DE202008008053U1

DE202008008053U1 - Stromerzeuger

Info

Publication number: DE202008008053U1
Application number: DE202008008053U
Authority: DE
Original assignee: YLC PRECISION CO Ltd Dashe; YLC Precision Co Ltd
Current assignee: YLC PRECISION CO Ltd Dashe; YLC Precision Co Ltd
Priority date: 2008-02-01
Filing date: 2008-06-18
Publication date: 2008-09-04
Anticipated expiration: 2018-06-19
Also published as: US20090195127A1; JP3144465U; TWM335451U

Abstract

Stromerzeuger, gekennzeichnet durch:
wenigstens erste und zweite Statoreinheiten (3), die entlang einer Statorachse (35) ausgerichtet sind, wobei jede der ersten und zweiten Statoreinheiten (3) umfasst:
einen Statorkern mit einer Mehrzahl von winkelig beabstandeten Spulenbefestigungsarmen (33), die sich in Bezug auf die Statorachse (35) in radialen Auswärtsrichtungen erstrecken,
eine Mehrzahl von Feldspulen (32), die jeweils auf einen jeweiligen der Spulenbefestigungsarme (33) gewickelt sind,
eine Isolatoreinheit (31), die zwischen den Feldspulen (32) und dem Statorkern angeordnet ist, um für eine elektrische Isolation dazwischen zu sorgen, während eine elektromagnetische Kopplung dazwischen ermöglicht wird,
wobei die ersten und zweiten Statoreinheiten (3) entlang der Statorachse (35) derart nebeneinander angeordnet sind, dass die Spulenbefestigungsarme (33) der ersten Statoreinheit (3) in Bezug auf die Spulenbefestigungsarme (33) der zweiten Statoreinheit (3) winkelig versetzt sind; und
einen Rotor (4), der mit den ersten und zweiten Statoreinheiten (3) drehbar gekoppelt ist, um elektrische...

