DE910798C

DE910798C - Low power electric machine, particularly power generator built into a bicycle hub

Info

Publication number: DE910798C
Application number: DEN4106A
Authority: DE
Inventors: Pieter Hendrik Johanne Brouwer
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1950-07-04
Filing date: 1951-07-01
Publication date: 1954-05-06

Description

Elektrische Maschine von kleiner Leistung, insbesondere in eine Fahrradnabe eingebauter Stromerzeuger Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine von kleiner Leistung mit einem Magnetkreis, der zwei gegeneinander drehbare Teile enthält, von denen der eine aus einem mehrpoligen Dauermagneten besteht.Small power electrical machine, particularly in a bicycle hub built-in power generator The invention relates to an electrical machine of low power with a magnetic circuit, the two parts rotatable against each other one of which consists of a multi-pole permanent magnet.

Mit elektrischen Maschinen von kleiner Leistung sollen Elektromotoren oder Dynamomaschinen mit einer Leistung bis annähernd 3o Watt gemeint sein. Die Verwendung eines mehrpoligen, insbesondere eines vielpoligen Dauermagneten in solchen Maschinen hat den Vorteil, daß bei einer verhältnismäßig geringen Umdrehungszahl die Frequenz der elektrischen Spannung verhältnismäßig hoch sein kann. Dies ist z. B. von wesentlicher Bedeutung für Nabenlichtmaschinen für Fahrräder mit Rücksicht auf die erwünschte Gleichmäßigkeit des direkt von der Fahrradlaterne ausgestrahlten Lichtes bei besonders niedrigen Geschwindigkeiten.With electric machines of small power electric motors are supposed to or dynamo machines with an output of approximately 30 watts. the Use of a multi-pole, in particular a multi-pole, permanent magnet in such Machines has the advantage that at a relatively low number of revolutions the frequency of the electrical voltage can be relatively high. This is z. B. essential for hub alternators for bicycles with consideration on the desired evenness of what is emitted directly from the bicycle lamp Light at particularly low speeds.

