NL1032844C2 - Inrichting voor het opwekken van elektrische energie uit mechanische beweging. - Google Patents

Description

Inrichting voor het opwekken van elektrische energie uit mechanische beweging

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het opwekken van elektrische energie uit mechanische beweging.

5 Een dergelijke inrichting is bekend uit de

Nederlandse octrooiaanvrage 84.02113. De hierin beschreven generator is geschikt om te worden ondergebracht in een polshorloge, waarbij door het dragen van het horloge een aandrij f orgaan in de vorm van een slingergewicht in 10 beweging wordt gebracht. De door de generator opgewekte spanning kan worden gebruikt voor het opladen van een in het horloge aanwezige accumulator indien deze spanning groter is dan een door de accumulator bepaalde minimale laadspanning. Het slingergewicht is coaxiaal met de 15 aandrijfas, en is aan zijn omtrek met een einde van een bladveer, verbonden, waarvan het andere einde aan de aandrijfas van het rotorwiel is bevestigd. Het rotorwiel, dat door een kleefkoppel tussen het rotorwiel en de stator ten opzichte van de stator wordt vastgehouden in één van 2 0 zijn ruststanden, zal daardoor niet eerder door het slingergewicht worden meegenomen dan nadat de bladveer tot in zekere mate is gespannen, als gevolg waarvan bij het losschieten van het rotorwiel de in de veer opgeslagen potentiële energie vrijkomt voor het versnellen van het 1032844 2 rotorwiel. Nadat het rotorwiel is losgeschoten doordat de bladveer een voldoende groot koppel op de aandrijfas uitoefende, wordt de bladveer, na zich te hebben ontspannen in een tegengestelde richting gespannen, waarbij de 5 snelheid van het rotorwiel gaandeweg afneemt. Wanneer het rotorwiel tot stilstand is gekomen zal het door de bladveer weer in beweging worden gebracht, ditmaal in tegengestelde richting.

Hoewel de bekende inrichting naar behoren 10 functioneert, kan de mechanische energie, die wordt geleverd door kleine vibraties die de bladveer niet voldoende spannen, niet worden gebruikt.

15 SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

Het is een doel van de onderhavige uitvinding om een inrichting voor het opwekken van elektrische energie uit mechanische beweging te verschaffen die relatief 20 eenvoudig van constructie is en die zelfs de mechanische energie van kleine verplaatsingen van het aandrijforgaan, in welke richting dan ook, van het aandrijforgaan opslaat.

Hiertoe voorziet de onderhavige uitvinding in een inrichting voor het opwekken van elektrische energie uit 25 mechanische beweging, omvattende: een elektrische generator voorzien van een twee- of meerpolig rotorwiel met permanent gemagnetiseerde polen, en van een stator met één of meer wikkelingen voor het leveren van wisselstroom, welke elektrische generator 30 een vooraf bepaald magnetisch kleefkoppel en een generator-as heeft/ een verplaatsbaar, mechanisch aandrijforgaan voor het aandrijven van het twee- of meerpolige rotorwiel; - een verend element voor het verschaffen van een 35 veerkrachtige overbrenging tussen het aandrijforgaan en het twee- of meerpolige rotorwiel, en voor het opslaan van mechanische energie geleverd door het verplaatsen van het aandrijforgaan, waarbij het verende element het twee- of 3 meerpolige rotorwiel aandrijft wanneer de grootte van het in het verende element opgeslagen koppel groter is dan het vooraf bepaalde magnetische kleefkoppel, waarin het verende element in beide tegengestelde richtingen werkzaam is en/of 5 de inrichting is voorzien van één of meer gelijkrichtende elementen die ervoor zorgen dat bij verplaatsingen van het mechanische aandrijforgaan in tegengestelde richtingen het verende element in dezelfde richting wordt gebruikt.

Op zich is een spiraal vormige veer voor gebruik 10 in een generator bekend uit WO 01/67580. Bij deze inrichting wordt bij het indrukken van een schakelaar mechanische energie opgeslagen in de spiraalveer. Tijdens het indrukken van de schakelaar wordt door mechanische middelen voorkomen dat de generator roteert. Wanneer de 15 schakelaar verder wordt ingedrukt, wordt een moment bereikt waarop de spiraalveer mechanisch losgekoppeld wordt en haar energie afgeeft en de rotor van de generator aandrijft voor het opwekken van elektrische energie. De opgewekte elektrische energie kan bijvoorbeeld worden gebruikt voor 20 het afgeven van een alarm. Wanneer de drukknop losgelaten wordt, keren de betreffende componenten door middel van een terugkeerveer in hun oorspronkelijke toestand terug. Gedurende deze tegengestelde beweging van het aandrijforgaan (de drukknop) wordt geen mechanische energie 25 in de spiraalveer opgeslagen. Evenals in de generator volgens de Nederlandse octrooiaanvrage 84.02113 wordt ook niet alle mechanische energie die wordt geleverd door verplaatsing van het aandrijforgaan opgeslagen en gebruikt.

