CN115413394A - 电路基板以及供电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供使安装于旋转体的电路基板以及包含该电路基板的装置的耐久性提高的技术。本实施方式的电路基板(50)固定于旋转体，并且配置为板厚方向与旋转体的旋转轴平行。另外，在电路基板(50)中，多个元件分散于旋转轴的周围而安装或者一个元件形成为作为旋转轴的中心的环状而安装，以使电路基板(50)整体的重心配置于旋转的中心部。

Description

电路基板以及供电装置

技术领域

本发明涉及安装于旋转体的电路基板以及供电装置。

背景技术

作为这种电路基板，例如已知有固定于胎轮(tire wheel)的电路基板(例如参照专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-278923号公报(第[0022]段，图2)

发明内容

发明要解决的课题

然而，在如上述的一例那样安装于旋转体的电路基板、包含该电路基板的装置中，由于承受伴随着旋转的离心力因此耐久性成为问题。因此，在本发明中，提供使安装于旋转体的电路基板以及包含该电路基板的装置的耐久性提高的技术。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题而完成的本发明的电路基板固定于旋转体，且板厚方向与旋转轴平行，其中，多个元件分散于所述旋转轴的周围而安装于所述电路基板或者一个元件形成为作为所述旋转轴的中心的环状而安装于所述电路基板，以使电路基板整体的重心配置于旋转的中心部。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的车辆的立体图。

图2是供电装置的侧剖视图。

图3是供电装置的分解立体图。

图4是供电装置的分解立体图。

图5的(A)是电路基板的主视图，图5的(B)是电路基板的后视图。

图6是供电装置与负载的电路图。

图7是对供电装置与轮胎监视装置的连接进行说明的概念图。

图8是第二实施方式的供电装置的电路基板以及发电机的立体图。

图9是变形例的供电装置的电路基板以及发电机的立体图。

具体实施方式

[第一实施方式]

参照图1～图7对本发明的第一实施方式的供电装置10A进行说明。如图1所示，该供电装置10A安装于车辆100的各车轮101的中心部。另外，为了安装供电装置10A，在各车轮101的胎轮11的中心部具备如图2所示那样朝向外侧开口且里侧被封堵的圆形凹部14。在圆形凹部14的内侧以使开口侧的端部呈阶梯状扩径的方式设置有大径部14A，且在比台阶面14D靠里侧的小径部14B形成有供供电装置10A的后述的卡止突起26卡止的卡止槽14N。另外，在台阶面14D形成有与供电装置10A的后述的止转突起27凹凸卡合的多个卡合凹部14K。

如图3以及图4所示，供电装置10A形成为在外壳20安装有发电机30与电路基板50的单元结构。外壳20例如是树脂制且被分为外壳主体21与盖体22。外壳主体21具备与外径相比轴长较短的扁平且大致圆筒状的筒壁24，且该外壳主体21配置为其中心轴与胎轮11(相当于本发明的“旋转体”)的旋转轴J1(参照图2)一致。以下，在供电装置10A中将与旋转轴J1平行的方向称为“前后方向”。

筒壁24内被其前后方向的中途位置所具备的分隔壁23二分为前侧的第一室24A与后侧的第二室24B。并且，筒壁24的前端的开口被盖体22封堵，第一室24A成为两端有底的筒形室。另外，盖体22与筒壁24之间被实施防水处理。并且，在盖体22的外表面成形有标记22A。

需要说明的是，在本实施方式的筒壁24具备第一室24A与第二室24B，但也可以设为在筒壁24的后端具备分隔壁23而仅具备第一室24A的结构，还可以将筒壁24内在轴向分隔为三个室。

在筒壁24的外侧面的靠后端位置形成有台阶面24D，比台阶面24D靠后侧的部位成为小径部24S。另外，多个卡止片25从筒壁24的后表面中的自外侧面稍微向内侧偏移的位置突出。这些卡止片25形成为在向后方延伸的悬臂梁的前端具备卡止突起26的结构。另外，多个止转突起27从筒壁24的后表面的外缘部突出。并且，多个卡止片25以及多个止转突起27沿筒壁24的周向分散配置，外壳20整体的重心位于筒壁24的中心轴上。

