CN105305754A - 一种基于电磁感应原理的自行车无摩擦发电装置 - Google Patents

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李云海
张钒君
欧华景
郑立欣
罗玉浩
刘浩斌
郑神安
黄金
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Abstract

本发明提供了一种基于电磁感应原理的自行车无摩擦发电装置，包括磁铁固定模块和与磁铁固定模块配合的发电模块，其中磁铁固定模块包括由里向外依次设置且固定在车轮辐条外侧与自行车后轮同轴转动的圆环形磁铁固定盘和圆环形密封盘，在磁铁固定盘上与密封盘配合的一侧开有多个磁铁固定凹槽，强磁铁镶嵌在磁铁固定凹槽里；发电模块包括漆包线圈、圆柱磁环和圆柱盒子，漆包线圈绕在圆柱磁环上，绕有漆包线圈的圆柱磁环固定在圆柱盒子内，圆柱盒子通过固定架安装在自行车后轮车架上。本发明具有结构简单、紧凑，安装方便，寿命长，成本低廉，可调节等优点。

Description

一种基于电磁感应原理的自行车无摩擦发电装置
技术领域
本发明涉及一种基于电磁感应原理的自行车无摩擦发电装置，主要涉及一种利用电磁感应原理将自行车骑行时动能转化为电能的自行车无摩擦发电装置。
背景技术
随着当今交通拥堵情况日益加重，以及人们对环保和健康的逐步重视，人们开始越来越青睐于骑自行车出行。但是现有自行车发电方式的发电量无法满足人们在骑行过程中的用电需求，并且现有的自行车发电方式存在着发电方式单一、阻力大的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于电磁感应原理的自行车无摩擦发电装置，它可减少自行车发电对骑行造成的阻力，提高自行车发电装置的安装简易性、发电量与可拆卸性，扩大适用范围。
本发明提供的一种基于电磁感应原理的自行车无摩擦发电装置，包括磁铁固定模块和与磁铁固定模块配合的发电模块，其中磁铁固定模块包括由里向外依次设置且固定在车轮辐条外侧与自行车后轮同轴转动的圆环形磁铁固定盘和圆环形密封盘，在磁铁固定盘上与密封盘配合的一侧开有多个磁铁固定凹槽，强磁铁镶嵌在磁铁固定凹槽里；发电模块包括漆包线圈、圆柱磁环和圆柱盒子，漆包线圈绕在圆柱磁环上，绕有漆包线圈的圆柱磁环固定在圆柱盒子内，圆柱盒子通过固定架安装在自行车后轮车架上。
上述中，磁铁固定盘镶嵌有强磁铁的一侧开有4个均布的定位凹槽，密封盘的一侧上开有4个与定位凹槽配合的定位凸台。
上述中，磁铁固定凹槽有同心设置的内外两圈，每圈有28个，每圈的磁铁固定凹槽呈射线状布设，且两圈之间对应的磁铁固定凹槽位于同一射线上，形成双圈同心圆排列。
上述中，两圈之间位于同一射线上的2个磁铁固定凹槽内的强磁铁磁极方向相同，同一圈上相邻磁铁固定凹槽内的强磁铁磁极方向相反。
上述中，在密封盘对应定位凸台位置开有弧形沉头通孔，在磁铁固定盘对应定位凹槽位置开有弧形通孔，在车轮辐条的内侧对应相邻两弧形通孔的位置分别设置一长条形连接件，长条形连接件的两端分别开有连接通孔，通过沉头螺栓和螺母将密封盘、磁铁固定盘和长条形连接件夹紧固定在车轮辐条上。
上述中，磁铁固定盘由沿两相对的定位凹槽位置处分割开的两个半圆环组成。
上述中，圆柱磁环的外径等于磁铁固定盘上内外两圈磁铁固定凹槽中心位置所形成的同心圆的半径之差。
上述中，漆包线圈的轴心线垂直于密封盘外表面所在平面，且与内外两圈磁铁固定凹槽中心位置所形成的同心圆的中间圆相交。
