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Feld der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Generator
und insbesondere auf einen kompakten einfach herzustellenden elektrischen
Generator mit vereinfachter Bauform, welcher im Wesentlichen ein
flacher mehrpoliger Magnet in Platten- bzw. Scheibenform oder anderer
geometrischer Form ist, der mit einem Eisenkern zusammengeformt
ist, der zusammen mit einem Klauenpolsatz arbeitet, welcher eine
Magnetspule umhüllend
angeordnet ist, so dass seine Ausgangsspannung zufrieden stellend
ist, sogar wenn er bei einer niedrigen Drehgeschwindigkeit betrieben
wird und deshalb ausreicht, bei Anwendungen und der Herstellung
in Bezug auf elektrische Generatoren verwendet zu werden.
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Hintergrund der Erfindung
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Da
die Forderung weniger Batterien zu verwenden, populärer wird,
kommt der Bedarf nach miniaturisierten elektrischen Hochleistungs-Generatoren
auf. Ein derartiges Gerät
ist der Nabendynamo für
Fahrräder,
welcher als ein kunstvoll gestalteter Elektrogenerator betrachtet
wird, der einen angemessen geringen Widerstand erzeugt. Gemäß der Anforderungen
bezogen auf die Fahrradbeleuchtung wird der Dynamo, welcher in dem
begrenzten Raum einer Fahrradnabe enthalten ist, benötigt, um
eine 12-Ohm-Glühlampe
anzutreiben, um diese etwas zu beleuchten, wenn das Fahrrad bei
einer geringen Geschwindigkeit, d. h. etwa 5 km/h gefahren wird,
und den Anstieg der ausgegebenen Spannung zu unterdrücken, wenn
bei einer höheren
Geschwindigkeit gefahren wird. Somit ist eine mehrpolige Struktur
populärer,
wenn ein Nabendynamo geplant wird.
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Der
bekannte Nabendynamo ist von der koaxial mehrpoligen Nabenausgestaltung
der Sturmey-Archer Fahrradnabe entstanden. Eine solche Ausgestaltung
kann sowohl in der
US 5,769,750 mit dem
Titel „Planetenwechselgetriebesystem" und der Druckschrift
US 5,813,937 mit dem Titel „Planetenzahnradwechselgetriebe" gesehen werden,
jeweils die Priorität
der Druckschrift
GB 9409844 und
9304189 beanspruchend. Eine
derartige koaxial mehrpolige Nabe wird dadurch gekennzeichnet; dass eine
Mehrzahl von Polen vorgesehen sind und in alternierender Weise angeordnet
sind, während
die mehreren Pole durch einen rohrähnlichen Magnet umhüllt werden,
und bei erheblich verschiedenen elektrischen Generatoren eingebaut
sind. Eine solche Anwendung kann in der Druckschrift
TW 94109740 mit dem Titel „Nabendynamo
und Fahrrad" gesehen
werden, welche auch die Priorität
der Druckschrift
JP 2004-190663 beansprucht,
in der ein Nabendynamo
10 offenbart wird, wie in
1 und
2 ersichtlich.
Der Nabendynamo
10 umfasst: einen Permanentmagneten
14,
der im Inneren eines Gehäuses
12 des
Dynamos
10 angeordnet ist; und eine Spindel oder Welle
11;
wobei die Welle ferner umfasst: eine Mehrzahl von Polen
74,
75,
die in einer Weise angeordnet sind, die es ermöglicht die Polarität jedes
Pols der des Permanentmagneten
14 zuzuwenden; zwei Statorstifte
16,
17,
welche am Umfang desselben angeordnet sind; und eine Spule
22,
welche zwischen den beiden Statorstiften
16,
17 angeordnet
ist. Durch die Verwendung der beiden Positionierungskomponenten
30,
31,
welche an der Welle
11 angeordnet sind, werden die Statorstifte
16,
17 jeweils
gehalten und fixiert, wobei die beiden Statorstifte
16,
17 an
der Welle
11 befestigt sind. Des Weiteren ist die Befestigung
der beiden Statorstifte
16,
17 an der Spindel
11 dadurch
gekennzeichnet: dass es ein Ausnehmungsloch
15 gibt, welches
an jedem Statorstift
16,
17 gebildet ist, während jedes
Ausnehmungsloch
15 es ermöglicht, mit einem Loch
13 kanalisiert zu
werden, welches durch die Welle
11 gebohrt ist; und dass
es einen Isolator gibt, der zwischen jedem Statorstift
16,
17 angeordnet
ist und dessen entsprechende Positionierungskomponente
30,
31 zum
Verhindern des Kreuzens der Elektrizität von einem elektrisch-leitenden
Element, welches neben jeder Positionierungskomponente
30,
31 angeordnet
ist, mit den Statorstiften
16,
17. Der vorbeschriebene
koaxiale mehrpolige elektrische Generator ist ferner dadurch gekennzeichnet:
dass durch das Bilden eines solchen Ausnehmungsloch
15 die
Erzeugung von Wirbelströmen
verhindert werden kann und somit die Effizienz des elektrischen
Generators verbessert wird. Jedoch obgleich die Generatoren mit
der koaxialen mehrpoligen Ausgestaltung populärer sind und erheblich angepasst
sind, ergeben sich die nachfolgend aufgeführten Mängel:
- (1)
Der Magnet ist in der Art eines Rohres geformt und umhüllt die
Statorstifte, welches bewirkt, dass der resultierende elektrische
Generator unhandlich und kostenintensiv wird.
- (2) Die mehreren Pole werden geführt und bewirken, dass sich
die korrespondierenden magnetischen Linien mehr als zweimal wechseln,
welches das Durchlaufen des magnetischen Flusses durch die Spule
bewirkt.
- (3) Da jeder Statorstift eine spezifische 3D-Form hat und jede
magnetische Linie mehr als zweimal wechselt, und sich des Weiteren
die magnetischen Felder zwischen den mehreren Polen leicht gegenseitig überlagern,
wird die gesamte Effizienz der Stromerzeugung gesenkt.
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In
Bezug auf
3 ist ein Nabendynamo gezeigt,
welcher in der Druckschrift
TW
92137088 offenbar ist. Der Nabendynamo gemäß
3 umfasst eine
Nabe
2, einen Spulensitz
3, eine Spulenanordnung
4,
einen Eisenkern
5, ein Gussstück
6, zwei magnetische
Blöcke
7 und
eine Lagerachse
8. Des Weiteren wird ein bekannter Nabendynamo
1 auch
in der Druckschrift
TW 92137088 offenbart,
wie in
4 gezeigt, welcher eine Nabe
11, einen
Spulensitz
12, eine Spulenanordnung
13, einen
Eisenkern
14, ein Gussstück
15, einen magnetischen
Ring
16 und eine Lagerachse
17 umfasst. Wie in
dem taiwanesischen Patent offenbart, hat der bekannten Nabendynamo
1 zwei
Mängel.