Die elektrische Maschine nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einzelnen Teilen Mittel (Distanzmittel) vorgesehen, sind, welche die erwünschte Länge des zwischen den umlaufenden Teilen vorhandenen Luftspalts einstellen und die auch die Relativdrehung dieser Teile durch rollende Reibung zulassen. Einer der wesentlichen Vorteile einer solchen Bauart besteht darin, daß beim Auftreten äußerer Kräfte an einem der Teile, z. B. infolge einer in der Praxis oft auftretenden beschränkten Formänderung der Teile des Gehäuses, mit dem der Kreis gekoppelt ist, die Distanzmittel bewirken, daß die Luftspaltbreite an keiner einzigen Stelle kleiner wird als die erforderliche Breite. Dieser Vorteil ist für den Betrieb elektrischer Maschinen von kleiner Leistung wesentlich, weil die Bauart dieser Maschinen mit Dauermagneten meist derart ist, daß mit Rücksicht auf den Wunsch, eine tunlichst große Leistung in einem tunlichst kleinen Raum unterzubringen, was unter anderem die Anwendung eines weitestgehend kleinen Magnetstahlvolumens einschließt, die Luftspaltbreite sehr gering, z. B. in der Größenordnung weniger Zehntelmillimeter ist und somit die Gefahr vorliegt, daß eine Veränderung des Luftspalts infolge von Formänderungen im vorstehenden Sinne zur Folge hat, daß die gegeneinander umlaufenden Teile sich berühren und der Betrieb der Maschine gestört wird. Auch ist dabei zu berücksichtigen, daß bei solchen kleinen Maschinen die für das Gehäuse verwendeten Werkstoffe und ihre Stärke mit Rücksicht auf ein möglichst geringes Gewicht oft derart gewählt sind, daß die in Frage kommenden Formänderungen im Betrieb einen schädlichen Einfluß ausüben, falls dagegen keine besonderen Maßnahmen getroffen werden. Diese Erwägung gilt im allgemeinen nicht für Maschinen großer Leistung, weil bei ihnen meist nichts im Wege steht, die Bauart so starr und schwer zu gestalten, daß die in Frage kommenden Formänderungen keine störende Wirkung ausüben. Ein anderer Vorteil der Bauart nach der Erfindung ergibt sich dadurch, daß die Distanzmittel eine rollende Reibung zwischen den sich gegeneinander drehenden Teilen ermöglichen, was z. B. durch Anwendung eines Kugel- oder Rollenlagers bewerkstelligt werden kann. Solche Distanzmittel haben nämlich die Eigenschaft, in den von den in Frage kommenden beschränkten Formänderungen bedingten Grenzen die infolgedessen entstandenen Kraftwechsel aufzunehmen, ohne daß der Reibungswiderstand zwischen den bewegten Teilen so groß wird, daß ihre Relativbewegung gestört wird. Trotzdem ist es gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung möglich, zu bewirken, daß die Größe der erwähnten Kraftwechsel weitestgehend beschränkt bleibt. Gemäß der Erfindung sind zu diesem Zweck bei einer elektrischen Maschine vorstehend erwähnter Art, bei der die Teile gleichachsig angeordnet sind, außer den Distanzmitteln Mittel, z. B. nachgiebige Mittel, verwendet, durch die zumindest einer der Teile mit einer zuvor bestimmten, verhältnismäßig beschränkten Bewegungsfreiheit gegenüber dem mit ihm gekuppelten Teil der Maschine angeordnet ist. Durch Anwendung dieser Mittel kann bewirkt werden, daß beim Auftreten der erwähnten Formänderungen die infolgedessen auf den Kreis ausgeübten Kräfte von dem formveränderten Teil der Maschine als Ganzes, wie z. B. bei Verwendung einer Kreuzgelenkkupplung, oder zu einem geringen Teil von den Mitteln aufgenommen werden, z. B. bei Verwendung einer nachgiebigen Kupplung. In beiden Fällen wird infolge der Bewegungsfreiheit des betreffenden Teils des Kreises bewirkt, daß die infolge der Formänderung entstandenen Kraftwechsel praktisch entweder gar nicht oder nur zu einem geringen Teil auf die Distanzmittel zwischen den beiden Teilen des magnetischen Kreises übertragen werden.The electrical machine according to the invention is characterized in that that means (spacer means) are provided between the individual parts, which the desired length of the air gap between the rotating parts set and which also allow the relative rotation of these parts by rolling friction. One of the main advantages of such a design is that when it occurs external forces on one of the parts, e.g. B. as a result of an often occurring in practice limited deformation of the parts of the housing to which the circuit is coupled, the spacer means that the air gap width is not smaller at any point is called the required width. This benefit is for the operation Electric machines of small power are essential because of the design of these machines with permanent magnets is usually such that with consideration of the wish, one is possible to accommodate great performance in as small a space as possible, among other things the application of a largely small magnetic steel volume includes the air gap width very low, e.g. B. is on the order of a few tenths of a millimeter and thus there is a risk that a change in the air gap as a result of changes in shape in the above sense has the consequence that the parts rotating against each other touch and the operation of the machine is disrupted. It is also important to consider that in such small machines the materials used for the housing and their strength is often chosen in this way with consideration for the lowest possible weight are that the possible changes in shape in operation have a detrimental effect exercise if no special measures are taken to counter this. This consideration does not generally apply to machines with high performance, because they usually do nothing stands in the way of making the design so rigid and heavy that the ones in question Changes in shape do not have a disruptive effect. Another advantage of the design the invention results from the fact that the spacer means a rolling friction between allow the mutually rotating parts, which z. B. by applying a Ball or roller bearing can be accomplished. Have such distancing means namely the property in the form changes limited by the in question conditional limits to absorb the resulting changes in force without that the frictional resistance between the moving parts is so great that their relative movement is disturbed. Nevertheless, according to a further feature of the invention, it is possible to ensure that the size of the force change mentioned remains largely limited. According to the invention are for this purpose above in an electrical machine of the type mentioned, in which the parts are arranged coaxially, except for the spacer means Medium, e.g. B. compliant means, used by at least one of the parts with a previously determined, relatively restricted freedom of movement the part of the machine coupled to it is arranged. By applying this Means can be caused that when the mentioned shape changes occur consequently forces exerted on the circle from the deformed part of the machine as a whole, such as B. when using a universal joint coupling, or at a low level Part of the funds are included, e.g. B. when using a compliant Coupling. In both cases, as a result of the freedom of movement of the part in question of the circle causes the change in force resulting from the change in shape practically either not at all or only to a small extent on the distance means be transmitted between the two parts of the magnetic circuit.

Die Anwendung einer bestimmten, verhältnismäßig beschränkten Bewegungsfreiheit ist besonders wichtig bei Nabenlichtmaschinen für Fahrräder, da die in Frage kommenden Formänderungen meist in der Nabe infolge äußerer Kräfte entstehen, die auf das Rad ausgeübt werden, z. B. indem das Rad infolge der unebenen Wegfläche Stöße erleidet oder indem infolge des Schiefstehens des Fahrrades in einem Fahrradständer od. dgl. ein Moment auf die Radachse ausgeübt wird, wodurch eine dauernde Formänderung in der Nabe auftreten kann. Ein solches Moment tritt außerdem oft beim Aufsteigen auf das Fahrrad auf. Der schädliche Einfluß der infolge der zuletzt erwähnten Ursachen entstehenden Formänderungen der Nabe kann besonders störend sein, wenn der Hebelarm des Moments verhältnismäßig groß, d. h. von der Größenordnung des Halbmessers des Rades ist. Jedoch ist die Formänderung an sich eine solche, daß ihr schädlicher Einflüß durch eine verhältnismäßig beschränkte Bewegungsfreiheit verringert werden kann. Diese beschränkte Bewegungsfreiheit reicht somit dazu aus, in diesen Fällen zu bewirken, daß infolge der Formänderung der Nabe die Distanzmittel zwischen den beiden Teilen des Magnetkreises auf jeden Fall weniger zusätzlich belastet werden, als wenn die erwähnte Bewegungsfreiheit nicht vorhanden wäre. Der gleiche Vorteil tritt selbstverständlich auch auf, wenn das Rad infolge von Spiel in der Lagerung gegenüber seiner Welle bei seiner Umdrehung auch eine Schlenkerbewegung macht. In diesem Fall wird im allgemeinen keine Formänderung der Nabe auftreten.The use of a certain, relatively restricted freedom of movement is particularly important in hub alternators for bicycles, as the ones in question Changes in shape mostly occur in the hub as a result of external forces acting on the wheel be exercised, e.g. B. in that the wheel suffers shocks as a result of the uneven road surface or by od as a result of the leaning of the bike in a bike stand. a moment is exerted on the wheel axle, causing a permanent change in shape in the hub can occur. Such a moment also often occurs when ascending the bike on. The harmful influence of the causes mentioned last Changes in shape of the hub can be particularly disruptive when the lever arm of the moment relatively large, d. H. of the order of the radius of the Wheel is. However, the change in shape is in itself such that it is more harmful to you Influences are reduced by a relatively restricted freedom of movement can. This restricted freedom of movement is sufficient in these cases to cause that as a result of the change in shape of the hub, the spacing means between the both parts of the magnetic circuit are definitely less additionally loaded, as if the mentioned freedom of movement were not available. Same advantage naturally also occurs when the wheel is due to play in the bearing also makes a dangling movement with respect to its shaft during its rotation. In In this case, there will generally be no change in the shape of the hub.

