CN2825352Y - 车轮拾电助动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种车轮拾电助动器，旨在提供一种利用车辆在原动力作用下车轮的旋转进行发电，并把发出的电同步转变成为助动力再叠加到原动力上去的装置，它由交流发电机和交流驱动机组成，该助动器能使车辆运行轻快、省力、节能和提高原动力效率，可用于汽车、摩托车、电动车以及自行车上。

Description

车轮拾电助动器

                                    技术领域

本发明涉及一种发电设备，特别是涉及一种车辆附带的发电并直接产生助动力的两位一体式装置。

                                    背景技术

具有动力驱动的车辆靠运行的过程进行发电已是一种成熟技术，例如火车客车车厢是从车轮所带动的发电机进行发电，通过整流器以及切换设备给蓄电池充电，同时向用电器输送电能；汽车、摩托车所设置的发电机直接与内燃机联接而发电：交流发电机要经整流器给蓄电池充电，还要从蓄电池获得直流电作为定子绕组的工作条件；直流发电机还设有整流子和碳刷所组成的换向器；自行车照明发电机则是由永久磁铁作为旋转磁场，线圈绕组作为定子，依靠小转轮与转动轮圈的摩擦来进行发电，并直接向照明灯输送交流电。

车辆以电动机作为驱动装置也是一种成熟的技术，中、高速直流电机要通过机械减速器来提高扭矩，以获得需要的运行速度，电路虽然比较简单，但是动力损耗大；低速无刷直流电机则是通过电子传感器不断地检测转子的瞬时位置，然后把直流电按顺序分配到依次排列的、闭合的绕组线圈里去，从而形成旋转磁场，使永久磁铁转子和旋转磁场同步转动，它具有扭矩大，机械结构简单，动力损耗小的特点，但电路则相对复杂。

目前，仍无可以把上述两种技术有机地综合起来，利用车轮的旋转进行发电，从而直接用来做功，使新生的动力补充到行车前进动力上去的装置。

                               发明内容

本发明克服了现有技术的不足，公开一种利用车轮的旋转进行发电而不削弱原动力，同时又不经过其它中间环节就把电能转换为助动力，间接叠加到原动力上去的装置。本发明是通过以下技术方案来实现的：车轴1上安装有非导磁性材料构成的线槽式发电机芯体8以及相应的交流发电机绕组7，车轴1上还并列安装有导磁性材料构成的线柱式驱动机芯体10以及相应的交流驱动机绕组9，两机线圈的对数相等、位置(相位)一一相同，各绕组线圈按同相位的串联接线并分别安装在各自的芯体8、10上，交流发电机输出端子E、F分别与交流驱动机输入端子e、f以及引出线6对应联接；车毂5中间的空腔内圈固定有与两机线圈对数相等的、磁极中心线过圆心的、垂直于车毂5旋转方向排列的永久磁铁条。

本发明的有益效果是：

1、由于本发明是安装在车轮轴部的一套独立系统，与复杂的传动系统不发生任何联系，因此，它获得了广泛的适用性，这对于该技术的新产品设计以及成品的组装、维修都提供了方便。

2、流发电机、交流驱动机共用一套永久磁铁作为旋转磁场，使“发电”与“驱动”实现了高度的同步性，不需要另外设置其它电器附件，如传感器、换向器(整流子、碳刷)、整流器、蓄电池等，就能实行两机的电气联接，交流驱动机所需要的交流电特性，恰好是交流发电机具备并提供的，以至控制装置和电路能够精简到了极点。

3、流发电机、交流驱动机各绕组线圈之间均采取串联接线，车辆在动力作用下的运行中，两机的所有线圈都处于工作状态，没有停歇，因此，功率输出和助动力输出这两个量都获得了最大化。

