CN206628962U - 一种自行车用轮毂发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自行车用轮毂发电机，解决了现有的自行车用轮毂发电机两定子轭之间采用圆柱芯轭连接，两定子轭的位置及相互连接效果均不稳定的问题。本装置包括固定在自行车上的轮毂中轴，所述的轮毂中轴上固定有内定子组件，内定子组件外侧设有外转子组件；内定子组件的第一定子磁轭和第二定子磁轭的内边和第二定子磁轭的内边交错设置在骨架的内侧，所述第一定子磁轭内边的端部与第二定子磁轭内边的端部在轴向方向相互交叠，交叠位置的相邻侧面相互抵靠贴合，第一定子磁轭内边和第二定子磁轭内边的其中一个或者多个相邻侧面之间设置有弹性绝缘垫片。本实用新型第一定子磁轭和第二定子磁轭位置稳定，且接触效果良好，发电效率得到更有效的保证。

Description

一种自行车用轮毂发电机

技术领域

本实用新型涉及一种发电装置，尤其涉及一种应用在自行车上的自行车用轮毂发电机。

背景技术

现有的自行车发电轮毂，一般包含：固定于轮毂中轴上的内定子组件和能够相对于轮毂中轴旋转的外毂壳组件。内定子组件配置有轮毂中轴、两定子轭、连接两定子轭的圆柱芯轭、骨架及缠绕线圈；转子外组件配置有毂壳、端盖、壳内环表面配置有永磁体。永磁体中N极和S极均匀间隔分布，并与定子轭分别的对应，前轮的多根辐条固定在毂壳两侧的法兰上。当前轮旋转时，线圈内侧的圆柱芯轭内产生交变磁通，从而在线圈内感应出电流，线圈一端导线引出毂壳外，通过绝缘插口将毂壳旋转时产生的电源输出。

对于该种发电轮毂，基于外形和成本考虑，定子轭基本采用加工性很高的电工纯铁板制造，这将会因发电时产生涡流而降低发电效率。针对该问题，现有技术中有采用多个板状叠层片组成的磁轭来代替电工纯铁板制成的磁轭，它有效地降低了发电时的涡流，提升发电效率。该种叠层磁轭两定子轭和圆柱芯轭之间采用端部抵靠接触，接触形式并不稳定，而且该种固定方式两定子轭的位置在圆周反向容易发生偏移，导致相邻定子轭并非等间距分布，降低发电效率。

发明内容

本实用新型的目的在于解决现有的自行车用轮毂发电机两定子轭之间采用圆柱芯轭连接，两定子轭的位置及相互连接效果均不稳定的问题，提供一种两定子轭侧向抵靠相连，互相支撑的自行车轮毂发电机。

本实用新型解决其技术问题的技术方案是：一种自行车用轮毂发电机，包括固定在自行车上的轮毂中轴，所述的轮毂中轴上固定有内定子组件，内定子组件外侧设有外转子组件，外转子组件与轮毂中轴转动连接，所述的内定子组件包括固定在轮毂中轴上的管状骨架，所述的骨架上绕有环形线圈，所述骨架轴向方向的一端设置有多组第一定子磁轭、另一端设置多组第二定子磁轭，第一定子磁轭和第二定子磁轭数量相同且在圆周方向交替设置，所述的第一定子磁轭和第二定子磁轭均由多层硅钢叠片构成，所述的第一定子磁轭和第二定子磁轭形状相同且为一侧开口的框形，所述的第一定子磁轭和第二定子磁轭开口方向相反并分别从骨架轴向的两端抱夹骨架，所述的第一定子磁轭和第二定子磁轭均包括有内边、外边和连接内边和外边的连接边，所述的第一定子磁轭和第二定子磁轭的外边交错设置在环形线圈的外侧，所述的第一定子磁轭的内边和第二定子磁轭的内边交错设置在骨架的内侧，所述第一定子磁轭内边的端部与第二定子磁轭内边的端部在轴向方向相互交叠，第一定子磁轭内边与第二定子磁轭内边交叠位置的相邻侧面相互抵靠贴合，第一定子磁轭和第二定子磁轭交替设置并环绕骨架首尾相连，第一定子磁轭内边和第二定子磁轭内边的其中一个或者多个相邻侧面之间设置有弹性绝缘垫片。本装置加长了第一定子磁轭内边和第二定子磁轭内边，使两者端部在轴向形成交叠、侧面相互抵靠相连，形成磁路通道。上述结构替换了传统的圆柱芯轭结构，避免了第一定子磁轭内边和第二定子磁轭内边与圆柱芯轭接触不好的问题。利用第一定子磁轭内边和第二定子磁轭内边的侧面相接，还使第一定子磁轭和第二定子磁轭相互支撑，避免位置偏移，导致与永磁体不对齐，影响发电效率。同时，在各第一定子磁轭内边和第二定子磁轭内边的其中一个或者多个相邻侧面上设置弹性绝缘垫片，既打断环向磁通避免涡流，而且提供一定的弹性力，保证第一定子磁轭内边和第二定子磁轭内边交叠位置的接触力。多层硅钢叠片的层数由第一定子磁轭和第二定子磁轭的数量、以及轮毂尺寸决定，多层硅钢叠片的层数可以调节第一定子磁轭和第二定子磁轭的厚度，保证第一定子磁轭内边和第二定子磁轭内边相接。

