專(zhuān)利名稱(chēng)：復(fù)合動(dòng)力汽車(chē)技術(shù)的制作方法
復(fù)合動(dòng)力汽車(chē)技術(shù) 本發(fā)明是汽車(chē)熱能回收發(fā)電、電磁直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的復(fù)合動(dòng)力汽車(chē)技術(shù)。 當(dāng)前汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量并沒(méi)有全部利用，直接排放到空氣中，因此浪費(fèi)了部
分能源；汽車(chē)車(chē)輪是齒輪和轉(zhuǎn)動(dòng)軸組成的機(jī)械傳動(dòng)，汽車(chē)輪的制動(dòng)、動(dòng)力離合采用機(jī)械摩擦
方式實(shí)現(xiàn)，這樣發(fā)動(dòng)機(jī)的功率有很大一部分損耗在機(jī)械摩擦上，給車(chē)輛帶來(lái)了機(jī)械磨損以
及能源浪費(fèi)，也使污染物排放大量增加，不利于環(huán)保節(jié)能；這種傳統(tǒng)技術(shù)汽車(chē)機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)
雜、材料以及制造成本高、使用成本也升高；操控?zé)┈崱⒋嬖谟捎谥苿?dòng)、方向控制方面的安全
隱患。由于環(huán)境保護(hù)需要以及能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的形式逼迫，需要改進(jìn)與革新汽車(chē)動(dòng)力結(jié)構(gòu)、提
高能源效率、促進(jìn)環(huán)境保護(hù)。 為解決以上問(wèn)題，人們不斷發(fā)明了新技術(shù)應(yīng)用在汽車(chē)上。包括汽車(chē)驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及 降低能耗方面技術(shù)。 最新應(yīng)用的有混合動(dòng)力汽車(chē)技術(shù)、氫燃料電池汽車(chē)技術(shù)、太陽(yáng)能汽車(chē)技術(shù)、化學(xué)能 電池汽車(chē)技術(shù)、蓄電池汽車(chē)技術(shù)。這些還都離不開(kāi)傳統(tǒng)機(jī)械齒輪傳動(dòng)技術(shù)。包括美國(guó)通用 公司最新概念車(chē)輪，也沒(méi)有超越電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)齒輪進(jìn)行力矩放大、機(jī)械摩擦制動(dòng)的 傳統(tǒng)技術(shù)。超越機(jī)械傳動(dòng)、摩擦制動(dòng)技術(shù)的是磁懸浮列車(chē)驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)方式，但磁懸浮列車(chē)磁 力技術(shù)受到鋪設(shè)軌道的限制。 本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)是解決現(xiàn)有汽車(chē)技術(shù)應(yīng)用中磁懸浮驅(qū)動(dòng)、熱能回收發(fā)電的兩方面問(wèn) 題。采用閉合動(dòng)態(tài)永磁軌道，使磁懸浮狀態(tài)在環(huán)裝閉合軌道內(nèi)連續(xù)形成，達(dá)到磁力驅(qū)動(dòng)的目 的。使磁懸浮軌道與驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈始終處于閉合環(huán)路的相對(duì)位置中，軌道可以和車(chē)輪同步運(yùn)動(dòng)、 變形，脫離傳統(tǒng)磁懸浮軌道束縛；利用汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量回收發(fā)電，解決汽車(chē)電力驅(qū)動(dòng) 的用電來(lái)源問(wèn)題。這兩項(xiàng)技術(shù)是為了達(dá)到提高汽車(chē)能源利用率、提高汽車(chē)性能的目的?？?以用在已有汽車(chē)技術(shù)升級(jí)改造上，也可以用在全新動(dòng)力結(jié)構(gòu)汽車(chē)的開(kāi)發(fā)上。
