DE19917297A1 - Current generator has brake disc forming rotor, at least one stator mounted close to brake disc; brake disc and/or stator are toothed and stator contains permanent magnet - Google Patents

Current generator has brake disc forming rotor, at least one stator mounted close to brake disc; brake disc and/or stator are toothed and stator contains permanent magnet

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Abstract

The generator has a stator (ST), a rotor (BS) and a control unit, whereby a brake disc forms the rotor and at least one stator is mounted close to the brake disc. The brake disc and/or stator are toothed and the stator contains a permanent magnet. Several stators can be arranged around the periphery of the brake disc in modular fashion.

Description

Die Erfindung betrifft einen Generator zur Stromerzeugung.The invention relates to a generator for generating electricity.

Es ist bekannt aus DE 42 35 502 A1 eine Bremse für ein Kraftfahrzeug elektronisch zu schaffen. Zu diesem Zweck ist die Bremsscheibe mit Rotorwicklungen modifiziert worden, die mittels einer Bürste einen Strom zugeführt bekommen. Die Statorwicklungen sind in der Nähe der Rotorwicklungen angeordnet. Durch entsprechende Stromzuführungen und Regelung werden entsprechende Bremskräfte hervorgerufen. Ferner geht aus DE 42 35 502 A1 hervor, daß es möglich ist den durch die Rotation erzeugten Strom in eine Batterie einzuspeisen. Nachteilig hierbei ist der recht komplizierte Aufbau, sowie das Verwenden von verschleißanfälligen Bürsten. Auch ist die Stromrückführung in die Batterie nur als Nebenprodukt beschrieben (Spalte 4, Zeile 40-46).It is known from DE 42 35 502 A1 to electronically brake a motor vehicle create. For this purpose the brake disc has been modified with rotor windings, which are supplied with electricity by means of a brush. The stator windings are in the Arranged near the rotor windings. By appropriate power supplies and Corresponding braking forces are caused by the regulation. Furthermore, DE 42 35 502 A1 shows that it is possible to turn the current generated by the rotation into a battery feed. The disadvantage here is the rather complicated structure, as well as the use of wear-prone brushes. Also, the current return to the battery is only as By-product described (column 4, lines 40-46).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei evtl. Energieengpässen zusätzliche Energie zu liefern bzw. einen vereinfachten Generator zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale der Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The object of the invention is to provide additional energy in the event of energy shortages to deliver or to create a simplified generator. This task is performed by the in solved the features of the invention specified in the claims. Advantageous further training the invention are specified in the subclaims.

Der erfindungsgemäße Generator wird durch Modifizierung der Bremseinheit bei einem Kraftfahrzeugrad geschaffen. Zu diesem Zweck wird in der Nähe der Bremsscheibe mindestens ein Startor angeordnet und die Bremsscheibe als solches bildet den Rotor. Dadurch ist es möglich, daß bei Rotationsbewegungen der Bremsscheibe ein Strom erzeugt wird, der z. B. hilfreich ist um Spitzenströme, die das Bordnetz benötigt, zu liefern.The generator according to the invention is modified by modifying the brake unit at a Motorcycle wheel created. To do this, close the brake disc arranged at least one starter and the brake disc as such forms the rotor. This makes it possible for a current to be generated when the brake disc rotates is the z. B. is helpful to deliver peak currents that the vehicle electrical system needs.

Dadurch, daß Bremsscheibe und/oder Stator gezahnt ausgebildet sind, wird zum einen der magnetische Fluß unterstützt und zum anderen eine kühlende Wirkung hervorgerufen.The fact that the brake disc and / or stator are toothed, on the one hand supports magnetic flux and on the other hand has a cooling effect.

