DE60031574T2 - GENERATOR - Google Patents

Abstract

FIELD: transport engineering; bicycles. ^ SUBSTANCE: invention relates to generator mounted in wheel hub of bicycle and containing fixed armature and magnets and rotating magnetic flux distributor. Coil 14 is fixed on wheel axle 1 coaxially with axle. Magnets 15 are fixed concentrically to coil 14. First group of alternating north and south poles of magnets 15 is pointed to first plane. Second group of alternating north and south magnetic poles of magnets 15 is pointed to opposite second plane. First and second change-over switches 12, 13 of magnetic poles pass at rotation near first and second groups of poles, respectively. ^ EFFECT: provision of effective operation of bicycle generator. ^ 6 cl, 3 dwg

Description

Die Erfindung betrifft einen in einen Radkörper eingebauten Generator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solcher Generator ist in der EP-A-0 425 260 offenbart.The The invention relates to a built-in a wheel body generator according to the preamble of Claim 1. Such a generator is disclosed in EP-A-0 425 260.

Generatoren sind für eine Vielzahl von Anwendungen bekannt. Es gibt zum Beispiel kleine lokale Windkraftanlagen für einzelne Haushalte oder eine kleine Gruppe von Haushalten. Eine andere Anwendung betrifft Fahrräder. Bekannte solche Generatoren arbeiten selten zufriedenstellend, da sie so montiert sind, dass sie einen Radreifen berühren, wenn Licht eingeschaltet wird. In vielen Fällen, insbesondere wenn es regnet oder schneit, ist jedoch die Reibung zwischen dem Radreifen und dem Antriebsrad des Generators nicht ausreichend, so dass der Generator nicht in der vorgesehenen Weise arbeitet. Außerdem übt ein solcher Generator für ein Fahrrad, wenn er aktiviert ist, eine beträchtliche Bremswirkung auf das Rad aus, was störend sein kann.generators are for a variety of applications known. For example, there are small ones local wind turbines for single households or a small group of households. A other application concerns bicycles. Known such generators rarely work satisfactorily because they are mounted so that they touch a wheel tire, though Light is switched on. In many cases, especially if it is Rain or snow, however, is the friction between the wheel tire and the drive wheel of the generator is insufficient, so that the generator does not work in the intended way. In addition, such a generator exercises for a bicycle, though he is activated, a considerable Braking effect on the wheel, which can be annoying.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Generator der eingangs genannten Art zu schaffen, der nicht die Nachteile aufweist, die typisch für die bisher bekannten Generatoren sind, das heißt insbesondere keine große Bremswirkung im Verhältnis zu dem erzielten Effekt oder andere minderwertige Funktionen hat.Of the Invention is based on the object, a generator of the above to create the type mentioned, which does not have the disadvantages that typical for The previously known generators are, that is in particular no great braking effect in relation to to the effect achieved or other inferior functions.

Gemäß der Erfindung ist ein solcher Generator im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass Magnete konzentrisch zu der Spule vorgesehen sind, die eine erste Gruppe mit alternierenden Nord- und Süd-Magnetpolen zu einer ersten Ebene und eine zweite Gruppe mit alternierenden Nord- und Süd-Magnetpolen zu einer entgegengesetzten zweiten Ebene drehen, wobei ein erster und ein zweiter Polwender vorgesehen ist, die in Relation zu der Radachse drehen, wobei während der Drehung einer der Polwender relativ nahe an der ersten Gruppe von Magnetpolen und der zweite Polwender relativ nahe an der zweiten Gruppe von Magnetpolen vorbeiläuft. Weitere Charakteristiken und Merkmale des erfindungsgemäßen Generators sind in den Unteransprüchen offenbart.According to the invention such a generator is essentially characterized that magnets are provided concentric with the coil, the one first group with alternating north and south magnetic poles to a first Plane and a second group with alternating north and south magnetic poles rotate to an opposite second level, with a first and a second pole reverser is provided in relation to the Wheel axle rotate while during the rotation of one of the pole turner relatively close to the first group of magnetic poles and the second pole turner relatively close to the second Group of magnetic poles passes by. Further Characteristics and features of the generator according to the invention are in the dependent claims disclosed.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen eines Generators für ein Fahrrad sowie mit Bezugnahme auf die Figuren beschrieben werden. Es zeigt:The Invention will be described below with reference to embodiments of a generator for a bike and with reference to the figures. It shows:

1 einen Generator für ein Fahrrad gemäß der Erfindung in einem axialen Schnitt; 1 a generator for a bicycle according to the invention in an axial section;

2 eine Ansicht in Richtung auf einen Schnitt senkrecht zur 1, und 2 a view towards a section perpendicular to 1 , and

3 eine alternative Ausführungsform eines Polwenders in einem axialen Schnitt. 3 an alternative embodiment of a Polwenders in an axial section.