发电机30安装于分隔壁23的后表面而收容于第二室24B。另外，发电机30例如形成为与交流马达相同的结构并输出交流电流。具体而言，发电机30将大致整体收容于在一端具有四边形的凸缘部39的扁平的圆筒形壳体38。如图2所示，发电机30的定子33具有圆筒形壳体38、以及固定于其内侧面且为圆筒状的定子侧励磁部33K而成。另一方面，发电机30的转子32具有：转子主体32H，其收容于定子33内的中心部的空间；以及旋转轴32S，其将转子主体32H的中心部贯通。并且，旋转轴32S被固定于圆筒形壳体38的两端部的一对轴承32F支承为能够旋转，并且旋转轴32S的一端部从凸缘部39的中心部向圆筒形壳体38外突出而成为旋转输入部35。另外，从发电机30的侧面例如向后方突出有销状的一对输出电极37A、37B，且在这些输出电极37A、37B之间输出所发出的交流电。

需要说明的是，本实施方式的发电机30为了输出交流而具有一对输出电极37A、37B，但例如可以具有三个输出电极而输出三相交流。另外，发电机30也可以是形成为与直流马达相同的结构而输出直流的发电机。

在分隔壁23，为了安装发电机30而在中心部形成有贯通孔23A，且在其周围形成有多个螺纹孔23B。并且，发电机30成为使凸缘部39侧的前端面与分隔壁23的后表面(也就是，第一室24A的一端的外表面)重叠的状态，且将穿过凸缘部39的四角的贯通孔39A的螺钉紧固于分隔壁23的螺纹孔23B而被固定。另外，旋转输入部35贯通分隔壁23的贯通孔23A而向第一室24A内突出(参照图2)。

在第一室24A内，在旋转输入部35固定有惯性构件40。惯性构件40例如形成为将外径比第一室24A的内径稍小的金属制的圆板保留其中心部而切割为使整体比半圆稍小的大小得到的结构。并且，在将其被保留的中心部贯通的贯通孔40A嵌合固定旋转输入部35，惯性构件40与转子32相对于定子33一体地旋转。

需要说明的是，惯性构件40并不限定于上述形状，只要在从旋转轴J1偏移的位置具有重心，就可以是任意的形状、任意的材质。

在发电机30的后方配置电路基板50，从分隔壁23向后方突出多个支柱45，以便支承该电路基板50。具体而言，支柱45形成为在圆柱体的两端部的中心具备螺纹孔的结构。另外，在分隔壁23的外缘部，在将作为贯通孔23A的中心的虚拟的圆多等分(例如三等分)的位置形成有多个贯通孔23C。并且，利用从第一室24A侧贯穿各贯通孔23C的螺钉将多个支柱45固定于分隔壁23，并延伸到成为比发电机30的后表面靠后侧的位置。

电路基板50呈圆板状，并以将其外缘部的多个位置与多个支柱45的后表面重叠的方式被螺纹紧固。并且，使电路基板50的中心与旋转轴J1正交。另外，在发电机30的后表面与电路基板50之间形成有微小的间隙(参照图2)。

在电路基板50安装有用于将发电机30所输出的交流转换为直流的整流电路60。如图5的(A)所示，整流电路60具有：一对输入电极61A、61B，它们与发电机30的输出电极37A、37B连接；以及一对输出电极62A、62B，它们与负载连接。一对输入电极61A、61B作为端子配件而配备于在电路基板50的前表面50A的外缘部固定的连接器50C内。并且，发电机30的一对输出电极37A、37B插入到连接器50C而与一对输入电极61A、61B连接。另外，一对输出电极62A、62B例如作为端子配件而配备于在电路基板50的前表面50A的外缘部固定的连接器50D内，并与后述的负载连接。

整流电路60利用二极管电路63将被赋予输入电极61A、61B的交流转换为脉动电流，并利用平滑电路64将该脉动电流平滑化而向一对输出电极62A、62B之间输出。二极管电路63例如如图6所示，例如是具有四个二极管63A的通常的电桥电路。另外，平滑电路64通过在整流电路60的一对输出电极62A、62B之间并联连接多个平滑电容器64A而成。而且，在平滑电路64与一方的输出电极62A之间连接有作为减流元件的电阻65。

这里，本实施方式的平滑电路64如上述那样，具有在一对输出电极62A、62B之间并联连接的多个平滑电容器64A，但通常是在一对输出电极62A、62B之间连接一个平滑电容器，该一个平滑电容器为将这些多个平滑电容器64A合起来得到的静电电容。这是因为，出于配置空间、总质量、成本、布线的简化等观点，一个平滑电容器64A与将该一个平滑电容器64A分成多个平滑电容器64A相比，有利的情况较多。然而，在本实施方式中，鉴于电路基板50与胎轮11一起旋转，而在平滑电路64中使用多个平滑电容器64A。另外，这些平滑电容器64A呈相同的质量，且如图5的(A)所示，它们的重心配置于将以发电机30的旋转轴J1为中心的共通的虚拟的圆等分的位置并安装于电路基板50的前表面50A。由此，电路基板50的整体的重心位于旋转轴J1的附近(也就是，电路基板50的中心部)。

