阅读说明：本技术 一种基于太阳能发电技术的自发电轮胎 (Self-generating tire based on solar power generation technology ) 是由 罗云奎 于 2020-05-04 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于太阳能发电技术的自发电轮胎,包括太阳能板体、电能储存器、电机、轮毂、轮胎本体,所述轮毂外面套有轮胎本体、所述电机设置在轮毂内部,并与所述轮毂固定连接,所述太阳能板体显微粒状态,设置于所述轮胎本体表面,均匀布置,微粒状所述太阳能板体接收太阳光照、发电面朝所述轮胎本体外面,所述太阳能板体所产生的电能,收集并存储于所述电能储存器中,所述电能储存器给所述电机供电,通过所述电机转动从而直接驱动轮胎运转动。采用本方案,由于轮胎自带动力,驱动汽车行驶,能大大节约能源,且驱动效率高于目前常规汽车。(The invention discloses a self-generating tire based on a solar power generation technology, which comprises a solar panel body, an electric energy storage, a motor, a hub and a tire body, wherein the tire body is sleeved outside the hub, the motor is arranged inside the hub and is fixedly connected with the hub, the solar panel body is in a particle state and is arranged on the surface of the tire body and is uniformly arranged, the particle state of the solar panel body receives the sunlight, the power generation surface faces the outside of the tire body, the electric energy generated by the solar panel body is collected and stored in the electric energy storage, the electric energy storage supplies power to the motor, and the tire is directly driven to rotate by the rotation of the motor. By adopting the scheme, the tire drives the automobile to run by self-powered power, so that energy can be greatly saved, and the driving efficiency is higher than that of the conventional automobile at present.)

一种基于太阳能发电技术的自发电轮胎

技术领域

本发明属于太阳能发电机技术领域，具体涉及采用太阳能发电驱动的轮胎。

背景技术

目前一般汽车，都是发动机提供动力，然后通过传动装置，把动力提供给轮胎，使得轮胎转动，从而达到行驶目的，后出现的电动汽车，也是通过动力电池提供电力驱动轮胎转动，达到行驶目的，这种方式，由于需要传动装置驱动，存在驱动效率不高，需要外部提供动力源的问题，且在使用过程中，阳光照射轮胎所产生的热能，不但不加以利用，还需要额外对轮胎进行散热降温处理，确保轮胎能正常使用，保证车辆行驶的安全，因此也存在浪费这部分能源的缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：采用太阳能发电手段，使得轮胎自发电，所发的电能直接驱动设置在轮胎上的发电机，驱动轮胎转动，从而带动汽车行驶，通过减少常规汽车所用的传动装置，直接提高驱动效率，以及将太阳照射轮胎的太阳能转化为电能，降低了轮胎发热，保证轮胎正常使用，从而减少浪费，节约能源。

本发明提供采用了如下技术方案：

一种基于太阳能发电技术的自发电轮胎，包括太阳能板体、电能储存器、电机、轮毂、轮胎本体，所述轮毂外面套有轮胎本体、所述电机设置在轮毂内部，并与所述轮毂固定连接，所述太阳能板体显微粒状态，设置于所述轮胎本体表面，均匀布置，微粒状所述太阳能板体接收太阳光照、发电面朝所述轮胎本体外面，所述太阳能板体所产生的电能，收集并存储于所述电能储存器中，所述电能储存器给所述电机供电，通过所述电机转动从而驱动轮胎转动。

进一步地，还设置摩擦导电层，所述摩擦导电层设置于所述轮胎本体内部，摩擦导电层所产生的电能，收集并存储于所述电能储存器中，通过所述电能储存器给所述电机混合供电，通过所述电机转动从而驱动轮胎转动。

进一步地，所述电机可正反向转动，可在转动过程中实现正反向突然转换，电机可正反向转动，可达到控制轮胎前后运转，从而使得搭载该轮胎的汽车能前后行驶的效果；电机在转动过程中实现正反向突然转换，能达到制动轮胎转动，从而实现搭载轮胎的汽车刹车的效果。

进一步地，所述轮胎本体表面设置多条凹凸槽，设置在凸起部分表面的微粒状所述太阳能板体之间的间隙处，及外表面，覆盖透明耐磨材料保护层；设置在所述轮胎本体表面凹槽内的微粒状所述太阳能板体之间的间隙处，及外表面，覆盖透明耐磨材料，形成保护，所述透明耐磨材料为纳米高分子材料。