Einer von diesen liegt darin, dass die Größe des bekannten Nabendynamos
1 nicht
effektiv reduziert werden kann, da der Eisenkern
14, die
Spulenanordnung
12, der Spulensitz
13, das Gussstück
15 und
der magnetische Ring
16 in der Nabe
11 von innen
nach außen
und in einer Schicht auf Schicht Bauform aufgenommen wird. Ein weiterer
Mängel liegt
darin, dass die Anordnung und Montage des Eisenkerns
14 kompliziert
wird, welches zeitintensiv und unökonomisch ist, da der Eisenkern
14 im
Wesentlichen ein Siliziumstahllaminat ist, welcher durch Stapeln
einer Mehrzahl von Siliziumstahlblechen
141 eines nach
dem anderen gebildet wird. In Bezug auf die Mängel des bekannten Nabendynamos
1 nimmt der
Nabendynamo
2 die beiden magnetischen Blöcke
7 anstelle
der Verwendung eines bekannten rohrähnlichen Magnetes, während ermöglicht wird, dass
die beiden entlang der axialen Richtung X jeweils an den beiden
Seiten des Gussstückes
6 angeordnet
werden, so dass der Durchmesser der Nabe
2 und das Volumen
derselben reduziert werden kann. Es ist zu beachten, dass der reduzierte
Durchmesser das Zweifache der Dicke des Magnets sein sollte. Zudem,
verglichen mit dem Nabendynamo gemäß
3 mit dem
der
4, ist nicht nur der magnetische Ring
16 entfernt
worden und durch zwei magnetische Blöcke
7 ersetzt worden,
sondern auch das Äußere der
beiden Gussstücke
6,
17 ist
total unterschiedlich. Obgleich jede Komponente des Gussstückes
6 gemäß
3 mit
einer Mehrzahl von radial sich erstreckenden Klauen konstruiert
ist, ist jede der mehreren Klauen nicht gebogen. Da die beiden Komponenten
des Gussstückes
6 jeweils
an den beiden Seiten der Spulenanordnung
4 entlang der
axialen Richtung vorgesehen sind, werden zumindest die Klauen einer
Komponente nicht verknüpft
mit denen der anderen Komponente, welche nichts mit dem bekannten
Gussstück
15 gemeinsam
hat. Bei dieser bekannten Art ist die Gestaltung des vorgenannten Gussstückes
6 erheblich
fehlerhaft und nicht realistisch. Es ist zu beachten, dass so wie
der Weg der Klauen angeordnet ist, nur die Hälfte des Oberflächenbereichs
jedes magnetischen Blockes
7 verwendet werden kann; des
Weiteren werden Stromkreise zwischen den unbenutzten magnetischen
Blöcken
7 und
dem Gussstück
6 auftreten,
und somit die Effizienz der Stromerzeugung stark reduzieren. In
Bezug auf die Anordnung und die Montage des bekannten Eisenkerns
14 wird
dies in dem taiwanesischen Patent durch vorherige Verwendung eines
Stiftes
52 gelöst,
um die mehreren Stahlbleche
51 zu halten und in einem Eisenkern
5 zu
positionieren, so dass die Montage des Eisenkerns
5 erleichtert
werden kann. Jedoch für
einen Fachmann ist die vorgenannte Lösung auch nicht realistisch.
Wie in
4 zu sehen, ist die Richtung des Stapels der mehreren
Siliziumstahlbleche
151, um den bekannten Eisenkern
14 zu
bilden, senkrecht zu den magnetischen Linien, d. h. zur X-Richtung,
durch welche der Eisenkern
14 einen guten magnetischen
Leitwert haben kann und solche Stapeln bei Vorrichtungen, wie z.
B. Transformatoren und Motoren etc. bekannt ist. Jedoch ist die
Richtung des Stapels der mehreren Siliziumstahlbleche
51,
um den Eisenkern
5 zu bilden, parallel zu der X-Richtung,
durch welches der Hystereseverlust und der Wirbelstromverlust ansteigt.
Deshalb ist es keine gute Idee einen erheblichen Effizienzabfall
zu bewirken, um nur das Volumen zu reduzieren und die Anordnung
zu vereinfachen, wie bei dem Nabendynamo, der in der Druckschrift
TW 92137088 offenbart ist.
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Bezug
nehmend auf
5 wird ein flacher rotierender
elektrischer Generator gezeigt, der in der Druckschrift
US 20040135452 offenbart
ist. Da eine ringförmige
Spulenanordnung
1 zwischen zwei passenden scheibenförmigen Magnetpolanordnungen
2 gelegt
wird und da die Abmessung der Windung der ringförmigen Spulenanordnung
1 beschränkt und
limitiert wird, wenn mehrpolige Ausgestaltungen eingesetzt werden,
während
es jedem Pol ermöglicht wird,
einen Abschnitt einer der scheibenförmigen Magnetpolanordnungen
2 zu
sein, welche durch zwei Radien begrenzt werden, wird in
5 das
jeweils in den beiden jeweils passenden Abschnitten der scheibenförmigen Magnetpolstrukturen
2 eingeschlossene
Volumen auch beschränkt
und muss betrachtet werden. Somit kann der gesamte Durchmesser des flachen
rotierenden elektrischen Generators effektiv nicht reduziert werden.
Zudem wird die benötigte
Gesamtgröße erhöht, wenn
es beabsichtigt wird, hohe Effizienz zu haben. Somit kann der vorgenannte flache
rotierende elektrische Generator nicht miniaturisiert werden, solange
die Leistungsdichte erhöht wird.
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Aus
der oben genannten Beschreibung ist es bekannt, dass ebenso der
Nabendynamo einfach mit der Radbremse zusammengefasst wird, welches
geeignet ist, bei der Massenproduktion von Fahrrädern eingesetzt zu werden,
wobei die Verbesserung der Effizienz des Nabendynamos, indem die
Kosten desselben reduziert werden, ein großer Aufschwung für die Fahrradindustrie
sein kann, sowie für
andere Anwendungen, welche einen portablen Stromgenerator benötigen. Da
ein Nabendynamo üblicherweise
in dem magnetischen Widerstandssystems eines gegenwärtig verfügbaren Fitnessrades
ist, ist es des Weiteren bevorzugt einen hocheffizienten Nabendynamo
in dem Fitnessfahrrad zu haben, da nicht nur die Stromerzeugungseffizienz
verbessert wird, sondern auch die Kosten reduziert werden können. Zudem
ist ein Miniaturstromgenerator als Verbesserung bei dem Nabendynamo
ein großes
Erfordernis, da er in Taschen, Schuhsohlen, Brillen, Uhren etc.
aufgenommen werden kann, um als Ersatz oder Notenergie für solche
portablen elektronischen Geräte,
wie z. B. einem Radio, einem Mobiltelefon usw. verwendet zu werden.
