DE202005009649U1

DE202005009649U1 - Kleiner Generator mit mehreren kollektiven Magnetpolen

Info

Publication number: DE202005009649U1
Application number: DE200520009649
Authority: DE
Original assignee: Chen Hubert Daya; Liao Kuei-Tang Daya
Current assignee: Chen Hubert Tw; Liao Kuei-Tang Tw
Priority date: 2005-06-20
Filing date: 2005-06-20
Publication date: 2005-11-03
Anticipated expiration: 2015-06-21

Abstract

Kleiner Generator mit mehreren kollektiven Magnetpolen (20), wobei der kleine Generator aufweist:
ein Magnetelement (14);
mehrere Magnetpole (20), die in einer Kreisform angeordnet sind und dem Magnet (14) mit gleichem Abstand gegenüberliegen;
einen Eisenkern (30), der ringförmig geformt ist und einstückig mit den mehreren Magnetpolen (20) ausgebildet ist, so dass er mit dem Magnetfluss jedes Magnetpols (20) kommunizieren kann, so dass Magnetfeldlinien hindurch gelassen werden; und
mehrere plattenförmige Spulen (40), die jeweils an einem jeweiligen der Magnetpole (20) angebracht sind.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft einen kleinen Generator mit mehreren kollektiven Polen, insbesondere einen, der an einer Radnabe eines Fahrrads angebracht ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Erfindung wurde entwickelt, um einen kleinen Generator mit mehreren kollektiven Polen anzubieten, der für eine Radnabe eines Fahrrads einsetzbar ist.
Das Merkmal der Erfindung ist ein Magnetelement, mehrere kollektive Magnetpole, die ringförmig angeordnet und dem Magnetelement zugewandt sind, ein ringförmiger Eisenkern, an dessen Peripherie die mehreren kollektiven Magnetpole befestigt sind. Dann kann der magnetische Fluss der Magnetpole mit dem Eisenkern kommunizieren, der dann die Magnetfeldlinien hindurchgehen lässt. Ferner ist eine plattenförmige Spule an jedem Magnetpol angebracht, so dass die Spulen, wenn das Magnetelement um die Magnetpole an dem Eisenkern gedreht wird, Wechselstrom erzeugen, und das bedeutet, dass der Generator Elektrizität erzeugt.
Da die Spulen durch mechanische Prozesse vorab schnell hergestellt werden können, ist es zusätzlich dazu, dass weniger Magnetdraht für sie erforderlich ist, so dass Kosten für das Spulenmaterial gespart werden können, nicht erforderlich, dass sie manuell hergestellt werden. Ferner ist die Elektrizitätsmenge, die durch den Generator erzeugt wird, größer als die von herkömmlichen Generatoren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Diese Erfindung wird besser verstanden durch Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, wobei:
1 eine Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines kleinen Generators mit mehreren kollektiven Polen in der vorliegenden Erfindung ist, der an einer Nabe eines Fahrrads angebracht ist;
2 eine perspektivische Explosions-Teilansicht des ersten Ausführungsbeispiels eines kleinen Generators in der vorliegenden Erfindung ist;
3 eine perspektivische Teilansicht des ersten Ausführungsbeispiels eines kleinen Generators in der vorliegenden Erfindung ist;
4 eine Querschnittsansicht des ersten Ausführungsbeispiels eines kleinen Generators in der vorliegenden Erfindung ist;
5 eine vergrößerte, perspektivische Ansicht einer plattenförmigen Spule in einem kleinen Generator in der vorliegenden Erfindung ist;
6 eine Querschnittsansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines kleinen Generators mit mehreren kollektiven Magnetpolen in der vorliegenden Erfindung ist, der an einer Nabe eines Fahrrads angebracht ist;
7 eine perspektivische Explosions-Teilansicht des dritten Ausführungsbeispiels eines kleinen Generators in der vorliegenden Erfindung ist;
8 eine seitliche Querschnittsansicht des dritten Ausführungsbeispiels eines kleinen Generators in der vorliegenden Erfindung ist; und
