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渦電流による非接触エネルギー伝送

発電機内部には交互極の磁石ホイールがあり、自転車のリムに触れないよう近接して取り付けられます。自転車のリムは一般にアルミ製で、磁性はありませんが電気を通します。リムが回転すると、磁石ホイールの磁界によってリム内部に渦電流と呼ばれる電流が発生します。電流が流れると磁界が生じるため、渦電流によってリムにも交互極性の磁界が発生します。この磁界は磁石ホイールを引き付けたり反発させたりして回転させるのに十分です。磁石ホイールの周囲には銅コイルが配置され、交互極の磁石が回転すると交流電流が誘導されます。この交流を整流回路でLEDの駆動に利用します。こうして機械的な摩擦なしに、またリムに追加磁石や強磁性体を取り付けることなく、回転するリムから完全密閉型の発電機へエネルギーを伝送できます。

渦電流原理の図解
Magnic Light発電機のマグネットホイール

Magnic Light技術は、非常に強力なネオジム磁石によって効率的に実現されています。使用するネオジム磁石のエネルギー密度は52 MGOe(N52着磁)です。

これは現在、工業的に使用される最高クラスの着磁です。磁石は特別に最適化された形状と配置を採用しています。ネオジム磁石の磁力は長期にわたりほぼ維持されますが、他の種類の磁石では外部影響がなくても時間とともに磁力が低下する場合があります。

ここに示す標準磁石ホイールは、アルミリムだけでなく、磁性を持つスチールリムなど、金属製リム全般で反応します。またディスクブレーキ車にも使用できます。

配光 & 光学

最小限のエネルギーでStVZO準拠の配光

Magnic Microlights & Magnic Light Wega(フロント & リアライト)の配光は、ドイツStVZOの規定に適合しています。

この目標を達成するため、Magnic Microlight発電機が生成する電力条件のもとでStVZO準拠の配光を実現する、最小サイズの専用レンズ設計をOpticsForHireに依頼しました。

理想的なLEDとして、フットプリントがわずか1.6 × 1.6 mmのCree XQE High Intensityを選択しました。

数か月にわたる設計期間に、多数のシミュレーション、繰り返しの試作テストと調整を行い、フロントライトの目標を達成しました。開発期間中にリアライトに関するStVZO規則が変更されたため、リア用には別の新しいレンズ設計を開発しました。

その結果、MicrolightとWegaのフロントライトでは直径わずか20 mmの非常にコンパクトなStVZO認証ヘッドライト構造を実現しました。

フロントライトを2灯使用すると、タイヤによる遮光が減るため、1灯よりも光の広がりが広くなります。

リアライトには数分間の停車時点灯を可能にするコンデンサを搭載しています。リアライトには拡散光学レンズを開発し、均一な配光と斜め方向からの高い視認性を実現しています。

光学開発

Magnic Lightの光学開発
Magnic Lightフロントライトのレンズ設計
Magnic Light配光シミュレーション
配光ヒートマップ
StVZO準拠の配光
Magnic Microlightsのレンズ
Magnic Lightリアライトの光学系
停車時点灯付きMagnic Lightリアライト

光量比較

Magnic Microlight/Wegaの明るさを現実的に比較するため、動画ではドイツメーカー製のStVZO認証25/40 Lux切替式LED自転車ライトとフロントライトを比較しています。公平な比較のため、カメラ設定を変えずにバッテリーライトとMicrolightsを交互に点灯します。サイクリストはローラー台上で速度を変えながら走行し、バッテリーライトは同じ高さに並べています。

順番に、バッテリーライトの25 Luxモード、発進時のMicrolights、高速走行時のMicrolights、最後にバッテリーライトの40 Luxモードを示します。

Wega & Microlightsは40 Luxライトの明るさには達しませんが、動画の比較では25 Luxライトと同等で、高速時には上回ることがあります。

Magnic Lightは最小サイズ、低重量、バッテリーなしで無制限に使えることを重視した設計です。

配光比較

StVZO認証

Microlight/Wegaリアライトの認証番号: ~~~K 2239*00.

Microlight/Wegaフロントライトの認証番号: ~~~K 2240*00.

StVZO準拠の配光

特許 & 技術背景

Magnic Light 主特許

回転可能な対向要素、特に車輪リムに対して非接触で電力を生成する装置、特に自転車ダイナモ。少なくとも1つの磁石を備え、可動支持された少なくとも1つのロータ要素と、少なくとも1つのコイルを備え、その少なくとも1つの巻線においてロータ要素とともに移動する磁石によって電流を誘導し、負荷の駆動に利用できる。ロータ要素は対向要素との磁気相互作用によって移動可能である。本発明はさらに、車両照明装置および対応する発電装置を備えた自転車に関する。

EP2593351 – 旧コンテンツ記載の状態:Granted(登録)

特許EP2593351の図面
Magnic Microlights特許図

Magnic Light

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Borgholzhausen · ドイツ
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