DE102006037055A1

DE102006037055A1 - Fahrraddynamo und mit solchem versehene Fahrradbeleuchtung

Info

Publication number: DE102006037055A1
Application number: DE102006037055A
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Moriguchi Fukuda
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2005-08-10
Filing date: 2006-08-08
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2026-08-09
Also published as: DE102006037055B4; CN100555813C; JP2007049839A; CN1913296A; JP4111966B2

Abstract

Es ist ein Fahrraddynamo geschaffen, der so ausgebildet ist, dass seine Ausgangsspannung begrenzt wird, wenn die Geschwindigkeit des Fahrrads zunimmt, und der leicht zusammengebaut werden kann, ohne dass eine mühselige Verdrahtungsprozedur erforderlich wäre, um durch ein Spannungsbegrenzungselement erzeugte Wärme abzuleiten. Eine Spannungsbegrenzungsschaltung mit einem Widerstand 61 und einer Zenerdiode 66 (Spannungsbegrenzungselement) zum Begrenzen der Ausgangsspannung des Dynamos ist durch eine Erdungsleiterplatte 38 an einem Statorkern 16 befestigt. Die durch die Zenerdiode 66 erzeugte Wärme wird an den Statorkern 16 abgeleitet, um einen Temperaturanstieg der Zenerdiode zu verringern. Die Zenerdiode ist an einer Position nahe an einer Wicklung montiert, um die Verdrahtungsprozedur zu erleichtern und um sie in einen Dynamokörper mit einem Stator und einem Rotor als Einheit einzubauen. Der Dynamo kann daher mit verbesserter Einfachheit zusammengebaut werden.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft Fahrraddynamos, die mit einem Spannungsbegrenzungselement zum Begrenzen der Ausgangsspannung des Dynamos versehen sind. Die Erfindung betrifft auch Fahrradbeleuchtungen mit einem derartigen Dynamo.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Dynamos für Fahrräder verfügen über einen Rotor mit Permanentmagneten, der sich mit der Drehung eines der Räder des Fahrzeugs dreht, und einen Stator mit einem Statorkern, der mit Polstücken versehen ist, die Magnetpolen des Permanentmagnets gegenüberstehen, und einer Wicklung, die an einer Position angeordnet ist, an der sich Linien der Magnetkraft der Permanentmagnete durch die Polstücke erstrecken. Der Dynamo ist so aufgebaut, dass er Elektrizität mittels der Drehung des Rads erzeugt, um elektrische Energie zu liefern. Einhergehend mit einer Erhöhung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs nimmt auch die Drehzahl des Rads zu, um eine höhere Ausgangsspannung zu erzeugen. Die Energie des Dynamos wird an die Beleuchtungslampe des Frontlichts geliefert. Da die Wendel der Lampe bei einer bestimmten Spannung durchbrennt, muss die Spannung des Dynamos niedriger als die Durchbrennspannung der Lampe sein.

Demgemäß ist es bekannt, einen Varistor oder ein ähnliches Spannungsbegrenzungselement dazu zu verwenden, die Ausgangsspannung des Dynamos auf ein Niveau unter der Durchbrennspannung der Lampe des Frontlichts, selbst wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zunimmt, zu begrenzen. Siehe z.B. JP1989-283039A.

Spannungsbegrenzungselemente wie Varistoren erzeugen Wärme und müssen daher gekühlt werden. Das in der obigen Veröffentlichung offenbarte Spannungsbegrenzungselement wird an einem Dynamohalter aus einem Wärmeleiter, wie spritzgegossenem Aluminium, zum Halten des Dynamokörpers befestigt, um die durch das Begrenzungselement erzeugte Wärme zur Kühlung an den Dynamohalter abzugeben. Der Dynamokörper verfügt über einen Rotor, einen Stator, eine Wicklung usw.

Entsprechend dieser Veröffentlichung wird das Spannungsbegrenzungselement am Dynamohalter angebracht, der vom Dynamokörper entfernt liegt, so dass das offenbarte Bauteil eine mühselige Verdrahtungsprozedur benötigt und beim Zusammenbau ineffizient ist.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Dynamo für Fahrräder zu schaffen, der so ausgebildet ist, dass seine Ausgangsspannung begrenzt wird, wenn das Fahrrad mit höherer Geschwindigkeit fährt, und der leicht zusammengebaut werden kann, ohne dass eine mühselige Verdrahtungsprozedur erforderlich ist, um durch das Spannungsbegrenzungselement erzeugte Wärme abzugeben.

Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fahrradbeleuchtung zu schaffen, die so ausgebildet ist, dass das Frontlicht und das Rücklicht des Fahrzeugs durch das Ausgangssignal eines Dynamos eingeschaltet werden und das Frontlicht selbst dann geschützt wird, wenn die Lampe desselben durchbrennt, wie am Ende ihrer Lebensdauer.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Um die obigen Aufgaben zu lösen, ist durch die Erfindung Folgendes geschaffen: ein Fahrraddynamo mit einem Rotor mit Permanentmagneten, der mit der Drehung eines Rads eines Fahrzeugs drehbar ist, und einem Stator mit einem Statorkern, der mit Polstücken versehen ist, die Magnetpolen der Permanentmagnete gegenüberstehen, und einer Wicklung, die an einer Position angeordnet ist, an der sich Magnetkraftlinien der Permanentmagnete durch die Polstücke erstrecken; wobei der Statorkern mit einem Spannungsbegrenzungselement zum Begrenzen der Ausgangsspannung des Dynamos versehen ist, um durch das Spannungsbegrenzungselement erzeugte Wärme zum Statorkern abzuführen und einen Temperaturanstieg des Spannungsbegrenzungselements zu verringern.

Zu Beispielen von Fahrraddynamos gehören, zusätzlich zu solchen, bei denen ein Rotor durch eine Rolle gedreht wird, die durch Kontakt mit dem Fahrzeugrad gedreht wird, wie er in der obigen Veröffentlichung offenbart ist, sogenannte Nabendynamos mit Permanentmagneten, die innerhalb eines Nabenkörpers des Fahrrads angeordnet sind, und einem Statorkern und einer Wicklung, die auf einer Nabenachse angeordnet sind.

Das Spannungsbegrenzungselement kann durch eine Erdungsleiterplatte zum Verbinden eines Endes der Wicklung mit dem Fahrradkörper zu Erdungszwecken am Statorkern angebracht werden. In diesem Fall verfügt die Erdungsleiterplatte über einen Halter, der einstückig mit ihr ausgebildet ist, und das Begrenzungselement wird in diesem Halter gehalten.

Ein Widerstand ist mit dem Spannungsbegrenzungselement in Reihe geschaltet, um eine Spannungsbegrenzungsschaltung zu bilden, die an der Erdungsleiterplatte montiert werden kann.

Beispiele von Spannungsbegrenzungselementen sind Zenerdioden, zusätzlich zum in der Veröffentlichung offenbarten Varistor.

Um die zweite Aufgabe der Erfindung zu lösen, ist durch die Erfindung eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrräder geschaffen, bei der der Fahrraddynamo elektrische Energie an das Frontlicht und das Rücklicht des Fahrrads liefert.

Der Fahrraddynamo gemäß der Erfindung verfügt über ein Spannungsbegrenzungselement, das beispielsweise an einem Statorkern angebracht ist und die durch dieses Begrenzungselement erzeugte Wärme wird an den Statorkern abgegeben, um einen Temperaturanstieg zu verringern. Der Aufbau, bei dem das Spannungsbegrenzungselement in der Nähe der Wicklung angebracht ist, gewährleistet eine einfache Verdrahtungsprozedur, während das Spannungsbegrenzungselement in einen Dynamokörper mit einem Stator und einem Rotor eingebaut werden kann, um vorab eine Einheit zu bilden. Der Dynamo kann daher mit verbesserter Einfachheit zusammengebaut werden.

Da das Spannungsbegrenzungselement durch eine Erdungsleiterplatte zum Verbinden eines Endes der Wicklung mit dem Fahrzeugkörper zu Erdungszwecken am Statorkern befestigt werden kann, kann die Erdungsleiterplatte, die ein vorhandenes Teil ist, in vorteilhafter Weise zum positionierten Montieren des Begrenzungselements verwendet werden. Wenn die Erdungsleiterplatte integral mit einem Halter versehen ist, um das Begrenzungselement darin zu halten, kann dieses Element am Ort montiert werden, ohne dass eine erhöhte Anzahl von Teilen erforderlich wäre.

