新型花鼓发电装置设计

罗 韬 王玉勤* 杨 帆 徐润芳 张博文

（巢湖学院机械工程学院，安徽 巢湖238000）

随着机动车的增加，尾气排放造成的环境污染日益严峻[1]。为倡导节能环保的理念，自行车已成为我国城乡居民健康出行的首选交通工具，自行车以其环保和便捷的特性倍受人们喜爱。目前市场上的自行车主要是借助于人力或者电池供电进行行驶[2]。人力或者电池中的电能在自行车行驶途中不断地被消耗，在这个过程中，大部分的能量尚未被使用就流失，造成能量浪费[3]。本文设计的新型花鼓发电装置从能源循环利用的方面考虑，通过骑行自行车时车轴的转动驱动实现发电。该装置结构简单，安装方便，能充分有效的利用能源，起到了节能减排和保护环境的作用。

1 新型花鼓发电装置结构简介及工作原理

新型花鼓发电装置，包括有花鼓桶、花鼓、稳压装置、发电装置等装置，如图1 所示。稳压装置所包括的固定外壳内侧壁上镶嵌有电刷片，导电后通过导电调节装置进行稳压从而提供稳定的电流[4]。

花鼓桶转动时带动两个从摩擦轮转动，从而带动主摩擦轮转动，同时绕组线圈固定盘也会跟随主摩擦轮转动，使得绕组线圈做切割磁感线运动。导电调节装置利用导线与电刷进行工作，通过调节绕组线圈产生的电流实现电能的输出。

2 发电花鼓发电部分结构设计

花鼓主要由花鼓桶、车轮主轴、主轴轴承、花鼓桶轴承和发电装置组成[5]。花鼓桶的内壁上镶嵌有呈环形排列的若干个弧形磁铁，其两端安装有两个环形的辐条耳片，辐条耳片上设有用于安装辐条的若干个安装孔。主轴轴承套安装在车轮主轴上，花鼓桶的桶底以及固定外壳的中心处均开设有轴孔，轴孔内安装有轴承。主轴的两端分别穿过两个轴承，因此车轮主轴的两端安装在前叉底部。由于花鼓桶轴承套安装在主轴轴承上并位于花鼓桶内，从而实现花鼓桶随着车轮胎转动而转动。

发电装置主要由转筒、行星摩擦轮固定盘、绕组线圈、固定盘、主摩擦轮和两个从摩擦轮组成。主摩擦轮、绕组线圈固定盘分别安装在转筒的两端，如图2 所示。在主摩擦轮转动的时候，由于转筒套安装在花鼓桶轴承上，转筒会随着主摩擦轮的转动而转动，进而带动绕组线圈转动。同时，绕组线圈固定盘也会同步跟随转动，绕组线圈位于主摩擦轮、绕组线圈固定盘之间。

图2 发电装置结构示意图

由于行星摩擦轮固定盘固定在主轴轴承上，当主轴轴承带动行星摩擦轮固定盘转动。两个从摩擦轮均安装在行星摩擦轮固定盘上，主摩擦轮位于两个从摩擦轮之间并与两个从摩擦轮接触，如图3 所示。当从摩擦轮同向转动时会带动主摩擦轮转动，从摩擦轮位于若干个弧形磁铁的一侧并与花鼓桶的内壁接触。当花鼓桶转动时，通过摩擦带动从摩擦轮转动，并带动主摩擦轮转动。此时，转筒的转动方向与花鼓桶转动的方向是异向的。流会通过导线进行传输。由于绕组线圈固定盘上开设有三个通孔，通孔内均安装有电刷，三根导线分别与三个电刷电连接。当绕组线圈固定盘转动时，三个电刷分别与三个电刷片接触并转动。电刷片与导电调节装置电性连接，导电调节装置将绕组线圈产生的电流进行调节并对外输出到自行车蓄电装置中。

图3 从摩擦轮与主摩擦轮的结构示意图绕组线圈作为发电的核心部件，在若干个弧形磁铁内做切割磁感线运动。绕组线圈外接有三根导线，绕组线圈产生的电

3 稳压装置结构设计

稳压装置主要由固定在前叉上的固定外壳和外侧壁上的导电调节装置组成。固定外壳的内侧壁上镶嵌有三圈半径不同且为圆形断开的电刷片，并开设有三个穿孔。三个电刷片通过三根电线分别穿过三个穿孔后与导电调节装置连接。电刷片导电后通过导电调节装置进行稳压，从而提供稳定的电流。

4 结论

4.1 本文设计的新型发电自行车花鼓通过自行车车轴驱动来达到发电的效果，提高了车轮转动能量的利用率，减少了能源损耗，达到了节能减排的目的。

4.2 所设计的新型发电自行车花鼓，可以应用于各种不同型号的自行车和电单车上，其所转化的电能，可以高效的储存在普通的电能存储器内，也可以直接输出利用。同时，自行车自带的各种车载电子器件可以直接利用这部分电能进行工作，使得有限的能源能够最大限度的得到利用。