本實(shí)用新型涉及一種發(fā)電裝置，尤其涉及一種應(yīng)用在自行車上的自行車用輪轂發(fā)電機(jī)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的自行車發(fā)電輪轂，一般包含：固定于輪轂中軸上的內(nèi)定子組件和能夠相對(duì)于輪轂中軸旋轉(zhuǎn)的外轂殼組件。內(nèi)定子組件配置有輪轂中軸、兩定子軛、連接兩定子軛的圓柱芯軛、骨架及纏繞線圈；轉(zhuǎn)子外組件配置有轂殼、端蓋、殼內(nèi)環(huán)表面配置有永磁體。永磁體中N極和S極均勻間隔分布，并與定子軛分別的對(duì)應(yīng)，前輪的多根輻條固定在轂殼兩側(cè)的法蘭上。當(dāng)前輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，線圈內(nèi)側(cè)的圓柱芯軛內(nèi)產(chǎn)生交變磁通，從而在線圈內(nèi)感應(yīng)出電流，線圈一端導(dǎo)線引出轂殼外，通過絕緣插口將轂殼旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的電源輸出。

對(duì)于該種發(fā)電輪轂，基于外形和成本考慮，定子軛基本采用加工性很高的電工純鐵板制造，這將會(huì)因發(fā)電時(shí)產(chǎn)生渦流而降低發(fā)電效率。針對(duì)該問題，現(xiàn)有技術(shù)中有采用多個(gè)板狀疊層片組成的磁軛來代替電工純鐵板制成的磁軛，它有效地降低了發(fā)電時(shí)的渦流，提升發(fā)電效率。該種疊層磁軛兩定子軛和圓柱芯軛之間采用端部抵靠接觸，接觸形式并不穩(wěn)定，而且該種固定方式兩定子軛的位置在圓周反向容易發(fā)生偏移，導(dǎo)致相鄰定子軛并非等間距分布，降低發(fā)電效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有的自行車用輪轂發(fā)電機(jī)兩定子軛之間采用圓柱芯軛連接，兩定子軛的位置及相互連接效果均不穩(wěn)定的問題，提供一種兩定子軛側(cè)向抵靠相連，互相支撐的自行車輪轂發(fā)電機(jī)。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案是：一種自行車用輪轂發(fā)電機(jī)，包括固定在自行車上的輪轂中軸，所述的輪轂中軸上固定有內(nèi)定子組件，內(nèi)定子組件外側(cè)設(shè)有外轉(zhuǎn)子組件，外轉(zhuǎn)子組件與輪轂中軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述的內(nèi)定子組件包括固定在輪轂中軸上的管狀骨架，所述的骨架上繞有環(huán)形線圈，所述骨架軸向方向的一端設(shè)置有多組第一定子磁軛、另一端設(shè)置多組第二定子磁軛，第一定子磁軛和第二定子磁軛數(shù)量相同且在圓周方向交替設(shè)置，所述的第一定子磁軛和第二定子磁軛均由多層硅鋼疊片構(gòu)成，所述的第一定子磁軛和第二定子磁軛形狀相同且為一側(cè)開口的框形，所述的第一定子磁軛和第二定子磁軛開口方向相反并分別從骨架軸向的兩端抱夾骨架，所述的第一定子磁軛和第二定子磁軛均包括有內(nèi)邊、外邊和連接內(nèi)邊和外邊的連接邊，所述的第一定子磁軛和第二定子磁軛的外邊交錯(cuò)設(shè)置在環(huán)形線圈的外側(cè)，所述的第一定子磁軛的內(nèi)邊和第二定子磁軛的內(nèi)邊交錯(cuò)設(shè)置在骨架的內(nèi)側(cè)，所述第一定子磁軛內(nèi)邊的端部與第二定子磁軛內(nèi)邊的端部在軸向方向相互交疊，第一定子磁軛內(nèi)邊與第二定子磁軛內(nèi)邊交疊位置的相鄰側(cè)面相互抵靠貼合，第一定子磁軛和第二定子磁軛交替設(shè)置并環(huán)繞骨架首尾相連，第一定子磁軛內(nèi)邊和第二定子磁軛內(nèi)邊的其中一個(gè)或者多個(gè)相鄰側(cè)面之間設(shè)置有彈性絕緣墊片。本裝置加長了第一定子磁軛內(nèi)邊和第二定子磁軛內(nèi)邊，使兩者端部在軸向形成交疊、側(cè)面相互抵靠相連，形成磁路通道。上述結(jié)構(gòu)替換了傳統(tǒng)的圓柱芯軛結(jié)構(gòu)，避免了第一定子磁軛內(nèi)邊和第二定子磁軛內(nèi)邊與圓柱芯軛接觸不好的問題。利用第一定子磁軛內(nèi)邊和第二定子磁軛內(nèi)邊的側(cè)面相接，還使第一定子磁軛和第二定子磁軛相互支撐，避免位置偏移，導(dǎo)致與永磁體不對(duì)齊，影響發(fā)電效率。同時(shí)，在各第一定子磁軛內(nèi)邊和第二定子磁軛內(nèi)邊的其中一個(gè)或者多個(gè)相鄰側(cè)面上設(shè)置彈性絕緣墊片，既打斷環(huán)向磁通避免渦流，而且提供一定的彈性力，保證第一定子磁軛內(nèi)邊和第二定子磁軛內(nèi)邊交疊位置的接觸力。多層硅鋼疊片的層數(shù)由第一定子磁軛和第二定子磁軛的數(shù)量、以及輪轂尺寸決定，多層硅鋼疊片的層數(shù)可以調(diào)節(jié)第一定子磁軛和第二定子磁軛的厚度，保證第一定子磁軛內(nèi)邊和第二定子磁軛內(nèi)邊相接。