Mit dem Spannungsbegrenzungselement ist ein Widerstand in Reihe geschaltet, um eine Spannungsbegrenzungsschaltung zu bilden, die an der Erdungsleiterplatte montiert wird. Daher kann elektrische Energie auch vom Widerstand verbraucht werden, um entsprechend die Energie zu verringern, die vom Spannungsbegrenzungselement zu verbrauchen ist, und einen Temperaturanstieg desselben zu verringern.

Wenn die Last des Dynamos bei der Fahrradbeleuchtung gemäß der Erfindung nur durch das Rücklicht begrenzt wird, wenn die Lampe des Frontlichts beispielsweise am Ende ihrer Lebensdauer durchbrennt, verringert das Spannungsbegrenzungselement einen Anstieg der Spannung, um das Rücklicht zu schützen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine vergrößerte Ansicht des Vorderrads eines Fahrrads mit einem darin montierten Dynamo (Nabendynamo) gemäß der Erfindung;

2 ist eine Ansicht, die einen halben Nabendynamo im Schnitt entlang der Achse einer Nabenachse zeigt;

3 ist eine Seitenansicht, die den Nabendynamo von seiner rechten Seite her in der 2 zeigt;

4 ist eine Schnittansicht orthogonal zur Achse des Nabendynamos;

5 ist eine Seitenansicht des Stators des Nabendynamos von seiner linken Seite her gesehen (von seiner linken Seite in der 2);

6 ist eine Vorderansicht des Nabendynamos mit dem an der Nabenachse montierten Stator;

7 ist eine Seitenansicht, die den Nabendynamo von seiner rechten Seite in der 6 zeigt;

8 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Erdungsleiterplatte und einer Spannungsbegrenzungsschaltung für den Nabendynamo;

9 ist ein elektrisches Schaltbild einer Fahrradbeleuchtung gemäß der Erfindung;

10 ist ein Ersatzschaltbild der Beleuchtungsvorrichtung;

11 ist ein Diagramm, das die Ausgangsspannungscharakteristik der Beleuchtungsvorrichtung zeigt;

12 ist das elektrische Schaltbild für den Zustand, dass die Lampe des Frontlichts der Beleuchtungsvorrichtung durchgebrannt ist;

