DE29814964U1

DE29814964U1 - Generator vom Rotationstyp

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Publication number: DE29814964U1
Application number: DE29814964U
Authority: DE
Original assignee: HSIEH CHUNG KUNG
Current assignee: HSIEH CHUNG KUNG
Priority date: 1998-02-10
Filing date: 1998-08-20
Publication date: 1998-12-17
Anticipated expiration: 2008-08-21
Also published as: NL1010115A1; NL1010115C1

Description

Haft · von Puttkamer · Berngrjibet».· Patentanwälte European Patent Attorneys"'

Uwe M. Haft, Dipl.-Phys.
Nikolaus von Puttkamer, Dipl.-ing. Dr. Otto Berngruber, Dipl.-Chem. Uwe Czybulka, Dipl.-Phys.

Franziskanerstr. 38 81669 München

G 48167 H Telefon: (089)48 90 25-0

Telefax: (089)48 90 25- 10

München, 20.08.98

HSIEH, Chung-Kung

No. 24, AIy. 27, Ln. 247, See. 2, Tien Hsin Rd.,

FengYuan, Taichung, Taiwan, R.O.C.

Generator vom Rotationstyp

Die Erfindung betrifft einen Generator vom Rotationstyp und insbesondere einen Generator vom Rotationstyp, der einen ringförmigen magnetischen Rotor, der aus einer Mehrzahl von Magneten besteht, einen speziellen magnetischen Konduktanzrahmensatz, um die magnetischen Kraftlinien zu leiten, und eine Induktionsspule aufweist.

Ein Generator wird im allgemeinen nach der Rechte-Hand-Regel von Fleming entwickelt. Dies bedeutet, daß eine In-

duktionsspule verwendet wird, um die magentischen Feldlinien zur Erzeugung einer elektromotorischen Kraft zu schneiden. Ein herkömmlicher Generator umfaßt hauptsächlich eine Induktionsspule (einen Stator) und einen oder mehrere Magneten (einen Rotor), die relativ zueinander gedreht werden können. Die Induktionsspule ist ein Stator, der um die Magneten herumgewickelt ist. Die Magneten sind auf einer Welle bzw. Spindel befestigt, damit sie in dem hohlen Raum der Induktionsspule rotieren können. Es besteht ein Spalt zwischen den Magneten und der Induktionsspule. Dieser Spalt ist in der radialen Drehrichtung der Magnete angeordnet.

Dieser bekannte Generator weist jedoch die folgenden Nachteile auf:

a) Er besitzt einen niedrigeren Wirkungsgrad:

Weil der Spalt zwischen den Magneten und der Induktionsspule in der radialen Drehrichtung der Magnete angeordnet ist, kann ein Satz von Magneten nur von einem Satz von Induktionsspulen umgeben sein. Mit anderen Worten ist es unmöglich, zwei Sätze von Induktionsspulen an beiden Seiten (in der radialen Richtung) der Magnete zu montieren, um das Beste aus der magnetischen Kraft herauszuholen. Aus diesem Grunde ist der Wirkungsgrad gering.

b) Die Kosten zur Herstellung der Induktionsspule sind höher:

Weil der Spalt zwischen den Magneten und der Induktionsspule in der radialen Drehrichtung der Magnete vorhanden ist, damit die Spule die magentischen Linien zur Erzeugung der elektromotorischen Kraft schneidet, ist die Windungsrichtung der Induktionsspule in axialer Richtung verlängert, umgibt jedoch auch die Drehrichtung der Magnete. Es ist daher ziemlich schwierig eine Induktionsspule zu wickeln. Aus diesem Grunde sind die Herstellungskosten relativ hoch.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen verbesserten Generator vom Rotationstyp zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch einen Generator mit den Merkmalen des Schutzanspruches 1 gelöst.

Bei der Erfindung bei der der Spalt zwischen den Magneten (Rotor) und der Induktionsspule (Stator) in der axialen Drehrichtung der Magnete angeordnet ist, wird ein speziell entworfener magnetischer Konduktanzrahmensat&zgr; verwendet, um die magentische Kraft zu leiten, um so die Erzeugung einer elektromotorischen Kraft durch die Induktionsspule zu ermöglichen. An beiden Seiten der axialen Drehrichtung der Magnete können vorteilhafterweise Induktionsspulen jeweils montiert werden, um einen höheren Wirkungsgrad zu erzielen.

Eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Generators vom Rotationstyp weist einen magnetischen Konduktanzrahmensat &zgr;, eine Induktionsspule und einen ringförmigen magnetischen Rotor auf, der aus einer Mehrzahl von Permanentmagneten mit mehreren Polen besteht. Der magnetische Konduktanzrahmensat&zgr; enthält einen ersten magnetischen Kondukt an &zgr; rahmen, einen zweiten magnetischen Konduktan&zgr;rahmen und einen magnetische Konduktanzdeckel. Der erste magnetische Konduktanzrahmen weist einen randförmigen inneren Rahmen auf, dessen äußerer Rand mit einer Mehrzahl von ersten Schneiden versehen ist. Der zweite magnetische Konduktanzrahmen weist einen randförmigen äußeren Rahmen auf, dessen innerer Rand mit einer Mehrzahl von"zweiten Schneiden versehen ist. Die Schneiden des ersten und zweiten magnetischen Konduktan&zgr;rahmens passen abwechselnd zueinander. Die den Schneiden in dem magnetischen Konduktanzrahmensatz gegenüberliegende Seite weist einen magnetischen Konduktanzdeckel auf. Die Induktionsspule besteht aus Drähten, die um die Außenfläche des inneren Rahmens herumgewickelt sind. Der ringförmige magnetische Rotor und die Schneidenseiten des magnetischen Konduktanzrahmens sind in parallelen Positionen angeordnet, wobei ein passender Spalt dazwischen besteht, um die Relativdrehung zu ermöglichen. Die Schneiden des magnetischen Konduktanzrahmensatzes können die magnetischen Linien der mehreren Pole des ringförmigen magnetischen Rotors induzieren und schneiden und können die magnetischen Linien übertragen, die sich zeitabhängig zum inne-

ren und äußeren Rahmen verändern. Die Induktionsspule zwischen dem inneren Rahmen und dem äußeren Rahmen erzeugt eine elektromotorische Kraft. Weil der Spalt zwischen dem ringförmigen magnetischen Rotor und der Induktionsspule in der axialen Drehrichtung des ringförmigen magnetischen Rotors angeordnet ist, können an beiden Seiten der axialen Richtung des ringförmigen magnetischen Rotors zwei Sätze von magnetischen Konduktanzrahmensätzen montiert werden. Die Schneidenseiten der beiden magnetischen Konduktanzrahmensätze sind beide dem ringförmigen magnetischen Rotor zugewandt, so daß ein höherer Wirkungsgrad erreicht werden kann. Außerdem sind die Herstellungskosten für die Induktionsspule sehr viel niedriger als bei bekannten Induktionsspulen, weil die Induktionsspule um die Außenfläche des inneren Rahmens herumgewickelt ist.

Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im auseinandergebauten Zustand eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Generators vom Rotationstyp;

Fig. 2A im zusammengebauten Zustand den erfindungsgemäßen Generator vom Rotationstyp, wobei die Induktionsspule 3 0 und der magnetische Konduktanzdeckel 23 nicht vorhanden sind;

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Fig. 2&Bgr; im zusammengebauten Zustand den erfindungsgemäßen Generator vom Rotationstyp, wobei die Induktionsspule 30, der Kommutator 32 und der Kondensator 33 vorhanden, der magnetische Konduktanzdekkel 23 jedoch nicht vorhanden sind;

Fig. 3 im Schnitt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die einen Generator vom Rotationstyp zeigt, der an der Nabe eines Fahrrades befestigt ist;

Fig. 4 die Nabe 60 der Figur 3, die am Vorderrad eines Fahrrades montiert ist, und

Fig. 5 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei eine Beschleunigungseinheit 80 hinzugefügt ist.

Die Figuren 1, 2A und 2B zeigen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese umfaßt einen magnetischen Konduktanzrahmensat&zgr; 20, eine Induktionsspule 30 und einen ringförmigen magnetischen Rotor 40.

Der magnetischen Konduktanzrahmensat&zgr; 20 enthält einen ersten magnetischen Konduktanzrahmen 21, einen zweiten magnetischen Konduktanzrahmen 22 und einen magnetischen Konduktanzdeckel 23. Der erste magnetische Konduktanzrahmen 21 weist einen ringförmigen inneren Rahmen 211 auf, dessen au-

ßerer Rand eines Endes eine Mehrzahl von schwalbenschwanzförmigen ersten Schneiden 212 aufweist, die sich radial erstrecken. Ein geeigneter hohler Raum ist jeweils zwischen zwei ersten Schneiden 22 vorgesehen. Die Mitte des inneren Rahmens 211 besitzt ein Durchgangsloch 213. Der zweite magnetische Konduktanzrahmen 22 weist einen ringförmigen äußeren Rahmen 221 auf, dessen innerer Rand des unteren Endes eine Mehrzahl von schwalbenschwanzförmigen zweiten Schneiden 222 aufweist, die sich nach innen erstrecken. Der Innendurchmesser des äußeren Rahmens 221 muß groß genug sein, damit er den ersten magnetischen Konduktanzrahmen 21 aufnehmen kann. Die Anzahl der zweiten Schneiden 222 ist gleich derjenigen der ersten Schneiden 212. Die geformten zweiten Schneiden 222 und die ersten Schneiden 212 greifen jeweils in die hohlen Räume zwischen den jeweils anderen Schneiden ein. Nachdem der erste magnetische Konduktanzrahmen 21 mit dem zweiten magnetischen Konduktanzrahmen 22 zusammengebaut ist (siehe Figur 2A), sind die ersten Schneiden 212 in den entsprechenden hohlen Räumen 223 zwischen den zweiten Schneiden 222 jeweils angeordnet, so daß die ersten und zweiten Schneiden 212 und 242 abwechselnd aneinander angepaßt sind. Die ersten Schneiden 212 des ersten magnetischen Konduktanzrahmens 21 stehen jedoch jeweils nicht in Kontakt mit den zweiten Schneiden 222 des zweiten magnetischen Konduktanzrahmens 22.

