一种带磁流变阻尼器的自发电动感单车
阅读：160发布：2020-05-11
专利汇可以提供一种带磁流变阻尼器的自发电动感单车专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开一种带磁流变阻尼器的自发电动感单车，包括底座和供电模 块 ，所述底座上方固定车架，所述车架的前部安装车头，所述车头包括车把手和两个变档手闸，变档手闸安装在车把手左右两端，车架的中部安装坐垫，车架的下部设有 驱动轮 ，所述驱动轮通过 转轴 与车架连接，所述转轴两端连接 曲柄 ，所述曲柄上连接有 脚踏 板 ；所述供电模块包括控电箱和 轮毂 发 电机 ，所述控电箱设在地面上，所述轮毂发电机设在转轴上，通过转轴带动轮毂发电机的 转子 转动，所述底座上还设有一个或两个磁流变阻尼器。本发明具有传动效率高、 制动 及时、结构紧凑、占用面积小的优点。，下面是一种带磁流变阻尼器的自发电动感单车专利的具体信息内容。
1.一种带磁流变阻尼器的自发电动感单车，包括底座和供电模块，所述底座上方固定车架，所述车架的前部安装车头，所述车头包括车把手和两个变档手闸，变档手闸安装在车把手左右两端，车架的中部安装坐垫，车架的下部设有驱动轮，所述驱动轮通过转轴与车架连接，所述转轴两端连接曲柄，所述曲柄上连接有脚踏板；所述供电模块包括控电箱和轮毂发电机，所述控电箱设在地面上，所述轮毂发电机设在转轴上，通过转轴带动轮毂发电机的转子转动，其特征在于：
所述底座上还设有一个或两个磁流变阻尼器，所述磁流变阻尼器包括活塞筒和填充于所述活塞筒的磁流变液，所述活塞筒顶部设有导向密封盖，活塞筒底部铰接在底座上，活塞筒底部设有底盖，底盖上套接磁线圈筒，磁线圈筒内设有磁线圈，活塞筒内设有可轴向移动的活塞体，活塞体上开设两个便于磁流变液流通的阻尼孔，两个阻尼孔大小一致、轴向对称；所述活塞体上固接活塞杆，所述活塞杆穿出所述导向密封盖与连杆铰接，所述连杆套接在对应方向的曲柄上；所述导向密封盖和活塞体上设有便于任何线体穿过的线孔；
所述控电箱包括：
插头，为轮毂发电机和整流模块的电线接插件；
整流模块，用于将轮毂发电机输出的不稳定交流电转换为不稳定的直流电；
降压模块，与整流模块的输出电连接，用于将整流模块输出的直流高电压降低至电池模块的充电电压
电池模块，与降压模块的输出电连接，用于存储整流模块输出的电量；
磁流变控制模块，与电池模块的输出电连接，用于调节磁流变阻尼器的电流大小；
所述磁流变控制模块的输出与磁线圈电连接。
2.根据权利要求1所述的一种带磁流变阻尼器的自发电动感单车，其特征在于：在所述活塞体朝向底盖的一面设有可遮挡阻尼孔的扇形阀门，所述扇形阀门由两块扇形片轴向对称设置，每块扇形片表面设有用于卡住带动扇形阀门转动的线的线槽，每块扇形片的侧面设有凹槽，所述活塞体表面设有两个可卡接在凹槽内的限位凸块，所述限位凸块设在两个阻尼孔之间，它们大小一致、轴向对称；所述活塞体和扇形阀门之间连接复位弹簧。
3.根据权利要求2所述的一种带磁流变阻尼器的自发电动感单车，其特征在于：当所述底座上设有一个磁流变阻尼器时，其中一个变档手闸与扇形阀门之间通过刹车线连接，刹车线穿过所述线孔卡接在线槽内，当变档手闸拉紧时，扇形阀门完全遮挡住阻尼孔；在所述驱动轮的转轴一端表面设有刹车片，对应刹车片的位置设有弹力刹车夹，所述弹力刹车夹与车架连接，车头上的另一个变档手闸与弹力刹车夹也通过刹车线连接。
4.根据权利要求2所述的一种带磁流变阻尼器的自发电动感单车，其特征在于：当所述底座上设有两个磁流变阻尼器时，其中一个变档手闸与同边的扇形阀门之间通过刹车线连接，刹车线穿过所述线孔卡接在线槽内，当变档手闸拉紧时，扇形阀门完全遮挡住阻尼孔；
在所述驱动轮的转轴一端表面设有刹车片，对应刹车片的位置设有弹力刹车夹，所述弹力刹车夹与车架连接，车头上的另一个变档手闸与弹力刹车夹也通过刹车线连接。
5.根据权利要求2所述的一种带磁流变阻尼器的自发电动感单车，其特征在于：当所述底座上设有两个磁流变阻尼器时，两个变档手闸与同边的扇形阀门之间通过刹车线连接，刹车线穿过所述线孔卡接在线槽内，当变档手闸拉紧时，扇形阀门完全遮挡住阻尼孔。
6.根据权利要求1所述的一种带磁流变阻尼器的自发电动感单车，其特征在于：所述车头还包括角度调节杆和套筒，在所述车架前部设有一根长杆，所述套筒套接在长杆上并由螺栓从下部锁紧固定，套筒的上部与角度调节杆的下端铰接，所述车把手固接在角度调节杆的上端；所述长杆上设有若干个前后排列的螺栓安装孔。
7.根据权利要求1所述的一种带磁流变阻尼器的自发电动感单车，其特征在于：所述磁流变控制模块，包括TL431电压源、LM358运算放大器、Q1低阻MOSFET、R1电阻、R2电阻、R3电阻和R4电位器，TL431电压源为磁流变控制模块提供基准电压，1脚接于GND，2脚于R4电位器的A端相连，3脚与R3电阻串联接于12v；LM358运算放大器的4脚为芯片电源负极接GND，8脚为芯片电源正极接12v；5脚为输入+，接R4电位器的B端，6脚为输入-，接Q1低阻MOSFET的源极S极作为反馈端形成负反馈，7脚是LM358运算放大器的输出端提供R1电阻与Q1低阻MOSFET的栅极连接；Q1低阻MOSFET的漏极接磁线圈，源极与R2电阻串联后接入GND；R4电位器的A端接TL431电压源的2脚，C端接地，构成电阻分压，B端连接LM358运算放大器的5脚；
LM358运算放大器的6脚与Q1低阻MOSFET的源极作为负反馈回路将电流大小稳定，当Q1低阻MOSFET完全导通时输出电流最大，这时输出由R2电阻决定。
8.根据权利要求1所述的一种带磁流变阻尼器的自发电动感单车，其特征在于：在其中一个变档手闸上设有电磁开关，所述控电箱还包括电磁刹车模块，所述电磁刹车模块通过电线插接在插头上，所述电磁开关与电磁刹车模块通过插头实现电连接，所述电磁刹车模块与电池模块的输出电连接，所述电磁刹车模块，包括K1继电器和D2二极管，1脚、2脚为K1继电器的常开触点，1脚连接于轮毂发电机的输出端子OUT3，2脚连接于轮毂发电机的输出端子OUT2，3脚为线圈的输入通过插头连接外部开关，4脚为线圈的第二输入端，连接在电路负极；D2二极管为K1继电器的线圈续流二极管，反向并联在线圈两端。
9.根据权利要求1所述的一种带磁流变阻尼器的自发电动感单车，其特征在于：所述控电箱还包括USB充电模块，与电池模块的输出电连接，用于第一外围用电设备的充电；逆变模块，与电池模块的输出电连接，将直流电转换为交流电，用于第二外围用电设备的充电。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的一种带磁流变阻尼器的自发电动感单车，其特征在于：所述插头为5557连接器，所述整流模块为单相桥式整流滤波电路，所述降压模块采用LTC7810芯片。
一种带磁流变阻尼器的自发电动感单车
技术领域
[0001] 本发明属于健身器材领域，具体涉及一种带磁流变阻尼器的自发电动感单车。
背景技术
[0002] 如今，随着年轻人对运动越来越多的爱好，在健身自行车方面，受外界因素的影响，逐渐涌现出众多型号的室内健身自行车，也称动感单车。这类室内健身自行车在健身俱
乐部以及家庭等场所得到了广泛地使用。磁流变阻尼器是以提供运动的阻力，耗减运动能
量的装置。磁流变液在零磁场条件下呈现出低粘度的牛顿流体特性，在强磁场作用下，则呈
现出高粘度、低流动性的宾汉体特性；如今有专利文献提出用于动感单车的磁流变阻尼器，
如申请号 201711064147 .7，发明名称：一种用于VR骑行的自行车，该自行车包括车架，设
置于所述车架的前轮和后轮，可转动连接于所述车架的脚踏，以及用于对所述脚踏的转动
形成阻尼作用的旋转阻尼装置；所述旋转阻尼装置包括设置在所述车架上的磁流变液腔，
填充于所述磁流变液腔的磁流变液，穿过所述磁流变液腔并与所述脚踏的转轴同轴固定的
阻尼杆；所述阻尼杆位于磁流变液腔内的杆段固定有叶片，所述磁流变液腔外缠绕有电磁
线圈。该磁流变阻尼器主要使用在动感单车的脚踏转轴上，通过制动转轴，转轴制动驱动
轮，驱动轮通过皮带来制动惯性飞轮来实现动感单车的阻力调节，由于皮带为软质材质，该
阻尼器的制动不及时，传动效率不高，如1、申请号：201710003274 .X，发明名称：磁流变智
能自适应自行车，依旧采用所述驱动轮（6）通过皮带（2）连接车轮（1）；2、申请号：
201621020703 .1，实用新型名称：一种多功能型动感单车，其脚踏板(19)和所述飞轮(17)
之间采用用带连接。液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动(或摆动运动)的
液压执行元件。它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有
传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。目前尚未有关于动感单
车上加设液压缸的报道，常规的液压缸基本上由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆和密封装置，在
进行往复运动时，主要靠在缸筒上开设两个磁流变液的进出口来实现，若要调节磁流变液
的流通量，还要加设流量调节阀，整个系统占用的体积较大，重量大且安装不便。不仅如此，
上述一种用于VR骑行的自行车专利的磁流变阻尼器会过度依赖于电源，当电源发生故障
后，该自行车的磁流变液流性不能改变，进而骑行阻力无法调节，使用者的健身需求受到影
响。
乐部以及家庭等场所得到了广泛地使用。磁流变阻尼器是以提供运动的阻力，耗减运动能
量的装置。磁流变液在零磁场条件下呈现出低粘度的牛顿流体特性，在强磁场作用下，则呈
现出高粘度、低流动性的宾汉体特性；如今有专利文献提出用于动感单车的磁流变阻尼器，
如申请号 201711064147 .7，发明名称：一种用于VR骑行的自行车，该自行车包括车架，设
置于所述车架的前轮和后轮，可转动连接于所述车架的脚踏，以及用于对所述脚踏的转动
形成阻尼作用的旋转阻尼装置；所述旋转阻尼装置包括设置在所述车架上的磁流变液腔，
填充于所述磁流变液腔的磁流变液，穿过所述磁流变液腔并与所述脚踏的转轴同轴固定的
阻尼杆；所述阻尼杆位于磁流变液腔内的杆段固定有叶片，所述磁流变液腔外缠绕有电磁
线圈。该磁流变阻尼器主要使用在动感单车的脚踏转轴上，通过制动转轴，转轴制动驱动
轮，驱动轮通过皮带来制动惯性飞轮来实现动感单车的阻力调节，由于皮带为软质材质，该
阻尼器的制动不及时，传动效率不高，如1、申请号：201710003274 .X，发明名称：磁流变智
能自适应自行车，依旧采用所述驱动轮（6）通过皮带（2）连接车轮（1）；2、申请号：
201621020703 .1，实用新型名称：一种多功能型动感单车，其脚踏板(19)和所述飞轮(17)
之间采用用带连接。液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动(或摆动运动)的
