CN105553178A - 转换器和尤其是自行车的电转换组件 - Google Patents

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    • H02K7/1853—Rotary generators driven by intermittent forces

Abstract

本发明涉及一种具有产生电能的装置(6)的转换器，所述装置布置在转换器(5)上，以便在转换器(5)的操作中产生电能，所述转换器包括具有永磁体(13)的轴(12)，其中，产生能量的装置(6)具有U形的第一铁氧体磁芯(11)，所述第一铁氧体磁芯具有带有至少一个线圈(15，16)的第一线圈组件(14)，其中，所述轴(12)在轴的轴向方向上是能够这样移动的，使得永磁体(13)和第一铁氧体磁芯(11)构成闭合的回路。

Description

转换器和尤其是自行车的电转换组件
技术领域
本发明涉及一种转换器和尤其是自行车的电转换组件，转换器具有产生能量的装置，所述装置产生例如用于转换过程的电能。
背景技术
在最近时间内，也加强地提供用于自行车的电转换系统，所述转换系统借助于电驱动装置在两档之间进行转换过程。由此，能够快速和有效地转换。在此，电转换系统具有电池，所述电池提供用于转换的电驱动装置所用的电能。因为电转换机构设计得结构相对小，提供能量的电池常常是布置在另一位置上。而且必须一直确保电池现存足够的充电状态，以便可以电动进行转换过程。另外，电池只在确定的温度范围之内能够使用而且更换电池常常是费力的。因此，改进的和可简单操作的电转换组件是值得期待的。
发明内容
按照本发明的、具有权利要求1特征的转换器包括产生能量的装置，所述装置布置在转换器上。在此，产生能量的装置在转换器被操作期间产生电能。其中，由骑行者对转换器施加的力转换成电能。此外，转换器包括具有永磁体的轴。产生电能的装置包括基本上U形的第一铁氧体磁芯，所述第一铁氧体磁芯具有带有至少一个线圈的第一线圈组件。轴在轴的轴向方向上是能够这样移动的，使得永磁体和第一铁氧体磁芯构成闭合的磁回路。一旦永磁体闭合回路，则可以通过所述至少一个线圈截取电压，所述电压然后用于电运行的转换过程。
从属权利要求示出了本发明的优选拓展方案。
另外，转换器优选地具有复位元件、尤其是弹簧，所述复位元件使转换器复位到初始位置中。替代地，转换器也可以在轴的轴向方向上在第一位置和第二位置之间来回转换。
按照本发明的另外的优选构型，转换器还包括基本上U形的第二铁氧体磁芯，所述第二铁氧体磁芯具有带有至少一个另外的线圈的第二线圈组件。
第二线圈组件优选在轴上与第一线圈组件相对地布置。
特别优选的是，第二线圈组件在轴向方向上与第一线圈组件错开一间距，由此，可以用简单的方式实现例如对自行车转换机构换高档和换低档设计，其方式是，分别设计线圈组件中的一个用于换高档并设计另一个线圈组件用于换低档。第一线圈组件特别优选地设置为用于提供用于转换机构换高档的电能。第二线圈组件特别优选地设计为用于提供用于转换机构换低档的电能。各自的磁回路优选交替地通过永磁体闭合。
进一步优选，转换器具有机械阻，所述机械阻布置在转换终止位置上。由此，产生用于转换过程的机械式反馈，从而骑行者可以确定已充分地操作转换器用于执行转换过程。在此，对于自行车的电转换组件，尤其确保通过机械式反馈已经过(zuruekgelegt)足够的距离，以提供足够的电能。
此外，本发明涉及到具有按照本发明的转换器的、自行车的电转换组件。它的优点是，不需要用于转换机构的电能供应的电池。转换过程可以无电池和能量自给地进行。为此，按照本发明设置有无电池的电转换组件，所述电转换组件具有至少一个转换机构，所述至少一个转换机构具有至少两个档和用于换档的电驱动装置。此外，设置有用于转换机构的操作的、按照本发明的转换器，以便在两个档之间转换。此外，设置有传递装置，以便将在转换器被操作时产生的电能传递给用于换档的电驱动装置。因此，按照本发明不必提供用于电转换机构或者说其电驱动装置的附加电池，从而能够实现能量自给的系统，在所述系统中既不需要更换电池也不需要电池或者类似物的结构空间优化的布置。
为了提供转换过程的进一步自动化，电转换组件此外包括控制单元、用于感测骑行者的踩踏频率的踩踏频率传感器和用于感测由骑行者施加的转矩的骑行者转矩传感器。在此，控制单元是这样设置，当转换器被骑行者操作时，根据踩踏频率和由骑行者施加的转矩来确定，转换机构是换高档还是换低档。在此，在想要换档时在存在高的踩踏频率和小的转矩时向上转换。在想要换档时在存在着小的踩踏频率和高转矩时向下转换。在此，按照本发明的电转换组件特别优选地用于能够电驱动和/或能够膂力驱动的自行车，在所述自行车中已经存在踩踏频率传感器和骑行者转矩传感器。因此，可以考虑将现存的自行车系统数据用于评估换档愿望。
