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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-07-07
(45)【発行日】2023-07-18
(54)【発明の名称】低騒音な自己発電型の発電機
(51)【国際特許分類】
   H02K 21/22 20060101AFI20230710BHJP
   H02K 21/16 20060101ALI20230710BHJP
   H02K 1/278 20220101ALI20230710BHJP
【FI】
H02K21/22 A
H02K21/16 G
H02K1/278
【請求項の数】 6
(21)【出願番号】P 2021502817
(86)(22)【出願日】2019-07-09
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-11-25
(86)【国際出願番号】 CN2019095243
(87)【国際公開番号】W WO2020011161
(87)【国際公開日】2020-01-16
【審査請求日】2021-01-13
(31)【優先権主張番号】201810768348.3
(32)【優先日】2018-07-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(73)【特許権者】
【識別番号】521019233
【氏名又は名称】深▲せん▼市好家庭健康科技有限公司
【氏名又は名称原語表記】Shenzhen Good Family Health Technology Co., Ltd.
【住所又は居所原語表記】Block B, 4th Floor, Building A1, Shenzhen Digital Technology Park, No.17 High-tech South Seventh Road, High-tech Zone, Yuehai Street, Nanshan District, Shenzhen, Guangdong, China
(74)【代理人】
【識別番号】110002262
【氏名又は名称】TRY国際弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】張 ▲ぢぅ▼
(72)【発明者】
【氏名】廖 新春
(72)【発明者】
【氏名】廖 超輝
【審査官】安池 一貴
(56)【参考文献】
【文献】特開2013-085381(JP,A)
【文献】特開2010-110128(JP,A)
【文献】実開昭61-104776(JP,U)
【文献】特開2008-005603(JP,A)
【文献】特開2017-221100(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2010/0277024(US,A1)
【文献】米国特許出願公開第2005/0093391(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H02K 21/22
H02K 21/16
H02K 1/278
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ステータアーマチュアと、ローターマグネットと、を備える低騒音な自己発電型の発電機であって、
前記ステータアーマチュアには、複数の円筒状誘導磁極がローターマグネットに面する方向に沿って延在され、円筒状誘導磁極に発電巻線が巻かれ、
前記ローターマグネットは、互いに取り付けられた少なくとも2つの層の構造を含み、一方の層は、非磁性材料からなり、他方の層は、円周方向に交互に配置された強磁性材料励起磁石と磁気透過性材料透過性磁石とからなり、いくつかの対の発電用励起磁石を形成し、前記強磁性材料励起磁石の極性の方向は径方向に配列され
前記ステータアーマチュアと前記ローターマグネットは、外側ローターおよび内側ステータの構造を採用し、その中で、前記ステータアーマチュアは、内輪を有し、複数の円筒状誘導磁極が前記内輪から外向きに延在し、円筒状誘導磁極には、発電巻線が巻かれ、
