TWI391280B

TWI391280B - External Rotary Manpower Generator

Info

Publication number: TWI391280B
Application number: TW99109540A
Authority: TW
Inventors: Hitoshi Fukuda
Original assignee: Sanyo Electric Co; Sanyo Consumer Electronics Co
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2013-04-01
Also published as: CN102030055B; JP5528758B2; TW201111218A; CN102030055A; JP2011073487A

Description

外部回轉型人力發電機

本發明係關於，使具有發電機構的回轉部與自行車輪胎的頂部接觸並發電的自行車用的外部回轉型發電機。

此種發電機為，將具有發電機構的回轉部以能夠從正面壓到自行車輪胎的頂面(接地面、胎面亦同)的方式裝設在自行車之車架上。

具體言之，將發電機固定器固定在靠近自行車之車架的後下叉上的主軸的位置上，藉由設於該發電機固定器的2支臂而支撐的支持軸，而以可回轉的方式支撐回轉部(專利文獻1)。

為了防止和輪胎的滑動，而在回轉部表面以顆粒加工等方式形成凹凸，並施以防鏽用的電鍍。

但是，沙或小石頭夾入輪胎的頂部，使得回轉部表面的電鍍提早耗損，或者使其凹凸消失。因此，造成回轉部表面生鏽、對輪胎滑動而使發電不穩定的問題。

因此，本案發明人，在回轉部的表面裝設筒狀的橡膠套，以嘗試要達成防止回轉部表面的損耗及滑動。

專利文獻

專利文獻1：實公昭57-15102

在回轉部的表面裝設橡膠套的效果高於預期，但是，在傳統的發電機固定器，用於在兩端支撐回轉部的支持軸之臂造成麻煩，無法容易地更換橡膠套，而造成新的問題。

本發明揭露能夠容易地更換裝設在回轉部的橡膠套之自行車用的外部回轉型發電器(以下僅稱之為「發電器」)。

申請專利範圍第1項的人力發電機(4)係為：使以能夠回轉的方式固持於固定於自行車的車架(1)的發電機固定器(6)的回轉部(5)，抵著自行車的輪胎(2)的頂部(20)回轉，藉此，以包含於回轉部(5)的發電機構(47)進行發電的自行車用的外部回轉型人力發電機(4)中，藉由兩端固持於發電機固定器(6)上的2支臂(7)(70)之間的支持軸(41)，以能夠回轉的方式固持回轉部(5)，回轉部(5)的外周面設有筒狀的橡膠套(50)，在上述2支臂(7)(70)之中，一方的臂(7)可對發電機固定器(6)及支持軸(41)裝卸，將該臂(7)卸除即可進行回轉部(5)的橡膠套(50)的更換。

申請專利範圍第2項為，在申請專利範圍第1項的人力發電機中，發電機固定器(6)包含：具有2支臂(7)(70)的基部(60)和壓板(63)，以基部(60)和壓板(63)從上下方向夾住自行車的車架(1)的2支後下叉(14)(14)的主軸(13)側部分，以螺栓(65)固定裝設兩者。

申請專利範圍第3項為，在申請專利範圍第1或2項所述之人力發電機中，上述2支臂(7)(70)中，設於另一方的臂(70)的基端的頭部(71)，藉由軸(72)以能在接近離開輪胎(2)的方向上轉動的方式固持在基部(60)上，在一方的臂(7)的基端形成和該軸(72)嵌合的卡合部(73)，在該臂(7)的自由端，設置承受回轉部(5)的支持軸(41)的承受部(74)。

