TR201918479A2 - Bi̇r bi̇si̇kleti̇n bi̇rden fazla jeneratör i̇le donatilmasi - Google Patents

Abstract

Buluş, bir bisiklette buluş ile geliştirilen tekerlek dönüş eksenine dik konumlandırılmış dikey eksenel akı jeneratörü ve küçük eksenel akı jeneratörünün birlikte eşzamanlı kullanılarak sürüş verimliliğinin arttırılması ve bisikletin şarj edilmesi ile ilgilidir.

Description

TARIFNAME BIR BISIKLETIN BIRDEN FAZLA JENERATÖR iLE DONATILMASI BULUSUN ILGILI OLDUGU TEKNIK ALAN Bulus, bir bisiklette söz konusu bulus ile gelistirilen tekerlek dönüs eksenine dik konumlandmrlmß dikey eksenel aklîjeneratörü ve küçük eksenel akýjeneratörünün birlikte eszamanlLkullanmarak sürüs verimliliginin arttrlmas ,ve bisikletin sarj edilmesi ile ilgilidir.

BULUSLA ILGILI TEKNIGIN BILINEN DURUMU (ÖNCEKI TEKNIK) Genellikle bisikletlerin ön tekerlerine uygulanan teker merkez dinamolarl lve sise dinamolar uzun yülardr kullanTmaktadm. Fakat bütün bu dinamolar ve jeneratörler sadece bisiklet aydlT'liIatmaIarTia güç vermek, akim telefonlar ve diger aksesuarlarm sarj etmek için kullantlinaktadî. Elektrik motorlarmda ise, çJ'sß güçlerinin 3-6 Watt olmasmidan dolayü kullan [tamamaktad Ilar.

Teknigin bilinen durumunda jeneratör ve dinamolar bisiklet tekerinin merkezine veya aksmia yerlesecek sekilde tasarlanmßtm Bu tasarî'ridaki dezavantajdan dolayüjeneratör/dinamonun küçük boyutlar ile 5 Ilanmasü elektrik üretimini de buna bagIEblarak kßIIamStI.

Mevcut sistemde elektrik motorlarIiIi bisikletlerde ve hafif araçlarda kullanmiüartmaktadl, fakat elektrik motorunun çalßmasüiçin gereken akünün büyüklügünden ve tekrar dolum ihtiyacirtdan dogan problemler bulunmaktad r.

Teknigin bilinen durumunda sarj edilme, pil/batarya kapasitesi ve ag rllk problemleri bulunmaktad r. Daha fazla verimin alinacagi yeni bir teknolojiye ve kullan ma ihtiyaç vard n.

BULUSUN KISA AÇIKLAMASI VE AMAÇLARI Mevcut bulus yukarîzla bahsedilen dezavantajlarl'brtadan kald Wmak ve ilgili teknik alana yeni avantajlar getirmek üzere, bisikletlerde dikey eksenel aijeneratörü ve küçük eksenel akü jeneratörünün birlikte senkronize kullan ImasEiIe ilgilidir.

Bulusla gelistirilen sistemin amacDaracIi dahili bataryasliîhareket süresince sarj etmek, aracm bataryasIiIi harici sarj istasyonlarlia olan bag Inltügîiüortadan kald Imak ve/veya en aza indirmektir. Bunlara ek olarak, aracli daha hafif bataryalar ile kullanmnasmßaglamaktm.

Bulusun amaçlarmdan biri de küçük eksenel aküjeneratörü sayesinde düsük devirlerde de verim aIIimIiIasEsagIamakt.

Bulusta agin elektrik destek motor çözümleri karslsmida daha küçük piller ve elektrik motoru ile birlikte ikili jeneratör yapilandlnllmasl l(dikey eksenel ak jeneratörü ve küçük eksenel ak ` jeneratörü) ile ag mlT( problemini ortadan kaldTTmaktad T.

Iki jeneratörlü sistem (dikey eksenel akl jeneratörü ve küçük eksenel akl jeneratörü) çevreci ve sürdürülebilirdir. Mevcut diger sistemlerden daha fazla enerji verimliligi saglamaktadm.

