本實(shí)用新型涉及非接觸式發(fā)電裝置和輪式車輛。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中的感應(yīng)發(fā)電裝置是由安裝在后輪車條上并隨車輪轉(zhuǎn)動的永磁鐵單元和固定于立叉和平叉之間并與永磁體單元保持間隙的磁感應(yīng)器組成。騎車時，二者形成瞬時磁回路，從而在磁感應(yīng)器的線圈中感應(yīng)出電脈沖，經(jīng)分別整流濾波后疊加在一起輸出，從而能夠?qū)崿F(xiàn)騎行時無明顯阻力感，且能夠?qū)崿F(xiàn)在騎行的過程中磁鐵切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。但是該裝置的永磁鐵單元和磁感應(yīng)線圈是分成兩個獨(dú)立部分的，永磁鐵單元為分散固定于車條上，因此，該裝置形成的為間歇性感應(yīng)電動勢，不具有很好的連續(xù)性變化條件，即使經(jīng)過整流濾波后，仍不能產(chǎn)生連續(xù)性的變直流電壓。同時，在實(shí)際安裝中具有更高的要求。在實(shí)際使用中，如要增大其感應(yīng)電動勢，由于永磁鐵和磁感應(yīng)線圈之間必然存在一定的距離，所以只能通過增大永磁鐵的磁場強(qiáng)度，但是會造成制造與安裝上的難度加大和成本的增加。此外，由于車條的數(shù)量是有限的，在實(shí)際使用中不可能無限制的增加永磁鐵的數(shù)量，所以分體式設(shè)計必然影響感應(yīng)電動勢的狀態(tài)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種非接觸式發(fā)電裝置和輪式 車輛，以力圖解決或者至少緩解上面存在的問題。

第一方面，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種非接觸式發(fā)電裝置，該裝置包括：外殼、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、定子結(jié)構(gòu)、輸出端和控制器，其中：

所述定子結(jié)構(gòu)和所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)位于所述外殼內(nèi)部；

所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)包括磁鐵固定架、至少一個磁鐵和線圈結(jié)構(gòu)，所述至少一個磁鐵外置于所述磁鐵固定架上且與所述磁鐵固定架固定連接，所述線圈結(jié)構(gòu)內(nèi)置于所述磁鐵固定架內(nèi)且與所述磁鐵固定架固定連接，所述線圈結(jié)構(gòu)設(shè)置有輸出端；

所述定子結(jié)構(gòu)包括磁芯，所述磁芯設(shè)置在所述線圈結(jié)構(gòu)內(nèi)部；

所述控制器，與所述輸出端電連接，用于接收所述輸出端輸出的電流。

可選地，在根據(jù)本實(shí)用新型的裝置中，還包括軸承，所述軸承包括內(nèi)環(huán)和外環(huán)，所述外環(huán)與所述磁鐵固定架的一端固定連接，所述內(nèi)環(huán)與所述定子結(jié)構(gòu)固定連接。

可選地，在根據(jù)本實(shí)用新型的裝置中，還包括外蓋，所述外蓋與所述外殼連接，所述外蓋位于遠(yuǎn)離所述軸承的一端。

可選地，在根據(jù)本實(shí)用新型的裝置中，每個所述磁鐵為弧形結(jié)構(gòu)，每個所述磁鐵的磁感線沿徑向指向圓心。

可選地，在根據(jù)本實(shí)用新型的裝置中，所述線圈結(jié)構(gòu)包括感應(yīng)線圈和線圈固定部，所述線圈固定部包括第一圓環(huán)、第二圓環(huán)以及連接所述第一圓環(huán)和所述第二圓環(huán)的至少一個支撐板，每個所述支撐板上都纏繞有所述感應(yīng)線圈。

可選地，在根據(jù)本實(shí)用新型的裝置中，所述第一圓環(huán)的直徑大于所述磁芯的直徑，所述第二圓環(huán)包括至少一個弧片，每個所述弧片之間的間距相同。

可選地，在根據(jù)本實(shí)用新型的裝置中，所述感應(yīng)線圈包括輸出兩相電 的線圈和輸出三相電的線圈。

可選地，在根據(jù)本實(shí)用新型的裝置中，所述磁鐵固定架包括底板和磁鐵固定部，所述底板的一面與所述磁鐵固定部連接，所述底板的另一面設(shè)置有卡口，所述卡口與所述軸承連接。