申請專利範圍第4項為，在申請專利範圍第1至3項所述之人力發電機中，發電機固定器(6)的基部(60)係為，由具有臂(7)(70)的主基部(61)、能夠相對該主基部於接近離開輪胎(2)的方向上滑動的輔助基部(62)所構成，在輔助基部(62)上，靠近滑動方向的一端設置長孔(62a)，另一端側開設螺孔(62c)，壓板(63)上開設螺栓插入孔(63c)，將插入穿過輔助基部(62)的長孔(62a)的螺栓(64)和主基部(61)的螺孔(61c)螺合以定位固定輔助基部(62)，將插入壓板(63)的螺栓插入孔(63c)的螺栓(65)和輔助基部(62)的螺孔(62c)螺合，將發電機固定器(6)固定於後下叉(14)(14)，輔助基部(62)係為，能夠在對主基部(61)的滑動方向拔除，而且在滑動面內180度反轉的狀態中也能夠嵌入主基部(61)。

申請專利範圍第5項為，在申請專利範圍第1至4項所述之人力發電機中，回轉部(5)為，從裝有橡膠套(50)的部分到橡膠套(50)的拔出側無階差，橡膠套(50)為，在與輪胎(2)相接寬度方向的中央部形成跨越全周的隆起部(50a)。

申請專利範圍第1及3項的人力發電機(4)，因為裝設於回轉部(5)的橡膠套(50)和輪胎(2)的頂部(20)接觸而使回轉部(5)回轉，而能夠解決回轉部(5)和輪胎(2)直接接觸而造成的問題。再者，橡膠套(50)和輪胎(2)的接觸，即是橡膠之間的接觸，所以接觸音也很小。

以兩端支持回轉部(5)的支持軸(41)之2支臂(7)(70)之中，把可裝卸的臂(7)卸下時，回轉部(5)的一端側就鬆開了，因此，使得裝在回轉部(5)的圓周表面的圓筒狀的橡膠套(50)在回轉部(5)的軸方向滑動而能夠容易地將其卸下，而且，也能夠容易地裝上新的橡膠套(50)。

一般的自行車的車架(1)的後下叉(14)(14)之間的打開距離，尤其是主軸(13)側的打開距離，並沒有這樣的差異。因此，藉由如申請專利範圍第2項的發電機的發電機固定器(6)般，用基部(60)和壓板(63)從上下方向夾住自行車的車架(1)的2支後下叉(14)(14)，將兩者以螺栓(65)固定裝設的方式，具有廣泛使用性，亦可以簡單地裝設。

申請專利範圍第4項的發電機，可以在其長孔(62a)的餘裕範圍內調節輔助基部(62)使其對於輪胎(2)接近或遠離。再者，將輔助基部(62)的方向反轉180度而裝在主基部(61)上時，會改變長孔(62a)位置，因此，延伸了輔助基部(62)相對於輪胎(2)的位置(亦即以輔助基部(62)和壓板(63)夾住後下叉(14)(14)的位置)之範圍，因此，發電機固定器(6)位於不會與中管(12)或輪胎(2)的擋泥板互相干擾的位置，而使得能夠容易裝設發電機固定器(6)。

在申請專利範圍第5項的發電機中，回轉部(5)的橡膠套(50)和輪胎(2)相接寬度方向的中央部跨越全周，因此，即使橡膠套(50)不緊緊嵌入回轉部(5)，橡膠套(50)也不會脫離回轉部(5)的軸方向，橡膠套(50)的較高部分也不會從輪胎(2)脫離。此係與一般引導帶狀環周皮帶的皮帶輪，為了防止皮帶鬆脫，寬度中央鼓起為太鼓狀的原理相同。

因為也可以不緊緊安裝與回轉部(5)相接的橡膠套(50)，所以橡膠套(50)對回轉部(5)裝卸的操作性良好。

第1圖顯示裝有發電機(4)的自行車。

在下文之說明中，「前」係指自行車前進的方向，「左右」係為對於自行車前進方向之左右。

發電機(4)，係從前方以可接觸遠離的方式裝在後輪胎(2)的頂部(20)。

詳言之，發電機(4)係藉由發電機固定器(6)，裝設在從位於自行車的車架(1)的下管(11)和中管(12)的交點的主軸(13)向後方延伸的左右一對的後下叉(14)(14)的主軸(13)的附近。

