JIANG KAI JOHAN (CN)
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权利要求 1.一种纳米流体磁铁车轮发电机 i 包括车轮轮胎和固定在车轮轮胎一侧的导电刷, 其特 征在于- 所述车轮轮胎内固定转子线圈; 所述车轮轮胎内注入流体磁铁; 所述转子线圈的两个输出端子与所述导电刷连接。 2.如权利要求 1所述的纳米流体磁铁车轮发电机, 其特征在于: 所述转子线圈所使用的材料为碳纳米管纤维。 3.如权利要求 1所述的纳米流体磁铁车轮发电机, 其特征在于: 所述转子线圈所使用的材料为金属。 4.如权利要求 2或 3所述的纳米流体磁铁车轮发电机, 其特征在于: 所述转子线圈的密度是 200条线 /cm3。 5.一种纳米流体磁铁车轮发电机的制造方法, 其特征在于包括以下步骤: · 1)制作转子线圈; 2)将转子线圈固定到轮胎内, 将转子线圈的两个输出端子与导电刷连接; 3)在装有转子线圈的轮胎内注入流体磁铁。 6.如权利要求 5所述的纳米流体磁铁车轮发电机的制造方法, 其特征在于所述步骤 1)中 制作转子线圈的具体方法是: 将内含约 3^%纳米管的碳素纤维首先进行表面的绝缘涂层处理, 然后编织成线圈状。 7.如权利要求 6所述的纳米流体磁铁车轮发电机的制造方法, 其特征在于- 所述转子线圈的密度是 200条线 /cm3。 8.如权利要求 5所述的纳米流体磁铁车轮发电机的制造方法, 其特征在于: 所述流体磁铁为油性流体磁铁或水性流体磁铁。 9.如权利要求 8所述的纳米流体磁铁车轮发电机的制造方法, 其特征在于所述油性流体 磁铁通过以下方法制作: 将粒子直径约 20纳米的磁铁矿磁性粒子 100份、 油酸或某种胺 50 份、 碳纳米管 10份添加到 200份的油中后, 再用球磨机进行混合、 分散处理。 10.如权利要求 8所述的纳米流体磁铁车轮发电机的制造方法,其特征在于所述水性流体 磁铁通过以下方法制作: 用直径约 20纳米的磁铁矿磁性粒子 100份、 油酸 20份、 木质素磺. 酸 30份、 碳纳米管 10份添加到 200份的水中之后, 再用球磨机进行混合、 分散处理。 5 替换页 (细则第 26条) |
本发明涉及纳米流体磁铁车轮发电机及其制造 方法, 属于发电机技术领域。
背景技术
目前利用车轮转动的传统发电技术, 效率低而且成本高, 为产生磁场而使用的磁铁都是 电磁铁或永磁磁铁, 这些很重的材料大大增加了车辆整体的重量, 并且对车辆安全行驶造成 负面影响, 所以很难推广应用。
纳米碳管的直径非常细, 只有几个皿, 而其长度却达几个 um ( lnm是 1國的百万分之一, lum是 1誦的千分之一), 长宽比非常大, 是呈空心圆筒状的碳元素的结晶体。 作为纳米科技 的核心材料, 碳纳米管受到的全世界的关注。 其形状呈碳原子六角形分布的石墨板材的卷筒 状, 因其卷曲的方式不同而使其性质发生变化, 赋予其金属性质或半导体性质。 纳米管具有 以下特点:
超细 /轻: 纳米级 /只有铝的一半重量
机械强度高: 约为钢铁的 100倍
导电性好: 约为铜的千倍、 高于银
导热性好: 约为铜的 10倍、 高于钻石
高熔点 - 3000度以上 (真空状态)
柔软性 : 非常柔软, 伸缩性强
化学稳定性 : 对药品反应稳定
温度稳定性 : 对温度变化稳定
高耐腐性能 : 耐腐蚀性能好
高摺动性 : 摺动性好
发明内容
