专利名称：脚踏车发电机的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及安装在无马达脚踏车上，诸如双轮脚踏车或三轮脚踏车上，用于对脚踏车前灯供应电力的发电机，特别涉及在这种发电机中的改进，该种发电机在推动踏板时产生电力，并将剩余电力贮存在电容器中，这样，即使在脚踏车停止时也能点亮电灯，从而对使用者造成方便，并延长灯的预期寿命。
在现有技术中，一台小容量的脚踏车发电机安装在脚踏车的框架上，它具有一个能有选择地与脚踏车充气轮胎进行摩擦接触的旋转盖。旋转盖转动发电机的转子，从而产生电力，并在夜间骑脚踏车时，将灯光散布在路上。也即，当使用者将发电机旋转盖与轮胎进行接触的同时脚踩脚踏板，发电机转子被转动，并将车轮的旋转力转换成电力。这样，当骑脚踏车时，对前灯供应电力，将灯光散布在路上。
但是，上述发电机的问题在于，只有当发电机旋转盖与轮胎进行摩擦接触的同时，使用者脚踩踏板，才能产生电力。这样，在夜间骑脚踏车时，由于连续的脚踩踏板，发电机很容易使使用者感到疲劳。当使用者减速踩踏板时，发电机产生的电力少于对灯泡进行驱动所要求的电力。这时，灯的照明减低，阻止使用者充分看到脚踏车的前方区域，从而有时在夜间骑脚踏车时引起事故。
与此同时，当使用者加快踩踏板时，由于发电机产生的电力超过灯泡要求的电力，灯泡可能过载。这时，灯泡的预期使用寿命缩短，造成灯泡需要频繁地用新灯泡来更换。
上述发电机的另一问题在于，只有在使用者踩踏板时，发电机才对灯泡供应电力。因此，使用者必须携带手电筒，以便在夜间当脚踏车停止时，用于照亮脚踏车周围的区域或查看地图。
因此，本发明的目的是提出一种脚踏车发电机，在这种脚踏车发电机中上述问题能被克服，并在夜间骑脚踏车时，能向脚踏车前灯供应恒定电流，从而使灯泡得以以恒定的照明度向路面上散布光线，并阻止灯泡过载，从而延长了灯泡的预期使用寿命，还能将剩余电力贮存在电容器中，并向灯泡供应贮存的电力从而在脚踏车停顿时，便于使用者照明脚踏车周围的区域或查看地图。
为完成上述目的，本发明提出的脚踏车发电机包括设置在脚踏车车轮轮毂上的发电机主体。在该发电机主体中，线圈定子固定地安装在轮轴上。圆筒形转子被连接在轮毂框架的内壁，并以形成于定子和转子之间的环形间隙，可转动地安装在定子上。转子可相对定子转动，从而引起定子发出电力。发电机主体还包括将电力从定子传输至发电机主体外侧的传输装置，支承轮毂框架相对轴进行转动的轴承装置，和夹持螺母，用于将轴承装置固定于它在轴上的位置，从而可转动地将轮毂框架夹持在轴上。发电机还包括稳压器，它通过电力传输装置接收发电机主体发出的电力，并在稳定电力的同时，向脚踏车前灯施加电力。电容器连接至稳压器，贮存剩余的电力，并在发电机主体不运行时，向前灯供应剩余的电力。
本发明的上述及其它目的、特征以及其它优点将由结合附图的下述详细说明得到更为清晰的了解，其中
图1是本发明实施例提出的脚踏车发电机结构的截面图；图2是图1中发电机的部分“A”结构的部分分解透视图；图3是发明提出的发电机结构的方框图；图4是本发明另一实施例提出的发电机结构的截面图；图5是本发明又一实施例提出的发电机结构的部分分解透视图；图6a和6b是用作图5中发电机转子的可动线圈体的透视图。
