NL1027092C2 - Aandrijfinrichting. - Google Patents

Description

Aandrij finrichting

De uitvinding heeft betrekking op een aandrijfinrichting, in het bijzonder een elektrische aandrijfinrichting.

5 In de techniek zijn zeer vele aandrijf inrichtin gen bekend, bijvoorbeeld aandrijfinrichtingen die direct een wiel aandrijven. Eén van de bekendste is een elektrische aandrijving waarbij een elektromotor in een wiel aangebracht is. Een voorbeeld van een dergelijke aandrij-10 ving is PCT/NL01/00056. Met een dergelijk wiel is het mogelijk om zeer compacte voertuigen te bouwen. Door de aard van het wiel voorzien van een elektromotor is men echter met deze opstelling niet in staat om alle mogelijke bestaande voertuigen te voorzien van een elektrische aan-15 drijving.

De uitvinding heeft tot doel een alternatieve aandrijving te verschaffen waarmee onder meer al dan niet bestaande voertuigen aangedreven kunnen worden

De uitvinding verschaft daartoe een aandrijfin-20 richting omvattende een om zijn rotatiesymmetrieas draaibare ring die aan omtrek voorzien is van permanente magneten, en bij de ring opgestelde elektromagneetmiddelen, voor het kunnen uitoefenen van een aandrijfkracht op de ring, waarbij de elektromagneetmiddelen een met de ring concentrisch 25 onvolledig cirkeldeel vormen.

1027092 2

De aandrijving volgens de uitvinding kan toegepast worden op alle mogelijke bestaande voertuigen zoals bijvoorbeeld fietsen, motoren en zelfs tractoren. Daarnaast is deze elektrische aandrijving in staat om een zeer hoge 5 aandrijfverhouding te realiseren, dat wil zeggen een verhouding tussen de arm van de kracht welke de aandrijving levert gedeeld door de straal (halve buitendiameter) van een aan te drijven ring.

De voordelen van een dergelijke grote aandrijf-10 verhouding zijn specifiek voor een elektromotor voor het aandrijven van een wiel beschreven in PCT/NL2004/000170.

Verder is een dergelijke aandrijving eenvoudig aan te brengen in bestaande voertuigen.

In een uitvoeringsvorm van de aandrijfinrichting 15 volgens de uitvinding zijn de permanente magneten aan een binnenzijde van de ring bevestigd. Hierdoor zijn de magneten eenvoudig te bevestigen.

In een andere of verdere uitvoeringsvorm zijn de elektromagneetmiddelen binnen de ring opgesteld. Hierdoor 20 is een compacte bouw mogelijk, en kan de afstand tussen magneten en elektromagneten minimaal zijn.

In een andere of verdere uitvoeringsvorm strekt het onvolledige cirkeldeel zich over maximaal 270 graden uit. Hierdoor ontstaat ruimte tussen het wegoppervlak en de 25 elektromagneten.

In een andere of verdere uitvoeringsvorm het onvolledige cirkeldeel zich over maximaal 180 graden uitstrekt. Hierdoor zijn toepassingen mogelijk waarbij de omgevingscondities een zware belasting kunnen vormen.

30 In een andere of verdere uitvoeringsvorm het onvolledige cirkeldeel zich over maximaal 90 graden uitstrekt. Inbouw in bestaande voertuigen, in het bijzonder tweewielen zoals fietsen en motoren, of driewielen, is eenvoudig.

35 In een andere of verdere uitvoeringsvorm strekt het onvolledige cirkeldeel zich over ten minste 10 graden uit. Hierdoor is het mogelijk om voldoende kracht op te 7027092 3 wekken om bijvoorbeeld een fiets zelfstandig aan te drijven, en is de aandrijving toch beperkt te houden voor wat betreft gewicht. Daarnaast zijn minimale aanpassingen in de constructie nodig.

5 In een andere of verdere uitvoeringsvorm zijn de elektromagneetmiddelen verbonden met een frame voor het roteerbaar ondersteunen van de ring. Hierdoor zijn de elektromagneetmiddelen eenvoudig stationair ten opzichte van bijvoorbeeld een voertuig op te stellen.

10 De uitvinding betreft verder een voertuig omvat tende een aandrijfinrichting zoals boven beschreven, waarbij de ring een wiel vormt welke verbonden is met een wielas en de permanente magneten aan de binnenzijde het wiel daarmee verbonden zijn, en de elektromagneetmiddelen 15 met het voertuig verbonden zijn. Op deze wijze kan de aandrijving makkelijk geïntegreerd worden in een voertuig.

