CN109067098A - 一种可显示图案或文字的电机、车轮及电动车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可显示图案或文字的电机、车轮及电动车，可显示图案或文字的电机包括：包括定子、前端盖、后端盖、转子磁钢、第一感应线圈、第二感应线圈、LED灯条和轮轴，定子固定安装于轮轴上，后端盖转动安装于轮轴上，前端盖可拆卸地固定连接于后端盖上，转子磁钢处于定子的周向外围，转子磁钢与前端盖或后端盖的位置相对固定，LED灯条安装于前端盖上，第一感应线圈直接或间接安装于前端盖上，第二感应线圈安装于定子上，LED灯条包括电路板及多个LED灯珠，各LED灯珠安装于电路板上，第一感应线圈连接至电路板，电路板上安装有用于控制各LED灯珠亮灭的微控制单元。本发明结构巧妙，可通过电机显示出图案或文字。

Description

一种可显示图案或文字的电机、车轮及电动车

技术领域

本发明涉及一种可显示图案或文字的电机、车轮及电动车。

背景技术

目前的电动车，如平衡车，滑板车等，其车轮内的电机主要有两种类型，一种是纯机械式的电机，在工作旋转的过程中没有任何的显示,这类统称为纯机械电机；第二种是在工作旋转的过程中伴有灯光显示,其主要是在骑行的过程中提示信息和照明。

以上两款虽说都能实现旋转控制功能，但都存在不足。

（1）纯机械电机，无灯光效果，夜间使用，无安全提示作用。

（2）带LED（发光二极管）灯珠的电机有发光效果，但效果不理想显示单一，不能实现多样化，多种图案或文字的提示。

发明内容

本发明涉及一种可显示图案或文字的电机、车轮及电动车，在电机转动状态下，即车轮转动状态下，转动的电机能够显示出图案或文字，可以有效解决背景技术中的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种可显示图案或文字的电机，包括：包括定子、与定子相对转动的转子、安装于转子上的第一感应线圈、安装于定子上的第二感应线圈，以及，安装于转子上的用于显示图案或/及文字的显示装置，所述显示装置穿过或不穿过所述转子的转动中心，所述第一感应线圈连接所述显示装置，所述第二感应线圈连接有电源；电机被供电时，所述转子相对于所述定子发生转动，第一感应线圈和第二感应线圈发生相对转动，第一感应线圈中产生电流以向所述显示装置供电，所述显示装置跟随所述转子一起转动并显示出图案或/及文字。

通过采用上述技术方案，巧妙地将显示装置设置于电机上，利用电机的转子相对定子的转动，同时利用电与磁之间的相互转换，第一感应线圈与第二感应线圈相互转动的同时，第二感应线圈连接至电源，第一感应线圈连接至显示装置，第一感应线圈产生电流，向显示装置供电，使得转动状态下的显示装置显示出所需的图案或/及文字。

作为本发明的进一步改进，所述转子包括前端盖和后端盖，所述定子固定安装于一轮轴上，所述后端盖转动安装于轮轴上，所述定子处于前端盖和后端盖盖合后所形成的空间内，所述显示装置安装于所述前端盖上；所述第一感应线圈直接或间接安装于所述前端盖的内侧面，所述第二感应线圈安装于定子上的靠近前端盖的侧面。通过采用上述技术方案，转子包括前端盖和后端盖，第一感应线圈和第二感应线圈分别安装于前端盖的内侧面和定子上靠近前端盖的侧面，两者相对转动时，因互感生电，第一感应线圈中产生电流以向显示装置供电，两感应线圈相靠近且两者之间具有一定的安全间隔。

作为本发明的进一步改进，所述前端盖为透光部件，所述显示装置安装于前端盖的内侧面。通过采用上述技术方案，前端盖为透光部件，可将显示装置的光线透出前端盖，以供人眼观察到。

