自行车用发电花毂和使用该花毂的自行车的制作方法
自行车用发电花毂和使用该花毂的自行车的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种花毂，尤其涉及一种自行车用发电花毂和使用该花毂的自行 车。
【背景技术】
[0002] 随着自行车越来越受到大众的追捧，通过自行车远行已经成为一种潮流，但是用 户在长时间骑自行车时，经常会遇到电子设备电量不足的问题。为了解决这个问题，目前的 做法是，在自行车的车轮上安装发电机，当自行车在骑行时，通过车轮的转动带动发电机工 作，进而产生电量，为电子设备进行充电。但是这种方式，存在发电功率小，磁阻尼较大等缺 陷，一般的骑行速度下输出功率小于5W，只能适合较小功率的车灯，有的需要配合另外的整 流稳压装置才能够对手机充电，充电速度慢，输出功率的不足不能满足当今大部分移动数 码产品的供电要求。 【实用新型内容】
[0003] 有鉴于此，需提供自行车用发电花毂和使用该花毂的自行车，可以在自行车正常 骑行时，提供较大的输出功率，满足电子产品的供电需求。
[0004] 本实用新型提供了一种自行车用发电花毂，包括毂轴、发电装置和变速装置。毂轴 与发电装置连接，发电装置包括转子和定子，变速装置与转子连接，且变速装置和转子可相 对毂轴转动，定子与毂轴相对静止，当变速装置转动时，带动转子相对定子转动以产生电 能。
[0005] 优选地，变速装置包括太阳轮、行星轮组、支架和内齿圈，行星轮组设置于支架上 且与内齿圈啮合，太阳轮与行星轮组啮合，太阳轮与转子连接且相对静止，当内齿圈转动 时，通过行星轮组带动转子相对定子转动。
[0006] 优选地，支架通过单向轴承与毂轴转动连接，当内齿圈制动时，太阳轮受惯性的作 用继续转动，通过行星轮组带动支架沿着内齿圈相对毂轴转动。
[0007] 优选地，行星轮组包括三个行星轮，三个行星轮分别设置于支架上，三个行星轮彼 此分离且均与太阳轮啮合。
[0008] 优选地，转子包括第一转子盘和第二转子盘，变速装置与第一转子盘连接，并带动 第一转子盘和第二转子盘同步转动，第一转子盘上设置有多个第一磁体，第二转子盘上设 置有多个与第一磁体相对应的第二磁体，定子位于第一转子盘和第二转子盘之间，定子上 设置有与第一磁体相对应的绕组。
[0009] 优选地，第一磁体和第二磁体均为扇形或梯形，绕组的形状为扇形或梯形。
[0010] 优选地，自行车用发电花毂还包括外壳，外壳设置有收容空间以收容发电装置和 变速装置，外壳上设置有通孔，用以与毂轴转动连接，通孔处设置有边塞，边塞上设置有与 通孔过盈配合的防尘结构。
[0011] 优选地，自行车用发电花毂还包括电路板，定子与电路板电性连接，电路板对定子 输出的电流进行整流和变换，输出稳定电压。
[0012] 本实用新型同时还提供了一种自行车，包括前叉、车轮和如权利要求1-8之任一 自行车用发电花毂，花毂通过辐条与车轮连接，车轮与前叉转动连接，当自行车移动时，车 轮带动变速装置转动，进而带动转子相对定子转动以产生电能。
[0013] 优选地，自行车还包括蓄电装置、电压转换输出电路，蓄电装置与发电装置电性连 接用以储蓄电力，并通过电压转换输出电路对外提供连续电力。
[0014] 本实用新型提供的自行车发电花毂，通过设置变速装置与发电装置连接，提高了 转子的转速，进而增加了发电装置的发电功率，满足骑车人对电子产品的快速充电要求，有 益于自行车运动的推广和车载电子产品的使用，满足低碳环保出行和健身的要求。
【附图说明】
[0015] 图1是较佳实施方式的自行车用发电花毂的组装示意图。
[0016] 图2是图1中的发电花毂的部分分解图。
[0017] 图3是图1中的发电花毂的爆炸图。
[0018] 图4是图1中的毂轴的结构示意图。
[0019] 主要元件符号说明
[0022] 如下【具体实施方式】将结合上述附图进一步说明本实用新型。
【具体实施方式】
[0023] 为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新 型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描 述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施 例，本领域普通技术人员在没有做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。
[0024] 如图1和图2所示，本实用新型提供的一种自行车用发电花毂100,安装于自行车 车轮，当车轮（图中未示出）转动时带动花毂100转动，进而产生电能，满足电子设备的供 电需求。该自行车用发电花毂1〇〇包括毂轴10、外壳20、发电装置30和变速装置40。外 壳20内部设置有收容空间21，用于收容发电装置30和变速装置40,变速装置40安装于外 壳20上且与外壳20相对静止，变速装置40与发电装置30连接。外壳20、发电装置30和 变速装置40安装于毂轴10上，外壳20和变速装置40可以相对毂轴10转动。当外壳20 转动时，带动变速装置40同步转动，进而带动发电装置30工作产生电能。通过设置变速装 置40,使得骑行者无需提供较高的骑行速度，便可使发电机高速运转，增加发电机的输出功 率，满足电子产品的供电需求。
