CN101934681A - 一种运动中发电的机动车轮 - Google Patents

Abstract

一种运动中发电的机动车轮，在机动车的车轮上设置若干机械液压装置并将该机械液压装置与直线发电机相连，利用机动车行驶中车体重力和位移使充气轮胎的变形呈圆周变化的特性，把充气轮胎的变形能转化成驱动永磁直线发电机组发电-电能，来补充机动车的驱动力，提高续驶里程。本发明永磁直线发电机发出的电能作为机动车的辅助能源，高效节能。工作时无污染，无燥声。采用机械液压装置结构紧凑，维修方便，使用寿命长。适用于各种机动车辆。

Description

一种运动中发电的机动车轮

技术领域

本发明属于汽车技术领域，涉及一种汽车车轮，特别涉及一种运动中发电的机动车轮。具体是一种利用机动车在行驶时车轮对路面碾压过程中轮胎变形来发电的机械液压发电装置，其装置是安装在机动车轮上，当轮子转动时机械液压装置工作，驱动永磁直线发电机发电。

背景技术

开发新型能源、清洁能源是当今世界各国都在不遗余力抢占的经济发展战略制高点，特别是经济效益显著的再生性能源和大规模降低能耗的节能技术。全球七亿多辆内燃机汽车运行时不但以惊人的速度消耗着地球上的石油，与此同时其排放的大量污染物日积月累地使环境和生态不断恶化。为此具有环境特征的新型能源汽车-电动汽车(混合动力汽车)越来越受到人们的关注。由于电动汽车是以电能作为动力源的汽车，具有运转平稳、燥声小、零排放等著多优点，可是电能被大量储存在某个装置里(既蓄电池)，便于机动车携带是目前为止尚未破解的难题；也是发展电动汽车的瓶颈问题。仅续驶里程一项指标就达不到真正意义上的现代汽车。现有的汽车均靠外加能源，油、蓄电池等来作为动力，驱动汽车行驶，不能自身发电。

发明内容

本发明针对现有电动汽车动力不足，续驶里程性能差的缺点，提供一种应用于电动汽车(包括混合动力汽车)轮上的机械液压装置驱动永磁直线发电机的发电系统。用来补充电动汽车(包括混合动力汽车)的动力能量，提高电动汽车的续驶里程。

本发明是在机动车的车轮上设置若干机械液压装置，并将机械液压装置与布置在机动车轮上或机动车轮以外的直线发电机相连。所述直线发电机采用永磁直线发电机。

机动车在行驶运动中，轮胎对地面有一个正压力，而地面对轮胎的反作用力随轮子的转动其作用点是呈圆周变化的。由于轮胎是充气轮胎，在机动车重力作用下轮胎的变形也是呈圆周变化的，作用点始终在地面与轮胎接触处。

本发明的内容就是提供一种运动中发电的机动车轮，其特征是利用机动车在行驶时车轮对路面碾压过程中轮胎变形来发电的机械液压发电装置，其装置是安装在机动车轮上的，当轮子转动时机械液压装置工作，驱动永磁直线发电机发电的发电系统。产生一种再生的清洁能源，来补充电动汽车的驱动力，提高续驶里程。其特点是发电的能力与汽车运动速度成正比；既汽车跑的越快，发电量越大，补充的动力能越多。使车轮转动时的能量消耗与再生能量的收集同时发生的过程，高度统一于一个系统装置上。既一种运动中发电的机动车轮。

