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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Technisches Umfeld
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Nabendynamo, insbesondere eine Kupplungsstruktur einer Magnet- und Bügeleinheit eines Nabendynamos.
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Stand der Technik
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Die 1A und 1B zeigen, dass ein Nabendynamo (in der Patentanmeldung mit Nr. 097144972 aus Taiwan veröffentlicht) eines Fahrrades einen Dynamo 10 an einer Nabenspindel umfasst. Der Dynamo 10 besteht aus einer Spuleneinheit 11, einer Magneteinheit 12 am äußeren Umfang der Spuleneinheit 11 und aus zwei entsprechenden Bügeleinheiten 13. Die Magneteinheit 12 umfasst mehrere umlaufend angeordnete Magnetpole 121. Die Bügeleinheit 13 umfasst Bügelklemmen 131 um deren äußeren Umfang. Die beiden Bügeleinheiten 13 sind auf zwei Seiten der Spuleneinheit 11 nacheinander ausgerichtet und auf dieser angeordnet. Die Bügelklemmen 13 sind am äußeren Umfang der Spuleneinheit 11 angeordnet, um einen leichtgewichtigen Dynamo in einer kompakten Größe und mit einer hohen Leistung zu bilden.
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Die Magneteinheit 12 des Nabendynamos weist gegenüber eine der Bügeleinheiten 13 eine erste Seitenfläche 122 und gegenüber der anderen Bügeleinheit 13 eine zweite Seitenfläche 123 auf. Mehrere Magnetpole 121 sind auf der ersten Seitenfläche 122 und umlaufend auf eine verschlungene N-S-Weise angeordnet, während die mehreren Magnetpole 121 auf der zweiten Seitenfläche 123 und umlaufend auf eine verschlungene S-N-Weise angeordnet sind. Die fortlaufenden Magnetpole 121 auf der ersten und zweiten Seitenfläche 122, 123 sind gegenüberliegend angeordnete Magnetpole.
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Die Magnetpole 121 weisen je eine Spaltpollinie 1211 auf, die parallel durch eine entsprechende Passenlinie 132 der beiden Bügeleinheiten 13 verlaufen, d.h. zwischen der Spaltpollinie 1211 und der Passenlinie 132 ist kein Neigungswinkel vorhanden. Beim Drehen der Magneteinheit 12 relativ zu den Bügeleinheiten 13 verlaufen die Spaltpollinien 1211 der Magnetpole 121 parallel zu den Passenlinien 131 der Bügeleinheiten 13. Das Rastmoment ist beim Drehen der Bügeleinheiten 13 übermäßig gross, was das Funktionieren des Nabendynamos hindert. Die 1C zeigt, dass die Spaltpollinien 1211 der Magnetpole 121 und die Passenlinien 132 der Bügeleinheiten 13 in einem parallelen Verhältnis zueinander verlaufen, wobei das maximale Rastmoment 680 mNewten x Meter beträgt.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Kupplungsstruktur einer Magnet- und Bügeleinheit eines Nabendynamos, um das mit dem Nabendynamo erzeugte Rastmoment bei dessen Funktionieren zu verringern.
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Zum Erreichen des obengenannten Ziels umfasst die Kupplungsstruktur einer Magneteinheit und einer Bügeleinheit eines Nabendynamos der vorliegenden Erfindung eine Magneteinheit und eine Bügeleinheit. Die Magneteinheit weist eine erste Seitenfläche, mehrere erste Magnetpole, die auf der ersten Seitenfläche und umlaufend auf eine verschlungene N-S-Weise angeordnet sind, eine zweite Seitenfläche gegenüber der ersten Seitenfläche und mehrere zweite Magnetpole, die auf der zweiten Seitenfläche und umlaufend auf eine verschlungene S-N-Weise angeordnet sind, auf. Die fortlaufenden ersten und zweiten Magnetpole auf den ersten und zweiten Seitenflächen sind gegenüberliegende Magnetpole. Die Bügeleinheit besteht aus mehreren ersten Bügeln und mehreren zweiten Bügeln. Die mehreren ersten Bügel sind um eine Seite der Magneteinheit angeordnet und weisen in Übereinstimmung mit den ersten Magnetpolen der ersten Seitenfläche je eine erste Klemme auf. Die mehreren zweiten Bügel sind um eine andere Seite der Magneteinheit angeordnet und weisen in Übereinstimmung mit den zweiten Magnetpolen der zweiten Seitenfläche je eine zweite Klemme auf.
