CN114070122A - 一种基于摩擦纳米发电机的轮胎发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于摩擦纳米发电机的轮胎发电装置,包括:车轮外胎,用于产生机械能;发电模块,与车轮外胎连接,用于将机械能转换成电能,并对车辆上的用电装置供电;发电模块包括摩擦纳米发电机、整流器以及电容器;摩擦纳米发电机包括银层、多个负极材料层、铝层以及多个弹性单元;银层渡在车轮外胎上,多个负极材料层等间距的置于银层上,相邻两个负极材料层的间隙的两端分别设置一个弹性单元,弹性单元的一端置于银层上,弹性单元的另一端置于铝层上;铝层和银层分别通过导线与整流器连接;整流器与所述电容器连接;轮毅,与发电模块连接。通过纳米摩擦发动机将机械能转化为电能,可用于对车辆内部用电装置供电,大大增加了能量的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及发电领域,特别是涉及一种基于摩擦纳米发电机的轮胎发电装置。
背景技术
车辆行驶过程中,有很多能量被耗散而未被利用起来,例如轮胎受挤压时耗散的机械能,发动机高速运转时耗散的声能,车辆在高温环境下表面与内部耗散的热能等等,因此,存在资源浪费、能量利用率低的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于摩擦纳米发电机的轮胎发电装置,以解决现有技术中资源浪费、能量利用率低的问题。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一种基于摩擦纳米发电机的轮胎发电装置,包括:
车轮外胎,用于产生机械能;
发电模块,与所述车轮外胎连接,用于将所述机械能转换成电能,并对车辆上的用电装置供电;
所述发电模块包括摩擦纳米发电机、整流器以及电容器;所述摩擦纳米发电机包括银层、多个负极材料层、铝层以及多个弹性单元;所述银层渡在所述车轮外胎上,多个所述负极材料层等间距的置于所述银层上,相邻两个所述负极材料层的间隙的两端分别设置一个所述弹性单元,所述弹性单元的一端置于所述银层上,所述弹性单元的另一端置于所述铝层上;所述铝层和所述银层分别通过导线与所述整流器连接;所述整流器与所述电容器连接;
轮毅,与所述发电模块连接。
可选的,所述负极材料层通过静电纺丝铺设在所述银层上。
可选的,所述车轮外胎包括从外到内依次粘合的胎面胶、缓冲层、胎体层、气密层以及胎底胶;
所述胎面胶上有胎面花纹;所述缓冲层用于对轮胎进行缓冲保护;所述胎体层用于承压;所述胎底胶的边缘内部置有钢丝,所述钢丝外围包裹三角胶,所述三角胶用于保护所述钢丝。
可选的,所述银层与所述胎底胶粘合。
可选的,所述轮毅包括轮辐、胎圈座以及顶板。
可选的,所述铝层焊接在所述顶板上。
可选的,所述整流器用于将交流电转换成直流电。
可选的,所述电容器用于储存直流电,并对车辆上的用电装置供电。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:
本发明中,通过车轮外胎在行驶过程中产生的挤压带动弹性单元产生弹性形变,使负极材料层与铝层接触,由于负极材料层上的材料容易失电子,而经过表面刻蚀的铝层容易得电子,所以在摩擦起电效应与电磁感应原理的作用下,在银层与铝层之间产生电子的流动,从而在导线上产生电流,整流器将交流电变为直流电,储存在电容器中,电容器为车辆上的用电装置提供电能。本发明中将车轮外胎挤压产生的机械能转变为电能,为车辆上的用电装置供电,从而提高了能量利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种基于摩擦纳米发电机的轮胎发电装置的电路原理图;
图2为本发明提供的一种基于摩擦纳米发电机的轮胎发电装置的摩擦纳米发电机三维图;
图3为本发明提供的一种基于摩擦纳米发电机的轮胎发电装置d处放大图;
图4为本发明提供的一种基于摩擦纳米发电机的轮胎发电装置的轮毂三维图;
图5为本发明提供的一种基于摩擦纳米发电机的轮胎发电装置的轮毂A-A方向的剖面图;
图6为本发明提供的一种基于摩擦纳米发电机的轮胎发电装置车轮外胎三维图;
图7为本发明提供的一种基于摩擦纳米发电机的轮胎发电装置B-B方向剖面图;
图8为本发明提供的一种基于摩擦纳米发电机的轮胎发电装置a处放大图;
图9为本发明提供的一种基于摩擦纳米发电机的轮胎发电装置b处放大图。
符号说明:1-轮毂;2-顶板;3-轮辐;4-胎圈座;5-车轮外胎;6-胎面花纹;7-胎面胶;8-缓冲层;9-胎体层;10-气密层;11-胎边胶;12-胎底胶;13-轮毂边缘;14-摩擦纳米发电机;15-钢丝;16-三角胶;17-弹性单元;18-负极材料层;19-铝层;20-银层;21-导线;22-整流器;23-电容器。
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。
本发明的目的是提供一种基于摩擦纳米发电机的轮胎发电装置,以解决现有技术中资源浪费、能量利用率低的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
一种基于摩擦纳米发电机的轮胎发电装置,包括:车轮外胎、发电模块以及轮毅。