9 eine Querschnittsansicht eines vierten Ausführungsbeispiels eines kleinen Generators in der vorliegenden Erfindung ist, der an eine Fahrradnabe angebracht ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Eine erste Ausführungsform eines kleinen Generators mit mehreren kollektiven Magnetpolen ist an einer Nabe eines Vorder- oder eines Hinterrades eines Fahrrads, wie in 1 gezeigt, angebracht, und die Nabe weist ein Nabengehäuse 10, eine Nabenachse 60, die das Nabengehäuse 10 durchdringt, und zwei Kugellager 13 auf, die an zwei gegenüberliegenden Seiten des Nabengehäuses 10 befestigt sind. Dann sind mehrere Speichen 1 eines Vorder- oder eines Hinterrades an dem Nabengehäuse 10 befestigt, und die Gabel 2 des Vorder- oder des Hinterrads ist an den beiden Enden der Nabenachse 60 befestigt. Dann wird, wenn das Nabengehäuse 10 von den Speichen 1 gedreht wird, der kleine Generator elektrische Energie erzeugen, welche dann einem Vorderlicht und einem Rücklicht eines Fahrrads zuzuführen ist.
Die erste Ausführungsform eines kleinen Generators, der an der Nabe eines Fahrrads angebracht ist, weist, wie in den 2, 3 und 4 gezeigt ist, einen äußeren Rotor und einen inneren Stator auf. Der äußere Rotor ist ein zylindrischer Körper, der von dem Nabengehäuse 10 gebildet wird, und der Stator ist von mehreren Magnetpolen 20, einem Eisenkern 30, mehreren plattenförmigen Spulen 40, einer Kabelanschlussleiterplatte 50 und der Nabenachse 60 gebildet.
Das Nabengehäuse 10 ist aus einem ersten Körper 11 und einem zweiten Körper 12 zusammengesetzt, und der erste Körper 11 hat einen inneren Hohlraum 111, und der zweite Körper 12 ist fest in die Öffnung des inneren Hohlraums 111 eingepasst. Der erste und der zweite Körper 11 und 12 sind jeweils an der Nabenachse 60 durch zwei Kugellager 13 angebracht, so dass sich das Nabengehäuse 10 frei um die Nabenachse 60 als eine Drehachse drehen kann. Der erste Körper 11 hat ferner zwei ringförmige Flansche 112 an einem äußeren Umfang auf zwei gegenüberliegenden Seiten, und die Speichen 1 sind fest mit den Flanschen 112 verbunden. Dann kann das Nabengehäuse 10 von den Speichen 1 gedreht werden. Dann ist ein Magnetelement 14, das aus vier Teilen eines Permanentmagneten besteht, wobei die Nordpole und die Südpole abwechselnd einander gegenüberliegend angeordnet sind, so dass ein Magnetfeld ausgebildet wird, an einer inneren ringförmigen Wand befestigt, die den inneren Hohlraum 111 des ersten Körpers 11 definiert, und es gibt in dem Magnetelement 14 insgesamt 28 Magnetpole.
Die mehreren Magnetpole 20 sind in äquidistanten Abständen voneinander um die Axiallinie des Nabengehäuses 10 angeordnet, und jeder Magnetpol 20 liegt jeweils einem Pol des Magneten 14 gegenüber. Die Magnetpole 20 haben in diesem Ausführungsbeispiel jeweils einen I-förmigen Querschnitt, und jeder Magnetpol 20 ist aus einer Mehrzahl von dünnen Magnetblechen 21 zusammengesetzt, die eng aufeinandergeschichtet sind.
Der Eisenkern 30 ist aus einer Mehrzahl von dünnen ringförmigen Eisenblechen 31 mit einem Zentralloch 311, zusammengesetzt, die eng aufeinandergeschichtet sind, und jedes dünne ringförmige Eisenblech 31 ist einstückig mit jedem dünnen Magnetpolblech 21 an dem äußeren Umfangsrand ausgebildet. So ist jeder Magnetpol 20 auch auf die gleiche Weise wie der Eisenkern 30 geschichtet. Somit kommuniziert der Eisenkern 30 mit dem magnetischen Fluss jedes Magnetpols 20, so dass die magnetischen Feldlinien durchgelassen werden.
Die plattenförmigen Spulen 40 sind, wie in 5 gezeigt, aus einer Schichtleiterplatte 41 hergestellt, auf die in diesem Ausführungsbeispiel durch mechanische Prozesse ein Spulenstromkreis 42 direkt aufgedruckt ist. Jede plattenförmige Spule 40 ist um jeweils einen Magnetpol 20 herum montiert. Trotzdem können die plattenförmigen Spulen 40 auch durch Wickeln mittels mechanischer Prozesse hergestellt werden.
Die Kabelanschlussleiterplatte 50 ist kreisförmig, an einer Seite der mehreren Magnetpole 20 angeordnet, wobei sie ein Zentralloch 51 hat und ihre äußere Peripherie mit zwei Enden jeder plattenförmigen Spule 40 zum Übertragen von Elektrizität, welche an den Spulen 40 erzeugt wird, verbunden ist.
