CN104025430B - 车轴发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车轴发电机，其能够确保发电机的收纳空间而不缩短车轴等，并且能够容易安装发电机。一种车轴发电机，其具备随着车轮的旋转而旋转的转子(11)与围绕所述转子(11)配置的定子(10)，其中，该车轴发电机具有：所述转子(11)，固定于车轮的轮辐(4)的朝车外侧开放的凹部(4a)；及支架构件(7)，一端安装于桥壳(1)或转向节(22)，跨过车轮延伸且在车轮的外表面侧与所述车轮外表面平行地延伸至车轮的中央部，所述支架构件(7)的另一端侧具备以围绕所述转子(11)的方式配置为环状的定子(10)。

Description

车轴发电机
技术领域
本发明涉及一种利用汽车的车轮的旋转来进行发电的车轴发电机(下面，简称为发电机)。
背景技术
在通常的汽油发动机汽车或柴油发动机汽车中，利用皮带轮和皮带使发电机与发动机的曲柄机构进行的旋转运动连动地旋转而进行发电，将所发的电储存于蓄电池。
另外，在铁路车辆中，为了向由机车牵引行驶的铁路客车供应电力，以往开始，将车轮的旋转借助皮带轮与皮带或齿轮与万向节向发电机传递，使发电机旋转而进行发电，将所发的电直接使用或将多余的量储存于蓄电池。
但是，除特殊的电动汽车之外，汽车通过单独的动力源使如果是四轮车则用四个车轮、如果是三轮车则用三个车轮、如果是两轮车则用两个车轮来行驶。虽然利用该车轮的旋转就能够进行发电，但是在汽车的车轮上安装发电机存在空间上的限制，以往通常不在车轮上安装发电机。
图13是说明车辆、在此为汽车的车轮(后轮)的现有的安装部分的结构的剖视图。
如图13所示，汽车的车轮由如下部件构成：轮辐4；轮辋L，一体地设于轮辐4的外周面；轮胎T，安装于轮辋L；轮胎制动鼓3，用例如螺栓螺母(轮毂螺栓29与轮毂螺母30)固定于轮辐4；及车轴法兰1a，与轮胎制动鼓3相对配置。
在此，例如后轮的轮辐4一体地连结于后车轴2a，通过后车轴2a的旋转使轮胎制动鼓3、轮辐4、轮胎T旋转。为了利用这样的汽车的车轴(后车轴2a)的旋转进行发电，在旋转的车轮(后轮)侧与支承车轮的固定侧(总称为车轴部分，将车轮与车轴部分总称为车轮的安装部分)上分别安装发电机的转子与定子，使转子和定子相对即可。
例如，在车辆的后车轮的车轴2a部分上安装发电机时，通过缩短桥壳1与后车轴2a或悬架的长度来进行安装，可以不使发电机从后车轮突出地安装发电机。此时，当缩短桥壳1与后车轴2a或悬架的长度时，则产生车辆的行驶变得不稳定的问题。当因此而不缩短它们的长度来安装发电机时，则发电机从车身突出。但是，在从车身突出的部分上安装轮罩(翼子板)，再使外后视镜向左右伸出相应的量即可。
但是，在以往，即使想在车辆的车轴上安装发电机而进行发电，也找不到适合于此的发电机。
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于提供一种发电机，其可以容易安装于车辆的车轮的安装部分，且可以利用车轮的旋转来进行发电。
用于解决问题的方案
本发明为一种具备随着车轮的旋转而旋转的转子和围绕所述转子配置的定子的车轴发电机，其特征在于，具有：所述转子，固定于车轮的轮辐的朝车外侧开放的凹部；及支架构件，一端安装于桥壳或转向节，跨过车轮延伸且在车轮的外表面侧与所述车轮外表面平行地延伸至车轮的中央部，所述支架构件的另一端侧具备以围绕所述转子的方式配置为环状的定子。