本发明根据液压传动原理，如图1，当原动机对面积为A1的单作用活塞施加压力F1时，其压强为p1，速度为V1，行程为h1。工作机构单作用活塞截面积为A2，压强为p2，速度为V2，行程为h2，受力F2。当两个单作用活塞缸用油路连接后，工作时当A1＞A2时，则V2＞V1，h2＞h1，p1＝p2，F1＞F2。由于机动车在行驶时充气轮胎的变形较小，而永磁直线发电机行程越大，发电越多。本发明设在机动车轮上的机械液压装置包括原动力采集单作用活塞杆油缸、充压油箱、驱动双作用单活塞杆油缸以及它们之间连接的油路，原动力采集单作用活塞杆油缸通过单作用油路与充压油箱连接，驱动双作用单活塞杆油缸通过双作用油路与充压油箱连接，驱动双作用单活塞杆油缸的活塞杆与直线发电机连接。所述的驱动双作用单活塞杆油缸和直线发电机可设在车轮上或车轮外的机动车空间位置，具体实施方案如下：

方案一：

如本发明工作原理图图2所示：N1，N3，N5，N7，N9奇数号原动力采集单作用活塞缸2通过单作用油路3与充压油箱4连接，N2，N4，N6，N8，N10偶数号原动力采集单作用油缸通过单作用油路3与充压油箱9连接，n1-n10驱动双作用单活塞杆油缸5的第一双作用油路6与充压油箱4连接，第二双作用油路7与充压油箱9连接，双作用单活塞杆与永磁直线发电机8连接。当机动车行驶时，充气轮胎的变形作为原动力1，推动原动力采集单作用活塞式油缸2，N1工作。液压油通过单作用油路3进入充压油箱4，通过第一双作用油路6推动驱动双作用单活塞杆油缸5，n1-n10工作，双作用单活塞杆驱动永磁直线发电机8工作-发电。由于充气轮胎是连续转动的，而N1-N10是在充气轮胎内，轮毂的外圆周均布的，当N2工作时N1回程到原始位置。充压油箱9供油，通过第二双作用油路7，驱动双作用单活塞杆油缸5反向工作，驱动永磁直线发电机反向工作-发电。当N3工作时与N1工作同理。当充气轮胎转动一周时，N1-N10轮流工作，而永磁直线发电机8组连续工作。其发电次数等于N×n。(N为原动力采集单作用活塞缸数，n为驱动双作用单活塞杆油缸数和永磁直线发电机数。)

本发明的原动力采集单作用活塞式油缸2的结构如图3所示：单作用缸底11与缸筒21相连，单作用油路接口10设在单作用缸底11上，缸筒21内设有活塞12和导向套13，活塞杆15与活塞12相连，活塞12上设有活塞密封圈20，支撑环19和挡圈18，导向套13上设有导向套密封圈17和活塞杆密封圈16，缸盖14与缸筒21相连，活塞杆15的端部设计成球铰。

本发明的驱动双作用单活塞杆油缸5和永磁直线发电机8的结构如图4所示：第一双作用油路接口22设计在双作用缸底座23上并与双作用缸筒39相连。第二双作用油路接口25设在双作用缸筒39上。双作用缸筒39内设有双作用活塞24，活塞杆36和双作用导向套27。双作用缸盖26的一端连接双作用缸筒39，另一端连接发电机外壳28。双作用活塞24上设有双作用活塞密封圈42，双作用活塞支撑环41，双作用活塞挡圈40。双作用导向套27上设有双作用导向套密封圈38和双作用活塞杆密封圈37。双作用活塞杆36的一端连接双作用活塞24，另一端通过双作用导向套27伸出双作用缸盖26外，进入发电机外壳28内。在发电机外壳28内设有初级铁心29，在初级铁心29的线槽内设有初级绕组30。在初级铁心29，初级绕组30内，伸出活塞杆的外径上设有永磁体35，并由定位挡圈34定位。在伸出双作用活塞杆36的内孔上设有导向轴套32，并由紧定螺钉33固定。导向杆法兰31法兰部分与发电机外壳28连接。导向杆部分与导向套32内孔配合，起定位导向作用。

