CN111660796A - 车轮发电与供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车轮发电与供电系统，包括外转子装置、内定子装置、机座装置、制动装置、轮毂和悬架组成，轮毂与机座装置相连，悬架设在轮毂的一侧，内定子装置与机座装置相连，外转子装置与内定子装置转动连接，外转子装置转动时，与内定子装置形成切割磁感线过程，从而进行发电。本发明通过合理的安装方式，当车辆的车轮转动时，可以带动外转子装置转动，外转子装置转动时，机座装置和内定子装置相对于外转子装置不运动，因此内定子装置可以切割外转子装置的磁感线，从而产生电流，产生的电流可以通过蓄电池进行存储。因此，当车辆行驶时，车轮旋转带动本发明进行发电，发电后可以进行供电，对车辆起到续航的作用，可以节省能源和减少污染。

Description

车轮发电与供电系统

技术领域

本发明属于交通工具机械设备发电技术领域，具体涉及一种车轮发电与供电系统。

背景技术

随着人们的生活水平的不断提高，汽车已成为主要的交通工具，同时也推动了汽车制造水平的不断提高。但是，现有的汽车依然存在严重的缺陷，汽车尾气从排气管排出的废气。废气中含有不同种类的化合物，其中对人危害最大的有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅的化合物及颗粒物；造成环境受到严重的污染，现有的新能源汽车及电动汽车也受到续航里程局限和充电的问题。

现有的电动汽车在行驶过程中，其车轮一直在运行，运行过程中需要消耗电能，蓄电池放电驱动电机运行，电机通过传动装置带动汽车车轮转动，但是，汽车车轮在转动过程中，蓄电池并没有外部的电能充入，因此，现有的电动汽车的续航始终是一个问题。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种车轮发电与供电系统。

根据本发明的一个方面，提供了一种车轮发电与供电系统，包括外转子装置、内定子装置、机座装置、轮毂和悬架，轮毂与机座装置相连，悬架设在轮毂的一侧，内定子装置与机座装置相连，外转子装置与内定子装置转动连接，外转子装置转动时，与内定子装置形成切割磁感线过程，从而进行发电。

本发明中，通过合理的安装方式，当车辆的车轮转动时，可以带动外转子装置转动，外转子装置转动时，机座装置和内定子装置相对于外转子装置不运动，因此，内定子装置可以切割外转子装置的磁感线，从而产生电流，产生的电流可以通过蓄电池进行存储。因此，当车辆行驶时，车轮旋转带动本发明进行发电，发电后可以进行供电，增加新的电力来源，对车辆起到续航的作用，可以节省能源和减少污染。

本发明可以充分利用现有车辆的基础设备及相关配件，将本发明安装在现有车辆上，可以在车辆底盘前后车架两边的车轮上安装本发明。电动车辆由蓄电池可以放电给电机供电，当电机运转牵引车辆行驶拖动车轮旋转产生动力，车轮旋转可以带动本发明发电供电，发电机发出的电能通过供电系统向车辆电机供电，带动车辆行驶续航，车辆行驶向前运动所产生的机械能，通过传动机构牵引车轮旋转，车轮旋转带动本发明发电，从而产生循环的效果，提高电动车辆的续航能力。

在一些实施方式中，还包括车架悬挂，车架悬挂设在轮毂的一侧。由此，车架悬挂可以固定在车辆的车架上，使得车轮转动时，外转子装置也相应的转动，机座装置、内定子装置和车架悬挂则不会转动，因此，外转子装置相应于内定子装置转动，从而切割磁感线，并产生电流。

在一些实施方式中，外转子装置包括轮辋、外转子机壳、外转子磁轭和永磁体磁极，轮辋、外转子机壳、外转子磁轭和永磁体磁极从外至内依次设置，轮辋转动时，带动外转子机壳、外转子磁轭和永磁体磁极转动，与内定子装置形成切割磁感线过程，并进行发电。

在一些实施方式中，内定子装置包括定子绕组线圈、内定子铁芯和电子控制器，定子绕组线圈套在内定子铁芯上，内定子铁芯设在机座装置上，电子控制器与内定子铁芯的一侧相连，外转子磁轭和永磁体磁极转动时，定子绕组线圈切割永磁体磁极的磁感线，产生的电流通过电子控制器进行发电。

在一些实施方式中，机座装置包括车轴、车轴轴承、内机座和外机座，车轴与车轴轴承转动连接，车轴轴承设在内机座和外机座之间，外机座套在内机座上。由此，电机通过传动机构带动车轴转动，车轴转动时，可以带动外转子机壳转动，内定子装置进行切割磁感线。