图1是本发明第一实施例提出的脚踏车发电机结构的截面图。图2是图1中部分“A”结构的部分分解透视图。图3是发明提出的发电机结构的方框图。如图所示，该发明的发电机1设置在脚踏车前轮的轮毂100上。在发电机1中，线圈定子3被轴向地安装在第一绝缘盘10的一侧。上述被固定地安装在轮轴2上的盘10具有若干规则地间隔开的孔10a。在第一绝缘盘10的每个孔10a中设置有第一压缩螺旋弹簧11和第一接触端钮12。圆筒型轮毂框架5可转动地装配在轴2上，而定子3被置于轴2与框架5之间。以上框架5的两端都成台阶状，并具有加大的直径，从而形成相对的轴承底座6和6a，接着卷边，从而形成辐条夹持器。两套滚珠轴承7和7a被设置在轴承底座6和6a中，并被凸台夹持螺母8和9将它们相应地保持定位。以上螺母8和9被分别紧紧地拧在轴2的两端上。由于轴承7和7a，轮毂框架5可绕轴2转动，而线圈定子3固定在轴2上。第二夹持螺母9在邻近第一绝缘盘10的位置处固定在轴2上，并具有若干轴向孔9b。该发明的发电机1还具有第二和第三绝缘盘17和18，它们安装在第二螺母9的两侧。上述盘17和18在其相对侧具有若干轴向延伸的管子17c和18b。当盘17和18被安装在第二螺母9的两侧时，每根管子17c和相关联的管子18b从两侧共同插入至螺母9的同一孔9b之中。以上每根管子17c和18b都是中空的，从而形成轴向孔17d，18c。圆筒形永久磁铁4在对应线圈定子的位置处固定于轮毂框架5的内壁上，并用作发电机1的转子。
第二绝缘盘17的相对侧扇形地凹入，从而形成若干扇形底座17a。发电机1还包括有若干第一接触板13、14、15和16，其中每一块都在其一侧与相关联的端钮12发生接触，而在另一侧具有轴向突出物13a、14a、15a、16a。上述接触板13至16安置在盘17的扇形底座17a中，而这时突出物13a、14a、15a和16a则插入在盘17的相应孔17d中。第二压缩螺旋弹簧19和第二接触端钮20被共同插入至第三绝缘盘18的每个孔18c中。第四绝缘盘21在其一侧具有若干凹陷扇形21a，并在第三绝缘盘18的外侧位置处被固定在轴2上。第二接触板22在其外边缘具有导向端子22a，并被安置在盘21的每个凹陷扇形21a中。第二接触端钮20相应地与盘21的第二接触板22发生接触。
发电机1还包括有若干电线39，它们从各自的导向端子22a向外延伸。上述电线39中的一根通过保险丝盒25和开/关开关26延伸至前灯27。其余电线39通过稳压器23共同连接至电容器24。电容器24转而又通过一条电线与保险丝盒25连接。
在图中，标号28表示脚踏车的前轮叉。标号29表示将轮毂100固定至前轮叉28的螺母。
以上发电机1的运行作用将在下文说明。
为了组装发电机1，将第一压缩螺旋弹簧11插入至第一绝缘盘10的孔10a中。此后，将第一端钮12插入至孔10a中，从而使弹簧11与定子3发生接触。将第一接触板13至16安置在第二绝缘盘17的扇形底座17a中，同时将板13至16的突出物13a、14a、15a和16a插入至盘17的相应孔17d中。将第二压缩螺旋弹簧19和第二接触端钮20插入至第三绝缘盘18的每个孔18c中。此后将第四绝缘盘21安装在第三绝缘盘18外侧位置的轴2上，同时将第二接触板22安置在盘21的凹陷扇形21中，并使之与第二接触端钮20产生接触，这样，发电机1就与轮毂100组装成一个单一的物体。
此后，通过将螺母29拧至轴2的两端，将上述轮毂100设置在前轮叉28上，从而将发电机安装在前轮叉28上。
如图3所示，从接触板22各自导向端子22a延伸出来的电线39中的一根，通过保险丝盒25和开关26连接至前灯27。其它电线39被共同连接至稳压器23，转而又连接至电容器24。上述电容器24也通过电线连接至保险丝盒25。这时，保险丝盒25、稳压器23、开关26和电容器24都具有既对应发电机1又对应前灯27的合适的容量，并被设置在盒适的位置，使得使用者骑脚踏车时不会干扰使用者。
