CN109733181A - 一种新型车轮发电和轮毂电机装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型车轮发电和轮毂电机装置，包括轮胎、发电组件和轮毂电机；在汽车行驶过程中，轮胎与地面滚动，地面不断向轮胎施加反弹力，免充气轮胎所受反弹力通过免充气轮胎支撑弹性架传递至内嵌腔底板，内嵌腔底板运动导致安置于内嵌腔里的囊袋内的气体或液体运动（或无内胎轮胎受压使得胎内气体朝向气体出口处运动），推动电磁发电装置和压电晶体装置分别发电，将若干电磁发电装置和压电晶体装置分别连接为一闭合电路，通过整流器等器件连接于蓄电池，再连接轮毂电机或电动机。在同等条件下，新能源车大幅增加电能。

Description

一种新型车轮发电和轮毂电机装置

技术领域

本发明涉及车轮发电技术和轮毂电机驱动相互结合领域，具体为一种新型车轮发电和轮毂电机装置。

背景技术

轮毂电机技术也被称为车轮内装电机技术，它的最大特点就是将动力装置、传动装置和制动装置都整合一起到轮毂内，得以将电动车辆的机械部分大为简化。轮毂电机技术又称车轮内装电机技术，它的最大特点就是将动力、传动和制动装置都整合到轮毂内，因此将电动车辆的机械部分大大简化。轮毂电机技术并非新生事物，早在1900年，就已经制造出了前轮装备轮毂电机的电动汽车，在20世纪70年代，这一技术在矿山运输车等领域得到应用。而对于乘用车所用的轮毂电机，日系厂商对于此项技术研发开展较早，目前处于领先地位，包括通用、丰田在内的国际汽车巨头也都对该技术有所涉足。

轮毂电机驱动系统根据电机的转子型式主要分成两种结构型式:内转子式和外转子式。其中外转子式采用低速外转子电机，电机的最高转速在1000-1500r/min，无减速装置，车轮的转速与电机相同;而内转子式则采用高速内转子电机，配备固定传动比的减速器，为获得较高的功率密度，电机的转速可高达10000r/min。随着更为紧凑的行星齿轮减速器的出现，内转子式轮毂电机在功率密度方面比低速外转子式更具竞争力。对于传统车辆来说，离合器、变速器、传动轴、差速器乃至分动器都是必不可少的，而这些部件不但重量不轻、让车辆的结构更为复杂，同时也存在需要定期维护和故障率的问题。但是轮毂电机就很好地解决了这个问题。除了结构更为简单之外，采用轮毂电机驱动的车辆可以获得更好的空间利用率，同时传动效率也要高出不少。对于轮毂电机驱动的车辆，由于轮毂电机系统的电制动容量较小，不能满足整车制动性能的要求，都需要附加机械制动系统，但是对于普通电动乘用车，没有了传统内燃机带动的真空泵，就需要电动真空泵来提供刹车助力，但也就意味了有着更大的能量消耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型车轮发电和轮毂电机装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新型车轮发电和轮毂电机装置，包括轮胎、发电组件和轮毂电机；所述轮胎包括轮辋和支撑弹性架，轮辋外侧设置有支撑弹性架，支撑弹性架外侧设置有免充气轮胎胎面；所述轮辋上设置有若干个内导线引出孔，轮辋内侧设置有车轮轴，车轮轴外侧设置有轴承固定套，车轮轴内侧设置有外导线引出孔；所述免充气轮胎胎面上与轮辋之间形成受压区域，受压区域内安装发电组件；所述发电组件包括插入式线圈和压电晶体，支撑弹性架末端连接至内嵌底板，内嵌底板上设置有内嵌腔，内嵌内安装囊袋，囊袋上方对应设置有挤压上升口；所述内嵌腔上方设置有插入式线圈，插入式线圈内部设置有升缩件行走轨道；所述升缩件行走轨道上设置有升缩件，升缩件下端与挤压上升口紧密连接，升缩件上端连接运动磁铁；所述插入式线圈底端设置有压电晶体，压电晶体被弹性材料包裹设置在轮辋外侧。

