CN102957225B - 自行车用发电轮毂的定子以及自行车用发电轮毂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自行车用发电轮毂的定子以及自行车用发电轮毂，能够降低自行车用发电轮毂的定子的制造成本。自行车用发电轮毂（10）的定子（13）设有环状的绕组架（16）、多个第一磁轭（18）和多个第二磁轭（19）。多个第一以及第二磁轭（18、19）具有第一以及第二磁极部（24a、26a）、第一以及第二插入部（24b、26b）、第一以及第二连结部（24c、26c）。多个第一以及第二磁轭（18、19）相对于绕组架（16）以放射状配置。多个第一磁轭（18）的第一插入部（24b）的轴向另一端侧的端部分别抵接相邻的两个第二磁轭（19）的第二插入部（26b）的轴向一端侧的端部。

Description

自行车用发电轮毂的定子以及自行车用发电轮毂

技术领域

本发明涉及一种构成自行车的车轮的轮毂的自行车用发电轮毂的定子以及自行车用发电轮毂。

背景技术

一般，自行车用发电轮毂设有筒状的转子和在其内部配置的定子。以往的自行车用发电轮毂的定子例如专利文献1所公开，设有：轮毂轴、可贯通轮毂轴的环状部件、配置在环状部件的一端侧的第一磁轭、和配置在环状部件的另一端侧的第二磁轭。以往的自行车用发电轮毂的定子中，各磁轭以相对于环状部件不能旋转的方式设置。第一磁轭以及第二磁轭分别具有配置在外周侧的磁极部、配置在贯通孔内的插通部、以及将磁极部和插通部连结的连结部。磁极部沿半径方向配置。连结部相对于磁极部稍有折曲，配置在与半径方向交叉的方向上。由此，在第一磁轭和第二磁轭中，相邻的插通部的末端部彼此能够不错开地接触。

专利文献1：日本专利特开第3644636号公报

如此以往的自行车用轮毂的定子中，需要将第一磁轭以及第二磁轭在途中折曲。因此，第一磁轭以及第二磁轭的制造工序变得复杂，定子的制造成本上升。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而研发的，其目的在于降低自行车用发电轮毂的定子的制造成本。

发明1的自行车用发电轮毂的定子设有：环状的绕组架、多个第一磁轭和多个第二磁轭。多个第一磁轭具有第一磁极部、第一插入部、第一连结部。多个第一磁轭相对于绕组架以放射状配置。第一磁极部在绕组架的外周面侧从轴向一端侧向轴向另一端侧延伸。第一插入部在绕组架的内周面侧从轴向一端侧向轴向另一端侧沿绕组架的轴向以直线状延伸。第一连结部沿绕组架的径向以直线状延伸并将第一磁极部和第一插入部连结。多个第二磁轭具有第二磁极部、第二插入部和第二连结部。多个第二磁轭相对于绕组架以放射状配置。第二磁极部在绕组架的外周面侧从轴向另一端侧向轴向一端侧延伸。第二插入部在绕组架的内周面侧从轴向另一端侧向轴向一端侧沿绕组架的轴向以直线状延伸。第二连结部沿绕组架的径向以直线状延伸并将第二磁极部和第二插入部连结。多个第一磁轭的第一插入部的轴向另一端侧的端部分别抵接相邻的两个第二磁轭的第二插入部的轴向一端侧的端部。

该自行车用发电轮毂的定子中，以放射状配置在绕组架上的多个第一磁轭以及第二磁轭以放射状配置在绕组架上。第一连结部以及第二连结部沿绕组架的径向以直线状配置。第一插入部的轴向另一端侧的端部抵接相邻的两个第二插入部的轴向一端侧的端部。在此，第一磁轭以及第二磁轭在绕组架上沿径向配置。另外，配置在绕组架的内周面侧的第一插入部的端部和相邻的第二插入部的端部抵接而磁连结，全部的第一磁轭以及第二磁轭磁连结。由此，第一磁轭以及第二磁轭的形状形成平板状，不需要折曲。因此，例如仅通过冲模加工金属板，就能够容易制造出第一磁轭以及第二磁轭。结果，能够使定子的制造工序简化，降低定子的制造成本。

