DE102019132511A1 - Generator for generating electrical energy - Google Patents

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Holger Merkel
Detlev Schiewe
Michael Salewski
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Volkswagen AG
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Sis Innovative Funksysteme Sicherheits und Kommunikationstechnik
Volkswagen AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft vorzugsweise einen Schrittmotor, der als Generator (10) dient. Durch eine entsprechende Anzahl an Spulen (20) und Magneten (16) können verschieden starke Ströme generiert werden. Unter zur Hilfenahme eines Ankers, Pendels oder einer trägen Masse wird die Erdanziehungskraft und/oder die Massenträgheit als haltende Kraft genutzt, um bei Rotation eines Generatorgehäuses (26) eine relative Bewegung zwischen den Spulen (20) und Magneten (16) einzurichten. Kenngrößen sind hierbei insbesondere ein vordefiniertes entsprechend hohes Gewicht, ein Achsabstand sowie die vom Generator (10) zu liefernde Energiemenge. Vorzugsweise kann mit dem Generator (10) eine Spannung zwischen 2 und 5 Volt DC und ein Strom ab 100mA bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit 400 bis 700 Imin, was vorzugsweise einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 50 bis 80 km/h entspricht, erzeugt werden. Es versteht sich, dass diese Werte abhängig von der jeweils zur Verfügung stehenden Baugröße sind. Die maximale Leistung stellt sich vorzugsweise automatisch bei einer vordefinierten maximalen Umdrehungszahl ein. Beispielsweise können 10 bis 12V DC und mehrere 1000 mA erreicht werden.The invention preferably relates to a stepper motor which serves as a generator (10). With a corresponding number of coils (20) and magnets (16), currents of different strengths can be generated. With the help of an armature, pendulum or an inertial mass, the gravitational pull and / or the inertia is used as a holding force in order to set up a relative movement between the coils (20) and magnets (16) when a generator housing (26) rotates. In this context, parameters are in particular a predefined, correspondingly high weight, a center distance and the amount of energy to be supplied by the generator (10). The generator (10) can preferably be used to generate a voltage between 2 and 5 volts DC and a current from 100 mA at a rotational speed of 400 to 700 Imin, which preferably corresponds to a vehicle speed of 50 to 80 km / h. It goes without saying that these values depend on the size available in each case. The maximum power is preferably set automatically at a predefined maximum number of revolutions. For example, 10 to 12V DC and several 1000 mA can be achieved.

Description

Die Erfindung betrifft einen Generator zur Erzeugung von elektrischer Energie in einem umschlossenen Raum, ein Verfahren zum Erzeugen von elektrischer Energie, vorzugsweise mittels eines solchen Generators, und die Verwendung eines solchen Generators mit einem Fahrzeug mit wenigstens einem Rad.The invention relates to a generator for generating electrical energy in an enclosed space, a method for generating electrical energy, preferably by means of such a generator, and the use of such a generator with a vehicle having at least one wheel.

Die Energieversorgung von Bauteilen und insbesondere Sensoren in bewegten abgeschlossenen Räumen stellt technisch eine große Herausforderung dar. Solche Sensoren können beispielsweise ein Luftdrucksensor im Inneren eines Kraftfahrzeugreifens oder ein GPS-Tracker zur Positionsverfolgung eines Fahrzeugs sein.The energy supply of components and in particular sensors in moving enclosed spaces represents a great technical challenge. Such sensors can be, for example, an air pressure sensor inside a motor vehicle tire or a GPS tracker for tracking the position of a vehicle.

Bekannte Lösungen umfassen beispielsweise das Vorsehen von Solarzellen zur Energieversorgung, eine induktive Einspeisung, eine Versorgung mittels Batterien und/oder ein Durchführen von Versorgungskabeln zum Sensor. Nachteilig bei der Verwendung von Solarzellen ist die Abhängigkeit von einer Sonneneinstrahlung auf die Solarzelle. Bei den meisten Anwendungen kann eine Sonneneinstrahlung auf eine in einem geschlossenen Raum angeordnete Solarzelle nicht gewährleistet werden. Insbesondere müssen hierfür auch lichtdurchlässige Materialien, zumindest teilweise Anwendung finden. Bei einer induktiven Einspeisung besteht die Herausforderung darin, keine metallische Umhausung zu verwenden, was unwirtschaftlich und in manchen Anwendungsfällen auch technisch nicht möglich ist. Die Verwendung einer Batterie liefert nur für einen begrenzten Zeitraum die benötigte Energie. Ein Austausch der Batterie ist unwirtschaftlich und bisweilen auch nicht möglich. Bei einer Einspeisung mittels Versorgungskabeln, kommen Schleifkontakte zum Einsatz, die mit der Zeit verschleißen und ausgetauscht werden müssen.Known solutions include, for example, the provision of solar cells for energy supply, an inductive feed, a supply by means of batteries and / or feeding through supply cables to the sensor. The disadvantage of using solar cells is the dependence on solar radiation on the solar cell. In most applications, solar radiation on a solar cell arranged in a closed room cannot be guaranteed. In particular, translucent materials must also be used, at least in part, for this purpose. In the case of inductive feed, the challenge is not to use a metallic housing, which is uneconomical and, in some applications, technically not possible. The use of a battery only provides the required energy for a limited period of time. Replacing the battery is uneconomical and sometimes not possible. When feeding in by means of supply cables, sliding contacts are used that wear out over time and have to be replaced.

Aus der Druckschrift EP 1 587 696 B1 ist eine Radzustands- und Detektions- und Signalvorrichtung bekannt, die Folgendes umfasst: Ein Gehäuse, welches in der Lage ist, an einem Rad eines LKWs befestigt zu werden und mit diesem zu rotieren, ein Pendel mit einer erheblichen Masse, welches im Inneren des Gehäuses rotierbar ist, wobei das Pendel während der Rotation des Gehäuses im Wesentlichen nicht rotiert, und wobei das Pendel eine Anzahl von Magneten mit gegensinniger Polarität trägt, ein Detektionsmittel zum Detektieren eines ungewollten Zustandes des Rades und zum Emittieren eines Signals in Abhängigkeit des Zustandes und einem Transmitter zum Übertragen des Signals an einen Empfänger. Das Gehäuse trägt eine Drahtspule, wobei sie auf einem Kern mit zwei äußeren parallelen Armen mit Endflächen befestigt ist, wobei die Anordnung derart ist, dass eine relative Bewegung des Gehäuses und des Pendels, die Magnete, die an Endflächen befestigt sind, die Endflächen des Kerns in einer angenäherten Beziehung passieren beziehungsweise an diesen vorbeilaufen und dass dann, wenn der eine Magnet benachbart zu einer Endfläche des Kerns ist, ein anderer Magnet unterschiedlicher Polarität an die andere Endfläche des Kerns angenähert ist, wobei durch eine relative Rotation der Drahtspule und der Magnete ein elektrischer Stromfluss in der Spule generiert wird, um den Transmitter mit Energie zu versorgen. Nachteilig hierbei ist, dass das Pendel die Magneten trägt, wodurch die Anzahl der Magneten begrenzt ist, da das Pendel eine exzentrische Masse bilden muss. Folglich kann ein derartiger Generator nur ineffizient betrieben werden.From the pamphlet EP 1 587 696 B1 a wheel condition and detection and signaling device is known, comprising: a housing which is capable of being attached to a wheel of a truck and rotating with it, a pendulum with a substantial mass, which is located inside the housing is rotatable, wherein the pendulum does not rotate during the rotation of the housing substantially, and wherein the pendulum carries a number of magnets with opposite polarity, a detection means for detecting an undesired state of the wheel and for emitting a signal depending on the state and a transmitter for transmitting the signal to a receiver. The housing carries a coil of wire and is mounted on a core having two outer parallel arms with end faces, the arrangement being such that relative movement of the housing and pendulum, the magnets attached to end faces, the end faces of the core pass in an approximate relationship and that when the one magnet is adjacent to one end face of the core, another magnet of different polarity is approached to the other end face of the core, whereby by a relative rotation of the wire coil and the magnets Electric current flow is generated in the coil in order to supply the transmitter with energy. The disadvantage here is that the pendulum carries the magnets, whereby the number of magnets is limited, since the pendulum must form an eccentric mass. As a result, such a generator can only be operated inefficiently.