Description

Diese Erfindung betrifft einen Stromerzeuger und insbesondere einen Stromerzeuger, der so ausgelegt ist, dass er einen Kontakt zu einem drehenden Objekt, z. B. einem Rad eines Fahrrads, herstellt.
Ein herkömmlicher Stromerzeuger ist mit einem Rad eines Fahrrads gekoppelt, um elektrische Energie zu erzeugen, und umfasst eine Radachse zur drehbaren Befestigung des Rades, eine stationäre Welleneinheit, die über die Radachse gestülpt ist, eine Mehrzahl von Statoren, die über die stationäre Welleneinheit gestülpt sind, und ein Gehäuse, das auf dem Rad befestigt ist und die Statoren umgibt. Jeder Stator weist eine Statorbefestigungseinheit auf, die auf der stationären Welleneinheit angeordnet ist, eine Feldspule, die auf die Statorbefestigungseinheit gewickelt ist, und ein Paar von gegenüberliegenden Elektrodenplatten, die an gegenüberliegenden Seite der Statorbefestigungseinheit angeordnet sind. Das Gehäuse ist mit einer Mehrzahl von Ringmagneteinheiten an seiner Innenfläche versehen. Jede Ringmagneteinheit umgibt einen jeweiligen der Statoren.
Wenn sich das Rad dreht, drehen sich die Ringmagneteinheiten in Bezug auf die Statoren. Aufgrund der Tatsache, dass sich die stationäre Welleneinheit und die Statoren in Bezug auf das Rad nicht drehen, wenn sich das Gehäuse mit dem Rad dreht, induziert die Interaktion zwischen den Ringmagneteinheiten und den Statoren elektrische Ströme in den Feldspulen. Die elektrischen Ströme können dann unter Verwendung einer Stromversorgungsleitung an elektronische Leistungsgeräte ausgegeben werden. Wenn sich jedoch die Nord- und Südpole der Ringmagneteinheiten in Bezug auf die Statoren bewegen, werden magnetische Trägheitskräfte erzeugt, wodurch bewirkt wird, dass das Gehäuse sporadisch vibriert. Erwartungsgemäß würden auch Fahrradfahrer solch eine Vibration wahrnehmen, was den Komfort beim Fahrradfahren beeinträchtigen würde.
Obwohl der herkömmliche Stromerzeuger durch Verwenden einer Mehrzahl von Statoren zum Erhöhen der Kapazität der elektrischen Ströme imstande ist, nehmen bei einer Zunahme des elektrischen Stroms außerdem auch Stromversorgungsgeräusche zu. Die Stromversorgungsgeräusche neigen dazu, die elektrischen Ströme zu destabilisieren, wenn Letztere anderen Geräten zugeführt werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stromerzeuger bereitzustellen, der die zuvor erwähnten Nachteile des Standes der Technik überwinden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Stromerzeuger wenigstens erste und zweite Statoreinheiten, die entlang einer Statorachse ausgerichtet sind, und einen Rotor. Jede Statoreinheit umfasst einen Statorkern mit einer Mehrzahl von winkelig beabstandeten Spulenbefestigungsarmen, die sich in Bezug auf die Statorachse in radialen Auswärtsrichtungen erstrecken, eine Mehrzahl von Feldspulen, die jeweils auf einen jeweiligen der Spulenbefestigungsarme gewickelt sind, und eine Isolatoreinheit, die zwischen den Feldspulen und dem Statorkern angeordnet ist, um für eine elektrische Isolierung dazwischen zu sorgen, während eine elektromagnetische Kopplung dazwischen ermöglicht wird.
Die ersten und zweiten Statoreinheiten sind entlang der Statorachse derart nebeneinander angeordnet, das die Spulenbefestigungsarme der ersten Statoreinheit in Bezug auf die Spulenbefestigungsarme der zweiten Statoreinheit winkelig versetzt sind. Der Rotor ist mit den ersten und zweiten Statoreinheiten drehbar gekoppelt, um elektrische Ströme in den Feldspulen zu induzieren, wenn sich der Rotor in Bezug auf die ersten und zweiten Statoreinheiten um die Statorachse dreht.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, wobei:
1 eine perspektivische Ansicht ist, welche die Statoreinheiten und eine Kopplungsbasis der bevorzugten Ausführungsform eines Stromerzeugers gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
2 ist eine schematische Ansicht des Stromerzeugers der bevorzugten Ausführungsform in einem zusammengebauten Zustand; und
3 ist eine Querschnittansicht der bevorzugten Ausführungsform.
Unter Bezugnahme auf 1, 2 und 3 umfasst die bevorzugte Ausführungsform eines Stromerzeugers gemäß der vorliegenden Erfindung wenigstens erste und zweite Statoreinheiten 3, die entlang einer Statorachse 35 ausgerichtet sind, eine Kopplungsbasis 2, eine Feder 5 und einen Rotor 4. Es ist zu erwähnen, dass nur zwei Statoreinheiten 3 (erste und zweite Statoreinheiten) hierbei eingesetzt werden, um die Funktionsweise der vorlegenden Erfindung zu erklären.
Jede Statoreinheit 3 umfasst einen Statorkern mit einer Mehrzahl von winkelig beabstandeten Spulenbefestigungsarmen 33, die sich in Bezug auf die Statorachse 35 in radialen Auswärtsrichtungen erstrecken, eine Mehrzahl von Feldspulen 32, die jeweils auf einen jeweiligen der Spulenbefestigungsarme 33 gewickelt sind, und eine Isolatoreinheit 31, der zwischen den Feldspulen 32 und dem Statorkern angeordnet ist, um für eine elektrische Isolierung dazwischen zu sorgen, während eine elektromagnetische Kopplung dazwischen ermöglicht wird. Die ersten und zweiten Statoreinheiten 3 sind entlang der Statorachse 35 derart nebeneinander angeordnet, dass die Spulenbefestigungsarme 33 der ersten Statoreinheit 3 in Bezug auf die Spulebefestigungsarme 33 der zweiten Statoreinheit 3 winkelig versetzt sind. Vorzugsweise ist der Statorkern jeder der ersten und zweiten Statoreinheiten 3 aus einem Stapel von Siliciumstahlplatten 331 gebildet.