前記ローターマグネットは、前記ステータアーマチュアに向かう方向に順番に以下のような3層の構造を備え、
ローター外輪は、磁気伝導性材料からなり、
ローター中間層は、非磁性材料からなり、
ローター内輪は、円周方向に交互に配置された強磁性材料励起磁石と磁気透過性材料透過性磁石とからなることを特徴とする低騒音な自己発電型の発電機。
【請求項2】
前記ステータアーマチュアに面する強磁性材料励起磁石の側面は、中間が厚く且つ内側円弧面を形成し、両側が薄く且つ傾斜面を形成することを特徴とする請求項に記載の低騒音な自己発電型の発電機。
【請求項3】
前記強磁性材料励起磁石の側面は、中間が厚く且つ外側円弧面を形成し、両側が薄く且つ傾斜面を形成することを特徴とする請求項に記載の低騒音な自己発電型の発電機。
【請求項4】
前記円筒状誘導磁極の数と励起磁石の数の組み合わせ比条件は、二重三相発電の要件を満たすことを特徴とする請求項1に記載の低騒音な自己発電型の発電機。
【請求項5】
前記円筒状誘導磁極の数は12個であり、前記強磁性材料励起磁石の数は5対であり、組み合わせ比条件は、二重三相二極の発電機の要件を満たし、又は、前記円筒状誘導磁極の数は24個であり、強磁性材料励起磁石の数は10対であり、組み合わせ比条件は、二重三相四極の発電機の要件を満たすことを特徴とする請求項に記載の低騒音な自己発電型の発電機。
【請求項6】
前記二重三相二極の発電機の発電出力回路又は前記二重三相四極の発電機の発電出力回路は、単一グループの三相発電出力または二重グループの三相発電出力を使用することができることを特徴とする請求項に記載の低騒音な自己発電型の発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、スポーツフィットネス機器及び発電機の技術分野に関するものであり、ミュートの自己発電型の発電機に関するものである。
【背景技術】
【0002】
スポーツフィットネス業界の急速な発展に伴い、フィットネス機器に関連するダンパーの品質は、ますます高くなっている。自己発電の原理を電磁ダンパーとして使用することが最も科学的な方法であり、減衰力を取得すると同時に、フィットネス機器自体に使用できる電気エネルギーも取得するため、外部の電源が不要になり、電源がない場所でフィットネス機器を使用できる。
【0003】
しかし、自己発電の過程において遭遇した技術的な問題は、自己発電型の発電機を使用している過程に常に振動とノイズを生成し、それがフィットネス機器の品質に影響を与えることである。既存の自己発電型の発電機(ダンパー)と永久磁石発電機にはすべてこの欠陥があり、いくつかの振動は非常に強い。
【0004】
自己発電の原理は、常に三相発電の原理を採用している。三相発電巻線がチェーン埋め込み方式を採用している場合、振動とノイズは僅かに低くなり、フィットネス機器の防振要件を満たすことができない。
【発明の概要】
【0005】
本発明の特徴及び利点は、以下の説明に部分的に記載されているか、又は説明から明らかであるか、又は本発明を実施することによって学習することができる。
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、上記したような従来の技術において、前記問題点を解決するためになされたものであり、振動およびノイズの根本原因を排除し、自己発電型的な発電機をミュート状態で動作させる。特に自己発電型的な発電機は、さまざまなフィットネス機器の要件を満たしていることができるミュートの自己発電型の発電機を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明のミュートの自己発電型の発電機は、ステータアーマチュアと、ローターマグネットと、を備える。
前記ステータアーマチュアには、複数の円筒状誘導磁極がローターマグネットに面する方向に沿って延在され、円筒状誘導磁極に発電巻線が巻かれ、