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Die Magneteinheit wird relativ zur Bügeleinheit rotiert. Jeder der ersten Bügel weist eine erste Passenlinie auf, die durch einen ersten Kreismittelpunkt verläuft. Jeder der zweiten Bügel weist eine zweite Passenlinie auf, die durch einen zweiten Kreismittelpunkt verläuft. Die Verbindung aller beiden angrenzenden ersten Magnetpole weist eine erste Spaltpollinie auf. Wenn die erste Spaltpollinie durch die entsprechende erste Passenlinie verläuft, wird zwischen der ersten Spaltpollinie und der ersten Passenlinie ein erster Neigungswinkel gebildet. Die Verbindung aller angrenzenden zwei der zweiten Magnetpole weist eine zweite Spaltpollinie auf. Wenn die zweite Spaltpollinie durch die entsprechende zweite Passenlinie verläuft, wird zwischen der zweiten Spaltpollinie und der zweiten Passenlinie ein zweiter Neigungswinkel gebildet.
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Vorzugsweise betragen der Bereich des ersten Neigungswinkels 5-40 Grad und der Bereich des zweiten Neigungswinkels 5-40 Grad.
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Vorzugsweise besteht jeder der ersten Bügel aus einem Stapel mit mehreren ersten Bügelteilen. Jeder dieser ersten Bügelteile besteht dabei aus einem ersten Innensegment, einem sich von einem Ende des ersten Innensegments erstreckenden und nach außen gebogenen ersten Erweiterungssegment, einem sich von einem Ende des ersten Erweiterungssegments erstreckenden und auf das erste Innensegment zu gebogenen ersten äußeren Segment und aus einem ersten Klemmensegment, das sich von einem Ende des ersten äußeren Segments erstreckt und in eine zum ersten Innensegment entgegengesetzte Richtung und entsprechend einem der ersten Magnetpole der ersten Seitenfläche gebogen ist.
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Vorzugsweise sind die Längen der ersten Klemmensegmente der ersten Bügelteile identisch.
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Vorzugsweise erweitern sich die Längen der ersten Klemmensegmente der ersten Bügelteile von zwei Seiten auf die Mitte des Stapels der ersten Bügelteile zu allmählich.
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Vorzugsweise erweitern sich die Längen der ersten Klemmensegmente der ersten Bügelteile von einer Seite auf die anderen Seite des Stapels der ersten Bügelteile allmählich.
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Der Aufbau und die Anordnung der zweiten Bügelteile entsprechen jenen der ersten Bügelteile.
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Figurenliste
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- 1A zeigt eine perspektivische Ansicht eines Nabendynamos nach dem Stand der Technik;
- 1B zeigt eine schematische Ansicht einer Kupplungsstruktur eines Drehgelenks und einer Bügeleinheit der 1A;
- 1C stellt ein Diagramm zum Darstellen des Rastmoments beim Betätigen des Drehgelenks und der Bügeleinheit der 1A dar;
- 2 zeigt eine Explosionsansicht nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Zusammenwirken mit einem Stator und einer Befestigungseinheit;
- 3 zeigt eine Explosionsansicht nach dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 4 zeigt eine schematische Ansicht nach dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zum Darstellen des Kupplungsstatus' einer Magneteinheit und einer Bügeleinheit;
- 5A zeigt eine schematische Ansicht nach dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zum Darstellen des Kupplungsstatus' eines Magnetpols und eines Bügels;
- 5B stellt ein Diagramm zum Darstellen des Rastmoments der Magneteinheit und der Bügeleinheit der 5A dar;
- 6 zeigt eine schematische Ansicht nach dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zum Darstellen eines Kupplungsstatus' einer Magneteinheit und einer Bügeleinheit;
- 7 zeigt eine schematische Ansicht nach dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zum Darstellen eines weiteren Kupplungsstatus' einer Magneteinheit und einer Bügeleinheit; und
- 8 zeigt eine schematische Ansicht nach dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zum Darstellen eines weiteren Kupplungsstatus' einer Magneteinheit und einer Bügeleinheit.