Sämtliche vorstehend erwähnten Vorteile können auch bei einer elektrischen Maschine, insbesondere einer Nabenlichtmaschine für ein Fahrrad, erzielt werden, bei der die beiden Teile des Magnetkreises in axialer Richtung nebeneinander angeordnet sind. Jedoch ist es möglich, bei der Feststellung der erforderlichen Bewegungsfreiheit noch auf folgendes Rücksicht zu nehmen: Bei dieser Art von Maschinen ist die magnetische Anziehungskraft zwischen den beiden Teilen des Magnetkreises unter den gewöhnlichen Betriebsbedingungen hinreichend groß, um zu bewirken, däß die beiden Teile an den Distanzmitteln anliegen, wodurch sich die erforderliche Luftspaltlänge selbsttätig ergibt. Unter von der, gewöhnlichen Betriebsbedingungen abweichenden Verhältnissen besteht jedoch die Wahrscheinlichkeit, daß der Luftspalt vergrößert wird, obgleich die magnetische Anziehungskraft bestrebt ist, eine solche Vergrößerung zu verhüten. Um die Luftspaltbreite in diesen Fällen konstant halten zu können, ist es wesentlich, daß zumindest einer der Teile eine Bewegungsfreiheit in. vorstehendem Sinne hat. Gemäß der Erfindung werden zu diesem Zweck außer den Distanzmitteln noch andere, zweckmäßig nachgiebige Mittel verwendet, durch die zumindest einer der Teile mit einer zuvor bestimmten, verhältnismäßig beschränkten Bewegungsfreiheit gegenüber dem mit ihm gekuppelten Teil der Maschine angeordnet ist, die auch unter von den üblichen Betriebsbedingungen abweichenden Verhältnissen zuläßt, daß die magnetische Anziehungskraft zwischen den beiden Teilen eine Vergrößerung der Luftspaltbreite praktisch verhütet.All of the advantages mentioned above can also be used in an electrical Machine, in particular a hub alternator for a bicycle, can be achieved, in which the two parts of the magnetic circuit are arranged next to one another in the axial direction are. However, it is possible in determining the required freedom of movement The following should also be taken into account: In this type of machine, the magnetic Attraction between the two parts of the magnetic circuit among the ordinary Operating conditions sufficiently great to cause the two parts to the Spacer means rest, whereby the required air gap length is automatically results. Under conditions deviating from the normal operating conditions however, the air gap is likely to be enlarged, though the magnetic attraction tends to prevent such an enlargement. In order to be able to keep the air gap width constant in these cases, it is essential that that at least one of the parts has freedom of movement in the above sense. According to the invention, in addition to the spacer means, other, appropriately compliant means used by at least one of the parts with one previously determined, relatively restricted freedom of movement is arranged opposite the part of the machine coupled to it, which is also below conditions deviating from the usual operating conditions allows the Magnetic attraction between the two parts increases the air gap width practically prevented.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung der Maschinengattung, bei der die beiden umlaufenden Teile des Magnetkreises in axialer Richtung nebeneinander angeordnet sind, sind außer den Distanzmitteln nachgiebige Mittel verwendet, durch die zumindest einer der Teile mit einer zuvor bestimmten, verhältnismäßig beschränkten Bewegungsfreiheit gegen den mit ihm gekuppelten Teil der Maschine angeordnet ist, wobei die Mittel derart gewählt sind, daß sie auch unter von den gewöhnlichen Betriebsbedingungen abweichenden Verhältnissen gemeinsam mit der magnetischen Anziehungskraft zwischen den beiden Teilen eine Vergrößerung der Luftspaltbreite verhüten. Es ist empfehlenswert, eine solche Ausgestaltung anzuwenden, wenn die magnetische Anziehungskraft nicht so groß ist, daß sie an und für sich fähig ist, eine Luftspaltvergrößerung zu verhüten.According to another embodiment of the invention of the machine type, in which the two rotating parts of the magnetic circuit next to one another in the axial direction are arranged, resilient means are used in addition to the spacer means by the at least one of the parts with a predetermined, relatively restricted Freedom of movement is arranged in relation to the part of the machine that is coupled to it, the means being chosen in such a way that they can also operate under normal operating conditions deviating ratios together with the magnetic attraction between prevent the two parts from increasing the width of the air gap. It is recommended, Apply such a design when the magnetic attraction is not is so large that it is in and of itself capable of preventing an enlargement of the air gap.

