DE102006054979A1

DE102006054979A1 - Radnabendynamo

Info

Publication number: DE102006054979A1
Application number: DE102006054979A
Authority: DE
Inventors: Rainer Fey
Original assignee: SRAM Deutschland GmbH
Current assignee: SRAM Deutschland GmbH
Priority date: 2006-04-15
Filing date: 2006-11-22
Publication date: 2007-10-25
Also published as: CN101056031A; NL2000589A1; NL2000589C2; CN101056031B; NL2010634C2; NL2010634A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Radnabendynamo, insbesondere einen Generatormechanismus mit einem Rotor, der sich mit der Nabenhülse dreht und einem Stator auf der Nabenachse sowie einer Stromführung über eine Führungsnut, zwischen Nabenachse und Lagerinnenring zum Ausgangsstecker. Der Rotor besteht aus einem Magnetträger, der die Magnetsegmente aufnimmt. Der Stator setzt sich aus einem, die Spule und das Kernjoch aufnehmenden Spulenkörper und dem Statorjoch zusammen. Das Kernjoch wird von mehreren Blechpaketen gebildet, die gleichmäßig um die Achse angeordnet sind. Der Stator wird von zwei inneren Statorblechen und zwei äußeren Statorblechen gebildet, die an den Stirnseiten des Spulenkörpers angeordnet sind. Die inneren Statorbleche haben lange Jocharme, die von beiden Seiten kommend über die Spule greifen und deren Enden sich an den Endscheiben abstützen. Zudem sind Aussparungen vorgesehen, um die Enden der Blechpakete am Umfang aufzunehmen. Die äußeren Statorbleche werden stirnseitig an die Blechpakete gepresst. Sie haben kürzere Jocharme, die an den längeren Jocharmen anliegen und die Spule nur teilweise überdecken.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Radnabendynamo mit einem Generatormechanismus für Fahrräder gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Radnabendynamos gehören bereits zum Stand der Technik und bestehen in der Regel aus einem Stator, einem Rotor und einer Stromführung vom Nabeninneren nach außen. Der Stator sitzt auf der feststehenden Achse und wird vom Kernjoch, der Spule und dem Statorjoch gebildet. Der Rotor ist ein Permanentmagnetring und dreht sich mit der Nabenhülse um die Achse. Der durch das drehende Magnetfeld in der Spule erzeugte Strom wird über elektrische Leitungen von der Spule entweder durch die Achse oder entlang der Achse bzw. zwischen Achse und Lagerinnenring nach außen geführt.
Solche Radnabendynamos sind aus den Patentschriften EP 0 591 724 B1 und EP 1 361 146 B1 bekannt.
Die gezeigten Radnabendynamos beinhalten jeweils ein in Achsnähe angeordnetes Kernjoch bzw. Kernjochpaket, die Spule ist hierzu isoliert und umschlingt das Kernjochpaket. Ein Statorjoch kontaktiert bzw. ist mit dem Kernjoch verbunden und ist durch einen kleinen Luftspalt vom Magnetring getrennt. Der im Generatormechanismus erzeugte Strom wird mit einem Kabel unter den Innenumfang eines Nabenlagers zu einem einpoligen Ausführungsanschluss bzw. durch eine Bohrung in der Achse nach außen geleitet.
Der Nabendynamo in der EP 0 591 724 B1 offenbart einen Rotor bzw. eine Permanentmagneteinheit, bestehend aus Einzelmagneten, die am Innendurchmesser eines Rohres aus magnetisierbarem Material angeordnet sind, das zusammen mit den beidseitigen Lagerdeckeln das Nabengehäuse bildet. Der Rotor dreht sich relativ zum Statorjoch um die Achse, wobei das Statorjoch aus je zwei beidseitig an der Spule angeordneten Statorjochblechen gebildet wird. Die Statorjochbleche sind mit radial nach außen gerichteten Jocharmen ausgestattet, die zwei abgewinkelte Abschnitte aufweisen. Die Jocharme der inneren Statorjochbleche sind kürzer als die der äußeren Jochbleche. Die Endabschnitte der Jocharme erstrecken sich koaxial zur Spule. Die Endabschnitte der Jocharme an den äußeren und inneren Statorjochblechen liegen aufeinander. Die axial ausgerichteten Endabschnitte der Jocharme liegen nebeneinander und bilden den Umfang des Statorjoches, wobei die Endabschnitte der Jocharme an den gegenüberliegenden, nicht benachbarten Statorjochblechen berührungsfrei ineinander greifen. Das Kernjoch besteht aus einer mehrlagigen Blechrolle, die stirnseitig mittels einer Verschraubung auf der Achse gegen die inneren Statorjochbleche gedrückt wird.
Zur Stromführung wird ein Wicklungsende auf Masse gelegt und das andere Ende zur Bohrung in der Nabenachse geleitet und dort von einem isolierten Kontaktstift nach außen geleitet. Zum Anschluss an die Fahrradbeleuchtung wird ein Koaxialstecker auf das Achsende gesteckt.
