CN110011482A - 一种嵌套式车轮发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种嵌套式车轮发电装置。本发明包括垫圈、转子盘和充电控制器以及与充电控制器电连接的低噪音的静音空气泵、定子盘、红外温度传感器一、红外温度传感器二、霍尔传感器；定子盘上设有若干个自内而外逐渐变大的圆环形线圈套，线圈套内设有若干与充电控制器电连接的无铁芯发电线圈；转子盘上设有若干个圆环形磁铁套，磁铁套内设有若干与发电线圈相配合的强磁铁，强磁铁为耐高温的永久性强磁铁，并对发电装置进行主动降温，保证强磁铁不会因温度过热而退磁，同时，每一个轮子都能安装一个发电装置，每一个发电装置还是多重嵌套式的，能够得到更多的电能供应，具有结构巧妙、发电充沛、持久耐用的特点。

Description

一种嵌套式车轮发电装置
技术领域
本发明涉及一种发电装置，尤其涉及一种嵌套式车轮发电装置。
背景技术
目前汽车的发电机，通常是安装在发动机上，通过发动机带动发电机发电。而现在的新能源汽车上，主要采用电能和电机驱动，电能为其主要能源，新能源汽车缺乏持续有效的自发电来补充电能。新能源电动汽车充电主要依靠外置充电装置(如充电桩)，而目前的充电桩普及程度还有待提高，特别是大城市以外的地方，像中小型城市、广大乡镇地区，充电桩目前非常少。因此，现在开电动汽车出门，想找一个能给车子充电的地方不容易。由于新能源电动汽车的行驶里程受到电池容量的限制，电动汽车的行驶里程也略显不足。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是要提供一种嵌套式车轮发电装置，它能有效解决持续自发电补充电能、提高行驶量程的问题，具有结构巧妙、发电充沛、持久耐用的特点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种嵌套式车轮发电装置，包括垫圈、转子盘和充电控制器以及与充电控制器电连接的低噪音的静音空气泵、定子盘、红外温度传感器一、红外温度传感器二、霍尔传感器；
垫圈与车轮法兰相配合，垫圈的圆周侧面上设有若干自外向内凹的安装固定槽；
定子盘上设有若干个自内而外逐渐变大的圆环形线圈套，相邻的线圈套之间设有置物腔一，置物腔一左侧设有若干喷气孔，喷气孔通过导气管与静音空气泵连接；
转子盘中心位置设有与垫圈相配合的避空孔一，避空孔一内设有若干与安装固定槽相配合的定位传动块；
避空孔一外侧设有若干个与置物腔一相配合的圆环形磁铁套，相邻的磁铁套之间形成与线圈套相配合的置物腔二，置物腔二右侧壁上设有若干出气孔；
线圈套内设有若干与充电控制器电连接的无铁芯发电线圈；
定子盘圆周侧面设有若干连接部，连接部通过若干固定支架使定子盘与车轮羊角固定连接；
磁铁套内设有若干与发电线圈相配合的强磁铁，强磁铁为耐高温的永久性强磁铁；
转子盘与垫圈之间设有隔热垫，转子盘和隔热垫通过若干沉头式固定螺栓与垫圈固定连接。
进一步地，所述红外温度传感器一设在定子盘上且将其红外感应口直对转子盘，用于实时监测转子盘的温度变化；当转子盘升到预设温度时，充电控制器控制静音空气泵工作，对转子盘进行强制降温。
进一步地，所述红外温度传感器二设在固定支架上且将其红外感应口直对刹车盘或刹车鼓，用于实时监测刹车盘或刹车鼓的温度变化；当刹车盘或刹车鼓升到预设温度时，充电控制器控制静音空气泵工作，对刹车盘或刹车鼓进行强制降温。
进一步地，所述霍尔传感器设在定子盘上且与转子盘上的强磁铁相对应，用于实时监测转子盘的旋转速度。