Ayri Dzamanda ikili jeneratörlü sistem hareket süresince sürekli sarj saglamaktadm.

Bulusu Açldayan Sekillerin Tan mnlarü Bu bulusla gelistirilen bisiklette, dikey eksenel aküjeneratörü ve küçük eksenel akü jeneratörünün birlikte kullanmnasjle sürüs verimliliginin arttîttmas:ve bisikletin sarj edilme sisteminin daha iyi açtklanabilmesi için kullanman sekiller asagIadI: Sekil 1 Dikey Eksenel Ak_Jeneratörü.

Sekil 2 Senkronize Jeneratörler Görünümü.

Sekil 3 Bisiklet Küçük Eksenel Ak Jeneratörü.

Bulusu Olusturan Unsurlar ve Parçalarn Tanunlar; Bu bulusla gelistirilen bisiklette dikey eksenel ak jeneratörü ve küçük eksenel ak jeneratörünün birlikte kullan lmasl lile sürüs verimliligin arttlnllmasl lve bisikletin sarj edilmesi sisteminde yer alan parçalar ve unsurlar ayrü ayrD numaralandmîmîs olup asagEla gösterilmektedir: Ön Tekerlek Bisiklet Ön Çatalü Dikey Eksenel AkFUeneratörü Güç Yönetim Sistemi Ara Kablo Bisiklet Zincir Göbegi] Pedallar Jeneratör Disli Takînü Küçük Eksenel Akgleneratörü CONICDU'l-IÄCAJNA Güç Yönetim Sistemi Elektrik Destek Motoru Arka Tekerlek Tekerlek ParmaklEg : Ikinci Güç Yönetim Sistemi Ara Kablosu Miknat s .li-LUNAO BULUSUN DETAYLI AÇIKLAMASI Hava kirliligi ve sehirlerin artan kalaballgl lnedeniyle elektrik destekli 2-3-4 tekerlekli araçlar, kentsel ulasînmi gelecegi olarak kabul edilmektedir. Elektrik destekli araçlarmi maliyetleri ve sarj zorunluluklari l gibi dezavantajlar bulunmaktadln. Söz konusu bulus, sürekli sarj yöntemiyle, pillerin kapasitesi ve agmlgîle ilgili problemlere çözüm olmaktadm.

Bu detaylüaçklamada bulus konusu yenilik hiçbir sîimlayzüetki olusturmayacak sekilde sadece konunun daha iyi anlasImas Iia yönelik örneklerle açklanmaktadm.

Söz konusu bulus; ön tekerlek (1), bisiklet ön çatal :(2), dikey eksenel ak:jeneratörü (3), güç yönetim sistemi ara kablo (4), bisiklet zincir göbegi/pedallar (5), jeneratör disli takjnü(6), bisiklet küçük eksenel aküjeneratörü (7), zincir (8), güç yönetim sistemi (9), elektrik destek motoru(10), arka tekerlek (11), tekerlek parmakIEg:(12) ile mEEnatB (14) ve ikinci güç yönetim sistemi ara kablosu (13) içermektedir.

Dikey eksenel akLjeneratörü (3) tekerlek dönüs eksenine dik konumda bulunmaktadm.

Ikinci güç yönetim sistemi ara kablosu (13) küçük eksenel akl jeneratörü (7) ile güç yönetim sistemi (9) arasindaki kablodur. Güç yönetim sistemine (9) bagi. olan ikinci güç yönetim sistemi ara kablosu (13) küçük eksenel aküeneratörünün (7) baglantßm m.

Bulusta bisiklet zincir göbegi/pedallar (5) ilk hareket baslangmîida görev almaktadl.

Jeneratör disli takInD(6) dönüs sayßlîlmi arttmImasmiD dikey eksenel ak:jeneratörü (3) hareket enerjisinin elektrik enerjisine dönüstürülmesini, elektrik destek motoru (10) elektrik enerjisinin hareket enerjisine dönüstürülmesini, güç yönetim sistemi (9) pillerin yönetilmesini, zincir (8) hareketin tasmmasmiisaglamaktadl.

