电动汽车.pdf

1、(10)申请公布号 CN 103144530 A (43)申请公布日 2013.06.12 CN 103144530 A *CN103144530A* (21)申请号 201110404445.2 (22)申请日 2011.12.07 B60K 7/00(2006.01) H02N 15/00(2006.01) (71)申请人 北汽福田汽车股份有限公司 地址 102206 北京市昌平区沙河镇沙阳路 (72)发明人 侯晓磊 (74)专利代理机构 北京清亦华知识产权代理事 务所 ( 普通合伙 ) 11201 代理人 贾玉姣 (54) 发明名称 电动汽车 (57) 摘要 一种电动汽车， 包括 ： 车

2、身 ； 车身下的多个磁 电轮， 每一个均包括 ： 轮体 ； 设在轮体中心的第一 永磁体 ； 轮体横向两端的两个第二永磁体， 其中 朝向车身内侧的第二永磁体上设有第一转向永磁 体 ； 多个第三永磁体组， 每个均包括两个与第一 永磁体的磁性相同的第三永磁体 ； 与多个磁电轮 一一对应的多个控制绕组， 内部通有可变化的电 流以产生与第二永磁体配合的交替变化的磁场 ； 对应第一转向永磁体的多个第二转向绕组， 内部 通有大小变化的电流以产生不同强度的磁场并与 第一转向永磁体配合。 根据本发明的电动汽车， 车 身完全悬浮在磁电轮的上方， 并以电能转换为磁 场， 动力来源无污染， 能量利用率高且结构简单，

3、行车安全性高。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103144530 A CN 103144530 A *CN103144530A* 1/1 页 2 1. 一种电动汽车， 包括 ： 车身， 所述车身底部具有车轮拱板 ； 多个磁电轮， 所述多个磁电轮设在所述车身的下方且所述多个磁电轮中的每一个均包 括轮体、 第一永磁体和两个第二永磁体， 其中所述第一永磁体设在所述轮体的中心且所述 第一永磁体的外周设有橡胶， 所述两个第二永磁体分别设在

4、所述轮体的横向的两端上， 且 其中朝向所述车身内侧的第二永磁体上设有第一转向永磁体 ； 多个第三永磁体组， 所述多个第三永磁体组中的每一个均包括两个第三永磁体， 所述 两个第三永磁体对应所述磁电轮分别设在所述车轮拱板的纵向两端上， 每一个所述第三永 磁体均与所述第一永磁体的磁性相同以产生斥力以使所述车轮拱板与所述磁电轮隔开预 定距离 ； 多个控制绕组， 所述多个控制绕组分别邻近所述车轮拱板设置且与所述多个磁电轮 一一对应， 所述多个控制绕组被构造成内部通有大小和方向均可变化的电流以产生与所述 第二永磁体配合的交替变化的磁场以驱动或制动所述磁电轮 ； 多个第二转向绕组， 所述多个第二转向绕组分别

5、对应所述第一转向永磁体设在所述车 轮拱板上， 且所述第二转向绕组被构造成内部通有大小变化的电流以产生不同强度的磁场 并与所述第一转向永磁体配合以驱动所述磁电轮按预定角度偏转以实现所述电动汽车的 预定转向。 2. 根据权利要求 1 所述的电动汽车， 其特征在于， 所述第一永磁体的磁性为 N 极， 且所 述第三永磁体的磁性为 N 极。 3.根据权利要求1所述的电动汽车， 其特征在于， 所述第二永磁体由多个N极和S极永 磁体交替排列构成。 4. 根据权利要求 1 所述的电动汽车， 其特征在于， 还包括多个防止所述磁电轮与所述 车身过分分离的防飞磁环。 5. 根据权利要求 4 所述的电动汽车， 其特征