Aus der Druckschrift DE 20 2018 000 319 U1 ist ein Fahrzeugrad oder eine Felge bekannt, mit einem Nabenabschnitt, einem Felgenbett zur Aufnahme eines Reifens oder zur Ausbildung einer Lauffläche, sowie mit mehreren zwischen dem Naben-Abschnitt und dem Felgenbett über den Umfang verteilte angeordnete Tragelementen, wie Speichen oder Stegen, zwischen denen Durchbrüche oder Zwischenräume vorgesehen sind, sowie ein Felgenstern, der im Bereich des Felgenbetts befestigt ist, wobei zumindest eines der Tragelemente zumindest von einem LED-Lichtleiter teilweise abgedeckt wird, wobei zumindest ein LED-Lichtleiter teilweise von einer Blende abgedeckt ist. Eine Energieversorgung der LEDs erfolgt über eine Art Nabendynamo. LEDs benötigen nur wenig Energie im Betrieb. Nachteilig ist, dass der Nabendynamo ineffizient arbeitet, sodass lediglich genug Energie zum Versorgen der LEDs generiert wird. Für andere Anwendungsfälle ist ein derartiger Aufbau nicht geeignet.From the pamphlet DE 20 2018 000 319 U1 a vehicle wheel or a rim is known, with a hub section, a rim base for receiving a tire or for forming a tread, as well as with several support elements, such as spokes or webs, between which openings are distributed between the hub section and the rim base or spaces are provided, as well as a rim star, which is fastened in the region of the rim well, at least one of the support elements being partially covered by at least one LED light guide, at least one LED light guide being partially covered by a cover. The LEDs are supplied with energy via a type of hub dynamo. LEDs require little energy to operate. The disadvantage is that the hub dynamo works inefficiently, so that only enough energy is generated to supply the LEDs. Such a structure is not suitable for other applications.

Aus der Druckschrift DE 27 44 269 A1 ist eine Vorrichtung zum Anzeigen von Zustandsgrößen eines rotierenden Körpers, welche an dem rotierenden Körper zur Rotation mit diesem anbringbar ist, um ein elektrisch betätigtes Übertragungsglied mit Energie zu versorgen, wobei eine Generatoreinheit vorgesehen ist, die Folgendes umfasst: ein Gehäuse mit einer längsgerichteten Gehäuseachse und Mittel zur Befestigung des Gehäuses an dem rotierenden Körper, einen Statorteil mit einer zugehörigen Generatorwicklung und einen Rotorteil, wobei das Statorteil und das Rotorteil im Wesentlichen in koaxialer Anordnung zur Gehäuseachse in einem bestimmten Arbeitsabstand voneinander im Gehäuse angeordnet sind, wobei entweder das Statorteil oder das Rotorteil unabhängig um die Gehäuseachse rotierbar ist, während das andere der beiden Teile stationär in Bezug auf das Gehäuse angebracht ist, wobei das unabhängig rotierbare Bauteil mit Mitteln versehen ist, die es in einer im wesentlichen stationären Stellung halten, wenn das Gehäuse an einem rotierenden Körper befestigt ist und mit diesem um dessen Achse rotiert, wodurch sich eine relative Drehung zwischen dem Statorteil und dem Rotorteil einstellt, durch welche in der Generatorwicklung eine Spannung induziert wird, und wobei ein elektrisch betätigbares Übertragungsglied vorgesehen ist, das elektrisch mit der Generatorwicklung verbunden und mit der darin induzierten Spannung beaufschlagbar ist. Nachteilig ist hierbei, dass die Vorrichtung lediglich dazu verwendet werden kann, eine Rotationsposition zu ermitteln, eine effiziente Energiegewinnung ist nicht möglich.From the pamphlet DE 27 44 269 A1 is a device for displaying state variables of a rotating body, which is attachable to the rotating body for rotation therewith in order to supply an electrically operated transmission element with energy, wherein a generator unit is provided, which comprises: a housing with a longitudinal housing axis and Means for fastening the housing to the rotating body, a stator part with an associated generator winding and a rotor part, the stator part and the rotor part being arranged in the housing essentially in a coaxial arrangement to the housing axis at a certain working distance from each other, with either the stator part or the rotor part is independently rotatable about the housing axis, while the other of the two parts is mounted stationary with respect to the housing, the independently rotatable component being provided with means which hold it in a substantially stationary position when the housing is on a rotie renden body is attached and rotates with this about its axis, whereby a relative rotation between the Adjusts the stator part and the rotor part, through which a voltage is induced in the generator winding, and wherein an electrically actuatable transmission element is provided which is electrically connected to the generator winding and can be acted upon with the voltage induced therein. The disadvantage here is that the device can only be used to determine a rotational position; efficient energy generation is not possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Generator zur Erzeugung von elektrischer Energie in einem von einem vorzugsweise drehenden, Gehäuse umschlossenen Raum zu schaffen, der insbesondere in Bezug auf die Baugröße eine hohe Leistungsausbeute aufweist.The invention is based on the object of creating an improved generator for generating electrical energy in a space enclosed by a preferably rotating housing, which has a high power output, particularly with regard to its size.

Diese Aufgabe wird ganz oder teilweise durch einen Generator mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, einem Verfahren mit den Schritten des unabhängigen Anspruchs 8 sowie einer Verwendung des Generators mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 10 gelöst. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.This object is achieved in whole or in part by a generator with the features of independent claim 1, a method with the steps of independent claim 8 and a use of the generator with the features of independent claim 10. Further preferred embodiments of the invention emerge from the other features mentioned in the subclaims.