13 ist ein Ersatzschaltbild des Zustands der 12; und

14 ist ein Diagramm, das die Ausgangsspannungscharakteristik einer herkömmlichen Fahrradbeleuchtung zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Nun wird der Fahrraddynamo gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf einen Nabendynamo 10 beschrieben. Die 10 zeigt den Nabendynamo 10, der am Vorderrad 42 eines Fahrrads 40 montiert ist.
Das Fahrrad 40 verfügt über eine an der vorderen Gabel 44 montierte Nabenachse 11 zum drehbaren Halten des Vorderrads 42. Der Nabendynamo 10 liefert elektrische Energie an ein Frontlicht 46, das in einem seitlichen Teil des Vorderrads 42 angebracht ist, und ein Rücklicht 90 (siehe die 9), das auf der Seite des Hinterrads angebracht ist. Die Vordergabel 44 wird durch einen Rahmenkörper 48 gehalten. Am oberen Ende der Vordergabel 44 sind ein Lenker 50 und ein Frontkorb 52 angebracht. Die Nabenachse 11 ist an ihrem Außenumfang mit einem Außengewinde versehen, und sie wird mit Muttern 45, 45 an den Gabelscheiden der Vordergabel 44 befestigt. An der Nabenachse 11 ist ein zylindrischer Nabenkörper 12 so drehbar montiert, dass Lager 54, 54 dazwischen eingefügt sind. Der Nabenkörper 12 ist mit einer Anzahl von Speichen 56 versehen, und um eine Felge 58, die durch die äußeren Enden der Speichen 56 gehalten ist, wie es aus der 1 erkennbar ist, ist ein Reifen 60 gelegt.
Die Nabenachse 11 ist mit einem Stator versehen. Wie es in der 2 dargestellt ist, verfügt der Stator über einen zylindrischen Kern 18 mit großer Wanddicke, eine Wicklung 22 und ein Paar von Statorkernen 16, 17.
Gemäß der 4 verfügt der Kern 18 über mehrere Schlitze 24, 26, die sich von seinem Außenumfang her über seine gesamte axiale Länge nach innen erstrecken. Um den magnetischen Widerstand des Kerns 18 zu verringern, ist es wünschenswert, ihn aus einem gesinterten Pulvermaterial in Form von Ferrit oder dergleichen oder weichmagnetischem Eisen vom Reineisentyp herzustellen. Es ist wünschenswert, dass der Schlitz 26, wie er unter den im Kern 18 ausgebildeten Schlitzen vorhanden ist, so ausgebildet ist, dass er sich zur Innenfläche des Zylinders erstreckt, um für elektrische Isolierung des Kerns 18 in Bezug auf die Umfangsrichtung zu sorgen. Während ein wechselnder Magnetfluss die Tendenz hat, im Kern 18 einen Wirbelstrom zu erzeugen, verhindern die Schlitze 24, 26, dass ein Strom in der Umfangsrichtung des Kerns 18 fließt, um zu verhindern, dass in der Umfangsrichtung des Kerns 18 ein Wirbelstrom erzeugt wird, und sie sind wirkungsvoll, um eine Verringerung der Energieerzeugungseffizienz aufgrund eines Wirbelstroms auszuschließen.
Um den Kern 18 herum ist ein Spulenhalter 20 mit der darum herum vorhandenen Wicklung 22 angebracht. Wie es in den 7 und 8 dargestellt ist, ist ein Ende der Wicklung 22 durch einen Leitungsdraht 22b und einen Leitungsdraht 22d mit einem Ausgangsanschluss 22c verbunden, der mit einem Ende sowohl des Frontlichts 26 als auch des Rücklichts 90 verbunden ist. Wie es später beschrieben wird, ist das andere Ende 22a der Wicklung 22 durch eine Erdungsleiterplatte 38 mit der Nabenachse 11 verbunden, die elektrisch durch die Vordergabel 44 mit dem anderen Ende sowohl des Frontlichts 46 als auch des Rücklichts 90 verbunden ist.
Der Spulenhalter 20, der aus Kunstharz besteht, ist ein ringförmiger Körper mit Kanalform im Schnitt, der zu seinem Außenumfang hin offen ist, wie es in der 2 dargestellt ist. Der Spulenhalter 20 verfügt über eine Innenumfangswand, die mit einer Rippe oder Rippen 28 versehen ist, wie es in der 4 dargestellt ist. Die Rippe 28 oder jede der Rippen 28 ist in den Schlitz 24 und/oder den Schlitz 26 eingesetzt, wodurch der Kern 18 drehfest positioniert ist.
Die Statorkerne 16, 17 sind an der rechten bzw. linken Seite des Kerns 18 angeordnet. Wie es in den 5, 6 und 7 dargestellt ist, verfügt jeder der Statorkerne 16, 17 über eine Scheibe 78 und vorstehende Magnetpolstücke 74 oder 75, die vom zugehörigen Außenumfang nach innen umgebogen sind und äquidistant am zugehörigen Umfang angeordnet sind. Die Polstücke 74 eines der Statorkerne, 16, sind so ausgebildet, dass sie in die jeweiligen Abstände zwischen benachbarten Paaren von Polstücken 75, 75 des anderen Statorkerns 17 passen, der dem Kern 16 gegenübersteht. Die Statorkerne 16, 17 können aus einem Walzstahlmaterial für übliche Konstruktionen hergestellt werden.