Der große Abstand bzw. der Leerraum zwischen Spule und Rotor ergibt einen unnötig großen Nabendurchmesser und die nur einseitig befestigten Jocharme mit den nicht abgestützten Enden, erlauben keinen für einen hohen Wirkungsgrad erforderlichen engen Luftspalt zwischen den axial verlaufenden Endabschnitten der Jocharme und den Einzelmagneten des Rotors.
In der EP 1 361 146 B1 wird ein Nabendynamo gezeigt, der ebenfalls ein die Spule umgebendes Statorjoch aufweist, das aus einer Mehrzahl radial ausgerichteter Bleche zusammengesetzt ist und Blechpakete bildet. Jedes Blech hat einen inneren und äußeren, axial ausgerichteten Abschnitt. Die inneren Abschnitte der gegenüberliegenden Blechpakete bilden gemeinsam das Kernjoch und die äußeren die Statorjocharme. Die Länge der äußeren Abschnitte ist, bis auf die außen am Blechpaket befindlichen Bleche, größer als die Spulenbreite. Die Endabschnitte werden in einer entsprechenden Aussparung an der jeweils gegenüberliegenden Wange des Spulenkörpers positioniert. Der radiale Abschnitt der Blechpakete ist am Kernjoch und am Statorjocharm soweit angewinkelt, dass sich die gegenüberliegenden Statorjocharme gleichmäßig am Umfang des Stators verteilen.
Der erzeugte Strom wird von einer Mutter, die zur Befestigung der Spule und des Kernjoches erforderlich ist, über ein Kabel unter einen Innenumfang des Lagers hindurch bis zu einem einpoligen Ausführungsanschluss außerhalb der Nabe geleitet.
Das Zusammenstellen des Kernjoches und des Statorjoches mit einheitlichen Blechteilen bringt sicher Vorteile bei der Rohteilfertigung, doch werden bei dieser Lösung 28 Blechpakete mit über 200 Blechen benötigt. Dies trägt nicht zur Bauteil- und Fertigungsminimierung bei und ergibt zudem ein hohes Dynamogewicht.
Wie aus dem Stand der Technik ersichtlich, wird ein Radnabendynamo im Prinzip aus einfachen mechanischen Komponenten zusammengesetzt und zwischen Achse und Nabenhülse eingebaut. Dabei wird ein möglichst hoher Wirkungsgrad bei der Stromerzeugung mit geringem Bauteile- und Fertigungsaufwand angestrebt. Ein hoher Wirkungsgrad wird nur durch den Einsatz starker Magnete und einer präzisen Fertigung der Funktionsteile sowie der Einhaltung eines kleinen Luftspaltes zwischen Stator und Rotor erreicht. Um einen geringen Fertigungsaufwand zu erreichen, ist es erforderlich, eine überschaubare Anzahl einfacher Bauteile unkompliziert und funktionssicher zu einem kompakten Generatormechanismus zusammenzustellen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen kompakten Radnabendynamo zu schaffen, der zum einen aus wenigen, einfachen Bauteilen besteht und zum anderen eine, gegenüber dem aufgezeigten Stand der Technik, verbesserte Funktion aufweist, insbesondere durch einen stark magnetisierten Rotor, geringen Luftspalt zwischen Rotor und Statorjoch, guten Kontakt zwischen Statorjoch und Kernjoch und durch eine zweipolige Bereitstellung bzw. Übertragung des Dynamostromes.
Dies wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen der Patentansprüche wie folgt bewerkstelligt.
Der Rotor ist mit stark magnetisierten Magnetsegmenten bestückt, die an einem Rand des ringförmigen Magnetträgers axial ausgerichtet werden.
Der Stator besteht aus Spule, Spulenkörper, Kernjoch und Statorjoch. Die Spule wird vom Spulenkörper aufgenommen, der sich formschlüssig an der Nabenachse in einer Führungsnut abstützt, die auch die Endstücke der Spulenwicklung aufnimmt. Im Spulenkörper sind die Blechpakete der Kernjoche koaxial zur Nabenachse angeordnet. Auf jeder Spulenseite befinden sich ein inneres und ein äußeres Statorblech, die mit radial verlaufenden und am Umfang in axialer Richtung abgewinkelten Jocharmen ausgestattet sind. Die axialen Abschnitte der Jocharme des inneren Statorbleches greifen über die Spule und ihre Enden werden in entsprechenden Ausschnitten bzw. Jochtaschen am Umfang des Spulenkörpers positioniert, was durch eine leichte, nach innen gerichtete Vorspannung der axialen Jocharmabschnitte unterstützt wird. Die Jocharme der äußeren Statorbleche legen sich über die Jocharme der inneren Statorbleche und überdecken nur einen Teilbereich der Spulenbreite. Drehversuche haben ergeben, dass sich durch Anschrägen der axial abgewinkelten Jocharmabschnitte das Rastmoment bei langsamen Drehbewegungen deutlich verringert. Zur Verbesserung des Kontaktes zwischen den Statorblechen und den Kernjochen werden diese in entsprechende Ausschnitte der inneren Statorbleche geklemmt und die äußeren Statorbleche unter Vorspannung gegen die Stirnseiten der Kernjoche gedrückt.