4、本发明是一种把能量拾取并利用起来的装置，能使车辆在运行过程中有限度地起着轻快省力、提高速度和动力效率、节约能源以及减少污染的作用，

                            附图说明

图1是本实用新型立面图                  图5是本实用新型电路图

图2是图1A-A剖(右)视图                  图6是交流发电机电流正弦曲线图

图3是图2交流发电机B-B剖(左)视图        图7是交流驱动机同步工作原理图

图4是图2交流驱动机C-C剖(左)视图

图中：

车轴1                键2                  玻顶3               玻珠4

车毂5                引出线6              交流发电机绕组7     发电机芯体8

交流驱动机绕组9      驱动机芯体10         过渡层11            驱动机绕组线圈L或R

发电机输出端子E或F   驱动机输入端子e或f   感生电流I           感生电动势ε

磁铁北极N            磁铁南极S            吸引力

          排斥力

助动力           磁场强度递增＜       磁场强度递减＞      磁场强度消失0

                       具体实施

以下结合附图对本实用新型作进一步的描述：

图1、2中，螺母将两边车叉以及两片玻顶3分别固定于车轴1的两端，结合图3、4，车轴1的中段设有键槽以及相应的键2，用以固定过渡层11，非导磁性材料构成的线槽式发电机芯体8和导磁性材料构成的线柱式驱动机芯体10分别套接在过渡层11的外圈上，交流发电机绕组7和交流驱动机绕组9的线圈对数相等、位置(相位)一一相同，各绕组线圈按同相位的串联接线并分别安装在发电机芯体8、驱动机芯体10上，结合图5，交流发电机输出端子E、F分别与交流驱动机输入端子e、f以及引出线6对应联接，引出线6从一侧的玻顶3开孔处穿出并可连接其它用电器；车毂5的外圈通过钢丝辐条或其它成型材料连接车轮圈，其两侧内圈是环形圆弧凹槽，与玻珠4和玻顶3联接而形成滚动机件，车毂5中间空腔的内圈固定有与两机线圈同宽的、对数相等的、磁极中心线过圆心的、垂直于车毂5旋转方向排列的条形磁铁。

当车辆在动力的作用下运行时，车轮以及车毂1内圈上若干对异名磁极排列的磁铁便开始按箭头所标方向作圆周运动，形成旋转磁场，如图3所示，交流发电机绕组7线圈安装于发电机芯体8的线槽里，增大有效线段垂直切割磁力线，由于交流发电机绕组的每一线圈与磁铁的对数相等、所有线圈的相位相同，采取串联接线后再与负载构成闭合回路，那么，产生瞬时感生电流I的方向就是一致的，其瞬时感生电动势ε是每个线圈上产生的感生电动势之和，即：ε＝ε1+ε2+ε3+……εn(n为偶数)；相对每一个固定线圈，磁铁的磁极N和S在不断地朝同一方向循环交替切换，感生电流I则形成了一条按正弦曲线变化的单相交流电，如图6所示，车轮每转动一圈，交流电就要发生与磁极对数一致的n/2个周期变化，在这里，交流电频率则是由可变的车轮转速所决定的。发电机芯体8采用的是非导磁性材料，切断了与磁铁形成的闭合磁路，避免能量无用转换以及可能由此产生的阻力。

交流驱动机绕组7作为负载按工作原理直接并联在交流电源上，它内部的每一组线圈之间也是按照同相位串联接线的，由于它是采用导磁性材料的线柱式芯体，如图7所示，随着交流电的变化，L线圈或R线圈为激磁线圈，分别产生瞬时异名磁极，经历由…0＜N＞0＜S＞0…这样一个磁场强度由量变到磁极往复更替的过程，并通过空隙与磁极间隔的磁铁N极以及S极产生吸引力

或者排斥力

合成与车轮旋转方向一致的助动力

1、车毂在0°，交流发电机输出的感生电流I是正半周期的最大值，激磁电流I1以及磁场强度也是最大值，所有L线圈外侧呈S极，相对于S极磁铁和N极磁铁的中分线，以排斥力 推开位于前方的S极磁铁，以吸引力

拉近位于后方的N极磁铁；所有R线圈外侧呈N极，相对于N极磁铁和S极磁铁的中分线，以排斥力 推开位于前方的N极磁铁，以吸引力

拉近位于后方的S极磁铁，合成前、后的助动力

与车轮转动方向一致(注明：“前方”、“后方”指车毂转动方向的前与后)。

2、车毂在0°～18°，交流发电机输出的感生电流I是正半周期的递减过程，激磁电流I1以及磁场强度也在递减，所有L线圈外侧呈S极，继续推动S极磁铁离开，拉动N极磁铁靠近；所有R线圈外侧呈N极，继续推动N极磁铁离开，拉动S极磁铁靠近，助动力 与车轮转动方向一致。

3、车毂在18°，交流发电机输出的感生电流I是0，激磁电流I1以及磁场强度也是0，所有L线圈无磁极，正对于N极磁铁；所有R线圈无磁极，正对于S极磁铁，助动力

为0。

4、车毂在18°～36°，交流发电机输出的感生电流I是负半周期的递增过程，激磁电流I1以及磁力线的方向全都调反，且磁场强度在递增，所有L线圈外侧呈N极，以排斥力 推开位于前方较近的N极磁铁，以吸引力

