CN110401307A - 一种辅助供电车轮 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种辅助供电车轮，包括轮辋、与车身固定的刹车固定部、发电用的定子及其对应的永磁体转子、从所述定子上收集电能的集电装置；所述定子固定在所述轮辋上；所述永磁体转子固定在环形的转子支架的圆周上；所述转子支架套设在所述轮辋圈外，所述转子支架环外凸设用于在待安装轮胎内表面滑动或滚动的支撑件，所述支撑件高度小于等于支撑件底部至轮胎安装后的轮胎触地部分内表面的距离；所述转子支架环内缘与所述定子或轮辋之间形成滑动或滚动接触；所述集电装置固定于所述刹车固定部并与车内输电线路电连接。本发明的有益效果是能充分利用车轮胎变形和转动的动能，并将之转化成电能，从而实现辅助供电。
Description
技术领域
本发明涉及汽车车轮部件。
背景技术
随着新能源汽车制造行业的兴起，新能源汽车续航***也逐渐收到人们的广泛重视，新能源汽车续航***主要由电池、发电机组和电路传输***组成，车辆在行驶时，电池电能通过电路传输***来直接驱动整车行驶，或者发电机发电并通过电池、电路传输***来驱动整车行驶。
目前，新能源车辆行进中辅助供电的新技术有以下几种：
利用胎温发电：主要是轮胎用特殊材料和结构设计，首先在胎面上覆盖有对光线和热量敏感的材料，这些材料可以不停的吸上路面热量，然后通过胎温的能量***转化成电能，温度变化越大产生的能量就越大。在实际的应用中温度的变化较小产生的能量就较小。
避震器发电：利用车辆行驶颠簸时的上下运动将机械能转化为电能。避震器运动变化越大产生的能量就越大。在实际的应用中道路比较平整，避震器变化较小产生的能量就较小。
无线充电：通过使用线圈之间产生的磁场传输电能，电感耦合技术将会成为连接充电基站和设备的桥梁。在实际应用中需要对路桥实施较大改进，以增加发生器或接受器。
然而，以上几种方法一方面尚难以成熟运用在汽车领域，另一方面都存在着成本高、效益不佳、实现难度较大的问题。因此，亟需一种成本低、容易实现，实用价值更好的解决方案。
本领域技术人员为了解决以上技术问题，在公开号为CN101511614A的申请中公开了用于车辆的轮子，其包括：轮辋；安装在轮辋上的轮胎；至少一个用于发电的装置，其与轮胎可操作地进行连接。用于发电的装置包括：第一元件，其相对于轮辋或轮胎是固定的；第二元件，其被安装到第一元件上，且可围绕着预定的转动轴线相对于第一元件自由地转动。第二元件的质心偏心于预定的转动轴线。用于发电的装置还包括发电机，其具有被安装到第一元件上的定子和被安装到第二元件上的转子。但该方案的发电量太过微小，难以提供满足需要的辅助供电。
还在公开号为US5941692A的《Tuned resonant oscillating mass inflationpump and method of extracting electrical energy therefrom(调谐谐振振荡质量充气泵及其电能提取方法)》的申请中公开了一种泵结构和组件，其可以方便和容易地安装在汽车轮胎内，以便保持最佳的胎压和从调谐振荡质量在这种泵中的运动产生电能。摆动质量块可以是摆或自由移动的重物或在弧形腔室内滚动的球。但同样，该方案的发电量太过微小，难以提供满足需要的辅助供电。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，解决车辆行进中辅助供电的问题。