Die inneren und äußeren Spulendrahtendstücke werden durch radial verlaufende Langlöcher in einer Endscheibe des Spulenkörpers hindurch und an den Jocharmen vorbei in die Führungsnut der Nabenachse und von dort unter einen Innenring der Nabenlagerung nach außen geführt. Neben dem Lager ist ein, die Nabenachse umschließender Ausgangsstecker angeordnet, der sich aus einem Steckergehäuse, einer Steckerplatine und einem Steckerdeckel zusammensetzt. Die beiden Spulendrahtendstücke werden jeweils durch eine Öffnung in der Steckerplatine geführt und mit den, die Anschlusskontakte bildenden, Leiterbahnen kontaktiert.
Neben einem unkomplizierten und komprimierten Aufbau ermöglichen die, für eine gute Funktion konzipierten und einfach herstellbaren, Komponenten des Generatormechanismus einen kostengünstigen und einen hohen Wirkungsgrad erzielenden Radnabendynamo.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Anhand mehrerer Figuren wird ein Ausführungsbeispiel eines mit einem Generatormechanismus ausgerüsteter Radnabendynamo zur weiteren Erläuterung der Erfindungsmerkmale gezeigt:
1 zeigt eine 3D-Ansicht des Radnabendynamos
2 zeigt einen Schnitt durch den Radnabendynamo
3 zeigt eine 3D-Ansicht eines Rotors
4 zeigt eine 3D-Ansicht eines Stators
5 zeigt eine 3D-Ansicht eines Spulenträgers
6 zeigt eine 3D-Ansicht der Steckerplatine
7 zeigt eine 3D-Ansicht eines Spulenträgers mit Jochtaschen
8 zeigt eine 3D-Ansicht des inneren Statorbleches mit gestuften Jocharmen
9 zeigt eine 3D-Ansicht des äußeren Statorbleches mit am Umfang abgeschrägten Jocharmen
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles
In 1 wird der Radnabendynamo 1 im einbaufähigen Zustand gezeigt. Die Nabenhülse 2 mit den Speichenflanschen dreht sich koaxial zur Nabenachse 3. Der Lagerdeckel 4 ist mit der Nabenhülse 2 verschraubt und nimmt das auf der Nabenachse 3 sitzende Lager auf. Außerhalb der Radnabe und über eine Dichtkontur mit dem Lagerdeckel 4 verbunden umschließt der mit zwei Ausgangskontakten 5 ausgestattete Ausgangsstecker 6 die Nabenachse 2.
2 zeigt einen Schnitt durch den Radnabendynamo 1 mit der Nabenhülse 2, der Nabenachse 3 und dem in der Nabe integrierten Generatormechanismus.
Der Rotor 7 dreht sich mit der Nabenhülse 2 und setzt sich aus einem fest mit dem Lagerdeckel 4 verbundenen, ringförmigen Magnetträger 8 und an dessen Innendurchmesser befestigten Magnetsegmenten 9 zusammen.
Der Stator 10 besteht aus dem Spulenkörper 11, dem hier nicht gezeigten Kernjoch, der Spule 13, dem inneren Statorblech 14 und dem äußeren Statorblech 15, die beidseitig am Spulenkörper 11 angeordnet sind und gemeinsam das Statorjoch bilden. Der Spulenkörper 11 hat die Form einer Seiltrommel mit zwei Endscheiben 16 und einem zylindrischen Abschnitt 32, um den die Spule 13 gewickelt wird. Der Spulenkörper 11 sitzt fest auf der Nabenachse 3 und stützt das im Dynamobetrieb auftretende Drehmoment formschlüssig an der Führungsnut 17 ab.
Die beidseitig neben dem Spulenkörper 11 angeordneten Statorbleche 14 und 15 umgreifen die Spule 13 und bilden das Statorjoch. Zur besseren Kontaktierung der Kernjoche mit den Statorblechen 14 und 15 werden die äußeren Statorbleche 15 mittels einer Durchmesserstufe und einer Verschraubung auf der Nabenachse 3 gegen die Stirnseiten der Kernjoche gedrückt.
Die Statorbleche 14 und 15 sind mit Jocharmen ausgestattet, die zuerst radial verlaufen und am Umfang in axialer Richtung abgewinkelt sind. Die axialen Abschnitte der Jocharme 18 und 19 verjüngen sich zum Ende hin und sind leicht nach innen vorgespannt. Das innere Statorblech 14 verfügt über die längeren Jocharme 19, de ren axial abgewinkelter Abschnitt über die Spule 13 greift und sich an der Endscheibe 16 abstützt. Das äußere Statorblech 15 ist mit kürzeren Jocharmen 19 ausgestattet, deren axialer Abschnitt nur einen Teilbereich der Spule 13 überdeckt und sich an den längeren Jocharm 18 anlehnt. Die axialen Abschnitte der längeren Jocharme 18 sind im Anschluss an die kürzeren Jocharme 19 soweit nach außen gebogen, dass die Endabschnitte der längeren Jocharme 18 den gleichen Außendurchmesser einnehmen, wie die Endabschnitte der kürzeren Jocharme 19.
