CN112735298B - 一种车轮警示灯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车轮警示灯，属新能源与警示灯技术领域。包括壳体、轴套、转盘、定盘、端盖和发光体，壳体底壁装在轴套上，端盖装在壳体筒壁端部，端盖与壳体底壁间压接有左电极环、转盘和右电极环；定盘在轴套上并可转动；壳体底壁和端盖上设有发光体；转盘里外层间嵌有动电极组，动电极组由梳状左右电极构成；左电极与右电极经导线、整流桥和电容与发光体相连；定盘为扇形结构，定盘圆柱面部分的盘体内镶嵌有定电极组和惯性块，定电极组由条状的定电极构成；转盘和定盘相对转动过程中其接触面间产生异种摩擦电荷及电势差，定盘与转盘间的连续转动使左右电极间的电势差交替地增加和减小，发光体发光。

Description

一种车轮警示灯

技术领域

本发明属于警示灯监测与新能源技术领域，具体涉及一种车轮警示灯，用于自行车行车警示作用。

背景技术

随着国民节能减排及运动健身意识的提高，骑自行车出行及户外锻炼再度成为一种时尚。然而，现在城市中机动车较多且无自行车专用道，骑行者在夜间行车存在一定的安全隐患。为引起机动车驾驶员、他骑行者及行人的注意、减少或避免意外事故及其对自行车骑行者造成伤害，越来越多的自行车警示产品相继问世，最长见的是反光片和警示灯。警示灯的警示效果较好，但需要化学电池供电，因电池电量有限且存在自然损耗等问题需经常性定期更换。这不仅给骑行者造成了较大麻烦、增加了使用成本，更关键是电池突然没电且不能及时更换时起不到必要的警示作用，给骑行者带来一定的安全隐患。因此，自发光的自行车车轮警示灯的使用是极其必要的。

发明内容

本发明提出一种车轮警示灯，本发明采用的实施方案是：所提出一种车轮警示灯主要包括壳体、轴套、转盘、定盘、端盖和发光体，壳体、转盘、定盘和端盖的材料为绝缘的非金属，所述非金属材料为聚酰胺、聚四氟乙烯、聚乙烯或聚酰亚胺等。

壳体的底壁经螺钉、螺纹或过盈配合安装在轴套上，端盖经螺钉安装在壳体的筒壁端部，端盖与壳体的底壁间从左到右依次压接有左电极环、转盘和右电极环，转盘和左右电极均为环形结构且与轴套同轴；定盘的盘孔套在轴套上，定盘置于壳体的内部，定盘左右两侧分别经端盖和壳体的底壁限位；定盘为扇形结构，定盘与轴套间为间隙配合，轴套转动时定盘在其自身惯性力的作用下保持相对静止，定盘的盘孔及圆柱面与轴套同轴；壳体的底壁和端盖上都设有一组发光体，发光体为发光二极管。

转盘为环形结构，转盘的里外层之间镶嵌有动电极组，动电极组由梳状的左右电极构成，左电极由左极环和左极指构成，右电极由右极环和右极指构成，左右极指均沿圆周方向均布，左右极指与转盘的轴线平行；左右电极的结构尺寸相同，但其极指与极环的配置方向相反：左极指位于左极环的右侧、右极指位于右极环的左侧；转盘为分体结构或整体结构，所谓分体结构是指转盘的里外层分别加工制作后组装在一起，所谓整体结构是指转盘是通过注塑方法制作的含有动电极组的整体结构；左右极指交叉安装且左右电极互不接触，左右极环分别与转盘的左右端面平齐，左右电极的材料为铜或铝；转盘上设有走线孔，左电极经导线与右电极环相连、右电极经导线与左电极环相连；左电极与左电极环经导线、整流桥和电容与发光体相连，右电极与右电极环经导线、整流桥和电容与发光体相连，各发光体并联。