Die Nabenachse 60 durchdringt die Mitte des ersten und des zweiten Körpers 11 und 12 und geht weiter durch das Zentralloch 311 des Eisenkerns 30 und das Zentralloch 51 der Leiterplatte 51 hindurch. Die Nabenachse 60 hat ferner eine Stufe eines vorspringenden Elements 61 an einer geeigneten Stelle, so dass die äußere Wand des Eisenkerns 30 daran anliegt, und eine Mutter 62 an der anderen Seite des Eisenkerns 30 zum Festziehen an der Seitenwand, so dass die Magnetpole 20, der Eisenkern 30, die plattenförmigen Spulen 40 und die Leiterplatte 50 an der Nabenachse 60 fest fixiert sind.
Wie in 1 gezeigt ist, werden bei Benutzung, wenn ein Benutzer die Pedale tritt, um die Räder eines Fahrrads zu drehen, die Speichen 1 auch gedreht, so dass sie den äußeren Rotor, der von dem Nabengehäuse 10 und dem Magnetelement 14 gebildet wird, antreiben, sich um den Stator zu drehen, der von den Magnetpolen 20, dem Eisenkern 30, den plattenförmigen Spulen 40, der Leiterplatte 50 und der Nabenachse 60 gebildet ist. Dann tritt zwischen dem Magnetelement 14 und jedem Magnetpol 20 ständig Magnetisierung auf, welche dann alternierende Magnetfeldlinien durch den Eisenkern 30 in radialer Richtung erzeugt, so dass die plattenförmigen Spulen 40 Wechselstrom erzeugen können. Dann wird die erzeugte Elektrizität zu der Leiterplatte 50 übertragen, damit sie geeignet verarbeitet wird und den elektrischen Verbrauchern an dem Fahrrad zugeführt wird.
Als nächstes zeigen die 6, 7 und 8 ein zweites Ausführungsbeispiel eines kleinen Generators mit mehreren kollektiven Magnetpolen in der Erfindung, wobei der Hauptunterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist, dass der Stator anstatt des Rotors an dem Nabengehäuse 10 befestigt ist. Mit anderen Worten sind die Lage des Stators und des Rotors vertauscht. Daher ist der Eisenkern 30 an einer inneren Wand des ersten Körpers 11 des Nabengehäuses 10 befestigt, und die Magnetpole 20 sind um den Innenumfang des Eisenkerns 30 ausgebildet. Dann sind zwei C-förmige Sicherungsscheiben 113 an den zwei einander gegenüberliegenden Seiten des ersten Körpers 11 fixiert, welche den Eisenkern 30 an seinem Platz arretieren. Dann ist das Magnetelement 14 um die Nabenachse 60 herum befestigt, so dass es den Magnetpolen 20 gegenüberliegt. So bilden der Eisenkern 30, die Magnetpole 20, die plattenförmigen Spulen 40 und das Nabengehäuse 10 den äußeren Rotor, und das Magnetelement 14 und die Nabenachse 60 bilden den inneren Stator. Deshalb nehmen, wenn sich der äußere Rotor um den inneren Stator dreht, die magnetischen Pole 20 die Magnetfeldlinien des Magnetelements 14 auf, das alternierende Magnetfeldlinien darauf erzeugt, so dass die plattenförmigen Spulen 40 Wechselstrom erzeugen.
Als nächstes wird ein weiteres Ausführungsbeispiel des Magnetelements 14 in der Erfindung in 9 gezeigt, und ein Elektromagnet, der eine Magnetisierung erzeugen kann, wird anstatt des Permanentmagneten für das Magnetelement 14 verwendet. Daher nimmt, wenn der Elektromagnet 14 eingeschaltet ist, jeder Magnetpol des äußeren Rotors, der um den Stator durch das Rad eines Fahrrads gedreht wird, die Magnetfeldlinien von dem Elektromagnet 14 auf, und dementsprechend erzeugt er alternierende Magnetfeldlinien, so dass die plattenförmigen Spulen 40 Wechselstrom erzeugen können.
Wenn der Elektromagnet 14 im Ausschalt-Zustand ist, gibt es keine Magnetisierung, die zwischen dem Elektromagnet 14 und den plattenförmigen Spulen 40 auftritt, sogar wenn der äußere Rotor gedreht werden sollte. So kann der Benutzer, der auf dem Fahrrad fährt, durch die magnetische Anziehung des Generators nicht gestört werden und braucht beim Fahren zum Treten der Pedale des Fahrrads nicht mehr Kraft.
Die Erfindung hat die folgenden Vorteile, wie anhand der vorangehenden Beschreibung verstanden werden kann.