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WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Die Ausführungsbeispiele sind unten lediglich anhand eines Beispiels mit Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen beschrieben.
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Wie die 2 zeigt, betrifft die vorliegende Erfindung eine Kupplungsstruktur einer Magneteinheit und einer Bügeleinheit eines Nabendynamos, der mit einem Stator 21 und einer Befestigungseinheit 22 des Nabendynamos zusammengebaut wird. Die 3 bis 5A zeigen, dass die Kupplungsstruktur einer Magneteinheit und einer Bügeleinheit eines Nabendynamos eine Magneteinheit 30 und eine Bügeleinheit 40 umfasst.
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Die Magneteinheit 30 weist eine erste Seitenfläche 31, mehrere erste Magnetpole 32, die auf der ersten Seitenfläche 31 und umlaufend auf eine verschlungene N-S-Weise angeordnet sind, eine zweite Seitenfläche 33 gegenüber der ersten Seitenfläche 31 und mehrere zweite Magnetpole 34, die auf der zweiten Seitenfläche 33 und umlaufend auf eine verschlungene S-N-Weise angeordnet sind, auf. Die fortlaufenden ersten und zweiten Magnetpole 32, 34 auf der ersten und zweiten Seitenfläche 31, 33 sind gegenüberliegende Magnetpole.
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Die Bügeleinheit 40 besteht aus mehreren ersten Bügeln 41 und aus mehreren zweiten Bügeln 42. Die mehreren ersten Bügel 41 sind um eine Seite der Magneteinheit 30 angeordnet und weisen in Übereinstimmung mit den ersten Magnetpolen 32 der ersten Seitenfläche 31 je erste Klemmen 411 auf. Die mehreren zweiten Bügel 42 sind um eine andere Seite der Magneteinheit 30 angeordnet und weisen in Übereinstimmung mit den zweiten Magnetpolen 34 der zweiten Seitenfläche 33 je zweite Klemmen 421 auf.
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Die Magneteinheit 30 wird relativ zur Bügeleinheit 40 rotiert. Jeder der ersten Bügel 41 weist eine erste Passenlinie 412 auf, die durch einen ersten Kreismittelpunkt P1 verläuft. Jeder der zweiten Bügel 42 weist eine zweite Passenlinie 422 auf, die durch einen zweiten Kreismittelpunkt P2 verläuft. Die Verbindung aller angrenzenden zwei der ersten Magnetpole 32 weist eine erste Spaltpollinie 321 auf. Ein erster Neigungswinkel A1 wird zwischen der ersten Spaltpollinie 321 und der ersten Passenlinie 412 gebildet, wenn die erste Spaltpollinie 321 durch die entsprechende erste Passenlinie 412 verläuft. Die Verbindung aller angrenzenden zwei der zweiten Magnetpole 34 weist eine zweite Spaltpollinie 341 auf. Ein zweiter Neigungswinkel A2 wird zwischen der zweiten Spaltpollinie 341 und der zweiten Passenlinie 422 gebildet, wenn die zweite Spaltpollinie 341 durch die entsprechende zweite Passenlinie 422 verläuft. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt der erste Neigungswinkel A1 10 Grad, während der Bereich des ersten Neigungswinkels A1 in anderen Ausführungsbeispielen 5-40 Grad betragen kann. Beispielsweise wird in der 8 gezeigt, dass der erste Neigungswinkel A1 25 Grad beträgt. Der zweite Neigungswinkel A2 beträgt 10 Grad. Der Bereich des zweiten Neigungswinkels A2 kann in anderen Ausführungsbeispielen 5-40 Grad betragen. Beispielsweise wird in der 8 gezeigt, dass der zweite Neigungswinkel A2 25 Grad beträgt.