液压执行元件。它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有
传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。目前尚未有关于动感单
车上加设液压缸的报道，常规的液压缸基本上由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆和密封装置，在
进行往复运动时，主要靠在缸筒上开设两个磁流变液的进出口来实现，若要调节磁流变液
的流通量，还要加设流量调节阀，整个系统占用的体积较大，重量大且安装不便。不仅如此，
上述一种用于VR骑行的自行车专利的磁流变阻尼器会过度依赖于电源，当电源发生故障
后，该自行车的磁流变液流性不能改变，进而骑行阻力无法调节，使用者的健身需求受到影
响。
[0003] 现有专利公开了一种健身房动感单车发电系统，申请号：201710632143 .8，其发电系统包括动感单车、传动装置、永磁发电机、整流滤波电路、直流稳压斩波电路、第一PWM
控制器、第二PWM控制器、检测电压模块、蓄电池和逆变电路；所述动感单车通过所述传动装
置带动所述永磁发电机的转子转动，所述永磁发电机的定子输出电压、频率脉动的三相交
流电给所述整流滤波电路，经所述整流滤波电路后变为电压脉动的直流电；所述蓄电池为
所述第一PWM控制器供电，所述第一PWM控制器用以控制所述直流稳压电路的开关器件的占
空比，使电压脉动的直流电经过所述直流稳压斩波电路后输出幅值稳定的直流电压；所述
蓄电池为所述第二PWM控制器供电 ，所述第二PWM控制器用以控制所述逆变电路的开关器
件的占空比，使幅值稳定的直流电压经过所述逆变电路后输出电压、频率稳定的交流电；所
述直流稳压斩波电路输出的直流电压用于向第一外围用电设备供电，所述逆变电路输出的
交流电用于向第二外围用电设备供电。该发电系统虽然提供了动感单车的自发电设计，但
是并未有针对磁流变阻尼器的电路设计。
控制器、第二PWM控制器、检测电压模块、蓄电池和逆变电路；所述动感单车通过所述传动装
置带动所述永磁发电机的转子转动，所述永磁发电机的定子输出电压、频率脉动的三相交
流电给所述整流滤波电路，经所述整流滤波电路后变为电压脉动的直流电；所述蓄电池为
所述第一PWM控制器供电，所述第一PWM控制器用以控制所述直流稳压电路的开关器件的占
空比，使电压脉动的直流电经过所述直流稳压斩波电路后输出幅值稳定的直流电压；所述
蓄电池为所述第二PWM控制器供电 ，所述第二PWM控制器用以控制所述逆变电路的开关器
件的占空比，使幅值稳定的直流电压经过所述逆变电路后输出电压、频率稳定的交流电；所
述直流稳压斩波电路输出的直流电压用于向第一外围用电设备供电，所述逆变电路输出的
交流电用于向第二外围用电设备供电。该发电系统虽然提供了动感单车的自发电设计，但
是并未有针对磁流变阻尼器的电路设计。
发明内容
[0004] 本发明的目的是解决上述技术问题，提供一种传动效率高、制动及时、结构紧凑、占用面积小的带磁流变阻尼器的自发电动感单车。
[0005] 为实现上述的目的，本发明的技术方案为：一种带磁流变阻尼器的自发电动感单车，包括底座和供电模块，所述底座上方固定车
架，所述车架的前部安装车头，所述车头包括车把手和两个变档手闸，变档手闸安装在车把
手左右两端，车架的中部安装坐垫，车架的下部设有驱动轮，所述驱动轮通过转轴与车架连
接，所述转轴两端连接曲柄，所述曲柄上连接有脚踏板；所述供电模块包括控电箱和轮毂发
电机，所述控电箱设在地面上，所述轮毂发电机设在转轴上，通过转轴带动轮毂发电机的转
子转动，其特征在于：
所述底座上还设有一个或两个磁流变阻尼器，所述磁流变阻尼器包括活塞筒和填充于
所述活塞筒的磁流变液，所述活塞筒顶部设有导向密封盖，活塞筒底部铰接在底座上，活塞
筒底部设有底盖，底盖上套接磁线圈筒，磁线圈筒内设有磁线圈，活塞筒内设有可轴向移动
的活塞体，活塞体上开设两个便于磁流变液流通的阻尼孔，两个阻尼孔大小一致、轴向对
称；所述活塞体上固接活塞杆，所述活塞杆穿出所述导向密封盖与连杆铰接，所述连杆套接
在对应方向的曲柄上；所述导向密封盖和活塞体上设有便于任何线体穿过的线孔；
所述控电箱包括：
插头，为轮毂发电机和整流模块的电线接插件；
整流模块，用于将轮毂发电机输出的不稳定交流电转换为不稳定的直流电；
降压模块，与整流模块的输出电连接，用于将整流模块输出的直流高电压降低至电池
模块的充电电压
电池模块，与降压模块的输出电连接，用于存储整流模块输出的电量；
磁流变控制模块，与电池模块的输出电连接，用于调节磁流变阻尼器的电流大小；
所述磁流变控制模块的输出与磁线圈电连接。
架，所述车架的前部安装车头，所述车头包括车把手和两个变档手闸，变档手闸安装在车把
手左右两端，车架的中部安装坐垫，车架的下部设有驱动轮，所述驱动轮通过转轴与车架连
接，所述转轴两端连接曲柄，所述曲柄上连接有脚踏板；所述供电模块包括控电箱和轮毂发
电机，所述控电箱设在地面上，所述轮毂发电机设在转轴上，通过转轴带动轮毂发电机的转
子转动，其特征在于：
所述底座上还设有一个或两个磁流变阻尼器，所述磁流变阻尼器包括活塞筒和填充于
所述活塞筒的磁流变液，所述活塞筒顶部设有导向密封盖，活塞筒底部铰接在底座上，活塞
筒底部设有底盖，底盖上套接磁线圈筒，磁线圈筒内设有磁线圈，活塞筒内设有可轴向移动
的活塞体，活塞体上开设两个便于磁流变液流通的阻尼孔，两个阻尼孔大小一致、轴向对
称；所述活塞体上固接活塞杆，所述活塞杆穿出所述导向密封盖与连杆铰接，所述连杆套接
在对应方向的曲柄上；所述导向密封盖和活塞体上设有便于任何线体穿过的线孔；
所述控电箱包括：
插头，为轮毂发电机和整流模块的电线接插件；
整流模块，用于将轮毂发电机输出的不稳定交流电转换为不稳定的直流电；
降压模块，与整流模块的输出电连接，用于将整流模块输出的直流高电压降低至电池
模块的充电电压
电池模块，与降压模块的输出电连接，用于存储整流模块输出的电量；
磁流变控制模块，与电池模块的输出电连接，用于调节磁流变阻尼器的电流大小；
所述磁流变控制模块的输出与磁线圈电连接。
[0006] 插头、整流模块、降压模块和电池模块为自发电动感单车中常用电路设计。
[0007] 作为进一步的技术方案，在以上所述活塞体朝向底盖的一面设有可遮挡阻尼孔的扇形阀门，所述扇形阀门由两块扇形片轴向对称设置，每块扇形片表面设有用于卡住带动
扇形阀门转动的线的线槽，每块扇形片的侧面设有凹槽，所述活塞体表面设有两个可卡接
在凹槽内的限位凸块，所述限位凸块设在两个阻尼孔之间，它们大小一致、轴向对称；所述
活塞体和扇形阀门之间连接复位弹簧。
扇形阀门转动的线的线槽，每块扇形片的侧面设有凹槽，所述活塞体表面设有两个可卡接
在凹槽内的限位凸块，所述限位凸块设在两个阻尼孔之间，它们大小一致、轴向对称；所述
活塞体和扇形阀门之间连接复位弹簧。
[0008] 作为进一步的技术方案，当以上所述底座上设有一个磁流变阻尼器时，其中一个变档手闸与扇形阀门之间通过刹车线连接，刹车线穿过所述线孔卡接在线槽内，当变档手
闸拉紧时，扇形阀门完全遮挡住阻尼孔；在所述驱动轮的转轴一端表面设有刹车片，对应刹
车片的位置设有弹力刹车夹，所述弹力刹车夹与车架连接，车头上的另一个变档手闸与弹
力刹车夹也通过刹车线连接。
闸拉紧时，扇形阀门完全遮挡住阻尼孔；在所述驱动轮的转轴一端表面设有刹车片，对应刹
车片的位置设有弹力刹车夹，所述弹力刹车夹与车架连接，车头上的另一个变档手闸与弹
力刹车夹也通过刹车线连接。
[0009] 作为进一步的技术方案，当以上所述底座上设有两个磁流变阻尼器时，其中一个变档手闸与同边的扇形阀门之间通过刹车线连接，刹车线穿过所述线孔卡接在线槽内，当
变档手闸拉紧时，扇形阀门完全遮挡住阻尼孔；在所述驱动轮的转轴一端表面设有刹车片，
对应刹车片的位置设有弹力刹车夹，所述弹力刹车夹与车架连接，车头上的另一个变档手
闸与弹力刹车夹也通过刹车线连接。
变档手闸拉紧时，扇形阀门完全遮挡住阻尼孔；在所述驱动轮的转轴一端表面设有刹车片，
对应刹车片的位置设有弹力刹车夹，所述弹力刹车夹与车架连接，车头上的另一个变档手
闸与弹力刹车夹也通过刹车线连接。
[0010] 作为进一步的技术方案，当以上所述底座上设有两个磁流变阻尼器时，两个变档手闸与同边的扇形阀门之间通过刹车线连接，刹车线穿过所述线孔卡接在线槽内，当变档
手闸拉紧时，扇形阀门完全遮挡住阻尼孔。
手闸拉紧时，扇形阀门完全遮挡住阻尼孔。
[0011] 作为进一步的技术方案，以上所述车头还包括角度调节杆和套筒，在所述车架前部设有一根长杆，所述套筒套接在长杆上并由螺栓从下部锁紧固定，套筒的上部与角度调
节杆的下端铰接，所述车把手固接在角度调节杆的上端；所述长杆上设有若干个前后排列
的螺栓安装孔。
节杆的下端铰接，所述车把手固接在角度调节杆的上端；所述长杆上设有若干个前后排列
的螺栓安装孔。
[0012] 作为进一步的技术方案，以上所述磁流变控制模块，磁流变控制模块是一个输出电流max 4A的恒流源，包括TL431电压源、LM358运算放大器、Q1低阻MOSFET、R1电阻、R2电
阻、R3电阻和R4电位器，TL431电压源为磁流变控制模块提供基准电压，1脚接于GND，2脚于
R4电位器的A端相连，3脚与R3电阻串联接于12v；LM358运算放大器的4脚为芯片电源负极接
GND，8脚为芯片电源正极接12v；5脚为输入+，接R4电位器的B端，6脚为输入-，接Q1低阻
MOSFET的源极S极作为反馈端形成负反馈，7脚是LM358运算放大器的输出端提供R1电阻与
Q1低阻MOSFET的栅极连接；Q1低阻MOSFET的漏极（D极）接磁线圈，源极（S极）与R2电阻串联
后接入GND；R4电位器的A端接TL431电压源的2脚（电压输出脚），C端接地，构成电阻分压，B
端连接LM358运算放大器的5脚（输入+），通过调节R4电位器的状态而调节LM358运算放大器
的输出电压控制，从而控制Q1低阻MOSFET的导通状态控制输出电流的大小通过；LM358运算
放大器的6脚与Q1低阻MOSFET的源极作为负反馈回路将电流大小稳定，当Q1低阻MOSFET完
全导通时输出电流最大，这时输出由R2电阻决定。
阻、R3电阻和R4电位器，TL431电压源为磁流变控制模块提供基准电压，1脚接于GND，2脚于
R4电位器的A端相连，3脚与R3电阻串联接于12v；LM358运算放大器的4脚为芯片电源负极接
GND，8脚为芯片电源正极接12v；5脚为输入+，接R4电位器的B端，6脚为输入-，接Q1低阻
MOSFET的源极S极作为反馈端形成负反馈，7脚是LM358运算放大器的输出端提供R1电阻与
Q1低阻MOSFET的栅极连接；Q1低阻MOSFET的漏极（D极）接磁线圈，源极（S极）与R2电阻串联
后接入GND；R4电位器的A端接TL431电压源的2脚（电压输出脚），C端接地，构成电阻分压，B
端连接LM358运算放大器的5脚（输入+），通过调节R4电位器的状态而调节LM358运算放大器
的输出电压控制，从而控制Q1低阻MOSFET的导通状态控制输出电流的大小通过；LM358运算
