CN110114959B - 轮毂发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明的轮毂发电机中,将第一磁轭(120A)与第二磁轭(120B)配置在相对于半径方向倾斜的平面上,在第一磁轭的实际配置面(SA1)与第二磁轭的实际配置面(SB1)的交线(SC)上使第一磁轭的内周侧磁极部(123)的前端(123a)与第二磁轭的内周侧磁极部(123)的前端(123a)抵接。

Description

轮毂发电机
技术领域
本发明涉及轮毂发电机。
本申请基于2016年12月21日在日本提出的日本专利申请2016-248242号主张优先权,并在此处援引其内容。
背景技术
为了将电力提供给自行车的前照灯、尾灯而利用车轮的旋转进行发电的发电机得到广泛普及。这种发电机存在各种结构,已知有一种安装于轮毂轴的所谓轮毂发电机。
一般地,轮毂发电机将具备永磁体的转子配置在车轮侧。而且,通过该转子绕着设置于轮毂轴侧的定子的周围旋转,从而利用定子所具备的线圈进行发电。
已知一种将多个第一磁轭和多个第二磁轭配置于卷绕有线圈的线圈架的轴向的一侧与另一侧来作为该轮毂发电机中的定子。已知有一种以第一磁轭的外周侧磁极部(齿部)与第二磁轭的外周侧磁极部(齿部)在圆周方向上交替排列的方式将第一磁轭与第二磁轭组装到线圈架来作为定子的抓极型轮毂发电机。
例如,专利文献1所记载的轮毂发电机中,第一磁轭和第二磁轭的各磁轭构成为在与线圈的半径方向正交的方向上将由磁性体构成的多个平坦的板状构件层叠后得到的层叠磁轭。各磁轭在侧视时分别呈C字形。
即,第一磁轭在侧视时呈具有外周侧磁极部、内周侧磁极部、以及连结部的C字形。外周侧磁极部位于线圈的外周侧并且其前端从线圈的轴向一端侧延伸至轴向另一端侧。内周侧磁极部位于线圈的内周侧并且其前端从线圈的轴向一端侧延伸到朝轴向另一端侧的中间位置为止。连结部在线圈的轴向一端侧沿半径方向呈直线状延伸,并将外周侧磁极部与内周侧磁极部的基端彼此连结。
此外,第二磁轭在侧视时呈具有外周侧磁极部、内周侧磁极部、以及连结部的C字形。外周侧磁极部位于线圈的外周侧并且其前端从线圈的轴向另一端侧延伸至轴向一端侧。内周侧磁极部位于线圈的内周侧并且其前端从线圈的轴向另一端侧延伸至朝轴向一端侧的中间位置为止。连结部在线圈的轴向另一端侧沿半径方向呈直线状延伸,并将外周侧磁极部与内周侧磁极部的基端彼此连结。
并且,在线圈的内周侧,使第一磁轭的内周侧磁极部的前端与第二磁轭的内周侧磁极部的前端抵接。由此,第一磁轭与第二磁轭磁性连接。
上述的第一磁轭和第二磁轭在圆周方向上交替排列并且从线圈的中心观察时呈放射状地沿着半径方向配置。从而,相邻的第一磁轭和第二磁轭的内周侧磁极部的位置在圆周方向上偏离。因此,即使在第一磁轭和第二磁轭的内周侧磁极部在周向上紧密地排列的情况下,1个第一磁轭的内周侧磁极部的前端跨越相邻的2个第二磁轭的内周侧磁极部的前端并与其抵接。同样,1个第二磁轭的内周侧磁极部的前端跨越相邻的2个第一磁轭的内周侧磁极部的前端并与其抵接。即,第一磁轭的内周侧磁极部与第二磁轭的内周侧磁极部以1对2的关系彼此抵接。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第5357937号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在实际组装上述的轮毂发电机的定子的情况下,将第一磁轭从轴向一方侧插入线圈架,将第二磁轭从轴向另一侧插入线圈架。此时,例如第一磁轭的内周侧磁极部的前端所抵接的2个第二磁轭的内周侧磁极部中,一个第二磁轭的内周侧磁极部的插入方向尺寸短于另一个第二磁轭的内周侧磁极部的插入方向尺寸的情况(即,相邻的2个第二磁轭的内周侧磁极部的插入方向尺寸存在偏差的情况)有时会产生如下情况。
即,第一磁轭的内周侧磁极部的前端仅与插入方向尺寸较长的一个第二磁轭的内周侧磁极部的前端抵接,而不与另一个第二磁轭内周侧磁极部的前端抵接,从而在第一磁轭的内周侧磁极部的前端与另一个第二磁轭内周侧磁极部的前端之间有时会产生间隙。由此,由于尺寸公差等导致抵接面有偏差,在磁轭彼此的对接部产生间隙的情况下,磁轭的铁损变大,性能有可能降低。
本发明提供一种能吸收磁轭的尺寸偏差,在磁轭彼此的抵接面上不产生间隙,并提高性能的轮毂发电机。
解决技术问题的技术方案
