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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Induktionsgenerator, ein Verfahren zum Herstellen eines Induktionsgenerators, ein Verfahren zum Erzeugen einer induzierten Spannung mittels des Induktionsgenerators und einen Funkschalter umfassend einen Induktionsgenerator.
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Die
DE 103 15 765 A1 offenbart einen induktiven Spannungsgenerator umfassend einen von einer Induktionsspule umgebenen stabförmigen Spulenkern, dessen jeweiliges freies Ende um eine quer zu einer Längsachse des Spulenkerns verlaufenden Kippachse zwischen zwei Kontaktflächen unterschiedlicher magnetischer Polarität kippbeweglich ist, um eine Spulenkernumpolung und eine damit einhergehende Induktionsspannung in der Induktionsspule zu erzeugen. Der Induktionsgenerator umfasst des Weiteren eine Rückstellfeder, die an einem der freien Enden des Spulenkerns angeordnet ist, um nach Betätigen des Spulenkerns automatisch in eine Ausgangsstellung rückbewegt zu werden.
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Die
DE 10 2008 003 595 A1 offenbart einen Induktionsgenerator mit einem kippbeweglichen Permanentmagneten, der an seinen längsseitigen Enden jeweils zwei Polflächen unterschiedlicher Polarität aufweist, die jeweils einen von dem Permanentmagneten abragenden und Polschuh aufweisen, die sich an dem jeweiligen längsseitigen Ende des Permanentmagneten beabstandet zueinander gegenüberliegen. Der Permanentmagnet erstreckt sich mit den Polschuhen parallel zu einem von einer Induktionsspule teilweise umgebenden Spulenkern, wobei der Spulenkern jeweils ein in einem zwischen den zwei sich gegenüberliegenden Polschuhen ausgebildeten Zwischenraum hineinragendes Kontaktelement zum wechselseitigen Kontakt mit den sich gegenüberliegenden Polschuhen umfasst. Der Permanentmagnet ist kippbeweglich auf einen von der Induktionsspule abragenden, parallel zu den Kontaktelementen des Spulenkerns verlaufenden Stift gelagert.
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Die vorbekannten Induktionsgeneratoren basieren im Wesentlichen auf dem Prinzip einer parallelen Anordnung eines Permanentmagneten und eines von einer Induktionsspule teilweise umgebenden Spulenkerns, wobei entweder der Permanentmagnet den Spulenkern einfassende oder der Spulenkern den Permanentmagnet einfassende Kontaktelemente zur Erzwingung einer Spulenkernumpolung umfasst.
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Die auf die Patentanmelderin zurückgehende, nachveröffentlichte
DE 10 2011 002 740 A1 offenbart einen in den
10A und
10B gezeigten weiteren Induktionsgenerator
100, der eine E-förmige Spulenanordnung
101 mit einem U-förmigen Magnetumleiter
102 und einem mittig durch den Grund der U-Form durchgehenden, einen mittleren Schenkel der E-Form ausbildenden Spulenkern
104, der von einer Induktionsspule
106 wenigstens teilweise umgeben ist. An einem die freien Enden des Magnetumleiters
102 und des Spulenkerns
104 umfassenden stirnseitigen Ende der Spulenanordnung
101 ist ein U-förmiger Magnetflussleiter
108 angeordnet, der zwischen zwei, jeweils einen Magnetfluss MF1, MF2 erzeugende Ruhelagen beweglich vorgesehen ist. Der Magnetflussleiter
108 umfasst einen Permanentmagneten
110, dessen Pole jeweils einen Polschuh
112 kontaktieren.
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In der in der 10A gezeigten ersten Ruhelage des Magnetflussleiters 108 kontaktiert der den Südpol des Permanentmagneten 110 kontaktierende Polschuh 112 einen Schenkel des Magnetumleiters 102 sowie der den Nordpol des Permanentmagneten 110 kontaktierende Polschuh 112 den Spulenkern 104. Dadurch verläuft ein erster Magnetflusskreis MF1 von dem Permanentmagneten 110 über den Polschuh 112, den Magnetumleiter 102, dem Spulenkern 104 und den den Spulenkern 104 kontaktierenden Polschuh 112 zurück zu dem Permanentmagneten 110. Durch Ausüben einer Betätigungskraft auf den Magnetflussleiter 108 wird dieser von der ersten Ruhelage in die mit 10B gezeigte zweite Ruhelage verbracht. In der zweiten Ruhelage kontaktiert der den Nordpol des Permanentmagneten 110 kontaktierende Polschuh 112 den anderen Schenkel des Magnetumleiters 102, wobei der den Südpol des Permanentmagneten 110 kontaktierende Polschuh 112 den Spulenkern 104 kontaktiert. In der zweiten Ruhelage verläuft ein zweiter Magnetflusskreis MF2 über dem Spulenkern 104 entgegengesetzt zur Richtung des ersten Magnetflusskreises MF1. Mittels eines schlagartigen Bewegens des Magnetflussleiters 108 von der ersten in die zweite Ruhelage oder umgekehrt und der damit einhergehenden Magnetflussrichtungsumkehr in dem Spulenkern 104, welche eine Umpolung des Spulenkerns 104 erzeugt, kann über die Induktionsspule 106 eine abgreifbare elektrische Spannung erzeugt werden.
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Zusammenfassend basieren die vorbekannten Induktionsgeneratoren auf einem gemeinsamen Prinzip eines beweglichen Elementes, welches wenigstens zwei Kontaktflächen umfasst, über welche ein geschlossener Magnetflusskreis ausbildbar ist, wobei die beiden Kontaktflächen von den jeweils zugeordneten weiteren Kontaktflächen eines zu kontaktierenden Elementes beim Bewegen des beweglichen Elementes von einer ersten in eine zweite Ruhelage gleichzeitig getrennt werden müssen.
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Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung einen verbesserten Induktionsgenerator, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Induktionsgenerators, ein verbessertes Verfahren zur Erzeugung einer elektrischen Spannung und einen verbesserten Funkschalter umfassend einen Induktionsgenerator gemäß den entsprechenden Hauptansprüchen. Mit dem vorgeschlagenen Induktionsgenerator, dem Funkschalter und den jeweiligen Verfahren kann eine Energiegewinnung weiter verbessert, mechanische Kräfte zum Erzeugen einer elektrischen Energie weiter reduziert sowie der Induktionsgenerator bzw. der Funkschalter kostengünstig bereitgestellt werden.
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Die vorliegende Erfindung basiert auf den Prinzip, dass von den beiden Kontaktflächen eines einen Magnetflusskreis schließenden beweglichen Elementes, eine Kontaktfläche während eines Umpolvorganges des Spulenkerns mit der Spulenanordnung verbunden bleibt, wodurch nur eine Kontaktfläche des beweglichen Elementes für diesen Vorgang getrennt zu werden braucht.
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Der Induktionsgenerator mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 umfasst eine E-förmige Spulenanordnung. Unter einer E-Form wird jegliche Ausgestaltung verstanden, welche wenigstens drei Schenkel mit jeweils wenigstens einem zur gleichen Seite der Spulenanordnung zeigenden freien Ende aufweist, wobei die wenigstens drei Schenkel auf der dieser Seite gegenüberliegenden Seite miteinander magnetisch verbindbar vorgesehen oder miteinander magnetisch verbunden sind. Die E-förmige Spulenanordnung weist einen ersten Magnetumleiter, eine zweiten Magnetumleiter und einen von einer Induktionsspule wenigstens teilweise umgebenen bzw. umschlossenen Spulenkern auf. Der Spulenkern ist zwischen dem ersten Magnetumleiter und dem zweiten Magnetumleiter diese jeweils kontaktierend angeordnet. Die Spulenanordnung ist vorzugsweise derart E-förmig angeordnet ist, dass der erste und zweite Magnetumleiter die äußeren Schenkel der E-förmigen Spulenanordnung und der Spulenkern den mittleren Schenkel davon ausformen. Vorzugsweise erstreckt sich der Spulenkern zu dem ersten und zweiten Magnetumleiter derart, dass ein freies Ende des Spulenkerns in dieselbe Richtung wie die freien Enden des ersten und zweiten Magnetumleiters weist, wobei der Spulenkern auf der dem freien Spulenkernende gegenüberliegenden Seite mit den ersten und zweiten Magnetumleitern verbunden ist. Weiter bevorzugt erstrecken sich der erste Magnetumleiter, der zweite Magnetumleiter und der Spulenkern zueinander parallel. Die Magnetumleiter und der Spulenkern sind wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig aus einem magnetisierbaren Material, beispielsweise ein ferromagnetisches Material ausgeformt. Bei einer teilweisen Ausgestaltung dieser Elemente aus dem magnetisierbaren Material sind die entsprechenden magnetisierbaren Materialkomponenten dieser Elemente derart angeordnet, dass ein umkehrbarer Magnetfluss in dem Spulenkern erzeugbar ist. Die Magnetumleiter und der Spulenkern können aus einem Bauteil ausgeformt sein oder einzelne Bauteile ausbilden. Die Magnetumleiter und der Spulenkern können in üblicher Weise, wie beispielsweise in den 10A und 10B gezeigt, ausgestaltet sein, wobei der erste und der zweite Magnetumleiter ein integrales, aus einem Materialstück ausgeformtes U-förmiges Bauteil ausbilden, welches in dem Grund der U-Form einen Durchgang für den Spulenkern umfasst. Die den Spulenkern wenigstens teilweise umgebende bzw. umschließende Induktionsspule kann jegliche Ausgestaltung annehmen, solange in dem Spulenkern eine Magnetflussrichtungsumkehr bewirkbar ist, mittels welcher eine über die Induktionsspule abgreifbare Induktionsspannung erzeugbar ist.
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Der Induktionsgenerator umfasst des Weiteren einen zwischen wenigstens zwei Stellpositionen stellbaren Magnetflussleiter zum Umpolen des Spulenkerns durch Stellen des Magnetflussleiters von einer in die andere Stellposition. Der Magnetflussleiter ist gleichfalls wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig aus einem magnetisierbaren Material wie beispielsweise aus ferromagnetischem Material ausgestaltet.