Der Rotor 4 umfasst ein Rotorgehäuse 41, eine Rotorwelle 42 sowie erste und zweite Ringmagneteinheiten 43. Das Rotorgehäuse 41 umgibt die ersten und zweiten Statoreinheiten 3. Die Rotorwelle 42 ist nicht drehbar mit dem Rotorgehäuse 41 gekoppelt und erstreckt sich entlang der Statorachse 35. Jede der ersten und zweiten Ringmagneteinheiten 43 ist auf einer Innenfläche des Rotorgehäuses 41 befestigt und so angeordnet, dass sie eine jeweilige der ersten und zweiten Statoreinheiten 3 umgibt. Der Rotor 4 ist mit den ersten und zweiten Statoreinheiten 3 drehbar gekoppelt, um elektrische Ströme in den Felseulen 32 zu induzieren, wenn sich der Rotor 4 in Bezug auf die ersten und zweiten Statoreinheiten 3 um die Statorachse 35 dreht.
Die Kopplungsbasis 2 koppelt den Rotor 4 drehbar mit den ersten und zweiten Statoreinheiten 3. Die Kopplungsbasis 2 umfasst ein Basisteil 21 und eine Rohrwelle 22, die sich senkrecht vom Basisteil 21 erstreckt und die sich entlang der Statorachse 35 erstreckt. Die Statorkerne der ersten und zweiten Statoreinheiten 3 sind über die Rohrwelle 22 gestülpt. Die Rotorwelle 42 des Rotors 4 erstreckt sich in die Rohrwelle 22 und ist über Lager drehbar damit gekoppelt.
In dieser Ausführungsform weist die Rotorwelle 42 einen Endteil 421 auf, der sich vom Rotorgehäuse 41 nach außen erstreckt und der so ausgelegt ist, dass er mit einem drehenden Objekt (z. B. einem Rad eines Fahrrads) einen derartigen Kontakt herstellt, dass eine Drehung des drehenden Objekts zu einer entsprechenden Drehung des Rotors 4 um die Statorachse 35 führt, um dadurch zu einer Umwandlung von mechanischer Energie in elektrische Energie zu führen.
Die Feder 5 ist in der Rohrwelle 22 angeordnet und über die Rotorwelle 42 gestülpt. Die Feder 5 weist gegenüberliegende Enden auf, die auf die Rohrwelle 22 beziehungsweise die Rotorwelle 42 wirken, um dadurch als ein Puffer oder Stoßdämpfer zwischen dem Rotor 4 und der Rohrwelle 22 zu dienen.
In dieser Ausführungsform weist der Statorkern jeder der ersten und zweiten Statoreinheiten 3 vier der Spulenbefestigungsarme 33 auf, und die Spulenbefestigungsarme 33 der ersten Statoreinheit 3 sind in Bezug auf die Spulenbefestigungsarme 33 der zweiten Statoreinheit 3 um Winkel von 45 Grad versetzt. Außerdem werden zwei getrennte Statoreinheiten 3 in einer Nebeneinanderanordnung verwendet, um eine Stromausgabe zu erreichen, die theoretisch zweimal die Größe der Stromausgabe ist, wenn nur eine Statoreinheit 3 verwendet werden würde. Diese Erfindung ist jedoch nicht auf eine derartige Anordnung beschränkt. Das heißt, die Größe der Stromausgabe ist proportional zur Anzahl der verwendeten Statoreinheiten 3. Wenn es zum Beispiel wünschenswert ist, eine Stromausgabe zu erhalten, die dreimal die Größe der Stromausgabe einer einzigen Statoreinheit 3 ist, dann werden drei einzelne Statoreinheiten 3 anstelle von zwei verwendet, und die Spulenbefestigungsarme 33 jeder der Statoreinheiten 3 werden in Bezug auf die Spulenbefestigungsarme 33 der benachbarten Statoreinheit 3 um Winkel von 30 Grad versetzt.
Im Betrieb treibt das Rad des Fahrrads die Rotorwelle 42 an, um dadurch eine Drehung des Rotorgehäuses 41 zu bewirken. In diesem Zustand würden die ersten und zweiten Ringmagneteinheiten 43 des Rotors 4 mit den ersten und zweiten Statoreinheiten 3 entsprechend interagieren, um elektrische Ströme in den Feldspulen 32 zu induzieren. Die induzierten elektrischen Ströme können dann über eine Stromversorgungsleitung ausgeben werden (nicht dargestellt), um andere Geräte (z. B. eine Schweinwerferlampe) zu speisen.
Da in dieser Ausführungsform Spulenbefestigungsarme 33 der ersten Statoreinheit 3 in Bezug auf die Spulenbefestigungsarme 33 der zweiten Statoreinheit 3 winkelig versetzt sind, sind die Magnetfelder, die durch die Feldspulen 32 der Statoreinheiten 3 erfasst werden, wenn sich der Rotor 3 dreht, nicht phasengleich. Folglich wird ein geringerer Grad der magnetischen Trägheitskräfte erzeugt, was wiederum zu weniger sporadischen Vibrationen führt. Da jedoch die Magnetfelder, die durch die Feldspulen 32 der Statoreinheiten 3 erfasst werden, nicht phasengleich sind, können sich die Stromversorgungsgeräusche in den elektrischen Strömen aufheben, so dass eine stabilere Stromausgabe erhalten werden kann.
Im Gegensatz zum herkömmlichen Stromerzeuger, der hierin zuvor beschrieben wurde, muss der Stromerzeuger der vorliegenden Erfindung nicht auf einem Rad befestigt werden. Durch Befestigen des Stromerzeugers dieser Erfindung auf einem Rahmen über einen beweglichen Befestigungssitz (nicht dargestellt) kann der Kontakt zwischen dem Rad und der Rotorwelle 52 unterbrochen werden, wenn der Stromerzeuger nicht verwendet werden muss.