2．一种新型车轮发电和轮毂电机装置，其特征在于：所述轮胎包括轮辋和气流阻挡板，轮辋外侧设置有无内胆轮胎胎面，无内胆轮胎胎面内侧设置有若干个气流阻挡板；所述轮辋上设置有若干个内导线引出孔，轮辋内侧设置有车轮轴，车轮轴外侧设置有轴承固定套，车轮轴内侧设置有外导线引出孔；所述无内胆轮胎胎面与轮辋之间形成受压区域，气流阻挡板设置在受压区域内，受压区域内安装发电组件；所述发电组件包括插入式线圈和压电晶体，气流阻挡板末端设置有插入式线圈，插入式线圈内部设置有升缩件行走轨道；所述升缩件行走轨道上设置有升缩件，升缩件下端与气流阻挡板末端对应设置，升缩件上端连接运动磁铁；插入式线圈底端设置有压电晶体，压电晶体被弹性材料包裹设置在轮辋外侧。

优选的，若干个所述插入式线圈通过导线连接为整体，导线从内导线引出孔贯穿至外导线引出孔，最后连接至整流器和其他设备，再连接至蓄电池，蓄电池连接至轮毂电机，轮毂电机安装在车轮轴上。

优选的，所述轴承固定套上设置有两个以上定位孔，在无轮毂的轮胎上发电组件安装在轴承固定套上。

优选的，压电晶体与橡胶材料混合压制成型，将压电晶体的正负极进行串并联，并联后的压电晶体上连接整流器，整流器连接至蓄电池。

优选的，所述囊袋内设置有气体或者液体容纳物，气体或者液体容纳物体积小于囊袋的总容纳体积。

优选的，所述免充气轮胎胎面外侧设置有防滑纹路，支撑弹性架与免充气轮胎胎面装配处形状为雌雄状并吻合一致。

优选的，所述插入式线圈两端分别于升缩件行走轨道两端连接，升缩件行走轨道贯穿设置在插入式线圈内部。

优选的，所述内嵌腔采用弹性材料制成，内嵌腔底板采用硬性材料制成，囊袋设置于内嵌腔内部。

优选的，所述支撑弹性架下端间隔大于上端间隔或上端间隔大于下端间隔，支撑弹性架呈放射状，分布在轮辋和免充气轮胎胎面内侧之间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构简单，可操作性强，根据电磁感应原理，闭合电路中电动势发生变化，产生感应电流，闭合电路上连接蓄电池；同时在发电组件内加入压电晶体，晶体的压电效应，压电晶体沿着一定方向受到外力作用时，内部会产生极化现象，使带电质点发生相对位移，从而在晶体表面上产生大小相等符号相反的电荷；反弹力反弹至压电晶体受压，使得压电晶体产生电压，将压电晶体的正负极进行串并联，可导出电流；通过整流器、逆变器等器件将电流充入蓄电池，蓄电池连接至轮毂电机或电动机，轮毂电机或电动机为轮胎提供驱动力，使得新能源车续程大幅增加。

附图说明

图1为本发明的免充气车轮整体结构示意图；

图2为本发明的无内胎车轮整体结构示意图；

图3为本发明的发电组件结构示意图。

图中：10、轮胎；11、轮辋；12、支撑弹性架；13、气流阻挡板；14、外导线引出孔；15、车轮轴；16、轴承固定套；17、内导线引出孔；18、免充气轮胎胎面；19、无内胆轮胎胎面；20、受压区域；30、发电组件；31、压电晶体；32、内嵌腔；33、内嵌腔底版；34、升缩件行走轨道；35、囊袋；36、挤压上升口；37、运动磁铁；38、插入式线圈；39、升缩件；40、轮毂电机。