如第3及4圖所示之習知技術一般，發電機(4)由轉子(48)和定子(49)構成。

轉子(48)係包括，將S極和N極在周方向等間隔配置在兼作為磁軛的中空回轉部(5)的內周面之永久磁鐵群(46)。

實施例的回轉部(5)為一端開口，以鋁製的帽蓋(52)塞住開口。

定子(49)由下列構成：將不鏽鋼製的支持軸(41)嵌在軸心的筒狀核心(44)；具有包圍該筒狀核心的周面並和該磁鐵群(46)的磁極相對向的梳齒狀的極片、配置為使得梳齒狀極片從筒狀核心(44)的左右咬入的一對定子核心(42)(43)；以及配置於筒狀核心(44)和定子核心(42)(43)之間的線圈(45)。

上述轉子(48)的回轉部(5)，以可自由轉動的方式固持在支持軸(41)上。

當轉子(48)(亦即磁鐵群(46))回轉時，從該磁鐵群發出的磁束通過一方的定子核心(42)-筒狀核心(44)-另一方的定子核心(43)，藉此，磁束通過線圈(45)的周圍，而在線圈(45)產生電能。產生的電能，藉由電線(圖未顯示)傳送到自行車把手(17)上的車燈(18)。

如第3及4圖所示，筒狀的橡膠套(50)裝在上述回轉部(5)的外周面。

在回轉部(5)的一端形成跨越全周的隆起條(51)，除了隆起條(51)之外的回轉部(5)的周面即為橡膠套(50)的有效裝設寬度。

橡膠套(50)在其寬度方向的中央部形成環繞一周的和輪胎(2)的頂部(20)相抵接的隆起部(50a)，隆起部(50a)的兩側緩緩傾斜。

橡膠套(50)的全寬度稍微小於回轉部(5)的有效安裝寬度。

回轉部(5)的隆起條(51)係為，使橡膠套(50)的側面抵住該隆起條(51)，以作為橡膠套(50)的軸方向的裝設位置之基準。

如第2及3圖所示，發電機固定器(6)具有：基部(60)、該基部(60)上之左右成對的可搖動臂(7)(70)及壓板(63)。

以基部(60)和壓板(63)從上下方向夾住自行車的車架(1)的2支後下叉(14)(14)，藉由螺栓(65)固定裝設兩者，而將發電機固定器(6)固定在後下叉(14)(14)上。

將該發電機(4)的支持軸(41)的兩端固持於臂(7)(70)的自由端之間。

上述基部(60)係為，由具有臂(7)(70)的主基部(61)、能夠相對該主基部於接近離開輪胎(2)的方向上滑動的輔助基部(62)所構成。

主基部(61)在輔助基部承載面(61a)的中央部有螺孔(61c)。

主基部(61)的左右兩端向外側伸展，而形成用以引導輔助基部滑動的凸條(61b)(61b)。

主基部(61)向下方突出設置左右成對的壁板(61d)(61d)。

在輔助基部(62)的左右寬度的中央，在靠近輔助基部(62)的滑動方向的一端的滑動方向上開設有長的長孔(62a)，另一端則突出設置凸座(62b)，在該凸座(62b)開設螺孔(62c)。

輔助基部(62)的下面的左右兩側突出設置爪片(62d)(62d)，該爪片(62d)(62d)可以滑動而和上述主基部(61)的凸條(61b)(61b)卡合。

即使將輔助基部(62)在滑動面內反轉180度，亦即，前後顛倒，也可以滑動而設置在主基部(61)上。

在壓板(63)的左右寬度的中心，在稍微靠前方的位置開設了螺栓插入孔(63c)。

在壓板(63)下面之左右寬度的中央，於前後方向上突出設置膨起條(63a)，該膨起條(63a)的左右兩側作為對於後下叉(14)(14)的壓面(63b)(63b)。

發電機固定器(6)，將插入穿過輔助基部(62)的長孔(62a)的螺栓(64)和主基部(61)的螺孔(61c)螺合以定位固定輔助基部(62)，將透過半球面座板(66)(66)而插入壓板(63)的螺栓插入孔(63c)的螺栓(65)和輔助基部(62)的螺孔(62c)螺合，能夠將發電機固定器(6)本身固定於後下叉(14)(14)。

