電磁節能剎車系統的製作方法

2023-10-18 03:00:44

專利名稱：電磁節能剎車系統的製作方法
技術領域：
一、 技術領域 E&M，l剎^系、鄉充 本實用新型屬於節能技術，尤其是一種電磁節能剎車系統。
二、 背景技術
當前汽車剎車主要利用剎車盤或剎車鼓，又分為油剎和氣剎。而普通的剎車方式會有抱 死的缺點，遇到緊急情況將制動踏板踩到底，輪胎會被抱死，這會損耗輪胎，而且車子極易
失去控制，從而出現危險的情況。沒有安裝ABS系統的車，在遇到緊急情況時，來不及分步
緩剎，只能一腳踩死。這時車輪容易抱死，加之車輛衝刺慣性，便可能發生側滑、跑偏、方 向不受控制等危險狀況。
利用防抱死系統，當駕駛者緊急制動時快速踩下制動踏板後，前輪不會抱死，轉向能力 依舊存在，那就完全可以在制動時採取措施避開前方的危險。如果後輪也不會抱死，側滑和 甩尾也將不會出現，對車身的控制依然在駕駛者手中。
而目前常用的防抱死剎車系統有ABS系統，又分為機械式和電子式。ABS工作時就相當 於以很高的頻率進行點剎，當車輪即將到達下一個鎖死點時，剎車在一秒內可作用60至120 次，相當於不停地剎車、放鬆，即相似於機械的"點剎"，此舉可避免緊急剎車時方向失控 與車輪側滑，同時加大輪胎摩擦力。ABS系統內控制器利用液壓裝置控制剎車壓力在輪胎髮 生滑動的臨界點反覆擺動，使在剎車盤不斷重複接觸、離開的過程而保持輪胎抓地力最接近 最大理論值，達到最佳剎車效果。但ABS還是利用機械的剎車方式，如利用油剎或氣剎，或 是盤剎與鼓剎。屬於傳統的機械剎車方式，這種剎車方式會消耗燃料及接觸材料，其摩擦產 生的熱量不僅被白白浪費掉，而且還會造成剎車液過熱問題，導致剎車失靈。從環保的角度 說，這種剎車會汙染環境，並加劇全球變暖。
經測算和分析，由於汽車剎車產生的能量損失如下
1. 在現有剎車或減速的過程中，由於車重較大，且速度極快，因此其動能很大，普通剎 車時，這部分能量都轉化為磨擦生熱，白浪費掉了。設一輛汽車的平均速度為80公裡/時， 一般車重為2噸，那麼一次減速或剎車浪費的能量為E=l/2Mv*v=0. 5*2000*22*22=484kJ。
2. 每輛車只要跑路， 一路上會反覆經歷這樣的加速與減速(或剎車)的過程，尤其是在 城市的紅綠燈交通管制與複雜的擁塞路況下，或鄉村坎坷的路面時。這樣跑一路下來的能量 浪費就累積更大。設城市中每輛車每天平均要完成20次上述動作，那一輛車每天就浪費動能 484*20=9680kJ。
3. 全世界每天又成萬上億車完成上述動作，設有五億輛車(這個估計很保守)，那全球每 日車輛浪費動能為(968000000000*5) kj=134440萬度電。這相當於3個多三峽一天的總發 電量(三峽日發電裝機總容量為43675.2萬度)。可見，這個能量是相當巨大的，但都被白白 浪費掉了。
三、 發明內容-
本實用新型的目的是基於電磁理論，設計一種電磁節能剎車系統,將汽車剎車過程中浪費 的動能轉化為電能進行存儲、利用，實現汽車的節能、環保及安全的防抱死剎車。 本實用新型的技術方案是