根据上述问题, 本发明的首要目的在于改进现有技术发电机功 率和效率不高的缺陷, 使 用纳米管技术提供一种与现有建立的普通发电 机原理完全不同, 能够最大限度地减少由于重 量较大对车轮转动的阻力, 从而提高转动效率的高效发电机。 为此, 本发明采用以下技术方案: 替换页 (细则第 26条) 一种纳米流体磁铁车轮发电机, 包括车轮轮胎和固定在车轮轮胎一侧的导电刷 , 其中: 所述车轮轮胎内固定转子线圈; 所述车轮轮胎内注入流体磁铁; 所述转子线圈的两个输出端 子与所述导电刷连接。
进一步地:
所述转子线圈所使用的材料为碳纳米管纤维。 所述转子线圈所使用的材料为金属。
所述转子线圈的密度是 200条线 /cm 3 。
上述车轮发电机的制造方法, 包括以下步骤:
1)制作转子线圈; 2)将转子线圈固定到轮胎内, 将转子线圈的两个输出端子与导电刷连 接; 3)在装有转子线圈的轮胎内注入流体磁铁。
所述步骤 1)中制作转子线圈的具体方法是:将内含约 3^%纳米管的碳素纤维首先进行表 面的绝缘涂层处理, 然后编织成线圈状。
所述步骤 3)中的流体磁铁为油性流体磁铁或水性流体磁 。 其中:
油性流体磁铁通过以下方法制作: 将粒子直径约 20纳米的磁铁矿磁性粒子 100份、油酸 或某种胺 50份、 碳纳米管 10份添加到 200份的油中后, 再用球磨机进行混合、 分散处理。 水性流体磁铁通过以下方法制作: 用直径约 20纳米的磁铁矿磁性粒子 100份、 油酸 20 份、 木质素磺酸 30份、 碳纳米管 10份添加到 200份的水中之后, 再用球磨机进行混合、 分 散处理。
本发明的有益效果如下:
1.在全球率先利用纳米管技术设计发电机, 重量轻, 每台发电机的总重量不到 1000克, 而使用磁钢的传统车轮发电机重量约 5公斤。同时在全球率先使用流体磁铁制造车 发电机, 对车辆行驶安全性无负面影响;
2.发电效率较高, 造价较低、 制造工艺简单、 基本免维护。
附图说明
图 1为本发明结构简图。
具体实施方式
本发明提供了一种纳米流体磁铁车轮发电机及 其制造方法。
纳米流体磁铁车轮发电机包括车轮轮胎和固定 在车轮轮胎一侧的导电刷, 其中: 所述车 轮轮胎内固定转子线圈; 所述车轮轮胎内注入流体磁铁; 所述转子线圈的两个输出端子与所 述导电刷连接。
替换页 (细则第 26条) 纳米车轮发电机的制造方法, 包括以下步骤: 1)制作转子线圈; 2)将转子线圈固定到轮 胎内, 将转子线圈的两个输出端子与导电刷连接; 3)在装有转子线圈的轮胎内注入流体磁铁。
以下将参照附图借助优选实施例详细描述本发 明。
参照图 1。 首先在作为闭管循环回路的车轮轮胎 001中, 设置转子线圈 002。 为了减轻轮 胎的整体重量、 提高安全性及经济性, 线圈所使用的材料采用重量轻而且导电性能好 造价较 低的碳纳米管纤维。 然后在装有线圈的轮胎内注入适当量的流体磁 铁 003。
由于在车辆行驶时, 轮胎和路面 004间的摩擦运动会产生温度, 因此使得轮胎内的流体 磁铁的温度也不断升高, 流体磁铁磁化、 比重、 粘度、 沸点、 流动点、 蒸汽压等均随之发生 变化, 这样流体磁铁 003就会以一定的速度和轮胎中设置的线圈 002幵始作反向运动。 g卩: 线圈 002随车轮轮胎 001同向转动, 而流体磁铁 003与线圈 002作反向的运动, 这样流体磁 铁 003与线圈 002之间便产生相对运动。 根据法拉第电磁感应定律, 这种运动的结果将在线 圈 002中产生电动势 005, 再通过导电刷将线圈 002中产生的电流 006输出, 并储存到蓄电 池, 以作为汽车行驶动力。