进一步地，所述摩擦导电层，分为第1电极层、吸音层、第2电极层，沿所述轮胎本体表面内层，顺序设置第1电极层、吸音层、第2电极层，所述吸音层位于第1电极层与第2电极层之间，分别和所述第1电极层与第2电极层之间贴合，并能与所述第1电极层贴合面之间摩擦带静电，与所述第2电极层贴合面之间摩擦带静电。

采用摩擦导电手段，在轮胎在使用过程中，能达到充分回收利用轮胎摩擦所产生的静电的效果。

进一步地，所述电能储存器显条状，沿所述轮毂外表面布置，并可向外延伸至所述轮胎本体内表面充气层。

电能储存器向外延伸至所述轮胎本体内表面的充气层，可以充分利用轮毂与轮胎本体所围成的内部空间，即充气层的空间，能达到有效提高电能储存器体积，从而增加蓄能容量的效果。

进一步地，所述电能储存器由多个可充、放电的微小电池组并联构成，构成所述电池组材料为石墨烯。

进一步地，所述电能储存器内部，还一体设置多个超级电容器，所述超级电容与电池组之间并联连接。

一体设置的超级电容，能达到额外给电能储存器补充电能的效果，当出现特殊情况，比如电机启动，或者爬坡时，功率突然增加，电能储存器所提供的电能不够时，可利用超级电容补充提供电能，使得电机功率突然增加，保证正常运转。

进一步地，所述轮胎本体材料由石墨烯构成，所述的电机为稀土永磁纳米电机。

轮胎本体材料为石墨烯，利用石墨烯优良的导电及传热特性，能达到利用轮胎摩擦所产生的静电以及热量，通过设置摩擦导电层，充分回收利用轮胎与地面摩擦所产生的静电和热量发电，能达到充分回收静电及热量，节约能源的效果；采用稀土永磁纳米电机，能使得电机达到转动扭矩更大，且体积更加紧凑的效果。

本发明还提供是使用上述技术方案的汽车，所述电机的电机轴单向延伸，固定汽车，所述自发电轮胎上的电机全部或者主要提供汽车驱动行驶动力，控制所述汽车行驶，不够部分则由设置在所述汽车上的电池，提供补充。

与现有技术相比，本发明利用设置在轮胎表面的微粒状太阳能板，吸收太阳能发电的手段，使得轮胎自发电，所发的电能直接驱动设置在轮胎上的发电机运转，直接驱动轮胎转动，从而带动汽车行驶，而不需要常规汽车所用的传动装置，因此，不但能达到提供足够的太阳能电力带动汽车行驶的效果，而且还能达到提高汽车传动效率，对轮胎所产生的热量加以充分利用的效果。

附图说明

图1为本发明第1实施例主视结构原理图。

图2为本发明第2实施例主视结构原理图。

图3为本发明上两个实施例的左视结构原理图。

图中，1-轮胎本体、11-轮胎凸起、111-第1透明耐磨材料、112-第1太阳能板体、12-轮胎凹槽、121-第2透明耐磨材料、122-第2太阳能板体、13-充气层、2-摩擦导电层、21-第1电极层、22-吸音层、23-第2电极层、3-电能储存器、31-超级电容、32-电池组、4-轮毂、5-电机、6-电机轴、7-地面。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本申请的技术方案进行详细的介绍说明。

如图1所示，一种基于太阳能发电技术的自发电轮胎，包括轮胎本体1、第1太阳能板体112、第2太阳能板体122、电能储存器3、轮毂4、电机5，轮毂4外面套有轮胎本体1、电机5设置在轮毂4内部，并与轮毂4固定连接，第1太阳能板体112、第2太阳能板体122显微粒状态，设置于轮胎本体1表面，均匀布置，微粒状的第1太阳能板体112、第2太阳能板体122的发电面朝轮胎本体1外面，接收太阳光照、所产生的电能，收集并存储于电能储存器3中，通过电能储存器3给电机5供电，通过电机5转动，直接带动轮毂4转动，从而驱动轮胎转动。

由于缺少传动装置，直接通过电机5转动，带动轮胎转动，少了中间能量传递环节，因此相对于传统汽车的驱动方式，传动效率可以得到有效提高。

微粒状的第1太阳能板体112、第2太阳能板体122，可以选择多种形状，如三角形、菱形等，由于处于微粒状态，而且通过设置，可以多个面吸收太阳能，因此太阳能板体大大增加了吸收太阳能光照的面积，从而加大幅度提高太阳能发电效率及功率。

微粒状的第1太阳能板体112、第2太阳能板体122，也可以为纳米级别的微粒。

第1太阳能板体112、第2太阳能板体122所产生的电力，传输于电能储存器3，可采取常规的传输方式，比如可以先把第1太阳能板体112、第2太阳能板体122线路集成并联，然后再统一输送，或者其它输送方式。