进一步地，所述转子盘左侧设有固定垫片，固定垫片包括用于套设在垫圈上的外圆环，外圆环内设有若干与安装固定槽相配合的固定片。
进一步地，所述固定垫片通过固定螺栓与垫圈固定连接；固定垫片左侧面与垫圈持平。
进一步地，所述定子盘上设有与转子盘的固定部相对应的避空孔二。
进一步地，所述转子盘右侧面设有若干扰流散热片，扰流散热片用于扰动转子盘与刹车盘或刹车鼓之间的空气。
进一步地，所述强磁铁设在固定部圆周侧面内形成磁铁圈；定子盘上的发电线圈围绕着磁铁圈形成大线圈，定子盘与转子盘之间留有空隙以避免二者产生直接接触。
进一步地，所述红外温度传感器一、霍尔传感器和喷气孔均为自定子盘的圆周外侧面向圆心延伸；红外温度传感器一和霍尔传感器设在定子盘中部，喷气孔设在定子盘中部和上端；定子盘左侧壁设有向圆心延伸的遮挡边。
本发明采用了上述的技术方案，克服了背景技术的不足，提供一种嵌套式车轮发电装置，它能有效解决有效主动自发电补充电能、提高行驶量程的问题，具有结构巧妙、发电充沛、持久耐用的特点。
附图说明
附图1为本发明第一种实施方式的结构示意图。
附图2为本发明第一种实施方式中转子盘的结构示意图。
附图3为本发明第一种实施方式中转子盘的剖面结构示意图。
附图4为本发明第一种实施方式中定子盘的结构示意图。
附图5为本发明第一种实施方式中定子盘的剖面结构示意图。
附图6为本发明的冷却散热工作原理图。
附图7为本发明第一种实施方式中固定垫片的结构示意图。
附图8为本发明第二种实施方式的剖面结构示意图。
附图9为本发明第二种实施方式的结构示意图。
图中：垫圈1、安装固定槽101、转子盘2、避空孔一201、定位传动块202、磁铁套203、置物腔二204、出气孔205、强磁铁206、扰流散热片207、磁铁圈208、充电控制器3、静音空气泵4、定子盘5、线圈套501、置物腔一502、喷气孔503、发电线圈504、连接部505、避空孔二506、大线圈507、遮挡边508、红外温度传感器一6、红外温度传感器二7、霍尔传感器8、车轮法兰9、导气管10、固定支架11、隔热垫12、固定螺栓13、刹车盘14、固定垫片15、外圆环1501、固定片1502、刹车钳16。
具体实施方式
以下各实施方式的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施方式。本发明所提到的方向用语，例如上、下、前、后、左、右、内、外、侧面等，仅是参考附加图式的方式。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式作进一步的描述，使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。
参见附图1至7，本发明的第一种实施方式，包括垫圈1、转子盘2和充电控制器3以及与充电控制器3电连接的低噪音的静音空气泵4、定子盘5、红外温度传感器一6、红外温度传感器二7、霍尔传感器8；
垫圈1与车轮法兰9相配合，垫圈1的圆周侧面上设有若干自外向内凹的安装固定槽101；
定子盘5上设有若干个自内而外逐渐变大的圆环形线圈套501，相邻的线圈套501之间设有置物腔一502，置物腔一502左侧设有若干喷气孔503，喷气孔503通过导气管10与静音空气泵4连接；
转子盘2中心位置设有与垫圈1相配合的避空孔一201，避空孔一201内设有若干与安装固定槽101相配合的定位传动块202；