Vorzugsweise werden mehrere Statoren über den Umfang der Bremsscheibe angeordnet, um möglichst viel Energie zu liefern. Auch wäre es möglich, daß um die Bremsscheibe herum ein Statorgehäuse gebildet wird, welches einerseits die Bremsscheibe vor dem Verschmutzen bewahrt und andererseits so das Maximum an Statoranordnungsmöglichkeiten ausschöpft. Preferably, several stators are arranged over the circumference of the brake disc, to deliver as much energy as possible. It would also be possible to around the brake disc around a stator housing is formed, which on the one hand the brake disc in front of the Soiling is preserved and on the other hand the maximum Exhausts stator arrangement options.  

Die einzelnen Statoren sind vorzugsweise untereinander verbunden und speisen die gewonnene Energie in eine Batterie ein. Die Batterie als solches ist dann als Zwischenspeicher zu sehen, auf der er sowieso zurückgegriffen wird, wenn das Bordnetzsystem Spitzenströme benötigt.The individual stators are preferably interconnected and feed the gained energy in a battery. The battery as such is then as To see cache, which is used anyway, if that Onboard power supply system requires peak currents.

Zwischen den Statoren und der Batterie kann ferner eine Steuereinheit angeordnet sein, um den Energiefluß zu steuern und/oder zu regeln. So wäre es denkbar, daß die Steuereinheit die gewonnene Energie nicht zur Batterieladung weiterleitet, sondern direkt in das Bordnetz einspeist um eine optimale Energieübertragung zu gewährleisten. Die verwendete Bremsscheibe arbeitet als Rotor und im Normalfalle als Bremsscheibe, bei der hydraulisch Bremsklötze einwirken, um eine Bremswirkung zu erzielen. Im einfachsten Fall ist die Bremsscheibe, welche ja auch den Rotor bildet, eine gesamte Einheit. Es ist jedoch auch möglich, daß die Bremsscheibe zwei Bereiche aufweist. Ein Bereich in dem die Bremsklötze ihre mechanische Bremswirkung ausüben, und so auch einen Materialverschleiß an der Bremsscheibe hervorrufen und einen anderen Bereich, der von diesem Verschleiß ausgenommen ist und somit immer die gleiche Voraussetzung für die Versorgung von Energie erfüllt.A control unit can also be arranged between the stators and the battery to control and / or regulate the flow of energy. So it would be conceivable that the control unit the energy gained does not pass on to battery charging, but directly to the vehicle electrical system feeds in to ensure optimal energy transfer. The one used Brake disc works as a rotor and normally as a brake disc, with the hydraulic Apply brake pads to achieve a braking effect. In the simplest case it is Brake disc, which also forms the rotor, an entire unit. However, it is also possible that the brake disc has two areas. An area where the brake pads exert their mechanical braking effect, and thus wear on the material Brake disc and cause another area to wear from this is excluded and therefore always the same requirement for the supply of Energy fulfilled.

Ferner ist es auch möglich, daß bei besonderen kritischen Situationen, d. h. die mechanische Bremseinheit liefert nicht genug Bremskraft auf die Bremsscheibe, daß die Statoren umgepolt werden und somit eine Bremswirkung zusätzlich erzielen. Dieses würde über die Steuereinheit regelbar sein.Furthermore, it is also possible that in special critical situations, i. H. the mechanical Brake unit does not deliver enough braking force to the brake disc that the stators are reversed and thus achieve an additional braking effect. This would go beyond that Control unit can be regulated.

