CN1937364A - 可伸缩移动定子的车轮发电装置 - Google Patents

Abstract

一种可伸缩移动定子的车轮发电装置，它主要由车轮转子、轴端定子、车轮轴、定子滑槽、滑动齿条、定子离合器等构成。车轮转子由车轮、转子、风扇或离心叶轮和护罩组成。轴端定子由定子、端盖和整流器构成。定子离合器一侧安装在端盖上，一侧安装在定子上。根据车辆行驶在上坡路面或低速行驶及行驶在平坦路面或下坡路面的不同情况，可通过控制系统使定子与转子的自动分离或组合，利用车辆的潜能、惯性和自动向下俯冲力等自然能量，使本发明产生电能供使用，并且不影响车速和载重。本发明可以重复循环发电，节约能源、降低污染，可供混合动力车升级改造、重生多动力车、军用车辆及新型摩托车、自行车甚至火车的开发。

Description

可伸缩移动定子的车轮发电装置

所属技术领域

本发明涉及一种可供多种车辆应用的可伸缩移动定子的车轮发电装置，属于机电产品。

背景技术

现代社会，机动车辆基本上是以各种能源为动力，如汽车、火车、摩托车等大都是以石油、天然气、电力等做动力。特别是汽车主要以汽油、柴油或天然气为燃料，通过发动机将汽油、柴油、天燃气的热能转换成驱动动力，驱动车轮转动，从而达到汽车行驶载人载物的目的。近年来，由于社会经济的发展，各种各样的能源日益枯竭，价格上涨，如近期的石油、煤炭价格的上涨，严重的危害和制约了人类社会经济的发展。为了节约能源，一些制造商也将制造工艺提高来达到节能效果及努力降低发动机油耗。但由于自然法则，这种节能效果到底有限。近年来，电动汽车和混合动力汽车发展迅速。混合动力车采用传统的内燃机和电动机作为动力源，通过混合使用热能和电能两套系统开动汽车。目前，混合动力系统共有三种形式。串联式混合动力是一边通过发动机发电，一边通过电动机驱动车轮，发动机和电动机几乎发挥同等地作用；并联式是指发动机和电动机共同驱动车轮，可以根据不同驾驶状态使用两种动力。发动机为主动力，电动机为辅助动力，只在加速时使用，发动机的使用比例更大；混联式更有效地组合了串联式和并联式，发挥两者的优势，发动机的动力由动力分割机构分割，一部分直接驱动车轮，另一部分被用于发电，其使用比例可自由控制。说到底，混合动力汽车仍是以消耗燃油来提供动力的。它还没有充分合理利用车辆的潜在能量，只是部分利用了这种潜在能量。所谓这种汽车的潜能，是指车辆本身就具备这种能量，但在平时行驶使用中不能正常合理发挥出来。如一些汽车的设计时速可达200-300公里，可一般高速公路都限制在时速120公里，在一般的道路或在城市道路行驶，可能只有时速几十公里甚至更低。又如一些汽车标准载重为5吨，它超载时可达10吨以上。另外，车辆行驶在下坡路面时，由于地球的吸引力、车辆的重量、车轮和地面的摩擦力和惯性作用，使车辆产生一种很强大的自动向下行驶的俯冲力，这种自动向下行驶的俯冲力所蕴藏的自然能量，就目前的车辆而言都没有利用。

