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Dokumentenidentifikation DE102004047972A1 24.11.2005
Titel Magnetoelektrischer Generator
Anmelder Mitsubishi Denki K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Uemura, Fumito, Tokio/Tokyo, JP;
Hashiba, Mitsuharu, Tokio/Tokyo, JP;
Kihara, Nobuhiro, Tokio/Tokyo, JP
Vertreter HOFFMANN & EITLE, 81925 München
DE-Anmeldedatum 01.10.2004
DE-Aktenzeichen 102004047972
Offenlegungstag 24.11.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.11.2005
IPC-Hauptklasse H02K 9/02
IPC-Nebenklasse H02K 21/14   
Zusammenfassung Ein magnetoelektrischer Generator weist ein schlüsselförmiges Schwungrad (3) auf, das einen mit Belüftungslöchern (20) versehenen Bodenabschnitt (6) aufweist, mehrere Permanentmagneten (7), die an einer Innenumfangsoberfläche des Schwungrades (3) angebracht sind, einen in dem Schwungrad (3) angeordneten Statorkern (10), der Umfangsseitenoberflächen aufweist, die dem Permanentmagneten (7) zugewandt sind, und eine Wicklungsanordnung (11), die durch Wickeln eines elektrischen Leiters auf dem Kern (10) gebildet wird. Elektrischer Strom wird in der Wicklungsanordnung (11) durch die vom Wechselmagnetfeld hervorgerufene Induktion erzeugt, die durch Drehen des Schwungrades (3) hervorgerufen wird. Ein Umfangsrandabschnitt jedes Belüftungsloches (20) ist mittels plastischer Verformung mit einem vorspringenden Abschnitt (21) versehen, wobei der vorspringende Abschnitt zur Wicklungsanordnung (11) hin vorspringt, um turbulente Luftflüsse im Inneren des Schwungrades (3) bei Drehung des Schwungrades (3) zu erzeugen.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft einen magnetoelektrischen Generator (auch als Permanentmagnetgenerator bekannt) zur Erzeugung elektrischer Energie unter Einwirkung der elektromagnetischen Induktion, die zwischen Permanentmagneten und einer elektrischen Strom erzeugenden Wicklungsanordnung durch Drehen eines Schwungrades erzeugt wird.

Es wurde schon ein herkömmlicher magnetoelektrischer Generator vorgeschlagen, bei welchem Belüftungslöcher in einem Bodenabschnitt eines Schwungrades vorgesehen sind, das im wesentlichen schüsselförmig ausgebildet ist, wobei Rippen, die in einen Innenraum vorspringen, der durch das Schwungrad ausgebildet wird, zwischen benachbarten Belüftungslöchern vorgesehen sind. Weitere Einzelheiten ergeben sich beispielsweise aus der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 101630/2002 (JP-Aa-2002-101630).

Bei dem herkömmlichen magnetoelektrischen Generator kann der Belüftungswirkungsgrad im Inneren des Schwungrades durch Bereitstellung der Rippen wie voranstehend geschildert verbessert werden. Da die Rippen einstückig mit dem Schwungrad mit Hilfe eines Einsetzformverfahrens hergestellt werden, ist allerdings eine Anzahl an Schritten zur Herstellung des Schwungrades unter Einsatz einer speziellen Metallform zum Ausformen von Harz erforderlich, was zu einer Erhöhung der Herstellungskosten führt, und dies stellt ein Problem dar.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Überwindung des voranstehend geschilderten Problems, durch Bereitstellung eines magnetoelektrischen Generators mit verbessertem Aufbau, der einen hohen Belüftungswirkungsgrad im Inneren des Schwungrads sicherstellt, aber bei welchem eine Anzahl an Herstellungsschritten nicht erforderlich ist, und auch keine spezielle Metallform zum Ausformen von Harz, um hierdurch die Herstellungskosten zu verringern.