定盘为扇形结构，定盘的圆柱面部分的盘体内镶嵌有定电极组和惯性块，定电极组由条状的定电极构成，定电极均布且与定盘的盘孔轴线平行；定电极组位于惯性块的外侧，即定电极组所处位置的直径大于惯性块所处位置的半径；定电极位于左右极环之间，即定电极的长度小于左右极环间的距离、且定电极和左右极环在同一个经过转盘轴线的平面上的投影不重叠；定电极和惯性块间的距离远大于定电极到转盘与定盘接触面间的距离，定电极和惯性块间的距离大于5mm。

转盘和定盘的材料为摩擦起电序列相隔较远的材料组合，如由聚酰胺与聚四氟乙烯、聚乙烯或聚酰亚胺构成的材料组合；定电极直接与转盘的表面接触时，即定电极不被定盘的盘体的材料覆盖时，转盘的材料为聚四氟乙烯、聚乙烯或聚酰亚胺，定盘的材料为聚酰胺、定电极的材料为铜。

工作中，转盘和定盘相对转动过程中其接触面间会产生摩擦电荷，左右电极与定电极上产生感应电荷，因不同材料吸引电子的能力不同，定盘和转盘表面间滑动接触所生成的电荷属性不同，如：转盘材料为聚酰胺、定盘材料为聚四氟乙烯，则转盘的摩擦表面带正电荷、定盘摩擦表面带负电荷；反之，转盘的摩擦面带负电荷、定盘的摩擦面带正电荷；在定盘和转盘的摩擦面上存在异种电荷时，定电极与转盘间的相对转动会使左右电极之间产生电势差，定盘与转盘间的连续转动使定电极与左右电极交替地接触与分离，从而使左右电极间的电势差交替地增加和减小，所述两个电极经发光体连接后即有电流流过和功率输出，发光体发光。

上述工作中，定电极和左右电极的重叠是指定电极和左电极或右电极的圆心角有重叠，定电极和左右电极的分离是指定电极和左电极或右电极的圆心角无重叠；为确保所有的定电极同时与左极指或右极指接触或分离，定电极的圆心角和左电极的圆心角及右电极的圆心角相等，定电极的圆心角小于两个定电极之间的极间角；定电极的圆心角是指定电极两个圆周方向的侧边与盘孔的圆心连线间的夹角，左电极的圆心角或右电极的圆心角是指左极指或右极指的两个圆周方向的侧边与转盘的圆心连线间的夹角。

定电极的圆心角小于两个定电极之间的极间角，极间角是指两个相邻定电极的相邻侧边与盘孔的圆心连线间的夹角。

本发明中，发光体的数量由发电量确定；定盘和转盘相对转动时，单位时间内所产生的电能为：

，其中，

为定电极的数量，n为转盘转速，w为定电极圆周方向的宽度， l为定电极的长度，

为真空介电常数，

为动电极与左极指或右极指重叠时其表面的电荷密度，

为有效厚度系数，

，

、

分别为转盘和定盘材料的介电常数，

和

分别为左右极指和动电极到转盘与定盘接触面间的距离，

为和左右极指与定电极圆周方向重叠度相关的系数。

本发明提出的一种车轮警示灯，适当改变轴套的结构即可用于机动车车轮发光警示，也可用于单纯的旋转体发电，为轴系监测系统、风力发电机叶片监测系统等供电。

优势与特色：能量自给、无需电池、免维护；总体结构简单、体积小、可靠性高，无电磁干扰；发电单元输出电压受转速影响小或无影响、发电与供电能力强，还可作为独立部件用于旋转体状态监测。

附图说明

图1是本发明一个较佳实施例中警示灯的结构剖面图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3 是本发明一个较佳实施例中转盘结构剖视图；

图4是图3的B-B剖视图；

图5 是本发明一个较佳实施例中定盘结构剖视图；

图6是图5的C-C剖视图；

图7是本发明一个较佳实施例中左电极和右电极组合后的展开示意图。

具体实施方式

本发明提出一种车轮警示灯，主要包括壳体a、轴套b、转盘c、定盘d、端盖e和发光体h，壳体a、转盘c、定盘d和端盖e的材料为绝缘的非金属，所述非金属材料为聚酰胺、聚四氟乙烯、聚乙烯或聚酰亚胺等。

