本發(fā)明公開涉及自行車的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于逆向電潤濕技術(shù)的發(fā)電車輪、應(yīng)用及其發(fā)電自行車。

背景技術(shù)：

自行這車是一種常見的代步交通工具，自行車在行駛過程中，有很大一部分機(jī)械能都在輪胎和地面的摩擦中以熱能形式散發(fā)消失。野外郊游或者長期騎車難免會(huì)遇到手機(jī)或者其他便攜式電器沒電的情況，若能在騎行中將自行車行駛的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，為上述小型電器進(jìn)行充電或在夜間騎行時(shí)為照明供電，是比較符合人們自行車出行的期望。

目前，針對(duì)自行車在行駛過程中所開發(fā)的發(fā)電技術(shù)也多種多樣，但存在轉(zhuǎn)化率低等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明公開提供了一種基于逆向電潤濕技術(shù)的發(fā)電車輪、應(yīng)用及其發(fā)電自行車，以至少解決現(xiàn)有自行車發(fā)電技術(shù)中存在的轉(zhuǎn)化率低等問題。

本發(fā)明提供了一種基于逆向電潤濕技術(shù)的發(fā)電車輪，包括中心輪軸，其特征在于，所述發(fā)電車輪還包括：與所述中心輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接的轉(zhuǎn)動(dòng)基板1、與所述轉(zhuǎn)動(dòng)基板1平行間隔設(shè)置且與所述中心輪軸固定連接的固定基板2以及偏置電壓源3；

其中，所述轉(zhuǎn)動(dòng)基板1與所述固定基板2相對(duì)的一側(cè)側(cè)面上沿周向交替設(shè)置有第一電極層11和第一介電層12，且多個(gè)所述第一電極層11在所述轉(zhuǎn)動(dòng)基板1的中心處匯合連通，所述第一電極層11和第一介電層12的外表面均設(shè)置有第一低表面能介電層；

所述固定基板2與所述轉(zhuǎn)動(dòng)基板1相對(duì)的一側(cè)側(cè)面上沿周向交替設(shè)置有第二電極層21和第二介電層22，且多個(gè)所述第二電極層21在所述固定基板2的中心處匯合連通，所述第二電極層21和第二介電層22的外表面均設(shè)置有第二低表面能介電層23，在所述第二低表面能介電層23上固定設(shè)置有導(dǎo)電液滴陣列231；

所述偏置電壓源3加載于所述第一電極層11和所述第二電極層21上。

本發(fā)明同時(shí)還提供了另一種基于逆向電潤濕技術(shù)的發(fā)電車輪，包括中心輪軸，其特征在于，所述發(fā)電車輪還包括：與所述中心輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接的轉(zhuǎn)動(dòng)基板1、與所述轉(zhuǎn)動(dòng)基板1平行間隔設(shè)置且與所述中心輪軸固定連接的固定基板2以及偏置電壓源3；

其中，所述轉(zhuǎn)動(dòng)基板1與所述固定基板2相對(duì)的一側(cè)側(cè)面上沿周向交替設(shè)置有第一電極層11和第一介電層12，且多個(gè)所述第一電極層11在所述轉(zhuǎn)動(dòng)基板1的中心處匯合連通，所述第一電極層11和第一介電層12的外表面均設(shè)置有第一低表面能介電層；

所述固定基板2與所述轉(zhuǎn)動(dòng)基板1相對(duì)的一側(cè)側(cè)面上整體設(shè)置有第二電極層21，所述第二電極層21的外表面設(shè)置有第二低表面能介電層23，在所述第二低表面能介電層23上固定設(shè)置有導(dǎo)電液滴陣列231；

所述偏置電壓源3加載于所述第一電極層11和所述第二電極層21上。

優(yōu)選，所述轉(zhuǎn)動(dòng)基板1和所述固定基板2呈圓形，且所述第一電極層11以及第一介電層12均呈扇形。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述轉(zhuǎn)動(dòng)基板1和所述固定基板2的厚度均為100μm～3000μm、半徑均為1cm～30cm，所述轉(zhuǎn)動(dòng)基板1與所述固定基板2之間的間隔為100μm～2000μm。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述轉(zhuǎn)動(dòng)基板1和所述固定基板2均由塑料或無機(jī)非金屬材料制成。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述第一電極層11、第二電極層12均由固態(tài)金屬單質(zhì)、固態(tài)導(dǎo)電合金、導(dǎo)電氧化物、石墨或?qū)щ娪袡C(jī)物中的一種制成。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述導(dǎo)電液滴陣列231由液態(tài)單質(zhì)金屬、液態(tài)合金、無機(jī)鹽溶液、有機(jī)鹽溶液、無機(jī)酸溶液、有機(jī)酸溶液、堿溶液或融熔鹽中的一種制成。