Zu diesem Zweck wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein magnetoelektrischer Generator zur Verfügung gestellt, der ein Schwungrad mit im wesentlichen schüsselförmiger Form aufweist, das einen mit Belüftungslöchern versehenen Bodenabschnitt aufweist, mehrere Permanentmagneten, die fest an einer Innenumfangsoberfläche des Schwungrades befestigt sind, einen Statorkern, der im Inneren des Schwungrades angeordnet ist, und Umfangsseitenoberflächen aufweist, die dem Permanentmagneten zugewandt sind, und eine einen elektrischen Strom erzeugende Wicklungsanordnung, die durch Wickeln eines elektrischen Leiters auf den Statorkern gebildet wird, wobei elektrischer Strom infolge der elektromagnetischen Induktion erzeugt wird, die zwischen dem Permanentmagneten und der elektrischen stromerzeugenden Wicklungsanordnung durch Drehen des Schwungrades auftritt. Ein Umfangsrandabschnitt des Belüftungloches wird durch plastische Verformung mit einem vorspringenden Abschnitt versehen, wobei der vorspringende Abschnitt zu der elektrischen Strom erzeugenden Wicklungsanordnung hin vorspringt, um beim Drehen des Schwungrades turbulente Flüsse eines Fluids im Inneren des Schwungrades zu erzeugen.

Mit dem magnetoelektrischen Generator gemäß der vorliegenden Erfindung können die Herstellungskosten verringert werden, wobei ein hoher Belüftungswirkungsgrad in dem Innenraum des Schwungrades sichergestellt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen sich weitere Vorteile und Merkmale ergeben. Es zeigt:

1 eine Schnittansicht eines magnetoelektrischen Generators gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

2 eine entsprechende Seitenansicht, gesehen von der linken Seite in 1 aus;

3 eine Schnittansicht eines in 1 gezeigten Schwungrades;

4 eine entsprechende Seitenansicht, gesehen von der linken Seite von 3 aus;

5 eine Darstellung der Temperatureigenschaften und der Wärmeerzeugungseigenschaften einer elektrischen Strom erzeugenden Wicklungsanordnung des in 1 gezeigten magnetoelektrischen Generators;

6 eine Schnittansicht eines Hauptabschnitts des Schwungrads eines magnetoelektrischen Generators gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

7 eine Schnittansicht eines Hauptabschnitts des Schwungrades eines magnetoelektrischen Generators gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

8 eine Ansicht in Explosionsdarstellung eines in 7 dargestellten Vorsprungsteils;

9 eine Schnittansicht eines Hauptabschnitts des Schwungrades eines magnetoelektrischen Generators gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

10 eine Schnittansicht des Hauptabschnitts des Schwungrades eines magnetoelektrischen Generators gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

11 eine Schnittansicht eines Hauptabschnitts des Schwungrades eines magnetoelektrischen Generators gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

12 eine Schnittansicht eines Hauptabschnitts des Schwungrades eines magnetoelektrischen Generators gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

13 eine Schnittansicht des Hauptabschnitts des Schwungrades eines magnetoelektrischen Generators gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

14 eine Schnittansicht des Hauptabschnitts des Schwungrades eines magnetoelektrischen Generators gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Die vorliegende Erfindung wird nunmehr im einzelnen im Zusammenhang damit beschrieben, was momentan als bevorzugte oder typische Ausführungsformen der Erfindung angesehen wird, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In der folgenden Beschreibung werden mit gleichen Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile in den verschiedenen Figuren bezeichnet. Weiterhin wird in Bezug auf die nachstehende Beschreibung darauf hingewiesen, dass derartige Begriffe wie "links", "rechts", "unten" und dergleichen zur Erleichterung der Beschreibung dienen sollen, jedoch nicht als einschränkende Begriffe verstanden werden sollen.

Ausführungsform 1

1 ist eine Vertikalschnittansicht des magnetoelektrischen Generators gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 2 ist eine entsprechende Seitenansicht, gesehen von der linken Seite in 1 aus.

Der magnetoelektrische Generator in diesen Figuren weist einen Rotor 1 auf, der mechanisch mit einer Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) gekuppelt ist, und einen Stator 2, der auf einem ortsfesten Halteteil (ebenfalls nicht gezeigt) gegenüberliegend dem Rotor 1 angebracht ist.

Der Rotor 1 weist ein Schwungrad 3 auf, das im wesentlichen schüsselförmig ist, und aus einem Außenumfangs-Zylinderabschnitt 4 besteht, einer Bosse 5, die an der inneren Seite des zylindrischen Abschnitts 4 vorgesehen ist, und einem Bodenabschnitt 6, der den zylindrischen Abschnitt 4 und die Bosse 5 verbindet. Das Schwungrad 3 ist drehbar um eine Drehachse A-A angeordnet. Die Bosse 5 ist fest an einer drehbaren Welle (nicht gezeigt) befestigt, die von der Brennkraftmaschine angetrieben wird.