Da bei Nabenlichtmaschinen die Wahrscheinlichkeit einer Formänderung der Nabe, wie vorstehend beschrieben, besonders groß ist, wird bei einer Nabenlichtmaschine gemäß der Erfindung, bei der einer der Teile eines Magnetkreises aus einem zusammen mit der Nabe umlaufenden Dauermagneten besteht, letzterer von den Mitteln zur Sicherung der beschränkten Bewegungsfreiheit in der Nabe abgestützt. Eine besonders einfache und wirksame Ausführungsform ergibt sich, wenn nachgiebige Mittel angewendet werden, die ausschließlich aus einem oder mehreren zwischen einer zylindrischen Innenfläche der Nabe und einer zylindrischen Fläche eines der Teile des Magnetkreises angebrachten Gummiringen bestehen.Since with hub alternators the probability of a change in shape the hub, as described above, is particularly large, is used in a hub alternator according to the invention, in which one of the parts of a magnetic circuit is composed of one with the hub rotating permanent magnets consists, the latter of the means for securing the limited freedom of movement supported in the hub. A particularly simple one and effective embodiment results when compliant means are used, which consist solely of one or more between a cylindrical inner surface attached to the hub and a cylindrical surface of one of the parts of the magnetic circuit Rubber rings are made.

Zur Erzielung einer in radialer Richtung gedrängten Bauart der Maschinengattung, bei der die beiden umlaufenden Teile des Magnetkreises in axialer Richtung nebeneinander angeordnet sind, wird zweckmäßig ein ringförmiger Dauermagnet verwendet, und die Anschlagflächen für die rollenden Teile der Distanzmittel weisen einen Durchmesser auf, der kleiner als der lichte Ringdurchmesser ist, und bilden einen Teil mit dem Dauermagneten bzw. dem anderen Teil des Magnetkreises.To achieve a type of machine type that is pushed in the radial direction, in which the two rotating parts of the magnetic circuit next to one another in the axial direction are arranged, an annular permanent magnet is expediently used, and the Stop surfaces for the rolling parts of the spacer means have a diameter that is smaller than the clear ring diameter, and form a part with the Permanent magnets or the other part of the magnetic circuit.

Aus Herstellungsgründen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das mit dem Magneten verbundene Organ aus einem mit dem Magneten in einem einzigen Stück hergestellten hohlzylinderförmigen Magnetstahlstück zu bilden. Wenn hierbei die Anschlagfläche für die Distanzmittel in der gleichen Ebene wie die Flächen der dem Luftspalt zugewendeten Magnetpole liegen muß, kann dies auf besonders einfache Weise durch eine Schleifbehandlung bewerkstelligt werden. Die Erfindung ist in der Zeichnung an einigen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen einer Nabenlichtmaschine näher erläutert.For manufacturing reasons, it has proven to be advantageous that Organ connected to the magnet from a single piece with the magnet to form manufactured hollow cylindrical magnetic steel piece. If the Stop surface for the spacer in the same plane as the surfaces of the dem The magnetic poles facing the air gap must be located, this can be done in a particularly simple manner can be accomplished by a grinding treatment. The invention is in the drawing on some schematically illustrated exemplary embodiments of a hub alternator explained in more detail.

Fig. I zeigt einen Schnitt durch eine Nabenlichtmaschine, bei der die beiden Teile des Magnetkreises in axialer Richtung nebeneinander angeordnet sind und bei der ein nicht umlaufender Teil des Generatorkreises auf nachgiebigen Abstützmitteln angebracht ist; Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch eine Nabenlichtmaschine mit gleicher Anordnung der beiden Teile des Magnetkreises, bei der ein umlaufender Teil nachgiebig angeordnet ist, und Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch eine Nabenlichtmaschine, bei der die beiden Teile des Magnetkreises gleichachsig angeordnet sind und bei der ein umlaufender Teil nachgiebig abgestützt ist.Fig. I shows a section through a hub alternator in which the two parts of the magnetic circuit arranged side by side in the axial direction and in which a non-rotating part of the generator circuit is yielding Support means is attached; Fig. 2 shows a section through a hub alternator with the same arrangement of the two parts of the magnetic circuit, with one rotating Partly arranged resiliently, and Fig. 3 shows a section through a hub alternator, in which the two parts of the magnetic circuit are arranged coaxially and in a circumferential part is flexibly supported.