用于传递在转换器被操作时产生的能量的传递装置优选是电线或者类似物。
转换机构进一步优选布置在自行车的后轮上。进一步优选，设置有两个转换机构，一个在后轮上和一个在踩踏曲轴上，这两个转换机构都是能够电运行的并且可以借助于按照本发明的、产生电能的装置被供以电能。
此外，本发明涉及一种自行车、尤其是电动自行车，其具有按照本发明的转换器和/或按照本发明的转换组件。
附图说明
下面根据附图详细阐述了本发明的优选实施例。图中示出：
图1：按照本发明第一实施例的自行车的示意图，
图2：按照第一实施例的、具有产生能量的装置的转换器的示意图，
图3：按照第二实施例的、具有产生能量的装置的转换器的示意图。
具体实施方式
下面根据图1和2详细说明一种具有按照本发明的转换器5和按照本发明的电转换组件2的自行车1。
自行车1包括自行车1后轮9上的电转换组件2，其中，电转换组件2包括具有多个小齿轮的转换机构3和用于操作转换机构的电驱动装置4，所述小齿轮表示不同的传动比。
用于所述转换机构3的转换的转换器5设置在自行车的把手上，当应进行换档时，由骑行者操作所述转换器。此外，在转换器5上设置有产生电能的装置6。产生能量的装置6从图2可详细清楚地看到。设置电线7作为用于将在操作转换器5时产生的电能传递给电驱动装置4的传递装置。
如从图2清楚地看到的那样，产生能量的装置6包括基本上U形的铁氧体磁芯11和轴12。在轴12上布置有永磁体13。此外，围绕铁氧体磁芯11布置有具有第一线圈15和第二线圈16的线圈组件14。轴12设置成在所述轴的轴向方向X-X上是可移动的，这通过双箭头B表明。
轴12在其一端部上设有复位弹簧17，所述复位弹簧使轴12复位到在图2中示出的初始状态中。
此外，产生能量的装置6包括具有突出部80和凹槽81的机械阻18。突出部80使得能够在转换器5被操作时机械地反馈，这在图2中通过箭头F表明。由此，自行车的骑行者可以得到有关成功的转换过程的、触觉上的回馈并且确保已产生用于转换过程的电能。
当骑行者操作转换器时，在图2中通过箭头F表明，轴12向着复位元件17的方向移动。在此，永磁体13闭合具有U形铁氧体磁芯11的磁回路。由此，可以在两个线圈15、16上截取电压。这个电压然后被用于操作转换机构3的电驱动装置4。由此，可以实现无电池的电转换组件2，其中，用于操作转换机构所必须的电能通过操作转换器5得到。因此可以省下用于电转换组件的电池，而且不再需要装载或者更换电池。此外，在电转换组件由于有限的电池电容量而造成的使用频率方面没有限制。电转换组件也可以用于宽的温度范围内，而与电池的可使用的温度范围无关。此外，不必在自行车上布置电池，从而在自行车设计方面产生较大的自由度。
此外，在这个实施例中还可以设置有控制单元10以及没有示出的踩踏频率传感器和没有示出的、用于感测由骑行者施加的转矩的转矩传感器。其中，控制单元10可以设置为，当骑行者操作转换器5用于换档时，根据骑行者的踩踏频率和由骑行者施加的转矩来确定，转换机构3应当换高档还是换低档。由此，可以给骑行者进一步的转换过程支持使得能够挂入正确的档。
图3示出了按照本发明第二实施例的电转换组件，所述电转换组件基本上相应于第一实施例的电转换组件。在此，在图3中只示出了不同的产生能量的装置6。
如从图3中清楚地看到的那样，产生电能的装置6包括两个产生电能的装置。在此，产生能量的装置6包括第一铁氧体磁芯11，在所述铁氧体磁芯中布置有具有第一线圈15和第二线圈16的第一线圈组件14，产生能量的装置还包括具有第二铁氧体磁芯21、第三线圈25和第四线圈26的第二线圈组件24。在此，设置有共同的轴12和共同的永磁体13。第一机械阻18用于在向第一方向操作转换器时的触觉上的回馈并且第二机械阻28用于在向相反的第二方向操作转换器时的触觉上的回馈。这在图3中又通过双箭头B表明。此外，设置有第二复位元件27。在此，图3又示出了产生能量的装置6的初始状态。
在操作转换器5时，轴12在轴的轴向方向X-X向着一方向移动，从而使永磁体13或是闭合第一铁氧体磁芯11上的回路或是闭合第二铁氧体磁芯21上的回路。这与轴的运动方向有关。在此，第一铁氧体磁芯11上的第一回路的闭合可以意味着转换机构3换高档并且第二铁氧体磁芯21上的第二回路的闭合可以意味着转换机构3换低档。因此，骑行者可以通过定向移动转换器5有目的地换高档或者换低档。在此，转换器5设置为向双转换器，所述双向转换器能够从两个方向操作。
在此，为每个操作方向设置有一机械阻18或者28。
要说明的是，控制单元10当然也可以用于所说明的第二实施例，从而由所感测的踩踏频率或者说骑行者的转矩产生转换机构3上的换高档或者换低档。
此外，要说明的是，两个实施例特别优选地用于电动自行车，在所述的自行车中本来已经存在控制单元、踩踏频率传感器和骑行者转矩传感器，从而可以将在那里存在的数据再次用于电转换组件。

