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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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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 A mit dem Titel ”Planetenwechselgetriebesystem” und der Druckschrift
US 5 813 937 A mit dem Titel ”Planetenzahnradwechselgetriebe” gesehen werden. 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 I 252 192 B mit dem Titel „Nabendynamo und Fahrrad” gesehen werden, welche auch die Priorität der Druckschrift
JP 2006-014538A 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 I 246 815 B offenbart 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 I 246 815 B 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 I 246 815 B offenbart ist.
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Bezug nehmend auf
5 wird ein flacher rotierender elektrischer Generator gezeigt, der in der Druckschrift
US 2004 0135 452 A 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 Wesentlichen 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 genannte Ziel zu erreichen, schlägt die vorliegende Erfindung einen elektrischen Generator vor, umfassend:
wenigstens einen Magnet mit mehr als zwei Polen;
wenigstens einen Klauenpolsatz, der innere Klauenpole und äußere Klauenpole umfasst;
einen Eisenkern, der mit jedem inneren Klauenpol verbunden ist, um leitende Schleifen von den inneren Klauenpolen zu den äußeren Klauenpolen zu bilden; und
eine Magnetspule, die um die Außenseite des Eisenkerns gewickelt ist;
wobei die inneren Klauenpole und die äußeren Klauenpole ineinander greifen, um den magnetischen Fluss zu führen,
wobei der Magnet zwei axial voneinander beabstandete magnetische Teile umfasst, wobei jedes magnetische Teil mit einem Klauenpolsatz zusammenwirkt,
wobei
eines der beiden magnetischen Teile mit einem axialen Ende eines hohlen rohrähnlichen ersten Verbindungsteiles verbunden ist und das andere magnetische Teil mit dem anderen axialen Ende des ersten Verbindungsteiles verbunden ist, derart, dass die beiden magnetischen Teile durch das erste Verbindungsteil synchron drehbar sind, dass ein axiales Ende eines zweiten Verbindungsteiles mit den äußeren Klauenpolen des einen Klauenpolsatzes verbunden ist und dass das andere axiale Ende des zweiten Verbindungsteiles mit den äußeren Klauenpolen des anderen Klauenpolsatzes verbunden ist, so dass die äußeren Klauenpole der beiden Klauenpolsätze durch das zweite Verbindungsteil relativ zu den beiden magnetischen Teilen synchron drehbar angeordnet sind, und dass
der Außendurchmesser des zweiten Verbindungsteiles kleiner als der Innendurchmesser des ersten Verbindungsteiles ist
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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. 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 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 I 246 815 B offenbart ist.
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5 zeigt einen flachen elektrischen Drehgenerator, der in der Druckschrift
US 2004 0135 452 A offenbart ist.
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6 ist eine Explosionsdarstellung, welche einen elektrischen Generator abbildet.
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7 ist eine geschnittene Ansicht gemäß 6.
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8 ist eine Vorderansicht eines elektrischen Generators, welche die Verknüpfung der äußeren Klauenpole und der inneren Klauenpole abbildet.
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9 freibleibend.
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10 ist eine geschnittene Ansicht, welche einen elektrischen Generator gemäß einer bevorzugten Ausführungsform abbildet.
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11a ist ein simuliertes Diagramm, welches die Verteilung der magnetischen Flussdichte eines einseitigen Magnets eines elektrischen Generators 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 einseitigen Magnet eines elektrischen Generators 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 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 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 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 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 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 bei 90 Umdrehungen pro Minute betrieben wird.
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15a ist eine Tabelle, welche den Leistungsvergleich verschiedener elektrischer Generatoren der 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 ausgeführter Funktionen und struktureller Eigenschaften 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 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 Position 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.
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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 Verlust 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 10, welche eine geschnittene Ansicht ist, wird ein elektrischer Generator gemäß einer Ausführungsform 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 axialen 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. 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 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 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 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 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 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 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 verifiziert werden.
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Bezug nehmend auf 15a und 15b, welche jeweils eine Tabelle zeigen, wird der Leistungsvergleich von verschiedenen elektrischen Generatoren 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 aufgelistete Vorteile:
- (1) Da die Magnetisierungsrichtung eines flachen scheibenförmigen Magnets 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 benötigt wird, und somit das gesamte Äußere der Anordnung abgeflacht werden kann, welches für bestimmte spezifische Anwendungen mit begrenztem, zur Verfügung stehendem Raum geeignet ist.
- (2) Bei dem elektrischen Generator 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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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 Klauenpol 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.