Die Induktionsspule 30 ist zwischen dem inneren Rahmen 211 und dem äußeren Rahmen 221 angeordnet. Bei der bevorzugten

Ausführungsform werden ein oder mehrere Drähte um den inneren Rahmen 221 mit einer vorgegebenen Windungsanzahl herumgewickelt. Das Verfahren zur Herstellung der Induktionsspule ist einfach und kostengünstiger. Die den Schneiden 212 und 222 in dem magnetischen Konduktanzrahmensat&zgr; 20 gegenüberliegende Seite ist mit einem magnetischen Konduktanzdeckel 23 versehen, wie dies die Figur 1 zeigt, der verwendet wird, um die Induktionsspule 3 0 in dem magnetischen Konduktanzrahmensat&zgr; 2 0 zu halten und um die magnetische Konduktanzfunktion zu vergrößern. Beide Enden des Drahtes der Induktionsspule 30 sind mit Anschlußdrähten 31 jeweils verbunden, wie dies die Figur 2B zeigt. Die beiden Anschlußdrähte 31 können direkt entweder mit einer Last, wie beispielsweise einer elektrischen Lampe, oder einem Gleichrichter 32 zur Umwandlung eines Gleichstromes in einen Wechselstrom verbunden sein. Die Gleichspannung kann dann in einer Speicherbatterie 33 oder dergleichen gespeichert werden.

Der ringförmige magnetische Rotor 4 0 besteht aus einer Mehrzahl von Permanentmagneten mit mehreren Polen 41, die abwechselnd in einem Ring angeordnet sind. Die Mitte des Rotors 4 0 weist ein Durchgangs loch 42 auf. Bei der bevorzugten Ausführungsform entspricht die Anzahl der magnetischen Pole 41 des Rotors 4 0 exakt genau derjenigen der ersten und zweiten Schneiden 212 und 222. Das Verhältnis zwischen der Gesamtanzahl der Schneiden 212 und 222 und derjenigen der magnetischen Pole 41 des Rotors 4 0 kann jedoch

auch ein Mehrfaches von zwei sein. Der ringförmige magnetische Rotor 40 ist neben den Schneiden 212 und 222 des magnetischen Konduktanzrahmensatzes 20 angeordnet. Die durch die Schneiden 212 und 222 gebildete Ebene ist im wesentlichen parallel zum ringförmigen magnetischen Rotor 40. Ein geeigneter Spalt 43 ist, wie dies die Figur 2B zeigt, zwischen den Schneiden 212 und 222 und dem ringförmigen magnetischen Rotor 40 ausgebildet. Der ringförmige magnetische Rotor 4 0 wird durch eine elektrische Spannung angetrieben, um sich relativ zum magnetischen Konduktanzrahmensat&zgr; 20 zu drehen.

Wenn der ringförmige magnetische Rotor 4 0 angetrieben wird, um sich relativ zum magnetischen Konduktanzrahmensat&zgr; 20 zu drehen, schneiden die Schneiden 212 und 222 die magnetischen Linien des ringförmigen magnetischen Rotors 40. Zu der Zeit, zu der die ersten Schneiden 212 des ersten magnetischen Konduktanzrahmens 21 und die zweiten Schneiden 222 des zweiten magnetischen Konduktanzrahmens 22 den entsprechenden magnetischen Polen 41 des ringförmigen magnetischen Rotors 4 0 jeweils einander zugewandt sind, d.h. daß zur selben Zeit alle ersten Schneiden 212 dieselbe Menge von magnetischen Linien der Magnetpole induzieren können, während die von den ersten Schneiden 212 induzierte Polarität genau entgegengesetzt zu derjenigen ist, wie die von den zweiten Schneiden 222 induzierte. Aus diesem Grunde werden die von den ersten Schneiden 212 und den zweiten Schneiden 222 induzierten magnetischen Linien wirksam jeweils zum in-

neren Rahmen 211 und zum äußeren Rahmen 221 übertragen. Gleichzeitig haben der innere Rahmen und der äußere Rahmen 221 dieselben Magnetlinien wie diejenigen, die an den ersten Schneiden 212 und den zweiten Schneiden 222 induzierten Magnetlinien. Dann erzeugt die zwischen dem inneren Rahmen 211 und dem äußeren Rahmen 221 montierte Induktionsspule eine elektromagnetische Kraft. Es ist erkennbar, daß der magnetische Konduktanzrahmensat&zgr; 20 des erfindungsgemäßen Generators vom Rotationstyp die magnetische Kraftlinie am ringförmigen magnetischen Rotor 4 0 induzieren und übertragen kann. Dann erzeugt die Induktionsspule 3 0 eine elektromotorische Kraft. Ferner sind die verschiedenen Teile der vorliegenden Erfindung einfach aufgebaut. Sie können leicht zusammengebaut werden. Die vorliegende Erfindung kann an verschiedene Vorrichtungen, beispielsweise an Vorrichtungen, die drehbare Teile aufweisen, angebaut werden. Ihre Herstellungskosten sind ziemlich gering.

Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind alle Teile, die denselben Aufbau und dieselbe Funktion wie diejenigen der voranstehend beschriebenen Ausführungsform besitzen, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet .

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann auf dem Gebiet eines Rades eines Fahrrades oder eines Motorrades angewendet werden.

