專利名稱：改進的緊湊式發動機、具有該發電機的發光輪、及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種改進的緊湊式發動機，具有該發電機的發光輪，及該發光輪的制造方法，更特別地，涉及一種改進的緊湊式發動機，具有該發電機的發光輪，及其制造方法，該發電機不必受已有輪軸直徑的限制而表現出匹配性，從而與常規發電機相比，可更高效地完成電磁感應，由于其結構簡化了，即使包括發電機，也不會降低對于輪非常重要的輪結構的機械可靠性和可移動性，同時，提高了發光輪的制造，即其批量生產的效率，用戶可以很容易地對輪進行更換。
美國專利4,298,910公開了一種自帶發電機的冰鞋輪，其中一永磁鐵固定在一內部靜止體上，電磁感應線圈設置在一外部旋轉體上。當外部旋轉體通過軸承旋轉時，由外部旋轉體中的電磁感應線圈與內部靜止體中的永磁鐵之間產生的電磁感應而感應出電流，使安裝在外部旋轉體中的發光二極管被激發。
但是，在上述的冰鞋輪結構中，電磁感應機構不是緊密的。另外，由于沒有電樞臂，永磁鐵的磁場方向不與電磁感應線圈的方向電磁耦合，因而電磁感應不是平穩地發生。另外，由于旋轉電樞線圈安裝在輪轂外部，實際上降低了輪的結構強度，永磁鐵很容易由于在輪實際運轉時受到的沖擊而損壞。
另外，由于將發光二極管安裝在輪中以及聯接電樞線圈和發光二極管的工藝都是手工完成的，難以進行冰鞋輪的批量生產。
同時，如另一現有技術，美國專利5,580,093中公開的，發光機構設置在一單線冰鞋的輪中。但是，盡管有電樞臂，電磁感應機構也不是緊密的，由于永磁鐵的方向與電樞線圈的方向形成一平行結構，而不是垂直結構，增加了電樞臂的長度，從而使電磁感應變弱。另外，由于沒有用來保護永磁鐵免受實際運行時產生的沖擊而被損壞的裝置，具有很強磁力但抗沖擊能力較弱的稀土基永磁鐵，如元素周期表鑭系中的釹(Nd)、釤(Sm)，因為容易斷裂而不能使用，而是使用表現出相對較強抗沖擊能力的鐵基永磁鐵，從而降低了發電機的效率，發電機的尺寸和重量也增加了。另外，由于電樞線圈與發光裝置不容易聯接，批量生產就有問題。
另外，在作為另一現有技術的美國專利5,810,450中，盡管采用了繞一永磁鐵旋轉的電樞線圈結構，由于如上述現有技術那樣，沒有用于保護永磁鐵免受運行時產生的沖擊的損壞保護裝置，在使用過程中元件的稀土基永磁鐵，如元素周期表鑭系中的釹(Nd)或釤(Sm)很容易斷裂。因此，使用表現出相對較強抗沖擊性能的鐵基永磁鐵，因而降低了發電機的效率，增加了發電機的尺寸和重量，還降低了發光的亮度，輪自身的機械穩定性和可移動性也降低了。另外，由于電樞線圈與發光裝置之間不容易聯接，批量生產中存在問題。另外，由于保持輪內部的輪轂不能模注在本體中，且兩個半輪轂是用粘結劑裝配起來的，裝配成本大大增加，而輪的耐用性卻降低了。
發明簡述為解決上述問題，本發明的一個目的是提供一種具有超緊密結構的改進的緊湊式發動機，使電磁感應能夠高效完成，提高耐用性，能夠批量生產。
本發明的另一個目的是提供一種具有改進的緊湊式發動機的發光輪，該緊湊式發動機具有超緊密的結構，使電磁感應能夠平穩地進行，提高耐用性，能夠批量生產。
本發明的又一個目的是提供一種具有改進的緊湊式發動機的發光輪，其中對永磁鐵部件和形成發電機的電樞線圈部件的結構進行了改進，使機械耐用性，穩定性和可移動性，以及商業經濟價值和生產率都得到提高。
本發明的再一個目的是提供一種具有改進的緊湊式發動機的發光輪，其中使用一發光裝置安裝電路板以有助于發光裝置及其它高效發光所需電路板的安裝，與電樞線圈的聯接也就變得容易了，從而提高產量。
本發明還有一個目的是提供一種制造發光輪的方法，通過該方法，當對裝有一電樞線圈部件的輪轂進行注模時，該電樞線圈部件具有易于電磁感應的結構，一引線可不被損壞地延伸到另外的發光裝置安裝電路板上，用另外的發光裝置安裝電路板將發生的電流傳導到發光裝置上也簡化了，從而改進了批量生產。