In een uitvoering van een inrichting volgens de 30 uitvinding is slechts één gelijkrichtend element voorzien, waardoor de inrichting in één richting vrij loopt.

In een verdere uitvoering van een inrichting volgens de uitvinding wordt het verende element mechanisch vrijgegeven. Hierdoor is het bijvoorbeeld ook mogelijk om 35 niet op kleefkoppel te werken.

In een uitvoering is het mechanische aandrijforgaan voorzien van een tandheugel, en is het verende element verbonden met een veertandwiel, welk 4 veertandwiel in aangrijping is met de tandheugel, waarbij wanneer de inrichting is voorzien van één of meer gelijkrichtende elementen de inrichting in het bijzonder is voorzien van een paar door de tandheugel aandrijfbare, 5 roteerbare tandwielen, welke tandwielen in aangrijping met het veertandwiel zijn.

In een verdere voorkeursuitvoering van een inrichting volgens de uitvinding is het verende element direct, bij voorkeur coaxiaal, op de generator-as 10 geplaatst.

Het is voordelig wanneer het verende element is voorzien van een lineaire druk- of trekveer, eventueel geïntegreerd in het mechanische aandrijforgaan.

De in deze beschrijving en conclusies van de 15 aanvrage beschreven en/of de in de tekeningen van deze aanvrage getoonde aspecten en maatregelen kunnen waar mogelijk ook afzonderlijk van elkaar worden toegepast. Die afzonderlijke aspecten, zoals het in twee richtingen werkzame verende element, de mechanisch gelijkrichtende 20 elementen en de magnetische vasthoudkracht van de generator, en andere aspecten kunnen onderwerp zijn van daarop gerichte afgesplitste octrooiaanvragen. Dit geldt in het bijzonder voor de maatregelen en aspecten welke op zich zijn beschreven in de volgconclusies.

25

KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGEN

De uitvinding zal worden toegelicht aan de hand 30 van een aantal in de bij gevoegde tekeningen weergegeven voorbeelduitvoeringen. Getoond wordt in:

Figuur 1 een schematisch aanzicht in perspectief, gedeeltelijk opengewerkt, van een inrichting volgens de onderhavige uitvinding, 35 Figuur 2 een schematisch aanzicht in perspectief van een deel van de in Figuur 1 weergegeven inrichting,

Figuur 3 een schematisch aanzicht in perspectief van een deel van de in Figuur 1 weergegeven inrichting 5 volgens een andere kijkrichting,

Figuur 4 een schematisch aanzicht in perspectief van een verend element van de in Figuur 1 weergegeven inrichting, 5 Figuur 5 een schematisch aanzicht in perspectief van een deel van het in Figuur 4 weergegeven verend element tonende de spiraalvormige torsieveer,

Figuur 6 een schematisch aanzicht in perspectief, gedeeltelijk opengewerkt, van een inrichting volgens de 10 uitvinding met mechanisch gelijkrichtende elementen,

Figuur 7 een schematisch aanzicht in perspectief, gedeeltelijk opengewerkt, van de in Figuur 6 getoonde inrichting volgens de uitvinding vanuit een andere kij krichting.

15

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGEN

In Figuur 1 wordt een schematisch aanzicht in perspectief, gedeeltelijk opengewerkt, van een inrichting 2 0 volgens de onderhavige uitvinding voor het opwekken van elektrische energie uit mechanische beweging getoond.

De inrichting omvat een drukknop 1 die kan worden ingedrukt om mechanische energie in de inrichting in te voeren. Hoewel de uitvinding wordt beschreven aan de hand 25 van een drukknop als verplaatsbaar, mechanisch aandrijforgaan, zal het voor iemand met normale bekwaamheid in de techniek duidelijk zijn dat eveneens andere verplaatsbare, mechanische aandrijforganen, zoals een tandheugel, een lineair bewegende as, een schakelaar, een 30 bewegende massa, een roterend of oscillerend wiel, een roterende of oscillerende massa of as, en dergelijke in de inrichting volgens de uitvinding toegepast kunnen worden.

De inrichting volgens de uitvinding bevat verder een generator 2 met een roteerbaar twee- of meerpolig 35 rotorwiel met permanent gemagnetiseerde polen 4 met een vast daarmee verbonden, aandrijfbaar rotortandwiel 3 (ten behoeve van duidelijkheid van tekening alleen in Fig. 7 getoond). De elektrische generator 2 heeft een vooraf 6 bepaald magnetisch kleefkoppel.