为达到上述发明目的，提供一种辅助供电车轮，包括轮辋、与车身固定的刹车固定部、发电用的定子及其对应的永磁体转子、从所述定子上收集电能的集电装置；所述定子固定在所述轮辋上；所述永磁体转子固定在环形的转子支架的圆周上；所述转子支架套设在所述轮辋圈外，所述转子支架环外凸设用于在待安装轮胎内表面滑动或滚动的支撑件，所述支撑件高度小于等于支撑件底部至轮胎安装后的轮胎触地部分内表面的距离；所述转子支架环内缘与所述定子或轮辋之间形成滑动或滚动接触；所述集电装置固定于所述刹车固定部并与车内输电线路电连接。
与轮辋配套的轮胎一般为传统的空心的无内胎轮胎，若为有内胎轮胎，则此处披露的“所述定子固定在所述轮辋上”描述亦可理解为定子和轮辋之间隔着内胎并实现固定，而不仅是单纯地将定子和轮辋直接贴合固接。此处披露的“轮胎安装后的轮胎触地部分”是指的轮胎运行时将会触地的部分区域，且“支撑件底部至轮胎安装后的轮胎触地部分内表面的距离”是指该部分区域尚未受压时的距离。
此处披露的支撑件并非单纯的点状位置，而是具有一定高度的支撑实体，支撑件底部到顶部的距离为其高度。支撑件底部固定于转子支架环外周面上。
此处披露的刹车固定部与车身连接，并不会与轮胎同时转动。比如在刹车采用盘刹时，该刹车固定部是制动钳，在采用鼓刹时，该刹车固定部是制动底板。
优选的，所述集电装置为集电环；所述定子经导线电连接至轮辋内设置的电刷，所述电刷抵靠所述集电环输电。
此处披露的电刷在车辆运行过程中旋转，而集电环则相对车身静止。
优选的，所述集电装置为无线充电接收线圈；所述轮辋上还固定有与无线充电接收线圈配合的无线充电发射线圈；所述定子与无线充电发射线圈电连接。
无线充电接收线圈通过交变电磁场接收无线充电发射线圈无线输出的电能，并转化成电流，通过车内常设或与无线充电接收线圈配套的逆变器及相应的控制单元与输电线路电连接，实现供电。
优选的，所述支撑件顶端设用于与待安装轮胎内表面滚动摩擦的滚轮I。
本处披露的支撑件高度为包括支撑件和滚轮I的整体高度。支撑件是用于支撑滚轮I接触安装后的轮胎内表面，当轮胎接触地面变形时会推动支撑件移动到轮胎没有变形处，这样支撑件及滚轮I会卡住使转子不随车轮的转动。
优选的，所述转子支架环内缘至少平衡地凸设三个滚轮支架II，所述滚轮支架II顶端设用于与所述定子或轮辋表面滚动摩擦的滚轮II。
此处披露的“平衡地凸设”是指保持转子支架在定子或轮辋表面稳定转动的设置方式，而不是非平衡地集中设置于转子支架一侧。常用的“平衡”设置如：在转子支架环内缘等间距地设置三个滚轮支架II，该三个滚轮支架II的设置位置之间的连线形成等边三角形；又如在转子支架环内缘等间距地设置四个滚轮支架II，该四个滚轮支架II的设置位置之间最短的连线形成正方形；还如在转子支架环内缘等间距地设置五个滚轮支架II，该五个滚轮支架II的设置位置之间最短的连线形成正五边形等具体的“平衡”设置形式等具体形式。
优选的，所述定子或轮辋表面还设有用于限制所述滚轮II偏离的导槽。
优选的，所述定子固定于轮辋槽底中心上；所述定子之间相互连通，所述定子相互之间紧贴形成环状并套设于所述轮辋圈外。
此处披露的相互连通是指定子之间形成串联或并联。
定子通过与轮辋固定，实现定子随轮胎同步转动。当轮胎与地面接触时，车辆的自重使轮胎的局部与地面接触变形，由于支撑件的高度设置，使得其高度大于变形部分的胎内空间，同时小于未变形部分的胎内空间，此时由于惯性作用，支撑件将顶靠在车胎内表面变形部分的边缘，从而阻止永磁体转子随轮胎同步转动。故在车辆下地运行过程中，定子与其对应的永磁体转子之间形成相对转动，转动过程中切割磁力线产生电能，产生的电能通过集电装置并入车内输电线路。
集电装置于固定刹车固定部上，保持集电装置相对车体的位置，以为车内输电线路提供良好的输电环境。