Zur Übertragung des vom Generatormechanismus erzeugten Stromes führen die beiden Spulendrahtendstücke 21 durch Langlöcher in einer Endscheibe 16 zwischen die radial verlaufenden Jocharme 18 und 19 bis zur Führungsnut 17 in der Nabenachse 3. In der Führungsnut 17 werden die Spulendrahtendstücke 21 zwischen der Nabenachse 3 und dem Lagerinnenring 22 hindurch zum Ausgangsstecker 23 geleitet. Der Ausgangsstecker 23 umgibt die Nabenachse 3 und setzt sich aus dem Steckergehäuse 24, der Steckerplatine 25 und dem Steckerdeckel 26 zusammen. Die Spulendrahtendstücke 21 werden durch Anschlussbohrungen auf die Steckerplatine 25 gesteckt und mit entsprechenden Leiterbahnen kontaktiert, die auch die Ausgangskontakte 5 bilden. Der Ausgangsstecker 23 bzw. das Steckergehäuse 24 bildet die abschließende Dichtung des Radnabendynamos 1, während der Steckerdeckel 26 das Steckergehäuse 24 bzw. die Steckerplatine 25 abdichtet.
3 zeigt den Rotor 7 mit einem ringförmigen Magnetträger 8, der aus eisenhaltigem Werkstoff besteht und den Magnetsegmenten 9. Der Magnetträger 8 verfügt über einen nach innen zeigenden Rand 27, der zur axialen Ausrichtung der Magnetsegmente 9 dient. Die Breite des Magnetträgers 8 ist größer als die Länge der Magnetsegmente 9, so dass auf der einen Seite des Magnetträgers 8 eine nicht von den Magnetsegmenten 9 überdeckte Innenfläche verbleibt. Auf dieser Seite wird der Rotor 7 bzw. der Magnetträger 8 vom Lagerdeckel aufgenommen. Die Montage, insbesondere das Einkleben der Magnetsegmente 9 im Magnetträger 8, wird zum einen durch den axialen Anschlag, der durch den Rand 27 gebildet wird, und zum anderen durch die Tatsache, dass die Magnetsegmente 9 auf Grund ihrer Magnetkräfte am eisenhaltigen Magnetträger 8 anhaften, wesentlich erleichtert. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Magnetsegmente 9 nicht aneinander anliegen, sondern die Lage und der Abstand der Magnetsegmente 9 untereinander durch einen Magnetkä fig 41 vorgegeben wird. Der Magnetkäfig 41 wird aus einem nichtmagnetischen Werkstoff, vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt.
4 zeigt den Lagerdeckel 4 sowie den Stator 10 mit dem drehfest auf der Nabenachse 3 sitzenden Spulenträger 11. Der Spulenträger 11 verfügt über einen Mitnahmesteg und wird damit in der Führungsnut 17 verdrehsicher abgestützt. Die Spule 13 ist um den zylindrischen Abschnitt des Spulenkörpers 11 gewickelt und wird beidseitig von Endscheiben gestützt. Am Umfang der beiden Endscheiben sind breite Ausschnitte 28 und schmale Ausschnitte 29 angeordnet. In den tieferen breiten Ausschnitten 28 werden die längeren Jocharme 18 und die kürzeren Jocharme 19 geführt und in den schmalen Ausschnitten 29 werden die Enden der längeren, leicht nach innen vorgespannten, Jocharme 18 abgestützt. Hierdurch ist eine exakte Positionierung und Führung der Jocharme 18 und 19 gewährleistet. Zudem wird die Einhaltung eines engen Luftspaltes zwischen Rotor und Stator 10 ermöglicht, was sich sehr positiv auf den Dynamowirkungsgrad auswirkt.
Im zylindrischen Abschnitt des Spulenkörpers 11 sind die Kernjoche 12 in Achsnähe und Achsrichtung, mit gleichen Abständen angeordnet. Die Kernjoche 12 werden von Blechpaketen mit rechteckigen Blechen gebildet. Die Stirnseiten der Kernjoche 12 ragen beidseitig über den Spulenkörper 11 hinaus und werden durch die Aussparungen 20 der inneren Statorbleche 14 geführt. Die Ränder der Aussparungen 20 umschließen im montierten Zustand die Kernjoche 12 fest am stirnseitigen Umfang, um einen engen Kontakt zwischen Kernjoch 12 und den Rändern der Aussparungen 20 herzustellen. Die äußeren Statorbleche 15 werden mittels einer Verschraubung und einer Durchmesserstufe auf der Nabenachse 3 an die Stirnseiten der Kernjoche 12 angedrückt. Die intensive Kontaktierung des Statorjoches, insbesondere der Statorbleche 14 und 15 mit dem Kernjoch 12 trägt ebenfalls zur Steigerung des Wirkungsgrades bei.