本发明为一种具备随着车轮的旋转而旋转的转子和安装于以同心状连结于所述车轮的车轴上的轮毂轴的定子的车轴发电机，其特征在于，具有：转子，固定于车轮的轮辐的朝车外侧开放的凹部；定子，安装于所述轮毂轴且以围绕所述转子的方式配置为环状。
本发明为一种具备随着车轮的旋转而旋转的转子和安装于以同心状连结于所述车轮的车轴上的轮毂轴的定子的车轴发电机，其特征在于，具有：转子，固定于车轮的轮辐的朝车外侧开放的凹部，且以围绕所述定子的方式配置为环状；及定子，安装于所述轮毂轴且被所述转子包围地配置。
发明的效果
本发明的发电机能够容易安装于车辆的车轮的安装部分，且能够利用车轮的旋转来进行发电。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式所涉及的安装于后轮的发电机的局部剖视图。
图2是用于对比表示，表示未安装发电机的前轮的主要部分的剖视图。
图3是表示安装于前轮的其他实施方式所涉及的发电机的局部剖视图。
图4是表示安装于前轮的另一个其他实施方式所涉及的发电机的局部剖视图。
图5是表示安装于前轮的另一个其他实施方式所涉及的发电机的局部剖视图。
图6是表示安装于后轮的另一个其他实施方式所涉及的发电机的局部剖视图。
图7是表示安装于前轮的另一个其他实施方式所涉及的发电机的局部剖视图。
图8是表示安装于前轮的另一个其他实施方式所涉及的发电机的局部剖视图。
图9是表示安装于前轮的另一个其他实施方式所涉及的发电机的局部剖视图。
图10的图10A是表示安装于后轮的另一个其他实施方式所涉及的发电机的局部剖视图，图10B是其局部放大图。
图11的图11A是表示安装于后轮的另一个其他实施方式所涉及的发电机的局部剖视图，图11B是其局部放大图。
图12是表示安装于两轮车的车轴的另一个其他实施方式所涉及的发电机的局部剖视图。
图13是说明现有的后轮安装部分的结构的剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示本发明的实施方式所涉及的安装于后轮的车轴发电机(下面，简称为发电机)的局部剖视图。
首先，对在本实施方式中使用的发电机进行简单说明。
发电机其本身为以往周知的即具备磁铁与线圈的发电机，利用车辆(在此为汽车)的例如后轮的桥壳与在该桥壳中传递动力而进行旋转的车轴(后车轴)来进行发电。
该结构类似于假设将车轮置换为风扇时，在风扇的马达的轴上组装发电机的转子的磁铁，另一方面，在与收纳有风扇的马达的主体连续设置的风扇的翼片的防护网上组装发电机的定子的线圈，使风扇旋转从而进行发电。也就是说，本实施方式所涉及的发电机与此相同地例如通过在旋转的车轴上配置转子，另一方面，在围绕旋转的车轴且支承车轴的固定部上配置定子，从而通过车轮的旋转来进行发电。
本实施方式所涉及的后轮的部分与图13所示的现有的后轮的部分的基本结构并未改变。即，后轮的桥壳1上安装有轮辐4与环状的轮辋L，在环状的轮辋L上安装有轮胎T，轮辐4固定于轮辋L的内周侧且与在旋转中心部固定在后车轴2a上的轮胎制动鼓3相连结。
接着，对发电机的定子10与转子11的安装进行具体说明。
在图1中，车轴(后车轴)2a从桥壳1延伸至图中左侧，其顶端部一体安装于轮胎制动鼓3。如图1中的相关说明，轮胎制动鼓3与轮辐4一体连结，在安装于轮辐4的外周部的轮辋L上安装有轮胎T。
