PL218784B1 - Przetwornik energii mechanicznej ruchu obrotowego na energię elektryczną - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest przetwornik energii mechanicznej ruchu obrotowego na energię elektryczną, stanowiący maszynę elektryczną pracującą na zasadzie indukcji elektromagnetycznej, od obrotowych elementów urządzeń mechanicznych pozostających w ruchu obrotowym lub wahliwym, stosowany w celu zasilania odbiorników małej mocy.

Znane są przetworniki energii mechanicznej ruchu obrotowego na energię elektryczną małej mocy, wykorzystywane na przykład do zasilania oświetleniowych lamp roweru - wbudowane w piastę koła, lub w urządzeniach mechanicznych - mocowane na przykład do koła pasowego. Przykładowo, przetworniki takiej konstrukcji przedstawione są między innymi w opisach patentowych zgłoszeń EP1251023 i EP0669699. W rozwiązaniach tych w łożyskowanej na osi koła obrotowej piaście, osadzony jest tulejowy korpus z materiału niemagnetycznego, w który wbudowany jest zespół magnesów trwałych. Magnesy osadzone są wzdłużnie na wewnętrznej, cylindrycznej powierzchni, symetrycznie rozstawione przez oddzielające je nabiegunniki. Sztabkowe magnesy spolaryzowane są promieniowo. Na nieruchomej osi koła zamocowany jest stojan z cewkami indukcyjnymi, które nawinięte są na wzdłużnych zębach stanowiących rdzenie ukształtowane na obwodzie stojana. Cewki nawinięte na tych rdzeniach, mają uzwojenia o osiach wzdłużnych równoległych do osi obrotu stojana, podobnie jak w żłobkach wirnika w silnikach elektrycznych.

Przetwornik według niniejszego wynalazku podobnie jak w powyżej opisanym zawiera obrotowo łożyskowane względem siebie: tulejowy korpus z materiału niemagnetycznego z magnesami trwałymi osadzonymi wzdłużnie na wewnętrznej cylindrycznej powierzchni, w symetrycznie rozstawionych żłobkach oraz cewkę indukcyjną zamocowaną na wale współosiowym z korpusem. Istota wynalazku polega na tym, że magnesy trwałe o liczbie parzystej, spolaryzowane są poosiowo wzdłużnie. W sąsiadujących ze sobą żłobkach na obwodzie korpusu, magnesy rozmieszczone są na przemian i skierowane przeciwnymi biegunami. Przetwornik posiada jedną cewkę indukcyjną, o uzwojeniu współosiowym z osią ferromagnetycznego wału. Cewka osadzona jest na wale w pierścieniowej wnęce ferromagnetycznej obudowy o kształcie litery „U w półprzekroju wzdłużnym. W obu kołnierzach obudowy wykonane są wycięcia wyznaczające bieguny w liczbie równej połowie magnesów trwałych. Podczas ruchu obrotowego bieguny obudowy cewki indukcyjnej przemieszczają się względem magnesów trwałych, kolejno o odmiennym kierunku namagnesowania.

Korzystnym jest wykonanie przetwornika, w którym długość obudowy jest równa długości magnesów trwałych, szerokość biegunów obudowy jest równa szerokości magnesów trwałych, a uzwojenie cewki indukcyjnej wykonane z folii miedzianej lub aluminiowej, nawiniętej na karkasie.

Przetwornik według wynalazku przybliżony jest opisem przykładowego wykonania pokazanego w ujęciu schematycznym na rysunku, którego Fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny przez bieguny obudowy a Fig. 2 przekrój wzdłużny przetwornika według linii X - X oznaczonej na Fig. 1.

Przetwornik zawiera obrotowo łożyskowane względem siebie: tulejowy korpus 2 i osadzoną na współosiowym wale 6 cewkę indukcyjną 3. Korpus 2, wykonany z materiału niemagnetycznego ma osadzone wzdłużnie w żłobkach na wewnętrznej powierzchni osiem magnesów trwałych 1. Magnesy trwałe 1 spolaryzowane są poosiowo wzdłużnie, odizolowane od siebie i skierowane na przemian przeciwnymi biegunami, w sąsiadujących ze sobą żłobkach na obwodzie korpusu 2. Cewka indukcyjna 3 ma uzwojenie nawinięte współosiowo z osią ferromagnetycznego wału 6, na którym osadzona jest w pierścieniowej wnęce ferromagnetycznej obudowy 5 o kształcie litery „U w półprzekroju wzdłużnym. W obu kołnierzach obudowy 5 wykonane są wycięcia wyznaczające cztery bieguny 7, rozstawione co 90°. Długość obudowy 5 między czołami kołnierzy jest równa długości magnesów trwałych 1, natomiast szerokość biegunów 7 jest równa szerokości magnesów trwałych 1. Uzwojenie cewki indukcyjnej 3 może być nawinięte na karkasie 4 z drutu, folii miedzianej lub aluminiowej.

Podczas ruchu obrotowego bieguny 7 obudowy 5 cewki indukcyjnej 3 na przemian sąsiadują z magnesami trwałymi 1 o odmiennym N - S - N - S kierunku namagnesowania, w wyniku czego cewkę 3 przenika zmienny strumień pola magnetycznego indukując siłę elektromotoryczną. W warunkach obciążenia cewki 3 w jej uzwojeniu popłynie prąd i dokonana zostaje transformacja energii mechanicznej na elektryczną.

Claims (2)

1. Przetwornik energii ruchu obrotowego na energię elektryczną, zawierający obrotowo łożyskowane względem siebie: tulejowy korpus z materiału niemagnetycznego z magnesami trwałymi osadzonymi wzdłużnie na wewnętrznej cylindrycznej powierzchni, w symetrycznie rozstawionych żłobkach oraz cewkę indukcyjną zamocowaną na wale współosiowym z korpusem, znamienny tym, że magnesy trwałe (1) w liczbie parzystej, spolaryzowane poosiowo wzdłużnie, skierowane są na przemian w sąsiadujących ze sobą żłobkach na obwodzie korpusu (2) biegunami przeciwnymi (N-S-N-S-..), natomiast cewka indukcyjna (3) ma uzwojenie współosiowe z osią ferromagnetycznego wału (6), na którym osadzona jest w pierścieniowej wnęce ferromagnetycznej obudowy (5) o kształcie litery „U w półprzekroju wzdłużnym, przy czym w obu kołnierzach obudowy (5) wykonane są wycięcia wyznaczające bieguny (7) w liczbie równej połowie magnesów trwałych (1).

2. Przetwornik według zastrz. 1, znamienny tym, że długość obudowy (5) jest równa długości magnesów trwałych (1), szerokość biegunów (7) obudowy (5) jest równa szerokości magnesów trwałych (1) a uzwojenie cewki indukcyjnej (3) wykonane jest z folii miedzianej lub aluminiowej, nawiniętej na karkasie (4).