In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung einen Generator zur Erzeugung von elektrischer Energie in einem von einem Gehäuse umschlossenen Raum, mit

  • - wenigstens einem Magneten oder einer Spule, der oder die drehbar bezüglich des Gehäuses im Gehäuse angeordnet ist;
  • - einem Stabilisierungsmittel, das drehbar bezüglich des Gehäuses im Gehäuse angeordnet ist und mit dem wenigstens einen Magneten oder der wenigstens einen Spule drehfest verbunden ist;
  • - wenigstens einer Spule oder einem Magneten, die oder der an dem Gehäuse angeordnet ist und einen vordefinierten Abstand zum Magneten oder der Spule aufweist, wobei der vordefinierte Abstand eine Induktion von Spannung in der Spule durch den Magneten bei einer Relativbewegung zwischen dem Magneten und der Spule erlaubt; und
  • - einer Elektronik, um den Generator und/oder eine Energieabnahme aus dem Generator zu steuern;
wobei das Stabilisierungsmittel und der Magnet oder die Spule in ihren Ausgangslagen gehalten sind, wobei die Spule oder der Magnet durch eine Bewegung des Gehäuses die Relativbewegung bezüglich des Magneten oder der Spule ausführt, um mittels des Generators aus einer Drehbewegung des Gehäuses eine elektrische Energie zu erzeugen.In a first aspect, the invention relates to a generator for generating electrical energy in a space enclosed by a housing
  • - At least one magnet or a coil which is rotatably arranged with respect to the housing in the housing;
  • - A stabilization means which is rotatably arranged with respect to the housing in the housing and is connected to the at least one magnet or the at least one coil in a rotationally fixed manner;
  • - At least one coil or a magnet which is arranged on the housing and has a predefined distance from the magnet or the coil, the predefined distance an induction of voltage in the coil by the magnet in the event of a relative movement between the magnet and the coil allowed; and
  • - Electronics to control the generator and / or an energy consumption from the generator;
wherein the stabilizing means and the magnet or the coil are held in their initial positions, the coil or the magnet executing the relative movement with respect to the magnet or the coil by a movement of the housing in order to generate electrical energy by means of the generator from a rotary movement of the housing .

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen von elektrischer Energie, vorzugsweise mittels eines Generators wie zuvor definiert, mit den Schritten:

  • - In Drehung versetzen eines Gehäuses des Generators, um eine Spannung in wenigstens einer Spule des Generators zu induzieren;
  • - Abgreifen der Spannung an der wenigstens einen Spule, um einen Stromfluss aus der Spule zu ermöglichen und die elektrische Energie zu übertragen; und
  • - vorzugsweise Puffern der elektrischen Energie in einem Pufferspeicher.
In a further aspect, the invention relates to a method for generating electrical energy, preferably by means of a generator as defined above, with the steps:
  • - Set in rotation a housing of the generator in order to induce a voltage in at least one coil of the generator;
  • Tapping the voltage on the at least one coil in order to enable a current to flow out of the coil and to transmit the electrical energy; and
  • - Preferably buffering the electrical energy in a buffer storage.

Ferner betrifft die Erfindung in einem weiteren Aspekt eine Verwendung eines Generators wie zuvor definiert mit einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, einem Krankenhausbett, einem Einkaufswagen und/oder einem Eisenbahnwaggon, mit wenigstens einem Rad, wobei vorzugsweise das Gehäuse

  • - eine Radnabenkappe des wenigstens einen Rads umfasst; und/oder
  • - drehfest mit einer Radnabenkappe verbunden ist.
Furthermore, in a further aspect, the invention relates to a use of a generator as defined above with a vehicle, in particular a motor vehicle, a hospital bed, a shopping cart and / or a railroad car, with at least one wheel, preferably the housing
  • - comprises a wheel hub cap of the at least one wheel; and or
  • - Is non-rotatably connected to a wheel hub cap.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further preferred embodiments of the invention emerge from the other features mentioned in the subclaims.