1. Die plattenförmigen Spulen 40 können durch einen mechanischen Prozess mit hoher Geschwindigkeit, durch Wickeln von magnetischem Draht oder durch Drucken eines Spulenstromkreises 42 auf eine Schichtleiterplatte 41, vorab hergestellt werden, wobei keine Handarbeit für das Wickeln benötigt wird, was Zeit und Kosten spart.
2. Da die plattenförmigen Spulen an den Magnetpolen 20 montiert sind, kann der magnetische Draht, der für die Spulen 40 erforderlich ist, stark reduziert werden, was ermöglicht, einen Großteil der Materialkosten zu sparen.
3. Nach praktischem Gebrauch und Test wurde bewiesen, dass der Generator in der Erfindung mehr Elektrizität erzeugt, als die herkömmlichen es tun.
4. Der äußere Rotor und der innere Stator des Generators in der Erfindung können in ihren Positionen zur Erzeugung von Elektrizität ausgetauscht werden, so dass es verschiedene optionale Strukturen für den Generator gibt.
5. Ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet können für das Magnetelement 14 verwendet werden, und wenn der Elektromagnet dafür verwendet wird, kann zwischen dem nicht eingeschalteten Elektromagnet 14 und den plattenförmigen Spulen 40 keine Magnetisierung auftreten, so dass sogar, wenn der äußere Rotor gedreht wird, er keine Magnetfeldlinien von dem inneren Stator aufnehmen kann, so dass ein Benutzer, der die Pedale beim Fahren eines Fahrrads tritt, nicht mehr Fußkraft zum Treten benötigt, da es seitens des Generators keine Beeinträchtigung einer magnetischen Anziehung gibt.

