CN104901498A - 电动车直流双体马达发电机及电动车 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电动车直流双体马达发电机及电动车，该马达发电机包括金属外壳、电源输入口、两个发电机输出口、接电碳刷组件、转子、永磁带、两组有效线圈以及两组磁感线圈；金属外壳由圆柱形侧面以及左右对称的两水平底面围合形成装置电机其他组件的腔体，电源输入口从金属外壳的圆柱形侧面中间进入腔体中，并通过接电碳刷组件分别与左右两边的有效线圈连接，永磁带环绕在金属外壳圆柱形侧面的内壁上；电源通过电源输入口输入电能，接电碳刷组件与有效线圈将电能转化为动能并带动转子转动，转子转动带动电动车轮毂转动，同时转子高速运转带动左右两边的磁感线圈转动，在永磁带的作用下磁感线圈发电。

Description

电动车直流双体马达发电机及电动车

技术领域

本发明属于电动车电机和一体发电的技术领域，具体涉及一种电动车直流双体马达发电机及电动车。

背景技术

在中国发明专利公告号为“CN 102315740 A”，专利名称为“轮内马达及电动车辆”的专利文件中公开了一种电动车轮内马达，该轮内马达具有：圆筒状线圈，其内周侧插有所述轴；从电源向所述线圈通电的引线；线圈支撑构件，其固定在所述轴上并且支撑所述线圈；圆筒状的外部轭铁，其配置在所述线圈的外周侧并且固定在轮辋上；磁石，其固定在所述外部轭铁的内周面，并和线圈的外周面相向而对；圆筒状的内部轭铁，其配置在所述线圈的内周侧，并和线圈的内周面相向而对，所述内部轭铁固定在外部轭铁上，同时，相对于轴自由旋转；位于内部轭铁的内周侧并且固定在内部轭铁的制动盘；以及，设置在内部轭铁的内周侧并且对所述制动盘进行制动的卡钳。通过这样的构造，使外部空气从轮辋的通气孔进入从而能起到冷却马达内部的作用。使卡钳支撑盘和通气孔相向而对，并且其外径比通气孔的外径还大，所以即使从通气孔引入外部空气的场合，也能够防止水和异物进入到马达内。

然而，上述的轮内马达依然存在能耗高，不能很好实现马达动能充分运用的效果。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种能耗低、能够充分运用动能回充电能的电动车直流双体马达发电机及电动车。

为了达到上述目的，本发明一种电动车直流双体马达发电机，包括金属外壳、电源输入口、两个发电机输出口、接电碳刷组件、转子、永磁带、两组有效线圈以及两组磁感线圈；所述金属外壳由圆柱形侧面以及左右对称的两水平底面围合形成装置电机其他组件的腔体，所述电源输入口从金属外壳的圆柱形侧面中间进入腔体中，并通过接电碳刷组件分别与左右两边的有效线圈连接，所述永磁带环绕在金属外壳圆柱形侧面的内壁上；使用者发出制动操作指令，电源通过电源输入口输入电能，接电碳刷组件与有效线圈将电能转化为动能并带动转子转动，转子转动带动电动车轮毂转动，电动车运行，同时转子高速运转带动左右两边的磁感线圈转动，在永磁带的作用下磁感线圈发电并将电量通过左右两发电机输出口输出至电源作为电能使用。

其中，所述接电碳刷组件包括碳刷导电柱以及碳刷固定座，所述碳刷固定座设置在转子上，所述碳刷导电柱固定在碳刷固定座上且两端分别与左右两边的有效线圈电连接。

其中，该马达发电机还包括第一出电碳刷组件和第二出电碳刷组件，所述第一碳刷组件一端与左边的磁感线圈电连接，且另一端与左边的发电机输出口连接；所述第二碳刷组件一端与右边的磁感线圈电连接，且另一端与右边的发电机输出口连接。

其中，该马达发电机还包括转轴以及两个轴心连接孔，所述轴心连接孔分别设置在金属外壳两端底面的中间位置，所述转轴穿过两个轴心连接孔贯穿金属外壳，所述有效线圈以及磁感线圈均设置在转轴上。

其中，该马达发电机还包括进行磁感线圈固定的容线筒，所述容线筒为圆柱状容线筒，所述磁感线圈纵向环绕在容线筒的弧面上，线头连接处为容线筒水平底面的中心位置。

其中，该马达发电机的电压值24V，功率为150W，为所述有效线圈导体数为15m输入线圈,所述磁感线圈导体数为16m磁感线圈,有效线圈与磁感线圈均为两组，总共线圈为62m。