Durch ein Stabilisierungsmittel, das drehbar bezüglich des Gehäuses im Gehäuse angeordnet ist und mit dem wenigstens einen Magneten drehfest verbunden ist, kann eine verbesserte Stabilisierung also Unterdrückung einer Drehbewegung des Magneten erfolgen. Wenn das Stabilisierungsmittel und der Magnet in ihren Ausgangslagen gehalten sind und die Spule durch eine Bewegung des Gehäuses die Relativbewegung bezüglich des Magneten ausführt, um mittels des Generators aus einer Drehbewegung des Gehäuses eine elektrische Energie zu erzeugen kann eine verbesserte Energiegewinnung erfolgen, da für jede Aufgabe jeweils ein Bauteil vorgesehen ist. Die Bauteile können optimal für ihre Aufgabe ausgebildet sein. Es kann ein Magnet vorgesehen sein, der ein starkes Magnetfeld aufweist, und zwar unabhängig von einer Dichte des magnetischen Materials. Ferner kann beim Stabilisierungsmittel ein Material, das vorzugsweise kostengünstig ist, mit einer hohen Dichte verwendet werden, ohne dabei die magnetischen Eigenschaften des Materials berücksichtigen zu müssen. Der Generator kann hoch effizient ausgeführt werden. Insbesondere kann hier in dem beschränkten Bauraum einer Radnabenkappe ein hocheffizienter Generator bereitgestellt werden.A stabilization means which is rotatably arranged in the housing with respect to the housing and which is connected to the at least one magnet in a rotationally fixed manner can provide improved stabilization, that is to say suppression of a rotational movement of the magnet. If the stabilizing means and the magnet are held in their starting positions and the coil executes the relative movement with respect to the magnet by moving the housing in order to generate electrical energy from a rotary movement of the housing by means of the generator, improved energy generation can take place, since for each task one component is provided in each case. The components can be optimally designed for their task. A magnet can be provided which has a strong magnetic field, regardless of a density of the magnetic material. Furthermore, a material which is preferably inexpensive, can be used with a high density in the stabilizing agent without having to take into account the magnetic properties of the material. The generator can be run very efficiently. In particular, a highly efficient generator can be provided here in the limited installation space of a wheel hub cap.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens eine weitere Spule und wenigstens ein weiterer Magnet vorgesehen, wobei die wenigstens zwei Magneten und die wenigstens zwei Spulen nach der Art eines Schrittmotors ausgebildet sind, bei dem der Stator durch das Stabilisierungsmittel in einer Ausgangslage gehalten ist und der Rotor durch eine Verbindung mit dem Gehäuse bei einer Drehung des Gehäuses eine Drehbewegung relativ zum Stator ausführt. Durch das Vorsehen wenigstens einer weiteren Spule und wenigstens eines weiteren Magneten, die nach der Art eines Schrittmotors ausgebildet sind, kann die Effizienz des Generators weiter verbessert werden. Vorzugsweise kann ein bereits entwickelter und am Markt verfügbarer Schrittmotor Anwendung finden. Der Generator kann kosteneffizient ausgeführt werden.In a preferred embodiment of the invention, there is at least one further coil and at least Another magnet is provided, the at least two magnets and the at least two coils being designed in the manner of a stepping motor, in which the stator is held in an initial position by the stabilizing means and the rotor is connected to the housing when the housing rotates Rotary movement relative to the stator executes. By providing at least one further coil and at least one further magnet, which are designed in the manner of a stepping motor, the efficiency of the generator can be further improved. A stepper motor that has already been developed and is available on the market can preferably be used. The generator can be implemented cost-effectively.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Stabilisierungsmittel einen Anker mit einem bezüglich einer Rotationsachse exzentrischen Gewicht umfasst, um das Stabilisierungsmittel mittels der Schwerkraft in der Ausgangslage zu halten; und/oder das Stabilisierungsmittel einen Stabilisator mit einem bezüglich einer Rotationsachse konzentrischen Gewicht umfasst, um das Stabilisierungsmittel mittels der Massenträgheit in der Ausgangslage zu halten. Ein Anker stellt ein effizientes und kostengünstiges Stabilisierungsmittel dar. Insbesondere kann hierbei eine Stabilisierung erfolgen, ohne dabei eine Unwucht auf das rotierende Gehäuse zu übertragen, da der Anker vorzugsweise von der Schwerkraft in seiner Ausgangsposition gehalten wird und nicht mitrotiert. Ein Stabilisator mit einem bezüglich einer Rotationsachse konzentrischen Gewicht stellt ein weiteres bevorzugtes Stabilisierungsmittel dar, das insbesondere bei einer Fehlfunktion, also einem Mitrotieren des Stabilisierungsmittels, keine Unwucht auf das Gehäuse überträgt. Je nach Anwendungsfall kann, insbesondere wenn eine Unwucht zu vermeiden ist, bevorzugt ein Massenträgheits-Stabilisator zum Einsatz kommen.In a further preferred embodiment of the invention it is provided that the stabilizing means comprises an armature with an eccentric weight with respect to an axis of rotation in order to hold the stabilizing means in the starting position by means of gravity; and / or the stabilization means comprises a stabilizer with a weight concentric with respect to an axis of rotation in order to keep the stabilization means in the starting position by means of the inertia. An anchor represents an efficient and inexpensive stabilization means. In particular, stabilization can take place without transferring an imbalance to the rotating housing, since the anchor is preferably held in its starting position by gravity and does not rotate with it. A stabilizer with a weight concentric with respect to an axis of rotation represents a further preferred stabilization means which, in particular in the event of a malfunction, that is to say if the stabilization means rotates with it, does not transfer any imbalance to the housing. Depending on the application, an inertia stabilizer can preferably be used, especially if an imbalance is to be avoided.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Stabilisierungsmittel ein Material mit einer hohen Dichte, vorzugsweise Gold und/oder Blei, umfasst. Hierdurch kann das Stabilisierungsmittel effizient und insbesondere im Fall von Blei auch kostengünstig ausgeführt werden.In a further preferred embodiment of the invention it is provided that the stabilizing agent comprises a material with a high density, preferably gold and / or lead. As a result, the stabilizing agent can be made efficient and, in particular in the case of lead, also inexpensive.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gehäuse mit einer Drehzahl vorzugsweise im Bereich von 100 bis 1400, insbesondere im Bereich von 200 bis 1000 und besonders bevorzugt im Bereich von 400 bis 700 Umdrehungen pro Minute dreht. Hierdurch kann der Generator vorteilhaft im Bereich von KFZ-Rädern angewandt und effizient betrieben werden.In a further preferred embodiment of the invention it is provided that the housing rotates at a speed preferably in the range from 100 to 1400, in particular in the range from 200 to 1000 and particularly preferably in the range from 400 to 700 revolutions per minute. As a result, the generator can advantageously be used in the area of motor vehicle wheels and operated efficiently.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist ein Pufferspeicher vorgesehen, der die erzeugte elektrische Energie puffert, und diese bei einem Stillstand des Gehäuses abgibt, um eine Energieversorgung mittels des Generators bei Stillstand des Gehäuses zu ermöglichen, wobei der Pufferspeicher vorzugsweise eine wiederaufladbare Batterie und/oder einen Kondensator umfasst. Durch einen Pufferspeicher kann der Generator über eine längere Zeit verlässlich Energie liefern. Ein Pufferspeicher in Form eines Kondensators glättet zusätzlich die vom Generator gelieferte Spannung, um einen an den Generator angeschlossenen Endverbraucher mit gleichbleibender Spannung verbessert zu versorgen.In a further preferred embodiment of the invention, a buffer memory is provided which buffers the generated electrical energy and emits it when the housing is at a standstill in order to enable an energy supply by means of the generator when the housing is at a standstill comprises a capacitor. The generator can reliably supply energy over a longer period of time thanks to a buffer store. A buffer store in the form of a capacitor also smooths the voltage supplied by the generator in order to better supply an end consumer connected to the generator with a constant voltage.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Magnet einen Permanentmagneten umfasst. Hierdurch kann die Effizienz des Generators weiter verbessert werden.In a further preferred embodiment of the invention it is provided that the magnet comprises a permanent magnet. This can further improve the efficiency of the generator.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei einem Mitdrehen des Stabilisierungsmittels aufgrund zu hoher Energieabnahme aus dem Generator, das Stabilisierungsmittel bis zu einem Stillstand des Gehäuses mitgedreht wird und anschließend durch Unterbrechen der Energieabnahme aus dem Generator in seine Ausgangslage zurückversetzt wird. Hierdurch kann der Generator gefahrlos bei maximaler Energieabnahme betrieben werden, da ein Zurücksetzen in die Ausgangslage technisch einfach möglich ist. Ferner ist es denkbar, den Generator als Elektromotor anzusteuern und so eine Rückkehr des Stabilisierungsmittels zu beschleunigen.In a further preferred embodiment of the invention, it is provided that if the stabilizing means rotates as well due to excessive energy consumption from the generator, the stabilizing means is rotated until the housing comes to a standstill and is then returned to its starting position by interrupting the energy consumption from the generator. As a result, the generator can be operated safely at maximum energy consumption, since it is technically easy to reset to the starting position. It is also conceivable to control the generator as an electric motor and thus to accelerate a return of the stabilizing means.

Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.The various embodiments of the invention mentioned in this application can be advantageously combined with one another, unless stated otherwise in the individual case.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

  • 1 schematisch einen zusammengebauten Generator;
  • 2a - 2c schematisch die Bestandteile des Generators der 1;
  • 3a - 3c schematische, perspektivische Ansichten von Bestandteilen einer ersten Variante eines Generators;
  • 4a - 4c schematische, perspektivische Ansichten einer Verwendung des Generators der 3a - 3c mit einer Radnabenkappe; und
  • 5 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
The invention is explained below in exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
  • 1 schematically an assembled generator;
  • 2a - 2c schematically the components of the generator of the 1 ;
  • 3a - 3c schematic, perspective views of components of a first variant of a generator;
  • 4a - 4c schematic, perspective views of a use of the generator of FIG 3a - 3c with a wheel hub cap; and
  • 5 a schematic representation of a method according to the invention.