可選地，在根據(jù)本實(shí)用新型的裝置中，所述磁芯的材質(zhì)包括鐵基非晶。

第二方面，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種輪式車輛，包括車架、與所述車架連接的后叉和相對于所述車架轉(zhuǎn)動的車輪，所述車輪包括輪轂，還包括如上的非接觸式發(fā)電裝置，所述非接觸式發(fā)電裝置位于所述后叉上，且所述非接觸式發(fā)電裝置位于所述輪轂附近，所述非接觸式發(fā)電裝置中的控制器設(shè)置在所述車架附近。

根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案，可以通過磁鐵將輪轂磁化，通過車輪的運(yùn)動，牽引磁鐵繞軸承外環(huán)發(fā)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而使得磁鐵在不接觸輪轂的情況下，高速旋轉(zhuǎn)切割磁感應(yīng)線圈產(chǎn)生電流。另外，本實(shí)用新型中設(shè)置的外殼可以將定子結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)封閉起來，防止粉塵或雨水對該發(fā)電裝置的影響。

為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本實(shí)用新型的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1示出了本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種非接觸式發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu) 圖；

圖2示出了本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種磁鐵固定架的結(jié)構(gòu)圖；

圖3示出了本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種線圈固定部的剖面示意圖；

圖4示出了本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種感應(yīng)線圈纏繞方式的示意圖；

圖5示出了本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種理想狀態(tài)下電壓-時間關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實(shí)用新型實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。因此，以下對在附圖中提供的本實(shí)用新型的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本實(shí)用新型的范圍，而是僅僅表示本實(shí)用新型的選定實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例的非接觸式發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，該裝置包括：外殼110、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)120、定子結(jié)構(gòu)130、外蓋140、輸出端和控制器。其中，輸出端和控制器未在圖中示出。

轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)120和定子結(jié)構(gòu)130位于外殼110的內(nèi)部，該外殼110一般為圓筒形狀，外殼110的材質(zhì)一般為可以包括聚碳酸酯塑料(PC塑料)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS樹脂塑料)等，上述材質(zhì)具有抗沖擊性、 耐熱性、耐低溫性、耐化學(xué)藥品性等特性。上述外殼可對轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和定子結(jié)構(gòu)起到保護(hù)作用，能夠有效防止灰塵、雨水等對該磁鐵等的影響。不過應(yīng)當(dāng)理解，本實(shí)用新型不受外殼形狀和材質(zhì)的限制，所有可以實(shí)現(xiàn)外殼功能的形狀和材質(zhì)都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。

轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)120和定子結(jié)構(gòu)130通過軸承150固定連接。其中，軸承150包括內(nèi)環(huán)和外環(huán)，內(nèi)環(huán)與定子結(jié)構(gòu)130固定連接，外環(huán)與轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)120固定連接。

轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)120包括磁鐵固定架122、至少一個磁鐵124和線圈結(jié)構(gòu)126。

每個磁鐵124都為弧形結(jié)構(gòu)，每個磁鐵124的磁感線沿徑向指向圓心。每個磁鐵124都設(shè)置在磁鐵固定架122的外側(cè)且與磁鐵固定架122固定連接，例如，磁鐵通過粘貼的方式固定在磁鐵固定架上，每個磁鐵124都為永磁鐵。在一個實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)120中的磁鐵124的數(shù)目可以為6個，每個磁鐵124都為弧形結(jié)構(gòu)，所有的磁鐵124均勻的設(shè)置在磁鐵固定架122上，磁鐵與磁鐵之間有一定距離，相鄰磁鐵間的間距相等。此處應(yīng)該注意，上述示例僅僅是示意性的，磁鐵的數(shù)目、磁鐵與磁鐵固定架應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置，應(yīng)當(dāng)理解，所有可以實(shí)現(xiàn)磁鐵與磁鐵固定架連接的方式都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。

圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種磁鐵固定架的結(jié)構(gòu)圖。

如圖2所示，磁鐵固定架122包括底板1242和磁鐵固定部1244，底板1242的一面與磁鐵固定部1244連接，底板1242的另一面設(shè)置有卡口1246，卡口1246與軸承150中外環(huán)連接，卡口1246的直徑與軸承150外環(huán)的直徑相近，但是，卡口1246的直接略大于軸承150外環(huán)的直徑，例如，卡口1246的直接可以比軸承150外環(huán)的直徑大1毫米-3毫米，以使得軸承150可以卡在卡口1246中而不會掉落。在一種實(shí)施方式中，軸承150可以通過黏貼的方式固定在卡口1246中。不過應(yīng)當(dāng)理解，卡口和軸承的連接方式為示意性的，本實(shí)用新型不受限于此。