在汽車的動力系統中，有車輪軸、車輪及車胎、車輪輻條或輻板、蓄電池、剎車板、車 尾剎車顯示紅燈及其他用電器等。本系統是，在前後二車輪軸上固定安裝釹鐵硼強磁鐵，在 各輪胎與車圈之間安裝磁感應線圈，磁感應線圈與車圈之間用絕緣材料絕緣；在各車輪的近
車輪軸端安裝內導電圈或者利用每個車輪的輪箍充當內導電圈，在各車輪安裝輪胎的車圈上 安裝外導電圈，或者利用與輻條或輻板一體的車圈作為外導電圈；各車輪上的內導電圈將該 車輪輻條或輻板近車輪軸端相連接，各車輪上的外導電圈將該車輪輻條或輻板遠車輪軸端相 連接，各車輪的內導電圈與外導電圈之間連接改車輪輻條或輻板構成了閉合導體；各車輪上的磁感應線圈的一端與該車輪上的內導電圈相連接並引出導線順著車輪軸通過接線端子A與 蓄電池及剎車紅燈的正極相連接，各車輪上的磁感應線圈的另一端通過接線端子c與電池及 剎車紅燈的負極相連；各車輪上的外導電圈通過接線端子B與剎車板的常開觸點一端相連， 剎車板的另一端上的常開觸點連接至接線端子C;車尾剎車紅燈與蓄電池的正、負電源線分 別與接線端子A和接線端子C相連接，蓄電池連接車內各用電器並為之供電。
車輪軸上的釹鐵硼強磁鐵產生與車輪迴轉面垂直的高強度磁場E1， El與車輪軸平行；汽 車運動時，轉動的輻條或輻板切割釹鐵硼強磁鐵磁場E1的磁感線產生電動勢，造成內外導電 圈之間存在電勢差，但未踩下剎車板時，整個迴路不接通，接線端子A與接線端子B之間不 構成迴路，沒有電流產生，輻條或輻板不受力，磁感應線圈也無電流通過；踩下剎車板時， 剎車板的輸入、輸出端上的常開觸點接通，A、 B與蓄電池、車尾剎車顯示紅燈接通，整個系 統構成閉合導體迴路，由於內外導電圈之間存在電動勢，因此在磁感應線圈及整個系統閉合 迴路中產生電流，此時車尾剎車顯示紅燈被此電流點亮，其餘電流被送入蓄電池和其他用電 設備，實現剎車能量的回收。但很大一部分被送往胎內磁感應線圈，此時由於胎內磁感應線 圈被接通，在電流作用下產生了與E1同向的強磁場￡2，試驗測得在開始段￡2〉〉￡1。由於E2 與E1同方向，兩磁場疊加到一起形成更強的的磁場E3zEl+E2，被輻條或輻板切割，隨即測得 峰值電流與磁場。此時由於有電流通過轉動的輻條或輻板，因此輻條或輻板受磁場力，阻止 車輪轉動，而隨車輪轉速降低，輻條或輻板單位時間切割的磁感線數目減少，電流就減小，導 致磁感應線圈產生的磁場E2變弱，因此車輪轉動所受的磁場阻力就減小，不會抱死輪胎，從 而實現電磁防抱死輔助剎車。
本實用新型的效果
經試驗測得，該系統在汽車剎車時，可產生瞬時峰值較高的電流，經存貯利用，節能效 果明顯。並實現電磁防抱死輔助剎車，因為不使用摩擦剎車方式，因此剎車時不消耗燃料和 剎車配件材料，不會產生熱量，不會造成環境汙染，環保、安全性能優良。
四、

圖1為本實用新型的整體結構示意圖2為本實用新型的電磁感應系統在車輪上的布局結構示意圖3為本實用新型的電路結構示意圖。
附圖標記
1、輻條或輻板 2、車胎3、車輪軸4、磁感應線圈4-1、磁感線5、內導電圈 6、 外導電圈 7、釹鐵硼強磁鐵8、蓄電池9、車內用電設備(包括車前氙氣大燈，車內 照明，車內空調，車內電子設備)10、剎車板 10-1、輸入端上的常開觸點 10-2、輸 出端上的常開觸點 11、A接線端子 12、 B接線端子13、 C接線端子14、車尾剎車紅 燈15、導線