1 zeigt schematisch einen zusammengebauten Generator 10. Der Generator 10 weist ein Stabilisierungsmittel 12 auf, das in Form eines Ankers ausgebildet ist. Der Anker weist ein in Draufsicht kreisabschnittsförmiges Gewicht und einen Arm auf. Der Generator 10 weist ferner einen Stator 14 auf, wobei an einer radialen Außenseite des Stators 14 Magneten 16 angeordnet sind. Die Magneten 16 sind vorzugsweise als Permanentmagneten ausgebildet. Es versteht sich, dass auch Elektromagneten Anwendung finden können, wobei der Generator 10 dabei nach der Art eines selbsterregenden Dynamos arbeitet. Radial weiter außen als die Magneten 16 ist ein Rotor 18 angeordnet, der dazu ausgebildet ist mit einem nicht gezeigten Gehäuse drehfest verbunden zu werden. An einer radial innenliegenden Seite des Rotors 18 sind Spulen 20 angeordnet, derart dass ein vordefinierter Abstand zwischen Spulen 20 und Magneten 16 eine Induktion von Spannung in den Spulen 20 erlaubt, wenn die Magneten 16 relativ zu den Spulen 20 bewegt werden. Der Generator 10 weist ferner eine Welle 22 auf, an der der Stator 14 und der Anker drehbar gelagert sind, wobei der Stator 14 und der Anker miteinander drehfest verbunden sind. Es versteht sich, dass alternativ auch die Welle 22 drehbar in Bezug auf den Generator 10 gelagert sein kann, in diesem Fall kann eine drehfeste Verbindung zwischen Stator 14 und Anker über die Welle 22 erfolgen. 1 shows schematically an assembled generator 10 . The generator 10 has a stabilizer 12th on, which is designed in the form of an anchor. The anchor has a top view circular segment-shaped weight and an arm. The generator 10 also has a stator 14th on, being on a radial outside of the stator 14th Magnets 16 are arranged. The magnets 16 are preferably designed as permanent magnets. It goes without saying that electromagnets can also be used, with the generator 10 works like a self-exciting dynamo. Radially further out than the magnets 16 is a rotor 18th arranged, which is designed to be rotatably connected to a housing, not shown. On a radially inner side of the rotor 18th are coils 20th arranged such that a predefined distance between coils 20th and magnets 16 an induction of tension in the coils 20th allowed if the magnets 16 relative to the coils 20th be moved. The generator 10 also has a shaft 22nd on where the stator 14th and the armature are rotatably mounted, wherein the stator 14th and the armature are non-rotatably connected to one another. It goes without saying that alternatively also the shaft 22nd rotatable with respect to the generator 10 can be stored, in this case a rotationally fixed connection between the stator 14th and anchor over the shaft 22nd respectively.

Bei einer Rotation des nicht gezeigten Gehäuses wird der Rotor 18 samt der Spulen 20 mitgedreht, wohingegen der Stator 14 aufgrund der drehfesten Verbindung mit dem Anker und der drehbaren Lagerung in seiner Ausgangsposition bleibt. Hierdurch wird in den Spulen 20 eine Spannung induziert, die abgegriffen werden kann, um so elektrische Energie aus dem Generator 10 abzuführen.When the housing, not shown, rotates, the rotor 18th including the coils 20th rotated, while the stator 14th remains in its starting position due to the non-rotatable connection with the armature and the rotatable mounting. This causes in the coils 20th induces a voltage that can be tapped to generate electrical energy from the generator 10 to dissipate.

2a zeigt schematisch den Rotor 18 des Generators 10 der 1. Der Rotor 18 weist an einer radial innenliegenden Seite die Spulen 20 auf. In dem gezeigten Beispiel weist der Rotor 18 acht Spulen 20 auf. Es versteht sich, dass je nach Anwendungsfall mehr oder weniger Spulen 20 vorgesehen sein können. 2a shows schematically the rotor 18th of the generator 10 the 1 . The rotor 18th has the coils on a radially inner side 20th on. In the example shown, the rotor 18th eight coils 20th on. It goes without saying that, depending on the application, more or fewer coils 20th can be provided.

2b zeigt schematisch den Stator 14 des Generators 10 der 1. Der Stator 14 weist an einer radial außenliegenden Seite die Magneten 16 auf. In dem gezeigten Beispiel weist der Stator 14 eine der Spulen 20 des Rotors 18 entsprechende Anzahl an Magneten 16, also acht, auf. Es versteht sich, dass ebenfalls der Rotor 18 je nach Anwendungsfall mehr oder weniger Magneten 16 aufweisen kann. 2 B shows schematically the stator 14th of the generator 10 the 1 . The stator 14th has the magnets on a radially outer side 16 on. In the example shown, the stator 14th one of the coils 20th of the rotor 18th corresponding number of magnets 16 , so eight, on. It goes without saying that also the rotor 18th more or less magnets depending on the application 16 may have.

2c zeigt schematisch das Stabilisierungsmittel 12, das in Form eines Ankers ausgebildet ist. Der Anker weist ein in Draufsicht kreisabschnittsförmiges Gewicht und einen Arm auf. An dem Arm ist eine Aufnahme 23 in Form einer Bohrung zur Lagerung der Welle 22 und/oder eines Lagers vorgesehen. Das Lager ist dabei vorzugsweise ein Kugellager, Magnetlager oder ein anderes prinzipiell im Stand der Technik bekanntes und geeignetes Lager. Es versteht sich, dass die hier gezeigte Geometrie des Ankers nur beispielhaft gewählt ist. Es versteht sich weiter, dass an dem Anker Zusatzgewichte vorgesehen sein können, um eine höhere Anziehungskraft zu erreichen und den Anker effizienter zu machen. 2c shows schematically the stabilizing agent 12th , which is designed in the form of an anchor. The armature has a weight and an arm in the shape of a circular segment in plan view. There's a picture on the arm 23 in the form of a hole for mounting the shaft 22nd and / or a bearing provided. The bearing is preferably a ball bearing, magnetic bearing or another suitable bearing known in principle in the prior art. It goes without saying that the geometry of the anchor shown here is only selected as an example. It is further understood that additional weights can be provided on the anchor in order to achieve a higher attractive force and to make the anchor more efficient.

Insbesondere kann die Anzahl der Spulen 20 von der Anzahl der Magneten 16 verschieden sein. Vorzugsweise ist die Anzahl von Spulen 20 und Magneten 16 durch Kennparameter wie ein vordefiniertes entsprechend hohes Gewicht des Stabilisierungsmittels 12, einen Abstand zwischen Magneten 16 und Spulen 20 sowie die vom Generator 10 zu liefernde Energiemenge bestimmt.In particular, the number of coils 20th on the number of magnets 16 to be different. Preferably the number of coils is 20th and magnets 16 by parameters such as a predefined, correspondingly high weight of the stabilizing agent 12th , a distance between magnets 16 and coils 20th as well as that from the generator 10 The amount of energy to be delivered is determined.

3a zeigt schematisch ein Stabilisierungsmittel 12 einer ersten Variante eines Generators 10, das in Form eines halben Rads ausgebildet ist. Das Stabilisierungsmittel 12 umfasst Fenster, die je nach Anwendungsfalls mit Gewichten bestückt sein können. Es versteht sich, dass diese Fenster auch frei bleiben können, um einen Generator 10 mit geringem Gewicht zu schaffen. In dem gezeigten Beispiel wirkt das Stabilisierungsmittel 12 durch die Gravitation. 3a shows schematically a stabilizing agent 12th a first variant of a generator 10 , which is designed in the form of a half wheel. The stabilizer 12th includes windows which, depending on the application, can be equipped with weights. It goes without saying that these windows can also be left free around a generator 10 to create with low weight. In the example shown, the stabilizing agent works 12th by gravity.

Es versteht sich, dass auch ein Stabilisierungsmittel 12 vorgesehen sein kann, das nach dem Masseträgheitsprinzip wirkt, hierfür wäre beispielsweise ein Voll-Rad geeignet. Das Stabilisierungsmittel 12 weist eine Aufnahme 23 für die Welle 22 und/oder ein Lager in Form einer zentralen Aussparung auf, die in Draufsicht halbkreisförmig ist. Zur drehfesten Verbindung mit dem Rotor 14 weist das Stabilisierungsmittel 12 weitere Bohrungen 24 auf, in die Befestigungsmittel eingeführt werden können.It goes without saying that there is also a stabilizing agent 12th can be provided that works according to the inertia principle, for example a full wheel would be suitable for this. The stabilizer 12th assigns a recording 23 for the wave 22nd and / or a bearing in the form of a central recess which is semicircular in plan view. For non-rotatable connection with the rotor 14th exhibits the stabilizer 12th more holes 24 on, can be inserted into the fasteners.