作为本发明的进一步改进，所述第一感应线圈安装于显示装置的内侧面。通过采用上述技术方案，第一感应线圈与第二感应线圈处于相对的位置，两者之间有一定的安全间隔距离，两者的高度一致，显示装置的LED灯条安装于前端盖的内侧面，第一感应线圈安装于显示装置的内侧面，转动时，显示装置可显示出图案或文字。

作为本发明的进一步改进，所述第一感应线圈以轮轴为中心，环绕轮轴呈周向向外设置，所述第二感应线圈以轮轴为中心，环绕轮轴呈周向向外设置。通过采用上述技术方案，第一感应线圈贴合于前端盖表面，呈周向向外设置，第二感应线圈贴合于定子表面，呈周向向外设置，这样设置的优点可使得两感应线圈相对转动时，感应面积较大，切割磁场的线圈有效面积增大，更易产生电流及形成稳定电压，以向显示装置供电。

作为本发明的进一步改进，第一感应线圈和第二感应线圈径向尺寸一致。通过采用上述技术方案，两感应线圈的径向尺寸一致，可使电能损失降低，提高转化率。

作为本发明的进一步改进，所述后端盖通过一轴承安装于轮轴上，轴承内圈连接轮轴，轴承外圈连接后端盖。通过采用上述技术方案，后端盖可与轮轴顺畅转动，使得转子与定子之间转动更平稳。

作为本发明的进一步改进，所述前端盖通过另一轴承安装于轮轴上，轴承内圈连接轮轴，轴承外圈连接前端盖。通过采用上述技术方案，前端盖可相对于轮轴顺畅转动，使得转子与定子之间转动更平稳。

作为本发明的进一步改进，所述显示装置包括LED灯条，所述LED灯条包括电路板及多个LED灯珠，各LED灯珠安装于电路板上，第一感应线圈连接至电路板，电路板上安装有用于控制各LED灯珠亮灭的微控制单元。通过采用上述技术方案，巧妙地将LED灯条设置于电机上，利用电机的转动，同时利用电与磁之间的相互转换，第一感应线圈与第二感应线圈相互转动的同时，第二感应线圈连接至电源，第一感应线圈连接至电路板，第一感应线圈产生电流，向LED灯条供电，同时通过微控制单元的控制，使得转动状态下的LED灯条上的各灯珠显示出所需的图案或/及文字。

作为本发明的进一步改进，所述LED灯条沿转子的径向方向设置。通过采用上述技术方案，LED灯条可为一条或多条，一条LED灯条可穿过前端盖的转动中心；多条LED灯条均布于前端盖上，每个LED灯条均沿转子径向方向设置，一端靠近转子的转动中心，另一端向转子的边缘延伸，可使得所需显示的图案或文字更为清晰，尺寸也更大；多条LED灯条也可均穿过转子的转动中心，两端向转子的边缘延伸。

作为本发明的进一步改进，电路板还设置有用于数据传输的无线通信单元。通过采用上述技术方案，电路板上可配置蓝牙或者WiFi等无线传输单元，实现无线实时的传输图片或者文本以及视频，达到动态切换电机上的图案。同样，可将手机端上的图案或文字信息经无线传输单元传输至电路板上的MCU或存储单元，以供MCU调用所需显示的图案或文字。

作为本发明的进一步改进，还包括有用于感测转子上显示装置的角度信息或位置信息或速度信息的传感单元。通过采用上述技术方案，传感单元感测到显示装置的LED灯条的角度信息/位置信息/速度信息，可反馈给微控制单元，从而可根据电机的转速来控制LED灯珠的变化频率，实现更清楚地显示图案或文字。

作为本发明的进一步改进，所述传感单元包括安装于定子上的发射装置和安装于转子上的接收装置。通过采用上述技术方案，发射装置可不断地发射信号，接收装置则可接收该信号，并将该信号反馈给电路板上的微控制单元，从而监控LED灯条的角度或位置或速度，接收装置可与电路板上的微控制单元有线或无线连接。

