CN108370209A - 发电装置和轮胎 - Google Patents

Abstract

目的是提供一种能够改善因轮胎转动而发电的效率的发电装置，并且提供配备有这种发电装置的轮胎。因此，在安装于轮胎内面并且借助于在行驶期间因轮胎的转动而振动的振动元件产生电动势的该发电装置中，振动元件的共振频率与对应于在以一定速度转动的轮胎的转动一圈期间的轮胎内面的加速度的变化的频率相匹配。

Description

发电装置和轮胎

技术领域

本发明涉及发电装置和轮胎，更具体地涉及能够利用轮胎的转动来改善发电效率的发电装置和配备有这种发电装置的轮胎。

背景技术

已知的是，存在一种与用于检测轮胎气室内的诸如压力和温度等使用环境的装置一起设置于轮胎内的发电装置。专利文献1公开了一种发电装置，其通过利用当轮胎表面与路面接触时轮胎接收的冲击力使主弹簧支撑的磁体振动而在通电线圈中产生感应电动势来发电。

另外，该发电装置设置有副弹簧，当磁体在轮胎的转动速度快时由于离心力而从主弹簧支撑的磁体中立位置沿轮胎半径方向向外移动时，副弹簧弹性地支撑该磁体。在该配置中，因为磁体在轮胎转动速度慢时主要通过主弹簧的弹性来振动而在轮胎转动速度快时主要通过副弹簧的弹性来振动，所以能够改善发电效率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-47003号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，专利文献1公开的发电装置具有如下问题：虽然无论轮胎的转动速度如何都能通过磁体的振动发电，但是不同速度时的发电量很低。也就是，专利文献1公开的副弹簧的弹性力被设计为在磁体的中立位置的半径方向外侧的一侧开始作用。结果，仅当转动速度低时，中立位置的半径方向内侧的一侧才会处于磁体的振动范围中，仅当转动速度快时，半径方向外侧的一侧才会处于磁体的振动范围中。因此，专利文献1公开的发电装置的问题是，在没有副弹簧的情况下，磁体的振动范围减小到设定的一半。因此，当转动速度低或高时，发电量下降。

鉴于上述问题做出本发明，目的是提供一种能够改善利用轮胎的转动而发电的效率的发电装置和配备有这种发电装置的轮胎

用于解决问题的方案

作为解决上述问题的发电装置，提供一种发电装置，其安装于轮胎内面，所述发电装置包括：振动元件，其在车辆行驶期间通过轮胎的转动而振动以产生电动势，其中，所述振动元件的共振频率与对应于以一定速度转动的轮胎的转动一圈期间轮胎的内面处的加速度的变化的频率相匹配。

该配置能够改善发电效率。也就是，通过将振动元件的共振频率与对应于以一定速度转动的轮胎的转动一圈期间轮胎的内面处的加速度的变化的频率相匹配而使振动元件共振。并且通过使振动元件的振幅变大而增加的电动势将改善发电效率。

另外，配备有上述发电装置的轮胎能够改善发电效率并且获得比现有技术大的发电量。

附图说明

图1示出了安装于轮胎的发电装置。

图2是示出发电装置的构造的框图。

图3示出了发电装置的结构。

图4示出了由磁体形成的磁路。

图5是示出当发电量最大时可动单元的振动状态的图。

图6是示出在轮胎内周面产生的在轮胎半径方向上的加速度的变化的时间序列变化波形图。

图7是示出接地前后的离心力的变化的图。

图8是示出根据优选实施方式的发电的机制的图。

图9是示出当可动单元共振振动时的发电电压的变化的图。

图10示出了发电装置的另一适用例。

图11是示出根据另一适用例的发电的机制的图。

以下，将基于不旨在限制本发明的权利要求的范围的优选实施方式说明本发明。实施方式中说明的特征的所有组合对于本发明提出的解决方案而言并非都是必不可少的。因此，实施方式必须被解释为还包括选择性采用的特征。

具体实施方式

图1是示出安装在轮胎内的发电装置的概要的图。图2是示出发电装置的构造的框图。如图1所示，发电装置10安装于车辆、飞机等的轮胎2的内周面2a(轮胎内面)。当轮胎2在由图中的箭头A示出的方向上转动时，发电装置10通过利用振动元件随着轮胎2从与路面4接触的接地区间E到非接地区间F重复转动而振动产生电动势来产生电力。