一種基于逆向電潤濕技術(shù)的發(fā)電車輪的應(yīng)用，上述任意一種發(fā)電車輪均可應(yīng)用于車輛上。

此外，本發(fā)明還提供了一種發(fā)電自行車，其特征在于，所述自行車中包括上述任意一種發(fā)電車輪。

本發(fā)明提供的基于逆向電潤濕技術(shù)的發(fā)電車輪，通過平行間隔設(shè)置的轉(zhuǎn)動(dòng)基板和固定基板，基于逆向電潤濕技術(shù)，實(shí)現(xiàn)將車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能有效轉(zhuǎn)化為電能，實(shí)現(xiàn)車輪發(fā)電的目的。具體為，在轉(zhuǎn)動(dòng)基板上沿周向交替設(shè)置有第一電極層和第一介電層，在第一電極層和第一介電層外表面設(shè)置有第一低表面能介電層，在固定基板上沿周向交替設(shè)置有第二電極層和第二介電層或在固定基板上整體設(shè)置有第二電極層，在交替設(shè)置的第二電極層和第二介電層的外表面均設(shè)置有第二低表面能介電層或在整體設(shè)置的第二電極層的外表面設(shè)置有第二低表面能介電層，且在第二低表面能介電層上固定設(shè)置有導(dǎo)電液滴陣列，同時(shí)在第一電極層和第二電極層上加載有偏置電壓源，使第一電極層、第二電極層以及導(dǎo)電液滴陣列之間形成電容，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)基板隨著車輪相對(duì)中心輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，而固定基板固定于中心輪軸上，始終保持固定不動(dòng)，由于轉(zhuǎn)動(dòng)基板上的第一電極層和第一介電層是交替設(shè)置的，因此，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)基板進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)基板上的第一電極層、固定基板上的第二電極層以及導(dǎo)電液滴之間所形成的電容容量大小會(huì)不斷發(fā)生改變，從而引起電容對(duì)外放電形成電流，將車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本發(fā)明的實(shí)施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明公開實(shí)施例提供的一種基于逆向電潤濕技術(shù)的發(fā)電車輪的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明公開實(shí)施例提供的一種基于逆向電潤濕技術(shù)的發(fā)電車輪的側(cè)視圖；

圖3為本發(fā)明公開實(shí)施例提供的一種基于逆向電潤濕技術(shù)的發(fā)電車輪中轉(zhuǎn)動(dòng)基板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明公開實(shí)施例提供的一種基于逆向電潤濕技術(shù)的發(fā)電車輪中固定基板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明公開實(shí)施例提供的另一種基于逆向電潤濕技術(shù)的發(fā)電車輪中固定基板的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

這里將詳細(xì)地對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時(shí)，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實(shí)施例中所描述的實(shí)施方式并不代表與本發(fā)明相一致的所有實(shí)施方式。相反，它們僅是與如所附權(quán)利要求書中所詳述的、本發(fā)明的一些方面相一致的裝置的例子。

參見圖1、圖2為一種基于逆向電潤濕技術(shù)的發(fā)電車輪，該發(fā)電車輪包括中心輪軸A，在中心輪軸A上轉(zhuǎn)動(dòng)連接有轉(zhuǎn)動(dòng)基板1，該轉(zhuǎn)動(dòng)基板1以中心輪軸A為軸心可相對(duì)中心輪軸A進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，而中心輪軸A上還固定連接有固定基板2，該固定基板2與中心輪軸A的位置相對(duì)固定，因此，當(dāng)車輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)基板1可相對(duì)固定基板2進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，而且轉(zhuǎn)動(dòng)基板1與固定基板2為平行間隔設(shè)置。

