專利名稱：踏板式發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用來(lái)產(chǎn)生電流的踏板式發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
眾所周知，提供一種基于標(biāo)準(zhǔn)自行車設(shè)計(jì)的踏板式發(fā)電機(jī)，在該自行車中，駕駛員坐在車座上且使用雙腳推動(dòng)踏板，該踏板連接至與驅(qū)動(dòng)交流發(fā)電機(jī)的齒輪系統(tǒng)。
毫無(wú)疑問，這是使用物理輸入產(chǎn)生電力的最有效的方式。它不僅在人體工程學(xué)上是有效，而且這種系統(tǒng)能夠在其最有效的操作中提供給交流發(fā)電機(jī)恒定的輸入。然而，這種系統(tǒng)存在體積較笨重的問題。因此，本發(fā)明涉及提供一種緊湊的且易于運(yùn)輸?shù)碾娏Πl(fā)電機(jī)，并且能夠提供充足的電力用來(lái)，例如充滿12伏的電池、給移動(dòng)電話或計(jì)算機(jī)充電或者供電給臨時(shí)燈。當(dāng)然，在電力網(wǎng)的電力不易得到的地方，存在許多其它使用這種發(fā)電機(jī)的可能。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種踏板式發(fā)電機(jī)，具有單腳操作的踏板和用來(lái)將踏板的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成交流發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力的彈簧偏移裝置。
彈簧偏移裝置可以包括張力帶部分，其在每次移動(dòng)踏桿時(shí)都在齒狀驅(qū)動(dòng)滑輪上移動(dòng)。優(yōu)選的，該驅(qū)動(dòng)滑輪具有單向的離合器。


為了容易理解本發(fā)明，下面通過舉例并參考附圖來(lái)描述其實(shí)施例，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的踏板式發(fā)電機(jī)的透視圖；圖2是圖1的踏板式發(fā)電機(jī)的主要部件的部分剖視圖；圖3是詳細(xì)顯示圖1的踏板式發(fā)電機(jī)的部件的分解圖；圖4是圖1實(shí)施例的齒輪組和交流發(fā)電機(jī)的視圖；圖5是圖4所示的交流發(fā)電機(jī)的定子的透視圖；和圖6是圖1的踏板式發(fā)電機(jī)的電子元件的框圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考附圖，圖1是根據(jù)本發(fā)明的踏板式電力發(fā)電機(jī)的透視圖。該發(fā)電機(jī)包括主外部殼體1，其最好由高沖擊且堅(jiān)硬的塑料材料制成的，盡管當(dāng)然可以使用其它合適的材料。該殼體由四個(gè)被螺栓固定到一起的主要部分組成，標(biāo)號(hào)為1a、1b、1c和1d?；旧铣蔝形的踏桿2安裝在延伸穿過殼體的驅(qū)動(dòng)軸3上。從圖1可以看出，殼體的前面4基本上為弓形，且具有稍小于踏桿2的臂的長(zhǎng)度的曲率半徑，以使得踏桿2能夠以一個(gè)弧度圍繞驅(qū)動(dòng)軸3的軸線旋轉(zhuǎn)而沒有絆住殼體表面。安裝在發(fā)電機(jī)的基座5上的是一對(duì)基座底腳6，在圖1中僅顯示出其中的一個(gè)，如圖1顯示了在它們的裝載位置上的基座底腳6。在操作中，基座底腳6是向下繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°，以便在基座5的前面延伸，從而提供與發(fā)電機(jī)用戶的踏板運(yùn)動(dòng)相反的穩(wěn)定作用。
又，如圖1所示的是面板7，包括一個(gè)打火機(jī)型插座和一個(gè)直流12伏插座。最后圖1顯示了后部穩(wěn)定器8的一小部分，其在基座底腳5的相對(duì)端延伸橫穿踏板式發(fā)電機(jī)的基座。
