壓電材料中，某物質受壓力（應力）而產生電流的現象稱為壓電效應，這 是利用能量轉換原理把機械能轉變成電能的方法。我們所設計概念於此裝置就 基於在這種的材料下，如壓電陶瓷、聚偏氟乙烯(Polyvinylidene，PVDF)。
我們將運用壓電陶瓷材料以其壓電效應，藉由旋轉的磁性材料與在壓電樑 上安裝的磁鐵的相吸引，在車輪每次的旋轉中，造成裡面的裝置旋轉，磁性效 應下，使每個壓電樑處於在某一個振動頻率中，進而與外圍每根長短不一的壓 電樑形成壓電效應，在汽車行進中，時時刻刻使這些長度不一的懸臂樑產生共 振頻率，再利用實驗數據來得知各個壓電樑最佳的共振頻率，藉此設計出能讓 磁鐵的旋轉角速度能夠吸引磁鐵，能夠使之貼近壓電樑的共振頻率，並利用此 裝置產生電能，供給汽車內的胎壓偵測器使用。首先，先製作一個金屬圓盤，
將此壓電材料以懸臂樑的方式嵌入一圓盤內，圓盤的軸心有一轉軸配有軸承，
如圖(4.1)。
尺寸：
圓盤直徑：10 cm
壓電材料懸臂樑長度：2 cm 壓電材料懸臂樑厚度：0.5 cm
圖(4.1) 圓盤嵌入壓電材料懸臂樑
主裝置中已經配有壓電材料，為了達成磁鐵與壓電樑的相吸引，我們在 每個樑上在放置磁鐵，而在中央圓軸中配有軸承，我們另外設計一個兩端是磁 鐵，中央是一個中空圓盤，藉此可以套在金屬圓盤的軸承中，利用這個配置在 中央軸承上的一樣可以在平面在進行 360 度迴轉運動的機件，來與壓電樑的磁 鐵相吸引，來產生壓電振動的發電效應，如圖(4.2)至圖(4.3)所示。
兩端磁鐵長度：0.5 cm 兩端磁鐵厚度：0.2 cm 圓盤外徑：1.5 cm 圓盤內徑：0.5 cm
(a) (b) (圖 4.3) (a)每根懸臂樑上放置磁鐵
(b)凸起部分為磁鐵
結合這些組合件後，初步的裝置就大概完成，並在外表上覆蓋上保護元件，
如金屬盒子裝置，如下(圖 4.4)。
(圖 4.4) 迴轉裝置組合圖 (圖 4.2) 兩端磁鐵的迴轉器
4.1 車輪鋼圈尺寸
我們的設計採用一般常見的鋼材汽車輪圈，如(圖 4.5)所示，輪胎的尺寸 說明如下。例如 195/60R15H，表示胎面寬度 195mm；60 為扁平比，代表輪胎側 面（胎壁）厚度是胎面寬度的百分之 60（195mm 乘以 0.6）；15 代表此輪胎使 用直徑 15 英吋的鋼圈。R 為輻射層輪胎代號。H 是輪胎最高時速代號，代表此 輪胎最高時速可達 210 公里。
完成了產出能量的裝置後，接下來的介紹是我們在車輪上的兩種配置方式，
外掛式與嵌入式，兩種方式各有其優點，以下將會詳細介紹。
(圖 4.5) 汽車車輪輪圈鋼框 195/60R20H
4.2 外掛式裝置
外掛式裝置也就是把我們上述設計的裝置以某種方式懸掛在車輪鋼圈外框，
在外觀上即能明顯的看出我們的外掛式裝置，在汽車行駛時，內部的裝置以二 維動力學方式旋轉，詳細的組合圖如下圖。
(圖 4.6) 外掛式裝置組合圖 (圖 4.7) 外掛式裝置組合圖 表 1 外掛式裝置優缺點
優點 缺點
拆卸方便、組裝容易 可能遭竊
裝置大小可能與實際情況相合 因為溫度變化造成材質受損
4.3 嵌入式裝置 - 型態一
嵌入式裝置 - 型態一是把我們上述設計的裝置以某種方式置放在車輪鋼圈 內的氣嘴附近，是屬於嵌入在輪胎內部，所以從外觀上並看不出裝置的位置，
詳細的組合圖如下。
(圖 4.8) 嵌入式裝置組合圖 (圖 4.9) 嵌入式裝置組合圖
表 2 嵌入式裝置優缺點
優點 缺點
裝置比較安全(不受外在因素干擾) 可能因為與地面震動造成損壞
在裡面運轉有較高穩定性 裝置大小可能與實際情況不符合
4.4 嵌入式裝置-型態二
嵌入式裝置-型態二，是另一個屬於在內部的裝置，與型態一不同的是裝置 內迴轉的方向是屬於二維動力學，詳細的組合圖如下。
(圖 4.10) 嵌入式裝置(型態二) (圖 4.11) 嵌入式裝置 (型態二)
4.5 機構總結
我們設計出了三種型式的機構，分別是兩種嵌入式及一種外掛式(表 4-1)，
配合上設計的磁鐵旋轉機構，去吸引共振在壓電樑上的質量塊(磁鐵、鐵)，進 而達到共振的效果。
本次實驗實作採用外掛式，轉動機械採用腳踏車鋁框為 20 吋，胎框直徑約 520mm。(圖 4.12)
外掛式 嵌入式-型態一 嵌入式-型態二
(圖 4.12) 三種型態機構示意圖
(圖 5-1) 旋轉動力機構