Bulusta diger bisikletlerden veya hafif araçlardan farkl:olarak, söz konusu jeneratörler (dikey eksenel akEjeneratörü (3) ve küçük eksenel ak:jeneratörü (7) ) hareket süresince sürekli olarak aracli dâhili bataryalarli:sarj etmektedir. Bu sayede pillerin sabit sarj istasyonlarlida yeniden sarj edilmesiyle ilgili problemler ortadan kalkmakta ve daha uzun menzil saglanmaktadln.

Bulusun ana unsurlarindan biri olan dikey eksenel ak jeneratörü (3) yavaslama ve frenleme anlarinda dahi momentum kaynakll gücü toplayabilmektedir.

Dikey eksenel akFljeneratörü (3) bisikletin ön tekerindeki janta yerlestirilmektedir. Aksm 20 cm. ile 49 cm. dßîida bulunmaktadî. Dikey eksenel aküjeneratörü (3) Sekil-1'de detaylübir sekilde gösterilmektedir.

Bir bisikletçi seyahat süresinin yaklastk yüzde 20'si ile 25'inde serbest salîiiînda bulunmaktadî ve bu sürede pedal çevirmemektedir. Dikey eksenel akjeneratörü (3) bu süre zarfnda da arac'n momentumundan faydalanmakta ve sürücünün pedal çevirme hareketinden bag ms 2 olarak faaliyetini sürdürmeye devam etmektedir.

Bakln bobinler ve m knatlslarln (14) çaprazlanarak etkilesime girmesi ile elektrik yükleri üretilmektedir. Bu nedenle dikey eksenel akFIjeneratörü (3) tasarüinmidaki bakin bobinler bisiklet masasîtmi ortasîida bulunan plakalara yerlestirilmistir. Bu tasarmndaki stator, bakm bobinlerin oldugu plakalardl. Bisiklet tekerindeki jantlara sabitlenmis neodimyum mmnatßlarü ise bobinlerle manyetik etkilesimdedir. Neodimyum mtltnatßlar (14) bisiklet tekerindeki jantlara sabitlenen ve elektriksel yük olusturan mtknatßlard] (14). Bisiklet tekeri klasik jeneratör tasarmnlidaki rotor ile aynüisleve sahiptir. Mtknatslar (14) tekerin dönüsü esnasîida bakI bobinlerin yanlidan geçerek elektriksel yük olusturmaktadmlar. Böylece, bakm bobinler ve mütnatslar (14) arasnda fiziksel temas olmadkjmidan sürtünme ile olusan enerji kayplar: en aza inmistir. Dikey eksenel ak:jeneratörü (3) tasarInD herhangi bir hareketli parça içermemektedir. Dayanlkllllgl bu sekilde garanti alt na al nmakta ve çok uzun süre kullanlmda dahi güvenilirligini yitirmemektedir.

Dikey eksenel akl ljeneratörü (3) büyük ölçekteki m knatls (14) ve bakin bobinler sayesinde uygun seviyede güç üretmektedir. Ayni lzamanda ihtiyaca göre boyut degisimine müsaittir.

Sistemde bakI bobinlerin sabitlendigi stator plakalarügöreceli olarak genis bir alana sahiptir ve bisikletin iskeletine sabitlenmis haldedir. AynDzamanda çok sayîja mknatßm (14), tekerin dönüsü smasîida bakm bobinler ile etkilesime girmesine olanak saglamaktadl.

Stator plakalar bisiklet masasîlim üst ve iç kismîia takttarak ön tekeri kapsayacak halde konumlandlm'rißtm. BakI bobinler ise stator plakalarIi iç kßmnlarîia yerlestirilmistir. lVltEnatSlar (14) bisikletin jantlarmia sabitlendiginden tekerin dönüsü ile beraber sürekli olarak bakI bobinlerin yakmilidan geçmektedir. Bu sürecin sonunda elektrik yükü açEga çHtmaktadFri.