現(xiàn)在參考附圖中的圖2，其是在移去殼體1后圖1所示的發(fā)電機(jī)的透視圖。在圖2中，基座底腳6在它們操作位置上被顯示。正如所看到的，它們安裝在延伸穿過殼體的軸10上且通過蓋子11固定在該軸上。懸臂12固定安裝在驅(qū)動(dòng)軸3上，其的彎曲遠(yuǎn)端帶有多個(gè)橫向的齒。該臂12安裝在驅(qū)動(dòng)軸3上以便與踏桿2基本平行。在使用中，如圖2所示，踏板式發(fā)電機(jī)位于其基座，該基座具有從裝載位置延伸的基座底腳6。使用者然后將腳放置在踏板上且重復(fù)按壓它。使用者對(duì)踏桿2的按壓使得其圍繞驅(qū)動(dòng)軸3旋轉(zhuǎn)，引起臂12弓形運(yùn)動(dòng)的一個(gè)相應(yīng)的角度。臂12的齒與在柔性件13內(nèi)表面所形成的相對(duì)應(yīng)的橫向槽嚙合。在本實(shí)施例中，柔性件是與用于內(nèi)燃機(jī)中的凸輪帶類似的皮帶的一部分。然而該柔性件可以是一個(gè)環(huán)形鏈。該柔性件13也在齒狀輸入滑輪14上延伸，以便輸入滑輪14的齒也與在齒狀皮帶部分下側(cè)所形成的槽嚙合。因此可以理解，當(dāng)臂12通過踏桿的操作向下繞軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，懸臂或皮帶拉緊臂12的向下運(yùn)動(dòng)在逆時(shí)針方向移動(dòng)皮帶部分13，以使得輸入滑輪14旋轉(zhuǎn)。踏桿2的返回運(yùn)動(dòng)將輸入滑輪14的旋轉(zhuǎn)方向反向。張力彈簧15連接在皮帶13的一端和踏板式發(fā)電機(jī)內(nèi)部所提供的固定點(diǎn)16之間，以使得由踏桿2相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)所引起的臂12的向下運(yùn)動(dòng)拉伸彈簧并且踏桿上所釋放的壓力使得張力彈簧拉動(dòng)臂12返回到圖2所示的位置。皮帶保持襯套15固定柔性部件13抵靠齒狀輸入滑輪14，其被單向離合器軸承15連接來(lái)驅(qū)動(dòng)固定安裝在主輸入齒輪17上的輸入軸16。主輸入齒輪17驅(qū)動(dòng)副齒輪18，該副齒輪將該輸入齒輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳送到齒狀二擋齒輪19。這個(gè)二擋齒輪驅(qū)動(dòng)安裝在飛輪21上的末級(jí)交流發(fā)電機(jī)齒輪20(參見圖3和4)，該飛輪帶有后面所描述的轉(zhuǎn)子罩、磁鐵和磁路。組成交流發(fā)電機(jī)一部分的定子板22安裝在主殼體的內(nèi)壁上。剛剛所述的齒輪被調(diào)節(jié)以使得輸入軸的一次旋轉(zhuǎn)將有效引起交流發(fā)電機(jī)的最終驅(qū)動(dòng)力的三十次旋轉(zhuǎn)。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖的圖3，其顯示了圖1和2剛剛描述的踏板式發(fā)電機(jī)的分解圖。因此，與前兩幅附圖相同的其它整體給出相同的附圖標(biāo)記。此外，安裝有基座底腳6的軸以數(shù)字“6’”表示。在圖3中可以看出(正如在如2中虛線所示的)發(fā)電機(jī)容納有電池23，其可以是12伏或者按需要為其它伏，并且其可以由交流發(fā)電機(jī)或者從外部電源充電。該系統(tǒng)可以易于構(gòu)成給其它裝置的電池充電。
在圖3中可以看出，踏桿2包括一對(duì)相應(yīng)的左和右輸入板24，25，安裝在驅(qū)動(dòng)軸3的相對(duì)端，且它們的自由端被由一對(duì)主踏板部件26，27所形成的踏板部分連接。
根據(jù)圖1所提及的打火機(jī)型插座以29表示，并且直流插座以30表示。也示出了控制面板30和面板蓋31。當(dāng)然，輸入/輸出插座可以是其它的結(jié)構(gòu)。此外，可以提供電壓轉(zhuǎn)換裝置來(lái)產(chǎn)生可選擇的可變的輸出。
其它在圖3中詳細(xì)顯示而沒有在圖1和2中概括的元件包括卡鎖32，用于固定可拆卸蓋33，形成最右部分1D的一部分，以便通向電池23的端子。圖3中所示的未標(biāo)記的元件基本上包括用來(lái)將元件固定到一起的螺栓或者螺絲、襯套和軸。
現(xiàn)在參考附圖中的圖4，其顯示了驅(qū)動(dòng)齒輪組和交流發(fā)電機(jī)，后者以分解形式顯示。與前面相同，根據(jù)前面附圖已經(jīng)描述過的整體給出相同的標(biāo)記。它包括交流發(fā)電機(jī)定子34，在其放射狀的臂上帶有銅繞組(未示出)和交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子罩35，其中安裝有提供轉(zhuǎn)子磁極的磁鐵片36和為交流發(fā)電機(jī)提供磁通路徑的金屬環(huán)36’。定子組件34由多個(gè)層疊的薄鐵片組成，以便降低渦流及其相關(guān)的損耗。交流發(fā)電機(jī)使用具有九個(gè)定子齒的三相定子繞組和以總數(shù)六個(gè)磁極對(duì)的形式制成的十二個(gè)轉(zhuǎn)子磁極。當(dāng)然，使用大于三相是有可能的。交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子35是具有凸起的扁平罩的形式。副齒輪20和轉(zhuǎn)子罩組件安裝在該凸起上，從而由二擋齒輪19來(lái)旋轉(zhuǎn)。