Wie dies die Figuren 3 und 4 zeigen, ist ein erfindungsgemäßer Generator vom Rotationstyp an einer Nabe 60 eines Vorderrades 71 eines Fahrrades montiert.

Der in der Nabe 60 des Vorderrades 71 montierte Generator vom Rotationstyp umfaßt hauptsächlich einen magnetischen Konduktanzrahmensät&zgr; 20, eine Induktionsspule 30 und einen ringförmigen magnetischen Rotor 40. Der magnetische Konduktanzrahmensät &zgr; 2 0 umfaßt einen ersten magnetischen Konduktanzrahmen 21 und einen zweiten magnetischen Konduktan&zgr;rahmen 22. An einer Seite des Rahmens 20 ist ein magnetischer Konduktanzdeckel 23 montiert. Da der Aufbau des magnetischen Konduktanzrahmensätzes 20, der Induktionsspule 3 0 und des ringförmigen magnetischen Rotors 40 gemäß Figur 3 beinahe derselbe ist, wie derjenige, der bereits im Zusammenhang mit den Figuren 1, 2A und 2B erläutert wurde, wird er hier nicht weiter erläutert. Es muß jedoch im Zusammenhang mit der Figur 3 herausgestellt werden, daß an beiden Seiten des ringförmigen magnetischen Rotors 40 jeweils ein Satz eines magnetischen Konduktanzrahmensätzes (erste magnetische Konduktan&zgr;rahmen 21 und 21a und zweite magnetische Konduktanzrahmen 22 und 22a und magnetische Konduktanzdekkel 23 und 23a) angeordnet sind. Jeder der magnetischen Konduktanzrahmensätze ist mit einer Induktionsspule 3 0 bzw. 30a bewickelt. Eine Seite des magnetischen Konduktanzrahmensät zes weist Schneiden auf, die immer dem ringförmigen magnetischen Rotor 40 zugewandt sind. Die beiden Indukti-

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onsspulen 30 und 3 0a sind in Reihe verbunden, damit eine höhere Spannung erhalten werden kann.

Die Mitte der Nabe 60 ist auf eine Welle 50 aufgesetzt, deren beide Enden am Fahrradrahmen 70 festgelegt sind. Die Welle 50 ist durch das Wellenloch der ersten magnetischen Konduktanzrahmen 21 und 21a und durch das Loch des ringförmigen magnetischen Rotors 40 eingesetzt. Zwei Buchsen 51 und 52 sind zwischen der Welle 50 und den ersten magnetischen Konduktanzrahmen 21 und 21a und dem ringförmigen magnetischen Rotor 40 jeweils eingesetzt. Nachdem die Welle 50 durch die Buchsen 51 und 52 hindurchgeführt ist, werden diese am richtigen Ort jeweils mit einem Klebstoff befestigt. Die Außenfläche der Buchsen 51 und 52 werden fest mit dem ersten magnetischen Konduktanzrahmen 21 bzw. 21a verbunden. Die zuvor genannten Teile werden vorzugsweise aneinander verklebt, so daß die magnetischen Konduktanzrahmensätze, die Buchsen 51, 52 und die Welle 50 am Fahrradrahmen 7 0 befestigt werden, ohne daß sie sich überhaupt bewegen können. Die Außenfläche des ringförmigen magnetischen Rotors 4 0 ist fest mit dem äußeren Körper 61 der Nabe 60 verbunden. Ein einem Verschleiß widerstehnder Lagerring 53 ist zwischen der Buchse 51 und dem ringförmigen magnetischen Rotor 40 angeordnet. Der Lagerring 53 und der ringförmige magnetische Rotor 40 sind fest miteinander verbunden, wohingegen der Lagerring 53 und die Oberfläche der Buchse 51 sich gegeneinander drehen. Die Kontaktfläche zwischen dem Lagerring 53 und der Buchse 51 kann aus einem

selbstschmierenden Material bestehen, das als selbstschmierendes Lager verwendet wird, um die Reibung zwischen den sich bewegenden Teilen zu verringern. Wenn das Fahrrad fährt, dreht sich die Nabe 60 relativ zur Welle 50, um zu bewirken, daß der ringförmige magnetische Rotor 40 sich gleichzeitig mit der Nabe 60 dreht. Dann schneiden die Schneiden die magnetischen Linien des Permanentmagneten um eine elektromotorische Kraft in der Induktionsspule zu erzeugen. Da jede der axialen Seiten des ringförmigen magnetischen Rotors 40 jeweils mit einem Satz von magnetischen Konduktanzrahmensätzen und Induktionsspulen 3 0 versehen ist, kann der sich ergebende Wirkungsgrad vergrößert werden. Da der Spalt 43 zwischen dem ringförmigen magnetischen Rotor 4 0 und den Induktionsspulen 3 0 in axialer Richtung verläuft, können die magnetischen Konduktanzrahmensätze und der ringförmige magnetische Rotor 4 0 während des Einbaues einfach auf den Buchsen 51 und 52 nacheinander montiert werden. Dann können die oben erwähnten Teile in die Nabe 60 eingesetzt werden. Schließlich können die Zusammenbauoperationen leicht ausgeführt werden.

