一種利用自然力控制發(fā)電補(bǔ)充蓄電池電量的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種利用自然力控制發(fā)電補(bǔ)充蓄電池電量的裝置。其特別之處是本實用新型設(shè)有重力離合裝置和充電單元，重力離合裝置是根據(jù)自行車行駛的狀況利用重力自動控制是否給蓄電池充電。充電單元是利用自行車后輪的動力發(fā)電，發(fā)出的電給蓄電池充電。有益之處是在無電源場合，可以用自行車給蓄電池充電。利用自然力的重力和自鎖機(jī)構(gòu)自動控制給蓄電池補(bǔ)充能量，以減輕人力負(fù)載。即當(dāng)自行車下坡時，充電單元與自行車自動結(jié)合，給蓄電池充電。當(dāng)自行車上坡或平地行駛時，充電單元與自行車自動分離，以減輕人力負(fù)載。
【專利說明】 —種利用自然力控制發(fā)電補(bǔ)充蓄電池電量的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型是關(guān)于蓄電池領(lǐng)域，特別是涉及一種蓄電池充電的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]蓄電池適合攜帶于野外無電源場合。特別是對于騎自行車旅行的車友，在野外宿營時，非常需要有一個能給手提電腦、收音機(jī)，照明支持電力的蓄電池。然而，在野外卻沒有可以給蓄電池充電的電源。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的是提供一種在自行車行駛中，利用自行車輪的轉(zhuǎn)動發(fā)電給蓄電池充電的裝置。
[0004]本實用新型主要技術(shù)思路:
[0005]為減少人力負(fù)載，充電裝置是在自行車下坡時自動給蓄電池充電。而在上坡時，充電裝置自動與自行車分離。自動離合機(jī)構(gòu)采用非耗電機(jī)構(gòu)。蓄電池采用鋰電池，因為鋰電池在相同體積下重量約為鉛酸電池的1/6-1/5。
[0006]本實用新型的具體技術(shù)方案:包括自行車及其后架和后輪、蓄電池；其特征在于，還包括:
[0007]重力離合裝置:其包括安裝架及夾子、自鎖機(jī)構(gòu)、頂桿和重錘桿；所述安裝架通過夾子與自行車的后架固連；自鎖機(jī)構(gòu)設(shè)置在安裝架的楔槽中，其包括滑塊、鋼球和彈簧；所述頂桿的一端與自鎖機(jī)構(gòu)的鋼球間斷性接觸，頂桿的另一端與重錘桿間斷性接觸；所述重錘桿與安裝架上的第二支軸鉸接；
[0008]所述蓄電池設(shè)置在所述夾子上；
[0009]充電單元:其包括支架、充電裝置；
[0010]其中，所述支架上部與安裝架中的第一支軸鉸接；支架下部設(shè)置充電裝置；支架還通過自鎖機(jī)構(gòu)的滑塊與自鎖機(jī)構(gòu)連接；
[0011]其中，所述充電裝置包括摩擦輪、發(fā)電機(jī)和充電器，摩擦輪與自行車的后輪間斷性接觸；摩擦輪與發(fā)電機(jī)連接；發(fā)電機(jī)通過充電器與蓄電池連接；當(dāng)外部負(fù)載與蓄電池連接時，蓄電池為外部負(fù)載提供電力；
[0012]上述裝置的使用方法:
[0013]第一步驟:當(dāng)自行車進(jìn)行上坡行駛期間，充電單元在重力作用下，其支架繞第一支軸轉(zhuǎn)動到自由垂直狀態(tài)，支架與安裝架的夾子的夾角大于90°，其摩擦輪與自行車的后輪處于分離狀態(tài)；
[0014]第二步驟:當(dāng)自行車進(jìn)行下坡行駛期間，充電單元在重力作用下，其支架繞第一支軸轉(zhuǎn)動，支架與安裝架的夾子的夾角小于90°，充電裝置的摩擦輪與自行車的后輪接觸，并被自行車的后輪帶動；當(dāng)自行車的后輪行駛中產(chǎn)生抖動時，與支架連接的自鎖機(jī)構(gòu)自動鎖住支架，阻止摩擦輪與自行車的后輪分離；轉(zhuǎn)動的摩擦輪帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動發(fā)電，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電通過充電器儲存在蓄電池中；