另外，为了使电路基板50的整体的重心更靠近旋转轴J1，也考虑配置多个二极管63A、电阻65。具体而言，二极管电路63所含的多个二极管63A也与多个平滑电容器64A相同，成为相同的质量，且以将它们的重心配置于将以发电机30的旋转轴J1为中心的共通的虚拟的圆等分的位置的方式安装于电路基板50的后表面50B。并且，电阻65以将重心配置于电路基板50的中心的方式安装于电路基板50的后表面50B的中央部。由此，如上述那样，电路基板50的整体的重心配置于中心部。

需要说明的是，电路基板50的中心部是以旋转轴J1为中心的圆且表示电路基板50的表背的一方的面积的10％的范围。

需要说明的是，整流电路60中的二极管电路63并不限定于上述的多个二极管63A电桥连接而得到的电路。即，整流电路60并不限定于电桥整流电路，也可以是任意的电路。具体而言，整流电路60例如也可以是仅具备一个二极管而取出与交流的半周期相应量的半波整流电路、具备变压器与一对二极管的全波整流电路、全波倍压整流电路。另外，在上述说明中，沿周向均等配置的结构即使不均等，只要是能抵消离心力的配置则也可以，例如也可以是线对称配置。

外壳20如以下那样固定于胎轮11。即，使外壳20的多个止转突起27与胎轮11的多个卡合凹部14K(参照图2)对置，外壳20被从多个卡止片25侧向胎轮11的圆形凹部14压入。于是，多个卡止片25以向内侧收缩的方式挠曲，多个止转突起27与多个卡合凹部14K凹凸卡合，在外壳20的台阶面24D与圆形凹部14的台阶面14D抵接后多个卡止片25弹性复原而使卡止突起26卡合于胎轮11的卡止槽14N。由此，外壳20以能够一体旋转的方式固定于胎轮11。另外，在外壳20的筒壁24的内侧面与圆形凹部14的内侧面之间涂覆密封材料，圆形凹部14中的比台阶面14D靠里侧的空间被密闭为防水状态，第二室24B内也成为防水空间。

在本实施方式的供电装置10A如图7所示连接车轮101所具备的轮胎监视装置90，来作为电负载。轮胎监视装置90配备于在胎轮11的轮辋11A固定的轮胎阀91的一端部，且配置于轮胎102内。并且，对轮胎102内的压力、温度进行检测，并将其检测结果向搭载于车辆100的主体的信号处理部93无线发送。另外，如图6所示，在轮胎监视装置90具备作为电源的二次电池90A，并且具备用于对二次电池90A进行充电的充电电路90B。并且，该充电电路90B的一对输入电极92A、92B与轮胎阀91所含的两构件连接并向轮胎102之外引出。

具体而言，轮胎阀91中的固定为将轮辋11A贯通的状态的阀杆91A、与在该阀杆91A内直线移动的阀轴91B相互绝缘。并且，上述阀杆91A与阀轴91B在轮胎102内与上述充电电路90B的一对输入电极92A、92B连接，并且在轮胎102外与线缆13的一对芯线13A、13B连接。

线缆13沿胎轮11的径向延伸并固定于胎轮11的外表面。另外，如图2所示，在胎轮11形成有连通孔12，该连通孔12将圆形凹部14中的比台阶面14D靠里侧的部分与圆形凹部14的侧方的胎轮11的外表面之间连通。并且，线缆13贯穿连通孔12，在圆形凹部14内侧的线缆13的端部具备连接器13C。需要说明的是，连通孔12被填充有密封材料而被实施了防水处理。并且，在电路基板50的前述的连接器50D结合线缆13的连接器13C，而能够从供电装置10A向轮胎监视装置90供电。

以上是与本实施方式的供电装置10A的结构相关的说明。该供电装置10A在车辆100停车中停止而不进行发电。需要说明的是，具备在作为负载的轮胎监视装置90的充电电路90B配备的二极管90C，因此不会从轮胎监视装置90的二次电池90A向供电装置10A供给电力。

当车辆100行驶时，在车轮101的胎轮11固定的发电机30的定子33与胎轮11一起相对于路面旋转，另一方面，发电机30的转子32在惯性构件40的自重的作用下被限制相对于路面的旋转，转子32相对于定子33相对旋转。如此，在本实施方式的供电装置10A中，能够利用胎轮11的旋转使转子32相对于发电机30的定子33相对旋转而进行发电，并能够利用整流电路60将该发出的交流电整流而向作为负载的轮胎监视装置90供电。并且，在轮胎监视装置90的二次电池90A余量少的情况下进行充电。

