CN204821193U - 磁悬浮电动汽车 - Google Patents

Abstract

磁悬浮电动汽车，属于汽车技术领域。包括后轮磁悬浮支撑驱动系统、前轮磁悬浮支撑系统和检测控制系统；后轮磁悬浮支撑驱动系统包括后调速离合器、后支撑半轴、动力磁悬浮后车轮；前轮磁悬浮支撑系统包括动力磁悬浮前车轮、前调速离合器、前支撑半轴；检测控制系统包括控制器和传感器。本实用新型的磁悬浮电动汽车通过磁悬浮技术实现了前、后支撑半轴与车架之间无摩擦、无磨损支撑，并通过电磁转矩直接驱动车轮旋转，能差速控制左、右车轮，缩短了传动链，提高了驱动效率，从而显著地降低了能耗，改善了电动汽车的动力性能。

Description

磁悬浮电动汽车

技术领域

本实用新型涉及一种电动汽车，具体地涉及一种磁悬浮电动汽车，属于汽车技术领域。

背景技术

伴随全球经济的发展，石油消耗量日益增加，石油作为不可再生资源，正变得日益紧缺。在城市中作为主要交通工具，例如公共交通车辆、出租车辆以及私家车辆等循环往复在城市中行驶，它不仅消耗了大量的石油能源，而且石油的大量使用，排放出大量有害气体，造成严重的环境污染，有害于人们的身体健康。如果不及时解决这些不良问题，则会给城市居民的工作、学习、生活带来无形的危害，有碍于城市物质文明的健康发展，因此电动汽车作为燃油汽车的替代运输工具越来越受到人们的重视。

但就现有的电动汽车而言，其驱动系统多套用燃油汽车的驱动系统，即动力源输出动力，动力依次经离合器、减速器、差速器，到达行走终端（即车轮）。此种驱动系统，对于目前蓄电池容量偏小的电动汽车来说，如此多环节的动力传递，降低了电动汽车电能向机械能的转换效率。

鉴于现有技术的上述缺陷，需要提供一种新型的电动汽车。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种新型的磁悬浮电动汽车，以克服现有技术的上述问题，该磁悬浮电动汽车能够提高电动汽车电能向机械能的转化效率，从而降低能耗，改善电动汽车的动力性能。

上述目的是通过如下技术方案实现的：磁悬浮电动汽车，包括后轮磁悬浮支撑驱动系统、前轮磁悬浮支撑系统和检测控制系统；所述后轮磁悬浮支撑驱动系统包括后调速离合器、两个对称设置的后车轮，两个后车轮处分别设有后支撑半轴，后支撑半轴固定在车架上；所述前轮磁悬浮支撑系统包括前调速离合器、两个对称设置的前车轮，两个前车轮处分别设有前支撑半轴，前支撑半轴固定在车架上；所述检测控制系统包括控制器和传感器，

其特征是，所述后车轮为动力磁悬浮后车轮，该后车轮悬浮固定在对应位置的后支撑半轴的外圈，所述前车轮为动力磁悬浮前车轮，该前车轮悬浮固定在对应位置的前支撑半轴的外圈；

所述动力磁悬浮前、后车轮中，每个车轮均设有电机，电机套在相应的车轮中，每个电机均包括壳体以及置于壳体内的外转子、内定子以及左、右磁钢和左、右外绕组和左、右辅助轴承；

前、后支撑半轴分别穿过对应位置的内定子的中心，内定子固定套在前、后支撑半轴上，外转子与壳体紧密连接，且置于内定子外圈并与之保持距离；左、右磁钢分别固定在外转子左、右两端，左、右外绕组分别固定于壳体的左、右内侧壁；

前、后支撑半轴分别通过对应位置的左、右辅助轴承与壳体连接，前、后支撑半轴分别位于对应位置的内定子、外转子以及左、右磁钢和左、右外绕组和左、右辅助轴承的轴线位置，四个车轮分别悬浮固定在对应位置的前、后支撑半轴外圈。

每个电机还包含左、右端盖，左、右端盖分别通过左、右辅助轴承连接于前、后支撑半轴和壳体上。

所述控制器包括机电协调控制器和悬浮驱动控制器，并通过线路连接于动力磁悬浮前车轮、动力磁悬浮后车轮、后调速离合器和前调速离合器；当车辆转弯，两侧车轮转速不一致时，机电协调控制器与悬浮驱动控制器连接调节转速，实现差速控制，而不需要传统的差速器。

通过上述技术方案，本实用新型的磁悬浮电动汽车利用磁悬浮及电机技术将车身悬浮，使前、后车轮的支撑半轴无摩擦、无磨损地支撑车身，并驱动车轮旋转，带动车轮沿地面行驶。而调速离合器的作用是电动汽车在静止、启动、慢速倒车、减速或制动以及低速运行时，控制汽车的运行速度。