In den Figuren, in denen einander entsprechende Teile mit den gleichen Ziffern bezeichnet sind, ist die Nabe 2 mittels zweier Kugellager 3 und mittels zweier auf der Welle I nachstellbarer Kegel 4 gelagert. Nur ein Kugellager und ein Kegel sind in den Figuren sichtbar; die zweiten Exemplare sind in üblicher Weise auf der anderen Seite der Velle I angeordnet. Die Nabe 2 besteht aus einem Teil I9, der mit einem Flansch 2o versehen ist, an dem der Teil 5 der Nabe 2 mit großem Durchmesser befestigt ist und der die Teile der Lichtmaschine zum großen Teil umgibt. Der Teil 5 und der Teil 2 der Nabe sind mit den Flanschen 6 bzw. 7 zur Befestigung nicht in den Figuren dargestellter Speichen des Rades versehen.In the figures in which corresponding parts with the same Numbers are denoted, the hub 2 is by means of two ball bearings 3 and by means of two adjustable cones 4 on the shaft I mounted. Just one ball bearing and one Cones are visible in the figures; the second copies are in the usual way arranged on the other side of Velle I. The hub 2 consists of one part I9, which is provided with a flange 2o on which the part 5 of the hub 2 with large Diameter is attached and which surrounds the parts of the alternator to a large extent. Part 5 and part 2 of the hub have flanges 6 and 7, respectively, for attachment Provided spokes of the wheel not shown in the figures.

In Fig. I bestehen die beiden Teile des Magnetkreises aus einem mehrpoligen Dauermagneten Io und einem Blechpaket 2I, zwischen denen sich der Luftspalt I8 befindet. Der Dauermagnet Io besteht aus einer ringförmigen Platte 22 und Polstücken 23, die in axialer Richtung vorstehen und in tangentialer Richtung in regelmäßigen Abständen voneinander liegen. Die Platte 22 und die Polstücke 23 sind aus einem einzigen Stück Magnetstahl hergestellt. Der Dauermagnet Io ist mittels einer Platte 8 an der Nabe 2 befestigt. Das Blechpaket 2I, das aus nebeneinanderliegenden, sich radial erstreckenden Blechen zusammengebaut ist, ist auf einer Platte II angebracht, die mittels eines ringförmigen, Gummikörpers I2 auf der Welle I gehalten wird. Der Gummikörper I2 wird zwischen dem Kegel 4 und einer Mutter I3 an der Welle I festgeklemmt, wodurch das Blechpaket 21 eine zuvor einzustellende, verhältnismäßig beschränkte Bewegungsfreiheit gegen die Welle 1 aufweist. Jedes Blech ist im wesentlichen in Form eines nicht geschlossenen Ringes gestaltet, dessen Enden Z1a durch zwischen ihnen angebrachtes Isoliermaterial in tangentialer Richtung in gewissem Abstand nebeneinander gehalten werden und gegenüber den Polstücken 23 des Dauermagneten liegen. In den. rechteckförmigen Öffnungen des Blechpakets liegt eine Spule 14, in der die Generatorspannung erzeugt wird:. Zwischen dem Magneten io und dein Blechpaket 21 sind Distanzmittel in Form eines Kugellagers 16 angeordnet, das mit zwei Anschlagringen I5 und I7 versehen ist, von denen der eine, I5, an dem Blechpaket und der andere, I7, am Dauermagneten befestigt ist. Durch das Kugellager I6 wird die Breite des Luftspalts I8 eingestellt, d. h. daß dieses Kugellager verhütet, daß infolge der magnetischen Anziehungskraft zwischen Magneten und Blechpaket die Luftspaltbreite kleiner wird als erforderlich ist. Ferner wird durch das Kugellager die Drehung des Magneten Io gegenüber dem Blechpaket 2I durch rollende Reibung ermöglicht. Selbstverständlich kann das Kugellager I6 durch ein Rollenlager ersetzt werden.In Fig. I the two parts of the magnetic circuit consist of a multi-pole Permanent magnets Io and a laminated core 2I, between which the air gap I8 is located. The permanent magnet Io consists of an annular plate 22 and pole pieces 23 which protrude in the axial direction and in the tangential direction at regular intervals lie apart. The plate 22 and the pole pieces 23 are made from a single piece Magnetic steel made. The permanent magnet Io is on the hub by means of a plate 8 2 attached. The laminated core 2I, which consists of adjacent, radially extending Sheet metal is assembled, is mounted on a plate II, which by means of a annular, rubber body I2 is held on the shaft I. The rubber body I2 is clamped between the cone 4 and a nut I3 on the shaft I, whereby the laminated core 21 a relatively restricted freedom of movement to be set beforehand has against the shaft 1. Each sheet is essentially in the form of a non closed ring designed, the ends of which Z1a by attached between them Insulating material held side by side at a certain distance in the tangential direction and are opposite the pole pieces 23 of the permanent magnet. In the. rectangular Openings in the laminated core is a coil 14 in which the generator voltage is generated will:. Distance means are in the form between the magnet io and your laminated core 21 a ball bearing 16 arranged with two stop rings I5 and I7, of which one, I5, is on the laminated core and the other, I7, attached to the permanent magnet. The width of the air gap is determined by the ball bearing I6 I8 set, d. H. that this ball bearing prevents that as a result of the magnetic Attractive force between the magnet and the laminated core, the width of the air gap becomes smaller than is required. Furthermore, the rotation of the magnet is controlled by the ball bearing Io made possible by rolling friction compared to the laminated core 2I. Of course the ball bearing I6 can be replaced by a roller bearing.

