一种用于自行车发电的非接触式发电装置及自行车的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及自行车电源技术领域，具体涉及一种用于自行车发电的非接触式 发电装置及自行车。
【背景技术】
[0002] 自行车发电机的原理一般是把自行车的动能转动发电机，透过切割磁场，让线圈 产生电流。至于自行车如何带动发电机转动则有很多方法。其中一方的方法，叫做非接触 式发电机，它的原理是把连系着转轴的磁铁靠近金属造的自行车轮圈。根据楞次定律，车轮 转动时，靠近轮圈的磁铁使轮圈上接近磁铁的部分金属产生电涡流，电涡流同时产生牵引 磁铁的磁场，从而令磁铁围绕着转轴旋转，磁铁的旋转令邻近线圈产生电流从而发电。
[0003] 非接触式发电机的好处是发电机转动组件不用跟车轮有机械的连系，发电机没有 了跟车轮的摩擦力，从而省下自行车驾驶员的体力。
[0004] 现有的非接触式发电机是用一组线圈发电，由于要在时速3公里慢速时，发电机 能够产生足够的电压令发光二极管能够亮着，线圈的圈数要尽可能多，这样便要用较幼和 较长的铜线。这么幼的铜线的电阻在自行车高速运行时会消粍一大部分电力。由于所消粍 的能量等于电流的平方乘电阻值（能量=电流值X电流值X电阻值）。电阻越大，所消粍 的能量越大。使用单一线圈，发电机越要在低速时发出足够的电压，在高速的表现越差；相 反，发电机越要在高速时减低能量损耗，在慢速时就要相对较快的车速才能开始发亮。 【实用新型内容】
[0005] 为解决现有技术中不能同时兼顾不同自行车速度中发电机效率的问题，本实用新 型提出一种用于自行车发电的非接触式发电装置及自行车，既保证自行车在低速时发电机 能正常发电并使发光二极管发亮，也能减小自行车在高速行驶时的能量损耗。
[0006] 本实用新型采用的技术方案是，设计一种用于自行车发电的非接触式发电装置， 包括：发电机芯、带整流电路和升压电路的线路板。
[0007] 发电机芯包括：转轴、包裹在转轴上的磁铁组、至少两个并联的线圈组围绕着固定 在磁铁组外圈，磁铁组包含至少一片径向充磁的磁铁，线圈组内包含一个线圈或至少两个 串联的线圈，线圈组的排列对应磁铁组的磁场相位。
[0008] 整流电路与发电机芯输出端连接，升压电路与整流电路的输出端连接。
[0009] 可选的，转轴上套有轴承，磁铁安装在轴承外圈。
[0010] 在一实施例中，磁铁组内设有六片磁铁，该六片磁铁组成一个环绕在转轴上的磁 圈，六片磁铁中各有三片外围为磁北的第一磁铁和外围为磁南的第二磁铁，相邻的磁铁极 性相反设置。
[0011] 磁铁组外圈设有两个并联的线圈组，所述线圈组内设有两个串联的线圈。
[0012] 可选的，升压电路的输出端连接至少一个发光元件。
[0013] 可选的，升压电路的输出端连接移动电源。
[0014] 本实用新型还提出了一种利用上述非接触式发电装置的自行车，包括：车轮，与车 轮安装的车架组件、传动组件及踏板组件，车轮设有金属车轮圈，金属车轮圈的一侧相邻安 装有非接触式发电装置。
[0015] 其中，非接触式发电装置的转轴设置于车轮的径向方向上、且转轴上的磁铁组与 金属车轮圈相邻，线圈组围绕在磁铁组远离金属车轮圈的外圈。非接触式发电装置安装于 一外壳内，外壳在磁铁组与金属车轮圈相邻的位置厚度设计的较薄，并采用塑胶材料制作， 令磁铁尽量靠近金属车轮圈。
[0016] 非接触式发电装置通过该外壳固定于车架组件上。
[0017] 本实用新型的发电装置采用了带多个线圈的发电机芯和带整流升压电路的线路 板，多个线圈并联发电可以减少流经每个线圈的电流，使得散失在线圈上的功率大大降低， 从而改善发电机的效率。发电机芯连接带整流升压电路的线路板，可在自行车速度较慢时， 把发电装置发出来的较低电压转换为较高电压，从而保证车速慢时也能亮灯或供电给其他 用电器件使用，同时，发电机芯不用纯粹依赖提高线圈的圈数来达至低速时提高足够电压 供发光二极管或其他用电器件采用，使得线圈可以采用较少的圈数，从而减低线圈的电阻， 提高发电效率，自行车高速行驶时所省下的电能更为显著。
【附图说明】
[0018] 下面结合实施例和附图对本实用新型进行详细说明，其中：
[0019] 图1是发电机芯的结构示意图；
[0020] 图2是磁铁组的结构示意图；
[0021] 图3是线路板上的电路连接不意图；
[0022] 图4是非接触式发电装置安装在车轮上的结构示意图；
[0023] 图5是非接触式发电装置安装在自行车上的整体结构示意图。
【具体实施方式】
[0024] 本实用新型提出的非接触式发电装置，包括：发电机芯、带整流电路和升压电路的 线路板。
[0025] 如图1所示，发电机芯包括：转轴1、包裹在转轴1上的磁铁组2、至少两个并联的 线圈组3围绕着固定在磁铁组外圈，磁铁组2包含至少一片径向充磁的磁铁21，线圈组3内 包含一个线圈31或至少两个串联的线圈31，线圈组3的排列对应磁铁组2的磁场相位。当 然，实际使用时，为了使磁铁组2转动的更顺滑，在转轴1上套有轴承，并将磁铁21安装在 轴承外圈。
[0026] 如图2所示，在本实施例中，磁铁组2内设有六片夹角为60度的瓦片形状磁铁21， 该六片磁铁组2成一个环绕在转轴1上的磁圈，磁圈中间的小孔用来让转轴1或轴承穿过。 六片磁铁21中各有三片外围为磁北的第一磁铁210和外围为磁南的第二磁铁211，相邻的 磁铁21极性相反设置。
[0027] 如图1所示，在本实施例中，磁铁组2外圈设有两个并联的线圈组3,线圈组3内 设有两个串联的线圈31，即四个多层空心铜线线圈31围绕着磁铁组2设置。线圈31使用 0. 15-0. 20毫米的铜线，线绕200-400圈，线圈31的排列刚好对应磁场的相位。当磁铁21 转动时，四个线圈31发出的电力相位刚好相同，充分利用了切割磁场发出的电力。
[0028] 如图3所示，线路板4上的整流电路41与发电机芯输出端连接，升压电路42与整 流电路41的输出端连接。升压电路42的输出端连接至少一个发光元件或移动电源等用电 器件，发光元件较常见的如发光二极管43等。
[0029] 发电机芯的线圈组3并联连接到整流电路41上，整流电路41包括：两片二极管 411、两片场效应管412和一片电容413。整流电路41用作把发电机芯发出的交流电转变为 直流电，整流电路41输出的电力供给升压线路42。
[0030] 升压电路42包括：升压控制器芯片421、升压线圈422、晶体管423、肖特基二极管 424和电容425。有些型号的升压控制器芯片内置了晶体管或场效应管，这样晶体管就不用