前記ローターマグネットは、互いに取り付けられた少なくとも2つの層の構造を含み、一方の層は、非磁性材料からなり、他方の層は、円周方向に交互に配置された強磁性材料励起磁石と磁気透過性材料透過性磁石とからなり、いくつかの対の発電用励起磁石を形成し、強磁性材料励起磁石の極性の方向は径方向に配列される
【0008】
本発明の実施形態において、前記ステータアーマチュアと前記ローターマグネットは、外側ローターおよび内側ステータの構造を採用し、その中で、前記ステータアーマチュアは、内輪を有し、複数の円筒状誘導磁極が前記内輪から外向きに延在し、円筒状誘導磁極には、発電巻線が巻かれている。
【0009】
本発明の実施形態において、前記ローターマグネットは、前記ステータアーマチュアに向かう方向に順番に以下のような3層の構造を備え、
ローター外輪は、磁気伝導性材料からなり、
ローター中間層は、非磁性材料からなり、
ローター内輪は、円周方向に交互に配置された強磁性材料励起磁石と磁気透過性材料透過性磁石とからなる。
【0010】
本発明の実施形態において、前記ステータアーマチュアに面する強磁性材料励起磁石の側面は、中間が厚く且つ内側円弧面を形成し、両側が薄く且つ傾斜面を形成する。
【0011】
本発明の他の実施形態において、前記ステータアーマチュアと前記ローターマグネットは、外側ステータおよび内側ローターの構造を採用し、その中で、前記ステータアーマチュアは、外輪を有し、複数の円筒状誘導磁極が前記外輪から内向きに延在し、前記円筒状誘導磁極には、発電巻線が巻かれている。
【0012】
本発明の他の実施形態において、前記ローターマグネットは、前記ステータアーマチュアに向かう方向に順番に以下のような2層の構造を備え、
ローター内輪は、非磁性材料からなり、
ローター輪は、円周方向に交互に配置された強磁性材料励起磁石と磁気透過性材料透過性磁石とからなる。
【0013】
好ましくは、前記強磁性材料励起磁石の側面は、中間が厚く且つ外側円弧面を形成し、両側が薄く且つ傾斜面を形成する。
【0014】
好ましくは、前記円筒状誘導磁極の数と励起磁石の数の組み合わせ比条件は、二重三相発電の要件を満たす。
【0015】
好ましくは、前記円筒状誘導磁極の数は12個であり、前記強磁性材料励起磁石の数は5対であり、組み合わせ比条件は、二重三相二極発電の要件を満たし、又は、前記円筒状誘導磁極の数は24個であり、強磁性材料励起磁石の数は10対であり、組み合わせ比条件は、二重三相発電の要件を満たす。
【0016】
好ましくは、二重三相二極の発電機の発電出力回路又は二重三相四極の発電機の発電出力回路は、単一グループの三相発電出力または二重グループの三相発電出力を使用することができる。
【発明の効果】
【0017】
本発明のミュートの自己発電型の発電機において、構造の特徴から見て、励起磁石は、異なる材料の少なくとも2つの層から構成され、一方の層は、非磁性材料で構成され、他方の層は、円周方向に交互に配置された強磁性材料励起磁石と磁気透過性材料透過性磁石から構成される。このように、励起磁場の境界領域における磁気電位差の急激な変化を緩和し、発電機運転時の振動や騒音を効果的に低減することができる。
【0018】
好ましくの実施形態において、強磁性材料励起磁石は、厚い中間および薄い側面を有する不規則な形状である。即ち、前記ステータアーマチュアに面する強磁性材料励起磁石の側面は、中間が厚く且つ内側円弧面を形成し、両側が薄く且つ傾斜面を形成するため、更に励起磁場の境界領域における磁気電位差の急激な変化を緩和し、更に発電機運転時の振動や騒音を効果的に低減することができる。
【0019】
前記円筒状誘導磁極の数と励起磁石の数の組み合わせ比条件は、二重三相発電の要件を満たすことによって、励起磁場を鉄心の振動力を弱めるようにする。
【0020】
本発明の上記の技術的解決方案の組み合わせにより、自己発電機によって発生する振動および騒音の発生源が根から排除され、スポーツフィットネス機器業界や需要が高い発電所に優れた新発電機製品を提供する。
【0021】
説明書の記載により、この技術分野の技術者はこれらの技術的解決方案の特徴と内容をよりよく理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