Deshalb ist es erforderlich, einen billigen, klein dimensionierten
elektrischen Generator zu haben, der zum Erzeugen ausreichender
Energie geeignet ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Im
Hinblick auf die Nachteile des Standes der Technik ist es das primäre Ziel
der vorliegenden Erfindung einen kompakten, leicht zu fertigenden elektrischen
Generator mit vereinfachter Ausgestaltung vorzusehen, welcher im
Wesent lichen einen mehrpoligen flachen Magnet in Scheibenform oder anderer
geometrischer Form ist, welcher mit einem Eisenkern zusammengefasst
ist, welcher mit einem Klauenpolsatz zusammenarbeitet, welcher eine
Magnetspule umhüllend
angeordnet, so dass ihre ausgegebene Spannung ausreichend ist, sogar
beim Betrieb einer niedrigen Drehzahl.
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Um
das oben genannte Ziel zu erreichen, schlägt die vorliegende Erfindung
einen elektrischen Generator vor, umfassend:
wenigstens einen
Magneten, wobei jeder Magnet mehr als zwei Pole hat;
wenigstens
einen Klauenpolsatz, wobei jeder aus einem inneren Klauenpol und
einem äußeren Klauenpol
zusammengesetzt ist;
einen Eisenkern, der mit jedem inneren
Klauenpol zum Ermöglichen
von Schleifen der inneren Klauenpole und der äußeren Klauenpole leitend verbunden ist;
und
eine Magnetspule, welche sich an der Außenseite des Eisenkerns entlang
windet;
wobei der innere Klauenpol und der äußere Klauenpol in einander
gefügt
sind, welche zum Leiten des magnetischen Flusses angeordnet und
verwendet werden.
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Vorzugsweise
ist jeder Magnet eine flache Scheibe mit einer Mehrzahl von Polen,
wobei jeder Pol an einem Radialbereich angeordnet ist, in dem das
Zentrum der Scheibe umgeben wird.
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Vorzugsweise
ist der äußere Durchmesser des
Eisenkerns kleiner als der des Magnets und jeder innere Klauenpol
erstreckt sich nach außen
und radial von dem Eisenkern.
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Vorzugsweise
ist jeder Magnet unabhängig angeordnet
und ein Anschlussteil ist im Wesentlichen eine Ringstruktur mit
einer Innenseite, welche mit dem Eisenkern verbunden ist, und mit
einer Außenseite,
welche mit dem äußeren Klauenpol
verbunden ist, während
die Innenseite und die Außenseite
miteinander verbunden sind, wobei dadurch ein magnetischer Kreis
durch den Magnet, den Eisenkern, den inneren Klauenpol und den äußeren Klauenpol
gebildet wird.
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Vorzugsweise
ist ein Raum zwischen der Innenseite und der Außenseite des Anschlussringes gebildet
und wird zum Aufnehmen der Magnetspule verwendet.
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Vorzugsweise
ist jeder Magnet ein mehrpoliger Magnet mit vormagnetisiertem Pol.
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Vorzugsweise
umfasst jeder Magnet zwei magnetische Stücke bzw. Magnetstücke, welche voneinander
durch einen Abstand beabstandet sind, während jedes mit einem Klauenpolsatz
korrespondiert.
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Vorzugsweise
ist einer der beiden magnetischen Stücke mit einem axialen Ende
eines hohlen, rohrähnlichen
ersten Verbindungsstückes
verbunden, während
das andere magnetische Stück
mit dem anderen axialen Ende verbunden ist, so dass die magnetischen
Stücke
zum synchronen Drehen durch das erste Verbindungsteil angetrieben
werden können.
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Vorzugsweise
ist ein axiales Ende eines zweiten Verbindungsteils mit dem äußeren Klauenpol eines
Klauenpolsatzes des wenigstens einen Klauenpolsatzes verbunden,
während
das andere axiale Ende des zweiten Verbindungsteils mit dem äußeren Klauenpol
eines anderen Klauenpolsatzes des wenigstens einen Klauenpolsatzes
verbunden ist, so dass die beiden äußeren Klauenpole zum synchronen
Drehen durch das zweite Verbindungsteil angetrieben werden können. Des
Weiteren ist der äußere Durchmesser
des zweiten Verbindungsteils kleiner als der Innendurchmesser des
ersten Verbindungsteils.
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Vorzugsweise
ist ein Raum zwischen dem zweiten Verbindungsteil und dem Eisenkern
gebildet und wird zum Aufnehmen der Magnetspule verwendet.
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Vorzugsweise
ist jeder Klauenpolsatz aus einem Material gefertigt, welches aus
der Gruppe, umfassend Eisen, Siliziumeisen, Siliziumstahl und Kombinationen
davon, ausgewählt
wird.
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Vorzugsweise
ist der Eisenkern aus einem Material, welches aus der Gruppe, umfassend
Eisen, Siliziumeisen, Siliziumstahl und Kombinationen davon, ausgewählt wird.
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Vorzugsweise
sind der innere Klauenpol und der äußere Klauenpol zusammen geformt/stapelnd geformt
mit einem inneren/äußeren Rohr
durch ein metallisches Verfahren, welches aus der Gruppe ausgewählt wird,
umfassend ein Pressverfahren, ein Gussverfahren.
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Vorzugsweise
ist einer der äußeren Klauenpole
und der inneren Klauenpole eine Stapelung von mehreren Siliziumstahlblechen.
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Vorzugsweise
sind der Querschnitt, die Länge
und die Dicke von unterschiedlichen inneren/äußeren Klauenpolen verschieden;
und der Querschnitt, die Länge
und die Dicke des inneren Klauenpols und des äußeren Klauenpols desselben
Klauenpolsatzes können
verschieden sein.
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Vorzugsweise
ist der äußere Klauenpol
ein kegelförmiges
Teil, welches sich von dem Rand des äußeren Rohres zu dem axialen
Zentrum desselben verjüngt;
und der innere Klauenpol ist ein fächerförmiges Teil, welches sich radial
von dem Rand des inneren Rohres erweitert.
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Vorzugsweise
ist der Magnet ein mehrpoliger Magnet, welcher aus einem permeablen
Material aus der Gruppe gewählt
wird, umfassend Neodym-Eisen-Bor (NdFeB), Samarium-Kobalt (SmCo),
Eisenoxyd, AlNiCro und dergleichen.
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Vorzugsweise
entspricht die Anzahl der Klauen des inneren Klauenpols der Hälfte der
Polanzahl des Magnets, während
der äußere Klauenpol das
Gleiche ist.
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Vorzugsweise
kann der Magnet ein einseitiger Magnet oder ein zweiseitiger Magnet
sein.
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Vorzugsweise
stimmt die geometrische Form jedes Pols des Magnets mit der des
inneren/äußeren Klauenpols überein.