如图2所示，发电装置10与例如整流电路9、电容器8、开关电路7、传感器5以及发送电路6等一起一体地构成，其中，整流电路9用于整流导电线圈22中出现的电流，电容器8用于储存整流后的电流，开关电路7用于控制储存在电容器8中的电力的输出，传感器5用于检测轮胎2的诸如气室内的空气的压力或温度等使用环境，发送电路6用于发送由传感器5检测到的值。整流电路9、电容器8、开关电路7、发送电路(发送器)6以及传感器5集中地配置于电路板50，电路板50被保持在发电装置10内。电容器8内储存的电力在开关电路7的控制下被供应到传感器5和发送电路6，并且由传感器5检测到的压力、温度等例如经由后述的天线52从发送电路6被发送到设置于车辆内的接收器。

图3的(a)是示出发电装置10的结构的分解立体图。图3的(b)是发电装置10的平面图。图3的(c)是发电装置10的截面图。注意的是，图3的(b)所示的平面图以省略一方的半构件32和磁体保持器46(未示出)的方式示出了发电装置10。另外，图中示出的方向以如下方式限定：图3的(b)的平面图中示出的可动单元40的移动方向(振动方向)被称为上下方向，垂直于该方向的方向为左右方向。另外，垂直于图3的(c)的截面图中示出的上下方向的方向被称为前后方向。

发电装置10由固定单元20和可动单元40构成，其中，固定单元20固定到轮胎2的内周面2a，可动单元40布置成相对于固定单元20在与轮胎2的转动一致的振动中可动。固定单元20包括外壳30和线圈保持器24。由一对半构件31、32组合而成的外壳30由诸如树脂等轻量但具有预定刚性的材料制成。半构件31、32均为在平面视图中近似正方形的矩形形状的、在一侧开口的盒子。半构件31、32的开口面对面地放置在一起以形成用于保持线圈保持器24、电路板50和可动单元40的空间。在各半构件31、32中均形成有允许可动单元40移动的运动空间C和弹簧保持空间30C。

形成外壳30内的运动空间C的上端壁30a和下端壁30b均贴附有在左右方向上以带状延伸的缓冲材料26。当可动单元40的上下振动的振幅为一定值以上时，缓冲材料26与可动单元40接触。因此，缓冲材料26不仅限制可动单元40的过振幅振动，还通过吸收与可动单元40接触时的冲击力防止对可动单元40的损坏。

各半构件31、32的左右两侧部均具有以在上下方向上延伸的方式形成以保持弹簧12的一对弹簧保持空间30c、30c。在一个半构件31的各弹簧保持空间30c的上下两侧设置有用于接合弹簧12的销30d。在另一个半构件32的各弹簧保持空间30c的上下两侧设置有销接收孔30f，销30d的端部能够插入销接收孔30f。各半构件31、32的下壁侧的左右方向的中央设置有用于在左右方向上定位线圈保持器24的突部30g。半构件31的上部形成有用于保持电路板50的电路板保持空间30e。

在平面视图中为具有近似正方形的矩形形状的板状构件的线圈保持器24几乎位于外壳30的中央。线圈保持器24的下端面的左右中央位置设置有倒U字形的定位凹部24b。线圈保持器24在外壳30的突部30g装配到凹部24b中的情况下在外壳30内在左右方向上定位并且由外壳30的内壁从上下两侧和前后两侧保持。

线圈保持器24中设置有线圈收容部24a，线圈收容部24a为用于保持导电线圈22的在前后方向(板厚方向)上贯通的通孔。线圈收容部24a被成形为在左右方向上延伸的具有圆角的矩形。在将导电线圈22置于线圈保持器24中之后，在线圈保持器24的前后两面均粘贴未示出的摩擦降低膜。线圈保持器24由例如树脂制成。

导电线圈22的外部形状被成形为与线圈收容部24a相同。导电线圈22具有预定数量的匝数，使得导线在被保持在线圈保持器24中时在左右方向上延伸。导电线圈22的卷绕开始端和卷绕终止端电连接到电路板50。

现在，给出可动单元40的结构的说明。可动单元40被构造为以与线圈保持器24间隔预定间隙的方式包围线圈保持器24而形成的磁性单元。可动单元40具有布置于线圈保持器24的前后两侧的一对磁体保持器46、46以及布置于各磁体保持器46的磁体42和磁轭44。