Die Figur 5 zeigt eine andere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die an dem Rad eines Fahrrades oder eines Motorrades, beispielsweise am Vorderrad eines Fahrrades montiert werden kann. Diese Ausführungsform kann jedoch auch außerhalb der Nabe montiert werden. Insbesondere ist bei dieser Ausführungsform zusätzlich eine Beschleunigungseinheit 80 vorgesehen, so daß der Generator ausrei-

chend Leistung erzeugen kann, wenn das Fahrrad mit einer niedrigeren Drehzahl läuft. Wie dies die Figur 5 zeigt, weist ein Generator vom Rotationstyp einen magnetischen Konduktanzrahmensätz, eine Induktionsspule 30, einen ringförmigen magnetischen Rotor 40, eine Welle 50, zwei äußere Körper 611 und 612 und eine Beschleunigungseinheit 80 auf.

Der Aufbau der genannten magnetischen Konduktanzrahmensätze ist im allgemeinen derselbe, wie derjenige der oben beschriebenen Ausführungsform. Der magnetische Konduktan&zgr;rahmensatz enthält auch einen ersten magnetischen Konduktanzrahmen 21, einen zweiten magnetischen Konduktanzrahmen 22 und einen magnetischen Konduktanzdeckel. Aus diesem Grunde werden diese Einzelheiten nicht näher erläutert. Die Induktionsspule 3 0 ist zwischen dem inneren Rahmen und dem äußeren Rahmen des magnetischen Konduktanzrahmensatzes montiert . Die Induktionsspule enthält wenigstens einen Draht (oder mehrere Drähte) die um einen Spulenträger 24 mit einer Mehrzahl von Windungen herumgewickelt ist oder auf die äußere Fläche des inneren Rahmens gewickelt ist. Das Wikkelverfahren für die Induktionsspule 3 0 ist einfach und billig. Der Spulenträger 24 kann einfach in einen Raum zwischen dem inneren Rahmen und dem äußeren Rahmen montiert werden. An der den Schneiden entgegengesetzten Seite ist in dem magnetischen Konduktanzrahmensatz ein magnetischer Konduktanzdeckel 23 montiert, wie dies in der Figur 1 dargestellt ist. Der Aufbau des ringförmigen magnetischen Rotors 40 ist ebenfalls im wesentlichen derselbe wie derjenige der

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oben erwähnten Ausführungsform. Der ringförmige magnetische Rotor 4 0 ist neben einer Seite des magnetischen Konduktanzrahmensatzes montiert, die Schneiden aufweist. Der ringförmige magnetische Rotor 40 und die Schneiden des magnetischen Konduktanzrahmensatzes sind parallel zueinander angeordnet und voneinander durch einen geeigneten Spalt getrennt. Der ringförmige magnetische Rotor 40 wird mit einer elektrischen Leistung angetrieben, um sich relativ zum magnetischen Konduktanzrahmensat&zgr; zu drehen.

Wie dies in der Figur 5 gezeigt ist, können die äußeren Körper 611 und 612 an einem Rotationsteil (beispielsweise dem Rad eines Fahrrades) befestigt werden. Sie werden auch verwendet, um den magnetischen Konduktanzrahmensat&zgr;, die Induktionsspule 30 und den ringförmigen magnetischen Rotor 40 aufzunehmen. Durch die Mitte der äußeren Körper 611 und 612 verläuft eine Welle 50, deren beide Enden an einem sich nicht bewegenden Teil, wie beispielsweise dem Fahrradrahmen, befestigt sind. Die Welle 50 verläuft durch den inneren Rahmen des ersten magnetischen Konduktanzrahmens 21 und die Mitte des ringförmigen magnetischen Rotors 40. Eine Buchse 52 ist zwischen der Welle 50 und dem ersten magnetischen Konduktanzrahmen 21 und dem ringförmigen magnetischen Rotor 40 montiert. Wenn die Welle 50 durch die Buchse 52 geführt ist, werden die beiden Teile vorzugsweise aneinander durch Verkleben befestigt. Die Außenfläche der Buchse 52 wird an dem ersten magnetischen Konduktanzrahmen 21 befestigt, vorzugsweise verklebt, so daß der magnetische Kon-

duktanzrahmensatz, die Buchse 52 und die Welle 50 aneinander befestigt sind, ohne daß sie sich gegeneinander bewegen können.

Ein Lagerring 53 ist zwischen der inneren Fläche des ringförmigen magnetischen Rotors 40 und der Buchse 52 montiert. Der Lagerring 53 und der ringförmige magnetische Rotor 4 0 sind fest miteinander verbunden, während der Lagerring 53 und die Buchse 52 so ineinander gesetzt sind, daß sie sich relativ zueinander verdrehen können. Die Kontaktfläche zwischen dem Lagerring 53 und der Buchse 52 kann aus einem selbstschmierenden Material bestehen, so daß der Lagerring als ein selbstschmierender Lagerring zur Verringerung der Reibungskraft verwendet werden kann.

