DE102019112506A1

DE102019112506A1 - Stromgenerator für ein durch muskelkraft betriebenes fahrzeug

Info

Publication number: DE102019112506A1
Application number: DE102019112506.5A
Authority: DE
Inventors: Eiji Mishima; Yosuke Murakami; Yuichiro Hidaka
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2018-05-18
Filing date: 2019-05-14
Publication date: 2019-11-21
Also published as: CN110504791B; JP6957408B2; CN110504791A; JP2019201525A; TW202003309A; TWI814825B

Abstract

Stromgenerator (1) für ein durch Muskelkraft betriebenes Fahrzeug beinhaltet eine erste Stütze (10), eine zweite Stützte (20), welche drehbar bezüglich einer Drehachse (AX) relativ zu der ersten Stützte (10) bereitgestellt ist, eine Spule (30), welche an der ersten Stützte (10) bereitgestellt ist, und einen Magneten (40), welcher an der zweiten Stützte (20) bereitgestellt ist. Der Magnet (40) weist einen ersten Abschnitt (46) und einen zweiten Abschnitt (48), angeordnet in einer Umfangsrichtung (PD), relativ zu der Drehachse (AX) definiert, auf. Eine Magnetkraft des ersten Abschnittes (46) ist von einer Magnetkraft des zweiten Abschnittes (48) unterschiedlich.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
QUERVERWEIS ZU ANDEREN ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung JP 2018-096389 , eingereicht am 18. Mai 2018. Die gesamte Offenbarung der japanischen Patentanmeldung JP 2018-096389 , ist hiermit durch Bezugnahme hierin vollständig aufgenommen.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Stromgenerator für ein durch Muskelkraft betriebenes Fahrzeug, bzw. menschlich betriebenes Fahrzeug (HPV- human powered vehicle).
HINTERGRUNDDISSKUSSION
Die Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung JP2014-209832 beschreibt einen Nabendynamo, der an einer Nabenwelle eines Fahrrades montiert ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Stromgenerator für ein durch Muskelkraft betriebenes Fahrzeug eine erste Stütze, eine zweite Stütze, welche relativ drehbar bezüglich einer Drehachse relativ zu der ersten Stützte bereitgestellt ist, eine Spule, welche an der ersten Stütze bereitgestellt ist, und einen Magneten, welcher an der zweiten Stütze bereitgestellt ist. Der Magnet weist einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt, welcher in einer Umfangsrichtung, definiert hinsichtlich der Drehachse, angeordnet ist, auf. Eine Magnetkraft des ersten Abschnittes ist von einer Magnetkraft des zweiten Abschnittes unterschiedlich.
Bei dem Stromgenerator nach dem ersten Aspekt ist die Magnetkraft des ersten Abschnittes und die Magnetkraft des zweiten Abschnittes groß. Als Ergebnis erhöht dieser erste Aspekt einen Output bzw. Ausgang des Stromgenerators für das durch Muskelkraft betriebene Fahrzeug. Des Weiteren werden die Kosten des Stromgenerators für das durch Muskelkraft betriebene Fahrzeug geringgehalten, im Vergleich zu einem Fall, in welchem die Magnetkraft für alle Abschnitte erhöht ist.
Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Stromgenerator für das durch Muskelkraft betriebene Fahrzeug nach dem ersten Aspekt ausgestaltet, derart, dass die Magnetkraft des ersten Abschnittes größer ist als die Magnetkraft des zweiten Abschnittes.
Bei dem Stromgenerator nach dem zweiten Aspekt ist es möglich die Zunahme in den Kosten des Stromgenerators nach dem zweiten Aspekt niedrig zu halten und den Output bzw. Leistung des Stromgenerators zu erhöhen.
Nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Stromgenerator nach dem ersten oder zweiten Aspekt ausgestaltet, derart, dass der erste Abschnitt eine erste Fläche zugewandt zu der Spule aufweist. Der zweite Abschnitt weist eine zweite Fläche zugewandt zu der Spule auf. Ein Bereich der ersten Fläche ist von einem Bereich der zweiten Fläche unterschiedlich.
Bei dem Stromgenerator nach dem dritten Aspekt ist es möglich den Bereich der ersten Fläche zu dem Bereich der zweiten Fläche unterschiedlich zu gestalten, derart, dass die Magnetkraft des ersten Abschnittes und die Magnetkraft des zweiten Abschnittes unterschiedlich sind. Beispielsweise, da das Material des ersten Abschnittes und das Material des zweiten Abschnittes aus dem gleichen hergestellt sein können, kann die Zunahme in den Kosten bezüglich des Materials des Magneten niedrig gehalten werden.
Nach einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Stromgenerator nach dem dritten Aspekt ausgestattet, derart, dass der Bereich der ersten Fläche kleiner ist als der Bereich der zweiten Fläche.
Bei dem Stromgenerator nach dem vierten Aspekt ist es möglich die Zunahme in den Kosten bezüglich des Materials des Magneten gering zu halten.
Nach einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Stromgenerator nach einem der ersten bis vierten Aspekte ausgestaltet, derart, dass der Magnet eine zylindrische Gestalt angeordnet bezüglich der Drehachse aufweist.
Bei dem Stromgenerator nach dem fünften Aspekt ist es möglich das Design und die Struktur des Stromgenerators zu vereinfachen, da der Stromgenerator einen zylindrischen Magneten umfasst.
Nach einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung, ist der Stromgenerator nach einem der ersten bis fünften Aspekte ausgestaltet, derart, dass der Magnet ein erstes Magnetstück aufweisend den ersten Abschnitt und ein zweites Magnetstück aufweisend den zweiten Abschnitt beinhaltet.
Bei dem Stromgenerator nach dem sechsten Aspekt ist es möglich die Zunahme in den Kosten des Magneten niedrig zu halten, da kein Bedarf besteht den zylindrischen Magneten zu verwenden.