在此，支架构件7以如下方式固定，其一端在桥壳1与嵌入于桥壳1的图中左端的圆盘状的车轴法兰1a之间安装在桥壳1上，以不干涉轮胎T的方式弯曲且朝向外侧延伸，也就是说跨过车轮延伸，且在车轮的外表面侧与所述车轮外表面平行地延伸至车轮的中央部。
该支架构件7由内侧支架7a与直线状的外侧支架7b构成，内侧支架7a从桥壳1起以不干涉轮胎T的方式弯曲至车外侧，直线状的外侧支架7b由金属制的框形材构成，其例如用螺栓、螺母8一体连结于内侧支架7a，沿着车轮表面并与其平行地延伸至轮辐4的中央部。
在外侧支架7b的与轮辐4相对的端部侧上以环状围绕由后述的磁铁形成的转子11的方式配置有定子10，该定子10由未图示的线圈组装而成。
转子11例如由轮毂螺栓29与轮毂螺母30一体固定在轮辐4的朝车外侧开放的凹部4a内。也就是说，在本实施方式中，将轮辐4的凹部4a作为转子11的配置空间而进行有效利用。该轮辐4本身可以为现有的方式，只是，其凹部4a一般朝向车内侧配置，而在本实施方式中，使其与现有的方式相反，使凹部4a朝向车外侧配置，且使其在凹部4a的底的部分与连结于后车轴2a的轮胎制动鼓3相连结。
另外，将发电机的定子10借助支架构件7安装于桥壳1，且将转子11一体安装于轮辐4，由此转子11随着后轮的旋转在定子10的内侧旋转从而进行发电。
此时，通过如上所述地构成车轴发电机，不缩短现有的汽车的后车轴2a及桥壳1或悬架，不会使发电机从车身向外部凸出，即可以将发电机配置于车轮的安装部分内。
在此，在支架构件7不具有足够的强度时，在车辆的行驶中有可能发生安装于支架构件7的顶端的发电机的定子10与转子11接触的情况。因此，为了不使它们接触，能够通过例如以支架构件7安装于桥壳1的位置为中心以放射状配置多个支架构件7来增加其整体的强度。
而且，在车轮横向并列配置的所谓的双轮胎中，因为能够确保设置发电机的场所，所以只要不是特别大型的发电机，则不需要缩短左右的桥壳与车轴或悬架。双轮胎中的连续设置于桥壳1的支架构件7虽然与单轮胎相同，但是由于轮胎的宽度为2个轮胎的宽度，因此尤其需要考虑避免因行驶时的振动而使安装于支架构件7顶端的定子10接触转子11。因此，与单轮胎的情况相比，优选加强支架构件7。
接着，对在汽车的前轮上安装发电机的情况进行说明。
图2是用于对比表示，表示未安装发电机的前轮的主要部分的剖视图。
如图所示，在前车轴2b上安装有转向节22。在前车轴2b的端部上与转向节22一体地设有轮毂轴23，轮毂轴23支承轮毂(轴承部)28。轮毂28借助设置于其外周的轮毂法兰28a例如用螺栓、螺母与轮胎制动鼓3及轮辐4一体连结。
图3是表示安装于前轮的其他实施方式所涉及的发电机的局部剖视图，是表示在图2所示的汽车的前轮上配置发电机时的主要部分的剖视图。但是，在该实施方式中，轮辐4与图2的轮辐以相反的方向安装，以使其凹部4a朝向车外侧。
前轮的车轴2b的端部(未图示)借助轮毂(轴承部)28连结于轮胎制动鼓3和轮辐4。而且，在安装于前车轴2b上的转向节22与车轴法兰1a之间，支架构件7的内侧支架7a一体安装于转向节22，该支架构件7的结构已经在图1中进行相关说明。
转子11在轮辐4的朝车外侧开放的凹部4a内，利用以按一定间隔以圆周状围绕收纳轮毂轴23的轮毂28的方式配置的例如多组轮毂螺栓29和轮毂螺母30，与轮辐4一体且与轮毂轴23呈同心状地固定于轮辐4。而且，在外侧支架7b的与轮辐4相对的端部上配置有定子10，该定子10以围绕转子11的方式朝向车身内侧配置为环状。