Diger bisiklet dinamolarnmi aksine fiziksel boyut snmlamasmia tabi olmayan stator plakalaru büyük ölçeklerde olabilir. Bu sayede daha büyük ve çok say da bakin bobinin kullanilmasi l mümkündür. Bu sisteme çok sayida mlknats (14) da eklendiginde olusan elektriksel yük küçük boyutlu bir elektrik motorunu beslemeye yeterli olmaktad r. Dikey eksenel akl l jeneratörü (3) ve elektrik motoru arasmidaki ara yüz ise bir kontrol sistemi (kontrolör) ile idare edilmektedir.

Bulusun ana unsurlarlidan bir digeri olan küçük eksenel aküjeneratörünün (7) özelligi ise diger jeneratörlerden daha fazla güç yogunluguna sahip olmasü ve büyük ölçekli endüstrilerde kullantlrnasmlj. Bir diger avantajüise düsük devirde çalßîken de verimli olabilmesidir.

Küçük eksenel akl jeneratörü (7) bisiklet tekerinin merkezinde degildir ve bisikletin iskeletine monte edilmektedir. Böylelikle küçük eksenel akll jeneratörü (7) ölçek olarak smIîlandmflrnamaktadm. Sekil-3'de örnekleme amacyla çap olarak 9 veya 15 santimetre olarak kullanilan küçük eksenel ak jeneratörü (7) arac n iskeletinde daha büyük ölçeklerde kullanfl`abilmektedir. Büyük ölçekli küçük eksenel akîjeneratörleri (7) yapîsmgeregi büyük ölçekli bakI bobin ve mknatßlara (14) sahip olacagmidan elektrik üretimi de buna baglü olarak artmaktad I.

Küçük eksenel aküjeneratörleri (7) bisikletçinin pedal çevirme hareketi ile faaliyete geçerek elektriksel yük üretimi yapmaktadî. Bir pedal disli sistemine sabit dislinin zincirle baglanmaswla, pedal çevirme hareketi ile pedal disli sistemine entegre edilmis jeneratör dönmektedir.

Boyut olarak küçültülerek bisiklet veya hafif araçlara adapte edilebilmesi küçük eksenel akü jeneratörlerinin (7) özelligidir. Böylelikle bu tarzdaki araçlarda kullanilan pillerin sarj islemini kolaylastmmaktadm. Araca hareket süresince sürekli olarak sarj sagland'glnidan, bataryalarln harici sarj sistemlerine/istasyonlarlriia olan ihtiyaclrllrii s k`l gl büyük ölçüde azalmaktad r.

Küçük eksenel ak jeneratörlerinin (7) fiziksel boyutu k 8 tll ldegildir. Bak r bobinlerin genis yüzey alanmia sahip olmasmdan ötürü daha fazla sarj saglayabilmektedir. Bu sisteme çok sayIaki mmnatß (14) da katkEsaglamaktadm.

Söz konusu bulusta bir veya birden fazla eksenel aküjeneratörü bulunmaktad m. Bu sistem güç yönetim sistemi (9) ile senkronize halde çalßmaktadl. Aracühareket ettirerek çevrilen pedal ve aracîi en uygun hîndaki momentumu, güç yönetim sistemi (9) ile kontrol edilen jeneratörleri etkin sekilde çalßtîmaktadl. Jeneratörlerin ve güç yönetim sisteminin (9) tasarlT'nT hareket halindeki aracm aküsünü sarj ederken, ayn _zamanda eger varsa yardecl'l elektrik motorunu da besleyecek sekilde yapüfntstuj.

Senkronize halde çalßan eksenel akijeneratörleri, araçtaki aküyü hareket esnaslida sürekli olarak sarj etmektedir. Dolayisiyla standart akü boyutlarlndan daha küçük ve hafif akü/batarya kullan labilmesine imkân vermektedir.

Senkronize eksenel akîjeneratörleri ve güç yönetim sistemi (9) araca hareketi boyunca sürekli sarj saglayarak, harici sarj sistemlerine/istasyonlarîia olan ihtiyacüazaltmaktadl.

Araçta senkronize halde çalîsan eksenel akHjeneratörleri araca itki saglamamaktad m. Eger varsa aracli hareketine yardmncüolan elektrik motorunu beslemektedir ve aynüzamanda araçtaki aküyü sarj etmektedir.