因此，為了實現第一個目的，提供一種改進的發電機，用于隨一輪的旋轉而發電，該發電機包括一圍繞一緩沖器的環型永磁鐵部件，該緩沖器固定地圍繞一安裝在一靜止輪軸上的軸承墊圈，其中固定一永磁鐵，該磁鐵的磁極沿圓周方向交替設置，一可旋轉的環型電樞線圈部件，該電樞線圈部件以不接觸狀態同心圍繞上述永磁鐵部件旋轉，從而通過由交替設置在上述永磁鐵部件上的磁極交替磁化的一電樞臂，在一電樞線圈中產生電磁感應，一引線伸出并被導引到與外部聯接；軸承，安裝在上述電樞線圈部件的兩側并由上述輪軸和上述軸承墊圈支承，包括一在上述電樞線圈部件旋轉過程中不允許旋轉的靜止軸承部分，及一當上述電樞線圈部件旋轉時旋轉的旋轉軸承部分，及一輪轂部件，其中上述永磁鐵部件環繞位于上述輪軸上的上述軸承墊圈固定地插入，當輪轂模注時固定地模制在一起的上述電樞線圈部件由上述軸承支承，形成一旋轉體。
為了實現第二和第三個目的，提供一種發光輪，該發光輪具有用于在輪旋轉過程中操作一發光裝置的電磁感應機構，上述輪包括一具有一環型永磁鐵部件的發電機部件，該環型永磁鐵部件由一固定到一軸承墊圈上的緩沖器固定，該磁鐵的磁極沿一徑向方向交替設置；一環型電樞線圈部件，該電樞線圈部件以不接觸狀態圍繞固定到上述軸承墊圈上的上述永磁鐵部件旋轉，從而通過由交替設置在上述永磁鐵部件上的磁極交替磁化的一電樞臂，在一電樞線圈中產生電磁感應，一引線伸出并被導引到與外部聯接；與由上述軸承的內圈支承的上述緩沖器和上述軸承墊圈聯接的軸承，上述軸承是靜止軸承部分，從而在上述電樞線圈部件旋轉過程中防止上述永磁鐵部件旋轉，一發光裝置安裝電路板，其上安裝有一個或多個發光裝置，同時安裝有一用于使該發光裝置按需要高效發光的電路，一從與上述輪轂整體成形的上述電樞線圈部件中伸出的引線線圈與該電路聯接；及一輪轂部件，該輪轂部件具有一內框架部，該內框架部具有多個框架且其中插入了上述發電機部件的上述軸承的一外圈支承，及一外框架部，該外框架部從上述內框架部伸出，并基本上與上述發光裝置安裝電路板一起容納在由透明材料制成的上述輪中，其中當輪轂被模注時該內框架和該外框架與該電樞線圈部件固定地模制在一起。
優選地，本發明中上述永磁鐵和緩沖器包括一支承在軸承內圈上的緩沖器，具有一各種直徑輪軸均可平穩插入的內徑，從而與各種直徑的輪軸匹配，固定到上述軸承墊圈上，該軸承墊圈在局部具有一臺階，該臺階插入輪軸在軸承中穿過的內孔(即軸承內徑部)的一部分中，并具有多個緩沖翼，該多個緩沖翼環繞其圓周伸出，用于吸收在上述輪運行期間對永磁鐵施加的沖擊；及一環型多極永磁鐵，該環型永磁鐵固定到上述緩沖器上并具有沿一圓周方向交替設置的磁極。
優選地，本發明中的環型電樞線圈部件包括一電樞線圈卷筒，上述電樞線圈卷繞在其上，一第一半蓋，上述電樞臂設置在其中，以預定的間距垂直于上述蓋的一表面伸出；及一第二半蓋，通過聯接到上述第一半蓋上部而圍繞上述電樞線圈卷筒，其中設置上述電樞臂，以垂直于上述蓋的表面伸出，從而與上述第一半蓋的上述電樞臂交替，其中在旋轉過程中，由上述永磁鐵交替設置的磁極在上述第一半蓋的上述電樞臂上感應出的極性，與在上述第二半蓋的上述電樞臂上感應出的磁極交替轉換，從而在上述電樞線圈中產生電流。
優選地，本發明中電樞線圈部件的電樞線圈卷筒包括一伸出的導引管，該導引管具有一槽，該槽用于通過一形成在第一半蓋上部的孔將一電樞線圈引線導引到外部，一輪轂與一電樞線圈部件整體模注，從而在對上述電樞線圈和上述輪轂進行模注時，能夠防止上述電樞線圈引線損壞，且上述電樞線圈引線能夠很容易地聯接到上述發光裝置上。
優選地，本發明中發光裝置安裝電路板制成一薄的圓形，半圓形，四分之一圓形或更小的導電板，并沿其圓周以預定的間距安裝多個發光裝置和電子電路元件，從而通過將上述電樞線圈引線聯接到一單一的發光裝置上而將全部發光裝置聯接起來。
優選地，本發明中發光裝置是一安裝在導電板表面上的發光二極管片或一球形LED片，如果上述發光二極管是球形，還包括一透明球形防護帽。