作为本发明的进一步改进，所述发射装置与接收装置处于同一周向位置上。通过采用上述技术方案，发射装置与接收装置处于同一周向位置，可使得接收装置在转动一圈后，与发射装置位置重合时，及时有效的接收到发射装置发射的信号。

车轮，包括上述任一项技术方案所述的可显示图案或文字的电机，转子的外围安装有轮胎。通过采用上述技术方案，车轮上安装此电机，车轮转动时，即可显示出所需显示的图案或文字。

电动车，包括上述方案所述的车轮，车轮的轮轴固定安装于电动车的车体上。通过采用上述技术方案，电动车安装此电机及车轮，可显示图案或文字，可对周围人起到警醒作用，同时也可提高娱乐功能。

相对于现有技术，本发明方案的有益之处至少有：结构巧妙，在不改变电机原有结构的基础上，巧妙地实现转动状态下的电机显示所需图案及文字，一方面起到警示作用，另一方面可提高娱乐性能，且具有一定的广告效应，便于推广应用。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一个实施例提供的一种可显示图案或文字的电机、车轮的剖面结构示意图。

图2为本发明一个实施例提供的一种可显示图案或文字的电机、车轮的正视示意图。

图3为本发明一个实施例提供的一种可显示图案或文字的电机、车轮的A-A剖面结构示意图。

图4为本发明另一个实施例提供的一种可显示图案或文字的电机、车轮的剖面结构示意图。

图5为本发明另一个实施例提供的一种可显示图案或文字的电机、车轮的正视示意图。

图6为本发明另一个实施例提供的一种可显示图案或文字的电机、车轮的剖面结构示意图。

图中：轮胎11、后端盖12、转子磁钢13、定子14、轮轴15、前端盖16、轴承17、第一感应线圈18、LED灯条19、第二感应线圈20、接收装置21、发射装置22、第二紧固孔121、凹槽面151、通孔152、第一紧固孔161。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下扣合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1

一种可显示图案或文字的电机，请参阅图1至图3，包括定子14、前端盖16、后端盖12、转子磁钢13、第一感应线圈18、第二感应线圈20、LED灯条19、传感单元和轮轴15，轮轴15为固定轴，后端盖12通过轴承安装在轮轴15的后侧一端，轮轴15的后侧末端穿过后端盖12，后端盖12在相应位置开设有供轮轴15穿过的通孔，即轮轴15上套设轴承，轮轴15的外表面过盈连接轴承内圈内表面，轴承外圈外表面上套设后端盖12，轴承外圈外表面过盈连接后端盖12，后端盖12在相应位置设置有用于轴承安装的安装腔；前端盖16通过另一轴承17安装在轮轴15的前侧一端，轮轴15的前侧末端不穿过前端盖16，即轮轴15上套设轴承17，轮轴15的外表面过盈连接轴承内圈内表面，轴承外圈外表面上套设前端盖16，轴承外圈外表面过盈连接前端盖16，前端盖16在相应位置设置有用于轴承安装的安装腔，转子磁钢13安装于前端盖16的内侧表面，可与前端盖16固定一体，且转子磁钢13处于定子14的外围。第二感应线圈20为无线发射线圈，连接有电源，当第一感应线圈和第二感应线圈相对转动时，通过电生磁感应原理, 将流经第二感应线圈的电流，以电磁的方式发射出去，第一感应线圈18为无线接收线圈，通过磁生电原理，接收第二感应线圈的电磁以转换为电流，第一感应线圈连接至电路板，以向LED灯条的电路板供电。