作為優(yōu)選，所述第一定子磁軛和第二定子磁軛的外邊長度大于內(nèi)邊長度。

作為優(yōu)選，所述第一定子磁軛內(nèi)邊和第二定子磁軛內(nèi)邊相互抵靠的側(cè)面為斜面。由于內(nèi)定子組件的環(huán)形結(jié)構(gòu)，越向內(nèi)，周長越小，因此第一定子磁軛內(nèi)邊和第二定子磁軛內(nèi)邊采用斜面設(shè)計(jì)，在第一定子磁軛內(nèi)邊和第二定子磁軛內(nèi)邊的靠軸心的一側(cè)形成梯形截面，保證相鄰側(cè)面充分接觸。斜面角度由第一定子磁軛和第二定子磁軛的數(shù)量決定，內(nèi)邊兩側(cè)斜面的夾角為相鄰的第一定子磁軛和第二定子磁軛之間的周向位置角度差值。

作為優(yōu)選，所述第一定子磁軛內(nèi)邊和第二定子磁軛內(nèi)邊交疊位置的軸向端部設(shè)置有導(dǎo)向斜角。

作為優(yōu)選，所述第一定子磁軛內(nèi)邊和第二定子磁軛內(nèi)邊交疊位置的軸向厚度不超過骨架軸向厚度的四分之一。

作為優(yōu)選，所述第一定子磁軛外邊和第二定子磁軛外邊兩側(cè)面最外側(cè)的硅鋼疊片長度為其他硅鋼疊片的一半。

作為優(yōu)選，所述的外轉(zhuǎn)子組件包括轂殼，所述的轂殼的兩端通過軸承固定在所述的輪轂中軸上，轂殼的內(nèi)表面上配置有永磁體，永磁體在圓周方向呈S極和N極交替布置，所述第一定子磁軛和第二定子磁軛數(shù)量之和與永磁體S極和N極數(shù)量之和一致。

作為優(yōu)選，所述彈性絕緣墊片設(shè)置多個(gè)，多個(gè)彈性絕緣墊片在圓周上均勻設(shè)置，對(duì)第一定子磁軛內(nèi)邊和第二定子磁軛內(nèi)邊的相鄰側(cè)面形成絕緣隔斷。