根據本發明的發光輪具有一通過一聯接螺栓與冰鞋框架聯接的柔性結構，該聯接螺栓是棒形結構，具有適于冰鞋，單線冰鞋，滑板或滾軸冰鞋的直徑和長度，從而使由不同冰鞋制造商制造的具有不同直徑和長度的輪軸能夠裝配良好。
為了實現第四個目的，提供一種制造一發光輪的方法，該發光輪具有一發光機構，其中通過輪的旋轉而自身發電，上述方法包括以下步驟通過用一永磁鐵圍繞一緩沖器制成一永磁鐵部件，該緩沖器具有一緩沖翼，用于防止對上述永磁鐵有沖擊；制成一電樞線圈部件，其中電樞臂從圍繞安裝有一電樞線圈的卷筒的蓋中交替伸出，該電樞線圈部件具有一伸出的導引管，用于保護一引線，該引線將上述電樞線圈導引到外部；模注一輪轂，其中通過在模注輪轂時插入上述電樞線圈部件而模制上述電樞線圈部件；在上述輪轂的外框架上安裝一薄導電板，發光裝置安裝在，或將安裝在該薄導電板上；將從上述電樞線圈部件出來的引線聯接到上述發光裝置中的任何一個上；通過將上述輪轂插入一模具中而制成一輪，其中模注一尿烷輪胎，以固定到上述輪轂的上述外框架上，并在其中注入熱固透明液態聚氨酯；當硫化上述聚氨酯時分離上述模具；將一軸承和一襯套裝配到伸過上述輪轂一側的上述軸承墊圈中；及將一軸承和一襯套裝配到與上述永磁鐵部件一起穿過上述輪轂另一側伸入上述輪中的上述軸承襯套中。
在參照附圖所作的本發明的說明中，為方便起見，為具有相同功能的元件指定了相同或相似的參考數字。
參照

圖1，在根據本發明一優選實施例的冰鞋中，一輪安裝框架4設置在冰鞋靴2的底部。盡管圖1中示出了安裝本發明輪100的輪安裝框架4的一側，但該框架是從兩側設置的，輪100插入和支承在框架之間。輪100通過一輪軸12可旋轉地安裝在輪安裝框架4上。本發明的特征在于，當輪100旋轉時發光裝置18會發光。另外，輪胎30由透明熱固材料如聚氨酯制成，這樣可從輪的外側和后側觀察到發光。安裝在由薄導電板制成的發光裝置安裝電路板15上的發光裝置，被安裝在設置于由聚氨酯制成的輪胎30中的輪轂20的外部框架上。如圖所示，在輪轂20的內部框架中，以普通輪的形狀徑向設置了開口，使輪轂具有堅固的結構。
盡管圖1中未詳細示出，但任何能夠在一裝置中的永磁鐵與電樞線圈之間產生電磁感應的結構，都可以用作本發明中發光輪和輪軸的裝置10。在本優選實施例中，為了獲得高效的電磁感應，對電樞臂和電樞線圈部件及永磁鐵部件的結構進行了改進。另外，盡管圖1中示出一單線冰鞋，但本發明并不限于單線冰鞋，還可以用于雙線，或四輪冰鞋，或滾軸冰鞋。另外，本發明可用于安裝在需要發光效果的滑板底部的旋轉輪型本體。
現在參照附圖，對根據本發明優選實施例的改進的發電機及具有該發電機的冰鞋輪的操作和功能進行描述。
圖2A和2B是分解透視圖，示出根據本發明優選實施例的冰鞋輪被分解的狀態。這里，為便于說明，圖2A和2B示出輪的兩側均相對于聚氨酯輪胎分解的狀態，而輪轂20被裝配。圖3A和3B是側視剖面圖，示出圖2A和2B中所示冰鞋輪被裝配的狀態，圖4A和4B是前視剖面圖，示出圖2A和2B所示冰鞋輪被裝配的狀態。
如圖2A至4B所示，一永磁鐵部件(128和130)和軸承126環繞一軸承墊圈134插入，而適合每個輪軸直徑的襯套124環繞一輪軸122插入。該永磁鐵部件包括一永磁鐵128和一圍繞該永磁鐵128的緩沖器130。在緩沖器130的一表面上形成緩沖翼132，以吸收對永磁鐵128的沖擊。在電樞線圈部件140中形成一具有一電樞線圈144的電樞線圈卷筒142。在該電樞線圈部件140中，形成由金屬制成并表現出優越磁化交變能力的蓋來圍繞該電樞線圈卷筒142。電樞臂143從每個蓋的表面垂直地伸出，每個蓋的電樞臂交替設置。因此，每個電樞線圈被永磁鐵的不同的極交替磁化，磁通量垂直于線圈繞組方向流動。這樣，由于電磁感應而在卷筒中的電樞線圈上感應出電流。當輪轂20被模注時，電樞線圈部件140固定地與輪轂20模制在一起。
