JP3144465U - 発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】自転車の車輪のような回転体に接触して発電をおこなう発電機において、ハウジングの振動やリップルノイズの少ない発電機を提供する。
【解決手段】第１，第２のステータユニット３は、ステータ軸３５と関連して半径方向の外側において延長する複数の角度を有して間隔を置かれたコイル取付けアームを有しているステータコア、各々のコイル取付けアームのそれぞれの1つに巻かれた複数の界磁コイル３２、および、その間で電磁結合を可能にする一方で絶縁を提供するように界磁コイルおよびステータコアの間で配置されている絶縁ユニットを含む。第１のステータユニットのコイル取付けアームが第２のステータユニットのコイル取付けアームに関して角度を有して移動するように、該ステータユニットは、ステータ軸に沿って並んで配置される。ロータは、界磁コイルの電流を誘発するため、該ステータユニットに回転可能に連結される。
【選択図】図３

Description

本考案は、発電機に関し、特に、例えば自転車の車輪のような回転する対象に接触するように適応する発電機に関する。

図1および2は、台湾実用新案出願公開第347171号に開示された従来の発電機を図示する。発電機は、電気エネルギを生成するために自転車の車輪100に連結され、回転可能に車輪100を載置する車輪心棒11、車輪心棒11にスリーブでつながれた固定主軸ユニット12、固定主軸ユニット12にスリーブでつながれた複数のステータ13、および、車輪100に載置され、ステータ13を囲むハウジング14を含む。各々のステータ13は、固定主軸ユニット12に配置されるステータ取付けユニット131、ステータ取付けユニット131に巻回される界磁コイル132、および、ステータ取付けユニット131の反対側に配置された一対の対向する電極板133を有する。ハウジング14は、その内側の表面で複数の環状の磁石ユニット141を備える。環状の磁石ユニット141は、それぞれの一つのステータ13を囲む。

車輪100が回転する場合、環状の磁石ユニット141はステータ13と関連して回転する。固定主軸ユニット12およびステータ13が車輪100と関連して回転しないという事実により、ハウジング14が車輪100と回転する場合、環状の磁石ユニット141およびステータ13間の相互作用は界磁コイル132の電流を誘発する。電流は、電力供給ライン200を使用してパワーエレクトロニクス装置に続いて出力されることができる。しかしながら、環状の磁石ユニット141のＮおよびＳ極がステータ13と関連して移動する場合、磁石の慣性力が生成され、それによってハウジング14が散発的に振動する。予想される通り、自転車の乗り手もまた、自転車乗車の快適性に影響を及ぼすような振動を感じる。

さらに、従来の発電機がたとえ複数のステータ13を用いて電流の能力を高めることができるとしても、電流が増加して、リップルノイズも増える。電流が他の装置に供給される場合、リップルノイズは電流を不安定にする傾向がある。
台湾実用新案出願公開第347171号

本考案は、従来技術の上記の欠点を克服することができる発電機の提供を目的とする。

本考案によると、発電機は、ステータ軸に沿って整列配置される少なくとも第1および第2のステータユニット、および、ロータを含む。各々のステータユニットは、ステータ軸と関連して半径方向の外側において延長する複数の角度を有して間隔を置かれたコイル取付けアームを有しているステータコア、各々のコイル取付けアームのそれぞれの1つに巻かれた複数の界磁コイル、および、その間で電磁結合を可能にする一方で絶縁を提供するように界磁コイルおよびステータコアの間で配置されている絶縁ユニットを含む。第1のステータユニットのコイル取付けアームが第2のステータユニットのコイル取付けアームに関して角度を有して移動するように、第1および第2のステータユニットは、ステータ軸に沿って並んで配置される。ロータは、ロータがステータ軸の周りを第1および第2のステータユニットと関連して回転する場合、界磁コイルの電流を誘発するため、回転可能に第1および第2のステータユニットに連結される。

図3、4および5を参照すると、本考案の発電機の好適な実施形態は、ステータ軸35、連結基部2、バネ5およびロータ4に沿って整列配置される少なくとも第1および第2のステータユニット3を含む。本考案の作業を説明するため、2つのステータユニット3（第1および第2のステータユニット）のみが本願明細書において使用される点に留意する必要がある。