放大器的6脚与Q1低阻MOSFET的源极作为负反馈回路将电流大小稳定，当Q1低阻MOSFET完
全导通时输出电流最大，这时输出由R2电阻决定。
[0013] 作为进一步的技术方案，在其中一个变档手闸上设有电磁开关，所述控电箱还包括电磁刹车模块，所述电磁刹车模块通过电线插接在插头上，所述电磁开关与电磁刹车模
块通过插头实现电连接，所述电磁刹车模块与电池模块的输出电连接，所述电磁刹车模块，
包括K1继电器和D2二极管，其工作原理是耗能制动，1脚、2脚为K1继电器的常开触点，1脚连
接于轮毂发电机的输出端子OUT3，2脚连接于轮毂发电机的输出端子OUT2，3脚为线圈的输
入通过插头连接外部开关，4脚为线圈的第二输入端，连接在电路负极；D2二极管为K1继电
器的线圈续流二极管，反向并联在线圈两端，其作用是消除线圈断开瞬间产生的反向电动
势保护电路安全。当外部的控制开关闭合K1继电器得电常开触点闭合，B、C相短路，电动机
的转子切割磁通，B、C相线圈产生感生电流。在静止磁场和感生电流相互作用下，产生一个
阻碍转子转动的制动力矩，因此转子转速迅速下降，从而达到制动的目的。当转速降至零
时，转子导体与磁场之间无相对运动，感生电流消失，发电机停转，制动结束。外部开关断
开，K1继电器的线圈断电常开触点断开D2二极管将反向电动势短路线圈电流归零，制动结
束。
块通过插头实现电连接，所述电磁刹车模块与电池模块的输出电连接，所述电磁刹车模块，
包括K1继电器和D2二极管，其工作原理是耗能制动，1脚、2脚为K1继电器的常开触点，1脚连
接于轮毂发电机的输出端子OUT3，2脚连接于轮毂发电机的输出端子OUT2，3脚为线圈的输
入通过插头连接外部开关，4脚为线圈的第二输入端，连接在电路负极；D2二极管为K1继电
器的线圈续流二极管，反向并联在线圈两端，其作用是消除线圈断开瞬间产生的反向电动
势保护电路安全。当外部的控制开关闭合K1继电器得电常开触点闭合，B、C相短路，电动机
的转子切割磁通，B、C相线圈产生感生电流。在静止磁场和感生电流相互作用下，产生一个
阻碍转子转动的制动力矩，因此转子转速迅速下降，从而达到制动的目的。当转速降至零
时，转子导体与磁场之间无相对运动，感生电流消失，发电机停转，制动结束。外部开关断
开，K1继电器的线圈断电常开触点断开D2二极管将反向电动势短路线圈电流归零，制动结
束。
[0014] 作为进一步的技术方案，以上所述控电箱还包括USB充电模块，与电池模块的输出电连接，用于第一外围用电设备的充电；逆变模块，与电池模块的输出电连接，将直流电转
换为交流电，用于第二外围用电设备的充电。
换为交流电，用于第二外围用电设备的充电。
[0015] 作为进一步的技术方案，以上所述插头为5557连接器，所述整流模块为单相桥式整流滤波电路，所述降压模块采用LTC7810芯片。
[0016] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：1. 本发明的动感单车传动效率高，可实现变速健身。本发明采用液压缸的结构，当与
动感单车连接时，活塞杆通过连杆套接在动感单车的曲柄上，活塞筒可直接固定在动感单
车的底座上，因而可替代传统的惯性飞轮作为动感单车的阻力装置，其阻力直接作用在曲
柄上，刚性连接方式使得阻力的利用率高；本发明可通过变档手闸和刹车线的连接，对扇形
阀门的开合度进行调节，通过磁流变控制模块调节输出的电流大小，对磁流变液的粘度进
行调节，使得阻力的输出不同，进而实现动感单车的变速调节。
动感单车连接时，活塞杆通过连杆套接在动感单车的曲柄上，活塞筒可直接固定在动感单
车的底座上，因而可替代传统的惯性飞轮作为动感单车的阻力装置，其阻力直接作用在曲
柄上，刚性连接方式使得阻力的利用率高；本发明可通过变档手闸和刹车线的连接，对扇形
阀门的开合度进行调节，通过磁流变控制模块调节输出的电流大小，对磁流变液的粘度进
行调节，使得阻力的输出不同，进而实现动感单车的变速调节。
[0017] 2. 本发明制动及时。本发明动感单车由于不采用惯性飞轮，当曲柄停止旋转时，驱动轮的惯性是比较小的，再配合多种类型组合的制动方式：（1）电磁制动；（2）液压制动；
（3）机械和液压制动；（4）双重液压制动；（5）液压和电磁双重制动；（6）机械、液压和电磁三重制动；电磁制动只需按动电磁开关（即K1继电器），在静止磁场和感生电流相互作用下，产
生一个阻碍转子转动的制动力矩，因此轮毂发电机的转子转速迅速下降，从而达到制动的
目的。当转速降至零时，转子导体与磁场之间无相对运动，感生电流消失，轮毂发电机停转，
制动结束。外部开关断开，K1继电器的线圈断电常开触点断开D2二极管将反向电动势短路
线圈电流归零，制动结束；液压制动只需指拨变档手闸，刹车线刹紧，扇形阀门完全遮挡住
阻尼孔时，磁流变液停止流通，活塞杆无法伸缩，从而停止了曲柄的旋转；机械制动采用刹
车夹夹住驱动轮；多种制动方式保证运动者在使用器械时的安全。当刹车线放松时，复位弹
簧将扇形阀门恢复至不遮挡阻尼孔状态，限位凸块实现对扇形阀门的恢复定位。
（3）机械和液压制动；（4）双重液压制动；（5）液压和电磁双重制动；（6）机械、液压和电磁三重制动；电磁制动只需按动电磁开关（即K1继电器），在静止磁场和感生电流相互作用下，产
生一个阻碍转子转动的制动力矩，因此轮毂发电机的转子转速迅速下降，从而达到制动的
目的。当转速降至零时，转子导体与磁场之间无相对运动，感生电流消失，轮毂发电机停转，
制动结束。外部开关断开，K1继电器的线圈断电常开触点断开D2二极管将反向电动势短路
线圈电流归零，制动结束；液压制动只需指拨变档手闸，刹车线刹紧，扇形阀门完全遮挡住
阻尼孔时，磁流变液停止流通，活塞杆无法伸缩，从而停止了曲柄的旋转；机械制动采用刹
车夹夹住驱动轮；多种制动方式保证运动者在使用器械时的安全。当刹车线放松时，复位弹
簧将扇形阀门恢复至不遮挡阻尼孔状态，限位凸块实现对扇形阀门的恢复定位。
[0018] 3. 本发明阻尼调节方式多变。本发明的磁流变阻尼器具有磁流变和液压双重调节功能。本发明通过在活塞体上开设便于磁流变液流通的阻尼孔，实现了活塞杆的往复运
动；通过磁流变控制模块对电池或者外部直流电源的电流大小调节，改变磁线圈的磁场强
度，进而改变阻尼器内部的磁流变液流性，磁流变液通过阻尼孔的阻力大小改变，以此调整
磁流变阻尼器输出的阻力；本发明通过在活塞体上加设用于调整阻尼孔大小的扇形阀门，
通过扇形阀门对阻尼孔的遮挡程度实现了对磁流变液流通速度的控制，当扇形阀门完全遮
挡住阻尼孔时，磁流变液停止流通，阻力最大，当扇形阀门逐渐打开阻尼孔时，磁流变液流
通量逐渐增大，阻力逐渐减小。当发电设备发生电源故障时，本发明的扇形阀门不受到电流
的影响，液压调节方式仍然可用，使用者可继续健身。
动；通过磁流变控制模块对电池或者外部直流电源的电流大小调节，改变磁线圈的磁场强
度，进而改变阻尼器内部的磁流变液流性，磁流变液通过阻尼孔的阻力大小改变，以此调整
磁流变阻尼器输出的阻力；本发明通过在活塞体上加设用于调整阻尼孔大小的扇形阀门，
通过扇形阀门对阻尼孔的遮挡程度实现了对磁流变液流通速度的控制，当扇形阀门完全遮
挡住阻尼孔时，磁流变液停止流通，阻力最大，当扇形阀门逐渐打开阻尼孔时，磁流变液流
通量逐渐增大，阻力逐渐减小。当发电设备发生电源故障时，本发明的扇形阀门不受到电流
的影响，液压调节方式仍然可用，使用者可继续健身。
[0019] 4. 本发明的结构紧凑、占用面积小。本发明的磁流变阻尼器采用液压缸的结构填充磁流变液，巧妙的将磁流变和液压双重调节结构合二为一，并且在活塞体上开设阻尼孔，
实现液体的流通，不需要在活塞筒上设计进出口以及流量调节阀，减小了装置的占用面积，
减轻了整个系统的重量，结构更为紧凑。
附图说明
实现液体的流通，不需要在活塞筒上设计进出口以及流量调节阀，减小了装置的占用面积，
减轻了整个系统的重量，结构更为紧凑。
附图说明
[0020] 图1为本发明设置一个磁流变阻尼器的动感单车的正面结构示意图；图2为本发明设置一个磁流变阻尼器的动感单车的背面结构示意图；
图3为本发明设置两个磁流变阻尼器、机械液压双制动的动感单车的正面结构示意图；
图4为本发明设置两个磁流变阻尼器、机械液压双制动的动感单车的背面结构示意图；
图5为本发明设置两个磁流变阻尼器、双液压制动的动感单车的正面结构示意图；
图6为本发明设置两个磁流变阻尼器、双液压制动的动感单车的背面结构示意图；
图7为本发明的一种磁流变阻尼器的爆炸图；
图8为本发明的一种磁流变阻尼器的活塞体与扇形阀门的连接结构示意图；
图9为本发明的一种磁流变阻尼器的扇形阀门的使用状态图；
图10为本发明的长杆结构示意图；
图11为本发明的电路原理框图；
图12为本发明的插头、整流模块和电磁刹车模块的电路图；
图13为本发明的降压模块的电路图；
图14为本发明的电池模块的电路图；
图15为本发明的逆变模块的电路图；
图16为本发明的USB充电模块的电路图；
图17为本发明的轮毂发电机的电路图；
图18为本发明的磁流变控制模块的电路图。
图3为本发明设置两个磁流变阻尼器、机械液压双制动的动感单车的正面结构示意图；
图4为本发明设置两个磁流变阻尼器、机械液压双制动的动感单车的背面结构示意图；
图5为本发明设置两个磁流变阻尼器、双液压制动的动感单车的正面结构示意图；
图6为本发明设置两个磁流变阻尼器、双液压制动的动感单车的背面结构示意图；
图7为本发明的一种磁流变阻尼器的爆炸图；
图8为本发明的一种磁流变阻尼器的活塞体与扇形阀门的连接结构示意图；
图9为本发明的一种磁流变阻尼器的扇形阀门的使用状态图；
图10为本发明的长杆结构示意图；
图11为本发明的电路原理框图；
图12为本发明的插头、整流模块和电磁刹车模块的电路图；
图13为本发明的降压模块的电路图；
图14为本发明的电池模块的电路图；
图15为本发明的逆变模块的电路图；
图16为本发明的USB充电模块的电路图；
图17为本发明的轮毂发电机的电路图；
图18为本发明的磁流变控制模块的电路图。
[0021] 附图标记：1-底座，2-车架，3-车头，3.1-车把手，3.2-变档手闸，3.3-角度调节杆，3.4-套筒，4-坐
垫，5-驱动轮，6-转轴，7-曲柄，8-脚踏板，9-控电箱，9.1-插头，9.2-整流模块，9.3-电磁刹
车模块，10-轮毂发电机，11-磁流变阻尼器，11.1-活塞筒，11.2-导向密封盖，11.3-底盖，
11.4-磁线圈筒，11.5-活塞体，11.6-阻尼孔，11.7-活塞杆，11.8-线孔，11.9-扇形阀门，
11.10-线槽，11.11-凹槽，11.12-限位凸块，11.13-复位弹簧，12-连杆，13-刹车线，14-刹车
片，15-弹力刹车夹，16-长杆，17-螺栓安装孔，18-电磁开关。
垫，5-驱动轮，6-转轴，7-曲柄，8-脚踏板，9-控电箱，9.1-插头，9.2-整流模块，9.3-电磁刹
车模块，10-轮毂发电机，11-磁流变阻尼器，11.1-活塞筒，11.2-导向密封盖，11.3-底盖，
