电磁式发电机、电磁式发电机的安装方法以及内置有电磁式发电机的轮胎技术

当具有钟摆结构的电磁式发电机(10)安装于轮胎(20)的内表面时，通过如下方式调整电磁式发电机(10)的钟摆(14)的等效摆长(l)：使得由等效摆长(l)确定的钟摆(14)的周期(λ)的整数倍与轮胎(20)的周长(L)的整数倍以及通过轮胎(20)的周长(L)减去接地长度(C)所得到的轮胎的未接地部分的长度(S)均不一致，而能够提高被安装的电磁式发电机的发电能力而不用考虑轮胎的类型。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电磁式发电机的安装方法以及内置有电磁式发电机的轮胎
本专利技术涉及安装于轮胎的内表面的电磁式发电机的安装方法以及安装有该电磁式发电机的轮胎。
技术介绍
传统地，已知具有钟摆结构的电磁式发电机为安装于轮胎的内表面的轮胎内发电装置(例如，参见专利文献1)。该电磁式发电机被设计成当轮胎滚动时，永磁体相对于轮胎内部的线圈像钟摆一样地摆动。特别地，在轮胎的接地开始点(踏入点)和接地结束点(蹬出点)、在线圈的两端产生高电压，其中通过在该接地开始点和接地结束点处发生在轮胎内表面的周向上的前后加速度使钟摆急剧加速。利用前述配置的电磁式发电机，已经采用缩短等效摆长的方式来减小钟摆部分的惯性，以提高发电能力。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2011-239510号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，利用传统的电磁式发电机，当设定等效摆长时没有考虑轮胎尺寸。结果，存在发电能力根据等效摆长与轮胎的运动半径彼此如何组合而下降的情况。本专利技术是鉴于这些传统问题作出的，并且本专利技术的目的在于提供能够在不用考虑轮胎的类型的情况下提高发电能力的电磁式发电机的安装方法以及安装有该电磁式发电机的轮胎。用于解决问题的方案本专利技术提供一种电磁式发电机的安装方法，其为将具有钟摆结构的电磁式发电机安装于轮胎的内表面的方法，该方法包括：以使得由所述电磁式发电机的等效摆长确定的钟摆的固有波长λ的整数倍与所述轮胎的周长的整数倍以及通过所述轮胎的周长减去接地长度所得到的所述轮胎的未接地部分的长度两者均不一致的方式、调整所述等效摆长，以及将所述等效摆长被调整了的电磁式发电机安装于所述轮胎的内表面。注意的是，本文中使用的轮胎的未接地部分的长度为当安装于标准轮辋的轮胎处在正规内压和正规载荷下时轮胎的未接地部分的长度。此外，等效摆长l能够表达为l＝I/(M·d)，其中M为包括钟摆的刚性体的质量，d为转动轴和钟摆的重心之间的距离，I为绕着钟摆的转动轴的惯性力矩。理解的是，本专利技术的前述概要不必列举本专利技术的所有必要特征，并且本专利技术旨在包括所有这些特征的子组合。附图说明图1是示出根据本专利技术实施方式的钟摆型电磁式发电机的示意图。图2是示出轮胎滚动时的轮胎形状以及周向加速度的波形的图。图3是用于说明钟摆的加速状态的图。图4是示出周向加速度的波形和发电电压之间的关系的图(对于轮胎转动一圈而言)。图5是示出钟摆的最低点、踏入位置和发电电压之间的关系的图。图6是示出2倍周长/波长的比和电压平均值之间的关系的图。图7是示出当未接地长度与钟摆波长(pendulumwavelength)的整数倍彼此一致时的钟摆位置和发电电压之间的关系的图。图8是示出当未接地长度与钟摆波长的整数倍彼此不一致时的钟摆位置和发电电压之间的关系的图。图9是示出未接地长度/波长的比与电压平均值之间的关系的图。图10是示出钟摆型电磁式发电机的另一示例的图。具体实施方式图1的(a)和图1的(b)是示出根据本专利技术实施方式的钟摆型电磁式发电机(以下称作发电机)10的示意图。图1的(a)是沿着垂直于轮胎轴向的平面截取的截面图，图1的(b)是沿着垂直于轮胎径向截取的截面图。发电机10包括：平板状基台11，其安装在轮胎20内部；转动支撑构件12，其在基台11的中央部向上立起；转动轴13，其中央部经由轴承12j可转动地安装在转动支撑构件12的基台11所在侧的相反侧；一对钟摆14，各钟摆14均具有支撑杆14a和圆板状永磁体14b，该支撑杆14的一端固定于转动轴13的端部，该圆板状永磁体14b安装于该支撑杆14a的另一端；圆板状线圈15，其装配在转动支撑构件12的基台11侧；整流电路16，其与线圈15的两端连接；以及蓄电器17，其用于存储由线圈15产生的电荷。发电机10以使转动轴13的延长方向与轮胎转动轴线的方向平行的方式安装在胎面21的背面侧的内衬层部22的轮胎气室23侧的大致中央部。