Mehrere Permanentmagneten 7 sind fest auf der Innenumfangsoberfläche des zylindrischen Abschnitts 4 des Schwungrades 3 angebracht. Diese Permanentmagneten 7 sind in gleichen Winkelabständen voneinander beabstandet um die Drehachse A-A angeordnet. Die mehreren Permanentmagneten 7 sind so magnetisiert, dass benachbarte Permanentmagneten 7 eine entgegengesetzte magnetische Polung aufweisen. Daher werden in dem Innenraum, der durch die Innenumfänge der Permanentmagneten 7 ausgebildet wird, Magnetfelder erzeugt, deren Richtungen sich abwechselnd ändern.

Ein zylindrischer oder muffenartiger Schutzring 8 ist eng auf die inneren Oberflächen der Permanentmagneten 7 aufgepasst. Beide Endabschnitte der einzelnen Permanentmagneten 7, gesehen in Richtung entlang der Drehachse A-A, und Spalte, die zwischen den Permanentmagneten 7 in Umfangsrichtung vorhanden sind, sind mit einem ausgeformten Material 9 gefüllt. Es wird darauf hingewiesen, dass durch dieses ausgeformte Material 9 die mehreren Permanentmagneten 7 und der Schutzring 8 fest an der inneren Oberfläche des zylindrischen Abschnitts 4 des Schwungrades 3 befestigt sind.

3 ist eine vertikale oder längliche Schnittansicht des Schwungrades 3 von 1, und 4 ist eine entsprechende Seitenansicht, gesehen von der linken Seite in 3 aus.

Wie aus den Figuren hervorgeht, sind mehrere Lüftungslöcher 20 in dem Bodenabschnitt 6 des Schwungrades 3 gleichmäßig voneinander beabstandet in Umfangsrichtung vorgesehen. Ein Vorsprungsabschnitt 21 ist entlang dem Umfangsrand jedes Belüftungsloches 20 mit Hilfe plastischer Verformung ausgebildet, um turbulente Flüsse der Luft in dem Schwungrad 3 bei dessen Drehung zu erzeugen. Diese Vorsprungsabschnitte 21 springen zum Stator 2 hin entlang dem Umfangsrandabschnitt des jeweiligen Belüftungsloches 20 vor, und werden durch Durchziehen hergestellt.

Der Stator 2 weist einen Statorkern 10 auf, der in einer zylindrischen Hohlsäule und elektrischen stromerzeugenden Wicklungen 11 vorgesehen ist. Im einzelnen ist der Statorkern 10 mit mehreren Zähnen 12 am Außenumfangsabschnitt, gleichmäßig voneinander in Umfangsrichtung beabstandet angeordnet, versehen, wobei sich die Zähne radial nach außen erstrecken.

Jeder der Zähne 12 weist eine Außenumfangsoberfläche auf, die mit einem elektrischen Leiter bewickelt ist, der die Wicklung 11 bildet. Die einzelnen Wicklungen 11 sind miteinander durch Leitungsdrähte 14 verbunden, um eine Wicklungsanordnung auszubilden.

Der Statorkern 10, bei dem mehrere Zähne 12 auf dem Außenumfangsabschnitt vorgesehen sind, besteht aus einem zusammenlaminierten Kern 15, der durch eine große Anzahl im Zentrum hohler Bleche aus magnetischem Stahl gebildet ist, die jeweils aus kalt gewalztem Stahlblech bestehen, und geeignet geformt und laminiert oder gestapelt in der Richtung sind, die sich in Richtung der Drehachse A-A erstreckt, wobei eine erste Endplatte 16 und eine zweite Endplatte 17 eng an der jeweiligen Seitenoberfläche des laminierten Kerns 15 anliegen.

Die erste und zweite Endplatte 16 bzw. 17 weisen jeweils äußere Umfangsrandabschnitte auf, die über den Wicklungen 11 umgebogen sind, um diese zu haltern. Jede der ersten und zweiten Endplatten 16 bzw. 17 besteht aus kalt gewalztem Stahlblech oder dergleichen.

In den Innenumfangsabschnitten des laminierten Kerns 15 der ersten Endplatte 16, und der zweiten Endplatte 17, befinden sich an drei Stellen Durchgangslöcher 18, deren Längsachse parallel zur Drehachse A-A verläuft. Der laminierte Kern 15 und die erste und die zweite Endplatte 16 bzw. 17, die an beiden Seiten des laminierten Kerns 15 angeordnet sind, werden miteinander zu einer einheitlichen Anordnung mit Hilfe von Klemmbolzen (nicht gezeigt) vereinigt, die durch die Durchgangslöcher 18 eingeführt sind, und Muttern (ebenfalls nicht gezeigt), die jeweils auf die einen Endabschnitte der Bolzen aufgeschraubt sind.