采用电刷配合集电环时，电能并通过电刷经集电环传输。轮胎转动时，固定在轮辋内的电刷同步相对旋转中心呈圆周转动，环状的集电环能让电刷在旋转时始终与之保持接触，避免电刷运行过程中发生的漏电或撞击。
采用无线输电形式，能避免电刷电线连接输电故障的发生，同时也不需要在轮辋上进行钻孔，提升轮辋的整体性和强度。
支撑件顶端的滚轮可以减小转子支架与轮胎内表面的摩擦力，避免损伤轮胎内表面，同时防止支撑件在轮胎内被带动同向旋转。
平衡地凸设滚轮支架II的设计，使得转子支架与定子或轮辋之间能保持相对位置，避免损伤转子支架与定子或轮辋表面，同时防止转子支架被定子或轮辋带动同向旋转。
用于限制所述滚轮II偏离的导槽，使得滚轮II能保持转子支架与轮辋同轴转动，避免转子支架的滑脱。
定子具体的槽底中心设置位置，结合其组成环状的构造，能够便于转子支架套设其上，并在其表面实现转动。
基本原理是让永磁体转子在车轮运动时保持不动或在某些颠簸状态下反向转动。车轮在转动中通过轮胎与地面接触的变形量的变化推动发电机构工作，定子随车轮正向转动时永磁体转子及转子支架上支撑件的高点不能通过轮胎与地面接触处变小的距离，使永磁体转子及转子支架保持位置不变或在某些颠簸状态下产生轻微的反向旋转，实现与定子做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过将定子的电能引出接至车内输电线路中，便产生了车辆的辅助供电电流。在颠簸的状态下，会出现轮胎变形量增大或减小，转子支架的运动状态是变形量变大时则小幅反转，变形量变小时则会小幅朝向变形中心正转。
所述轮胎运动中与地面变形量卡住环形的转子支架，使永磁体与定子产生相对运动切割磁力线产生电能.
还提供一种辅助供电车轮，包括轮辋、与车身固定的刹车固定部、永磁体定子及其对应的发电用转子、从所述发电用转子上收集电能的集电装置；所述永磁体定子固定在所述轮辋上；所述发电用转子固定在环形的转子支架的圆周上；所述转子支架套设在所述轮辋圈外，所述转子支架环外凸设用于在待安装轮胎内表面滑动或滚动的支撑件，所述支撑件高度小于等于支撑件底部至轮胎安装后的轮胎触地部分内表面的距离；所述转子支架环内缘与所述永磁体定子或轮辋之间形成滑动或滚动接触；所述集电装置固定于所述刹车固定部并与车内输电线路电连接。
本发明的有益效果是能充分利用车轮胎变形和转动的动能，并将之转化成电能，从而实现辅助供电。
附图说明
图1为本发明的辅助供电车轮第一种实施例整体***结构示意图；
图2为本发明的辅助供电车轮第一种实施例发电相关机构示意图；
图3为本发明的辅助供电车轮第一种实施例工作示意图；
图4为本发明的辅助供电车轮第一种实施例发电及其接收装置示意图；
图5为本发明的辅助供电车轮第一种实施例整体剖面示意图；
图6为本发明的辅助供电车轮第二种实施例整体剖面示意图；
图7为本发明的辅助供电车轮第三种实施例整体剖面示意图；
其中：
1-轮辋 2-刹车固定部 3-定子
4-永磁体转子 5-转子支架 6-集电环
7-支撑件 8-轮胎 9-导线
10-电刷 11-滚轮I 12-滚轮支架II
13-滚轮II 14-无线充电发射线圈 15-无线充电接收线圈
16-永磁体定子 17-发电用转子
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明做进一步说明。
根据图1至图5所示的一种辅助供电车轮第一种实施例，包括轮辋1、与车身固定的刹车固定部2、发电用的定子3及其对应的永磁体转子4、从所述定子3上收集电能的集电环6；该刹车固定部2为盘刹的制动钳。
所述定子3固定在所述轮辋1上；