3b zeigt schematisch den Stator 14 und Rotor 18 des Generators 10. Der Stator 14 weist an einer radial außenliegenden Seite die Magneten 16 auf und ist in dem Rotor 18 aufgenommen. Der Stator 14 und Rotor 18 sind nach der Art eines Schrittmotors angeordnet, wobei der Schrittmotor ein sogenannter Außenläufer ist. In dem gezeigten Beispiel weist der Stator 14 eine der Spulen 20 des Rotors 18 entsprechende Anzahl an Magneten 16 auf. 3b shows schematically the stator 14th and rotor 18th of the generator 10 . The stator 14th has the magnets on a radially outer side 16 up and is in the rotor 18th recorded. The stator 14th and rotor 18th are arranged in the manner of a stepper motor, the stepper motor being a so-called external rotor. In the example shown, the stator 14th one of the coils 20th of the rotor 18th corresponding number of magnets 16 on.

3c zeigt schematisch ein Gehäuse 26 des Generators 10. Das Gehäuse 26 weist im Wesentlichen die Form eines einseitig verschlossenen Hohlzylinders auf und ist dazu ausgebildet, den Rotor 18, den Stator 14 und das Stabilisierungsmittel 12 radial und axial zu umgeben. 3c shows schematically a housing 26th of the generator 10 . The case 26th essentially has the shape of a hollow cylinder closed on one side and is designed to support the rotor 18th , the stator 14th and the stabilizer 12th to surround radially and axially.

Es versteht sich, dass ein Deckel vorgesehen sein kann, der an der offenen Seite des Gehäuses 26 zum Verschließen angeordnet werden kann. Alternativ kann das Gehäuse 26 mit der offenen Seite an einem rotierenden Bauteil angeordnet und auf diese Weise verschlossen werden.It goes without saying that a cover can be provided on the open side of the housing 26th can be arranged for closing. Alternatively, the housing 26th with the open side on arranged on a rotating component and closed in this way.

4a zeigt schematisch eine Radnabenkappe 28, die dazu ausbildet ist, mittels Haltenasen 30 an dem Gehäuse 26 des Generators 10 angebracht zu werden. Ferner ist die Radnabenkappe 28 dazu ausgebildet eine Umhausung für eine Elektronik zu bilden. Ein Beispiel für solch eine Elektronik ist in 4b gezeigt. Bei der Verwendung des Generators 10 mit einer Radnabenkappe 28 wird das Gehäuse 26 des Generators 10 vorzugsweise drehfest mit der offenen Seite an der Radnabe angeordnet. Hierdurch wird das Gehäuse 26 verschlossen. Ferner kann der mit dem Gehäuse 26 drehfest verbundene Rotor 18 durch eine Drehbewegung der Radnabe selbst zum Drehen angeregt werden. Der Generator 10 kann hierdurch Energie erzeugen. 4a shows schematically a wheel hub cap 28 , which is trained to do so, by means of retaining lugs 30th on the housing 26th of the generator 10 to be attached. Furthermore, the hub cap 28 designed to form an enclosure for electronics. An example of such electronics is in 4b shown. When using the generator 10 with a wheel hub cap 28 becomes the case 26th of the generator 10 preferably arranged non-rotatably with the open side on the wheel hub. This will make the case 26th locked. Furthermore, the with the housing 26th rotatably connected rotor 18th be stimulated to rotate by a rotary movement of the wheel hub itself. The generator 10 can thereby generate energy.

4b zeigt schematisch eine Elektronik zur Verwendung mit dem Generator 10. Die Elektronik umfasst in dem gezeigten Beispiel einen Träger 32 in Form einer runden Leiterplatte auf der ein Chip 34 angeordnet ist. Die Leiterplatte wird dabei vorzugsweise an der geschlossenen Seite des Gehäuses 26 angeordnet und elektrisch mit dem Generator 10 verbunden, um die in den Spulen 20 induzierte Spannung abzugreifen. Der Chip 34 kann insbesondere ein Steuergerät für den Generator 10 aufweisen, um die Energieentnahme aus dem Generator 10 zu steuern und bei Bedarf zu unterbrechen. 4b Figure 3 shows schematically electronics for use with the generator 10 . In the example shown, the electronics comprise a carrier 32 in the form of a round circuit board on which a chip 34 is arranged. The circuit board is preferably on the closed side of the housing 26th arranged and electrically connected to the generator 10 connected to those in the coils 20th to tap induced voltage. The chip 34 can in particular be a control unit for the generator 10 have to take energy from the generator 10 to control and interrupt if necessary.

Ferner kann der Chip 34 einen Sensor aufweisen, der mittels des Generators 10 mit Energie versorgt wird. Auf diese Weise kann eine ausfallsichere, autarke und im Wesentlichen autonom agierende Sensoreinheit geschaffen werden. Bevorzugt ist in der Elektronik ein Pufferspeicher vorgesehen, der die erzeugte elektrische Energie puffert, und diese bei einem Stillstand des Gehäuses 26 abgibt. Der Pufferspeicher kann beispielsweise eine wiederaufladbare Batterie und/oder ein Kondensator oder ein anderes im Stand der Technik bekanntes Mittel zum Speichern von elektrischer Energie sein.Furthermore, the chip 34 have a sensor, which by means of the generator 10 is supplied with energy. In this way, a fail-safe, self-sufficient and essentially autonomously acting sensor unit can be created. A buffer store is preferably provided in the electronics, which buffers the generated electrical energy, and this when the housing is at a standstill 26th gives away. The buffer store can be, for example, a rechargeable battery and / or a capacitor or another means known in the prior art for storing electrical energy.

4c zeigt schematisch einen zusammengebauten Generator 10 mit den Bauteilen gemäß der 3a bis 3c. Der Generator 10 umfasst ein Gehäuse 26, den Rotor 18, den Stator 14 und das Stabilisierungsmittel 12. Der gezeigte Generator 10 kann mit der Elektronik der 4b und der Radnabenkappe 28 der 4a zu einer Einheit zusammengebaut werden. Diese Einheit kann dann in den Verkauf gehen und/oder an einer Radnabe eines Fahrzeugs angeordnet werden. Das Stabilisierungsmittel 12 ist vorzugsweise aus Gold und/oder Blei gebildet oder aus einem anderen Material mit einer hohen Dichte. Bei der Verwendung mit einer Kraftfahrzeugradnabe dreht das Gehäuse 26 mit einer Drehzahl vorzugsweise im Bereich von 100 bis 1400, insbesondere im Bereich von 200 bis 1000 und besonders bevorzugt im Bereich von 400 bis 700 Umdrehungen pro Minute. 4c shows schematically an assembled generator 10 with the components according to 3a to 3c . The generator 10 includes a housing 26th , the rotor 18th , the stator 14th and the stabilizer 12th . The generator shown 10 can with the electronics of the 4b and the hub cap 28 the 4a can be assembled into a unit. This unit can then go on sale and / or be arranged on a wheel hub of a vehicle. The stabilizer 12th is preferably formed from gold and / or lead or from another material with a high density. When used with an automotive wheel hub, the housing rotates 26th at a speed preferably in the range from 100 to 1400, in particular in the range from 200 to 1000 and particularly preferably in the range from 400 to 700 revolutions per minute.

