RU2394333C2

RU2394333C2 - Portable electric generator

Info

Publication number: RU2394333C2
Application number: RU2008133432/09A
Authority: RU
Inventors: Георгий Яковлевич Куликов (RU); Георгий Яковлевич Куликов
Original assignee: Георгий Яковлевич Куликов
Priority date: 2008-08-14
Filing date: 2008-08-14
Publication date: 2010-07-10
Also published as: RU2008133432A

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: proposed portable generator comprises rotor and stator coupled with generator housing. Note here that two ends of flexible cord or end of two cords interconnected by handle are secured on one or both ends of generator rotor, in fact, in symmetry with rotor rotational axis. Generation (rotor acceleration) is performed by winding up cords and pulling them out in direction of rotor rotational axis followed by unwinding said cords and rotor that occur with rotor overshoot over neutral position and new winding up of cords, but in opposite direction.

EFFECT: minimum overall dimensions of generator drive, reduced noise, good reparability, simple design and reliable operation.

12 cl, 4 dwg

Description

Портативный электрогенератор относится к генераторам электроэнергии с ручным приводом, преимущественно электромагнитомеханическим /машинным/, применяемым в качестве автономных источников тока в быту и походных условиях.Portable electric generator refers to electric generators with a manual drive, mainly electromechanical / machine /, used as autonomous current sources in everyday life and camping conditions.

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»/.Known portable electric generators with a manual drive, used, in particular, to power the bulbs of flashlights, in which the rotor of the generator is untwisted by means of a gear, as a rule, by force transmission of the wrist of the user's hands / “Arguments and Facts”, No. 12, 2007, p. 11, "Flashlight-samosvet" /.

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.The gear drive mechanism of such generators is complicated to manufacture, bulky for pocket dimensions, short-lived in operation and difficult to repair, especially in traveling conditions. At the same time, the fact that the hands of a person’s hands involved in the work is relatively weak and the user gets tired quickly, while the generator makes quite noticeable noise, very often undesirable in the specific conditions of its use.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание электрогенератора, привод которого был бы лишен вышеперечисленных недостатков.The problem to which the invention is directed, is the creation of an electric generator, the drive of which would be devoid of the above disadvantages.

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.The technical result of the invention is the extreme small size of the drive of the generator, its simplicity, reliability and maintainability; involvement in the process of operation of the generator of the user's muscle group more powerful than one wrist / drive ergonomics /; low noise.

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.The mentioned problem is solved by the fact that in a low-power generator containing a rotor and a stator connected to the generator body, at one or both ends of the rotor of this generator / the most natural option for rotors having a shaft, at one or both ends of this shaft /, is almost symmetrical with respect to the axis of rotation of the rotor are fixed two ends of the flexible cord or the ends of two cords connected by a handle.

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.The generator is activated / spinning the rotor / by curling the cord or cords, followed by pulling them in a direction approximately coinciding with the axis of rotation of the rotor, accompanied by the development of the cord or cords and spinning of the rotor, which occurs with a slip of the neutral position and new curling of the cord or cords. The process is similar to what is happening in a well-known children's toy, consisting of a button threaded through its holes.

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.In private embodiments of the device, the electrical part of the generator has a structure known for low-power electric machine-type generators. A brushless generator with a permanent magnet rotor and a winding connected to the stator is preferred. In private versions of the device, non-axial / without shaft / rotor suspension is possible, for example, mounting on track rollers, but it is preferable that low-friction rotors are used, for example, hanging it on a shaft mounted in bearings - radial when the cords are double-sided / axial load is compensated / radial-axial, persistent-radial or combined with one-sided. Rolling, plain and combination bearings are available. Of the cords, low internal friction and wear resistance are preferred, for example, kapron of thin threads. In private embodiments of the portable electric generator, it is designed either as a separate device, or is an integral part of others, for example a flashlight, a mobile phone / in miniature /, etc.

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.In one of the variants of the generator, in particular in some cases when ready-made components are used to assemble it and the rotor is not massive, one or two flywheels are connected to the rotor of this generator, increasing its moment of inertia and facilitating its passage during operation / rotation / neutral, when the cord is not twisted position.

