CN114629295A - 一种发电车轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发电车轮，包括轮圈和轮胎，轮圈包括轮辋，轮辋具有周向环槽，轮胎固定在轮辋上并密封周向环槽，还包括发电装置、内驱动环、外驱动环和传力件，所述传力件呈环状固定在轮胎的内表面，所述发电装置固定在周向环槽的槽底，所述内驱动环套设在发电装置上，所述外驱动环可在内驱动环与传力件之间移动；所述传力件在轮胎旋转时通过外驱动环带动内驱动环转动，进而内驱动环驱动发电装置发电。本发明能够在不改变车轮主体结构的前提下利用车轮的旋转过程进行持续发电，不仅达到了为新能源车有效续航的目的，还保证了车轮的结构稳定性和实用性更好。

Description

一种发电车轮

技术领域

本发明属于新能源汽车技术领域，具体涉及一种发电车轮，该发电车轮能够在车辆行驶时利用车轮的旋转过程进行发电。

背景技术

车辆是人们现代生活中常用的交通工具，目前市场上的车辆主要有以汽油为能源的燃油车辆和以电能为能源的新能源车辆。其中，燃油车辆对燃油等能源的消耗极大，产生的尾气对环境造成污染，使温室效应愈演愈烈。为了减少汽车尾气的排放，提升人们的居住环境，新能源车辆在现代社会中扮演着愈加重要的角色。

新能源车辆通过蓄电池储存电能并驱动发动机工作，但受蓄电池发展技术限制，蓄电池的存储电量有限，导致新能源车辆的行驶里程较短。另外，新能源车辆主要依靠充电桩充电。但一方面，目前的充电桩数量仍然较少，特别是大城市以外的地方，像中小型城市、广大乡镇和边远地区，充电桩非常少。因此，现在开新能源车辆出门，存在着不方便充电的技术问题。另一方面，每次充电需要的时间较长，也存在着便捷性较差和影响人们时间的技术问题。

为了解决上述技术问题，现有技术中提出了利用新能源车辆行驶过程中车轮的旋转进行发电的新技术，如公开号为CN111412122A的文献就公开了一种轮胎变形发电装置，其包括中间支撑模块，左侧发电模块和右侧发电模块；所述左侧发电模块和右侧发电模块通过所述中间支撑模块连接；所述左侧发电模块包括：弹性势能回收装置、传动装置和发电机；所述弹性势能回收装置与所述传动装置连接，所述传动装置与所述发电机连接；所述左侧发电模块和右侧发电模块结构相同；在电动车辆行驶过程中，车辆轮胎发生弹性形变，带动所述弹性势能转换装置拨动所述传动装置运转，所述传动装置带动所述发电机发电。该技术可以高效的将轮胎变形产生的弹性形变势能转化为电能，显著增加电动车辆的续航里程。但实际上，该技术仍然存在如下技术问题：

1、该技术通过在车辆车轮的左右两侧加装两个传动装置配合发电，增加了车辆车轮的宽度，不仅改变了车轮的结构和外形，还增加了车辆行驶时的阻力。

2、该技术不能调节滚筒内齿轮的速度，在车辆慢速行驶时可能发电不足，而高速时又可能因转速过高损坏发电机和齿轮。

3、该技术中的受力杆是固连在车轮外胎内壁上的，而车轮外胎是由橡胶构成的，由于轮胎在转动时长期的变形、弯折，是车轮最脆弱的地方，如果长时间使轮胎内壁受力，在车辆高速行驶时是非常危险的。按照能量守恒定律，该现有技术不能提供太大的力，否则轮胎会被损坏，所以通过该种方式发电存在着电能不足的问题，实用性较差。

4、该技术的原理采用的是在轮胎压到地面时向两侧鼓起变形后缩短了受力杆和拨片的距离，使其两者接触带动内齿轮旋转，从而带动发电机旋转发电。但受其结构限制，其能够安装发电机的数量较少，且所有发电机都处于高负荷状态，也容易导致轮胎发热。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供了一种发电车轮，本发明能够在不改变车轮主体结构的前提下利用车轮的旋转过程进行持续发电，不仅达到了为新能源车有效续航的目的，还保证了车轮的结构稳定性和实用性更好。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种发电车轮，包括轮圈和轮胎，轮圈包括轮辋，轮辋具有周向环槽，轮胎固定在轮辋上并密封周向环槽，其特征在于：还包括发电装置、内驱动环、外驱动环和传力件，所述传力件呈环状固定在轮胎的内表面，所述发电装置固定在周向环槽的槽底，所述内驱动环套设在发电装置上，所述外驱动环可在内驱动环与传力件之间移动；所述传力件在轮胎旋转时通过外驱动环带动内驱动环转动，进而内驱动环驱动发电装置发电。