6、在于， 所述多个防飞磁环分别对应所述多 个磁电轮设在所述车轮拱板上。 6. 根据权利要求 1 所述的电动汽车， 其特征在于， 还包括当所述电动汽车制动时可回 收能量的能量回收件。 7. 根据权利要求 1 所述的电动汽车， 其特征在于， 还包括储能器， 所述储能器为电池组 件， 所述电池组件设在所述车身的底部， 当所述电动汽车制动时所述能量回收件工作回收 能量并储存在储能器中。 8. 根据权利要求 1 所述的电动汽车， 其特征在于， 还包括控制器， 所述控制器将储能器 中的一部分电能以大小和方向均可变化的电流形式供给所述控制绕组， 且所述控制器将储 能器中的另一部分电能以大小可变化的电流形式供给

7、所述第二转向绕组。 权 利 要 求 书 CN 103144530 A 2 1/5 页 3 电动汽车 技术领域 0001 本发明涉及汽车构造领域， 尤其是涉及一种磁悬浮电动概念汽车。 背景技术 0002 目前世界面临共同的能源危机， 汽车作为日常交通工具， 其节能减排的性能显得 尤为突出。传动的电动汽车由于只是将引擎和油箱替换成电动机和电池组件， 靠电池组件 的电能驱动汽车， 其传动装置、 悬挂装置、 制动装置和转向装置等与传统的汽车中这些装置 的构造基本一样， 没能减少这些装置在工作时机械效率的损失， 造成能源的浪费。 发明内容 0003 本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。 00

8、04 为此， 本发明的一个目的在于提出一种电动汽车， 所述电动汽车由磁力驱动或制 动， 能量利用率高。 0005 根据本发明实施例的电动汽车， 包括 ： 车身， 所述车身底部具有车轮拱板 ； 多个磁 电轮， 所述多个磁电轮设在所述车身的下方且所述多个磁电轮中的每一个均包括轮体、 第 一永磁体和两个第二永磁体， 其中所述第一永磁体设在所述轮体的中心且所述第一永磁体 的外周设有橡胶， 所述两个第二永磁体分别设在所述轮体的横向的两端上， 且其中朝向所 述车身内侧的第二永磁体上设有第一转向永磁体 ； 多个第三永磁体组， 所述多个第三永磁 体组中的每一个均包括两个第三永磁体， 所述两个第三永磁体对应所述

9、磁电轮分别设在所 述车轮拱板的纵向两端上， 每一个所述第三永磁体均与所述第一永磁体的磁性相同以产生 斥力以使所述车轮拱板与所述磁电轮隔开预定距离 ； 多个控制绕组， 所述多个控制绕组分 别邻近所述车轮拱板设置且与所述多个磁电轮一一对应， 所述多个控制绕组被构造成内部 通有大小和方向均可变化的电流以产生与所述第二永磁体配合的交替变化的磁场以驱动 或制动所述磁电轮 ； 多个第二转向绕组， 所述多个第二转向绕组分别对应所述第一转向永 磁体设在所述车轮拱板上， 且所述第二转向绕组被构造成内部通有大小变化的电流以产生 不同强度的磁场并与所述第一转向永磁体配合以驱动所述磁电轮按预定角度偏转以实现 所述电动

10、汽车的预定转向。 0006 根据本发明实施例的电动汽车， 车身完全悬浮在磁电轮的上方， 并以电能转换为 磁场， 也就是说转换为驱动或制动电动汽车的磁场力， 不排放废气， 动力来源无污染， 且整 车结构简单， 制造加工容易， 质量轻便， 没有传统汽车上的变速箱、 前后桥总成等零部件， 能 量利用率高， 振动小， 噪声低， 使驾驶环境舒适， 不易造成驾驶疲劳， 提高了行车的安全性。 0007 另外， 根据本发明的实施例的电动汽车还具有如下附加技术特征 ： 0008 在本发明的一个实施例中， 所述第一永磁体的磁性为 N 极， 且所述第三永磁体的 磁性为 N 极。由此， 通过相同磁性的磁极的排斥力作用

