一种基于PVDF的双层发电轮胎的制作方法

本实用新型涉及压电发电技术领域，具体涉及一种基于PVDF的双层发电轮胎。

背景技术：

近年来,节能减排已然成为国家和高校研究的一项重要工作,如何合理使用有效资源、有效保护有限资源,是每一位科研人员乃至大学生义不容辞的责任。

实现技术节能是我国现阶段节能减排工作的重点，近二三十年来，人们发现并制造出来了一些新型的压电材料，最引人瞩目的就算是高分子压电材料，其中最典型的就是聚偏氟乙烯(PVDF)，这种压电材料克服了以前的压电材料的一些缺点，非常柔软，又可以做得很薄，而且它具有大的动态范围，高绝缘性，搞机械强度和耐冲击，抗辐射，低噪声阻抗，压电系数大等特性，因此，受到了人们的特别关注，这种压电材料的发现，使人们重新看到了制造出压电发电保暖鞋的希望。由于压电材料具有优良的特性，国内外对压电材料的研究较多,主要集中在压电传感器、压电元器件等方面。因对压电发电技术的研究较少,故压电发电技术必将成为未来的发展趋势。

随着共享单车和共享电动车的普及，原有的太阳能发电已经不能满足共享单车的电耗，与发电轮胎配合之后多余的电量可以储存起来甚至可以为共享单车配备夜灯，因此应用前景广阔。

自行车、电动车、汽车等运用车胎的交通工具在运动过程中，压力会循环变化，能够为压电材料提供压力，产生电能，申请号为201710690002.1的中国专利，公开了一种基于PVDF压垫薄膜的运动自行车，具体公开了以下内容包括发电装置、输电装置、蓄电用电装置，发电装置装配在自行车轮胎内，用于将运动时轮胎的机械能通过PVDF压电薄膜转化为电能，输电装置固定在自行车轮毂内侧车圈部位，利用无线传输方式将电能输出储存于蓄电用电装置，为电子设备提供移动电源；所述发电装置包括两条PVDF压电薄膜、缓冲橡胶带，PVDF压压电薄膜为长条形，PVDF压电薄膜固定在自行车内胎外缘和车轮外带内部的夹层中，且沿轮胎周向环绕，PVDF压电薄膜与车轮外带之间、两层PVDF压电薄膜之间均加铺一层厚为2mm的缓冲橡胶带；缓冲橡胶带位于两层PVDF压电薄膜之间起绝缘保护作用，当自行车行进时，利用PVDF压电薄膜的正压电效应发电。该方法是将两层聚偏氟乙烯(PVDF)膜材料放在内胎和外胎之间，两层偏聚氟乙烯膜材料之间用橡胶隔开绝缘，这样仅仅是增加了PVDF的面积，但是压力变化没有得到有效的利用。

技术实现要素：

为克服所述不足，本实用新型的目的在于提供一种基于PVDF的双层发电轮胎。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于PVDF的双层发电轮胎，包括橡胶外胎、蜂窝胎体、内层钢圈，所述蜂窝胎体套在内层钢圈外，橡胶外胎套在蜂窝胎体外，所述蜂窝胎体与内层钢圈之间设有内层发电薄膜，蜂窝胎体与橡胶外胎之间设有一层外层发电薄膜，蜂窝胎体内设有至少两层六边形空心腔，六边形空心腔的设计既增强了稳定性和减震效果，又提高了发电薄膜的有效发电面积，在轮胎运动过程中，下面的蜂窝胎体受到挤压，六边形空心腔产生变形，六边形空心腔的空气受到压缩，待转到上面时,受挤压的六边形空心腔恢复原状，产生挤压力，进行二次发电，大大提高了内层发电薄膜和外层发电薄膜的发电效率。