在一些实施方式中，机座装置还包括机壳轴承，机壳轴承设在外转子机壳和外机座之间。外转子机壳可以通过机壳轴承绕着外机座转动。

在一些实施方式中，还包括制动装置，制动装置包括制动卡钳和制动盘，制动盘的一侧与外转子机壳及轮辋相连，制动卡钳的一端固定在悬架上，另一端用于卡住制动盘。由此，制动卡钳可以卡住制动盘，使得制动盘无法转动，也即是外转子机壳无法转动，最终将车轮进行刹车。

在一些实施方式中，还包括万向节，车轴的一端与万向节铰接，另一端与外转子机壳相连。由此，通过万向节可以将车轴车辆的驱动机构连接起来。

在一些实施方式中，还包括导线束、控制器、逆变稳压器、电器配电箱、充电控制器、蓄电池和车辆电机，控制器通过导线束电子控制器电连接，逆变稳压器与控制器电连接，逆变稳压器分别与电器配电箱、充电控制器和车辆电机电连接，蓄电池与充电控制器电连接。通过上述的部件，可以将产生的电流储存至蓄电池中。

在一些实施方式中，还包括轮胎，轮胎套在轮辋上。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的车轮发电与供电系统的结构示意图；

图2为图1所示车轮发电与供电系统隐藏部分结构的示意图；

图3为图2所示车轮发电与供电系统隐藏轮胎的结构示意图；

图4为图2所示车轮发电与供电系统另一方向的结构示意图。

图中：1-轮辋、2-外转子机壳、3-外转子磁轭、4-永磁体磁极、5-定子绕组线圈、6-内定子铁芯、7-电子控制器、8-车轴、9-车轴轴承、10-内机座、11-外机座、12-轮毂、13-悬架、14-万向节、15-导线束、16-车架悬挂、17-机壳轴承、18-制动卡钳、19-制动盘、20-轮胎、21-控制器、22-逆变稳压器、23-电器配电箱、24-充电控制器、25-蓄电池、26-车辆电机。

具体实施方式

下面将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。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

图1～图4示意性的显示了本发明一种实施方式的车轮发电与供电系统的结构。

如图1～图4所示，一种车轮发电与供电系统，包括外转子装置、内定子装置、机座装置、轮毂12和悬架13。此外，该车轮发电与供电系统还可以包括导线束15、车架悬挂16、制动卡钳18、制动盘19、控制器21、逆变稳压器22、电器配电箱23、充电控制器24、蓄电池25和车辆电机26。

轮毂12可以与机座装置相连，图1和图2中，悬架13安装在轮毂12左侧，内定子装置与机座装置相连，外转子装置与内定子装置转动连接，内定子装置安装在机座装置上，外转子装置转动时，与内定子装置形成切割磁感线过程，从而进行发电。

在本实施例中，如图1和图2所示，车架悬挂16可以安装在轮毂12的左侧或右侧，车架悬挂16可以连接固定在车辆车架上，使得车轮转动时，外转子装置也相应的转动，机座装置的部分结构、内定子装置、轮毂12和车架悬挂16则可以固定在一起，并不会转动；因此，外转子装置可以相对于内定子装置转动，从而切割磁感线，并产生电流。

在本实施例中，如图1～图3所示，外转子装置可以包括轮辋1、外转子机壳2、外转子磁轭3和永磁体磁极4，轮辋1、外转子机壳2、外转子磁轭3和永磁体磁极4从外至内依次设置，即：外转子磁轭3套在永磁体磁极4上，外转子机壳2套在外转子磁轭3上，轮辋1套在外转子机壳2上，当其中一个部件，如：轮辋1转动时，轮辋1可以依次带动外转子机壳2、外转子磁轭3和永磁体磁极4转动，外转子磁轭3和永磁体磁极4转动转动过程中，内定子装置可以切割磁感线，产生电流，从而进行发电。

在本实施例中，如图1～图3所示，内定子装置可以包括定子绕组线圈5、内定子铁芯6和电子控制器7，定子绕组线圈5可以绕在内定子铁芯6上，内定子铁芯6则可以固定安装在机座装置上，电子控制器7则可以固定安装在内定子铁芯6的右侧，外转子磁轭3和永磁体磁极4转动时，定子绕组线圈5切割永磁体磁极4的磁感线，产生的电流通过电子控制器7进行发电。