Claims

Stromerzeuger, gekennzeichnet durch: wenigstens erste und zweite Statoreinheiten (3), die entlang einer Statorachse (35) ausgerichtet sind, wobei jede der ersten und zweiten Statoreinheiten (3) umfasst: einen Statorkern mit einer Mehrzahl von winkelig beabstandeten Spulenbefestigungsarmen (33), die sich in Bezug auf die Statorachse (35) in radialen Auswärtsrichtungen erstrecken, eine Mehrzahl von Feldspulen (32), die jeweils auf einen jeweiligen der Spulenbefestigungsarme (33) gewickelt sind, eine Isolatoreinheit (31), die zwischen den Feldspulen (32) und dem Statorkern angeordnet ist, um für eine elektrische Isolation dazwischen zu sorgen, während eine elektromagnetische Kopplung dazwischen ermöglicht wird, wobei die ersten und zweiten Statoreinheiten (3) entlang der Statorachse (35) derart nebeneinander angeordnet sind, dass die Spulenbefestigungsarme (33) der ersten Statoreinheit (3) in Bezug auf die Spulenbefestigungsarme (33) der zweiten Statoreinheit (3) winkelig versetzt sind; und einen Rotor (4), der mit den ersten und zweiten Statoreinheiten (3) drehbar gekoppelt ist, um elektrische Ströme in den Feldspulen (32) zu induzieren, wenn sich der Rotor (4) in Bezug auf die ersten und zweiten Statoreinheiten (3) um die Statorachse (35) dreht.
Stromerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (4) umfasst: ein Rotorgehäuse (41), das die ersten und zweiten Statoreinheiten (3) umgibt; eine Rotorwelle (42), die nicht drehbar mit dem Rotorgehäuse (41) gekoppelt ist und die sich entlang der Statorachse (35) erstreckt; und erste und zweite Ringmagneteinheiten (43), die jeweils an einer Innenfläche des Rotorgehäuses (41) befestigt und so angeordnet sind, dass sie eine jeweilige der ersten und zweiten Statoreinheiten (3) umgeben.
Stromerzeuger nach Anspruch 2, ferner gekennzeichnet durch eine Kopplungsbasis (2) zum drehbaren Koppeln des Rotors mit den ersten und zweiten Statoreinheiten (3), wobei die Kopplungsbasis (2) ein Basisteil (21) und eine Rohrwelle (22) umfasst, die sich senkrecht vom Basisteil (21) erstreckt und die sich entlang der Statorachse (35) erstreckt, durch die Statorkerne der ersten und zweiten Statoreinheiten (3), die über die Rohrwelle (22) gestülpt sind, und durch die Rotorwelle (42) des Rotors (4), die sich in die Rohrwelle (22) erstreckt und drehbar mit ihr gekoppelt ist.
Stromerzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (42) einen Endteil (421) aufweist, der sich vom Rotorgehäuse (41) nach außen erstreckt und der so ausgelegt ist, dass er mit einem drehenden Objekt einen derartigen Kotakt herstellt, dass eine Drehung des drehenden Objekts zu einer entsprechenden Drehung des Rotors (4) um die Statorachse (35) führt.
Stromerzeuger nach Anspruch 3, ferner gekennzeichnet durch eine Feder (5), die in der Rohrwelle (22) angeordnet und über die Rotorwelle (42) gestülpt ist, wobei die Feder (5) gegenüberliegende Enden aufweist, die auf die Rohrwelle (22) beziehungsweise die Rotorwelle (42) wirken.
Stromerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Statorkern jeder der ersten und zweiten Statoreinheiten (3) vier der Spulenbefestigungsarme (33) aufweist, und die Spulenbefestigungsarme (33) der ersten Statoreinheit (3) in Bezug auf die Spulenbefestigungsarme (33) der zweiten Statoreinheit (3) um Winkel von 45 Grad versetzt sind.
Stromerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Statorkern jeder der ersten und zweiten Statoreinheiten (3) aus einem Stapel von Siliciumstahlplatten (331) gebildet ist.