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Vorzugsweise
wird jeder Pol des Magnets zum Magnetisieren der Pole in Bezug auf
den Radius und den Winkel jedes Pols verdreht, wenn der innere/äußere Klauenpol
radial durch einen Steigungswinkel bzw. Schrägungswinkel (helix angle) gedreht wird.
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Vorzugsweise
umfasst der elektrische Generator ferner wenigstens einen hinteren
Paneelsatz bzw. Scheibensatz. Jeder hintere Scheibensatz umfasst
ferner:
ein hinteres Eisen, welches an einer zu dem benachbarten
Klauenpolsatz abgewandten Seite des Magnets zum Ermöglichen
des Schließens
der Magnetlinien angeordnet ist;
eine Befestigungskappe, welche
axial an dem Zentrum des hinteren Eisens und des Magnets angeordnet
ist, während
ein Ende der Befestigungskappe an dem Eisenkern anliegt;
ein
Lager, welches die Befestigungskappe umhüllt; und
eine Lagerkappe,
welche das Lager umgibt;
wobei die Lagerkappe an dem hinteren
Eisen durch Schrauben verschraubt ist, und somit der Magnet, das
hintere Eisen, das Lager, die Lagerkappe und die Befestigungskappe
zusammengesetzt sind.
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Vorzugsweise
erstreckt sich die Befestigungskappe axial mit einer spezifischen
Länge zum Ermöglichen
des Anliegens derselben an dem Eisenkern, während das Beabstanden des Magnetes
mit einem spezifischen Abstand von dem innern/äußeren Klauenpol erhalten bleibt.
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Vorzugsweise
ist das hintere Eisen aus einem durchlässigen bzw. permeablen Material
hergestellt, welches aus der Gruppe gewählt wird, umfassend Eisen,
Eisen-Kobalt-Verbindung, Nickel-Eisen-Verbindung, Silizium-Eisen
und der Kombination davon.
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Vorzugsweise
ist der wenigstens eine Klauenpolsatz in Reihe verbunden, während wenigstens ein
hinteres Paneel axial an den beiden äußeren Seiten des Magnets angeordnet
ist.
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Vorzugsweise
sind das hintere Eisen und die Lagerkappe zusammengefasst.
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Vorzugsweise
ist eine Seite des Klauenpolsatzes, welche dem Magnet zugewandt
ist, mit schmalen Metallbalken zum Anziehen magnetischer Linien
des Klauenpolsatzes eingebettet, um dadurch zu fließen, und
somit eine vergleichsweise stärkere Magnetflussdichte
bei der Magnetspule zu bewirken.
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Vorzugsweise
sind eine Vielzahl von Verbindungsteilen, welche miteinander in
Reihe oder parallel verbunden sind, zwischen dem äußeren Klauenpol
und dem Eisenkern zum Bereitstellen von Elektrizität zum Ausgeben
angeordnet, welche durch den elektrischen Generator erzeugt wird.
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Vorzugsweise
ist jedes Verbindungsteil aus einem Material, welches aus der Gruppe
ausgewählt wird,
umfassend Eisen, Siliziumeisen, Siliziumstahl und der Kombination
davon.
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Andere
Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ersichtlich
aus der folgenden detaillierten Beschreibung, unter Hinzunahme der dazugehörigen Zeichnungen,
welche durch Beispiele der Prinzipien der vorliegenden Erfindung
erläutert werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine geschnittene Ansicht eines bekannten Nabendynamos.
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2 ist
eine linke Seitenansicht eines Stators des bekannten Nabendynamos,
der in 1 gezeigt ist.
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3 zeigt
einen Nabendynamo, der in der Druckschrift
TW 92137088 offenbart ist.
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4 zeigt
einen bekannten Nabendynamo, der in der Druckschrift
TW 92137088 offenbart ist.
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5 zeigt
einen flachen elektrischen Drehgenerator, der in der Druckschrift
US 20040135452 offenbar
ist.
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6 ist
eine Explosionsdarstellung, welche einen elektrischen Generator
gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung abbildet.
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7 ist
eine geschnittene Ansicht gemäß 6.
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8 ist
eine Vorderansicht eines elektrischen Generators der Erfindung,
welche die Verknüpfung
der äußeren Klauenpole
und der inneren Klauenpole abbildet.
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9 ist
ein schematisches Diagramm, welches die Windung einer Magnetspule
gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung veranschaulicht.
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10 ist
eine geschnittene Ansicht, welche einen elektrischen Generator gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung abbildet.
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11a ist ein simuliertes Diagramm, welches die
Verteilung der magnetischen Flussdichte eines einseitigen Magnets
eines elektrischen Generators der Erfindung zeigt, während der
elektrische Generator bei 30 Umdrehungen pro Minute betrieben wird.
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11b ist ein simuliertes Diagramm, welches die
Verteilung der magnetischen Flussdichte an einem einsei tigen Magnet
eines elektrischen Generators der Erfindung zeigt, während der
elektrische Generator bei 120 Umdrehungen pro Minute betrieben wird,
wobei die Größe und die
Klauenpolanzahl des elektrischen Generators durch ein Beispiel begrenzt
wird.
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12a zeigt eine Wellenform einer induzierten Spannung,
während
ein einseitiger Magnet eines elektrischen Generators der Erfindung
bei 30 Umdrehungen pro Minute betrieben wird.
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12b zeigt eine Wellenform einer induzierten Spannung,
während
ein einseitiger Magnet eines elektrischen Generators der Erfindung
bei 120 Umdrehungen pro Minute betrieben wird.
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13a ist ein simuliertes Diagramm, welches die
Verteilung der magnetischen Flussdichte an einem doppelseitigen
Magnet eines elektrischen Generators der Erfindung zeigt, während der
elektrische Generator bei 60 Umdrehungen pro Minute betrieben wird.
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13b ist ein simuliertes Diagramm, welches die
Verteilung der magnetischen Flussdichte an einem doppelseitigen
Magnet eines elektrischen Generators der Erfindung zeigt, während der
elektrische Generator bei 90 Umdrehungen pro Minute betrieben wird.
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14a zeigt eine Wellenform einer induzierten Spannung,
während
ein doppelseitiger Magnet eines elektrischen Generators der Erfindung
bei 60 Umdrehungen pro Minute betrieben wird.
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14b zeigt eine Wellenform einer induzierten Spannung,
während
ein doppelseitiger Magnet eines elektrischen Generators der Erfindung
bei 90 Umdrehungen pro Minute betrieben wird.
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15a ist eine Tabelle, welche den Leistungsvergleich
verschiedener elektrischer Generatoren der Erfindung zeigt.
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15b zeigt die Leistung eines elektrischen Generators
eines einseitigen Magnets und eines anderen elektrischen Generator
mit doppelseitigem Magnet durch graphische Darstellung der Veränderungen
der induzierten Spannungen in Bezug auf die Drehzahl.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
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Zum
weiteren Verständnis
und zum Nachvollziehen ausgeführten
Funktionen und strukturellen Eigenschaften der Erfindung werden
verschiedene bevorzugte Ausführungsformen
zusammen mit der detaillierten Beschreibung präsentiert wie folgt.
