CN202737608U

CN202737608U - 花鼓式发电机

Info

Publication number: CN202737608U
Application number: CN 201220412790
Authority: CN
Inventors: 周连明
Original assignee: NANTONG WANBAO INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: NANTONG WANBAO INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2012-08-20
Filing date: 2012-08-20
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2022-08-20

Abstract

本实用新型公开了一种花鼓式发电机，包括转子和定子；所述转子包括花鼓壳和固定设置在花鼓壳内的磁石，花鼓壳带动磁石同步转动；所述定子包括心轴和固定安装在心轴上的与磁石相适配的爪极式定子；其特征在于：所述磁石为环状条形的异方钕铁硼磁石。本实用新型用环状条形的异方钕铁硼磁石替代了传统的铁氧磁体异方性磁石，可提升变频马达的效率；可轻易达到十五公里时速下3W/6V的规范；节省定子及线圈导磁材料的费用；可提高骑车人的舒适感；且异方钕铁硼磁条具有一定的弹性，在颠簸的路面上没有破裂的危险，可提高自行车的安全性。

Description

花鼓式发电机

技术领域

本实用新型涉及到一种自行车摩电灯，尤其是一种花鼓式发电机。

背景技术

自行车摩电灯是由轮胎的回转，然后把动力传至摩电灯上的转轮上，再由摩电灯产生能源供给电灯使用的一种装置，早期自行车摩电灯其外观很类似酒瓶。渐渐的，就有各种不同型状及电压和不同瓦特数的摩电灯产生，但基本上的动作原理及构造是不变的。传统摩电灯内部所使用的永久磁石是等方性属烧结铁氧体磁体，或者铝、镍、钴铸造磁石。但九成以上皆用前者，原因是价格便宜，物理特性佳。唯一缺点是磁力特性比后者相差很多差。由于此种方式的摩电灯是利用前轮或后轮轮胎两侧与摩电灯中心轴转子摩擦来带动磁石的转动。此缺点一则为骑自行车者体能负荷增加。二则轮胎易磨损降低轮胎寿命。另外一提的是，此摩电灯产生的电流系交流电，如果因产品故障，或是因人为不小心，多少都会对人身造成伤害，虽然电压很低，但不能说绝对安全。

针对传统式摩电灯的缺点。在1995年左右科学家做了一次重大的改革，在此种自行车的摩电灯我们称为花鼓式发电机，它的好处是比传统式省力，而且可附加煞车盘片。如图1所示，花鼓式发电机装在自行车前轮上，磁石4安装在铝制花鼓轮壳1(Hub)内部成为转子，定子部分3则安装于自行车心轴上。传统式摩电灯转子是靠轮胎外侧磨擦，当轮胎转一圈磨电灯的中心转子可能已转一百圈，所以磁力可不用那么强，而且极数也不用那么多，等方性的铁氧磁体即能满足需求。但花鼓式发电机是装置于自行车的轮轴上，因此其转速与轮胎同步，所以使用磁性材料的特性不能太差，而极数也不可太少，否则发电量太低，达不到设计目标。如果采用粘结钕铁磁石，该尺寸为Φ57xΦ54.6xt22mm，磁石厚度薄容易变形，且不易组立到铝壳内。因此花鼓式发电机目前大都采用注塑磁石的方式为之，也就是在注塑时并加入1.2mm的背铁，且与钕铁硼同时注塑，然而这样的磁石加工费用高。传统的花鼓式发电机还可以使用铁氧磁体异方性磁石，但其缺点明显：1、必需要若干瓦片状(Segment type)磁石组立成环状磁石；2、由于是数片瓦片所组合，所以在加工组立上较为费工，而且内部真圆度较差，必要时可能尚需研磨；3、因是若干瓦片状磁石组成，磁盘与磁盘间会有间隙发生，所以在运转时会有顿转矩（Cogging）现象，用手转动就可感觉没有那么滑顺；4、铁氧磁体制成的磁石仅有1800 Gauss磁力稍嫌不足，必须更改其它部品的材料特性；5、由于烧结的铁氧磁体性脆，在较颠簸的地面可能会碎裂，造成磁石卡死花鼓，自行车就有翻车的顾虑。