磁体保持器46、46均为具有比线圈保持器24的左右方向尺寸长的横长矩形的外部形状的板状构件。磁体保持器46、46以在左右方向上延伸的方式布置于线圈保持器24的前面侧和后面侧。磁体保持器46由例如树脂制成，并且具有用于保持磁体42的磁体收容部46a和用于将磁体保持器46连接到一起的连结部46b。

多个磁体收容部46a作为在前后方向上贯穿磁体保持器46的横长矩形孔设置于上下两侧。连结部46b位于四角以便避免线圈保持器24位于连结部46b之间。例如，形成于一个磁体保持器46的连结部46b被成形为向后突出的销状连结部，形成于另一个磁体保持器46的连结部46b被成形为在形成于一个磁体保持器46的连结部46b的周围嵌合的筒状连结部。利用在前后方向上彼此完全接合的连结部46b，磁体保持器46、46以在前后方向上以预定距离彼此间隔开的方式连结在一起。如图3的(c)所示，当磁体保持器46、46借助于连结部46b结合到一起时，线圈保持器24的前面侧和后面侧设置有预定间隙。

保持在磁体保持器46、46中的磁体42例如为钕磁体。具有与磁体保持部46a相同外部形状的磁体42嵌合到相应的磁体收容部46a。保持在磁体保持器46、46中的磁轭44均由软铁板制成。具有与磁体保持器46相同外部形状的磁轭44通过上下一对的磁体42的吸引力和粘接剂的使用的组合而固定于距相应的磁体保持器46的预定位置处。

图4是示出由磁体42形成的磁路的图。如图4所示，磁体42以如下方式配置：上磁体和下磁体的极性在各磁体保持器46的相同表面侧彼此不同，并且当将磁体保持器46、46组合在一起时，在前后方向上彼此相对的磁体42的磁极具有不同的极性。也就是，上下一对的磁体42、42被配置成磁体42、42的磁极具有彼此相反的极性并且前后一对的磁轭44，44之间的极性也相反。利用如此配置的磁体42，在可动单元40中形成使磁通量穿过各组磁体42之间的空间的磁路(在图4中由箭头H表示)。

如图3的(a)和图3的(b)所示，通过多个弹簧12相对于固定单元20悬挂支撑的上述可动单元40用作振动元件。如图3的(b)所示，多个弹簧12间隔开地布置于可动单元40的左右两侧的上侧和下侧。均为相同结构的螺旋弹簧的多个弹簧12被配置成沿着形成于外壳30的左右一对的弹簧保持空间30c在上下方向上伸缩。注意的是，采用的弹簧12是压缩弹簧、拉伸弹簧等。

位于可动单元40的上侧的左右一对的弹簧12、12具有与形成于外壳30的上部的销30d接合的上端以及与磁体保持器46、46的上侧的连结部46b接合的下端。另外，位于可动单元40的下侧的左右一对的弹簧12、12具有与形成于外壳30的下部的销30d接合的下端以及与磁体保持器46、46的下侧的连结部46b接合的上端。

如图3的(c)和图4所示，通过多个弹簧12相对于固定单元20悬挂支撑的可动单元40的磁体42被设定为处于与保持在线圈保持器24中的导电线圈22重叠的位置关系。更具体地，当发电装置10直立于静止的轮胎2的接地区间E中的内周面2a时，线圈收容部24a形成于线圈保持器24中，使得上下布置的磁体42、42的中间位置对应于保持在线圈保持器24中的导电线圈22的上下方向的中间位置。在该设定中，可动单元40以导电线圈22的上下方向的中间位置作为中立位置N振动。

图5的(a)至图5的(c)是示出使发电量实现最大化的可动单元40的振动的图。如图5的(a)至图5的(c)所示，能够通过使设在可动单元40中的上下磁体42、42从图5的(a)所示的中立位置N移动到图5的(b)所示的磁体42、42不与导电线圈22重叠的轮胎半径方向外侧(下方)的区域然后移动到图5的(c)所示的磁体42、42不与导电线圈22重叠的轮胎半径方向内侧(上方)的区域来实现发电量的最大化。以这种方式，当使可动单元40大幅度振动时，能够增加导电线圈22中感生的电动势。