使用在交流發(fā)電機(jī)中的磁鐵是高等級(jí)的鎳-鐵-硼(NFeB，或NiB)燒結(jié)的稀土磁鐵。交流發(fā)電機(jī)具有較高的初始變動(dòng)力矩(cogging torque)，其由傳動(dòng)比后乘的，以至于能夠?qū)е虏豢山邮艿母叩钠饎?dòng)力矩。為了降低該變動(dòng)力矩的影響，該定子齒的表面是相對(duì)于交流發(fā)電機(jī)軸線歪斜的，本實(shí)施例中的定子組件是相對(duì)于交流發(fā)電機(jī)軸線歪斜的。為了獲得必要的歪斜效果，對(duì)于疊片而言，有可能每一個(gè)疊片同樣地相對(duì)于其相鄰的疊片有角度地歪斜。然而，對(duì)于疊片而言優(yōu)選不同的。這是由于已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，能夠通過不使用相同的疊片來(lái)提高定子的品質(zhì)，而這些疊片中的每一個(gè)是相對(duì)于其相鄰的疊片有角度地放置。因此，如圖5所示，能夠通過改變每個(gè)疊片尤其是通過改變疊片的齒來(lái)提供定子齒所必要的歪斜效果?？梢钥闯?，每個(gè)齒在其定子臂的兩邊延伸，且最上面疊片的沿逆時(shí)針方向延伸的齒基本上比順時(shí)針方向的長(zhǎng)。通過逐漸降低逆時(shí)針的延伸且逐漸增加順時(shí)針的延伸來(lái)獲得歪斜效果。當(dāng)實(shí)際的臂的交叉部分沒有歪斜時(shí)，這種調(diào)整能夠使得纏繞在定子臂上的銅繞組更加有效，從而不再需要將交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鐵歪斜。在任何情況下，疊片的歪斜具有另一個(gè)效果，即平滑力矩輸入并且甚至在產(chǎn)生高電力期間能夠進(jìn)行安靜的操作。交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子35優(yōu)選安裝在灌注有低摩擦潤(rùn)滑油的燒結(jié)銅襯套中。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖的圖6，其顯示了踏板式發(fā)電機(jī)的電路的框圖。因此，該發(fā)電機(jī)的機(jī)械部件以40表示，該發(fā)電機(jī)的輸出連接至將直流輸出提供給電池23的整流電路41。在本實(shí)施例中，也可以從通過充電控制電路43與電源連接的充電輸入端42給電池充電。已提及的控制面板具有LED指示燈(未示出)，為用戶指示電池23正在從外部的充電輸入充電、電池正在從該踏板式發(fā)電機(jī)本身的交流發(fā)電機(jī)充電以及指示電池的電壓。而且，也提供高量的輸出端44和打火機(jī)插座輸出端28的一個(gè)輸出端。此外，提供一個(gè)電路45，用來(lái)當(dāng)電池電荷下降到某一預(yù)定值以下時(shí)切斷電源。剛剛描述的電氣元件也具有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)，因此將不再詳細(xì)描述。
權(quán)利要求
1.一種踏板式發(fā)電機(jī)，包括踏桿，其連接到驅(qū)動(dòng)軸且可以在上升位置和下降位置之間移動(dòng)，從而使用戶能夠旋轉(zhuǎn)該驅(qū)動(dòng)軸；臂，其一端安裝在所述驅(qū)動(dòng)軸上以便當(dāng)踏桿在其上升和下降的位置之間弧形運(yùn)動(dòng)時(shí)其可繞軸旋轉(zhuǎn)，以引起輸入驅(qū)動(dòng)滑輪的旋轉(zhuǎn)來(lái)響應(yīng)該臂的移動(dòng)而旋轉(zhuǎn)；單向離合器，將該輸入驅(qū)動(dòng)滑輪連接至被安排用于驅(qū)動(dòng)交流發(fā)電機(jī)的齒輪組中的第一齒輪上，當(dāng)踏桿從其上升位置被按壓時(shí)該第一個(gè)齒輪由該驅(qū)動(dòng)滑輪旋轉(zhuǎn)，并且其中該臂的遠(yuǎn)離該驅(qū)動(dòng)軸的一端連接至一個(gè)伸長(zhǎng)的柔性件，該柔性件也連接至該驅(qū)動(dòng)滑輪，以便響應(yīng)該臂運(yùn)動(dòng)的該柔性件的運(yùn)動(dòng)引起輸入驅(qū)動(dòng)滑