各々のステータユニット3は、ステータ軸35と関連して半径方向の外側において延長する複数の角度を有して間隔を置かれたコイル取付けアーム33を有しているステータコア、各々のコイル取付けアーム33のそれぞれの1つに巻かれた複数の界磁コイル32、および、その間で電磁結合を可能にする一方で絶縁を提供するように界磁コイル32およびステータコアの間で配置されている絶縁ユニット31を含む。第1のステータユニット3のコイル取付けアーム33が第2のステータユニット3のコイル取付けアーム33に関して角度を有して移動するように、第1および第2のステータユニット3は、ステータ軸35に沿って並んで配置される。好ましくは、各々の第1および第2のステータユニット3のステータコアは、多くの珪素鋼板331から形成される。

ロータ4は、ロータハウジング41、ロータ軸42、および、第1および第2の環状の磁石ユニット43を含む。ロータハウジング41は、第1および第2のステータユニット3を囲む。ロータ軸42は、回転できないようにロータハウジング41に連結され、ステータ軸35に沿って延長する。各々の第1および第2の環状の磁石ユニット43はロータハウジング41の内側の表面に載置され、第1および第2のステータユニット3のそれぞれの一つを囲むために配置されている。ロータ4がステータ軸35の周りで第1および第2のステータユニット3と関連して回転する場合、ロータ4は、界磁コイル32の電流を誘発するため、回転可能に第1および第2のステータユニット3に連結される。

連結基部2は、回転可能にロータ4を第1および第2のステータユニット3に連結する。連結基部2は、ベース部分21、および、ベース部分21をから垂直に延長し、ステータ軸35に沿って延長する管状の軸22を含む。第1および第2のステータユニット3のステータコアは、管状の軸22にスリーブでつながれる。ロータ4のロータ軸42は、管状の軸22に軸受経由で延長し、回転可能に連結される。

本実施形態において、回転する対象の回転がステータ軸35の周りのロータ4の対応する回転を生じ、それによって、機械エネルギの電気エネルギへの変換が生じるように、ロータ軸42は、ロータハウジング41の外側に延長し、回転する対象（例えば自転車の車輪）に接触するように適応する端部421を有する。

バネ5は管状の軸22に配置され、ロータ軸42にスリーブでつながれる。バネ5は、それによってロータ4および管状の軸22間の緩衝または衝撃制動子としてそれぞれ役立つように、管状の軸22およびロータ軸42に作用する対向端部を有する。

本実施形態において、第1および第2のステータユニット3の各々のステータコアは4つのコイル取付けアーム33を有し、第1のステータユニット3のコイル取付けアーム33は、第2のステータユニット3のコイル取付けアーム33に関して45°で移動される。さらに、並んだ構造にある2つの別々のステータユニット3は、1つのみのステータユニット3だけが使用される場合、理論的に電流出力の2倍の大きさの電流出力を提供するために利用される。しかしながら、本考案はそのような構造に制限されない。すなわち、電流出力の大きさは、使用されるステータユニット3の数と比例する。例えば、単一のステータユニット3の電流出力の3倍の大きさの電流出力を得ることが望ましい場合、2つの代わりに3つの個々のステータユニット3が利用され、各々のステータユニット3のコイル取付けアーム33は、隣接したステータユニット3のコイル取付けアーム33に関して30°移動される。

使用中、自転車の車輪はロータ軸42を駆動し、それによってロータハウジング41の回転を引き起こす。この状態で、ロータ4の第1のおよび第2の環状の磁石ユニット43は、界磁コイル32の電流を誘発するため、第1のおよび第2のステータユニット3と対応して相互作用する。誘発された電流は続いて、電力供給ライン（図示せず）を経て他の電力装置（例えば前照灯）に出力されることができる。

本実施形態おいて、第1のステータユニット3のコイル取付けアーム33が、第2のステータユニット3のコイル取付けアーム33に関して角度を有して移動するので、回転するロータ4が同期していない場合、磁場がステータユニット3の界磁コイル32によって検知される。結果として、より小さい程度の磁石の慣性力が生成され、結局、散発的な振動がより少なくなる。さらに、ステータユニット2の界磁コイル32によって検知される磁場が同期していないので、より安定性のある電流出力が得られるように、電流のリップルノイズは消される。