圖3示出根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種線圈固定部的剖面示意圖。

線圈結(jié)構(gòu)126包括感應(yīng)線圈和線圈固定部，該線圈固定部的結(jié)構(gòu)可參考圖3，該線圈固定部包括第一圓環(huán)310、第二圓環(huán)320以及連接第一圓環(huán)310和第二圓環(huán)320的至少一個支撐板330。

第一圓環(huán)310的直徑大于磁芯130的直徑，優(yōu)選地，第一圓環(huán)310的直徑比磁芯130的直徑大如0.5毫米-3毫米。第二圓環(huán)320包括至少一個弧片，每個弧片都與第一圓環(huán)310平行，弧片均勻分布于第一圓環(huán)310的外圍，每個弧片之間的間距相同。支撐板330為矩形的薄板，其厚度可以為如1毫米-3毫米。不過應(yīng)當(dāng)理解，上述示例僅僅是示意性的，本實(shí)用新型不受限于此。

其中，第一圓環(huán)310的長度與弧片的長度相同，支撐板330的長度小于第一圓環(huán)310的長度，優(yōu)選地，支撐板330的長度應(yīng)為第一圓環(huán)310長度的2/3。支撐板330沿第一圓環(huán)310的徑向方向設(shè)置在第一圓環(huán)310的外側(cè)，支撐板330可以設(shè)置在第一圓環(huán)310長度方向的中央位置。

每個支撐板330上都纏繞有感應(yīng)線圈。感應(yīng)線圈一般為輸出兩相電的線圈和輸出三相電的線圈。

圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種感應(yīng)線圈纏繞方式的示意圖。

在一個實(shí)施例中并參考圖4，線圈固定部300包括12個弧片，每個弧片上設(shè)置標(biāo)號1-12，支撐板330上纏繞的感應(yīng)線圈為輸出三相電的線圈，分別用a、b、c表示電線，電線a纏繞在標(biāo)號為3、6、9、12的支撐板上，電線b纏繞在標(biāo)號為2、5、8、11的支撐板上，電線c纏繞在標(biāo)號為1、4、7、10的支撐板上，電線的走向可參考圖4。不過在實(shí)際應(yīng)用中，弧片的數(shù)目和線圈的選擇可以根據(jù)實(shí)際情況確認(rèn)，上述示例僅僅為示意性的，本實(shí)用新型不受限于此。

線圈結(jié)構(gòu)126中的感應(yīng)線圈會設(shè)置有輸出端，根據(jù)感應(yīng)線圈纏繞方式的不同，輸出端的數(shù)目也會不同。例如，感應(yīng)線圈為輸出兩相電的線圈時，輸出端的數(shù)目為4個，感應(yīng)線圈為輸出三相電的線圈時，輸出端的數(shù)目為6個。

定子結(jié)構(gòu)130包括磁芯，磁芯位于線圈結(jié)構(gòu)126內(nèi)部，磁芯的直徑小于線圈結(jié)構(gòu)126中第一圓環(huán)310的直徑，磁芯不與轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)120接觸。磁芯的材質(zhì)包括硅鋼材、鐵硅鋁合金、鐵基非晶等，也可以為軟磁材料四氧化三鐵(鐵粉芯)。不過應(yīng)當(dāng)理解，磁芯的材質(zhì)不限于此，所有可以用于具有定子結(jié)構(gòu)功能的材質(zhì)都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。

外蓋140設(shè)置在外殼110遠(yuǎn)離軸承的一端，外殼140上可以設(shè)置有多個圓孔，線圈結(jié)構(gòu)126中的輸出端位于圓孔中，圓孔的數(shù)目與輸出端的數(shù)目相同，圓孔的直徑適于卡住輸出端。此處不對圓孔的直徑、數(shù)目進(jìn)行限制。

線圈結(jié)構(gòu)126中輸出端與控制器電連接，控制器用于接收輸出端輸出的電流，對電流進(jìn)行整流并存儲?？刂破髦写鎯Φ碾娏骺蔀槔缱孕熊囍械闹悄苘囨i等供電。

本實(shí)用新型還公開了一種自行車，自行車包括車架、與車架連接的后叉和相對于車架轉(zhuǎn)動的車輪，車輪包括輪轂，非接觸式發(fā)電裝置位于后叉上，且非接觸式發(fā)電裝置位于輪轂附近，非接觸式發(fā)電裝置中的控制器設(shè)置在車架附近。