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Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Magnetflussleiter kippbeweglich an einem mit dem Spulenkern magnetflussleitend verbundenen Abschnitt der Spulenanordnung zum wechselweisen, jeweils eine Stellposition definierenden Kontakt mit dem ersten und dem zweiten Magnetumleiter angeordnet ist. Unter einer Kippbewegung wird eine um einen Punkt oder um eine Achse mögliche Drehbewegung verstanden, welche mit wenigstens einem die Drehbewegung in der Drehbewegungsrichtung begrenzenden Anschlag zusammenwirkt. Mit anderen Worten ist der Magnetflussleiter dreh- bzw. kippbeweglich zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetumleiter in magnetflussleitenden Kontakt mit dem Spulenkern derart gelagert, dass mittels des Magnetflussleiters in einer ersten Stellposition ein erster Magnetflusskreis über den Spulenkern und einen der Magnetumleiter und in einer zweiten Stellposition ein zweiter Magnetfluss über den Spulenkern und dem anderen der Magnetumleiter erzeugbar ist, wobei der erste Magnetfluss in dem Spulenkern in entgegengesetzter Richtung zu dem zweiten Magnetfluss in dem Spulenkern verläuft. In den wenigstens zwei Stellpositionen, in welchen jeweils ein Magnetflusskreis über den Spulenkern und wenigstens einem der Magnetumleiter erzeugbar ist, nimmt der Magnetflussleiter vorzugsweise jeweils eine Ruhelage, weiter bevorzugt jeweils eine Endlage ein. Unter einer Endlage wird dabei eine Position verstanden, welche eine maximale Auslenkung des Magnetflussleiters in einer Dreh- bzw. Kippbewegungsrichtung des Magnetflussleiters definiert. Vorzugsweise wird die Endlage über einen von wenigstens einem der Magnetumleiter ausgebildeten Anschlag für den Magnetflussleiter ausgebildet, an welchen der Magnetflussleiter in seiner Endlage, den jeweiligen Magnetumleiter magnetisch kontaktierend anliegt. Somit kann in der ersten Stellposition bzw. Ruhelage bzw. Endlage ein erster Magnetfluss über einem der Magnetumleiter und dem Spulenkern und in der zweiten Stellposition bzw. Ruhelage bzw. Endlage ein zweiter Magnetfluss über dem Spulenkern und dem anderen der Magnetumleiter erzeugt werden, wobei der erste Magnetfluss in dem Spulenkern in einer dem zweiten Magnetfluss in dem Spulenkern entgegengesetzten Richtung verläuft.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Magnetflussleiter an einem freien Ende des Spulenkerns kippbeweglich um das freie Spulenkernende angeordnet. Weiter bevorzugt können der Magnetflussleiter und das freie Spulenkernende miteinander über einen Eingriff verbunden sein, wobei der Spulenkern vorzugsweise an dem freien Ende ein Eingriffselement, weiter bevorzugt ein abgerundetes Eingriffselement, beispielsweise ein querschnittlich, wenigstens teilweise rundes Stabelement, ein Kugelelement oder ähnliches umfasst, welches in eine zugeordnete Eingriffsaufnahme, die mit dem Magnetflussleiter ausgeformt ist, eingreifbar ist, wobei der Eingriff wenigstens eine Dreh- bzw. Kippachse für den Magnetflussleiter definiert, um welchen der Magnetflussleiter dreh- bzw. kippbeweglich ist. Alternativ kann der Magnetflussleiter ein Eingriffselement, beispielsweise ein Stabelement oder ein Kugelelement aufweisen, dass in einem mit dem freien Ende des Spulenkerns ausgeformte Eingriffsaufnahme eingreifbar ist, wobei das Eingriffselement und die Eingriffsaufnahme eine gemeinsame Dreh- bzw. Kippachse zum dreh- bzw. kippbeweglichen Stellen des Magnetflussleiters bereitstellen. Die Drehachse verläuft vorzugsweise rechtwinklig zu einer Anordnungsrichtung der freien Enden der E-förmigen Spulenanordnung bzw. der Anordnungsrichtung der freien Enden des ersten Magnetumleiters, des Spulenkerns und des zweiten Magnetumleiters. Weiter bevorzugt ragt das freie Ende des Spulenkerns, welches das Eingriffselement oder die Eingriffsaufnahme ausbildet, in Erstreckungsrichtung der ersten und zweiten Magnetumleiter über das freie Ende derselbigen hinaus. Das freie Ende des Spulenkerns kann ein mit dem Spulenkern verbundenes Element oder ein mit dem Spulenkern integral, aus einem Material ausgeformtes Bauteil sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst der Magnetflussleiter eine erste Kontaktfläche zum Kontakt mit dem ersten Magnetumleiter und eine zweite Kontaktfläche zum Kontakt mit dem zweiten Magnetumleiter, wobei eine die erste Kontaktfläche umfassende Ebene und eine die zweite Kontaktfläche umfassende Ebene in einem Schnittpunkt der Ebenen einen spitzen Winkel, also einen Winkel in einem Bereich von größer als 0° bis einschließlich 90 ° oder einen stumpfen Winkel, also einen Winkel in einem Bereich von größer als 90° bis kleiner als 180° einschließen. Weiter bevorzugt ist der Magnetflussleiter im Schnittpunkt der Ebenen kippbeweglich an dem mit dem Spulenkern magnetflussleitend verbundenen Abschnitt der Spulenanordnung oder an dem freien Ende des Spulenkerns angeordnet. Beispielsweise kann der Magnetflussleiter vorzugsweise V-förmig ausgestaltet sein, wobei der von den beiden Schenkeln eingeschlossene Winkel in einem Bereich von 0°<α<180°, und wobei die Eingriffselementaufnahme bzw. das Eingriffselement in dem spitzförmigen Bereich des V-förmigen Magnetflussleiters ausgebildet ist. Basierend auf der vorbeschriebenen bevorzugten Ausführungsform kann ein Einfluss der magnetischen Anziehungskraft zwischen den Kontaktflächen des Magnetumleiters und des Magnetflussleiters, welche sich in der entsprechenden Stellposition des Magnetflussleiters nicht kontaktieren, angepasst werden. Je kleiner der von den Schenkeln eingeschlossene Winkel α ist, desto kleiner ist die magnetische Anziehungskraft zwischen den vorgenannten, sich nicht kontaktierenden Kontaktflächen.
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Weiter bevorzugt ist die Spulenanordnung mit dem Magnetflussleiter derart ausgestaltet, dass ein Schenkel des V-förmigen Magnetflussleiters in einer der Stellpositionen eine parallel zu einer Kraftwirkungsrichtung einer auf den Induktionsgenerator über eine Betätigungseinrichtung ausübbare Betätigungskraft zum Stellen des Magnetflussleiters verlaufende Kontaktfläche für ein der Betätigungseinrichtung zugeordnetes Stellelement zum Stellen des Magnetflussleiters ausformt, während der andere Schenkel des V-förmigen Magnetflussleiters eine schräg zu der Kraftwirkungsrichtung verlaufende zweite Kontaktfläche für das Stellelement ausformt, wobei die zweite Kontaktfläche sich unmittelbar an die erste Kontaktfläche anschließt. Mit anderen Worten ist der Magnetflussleiter vorzugsweise dergestalt, dass der V-förmige Magnetflussleiter eine in Kraftwirkungsrichtung einer auf den Induktionsgenerator über eine Betätigungseinrichtung ausübbare Betätigungskraft zum Stellen des Magnetflussleiters liegende Anfahrrampe für ein der Betätigungseinrichtung zugeordnetes Stellelement zum Stellen des Magnetflussleiters ausbildet. Ein von der ersten und zweiten Kontaktfläche für das Stellelement eingeschlossene Winkel ist vorzugsweise gleich groß wie der Winkel, der durch die Ebenen, die die Kontaktflächen für das Stellelement beinhalten, eingeschlossen wird. Durch Veränderung der Winkel lassen sich beispielsweise ein Abstand zwischen den Kontaktflächen des Magnetflussleiters und des zugeordneten Magnetumleiters sowie eine Steigung der Anfahrrampe zur Einstellung eines Umschaltweges und der auf den Magnetflussleiter wirkbaren Stellkräfte einstellen. Weiter bevorzugt liegt der oder liegen die Winkel in einem Bereich von größer 90° bis kleiner 180°, weiter vorzugsweise in einem Bereich von 140° bis 170° und weiter bevorzugt in einem Bereich von 150°bis 160°, wobei die Bereichsgrenzen der kleineren bevorzugten Winkelbereiche zu dem bevorzugten jeweiligen Winkelbereich zu zählen sind. Damit kann ein ausreichender Abstand zwischen der entsprechenden Kontaktfläche des Magnetflussleiters und dem jeweilig zugeordneten Magnetumleiter in der jeweiligen Stellposition unter Berücksichtigung der zwischen diesen über die Luftbrücke wirkenden magnetischen Anziehungskräfte und der damit einhergehenden Beeinflussung der Magnetflussstärke des Spulenkerns sowie eine notwendige Druckkraft zum kippbeweglichen Stellen des Magnetflussleiters bereitgestellt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Induktionsgenerator wenigstens ein erstes Magnetelement in einer Kontaktebene zwischen dem ersten Magnetumleiter und dem Spulenkern oder zwischen dem ersten Magnetumleiter und dem Magnetflussleiter und wenigstens ein zweites Magnetelement in einer Kontaktebene zwischen dem zweiten Magnetumleiter und dem Spulenkern oder zwischen dem zweiten Magnetumleiter und dem Magnetflussleiter auf, wobei das erste Magnetelement den ersten Magnetumleiter wenigstens in einer ersten Stellposition des Magnetflussleiters mit einer anderen Polarität magnetisch kontaktiert als das zweite Magnetelement den zweiten Magnetumleiter in einer zweiten Stellposition des Magnetflussleiters. Dadurch kann abhängig von der Stellposition des Magnetflussleiters jeweils ein Magnetflusskreis über den Spulenkern, den ersten Magnetumleiter und dem Magnetflussleiter bzw. ein zweiter Magnetflusskreis über den Spulenkern, dem zweiten Magnetumleiter und dem Magnetflussleiter geschlossen werden, wobei die die entsprechenden Magnetflusskreise ausmachenden Magnetflüsse in dem Spulenkern entgegengesetzt zueinander gerichtet sind, wodurch eine Umkehrpolung des Spulenkern erzeugbar ist. Das erste Magnetelement kann hier vorzugsweise zwischen dem ersten Magnetumleiter und dem Spulenkern oder zwischen den ersten Magnetumleiter und dem Magnetflussleiter angeordnet sein. Die Anordnung des zweiten Magnetelementes kann entsprechend erfolgen. Bei der Anordnung des ersten oder zweiten Magnetelementes zwischen dem entsprechenden Magnetumleiter und dem Magnetflussleiter kann das jeweilige Magnetelement entweder an dem Magnetumleiter oder an dem Magnetflussleiter angeordnet sein. Bei der Anordnung eines Magnetelementes oder beider Magnetelemente an dem Magnetflussleiter bewegen sich diese zusammen mit dem Magnetflussleiter derart, dass der Magnetflussleiter in der ersten und zweiten Stellposition den jeweilig zugeordneten ersten bzw. zweiten Magnetumleiter mittels des Magnetelementes magnetisch kontaktiert. Alternativ kann auch eine Anordnung vorgesehen sein, in welcher eines der Magnetelemente zwischen den Magnetflussleiter und dem entsprechenden Magnetumleiter und das andere Magnetelement zwischen dem anderen Magnetumleiter und dem Spulenkern angeordnet sind. Jegliche Variation der Magnetelementanordnung ist denkbar, so lange der erste Magnetumleiter den Spulenkern mit einer anderen Polarität kontaktiert als der zweite Magnetumleiter. Weiterhin alternativ kann das Magnetelement in bevorzugter Weise in dem jeweilig ersten und/oder zweiten Magnetumleiter integriert angeordnet sein. Dadurch ist der Induktionsgenerator bzw. die Spulenanordnung mit geringerer Größe bzw. kompakter ausbildbar. Bei dem Magnetelement kann es sich beispielsweise um einen Permanentmagneten oder einen Elektromagneten handeln. Auch kann eine Kombination aus einem Permanentmagneten und einem Elektromagneten in dem Induktionsgenerator Verwendung finden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Induktionsgenerator einer an der Spulenanordnung befestigbare Rückstelleinrichtung zum Rückstellen einer den Magnetflussleiter stellenden Betätigungseinrichtung entgegen einer Kraftwirkungsrichtung einer auf die Betätigungseinrichtung ausübbaren, ein Stellen des Magnetflussleiters bewirkenden Betätigungskraft aus. Vorzugsweise ist die Rückstelleinrichtung an einer äußeren freien Oberflächenseite des ersten oder zweiten Magnetumleiters befestigt. Die Befestigung kann vorzugsweise über Verrastung, Klemmung, Klebung, Schweißen oder ähnliches erreicht werden. Die Rückstelleinrichtung sowie der zugeordnete Magnetumleiter, an welcher die Rückstelleinrichtung befestigbar vorgesehen ist, weisen eine der Befestigungsart entsprechend angepasste Ausgestaltung auf. Beispielsweise kann die Rückstelleinrichtung oder der zugeordnete Magnetumleiter eine Rastnase aufweisen, wobei der andere davon eine Rastausnehmung zur Aufnahme der Rastnase umfasst. Alternativ oder zusätzlich können die Rückstelleinrichtung sowie der Magnetumleiter jeweils wenigstens eine Bearbeitungsfläche aufweisen, über welche diese miteinander mittels Kleben, Schweißen, Löten oder ähnliches verbindbar sind. Jegliche Ausgestaltung der Rückstelleinrichtung sowie des Magnetumleiters in Abhängigkeit der ausgewählten Befestigungsart ist denkbar. Wesentlich dabei ist, dass die Rückstelleinrichtung derart ausgestaltet ist, dass die den Magnetflussleiter stellende Betätigungseinrichtung entgegen der Kraftwirkungsrichtung der auf die Betätigungseinrichtung ausübbaren Betätigungskraft, vorzugsweise nach Verringerung eines für das Erreichen einer Stellposition des Magnetflussleiters notwendigen Betätigungskraftbetrages bewegbar ist.