Nach einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Stromgenerator nach dem sechsten Aspekt ausgestaltet, derart, dass das zweite Magnetstück aus einer Vielzahl von Magnetstücken zusammengesetzt ist.
Bei dem Stromgenerator nach dem siebten Aspekt ist es möglich die Zunahme in den Kosten des Magneten niedrig zu halten, da kein Bedarf besteht einen Magneten aufweisend eine Gestalt entlang der Umfangsrichtung zu verwenden.
Nach einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Stromgenerator nach dem siebten Aspekt ausgestaltet, derart, dass ein Material des ersten Magnetstückes zu einem Material des zweiten Magnetstückes unterschiedlich ist.
Bei dem Stromgenerator nach dem achten Aspekt ist es möglich das Design und die Struktur des Magneten zu vereinfachen, da die Gestalt des ersten Magnetstückes und die Gestalt des zweiten Magnetstückes nicht verändert werden müssen.
Nach einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Stromgenerator nach dem achten Aspekt ausgestaltet, derart, dass das erste Magnetstück eines von einem Neodym-basierten Magneten eines Samarium-Kobalt-basiertem Magneten ist. Das zweite Magnetstück ist ein Ferid-basierter Magnet.
Bei dem Stromgenerator nach dem neunten Aspekt ist es möglich die Zunahme in den Kosten des Magneten niedrig zu halten, da relativ günstige Ferid-basierte Magneten verwendet werden. Des Weiteren ist es möglich die Leistung bzw. den Output des Stromgenerators zu erhöhen, da entweder der Neodym-basierte Magnet oder der Samarium-Kobalt-basierte Magnet aufweisend eine relativ große Magnetkraft verwendet wird.
Nach einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Stromgenerator nach dem siebten Aspekt ausgestaltet, derart, dass ein Material des ersten Magnetstückes zu einem Material des zweiten Magnetstückes gleich ist.
Bei dem Stromgenerator nach dem zehnten Aspekt ist es möglich die Zunahme in den Kosten hinsichtlich des Materials des Magnetstückes niedrig zu halten.
Nach einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Stromgenerator nach dem zehnten Aspekt ausgestaltet, derart, dass das erste Magnetstück eine erste Gestalt aufweist. Das zweite Magnetstück weist eine zweite Gestalt auf. Die erste Gestalt ist von der zweiten Gestalt unterschiedlich.
Bei dem Stromgenerator nach dem elften Aspekt ist es möglich die Zunahme in den Kosten hinsichtlich des Materials des Magnetstückes niedrig zu halten.
Nach einem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Stromgenerator nach einem der ersten bis zehnten Aspekte oder dem elften Aspekt ausgestaltet, derart, dass das erste Magnetstück ein erstes Volumen aufweist. Das zweite Magnetstück weist ein zweites Volumen auf. Das erste Volumen ist von dem zweiten Volumen unterschiedlich.
Bei dem Stromgenerator nach dem zwölften Aspekt ist es möglich die Zunahme in den Kosten hinsichtlich des Materials des Magnetstückes niedrig zu halten.
Nach einem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Stromgenerator nach dem zwölften Aspekt ausgestaltet, derart, dass das erste Volumen kleiner ist als das zweite Volumen.
Bei dem Stromgenerator nach dem dreizehnten Aspekt ist es möglich die Zunahme in den Kosten hinsichtlich des Materials des Magnetstückes niedrig zu halten.
Nach einem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Stromgenerator nach einem der zehnten bis dreizehnten Aspekte ausgestaltet, derart, dass das erste Magnetstück eine erste Radiallänge in einer Radialrichtung definiert relativ zu der Drehachse aufweist. Das zweite Magnetstück weist eine zweite Radiallänge in der Radialrichtung auf. Die erste Radiallänge ist länger als die zweite Radiallänge.
Bei dem Stromgenerator nach dem vierzehnten Aspekt ist es möglich die Zunahme in den Kosten hinsichtlich des Materials des Magnetstückes niedrig zu halten.
Nach einem fünfzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Stromgenerator nach einem der zehnten bis vierzehnten Aspekte ausgestaltet, derart, dass das erste Magnetstück eine erste Axiallänge in einer Axialrichtung definiert relativ zu der Drehachse aufweist. Das zweite Magnetstück weist eine zweite Axiallänge in der Axialrichtung auf. Die erste Axiallänge ist länger als die zweite Axiallänge.
Bei dem Stromgenerator nach dem fünfzehnten Aspekt ist es möglich die Zunahme in den Kosten hinsichtlich des Materials des Magnetstückes niedrig zu halten.
Figurenliste
Eine vollständige Würdigung der Erfindung und viele von den davon einhergehenden Vorteilen wird schnell ersichtlich, sobald diese durch Bezugnahme zu der folgenden detaillierten Beschreibung besser verstanden wird, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet werden.

1 ist eine Perspektivansicht eines Stromgenerators eines durch Muskelkraft betriebenen Fahrzeuges nach einer ersten Ausführungsform.
2 ist eine Querschnittsansicht des Stromgenerators entlang der Linie II-II von 1.
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die das Zusammensetzen der Magneten eines ersten Jochs, einer Spule und eines zweiten Jochs veranschaulicht.
4 ist eine Querschnittsansicht des Stromgenerators geteilt in einer Ebene senkrecht zu der Drehachse.
5 ist eine schematische Darstellung einer induzierten Elektromotorischen Kraft erzeugt in der Spule.
6 ist eine Darstellung des Magneten nach einem modifizierten ersten Beispiel des Magneten.
7 ist eine Darstellung des Magneten nach einem zweiten modifizierten Beispiel des Magneten.
8 ist eine Darstellung des Magneten nach einem dritten modifizierten Beispiel des Magneten.
9 ist eine Darstellung des Magneten nach einem vierten modifizierten Beispiel des Magneten.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Ausführungsformen werden nun mit Bezugnahme zu den beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei ähnliche Bezugszeichen, entsprechende oder identische Elemente durch die unterschiedlichen Zeichnungen hinweg kennzeichnen.