[0025] 如图4所示，毂轴10整体为柱状。毂轴10上设置有通孔11和定位槽12。通孔 11沿着毂轴10的轴心放心贯穿毂轴10的两端，用于安装快拆杆（图中未示出）。定位槽 12设置于毂轴10的外表面。在本实施方式中，定位槽12可以由多个分隔设置的子定位槽 构成，子定位槽沿着毂轴10轴向设置于毂轴10的外表面，子定位槽的位置依据需要配合的 组件的位置而定。
[0026] 如图3所示，外壳20包括第一外壳22和第二外壳23,第一外壳22和第二外壳23 可拆卸地组装在一起形成收容空间21以收容其他组件。在本实施方式中，第一外壳22上 设置有凸槽221，第二外壳23上设置有与凸槽221相对应的凹槽（图中未示出），第一外壳 22和第二外壳23通过凸槽221与凹槽的相互扣合作用组装在一起。在其他实施方式中， 凸槽221和凹槽的位置也可以相互调换。在其他实施方式中，第一外壳22上设置有多个卡 槽，第二外壳23上设置有多个卡勾，第一外壳22和第二外壳23通过卡勾和卡槽的相互作 用组装在一起。在其他实施方式中，第一外壳22和第二外壳23上可以设置有任何可以使 第一外壳22和第二外壳23相互组装在一起的结构。第一外壳22和第二外壳23上设置有 相对设置的通孔。在本实施方式中，第一外壳22和第二外壳23整体为圆形，通孔设置于圆 形的轴心处。在其他实施方式中，外壳20的形状可以根据实际需要而改变形状，如：筒状， 方形等。第一外壳22的远离第二外壳23的表面上设置有花盘223,第二外壳23的远离第 一外壳22的表面上设置有花盘233,花盘223、233用于安装辐条，使外壳20与车轮安装在 一起。花盘223、233上设置有与通孔11连通的安装孔234。安装孔234处设置有轴承，毂 轴10穿过通孔和安装孔234并通过轴承与外壳20组装在一起，外壳20可以相对毂轴10 转动。毂轴10上套设有边塞235,边塞235抵挡于轴承的远离花盘234的一侧，用于与自行 车的前叉（图中未示出）相互配合，将车轮与前叉安装在一起。边塞235上设置有防尘机 构2351，与花盘233上的安装孔234相互配合，防止灰尘、水等杂质透过安装孔234和通孔 11进入到外壳20内部，对发电装置30造成影响。在本实施方式中，防尘机构2351为橡胶 圈。边塞235上还设置有定位块，用于毂轴10的定位槽12相互配合，防止边塞235相对毂 轴10转动。
[0027]变速装置40包括内齿圈41、行星轮组42、支架43和太阳轮44。内齿圈41整体 为环状结构，环状结构的内表面设置有齿，内齿圈41固定地安装于其中第一外壳22的内表 面，与第一外壳22同步转动。行星轮组42可转动地安装于支架43上，行星轮组42包括多 个行星轮421。在本实施方式中，行星轮421的数量为3,行星轮421彼此分隔地、呈圆周状 排列在支架43上。在其他实施方式中，行星轮421的数量可以为4、5或其他根据实际需要 而采用的数量。支架43上设置有通孔，支架43通过通孔安装在毂轴10上，且行星轮组42 与内齿圈41啮合。在本实施方式中，支架43的通孔处设置有单向轴承432,支架43通过 单向轴承432可转动地与毂轴10组装在一起，选择单向轴承432的安装方向保证车轮在前 进方向转动时，支架43在单向轴承432的作用下与毂轴10锁止不转，即防止支架43向与 车轮前进的方向转动，支架43在单向轴承432的作用下可以沿着车轮前进方向相反的方向 转动。在其他实施方式中，支架43的通孔可以不设置单向轴承432,而是在通孔的内壁设 置与卡槽相互配合的定位块，防止支架43与毂轴10相对转动。太阳轮44转动地套设于毂 轴10上并与行星轮421啮合，当内齿圈41转动时，带动多个行星轮421转动，进而带动太 阳轮44转动。由于内齿圈41的齿数量是太阳轮44的齿数量的N倍，因此，太阳轮44的转 速也是内齿圈41的转速的N倍。在本实施方式中，行星轮421是单层齿轮。在其他实施方 式中，行星轮421可以是双层齿轮，即一大一小两个齿数量不相同的齿轮同心并排为一体， 内齿圈41与行星轮421中的小齿轮啮合，行星轮421中的大齿轮与太阳轮44啮合，速比等 于内齿圈41的齿数量除以太阳轮44的齿数量再乘以行星轮421中的大齿数量除以小齿数 量，进一步提尚速比。