具体实施方式

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种新型车轮发电和轮毂电机装置，包括轮胎10、发电组件30和轮毂电机40；所述轮胎10包括轮辋11和支撑弹性架12，轮辋11外侧设置有支撑弹性架12，支撑弹性架12外侧设置有免充气轮胎胎面18；所述轮辋11上设置有若干个内导线引出孔17，轮辋11内侧设置有车轮轴15，车轮轴15外侧设置有轴承固定套16，车轮轴15内侧设置有外导线引出孔14；所述免充气轮胎胎面18上与轮辋11之间形成受压区域20，受压区域20内安装发电组件30；所述发电组件30包括插入式线圈38和压电晶体31，支撑弹性架12末端连接至内嵌底板33，内嵌底板33上设置有内嵌腔32，内嵌腔32内部安装囊袋35，囊袋35上方对应设置有挤压上升口36；所述内嵌腔32上方设置有插入式线圈38，插入式线圈38内部设置有升缩件行走轨道34；所述升缩件行走轨道34上设置有升缩件39，升缩件39下端与挤压上升口36紧密连接，升缩件39上端连接运动磁铁37；所述插入式线圈38底端设置有压电晶体31，压电晶体31被弹性材料包裹设置在轮辋11外侧。

一种新型车轮发电和轮毂电机装置，其特征在于：所述轮胎10包括轮辋11和气流阻挡板13，轮辋11外侧设置有无内胆轮胎胎面19，无内胆轮胎胎面19内侧设置有若干个气流阻挡板13；所述轮辋11上设置有若干个内导线引出孔17，轮辋11内侧设置有车轮轴15，车轮轴15外侧设置有轴承固定套16，车轮轴15内侧设置有外导线引出孔14；所述无内胆轮胎胎面19与轮辋11之间形成受压区域20，气流阻挡板13设置在受压区域20内，受压区域20内安装发电组件30；所述发电组件30包括插入式线圈38和压电晶体31，气流阻挡板13末端设置有插入式线圈38，插入式线圈38内部设置有升缩件行走轨道34；所述升缩件行走轨道34上设置有升缩件39，升缩件39下端与气流阻挡板13末端对应设置，升缩件39上端连接运动磁铁37；插入式线圈38底端设置有压电晶体31，压电晶体31被弹性材料包裹设置在轮辋11外侧。

进一步的，若干个所述插入式线圈38通过导线连接为整体，导线从内导线引出孔贯穿至外导线引出孔，最后连接至整流器和其他设备，再连接至蓄电池，蓄电池连接至轮毂电机40，轮毂电机40安装在车轮轴15上。

进一步的，所述轴承固定套16上设置有两个以上定位孔，在无轮毂的轮胎10上发电组件30安装在轴承固定套16上。

进一步的，压电晶体31与橡胶材料混合压制成型，将压电晶体31的正负极进行串并联，并联后的压电晶体31上连接整流器，整流器连接至蓄电池。

进一步的，所述囊袋35内设置有气体或者液体容纳物，气体或者液体容纳物体积小于囊袋35的总容纳体积。

进一步的，所述免充气轮胎胎面18外侧设置有防滑纹路，支撑弹性架12与免充气轮胎胎面18装配处形状为雌雄状并吻合一致。

进一步的，所述插入式线圈38两端分别于升缩件行走轨道34两端连接，升缩件行走轨道34贯穿设置在插入式线圈38内部。

进一步的，所述内嵌腔32采用弹性材料制成，内嵌腔底板33采用硬性材料制成，囊袋35设置于内嵌腔32内部。

进一步的，所述支撑弹性架12下端间隔大于上端间隔或上端间隔大于下端间隔，支撑弹性架12呈放射状，分布在轮辋11和免充气轮胎胎面18内侧之间。

工作原理：

实施例1：轮胎10包括轮辋11和支撑弹性架12，轮辋11外侧设置有支撑弹性架12，支撑弹性架12外侧设置有免充气轮胎胎面18；免充气轮胎胎面18与支撑弹性架12的装配处形状为雌雄状并吻合一致，支撑弹性架12可以为蜂窝型或其他几何形状，免充气轮胎胎面18外侧设置防滑胎纹；所述轮辋11上设置有若干个内导线引出孔17，轮辋11内侧设置有车轮轴15，车轮轴15外侧设置有轴承固定套16，车轮轴15内侧设置有外导线引出孔14；所述免充气轮胎胎面18上与轮辋11之间形成受压区域20，受压区域20内安装发电组件30；在汽车行驶过程中，轮胎10与地面滚动，地面不断向轮胎10施加反弹力，所述发电组件30包括插入式线圈38和压电晶体31，支撑弹性架12末端连接至内嵌底板33，内嵌底板33上设置有内嵌腔32，内嵌腔32内部安装囊袋35，囊袋35上方对应设置有挤压上升口36；所述内嵌腔32上方设置有插入式线圈38，插入式线圈38内部设置有升缩件行走轨道34；所述升缩件行走轨道34上设置有升缩件39，升缩件39下端与挤压上升口36紧密连接，升缩件39上端连接运动磁铁37；升缩件39与运动磁铁37固定连接并沿着升缩件行走轨道34在插入式线圈38内运行；导线通过轮辋11上设置有若干个固定间隔的内导线引出孔17和车轮轴15内具有外导线引出孔14引出；