11.4-磁线圈筒，11.5-活塞体，11.6-阻尼孔，11.7-活塞杆，11.8-线孔，11.9-扇形阀门，
11.10-线槽，11.11-凹槽，11.12-限位凸块，11.13-复位弹簧，12-连杆，13-刹车线，14-刹车
片，15-弹力刹车夹，16-长杆，17-螺栓安装孔，18-电磁开关。
具体实施方式
[0022] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不局限于实施例表示的范围。
[0023] 实施例1：如图1-2和7-10所示，一种带磁流变阻尼器11的自发电动感单车，包括底座1和供电模
块，底座1上方固定车架2，车架2的前部安装车头3，车头3包括车把手3.1和两个变档手闸
3.2，变档手闸3.2安装在车把手3.1左右两端，车架2的中部安装坐垫4，车架2的下部设有驱
动轮5，驱动轮5通过转轴6与车架2连接，转轴6两端连接曲柄7，曲柄7上连接有脚踏板8；供
电模块包括控电箱9和轮毂发电机10，控电箱9设在地面上，轮毂发电机10设在转轴6上，通
过转轴6带动轮毂发电机10的转子转动，底座1上还设有一个磁流变阻尼器11，磁流变阻尼
器11包括活塞筒11.1和填充于活塞筒11.1的磁流变液，活塞筒11.1顶部设有导向密封盖
11.2，活塞筒11.1底部铰接在底座1上，活塞筒11.1底部设有底盖11.3，底盖11.3上套接磁
线圈筒11.4，磁线圈筒11.4内设有磁线圈，活塞筒11.1内设有可轴向移动的活塞体11.5，活
塞体11.5上开设两个便于磁流变液流通的阻尼孔11.6，两个阻尼孔11.6大小一致、轴向对
称；活塞体11.5上固接活塞杆11.7，活塞杆11.7穿出导向密封盖11.2与连杆12铰接，连杆12
套接在对应方向的曲柄7上；导向密封盖11.2和活塞体11.5上设有便于任何线体穿过的线
孔11.8；
在活塞体11.5朝向底盖11.3的一面设有可遮挡阻尼孔11.6的扇形阀门11.9，扇形阀门
11.9由两块扇形片轴向对称设置，每块扇形片表面设有用于卡住带动扇形阀门11.9转动的
线的线槽11.10，每块扇形片的侧面设有凹槽11.11，活塞体11.5表面设有两个可卡接在凹
槽11.11内的限位凸块11.12，限位凸块11.12设在两个阻尼孔11.6之间，它们大小一致、轴
向对称；活塞体11.5和扇形阀门11.9之间连接复位弹簧11.13；
当底座1上设有一个磁流变阻尼器11时，其中一个变档手闸3.2与扇形阀门11.9之间通
过刹车线13连接，刹车线13穿过线孔11.8卡接在线槽11.10内，当变档手闸3.2拉紧时，扇形
阀门11.9完全遮挡住阻尼孔11.6；在驱动轮5的转轴6一端表面设有刹车片14，对应刹车片
14的位置设有弹力刹车夹15，弹力刹车夹15与车架2连接，车头3上的另一个变档手闸3.2与
弹力刹车夹15也通过刹车线13连接。
块，底座1上方固定车架2，车架2的前部安装车头3，车头3包括车把手3.1和两个变档手闸
3.2，变档手闸3.2安装在车把手3.1左右两端，车架2的中部安装坐垫4，车架2的下部设有驱
动轮5，驱动轮5通过转轴6与车架2连接，转轴6两端连接曲柄7，曲柄7上连接有脚踏板8；供
电模块包括控电箱9和轮毂发电机10，控电箱9设在地面上，轮毂发电机10设在转轴6上，通
过转轴6带动轮毂发电机10的转子转动，底座1上还设有一个磁流变阻尼器11，磁流变阻尼
器11包括活塞筒11.1和填充于活塞筒11.1的磁流变液，活塞筒11.1顶部设有导向密封盖
11.2，活塞筒11.1底部铰接在底座1上，活塞筒11.1底部设有底盖11.3，底盖11.3上套接磁
线圈筒11.4，磁线圈筒11.4内设有磁线圈，活塞筒11.1内设有可轴向移动的活塞体11.5，活
塞体11.5上开设两个便于磁流变液流通的阻尼孔11.6，两个阻尼孔11.6大小一致、轴向对
称；活塞体11.5上固接活塞杆11.7，活塞杆11.7穿出导向密封盖11.2与连杆12铰接，连杆12
套接在对应方向的曲柄7上；导向密封盖11.2和活塞体11.5上设有便于任何线体穿过的线
孔11.8；
在活塞体11.5朝向底盖11.3的一面设有可遮挡阻尼孔11.6的扇形阀门11.9，扇形阀门
11.9由两块扇形片轴向对称设置，每块扇形片表面设有用于卡住带动扇形阀门11.9转动的
线的线槽11.10，每块扇形片的侧面设有凹槽11.11，活塞体11.5表面设有两个可卡接在凹
槽11.11内的限位凸块11.12，限位凸块11.12设在两个阻尼孔11.6之间，它们大小一致、轴
向对称；活塞体11.5和扇形阀门11.9之间连接复位弹簧11.13；
当底座1上设有一个磁流变阻尼器11时，其中一个变档手闸3.2与扇形阀门11.9之间通
过刹车线13连接，刹车线13穿过线孔11.8卡接在线槽11.10内，当变档手闸3.2拉紧时，扇形
阀门11.9完全遮挡住阻尼孔11.6；在驱动轮5的转轴6一端表面设有刹车片14，对应刹车片
14的位置设有弹力刹车夹15，弹力刹车夹15与车架2连接，车头3上的另一个变档手闸3.2与
弹力刹车夹15也通过刹车线13连接。
[0024] 车头3还包括角度调节杆3.3和套筒3.4，在车架2前部设有一根长杆16，套筒3.4套接在长杆16上并由螺栓从下部锁紧固定，套筒3.4的上部与角度调节杆3.3的下端铰接，车
把手3.1固接在角度调节杆3.3的上端；长杆16上设有若干个前后排列的螺栓安装孔17。
把手3.1固接在角度调节杆3.3的上端；长杆16上设有若干个前后排列的螺栓安装孔17。
[0025] 如图11-14、17-18所示，控电箱9包括：插头9.1，为轮毂发电机10和整流模块9.2的电线接插件；
整流模块9.2，用于将轮毂发电机10输出的不稳定交流电转换为不稳定的直流电；
降压模块，与整流模块9.2的输出电连接，用于将整流模块9.2输出的直流高电压降低
至电池模块的充电电压
电池模块，与降压模块的输出电连接，用于存储整流模块9.2输出的电量；
磁流变控制模块，与电池模块的输出电连接，用于调节磁流变阻尼器11的电流大小；磁
流变控制模块的输出与磁线圈电连接；
在其中一个变档手闸3.2上设有电磁开关18，控电箱9还包括电磁刹车模块9.3，电磁刹
车模块9.3通过电线插接在插头9.1上，电磁开关18与电磁刹车模块9.3通过插头9.1实现电
连接，电磁刹车模块9.3与电池模块的输出电连接。
整流模块9.2，用于将轮毂发电机10输出的不稳定交流电转换为不稳定的直流电；
降压模块，与整流模块9.2的输出电连接，用于将整流模块9.2输出的直流高电压降低
至电池模块的充电电压
电池模块，与降压模块的输出电连接，用于存储整流模块9.2输出的电量；
磁流变控制模块，与电池模块的输出电连接，用于调节磁流变阻尼器11的电流大小；磁
流变控制模块的输出与磁线圈电连接；
在其中一个变档手闸3.2上设有电磁开关18，控电箱9还包括电磁刹车模块9.3，电磁刹
车模块9.3通过电线插接在插头9.1上，电磁开关18与电磁刹车模块9.3通过插头9.1实现电
连接，电磁刹车模块9.3与电池模块的输出电连接。
[0026] 插头9.1为5557连接器，整流模块9.2为单相桥式整流滤波电路，降压模块采用LTC7810芯片。
[0027] 实施例2：如图3-4和7-10所示，一种带磁流变阻尼器11的自发电动感单车，包括底座1和供电模
块，底座1上方固定车架2，车架2的前部安装车头3，车头3包括车把手3.1和两个变档手闸
3.2，变档手闸3.2安装在车把手3.1左右两端，车架2的中部安装坐垫4，车架2的下部设有驱
动轮5，驱动轮5通过转轴6与车架2连接，转轴6两端连接曲柄7，曲柄7上连接有脚踏板8；供
电模块包括控电箱9和轮毂发电机10，控电箱9设在地面上，轮毂发电机10设在转轴6上，通
过转轴6带动轮毂发电机10的转子转动，底座1上还设有两个磁流变阻尼器11，磁流变阻尼
器11包括活塞筒11.1和填充于活塞筒11.1的磁流变液，活塞筒11.1顶部设有导向密封盖
11.2，活塞筒11.1底部铰接在底座1上，活塞筒11.1底部设有底盖11.3，底盖11.3上套接磁
线圈筒11.4，磁线圈筒11.4内设有磁线圈，活塞筒11.1内设有可轴向移动的活塞体11.5，活
塞体11.5上开设两个便于磁流变液流通的阻尼孔11.6，两个阻尼孔11.6大小一致、轴向对
称；活塞体11.5上固接活塞杆11.7，活塞杆11.7穿出导向密封盖11.2与连杆12铰接，连杆12
套接在对应方向的曲柄7上；导向密封盖11.2和活塞体11.5上设有便于任何线体穿过的线
孔11.8；
在活塞体11.5朝向底盖11.3的一面设有可遮挡阻尼孔11.6的扇形阀门11.9，扇形阀门
11.9由两块扇形片轴向对称设置，每块扇形片表面设有用于卡住带动扇形阀门11.9转动的
线的线槽11.10，每块扇形片的侧面设有凹槽11.11，活塞体11.5表面设有两个可卡接在凹
槽11.11内的限位凸块11.12，限位凸块11.12设在两个阻尼孔11.6之间，它们大小一致、轴
向对称；活塞体11.5和扇形阀门11.9之间连接复位弹簧11.13；
当底座1上设有两个磁流变阻尼器11时，其中一个变档手闸3.2与同边的扇形阀门11.9
之间通过刹车线13连接，刹车线13穿过线孔11.8卡接在线槽11.10内，当变档手闸3.2拉紧
时，扇形阀门11.9完全遮挡住阻尼孔11.6；在驱动轮5的转轴6一端表面设有刹车片14，对应
刹车片14的位置设有弹力刹车夹15，弹力刹车夹15与车架2连接，车头3上的另一个变档手
闸3.2与弹力刹车夹15也通过刹车线13连接。
块，底座1上方固定车架2，车架2的前部安装车头3，车头3包括车把手3.1和两个变档手闸
3.2，变档手闸3.2安装在车把手3.1左右两端，车架2的中部安装坐垫4，车架2的下部设有驱
动轮5，驱动轮5通过转轴6与车架2连接，转轴6两端连接曲柄7，曲柄7上连接有脚踏板8；供
电模块包括控电箱9和轮毂发电机10，控电箱9设在地面上，轮毂发电机10设在转轴6上，通
过转轴6带动轮毂发电机10的转子转动，底座1上还设有两个磁流变阻尼器11，磁流变阻尼
器11包括活塞筒11.1和填充于活塞筒11.1的磁流变液，活塞筒11.1顶部设有导向密封盖
11.2，活塞筒11.1底部铰接在底座1上，活塞筒11.1底部设有底盖11.3，底盖11.3上套接磁
线圈筒11.4，磁线圈筒11.4内设有磁线圈，活塞筒11.1内设有可轴向移动的活塞体11.5，活
塞体11.5上开设两个便于磁流变液流通的阻尼孔11.6，两个阻尼孔11.6大小一致、轴向对
称；活塞体11.5上固接活塞杆11.7，活塞杆11.7穿出导向密封盖11.2与连杆12铰接，连杆12
套接在对应方向的曲柄7上；导向密封盖11.2和活塞体11.5上设有便于任何线体穿过的线
孔11.8；
在活塞体11.5朝向底盖11.3的一面设有可遮挡阻尼孔11.6的扇形阀门11.9，扇形阀门
11.9由两块扇形片轴向对称设置，每块扇形片表面设有用于卡住带动扇形阀门11.9转动的
线的线槽11.10，每块扇形片的侧面设有凹槽11.11，活塞体11.5表面设有两个可卡接在凹