根据本发明的第一实施方式,一种轮毂发电机,包括:转子,该转子具有与车轮一起旋转的轮毂壳以及呈圆周状地配置在该轮毂壳的主体部内周的永磁体;以及定子,该定子在无法旋转地固定于可自由旋转地支承所述车轮的轮毂轴并且收纳在所述轮毂壳的内部的状态下配置于所述永磁体的内周侧,并具有利用所述转子的旋转输出交流电的环状的线圈,所述定子具有多个第一磁轭和多个第二磁轭作为定子铁芯,该多个第一磁轭和多个第二磁轭以包围所述环状线圈的方式配置在轴向一侧和轴向另一侧,并且在周向上隔开间隔且呈辐射状地配置并且在周向上交替配置,所述第一磁轭具备:外周侧磁极部,该外周侧磁极部位于所述线圈的外周侧并且其前端从所述线圈的轴向一端侧延伸至轴向另一端侧;内周侧磁极部,该内周侧磁极部位于所述线圈的内周侧并且其前端从所述线圈的轴向一端侧延伸至朝轴向另一端侧的中间位置为止;以及连结部,该连结部呈直线状地在所述线圈的轴向一端侧延伸,并将所述外周侧磁极部与所述内周侧磁极部的基端彼此连结,所述第二磁轭具备:外周侧磁极部,该外周侧磁极部位于所述线圈的外周侧并且其前端从所述线圈的轴向另一端侧延伸至轴向一端侧;内周侧磁极部,该内周侧磁极部位于所述线圈的内周侧并且其前端从所述线圈的轴向另一端侧延伸至朝轴向一端侧的中间位置为止;以及连结部,该连结部呈直线状地在所述线圈的轴向另一端侧延伸,并将所述外周侧磁极部与所述内周侧磁极部的基端彼此连结,所述第一磁轭和所述第二磁轭构成为层叠由磁性体构成的多个平坦的板状构件后得到的层叠磁轭,在配置所述第一磁轭和所述第二磁轭时,在所述定子的外周面上的周向上隔开间隔地交替设定有所述第一磁轭的配置位置和第二磁轭的配置位置,通过将包含所述轮毂轴的中心轴线与所述第一磁轭的所述外周侧磁极部的外周面侧的周向中央的平面设定为所述第一磁轭的配置基准面,并且将相对于所述第一磁轭的配置基准面朝周向一侧倾斜的平面设定为所述第一磁轭的实际配置面,从而将所述第一磁轭配置在所述第一磁轭的实际配置面,将包含所述轮毂轴的中心轴线与所述第二磁轭的所述外周侧磁极部的外周面侧的周向中央的平面设定为所述第二磁轭的配置基准面,并且将相对于所述第二磁轭的配置基准面朝周向另一侧倾斜的平面设定为所述第二磁轭的实际配置面,从而将所述第二磁轭配置在所述第二磁轭的实际配置面,在所述第一磁轭的实际配置面与所述第二磁轭的实际配置面的交线上,所述第一磁轭的所述内周侧磁极部的前端与所述第二磁轭的所述内周侧磁极部的前端抵接。
在该情况下将磁轭配置在相对半径方向倾斜的平面(磁轭的实际配置面)上而不是沿着半径方向的平面上。因此,能使第一磁轭的内周侧磁极部与第二磁轭的内周侧磁极部以1对1的关系抵接。从而,能避免由于磁轭的尺寸公差等导致偏差而在第一磁轭与第二磁轭的抵接面上产生间隙,能提高抵接面的紧贴度。其结果是,能使磁轭的磁性连接稳定,减少铁损。此外,由于第一磁轭与第二磁轭能以1对1的关系抵接,从而能在将输出从100%的状态朝下方调整到75%、50%、25%时,将第一磁轭和第二磁轭减少相同个数即可。因此,能减少磁轭的所需个数。
根据本发明的第二实施方式,本发明的第一实施方式所涉及的轮毂发电机中,所述定子具有由非磁性材料构成的线圈架,该线圈架具有:卷绕有所述线圈的圆筒状的主体部;以及设置于该主体部的轴线方向两端部外周的第一凸缘和第二凸缘,在所述第一凸缘设置有通过与所述第一磁轭的轴向一端部卡合从而将所述第一磁轭定位于所述第一磁轭的实际配置面上的引导部,在所述第二凸缘设置有通过与所述第二磁轭的轴向另一端部卡合从而将所述第二磁轭定位于所述第二磁轭的实际配置面上的引导部。
在该情况下,通过使线圈架的第一凸缘的引导部与第一磁轭的轴向一端部卡合,从而将第一磁轭定位于第一磁轭的实际配置面上。此外,通过使线圈架的第二凸缘的引导部与第二磁轭的轴向一端部卡合,从而将第二磁轭定位于第二磁轭的实际配置面上。从而,通过将第一磁轭和第二磁轭组装到线圈架上,能适当地设定卷绕在线圈架的线圈与磁轭的位置关系。
根据本发明的第三实施方式,本发明的第二实施方式所涉及的轮毂发电机中,所述引导部包括:第一磁轭连结部导槽,该第一磁轭连结部导槽设置于所述第一凸缘的轴向端部,通过与所述第一磁轭的所述连结部嵌合从而将所述第一磁轭定位于所述第一磁轭的实际配置面上;以及第二磁轭连结部导槽,该第二磁轭连结部导槽设置于所述第二凸缘的轴向端部,通过与所述第二磁轭的所述连结部嵌合从而将所述第二磁轭定位于所述第二磁轭的实际配置面上。
在该情况下,通过将各磁轭的连结部与设置于线圈架的轴向端部的第一磁轭连结部导槽和第二磁轭连结部导槽分别嵌合,从而能将磁轭适当地定位并组装到线圈架。
根据本发明的第四实施方式,本发明的第二实施方式或第三实施方式所涉及的轮毂发电机中,所述引导部包括:第一磁轭外周侧导槽,该第一磁轭外周侧导槽设置于所述第一凸缘的外周面,通过与所述第一磁轭的所述外周侧磁极部嵌合从而将所述第一磁轭定位于所述第一磁轭的实际配置面上;以及第二磁轭外周侧导槽,该第二磁轭外周侧导槽设置于所述第二凸缘的外周面,通过与所述第二磁轭的所述外周侧磁极部嵌合从而将所述第二磁轭定位于所述第二磁轭的实际配置面上。
在该情况下,通过将各磁轭的外周侧磁极部与设置于线圈架的外周面的第一磁轭外周侧导槽和第二磁轭外周侧导槽分别嵌合,从而能将磁轭适当地定位并组装到线圈架上。