In een uitvoeringsvorm van een dergelijk voertuig is het langs de omtrekrichting van het wiel voorzien van afwisselende magneetpolen. In een verdere uitvoerings-20 vorm zijn de magneetpolen regelmatig verdeeld lang de velgomtrek.

In een uitvoeringsvorm strekken de elektromagneetmiddelen zich langs maximaal 25 % van de velgomtrek uit.

25 In een uitvoeringsvorm strekken de magneetpolen van de ten minste één elektromagneet zich van buiten het wiel naar de magneten uit.

In een uitvoeringsvorm omvat het voertuig een met het voertuig verbonden houder voorzien van de ten 30 minste één elektromagneet.

In een uitvoeringsvorm is de houder voorzien van een arm.

In een uitvoeringsvorm daarvan reikt de arm tot binnen de wielomtrek, en is deze, bij voorkeur aan zijn 35 uiteinde, voorzien van de elektromagneetmiddelen.

In een uitvoeringsvorm omgrijpt de houder het wiel axiaal ten minste gedeeltelijk. Wanneer een vrije 1027092 4 doorlaatopening aanwezig is kan bijvoorbeeld het wiel van het voertuig genomen worden.

De uitvinding betreft verder een voertuig omvattende ten minste één wiel met een wielas en een concen-5 trisch daarmee verbonden velg, en permanente magneten aan de binnenzijde van de velg met langs de omtrekrichting van het wiel afwisselende magneetpolen, en stationair met het voertuig verbonden elektromagneetmiddelen, die zich langs maximaal de helft van de velgomtrek uitstrekt.

10 De uitvinding zal worden toegelicht aan de hand van een aantal in de bijgevoegde tekeningen weergegeven voorbeelduitvoeringen. Getoond wordt in:

Figuur 1 een zijaanzicht van een toepassing van de aandrijving volgens de uitvinding voor het aandrijven 15 van een fietswiel; figuur 2 een dwarsdoorsnede vooraanzicht van figuur 1; figuur 3 een detail van figuur 2; figuur 4 een wiel met mono ophanging.

20 Figuur 1 toont een uitvoeringsvorm van de elek trische aandrijving volgens de uitvinding, toegepast voor het aandrijven van een fietswiel. In het zijaanzicht van figuur 1 is een fietswiel 1 voorzien van een as 2 waaraan middels spaken 6 een velg 4 bevestigd is waarop een band 25 met loopvlak 3 voorzien is weergegeven. Aan de binnenzijde van de velg 4 zijn permanente magneten 5 bevestigd, hier verlijmd met de velg 4. In een alternatieve uitvoeringsvorm kan de velg 4 gemaakt zijn van bijvoorbeeld een vezelver-sterkte kunststof waarin de magneten in het kunststof 30 materiaal opgenomen zijn.

Aan het frame 7 waarin het wiel bevestigd is, is een houder 8 bevestigd. De houder 8 reikt buitenom het wiel en is voorzien van uiteinden welke zich aan de binnenzijde van de velg uitstrekken, de zijde welke voorzien is van 35 permanente magneten. In figuren 2 en 3 is dit verduidelijkt.

Figuur 2 toont een dwarsdoorsnede van het wiel 1027092 5 van figuur 1 in vooraanzicht.

De uiteinden van de houder 8 zijn voorzien van elektromagneten 9. De permanente magneten 5 zijn aan de binnenzijde van de velg gemonteerd zodanig dat in de om- | 5 treksrichting van de velg zich afwisselend noord- en zuid- j polen bevinden. Daarnaast zijn de elektromagneten 9 afwisselend gemonteerd. De velg 4 is hier symmetrisch met spaken 6 in het midden en rijen permanente magneten 5 aan weerszijde van de spaken 6, dat wil zeggen aan weerszijde van 10 het symmetrievlak van het wiel. In deze uitvoeringsvorm reiken elektromagneetmiddelen middels houder 8 die om het wiel reikt van beide axiale zijden naar de permanente magneten. !

De aandrijving die getoond is in deze figuren 15 heeft een zeer grote aandrij fverhouding, dat wil zeggen de verhouding tussen de arm van het moment dat de elektromagneten uitoefenen gezamenlijk met de magneet en de straal van het wiel. Hierdoor ontstaat een aandrijving met een zeer hoge aandrijfverhouding. Deze verhouding kan voor deze 20 opstelling oplopen tot 0,8 - 0,9. In Internationale oc trooiaanvrage PCT/NL2004/000170 is het gunstige effect beschreven dat een dergelijke hoge verhouding oplevert.