在具體應(yīng)用中，該發(fā)電裝置可以設(shè)置自行車上靠近輪轂的位置，優(yōu)選的設(shè)置在在車輪后叉上。該裝置中的磁鐵和車輪輪轂外側(cè)面相接近，但存在較小的距離不發(fā)生接觸，磁鐵組的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動是通過車輪輪轂運(yùn)動對其產(chǎn)生切向作用力，牽引磁鐵繞軸承外環(huán)發(fā)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。輪式車輛車輪輪轂直徑遠(yuǎn)大于磁鐵組的直徑，因而輪式車輛能夠在較低的騎行速度下，牽引磁鐵組高速旋轉(zhuǎn)切割磁感應(yīng)線圈，使得輪式車輛能夠在低速騎行狀態(tài)下獲得 足夠高的感應(yīng)電動勢，且永磁鐵組為連續(xù)性切割磁感應(yīng)線圈，因此，除感應(yīng)電動勢方向和大小有變化之外，其感應(yīng)電動勢具有連續(xù)性的特點(diǎn)，在理想狀態(tài)下，車輪旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的電壓-時間圖可參考圖5。

另外，控制器在接收到發(fā)電裝置產(chǎn)生的電壓值后，通過該電壓值與控制器中預(yù)先存儲的電壓閾值的差值計算變形電壓值，或者通過電壓值與目電壓閾值的比值計算變形電壓值。判斷變形電壓值是否大于或等于車輪變形電壓閾值，如果變形電壓值大于或等于車輪變形電壓閾值，則證明車輪發(fā)生變形。

在確定車輪發(fā)生變形后，可以通過自行車中設(shè)置的通信模塊將輪式車輛的編碼信息和位置信息傳輸?shù)胶笈_服務(wù)器，以便工作人員在接收到信息后第一時間對該車輛進(jìn)行維修。或者，在確定當(dāng)前車輛的車輪發(fā)生變形后，通過設(shè)置在車輛上的警示器，提醒用戶當(dāng)前車輛發(fā)生故障，以便用戶更換車輛。

在一個實(shí)施例中，自行車中設(shè)置有通信模塊例如GSM模塊、定位模塊如GPS模塊，在發(fā)現(xiàn)車輪發(fā)生變形后，可以通過GPS模塊定位車輛的位置信息，通過GSM模塊將車輛的編碼信息和位置信息傳輸至后臺服務(wù)器。后臺服務(wù)器在接收到上述信息后，可以通過語音播報形式如“XX區(qū)XX路XXXX編號自行車故障”告知工作人員進(jìn)行維修，同時，自行車上也可以設(shè)置警示器，在車輛發(fā)生故障后，該警示器可以通過如“頻閃黃燈”警示用戶，也可以通過聲音警示用戶。

根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案，可以通過磁鐵將輪轂磁化，通過車輪的運(yùn)動，牽引磁鐵繞軸承外環(huán)發(fā)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而使得磁鐵在不接觸輪轂的情況下，高速旋轉(zhuǎn)切割磁感應(yīng)線圈產(chǎn)生電流。另外，本實(shí)用新型中設(shè)置的外殼可以將定子結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)封閉起來，防止粉塵或雨水對該發(fā)電裝置的影響。

本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種非接觸式發(fā)電裝置可以為設(shè)備上的特 定硬件或者安裝于設(shè)備上的軟件或固件等。本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的裝置，其實(shí)現(xiàn)原理及產(chǎn)生的技術(shù)效果和前述方法實(shí)施例相同，為簡要描述，裝置實(shí)施例部分未提及之處，可參考前述方法實(shí)施例中相應(yīng)內(nèi)容。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，前述描述的系統(tǒng)、裝置和單元的具體工作過程，均可以參考上述方法實(shí)施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。

在本實(shí)用新型所提供的實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露裝置和方法，可以通過其它的方式實(shí)現(xiàn)。以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，又例如，多個單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點(diǎn)，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些通信接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機(jī)械或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。

另外，在本實(shí)用新型提供的實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨(dú)物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。

所述功能如果以軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本實(shí)用新型的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計算機(jī)設(shè)備(可以是個人計算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本實(shí)用新型各個實(shí)施例所述方法的全部或 部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：U盤、移動硬盤、只讀存儲器(ROM，Read-Only Memory)、隨機(jī)存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋，此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

最后應(yīng)說明的是：以上所述實(shí)施例，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對其限制，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，盡管參照前述實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，其依然可以對前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改或可輕易想到變化，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改、變化或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。