然而，当胎轮11旋转时，供电装置10A的电路基板50承受离心力，其耐久性成为问题。与此相对，在本实施方式的供电装置10A中，以将电路基板50整体的重心配置于旋转的中心部的方式，在旋转轴J1的周围分散有以多个平滑电容器64A为代表的多个元件，因此因离心力引起的电路基板50的振动被抑制。另外，关于多个平滑电容器64A，通常来说使用一个平滑电容器，但由于使用电气上等价的多个平滑电容器64A，并将它们配置于旋转轴J1的周围，因此能够容易地将电路基板50整体的重心配置于旋转的中心部。另外，通过使用多个平滑电容器64A，而实现各平滑电容器64A的轻量化，在各平滑电容器64A产生的离心力变小，对电路基板50中的各平滑电容器64A的支承部的负荷也减轻。由此，电路基板50的耐久性提高，具备电路基板50的供电装置10A的耐久性也提高。

另外，电路基板50与第一室24A夹着发电机30的定子33而对置配置，安装于电路基板50的多个平滑电容器64A配置于定子33的侧方，因此定子33的侧方空间被有效利用，能够使供电装置10A在旋转轴J1方向上紧凑。

另外，电路基板50也可以固定于发电机30，但在本实施方式的供电装置10A中，电路基板50未借助发电机30而通过多个支柱45固定于外壳20，因此电路基板50的固定稳定，在这一点上也使耐久性提高。

而且，本实施方式的供电装置10A具备在胎轮11固定的外壳20，在该外壳20的两端有底的筒形的第一室24A内配置有惯性构件40，因此能够可靠地防止异物侵入惯性构件40的可动区域。

需要说明的是，轮胎监视装置90通常仅由电池驱动，但如本实施方式那样从伴随着车辆100的行驶而进行发电的供电装置10A向轮胎监视装置90供电，因此与仅利用电池驱动轮胎监视装置90的情况相比，轮胎监视装置90能够使用的电能增加，能够实现轮胎监视装置90的高功能化。

[第二实施方式]

本实施方式的供电装置10B如图8所示，不同点在于平滑电路64的多个平滑电容器64A成为一个元件单元68而安装于电路基板50。具体而言，元件单元68具有为圆环状且绝缘性的环构件69，且在将其周向多等分的位置固定有多个平滑电容器64A。并且，在固定于环构件69的一对连接终端69A、69B之间并联连接上述多个平滑电容器64A。即，元件单元68实质上成为整体呈圆环状的一个电容器。另外，元件单元68成为使其中心轴与胎轮11的旋转轴J1一致的状态，并以隔着未图示的绝缘性的间隔件而重叠的方式螺钉固定于电路基板50的前表面50A。并且，元件单元68的一对连接终端69A、69B连接于在第一实施方式中说明了的整流电路60的一对输出电极62A、62B之间。

根据本实施方式的供电装置10B，起到与第一实施方式的供电装置10A相同的效果，并且多个平滑电容器64A成为以在一对连接终端69A、69B之间并联连接的状态固定于环构件69的元件单元68而安装于电路基板50，因此多个平滑电容器64A向电路基板50的安装变得容易。另外，在多个平滑电容器64A产生的离心力被环构件69承接并抵消，因此因离心力引起的对电路基板50的负荷减轻，由此电路基板50的耐久性提高。

需要说明的是，环构件69既可以是圆环状的壳体，也可以是圆环状的电路基板。另外，在圆环状的壳体的情况下，也可以对壳体填充灌注材料而将多个平滑电容器64A固定。并且，也可以如图9所示，代替元件单元68，而特别制造圆环状的一个平滑电容器64A并将其安装于电路基板50。

[其他实施方式]

(1)在所述第一实施方式的供电装置10A连接有轮胎监视装置90，来作为负载，但负载并不限定于轮胎监视装置90。例如，胎轮11的电装饰用的发光元件也可以作为负载而与供电装置10A连接。

(2)所述第一实施方式的供电装置10A在负载中具备二次电池，但也可以在供电装置10A侧具备二次电池。如此一来，车辆100在停车中也能够从供电装置10A向负载供电。

