CN201224327Y

CN201224327Y - 电磁节能刹车系统

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Publication number: CN201224327Y
Application number: CNU2008200179596U
Authority: CN
Inventors: 殷悦扬
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-02-27
Filing date: 2008-02-27
Publication date: 2009-04-22
Anticipated expiration: 2018-02-27

Abstract

本实用新型属于节能技术，尤其是一种电磁节能刹车系统。是在车轴上固定安装钕铁硼强磁铁；在轮胎与车圈之间安装磁感线圈；在车轮近车轴端和车圈上安装内、外导电圈，内导电圈与外导电圈之间连接车轮辐条构成了闭合导体；磁感线圈的一端与内导电圈相连接并引出导线通过接线端子A与蓄电池的正极相连接，其另一端与外导电圈相连接并引出导线通过接线端子B与刹车板输入端上的常开触点相连接；刹车板输出端上的常开触点通过接线端子C与蓄电池的负极相连接；车尾刹车显示红灯的电源线分别与接线端子A和接线端子C相连接构成。该系统在汽车刹车时，可产生瞬时峰值较高的电流，经存贮利用，节能效果明显。并实现无损耗电磁刹车，环保、安全性能优良。

Description

电磁节能刹车系统

一、技术领域：

本实用新型属于节能技术，尤其是一种电磁节能刹车系统。

二、背景技术：

当前汽车刹车主要利用刹车盘或刹车鼓，又分为油刹和气刹。而普通的刹车方式会有抱死的缺点，遇到紧急情况将制动踏板踩到底，轮胎会被抱死，这会损耗轮胎，而且车子极易失去控制，从而出现危险的情况。没有安装ABS系统的车，在遇到紧急情况时，来不及分步缓刹，只能一脚踩死。这时车轮容易抱死，加之车辆冲刺惯性，便可能发生侧滑、跑偏、方向不受控制等危险状况。

利用防抱死系统，当驾驶者紧急制动时快速踩下制动踏板后，前轮不会抱死，转向能力依旧存在，那就完全可以在制动时采取措施避开前方的危险。如果后轮也不会抱死，侧滑和甩尾也将不会出现，对车身的控制依然在驾驶者手中。

而目前常用的防抱死刹车系统有ABS系统，又分为机械式和电子式。ABS工作时就相当于以很高的频率进行点刹，当车轮即将到达下一个锁死点时，刹车在一秒内可作用60至120次，相当于不停地刹车、放松，即相似于机械的“点刹”，此举可避免紧急刹车时方向失控与车轮侧滑，同时加大轮胎摩擦力。ABS系统内控制器利用液压装置控制刹车压力在轮胎发生滑动的临界点反复摆动，使在刹车盘不断重复接触、离开的过程而保持轮胎抓地力最接近最大理论值，达到最佳刹车效果。但ABS还是利用机械的刹车方式，如利用油刹或气刹，或是盘刹与鼓刹。属于传统的机械刹车方式，这种刹车方式会消耗燃料及接触材料，其摩擦产生的热量不仅被白白浪费掉，而且还会造成刹车液过热问题，导致刹车失灵。从环保的角度说，这种刹车会污染环境，并加剧全球变暖。

经测算和分析，由于汽车刹车产生的能量损失如下：

1.在现有刹车或减速的过程中，由于车重较大，且速度极快，因此其动能很大，普通刹车时，这部分能量都转化为磨擦生热，白浪费掉了。设一辆汽车的平均速度为80公里/时，一般车重为2吨，那么一次减速或刹车浪费的能量为E＝1/2Mv*v＝0.5*2000*22*22＝484kJ。

2.每辆车只要跑路，一路上会反复经历这样的加速与减速(或刹车)的过程，尤其是在城市的红绿灯交通管制与复杂的拥塞路况下，或乡村坎坷的路面时。这样跑一路下来的能量浪费就累积更大。设城市中每辆车每天平均要完成20次上述动作，那一辆车每天就浪费动能484*20＝9680kJ。

3.全世界每天又成万上亿车完成上述动作，设有五亿辆车(这个估计很保守)，那全球每日车辆浪费动能为(968000000000*5)kj＝134440万度电。这相当于3个多三峡一天的总发电量(三峡日发电装机总容量为43675.2万度)。可见，这个能量是相当巨大的，但都被白白浪费掉了。