发明2的自行车用发电轮毂的定子，在发明1的自行车用发电轮毂的定子的基础上，第一磁轭通过将多个板状部件在绕组架的周向上层叠而构成。

这种情况下，第一磁轭由于形成层叠磁轭，所以容易降低涡电流。

发明3的自行车用发电轮毂的定子，在发明1或2的自行车用发电轮毂的定子的基础上，第二磁轭通过将多个板状部件在绕组架的周向上层叠而构成。

这种情况下，第二磁轭由于形成层叠磁轭，所以容易降低涡电流。

发明4的自行车用发电轮毂的定子，在发明1～3任一发明的自行车用发电轮毂的定子的基础上，第一磁轭的第一磁极部沿绕组架的轴向以直线状延伸。

这种情况下，由于第一磁极部沿绕组架的轴向直线延伸，所以能够容易形成第一磁极部。

发明5的自行车用发电轮毂的定子，在发明1～4任一发明的自行车用发电轮毂的定子的基础上，第二磁轭的第二磁极部沿绕组架的轴向以直线状延伸。

这种情况下，由于第二磁极部沿绕组架的轴向直线延伸，所以能够容易形成第二磁极部。

发明6的自行车用发电轮毂的定子，在发明1～5任一发明的自行车用发电轮毂的定子的基础上，多个第一磁轭的第一连结部和第二磁轭的第二连结部抵接绕组架，定位在绕组架的周向上。

这种情况下，经由绕组架将多个第一磁轭和多个第二磁轭定位。

发明7的自行车用发电轮毂的定子，在发明6明的自行车用发电轮毂的定子的基础上，定子还设有轮毂轴以及连结部件。轮毂轴插通绕组架并具有在绕组架的轴向上延伸的槽。连结部件将绕组架和轮毂轴不能相对旋转地连结。连结部件具有：与轮毂轴的槽卡合的突起、和配置在相邻的两个第一磁轭之间以及相邻的两个第二磁轭之间的至少一方的突出部。

这种情况下，由于通过连结部件将绕组架不能旋转地连结在轮毂轴上，所以能够将定位在绕组架上的第一以及第二磁轭相对于轮毂轴不能旋转地连结。

发明8的自行车用发电轮毂，设有发明1～7任一发明的自行车用发电轮毂的定子。

该自行车用轮毂中，通过设有发明1～7任一发明的定子，从而能够降低自行车发电轮毂的制造成本。

发明效果：根据本发明，第一磁轭以及第二磁轭的形状形成平板状，不需要折曲。因此，例如仅通过冲模加工金属板，就能够容易制造出第一磁轭以及第二磁轭。结果，能够使定子的制造工序简化，降低定子的制造成本。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的自行车用发电轮毂的半截剖面图。

图2是其定子的分解立体图。

图3是绕组架的侧面图。

图4是定子的侧面图。

图5是图4的A部由第二插入部切断后的剖面局部图。

附图标记说明：10发电轮毂；13定子；15轮毂轴；15c轴向槽；16绕组架；16d贯通孔；17绕组；17a电气配线；18第一磁轭；19第二磁轭；20连结部件；20a突起；20b突出部；24a第一磁极部；24b第一插入部；24c第一连结部；24d基端部；24e末端部；26a第二磁极部；26b第二插入部；26c第二连结部；26d基端部；26e末端部。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一实施方式的自行车用的发电轮毂（轮毂发电机）10装接在自行车的前叉102上。具有轮毂轴15的发电轮毂10设有定子13和旋转自如地装接在轮毂轴15上的轮毂壳14。在轮毂壳14的内周面设置环状的磁铁12。在磁铁12上沿周向配置多个磁极。在此，在图1～图3中，后述的绕组架16的周向由箭头A所示。另外，在图1以及图2中，绕组架16的轴向由箭头B所示。该实施方式中，轮毂轴15、绕组架16、后述的第一磁轭18以及第二磁轭19配置在同轴上。因此，无论哪个都是周向为箭头A方向，轴向为箭头B方向。