輪的旋轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的踏板式發(fā)電機(jī)，其中該臂的遠(yuǎn)離該驅(qū)動(dòng)軸的一端是彎曲的且具有多個(gè)外齒，其與在該伸長(zhǎng)的柔性件下側(cè)所提供的互補(bǔ)齒相嚙合，并且其中該驅(qū)動(dòng)滑輪也呈齒狀，且該輸入驅(qū)動(dòng)滑輪的齒與位于該柔性件下側(cè)的齒嚙合，以使得響應(yīng)該臂運(yùn)動(dòng)的該柔性件的運(yùn)動(dòng)引起該輸入驅(qū)動(dòng)滑輪的旋轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求2所述的踏板式發(fā)電機(jī)，包括用于將踏桿的返回偏移到上升位置的裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的踏板式發(fā)電機(jī)，其中該柔性件的一端固定至該臂，而該柔性件的另一端固定至偏移彈簧，當(dāng)按壓踏桿時(shí)拉伸該彈簧以便提供幫助該踏桿返回到其上升的位置的偏移。
5.如權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的踏板式發(fā)電機(jī)，其中該輸入驅(qū)動(dòng)滑輪安裝在相對(duì)于該伸長(zhǎng)的彈性件和該臂的彎曲端之間的該臂的向下運(yùn)動(dòng)的臂的彎曲端的上方，且由該輸入驅(qū)動(dòng)滑輪所驅(qū)動(dòng)的第一齒輪與同軸安裝在第二齒狀驅(qū)動(dòng)齒輪上的齒狀副齒輪嚙合。
6.如權(quán)利要求5所述的踏板式發(fā)電機(jī)，其中第二驅(qū)動(dòng)齒輪嚙合交流發(fā)電機(jī)的副齒輪，該副齒輪驅(qū)動(dòng)該交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子組件。
7.如前述任一權(quán)利要求所述的踏板式發(fā)電機(jī)，其中該交流發(fā)電機(jī)包括定子堆，該定子堆是歪斜的用來(lái)降低嵌齒效應(yīng)且由多級(jí)磁性環(huán)圍繞，該磁性環(huán)安裝在由該交流發(fā)電機(jī)的副齒輪旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子罩內(nèi)。
8.如權(quán)利要求7所述的踏板式發(fā)電機(jī)，其中該轉(zhuǎn)子罩帶有飛輪。
9.如前述任一權(quán)利要求所述的踏板式發(fā)電機(jī)，其中踏板式發(fā)電機(jī)包括具有基座的主體外殼，通過該基座踏板式發(fā)電機(jī)能夠擱置在固體表面上，所述的驅(qū)動(dòng)軸位于帶有踏桿的該基座的一端的，該踏桿包括基本上呈U形的本體，該本體中的臂在主外殼的兩邊延伸。
10.如權(quán)利要求9所述的踏板式發(fā)電機(jī)，其中主外殼的端面是以小于踏桿半徑的半徑彎曲，該踏桿被按壓時(shí)相對(duì)于該外殼運(yùn)動(dòng)，并且其中該主外殼彎曲端具有可延伸的基座底腳，用來(lái)在安裝時(shí)提供給踏板式發(fā)電機(jī)穩(wěn)定作用。
11.如前述任一權(quán)利要求所述的踏板式發(fā)電機(jī)，進(jìn)一步包括用來(lái)安裝電池的裝置、用來(lái)從所安裝的電池中獲取輸出的裝置、和用來(lái)控制電池由所述交流發(fā)電機(jī)的輸出充電或從外部電源充電的裝置。
全文摘要
一種踏板式發(fā)電機(jī)，具有單腳操作的踏板和用來(lái)將踏板的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成交流發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力的彈簧偏移裝置，該踏板包括踏桿(2)，其連接至驅(qū)動(dòng)軸(3)且可以在上升位置和下降位置之間移動(dòng)，從而使用戶能夠旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸(3)。
文檔編號(hào)H02J7/32GK1774852SQ200480010177
公開日2006年5月17日 申請(qǐng)日期2004年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月16日
發(fā)明者J·E·哈欽森, P·貝克 申請(qǐng)人:弗里普萊市場(chǎng)開發(fā)有限公司