一种轮毂磁悬浮自行车驱动系统的控制方法与流程

本发明涉及一种自行车，特别是涉及一种轮毂磁悬浮自行车驱动系统的控制方法。

背景技术：

自行车，又称脚踏车或单车，通常是二轮的小型陆上车辆。人骑上车后，以脚踩踏板为动力，是绿色环保的交通工具。英文bicycle。其中bi意指二，而cycle意指轮，即两轮车。在中国内地、台湾、新加坡，通常称其为“自行车”或“脚踏车”；在港澳则通常称其为“单车”；而在日本称为“自转车”。自行车种类很多，有单人自行车，双人自行车还有多人自行车。

可以作为环保的交通工具用来代步、出行；越来越多的人将自行车作为健身器材用来骑行锻炼、自行车出游；自行车本身也是一项体育竞技运动，有公路自行车赛、山地自行车赛、场地自行车赛、特技自行车比赛等。自行车结构简单，是效率高的绿色交通工具，在短途通行中具有极大的优势。

但现有的自行车都是钢丝制成的轮辐，车轮容易变形，维修麻烦。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种轮毂磁悬浮自行车驱动系统的控制方法，自行车省去了轮辐设置，自行车直接驱动车轮转动，车轮不易变形，传动效率高。

本发明采用的技术方案如下：

一种轮毂磁悬浮自行车驱动系统的控制方法，包括车架，车架上设置有连接架，连接架上连接有后轮毂，后轮毂外套设有后轮，后轮与后轮毂之间通过滚轮活动相连；后轮可在后轮毂上自由转动；后轮毂上设置有磁浮装置，磁浮装置的横截面呈倒梯形，磁浮装置的顶部设置有顶部磁体；后轮上设置有磁浮机构，磁浮机构的横截面呈倒梯形的凹槽结构，凹槽底部设置有底部磁体，磁浮机构可凹凸套设在磁浮装置上，磁浮机构与磁浮装置之间存有间隙。车架上设置有空心的牙盘，牙盘与连接架活动相连，连接架上牙盘一周设置有牙盘线圈；顶部磁体上设置有第三线圈，还包括驱动电路，牙盘线圈通过驱动电路与第三线圈电连接；后轮毂上设置有霍尔传感器，连接架内设置有驱动电路，霍尔传感器通过电缆与驱动电路信号相连；驱动电路包括中央处理单元；中央处理单元连接有a/d转换电路，a/d转换电路的输入端与霍尔传感器信号相连。

进一步地，本发明公开了一种轮毂磁悬浮自行车驱动系统的优选结构，所述车架上设置有空心的牙盘，牙盘边沿上连接有两个脚踏板，两个脚踏板在车架与牙盘的中心中心对称设置，牙盘通过传动机构与后轮动力相连；所述磁浮装置的两侧分别设置有第二磁体和第三磁体，所述磁浮机构的两侧设置有第一磁体和第四磁体，磁浮机构凹凸套设在磁浮装置上时，第一磁体和第二磁体同极相对设置，第三磁体和第四磁体同极相对设置，底部磁体和顶部磁体同极相对设置。第二磁体上设置有第一线圈，第三磁体上设置有第二线圈，第一线圈、第二线圈通过电缆与驱动电路电连接，牙盘上设置有牙盘磁体。

进一步地，所述中央处理单元连接有d/a转换电路，d/a转换电路的输出端连接有开关电路，还包括升压电路，升压电路的输入端通过电缆与牙盘线圈电连接，升压电路的输出端连接有整流电路，整流电路的输出端连接有滤波电路，滤波电路的输出端连接有稳压电路，稳压电路的输出端与开关电路电连接，开关电路的输出端与第三线圈电连接；开关电路的输出端连接有蓄电池。

进一步地，所述车架顶部设置有轴承，轴承的外轮与车架相连，轴承的内轮中固定连接有转向轴，转向轴的底部设置有连接器，连接器上设置有前轮毂，前轮毂外套设有前轮，前轮与前轮毂之间通过滚轮活动相连；前轮可在前轮毂上自由转动；后轮包括外胎，外胎与磁浮机构之间设置有车胎。

进一步地，所述开关电路的输出端与第二线圈和第一线圈电连接；第二线圈和第一线圈和第三线圈上设置有电容。

进一步地，所述转向轴的顶部设置有车把，车把与转向轴固定连接，车架顶部连接有坐垫支架，坐垫支架的顶部设置有坐垫；所述后轮、后轮毂与前轮、前轮毂结构相同。

进一步地，所述坐垫支架与车架之间通过铰链活动相连，坐垫与坐垫支架之间通过铰链活动相连，铰链均设置有锁定装置，锁定装置可调节铰链的转动角度。

进一步地，所述车把两端均设置有刹车控制手柄，连接架与连接器上均设置有刹车，车把左端的刹车控制手柄通过刹车线与连接架上的刹车动力相连，车把右端的刹车控制手柄通过刹车线与连接器上的刹车动力相连。