所述传力件在轮胎旋转时，位于轮辋下部的传力件先向上运动并推动外驱动环向上运动，再由外驱动环带动内驱动环持续转动。

所述外驱动环的内表面设有棘爪组件，所述内驱动环的外表面设有棘齿组件，外驱动环通过棘爪组件和棘齿组件带动内驱动环持续转动。

所述棘爪组件包括多根呈环状均布在外驱动环内表面的棘爪，所述棘齿组件包括多个呈环状均布在内驱动环外表面的棘齿，外驱动环通过棘爪和棘齿带动内驱动环持续转动。

所述棘爪在外驱动环的内表面上呈多环分布，所述棘齿在内驱动环的外表面上呈多环分布，且各环上的棘齿错位分布。

所述外驱动环的内表面设有多条环形槽、多根中心轴和多个卷簧，中心轴通过轴承贯穿环形槽，多根中心轴在外驱动环的内表面呈环形布置，多个卷簧分别设置在多根中心轴上；所述棘爪通过中心轴安装在环形槽内，所述棘爪包括限位端和伸出环形槽的拨动端，所述卷簧、限位端和环形槽的槽底配合限制拨动端的伸出角度。

所述棘爪组件还包括用于控制棘爪伸缩的电控单元，所述电控单元包括控制器、电磁铁、第一弹性导电环片和第二弹性导电环片，第一弹性导电环片分别通过侧支架固定在外驱动环的内表面两侧，第二弹性导电环片与发电装置连接，第二弹性导电环片分别对应固定在第一弹性导电环片内，第二弹性导电环片与第一弹性导电环片之间有间隙，且当外驱动环带动内驱动环转动时第二弹性导电环片与第一弹性导电环片导通；控制器与电磁铁均固定在外驱动环内表面一侧的第一弹性导电环片下方，电磁铁通过支臂与中心轴固定连接，控制器分别与第一弹性导电环片和电磁铁连接，控制器通电后可通过电磁铁控制中心轴转动。

所述发电装置为发电机式发电装置，所述发电机式发电装置包括传动齿轮和通过弹性支架固定的发电机，所述传动齿轮固定在发电机的动力轴上，所述内驱动环的内表面设有与传动齿轮相啮合的驱动齿，内驱动环通过驱动齿和传动齿轮驱动发电机发电。

所述发电机的数量为一个或多个，当发电机的数量为多个时，两两发电机共用一个传动齿轮，且发电机采用串联、并联或串联与并联相结合的方式布置。

所述发电装置还包括固定在弹性支架上并与发电机连接的电源控制盒。

所述弹性支架包括支撑杆、弹性垫片、压板和调节螺母，支撑杆垂直固定在周向环槽的槽底，弹性垫片设置在支撑杆的下部，压板和调节螺母均设置在支撑杆的上部，发电机通过调节螺母固定在弹性垫片与压板之间。

所述发电装置为切割感应式发电装置，所述切割感应式发电装置包括转动环、永磁体和感应发电线圈，所述转动环通过轴承活动设置，所述内驱动环固定套设在转动环的外表面，所述永磁体固定在转动环的内表面，所述感应发电线圈固定在周向环槽的槽底，且感应发电线圈位于永磁体的一侧；所述内驱动环通过转动环带动永磁体切割感应发电线圈发电。

所述永磁体通过固定架在转动环的内表面呈多环分布，所述感应发电线圈通过固定架在周向环槽的槽底呈多环分布，多个永磁体环与多个感应发电线圈环间隔分布，且感应发电线圈采用串联、并联或串联与并联相结合的方式布置。

所述传力件为采用弹性材料制成的环形件，环形件的外环侧固定在轮胎的内表面中部，环形件的内环侧在轮胎旋转时用于推动外驱动环向上运动。

所述环形件两侧的压力相等。

所述周向环槽的槽底固定有环形架，环形架上设有限位滑槽，所述内驱动环通过轴承活动安装在环形架上，所述外驱动环通过轴承活动安装在限位滑槽内。

采用上述技术方案，本发明的有益技术效果是：

1、本发明的关键改进点在于将由发电装置、内驱动环、外驱动环和传力件构成车轮发电系统固定在密封周向环槽内。相对于现有技术而言，本发明不需要改变车轮的主体结构就能够利用车轮的旋转过程进行持续发电，一方面达到了为新能源车有效续航的目的，另一方面保证了车轮的结构稳定性和实用性更好，同时能够在不改变车辆现有装置的情况下可方便地加装，加装方式简单，一般的技术工人可完成，实用性强并易于实施。

另外，本发明将传力件固定在轮胎的内表面，先利用传力件和外驱动环带动内驱动环转动，再利用内驱动环驱动发电装置发电，这不仅保证了传力件、外驱动环、内驱动环和发电装置这四者之间稳定的动作关系，还相当于增加了轮胎的厚度和提高了轮胎的承压力，在车辆高速行驶时若遇到爆胎，通过传力件还可以对车辆起到暂时的支撑作用，进而有利于提高车辆行驶的安全性。