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.In the second embodiment of an electric generator containing a flywheel or flywheels connected to its rotor, the ends of its cord or cords are fixed in this flywheel or flywheels located at the edge or along the edges of the housing of this electric generator. The flywheel or flywheels, due to their dimensions giving such a good opportunity, are used for dual purposes. Special fasteners for connecting the cord to the rotor are excluded.

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.In the third embodiment of the electric generator, the cord or cords of which are integral, not handled into parts, this electric generator contains or is equipped with handles that are installed or are installed on these cords, which, improving the conditions for gripping the cord with the hand, facilitate operation, especially for long periods of time. In conditions where maximum compactness of the device is desired, the handle is not used. In particular embodiments, the handle may have, for example, eyelets or a groove where the cord is inserted. The option, mounted on a one-piece cord of the handle, surpasses the option of fixing a pair of cords on the handle in strength, ease of use and repair.

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.In the fourth embodiment of the electric generator, its cord or cords have, along its length from the rotor to the point of hand grip, ties that prevent centrifugal spread of the cords or sides of the cord in the phase of rapid rotation of the rotor, which, by allowing the cord or cords to be extended, has increased the number of rotor rotations in one spin cycle together with an increase in the duration of its duration, which, in turn, improves the ergonomics of the drive, bringing the pulse frequency closer to a more comfortable one. Ties / constrictions / in particular versions of the device can be, for example, narrow rings through which cords, thread or wire ties are passed. Almost one or two ties on a cord is enough.

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.In the fifth embodiment of the generator, its cord or cords in the region adjacent to the points of their attachment to the rotor are thickened or have a thickening shell, which increases the moment of force created by the tension of the ends of each cord relative to the axis of rotation of the rotor and allows you to increase the power transmitted to the rotor / at the specified value of the cord tension /, and the efficiency of the drive, which increases with its ergonomics due to a more arbitrary and user-friendly mode of spinning of the rotor, for example, “jerking”, and with a reduced hour due to the greater curl of thin cords, the possibility of using which is provided by the aforementioned thickenings at their ends.

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.In the sixth version of the generator, the cords of which are fixed on both ends of its rotor, one or both of these cords are fixed detachably, in order to be able to convert the drive into a one-sided variation / removing, by choice, one or the other cord /, less powerful, but more convenient, for example, for a flashlight where greater compactness is desired. In a situation where long work is required and development is important, the removed cord / or a pair of cords connected by a handle / is fixed again.

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.In the seventh embodiment of the generator with cords fixed on both ends of its rotor, the housing of the said generator has an asymmetric relative to the axis of rotation of its rotor protruding on one side of it, spatially creating an asymmetric mass distribution balancing part, preventing rotation of the generator housing during generation, pulling it one way.

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.In the eighth version of the generator with double-sided fixing of the cords at the ends of its rotor, for convenient fixation of its body during operation, for example, by clamping it on the knees, the body is equipped with a holder protruding to one side of the rotor axis, for example, with a folding or attached holder, or part of the generator housing has such a / strongly protruding, convenient for fixing / shape.

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.In the ninth embodiment of an electric generator, for rectification of the generated current, this generator is equipped with rectifying elements or nodes. A single semiconductor diode or a rectifier bridge of them are practically applicable.

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.In the tenth embodiment of an electric generator capable of producing a rectified electric current, this generator is equipped with one or more electric devices or elements capable of storing electric energy, smoothing the current of the generator and / or storing its energy. In private versions of the device, these are capacitors, ionistors, and batteries.

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.In the eleventh version of the generator, in its case, as the most popular type of load, one or more mounted on the electricity of lighting devices or elements are mounted. In private embodiments of the device, such are incandescent lamps, semiconductor lighting diodes, gas discharge lamps.