[0028] 发电装置30包括转子31、定子32和转子固定架33。转子31包括第一转子盘311 和第二转子盘312,第一转子盘311和第二转子盘312相对静止。第一转子盘311与太阳轮 44固定连接，第一转子盘311设置有通孔，通孔内设置有轴承，第一转子盘311通过轴承可 转动地与毂轴10安装在一起，当太阳轮44转动时，带动第一转子盘311转动。在本实施方 式中，第一转子盘311为圆形，在其他实施方式中，第一转子盘311的形状为方形、菱形等其 他根据实际需要而采 用的形状。在本实施方式中，第一转子盘311的材质为铁。第一转子 盘311的表面上设置有多个第一磁体3112,相邻第一磁体3112的磁极相反，磁极方向垂直 于第一转子盘311的表面，多个第一磁体3112彼此分离且呈圆周状均匀地安装于第一转子 盘311表面。在本实施方式中，第一磁体3112的形状为扇形，且扇形的大弧远离第一转子 盘311的圆心，扇形的小弧靠近第一转子盘311的圆心。在其他实施方式中，第一磁体3112 的形状可以为梯形、矩形、方形等形状。在本实施方式中，第一磁体3112的数量为偶数。在 本实施方式中，第一磁体3112为强磁铁。第二转子盘312上设置有多个第二磁体（图中未 示出），第二转子盘312的结构与第一转子盘311的结构相同，第二磁体的结构与第一磁体 3112的结构相同，多个第二磁体与多个第一磁体3112--对应，且相对应的第二磁体的磁 极和第一磁体3112的磁极相反。转子固定架33包括第一转子固定架331和第二转子固定 架332,第一转子固定架331用于支撑第一转子盘311，第二转子固定架332用于支撑第二 转子盘312。第一转子固定架331设置有安装孔3311和卡勾（图中未示出），第一转子盘 311安装于第一转子固定架331的远离第二转子固定架332的一表面，第一磁体3112穿过 安装孔3311面向第二转子固定架332。在本实施方式中，第一转子固定架331整体为圆盘 状，卡勾均匀地呈圆周状地分布于第一转子固定架331上。在其他实施方式中，第一转子固 定架331可以为矩形框、方形框等结构，只要满足支撑第一转子盘311即可。第二转子固定 架332设置有安装孔3321和卡扣（图中未示出），第二转子盘312安装于第二转子固定架 332的远离第一转子固定架331的一表面，第二磁体穿过安装孔3321面向第一转子固定架 331。在本实施方式中，第二转子固定架332整体为圆盘状，卡勾均匀地呈圆周状地分布于 第二转子固定架332上。在其他实施方式中，第二转子固定架332可以为矩形框、方形框等 结构，只要满足支撑第一转子盘311即可。当第一转子固定架331和第二转子固定架332通 过卡勾和卡扣的相互作用扣合在一起时，多个第一磁体3112与多个第二磁体彼此相对且 中间留有空间。在其他实施方式中，第一转子固定架331和第二转子固定架332可以通过 螺栓、固定销等方式连接在一起。定子32包括安装板321和多个绕组322。安装板321上 设置有通孔，通孔内壁上设置有定位块，用于与毂轴10的定位槽12相互卡合，防止定子32 相对毂轴10转动，在本实施方式中，安装板321为非金属材质。多个绕组322呈圆周状地 设置于安装板321上。在本实施方式中，绕组322的数量与第一磁体3112的数量不相同， 且绕组322的形状为扇形。在其他实施方式中，绕组322的数量可以与第一磁体3112的数 量相同，绕组322的形状可以为梯形、矩形、方形、圆形等。绕组322之间根据与磁体的对应 关系同相位的绕组322导线首尾相连接。定子32安装于第一磁体3112和第二磁体之间， 且与第一磁体3112和第二磁体之间留有缝隙，使第一转子盘311和第二转子盘312可以相 对定子32转动。
[0029]自行车用发电花毂100还包括电路板50和蓄电装置（图中未示出）。电路板50 上设置有通孔，通孔内壁设置有定位块，用于与毂轴10的定位槽12相配合，防止电路板50 相对毂轴10转动。在本实施方式中，电路板50为圆盘形，在其他实施方式中，电路板50的 形状也可以为方形、矩形等其他适合的形状。定子32的绕组322通过导线与电路板50连 接，导线收容与定位槽12中，电路板50用于对绕组322输入的电流进行整流和和变换，输 出稳定电压。在本实施方式中，电路板50的输出电线经过定位槽12延伸至到外壳20的外 部，与电源插座连接，用于直接连接用电设备。在其他实施方式中，电路板50还可以与蓄电 装置连接，在骑行过程中对蓄电装置进行充电，可以在停止骑行时，仍可以对用电设备进行 供电。
[0030] 使用时，先用辐条（图中未示出）将花盘与车轮连接起来，进而使花毂的外壳20 与车轮同步转动，再将刹车盘固定安装在外壳20的侧面，将花毂放置在自行车前叉的相应 位置，用快拆杆穿过毂轴10的通孔，将花毂与自行车前叉固定起来，顺着前叉固定好电线 到车头位置，安装完成。骑行时，车轮向前转动带动外壳20转动，由于毂轴10固定在前叉 无法转动，外壳20和毂轴10之间产生了相对转动，固定在外壳20上面的内齿圈41和毂轴 10之间同样也产生相对转动，内齿圈41的转动带动行星轮421同向转动，在车轮向前转动 时，由于单向轴承432的作用，使得支架43与毂轴10相对静止，行星轮421向前的转动带 动太阳轮44向后转动，与车轮的转动方向相反，由于内齿圈41的齿数数倍于太阳轮44的 齿数，太阳轮44的转动速度同样也是车轮转速的数倍，实现了加速作用。太阳轮44带动第 一转子盘311转动，进而带动第二转子盘312同步转动，由于定子32相对毂轴10静止，因 此，当第一转子盘311和第二转子盘312相对定子32转动时，安装架上的绕组322垂直切 割第一磁体3112和第二磁体之间的磁力线，在绕组322中产生电流，经过电路板50的整流 和变换，输出5V直流电。当车轮因刹车突然停止转动或变慢时，第一转子盘311和第二转 子盘312在惯性的作用下继续向后转动，进而带动太阳轮44继续向后转动，太阳轮44带动 行星轮421向后转动，由于支架43上的单向轴承432允许支架43向后转动，因此，行星轮 421沿着内齿圈41带动支架43向后转动，行星轮421失去和内齿圈41之间的带动作用，实 现了行星轮组42的保护作用