并且能够通过将称为共振频率f1、由悬挂支撑可动单元40的四个弹簧的合成弹簧特性k和可动单元40的质量M确定的固有频率与对应于作用在以特定行驶速度转动的轮胎2的内周面2a的加速度的变化的频率fz匹配来使可动单元40的振幅最大化。

以下，给出当发电装置10安装到轮胎2的内周面2a的胎面部的背面的轮胎宽度方向中央位置时使可动单元40的振幅最大化的示例的说明。因此，可动单元40的振动方向为轮胎半径方向。这里注意的是，可动单元40的与半径方向一致的振动方向不限于与半径方向严格平行的方向，也可以包括相对于轮胎半径方向倾斜的方向。另外，在以下说明中，轮胎的有助于发电的转动速度被假定为装配有轮胎2的车辆行驶的特定速度。

图6是示出以特定的一定速度转动的轮胎2的内周面2a处产生的轮胎半径方向的加速度Gz的变化的时间序列变化波形图。如图6所示，由离心力引起的轮胎半径方向的加速度Gz作用于在与路面4转动接触的轮胎2的内周面2a。另外，在虚线包围的部分中显著上下变化的加速度Gz在轮胎2与路面4接触的影响下变化。

图7是示出轮胎2接地前后的离心力的变化的图。如图7所示，在非接地区间F中离心力作用于轮胎2的的内周面2a，其中朝向中立位置N的半径方向外侧被加压的可动单元40不能振动。另一方面，在接地区间E中，由于能够假定轮胎2沿着路面4等速直线运动，所以认为离心力在理论上不起作用，因而离心力如虚线所示以脉冲形状变化。

也就是，如果我们将焦点置于轮胎2的内周面2a并且考虑以一定速度转动的该焦点处的运动，则能够假定该焦点在轮胎的转动一圈中为在非接地区间F中绕轮胎转动的中心轴线作圆周运动并在接地区间E中作直线运动。

然而，实际的轮胎2从踏入侧(leading side)的非接地区间F到接地区间并从接地区间到蹬出侧(trailing side)的非接地区间F经历平滑变形，因而离心力不以如虚线所示的脉冲形状变化，而是如图7的实线所示以如下方式变化：在接地前后最大，在接地面的中央最小。

可以通过利用离心力的变化(减小或增加)的时机使可动单元40振动并且诱发可动单元40的沿着离心力的变化(减小或增加)的频率波形的振动而实现有效地发电。

图8的(a)是示出接地变形的轮胎的夸张形状的图。图8的(b)是示出作用于接地变形的轮胎2的内周面2a的离心力(加速度Gz)随时间变化的图。图8的(c)是示出当使振动最大化时可动单元40的振动的模型图。

如图8的(a)所示，轮胎2在转动期间以比为在接地区域(Q2、Q3)附近的轮胎2设定的曲率大的曲率的圆弧状变形。更具体地，轮胎2被变形为使得其具有接地变形部Q1、踏入侧变形部Q2和蹬出侧变形部Q3以及非变形部Q4，其中，在接地变形部Q1轮胎与路面4直接接触变形，在踏入侧变形部Q2和蹬出侧变形部Q3轮胎以比为在接地变形部Q1前后的轮胎2设定的预定曲率大的曲率变形，在非变形部Q4假定没有变形。轮胎2的踏入侧变形部Q2和蹬出侧变形部Q3以平滑地连接到非变形部Q4以及平面状变形的接地变形部Q1的方式变形。注意的是，在以下说明中，包括接地变形部Q1、踏入侧变形部Q2和蹬出侧变形部Q3的区域被称为变形区间，非变形部Q4被称为非变形区间。

如图8的(b)所示，在非变形区间中，大致恒定的加速度Gz通过由上述圆运动引起的离心力而作用于轮胎2的内周面2a。另一方面，在变形区间中，轮胎2的形状通过与路面4接触而变形，结果，作用于内周面2a的离心力发生变化。在非变形区间中，能够假定作用于内周面2a的离心力为大致恒定。然而，另一方面，离心力随着位置从非变形区间靠近变形区间而逐渐增大，在非变形区间连接到变形区间的点处到达最大，然后在接地区间的中央减小到最小，并且在变形区间连接到非变形区间的点处再次返回到最大，并且随着位置远离变形区间而逐渐减小到恒定。

