CN207644084U - 一种新型压电式轮胎 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型压电式轮胎，包括轮胎胎面；压电薄膜，设在轮胎胎面的内侧，在压电薄膜上设有正极和负极；缓冲层，设在压电薄膜上；车轴，置于轮胎胎面内；电容部件，设在车轴的外侧面，电容部件包括第一电容板、第二电容板和电解质层，第一电容板和第二电容板通过电解质层相连，在第一电容板上设有第一导线，第一导线和压电薄膜的负极相连，在第二电容板上设有第二导线，在第二导线上设有开关，第二导线和压电薄膜的正极相连。本实用新型将车用轮胎在行驶过程中产生的扭曲形变和振动等机械能转化为电能，可以持续的为车上的用电器或驱动电机推动提供能源，且绿色环保，成本较低，实用性强。
Description
技术领域
本实用新型属于机动车轮胎技术领域，具体而言，尤其涉及一种新型压电式轮胎。
背景技术
随着环境资源的枯竭，能量的回收再利用得到整个社会的重视。近年来，我国机动车保有量急速增加，轮胎在车辆荷载的频繁作用下，内部积存了大量的机械振动能量，因此，开发出一种可将轮胎内部机械应变能转化为电能的轮胎可以得到越来越多人的关注。压电材料作为一种在荷载作用下可产生电荷的功能转换型材料，随着对其性能和应用研究的日趋深入，基于压电材料压电效应开发的压电换能器实现了机械应变能到电能的转换，这将对实现压电发电轮胎提供极大助力。现在市面上虽有电磁感应式发电轮胎，但基于能量守恒定律，该发电轮胎必将带来燃油上的多余消耗。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种新型压电式轮胎，以解决现有技术中存在的车用轮胎在行驶过程中所产生的扭曲形变和振动等机械能无法收集的问题。
为了解决上述问题，本实用新型提供一种新型压电式轮胎，其技术方案如下：
一种新型压电式轮胎，包括轮胎胎面；压电薄膜，所述压电薄膜设在所述轮胎胎面的内侧，在所述压电薄膜上设有正极和负极；缓冲层，所述缓冲层设在所述压电薄膜上；车轴，所述车轴置于所述轮胎胎面内，用于提供支撑；电容部件，所述电容部件设在所述车轴的外侧面，所述电容部件包括第一电容板、第二电容板和电解质层，所述第一电容板和所述第二电容板通过所述电解质层相连，在所述第一电容板上设有第一导线，所述第一导线和所述压电薄膜的负极相连，在所述第二电容板上设有第二导线，在所述第二导线上设有开关，所述第二导线和所述压电薄膜的正极相连。
如上述的新型压电式轮胎，进一步优选为：所述压电薄膜的形状为环形。
如上述的新型压电式轮胎，进一步优选为：所述缓冲层由凝胶构成。
如上述的新型压电式轮胎，进一步优选为：所述电容部件的形状为环形。
如上述的新型压电式轮胎，进一步优选为：所述第一电容板位于所述第二电容板的内侧。
如上述的新型压电式轮胎，进一步优选为：所述第一电容板的宽度大于所述第二电容板的宽度。
如上述的新型压电式轮胎，进一步优选为：所述电解质层的宽度等于所述第二电容板的宽度。
如上述的新型压电式轮胎，进一步优选为：所述电容部件通过变压器和机动车蓄电池相连。
如上述的新型压电式轮胎，进一步优选为：所述压电薄膜的正极为石墨电极。
如上述的新型压电式轮胎，进一步优选为：所述压电薄膜的负极为石墨电极。
本实用新型能够收集振动能量并把振动机械能转化为电能，将电能储存在蓄电池，可以持续的为车上的用电器或驱动电机推动提供能源，提高汽车续航里程。在行车荷载作用下，有效的收集电能，必须根据电荷的移动方向、位置布设导电电极，基于上述电能产生原理，结合石墨电极的工作特点，本实用新型设计出压电薄膜电极布置方式及能量输出电路，通过压电薄膜将一部分的振动转化为电能，为驱动电机提供能源的同时，还可以有效降低路面起伏对轮胎造成的压力，降低车辆高速行驶时轮胎爆胎的几率，提高行车安全和轮胎寿命，此外，本实用新型对于节约减排、绿色环保、提高能量利用效率有着重大作用。