方案二：

如本发明自动回程式工作原理图图7所示：N1-N9原动力采集单作用弹簧复位缸2.1，通过单作用油路3与充压油箱4连接。n1-n10驱动单作用弹簧复位缸2.2，通过单作用油路3与充压油箱4连接。驱动单作用弹簧复位缸2.2与永磁直线发电机8连接。当机动车行驶时，充压轮胎的变形作为原动力1推动N1工作，液压油经过单作用油路3进入充压油箱4，再经过单作用油路3推动n1-n10工作。单作用活塞杆推动永磁直线发电机8组工作-发电。由于N1-N9，n1-n10都是自动回程单作用活塞缸，N1和n1-n10工作一个行程后自动复位。当充气轮胎转动一个方位时N1和n1-n10工作。当充气轮胎转动一周时，N1-N9轮流工作，而永磁直线发电机8组连续工作。发电次数等于N×n×2。(N为原动力采集单作用弹簧复位缸数，n为驱动单作用弹簧复位缸数和永磁直线发电机数。)

本发明的原动力采集单作用弹簧复位缸2.1的结构如图8所示。第一复位弹簧46设在活塞12和单作用缸底座11之间。驱动单作用弹簧复位缸2.2的结构如图9所示。第二复位弹簧47设在活塞24和导向套27之间的活塞杆36外径上。

方案三：

为本发明双动式(即发电机初级绕组和次级永磁体同时进行相向和反向运动)工作原理图图12所示：其结构如图13所示：N1，N3，N5，N7，N9奇数号原动力采集单作用活塞缸2通过单作用油路3与充压油箱4连接，N2，N4，N6，N8，N10偶数号原动力采集单作用油缸通过单作用油路3与充压油箱9连接，两组n1-n10驱动双作用单活塞杆油缸5的第一双作用油路6与充压油箱4连接，第二双作用油路7与充压油箱9连接，两组驱动双作用单活塞杆油缸5的活塞杆36分别连接永磁直线发电机8的的初级铁心29及初级绕组30和永磁体35。当机动车行驶时，充气轮胎的变形作为原动力1，推动原动力采集单作用活塞式油缸2，N1工作。液压油通过单作用油路3进入充压油箱4，通过第一双作用油路6推动驱动双作用单活塞杆油缸5，两组n1-n10工作。两组驱动双作用单活塞杆油缸5的活塞杆36推动永磁直线发电机8的初级铁心29及初级绕组30和永磁体35作相向运动，既驱动永磁直线发电机8工作-发电。由于充气轮胎是连续转动的，而N1-N10是在充气轮胎内，轮毂的外圆周均布的，当N2工作时N1回程到原始位置。充压油箱9供油，通过第二双作用油路7，驱动双作用单活塞杆油缸5反向工作，驱动永磁直线发电机反向工作-发电。当N3工作时与N1工作同理。当充气轮胎转动一周时，N1-N10轮流工作，而永磁直线发电机8组连续工作。其发电次数等于N×n。(N为原动力采集单作用活塞缸数，n为驱动双作用单活塞杆油缸数和永磁直线发电机数。)

方案四：

由于安装在机动车轮上的液压系统和发电机组的尺寸和数量即发电能力受到机动车轮尺寸的限制。本发明采用一种原动力采集单作用活塞式油缸安装在轮毂上，而驱动缸和发电系统安装在车轮以外的结构，使驱动缸和发电系统不随车轮转动。既驱动缸和发电系统可以安装在机动车的任何空间位置。其结构如图15所示：轮胎转动时，轮胎43受机动车重力压迫变形，N1的活塞杆端部球铰受力，活塞推动液压油经单作用油路3进入充压油箱4，再经第一双作用油路6进入驱动轴48内油路的第一环形油槽53，经隔离套51内的油路到第二引出油路接口50。同理，当N2工作时，推动液压油经单作用油路3进入充压油箱9，再经第二双作用油路7进入驱动轴48内另一油路的第二环形油槽54和经隔离套51内另一油路到第一引出油路接口49。N1回程到原始位置。由于驱动轴48与机动车轮是同步转动的，而隔离套51是固定不转动的，在隔离密封圈52的密封作用下，就把旋转的液压油转换成不旋转的液压油。这样就可以在第二引出油路接口50和第一引出油路接口49上连接理想尺寸，理想数量和机动车上任何空间安装位置的驱动缸和发电机组。即永磁直线发电机组来发电。工作时耐磨减震套45起到减少轮胎磨损，机动车运转平稳的作用。