发明内容

本发明的目的是克服现有的技术的不足，提供一种转子和定子能根据需要而自动分离组合的可伸缩移动定子的车轮发电装置，可以科学合理利用车轮在行驶中的潜能和自然能量，将潜在不用的转动车轮机械能变换为电能，供混合动力车升级改造使用，也可开发新型车辆，如重生多动力车等，大大提高了节能效果，减少环境污染。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一、设置一种由车轮转子、轴端定子、车轮轴、定子离合器等构成的可伸缩移动定子的车轮发电装置。车轮转子由车轮、转子、风扇和护罩构成。车轮由轮胎、轮辋总成、轮毂、轴承等构成。在车轮一侧旁装置制动鼓、制动装置和防抱死装置。转子的作用是产生磁场，由多块钕铁硼稀土永磁材料及承载体构成。护罩、转子和风扇组合一起固定在车轮的轮毂、轮辋总成或制动鼓上。转子及风扇的一侧有进风口，风扇的作用是使交流发电装置在工作时不致因温度过高而损坏，使空气高速流经本发明内部对其强行冷却。轴端定子由定子、端盖和整流器构成。定子的作用是产生和输出交流电。定子由定子铁芯与定子绕组组成，定子铁芯由内圆带槽的环状硅钢片叠压而成，三相定子绕组对称安放在定子铁芯槽内。轴端定子可以分别安装固定在车轮轴上或车轮轴端，也可安装在底盘前桥转向节、后桥端与车轮转子相对应处，并相互交叉组装在一起构成一个发电装置。在端盖内的车轮轴轴端、转向节、后桥端上设置滑动齿条。端盖里面安装定子，端盖上有防水防泥防尘的端盖护罩，和车轮转子上的护罩交叉组装在一起。定子上有定子滑槽，和滑动齿条装配在一起。定子离合器一侧安装在端盖上，一侧安装在定子上，可选择由机动、汽动、油动、电动或液动自动控制定子与车轮上的转子的组合或分离。端盖的外面有出风口，并安装导线端子和整流器。根据需要，也可将风扇改为离心叶轮，将车轮转子上护罩上的进风口改为出风口，将端盖外面的出风口改为进风口。当车轮转子转动时，带动离心叶轮一起转动，产生离心力和负压涡流，从而使空气经端盖外面的进风口高速流经本发明内部对其强行冷却，然后经护罩上的出风口流出，加强防尘防泥防水的作用。

二、当车轮由传动轴驱动时，如汽车的后车轮(驱动轮或主动轮)，车轮转子可安装在车轮的一侧，轴端定子、定子离合器可安装在后桥端与车轮相邻处。若车轮是绕轴转动(被动轮)，如汽车的前轮、自行车轮、摩托车轮、火车车轮，车轮转子可设置在车轮的一侧或两侧，即车轮的一侧设置一个。一个车轮可设置两个车轮转子，两个轴端定子及定子离合器则分别设置在和车轮转子对应的轴端。若是汽车的前轮，则一个轴端定子设置固定在转向节上。在车轮轴上再设置导线槽，固定螺母和销孔。导线槽可有多条，它的作用一是将轴端定子上的导线从中穿过，二是将轴端定子镶销固定在车轮轴上。固定螺母和销孔的作用是将轴端定子加固在车轮轴上。

三、采取了上述措施后，在车辆行驶中，如果是下坡路面、低速行驶或平坦路面，转子和定子组合在一起，由于车轮的转动，带动车轮转子也一起转动，根据电磁感应原理轴端定子发出电来，即把机械能转变为电能，发出的电经整流器变换为直流电通过导线进入与车轮发电装置配套的电存输系统，即存入镍氢电池组中，经过稳压升压装置处理后连接发动机和电动机及其动力转换系统中，启动电动机，产生动力，通过底盘使重生多动力车或混合动力车产生运动，并保证该车正常行驶。行驶中转动的车轮又带动车轮转子转动，轴端定子重新产生电流，经镍氢蓄电装置和稳压增压装置处理后供电动机使用。如此重复循环，电流源源不断产生并被利用，可降低燃料消耗，提高燃料使用率，节省石油、节约能源，减少行车燃油给环境造成的污染。如果车轮行驶在上坡路上或低速行驶时，可通过控制定子离合器使定子与转子分离，从而不影响车的速度和载重能力。

四、本发明适宜于重生多动力车或混合动力车的升级改造使用。也适用于燃油、燃气、电动或以氢为燃料的各种车辆。还可以应用在陆地上用车轮转动的各种各样的车，如汽车类的各种卡车、轿车、面包车等和自行车、拖拉机、摩托车、火车以及各种军用车辆，如坦克、轮式装甲运兵车、轮式装甲运输车、轮式自行火炮等。在战争条件下，各种油料的供给非常重要而且困难。因此，本发明还具有重要军事意义。

