一种非接触式发电装置和轮式车辆的制作方法

本实用新型涉及非接触式发电装置和轮式车辆。

背景技术：

现有技术中的感应发电装置是由安装在后轮车条上并随车轮转动的永磁铁单元和固定于立叉和平叉之间并与永磁体单元保持间隙的磁感应器组成。骑车时，二者形成瞬时磁回路，从而在磁感应器的线圈中感应出电脉冲，经分别整流滤波后叠加在一起输出，从而能够实现骑行时无明显阻力感，且能够实现在骑行的过程中磁铁切割磁感线产生感应电动势。但是该装置的永磁铁单元和磁感应线圈是分成两个独立部分的，永磁铁单元为分散固定于车条上，因此，该装置形成的为间歇性感应电动势，不具有很好的连续性变化条件，即使经过整流滤波后，仍不能产生连续性的变直流电压。同时，在实际安装中具有更高的要求。在实际使用中，如要增大其感应电动势，由于永磁铁和磁感应线圈之间必然存在一定的距离，所以只能通过增大永磁铁的磁场强度，但是会造成制造与安装上的难度加大和成本的增加。此外，由于车条的数量是有限的，在实际使用中不可能无限制的增加永磁铁的数量，所以分体式设计必然影响感应电动势的状态。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种非接触式发电装置和轮式 车辆，以力图解决或者至少缓解上面存在的问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种非接触式发电装置，该装置包括：外壳、转子结构、定子结构、输出端和控制器，其中：

所述定子结构和所述转子结构位于所述外壳内部；

所述转子结构包括磁铁固定架、至少一个磁铁和线圈结构，所述至少一个磁铁外置于所述磁铁固定架上且与所述磁铁固定架固定连接，所述线圈结构内置于所述磁铁固定架内且与所述磁铁固定架固定连接，所述线圈结构设置有输出端；

所述定子结构包括磁芯，所述磁芯设置在所述线圈结构内部；

所述控制器，与所述输出端电连接，用于接收所述输出端输出的电流。

可选地，在根据本实用新型的装置中，还包括轴承，所述轴承包括内环和外环，所述外环与所述磁铁固定架的一端固定连接，所述内环与所述定子结构固定连接。

可选地，在根据本实用新型的装置中，还包括外盖，所述外盖与所述外壳连接，所述外盖位于远离所述轴承的一端。

可选地，在根据本实用新型的装置中，每个所述磁铁为弧形结构，每个所述磁铁的磁感线沿径向指向圆心。

可选地，在根据本实用新型的装置中，所述线圈结构包括感应线圈和线圈固定部，所述线圈固定部包括第一圆环、第二圆环以及连接所述第一圆环和所述第二圆环的至少一个支撑板，每个所述支撑板上都缠绕有所述感应线圈。

可选地，在根据本实用新型的装置中，所述第一圆环的直径大于所述磁芯的直径，所述第二圆环包括至少一个弧片，每个所述弧片之间的间距相同。

可选地，在根据本实用新型的装置中，所述感应线圈包括输出两相电 的线圈和输出三相电的线圈。

可选地，在根据本实用新型的装置中，所述磁铁固定架包括底板和磁铁固定部，所述底板的一面与所述磁铁固定部连接，所述底板的另一面设置有卡口，所述卡口与所述轴承连接。

可选地，在根据本实用新型的装置中，所述磁芯的材质包括铁基非晶。

第二方面，本实用新型的实施例提供一种轮式车辆，包括车架、与所述车架连接的后叉和相对于所述车架转动的车轮，所述车轮包括轮毂，还包括如上的非接触式发电装置，所述非接触式发电装置位于所述后叉上，且所述非接触式发电装置位于所述轮毂附近，所述非接触式发电装置中的控制器设置在所述车架附近。

根据本实用新型的技术方案，可以通过磁铁将轮毂磁化，通过车轮的运动，牵引磁铁绕轴承外环发生旋转运动，从而使得磁铁在不接触轮毂的情况下，高速旋转切割磁感应线圈产生电流。另外，本实用新型中设置的外壳可以将定子结构和转子结构封闭起来，防止粉尘或雨水对该发电装置的影响。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例所提供的一种非接触式发电装置的结构 图；