Erste Ausführungsform
Wie in den 1 und 2 zu sehen ist, wird ein Stromgenerator 1 für ein durch Muskelkraft betriebenes Fahrzeug bzw. menschlich betriebenes Fahrzeug nach der Ausführungsform beispielsweise zusammen gebaut bzw. montiert, mit einem Rahmen F1 und einem Rahmen F2 des durch Muskelkraft betriebenen Fahrzeuges einer Speiche SP1 und einer Speiche SP2 der Räder des durch Muskelkraft betriebenen Fahrzeuges. Der Stromgenerator 1 erzeugt Strom bzw. Elektrizität, wenn die Räder des durch Muskelkraft betriebenen Fahrzeuges gedreht werden.
Der Stromgenerator 1 umfasst eine erste Stütze 10, eine zweite Stütze 20, eine Spule 30 und einen Magnet 40. Wie in 2 zu sehen ist, umfasst die erste Stützte 10 eine Nabenwelle 12, eine erste Jochstütze 14Y1, eine zweite Jochstütze 14Y2, eine erste Rahmenstütze 16F1 und eine zweite Rahmenstütze 16F2. Die Nabenwelle 12 weist eine stabförmige Gestalt auf, die sich entlang einer Axialrichtung AD definiert durch eine Drehachse AX erstreckt, die erste Jochstütze 14Y1 und die zweite Jochstützte 14Y2 sind an der Außenseite der Nabenwelle 12 in einer Radialrichtung RD, definiert bzw. festgelegt durch die Drehachse AX, angeordnet. Die erste Jochstütze 14Y1 und die zweite Jochstütze 14Y2 sind an die Nabenwelle 12 verbunden. Die erste Jochstütze 14Y1 und die zweite Jochstütze 14Y2 sind angeordnet, um von einander in der Axialrichtung AD beabstandet zu sein. Die erste Jochstütze 14Y1 und die zweite Jochstütze 14Y2 sind bezüglich der Drehachse AX hinsichtlich der Nabenwelle 12 relativ nicht drehbar.
Die erste Rahmenstütze 16F1 und die zweite Rahmenstütze 16F2 sind an die Nabenwelle 12 verbunden. Die erste Rahmenstütze 16F1 und die zweite Rahmenstütze 16F2 sind angeordnet, um voneinander in der Axialrichtung AD beabstandet zu sein. Die erste Jochstütze 14Y1 und die zweite Jochstütze 14Y2 sind zwischen der ersten Rahmenstütze 16F1 und der zweiten Rahmenstütze 16F2 in der Axialrichtung AD angeordnet. Die erste Rahmenstütze 16F1 stützt den Rahmen F1 bezüglich der Drehachse AX drehfest bzw. nicht drehbar. Die zweite Rahmenstütze 16F2 stützt den Rahmen F2 bezüglich bzw. hinsichtlich bzw. um die Drehachse AX drehfest bzw. nicht drehbar.
Der Stromgenerator 1 umfasst ein erstes Joch bzw. ersten Bügel 60 und ein zweites Joch bzw. Bügel 62. Das erste Joch 60 ist nicht drehbar durch die erste Jochstütze 14Y1 um die Drehachse AX gestützt. Das zweite Joch 62 ist nicht drehbar durch die zweite Jochstütze 14Y2 um die Drehachse AX gestützt.
Das erste Joch 60 umfasst einen ersten Jochkörper 600 und eine Vielzahl von ersten Jochstücken 602. Die Vielzahl von ersten Jochstücken 602 erstreckt sich von dem ersten Jochkörper 600 in eine Richtung AD1 entlang der Drehrichtung AD. Das zweite Joch 62 umfasst einen zweiten Jochkörper 620 und eine Vielzahl von zweiten Jochstücken 622. Die Vielzahl von zweiten Jochstücken 622 erstreckt sich von dem zweiten Jochkörper 620 in die andere Richtung AD2 entlang der Axialrichtung AD. Diesbezüglich ist die andere Richtung AD2 eine entgegengesetzte Richtung zu der einen Richtung AD1. Die Vielzahl von ersten Jochstücken 602 und die Vielzahl von zweiten Jochstücken 622 sind angeordnet, um miteinander in der Axialrichtung AD in Eingriff zu gelangen / stehen. Die Vielzahl von ersten Jochstücken 602 und die Vielzahl von zweiten Jochstücken 622 sind in einer Umfangsrichtung PD, definiert bzw. festgelegt durch die Drehachse AX, abwechselnd bzw. alternierend angeordnet. Diesbezüglich kann die Vielzahl von ersten Jochstücken 602 und die Vielzahl von zweiten Jochstücken 622 angeordnet sein, um miteinander in der Axialrichtung AD außer Eingriff zu stehen / gelangen. Die Vielzahl von ersten Jochstücken 602 und die Vielzahl von zweiten Jochstücken 622 können beliebig angeordnet sein, sofern sie zu einem Magneten 40, wie nachfolgend beschrieben, entgegengesetzt bzw. gegenüberstehend sind.
Wie in 3 zu sehen ist, umfasst die Spule 30 einen Spulenkörper bzw. eine Bobine 32 und einen Draht 34. Der Spulenkörper 32 weist eine periphere Außenfläche 32S entlang der Umfangsrichtung PD auf. Die Spule 30 weist eine Struktur auf, derart, dass der Draht 34 an der peripheren Außenfläche 32S des Spulenkörpers 32 entlang der Umfangsrichtung PD gewickelt ist. Die periphere Außenfläche 32S ist zu der Vielzahl von ersten Jochstücken 602 und der Vielzahl von zweiten Jochstücken 622 in der Radialrichtung RD gegenüberstehend. Diesbezüglich ist die Wickelrichtung des Drahtes 34 zu dem Beispiel wie in 3 gezeigt nicht einschränkend. Die Spule 30 ist an der ersten Stützte 10 bereitgestellt. Die Spule 30 wird durch die Nabenwelle 12 gestützt, derart, um relativ nicht drehbar um die Drehachse AX hinsichtlich der Nabenwelle 12 zu sein. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Spule 30 zwischen dem ersten Jochkörper 600 und dem zweiten Jochkörper 620 in der Axialrichtung AD gehalten, derart, dass die Spule 30 durch das erste Joch 60 und das zweite Joch 62 gestützt wird. Jedoch ist der Aspekt, bei welchem die Spule 30 durch die Nabenwelle 12 gestützt wird, hierzu nicht einschränkend.
