CN105034819A - 刹车制动调节发电的自行车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自行车，为解决现有自行车自发电装置发电不可调节的缺点，本发明公开一种自行车，包括车架、安装在车架上的车轮总成、发电装置、控制装置、蓄电装置、刹车装置和刹车力度传感器，发电装置的永磁体和感应线圈组件分别固定在车架和车轮总成上，车轮总成相对车架转动时，永磁体与感应线圈组件相互感应产生电力，发电装置经控制装置与蓄电装置连接；刹车力度传感器安装在刹车装置上与控制装置连接并向控制装置发送刹车力度信号；控制装置根据接受到的刹车力度信号改变发电装置输出端的负载。本发明中，发电装置的输出功率随着刹车状态的不同自动调节，发电装置可以辅助刹车制动减速，在轻微减速时可通过增加发电装置的负荷来实现。

Description

刹车制动调节发电的自行车

技术领域

本发明涉及一种自行车，更具体地说，涉及一种根据刹车制动调节发电能力的刹车制动调节发电的自行车。

背景技术

自行车是民众日常的交通工具，同时也是一种用的健身工具。随着智能设备的增多，越来越多的智能能设备也在自行车上得到应用，再加上自行车上常用的照明设备的用量，自行车上的自发电设备也就显得越来越重要。在现有的自行车发电装置主要有两种，其中一种是在车架上安装的独立小型发电机，该发电机的转子转轴上具有摩擦轮，该摩擦轮与自行车的轮胎接触，自行车行走时轮胎带动摩擦轮转动，从而带动转子转动，产生电力。这种结构的发电装置的缺点是依靠摩擦轮与轮胎的摩擦而带动发电机转动，容易造成轮胎磨损，且摩擦力有限，发电机转子的转速有限，发电能力比较弱。另一种是将发电机安装在自行车的轮毂中，转子与轮毂固定连接，定子与轮轴固定连接，转子相对定子转动而产生电力，在该技术方案中，转子的直径较小、且转子的转速与车轮相同，转速较低，因此这种发电装置的发电效率也比较低下。

基于目前的发电自行车发电装置，转子的转速与车轮的转速相通，发电装置的发电量取决于车轮的转速，不可进行调节。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有自行车自发电装置发电不可调节的缺点，而提供一种根据刹车制动调节发电能力的刹车制动调节发电的自行车。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：构造一种刹车制动调节发电的自行车，包括车架、安装在车架上的车轮总成、发电装置、控制装置、蓄电装置、刹车装置和刹车力度传感器，发电装置的永磁体和感应线圈组件分别固定在车架和车轮总成上，车轮总成相对车架转动时，永磁体与感应线圈组件相互感应产生电力，其中：发电装置经控制装置与蓄电装置连接；刹车力度传感器安装在刹车装置上且与控制装置连接，并向控制装置发送刹车力度信号；控制装置根据接受到的刹车力度信号改变发电装置输出端的负载。

在本发明中，根据刹车制动的情况，而调节发电装置输出端的负载，当不刹车时，发电装置输出端的负载最小，发电装置发电功率最小或不发电，尽量保持车速；当刹车力度增大时，发电装置输出端的负载逐渐增大，发电功率也逐渐增大，发电功率的增大有助于减速。

在本发明的刹车制动调节发电的自行车中，车轮总成包括安装轮胎的钢圈，发电装置包含至少两个永磁体和至少一个感应线圈组件，永磁体固定连接在钢圈上且绕钢圈周向分布，感应线圈组件固定在车架上，感应线圈组件包括铁芯及缠绕在铁芯上的线圈，永磁体随钢圈转动经过感应线圈组件时永磁体在铁芯内产生变化的磁通；铁芯上变化的磁通在线圈上感应产生电力。永磁体固定在钢圈上，使得在车速一定的情况下，永磁体相对于感应线圈组件具有最大的线速度，从而取得最佳的发电效率。

