朝向橡膠胎體內表面，機殼固定安裝在輪輞上;云力 子的軸線位于輪胎直徑方向上，動子套在定子從機殼穿出段上，動子一端始終與橡膠胎體 內表面接觸并可隨接觸處橡膠胎體的變形而與定子之間發生徑向的往復運動。其它結構可 以參照圖1。本實用新型既可用于充氣輪胎，也可用于非充氣輪胎。[0024]本實用新型直線發電機磁場既可以用永磁體產生，也可以由勵磁線圈產生。如果 是永磁體，因不需要直流供電的磁場線圈，使電機結構更為簡單，降低了加工和裝配費用， 且省去了容易出問題的集電環和電刷，提高了電機運行的可靠性。又因無需勵磁電流，沒有 勵磁損耗，提高了電機的效率。與旋轉的永磁發電機一樣，本實用新型直線發電機的永磁體 也是裝在運動件(橡膠胎體上)上形成動子，線圈繞制在硅鋼材料或其它材料上構成定子。 當然，這只是通常的安裝方式，實際上兩者的位置理論上可交換，以輕的一方為動子為宜。[0025]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參 照較佳實例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實 用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
權利要求1.一種利用輪胎轉動自發電機構，所述輪胎由輪輞(I)和橡膠胎體(2)構成，其特征在 于:在輪胎上沿圓周設有若干套直線發電機，每套直線發電機包括配對的定子(3)和動子(4)，定子(3)位于機殼(5)內，機殼(5)固定安裝在輪輞(I)上；定子(3)為環形骨架上繞 制線圈而形成，定子的軸線位于輪胎直徑方向上，動子(4)由柱狀骨架和安裝在骨架上的永 磁體或勵磁線圈構成；動子(4)從定子(3)中穿過，動子一端在輪胎轉動時始終與橡膠胎體 內表面接觸并可隨接觸處橡膠胎體的變形而在定子的導向作用下與定子之間發生徑向的 往復運動。
2.根據權利要求1所述的利用輪胎轉動自發電機構，其特征在于:所述動子(4)上套 設有彈黃(7)，由彈黃作用使動子一端始終與橡I父胎體內表面接觸；彈黃(7) —端抵在機殼 (5 )上，彈簧(7 )另一端抵在動子上的彈簧定位盤(8 )上。
3.根據權利要求1所述的利用輪胎轉動自發電機構，其特征在于:所述橡膠胎體內表 面開有比動子小的夾持孔，動子一端位于夾持孔內并被橡膠材料的收縮力所夾持。
4.根據權利要求1所述的利用輪胎轉動自發電機構，其特征在于:所述輪輞上設有通 至輪輞外表面上的圓周環槽的徑向通孔，機殼螺紋旋接在徑向通孔中并在兩者結合部位設 有密封機構。
5.根據權利要求1所述的利用輪胎轉動自發電機構，其特征在于:所述定子環形骨架 內表面圓周上均勻設有若干朝向中心的繞線柱，線圈繞制在繞線柱上。
6.一種利用輪胎轉動自發電機構，所述輪胎由輪輞和橡膠胎體構成，其特征在于:在 輪胎上沿圓周設有若干套直線發電機，每套直線發電機包括配對的定子和動子，定子由柱 狀骨架和安裝在骨架上的永磁體或勵磁線圈構成；定子一端位于機殼，另一端從機殼中穿 出朝向橡膠胎體內表面，機殼固定安裝在輪輞上；動子為環形骨架上繞制線圈而形成，動子 的軸線位于輪胎直徑方向上，動子套在定子從機殼穿出段上，動子一端在輪胎轉動時始終 與橡膠胎體內表面接觸并可隨接觸處橡膠胎體的變形而在定子的導向作用下與定子之間 發生徑向的往復運動。
專利摘要本實用新型公開了一種利用輪胎轉動自發電機構，在輪胎上沿圓周設有若干套直線發電機，每套直線發電機包括配對的定子和動子，定子位于機殼內，機殼固定安裝在輪輞上；定子為環形骨架上繞制線圈而形成，動子由柱狀骨架和安裝在骨架上的永磁體或勵磁線圈構成，動子從定子中穿過，動子一端在輪胎轉動時始終與橡膠胎體內表面接觸并可隨接觸處橡膠胎體的變形而在定子的導向作用下與定子之間發生徑向的往復運動。本實用新型利用輪胎的變形驅動動子與定子之間往復運動而切割磁力線進行發電，由于動子移動方向與輪胎前進方向幾乎垂直，所以其消耗的能量少，而發出的電能多，因此本實用新型發電效率高，自身消耗能量小且容易實現。
文檔編號H02K35/00GK203157696SQ201220654648
公開日2013年8月28日 申請日期2012年12月3日 優先權日2011年12月11日
發明者湯明德 申請人:湯明德