作為優(yōu)選，所述第一定子磁軛連接邊和第二定子磁軛連接邊的外側(cè)分別設(shè)有頂圈，保證第一定子磁軛和第二定子磁軛軸向位置。

作為優(yōu)選，所述骨架的兩端面分別設(shè)有供第一定子磁軛連接邊和第二定子磁軛連接邊卡設(shè)的第一骨架溝槽和第二骨架溝槽。

當(dāng)騎行自行車時(shí)，自行車輪子旋轉(zhuǎn)，轂殼相對(duì)于輪轂中軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，永磁體相對(duì)于固定在輪轂中軸上的內(nèi)定子組件旋轉(zhuǎn)，從而永磁體環(huán)繞環(huán)形線圈和第一定子磁軛和第二定子磁軛的外邊旋轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)谝欢ㄗ哟跑椀耐膺厪挠来朋w接收N極磁通時(shí)，第二定子磁軛的外邊從永磁體接收S極磁通。相反，當(dāng)?shù)谝欢ㄗ哟跑椡膺厪挠来朋w接收S極磁通時(shí)，第二定子磁軛外邊從永磁體接收N極磁通。則輪轂發(fā)電機(jī)重復(fù)交替地處于以下兩種狀態(tài)：第一種狀態(tài)第一定子磁軛為S極，第二定子磁軛為N極，第二種狀態(tài)第一定子磁軛為N極，第二定子磁軛為S極。作為結(jié)果，交替的磁通通過端部側(cè)面貼合的第一定子磁軛和第二定子磁軛的內(nèi)邊，從而環(huán)形線圈內(nèi)部產(chǎn)生交變磁通，環(huán)形線圈產(chǎn)生電流，電流通過導(dǎo)線傳輸出到接線盒。

本實(shí)用新型的有益效果在于：第一定子磁軛和第二定子磁軛的內(nèi)邊采用交替重疊貼合的形式，使第一定子磁軛和第二定子磁軛位置穩(wěn)定，且接觸效果良好，發(fā)電效率得到更有效的保證。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的外部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型的部分剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型第一定子磁軛的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實(shí)用新型骨架的剖視圖。

圖5是本實(shí)用新型骨架的側(cè)視圖。

圖6是本實(shí)用新型的工作過程示意圖。

圖7是本實(shí)用新型的第一定子磁軛和第二定子磁軛內(nèi)邊位置示意圖。

圖中：輻條1、2，轂殼3，永磁體鋼襯套4，永磁體5，法蘭6、7，輪轂端蓋8，前叉9a、9b，輪轂中軸10，軸承11、12，內(nèi)定子組件13，第一骨架溝槽14，第二骨架溝槽15；第一定子磁軛21，內(nèi)邊21a，外邊21b，連接邊21c，斜面211，導(dǎo)向斜角212，第二定子磁軛22，骨架23，第一骨架法蘭24，第二骨架法蘭25，環(huán)形線圈26，彈性絕緣墊27。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)施例：一種自行車用輪轂發(fā)電機(jī)，如圖1、2所示，安裝在自行車前輪前叉9a、9b底端，輪轂發(fā)電機(jī)包括兩側(cè)端部固定在前叉9a和9b上的輪轂中軸10，固定在輪轂中軸10上的內(nèi)定子組件13，和能相對(duì)內(nèi)定子組件13旋轉(zhuǎn)的外轉(zhuǎn)子組件，外轉(zhuǎn)子組件包括轂殼3，轂殼3通過軸承11、12固定在輪轂中軸上。

如圖2、6所示，轂殼3內(nèi)表面上過盈配合有永磁體鋼襯套4，永磁體5粘接在永磁體鋼襯套4內(nèi)環(huán)表面，永磁體5被充磁成交替分布的14個(gè)N極和14個(gè)S極。

如圖2、4所示，內(nèi)定子組件13包括固定在輪轂中軸10上的管狀骨架23，骨架23由塑膠材料注塑成型，骨架23上繞有環(huán)形線圈26，骨架23的兩端分別設(shè)置有第一骨架法蘭24、第二骨架法蘭25，第一骨架法24和第二骨架法蘭25的圓周方向上分別均勻分布有14個(gè)第一骨架溝槽14和14個(gè)第二骨架溝槽15，第一骨架溝槽和第二骨架溝槽交錯(cuò)設(shè)置且相互間周向偏移12.86度，在第一骨架溝槽14和第二骨架溝槽15內(nèi)分別嵌入設(shè)置有第一定子磁軛21和第二定子磁軛22。

