ПОРТАТИВНЫЙ ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР Российский патент 2010 года по МПК H02K7/18 H02K19/16 F02N3/02 

Портативный электрогенератор относится к генераторам электроэнергии с ручным приводом, преимущественно электромагнитомеханическим /машинным/, применяемым в качестве автономных источников тока в быту и походных условиях.

Известны портативные электрогенераторы с ручным приводом, применяемые, в частности, для питания лампочек карманных фонариков, в которых ротор генератора раскручивается через посредство зубчатой, как правило, передачи силой кистевой части рук пользователя /«Аргументы и факты», №12, 2007 г., стр.11, «Фонарик-самосвет»/.

Зубчатый механизм привода таких генераторов сложен в изготовлении, громоздок для карманных габаритов, недолговечен в эксплуатации и трудно поддается ремонту, - особенно в походных условиях. При этом также существенно то обстоятельство, что задействованные в работе кисти рук человека сравнительно слабы и пользователь быстро устает, а в работе генератор издает довольно заметный шум, весьма часто, нежелательный в конкретных условиях его использования.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание электрогенератора, привод которого был бы лишен вышеперечисленных недостатков.

Техническим результатом изобретения является крайняя малогабаритность привода электрогенератора, его простота, надежность и ремонтоспособность; задействование в процессе работы генератора группы мышц пользователя более мощной чем одна кистевая /эргономичность привода/; малошумность.

Упомянутая задача решается тем, что в маломощном электрогенераторе, содержащем ротор и соединенный с корпусом генератора статор, на одном или обоих торцах ротора этого генератора /наиболее естественный вариант для роторов, имеющих вал, - на одном или обоих концах этого вала/, практически симметрично относительно оси вращения ротора закреплены два конца гибкого шнура или концы двух шнуров, соединенных между собой рукояткой.

Приведение генератора в действие /раскручивание ротора/ осуществляется завиванием шнура или шнуров с последующим вытягиванием их в направлении, примерно совпадающем с осью вращения ротора, сопровождающимся развиванием шнура или шнуров и раскручиванием ротора, происходящим с проскоком нейтрального положения и новым завиванием шнура или шнуров. Процесс аналогичен происходящему в известной детской игрушке, состоящей из пуговицы с продетой в ее отверстия нитью.

В частных вариантах выполнения устройства электрическая часть генератора имеет строение, известное для маломощных генераторов электромашинного типа. Предпочтительным является безколлекторный генератор с ротором, содержащим постоянный магнит, и обмоткой, соединенной со статором. В частных вариантах устройства возможна неосевая /без вала/ подвеска ротора, например установка на опорных катках, но предпочтительными являются именно варианты с низким трением ротора, например подвеска его на валу, установленном в подшипниках - радиальных при двустороннем прикреплении шнуров /осевая нагрузка скомпенсирована/ и радиально-осевых, упорно-радиальных или комбинированных при одностороннем. Возможны подшипники качения, скольжения и комбинированные варианты. Из шнуров являются предпочтительными обладающие низким внутренним трением и стойкие к износу, например, капроновые из тонких нитей. В частных вариантах выполнения портативного электрогенератора он оформлен или как отдельное устройство, или является составной частью других, например карманного фонаря, мобильного телефона /в миниатюрном исполнении/ и т.п.

В одном ив вариантов электрогенератора, в частности в ряде случаев, когда для сборки его используются готовые комплектующие и массивность ротора недостаточна, с ротором этого электрогенератора соединены один или два маховика, увеличивающих его момент инерции и облегчающих ему прохождение во время работы /вращения/ нейтрального, когда шнур не закручен положения.

Во втором варианте электрогенератора, содержащего соединенные с его ротором маховик или маховики, в этом маховике или маховиках, распологающихся с краю или по краям корпуса этого электрогенератора, закреплены концы его шнура или шнуров. Маховик или маховики, благодаря своим габаритам дающие такую хорошую возможность, использованы по двойному назначению. Исключены особые крепежные элементы для соединения шнура с ротором.

В третьем варианте электрогенератора, шнур или шнуры которого являются цельными, не разделенными на части рукоятками, этот электрогенератор содержит или укомплектован устанавливающейся или устанавливающимися на эти шнуры рукоятками, которые, улучшая условия захвата рукой шнура, облегчают работу, особенно в течение длительных промежутков времени. В условиях, где желательна максимальная компактность устройства, рукоятка не используется. В частных вариантах выполнения рукоятка может иметь, например, проушины или паз, куда вкладывается шнур. Вариант, устанавливающийся на цельный шнур рукоятки, по прочности, удобству пользования и ремонта превосходит вариант с закреплением на рукоятке пары шнуров.