其中，所述电源与碳刷组件之间通过引线电连接，所述电源与碳刷组件之间还包括驱动器，使用者发出制动操作指令时，使所述驱动器将电流从电源引向有效线圈。

其中，所述电源为直流电电源，所述磁感线圈产生的电流也为直流电流。

本发明的一种带直流双体马达发电机的电动车，包括车轮支撑架、轴承、车轮、端盖、分体式减速机以及带直流双体马达发电机，其中车轮支撑架具有通孔，车轮支撑架与轴承内缘固定套接，轴承外缘与车轮固定套接；其中分体式减速机输出轴一端与所述马达连接，另一端与所述制动装置连接，所述马达、直交减速机、车轮支撑架、同轴减速机、端盖、车轮，通过连接件联结成一个整体；

所述带直流双体马达发电机包括金属外壳、电源输入口、两个发电机输出口、接电碳刷组件、转子、永磁带、两组有效线圈以及两组磁感线圈；所述金属外壳由圆柱形侧面以及左右对称的两水平底面围合形成装置电机其他组件的腔体，所述电源输入口从金属外壳的圆柱形侧面中间进入腔体中，并通过接电碳刷组件分别与左右两边的有效线圈连接，所述永磁带环绕在金属外壳圆柱形侧面的内壁上。

其中，所述接电碳刷组件包括碳刷导电柱以及碳刷固定座，所述碳刷固定座设置在转子上，所述碳刷导电柱固定在碳刷固定座上且两端分别与左右两边的有效线圈电连接。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，本发明的直流双体马达发电机通过同时设置有效线圈和磁感线圈，从而使得原有的马达既具备电机的功能又具备发电机的功能，在实现马达将电能转化成动能的同时，同时可以通过磁场产生电能，以供电动车继续使用。这样的设计方式就可以充分运用利用电能与动能的转化，达到了节约能源的效果。本发明的直流双体马达发电机的集成效果比普通同功率电动机的输出力矩增大了一倍，形成双体每组发电量33％的情况下产生66％的发电总量,因磁通量的增加使电流消耗减少了一倍。

附图说明

图1为电动车直流双体马达发电机的结构示意图。

主要元件符号说明如下：

10、金属外壳              11、电源输入口

12、发电机输出口          13、接电碳刷组件

14、转子                  15、永磁带

16、有效线圈              17、磁感线圈

18、第一出电碳刷组件      19、第二出电碳刷组件

20、转轴

具体实施方式

为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。

请参阅图1，一种电动车直流双体马达发电机，包括金属外壳10、电源输入口11、两个发电机输出口12、接电碳刷组件13、转子14、永磁带15、两组有效线圈16以及两组磁感线圈17；所述金属外壳10由圆柱形侧面以及左右对称的两水平底面围合形成装置电机其他组件的腔体，所述电源输入口11从金属外壳10的圆柱形侧面中间进入腔体中，并通过接电碳刷组件13分别与左右两边的有效线圈16连接，所述永磁带15环绕在金属外壳10圆柱形侧面的内壁上；使用者发出制动操作指令，电源通过电源输入口11输入电能，接电碳刷组件13与有效线圈16将电能转化为动能并带动转子14转动，转子14转动带动电动车轮毂转动，电动车运行，同时转子14高速运转带动左右两边的磁感线圈17转动，在永磁带15的作用下磁感线圈17发电并将电量通过左右两发电机输出口12输出至电源作为电能使用。

在本实施例中，所述接电碳刷组件13包括碳刷导电柱以及碳刷固定座，所述碳刷固定座设置在转子14上，所述碳刷导电柱固定在碳刷固定座上且两端分别与左右两边的有效线圈16电连接。

在本实施例中，该马达发电机还包括第一出电碳刷组件18和第二出电碳刷组件19，所述第一碳刷组件一端与左边的磁感线圈17电连接，且另一端与左边的发电机输出口12连接；所述第二碳刷组件一端与右边的磁感线圈17电连接，且另一端与右边的发电机输出口12连接。

在本实施例中，该马达发电机还包括转轴20以及两个轴心连接孔，所述轴心连接孔分别设置在金属外壳10两端底面的中间位置，所述转轴20穿过两个轴心连接孔贯穿金属外壳10，所述有效线圈16以及磁感线圈17均设置在转轴20上。

在本实施例中，该马达发电机还包括进行磁感线圈17固定的容线筒，所述容线筒为圆柱状容线筒，所述磁感线圈17纵向环绕在容线筒的弧面上，线头连接处为容线筒水平底面的中心位置。