通过这样配置发电机的定子10与转子11，而稳定地利用行驶时的前轮的旋转来进行发电。
图4是表示安装于前轮的另一个其他实施方式所涉及的发电机的局部剖视图。
在该实施方式中，并未使用例如图3所示的支架构件7。即，在此，在前车轴2b的端部上与前轮转向节22一体地设有轮毂轴23，且车轴法兰1a嵌入于轮毂轴23。轮毂轴23上还安装有与其呈同心状的柱状的延长件12。在该延长件12上在车外侧一体形成有圆盘状板12a，在圆盘状板12a的内表面(车内侧面)配置有以环状围绕转子11的定子10。
转子11以与图3所示的转子相同的方式，在轮辐4的朝车外侧开放的凹部4a内，利用以按一定间隔以圆周状围绕收纳轮毂轴23的轮毂28的方式配置的例如多组轮毂螺栓29和轮毂螺母30，与轮辐4一体且与轮毂轴23呈同心状地固定于轮辐4。另外，该转子11以使在其内侧供安装定子用的延长件12贯穿的开口部形成于中心的方式配置，定子10围绕转子11配置为环状。其他的结构与图3所示的结构相同。
在本实施方式中，当车辆行驶而使车轮(轮胎T)旋转时，利用轮毂螺栓29与轮毂螺母30安装在其轮辐4的凹部4a上的转子11在以从外侧围绕该转子11的方式配置为环状的定子10的内侧旋转而进行发电。
在本实施方式中，由于不需要支架构件7，且发电机的构成构件全部容纳于轮辐4的中央部，因此不仅在外观上看起来良好，而且由于在轮胎T的周围不存在支架构件7，因此不存在在行驶中支架构件7振动、磕碰到物体而使发电机出现故障的危险。
图5是表示安装于前轮的另一个其他实施方式所涉及的发电机的局部剖视图。
在本实施方式中，不使用图4的延长件12，发电机的定子10直接连结于与前轮转向节22一体设置的轮毂轴23的顶端。另一方面，在本实施方式中，发电机的转子11也是在轮辐4的朝车外侧开放的凹部4a内，利用以按一定间隔以圆周状围绕收纳轮毂轴23的轮毂28的方式配置的例如多组轮毂螺栓29和轮毂螺母30，与轮辐4一体地且与轮毂轴23呈同心状地固定于轮辐4。另外，在本实施方式中，图5的转子11以在其中心形成有用于收纳与轮毂轴23相连结的定子10的空间的方式配置。
在本实施方式中，转子11能够随着车轮(轮胎T)旋转来围绕定子10旋转而在稳定的状态下进行发电。
但是，例如在卡车等的双轮胎中，支架构件7的长度变长。此时，为了将安装于支架构件7的顶端的定子10与转子11之间的间隔始终维持为恒定，需要增加支架构件7的强度及其刚性。但是，当增加支架构件7的强度等时，会产生由于其重量増大而无法轻量化的其他的问题。
因此，下面对处理该问题的实施方式进行说明。
图6是表示安装于后轮的另一个其他实施方式所涉及的发电机的局部剖视图。
图6所示的后轮安装结构基本上与图1所示的结构相同。即，图6所示的发电机在如下方面与图1所示的发电机不同，在支架构件7(外侧支架7b)的端部上设置以可使转子11旋转的方式连结转子11的车外侧端部的轴承40，而其他方面相同。
在本实施方式中，如图所示，通过将外侧支架7b与转子11借助轴承40联合起来，从而由固定于轮辐4的转子11支承外侧支架7b，使支架构件7被两边支承。因此，与如图1所示那样由桥壳1单边支承支架构件7的情况相比，支架构件7得到加强且稳定地被支承，因此其强度提高。
在该实施方式中，能够抑制由于支架构件7而增加重量。
图7是表示安装于前轮的另一个其他实施方式所涉及的发电机的局部剖视图。