所述永磁体转子4固定在环形的转子支架5的圆周上；所述转子支架5套设在所述轮辋1圈外，所述转子支架5环外凸设用于在待安装轮胎8内表面滚动的支撑件7，所述支撑件7高度小于等于支撑件7底部至轮胎8安装后的轮胎8触地部分内表面的距离；所述转子支架5环内缘与所述定子3之间形成滚动接触；
所述集电环6固定于所述刹车固定部2并与车内输电线路电连接(图中未示出，但本领域技术人员可以根据描述直接理解该结构)。
所述定子3经导线9电连接至轮辋1内设置的电刷10，所述电刷10抵靠所述集电环6输电。
所述支撑件7顶端设用于与待安装轮胎8内表面滚动摩擦的滚轮I11。
所述转子支架5环内缘至少平衡地凸设三个滚轮支架II12，所述滚轮支架II12顶端设用于与所述定子3表面滚动摩擦的滚轮II13。
所述定子3表面还设有用于限制所述滚轮II13偏离的导槽(图中未示出，但本领域技术人员可以根据描述直接理解该结构)。
所述定子3固定于轮辋1槽底中心上；所述定子之间相互连通，所述定子3相互之间紧贴形成环状并套设于所述轮辋1圈外。
虽然附图中未明确显示出，但本领域技术人员可以理解地，此处的滚轮I11或者滚轮II13的滚动摩擦可以由滑动摩擦的相应结构形式替代，同时转子支架5也可以直接采用贴靠于所述轮辋1圈表面来实现滚动摩擦或滑动摩擦的转动形式，导槽亦可设置于轮辋1表面。
根据图6所示的一种辅助供电车轮第二种实施例，包括轮辋1、与车身固定的刹车固定部2、发电用的定子3及其对应的永磁体转子4、从所述定子3上收集电能的无线充电接收线圈15；
所述定子3固定在所述轮辋1上；
所述永磁体转子4固定在环形的转子支架5的圆周上；所述转子支架5套设在所述轮辋1圈外，所述转子支架5环外凸设用于在待安装轮胎8内表面滚动的支撑件7，所述支撑件7高度小于等于支撑件7底部至轮胎8安装后的轮胎8触地部分内表面的距离；所述转子支架5环内缘与所述定子3之间形成滚动接触；
所述无线充电接收线圈15固定于所述刹车固定部2并与车内输电线路电连接(图中未示出，但本领域技术人员可以根据描述直接理解该结构)。
所述轮辋1上还固定有与无线充电接收线圈15配合的无线充电发射线圈14；所述定子3与无线充电发射线圈14电连接。
所述支撑件7顶端设用于与待安装轮胎8内表面滚动摩擦的滚轮I11。
所述转子支架5环内缘至少平衡地凸设三个滚轮支架II12，所述滚轮支架II12顶端设用于与所述定子3表面滚动摩擦的滚轮II13。
所述定子3表面还设有用于限制所述滚轮II13偏离的导槽(图中未示出，但本领域技术人员可以根据描述直接理解该结构)。
所述定子3固定于轮辋1槽底中心上；所述定子之间相互连通，所述定子3相互之间紧贴形成环状并套设于所述轮辋1圈外。
进一步地，轮胎型号可以选择215/55/R16；当车轮以60Km/H的速度转动计算出车轮的转速：～495转/分，定子随车转动：～495转/分；如果永磁体转子保持不动发电机构转速：～495转/分，如果永磁体转子反转发电机构转速：>495转/分；从而车轮在运动中产生的电流，将电能传输回来可以满足新能源车辆的用电需求。
根据图6所示的一种辅助供电车轮第三种实施例，包括轮辋1、与车身固定的刹车固定部2，永磁体定子16及其对应的发电用转子17、从所述发电用转子17上收集电能的集电装置；所述永磁体定子16固定在所述轮辋1上；所述发电用转子17固定在环形的转子支架5的圆周上；所述转子支架5套设在所述轮辋1圈外，所述转子支架5环外凸设用于在待安装轮胎8内表面滑动或滚动的支撑件7，所述支撑件7高度小于等于支撑件7底部至轮胎8安装后的轮胎8触地部分内表面的距离；所述转子支架5环内缘与所述永磁体定子16或轮辋1之间形成滑动或滚动接触；所述集电装置固定于所述刹车固定部2并与车内输电线路电连接。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述的实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可以作出种种的等同的变型或替换，这些等同变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (8)
