CN104691697B - 可控自行车发电装置及发电自行车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种可控自行车发电装置，包括左右花毂内设有至少一组发电机，该发电机包括一个定子和两个转子，每个定子包括由多个线圈环形分布组成的线圈组，该线圈按星形或三角形连接后与控制电路连接，每个转子包括由多个磁铁环形分布组成的磁铁组，两个磁铁组所在的平面与线圈组所在的平面之间设有空气间隙。由于构成定子的线圈组无铁芯，不存在被磁化的铁芯与磁铁组之间转动的阻力，同时线圈组与磁铁组作电磁切割运动未形成闭合回路时，线圈组与磁铁组之间也不存在电磁阻力，因而不增加骑行的负担。当线圈组与控制电路形成回路时，即可输出电能。既可以选择性地发电，又在不发电状态时，不会产生额外的阻力，增加骑行负担，提高骑行的乐趣。

Description

可控自行车发电装置及发电自行车
技术领域
本发明涉及发电技术领域，尤其涉及一种与自动车结合可控制发电装置及发电自行车。
背景技术
自行车是人们最常用的代步工具，而且随着户外运动兴起，越来越多的爱好者将自行车骑行作为旅游、竞技、休闲的方式。
在骑行自行车过程由于受道路上坡和下坡以及刹车等情况，于是出现了了将骑行过程中将骑行的动能转为电能的自行车发电机，在需要使用电能驱动情况下通过存储的电能带动自行车运动，减少人们长时间骑行的疲劳，增加自行车骑行的乐趣。
现有的自行车发电机虽然能够在骑行的过程中进行发电，但由于该发电机处于持续发电状态，即只要自行车运动，就会进行发电，而发电时自行车骑行的负荷增加，直接表现为骑行者需要克服发电时的阻力，当处于上坡道路时骑行者需要更多的力量才能使自行车前进，使得骑行者容易疲劳，降低了骑行的乐趣。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种可控自行车发电装置及发电自行车，该可控自行车发电装置可以避免在上坡道路上增加骑行负担，在骑行负担轻或没有状态时发电储能，更好调节骑行的乐趣。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种可控自行车发电装置，该可控自行车发电装置包括相互配合的左右花毂和与左右花毂转动连接的转轴，在左右花毂内设有至少一发电机，该发电机包括固定在转轴上的一个定子和固定在位于定子两侧的左右花毂的两个转子，每个定子包括由多个线圈环形分布组成的线圈组，该线圈按星形连接或三角形连接后与控制电路连接，每个转子包括由多个磁铁环形分布组成的磁铁组，两个磁铁组所在的平面与线圈组所在的平面之间设有空间气隙。
进一步地说，所述可控自行车发电装置包括位于左右花毂形成的空腔内设有整流电路的控制电路板，该控制电路板通过控制杆与线圈组形成电连通。
进一步地说，该控制电路板为圆形或环形结构。
进一步地说，所述线圈呈等腰三角形或扇形。
进一步地说，所述可控自行车发电装置还包括一个与控制电路板信号连接的重力传感器，当自行车处于下坡状态时，使线圈组与外部电路处于电回路状态，当自行车处于上坡状态时，使线圈组与外部电路处于断开状态。
进一步地说，当发电机为两个及以上时，发电机串联或并联输出。
本发明还提出一种发电自行车，该发电自行车包括车架和与车架固定的前车轮和后车轮，以及自行车发电装置，该自行车发电装置包括相互配合的左右花毂和与左右花毂转动连接的转轴，在左右花毂内设有至少一发电机，该发电机包括固定在转轴上的一个定子和固定在位于定子两侧的左右花毂的两个转子，每个定子包括由多个线圈环形分布组成的线圈组，该线圈按星形连接或三角形连接后与控制电路连接，每个转子包括由多个磁铁环形分布组成的磁铁组，两个磁铁组所在的平面与线圈组所在的平面之间设有空气间隙，当发电机为两个及以上时，发电机串联或并联输出。
进一步地说，所述可控自行车发电装置包括位于空腔内的设有整流电路的控制电路板和控制线圈组与控制电路板电连通的控制杆。