在本实施例中，机座装置可以包括车轴8、车轴轴承9、内机座10和外机座11，车轴8与车轴轴承9转动连接，车轴轴承9设在车轴8和外机座11之间，即车轴轴承9套在内机座10上，内机座10套在车轴8上，外机座11套在内机座10外(即外机座11与内机座10之间可以通过车轴轴承9连接，内机座10通过车轴轴承9绕着外机座11转动)，电机通过传动机构(传动机构为现有车辆的一种结构，此处不再赘述)带动车轴8转动，车轴8带动内机座10转动，内机座10绕着车轴轴承9转动时，可以带动外转子机壳2转动，外机座11不会转动，内定子铁芯6可以固定安装在外机座11上；因此，定子绕组线圈5可以进行切割外转子磁轭3和永磁体磁极4的磁感线。

在本实施例中，如图1～图3所示，机座装置还可以包括机壳轴承17，机壳轴承17可以安装在外转子机壳2和外机座11之间，如图1和图2所示，外转子机壳2的左侧可以通过机壳轴承17绕着外机座11转动，而外机座11本身不会转动。

在本实施例中，如图1～图3所示，制动盘19的右侧可以与外转子机壳2及轮辋1固定相连，制动卡钳18的一端可以固定安装在悬架13上，右端则可以用来卡住制动盘19，制动卡钳18可以卡住制动盘19，使得制动盘19无法转动，也即制动盘19最终可以卡住外转子机壳2及轮辋1，将车轮进行刹车。

在本实施例中，如图1～图3所示，车轴8的左端可以与万向节14铰接，右端与轮辋1相连，通过万向节14可以将车轴8车辆的驱动机构连接起来，车辆的驱动机构通过万向节14带动车轴8和内机座10转动。

在本实施例中，如图1所示，控制器21可以通过导线束15电子控制器7电连接，逆变稳压器22与控制器21电连接，逆变稳压器22分别与电器配电箱23、充电控制器24和车辆电机26电连接，蓄电池25与充电控制器24电连接。通过上述的部件，可以将产生的电流储存至蓄电池25中。

在本实施例中，还可以包括轮胎20，轮胎20套在轮辋1上。

下面对本发明整体工作流程做详细说明，当车辆行驶时，即驱动机构带动车轴8转动，车轴8带动内机座10和轮辋1转动，轮辋1则带动外转子机壳2、外转子磁轭3和永磁体磁极4转动，由于外机座11不会转动，因此，相应的定子绕组线圈5、内定子铁芯6和电子控制器7也不会转动，此时定子绕组线圈5可以切割外转子磁轭3和永磁体磁极4产生的磁感线，并产生电流，电流可以经由电子控制器7和导线束15传输至控制器21，控制器21通过导线连接逆变稳压器22，逆变稳压器22通过导线连接电器配电箱23、充电控制器24和车辆电机26，充电控制器24通过导线连接蓄电池25，因此，蓄电池25可以将电流收集并进行储存电能或者，电流也可以直接给车辆电机26使用，增加新的电力来源，从而本发明可以节约资源、多次充放电、无污染等特性，同时具有节省能耗、零排放、零污染和绿色环保的优点。

本发明利用牵引力和惯性动力原理，在车辆行驶过程中车轮转动带动本发明运转发电，在刹车时，车轮本还在转动，亦可通过惯性带动本发明进行发电。

另外，1、本发明的蓄电池25为电动车、新能源车辆、惯性动力车的电机26提供电力能量来源，电机带动车辆机械设备，以及通过传动机构带动车轴转动，最终产生，通过导线连接其它机械设备上产生二次作用。2、由蓄电池25通过其它电器设备放电给电机26供电，当电力牵引电机26运转牵动车轮旋转，本发明产生电能，本发明发出的电能，通过导线及各种电器设备，向电机26供电或者对蓄电池充电产生循环。因此，本发明具有大储能量、高储能密度、充电快捷、充放电次数无限等优点，在二次作用的循环中，产生不间断电能，不间断的电源系统领域有良好的应用前景。

当蓄电池电力不足时，可以通过电网供电给蓄电池25充电补充电能，当动力车进入到高速行驶时，本发明发出的电力，或在车辆滑行或制动时，车轮反拖电机26转动，本发明将电能存储至蓄电池25中。尤其当发动机熄火滑行时更加明显，以此延长车辆的续航里程，从而产生循环的效果，没有续航里程的限制。