Bei dem magnetoelektrischen Generator mit der voranstehend geschilderten Konstruktion wird das Schwungrad 3 dazu gezwungen, sich zusammen mit der drehbaren Welle zu drehen, die von der Brennkraftmaschine angetrieben wird, wodurch elektrischer Strom in den Wicklungen 11 unter der Einwirkung der Wechselfelder erzeugt wird, die von den Permanentmagneten 7 erzeugt werden. Die Wechselstromenergie, die von dem magnetoelektrischen Generator abgegeben wird, wird durch eine Gleichrichterdiodenschaltung (nicht gezeigt) gleichgerichtet, um einem Verbraucher wie beispielsweise einer Fahrzeugbatterie zugeführt zu werden.

5 zeigt schematisch die Temperaturcharakteristik (Wärmeerzeugungscharakteristik) T1 der Wicklungsanordnung 11 und die Charakteristik in Bezug auf die Erzeugung elektrischer Energie (Ausgangsstromcharakteristik) der Wicklungsanordnung 11 des magnetoelektrischen Generators gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei beide Charakteristiken experimentell von den Erfindern der vorliegenden Erfindung ermittelt wurden.

In 5 ist die Drehantriebsgeschwindigkeit oder Drehzahl (Umdrehungen pro Minute) des magnetoelektrischen Generators auf der Abszisse aufgetragen, wogegen entlang der linken Ordinate die Temperatur (°C) der Wicklungsanordnung 11 aufgetragen ist, und auf der rechten Ordinate der Ausgangsstrom (A) der Wicklungsanordnung 11. Zu Vergleichzwecken ist auch die Temperaturcharakteristik eines magnetoelektrischen Generators dargestellt, der keine vorspringenden Abschnitte 21 aufweist, wobei dies durch eine gestrichelte Kurve T2 dargestellt ist, und die entsprechende Charakteristik bezüglich der Erzeugung elektrischer Energie (Ausgangsstromcharakteristik) mit G2 bezeichnet ist. Die Temperatur ist die Sättigungstemperatur.

Aus den Ergebnissen der Versuche geht hervor, dass im Falle des magnetoelektrischen Generators gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung die Temperatur der Wicklungsanordnung 11 deutlich niedrig ist, im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel. Darüber hinaus ist der Widerstandswert der Wicklungsanordnung 11 niedrig, infolge der niedrigen Temperatur, was wiederum dazu beiträgt, die Fähigkeit zur Erzeugung elektrischer Energie des magnetoelektrischen Generators zu erhöhen. Der magnetoelektrische Generator gemäß der Erfindung weist daher einen signifikant verbesserten Wirkungsgrad zur Erzeugung elektrischer Energie auf.

Der Grund dafür, warum die vorteilhaften Auswirkungen, die voranstehend beschrieben wurden, bei der Konstruktion des magnetoelektrischen Generators gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung erzielt werden können, lässt sich aufgrund der Tatsache erklären, dass deswegen, da die vorspringenden Abschnitte 21, die zum Stator 2 hin vorspringen, in den Umfangsrandabschnitten der Belüftungslöcher 20 vorgesehen sind, die in dem Schwungrad 3 vorhanden sind, turbulente Luftflüsse um die vorspringenden Abschnitte 21 bei der Drehung des Rotors 1 erzeugt werden, wodurch die Wärmeübertragung an die Umgebungsluft vom Stator 2 durch die turbulenten Luftflüsse gefördert wird, was dazu führt, dass Luft, die durch Wärmeübertragung erwärmt wurde, und sich auf einem relativ hohen Atmosphärendruck befindet, nach außen in einen relativ niedrigen Atmosphärendruck durch die Belüftungslöcher 20 mittels Konvexion fließt, so dass die von der erwärmten Luft transportierte Wärme nach Art eines Schornsteineffekts abgeführt wird.

Wie aus den voranstehenden Ausführungen deutlich geworden sein sollte, kann mit der Konstruktion des magnetoelektrischen Generators, die voranstehend beschrieben wurde, die Belüftung wirksam im Inneren des Schwungrades 3 mit Hilfe der vorspringenden Abschnitte 21 erreicht werden, die in den Umfangsrandabschnitten der Belüftungslöcher 20 des Schwungrades 3 vorgesehen sind, und zum Stator 2 hin vorstehen, wodurch ein hoher Wirkungsgrad der Erzeugung elektrischer Energie sichergestellt werden kann.