进一步地说，该控制电路板为圆形或环形结构。
进一步地说，所述可控自行车发电装置还包括一个与控制电路板信号连接的重力传感器，当自行车处于下坡状态时，使定子线圈与外部电路处于电回路状态，当自行车处于上坡状态时，使定子线圈与外部电路处于断开状态。
本发明可控自行车发电装置及发电自行车，包括相互配合的左右花毂和与左右花毂转动连接的转轴，左右花毂内设有至少一发电机，该发电机包括固定在转轴上的一个定子和固定在位于定子两侧的左右花毂的两个转子，每个定子包括由多个线圈环形分布组成的线圈组，该线圈按星形连接或三角形连接后与控制电路连接，每个转子包括由多个磁铁环形分布组成的磁铁组，两个磁铁组所在的平面与线圈组所在的平面之间设有空气间隙。由于构成定子的线圈组无铁芯，不存在被磁化的铁芯与磁铁组之间转动的阻力，同时线圈组与磁铁组作电磁切割运动未形成闭合回路时，线圈组与磁铁组之间也不存在电磁阻力，因而不增加骑行的负担。当线圈组与控制电路形成回路时，即可输出电能。既可以选择性地发电，又在不发电状态时，不会产生额外的阻力，增加骑行负担，提高骑行的乐趣。当设有两个及以上发电机时，采用并联或串进行输出，可以保证在相同转速、磁场强度等时能输出更大功率，而不必采用结构复杂和体积较大的加速齿轮组等方式实现更大功率输出，结构紧凑，稳定可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，而描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1是可控自行车发电装置实施例沿转轴方向剖示结构示意图。
图2是图1中A部分结构放大示意图。
图3是线圏组实施例轴向结构示意图。
图4是线圏组实施例轴向结构示意图。
图5是磁铁组实施例轴向结构示意图。
下面结合实施例，并参照附图，对本发明目的的实现、功能特点及优点作进一步说明。
具体实施方式
为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图5所示，本发明提供一种可控自行车发电装置实施例。
该可控自行车发电装置包括：相互配合的左右花毂和与左右花毂转动连接的转轴5，即左花毂2和右花毂1形成的空腔内设有一个发电机，该发电机包括固定在转轴1上的一个定子7和固定在位于定子7两侧的左右花毂的两个转子6，每个定子7包括由多个线圈71环形分布组成的线圈组70，该线圈71按星形连接或三角形连接后与控制电路连接，每个转子6包括由多个磁铁61环形分布组成的磁铁组61，两个磁铁组60所在的平面与线圈组70所在的平面之间分别设有空间气隙。
具体地说，所述左花毂2与右花毂1配合固定形成空腔，所述发电机位于该空腔内。所述转轴5的两端通过螺帽8与左右花毂进行固定，在转轴5与左右花毂接触位置设有减少阻力的轴承4，其该转轴5一端可以采用便于拆卸的偏心锁杆3。所述线圈组70可以是由多个线圈7组成，其数量可以根据需要进行设置，通常线圈数9设置为个，每个线圈7形状大小和圈数相同,可以线圈呈等腰三角形或扇形，这样可以拼接成环形盘状结构。
为了使磁力线更多去穿过线圈组获得更大的输出功率，相邻的线圈组70与磁铁组60空气间隙越小越好。每个线圈71高度相同，即线圈靠近磁铁组60的端面位于同一平面，使线圈组70与磁铁组60之间的间隙均匀，9个线圈71中心对称分为三组，按星形连接或三角形连接后与控制电路连接。每个磁铁组60由12个磁铁61片环形均匀分布形成盘状结构，每个磁铁61的高度相同，即多个磁铁61靠近线圈组60的端面都位于同一平面。所述圈71的数量与磁铁数量之间可以根据需要有一个适当的比例。
所述控制电路包括将发电机输出的电流进行处理的整流电路和稳压电路，还可以包括控制发电控制指令输入的控制杆，该控制电路通过控制杆与线圈组形成电连通，该控制杆采用导线穿过转轴上设置的槽或通孔与控制电路进行信号连接。所述整流电路和稳压电路等组成的控制电路设于控制电路板，该控制电路板设于左右花毂形成的空腔内，该控制电路板设为环形或圆形，将其固定与转轴固定，由于控制电路板为环形或圆形保证左花毂或右花毂受力平衡，不增加骑行的阻力。