进一步的，由于传力件呈环状固定在轮胎的内表面，所以在车辆转动时能够均匀连续的对外驱动环施加向上的力，让外驱动环一直处于向上压住内驱动环的状态，这也使得车辆运动时不会出现颠簸、抖动等现象，从而有利于提高车辆行驶时的稳定性。

2、本发明通过特定结构的棘爪组件和棘齿组件带动内驱动环持续转动，进而由内驱动环带动发电装置发电，其优点在于可以保证外驱动环能够持续而稳定地通过内驱动环驱动发电装置发电，以达到能满足车辆行驶时驱动和充电要求的目的。

3、本发明将棘爪和棘齿均设置为呈多环分布，并使各环上的棘齿错位分布，其优点在于能连续不断的推动内驱动环转动，从而保证车辆在低速行驶时发电量的稳定，满足车辆驱动和充电的要求。

4、本发明通过中心轴和卷簧将棘爪安装在环形槽内，该结构使得棘爪具有容错能力，能够避免出现因棘爪与棘齿发生碰撞而导致棘爪和/或棘齿损坏的情况。另外，卷簧的作用是让棘爪向上竖起，限位端的作用决定了棘爪竖起的角度，卷簧、限位端和环形槽的槽底三者相配合就能够限制拨动端的伸出角度，从而保证外驱动环对内驱动环驱动的稳定性和持续性更好。

5、本发明通过电控单元能够控制棘爪伸缩，进而控制参与动作的棘爪的数量，其优点在于可以根据发电装置输出电压电流的大小来控制参与推动棘齿的棘爪数量，从而控制内驱动环的转速，为车辆提供稳定的电压和电流，以避免车辆在慢速时发电量不足、在高速时发电机无限制的高速转动而损坏发电机和齿轮等。

6、本发明既可采用发电机式发电装置进行发电，也可采用切割感应式发电装置进行发电，该设置可根据实际情况选择相应的发电结构，有利于满足不同的需求。另外，采用切割感应式发电装置还有利于减少齿轮摩擦产生的能量消耗。

7、本发明中发电机的数量既可为一个，也可为多个，能够根据不同需求选择不同大小及功率的发电机进行排布。另外，当发电机的数量为多个时，两两发电机共用一个传动齿轮，且发电机采用串联、并联或串联与并联相结合的方式布置。其优点在于还可以组合数十个乃至上百个发电机同时发电，以达到输出高电压大电流，满足车辆在行驶时驱动和充电要求的目的。

8、本发明在弹性支架上固定有与发电机连接的电源控制盒，通过电源控制盒一方面便于发电机线缆的统一连接，另一方面能够对电源进行整流、滤波和稳压，再一方面也便于电源的统一输出。

9、本发明采用包括支撑杆、弹性垫片、压板和调节螺母在内的组件构成固定发电机的弹性支架，使得发电机在轮辋内具有一定的弹性变形力，从而能够在车轮受到冲击时形成一定缓冲，进而避免发电机因冲击而损坏，提高了发电机的稳定性和使用寿命。另外，通过弹性支架还可以调节发电机向上的力，使驱动发电机的传动齿轮和内驱动环上齿轮更好的啮合，以保证发电的稳定性。

10、本发明将永磁体和感应发电线圈均设置为呈多环分布，并使多个永磁体环与多个感应发电线圈环间隔分布。由于推动内驱动环转动时，所有的感应发电线圈都有电流流过并产生电能，但此时每个感应发电线圈产生的电压和电流都比较小。本发明将数百个感应发电线圈通过串并联的方式就可以获得较高的电压和较大的电流，类似现在电动车的动力电池组将上百个3.7V电池串并联一样的原理，具有发电效果好及发电稳定等优点。

11、本发明采用弹性材料制成的环形件作为传力件，一方面具有传力件作用于外驱动环效果稳定的优点，另一方面能够在车辆发生爆胎时起到一定的支撑作用，以增加车辆在行驶过程中的安全性。

13、本发明将环形件两侧的压力设置相等，能够减少车辆发生爆胎的机率，提高了车辆的使用安全性。

14、本发明通过环形架安装内驱动环和外驱动环，一方面保证了各部件在密封周向环槽内的稳定性，另一方面从整体上提高了车轮内发电系统的稳定性及发电效果等。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1所示A的结构示意图；

