CN105762974A - 磁源助力式辅助车轮 - Google Patents

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解恭谦
王中秋
解东骥
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Abstract

本发明公开了一种磁源助力式辅助车轮，包括主轴、磁源助力器、轮毂和轮胎，所述磁源助力器安装在主轴中部，主轴两端用于连接车架，所述轮毂内圈与磁源助力器的转动部件外缘同轴固定，所述轮胎安装在轮毂外圈；通过与辅助车轮配套安装磁源助力器，磁源助力器的转动部件连接电动车辅助车轮的轮毂，通过磁源助力器为辅助车轮的轮毂提供驱动力，磁源助力器利用电磁铁产生磁场，通过磁力驱动其转动部件转动，更加节能环保，改善电动车辆的续航能力。

Description

磁源助力式辅助车轮
技术领域
本发明涉及新能源利用技术领域，尤其涉及一种磁源助力式辅助车轮。
背景技术
目前，世界上很多国家都在开发新能源，比如风力发电、太阳能发电、水力发电等。但是由于受科学技术水平的限制，目前新能源的开发利用还远远不能满足人们生产生活需要，传统能源消耗还是目前能源消费的主体。就目前看，研究能够减少传统能源消耗的节能装置，应该还是科技开发的主流；各类动力都会造成不同的环境污染尤其大型运输车辆会造成的二氧化氮污染更大；电作为应用最为广泛的动力能源，新能源与环保越来越受到重视；在当今磁动力的智能化控制方面也是日新月异，同时，电能是当今社会推崇的一种清洁能源。
电动车，即电力驱动车，又名电驱车。电动车分为交流电动车和直流电动车。通常说的电动车是以电池作为能量来源，通过控制器、电机等部件，将电能转化为机械能运动，以控制电流大小改变速度的车辆，目前在国内大面积使用的电动自行车也是电动车的一种，同时随着蓄电池和控制系统的持续发展，电动汽车已经逐步走向市场，但是由于蓄电池本身的限制，导致目前电动汽车因续航能力差而不被市场看好。
诚然，对于电动汽车或者电动自行车而言，蓄电池对其续航能力具有关键性的影响，但是，任何机械装置都存在不同程度的摩擦阻力，如果能够将驱动轮或者辅助轮与轴类零件的摩擦阻力降到最低，或者与辅助轮配套安装助力装置，在极少耗能的前提下起到辅助驱动的作用，那么将在一定程度上改变电动车辆续航能力差的现象，也是本领域急需解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种磁源助力式辅助车轮，通过与辅助车轮配套安装磁源助力器，磁源助力器的转动部件连接电动车辅助车轮的轮毂，通过磁源助力器为辅助车轮的轮毂提供驱动力，磁源助力器利用电磁铁产生磁场，通过磁力驱动其转动部件转动，更加节能环保，改善电动车辆的续航能力。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种磁源助力式辅助车轮，包括主轴、磁源助力器、轮毂和轮胎，所述磁源助力器安装在主轴中部，主轴两端用于连接车架，所述轮毂内圈与磁源助力器的转动部件外缘同轴固定，所述轮胎安装在轮毂外圈。
所述磁源助力器包括借助于轴套固定安装在主轴上的磁偏移式静动平衡转子、与磁偏移式静动平衡转子同轴安装的内嵌环形磁铁、对称安装在磁偏移式静动平衡转子两侧的电磁装置和驱动装置，所述轮毂与磁偏移式静动平衡转子同轴固定安装，磁偏移式静动平衡转子借助于轴套与主轴滑动配合，所述轮毂与磁偏移式静动平衡转子同轴固定安装，所述电磁装置包括一侧开口的圆形壳体和固定安装在圆形壳体内的至少三套可控电磁铁，所述圆形壳体借助于轴承与主轴同轴安装，两套电磁装置的开口相对设置，两套电磁装置内侧安装的可控电磁铁数量相同、且两两相对安装，电磁装置内侧的可控电磁铁绕主轴的轴线均布。
所述内嵌环形磁铁为C形，内嵌环形磁铁的断面呈三角形、且其厚度自一端向另外一端呈递增。
所述驱动装置包括开关电源、电流驱动模块、转速侦测模块和电压跟随模块，所述电压跟随模块用于连接调速器，电流驱动模块通过电磁驱动电路驱动可控电磁铁，所述转速侦测模块输入端连接霍尔传感器，霍尔传感器用于侦测轮毂转速，所述转速侦测模块依次连接计数比较模块、角位运算模块和上电复位模块，所述电流驱动模块依次连接缓冲输出模块、脉宽调整模块和看门狗模块，所述电压跟随模块依次连接分差输出模块、速度跟随模块和欠速输出模块，所述角位运算和速度跟随模块为脉宽调整模块输入信号，所述分差输出模块连接计数比较模块。
所述驱动装置还包括磁强度侦测模块，磁强度侦测模块包括磁强度侦测IC模块、跟随运算模块、脉宽鉴相模块、缓冲器和时钟，所述缓冲器信号端连接角位运算模块，所述脉宽鉴相模块连接计数比较模块和分差输出模块，所述开关电源为驱动装置供电。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：通过与辅助车轮配套安装磁源助力器，磁源助力器的转动部件连接电动车辅助车轮的轮毂，通过磁源助力器为辅助车轮的轮毂提供驱动力，磁源助力器利用电磁铁产生磁场，通过磁力驱动其转动部件转动，更加节能环保，改善电动车辆的续航能力；另外一方面，与磁源助力器配套安装驱动装置，驱动装置实时监测轮毂转速，并根据轮毂转速和磁偏移式静动平衡转子所处的位置控制对应位置的可控电磁铁的磁极，实现利用可控电磁铁形成的磁场推动磁偏移式静动平衡转子旋转，并能够顺利通过死点。
