一种带照明结构的手摇发电机的制作方法

本实用新型涉及发电机技术领域，尤其涉及一种带照明结构的手摇发电机。

背景技术：

随着科技的进步，应用于应急救灾的便携式设备也日益增加，目前市场上主要提供的便携式应急电源方案主要包括有移动电源、太阳能电源和手摇电源。

移动电源是目前市场上主要流行的便携式电源，它可以随时给手机等智能设备供电，同时具备体积小、价格低等优点，但是该电源的缺点也明显：该电源需要先充电后供电，一旦停电，该电源放电完毕后就无法使用；另外该类型的电源一般输出电压单一，电流偏小，无法满足出现紧急情况下不同设备对应急电源需求，限制了它的适用范围。

太阳能电源将太阳能转换为电能后存储在蓄电池中，解决了移动电源的不足，然而它的太阳能转换率仍然有限，而且成本相对较高，目前市面上产品光电转换率普遍只能达到10-15％的水平，这也是在强太阳且直射时获得的数据。因此，制约太阳能电源的最大因素在于其能量的获取：由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及天气环境等随机因素的影响，光电转换率极不稳定，这给太阳能电源的大规模应用增加了难度。

手摇电源也叫手摇发电机，它是不受环境影响的另一种可再生电源，主要采用人工手摇齿轮，齿轮带动线圈在磁场中旋转产生电流，从而为设备延长续航电力。目前小手摇电源分为两种：一种采用塑料齿轮，多见应急照明，应急收音机等应用，也有用于为手机等电子设备充电，这种电源价格便宜，但输出功率小，且容易变形和损坏；另一种采用金属齿轮，电池转换效率一般在40％左右，由于它主要借助人力，人一般功率是0.1-0.2马力，约73-150W的功率，一般功率可以做到20-30W,也有标称100W的，但这已是瞬时极限功率，由于设计不合理，人最多只能支撑几分钟。考虑到人的因素，如何延长手摇电源工作时间，以及有效提高电能转换效率以发挥手摇电源的性能是目前亟待解决的难题。

在申请号为CN201310627918.4的发明专利中，公开了一种手摇发电机，包括转动安装在所述口字形壳体上的转轴一、转轴二和转轴三、固定安装在所述转轴一上的齿轮二和齿轮三、固定安装在所述转轴二上齿轮四以及固定安装在所述转轴三上的齿轮五；所述底板上侧通过螺栓固定安装有口字型壳体，所述口字型壳体的一侧转动安装有手摇轴，所述手摇轴的另一端固定安装有齿轮一，所述齿轮一与所述齿轮二啮合构成齿轮副，所述齿轮三分别与所述齿轮四和所述齿轮五啮合构成齿轮副，所述转轴二与马达一的输入端固定连接，所述转轴三与马达二的输入端固定连接。

该发明主要通过增加马达数提高发电效率以及通过增加齿轮数以达到降低噪声的目的，但是这样会增加该发电机的整体重量，同时也会使成本相应增加，这样会给使用者带来不便。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种带照明结构的手摇发电机，该发电机通过两侧的手摇柄与手带，使得整体使用方便，体积较小，易于携带。

本实用新型的另一个目的在于提供一种带照明结构的手摇发电机，该发电机通过无刷外转子三相电机与三级增速齿轮结合，使瞬时传动比恒定，工作平稳，传动准确可靠，且径向尺寸小，结构紧凑，重量轻，节约材料，满足电机功率输出要求，提高机械传动效率，且降低了成本。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下。

一种带照明结构的手摇发电机，包括有外壳体、设置在外壳体左侧的手带、设置在外壳体右侧的手摇柄以及设置在外壳体顶部的照明结构，所述外壳体的内部设置有无刷外转子三相电机以及设置在无刷外转子三相电机一侧的齿轮组，所述齿轮组的数量为3个，所述手摇柄的一端固定安装有手摇轴，所述手摇轴的一端穿过齿轮组的主动轮，且与齿轮组的主动轮固定连接，所述齿轮组的从动轮与无刷外转子三相电机固定连接，所述照明结构与无刷外转子三相电机电连接。

进一步，所述照明结构为LED照明灯，所述外壳体的右侧设置有手动开关，所述手动开关分别与LED照明灯、无刷外转子三相电机电连接，所述手动开关的上部设置有状态显示屏，所述状态显示屏与无刷外转子三相电机电连接。

进一步，所述外壳体的底部设置有输出接口，所述输出接口的上部设置有接口保护盖，所述输出接口的形状与接口保护盖的形状相适配。

更进一步，所述输出接口包括有三芯接口和USB接口。

进一步，所述手摇柄包括有手柄外壳、手柄抽芯和握柄，所述手柄外壳的一端设置有开口的中空结构，所述手柄抽芯的一端穿过开口，且插接在手柄外壳的中空结构内，所述手柄抽芯的内侧沿长度方向设置有限位槽，所述手柄外壳的开口一侧设置有与限位槽相适配的限位凸起，所述手柄抽芯的一端与握柄枢接连接。