拉近位于后方较远的S极磁铁；所有R线圈外侧呈S极，以排斥力

推开位于前方较近的S极磁铁，以吸引力 拉近位于后方较远的N极磁铁，合成前、后的助动力

与车轮转动方向一致。

5、车毂在36°，交流发电机输出的感生电流I是负半周期的最大值，激磁电流I1以及磁力线处于反向，且磁场强度是最大值，所有L线圈外侧呈N极，相对于N极磁铁和S极磁铁的中分线，以排斥力 推开位于前方的N极磁铁，以吸引力

拉近位于后方的S极磁铁；所有R线圈外侧呈S极，相对于S极磁铁和N极磁铁的中分线，以排斥力

推开位于前方的S极磁铁，以吸引力 拉近位于后方的N极磁铁，合成前、后的助动力

与车轮转动方向一致。

6、车毂在36°～54°，交流发电机输出的感生电流I是负半周期的递减过程，激磁电流I1以及磁力线处于反向，且磁场强度在递减，所有L线圈外侧呈N极，继续推动N极磁铁离开，拉动S极磁铁靠近；所有R线圈外侧呈S极，继续推动S极磁铁离开，拉动N极磁铁靠近，助动力

与车轮转动方向一致。

7、车毂在54°，交流发电机输出的感生电流I是0，激磁电流I1以及磁场强度也是0，所有L线圈无磁极，正对于S极磁铁；所有R线圈无磁极，正对于N极磁铁，助动力

为0。

8、车毂在54°～72°，交流发电机输出的感生电流I是正半周期的递增过程，激磁电流I1以及磁场强度也在递增，所有L线圈外侧呈S极，以排斥力 推开位于前方的S极磁铁，以吸引力 拉近位于后方的N极磁铁；所有R线圈外侧呈N极，以排斥力

推开位于前方的N极磁铁，以吸引力 拉近位于后方的S极磁铁，合成前、后的助动力

与车轮转动方向一致。

此乃车毂从0°～72°的转动过程中交流发电机输出的一个周期交流电，以及相对应的交流驱动机同步工作原理，若转动一圈(0°～360°)，则有n/2个这样的周期依次重复进行；正因为交流驱动机绕组9与交流发电机绕组7是同相位的，这对于同对数磁极的旋转磁场来说，亦是同步的，它的意义还在于无形之中起到了性能可靠的换向器作用，交流电所发生每一个周期变化，始终使产生的助动力

与车轮旋转方向保持一致，持续地加强了车轮同一方向转动的力量，交流驱动机的助动力毕竟还是从原动力中派生出来的，所以，车轮一旦在原动力的作用下开始运行，交流驱动机便可输出助动力；车轮运转速度的快慢与助动力输出的大小成正比；当运行中失去原动力时，车辆就进入到阻力大于惯性与助动力之和的匀减速运动过程，直至停车为止，助动力才完全消失。尽管交流驱动器所输出的助动力是低频的、波动性的，但是由于车轮的转动主要靠原动力，况且它不是直接的机械传动，因此，不至于引起明显的波动感。

Claims (4)

1、一种车轮拾电助动器，包括车轴、玻顶、玻珠、车毂等，其特征是车轴(1)上安装有线槽式发电机芯体(8)以及相应的交流发电机绕组(7)，车轴(1)上还并列安装有线柱式驱动机芯体(10)以及相应的交流驱动机绕组(9)，车毂(5)中间的空腔内圈固定有磁极中心线过圆心的、垂直于车毂(5)旋转方向排列的永久磁铁条。

2、根据权利要求1所述的车轮拾电助动器，其特征是发电机芯体(8)采用非导磁性材料，而驱动机芯体(10)采用导磁性材料。

3、根据权利要求1所述的车轮拾电助动器，其特征是交流发电机绕组(7)、交流驱动机绕组(9)以及永久磁铁的对数全部相等，

4、根据权利要求1所述的车轮拾电助动器，其特征是交流发电机绕组(7)和交流驱动机绕组(9)的每一个线圈位置一一对应，且分别按照同相位的串联接线，交流发电机输出端子(E)、(F)分别与交流驱动机输入端子(e)、(f)以及引出线(6)对应联接。

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