附图说明
图1是本发明的驱动装置原理框图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是内嵌环形磁铁结构示意图；
图4式图3的左视图；
其中：1、偏移式静动平衡转子；2、右侧圆形壳体；3、主轴；4、轴承；5、可控电磁铁组合器；6、可控电磁铁；7、内嵌环形磁铁；8、左侧圆形壳体；9、轴套；10、驱动装置；11、磁极定位器；12、配重；13、轮毂。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图2所示，本发明公开了一种磁源助力式辅助车轮，包括主轴3、磁源助力器、轮毂13和轮胎，所述磁源助力器安装在主轴3中部，主轴3两端用于连接车架，所述轮毂13内圈与磁源助力器的转动部件外缘同轴固定，所述轮胎安装在轮毂13外圈；所述磁源助力器包括借助于轴套9固定安装在主轴3上的磁偏移式静动平衡转子1、与磁偏移式静动平衡转子1同轴安装的内嵌环形磁铁7、对称安装在磁偏移式静动平衡转子1两侧的电磁装置和驱动装置10，所述轮毂13与磁偏移式静动平衡转子1同轴固定安装，磁偏移式静动平衡转子1借助于轴套9与主轴3滑动配合，所述轮毂13与磁偏移式静动平衡转子1同轴固定安装，所述电磁装置包括一侧开口的圆形壳体和固定安装在圆形壳体内的至少三套可控电磁铁6，所述圆形壳体借助于轴承与主轴3同轴安装，圆形壳体分为左侧圆形壳体8和右侧圆形壳体2，两套电磁装置的开口相对设置，两套电磁装置内侧安装的可控电磁铁6数量相同、且两两相对安装，电磁装置内侧的可控电磁铁6绕主轴3的轴线均布；所述内嵌环形磁铁7为C形，内嵌环形磁铁7的断面呈三角形、且其厚度自一端向另外一端呈递增，内嵌环形磁铁较厚的一端为强磁力端，较薄的一端为弱磁力端，可控电磁铁的外侧安装配重铅12，可控电磁铁还配套安装可控电磁铁组合器。
所述驱动装置10包括开关电源、电流驱动模块、转速侦测模块和电压跟随模块，所述电压跟随模块用于连接调速器，电流驱动模块通过电磁驱动电路驱动可控电磁铁6，所述转速侦测模块输入端连接霍尔传感器，霍尔传感器用于侦测轮毂13转速，所述转速侦测模块依次连接计数比较模块、角位运算模块和上电复位模块，所述电流驱动模块依次连接缓冲输出模块、脉宽调整模块和看门狗模块，所述电压跟随模块依次连接分差输出模块、速度跟随模块和欠速输出模块，所述角位运算和速度跟随模块为脉宽调整模块输入信号，所述分差输出模块连接计数比较模块；所述驱动装置10还包括磁强度侦测模块，磁强度侦测模块包括磁强度侦测IC模块、跟随运算模块、脉宽鉴相模块、缓冲器和时钟，所述缓冲器信号端连接角位运算模块，所述脉宽鉴相模块连接计数比较模块和分差输出模块，所述开关电源为驱动装置10供电。
在具体应用过程中，内嵌环形磁铁7从磁力弱端相对于磁力强端产生磁偏移力，内嵌环形磁铁7和可控电磁铁6之间磁极相互吸引，内嵌环形磁铁7两端之间的磁偏移力形成磁移动力，有利于提高输出扭矩；可控电磁铁6和配重铅12之间设置有可控电磁铁组合器5，当内嵌环形磁铁7磁力移动到可控电磁铁6的磁吸引力最大时，可控电磁铁组合器5和偏移式静动平衡转子1上面的磁极定位器11相互作用，改变磁力线方向，使内嵌环形磁铁7磁力和可控电磁铁6的磁吸引力最大点消失，方便偏移式静动平衡转子1的磁吸力最大点在惯性和外驱动力的作用下顺利通过，消除了死点位置。
总之，本发明通过在磁偏移式静动平衡转子的中部嵌有内嵌环形磁铁，内嵌环形磁铁的一侧开有磁铁豁口，内嵌环形磁铁的一端设置有磁力强端，内嵌环形磁铁的另一端设置有磁力弱端，内嵌环形磁铁两端的磁力分布不同，有利于内嵌环形磁铁从磁力弱端相对于磁力强端产生磁偏移力，内嵌环形磁铁和可控电磁铁之间磁极相互吸引，内嵌环形磁铁两端之间的磁偏移力形成磁移动力，有利于提高输出扭矩，可控电磁铁设置有可控电磁铁组合器，当内嵌环形磁铁磁力移动到可控电磁铁的磁吸引力最大时，可控电磁铁组合器和偏移式静动平衡转子上面的磁极定位器相互作用，改变磁力线方向，使内嵌环形磁铁磁力和可控电磁铁的磁吸引力最大点消失，有利于偏移式静动平衡转子的磁吸力最大点在惯性和外驱动力的作用下顺利通过；左侧圆形壳体内壁四周的可控电磁铁与右侧圆形壳体内壁四周的可控电磁铁数量相等，左侧圆形壳体内壁四周的可控电磁铁与右侧圆形壳体壁四周的可控电磁铁位置相对应，可控电磁铁和可控电磁铁组合器配合，有利于根据不同的需求形成不同的磁极分配方式，并保持偏移式静动平衡转子的稳定运行；内嵌环形磁铁的厚度均匀变化，可以使用相同的材料制成内嵌环形磁铁，同时形成内嵌环形磁铁两端不同的磁力分布，有利于降低加工成本。
通过与辅助车轮配套安装磁源助力器，磁源助力器的转动部件连接电动车辅助车轮的轮毂，通过磁源助力器为辅助车轮的轮毂提供驱动力，磁源助力器利用电磁铁产生磁场，通过磁力驱动其转动部件转动，更加节能环保，改善电动车辆的续航能力；另外一方面，与磁源助力器配套安装驱动装置，驱动装置实时监测轮毂转速，并根据轮毂转速和磁偏移式静动平衡转子所处的位置控制对应位置的可控电磁铁的磁极，实现利用可控电磁铁形成的磁场推动磁偏移式静动平衡转子旋转。