此外，现有技术中还存在异方钕铁硼磁石，但现有技术中的异方钕铁硼磁石仅做成瓦型，其不利于在发电机中使用。这里的“异方”是本领域的通用名称，指磁石仅有一个对称面的磁力特别强，其余各对称面的磁力皆与同方性相同。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种发电效率高、成本低、使用寿命长的花鼓式发电机。

为解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案为：一种花鼓式发电机，包括转子和定子；所述转子包括花鼓壳和固定设置在花鼓壳内的磁石，花鼓壳带动磁石同步转动；所述定子包括心轴和固定安装在心轴上的与磁石相适配的爪极式定子；其特征在于：所述磁石为环状条形的异方钕铁硼磁石。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述花鼓壳为铝制锻造轮壳。

本实用新型用环状条形的异方钕铁硼磁石替代了传统磁石，环状条形的异方钕铁硼磁石可一体成型，磁条厚度均匀，且磁石紧密贴附在花鼓的铝壳内，因此可以减小与定子之间的气隙，提升变频马达的效率。可轻易达到十五公里时速下3W/6V的规范，因为磁条材料特性高，虽然每公斤的单价比烧结铁氧体异方性磁石高，但其使用重量仅为烧结铁氧体异方性磁石的1/3，相对成本没有提升，但却节省定子及线圈导磁材料的费用.一体成型式的异方钕铁硼磁条其波形曲线更完美，骑车时不会有一顿一顿的感觉，可提高骑车人的舒适感；且异方钕铁硼磁条具有一定的弹性，在颠簸的路面上没有破裂的危险，可提高自行车的安全性。

附图说明

图1为现有的花鼓式发电机的结构示意图。

图2为本实用新型的结构示意图。

图3为辐射取向的环状条形的异方钕铁硼磁石。

图4为极异方取向的环状条形的异方钕铁硼磁石。

图5为实施例1中环状条形的异方钕铁硼磁条的制造流程图。

图6为图1的A处的局部放大图。

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进一步的阐述。

具体实施方式

实施例1

参见图2，本花鼓式发电机，包括转子和定子；所述转子包括花鼓壳13和固定设置在花鼓壳13内的磁石14，花鼓壳13带动磁石14同步转动；所述定子包括心轴15和固定安装在心轴15上的与磁石14相适配的爪极式定子16；所述磁石14为环状条形的异方钕铁硼磁石，所述花鼓壳13为铝制锻造轮壳。

本花鼓式发电机应用时，所述花鼓壳13固定安装在自行车车轮的辐条上，心轴15固定安装在自行车的前叉上。又由于磁石14固定在花鼓壳13内，爪极式定子16从磁石14中穿过并固定心轴上，心轴15固定在在自行车的前叉上。自行车运动时，辐条带动花鼓壳13转动，花鼓壳13带动磁石14转动，而心轴15和爪极式定子16不转动，在爪极式定子16的内面有一个轴绕式线圈，再由爪极式定子16产生N、S极的磁场，再由磁场对轴绕式线圈产生诱导电压，这样磁石14和爪极式定子16相配合就会相互感应而产生电能。

所述磁石14为环状条形的异方钕铁硼磁石。过去异方钕铁硼磁石仅为瓦型，本发明的异方钕铁硼磁石环状做成环形条形带状，参见图3和图4，它可分为辐射与极异方两种不同取向。

环状条形的异方钕铁硼磁石可一体成型，磁条厚度均匀，且磁石紧密贴附在花鼓的铝壳内，因此可以减小与定子之间的气隙，提升变频马达的效率。可轻易达到十五公里时速下3W/6V的规范.因为磁条材料特性高，虽然每公斤的单价比烧结铁氧体异方性磁石高，但其使用重量仅为烧结铁氧体异方性磁石的1/3，相对成本没有提升，但却节省定子及线圈导磁材料的费用.一体成型式的异方钕铁硼磁条其波形曲线更完美，骑车时不会有一顿一顿的感觉，可提高骑车人的舒适感；且异方钕铁硼磁条具有一定的弹性，在颠簸的路面上没有破裂的危险，可提高自行车的安全性。