Die Beschleunigungseinheit 8 0 ist mit beiden äußeren Körpern und dem ringförmigen magnetischen Rotor 40 gekoppelt, um die Drehgeschwindigkeit des ringförmigen magnetischen Rotors 4 0 um ein vorgegebenes Vielfaches relativ zu den äußeren Körpern 611 und 612 zu beschleunigen. Die bevorzugte Ausführungsform der Beschleunigungseinheit 80 kann ein Beschleunigungszahnradzug sein, der ein Antriebsrad 81, ein mittleres Zahnrad 82, das an dem Antriebs zahnrad 81 angreift, ein angetriebenes Zahnrad 531, das an dem mittleren Zahnrad 82 angreift, und einen Zahnradsitz 84 aufweist.

Das Antriebszahnrad 531, das an dem ringförmigen magnetischen Rotor 4 0 befestigt ist, kann sich zusammen mit diesem

drehen. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform sind die Zähne des angetriebenen Zahnrades 531 an der Außenfläche des Lagerringes 53 an einem Ende desselben befestigt. Das Antriebszahnrad 81 ist an dem äußeren Körper 611 befestigt, um die Rotationskraft des äußeren Körpers 611 auf das mittlere Zahnrad 82 zu übertragen und dieses zu drehen. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Antriebszahnrad 81 im wesentlichen um ein Rad mit einer Innenverzahnung, das an der Innenfläche des äußeren Körpers

611 befestigt ist. Die Hauptfunktion des mittleren Zahnrades 82 besteht darin, sowohl am Antriebszahnrad 81, wie auch am angetriebenen Zahnrad 531 gleichzeitig anzugreifen und Leistung zu übertragen. Bei dieser Ausführungsform enthält das mittlere Zahnrad 82 ein kleines Zahnrad 821 und ein großes Zahnrad 822. Das kleine Zahnrad 821 greift an dem Antriebszahnrad 81 an, während das große Zahnrad 822 an dem angetriebenen Zahnrad 531 angreift. Der Zahnradsitz 84 ist fest an der Welle 50 montiert. Eine Zahnradwelle 83 ist an dem Zahnradsitz 84 montiert. Das mittlere Zahnrad 82 ist verschwenkbar bzw. drehbar an der Zahnradwelle 83 mit der Hilfe eines Rückhalteringes 86 befestigt.

Mit der Hilfe der zuvor beschriebenen Struktur können die Zähne 811 des Antriebs Zahnrades 81 (Zahnrad mit einer Innenverzahnung) , das am äußeren Körper 611 befestigt ist, das kleine Zahnrad 821 antreiben, um zu bewirken, daß das mittlere Zahnrad 82 sich auf den äußeren Körpern 611 und

612 dreht, die sich relativ zur Welle 50 drehen. Aus diesem

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Grunde greifen die Zähne des großen Zahnrades 822 der Welle des mittleren Zahnrades 82 in die Zähne des angetriebenen Zahnrades 531 ein, um zu bewirken, daß sich der Lagerring 53 und der ringförmige magnetische Rotor 40 relativ zum magnetischen Konduktanzrahmensatz drehen. Das Beschleunigungsverhältnis der Beschleunigungseinheit 80 (Verhältnis der Drehzahl des ringförmigen magnetischen Rotors 40 zur Drehzahl der äußeren Körper 611 und 612) kann durch die Anzahl der Zähne des Antriebszahnrades 81 (Zahnrad mit der Innenverzahnung) geteilt durch die Anzahl der Zähne des kleinen Zahnrades 821, multipliziert mit einem Wert der Anzahl der Zähne des großen Zahnrades 822, dividiert durch die Anzahl der Zähne des antreibenden Zahnrades 531 herausgefunden werden. In dem Fall, kann die Steuerung des Beschleunigungsverhältnisses durch die Steuerung der Verhältnisse der Zahnzahlen zwischen den Zahnrädern erfüllt werden.

Wie dies in der Figur 5 dargestellt ist, sollte die Anordnung und der Entwurf der Anzahl der Zähne des Antriebszahnrades, des mittleren Zahnrades und des angetriebenen Zahnrades in der Beschleunigungseinheit durch Multiplizieren der Drehzahl des äußeren Körpers relativ zu derjenigen des magnetischen Konduktanzrahmens mit einem vorgegebenen Vielfachen erhalten werden. Dann wird dieses Vielfache der Drehzahl zum ringförmigen magnetischen Rotor übertragen, so daß sich der Rotor mit einer höheren Drehzahl dreht. Nach Tests hat sich herausgestellt, daß der erfindungsgemäße Ge-

nerator vom Rotationstyp ausreichend Leistung erzeugen kann, wenn sich der äußere Körper mit einer niedrigeren Geschwindigkeit, beispielsweise wenn ein Fahrrad mit einer Geschwindigkeit unter 10 Kilometer pro Stunde fährt, dreht. Aus diesem Grunde kann die vorliegende Erfindung in einem großen Umfang verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung wird durch den Schutzbereich der Schutzansprüche bestimmt. Im Rahmen dieses Schutzbereiches sind Modifikationen und Änderungen der beschriebenen Ausführungsformen möglich.