Während die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung oben beschrieben wurden, ist es offensichtlich, dass viele verschiedene Modifikationen darin gemacht werden können, und die beigefügten Ansprüche sollen alle solche Modifikationen, die in den Geist und den Umfang der Erfindung fallen, abdecken.

Claims

Kleiner Generator mit mehreren kollektiven Magnetpolen (20), wobei der kleine Generator aufweist: ein Magnetelement (14); mehrere Magnetpole (20), die in einer Kreisform angeordnet sind und dem Magnet (14) mit gleichem Abstand gegenüberliegen; einen Eisenkern (30), der ringförmig geformt ist und einstückig mit den mehreren Magnetpolen (20) ausgebildet ist, so dass er mit dem Magnetfluss jedes Magnetpols (20) kommunizieren kann, so dass Magnetfeldlinien hindurch gelassen werden; und mehrere plattenförmige Spulen (40), die jeweils an einem jeweiligen der Magnetpole (20) angebracht sind.
Kleiner Generator mit mehreren kollektiven Magnetpolen (20) nach Anspruch 1, wobei ferner ein zylindrisches Element (10) in dem Generator bereitgestellt ist, das Magnetelement (14) an einer inneren Wand des zylindrischen Elements (10) befestigt ist und die Magnetpole (20) einstückig mit einem äußeren Umfang des Eisenkerns (30) ausgebildet sind und dem Magnetelement (14) gegenüberliegen.
Kleiner Generator mit mehreren kollektiven Magnetpolen (20) nach Anspruch 1, wobei ferner ein zylindrisches Element (10) in dem Generator bereitgestellt ist, der Eisenkern (30) an einer inneren Wand des zylindrischen Elements (10) befestigt ist, wobei die Magnetpole (20) einstückig mit einem inneren Umfang des Eisenkerns (30) ausgebildet sind und dem Magnetelement (14) gegenüberliegen.
Kleiner Generator mit mehreren kollektiven Magnetpolen (20) nach Anspruch 2, wobei das mit dem Magnetelement (14) versehene zylindrische Element (10) darin einen äußeren Rotor bildet, wobei die Magnetpole (20), der Eisenkern (30) und die plattenförmigen Spulen (40) zusammen einen inneren Stator bilden und der Stator in dem zylindrischen Element (10) auf derselben Achse des zylindrischen Elements (10) gebildet ist.
Kleiner Generator mit mehreren kollektiven Magnetpolen (20) nach Anspruch 4, wobei der innere Stator an einer Nabenachse (60) eines Rades befestigt ist und der äußere Rotor mit einem rotierenden Teil des Rades verbunden ist.
Kleiner Generator mit mehreren kollektiven Magnetpolen (20) nach Anspruch 3, wobei der Eisenkern (30), die Magnetpole (20) und die plattenförmigen Spulen (40), die an dem zylindrischen Element (10) befestigt sind, einen äußeren Rotor bilden und das Magnetelement (14) einen inneren Stator bildet, der an derselben Achse (60) des zylindrischen Elements (10) befestigt ist und in einem Hohlraum (111) angeordnet ist, der von den mehreren Magnetpolen (20) umgeben ist.
Kleiner Generator mit mehreren kollektiven Magnetpolen (20) nach Anspruch 1, wobei der Eisenkern (30) aus einer Mehrzahl von ringförmigen dünnen Eisenblechen (31), die eng aufeinandergeschichtet sind, zusammengesetzt ist.
Kleiner Generator mit mehreren kollektiven Magnetpolen (20) nach Anspruch 1, wobei die Magnetpole (20) jeweils einen I-förmigen Querschnitt haben.
Kleiner Generator mit mehreren kollektiven Magnetpolen (20) nach Anspruch 1, wobei zwei Enden des Drahts der plattenförmigen Spulen (40) jeweils mit einer Drahtanschlussleiterplatte (50) verbunden sind, und die Drahtanschlussleiterplatte (50) an einer Seite der mehreren Magnetpole (20) angeordnet ist.
Kleiner Generator mit mehreren kollektiven Magnetpolen 20 nach Anspruch 1, wobei die plattenförmigen Spulen 40 jeweils durch Drucken eines Spulenstromkreises auf eine Schichtleiterplatte hergestellt sind.
Kleiner Generator mit mehreren kollektiven Magnetpolen 20 nach Anspruch 1, wobei das Magnetelement 14 ein Permanentmagnet ist.
Kleiner Generator mit mehreren kollektiven Magnetpolen 20 nach Anspruch 1, wobei das Magnetelement 14 ein Elektromagnet ist.