一種用于自行車發(fā)電的非接觸式發(fā)電裝置及自行車的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及自行車電源技術領域，具體涉及一種用于自行車發(fā)電的非接觸式 發(fā)電裝置及自行車。
【背景技術】
[0002] 自行車發(fā)電機的原理一般是把自行車的動能轉動發(fā)電機，透過切割磁場，讓線圈 產(chǎn)生電流。至于自行車如何帶動發(fā)電機轉動則有很多方法。其中一方的方法，叫做非接觸 式發(fā)電機，它的原理是把連系著轉軸的磁鐵靠近金屬造的自行車輪圈。根據(jù)楞次定律，車輪 轉動時，靠近輪圈的磁鐵使輪圈上接近磁鐵的部分金屬產(chǎn)生電渦流，電渦流同時產(chǎn)生牽引 磁鐵的磁場，從而令磁鐵圍繞著轉軸旋轉，磁鐵的旋轉令鄰近線圈產(chǎn)生電流從而發(fā)電。
[0003] 非接觸式發(fā)電機的好處是發(fā)電機轉動組件不用跟車輪有機械的連系，發(fā)電機沒有 了跟車輪的摩擦力，從而省下自行車駕駛員的體力。
[0004] 現(xiàn)有的非接觸式發(fā)電機是用一組線圈發(fā)電，由于要在時速3公里慢速時，發(fā)電機 能夠產(chǎn)生足夠的電壓令發(fā)光二極管能夠亮著，線圈的圈數(shù)要盡可能多，這樣便要用較幼和 較長的銅線。這么幼的銅線的電阻在自行車高速運行時會消粍一大部分電力。由于所消粍 的能量等于電流的平方乘電阻值（能量=電流值X電流值X電阻值）。電阻越大，所消粍 的能量越大。使用單一線圈，發(fā)電機越要在低速時發(fā)出足夠的電壓，在高速的表現(xiàn)越差；相 反，發(fā)電機越要在高速時減低能量損耗，在慢速時就要相對較快的車速才能開始發(fā)亮。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 為解決現(xiàn)有技術中不能同時兼顧不同自行車速度中發(fā)電機效率的問題，本實用新 型提出一種用于自行車發(fā)電的非接觸式發(fā)電裝置及自行車，既保證自行車在低速時發(fā)電機 能正常發(fā)電并使發(fā)光二極管發(fā)亮，也能減小自行車在高速行駛時的能量損耗。
[0006] 本實用新型采用的技術方案是，設計一種用于自行車發(fā)電的非接觸式發(fā)電裝置， 包括：發(fā)電機芯、帶整流電路和升壓電路的線路板。
[0007] 發(fā)電機芯包括：轉軸、包裹在轉軸上的磁鐵組、至少兩個并聯(lián)的線圈組圍繞著固定 在磁鐵組外圈，磁鐵組包含至少一片徑向充磁的磁鐵，線圈組內(nèi)包含一個線圈或至少兩個 串聯(lián)的線圈，線圈組的排列對應磁鐵組的磁場相位。
[0008] 整流電路與發(fā)電機芯輸出端連接，升壓電路與整流電路的輸出端連接。
[0009] 可選的，轉軸上套有軸承，磁鐵安裝在軸承外圈。
[0010] 在一實施例中，磁鐵組內(nèi)設有六片磁鐵，該六片磁鐵組成一個環(huán)繞在轉軸上的磁 圈，六片磁鐵中各有三片外圍為磁北的第一磁鐵和外圍為磁南的第二磁鐵，相鄰的磁鐵極 性相反設置。
[0011] 磁鐵組外圈設有兩個并聯(lián)的線圈組，所述線圈組內(nèi)設有兩個串聯(lián)的線圈。
[0012] 可選的，升壓電路的輸出端連接至少一個發(fā)光元件。
[0013] 可選的，升壓電路的輸出端連接移動電源。
[0014] 本實用新型還提出了一種利用上述非接觸式發(fā)電裝置的自行車，包括：車輪，與車 輪安裝的車架組件、傳動組件及踏板組件，車輪設有金屬車輪圈，金屬車輪圈的一側相鄰安 裝有非接觸式發(fā)電裝置。