前端盖16和后端盖12盖合后组成一转子，可相对于定子转动。

前端盖16和后端盖12盖合后的内部，具有一用于容纳定子14等的容纳腔，前端盖16与后端盖12盖合的位置，在前端盖16上开设有第一紧固孔161，在后端盖12上开设有第二紧固孔121，第一紧固孔161与第二紧固孔121对合后可用紧固件将两端盖紧固成一体，在本实施例中，第一紧固孔161开设于前端盖的后侧面，为盲孔，第二紧固孔为通孔；在其他实施例中，第二紧固孔可开设于后端盖的前侧面，为盲孔，而第一紧固孔为通孔，同样能达到将端盖固定的目的，可根据实际需要设置相关紧固孔。定子14安装于轮轴15上，定子14上具有线圈绕组，定子靠近前端盖16的一侧表面安装第二感应线圈20以及传感单元中的发射装置22，第二感应线圈20以轮轴15为中心，环绕轮轴15设置，发射装置22位于定子14的外缘；具体地，可用尼龙扎带将第二感应线圈20固定在线圈绕组的前端面的内边缘上，或者用阻热粘合胶水将第二感应线圈20粘固在定子14上；用阻热粘合胶水将发射装置22粘固在定子14的外缘；在前端盖16靠近定子的一侧表面（即前端盖的内侧表面）安装第一感应线圈18以及传感单元中的接收装置21，第一感应线圈18以轮轴15为中心，环绕轮轴15设置，且高度对齐于第二感应线圈20的高度，接收装置21的高度对齐于发射装置22的高度。具体地，用阻热粘合胶水分别涂抹在第一感应线圈18的一侧和前端盖16的内侧面，使第一感应线圈18牢牢粘固在前端盖16的内侧面上；接收装置21也可用阻热粘合胶水粘固在前端盖16的外缘。

LED灯条19粘固在前端盖16的外侧表面，当然可在LED灯条上加盖其他透光的部件以防水或涂附防水胶等，LED灯条上具有多个LED灯珠，LED灯珠可为RGB（红绿蓝三色）灯珠，LED灯条可为RGB灯条，多个灯珠安装于一条状的电路板上，电路板上具有微控制单元，微控制单元（Microcontroller Unit；MCU），又称单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）或者单片机，是把中央处理器（Central Process Unit；CPU）的频率与规格做适当缩减，可将内存（memory）、计数器（Timer）、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。LED灯条沿前端盖16的径向方向布置，具体地，LED灯条可为一条或多条，本实施例中，请参阅图2，LED灯条为一条，穿过前端盖16的圆心，在其他实施例中，请参阅图5，多条LED灯条可均布于前端盖16上，每条LED灯条均是沿前端盖16的径向方向布置，或者，每条LED灯条的一端靠近前端盖16的转动中心，另一端向前端盖16的外围边缘延伸，LED灯条呈倾斜状布置，其长度方向不穿过前端盖的转动中心。

轮轴15为空心轴，具有一通孔152，供线束穿过，轮轴15穿过后端盖12的一端，开设有凹槽面151，用于与电动车的车体固定。

一种车轮，请参阅图1，包括上述方案的电机，前端盖16和后端盖12盖合后，轮胎11安装于前端盖16和后端盖12的外围。

一种电动车，可以为电动平衡车，滑板车等，本实施例中为平衡车，包括上述车轮，轮轴15固定安装于平衡车的车体。平衡车的车轮转动时，LED灯条显示出用户所需的图案或文字。

具体的工作过程如下：

当电机控制板给电机通电，使电机转动起来，即定子14不转，而轮胎11、前端盖16及后端盖12转动，此时相应的RGB灯条也会跟着旋转，第一感应线圈和第二感应线圈互感生电，给RGB灯条的电路板供电，当RGB灯条的电路板的电压稳定后，电路板上的MCU（微控制单元，可称为单片机）进入工作模式，在不同时刻调整每颗LED灯珠的亮灭以及颜色，由于人眼视觉暂留现象，转动的RGB灯条会呈现出所需的各种图案或文字，所需的图案或文字可存储于电路板上的存储单元中，存储单元也可集成于MCU上。