在本发明的刹车制动调节发电的自行车中，铁芯呈C字状，其开口处两端位于钢圈的两侧，永磁体随钢圈转动到铁芯的开口处时，铁芯的两端与永磁体的两磁极相对。

在本发明的刹车制动调节发电的自行车中，永磁体沿钢圈周向间隔均匀排布，且永磁体的两磁极分别位于钢圈的两侧，相邻的两个永磁体的磁极朝向相反。

在本发明的刹车制动调节发电的自行车中，永磁体嵌入在钢圈内或永磁体固定安装在钢圈的内圆周面上。

在本发明的刹车制动调节发电的自行车中，刹车力度传感器为角度传感器，角度传感器安装在刹车装置的刹车手柄销轴上。

在本发明的刹车制动调节发电的自行车中，永磁体位于钢圈的两侧，位于钢圈同一侧的永磁体的两极朝向相同。

在本发明的刹车制动调节发电的自行车中，蓄电装置为蓄电池。

本发明与现有自行车相比，本发明自行车中的发电装置的发电功率与刹车力度相关联，刹车力度大，发电装置输出端的负载大，发电功率高，刹车力度小时，发电装置输出端的负载小，发电功率小，发电功率的变化与车速变化一致，在减速过程中有能够将更多的动能通过发电装置转化为电能存储起来，而在非刹车制动减速的过程中，发电装置保持最低功率（或者发电功率为零），从而减少动能转化为电能，有利于保持车速，本发明中，发电装置的输出功率随着刹车状态的不同自动调节，发电装置可以辅助刹车制动减速，在轻微减速时可通过增加发电装置的负荷来实现。

附图说明

图1是本发明自行车结构示意图；

图2是本发明自行车中钢圈、轮胎与永磁体组合的结构示意图

图3是本发明自行车中发电装置的结构示意图；

图4是本发明自行车中发电装置的铁芯的结构示意图；

图5是本发明自行车中检测刹车力度的角度传感器安装示意图；

图6是本发明自行车中刹车制动调节发电的控制原理框图。

具体实施方式

下面结合附图说明具体实施方案。

如图1所示，本发明中的自发电自行车的车架包括菱形车架11和转动连接在该菱形车架11前端的前叉12，菱形车架11的后端以及前叉12上各自安装有一个车轮总成，其中前叉12上安装车轮总成为前轮，菱形车架11后端安装的为后轮，菱形车架11下部安装有驱动部，驱动部通过链条32与安装在后轮上的变速装置31与后轮总成连接，驱动后轮转动。车轮总成包括钢圈22、固定安装在钢圈外侧的轮胎21、轮毂，在轮毂中心具有轮轴，轮毂与轮轴之间设置轴承，轮轴两端固定在车架上（菱形车架或前叉），轮毂与钢圈22之间通过辐条23连接。

在本发明中，如图2至图3所示，发电装置包括永磁体41和感应线圈组件两部分，其中永磁体41固定安装在钢圈22上，如图2所示。感应线圈组件固定在车架（菱形车架或前叉）上，永磁体41随钢圈22转动，经过感应线圈组件时，永磁体41的磁场对感应线圈组件作用，在感应线圈组件中产生电能。

如图3、图4所示，永磁体41固定在钢圈22的内圆周面上，永磁体41的两磁极分别位于钢圈22的两侧。感应线圈组件具有C字状的铁芯42，在铁芯上饶有感应线圈43。钢圈22位于C字状铁芯42的缺口内，当钢圈22转动时，永磁体41转动到C字状的铁芯42的缺口处，永磁体41的两极分别与C字状铁芯的两端相对，在线圈43中产生电压。