图1为本发明提供的一种基于摩擦纳米发电机的轮胎发电装置的电路原理图,如图1所示,发电模块主包括摩擦纳米发电机14、整流器22以及电容器23。
图2为本发明提供的一种基于摩擦纳米发电机的轮胎发电装置的摩擦纳米发电机三维图,图3为本发明提供的一种基于摩擦纳米发电机的轮胎发电装置d处放大图,如图2和3所示,所述摩擦纳米发电机14包括银层20、多个负极材料层18、铝层19以及多个弹性单元17。
摩擦纳米发电机14的最上部为银层20,镀在胎底胶12外部,银层20上置有负极材料层18,可通过静电纺丝等其他手段铺在银层20上,负极材料层18一共有12个小单元均匀分布在胎底胶12外侧,摩擦纳米发电机14最下部为铝层19,焊接在顶板2上,铝层19与银层20之间夹着24个弹性单元17,铝层19与银层20为两电极,连接有导线21,导线21连接到整流器22上,最后连接到电容器22上。
图4为本发明提供的一种基于摩擦纳米发电机的轮胎发电装置的轮毂三维图,图5为本发明提供的一种基于摩擦纳米发电机的轮胎发电装置的轮毂A-A方向的剖面图,如图4和5所示,轮毂1起支撑作用,轮辐3螺栓连接在轮毂1上,顶板2焊接在轮毂1边缘,轮毂1外围存在胎圈座4,钢丝15紧密地套在胎圈座4上。
图6为本发明提供的一种基于摩擦纳米发电机的轮胎发电装置车轮外胎三维图,图7为本发明提供的一种基于摩擦纳米发电机的轮胎发电装置B-B方向剖面图,图8为本发明提供的一种基于摩擦纳米发电机的轮胎发电装置a处放大图,图9为本发明提供的一种基于摩擦纳米发电机的轮胎发电装置b处放大图,如图6-9所示,车轮外胎5由于在形式过程中受挤压产生机械能,车轮外胎5主要由不同材料层紧密粘合而成,最外层为胎面胶7,胎面胶7上面设计有胎面花纹6,胎面花纹6用于增大车轮外胎5与地面的摩擦,胎面胶7内部粘合有缓冲层8,缓冲层8起到对轮胎的缓冲保护作用,缓冲层8粘合在胎体层9上,胎体层9主要起到承压的作用,是主要的骨架结构,胎体层9粘合在气密层10上,气密层10粘连在胎底胶12上,胎底胶12边缘内部置有钢丝15,钢丝15外围被三角胶16包裹起来,三角胶16起到保护位于趾口的钢丝15的作用。胎边胶11置于所述胎面胶7两侧的边缘上。
车辆在道路上行驶时,在车辆本身与车载物的重力作用下,轮胎接触地面的位置在车辆自身重力作用下被挤压,车轮外胎5接触地面的部分被挤压,产生竖直方向上的位移,连带着胎面胶7,缓冲层8,胎体层9,气密层10,胎底胶12产生竖直方向上的位移,由于胎底胶12的位移,银层20带动负极材料层18向竖直方向上挤压,弹性单元换17发生弹性形变,直到负极材料层18与铝层19接触,由于负极材料层18上的材料容易失电子,而经过表面刻蚀的铝层19容易得电子,所以在摩擦起电效应与电磁感应原理的作用下,在银层20与铝层19之间产生电子的流动,从而在导线21上产生电流,电流通过整流器22从交流电变为直流电,储存在电容器23中,为车辆上的用电装置提供电能。
本发明将车辆行驶过程中轮胎耗散的机械能加以收集利用,把轮胎在行驶中,轮胎处于滚动状态,轮胎接触地面的位置在车辆自身重力作用下被挤压,之后释放,轮胎转过一周后再次挤压与释放,在这种不断的往复运动中产生了机械能,通过纳米摩擦发动机将机械能转化为电能储存起来,可用于车辆内部用电装置的供电,例如车灯,音响以及车载充电装置等等,大大增加了能量的利用率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种基于摩擦纳米发电机的轮胎发电装置,其特征在于,包括:
车轮外胎,用于产生机械能;
发电模块,与所述车轮外胎连接,用于将所述机械能转换成电能,并对车辆上的用电装置供电;
所述发电模块包括摩擦纳米发电机、整流器以及电容器;所述摩擦纳米发电机包括银层、多个负极材料层、铝层以及多个弹性单元;所述银层渡在所述车轮外胎上,多个所述负极材料层等间距的置于所述银层上,相邻两个所述负极材料层的间隙的两端分别设置一个所述弹性单元,所述弹性单元的一端置于所述银层上,所述弹性单元的另一端置于所述铝层上;所述铝层和所述银层分别通过导线与所述整流器连接;所述整流器与所述电容器连接;
轮毅,与所述发电模块连接。
2.根据权利要求1所述的基于摩擦纳米发电机的轮胎发电装置,其特征在于,所述负极材料层通过静电纺丝铺设在所述银层上。
3.根据权利要求1所述的基于摩擦纳米发电机的轮胎发电装置,其特征在于,所述车轮外胎包括从外到内依次粘合的胎面胶、缓冲层、胎体层、气密层以及胎底胶;
所述胎面胶上有胎面花纹;所述缓冲层用于对轮胎进行缓冲保护;所述胎体层用于承压;所述胎底胶的边缘内部置有钢丝,所述钢丝外围包裹三角胶,所述三角胶用于保护所述钢丝。
4.根据权利要求3所述的基于摩擦纳米发电机的轮胎发电装置,其特征在于,所述银层与所述胎底胶粘合。
5.根据权利要求3所述的基于摩擦纳米发电机的轮胎发电装置,其特征在于,所述轮毅包括轮辐、胎圈座以及顶板。
6.根据权利要求5所述的基于摩擦纳米发电机的轮胎发电装置,其特征在于,所述铝层焊接在所述顶板上。
7.根据权利要求1所述的基于摩擦纳米发电机的轮胎发电装置,其特征在于,所述整流器用于将交流电转换成直流电。
8.根据权利要求1所述的基于摩擦纳米发电机的轮胎发电装置,其特征在于,所述电容器用于储存直流电,并对车辆上的用电装置供电。
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