截止到2008年10月10日前，還沒(méi)有通過(guò)互連網(wǎng)絡(luò)檢索到國(guó)內(nèi)、國(guó)際上包含以上 兩項(xiàng)技術(shù)的復(fù)合動(dòng)力汽車(chē)應(yīng)用、專(zhuān)利、專(zhuān)利申請(qǐng)、概念論文等。 復(fù)合動(dòng)力汽車(chē)技術(shù)是由熱能回收發(fā)電機(jī)組②和電磁車(chē)輪①以及蓄電池組③組成 (圖l)。 熱能回收發(fā)電機(jī)②由尾氣熱量回收腔(圖4⑧)、汽化腔(圖4⑨)、做功葉輪(圖 4(11))、永磁轉(zhuǎn)子(圖4(15))、壓縮葉輪(圖4(14))、液化腔(圖4⑩)、單向調(diào)節(jié)閥(圖 4 (13))磁電線(xiàn)圈(圖4 (12))組成，也包含換熱器、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液循環(huán)系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)。是 利用汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的高溫尾氣對(duì)媒介液體換熱而進(jìn)行換能。高溫尾氣通過(guò)換 熱翹片時(shí)加熱媒介液體，媒介液體產(chǎn)生汽化，體積迅速膨脹，媒介氣體在增壓葉片產(chǎn)生的壓 力作用下進(jìn)入液化腔，由于溫度降低和壓力增大，迅速液化，體積縮小。利用媒介液體的汽 化和液化產(chǎn)生的體積變化推動(dòng)氣輪葉片轉(zhuǎn)動(dòng)。葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)永磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)變化， 在磁電線(xiàn)圈中產(chǎn)生脈沖電。利用電池組使脈沖電能儲(chǔ)蓄和電流變換，產(chǎn)生車(chē)輪電動(dòng)驅(qū)動(dòng)能 作為熱能交換媒介液體被封閉在多層腔體結(jié)構(gòu)中，形成氣、液循環(huán)變化。線(xiàn)圈(12) 和轉(zhuǎn)子通過(guò)外層不繡鋼殼體隔離。在汽化開(kāi)始狀態(tài)，線(xiàn)圈和轉(zhuǎn)子作為輔助啟動(dòng)電機(jī)，輔助做功葉片和壓縮葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，輔助汽化與液化環(huán)境達(dá)到媒介液體物理要求；當(dāng)媒介汽化與液化 穩(wěn)定連續(xù)進(jìn)行時(shí)，線(xiàn)圈(12)與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)換為發(fā)電模式產(chǎn)生電能。腔內(nèi)軸承的潤(rùn)滑采用高溫潤(rùn) 滑油混合在腔內(nèi)循環(huán)進(jìn)行潤(rùn)滑。尾氣與熱交換媒介液體使用內(nèi)外翹片提高交換效率。媒介 液體液化換熱直接用于汽化輔助加熱，形成做功循環(huán)，使尾氣換出來(lái)的熱量充分使用在氣 輪葉片作功上。部分氣輪做功與汽化溫差能量用在液化做功上。實(shí)現(xiàn)閉合做功循環(huán)。單向 調(diào)節(jié)閥利用電流線(xiàn)圈吸力調(diào)節(jié)汽化以及液化腔內(nèi)壓差，配合磁電線(xiàn)圈(12)輔助轉(zhuǎn)動(dòng)力矩 變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，滿(mǎn)足各腔體壓差需要。根據(jù)環(huán)境與排氣溫差大小對(duì)外接換熱器進(jìn)行流量控 制，調(diào)節(jié)液化壓力與溫度確保熱能轉(zhuǎn)換效率，使汽化與液化連續(xù)進(jìn)行。使發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣熱量溫 差轉(zhuǎn)換為電能。推動(dòng)電磁車(chē)輪產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力。 電磁驅(qū)動(dòng)車(chē)輪①是由輪胎(圖2 )、永磁磁軌(圖2⑤)、電磁驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈陣列(圖 2 )、輪轂(圖2⑦)組成的環(huán)型車(chē)輪(圖2為正視刨面圖；圖3為側(cè)視刨面圖)。本發(fā)明 技術(shù)是在輪胎內(nèi)側(cè)安裝永磁磁軌，也可以使用輪胎橡膠制作磁性橡膠胎作為永磁磁軌(圖 3⑤)，保證單塊磁極表面磁力在4公斤以上。在輪轂上安裝環(huán)型電磁驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈，線(xiàn)圈橫向 縱向排列成陣列，利用磁力疊加和同性磁極排斥原理產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)扭力，使用異性磁極吸引原 理輔助控制扭力方向。