壳体a的底壁a1经螺钉、螺纹或过盈配合安装在轴套b上，端盖e经螺钉安装在壳体a的筒壁a2的端部，端盖e与壳体a的底壁a1间从左到右依次压接有左电极环f、转盘c和右电极环g，左电极环f、转盘c和右电极g均为环形结构且与轴套b同轴；定盘d的盘孔d1套在轴套b上，定盘d置于壳体a的内部，定盘d的左右两侧分别经端盖e和壳体a的底壁a1限位；定盘d为扇形结构，定盘d与轴套b间为间隙配合，即轴套b转动时定盘d在其自身惯性力的作用下保持相对静止，定盘d的盘孔d1及圆柱面H与轴套b同轴；壳体a的底壁a1和端盖e上都设有一组发光体h，发光体h为发光二极管。

转盘c为环形结构，转盘c的里层c1和外层c2之间镶嵌有动电极组，动电极组由梳状的左电极x和右电极y构成，左电极x由左极环x1和左极指x2构成，右电极y由右极环y1和右极指y2构成，左极指x2和右极指y2均沿圆周方向均布，左极指x2和右极指y2与转盘c的轴线平行；左电极x和右电极y的结构尺寸相同，但其极指与极环的配置方向相反：左极指x2位于左极环x1的右侧、右极指y2位于右极环y1的左侧；转盘c为分体结构或整体结构，所谓分体结构是指转盘c的里层c1和外层c2分别加工制作后组装在一起，所谓整体结构是指转盘c是通过注塑方法制作的含有动电极组的整体结构；左极指x2和右极指y2交叉安装且左电极x和右电极y互不接触，左极环x1和右极环y1分别与转盘c的左右两个端面平齐，左电极x和右电极y的材料为铜或铝；转盘c上设有走线孔c3，左电极x经导线与右电极环g相连、右电极y经导线与左电极环f相连；左电极x与左电极环f经导线、整流桥和电容与发光体h相连，右电极y与右电极环g经导线、整流桥和电容与发光体h相连，各发光体h并联。

定盘d为扇形结构，定盘d的外缘为圆柱面部分的盘体d2内镶嵌有定电极组和惯性块d3，定电极组由定电极z构成，定电极z为条状结构，定电极z均布且与定盘d的盘孔d1的轴线平行；定电极组位于惯性块d3的外侧，即定电极组所处位置的直径大于惯性块d3所处位置的半径；定电极z位于左极环x1和右极环y1之间，定电极z的长度小于左极环x1和右极环y1间的距离，且定电极z和左极环x1及右极环y1在同一个经过转盘c的轴线的平面上的投影不重叠；定电极z和惯性块d3间的距离远大于定电极z到转盘c与定盘d接触面间的距离，定电极z和惯性块d3间的距离大于5mm。

转盘c材料和定盘d的材料为摩擦起电序列相隔较远的材料对，如由聚酰胺与聚四氟乙烯、聚乙烯或聚酰亚胺构成的材料对；定电极z直接与转盘c的表面接触时，即定电极z不被定盘d的盘体d2的材料覆盖时，转盘c的材料为聚四氟乙烯、聚乙烯或聚酰亚胺，定盘d的材料为聚酰胺、定电极z的材料为铜。

工作中，转盘c和定盘d相对转动过程中其接触面间会产生摩擦电荷，左电极x和右电极y与定电极z上产生感应电荷，因不同材料吸引电子的能力不同，定盘d和转盘c表面间滑动接触所生成的电荷属性不同，如：转盘c的材料为聚酰胺、定盘d材料为聚四氟乙烯，则转盘c的摩擦表面带正电荷、定盘d摩擦表面带负电荷；反之，转盘c的摩擦面带负电荷、定盘d的摩擦面带正电荷；在定盘d和转盘c的摩擦面上存在异种电荷的情况下，定电极z与转盘c间的相对转动会使左电极x和右电极y之间产生电势差，定盘d与转盘c间的连续转动使定电极z与左电极x和右电极y交替地接触与分离，从而使左电极x和右电极y间的电势差交替地增加和减小，所述两个电极经发光体h连接后即有电流流过和功率输出，发光体h发光。