一种轮毂磁悬浮自行车驱动系统的控制方法，包括以下步骤：

1.霍尔传感器将磁场强度的大小和方向转换成电信号001并传递给信号调理电路；

2.信号调理电路将电信号001放大滤波后传递给a/d转换电路，a/d转换电路将电信号001转换成数字信号002并传递给中央处理单元；

3.中央处理单元接收到数字信号002后，根据中央处理单元中预设的磁场参数进行对比，当数字信号002所示磁场的强度和方向满足预设条件时，中央处理单元向d/a转换电路发出数字信号003；

4.d/a转换电路将数字信号003转换模拟信号004并输入到开关电路中；

5.开关电路接收到模拟信号004后向第二线圈和第一线圈和第三线圈输入电流，第二线圈和第一线圈和第三线圈对后轮产生力的作用；

6.稳压电路中提供的电能过大时，开关电路向蓄电池输入电能，当稳压电路中提供的电能过小时，蓄电池中的电能输入到第二线圈和第一线圈和第三线圈中；

7.当电信号001所示磁场强度和方向不符合预设条件时，中央处理单元向d/a转换电路发出数字信号005，d/a转换电路将数字信号005转换模拟信号006并输入到开关电路中；

8.开关电路接收到模拟信号004后停止向第二线圈和第一线圈和第三线圈输入电流。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.通过将自行车的轮辐去掉的结构设计，能提高车轮的耐用性，车轮不易变形，且维修简单方便。

2.能大大简化自行车结构，提高自行车的生产维护效率，降低生产成本。

3.能降低自行车车轮与车架之间的摩擦力，提高自行车的效率。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是轮毂的横截面结构示意图；

图3是牙盘结构示意图；

图4是后轮结构示意图；

图5是驱动电路结构框图；

图中标记：1是后轮，2是后轮毂，3是滚轮，4是连接架，5是前轮毂，6是牙盘，7是脚踏板，8是车架，9是坐垫，10是坐垫支架，11是前轮，12是连接器，13是转向轴，14是轴承，15是车把，16是车胎，17是底部磁体，18是第一磁体，19是第二磁体，20是第三磁体，21是顶部磁体，22是第四磁体，23是外胎，24是第一线圈，25是第二线圈，26是第三线圈；27是牙盘磁体，28是牙盘线圈，29是霍尔传感器。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-图5所示，本发明公开了一种轮毂磁悬浮自行车驱动系统的控制方法，包括车架8，车架8上设置有连接架4，连接架4上连接有后轮毂2，后轮毂2外套设有后轮1，后轮1与后轮毂2之间通过滚轮活动相连；后轮1可在后轮毂2上自由转动；后轮毂2上设置有磁浮装置，磁浮装置的横截面呈倒梯形，磁浮装置的顶部设置有顶部磁体21；后轮1上设置有磁浮机构，磁浮机构的横截面呈倒梯形的凹槽结构，凹槽底部设置有底部磁体17，磁浮机构可凹凸套设在磁浮装置上，磁浮机构与磁浮装置之间存有间隙。车架8上设置有空心的牙盘6，牙盘6与连接架4活动相连，连接架4上牙盘6一周设置有牙盘线圈28；顶部磁体21上设置有第三线圈26，还包括驱动电路，牙盘线圈28通过驱动电路与第三线圈26电连接；后轮毂2上设置有霍尔传感器29，连接架4内设置有驱动电路，霍尔传感器29通过电缆与驱动电路信号相连；驱动电路包括中央处理单元；中央处理单元连接有a/d转换电路，a/d转换电路的输入端与霍尔传感器29信号相连。

进一步地，本发明公开了一种轮毂磁悬浮自行车驱动系统的控制方法的优选结构，所述车架8上设置有空心的牙盘6，牙盘6边沿上连接有两个脚踏板7，两个脚踏板7在车架8与牙盘6的中心中心对称设置，牙盘6通过传动机构与后轮1动力相连；所述磁浮装置的两侧分别设置有第二磁体19和第三磁体20，所述磁浮机构的两侧设置有第一磁体18和第四磁体22，磁浮机构凹凸套设在磁浮装置上时，第一磁体18和第二磁体19同极相对设置，第三磁体20和第四磁体22同极相对设置，底部磁体17和顶部磁体21同极相对设置。第二磁体19上设置有第一线圈24，第三磁体20上设置有第二线圈25，第一线圈24、第二线圈25通过电缆与驱动电路电连接，牙盘6上设置有牙盘磁体27。

进一步地，所述中央处理单元连接有d/a转换电路，d/a转换电路的输出端连接有开关电路，还包括升压电路，升压电路的输入端通过电缆与牙盘线圈28电连接，升压电路的输出端连接有整流电路，整流电路的输出端连接有滤波电路，滤波电路的输出端连接有稳压电路，稳压电路的输出端与开关电路电连接，开关电路的输出端与第三线圈26电连接；开关电路的输出端连接有蓄电池。所述连接架4采用铝合金制成，，5是前轮毂采用不锈钢制成，车架8的材料是钛合金。