В четвертом варианте электрогенератора его шнур или шнуры имеют на своем протяжении от ротора к месту захвата рукой стяжки, препятствующие центробежному разбросу шнуров или сторон шнура в фазе быстрого вращения ротора, что, позволив удлинить шнур или шнуры, позволило увеличить количество оборотов ротора в одном цикле раскручивания вместе с увеличением времени продолжительности его, что, в свою очередь, улучшает эргономичность привода, приближая частоту импульсов к более комфортной. Стяжки /перетяжки/ в частных вариантах устройства могут представлять собой, например, узкие кольца, сквозь которые пропущены шнуры, нитяные или проволочные перетяжки. Практически достаточно одной или двух стяжек на шнур.

В пятом варианте электрогенератора его шнур или шнуры в области, прилегающей к точкам их скрепления с ротором, утолщены или имеют утолщающую оболочку, что увеличивает момент силы, создаваемый натяжением концов каждого шнура, относительно оси вращения ротора и позволяет увеличить мощность, передаваемую на ротор /при заданной величине натяжения шнуров/, и КПД привода, который увеличивается вместе с его эргономичностью из-за более произвольного и удобного для пользователя режима раскручивания ротора, например "рывкового", и со сниженной частотой из-за большей закручиваемости тонких шнуров, возможность применения которых обеспечена упомянутыми утолщениями на их концах.

В шестом варианте электрогенератора, шнуры которого закреплены на обоих торцах его ротора, один или оба этих шнура закреплены съемно, для возможности преобразования привода в одностороннюю вариацию /снимая, по выбору, тот или другой шнур/, менее мощную, но более удобную, например, для карманного фонаря, где желательна большая компактность. В ситуации, когда требуется длительная работа и важна выработка, снятый шнур /или связанная рукояткой пара шнуров/ вновь закрепляется.

В седьмом варианте электрогенератора с закрепленными на обоих торцах его ротора шнурами, корпус упомянутого генератора имеет выражено ассиметричную относительно оси вращения его ротора, выступающую по одну ее сторону, пространственно и создающую ассиметричное распределение масс балансирную часть, препятствующую вращениям корпуса генератора во время генерации, оттягивая его в одну сторону.

В восьмом варианте электрогенератора с двухсторонним закреплением шнуров на торцах его ротора, для возможности удобной фиксации его корпуса во время работы, например, зажимая в коленях, корпус снабжен выступающим в одну сторону от оси вращения ротора держателем, например, откидным или приставным, или часть самого корпуса генератора имеет такую /сильно выступающую, удобную для фиксации/ форму.

В девятой варианте электрогенератора, для выпрямления вырабатываемого тока, этот генератор снабжен выпрямляющими электрический ток элементами или узлами. Практически применимы единичный полупроводниковый диод или выпрямительный мост из них.

В десятом варианте электрогенератора, способного давать выпрямленный электрический ток, этот генератор снабжен одним или несколькими электрическими приборами или элементами, способными запасать электроэнергию, сглаживающими ток генератора и/или запасающими его энергию. В частных вариантах устройства это конденсаторы, ионисторы, аккумуляторы.

В одиннадцатом варианте генератора, в его корпусе, как наиболее востребованный вид нагрузки, смонтированы один или несколько, работающих на электроэнергии осветительных приборов или элементов. В частных вариантах выполнения устройства такими являются лампы накаливания, полупроводниковые осветительные диоды, газоразрядные лампы.

Для пояснения сущности устройства прилагаются чертежи, в которых на фиг.1 представлен один из вариантов выполнения электрогенератора; на фиг.2 - иллюстрация его действия; на фиг.3 представлен другой вариант выполнения электрогенератора, действие которого пояснено на фиг.4.

Цилиндрический корпус 1 /фиг.1/ электрогенератора содержит соединенный с ним, имеющий обмотку статор 2 и установленный на упорно-радиальных подшипниках 3 и 4 ротор 5, содержащий постоянный магнит. На торце ротора, на его валу 6 закреплен маховик 7, в котором симметрично относительно этого вала закреплены два конца шнура 8 с местными, утолщающими их тут текстильными насадками 9 и 10. На противоположной стороне корпуса электрогенератора имеется содержащий диодный мост и ионистор, электронный блок 11 и установлены несколько осветительных диодов 12, связанных с ионистором через выключатель 13. Приведение генератора в действие /фиг.2/ осуществляется закручиванием шнура и вытягиванием его в направлении оси вращения ротора, что сопровождается раскручиванием шнура и связанного с ним ротора, происходящим с проскоком ротора нейтрального положения и завиванием шнура уже в обратном направлении и т.д.