具体地，所述蜂窝胎体内的六边形空心腔的角朝向其圆心方向，这样在受到压力作用时，蜂窝胎体的形变较大，内层发电薄膜和外层发电薄膜变形大，发电效率高。

具体地，所述外层发电薄膜和内层发电薄膜采用PVDF薄膜，PVDF具有很好的绝缘性，直接在其表面镀一层金属层，然后接引线，将系统的电荷导出。

具体地，所述外层发电薄膜和内层发电薄膜分别通过导线与升压电路相连，之后通过储能电路将能量储存在电池中，其中，升压电路主要包括S-882Z系列充电泵电路、振荡电路、DC-DC转换器、启动用电容器(CCPOUT)等，而对于储能电路，采用MAX1811作为主控芯片对可充电电池进行电能的收集，通过升压电路后电压达到MAX1811充电控制端的输入电压要求，电路即开始工作。

本实用新型具有以下有益效果：充分利用车胎的运动压力和六边形空心腔的空气压力双作用于压电材料PVDF,由其压电效应便可快捷地产生电荷，即一方面通过运动压力挤压压电材料进行一次发电；另一方面利用气垫压缩空气,作用于PVDF，产生的压力进行二次发电,大大地提高压电材料的发电效率，然后通过超低输入升压电路,可对外输出较高电压,再通过储能电路,形成稳定的电压对可充电电池充电,最后由密排电池组集中对外供电，PVDF压电薄膜具有质量轻，柔性强，易制成任意形状的优点适合安置在轮胎中，用于自行车，尤其是共享单车，不用充气，节约维护费用，且能发电，为自行车其他用电部件，提供电能。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的内部结构示意图。

图3为本实用新型的升压电路的电路原理图。

图4为本实用新型的储能电路的电路图。

图中1橡胶外胎，2蜂窝胎体，3辐条，4内层发电薄膜，5外层发电薄膜，6内层钢圈。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1至图4所示的一种基于PVDF的双层发电轮胎，包括橡胶外胎1、蜂窝胎体2、内层钢圈6，所述蜂窝胎体2套在内层钢圈6外，橡胶外胎1套在蜂窝胎体6外，所述蜂窝胎体2与内层钢圈6之间设有内层发电薄膜4，蜂窝胎体2与橡胶外胎1之间设有一层外层发电薄膜5，蜂窝胎体6内设有至少两层六边形空心腔，六边形空心腔的设计既增强了稳定性和减震效果，又提高了发电薄膜的有效发电面积，在轮胎运动过程中，下面的蜂窝胎体2受到挤压，六边形空心腔产生变形，六边形空心腔的空气受到压缩，待转到上面时,受挤压的六边形空心腔恢复原状，产生挤压力，进行二次发电，大大提高了内层发电薄膜和外层发电薄膜的发电效率。

具体地，所述内层钢圈6内设有辐条3。

具体地，所述蜂窝胎体2内的六边形空心腔的角朝向其圆心方向，这样在受到压力作用时，蜂窝胎体2的形变较大，内层发电薄膜4和外层发电薄膜5变形大，发电效率高。

具体地，所述外层发电薄膜5和内层发电薄膜4采用PVDF薄膜，PVDF具有很好的绝缘性，直接在其表面镀一层金属层，然后接引线，将系统的电荷导出。

具体地，所述外层发电薄膜5和内层发电薄膜4分别通过导线与升压电路相连，之后通过储能电路将能量储存在电池中，其中，升压电路(图3为升压电路的电路原理图)主要包括S-882Z系列充电泵电路、振荡电路、DC-DC转换器、启动用电容器(CCPOUT)等，该电路利用非常低的输入电力(0.3V以上)即可从充电泵电路输出升压电力，升压电力缓慢地充电到启动用电容器中，一旦达到所设定的放电开始电压就可以作为升压DC-DC转换器的启动电力，来进行放电，而对于储能电路(图4为储能电路的电路图)，采用MAX1811作为主控芯片对可充电电池进行电能的收集，通过升压电路后电压达到MAX1811充电控制端的输入电压要求，电路即开始工作。

本实用新型不局限于所述实施方式，任何人应得知在本实用新型的启示下作出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。

本实用新型未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。