更进一步，所述握柄的内部设置有握柄内销，所述握柄内销卡接在握柄的内部，且与握柄可旋转连接。

更进一步，所述外壳体的底部设置有与握柄形状相适配的握柄安装槽。

进一步，所述外壳体左侧的上下两端均设置有手带安装杆，所述手带的两端分别穿过2根手带安装杆，且通过手带调节扣相连。

进一步，所述无刷外转子三相电机的一侧上设置有内置电池组，所述内置电池组的一侧上设置有PCB电路板，所述PCB电路板与内置电池组电连接，所述内置电池组与无刷外转子三相电机电连接。

进一步，所述齿轮组包括有第一级齿轮、第二级齿轮和第三级齿轮，所述第二级齿轮上设置有同轴固定连接的第二级小齿轮和第二级大齿轮，所述第一级齿轮与手摇轴固定连接，所述第一级齿轮与第二级小齿轮啮合构成齿轮副，所述第二级大齿轮与第三级齿轮啮合构成齿轮副，所述第三级齿轮与无刷外转子三相电机上的转轴固定连接。

本实用新型的有益效果：与现有技术相比，本实用新型所提供的一种带照明结构的手摇发电机，该发电机通过两侧的手摇柄与手带，使得整体使用方便，体积较小，易于携带；通过无刷外转子三相电机与三级增速齿轮结合，使瞬时传动比恒定，工作平稳，传动准确可靠，且径向尺寸小，结构紧凑，重量轻，节约材料，满足了电机功率输出要求，提高机械传动效率，该发电机的外壳体上还增加了照明结构，便于野外救援工作的进行，该发电机整体结构简单，噪音小，成本低，适于推广应用。

附图说明

图1为本实用新型的左视图。

图2为本实用新型的主视图。

图3为本实用新型的使用状态结构示意图。

图4为本实用新型的结构示意图。

图5为本实用新型的模块结构框图。

图6为本实用新型的手摇柄的结构示意图。

图7为本实用新型的无刷外转子三相电机与齿轮组的结构示意图。

图8为本实用新型的齿轮组的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

需要说明的是，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

实施例1

参见图1和图7所示，一种带照明结构的手摇发电机，包括有外壳体1、设置在外壳体1左侧的手带2、设置在外壳体1右侧的手摇柄3以及设置在外壳体1顶部的照明结构4，外壳体1的内部设置有无刷外转子三相电机5以及设置在无刷外转子三相电机5一侧的齿轮组6，齿轮组6的数量为3个，手摇柄3的一端固定安装有手摇轴31，手摇轴31的一端穿过齿轮组6的主动轮，且与齿轮组6的主动轮固定连接，齿轮组6的从动轮与无刷外转子三相电机5固定连接，照明结构4与无刷外转子三相电机5电连接。

本实施方式中，外壳体和手摇柄采用铝合金材料，整体结构简单，体积小，重量轻，易于携带，且具有一定的防水和抗震抗摔性能，只需一只手穿过手带并握紧发电机本体，另一只手旋转手摇柄，即可对发电机充电，外部提供了大功率照明结构，在具有更小体积的情况下具有更高的发电效率，将目前传统的40％机电转换效率提高到60％以上，同时降低了信噪比，具有易于实现、可靠性高、散热良好和性价比高等优点。

需要说明的是，无刷外转子三相电机具有结构简单、尺寸紧凑、成本低、免维护和传动效率高等优势，在手摇齿轮组带动发电机的条件下，通过优化转子的匝数比和电极线路接法以提高发电机的性能。而齿轮组需要满足瞬时传动比恒定、工作平稳、传动准确可靠、径向尺寸小、结构紧凑、重量轻和节约材料的特点，根据人力手摇转速确定传动装置的总传动比，从而确定最大能效转换设计的最佳增速齿轮组。在此，电机定子采用12极硒钢片直槽定子，齿轮组采用合金钢加淬火0.5模数齿轮组，转速比1:50左右。

而且，在设计时需要注重两个指标：一是手摇发电机的效率，二是手摇发电机的噪音。一般的手摇发电机的效率在30％-50％左右，而本设计方案的产品的效率达到50％-70％。一般产品的10W手摇发电机在带载的情况下噪声一般为66-70分贝，而本设计产品的噪声要求达到60-65分贝，这些数据都是通过测试计算得到的。