另外，在電樞線圈部件140上形成一伸出引線導引部145，用于將電樞線圈144的一引線導引到外部。這樣，當對輪轂進行模注時防止了引線被損壞，而引線可以很容易地聯接到發光裝置18上。由于在伸出引線導引部145的外部有一限定部分146，具有所需長度的引線可以在引線聯接之前繞該限定部分146卷繞。
另外，軸承126從電樞線圈部件140兩側插入。軸承126可支承軸承墊圈134、輪軸122及輪轂20的主體，從而當輪旋轉時，只有電樞線圈部件140旋轉，而永磁鐵部件不旋轉。由于襯套124插入到軸承126中，因而軸承的一固定部分對輪軸及軸承襯套進行固定。襯套的內徑根據冰鞋(或單線冰鞋和滑板)的不同輪軸的直徑和長度而變化。本發明中，當不考慮軸或輪的直徑而用螺栓固定軸，從而自動固定永磁鐵部件時，軸承墊圈的側表面與軸承的內圈精確地和緊密地接觸。另外，由于軸承墊圈的長度略大于永磁鐵部件的長度，永磁鐵不與軸承接觸。為了使本發明的發光輪與現有普通產品的輪軸相匹配，軸承墊圈的內徑具有足夠大的尺寸。軸承墊圈在兩側局部具有一臺階，該臺階插入輪軸穿過的內孔，即軸承中軸承內徑部的一部分中。另外，緩沖器具有一伸出部分，該伸出部分插入將圍繞和固定到其上的軸承墊圈的槽中。
輪軸122是中空的圓柱形，內表面被刻螺紋使螺栓120在兩端或一端螺紋聯接。因此，軸承墊圈134通過與軸承126的內圈及緩沖器130的緊密接觸而被固定，永磁鐵(128和130)被固定地設置，同時輪軸122被固定到輪安裝框架4上(見圖1)。這樣，當冰鞋輪旋轉時，永磁鐵部件被固定，同時只有包括輪轂20的電樞線圈部件140旋轉。另外，盡管附圖中示出暴露于輪轂20外部，但發光裝置安裝電路板15通過安裝在輪轂20的外部框架而安裝在輪胎30中。發光裝置安裝電路板15具有如圖2A所示的薄的導電四分之一弧形板的形狀，或如圖2B所示的薄導電環型板的形狀。同樣，發光安裝電路板15可具有一半圓、四分之一或更小的結構。該發光安裝電路板15可如圖2A所示安裝在電樞線圈部件140后側，也可以如圖2B所示安裝在電樞線圈部件140前側。在發光裝置安裝電路板15如圖2A和4A所示安裝在電樞線圈部件140后表面的情況下，一球形LED的端子穿過與發光裝置安裝電路板15聯接的輪轂20，這樣光線可以平穩地從LED發出。在發光裝置安裝電路板15如圖2B所示安裝在前側的情況下，發光所需的電路元件和發光裝置，即本實施例中的發光二極管(見圖4B)，或球形LED，沿導電板的圓周面以預定的間距安裝在發光裝置安裝電路板15上。盡管發光裝置的數量可以按需要適當地設計，但通常安裝一到八個發光裝置。圖1中示出了四個發光裝置，而其它附圖中示出六個發光裝置。
圖5A至7B示出本發明所用的電樞線圈部件140的元件。圖5A和5B是分別表示電樞線圈卷筒結構的前視圖和側視圖；圖6A和6B是分別表示電樞臂一部分的前視圖和側視圖；圖7A和7B是分別表示電樞臂其它部分的前視圖和側視圖。
如圖5A和5B所示，電樞線圈144繞其卷繞的電樞線圈部件中的卷筒142是一卷筒的形狀，卷筒142上設置了從卷筒142伸出用于將電樞線圈的引線導引到外部的伸出引線導引部145。該伸出引線導引部145具有一伸出的主體，一蓋和一聯接部147。另外，為了固定用于聯接的引線的長度，優選地在伸出引線導引部145處形成一引線可繞其卷繞的限定部分146。該伸出引線導引部145是一管，以安全地將引線導引到外部。這樣，當輪轂在電樞部件插入狀態下模注時，能夠防止非常薄的電樞線圈144被切斷或損壞，而與發光裝置的聯接也變得容易了。另外，僅用很少的工人就可以完成具有發光裝置的冰鞋輪的批量生產。