图2示出了本实用新型实施例所提供的一种磁铁固定架的结构图；

图3示出了本实用新型实施例所提供的一种线圈固定部的剖面示意图；

图4示出了本实用新型实施例所提供的一种感应线圈缠绕方式的示意图；

图5示出了本实用新型实施例所提供的一种理想状态下电压-时间关系图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的非接触式发电装置的结构图。如图1所示，该装置包括：外壳110、转子结构120、定子结构130、外盖140、输出端和控制器。其中，输出端和控制器未在图中示出。

转子结构120和定子结构130位于外壳110的内部，该外壳110一般为圆筒形状，外壳110的材质一般为可以包括聚碳酸酯塑料(PC塑料)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS树脂塑料)等，上述材质具有抗冲击性、 耐热性、耐低温性、耐化学药品性等特性。上述外壳可对转子结构和定子结构起到保护作用，能够有效防止灰尘、雨水等对该磁铁等的影响。不过应当理解，本实用新型不受外壳形状和材质的限制，所有可以实现外壳功能的形状和材质都在本实用新型的保护范围内。

转子结构120和定子结构130通过轴承150固定连接。其中，轴承150包括内环和外环，内环与定子结构130固定连接，外环与转子结构120固定连接。

转子结构120包括磁铁固定架122、至少一个磁铁124和线圈结构126。

每个磁铁124都为弧形结构，每个磁铁124的磁感线沿径向指向圆心。每个磁铁124都设置在磁铁固定架122的外侧且与磁铁固定架122固定连接，例如，磁铁通过粘贴的方式固定在磁铁固定架上，每个磁铁124都为永磁铁。在一个实施例中，转子结构120中的磁铁124的数目可以为6个，每个磁铁124都为弧形结构，所有的磁铁124均匀的设置在磁铁固定架122上，磁铁与磁铁之间有一定距离，相邻磁铁间的间距相等。此处应该注意，上述示例仅仅是示意性的，磁铁的数目、磁铁与磁铁固定架应根据实际情况进行设置，应当理解，所有可以实现磁铁与磁铁固定架连接的方式都在本实用新型的保护范围内。

图2示出了根据本实用新型实施例提供的一种磁铁固定架的结构图。

如图2所示，磁铁固定架122包括底板1242和磁铁固定部1244，底板1242的一面与磁铁固定部1244连接，底板1242的另一面设置有卡口1246，卡口1246与轴承150中外环连接，卡口1246的直径与轴承150外环的直径相近，但是，卡口1246的直接略大于轴承150外环的直径，例如，卡口1246的直接可以比轴承150外环的直径大1毫米-3毫米，以使得轴承150可以卡在卡口1246中而不会掉落。在一种实施方式中，轴承150可以通过黏贴的方式固定在卡口1246中。不过应当理解，卡口和轴承的连接方式为示意性的，本实用新型不受限于此。

图3示出根据本实用新型实施例提供的一种线圈固定部的剖面示意图。

线圈结构126包括感应线圈和线圈固定部，该线圈固定部的结构可参考图3，该线圈固定部包括第一圆环310、第二圆环320以及连接第一圆环310和第二圆环320的至少一个支撑板330。

第一圆环310的直径大于磁芯130的直径，优选地，第一圆环310的直径比磁芯130的直径大如0.5毫米-3毫米。第二圆环320包括至少一个弧片，每个弧片都与第一圆环310平行，弧片均匀分布于第一圆环310的外围，每个弧片之间的间距相同。支撑板330为矩形的薄板，其厚度可以为如1毫米-3毫米。不过应当理解，上述示例仅仅是示意性的，本实用新型不受限于此。

其中，第一圆环310的长度与弧片的长度相同，支撑板330的长度小于第一圆环310的长度，优选地，支撑板330的长度应为第一圆环310长度的2/3。支撑板330沿第一圆环310的径向方向设置在第一圆环310的外侧，支撑板330可以设置在第一圆环310长度方向的中央位置。

每个支撑板330上都缠绕有感应线圈。感应线圈一般为输出两相电的线圈和输出三相电的线圈。

图4示出了根据本实用新型实施例提供的一种感应线圈缠绕方式的示意图。

在一个实施例中并参考图4，线圈固定部300包括12个弧片，每个弧片上设置标号1-12，支撑板330上缠绕的感应线圈为输出三相电的线圈，分别用a、b、c表示电线，电线a缠绕在标号为3、6、9、12的支撑板上，电线b缠绕在标号为2、5、8、11的支撑板上，电线c缠绕在标号为1、4、7、10的支撑板上，电线的走向可参考图4。不过在实际应用中，弧片的数目和线圈的选择可以根据实际情况确认，上述示例仅仅为示意性的，本实用新型不受限于此。