以下、図面と実施例を組み合わせて本発明について詳細に説明し、本発明の目的、技術特徴と利点をより明確に理解するために、図面に示される内容は、単に本発明を説明するためのものであり、本発明を限定するためのものではないが理解する。
【0023】
図1】本発明の第一実施形態に係る外側ローターおよび内側ステータの構造に二重三相二極の組み合わせ比を有するミュートの自己発電型の発電機の構造図である。
図2】本発明の第二実施形態に係る外側ステータおよび内側ローターの構造に二重三相二極の組み合わせ比を有するミュートの自己発電型の発電機の構造図である。
図3図1のステータジェネレータアーマチュアの構造図である。
図4図1のローターマグネットの構造図である。
図5a図1の単一の強磁性材料励起装置の断面図である。
図5b図2の単一の強磁性材料励起装置の断面図である。
図6図1の単一グループの三相発電機出力を採用した場合の発電機巻線の構造図である。
図7図1にデュアルグループ三相発電機出力を採用した場合の発電機巻線構造の構造図である。
図8】本発明の1つの実施形態における、外側ローターと内側ステータとの二重三相四極の組み合わせ比を有するミュートの自己発電型の発電機の構造図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
図1図3及び図4に示すように、本発明の第一実施形態に係るミュートの自己発電型の発電機10は、ステータアーマチュア12とローターマグネット11と、を備える。ステータアーマチュア12とローターマグネット11は、外側ローターおよび内側ステータの構造を採用している。その中で、前記ステータアーマチュア12は、内輪121を有し、複数の円筒状誘導磁極122が前記内輪121から外向きに延在し、円筒状誘導磁極122には、発電巻線123が巻かれている。
【0025】
前記ローターマグネット11は、前記ステータアーマチュア12に向かう方向に順番に以下のような3層の構造を備える。
【0026】
ローター外輪110は、磁場を遮蔽することができる磁気伝導性材料からなる。
【0027】
ローター中間層112は、非磁性材料からなる。
【0028】
ローター内輪111は、円周方向に交互に配置された強磁性材料励起磁石1110と磁気透過性材料透過性磁石1111とからなる。
【0029】
図5aに示すように、好ましい実施形態において、強磁性材料励起磁石1110は、中間の厚さ(番号1115を参照する)および薄い側面(番号1112を参照する)を有する不規則な形状を有する。具体的には、ステータアーマチュア12に面する強磁性材料励起磁石1110の側面は、中間が厚く且つ内側円弧面1113を形成し、両側が薄く且つ傾斜面1114を形成する。
【0030】
図1は、二重三相二極発電機のステータアーマチュア12とローターマグネット11の構造図であり、その発電機は、外側にローターが装着され、内側にステータが装着されている。円筒状誘導磁極122の数とローターマグネット11の強磁性材料励起磁石1110の数との組み合わせ比は、二重三相発電条件を満たしている。図1に示す強磁性材料励起磁石1110の数は、10個であり、円筒状誘導磁極122の数は、12個である。10個の励起磁石に対応する12個の円筒形誘導磁極は、磁気回路分布構造全体でデュアル三相二極発電条件を構成する。具体的には、図1に示すA1とA1°は、1番目のグループの三相の中のA相が占める対応する円筒状誘導磁極122の位置を表している。図のA2とA2°は、2番目のグループの三相の中のA相が占める対応する円筒状誘導磁極122の位置を表している。図1のA1、B1、C1の120度の電気角は、三相二極発電条件を満たし、A2、B2、C2の120度の電気角は、三相二極発電条件を満たしているため、全部の発電機システムでは、三相二極発電機の条件を満たしている。
【0031】
二重三相二極発電機の主な構造は、図3に示すように、ステータアーマチュアに内輪があり、複数の円筒状誘導磁極が前記内輪から外向きに延在し、円筒状誘導磁極には、発電巻線が巻かれている。
【0032】