11、使电动汽车悬浮在磁电轮的上方。 0009 在本发明的一个实施例中， 所述第二永磁体由多个 N 极和 S 极永磁体交替排列构 成。由此， 可以有效增加电动汽车的驱动力和制动力， 同时保证电动汽车平稳运行。 说 明 书 CN 103144530 A 3 2/5 页 4 0010 在本发明的一个实施例中， 还包括多个防止所述磁电轮与所述车身过分分离的防 飞磁环。 由此， 防止电动汽车在运行过程中或因震动等原因导致车身与磁电轮过分分离， 保 证磁电轮与车身始终保持一定距离， 从而提高了行车的安全性。 可选地， 多个防飞磁环分别 对应多个磁电轮设在车轮拱板上。 0011 在本发明的一个实施例中， 所述多

12、个防飞磁环分别对应所述多个磁电轮设在所述 车轮拱板上。 0012 在本发明的一个实施例中， 还包括当所述电动汽车制动时可回收能量的能量回收 件。由此， 提高了能量的利用率。 0013 在本发明的一个实施例中， 还包括储能器， 所述储能器为电池组件， 所述电池组件 设在所述车身的底部， 当所述电动汽车制动时所述能量回收件工作回收能量并储存在储能 器中。 0014 在本发明的一个实施例中， 还包括控制器， 所述控制器将储能器中的一部分电能 以大小和方向均可变化的电流形式供给所述控制绕组， 且所述控制器将储能器中的另一部 分电能以大小可变化的电流形式供给所述第二转向绕组。 0015 根据本发明实施例

13、的电动汽车， 应用电动机原理和直线电机驱动的形式驱动或制 动电动汽车， 没有传统的机械传动装置， 整车质量低， 能量利用率高， 使用寿命长， 且改善了 动力性能， 提高了电动汽车的运行速度， 利于节能和环保。 0016 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出， 部分将从下面的描述中变 得明显， 或通过本发明的实践了解到。 附图说明 0017 本发明的上述和 / 或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解， 其中 ： 0018 图 1 是根据本发明实施例的电动汽车的剖视示意图 ； 0019 图 2 是根据本发明实施例的电动汽车的侧视图 ； 和 0020 图 3

14、 是磁电轮、 第三永磁体组和第二转向绕组的示意图。 具体实施方式 0021 下面详细描述本发明的实施例， 所述实施例的示例在附图中示出， 其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。 下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的， 仅用于解释本发明， 而不能理解为对本发明的限制。 0022 在本发明的描述中， 需要理解的是， 术语 “中心” 、“纵向” 、“横向” 、“上” 、“下” 、“前” 、 “后” 、“左” 、“右” 、“竖直” 、“水平” 、“顶” 、“底” “内” 、“外” 等指示的方位或位置关系为基于 附图所示的方位或位置关系， 仅是为了便于描述本发

15、明和简化描述， 而不是指示或暗示所 指的装置或元件必须具有特定的方位、 以特定的方位构造和操作， 因此不能理解为对本发 明的限制。此外， 术语 “第一” 、“第二” 仅用于描述目的， 而不能理解为指示或暗示相对重要 性。 0023 在本发明的描述中， 需要说明的是， 除非另有明确的规定和限定， 术语 “安装” 、“相 连” 、“连接” 应做广义理解， 例如， 可以是固定连接， 也可以是可拆卸连接， 或一体地连接 ； 可 说 明 书 CN 103144530 A 4 3/5 页 5 以是机械连接， 也可以是电连接 ； 可以是直接相连， 也可以通过中间媒介间接相连， 可以是 两个元件内部的连通。对