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Die ersten Passenlinien 412 des ersten Bügels 41 sind so angeordnet, dass diese gemeinsam durch den ersten Kreismittelpunkt P1 verlaufen. Die zweiten Passenlinien 422 des zweiten Bügels 42 sind so angeordnet, dass diese gemeinsam durch den zweiten Kreismittelpunkt P2 verlaufen. Der erste Neigungswinkel A1 wird zwischen der ersten Spaltpollinie 321 und der ersten Passenlinie 412 gebildet, wenn die erste Spaltpollinie 321 durch die entsprechende erste Passenlinie 412 verläuft. Der zweite Neigungswinkel A2 wird zwischen der zweiten Spaltpollinie 341 und der zweiten Passenlinie 422 gebildet, wenn die zweite Spaltpollinie 341 durch die entsprechende zweite Passenlinie 422 verläuft. Beim Drehen der ersten Magnetpole 32 der ersten Seitenfläche 31 der Magneteinheit 30 relativ zum ersten Bügel 41 und der zweiten Magnetpole 34 der zweiten Seitenfläche 33 der Magneteinheit 30 relativ zum zweiten Bügel 42 verlaufen die ersten und zweiten Spaltpollinien 321, 341 winkelig durch die ersten bzw. zweiten Passenlinien 412, 422 des ersten bzw. zweiten Bügels 41, 42, um das Rastmoment der Rotierung zu verringern.
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Wie dies in der 5B gezeigt ist, dass das maximale Rastmoment nur 480 mNewton x Meter beträgt, wenn die ersten und zweiten Spaltpollinien durch die entsprechenden ersten und zweiten Passenlinien in einem Neigungswinkel von 10 Grad verlaufen. Die 1C zeigt zum Vergleich, dass das maximale Rastmoment ungefähr 680 mNewton x Meter beträgt, wenn die Spaltpollinien 1211 der Magnetpole 121 parallel durch die entsprechenden Passenlinien 132 der Bügeleinheiten 13 verlaufen. Mit der vorliegenden Erfindung kann daher das Rastmoment, das mit dem Nabendynamo bei dessen Funktionieren erzeugt wird, verringert werden.
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Wie in der 3 und 5A gezeigt, ist jeder der ersten Bügel 41 durch Aufeinanderstapeln von acht ersten Bügelteilen 413 gebildet. Jeder der ersten Bügelteile 413 weist ein erstes Innensegment 4131, ein erstes Erweiterungssegment 4132, das sich von einem Ende des ersten Innensegments 4131 erstreckt und nach außen gebogen ist, ein erstes äußeres Segment 4133, das sich von einem Ende des ersten Erweiterungssegments 4132 erstreckt und auf ein erstes Innensegment 4131 zu gebogen ist, und ein erstes Klemmensegment 4134, das sich von einem Ende des ersten äußeren Segments 4133 erstreckt und in eine zum ersten Innensegment 4131 entgegengesetzte Richtung und entsprechend den ersten Magnetpolen 32 der ersten Seitenfläche 31 gebogen ist, auf. Die Längen der ersten Klemmensegmente 4134 der ersten Bügelteile 413 erweitern sich allmählich von zwei Seiten auf die Mitte des Stapels der ersten Bügelteile 413 zu. Wie in der 5A gezeigt, sind die Längen der ersten Klemmensegmente 4134 der dazwischen liegenden vier ersten Bügelteile 413 identisch, während die Längen der ersten Klemmensegmente 4134 der ersten Bügelteile 413 auf zwei Seiten auf ihre äußersten Seiten zu allmählich verkürzt sind. Die Anordnung der ersten Bügelteile 413 kann jene der in der 6 gezeigten Anordnung entsprechen, wobei die Längen der ersten Klemmensegmente 4134 des Stapels der ersten Bügelteile 413 identisch sind. Wie die 7 zeigt, sind die Längen der ersten Klemmensegmente 4134 der ersten Bügelteile 413 von einer Seite auf die andere Seite des Stapels der ersten Bügelteile 413 zu allmählich erweitert.