Speciaal bij rijwielen, zal de aandrijving zoals getoond zeer grote voordelen hebben, maar ook bij andere vervoers-25 middelen zullen zeer grote voordelen optreden zoals bijvoorbeeld bij voertuigen die een hele grote koppel nodig hebben, zoals bijvoorbeeld tractoren en dergelijke.

Figuur 3 toont een detail van de bevestiging 8 voor de elektromagneten 9. Hierbij is duidelijk te zien hoe 30 de houder 8 voor de permanente magneten bevestigd is aan frame 7 en voorzien is van uiteinden welke tot aan de binnenzijde van de velg reiken en welke voorzien zijn van elektromagneten. Het moge duidelijk zijn dat de getoonde opstelling, hier voor rijwielen, zeer eenvoudig geschikt te 35 maken is voor andere voertuigen, zoals bijvoorbeeld tractoren, motoren en zelfs voor mogelijk nieuw te ontwikkelen voertuigen voor bijvoorbeeld stadsverkeer of voor woon- 1027092 ' 6 werkverkeer.

De elektromagneten worden verder bij voorkeur van elektrisch vermogen voorzien middels een schakeling en regeling zoals ook beschreven in WO-Al-Ol/54939, welk 5 document in deze aanvrage volledig opgenomen is. De houder kan daartoe voorzien zijn van middelen voor het meten van de sterkte van het magneetveld, en van regelmiddelen om de fasen van de elektromagneten te regelen, en besturingsmid-delen, verbonden met de meetmiddelen en regelmiddelen, om 10 uit de meetdata van de meetmiddelen de optimale f aseinstelling te bepalen en de regelmiddelen deze fase-instel-ling te laten leveren.

In een alternatieve uitvoeringsvorm, weergegeven in figuur 4, is het wiel in tegenstelling tot de voorgaande 15 uitvoeringsvormen ingericht voor eenzijdige ophanging. Middels deze eenzijdige ophanging, op zichzelf onder meer bekend bij motoren, kan het wiel eenvoudig afgenomen worden voor onderhoud of reparaties. De velg is daarbij bij voorkeur van vezelversterkte kunststof met de permanente magne-20 ten daarin opgenomen, bij voorkeur afgeschermd met kunststof .

In plaats van de ene bevestiging met elektromagneten kan een aandrijfinrichting volgens de uitvinding ook voorzien zijn van twee of meer elektromagneet middel en die 25 elk een onvolledig cirkeldeel vormen, en op afstand van elkaar opgesteld zijn langs de omtrek van de velg.

In een verdere uitvoeringsvorm is een voertuig volgens de uitvinding uitgerust met een generator. In een uitvoeringsvorm daarvan is deze generator voorzien van 30 middels menselijke spierkracht aandrijfbare aandrijfmiddelen, zoals een qrappersamenstel.

Een uitvoeringsvorm daarvan is een elektromotor voorzien van trappers. Bij voorkeur is de generator verbonden met energie opslagmiddelen, zoals één of meer batterij-35 en, die verder verbonden zijn met de aandrijf inrichting volgens de uitvinding. Een voorbeeld van de onderlinge verbinding van generator, aandrijfinrichting en batterijen 1027092 7 is beschreven in de eerdere NL octrooiaanvrage van aanvraagster, ingediend op 25 augustus 2004, waarnaar hier gerefereerd is als ware die tekst volledig in de onderhavige octrooiaanvrage opgenomen.

5 Hierdoor is bijvoorbeeld een kettingloze over brenging te realiseren voor een fiets, of kan een bestuurder (of zelfs meerdere inzittenden van een voertuig) ten minste een bijdrage leveren aan de energie die nodig is voor de aandrijving van het voertuig. Hierdoor is bijvoor-10 beeld de te leveren inspanning instelbaar.

Het moge duidelijk zijn dat de bovenstaande beschrijving is opgenomen om de werking van voorkeursuitvoeringen van de uitvinding te illustreren, en niet om de reikwijdte van de uitvinding te beperken. Uitgaande van de 15 bovenstaande uiteenzetting zullen voor een vakman vele variaties evident zijn die vallen onder de geest en de reikwijdte van de onderhavige uitvinding.

1027092

Claims (23)

1. Aandrijfinrichting omvattende een om zijn rotatiesymmetrieas draaibare ring die aan omtrek voorzien is van permanente magneten, en bij de ring opgestelde elektromagneetmiddelen, voor het kunnen uitoefenen van een 5 aandrijfkracht op de ring, waarbij de elektromagneetmiddelen een met de ring concentrisch onvolledig cirkeldeel vormen.