上述工作中，定电极z和左电极x或右电极y的重叠是指定电极z和左电极x或右电极y的圆心角有重叠，定电极z和左电极x或右电极y的分离是指定电极z和左电极x或右电极y的圆心角无重叠；为确保所有的定电极z同时与左极指x2或右极指y2接触或分离，定电极z的圆心角Q3和左电极x的圆心角Q1及右电极y的圆心角Q2相等；定电极z的圆心角Q3是指定电极z两个圆周方向的侧边与盘孔d1的圆心连线间的夹角，左电极x的圆心角Q1或右电极y的圆心角Q2是指左极指x2或右极指y2的两个圆周方向的侧边与转盘c的圆心o连线间的夹角；图2所示为定电极z与 极指x2完全重叠的情况。

定电极z的圆心角Q3小于两个定电极z之间的极间角Q4，极间角Q4是指两个相邻定电极z的相邻侧边与盘孔d1的圆心连线间的夹角。

本发明中，发光体h的数量由发电量确定；定盘d和转盘c相对转动时，单位时间内所产生的电能为：

，其中，

为定电极z的数量，n为转盘c的转速，w为定电极d圆周方向的宽度， l为定电极d的长度，

为真空介电常数，

为动电极d与左极指x2或右极指y2重叠时其表面的电荷密度，

为有效厚度系数，

，

、

分别为转盘c和定盘d的材料的介电常数，

和

分别为左右极指和定电极z到转盘c与定盘d接触面间的距离，

为和左右极指与定电极z圆周方向重叠度相关的系数。

本发明提出的一种车轮警示灯，适当改变轴套b的结构即可用于机动车车轮发光警示，也可用于单纯的旋转体发电，为轴系监测系统、风力发电机叶片监测系统等供电。

Claims (3)

1.一种车轮警示灯，包括壳体、轴套、转盘、定盘、端盖和发光体，其特征在于：壳体的底壁装在轴套上，端盖装在壳体的筒壁端部，端盖与壳体的底壁间从左到右依次压接有左电极环、转盘和右电极环；定盘的盘孔套在轴套上并可绕轴套转动；壳体的底壁和端盖上都设有一组发光体；转盘为环形结构，转盘的里外层之间镶嵌有动电极组，动电极组由梳状的左右电极构成，左电极由左极环和左极指构成，右电极由右极环和右极指构成，左右极指交叉安装，左右极环分别与转盘的左右端面平齐，左电极经导线与右电极环相连、右电极经导线与左电极环相连；左电极与左电极环经导线、整流桥和电容与发光体相连，右电极与右电极环经导线、整流桥和电容与发光体相连；定盘为扇形结构，定盘的圆柱面部分的盘体内镶嵌有定电极组和惯性块，定电极组由条状的定电极构成，定电极组位于惯性块的外侧；转盘和定盘相对转动过程中其接触面间产生异种电荷及电势差，定盘与转盘间的连续转动使左右电极间的电势差交替地增加和减小，发光体发光。

2.根据权利要求1所述的车轮警示灯，其特征在于：左右极指均沿圆周方向均布，左右极指与转盘的轴线平行，定电极均布且与定盘的盘孔轴线平行；定电极位于左右极环之间，定电极和惯性块间的距离远大于定电极到转盘与定盘接触面间的距离；定电极同时与左极指或右极指接触或分离，定电极的圆心角和左右电极的圆心角相等，定电极的圆心角小于两个定电极之间的极间角。

3.根据权利要求1所述的车轮警示灯，其特征在于：转盘和定盘的材料为由聚酰胺与聚四氟乙烯、聚乙烯或聚酰亚胺构成的材料组合；定电极直接与转盘的表面接触时，转盘的材料为聚四氟乙烯、聚乙烯或聚酰亚胺，定盘的材料为聚酰胺、定电极的材料为铜。

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