槽11.11内的限位凸块11.12，限位凸块11.12设在两个阻尼孔11.6之间，它们大小一致、轴
向对称；活塞体11.5和扇形阀门11.9之间连接复位弹簧11.13；
当底座1上设有两个磁流变阻尼器11时，其中一个变档手闸3.2与同边的扇形阀门11.9
之间通过刹车线13连接，刹车线13穿过线孔11.8卡接在线槽11.10内，当变档手闸3.2拉紧
时，扇形阀门11.9完全遮挡住阻尼孔11.6；在驱动轮5的转轴6一端表面设有刹车片14，对应
刹车片14的位置设有弹力刹车夹15，弹力刹车夹15与车架2连接，车头3上的另一个变档手
闸3.2与弹力刹车夹15也通过刹车线13连接。
[0028] 车头3还包括角度调节杆3.3和套筒3.4，在车架2前部设有一根长杆16，套筒3.4套接在长杆16上并由螺栓从下部锁紧固定，套筒3.4的上部与角度调节杆3.3的下端铰接，车
把手3.1固接在角度调节杆3.3的上端；长杆16上设有若干个前后排列的螺栓安装孔17。
把手3.1固接在角度调节杆3.3的上端；长杆16上设有若干个前后排列的螺栓安装孔17。
[0029] 如图11-14、17-18所示，控电箱9包括：插头9.1，为轮毂发电机10和整流模块9.2的电线接插件；
整流模块9.2，用于将轮毂发电机10输出的不稳定交流电转换为不稳定的直流电；
降压模块，与整流模块9.2的输出电连接，用于将整流模块9.2输出的直流高电压降低
至电池模块的充电电压
电池模块，与降压模块的输出电连接，用于存储整流模块9.2输出的电量；
磁流变控制模块，与电池模块的输出电连接，用于调节磁流变阻尼器11的电流大小；
磁流变控制模块的输出与磁线圈电连接；
在其中一个变档手闸3.2上设有电磁开关18，控电箱9还包括电磁刹车模块9.3，电磁刹
车模块9.3通过电线插接在插头9.1上，电磁开关18与电磁刹车模块9.3通过插头9.1实现电
连接，电磁刹车模块9.3与电池模块的输出电连接。
整流模块9.2，用于将轮毂发电机10输出的不稳定交流电转换为不稳定的直流电；
降压模块，与整流模块9.2的输出电连接，用于将整流模块9.2输出的直流高电压降低
至电池模块的充电电压
电池模块，与降压模块的输出电连接，用于存储整流模块9.2输出的电量；
磁流变控制模块，与电池模块的输出电连接，用于调节磁流变阻尼器11的电流大小；
磁流变控制模块的输出与磁线圈电连接；
在其中一个变档手闸3.2上设有电磁开关18，控电箱9还包括电磁刹车模块9.3，电磁刹
车模块9.3通过电线插接在插头9.1上，电磁开关18与电磁刹车模块9.3通过插头9.1实现电
连接，电磁刹车模块9.3与电池模块的输出电连接。
[0030] 插头9.1为5557连接器，整流模块9.2为单相桥式整流滤波电路，降压模块采用LTC7810芯片。
[0031] 实施例3：如图5-10所示，一种带磁流变阻尼器11的自发电动感单车，包括底座1和供电模块，底
座1上方固定车架2，车架2的前部安装车头3，车头3包括车把手3.1和两个变档手闸3.2，变
档手闸3.2安装在车把手3.1左右两端，车架2的中部安装坐垫4，车架2的下部设有驱动轮5，
驱动轮5通过转轴6与车架2连接，转轴6两端连接曲柄7，曲柄7上连接有脚踏板8；供电模块
包括控电箱9和轮毂发电机10，控电箱9设在地面上，轮毂发电机10设在转轴6上，通过转轴6
带动轮毂发电机10的转子转动，底座1上还设有两个磁流变阻尼器11，磁流变阻尼器11包括
活塞筒11.1和填充于活塞筒11.1的磁流变液，活塞筒11.1顶部设有导向密封盖11.2，活塞
筒11.1底部铰接在底座1上，活塞筒11.1底部设有底盖11.3，底盖11.3上套接磁线圈筒
11.4，磁线圈筒11.4内设有磁线圈，活塞筒11.1内设有可轴向移动的活塞体11.5，活塞体
11.5上开设两个便于磁流变液流通的阻尼孔11.6，两个阻尼孔11.6大小一致、轴向对称；活
塞体11.5上固接活塞杆11.7，活塞杆11.7穿出导向密封盖11.2与连杆12铰接，连杆12套接
在对应方向的曲柄7上；导向密封盖11.2和活塞体11.5上设有便于任何线体穿过的线孔
11.8；
在活塞体11.5朝向底盖11.3的一面设有可遮挡阻尼孔11.6的扇形阀门11.9，扇形阀门
11.9由两块扇形片轴向对称设置，每块扇形片表面设有用于卡住带动扇形阀门11.9转动的
线的线槽11.10，每块扇形片的侧面设有凹槽11.11，活塞体11.5表面设有两个可卡接在凹
槽11.11内的限位凸块11.12，限位凸块11.12设在两个阻尼孔11.6之间，它们大小一致、轴
向对称；活塞体11.5和扇形阀门11.9之间连接复位弹簧11.13；
当底座1上设有两个磁流变阻尼器11时，两个变档手闸3.2与同边的扇形阀门11.9之间
通过刹车线13连接，刹车线13穿过线孔11.8卡接在线槽11.10内，当变档手闸3.2拉紧时，扇
形阀门11.9完全遮挡住阻尼孔11.6。
座1上方固定车架2，车架2的前部安装车头3，车头3包括车把手3.1和两个变档手闸3.2，变
档手闸3.2安装在车把手3.1左右两端，车架2的中部安装坐垫4，车架2的下部设有驱动轮5，
驱动轮5通过转轴6与车架2连接，转轴6两端连接曲柄7，曲柄7上连接有脚踏板8；供电模块
包括控电箱9和轮毂发电机10，控电箱9设在地面上，轮毂发电机10设在转轴6上，通过转轴6
带动轮毂发电机10的转子转动，底座1上还设有两个磁流变阻尼器11，磁流变阻尼器11包括
活塞筒11.1和填充于活塞筒11.1的磁流变液，活塞筒11.1顶部设有导向密封盖11.2，活塞
筒11.1底部铰接在底座1上，活塞筒11.1底部设有底盖11.3，底盖11.3上套接磁线圈筒
11.4，磁线圈筒11.4内设有磁线圈，活塞筒11.1内设有可轴向移动的活塞体11.5，活塞体
11.5上开设两个便于磁流变液流通的阻尼孔11.6，两个阻尼孔11.6大小一致、轴向对称；活
塞体11.5上固接活塞杆11.7，活塞杆11.7穿出导向密封盖11.2与连杆12铰接，连杆12套接
在对应方向的曲柄7上；导向密封盖11.2和活塞体11.5上设有便于任何线体穿过的线孔
11.8；
在活塞体11.5朝向底盖11.3的一面设有可遮挡阻尼孔11.6的扇形阀门11.9，扇形阀门
11.9由两块扇形片轴向对称设置，每块扇形片表面设有用于卡住带动扇形阀门11.9转动的
线的线槽11.10，每块扇形片的侧面设有凹槽11.11，活塞体11.5表面设有两个可卡接在凹
槽11.11内的限位凸块11.12，限位凸块11.12设在两个阻尼孔11.6之间，它们大小一致、轴
向对称；活塞体11.5和扇形阀门11.9之间连接复位弹簧11.13；
当底座1上设有两个磁流变阻尼器11时，两个变档手闸3.2与同边的扇形阀门11.9之间
通过刹车线13连接，刹车线13穿过线孔11.8卡接在线槽11.10内，当变档手闸3.2拉紧时，扇
形阀门11.9完全遮挡住阻尼孔11.6。
[0032] 车头3还包括角度调节杆3.3和套筒3.4，在车架2前部设有一根长杆16，套筒3.4套接在长杆16上并由螺栓从下部锁紧固定，套筒3.4的上部与角度调节杆3.3的下端铰接，车
把手3.1固接在角度调节杆3.3的上端；长杆16上设有若干个前后排列的螺栓安装孔17。
把手3.1固接在角度调节杆3.3的上端；长杆16上设有若干个前后排列的螺栓安装孔17。
[0033] 如图11-14、17-18所示，控电箱9包括：插头9.1，为轮毂发电机10和整流模块9.2的电线接插件；
整流模块9.2，用于将轮毂发电机10输出的不稳定交流电转换为不稳定的直流电；
降压模块，与整流模块9.2的输出电连接，用于将整流模块9.2输出的直流高电压降低
至电池模块的充电电压
电池模块，与降压模块的输出电连接，用于存储整流模块9.2输出的电量；
磁流变控制模块，与电池模块的输出电连接，用于调节磁流变阻尼器11的电流大小；
磁流变控制模块的输出与磁线圈电连接；
在其中一个变档手闸3.2上设有电磁开关18，控电箱9还包括电磁刹车模块9.3，电磁刹
车模块9.3通过电线插接在插头9.1上，电磁开关18与电磁刹车模块9.3通过插头9.1实现电
连接，电磁刹车模块9.3与电池模块的输出电连接。
整流模块9.2，用于将轮毂发电机10输出的不稳定交流电转换为不稳定的直流电；
降压模块，与整流模块9.2的输出电连接，用于将整流模块9.2输出的直流高电压降低
至电池模块的充电电压
电池模块，与降压模块的输出电连接，用于存储整流模块9.2输出的电量；
磁流变控制模块，与电池模块的输出电连接，用于调节磁流变阻尼器11的电流大小；
磁流变控制模块的输出与磁线圈电连接；
在其中一个变档手闸3.2上设有电磁开关18，控电箱9还包括电磁刹车模块9.3，电磁刹
车模块9.3通过电线插接在插头9.1上，电磁开关18与电磁刹车模块9.3通过插头9.1实现电
连接，电磁刹车模块9.3与电池模块的输出电连接。
[0034] 插头9.1为5557连接器，整流模块9.2为单相桥式整流滤波电路，降压模块采用LTC7810芯片。
[0035] 除实施例1-3之外，本发明还有其它多种类型的动感单车设计，如：实施例4：
在实施例1的基础上，除去其“在活塞体11.5朝向底盖11.3的一面设有可遮挡阻尼孔
11.6的扇形阀门11.9，扇形阀门11.9由两块扇形片轴向对称设置，每块扇形片表面设有用
于卡住带动扇形阀门11.9转动的线的线槽11.10，每块扇形片的侧面设有凹槽11.11，活塞
体11.5表面设有两个可卡接在凹槽11.11内的限位凸块11.12，限位凸块11.12设在两个阻
尼孔11.6之间，它们大小一致、轴向对称；活塞体11.5和扇形阀门11.9之间连接复位弹簧
11.13”关于扇形阀门11.9的描述，只设计带有磁流变阻尼调节方式的自发电动感单车，当
底座1上设有一个磁流变阻尼器11时，其中一个变档手闸3.2上设计电磁开关18，通过电线
与插头9.1电连接；在驱动轮5的转轴6一端表面设有刹车片14，对应刹车片14的位置设有弹
力刹车夹15，弹力刹车夹15与车架2连接，车头3上的另一个变档手闸3.2与弹力刹车夹15通
过刹车线13连接，本实施例的动感单车制动采用电磁和机械制动。
在实施例1的基础上，除去其“在活塞体11.5朝向底盖11.3的一面设有可遮挡阻尼孔
11.6的扇形阀门11.9，扇形阀门11.9由两块扇形片轴向对称设置，每块扇形片表面设有用
于卡住带动扇形阀门11.9转动的线的线槽11.10，每块扇形片的侧面设有凹槽11.11，活塞
体11.5表面设有两个可卡接在凹槽11.11内的限位凸块11.12，限位凸块11.12设在两个阻
尼孔11.6之间，它们大小一致、轴向对称；活塞体11.5和扇形阀门11.9之间连接复位弹簧
11.13”关于扇形阀门11.9的描述，只设计带有磁流变阻尼调节方式的自发电动感单车，当
底座1上设有一个磁流变阻尼器11时，其中一个变档手闸3.2上设计电磁开关18，通过电线
与插头9.1电连接；在驱动轮5的转轴6一端表面设有刹车片14，对应刹车片14的位置设有弹