在本实施例中，为所述有效线圈16导体数为15m输入线圈,所述磁感线圈17导体数为16m磁感线圈17,有效线圈16与磁感线圈17均为两组，总共线圈为62m。

在本实施例中，所述电源与碳刷组件之间通过引线电连接，所述电源与碳刷组件之间还包括驱动器，使用者发出制动操作指令时，使所述驱动器将电流从电源引向有效线圈16。

在本实施例中，所述电源为直流电电源，所述磁感线圈17产生的电流也为直流电流，该马达发电机的电压值24V，功率为150W。

本发明的一种带直流双体马达发电机的电动车，包括车轮支撑架、轴承、车轮、端盖、分体式减速机以及带直流双体马达发电机，其中车轮支撑架具有通孔，车轮支撑架与轴承内缘固定套接，轴承外缘与车轮固定套接；其中分体式减速机输出轴一端与所述马达连接，另一端与所述制动装置连接，所述马达、直交减速机、车轮支撑架、同轴减速机、端盖、车轮，通过连接件联结成一个整体；

所述带直流双体马达发电机包括金属外壳10、电源输入口11、两个发电机输出口12、接电碳刷组件13、转子14、永磁带15、两组有效线圈16以及两组磁感线圈17；所述金属外壳10由圆柱形侧面以及左右对称的两水平底面围合形成容置电机其他组件的腔体，所述电源输入口11从金属外壳10的圆柱形侧面中间进入腔体中，并通过接电碳刷组件13分别与左右两边的有效线圈16连接，所述永磁带15环绕在金属外壳10圆柱形侧面的内壁上。

在本实施例中，所述接电碳刷组件13包括碳刷导电柱以及碳刷固定座，所述碳刷固定座设置在转子14上，所述碳刷导电柱固定在碳刷固定座上且两端分别与左右两边的有效线圈16电连接。

本发明4V/150W双体马达发电机与普通同功率电机的转矩和电流消耗与发电的计算比较分析

1.引用电磁转矩公式：T＝CTΦI

2.公式T为：电动转矩，

CT的计算：CT＝公式CT为电动系统机构的有关常数，

CT为：电动系统结构的有关常数，

Φ为：磁通，

I为：额定电流公式分解：

P为：为磁极对数，

N为：为绕组的有效导体数：

2πa为：弧度/秒(rad/s)

A为：为绕组的支路数，

3.24V/150W“双体马达发电机”与普通功率单机电动机的相同系数为：

磁极对数

P为：2绕组的支路24V数

A为：1弧度/秒(rad/s)为2πa

4.24V/150W“双体马达发电机”的有效线圈16导体数为15m输入线圈,和15m磁感线圈17,共为31m,乘以两组,合共为62m。同功率普通电机因沒有自带发电部份，其有效线圈16导体数为15m。

5.分别代入结构有关常数公式

24V/150W“双体马达发电机”的结构

有关常数为： $\mathrm{CT}=\frac{\mathrm{pN}}{2\mathrm{\πa}}=\frac{2\×30}{6.28\×1}=10.46$

CT＝10.46x 33％有效发电率x 2组双体电机＝有效发电率66％

②普通同功率电动机结构的有关常数为：

$\mathrm{CT}=\frac{\mathrm{pN}}{2\mathrm{\πa}}=\frac{2\×15}{6.28\×1}=4.78$

6.24V/150W“双体马达发电机”的设定磁通Φ＝0.7539(wb)

普通同功率电动机得设定磁通为Φ＝0.37695(wb)

6.利用转矩公式T＝CT*Φ*I分别计算两种机型各自的转矩大小和电流大小。

①已知普通同功率电机的CT＝5.046Φ＝0.37695(wb)额定电流I＝7.3A代入T＝CTΦI＝5.046×0.37695×7.3A＝13.7N·M≈14N·M

②已知24V/150W集成机组的CT＝10.92Φ＝0.7539(wb)因磁通Φ比普通同功率电机增加一倍，故额定电流为：

$I=\frac{T}{\mathrm{CT\Φ}}=\frac{14}{5.046\×0.7539}=3.68A$

与普通同功率电机电流消耗相比7.3A-3.68A＝3.62A,减少了一倍(50％)