Wie in 2 zu sehen ist, umfasst die zweite Stütze 20 ein Magnetstützglied 22. Das Magnetstützglied 22 weist eine zylindrische Gestalt bzw. Zylindergestalt aufweisend eine periphere Innenfläche 22S entlang der Umfangsrichtung PD auf. Das Magnetstützglied 22 ist zwischen einem ersten Ende 20E1 und einem zweiten Ende 20E2 der zweiten Stütze 20 in der Axialrichtung AD bereitgestellt.
Ein erstes Lager 50 ist zwischen dem ersten Ende 20E1 der zweiten Stützte 20 und der Nabenwelle 12 in der Radialrichtung RD angeordnet. Ein zweites Lager 52 ist zwischen dem zweiten Ende 20E2 der zweiten Stützte 20 und der Nabenwelle 12 in der Radialrichtung RD angeordnet. Die zweite Stützte 20 ist um die Drehachse AX drehbar. Das heißt, dass die zweite Stütze 20 relativ um die Drehachse AX hinsichtlich der ersten Stütze 10 drehbar ist. Daher ist das Magnetstützglied 22 um die Drehachse AX hinsichtlich der Spule 12, dem ersten Joch 60 und dem zweiten Joch 62 drehbar.
Die zweite Stützte 20 umfasst einen ersten Flansch 24 und einen zweiten Flansch 26. Der erste Flansch 24 erstreckt sich nach außen von dem ersten Ende 20E1 in der Radialrichtung RD. Der zweite Flansch 26 erstreckt sich nach außen von dem zweiten Ende 20E2 in der Radialrichtung RD. Der erste Flansch 24 und der zweite Flansch 26 werden jeweils an die Speiche SP1 und die Speiche SP2 der Räder des durch Muskelkraft betriebenen Fahrzeuges montiert.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die erste Stütze 10 ein Stator, welcher drehfest bzw. nicht drehbar um die Drehachse AX ist, und die zweite Stütze 20 ist ein Rotor, welcher um die Drehachse AX drehbar ist. Jedoch kann die erste Stütze 10 ein Rotor sein und die zweite Stütze 20 kann ein Stator sein, das heißt, die Spule 30, das erste Joch 60 und das zweite Joch 62 können um die Drehachse AX drehbar sein und der Magnet kann drehfest bzw. nicht drehbar um die Drehachse AX sein.
Wie in 3 und 4 zu sehen, umfasst der Magnet 40 ein erstes Magnetstück 42 und ein zweites Magnetstück 44. Das zweite Magnetstück 44 ist aus einem Magnetstück 44A, einem Magnetstück 44B und einem Magnetstück 44C zusammengesetzt. Das erste Magnetstück 42, das Magnetstück 44A, das Magnetstück 44B und das Magnetstück 44C sind entlang der Umfangsrichtung PD angeordnet. Das erste Magnetstück 42, das Magnetstück 44A, das Magnetstück 44B und das Magnetstück 44C definieren insgesamt eine zylindrische Gestalt aufweisend eine periphere Fläche entlang der Umfangsrichtung PD als Ganzes. Das Magnetstück 44A, das Magnetstück 44B und das Magnetstück 44C sind lediglich in Anordnungen unterschiedlich, weisen jedoch die gleichen Gestalten und Materialien auf.
Eine erste Gestalt des ersten Magnetstückes 42 ist von einer zweiten Gestalt des zweiten Magnetstückes 44 unterschiedlich. Die erste Gestalt des ersten Magnetstückes 42 ist die Gleiche wie die Gestalt des Magnetstückes 44A, die Gestalt des Magnetstückes 44B und die Gestalt des Magnetstückes 44C. Das erste Volumen des ersten Magnetstückes 42 ist von dem zweiten Volumen des zweiten Magnetstückes 44 unterschiedlich. Das erste Volumen des ersten Magnetstückes 42 ist das Gleiche wie das Volumen des Magnetstückes 44A, das Volumen des Magnetstückes 44B und das Volumen des Magnetstückes 44C. Daher ist in der vorliegenden Ausführungsform das erste Volumen des ersten Magnetstückes 42 geringer bzw. kleiner als das zweite Volumen des zweiten Magnetstückes 44.
Das erste Magnetstück 42, das Magnetstück 44A, das Magnetstück 44B und das Magnetstück 44C sind an der zweiten Stütze 20 bereitgestellt. Das erste Magnetstück 42, das Magnetstück 44A, das Magnetstück 44B und das Magnetstück 44C sind durch das Magnetstützglied 22 der zweiten Stütze 20 gestützt. Das erste Magnetstück, das Magnetstück 44A, das Magnetstück 44B und das Magnetstück 44C sind an der peripheren Innenfläche 22S des Magnetstützgliedes 22 angeordnet. In der Radialrichtung RD sind jede von der Vielzahl von ersten Jochstücken 602 und der Vielzahl von zweiten Jochstücken 622 zwischen der Spule 30 und einem von dem ersten Magnetstück 42, dem Magnetstück 44A, dem Magnetstück 44B und dem Magnetstück 44C angeordnet. Das heißt, dass in der Radialrichtung jedes von der Vielzahl von ersten Jochstücken 602 und der Vielzahl von zweiten Jochstücken 622 zu einem von dem ersten Magnetstück 42, dem Magnetstück 44A, dem Magnetstück 44B und dem Magnetstück 44C gegenüberliegend sind.