Iki veya daha fazla eksenel aijeneratörü ile yeteri kadar üretilen elektriksel yük. güç yönetim sistemi (9) yardîniile (varsa) araca itki destegi saglayan elektrik motoruna kontrollü sekilde aktarilmaktadin. Böylelikle pedal zincirine etki eden yardimci itki destegi elde edilmektedir. Elektrik destekli (el-assist) bisiklet olarak bilinen araçlarda, pedal çevirmeyi kolaylastman elektrik motoru gücünü pedal çevirme hareketinden almaktadm.

Iki veya daha fazla eksenel ak jeneratörünün bu tip araçlarda kullanim amac , bisiklete veya hafif araca bagl.`i olan elektrik motorunun çalSmasma yetecek miktarda akü/pil sarjmH saglamaktl. Böylelikle, akünün her kullanîn sonraslida sarj dolumu için sökülmesi gerekmemektedir. Sonuç olarak sisteme yeterli miktarda ve hareket boyunca sürekli olarak sarj beslemesi saglandgmdan, büyük hacimli ve ag& bataryalara olan ihtiyaç ortadan kalkmaktad I.

Senkronize bir sekilde çalîsan dikey eksenel akîjeneratörü (3) ve küçük eksenel akü jeneratörü (7) hareket boyunca hiç ara vermeden araçtaki (bisiklet, hafif araç vb.) elektrik motoruna enerji saglamaktad r. Bir kontrol sistemi yardimi iile senkronize halde enerji üretimi yapan küçük eksenel akLijeneratörünü (7) ve dikey eksenel ak_jeneratörünü (3) içinde baririidinan bir sanziman sisteminin istenen elektrik enerji çiktis riia ulasabilmesi mümkün kilinmaktadiri.

Küçük eksenel aknjeneratörünün (7) dikey eksenel akHjeneratörü (3) ile desteklenmesi yoluyla hareket halinde aracli momentumu da jeneratörün elektrik üretimine katk: saglamaktadî. Dikey eksenel akjjeneratörü (3) aracî'i hareketi smasmida sürekli faaliyettedir. Dikey eksenel aküjeneratörü (3) temassâdm ve fiziksel sürtünme kuvveti olusturmamaktadî.

Bir güç yönetim sistemine (9) bagliolarak smalanmß iki veya daha fazla jeneratör, yeterli seviyede ve devamlü olarak sarj saglamaktadl. Küçük çaplü elektrik motoru barlidman bisikletler için uygun olmasIiIi yanmida, harici sarj ihtiyacîiüortadan kaldImakta ve/veya azaltmaktad I.

Söz konusu bulusta pedal çevirme ile elde edilen insan gücü ana zincir dislisine aktarilmaktad r. Ana zincir dislisine bagl olan ufak çapl 'bir diger zincir dislisi ise küçük eksenel aki jeneratörünün (7) ortas nda bulunmaktad r (jeneratör 1). Aracirii momentumu ile dikey eksenel ak jeneratörü (3) faaliyet göstermektedir (jeneratör 2). Jeneratörlerden (küçük eksenel ak_jeneratörü (7) ve dikey eksenel akHjeneratörü (3)) gelen elektrik yükü güç yönetim sistemi (9) ile kontrol edilen ve pedal dislisine baglüolan ufak çaplibir elektrik motoruna aktartlh'iaktad I. Küçük ve tekrar sarj edilebilen piller ile de baslangßttaki ekstra güç ihtiyacEkarsIanmaktadm.

Küçük eksenel akEjeneratörü (7) (jeneratör 1) bacak kaslarEile elde edilen güce bagmnlgiken, dikey eksenel aküjeneratörü (3) (jeneratör 2) ise aracîn momentumundan beslenmektedir.