Tussen de drukknop 1 en het generatortandwiel 3 is een verend element 5 met een spiraalvormige torsieveer 8 aangebracht voor het aandrijven van het generatortandwiel 5 3.

De drukknop 1 is vast verbonden met een tandheugel 9, die in aangrijping is met een veertandwiel 11, dat op zijn beurt vast verbonden is met een ringvormige omhulling 12. Het veertandwiel 11 en de ringvormige 10 omhulling 12 zijn roteerbaar ten opzichte van een centrale as 10 aangebracht. In de ringvormige omhulling 12 is de spiraalvormige torsieveer 8 aangebracht, die met één einde vast verbonden is met de binnenzijde van de ringvormige omhulling 12 en met het andere einde vast verbonden is met 15 de centrale as 10. Daar de ringvormige omhulling 12 roteerbaar rond de centrale as 10 is, wordt bij bediening van de drukknop 1 het veertandwiel 11 geroteerd, en wordt aldus de spiraalvormige torsieveer 8 opgewonden om mechanische energie op te slaan.

2 0 Een koppelingstandwiel 7 is vast op de centrale as 10 aangebracht en is in aangrijping met het rotortandwiel 3. Door het kleefkoppel van de generator 2 wordt het rotortandwiel 3 en dus het koppelingstandwiel 7 in een rustpositie gehouden.

25 Wanneer de grootte van het in de spiraalvormige torsieveer 8 opgeslagen koppel groter is dan het vooraf bepaalde magnetische kleefkoppel van de generator 2, dan wordt de· spiraalvormige torsieveer 8 vrijgegeven voor het aandrijven van het koppelingstandwiel 7 en voor het aldus 30 aandrijven van het rotorwiel. Aanvullend of alternatief kan de spiraalvormige torsieveer mechanisch worden vrijgegeven.

De inrichting volgens de uitvinding bevat verder een terugkeerveer 13, die de drukknop 1 in de uitgangspositie terugduwt wanneer de bedieningskracht op de 35 drukknop 1 wordt opgeheven. Wanneer voor de spiraalvormige torsieveer een (op zich bekende, niet weergegeven) torsieveer wordt gekozen die in beide tegengestelde richtingen werkzaam is, dat wil zeggen dat zowel bij het 7 indrukken als het loslaten van de drukknop mechanische energie in de torsieveer wordt opgeslagen, wordt op efficiëntere wijze energie door de inrichting opgewekt.

In Figuren 6 en 7 is een andere uitvoering van 5 een inrichting volgens de uitvinding weergegeven waarin de inrichting is voorzien van twee gelijkrichtende elementen 14 die ervoor zorgen dat bij verplaatsingen van de drukknop 1 in tegengestelde richtingen de spiraalvormige torsieveer 8 (ongeacht het type) in dezelfde richting wordt gebruikt. 10 In de in deze Figuren getoonde uitvoeringsvorm zijn de gelijkrichtende elementen 14 voorzien van tandwielen 15, 16. Elk tandwiel 15, 16 omvat een heugel tandwiel 15a, 16a en een aandrijftandwiel 15b, 16b. Bijvoorbeeld is het aandrijftandwiel 15b direct in aangrijping met het 15 veertandwiel 11. Wanneer de tandheugel 9 naar beneden wordt bewogen, worden het heugeltandwiel 15a en het aandrijftandwiel 15b aangedreven, zodat de spiraalvormige torsieveer 8 wordt opgewonden. Het onderste heugeltandwiel 16a roteert vrij ten opzichte van het aandrijftandwiel 16b. 20 Wanneer de tandheugel 9 naar boven wordt bewogen, roteert het bovenste heugeltandwiel 15a vrij ten opzichte van het aandrijftandwiel 15b, en wordt het heugeltandwiel 16a en het aandrijftandwiel 16b in gelijke richting geroteerd. Het aandri j f tandwiel 16b is in aangrijping met het 25 aandrijftandwiel 15b, waardoor de spiraalvormige torsieveer 8 in gelijke richting wordt gebruikt (opgewonden). Dergelijke mechanisch, gelijkrichtende element zijn op zich bekent, en het zal voor iemand met normale bekwaamheid in de techniek duidelijk zijn dat ook andere soorten 30 mechanisch gelijkrichtende elementen in de inrichting volgens de uitvinding toepasbaar zijn.