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Weiter bevorzugt kann die Rückstelleinrichtung einen Federspeicher aufweisen, der mit der Betätigungseinrichtung derart koppelbar ist, dass die auf der Betätigungseinrichtung ausübbare Betätigungskraft in eine Rückstellkraft umwandelbar und in dem Federspeicher derart speichbar ist, dass ein Rückstellen der Betätigungseinrichtung automatisch ab einem Rückstellkraftbetrag erfolgt, der größer als ein auf die Betätigungseinrichtung ausgeübter Betätigungskraftbetrag ist. Mittels der Rückstelleinrichtung kann der Magnetflussleiter automatisch über die Betätigungseinrichtung von der zuletzt eingenommenen Stellposition in die davor ausgegangene Stellposition zurückgeführt werden, wodurch eine weitere Spulenkernumpolung und ein damit einhergehender weiterer Spannungsimpuls von der Induktionsspule erzielbar ist. Weiter bevorzugt umfasst die Rückstelleinrichtung ein Federelement, vorzugsweise ein Blattfederelement mit zwei freien Enden, wobei das eine freie Ende in Anlage an einer äußeren freien Oberflächenseite des ersten oder zweiten Magnetumleiters angeordnet oder an dieser äußeren freien Oberflächenseite befestigt ist, wobei das andere freie Ende in die Betätigungseinrichtung derart eingreifbar vorgesehen ist, dass ein Rückstellen der Betätigungseinrichtung entgegen der Kraftwirkungsrichtung der auf der Betätigungseinrichtung ausübbaren Betätigungskraft erzielbar ist. Damit kann eine kostengünstige, beispielsweise aus einem Stanzmaterial wie vorzugsweise ein Federblech leicht herstellbare Rückstelleinrichtung für den Induktionsgenerator bereitgestellt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Induktionsgenerator eine Halteeinrichtung zum Zusammenhalten der Spulenanordnung auf. Dadurch kann eine modular aufbaubare Spulenanordnung bereitgestellt werden, wodurch einzelne Elemente der Spulenanordnung wie beispielsweise der Magnetumleiter, der Spulenkern oder die Magnetelemente einzeln austauschbar sind. Somit kann der Induktionsgenerator für verschiedene Bedürfnisse auf einfache Art und Weise geeignet angepasst werden.
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Des Weiteren kann damit eine relative Verschiebung zwischen zwei Komponenten der Spulenanordnung wenigstens in einer von dem Magnetflussleiter abgewandte Richtung verhindert werden. Zwar können die einzelnen Komponenten, also der erste und zweite Magnetumleiter, der Spulenkern und die Induktionsspule der Spulenanordnung mittels zwischen dem jeweiligen Magnetumleiter und dem Spulenkern anordbare Magnetelemente über die dadurch erzeugte magnetische Anziehungskraft zusammengehalten werden, jedoch kann eine relative Verschiebung wenigstens zweier Komponenten der Spulenanordnung nicht zuverlässig vermieden werden. Mit der Halteeinrichtung kann somit ein bevorzugtes Mittel bereitgestellt werden, dass die vorgenannten Komponenten der Spulenanordnung wenigstens in einer Richtung unbeweglich zueinander zusammenhält.
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Weiter bevorzugt wird das Zusammenhalten durch ein von der Halteeinrichtung ausgeübte Druckbeaufschlagung auf die Spulenanordnung erreicht. Vorzugsweise ist die Halteeinrichtung durch ein Federelement ausgestaltet, dass wenigstens zwei zueinander beabstandete, sich gegenüberliegende Halteabschnitte zur jeweiligen Anlage an einer freien Oberflächenseite des ersten und zweiten Magnetumleiters aufweist, wobei die wenigstens zwei Halteabschnitte über einen Mittenabschnitt miteinander verbunden sind. Weiter bevorzugt ist die Halteeinrichtung querschnittlich U-förmig ausgeformt und an einem freien längsseitigen Ende der Spulenanordnung, welches in eine von dem Magnetflussleiter wegweisende Richtung zeigt, derart angeordnet, dass die Schenkel der U-förmigen Halteeinrichtung die in entgegengesetzte Richtung zeigenden freien Oberflächenseiten des ersten und zweiten Magnetumleiters unter Druckbeaufschlagung kontaktieren. Dazu ist die Halteeinrichtung vorzugsweise derart vorspannbar anordbar, das wenigstens ein Schenkel der U-förmigen Halteeinrichtung im zusammengesetzten Zustand des Induktionsgenerators auf die freie Oberfläche des zugeordneten Magnetumleiters eine vorbestimmbare Federdruckkraft ausübt.
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Weiterhin bevorzugt umfasst die Halteeinrichtung Befestigungselemente zur Befestigung der Halteeinrichtung an der Spulenanordnung. Die Befestigungselemente können beispielsweise Rastnasen sein, die in entsprechende vorzugsweise an den jeweilig freien Oberflächenseiten der zugeordneten Magnetumleiter ausgebildete Rastaufnahmen, vorzugsweise lösbar eingreifen, wodurch eine Verschiebung der Halteeinrichtung relativ zur Spulenanordnung in Längserstreckungsrichtung der Spulenanordnung sowie quer dazu verhindert werden kann. Alternativ oder zusätzlich sind weitere Befestigungsarten wie Schraubbefestigung, Nietbefestigung, Klebebefestigung oder ähnliches denkbar. Bevorzugt werden lösbare Befestigungsarten wie die vorgenannt vorzugsweise lösbare Verrastung und/oder eine Schraubbefestigung, wodurch der Induktionsgenerator als eine modulare und zerlegbare Einheit bereitgestellt werden kann.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Halteeinrichtung und die Rückstelleinrichtung durch eine bauliche Einheit, insbesondere durch ein Federelement ausgebildet. Weiter bevorzugt schließt sich an einem der Halteabschnitte ein den Halteabschnitt begrenzendes Rückstellfederelement an, das ein freies Ende zum Rückstellen der Betätigungseinrichtung umfasst, wobei das freie Ende eingreifbar in die Betätigungseinrichtung zum Umwandeln einer ein Stellen des Magnetflussleiters bewirkende Betätigungskraft in eine Rückstellkraft zum Rückstellen der Betätigungseinrichtung entgegen der Kraftwirkungsrichtung der Betätigungskraft, wie beispielsweise vorbeschrieben, ausgestaltet ist. Dadurch kann eine kostengünstige und einfach herstellbare Halte- und Rückstelleinrichtung bereitgestellt werden, die mittels eines einzigen Elementes verwirklichbar ist. Vorzugsweise ist ein als Rasthaken bevorzugtes Befestigungsmittel zur Befestigung der Halte- und Rückstelleinrichtung an der Spulenanordnung in einem Übergangsbereich zwischen dem Halteabschnitt und dem Rückstellfederelement auf der der Spulenanordnung zugewandten Seite der Halte- und Rückstelleinrichtung zum Eingriff in eine mit dem zugeordneten Magnetumleiter ausgestaltete Rastaufnahme angeordnet. Weiterhin bevorzugt ist das Befestigungsmittel zentriert, also mit gleichem Abstand zu Außenseiten der Halte- und Rückstelleinrichtung derart vorgesehen, dass die beidseitig des Befestigungsmittels vorgesehenen Bereiche zur druckbeaufschlagenen Kontaktierung der Spulenanordnung verwendbar sind. Alternativ kann der Rasthaken mit dem zugeordneten Magnetumleiter und die Rastaufnahme mit der Halte- und Rückstelleinrichtung ausgebildet sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Induktionsgenerator ein Führungselement zum Führen einer den Magnetflussleiter stellenden Betätigungseinrichtung in Kraftwirkungsrichtung einer auf die Betätigungseinrichtung ausübbaren, ein stellendes Magnetflussleiters bewirkenden Betätigungskraft. Vorzugsweise ist das Führungselement auf einer dem Magnetflussleiter zugewandten Seite an der Spulenanordnung befestigbar, wobei das Führungselement wenigstens eine Führung zum Führen der Betätigungseinrichtung entlang des Magnetflussleiters zum Stellen desselbigen aufweist. Vorzugsweise ist das Führungselement U-förmig ausgestaltet und über die jeweiligen Endbereiche der Schenkel der U-Form an der Spulenanordnung, weiter bevorzugt an der Induktionsspule befestigt. Alternativ oder zusätzlich umfasst das Führungselement einen die jeweiligen freien Enden der Schenkel miteinander verbindenden Befestigungssteg, der weiter bevorzugt mittels einer Verrastung an dem freien Spulenkernende derart befestigbar ist, dass der Befestigungssteg in Längserstreckungsrichtung der Spulenanordnung zwischen der Induktionsspule und den Magnetflussleiter anordbar ist. Vorzugsweise umfasst der Befestigungssteg einen Durchgang zur Aufnahme des freien Spulenkernendes. Weiterhin bevorzugt weist der Durchgang eine der äußeren Kontur des freien Spulenkernendes entsprechende Ausgestaltung zur passgenauen Aufnahme des freien Spulenkernendes oder zur Aufnahme unter Presspassung des freien Spulenkernendes auf. Ein Abstand zwischen dem Befestigungssteg und dem Grund der U-Form des Führungselementes ist derart gewählt, dass der Magnetflussleiter in das Führungselement einbringbar und weiter bevorzugt auf das durch den Durchgang ragende Spulenkernende aufsetzbar und um das freie Spulenkernende kippbar ist, wobei ein Abstand zwischen dem Magnetflussleiter und dem Grund der U-Form des Führungselementes derart vorgesehen ist, dass die Betätigungseinrichtung von dem Führungselement aufnehmbar und zum Stellen des Magnetflussleiters führbar ist.