当使用者骑脚踏车踩踏板时，前、后轮都转动。在以上状态中，固定于轴2的定子3是不动的，而轮毂框架5则随着转子或永久磁铁4一起转动。
由于转子或永久磁铁4是转动的，而此时定子3不动，转动着的前轮的动能通过定子3和转子4两者被转换成电能，从而产生电功率。电功率通过第一弹簧11、第一接触端钮12、具有突出物13a、14a、15a和16a的第一接触板13至16、第二弹簧19、第二接触端钮20以及具有导向端子22a的第二接触板22被传输至保险丝盒25。来自接触板22导向端子22a的电功率也通过稳压器23施加至电容器24。当上述状态中开关26是接通时，电力就被施加至前灯27，从而将灯27点亮。
发电机1发出的电力部分施加于灯泡27以便灯泡27点亮，而剩余电力则施加并贮存在电容器24中。
因此，当脚踏车在夜间停止时，可能应用来自电容器24的电力来点亮前灯27，这样当脚踏车不动时，使用者能看到脚踏车周围的区域或查看地图。在上述情况，前灯27是通过操作开关26而接通或断开的。
电力是通过稳压器23施加至灯泡27的，因此灯泡27散布在路上的光线具有不变的照明度，从而使使用者得以有效地看到脚踏车前方的区域，并阻止在夜间骑车时发生事故。
图4是本发明第二实施例提出的发电机结构的截面图。在根据第二实施例提出的发电机1中，大部分另件与第一实施例中说明的相同，但轴承装置除外，它将轮毂框架5相对轴2可转动地夹持住，并包括两个径向滚珠轴承37和37a。上述轴承37和37a中的每一个包括若干以常规方式夹持在内、外滚圈之间的滚珠。一个轴承37a具有轴向孔37b，而隔离块38a被设置在轴承37a与前轮框架28之间，该隔离块38a具有与轴承37a的轴向孔37b联通的孔38b。从定子3伸出的电线37通过孔37b和38b从而导向发电机1之外。第二个实施例有效地减少了发电机1的另件数，从而简化了发电机1的组装过程。
在本发明中，电容器24可从发电机1中拆去，从而减少了脚踏车的重量，降低了生产成本。在这情况下，骑车时，只有当使用者踩踏板时，前灯27才点亮。电力是通过稳压器23向灯泡27供应电力的，因此总是对灯泡27供应不变的电流值，从而阻止灯泡过载。
在图1至4所示的发电机1中，永久磁铁被用作发电机的转子，因此安装在前轮轴上的定子产生直流电流。也即，图1至4的实施例提出直流发电机。但是，本发明也可提供交流发电机，它使用如图5和6所示的可动线圈体作为转子。
图5是根据该发明第三实施例提出的交流发电机结构的部分分解透视图。图6a和6b是图5中发电机转子的视图。
在第三实施例的交流发电机中，大部分另件仍与第一和第二实施例中说明的相同，但一个可动线圈体被用作发电机的转子。也即，线圈定子3’在轮毂框架5之内被固定安装在轴2上，而转子则在对应定子3’的位置上被安装在框架5内。如图6a和6b所示，发电机1的转子包括可动线圈体4’，它是由叠片铁心X上的绕组线圈Y构成的，而线圈Y以规则的间距相隔开。转子或可动线圈体4’以形成于定子3’和转子4’之间的一个环形间隙安装在定子3’上，从而当转子4’围绕定子3’转动时，产生交流电流。发电机发出的交流电流被送至前灯，从而点亮灯泡。
