CN1393978A - 自行车用轮毂发电机 - Google Patents

Abstract

一种自行车用轮毂发电机，辐条(1)、(2)与法兰盘(3)、轮毂外壳(4)连接。右侧轴承(6)被压入法兰盘(3)的中心凹部，并被夹持在固定着非磁性的轴承套管(10)的非磁性的轮毂轴(11)上，且紧固于前叉(25)上。左侧的轴承(6)在铁板的圆形盖(23)的中心凹部、与非磁性的轴承套管(20)内接并被压入固定；在非磁性轮毂轴(11)上，固定着缠绕在绕线轴(16)上的线圈(17)以及定子铁心(13)、(14)、(15)，以此构成轮毂发电机固定侧的定子。另外，在轮毂外壳(4)和盖(23)侧，有轮毂发电机旋转侧的转子，在轮毂外壳(4)的内侧固定着磁铁(7)，铁制的轮毂外壳(4)兼用于构成磁铁磁路的轭铁。

Description

自行车用轮毂发电机

技术领域

本发明涉及一种作为自行车用发电机的自行车用轮毂发电机。

背景技术

图6是表示装配了自行车发电用轮毂发电机的自行车前轮部分的放大图。可把轮毂发电机30装配在自行车的前轮部分和后轮部分。这里表示把轮毂发电机30装配在前轮侧的例子。这种自行车，是在支撑前轮自由旋转的轮毂轴11上装入轮毂发电机30，并且轮毂轴11被装在前叉25上，为配备在前轮旁边的前灯31和配备在后轮的尾灯(未图示)等提供电力。前叉25由主体车架34支撑，车把32、前筐33安装在前叉25的上端。

以前的自行车发电用轮毂发电机，一般情况下是使用非磁性的铝合金形成其轮毂体的。下面，图7表示了用铝合金形成的轮毂体的轮毂发电机。

图7为发电用轮毂发电机的主视图的剖面图，轮毂发电机的轮毂外壳4由铝合金形成，在其内侧设置有环状轭铁5。与前轮轮胎的车圈连接的右侧辐条1，和作为轮毂外壳4一部分的铝制的圆形法兰盘3连接；左侧辐条2也与作为轮毂外壳4一部分的铝制的圆形法兰盘3连接。然后再用铝制的盖23堵在轮毂外壳4的左侧开口部。

将各个轴承6压入轮毂外壳4和盖23的各个中心凹部，并且将轴承套管20固定在轮毂轴11上、将轴承套管10固定在轮毂轴11上，使得左右的轴承6不会从轮毂轴11脱出。另外，把轭铁5和磁铁7固定配置在轮毂外壳4的内表面上，构成轮毂发电机旋转侧的转子。

将缠绕在轮毂发电机固定侧定子绕线轴上的线圈17、铁制的左右一对定子铁心13、14以及以磁性相结合在该铁心13、14的中央部分的定子铁心15固定在轮毂轴11的外表面上。通过设有垫圈和获取轮毂发电机输出力的端子21的绝缘性端子板，用轮毂螺母12把轮毂发电机左侧的轴承6夹在盖23的中心凹部，并且轮毂轴11的左侧用轮毂螺母26固定在前叉25上。另外，以通过垫圈和护罩9、把螺母26拧紧在前叉25上的方式，将右侧的轮毂发电机的轴承6固定在轮毂外壳4的中心凹部。

这样，轮毂发电机，通过行车车轮的旋转，固定着磁铁7的轮毂外壳4也旋转，并且根据磁铁7的磁场与固定的绕线轴上的线圈17之间的电磁感应作用而发电。因轮毂外壳4是铝制的，所以这时的磁路以磁铁7、环状轭铁5、线圈17以及定子铁心13、14、15构成，如箭头所示的那样通过磁通量。

这样构成的轮毂发电机，因轮毂外壳4由非磁性的铝合金形成，因此虽然可以抑制磁铁泄漏磁通量，能够防止降低发电电压，但是铝合金价格高，有无法实现降低成本的问题。另外，因铝合金较铁等强度低，所以有必要增加其厚度，还存在实现小型化的问题。

在这里，用铁制成的轮毂发电机外壳4、使构成磁路的磁性轭铁部分与作为磁性体的铁制的轮毂外壳共用化，这样，与铝合金制的相比，可将铝合金厚度的部分小型化，而且由于铁比铝合金价格低，因此可开发能够降低那部分的成本的发电机。