図4に示すように、ローターマグネット11は、3つの異なる材料の3層構造で構成されている。3つの異なる材料の3層の構造は、それぞれローター外輪110、ローター中間層112、ローター内輪111である。前記ローター外輪110は、磁気伝導性材料からなり、前記磁気伝導性材料は、電気純鉄、鋳鉄、鋳造鋼等々である。前記ローター中間層112は、非磁性材料からなり、前記非磁性材料は、アルミニウム、ステンレス鋼、プラスチックなどである。前記ローター内輪111は、交互に配置された強磁性材料励起磁石1110及び磁気伝導性材料磁気伝導性磁石1111からなる。強磁性材料励起磁石1110は、ネオジメチル鉄ボロン、フェライトなどである。磁気伝導性材料磁気伝導性磁石1111は、鉄板、鋼板などである。勿論、強磁性材料励起磁石1110は、永久磁石励起又は電磁励起を採用することができる。
【0033】
加工方法:ローター外輪110は、一般に、ローターの他の部分と一緒に鋳造することができる。ローター中間層112は、一般に、別々に円形に加工され、ローター外輪110に挿入される。ローター内輪111は、強磁性材料励起磁石1110が加工して成形された後、磁化することによって自己発電型的な発電機を励起する。磁気伝導性材料磁気伝導性磁石1111は、鉄または鋼板から打ち抜かれ、小さな鉄の棒を形成する。2つの強磁性材料励起磁石1110(例えば、永久磁石や電磁材料等々である)の間には、小さな鉄の棒が埋め込まれる。従って、N極とS極の間の磁気電位差を緩和し、即ち、励起磁場の境界領域での磁気電位差の突然の変化を緩和することができる。
【0034】
本発明の円筒状誘導磁極の数と励起磁石の数の組み合わせ比条件は、二重三相発電の要件を満たし、従って、鉄心上の励起磁場の振動力が弱められる。
【0035】
二重三相二極または二重三相四極発電の発電出力回路は、単一グループの三相発電出力によって接続することができ、または二重グループの三相発電出力によって接続することができる。
【0036】
図6は、図1で単一グループの三相発電機出力を使用した場合の発電機巻線の構造図である。図のA相の開始端は、1°番号の円筒形誘導磁極から巻き始め、他の1°番号の円筒形誘導磁極に巻き続け、A相の巻きを完了した後、A相の終了端を1°番号の円筒形誘導磁極から引き出す。具体な巻線方法について、図6の発電機巻線を参照してください。図6のB相とC相の巻き方はA相と同じである。AS、BS、およびCSは、それぞれA相の開始端、B相の開始端、およびCの開始端を表し、AW、BW、CWは、それぞれA相の終了端、B相の終了端、およびC相の終了端を表す。
【0037】
図7は、図1の二重三相の発電出力を採用した場合の発電巻線構造図である。A1S、B1S、およびC1Sは、それぞれA1相の開始端、B1相の開始端、およびC1相の開始端を表し、A1W、B1W、およびC1Wは、それぞれA1相の終了端、B1相の終了端、およびC1相の終了端を表す。A2S、B2S、C2Sは、それぞれA2相の開始端、B2相の開始端、およびC2相の開始端を表し、A2W、B2W、C2Wは、それぞれA2相の終了端、B2相の終了端、およびC2相の終了端を表す。図7の第一グループの三相は、A1相の開始端(1番号)がA1相の終了端(1°番号)に接続され、B1相の開始端(3°番号)がB1相の終了端(3番号)に接続され、C1の開始端(5番号)がC1相の終了端(5°番号)に接続されている。図7の第二グループの三相は、A2相の開始端(2番号)がA2相の終了端(2°番号)に接続され、B2相の開始端(4°番号)がB2相の終了端(4番号)に接続され、C2の開始端(6番号)がC2相の終了端(6°番号)に接続されている。
【0038】
図8は、本発明の1つの実施形態において、外側ローターと内側ステータとの二重三相四極の組み合わせ比を有するミュートの自己発電型の発電機の構造図である。ミュートの自己発電型の発電機30は、ステータアーマチュア32とローターマグネット31と、を備える。ステータアーマチュア32とローターマグネット31は、外側ローターおよび内側ステータの構造を採用している。その中で、ステータアーマチュア32は、内輪を有し、複数の円筒状誘導磁極が内輪から外向きに延在し、円筒状誘導磁極には、発電巻線が巻かれている。ローターマグネット31は、ステータアーマチュア32に向かう方向に順番に以下のような3層の構造を備える。