本发明的有益效果是：既利用车辆在行驶中的潜在能量，又可利用车辆在行驶中产生的自然能量，将潜在不用的转动车轮机械能变换为电能，再将电能变换为机械能驱动车轮转动，并且不影响车速和载重能力，能重新产生电能，循环重复使用，可以降低车的燃料消耗，提高燃料的使用率，节约能源，减少行车燃油给环境造成的污染。本发明适用于混合动力车升级改造及重生多动力车等新型车辆的开发。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1和图2是第一个实施例为本发明做为驱动轮(如汽车后轮)的横剖面构造示意图，图1和图2所示构造和标号完全相同，其区别是图1所示为定子与转子组合在一起的状态，图2所示为定子与转子的分离状态。

图3是第二个实施例为本发明作为绕轴转动(被动轮)的横剖面构造示意图。

图中1.车轮转子，2.轴端定子，3.车轮轴，4.车轮，5.轮辋总成，6.轮胎，7.轮毂，8.轴承，9.制动鼓，10.制动盘，11.制动装置和防抱死装置，12.转子，13.风扇，14.护罩，15.定子，16.定子滑槽，17.端盖，18.导线槽，19.滑动齿条，20.固定螺母，21.后桥端，22.定子离合器。

具体实施方式

在图1和图2所示实施例中，其构造和标号完全相同，(1)为车轮转子，(2)为轴端定子，(3)为车轮轴。车轮轴(3)在一些汽车的后桥时为半轴。车轮转子(1)由车轮(4)、转子(12)、风扇(13)和护罩(14)构成。车轮(4)由轮辋总成(5)、轮胎(6)、轮毂(7)、轴承(8)等构成。(9)为制动鼓，(10)为制动盘，(11)为制动装置和防抱死装置。转子(12)的作用是产生磁场，由多块钕铁硼稀土永磁材料及承载体构成。风扇(13)的一侧有进风口，风扇(13)的作用是使本发明在工作时不致温度过高而损坏，使空气高速流经本发明内部对其强行冷却。转子(12)、风扇(13)和护罩(14)等组合在一起可安装固定在车轮(4)上的轮辋总成(5)、轮毂(7)或制动鼓(9)上。转子(12)和风扇(13)的外围有护罩(14)对转子(12)、风扇(13)有保护作用，并可防水、防尘、防泥。轴端定子(2)由定子(15)、端盖(17)、定子离合器(22)构成。轴端定子(2)安装固定在后桥端(21)与车轮转子(1)相对应处，并相互交叉组装在一起构成一个发电装置。轴端定子(2)可以和车辆上的整流器、镍氢电池组、升压稳压装置、电动机及其动力转换系统电联接。后桥端(21)上有滑动齿条(19)。轴端定子(2)若安装在汽车的前轮时，可安装在转向节上。定子(15)由定子铁芯与定子绕组组成。端盖(17)里边有定子(15)。定子(15)上有定子滑槽(16)和后桥端(21)上的滑动齿条(19)咬合在一起，定子(15)可在滑动齿条(19)上前后滑动。定子离合器(22)一侧安装在定子(15)上，另一侧安装在端盖(17)上，可选择由机动、汽动、油动、电动或液动自动控制定子与转子的自动分离组合。端盖(17)上有出风口和导线端子，也可安装整流器。轴端定子(2)的端盖(17)上的端盖护罩与车轮转子(1)上的护罩(14)相互交叉组装在一起，其间可装置油封、气封等密闭设置，其作用一是防尘、防泥、防水，二是对定子、转子、定子离合器有加固支撑保护作用。