Die Erfindung betrifft einen Generator vom Rotationstyp, der einen magnetisdchen Konduktanzrahmensat&zgr;, eine Induktionsspule und einen ringförmigen magnetischen Rotor umfaßt. Der magnetische Konduktanzrahmensatz enthält einen ersten magnetischen Konduktanzrahmen, einen zweiten magnetischen Konduktanzrahmen und einen magnetischen Konduktan&zgr;deekel. Der erste magnetische Konduktanzrahmen weist einen inneren Rahmen auf, dessen äußerer Rand eine Mehrzahl von ersten Schneiden besitzt. Der zweite magnetische Konduktanzrahmen weist einen äußeren Rahmen auf, dessen innerer Rand eine Mehrzahl von zweiten Schneiden besitzt. Die Schneiden des ersten und zweiten magnetischen Konduktanzrahmens sind abwechselnd aneinander angepaßt, beispielsweise nach der Art einer Schwalbenschwanzanordnung. An der den Schneiden entgegengesetzten Seite ist am magnetischen Konduktanzrahmensatz ein magnetischer Konduktanzdeckel montiert. Die Induk-

tionsspule besteht aus wenigstens einem Draht, der um die äußere Fläche des inneren Rahmens herumgewickelt ist. Der ringförmige magnetische Rotor besteht aus einer Mehrzahl von Permanentmagneten, die kreisringförmig angeordnet sind. Der ringförmige magnetische Rotor und die Schneiden des magnetischen Konduktanzrahmensatzes sind sich gegenüberliegend und parallel zueinander angeordnet. Sie sind voneinander durch einen geeigneten Spalt getrennt, so daß sie sich relativ zum magnetischen Konduktanzrahmensat&zgr; drehen können und daß die Induktionsspule eine elektromagnetische Kraft erzeugen kann.

Claims

Schutzansprüche

1. Generator vom Rotationstyp, gekennzeichnet durch:

einen magnetischen Konduktanzrahmensatz mit einem ersten magnetischen Konduktanzrahmen (21), einem zweiten magnetischen Konduktan&zgr;rahmen (22) und einem magnetischen Konduktanzdeckel (23), wobei der erste magnetische Konduktanzrahmen (21) einen inneren Rahmen (211) mit einer Mehrzahl von ersten Schneiden (212) an einem äußeren Rand desselben aufweist, wobei der zweite magnetische Konduktanzrahmen (22) einen äußeren Rahmen (221) mit einer Mehrzahl von zweiten Schneiden (222) an einem inneren Rand desselben aufweist, wobei die Schneiden (212, 222) des ersten und zweiten magnetischen Konduktanzrahmens (21, 22) abwechselnd ineinander passen und wobei an der entgegengesetzten Seite der Schneiden an dem magnetischen Konduktanzrahmensatz der magnetische Konduktanzdeckel (23) montiert ist;

eine Induktionsspule (30), die zwischen dem inneren Rahmen (211) und dem äußeren Rahmen (221) montiert ist, wobei die Induktionsspule (30) mit wenigstens zwei Anschlußdrähten (31) verbunden ist; und

einen ringförmigen magnetischen Rotor (40), der aus einer Mehrzahl von Permanentmagneten mehrerer Pole (41) besteht, wobei der ringförmige magnetische Rotor (40) relativ zum magnetischen Konduktanzrahmensatz drehbar ist und wobei der magnetische Rotor (40) und der magnetische Konduktanz-

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rahmensatz parallel zueinander mit einem geeigneten Spalt (43) dazwischen angeordnet sind.

2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneiden (212, 222) des magnetischen Konduktanzrahmensatzes Magnetlinien der Permanentmagnete der mehreren Pole (41) des ringförmigen magnetischen Rotors (40) induzieren können und daß die Magnetlinien, die zwischen dem inneren und äußeren Rahmen (211, 221) zu erzeugen sind sich zeitabhängig ändern, um es zu ermöglichen, daß die Induktionsspule (3 0) eine elektromagnetische Kraft erzeugt, die über die Anschlußdrähte (31) abgegriffen wird.

3. Generator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Schneiden (212, 222) in dem magnetischen Konduktanzrahmensat&zgr; schwalbenschwanzförmig ineinander eingreifen, um einen Ring zu bilden.

4. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder der beiden Seiten des ringförmigen magnetischen Rotors (40) ein magnetischer Konduktanzrahmensatz angeordnet ist, daß jeder magnetische Konduktanzrahmensatz mit einer Induktionsspule (30, 30a) bewikkelt ist und daß eine Seite jedes magnetischen Konduktanzrahmensatzes mit den Schneiden so versehen ist, daß diese dem ringförmigen magnetischen Rotor (40) zugewandt und in der Nähe desselben angeordnet sind.

5. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Gesamtzahl der ersten und zweiten Schneiden (212, 222) zur Gesamtzahl der Pole (41) des ringförmigen magnetischen Rotors (40) ein Vielfaches von zwei ist.

6. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtzahl der ersten und zweiten Schneiden (212, 222) gleich der Gesamtzahl der Pole (41) des ringförmigen magnetischen Rotors (40) ist.

7. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspule (3 0) aus wenigstens einem Draht besteht, der um eine Außenfläche des inneren Rahmens (211) des ersten magnetischen Konduktanzrahmens

(21) herumgewickelt ist und daß beide Enden des Drahtes jeweils mit einem Anschlußdraht (31) verbunden sind.