【0039】
ローター外輪310は、磁気伝導性材料からなる。
【0040】
ローター中間層312は、非磁性材料からなる。
【0041】
ローター内輪311は、円周方向に交互に配置された強磁性材料励起磁石3110と磁気透過性材料透過性磁石3111とからなる。
【0042】
その構造原理は、図1とほぼ同じであるが、図8のローターマグネット31には、20個の強磁性材料励起磁石3110が含まれ、ステータアーマチュア32の24個の円筒形誘導磁極を囲んでいる。磁気回路分布は二重三相四極の発電機の条件を満たす。
【0043】
二重三相四極発電である場合、各相の巻線構造原理は、二重三相二極発電と同じであり、詳細には説明しない。例えば、ステータアーマチュア32の円筒形誘導磁極の上には、4つのA1のマークが付いており、互いに90度の角度で分布しており、第一グループの三相四極のA相発電巻線が占める位置を示している。他の各相は、この方法に従って類推する。
【0044】
実験によって、二重三相二極の発電出力回路又は二重三相四極の発電出力回路は、単一グループの三相発電出力または二重グループの三相発電出力を使用することができる。防振効果に影響を与えない。
【0045】
図2に示すように、本発明の他の実施形態において、ミュートの自己発電型の発電機20は、ステータアーマチュア22とローターマグネット21と、を備える。ステータアーマチュア22とローターマグネット21は、外側ステータおよび内側ローターの構造を採用している。その中で、ステータアーマチュア22は、外輪を有し、複数の円筒状誘導磁極122が外輪から外向きに延在し、円筒状誘導磁極には、発電巻線が巻かれている。
【0046】
ローターマグネット21は、ステータアーマチュア22に向かう方向に順番に以下のような2層の構造を備える。
【0047】
ローター内輪212は、非磁性材料からなる。
【0048】
ローター内輪211は、円周方向に交互に配置された強磁性材料励起磁石2110と磁気透過性材料透過性磁石2111とからなる。
【0049】
図2の構造はローター内輪励起磁石であるため、強磁性材料励起磁石2110がローター外輪211に取り付けられ、導電性材料2111と交互に配置される。ローター内輪のシャフトおよび他の部分は一般に鋼材料で作られ、磁気透過性材料であるため、ローター励起磁石21は通常2層を使用し、磁場を遮蔽するために追加の磁気伝導性材料は必要とされない。
【0050】
図5bに示すように、好ましい実施形態において、強磁性材料励起磁石2110は、中間の厚さ(番号2115を参照する)および薄い側面(参照番号2112を参照)を有する不規則な形状を有する。具体的には、強磁性材料励起磁石2110の側面は、中間が厚く且つ外側円弧面2113を形成し、両側が薄く且つ傾斜面2114を形成する。
【0051】
図2は、ローターマグネットが異なることを除いて、原理的には図1と同じである。ステータとローター構造が交換される。図2は、ここでは詳細に説明しない。
【0052】
本発明のミュートの自己発電型の発電機において、構造の特徴から見て、励起磁石は、異なる材料の少なくとも2つの層から構成され、強磁性材料励起磁石は、厚い中間および薄い側面を有する不規則な形状である。方法の特徴から見て、二重三相電磁回路が使用される。従って、ミュートの自己発電型の発電機は、振動や騒音の発生源を排除し、スポーツフィットネス機器業界や需要が高い発電所に優れた新発電機製品を提供する。
【0053】
本発明は、具体的な実施例により説明したが、この技術分野の技術者は、本発明の範囲を逸脱しない状況で、様々な変更と同等の代替が可能であることを理解できる。また、特定の状況について、本発明の範囲を逸脱しない状況で、本発明について、様々な修正が可能である。従って、本発明は、公開された具体的な実施例に限定されるものではなく、本発明の請求の範囲に属するすべての実施例を含むべきである。
図1
図2
図3
図4
図5a
図5b
図6
図7
図8