Durch die Statoren ist es möglich eine Drehzahlinformation zu gewinnen, die dann der Steuereinheit zur Verfügung steht. Dieses ist hilfreich, um beispielsweise daraus einen Geschwindigkeitswert abzuleiten. Auch könnte diese Information für ABS und ASR- Regelungen herangezogen werden. Vorzugsweise sind die Steuereinheiten der unterschiedlichen Räder mit einer zentralen Steuereinheit verbunden. Dadurch ist dann die Möglichkeit gegeben die unterschiedlichen Drehzahlinformationen der Räder gezielt auszuwerten und entsprechende Regelungen vorzunehmen. Wenn beispielsweise in der zentralen Steuereinheit auch die Geschwindigkeitsinformation des Fahrzeugs enthalten ist, die auf andere Art und Weise gewonnen wurde und ein Stator meldet, daß keine Rotation mehr vorliegt, kann sofort daraus ausgeschlossen werden, daß das Rad blockiert oder einen anderen Defekt aufweist. Beim Blockieren des Rades, beispielsweise durch Betätigen der Bremse kann diesem, wie beim ABS-System schon bekannt entgegengewirkt werden, daß das Bremssystem kurzfristig gelöst wird. D. h. die Statoren wirken dann mehr als Sensoren bzw. liefern dieses als Nebenprodukt. Bei Verwenden einer solchen erfindungsgemäßen Einheit wäre es auch möglich, daß bei geringen Bremskräften diese zuerst durch die Rotorstatoreinheit ausgeführt werden und bei starken Bremskräften die verschleißanfällige hydraulische Bremsklotzbremsscheibeeinheit verwandt wird.The stators make it possible to obtain speed information, which is then the Control unit is available. This is helpful, for example, to create a Derive speed value. This information could also be used for ABS and ASR Regulations are used. The control units are preferably the different wheels connected to a central control unit. Then this is the Opportunity given the different speed information of the wheels evaluate and make appropriate regulations. If, for example, in the central control unit also contains the speed information of the vehicle, which was obtained in a different way and a stator reports that there is no rotation more can be immediately excluded from the fact that the wheel is blocking or a has another defect. When blocking the wheel, for example by pressing the Brake can counteract this, as is already known in the ABS system, that the braking system is released at short notice. That is, the stators then act more than sensors  or deliver this as a by-product. When using such an inventive Unit, it would also be possible that at low braking forces, this is first by the Rotor stator unit and the wear-prone with strong braking forces hydraulic brake pad brake disc unit is used.

Ferner wäre es auch möglich, daß die Steuereinheit die Einheit Stator, Bremsscheibe nur dann in Anspruch nimmt, wenn Spitzenströme vom Bordnetzsystem gefordert werden.Furthermore, it would also be possible that the control unit only the stator, brake disc unit when peak currents are required by the on-board electrical system.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an mehreren Ausführungsbeispielen erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention is described below with the aid of several exemplary embodiments explained. The drawing shows:

Fig. 1 ein Prinzipblockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung und Fig. 1 is a schematic block diagram of the arrangement according to the invention and

Fig. 2 eine Teildarstellung der Bremsscheibe und Statoreinheit. Fig. 2 is a partial view of the brake disc and stator unit.

Fig. 1 zeigt ein Prinzipblockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung. Um die Bremsscheibe BS sind die Statoren ST und der Bremssattel BRS angeordnet. Die positiven und negativen Pole der Statoren ST sind untereinander verbunden. Die negativen Pole sind auf den Masseanschluß gelegt und die positiven Pole werden der Steuereinheit ST zugeführt. Die Steuereinheit ST gibt die Energie direkt ans Bordnetz BN oder direkt an die Batterie BAT weiter. Die Batterie BAT ist einerseits mit dem Massepotential und andererseits mit den üblichen Elementen wie Zündanlage, Bordnetz oder ähnlichen verbunden. Diese Verbindungen sind hier nicht dargestellt. Bei rotierender Bremsscheibe BS wird in den Statoren ein Stromfluß erzeugt, welcher dann durch die Steuereinheit SE entsprechend geregelt wird. Auf den Bremssattel BRS und der hydraulisch wirkenden Bremse durch Bremskraftverstärker, Bremsklötze und ähnlichem wird hier nicht mehr eingegangen und ist aus diesem Grunde auch nicht mehr dargestellt worden. Fig. 1 shows a basic block diagram of the inventive arrangement. The stators ST and the brake caliper BRS are arranged around the brake disk BS. The positive and negative poles of the stators ST are interconnected. The negative poles are connected to the ground connection and the positive poles are fed to the control unit ST. The control unit ST forwards the energy directly to the electrical system BN or directly to the battery BAT. The battery BAT is connected on the one hand to the ground potential and on the other hand to the usual elements such as the ignition system, vehicle electrical system or the like. These connections are not shown here. When the brake disc BS rotates, a current flow is generated in the stators, which is then regulated accordingly by the control unit SE. The brake caliper BRS and the hydraulically acting brake by brake booster, brake pads and the like are no longer discussed here and have therefore not been shown anymore.