Wie in 4 zu sehen ist, weist der Magnet 40 einen ersten Abschnitt 46 und einen zweiten Abschnitt 48, angeordnet in der Umfangsrichtung PD, auf. Der erste Abschnitt 46 ist aus dem ersten Magnetstück 42 zusammengesetzt. Der zweite Abschnitt 48 ist aus dem Magnetstück 44A, dem Magnetstück 44B und dem Magnetstück 44C des zweiten Magnetstückes 44 zusammengesetzt. Der erste Abschnitt 46, zusammengesetzt aus dem ersten Magnetstück 42, weist eine erste Fläche 46S zugewandt zu der peripheren Außenfläche 32S des Spulenkörpers 32 der Spule 30 in der Radialrichtung RD auf. Die erste Fläche 46S ist aus der peripheren Zwischenfläche des ersten Magnetstückes 42 entlang der Umfangsrichtung PD zusammengesetzt. Der zweite Abschnitt 48, zusammengesetzt aus dem Magnetstück 44A, dem Magnetstück 44B und dem Magnetstück 44C des zweiten Magnetstückes 44, weist eine zweite Fläche 48S auf, die der peripheren Außenfläche 32S des Spulenkörpers 32 der Spule 30 in der Radialrichtung RD zugewandt ist. Die zweite Fläche 48S ist aus den jeweiligen peripheren Zwischenflächen des Magnetstückes 44A, des Magnetstückes 44B und des Magnetstückes 44C entlang der Radialrichtung RD zusammengesetzt. Das heißt, dass die zweite Fläche 48S aus der peripheren Zwischenfläche des zweiten Magnetstückes 44 zusammengesetzt ist. Ein Bereich der ersten Fläche 46S ist von dem der zweiten Fläche 48S unterschiedlich. In dieser Ausführungsform ist der Bereich der ersten Fläche 46S kleiner als der der zweiten Fläche 48S. Spezifischer ist die Umfangslänge L1 der ersten Fläche 46S in der Umfangsrichtung PD kürzer als eine Umfangslänge L2 der zweiten Fläche 48S in der Umfangsrichtung PD. Eine Axiallänge der ersten Fläche 46S in der Axialrichtung AD ist die Gleiche wie eine Axiallänger der zweiten Fläche 48S in der Axialrichtung AD.
Diesbezüglich ist der Bereich der ersten Fläche 46S der Gleiche wie jeweils der Bereich des Magnetstückes 44A, des Bereichs des Magnetstückes 44B und des Bereichs des Magnetstückes 44C. Die Umfangslänge L1 der ersten Fläche 46S in der Umfangsrichtung PD ist die Gleiche wie die Länge der peripheren Innenfläche des Magnetstückes 44A in der Umfangsrichtung PD, die Länge der peripheren Innenfläche des Magnetstückes 44B in der Umfangsrichtung PD und die Länge der peripheren Innenfläche des Magnetstückes 44C in der Umfangsrichtung PD. Die Axiallänge der ersten Fläche 46S in der Axialrichtung AD ist die Gleiche wie die Länge der peripheren Innenfläche des Magnetstückes 44A in der Axialrichtung AD, die Länge der peripheren Innenfläche des Magnetstückes 44B in der Axialrichtung AD und die Länge der peripheren Innenfläche des Magnetstückes 44C in der Axialrichtung AD.
Bei dem ersten Abschnitt 46 sind die Südpole und die Nordpole alternierend bzw. abwechselnd angeordnet, um voneinander entlang der Umfangsrichtung PD beabstandet zu sein. Bei dem zweiten Abschnitt 48 sind die Südpole und die Nordpole alternierend bzw. abwechselnd angeordnet, um voneinander entlang der Umfangsrichtung PD beabstandet zu sein. Die Gesamtzahl der Vielzahl von Magnetpolen bereitgestellt an dem ersten Abschnitt 46 und der Vielzahl von Magnetpolen bereitgestellt an dem zweiten Abschnitt 48 ist die Gleiche wie die Gesamtzahl der Vielzahl von ersten Jochstücken 602 und der Vielzahl von Jochstücken 622. Die Vielzahl von Magnetpolen ist jeweils an dem ersten Abschnitt 46 und dem zweiten Abschnitt 48 bereitgestellt, derart, um entweder eine von der Vielzahl von ersten Jochstücken 602 und der Vielzahl von zweiten Jochstücken 622 in der Radialrichtung RD zugewandt zu sein.
Wenn die zweite Stütze 20 um die Drehachse AX dreht, schwankt bzw. flukturiert ein magnetischer Fluss, der die Spule 30 in der Axialrichtung AD durchdringt. Daraufhin wird eine induzierte elektromotorische Kraft (V) zwischen beiden Enden der Spule 30 erzeugt. Wie als durchgezogene Linie in 5 gezeigt, wird die Wellenform der induzierten elektromotorischen Kraft (V) erzeugt zwischen beiden Enden der Spule 30 eine Sinuswellenform.
Hier ist die Magnetkraft des ersten Abschnittes 46 von der Magnetkraft des zweiten Abschnittes 48 unterschiedlich. In dieser Ausführungsform ist die Magnetkraft des ersten Abschnittes 46 größer als die Magnetkraft des zweiten Abschnittes 48. In dieser Ausführungsform ist das Maximalenergieprodukt (J/m3) des ersten Magnetstückes 42, den ersten Abschnitt 46 darstellend, größer als das Maximalenergieprodukt (J/m3) des zweiten Magnetstückes 44, den zweiten Abschnitt 46 darstellend. Daher ist eine Magnetflussdichte (T) des ersten Abschnitten 46 größer als eine Magnetflussdichte (T) des zweiten Abschnittes 48. In dieser Ausführungsform ist das Material des ersten Magnetstückes 42, den ersten Abschnitt 46 darstellend, von dem Material des zweiten Magnetstückes 44, den zweiten Abschnitt 48 darstellend, unterschiedlich. Beispielsweise ist das erste Magnetstück 42 aus einem Neodym-basierten Magneten oder einem Samarium-Kobalt-basierten Magneten zusammengesetzt. Das Magnetstück 44 ist aus einem Ferid-basierten Magneten zusammengesetzt. Das heißt, dass das Magnetstück 44A, das Magnetstück 44B und das Magnetstück 44C aus dem Ferid-basierten Magneten zusammengesetzt sind. Diesbezüglich sind die Materialien dieser Magneten lediglich veranschaulichend. Folglich, solange das Maximalenergieprodukt des ersten Magnetstückes 42 größer ist als das Maximalenergieprodukt des zweiten Magnetstückes 44, können der Neodym-basierte Magnet, der Samarium-Kobalt-basierte Magnet und der Ferid-basierte Magnet Magneten von anderen Materialien sein.