力刹车夹15，弹力刹车夹15与车架2连接，车头3上的另一个变档手闸3.2与弹力刹车夹15通
过刹车线13连接，本实施例的动感单车制动采用电磁和机械制动。
[0036] 实施例5：在实施例1的基础上，除去其对于电磁刹车模块9.3的设计，本实施例的动感单车制动
采用机械和液压制动。
采用机械和液压制动。
[0037] 实施例6：在实施例2的基础上，除去其对于电磁刹车模块9.3的设计，本实施例的动感单车制动
采用机械和液压双制动。
采用机械和液压双制动。
[0038] 实施例7：在实施例3的基础上，除去其对于电磁刹车模块9.3的设计，本实施例的动感单车制动
采用双重液压制动。
采用双重液压制动。
[0039] 实施例1-7的控电箱9，对应模块的电路设计如下：如图12所示，插头9.1，是一个6PIN的5557可插拔式连接器，用于连接发电机及刹车模
块控制开关的外部连接。PIN1为空引脚未连接到电路只起固定作用；PIN3接于控制用的12v
电源，对应外部连接的是控制开关的第一个引脚；PIN5接于继电器K1的3脚，对应外部连接
控制开关的第二个引脚；PIN2、PIN4、PIN6、电路中连接于整流桥的3、2、1脚，其PIN4、PIN6又连接到继电器K1的1、2脚，在外围的电路中PIN2、PIN4、PIN6、分别连接到轮毂发电机10模块
的OUT1、OUT2、OUT3端。
块控制开关的外部连接。PIN1为空引脚未连接到电路只起固定作用；PIN3接于控制用的12v
电源，对应外部连接的是控制开关的第一个引脚；PIN5接于继电器K1的3脚，对应外部连接
控制开关的第二个引脚；PIN2、PIN4、PIN6、电路中连接于整流桥的3、2、1脚，其PIN4、PIN6又连接到继电器K1的1、2脚，在外围的电路中PIN2、PIN4、PIN6、分别连接到轮毂发电机10模块
的OUT1、OUT2、OUT3端。
[0040] 整流模块9.2是由一片SGBJ3512构成，其将轮毂发电机10输出的三相交流电转化为直流电给后续电路供电。1脚、2脚、3脚为交流输入端，通过5557连接器到轮毂发电机10的
OUT1、OUT2、OUT3、端子；5脚、6脚为整流模块9.2的直流电输出，其中5脚为输出正极连接到
LTC7810降压模块的输入端，6脚为输出的负极（GND）连接到电路系统的公共地。
OUT1、OUT2、OUT3、端子；5脚、6脚为整流模块9.2的直流电输出，其中5脚为输出正极连接到
LTC7810降压模块的输入端，6脚为输出的负极（GND）连接到电路系统的公共地。
[0041] 电磁刹车模块9.3，包括K1继电器和D2二极管，其工作原理是耗能制动，1脚、2脚为K1继电器的常开触点，1脚连接于轮毂发电机10的输出端子OUT3，2脚连接于轮毂发电机10
的输出端子OUT2，3脚为线圈的输入通过插头9.1连接外部开关，4脚为线圈的第二输入端，
连接在电路负极；D2二极管为K1继电器的线圈续流二极管，反向并联在线圈两端，其作用是
消除线圈断开瞬间产生的反向电动势保护电路安全。当外部的控制开关闭合K1继电器得电
常开触点闭合，B、C相短路，电动机的转子切割磁通，B、C相线圈产生感生电流。在静止磁场
和感生电流相互作用下，产生一个阻碍转子转动的制动力矩，因此轮毂发电机10转子转速
迅速下降，从而达到制动的目的。当转速降至零时，转子导体与磁场之间无相对运动，感生
电流消失，发电机停转，制动结束。外部开关断开，K1继电器的线圈断电常开触点断开D2二
极管将反向电动势短路线圈电流归零，制动结束。
的输出端子OUT2，3脚为线圈的输入通过插头9.1连接外部开关，4脚为线圈的第二输入端，
连接在电路负极；D2二极管为K1继电器的线圈续流二极管，反向并联在线圈两端，其作用是
消除线圈断开瞬间产生的反向电动势保护电路安全。当外部的控制开关闭合K1继电器得电
常开触点闭合，B、C相短路，电动机的转子切割磁通，B、C相线圈产生感生电流。在静止磁场
和感生电流相互作用下，产生一个阻碍转子转动的制动力矩，因此轮毂发电机10转子转速
迅速下降，从而达到制动的目的。当转速降至零时，转子导体与磁场之间无相对运动，感生
电流消失，发电机停转，制动结束。外部开关断开，K1继电器的线圈断电常开触点断开D2二
极管将反向电动势短路线圈电流归零，制动结束。
[0042] 如图13所示，降压模块，由LTC7810芯片、D1自举二极管、C8自举电容、Q2开关管、Q3开关管、L2储能电感、C7滤波电容、C9滤波电容、R8电流采样电阻、R9电流采样电阻、 R10电
流采样电阻以及R7电阻、C5电容、104电容、C6电容组成。LTC7810降压模块的作用是将整流
模块9.2输出的直流高电压降低至电池模块的充电电压，保证电池模块可以安全稳定可靠
地进行充电。Vin引脚芯片的电源输入引脚为芯片提供运作的能量，电路中连接到整流桥输
出的正极；RUN2通道2选择引脚其连接到输入上时既启用通道2使其开始运行工作，在本电
路中接到Vin引脚上；DRvcc引脚是LTC7810芯片内部的MOSFET驱动器的供电引脚，它连接到
12v为其内部的驱动器提供能量驱动Q2开关管和Q3开关管；BOOST2引脚是内部MOSFET驱动
器的自举功能引脚。其与D1自举二极管的阴极，C8自举电容的一端相连，用于控制C8自举电
容的电荷量；SW2引脚它和Q2开关管的源极（S脚）Q3开关管的漏极（D极）相连，其作用是配合
BOOST引脚；TG2引脚是内部驱动器的高端MOS管输出引脚，它连接在Q2开关管的栅极（G极）
上控制Q2开关管的开启和关闭；BG引脚是内部驱动器输出的低端MOS管输出引脚，它连接在
Q3开关管的栅极（G极）上控制Q3开关管的开启和关闭；SENSE2+ SENSE2-是输出端的电流反
馈引脚，SENSE+连接电流R10采样电阻（10毫欧）与L2储能电感的输出连接，SENSE-连接R10
电流采样电阻（10毫欧）与输出的C9相连的一端，当由电流通过R10电流采样电阻时，R10R10
电流采样电阻两端就会有电压而SENSE2+ SENSE2-与其并联所以SENSE2+ SENSE2-之间也
会有电压，这个电压和VR10相同且电压等于（IR10*R10），电流越大两端电压越高； EXTVcc
引脚、Vfb2引脚为电压反馈采样引脚，R9电流采样电阻和R8电流采样电阻串联（R10阻值很
小在此可视为导线）R9电流采样电阻接输出R8电流采样电阻接地组成分压电路，EXTVcc连
接R9电流采样电阻在输出Vout的一端上，Vfb2连接于R9电流采样电阻和R8电流采样电阻串
联的处采集R9电流采样电阻两端的电压值进行反馈控制输出电压，C7滤波电容接于EXTVcc
引脚、Vfb2引脚两端的去耦电容滤除反馈信号中的杂波，输出电压Vout=1+（R/R2）；ITH2引
脚LTC7810片内为误差放大器输出和开关调节器补偿引脚，被启用通道的电流比较器过零
都随着该引脚控制电压增大而增大，既实现对输出电流的控制，R7电阻、C5电容串联，R7电
阻一端接ITH2，C5电容一端接地和内部电路组成RC积分器电路对输出使控制在5A；TRACK/
SS2引脚：软启动控制引脚，104电容一端连接它一端接地建立软启动减小启动的冲击；MODE
引脚：模式选择和突发夹调整输入。它决定电路的工作模式，本电路所以突发模式所以将它
接地；OVLO引脚是输入过压保护功能选择引脚，在此没有使用0VL0功能，将此接入GND；
INTVcc引脚是内部4.5V低压稳压器的输出。内部低压模拟和数字电路由该电源供电，C6电
容两端接在它和GND上用于其内部电源滤波；PLL引脚是外部频率输入端口本电路中不需要
外部频率输入所以接地；FREQ引脚：内部VC0的频率控制引脚。连接引脚到GND迫使VC0固定
在200kHz输出。Q2开关管源极（S）和Q3开关管漏极（D）相连，L2储能电感一端连于Q2开关管、
Q3开关管漏极源极相连处，一端连在C9滤波电容一端及输出端，C9滤波电容另一端接地组
成buck降压电路。Q2开关管为主开关管，Q3开关管为续流MOS管，L2为储能电感，C9为输出滤
波电容。当Q2开关管驱动为高电平时，开关管导通，L2储能电感被充磁，流经电感的电流线
性增加，同时给C9滤波电容充电，给输出提供能量。当Q2开关管驱动为低电平时，开关管关
断，续流MOS管Q3开关管驱动为高电平，Q3开关管导通，L2储能电感通过续流MOS管放电，电
感电流线性减少，输出电压靠输出C9滤波电容放电以及减小的电感电流维持，输出的高频
分量为锯齿波。L2储能电感和C9滤波电容组成低通滤波器，当高频分量通过时被滤除，输出
仅剩脉冲直流，电压宏观上可以看作恒定。通过改变Q2开关管、Q3开关管驱动信号的占空比
即可实现对输出电压的调节。
流采样电阻以及R7电阻、C5电容、104电容、C6电容组成。LTC7810降压模块的作用是将整流
模块9.2输出的直流高电压降低至电池模块的充电电压，保证电池模块可以安全稳定可靠
地进行充电。Vin引脚芯片的电源输入引脚为芯片提供运作的能量，电路中连接到整流桥输
出的正极；RUN2通道2选择引脚其连接到输入上时既启用通道2使其开始运行工作，在本电
路中接到Vin引脚上；DRvcc引脚是LTC7810芯片内部的MOSFET驱动器的供电引脚，它连接到
12v为其内部的驱动器提供能量驱动Q2开关管和Q3开关管；BOOST2引脚是内部MOSFET驱动
器的自举功能引脚。其与D1自举二极管的阴极，C8自举电容的一端相连，用于控制C8自举电
容的电荷量；SW2引脚它和Q2开关管的源极（S脚）Q3开关管的漏极（D极）相连，其作用是配合
BOOST引脚；TG2引脚是内部驱动器的高端MOS管输出引脚，它连接在Q2开关管的栅极（G极）
上控制Q2开关管的开启和关闭；BG引脚是内部驱动器输出的低端MOS管输出引脚，它连接在
Q3开关管的栅极（G极）上控制Q3开关管的开启和关闭；SENSE2+ SENSE2-是输出端的电流反
馈引脚，SENSE+连接电流R10采样电阻（10毫欧）与L2储能电感的输出连接，SENSE-连接R10
电流采样电阻（10毫欧）与输出的C9相连的一端，当由电流通过R10电流采样电阻时，R10R10
电流采样电阻两端就会有电压而SENSE2+ SENSE2-与其并联所以SENSE2+ SENSE2-之间也
会有电压，这个电压和VR10相同且电压等于（IR10*R10），电流越大两端电压越高； EXTVcc
引脚、Vfb2引脚为电压反馈采样引脚，R9电流采样电阻和R8电流采样电阻串联（R10阻值很
小在此可视为导线）R9电流采样电阻接输出R8电流采样电阻接地组成分压电路，EXTVcc连
接R9电流采样电阻在输出Vout的一端上，Vfb2连接于R9电流采样电阻和R8电流采样电阻串
联的处采集R9电流采样电阻两端的电压值进行反馈控制输出电压，C7滤波电容接于EXTVcc
引脚、Vfb2引脚两端的去耦电容滤除反馈信号中的杂波，输出电压Vout=1+（R/R2）；ITH2引
脚LTC7810片内为误差放大器输出和开关调节器补偿引脚，被启用通道的电流比较器过零