Fig. 2 zeigt die Bremsscheibe BS und den Stator ST detaillierter. Der Stator ST ist mit Zähnen Z1 ausgestattet. Die Sputen SP sind um die Zähne gewickelt. Die Bremsscheibe BS weist wiederum Zähne Z2 auf. Durch den Magnet MAG mit Erregerwirkung EW, der dauermagnetisch, elektromagnetisch und/oder dauer/elektromagnetisch ausgestaltet ist, wird ein elektromagnetisches Feld zwischen der Bremsscheibe BS und dem Stator ST erzeugt. Die so gewonnene Energie wird dann der Steuereinheit, hier nicht dargestellt, zugeführt. Durch die Pfeile P1 und P2 soll angedeutet werden, daß induzierte Energie an einer Stelle der Bremsscheibe BS eingeführt wird und an einer anderen Stelle der Bremsscheibe BS wieder ausgegeben wird. Die Bremsscheibe BS ist in sich derart aufgebaut, daß die Punkte S1 und S2 miteinander verbunden sind, so daß ein Induktionsfluß über die dargestellte Anordnung erfolgen kann. Fig. 2 shows the brake disc BS and the stator ST in more detail. The stator ST is equipped with teeth Z1. The sputes SP are wrapped around the teeth. The brake disc BS in turn has teeth Z2. An electromagnetic field is generated between the brake disc BS and the stator ST by the magnet MAG with excitation effect EW, which is designed to be permanently magnetic, electromagnetic and / or permanently / electromagnetic. The energy thus obtained is then fed to the control unit, not shown here. The arrows P1 and P2 are intended to indicate that induced energy is introduced at one point on the brake disc BS and is output again at another point on the brake disc BS. The brake disc BS is constructed in such a way that the points S1 and S2 are connected to one another so that an induction flow can take place via the arrangement shown.

Der Stator ST weist vorzugsweise einen Permanentmagneten PM auf. Der Permanentmagnet PM ist in Fig. 3, 4 dargestellt. Die Wirkungsweise ist bei einem elektrisch unerregtem Magnetfeld in Fig. 3 dargestellt. Der Magnetfluß von der Erregerwicklung EW, als auch von dem Bremsscheibenrotor erfolgt gemäß den Pfeil PF1, PF2. Entsprechend der Polarität könnte die Richtung auch entgegengesetzt oder abgeändert sein. Der Fluß ist hier nur über die Zähne Z1 und Punkte S1 dargestellt, führt jedoch über die Zähne Z2 und Punkte S2 zurück.The stator ST preferably has a permanent magnet PM. The permanent magnet PM is shown in FIGS. 3, 4. The mode of operation is shown in FIG. 3 in the case of an electrically unexcited magnetic field. The magnetic flux from the excitation winding EW, as well as from the brake disc rotor takes place according to the arrow PF1, PF2. Depending on the polarity, the direction could also be opposite or changed. The flow is shown here only via teeth Z1 and points S1, but leads back via teeth Z2 and points S2.