在此，於後下叉(14)(14)的直徑在前後方向為一定的情況下，螺栓(65)維持於垂直狀態，不過，即使在前後方向直徑不同的變形後下叉的情況，例如從前側到後側緩緩變細的情況下，藉由半球面座板(66)(66)進行調整，能夠輕易地將螺栓(65)維持在垂直狀態，能夠將發電機固定器(6)穩定地安裝在後下叉(14)(14)上。

上述之一對臂(7)(70)，係安裝於發電機固定器(6)的主基部(61)上。

一對的臂(7)(70)之中，自行車的驅動鍊側，亦即，右側的臂(70)的上部基端具有向左側突出的頭部(71)，該頭部(71)嵌在上述主基部(61)的向下壁板(61d)(61d)之間，其係藉由跨越兩壁板(61d)(61d)配置之軸(72)而以可搖動的方式固持。

上述發電機(4)的支持軸(41)以不能回轉的方式裝設在上述臂(70)的自由端上。

在頭部(71)，更對於發電機(4)的回轉部(5)，在發電機(4)的前方配置有擋板(40)。

擋板(40)係安裝為，其安裝基端可以相對於頭部(71)之左右方向滑動鬆脫。在實施例中係為從左向右滑動而安裝在頭部(71)上。

擋板(40)的安裝基端的左端，在即使臂(70)搖動也不會和主基部(61)的壁板(61d)互相干擾的位置，突出設置了凸座(75)，在該凸座(75)，開設能讓用以將另一方的臂(7)固定在頭部(71)的螺栓(77)通過的孔(76)。

如第3圖所示，另一方的臂(7)的上部基端，形成卡合部(73)，其係與貫穿主基部(61)的壁板(61d)的上述軸(72)的端部卡合，在該臂(7)的自由端，則設有承受發電機固定器(6)的支持軸(41)之端部的承受部(74)。

臂(7)的卡合部(73)可以為，例如圓孔以外的變形孔，軸(72)的端部也可以為和該變形孔相對應之形狀。

臂(7)係藉由螺栓(77)貫穿該凸座(75)的孔(76)並鎖入頭部(71)而固定，若將螺栓(77)鬆開，臂(7)就會從軸(72)和支持軸(41)鬆脫，就能夠解開發電機(4)的回轉部(5)的左側。

臂(70)和使發電機(4)和輪胎(2)接觸離開的接觸離開裝置(8)相連結。

如一般所知，接觸離開裝置(8)配置於發電機固定器(6)上，其係由下列構成：將臂(70)的自由端拉向輪胎(2)側的扭轉彈簧(81)、以及抵抗該扭轉彈簧(81)而將臂(70)的自由端拉向遠離輪胎(2)的方向的張力纜(82)。導線(82)係和設於自行車把手(17)的操縱桿(83)連結。

因此，發電機(4)，以兩端支持回轉部(5)的支持軸(41)之2支臂(7)(70)之中，把可裝卸的臂(7)卸下時，回轉部(5)的一端側就鬆開了，因此，使得裝在回轉部(5)的圓周表面的圓筒狀的橡膠套(50)在回轉部(5)的軸方向滑動而能夠容易地將其卸下，而且，也能夠容易地裝上新的橡膠套(50)。

回轉部(5)的橡膠套(50)和輪胎(2)相接的寬度方向的中央部，其環周整圈都做得較高，因此，即使橡膠套(50)沒有緊緊嵌在相接的回轉部(5)，橡膠套(50)也不會脫離回轉部(5)的軸方向，橡膠套(50)的較高部分也不會從輪胎(2)脫離。此係與一般引導帶狀環周皮帶的皮帶輪，為了防止皮帶鬆脫，寬度中央鼓起為太鼓狀的原理相同。