通過(guò)干簧管傳感器識(shí)別線(xiàn)圈和磁極的相對(duì)位置，控制不同的電磁驅(qū) 動(dòng)陣列接通電流，這樣磁軌就帶動(dòng)輪胎連續(xù)旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)輪胎圍繞輪轂電磁驅(qū) 動(dòng)陣列懸浮旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 輪胎內(nèi)面是用高溫永磁材料制作的多條環(huán)形磁軌道，每條永磁軌道根據(jù)輪胎直徑 大小設(shè)置16個(gè)以上同相磁極，建立環(huán)形封閉磁軌道，輪胎和磁懸浮軌道組合成外環(huán)形轉(zhuǎn) 子。在輪轂圈面上安裝多條環(huán)型電磁驅(qū)動(dòng)定子，多條電磁驅(qū)動(dòng)定子環(huán)組成環(huán)型電磁驅(qū)動(dòng)陣 列。在環(huán)形電磁陣列旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，輪胎圍繞輪轂旋轉(zhuǎn)形成動(dòng)力輸出。當(dāng)電磁陣列形成 正向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)時(shí)，輪胎正向轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)電磁陣列形成反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，輪胎反向旋轉(zhuǎn)；多個(gè)輪子組 合就形成車(chē)輛動(dòng)力前后行駛、行駛轉(zhuǎn)向，以及實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向。環(huán)形電磁驅(qū)動(dòng)陣列不接通動(dòng)力 電源時(shí)，即實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出離合，輪胎在自由旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)滑行。環(huán)行電磁驅(qū)動(dòng)陣列接通線(xiàn)路但 不提供動(dòng)力電源時(shí)，輪處于減速狀態(tài)，環(huán)形電磁陣列轉(zhuǎn)換為發(fā)電輸出。需要緊急制動(dòng)時(shí)，根 據(jù)輪的行駛狀態(tài)以及制動(dòng)力大小需要，各輪分別給不同強(qiáng)度的反向制動(dòng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，形成可 控力矩動(dòng)力制動(dòng)。 以安裝直徑63厘米，寬23厘米圓形電磁直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪車(chē)輛為例計(jì)算數(shù)據(jù)如下
車(chē)體舉升力矩3公斤X 32組X 4軌X 4輪=1536公斤 [OOM] 啟動(dòng)力矩3. 75公斤X 16組X 4軌X 4輪=960公斤
最小啟動(dòng)距離0. 63米X 3. 14/48組=0. 0412米最高行駛速度0. 00063千米X 3. 14/4組X 200赫茲X 60秒X 60分=356千米
/小時(shí)最大制動(dòng)力矩3. 75公斤X 16組X 4軌X 4輪=960公斤 啟動(dòng)時(shí)，環(huán)形電磁驅(qū)動(dòng)陣列中的位置探測(cè)干簧管檢測(cè)到相對(duì)磁軌位置，根據(jù)位置 選擇給不同的電磁組供電，產(chǎn)生推力。由于是直接作用在輪胎內(nèi)側(cè)，力矩杠桿最大，再加上 48點(diǎn)同時(shí)產(chǎn)生推力，其疊加的推力就可以直接推動(dòng)輪。形成大轉(zhuǎn)矩磁力。同時(shí)相對(duì)磁極的 磁力也被疊加為吸力，輔助作用在磁軌上，形成更大的扭力使輪子旋轉(zhuǎn)。環(huán)形電磁列是錯(cuò)開(kāi) 角度排布，保證了輸出轉(zhuǎn)矩在任何角度穩(wěn)定。這樣1500公斤左右的車(chē)體就可以在路面順利起步。 起步后的加速過(guò)程就是持續(xù)通直流電過(guò)程，環(huán)型電磁驅(qū)動(dòng)陣列中的位置探測(cè)干簧 管檢測(cè)到環(huán)形磁軌的內(nèi)磁極位置變化后，驅(qū)動(dòng)可控硅組變換電流方向，形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。達(dá)到 要求速度后，通電為方波電壓，用調(diào)整脈寬的方式控制各輪轉(zhuǎn)矩達(dá)到控制速度以及方向作 用。 需要滑行時(shí)，直接切斷各輪電流，動(dòng)力就和輪分離。需要減速時(shí)，將電磁組接入充 電線(xiàn)路，變換為發(fā)電模式。需要緊急制動(dòng)時(shí)，根據(jù)各輪干簧管檢測(cè)到的磁極和線(xiàn)圈相對(duì)位置 狀態(tài)，環(huán)型電磁驅(qū)動(dòng)陣列施加反向電流而產(chǎn)生相反作用力矩，并根據(jù)各輪狀態(tài)以及方向控 制要求對(duì)輪進(jìn)行反向扭力分別控制。