參見圖1、圖3，在轉(zhuǎn)動(dòng)基板1與固定基板2相對(duì)的一側(cè)側(cè)面上沿周向交替設(shè)置有第一電極層11和第一介電層12，且多個(gè)第一電極層11在轉(zhuǎn)動(dòng)基板1的中心處匯合連通，以實(shí)現(xiàn)多個(gè)第一電極層11之間的相互導(dǎo)通，在第一電極層11和第一介電層12的外表面均設(shè)置有第一低表面能介電層，該第一低表面能介電層由低表面能介電材料噴制而成，其中，優(yōu)選，上述轉(zhuǎn)動(dòng)基板1為圓形，與車輪的形狀一致，且第一電極層11和第一介電層12均呈扇形，即從轉(zhuǎn)動(dòng)基板的圓心(中心)沿徑向，第一電極層11和第一介電層12呈放射形，面積逐步增大。

參見圖1和圖4為一種固定基板的結(jié)構(gòu)，在固定基板2與轉(zhuǎn)動(dòng)基板1相對(duì)的一側(cè)側(cè)面上沿周向交替設(shè)置有第二電極層21和第二介電層22，且多個(gè)第二電極層21在固定基板2的中心處匯合連通，以實(shí)現(xiàn)多個(gè)第二電極層21之間的相互導(dǎo)通，在第二電極層21和第二介電層22的外表面均設(shè)置有第二低表面能介電層23，該第二低表面能介電層由低表面能介電材料噴制而成，參見圖1，在第二低表面能介電層23上固定設(shè)置有導(dǎo)電液滴陣列231，優(yōu)選，上述固定基板2也為圓形，且大小與轉(zhuǎn)動(dòng)基板1的大小一致，且第二電極層21和第二介電層22均呈扇形，即從固定基板的圓心(中心)沿徑向，第二電極層21和第二介電層22呈放射形，面積逐步增大。更為優(yōu)選，導(dǎo)電液滴陣列231沿著固定基板的徑向均勻分布。

參見圖5為另一種固定基板的結(jié)構(gòu)，該固定基板2與轉(zhuǎn)動(dòng)基板1相對(duì)的一側(cè)側(cè)面上整體設(shè)置有第二電極層21，在第二電極層21的外表面設(shè)置有第二低表面能介電層，該第二低表面能介電層由低表面能介電材料噴制而成，在第二低表面能介電層上固定設(shè)置有導(dǎo)電液滴陣列(圖中未示出)，優(yōu)選，上述固定基板2也為圓形，且大小與轉(zhuǎn)動(dòng)基板1的大小一致。更為優(yōu)選，導(dǎo)電液滴陣列231沿著固定基板的徑向均勻分布。

其中，上述圖4和圖5中所示的兩種不同結(jié)構(gòu)的固定基板，均可分別與圖3中的轉(zhuǎn)動(dòng)基板配合使用，構(gòu)成兩種不同結(jié)構(gòu)的發(fā)電車輪。

參見圖1，在轉(zhuǎn)動(dòng)基板1的第一電極層11和固定基板2的第二電極層21上加載有偏置電壓源3，其中，偏置電壓源3的正極與轉(zhuǎn)動(dòng)基板1的第一電極層11相連，而偏置電壓源3的負(fù)極與固定基板2的第二電極層21相連，上述的偏置電壓源3可以選用干電池、蓄電池等，在此不受限制。

上述發(fā)電車輪的工作原理具體如下：平行間隔設(shè)置的轉(zhuǎn)動(dòng)基板和固定基板均分別與中心輪軸連接，且轉(zhuǎn)動(dòng)基板與中心輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，而固定基板與中心輪軸固定連接，因此，在車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)基板可相對(duì)固定基板進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)在轉(zhuǎn)動(dòng)基板的第一電極層和固定基板的第二電極層上加載有偏置電壓源，因此，在轉(zhuǎn)動(dòng)基板的第一電極層、固定基板的第二電極層以及導(dǎo)電液滴陣列之間形成電容，而當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)基板相對(duì)固定基板轉(zhuǎn)動(dòng)，由于轉(zhuǎn)動(dòng)基板上的第一電極層和第一介電層是交替設(shè)置的，因此，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)基板進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)基板上的第一電極層、固定基板上的第二電極層以及導(dǎo)電液滴之間所形成的電容容量大小會(huì)不斷發(fā)生改變，從而引起電容對(duì)外放電形成電流，實(shí)現(xiàn)發(fā)電的目的，其中，電流的輸出端正極為轉(zhuǎn)動(dòng)基板的第一電極層，輸出的負(fù)極為固定基板的第二電極層。