图7所示的发电机基本上与图3所示的发电机相同。即，图7所示的发电机在如下方面与图3所示的发电机不同，于在支架构件7(外侧支架7b)的端部上配置为环状的定子10内的位置设置以可使转子11旋转的方式连结转子11的车外侧端部的轴承40，而其他方面相同。
而且，其作用效果与图6所示的作用效果相同。
图8是表示安装于前轮的另一个其他实施方式所涉及的发电机的局部剖视图。
图8所示的发电机在如下方面与图4所示的发电机不同，借助该轴承40将转子11以可旋转的方式连结于与定子10一体的柱状的延长件12的端部，而其他方面相同。
即，在本实施方式中，在如下方面与图4所示的方式不同，在延长件12的顶端侧与转子11的顶端部之间如图8所示地设有轴承40，被定子10包围的转子11构成为围绕延长件12旋转，而其他方面相同。
根据本实施方式，由于固定于轮辐4的转子11的端部与延长件12的端部之间借助轴承40相连结，因此总是稳定地维持与延长件12一体形成的定子10和转子11之间的间隔。
图9是表示安装于前轮的另一个其他实施方式所涉及的发电机的局部剖视图。
图9所示的发电机在如下方面与图5所示的发电机不同，其定子10的外端部与转子11的外端部借助轴承40相连结，而其他方面相同。
在本实施方式中，也是定子10的外端部与固定于轮辐4的转子11的外端部借助轴承40以使转子11可围绕定子10旋转的方式相连结，因此总是稳定维持定子10与转子11之间的间隔。
图10A是表示安装于后轮的另一个其他实施方式所涉及的发电机的局部剖视图，图10B是其局部放大图。
图10A所示的发电机为如下结构，在图6所示的发电机的结构的基础上，进一步在支架构件7(外侧支架7b)的轮辐4侧，在设置于支架构件7(外侧支架7b)的端部的轴承40的附近的、发电机连接于支架构件7的连接部侧设置辅助发电机33。
在此，图10B放大表示的辅助发电机33的结构与已经说明的发电机相同地具备转子与定子，且为了使其转子旋转而在其一端侧安装有皮带轮35。而且，转子11的前车轴侧上同样地安装有皮带轮34，皮带36架设在两皮带轮34、35之间。
在本实施方式中，当车轮旋转时，转子11随着该旋转进行旋转，安装在转子11上的皮带轮34旋转。皮带轮34的旋转通过皮带36传递至皮带轮35，使辅助发电机33的转子旋转。
在本实施方式中，与上述各发电机相比，能够与辅助发电机所增加的发电量相应地增大发电量。
另外，在本实施方式中，由于支架构件7(外侧支架7b)的端部借助轴承40与转子11相连结，因此即使在外侧支架7b上安装辅助发电机33，也不会因其重量而在行驶中使外侧支架7b弯曲进而使定子10与转子11的间隔产生改变、使辅助发电机33在车轮的行驶中产生变动。
图11A是表示安装于前轮的另一个其他实施方式所涉及的发电机的局部剖视图，图11B是其局部放大图。
图11A所示的发电机为如下结构，在图7所示的安装结构的基础上，还在支架构件7(外侧支架7b)的轮辐4侧，在设于支架构件7(外侧支架7b)的端部的轴承40的附近设置辅助发电机33。
在本实施方式中，图11B放大表示的辅助发电机33的结构也与已经说明的辅助发电机33同样地具备转子与定子，且为了使其转子旋转而在其一端侧安装有皮带轮35。而且，转子11的前车轴侧同样地安装有皮带轮34，皮带36架设在两皮带轮34、35之间。
另外，在本实施方式中，也是车轮旋转时，转子11随着其旋转而进行旋转，通过转子11的旋转使皮带轮34旋转，其旋转通过皮带36传递至皮带轮35，使辅助发电机33的转子旋转而进行发电。