Das Statorjoch wird von den beidseitig des Spulenkörpers 11 angeordneten Statorblechen 14 und 15 gebildet. Die längeren Jocharme 18 der beiden inneren Statorbleche 14, greifen jeweils in die Zwischenräume der gegenüberliegenden längeren Jocharme 18 am Statorumfang. Die kürzeren Jocharme 19 umschließen einen Teilbereich der längeren Jocharme 18 bzw. schmiegen sich daran an. Die axial verlau fenden Abschnitte der Jocharme 18 und 19 verjüngen sich zum Ende hin und sind in Richtung Spule 13 leicht vorgespannt. Die Statorbleche 14 und 15 sind mit Zentrierbohrungen 30 ausgestattet, deren Position auf die Zentriererhebungen 31 am Spulenkörper 11 abgestimmt sind. Auch diese Maßnahme trägt zu einer exakten Ausrichtung der Funktionsteile und damit zur Wirkungsgradverbesserung und zur Montagevereinfachung bei.
An einer Endscheibe des Spulenkörpers 11 sind ein inneres Langloch und ein äußeres Langloch 37 zum Durchführen der Spulendrahtendstücke angebracht. Das innere Langloch reicht bis zum Innendurchmesser der Spule 13 und das äußere Langloch 37 mindestens bis zum Außendurchmesser der Spule 13.
5 zeigt den Spulenträger 11 mit dem zylindrischen Abschnitt 32 und den seitlichen, die Spulenwindungen abstützenden, Endscheiben 16. Am Umfang der Endscheiben 16 sind schmale Ausschnitte 29, zur Aufnahme und Abstützung der längeren Jocharmenden sowie breite Ausschnitte 28 zur Führung der längeren und kürzeren Jocharme angeordnet. Am zylindrischen Abschnitt 32 befinden sich die axial verlaufenden Ausnehmungen 33 zur Aufnahme der Kernjoche sowie die axial überstehenden Fixiererhebungen 31 zum Positionieren der Statorbleche. In die zentrale Achsöffnung 34 ragt der Mitnahmesteg 35, der den Spulenkörper 11 verdrehsicher in der Führungsnut der Nabenachse abstützt. An mindestens einer Endscheibe sind zwei Langlöcher 36 und 37 zum Durchführen der Spulendrahtendstücke angebracht. Das eine Langloch ist gegenüber dem anderen Langloch radial versetzt angeordnet, wobei durch das innere Langloch 36, das bis zum zylindrischen Abschnitt 32 reicht, der Anfang des Spulendrahtes in den Spulenkörper 11 hinein geführt wird und durch das äußere Langloch 37, das mindestens bis zum Außendurchmesser der Spule reicht, das Ende des Spulendrahtes herausgeführt wird.
In 6 wird die Steckerplatine 25 mit der Achsaufnahme 38 und den Ausgangskontakten 5 gezeigt. Beim Anschließen des Ausgangssteckers werden die Spulendrahtendstücke durch die Anschlussbohrungen 39 gefädelt und mit den zwei Leiterbahnen 40 verlötet. Die beiden Leiterbahnen 40 bilden auch die Ausgangskontakte 5 des Ausgangssteckers 6. Das Steckergehäuse und der Steckerdeckel umgeben im montierten Zustand die Steckerplatine 25 und schützen diese sowie den Dynamomechanismus vor Verschmutzung und Spritzwasser.
7 zeigt den Spulenkörper 11 mit dem mittleren, zylindrischen Abschnitt 32 der die Spule aufnimmt und den seitlichen Endscheiben 16. Am Umfang der Endscheiben sind breite Ausschnitte 28 zum Führen der längeren und kürzeren Jocharme angeordnet. Zwischen diesen breiten Ausschnitten 28 befinden sich Jochtaschen 42. Diese Jochtaschen 42 nehmen die Enden der längeren Jocharme auf und verhindern somit, dass die axial verlaufenden Jocharme der dünnwandigen Statorbleche von den Magneten des Rotors angezogen werden und eventuell dort anstreifen. Die Fixierung der Jocharmenden in den Jochtaschen 42 erübrigt weitere Versteifungsmaßnahmen am Umfang des Stators wie z. B. Umfangsbandagen oder ein Verkleben der axial verlaufenden Jocharme am Spulenumfang.
8 zeigt das innere Statorblech 14 mit den abgewinkelten längeren Jocharmen 18. Die längeren Jocharme 18 der beiden inneren Statorbleche 14, greifen jeweils in die Zwischenräume der gegenüberliegenden längeren Jocharme 18 und überspannen den Stator. Der axial verlaufende Bereich des Jocharmes 18 verjüngt sich zum Ende hin und ist mit einer Stufe 43 ausgestattet. Die kürzeren Jocharme des äußeren Statorbleches umschließen im montierten Zustand den ersten Teilbereich der längeren Jocharme 18 bzw. schmiegen sich daran an. Der zweite Teilbereich des längeren Jocharmes 18 bildet eine nach außen gerichtete Stufe 43, deren Außendurchmesser dem des äußeren Jochbleches entspricht. Der dritte Teilbereich am Ende der längeren Jocharme nach der Stufe 43 ist zu einem kleineren Durchmesser wieder nach innen abgewinkelt. Die kürzeren Jocharme und die Stufen 43 am längeren Jocharm 18 der gegenüberliegenden Statorbleche bilden die Umfangsfläche des Stators und haben nur einen sehr geringen Abstand zu den nach innen gerichteten Magneten des Rotors. Der Abstand und damit der Luftspalt zwischen Stator und Rotor soll zum Erzielen eines hohen Dynamowirkungsgrades möglichst gering sein. Dieser lässt sich jedoch nur mit einer stabilen Lage bzw. Befestigung der axial verlaufenden Jocharme erreichen. Damit die relativ dünnen und nahezu spitz zulaufenden längeren Jocharme 18 nicht von den Magnetkräften des Rotors aufgebogen werden oder sogar streifen, werden die Enden in die Taschen der Endscheiben des Spulenkörpers geschoben und dort festgehalten. Hierzu ist es erforderlich, dass die Enden der längeren Jocharme 18 nach dem Bereich der Stufen 43 nach innen abgewinkelt werden. Der von den abgewinkelten Enden der längeren Jocharme 18 gebildete Außendurchmesser ist kleiner als der Außendurchmesser der Endscheiben am Spulenkörper und stimmt mit dem von den Taschen gebildeten Außendurchmesser überein. Die Führung der abgewinkelten Jocharmenden in den Jochtaschen am Spulenkörper ermöglicht eine exakte Ausrichtung und Stabilisierung der Jocharme und trägt somit zur Montagevereinfachung sowie zur Wirkungsgradverbesserung bei.