都随着该引脚控制电压增大而增大，既实现对输出电流的控制，R7电阻、C5电容串联，R7电
阻一端接ITH2，C5电容一端接地和内部电路组成RC积分器电路对输出使控制在5A；TRACK/
SS2引脚：软启动控制引脚，104电容一端连接它一端接地建立软启动减小启动的冲击；MODE
引脚：模式选择和突发夹调整输入。它决定电路的工作模式，本电路所以突发模式所以将它
接地；OVLO引脚是输入过压保护功能选择引脚，在此没有使用0VL0功能，将此接入GND；
INTVcc引脚是内部4.5V低压稳压器的输出。内部低压模拟和数字电路由该电源供电，C6电
容两端接在它和GND上用于其内部电源滤波；PLL引脚是外部频率输入端口本电路中不需要
外部频率输入所以接地；FREQ引脚：内部VC0的频率控制引脚。连接引脚到GND迫使VC0固定
在200kHz输出。Q2开关管源极（S）和Q3开关管漏极（D）相连，L2储能电感一端连于Q2开关管、
Q3开关管漏极源极相连处，一端连在C9滤波电容一端及输出端，C9滤波电容另一端接地组
成buck降压电路。Q2开关管为主开关管，Q3开关管为续流MOS管，L2为储能电感，C9为输出滤
波电容。当Q2开关管驱动为高电平时，开关管导通，L2储能电感被充磁，流经电感的电流线
性增加，同时给C9滤波电容充电，给输出提供能量。当Q2开关管驱动为低电平时，开关管关
断，续流MOS管Q3开关管驱动为高电平，Q3开关管导通，L2储能电感通过续流MOS管放电，电
感电流线性减少，输出电压靠输出C9滤波电容放电以及减小的电感电流维持，输出的高频
分量为锯齿波。L2储能电感和C9滤波电容组成低通滤波器，当高频分量通过时被滤除，输出
仅剩脉冲直流，电压宏观上可以看作恒定。通过改变Q2开关管、Q3开关管驱动信号的占空比
即可实现对输出电压的调节。
[0043] 如图14所示，电池模块，由3块3.6v三元锂电芯（自带保护板）串联组而成输出12v，其作用是为电路中的USB充电模块、逆变器模块、电磁刹车模块9.3、磁流变控制模块供电，
以及将电能转化为化学呢能储存起来。模块的引脚1是12v电源输出；2脚是输出负极接入电
路系统的GND；3脚是电池模块的充电正极接入LTC7810降压模块的输出接口；4脚是充电负
极，因LTC7810降压模块输出是共地非隔离电源所以将其接地。电池的种类、输出电压、容
量、体积、放电倍率、等可根据需要进行选型，满足充电电流小于4C即可。本机所用电池参数
为输出电压12V， 容量20AH，充电电流1C 。
以及将电能转化为化学呢能储存起来。模块的引脚1是12v电源输出；2脚是输出负极接入电
路系统的GND；3脚是电池模块的充电正极接入LTC7810降压模块的输出接口；4脚是充电负
极，因LTC7810降压模块输出是共地非隔离电源所以将其接地。电池的种类、输出电压、容
量、体积、放电倍率、等可根据需要进行选型，满足充电电流小于4C即可。本机所用电池参数
为输出电压12V， 容量20AH，充电电流1C 。
[0044] 如图17所示，轮毂发电机10，是由一个三相发电机组成，发电机由转子和定子外壳三部分组成。发电机模块目的是将动能转化为电能。 选用的为三相发电机因其输出功率密
度比普通的单相发电机更大，能有更低的损耗而有更高的发电效率。输出端子OUT1、OUT2、
OUT3、分别对应输出A、B、C三个相，输出的相间电压最大为AC 86V。
度比普通的单相发电机更大，能有更低的损耗而有更高的发电效率。输出端子OUT1、OUT2、
OUT3、分别对应输出A、B、C三个相，输出的相间电压最大为AC 86V。
[0045] 如图18所示，磁流变控制模块，是一个输出电流max 4A的恒流源，包括TL431电压源、LM358运算放大器、Q1低阻MOSFET、R1电阻、R2电阻、R3电阻和R4电位器，TL431电压源为
磁流变控制模块提供基准电压，1脚接于GND，2脚于R4电位器的A端相连，3脚与R3电阻串联
接于12v；LM358运算放大器的4脚为芯片电源负极接GND，8脚为芯片电源正极接12v；5脚为
输入+，接R4电位器的B端，6脚为输入-，接Q1低阻MOSFET的源极S极作为反馈端形成负反馈，
7脚是LM358运算放大器的输出端提供R1电阻与Q1低阻MOSFET的栅极连接；Q1低阻MOSFET的
漏极（D极）接磁线圈，源极（S极）与R2电阻串联后接入GND；R4电位器的A端接TL431电压源的
2脚（电压输出脚），C端接地，构成电阻分压，B端连接LM358运算放大器的5脚（输入+），通过
调节R4电位器的状态而调节LM358运算放大器的输出电压控制，从而控制Q1低阻MOSFET的
导通状态控制输出电流的大小通过；LM358运算放大器的6脚与Q1低阻MOSFET的源极作为负
反馈回路将电流大小稳定，当Q1低阻MOSFET完全导通时输出电流最大，这时输出由R2电阻
决定。
磁流变控制模块提供基准电压，1脚接于GND，2脚于R4电位器的A端相连，3脚与R3电阻串联
接于12v；LM358运算放大器的4脚为芯片电源负极接GND，8脚为芯片电源正极接12v；5脚为
输入+，接R4电位器的B端，6脚为输入-，接Q1低阻MOSFET的源极S极作为反馈端形成负反馈，
7脚是LM358运算放大器的输出端提供R1电阻与Q1低阻MOSFET的栅极连接；Q1低阻MOSFET的
漏极（D极）接磁线圈，源极（S极）与R2电阻串联后接入GND；R4电位器的A端接TL431电压源的
2脚（电压输出脚），C端接地，构成电阻分压，B端连接LM358运算放大器的5脚（输入+），通过
调节R4电位器的状态而调节LM358运算放大器的输出电压控制，从而控制Q1低阻MOSFET的
导通状态控制输出电流的大小通过；LM358运算放大器的6脚与Q1低阻MOSFET的源极作为负
反馈回路将电流大小稳定，当Q1低阻MOSFET完全导通时输出电流最大，这时输出由R2电阻
决定。
[0046] 本发明动感单车的工作原理如下：磁流变调节：将磁流变液填充满活塞筒11.1，导向密封盖11.2和底盖11.3将磁流变液
密封，电线依次穿过导向密封盖11.2和活塞体11.5上的线孔11.8后与磁线圈筒11.4电连
接，线孔11.8由密封胶密封，电线与控电箱9的磁流变控制模块连接，外力推动活塞杆11.7，
磁流变液流通过阻尼孔11.6，实现了活塞杆11.7和活塞体11.5在活塞筒11.1内轴向往复运
动，使用者根据需求对磁流变控制模块进行调节，电流不输出时，磁流变液呈现出低粘度的
牛顿流体特性，活塞杆11.7容易推动，输出阻力小，当电流逐渐增大时，在强磁场作用下，磁
流变液呈现出高粘度、低流动性的宾汉体特性，活塞杆11.7较难推动，输出阻力大。
密封，电线依次穿过导向密封盖11.2和活塞体11.5上的线孔11.8后与磁线圈筒11.4电连
接，线孔11.8由密封胶密封，电线与控电箱9的磁流变控制模块连接，外力推动活塞杆11.7，
磁流变液流通过阻尼孔11.6，实现了活塞杆11.7和活塞体11.5在活塞筒11.1内轴向往复运
动，使用者根据需求对磁流变控制模块进行调节，电流不输出时，磁流变液呈现出低粘度的
牛顿流体特性，活塞杆11.7容易推动，输出阻力小，当电流逐渐增大时，在强磁场作用下，磁
流变液呈现出高粘度、低流动性的宾汉体特性，活塞杆11.7较难推动，输出阻力大。
[0047] 液压调节：将磁流变液填充满活塞筒11.1，导向密封盖11.2和底盖11.3将磁流变液密封，刹车线13依次穿过导向密封盖11.2和活塞体11.5上的线孔11.8后由密封胶密封，
刹车线13绕过活塞体11.5上的一个限位凸块11.12并埋入其中一个扇形片的线槽11.10内，
牵动刹车线13使扇形阀门11.9转动对阻尼孔11.6进行遮挡，改变阻尼孔11.6的大小，外力
推动活塞杆11.7，磁流变液流通过阻尼孔11.6，实现了活塞杆11.7和活塞体11.5在活塞筒
11.1内轴向往复运动，当扇形阀门11.9完全遮挡住阻尼孔11.6时，磁流变液停止流通，阻力
最大，当扇形阀门11.9逐渐打开阻尼孔11.6时，磁流变液流通量逐渐增大，阻力逐渐减小。
当刹车线13放松时，复位弹簧11.13回弹，扇形阀门11.9恢复至不遮挡阻尼孔11.6状态，限
位凸块11.12实现对扇形阀门11.9的恢复定位。
刹车线13绕过活塞体11.5上的一个限位凸块11.12并埋入其中一个扇形片的线槽11.10内，
牵动刹车线13使扇形阀门11.9转动对阻尼孔11.6进行遮挡，改变阻尼孔11.6的大小，外力
推动活塞杆11.7，磁流变液流通过阻尼孔11.6，实现了活塞杆11.7和活塞体11.5在活塞筒
11.1内轴向往复运动，当扇形阀门11.9完全遮挡住阻尼孔11.6时，磁流变液停止流通，阻力
最大，当扇形阀门11.9逐渐打开阻尼孔11.6时，磁流变液流通量逐渐增大，阻力逐渐减小。
当刹车线13放松时，复位弹簧11.13回弹，扇形阀门11.9恢复至不遮挡阻尼孔11.6状态，限
位凸块11.12实现对扇形阀门11.9的恢复定位。
[0048] 电磁制动：按动电磁开关18，在静止磁场和感生电流相互作用下，产生一个阻碍转子转动的制动力矩，因此轮毂发电机10转子转速迅速下降，从而达到制动的目的。当转速降
至零时，转子导体与磁场之间无相对运动，感生电流消失，发电机停转，制动结束。外部开关
断开，K1继电器的线圈断电常开触点断开D2二极管将反向电动势短路线圈电流归零，制动
结束。
至零时，转子导体与磁场之间无相对运动，感生电流消失，发电机停转，制动结束。外部开关
断开，K1继电器的线圈断电常开触点断开D2二极管将反向电动势短路线圈电流归零，制动
结束。
[0049] 本发明中，变档手闸3.2、刹车线13、刹车片14、弹力刹车夹15均为常规的自行车碟刹设计，属于本领域惯用的连接手段。
[0050] 本发明的坐垫4还可设为高低调节形式，按照现有自行车技术的座椅高低调节即可。
[0051] 本发明中，由于每个人力度不同，轮毂发动机的转速也不同，发出的交流电压是不相同的，因而本发明采用搭载LTC7810芯片的降压模块，把不稳定的直流电（20-120V）转化
为稳定的直流电，本发明的电池模块用于储存多余的发电量，无论动感单车转动时还是停
止转动的时候，电池模块都可为USB充电模块、逆变模块提供电能，从而为第一外围设备提
供直流电和为第二外围设备提供交流电，应用范围广，实用性强；其可以为手机、MP3等电子
设备充电，方便人们一边听音乐一边锻炼身体，增加了锻炼过程中的趣味性。
为稳定的直流电，本发明的电池模块用于储存多余的发电量，无论动感单车转动时还是停
止转动的时候，电池模块都可为USB充电模块、逆变模块提供电能，从而为第一外围设备提
供直流电和为第二外围设备提供交流电，应用范围广，实用性强；其可以为手机、MP3等电子
设备充电，方便人们一边听音乐一边锻炼身体，增加了锻炼过程中的趣味性。
[0052] 健身前，使用者将车把手3.1的前后位置通过套筒3.4调节好，然后松开铰链调节角度调节杆3.3，再拧紧。此时扇形阀门11.9卡接在限位凸块11.12上，阻尼孔11.6处于最大