上述的發(fā)電車輪可應(yīng)用于各種車輛，尤其為自行車，在實(shí)際應(yīng)用中可以通過改變轉(zhuǎn)動(dòng)基板和固定基板的面積大小、導(dǎo)電液滴陣列的數(shù)量及密度、以及設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)基板和固定基板對(duì)的數(shù)目來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)車輛行駛時(shí)的輸電功率。由轉(zhuǎn)動(dòng)基板和固定基板構(gòu)成的發(fā)電裝置是安裝在車輪的中心位置上，相對(duì)于以往輪胎摩擦發(fā)電機(jī)，具有阻力感小，輕便等優(yōu)點(diǎn)。制作發(fā)電自行車時(shí)，可在車體上設(shè)計(jì)相應(yīng)的輸出端口，實(shí)現(xiàn)騎行中為手機(jī)等小型電器充電或夜間為車載照明供電等目的。

其中，我們?cè)趯?shí)際的測試實(shí)驗(yàn)時(shí)，將轉(zhuǎn)動(dòng)基板1和固定基板2的厚度均設(shè)計(jì)為：100μm～3000μm、將轉(zhuǎn)動(dòng)基板1和固定基板2的半徑均設(shè)計(jì)為：1cm～30cm，而轉(zhuǎn)動(dòng)基板1與固定基板2之間的距離間隔設(shè)計(jì)為100μm～2000μm。

在制作發(fā)電車輪的材料選擇，具體如下：

選用塑料或無機(jī)非金屬材料進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)基板1和固定基板2的制作，其中，塑料包括：聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、酚醛樹脂(PF)、聚苯硫醚(PPS)、聚甲醛(POM)以及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)等工程塑料以及其他各種塑料；無機(jī)非金屬材料包括：硅、石英、云母、玻璃、碳化硅、石墨、金剛石、陶瓷、碳纖維等。

選用固態(tài)金屬單質(zhì)、固態(tài)導(dǎo)電合金、導(dǎo)電氧化物、石墨或?qū)щ娪袡C(jī)物進(jìn)行第一電極層11和第二電極層12的制作，其中，固態(tài)金屬單質(zhì)包括：金、鉑、銀、銅、錫、鋅、鋁等所有可以導(dǎo)電的固態(tài)金屬單質(zhì)；固態(tài)導(dǎo)電合金包括：鎂鋁合金、黃銅、青銅、不銹鋼、鈦合金等其他可以導(dǎo)電的所有固態(tài)合金；導(dǎo)電氧化物包括：ITO、Cu₂O等。

選用液態(tài)單質(zhì)金屬、液態(tài)合金、無機(jī)鹽溶液、有機(jī)鹽溶液、無機(jī)酸溶液、有機(jī)酸溶液、堿溶液或融熔鹽進(jìn)行導(dǎo)電液滴陣列231的制作，其中，液態(tài)單質(zhì)金屬包括：汞、銦、鎵等；液態(tài)合金包括：鎵銦合金、鎵銦錫合金、鎵銦錫鋅合金、汞鉈合金及其他所有在常溫下呈液態(tài)的金屬合金；無機(jī)鹽溶液包括：硝酸鈉、氯化鈉、氯化銅、氯化鋅、鉀鹽、鈉鹽、硝酸鹽、銨鹽等及其他所有可溶性無機(jī)鹽溶液；有機(jī)鹽溶液包括：醋酸鈉、檸檬酸鉀等以及鈉、鉀、銨的所有有機(jī)酸鹽及其他所有可溶性有機(jī)鹽溶液；無機(jī)酸溶液包括：硫酸、硝酸、鹽酸、磷酸等及其他所有無機(jī)酸溶液；有機(jī)酸溶液包括：乙酸、草酸、檸檬酸、丙烯酸等及其他所有有機(jī)酸溶液；堿溶液包括：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氫氧化鋇等及其他所有堿溶液；融熔鹽包括：1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸鹽、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽等。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實(shí)踐這里公開的發(fā)明后，將容易想到本發(fā)明的其它實(shí)施方案。本申請(qǐng)旨在涵蓋本發(fā)明的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本發(fā)明的一般性原理并包括本發(fā)明未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識(shí)或慣用技術(shù)手段。說明書和實(shí)施例僅被視為示例性的，本發(fā)明的真正范圍和精神由下面的權(quán)利要求指出。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進(jìn)行各種修改和改變。本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。