1.一种辅助供电车轮，包括轮辋(1)、与车身固定的刹车固定部(2)，其特征在于，还包括发电用的定子(3)及其对应的永磁体转子(4)、从所述定子(3)上收集电能的集电装置；
所述定子(3)固定在所述轮辋(1)上；
所述永磁体转子(4)固定在环形的转子支架(5)的圆周上；所述转子支架(5)套设在所述轮辋(1)圈外，所述转子支架(5)环外凸设用于在待安装轮胎(8)内表面滑动或滚动的支撑件(7)，所述支撑件(7)高度小于等于支撑件(7)底部至轮胎(8)安装后的轮胎(8)触地部分内表面的距离；所述转子支架(5)环内缘与所述定子(3)或轮辋(1)之间形成滑动或滚动接触；
所述集电装置固定于所述刹车固定部(2)并与车内输电线路电连接。
2.根据权利要求1所述的辅助供电车轮，其特征在于，所述集电装置为集电环(6)；所述定子(3)经导线(9)电连接至轮辋(1)内设置的电刷(10)，所述电刷(10)抵靠所述集电环(6)输电。
3.根据权利要求1所述的辅助供电车轮，其特征在于，所述集电装置为无线充电接收线圈(15)；所述轮辋(1)上还固定有与无线充电接收线圈(15)配合的无线充电发射线圈(14)；所述定子(3)与无线充电发射线圈(14)电连接。
4.根据权利要求1所述的辅助供电车轮，其特征在于，所述支撑件(7)顶端设用于与待安装轮胎(8)内表面滚动摩擦的滚轮I(11)。
5.根据权利要求1所述的辅助供电车轮，其特征在于，所述转子支架(5)环内缘至少平衡地凸设三个滚轮支架II(12)，所述滚轮支架II(12)顶端设用于与所述定子(3)或轮辋(1)表面滚动摩擦的滚轮II(13)。
6.根据权利要求5所述的辅助供电车轮，其特征在于，所述定子(3)或轮辋(1)表面还设有用于限制所述滚轮II(13)偏离的导槽。
7.根据权利要求1所述的辅助供电车轮，其特征在于，所述定子(3)固定于轮辋(1)槽底中心上；所述定子(3)之间相互连通，所述定子(3)相互之间紧贴形成环状并套设于所述轮辋(1)圈外。
8.一种辅助供电车轮，包括轮辋(1)、与车身固定的刹车固定部(2)，其特征在于，还包括永磁体定子(16)及其对应的发电用转子(17)、从所述发电用转子(17)上收集电能的集电装置；
所述永磁体定子(16)固定在所述轮辋(1)上；
所述发电用转子(17)固定在环形的转子支架(5)的圆周上；所述转子支架(5)套设在所述轮辋(1)圈外，所述转子支架(5)环外凸设用于在待安装轮胎(8)内表面滑动或滚动的支撑件(7)，所述支撑件(7)高度小于等于支撑件(7)底部至轮胎(8)安装后的轮胎(8)触地部分内表面的距离；所述转子支架(5)环内缘与所述永磁体定子(16)或轮辋(1)之间形成滑动或滚动接触；
所述集电装置固定于所述刹车固定部(2)并与车内输电线路电连接。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2019-07-26 CN CN201910682155.0A patent/CN110401307A/zh active Pending
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