根据本发明的第五实施方式,本发明的第一实施方式至第四实施方式中任一项所涉及的轮毂发电机中,将所述第一磁轭的实际配置面相对于所述第一磁轭的配置基准面的倾斜方向以及所述第二磁轭的实际配置面相对于所述第二磁轭的配置基准面的倾斜方向分别设为各磁轭的倾斜方向时,位于所述第一磁轭和所述第二磁轭的倾斜方向的后方侧所层叠的所述板状构件的径向外周端的位置相对于位于所述第一磁轭和所述第二磁轭的倾斜方向的前方侧所层叠的所述板状构件的径向外周端的位置朝径向外侧突出。
在该情况下,能有助于层叠多片板状构件而成的第一磁轭和第二磁轭的外周缘(各磁轭的外周侧磁极部的外周缘)与永磁体的内周面之间的间隙(气隙)的均匀化。
即,若将磁轭相对于半径方向倾斜地配置,则成为位于所述磁轭的倾斜方向的后方侧的层叠板状构件的径向外周端的位置比位于倾斜方向的前方侧的层叠板状构件的径向外周端的位置更朝径向内侧缩进的形状。即,倾斜方向的后方侧的位置处的层叠板状构件的径向外周端与永磁体的内周之间的间隙(气隙)要比倾斜方向的前方侧的位置处的层叠板状构件的径向外周端与永磁体的内周之间的间隙(气隙)大,气隙产生偏差。
因此,如上所述,使位于磁轭的倾斜方向的后方侧的所述层叠板状构件的径向外周端的位置相对于位于各磁轭的倾斜方向的前方侧的层叠板状构件的径向外周端的位置朝径向外侧突出。即,对与永磁体相对的面的磁轭的外周缘的尺寸进行调整。由此,能使各磁轭的外周缘与永磁体的内周面之间的间隙(气隙)均匀化。其结果是,能提高发电效率。
能采用使在倾斜方前外侧和后方侧层叠的板状构件的尺寸不同的方法,作为使位于磁轭的倾斜方向的后方侧的所述层叠板状构件的径向外周端的位置相对于位于各磁轭的倾斜方向的前方侧的层叠板状构件的径向外周端的位置朝径向外侧突出的方法。除此以外,能采用使在倾斜方向的前方侧和后方侧层叠的板状构件的层叠位置错开的方法。
根据本发明的第六实施方式,本发明的第一实施方式至第五实施方式中任一项所涉及的轮毂发电机中,在所述第一磁轭和所述第二磁轭的内周端的周向一端侧或另一端侧的至少一侧设置有用于避免在周向上相邻的另一个第一磁轭和第二磁轭的内周端彼此干扰的切口部。
在该情况下,能避免相邻的磁轭的内周部彼此干扰,能将磁轭紧密地配置在圆周方向上。即,在将磁轭呈辐射状地配置时,由于相邻的磁轭的内周部发生干扰,有时会对磁轭的配置个数产生限制。因此,通过如上述那样设置用于避免干扰的切口部,从而能增加磁轭的配置个数。
发明效果
根据本发明所涉及的轮毂发电机,将磁轭配置在相对半径方向倾斜的平面(磁轭的实际配置面)上而不是沿着半径方向的平面上。因此,能使第一磁轭的内周侧磁极部与第二磁轭的内周侧磁极部以1对1的关系抵接。从而,能避免由于磁轭的尺寸公差等导致偏差而在第一磁轭与第二磁轭的抵接面产生间隙,能提高抵接面的紧贴度。其结果是,能使磁轭的磁性连接稳定,减少铁损。此外,由于第一磁轭与第二磁轭能以1对1的关系连接,从而能在将输出从100%的状态朝下方调整到75%、50%、25%时,将第一磁轭和第二磁轭减少相同个数即可,能减少磁轭的所需个数。因此,能有助于轮毂发电机的轻量化和降低成本。
附图说明
图1是本发明的实施方式的轮毂发电机的安装示意图。
图2是本发明的实施方式的轮毂发电机的侧视图。
图3是本发明的实施方式的轮毂发电机的剖视图。
图4是构成本发明的实施方式的轮毂发电机的定子单元的立体图。
图5是构成本发明的实施方式的轮毂发电机的定子单元的侧视图。
图6是构成本发明的实施方式的轮毂发电机的定子的立体图。
图7是构成本发明的实施方式的轮毂发电机的定子的分解立体图。
图8是构成本发明的实施方式的轮毂发电机的定子的线圈架的立体图。
图9是示出构成本发明的实施方式的轮毂发电机的定子的线圈架卷绕有线圈的状态的立体图。
图10是构成本发明的实施方式的轮毂发电机的定子的立体半剖视图。
图11A是从轴向观察构成本发明的实施方式的轮毂发电机的定子的图,是图6的EA向视图。
图11B是从轴向观察构成本发明的实施方式的轮毂发电机的定子的图,是图6的EB向视图。
图12是用于说明构成本发明的实施方式的轮毂发电机的定子的第一磁轭和第二磁轭的配置角度的从轴向观察到的一组磁轭和线圈架的图。
图13A是示出本发明的实施方式的组合第一磁轭和第二磁轭前的状态的立体图。
图13B是示出本发明的实施方式的组合第一磁轭和第二磁轭后的状态的立体图。
图13C是图13(b)的F向视图。
图14A是本发明的实施方式的构成磁轭的一块板状构件的立体图。
图14B是本发明的实施方式的层叠板状构件而成的磁轭的立体图。
图14C是本发明的实施方式的从连结部侧观察的磁轭的立体图。
图15是用于说明构成本发明的实施方式的轮毂发电机的定子的相邻磁轭间的干扰的问题的图。
图16A是用于说明本发明的实施方式的由于倾斜地配置磁轭而使气隙产生偏差的图。
图16B是示出本发明的实施方式的为了实现气隙均匀化而调节构成磁轭的各板状构件的外周缘的位置的状态的图。
