一种人力驱动的发电机装置的制作方法

1.本实用新型涉及发电机技术领域，特别涉及一种人力驱动的发电机装置。


背景技术：

2.人力驱动的发电机装置是通过人工手摇驱动或双脚踏驱动，带动发电机转子向一个方向旋转进行发电。由于目前的人力驱动的发电机的转子轴是直接与转子和转子壳体固定连接，在人力驱动的过程中，一旦手摇或脚踏的驱动力突然停止形成制动现象，而发电机转子因惯性会产生惯性力，这种惯性力与制动力相互制约，容易对齿轮箱内的齿轮传动机构造成损伤，由此导致人力驱动的发电机在使用过程中需要经常更换齿轮及相关零件，增加了使用成本和维修成本；并且由于人力驱动过程中，也容易出现驱动力时大时小的现象，导致转子的转速不稳定，造成发电机运行过程中电压不平稳的问题；同时因齿轮传动机构容易损伤，造成现有的人力驱动的发电机可靠性低、寿命短等诸多缺点，给在野外环境使用人力驱动的发电机带来诸多不便。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种人力驱动的发电机装置，其能在手摇或脚踏的驱动力突然停止时，保护各个齿轮和齿轮箱结构，延长整个发电机的使用寿命，且能保证输出电压的稳定性，提高发电效率。
4.本实用新型的技术方案是：一种人力驱动的发电机装置，包括壳体、齿轮箱、主动轴、转子轴、定子、转子、两个驱动轴、两个扇形齿轮，所述主动轴一端设有第一单向超越离合器齿轮、第二单向超越离合器齿轮，所述齿轮箱设于壳体内，齿轮箱的两侧对称设有两个导向孔，所述驱动轴一端滑动配合在导向孔中，驱动轴另一端伸出壳体，并固定设置脚踏板，所述两个扇形齿轮的齿端相向，两扇形齿轮一端分别通过一回位涡簧与驱动轴活动连接，其中，第一扇形齿轮另一端的扇形齿与第一单向超越离合器齿轮啮合，第二扇形齿轮另一端的扇形齿经一转向轮与第二单向超越离合器齿轮啮合，所述主动轴另一端通过齿轮传动组与转子轴进行动力传递，所述转子轴一端设置齿轮与齿轮传动组连接传递动力，转子轴另一端穿过定子且通过一单向轴承与转子连接，所述单向轴承的滚针与转子轴滑动配合，且单向轴承的外圈与转子周向固定连接，所述转子的磁极固定设置在转子惯性轮的内壁，所述转子惯性轮的中心设置轴向延伸的轴承安装座，该轴承安装座用于与单向轴承的外圈周向固定连接。
5.进一步的，所述齿轮传动组包括主动齿轮、中间轴，所述主动齿轮与主动轴周向固定连接，所述中间轴上依次周向固定有传动齿轮、从动齿轮，所述主动齿轮与传动齿轮啮合，所述从动齿轮与转子轴上的齿轮啮合。
6.进一步的，所述第一单向超越离合器齿轮、第二单向超越离合器齿轮的滚子分别与主动轴滑动配合，所述滚子通过两端的保持架限位于单向超越离合器齿轮的外环内，所述单向超越离合器齿轮的外环的半圆周上设置外齿。
7.进一步的，所述单向轴承的外圈内壁设有多个轴向延伸的斜坡状单向导向槽，各单向导向槽中分别设有一个滚针，相邻两滚针之间均设有弹片，所述滚针、弹片通过一保持架限位于外圈内。
8.进一步的，所述滚针的两端与外圈之间分别设有一同心垫圈。
9.进一步的，所述转子为设有磁极、磁极套、转子惯性轮的一体结构，所述磁极粘接固定在磁极套的内壁，并通过磁极套周向固定在转子惯性轮的安装孔中。
10.进一步的，所述壳体的一侧壁上设置摇把，所述摇把伸入壳体的一端通过连接轴与主动轴周向固定连接。
11.进一步的，所述壳体内设置调压器，该调压器的输入端通过导线与定子的输出端连接，所述调压器的输出端通过导线与壳体上的输出接口连接。
12.进一步的，所述第一扇形齿轮、第二扇形齿轮和转向轮分别通过各自的支承轴安装于齿轮箱中，所述齿轮箱两侧的第一箱壁、第二箱壁分别设置轴孔与各支承轴对应，所述轴孔中设置石墨铜套与支承轴滑动配合，且轴孔的孔底设置储油槽，所述储油槽的直径小于轴孔的孔径，储油槽的槽底设有进油口，所述轴孔的孔口安装限位垫圈。