[0031] 本实用新型提供的自行车发电花毂100,通过设置变速装置40与发电装置30连 接，提高了转子31的转速，进而增加了发电装置30的发电功率，满足骑车人对电子产品的 快速充电要求，有益于自行车运动的推广和车载电子产品的使用，满足低碳环保出行和健 身的要求。
[0032]最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限 制；尽管参照前述实施方式对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当 理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特 征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实 施方式技术方案的精神和范围。
【主权项】
1. 一种自行车用发电花毂，包括毂轴和发电装置，所述毂轴与所述发电装置连接，其特 征在于，所述自行车用发电花毂还包括变速装置，所述发电装置包括转子和定子，所述变速 装置与所述转子连接，且所述变速装置和所述转子可相对所述毂轴转动，所述定子与所述 毂轴相对静止，当所述变速装置转动时，带动所述转子相对所述定子转动以产生电能。2. 如权利要求1所述的自行车用发电花毂，其特征在于，所述变速装置包括太阳轮、行 星轮组、支架和内齿圈，所述行星轮组设置于所述支架上且与所述内齿圈啮合，所述太阳轮 与所述行星轮组啮合，所述太阳轮与所述转子连接且相对静止，当所述内齿圈转动时，通过 所述行星轮组带动所述转子相对所述定子转动。3. 如权利要求2所述的自行车用发电花毂，其特征在于，所述支架通过单向轴承与所 述毂轴转动连接，当所述内齿圈制动时，所述太阳轮受惯性的作用继续转动，通过所述行星 轮组带动所述支架沿着所述内齿圈相对所述毂轴转动。4. 如权利要求2所述的自行车用发电花毂，其特征在于，所述行星轮组包括三个行星 轮，所述三个行星轮分别设置于所述支架上，所述三个行星轮彼此分离且均与所述太阳轮 啮合。5. 如权利要求1所述的自行车用发电花毂，其特征在于，所述转子包括第一转子盘和 第二转子盘，所述变速装置与所述第一转子盘连接，并带动所述第一转子盘和所述第二转 子盘同步转动，所述第一转子盘上设置有多个第一磁体，所述第二转子盘上设置有多个与 所述第一磁体相对应的第二磁体，所述定子位于所述第一转子盘和第二转子盘之间，所述 定子上设置有与所述第一磁体相对应的绕组。6. 如权利要求5所述的自行车用发电花毂，其特征在于，所述第一磁体和所述第二磁 体均为扇形或梯形，所述绕组的形状为扇形或梯形。7. 如权利要求1所述的自行车用发电花毂，其特征在于，所述自行车用发电花毂还包 括外壳，所述外壳设置有收容空间以收容所述发电装置和变速装置，所述外壳上设置有通 孔，用以与所述毂轴转动连接，所述通孔处设置有边塞，所述边塞上设置有与所述通孔过盈 配合的防尘结构。8. 如权利要求1所述的自行车用发电花毂，其特征在于，所述的自行车用发电花毂还 包括电路板，所述定子与所述电路板电性连接，所述电路板对所述定子输出的电流进行整 流和变换，输出稳定电压。9. 一种自行车，包括前叉、车轮和如权利要求1-8所述之任一自行车用发电花毂，所述 花毂通过辐条与所述车轮连接，所述车轮与所述前叉转动连接，当所述自行车移动时，所述 车轮带动所述变速装置转动，进而带动所述转子相对所述定子转动以产生电能。10. 如权利要求9所述的一种自行车，其特征在于，所述自行车还包括蓄电装置、电压 转换输出电路，蓄电装置与发电装置电性连接用以储蓄电力，并通过电压转换输出电路对 外提供连续电力。
【专利摘要】本实用新型提供了一种自行车用发电花毂，包括毂轴、发电装置和变速装置。毂轴与发电装置连接，发电装置包括转子和定子，变速装置与转子连接，且变速装置和转子可相对毂轴转动，定子与毂轴相对静止，当变速装置转动时,带动转子相对定子转动以产生电能。本实用新型提供的自行车发电花毂，通过设置变速装置与发电装置连接，提高了转子的转速，进而增加了发电装置的发电功率，满足骑车人对电子产品的快速充电要求，有益于自行车运动的推广和车载电子产品的使用，满足低碳环保出行和健身的要求。
【IPC分类】H02J7/00, H02K7/10, H02K7/18, H02K7/14
【公开号】CN204696853
【申请号】CN201520329785
【发明人】苏建辉, 彭清元
【申请人】深圳市金元贵科技有限公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年5月20日