如上所述，本发明提出一种脚踏车发电机。该发电机是设置在脚踏车前轮轮毂上的，这样，当使用者踩踏板时，发出电力。电力施加至灯泡，从而点亮灯泡。剩余的电力贮存在电容器，并在脚踏车停顿时，施加至灯泡，从而便于使用者观看脚踏车周围的区域或查看地图。本发明的发电机与通常的发电机不同，是不与轮胎发生摩擦接触的，因此该发明的发电机使使用者能轻松地踩踏板。该发电机还通过稳压器向前灯提供恒定的电流，这样，灯泡向路面上散布具有恒定照明度的光线，且不会过载。从而，灯泡的预期使用寿命也加长。
虽然，为了展示目的，已经公开了本发明的最佳实施例，但是该技术有经验的人士能理解到，只要不偏离所附权利要求中公开的发明范围和精神，各种修正、增加和替换都是可能的。
权利要求
1.一种脚踏车发电机，该脚踏车发电机包括发电机主体，它被设置在脚踏车车轮的轮毂上，所述发电机主体包括线圈定子，它被固定地安装在轮轴上；圆筒形转子，它被连接在轮毂框架的内壁，并以形成于定子和转子之间的环形间隙，可转动地安装在所述定子上，所述转子可相对定子转动，从而引起定子发出电力；传输装置，用于将电力从定子传输至发电机主体的外侧；轴承装置，用于支承轮毂框架相对轴的旋转运动；和夹持螺母，用于将轴承装置固定于它在轴上的位置，从而可转动地将轮毂框架夹持在轴上；稳压器，它通过电力传输装置接收发电机主体发出的电力，并在稳定电力的同时，向脚踏车前灯作用电力；和电容器，它被连接至所述稳压器，并适用于贮存剩余电力，并在发电机主体不运行时，向前灯供应剩余电力。
2.如权利要求1的发电机，其中所述转子包括永久磁铁，从而使定子发出直流电流。
3.如权利要求1的发电机，其中所述转子包括可动线圈体，它由叠片铁心上的绕组线圈构成，而线圈按规则的间距相隔开，从而使定子发出交变电流。
4.如权利要求1所述的发电机，还包括保险丝盒和开/关开关，它们连接在稳压器，电容器和前灯之间，并与之协同运转。
5.如权利要求1所述的发电机，其中所述电力传输装置包括第一接触端钮，它被安放在第一绝缘盘中，并通过第一压缩弹簧与所述定子连接；第一接触板，它在其一侧与第一接触端钮进行接触，并在另一侧具有电力导出突出物；第二绝缘盘，它具有中空管子，并被放置在第一接触板和夹持螺母之间，这时第一接触板的突出物通过第二绝缘盘的管子；轴向孔，它形成在所述夹持螺母上，并从螺母的一侧用以安放第二绝缘盘的管子；第三绝缘盘，它具有中空管子，并从螺母的另一侧与夹持螺母啮合，这时管子从另一侧插入至螺母的轴向孔中；第二接触端钮，它被安放在第三绝缘盘的管子中，并通过第二压缩弹簧与第一接触板的突出物产生接触；第二接触板，它被第四绝缘盘所夹持，并与第二接触端钮产生接触；和电线，它从第二接触板的导向端子向发电机主体的外侧延伸。
6.如权利要求1的发电机，其中所述电力传输装置包括构成支承装置的径向滚珠轴承，所述轴承具有轴向孔；隔离块，它被安装在轴承的外侧，并具有与轴承的轴向孔联通的孔；和电线，它从定子通过轴承和隔离块的孔向外延伸，从而被导向发电机主体的外侧。
7.如权利要求5或6的发电机，其中所述电线是与所述稳压器、电容器和前灯相连接的。
全文摘要
一种脚踏车发电机，该发电机被设置在脚踏车前轮轮毂上，发电机发出电力，电力作用至灯泡上，剩余的电力被贮存在电容器中。该发电机不是与轮胎产生接触的。发电机还通过稳压器向前灯供应恒定的电流，因而灯泡向地面上散布具有恒定照明度的光线，且不会过载。灯泡的预期使用寿命因而能加长。
文档编号B62J6/12GK1168019SQ9710372
公开日1997年12月17日 申请日期1997年3月28日 优先权日1996年6月12日
发明者金润国 申请人:金润国