三、发明内容：

本实用新型的目的是基于电磁理论，设计一种电磁节能刹车系统，将汽车刹车过程中浪费的动能转化为电能进行存储、利用，实现汽车的节能、环保及安全的防抱死刹车。

本实用新型的技术方案是：

在汽车的动力系统中，有车轮轴、车轮及车胎、车轮辐条或辐板、蓄电池、刹车板、车尾刹车显示红灯及其他用电器等。本系统是，在前后二车轮轴上固定安装钕铁硼强磁铁，在各轮胎与车圈之间安装磁感应线圈，磁感应线圈与车圈之间用绝缘材料绝缘；在各车轮的近车轮轴端安装内导电圈或者利用每个车轮的轮箍充当内导电圈，在各车轮安装轮胎的车圈上安装外导电圈，或者利用与辐条或辐板一体的车圈作为外导电圈；各车轮上的内导电圈将该车轮辐条或辐板近车轮轴端相连接，各车轮上的外导电圈将该车轮辐条或辐板远车轮轴端相连接，各车轮的内导电圈与外导电圈之间连接该车轮辐条或辐板构成了闭合导体；各车轮上的磁感应线圈的一端与该车轮上的内导电圈相连接并引出导线顺着车轮轴通过接线端子A与蓄电池及刹车红灯的正极相连接，各车轮上的磁感应线圈的另一端通过接线端子C与电池及刹车红灯的负极相连；各车轮上的外导电圈通过接线端子B与刹车板的常开触点一端相连，刹车板的另一端上的常开触点连接至接线端子C；车尾刹车红灯与蓄电池的正、负电源线分别与接线端子A和接线端子C相连接，蓄电池连接车内各用电器并为之供电。

车轮轴上的钕铁硼强磁铁产生与车轮回转面垂直的高强度磁场E1，E1与车轮轴平行；汽车运动时，转动的辐条或辐板切割钕铁硼强磁铁磁场E1的磁感线产生电动势，造成内外导电圈之间存在电势差，但未踩下刹车板时，整个回路不接通，接线端子A与接线端子B之间不构成回路，没有电流产生，辐条或辐板不受力，磁感应线圈也无电流通过；踩下刹车板时，刹车板的输入、输出端上的常开触点接通，A、B与蓄电池、车尾刹车显示红灯接通，整个系统构成闭合导体回路，由于内外导电圈之间存在电动势，因此在磁感应线圈及整个系统闭合回路中产生电流，此时车尾刹车显示红灯被此电流点亮，其余电流被送入蓄电池和其他用电设备，实现刹车能量的回收。但很大一部分被送往胎内磁感应线圈，此时由于胎内磁感应线圈被接通，在电流作用下产生了与E1同向的强磁场E2，试验测得在开始段E2>>E1。由于E2与E1同方向，两磁场叠加到一起形成更强的的磁场E3＝E1+E2，被辐条或辐板切割，随即测得峰值电流与磁场。此时由于有电流通过转动的辐条或辐板，因此辐条或辐板受磁场力，阻止车轮转动，而随车轮转速降低，辐条或辐板单位时间切割的磁感线数目减少，电流就减小，导致磁感应线圈产生的磁场E2变弱，因此车轮转动所受的磁场阻力就减小，不会抱死轮胎，从而实现电磁防抱死辅助刹车。

本实用新型的效果：

经试验测得，该系统在汽车刹车时，可产生瞬时峰值较高的电流，经存贮利用，节能效果明显。并实现电磁防抱死辅助刹车，因为不使用摩擦刹车方式，因此刹车时不消耗燃料和刹车配件材料，不会产生热量，不会造成环境污染，环保、安全性能优良。

四、附图说明：

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的电磁感应系统在车轮上的布局结构示意图；

图3为本实用新型的电路结构示意图。

附图标记：

1、辐条或辐板 2、车胎 3、车轮轴 4、磁感应线圈 4-1、磁感线 5、内导电圈 6、外导电圈 7、钕铁硼强磁铁 8、蓄电池 9、车内用电设备(包括：车前氙气大灯，车内照明，车内空调，车内电子设备) 10、刹车板 10-1、输入端上的常开触点 10-2、输出端上的常开触点 11、A接线端子 12、B接线端子 13、C接线端子 14、车尾刹车红灯 15、导线

五、具体实施方式：

结合附图详细叙述本实用新型的实施过程，如图1、图2、图3所示：

汽车的动力系统有车轮轴3、车胎2、辐条或辐板1以及蓄电池8、刹车板10等。在前后二车轮轴3上固定钕铁硼强磁铁7，使其产生的磁场为垂直于车轮回转面的方向。在汽车各轮胎2与车圈之间固定磁感应线圈4，磁感应线圈4与车圈之间用绝缘材料绝缘；在各车轮的近车轮轴端安装内导电圈5，或者利用每个车轮的轮箍充当内导电圈5，在各车轮安装轮胎的车圈上安装外导电圈6，或者利用与辐条或辐板1一体的车圈充当外导电圈6；各车轮上的内导电圈5将该车轮的辐条或辐板1近车轮轴3端相连接，各车轮上的外导电圈6将该车轮的辐条或辐板1远车轮轴3端相连接，各车轮的内导电圈5与外导电圈6之间连接该车轮辐条或辐板1构成了闭合导体；各车轮上的磁感应线圈4的一端与该车轮上的内导电圈5相连接并引出导线15顺着车轮轴3通过接线端子A 11与蓄电池8的正极相连接，各车轮上的磁感应线圈4的另一端与接线端子C 13相连，各车轮上的外导电圈6通过接线端子B 12与刹车板10的输入端常开触点10-1相连接；刹车板10的输出端常开触点10-2通过接线端子C 13与蓄电池8的负极相连接，导线15顺势固定在辐条或辐板1与车轮轴3上。车尾刹车显示红灯14的电源线分别与接线端子A 11和接线端子C 13相连接。接线端子A 11与接线端子B 12均通过车轮轴3走线。各车轮磁感应线圈4的连接方式相同，4个车轮上的外导电圈6相汇接于接线端子B 12，4个车轮上的内导电圈5相汇接于接线端子A 11。两车轮轴3以同样的方式固定钕铁硼强磁铁7。踩下刹车板10时，常开触点10-1与常开触点10-2连接，整个电路被接通；磁感应线圈4被接通供电，产生磁场E2，辐条或辐板1上有电流通过，此时才产生阻碍车轮转动的磁场力作用于辐条或辐板1，此力随速度降低而减小，实现电磁防抱死辅助刹车；产生的电流并对蓄电池8充电，同时点亮车尾的刹车红灯14显示汽车刹车制动。直到脚放开刹车板10，常开触点10-1与常开触点10-2断开，电路才断开。因此，在普通行驶的时候，由于该系统回路未被接通，无电流不会产生磁场力，因此不会产生阻力影响车的行驶。倒车时回路不导通，以免反向电流烧毁设备。应用该电磁节能刹车系统，节省了能量，又实现了安全环保的防抱死刹车。