Wenn im Betrieb der Nabenlichtmaschine die Nabe 2 einer Formveränderung unterliegt oder wenn sich die Stellung der Nabe 2 gegenüber der Welle I ändert, worunter selbstverständlich die Relativdrehung der Welle I und Nabe 2 gegeneinander nicht inbegriffen ist, wird eine Verschiebung des Dauermagneten Io, die die Breite des Luftspaltes I8 vergrößern möchte, infolge der magnetischen Anziehungskraft des Dauermagneten vom Blechpaket 2I mitgemacht werden, wozu es durch die Bewegungsfreiheit infolge der Nachgiebigkeit des Gummikörpers I2 befähigt ist. Die beschränkte Bewegungsfreiheit des Blechpakets 2I läßt somit zu, daß auch unter von den üblichen Betriebsbedingungen abweichenden Verhältnissen die magnetische Anziehungskraft zwischen den beiden Teilen eine Vergrößerung der Luftspaltbreite praktisch verhütet.If the hub 2 changes its shape during operation of the hub alternator subject or if the position of the hub 2 changes with respect to the shaft I, including, of course, the relative rotation of shaft I and hub 2 against each other is not included, there will be a displacement of the permanent magnet Io, which is the width of the air gap I8 would like to enlarge, due to the magnetic attraction of the Permanent magnets from the laminated core 2I are included, for which there is freedom of movement is enabled due to the resilience of the rubber body I2. The restricted freedom of movement of the laminated core 2I thus allows that even under the usual operating conditions deviating conditions the magnetic force of attraction between the two parts an enlargement of the air gap width is practically prevented.

Bei einer vorstehend erwähnten Lageveränderung des Magneten Io, welche bestrebt ist, die Breite des Luftspalts zu verkleinern, wird vom Magneten Io über die Distanzmittel I7, I6, I5 ein Druck auf das Blechpaket 2I ausübt, wodurch das Blechpaket, hierzu durch den Gummikörper I2 befähigt, sich unter Aufrechterhaltung der Luftspaltbreite gegenüber dem Magneten einstellen kann. Jede Kombination der vorstehend erwähnten Verschiebungen des Dauermagneten Io wird die Länge des Luftspalts I8 somit ebensowenig beeinflussen. Im allgemeinen wird die magnetische Anziehungskraft dazu ausreichen, eine Vergrößerung der Luftspaltbreite I8 bei Spaltbreiten von wenigen Zehntelmillimetern zu verhüten. Gegebenenfalls kann die Anziehungskraft dadurch verstärkt oder geschwächt werden, daß dem Gummiring I2 eine Vorspannung in einer gewünschten Richtung gegeben wird.When the aforementioned change in position of the magnet Io, which strives to reduce the width of the air gap, the magnet Io is over the spacer means I7, I6, I5 exerts a pressure on the laminated core 2I, whereby the Laminated core, enabled for this by the rubber body I2, while maintaining itself can adjust the air gap width relative to the magnet. Any combination of the above-mentioned displacements of the permanent magnet Io becomes the length of the air gap I8 therefore just as little influence. In general, the magnetic attraction force an increase in the air gap width I8 with gap widths of a few is sufficient for this To prevent tenths of a millimeter. If necessary, the force of attraction can thereby be strengthened or weakened that the rubber ring I2 a bias in a desired direction is given.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist der Dauermagnet 24 mittels eines zwischen der zylindrischen Innenfläche 5a des Nabenteils 5 und der zylindrischen Außenfläche 26a der Polstücke 26 angeordneten Gummiringes 25 in der Nabe 2 abgestützt. Auch ist es möglich, den Magneten 24 durch die Nabe mittels eines gestrichelt dargestellten nachgiebigen Ringes 27 abzustützen, der zwischen einer zylindrischen Innenfläche 2a der Nabe 2 und der zylindrischen Innenfläche 28a eines ringförmigen, aus Magnetstahl bestehenden und mit dem Magnetkörper 24 in einem einzigen Stück hergestellten Organs 28 angebracht ist. Dieses Organ 28 und das ringförmige, am Blechpaket 3o befestigte Organ 29 bilden gemeinsam die Anschlagringe des Kugellagers. Das Blechpaket 3o ist hier mittels einer zwischen dem Kegel 4 und einer Mutter 32 eingeklemmten Platte 3I an der Welle I befestigt. Bei einer Lagenveränderung der Nabe 2 gegenüber der Welle I oder im Falle der Formänderung der Nabe wird der Magnet 24 wegen der magnetischen Anziehungskraft zwischen Magneten und Blechpaket diese Lagenveränderung nicht mitmachen, wozu er durch die nachgiebigen Mittel 25 oder 27 befähigt ist, während die Drehbewegung der Nabe 2 gegenüber der Welle I vom Magneten 24 dagegen mitgemacht wird. Auch in diesem Fall sind die nachgiebigen Mittel 25 und/oder 27 derart gewählt, daß die magnetische Kraft eine Vergrößerung der Luftspaltbreite praktisch verhütet. Die magnetische Anziehungskraft kann gegebenenfalls durch einen gestrichelt dargestellten elastischen Ring 33 verstärkt werden. In diesem Fall sind die elastischen Mittel 25 und/oder 27 und 33 derart gewählt, daß sie gemeinsam mit der magnetischen Anziehungskraft eine Vergrößerung der Luftspaltbreite praktisch verhüten. Zu diesem Zweck kann gegebenenfalls der Ring 33 aber auch allein, d. h. ohne die elastischen Mittel 25, 27 vorgesehen sein.In the embodiment of FIG. 2, the permanent magnet 24 is means one between the cylindrical inner surface 5a of the hub part 5 and the cylindrical Outer surface 26a of the pole pieces 26 arranged rubber ring 25 supported in the hub 2. It is also possible to pass the magnet 24 through the hub by means of a dashed line resilient ring 27 to support the between a cylindrical inner surface 2a of the hub 2 and the cylindrical inner surface 28a of an annular, made of magnetic steel existing and made with the magnetic body 24 in a single piece organ 28 is attached. This organ 28 and the annular, attached to the laminated core 3o Organ 29 together form the stop rings of the ball bearing. The laminated core is 3o here by means of a plate clamped between the cone 4 and a nut 32 3I attached to shaft I. When changing the position of the hub 2 compared to the Shaft I or in the case of the change in shape of the hub, the magnet 24 is because of the magnetic The force of attraction between the magnet and the laminated core do not take part in this change in position, to which he is able by the resilient means 25 or 27, during the rotary movement the hub 2 opposite to the shaft I of the magnet 24, on the other hand, is involved. Also in In this case, the resilient means 25 and / or 27 are chosen such that the magnetic force practically prevents an enlargement of the air gap width. the Magnetic attraction can optionally be represented by a dashed line elastic ring 33 are reinforced. In this case the elastic means 25 and / or 27 and 33 chosen such that they work together with the magnetic force of attraction practically prevent an enlargement of the air gap width. For this purpose, if necessary the ring 33 but also alone, d. H. provided without the elastic means 25, 27 be.