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Bezug
nehmend auf die 6 bis 8 wird ein
elektrischer Generator gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung gezeigt. Der elektrische Generator 10 ist
eine einseitige Magnetanordnung, welche primär umfasst: einen Klauenpolsatz 20,
eine Welle 30, einen Eisenkern 40, ein Anschlusselement 50,
eine Magnetspule 60, einen Magnet 70 und ein hinteres
Paneel bzw. eine hintere Scheibenanordnung 80.
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Der
Klauenpolsatz 20 besteht aus einem äußeren Klauenpolteil 21 und
einem inneren Klauenpolteil 22. Wobei das äußere Klauenpolteil 21 zum Aufbauen
eines äußeren magnetischen
Kreises verwendet wird und ferner ein äußeres Rohr 211 und eine
Vielzahl von äußeren Klauenpolen 212 umfasst. Die äußeren Klauenpole
sind an einem axialen Ende des äußeren Rohres 211 angeordnet,
während
jedes sich von dem Rand des äußeren Rohres 211 zu
der Achse desselben erstreckt. Zudem wird das innere Klauenpolteil 22 verwendet
oder konstruiert für
einen inneren magnetischen Kreis und umfasst ferner ein inneres
Rohr 221 und eine Mehrzahl von inneren Klauenpolen 222.
Bei dieser ersten bevorzugten Ausführungsform ist der Eisenkern 40 zusammen
mit dem inneren Rohr 222 gebildet, so dass der Eisenkern 40 als
das innere Rohr 222 des inneren Klauenpolteils 22 behandelt
werden kann. Die Vielzahl der inneren Klauenpole 222 sind
korrespondierend zu der Mehrzahl von äußeren Klauenpolen 212 angeordnet
und sind an einem axialen Ende des inneren Rohres 221 angeordnet,
während
jedes sich nach außen
und radial von der Achse des inneren Rohres 221 zum Ineinanderfügen mit
der Vielzahl von äußeren Klauenpolen 212 erstrecken.
In Bezug auf die Form und die Anzahl des inneren/äußeren Klauenpols
wird auf 8 Bezug genommen. In 8 gibt es
zehn äußere Klauenpole 212 und
zehn innere Klauenpole 222, während jeder äußere Klauenpol 212 ein
Kegelformteil ist, welches sich von dem Rand des äußeren Rohres 211 zu
der zentralen Achse desselben verjüngt, und jeder innere Klauenpol 222 ein fächerförmiges Teil
ist, welches sich radial nach außen von dem Rand des inneren
Rohres 221 erstreckt, so dass die äußeren Klauenpole 212 und
die inneren Klauenpole 222 zum Ineinanderfügen angeordnet
und ausgerichtet sowie aneinander angepasst sein können. Es
ist zu beachten, dass die Formen und Abmessungen, d. h. die Breite
bzw. der Querschnitt, die Länge
und die Dicke jedes inneren/äußeren Klauenpols 212, 222 variiert
werden können
in Bezug auf die beabsichtigte Form der Spannungswelle, welche erzeugt
wird, und in Bezug auf ihr Herstellungsverfahren. Zum Beispiel kann
jede Klaue ähnlich
eines Rechtecks mit gerundeten Kanten geformt sein oder die Dicke
jeder Klaue kann entlang der Flussrichtung des magnetischen Flusses
in einer Weise variiert werden, indem die Dicke von dem Ende derselben
zu der Spitze reduziert wird, oder die Dicke erhalten bleibt. Bei
den in 7 gezeigten Klauenpolen wird die Dicke jedes äußeren/inneren Klauenpols 212, 222 graduell
von dem Verbindungsabschnitt zu dem äußeren/inneren Rohr 212, 222 reduziert.
Des Weiteren kann jedes der inneren Klauenpolteile 22 und
jedes der äußeren Klauenpolteile 21 aus
einem Material gefertigt sein, welches aus der Gruppe ausgewählt wird,
umfassend Eisen, Siliziumeisen, Karbonstahl, Siliziumstahl und Kombinationen
davon. Z. B. ein äußerer Klauenpol 212 kann
zusammen mit dem äußeren Rohr 211 durch
ein Herstellungsverfahren geformt werden, wie z. B. durch Prägen und
durch Gießen,
oder kann unabhängig von
der Ausgestaltung des äußeren Rohres 211 gebildet
werden, wobei die beiden danach durch kompaktes Umhüllen einer
Innenseite der anderen montiert werden. Bei einem anderen Aspekt
kann der äußere Klauenpol 212 ein
Stapel von einer Vielzahl von Siliziumstahlblechen sein, welche
später
zusammen mit dem äußeren Rohr 211 durch
ein Kunststoffspritzverfahren gebildet werden. Die vorher erwähnte Beschreibung
trifft auch für
den inneren Klauenpol 222 und das innere Rohr 221 zu,
nur wenn dem gebildeten Objekt erlaubt werden kann damit einen magnetischen
Fluss zwischen zwei Polen mit gegensätzlichen Polaritäten zu leiten.
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Wie
in 6 und 7 gezeigt, sind sowohl das äußere Rohr 211 des äußeren Klauenpolteils 21 und
das innere Rohr 221 des inneren Klauenpolteils 22 mit
der Welle 30 durchbohrt. Da der Eisenkern 40 axial
mit dem inneren Rohr 221 verbunden ist, kann der Eisenkern 40 gehalten
sein und die Welle 30 umhüllen. Da der Innendurchmesser
des äußeren Rohres 211 größer als
der Außendurchmesser
des Eisenkerns 40 ist, kann zudem nicht nur die Interferenz zwischen
dem magnetischen Fluss verhindert werden, sondern ein Raum kann
zwischen dem äußeren Rohr 211 und
dem Eisenkern 40 gebildet werden, um verwendet zu werden,
um die Magnetspule 60 aufzunehmen, welche den Eisenkern 40 umhüllt.