Claims (5)

1.一种磁源助力式辅助车轮，其特征在于：包括主轴(3)、磁源助力器、轮毂(13)和轮胎，所述磁源助力器安装在主轴(3)中部，主轴(3)两端用于连接车架，所述轮毂(13)内圈与磁源助力器的转动部件外缘同轴固定，所述轮胎安装在轮毂(13)外圈。
2.根据权利要求1所述的磁源助力式辅助车轮，其特征在于：所述磁源助力器包括借助于轴套(9)固定安装在主轴(3)上的磁偏移式静动平衡转子(1)、与磁偏移式静动平衡转子(1)同轴安装的内嵌环形磁铁(7)、对称安装在磁偏移式静动平衡转子(1)两侧的电磁装置和驱动装置(10)，所述轮毂(13)与磁偏移式静动平衡转子(1)同轴固定安装，磁偏移式静动平衡转子(1)借助于轴套(9)与主轴(3)滑动配合，所述轮毂(13)与磁偏移式静动平衡转子(1)同轴固定安装，所述电磁装置包括一侧开口的圆形壳体和固定安装在圆形壳体内的至少三套可控电磁铁(6)，所述圆形壳体借助于轴承与主轴(3)同轴安装，两套电磁装置的开口相对设置，两套电磁装置内侧安装的可控电磁铁(6)数量相同、且两两相对安装，电磁装置内侧的可控电磁铁(6)绕主轴(3)的轴线均布。
3.根据权利要求2所述的磁源助力式辅助车轮，其特征在于：所述内嵌环形磁铁(7)为C形，内嵌环形磁铁(7)的断面呈三角形、且其厚度自一端向另外一端呈递增。
4.根据权利要求3所述的磁源助力式辅助车轮，其特征在于：所述驱动装置(10)包括开关电源、电流驱动模块、转速侦测模块和电压跟随模块，所述电压跟随模块用于连接调速器，电流驱动模块通过电磁驱动电路驱动可控电磁铁(6)，所述转速侦测模块输入端连接霍尔传感器，霍尔传感器用于侦测轮毂(13)转速，所述转速侦测模块依次连接计数比较模块、角位运算模块和上电复位模块，所述电流驱动模块依次连接缓冲输出模块、脉宽调整模块和看门狗模块，所述电压跟随模块依次连接分差输出模块、速度跟随模块和欠速输出模块，所述角位运算和速度跟随模块为脉宽调整模块输入信号，所述分差输出模块连接计数比较模块。
5.根据权利要求4所述的磁源助力式辅助车轮，其特征在于：所述驱动装置(10)还包括磁强度侦测模块，磁强度侦测模块包括磁强度侦测IC模块、跟随运算模块、脉宽鉴相模块、缓冲器和时钟，所述缓冲器信号端连接角位运算模块，所述脉宽鉴相模块连接计数比较模块和分差输出模块，所述开关电源为驱动装置(10)供电。
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