有益效果：永磁直线发电机发出的电能作为机动车的辅助能源，可在机动车行驶中发电，而且机动车速度越快发电越量大，高效节能。工作时无污染，无燥声。采用机械液压装置结构紧凑，维修方便，使用寿命长。适用于各种机动车。

附图说明

图1是液压传动工作原理图；

图2是本发明实施例1的工作原理图；

图3是本发明原动力采集单作用活塞杆油缸结构示意图；

图4是本发明驱动双作用单活塞杆油缸及与其连接的永磁直线发电机结构示意图；

图5是本发明实施例1安装结构示意图；

图6是图5的剖视图；

图7是本发明自动回程式工作原理图；

图8是本发明自动回程式原动力机构结构示意图；

图9是本发明自动回程式工作机构结构示意图；

图10是本发明实施例2安装结构示意图；

图11是图10的剖视图；

图12是本发明双动式发电工作原理图；

图13是本发明双动式发电工作机构结构示意图；

图14是本发明安装剖视示意图之三

图15是本发明安装剖视示意图之四

图中：原动力1，原动力采集单作用活塞式油缸2，原动力采集单作用弹簧复位缸2.1，驱动单作用弹簧复位缸2.2，单作用油路3，充压油箱4，驱动双作用单活塞杆油缸5，第一双作用油路6，第二双作用油路7，直线发电机8，充压油箱9，单作用油路接口10，单作用缸底座11，活塞12，导向套13，缸盖14，活塞杆15，活塞杆密封圈16，导向套密封圈17，挡圈18，支撑环19，活塞密封圈20，缸筒21，第一双作用油路接口22，双作用缸底座23，双作用活塞24，第二双作用油路接口25，双作用缸盖26，双作用导向套27，发电机外壳28，初级铁心29，初级绕组30，导向杆法兰31，导向轴套32，紧定螺钉33，定位挡圈34，永磁体35，双作用单活塞杆36，双作用活塞杆密封圈37，双作用导向套密封圈38，双作用缸筒39，双作用活塞挡圈40，双作用活塞支撑环41，双作用活塞密封圈42，轮胎43，轮毂44，耐摩减震套45，第一复位弹簧46，第二复位弹簧47，驱动轴48，第一引出油路接口49，第二引出油路接口50，隔离套51，隔离密封圈52，第一环形油槽53，第二环形油槽54，原动力采集油缸数N，驱动油缸数n。

具体实施方式

实施例1

本发明的使用是安装在机动车的轮之上。图5为本发明安装示意图之一，图中原动力采集单作用活塞式油缸N1-N8在轮毂44的径向均布并与轮毂44连接。向内由单作用油路3分别连接N1，N3，N5，N7至充压油箱4，连接N2，N4，N6，N8至充压油箱9。充压油箱4与径向均布的驱动双作用单活塞杆油缸5(n1-n8)的双作用油路6连接。充压油箱9与n1-n8的第二双作用油路7连接。充压油箱固定在轮毂44上。轮胎43把径向均布的N1-N8包裹在轮毂44和轮胎43之间。轮胎充气后，N1-N8的活塞杆端部球绞上的耐摩减震套45与轮胎43内壁接触。安装结构如本发明安装剖视示意图之一图6所示：轮胎转动时，轮胎43受机动车重力压迫变形，N1的活塞杆端部球铰受力，活塞推动液压油经单作用油路3进入充压油箱4，经第一双作用油路6驱动n1-n8动作即永磁直线发电机8组发电工作一次。N2工作时，液压油经3进入充压油箱9再经第二双作用油路7驱动n1-n8反向工作既永磁直线发电机8组再发电一次，同时N1复位。汽车轮转动一周，N1-N8轮流工作，发电机组发电8次。工作时耐磨减震套45起到减少轮胎磨损，机动车运转平稳的作用。