参见图2-4所示，照明结构4为LED照明灯，外壳体1的右侧设置有手动开关11，手动开关11分别与LED照明灯、无刷外转子三相电机5电连接，手动开关11的上部设置有状态显示屏12，状态显示屏12与无刷外转子三相电机5电连接。具体的，外壳体1的底部设置有输出接口13，输出接口13的上部设置有接口保护盖14，输出接口13的形状与接口保护盖14的形状相适配。具体的，输出接口13包括有三芯接口131和USB接口132。在本实施方式中，通过手动开关能够控制LED照明灯，在使用过程中，状态显示屏能够显示出该发电机的输出电压等数据。底部的输出接口为宽范围可调电压输出接口，接口的数量和类型可根据客户的需求进行设计，在此，三芯接口的输出电压为12V±1V，USB接口的输出电压为5V±0.25V，在输出接口的外部安装接口保护盖，能够避免灰尘等固体物质的进入以及手摇柄上的握柄与输出接口的接触而影响输出接口的使用性能。

参见图3，图4和图6所示，手摇柄3包括有手柄外壳32、手柄抽芯33和握柄34，手柄外壳32的一端设置有开口的中空结构，手柄抽芯33的一端穿过开口，且插接在手柄外壳32的中空结构内，手柄抽芯33的内侧沿长度方向设置有限位槽331，手柄外壳32的开口一侧设置有与限位槽331相适配的限位凸起321，手柄抽芯33的一端与握柄34枢接连接。

具体的，握柄34的内部设置有握柄内销341，握柄内销341卡接在握柄34的内部，且与握柄34可旋转连接。

具体的，外壳体1的底部设置有与握柄34形状相适配的握柄安装槽15。

在本实施方式中，手柄抽芯卡接在手柄外壳的内部，且通过限位凸起与限位槽的适配来控制手柄抽芯在手柄外壳内的移动，握柄与手柄抽芯的枢接结构使握柄能够围绕手柄抽芯旋转，便于将握柄收回握柄安装槽内，以及打开使用，整体结构简单，使用方便，易于收纳携带。握柄内销的设置能够使握柄与手柄抽芯之间的枢接结构连接紧密，而且便于握柄旋转使用。

优选地，外壳体1左侧的上下两端均设置有手带安装杆16，手带2的两端分别穿过2根手带安装杆16，且通过手带调节扣21相连。在此，手带调节扣可以是日字扣，也可以是其他方便调节手带的调节扣，可依据客户需求设计安装，手带的两端穿过手带安装杆后，通过日字扣连接，在连接处设计复数个孔位以及限位卡扣，使手带能够自由调节宽度，以适应不同使用者的手掌宽度。

实施例2

参见图5所示，与上述实施例的不同之处在于，无刷外转子三相电机5的一侧上设置有内置电池组7，内置电池组7的一侧上设置有PCB电路板8，PCB电路板8与内置电池组7电连接，内置电池组7与无刷外转子三相电机5电连接。在本实施例中，决定发电效率的主要因素在于发电机组效率和齿轮组效率，也就是无刷外转子三相电机的效率与三级增速齿轮的传动效率。在无刷外转子三相电机的一侧上设置内置电池组，便于将机械能转化为电能储存在内置电池组中，在此，内置电池组为内置锂电池组，其容量大于或者等于1200mAh，而波纹电压小于或者等于100mV。在内置电池组充满电的情况下，在12V电压三芯接口输出电流为500mA时，供电时间应不小于1h，而在5VUSB接口输出电流为1A时，供电时间应不小于1.2h，而照明时间应不小于4h，而三芯接口的输出功率为10W时，整机连续工作时间不小于20h。PCB电路板将电路模块小型化，以适应整体的小型体积，便于携带，且使用安全。

参见图7-8所示，齿轮组6包括有第一级齿轮61、第二级齿轮62和第三级齿轮63，第二级齿轮62上设置有同轴固定连接的第二级小齿轮621和第二级大齿轮622，第一级齿轮61与手摇轴31固定连接，第一级齿轮61与第二级小齿轮621啮合构成齿轮副，第二级大齿轮622与第三级齿轮63啮合构成齿轮副，第三级齿轮63与无刷外转子三相电机5上的转轴固定连接。在本实施例中，无刷外转子三相电机和齿轮组的设计采用一体化设计，通过第一级齿轮依次带动第二级齿轮和第三级齿轮转动，齿轮组采用合金钢加淬火0.5模数齿轮组，转速比达到1:50左右，保证了手摇发电机的整体效率。此时，三级增速齿轮组速比可以达到每分钟3000转，满足电机功率输出要求，电机尺寸可以减小，提高机械传动效率。工作时，手摇柄转动每分钟60-90转，电机输出功率恒定10W；手摇柄转动每分钟最大120转时，电机输出功率最大20W。总体来讲，该传动方案满足手摇发电机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低、传动效率高。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。