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Weiter bevorzugt umfasst das Führungselement wenigstens ein mit der Betätigungseinrichtung zusammenwirkendes Begrenzungselement zum Begrenzen eines die Stellpositionen des Magnetflussleiters beinhaltenden, parallel zur Kraftwirkungsrichtung der Betätigungskraft verlaufenden Bewegungsweges der Betätigungseinrichtung. Das Begrenzungselement kann vorzugsweise über eine Rastaufnahme auf einer der Betätigungseinrichtung zugewandten Seite des Grundes der U-Form des Führungselementes realisiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein der Betätigungseinrichtung zugewandtes stirnseitiges Ende des Führungselementes einen Anschlag für die Betätigungseinrichtung bilden. Damit kann für die parallel zur Kraftwirkungsrichtung der Betätigungskraft verlaufende Bewegungsrichtung der Betätigungseinrichtung ein Begrenzungselement zum Begrenzen des Bewegungsweges der Betätigungseinrichtung bereitgestellt werden.
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Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Induktionsgenerators für einen Funkschalter bereitgestellt, wobei das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens einer E-förmigen Spulenanordnung mit einem ersten Magnetumleiter, einem zweiten Magnetumleiter und einem von einer Induktionsspule wenigstens teilweise umgebenen Spulenkern umfasst. Die Spulenanordnung bzw. die einzelnen Komponenten der Spulenanordnung können vorzugsweise wenigstens einer der oder miteinander in Kombination bringbare, vorbeschriebenen bevorzugten Ausgestaltungen aufweisen.
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Das Verfahren weist ferner einen Schritt des Anordnens eines stellbaren Magnetflussleiters an einem mit dem Spulenkern magnetflussleitend verbundenen Abschnitt des Spulenanordnung zum wechselweisen, jeweils eine Stellposition definierenden Kontakt zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetumleiter auf. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt des zum magnetischen Kontaktierens zweier Komponenten geeigneten Anordnens wenigstens eines ersten Magnetelementes wenigstens zwischen dem ersten Magnetumleiter und dem Spulenkern oder zwischen dem ersten Magnetumleiter und dem Magnetflussleiter zum Erzeugen eines ersten Magnetflusses in dem Spulenkern in einer ersten Stellposition des Magnetflussleiters und wenigstens eines zweiten Magnetelementes zwischen dem zweiten Magnetumleiter und dem Spulenkern oder zwischen dem zweiten Magnetumleiter und dem Magnetflussleiter zum Erzeugen eines dem ersten Magnetfluss entgegen gerichteten zweiten Magnetflusses in dem Spulenkern in einer zweiten Stellposition des Magnetflussleiters. Durch das Verfahren kann ein einfacher, kostengünstiger und kompakter Induktionsgenerator bereitgestellt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Funkschalter vorgeschlagen, der einen wie vorbeschriebenen Induktionsgenerator sowie eine Übertragungseinrichtung zur drahtlosen Übertragung eines Signals umfasst, wobei die Übertragungseinrichtung zur Versorgung mit einer elektrischen Spannung mit dem Induktionsgenerator elektrisch verbindbar oder verbunden ist. Dadurch kann ein einfach ausgestalteter, kostengünstiger und kompakter Funkschalter bereitgestellt werden. Die Übertragungseinrichtung ist dabei vorzugsweise mit dem Induktionsgenerator über zwischen der Übertragungseinrichtung und dem Induktionsgenerator vorgesehene Anschlusskontakte elektrisch verbindbar.
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Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Erzeugen einer Induktionsspannung mittels eines Induktionsgenerators aufweisend einen Magnetflussleiter bereitgestellt, der zwischen wenigstens zwei Stellpositionen kippbeweglich ist. In der ersten Stellposition wird mittels des Magnetflussleiters ein in einem Spulenkern einer Spulenanordnung des Induktionsgenerators erzeugbarer Magnetfluss bewirkt, der entgegengesetzt zu einem in der zweiten Stellposition mittels des Magnetflussleiters in dem Spulenkern erzeugbarem Magnetfluss gerichtet ist. In der ersten und zweiten Stellposition ist der Magnetflussleiter mit der Spulenanordnung, welche vorzugsweise eine Ausgestaltung gemäß einer der bevorzugten Ausführungsformen aufweisen kann, über zwei Kontakte zum Schließen eines über die Spulenanordnung und dem Magnetflussleiter verlaufenden, den entsprechend erzeugten Magnetfluss umfassenden Magnetflusskreises magnetisch bzw. magnetflussleitend verbunden. Das Verfahren umfasst einen Schritt des Kippbewegens des Magnetflussleiters zum Verbringen desselbigen von der ersten in die zweite Stellposition, wobei der Magnetflussleiter während des Übergangs von der ersten in die zweite Stellposition mit einem mit dem Spulenkern magnetflussleitend verbundenen, einen der beiden magnetischen Kontakte ausmachenden Abschnitt der Spulenanordnung magnetflussleitend verbunden ist. Dadurch bleibt der Magnetflussleiter während des Übergangs von einer in die andere Stellposition, währenddessen der Induktionsgenerator frei von einem geschlossenen Magnetflusskreis ist, mit dem mit dem Spulenkern magnetflussleitend verbundenen Abschnitt, vorzugsweise unmittelbar mit dem Spulenkern magnetflussleitend verbunden. Unter einer unmittelbaren magnetischen Verbindung ist eine Anordnung des Magnetflussleiters an dem Spulenkern ohne Zwischenlage anderer, einen Magnetfluss zwischen dem Spulenkern und dem Magnetflussleiter wenigstens nachteilhaft beeinträchtigende Elemente zu verstehen. Ferner ist unter einer ersten Stellposition eine Ausgangsposition des Magnetflussleiters zu verstehen, ausgehend von welcher der Magnetflussleiter nach Einwirken einer Betätigungskraft auf den Induktionsgenerator bzw. auf eine mit dem Induktionsgenerator gekoppelte Betätigungseinrichtung in die Richtung der zweiten Stellposition, welche eine Zielposition definiert, bewegbar ist.
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Zusätzlich kann das Verfahren einen weiteren, gleichwirkenden Schritt umfassen, bei welchem der Magnetflussleiter von der zweiten in die erste Stellposition kippbeweglich verbringbar ist. Dieser Verfahrensschritt kann in der bevorzugten kombinatorischen Verwendung vorzugsweise automatisch mittels einer den Magnetflussleiter rückstellend bewirkenden, also den Magnetflussleiter in die Ausgangsposition zurück bewegenden Rückstellfeder erzielt werden. Die Rückstellfeder kann im Einklang mit wenigstens einer der bevorzugten Ausführungsformen ausgestaltet sein.
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Weiter bevorzugt weist der Induktionsgenerator eine Ausgestaltung gemäß wenigstens einer der vorbeschriebenen, bevorzugten Ausführungsformen auf.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren und Zeichnungen, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Patentansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Schnittansicht eines Induktionsgenerators mit einem Magnetflussleiter in einer ersten Stellposition gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel;
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2 eine perspektivische Seitenansicht des in 1 gezeigten Induktionsgenerators;
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3 eine Explosionsdarstellung eines Induktionsgenerators gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel;
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4 eine Explosionsdarstellung einer Betätigungseinrichtung für einen Induktionsgenerator gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel;
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5 eine perspektivische Seitenansicht eines Induktionsgenerators mit der in 4 gezeigten Betätigungseinrichtung;
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6 eine schematische Seitenansicht eines Induktionsgenerators gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel;
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7 eine schematische Seitenansicht eines Induktionsgenerators gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel;
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8A–8C eine schematische Schnittansicht des in 1 und 2 gezeigten Induktionsgenerators in unterschiedlichen Positionen des Magnetflussleiters;
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9 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Induktionsgenerators gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel;
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10A und 10B eine Schnittansicht eines vorbekannten Induktionsgenerators.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und gleich oder ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezeichnungen und/oder Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine detaillierte wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine Schnittansicht eines Induktionsgenerators 200 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Der Induktionsgenerator 200 umfasst eine Spulenanordnung 201 mit einem ersten Magnetumleiter 202a, einem zweiten Magnetumleiter 202b, einem Spulenkern 204 und zwei Magnetelemente 210a und 210b. Die Spulenanordnung 201 ist derart E-förmig angeordnet ist, dass der erste und zweite Magnetumleiter 202a, 202b die äußeren Schenkel der E-förmigen Spulenanordnung 201 und der Spulenkern 204 den mittleren Schenkel davon ausformen. Die Magnetelemente 210a, 210b wirken als Verbindungselemente zwischen dem ersten Magnetumleiter 202a und dem Spulenkern 204 und zwischen dem zweiten Magnetumleiter 202b und dem Spulenkern 204, wodurch die E-Form der Spulenanordnung 201 komplettiert wird. Der erste und zweite Magnetumleiter 202a, 202b und der Spulenkern 204 sind aus einem magnetisierbaren Material ausgeformt.