Da sich die vorspringenden Abschnitte 21 leicht durch einen einfachen Vorgang der plastischen Verformung herstellen lassen, können darüber hinaus die Herstellungskosten des magnetoelektrischen Generators signifikant verringert werden, verglichen mit jenen für den herkömmlichen magnetoelektrischen Generator, bei welchem die Rippen durch Einsetzformen hergestellt werden.

Da die Außenabmessung des schüsselförmigen Schwungrades 3 im wesentlichen ebenso groß bleibt wie bei dem Schwungrad des herkömmlichen magnetoelektrischen Generators, ist es darüber hinaus nicht erforderlich, den Raum zu ändern, der zum Installieren des Generators benötigt wird.

Ausführungsform 2

2 ist eine Schnittansicht eines Hauptabschnitts des Schwungrades 3 eines magnetoelektrischen Generators gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im Falle des nunmehr betrachteten, magnetoelektrischen Generators ist ein vorspringendes Teil 22 mit Zylinderform, das einen Kragen 22a aufweist, im Presssitz auf jedes der Belüftungslöcher 20 aufgepasst. Das vorspringende Teil 22 besteht aus einem Aluminiummaterial, also einem unmagnetischen Material, das gute Wärmeabstrahlungseigenschaften aufweist.

Bei der Konstruktion des magnetoelektrischen Generators gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung kann die Belüftung innerhalb des Schwungrades 3 durch den Presssitz eines vorspringenden Teils 22 in jedem der Belüftungslöcher 20 gefördert werden, wodurch ein hoher Wirkungsgrad der Erzeugung elektrischer Energie sichergestellt werden kann, ebenso wie im Falle des magnetoelektrischen Generators gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.

Da der Kragen 22a des vorspringenden Teils 22, der im Presssitz in dem Belüftungsloch 20 von der Statorseite aus sitzt, als Positionierungsteil dient, kann das vorspringende Teil 22 einfach auf dem Schwungrad 3 mit hohem Zusammenbauwirkungsgrad angebracht werden. Durch Einstellung der Abmessungen des Kragens 22a in Richtung zum Stator 2 hin lässt sich darüber hinaus einfach das Ausmaß turbulenter Flüsse der Luft in dem Schwungrad 3 einstellen.

Da das vorspringende Teil 22 aus Aluminiummaterial besteht, welches unmagnetisch ist, wird darüber hinaus der Magnetfluss, der von den Permanentmagneten 7 erzeugt wird, zwangsweise dazu gezwungen, sich durch den Stator 2 zu erstrecken, ohne in das vorspringende Teil 22 zu fließen (also ohne einen so genannten magnetischen Nebenfluss zu erzeugen), wodurch eine Beeinträchtigung des Wirkungsgrads der Erzeugung elektrischer Energie infolge eines Kriechmagnetflusses wirksam unterdrückt oder verhindert werden kann.

Ausführungsform 3

7 ist eine Schnittansicht eines Hauptabschnitts des Schwungrades 3 eines magnetoelektrischen Generators gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dem nunmehr betrachteten, magnetoelektrischen Generator ist ein vorspringendes Teil 23 fest an jedem der Belüftungslöcher 20 befestigt. Dieses vorspringende Teil 22 besteht aus einem platten- oder blechförmigen Teil, das mehrere gekerbte Abschnitt 24a und 24b aufweist, die in gleichen Abständen vorgesehen sind (siehe 8), und in eine zylindrische oder muffenartige Form gebogen und gerollt ist. Nach dem Einführen des vorspringenden Teils 23 mit Zylinderform in ein Belüftungsloch 20 werden die gekerbten Abschnitte 24a und 24b so gebogen, dass das vorspringende Teil 23 fest an dem Belüftungsloch 20 befestigt werden kann.

Bei der Konstruktion des magnetoelektrischen Generators gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung kann durch Befestigen des vorspringenden Teils 23 an dem Belüftungsloch 20 die Belüftung in dem Schwungrad 3 gefördert werden, wodurch ein hoher Wirkungsgrad der Erzeugung elektrischer Energie sichergestellt werden kann, ebenso wie im Falle des magnetoelektrischen Generators gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.

Darüber hinaus lässt sich das vorspringende Teil 23 einfach fest an dem Schwungrad 3 befestigen.