本发明中，通过合理的安装方式，当车辆的车轮转动时，可以带动外转子装置转动，外转子装置转动时，机座装置和内定子装置相对于外转子装置不运动，因此内定子装置可以切割外转子装置的磁感线，从而产生电流，产生的电流可以通过蓄电池25进行存储。因此，当车辆行驶时，车轮旋转带动本发明进行发电，发电后可以进行供电，对车辆起到续航的作用，可以节省能源和减少污染。

本发明可以充分利用现有车辆的基础设备及相关配件，将本发明安装在现有车辆上，可以在车辆底盘前后车架两边的车轮上安装本发明。电动车辆的由蓄电池25可以放电给电机26供电，当电机26运转牵引车辆行驶拖动车轮旋转产生动力，车轮旋转可以带动本发明发电，出的电能通过供电系统向车辆电机26供电，带动车辆行驶续航，车辆行驶向前运动所产生的机械能，通过传动机构牵引车轮旋转，车轮旋转带动本发明发电，产生循环的效果，提高电动车辆的续航能力。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车轮发电与供电系统，其特征在于：包括外转子装置、内定子装置、机座装置、轮毂(12)和悬架(13)，所述轮毂(12)与所述机座装置相连，所述悬架(13)设在所述轮毂(12)的一侧，所述内定子装置与所述机座装置相连，所述外转子装置与所述内定子装置转动连接，所述外转子装置转动时，与所述内定子装置形成切割磁感线过程，从而进行发电。

2.根据权利要求1所述的车轮发电与供电系统，其特征在于：还包括车架悬挂(16)，所述车架悬挂(16)设在所述轮毂(12)的一侧。

3.根据权利要求2所述的车轮发电与供电系统，其特征在于：所述外转子装置包括轮辋(1)、外转子机壳(2)、外转子磁轭(3)和永磁体磁极(4)，所述轮辋(1)、外转子机壳(2)、外转子磁轭(3)和永磁体磁极(4)从外至内依次设置，所述轮辋(1)转动时，依次带动所述外转子机壳(2)、外转子磁轭(3)和永磁体磁极(4)转动，与所述内定子装置形成切割磁感线过程，并进行发电。

4.根据权利要求3所述的车轮发电与供电系统，其特征在于：所述内定子装置包括定子绕组线圈(5)、内定子铁芯(6)和电子控制器(7)，所述定子绕组线圈(5)套在所述内定子铁芯(6)上，所述内定子铁芯(6)设在所述机座装置上，所述电子控制器(7)与所述内定子铁芯(6)的一侧相连，所述外转子磁轭(3)和永磁体磁极(4)转动时，定子绕组线圈(5)切割永磁体磁极(4)的磁感线，产生的电流通过电子控制器(7)进行发电。

5.根据权利要求4所述的车轮发电与供电系统，其特征在于：所述机座装置包括车轴(8)、车轴轴承(9)、内机座(10)和外机座(11)，所述车轴(8)与所述车轴轴承(9)转动连接，所述车轴轴承(9)设在所述内机座(10)和外机座(11)之间，所述外机座(11)套在所述内机座(10)上。

6.根据权利要求5所述的车轮发电与供电系统，其特征在于：所述机座装置还包括机壳轴承(17)，所述机壳轴承(17)设在所述外转子机壳(2)和外机座(11)之间。

7.根据权利要求6所述的车轮发电与供电系统，其特征在于：还包括制动装置，制动装置包括制动卡钳(18)和制动盘(19)，所述制动盘(19)的一侧与所述外转子机壳(2)及轮辋(1)相连，所述制动卡钳(18)的一端固定在所述悬架(13)上，另一端用于卡住所述制动盘(19)。

8.根据权利要求7所述的车轮发电与供电系统，其特征在于：还包括万向节(14)，所述车轴(8)的一端与所述万向节(14)铰接，另一端与所述外转子机壳(2)相连。

9.根据权利要求8所述的车轮发电与供电系统，其特征在于：还包括导线束(15)、控制器(21)、逆变稳压器(22)、电器配电箱(23)、充电控制器(24)、蓄电池(25)和车辆电机(26)，所述控制器(21)通过导线束(15)电子控制器(7)电连接，所述逆变稳压器(22)与所述控制器(21)电连接，所述逆变稳压器(22)分别与电器配电箱(23)、充电控制器(24)和车辆电机(26)电连接，所述蓄电池(25)与所述充电控制器(24)电连接。

10.根据权利要求9所述的车轮发电与供电系统，其特征在于：还包括轮胎(20)，所述轮胎(20)套在所述轮辋(1)上。

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