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In dem zwischen dem Spulenkern 204 und den jeweiligen außen liegenden Magnetumleitern 202a, 202b ausgeformten Zwischenraum ist eine den Spulenkern 204 umgebende Induktionsspule 206 angeordnet. Die Induktionsspule 206 weist eine Mehrzahl von Wicklungen auf, die um den Spulenkern 204 gewickelt sind. Die Induktionsspule 206 kann gemäß vorbekannten Induktionsspulen ausgestaltet sein. Ferner kann in einem bevorzugten, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung zwischen der Induktionsspule 206 und dem Spulenkern 204 sowie der Induktionsspule 206 und wenigstens einem der Magnetumleiter 202a, 202b eine elektrische Isolationsschicht angeordnet sein.
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Die freien Enden der Schenkel der Magnetumleiter 202a, 202b und des Spulenkerns 204 ragen über ein mit Blick auf die Magnetelemente 210a, 210b abgewandtes Ende der Induktionsspule 206 hinaus, wobei sich der Spulenkern 204 mit einer größeren Länge erstreckt als der erste und zweite Magnetumleiter 202a, 202b. In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel liegen die freien Enden des ersten und zweiten Magnetumleiters 202a, 202b in einer gemeinsamen Ebene, wohingegen das freie Spulenkernende 205 die gemeinsame Ebene durchragt. An dem freien Spulenkernende 205 ist ein kippbeweglicher, aus einem magnetisierbaren Material ausgeformter Magnetflussleiter 208 zum wechselweisen, jeweils eine Stellposition definierenden Kontakt mit dem ersten Magnetumleiter 202a und dem zweiten Magnetumleiter 202b angeordnet. Die 1 zeigt den Magnetflussleiter 208 in einer ersten Stellposition, wobei der Magnetflussleiter 208 einen ersten Kontaktabschnitt 208a aufweist, der ein stirnseitiges Ende des ersten Magnetumleiters 202a kontaktiert.
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Der Magnetflussleiter 208 ist querschnittlich V-förmig ausgeformt, wobei ein von den Schenkeln der V-Form einschließender Winkel ein stumpfer Winkel α ist. Der stumpfe Winkel α beträgt in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel 158°. Der Magnetflussleiter 208 ist dabei im Wesentlichen plattenförmig ausgestaltet. Auf einer dem zweiten Magnetumleiter 202b zugewandten Seite umfasst der Magnetflussleiter 208 einen zweite Kontaktabschnitt 208b zur Kontaktierung eines stirnseitigen Endes des zweiten Magnetumleiters 202b in einer zweiten Stellposition des Induktionsgenerators 200. Zu den einzelnen Stellpositionen und den damit einhergehenden Wirkungsweisen wird im Einzelnen unter Bezugnahme auf die 8A bis 8C eingegangen.
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Zur beweglichen Lagerung des Magnetflussleiters 208 an dem freien Spulenkernende 205 ist dieses querschnittlich halbkreisförmig, also unter Ausbildung eines vorbestimmbaren Radius‘ ausgeformt. Der Magnetflussleiter 208 weist auf der der Spulenanordnung 201 zugewandten Seite, welche die Kontaktflächen 208a, 208b beinhaltet, eine Aussparung 209 zur Aufnahme des freien Spulenkernendes 205 auf (3). Die Aussparung 209 ist in einem Verbindungsabschnitt der beiden Schenkeln des V-förmigen Magnetflussleiters 208 zentriert angeordnet, wobei die Aussparung 209 querschnittlich eine dem freien Spulenkernende 205 entsprechende Kontur zur kippbeweglichen Drehung bzw. rotatorischen Führung des Magnetflussleiters 208 um das freie Spulenkernende 205 aufweist. Das freie Spulenkernende 205 ist mittels der Aussparung 209 voll umfänglich von dem Magnetflussleiter 208 aufgenommen.
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In einem alternativ bevorzugten, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Aussparung an dem freien Spulenkernende vorgesehen, in welches ein mit dem Magnetflussleiter ausgeformtes Eingriffselement zur kippbeweglichen Drehung des Magnetflussleiters um das freie Ende des Spulenkerns eingreifbar ist.
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In einem weiteren bevorzugten, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist die kippbewegliche Lagerung des Magnetflussleiters an dem freien Ende des Spulenkerns mittels einer Kugelgelenklagerung realisiert. Generell sind verschiedene, eine Rotationsbewegung führende Eingriffsarten zwischen dem Spulenkernende 205 und dem Magnetflussleiter 208 denkbar, wobei abhängig von der Art der kippbeweglichen Lagerung des Magnetflussleiters 208 an dem freien Spulenkernende 205, das freie Spulenkernende 205 sowie der Magnetflussleiter 208 entsprechend auszugestalten sind.
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Wie vorbeschrieben, ragt in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel des Induktionsgenerators 200 das freie Spulenkernende 205 über die freien Enden des ersten und zweiten Magnetumleiters 202a, 202b in Erstreckungsrichtung derselbigen hinaus. Das Überstandsmaß des freien Spulenkernendes 205 ist dabei derart gewählt, dass der erste 208a bzw. der zweite Kontaktabschnitt 208b des Magnetflussleiters 208 in der ersten bzw. zweiten Stellposition einen flächigen Kontakt mit den stirnseitigen Ende des ersten 202a bzw. des zweiten Magnetumleiters 202b herstellen.
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Das erste Magnetelement 210a und das zweite Magnetelement 210b sind in diesem bevorzugtem Ausführungsbeispiel jeweils als Permanentmagnet mit einem magnetischen Nord- und Südpol ausgeformt. Das erste und das zweite Magnetelement 210a, 210b sind derart angeordnet, dass diese den Spulenkern 204 mit unterschiedlicher Polarität kontaktieren. Mit anderen Worten kontaktiert das erste Magnetelement 210a den Spulenkern 204 beispielsweise mit einem Südpol, wohingegen das zweite Magnetelement 210b den Spulenkern 204 mit dem Nordpol kontaktiert. Ebenso kann das erste Magnetelement 210a den Spulenkern 204 mit dem Nordpol kontaktieren, während das zweite Magnetelement 210b den Spulenkern 204 mit dem Südpol kontaktiert. Entsprechend werden der erste Magnetumleiter 202a und der zweite Magnetumleiter 202b mit dem anderen Pol der Magnetelemente 210a, 210b kontaktiert. Dadurch kommt es in der jeweiligen Stellposition zu einem Magnetfluss ausgehend von dem jeweiligen Magnetelement 210a, 210b über den ersten Magnetumleiter 202a bzw. dem zweiten Magnetumleiter 202b, den Magnetflussleiter 208 und dem Spulenkern 204.
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2 zeigt eine perspektivische Seitenansicht des in 1 gezeigten Induktionsgenerators 200. In diesem bevorzugtem Ausführungsbeispiel des Induktionsgenerators 200 sind der erste Magnetumleiter 202a, der Spulenkern 204 und der zweite Magnetumleiter 202b plattenförmig ausgestaltet, wobei der erste Magnetumleiter 202a und der zweite Magnetumleiter 202b eine identische Form aufweisen. Der erste 202a und zweite Magnetumleiter 202b sind an ihren längsseitigen Enden derart breit ausgeformt, dass die jeweiligen längsseitigen Enden des ersten 202a und des zweiten Magnetumleiters 202b bündig mit Seitenflächen des jeweilig zugeordneten ersten 210a bzw. zweiten Magnetelements 210b bzw. des Magnetflussleiters 208 abschließen, wobei die längsseitigen Enden des ersten 202a und des zweiten Magnetumleiters 202b schmaler als ein zwischen diesen liegender Mittenbereich sind. Die Breite des Mittenbereiches des ersten 202a sowie des zweiten Magnetumleiters 202b sind an einer Außenform der Induktionsspule 206, wie in 5 gezeigt, derart angepasst, dass Seitenflächen des Mittenbereiches des ersten 202a bzw. des zweiten Magnetumleiters 202b im Wesentlichen bündig mit einer Seitenfläche der Induktionsspule 206 abschließen.
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Der Spulenkern 204 ist an seinem einen längsseitigen Ende, an welchem das erste 210a und das zweite Magnetelement 210b anliegen, breiter ausgeformt als ein von diesem längsseitigen Ende zu dem freien Spulenkernende 205 führender Abschnitt. Dieser Abschnitte ist derart angepasst, dass der Spulenkern 204 von der Induktionsspule 206 voll umfänglich in dem zwischen den längsseitigen Enden liegenden Bereich des Spulenkerns 204 umgeben bzw. umschlossen ist, wobei das freie Spulenkernende 205 von der Aussparung 209 des Magnetflussleiters 208 voll umfänglich aufgenommen werden kann.
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3 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Induktionsgenerators 200 nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Induktionsgenerator 200 umfasst einen in den 1 und 2 gezeigte Spulenanordnung 201 mit einem an dem freien Ende 205 des Spulenkerns 204 kippbeweglich gelagerten Magnetflussleiter 208. Darüber hinaus weist der Induktionsgenerator 200 an einem das erste 210a und das zweite Magnetelement 210b umfassende längsseitige Ende der Spulenanordnung 201 ein paar Seitenwände 234 auf, wobei eine Seitenwand 234 eine aus dem ersten Magnetumleiter 202a, dem ersten Magnetelement 210a, dem Spulenkern 204, dem zweiten Magnetelement 210b und dem zweiten Magnetumleiter 202b gebildete gemeinsame Seitenfläche des längsseitigen Ende des Spulenanordnung 201 vollflächig abdeckt. Die Seitenwand 234 ist vorzugsweise aus einem magnetisierbaren Material ausgeformt, wobei die Seitenwand 234 an der Seitenfläche des längsseitigen Endes der Spulenanordnung 201 durch die von dem ersten Magnetelement 210a und dem zweiten Magnetelement 210b jeweils ausgehender magnetischer Anziehungskraft gehalten wird. Weiterhin kontaktiert die Seitenwand 234 ein der Seitenwand 234 zugewandtes stirnseitiges Ende der Induktionsspule 206. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Seitenwand 234 mit der Induktionsspule 206 wenigstens elektrisch leitend und/oder formschlüssig mit dem stirnseitigen Ende der Induktionsspule 206 verbunden. Die Seitenwand 234 umfasst des Weiteren wenigstens einen elektrischen Kontakt 236 zur Kontaktierung beispielsweise einer nicht gezeigten Leiterplatine und zur Befestigung der selbigen an dem Induktionsgenerator 200. Die Anordnung des dargestellten elektrischen Kontakts 236 ist nicht einschränkend zu verstehen. Der elektrische Kontakt 236 kann an jedem anderen Ort des Induktionsgenerators 200 angeordnet sein, so lange der elektrische Kontakt 236 elektrisch mit der Induktionsspule 206 derart verbindbar ist, dass ein von dem Induktionsgenerator 200 erzeugter Spannungsimpuls über den elektrischen Kontakt 236 an die Leiterplatine übertragbar ist. So kann der Induktionsgenerator 200 bedarfsgerecht an eine Konfiguration der Leiterplatine bzw. eine Leiterplatine bedarfsgerecht an die Konfiguration des Induktionsgenerators 200 angepasst werden.