在本实施方式中，与上述各发电机相比，能够与辅助发电机所增加的发电量相应地增大发电量。
另外，在本实施方式中，也由于支架构件7的端部借助轴承40与转子11相连结，因此即使在外侧支架7b上安装辅助发电机33，也不会因其重量而在行驶中使外侧支架7b弯曲进而使定子10与转子11的间隔产生改变、使辅助发电机在车轮的行驶中产生变动。
另外，以上是以车辆为汽车的情况进行说明的。但是，本发明并不限定于汽车，也可以适用于其他的车辆。但是，三轮汽车的前轮或摩托车等两轮车或自行车等是借助配置于车轴的外周侧的轴承，以车轴为旋转轴使车轮绕其转动来行驶的。因此，不能够将车轮的旋转直接用于发电。因此，对针对这方面实施的改良进行说明。
图12是表示安装于两轮车的车轴的另一个其他实施方式所涉及的发电机的局部剖视图。
在此，如图所示，为了能够进行车轴发电，构成为将车轴50与车轮一体固定，以使车轴50在车轮旋转时与之共同旋转。在该结构中，延长两轮车(在此为自行车)的车轴50且在其顶端设置螺纹槽51，将转子11螺纹接合于螺纹槽51而安装于螺纹槽51，并且，借助轴承52相对于旋转的车轴50支承车叉53，在该车叉53的一侧的合适的部位上用适当的方法安装与已经说明的支架构件7类似的支架构件7’的一端部。在此，在支架构件7’的另一端部上围绕所述转子11地配置有配置为环状的定子10，且在配置为环状的定子10的中央部设置以可旋转的方式连结螺纹槽51的端部的轴承40。由此，通过转子11随着两轮车或自行车的行驶时的车轴50旋转而相对于围绕该转子11配置为环状的定子10旋转从而进行发电。
另外，铁路车辆等的车轴发电也可以用与已经说明的汽车的后车轴发电相同的方法在车轴上设置发电机的转子，自相当于汽车的桥壳的部位起设置用于设置发电机的定子的支架构件且进行组装，由此进行发电。在铁路的车轴发电中，对于支架构件，也优选通过以放射状配置多个支架来提高其强度，以避免由于支架构件软强度低而接触发电机的转子。
另外，以上说明的发电机连接于未图示的蓄电器，所发的电直接使用或暂时储存于蓄电器。
附图标记说明
1：桥壳；1a：车轴法兰；2a：后车轴；2b：前车轴；3：轮胎制动鼓；4：轮辐；4a：轮毂的凹部；7、7’：支架构件；7a：内侧支架；7b：外侧支架；8：(用于连结内侧支架与外侧支架)螺栓及螺母；10：(发电机的)定子；11：(发电机的)转子；12a：圆盘状板；12：轮毂轴的延长件；22：转向节；23：轮毂轴；28：轮毂；28a：轮毂法兰；29：轮毂螺栓；30：轮毂螺母；33：辅助发电机；34、35：皮带轮；36：皮带；40：轴承；L：轮辋；T：轮胎。

Claims (1)

1.一种车轴发电机，其具备随着车轮的旋转而旋转的转子和围绕所述转子配置的定子，其特征在于，
具有：所述转子，固定于车轮的轮辐的朝车外侧开放的凹部；及支架构件，一端安装于桥壳或转向节，跨过车轮延伸且在车轮的外表面侧与所述车轮外表面平行地延伸至车轮的中央部，
所述支架构件的另一端侧具备以围绕所述转子的方式配置为环状的定子，
所述支架构件的另一端侧具备以能使所述转子旋转的方式连结所述转子的轴承，
在所述支架构件的与所述车轮相对的面上具有辅助发电机，
与固定于所述轮辐的转子一体设置皮带轮，将皮带架设在所述皮带轮与所述辅助发电机的转子驱动用皮带轮上。
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