③“双体马达发电机”转矩T＝CTΦI已知CT＝10.46，Φ＝0.7539I＝3.68A

即T＝CT*Φ*I＝10.46×0.7539×3.68A＝29.01N·M≈29N·M

计算结果：通过以上数据分析“双体马达发电机”的集成效果比普通同功率电动机得输出力矩增大了一倍，形成双体每组发电量33％的情况下产生66％的发电总量,因磁通量的增加使电流消耗减少了一倍。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电动车直流双体马达发电机，其特征在于，包括金属外壳、电源输入口、两个发电机输出口、接电碳刷组件、转子、永磁带、两组有效线圈以及两组磁感线圈；所述金属外壳由圆柱形侧面以及左右对称的两水平底面围合形成装置电机其他组件的腔体，所述电源输入口从金属外壳的圆柱形侧面中间进入腔体中，并通过接电碳刷组件分别与左右两边的有效线圈连接，所述永磁带环绕在金属外壳圆柱形侧面的内壁上；使用者发出制动操作指令，电源通过电源输入口输入电能，接电碳刷组件与有效线圈将电能转化为动能并带动转子转动，转子转动带动电动车轮毂转动，电动车运行，同时转子高速运转带动左右两边的磁感线圈转动，在永磁带的作用下磁感线圈发电并将电量通过左右两发电机输出口输出至电源作为电能使用。

2.根据权利要求1所述的电动车直流双体马达发电机，其特征在于，所述接电碳刷组件包括碳刷导电柱以及碳刷固定座，所述碳刷固定座设置在转子上，所述碳刷导电柱固定在碳刷固定座上且两端分别与左右两边的有效线圈电连接。

3.根据权利要求1所述的电动车直流双体马达发电机，其特征在于，该马达发电机还包括第一出电碳刷组件和第二出电碳刷组件，所述第一碳刷组件一端与左边的磁感线圈电连接，且另一端与左边的发电机输出口连接；所述第二碳刷组件一端与右边的磁感线圈电连接，且另一端与右边的发电机输出口连接。

4.根据权利要求1所述的电动车直流双体马达发电机，其特征在于，该马达发电机还包括转轴以及两个轴心连接孔，所述轴心连接孔分别设置在金属外壳两端底面的中间位置，所述转轴穿过两个轴心连接孔贯穿金属外壳，所述有效线圈以及磁感线圈均设置在转轴上。

5.根据权利要求1所述的电动车直流双体马达发电机，其特征在于，该马达发电机还包括进行磁感线圈固定的容线筒，所述容线筒为圆柱状容线筒，所述磁感线圈纵向环绕在容线筒的弧面上，线头连接处为容线筒水平底面的中心位置。

6.根据权利要求1所述的电动车直流双体马达发电机，其特征在于，该马达发电机的电压值24V，功率为150W，所述有效线圈导体数为15m输入线圈, 所述磁感线圈导体数为16m磁感线圈, 有效线圈与磁感线圈均为两组，总共线圈为62m。

7.根据权利要求1所述的电动车直流双体马达发电机，其特征在于，所述电源与碳刷组件之间通过引线电连接，所述电源与碳刷组件之间还包括驱动器，使用者发出制动操作指令时，使所述驱动器将电流从电源引向有效线圈。

8.根据权利要求1所述的电动车直流双体马达发电机，其特征在于，所述电源为直流电电源，所述磁感线圈产生的电流也为直流电流。

9.一种带直流双体马达发电机的电动车，其特征在于，包括车轮支撑架、轴承、车轮、端盖、分体式减速机以及带直流双体马达发电机，其中车轮支撑架具有通孔，车轮支撑架与轴承内缘固定套接，轴承外缘与车轮固定套接；其中分体式减速机输出轴一端与所述马达连接，另一端与所述制动装置连接，所述马达、直交减速机、车轮支撑架、同轴减速机、端盖、车轮，通过连接件联结成一个整体；

所述带直流双体马达发电机包括金属外壳、电源输入口、两个发电机输出口、接电碳刷组件、转子、永磁带、两组有效线圈以及两组磁感线圈；所述金属外壳由圆柱形侧面以及左右对称的两水平底面围合形成装置电机其他组件的腔体，所述电源输入口从金属外壳的圆柱形侧面中间进入腔体中，并通过接电碳刷组件分别与左右两边的有效线圈连接，所述永磁带环绕在金属外壳圆柱形侧面的内壁上。

10.根据权利要求9所述的带直流双体马达发电机的电动车，其特征在于，所述接电碳刷组件包括碳刷导电柱以及碳刷固定座，所述碳刷固定座设置在转子上，所述碳刷导电柱固定在碳刷固定座上且两端分别与左右两边的有效线圈电连接。