b)是沿(a)中A-A线的剖视图；
[0015]图3是本发明壳体和环状隔板的结构示意图；
[0016]图4是本发明磁铁的结构示意图；
[0017]图5是轮胎转动一周的时间内磁铁所受离心力大小的示意图，其中，横坐标为轮胎旋转时间，纵坐标为磁铁所受离心力大小，离心力=mv~2/R，m为磁铁的质量，V为轮胎转动速度，R为轮胎半径；
[0018]图6是本发明装置的工作状态示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0020]如图1所示，本发明提供的基于电磁感应的轮胎内能量回收装置，包括若干个用于回收轮胎内能量的电磁感应能量回收模块I(本发明实施例以四个为例，但不限于此，可以根据实际需要进行选择)、一 AC/DC转换器2和一储能元件3。
[0021]所有电磁感应能量回收模块I周向均匀间隔设置于轮胎4内衬，各电磁感应能量回收模块I所包含的线圈通过导线依次串联连接，并与AC/DC转换器2形成回路。各电磁感应能量回收模块I将回收的电能传递给AC/DC转换器2，AC/DC转换器2将交流电压整合为直流电压，并将整合后的直流电压传递到储能元件3进行存储，储能元件3存储的电能用于为轮胎4内现有的传感器5进行供电。
[0022]在一个优选的实施例中，如图2所不，电磁感应能量回收模块I包括壳体11、第一线圈12、第二线圈13和磁铁14。壳体11为筒状结构，筒状结构的封闭端固定设置在轮胎4内衬上。壳体11内部固定设置一环状隔板15，环状隔板15的内部向内延伸对称设置一对导向齿151 (如图3所示)。环状隔板15将壳体11分为上下两部分容纳空间，两部分容纳空间的每一壳体11内壁上分别固定设置有反向缠绕的第一线圈12和第二线圈13，第一线圈12和第二线圈13之间通过导线串联连接。磁铁14为实心圆柱体，磁铁14穿设过环状隔板15，磁铁14的两侧壁设置有与环状隔板15的导向齿151配合使用的凹槽(如图4所示)，磁铁14的底部固定连接一弹簧16的一端，弹簧16的另一端通过弹簧座固定设置在壳体11的底部，工作时，磁铁14在环状隔板15之间做往复运动，第一线圈12和第二线圈13内的磁通量发生变化，产生电能。
[0023]在一个优选的实施例中，壳体11可以采用保护磁通量的材料制备而成，例如SMC复合材料，防止磁通量泄露减弱磁场强度。
[0024]在一个优选的实施例中，弹簧16可以采用非线性弹簧，非线性弹簧具有非线性特性，能够改善磁铁受力状态，使得磁铁14运动幅度和速度尽可能增大。
[0025]在一个优选的实施例中，储能元件3可以采用电池或者超级电容。
[0026]本发明提供的基于电磁感应的轮胎内能量回收装置的具体工作过程为:
[0027]如图5、图6所示，正常行驶的汽车的轮胎4转动一周的过程中，电磁感应能量回收模块I根据磁铁14所受离心力大小的变化分为三个工作阶段，分别为阶段①、阶段②和阶段③。当轮胎4带动电磁感应能量回收模块I旋转到阶段①，此时磁铁14所受离心力逐步增大，并在达到一个峰值后，完全进入阶段②。进入阶段②，此时磁铁14将不受离心力的作用。当电磁感应能量回收模块I从阶段②旋转到阶段③，此时磁铁14所受的离心力再次达到峰值，达到峰值后完全进入阶段③，进入阶段③后所受离心力将逐渐减小。当电磁感应能量回收模块I从阶段③旋转到阶段①的过程中，磁铁14所受的离心力基本恒定不变，为正常的离心力。
[0028]在电磁感应能量回收模块I从阶段①到阶段②的过程中，磁铁14的受力状态发生极大变化，磁铁14将会偏离原始位置产生运动，使第一线圈12和第二线圈13的磁通量的发生变化，从而产生电能。进入阶段②后，在弹簧16的带动下，磁铁14做受激励的阻尼振动，第一线圈12和第二线圈13仍然可以产生电能。
