ЭЛЕКТРОМАШИННЫЙ ГЕНЕРАТОР С РУЧНЫМ ПРИВОДОМ Российский патент 2009 года по МПК H02N11/00 F21L13/00 

Электромашинный генератор с ручным приводом относится к портативным автономным источникам электроэнергии, применяемым преимущественно в быту и в походных условиях.

Хорошо известны электромашинные генераторы с ручным приводом, применяемые преимущественно для питания лампочек карманных фонариков /”электродинамические фонари”/, в которых ротор генератора раскручивается, посредством зубчатой передачи, силой, в основном, кистевой части руки пользователя.

Зубчатый механизм привода таких генераторов сравнительно сложен в изготовлении, громоздок для карманных габаритов и недолговечен в эксплуатации. При этом также существенно то обстоятельство, что задействованные в работе кисти рук человека сравнительно слабы и пользователь быстро устает.

Известны также линейные генераторы аналогичного назначения, магнитный сердечник которых совершает линейные колебания в обмотке генератора /”Изобретатель и рационализатор”, 2003, № 1, ст. ”Генератор в кармане”/. При этом генератор прост и надежен, в приведении в действие генератора могут участвовать мощные группы мышц руки, но уже сам характер резких возвратно-поступательных движений рук заставляет тратить энергию не столько на колебания сердечника относительно обмотки, сколько на перемещения /ускорения/ самих этих рук, массивных относительно сердечника.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в создании простого и надежного бытового или/и походного генератора с ручным приводом, более эргономичным по сравнению с вышеописанными.

Техническим результатом изобретения является достигнутое значительное упрощение ручного привода портативного электромашинного содержащего ротор генератора, посредством применения, предположительно неизвестного в данной области применения, механизма привода и режима генерации и задействование в процессе генерации группы мышц более мощной, чем кистевая и при этом в эргономически выгодном режиме.

Упомянутая задача решается тем, что в электромашинном /электромагнитомеханическом/ генераторе, содержащем ротор и соединенный с корпусом генератора статор, упомянутый ротор механически сопряжен, через посредство одной или нескольких пружин или эластичных элементов, работающих на кручение ротора, со статором или корпусом генератора.

Со стороны пользователя процесс генерации состоит в придании корпусу генератора осевых, по оси вращения его ротора, угловых колебаний - в такт собственных колебаний этого ротора.

В основе изобретения лежит и сущность его состоит в претендующем на новизну применении к раскрутке ротора ручного электрогенератора явления резонансного раскручивания-раскачивания /подобного раскачиванию качелей/ упруго подвешенных тел, угловая амплитуда колебаний которых может достигать достаточных для генерации тока значений, значительно больших амплитуды раскачивающих импульсов, посредством чего и обеспечивается простота и эргономичность привода генератора.

В частных вариантах выполнения устройства генератор содержит различного типа пары ротор-статор, известные для маломощных электромашинных генераторов. Наиболее подходящей является безколлекторная машина с содержащим постоянный магнит ротором. В частных вариантах выполнения устройства применяются различные типы работающих на кручение и запасающих энергию упругой деформации элементов, например витая кручения и спиральная изгиба пружины; работающие на кручение разного вида эластичные элементы, например шнуры или ленты. Такого рода элементы в технике известны.

В частных вариантах выполнения генератор может быть смонтирован в одном корпусе с элементами нагрузки, например лампочкой карманного фонаря.

В различных вариантах своего выполнения электромашинный /электромагнитомеханический/ генератор с ручным приводом является компактным и автономным источником электроэнергии, применяющимся преимущественно в быту.

В одном из предпочтительных вариантов выполнения генератора ротор генератора сопряжен со статором или корпусом его посредством двух спиральных, с противоположной закруткой, пружин изгиба, внутренний конец каждой из которых связан с установленным в подшипниках валом ротора, а внешний - со статором или корпусом генератора. В вариантах выполнения устройства пружины расположены как по одну, так и по разные стороны ротора.

Во втором варианте выполнения генератора, в котором статор или корпус генератора сопряжен с его ротором посредством двух спиральных пружин изгиба, для удобства сборки и разборки генератора и улучшения его компоновки обе эти пружины смонтированы в одном блоке, содержащем общий для двух пружин барабан, в котором помещены эти пружины, и общую, соединенную с валом ротора, колодку, в которой закреплены внутренние концы пружин. В предпочтительном варианте выполнения блока пружин, последние разделены сепаратором.

В третьем варианте генератора для лучшего согласования усилий рук пользователя с параметрами колебательной системы, задаваемыми, в частности, моментом инерции ротора и жесткостью пружины /пружин/ или эластичного элемента /элементов/, с ротором генератора соединен маховик, увеличивающий момент инерции ротора. Данная особенность может, в частности, иметь место в производстве генераторов из уже имеющихся комплектующих компонентов.

В четвертом варианте генератора для возможности приведения его в действие перекатыванием в ладонях, или по подходящей ровной поверхности, что позволяет сменить группу мышц, участвующих в работе, что актуально для генераторов, имеющих ручной привод, корпус генератора выполнен практически в форме тела вращения, ось которого совпадает с осью вращения ротора генератора.