<定子>

定子13设有轮毂轴15、插通轮毂轴15的绕组架16、卷绕在绕组架16上的绕组17、设于绕组架16上的多个（例如16个）第一磁轭18以及多个（例如16个）第二磁轭19。另外，定子13还设有连结部件20、第一定位部件21、第二定位部件22。连结部件20配置在绕组架16的箭头B方向（参照图1以及图2）另一端侧（图1以及图2中为右侧），将绕组架16和轮毂轴15相对不能旋转地连结。第一定位部件21配置在绕组架16的箭头B方向（轴向：参照图1以及图2）一端侧（图1以及图2中为左侧）。第二定位部件22将连结部件20夹在其与绕组架16之间而配置在绕组架16的另一端侧。

<轮毂轴>

如图1以及图2所示，轮毂轴15形成中空，例如通过快速释放（quickrelease）机构11能够拆装地固定在前叉102上。在轮毂轴15的第一端（图1左端）的外周面上形成第一阳螺纹部15a。另外，在轮毂轴15的第二端（图1右端）的外周面形成第二阳螺纹部15b。另外，在轮毂轴15的外周面形成从其中央部向第二端延伸的轴向槽15c。轴向槽15c用于配置从绕组17延伸的电气配线17a。在轮毂轴15的外周面形成用于铆接第一定位部件21的第一环状槽15d以及用于铆接第二定位部件22的第二环状槽15e。第二环状槽15e以横断轴向槽15c的方式形成。轴向槽15c的深度为了配置电气配线17a而比第二环状槽15e的深度大。

在轮毂轴15的第二端通过与第二阳螺纹部15b螺纹连接的螺母部件50固定用于将来自绕组17的电力供给前照灯等外部机器的连接器28。

<绕组架>

在绕组架16上卷绕绕组17，并装接（例如粘接）第一磁轭18以及第二磁轭19。绕组架16以与磁铁12的内周面相对的方式定位在轮毂轴15上。绕组架16具有：在外周面卷绕绕组17的筒状部16a、设于筒状部16a的箭头B方向另一端侧（图1以及图2中为左侧）的第一突缘16b、和设于筒状部16a的箭头B方向一端侧（图1以及图2中为右侧）的第二突缘16c。在筒状部16a的贯通孔16d中插通轮毂轴15。绕组架16通过连结部件20在第二突缘16c侧不能旋转地连结在轮毂轴15上。

如图2以及图3所示，在第一突缘16b的外侧面以放射状形成多个（例如16个）装接多个第一磁轭18的第一槽23a。第一槽23a从贯通孔16d朝向径向外侧延伸。在第一槽23a的径向外侧形成从第一突缘16b的外周部切开的多个第一切口部23b。在相邻的两个第一切口部23b之间以比第一切口部23b浅的深度形成支承第二磁轭19的作为一端侧的端部的末端部的多个第二切口部23c。

在第二突缘16c的外侧面以放射状形成多个（例如16个）装接多个第二磁轭19的第二槽23d。第二槽23d以位于第一槽23a之间的方式配置。因此，第二槽23d配置在与第一突缘16b的第二切口部23c相同的箭头A方向（周向）位置上。第二槽23d从贯通孔16d朝向径向外侧延伸。在第二槽23d之一上形成用于将绕组17的两端向第二突缘16c外取出的两个贯通孔23g和用于使绕组17在径向上通过的缝隙23h。在第二槽23d的径向外侧形成从第二突缘16c的外周部切开的多个第三切口部23e。在相邻的两个第三切口部23e之间以比第三切口部23e浅的深度形成支承第一磁轭18的作为另一端侧的端部的末端部的第四切口部23f。

<绕组>

如图1所示，绕组17卷绕在绕组架16的筒状部16a上。绕组17例如是铜线、铝合金线等导电金属线材制作。在绕组17的两端部电气连接两根电气配线17a。电气配线17a设置用于将绕组17中产生的电力向外部输出。电气配线17a配置在前述的轴向槽15c中。