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Des
Weiteren kann eines der Verbindungsteile 50 im Wesentlichen
eine Ringstruktur sein, welche umfasst: eine Innenseite 52,
welche axial mit einem axialen, dem inneren Klauenpol 222 abgewandten
Ende des Eisenkerns 40 verbunden ist; und eine Außenseite 51,
welche axial mit dem einen dem äußeren Klauenpol 212 abgewandten,
axialen Ende des äußeren Rohres 211 verbunden
ist. Da die Innenseite 52 und die Außenseite 51 miteinander
verbunden sind, ist zudem das äußere Klauenpolteil 21 mit
dem inneren Klauenpolteil 11 verbunden. Es ist zu beachten,
dass das Anschlussteil 50 zusammen mit dem Außenrohr 211 und
dem Eisenkern 40 geformt sein kann, und dann kann die zusammengefasste
Anordnung mit dem äußeren Klauenpol 212 und
dann mit dem inneren Klauenpol 222 verbunden bzw. verklebt
sein. Bei einem bevorzugten Aspekt wird eine Befestigungskappe 53 an
einer Oberfläche des
Verbindungs- bzw. Anschlussteiles 50 angeordnet, welche
nicht dem Klauenpolsatz 20 zugewandt ist. Durch sichere
Befestigung der Befestigungskappe 53 an der Welle 30 wird
es erzwungen, das Anschlussteil 50, das äußere Rohr 22 und
den Eisenkern 40 dicht miteinander in Kontakt zu bringen,
während
es ermöglicht
wird, ein Ende der Befestigungskappe 53 an dem Anschlussteil 50 anzulegen.
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Wie
aus 6 bis 8 zu sehen ist, wird der Magnet 70 an
der Welle 30 an einer benachbarten bzw. zugewandten Po sition
zu den äußeren/inneren
Klauenpolen 212, 222 gehalten. Es ist zu beachten,
dass der Magnet 70 im Wesentlichen ein Flachmagnet in Scheibenform
oder anderer geometrischer Form ist, so dass der Magnet 70 mehr
als zwei Pole hat. Wie der gestrichelte Bereich in 8 gezeigt, kann
der Magnet 70 geometrische Formen haben, so dass der Magnet 70 mehr
als zwei Pole hat. Wie durch den gestrichelten Bereich in 8 gezeigt, kann
der Magnet 70 gleichwinklig in 20 Pole 71 unterteilt
sein, wobei es zehn Nord(N)pole 711 und zehn Süd(S)pole 712 gibt,
welche in einer alternierenden Weise angeordnet sind. Zudem stimmt
die geometrische Form jedes Pols des Magnets 70 mit der
Form des inneren/äußeren Klauenpols 212, 222 überein und
die Anzahl der Klauen des inneren Klauenpols 212 entspricht
der Hälfte
der Anzahl der Pole 71, während die äußeren Klauenpole 212 die
Gleichen sind, d. h. zehn äußere Klauenpole 212 und
zehn innere Klauenpole 222. Der Magnet 40 ist
ein mehrpoliger Magnet, welcher aus einem permeablen Material gefertigt
ist, welches aus der Gruppe ausgewählt wird, umfassend NdFeB,
SmCo, Eisenoxyd, AlNiCo und dergleichen. Zudem ist der Magnet 70 ein
mehrpoliger Magnet mit vormagnetisierten Polen, um die nachteilige
Beeinflussung zu vermeiden, welche durch die Magnetspule 60 bewirkt
wird, welche an einer Position gewickelt ist, welche nicht gleich
dem Abstand von dem N-Pol 711 und dem S-Pol 712 ist. Des
Weiteren kann für
den Fachmann der Magnet 70 ein einseitiger Magnet oder
ein zweiseitiger Magnet sein. Wenn der innere/äußere Klauenpol 212, 222 radial
um einen Steigungswinkel bzw. Schrägungswinkel bzw. Drehwinkel(helix
angle) gedreht wird, wird jeder Pol 71 des Magnets 70 gedreht,
um den Pol in Bezug auf den Radius und den Winkel jedes Pols zu magnetisieren.
Ferner werden in eine Seite des Klauenpolsatzes 20, welche
dem Magnet 70 abgewandt ist, schlanke Metallstege zum Anziehen
mit magnetischen Linien des Klauenpolsatzes 20 eingebettet, um
dadurch zu fließen
und somit eine vergleichsweise starke Magnetflussdichte bei der
Magnetspule 60 zu bewirken.
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In 6 und 7 ist
ein hinteres Paneel 80 bzw. hintere Scheibenanordnung außen am Magnet 70 angeordnet,
welcher eine flache hintere Eisenscheibe 81 umfasst. Das
hintere Eisen 81 ist an einer Seite des Magnets 70 angeordnet,
welche der äußeren/inneren
Klauenpole 212, 222 abgewandt ist. Des Weiteren
ist eine Befestigungskappe 82 an dem Zentrum der zusammengestellten
Struktur des hinteren Eisens 81 und des Magneten 70 angeordnet,
und ist axial an der Welle bzw. an dem Schaft 30 befestigt. Zusätzlich zu
der Befestigungskappe 82 ist ein Lager 83 ferner
an der Welle 30 befestigt, während das Lager ferner durch
eine Lagerkappe 84 abgedeckt ist, welche auch an der Welle 30 gehalten
ist. Die Lagerkappe 84 ist durch Schrauben 85 an
dem hinteren Eisen 81 verschraubt, und somit sind der Magnet 70, das
hintere Eisen 81, das Lager 83, die Lagerkappe 84 und
die Befestigungskappe 82 zusammen montiert. Ein Ende der
Befestigungskappe 82, welche dem Klauenpolsatz 20 zugewandt
ist, liegt an dem inneren Rohr 222 des inneren Klauenpolteils 22 an. Wie
in 7 zu sehen ist, wird die Befestigungskappe 82 mit
einer axial vorstehenden Länge
L ausgestattet, durch welche ein Abstand D zwischen dem Magnet 70 und
den äußeren/inneren
Klauenpolen 212, 222 erhalten bleibt, wenn die
Befestigungskappe 82 an dem inneren Rohr 222 anliegt.
Da das hintere Eisen 81 an einer Seite des Magnets 70 angeordnet
ist, welche dem benachbarten Klauenpolsatz 20 abgewandt
ist, ist das hintere Eisen 81 in der Lage, die geschlossenen
magnetischen Linien zu realisieren und somit den Ver lust des magnetischen
Flusses zu reduzieren, so dass die magnetische Flussdichte an der
Seite des Klauenpolsatzes 20 erhöht wird. Das hintere Eisen 81 ist
aus einem durchlässigen
Material gefertigt, welches aus der Gruppe ausgewählt wird,
bestehend aus Eisen, Eisenkobaltlegierungen, Nickel-Eisen-Legierungen,
Siliziumeisen und Kombinationen davon. Durch die Anordnung des Lagers 83 wird
der Magnet 70 drehbar mit der Welle 30 verbunden.
Zudem können
die Spule 60, eine Mehrzahl von Klauenpolsätzen 20 und
der Magnet 70 in Reihe an der Welle 30 gehalten
werden, während das
hintere Eisen 81 außen
am Magnet 70 angeordnet wird, wo es weit weg von dem Anschlussteil 50 ist.
Des Weiteren können
das hintere Eisen 81 und die Lagerkappe 84 zur
Vereinfachung zusammen gefasst sein.