图3为棘齿在内驱动环上错位分布时的结构示意图；

图4为棘爪安装在外驱动环上的主视结构示意图；

图5为图4的剖视结构示意图；

图6为图4的俯视结构示意图；

图7为本发明采用发电机式发电装置时的结构示意图

图8为图7所示B的结构示意图；

图9为图7的左视结构示意图；

图10为图9发生旋转时的结构示意图；

图11为图7所示结构的电路连接示意图；

图12为本发明采用切割感应式发电装置时的结构示意图；

图13为图12所示C的结构示意图；

图14为图12的左视结构示意图。

图中标记为：1、轮圈，2、轮辋，3、轮胎，4、周向环槽，5、发电装置，6、发电机式发电装置，7、切割感应式发电装置，8、内驱动环，9、外驱动环，10、传力件，11、通气孔，12、棘爪，13、棘齿，14、环形槽，15、中心轴，16、卷簧，17、限位端，18、拨动端，19、控制器，20、电磁铁，21、第一弹性导电环片，22、第二弹性导电环片，23、侧支架，24、发电机，25、传动齿轮，26、驱动齿，27、弹性支架，28、支撑杆，29、弹性垫片，30、压板，31、调节螺母，32、转动环，33、永磁体，34、感应发电线圈，35、环形架，36、限位滑槽，37、电源输出模块，38、电源接收模块，39、车辆中心控制器，40、电源控制盒。

具体实施方式

实施例1

本实施例公开了一种发电车轮，该发电车轮主要是在车轮的内部设置了发电系统，能够在车辆行驶过程中利用车轮的旋转过程进行持续发电，达到为新能源车有效续航的目的。如图1所示，所述的发电车轮包括轮圈1和轮胎3，轮圈1包括轮毂和轮辋2，轮辋2具有周向环槽4，轮胎3固定在轮辋2上并密封周向环槽4。还包括发电装置5、内驱动环8、外驱动环9和传力件10，所述传力件10呈环状固定在轮胎3的内表面中部，所述发电装置5固定在周向环槽4的槽底，也即固定在轮辋2上，所述内驱动环8套设在发电装置5上，所述外驱动环9通过活动设置在内驱动环8与传力件10之间，并可在内驱动环8与传力件10之间移动；所述传力件10在轮胎3旋转时通过外驱动环9带动内驱动环8转动，进而内驱动环8驱动发电装置5发电。具体来说就是，在车辆行驶过程中轮胎3持续旋转，此时在车辆自身的重力下，位于轮辋2下部的传力件10先向上运动并推动外驱动环9向上运动，再由外驱动环9带动内驱动环8持续转动，进而内驱动环8驱动发电装置5发电。

为了保证各部件在车轮上的稳定性，本实施例在周向环槽4的槽底固定有环形架35，环形架35的数量可以为一套或多套，其结构也可根据车轮大小等相应设置，本实施例并不作具体限定。通常的，环形架35具有内环侧和外环侧，环形架35的内环侧固定在周向环槽4的槽底上，环形架35的外环侧上设有限位滑槽36。所述内驱动环8可通过轴承活动安装在环形架35上，以便于在外驱动环9的作用下转动。所述外驱动环9可通过轴承活动安装在限位滑槽36内，以便于在受到传力件10的作用力时带动内驱动环8转动。另外，为了保证传力件10与外驱动环9之间传力的稳定性，还可根据需要另外设置如齿轮内的限位件等。

本实施例对发电装置5、内驱动环8、外驱动环9和传力件10的具体结构不作限定，只要是在车轮旋转过程中，位于轮辋2下部的传力件10能够先向上运动并推动外驱动环9向上运动，再由外驱动环9带动内驱动环8持续转动，进而由内驱动环8驱动发电装置5发电的结构均可。

进一步的，发电装置5所产生电能可通过轮毂走线外接电源输出模块37，再通过电源接收模块38连接至蓄电池或车辆中心控制器39。当然，电源输出模块37和电源接收模块38既可采用无线传输的方式实现电能的输出，也可采用电刷的结构实现电能的输出。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例对外驱动环9与内驱动环8之间的驱动结构作了进一步限定。如图2所示，所述外驱动环9的内表面设有棘爪组件，所述内驱动环8的外表面设有棘齿组件，外驱动环9受到传力件10的作用力时，通过棘爪组件和棘齿组件带动内驱动环8持续转动，进而带动发电装置5发电。

进一步的，所述棘爪组件包括多根呈环状均布在外驱动环9内表面的棘爪12，所述棘齿组件包括多个呈环状均布在内驱动环8外表面的棘齿13，即多根棘爪12以外驱动环9的中心为轴心均布在外驱动环9的内表面，多个棘齿13以内驱动环8的中心为轴心均布在内驱动环8的外表面，外驱动环9通过棘爪12和棘齿13带动内驱动环8持续转动。需要说明的是，本实施例对棘爪12与棘齿13的具体结构及大小不作限定，以棘爪12能够有效驱动棘齿13为宜。