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种花毂，尤其涉及一种自行车用发电花毂和使用该花毂的自行 车。
【背景技术】
[0002] 随着自行车越来越受到大众的追捧，通过自行车远行已经成为一种潮流，但是用 户在长时间骑自行车时，经常会遇到电子设备电量不足的问题。为了解决这个问题，目前的 做法是，在自行车的车轮上安装发电机，当自行车在骑行时，通过车轮的转动带动发电机工 作，进而产生电量，为电子设备进行充电。但是这种方式，存在发电功率小，磁阻尼较大等缺 陷，一般的骑行速度下输出功率小于5W，只能适合较小功率的车灯，有的需要配合另外的整 流稳压装置才能够对手机充电，充电速度慢，输出功率的不足不能满足当今大部分移动数 码产品的供电要求。 【实用新型内容】
[0003] 有鉴于此，需提供自行车用发电花毂和使用该花毂的自行车，可以在自行车正常 骑行时，提供较大的输出功率，满足电子产品的供电需求。
[0004] 本实用新型提供了一种自行车用发电花毂，包括毂轴、发电装置和变速装置。毂轴 与发电装置连接，发电装置包括转子和定子，变速装置与转子连接，且变速装置和转子可相 对毂轴转动，定子与毂轴相对静止，当变速装置转动时，带动转子相对定子转动以产生电 能。
[0005] 优选地，变速装置包括太阳轮、行星轮组、支架和内齿圈，行星轮组设置于支架上 且与内齿圈啮合，太阳轮与行星轮组啮合，太阳轮与转子连接且相对静止，当内齿圈转动 时，通过行星轮组带动转子相对定子转动。
[0006] 优选地，支架通过单向轴承与毂轴转动连接，当内齿圈制动时，太阳轮受惯性的作 用继续转动，通过行星轮组带动支架沿着内齿圈相对毂轴转动。
[0007] 优选地，行星轮组包括三个行星轮，三个行星轮分别设置于支架上，三个行星轮彼 此分离且均与太阳轮啮合。
[0008] 优选地，转子包括第一转子盘和第二转子盘，变速装置与第一转子盘连接，并带动 第一转子盘和第二转子盘同步转动，第一转子盘上设置有多个第一磁体，第二转子盘上设 置有多个与第一磁体相对应的第二磁体，定子位于第一转子盘和第二转子盘之间，定子上 设置有与第一磁体相对应的绕组。
[0009] 优选地，第一磁体和第二磁体均为扇形或梯形，绕组的形状为扇形或梯形。
[0010] 优选地，自行车用发电花毂还包括外壳，外壳设置有收容空间以收容发电装置和 变速装置，外壳上设置有通孔，用以与毂轴转动连接，通孔处设置有边塞，边塞上设置有与 通孔过盈配合的防尘结构。
[0011] 优选地，自行车用发电花毂还包括电路板，定子与电路板电性连接，电路板对定子 输出的电流进行整流和变换，输出稳定电压。
[0012] 本实用新型同时还提供了一种自行车，包括前叉、车轮和如权利要求1-8之任一 自行车用发电花毂，花毂通过辐条与车轮连接，车轮与前叉转动连接，当自行车移动时，车 轮带动变速装置转动，进而带动转子相对定子转动以产生电能。
[0013] 优选地，自行车还包括蓄电装置、电压转换输出电路，蓄电装置与发电装置电性连 接用以储蓄电力，并通过电压转换输出电路对外提供连续电力。
[0014] 本实用新型提供的自行车发电花毂，通过设置变速装置与发电装置连接，提高了 转子的转速，进而增加了发电装置的发电功率，满足骑车人对电子产品的快速充电要求，有 益于自行车运动的推广和车载电子产品的使用，满足低碳环保出行和健身的要求。
【附图说明】
[0015] 图1是较佳实施方式的自行车用发电花毂的组装示意图。
[0016] 图2是图1中的发电花毂的部分分解图。
[0017] 图3是图1中的发电花毂的爆炸图。
[0018] 图4是图1中的毂轴的结构示意图。
[0019] 主要元件符号说明
[0022] 如下【具体实施方式】将结合上述附图进一步说明本实用新型。
【具体实施方式】
[0023] 为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新 型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描 述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施 例，本领域普通技术人员在没有做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。
[0024] 如图1和图2所示，本实用新型提供的一种自行车用发电花毂100,安装于自行车 车轮，当车轮（图中未示出）转动时带动花毂100转动，进而产生电能，满足电子设备的供 电需求。该自行车用发电花毂1〇〇包括毂轴10、外壳20、发电装置30和变速装置40。外 壳20内部设置有收容空间21，用于收容发电装置30和变速装置40,变速装置40安装于外 壳20上且与外壳20相对静止，变速装置40与发电装置30连接。外壳20、发电装置30和 变速装置40安装于毂轴10上，外壳20和变速装置40可以相对毂轴10转动。当外壳20 转动时，带动变速装置40同步转动，进而带动发电装置30工作产生电能。通过设置变速装 置40,使得骑行者无需提供较高的骑行速度，便可使发电机高速运转，增加发电机的输出功 率，满足电子产品的供电需求。