Der Fahrrad-Generator bildet einen Teil eines Radkörpers an einer Achse 1. Der Generator ist durch ein Gehäuse 2 geschützt und von diesem umschlossen, das mit einer Endplatte 3 abgeschlossen ist. Diese wird mit einem Kugellager 4, das mit einem Flansch 5 an der Achse 1 eingreift, an der Achse gehalten. Die Einkapselung ist ein Teil des Radkörpers, wobei das Gehäuse 2 einen äußeren Flansch 19 mit Löchern für die Radspeichen in konventionellem Raddesign aufweist. Das andere Ende des Gehäuses wird über den Radkörper mit einem korrespondierenden Lager an der Achse gehalten.The bicycle generator forms part of a wheel body on an axle 1 , The generator is through a housing 2 protected and enclosed by this, with an end plate 3 is completed. This one comes with a ball bearing 4 that with a flange 5 on the axis 1 engages, held on the axle. The encapsulation is part of the wheel body, with the housing 2 an outer flange 19 having holes for the wheel spokes in conventional wheel design. The other end of the housing is held over the wheel body with a corresponding bearing on the axle.

Der Generator umfasst auch einen an der Achse befestigten Abschnitt 17, der ein Magnetgehäuse bildet. In diesem befindet sich eine Anzahl von Magnete 15, 21, 22, die innerhalb des Gehäuses 17 in einem Kreis angeordnet sind, innerhalb dem sich eine Spule 14 befindet. Der feste Abschnitt umfasst auch einen Getriebering 10 mit inneren Zähnen, die mit einem Getrieberad 9 zusammenwirken, um eine schnelle Drehbewegung auf Polwender 12, 13 zu übertragen, die an den Seiten der Magnete und der Spule angeordnet sind.The generator also includes a section attached to the axle 17 which forms a magnet housing. In this there are a number of magnets 15 . 21 . 22 inside the case 17 are arranged in a circle, inside which is a coil 14 located. The fixed section also includes a gear ring 10 with internal teeth, with a gear wheel 9 interact to make a quick turn on Polwender 12 . 13 to transfer, which are arranged on the sides of the magnets and the coil.

Eine Achse 6 ist an der Endplatte 3 des Körpers befestigt und nach innen zu dem Generator gerichtet. Das Getrieberad 9 ist so angeordnet, dass es frei auf der Achse 6 auf einem Kugellager 8 an dem Flansch 7 der Achse rotieren kann. Das Getrieberad 9 greift mit dem Getriebering 10 und auch mit einem Getriebering 11 ein, der über einen Lagerring 18 an Polwendern 12, 13 befestigt ist. Der Lagerring ist so angeordnet, dass er über ein Kugellager an der Radachse 1 rotieren kann.An axis 6 is at the end plate 3 attached to the body and directed inwards to the generator. The gear wheel 9 is arranged so that it is free on the axis 6 on a ball bearing 8th on the flange 7 the axis can rotate. The gear wheel 9 engages with the gear ring 10 and also with a gear ring 11 a, over a bearing ring 18 at Polwendern 12 . 13 is attached. The bearing ring is arranged so that it has a ball bearing on the wheel axle 1 can rotate.

Eine Anzahl von Magnete 15, 21, 22 ist parallel zu der Achse 1 gerichtet, wobei die Magnete außerhalb der Spule 14 konzentrisch zu und gleichmäßig verteilt entlang eines Rings um den vollständigen Umfang der Spule angeordnet sind, so dass die Magnetpole, die nach außen zu den Polwendern gedreht sind, abwechselnd Nord- bzw. Südpole mit der gleichen Aufteilung (Abstand) zwischen verschiedenen Polarten entlang des vollständigen Rings sind. Die Polwender 12, 13 sind ebene Scheiben und haben jeweils eine Anzahl von hervortretenden Flanschen 26, die sich von einer zentralen Scheibe des Polwenders in der gleichen Ebene wie die Scheibe nach außen und etwas über die Mitte der Magnetpole erstrecken. Die Anzahl von Flanschen ist vorzugsweise die gleiche wie in die Anzahl von Magnetpolgruppen der gleichen Art, und die Breite b jedes Flansches korrespondiert näherungsweise mit dem Abstandsmaß d zwischen den Magnetpolen. Die Magnetpole sind magnetisch leitend über den Lagerring 18 miteinander gekoppelt.A number of magnets 15 . 21 . 22 is parallel to the axis 1 directed, with the magnets outside the coil 14 are arranged concentrically to and evenly distributed along a ring around the complete circumference of the coil, so that the magnetic poles, which are turned outwards to the polarity reversers, alternately north and south poles with the same distribution (spacing) between different polar species along the entire Rings are. The Polurners 12 . 13 are flat discs and each have a number of protruding flanges 26 which extend outwardly from a central disc of the pole turner in the same plane as the disc and slightly beyond the center of the magnetic poles. The number of flanges is preferably the same as the number of magnetic pole groups of the same kind, and the width b of each flange corresponds approximately to the pitch d between the magnetic poles. The magnetic poles are magnetically conductive via the bearing ring 18 coupled together.