若干插入式线圈38串联连接为一闭合电路，根据电磁感应原理，闭合电路中电动势发生变化，产生感应电流，闭合电路上连接蓄电池，蓄电池连接至轮毂电机40或电动机；所述插入式线圈38底端设置有压电晶体31，压电晶体31被弹性材料包裹设置在轮辋11外侧；反弹力至压电晶体31受压并产生电压，将压电晶体正负极进行串并联，再连接整流器等器件，再连接至蓄电池。

实施例2：轮胎10包括轮辋11和气流阻挡板13，轮辋11外侧设置有无内胆轮胎胎面19，无内胆轮胎胎面19内侧设置有若干个气流阻挡板13；所述轮辋11上设置有若干个内导线引出孔17，轮辋11内侧设置有车轮轴15，车轮轴15外侧设置有轴承固定套16，车轮轴15内侧设置有外导线引出孔14；所述无内胆轮胎胎面19与轮辋11之间形成受压区域20，气流阻挡板13设置在受压区域20内，受压区域20内安装发电组件30；在汽车行驶过程中，轮胎10与地面滚动，地面不断向轮胎10施加反弹力，所述发电组件30包括插入式线圈38和压电晶体31，气流阻挡板13末端设置有插入式线圈38，插入式线圈38内部设置有升缩件行走轨道34；所述升缩件行走轨道34上设置有升缩件39，升缩件39下端与气流阻挡板13末端对应设置，升缩件39上端连接运动磁铁37；插入式线圈38底端设置有压电晶体31，压电晶体31被弹性材料包裹设置在轮辋11外侧；气流阻挡板将压力传动至升缩件，升缩件39与运动磁铁37固定连接并沿着升缩件行走轨道34在插入式线圈38内运行；导线通过轮辋11上设置有若干个固定间隔的内导线引出孔17和车轮轴15内具有外导线引出孔14引出；

若干插入式线圈38串联连接为一闭合电路，根据电磁感应原理，闭合电路中电动势发生变化，产生感应电流，闭合电路上连接蓄电池，蓄电池连接至轮毂电机40或电动机；所述插入式线圈38底端设置有压电晶体31，压电晶体31被弹性材料包裹设置在轮辋11外侧；反弹力至压电晶体31受压并产生电压，将压电晶体正负极进行串并联，再连接整流器等器件，再连接至蓄电池。

值得注意的是：整个装置通过总控制按钮对其实现控制，由于控制按钮匹配的设备为常用设备，属于现有常熟技术，在此不再赘述其电性连接关系以及具体的电路结构。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种新型车轮发电和轮毂电机装置，其特征在于：包括轮胎（10）、发电组件（30）和轮毂电机（40）；所述轮胎（10）包括轮辋（11）和支撑弹性架（12），轮辋（11）外侧设置有支撑弹性架（12），支撑弹性架（12）外侧设置有免充气轮胎胎面（18）；所述轮辋（11）上设置有若干个内导线引出孔（17），轮辋（11）内侧设置有车轮轴（15），车轮轴（15）外侧设置有轴承固定套（16），车轮轴（15）内侧设置有外导线引出孔（14）；所述免充气轮胎胎面（18）上与轮辋（11）之间形成受压区域（20），受压区域（20）内安装发电组件（30）；所述发电组件（30）包括插入式线圈（38）和压电晶体（31），支撑弹性架（12）末端连接至内嵌底板（33），内嵌底板（33）上设置有内嵌腔（32），内嵌腔（32）内部安装囊袋（35），囊袋（35）上方对应设置有挤压上升口（36）；所述内嵌腔（32）上方设置有插入式线圈（38），插入式线圈（38）内部设置有升缩件行走轨道（34）；所述升缩件行走轨道（34）上设置有升缩件（39），升缩件（39）下端与挤压上升口（36）紧密连接，升缩件（39）上端连接运动磁铁（37）；所述插入式线圈（38）底端设置有压电晶体（31），压电晶体（31）被弹性材料包裹设置在轮辋（11）外侧。