[0025] 如图4所示，毂轴10整体为柱状。毂轴10上设置有通孔11和定位槽12。通孔 11沿着毂轴10的轴心放心贯穿毂轴10的两端，用于安装快拆杆（图中未示出）。定位槽 12设置于毂轴10的外表面。在本实施方式中，定位槽12可以由多个分隔设置的子定位槽 构成，子定位槽沿着毂轴10轴向设置于毂轴10的外表面，子定位槽的位置依据需要配合的 组件的位置而定。
[0026] 如图3所示，外壳20包括第一外壳22和第二外壳23,第一外壳22和第二外壳23 可拆卸地组装在一起形成收容空间21以收容其他组件。在本实施方式中，第一外壳22上 设置有凸槽221，第二外壳23上设置有与凸槽221相对应的凹槽（图中未示出），第一外壳 22和第二外壳23通过凸槽221与凹槽的相互扣合作用组装在一起。在其他实施方式中， 凸槽221和凹槽的位置也可以相互调换。在其他实施方式中，第一外壳22上设置有多个卡 槽，第二外壳23上设置有多个卡勾，第一外壳22和第二外壳23通过卡勾和卡槽的相互作 用组装在一起。在其他实施方式中，第一外壳22和第二外壳23上可以设置有任何可以使 第一外壳22和第二外壳23相互组装在一起的结构。第一外壳22和第二外壳23上设置有 相对设置的通孔。在本实施方式中，第一外壳22和第二外壳23整体为圆形，通孔设置于圆 形的轴心处。在其他实施方式中，外壳20的形状可以根据实际需要而改变形状，如：筒状， 方形等。第一外壳22的远离第二外壳23的表面上设置有花盘223,第二外壳23的远离第 一外壳22的表面上设置有花盘233,花盘223、233用于安装辐条，使外壳20与车轮安装在 一起。花盘223、233上设置有与通孔11连通的安装孔234。安装孔234处设置有轴承，毂 轴10穿过通孔和安装孔234并通过轴承与外壳20组装在一起，外壳20可以相对毂轴10 转动。毂轴10上套设有边塞235,边塞235抵挡于轴承的远离花盘234的一侧，用于与自行 车的前叉（图中未示出）相互配合，将车轮与前叉安装在一起。边塞235上设置有防尘机 构2351，与花盘233上的安装孔234相互配合，防止灰尘、水等杂质透过安装孔234和通孔 11进入到外壳20内部，对发电装置30造成影响。在本实施方式中，防尘机构2351为橡胶 圈。边塞235上还设置有定位块，用于毂轴10的定位槽12相互配合，防止边塞235相对毂 轴10转动。
[0027]变速装置40包括内齿圈41、行星轮组42、支架43和太阳轮44。内齿圈41整体 为环状结构，环状结构的内表面设置有齿，内齿圈41固定地安装于其中第一外壳22的内表 面，与第一外壳22同步转动。行星轮组42可转动地安装于支架43上，行星轮组42包括多 个行星轮421。在本实施方式中，行星轮421的数量为3,行星轮421彼此分隔地、呈圆周状 排列在支架43上。在其他实施方式中，行星轮421的数量可以为4、5或其他根据实际需要 而采用的数量。支架43上设置有通孔，支架43通过通孔安装在毂轴10上，且行星轮组42 与内齿圈41啮合。在本实施方式中，支架43的通孔处设置有单向轴承432,支架43通过 单向轴承432可转动地与毂轴10组装在一起，选择单向轴承432的安装方向保证车轮在前 进方向转动时，支架43在单向轴承432的作用下与毂轴10锁止不转，即防止支架43向与 车轮前进的方向转动，支架43在单向轴承432的作用下可以沿着车轮前进方向相反的方向 转动。在其他实施方式中，支架43的通孔可以不设置单向轴承432,而是在通孔的内壁设 置与卡槽相互配合的定位块，防止支架43与毂轴10相对转动。太阳轮44转动地套设于毂 轴10上并与行星轮421啮合，当内齿圈41转动时，带动多个行星轮421转动，进而带动太 阳轮44转动。由于内齿圈41的齿数量是太阳轮44的齿数量的N倍，因此，太阳轮44的转 速也是内齿圈41的转速的N倍。在本实施方式中，行星轮421是单层齿轮。在其他实施方 式中，行星轮421可以是双层齿轮，即一大一小两个齿数量不相同的齿轮同心并排为一体， 内齿圈41与行星轮421中的小齿轮啮合，行星轮421中的大齿轮与太阳轮44啮合，速比等 于内齿圈41的齿数量除以太阳轮44的齿数量再乘以行星轮421中的大齿数量除以小齿数 量，进一步提尚速比。