避空孔一201外侧设有若干个与置物腔一502相配合的圆环形磁铁套203，相邻的磁铁套203之间形成与线圈套501相配合的置物腔二204，置物腔二204右侧壁上设有若干出气孔205；
线圈套501内设有若干与充电控制器3电连接的无铁芯发电线圈504；
定子盘5圆周侧面设有若干连接部505，连接部505通过若干固定支架11使定子盘5与车轮羊角(图中未有显示，车轮羊角主要是用于安装车轮和刹车钳、刹车护板的一个汽车部件，前车轮羊角也叫转向节)固定连接；
磁铁套203内设有若干与发电线圈504相配合的强磁铁206，强磁铁206为耐高温的永久性强磁铁206；
转子盘2与垫圈1之间设有隔热垫12，转子盘2和隔热垫12通过若干沉头式固定螺栓13与垫圈1固定连接。
在使用的时候，直接将转子盘2、隔热垫12和固定垫片15安装到垫圈1上，再将垫圈1安装到车轮法兰9上，将定子盘5通过固定支架11与车轮羊角固定连接；将充电控制器3相应线缆连接好，并和车载充电电路、供电电路连接好即可。
车辆行驶的时候，车轮法兰9带着转子盘2高速旋转，强磁铁206上的强磁场也高速旋转，强磁场高速切割定子盘5上的发电线圈504使其产生电能，产生的电能经过充电控制器3整流和稳压之后对车载电池组进行充电，也可直接让产生的电能对电动汽车的驱动马达进行供电。
发电线圈504可以使用有铁芯的或者无铁芯的，为了避免发电线圈504和强磁铁206产生磁阻尼消耗汽车行驶的动能，可以优先考虑不会跟强磁铁206产生磁阻尼的无铁芯发电线圈504。无铁芯发电线圈504可以根据需要做成不同的形状和厚度，同时，可以采用多层的发电线圈504来提高发电效率，在设计和生产上更加灵活，同时减少生产成本。如果采用没有磁阻尼的无铁芯发电线圈504，只是增加了一些发电装置的有限重量，行驶过程中不会过多消耗汽车的动能。
使用本技术方案，可以在每一个轮胎上安装一个发电装置，在不增加电动汽车的车载电池容量的情况下，可以很大程度地增加电动汽车的行驶里程，发电装置的发电过程中不会产生任何污染，也不消耗汽车动能，符合新能源汽车的环保要求。
同时，发电线圈504和强磁铁206分别包裹在定子盘5和转子盘2内，工作过程中，定子盘5与转子盘2没有直接接触，不产生磨损，耐用性非常高。
通过使用隔热垫12，可以有效防止垫圈1和刹车盘14上的热量通过直接接触导热的方式传到转子盘2上。
通过静音空气泵4对发电装置进行主动的强制冷却，可以使发电装置的工作温度维持在一个适当的水平，可以有效提高发电装置的使用寿命。
根据需要，静音空气泵4可以只设一个中央静音空气泵，同时在静音空气泵4安装的位置上进行隔音处理，然后通过相应的导气管10将压缩冷空气输送到各个轮子上的发电装置，每一个轮子上的发电装置都设置一个电磁开关来控制压缩空气的通断，然后通过电磁开关来控制每一个轮子上的发电装置的冷却效果；也可以每一个轮子上配置一个单独的静音空气泵4，这样可以有针对性地对每一个发电装置进行独立冷却。静音空气泵4采用的噪音较低的静音空气泵，尽可能减少静音空气泵4的工作噪音对车上人员造成不良的影响。
根据需要，充电控制器3可以是单独设置的，也可以将它集成到电动汽车的电能控制***上。
永久性强磁铁206的弊端是会高温退磁，但在采取静音空气泵4提供压缩冷空气的主动强制性冷却方案之后，可以有效保证永久性强磁铁能在一个适当的温度范围内持久稳定工作。
进一步地，所述红外温度传感器一6设在定子盘5上且将其红外感应口直对转子盘2，用于实时监测转子盘2的温度变化；当转子盘2升到预设温度时，充电控制器3控制静音空气泵4工作，对转子盘2进行强制降温。