在图3所示的实施例中，(1)为车轮转子，(2)为轴端定子，(3)为车轮轴。车轮转子(1)由车轮(4)、转子(12)、风扇(13)和护罩(14)构成。轴端定子(2)由定子(15)、端盖(17)、定子离合器(22)构成。在本实施例中有两套车轮转子(1)和轴端定子(2)。车轮(4)由轮辋总成(5)、轮胎(6)、轮毂(7)、轴承(8)构成。在本实施例中，车轮(4)是两个。如本实施例做为汽车前轮、摩托车轮、自行车轮时，车轮(4)可只有一个。(9)为制动鼓、(10)为制动盘、(11)为制动装置和防抱死装置。车轮轴(3)上有导线槽(18)和滑动齿条(19)。导线槽(18)和滑动齿条(19)可有多条。导线槽(18)的作用一是镶销固定轴端定子(2)，二是供轴端定子(2)上的导线从中通过。在车轮轴(3)的一段上的制动鼓(9)或轮毂(7)上装置转子(12)、风扇(13)和护罩(14)及轴端定子(2)；在车轮轴(3)的另一段的轮辋总成(5)或轮毂(7)上也装置转子(12)、风扇(13)和护罩(14)及轴端定子(2)，轴端定子(2)镶销固定在车轮轴(3)上的导线槽(18)上，并由固定螺母(20)加固。端盖(17)里面有定子(15)，定子(15)上有定子滑槽(16)和车轮轴(3)上的滑动齿条(19)咬合在一起，定子(15)可在滑动齿条(19)上前后滑动。端盖(17)有出风口和导线端子，也可安装整流器。端盖(17)上的端盖护罩与车轮转子(1)上的护罩(14)相互交叉组装在一起，其间可装置油封、气封等密闭设置，其作用一是防尘防泥防水，二是对转子(12)、定子(15)和定子离合器(22)有加固支撑保护作用。定子离合器(22)一侧安装在定子(15)上，另一侧安装在端盖(17)上，可选择由机动、汽动、油动、电动或液动自动控制定子与转子的自动分离组合。轴端定子(2)可以和车辆的整流器、镍氢电池组、升压稳压装置、电动机及其动力转换系统电联接。

本发明的操作应用是：当车轮行驶在平坦路面、下坡路面或低速行驶时，通过控制系统使定子(15)和转子(12)自动组合在一起，利用车辆潜在能量、惯性和俯冲力等自然能量使本发明产生电能供使用；当车辆行驶在上坡路面或低速行驶时通过控制系统使定子(15)和转子(12)自动分离，从而不影响车速和载重能力。

本发明适用于混合动力车的升级改造和新型重生多动力车的使用，也适用于其他军用车辆及新型摩托车、自行车甚至火车的开发。

Claims (6)

1、一种可伸缩移动定子的车轮发电装置，其特征是由车轮转子、轴端定子、车轮轴、定子滑槽、滑动齿条、定子离合器构成；定子离合器一侧安装在定子上，另一侧安装在端盖上，可选择由机动、汽动、油动、电动或液动控制定子与转子的自动分离组合。

2、根据权利要求1所述的可伸缩移动定子的车轮发电装置，其特征是车轮转子由车轮、转子、风扇、离心叶轮和护罩构成；转子、风扇、离心叶轮和护罩组合在一起可以安装固定在轮毂、制动鼓或轮辋总成上。

3、根据权利要求1所述的可伸缩移动定子的车轮发电装置，其特征是：轴端定子由定子、端盖和整流器构成，轴端定子可以分别安装固定在车轮轴上或车轮轴端，也可以安装在底盘前桥转向节、后桥端与车轮转子相对应处，并相互交叉组装在一起构成一个发电装置。

4、根据权利要求1所述的可伸缩移动定子的车轮发电装置，其特征是轴端定子的端盖上的端盖护罩与车轮转子上的护罩相互交叉组装在一起，其间可设置油封、气封等密闭设置。

5、根据权利要求1所述的可伸缩移动定子的车轮发电装置，其特征是车轮轴上有导线槽和滑动齿条。

6、根据权利要求1所述的可伸缩移动定子的车轮发电装置，其特征是轴端定子可以和车辆的整流器、镍氢电池组、升压稳压装置、电动机及其动力转换系统电联接。

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