作为优选，所述第一定子磁轭和第二定子磁轭的外边长度大于内边长度。

作为优选，所述第一定子磁轭内边和第二定子磁轭内边相互抵靠的侧面为斜面。由于内定子组件的环形结构，越向内，周长越小，因此第一定子磁轭内边和第二定子磁轭内边采用斜面设计，在第一定子磁轭内边和第二定子磁轭内边的靠轴心的一侧形成梯形截面，保证相邻侧面充分接触。斜面角度由第一定子磁轭和第二定子磁轭的数量决定，内边两侧斜面的夹角为相邻的第一定子磁轭和第二定子磁轭之间的周向位置角度差值。

作为优选，所述第一定子磁轭内边和第二定子磁轭内边交叠位置的轴向端部设置有导向斜角。

作为优选，所述第一定子磁轭内边和第二定子磁轭内边交叠位置的轴向厚度不超过骨架轴向厚度的四分之一。

作为优选，所述第一定子磁轭外边和第二定子磁轭外边两侧面最外侧的硅钢叠片长度为其他硅钢叠片的一半。

作为优选，所述的外转子组件包括毂壳，所述的毂壳的两端通过轴承固定在所述的轮毂中轴上，毂壳的内表面上配置有永磁体，永磁体在圆周方向呈S极和N极交替布置，所述第一定子磁轭和第二定子磁轭数量之和与永磁体S极和N极数量之和一致。

作为优选，所述弹性绝缘垫片设置多个，多个弹性绝缘垫片在圆周上均匀设置，对第一定子磁轭内边和第二定子磁轭内边的相邻侧面形成绝缘隔断。

作为优选，所述第一定子磁轭连接边和第二定子磁轭连接边的外侧分别设有顶圈，保证第一定子磁轭和第二定子磁轭轴向位置。

作为优选，所述骨架的两端面分别设有供第一定子磁轭连接边和第二定子磁轭连接边卡设的第一骨架沟槽和第二骨架沟槽。

当骑行自行车时，自行车轮子旋转，毂壳相对于轮毂中轴旋转时，永磁体相对于固定在轮毂中轴上的内定子组件旋转，从而永磁体环绕环形线圈和第一定子磁轭和第二定子磁轭的外边旋转，当第一定子磁轭的外边从永磁体接收N极磁通时，第二定子磁轭的外边从永磁体接收S极磁通。相反，当第一定子磁轭外边从永磁体接收S极磁通时，第二定子磁轭外边从永磁体接收N极磁通。则轮毂发电机重复交替地处于以下两种状态：第一种状态第一定子磁轭为S极，第二定子磁轭为N极，第二种状态第一定子磁轭为N极，第二定子磁轭为S极。作为结果，交替的磁通通过端部侧面贴合的第一定子磁轭和第二定子磁轭的内边，从而环形线圈内部产生交变磁通，环形线圈产生电流，电流通过导线传输出到接线盒。

本实用新型的有益效果在于：第一定子磁轭和第二定子磁轭的内边采用交替重叠贴合的形式，使第一定子磁轭和第二定子磁轭位置稳定，且接触效果良好，发电效率得到更有效的保证。

附图说明

图1是本实用新型的外部结构示意图。

图2是本实用新型的部分剖视结构示意图。

图3是本实用新型第一定子磁轭的立体结构示意图。

图4是本实用新型骨架的剖视图。

图5是本实用新型骨架的侧视图。

图6是本实用新型的工作过程示意图。

图7是本实用新型的第一定子磁轭和第二定子磁轭内边位置示意图。

图中：辐条1、2，毂壳3，永磁体钢衬套4，永磁体5，法兰6、7，轮毂端盖8，前叉9a、9b，轮毂中轴10，轴承11、12，内定子组件13，第一骨架沟槽14，第二骨架沟槽15；第一定子磁轭21，内边21a，外边21b，连接边21c，斜面211，导向斜角212，第二定子磁轭22，骨架23，第一骨架法兰24，第二骨架法兰25，环形线圈26，弹性绝缘垫27。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