进一步地，所述车架8顶部设置有轴承14，轴承14的外轮与车架8相连，轴承14的内轮中固定连接有转向轴13，转向轴13的底部设置有连接器12，连接器12上设置有前轮毂5，前轮毂5外套设有前轮11，前轮11与前轮毂5之间通过滚轮活动相连；前轮11可在前轮毂5上自由转动；后轮1包括外胎23，外胎23与磁浮机构之间设置有车胎16。

进一步地，所述开关电路的输出端与第二线圈25和第一线圈24电连接；第二线圈25和第一线圈24和第三线圈26上设置有电容。

进一步地，所述转向轴13的顶部设置有车把15，车把15与转向轴13固定连接，车架8顶部连接有坐垫支架10，坐垫支架10的顶部设置有坐垫9；所述后轮1、后轮毂2与前轮11、前轮毂5结构相同。

进一步地，所述坐垫支架10与车架8之间通过铰链活动相连，坐垫9与坐垫支架10之间通过铰链活动相连，铰链均设置有锁定装置，锁定装置可调节铰链的转动角度。

进一步地，所述车把15两端均设置有刹车控制手柄，连接架4与连接器12上均设置有刹车，车把15左端的刹车控制手柄通过刹车线与连接架4上的刹车动力相连，车把15右端的刹车控制手柄通过刹车线与连接器12上的刹车动力相连。

具体使用时，用户骑坐在自行车上，用脚前后循环踩脚踏板7，自行车即可向前运动。

具体运行过程，踩踏脚踏板7时，脚踏板7带动牙盘6转动，牙盘6通过传动机构带动后轮1转动，后轮1与地面相互摩擦，推动自行成前进。在前进的过程中，驾驶者通过车把或身体姿态来调节车辆的平衡性，保持平稳向前骑行；需要转弯是，可通过转动车把15对方向进行调整。需要停止时，拉动刹车，自行车即可停止下来。

由于磁浮机构凹凸套设在磁浮装置上时，第一磁体18和第二磁体19同极相对设置，第三磁体20和第四磁体22同极相对设置，底部磁体17和顶部磁体21同极相对设置。在磁场的相互作用下，后轮毂2与后轮1之间，前轮11与前轮毂5之间存在一定的间隙，大大降低了自行车的摩擦力，提高了自行车的效率。

踩动脚踏板7时，牙盘6转动，牙盘6上的牙盘磁体27转动，牙盘磁体27转动导致牙盘线圈28中的磁通发生变化，牙盘线圈28中产生电能，电能通过驱动电路处理后，输送到第一线圈24、第二线圈25、第三线圈26，第一线圈24、第二线圈25、第三线圈26中通入电流，通电导线会在磁场中产生力的作用，后轮1在力的作用下开始转动，这样，自行车就能向前运动。

牙盘线圈28中产生电能输入到驱动电路后，升压电路将电压升高后传递给整流电路，整流电路将交流电转换成直流电并传递给滤波电路，滤波电路将电流中的交流成分过滤掉后传递给稳压电路，稳压电路将电能传递给和开关电路，开关电路在中央处理单元的控制下将电能输送到蓄电池或控制电能输送到第一线圈24、第二线圈25、第三线圈26。

霍尔传感器29将底部磁体17的位置信息发送给中央处理单元，中央处理单元通过底部磁体17的位置信息控制电流的通断。保证第一线圈24、第二线圈25、第三线圈26通电产生的力均向后，保持自行车持续向前运动。

实施例1：

一种轮毂磁悬浮自行车驱动系统的控制方法，包括以下步骤：

1.霍尔传感器29将磁场强度的大小和方向转换成电信号001并传递给信号调理电路；

2.信号调理电路将电信号001放大滤波后传递给a/d转换电路，a/d转换电路将电信号001转换成数字信号002并传递给中央处理单元；

3.中央处理单元接收到数字信号002后，根据中央处理单元中预设的磁场参数进行对比，当数字信号002所示磁场的强度和方向满足预设条件时，中央处理单元向d/a转换电路发出数字信号003；

4.d/a转换电路将数字信号003转换模拟信号004并输入到开关电路中；

5.开关电路接收到模拟信号004后向第二线圈25和第一线圈24和第三线圈26输入电流，第二线圈25和第一线圈24和第三线圈26对后轮1产生力的作用；

6.稳压电路中提供的电能过大时，开关电路向蓄电池输入电能，当稳压电路中提供的电能过小时，蓄电池中的电能输入到第二线圈25和第一线圈24和第三线圈26中；

7.当电信号001所示磁场强度和方向不符合预设条件时，中央处理单元向d/a转换电路发出数字信号005，d/a转换电路将数字信号005转换模拟信号006并输入到开关电路中；

8.开关电路接收到模拟信号004后停止向第二线圈25和第一线圈24和第三线圈26输入电流。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。