本实施例中，参见图5和图6，环状条形的异方钕铁硼磁石的制造方法包括以下步骤：

a、混炼：将质量配比为92%的钕铁硼异方磁粉、6%的氯化聚乙烯、0.9%的硫化剂、0.3%的助硫化剂和0.8%热稳定剂放入混炼机1中进行混炼，混炼的时间为90分钟，混炼的温度控制在70℃以下；

b、批量混合：将两批以上混炼好的磁粉倒入混合桶2内，在混合桶内进行混合, 形成混合磁粉10；

c、螺旋挤出制片及取向：将经过批量混合后的混合磁粉送入螺旋输送机3挤出，形成磁片4，然后通过永久磁石5产生的取向磁场6对磁片4进行取向，在对取向后的磁片4进行脱磁；在挤出的同时使用永久磁石5进行取向，由于取向后的磁片4的表面已经充磁，而后续工艺的工序中，如果磁片4含有磁性，整个工艺就会有问题，尤其是在裁切时更是无法作业。因为裁切工艺一般分为大切及小切，当大切完毕需要小切时，所有磁片4就粘接在一起，后续工序就无法进行。因此，取向后，就必须把磁片4上的磁力消除，即脱磁，本实施例中采用脱磁磁场8进行脱磁。如图2所示，磁束回路12为闭合回路，螺旋输送机的挤出通道为非导磁材质的材料12；

d、滚轮压延：将经过步骤c处理后的磁片4使用延压滚轮7进行延压，同时控制螺旋输送机3的挤出力量，以将磁片4整型成所需的厚度及密度；

e、裁切：将整型后的磁片4片经过裁切机9裁切进行裁切，形成所需的尺寸大小的条带状的异方钕铁硼磁条。

本实施例中，所述硫化剂为过氧化二异丙苯；所述助硫化剂为三烯丙基异腈脲酸酯；所述热稳定剂为氧化镁。

本实施例经过混炼、批量混合、螺旋挤出制片及取向、滚轮压延、裁切等工艺制成异方钕铁硼复合。其中钕铁硼异方磁粉为麦格昆磁公司生产，型号为MQA-38-14，磁粉特性为Br:13.1 KG，iHc:14.0 Oe，(BH)max:38 MGOe。混炼机也成为密炼机，本实施例采用南京凯驰机械有限公司生产的型号为XSN110的混炼机，功率为110KW，每小时产出量可达200公斤。螺旋输送机的作用是把批量磁粉做成磁条，当然由此粉做成磁片的方法很多，由于该工艺必须有取向的步骤，可以通过控制螺旋输送机的挤出力量的大小来调整磁条的密度。而因为磁条的密度与取向率成正比，取向好的磁片最终的密度是在数个滚轮延压的步骤中完成的。所以滚轮延压的工序可以分数段，这样延压滚轮就需要数台。经检测，制得的异方钕铁硼磁条的磁气特性为: 剩磁(Br):7.95~8.25 KG；内禀矫顽力 (iHc):8.2~9.2 Oe；最大磁能积(BH)max:11.7~13.2 MGOe。

Claims

1.一种花鼓式发电机，包括转子和定子；所述转子包括花鼓壳（13）和固定设置在花鼓壳（13）内的磁石（14），花鼓壳（13）带动磁石（14）同步转动；所述定子包括心轴（15）和固定安装在心轴（15）上的与磁石（14）相适配的爪极式定子（16）；其特征在于：所述磁石（14）为环状条形的异方钕铁硼磁石。

2.根据权利要求1所述的花鼓式发电机，其特征在于：所述花鼓壳（13）为铝制锻造轮壳。