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Der Induktionsgenerator 200 umfasst des Weiteren ein Führungselement 230 zum Führen einer Betätigungseinrichtung 500, mittels welcher der Magnetflussleiter 208 zwischen der ersten und zweiten Stellposition gestellt werden kann. Das Führungselement 230 ist an dem freien längsseitigen Ende der Induktionsspule 206 angeordnet, an welcher der Magnetflussleiter 208 vorgesehen ist. Das Führungselement 230 kann entweder mit der Induktionsspule 206 integral ausgebildet bzw. formschlüssig mit dem längsseitigen Ende der Induktionsspule 206 ausgebildet sein. Eine Befestigung des Führungselements 230 kann wahlweise mittels Schraubbefestigung, Nietbefestigung, Klebung oder weiteren Befestigungsarten, die geeignet sind, zwei Elemente miteinander ortsfest zu verbinden, erfolgen. In einem alternativ bevorzugten, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Induktionsspule 206 und das Führungselement 230 zwei voneinander getrennte Bauteile, die miteinander ortsfest mittels des Magnetflussleiters 208 verbunden sind. Hierbei kann das Führungselement 230 einen Aufnahmeabschnitt umfassen, der über das freie Spulenkernende 205 auf dem Spulenkern 204 aufschiebbar und nach Anordnen des Magnetflussleiters 208 an dem freien Spulenkernende 205 zwischen dem längsseitigen Ende der Induktionsspule 206 und dem Magnetflussleiter 208 ortsfest fixierbar ist.
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Das Führungselement 230 weist eine Aufnahme 238 zur Aufnahme der Betätigungseinrichtung 500 sowie des Magnetflussleiters 208 auf. Das Führungselement 230 weist dazu zwei parallele, von dem längsseitigen Ende der Induktionsspule 206 wegführende Seitenwände 240 auf, die über eine von dem längsseitigen Ende der Induktionsspule 206 entfernte Mittenwand 242 miteinander verbunden sind. Die Führungselement-Seitenwände 240 sowie die Führungselement-Mittenwand 242 begrenzen die Betätigungseinrichtungsaufnahme 238. Die Führungselement-Seitenwände 240 sowie die Führungselement-Mittenwand 242 umfassen auf einer der Betätigungseinrichtungsaufnahme 238 zugewandte Seite Führungsflächen, entlang welcher die Betätigungseinrichtung 500 in Kraftwirkungsrichtung einer auf die Betätigungseinrichtung 500 ausübbaren Betätigungskraft FB bewegbar ist (5). Das Führungselement 230 umfasst ferner ein Begrenzungselement 232 zum Begrenzen des Bewegungsweges der Betätigungseinrichtung 500. Das Begrenzungselement 232 ist durch das in Kraftwirkungsrichtung der Betätigungskraft FB zeigende stirnseitige Ende der Führungselement-Seitenwände 240 sowie der Führungselement-Mittenwand 242 ausgeformt. Das Begrenzungselement 232 formt einen Anschlag bzw. Stopp für einen mit der Betätigungseinrichtung 500 ausgebildeten Kragen 502.
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Wie in 3 des Weiteren gezeigt, umfasst der Induktionsgenerator 200 eine Halte- und Rückstelleinrichtung 212, 214, welche aus einem Blattfederelement ausgebildet ist. Der die Halteeinrichtung 214 ausmachende Bereich der Halte- und Rückstelleinrichtung 212, 214 ist aus zwei im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Halteabschnitte 216, 220, die über einem Mittenabschnitt 218 endseitig miteinander verbunden sind, ausgebildet. Die Halteeinrichtung 214 bildet dabei eine U-Form aus. Die Halteabschnitte 216, 220 umfassen auf den sich zugewandten Seiten jeweils eine Rastnase 217 zum Eingriff in eine Rastnasenaufnahme 203, die jeweils mit dem ersten 202a und zweiten Magnetumleiter 202b ausgebildet sind.
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Der die Rückstelleinrichtung 212 ausmachende Abschnitt der Halte- und Rückstelleinrichtung 212, 214 schließt sich unmittelbar an den einen Halteabschnitt 216 der Halteeinrichtung 214 an. Die Rückstelleinrichtung 212 umfasst ein Rückstellfederelement 222, welches aus einem Blattfederelement ausgebildet ist. Der eine Halteabschnitt 216 und das Rückstellfederelement 222 sind querschnittlich im Wesentlichen V-förmig ausgeformt, wobei der eine Halteabschnitt 216 mit dem Rückstellfederelement 222 in der Spitze der V-Form miteinander formschlüssig verbunden sind. In diesem Verbindungsbereich ist die Rastnase 217 des einen Halteabschnitts 216 angeordnet. Das Rückstellfederelement 222 weist ein freies Ende 223 zur Aufnahme und Anlage mit einer Rückstellfederelement-Aufnahme 504 der Betätigungseinrichtung 500 auf.
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4 zeigt eine Explosionsdarstellung der Betätigungseinrichtung 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Betätigungseinrichtung 500 umfasst ein U-förmiges Gehäuseelement 506, dass zwischen den Schenkeln und der Grundform der U-Form eine Stellelement-Aufnahme 508 ausformt. In Längserstreckungsrichtung des Gehäuseelementes 506 schließt sich endseitig der Kragen 502 an, wobei der Kragen 502 das Gehäuseelement 506 auf der der Stellelement-Aufnahme 508 abgewandten Seite des Gehäuseelementes 506 seitlich überragt und dadurch einen Stopp für eine Begrenzung des Bewegungsweges der Betätigungseinrichtung 500 in Kraftwirkungsrichtung der Betätigungskraft FB im Zusammenwirken mit dem Begrenzungselement 232 des Führungselementes 230 darstellt. Der Kragen 502 geht auf der der Gehäuseelement 506 abgewandten Seite in ein Betätigungselement 510 zur Aufnahme und Übertragen der Betätigungskraft FB an das Gehäuseelement 506 über. Das Betätigungselement 510 ist halbkugelförmig ausgestaltet. Das Betätigungselement 510 kann alternativ jede andere, zum Betätigen der Betätigungseinrichtung 500 geeignete Form aufweisen.
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Die Stellelement-Aufnahme 508 wird in Richtung des Betätigungselementes 510 von der Rückstellfederelement-Aufnahme 504 begrenzt, welche von dem Kragen 502 eingefasst ist. Die Stellelement-Aufnahme 508 ist dergestalt, dass eine Stellelementfeder 512 sowie ein Stellelement 514 zum Stellen des Magnetflussleiters 208 in der Stellelement-Aufnahme 508 aufgenommen werden können. Dazu weist das U-förmige Gehäuseelement 506 auf der der Stellelementaufnahme 508 zugewandten Seite einen Haltezapfen 516 auf, der in Eingriff mit einer mit der Stellelementfeder 512 ausgeformten Zapfenaufnahme 518 zum Halten der Stellelementfeder 512 in der Stellelement-Aufnahme 508 bringbar ist.
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Das Gehäuseelement 506 weist des Weiteren eine Stellelementführung 520 in den jeweiligen Schenkeln der U-Form in Form einer Aussparung 520 auf. Die Stellelementführung 520 ist vorgesehen, das Stellelement 514 quer zur Kraftwirkungsrichtung der Betätigungskraft FB verschieblich zu halten. Dazu weist das Stellelement 514 eine teigrollenähnliche Gestalt auf, wobei der dickere Mittenbereich des Stellelementes 514 eine Roll- bzw. Gleitfläche zum Kontaktieren einer der Spulenanordnung 201 abgewandten Oberflächenseite des Magnetflussleiters 208 ausformt. Die beiden von dem dickeren Mittelbereich abragenden Stege des Stellelementes 514 greifen in die Stellelementführung 520 entsprechend ein und führen die Roll- bzw. Gleitfläche entlang der Stellelementführung 520. Die Stellelementfeder 512 ist dabei U-förmig ausgebildet, wobei die Schenkel der U-Form der Stellelementfeder 512 im montierten Zustand der Betätigungseinrichtung 500 eine Druckkraft auf das Stellelement 514, insbesondere auf die Stege des Stellelementes 514 ausüben. Die Stellelementfeder 512 ist dazu zwischen dem Stellelement 514 und dem Gehäuseelement 506 in der Stellelement-Aufnahme 508 angeordnet.
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5 zeigt einen montierten Zustand des Induktionsgenerators 200 mit der Halte- und Rückstelleinrichtung 212, 214 sowie der in die Betätigungseinrichtung-Aufnahme 230 eingesetzten Betätigungseinrichtung 500. Die Halte-und Rückstelleinrichtung 212, 214 fasst das die Magnetelemente 210a, 210b umfassende Ende der Spulenanordnung 201 derart ein, dass die Halteabschnitte 216, 220 jeweils zugeordnete, der Induktionsspule 206 abgewandte Oberflächenseiten des ersten 202a und des zweiten Magnetumleiters 202b kontaktieren, wobei die Rastnasen 217 in die jeweilig zugeordneten Rastnasenaufnahme 203 eingreifen. Dadurch kann die Spulenanordnung 201 auf einfache Art und Weise sicher zusammengehalten werden.