更进一步的，所述棘爪12在外驱动环9的内表面上呈多环分布，所述棘齿13在内驱动环8的外表面上呈多环分布，且各环上的棘齿13设计成如图3所示的错位分布。在该结构下，外驱动环9通过棘爪12和棘齿13能够持续不断地推动内驱动环8循环转动，进而保证发电的稳定性。

需要说明的是，本实施例对棘爪12的数量与棘齿13的数量不作限定，棘齿13的数量既可与棘爪12的数量相同，也可多于或少于棘爪12的数量。各环上的棘爪12既可错位分布，也可一一对称布置，各环上的棘齿13既可错位分布，也可一一对称布置。以棘爪12和棘齿13分别设置三环为例，所谓的一一对称布置是指：在同一轴向方向，三个环上棘爪12的中心线和轮廓线完全重合，三个环上棘齿13的中心线和轮廓线完全重合。也就是说，从同一轴向方向看过去，将只能看到一个棘爪12和棘齿13，后面两个棘爪12和棘齿13将被第一个棘爪12和棘齿13完全遮挡。本实施例优选各环上的棘爪12一一对称布置以及各环上的棘齿13错位分布，以便于在棘爪12和棘齿13的配合下持续不断的推动内驱动环8循环转动。

实施例3

在实施例2的基础上，本实施例对外驱动环9的结构作了进一步限定。如图4-6所示，所述外驱动环9的内表面设有多条环形槽14、多根中心轴15和多个卷簧16，环形槽14的数量与棘爪12在外驱动环9上的环数相同，中心轴15的数量不限，卷簧16的数量可与中心轴15的数量相同，也可两倍于中心轴15的数量，即中心轴15可与卷簧16一一对应设置，也可一根中心轴15配备两个卷簧16。具体的，中心轴15通过轴承贯穿环形槽14，多根中心轴15在外驱动环9的内表面呈环形布置，多个卷簧16分别设置在多根中心轴15上；所述棘爪12通过中心轴15安装在环形槽14内，每根中心轴15可安装与环形槽14条数相同数量的棘爪12，例如，若环形槽14的数量为三条，则每根中心轴15上安装3个棘爪12，且三个棘爪12分别位于三个环形槽14内。所述棘爪12包括位于环形槽14内的限位端17和伸出环形槽14的拨动端18，卷簧16的作用是让棘爪12向上竖起，限位端17的作用决定了棘爪12竖起的角度，卷簧16、限位端17和环形槽14的槽底三者相配合就能够限制拨动端18的伸出角度，从而保证外驱动环9对内驱动环8驱动的稳定性和持续性更好。

为了避免棘爪12及棘齿13因发生碰撞而损坏，本实施例优选将拨动端18设置为圆弧结构或圆锥形结构。在车轮转动过程中，由于棘爪12具有一定的可转动角度，因此就使得棘爪12每次都能够准确介入棘齿13之间。

实施例4

在实施例3的基础上，为了避免车辆在慢速时发电量不足和在高速时发电装置5无限制的高速转动而损坏，本实施例另外增设了控制棘爪12伸缩的电控单元，以便于通过控制棘爪12伸缩来控制参与推动棘齿13的棘爪12数量，从而控制内驱动环8的转速，为车辆提供稳定的电压和电流。

如图4-6所示，所述电控单元包括控制器19、电磁铁20、第一弹性导电环片21和第二弹性导电环片22，第一弹性导电环片21分别通过侧支架23固定在外驱动环9的内表面两侧，第二弹性导电环片22与发电装置5连接，第二弹性导电环片22分别对应固定在第一弹性导电环片21内，优选第二弹性导电环片22通过限位滑槽36固定在第一弹性导电环片21内，固定后第二弹性导电环片22与第一弹性导电环片21之间有间隙，且当外驱动环9带动内驱动环8转动时第二弹性导电环片22与第一弹性导电环片21导通；控制器19与电磁铁20均固定在外驱动环9内表面一侧的第一弹性导电环片21下方，电磁铁20通过支臂与中心轴15固定连接，控制器19分别与第一弹性导电环片21和电磁铁20连接，控制器19在第二弹性导电环片22与第一弹性导电环片21导通时通电，控制器19内设有取样、控制电路，控制器19通电后可通过取样、控制电路控制电磁铁20，再由电磁铁20控制中心轴15转动，进而由中心轴15控制位于该轴上的棘爪12转动，达到控制参与推动棘齿13的棘爪12数量的目的。

需要说明的是，电磁铁20的数量与中心轴15的数量相同，相当于每个电磁铁20通过支臂对应连接一根中心轴15。由于棘齿13呈多环分布，且各环上的棘齿13错位分布，因此在实际应用过程中，可根据车辆的行驶速度，通过控制器19减少参与推动棘爪12的数量（例如可间隔减少参与推动棘爪12的数量），以保持内驱动环8的持续转动和发电装置5的稳定发电。当然，使用电磁铁20控制中心轴15转动仅是本实施例的优选，根据需求的不同，也可采用电机代替电磁铁20控制中心轴15转动。