圖6A至7B示出構成電樞線圈部件的電樞臂。如圖所示，本發明中應用的電樞臂包括兩個在其兩側蓋住卷筒142的蓋148。每個蓋148具有從蓋表面149垂直伸出的電樞臂143。電樞臂143制成與形成在另一蓋上的電樞臂以預定距離分開并交替。原因在于，當電樞線圈部件旋轉時，與對應于永磁鐵128極性的電樞臂143聯接的蓋反復地在N極和S極之間交替而被電磁感應，從而在卷筒142的線圈144上感應出交流電。每個電樞臂143設置成面向沿永磁鐵128的圓周交替設置的磁極(見圖8A)，從而當聯接到電樞臂上的蓋旋轉時，通過永磁鐵的磁通量而暫時磁化成一磁極的極性。此處，當電樞線圈部件旋轉時蓋的磁化極性周期性地變化。由于蓋被磁化為不同的極性，而該極性周期性地交替使磁通量與線圈繞組方向正交，從而在電樞線圈中由于電磁感應而感應出了電流。在電樞線圈部件的上述結構中，即使電樞線圈繞組的方向與永磁鐵的設置方向不同，也可以在電樞線圈部件與永磁鐵之間形成與線圈繞組方向垂直的磁通量，從而由電磁感應產生的電流會平穩地發生。
圖8A和8B示出本發明中使用的具有抗沖擊結構的永磁鐵部件。如圖所示，該永磁鐵部件包括一緩沖器130，該緩沖器130具有緩沖翼132，緩沖翼132由沿其圓周形成的表現出良好彈性的材料制成，及永磁鐵128，該永磁鐵128的結構中具有交替極性的磁極沿其圓周設置，且環繞緩沖器130插入。在緩沖器130上形成一用于防止永磁鐵128與緩沖器130分離的防分離臺階133。如圖所示，在緩沖翼132與永磁鐵128之間設置一緩沖空間131，以可靠地緩沖外部沖擊。因此，由于對永磁鐵128的沖擊被緩沖翼132所吸收以防止永磁鐵被損壞，不僅可使用鐵基永磁鐵，還可以使用表現出很強磁力但不耐沖擊的元素周期表鑭系中的稀土基永磁鐵。結果，發電機的尺寸比常規發電機減小了1/2到1/3，而其輸出增加了3-5倍。另外，當使用昂貴的稀土基永磁鐵時，由于磁鐵的厚度可以減小，磁鐵的成本降低了，而其經濟價值提高了。盡管在本實施例中示出了五個緩沖翼，但緩沖翼的數量可以適當設計。
如圖9A和9B所示，本發明采用一發光裝置安裝電路板來提高發光效率，發光相位調節，以及使用一發電機構的冰鞋輪的制造效率。發光相位調節用于對發光裝置發出的光線進行調節，從而使它們在輪旋轉過程中不會相互重疊。
如圖9B所示，發光裝置安裝電路板15是一薄的圓形導電板，其上以環繞其圓周的預定距離和角度間隔安裝有發光裝置，即本實施例中的發光二極管(LED)片18和電子元件，或球形發光裝置。但是，如圖9A所示，為了將發光裝置安裝電路板15向外部的暴露降到最小，可在輪轂，即用戶的腳中安裝一薄的四分之一圓導電安裝板。當使用球形LED時，使用一透明LED球形防護帽(圖3A中的19)。通常，在尿烷模制工藝中，透明防護帽可保護LED球不被損壞。另外，尿烷樹脂與LED球的折射率幾乎相同，從而保持該折射率以防止形成在LED頂部的LED透鏡效果的損失，使LED發光裝置的亮度達到最大。另外，由于不同顏色LED的工作電壓不同，在緊湊式發動機的直流輸出較弱時不能將不同顏色的LED同時使用，除非設置了其它電路。但是，發光裝置安裝電路板有助于調節，從而使從LED發出的光線不會相互重疊，且在輪運行過程中在所需的位置分別發射。另外，發光裝置安裝電路板包括一用于控制發光的控制電路，因而不同顏色的LED可以一起使用。由于對本領域技術人員來說這是很清楚的，因此省略了對它的說明。
本發明中，發光裝置不是另外連接的，電樞線圈的引線也不是手工聯接到發光裝置上的。當發光裝置安裝電路板被壓縮制造時，發光裝置通過一自動工藝安裝在其上。由于發光裝置安裝電路板用作一導電板，可通過將引線聯接到一單獨的發光裝置上而簡化制造工藝。發光裝置安裝電路板使發光裝置的線聯接可自動完成，并使裝配容易，因而提高了制造冰鞋發光輪的批量產量和生產率。
根據本發明優選實施例的冰鞋輪的制造工藝涉及對具有上述結構的改進的緊湊式發動機以及采用該發電機的冰鞋輪的批量制造方法。在采用常規發光機構的冰鞋輪的制造方法中，如上所述，發電機的結構復雜，其尺寸非常大而重，因而發電效率低。另外，安裝發光裝置以及將引線聯接在電樞線圈與發光裝置之間的工藝相當復雜，從而降低了工作效率并阻礙了其批量生產。