显示原理为：

当电机转动，RGB灯条也跟着转动，灯条上的MCU根据传感单元检测到的值判断RGB灯条所处的角度或位置，如RGB灯条沿前端盖径向分布，RGB灯条的长度方向穿过转动中心，传感单元中的接收装置21可处于RGB灯条长度方向上，传感单元中的发射装置22不停地给接收装置22发射信号，当接收装置21与发射装置22的位置重合（即高度方向上重合对齐）时，接收装置22接收到该信号，将该信号反馈给RGB灯条的电路板上的MCU，连续转动的RGB灯条反馈出的信号构成周期性的脉冲信号，MCU根据此周期性的脉冲信号计算出RGB灯条的转动速度/角度/位置信息中的任一信息或所有信息。

具体的，举RGB灯条的角度为例，其角度值=（360°×传感单元检测值）/N（将360度分成N等分，N值越高图像将会越清晰，本实施例中将360度分成3600等分，即N=3600）。当RGB灯条所处长度方向与转动中心的上半段竖直线的夹角为45度时，传感单元检测到的值为450，当RGB灯条所处长度方向与转动中心的上半段竖直线的夹角为90度时，传感单元检测值为900，即根据传感单元检测值可知RGB灯条所处角度值。

根据角度值，MCU可以将图像信息对应到各个RGB灯珠，控制各个RGB灯的亮灭以及颜色，当电机转速到达一定值后，由于人眼的视觉暂留现象，在视觉上呈现一副完整的画面，且呈现出的图案或文字为角度或位置固定的，不会随电机转动而产生转动；且电机转速越快，刷新率越高，视觉效果越好。RGB灯条的电路板上可配置蓝牙或者WiFi等无线传输单元，实现无线实时的传输图片或者文本以及视频，达到动态切换电机上的图案。同样，可将手机端上的图案或文字信息经无线传输单元传输至电路板上的MCU或存储单元，以供MCU调用所需显示的图案或文字。当车轮停止转动时，即RGB灯条停止转动时，MCU（微控制单元）通过传感单元检测到车轮停止转动的信号，在达到一定的时间周期后，则微控制单元切断电池供电，以节省用电。

所谓的人眼视觉暂留现象，是指人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，这种残留的视觉称“后像”，视觉的这一现象则被称为“视觉暂留”。物体在快速运动时, 当人眼所看到的影像消失后，人眼仍能继续保留其影像0.1-0.4秒左右的图像。

每个RGB灯珠在不同时刻能对应完整图案或文字中的一个图像信息，在平衡车的车轮转动过程中，不断刷新亮灭及颜色的RBG灯珠，在人眼中形成的“后像”由点至线，由线及面，可使人眼看到完整的需要显示的图案或文字。

实施例2

本实施例中，请参阅图4，前端盖16为透明部件，可供LED灯条上的LED灯珠透光，LED灯条19粘固在前端盖16的内侧表面，第一感应线圈18粘固在LED灯条的电路板的内侧表面，接收装置21也粘固于LED灯条的电路板的内侧表面，第一感应线圈的高度如实施例1中所述，对齐于第二感应线圈的高度，其他结构和原理如实施例1中所述，不再赘述。

实施例3

请参阅图6，本实施例中，前端盖16为透明部件，可供LED灯条上的LED灯珠透光，LED灯条19粘固在前端盖16的内侧表面，第一感应线圈18粘固在LED灯条的电路板的内侧表面，前端盖16与轮轴15不直接连接，取消两者之间的轴承，这样的设计可使得LED灯条穿过前端盖16的转动中心，并延伸至前端盖的边缘，保证所要显示的图案和尺寸达到最大化，而后端盖12则通过轴承17安装于轮轴15上，前端盖16与后端盖12通过紧固件连接。其他结构和原理如实施例1中所述，不再赘述。

实施例4

本实施例中，LED灯条19粘固在前端盖16的外侧表面，第一感应线圈18粘固在前端盖内侧表面，前端盖16与轮轴15不直接连接，取消两者之间的轴承，这样的设计可使得LED灯条两边缘均延伸至前端盖的边缘，保证所要显示的图案和尺寸达到最大化，而后端盖12则通过轴承17安装于轮轴15上，前端盖16与后端盖12通过紧固件连接。其他结构和原理如实施例1中所述，不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方