In Fig. 4 ist das elektrisch erregte Magnetfeld dargestellt, so daß der Fluß entsprechend des Pfeiles PF3 erfolgt. Auch hier wäre wiederum in Abhängigkeit der Polarität der Erregerwicklung EW eine andere Flußrichtung möglich. Die Flußrichtungen als solche hätten jedoch keinen Einfluß auf die Wirkungsweise, da daß System symmetrisch aufgebaut ist. Bei Vergleich der Fig. 3 und 4 ist deutlich zu sehen, daß beim unerregten elektrischen Feld ein sehr geringer Flußanteil über die Einheit Statorrotor erfolgt, so daß das System relativ unbeeinflußt arbeitet hingegen bei elektrisch erregtem Magnetfeld der magnetische Fluß stark zunimmt. D. h. es kann dann Energie gewonnen werden. Die so gewonnene Energie kann dann z. B. über die Spulen SP abgegriffen werden. Durch das Einbringen des Permanentmagneten ist es möglich, daß bei unerregtem elektrischen Feld das System als solches nicht belastet wird.In Fig. 4 the electrically excited magnetic field is shown, so that the flow takes place according to the arrow PF3. Depending on the polarity of the excitation winding EW, another flow direction would also be possible here. However, the flow directions as such would have no effect on the mode of operation, since the system is constructed symmetrically. When comparing FIGS. 3 and 4 it can clearly be seen that, when the electric field is not excited, there is a very small amount of flux through the stator rotor unit, so that the system operates relatively unaffected, however, the magnetic flux increases sharply when the magnetic field is electrically excited. That is, energy can then be obtained. The energy thus obtained can then, for. B. tapped on the coils SP. By introducing the permanent magnet, it is possible that the system as such is not loaded when the electric field is not excited.

Claims (9)

1. Generator zur Stromerzeugung, insbesondere bei einem Kraftfahrzeug, mit einem Stator (ST) und einem Rotor (BS) und einer Steuereinheit (SE), dadurch gekennzeichnet, daß eine Bremsscheibe (BS) den Rotor bildet und mindestens ein Stator (ST) in der Nähe der Bremsscheibe (BS) angeordnet ist.1. Generator for power generation, especially in a motor vehicle, with a stator (ST) and a rotor (BS) and a control unit (SE), characterized in that a brake disc (BS) forms the rotor and at least one stator (ST) in the proximity of the brake disc (BS) is arranged. 2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsscheibe (BS) und/oder der Stator (ST) gezahnt ausgebildet sind.2. Generator according to claim 1, characterized in that the brake disc (BS) and / or the stator (ST) are toothed. 3. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (ST) einen Permanentmagneten (PM) enthält.3. Generator according to claim 1, characterized in that the stator (ST) one Contains permanent magnets (PM). 4. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Statoren (ST) über den Umfang der Bremsscheibe (BS) modular angeordnet sein können.4. Generator according to claim 1, characterized in that several stators (ST) over the circumference of the brake disc (BS) can be arranged modularly. 5. Generator nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Statoren (ST) untereinander verbunden sind und, daß die gewonnene Energie in eine Batterie (BAT) eingespeist wird.5. Generator according to claim 1 or 3, characterized in that the stators (ST) are interconnected and that the energy obtained is in a battery (BAT) is fed. 6. Generator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Statoren (ST) und der Batterie (BAT) eine Steuereinheit (SE) angeordnet ist und diese den Energiefluß steuert und/oder regelt.6. Generator according to claim 5, characterized in that between the stators (ST) and the battery (BAT) a control unit (SE) is arranged and this the energy flow controls and / or regulates. 7. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Statoren (ST) durch die Steuereinheit (SE) auch als Bremseinheit einsetzbar sind.7. Generator according to claim 1, characterized in that the stators (ST) by the Control unit (SE) can also be used as a braking unit. 8. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehzahlinformation mittels Statoren (ST) und Steuereinheit (SE) gewonnen wird.8. Generator according to claim 1, characterized in that a speed information is obtained by means of stators (ST) and control unit (SE). 9. Generator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlinformationen mehrerer Räder zu einer zentralen Steuereinheit weitergeleitet werden.9. Generator according to claim 8, characterized in that the speed information several wheels can be forwarded to a central control unit.
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