根據本發明中冰鞋發光輪的制造方法，輪軸機構中包括的部件，即具有單一結構的軸承墊圈，永磁鐵部件，電樞線圈部件，軸承和襯套是單獨制造的，其它輪轂部件和發光裝置安裝電路板也是單獨制造的。由于冰鞋輪是用預先準備的部件制造的，制造工藝變得容易和簡單。現在對制造工藝的每一步驟進行描述。
首先，準備了單獨制造的永磁鐵和緩沖器。該永磁鐵環繞該緩沖器插入，該緩沖器具有用于吸收對永磁鐵的沖擊的緩沖翼，從而制成永磁鐵部件。
另外，如上述步驟中那樣，準備了單獨制造的電樞線圈卷筒和電樞臂。制成電樞線圈部件，該電樞線圈部件具有用于將電樞線圈的引線導引到外部的伸出引線導引部，其中電樞臂交替地從包圍安裝電樞線圈的卷筒兩側的蓋中伸出。
接下來，插入輪轂中的電樞線圈部件被模注在一起，從而制造出與電樞線圈部件整體成形的輪轂。安裝有發光裝置的薄導電板放置在輪轂的外框架上。從電樞線圈部件伸出的引線線圈聯接到一個發光裝置上，制成用于固定在輪轂外框架上的尿烷輪胎的模具。將輪轂插入模具中，注入透明液態聚氨酯樹脂并硫化而制成輪。當聚氨酯硫化后，取走模具，從而形成輪。軸承墊圈，永磁鐵部件，軸承以及襯套都從模制電樞線圈部件的輪轂的一側順序插入。
當從模制電樞線圈部件的輪轂另一側將軸承和襯套順序插入輪中時，就可以獲得所需的冰鞋發光輪。這里，由于輪軸通常是根據冰鞋制造商的規格提供的，可以提供不帶輪軸的輪。但當提供了帶有輪軸的輪時，輪可以通過用螺栓聯接軸的兩側而完成。如果在軸的一端形成一螺栓頭部使軸不會跑出，則只對輪軸內表面的一側刻螺紋，以聯接螺栓而將其固定。
如上所述，在根據本發明的改進的緊湊式發動機、具有該發電機的冰鞋輪以及制造方法中，永磁鐵部件和電樞線圈部件的結構得到了改進，從而可以使用表現出很強磁性，但由于其較弱的耐沖擊性能而沒有被使用的元素周期表鑭系中的稀土基永磁鐵，電磁感應可高效完成，其緊密結構也成為可能。另外，改進了永磁鐵部件的結構，使抗震性能優越，從而獲得了高可靠性。這樣，即使發電機容納在具有很小內部空間的如單線冰鞋的輪中，也不會降低在輪制造中非常重要的機械穩定性和可移動性，且由于電樞線圈部件和發光裝置安裝電路板的結構改進，能夠實現高效發光和批量生產。另外，由于獨特的軸承墊圈的支承，任何具有根據冰鞋規格的不同直徑和長度的輪軸都可以使用，因而可以實際上不向用戶提供輪軸而使用連接或設置在冰鞋上的輪軸。
工業實用性本發明可用于單線冰鞋，雙線冰鞋，或四輪冰鞋，或滾軸冰鞋。另外，本發明可用于安裝在需要發光效果的滑板底部的旋轉輪型本體。
權利要求
1．一種改進的發電機，用于隨一輪的旋轉而發電，上述發電機包括一圍繞一緩沖器的環型永磁鐵部件，該緩沖器固定地圍繞一安裝在一靜止輪軸上的軸承墊圈，其中固定一永磁鐵，該磁鐵的磁極沿圓周方向交替設置；一可旋轉的環型電樞線圈部件，該電樞線圈部件以不接觸狀態同心圍繞上述永磁鐵部件旋轉，從而通過由交替設置在上述永磁鐵部件上的磁極交替磁化的一電樞臂，在一電樞線圈中產生電磁感應，一引線伸出并被導引到與外部聯接；軸承，安裝在上述電樞線圈部件的兩側并由上述輪軸和上述軸承墊圈支承，包括一在上述電樞線圈部件旋轉過程中不允許旋轉的靜止軸承部分，及一當上述電樞線圈部件旋轉時旋轉的旋轉軸承部分；及一輪轂部件，其中上述永磁鐵部件環繞位于上述輪軸上的上述軸承墊圈固定地插入，當輪轂模注時固定地模制在一起的上述電樞線圈部件由上述軸承支承，形成一旋轉體。
2．如權利要求1所述的發電機，其中上述永磁鐵和緩沖器包括一支承在軸承內圈上的緩沖器，具有一各種直徑輪軸均可平穩插入的內徑，從而與各種直徑的輪軸匹配，固定到上述軸承墊圈上，該軸承墊圈在局部具有一臺階，該臺階插入輪軸在軸承中穿過的內孔(即軸承內徑部)的一部分中，并具有多個緩沖翼，該多個緩沖翼環繞其圓周伸出，用于吸收在上述輪運行期間對永磁鐵施加的沖擊；及一環型永磁鐵，該環型永磁鐵固定到上述緩沖器上并具有沿一圓周方向交替設置的磁極。