本发明的有益效果是：基于电磁感应原理的自行车无摩擦发电装置结构设计可安装到常规的自行车后轮和后车架上，并且无需改变山地自行车的原有结构，安装简易，可拆卸性强，通过MAXWELL分析与实验论证，同一圈圆弧相邻两个磁铁固定槽内磁铁同极相对摆放，槽间距为10mm，令线圈切割路径的磁场最强，发电量达到最大；相对于传统的自行车发电，本发明有以下优点：1、基于电磁感应原理的自行车无摩擦发电装置无需改变自行车原有的结构，安装简易，可拆卸性强，适用范围广；2、基于电磁感应原理的山地自行车避震发电装置不同于传统的花鼓自行车发电装置，增加和改善了自行车的发电方式；3、基于电磁感应原理的自行车无摩擦发电装置的发电方式不同于传统的自行车花鼓发电方式，解决现有的花鼓发电机阻力大的缺点；4、基于电磁感应原理的自行车无摩擦发电装置的不同于传统的自行车花鼓发电装置，其需要的原材料及组装配件成本非常低廉。
附图说明
图1是本发明的总安装立体图。
图2是本发明的磁铁固定模块的立体图。
图3是本明的发电模块的立体图。
图4是本发明的发电模块全剖状态下的立体图。
具体实施方式
参照图1，本发明提供的一种基于电磁感应原理的自行车无摩擦发电装置，包括磁铁固定模块和与磁铁固定模块配合的发电模块6，其中磁铁固定模块包括由里向外依次设置且固定在车轮辐条5外侧与自行车后轮同轴转动的圆环形磁铁固定盘3和圆环形密封盘2。
如图2所示，在磁铁固定盘3上与密封盘2配合的一侧开有磁铁固定凹槽，强磁铁8镶嵌在磁铁固定凹槽里，磁铁固定凹槽有同心设置的内外两圈，每圈有28个，每个磁铁固定凹槽长为20mm、宽为18mm、高为3mm，同一圈相邻的磁体固定槽的间距为10mm，每圈的磁铁固定凹槽呈射线状布设，且两圈之间对应的磁铁固定凹槽位于同一射线上，形成双圈同心圆排列，两圈之间位于同一射线上的2个磁铁固定凹槽内的强磁铁磁极方向相同，同一圈上相邻磁铁固定凹槽内的强磁铁磁极方向相反。在磁铁固定盘3镶嵌有强磁铁8的一侧开有4个均布的定位凹槽9，密封盘2的一侧上开有4个与定位凹槽9配合的定位凸台11。
如图2所示，在密封盘2对应定位凸台11位置开有弧形沉头通孔13，在磁铁固定盘3对应定位凹槽9位置开有弧形通孔10，在车轮辐条5的内侧对应相邻两弧形通孔10的位置分别设置一长条形连接件4，长条形连接件4的两端分别开有连接通孔，通过沉头螺栓12和螺母将密封盘2、磁铁固定盘3和长条形连接件4夹紧固定在车轮辐条5上。密封盘2可隔绝外界环境的尘土、水、泥沙等污染物进入磁铁固定盘3内，且可防止磁铁固定盘3内的强磁铁8因自行车骑行颠簸而脱落。
如图2所示，磁铁固定盘3由沿两相对的定位凹槽9位置处分割开的两个半圆环组成，磁铁固定盘3由亚克力板加工而成，重量较轻且成本低廉。
如图1、图3和图4所示，发电模块6包括漆包线圈15、圆柱磁环16和圆柱盒子14，漆包线圈15绕在圆柱磁环16上，圆柱磁环16的外径等于磁铁固定盘3上内外两圈磁铁固定凹槽中心位置所形成的同心圆的半径之差，此为切割磁感线的最大切割面积。漆包线圈15的轴心线垂直于密封盘2外表面所在平面，且与内外两圈磁铁固定凹槽中心位置所形成的同心圆的中间圆相交，绕有漆包线圈15的圆柱磁环16固定在圆柱盒子14内，圆柱盒子14通过固定架7安装在自行车后轮车架1上。圆柱盒子14开有两小孔，漆包线圈15的两引线透过两小孔与外部储能系统连接，圆柱盒子14能防止外界环境的尘土、水、泥沙等污染物进入漆包线圈15中。
在本发明中，在密封盘2对应定位凸台11位置开有弧形沉头通孔13，令螺栓上端面低于密封盘外表面，从而线圈不必避让螺栓，更加靠近强磁铁8，提高发电量。
在本发明中，自行车后轮转动带动车轮辐条5上的磁铁固定盘3转动，磁铁固定盘3内的强磁铁8与漆包线圈15发生了相对运动，漆包线圈的磁通量发生改变从而产生电流，将自行车骑行时的动能转化为电能。漆包线圈15的轴心线垂直于密封盘2外表面所在平面，且与内外两圈磁铁固定凹槽中心位置所形成的同心圆的中间圆相交，令有效切割磁感线面积达到最大，发电量达到最理想状态。