Gemäß den 5 und 7 verfügt die Scheibe 78 jedes der Statorkerne 16, 17 über einen Schlitz 15, der sich von einem mittleren Loch 13, durch das sich die Nabenachse 11 erstrecken kann, zum zugehörigen Außenumfangsrand erstreckt. Der mit einem Ende der Wicklung 22 verbundene Leitungsdraht 22b führt durch den Schlitz 15 des Statorkerns 16 (siehe die 7).
Der Kern 18 und der Spulenhalter 20 mit der Wicklung 22 um ihn herum sind zwischen den Statorkernen 16, 17 festgehalten, und der Stator ist mit auf die Achse 11 geschraubten Muttern 30, 31 an der Nabenachse 11 platziert und befestigt. Integral mit der Mutter 30 existiert eine Hülse 32, die in Kontakt mit einem der Lager 54 verschiebbar ist (rechts in der 2). Eine andere Hülse 33, die in Kontakt mit dem anderen Lager 54 verschiebbar ist, liegt ebenfalls integral mit der anderen Mutter 31 vor. Zwischen der Mutter 31 und dem Statorkern 17 ist eine Unterlegscheibe 36 vorhanden, und die Erdungsleiterplatte 38 ist zwischen die Mutter 30 und den Statorkern 16 eingesetzt.
Zwischen der Scheibe 78 des Statorkerns 16 und der Erdungsleiterplatte 38 sowie zwischen der Scheibe 78 des Statorkerns 17 und der Unterlegscheibe 36 ist eine Isolierfolie (nicht dargestellt) vorhanden. Währen der Schlitz 15 in der Scheibe 78 jedes der Statorkerne 16, 17 ausgebildet ist, soll das Auftreten eines Wirbelstroms in der Scheibe 78 unterdrückt werden, und die Isolierfolie verhindert, dass die Leiterplatte 38 oder die Unterlegscheibe 36 einen Kurzschluss über den Schlitz 15 bildet und die Verringerung des Wirbelstroms ausschließt.
Die Erdungsleiterplatte 38 wird aus einem leitenden Metallblech hergestellt, und sie verfügt über einen Masseanschluss 37, der in der Richtung der Nabenachse umgebogen ist und an den das andere Ende 22a der Wicklung 22 angeschlossen ist, um geerdet zu werden, wie es in den 7 und 8 dargestellt ist.
Die Mutter 30 befindet sich in lagerndem Kontakt mit der Leiterplatte 38, um einen Erdungspfad zum Fahrradkörper ausgehend von der Mutter 30 über die Nabenachse 11 und die vordere Metallgabel 44 zu bilden.
Mit dem Masseanschluss 37 ist ein Ende 63 einer Spannungsbegrenzungsschaltung 62 verbunden, die über eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 61 und einer als Spannungsbegrenzungselement dienenden Wechselspannungs-Zenerdiode 66 verfügt. Die Zenerdiode 66 ist durch einen Verbinder 64 mit dem Widerstand 61 verbunden. Das Ausgangsende der Wicklung 22 ist durch den Leitungsdraht 22b mit dem anderen Ende der Spannungsbegrenzungsschaltung 62 verbunden, d.h. mit demjenigen Ende des Widerstands 61, das vom Verbinder 64 abgewandt ist.
Das andere Ende der Schaltung 62 ist ferner über eine Verbinder 65 und den Leitungsdraht 22d mit dem Ausgangsanschluss 22c verbunden. Die Mutter 30, die in lagerndem Kontakt mit der Erdungsleiterplatte 38 steht, verfügt über eine Vertiefung 39, die einen Kanal zum Hindurchführen des Leitungsdrahts 22d zum Ausgangsanschluss 22c bildet.
Nach oben ausgehend von der Leiterplatte 38 erstreckt sich ein Halter 67 zum Halten der Zenerdiode 66. Der Halter 67 ist nach innen umgebogen, wie es aus der 8 erkennbar ist, um darin die Diode 66 zu halten. Die Zenerdiode 66 ist mit einem Kunstharzverguss abgedeckt und gegen die Leiterplatte 38 isoliert.
Der Widerstand 61 und die zwei Verbinder 64, 65 sind in ein isolierendes Rohr 68 eingesetzt. Außerhalb des isolierenden Rohrs 68 existieren zwei Halter 69, 69, die von der Erdungsleiterplatte 38 hochstehen, um das Rohr 68 darin zu halten, wie die Zenerdiode 66. Die 8 zeigt die zwei Halter 69, 69 vor dem Umbiegen. Diese Halter 69 werden tatsächlich wie der Halter 67 umgebogen, um darin das isolierende Rohr 68 zu halten. Die 8 zeigt das Rohr 68, wobei das Innere durch das Rohr hindurch erkennbar ist.