的流通状态，磁线圈筒11.4不通入电流，阻力最小，使用者可踩下脚踏板8，脚踏板8带动连
杆12，连杆12带动活塞杆11.7，进而活塞杆11.7带动活塞体11.5在活塞筒11.1内往复运动，
当需要增大健身难度时，可用指拨变档手闸3.2（本领域常规的自行车指拨换挡器），刹车线
13带动扇形阀门11.9朝向阻尼孔11.6的方向遮挡，流通量变小，阻力增大；或者调大磁流变
控制模块的电流，磁流变液流性改变，粘度增大，流通速度降低，阻力增大。当需要紧急制动
时，实施例1、2、4、5和6的动感单车可同时拉动变档手闸3.2，弹力刹车夹15夹住驱动轮5实
现机械制动；刹车线13扯动扇形阀门11.9将阻尼孔11.6完全挡住，磁流变液的流通停止，活
塞杆11.7无法进行伸缩运动，曲柄7随即停止转动，实现了液压制动；实施例1-3、5-7的动感
单车可拉动变档手闸3.2，刹车线13扯动扇形阀门11.9将阻尼孔11.6完全挡住，磁流变液的
流通停止，活塞杆11.7无法进行伸缩运动，曲柄7随即停止转动，实现了双重液压制动，此时
复位弹簧11.13发生弹性形变；当刹车线13放松时，复位弹簧11.13回弹，扇形阀门11.9恢复
至不遮挡阻尼孔11.6状态，限位凸块11.12实现对扇形阀门11.9的恢复定位。实施例1-4可
按动电磁开关18，轮毂发电机10瞬间短路输出大电流，磁流变液瞬间变为固体无法流通，实
现电磁制动。本发明的液压调节采用变档手闸3.2，磁流变调节采用手动，使用者可根据需
求采用磁流变调节和液压调节中的任一种或两种。
的流通状态，磁线圈筒11.4不通入电流，阻力最小，使用者可踩下脚踏板8，脚踏板8带动连
杆12，连杆12带动活塞杆11.7，进而活塞杆11.7带动活塞体11.5在活塞筒11.1内往复运动，
当需要增大健身难度时，可用指拨变档手闸3.2（本领域常规的自行车指拨换挡器），刹车线
13带动扇形阀门11.9朝向阻尼孔11.6的方向遮挡，流通量变小，阻力增大；或者调大磁流变
控制模块的电流，磁流变液流性改变，粘度增大，流通速度降低，阻力增大。当需要紧急制动
时，实施例1、2、4、5和6的动感单车可同时拉动变档手闸3.2，弹力刹车夹15夹住驱动轮5实
现机械制动；刹车线13扯动扇形阀门11.9将阻尼孔11.6完全挡住，磁流变液的流通停止，活
塞杆11.7无法进行伸缩运动，曲柄7随即停止转动，实现了液压制动；实施例1-3、5-7的动感
单车可拉动变档手闸3.2，刹车线13扯动扇形阀门11.9将阻尼孔11.6完全挡住，磁流变液的
流通停止，活塞杆11.7无法进行伸缩运动，曲柄7随即停止转动，实现了双重液压制动，此时
复位弹簧11.13发生弹性形变；当刹车线13放松时，复位弹簧11.13回弹，扇形阀门11.9恢复
至不遮挡阻尼孔11.6状态，限位凸块11.12实现对扇形阀门11.9的恢复定位。实施例1-4可
按动电磁开关18，轮毂发电机10瞬间短路输出大电流，磁流变液瞬间变为固体无法流通，实
现电磁制动。本发明的液压调节采用变档手闸3.2，磁流变调节采用手动，使用者可根据需
求采用磁流变调节和液压调节中的任一种或两种。
[0053] 如图15所示，上述的逆变器模块，本模块由Q5（D3反向和R11并联再与G S并联作为保护电路防止GS击穿）、 Q4（D4反向和R12并联再与G S并联作为保护电路防止GS击穿）、
L3、（一端连接于变压器T1的原边绕组抽头上，一端连于12v） R14 R13、（R13一端接于Q4的G
极，R14一端连接Q5的G极，R13、R14未连接的一端都接至12v处，他们都是偏置电阻） D5、（快
恢复二极管用于反馈，阳极接到Q4的G极，阴极接至Q5的D极）D6、（快恢复二极管用于反馈，
阳极接到Q5的G极，阴极接至Q4的D极） C10、（谐振电容，两端分别接于Q4、Q5的D极）T1（变比为18的带抽头变压器，原边分别接入Q4、Q5的D极，中心的抽头通过电感12V）；上电时L3通入
的电流为零，电源通过R13、R14是Q4、Q5导通，L3电流逐渐增加，由于两个开关管特性差异，
将导致流入两个开关管的电流不同，假设Q4电流大于Q5电流，所以Q4栅极电压高于Q5栅极
电压，通过两个二极管D5、D6，使得a点电压低于c点电压，故T1将产生b为正，a为负的感应电
压，于是通过T1形成正反馈，使Q5导通，Q4截止。完成启动。稳态Q5导通时，由于上个周期为a
到b，并且C10两端的电压为零。由于电流不能突变，T1电流将对C10充电，C10逐渐为a负c正
的电压，并且正弦变大，T1电流正弦变小。此时a电压被Q5下拉到0V，所以C点电压正弦变大，
Q5栅极电压被D3稳压管钳位，Q5时钟保持导通。C10开始通过T1由c到a放电，C1电压即c点电
压正弦变小，T1电流由c到a正弦变大。当C10基本放完时，c点电压下降到MOS管阀值电压左
右，将通过D6使Q5进入放大区。此时C10对T1绕组由c到a放电电流达到最大值。同时由于Q5
进入放大区，a点电压逐渐上升，同时通过D5使Q4也进入放大区。C10放电完毕，T1绕组由c到
a电流达到最大值，将像C10充电，使C10充电为a正c负的电压，同时C10两端电压正弦变大。
此时两个MOS管同时进入放大区。由于T1对C10的持续充电，C10上电压为a正c负，通过两个
二极管使Q4栅极电压升高，Q5栅极逐渐下降，同时正反馈形成，Q4导通，Q5截止。此过程反复
进行形成震荡将12v直流电变换成交流激励变压器原边绕组使副边绕组输出220v交流，输
出电压=输入电压*变比。
L3、（一端连接于变压器T1的原边绕组抽头上，一端连于12v） R14 R13、（R13一端接于Q4的G
极，R14一端连接Q5的G极，R13、R14未连接的一端都接至12v处，他们都是偏置电阻） D5、（快
恢复二极管用于反馈，阳极接到Q4的G极，阴极接至Q5的D极）D6、（快恢复二极管用于反馈，
阳极接到Q5的G极，阴极接至Q4的D极） C10、（谐振电容，两端分别接于Q4、Q5的D极）T1（变比为18的带抽头变压器，原边分别接入Q4、Q5的D极，中心的抽头通过电感12V）；上电时L3通入
的电流为零，电源通过R13、R14是Q4、Q5导通，L3电流逐渐增加，由于两个开关管特性差异，
将导致流入两个开关管的电流不同，假设Q4电流大于Q5电流，所以Q4栅极电压高于Q5栅极
电压，通过两个二极管D5、D6，使得a点电压低于c点电压，故T1将产生b为正，a为负的感应电
压，于是通过T1形成正反馈，使Q5导通，Q4截止。完成启动。稳态Q5导通时，由于上个周期为a
到b，并且C10两端的电压为零。由于电流不能突变，T1电流将对C10充电，C10逐渐为a负c正
的电压，并且正弦变大，T1电流正弦变小。此时a电压被Q5下拉到0V，所以C点电压正弦变大，
Q5栅极电压被D3稳压管钳位，Q5时钟保持导通。C10开始通过T1由c到a放电，C1电压即c点电
压正弦变小，T1电流由c到a正弦变大。当C10基本放完时，c点电压下降到MOS管阀值电压左
右，将通过D6使Q5进入放大区。此时C10对T1绕组由c到a放电电流达到最大值。同时由于Q5
进入放大区，a点电压逐渐上升，同时通过D5使Q4也进入放大区。C10放电完毕，T1绕组由c到
a电流达到最大值，将像C10充电，使C10充电为a正c负的电压，同时C10两端电压正弦变大。
此时两个MOS管同时进入放大区。由于T1对C10的持续充电，C10上电压为a正c负，通过两个
二极管使Q4栅极电压升高，Q5栅极逐渐下降，同时正反馈形成，Q4导通，Q5截止。此过程反复
进行形成震荡将12v直流电变换成交流激励变压器原边绕组使副边绕组输出220v交流，输
出电压=输入电压*变比。
[0054] 如图16所示，上述的USB充电模块，由XL4015E1、C1、C2、C3、R5、R6、USB连接器组成，其作用是将12v电压降到5v供手机充电。 1脚是芯片负极在本电路中将他接在GND中； 2脚是XL4015E1芯片的输出电压反馈端口，R5、R6串联，R6一端接于输出的L1上，R5一端接在GND
上构成电阻分压电路2脚FB接于R5、R6串联处采集R6的电压反馈到芯片内部稳定输出电压；
3脚、6脚SW是芯片的输出引脚L1接于此，L1一端与C1一端相连，C1另一端接地构成低通滤波
器让其输出较为平稳的直流。其输出电压=1.25*（1+R6/R5）； 5脚VC是内部电源外接滤波电
容引脚，其与C3的一端相连，C3另一端接于12v；5脚VIN是芯片的电压输入引脚于12v相连；
C2是输出母线滤波电容，用于保证输出的5v足够稳定；USB连接器1脚是输出的正极接5v，2、
3脚是数据传输接口在此并无数据传输所以将其连接起来，4脚是输出的负极接GND。
上构成电阻分压电路2脚FB接于R5、R6串联处采集R6的电压反馈到芯片内部稳定输出电压；
3脚、6脚SW是芯片的输出引脚L1接于此，L1一端与C1一端相连，C1另一端接地构成低通滤波
器让其输出较为平稳的直流。其输出电压=1.25*（1+R6/R5）； 5脚VC是内部电源外接滤波电
容引脚，其与C3的一端相连，C3另一端接于12v；5脚VIN是芯片的电压输入引脚于12v相连；
C2是输出母线滤波电容，用于保证输出的5v足够稳定；USB连接器1脚是输出的正极接5v，2、
3脚是数据传输接口在此并无数据传输所以将其连接起来，4脚是输出的负极接GND。
[0055] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“ 中心”、“ 纵向”、“ 横向”、“ 前”、“ 后”、 “ 左”、“ 右”、“首”、“尾”、“ 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保护范围的限制。还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“相
连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接；可以是拆卸连接；也可以是点连
接；可以是直接连接；可以是通过中间媒介间接连接，可以使两个元件内部的连通，对于本
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。本发明中
未详尽说明的设备连接方式，均按本领域的常规连接方式理解。
不能理解为对本发明保护范围的限制。还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“相
连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接；可以是拆卸连接；也可以是点连
接；可以是直接连接；可以是通过中间媒介间接连接，可以使两个元件内部的连通，对于本
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。本发明中
未详尽说明的设备连接方式，均按本领域的常规连接方式理解。
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