图17A是示出本发明的实施方式的由于第一磁轭和第二磁轭以1对1的关系抵接而使抵接面不产生间隙的示例的图。
图17B是示出本发明的实施方式的由于第一磁轭和第二磁轭以1对2的关系抵接而使抵接面可能产生间隙的比较例的图。
图18是本发明的实施方式的轮毂发电机的磁轭的配置个数的说明图,配备全部第一磁轭和第二磁轭的100%输出时的状态的图。
图19是本发明的实施方式的轮毂发电机的磁轭的配置个数的说明图,将第一磁轭和第二磁轭移除25%后的75%输出时的状态的图。
图20是本发明的实施方式的轮毂发电机的磁轭的配置个数的说明图,将第一磁轭和第二磁轭移除50%后的50%输出时的状态的图。
图21A是将本发明的实施方式的轮毂发电机的效果与比较例相比较来表示的说明图,示出50%输出时的情况的磁轭的需要个数的图。
图21B是将本发明的实施方式的轮毂发电机的效果与比较例相比较来表示的说明图,示出50%输出时的比较例的情况的磁轭的需要个数的图。
图21C是将本发明的实施方式的轮毂发电机的效果与比较例相比较来表示的说明图,示出25%输出时的情况的磁轭的需要个数的图。
图21D是将本发明的实施方式的轮毂发电机的效果与比较例相比较来表示的说明图,示出25%输出时的比较例的情况的磁轭的需要个数的图。
具体实施方式
接着,基于附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是轮毂发电机10的安装示意图。以下说明中,对于将本发明的轮毂发电机10安装于自行车1的轮毂轴11,将电力提供给自行车1的前照灯4的情况进行说明。将LED灯而非灯丝类型的灯泡作为灯用于该前照灯4。
(轮毂发电机的安装方式)
如图1所示,利用构成框架的一部分的前叉3通过轮毂轴11可旋转地轴支承自行车1的前轮5。轮毂轴11的两侧利用螺母(未图示)等无法旋转地紧固固定于前叉3。轮毂发电机10与轮毂轴11同轴地安装在轮毂轴11的轴向中央的较大部分。该轮毂发电机10设置成将电力提供给配置于前轮5的侧边的前照灯4。
轮毂发电机10具有转子20(后述)和定子101(后述)。转子20与前轮5的辐条2相连接并与前轮5一起绕轮毂轴11周围旋转。定子101在位于转子20的内周侧的状态下无法旋转地安装于轮毂轴11。
以下,将轮毂轴11的中心轴线O的轴向简称为轴向,将与轴向正交的方向简称为径向,将沿着围绕中心轴线O的方向称为周向。在轮毂轴11中的至少位于比安装有定子101(后述)的部分更靠轴向外侧的部分形成有用于将轮毂发电机10固定于前叉3的外螺纹部(未图示)。
(转子)
图2是轮毂发电机10的侧视图。图3是轮毂发电机10的剖视图。
如图2、图3所示,转子20将轮毂壳30构成为主体。轮毂壳30包括第二端板33、第一端板32。第二端板33配置于一体成形为大致呈有底圆筒状的圆筒状的主体部(筒部)31以及主体部31的轴向另一侧Q(图3的右侧)。第一端板32堵塞主体部31的轴向一侧P(图3的左侧)的开口。第一端板32压入固定于主体部31。
在轮毂壳30的轴向一侧P和轴向另一侧Q的外周形成有朝径向外侧伸出的凸缘部34。在各凸缘部34的周向上以等间隔形成有多个在轴向上贯通的支承孔34a。如图1所示,支承孔34a与从前轮5的车圈5a朝内径侧延伸的多个辐条2的内侧端部卡合。将左右的凸缘部34的支承孔34a在周向上错开半个间距的相位地进行配置。
在第一端板32和第二端板33的内周分别嵌合有轴承(bearing)35、36的外轮。将轮毂壳30作为主体构成的转子20经由轴承35、36可旋转地支承于轮毂轴11。这样,在前轮5旋转的同时以轮毂轴11为中心进行旋转。即,转子20起到可旋转地对前轮5进行支承的轮毂的作用。
在轮毂壳30的主体部31的内周,通过圆筒状的环轭21,配置有例如利用铁氧体等形成的永磁体22。环轭21由磁性金属材料(例如铁)构成。由于将环轭21设为例如铁制,能将设为轮毂壳30铝制,从而减轻重量。永磁体22以与环轭21的内周紧密接触的状态进行配置。利用粘结剂来粘贴永磁体22。通过将永磁体22沿着主体部31的内周面配置成圆筒状,从而永磁体22覆盖定子101的整个外周面。
在周向上将永磁体22分割成多个的状态下将永磁体22组装于轮毂壳30的主体部31的内周。在配置成上述圆筒状的永磁体22的内周面上,沿着周向等间隔地交替磁化有N极和S极的磁极。永磁体22与后述的第一磁轭120A和第二磁轭120B的外周部相对。
在轮毂轴11的轴向中间部形成有大径部。在该大径部的外周安装有定子101。如图3~图5所示,定子101通过配置于其轴向两端部的板构件41、43被轴套螺母42和紧固螺母44定位固定于轮毂轴11。利用上述轮毂轴11和定子101等构成定子单元100。
在配置于定子单元100的轴向一侧P的轴套螺母42的外周上,嵌合有一个轴承35的内环。在比该轴承35更靠轴向外侧设置有连接器50。在连接器50的轴向外侧配置有螺母51。通过该螺母51与轮毂轴11螺合,从而连接器50被固定于轮毂轴11,并且通过轴承35将轮毂壳30的一端侧可自由旋转地支承于轮毂轴11。