实施例：一种自行车用轮毂发电机，如图1、2所示，安装在自行车前轮前叉9a、9b底端，轮毂发电机包括两侧端部固定在前叉9a和9b上的轮毂中轴10，固定在轮毂中轴10上的内定子组件13，和能相对内定子组件13旋转的外转子组件，外转子组件包括毂壳3，毂壳3通过轴承11、12固定在轮毂中轴上。

如图2、6所示，毂壳3内表面上过盈配合有永磁体钢衬套4，永磁体5粘接在永磁体钢衬套4内环表面，永磁体5被充磁成交替分布的14个N极和14个S极。

如图2、4所示，内定子组件13包括固定在轮毂中轴10上的管状骨架23，骨架23由塑胶材料注塑成型，骨架23上绕有环形线圈26，骨架23的两端分别设置有第一骨架法兰24、第二骨架法兰25，第一骨架法24和第二骨架法兰25的圆周方向上分别均匀分布有14个第一骨架沟槽14和14个第二骨架沟槽15，第一骨架沟槽和第二骨架沟槽交错设置且相互间周向偏移12.86度，在第一骨架沟槽14和第二骨架沟槽15内分别嵌入设置有第一定子磁轭21和第二定子磁轭22。

第一定子磁轭21和第二定子磁轭22形状相同方向相反，第一定子磁轭21和第二定子磁轭22由8片0.5mm厚的无取向硅钢叠片叠压而成。图3所示位第一定子磁轭21的图示，第一定子磁轭21包括有内边21a、外边21b和连接内边和外边的连接边21c，应理解，第二定子磁轭22的结构与第一定子磁轭21相同，第二定子磁轭22页包含内边22a、外边22b和连接内边和外边的连接边22c。外边长度大于内边长度，形成一侧开口的框形。外边最两侧的硅钢叠片长度为其余硅钢叠片长度的一半，外边径向厚度越靠近轴向端部越小。内边的最内端两侧面为斜面211，使内边的径向截面靠内端位置呈内窄外宽的梯形，内边的两侧斜面之间的夹角为12.86度，与相邻的第一定子磁轭和第二定子磁轭圆周偏转角度一致，单侧斜面的成型跨过两层硅钢叠片。如图3所示，内边的轴向端部设有导向斜角212，图3中虚线为内边相邻的第一定子磁轭和第二定子磁轭叠合位置的分界线，叠合位置的长度为骨架宽度的七分之一。所述的第一定子磁轭21和第二定子磁轭22的连接边分别从两端抱夹骨架23，并卡设在第一骨架沟槽14和第二骨架沟槽15中；外边交错设置在环形线圈的外侧，所述的第一定子磁轭的内边和第二定子磁轭的内边交错设置在骨架的内侧。如图7所示，所述第一定子磁轭内边21a的端部与第二定子磁轭内边22a的端部在轴向方向相互交叠，第一定子磁轭内边与第二定子磁轭内边交叠位置的相邻侧面相互抵靠，第一定子磁轭和第二定子磁轭交替设置并环绕骨架首尾相连形成圆环，第一定子磁轭内边和第二定子磁轭内边的其中一个相邻侧面之间设置有弹性绝缘垫片27。第一定子磁轭内边和第二定子磁轭内边的侧面相接，使第一定子磁轭和第二定子磁轭相互支撑，接触面易于保持，磁通性好，且避免位置偏移，导致与永磁体不对齐，影响发电效率。同时，弹性绝缘垫片既打断环向磁通避免涡流，而且提供一定的弹性力，保证第一定子磁轭内边和第二定子磁轭内边交叠位置的接触力。

如图1所示，毂壳3由铝合金锻造成型后机械加工至设计尺寸，毂壳3的两侧均设置有法兰6、7，法兰6、7上均匀分布有用以安装辐条1、2的内端的辐条孔。

如图2、6所示，第一定子磁轭21和第二定子磁轭22的外边部分位于环形线圈26和永磁体5之间，内边位于环形线圈径向圆周内侧。毂壳3的一端设置有轮毂端盖8，环形线圈连接的导线用以将产生的电能引出到轮毂外侧。