五具體實施方式
結合附圖詳細敘述本實用新型的實施過程，如圖1、圖2、圖3所示 汽車的動力系統有車輪軸3、車胎2、輻條或輻板1以及蓄電池8、剎車板10等。在前 後二車輪軸3上固定釹鐵硼強磁鐵7，使其產生的磁場為垂直於車輪迴轉面的方向。在汽車 各輪胎2與車圈之間固定磁感應線圈4，磁感應線圈4與車圈之間用絕緣材料絕緣；在各車 輪的近車輪軸端安裝內導電圈5，或者利用每個車輪的輪箍充當內導電圈5，在各車輪安裝輪 胎的車圈上安裝外導電圈6，或者利用與輻條或輻板1一體的車圈充當外導電圈6;各車輪上 的內導電圈5將該車輪的輻條或輻板1近車輪軸3端相連接，各車輪上的外導電圈6將該車 輪的輻條或輻板1遠車輪軸3端相連接，各車輪的內導電圈5與外導電圈6之間連接該車輪 輻條或輻板1構成了閉合導體；各車輪上的磁感應線圈4的一端與該車輪上的內導電圈5相 連接並引出導線15順著車輪軸3通過接線端子A 11與蓄電池8的正極相連接，各車輪上的磁感應線圈4的另一端與接線端子C 13相連，各車輪上的外導電圈6通過接線端子B 12與 剎車板10的輸入端常開觸點10-1相連接；剎車板10的輸出端常開觸點10-2通過接線端子 C 13與蓄電池8的負極相連接，導線15順勢固定在輻條或輻板1與車輪軸3上。車尾剎車 顯示紅燈14的電源線分別與接線端子A ll和接線端子C 13相連接。接線端子A ll與接線 端子B 12均通過車輪軸3走線。各車輪磁感應線圈4的連接方式相同，4個車輪上的外導電 圈6相匯接於接線端子B 12， 4個車輪上的內導電圈5相匯接於接線端子A 11。兩車輪軸3 以同樣的方式固定釹鐵硼強磁鐵7。踩下剎車板10時，常開觸點10-1與常丌觸點10-2連接， 整個電路被接通；磁感應線圈4被接通供電，產生磁場E2，輻條或輻板l上有電流通過，此 時才產生阻礙車輪轉動的磁場力作用於輻條或輻板1，此力隨速度降低而減小，實現電磁防 抱死輔助剎車；產生的電流並對蓄電池8充電，同時點亮車尾的剎車紅燈14顯示汽車剎車制 動。直到腳放開剎車板IO，常開觸點10-1與常開觸點10-2斷開，電路才斷開。因此，在普 通行駛的時候，由於該系統迴路未被接通，無電流不會產生磁場力，因此不會產生阻力影響 車的行駛。倒車時迴路不導通，以免反向電流燒毀設備。應用該電磁節能剎車系統，節省了 能量，又實現了安全環保的防抱死剎車。
由於剎車初始時車輪的高速轉動，利用輪胎的支撐輻條或輻板切割磁感線，在閉合迴路
中產生電流，將動能轉化為電能存儲起來。同時用其產生與車輪轉動反向的安培力來阻止車 輪轉動，從而實現防抱死剎車。這是一種防抱死的剎車方式，車正常行駛時，由於車輪的轉 動使支撐輻條或輻板切割釹鐵硼強磁鐵磁場El的磁感線，造成內、外導電圈之間時刻存在著 電動勢，但有電壓無電流，踩下剎車時，剎車板相當於一個開關，使通過此開關連接的儲電 設備及用電設備，以及窩在輪胎內的磁感應線圈構成的迴路被接通，此時閉合迴路在電動勢 的作用下產生電流，此電流一部分被送入蓄電池存儲，以及直接向用電設備供電(如點亮車 尾剎車紅燈)，但很大一部分被送往胎內磁感應線圈，磁感應線圈藉此電流又產生新的同向強 磁場E2，此磁場疊加於原釹鐵硼強磁鐵產生的磁場E1，由於E2與E1同方向，兩磁場疊加到 一起形成更強的的磁場E3-E1+E2。