Die Scheibe 78 des Statorkerns 16 in Kontakt mit der Erdungsleiterplatte 38 verfügt über vier säulenartige Vorsprünge 80 in Kontakt mit dem sechseckigen Außenumfang der Mutter 30. Die Erdungsleiterplatte 38 verfügt über einen Schlitz 81, ein Kreis loch 82 und einen Ausschnitt 83, um diese Vorsprünge 80 durchzulassen.
Der Stator wird durch das nachfolgend beschriebene Verfahren an die Nabenachse 11 gebaut. Als Erstes wird die Mutter 30 in ihre Position auf der Nabenachse 11 gebracht. Der Ausgangsanschluss 22c zeigt nach oben, um zu gewährleisten, dass Energie leicht zum über dem Anschluss 22c positionierten Frontlicht geliefert werden kann. Demgemäß ist die Vertiefung 39 der Mutter 30, die als Kanal zum Führen des Leitungsdrahts 22d zum Ausgangsanschluss 22c dient, in natürlicher Weise in einer vorgegebenen Richtung ausgerichtet, so dass die Mutter 30 in solcher Weise an der Nabenachse 11 montiert wird, dass sie sich in einer speziellen Position befindet.
Das Paar von Statorkernen 16, 17, an denen der Kern 18 und die Wicklung 22 befestigt sind, werden anschließend von der Seite entgegengesetzt zur Mutter 30 auf der Nabenachse 11 platziert, wie es durch einen Pfeil F in der 6 dargestellt ist (mit der die Spannungsbegrenzungsschaltung 62 tragenden Erdungsleiterplatte 68 und dem Lager am Statorkern 16), um die vier säulenartigen Vorsprünge 80 in Kontakt mit dem Außenumfang der sechseckigen Mutter 30 am Statorkern 16 zu positionieren, wie es in der 7 dargestellt ist.
Anschließend wird die Mutter 31 angezogen, wobei die Unterlegscheibe 36 zwischen ihr und dem Kern 16 vorhanden ist, um die Statorkerne 16, 17 an ihrer Position zu fixieren. Durch Festziehen der Mutter 31 auf diese Weise hält der Kontakt der Vorsprünge 80 mit dem Außenumfang der sechseckigen Mutter 30 die Statorkerne 16, 17 gegen Drehung fest.
Gemäß den 2 und 4 sind Permanentmagnete 14, die einen Rotor bilden, an einem Joch 85 innerhalb des Nabenkörpers 12 angeordnet. Die Permanentmagnete 19 verfügen über N- und S-Pole, die abwechselnd so angeordnet sind, dass sie den Magnetstücken 74 und 75 der Statorkerne 16, 17 gegenüberstehen.
Wenn das Rad (Vorderrad) 42 durch Fahren des Fahrrads 40 gedreht wird, dreht sich der Rotor relativ zum Stator des Nabendynamos 10. Im Ergebnis bewegen sich die Permanentmagnete 14 um die Polstücke 74, 75 der Statorkerne 16, 17.
Wenn die Polstücke 74 des Statorkerns 16 den N-Polen der Permanentmagnete 14 gegenüberstehen, stehen die Polstücke 75 des anderen Statorkerns 17 den S-Polen der Magnete 14 gegenüber, wodurch ein Magnetfluss entlang dem folgenden Pfad erzeugt wird: Polstücke 74 des Statorkerns 16 → Scheibe 78 → Kern 18 → Scheibe 78 des anderen, gegenüberstehenden Statorkerns 17 → Polstück 75. Wenn die Polstücke 74 des Statorkerns 16 den S-Polen gegenüberstehen, wobei die Polstücke 75 des anderen Statorkern 17 den N-Polen gegenüberstehen, wenn eine Weiterdrehung des Vorderrads 42 vorliegt, wird ein Magnetfluss erzeugt, der sich umgekehrt zum Obigen erstreckt, d.h. entlang dem folgenden Pfad: Polstücke 75 des Statorkerns 17 → Scheibe 78 → Kern 18 → Scheibe 78 des gegenüberstehenden Statorkerns 16 → Polstücke 74.
Die Drehung des Vorderrads 42 wechselt die Pole der Permanentmagnete 14, die den Polstücken 74, 75 der Statorkerne 16, 17 gegenüberstehen, wodurch die obigen Magnetflüsse abwechselnd erzeugt werden, so dass ein Wechselfluss entsteht. Der Wechselfluss durch die Statorkerne 16, 17 und den Kern 18 erzeugt in der Wicklung 22 einen Strom zur Erzeugung von Energie.
Die erzeugte elektrische Energie wird an das Frontlicht 46 und das Rücklicht 90 geliefert. Die 9 zeigt die elektrische Schaltung zu diesem Zweck. Der Nabendynamo 10 dient zur Verwendung bei 6 V und 3 W. Das Frontlicht 96 verfügt über eine 6-Volt-Lampe mit 2,4 Watt. Das Rücklicht 60 verfügt über eine 6-Volt-Lampe mit 0,6 Watt. Parallel zum Nabendynamo 10 ist eine Spannungsbegrenzungsschaltung 62 mit einer Wechselspannungs-Zenerdiode 66 und einem in Reihe dazu geschalteten Widerstand 61 geschaltet. Die 10 zeigt eine Ersatzschaltung zur 9.
