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[摘 要]电动汽车的发展在于蓄电池材料的开发，而电池材料在一段时间内并不会有很大的突破，因而目前解决这些问题的方式，最好莫过于拓展储能空间，但是目前的汽车空间设计基本上已经达到了极致，因而只有改善动力结构才能从根本上拓展电能的储蓄空间。基于此种理念，本文设计了一款新型的车轮结构——电磁感应驱动车轮，以电机为设计启发点，由车轮的改进设计影响电池的大小，开发出了一种崭新的电动汽车设计思路。
[关键词]蓄电池 储能空间 电磁感应 车轮 电动汽车
中图分类号：TM34 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）25-0271-01
引言
当代汽车动力结构基本上是以汽油为燃料，通过内燃机转化成机械能、电能等使用。随着全球能源危机的不断加深，石油资源的日趋枯竭以及大气污染、全球气温上升的危害加剧，各国政府及汽车企业普遍认识到节能和减排是未来汽车技术发展的主攻方向，发展电动汽车将是解决这二个技术难点的最佳途径。因此，未来汽车的发展趋向于电能驱动。而电动汽车的技术关键主要在于电池能力。在当前电池材料暂时没有提高的情况下，电池大小也即储电空间是提高电池能力的关键所在。目前的汽车空间设计基本上已经达到了极致，因而只有改善动力结构才能从根本上拓展电能的储蓄空间。
一、车轮结构设计分析
目前的汽车设计明显有所提高，但仍是以前的轮毂结构（车轮与轮轴相对固定）。本文研究了电动机与发电机的工作原理及运转方式，类比设计出一种新型的汽车车轮配合方式——电磁驱动式车轮。每一个车轮都是一个车轮形状的电动机（当然需要设置静磁屏蔽）。只是轮轴固定，轮缘成为转子，并在外侧附上轮胎。电机通电后轴会转动，而车轮通电后，由于轮轴是固定的所以车轮会转动，本设计通过控制电流的大小可以决定电机式轮胎的转动速度与力量。不同的电流大小分段划分为不同的档位，这样一套汽车只需要一块电池和电流调节器，四个电机式车轮，转向控制器等非动力模块就行了，省去的传动空间可以作为电池空间，从而拓宽了电池的容量，使汽车储能空间大大扩展，也因此开辟了一种新型的环保节能的电动汽车。
二、车轮结构设计
车轮结构主要参考电机模型类比设计而成，由于车轮要绕着轮轴转动，并且阻力尽可能小，所以需要安装轴承，每一个车轮需要两个轴承对称安装，以起到平衡与稳定的作用。下面对车轮，轮轴分别介绍：
1、轮轴：两个轴承套在轴上，轴承之间空出位置缠绕线圈就如电机的转动轴一样，用于悬空套在车轮里面和车轮内部固定的磁铁发生电磁感应现象并产生相对转动，汽车的所有负载都可以通过轴承传递到车轮上。
2、车轮：车轮就如电机的外壳一样，内部固定一圈永磁铁，用于与轴上的线圈发生感应。车轮和轮轴通过一对轴承相互固定起来，四个车轮相互独立，四个轮轴也相互独立安装固定，两个后轮的轮轴需要与车身固定起来，而两个前轮需要转向，故应当相互联系起来并与转向盘相关联，这项技术目前已经很先进了，这里无需赘述。类似于四个电机作为汽车的四个轮子，不同的是，车轮内部需要设置静磁屏蔽，即用磁导率高的铁磁材料如软铁、硅钢、坡莫合金做屏蔽层，以保证车轮的安全。
三、电池设计分析