由於作為閉合迴路一部分的輻條或輻板有電流通過，電流 沿輻條或輻板走向，垂直於磁場E3，轉動的輻條或輻板切割磁感線作功，因此輻條或輻板受 與車輪轉動反向的安培力，阻止車輪轉動。經過一個極短時間的正反饋過程，使產生的電流 與磁場出現峰值，此電流及磁場E3達最大值後又隨車速減小而減弱，因此輻條或輻板所受阻 力又隨車速的降低而減小，不會抱死輪胎。即車速越慢，支撐輻條或輻板轉動越慢，單位時 間內切割的磁感線條數越少，輻條或輻板上產生的電流也越小，電流的減小使得磁感應線圈 產生的磁場E2也變弱，導致輻條或輻板轉動所受磁場阻力越小，因此輪胎不會被抱死，通過 調整電流分配大小及線圈匝數來決定所受磁場阻力的大小，從而將車輪控制在轉與不轉的臨 界狀態，從而實現最短距離剎車，因此這是一種新型的防抱死剎車技術。由於剎車不是靠摩 擦使車輪停轉，因此不會消耗能源與摩擦材料。為保險可輔助剎車盤或剎車鼓的摩擦剎車。 該系統利用了剎車能量，節省了能源，又實現了安全環保的剎車。
權利要求1、電磁節能剎車系統，由汽車車軸、車輪及車輪輪胎、車輪輻條、剎車板、蓄電池、車尾剎車顯示紅燈構成，其特徵為在前後二車輪軸上固定安裝釹鐵硼強磁鐵，在各輪胎與車圈之間安裝磁感應線圈，磁感應線圈與車圈之間用絕緣材料絕緣；在各車輪的近車輪軸端安裝內導電圈或者利用每個車輪的輪箍充當內導電圈，在各車輪安裝輪胎的車圈上安裝外導電圈，或者利用與輻條或輻板一體的車圈作為外導電圈；各車輪上的內導電圈將該車輪輻條或輻板近車輪軸端相連接，各車輪上的外導電圈將該車輪輻條或輻板遠車輪軸端相連接，各車輪的內導電圈與外導電圈之間連接該車輪輻條或輻板構成了閉合導體；各車輪上的磁感應線圈的一端與該車輪上的內導電圈相連接並引出導線順著車輪軸通過接線端子A與蓄電池及剎車紅燈的正極相連接，各車輪上的磁感應線圈的另一端通過接線端子C與電池及剎車紅燈的負極相連；各車輪上的外導電圈通過接線端子B與剎車板的常開觸點一端相連，剎車板的另一端上的常開觸點連接至接線端子C；車尾剎車紅燈與蓄電池的正、負電源線分別與接線端子A和接線端子C相連接，蓄電池連接車內各用電器。
專利摘要本實用新型屬於節能技術，尤其是一種電磁節能剎車系統。是在車軸上固定安裝釹鐵硼強磁鐵；在輪胎與車圈之間安裝磁感線圈；在車輪近車軸端和車圈上安裝內、外導電圈，內導電圈與外導電圈之間連接車輪輻條構成了閉合導體；磁感線圈的一端與內導電圈相連接並引出導線通過接線端子A與蓄電池的正極相連接，其另一端與外導電圈相連接並引出導線通過接線端子B與剎車板輸入端上的常開觸點相連接；剎車板輸出端上的常開觸點通過接線端子C與蓄電池的負極相連接；車尾剎車顯示紅燈的電源線分別與接線端子A和接線端子C相連接構成。該系統在汽車剎車時，可產生瞬時峰值較高的電流，經存貯利用，節能效果明顯。並實現無損耗電磁剎車，環保、安全性能優良。
文檔編號B60L7/00GK201224327SQ200820017959
公開日2009年4月22日 申請日期2008年2月27日 優先權日2008年2月27日
發明者殷悅揚 申請人:殷悅揚