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Die Halte- und Rückstelleinrichtung 212, 214 kann aus einen blechhaltigen, vorzugsweise Federblech oder federelastischen, kunststoffhaltigen Material ausgebildet sein. Das Rückstellfederelement 222 greift dabei in die Rückstellfederelement-Aufnahme 504 ein. Der Eingriff kann vorzugsweise unter Vorspannung erfolgen. Vorzugsweise weisen die Betätigungseinrichtung 500 sowie das Führungselement 230 eine weitere Begrenzungseinrichtung auf, mittels welcher eine Bewegung der Betätigungseinrichtung 500 entgegen der Kraftwirkungsrichtung der Betätigungskraft FB begrenzbar ist, um ein Herausgleiten der Betätigungseinrichtung 500 aus der Betätigungseinrichtungs-Aufnahme 238 entgegen der Kraftwirkungsrichtung der Betätigungskraft FB zu vermeiden. Diese weitere Begrenzungseinrichtung kann beispielsweise über eine Rasteinrichtung umfassend wenigstens eine Rastnase und eine Rastnasenaufnahme ausgebildet sein, wobei die Rastnase vorzugsweise auf einer dem Führungslement 230 zugewandten äußeren Oberflächenseite der Betätigungseinrichtung 500 und die Rastnasenaufnahme entsprechend auf einer der Betätigungseinrichtung 500 zugewandten Seite des Führungselementes 230 vorgesehen sein können. Des Weiteren bilden die Seitenwände 234 der Spulenanordnung 201 eine Aufnahme für den Mittenabschnitt 218 der Halteeinrichtung 214 aus.
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In der in 5 gezeigten Position der Betätigungseinrichtung 500 befindet sich der Magnetflussleiter 208 in einer ersten Stellposition, in welcher die erste Kontaktfläche 208a das stirnseitige Ende des ersten Magnetleiters 202a kontaktiert. Auf der der ersten Kontaktfläche 208a abgewandten Seite des Magnetflussleiters 208 wird dieser von dem Stellelement 214 kontaktiert. Durch Ausüben der Betätigungskraft FB auf das Betätigungselement 510 wird die Betätigungseinrichtung 500 in Kraftwirkungsrichtung der Betätigungskraft FB bewegt. Dabei wirkt das Rückstellfederelement 222 entgegen der Kraftwirkungsrichtung der Betätigungskraft FB, in dem ein Teilbetrag der Betätigungskraft FB in eine entsprechende Federkraft umgewandelt wird, die in den Federspeicher der Rückstellfeder 222 aufgenommen und gespeichert wird. Sofern ein Betrag der gespeicherten Rückstellfederkraft größer als ein Betrag der Betätigungskraft FB ist, wird die Betätigungseinrichtung 500 mittels des Rückstellfederelementes 222 automatisch entgegen der Kraftwirkungsrichtung der Betätigungskraft FB bis zu einer Entspannungsposition des Rückstellfederelementes 222 bzw. bis zu einer Begrenzungsposition bestimmt durch die Begrenzungseinrichtung der Betätigungseinrichtung 500 bewegt.
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6 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Induktionsgenerators 300 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Aufbau des Induktionsgenerators 300 ähnelt dem Aufbau des Induktionsgenerators 200, wobei sich der Induktionsgenerator 300 dieses bevorzugten weiteren Ausführungsbeispiels von dem vorbeschriebenen nur durch die Gestalt des ersten Magnetumleiters 302a, des zweiten Magnetumleiters 302b sowie des Spulenkerns 304 unterscheidet. Der erste und zweite Magnetumleiter 302a, 302b sind L-förmig ausgestaltet, wobei der kurze Schenkel der L-Form eine Kontaktfläche für die erste Kontaktfläche 208a des Magnetflussleiters 208 ausformt. Durch die Wahl der Länge des kurzen Schenkels der L-Form des ersten Magnetumleiters 302a kann die Kontaktflächengröße zwischen dem ersten Magnetumleiter 302a und dem Magnetflussleiter 208 unabhängig von einer Dicke des ersten Magnetumleiters 302a geeignet gewählt werden. In diesem Zusammenhang wird angeführt, dass mit einer Zunahme der Kontaktfläche gleichzeitig die Magnetflussdichte in diesem Kontaktflächenbereich bei geschlossenem Magnetflusskreis abnimmt. Mit Vergrößerung des Kontaktflächenbereiches kann über die Reduzierung der Magnetflussdichte eine zum Trennen des Magnetflussleiters 208 von dem ersten Magnetumleiter 302a benötigte mechanische Energie reduziert werden. Der zweite Magnetumleiter 302b ist identisch zum ersten Magnetumleiter 302a ausgebildet.
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Der Spulenkern 304 umfasst zwei Spulenkernelemente 304a, 304b, welche jeweils derart gekröpft sind, dass stirnseitige Enden des jeweiligen Spulenkernelementes 304a, 304b in eine gleiche Richtung weisen. Dabei weist jedes Spulenkernelement 304a, 304b einen kurzen und einen langen Abschnitt auf, wobei sich die langen Abschnitte kontaktieren und die kurzen Abschnitte entlang einer von den langen Abschnitten gebildeten Kontaktflächenebene einander gegenüber liegen. Die Spulenkernelemente 304a, 304b sind in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel identisch ausgeformt, wobei die langen Abschnitte sich derart kontaktieren, dass die stirnseitigen Enden der jeweiligen langen Abschnitte ein gemeinsames stirnseitiges freies Spulenkernende 305 ausmachen. An diesem freien Spulenkernende 305 ist der Magnetflussleiter 308 kippbeweglich angeordnet. Eine Befestigung des Magnetflussleiters 208 an dem freien Spulenkernende 305 kann wie in dem vorbeschriebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgen.
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Zwischen den kurzen Abschnitten des jeweiligen Spulenkerns 304a, 304b und dem jeweilig zugeordneten ersten Magnetumleiter 302a bzw. zweiten Magnetumleiter 302b sind das erste Magnetelement 310a und das zweite Magnetelement 310b entsprechend angeordnet. Dadurch kann bei gleichem Ausmaß in wenigstens Längserstreckungsrichtung der Spulenanordnung wie in dem vorbeschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Spulenkern mit einer größeren, von einer Induktionsspule umgebbaren bzw. umschließbaren Fläche, also mit einer größeren Spulen und somit mit einer höheren Windungszahl bereitgestellt werden. Dadurch kann eine höhere Induktionsspannung erhalten werden.
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7 zeigt einen Induktionsgenerator 400 gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Induktionsgenerator 400 folgt dem Prinzip des vorbeschriebenen Induktionsgenerators 300, in dem der Spulenkern 404 eine größere Fläche als der Spulenkern 204 des Induktionsgenerators 200 des zuerst beschriebenen Ausführungsbeispiels eines Induktionsgenerators 200 beschreibt. Dies wird dadurch erreicht, dass sich der Induktionsgenerator 400 von den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen eines Induktionsgenerators 200, 300 durch eine andere Gestalt des ersten Magnetumleiters 402a, des zweiten Magnetumleiters 402b, des Spulenkerns 404 sowie der Anordnung des ersten Magnetelementes 410a und des zweiten Magnetelementes 410b unterscheidet. Im Einzelnen umfasst der Induktionsgenerator 400 zwei identisch ausgestaltete erste und zweite Magnetumleiter 402a, 402b, welche jeweils C- bzw. U-förmig ausgestaltet sind, wobei sich der erste Magnetumleiter 402a und der zweite Magnetumleiter 402b über ein jeweiliges stirnseitiges Ende kontaktieren. Vorzugsweise können der erste und zweite Magnetumleiter 402a, 402b auch aus einem einzigen U-förmiges oder C-förmiges beschreibendes Bauteil ausgeformt sein.
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Zwischen dem ersten Magnetumleiter 402a und dem zweite Magnetumleiter 402b wird ein Aufnahmeraum zur Aufnahme des Spulenkerns 404 sowie einer den Spulenkern 404 umgebenen Spule (nicht gezeigt) ausgebildet. Der Spulenkern 404 ist stabförmig und kontaktiert stirnseitig den ersten Magnetumleiter 402a sowie den zweiten Magnetumleiter 402b in einem einen Verbindungsbereich des ersten und zweiten Magnetumleiters 402a, 402b ausmachenden Abschnitt. Der Spulenkern 404 erstreckt sich bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel parallel zu einem Grund der U-Form der jeweiligen Magnetumleiter 402a, 402b. Der erste und zweite Magnetumleiter 402a, 402b weisen jeweils einen Schenkel auf, dessen Stirnseiten sich unter Zwischenlage eines freien Endes 405 des Spulenkerns 404 gegenüberliegen. Damit ragt der Spulenkern 404 von dem Verbindungsbereich der Magnetumleiter 402a, 402b rechtwinklig ab und erstreckt sich über einen zwischen den freien stirnseitigen Enden der Magnetumleiter 402a, 402b ausgebildeten Zwischenraum, parallel zu dem Grund des jeweilig U-förmig ausgebildeten ersten und zweiten Magnetumleiters 402a, 402b hindurch. An dem freien Spulenkernende 405 ist der Magnetflussleiter 208 kippbeweglich angeordnet. Die Anordnung des Magnetflussleiters 208 kann wie vorbeschrieben erfolgen.
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Auf einer dem Aufnahmeraum abgewandten Oberflächenseite des kurzen Schenkels des ersten 402a und des zweiten Magnetumleiters 402b ist jeweils ein Magnetelement 410a, 410b zum Kontaktieren der jeweilig zugeordneten ersten Kontaktfläche 208a und zweiten Kontaktfläche 208b des Magnetflussleiters 208 in der jeweiligen ersten und zweiten Stellposition angeordnet. Die 7 zeigt den Magnetflussleiter 208 in der ersten Stellposition, in welcher die erste Kontaktfläche 208a das erste Magnetelement 410a kontaktiert. Dabei kontaktiert das erste Magnetelement 410a den ersten Magnetumleiter 402a mit einer anderen Polarität als das zweite Magnetelement 410b den zweiten Magnetumleiter 402b, wie in den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen zu den Induktionsgeneratoren 200 und 300 ausgeführt.
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8A bis 8C zeigen exemplarisch einen Umschaltvorgang des Magnetflussleiters 208 von einer ersten Stellposition (8A) über eine Zwischenposition (8B) in eine zweite Stellposition (8C). Der Schaltvorgang wird in diesen Figuren ex-plizit unter Bezugnahme auf den Induktionsgenerator 200 gemäß dem ersten bevorzugtem Ausführungsbeispiel beschrieben. Der im Folgende beschriebene Umschaltvorgang gilt gleichermaßen für die mit den 6 und 7 gezeigten Induktionsgeneratoren 300, 400 gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsbeispielen.
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8A zeigt den Magnetflussleiter 208 in einer ersten Stellposition, in welcher die erste Kontaktfläche 208a ein stirnseitige Ende des Magnetumleiters 202a kontaktiert. Die zweite Kontaktfläche 208b ist dabei von dem stirnseitigen Ende des zweiten Magnetumleiters 202b beabstandet. Der Magnetflussleiter 208 ist an dem freien Ende 205 des Spulenkerns 204 wie vorbeschrieben kippbeweglich angeordnet. In der ersten Stellposition befindet sich das in 4 gezeigte Stellelement 514 mit seiner Roll- bzw. Gleitkontaktfläche in Kontakt mit einer der ersten Kontaktfläche 208a abgewandten Oberflächenseite des Magnetflussleiters 208. In der ersten Stellposition fließt ein erster Magnetfluss MF1 von dem ersten Magnetelement 210a über den Spulenkern 204, über den Magnetflussleiter 208 bzw. die erste Kontaktfläche 208a und über den ersten Magnetumleiter 202a zu dem ersten Magnetelement 210a zurück.