13.进一步的，所述导向孔中设置轴套与驱动轴滑动配合，该轴套的内壁涂覆有润滑涂层，所述驱动轴的下端设有沿轴向延伸且径向贯穿的条形孔，所述轴套上对称设有两轴向延伸的让位槽与驱动轴的条形孔对应，使两扇形齿轮的力臂插入各驱动轴的条形孔中，通过销轴依次穿过驱动轴和力臂形成活动连接。
14.采用上述技术方案：该装置在运行过程中，当踩动脚踏板，主动轴通过齿轮传动组带动转子轴沿单向轴承的非止逆方向旋转时，转子轴会通过单向轴承带动转子共同旋转，此时单向轴承的滚针带动外圈一起旋转，随着交替踩动脚踏板，发电机持续发电；当突然使脚踏板停止，主动轴随之突然急停时，齿轮传动组、转子轴同时停止转动，但是转子在惯性的作用下仍然会继续沿单向轴承的非止逆方向转动，此时，转子可带动单向轴承的外圈一起旋转，而单向轴承外圈的动力不会反向传递给转子轴，从而避免转子向主动轴反向传递动力，不会在主动轴急停时发生打齿的情况，起到保护齿轮传动组、两个单向超越离合器齿轮和齿轮箱的作用，延长发电机装置的使用寿命，同时，本发电机装置在双脚交替踩动脚踏板的瞬间，在单向轴承的作用下，转子可以由惯性带动持续高速旋转，从而能够保证发电机装置输出电压的平稳性，避免转子在两个脚踏板交替的瞬间，受齿轮组的影响，使转子转速下降造成输出电压不平稳。
15.所述单向轴承的外圈内壁设有多个轴向延伸的斜坡状单向导向槽，各单向导向槽中分别设有一个滚针，相邻两滚针之间均设有弹片，所述滚针、弹片通过一保持架限位于外圈内，当转子轴沿单向轴承的非止逆方向旋转时，滚针在转子轴的带动下沿单向导向槽槽深较小的方向转动，让滚针紧紧卡在单向导向槽中，从而使单向轴承的外圈带动转子共同沿单向轴承的非止逆方向旋转，而当转子轴急停时，转子在惯性作用下继续转动，此时单向轴承的外圈随转子一起转动，使单向导向槽槽深较大的位置与滚针对应，则滚针此时在单向导向槽中与外圈发生相对运动，从而避免转子向转子轴反向传递动力。
16.本发电机装置输出电压平稳、重量轻，可直接手提或装在背包中，适用于在野外环境条件下紧急照明、为各种用电器充电，通过脚踏板作垂直上下往复式运动带动转子轴作圆周旋转，符合人体工程力学要求，人只需原地踏步就能实现发电机发电。
17.下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
附图说明
18.图1为本实用新型的结构示意图；
19.图2为本实用新型的齿轮箱的装配示意图；
20.图3为本实用新型的转子与定子的装配示意图；
21.图4为本实用新型的齿轮传动组的传动示意图；
22.图5为本实用新型的单向轴承的结构示意图；
23.图6为图5的c-c剖视图；
24.图7为图5的d-d剖视图；
25.图8为本实用新型的单向超越离合器齿轮的结构示意图；
26.图9为本实用新型的单向超越离合器齿轮内部结构示意图；
27.图10为本实用新型的第二箱壁的结构示意图；
28.图11为本实用新型的第二箱壁的正视图；
29.图12为图11为b-b剖视图；
30.图13为图12的a处局部放大图；
31.图14为本实用新型的轴套的结构示意图。
具体实施方式
32.参见图1至图14，一种人力驱动的发电机装置的实施例，包括壳体1、齿轮箱2、主动轴3、转子轴4、定子5、转子6、两个驱动轴7、两个扇形齿轮。所述主动轴3一端设有第一单向超越离合器齿轮8、第二单向超越离合器齿轮9。所述齿轮箱2设于壳体1内，齿轮箱2的两侧对称设有两个导向孔10，所述驱动轴7一端滑动配合在导向孔10中。所述导向孔10中设置轴套27与驱动轴7滑动配合，该轴套27的内壁涂覆有润滑涂层，通过润滑涂层增加轴套27与驱动轴7之间的润滑性，能够有效降低驱动轴7作上下往复运动时的摩擦系数，从而降低齿轮箱2的发热。驱动轴7另一端伸出壳体1，并固定设置脚踏板11，踩动脚踏板11即可使驱动轴7沿导向孔10向下运动。所述壳体1的上盖上铰接设置用于对脚踏板11限位的锁块26，发电机在不使用时，可以将锁块26压在两个脚踏板11上锁住，使用时旋转锁块26即可让脚踏板11从壳体1表面伸出，便于脚踏板11的收纳，使发电机外型更规整，方便随身携带。