В пятом варианте генератора, корпус которого выполнен в виде тела вращения, ось которого совпадает с осью вращения ротора, для возможности смены групп мышц, участвующих в работе, на корпусе генератора, в двух диаметрально противоположных краях его круглого сечения предусмотрено прямое или опосредованное закрепление концов двух ремней или двух концов одного ремня, что позволяет раскручивать корпус генератора способом, близким применяющимся в известной игрушке “йо-йо” - с предварительным завиванием ремней вокруг корпуса, раскручиванием с проскоком нейтрального положения, обратным раскручиванием. Крепление ремней к корпусу охарактеризовано на функциональном уровне. В вариантах выполнения устройства концы ремня или ремней закрепляются в корпусе непосредственно или через посредство вспомогательных и переходных элементов.

В шестом варианте генератора, для согласования прерывистого характера генерации или/и формы генерируемого тока с требованиями нагрузки, генератор снабжен электронным блоком, содержащем выпрямляющие ток и запасающие энергию элементы. В частных вариантах выполнения применяются конденсаторы, ионисторы, аккумуляторы, диоды. Данного назначения электронные блоки для электрогенераторов с ручным приводом известны.

В седьмом варианте генератора, последний, для удобства пользования, смонтирован в одном корпусе с одним или несколькими электроосветительными элементами, как наиболее востребованным видом нагрузки. В частных вариантах выполнения применяются светоизлучающие диоды, лампы накаливания и газоразрядные лампы.

Для пояснения сущности устройства прилагаются чертежи, в которых на фиг.1 представлен генератор в первом, втором, третьем, четвертом, пятом, шестом и седьмом вариантах выполнения; на фиг.2 представлена деталь генератора в пятом варианте его выполнения.

Электромашинный генератор с ручным приводом /фиг.1/ содержит установленный в цилиндрическом корпусе 1 генератора, содержащий обмотку статор 2 и содержащий постоянный магнит ротор 3, вал которого 4 установлен в подшипниках 5 и 6, имеющихся в корпусе генератора и располагающихся практически по оси его цилиндрического корпуса. На валу генератора закреплена колодка 7, в которой, в свою очередь, закреплены внутренние концы двух спиральных, имеющих противоположную закрутку пружин сгиба 8 и 9, установленных в барабане 10 /пружины разделены тонкой шайбой сепаратора, а их внешние концы закреплены в барабане/. Барабан с пружинами вставлен и закреплен в полости корпуса генератора. Рядом с барабаном, на валу ротора, закреплен также маховик 11, увеличивающий угловой момент ротора. В корпусе генератора имеется электронный блок 12, содержащий выпрямительный диодный мост и ионистор, обеспечивающие как выпрямление тока, так и сглаживание пульсаций напряжения и накопление электроэнергии. На торце цилиндрического корпуса генератора смонтированы светоизлучающие диоды 13. В корпусе генератора имеются контактные гнезда 14 для подключения нагрузки. Генератор снабжен дополнительным приводным устройством /фиг.2/, состоящим из туго натягивающегося на его корпус кольца, в двух взаимно противоположных краях которого закреплены два конца плоского ремня. Кольцо с ремнем является также средством для ношения генератора.

Генератор приводится в движение посредством переменного направления кручения его корпуса /сопровождающимся резонансными угловыми колебаниями ротора/, либо одной рукой, либо перекатывая цилиндрический корпус в ладонях, либо, - натянув на корпус кольцо с ремнем, - навивая в одну сторону ремень, быстро раскручивая с проскоком нейтрального положения и раскручивая обратно.

Электромашинный генератор с ручным приводом предназначен для использования в качестве малогабаритного автономного источника электрической энергии. Генератор содержит соединенный с корпусом статор и ротор, сопряженные посредством одной или нескольких пружин, или эластичных элементов, работающих на кручение ротора и обеспечивающих возможность его угловых колебаний, значительных при его резонансном раскачивании, осуществляемом движениями корпуса генератора. Ротор может быть сопряжен со статором или корпусом посредством двух спиральных пружин изгиба, внутренний конец каждой из которых связан с валом, а внешний - со статором или корпусом. Изобретение обеспечивает компактность привода генератора, упрощение его конструкции и повышение надежности. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Электромашинный генератор с ручным приводом, содержащий ротор и соединенный с корпусом генератора статор, отличающийся тем, что упомянутый ротор механически сопряжен посредством одной или нескольких пружин или эластичных элементов, работающих на вращение ротора, со статором или корпусом генератора.

2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что ротор генератора сопряжен со статором или корпусом его посредством двух спиральных с противоположной закруткой пружин изгиба, внутренний конец каждой из которых связан с установленным в подшипниках валом ротора, а внешний - со статором или корпусом генератора.

3. Генератор по п.2, отличающийся тем, что обе пружины смонтированы в одном блоке, содержащем общий для двух пружин барабан, в котором помещены пружины, и общую колодку, в которой закреплены внутренние концы пружин.

4. Генератор по п.1, отличающийся тем, что с ротором генератора соединен маховик.

5. Генератор по п.1, отличающийся тем, что корпус генератора выполнен практически в форме тела вращения, ось которого совпадает с осью вращения ротора.

6. Генератор по п.5, отличающийся тем, что на корпусе генератора, в двух диаметрально противоположных краях его круглого сечения, предусмотрено прямое или через посредство промежуточных элементов закрепление двух концов ремней или двух концов одного ремня.

7. Генератор по п.1, отличающийся тем, что снабжен электронным блоком, содержащим выпрямляющие ток и запасающие электроэнергию элементы.

8. Генератор по п.1, отличающийся тем, что в корпусе генератора смонтированы один или несколько электроосветительных элементов.