案的范围内。

Claims (16)

1.一种可显示图案或文字的电机，其特征在于，包括：包括定子（14）、与定子（14）相对转动的转子、安装于转子上的第一感应线圈（18）、安装于定子（14）上的第二感应线圈（20），以及，安装于转子上的用于显示图案或/及文字的显示装置，所述显示装置穿过或不穿过所述转子的转动中心，所述第一感应线圈（18）连接所述显示装置，所述第二感应线圈连接有电源；电机被供电时，所述转子相对于所述定子（14）发生转动，第一感应线圈（18）和第二感应线圈（20）发生相对转动，第一感应线圈（18）中产生电流以向所述显示装置供电，所述显示装置跟随所述转子一起转动并显示出图案或/及文字。

2.如权利要求1所述的一种可显示图案或文字的电机，其特征在于，所述转子包括前端盖（16）和后端盖（12），所述定子（14）固定安装于一轮轴（15）上，所述后端盖转动安装于轮轴（15）上，所述定子（14）处于前端盖（16）和后端盖（12）盖合后所形成的空间内，所述显示装置安装于所述前端盖（16）上；所述第一感应线圈（18）直接或间接安装于所述前端盖（16）的内侧面，所述第二感应线圈（20）安装于定子上的靠近前端盖的侧面。

3.如权利要求2所述的一种可显示图案或文字的电机，其特征在于，所述前端盖为透光部件，所述显示装置安装于前端盖（16）的内侧面。

4.如权利要求3所述的一种可显示图案或文字的电机，其特征在于，所述第一感应线圈安装于显示装置的内侧面。

5.如权利要求4所述的一种可显示图案或文字的电机，其特征在于，所述第一感应线圈以轮轴（15）为中心，环绕轮轴（15）呈周向向外设置，所述第二感应线圈以轮轴（15）为中心，环绕轮轴（15）呈周向向外设置。

6.如权利要求5所述的一种可显示图案或文字的电机，其特征在于，第一感应线圈（18）和第二感应线圈（20）径向尺寸一致。

7.如权利要求2或3或4或5或6所述的一种可显示图案或文字的电机，其特征在于，所述后端盖（12）通过一轴承安装于轮轴（15）上，轴承内圈连接轮轴（15），轴承外圈连接后端盖（12）。

8.如权利要求7所述的一种可显示图案或文字的电机，其特征在于，所述前端盖（16）通过另一轴承（17）安装于轮轴（15）上，轴承内圈连接轮轴（15），轴承外圈连接前端盖（16）。

9.如权利要求1或2或3或4或5或6或8所述的一种可显示图案或文字的电机，其特征在于，所述显示装置包括LED灯条（19），所述LED灯条包括电路板及多个LED灯珠，各LED灯珠安装于电路板上，第一感应线圈连接至电路板，电路板上安装有用于控制各LED灯珠亮灭的微控制单元。

10.如权利要求9所述的一种可显示图案或文字的电机，其特征在于，所述LED灯条（19）沿转子的径向方向设置。

11.如权利要求9所述的一种可显示图案或文字的电机，其特征在于，电路板还设置有用于数据传输的无线通信单元。

12.如权利要求1或2或3或4或5或6或8或10或11所述的一种可显示图案或文字的电机，其特征在于，还包括有用于感测转子上显示装置的角度信息或位置信息或速度信息的传感单元。

13.如权利要求12所述的一种可显示图案或文字的电机，其特征在于，所述传感单元包括安装于定子（14）上的发射装置（22）和安装于转子上的接收装置（21）。

14.如权利要求13所述的一种可显示图案或文字的电机，其特征在于，所述发射装置与接收装置处于同一周向位置上。

15.车轮，其特征在于，包括如权利要求1-14任一项所述的可显示图案或文字的电机，转子的外围安装有轮胎（11）。

16.电动车，其特征在于，包括如权利要求15所述的车轮，车轮的轮轴（15）固定安装于电动车的车体上。