2.一种新型车轮发电和轮毂电机装置，其特征在于：所述轮胎（10）包括轮辋（11）和气流阻挡板（13），轮辋（11）外侧设置有无内胆轮胎胎面（19），无内胆轮胎胎面（19）内侧设置有若干个气流阻挡板（13）；所述轮辋（11）上设置有若干个内导线引出孔（17），轮辋（11）内侧设置有车轮轴（15），车轮轴（15）外侧设置有轴承固定套（16），车轮轴（15）内侧设置有外导线引出孔（14）；所述无内胆轮胎胎面（19）与轮辋（11）之间形成受压区域（20），气流阻挡板（13）设置在受压区域（20）内，受压区域（20）内安装发电组件（30）；所述发电组件（30）包括插入式线圈（38）和压电晶体（31），气流阻挡板（13）末端设置有插入式线圈（38），插入式线圈（38）内部设置有升缩件行走轨道（34）；所述升缩件行走轨道（34）上设置有升缩件（39），升缩件（39）下端与气流阻挡板（13）末端对应设置，升缩件（39）上端连接运动磁铁（37）；插入式线圈（38）底端设置有压电晶体（31），压电晶体（31）被弹性材料包裹设置在轮辋（11）外侧。

3.根据权利要求1或2所述的一种新型车轮发电和轮毂电机装置，其特征在于：若干个所述插入式线圈（38）通过导线连接为整体，导线从内导线引出孔贯穿至外导线引出孔，最后连接至整流器和其他设备，再连接至蓄电池，蓄电池连接至轮毂电机（40），轮毂电机（40）安装在车轮轴（15）上。

4.根据权利要求1或2所述的一种新型车轮发电和轮毂电机装置，其特征在于：所述轴承固定套（16）上设置有两个以上定位孔，在无轮毂的轮胎（10）上发电组件（30）安装在轴承固定套（16）上。

5.根据权利要求1或2所述的一种新型车轮发电和轮毂电机装置，其特征在于：压电晶体（31）与橡胶材料混合压制成型，将压电晶体（31）的正负极进行串并联，并联后的压电晶体（31）上连接整流器，整流器连接至蓄电池。

6.根据权利要求1所述的一种新型车轮发电和轮毂电机装置，其特征在于：所述囊袋（35）内设置有气体或者液体容纳物，气体或者液体容纳物体积小于囊袋（35）的总容纳体积。

7.根据权利要求1所述的一种新型车轮发电和轮毂电机装置，其特征在于：所述免充气轮胎胎面（18）外侧设置有防滑纹路，支撑弹性架（12）与免充气轮胎胎面（18）装配处形状为雌雄状并吻合一致。

8.根据权利要求1或2所述的一种新型车轮发电和轮毂电机装置，其特征在于：所述插入式线圈（38）两端分别于升缩件行走轨道（34）两端连接，升缩件行走轨道（34）贯穿设置在插入式线圈（38）内部。

9.根据权利要求1所述的一种新型车轮发电和轮毂电机装置，其特征在于：所述内嵌腔（32）采用弹性材料制成，内嵌腔底板（33）采用硬性材料制成，囊袋（35）设置于内嵌腔（32）内部。

10.根据权利要求1所述的一种新型车轮发电和轮毂电机装置，其特征在于：所述支撑弹性架（12）下端间隔大于上端间隔或上端间隔大于下端间隔，支撑弹性架（12）呈放射状，分布在轮辋（11）和免充气轮胎胎面（18）内侧之间。