换言之，作用于以一定速度转动的轮胎的离心力以使得离心力在轮胎的转动一圈期间具有踏入侧峰值p1、最小值峰值p2以及蹬出侧峰值p3的方式变化，其中，在踏入侧峰值p1处离心力在变形区间的变形开始端z1处最大化，在最小值峰值p2处离心力在变形区间的中央处最小化，在蹬出侧峰值p3处离心力在变形结束端z2处再次最大化。

并且，为了使发电装置10的发电量最大化，配置成使可动单元40的振动与离心力的上述变化同步。更具体地，如图8的(c)所示，可以配置成使可动单元40随着离心力的变化而如下循环地振动：(1)可动单元40在踏入侧峰值p1处移动到半径方向最外侧位置，(2)可动单元40在减小的离心力和弹簧12的弹性力的作用下半径方向向内移动，(3)可动单元40在最小值峰值p2处移动到半径方向最内侧位置，(4)可动单元40在增大的离心力和弹簧12的弹性力的作用下半径方向向外移动，(5)可动单元40在蹬出侧峰值p3处移动到半径方向最外侧位置。

也就是，可以通过将四个弹簧12的合成弹簧特性k和可动单元40的质量M设定为使得在以一定速度转动的轮胎2的转动一圈中的踏入侧峰值p1与蹬出侧峰值p3之间的预定峰值间时间与可动单元40的由合成弹簧特性k和可动单元40的质量M确定的共振频率相匹配而使可动单元40与轮胎2的转动共振。换言之，可以配置成使得合成弹簧特性k和可动单元40的质量M被设定为使可动单元40的共振频率f1与对应于离心力的变化的频率相匹配。这与实现发电装置10的历经图8的(a)所示的变形长度L2的时间与可动单元40的共振周期T1之间的匹配相同，或者与实现变形长度L2与可动单元40的共振频率f1的波长λ1之间的匹配相同。

像这样具有可动单元40的共振周期的共振频率f1能够从可动单元40的质量M与四个弹簧12的合成弹簧特性k之间的关系(1/2π)√(k/M)计算出。注意的是，在我们的计算中，我们认为弹簧12的质量是可忽略的。

通过将可动单元40的共振频率f1的共振周期与以一定速度转动的发电装置10通过变形长度L2(变形区间)的通过时间Δt匹配，可动单元40能够与轮胎2的转动共振。例如，合成弹簧特性k和可动单元40的质量M可以被设定为使得共振频率f1的共振周期与加速度Gz变化的峰值间时间Tz匹配。这将使可动单元40的上下振动的振幅和上下移动速度最大化，从而使可用的机械振动能量最大化。

图8的(b)所示的峰值间时间Tz对应于作用于磁体42(可动单元42)的离心力的一个周期(循环)。因此，能够通过利用峰值间时间Tz(周期)的倒数计算频率fz＝1/Tz。因此，当转动的轮胎2的频率fz等于可动单元40的共振频率f1时，发电量到达最大。该频率fz能够由轮胎2的转动速度替换。以这种方式，由轮胎2的转动引起的离心力的变化时间可以与可动单元40的振动中的位移速度的相位匹配，以平滑地继续可动单元40的振动。注意的是，由于发电的能量转换、摩擦损失等，如上所述地产生的可动单元40的振动慢慢地衰减。

图9是示出当可动单元40共振时发电电压的变化的图。如图9所示，发电装置10的可动单元40伴随着轮胎的接地而共振，因而发电顺应加速度Gz的变化。另外，在由离心力引起的加速度Gz几乎不变化的非变形区间中，能够观察到尽管可动单元40的振动衰减，发电仍在继续。因此，能够通过扩大与轮胎2的转动共振的可动单元40的振幅来实现大的发电量。也就是，因为能够使由可动单元40的多个磁体42形成的磁路贯穿导电线圈22的磁通量的变化和变化率最大化，所以能够增加发电量。

在目前说明的示例性实施方式中，已经给出了如下实施的说明：发电装置10被安装成使发电装置10的可动单元40在沿着作用于内周面2a的离心力的方向上振动。图10是示出如下实施的图：发电装置10被安装成使发电装置10的可动单元40在沿着内周面2a的圆周方向的方向上振动。以下，给出了根据该实施方式的发电装置10的发电机构的说明。注意的是，在发电装置10安装于内周面2a的情况下可动单元40在沿着内周面2a的圆周方向的方向上振动意味着可动单元40在与内周面2a的圆周相切的方向上振动而不是严格沿着内周面2a的圆周方向振动。振动方向包括从切线方向倾斜的方向。因此，在以下说明中，使用术语“切线方向”而不是“圆周方向”。

