新型花鼓發電裝置設計

羅 韜 王玉勤* 楊 帆 徐潤芳 張博文

（巢湖學院機械工程學院，安徽 巢湖238000）

隨著機動車的增加，尾氣排放造成的環境污染日益嚴峻[1]。為倡導節能環保的理念，自行車已成為我國城鄉居民健康出行的首選交通工具，自行車以其環保和便捷的特性倍受人們喜愛。目前市場上的自行車主要是借助于人力或者電池供電進行行駛[2]。人力或者電池中的電能在自行車行駛途中不斷地被消耗，在這個過程中，大部分的能量尚未被使用就流失，造成能量浪費[3]。本文設計的新型花鼓發電裝置從能源循環利用的方面考慮，通過騎行自行車時車軸的轉動驅動實現發電。該裝置結構簡單，安裝方便，能充分有效的利用能源，起到了節能減排和保護環境的作用。

1 新型花鼓發電裝置結構簡介及工作原理

新型花鼓發電裝置，包括有花鼓桶、花鼓、穩壓裝置、發電裝置等裝置，如圖1 所示。穩壓裝置所包括的固定外殼內側壁上鑲嵌有電刷片，導電后通過導電調節裝置進行穩壓從而提供穩定的電流[4]。

花鼓桶轉動時帶動兩個從摩擦輪轉動，從而帶動主摩擦輪轉動，同時繞組線圈固定盤也會跟隨主摩擦輪轉動，使得繞組線圈做切割磁感線運動。導電調節裝置利用導線與電刷進行工作，通過調節繞組線圈產生的電流實現電能的輸出。

2 發電花鼓發電部分結構設計

花鼓主要由花鼓桶、車輪主軸、主軸軸承、花鼓桶軸承和發電裝置組成[5]?；ü耐暗膬缺谏翔偳队谐虱h形排列的若干個弧形磁鐵，其兩端安裝有兩個環形的輻條耳片，輻條耳片上設有用于安裝輻條的若干個安裝孔。主軸軸承套安裝在車輪主軸上，花鼓桶的桶底以及固定外殼的中心處均開設有軸孔，軸孔內安裝有軸承。主軸的兩端分別穿過兩個軸承，因此車輪主軸的兩端安裝在前叉底部。由于花鼓桶軸承套安裝在主軸軸承上并位于花鼓桶內，從而實現花鼓桶隨著車輪胎轉動而轉動。

發電裝置主要由轉筒、行星摩擦輪固定盤、繞組線圈、固定盤、主摩擦輪和兩個從摩擦輪組成。主摩擦輪、繞組線圈固定盤分別安裝在轉筒的兩端，如圖2 所示。在主摩擦輪轉動的時候，由于轉筒套安裝在花鼓桶軸承上，轉筒會隨著主摩擦輪的轉動而轉動，進而帶動繞組線圈轉動。同時，繞組線圈固定盤也會同步跟隨轉動，繞組線圈位于主摩擦輪、繞組線圈固定盤之間。

圖2 發電裝置結構示意圖

由于行星摩擦輪固定盤固定在主軸軸承上，當主軸軸承帶動行星摩擦輪固定盤轉動。兩個從摩擦輪均安裝在行星摩擦輪固定盤上，主摩擦輪位于兩個從摩擦輪之間并與兩個從摩擦輪接觸，如圖3 所示。當從摩擦輪同向轉動時會帶動主摩擦輪轉動，從摩擦輪位于若干個弧形磁鐵的一側并與花鼓桶的內壁接觸。當花鼓桶轉動時，通過摩擦帶動從摩擦輪轉動，并帶動主摩擦輪轉動。此時，轉筒的轉動方向與花鼓桶轉動的方向是異向的。流會通過導線進行傳輸。由于繞組線圈固定盤上開設有三個通孔，通孔內均安裝有電刷，三根導線分別與三個電刷電連接。當繞組線圈固定盤轉動時，三個電刷分別與三個電刷片接觸并轉動。電刷片與導電調節裝置電性連接，導電調節裝置將繞組線圈產生的電流進行調節并對外輸出到自行車蓄電裝置中。

圖3 從摩擦輪與主摩擦輪的結構示意圖繞組線圈作為發電的核心部件，在若干個弧形磁鐵內做切割磁感線運動。繞組線圈外接有三根導線，繞組線圈產生的電

3 穩壓裝置結構設計

穩壓裝置主要由固定在前叉上的固定外殼和外側壁上的導電調節裝置組成。固定外殼的內側壁上鑲嵌有三圈半徑不同且為圓形斷開的電刷片，并開設有三個穿孔。三個電刷片通過三根電線分別穿過三個穿孔后與導電調節裝置連接。電刷片導電后通過導電調節裝置進行穩壓，從而提供穩定的電流。

4 結論

4.1 本文設計的新型發電自行車花鼓通過自行車車軸驅動來達到發電的效果，提高了車輪轉動能量的利用率，減少了能源損耗，達到了節能減排的目的。

4.2 所設計的新型發電自行車花鼓，可以應用于各種不同型號的自行車和電單車上，其所轉化的電能，可以高效的儲存在普通的電能存儲器內，也可以直接輸出利用。同時，自行車自帶的各種車載電子器件可以直接利用這部分電能進行工作，使得有限的能源能夠最大限度的得到利用。