在轮毂轴11的轴向另一侧Q配置有另一个轴套螺母45。在该轴套螺母45的外周嵌合有另一个轴承36的内环。在比该轴承36更靠轴向外侧设置有盖板46。在盖板46的内周部配置有螺母47。通过该螺母47与轮毂轴11螺合,盖板46被固定于轮毂轴11,并且通过轴承36将轮毂壳30的另一端侧可自由旋转地支承于轮毂轴11。
(定子)
接着,对定子101进行详细说明。
图6是表示定子101的结构的立体图。图7是表示定子101的结构的分解立体图。
如图6和图7所示,定子101包括:筒状的线圈架110、环状的线圈140、以及抓极型的定子铁芯120。线圈架110是由插通有轮毂轴11的合成树脂(非磁性材料)制成。线圈140卷绕在线圈架110。定子铁芯120组装成将线圈140包围在内侧。上述轮毂轴11、线圈架110、第一磁轭120A和第一磁轭120B配置在同轴上。
这里,作为构成抓极型的定子铁芯120的要素,在轴向一侧P配置有多个第一磁轭120A。在轴向另一侧Q配置有多个第二磁轭120B。上述多个第一磁轭120A和第二磁轭120B在周向上隔开一定间隔地配置成辐射状,并且配置成在周向上交替地排列。并且,各磁轭120A、120B的外周部隔开稍许间隙(气隙),与永磁体22的内周面22a(参照图3)相对。
与永磁体22的磁极数相关联地设定磁轭120A、120B的个数(极数)。本实施方式中,第一磁轭120A为16个、第二磁轭120B为16个,合计32个以一定间隔设置。虽未图示,但在线圈140连接有布线。布线沿着轮毂轴11向外部引出。
(线圈架)
图8是线圈架的立体图。图9是表示将线圈卷绕在线圈架的状态的立体图。
如图8和图9所示,线圈架110具有主体部111、第一凸缘112A和第二凸缘112B。在主体部111的外周卷绕有线圈140。第一凸缘112A和第二凸缘112B设置成在主体部111的轴向一侧P和轴向另一侧Q的端部外周朝径向外侧伸出。
在第一凸缘112A的轴向外侧端面设置有导槽113A。在第一凸缘112A的外周面的与导槽113A相对应的位置设置有与该导槽113A连通的卡合槽114A。上述导槽113A和卡合槽114A用于将第一磁轭120A定位安装于线圈架110。
在第二凸缘112B的轴向外侧端面设置有导槽113B。在第二凸缘112B的外周面的与导槽113B相对应的位置设置有与该导槽113B连通的卡合槽114B。上述导槽113B和卡合槽114B用于将第二磁轭120B定位安装于线圈架110。
在第一凸缘112A的外周面和第二凸缘112B的外周面,设置有分别定位于各卡合槽114A、114B的周向的中间并支承对方侧的第二磁轭120B和第一磁轭120A的前端的支承槽115A、115B。即,第一磁轭120A和第二磁轭120B在周向上以一定间隔交替配置,因此第一凸缘112A的卡合槽114A的周向位置与第二凸缘112B的支承槽115B的周向位置一致,第二凸缘112B的卡合槽114B的周向位置与第一凸缘112A的支承槽115A的周向位置一致。在后详细描述上述导槽113A、113B、卡合槽114A、114B、支承槽115A、115B。
(磁轭)
图10是定子的立体半剖视图。图11A是从定子的轴向观察的图,图6的EA向视图。图11B是从定子的轴向观察的图,图6的EB向视图。图12是用于说明定子的第一磁轭和第二磁轭的配置角度的从轴向观察到的一组磁轭和线圈架的图。图13A是用于说明第一磁轭和第二磁轭的配置角度,示出将第一磁轭和第二磁轭组合前的状态的立体图。图13B是用于说明第一磁轭和第二磁轭的配置角度,示出将第一磁轭和第二磁轭组合后的状态的立体图。图13C是用于说明第一磁轭和第二磁轭的配置角度的图13B的F向视图。图14A是用于说明各磁轭的结构,构成磁轭的一块板状构件的立体图。图14B是用于说明各磁轭的结构,层叠板状构件而构成的磁轭的立体图。图14C是用于说明各磁轭的结构,从连结部侧观察到的磁轭的立体图。
如在图13A~图13C中,对1组第一磁轭120A和第二磁轭120B的组合举例所示,第一磁轭120A和第二磁轭120B仅安装于线圈架110的方向相反,结构相同,侧视时呈C字形。
即,如图13A~图13C和图7所示,第一磁轭120A具有外周侧磁极部121、内周侧磁极部123、以及连结部122。外周侧磁极部121位于线圈140的外周侧并且其前端从线圈140的轴向一端侧(P侧)延伸至轴向另一端侧(Q侧)。内周侧磁极部123位于线圈140的内周侧并且其前端123a从线圈140的轴向一端侧(P侧)延伸至朝轴向另一端侧(Q侧)的中间位置为止。连结部122在线圈140的轴向一端侧(P侧)沿半径方向呈直线状延伸,并将外周侧磁极部121与内周侧磁极部123的基端彼此连结。