如图5图6所示，发电装置4和蓄电池63连接在控制装置61上，控制装置61中具有整流电路，整流电路将感应线圈组件产生的交流电力整流为直流电储存到蓄电池63中。控制装置61上还连接有角度传感器62，如图5所示，自行车的把手13上固定安装有刹车手柄安装座14，刹车手柄51通过销轴53可转动安装在刹车手柄安装座14上，刹车手柄51通过刹车线52与车闸连接，在刹车手柄51与销轴53之间安装有角度传感器62，刹车手柄51绕销轴53转动不同的角度，角度传感器62可产生不同的电信号。刹车手柄51没有被转动时，认为没有刹车动作，刹车力度为零，也即此时角度传感器62传送的电信号对应于零刹车力度；当刹车手柄51转动到极限位置时，可以认为此时的刹车力度最大，也即此时角度传感器62传送的电信号对应于最大刹车力度；因此本实施例中的角度传感器62测定的虽然是刹车手柄51转过的角度，不是刹车力度的真实值，但可以与刹车力度的真实值相关联，因此该角度值可以替代刹车力度真实值来作为控制装置61控制发电装置4输出端负荷的输入因子。控制发电装置4输出端的负荷可以通过控制输出端的电流、或功率等来实现，当刹车手柄51未转动时，角度传感器传送的角度值为零，此时控制装置61控制发电装置4输出端的负荷最小（人为设定，例如断开发电装置的输出端，使其输出功率为零，发电装置在此负荷工作下，不会明显影响到车速）；当刹车手柄51转动到一定角度时，将发电装置输出端的负荷增加到最大。鉴于自行车的刹车手柄转动到极限角度时，刹车制动力最大，此时自行车往往很快就停止，速度为零，车轮也停止转动，发电装置也就发不了电，而且由于发电装置输入端的负荷达到最大时，与人和自行车总的动能相比，也只占很小的一部分，因此，在本实施例中，当刹车手柄只转动极限角度的一半、甚至是三分之一的极限角度时，就可以将发电装置输出端的负荷调节到最大，也即轻微刹车时就使得发电装置的发电功率达到最大。

为了增加发电量，在钢圈22上安装有多个永磁体，如图2所示，所有永磁体41绕钢圈的圆周方向均匀间隔排布，且相邻的两个永磁体之间的磁极朝向相反，同时发电装置也可以同时安装多个由C字状铁芯和线圈组成的感应组件，感应组件并联或串联。

在本发明中，永磁体41是安装在钢圈的内圆周面上，在实际制造过程中，永磁体还可以嵌入在钢圈中，永磁体的两极从钢圈的两面伸出即可。

Claims (8)

1.一种刹车制动调节发电的自行车，包括车架、安装在车架上的车轮总成、发电装置、控制装置、蓄电装置、刹车装置和刹车力度传感器，所述发电装置的永磁体和感应线圈组件分别固定在所述车架和车轮总成上，其特征在于：所述发电装置经控制装置与所述蓄电装置连接；所述刹车力度传感器安装在所述刹车装置上且与所述控制装置连接，并向控制装置发送刹车力度信号；所述控制装置根据接受到的刹车力度信号改变所述发电装置输出端的负载。

2.根据权利要求1所述的刹车制动调节发电的自行车，其特征在于所述车轮总成包括安装轮胎的钢圈，所述发电装置包含至少两个永磁体和至少一个感应线圈组件，所述永磁体固定连接在所述钢圈上且绕钢圈周向分布，所述感应线圈组件固定在所述车架上，所述感应线圈组件包括铁芯及缠绕在所述铁芯上的线圈，所述永磁体随钢圈转动经过所述感应线圈组件时所述永磁体在铁芯内产生变化的磁通。

3.根据权利要求2所述的刹车制动调节发电的自行车，其特征在于所述铁芯呈C字状，其开口处两端位于所述钢圈的两侧，所述永磁体随钢圈转动到所述铁芯的开口处时，所述铁芯的两端与所述永磁体的两磁极相对。

4.根据权利要求3所述的刹车制动调节发电的自行车，其特征在于所述永磁体沿所述钢圈周向间隔均匀排布，且永磁体的两磁极分别位于所述钢圈的两侧，相邻的两个永磁体的磁极朝向相反。

5.根据权利要求2所述的刹车制动调节发电的自行车，其特征在于所述永磁体嵌入在所述钢圈内或所述永磁体固定安装在所述钢圈的内圆周面上。

6.根据权利要求1所述的刹车制动调节发电的自行车，其特征在于所述刹车力度传感器为角度传感器，所述角度传感器安装在所述刹车装置的刹车手柄销轴上。

7.根据权利要求2所述的刹车制动调节发电的自行车，其特征在于所述永磁体位于所述钢圈的两侧，位于钢圈同一侧的永磁体的两极朝向相同。

8.根据权利要求1所述的刹车制动调节发电的自行车，其特征在于所述蓄电装置为所述蓄电池。