所述两个扇形齿轮的齿端相向，且分别通过各自的支承轴安装在齿轮箱2中。两扇形齿轮一端分别通过一回位涡簧12与驱动轴7活动连接，所述驱动轴7的下端设有沿轴向延伸且径向贯穿的条形孔7-1，所述轴套27上对称设有两轴向延伸的让位槽27-1与驱动轴7的条形孔7-1对应，使两扇形齿轮的力臂插入各驱动轴7的条形孔7-1中，通过销轴依次穿过驱动轴7和力臂形成活动连接。所述回位涡簧12外圈的自由端与对应的扇形齿轮的力臂连接固定，各回位涡簧12内圈的固定端与齿轮箱2连接固定，其中，第一扇形齿轮13另一端的扇形齿与第一单向超越离合器齿轮8啮合，第二扇形齿轮14另一端的扇形齿经一转向轮15与第二单向超越离合器齿轮9啮合，通过转向轮15使第二单向超越离合器齿轮9与第一单向超越离合器齿轮8的转向一致，并利用单向超越离合器齿轮的特性，避免主动轴3反向旋转。所述第一单向超越离合器齿轮8、第二单向超越离合器齿轮9的滚子34分别与主动轴3滑动配合，所述滚子34通过
两端的保持架限位于单向超越离合器齿轮的外环35内，所述单向超越离合器齿轮的外环35的半圆周上设置外齿35-1，可增加两个单向超越离合器齿轮的受力强度。当踩动一个脚踏板11时，与脚踏板11对应的驱动轴7向下运动，使对应的扇形齿轮带动单向超越离合器齿轮转动，此时，单向超越离合器齿轮的外环35带动滚子34同向转动，并向主动轴3传递动力，同时，回位涡簧的自由端随扇形齿轮的转动而拉伸；当释放脚踏板11后，扇形齿轮在回位涡簧的作用下回位，此时，单向超越离合器齿轮只有外环35发生反向转动，滚子34不会随外环35转动，同时，该驱动轴7向上运动带动脚踏板11恢复到原位；并同时踩动另一个脚踏板11，使另一个驱动轴7向下运动，由此通过交替踩动两个脚踏板11就可以实现两个驱动轴7的上下往复运动，由此将动力传递给主动轴3，使主动轴3在单向超越离合器齿轮的带动下旋转。
33.所述主动轴3另一端通过齿轮传动组与转子轴4进行动力传递，所述转子轴4一端设置齿轮与齿轮传动组连接传递动力，转子轴4另一端穿过定子5且通过一单向轴承18与转子6连接，所述定子5通过铆接固定在定子安装板28上，防止定子5在发电机运行时发生轴向或径向移动，该定子安装板28固定在齿轮箱2上。所述单向轴承18的滚针18-3与转子轴4滑动配合，且单向轴承18的外圈18-1与转子6周向固定连接，所述单向轴承18的外圈18-1通过过盈配合与转子6形成周向固定，所述单向轴承18的外圈18-1内壁设有多个轴向延伸的斜坡状单向导向槽18-2，各单向导向槽18-2中分别设有一个滚针18-3，相邻两滚针18-3之间均设有弹片18-4，所述滚针18-3、弹片18-4通过一保持架18-5限位于外圈18-1内，当转子轴4沿单向轴承18的非止逆方向旋转时，滚针18-3在转子轴4的带动下沿单向导向槽18-2槽深较小的方向转动，让滚针18-3紧紧卡在单向导向槽18-2中，从而使单向轴承18的外圈18-1带动转子共同沿单向轴承18的非止逆方向旋转，而当转子轴4急停时，转子6在惯性作用下继续转动，此时单向轴承18的外圈18-1随转子6一起转动，使单向导向槽18-2槽深较大的位置与滚针18-3对应，则滚针18-3此时在单向导向槽18-2中与外圈18-1发生相对运动，因此转子轴4在转子依惯性旋转时不会发生转动，从而避免转子6向转子轴4反向传递动力。所述滚针18-3的两端与外圈18-1之间分别设有一同心垫圈18-6，该同心垫圈可以起到支承转子轴4的作用，防止转子6在旋转过程中发生摇摆，同时避免因发生摇摆而产生噪音。所述转子6的磁极16固定设置在转子惯性轮33的内壁，所述转子惯性轮33的中心设置轴向延伸的轴承安装座33-1，该轴承安装座33-1用于与单向轴承18的外圈18-1周向固定连接，这种结构的转子惯性轮33可采用导磁性较高的材料通过机加工制作而成，制作成本较低；此外，转子6不仅仅局限于上述结构，还可以为设有磁极16、磁极套17、转子惯性轮33的一体结构，所述磁极16粘接固定在磁极套17的内壁，并通过磁极套17周向固定在转子惯性轮33的安装孔中，所述磁极套17与转子惯性轮33可采用过盈配合的方式连接固定，这种结构的转子惯性轮33可通过模具批量生产，提高生产效率。