[0028] 发电装置30包括转子31、定子32和转子固定架33。转子31包括第一转子盘311 和第二转子盘312,第一转子盘311和第二转子盘312相对静止。第一转子盘311与太阳轮 44固定连接，第一转子盘311设置有通孔，通孔内设置有轴承，第一转子盘311通过轴承可 转动地与毂轴10安装在一起，当太阳轮44转动时，带动第一转子盘311转动。在本实施方 式中，第一转子盘311为圆形，在其他实施方式中，第一转子盘311的形状为方形、菱形等其 他根据实际需要而采 用的形状。在本实施方式中，第一转子盘311的材质为铁。第一转子 盘311的表面上设置有多个第一磁体3112,相邻第一磁体3112的磁极相反，磁极方向垂直 于第一转子盘311的表面，多个第一磁体3112彼此分离且呈圆周状均匀地安装于第一转子 盘311表面。在本实施方式中，第一磁体3112的形状为扇形，且扇形的大弧远离第一转子 盘311的圆心，扇形的小弧靠近第一转子盘311的圆心。在其他实施方式中，第一磁体3112 的形状可以为梯形、矩形、方形等形状。在本实施方式中，第一磁体3112的数量为偶数。在 本实施方式中，第一磁体3112为强磁铁。第二转子盘312上设置有多个第二磁体（图中未 示出），第二转子盘312的结构与第一转子盘311的结构相同，第二磁体的结构与第一磁体 3112的结构相同，多个第二磁体与多个第一磁体3112--对应，且相对应的第二磁体的磁 极和第一磁体3112的磁极相反。转子固定架33包括第一转子固定架331和第二转子固定 架332,第一转子固定架331用于支撑第一转子盘311，第二转子固定架332用于支撑第二 转子盘312。第一转子固定架331设置有安装孔3311和卡勾（图中未示出），第一转子盘 311安装于第一转子固定架331的远离第二转子固定架332的一表面，第一磁体3112穿过 安装孔3311面向第二转子固定架332。在本实施方式中，第一转子固定架331整体为圆盘 状，卡勾均匀地呈圆周状地分布于第一转子固定架331上。在其他实施方式中，第一转子固 定架331可以为矩形框、方形框等结构，只要满足支撑第一转子盘311即可。第二转子固定 架332设置有安装孔3321和卡扣（图中未示出），第二转子盘312安装于第二转子固定架 332的远离第一转子固定架331的一表面，第二磁体穿过安装孔3321面向第一转子固定架 331。在本实施方式中，第二转子固定架332整体为圆盘状，卡勾均匀地呈圆周状地分布于 第二转子固定架332上。在其他实施方式中，第二转子固定架332可以为矩形框、方形框等 结构，只要满足支撑第一转子盘311即可。当第一转子固定架331和第二转子固定架332通 过卡勾和卡扣的相互作用扣合在一起时，多个第一磁体3112与多个第二磁体彼此相对且 中间留有空间。在其他实施方式中，第一转子固定架331和第二转子固定架332可以通过 螺栓、固定销等方式连接在一起。定子32包括安装板321和多个绕组322。安装板321上 设置有通孔，通孔内壁上设置有定位块，用于与毂轴10的定位槽12相互卡合，防止定子32 相对毂轴10转动，在本实施方式中，安装板321为非金属材质。多个绕组322呈圆周状地 设置于安装板321上。在本实施方式中，绕组322的数量与第一磁体3112的数量不相同， 且绕组322的形状为扇形。在其他实施方式中，绕组322的数量可以与第一磁体3112的数 量相同，绕组322的形状可以为梯形、矩形、方形、圆形等。绕组322之间根据与磁体的对应 关系同相位的绕组322导线首尾相连接。定子32安装于第一磁体3112和第二磁体之间， 且与第一磁体3112和第二磁体之间留有缝隙，使第一转子盘311和第二转子盘312可以相 对定子32转动。
[0029]自行车用发电花毂100还包括电路板50和蓄电装置（图中未示出）。电路板50 上设置有通孔，通孔内壁设置有定位块，用于与毂轴10的定位槽12相配合，防止电路板50 相对毂轴10转动。在本实施方式中，电路板50为圆盘形，在其他实施方式中，电路板50的 形状也可以为方形、矩形等其他适合的形状。定子32的绕组322通过导线与电路板50连 接，导线收容与定位槽12中，电路板50用于对绕组322输入的电流进行整流和和变换，输 出稳定电压。在本实施方式中，电路板50的输出电线经过定位槽12延伸至到外壳20的外 部，与电源插座连接，用于直接连接用电设备。在其他实施方式中，电路板50还可以与蓄电 装置连接，在骑行过程中对蓄电装置进行充电，可以在停止骑行时，仍可以对用电设备进行 供电。
[0030] 使用时，先用辐条（图中未示出）将花盘与车轮连接起来，进而使花毂的外壳20 与车轮同步转动，再将刹车盘固定安装在外壳20的侧面，将花毂放置在自行车前叉的相应 位置，用快拆杆穿过毂轴10的通孔，将花毂与自行车前叉固定起来，顺着前叉固定好电线 到车头位置，安装完成。骑行时，车轮向前转动带动外壳20转动，由于毂轴10固定在前叉 无法转动，外壳20和毂轴10之间产生了相对转动，固定在外壳20上面的内齿圈41和毂轴 10之间同样也产生相对转动，内齿圈41的转动带动行星轮421同向转动，在车轮向前转动 时，由于单向轴承432的作用，使得支架43与毂轴10相对静止，行星轮421向前的转动带 动太阳轮44向后转动，与车轮的转动方向相反，由于内齿圈41的齿数数倍于太阳轮44的 齿数，太阳轮44的转动速度同样也是车轮转速的数倍，实现了加速作用。太阳轮44带动第 一转子盘311转动，进而带动第二转子盘312同步转动，由于定子32相对毂轴10静止，因 此，当第一转子盘311和第二转子盘312相对定子32转动时，安装架上的绕组322垂直切 割第一磁体3112和第二磁体之间的磁力线，在绕组322中产生电流，经过电路板50的整流 和变换，输出5V直流电。当车轮因刹车突然停止转动或变慢时，第一转子盘311和第二转 子盘312在惯性的作用下继续向后转动，进而带动太阳轮44继续向后转动，太阳轮44带动 行星轮421向后转动，由于支架43上的单向轴承432允许支架43向后转动，因此，行星轮 421沿着内齿圈41带动支架43向后转动，行星轮421失去和内齿圈41之间的带动作用，实 现了行星轮组42的保护作用