9 zeigt das äußere Statorblech 15 mit am Umfang abgeschrägten kürzeren Jocharmen 19. Das bei langsamen Drehbewegungen des Dynamos auftretende Rastmoment wird als störend empfunden. Versuche haben ergeben, dass die Rastmomente durch seitliches Abschrägen der axial abgewinkelten Jocharmabschnitte zum Umfang hin das Rastmoment bei langsamen Drehbewegungen deutlich verringert wird. Die sich zum Ende hin verjüngenden, axial verlaufenden Abschnitte der kürzeren Jocharme 19 sind beidseitig mit nach außen gerichteten Anfasungen 44 oder Abrundungen ausgestattet.

1: Radnabendynamo
2: Nabenhülse
3: Nabenachse
4: Lagerdeckel
5: Ausgangskontakt
6: Ausgangsstecker
7: Rotor
8: Magnetträger
9: Magnetsegment
10: Stator
11: Spulenkörper
12: Kernjoch
13: Spule
14: Inneres Statorblech
15: Äußeres Statorblech
16: Endscheibe
17: Führungsnut
18: Längerer Jocharm
19: Kürzerer Jocharm
20: Aussparung
21: Spulendrahtendstück
22: Lagerinnenring
23: Ausgangsstecker
24: Steckergehäuse
25: Steckerplatine
26: Steckerdeckel
27: Rand
28: Breiter Ausschnitt
29: Schmaler Ausschnitt
30: Fixierbohrung
31: Zentriererhebung
32: Zylindrischer Abschnitt
33: Ausnehmung
34: Zentrale Achsöffnung
35: Mitnahmesteg
36: Inneres Langloch
37: Äußeres Langloch
38: Achsaufnahme
39: Anschlussbohrung
40: Leiterbahn
41: Magnetkäfig
42: Jochtasche
43: Stufe
44: Anfasung

Claims

Radnabendynamo 1 mit einem Generatormechanismus zwischen der feststehenden Nabenachse 3 und einer drehenden Nabenhülse 2, wobei sich der Generatormechanismus aus einem mit der Nabenachse 3 drehfest verbundenen Stator 10 mit einem Spulenkörper 11 der Kernjoche 12, Spule 13 sowie Statorbleche 14 und 15 aufnimmt und aus einem sich mit der Nabenhülse 2 drehenden, magnetischen Rotor 7 sowie aus einer Stromführung von der Spule 13 zur Nabenaußenseite zusammensetzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernjoche 12 vom Spulenkörper 11 aufgenommen werden und auf beiden Seiten über den Spulenkörper 11 hinaus ragen sowie an den Stirnseiten des Spulenkörpers 11 je ein inneres Statorblech 14 und jeweils ein äußeres Statorblech 15 angeordnet sind, wobei die Enden der Kernjoche 12 die äußeren Statorbleche 15 stirnseitig kontaktieren und die Ränder der entsprechenden Aussparungen 20 an den inneren Statorblechen 14 am Umfang der überstehenden Kernjochenden anliegen.
Radnabendynamo 1 nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Statorbleche 15 zur Kontaktverbesserung an die Stirnseiten der Kernjoche 12 gedrückt werden und hierfür auf der einen Seite ein Anschlag bzw. eine Durchmesserstufe und auf der anderen Seite ein Einstellgewinde auf der Nabenachse 3 vorgesehen sind.
Radnabendynamo 1 nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernjoche 12, die aus Blechpaketen mit mehreren übereinander liegenden rechteckigen Blechen bestehen, in gleichmäßigen Abständen um die Nabenachse 3 in Achsnähe im Spulenkörper 11 angeordnet sind.