第一定子磁軛21和第二定子磁軛22形狀相同方向相反，第一定子磁軛21和第二定子磁軛22由8片0.5mm厚的無取向硅鋼疊片疊壓而成。圖3所示位第一定子磁軛21的圖示，第一定子磁軛21包括有內(nèi)邊21a、外邊21b和連接內(nèi)邊和外邊的連接邊21c，應(yīng)理解，第二定子磁軛22的結(jié)構(gòu)與第一定子磁軛21相同，第二定子磁軛22頁包含內(nèi)邊22a、外邊22b和連接內(nèi)邊和外邊的連接邊22c。外邊長度大于內(nèi)邊長度，形成一側(cè)開口的框形。外邊最兩側(cè)的硅鋼疊片長度為其余硅鋼疊片長度的一半，外邊徑向厚度越靠近軸向端部越小。內(nèi)邊的最內(nèi)端兩側(cè)面為斜面211，使內(nèi)邊的徑向截面靠內(nèi)端位置呈內(nèi)窄外寬的梯形，內(nèi)邊的兩側(cè)斜面之間的夾角為12.86度，與相鄰的第一定子磁軛和第二定子磁軛圓周偏轉(zhuǎn)角度一致，單側(cè)斜面的成型跨過兩層硅鋼疊片。如圖3所示，內(nèi)邊的軸向端部設(shè)有導(dǎo)向斜角212，圖3中虛線為內(nèi)邊相鄰的第一定子磁軛和第二定子磁軛疊合位置的分界線，疊合位置的長度為骨架寬度的七分之一。所述的第一定子磁軛21和第二定子磁軛22的連接邊分別從兩端抱夾骨架23，并卡設(shè)在第一骨架溝槽14和第二骨架溝槽15中；外邊交錯(cuò)設(shè)置在環(huán)形線圈的外側(cè)，所述的第一定子磁軛的內(nèi)邊和第二定子磁軛的內(nèi)邊交錯(cuò)設(shè)置在骨架的內(nèi)側(cè)。如圖7所示，所述第一定子磁軛內(nèi)邊21a的端部與第二定子磁軛內(nèi)邊22a的端部在軸向方向相互交疊，第一定子磁軛內(nèi)邊與第二定子磁軛內(nèi)邊交疊位置的相鄰側(cè)面相互抵靠，第一定子磁軛和第二定子磁軛交替設(shè)置并環(huán)繞骨架首尾相連形成圓環(huán)，第一定子磁軛內(nèi)邊和第二定子磁軛內(nèi)邊的其中一個(gè)相鄰側(cè)面之間設(shè)置有彈性絕緣墊片27。第一定子磁軛內(nèi)邊和第二定子磁軛內(nèi)邊的側(cè)面相接，使第一定子磁軛和第二定子磁軛相互支撐，接觸面易于保持，磁通性好，且避免位置偏移，導(dǎo)致與永磁體不對(duì)齊，影響發(fā)電效率。同時(shí)，彈性絕緣墊片既打斷環(huán)向磁通避免渦流，而且提供一定的彈性力，保證第一定子磁軛內(nèi)邊和第二定子磁軛內(nèi)邊交疊位置的接觸力。

如圖1所示，轂殼3由鋁合金鍛造成型后機(jī)械加工至設(shè)計(jì)尺寸，轂殼3的兩側(cè)均設(shè)置有法蘭6、7，法蘭6、7上均勻分布有用以安裝輻條1、2的內(nèi)端的輻條孔。

如圖2、6所示，第一定子磁軛21和第二定子磁軛22的外邊部分位于環(huán)形線圈26和永磁體5之間，內(nèi)邊位于環(huán)形線圈徑向圓周內(nèi)側(cè)。轂殼3的一端設(shè)置有輪轂端蓋8，環(huán)形線圈連接的導(dǎo)線用以將產(chǎn)生的電能引出到輪轂外側(cè)。

如圖6所示當(dāng)自行車向前騎行，前輪，即轂殼3相對(duì)于輪轂中軸10旋轉(zhuǎn)時(shí)，永磁體5相對(duì)于固定在輪轂中軸10上的內(nèi)定子組件13旋轉(zhuǎn)，從而永磁體5環(huán)繞環(huán)形線圈26和第一定子磁軛和第二定子磁軛的外邊旋轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)谝欢ㄗ哟跑?1的外邊從永磁體5接收N極磁通時(shí)，第二定子磁軛22的外邊從永磁體5接收S極磁通。相反，當(dāng)?shù)谝欢ㄗ哟跑?1外邊從永磁體5接收S極磁通時(shí)，第二定子磁軛22外邊從永磁體5接收N極磁通。

通過永磁體5圍繞第一定子磁軛21和第二定子磁軛22的外邊的旋轉(zhuǎn)，發(fā)電輪轂重復(fù)交替地處于以下兩種狀態(tài)：第一種狀態(tài)第一定子磁軛21為S極，第二定子磁軛22為N極，第二種狀態(tài)第一定子磁軛21為N極，第二定子磁軛為S極。作為結(jié)果，交替的磁通通過位于環(huán)形線圈徑向圓周內(nèi)側(cè)的第一定子磁軛和第二定子磁軛的內(nèi)邊，從而環(huán)形線圈內(nèi)部產(chǎn)生交變磁通，環(huán)形線圈產(chǎn)生電流。