实施例5

在实施例1-4中任一实施例的基础上，本实施例限定了发电装置5为发电机式发电装置6。如图7-10所示，所述发电机式发电装置6包括传动齿轮25和通过弹性支架27固定的发电机24，所述传动齿轮25固定在发电机24的动力轴上，所述内驱动环8的内表面设有与传动齿轮25相啮合的驱动齿26，内驱动环8通过驱动齿26和传动齿轮25驱动发电机24发电。

本实施例中发电机24的数量既可为一个，也可为多个，当为一个时，可选择功率较大的发电机24，当发电机24的数量为多个时，可选择功率较小的发电机24，具体数量可根据发电机24的功率相应选择，两两发电机24可共用一个传动齿轮25。另外，当发电机24数量较多时，多个发电机24可根据需要采用串联、并联或串联与并联相结合的方式布置。

进一步的，所述发电装置5还包括电源控制盒40，当采用发电机式发电装置6，电源控制盒40固定在弹性支架27上并与发电机24连接，当发电机24的数量为较少时，电源控制盒40的数量可为一个，当发电机24的数量较多时，电源控制盒40的数量可为多个并相互互联，电源控制盒40主要用于发电机24线缆的统一连接，电源的整流、滤波、稳压，以及电源的统一输出。另外，电源控制盒40还可通过降压电路外接胎压检测仪器等。

为了使内驱动环8上的驱动齿26与传动齿轮25更好的啮合，本实施例对弹性支架27的结构作了进一步限定。具体的，所述弹性支架27包括支撑杆28、弹性垫片29、压板30和调节螺母31，支撑杆28垂直固定在周向环槽4的槽底，弹性垫片29分别设置在各支撑杆28的下部，压板30和调节螺母31均设置在支撑杆28的上部，发电机24可通过调节螺母31固定在弹性垫片29与压板30之间，以保证发电机24有向上的力和驱动齿26的良好的啮合。需要说明的是，当发电机24的数量为多个时，支撑杆28、弹性垫片29、压板30和调节螺母31的数量均相应增加。当支撑杆28、弹性垫片29、压板30和调节螺母31的数量均相应增加后，支撑杆28可分两排并呈环状垂直固定在槽底，而弹性垫片29、压板30和调节螺母31相应布置即可。

以将本实施例所述车轮应用于自身重量如1.6吨的汽车上为例，本实施例的实施原理为：

分布在每个车轮上的重量大约为400公斤，通过传力件10取其中的作用于车辆轴向的力，如50公斤，这个力的大小可以通过设计传力件10的强度决定，如电动自行车、电动小汽车、电动公交车和电动货车、电动大卡车都不一样，这个轴向的力作用外驱动环9上，外驱动环9上的棘爪12在卷簧16的作用下按一定角度向上翘起，翘起的棘爪12将力传递给内驱动环8，外驱动环9通过限位滑槽36与内驱动环8保持一定的距离，这个距离小于棘爪12翘起的高度，内驱动环8上安装有设计好的和棘爪12对应的棘齿13，在车轮旋转的过程中，轴向的力通过棘爪12作用在棘齿13上，由于内外驱动环9的距离小于棘爪12的翘起的高度，这时这个力将迫使棘齿13带动内驱动环8沿车轮转动的方向转动，通过这种方式把轴向向上的力转变成了轴向旋转的力，通过内驱动环8上的驱动齿26同时就可带动多个发电机24同时发电。另外，还可通过调整发电机24数量来保证输出电压和电流能满足电动车的驱动和充电要求。

本实施例现以采用120个棘爪12，120个棘齿13，发电机24传动齿轮25为20齿，发电机24数量为40个，40个发电机24两两一组组成20组，并采用如图11所示串联与并联相结合的方式布置，在额定4000转/分钟时输出电压200V，电流300mA为例进行说明。如下：

在车辆行驶的时候通过棘爪12推动棘齿13带动传动齿轮25转动，若每压一次能带动发电机24齿轮转动4个齿，压5次小齿轮转一圈，车轮转一圈为120÷5=小齿轮转24圈，发电机24也旋转24转，以车胎周长为2米，车辆行驶速度为20公里/小时为例，20000米÷60分钟=333.333米/分钟÷车胎周长2米=车轮转动166圈/分钟×发电机24转=发电机24的转速为3984转/分钟，这时每个发电机24可以输出约220V/300mA。我们再通过控制器19来调整棘爪12的数量，让每个发电机24电压维持在180V，电流在240mA左右稳定运行，整流滤波后直流电压在200V左右（也可以采用交流串并联的方式），20个发电机24为一组分别并联能得到每个发电机24电流240mA×20个发电机24并联=4.8A左右的电流，40个发电机24分两组并联得到2组200V电压4.8A电流的两个电源，将两组电源串联就能得到一个电压400V，电流4.8A左右的直流电源，4个车轮就能提供电压400V，电流19.2A的动力电源，剩余电能还能给电池充电，完全能满足现在电动汽车的行驶和充电需求，也可以直接给轮毂电机供电，只需要把发电机24做适当的调整即可（如轮毂电机目前供电电压为100V/10A，可以选用20个100V/500MA的发电机24或其他满足条件的组合）。