Araç serbest salliîndayken veya yavaslarken olusan enerji kayIJIarD böylelikle yeniden kazan lmakta, dikey eksenel akl ljeneratörü (3) (jeneratör 2) aracini momentumunu elektriksel yüke dönüstürmektedir. Söz konusu jeneratörün aglnllgl yaklasik olarak 500 gramle ve teoride üretebildigi elektrik merkezi dinamolara göre 10 kat fazladm. Sonuç itibari ile bisiklet veya hafif araçlarda faaliyet gösteren ikili jeneratörler, hareket süresince devamli lsarj edilebilir özelliktedir. Standart jeneratörler ve eksenel aijeneratörleri arasmidaki farleii en önemli sebebi güç yogunlugu olarak eksenel akijeneratörlerin yüksek degerlere sahip olmasîll. Eksenel ak:jeneratörlerinin karakteristik özelligi, bir veya birden fazla rotor ve bu rotorlara sabit mtknatBlarm (14), statora sabitlemis bakI bobinlerle aynDhizada dönmesidir.

Ayrma düsük devirlerdeki faaliyetleri de verimlidir.

Dikey eksenel aküjeneratörünün (3) küçük eksenel aküjeneratörüne (7) göre farvae avantajD dikey eksenel aijeneratörünün (3) ürettigi elektriksel yükü, aracm hareketinden dolayi iolusan momentumdan faydalanarak elde etmesidir. Sürücü ideal hza ulastlg nda, araç ve sürücünün toplam kütlesi de eklenerek olusan momentum, aracmi hareketini devam ettirme egilimde olacaglndan bisikletin ön tekerinin dönmeye devam ettigi süre zarflrtida elektriksel yük elde edilmektedir.

Küçük eksenel aijeneratörünün (7) sekli daireseldir ve bisikletçinin pedal çevirmesine baglH olarak çalîsmaktadm. Jeneratöre bagljolan zincir ana pedal dislisine baglIm. Küçük eksenel akjjeneratörü (7) elektrik destekli aracîi kendini sarj etmesini saglayan bir sistemdir. Bu jeneratörün bilesenlerinden birisi olan stator plakasmida, bakI bobinler ve bu bobinlere baglD olan kablolar sabitlenmistir. Iki adet rotor ise, statorun iki yüzündedir ve statorlara sabitlenen neodymium mknatßlar:(14) tasînaktadm. Rotorlarmi bakm bobinlerin hizasmda dönmesi ile elektrik üretilmektedir.

Dikey eksenel akEjeneratörü (3) her hangi çaptaki tekere uygulanabilmesi için yay seklindedir ve bisikletin ön çatallida dikey pozisyonda durmaktadl. Dikey eksenel aküjeneratöründe (3) iki adet stator vard r ve bunlar tekerlegin üst klSmlni' saracak sekildedir. Ayrica jeneratörün devri sinaslrlida daha büyük alanda faaliyet göstermesini saglayabilmek amaciyla tekerlek dönüs eksenine dikey konumlandlnllmlstln. Ön tekerlekteki jantlarda, sabitlenmis halde duran neodimyum mlknatslar (14) bulunmaktadî. Tekerlegin dönmesi ile jantlarda bulunan neodymium mfknatßlar (14) (rotor) bisikletin ön tekerinde bulunan bakI bobinlerin (stator) arasîida dönerek elektrik üretmektedir. Stator plakalar:ve rotor arasmda temas yoktur, bisikletin veya aracîi hareketi boyunca aracîi hîîia ve momentine göre degiskenlik göstererek, sürekli olarak araç sistemini sarj etmektedir.

Claims (1)

1. ISTEMLER Manyetik alan olusmasini saglayan en az bir adet stator plaka, stator plakalarin iç kisimlarinda konumlandirilan bakir bobin, elektriksel yük olusturan neodimyum miknatislar (14) içeren, yay seklinde ve tekerlek dönüs eksenine dik konumlandirilmis hareket enerjisini elektrik enerjine dönüstürülmesini saglayan dikey eksenel aki jenatörüne (3) ve Dönüs sayisinin arttirilmasini saglayan jeneratör disli takimina (6), Pillerin yönetilmesini saglayan güç yönetim sistemine (9), Elektrik enerjisinin hareket enerjisine dönüstürülmesini saglayan elektrik destek motoruna (10), Elektrik motorlarin sürekli sarj edilmesini saglayan küçük eksenel aki jeneratörüne (7) sahip olmasidir.