[0015]第三步驟:當(dāng)自行車進(jìn)行平地行駛時，重錘桿在重力作用下，繞第二支軸朝后輪的相反方向轉(zhuǎn)動，重錘桿與安裝架的夾子的夾角呈直角狀，重錘桿的上部推動頂桿，頂桿推動自鎖機(jī)構(gòu)的鋼球，使自鎖機(jī)構(gòu)釋放支架，于是支架在重力作用下，繞第一支軸朝后輪的相反方向轉(zhuǎn)動，支架與安裝架的夾子的夾角呈直角狀，摩擦輪與自行車的后輪分離；發(fā)電機(jī)停止發(fā)電；
[0016]重復(fù)步驟1、步驟2和步驟3，也就是摩擦輪帶動的發(fā)電機(jī)不斷地間斷性供電給蓄電池；蓄電池不斷儲存電能；此后，當(dāng)外部負(fù)載與蓄電池連接時，蓄電池為外部負(fù)載提供電力。
[0017]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的特點是:
[0018]一、在無電源場合，可以用自行車給蓄電池補(bǔ)充動能。
[0019]二、利用自然力的重力和自鎖機(jī)構(gòu)自動控制給蓄電池補(bǔ)充能量，以減輕人力負(fù)載。即當(dāng)自行車下坡時，裝置與自行車自動結(jié)合，向蓄電池提供電能。當(dāng)自行車上坡或平地行駛時，裝置與自行車自動分離，停止向向蓄電池提供電能，以減輕人力負(fù)載。
[0020]三、在野外休息時，如遇蓄電池儲存的電力不夠用時，可以轉(zhuǎn)動自行車的后輪，繼續(xù)給蓄電池補(bǔ)充能量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021 ]圖1是本實用新型的立體示意圖。
[0022]圖2是圖1另一個角度的立體示意圖。
[0023]圖3是圖2的部分零件的分解圖。
[0024]圖4是本實用新型上坡時的示意圖。
[0025]圖5是圖4的A部放大視圖。
[0026]圖6是本實用新型下坡時的示意圖。
[0027]圖7是圖6中B部放大視圖。
[0028]圖8是圖4中的D-D剖視圖。
[0029]圖9是本實用新型在平地時的示意圖。
[0030]圖10是圖9中的C部放大視圖。
[0031]圖11是另一實施方法的示意圖。
[0032]圖12是電路示意圖。
【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進(jìn)一步說明:
[0034]重力離合裝置:(參見圖1至圖6)該裝置主要是根據(jù)自行車行駛的狀況自動控制是否給蓄電池充電。其包括安裝架11及夾子111、自鎖機(jī)構(gòu)12、頂桿13和重錘桿14 ;安裝架11通過夾子111與自行車的后架71固連；蓄電池3設(shè)置在夾子111上；
[0035]自鎖機(jī)構(gòu)12設(shè)置在安裝架的楔槽129內(nèi)(參見圖6和圖7);該自鎖機(jī)構(gòu)包括滑塊121、鋼球122和彈簧123。鋼球122分別與滑塊121的下邊、彈簧123的一端、楔槽129的下邊接觸?；瑝K121的下邊與鋼球122接觸，滑塊121的上邊與楔槽129的上邊接觸。彈簧123的一端與鋼球122接觸，另一端頂在楔槽129的一端。圖7所示狀態(tài)，滑塊121只能向左移動，這是由于鋼球122被彈簧123頂著，將滑塊121壓緊在楔槽129上，所以滑塊121不能向右移動，從而形成了自鎖狀態(tài)。但如果頂桿13的一端將鋼球朝彈簧123方向推動，鋼球122就不再壓緊滑塊121，滑塊121才可以向右移動。而頂桿13的移動是由重錘桿14控制的。重錘桿14鉸接于安裝架11上的第二支軸19，重錘桿14上部與頂桿13有間斷性接觸。
[0036]蓄電池3設(shè)置在夾子111上；