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In diesem Ausführungsbeispiel entsprechen der Aufbau und die Anordnung des zweiten Bügels 42 jenen des ersten Bügels 41. Jeder der zweiten Bügel 42 durch Aufeinanderstapeln von acht zweiten Bügelteilen 423 gebildet. Jeder der zweiten Bügelteile 423 weist ein zweites Innensegment 4231, ein zweites Erweiterungssegment 4232, das sich von einem Ende des zweiten Innensegments 4231 erstreckt und nach außen gebogen ist, ein zweites äußeres Segment 4233, das sich von einem Ende des zweiten Erweiterungssegments 4232 erstreckt und auf ein zweites Innensegment 4231 zu gebogen ist, und ein zweites Klemmensegment 4234, das sich von einem Ende des zweiten äußeren Segments 4233 erstreckt und in eine zum zweiten Innensegment 4231 entgegengesetzte Richtung und entsprechend den zweiten Magnetpolen 34 der zweiten Seitenfläche 33 gebogen ist, auf. Die Längen der zweiten Klemmensegmente 4234 der zweiten Bügelteile 423 erweitern sich allmählich von zwei Seiten auf die Mitte des Stapels der zweiten Bügelteile 423 zu. Wie in der 5A gezeigt, sind die Längen der zweiten Klemmensegmente 4234 der dazwischen liegenden vier zweiten Bügelteile 423 identisch, während sich die Längen der zweiten Klemmensegmente 4234 der zweiten Bügelteile 423 auf zwei Seiten auf ihre äußersten Seiten zu allmählich verkürzt sind. Die Anordnung der zweiten Bügelteile 423 kann jene der in der 7 gezeigten Anordnung entsprechen, wobei die Längen der zweiten Klemmensegmente 4234 des Stapels der zweiten Bügelteile 423 identisch sind. Wie die 7 zeigt, sind die Längen der zweiten Klemmensegmente 4234 der zweiten Bügelteile 423 von einer Seite auf die andere Seite des Stapels der zweiten Bügelteile 423 zu allmählich erweitert.
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Die ersten und zweiten Klemmensegmente 4134, 4234 der ersten und zweiten Bügelteile 413, 423 weisen schräge Flächen auf, wobei die Neigungen der jeweiligen schrägen Flächen unterschiedlich sind. In einem Ausführungsbeispiel sind die Neigungen der schrägen Flächen der ersten und zweiten Klemmensegmente 4134, 4234 der äußersten ersten und zweiten Bügelteile 413, 423 geringer als die Neigungen der schrägen Flächen der ersten und zweiten Klemmensegmente 4134, 4234 der zweiten äußeren ersten und zweiten Bügelteile 413, 423. Die ersten und zweiten Klemmensegmente 4134, 4234 der dazwischen liegenden vier ersten und zweiten Bügelteile 413, 423 weisen keine schrägen Flächen auf. Damit kann das Rastmoment verringert werden.
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Trotz der detaillierten Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zum Zweck der Veranschaulichung können verschiedene Modifizierungen und Ausbesserungen vorgenommen werden, ohne dabei vom Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die vorliegende Erfiindung soll daher lediglich durch die angehängten Schutzansprüche eingeschränkt sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Dynamo
- 11
- Spuleneinheit
- 12
- Magneteinheit
- 121
- Magnetpol
- 1211
- Spaltpollinie
- 122
- Erste Seitenfläche
- 123
- Zweite Seitenfläche
- 13
- Bügeleinheit
- 131
- Bügelklemme
- 132
- Passenlinie
- 21
- Stator
- 22
- Befestigungseinheit
- 30
- Magneteinheit
- 31
- Erste Seitenfläche
- 32
- Erster Magnetpol
- 321
- Erste Spaltpollinie
- 33
- Zweite Seitenfläche
- 34
- Zweiter Magnetpol
- 341
- Zweite Spaltpollinie
- 40
- Bügeleinheit
- 41
- Erster Bügel
- 411
- Erste Klemme
- 412
- Erste Passenlinie
- 413
- Erstes Bügelteil
- 4131
- Erstes Innensegment
- 4132
- Erstes Erweiterungssegment
- 4133
- Erstes äußeres Segment
- 4134
- Erstes Klemmensegment
- 42
- Zweiter Bügel
- 421
- Zweite Klemme
- 422
- Zweite Passenlinie
- 423
- Zweiter Bügelteil
- 4231
- Zweites Innensegment
- 4232
- Zweites Erweiterungssegment
- 4233
- Zweites äußeres Segment
- 4234
- Zweite Klemme
- A1
- Erster Neigungswinkel
- A2
- Zweiter Neigungswinkel
- P1
- Erster Kreismittelpunkt
- P2
- Zweiter Kreismittelpunkt