Da die Magnetkraft des ersten Abschnittes 46 größer ist als die Magnetkraft des zweiten Abschnittes 48, ist eine Amplitude V1 der induzierten elektromotorischen Kraft, erzeugt in der Spule 30, größer als eine Amplitude V2 der induzierten elektromotorischen Kraft, erzeugt in der Spule des Stromgenerators, nach dem vergleichbaren Beispiel wie in einer gestrichelten Linie von 5 gezeigt. Diesbezüglich ist die Spule des Stromgenerators nach dem vergleichbaren Beispiel um die Drehachse AX von einem zylindrischen Magnet aufweisend die Magnetkraft des zweiten Abschnittes 48 umgeben. In anderen Worten ist der Magnet des Stromgenerators nach dem vergleichbaren Beispiel der Magnet, der das erste Magnetstück 42 mit dem Magnetstück 44A ersetzt.
In der vorstehenden Ausführungsform ist das erste Magnetstück 42 aus dem ersten Abschnitt 46 zusammengesetzt und das Magnetstück 44A, das Magnetstück 44B und das Magnetstück 44C sind von dem zweiten Abschnitt 48 zusammengesetzt. Jedoch ist die Anzahl der Magnetstücke hierin nicht einschränkend. Das zweite Magnetstück 44, festlegend den zweiten Abschnitt 48, kann aus einem Magnetstück zusammengesetzt sein, anstatt aus einer Vielzahl von Magnetstücken.
In der vorstehenden Ausführungsform, da das Material des ersten Magnetstückes 42 von dem Material des zweiten Magnetstückes 44 unterschiedlich ist, ist die Magnetkraft des ersten Abschnittes 46 unterschiedlich von der Magnetkraft des zweiten Abschnittes 48. Das heißt, dass das Maximalenergieprodukt des ersten Magnetstückes 42 von dem Maximalenergieprodukt des zweiten Magnetstückes 44 unterschiedlich ist und daher ist die Magnetkraft des ersten Abschnittes 46 von der Magnetkraft des zweiten Abschnittes 48 unterschiedlich. Jedoch, wie in dem modifizierten Beispiel 1 und dem modifizierten Beispiel 2 nachfolgend gezeigt, selbst wenn das Material des ersten Magnetstückes das Gleiche ist wie das Material des zweiten Magnetstückes, ist die Magnetkraft des ersten Abschnittes von der Magnetkraft des zweiten Abschnittes unterschiedlich.
Ein Magnet 40A nach dem ersten modifizierten Beispiel des Magneten 40 wird mit Bezugnahme auf die 6 beschrieben. Der Magnet 40A ist von dem Magnet 40 dahingehend unterschiedlich, dass dieser ein Magnetstück 42A umfasst. Das erste Magnetstück 42A ist von dem ersten Magnetstück 42 in der Gestalt und dem Volumen davon sowie dem Material davon unterschiedlich. Das Material des ersten Magnetstückes 42A ist das Gleiche wie das Material des zweiten Magnetstückes 44. In diesem modifizierten Beispiel ist das Volumen des ersten Magnetstückes 42A größer als das Volumen des Magnetstückes 44A. Spezifischer ist die erste Radiallänge L11 des ersten Magnetstückes 42A in der Radialrichtung RD länger bzw. größer als eine zweite Radiallänge L12 des Magnetstückes 44A in der Radialrichtung RD. Die Magnetkraft ist zu dem Produkt der magnetischen Flussdichte (T) und dem Bereich zugewandt zu der Spule 30 (dem Joch) des Magnetstückes in der Radialrichtung RD proportional. Folglich ist die Magnetkraft des ersten Magnetstückes 42 größer als die Magnetkraft des Magnetstückes 44A. Diesbezüglich ist die zweite Radiallänge L12 die Gleiche wie die Radiallänge des zweiten Magnetstückes 44 in der Radialrichtung RD.
Außerdem, in diesem modifizierten Beispiel, ist die erste Fläche 46S des ersten Abschnittes 46 näher zu der Spule 30 als die zweite Fläche 48 S des zweiten Abschnittes 48 in der Radialrichtung RD. Dementsprechend ist die Magnetkraft des ersten Abschnittes 46 noch größer als die Magnetkraft des zweiten Abschnittes 48.
Als Nächstes wird ein Magnet 40B nach dem zweiten modifizierten Beispiel des Magneten 40 nachfolgend mit Bezugnahme auf die 7 beschrieben. Der Magnet 40B ist von dem Magneten 40 unterschiedlich, dahingehend, dass dieser ein erstes Magnetstück 42B umfasst. Das erste Magnetstück 42B ist von dem ersten Magnetstück 42 in der Gestalt und in dem Volumen davon sowie in dem Material davon unterschiedlich. Das Material des ersten Magnetstückes 42B ist das Gleiche wie das Material des zweiten Magnetstückes 44. In diesem modifizierten Beispiel ist ein erstes Volumen des ersten Magnetstückes 42B größer als das Volumen des Magnetstückes 44A. Spezifischer ist eine erste Axiallänge L21 des ersten Magnetstückes 42B in der Axialrichtung AD größer bzw. länger als eine zweite Axiallänge L22 des Magnetstückes 44A in der Axialrichtung AD. Folglich ist die Magnetkraft des ersten Magnetstückes 42B größer als die Magnetkraft des Magnetstückes 44A. Diesbezüglich ist die zweite Axiallänge L22 die Gleiche wie die Axiallänge des zweiten Magnetstückes 44 in der Axialrichtung AD.