如果汽车的其他结构不变，则要使电能通过电机转化为机械能，再通过传动装置传向各个主动轮，因此车上需要预留出动力结构和传动结构空间，以及储能空间。电池材料在一段时间内并不会有很大的突破，因而目前解决这些问题的方式，最好莫过于拓展储能空间，我们知道，随着储电量的增加，手电筒的耐久力也会相应提高，同理，到目前为止汽车耐久力的主要影响方式也只是通过调节储能空间。而我们的设计——电磁感应车轮的设计正好符合这一点，能够最大限度地减少传动空间，从而节省出更大的空间可用于储能。
四、电池设计
本文采用新型的电极材料——导电塑料电池，将蓄电池的阴极和阳极换成由相同的导电塑料薄膜制做，结果电池的使用寿命大大提高，充放电次数可达1000次以上。这种电池的体积小，重量轻，可以提供普通铅蓄电池10倍的电力，而且每次充电时间也缩短了。
我们采用导电塑料电池的最重要的原因也是它最显著的特征就是其可塑性，由于是塑料，故可以根据不同的需要加工成不同的形状，用于汽车上便可以使汽车车身空间的利用率极大的提高。由于它外形小而且可制成不同形状，我们可以用它作为汽车动力，以代替污染环境的内燃机。例如将塑料电池制成一个个小的薄板状，装在汽车的车顶或车门夹层里，便能使汽车快速行驶，而且爬坡能力强，可进行长距离运输。我们设计的汽车还可以将所有以前的传动空间变成电池存储空间，在汽车车型参数不变的情况下，极大地提高汽车的储电空间，进而提高车载蓄电池的储电量，达到提高汽车速度和耐久力的目的。
五、结论
本文设计的新型车轮结构——电磁感应驱动车轮，以电机为设计启发点，由车轮的改进设计影响电池大小的改变，开发出了一种崭新的电动汽车设计思路。这样设计的车轮结构只需要提供充足的电力就可以前进了，省略了目前汽车上的大量的传动机械，这不仅节省了大量的空间可以作为储能使用，而且减少了车身重量，从而进一步减少能源耗费。
参考文献
[1] 《电磁学》张玉民 戚伯云（编），中国科学技术大学出版社，2000年8月第一版，P350
[2] 《现代科学技术知识》作者 王济昌 中国科学技术出版社：2008，12，1
作者简介
张峥（1992.09 ），女，河南南阳人，郑州大学机械工程学院2010级本科生，工业设计专业 第二作者：秦营周，（1991，03） ，男，机械工程学院，工业设计专业，
[关键词]蓄电池 储能空间 电磁感应 车轮 电动汽车
中图分类号：TM34 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）25-0271-01
引言
当代汽车动力结构基本上是以汽油为燃料，通过内燃机转化成机械能、电能等使用。随着全球能源危机的不断加深，石油资源的日趋枯竭以及大气污染、全球气温上升的危害加剧，各国政府及汽车企业普遍认识到节能和减排是未来汽车技术发展的主攻方向，发展电动汽车将是解决这二个技术难点的最佳途径。因此，未来汽车的发展趋向于电能驱动。而电动汽车的技术关键主要在于电池能力。在当前电池材料暂时没有提高的情况下，电池大小也即储电空间是提高电池能力的关键所在。目前的汽车空间设计基本上已经达到了极致，因而只有改善动力结构才能从根本上拓展电能的储蓄空间。
一、车轮结构设计分析
目前的汽车设计明显有所提高，但仍是以前的轮毂结构（车轮与轮轴相对固定）。本文研究了电动机与发电机的工作原理及运转方式，类比设计出一种新型的汽车车轮配合方式——电磁驱动式车轮。每一个车轮都是一个车轮形状的电动机（当然需要设置静磁屏蔽）。只是轮轴固定，轮缘成为转子，并在外侧附上轮胎。电机通电后轴会转动，而车轮通电后，由于轮轴是固定的所以车轮会转动，本设计通过控制电流的大小可以决定电机式轮胎的转动速度与力量。不同的电流大小分段划分为不同的档位，这样一套汽车只需要一块电池和电流调节器，四个电机式车轮，转向控制器等非动力模块就行了，省去的传动空间可以作为电池空间，从而拓宽了电池的容量，使汽车储能空间大大扩展，也因此开辟了一种新型的环保节能的电动汽车。