16、于本领域的普通技术人员而言， 可以具体情况理解上述术语在本 发明中的具体含义。此外， 在本发明的描述中， 除非另有说明，“多个” 的含义是两个或两个 以上。 0024 下面参考图 1- 图 3 描述根据本发明实施例的电动汽车 100。 0025 根据本发明实施例的电动汽车 100， 包括车身 1、 多个磁电轮 2、 多个第三永磁体组 3、 多个控制绕组 ( 图未示出 ) 和多个第二转向绕组 4， 其中车身 1 底部具有车轮拱板 11， 如 图 1 和图 2 所示。 0026 多个磁电轮 2 设在车身 1 的下方且多个磁电轮 2 中的每一个均包括 ： 轮体 21、 第 一永磁体(图未示出)和两个

17、第二永磁体22， 其中第一永磁体设在轮体21的中心且第一永 磁体的外周设有橡胶， 两个第二永磁体 22 分别设在轮体 21 的横向的两端上且其中朝向车 身 1 内侧的第二永磁体 22 上设有第一转向永磁体 23。 0027 需要说明的是， 上述描述中所谓 “朝向车身1内侧” 指的是邻近车身1中心的一侧， 例如在图 1 的示例中， 电动汽车 100 左侧前后的两个轮体 21 上的第一转向永磁体 23 分别 从轮体 21 的右侧面向右延伸出， 而电动汽车 100 右侧前后的两个轮体 21 上的第一转向永 磁体 23 分别从轮体 21 的左侧面向左延伸出。 0028 多个第三永磁体组 3 中的每一个

18、均包括两个第三永磁体 31， 所述两个第三永磁体 31 对应磁电轮 2 分别设在车轮拱板 11 的纵向两端上， 具体地， 每一个第三永磁体 31 均与 第一永磁体的磁性相同以产生斥力以使车轮拱板 11 与磁电轮 2 隔开预定距离。例如在图 1 的示例中， 磁电轮 2 为四个， 这四个磁电轮 2 同现有车轮的布置形式大致相同， 即邻近电 动汽车 100 的四个角落设置， 这样每一个磁电轮 2 上的第一永磁体和电动汽车 100 相应侧 上的车轮拱板 11 上的第三永磁体组 3 之间会产生一个斥力， 以使磁电轮 2 和与其对应地车 轮拱板 11 之间隔开一定距离， 从而使电动汽车 100 悬浮在四个

19、磁电轮 2 的上方， 实现车身 1 的悬浮。 0029 多个控制绕组分别邻近车轮拱板11设置且与多个磁电轮2一一对应， 多个控制绕 组被构造成内部通有大小和方向均可变化的电流以产生与第二永磁体 22 配合的交替变化 的磁场以驱动或制动磁电轮 2。也就是说， 控制绕组与磁电轮 2 一一对应设置以对电动汽 车 100 制动或驱动， 具体而言， 当控制绕组中通有大小和方向均在变化的电流时， 根据电磁 转换原理， 这个大小和方向变化的电流会产生一个强度和方向均在变化的磁场， 其中该磁 场方向的变化和方向变化的速率决定了电动汽车 100 的前进或后退、 加速或减速， 该磁场 的磁场强度进一步决定了电动汽

20、车 100 在前进或后退时的加速度的大小。 0030 通过设置与磁电轮2配合的控制绕组， 即由控制绕组产生与第二永磁体22配合磁 场以产生驱动磁力或制动磁力来驱动或制动磁电轮 2， 例如在产生驱动磁力时， 磁电轮 2 在 受到驱动磁力的作用会向前运动， 由于磁电轮 2 与第三永磁体组 3 之间一直存在斥力以使 磁电轮 2 与车轮拱板 11 之间时刻保持一定距离， 磁电轮 2 受驱动磁力运动后， 相应地电动 汽车 100 也会运动。由此， 实现了用磁力驱动或制动电动汽车 100， 且磁电轮 2 与车身 1 之 间没有传统悬挂装置以及机械传动装置等， 从而大大提高了能量的利用率， 节约了能源， 同