Claims (8)

1.一种基于电磁感应原理的自行车无摩擦发电装置，其特征在于，包括磁铁固定模块和与磁铁固定模块配合的发电模块，其中磁铁固定模块包括由里向外依次设置且固定在车轮辐条外侧与自行车后轮同轴转动的圆环形磁铁固定盘和圆环形密封盘，在磁铁固定盘上与密封盘配合的一侧开有多个磁铁固定凹槽，强磁铁镶嵌在磁铁固定凹槽里；发电模块包括漆包线圈、圆柱磁环和圆柱盒子，漆包线圈绕在圆柱磁环上，绕有漆包线圈的圆柱磁环固定在圆柱盒子内，圆柱盒子通过固定架安装在自行车后轮车架上。
2.根据权利要求1所述的一种基于电磁感应原理的自行车无摩擦发电装置，其特征在于，磁铁固定盘镶嵌有强磁铁的一侧开有4个均布的定位凹槽，密封盘的一侧上开有4个与定位凹槽配合的定位凸台。
3.根据权利要求1所述的一种基于电磁感应原理的自行车无摩擦发电装置，其特征在于，磁铁固定凹槽有同心设置的内外两圈，每圈有28个，每圈的磁铁固定凹槽呈射线状布设，且两圈之间对应的磁铁固定凹槽位于同一射线上，形成双圈同心圆排列。
4.根据权利要求3所述的一种基于电磁感应原理的自行车无摩擦发电装置，其特征在于，两圈之间位于同一射线上的2个磁铁固定凹槽内的强磁铁磁极方向相同，同一圈上相邻磁铁固定凹槽内的强磁铁磁极方向相反。
5.根据权利要求2所述的一种基于电磁感应原理的自行车无摩擦发电装置，其特征在于，在密封盘对应定位凸台位置开有弧形沉头通孔，在磁铁固定盘对应定位凹槽位置开有弧形通孔，在车轮辐条的内侧对应相邻两弧形通孔的位置分别设置一长条形连接件，长条形连接件的两端分别开有连接通孔，通过沉头螺栓和螺母将密封盘、磁铁固定盘和长条形连接件夹紧固定在车轮辐条上。
6.根据权利要求5所述的一种基于电磁感应原理的自行车无摩擦发电装置，其特征在于，磁铁固定盘由沿两相对的定位凹槽位置处分割开的两个半圆环组成。
7.根据权利要求4所述的一种基于电磁感应原理的自行车无摩擦发电装置，其特征在于，圆柱磁环的外径等于磁铁固定盘上内外两圈磁铁固定凹槽中心位置所形成的同心圆的半径之差。
8.根据权利要求7所述的一种基于电磁感应原理的自行车无摩擦发电装置，其特征在于，漆包线圈的轴心线垂直于密封盘外表面所在平面，且与内外两圈磁铁固定凹槽中心位置所形成的同心圆的中间圆相交。
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