下面，以图8的发电用轮毂发电机主视图的剖面图说明用铁形成的轮毂发电机外壳4的例子。图中与图7的相同部件标有相同的符号。与自行车前轮轮胎的车圈连接的右侧辐条1，与用铁板以冲压加工成形的圆形法兰盘3连接，左侧辐条2与用冲压将铁板经多次深加工成形的轮毂外壳4连接。

右侧的轴承6被压入法兰盘3的中心凹部，并且把该轴承6用法兰盘3和轮毂外壳4夹持且用铆钉8固定，这样使得轴承6不能从轮毂外壳4脱出。另外，轴承6不能从固定着轴承套管10的轮毂轴11脱出；轮毂轴11右侧，通过兼用作垫圈的轴承套管10以及螺母12，用轮毂螺母26拧紧固定在前叉25上。

将左侧轴承6压入固定在把铁板用冲压加工成形的圆形盖23的中心凹部，并与轴承套管20内接。把盖23的周边部压入并固定在轮毂外壳4中，将轮毂轴11的左侧，通过垫圈和设有获取轮毂发电机的输出力的端子21的绝缘性端子板以及轮毂螺母12，用轮毂螺母26固定在前叉25上。

在轮毂轴11上，固定着缠绕在绕线轴上的线圈17、铁制的左右一对定子铁心13、14以及与该铁心13、14的中央部分以磁性相结合的定子铁心15，这样构成轮毂发电机固定侧的定子。另外，在轮毂外壳4和盖23侧有轮毂发电机旋转侧的转子，在轮毂外壳4的内侧，例如把7个磁极的磁铁7分割成4个并固定，铁制的轮毂外壳4兼用于构成磁铁磁路的轭铁。

轮毂发电机，通过行车车轮的旋转，固定着磁铁7的轮毂外壳4也旋转，通过磁铁7的磁场与缠绕在固定侧定子的绕线轴上的线圈17的电磁感应作用进行发电。此时的磁路由线圈17、定子铁心13、14、15、磁铁7以及铁制的轮毂外壳4构成。

因此，通过由铁经冲压加工制造的轮毂外壳4，已经不需要以前用铝合金成形的轮毂外壳中的必需的轭铁，可以降低那部分的材料费用以及工时。另外，与铝壳相比，皆不需成形后的切削、研磨加工，具有能够大幅削减制造工序和材料费的优点。

然而，铁是磁性体，在把轮毂整体作成铁制的情况下，从磁铁7流向定子铁心13、14、15的磁通量与通常磁路不同，由于通过磁铁7、轮毂外壳4、右左轴承6、轴承套管10、轴承套管20和轮毂轴11，流向定子铁心13、14的泄漏磁通量而产生磁路环线，据此，流向通常磁路的磁通量降低，成为发电电压低的原因。

以前的自行车用轮毂发电机，为抑制磁铁的泄漏磁通量、防止发电电压低，在磁铁周围的轮毂体使用铝合金，但价格昂贵，同时由于铝合金壁厚的影响，存在实现小型化的问题。为解决这个问题，在把轮毂体全部制成铁的情况下，存在发生泄漏磁通量、发电电压低的另外的问题。

在此，本发明的目的在于提供一种自行车用轮毂发电机，将轮毂体作成铁制的，并将构成磁路的磁性轭铁部分以作为磁性体的铁制轮毂体共用，抑制泄漏磁通量发生、防止发电电压降低，并可实现降低成本和小型化。

发明内容

为解决上述问题，本发明之1的自行车轮毂发电机，是在轮毂体的内侧配置有磁铁，在轮毂轴上具有：将面向该磁铁磁极的多个极片设置在圆周上的定子铁心，和在定子铁心之间配置的缠绕在绕线轴上的线圈的自行车用轮毂发电机；由轮毂发电机的盖、轮毂外壳、法兰盘构成的轮毂体用铁形成，将用于发电的通常磁路以外的部件使用非磁性材料。

本发明之2自行车用轮毂发电机，是在轮毂体的内侧配置有磁铁，在轮毂轴上具有：将面向该磁铁磁极的多个极片设置在圆周上的定子铁心，和在定子铁心之间配置的缠绕在绕线轴上的线圈的自行车用轮毂发电机；构成轮毂发电机的盖、轮毂外壳、法兰盘的轮毂体用铁形成，将用于发电的通常磁路以外的轮毂轴或轮毂轴两侧的轴承部分使用非磁性材料。