實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)汽車(chē)的間斷剎車(chē)ABS、車(chē)身動(dòng)態(tài)穩(wěn)定控制ESP 等制動(dòng)控制功能。 需要轉(zhuǎn)向控制時(shí)，只要為車(chē)身兩側(cè)的輪施加不同方向磁力矩，就可以實(shí)現(xiàn)原地旋 轉(zhuǎn)、行駛偏轉(zhuǎn)等人工轉(zhuǎn)向操控。 根據(jù)車(chē)輛動(dòng)力要求采用增減環(huán)型電磁驅(qū)動(dòng)陣列數(shù)量實(shí)現(xiàn)不同車(chē)型匹配。也可以根 據(jù)啟動(dòng)力矩要求制作不同尺寸的電磁驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。還能調(diào)整工作磁極數(shù)量實(shí)現(xiàn)不同速度狀態(tài) 節(jié)能。


圖1是復(fù)合動(dòng)力技術(shù)汽車(chē)俯視結(jié)構(gòu)的圖；圖2為正視刨面圖；圖3為側(cè) 視刨面圖；圖4是熱能回收發(fā)電機(jī)組俯視刨面的圖。 現(xiàn)有燃油動(dòng)力乘用車(chē)輛可以直接更換輪轂以及輪胎、加裝熱能回收發(fā)電機(jī)組、電 池組方式轉(zhuǎn)換為復(fù)合動(dòng)力車(chē)輛，在城市道路可以使用電磁直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪行駛，實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié) 能以及降低行駛成本目的。在高速行駛時(shí)，電磁直接驅(qū)動(dòng)電磁驅(qū)動(dòng)可以作為輔助動(dòng)力，補(bǔ)償 燃油發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)動(dòng)力不足以及高速制動(dòng)操控車(chē)身穩(wěn)定性安全。 新開(kāi)發(fā)乘用車(chē)輛時(shí)，可以根據(jù)電磁直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪性能以及熱能回收發(fā)電機(jī)組特 點(diǎn)，簡(jiǎn)化車(chē)輛機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。全采用電磁直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪車(chē)輛可以使用化學(xué)電池、太陽(yáng)能 電池、熱能發(fā)電復(fù)合動(dòng)力。環(huán)保作用非常明顯。動(dòng)力提升的同時(shí)也提高了能源效率。采用 電磁直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪車(chē)輛空間將更寬敞。車(chē)輛噪音將更小。 配合熱能回收發(fā)電機(jī)組使用，以現(xiàn)有交通擁堵城市出租車(chē)為例，復(fù)合動(dòng)力的改造 后車(chē)輛比原狀態(tài)將節(jié)能33%左右。減少尾氣排放也在30%以上。動(dòng)力提升在20%以上。 轉(zhuǎn)彎半徑將減少40%以上。安全與操控性能更有極大改觀(guān)。根據(jù)復(fù)合動(dòng)力車(chē)輛的操控性能 新規(guī)劃的城市交通，可以提高城市道路車(chē)輛通行效率。
權(quán)利要求
永磁磁極組成環(huán)形磁軌多級(jí)外轉(zhuǎn)子電磁直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪
2. 根據(jù)權(quán)利l要求，電磁直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪可以是圓形環(huán)裝，也可以是橢圓、三角、方形等 形狀。只要是環(huán)型閉合循環(huán)磁軌都可以圍繞定子的電磁驅(qū)動(dòng)陣列做相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
3. 根據(jù)權(quán)利1要求，組成外轉(zhuǎn)子的磁軌可以是2條組合，也可以是3條、4條、5條以上， 電磁驅(qū)動(dòng)陣列的驅(qū)動(dòng)環(huán)也可以是2條以上。
4. 根據(jù)權(quán)利1要求，環(huán)型閉合循環(huán)磁軌可以是懸浮狀態(tài)運(yùn)動(dòng)，也可以附帶輔助支撐，如 支撐輪、帶、軸。