Die Gummiringe 25, 27 und/oder 33 können gegebenenfalls durch Blatt- oder Schraubenfedern ersetzt werden.The rubber rings 25, 27 and / or 33 can optionally by sheet or coil springs are replaced.

Auch ist es möglich, den Magneten 24 mittels einer zylindrischen Dose mit elastischem Boden an der Nabe 2 zu befestigen. Der vorstehende Rand der Dose kann zu diesem Zweck am Magneten 24 befestigt sein, während der Boden der Dose derart an der Nabe 2 befestigt sein kann, daß der vorstehende Rand samt dem Magneten 24 gegenüber der Nabe etwas Spiel hat.It is also possible to use the magnet 24 by means of a cylindrical box to be attached to the hub 2 with an elastic base. The protruding edge of the can can be attached to the magnet 24 for this purpose, while the bottom of the can is so can be attached to the hub 2 that the protruding edge together with the magnet 24 has some play compared to the hub.

Ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Fig. I ergibt die Bauart nach Fig. 2 den Vorteil, daß im Fall der Form- oder Lagenveränderung der Nabe die Kugeln der Distanzmittel im allgemeinen wesentlich günstiger belastet werden, als wenn der Magnet starr mit der Nabe verbunden wäre.Similar to the embodiment according to FIG according to Fig. 2 the advantage that in the case of a change in shape or position of the hub Balls of the spacer are generally loaded much more favorably than if the magnet were rigidly connected to the hub.