Ein Fahrzeug kann vorliegend insbesondere ein Kraftfahrzeug, ein Krankenhausbett, ein Einkaufswagen und/oder einen Eisenbahnwaggon umfassen. Ein Fachmann erkennt, dass die Erfindung vorteilhaft mit jeder Vorrichtung verwendet werden kann, die wenigstens ein rotierendes Bauteil aufweist.In the present case, a vehicle can in particular comprise a motor vehicle, a hospital bed, a shopping cart and / or a railroad car. A person skilled in the art will recognize that the invention can advantageously be used with any device which has at least one rotating component.

Es versteht sich, dass die in den 4a bis 4c gezeigte Verwendung nur beispielhaft gewählt wurde, um die Funktionsweise des Generators 10 zu erläutern. Weitere mögliche Anwendungen umfassen beispielsweise ein Verwenden des Generators 10 mit einer Felge eines Fahrzeugs, ein Anbringen des Generators 10 an drehenden Teilen wie einem Kupplungskorb, einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors. Vorzugsweise kann der Generator 10 zur Energieversorgung von Sensoren verwendet werden. Beispiele für solche Sensoren sind insbesondere ein Drucksensor im Inneren eines Fahrzeugreifens, ein GPS-Tracker an einer Felge, ein Drehratensensor oder Drehgeber an einer Welle eines Kraftfahrzeugs, ein Temperatursensor beispielsweise an oder in einem Kupplungskorb oder einem Getriebe. Ferner könnte auch eine Beleuchtung oder dergleichen mit dem Generator 10 versorgt beziehungsweise betrieben werden.It goes without saying that those in the 4a to 4c The use shown was chosen only as an example to understand the functionality of the generator 10 to explain. Further possible applications include, for example, using the generator 10 with a rim of a vehicle, an attachment of the generator 10 on rotating parts such as a clutch basket, a crankshaft of an internal combustion engine. Preferably the generator 10 can be used to supply energy to sensors. Examples of such sensors are in particular a pressure sensor inside a vehicle tire, a GPS tracker on a rim, a rotation rate sensor or rotary encoder on a shaft of a motor vehicle, a temperature sensor, for example on or in a clutch basket or a transmission. Furthermore, lighting or the like could also be used with the generator 10 supplied or operated.

Es versteht sich weiter, dass die oben beschriebene Anordnung der Magneten 16 und Spulen 20 beispielhaft gewählt wurde und folglich insoweit vertauscht werden kann, dass die Spulen 20 am Stator 14 und die Magneten 16 am Rotor 18 angeordnet sind. Vorteilhaft ist hierbei insbesondere, dass eine Entnahme eines in den Spulen 20 induzierten Stroms vereinfacht ist, da sich die Spulen 20 am Stator 18 vorzugsweise im Stillstand befinden.It is further understood that the above-described arrangement of the magnets 16 and coils 20th has been chosen as an example and consequently can be interchanged to the extent that the coils 20th on the stator 14th and the magnets 16 on the rotor 18th are arranged. In this case, it is particularly advantageous that one can be removed from the bobbins 20th induced current is simplified as the coils 20th on the stator 18th preferably at a standstill.

5 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erzeugen von elektrischer Energie, vorzugsweise mittels eines vorstehenden Generators 10. In einem ersten Schritt S1 des Verfahrens wird ein Gehäuse 26 des Generators 10 in Drehung versetzt, um eine Spannung in wenigstens einer Spule 20 des Generators 10 zu induzieren. In einem zweiten Schritt S2 wird die Spannung an der wenigstens einen Spule 20 abgegriffen, um einen Stromfluss aus der Spule 20 zu ermöglichen und die elektrische Energie zu übertragen. In einem weiteren vorzugsweisen Schritt S3 wird die elektrische Energie in einem Pufferspeicher gepuffert. 5 shows a schematic representation of a method according to the invention for generating electrical energy, preferably by means of a preceding generator 10 . In a first step S1 the procedure becomes a housing 26th of the generator 10 rotated to a tension in at least one coil 20th of the generator 10 to induce. In a second step S2 is the voltage on the at least one coil 20th tapped to allow current to flow out of the coil 20th to enable and to transfer the electrical energy. In a further preferred step S3 the electrical energy is buffered in a buffer store.

Vorzugsweise wird bei einem Mitdrehen des Stabilisierungsmittels 12 aufgrund zu hoher Energieabnahme aus dem Generator 10, das Stabilisierungsmittel 12 bis zu einem Stillstand des Gehäuses 26 mitgedreht und anschließend durch Unterbrechen der Energieabnahme aus dem Generator 10 in seine Ausgangslage zurückversetzt.Preferably, when the stabilizing means rotates at the same time 12th due to excessive energy consumption from the generator 10 , the stabilizer 12th until the housing comes to a standstill 26th rotated and then by interrupting the energy consumption from the generator 10 returned to its original position.

Es versteht sich, dass ein einzelnes Element oder eine einzelne Einheit die Funktionen mehrerer der in den Patentansprüchen genannten Einheiten ausführen können. Ein Fachmann erkennt insbesondere, dass in den Ausführungsbeispielen die Anordnung der Spulen und Magnete vertauscht sein können ohne die hier offenbarte Lehre zu verlassen.It goes without saying that a single element or a single unit can perform the functions of several of the units mentioned in the patent claims. A person skilled in the art recognizes in particular that the arrangement of the coils and magnets in the exemplary embodiments can be interchanged without departing from the teaching disclosed here.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
Generatorgenerator
1212th
StabilisierungsmittelStabilizers
1414th
Statorstator
1616
Magnetmagnet
1818th
Rotorrotor
2020th
SpuleKitchen sink
2222nd
Wellewave
2323
Aufnahmeadmission
2424
weitere Bohrungfurther drilling
2626th
Gehäusecasing
2828
RadnabenkappeHub cap
3030th
HaltenaseRetaining lug
3232
Trägercarrier
3434
Chipchip
S1-S3S1-S3
VerfahrensschritteProcedural steps

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • EP 1587696 B1 [0004]EP 1587696 B1 [0004]
  • DE 202018000319 U1 [0005]DE 202018000319 U1 [0005]
  • DE 2744269 A1 [0006]DE 2744269 A1 [0006]

Claims (10)