图11的(a)是示出接地变形的轮胎的形状的图。图11的(b)是示出在接地变形的轮胎2的内周面2a的切线方向上发生的加速度Gx随时间变化的图。图11的(c)是示出当振动最大化时可动单元40的振动的模型图。随着转动的轮胎2与路面4接触，摩擦力作用于轮胎2。摩擦力产生使踏入侧的轮胎转动减速的加速度Gx以及使蹬出侧的轮胎转动加速的加速度Gx。因此，如图11的(b)所示，作用于发电装置10的加速度Gx在接地面的踏入端和蹬出端具有相反符号的峰值。以下，将正值侧的加速度达到最大的踏入侧的峰值称为踏入侧峰值p4，并且将负值侧的加速度达到最大的蹬出侧的峰值称为蹬出侧峰值p5。踏入侧峰值p4与蹬出侧峰值p5之间的加速度Gx的变化能够被认为对应于具有特定波长的频率的一个周期的半周期。因此，能够通过使共振周期的半周期与从踏入侧峰值p4到蹬出侧峰值p5的时间匹配而使可动单元40共振。

更具体地，如图11的(c)所示，应当配置成使可动单元40以如下周期振动：(1)可动单元40在加速度Gx的踏入侧峰值p4处在轮胎切线方向上向踏入侧最远处移动，(2)可动单元40在减小的加速度Gx和弹簧12的弹性力的作用下在轮胎切线方向上朝向蹬出侧移动，以及(3)可动单元40在加速度Gx的蹬出侧峰值p5处在轮胎切线方向上向蹬出侧最远处移动。

图11的(b)所示的踏入侧峰值p4与蹬出侧峰值p5之间的峰值间时间Tx对应于可动单元40的共振的半周期。因此，能够通过利用峰值间时间Tx的倒数计算频率fx＝1/(2Tx)。注意的是，因为该实施方式的峰值间时间Tx为半周期，所以为了修正到一个周期而加倍。该频率fx能够由轮胎2的转动速度替换。因此，当轮胎2的转动的频率fx等于可动单元40的共振频率f2时，发电量达到最大。

另外，为了通过轮胎2的转动速度增大发电量，配置成使可动单元40沿着轮胎半径方向振动的上述发电装置10以及配置成使可动单元40沿着轮胎切线方向振动的根据本实施方式的发电装置10两者均可以设置于内周面2a。

另外，发电装置10可以被配置成使得沿着轮胎半径方向振动的可动单元(半径方向单元)和耦合到该可动单元的导电线圈以及沿着轮胎切线方向振动的可动单元(切线方向单元)以及耦合到该可动单元的导电线圈两者均设置在一个发电装置10内，因而半径方向单元和切线方向单元在以一定速度转动的轮胎的转动一圈期间以对应于在相应方向上的加速度的变化的频率共振。

另外，在各前述实施方式中，已经给出了如下发电装置10的说明：发电装置10以使得可动单元40在轮胎半径方向上或在轮胎切线方向上振动的方式安装于轮胎宽度方向中央的内周面2a，但是这不是限制条件。在设计时，轮胎2的内周面2a被成形为在轮胎宽度方向上和轮胎圆周方向上具有预定曲率的三维曲面。形成为这样的三维曲面的内周面2a在轮胎2接触路面4时变形以在轮胎的半径方向、宽度方向和圆周方向上拉伸，因而力在各方向上作用。也就是，加速度在各方向上发生。

因此，可以配置成：在可动单元40的振动方向被调整为在轮胎2的内周面2a上的给定位置处产生加速度较大变化的方向的情况下，并且在可动单元40的共振频率被设定为与加速度的踏入侧峰值与蹬出侧峰值之间的周期一致的情况下，安装发电装置10。

例如，与路面接触的轮胎2变形成具有在轮胎宽度方向上膨出的侧部，从而主要受到宽度方向的加速度Gy的影响。因此，发电装置10可以以使得可动单元40的振动方向沿着轮胎宽度方向的方式安装于内周面2a的侧部区域。在这种情况下，能够通过使可动单元40的共振周期与踏入侧峰值与蹬出侧峰值之间的峰值间周期Ty匹配而有效地进行发电。