[0037]參見圖1、圖3、圖8和圖12，充電單元包括支架21、充電裝置2。
[0038]所述充電裝置2包括摩擦輪41、發(fā)電機(jī)43和充電器51，摩擦輪41與自行車的后輪72間斷性接觸；摩擦輪41與發(fā)電機(jī)43連接；發(fā)電機(jī)43通過充電器51與蓄電池3連接；當(dāng)外部負(fù)載與蓄電池3連接時，蓄電池3為外部負(fù)載提供電力；
[0039]設(shè)計充電裝置2中的摩擦輪41和發(fā)電機(jī)43的參考示例:通常情況下，自行車的平均時速為每小時20公里，因此自行車車輪行進(jìn)中的線速度為333 m/min。假如摩擦輪41設(shè)計為直徑70毫米，則摩擦輪41在自行車后輪72的帶動下，具有約1500r/min轉(zhuǎn)速。如果摩擦輪41直接與發(fā)電機(jī)43的轉(zhuǎn)子連接,則根據(jù)同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速公式n=60f/p (η是發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，f是交流電的頻率，即50Hz，P是定子勵磁的極對數(shù))設(shè)計發(fā)電機(jī):發(fā)電機(jī)定子勵磁極對數(shù)是2，50Hz，轉(zhuǎn)速是1500r/min。發(fā)電機(jī)43發(fā)出的電通過充電器51，輸入到蓄電池3中，儲存電能(現(xiàn)有技術(shù)的充電器51通常具有整流和穩(wěn)壓功能)；另一種方法可以讓發(fā)電機(jī)43具有3000r/min轉(zhuǎn)速:方法是在摩擦輪與發(fā)電機(jī)43之間設(shè)置調(diào)速器42(見圖8)，也就是利用調(diào)速器42把摩擦輪41的轉(zhuǎn)速調(diào)高一倍，調(diào)速器42與發(fā)電機(jī)43連接的輸出軸轉(zhuǎn)速達(dá)到3000r/min ;這種狀況的發(fā)電機(jī)定子勵磁極對數(shù)是1,50Hz,轉(zhuǎn)速是3000r/min。但缺點是增加調(diào)速器42會增加本發(fā)明裝置的重量。
[0040]充電單元的支架21上部與安裝架11上的第一支軸28鉸接(參見圖1、圖2、圖3和圖8);支架21下部與調(diào)速器42的外殼固連(如果不設(shè)置調(diào)速器42，則支架21下部與發(fā)電機(jī)43的外殼固連);充電器51可以設(shè)置在支架21上；也就是充電裝置2的大部分零部件均安裝在支架21上，當(dāng)支架21繞安裝架11上的第一支軸28轉(zhuǎn)動，充電裝置2也隨之轉(zhuǎn)動。
[0041]支架21還通過滑塊121與自鎖機(jī)構(gòu)12連接(見圖2、圖3)。支架21上設(shè)置一滑槽211，自鎖機(jī)構(gòu)12的滑塊121設(shè)有一圓銷1211，圓銷1211位于滑槽211內(nèi)。當(dāng)支架21轉(zhuǎn)動時，通過圓銷1211帶動滑塊121移動?；蛘撸瑝K121固定時，控制支架21不轉(zhuǎn)動。這樣，自鎖機(jī)構(gòu)12就可以通過控制支架21，進(jìn)而控制充電裝置2的運動。
[0042]由于自行車是人力帶動，長途騎行，所以安裝在自行車上的本實用新型的補(bǔ)充蓄電池電量的裝置的總重量應(yīng)按照騎行者各自的體力進(jìn)行設(shè)計，力求輕型。由于鋰電池在相同體積下重量約為鉛酸電池的1/6-1/5。所以本實用新型的裝置中優(yōu)先采用鋰電池。
[0043]上述裝置的使用方法:
[0044]步驟1:參見圖2、圖4、圖5，當(dāng)自行車進(jìn)行上坡行駛期間，安裝在支架21上的充電裝置2和重錘桿14在重力作用下自由垂直，支架21與安裝架的夾子111的夾角大于90°，其摩擦輪41與自行車的后輪72處于分離狀態(tài)；