在骑行时，由于由线圈组70组成的定子7与由磁铁组60构成的转子6在作电磁切割运动，线圈组上产生电势能，没有产生电流，当线圈组60与控制电路未形成闭合回路时，线圈组60与磁铁组70之间不存在电磁阻力，同时两个磁铁组位于两个线圈组的两侧对称分布，也不存在磁阻力，因而不增加骑行的负担；同时由于构成定子7的线圈组70无铁芯，不存在被磁化的铁芯与磁铁组60之间转动的阻力。当线圈组70与控制电路形成回路时，即可输出电能。既可以选择性地发电，又在不发电状态时，不会产生额外的阻力，不增加骑行负担，提高骑行的乐趣，其结构紧凑，稳定可靠。
具体是否发电由用户进行控制，例如在上坡路段，由于需要用较大的力量，能才使用自行车移动，因而增加一些阻力时，骑行的难度就会增加，此时磁铁组与线圈组之间都不产生额外的阻力。需要发电时，使线圈组与控制电路和控制杆形成电通路，即电回路，当线圈组与永磁铁之间在作电磁切割运动时产生的电能就能输出，此时线圈组与磁铁组之间存在一定的电磁阻力，可以在平直的道路上，增加一点阻力时，不会对骑行造成较大的影响；对下坡路段，这种发电时的阻力可以作为自行车制动力一部分。
为了更好地使发电装置能自动根据需要进行发电。所述可控自行车发电装置不设置有控制杆的情况下可以还包括一个与控制电路信号连接的重力传感器，当自行车处于下坡状态时，重力传感器给控制电路板上的控制电路一个输入信号，控制电路根据该信号控制发电装置，使定子线圈与外部电路处于电回路状态；当自行车处于上坡状态时，使定子线圈与外部电路处于断开状态。
在上述实施例的基础上还提出另一实施例，在左右花毂形成的空腔内平行设有两个或多个所述发电机，其结构与上述结构相同。当设有两个及以上发电机时，采用并联或串连输出，可以保证在相同转速、磁场强度等时能输出更大功率，而不必采用结构复杂和体积较大的加速齿轮组等方式实现更大功率输出，结构紧凑，稳定可靠。
本发明还提出一种发电自行车，该发电自行车包括：车架和与车架固定的前车轮和后车轮，以及自行车发电装置，该可控自行车发电装置采用上述实施例结构，即包括：相互配合的左右花毂和与左右花毂转动连接的转轴5，在左右花毂内设有一组发电机，即左花毂2和右花毂1形成的空腔内设有一个发电机，该发电机包括固定在转轴1上的一个定子7和固定在位于定子7两侧的左右花毂的两个转子6，每个定子7包括由多个线圈71环形分布组成的线圈组70，该线圈71按星形连接或三角形连接后与控制电路连接，每个转子6包括由多个磁铁61环形分布组成的磁铁组61，两个磁铁组60所在的平面与线圈组70所在的平面之间分别设有空间气隙。
具体地说，所述转轴5的两端通过螺帽8与左右花毂进行固定，在转轴5与左右花毂接触位置设有减少阻力的轴承4，其该转轴5一端可以采用便于拆卸的偏心锁杆3。
所述线圈组70可以是由多个线圈7组成，其数量可以根据需要进行设置，通常线圈数9设置为个，每个线圈7形状大小和圈数相同,可以线圈呈等腰三角形或扇形，这样可以拼接成环形盘状结构。为了使磁力线更多去穿过线圈组获得更大的输出功率，相邻的线圈组与磁铁组60间隙越小越好，但不能接触。每个线圈71高度相同，即线圈靠近磁铁组60的端面位于同一平面，使线圈组70与磁铁组60之间的间隙均匀，9个线圈71中心对称分为三组，按星形连接或三角形连接后与控制电路连接。每个磁铁组由12个磁铁61片环形均匀分布形成盘状结构，每个磁铁61的高度相同，即磁铁61靠近线圈组60的端面位于同一平面，所述转子6也可以采用一个环形磁铁。所述左花毂2与右花毂1配合固定形成空腔，所述发电机位于该空腔内。
所述控制电路包括将发电机输出的电流进行处理的整流电路和稳压电路，还可以包括控制发电控制指令输入的控制杆，该采用导线穿过转轴上设置的槽或通孔与控制电路进行信号连接。所述整流电路和稳压电路设于控制电路板，该控制电路板设为环形或圆形，将其固定与转轴固定，由于控制电路板为环形或圆形保证左花毂或右花毂受力平衡，不增加骑行的阻力。