上記の従来の発電機と異なり、本考案の発電機は車輪に載置される必要はない。可動取付けシート（図示せず）を経てフレーム上に本考案の発電機を取付けることによって、発電機の使用が必要とされない場合、車輪およびロータ軸42間の接点は使用不能にされることができる。

本考案が、最も実用的かつ好適であると考えられる実施形態と関連して記載された一方、本考案は開示された実施形態に制限されないが、変形例および同等物の配置のすべてを含むように、最も広い解釈の範囲内に含まれる様々な配置に適用される意図を有すると理解される。

他の本考案の特徴および効果は、添付の図面に関して以下の好ましい実施例の詳細な説明において明瞭になる。
台湾実用新案出願公開第347171号において開示される従来の発電機の分解斜視図である。 車輪上へ組み立てられた状態の発電機を図示する図1において示された発電機の断面図である。 本考案の発電機の好適な実施形態のステータユニットおよび連結基部を図示する斜視図である。 組み立てられた状態の好適な実施形態の発電機の概略図である。 好適な実施形態の断面図である。

符号の説明

２ 連結基部
２１ ベース部分
２２ 管状の軸
３ ステータユニット
３１ 絶縁ユニット
３２ 界磁コイル
３３ コイル取付けアーム
３５ ステータ軸
４ ロータ
４１ ロータハウジング
４２ ロータ軸
４２１ 端部
４３ 環状の磁石ユニット
５ バネ

Claims (7)

1. ステータ軸に沿って整列配置される少なくとも第1および第2のステータユニットであって、該第1のおよび第2のステータユニットの各々は、該ステータ軸と関連して半径方向の外側に延長する複数の角度を有して間隔を置いたコイル取付けアームを有するステータコア、該コイル取付けアームのそれぞれの一つに各々巻かれた複数の界磁コイル、および、その間で電磁結合を可能にする一方でその間で絶縁を提供するように、該界磁コイルおよび該ステータコアの間で配置されている絶縁ユニットを含み、該第１および第２のステータユニットが該第1のステータユニットの該コイル取付けアームが該第2のステータユニットの該コイル取付けアームに関して角度を有して移動するように、該ステータ軸に沿って並んで配置される第1および第2のステータユニット；および、前記ロータが前記ステータ軸の周りを前記第1および第2のステータユニットと関連して回転する場合、前記界磁コイルの電流を誘発するため、該第1および第2のステータユニットに回転可能に連結されるロータ；により特徴付けられる発電機。
2. 前記第1および第2のステータユニットを囲むロータハウジング；回転できないように前記ロータハウジングに連結され、前記ステータ軸に沿って延長するロータ軸；および、それぞれが該ロータハウジングの内側表面に載置され、該第1および第2のステータユニットのそれぞれの一つを囲むために配置された第1および第2の環状の磁石ユニット；を含む前記ロータにより特徴付けられる請求項1記載の発電機。
3. 前記ロータを前記第1および第2のステータユニットに回転可能に連結するための連結基部によりさらに特徴付けられ、該連結基部は、基部、および、該基部から垂直に延長し、前記ステータ軸に沿って延長する管状の軸を含み、該第1および第2のステータユニットの前記ステータコアは、該管状の軸にスリーブでつながれ、該ロータの前記ロータ軸は該管状の軸に延長し、回転可能に連結される請求項2記載の発電機。
4. 前記ロータ軸が、前記ロータハウジングの外側に延長し、前記回転する対象の回転が前記ステータ軸の周りの前記ロータの対応する回転を生じるため、回転する対象と接触するように適応する端部を有することにおいて特徴付けられる請求項2記載の発電機。
5. 前記管状の軸に配置され、前記ロータ軸にスリーブでつながれたバネによりさらに特徴付けられ、該バネは該管状の軸および該ロータ軸にそれぞれ作用する対向端部を有する請求項3記載の発電機。
6. 前記第1および第2のステータユニットの前記ステータコアの各々は4つの前記コイル取付けアームを有し、該第1のステータユニットの該コイル取付けアームは、該第2のステータユニットの該コイル取付けアームに関して45°で移動されることにおいて特徴付けられる請求項1記載の発電機。
7. 前記第1および第2のステータユニットの各々の前記ステータコアは、多くの珪素鋼板から形成されることにおいて特徴付けられる請求項1記載の発電機。

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