事先设定一个强制冷却的温度和一个停止冷却的温度，当红外温度传感器一6检测到转子盘2达到强制冷却的温度时，静音空气泵4通电工作，用冷空气对转子盘2进行强制冷却；当转子盘2降到停止冷却的温度时，静音空气泵4断电停止工作。
进一步地，所述红外温度传感器二7设在固定支架11上且将其红外感应口直对刹车盘14或刹车鼓(图中未有显示)，用于实时监测刹车盘14或刹车鼓的温度变化；当刹车盘14或刹车鼓升到预设温度时，充电控制器3控制静音空气泵4工作，对刹车盘14或刹车鼓进行强制降温。
事先设定一个强制冷却的温度和一个停止冷却的温度，当红外温度传感器二7检测到刹车盘14或刹车鼓达到强制冷却的温度时，静音空气泵4通电工作提供冷空气，冷空气经从转子盘2上的出气孔205以及定子盘5与转子盘2的接缝处喷向刹车盘14或刹车鼓，用冷空气对刹车盘14或刹车鼓进行强制冷却；当刹车盘14或刹车鼓降到停止冷却的温度时，静音空气泵4断电停止工作。
红外温度传感器一6和红外温度传感器二7在作用和功能上是相同或者类似的，可以根据需要选择其中一个或者两个。
进一步地，所述霍尔传感器8设在定子盘5上且与转子盘2上的强磁铁206相对应，用于实时监测转子盘2的旋转速度。
转子盘2的旋转速度直接影响到发电量，了解转子盘2的旋转速度，再对比充电控制器3的实际发电量数据，可以得到设计和应用的偏差值，方便内部运算和优化发电装置。
可以单独设计一个用于显示发电数据的显示屏放置到驾驶室内，也可以将发电数据发送到驾驶室内的显示器上进行显示，方便直观了解发电状况。
进一步地，所述转子盘2左侧设有固定垫片15，固定垫片15包括用于套设在垫圈1上的外圆环1501，外圆环1501内设有若干与安装固定槽101相配合的固定片1502。
进一步地，所述固定垫片15通过固定螺栓13与垫圈1固定连接；固定垫片15左侧面与垫圈1持平。
安装固定垫片15，可以使车轮轮毂可以直接通过固定垫片15挤压到转子盘2，从而使转子盘2更稳固。也可以将固定垫片15和隔热垫12做在一起，方便安装。
进一步地，所述定子盘5上设有与转子盘2的固定部相对应的避空孔二506。
定子盘5上设置避空孔二506，主要是用于解决车轮轮毂的安装和动能传递的问题。同时，避免定子盘5与车轮轮毂产生直接的接触。
进一步地，所述转子盘2右侧面设有若干扰流散热片207，扰流散热片207用于扰动转子盘2与刹车盘14或刹车鼓之间的空气。
设置扰流散热片207，可以有效促进转子盘2与刹车盘14或刹车鼓之间的空气流动，提高发电装置的冷却效果。
参见附图8至9，本发明的第二种实施方式，所述强磁铁206环绕在转子盘2圆周侧面形成磁铁圈208；定子盘5上的发电线圈504围绕着磁铁圈形成大线圈507，定子盘5与转子盘2之间留有空隙以避免二者产生直接接触。
磁铁圈507之间的缝隙用绝缘灌封胶填充，这样可以让磁铁圈507更加避免受到水、油、异物进入而影响使用寿命。
进一步地，所述红外温度传感器一6、霍尔传感器8和喷气孔503均为自定子盘5的圆周外侧面向圆心延伸；红外温度传感器一6和霍尔传感器8设在定子盘5中部，喷气孔503设在定子盘5中部和上端；定子盘5左侧壁设有向圆心延伸的遮挡边508。
红外温度传感器一6、霍尔传感器8和喷气孔403都设在自定子盘5的中上部，避免被水、油直接流进去。
遮挡边508可以阻挡车轮外侧的水、异物直接进入到定子盘5与转子盘2之间留有空隙。