Des Weiteren ist es möglich die Merkmale des modifizierten ersten Beispiels mit dem wie vorstehend beschriebenen modifizierten zweiten Beispiel zu kombinieren. Das heißt, dass der Magnet 40 ein erstes Magnetstück aufweisend die Radiallänge L11 und die Axiallänge L21 umfassen kann.
Des Weiteren kann das Volumen des ersten Magnetstückes 42 kleiner sein als das Volumen des Magnetstückes 44A und daher kann das Maximalenergieprodukt des ersten Magnetstückes 42 größer sein als das Maximalenergieprodukt des Magnetstückes 44A. Das heißt, dass das Material, das Volumen und die Gestalt des ersten Magnetstückes 42 sowie das Material, das Volumen und die Gestalt des Magnetstückes 44A geeignet verändert werden können, derart, dass die Magnetkraft des ersten Abschnittes 46 größer wird als die Magnetkraft des zweiten Abschnittes 48.
In der vorstehenden Ausführungsform, bei dem modifizierten Beispiel 1 und dem modifizierten Beispiel 2, stellt die Gesamtheit des ersten Magnetstückes 42 (42A und 42B) dem ersten Abschnitt 46 in der Umfangsrichtung PD dar. Jedoch kann der erste Abschnitt 46 von einem Part des ersten Magnetstückes 42 (42A und 42B) umfasst sein. In der vorstehenden Ausführungsform stellen das Magnetstück 44A, das Magnetstück 44B und das Magnetstück 44C den zweiten Abschnitt 48 dar. Jedoch kann der zweite Abschnitt 48 von jedem der Magnetstücke des Magnetstückes 44A, des Magnetstückes 44B und des Magnetstückes 44C umfasst sein oder von einem Part von jedem von dem Magnetstück des Magnetstückes 44A, des Magnetstückes 44B und des Magnetstückes 44C umfasst sein.
Alternativ kann der Magnet 40 ohne die Magnetstücke ausgestaltet sein. Beispielsweise, wie in 8 gezeigt, weist der Magnet 40C nach einem dritten modifizierten Beispiel des Magneten 40 eine zylindrische Gestalt aufweisend eine periphere Fläche entlang der Umfangsrichtung PD auf. Der erste Abschnitt 46 und der zweite Abschnitt 48 sind in einem unterschiedlichen Bereich in der Umfangsrichtung PD bereitgestellt. Diesbezüglich ist in 8 dieser Bereich des ersten Abschnittes 46 in grau gekennzeichnet.
Alternativ kann ein erstes Magnetstück 42D, den ersten Abschnitt 46 darstellend, aus einer Vielzahl von Magnetstücken bestehen. Beispielsweise, wie in 9 gezeigt, umfasst das erste Magnetstück 42D des Magneten 40D nach einem vierten modifizierten Beispiel ein Magnetstück 42D1 und ein Magnetstück 42D2. Das Magnetstück 42D1 und das Magnetstück 42D2 sind in der Axialrichtung AD angeordnet. Das Maximalenergieprodukt des Magnetstückes 42D1 ist größer als das Maximalenergieprodukt des zweiten Magnetstückes 44. Das Maximalenergieprodukt des Magnetstückes 42D2 ist das Gleiche wie das Maximalenergieprodukt des Magnetstückes 44A.
Des Weiteren, durch Anordnung des ersten Abschnittes 46 und des zweiten Abschnittes 48 entlang der Umfangsrichtung PD, kann die induzierte elektromotorische Kraft (V) mit einer Vielzahl von Wellenformen aufweisend unterschiedliche Amplitudenwerte verändert werden. Beispielsweise, ein Bereich, bei dem kein Joch angeordnet ist, ist entlang der Umfangsrichtung PD bereitgestellt. Dementsprechend, abhängig des Drehwinkels bezüglich der Drehachse AX des Magneten 40, steht der erste Abschnitt 46 aufweisend eine große Magnetkraft dem Joch nicht gegenüber, und der zweite Abschnitt 48 aufweisend eine geringe Magnetkraft steht dem Joch gegenüber. Darauffolgend wird eine induzierte elektromotorische Kraft aufweisend einen relativ kleinen Amplitudenwert erzeugt. An einem weiteren Drehwinkel steht der erste Abschnitt 46 aufweisend eine große Magnetkraft dem Joch gegenüber und der zweite Abschnitt 48 aufweisend eine geringe Magnetkraft steht dem Joch nicht gegenüber. Darauffolgend wird eine induzierte elektromotorische Kraft aufweisend einen relativ großen Amplitudenwert erzeugt. Folglich verändert sich die induzierte elektromotorische Kraft mit einer Vielzahl von Wellenformen aufweisen unterschiedliche Amplitudenwerte bei nicht gleichmäßigem Verändern des Joches entlang der Umfangsrichtung PD. Wie vorstehend beschrieben, wenn die induzierte elektromotorische Kraft mit einer Vielzahl von Wellenformen aufweisend unterschiedliche Amplitudenwerte sich verändert, kann der Stromgenerator 1 davor bewahrt werden für andere Zwecke außer als Stromgenerator verwendet zu werden. Beispielsweise, im Wesentlichen detektiert ein Geschwindigkeitssensor des durch Muskelkraft betriebenen Fahrzeuges die Geschwindigkeit des durch Muskelkraft betriebenen Fahrzeuges durch Detektiere der induzierten elektromotorische Kraft aufweisend einen konstanten Amplitudenwert. Selbst wenn solch ein allgemeiner Geschwindigkeitssensor elektrisch an den Draht 34 der Spule 30 verbunden ist, detektiert dieser nicht angemessen die Geschwindigkeit, da die induzierte elektromotorische Kraft mit der Vielzahl von Wellenformen aufweisend unterschiedliche Amplitudenwerte sich verändert.