21、 时采用电能驱动， 实现零排放污染， 保护环境。 0031 多个第二转向绕组 4 分别对应第一转向永磁体 23 设在车轮拱板 11 上， 且第二转 说 明 书 CN 103144530 A 5 4/5 页 6 向绕组 4 被构造成内部通有大小变化的电流以产生不同强度的磁场并与第一转向永磁体 23 配合以驱动磁电轮 2 按预定角度偏转以实现电动汽车 100 的预定转向。例如在图 3 的示 例中， 第二转向绕组 4 为两个弧形的绕组 41 和绕组 42， 当绕组 41 和绕组 42 中通有不同强 度的电流时， 绕组41和绕组42会产生两个不同强度的磁场， 这两个不同强度的磁场与第一 转向永磁体 2

22、3 配合， 会产生一对大小不等作用力， 此时磁电轮 2 在这对大小不等的作用力 的作用下产生预定角度的偏转， 由此实现电动汽车 100 的预定转向。 0032 根据本发明实施例的电动汽车 100， 车身 1 完全悬浮在磁电轮 2 的上方， 并以电能 转换为磁场能， 也就是说转换为驱动或制动电动汽车 100 的磁场力， 不排放废气， 动力来源 无污染， 且整车结构简单， 制造加工容易， 质量轻便， 没有传统汽车上的变速箱、 前后桥总成 等零部件， 能量利用率高， 振动小， 噪声低， 使驾驶环境舒适， 不易造成驾驶疲劳， 提高了行 车的安全性。 0033 在本发明的一个实施例中， 第一永磁体的磁性

23、为N极， 且第三永磁体31的磁性为N 极。由此， 通过相同磁性的磁极的排斥力作用使电动汽车 100 悬浮在磁电轮 2 的上方。当 然， 本发明并不限于此， 在本发明的另一个实施例中， 第一永磁体的磁性为 S 极， 且第三永 磁体 31 的磁性为 S 极。 0034 在本发明的一个示例中， 第二永磁体 22 由多个 N 极和 S 极永磁体交替排列构成。 由此， 可以有效增加电动汽车 100 的驱动力和制动力， 同时保证电动汽车 100 平稳运行。 0035 在本发明的一个实施例中， 电动汽车 100 还包括多个防止磁电轮 2 与车身 1 过分 分离的防飞磁环， 图未示出。由此， 防止电动汽车 1

24、00 在运行过程中或因震动等原因导致车 身 1 与磁电轮 2 过分分离， 保证磁电轮 2 与车身 1 始终保持一定距离， 从而提高了行车的安 全性。可选地， 多个防飞磁环分别对应多个磁电轮 2 设在车轮拱板 11 上。 0036 有利地， 电动汽车 100 还包括多个隔离板， 所述多个隔离板用于将由第一永磁体 和第三永磁体组3构成的悬浮区、 第二永磁体22和控制绕组构成的控制区以及第一转向永 磁体 23 和第二转向绕组 4 构成的转向区之间隔开， 也就是说， 所述多个隔离板将上述悬浮 区、 控制区和转向区之间分别隔开， 减弱各个区之间磁场的相互干扰， 使行车更加稳定， 图 未示出。 0037

25、在本发明的一个实施例中， 电动汽车100还包括能量回收件， 电动汽车100制动的 过程中， 能量回收件可用于回收制动产生的能量， 图未示出。由此， 提高了能量的利用率。 0038 有利地， 电动汽车 100 还包括储能器， 储能器为电池组件， 所述电池组件设在车身 1 的底部， 当电动汽车 100 制动时能量回收件工作回收能量并存在储能器中， 图未示出。 0039 进一步地， 电动汽车 100 还包括控制器， 控制器将储能器中的一部分电能以大小 和方向均可变化的电流形式供给控制绕组使用， 且将另一部分电能以大小可变化的电流形 式供给第二转向绕组 4 使用。 0040 可选地， 电动汽车 100