3．如權利要求1所述的發電機，其中上述電樞線圈部件包括一伸出的導引管，該導引管具有一用于保護安裝在一蓋上的引線的槽，該導引管用于將上述電樞線圈導引到外部，從而能夠防止與上述輪轂模注在一起的上述電樞線圈部件的引線線圈受損壞，且引線線圈可以很容易地聯接到一發光裝置上。
4．如權利要求2所述的發電機，其中上述電樞線圈部件包括一伸出的導引管，該導引管具有一用于保護安裝在一蓋上的引線的槽，該導引管用于將上述電樞線圈導引到外部，從而能夠防止與上述輪轂模注在一起的上述電樞線圈部件的引線線圈受損壞，且引線線圈可以很容易地聯接到一發光裝置上。
5．一種發光輪，該發光輪具有用于在輪旋轉過程中操作一發光裝置的電磁感應機構，上述輪包括一具有一環型永磁鐵部件的發電機部件，該環型永磁鐵部件由一固定到一軸承墊圈上的緩沖器固定，該磁鐵的磁極沿一徑向方向交替設置；一環型電樞線圈部件，該電樞線圈部件以不接觸狀態圍繞固定到上述軸承墊圈上的上述永磁鐵部件旋轉，從而通過由交替設置在上述永磁鐵部件上的磁極交替磁化的一電樞臂，在一電樞線圈中產生電磁感應，一引線伸出并被導引到與外部聯接；與由上述軸承的內圈支承的上述緩沖器和上述軸承墊圈聯接的軸承，上述軸承是靜止軸承部分，從而在上述電樞線圈部件旋轉過程中防止上述永磁鐵部件旋轉，一發光裝置安裝電路板，其上安裝有一個或多個發光裝置，同時安裝有一用于使該發光裝置按需要高效發光的電路，一從與上述輪轂整體成形的上述電樞線圈部件中伸出的引線線圈與該電路聯接；及一輪轂部件，該輪轂部件具有一內框架部，該內框架部具有多個框架并由其中插入了上述發電機部件的上述軸承的一外圈支承，及一外框架部，該外框架部從上述內框架部伸出，并基本上與上述發光裝置安裝電路板一起容納在由透明材料制成的上述輪中，其中當輪轂被模注時該內框架和該外框架與該電樞線圈部件固定地模制在一起。
6．如權利要求5所述的發光輪，其中上述永磁鐵和緩沖器包括一支承在軸承內圈上的緩沖器，具有一各種直徑的輪軸都可平穩插入的內徑，從而與各種直徑的輪軸匹配，固定到上述軸承墊圈上，該軸承墊圈在局部具有一臺階，該臺階插入輪軸在軸承中穿過的內孔(即軸承內徑部)的一部分中，并具有多個緩沖翼，該多個緩沖翼環繞其圓周伸出，用于吸收在上述輪運行期間對上述永磁鐵施加的沖擊；及一環型永磁鐵，該環型永磁鐵固定到上述緩沖器上，其中該磁鐵的磁極沿一徑向方向交替設置。
7．如權利要求5所述的發光輪，其中上述環表電樞線圈部件包括一電樞線圈卷筒，上述電樞線圈卷繞在其上，一第一半蓋，上述電樞臂設置在其中，以預定的間距垂直于上述蓋的一表面伸出；及一第二半蓋，通過聯接到上述第一半蓋上部而圍繞上述電樞線圈卷筒，其中設置上述電樞臂，以垂直于上述蓋的表面伸出，從而與上述第一半蓋的上述電樞臂交替，其中在旋轉過程中，由上述永磁鐵交替設置的磁極在上述第一半蓋的上述電樞臂上感應出的極性，與在上述第二半蓋的上述電樞臂上感應出的磁極交替轉換，從而在上述電樞線圈中產生電流。
8．如權利要求6所述的發光輪，其中上述環型電樞線圈部件包括一電樞線圈卷筒，上述電樞線圈卷繞在其上；一第一半蓋，上述電樞臂設置在其中，以預定的間距垂直于上述蓋的一表面伸出；及一第二半蓋，通過聯接到上述第一半蓋上部而圍繞上述電樞線圈卷筒，其中設置上述電樞臂，以垂直于上述蓋的表面伸出，從而與上述第一半蓋的上述電樞臂交替，其中在旋轉過程中，由上述永磁鐵交替設置的磁極在上述第一半蓋的上述電樞臂上感應出的磁極，與在上述第二半蓋的上述電樞臂上感應出的磁極交替轉換，從而在上述電樞線圈中產生電流。
9．如權利要求7所述的發光輪，其中上述電樞線圈部件的上述電樞線圈卷筒包括一伸出的導引管，該導引管具有一槽，該槽用于通過一形成在上述第一半蓋上部的孔將一電樞線圈引線導引到外部，一輪轂與一電樞線圈部件整體模注，從而在對上述電樞線圈和上述輪轂進行模注時，能夠防止上述電樞線圈引線損壞，且上述電樞線圈引線能夠很容易地聯接到上述發光裝置上。