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Durch
die Kombination der vorbenannten Komponenten kann ein Magnetkreis
in dem Magnet 70, dem Klauenpolsatz 20 und dem
Eisenkern 40 aufgebaut werden. Wenn der Magnet 70 relativ
zu der Drehung des Klauenpolsatzes 20 gedreht wird, wird
die Flussrichtung des Magnetflusses in der Magnetspule 60 zwischen
Vorwärtsfließen und
Rückwärtsfließen ständig verändert, wobei
die relativen Positionen der äußeren/inneren
Klauenpolen 212, 222 und der Pole 70 des
Magnets 70 entsprechend verändert werden. Bei einem bevorzugten
Aspekt, wenn die äußeren/inneren
Klauenpole 212, 222 eine Drehung in Bezug auf
den drehenden Magnet 70 ausführen, wird die Anzahl der Richtungswechsel des
Magnetflusses im Inneren der Magnetspule 60 der Polanzahl
des Magnetes 70 entsprechen.
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Bezug
nehmend auf 9, welche ein schematisches
Diagramm ist, wird die Windung einer Magnetspule gemäß einer
bevor zugten Ausführungsform
der Erfindung dargestellt. Bei 9 sind eine Vielzahl
von Verbindungsteilen 41, welche miteinander in Reihe oder
parallel verbunden sind, welche durch die Spulen jeweils darauf
umhüllt
sind, zwischen dem äußeren Rohr 211 und
dem Eisenkern 40 zum Bereitstellen und Ausgeben von Elektrizität, welche
durch den elektrischen Generator erzeugt wird, angeordnet. Es ist
zu beachten, dass jede Spule 61 ähnlich zu der Magnetspule 60 funktioniert
und des Weiteren ein Abschnitt jeder Spule 60 um einen
entsprechenden äußeren Klauenpol 212 gewickelt
sein kann, wie den äußeren Klauenpol 212,
der in 6 gezeigt ist, so dass der Nutzen des äußeren magnetischen
Kreises verbessert wird und somit die Elektrizitätserzeugung gesteigert wird.
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Bezug
nehmend auf 10, welche eine geschnittene
Ansicht ist, wird ein elektrischer Generator gemäß einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung darstellt. In 10 ist
der elektrische Generator 100, welcher eine doppelseitige
Magnetstruktur hat, eine Verlängerung
der einseitigen Magnetstruktur 10 gemäß 6. Der elektrische
Generator 100 umfasst primär: einen Klauenpolsatz 200,
eine Welle 300, einen Eisenkern 400, eine Magnetspule 600,
zwei magnetische Stücke
bzw. Magnetstücke 700 und
zwei hintere Paneele bzw. hintere Scheibenanordnungen 800.
Die Funktionen der vorgenannten Komponenten sind ähnlich zu
diesen, die in 6 gezeigt sind, und somit werden
sie hier nicht weiter beschrieben. Jedoch bei diesem zweiten bevorzugten
Ausführungsbeispiel
korrespondiert jedes magnetische Stück 700 mit einem Satz
der äußeren Klauenpole 2120 und
einem Satz der inneren Klauenpole 2220, wobei die beiden
Sätze der
inneren Klauenpole 2220 jeweils axial mit den beiden axia len
Enden des Eisenkernes 400 verbunden sind, während einer
der beiden magnetischen Stücke 700 mit
einem axialen Ende eines hohlen, rohrähnlichen ersten Verbindungsteils 720 verbunden
ist und das andere magnetische Stück 700 mit dem anderen
axialen Ende verbunden ist, so dass die beiden magnetischen Stücke 700 durch
das erste Verbindungsstück 720 synchron
zum Drehen angetrieben werden können;
und ein axiales Ende eines zweiten Verbindungsteiles 2110 wird
mit einem der beiden Sätze
der äußeren Klauenpole 2120 verbunden,
während
das andere axiale Ende des zweiten Verbindungsteiles 2110 mit
dem anderen Satz der äußeren Klauenpole 2120 verbunden
wird, so dass die beiden äußeren Klauenpolensätze durch das
zweite Verbindungsteil 2110 zum synchronen Drehen angetrieben
werden können.
Zudem wird ein Raum zwischen dem zweiten Verbindungsteil 2110 und
dem Eisenkern 400 zum Aufnehmen der Magnetspule 600 gebildet.
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Bei
dieser zweiten bevorzugten Ausführungsform
werden die inneren Klauenpolensätze 220 an
den beiden axialen Enden des Eisenkerns 400 in einer umhüllenden
Weise gehalten. Jedoch können sie
zusammen mit dem Eisenkern 400 gebildet werden, wie dies
in 6 gezeigt wird, indem der Eisenkern 400 als
ein inneres Rohr wirkt, welches durch die beiden inneren Klauenpolensätze 220 geteilt wird.
Wie bei der verknüpfenden
Anordnung bzw. bei der ineinander fügenden Anordnung der äußeren Klauenpole
und der inneren Klauenpole ist diese ähnlich zu der, die in 8 gezeigt
ist. Zudem können
eine Vielzahl von Spulen 600, die Klauenpolensätze 200 und
die magnetischen Stücke 700 in
Reihe an der Welle 300 angeordnet sein, während (in
Sandwichbauweise) ein magnetisches Stück 700 zwischen einem
Klauenpolsatz 200 und seinem korrespondierenden Magnetspulensatz 600 gelegt
ist und nur ein hinteres Eisen 810 außen an dem äußersten magnetischen Stück 700 angeordnet
ist, solange kein hinteres Eisen 810 für diese magnetischen Stücke 700 in
der Mitte benötigt
werden.
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Bezug
nehmend auf die 11a bis 14b sind
Simulationen dargestellt, die durch ANSOFT zum Auswerten der Leistung
eines elektrischen Generators der Erfindung unter verschiedenen Drehzahlen
durchgeführt
sind. Wie in 11a und in 11b gezeigt, sind simulierte Diagramme dargestellt,
die die Verteilungen der magnetischen Flussdichte an einem einseitigen
Magnet eines elektrischen Generators der Erfindung zeigen, während der elektrische
Generator bei 30 Umdrehungen pro Minute und bei 120 Umdrehungen
pro Minute betrieben wird, wobei die magnetische Flussdichte an
dem Eisenkern weit mehr gesättigt
ist, verglichen zu dieser an den Klauenpolen. 12 und 12b zeigen jeweils eine Wellenform einer induzierten
Spannung, wobei ein einseitiger Magnet eines elektrischen Generators
der Erfindung bei 30 Umdrehungen pro Minute und eine Wellenform
von 120 Umdrehungen pro Minute betrieben wird. Des Weiteren, wie
in 13a und 13b gezeigt,
welche simulierte Diagramme sind, werden die Verteilungen der magnetischen Flussdichte
an einem doppelseitigem Magnet eines elektrischen Generators der
Erfindung gezeigt, während
der elektrische Generator bei 60 Umdrehungen pro Minute und 90 Umdrehungen
pro Minute betrieben wird, wobei die magnetischen Flussdichten an dem
Eisenkern an beiden Darstellungen vollständig gesättigt sind, welches demonstriert,
dass der Teil des magnetischen Flusses einer doppelseitigen Magnetstruktur
vergleichsweise kürzer
ist und somit die Übertragungseffizienz
bevorzugt wird. Die 14a und 14b zeigen
jeweils eine Wellenform einer induzierten Spannung, wobei ein einseitiger
Magnet eines elektrische Generators der Erfindung bei 60 Umdrehungen
pro Minute und eine Wellenform bei 90 Umdrehungen pro Minute betrieben
wird. Aus der oben offenbarten Simulation kann die Effizienz des elektrischen
Generators der Erfindung verifiziert werden.