Claims (10)

1.具有产生电能的装置(6)的转换器，所述装置布置在转换器(5)上，以便在转换器(5)被操作时产生电能，所述转换器包括具有永磁体(13)的轴(12)，其中，产生能量的装置(6)具有U形的第一铁氧体磁芯(11)，所述第一铁氧体磁芯具有带有至少一个线圈(15，16)的第一线圈组件(14)，其中，所述轴(12)在该轴的轴向方向上是能够以如下方式移动的，使得所述永磁体(13)和所述第一铁氧体磁芯(11)构成闭合的回路。
2.按照权利要求1所述的转换器，其特征在于，所述转换器具有复位元件(17，27)，所述复位元件使所述转换器(5)复位到初始位置中。
3.按照权利要求1或2所述的转换器，其特征在于，设置有带有第二铁氧体磁芯(21)和至少一个另外的线圈(25，26)的第二线圈组件(24)。
4.按照权利要求3所述的转换器，其特征在于，所述第二线圈组件(24)与第一线圈组件(14)相对地布置在所述轴(12)上。
5.按照权利要求3或4所述的转换器，其特征在于，所述第二线圈组件(24)在所述轴(12)的轴向方向上相对于所述第一线圈组件(14)错开一间距(A)。
6.按照权利要求3至5之一所述的转换器，其特征在于，所述第一线圈组件(14)提供用于使所述转换机构(3)换高档的电能并且所述第二线圈组件(24)提供用于使转换机构换低档的电能。
7.按照前述权利要求之一所述的转换器，其特征在于，所述转换器(5)具有机械阻(18，28)，所述机械阻布置在转换终止位置上，以提供转换过程的机械式的触觉上的反馈。
8.自行车的电转换组件，所述电转换组件包括：
-转换机构(3)，所述转换机构具有至少两个档和用于自动换档的电驱动装置(4)，
-用于所述转换机构(3)的操作的、按照前述权利要求之一的转换器(5)，和
-传递装置(7)，所述传递装置用于将在转换器(5)被操作时产生的电能传递给用于换档的电驱动装置(4)。
9.按照权利要求8所述的组件，还包括控制单元(10)、用于感测骑行者踩踏频率的踩踏频率传感器和用于感测由骑行者施加的转矩的转矩传感器，其中，所述控制单元(10)设置为当转换器(5)被骑行者操作时，根据踩踏频率和骑行者转矩来确定，转换机构(3)是换高档还是换低档。
10.自行车、尤其是电动自行车，其包括按照前述权利要求之一的电转换组件。
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