第二磁轭120B具有外周侧磁极部121、内周侧磁极部123、连结部122。外周侧磁极部121位于线圈140的外周侧并且其前端从线圈140的轴向另一端侧(Q侧)延伸至轴向一端侧(P侧)。内周侧磁极部123位于线圈140的内周侧并且其前端从线圈140的轴向另一端侧(Q侧)延伸至朝轴向一端侧(P侧)的中间位置为止。连结部122在线圈140的轴向另一端侧(Q侧)沿半径方向呈直线状延伸,并将外周侧磁极部121与内周侧磁极部123的基端彼此连结。
外周侧磁极部121的径向外周缘与轮毂轴11实质平行地配置。外周侧磁极部121形成为前窄形状使得其径向内周缘越朝前端越靠近径向外周缘。外周侧磁极部121的前端部处,径向内周缘与径向外周缘彼此平行。即,外周侧磁极部121的径向内周缘形成为从基端到前端的中途为止倾斜地形成,在前端部该径向内周缘与径向外周缘平行地形成。内周侧磁极部123的径向内周缘及径向外周缘与外周侧磁极部121的外周缘平行地形成。
如图10所示,将各磁轭120A、120B的内周侧磁极部123插入至线圈架110的内周使得内周侧磁极部123位于线圈140的内周侧,内周侧磁极部123位于线圈架110的主体部111的内周面与轮毂轴11的外周面之间。而且,在被紧密排列在周向上的各磁轭120A、120B的内周侧磁极部123所包围的定子中心孔150(参照图11)中贯通固定有轮毂轴11(参照图4)。
(板状构件)
如图14A~图14C所示,第一磁轭120A和第二磁轭120B分别构成为将由铁等磁性体构成的多个平坦的板状构件130层叠在板厚方向(与线圈140的半径方向正交的方向)后得到的层叠磁轭(层叠体)。作为板状构件130(也称为层叠板状构件)的材料,例如采用在表面上形成有氧化覆膜的硅钢板(更详细地说为非指向性硅钢板)。上述板状构件130通过冲压等对板材进行冲压成型。板状构件130在形成磁轭120A、120B时不实施折弯加工,构成为平坦的板状体。
如图14A所示,各个板状构件130是大致C字形的铁片。板状构件130具有:呈现为对应的2边的外周侧磁极部131和内周侧磁极部133、以及成为连结外周侧磁极部131和内周侧磁极部133的1边的连结部132。
各板状构件130的基本形状相同。如图14B和图14C所示,通过在板厚方向上层叠规定片数的板状构件130,利用板状构件130的外周侧磁极部131构成磁轭120A、120B的外周侧磁极部121。利用板状构件130的内周侧磁极部133来构成磁轭120A、120B的内周侧磁极部123。利用板状构件130的连结部132来构成磁轭120A、120B的连结部122。本示例中,通过层叠7片板状构件130来构成各磁轭120A、120B。
如图7所示,第一磁轭120A、120B从轴向观察时,呈辐射状地组装到线圈架110,使得外周侧磁极部121来到外径侧。第一磁轭120A和第二磁轭120B配置成在周向上隔开一定的间隔(本示例中,中心角=360°/32)交替地排列。
这里,如图11~图13所示,各磁轭120A、120B配置在相对半径方向倾斜的平面(后述的磁轭的实际配置面)而并非仅配置在沿半径方向的平面上是重要的。
如上所述,第一磁轭120A和第二磁轭120B在圆周方向上交替排列并且从线圈140的中心观察时呈辐射状地配置。因而,若第一磁轭120A与第二磁轭120B仅配置在沿半径方向的平面上,则相邻的第一磁轭120A和第二磁轭120B的内周侧磁极部123的位置会在圆周方向上偏离。由此,无法以1对1地将相邻的第一磁轭120A和第二磁轭120B的内周侧磁极部123磁性连接。
因此,第一磁轭120A和第二磁轭120B配置在相对半径方向倾斜的平面上。即,如图11A、图11B和图12所示,首先在配置各磁轭120A、120B时,在定子101的外周面上的周向上隔开间隔(θ=11.25°=360°/32),交替地设定第一磁轭的配置位置QA和第二磁轭的配置位置QB。
接着,如图11A和图12所示,将包含轮毂轴的中心轴线O和第一磁轭120A的外周侧磁极部121的外周面的周向中央QA(以下称为第一磁轭的配置位置QA)的平面设定为第一磁轭的配置基准面SA0。在此基础上,将包含第一磁轭的配置位置QA、与轮毂轴的中心轴线O平行并且相对于第一磁轭的配置基准面SA0向周向一侧RA倾斜角度αA的平面设定为第一磁轭的实际配置面SA1。而且,在第一磁轭的实际配置面SA1上配置有第一磁轭120A。
如图11B和图12所示,将包含轮毂轴的中心轴线O和第二磁轭120B的外周侧磁极部121的外周面的周向中央QB(以下称为第二磁轭的配置位置QB)的平面设定为第二磁轭的配置基准面SB0。在此基础上,将包含第二磁轭的配置位置QB、与轮毂轴的中心轴线O平行并且相对于第二磁轭的配置基准面SB0向周向另一侧RB倾斜角度αB的平面设定为第二磁轭的实际配置面SB1。在第二磁轭的实际配置面SB1上配置有第二磁轭120B。