如图6所示当自行车向前骑行，前轮，即毂壳3相对于轮毂中轴10旋转时，永磁体5相对于固定在轮毂中轴10上的内定子组件13旋转，从而永磁体5环绕环形线圈26和第一定子磁轭和第二定子磁轭的外边旋转，当第一定子磁轭21的外边从永磁体5接收N极磁通时，第二定子磁轭22的外边从永磁体5接收S极磁通。相反，当第一定子磁轭21外边从永磁体5接收S极磁通时，第二定子磁轭22外边从永磁体5接收N极磁通。

通过永磁体5围绕第一定子磁轭21和第二定子磁轭22的外边的旋转，发电轮毂重复交替地处于以下两种状态：第一种状态第一定子磁轭21为S极，第二定子磁轭22为N极，第二种状态第一定子磁轭21为N极，第二定子磁轭为S极。作为结果，交替的磁通通过位于环形线圈径向圆周内侧的第一定子磁轭和第二定子磁轭的内边，从而环形线圈内部产生交变磁通，环形线圈产生电流。

Claims (10)

1.一种自行车用轮毂发电机，包括固定在自行车上的轮毂中轴，所述的轮毂中轴上固定有内定子组件，内定子组件外侧设有外转子组件，外转子组件与轮毂中轴转动连接，所述的内定子组件包括固定在轮毂中轴上的管状骨架，所述的骨架上绕有环形线圈，所述骨架轴向方向的一端设置有多组第一定子磁轭、另一端设置多组第二定子磁轭，第一定子磁轭和第二定子磁轭数量相同且在圆周方向交替设置，所述的第一定子磁轭和第二定子磁轭均由多层硅钢叠片构成，所述的第一定子磁轭和第二定子磁轭形状相同且为一侧开口的框形，所述的第一定子磁轭和第二定子磁轭开口方向相反并分别从骨架轴向的两端抱夹骨架，其特征在于：所述的第一定子磁轭和第二定子磁轭均包括有内边、外边和连接内边和外边的连接边，所述的第一定子磁轭和第二定子磁轭的外边交错设置在环形线圈的外侧，所述的第一定子磁轭的内边和第二定子磁轭的内边交错设置在骨架的内侧，所述第一定子磁轭内边的端部与第二定子磁轭内边的端部在轴向方向相互交叠，第一定子磁轭内边与第二定子磁轭内边交叠位置的相邻侧面相互抵靠贴合，第一定子磁轭和第二定子磁轭交替设置并环绕骨架首尾相连，第一定子磁轭内边和第二定子磁轭内边的其中一个或者多个相邻侧面之间设置有弹性绝缘垫片。

2.根据权利要求1所述的一种自行车用轮毂发电机，其特征在于：所述第一定子磁轭和第二定子磁轭的外边长度大于内边长度。

3.根据权利要求1所述的一种自行车用轮毂发电机，其特征在于：所述第一定子磁轭内边和第二定子磁轭内边相互抵靠的侧面为斜面。

4.根据权利要求1所述的一种自行车用轮毂发电机，其特征在于：所述第一定子磁轭内边和第二定子磁轭内边交叠位置的轴向端部设置有导向斜角。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种自行车用轮毂发电机，其特征在于：所述第一定子磁轭内边和第二定子磁轭内边交叠位置的轴向厚度不超过骨架轴向厚度的四分之一。

6.根据权利要求1所述的一种自行车用轮毂发电机，其特征在于：所述第一定子磁轭外边和第二定子磁轭外边两侧面最外侧的硅钢叠片长度为其他硅钢叠片的一半。

7.根据权利要求1或2或3或4或6所述的一种自行车用轮毂发电机，其特征在于：所述的外转子组件包括毂壳，所述的毂壳的两端通过轴承固定在所述的轮毂中轴上，毂壳的内表面上设置有永磁体，永磁体在圆周方向呈S极和N极交替布置，所述第一定子磁轭和第二定子磁轭数量之和与永磁体S极和N极数量之和一致。

8.根据权利要求1或2或3或4或6所述的一种自行车用轮毂发电机，其特征在于：所述弹性绝缘垫片设置多个，多个弹性绝缘垫片在圆周上均匀设置，对第一定子磁轭内边和第二定子磁轭内边的相邻侧面形成绝缘隔断。

9.根据权利要求1或2或3或4或6所述的一种自行车用轮毂发电机，其特征在于：所述第一定子磁轭连接边和第二定子磁轭连接边的外侧分别设有顶圈。

10.根据权利要求1或2或3或4或6所述的一种自行车用轮毂发电机，其特征在于：所述骨架的两端面分别设有供第一定子磁轭连接边和第二定子磁轭连接边卡设的第一骨架沟槽和第二骨架沟槽。