下面再介绍纳米流体磁铁车轮发电机的制造方 法。
1 ) 流体磁铁的制作
A) 油性流体磁铁的制作
将粒子直径约 20纳米的磁铁矿磁性粒子 100份、 油酸 (或某种胺) 50份、 碳纳米管 10 份添加到 200份的油 (沸点约 230°C ) 中后, 再用球磨机进行 24小时的混合、 分散处理, 将 磁铁矿的磁性粒子作为磁力体、 制作出油性的流体磁铁。
B) 水性流体磁铁制作是用直径约 20纳米的磁铁矿磁性粒子 100份、油酸 20份、木质素 磺酸 30份、碳纳米管 10份添加到 200份的水中之后, 再用球磨机进行 24小时的混合、 分散 处理, 把磁铁矿的磁性粒子作为磁力体, 制作出水性的流体磁铁。
2) 装有线圈的轮胎制作
A) 添加碳纳米管的碳素纤维线圈的试制
将内含约 3wt%纳米管的碳素纤维 (线阻抗: ΚΓ Ω / ι 首先进行表面的绝缘涂层处理, 然后编织成线圈状,将输出端子连接到导电刷 上,固定到轮胎内。线圈的密度是 200条线 /cm 3 。
B) 金属线圈的试制
将表面进行了绝缘涂层处理后的铜线编织成线 圈状, 将输出端子连接到导电刷上, 然后 固定到轮胎内。 线圈的密度也是 200条线 / cm 3 。
3 ) 发电试验
3
替换页 (细则第 26条) 车的时速设定为 60km/小时, 车轮的转速不变, 2个小时的实验结果为:
1 ) A和 2 ) A的发电量是 400瓦 /小时;
1 ) B和 2 ) A的发电量是 380瓦 /小时;
1 ) A和 2 ) B的发电量是 200瓦 /小时;
1 ) B和 2 ) B的发电量是 150瓦 /小时。
另外, 汽油的消耗量分别是 5升、 5. 3升、 7. 6升和 8. 2升。
4、 该发明的特点:
在全球率先利用纳米管技术设计发电机, 重量轻, 每台发电机的总重量不到 1000克, 而 使用磁钢的传统车轮发电机重量约 5公斤。 同时在全球率先使用流体磁铁制造车轮发电机 , 对车辆行驶安全性无负面影响;
发电效率较高, 使用最佳方案 1 ) A和 2 ) A组合, 车速 60公里 /小时其发电量是 400瓦 / 小时, 这高于传统的车轮发电机至少 20倍;
造价较低、 制造工艺简单、 基本免维护。 由于采用纳米管碳纤维材料和流体磁铁, 按照 目前的制造成本测算, 每台车轮发电机不到 800元人民币。 可以在现有的轮胎内加装, 也可 以在制造轮胎时直接安装。 由于采用的材料均为柔性材料, 没有机械摩擦问题, 基本上不会 产生故障。
采用纳米管材料制造复合轻量磁铁和高导电性 碳纤维制造车轮发电机在全球是首创。 汽 车是目前全球应用最广泛的交通工具, 在不影响汽车安全运行的同时, 在每个车轮上增加一 台独立的发电机, 将产生巨大的能源, 对全球能源供应多样化和保护环境会产生巨大 影响。 因此, 这项技术及相关领域的市场前景十分广阔。
综上所述, 该发明具有巨大的市场推广价值, 对发展安全清洁的电动车具有重大意义。 需要申明的是, 上述实施例仅用于对本发明进行说明而非限制 , 因此, 对于本领域的技 术人员来说, 在不背离本发明精神和范围的情况下对它进行 各种显而易见的改变, 都应在本 发明的保护范围之内。
替换页 (细则第 26条)