[0029]在电磁感应能量回收模块I从阶段②到阶段③的过程中，磁铁14的受力状态也发生极大变化，磁铁14将会偏离原始位置产生运动，使第一线圈12和第二线圈13的磁通量的发生变化，从而产生电能。在从阶段③到达阶段①的过程中，在弹簧16的带动下，磁铁14做自由阻尼振动，第一线圈12和第二线圈13仍然可以产生电能。
[0030]上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
【主权项】
1.一种基于电磁感应的轮胎内能量回收装置，其特征在于:它包括若干个用于回收轮胎内能量的电磁感应能量回收模块、一 AC/DC转换器和一储能元件；所有所述电磁感应能量回收模块周向均匀间隔设置于轮胎内衬，各所述电磁感应能量回收模块所包含的线圈通过导线依次串联连接，并与所述AC/DC转换器形成回路；各所述电磁感应能量回收模块将回收的电能传递给所述AC/DC转换器，所述AC/DC转换器将交流电压整合为直流电压，并将整合后的直流电压传递到所述储能元件进行存储，所述储能元件存储的电能用于为所述轮胎内的传感器进行供电。2.如权利要求1所述的一种基于电磁感应的轮胎内能量回收装置，其特征在于:所述电磁感应能量回收模块包括壳体、第一线圈、第二线圈和磁铁；所述壳体为筒状结构，所述筒状结构的封闭端固定设置在所述轮胎内衬上；所述壳体内部固定设置有一环状隔板，所述环状隔板的内部向内延伸对称设置一对导向齿；所述环状隔板将所述壳体分为上下两部分容纳空间，两部分容纳空间的每一所述壳体内壁上分别固定设置有反向缠绕的所述第一线圈和所述第二线圈，所述第一线圈和所述第二线圈之间通过导线串联连接；所述磁铁为实心圆柱体，所述磁铁穿设过所述环状隔板，所述磁铁的两侧壁设置有与所述导向齿配合使用的凹槽，所述磁铁的底部固定连接一弹簧的一端，所述弹簧的另一端固定设置在所述壳体的底部。3.如权利要求2所述的一种基于电磁感应的轮胎内能量回收装置，其特征在于:所述壳体采用保护磁通量的材料制备而成。4.如权利要求2所述的一种基于电磁感应的轮胎内能量回收装置，其特征在于:所述弹簧采用非线性弹簧。5.如权利要求3所述的一种基于电磁感应的轮胎内能量回收装置，其特征在于:所述弹簧采用非线性弹簧。6.如权利要求2或3或4或5所述的一种基于电磁感应的轮胎内能量回收装置，其特征在于:所述储能元件采用电池或者超级电容。
【专利摘要】本发明涉及一种基于电磁感应的轮胎内能量回收装置，它包括若干个用于回收轮胎内能量的电磁感应能量回收模块、AC/DC转换器和储能元件；所有所述电磁感应能量回收模块周向均匀间隔设置于轮胎内衬，各所述电磁感应能量回收模块所包含的线圈通过导线依次串联连接，并与所述AC/DC转换器形成回路；各所述电磁感应能量回收模块将回收的电能传递给所述AC/DC转换器，所述AC/DC转换器将交流电压整合为直流电压，并将整合后的直流电压传递到所述储能元件进行存储,所述储能元件存储的电能用于为所述轮胎内的传感器进行供电。本发明能够回收轮胎内能量，使得轮胎内传感器类型和发射频率不受电源制约，实现对车轮以及汽车状态的实时监控，提高车辆安全性和主动控制性能。
【IPC分类】B60K25/08
【公开号】CN104960419
【申请号】CN201510405982
【发明人】于良耀, 柳肖雪, 张雷, 徐晓峰
【申请人】清华大学, 苏州汇琨菁华电子科技有限公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月10日