此外，发电机10跟随轮胎20的转动而转动。圆盘状永磁体14b相当于钟摆的锤坠(bob)。以使相反面的磁极彼此不同的方式使一对永磁体14b、14b磁化。另一方面，线圈15是通过绕着与转动轴13的延长方向平行的轴缠绕被覆导线而形成的。此外，线圈15固定在能够使其中心在作为钟摆14的锤坠的永磁体14b位于最低位置(轮胎径向外侧)时与永磁体14b的中心大致一致的位置。整流电路16和蓄电器17位于基台11上的没有(clearof)诸如转动支撑构件12和钟摆14等的部件的空间中。随着轮胎20在接地的状态下滚动，发电机10的钟摆14在如图2的(a)所示的称作踏入点的接地开始点F和称作蹬出点的接地结束点K处产生如图2的(b)所示的周向加速度。因此，使钟摆14以绕着转动轴13的钟摆运动加速。结果，改变了穿透线圈15的磁通密度，从而在线圈15的两端产生了电压(感应电动势)。该感应电动势通过构成整流电路16的整流机和平滑电容器被整流并且在蓄电器17中蓄电。图3是示出周向加速度和线圈15两端的电压(发电电压)随时间改变的图。钟摆14在踏入时和蹬出时的周向加速度的影响下加快它们的运动速度，由此提升了发电电压。即，在图3的左手侧，因为钟摆14未充分加速，所以钟摆14的振幅小并且发电电压低。然而，钟摆14随着轮胎每转动一周而在周向加速度的影响下获得加速。因而，钟摆14的振幅逐渐变大，并且在图3的右手侧，钟摆14进行了从钟摆运动至高速转动运动的转变，其结果是提升了发电电压。钟摆14的钟摆运动的周期T能够表达为T＝2π(l/G)1/2，其中l为钟摆14的等效摆长，G为重力加速度。其中，与作为锤坠的永磁体14b的质量mb相比，支撑杆14a的质量ma可以忽略不计，钟摆14的等效摆长l与永磁体14b的中心和转动轴13之间的距离大致相等。然而，通常地，l＝I/(M·d)，其中I为绕着钟摆14的转动轴13的惯性力矩，M(M＝ma+mb)为钟摆14的质量，d为钟摆14的重心Q和转动轴13的中心P之间的距离。此外，作为在钟摆14的单个摆动周期期间轮胎滚动的距离的钟摆波长λ为λ＝VT(V为轮胎的转动速度)。此外，由于发电机10安装于具有运动半径(movingradius)R的轮胎的内表面，所以重力加速度G随着轮胎的转动速度V而变化，并且可以表达为G＝(V/R2)1/2。注意的是，如图1的(a)所示，在本文中，作为轮胎滚动时的半径的轮胎运动半径R近似为轮胎转动轴线的中心O和带束层24之间的距离。因而，当将具有等效摆长为l的钟摆14的发电机10安装在运动半径为R的轮胎20内部并且使车辆以轮胎转动速度V行驶时，钟摆波长为λ＝2π(R·l)1/2。即，如图4所示，钟摆14在固有波长λ的钟摆运动下摆动，其中在不考虑轮胎转动速度V的情况下，固有波长λ由运动半径R和等效摆长l确定。另一方面，轮胎转动一圈的周长L为L＝2πR，其中R为安装有发电机10的轮胎20的运动半径。此时，如果发电机10的固有波长λ的整数倍与周长L的整数倍相等、即n·λ＝m·L(n和m为正整数)，则发电机10的钟摆运动的相位相对于轮胎20的m圈转动的距离是固定的。由于发电机10的钟摆运动的表现类似于驻波(standingwave)，所以接收发生在踏入时和蹬出时的周向加速度的位置和次数也是固定的。在本配置中，存在如下最佳位置：在该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁式发电机的安装方法，其为将具有钟摆结构的电磁式发电机安装于轮胎的内表面的方法，该方法包括：以使得由所述电磁式发电机的等效摆长确定的钟摆的周期的整数倍与所述轮胎的周长的整数倍以及通过所述轮胎的周长减去接地长度所得到的所述轮胎的未接地部分的长度两者均不一致的方式、调整所述等效摆长，以及将所述等效摆长被调整了的电磁式发电机安装于所述轮胎的内表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.02.05 JP 2013-0204411.一种电磁式发电机的安装方法，其为将具有钟摆结构的电磁式发电机安装于轮胎的内表面的方法，该方法包括：以使得由所述电磁式发电机的等效摆长确定的钟摆的固有波长λ的整数倍与所述轮胎的周长的整数倍以及通过所述轮胎的周长减去接地长度所得到的所述轮胎的未接地部分的长度两者均不一致的方式、调整所述等效摆长，以及将所述等效摆长被调整了的电磁式发电机安装于所述轮胎的内表面。2.一种内置有电磁式发电机的轮胎，其为将具有钟摆结构的电磁式发电机安装于轮胎内表面侧的...

【专利技术属性】
技术研发人员：长屋豪，
申请(专利权)人：株式会社普利司通，
类型：发明
国别省市：日本;JP