附图说明
图1为本实用新型的新型压电式轮胎的俯视示意图；
图2为本实用新型的新型压电式轮胎的截面示意图；
其中，1、轮胎胎面；2、压电薄膜；3、缓冲层；4、第一电容板；5、电介质；6、第二电容板；7、车轴；8、第一导线；9、第二导线；10、开关。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
如图1和图2所示，本实用新型的新型压电式轮胎，主要包括轮胎胎面1；压电薄膜2，压电薄膜2设在轮胎胎面1的内侧，在压电薄膜2上设有正极和负极；缓冲层3，缓冲层3设在压电薄膜2上；车轴7，车轴7置于轮胎胎面1内，用于提供支撑；电容部件，电容部件设在车轴7的外侧面，电容部件包括第一电容板4、第二电容板6和电解质层5，第一电容板4和第二电容板6通过电解质层5相连，在第一电容板4上设有第一导线8，第一导线8和压电薄膜2的负极相连，在第二电容板6上设有第二导线9，在第二导线9上设有开关10，第二导线9和压电薄膜2的正极相连。
总而言之，本实用新型创新性的提供一种新型压电式轮胎，将车用轮胎在行驶时产生的微小形变转化为电能，变废为宝，效率可观，安全可靠。本实用新型将压力所产生的内能转化为电能，既遵循能量守恒定律，又不额外消耗燃料，绿色环保。
为了便于将压电薄膜2设在轮胎胎面1上，本实用新型中，压电薄膜2的形状为环形，优选地，压电薄膜2通过常规胶粘贴在轮胎胎面1的内侧，充分利用轮胎胎面1的面积，提高能量转换量。
优选地，本实用新型中，缓冲层3由凝胶构成，用于防止车用轮胎因受力过大而导致压电薄膜2变形失效。
优选地，为了便于安装，不影响车用轮胎的使用效果，本实用新型中，电容部件的形状为环形。
如图1和图2所示，本实用新型中，第一电容板4位于第二电容板6的内侧。
如图1和图2所示，本实用新型中，第一电容板4的宽度大于第二电容板6的宽度，以便于第一电容板4和第一导线8连接，第二电容板6和第二导线9连接，形成回路。
如图1和图2所示，本实用新型中，电解质层5的宽度等于第二电容板6的宽度，以便于第一电容板4和第一导线8连接，使第一导线8不接触电介质层5，直接和第一电容板4连接。
优选地，本实用新型中，电容部件通过变压器和机动车蓄电池相连，可以将电能储存在蓄电池中，通过蓄电池为机动车驱动供电。
优选地，本实用新型中，压电薄膜2的正极为石墨电极。
优选地，本实用新型中，压电薄膜2的负极为石墨电极。
如图1和图2所示，下面对本实用新型的工作过程进行详细描述：
本实用新型中，轮胎胎面1和压电薄膜2以常规胶粘贴方式结合，中间以导线传输电能，电能最终到达机动车蓄电池。在轮胎胎面1的内侧粘合压电薄膜2，并在压电薄膜2上设置缓冲层3，形成“轮胎胎面-压电薄膜-缓冲层”的结构，在压电薄膜2上采用石墨电极，电极横向间隔连接。其中，压电薄膜2粘贴在轮胎胎面1的内侧，充分利用轮胎胎面1的面积，提高能量转换量，缓冲层3由凝胶构成，用于防止车用轮胎因受力过大而导致压电薄膜2变形失效。车在行驶期间，在行车载荷的作用下，压电薄膜2内部的电荷向石墨电极方向移动，通过第一导线8和第二导线9以及开关10闭合时，与第一电容板4和第二电容板6连接实现闭合回路，电容充电；开关10断开时，第一电容板4、第二电容板6与机动车蓄电池连接，电容放电，电容通过变压器的作用与蓄电池连接，使轮胎发的电能存储到蓄电池中，向车载电器或者电机输电驱动车辆。
与现有技术相比，本实用新型的优点和有益效果在于：
一、本实用新型设计压电薄膜和轮胎胎面接合，将车用轮胎在行驶过程中所产生的扭曲形变和振动等机械能转化为电能，中间以导线传输电能，并设计电容部件储存电能，可以持续的为车上的用电器或驱动电机推动提供能源，提高机动车续航里程；