Radnabendynamo 1 mit einem Generatormechanismus zwischen der feststehenden Nabenachse 3 und einer drehenden Nabenhülse 2, wobei sich der Generatormechanismus aus einem mit der Nabenachse 3 drehfest verbundenen Stator 10 mit einem Spulenkörper 11 der Kernjoche 12, Spule 13 sowie Statorbleche 14 und 15 aufnimmt und aus einem sich mit der Nabenhülse 2 drehenden, magnetischen Rotor 7 sowie aus einer Stromführung von der Spule 13 zur Nabenaußenseite zusammensetzt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung des Statorjoches der Spulenkörper 11 beidseitig von je zwei Statorblechen 14 und 15 umgeben ist, die mit an der Stirnseite radial verlaufenden und am Umfang in axialer Richtung abgewinkelten längeren Jocharmen 18 und kürzeren Jocharme 19 ausgestattet sind, wobei die längeren Jocharme 18 der inneren Statorbleche 14 in den Zwischenraum der Jocharme des gegenüberliegenden inneren Statorbleches 14 zeigen und über die Spule 13 bis zur gegenüberliegenden Endscheibe 16 reichen, während sich die kürzeren Jocharme 19 der äußeren Statorbleche 15 über die längeren Jocharme 18 der inneren Statorbleche 14 legen und nur einen Teilbereich der Spulenbreite überdecken.
Radnabendynamo 1 nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die axial verlaufenden Abschnitte der kürzeren Jocharme 19 mit zum Umfang des inneren Statorbleches 14 gerichteten Anfasungen 44 oder mit Abrundungen ausgestattet sind.
Radnabendynamo 1 nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorbleche 14 und 15 jeweils eine Bohrung zur Achsaufnahme und mindestens eine Zentrierbohrung 30 zur genauen Positionierung an einer entsprechenden Zentriererhebung 31 am Spulenkörper 11 aufweisen.
Radnabendynamo 1 nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich im montierten Zustand die axial verlaufenden Abschnitte der längeren Jocharme 18 des inneren Statorbleches 14 von innen an die entsprechenden Abschnitte der kürzeren Jocharme 19 des äußeren Statorbleches 15 anlegen und im weiteren axialen Verlauf soweit nach außen abgewinkelt sind, dass die längeren Jocharmabschnitte den gleichen Außendurchmesser wie die kürzeren Jocharmabschnitte des äußeren Statorbleches 15 einnehmen.
Radnabendynamo 1 nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die axial verlaufenden Abschnitte der längeren Jocharme 18 drei Teilbereiche aufweisen, wobei sich der erste Teilbereich von innen an einen entsprechenden kurzen Jocharm 19 anschmiegt, der zweite Teilbereich eine nach außen gerichtete Stufe 43 bildet, deren Außendurchmesser dem des kurzen Jocharmes 19 entspricht und der dritte Teilbereich nach innen abgewinkelt ist, so dass der durch die Enden der längeren Jocharme 18 gebildete Außendurchmesser kleiner ist, als der Außen durchmesser der Endscheiben 16 am Spulenkörper 11 und mit dem von den Jochtaschen 42 gebildeten Außendurchmesser übereinstimmt.
Radnabendynamo 1 nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die axial verlaufenden Abschnitte der Jocharme 18 und 19 im montierten Zustand leicht nach innen vorgespannt sind, so dass sich die Enden der längeren Jocharme 18 am Umfang des Spulenkörpers 11 und die kürzeren Jocharme 19 des äußeren Statorbleches 15 am axial verlaufenden Abschnitt der längeren Jocharme 18 abstützen.
Radnabendynamo 1 nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die axial verlaufenden Abschnitte der Jocharme 18 und 19 nach der Abwinkelung bis zum freien Ende hin schmäler werden.
Radnabendynamo 1 nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper 11 zur Spulenaufnahme einen mittleren, zylindrischen Abschnitt 32 und auf beiden Seiten eine Endscheibe 16 aufweist, die am Umfang mit breiten Ausschnitten 28 zum Führen der Jocharme 18 und 19 sowie mit schmalen Ausschnitten 29 zum Abstützen der Enden der längeren Jocharme 18 ausgestattet sind.
Radnabendynamo 1 nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper 11 zur Spulenaufnahme einen mittleren, zylindrischen Abschnitt 32 und auf beiden Seiten eine Endscheibe 16 aufweist, die am Umfang mit breiten Ausschnitten 28, zum Führen der Jocharme 18 und 19, sowie mit Jochtaschen 42, zum Fixieren der Enden der längeren Jocharme 18, ausgestattet sind.
Radnabendynamo 1 nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Spulenkörper 11 eine zentrale Achsöffnung 34 zur Aufnahme der Nabenachse 3 sowie ein Mitnahmesteg 35 angeordnet ist, der in die zentrale Achsöffnung 34 hineinragt und eine formschlüssige Drehmomentabstützung des Spulenkörpers 11 auf der Nabenachse 3 ermöglicht.
Radnabendynamo 1 nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Spulenkörper 11, insbesondere am zylindrischen Abschnitt 32, axial verlaufende Ausnehmungen 33 zur Aufnahme der Kernjoche 12 gleichmäßig um die zentrale Achsöffnung 34 angeordnet sind und Fixiererhebungen 31, die zum genauen Positionieren und Fixieren der Statorbleche 14 und 15 in entsprechende Fixierbohrungen 30 eingreifen, beidseitig über die Außenkontur des Spulenkörpers 11 hinausragen.