通过上述的结构和原理的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本发明不局限于上述的具体实施方式，在本发明基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本发明的保护范围，应由各权利要求限定。

Claims (10)

1.一种嵌套式车轮发电装置，其特征在于：包括垫圈、转子盘和充电控制器以及与充电控制器电连接的低噪音的静音空气泵、定子盘、红外温度传感器一、红外温度传感器二、霍尔传感器；
垫圈与车轮法兰相配合，垫圈的圆周侧面上设有若干自外向内凹的安装固定槽；
定子盘上设有若干个自内而外逐渐变大的圆环形线圈套，相邻的线圈套之间设有置物腔一，置物腔一左侧设有若干喷气孔，喷气孔通过导气管与静音空气泵连接；
转子盘中心位置设有与垫圈相配合的避空孔一，避空孔一内设有若干与安装固定槽相配合的定位传动块；
避空孔一外侧设有若干个与置物腔一相配合的圆环形磁铁套，相邻的磁铁套之间形成与线圈套相配合的置物腔二，置物腔二右侧壁上设有若干出气孔；
线圈套内设有若干与充电控制器电连接的无铁芯发电线圈；
定子盘圆周侧面设有若干连接部，连接部通过若干固定支架使定子盘与车轮羊角固定连接；
磁铁套内设有若干与发电线圈相配合的强磁铁，强磁铁为耐高温的永久性强磁铁；
转子盘与垫圈之间设有隔热垫，转子盘和隔热垫通过若干沉头式固定螺栓与垫圈固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种嵌套式车轮发电装置，其特征在于：所述红外温度传感器一设在定子盘上且将其红外感应口直对转子盘，用于实时监测转子盘的温度变化；当转子盘升到预设温度时，充电控制器控制静音空气泵工作，对转子盘进行强制降温。
3.根据权利要求1所述的一种嵌套式车轮发电装置，其特征在于：所述红外温度传感器二设在固定支架上且将其红外感应口直对刹车盘或刹车鼓，用于实时监测刹车盘或刹车鼓的温度变化；当刹车盘或刹车鼓升到预设温度时，充电控制器控制静音空气泵工作，对刹车盘或刹车鼓进行强制降温。
4.根据权利要求1所述的一种嵌套式车轮发电装置，其特征在于：所述霍尔传感器设在定子盘上且与转子盘上的强磁铁相对应，用于实时监测转子盘的旋转速度。
5.根据权利要求1所述的一种嵌套式车轮发电装置，其特征在于：所述转子盘左侧设有固定垫片，固定垫片包括用于套设在垫圈上的外圆环，外圆环内设有若干与安装固定槽相配合的固定片。
6.根据权利要求5所述的一种嵌套式车轮发电装置，其特征在于：所述固定垫片通过固定螺栓与垫圈固定连接；固定垫片左侧面与垫圈持平。
7.根据权利要求1所述的一种嵌套式车轮发电装置，其特征在于：所述定子盘上设有与转子盘的固定部相对应的避空孔二。
8.根据权利要求1所述的一种嵌套式车轮发电装置，其特征在于：所述转子盘右侧面设有若干扰流散热片，扰流散热片用于扰动转子盘与刹车盘或刹车鼓之间的空气。
9.根据权利要求1所述的一种嵌套式车轮发电装置，其特征在于：所述强磁铁设在固定部圆周侧面内形成磁铁圈；定子盘上的发电线圈围绕着磁铁圈形成大线圈，定子盘与转子盘之间留有空隙以避免二者产生直接接触。
10.根据权利要求9所述的一种嵌套式车轮发电装置，其特征在于：所述红外温度传感器一、霍尔传感器和喷气孔均为自定子盘的圆周外侧面向圆心延伸；红外温度传感器一和霍尔传感器设在定子盘中部，喷气孔设在定子盘中部和上端；定子盘左侧壁设有向圆心延伸的遮挡边。
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