本发明之3自行车用轮毂发电机，是在轮毂体的内侧配置有磁铁，在轮毂轴上具有：将面向该磁铁磁极的多个极片设置在圆周上的定子铁心，和在定子铁心之间配置的缠绕在绕线轴上的线圈的自行车用轮毂发电机；构成轮毂发电机的盖、轮毂外壳、法兰盘的轮毂体用铁形成，将用于发电的通常磁路以外的轮毂轴或轮毂轴两侧的轴承部分的轴承套管当中至少有一个使用非磁性材料。

这样，把轮毂体作成铁制的，由于构成磁路的磁性轭铁部分用为磁性体的铁制轮毂体共用，因而制作简单，能够抑制向用于发电的通常磁路以外的磁路泄漏磁通量的发生，防止降低发电电压，并能够实现降低成本和小型化。

附图说明

图1为本发明的自行车轮毂发电机的实施例。

图2为本发明的轮毂发电机固定侧的定子构成和组装图。

图3为本发明的轮毂发电机旋转侧的转子构成图。

图4为轮毂发电机的固定侧定子和旋转侧的转子组装状态图。

图5为本发明的轮毂发电机的外观图。

图6为装有轮毂发电机的自行车前轮部分的放大图。

图7为用铝合金形成的以前轮毂发电机的主视图的剖面图。

图8为用铁形成的轮毂体的以前的轮毂发电机的主视图的剖面图。

图中：1、2-辐条，3-法兰盘，4-轮毂外壳，6-轴承，7-磁铁，8-铆钉，10、20-轴承套管，11-轮毂轴，12、26、27-轮毂螺母，13、14、15-定子铁心，16-绕线轴，17-线圈，21-端子，23-盖，24、28-端子罩，25-前叉，30-轮毂发电机，31-前灯，32-车把，33-前车筐，34-车架。

具体实施方式

下面，对本发明的自行车用轮毂发电机的实施例，根据附图进行说明。对于图1与图8中实质相同的部件标有同样符号。与自行车前轮轮胎的车圈连接的右侧辐条1与用铁板冲压加工成形的圆形法兰盘3连接；左侧幅条2与把铁板用冲压机经多次深冲压加工成形的轮毂外壳4连接。

通过将右侧的轴承6压入法兰盘3的中心凹部并且该轴承6被法兰盘3和轮毂外壳4夹持用铆钉8固定，而不会使轴承6从轮毂外壳4脱出。另外，轴承6也不会从固定着非磁性轴承套管10的非磁性轮毂轴11脱出，并且轮毂轴11的右侧，通过兼用作垫圈的非磁性轴承套管10以及轮毂螺母12，用轮毂螺母26固定在前叉25上。

将左侧轴承6压入固定在将铁板用冲压加工成形为圆形的盖23的中心凹部，并与非磁性轴承套管20内接。把盖23的周边部压入并固定在轮毂外壳4中，将通过垫圈和设有获取出轮毂发电机的输出力的端子21的绝缘端子板以及轮毂螺母12，用轮毂螺母26把轮毂轴11的左侧固定在前叉25上。

缠绕在绕线轴16上的线圈17、铁制的左右一对定子铁心13、14以及以磁力方式与该铁心13、14的中央部分结合的定子铁心15被固定在非磁性的轮毂轴11上，以此构成轮毂发电机固定侧的定子。另外，在轮毂外壳4和盖23侧，有轮毂发电机旋转侧的转子，例如把7个磁极的磁铁7进行4分割并固定在轮毂外壳4的内侧，铁制的轮毂外壳4兼用作构成磁铁7磁路的轭铁。定子铁心周围设置的多个磁极片，面对磁铁7的磁极而配置。

具有这种结构的轮毂发电机，通过行车车轮的旋转，固定着磁铁7的轮毂外壳4也旋转，由于磁铁7的磁场与卷绕在固定侧定子绕线轴16上的线圈17之间的电磁感应作用而进行发电。此时的磁路由线圈17、定子铁心13、14、15、磁铁7以及铁制轮毂外壳4构成。