<第一磁轭>

如图2以及图4所示，多个第一磁轭18是由在绕组架16的箭头A方向（周向）上层叠的多个（例如7张）层叠片25a分别构成的层叠磁轭。层叠片25a例如由在表面形成氧化覆膜的硅钢板（更详细地、无方向性硅钢板）形成。层叠片25a是板状部件的一例。另外，在图2中，仅对一个第一磁轭18图示了层叠片25a，但是全部的第一磁轭18都由层叠片25a构成。为了减小在箭头A方向上并列的多个第一磁轭18之间的间隙，如图5所示，在第一磁轭18上配置在箭头A方向一端的层叠片25a其径向的尺寸比其他层叠片25a设计得短。

多个第一磁轭18分别具有在绕组架16的外周面侧从绕组架6的箭头B方向（轴向）一端侧向另一端侧以直线状延伸的第一磁极部24a。另外，多个第一磁轭18还分别具有第一插入部24b和将第一磁极部24a与第一插入部24b连结的第一连结部24c。

第一磁极部24a在绕组17的径向外侧从绕组架16的箭头B方向（轴向）一端侧向另一端侧延伸。第一磁极部24a其径向外侧部分与轮毂轴15基本上平行配置。另外，第一磁极部24a以从绕组架16的箭头B方向一端侧到另一端侧其径向内侧部分相对于径向外侧部分接近的方式倾斜形成，径向内侧部分的末端部与轮毂轴15基本上平行地形成。第一磁极部24a的作为一端侧的端部的基端部24d由第一切口部23b支承。第一磁极部24a的作为另一端侧的端部的末端部24e由第四切口部23f支承。

如图1所示，第一插入部24b插入绕组架16的贯通孔16d，在筒状部16a与轮毂轴15的外周面之间沿箭头B方向从绕组架16的一端侧向另一端侧延伸。具体地、延伸到贯通孔16d的箭头B方向中央部的附近。

第一连结部24c抵接绕组架16，定位在绕组架16的周向上。具体地、第一连结部24c嵌入第一突缘16b的第一槽23a而固定在绕组架16上。由此，多个第一磁轭18相对于绕组架16不能旋转地设置。

<第二磁轭>

多个第二磁轭19在该实施方式中，是与多个第一磁轭18相同的形状。多个第二磁轭19是由在绕组架6的箭头A方向（周向）上层叠的多个（例如7张）层叠片25b分别构成的层叠磁轭。层叠片25b例如由在表面形成氧化覆膜的硅钢板（更详细地、无方向性硅钢板）形成。层叠片25b是板状部件的一例。另外，在图2中，仅对一个第二磁轭19图示了层叠片25b，但是全部的第二磁轭19都由层叠片25b构成。

多个第二磁轭19分别具有在绕组架16的外周面侧从绕组架6的箭头B方向另一端侧向一端侧以直线状延伸的第二磁极部26a。另外，第二磁轭19还具有第二插入部26b和将第二磁极部26a与第二插入部26b连结的第二连结部26c。为了减小在箭头A方向上并列的多个第二磁轭19之间的间隙，如图5所示，在第二磁轭19上配置在箭头A方向一端的层叠片25b其径向的尺寸比其他层叠片25b设计得短。

第二磁极部26a在绕组17的径向外侧从另一端侧向一端侧延伸。第二磁极部26a在箭头A方向（参照图2以及图4）上与第一磁极部24a交替配置。第二磁极部26a其径向外侧部分与轮毂轴15基本上平行配置。另外，第二磁极部26a以从绕组架16的另一端侧到一端侧其径向内侧部分相对于其径向外侧部分接近的方式形成，径向内侧部分的末端部与轮毂轴15基本上平行形成。第二磁极部26a的作为另一端侧的端部的基端部26d由第三切口部23e支承。第二磁极部26a的作为一端侧的端部的末端部26e由第三切口部23c支承。