[0031] 本实用新型提供的自行车发电花毂100,通过设置变速装置40与发电装置30连 接，提高了转子31的转速，进而增加了发电装置30的发电功率，满足骑车人对电子产品的 快速充电要求，有益于自行车运动的推广和车载电子产品的使用，满足低碳环保出行和健 身的要求。
[0032]最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限 制；尽管参照前述实施方式对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当 理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特 征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实 施方式技术方案的精神和范围。
【主权项】
1. 一种自行车用发电花毂，包括毂轴和发电装置，所述毂轴与所述发电装置连接，其特 征在于，所述自行车用发电花毂还包括变速装置，所述发电装置包括转子和定子，所述变速 装置与所述转子连接，且所述变速装置和所述转子可相对所述毂轴转动，所述定子与所述 毂轴相对静止，当所述变速装置转动时，带动所述转子相对所述定子转动以产生电能。2. 如权利要求1所述的自行车用发电花毂，其特征在于，所述变速装置包括太阳轮、行 星轮组、支架和内齿圈，所述行星轮组设置于所述支架上且与所述内齿圈啮合，所述太阳轮 与所述行星轮组啮合，所述太阳轮与所述转子连接且相对静止，当所述内齿圈转动时，通过 所述行星轮组带动所述转子相对所述定子转动。3. 如权利要求2所述的自行车用发电花毂，其特征在于，所述支架通过单向轴承与所 述毂轴转动连接，当所述内齿圈制动时，所述太阳轮受惯性的作用继续转动，通过所述行星 轮组带动所述支架沿着所述内齿圈相对所述毂轴转动。4. 如权利要求2所述的自行车用发电花毂，其特征在于，所述行星轮组包括三个行星 轮，所述三个行星轮分别设置于所述支架上，所述三个行星轮彼此分离且均与所述太阳轮 啮合。5. 如权利要求1所述的自行车用发电花毂，其特征在于，所述转子包括第一转子盘和 第二转子盘，所述变速装置与所述第一转子盘连接，并带动所述第一转子盘和所述第二转 子盘同步转动，所述第一转子盘上设置有多个第一磁体，所述第二转子盘上设置有多个与 所述第一磁体相对应的第二磁体，所述定子位于所述第一转子盘和第二转子盘之间，所述 定子上设置有与所述第一磁体相对应的绕组。6. 如权利要求5所述的自行车用发电花毂，其特征在于，所述第一磁体和所述第二磁 体均为扇形或梯形，所述绕组的形状为扇形或梯形。7. 如权利要求1所述的自行车用发电花毂，其特征在于，所述自行车用发电花毂还包 括外壳，所述外壳设置有收容空间以收容所述发电装置和变速装置，所述外壳上设置有通 孔，用以与所述毂轴转动连接，所述通孔处设置有边塞，所述边塞上设置有与所述通孔过盈 配合的防尘结构。8. 如权利要求1所述的自行车用发电花毂，其特征在于，所述的自行车用发电花毂还 包括电路板，所述定子与所述电路板电性连接，所述电路板对所述定子输出的电流进行整 流和变换，输出稳定电压。9. 一种自行车，包括前叉、车轮和如权利要求1-8所述之任一自行车用发电花毂，所述 花毂通过辐条与所述车轮连接，所述车轮与所述前叉转动连接，当所述自行车移动时，所述 车轮带动所述变速装置转动，进而带动所述转子相对所述定子转动以产生电能。10. 如权利要求9所述的一种自行车，其特征在于，所述自行车还包括蓄电装置、电压 转换输出电路，蓄电装置与发电装置电性连接用以储蓄电力，并通过电压转换输出电路对 外提供连续电力。
【专利摘要】本实用新型提供了一种自行车用发电花毂，包括毂轴、发电装置和变速装置。毂轴与发电装置连接，发电装置包括转子和定子，变速装置与转子连接，且变速装置和转子可相对毂轴转动，定子与毂轴相对静止，当变速装置转动时,带动转子相对定子转动以产生电能。本实用新型提供的自行车发电花毂，通过设置变速装置与发电装置连接，提高了转子的转速，进而增加了发电装置的发电功率，满足骑车人对电子产品的快速充电要求，有益于自行车运动的推广和车载电子产品的使用，满足低碳环保出行和健身的要求。
【IPC分类】H02J7/00, H02K7/10, H02K7/18, H02K7/14
【公开号】CN204696853
【申请号】CN201520329785
【发明人】苏建辉, 彭清元
【申请人】深圳市金元贵科技有限公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年5月20日
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