实施例6

在实施例1-4中任一实施例的基础上，本实施例限定了发电装置5为切割感应式发电装置7。如图12-14所示，所述切割感应式发电装置7包括转动环32、永磁体33和感应发电线圈34，所述转动环32通过轴承活动设置在环形架35上，所述内驱动环8固定套设在转动环32的外表面，内驱动环8受力可带动转动环32在环形架35上转动。所述永磁体33固定在转动环32的内表面，所述感应发电线圈34固定在周向环槽4的槽底，且感应发电线圈34位于永磁体33的一侧；所述内驱动环8通过转动环32带动永磁体33切割感应发电线圈34发电。且当采用切割感应式发电装置7时，电源控制盒40可固定在环形架35上并与感应发电线圈34连接，

本实施例中永磁体33和感应发电线圈34的数量均可为多个，所述永磁体33通过固定架在转动环32的内表面呈多环分布，所述感应发电线圈34通过固定架在周向环槽4的槽底呈多环分布，每个固定架上的永磁体可为多个，每个固定架上的感应发电线圈34也可为多个。多个永磁体环与多个感应发电线圈环间隔分布，且多个感应发电线圈34同样可采用串联、并联或串联与并联相结合的方式布置，其设置方式可参考实施例5中发电机24的布置方式。

本实施例现以车辆在行驶速度20公里/小时时所需电力400V/15A为例进行说明，该切割感应式发电装置7可以设计为感应发电线圈34为4V/350mA，在固定架上安装200个感应发电线圈34，一个固定架上将安装一个100个感应发电线圈34串联后可获得两组400V/350mA的电源输出。再将两组400V/350mA的电源并联，每组固定架上将获得400V/700mA的电源，固定架可为6组，将6组分别并联后就可获得400V/4.2A的电源输出，4个车轮就能提供电压400V，电流16.8A的动力电源，永磁体33按感应发电线圈34的排列做相应的设置即可。

实施例7

在实施例1的基础上，本实施例对传力件10作了进一步限定。所述传力件10优选为采用具有一定弹性的材料制成的环形件，但也可采用非弹性材料制成，环形件的外环侧固定在轮胎3的内表面中部，环形件的内环侧在轮胎3旋转时用于推动外驱动环9向上运动。其中，制备材料包括但不限于橡胶、液体、弹簧、液压、金属等材料，但本实施例优选采用与轮胎3材质相同的橡胶材料制备传力件10。另外，当环形件为实心结构时，可在环形件上开设通气孔11以使环形件两侧的压力相等。

本实施例需要说明的是，为了提高传力件10对轮胎3的支撑力以及提高传力件10对外驱动环9的推动效果，优选传力件10的外环侧具有与轮胎3内表面中部形状相适配并增大两者接触面积的连接部，优选传力件10的内环侧具有增大其与外驱动环9接触面积的梯形推动面或倒梯形推动面。

最后需要说明的是，由于车轮本身体积较小，且周向环槽4的空间有限，为了便于各部件的合理布置及有效安装，本发明中所涉及到的外驱动环9、内驱动环8等结构件均可采用分体式结构，例如，可将外驱动环9和内驱动环8设置为两个半环组合的分体结构，其他结构件均可如此，从而便于各部件的安装固定。另外，外驱动环9的宽度通常大于内驱动环8的宽度，但本实施例对外驱动环9和内驱动环8的厚度及宽度等均不作限定，根据周向环槽4的内部空间相应设置即可。环形架35的数量既可为一个，也可为两个，为一个时，外驱动环9和内驱动环8安装在同一个环形架35上，为两个时，外驱动环9和内驱动环8可分别安装在环形架35上，具体可根据车轮体积及周向环槽4内的空间大小相应设置。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。

Claims (10)

1.一种发电车轮，包括轮圈（1）和轮胎（3），轮圈（1）包括轮辋（2），轮辋（2）具有周向环槽（4），轮胎（3）固定在轮辋（2）上并密封周向环槽（4），其特征在于：还包括发电装置（5）、内驱动环（8）、外驱动环（9）和传力件（10），所述传力件（10）呈环状固定在轮胎（3）的内表面，所述发电装置（5）固定在周向环槽（4）的槽底，所述内驱动环（8）套设在发电装置（5）上，所述外驱动环（9）可在内驱动环（8）与传力件（10）之间移动；所述传力件（10）在轮胎（3）旋转时通过外驱动环（9）带动内驱动环（8）转动，进而内驱动环（8）驱动发电装置（5）发电。