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Bezug
nehmend auf 15a und 15b, welche
jeweils eine Tabelle zeigen, wird der Leistungsvergleich von verschiedenen
elektrischen Generatoren der Erfindung und ein Diagramm dargestellt,
welche die Leistungen eines elektrischen Generators mit einseitigem
Magnet und eines anderen elektrischen Generators mit einem doppelseitigen Magnet
durch das Darstellen der Veränderung
der induzierten Spannungen in Bezug auf die Drehzahl zeigt. Bei
diesen beiden Figuren ist zu beachten, dass bei der gleichen Drehzahl
die induzierten Spannungen, welche von einer einseitigen Magnetstruktur und
einer doppelseitigen Magnetstruktur erhalten werden, nicht die gleichen
sind. Dennoch erreichen beide vollständig eine gewünschte Spannung,
jedoch bei unterschiedlichen Drehzahlen. In 15b repräsentiert
die Kurve L1 die Variation der gesamten induzierten Spannung, welche
von einer einseitigen Magnetstruktur erlangt wird, welche bei unterschiedlichen
Drehzahlen betrieben wird; und Kurve L2 repräsentiert die Variation der
gesamten induzierten Spannung, welche von einer doppelseitigen Magnetstruktur
erhalten wird, welche bei verschiedenen Drehzahlen betrieben wird.
Solange der elektrische Generator als ein Nabendynamo bei einem
Fahrrad verwendet wird, kann die Stromdichte 45 mW/cm3 erreichen,
während
er bei 150 Umdrehungen pro Minute betrieben wird. Wenn der elektrische
Generator bei einem Fitnessfahrrad eingesetzt wird, kann die Leistungsdichte
40 mW/cm3 erreichen, wenn er bei 500 Umdrehungen
pro Minute betrieben wird.
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Zusammenfassend
hat der elektrische Generator der Erfindung folgende aufgelistete
Vorteile:
- (1) Da die Magnetisierungsrichtung
eines flachen scheibenförmigen
Magnets der Erfindung parallel zu der axialen Richtung des Eisenkernes
ist, werden die korrespondierenden magnetischen Linien auf dem Eisenkern
effektiv gerichtet, da sie nur einmal abgelenkt werden, nachdem
die magnetischen Linien in den inneren/äußeren Klauenpolen aufgenommen
werden, so dass weniger Magnet in dem elektrischen Generator der
Erfindung benötigt
wird, und somit das gesamte Äußere der
erfindungsgemäßen Anordnung
abgeflacht werden kann, welches für bestimmte spezifische Anwendungen
mit begrenztem, zur Verfügung
stehendem Raum geeignet ist.
- (2) Bei dem elektrischen Generator der Erfindung werden die
magnetischen Linien effektiv geführt, um
im Inneren der Magnetspule durch die Ausgestaltung des flachen scheibenförmigen Magneten und
der inneren/äußeren Klauenpolensätze zu fließen, und
die Fließrichtung
des magnetischen Flusses in der Magnetspule ständig zwischen Vorwärtsfließenden und
Rückwärtsfließenden verändert wird,
so dass die relativen Positionen der äußeren/inneren Klauenpolensätze und
der Pole des mehrpoligen Magnets entsprechend der Drehung des mehrpoligen
Magnets verändert
werden, wobei der magnetische Fluss der Magnetspule bezogen auf
die Zeit verändert
wird, welches vollständig
Verschieden zu dem bekannten Verfahren mit dem rechtwinkligen Schneiden
der Magnetlinie ist, wie dies in 3 gezeigt
ist, wodurch nicht nur die Effizienz der ausgegebenen induzierten
Spannung ansteigt, sondern auch der magnetische Widerstand reduziert
wird.
- (3) Da die gesamten die Klauenpole passierenden magnetischen
Linien in den Eisenkern geführt werden,
kann die Anzahl der benötigten
Magnetspulen reduziert werden. Des Weiteren kann durch die Verwendung
nur einer einzelnen Magnetspule der Rest des magnetischen Flusses
an der Oberfläche
des Magnets effektiv verwendet werden.
- (4) Der flache scheibenförmige
Magnet kann einfach magnetisiert werden.
- (5) Der elektrische Generator der Erfindung kann einen geringen
Widerstand und einen hohen Umwandlungswirkungsgrad haben.
- (6) Der elektrische Generator der Erfindung kann eine gute Spannungsleistung
haben, auch wenn er bei einer vergleichsweise geringen Drehzahl betrieben
wird.
- (7) Der elektrische Generator der Erfindung ist kompakt und
leicht gewichtig.
- (8) Der elektrische Generator der Erfindung ist einfach im Aufbau
und kostengünstig.
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Während die
bevorzugte Ausführung
der Erfindung zum Ziel der Offenbarung beschrieben worden ist, können Modifikationen
der offenbarten Ausführungsform
der Erfindung sowie andere Ausführungsformen
können
vorkommen. Dementsprechend decken die anhängenden Ansprüche sämtliche
Ausführungen
ab, ohne dabei den Umfang und den Erfindungsgedanken der Erfindung
zu verlassen.
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Zusammenfassend
wird ein elektrischer Generator offenbart, welcher wenigstens einen
Magnet, wobei jeder mehr als zwei Pole hat, und wenigstens einen
Klauenpolsatz umfasst, wobei jeder aus einem inneren Klauenpol und
einem äußeren Klauenpl
besteht, wobei der innere Klauenpol und der äußere Klauenpol miteinander
verknüpft
oder ineinander gefügt
sind, welche angeordnet und verwendet werden, um den magnetischen
Fluss zu führen;
wobei der innere Klauenpol mit einem Eisenkern verbunden ist, dessen
Außendurchmesser
kleiner als der des Magnets ist und somit die Schleife des inneren
Klauenpols und des äußeren Klauenpols
leitet; wobei der Kern durch eine Magnetspule gewunden ist; wobei die
Anzahl der Klauen des inneren Klauenpols die Hälfte der Polanzahl des Magneten
ist, während
der äußere Klauenpol
das gleiche ist, so dass der magnetische Fluss, welcher die Magnetspule
passiert, ständig
verändert
wird und somit eine elektromotorische Induktionskraft erzeugt, da
der Magnet relativ zu dem Klauenpolsatz bewegt wird.