在该情况下,相邻的第一磁轭120A的配置位置QA与第二磁轭120B的配置位置QB的间隔为θ=11.25°(=360°/32),因此第一磁轭的实际配置面SA1与第二磁轭的实际配置面SB1的相对于各配置基准面SA0、SB0的倾斜角度αA、αB设定为αA=αB=比5.625°(=11.25°/2)要小的例如5°。
而且,在第一磁轭的实际配置面SA1与第二磁轭的实际配置面SB1的交线SC(参照图12)上,通过如图13A的箭头FP、FQ那样组合,从而如图13B、图13C所示,第一磁轭120A的内周侧磁极部123的前端123a与第二磁轭120B的内周侧磁极部123的前端123a相互抵接。由此,第一磁轭120A的内周侧磁极部123与第二磁轭120B的内周侧磁极部123以1对1的关系磁性连接。
由于各磁轭120A、120B配置在相对于半径方向倾斜的平面(磁轭的实际配置面SA1、SB1)上的关系,可以说如下述那样的情况。
即,如图11和图12所示,线圈架110的第一凸缘112A和第二凸缘112B的各导槽113A、113B也形成为它们的延伸方向相对于半径方向具有同样的倾斜角度αA、αB。
此外,卡合槽114A、114B按照导槽113A、113B的倾斜来形成。具有稍许余量地形成收纳支承对方侧的磁轭120A、120B的外周侧磁极部121的前端的支承槽115A、115B,使得优先考虑在周向上位置相对应的卡合槽114B、114A的尺寸精度。
在组装时,如图7所示,将第一磁轭120A和第二磁轭120B从轴向一侧P和轴向另一侧Q交替地插入线圈架110。即,将各磁轭120A、120B的连结部122嵌入到线圈架110的第一凸缘112A和第二凸缘112B的各导槽113A、113B。将各磁轭120A、120B的外周侧磁极部121的基部嵌入到线圈架110的第一凸缘112A和第二凸缘112B的各卡合槽114A、114B。
将各磁轭120A、120B的外周侧磁极部121的前端收纳在线圈架110的对方侧的第二凸缘112B和第一凸缘112A的各卡合槽114A、114B。将各磁轭120A、120B的内周侧磁极部123沿着线圈架110的内周面插入。将各磁轭120A、120B的内周侧磁极部123前端彼此对接抵接。由此,以包围线圈140的方式安装磁轭120A、120B。
通过如上述那样组装,第一磁轭120A的外周侧磁极部121与第二磁轭120B的外周侧磁极部121在圆周方向上隔开间隔地交替配置在卷绕在线圈架110的主体部111的环状的线圈140的外周侧。此外,第一磁轭120A的内周侧磁极部123与第二磁轭120B的内周侧磁极部123配置在卷绕在线圈架110的主体部的环状的线圈140的内周侧。
此时,线圈架110的第一凸缘112A的导槽113A起到将第一磁轭120A定位到第一磁轭的实际配置面SA1上的作用。此外,第二凸缘112B的导槽113A起到将第二磁轭120B定位到第二磁轭的实际配置面SB1上的作用。而且,多个磁轭120A、120B保持成相对于线圈架110不旋转。
接着,对各磁轭120A、120B的细节进行阐述。
图15是用于说明相邻磁轭间的干扰问题的图。图16A是用于说明各磁轭的外周缘与永磁体的内周面之间的气隙的问题的图,是用于说明由于将磁轭倾斜地配置而在气隙上产生偏差的图。图16B是用于说明各磁轭的外周缘与永磁体的内周面之间的气隙的问题的图,是示出为了实现气隙的均匀化而调节构成磁轭的各板状构件的外周缘的位置的状态的图。
(避免相邻的磁轭的内周端的干扰)
如图15所示,若在圆周方向上隔开间隔并从轴向观察时呈辐射状地排列磁轭120A、120B,则相邻的磁轭120A的内周侧磁极部123紧密地排列,因此可能会彼此干扰。因此,本实施方式中,在内周侧磁极部123的周向一端侧或另一端侧的至少一个设置有避免相邻的磁轭120A的内周端彼此干扰的切口部135。关于另一个磁轭120B也同样。
这里,将第一磁轭的实际配置面SA1相对于第一磁轭120A的配置基准面SA0的倾斜方向、以及第二磁轭的实际配置面SB1相对于第二磁轭120B的配置基准面SB0的倾斜方向定义为各磁轭的倾斜方向。此外,用从倾斜方向的前方侧到后方侧分别区分的标号130-1~130-7来表示层叠后的7片板状构件130。
在这种情况下,决定层叠后的板状构件130的尺寸,使得位于磁轭120A(120B)的倾斜方向的前方侧的层叠板状构件(例如板状构件130-1)的径向内周端的位置比位于磁轭120A(120B)的倾斜方向的后方侧的层叠板状构件(例如板状构件130-7)的径向内周端的位置更靠径向外侧。
即,如图14C所示,位于第一磁轭120A(120B)的倾斜方向的前端的板状构件130-1的径向尺寸K1设定成比该板状构件130-1的下一个位于前侧的板状构件130-2的径向尺寸K2要小尺寸K3。此外,板状构件130-2的径向尺寸K2设定成比位于该板状构件130-2的倾斜方向后方的板状构件130-3~130-7的径向尺寸K4要小尺寸K5。