Sowohl aus Fig. I als auch aus Fig. 2 ist ferner ersichtlich, daß die Anschlagflächen für die Kugeln des Lagers einen Durchmesser aufweisen, der kleiner ist als der lichte Durchmesser der Polstücke 23 bzw. 26, wodurch sich in radialer Richtung ein gedrängter Bau ergibt.It can also be seen from both Fig. I and Fig. 2 that the stop surfaces for the balls of the bearing have a diameter that is smaller is than the inside diameter of the pole pieces 23 and 26, which translates into radial Direction results in a crowded building.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 besteht der Dauermagnet 34 aus einem Zylinder 34a und Polstücken 35, die in radialer Richtung vorstehen und in tangentialer Richtung -in gleichen Abständen voneinander liegen. Die Blechpakete 36 sind., ebenfalls in radialer Richtung nach außen vorstehend, in gleichmäßigen Abständen auf einer Buchse 37 aus mag netisierbarem Werkstoff angebracht, die ein Ganzes mit einer mittels des Kegels 4. und einer Mutter 39 an der Welle i befestigten Platte 38 bildet. Jedes Blechpaket ist mit einer Spule 4o umgeben. Die Distanzmittel bestehen aus einem Rollenlager mit Rollen 41 und Anschlagringen 42 und 43, von .denen der eine, 42, am Magneten 34 und der andere, 43, an den Blechpaketen 36 befestigt ist. Hierdurch ergibt sich, daß die Luftspaltbreite trotz eintretender Formänderungen an keiner einzigen Stelle kleiner als die erforderliche Breite wird. Der Magnet 34 ist mittels eines elastischen Ringes 44 in der Nabe abgestützt, wodurch der Magnet eine beschränkte Bewegungsfreiheit gegenüber der Nabe aufweist.In the embodiment according to FIG. 3, the permanent magnet 34 consists of a cylinder 34a and pole pieces 35 protruding in the radial direction and in tangential direction - at equal distances from each other. The sheet metal packages 36 are., Also protruding outward in the radial direction, in uniform Distances attached to a socket 37 made of magnetizable material, the one The whole thing is fastened to the shaft i by means of the cone 4. and a nut 39 Plate 38 forms. Each laminated core is surrounded by a coil 4o. The distance means consist of a roller bearing with rollers 41 and stop rings 42 and 43, of .denen the one, 42, on magnet 34 and the other, 43, on the sheet metal stacks 36 is attached. This means that the air gap width despite occurring Changes in shape are not smaller than the required width at any point. The magnet 34 is supported in the hub by means of an elastic ring 44, whereby the magnet has limited freedom of movement in relation to the hub.

Auch bei dieser Ausführungsform werden infolgedessen die Rollen der Distanzmittel bedeutend günstiger belastet, als wenn der Magnet starr an der Nabe befestigt wäre.In this embodiment as well, the roles of the Spacer means loaded significantly more favorably than if the magnet is rigid on the hub would be attached.

Es ist selbstverständlich möglich, bei den schematisch dargestellten Ausführungsformen die Anordnung des Dauermagneten und der Blechpakete zu vertauschen. Die Blechpakete werden in diesem Fall mit einem Schleifkontakt verseben werden müssen. Auch können gegebenenfalls beide Teile in entgegengesetzter Richtung drehbar sein.It is of course possible for the ones shown schematically Embodiments to interchange the arrangement of the permanent magnet and the laminated core. In this case, the sheet metal stacks will have to be sifted with a sliding contact. If necessary, both parts can also be rotatable in opposite directions.

Claims

CLAIMS: I. Small power electric machine, in particular electric generator built into a bicycle hub, with a magnetic circuit, which contains two parts rotatable relative to one another, one of which consists of a multipolar permanent magnets, characterized in that between these parts Means (spacer means) are arranged, which the desired width of the between adjust the parts existing air gap and also the relative rotation of the Enable parts through rolling friction.

2. Electrical machine according to claim I, especially a hub alternator for a bicycle in which the two parts are on the same axis are arranged, characterized in that, in addition to the spacing means, means, expedient compliant means, can be used by connecting at least one of the parts with a previously determined, relatively restricted freedom of movement compared to the with him coupled part of the machine is arranged.

3. Electrical machine according to claim I, in particular a hub alternator for a bicycle in which the two parts of the Magnetic circuit are arranged next to one another in the axial direction, characterized in that that in addition to the spacing means, other, expediently flexible means are used be by having at least one of the parts with a predetermined, proportionate restricted freedom of movement in relation to the part of the machine that is coupled to it is arranged and which also deviate from the usual operating conditions Conditions allow the magnetic attraction between the two parts an enlargement of the air gap width is practically prevented.

4. Electric machine according to claim I, in particular a hub alternator for a bicycle, in which the two Parts are arranged next to one another in the axial direction, characterized in that that not only the distance means but also flexible means are used, by having at least one of the parts with a predetermined, proportionate restricted freedom of movement in relation to the part of the machine that is coupled to it is arranged, the means are chosen such that they are also under of the ordinary operating conditions different conditions together with the magnetic The force of attraction between the two parts increases the width of the air gap practically prevent.

5. hub alternator according to claims 2, 3 or 4, in which one of the parts of the magnetic circuit consisting of a permanent magnet rotating together with the hub consists, characterized in that the magnet of the means for securing the limited freedom of movement is supported in the hub.

6. Hub alternator according to claims 2, 3, 4 or 5, characterized in that elastic means are used that consist exclusively of one or more between a cylindrical Attached to the inner surface of the hub and a cylindrical surface of one of the parts Rubber rings are made.

7. Electrical machine according to claims I, 3, 4, 5 or 6, in particular a hub alternator for a bicycle, in which the two parts are in are arranged side by side in the axial direction, characterized in that a ring-shaped permanent magnet is used and that the stop surfaces for the rolling Parts of the spacer have a diameter that is smaller than the clear Ring diameter is, and a part with the permanent magnet or the other part of the magnetic circuit of connected organs. B. Electrical machine according to claim 7, characterized in that the organ connected to the magnet consists of a with the magnet made in a single piece of hollow cylindrical magnetic steel piece consists.