(3)在所述实施方式中，示出了电路基板50配备于供电装置10A、10B的例子，但也可以在供电装置以外固定于旋转体的电路基板中，设为“多个元件分散于所述旋转轴的周围而安装或者一个元件形成为作为所述旋转轴的中心的环状而安装，以使电路基板整体的重心配置于旋转的中心部”的结构。另外，安装于该电路基板的电路并不限定于整流电路，元件并不限定于平滑电容器。具体而言，也可以在电路基板安装分压电路，将该分压电路所含的作为多个元件的电阻在旋转中心的周围分散配置。另外，也可以在发电机具有与直流马达相同的结构而发出直流电且在旋转基板安装有逆变电路的结构中，将逆变电路所含的多个FET在旋转中心的周围分散配置。

(4)所述第二实施方式的元件单元68被作为平滑电容器而利用，但即使不作为平滑电容器而利用，也可以作为其他用途的电容器而利用。另外，也可以将元件单元的多个元件以及连接结构适当变更。具体而言，也可以使用将多个电阻串联连接而固定于环构件的元件单元、将多个开关并联连接而固定于环构件的元件单元。

需要说明的是，在本说明书以及中附图公开了技术方案所包含的技术具体例子，但技术方案所记载的技术并不限定于这些具体例子，也包含对具体例进行各种变形、变更得到的方案，另外，也包含从具体例单独提取出一部分而得到的方案。

附图标记说明

10A、10B 供电装置

11 胎轮

20 外壳

24 筒壁

24A 第一室

30 发电机

32 转子

32H 转子主体

32S 旋转轴

33 定子

35 旋转输入部

40 惯性构件

45 支柱

50 电路基板

60 整流电路

64A 平滑电容器

68 元件单元

69 环构件

69A、69B 连接终端

90 轮胎监视装置。

Claims (12)

1.一种电路基板，其固定于旋转体，且板厚方向与旋转轴平行，其中，

多个元件分散于所述旋转轴的周围而安装于所述电路基板或者一个元件形成为作为所述旋转轴的中心的环状而安装于所述电路基板，以使电路基板整体的重心配置于旋转的中心部。

2.根据权利要求1所述的电路基板，其中，

在所述多个元件中包含多个相同元件，所述多个相同元件配置于以所述旋转轴为中心的共通的虚拟的圆上，且在安装于电路基板的电路内并联连接或者串联连接。

3.根据权利要求2所述的电路基板，其中，

所述电路基板安装有所述多个元件以在一对连接终端之间并联连接或者串联连接的状态固定于环构件而得到的元件单元。

4.根据权利要求2或3所述的电路基板，其中，

所述电路基板安装有整流电路，

作为配置于所述虚拟的圆上的所述多个相同元件，具备在所述整流电路内并联连接的多个相同的平滑电容器。

5.根据权利要求1所述的电路基板，其中，

所述电路基板安装有整流电路，

所述整流电路所含的平滑电容器呈以所述旋转轴为中心的环状。

6.一种供电装置，其具有：

权利要求4或5所述的电路基板，其以与作为所述旋转体的胎轮的旋转轴正交的状态固定于所述胎轮；以及

发电机，其安装于所述胎轮，并经由所述电路基板的所述整流电路而与负载连接，其中，

所述供电装置具备：

定子，其包含于所述发电机，并固定于所述胎轮且具有与所述整流电路连接的电路；

转子，其包含于所述发电机，并配置于所述胎轮的所述旋转轴上；以及

惯性构件，其固定于所述转子，并在自重的作用下维持一定姿态。

7.根据权利要求6所述的供电装置，其中，

所述供电装置具备外壳，所述外壳具有以所述旋转轴为中心轴的两端有底的筒形的第一室，并固定于所述胎轮，

所述定子将一端面重叠地固定于所述第一室的一端的外表面，

所述转子具有收容于所述定子的内侧的转子主体以及从所述定子的一端面突出并将所述第一室内外贯通的旋转输入轴，

所述惯性构件固定于所述旋转输入轴并能够旋转地收容于所述第一室，

所述电路基板配置于所述第一室的外侧。

8.根据权利要求6或7所述的供电装置，其中，

所述电路基板与所述第一室将所述定子夹在中间地对置配置，

多个所述平滑电容器配置于所述定子的侧方。

9.根据权利要求8所述的供电装置，其中，

所述供电装置具备多个支柱，所述多个支柱配置于在所述定子的侧方相邻的平滑电容器之间，并将所述第一室的外表面与所述电路基板之间连通。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的供电装置，其中，

在所述负载中包含用于对装配于所述胎轮的轮胎的状态进行监视的轮胎监视装置。

11.根据权利要求6至10中任一项所述的供电装置，其中，

在所述负载中包含二次电池。

12.根据权利要求6至11中任一项所述的供电装置，其中，

在所述负载中包含电装饰用的发光元件。

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