在骑行时，由于由线圈组70组成的定子7与由磁铁组60构成的转子6在作电磁切割运动，线圈组上产生电势能，没有产生电流，当线圈组与控制电路未形成闭合回路时，线圈组与磁铁组之间不存在电磁阻力，同时由于构成定子7的线圈组70无铁芯，不存在被磁化的铁芯与磁铁组60之间转动的阻力，因而不增加骑行的负担。当线圈组与控制电路板形成回路时，即可输出电能。既可以选择性地发电，又在不发电状态时，不会产生额外的阻力，不增加骑行负担，提高骑行的乐趣。当设有两个及以上发电机时，串联或关联输出，可以保证在相同转速、磁场强度等时能输出更大功率，而不必采用结构复杂和体积较大的加速齿轮组等方式实现更大功率输出，结构紧凑，稳定可靠。
由于用户根据实际需要选择自行车发电，同时在自行车不发电状态时，发电装置不会产生额外的阻力，增加骑行负担，提高骑行的乐趣。
在本实施例中，为了使永磁铁磁力线更多去穿过独立线圈，相邻的独立线圈紧密接触，每个独立线圈呈近似等腰三角形。
为了更好地使发电装置能自动根据需要进行发电。所述可控自行车发电装置还包括一个与控制电路板信号连接的重力传感器，当自行车处于下坡状态时，重力传感器给控制电路板上的控制电路一个输入信号，控制电路根据该信号控制发电装置，使定子线圈与外部电路处于电回路状态；当自行车处于上坡状态时，使定子线圈与外部电路处于断开状态。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.可控自行车发电装置，包括相互配合的左右花毂和与左右花毂转动连接的转轴，其特征在于：左右花毂内设有至少一发电机，该发电机包括固定在转轴上的一个定子和固定在位于定子两侧的左右花毂的两个转子，每个定子包括由多个线圈环形分布组成的线圈组，该线圈按星形或三角形连接后与控制电路连接，每个转子包括由多个磁铁环形分布组成的磁铁组，两个磁铁组所在的平面与线圈组所在的平面之间设有空气间隙，所述可控自行车发电装置还包括位于由左右花毂形成的空腔内设有整流电路的控制电路板，该控制电路板通过控制杆与线圈组形成电连通。
2.根据权利要求1所述的可控自行车发电装置，其特征在于：所述控制电路板为圆形或环形结构。
3.根据权利要求1所述的可控自行车发电装置，其特征在于：所述线圈呈等腰三角形或扇形。
4.根据权利要求1所述的可控自行车发电装置，其特征在于：所述可控自行车发电装置还包括一个与控制电路板信号连接的重力传感器，当自行车处于下坡状态时，使线圈组与外部电路处于电回路状态，当自行车处于上坡状态时，使线圈组与外部电路处于断开状态。
5.根据权利要求1或4所述的可控自行车发电装置，其特征在于：当发电机为两个以上时，发电机串联或并联输出。
6.发电自行车，包括车架和与车架固定的前车轮和后车轮，以及自行车发电装置，该自行车发电装置包括相互配合的左右花毂和与左右花毂转动连接的转轴，其特征在于：左右花毂内设有至少一发电机，该发电机包括固定在转轴上的一个定子和固定在位于定子两侧的左右花毂的两个转子，每个定子包括由多个线圈环形分布组成的线圈组，该线圈按星形或三角形连接后与控制电路连接，每个转子包括由多个磁铁环形分布组成的磁铁组，两个磁铁组所在的平面与线圈组所在的平面之间设有空气间隙，当发电机为两个以上时，发电机串联或并联输出，所述发电自行车还包括位于左右花毂形成的空腔内设有整流电路的控制电路板，该控制电路板通过控制杆与线圈组形成电连通。
7.根据权利要求6所述的发电自行车，其特征在于：所述控制电路板为圆形或环形结构。
8.根据权利要求6所述的发电自行车，其特征在于：所述发电自行车还包括一个与控制电路板信号连接的重力传感器，当自行车处于下坡状态时，使定子线圈与外部电路处于电回路状态，当自行车处于上坡状态时，使定子线圈与外部电路处于断开状态。
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