Radnabendynamo 1 nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer Endscheibe 16 zwei radial verlaufende Langlöcher 36 und 37 zum Herausführen der Spulendrahtendstücke 21 vorgesehen sind, wobei das äußere Langloch 37 bis zum Außendurchmesser und das innere Langloch 37 bis zum Innendurchmesser der Spule 13 reicht.
Radnabendynamo 1 mit einem Generatormechanismus zwischen der feststehenden Nabenachse 3 und einer drehenden Nabenhülse 2, wobei sich der Generatormechanismus aus einem mit der Nabenachse 3 drehfest verbundenen Stator 10 mit einem Spulenkörper 11 der Kernjoche 12, Spule 13 sowie Statorbleche 14 und 15 aufnimmt und aus einem sich mit der Nabenhülse 2 drehenden, magnetischen Rotor 7 sowie aus einer Stromführung von der Spule 13 zur Nabenaußenseite zusammensetzt, dadurch gekennzeichnet, dass sich der magnetische Rotor 7 aus einem ringförmigen Magnetträger 8 und innen angeordneten Magnetsegment 9 zusammensetzt, wobei die Magnetsegmente 9 wesentlich kürzer sind als der Magnetträger 8.
Radnabendynamo 1 nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetträger 8 auf der einen Seite drehfest vom Lagerdeckel 4 aufgenommen wird und auf der anderen Seite einen nach innen gezogenen Rand 27 aufweist, an dem die Magnetsegmente 9 anliegen und axial ausgerichtet werden.
Radnabendynamo 1 nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Magnetträger 8 aus eisenhaltigem Werkstoff besteht, um das Fixieren der Magnetsegmente 9 bei der Montage im Magnetträger 8 zu erleichtern.
Radnabendynamo 1 nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetsegmente 9 von einem Magnetkäfig 41 aufgenommen werden, der aus einem nicht magnetischen Material, vorzugsweise aus Kunststoff besteht und die Lage der Magnetsegmente 9 zueinander definiert sowie für eine axiale Ausrichtung bzw. einen gleichmäßigen Abstand zum Rand 27 sorgt.
Radnabendynamo 1 mit einem Generatormechanismus zwischen der feststehenden Nabenachse 3 und einer drehenden Nabenhülse 2, wobei sich der Generatormechanismus aus einem mit der Nabenachse 3 drehfest verbundenen Stator 10 mit einem Spulenkörper 11 der Kernjoche 12, Spule 13 sowie Statorbleche 14 und 15 aufnimmt und aus einem sich mit der Nabenhülse 2 drehenden, magnetischen Rotor 7 sowie aus einer Stromführung von der Spule 13 zur Nabenaußenseite zusammensetzt, dadurch gekennzeichnet, dass ein mittlerer Achsabschnitt der Nabenachse 3 mit einer Führungsnut 17 ausgestattet ist, um eine definierte Lage des Spulenkörpers 11 sowie eine formschlüssigen Abstützung des Statormomentes bzw. des Spulenkörpers 11 mit dem Mitnahmesteg 35, der in die Führungsnut 17 eintaucht, zu gewährleisten und um die Führung der Spulendrahtendstücke 21 durch ein Radlager bzw. zwischen Lagerinnenring 22 und Nabenachse 3 bis zum Ausgangsstecker 6 zu ermöglichen.
Radnabendynamo 1 nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulendrahtendstücke 21 durch entsprechende Langlöcher 36 und 37 in mindestens einer Endscheibe 16 des Spulenkörpers 11 an den radial verlaufenden Jocharmen 18 und 19 vorbei in die Führungsnut 17 der Nabenachse 3 und anschließend bis zum die Nabenachse 3 umschließenden Ausgangsstecker 6 bzw. Steckerplatine 25 geführt und dort angeschlossen werden.
Radnabendynamo 1 mit einem Generatormechanismus zwischen der feststehenden Nabenachse 3 und einer drehenden Nabenhülse 2, wobei sich der Generatormechanismus aus einem mit der Nabenachse 3 drehfest verbundenen Stator 10 mit einem Spulenkörper 11 der Kernjoche 12, Spule 13 sowie Statorbleche 14 und 15 aufnimmt und aus einem sich mit der Nabenhülse 2 drehenden, magnetischen Rotor 7 sowie aus einer Stromführung von der Spule 13 zur Nabenaußenseite zusammensetzt, dadurch gekennzeichnet, dass an der Nabenaußenseite bzw. neben dem Lagerdeckel 4 ein die Lagerstelle abdichtender Ausgangsstecker 6 angeordnet ist, der aus einem die Nabenachse 3 umschließenden Steckergehäuse 24, einer die stromführende Steckerkomponente bildenden Steckerplatine 25 sowie aus einem, das Steckergehäuse 24 abdichtenden Steckerdeckel 26 besteht.
Radnabendynamo 1 nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckerplatine 25 mit einer Achsaufnahme 38 zur Durchführung der Nabenachse 3 und mit Anschlussbohrungen 39, zum Einfädeln und zum Kontaktieren der beiden Spulendrahtendstücke 21 mit zwei, auch die Ausgangskontakte 5 bildenden, Leiterbahnen 40 ausgestattet ist.