5. 環(huán)型閉合循環(huán)磁軌的驅(qū)動(dòng)附屬物或直接驅(qū)動(dòng)物可以是輪胎，也可以是齒輪、輪、葉 片、鏈條、傳送帶、皮帶、鉤爪、履帶這些機(jī)構(gòu)，使用電磁直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪技術(shù)可以制造大力矩 驅(qū)動(dòng)單元，直接驅(qū)動(dòng)這些機(jī)構(gòu)。電磁車(chē)輪可以應(yīng)用在汽車(chē)、電動(dòng)車(chē)以及電磁運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中。也 可以廣泛應(yīng)用在電動(dòng)驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)領(lǐng)域，替代傳統(tǒng)慣性電動(dòng)機(jī)以及步進(jìn)電機(jī)、或機(jī)械齒輪。
6. 根據(jù)權(quán)利5要求，區(qū)別傳統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、無(wú)刷電機(jī)、平面電機(jī) 等主要技術(shù)在于多磁軌環(huán)并聯(lián)，多驅(qū)動(dòng)環(huán)組合提高驅(qū)動(dòng)力矩?？刂茟腋顟B(tài)。是環(huán)行循環(huán) 扭力。這種扭力可以在圓環(huán)上旋轉(zhuǎn)、方形環(huán)上同時(shí)四個(gè)方向輸出、三角環(huán)上三個(gè)方向輸出、 條裝環(huán)上的兩個(gè)方向輸出。
7. 熱能回收發(fā)電機(jī)組使用媒介液體汽化、液化過(guò)程在閉合回路中體積變化形成氣流壓 差推動(dòng)氣輪葉片發(fā)電。汽化與液化閉合循環(huán)過(guò)程產(chǎn)生壓差原理是葉輪做功主要來(lái)源。
8. 根據(jù)權(quán)利7的要求熱能回收發(fā)電機(jī)組用于液化汽化閉合循環(huán)的媒介液體可以是酒 精、防凍液以及其他類(lèi)似物理特性液體。
9. 根據(jù)權(quán)利7要求對(duì)單向閥進(jìn)行調(diào)控的電磁、磁控技術(shù)是克服重力以及震動(dòng)影響的主 要技術(shù)手段。是保障汽化與液化腔體壓差有效手段。
10. 根據(jù)權(quán)利7要求，熱能回收發(fā)電機(jī)組用于汽車(chē)熱能溫差發(fā)電，也可以用于地球衛(wèi) 星、太空飛行器以及旋噴發(fā)動(dòng)機(jī)的溫差發(fā)電系統(tǒng)中。熱能回收發(fā)電機(jī)的汽化腔與液化腔是 圓桶形狀，也可以根據(jù)熱源的形式要求制造成其他形狀。
全文摘要
一種熱能回收發(fā)電、電磁直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的汽車(chē)復(fù)合動(dòng)力技術(shù)。主要應(yīng)用在現(xiàn)有汽車(chē)節(jié)能、環(huán)保改造及太陽(yáng)能、核能、化學(xué)電池能汽車(chē)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)和熱能利用上。能夠使現(xiàn)有普通汽車(chē)改造為復(fù)合動(dòng)力環(huán)保汽車(chē)。也能讓磁懸浮技術(shù)應(yīng)用在汽車(chē)驅(qū)動(dòng)上。本發(fā)明技術(shù)是使用熱能回收技術(shù)發(fā)電機(jī)組②產(chǎn)生電能推動(dòng)電磁車(chē)輪①實(shí)現(xiàn)車(chē)輪大轉(zhuǎn)矩電磁驅(qū)動(dòng)。利用電池組③作為電能存儲(chǔ)以及電流變換裝置。使汽車(chē)復(fù)合了電動(dòng)驅(qū)動(dòng)。達(dá)到節(jié)能、環(huán)保目的。熱能回收發(fā)電機(jī)組使用媒介液體在密閉多腔結(jié)構(gòu)中汽化、液化體積變化推動(dòng)葉片做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子發(fā)電，達(dá)到吸收汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣熱能目的。采用多軌懸浮外轉(zhuǎn)子電磁車(chē)輪驅(qū)動(dòng)，達(dá)到力矩輸出與制動(dòng)發(fā)電、動(dòng)力離合、轉(zhuǎn)向控制目的。
文檔編號(hào)F01K25/00GK101722866SQ20081022829
公開(kāi)日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2008年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月24日
發(fā)明者唐萬(wàn)福 申請(qǐng)人:唐萬(wàn)福