为解决轮胎滚动中产生静电电荷易传输，轮胎使用的牢固性问题，可利用石墨烯材料优良的导电、传热以及坚固特性，优选地，轮胎本体1材料由石墨烯构成。

为回收利用轮胎本体1表面与地面7转动摩擦时所产生的静电能量，优选地，还设置有摩擦导电层2，摩擦导电层2设置于轮胎本体1内部，沿轮胎本体1表面内层，顺序设置第1电极层21、吸音层22、第2电极层23，吸音层22位于第1电极层21与第2电极层23之间，分别和第1电极层21与第2电极层23之间贴合，并能与第1电极层21贴合面之间摩擦带静电，与第2电极层23贴合面之间摩擦带静电；轮胎本体1表面与第地面7摩擦，以及通过吸音层22相对于第1电极层21、第2电极层23之间移动，互相摩擦所产生的静电电能，收集并存储于电能储存器3中，和第1太阳能板体112、第2太阳能板体122所发的电，混合储存在电能储存器3中，并通过电能储存器3给电机5供电，通过电机5转动，带动轮毂4转动，从而驱动轮胎转动。

摩擦导电层2摩擦所产生的电能，传输给电能储存器3的方式，和太阳能板体传输方式相同。

为解决搭载轮胎的汽车进退问题，优选地，电机5可正反向转动，汽车前进时，电机5驱动轮胎正向转动，后退时，电机5驱动轮胎反向转动。

为解决搭载本发明轮胎的汽车刹车的问题，优选地，电机5可在转动过程中实现正反向突然转换，通过电机5正反向突然转换，能实现制动轮胎转动，控制搭载轮胎的车辆刹车，在实际使用中，电机5提供的制动力可以作为汽车刹车的唯一手段，或者主要手段使用，配套的其它刹车部件，如刹车片等作为辅助手段使用；当然，也可以反过来，把电机5提供的制动力作为刹车的辅助手段使用，而其它刹车部件，如刹车片等作为主要手段使用。

为解决轮胎牢固抓紧地面7问题，轮胎本体1表面设置多条凹凸槽，即设置多条轮胎凸起11、轮胎凹槽12，轮胎凸起11、轮胎凹槽12可在轮胎本体1表面交替设置，微粒状的第1太阳能板体112设置在轮胎凸起11表面、第2太阳能板体122设置在轮胎凹槽12底部表面。

为使得微粒状的第1太阳能板体112紧紧咬合住轮胎凸起11表面、第2太阳能板体122紧紧咬合住轮胎凹槽12底部表面，不松动，采取镶嵌粘接方式固定；同时，为减少固定设置在轮胎本体1表面的第1太阳能板体112、第2太阳能板体122的磨损，优选地，还在第1太阳能板体112表面覆盖第1透明耐磨材料111、第2太阳能板体122表面覆盖第2透明耐磨材料121，形成保护，以及在构成第1太阳能板体112微粒之间的间隙处，填充第1透明耐磨材料111，构成第2太阳能板体122微粒之间的间隙处，填充第2透明耐磨材料121，形成保护；此外，为紧紧咬合住轮胎凸起11表面、第2太阳能板体122紧紧咬合住轮胎凹槽12底部表面，不松动，也可采取其它加工方式，比如一体加工成型等方式。

为解决透明耐磨材料透光率问题，优选地，第1透明耐磨材料保护层111、第2透明耐磨材料121均为纳米高分子材料。

为解决电能储存器3便于安装、提高蓄能容量问题，优选地，电能储存器3显条状，沿轮毂5外表面布置，当然，电能储存器3也可以设置在其它合适的位置。

为提高电能储存器3的蓄能问题，优选地，电能储存器3由多个可充、放电的微小电池组32并联构成。

为更进一步提高电池组32的蓄能问题，优选地，构成电池组32材料为石墨烯。

条状的电能储存器3具有韧性，可折叠，弯曲。

另外，为解决在电机5启动，或者转动过程中，功率突然增加时，电能储存器3提供电能不够，而导致轮胎无法驱动或者驱动无力问题，优选地，在电能储存器3内部，还一体设置多个超级电容器31，超级电容31与电能储存器3中的电池组32之间并联连接。

超级电容31，又名电化学电容，双电层电容器、黄金电容、法拉电容，是通过极化电解质来储能的一种电化学元件，介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源，具有蓄能密度大，可多次反复充放电的特点。