如图1所示，第二插入部26b插入绕组架16的贯通孔16d，在筒状部16a与轮毂轴15的外周面之间沿箭头B方向从绕组架16的另一端侧向一端侧延伸。具体地、延伸到贯通孔16d的箭头B方向中央部的附近。由此，第二插入部26b与第一插入部24b磁结合。另外，如图5所示，多个第一磁轭18的第一插入部24b的轴向另一端侧的端部分别抵接相邻的两个第二磁轭的第二插入部的轴向一端侧的端部。因此，多个第二磁轭19的第二插入部26b的轴向另一端侧的端部分别抵接相邻的两个第一磁轭18的第一插入部24b的轴向一端侧的端部。

由此，全部第一磁轭18以及第二磁轭19由第一插入部24b以及第二插入部26b而磁连结。

第二连结部26c抵接绕组架16，定位在绕组架16的周向上。具体地、第二连结部26c嵌入第二突缘16c的第二槽23d而固定在绕组架16上。由此，多个第二磁轭19相对于绕组架16不能旋转地设置。

<连结部件>

连结部件20，如图2以及图4所示，是环状的板状部件。连结部件20具有：与轮毂轴15的轴向槽15c卡合的突起20a、和配置在相邻的第二磁轭19之间的多个（例如16个）突出部20b。突起20a在连结部件20的内周面向径向内侧突出形成。多个突出部20b在周向上隔开间隔配置。多个突出部20b沿箭头B方向突出。多个突出部20b如图4双点划线所示，在相邻的第二磁轭19的第二连结部26c之间接触两者而配置。由此，第二磁轭19相对于轮毂轴15不能旋转地连结。另外，不能旋转地连结着第二磁轭19的绕组架16与轮毂轴15不能相对旋转地连结。

<第一定位部件>

如图1以及图2所示，第一定位部件21在绕组架16的一端侧铆接在轮毂轴15上。第一定位部件21例如是铝合金、铁系合金等金属制作。第一定位部件21，如图2所示，具有可接触第一磁轭18的第一锷部21a、和可嵌合轮毂轴15的外周面的第一筒部21b。第一筒部21b在第一锷部21a接触第一磁轭18的状态下配置在与第一环状槽15d重合的位置。通过使第一筒部21b朝向第一环状槽15d变形，从而将第一定位部件21铆接在轮毂轴15上，在箭头B方向上不能移动。

<第二定位部件>

如图1以及图2所示，第二定位部件22在绕组架16的另一端侧铆接在轮毂轴15上。第二定位部件22由与第一定位部件21相同材料构成。与第一定位部件21同样地、第二定位部件22如图2所示，具有可接触第二磁轭19的第二锷部22a、和可嵌合轮毂轴15的外周面的第二筒部22b。第二筒部22b在第二锷部22a接触第二磁轭19的状态下配置在与第二环状槽15e重合的位置。通过使第二筒部22b朝向第二环状槽15e变形，从而将第二定位部件22铆接在轮毂轴15上，在箭头B方向上不能移动。

如此，通过第一定位部件21以及第二定位部件22，绕组架16、第一磁轭18、第二磁轭19以及连结部件20被定位在箭头B方向（轴向）上。因此，与例如使用螺母等在轴向进行定位的情况相比，第一磁轭18的层叠磁轭以及第二磁轭19的层叠磁轭不会被作用过大的轴向的力。因此，第一磁轭18以及第二磁轭19难以变形。

<轮毂壳>

轮毂壳14，如图1所示，由第一轴承30以及第二轴承31旋转自如地支承在轮毂轴15上。第一轴承30通过螺母部件51调整箭头B方向（轴向）的位置。轮毂壳14具有配置第一轴承30的筒状的壳主体40和装接在壳主体40上的配置第二轴承31的盖部件42。在壳主体40上在箭头B方向上隔开间隔配置与车轮和轮缘（rim）连结的一对轮毂突缘40a。

在壳主体40的内周面上固定磁铁12。在磁铁12与壳主体40之间配置背部磁轭27。磁铁12的内周面与第一磁轭18的径向外侧部分以及第二磁轭19的径向外侧部分稍隔开间隙配置。