10．如權利要求7所述的發光輪，其中上述發光裝置安裝電路板制成一薄的圓形，半圓形，四分之一，八分之一或更小的導電板，并沿其圓周以預定的間距安裝多個發光裝置和電子電路元件，從而通過將上述電樞線圈引線聯接到一單一的發光裝置上而將全部發光裝置聯接起來。
11．如權利要求10所述的發光輪，其中上述發光安裝電路板構造成有助于自動將上述發光裝置連接到上面，在上述輪旋轉過程中防止上述發光裝置發出的光線相互重疊，允許不同顏色的發光裝置一起使用，并允許在所需的位置和相位發出光線。
12．如權利要求10所述的發光輪，其中上述發光裝置是一安裝在上述導電板表面上的發光二極管片，或是從輪轂前側固定插入到形成在輪轂上的插座槽中的球形LED燈，其引線聯接到上述導電板上的電子電路上。
13．如權利要求12所述的發光輪，如果上述發光二極管是球形，還包括一透明球形防護帽。
14．一種制造一發光輪的方法，該發光輪具有一發光機構，其中通過輪的旋轉而自身發電，上述方法包括以下步驟通過用一永磁鐵圍繞一緩沖器制成一永磁鐵部件，該緩沖器具有一緩沖翼，用于防止對上述永磁鐵有沖擊；制成一電樞線圈部件，其中電樞臂從圍繞安裝有一電樞線圈的卷筒的蓋中交替伸出，該電樞線圈部件具有一伸出的導引管，用于保護一引線，該引線將上述電樞線圈導引到外部；模注一輪轂，其中通過在模注輪轂時插入上述電樞線圈部件而模制上述電樞線圈部件；在上述輪轂的外框架上安裝一薄導電板，發光裝置安裝在，或將安裝在該薄導電板上；將從上述電樞線圈部件出來的引線聯接到上述發光裝置中的任何一個上；通過將上述輪轂插入一模具中而制成一輪，其中模注一尿烷輪胎，以固定到上述輪轂的上述外框架上，并在其中注入熱固透明液態聚氨酯；當硫化上述聚氨酯時分離上述模具；將一軸承和一襯套裝配到伸過上述輪轂一側的上述軸承墊圈中；及將一軸承和一襯套裝配到與上述永磁鐵部件一起穿過上述輪轂另一側伸入上述輪中的上述軸承襯套中。
15．如權利要求1所述的改進的發電機，其中上述永磁鐵是一鐵基或稀土基永磁鐵。
16．如權利要求5所述的發光輪，其中上述永磁鐵是一鐵基或稀土基永磁鐵。
17．如權利要求5所述的發光輪，其中上述發光輪用于冰鞋，單線冰鞋，滑板，滾軸冰鞋，自行車，摩托車，或設置有輪的玩具。
全文摘要
本發明提供了一種改進的緊湊式發動機、一采用該發電機的發光輪及其制造方法。為了使發電機緊湊且重量輕,以通過將電樞線圈的磁通量方向與永磁鐵的方向交叉而平穩地進行電磁感應,對包括一電樞臂和電樞線圈的部件結構進行了改進。為了防止由于對永磁鐵的沖擊而損壞,并在環型永磁鐵中使用磁力比鐵基永磁鐵強9－10倍但抗沖擊能力較弱的鑭系中的1.2毫米厚的稀土基永磁鐵,提供了一種永磁鐵部件,其中永磁鐵設置在一緩沖器上。另外,為了便于發電機與發光裝置之間的引線聯接,并防止在對與電樞線圈部件整體模注的輪轂進行模制時引線被損壞,在電樞線圈部件中設置了一中空的伸出引線導引部,來保護引線。由此,發電機變得更緊湊、更輕,并可在輪中可靠地和高效地制成,即批量生產得到了改善,且輪可以很容易地更換。另外,改進的發電機的尺寸達到最小,從而能夠安裝在冰鞋的輪中。由于發光裝置通過輪的旋轉力產生的電流而發出帶顏色的光,用戶可以很容易地辨別出人在暗處的位置,減少了發生事故的可能性,同時使用戶和其他觀眾感受到趣味性。發光輪是在另外的金屬電路板安裝到輪轂上并將金屬電路板插入輪轂中之前或之后通過自動機器人將發光裝置安裝在一金屬電路板上而簡單制成的。因此,用于發光裝置焊接工藝所需的人力可以減少,簡化了輪部件的加工,發電機與發光裝置之間的聯接也變得容易,降低了次品率并改善了批量生產。另外,當使用一昂貴的稀土基磁鐵時,可通過用緩沖器固定永磁鐵而減少磁鐵的厚度,這也增加了它的經濟價值。
文檔編號H02K21/12GK1310878SQ00800606
公開日2001年8月29日 申請日期2000年3月29日 優先權日1999年8月10日
發明者玄光益 申請人:Teltek株式會社, 玄光益