另外，在目前说明的发电装置10的情况下，已经配置成使得导电线圈22固定并且用作振动元件的磁体42相对于导电线圈22振动。然而，可以配置成使得磁体42固定并且导电线圈22相对于固定的磁体42振动。也就是，导电线圈22用作振动元件。在这种情况下，为了获得与前述发电装置10相同的发电量，可以使用由磁体42围绕的导电线圈22的相同的位置关系。

目前说明的发电装置可以装配到轮胎以改善发电装置的发电效率并获得比现有技术大的发电量。

根据优选实施方式的发电装置是安装于轮胎的内面且包括在车辆行驶期间通过轮胎的转动而振动以产生电动势的振动元件的发电装置，其中振动元件的共振频率与对应于以一定速度转动的轮胎的转动一圈期间轮胎的内面处的加速度的变化的频率匹配。

根据该配置，能够改善发电效率。也就是，通过将振动元件的共振频率与对应于以一定速度转动的轮胎的转动一圈期间轮胎的内面处的加速度的变化的频率匹配使振动元件共振。并且通过扩大振动元件的振幅来增加的电动势将改善发电效率。

另外，通过采用轮胎的半径方向的加速度并且基于在轮胎半径方向的加速度的时间序列变化波形中出现的踏入侧峰值与蹬出侧峰值之间的峰值间时间计算对应于加速度的变化的频率，可以可靠地改善发电效率。

另外，通过对轮胎内面的加速度采用轮胎的圆周方向的加速度并且基于在轮胎圆周方向的加速度的时间序列变化波形中出现的踏入侧峰值与蹬出侧峰值之间的峰值间时间的两倍时间计算对应于加速度的变化的频率，可以可靠地改善发电效率。

另外，发电装置可以配备有多个振动元件。并且还可以通过使一些振动元件的共振频率与对应于以一定速度转动的轮胎的转动一圈期间轮胎的内面的轮胎半径方向加速度的变化的频率匹配，并且使其它振动元件的共振频率与对应于以一定速度转动的轮胎的转动一圈期间轮胎的内面的轮胎圆周方向加速度的变化的频率匹配，进一步改善发电效率。

另外，配备有如上所述的发电装置的轮胎能够改善发电效率并且获得比现有技术大的发电量。

附图标记说明

2轮胎；2a内周面；4路面；10发电装置；12弹簧；20固定单元；22导电线圈；24线圈保持器；24a线圈收容部；24b定位凹部；24c缺口；26缓冲材料；30外壳；31、32半构件；30a上端壁；30b下端壁；30c弹簧保持空间；30d销；30e电路板保持空间；40可动单元；42磁体；44磁轭；46磁体保持器；50电路板；52线；C运动空间

Claims (7)

1.一种发电装置，其安装于轮胎内面，所述发电装置包括：

振动元件，其在车辆行驶期间通过轮胎的转动而振动以产生电动势，

其中，所述振动元件的共振频率与对应于以一定速度转动的轮胎的转动一圈期间轮胎的内面处的加速度的变化的频率相匹配。

2.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，所述加速度是轮胎半径方向的加速度。

3.根据权利要求1或2所述的发电装置，其特征在于，基于轮胎半径方向的加速度的时间序列变化波形中出现的踏入侧峰值与蹬出侧峰值之间的峰值间时间计算对应于所述加速度的变化的频率。

4.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，所述加速度是轮胎圆周方向的加速度。

5.根据权利要求4所述的发电装置，其特征在于，基于轮胎圆周方向的加速度的时间序列变化波形中出现的踏入侧峰值与蹬出侧峰值之间的峰值间时间的两倍计算对应于所述加速度的变化的频率。

6.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，所述发电装置包括：

多个所述振动元件，

其中，一些振动元件的共振频率与对应于以一定速度转动的轮胎的转动一圈期间轮胎的内面处的轮胎半径方向的加速度的变化的频率相匹配，并且

其它振动元件的共振频率与对应于以一定速度转动的轮胎的转动一圈期间轮胎的内面处的轮胎圆周方向的加速度的变化的频率相匹配。

7.一种轮胎，其包括根据权利要求1所述的发电装置。