Ausführungsform 4

9 ist eine Schnittansicht eines Hauptabschnitts des Schwungrades 3 eines magnetoelektrischen Generators gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im Falle des magnetoelektrischen Generators gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein vorspringendes Teil 25 fest an dem Belüftungsloch 20 angebracht. Das vorspringende Teil 25 ist als muffenartiges oder zylindrisches Teil ausgebildet. Nachdem das vorspringende Teil 25 mit Zylinderform in eines der Belüftungslöcher 20 eingeführt wurde, wird das vorspringende Teil 25 fest an dem Belüftungsloch 20 durch Verstemmen oder Bördeln befestigt.

Bei der Konstruktion des magnetoelektrischen Generators gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung kann durch Befestigen des vorspringenden Teils 25 an dem Belüftungsloch 20 die Belüftung in dem Schwungrad 3 gefördert werden, wodurch ein hoher Wirkungsgrad der Erzeugung elektrischer Energie sichergestellt werden kann, ebenso wie im Falle des magnetoelektrischen Generators gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.

Darüber hinaus lässt sich das vorspringende Teil 25 einfach fest an dem Belüftungsloch 20 befestigen.

Ausführungsform 5

10 ist eine Schnittansicht eines Hauptabschnitts des Schwungrades 3 eines magnetoelektrischen Generators gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im Falle des magnetoelektrischen Generators gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein vorspringendes Teil 26 fest an dem Belüftungsloch 20 befestigt. Das vorspringende Teil 26 ist als mehreckiges Teil ausgebildet. Nach dem Einführen des vorspringenden Teils 26 mit Mehreckform in eines der Belüftungslöcher 20 wird das vorspringende Teil 26 fest an dem Belüftungsloch 20 durch einen Kleber oder durch Bonden befestigt.

Bei der Konstruktion des magnetoelektrischen Generators gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung kann infolge der Tatsache, dass das vorspringende Teil 26 an dem Belüftungsloch 20 befestigt ist, die Belüftung in dem Schwungrad 3 gefördert werden, wodurch ein hoher Wirkungsgrad der Erzeugung elektrischer Energie sichergestellt werden kann, ebenso wie im Falle des magnetoelektrischen Generators gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.

Darüber hinaus lässt sich das vorspringende Teil 26 einfach fest an dem Belüftungsloch 20 anbringen.

Ausführungsform 6

11 ist eine Schnittansicht eines Hauptabschnitts des Schwungrades 3 eines magnetoelektrischen Generators gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im Falle des nunmehr betrachteten, magnetoelektrischen Generators ist ein vorspringendes Teil 27 fest an dem Belüftungsloch 20 befestigt. Das vorspringende Teil 27 ist zu den Permanentmagneten 7 und den Wicklungen 11 hin gerichtet, wobei es schräg zur Drehachse A-A steht.

Bei der Konstruktion des magnetoelektrischen Generators gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung kann infolge der Tatsache, dass das vorspringende Teil 27 an dem Belüftungsloch 20 befestigt ist, die Belüftung in dem Schwungrad 3 gefördert werden, wodurch ein verbesserter Wirkungsgrad der Erzeugung elektrischer Energie sichergestellt werden kann, ebenso wie im Falle des magnetoelektrischen Generators gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.

Da das vorspringende Teil 27 zu den Permanentmagneten 7 und den Wicklungen 11 hin gerichtet ist, an welchen ein hoher Temperaturanstieg erwartet wird, kann von den Permanentmagneten 7 und den Wicklungen 11 erzeugte Wärme sehr wirksam abgeführt werden.

Ausführungsform 7

12 ist eine Schnittansicht eines Hauptabschnitts des Schwungrades 3 eines magnetoelektrischen Generators gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im Falle des nunmehr betrachteten, magnetoelektrischen Generators ist ein vorspringendes Teil 28 fest an dem Belüftungsloch 20 befestigt. Das vorspringende Teil 28 ist in das jeweilige Belüftungsloch 20 im wesentlichen in Form eines Kegelstumpfes eingeführt, und fest an dem Belüftungsloch 20 durch Schweißen befestigt, wobei es sich im Inneren des Schwungrades 3 aufweitet.

Bei der Konstruktion des magnetoelektrischen Generators gemäß der siebten Ausführungsform der Erfindung kann infolge der Tatsache, dass das vorspringende Teil 28 an dem Belüftungsloch 20 befestigt ist, die Belüftung in dem Schwungrad 3 gefördert werden, wodurch ein hoher Wirkungsgrad der Erzeugung elektrischer Energie sichergestellt werden kann, ebenso wie im Falle des magnetoelektrischen Generators gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.