De in Figuren 6 en 7 weergegeven uitvoering van een inrichting volgens de uitvinding is met name wat betreft het verende element verschillend van de eerder 35 beschreven uitvoering van een inrichting volgens de uitvinding. Bij het verende element van de in Figuur 7 getoonde uitvoering is het tandwiel (aangebracht op de buitenzijde van de ringvormige omhulling 12) los op de 8 generator-as 10 gemonteerd en is het veertandwiel 11 (Figuur 6) vast op de as gemonteerd. De as en het tandwiel 12 worden met de veer 8 verbonden. Wanneer er voldoende koppel in de veer opgeslagen is, zal de as 10 blijven staan 5 en het tandwiel 12 het tandwiel 3 aandrijven.

Hoewel niet weergegeven in de Figuren, is het mogelijk om tussen de tandheugel en de veerkoppeling een transmissie aan te brengen voor het versnellen of vertragen van de beweging van het veertandwiel. Tevens is het voor 10 iemand met normale bekwaamheid in de techniek duidelijk dat de reactie van het systeem bij het vrijgeven van de mechanische energie uit de spiraalvormige torsieveer kan worden beïnvloed door de traagheid van het systeem, bijvoorbeeld door het gewicht van de componenten te 15 variëren of door een extra vliegwiel of dergelijke te gebruiken. In Figuur 1 is getoond dat de inrichting is voorzien van een behuizing waarin de componenten zijn gemonteerd, deze behuizing kan een willekeurige of een op de toepassing afgestemde vorm hebben.

20 De bovenstaande beschrijving is opgenomen om de werking van uitvoeringen van de uitvinding te illustreren, en niet om de reikwijdte van de uitvinding te beperken. Uitgaande van de bovenstaande uiteenzetting zullen voor een vakman vele variaties evident zijn die 25 vallen onder de geest en de reikwijdte van de onderhavige uitvinding, in het bijzonder zoals gedefinieerd in de bijgaande conclusies.

1032844

Claims (9)

1. Inrichting voor het opwekken van elektrische energie uit mechanische beweging, omvattende: een elektrische generator voorzien van een twee- of meerpolig rotorwiel met permanent gemagnetiseerde 5 polen, en van een stator met één of meer wikkelingen voor het leveren van wisselstroom, welke elektrische generator een vooraf bepaald magnetisch kleefkoppel en een generator-as heeft; een verplaatsbaar, mechanisch aandrijforgaan 10 voor het aandrijven van het twee- of meerpolige rotorwiel; - een verend element voor het verschaffen van een veerkrachtige overbrenging tussen het aandrijforgaan en het twee- of meerpolige rotorwiel, en voor het opslaan van mechanische energie geleverd door het verplaatsen van het 15 aandrijforgaan, waarbij het verende element het twee- of meerpolige rotorwiel aandrijft wanneer de grootte van het in het verende element opgeslagen koppel groter is dan het vooraf bepaalde magnetische kleefkoppel, waarin het verende element in beide tegengestelde richtingen werkzaam is en/of 20 de inrichting is voorzien van één of meer gelijkrichtende elementen die ervoor zorgen dat bij verplaatsingen van het mechanische aandrijforgaan in tegengestelde richtingen het verende element in dezelfde richting wordt gebruikt.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarin slechts 25 één gelijkrichtend element is voorzien, waardoor de inrichting in één richting vrij loopt.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, waarbij het verende element mechanisch wordt vrijgegeven.

4. Inrichting volgens conclusie 1, 2 of 3, waarin 30 het mechanische aandrijforgaan is voorzien van een tandheugel, en het verende element verbonden is met een veertandwiel, welk veertandwiel in aangrijping is met de 1032844 tandheugel.

5. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het verende element direct, bij voorkeur coaxiaal, op de generator-as is geplaatst.

6. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het verende element is voorzien van een lineaire druk- of trekveer, eventueel geïntegreerd in het mechanische aandrijforgaan.

7. Inrichting volgens conclusie 4 of conclusies 5 10 of 6 onder verwijzing naar conclusie 4, waarbij de inrichting is voorzien van één of meer gelijkrichtende elementen die ervoor zorgen dat bij verplaatsingen van het mechanische aandrijforgaan in tegengestelde richtingen het verende element in dezelfde richting wordt gebruikt, waarin 15 het gelijkrichtende element is of de gelijkrichtende elementen zijn voorzien van een paar door de tandheugel aandrijfbare, roteerbare tandwielen, welke tandwielen in aangrijping met het veertandwiel zijn.

8. Inrichting volgens een van de voorgaande 20 conclusies, waarin de inrichting is voorzien van een middel voor het in een uitgangspositie doen terugkeren van het mechanische aandrij forgaan.

9. Inrichting voorzien van een of meer van de in de bijgevoegde beschrijving omschreven en/of in de 25 bijgevoegde tekeningen getoonde kenmerkende maatregelen. -o-o-o-o-o-o-o-o- AS/HZ 1032844