动力磁悬浮后车轮旋转，内定子套在后支撑半轴上，后支撑半轴与壳体连接，壳体与车轮固定，并在闭环控制系统控制下产生支撑车身的磁悬浮力和驱动电动汽车运行的电磁转矩。动力磁悬浮前车轮的内定子固定在前支撑半轴上，前支撑半轴固定在壳体上，壳体与车轮连接，支撑半轴即为车轮轮轴，在闭环控制系统控制下产生磁悬浮力支撑电动汽车的车身。

本实用新型的动力磁悬浮后车轮，采用外转子电机的结构，内定子固定在后支撑半轴上，内定子绕组通电产生径向电磁悬浮力，使得内定子悬浮在外转子的轴线位置处，同时产生电磁转矩，使得外转子受到电磁转矩的作用旋转，继而使得车轮沿地面转动。同时，外转子两外侧的磁钢和壳体内侧的两外绕组通电，产生电磁悬浮力，使得外转子受到轴向上的悬浮力，控制外转子在轴向上的悬浮，从而实现车轮无摩擦、无磨损驱动旋转和支撑车身。同理，动力磁悬浮前车轮只需要提供支撑车身的磁悬浮力，前车轮的内定子在电磁场中受到径向的电磁悬浮力支撑车身，同时轴向上由磁钢和外绕组作用产生轴向上的电磁悬浮力，支撑车身。

本实用新型的磁悬浮电动汽车通过磁悬浮技术实现了车轮与车架之间无摩擦、无磨损支撑，通过电磁转矩直接驱动车轮转动，并能差速控制左右车轮，缩短了传动链，提高了驱动效率，从而显著地降低了能耗，改善了电动汽车的动力性能。

附图说明

图1为本实用新型中磁悬浮电动汽车的结构示意图；

图2为本实用新型中动力磁悬浮前、后车轮的结构示意图；

图中：1控制器、2动力磁悬浮后车轮、4后支撑半轴、5前支撑半轴、6动力磁悬浮前车轮、7悬浮驱动控制器、8机电协调控制器、9内定子、10外转子、11外绕组、12磁钢、13端盖、14壳体、15辅助轴承。

具体实施方式：

以下结合附图描述本实用新型磁悬浮电动汽车的具体实施方式。

本实用新型的磁悬浮电动汽车主要利用磁悬浮及电机技术将车身悬浮，使得车轮无摩擦、无磨损地支撑车身，并驱动车轮旋转，以带动车轮沿地面滚动行驶。

如图，磁悬浮电动汽车包括后轮磁悬浮支撑驱动系统、前轮磁悬浮支撑系统和检测控制系统。

后轮磁悬浮支撑驱动系统包括后调速离合器、两个对称设置的动力磁悬浮后车轮2，两个动力磁悬浮后车轮处分别设有后支撑半轴4，后支撑半轴固定在车架上。前轮磁悬浮支撑系统包括前调速离合器、两个对称设置的动力磁悬浮前车轮6，两个动力磁悬浮前车轮处分别设有前支撑半轴5，前支撑半轴固定在车架上。

动力磁悬浮前、后车轮中，每个车轮均设有电机，电机套在相应的车轮中，每个电机均包括壳体14和左、右端盖13以及置于壳体内的外转子（10）、内定子（9）以及左、右磁钢（12）和左、右外绕组（11）和左、右辅助轴承（15）（每个电机为从左往右依次为左端盖、左辅助轴承、壳体、右辅助轴承、右端盖，壳体内包括左侧外绕组、左侧磁钢、外转子、内定子、轮胎轮毂和右侧磁钢、右侧外绕组）；

前、后支撑轴分别穿过对应位置的内定子的中心，内定子固定套在前、后支撑半轴上，外转子与壳体紧密连接，且置于内定子外圈并与之保持距离。左、右磁钢分别固定在外转子外侧两端，左、右外绕组分别固定在壳体的左、右内侧壁，且分别与左、右磁钢位置相对。

前、后支撑半轴分别通过辅助轴承与壳体连接，左、右端盖分别通过左、右辅助轴承连接于前、后支撑半轴和壳体上。前、后支撑半轴分别位于对应位置的内定子、外转子以及左、右磁钢和左、右外绕组和左、右辅助轴承的轴线位置（前或后支撑半轴穿过壳体、端盖、辅助轴承、外转子、内定子、外绕组、磁钢的中心），四个车轮分别悬浮固定在对应位置的前、后支撑半轴外圈。

检测控制系统包括控制器1和传感器，控制器包括机电协调控制器8和悬浮驱动控制器7，并通过线路连接于动力磁悬浮前车轮、动力磁悬浮后车轮、后调速离合器和前调速离合器；当车辆转弯，两侧车轮转速不一致时，机电协调控制器与悬浮驱动控制器连接调节转速，实现差速控制，而不需要传统的差速器。