实施例2

本发明的原动机采用原动力采集单作用弹簧复位缸2.1，工作机采用驱动单作用弹簧复位缸2.2。本发明具有自动回程功能的发电系统安装如图10所示：图中原动力采集单作用弹簧复位缸2.1(N1-N7)在轮毂44外的径向均布并与其连接。向内单作用油路3连接充压油箱4，充压油箱4固定在轮毂44上。固定在轮毂44上的驱动单作用弹簧复位缸2.2(n1-n8)径向均布并通过3分别与充压油箱4连接，轮胎43把2.1(N1-N7)包裹在轮毂44和轮胎43之间。轮胎充气后，N1-N7的活塞杆端部球铰上的耐摩减震套45与轮胎43内壁接触。安装结构如图11所示：轮胎43受机动车重力压迫变形时，N1的活塞杆端部球绞受力，活塞推动液压油经单作用油路3进入充压油箱4，再经单作用油路3推动n1-n8动作，驱动永磁直线发电机8组工作一次。在N2工作之前，复位弹簧使N1和n1-n8复位。此时永磁直线发电机8组再次发电一次。轮胎转动一周，N1-N7轮流工作，发电机组发电7×2次。工作时耐磨减震套45起到减少轮胎磨损，机动车运转平稳的作用。

实施例3

本发明双动式发电系统安装示意如图5所示：其安装结构如图14所示：轮胎转动时，轮胎43受机动车重力压迫变形，N1的活塞杆端部球铰受力，活塞推动液压油经单作用油路3进入充压油箱4，经第一双作用油路6驱动n1-n8动作即永磁直线发电机8组发电工作一次。发电机8组工作时初级铁心29及初级绕组30和永磁体35分别由两个驱动双作用单活塞缸5推动作相向运动-发电。N2工作时，液压油经单作用油路3进入充压油箱9再经第二双作用油路7驱动n1-n8反向工作既永磁直线发电机8组再发电一次，同时N1复位。机动车轮转动一周，N1-N8轮流工作，发电机组发电8次。工作时耐磨减震套45起到减少轮胎磨损，机动车运转平稳的作用。

实施例4

本发明采用一种原动力采集单作用活塞式油缸安装在轮毂上，而驱动缸和发电系统安装在车轮以外的结构，使驱动缸和发电系统不随车轮转动。其结构如图15所示：轮胎转动时，轮胎43受机动车重力压迫变形，N1的活塞杆端部球铰受力，活塞推动液压油经单作用油路3进入充压油箱4，再经第一双作用油路6进入驱动轴48内油路的第一环形油槽53，经隔离套51内的油路到第二引出油路接口50。同理，当N2工作时，推动液压油经单作用油路3进入充压油箱9，再经第二双作用油路7进入驱动轴48内另一油路的第二环形油槽54和经隔离套51内另一油路到引出油路接口49。由于驱动轴48与机动车轮是同步转动的，而隔离套51是固定不转动的，在隔离密封圈52的密封作用下，就把旋转的液压油转换成不旋转的液压油。这样就可以在第二引出油路接口50和第一引出油路接口49上连接理想尺寸，理想数量和机动车上任何空间安装位置的驱动缸和发电机组。即永磁直线发电机组来发电。工作时耐磨减震套45起到减少轮胎磨损，机动车运转平稳的作用。

Claims (10)

1.一种运动中发电的机动车轮，其特征在于在机动车的车轮上设置若干机械液压装置，并将机械液压装置与布置在机动车轮上或机动车轮以外的直线发电机相连。

2.如权利要求1所述的运动中发电的机动车轮，其特征在于所述设在机动车轮上的机械液压装置包括原动力采集单作用活塞杆油缸、充压油箱、驱动双作用单活塞杆油缸，以及它们之间连接的油路，原动力采集单作用活塞杆油缸通过单作用油路与充压油箱连接，驱动双作用单活塞杆油缸通过双作用油路与充压油箱连接，驱动双作用单活塞杆油缸的活塞杆与直线发电机连接。