由于刹车初始时车轮的高速转动，利用轮胎的支撑辐条或辐板切割磁感线，在闭合回路中产生电流，将动能转化为电能存储起来。同时用其产生与车轮转动反向的安培力来阻止车轮转动，从而实现防抱死刹车。这是一种防抱死的刹车方式，车正常行驶时，由于车轮的转动使支撑辐条或辐板切割钕铁硼强磁铁磁场E1的磁感线，造成内、外导电圈之间时刻存在着电动势，但有电压无电流，踩下刹车时，刹车板相当于一个开关，使通过此开关连接的储电设备及用电设备，以及窝在轮胎内的磁感应线圈构成的回路被接通，此时闭合回路在电动势的作用下产生电流，此电流一部分被送入蓄电池存储，以及直接向用电设备供电(如点亮车尾刹车红灯)，但很大一部分被送往胎内磁感应线圈，磁感应线圈借此电流又产生新的同向强磁场E2，此磁场叠加于原钕铁硼强磁铁产生的磁场E1，由于E2与E1同方向，两磁场叠加到一起形成更强的的磁场E3＝E1+E2。由于作为闭合回路一部分的辐条或辐板有电流通过，电流沿辐条或辐板走向，垂直于磁场E3，转动的辐条或辐板切割磁感线作功，因此辐条或辐板受与车轮转动反向的安培力，阻止车轮转动。经过一个极短时间的正反馈过程，使产生的电流与磁场出现峰值，此电流及磁场E3达最大值后又随车速减小而减弱，因此辐条或辐板所受阻力又随车速的降低而减小，不会抱死轮胎。即车速越慢，支撑辐条或辐板转动越慢，单位时间内切割的磁感线条数越少，辐条或辐板上产生的电流也越小，电流的减小使得磁感应线圈产生的磁场E2也变弱，导致辐条或辐板转动所受磁场阻力越小，因此轮胎不会被抱死，通过调整电流分配大小及线圈匝数来决定所受磁场阻力的大小，从而将车轮控制在转与不转的临界状态，从而实现最短距离刹车，因此这是一种新型的防抱死刹车技术。由于刹车不是靠摩擦使车轮停转，因此不会消耗能源与摩擦材料。为保险可辅助刹车盘或刹车鼓的摩擦刹车。该系统利用了刹车能量，节省了能源，又实现了安全环保的刹车。

Claims

1、电磁节能刹车系统，由汽车车轴、车轮及车轮轮胎、车轮辐条、刹车板、蓄电池、车尾刹车显示红灯构成，其特征为在前后二车轮轴上固定安装钕铁硼强磁铁，在各轮胎与车圈之间安装磁感应线圈，磁感应线圈与车圈之间用绝缘材料绝缘；在各车轮的近车轮轴端安装内导电圈或者利用每个车轮的轮箍充当内导电圈，在各车轮安装轮胎的车圈上安装外导电圈，或者利用与辐条或辐板一体的车圈作为外导电圈；各车轮上的内导电圈将该车轮辐条或辐板近车轮轴端相连接，各车轮上的外导电圈将该车轮辐条或辐板远车轮轴端相连接，各车轮的内导电圈与外导电圈之间连接该车轮辐条或辐板构成了闭合导体；各车轮上的磁感应线圈的一端与该车轮上的内导电圈相连接并引出导线顺着车轮轴通过接线端子A与蓄电池及刹车红灯的正极相连接，各车轮上的磁感应线圈的另一端通过接线端子C与电池及刹车红灯的负极相连；各车轮上的外导电圈通过接线端子B与刹车板的常开触点一端相连，刹车板的另一端上的常开触点连接至接线端子C；车尾刹车红灯与蓄电池的正、负电源线分别与接线端子A和接线端子C相连接，蓄电池连接车内各用电器。