有关动力磁悬浮电机的技术已经比较成熟，其主要包括定子和转子，其中，动力磁悬浮车轮主要是根据电机产生电磁力原理的相似性，采用的内定子外转子电机结构，同时采用磁阻电机或感应电机的运行原理，将磁悬浮车轮中产生径向力的绕组安装在内定子上，产生轴向悬浮力的外绕组安装在壳体上，通过解耦控制实现对电机转矩和径向及轴向悬浮力的独立控制。径向磁悬浮车轮主要是利用磁力作用将定子悬浮于空中，使转子与定子之间没有机械接触。定子与车身连接，定子悬浮于空中，支撑着车身的整体重量。轴向上通过外绕组和磁钢作用，提供轴向的磁悬浮力，使得车轮轴向固定，无接触。

动力磁悬浮车轮的功能是在闭环控制系统的控制下，产生径向悬浮力，将前车轮支撑轴悬浮于磁悬浮电机的中心，进而使车身支架与车轮之间实现无摩擦无磨损支承。动力磁悬浮轴承具有磁悬浮电机支承和电机驱动的两种功能。它既可以产生径向磁悬浮力使支撑轴悬浮于磁悬浮电机的中心，使旋转转子与车身支架之间实现无摩擦，无磨损支承，又产生电磁转矩直接驱动车轮旋转带动车轮沿地面滚动，缩短了传动链，提高了驱动效率。前后调速离合器的作用时电动汽车在静止，启动，慢速倒车，减速或制动以及低速运行时控制汽车的运行速度。

本实用新型的磁悬浮电动汽车利用磁悬浮技术及电机技术将车身悬浮，使前后车轮的支撑轴无摩擦无磨损地支撑车身，并驱动后车轮转子旋转带动车轮沿地面滚动行驶。而动力磁悬浮车轮的定子固定在车架上（支撑半轴），后支撑轴穿过其定子的中心，并在闭环控制系统控制下产生支撑车身的磁悬浮力和驱动电动汽车运行的电磁转矩。径向磁悬浮车轮的定子固定在车架（支撑半轴）上，前支撑轴穿过转子的中心与定子固定，并在闭环控制系统控制下产生磁悬浮力悬浮支撑电动汽车的车身。

直线行驶时，作用两边的车轮受到阻力大致相同，左右车轮以相同的速度转动。而当车子转向时，两侧车轮的转速不一样，按转的方向，内侧的车轮转的慢，外侧的车轮转的快，为防止轮胎打滑及过早的磨损，必须使得左右两侧的车轮以不同的转速旋转，满足两边车轮尽可能以纯滚动的形式以不等距行驶，减少轮胎与地面的摩擦。此时就需要差速控制，当控制系统接收到方向盘的指令，开始转向时，传感器检测到车轮转向，控制器的机电协调控制器就做出相应指令，悬浮控制器得到改变转速的信号，相应的改变左右车轮的转速，使得两侧车轮尽可能的以纯滚动的形式旋转，防止轮胎打滑和过早的磨损。

Claims (3)

1.一种磁悬浮电动汽车，包括后轮磁悬浮支撑驱动系统、前轮磁悬浮支撑系统和检测控制系统；所述后轮磁悬浮支撑驱动系统包括后调速离合器、两个对称设置的后车轮（2），两个后车轮处分别设有后支撑半轴（4），后支撑半轴固定在车架上；所述前轮磁悬浮支撑系统包括前调速离合器、两个对称设置的前车轮（6），两个前车轮处分别设有前支撑半轴（5），前支撑半轴固定在车架上；所述检测控制系统包括控制器（1）和传感器，

其特征是，所述后车轮为动力磁悬浮后车轮，该后车轮悬浮固定在对应位置的后支撑半轴的外圈，所述前车轮为动力磁悬浮前车轮，该前车轮悬浮固定在对应位置的前支撑半轴的外圈；

所述动力磁悬浮前、后车轮中，每个车轮均设有电机，电机套在相应的车轮中，每个电机均包括壳体（14）以及置于壳体内的外转子（10）、内定子（9）以及左、右磁钢（12）和左、右外绕组（11）和左、右辅助轴承（15）；

前、后支撑半轴分别穿过对应位置的内定子的中心，内定子固定套在前、后支撑半轴上，外转子与壳体紧密连接，且置于内定子外圈并与之保持距离；左、右磁钢分别固定在外转子左、右两端，左、右外绕组分别固定于壳体的左、右内侧壁；

前、后支撑半轴分别通过对应位置的左、右辅助轴承与壳体连接，前、后支撑半轴分别位于对应位置的内定子、外转子以及左、右磁钢和左、右外绕组和左、右辅助轴承的轴线位置，四个车轮分别悬浮固定在对应位置的前、后支撑半轴外圈。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮电动汽车，其特征是，每个电机还包含左、右端盖（13），左、右端盖分别通过左、右辅助轴承连接于前、后支撑半轴和壳体上。

3.根据权利要求1所述的磁悬浮电动汽车，其特征是，所述控制器包括机电协调控制器（8）和悬浮驱动控制器（7），并通过线路连接于动力磁悬浮前车轮、动力磁悬浮后车轮、后调速离合器和前调速离合器；当车辆转弯，两侧车轮转速不一致时，机电协调控制器与悬浮驱动控制器连接调节转速，实现差速控制。