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Durch Aufbringen einer Betätigungskraft FB auf das Betätigungselement 510 der Betätigungseinrichtung 500 bewegt sich die Betätigungseinrichtung 500 in Kraftwirkungsrichtung der Betätigungskraft FB, wobei das Stellelement 514 entlang der kontaktierenden Oberflächenseite des Magnetflussleiters 208 rollt bzw. gleitet. Nach Erreichen des Übergangabschnitts von einem Schenkel zu dem anderen Schenkel des V-förmigen Magnetflussleiters 208, welcher Übergangsabschnitt über den vorbeschriebenen stumpfen Winkel ausgebildet ist und entsprechend ein Tal ausbildet, wird das Stellelement 514 auf die der zweiten Kontaktfläche 208b abgewandten, eine Auffahrrampe ausbildende Oberflächenseite des Magnetflussleiters 208 geführt. Mittels der Stellelementfeder 512 wird der Magnetflussleiter 208 über das Stellelement 514 mit einem Druck in Richtung der Spulenanordnung 201 beaufschlagt. Sofern ein Betrag der Druckkraft auf der der zweiten Kontaktfläche 208b abgewandten Oberflächenseite des Magnetflussleiters 208 größer als ein Betrag der Anziehungskraft zwischen der ersten Kontaktfläche 208a und des ersten Magnetumleiters 202a ist, bewegt sich der Magnetflussleiter 208 von der ersten Stellposition in eine wie in 8B gezeigte Zwischenposition. In dieser Zwischenposition sind die erste Kontaktfläche 208a sowie die zweite Kontaktfläche 208b von den jeweilig zugeordneten ersten und zweiten Magnetumleitern 202a, 202b über einen Luftspalt beabstandet. Durch weitere Betätigung der Betätigungseinrichtung 500 in Kraftwirkungsrichtung FB bzw. durch Erhöhen der Druckkraft auf die der zweiten Kontaktfläche 208b abgewandte Oberflächenseite des Magnetflussleiters 208 über das Stellelement 514 bewegt sich der Magnetflussleiter 208 in eine wie in 8C gezeigte zweite Stellposition, sofern der Betrag der Druckkraft ausreicht, die zwischen der ersten Kontaktfläche 208a und dem ersten Magnetumleiter 202a wirkende Anziehungskraft zur Bewegung des Magnetflussleiters 208 überwinden zu können.
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In der zweiten Stellposition kontaktiert die zweite Kontaktfläche 208b das stirnseitige Ende des zweiten Magnetumleiters 202b, wobei die erste Kontaktfläche 208a von den stirnseitigen Ende des ersten Magnetumleiters 202a beabstandet ist. Durch den magnetischen Kontakt zwischen dem Magnetflussleiter 208 und dem zweiten Magnetumleiter 202b wird ein zweiter Magnetfluss MF2 erzeugt, der von dem zweiten Magnetelement 210b über den zweiten Magnetumleiter 202b, den Magnetflussleiter 208 bzw. die zweite Kontaktfläche 208b, den Spulenkern 204 zurück zu dem zweiten Magnetelement 210b verläuft.
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Der Umschaltvorgang von der ersten in die zweite Stellposition des Magnetflussleiters 208 kann über die vorbeschriebene Ausgestaltung der Induktionsgeneratoren 200, 300, 400 in Verbindung mit der Betätigungseinrichtung 500 gemäß einer der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unabhängig von einer Betätigungsgeschwindigkeit der Betätigungseinrichtung 500 erfolgen. Der Umschaltvorgang bzw. die Umschaltgeschwindigkeit ist hierbei insbesondere durch das Stellelement 514 in Verbindung mit der Stellelementfeder 512 beeinflusst. Dadurch kann eine schlagartige Umschaltung bzw. Wechsel von der ersten Stellposition über die Zwischenposition in die zweite Stellposition schlagartig erfolgen, wobei die Umschaltgeschwindigkeit durch das geringe Eigengewicht des Magnetflussleiters 208 positiv beeinflussbar ist. Des Weiteren ist eine geringere Betätigungskraft für den Umschaltvorgang notwendig, da lediglich eine Kontaktfläche zwischen Magnetflussleiter und entsprechenden Magnetumleiter im Vergleich zu dem vorbekannten Stand der Technik, bei welchem wenigstens zwei Kontaktflächen zwischen Magnetflussleiter und entsprechenden Magnetumleitern zu trennen sind, zu trennen ist. Durch Stellen des Magnetflussleiters 208 von der ersten in die zweite Stellposition bzw. umgekehrt kann eine entsprechende Induktionsspannung in der Induktionsspule erzeugt werden, wobei die Induktionsspannung zur Versorgung beispielsweise einer Übertragungseinrichtung zum Übertragen von Signalen abgreifbar vorgesehen ist.
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Mittels des Induktionsgenerators gemäß der vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele kann ein Funkschalter bereitgestellt werden, der neben dem Induktionsgenerator eine Übertragungseinrichtung zur vorzugsweise drahtlosen Übertragung eines Signals umfasst, wobei die Übertragungseinrichtung zur Versorgung einer elektrischen Spannung mit dem Induktionsgenerator bzw. mit der Induktionsspule elektrisch verbindbar oder verbunden ist. Der Funkschalter kann dadurch miniaturisierbar und kompakt bereitgestellt werden.
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9 zeigt ein beispielhaftes Diagramm eines Verfahrens 1000 zum Herstellen eines Induktionsgenerators gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In einem Schritt 1100 wird eine E-förmige Spulenanordnung mit einem ersten Magnetumleiter, einem zweiten Magnetumleiter und einem von einer Induktionsspule umgebenen Spulenkern bereitgestellt und in einem weiteren Schritt 1200 ein stellbarer Magnetflussleiter an einem mit dem Spulenkern magnetflussleitend verbundenen Abschnitt der Spulenanordnung zum wechselweisen, jeweils eine Stellposition definierenden Kontakt, zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetumleiter angeordnet. Das Verfahren umfasst des Weiteren einen Schritt 1300, in welchem wenigstens ein erstes Magnetelement wenigstens zwischen dem ersten Magnetumleiter und dem Spulenkern oder zwischen dem ersten Magnetumleiter und dem Magnetflussleiter zur Erzeugung eines ersten Magnetflusses in dem Spulenkern in einer ersten Stellposition des Magnetflussleiters angeordnet wird, wobei in diesem Schritt wenigstens ein zweites Magnetelement zwischen dem zweiten Magnetumleiter und dem Spulenkern oder zwischen dem zweiten Magnetumleiter und dem Magnetflussleiter zum Erzeugen eines dem ersten Magnetfluss entgegen gerichteten zweiten Magnetflusses in dem Spulenkern in einer zweiten Stellposition des Magnetflussleiters angeordnet wird. Damit kann ein kostengünstiger, kompakt ausgestalteter Induktionsgenerator bereitgestellt werden, der mit im Vergleich zu vorbekannten Induktionsgeneratoren reduzierter Betätigungskraft eine wenigstens gleich große oder größere Induktionsspannung erzeugen kann.
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Wie vorbeschrieben ist den Induktionsgeneratoren 200, 300, 400 gemäß den bevorzugten Ausführungsbeispielen gemeinsam, dass eine elektrische induzierte Spannung lediglich durch ein Kippbewegen des Magnetflussleiters um den mit dem Spulenkern magnetflussleitend verbundenen Abschnitt der Spulenanordnung zwischen einem eine ersten Stellposition definierenden Kontakt des Magnetflussleiters mit dem ersten Magnetumleiter und einem eine zweite Stellposition definierenden Kontakt des Magnetflussleiters mit dem zweiten Magnetumleiter erzeugt werden kann, wobei nur ein Kontakt zwischen dem Magnetflussleiter und der Spulenanordnung zu trennen ist.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig und in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch ein oder mehrere Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Die Abmessungen der geometrischen Formen der beschriebenen Elemente sind nur beispielhaft und können in jeweiligen Einsatzgebieten des Induktionsgenerators entsprechend angepasst werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100, 200, 300, 400
- Induktionsgenerator
- 101, 201, 301, 401
- Spulenanordnung
- 102
- Magnetumleiter
- 104, 204, 304, 404
- Spulenkern
- 106, 206, 306, 406
- Induktionsspule
- 108, 208, 308, 408
- Magnetflussleiter
- 110
- Magnetelement
- 112
- Polschuhe
- 202a, 302a, 402a
- erste Magnetumleiter
- 202b, 302b, 402b
- zweite Magnetumleiter
- 203
- Rastnasenaufnahme
- 205, 305, 405
- Spulenkernende
- 208a, 308a, 408a
- erste Kontaktfläche des Magnetflussleiters
- 208b, 308b, 408b
- zweite Kontaktfläche des Magnetflussleiters
- 209
- Aufnahme
- 210a, 310a, 410a
- erstes Magnetelement
- 210b, 310b, 410b
- zweites Magnetelement
- 212
- Rückstelleinrichtung
- 214
- Halteeinrichtung
- 216, 220
- Halteabschnitt
- 217
- Rastnase
- 218
- Mittenabschnitt
- 222
- Rückstellfederelement
- 223
- freies Ende des Rückstellfederelementes
- 230
- Führungselement
- 232
- Begrenzungselement
- 234
- Seitenwand
- 236
- elektrischer Kontakt
- 238
- Betätigungseinrichtungsaufnahme
- 240
- Führungselementseitenwand
- 242
- Führungselementmittenwand
- 304a, 304b
- Spulenkernelement
- 500
- Betätigungseinrichtung
- 502
- Kragen
- 504
- Rückstellfederelementaufnahme
- 506
- Gehäuseelement
- 508
- Stellelementaufnahme
- 510
- Betätigungselement
- 512
- Stellelementfeder
- 514
- Stellelement
- 516
- Haltezapfen
- 518
- Zapfenaufnahme
- 520
- Stellelementführung
- α
- stumpfer Winkel
- FB
- Betätigungskraft
- MF1
- erster Magnetfluss
- MF2
- zweiter Magnetfluss
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10315765 A1 [0002]
- DE 102008003595 A1 [0003]
- DE 102011002740 A1 [0005]