8. Generator vom Rotationstyp, nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner gekennzeichnet durch:

eine Welle (50), die durch den inneren Rahmen (211) und den ringförmigen magnetischen Rotor (4 0) geführt und fest mit dem magnetischen Konduktanzrahmensat&zgr; verbunden ist;

einen äußeren Körper (611, 612), der einen hohlen Raum zur Aufnahme des magnetischen Konduktanzrahmensatzes,

der Induktionsspule (30), des ringförmigen magnetischen Rotors (40) und der Welle (50) aufweist, wobei der äußere Körper (611, 612) sich relativ zur Welle (50) drehen kann; und

eine Beschleunigungseinheit (80), die mit dem äußeren Körper (611, 612) und dem ringförmigen magnetischen Rotor (40) zur Übertragung einer Drehbewegung zwischen dem äußeren Körper (610, 612) und dem ringförmigen magnetischen Rotor (4 0) verbunden ist, so daß sich der ringförmige magnetische Rotor (40) relativ zur Welle (50) mit einer Drehzahl dreht, die ein vorgegebenes Vielfaches derjenigen des äußeren Körpers (611, 612) ist.

9. Generator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungseinheit (80) ein Beschleunigungszahnradzug (81, 82, 84, 531) ist.

10. Generator nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungseinheit (80) wenigstens ein Antriebszahnrad (81), ein mittleres Zahnrad (82), das mit dem Antriebszahnrad (81) kämmt, und ein angetriebenes Zahnrad (531) aufweist, das mit dem mittleren Zahnrad (82) kämmt, daß das angetrieben Zahnrad (531) an dem ringförmigen magnetischen Rotor (40) befestigt ist und sich zusammen mit diesem dreht, daß das Antriebszahnrad (81) an dem äußeren Körper (611, 612) zur Übertragung der Drehkraft von dem äußeren Körper (611, 612) auf das mittlere Zahnrad (82)

verbunden ist, um das angetriebene Zahnrad (531) und den ringförmigen magnetischen Rotor (40) relativ zur Welle (50) zu drehen.

11. Generator nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungseinheit (8 0) ferner einen Zahnradsitz (84) aufweist, an dem eine Zahnradwelle (83) montiert ist, daß der Zahnradsitz (84) fest auf der Welle (50) montiert ist, daß das Antriebszahnrad (81) fest am inneren Rand des äußeren Körpers (611, 612) befestigt ist und ein Zahnrad mit einer Innenverzahnung (821) ist, daß das mittlere Zahnrad (82) drehbar auf der Zahnradwelle (83) montiert ist und sich relativ zur Zahnradwelle (83) dreht und auch mit der Innenverzahnung (821) kämmt, und daß das angetriebene Zahnrad (531) drehbar auf der Welle (50) montiert ist und an dem mittleren Zahnrad (82) angreift und daß das angetriebene Zahnrad (531) und der ringförmige magnetische Rotor (4 0) aneinander befestigt sind, so daß sie sich synchron um die Welle (50) drehen.

12. Generator nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das mittlere Zahnrad (82) ein kleines Zahnrad (821) und ein großes Zahnrad (822) umfaßt und daß das kleine Zahnrad (821) an dem Antriebszahnrad (81) angreift, während das große Zahnrad (822) mit dem angetriebenen Zahnrad (531) kämmt.

13. Generator nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Buchse (52) vorgesehen ist, deren Innenfläche fest mit der Welle (50) verbunden ist, daß die Außenfläche der Buchse (52) fest mit dem magnetischen Kondukt anzrahmensat &zgr; verbunden ist und daß ein Lagerring (53) fest mit dem ringförmigen magnetischen Rotor (40) verbunden ist und drehbar mit der Buchse (52) in Kontakt steht.

14. Generator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungseinheit (80) wenigstens ein Antriebszahnrad (81), ein mittleres Zahnrad (82), das mit dem Antriebszahnrad (81) kämmt, und ein angetriebenes Zahnrad (531), das mit dem mittleren Zahnrad (82) kämmt, aufweist, daß das angetriebene Zahnrad (53) fest mit dem ringförmigen magnetischen Rotor (40) verbunden ist und sich mit diesem dreht, daß das Antriebs zahnrad (81) fest mit dem äußeren Körper (611, 612) verbunden ist, um eine Drehkraft des äußeren Körpers (611, 612) zum mittleren Zahnrad (82) zu übertragen und dieses zu drehen, daß das mittlere Zahnrad

(82) das angetriebene Zahnrad (531) und den ringförmigen magnetischen Rotor (40) so antreiben kann, daß sie sich relativ zur Welle (50) drehen, und daß die Zähne des angetriebenen Zahnrads (531) an der Außenfläche eines Endes des Lagerringes (53) vorgesehen sind und daß das Antriebszahnrad (81) ein Zahnrad mit einer Innenverzahnung (821) ist, das fest an der Fläche des inneren Randes des äußeren Körpers (611, 612) befestigt ist.

15. Generator nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspule (3 0) aus wenigstens einem Draht besteht, der um einen Spulenträger (24) herumgewickelt ist, und daß der Spulenträger (24) zwischen dem inneren und äußeren Rahmen (211, 221) des magnetischen Konduktanzrahmensatzes montiert ist.

16. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite magnetische Konduktanzrahmen (21, 22) einander nicht berühren.