Da das vorspringende Teil 28 mit sich verjüngender Form im Querschnitt sich zum Stator 2 hin aufweitet, kann darüber hinaus die erwärmte Luft innerhalb des Schwungrades 3 wirksam nach außerhalb infolge des Schornsteineffekts abgegeben werden. Die von den Permanentmagneten 7 und den Wicklungen 11 erzeugte Wärme kann daher sehr wirksam abgeführt werden.

Ausführungsform 8

13 ist eine Schnittansicht eines Hauptabschnitts des Schwungrades 3 eines magnetoelektrischen Generators gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im Falle des magnetoelektrischen Generators gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein vorspringendes Teil 29 fest an dem Belüftungsloch 20 befestigt. Das vorspringende Teil 29 ist als zylindrisches Teil ausgebildet, das in das jeweilige Belüftungsloch 20 eingeführt ist, um fest an diesem durch plastische Verformung befestigt zu werden, wobei es sich von dem Schwungrad 3 aus nach außen aufweitet.

Bei der Konstruktion des magnetoelektrischen Generators gemäß der achten Ausführungsform der Erfindung kann infolge der Tatsache, dass das vorspringende Teil 29 an dem Belüftungsloch 20 befestigt ist, die Belüftung in dem Schwungrad 3 gefördert werden, wodurch ein hoher Wirkungsgrad der Erzeugung elektrischer Energie sichergestellt werden kann, ebenso wie im Falle des magnetoelektrischen Generators gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.

Da das vorspringende Teil 29 mit sich verjüngender Form im Querschnitt nach außerhalb von dem Schwungrad 3 aus erweitert, wird darüber hinaus Luft auf niedriger Temperatur, die in das Innere des magnetoelektrischen Generators eingelassen wird, wirksam durch die erweiterte Öffnung des Schwungrades 3 ausgestoßen. Daher können die Permanentmagneten 7 und die Wicklungen 11 sehr wirksam gekühlt werden.

Ausführungsform 9

14 ist eine Schnittansicht eines Hauptabschnitts des Schwungrades 3 eines magnetoelektrischen Generators gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im Falle des magnetoelektrischen Generators gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein vorspringendes Teil 30 fest an dem Belüftungsloch 20 befestigt. Dieses vorspringende Teil 30 sitzt fest im Presssitz in dem betreffenden Belüftungsloch 20 auf solche Weise, dass der offene, innere Endabschnitt des vorspringenden Teils 30 den Permanentmagneten 7 zugewandt ist, wobei ein Kragen 30a des vorspringenden Teils 30 gegen den Innenumfangsrandabschnitt des Belüftungsloches 20 anliegt.

Bei der Konstruktion des magnetoelektrischen Generators gemäß der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann, wie voranstehend beschrieben, da das vorspringende Teil 30 an dem Belüftungsloch 20 befestigt ist, die Belüftung in dem Schwungrad 3 gefördert werden, wodurch ein hoher Wirkungsgrad der Erzeugung elektrischer Energie sichergestellt werden kann, ebenso wie bei dem magnetoelektrischen Generator gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.

Da das vorspringende Teil 30 zu den Permanentmagneten 7 hin offen ist, bei denen ein Temperaturanstieg unerwünscht ist, kann darüber hinaus der Kühlwirkungsgrad in Bezug auf die Permanentmagneten 7 weiter verbessert werden.

Weiterhin dient der Kragen 30a des vorspringenden Teils 30, das im Presssitz in das Belüftungsloch 20 von der Statorseite aus eingeführt wird, auch als Positionierungsvorrichtung zum Positionieren des vorspringenden Teils 30 in Bezug auf das Schwungrad 3. Die vorspringenden Teile 30 können daher mit hohem Wirkungsgrad an dem Schwungrad 3 angebracht werden. Weiterhin kann durch Einstellung der Abmessungen des Kragens 22a in Richtung zum Stator 2 hin ein ordnungsgemäßer Belüftungswirkungsgrad leicht erzielt werden. Weiterhin kann ein ordnungsgemäßer Winkel bei dem geöffneten Endabschnitt des vorspringenden Teils 30 erzielt werden, der den Permanentmagneten 7 zugewandt ist.

Schließlich wird darauf hingewiesen, dass bei den magnetoelektrischen Generatoren gemäß der dritten bis neunten Ausführungsformen der Erfindung die vorspringenden Teile 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 und 30 aus einem unmagnetischen Material bestehen können, das ein hohes Wärmeabstrahlvermögen aufweist, beispielsweise aus einem Material auf Aluminiumgrundlage.