二、车轮结构设计
车轮结构主要参考电机模型类比设计而成，由于车轮要绕着轮轴转动，并且阻力尽可能小，所以需要安装轴承，每一个车轮需要两个轴承对称安装，以起到平衡与稳定的作用。下面对车轮，轮轴分别介绍：
1、轮轴：两个轴承套在轴上，轴承之间空出位置缠绕线圈就如电机的转动轴一样，用于悬空套在车轮里面和车轮内部固定的磁铁发生电磁感应现象并产生相对转动，汽车的所有负载都可以通过轴承传递到车轮上。
2、车轮：车轮就如电机的外壳一样，内部固定一圈永磁铁，用于与轴上的线圈发生感应。车轮和轮轴通过一对轴承相互固定起来，四个车轮相互独立，四个轮轴也相互独立安装固定，两个后轮的轮轴需要与车身固定起来，而两个前轮需要转向，故应当相互联系起来并与转向盘相关联，这项技术目前已经很先进了，这里无需赘述。类似于四个电机作为汽车的四个轮子，不同的是，车轮内部需要设置静磁屏蔽，即用磁导率高的铁磁材料如软铁、硅钢、坡莫合金做屏蔽层，以保证车轮的安全。
三、电池设计分析
如果汽车的其他结构不变，则要使电能通过电机转化为机械能，再通过传动装置传向各个主动轮，因此车上需要预留出动力结构和传动结构空间，以及储能空间。电池材料在一段时间内并不会有很大的突破，因而目前解决这些问题的方式，最好莫过于拓展储能空间，我们知道，随着储电量的增加，手电筒的耐久力也会相应提高，同理，到目前为止汽车耐久力的主要影响方式也只是通过调节储能空间。而我们的设计——电磁感应车轮的设计正好符合这一点，能够最大限度地减少传动空间，从而节省出更大的空间可用于储能。
四、电池设计
本文采用新型的电极材料——导电塑料电池，将蓄电池的阴极和阳极换成由相同的导电塑料薄膜制做，结果电池的使用寿命大大提高，充放电次数可达1000次以上。这种电池的体积小，重量轻，可以提供普通铅蓄电池10倍的电力，而且每次充电时间也缩短了。
我们采用导电塑料电池的最重要的原因也是它最显著的特征就是其可塑性，由于是塑料，故可以根据不同的需要加工成不同的形状，用于汽车上便可以使汽车车身空间的利用率极大的提高。由于它外形小而且可制成不同形状，我们可以用它作为汽车动力，以代替污染环境的内燃机。例如将塑料电池制成一个个小的薄板状，装在汽车的车顶或车门夹层里，便能使汽车快速行驶，而且爬坡能力强，可进行长距离运输。我们设计的汽车还可以将所有以前的传动空间变成电池存储空间，在汽车车型参数不变的情况下，极大地提高汽车的储电空间，进而提高车载蓄电池的储电量，达到提高汽车速度和耐久力的目的。
五、结论
本文设计的新型车轮结构——电磁感应驱动车轮，以电机为设计启发点，由车轮的改进设计影响电池大小的改变，开发出了一种崭新的电动汽车设计思路。这样设计的车轮结构只需要提供充足的电力就可以前进了，省略了目前汽车上的大量的传动机械，这不仅节省了大量的空间可以作为储能使用，而且减少了车身重量，从而进一步减少能源耗费。
参考文献
[1] 《电磁学》张玉民 戚伯云（编），中国科学技术大学出版社，2000年8月第一版，P350
[2] 《现代科学技术知识》作者 王济昌 中国科学技术出版社：2008，12，1
作者简介
张峥（1992.09 ），女，河南南阳人，郑州大学机械工程学院2010级本科生，工业设计专业 第二作者：秦营周，（1991，03） ，男，机械工程学院，工业设计专业，