二、本实用新型通过压电薄膜将一部分振动产生的机械能转化为电能，有效降低了路面起伏对车用轮胎造成的压力，降低车辆高速行驶时轮胎爆胎的机率，提高行车安全和轮胎寿命；
三、本实用新型节约减排、绿色环保，可有效提高能量利用率，且成本较低，实用性强。
由技术常识可知，本实用新型可以通过其他的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。
Claims (10)
1.一种新型压电式轮胎，其特征在于，包括：
轮胎胎面(1)；
压电薄膜(2)，所述压电薄膜(2)设在所述轮胎胎面(1)的内侧，在所述压电薄膜(2)上设有正极和负极；
缓冲层(3)，所述缓冲层(3)设在所述压电薄膜(2)上；
车轴(7)，所述车轴(7)置于所述轮胎胎面(1)内，用于提供支撑；
电容部件，所述电容部件设在所述车轴(7)的外侧面，所述电容部件包括第一电容板(4)、第二电容板(6)和电解质层(5)，所述第一电容板(4)和所述第二电容板(6)通过所述电解质层(5)相连，在所述第一电容板(4)上设有第一导线(8)，所述第一导线(8)和所述压电薄膜(2)的负极相连，在所述第二电容板(6)上设有第二导线(9)，在所述第二导线(9)上设有开关(10)，所述第二导线(9)和所述压电薄膜(2)的正极相连。
2.根据权利要求1所述的新型压电式轮胎，其特征在于：
所述压电薄膜(2)的形状为环形。
3.根据权利要求1或2所述的新型压电式轮胎，其特征在于：
所述缓冲层(3)由凝胶构成。
4.根据权利要求1或2所述的新型压电式轮胎，其特征在于：
所述电容部件的形状为环形。
5.根据权利要求1或2所述的新型压电式轮胎，其特征在于：
所述第一电容板(4)位于所述第二电容板(6)的内侧。
6.根据权利要求5所述的新型压电式轮胎，其特征在于：
所述第一电容板(4)的宽度大于所述第二电容板(6)的宽度。
7.根据权利要求6所述的新型压电式轮胎，其特征在于：
所述电解质层(5)的宽度等于所述第二电容板(6)的宽度。
8.根据权利要求1或2所述的新型压电式轮胎，其特征在于：
所述电容部件通过变压器和机动车蓄电池相连。
9.根据权利要求1或2所述的新型压电式轮胎，其特征在于：
所述压电薄膜(2)的正极为石墨电极。
10.根据权利要求1或2所述的新型压电式轮胎，其特征在于：
所述压电薄膜(2)的负极为石墨电极。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN109319170A (zh) * | 2018-08-21 | 2019-02-12 | 电子科技大学 | 一种制造月球车自供能压电轮胎的方法 |
| WO2024054173A1 (en) * | 2022-09-09 | 2024-03-14 | Biyomel Medikal Elektronik Enerji Ve Danismanlik San. Tic. Ltd. Sti. | Piezo-electric wheel |
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2017
- 2017-12-29 CN CN201721920408.6U patent/CN207644084U/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN109319170B (zh) * | 2018-08-21 | 2021-04-20 | 电子科技大学 | 一种制造月球车自供能压电轮胎的方法 |
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