[实用新型]车轮驱动装置

说明书

本实用新型涉及一种使车轮驱动的装置，尤其是指一种中心轴不转动而以导电元件通过一环状导电板传导电流来驱动车轮的轮毂旋转的装置。

使车轮旋转的方法大致有两种，最常见的是车轮的轮毂与车轮的中心轴锁固，并将中心轴由轴承枢设在车架上，当以动力驱使中心轴旋转时，则可带动车轮随之旋转。另一种是以轮毂内部的感应电场驱动车轮的方法，这种方法极为少见，截至目前为止似乎未有很理想的产品出现。该方法如本说明书附图10、11和12所示，是使中心轴固定于车架而不会旋转，然后在中心轴上设绕组线圈并通以电流成为定子，另外在轮毂内部排列能与轮毂一齐旋转的多数永久磁铁共同构成为转子，由定子与转子间产生的电场，来驱使转子旋转而带动轮毂随之旋转。图10的前有技术，曾在美国专利第5，207，288号说明书的发明背景中被引述，图11的前有技术，则是由美国专利第4，913，258号所揭示，图12的前有技术，则是由飞雅特公司所发展的产品。

前面第一种方法，是一般传统车轮的轮轴所习以为用的。

第二种以轮毂内的感应电场来驱动轮毂的方法，如图12所示的飞雅特公司亦曾发展的一种电动车轮，该方法由于在中心轴上的绕组线圈所产生的热不易散失，因此如果没有一个很良好的散热方式来配合，该种设计势必无法使车轮高速旋转，或供长时间的持续运转。因为高速旋转需供给大量电流，而长时间运转需持续供给电流，绕组线圈将产生高热而可能被烧毁短路。这种缺陷尤其会在车辆持续上坡的行驶中出现，中心轴上的定子的绕组线圈，虽然接受了特大量电流，但车轮转速仍然缓慢，对于由绕组线圈产生的高热，纵然在车轮侧面设有风扇及散热翼片，来协助车轮内部的空气流动，但仍无法适量地把热量散发。此结果乃使绕组线圈的温度持续上升，但由感应电场的输出力量却反而减少。该方法存在的另一个问题是，当不能供电予定子的绕组线圈时，绕组线圈内的矽钢片将与转子上的永久磁铁彼此吸引，此现象使车轮空转时受到很大的阻力，亦即应用传统方法的电动车一旦遇上不能供电至绕组线圈的意外状态时，要推使车轮移动将显得格外吃力。

上述以感应电场来驱动车轮的传统技术，所以无法将永久磁铁设在定子上，相对地将绕组线圈设在轮毂内的转子上，是由于绕组线圈如何在旋转中可以很理想地获得电流，而且使之实施时并无组合或装配上的困难，似乎一直无法获得很理想的解决方法，因此将绕组线圈设在转子上的想法并未被理想地实现。

本实用新型的目的，在于提供一种以感应电场技术驱使车轮旋转的车轮驱动装置，解决了现有技术中绕组线圈所产生的热量不易散失、无法使车轮高速运转或长时间持续运转等问题，同时可更适用于上坡行驶中的低速运动车轮，或自行车与轮椅等低速行驶的车辆。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

该装置是由不旋转的中心轴和绕着中心轴旋转的轮毂所组成，在中心轴的固定件上装设定子，该定子由多数不同极的永久磁铁平行于中心轴而径向间隔排列；导电元件平行于中心轴而轴向固定在中心轴的固定件上；一包括以绝缘材料为本体的环状印刷电路板，该电路板上有两组导电片群，其中在电路板侧面的内层区域分布有一组内层导电片群，电路板的外层区域分布有一组外层导电片群，且上述内层的每一导电片，与外层的任一导电片连接，且内层的导电片群可被上述导电元件接触；供作为轮毂的轮框枢设在中心轴上，轮框的内部设有多组径向分布且对应于永久磁铁的绕组线圈，来形成相对于上述定子的转子，且每一组绕组线圈分别与上述电路板外层的导电片群其中之一连接，该轮框与电路板固定，而能一齐在中心轴上同步旋转；在中心轴的固定件上有一供电元件，可将电力由导电元件传经电路板而至上述轮框内部的绕组线圈，使绕组线圈获得电流时能与定子上的永久磁铁产生电场，而驱使轮框绕着中心轴旋转。

本实用新型以多组绕组线圈构成转子，以对应于在中心轴上以多数永久磁铁构成的定子，在绕组线圈获得电流时产生感应电场，而驱使转子旋转。如熟悉电机者所知，感应电场形成后，绕组线圈将产生高热，如果不将该热量散发，绕组线圈的磁场效应将降低，而且可能会将绝缘膜烧毁致线圈产生短路。本实用新型将绕组线圈设在转子上，可借旋转中的离心气流更有效地使绕组线圈的热量散失。

本装置将一可旋转的环状印刷电路式导电片固定在转子轮框的侧面绝缘面板上，该电路板上有内层与外层两组辐射状导电片群，外层的导电片群与内层彼此连通，其中内层的导电片群供与附着于中心轴固定件的导电元件譬如是碳刷接触，另外，外层的导电片群则与转子上的各绕组线圈一一连接，使电流能通过碳刷组与印刷电路板，供应给转子上的各绕组线圈，从而使转子上的绕组线圈以最佳的方法获得电流。