Nachfolgenden soll nun die Funktion der Vorrichtung beschrieben werden. Wenn sich das Rad um die Achse 1 dreht, wird der Körper und damit das Gehäuse 2 und die Endplatte 3 mit der gleichen Anzahl von Umdrehungen wie das Rad um die Achse 1 gedreht, während das Magnetgehäuse 17 an der Innenseite des Gehäuses 2 an der Achse 1 befestigt ist und in Relation zu diesem stationär bleibt. Die Achse 6 des Getrieberades 9 wird dann in Relation zu dem Magnetgehäuse 17 und dem Getriebering 10, der ein Teil desselben ist, verschoben, was zur Folge hat, dass das Getrieberad 9 auf der Achse 6 rotiert. Das Getrieberad 9 wirkt dann auf den Getriebering 11 ein, so dass dieser sich auf der Achse 1 dreht. Diese Drehung wird ferner über den Lagerring 18 auf die Polwender 12, 13 übertragen, die dann relativ zu den Magneten 15, 21, 22, die relativ zu der Achse 1 stationär sind, drehen. Das Übersetzungsverhältnisse zwischen dem Getriebering 10 und dem Getrieberad 9 und das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Getrieberad 9 und dem Getriebering 11 führt dazu, dass sich die Polwender mit einer wesentlich höheren Drehgeschwindigkeit drehen, als das Rad und der Radkörper. Veränderungen des Magnetfeldes, die relativ zu der Spule 14 auftreten, führen dazu, dass ein elektrischer Strom in der Spule induziert wird, der über die elektrischen Leitungen 23 und 25 zu einer elektrischen Schaltung geführt wird, die üblicherweise aus Komponenten gebildet ist, die ein Teil der Fahrradbeleuchtung darstellen. In diesem Fall dienen das Magnetgehäuse und die Radachse als ein Leiter, während der andere Leiter 23 durch einen Kanal 24 in der Achse herausgeführt wird.Below, the function of the device will now be described. When the wheel is around the axis 1 turns, the body and thus the case 2 and the end plate 3 with the same number of revolutions as the wheel around the axle 1 rotated while the magnet housing 17 on the inside of the case 2 on the axis 1 is fixed and remains stationary in relation to this. The axis 6 of the gear wheel 9 then becomes in relation to the magnet housing 17 and the gear ring 10 , which is a part of the same, shifted, with the result that the gear wheel 9 on the axis 6 rotates. The gear wheel 9 then acts on the gear ring 11 one, so that this is on the axis 1 rotates. This rotation is also on the bearing ring 18 to the Rev. Polder 12 . 13 then transfer that relative to the magnets 15 . 21 . 22 that is relative to the axis 1 are stationary, turn. The gear ratios between the gear ring 10 and the gear wheel 9 and the gear ratio between the gear 9 and the gear ring 11 causes the Polwender rotate at a much higher rotational speed, as the wheel and the wheel body. Changes in the magnetic field relative to the coil 14 occur cause an electrical current to be induced in the coil, via the electrical wires 23 and 25 is fed to an electrical circuit, which is usually formed of components that are part of the bicycle lights. In this case, the magnet housing and the wheel axle serve as one conductor, while the other conductor 23 through a canal 24 is led out in the axis.

Die oben beschriebene Gestaltung ist so gewählt, dass der Generator nur wenig Platz benötigt und es zum Beispiel möglich ist, diesen mit einer Bremstrommel in dem gleichen Körper zu kombinieren. Im Rahmen des in den Ansprüchen definierten Umfangs der Erfindung kann die Gestaltung des Generators auf verschiedene Weisen variiert werden. Dies betrifft zum Beispiel die Anzahl von Magneten und deren Positionierung innerhalb oder außerhalb der Spule mit unterschiedlichen Aufteilungen (Zwischenabständen). Die Gestaltung der Polwender kann ebenfalls auf verschiedene Weisen variiert werden. In 3 ist gezeigt, dass die Polwender 27 und 28 in Form von Kegelstümpfen mit geringer axialer Ausdehnung mit Aussparungen gebildet sind, so dass Flansche entstehen.The design described above is chosen so that the generator requires little space and it is possible, for example, to combine it with a brake drum in the same body. Within the scope of the invention defined in the claims, the design of the generator can be varied in various ways. This applies, for example, the number of magnets and their positioning inside or outside the coil with different divisions (intermediate distances). The design of the Polwender can also be varied in various ways. In 3 is shown that the Rev. 27 and 28 are formed in the form of truncated cones with small axial extent with recesses, so that flanges arise.