26、 还包括至少两台上位机， 所述两台上位机用于电动汽车 100 的行车控制并对电动汽车100时刻进行监控， 其中电动汽车100在正常行驶时， 只有一台上 位机工作， 当这台工作的上位机因意外失效后， 另一台上位机参与控制， 避免了因一台上位 机失控造成整车失控现象的发生， 提高了安全系数， 保证电动汽车 100 安全运行。 0041 可选地， 所述两个上位机与驾驶室内的控制屏面板连接， 所述控制屏面板上显示 电动汽车 100 的所有行车信息和控制信息， 并通过指纹启动车辆， 驾驶员可根据实际情况 说 明 书 CN 103144530 A 6 5/5 页 7 通过触摸控制屏面板上的相关信息来控制电

27、动汽车 100。 0042 下面参考图 1- 图 3 简单描述一下根据本发明实施例的电动汽车的工作过程。 0043 首先通过指纹启动车辆， 这时整车信息显示在控制屏面板上， 通过对控制屏面板 上相关信息的触摸控制， 完成电动汽车 100 的各项功能。 0044 例如当汽车前进时， 根据预定要求的车速， 储能器通过控制器的精确计算后将大 小和强度交替变化的电流加载到控制绕组上以产生 N、 S 极交替变化的磁场， 根据磁性的吸 引和排斥原理， 驱动磁电轮 2 向前运动以带动电动汽车 100 运行。例如当电动汽车 100 要 制动时， 其制动过程刚好与驱动过程相反， 即通过控制器的计算后将大小和强度

28、交替变化 的电流加载到控制绕组上以产生 N、 S 极交替变化的磁场， 此时 N、 S 极交替变化的方向与当 前 ( 即制动前的方向 ) 方向相反， 根据磁性的吸引和排斥原理， 对磁电轮 2 进行制动， 此时 能量回收件工作， 并将回收的能量储存在储能器中。其中大小和强度交替变化的电流决定 了磁电轮 2 的运动状态， 即加速运动、 匀速运动和减速运动 ( 制动 )。 0045 当电动汽车 100 转弯时， 通过对绕组 41 和绕组 42 中通有不同强度的电流， 使绕组 41和绕组42会产生两个不同强度的磁场以产生一对作用在磁电轮2上大小不等的转向力， 从而使磁电轮 2 产生预定角度的偏转， 由此

29、实现电动汽车 100 的预定转向。 0046 根据本发明实施例的电动汽车 100， 省略了传统的机械传动装置， 整车质量低， 能 量利用率高， 使用寿命长， 且改善了动力性能， 提高了电动汽车 100 的运行速度， 利于节能 和环保。 0047 根据本发明实施例的电动汽车 100 目前为概念车型， 且应用电动机原理和直线电 机驱动的形式驱动或制动电动汽车 100。电动机的工作原理是将交变的电流通过定子绕组 线圈， 产生旋转的磁场， 转子上的永磁体通过磁场吸引力使转子本身跟随所述磁场旋转。 直 线电动的驱动形式可以看作是将电动机产生的旋转磁场的旋转半径无限变大， 转子上的永 磁体受磁场吸引力由旋

30、转运动转换为直线运动。根据本发明实施例的电动汽车 100 结合了 上述原理， 可看作由旋转的直线电动机驱动或制动。 0048 在本说明书的描述中， 参考术语 “一个实施例” 、“一些实施例” 、“示意性实施例” 、 “示例” 、“具体示例” 、 或 “一些示例” 等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、 结 构、 材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。 在本说明书中， 对上述术语的 示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且， 描述的具体特征、 结构、 材料或者特 点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。 0049 尽管已经示出和描述了本发明的实施例， 本领域的普通技术人员可以理解 ： 在不 脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、 修改、 替换和变型， 本 发明的范围由权利要求及其等同物限定。 说 明 书 CN 103144530 A 7 1/3 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103144530 A 8 2/3 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 103144530 A 9 3/3 页 10 图 3 说 明 书 附 图 CN 103144530 A 10