2.根据权利要求1所述的一种发电车轮，其特征在于：所述传力件（10）在轮胎（3）旋转时，位于轮辋（2）下部的传力件（10）先向上运动并推动外驱动环（9）向上运动，再由外驱动环（9）带动内驱动环（8）持续转动。

3.根据权利要求1或2所述的一种发电车轮，其特征在于：所述外驱动环（9）的内表面设有棘爪组件，所述内驱动环（8）的外表面设有棘齿组件，外驱动环（9）通过棘爪组件和棘齿组件带动内驱动环（8）持续转动。

4.根据权利要求3所述的一种发电车轮，其特征在于：所述棘爪组件包括多根呈环状均布在外驱动环（9）内表面的棘爪（12），所述棘齿组件包括多个呈环状均布在内驱动环（8）外表面的棘齿（13），外驱动环（9）通过棘爪（12）和棘齿（13）带动内驱动环（8）持续转动。

5.根据权利要求4所述的一种发电车轮，其特征在于：所述棘爪（12）在外驱动环（9）的内表面上呈多环分布，所述棘齿（13）在内驱动环（8）的外表面上呈多环分布，且各环上的棘齿（13）错位分布。

6.根据权利要求5所述的一种发电车轮，其特征在于：所述外驱动环（9）的内表面设有多条环形槽（14）、多根中心轴（15）和多个卷簧（16），中心轴（15）通过轴承贯穿环形槽（14），多根中心轴（15）在外驱动环（9）的内表面呈环形布置，多个卷簧（16）分别设置在多根中心轴（15）上；所述棘爪（12）通过中心轴（15）安装在环形槽（14）内，所述棘爪（12）包括限位端（17）和伸出环形槽（14）的拨动端（18），所述卷簧（16）、限位端（17）和环形槽（14）的槽底配合限制拨动端（18）的伸出角度。

7.根据权利要求6所述的一种发电车轮，其特征在于：所述棘爪组件还包括用于控制棘爪（12）伸缩的电控单元，所述电控单元包括控制器（19）、电磁铁（20）、第一弹性导电环片（21）和第二弹性导电环片（22），第一弹性导电环片（21）分别通过侧支架（23）固定在外驱动环（9）的内表面两侧，第二弹性导电环片（22）与发电装置（5）连接，第二弹性导电环片（22）分别对应固定在第一弹性导电环片（21）内，第二弹性导电环片（22）与第一弹性导电环片（21）之间有间隙，且当外驱动环（9）带动内驱动环（8）转动时第二弹性导电环片（22）与第一弹性导电环片（21）导通；控制器（19）与电磁铁（20）均固定在外驱动环（9）内表面一侧的第一弹性导电环片（21）下方，电磁铁（20）通过支臂与中心轴（15）固定连接，控制器（19）分别与第一弹性导电环片（21）和电磁铁（20）连接，控制器（19）通电后可通过电磁铁（20）控制中心轴（15）转动。

8.根据权利要求1-2、4-7中任一项所述的一种发电车轮，其特征在于：所述发电装置（5）为发电机式发电装置（6），所述发电机式发电装置（6）包括传动齿轮（25）和通过弹性支架（27）固定的发电机（24），所述传动齿轮（25）固定在发电机（24）的动力轴上，所述内驱动环（8）的内表面设有与传动齿轮（25）相啮合的驱动齿（26），内驱动环（8）通过驱动齿（26）和传动齿轮（25）驱动发电机（24）发电。

9.根据权利要求1-2、4-7中任一项所述的一种发电车轮，其特征在于：所述发电装置（5）为切割感应式发电装置（7），所述切割感应式发电装置（7）包括转动环（32）、永磁体（33）和感应发电线圈（34），所述转动环（32）通过轴承活动设置，所述内驱动环（8）固定套设在转动环（32）的外表面，所述永磁体（33）固定在转动环（32）的内表面，所述感应发电线圈（34）固定在周向环槽（4）的槽底，且感应发电线圈（34）位于永磁体（33）的一侧；所述内驱动环（8）通过转动环（32）带动永磁体（33）切割感应发电线圈（34）发电。

10.根据权利要求9所述的一种发电车轮，其特征在于：所述永磁体（33）通过固定架在转动环（32）的内表面呈多环分布，所述感应发电线圈（34）通过固定架在周向环槽（4）的槽底呈多环分布，多个永磁体环与多个感应发电线圈环间隔分布，且感应发电线圈（34）采用串联、并联或串联与并联相结合的方式布置。

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