[0045]步驟2:參見圖6、圖7，當(dāng)自行車進(jìn)行下坡行駛期間，安裝在支架21上的充電裝置2在重力作用下，繞第一支軸28轉(zhuǎn)動(到達(dá)圖6所示狀態(tài))，支架21和重錘桿14與安裝架的夾子111的夾角小于90°，摩擦輪41與自行車的后輪72接觸，并被自行車的后輪72帶動(摩擦輪優(yōu)先采用橡膠材料，因其具有較好的彈性和較大的摩擦系數(shù))；當(dāng)自行車的后輪72行駛中產(chǎn)生震動時，摩擦輪41就有離開后輪72的傾向。這時候自鎖機(jī)構(gòu)12就會阻止摩擦輪41與后輪72分離，也就是在震動時，支架21通過圓銷1211要撥動滑塊121向右移動，但由于滑塊121被鋼球122壓緊在楔槽129中，從而鎖住支架21不能轉(zhuǎn)動，這樣，摩擦輪41繼續(xù)保持與后輪72接觸，被后輪72帶動。摩擦輪41帶動發(fā)電機(jī)43 (或通過調(diào)速器42帶動發(fā)電機(jī)43)發(fā)電,發(fā)出的電通過充電器51輸入到蓄電池3中,儲存電能。
[0046]步驟3:參見圖9、圖10當(dāng)自行車進(jìn)行平地行駛時，重錘桿14在重力作用下，繞第二支軸19朝后輪72的相反方向轉(zhuǎn)動(到達(dá)圖9所示狀態(tài))，重錘桿14與安裝架的夾子111的夾角呈直角狀，重錘桿14的上部推動頂桿13，頂桿13推動自鎖機(jī)構(gòu)12中的鋼球122，使楔槽129中的滑塊121不再被壓緊，滑塊121和支架21 —起被釋放，于是支架21在重力作用下，繞第一支軸28朝后輪72的相反方向轉(zhuǎn)動(到達(dá)圖9所示狀態(tài))，支架21與安裝架的夾子111的夾角呈直角狀，摩擦輪41與后輪72分離，這樣，發(fā)電機(jī)43停止發(fā)電。
[0047]重復(fù)步驟1、步驟2和步驟3，也就是摩擦輪41帶動的發(fā)電機(jī)43不斷地間斷性供電給蓄電池3，蓄電池不斷地存儲電能。此后，當(dāng)外部負(fù)載連接到蓄電池3，蓄電池3給外部負(fù)載提供電力。
[0048]另一實施方法:對于體力好的騎者，在平地行駛時，也可以利用本實用新型對蓄電池實施充電。方法是在平地上(見圖11)，將摩擦輪41調(diào)整到與后輪72接觸，然后將夾子111固定在后架71上。這樣，自行車在下坡和平地行駛時，都可以給蓄電池充電。而在上坡時，摩擦輪41與后輪72是分離的，不再消耗騎者的體力。
[0049]另外，當(dāng)在野外休息時，如遇蓄電池儲存的電力不夠用時，可以轉(zhuǎn)動自行車的后輪，繼續(xù)給蓄電池補(bǔ)充電能。
【權(quán)利要求】
1.一種利用自然力控制發(fā)電補(bǔ)充蓄電池電量的裝置，包括自行車及其后架和后輪、蓄電池；其特征在于，還包括: 重力離合裝置:其包括安裝架及夾子、自鎖機(jī)構(gòu)、頂桿和重錘桿；所述安裝架通過夾子與自行車的后架固連；自鎖機(jī)構(gòu)設(shè)置在安裝架的楔槽中，其包括滑塊、鋼球和彈簧；所述頂桿的一端與自鎖機(jī)構(gòu)的鋼球間斷性接觸，頂桿的另一端與重錘桿間斷性接觸；所述重錘桿與安裝架上的第二支軸鉸接； 所述蓄電池設(shè)置在所述夾子上； 充電單元:其包括支架、充電裝置； 其中，所述支架上部與安裝架中的第一支軸鉸接；支架下部設(shè)置充電裝置；支架還通過自鎖機(jī)構(gòu)的滑塊與自鎖機(jī)構(gòu)連接； 其中，所述充電裝置包括摩擦輪、發(fā)電機(jī)和充電器，摩擦輪與自行車的后輪間斷性接觸；摩擦輪與發(fā)電機(jī)連接；發(fā)電機(jī)通過充電器與蓄電池連接；當(dāng)外部負(fù)載與蓄電池連接時，蓄電池為外部負(fù)載提供電力。
【文檔編號】H02J7/14GK204013066SQ201420432986
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】杜文娟 申請人:杜文娟