Während eine Erhöhung der Geschwindigkeit des Fahrrads eine höhere Spannung erzeugt, ist die Anzahl der Windungen der Wicklung 22 des Nabendynamos 10 so eingestellt, dass die zu erzeugende Spannung selbst dann begrenzt wird, wenn die Geschwindigkeit ansteigt, wie es durch eine Kurve A in der 11 repräsentiert ist, wobei die Lampen des Frontlichts 46 und des Rücklichts 90 gegen Durchbrennen geschützt sind.
Jedoch brennt die Lampe des Frontlichts 46 aufgrund des Ablaufs ihrer Lebensdauer durch, wenn sie für eine lange Zeitperiode verwendet wird. Die 12 zeigt den Fall, dass die Lampe des Frontlichts 46 durchgebrannt ist, während nur noch das Rücklicht 90 als Last dient. Die 13 zeigt eine Ersatzschaltung für diesen Fall. In diesem Fall fungiert die Spannungsbegrenzungsschaltung 62 so, dass sie die zu erzeugende Spannung trotz eines Anstiegs der Geschwindigkeit begrenzt, wie es durch eine Kurve B in der 11 repräsentiert ist, um die Lampe des Rücklichts 90 gegen Durchbrennen zu schützen.
Die 14 zeigt die Charakteristik beim Fehlen der Spannungsbegrenzungsschaltung 62. Eine Kurve A repräsentiert den Fall, dass sowohl das Frontlicht 46 als auch das Rücklicht 90 normal arbeiten. Es ist erkennbar, dass die zu erzeugende Spannung trotz eines Anstiegs der Geschwindigkeit dadurch begrenzt ist, dass die Anzahl der Windungen der Wicklung 22 des Nabendynamos 10 eingestellt ist. Jedoch wird die Last alleine auf das Rücklicht 90 eingeschränkt, wenn die Lampe des Frontlichts 46 durchbrennt. Es ist erkennbar, dass die Ausgangsspannung mit zunehmender Geschwindigkeit stetig ansteigt, wie es durch eine Kurve B repräsentiert ist, wodurch die Durchbrennspannung des Rück lichts 90 überschritten wird, was zu einem Durchbrennen des Rücklichts 90 führt.
Gemäß der Erfindung wirkt insbesondere die Wechselspannungs-Zenerdiode 66 der Spannungsbegrenzungsschaltung 62 so, dass sie die Ausgangsspannung zum Schützen des Rücklichts 90 begrenzt, wobei sie Wärme erzeugt. Wenn die durch die Zenerdiode 66 erzeugte Wärme eine übermäßig hohe Temperatur zur Folge hat, werden die Spannungsbegrenzungseigenschaften beeinträchtigt, so dass ein Kühlen erforderlich ist.
Gemäß der Erfindung ist daher die Zenerdiode 66 durch die Erdungsleiterplatte 68, die elektrisch leitend ist, am Statorkern 16 befestigt, mit dem Ergebnis, dass die durch die Zenerdiode 66 erzeugte Wärme über die Erdungsleiterplatte 68 an den Statorkern 16 übertragen wird. Demgemäß wird die Diode gekühlt, um den Temperaturanstieg zum Schutz zu verringern.
Da die Spannungsbegrenzungsschaltung 62 nicht nur aus der Zenerdiode 66 sondern auch dem Widerstand 62 in Kombination besteht, verbraucht auch der Widerstand 62 Energie, um die durch die Diode 66 aufzubrauchende Energie zu senken und deren Wärmeerzeugung zu verringern, wenn auch nur leicht.
Die Spannungsbegrenzungsschaltung 62 mit der Zenerdiode 66 und dem Widerstand 62 ist durch die Erdungsleiterplatte 38 am Statorkern 16 befestigt, der nahe an der Wicklung 22 liegt. Dies führt zu einer einfachen Verdrahtungsprozedur. Ferner kann das Spannungsbegrenzungselement in einen Dynamokörper mit einem Stator und einem Rotor eingebaut werden, um vorab eine Einheit zu bilden, wenn der Dynamo zusammenzubauen ist. Daher kann der Dynamo mit verbesserter Einfachheit zusammengebaut werden.
Die Erdungsleiterplatte 38, die ein vorhandenes Teil ist, wird dazu verwendet, die Spannungsbegrenzungsschaltung 62 am Stator kern 16 zu befestigen. Daher kann das vorhandene Teil in vorteilhafter Weise genutzt werden. Da die Erdungsleiterplatte 38 über Halter 67, 69, 69 zum Halten der Spannungsbegrenzungsschaltung 62 mit der Diode 66 verfügt, kann die Schaltung 62 leicht am Ort montiert werden, ohne dass eine erhöhte Anzahl von Teilen zu verwenden wäre.
Obwohl der Dynamo gemäß der Erfindung oben unter Bezugnahme auf einen Nabendynamo beschrieben wurde, ist die Erfindung auch bei Dynamos vom Typ anwendbar, bei dem eine Rolle durch Kontakt mit dem Reifen oder der Felge eines Fahrzeugs drehbar ist, um Permanentmagnete zu drehen.