[0015] 其中，非接觸式發(fā)電裝置的轉軸設置于車輪的徑向方向上、且轉軸上的磁鐵組與 金屬車輪圈相鄰，線圈組圍繞在磁鐵組遠離金屬車輪圈的外圈。非接觸式發(fā)電裝置安裝于 一外殼內(nèi)，外殼在磁鐵組與金屬車輪圈相鄰的位置厚度設計的較薄，并采用塑膠材料制作， 令磁鐵盡量靠近金屬車輪圈。
[0016] 非接觸式發(fā)電裝置通過該外殼固定于車架組件上。
[0017] 本實用新型的發(fā)電裝置采用了帶多個線圈的發(fā)電機芯和帶整流升壓電路的線路 板，多個線圈并聯(lián)發(fā)電可以減少流經(jīng)每個線圈的電流，使得散失在線圈上的功率大大降低， 從而改善發(fā)電機的效率。發(fā)電機芯連接帶整流升壓電路的線路板，可在自行車速度較慢時， 把發(fā)電裝置發(fā)出來的較低電壓轉換為較高電壓，從而保證車速慢時也能亮燈或供電給其他 用電器件使用，同時，發(fā)電機芯不用純粹依賴提高線圈的圈數(shù)來達至低速時提高足夠電壓 供發(fā)光二極管或其他用電器件采用，使得線圈可以采用較少的圈數(shù)，從而減低線圈的電阻， 提高發(fā)電效率，自行車高速行駛時所省下的電能更為顯著。
【附圖說明】
[0018] 下面結合實施例和附圖對本實用新型進行詳細說明，其中：
[0019] 圖1是發(fā)電機芯的結構示意圖；
[0020] 圖2是磁鐵組的結構示意圖；
[0021] 圖3是線路板上的電路連接不意圖；
[0022] 圖4是非接觸式發(fā)電裝置安裝在車輪上的結構示意圖；
[0023] 圖5是非接觸式發(fā)電裝置安裝在自行車上的整體結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024] 本實用新型提出的非接觸式發(fā)電裝置，包括：發(fā)電機芯、帶整流電路和升壓電路的 線路板。
[0025] 如圖1所示，發(fā)電機芯包括：轉軸1、包裹在轉軸1上的磁鐵組2、至少兩個并聯(lián)的 線圈組3圍繞著固定在磁鐵組外圈，磁鐵組2包含至少一片徑向充磁的磁鐵21，線圈組3內(nèi) 包含一個線圈31或至少兩個串聯(lián)的線圈31，線圈組3的排列對應磁鐵組2的磁場相位。當 然，實際使用時，為了使磁鐵組2轉動的更順滑，在轉軸1上套有軸承，并將磁鐵21安裝在 軸承外圈。
[0026] 如圖2所示，在本實施例中，磁鐵組2內(nèi)設有六片夾角為60度的瓦片形狀磁鐵21， 該六片磁鐵組2成一個環(huán)繞在轉軸1上的磁圈，磁圈中間的小孔用來讓轉軸1或軸承穿過。 六片磁鐵21中各有三片外圍為磁北的第一磁鐵210和外圍為磁南的第二磁鐵211，相鄰的 磁鐵21極性相反設置。
[0027] 如圖1所示，在本實施例中，磁鐵組2外圈設有兩個并聯(lián)的線圈組3,線圈組3內(nèi) 設有兩個串聯(lián)的線圈31，即四個多層空心銅線線圈31圍繞著磁鐵組2設置。線圈31使用 0. 15-0. 20毫米的銅線，線繞200-400圈，線圈31的排列剛好對應磁場的相位。當磁鐵21 轉動時，四個線圈31發(fā)出的電力相位剛好相同，充分利用了切割磁場發(fā)出的電力。
[0028] 如圖3所示，線路板4上的整流電路41與發(fā)電機芯輸出端連接，升壓電路42與整 流電路41的輸出端連接。升壓電路42的輸出端連接至少一個發(fā)光元件或移動電源等用電 器件，發(fā)光元件較常見的如發(fā)光二極管43等。
[0029] 發(fā)電機芯的線圈組3并聯(lián)連接到整流電路41上，整流電路41包括：兩片二極管 411、兩片場效應管412和一片電容413。整流電路41用作把發(fā)電機芯發(fā)出的交流電轉變?yōu)?直流電，整流電路41輸出的電力供給升壓線路42。
[0030] 升壓電路42包括：升壓控制器芯片421、升壓線圈422、晶體管423、肖特基二極管 424和電容425。有些型號的升壓控制器芯片內(nèi)置了晶體管或場效應管，這樣晶體管就不用