34.所述齿轮传动组包括主动齿轮19、中间轴20，所述主动齿轮19与主动轴3周向固定连接，所述中间轴20上依次周向固定有传动齿轮21、从动齿轮22，所述主动齿轮19与传动齿轮21啮合，由主动齿轮19将主动轴3的动力传递给传动齿轮21，实现第一次增速，所述从动齿轮22与转子轴4上的齿轮啮合，从而通过从动齿轮22将增速后的动力传递给转子轴4，实现第二次增速，由此形成二级增速，将主动齿轮19的较低转速转化为转子轴4的高速旋转，提高发电机的发电效率。
35.所述壳体1内设置调压器25，该调压器25的输入端通过导线与定子5的输出端连
接，所述调压器25的输出端通过导线与壳体1上的输出接口连接，调压器25可以使发电机的输出电压保持恒定，有利于对外接用电器供电。壳体1的输出接口中设有dc插座29用于外接用电器，以及两个可直接用于为手机、平板电脑等设备充电的usb接口30。所述壳体1的一侧壁上设有弹簧提手31，便于携带使用。
36.所述第一扇形齿轮13、第二扇形齿轮14和转向轮15分别通过各自的支承轴安装于齿轮箱2中，所述齿轮箱2两侧的第一箱壁2-1、第二箱壁2-2分别设置轴孔36与各支承轴对应，所述轴孔36中设置石墨铜套37与支承轴滑动配合，通过石墨铜套37既能有效增加支承轴转动时的润滑作用，还能提高连接强度，保证齿轮的稳定运行，所述轴孔36的孔底设置储油槽36-1，所述储油槽36-1的直径小于轴孔36的孔径，储油槽36-1的槽底设有进油口36-2，使润滑油经进油口36-2流入储油槽36-1中达到对支承轴润滑的目的，所述轴孔36的孔口安装限位垫圈38，该限位垫圈38用于对石墨铜套37轴向限位，并能起到一定的防油溢出的作用。
37.本发电机装置不仅可以通过踩动脚踏板11实现人力发电，还可以通过手摇提供动力实现人力发电，所述壳体1的一侧壁上设置摇把23，所述摇把23伸入壳体1的一端通过连接轴24与主动轴3周向固定连接，所述连接轴24为通过轴承座32支承于壳体1上的空心轴，连接轴24一端与主动轴3周向固定，另一端与摇把23周向固定，且连接轴24上通过设置油封，达到防水防尘的目的。使用时，手动转动摇把23，可以使主动轴3转动，然后通过齿轮传动组进行二级增速，让转子轴4带动转子6高速旋转实现发电。便于在脚踏板11发生故障时，通过摇把23持续发电。
38.该发电机装置在运行过程中，当踩动脚踏板11时，主动轴3通过齿轮传动组带动转子轴4沿单向轴承18的非止逆方向旋转，转子轴4通过单向轴承18带动转子6共同旋转，并随着交替踩动脚踏板11，发电机持续发电；当脚踏板11突然停止，主动轴3随之突然急停时，齿轮传动组、转子轴4同时停止转动，但是转子6在惯性的作用下仍然会继续沿单向轴承18的非止逆方向转动，此时，转子会带动单向轴承18的外圈一起旋转，而单向轴承外圈18-1的动力不会反向传递给转子轴4，从而避免转子6向主动轴3反向传递动力。
39.本发电机装置输出电压平稳、重量较轻，可直接手提或装在背包中，适用于在野外环境条件下紧急照明、为各种用电器充电，通过脚踏板作垂直上下往复式运动带动转子轴作圆周旋转，符合人体工程力学要求，人只需原地踏步就能实现发电机发电。并且，通过转子6与转子轴4之间设置的单向轴承18，使转子6能够在主动轴3急停时，仍然在惯性带动下继续旋转，避免转子6突然停止对转子轴4上的齿轮、齿轮传动组、单向超越离合器齿轮和齿轮箱结构等造成损伤，以及可以防止齿轮传动组在主动轴3急停时发生打齿的情况，起到保护齿轮的作用，延长发电机装置的使用寿命；同时，本发电机装置在双脚交替踩动脚踏板11的瞬间，在单向轴承18的作用下，转子6可以依惯性持续高速旋转，避免转子6在两个脚踏板11交替运动的瞬间，受齿轮组的影响，使转子6转速下降造成输出电压不平稳，从而保证发电机输出电压的平稳性。