Der Begriff „umfassend“ und seine Ableitungen, wie hierin verwendet, sind beabsichtigt offene Begriffe zu sein, die das Vorhandensein von genannten Merkmalen, Elementen, Komponenten, Gruppen, Ganzzahlen und/oder Schritten spezifizieren, jedoch das Vorhandensein von nicht genannten Merkmalen, Elementen, Komponenten, Gruppen, Ganzzahlen und/oder Schritten nicht ausschließen. Dieses Konzept wird dann auch auf ähnliche Bedeutungen wie beispielsweise die Begriffe „aufweisend“, „beinhalten“ und deren Ableitungen angewandt.
Die Begriffe „Glied“; „Sektion“, „Abschnitt“, „Part“, „Element“, „Körper“ und „Struktur“, wenn in der Einzahl verwendet, können auch die Dualbedeutung eines einzelnen Parts oder einer Vielzahl von Parts haben.
Die Ordinalzahlen wie „erste“ und „zweite“, wie in der vorliegenden Anmeldung verwendet, sind bloße Kennzeichen und haben nicht eine andere Bedeutung, beispielsweise eine bestimmte Reihenfolge oder ähnliches. Des Weiteren impliziert beispielsweise der Begriff „erstes Element“ nicht die Existenz eines zweiten Elements und der Begriff „zweites Element“ impliziert nicht die Existenz eines ersten Elements.
Die Ausmaßbegriffe wie „im Wesentlichen“, „um“ und „ungefähr“, wie hierin verwendet, sollen einen vernünftigen Abweichungsbetrag des modifizierten Begriffes bedeuten, derart, dass das andere Resultat nicht signifikant verändert wird. All die numerischen Werte, die in der vorliegenden Anmeldung beschrieben werden, sollen dahingehend verstanden werden, dass die Begriffe wie „im Wesentlichen“, „um“ und „ungefähr“ beinhalten.
Selbstverständlich sind zahlreiche Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung im Lichte der vorstehenden Lehren möglich. Es soll darin hierin verstanden, dass innerhalb des Umfanges der beigefügten Ansprüche die Erfindung anderweitig als hierin spezifisch beschrieben ausgeübt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2018096389 [0001]
JP 2014209832 [0003]

Claims

Stromgenerator für ein durch Muskelkraft betriebenes Fahrzeug, umfassend: eine erste Stütze; eine zweite Stütze, welche bezüglich einer Drehachse relativ zu der ersten Stütze relativ drehbar bereitgestellt ist; eine Spule, bereitgestellt an der ersten Stütze; und ein Magnet, bereitgestellt an der zweiten Stütze, wobei der Magnet einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt, angeordnet in einer Umfangsrichtung, definiert hinsichtlich der Drehmittelachse, aufweist, und eine Magnetkraft von dem ersten Abschnitt zu einer Magnetkraft des zweiten Abschnittes unterschiedlich ist.
Stromgenerator nach Anspruch 1, bei welchem die Magnetkraft des ersten Abschnittes größer ist als die Magnetkraft des zweiten Abschnittes.
Stromgenerator nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei welchem der erste Abschnitt eine erste Fläche zugewandt zu der Spule aufweist, der zweite Abschnitt eine zweite Fläche zugewandt zu der Spule aufweist und ein Bereich der ersten Fläche zu einem Bereich der zweiten Fläche unterschiedlich ist, bevorzugt ist der Bereich der ersten Fläche kleiner als der Bereich der zweiten Fläche.
Stromgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem der Magnet eine zylindrische Gestalt angeordnet bezüglich der Drehachse aufweist.
Stromgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem der Magnet beinhaltet ein erstes Magnetstück aufweisend den ersten Abschnitt, und ein zweites Magnetstück aufweisend den zweiten Abschnitt.
Stromgenerator nach Anspruch 5, bei welchem das zweite Magnetstück aus einer Vielzahl von Magnetstücken zusammengesetzt ist / wird.
Stromgenerator nach Anspruch 6, bei welchem ein Material des ersten Magnetstücks von einem Material des zweiten Magnetstücks unterschiedlich ist.
Stromgenerator nach Anspruch 7, bei welchem das erste Magnetstück eines von einem Neodym-basierten Magneten und einem Samarium-Kobalt-basierten Magneten ist, und das zweite Magnetstück ein Ferrit-basierter Magnet ist.
Stromgenerator nach Anspruch 6, bei welchem ein Material des ersten Magnetstücks gleich ist zu einem Material des zweiten Magnetstücks.
Stromgenerator nach Anspruch 9, bei welchem das erste Magnetstück eine erste Gestalt aufweist, das zweite Magnetstück eine zweite Gestalt aufweist, und die erste Gestalt von der zweiten Gestalt unterschiedlich ist.
Stromgenerator nach Anspruch 9 oder 10, bei welchem das erste Magnetstück ein erstes Volumen aufweist, das zweite Magnetstück ein zweites Volumen aufweist, und das erste Volumen von dem zweiten Volumen unterschiedlich ist, bevorzugt, das erste Volumen kleiner als das zweite Volumen ist.
Stromgenerator nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei welchem das erste Magnetstück eine erste Radiallänge in einer Radialrichtung, relativ zu der Drehachse definiert, aufweist, das zweite Magnetstück eine zweite Radiallänge in der Radialrichtung aufweist, und die erste Radiallänge länger ist als die zweite Radiallänge.
Stromgenerator nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei welchem das erste Magnetstück eine erste Axiallänge in einer Axialrichtung, relativ zu der Drehachse definiert, aufweist, das zweite Magnetstück eine zweite Axiallänge in der Axialrichtung aufweist, und die erste Axiallänge länger ist als die zweite Axiallänge.