В другом примере реализации портативного электрогенератора его корпус 1 /фиг.3/ содержит соединенный с ним, имеющий обмотку статор 2 и установленный на упорно-радиальных подшипниках 3 и 4 ротор 5, содержащий постоянный магнит, на торцах ротора, на концах его вала 6 съемно /фиксирующими винтами/ закреплены маховики 7 и 14, в которых, в свою очередь, симметрично относительно этого вала закреплены концы шнуров 8 и 15 с местными, утолщающими их на данных концах текстильными оплетками /насадками/ 9, 10, 16 и 17. Шнуры для удобства захвата снабжены также снимающимися рукоятками 18 и 19 /шнуры вложены в пазы, имеющиеся в рукоятках/. Корпус генератора имеет ассиметрично выступающую в одну сторону от оси вращения ротора балансирную часть, в которой размещен электронный блок 11, содержащий выпрямительный диодный мост и аккумулятор, а рядом смонтированы осветительные полупроводниковые диоды 12, соединенные с аккумулятором через выключатель 13.

Приведение генератора в действие производится закручиванием /завиванием/ шнуров с последующим вытягиванием их в направлении оси вращения ротора, что сопровождается их раскручиванием, происходящим с проскоком ротором, по инерции, нейтрального положения, и закручиванием шнуров, следующих за ротором, уже в обратном направлении и т.д. /фиг.4/. Во время работы корпус генератора может находится как на весу, его вращению препятствует оттягивающая корпус в одном направлении балансирная часть, так и может быть зажат в коленях пользователя за ту же самую часть, которая может использоваться как держатель. Снимая тот или иной маховик со шнуром, генератор может быть преобразован в его более легкую и компактную, удобную, например, в качестве карманного фонаря разновидность с аналогичной схемой пользования. Электрогенератор при желании и по условиям использования может быть облегчен и упрощен посредством снятия со шнуров рукояток.

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения портативных электрогенераторов, представляющих собой портативные источники электроэнергии, применяемых, преимущественно, в быту и походных условиях. Предлагаемый портативный электрогенератор содержит ротор и статор, соединенный с корпусом генератора. При этом на одном или обоих торцах ротора генератора, практически симметрично относительно оси его вращения, закреплены два конца гибкого шнура или концы двух шнуров, соединенных между собой рукояткой. Генерация (раскручивание ротора) производится закручиванием шнуров и вытягиванием их в направлении оси вращения ротора, сопровождающимся раскручиванием шнуров и ротора, происходящим с проскоком ротором нейтрального положения, и новым закручиванием шнуров, но уже в обратном направлении. Технический результат, достигаемый при использовании данного изобретения, - обеспечение сверхмалых габаритов привода генератора и его эргономичности, малошумность в работе и ремонтоспособность даже в походных условиях, а также простота и надежность. 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Портативный электрогенератор, содержащий ротор и, соединенный с корпусом электрогенератора, статор, отличающийся тем, что на одном или обоих торцах ротора этого электрогенератора, практически симметрично относительно оси вращения ротора, закреплены два конца гибкого шнура или концы двух шнуров, связанных между собой рукояткой.

2. Электрогенератор по п.1, отличающийся тем, что с ротором генератора соединены один или два маховика.

3. Электрогенератор по п.2, отличающийся тем, что концы шнура или шнуров закреплены в расположенных на торцах ротора маховиках.

4. Электрогенератор по п.1, отличающийся тем, что один или два его цельных не разделенных рукояткой шнура снабжены рукоятками съемными, устанавливающимися на них.

5. Электрогенератор по п.1, отличающийся тем, что его шнур или шнуры имеют на своем протяжении от ротора до места захвата рукой стяжки, препятствующие центробежному их разбросу в фазе быстрого вращения ротора.

6. Электрогенератор по п.1, отличающийся тем, что его шнур или шнуры в областях, прилегающих к точкам скрепления их с ротором, утолщены или имеют утолщающую оболочку.

7. Электрогенератор по п.1, отличающийся тем, что имеет закрепленные на обоих торцах его ротора шнуры, один или оба которых являются съемными.

8. Электрогенератор по п.1, отличающийся тем, что корпус генератора, шнуры которого закреплены на обоих торцах его ротора, имеет выражение асимметричную относительно оси вращения ротора, выступающую по одну ее сторону пространственно и создающую асимметричное распределение масс, балансирную часть.

9. Электрогенератор по п.1, отличающийся тем, что в генераторе с закреплением шнуров на двух торцах ротора, корпус снабжен выступающим по одну сторону от оси вращения ротора держателем.

10. Электрогенератор по п.1, отличающийся тем, что снабжен выпрямляющими электрический ток элементами или узлами.

11. Электрогенератор по п.1, отличающийся тем, что содержит один или несколько способных запасать электрическую энергию приборов или элементов.

12. Электрогенератор по п.1, отличающийся тем, что в его корпусе смонтированы один или несколько работающих на электроэнергии осветительных приборов или элементов.