图2为轮毂发电机的固定侧定子的结构和组装图。在图中，缠绕在绕线轴16上的线圈17以及定子铁心13、14、15，用轮毂螺母27将其一端固定在非磁性的轮毂轴11上。

将非磁性的轴承套管20固定在其另一端的非磁性的轮毂轴11上，把配置在将铁板冲压加工成形为圆形盖23的中心凹部的轴承6，与非磁性的轴承套管20内接并插入，通过衬垫18和套管19，将获取轮毂发电机输出力的端子21用端子罩24、28夹紧固定，用垫圈22和轮毂螺母12紧固固定，构成固定侧的定子。

图3是表示轮毂发电机旋转侧的转子的结构图，图3(A)是俯视图，图3(B)是侧剖面图。在轮毂外壳4内侧，如将7个磁极的磁铁7进行4分割并固定，把面向定子的磁铁沿圆周方向以N极和S极相互交错地排列构成。铁制轮毂外壳4兼用于构成磁铁7磁路的轭铁。

图4表示这种结构的轮毂发电机的固定侧的定子和旋转侧的转子的组装状态。将在图2中组装的固定侧定子插入图3中的旋转侧的转子的轮毂外壳4中，盖23的周边部被压入并固定在轮毂外壳4中。另外，通过非磁性的轴承套管10，用螺母12紧固在轮毂轴11的前端。图5表示这样构成的轮毂发电机的外观。

这样构成的轮毂发电机，通过行车车轮的旋转，固定着磁铁7的轮毂外壳4也旋转，由于磁铁7的磁场与卷绕在固定侧定子的绕线轴16上的线圈17之间的电磁感应作用而进行发电。此时的磁路以线圈17、定子铁心13、14、15、磁铁7以及铁制的轮毂外壳4构成。

虽然铁是磁性体，但因轴承套管10、轴承套管20、轮毂轴11都是由非磁性体形成的，所以即使把轮毂外壳4、盖23和法兰盘3制成铁的，也与通常磁路不同，能够防止穿过磁铁7、轮毂外壳4、右左轴承6、轴承套管10、轴承套管20、轮毂轴11向定子铁心13、14流动的泄漏磁通量而形成的磁环路。

因此，通过经铁冲压加工制造的轮毂外壳4，已经不需要以前的用铝合金成形的轮毂外壳所必需的轭铁，可以降低那部分的材料费用以及组装工时。另外，与铝壳相比，皆不需成形后的切削、研磨加工，具有能够大幅削减制造工序和材料费的优点，同时又能够防止在轮毂体整体由铁制成而发生的不适，即，防止在通常磁路以外形成的磁路，防止在通常磁路流动的磁通量降低，还能够防止发电电压降低。

在上述实施例中，把以非磁性体形成的部件作为轴承套管10、轴承套管20、轮毂轴11的所有部件都用非磁性体形成的结构进行了说明，但应客户要求的发电电压，没有必要将所有部件都用非磁性体形成，只用非磁性形成一部分部件也可以。

正如以上所述，本发明的自行车用轮毂发电机，通过把轮毂体制成铁的以及经铁冲压加工制造轮毂壳体，将构成磁路的磁铁的轭铁部分，用磁性体的铁制轮毂体共用而使制作简单，已不需要以前用铝合金形成的轮毂外壳所必须的轭铁，可降低那部分的材料费以及组装工时。另外，与铝壳相比皆不需成形后的切削、研磨加工，具备能够大幅削减制造工序和材料费的优点。

另外，将整个轮毂体制成铁制的情况下会发生的不适，即，因对用于发电的通常磁路以外部件使用非磁性体作为材料，可防止形成不需要的磁路，抑制泄漏磁通量发生，防止降低发电电压并能实现降低成本和小型化。

Claims (3)

1.一种自行车用轮毂发电机，在轮毂体的内侧配置有磁铁，在轮毂轴上具有：将面向该磁铁磁极的多个极片设置在圆周上的定子铁心，和在定子铁心之间配置的缠绕在绕线轴上的线圈；其特征在于：

由轮毂发电机的盖、轮毂外壳、法兰盘构成的轮毂体用铁形成，而用于发电的通常磁路以外的部件使用非磁性材料。

2.根据权利要求1所述的自行车用轮毂发电机，其特征在于：通常的磁路以外的部件，是轮毂轴或轮毂轴两侧的轴承部分。

3.根据权利要求2所述的自行车用轮毂发电机，其特征在于：所述轴承部分分别具有轴承套管，并且该各轴承套管或所述轮毂轴中的至少一个使用非磁性材料。

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