因為也可以不安裝與回轉部(5)緊緊相接的橡膠套(50)，所以橡膠套(50)對回轉部(5)裝卸的操作性良好。

再者，雖然對回轉部(5)的裝卸操作多少會變差，但是，若藉由雙面膠帶等將橡膠套(50)貼附安裝在回轉部(5)上，則即使輪胎(2)左右搖晃，對橡膠套(50)施以左右方向的力量，橡膠套(50)也不會從回轉部(5)鬆脫。

除了如公路自行車、登山車那樣使用窄幅或寬幅輪胎的之外，一般的自行車的車架(1)的後下叉(14)(14)之間的打開距離，尤其是主軸(13)側的打開距離，並沒有這樣的差異。因此，藉由如上述的發電機的發電機固定器(6)般，用基部(60)和壓板(63)從上下方下夾住自行車的車架(1)的2支後下叉(14)(14)，將兩者以螺栓(65)固定裝設的方式，具有廣泛使用性，亦可以簡單地裝設。

若使發電機固定器(6)的基部(60)如上述一般，由主基部(61)和能夠在該主基部(61)上前後滑動的輔助基部(62)所構成，則可以在其長孔(62a)的餘裕範圍內調節輔助基部(62)使其對於輪胎(2)接近或遠離。再者，將輔助基部(62)的方向反轉180度而裝在主基部(61)上時，會改變長孔(62a)位置，因此，延伸了輔助基部(62)相對於輪胎(2)的位置(亦即以輔助基部(62)和壓板(63)夾住後下叉(14)(14)的位置)之範圍，因此，發電機固定器(6)位於不會與中管(12)或輪胎(2)的擋泥板(未圖示)互相干擾的位置，而使得能夠容易裝設發電機固定器(6)。

再者，實施例中，連結左右的定子核心(42)(43)的筒狀核心(44)，係由能夠降低渦電流損失的粉末燒結磁性材料形成，將支持軸(41)及回轉部(5)的帽蓋(52)形成於不鏽鋼、鋁的非磁性材料。

在此情況下，因為支持軸(41)係以非磁性材料形成，因此，磁鐵群(46)發出並通過兼作為磁軛的回轉部(5)之磁束，不通過支持軸(41)，不會使通過核心(44)的有效磁束衰減，而且，能夠降低在筒狀核心(44)產生的渦電流損失而能夠提高發電效率。

例如筒狀核心(44)為鐵製的情況下，渦電流損失變大，輸出僅有6V、1W而已，以粉末燒結磁性材料形成筒狀核心(44)，且帽蓋(52)為非磁性材料的情況下，則輸出為6V、2.4W，若再使支持軸(41)為非磁性材料，則輸出為6V、3W，而提高了發電效率。

上述實施例之說明，係用以說明本發明，並非用以限定專利申請範圍所記載之發明或減縮申請專利範圍。再者，本發明之各部構成不限於上述實施例，而當然可以為專利申請範圍中記載的技術範圍內各種的變形。

1．．．自行車的車架

13．．．主軸

14．．．後下叉

2．．．輪胎

20．．．頂部

4．．．發電機

5．．．回轉部

50．．．橡膠套

6．．．發電機固定器

60．．．基部

63．．．壓板

7、70．．．臂

8．．．接觸離開裝置

第1圖顯示裝有發電機的自行車的正面圖。

第2圖為裝設發電機的說明圖。

第3圖為發電機裝設狀態的斷面圖。

第4圖為卸下回轉部的橡膠套的狀態之斜視圖。

第5圖為發電機的斷面圖。

第6圖為定子的側面圖。

第7圖為定子的正面圖。

第8圖為沿著第3圖A-A線的斷面圖。

第9圖為同上之中，使輔助基部反轉180度的斷面圖。