Die Lehren der vorliegenden Erfindung, die in den beispielhaften Ausführungsformen verwirklicht wurden, können bei magnetoelektrischen Generatoren eingesetzt werden, die dazu gedacht sind, auf Zweiradfahrzeugen, Außenbordmotoren, Schneemobilen und dergleichen angebracht zu werden, um elektrische Energie oder Leistung an eine Bordbatterie und andere verschiedene Verbraucher an Bord zu liefern.

Zahlreiche Abänderungen und Variationen der vorliegenden Erfindung sind angesichts der voranstehend geschilderten Lehre möglich. Wesen und Umfang der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen und sollen von den beigefügten Patentansprüchen umfasst sein.


Anspruch[de]
  1. Magnetoelektrischer Generator, welcher aufweist:

    ein Schwungrad (3), das im wesentlichen schüsselförmig ist, und einen mit Belüftungslöchern (20) versehenen Bodenabschnitt (6) aufweist;

    mehrere Permanentmagneten (7), die fest an einer Innenumfangsoberfläche des Schwungrades (3) angebracht sind;

    einen Statorkern (10), der innerhalb des Schwungrades (3) angeordnet ist und Umfangsseitenoberflächen aufweist, die den Permanentmagneten (7) gegenüberliegen; und

    eine elektrischen Strom erzeugende Wicklungsanordnung (11), die durch Wickeln eines elektrischen Leiters auf den Statorkern (10) gebildet wird,

    wobei elektrische Energie durch die Auswirkung der elektromagnetischen Induktion erzeugt wird, die zwischen den Permanentmagneten (7) und der elektrischen stromerzeugenden Wicklungsanordnung (11) bei Drehung des Schwungrades (3) hervorgerufen wird,

    dadurch gekennzeichnet, dass ein Umfangsrandabschnitt des Belüftungsloches (20) mit einem vorspringenden Abschnitt (21) durch plastische Verformung versehen ist, wobei der vorspringende Abschnitt (21) zu der elektrischen stromerzeugenden Wicklungsanordnung (11) vorspringt, um turbulente Flüsse eines Fluids innerhalb des Schwungrades (3) bei Drehung des Schwungrades (3) zu erzeugen.
  2. Magnetoelektrischer Generator, welcher aufweist:

    ein Schwungrad (3), das im wesentlichen schüsselförmig ist, und einen mit Belüftungslöchern (20) versehenen Bodenabschnitt (6) aufweist;

    mehrere Permanentmagneten (7), die fest an einer Innenumfangsoberfläche des Schwungrades (3) angebracht sind;

    einen Statorkern (10), der innerhalb des Schwungrades (3) angeordnet ist und Umfangsseitenoberflächen aufweist, die den Permanentmagneten (7) gegenüberliegen; und

    eine elektrischen Strom erzeugende Wicklungsanordnung (11), die durch Wickeln eines elektrischen Leiters auf den Statorkern (10) gebildet wird,

    wobei elektrische Energie durch die Auswirkung der elektromagnetischen Induktion erzeugt wird, die zwischen den Permanentmagneten (7) und der elektrischen stromerzeugenden Wicklungsanordnung (11) bei Drehung des Schwungrades (3) hervorgerufen wird,

    dadurch gekennzeichnet, dass ein Umfangsrandabschnitt des Belüftungsloches (20) fest an einem vorspringenden Teil (22) befestigt ist, wobei das vorspringende Teil (22) zu der elektrischen stromerzeugenden Wicklungsanordnung (11) hin vorspringt, um turbulente Flüsse eines Fluids im Inneren des Schwungrades (3) bei Drehung des Schwungrades (3) zu erzeugen.
  3. Magnetoelektrischer Generator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das vorspringende Teil (22) an seinem einen Endabschnitt mit einem Kragen (22a) versehen ist, wobei dieser Endabschnitt näher an der elektrischen stromerzeugenden Wicklungsanordnung (11) angeordnet ist.
  4. Magnetoelektrischer Generator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das vorspringende Teil (22; 23; 24; 25; 26; 27; 28; 29; 30) aus einem unmagnetischen Material besteht.
  5. Magnetoelektrischer Generator nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das vorspringende Teil (22; 23; 24; 25; 26; 27; 28; 29; 30) aus einem Material mit hohem Wärmeabstrahlvermögen besteht.
  6. Magnetoelektrischer Generator nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das vorspringende Teil (22) aus einem Aluminiummaterial besteht.
Es folgen 8 Blatt Zeichnungen






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