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.To explain the essence of the device are attached drawings, in which figure 1 presents one of the embodiments of the generator; figure 2 is an illustration of its action; figure 3 presents another embodiment of the generator, the effect of which is explained in figure 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.The cylindrical housing 1 / Fig. 1/ of the electric generator comprises a stator 2 connected to it and having a winding and mounted on a thrust radial bearings 3 and 4 of the rotor 5, containing a permanent magnet. At the end of the rotor, on its shaft 6, a flywheel 7 is fixed, in which two ends of the cord 8 are fixed symmetrically relative to this shaft, with local textile nozzles 9 and 10 thickening them here. On the opposite side of the generator body there is a diode bridge and an ionistor, an electronic unit 11 and several lighting diodes 12 are connected, connected to the ionistor via a switch 13. The generator is driven / Fig.2/ by twisting the cord and pulling it in the direction of the axis of rotation of the rotor, which is accompanied by askruchivaniem cord and associated rotor, with the rotor leakage occurring neutral position and scrolling the cord in the opposite direction, etc.

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.In another example of the implementation of a portable electric generator, its housing 1 / Fig. 3/ contains a stator 2 connected to it, having a winding and mounted on a radial thrust bearings 3 and 4, a rotor 5 containing a permanent magnet, at the ends of the rotor, at the ends of its shaft 6 is removable / with fixing screws / the flywheels 7 and 14 are fixed, in which, in turn, the ends of the cords 8 and 15 are fixed symmetrically with respect to this shaft with local textile braids / nozzles thickening them at these ends / 9, 10, 16 and 17. Cords for capture comforts are also provided with handles 18 and 19 / the cords are nested in the grooves in the handles /. The generator housing has a balancing part asymmetrically protruding to one side of the axis of rotation of the rotor, in which the electronic unit 11 is located, which contains a rectifier diode bridge and a battery, and lighting semiconductor diodes 12 are mounted nearby, connected to the battery through a switch 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.The generator is driven by twisting / curling / cords, followed by pulling them in the direction of the axis of rotation of the rotor, which is accompanied by their unwinding, which occurs with the slip of the rotor, by inertia, neutral position, and twisting of the cords following the rotor, already in the opposite direction and t .d. / Fig. 4/. During operation, the generator body can be either weighed, its balancing part pulling the body in one direction prevents it from rotating, and it can be clamped in the user's lap for the same part that can be used as a holder. Removing a particular flywheel with a cord, the generator can be converted into its lighter and more compact, convenient, for example, as a flashlight version with a similar scheme of use. The generator, if desired and according to the conditions of use, can be facilitated and simplified by removing the handles from the cords.

Claims

1. A portable generator containing a rotor and connected to the body of the generator, a stator, characterized in that on one or both ends of the rotor of this generator, almost symmetrically with respect to the axis of rotation of the rotor, two ends of the flexible cord or the ends of two cords connected by a handle are fixed .

2. The generator according to claim 1, characterized in that one or two flywheels are connected to the generator rotor.

3. The generator according to claim 2, characterized in that the ends of the cord or cords are fixed in the flywheels located at the ends of the rotor.

4. The generator according to claim 1, characterized in that one or two of its integral cord, not separated by the handle, is equipped with removable handles mounted on them.

5. The generator according to claim 1, characterized in that its cord or cords have, from the rotor to the point of hand grip, ties that prevent their centrifugal spread in the phase of rapid rotation of the rotor.

6. The generator according to claim 1, characterized in that its cord or cords in areas adjacent to their attachment points with the rotor are thickened or have a thickening shell.

7. The generator according to claim 1, characterized in that it has cords fixed to both ends of its rotor, one or both of which are removable.

8. The generator according to claim 1, characterized in that the generator housing, the cords of which are fixed at both ends of its rotor, has an expression asymmetric with respect to the axis of rotation of the rotor, spatially protruding on one side thereof and creating an asymmetric mass distribution, the balancing part.

9. The generator according to claim 1, characterized in that in the generator with fixing the cords at the two ends of the rotor, the housing is provided with a holder protruding on one side of the axis of rotation of the rotor.

10. The generator according to claim 1, characterized in that it is equipped with rectifying electric current elements or nodes.

11. The generator according to claim 1, characterized in that it contains one or more capable of storing electrical energy devices or elements.

12. The electric generator according to claim 1, characterized in that in its housing one or more lighting devices or elements operating on electricity are mounted.