线圈结构126中的感应线圈会设置有输出端，根据感应线圈缠绕方式的不同，输出端的数目也会不同。例如，感应线圈为输出两相电的线圈时，输出端的数目为4个，感应线圈为输出三相电的线圈时，输出端的数目为6个。

定子结构130包括磁芯，磁芯位于线圈结构126内部，磁芯的直径小于线圈结构126中第一圆环310的直径，磁芯不与转子结构120接触。磁芯的材质包括硅钢材、铁硅铝合金、铁基非晶等，也可以为软磁材料四氧化三铁(铁粉芯)。不过应当理解，磁芯的材质不限于此，所有可以用于具有定子结构功能的材质都在本实用新型的保护范围内。

外盖140设置在外壳110远离轴承的一端，外壳140上可以设置有多个圆孔，线圈结构126中的输出端位于圆孔中，圆孔的数目与输出端的数目相同，圆孔的直径适于卡住输出端。此处不对圆孔的直径、数目进行限制。

线圈结构126中输出端与控制器电连接，控制器用于接收输出端输出的电流，对电流进行整流并存储。控制器中存储的电流可为例如自行车中的智能车锁等供电。

本实用新型还公开了一种自行车，自行车包括车架、与车架连接的后叉和相对于车架转动的车轮，车轮包括轮毂，非接触式发电装置位于后叉上，且非接触式发电装置位于轮毂附近，非接触式发电装置中的控制器设置在车架附近。

在具体应用中，该发电装置可以设置自行车上靠近轮毂的位置，优选的设置在在车轮后叉上。该装置中的磁铁和车轮轮毂外侧面相接近，但存在较小的距离不发生接触，磁铁组的旋转运动是通过车轮轮毂运动对其产生切向作用力，牵引磁铁绕轴承外环发生旋转运动。轮式车辆车轮轮毂直径远大于磁铁组的直径，因而轮式车辆能够在较低的骑行速度下，牵引磁铁组高速旋转切割磁感应线圈，使得轮式车辆能够在低速骑行状态下获得 足够高的感应电动势，且永磁铁组为连续性切割磁感应线圈，因此，除感应电动势方向和大小有变化之外，其感应电动势具有连续性的特点，在理想状态下，车轮旋转时产生的电压-时间图可参考图5。

另外，控制器在接收到发电装置产生的电压值后，通过该电压值与控制器中预先存储的电压阈值的差值计算变形电压值，或者通过电压值与目电压阈值的比值计算变形电压值。判断变形电压值是否大于或等于车轮变形电压阈值，如果变形电压值大于或等于车轮变形电压阈值，则证明车轮发生变形。

在确定车轮发生变形后，可以通过自行车中设置的通信模块将轮式车辆的编码信息和位置信息传输到后台服务器，以便工作人员在接收到信息后第一时间对该车辆进行维修。或者，在确定当前车辆的车轮发生变形后，通过设置在车辆上的警示器，提醒用户当前车辆发生故障，以便用户更换车辆。

在一个实施例中，自行车中设置有通信模块例如GSM模块、定位模块如GPS模块，在发现车轮发生变形后，可以通过GPS模块定位车辆的位置信息，通过GSM模块将车辆的编码信息和位置信息传输至后台服务器。后台服务器在接收到上述信息后，可以通过语音播报形式如“XX区XX路XXXX编号自行车故障”告知工作人员进行维修，同时，自行车上也可以设置警示器，在车辆发生故障后，该警示器可以通过如“频闪黄灯”警示用户，也可以通过声音警示用户。

根据本实用新型的技术方案，可以通过磁铁将轮毂磁化，通过车轮的运动，牵引磁铁绕轴承外环发生旋转运动，从而使得磁铁在不接触轮毂的情况下，高速旋转切割磁感应线圈产生电流。另外，本实用新型中设置的外壳可以将定子结构和转子结构封闭起来，防止粉尘或雨水对该发电装置的影响。

本实用新型实施例所提供的一种非接触式发电装置可以为设备上的特 定硬件或者安装于设备上的软件或固件等。本实用新型实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本实用新型所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本实用新型提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或 部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。