一种易装卸的自行车发电装置的设计

文/戴娉娉 陈琦 杨彦青

一种易装卸的自行车发电装置的设计

文/戴娉娉 陈琦 杨彦青

近年来随着人们环保意识的不断提高，自行车发电装置越来越受到人们的关注，目前市场上的自行车发电装置需要固定在车架上才能够适应，而且拆卸非常不方便。因此要想真正推进自行车发电装置的应用必须克服这一缺点，下文从当前自行车发电装置的缺陷入手，设计出了一种可以快速在自行车上进行装卸操作的发电装置。利用自行车行进时产生的机械能带动发电机工作，能够实现便携发电。在人们的生活已经离不开智能手机的时代，所以说进行这方面的研究非常有意义。

自行车 发电装置 易装卸 设计

当前自行车已经成为了一个集休闲、娱乐、运动、健身于一身的运动项目，越来越多的人开始尝试骑着自行车去旅游，所以说骑行中用电的问题自然也就受到了人们的关注。因为现在人们的生活已经离不开智能手机等电子设备。基于这样的现状，综合现有自行车发电装置的优势与缺陷，笔者设计出了一种可以自由拆装的自行车发电装置，有效解决了电子设备的供电问题。

1 易拆装自行车发电装置的设计概述

1.1 目前常见的自行车发电装置的设计原理

目前市场上常见的自行车发电装置通常都是利用自行车链条以及齿轮之间的摩擦来进行发电。虽说此方法的发电效率较高，但是相关发电装置必须长期固定在自行车上，不仅影响自行车的整体美观度，也影响人们的骑行体验。这是因为在不需要发电时，链条与发电装置摩擦而产生的阻力会影响自行车骑乘的流畅性。另一种自行车发电装置是通过让固定在自行车辐条上的强磁铁借助于骑行而产生的动力做出切割磁感线的运动的方式来产生电流，从而满足电子设备的供电需求。虽说此种方式为无摩擦发电，但是将磁条固定于自行车辐条之上同样不利于发电装置的拆卸。而且在不需要自行车发电的状态下，笨重的磁铁会使得自行车的自重大幅度增加，这同样不利于骑乘。因此虽说当前已经实现了借助于自行车来进行发电这一功能，但是实际的推广应用中还存在很多问题。

1.2 易装卸自行车发电装置的总体设计方案

本文中介绍的易拆卸自行车发电装置主要由发电模块以及电能储存模块两部分组成。首先发电模块是由可插拔的发电核心部件以及其支持装置构成的，由接触轮和交流发电机组成的发电核心部件可以固定于车架之上。而电能储存模块主要是由移动电源和整流稳压电路组成的。如果需要借助自行车来发电，就可以通过接触轮与自行车后轮之间的传动来带动交流电机发电，其输出的电源可以储运于移动电源之中也可以直接为其他设备进行供电。当不需要发电时，要保证在短时间内能够卸下发电核心部件，这样能够保证自行车的骑乘体验，保证自行车能够正常行驶。

1.3 易装卸自行车发电装置的系统功能分析

发电装置的核心部件以及其支持装置应该固定在自行车车架上，以上两部分共同构成自行车发电模块。当自行车处于行驶状态下，后轮会带动接触轮转动，从而带动交流发电机转动产生电流。此时产生的电流还需要稳压电路的调整才能够真正的投入使用，否则会有烧坏用电设备的风险。

2 自行车发电装置的系统硬件设计

2.1 发电模块的设计

发电模块是自行车发电装置中最重要的部分，本装置的创新点也集中体现于发电模式之上。首先发电装置的核心部件是由转动轴、交流发电机等装置组成的，而发电装置的核心部件又与其支持装置组成了发电模块整体。支撑装置由两种壳体、两种盒体以及一套盖板组成，通过这几个构件的组合，发电模块能够实现在自行车架上的快速装卸。借助于支持装置可以保证发电模块与自行车后轮能够有一个良好的接触，如果后轮所受到的冲击力波及到交流发电机，支持装置中的弹簧起到一定缓冲、减震的作用，这能够有效的保护发电模块的核心，提高装置的使用寿命。安装时要保证接触轮与交流发电机的传动轴连接的严丝合缝，要保证接触轮与自行车后轮的接触良好。这样自行车后轮转动时就可以带动交流发电机产生电流，如果不需要发电，就可以打开盖板取出交流发电机以及传动轴等发电核心部件，这样能够有效的避免这类部件对自行车的正常行使造成影响。

2.2 电能储存模块的设计

电能储存模块由整流稳压电路和移动电源两部分组成。首先是整流稳压电路，自行车骑行的速度能够受到地形地势、骑车人体力等多方面因素的影响，因此其速度是在不断发生改变的。所以说交流发电机产生电流的大小以及方向也在不断发生改变，而移动电源以及相应的电子设备供电需要保持恒定的5V直流电。想到得到稳定的电流就必须要设置稳压、滤波以及整流电路。稳压电路采用的主要是7805三端固定式集成稳压器，从技术角度来说其内部的工作原理与采用集成运算放大器的串联型稳压电路基本相同。而采用这类型号的稳压器能够在较为简便的状态下构成固定输出所需要的稳定电源，可以将其直接用于移动电源以及其他电子设备的供电。滤波电路采用的是C2低通电容，能够将交流电压分量滤出，从而使得输出的电压变的平滑、有序。整流电路主要采用的是三相桥式整流电路，发电机运转产生电压、频率脉动的三相交流电，经过三相二极管整流桥之后就能够变为电压脉动的直流电。其次是移动电源，移动电源的存在拓宽了该装置的使用范围，在选用移动电源时其实我们可以选用市面上已知的型号，要尽量选用品质有保障的移动电源。移动电源能够起到温度保护、短路保护以及输入过流保护等作用，有助于全面提升充放电的效率。

3 总结

文中所介绍的自行车发电装置可以为骑乘着提供稳定、可靠的能源，与市面上的自行车发电装置不同的是，它还能够随意拆卸。该装置主要由发电模块和电能储存模块两部分组成，结构简单、使用方便，值得大力推广。其中最具特色的是发电模块的设计，可插拔的发电模块降低了装卸的难度。希望该装置能够为绿色能源的发展与应用带来一定的思考，更希望这一装置的推广能够方便人们的出行。

[1]邓丽敏,管声启,武永桥.发电自行车发电装置的设计[J].科技风,2017(01)：3-4.

[2]王博,麻友良,舒国全,姜莉.一种易装卸的自行车发电装置的设计[J].科技创新与应用,2016(33)：30-31.

[3]闫俊伢.一种基于切割磁感线的自行车发电装置设计[J].内蒙古师范大学学报(自然科学汉文版),2015(05)：617-619+624.

作者单位 台州职业技术学院电信学院 浙江省台州市318000

●项目：台州职业技术学院2016年大学生科技创新项目，项目编号2017DKC19。