Claims (6)

Generator, eingebaut in einen Radkörper, der, ebenso wie ein Gehäuse (2), das den Generator umschließt, um eine feste Radachse (1) drehbar ist, wobei der Generator eine Spule (14) aufweist, die konzentrisch zu der Radachse liegt und an der Radachse (1) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass Magnete konzentrisch zu der Spule (14) vorgesehen sind, die eine erste Gruppe mit abwechselnden Nord- und Süd-Magnetpolen (21, 22) zu einer ersten Ebene und eine zweite Gruppe mit abwechselnden Nord- und Süd-Magnetpolen zu einer gegenüberliegenden zweiten Ebene drehen, wobei ein erster und ein zweiter Polwender (12, 13) vorgesehen ist, die in Relation zu der Radachse (1) drehbar sind, und wobei während der Drehung einer der Polwender (12) relativ nahe an der ersten Gruppe von Magnetpolen und der andere Polwender (13) relativ nahe an der zweiten Gruppe von Magnetpolen vorbeiläuft.Generator built into a wheel body, which, like a housing ( 2 ) enclosing the generator around a fixed axle ( 1 ) is rotatable, wherein the generator is a coil ( 14 ) which is concentric with the wheel axle and at the wheel axle ( 1 ), characterized in that magnets are concentric with the coil ( 14 ) having a first group of alternating north and south magnetic poles ( 21 . 22 ) to a first plane and a second group of alternating north and south magnetic poles to an opposite second plane, wherein a first and a second pole turner ( 12 . 13 ) is provided in relation to the wheel axle ( 1 ) are rotatable, and wherein during the rotation of one of the Polwender ( 12 ) relatively close to the first group of magnetic poles and the other pole turner ( 13 ) passes relatively close to the second group of magnetic poles. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Polwender (12, 13) aus ebenen Scheiben mit Flanschen (26) bestehen, die in der gleichen Ebene hervortreten.Generator according to claim 1, characterized in that the pole turner ( 12 . 13 ) made of flat discs with flanges ( 26 ), which stand out in the same plane. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Polwender (27, 28) aus Kegelstümpfen mit geringer axialer Ausdehnung mit Ausnehmungen bestehen, so dass Flansche gebildet werden.Generator according to claim 1, characterized in that the pole turner ( 27 . 28 ) consist of truncated cones with small axial extent with recesses, so that flanges are formed. Generator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Flansche (26) an einem Polwender (12, 13) die gleiche ist, wie die Anzahl von gleichen Magnetpolen, die auf den Polwender gerichtet sind.Generator according to claim 2 or 3, characterized in that the number of flanges ( 26 ) at a turnaround ( 12 . 13 ) is the same as the number of equal magnetic poles directed to the pole turner. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Polwender so angeordnet sind, dass sie mit einer höheren Drehgeschwindigkeit rotieren, als der Radkörper.Generator according to one of Claims 1 to 4, characterized that the polarizers are arranged so that they rotate at a higher speed rotate as the wheel body. Generator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Polwender mit einer Antriebseinrichtung antreib bar sind, die einen Getriebering (10), der an der Innenseite eines an der Radachse (1) befestigten Gehäuses (17) angeordnet ist, ferner ein Getrieberad (9), das mit dem Getriebering (10) eingreift und frei um eine Achse (6) rotiert, die fest an dem Gehäuse (2) oder an einer Endplatte (3), die in diesem enthalten ist, montiert ist, sowie einen Getriebering (11) aufweist, der direkt oder indirekt fest mit den Polwendern verbunden ist und der ebenfalls mit dem Getrieberad (9) eingreift.Generator according to claim 2 or 3, characterized in that the Polwender are drivable with a drive device bar, the a gear ring ( 10 ) on the inside of a wheel axle ( 1 ) attached housing ( 17 ) is arranged, further a gear ( 9 ), which with the gear ring ( 10 ) and free around an axis ( 6 ), which are fixed to the housing ( 2 ) or on an end plate ( 3 ), which is contained in this, is mounted, and a gear ring ( 11 ), which is directly or indirectly fixedly connected to the Polwendern and also with the gear ( 9 ) intervenes.