3.如权利要求2所述的运动中发电的机动车轮，其特征在于所述的原动力采集单作用活塞杆油缸包括：单作用缸底、缸筒、缸盖、活塞、活塞杆、导向套，单作用缸底与缸筒相连，在单作用缸底上设有单作用油路接口，缸筒内设有活塞和导向套，活塞杆一端与活塞相连，活塞杆从导向套和缸盖的中心穿过，其上端为球铰，活塞外周与缸筒之间设有活塞密封圈，活塞上还设有支撑环和挡圈，导向套与缸筒之间设有导向套密封圈，在导向套和活塞杆、缸盖相接处设活塞杆密封圈，缸盖与缸筒相连。

4.如权利要求2所述的运动中发电的机动车轮，其特征在于所述驱动双作用单活塞杆油缸包括：双作用缸底座、缸筒、缸盖、双作用活塞、活塞杆和双作用导向套，在双作用活塞缸底座上设有双作用油路接口，双作用活塞缸底座与双作用缸筒相连，在双作用活塞缸筒上设有另一双作用油路接口，双作用活塞缸筒内设有双作用活塞、活塞杆和双作用导向套，双作用缸盖的一端连接双作用缸筒，另一端连接发电机外壳，双作用活塞上设有双作用活塞密封圈，双作用活塞支撑环，双作用活塞挡圈；双作用导向套上设有双作用导向套密封圈和双作用活塞杆密封圈；双作用活塞杆的一端连接双作用活塞，另一端通过双作用导向套伸出双作用缸盖外，进入直线发电机外壳内。

5.如权利要求4所述的运动中发电的机动车轮，其特征在于所述直线发电机为永磁直线发电机，在发电机外壳内设有初级铁心，在初级铁心的线槽内设有初级绕组，在初级铁心，初级绕组内，伸出活塞杆的外径上设有永磁体，并由定位挡圈定位，在伸出双作用活塞杆的内孔上设有导向轴套，并由紧定螺钉固定，导向杆法兰部分与发电机外壳连接，导向杆部分与导向套内孔配合。

6.如权利要求1所述的运动中发电的机动车轮，其特征在于所述机械液压装置布置在机动车轮上是原动力采集单作用活塞杆油缸在轮毂的径向均布并与轮毂连接，轮胎把径向均布的原动力采集单作用活塞杆油缸包裹在轮毂和轮胎之间，轮胎充气后，原动力采集单作用活塞杆端部球绞上的耐摩减震套与轮胎内壁接触，充压油箱固定在轮毂上，驱动双作用单活塞杆油缸和永磁直线发电机在轮毂上安装固定。

7.如权利要求2所述的运动中发电的机动车轮，其特征在于所述原动力采集采用原动力采集单作用弹簧复位缸，工作机采用驱动单作用弹簧复位缸，工作机用的驱动单作用弹簧复位缸的活塞杆与永磁直线发电机连接。

8.如权利要求1所述的运动中发电的机动车轮，其特征在于所述永磁直线发电机的初级铁心及初级绕组和永磁体分别由两个驱动双作用单活塞杆油缸驱动作相向和反向运动-发电。

9.如权利要求2所述的运动中发电的机动车轮，其特征在于原动力采集单作用活塞杆油缸安装在轮毂上，而驱动缸和直线发电机安装在车轮以外，使驱动缸和直线发电机不随车轮转动，既驱动缸和直线发电机可以安装在机动车的任何空间位置。

10.如权利要求9所述的运动中发电的机动车轮，其特征在于所述的驱动缸和直线发电机不随车轮转动，其结构是驱动轴内油路的环形油槽与隔离套的引出油路接口相通，隔离套固定不转动，在隔离密封圈的密封作用下，把旋转的液压油转换成不旋转的液压油来推动驱动缸和直线发电机。

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