Claims

Fahrraddynamo mit einem Rotor mit Permanentmagneten, der mit der Drehung eines Rads eines Fahrzeugs drehbar ist, und einem Stator mit einem Statorkern, der mit Polstücken versehen ist, die Magnetpolen der Permanentmagnete gegenüberstehen, und einer Wicklung, die an einer Position angeordnet ist, an der sich Magnetkraftlinien der Permanentmagnete durch die Polstücke erstrecken; wobei der Statorkern mit einem Spannungsbegrenzungselement zum Begrenzen der Ausgangsspannung des Dynamos versehen ist, um durch das Spannungsbegrenzungselement erzeugte Wärme zum Statorkern abzuführen und einen Temperaturanstieg des Spannungsbegrenzungselements zu verringern.
Fahrraddynamo nach Anspruch 1, der über Permanentmagnete verfügt, die innerhalb eines Nabenkörpers des Fahrrads angeordnet sind, wobei der Statorkern und die Wicklung auf einer Nabenachse des Fahrrads angeordnet sind.
Fahrraddynamo nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Spannungsbegrenzungselement durch eine Erdungsleiterplatte zum Verbinden eines Endes der Wicklung mit dem Körper des Fahrrads zu Erdungszwecken am Statorkern befestigt ist.
Fahrraddynamo nach Anspruch 3, bei dem die Erdungsleiterplatte über einen Halter verfügt, der einstückig mit ihr ausgebildet, um darin das Spannungsbegrenzungselement zu halten.
Fahrraddynamo nach Anspruch 3 oder 4, bei dem ein Widerstand in Reihe zum Spannungsbegrenzungselement geschaltet ist, um eine Spannungsbegrenzungsschaltung zu bilden, die an der Erdungsleiterplatte montiert ist.
Fahrraddynamo nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem eine Zenerdiode als Spannungsbegrenzungselement verwendet ist.
Fahrradbeleuchtung mit einem Fahrraddynamo nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zum Liefern elektrischer Energie an ein Frontlicht und ein Rücklicht des Fahrrads.