Generator (10) zur Erzeugung von elektrischer Energie in einem von einem Gehäuse (26) umschlossenen Raum, mit - wenigstens einem Magneten (16) oder einer Spule (20), der oder die drehbar bezüglich des Gehäuses (26) im Gehäuse (26) angeordnet ist; - einem Stabilisierungsmittel (12), das drehbar bezüglich des Gehäuses (26) im Gehäuse (26) angeordnet ist und mit dem wenigstens einen Magneten (16) oder der wenigstens einen Spule (20) drehfest verbunden ist; - wenigstens einer Spule (20) oder einem Magneten (16), die oder der an dem Gehäuse (26) angeordnet ist und einen vordefinierten Abstand zum Magneten (16) oder der Spule (20) aufweist, wobei der vordefinierte Abstand eine Induktion von Spannung in der Spule (20) durch den Magneten (16) bei einer Relativbewegung zwischen dem Magneten (16) und der Spule (20) erlaubt; und - einer Elektronik, um den Generator (10) und/oder eine Energieabnahme aus dem Generator (10) zu steuern; dadurch gekennzeichnet, dass das Stabilisierungsmittel (12) und der Magnet (16) oder die Spule (20) in ihren Ausgangslagen gehalten sind, wobei die Spule (20) oder der Magnet (16) durch eine Bewegung des Gehäuses (26) die Relativbewegung bezüglich des Magneten (16) oder der Spule (20) ausführt, um mittels des Generators (10) aus einer Drehbewegung des Gehäuses (26) eine elektrische Energie zu erzeugen.Generator (10) for generating electrical energy in a space enclosed by a housing (26), with - at least one magnet (16) or a coil (20) which is rotatable with respect to the housing (26) in the housing (26) is arranged; - A stabilizing means (12) which is rotatably arranged with respect to the housing (26) in the housing (26) and is connected in a rotationally fixed manner to the at least one magnet (16) or the at least one coil (20); - At least one coil (20) or a magnet (16) which is arranged on the housing (26) and has a predefined distance from the magnet (16) or the coil (20), the predefined distance being an induction of voltage allowed in the coil (20) by the magnet (16) in the event of a relative movement between the magnet (16) and the coil (20); and - electronics to control the generator (10) and / or an energy consumption from the generator (10); characterized in that the stabilizing means (12) and the magnet (16) or the coil (20) are held in their initial positions, the coil (20) or the magnet (16) moving relative to the housing (26) of the magnet (16) or the coil (20) in order to generate electrical energy by means of the generator (10) from a rotary movement of the housing (26). Generator (10) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens eine weitere Spule (20) und wenigstens einen weiteren Magneten (16), wobei die wenigstens zwei Magneten (16) und die wenigstens zwei Spulen (20) nach der Art eines Schrittmotors ausgebildet sind, bei dem der Stator (14) durch das Stabilisierungsmittel (12) in einer Ausgangslage gehalten ist und der Rotor (18) durch eine Verbindung mit dem Gehäuse (26) bei einer Drehung des Gehäuses (26) eine Drehbewegung relativ zum Stator (14) ausführt.Generator (10) Claim 1 , characterized by at least one further coil (20) and at least one further magnet (16), the at least two magnets (16) and the at least two coils (20) being designed in the manner of a stepper motor, in which the stator (14) is held in an initial position by the stabilizing means (12) and the rotor (18), through a connection to the housing (26), executes a rotary movement relative to the stator (14) when the housing (26) rotates. Generator (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stabilisierungsmittel (12) einen Anker mit einem bezüglich einer Rotationsachse exzentrischen Gewicht umfasst, um das Stabilisierungsmittel (12) mittels der Schwerkraft in der Ausgangslage zu halten; und/oder das Stabilisierungsmittel (12) einen Stabilisator mit einem bezüglich einer Rotationsachse konzentrischen Gewicht umfasst, um das Stabilisierungsmittel (12) mittels der Massenträgheit in der Ausgangslage zu halten.Generator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the stabilizing means (12) comprises an armature with a weight which is eccentric with respect to an axis of rotation in order to hold the stabilizing means (12) in the starting position by means of gravity; and / or the stabilizing means (12) comprises a stabilizer with a weight concentric with respect to an axis of rotation in order to keep the stabilizing means (12) in the starting position by means of the inertia. Generator (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stabilisierungsmittel (12) ein Material mit einer hohen Dichte, vorzugsweise Gold und/oder Blei, umfasst.Generator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the stabilizing means (12) comprises a material with a high density, preferably gold and / or lead. Generator (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (26) mit einer Drehzahl vorzugsweise im Bereich von 100 bis 1400, insbesondere im Bereich von 200 bis 1000 und besonders bevorzugt im Bereich von 400 bis 700 Umdrehungen pro Minute dreht.Generator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (26) rotates at a speed preferably in the range from 100 to 1400, in particular in the range from 200 to 1000 and particularly preferably in the range from 400 to 700 revolutions per minute . Generator (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Pufferspeicher, der die erzeugte elektrische Energie puffert, und diese bei einem Stillstand des Gehäuses (26) abgibt, um eine Energieversorgung mittels des Generators (10) bei Stillstand des Gehäuses (26) zu ermöglichen, wobei der Pufferspeicher vorzugsweise eine wiederaufladbare Batterie und/oder einen Kondensator umfasst.Generator (10) according to one of the preceding claims, characterized by a buffer store which buffers the generated electrical energy and emits it when the housing (26) is at a standstill in order to provide an energy supply by means of the generator (10) when the housing (26) is at a standstill. to enable, wherein the buffer memory preferably comprises a rechargeable battery and / or a capacitor. Generator (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (16) einen Permanentmagneten umfasst.Generator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the magnet (16) comprises a permanent magnet. Verfahren zum Erzeugen von elektrischer Energie, vorzugsweise mittels eines vorstehenden Generators (10), mit den Schritten: - In Drehung versetzen (S1) eines Gehäuses (26) des Generators (10), um eine Spannung in wenigstens einer Spule (20) des Generators (10) zu induzieren; - Abgreifen (S2) der Spannung an der wenigstens einen Spule (20), um einen Stromfluss aus der Spule (20) zu ermöglichen und die elektrische Energie zu übertragen; und - Vorzugsweise Puffern (S3) der elektrischen Energie in einem Pufferspeicher.Method for generating electrical energy, preferably by means of a preceding generator (10), comprising the steps: - Set in rotation (S1) a housing (26) of the generator (10) in order to induce a voltage in at least one coil (20) of the generator (10); - Tapping (S2) the voltage on the at least one coil (20) in order to enable a current to flow out of the coil (20) and to transmit the electrical energy; and - Preferably buffering (S3) the electrical energy in a buffer store. Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Mitdrehen des Stabilisierungsmittels (12) aufgrund zu hoher Energieabnahme aus dem Generator (10), das Stabilisierungsmittel (12) bis zu einem Stillstand des Gehäuses (26) mitgedreht wird und anschließend durch Unterbrechen der Energieabnahme aus dem Generator (10) in seine Ausgangslage zurückversetzt wird.Method according to the preceding claim, characterized in that when the stabilizing means (12) rotates due to excessive energy consumption from the generator (10), the stabilizing means (12) is rotated until the housing (26) comes to a standstill and then by interrupting the Energy consumption from the generator (10) is returned to its starting position. Verwendung eines Generators (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, einem Krankenhausbett, einem Einkaufswagen und/oder einem Eisenbahnwaggon, mit wenigstens einem Rad, wobei vorzugsweise das Gehäuse (26) eine Radnabenkappe (28) des wenigstens einen Rads umfasst; und/oder drehfest mit einer Radnabenkappe (28) verbunden ist.Use of a generator (10) according to one of the Claims 1 to 7th with a vehicle, in particular a motor vehicle, a hospital bed, a shopping cart and / or a railroad car, with at least one wheel, the housing (26) preferably comprising a wheel hub cap (28) of the at least one wheel; and / or is non-rotatably connected to a wheel hub cap (28).
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