2. Aandrijfinrichting volgens conclusie 1, waarbij de permanente magneten aan een binnenzijde van de ring 10 bevestigd zijn.

3. Aandrijfinrichting volgens conclusie 1 of 2, waarbij de elektromagneetmiddelen binnen de ring opgesteld zijn.

4. Aandrijfinrichting volgens één der voorgaande 15 conclusies, waarbij het onvolledige cirkeldeel zich over maximaal 270 graden uitstrekt.

5. Aandrijfinrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het onvolledige cirkeldeel zich over maximaal 180 graden uitstrekt.

6. Aandrijfinrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het onvolledige cirkeldeel zich over maximaal 90 graden uitstrekt.

7. Aandrijfinrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het onvolledige cirkeldeel zich over 25 ten minste 10 graden uitstrekt.

8. Aandrijfinrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de elektromagneetmiddelen verbonden zijn met een frame voor het roteerbaar ondersteunen van de ring.

9. Voertuig omvattende een aandrijfinrichting volgens één der voorgaande conclusies, voorzien van een wiel omvattende de ring welke verbonden is met een wielas en met de permanente magneten aan de binnenzijde van het wiel, en waarbij de èlektromagneetmiddelen met het voertuig 1027092 verbonden zijn.

10. Voertuig volgens conclusie 9, met langs de omtrekrichting van het wiel afwisselende magneetpolen.

11. Voertuig volgens conclusie 9 of 10, waarbij 5 de elektromagneetmiddelen zich langs maximaal 25 % van de velgomtrek uitstrekken.

12. Voertuig volgens conclusies 9-11, waarbij de magneetpolen van de ten minste één elektromagneet zich van buiten het wiel naar de magneten uitstrekken.

13. Voertuig volgens conclusies 9-12, omvattende een met het voertuig verbonden houder voorzien van de ten minste één elektromagneet.

14. Voertuig volgens conclusie 13, waarbij de houder voorzien is van een arm.

15. Voertuig volgens conclusie 14, waarbij de arm tot binnen de wielomtrek reikt, en aan zijn uiteinde voorzien is van de elektromagneetmiddelen.

16. Voertuig volgens conclusie 15, waarbij de houder het wiel axiaal ten minste gedeeltelijk omgrijpt.

17. Voertuig volgens conclusie 15, waarbij de houder het wiel axiaal ten minste gedeeltelijk omgrijpt vanaf beide axiale zijden.

18. Aandrijfsamenstel voor een voertuig, omvattende een wiel voorzien van een velg, roteerbaar verbonden 25 met een as, en aan de naar de as gerichte binnenzijde voorzien van permanente magneten met langs de omtrekrich ting afwisselende magneetpolen, en met het voertuig verbindbare elektromagneetmiddelen voor het, wanneer geactiveerd, uitoefenen van een koppel op de permanente magneten, 30 waarbij de elektromagneetmiddelen zich langs een deel van de velgomtrek uitstrekken, bij voorkeur over minimaal 10 graden en maximaal 270 graden, bij voorkeur maximaal 180 graden, bij voorkeur maximaal 90 graden.

19. Aandrijfsamenstel volgens conclusie 18, 35 waarbij de as om zijn rotatie-as roteerbaar verbonden is met een wielpoot of vork, waarbij de magneetmiddelen verbonden zijn aan de wielpoot of vork. 1027092

20. Aandrijfsamenstel volgens conclusie 19, waarbij de wielpoot of vork voorzien is van draaimiddelen voor het draaibaar verbinden van de wielpoot of vork met een voertuig, waarbij de magneetmiddelen verbonden zijn 5 tussen de as en de draaimiddelen.

21. Aandrijfsamenstel volgens conclusie 19 of 20, waarbij de wielpoot of vork voorzien is van veermiddelen voor het verend verbinden van de wielpoot of vork met een voertuig, waarbij de magneetmiddelen verbonden zijn tussen 10 de as en de veermiddelen.

22. Aandrij f inrichting voorzien van een of meer van de in de bijgevoegde beschrijving omschreven en/of in de bijgevoegde tekeningen getoonde kenmerkende maatregelen.

23. Werkwijze omvattend een of meer van de in de 15 bijbehorende beschrijving omschreven en/of in de bijbehorende tekeningen getoonde kenmerkende stappen. -o-o-o-o-o-o-o-o- PVE/AT 1027092