<其他实施方式>

以上，关于本发明的一实施方式进行说明，但是本发明不限于上述实施方式，在不脱离发明的构思的范围内能够进行种种变形。

（a）在上述实施方式中，由快速释放机构11将轮毂轴15固定在前叉上，但是也可以由螺母将实心的轮毂轴固定在前叉上。

（b）在上述实施方式中，连结部件20连结在第二磁轭19上，但是本发明不限于此。轴向槽从另一端侧超过定子而形成在轮毂轴上的情况下，连结部件20也可以连结在第一磁轭上。另外，也可以连结在第一磁轭和第二磁轭双方上。

（c）在上述实施方式中，第一磁轭以及第二磁轭形成层叠磁轭，但是第一磁轭和第二磁轭不限于层叠磁轭。

（d）在上述实施方式中，由将定子13铆接固定在轮毂轴上的第一定位部件以及第二定位部件将定子13定位在箭头B方向（轴向）上，但是本发明不限于此。也可以在轮毂轴的外周面形成阳螺纹部，通过与阳螺纹部卡合的螺母部件定位定子的至少一端侧。另外，也可以由螺母部件定位定子的一端侧，由与轮毂轴一体或分体设置的环状的突起部定位另一端侧。

（e）在上述实施方式中，对本发明适用于固定在自行车的前叉上的自行车用发电轮毂的情况进行了说明，但是本发明不限于此。本发明也能够适用于固定在自行车的车架的尾端上的自行车用发电轮毂。

Claims (8)

1.一种自行车用发电轮毂的定子，该定子设有：

环状的绕组架；

多个第一磁轭，该第一磁轭具有：在所述绕组架的外周面侧从轴向一端侧向轴向另一端侧延伸的第一磁极部、在所述绕组架的内周面侧从所述轴向一端侧向所述轴向另一端侧沿所述绕组架的轴向以直线状延伸的第一插入部、以及沿所述绕组架的径向以直线状延伸并将所述第一磁极部和所述第一插入部连结的第一连结部，该第一磁轭相对于绕组架以放射状配置；以及

多个第二磁轭，该第二磁轭具有：在所述绕组架的外周面侧从所述轴向另一端侧向所述轴向一端侧延伸的第二磁极部、在所述绕组架的内周面侧从所述轴向另一端侧向所述轴向一端侧沿所述绕组架的轴向以直线状延伸的第二插入部、以及、沿所述绕组架的径向以直线状延伸并将所述第二磁极部和所述第二插入部连结的第二连结部，该第二磁轭相对于所述绕组架以放射状配置，

所述多个第一磁轭的所述第一插入部的所述轴向另一端侧的端部分别抵接相邻的两个所述第二磁轭的所述第二插入部的所述轴向一端侧的端部。

2.如权利要求1所述的自行车用发电轮毂的定子，其中，所述第一磁轭通过将多个板状部件在所述绕组架的周向上层叠而构成。

3.如权利要求1或2所述的自行车用发电轮毂的定子，其中，所述第二磁轭通过将多个板状部件在所述绕组架的周向上层叠而构成。

4.如权利要求1所述的自行车用发电轮毂的定子，其中，所述第一磁轭的所述第一磁极部沿所述绕组架的轴向以直线状延伸。

5.如权利要求1所述的自行车用发电轮毂的定子，其中，所述第二磁轭的所述第二磁极部沿所述绕组架的轴向以直线状延伸。

6.如权利要求1所述的自行车用发电轮毂的定子，其中，所述多个第一磁轭的所述第一连结部和所述多个第二磁轭的所述第二连结部抵接所述绕组架，定位在所述绕组架的周向上。

7.如权利要求6所述的自行车用发电轮毂的定子，其中，该定子还设有：插通所述绕组架并具有在所述绕组架的轴向上延伸的槽的轮毂轴、以及

将所述绕组架和所述轮毂轴不能相对旋转地连结的连结部件，

所述连结部件具有：与所述轮毂轴的所述槽卡合的突起、和配置在相邻的两个所述第一磁轭之间以及相邻的两个所述第二磁轭之间的至少一方的突出部。

8.一种自行车用发电轮毂，该自行车用发电轮毂设有权利要求1～7任一项所述的自行车用发电轮毂的定子。