所设置的超级电容31，也可跟电池组32一样，采用微小结构形式，多个超级电容31与电池组32之间实现并联连接，并联连接有多种方式，如超级电容31之间并联连接后，主电路与同样是并联连接的电池组32的主电路实现并联连接等，电路之间可以采取石墨烯材料制成的导线，或者集成电路连接等目前常用方式连接。

一体设置的电能储存器3内部，也可分2级设置，正常使用第1级电池组32供电，当出现第1级电池组32所提供的电能不够时，可利用所设置的第2级超级电容31补充提供电能，同时，当第1级电池组32的蓄能已满，多余电能，也可通过第2级超级电容32额外存储，补充第1级电池组32蓄能不足，从而达到节约能源，有效延长电机5使用时间的目的。

为进一步加大电能储存器3的蓄能，提高蓄能量，优选地，沿轮毂4外表面布置的电能储存器3，厚度可向外延伸至轮胎本体1内表面，即可在充气层13自内向外延伸，直至充满充气层13，轮毂4外表面与轮胎本体1内表面所围成的密闭空间为充气层13，具体可参考图2的实施例 。

由于电能储存器3材料由石墨烯构成，充满充气层13后，由于石墨烯具有很强的韧性及强度，因此也可以替代充入充气层13的气体，防止因气体泄露而使得轮胎漏气无法使用问题。

上述自发电轮胎，在实际使用中，形状可以有多种，比如常用的圆形，也可以是椭圆形、球形等其它类型，或者设计为履带形式，通过自发电带动履带转动。

为解决电机5运转产生更大转动扭矩，从而能驱动搭载更大负荷的汽车，同时电机5体积更加紧凑问题，优选地，电机5为稀土永磁纳米电机，即电机5采取纳米复合稀土永磁材料制成。

由于纳米复合稀土永磁材料的磁性能优异，它经过充磁后不再需要外加能量就能建立很强的永久磁场，用来替代传统电机的电励磁场所制成的稀土永磁纳米电机不仅效率高，而且结构简单、运行可靠，还可做到体积小、重量轻，结构紧凑，同时转动扭矩更大。

在电机5不转动，轮胎处于静止状态时，也就是搭载轮胎的汽车停止行驶时，第1太阳能板体112、第2太阳能板体122所继续提供的电力，可持续给电能储存器3的超级电容31、电池组32充电，供电机5重新启动时使用，此外，在电机5正反向转换，制动轮胎转动时，轮胎和地面7由于制动所产生的摩擦所产生的静电，同样能被摩擦导电层2所吸收利用，并提供给电能储存器3存储。

摩擦导电层2除利用摩擦发电外，也可以集成温差发电装置（图上没标注），将晚上汽车停止运行时，轮胎的余热量；电机5正反向转换，制动轮胎转动时，所产生的热量；以及轮胎转动时，与地面摩擦所产生的热量，都加以回收利用，通过所形成的温差，通过温差发电装置，转换为电能，并存储在电能储存器3中；当然，温差发电装置也可以单独设置，和太阳能发电、摩擦发电共同通过电能储存器3蓄能。

温差发电装置是利用材料的Seebeck效应, 通过载流子(电子和空穴)进行能量的输运进行的发电，具体为将两种不同类型的热电转换材料N和P的一端结合并将其置于高温状态, 另一端开路并给以低温. 由于高温端的热激发作用较强, 此端的空穴和电子浓度比低温端高, 在这种载流子浓度梯度的驱动下, 空穴和电子向低温端扩散, 从而在低温开路端形成电势差. 将许多对P型和N型热电转换材料连接起来组成模块, 就可得到足够高的电压, 形成一个温差发电装置， 这种发电装置在有微小温差存在的条件下就能将热能直接转化为电能, 且转换过程中不需要机械运动部件, 也无气态或液态介质存在, 因此适应范围广，具有微小体积、重量轻、安全可靠、对环境无任何污染的特性。

温差发电装置可在摩擦导电层2的第1电极层21外侧，即在第1太阳能板体112、第2太阳能板体122内侧，所构成的空间夹层上，设置多个微型温差发电装置，并联使用，当然，也可以设置在轮胎的其它合适位置上。

可以将本发明用在汽车上，如图3所示，由于电机5与轮毂4固定连接，电机5围绕电机轴6转动，从而带动轮毂4运转，此时，电机轴6还同轴单向延伸，固定汽车，轮胎上的电机全部或者主要提供汽车驱动行驶动力，控制所述汽车行驶，不够部分则由设置在所述汽车上的动力电池，提供补充。

对于燃油汽车，发动机可先通过给设置在汽车上的电池充电后，提供补充。

对于电动汽车，设置在汽车上的电池，可先通过外接电源充电后，提供补充。

以上仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。