由此,在层叠板状构件130-1~130-7时,在磁轭120A(120B)的内周侧磁极部123的内周端的倾斜方向的前端,确保有避免与相邻的磁轭120A(120B)的内周侧磁极部123的内周端发生干扰的切口部135。
另外,根据干扰的可能程度,也可以将板状构件130-2~130-7的径向尺寸设定为相同,仅将位于倾斜方向的最前端的板状构件130-1的径向的尺寸K1设定成比其他板状构件130-2~130-7的径向尺寸更短。此外,例如,从倾斜方向的最前端的板状构件130-1开始到第三个板状构件130-3以后的径向尺寸也可以设定成越是位于倾斜方向的后方的板状构件130-3~130-7,其径向尺寸越长。
由此,在磁轭120A(120B)的倾斜方向前侧的内周端设置有切口部135,从而即使使周向上排列的多个磁轭120A(120B)间的间隔紧密也能避免干扰。换言之,即使多个磁轭120A(120B)的配置间隔较小也能配置多个磁轭120A(120B)。
(避免磁轭的外周端的问题)
接着,对各磁轭120A、120B的外周端的问题进行阐述。
如上所述,若将磁轭120A、120B相对于半径方向倾斜地配置,则如图16A所示,成为位于磁轭120A、120B的倾斜方向的后方侧的层叠板状构件(例如板状构件130-7)的径向外周端的位置比位于倾斜方向的前方侧的层叠板状构件(例如板状构件130-1)的径向外周端的位置更朝径向内侧缩进的形状。即,倾斜方向的后方侧的位置处的层叠板状构件(例如后端的板状构件130-7)的径向外周端与永磁体22的内周面22a之间的间隙(气隙)d7比倾斜方向的前方侧的位置处的层叠板状构件(例如前端的板状构件130-1)的径向外周端与永磁体22的内周面22a之间的间隙(气隙)d1更大。其结果是,气隙d1~d7产生偏差。实际上,各板状构件130-1~130-7的外周端与永磁体22的内周面22a之间的间隙(气隙)d1~d7成为d1<d2<d3<d4<d5<d6<d7。
因此,本实施方式中,如图16B所示,设定成位于磁轭120A、120B的倾斜方向的后方侧的层叠板状构件(例如板状构件130-7)的径向外周端的位置比位于各磁轭120A、120B的倾斜方向的前方侧的层叠板状构件(例如板状构件130-1)的径向外周端的位置更朝径向外侧突出。具体而言,使各磁轭120A、120B的外周侧磁极部121的外周缘朝外径侧的突出尺寸从位于各磁轭120A、120B的倾斜方向的前端的层叠的板状构件130-1的最小值m1到位于各磁轭120A、120B的倾斜方向的后端的层叠的板状构件130-7的最大值m2为止,按照层叠顺序逐级变化。由此,能使各磁轭120A、120B的外周缘与永磁体22的内周之间的间隙(气隙)d1~d7均匀化。
另外,作为使位于磁轭120A、120B的倾斜方向的后方侧的层叠板状构件的径向外周端的位置比位于各磁轭120A、120B的倾斜方向的前方侧的层叠后的板状构件130的径向外周端的位置更朝径向外侧突出的方法还可以采用如下方法。即,能采用使在倾斜方向的前方侧和后方侧层叠的板状构件130的尺寸不同的方法。能采用使在倾斜方向的前方侧和后方侧层叠的板状构件130的层叠位置偏移的方法。
接着,对作用进行说明。
(发电的结构)
这样构成的轮毂发电机10的发电以下面的方法来进行。
即,若前轮5旋转,则利用辐条2连接至前轮5的转子20与前轮5一起绕轮毂轴11旋转。于是,永磁体22绕着定子101旋转。
利用旋转的永磁体22的磁通交替地重复轴向一侧P的第一磁轭120A的外周侧磁极部121为N极、轴向另一侧Q的第二磁轭120B的外周侧磁极部121为S极的状态、以及轴向一侧P的第一磁轭120A的外周侧磁极部121为S极、轴向另一侧Q的第二磁轭120B的外周侧磁极部121为N极的状态。由此,在磁性连接两者的两磁轭120A、120B的内周侧磁极部123产生交替磁通。利用在该线圈的内周侧产生的交替磁通,在定子101的线圈140中有电流流过,从而进行发电。
在该发电时,除了交替磁通以外,还产生涡电流。虽然该涡电流使发电效率降低,但本轮毂发电机10将各磁轭120A、120B构成为多个板状构件130的层叠体,因此能抑制产生涡电流。
本实施方式的轮毂发电机中,将第一磁轭120A和第二磁轭120B配置在相对于半径方向倾斜的平面(磁轭的实际配置面SA1、SAB1)上,而不是沿着半径方向的平面(磁轭的配置基准面SA0、SB0)上。因此,能使第一磁轭120A的内周侧磁极部123与第二磁轭120B的内周侧磁极部123以1对1的关系抵接。
从而,如图17A示意化地所示,能避免由于磁轭120A、120B的尺寸公差等导致的偏差而在第一磁轭120A与第二磁轭120B的抵接面产生图17B所示的间隙G,能提高抵接面的紧贴度。其结果是,能使磁轭120A、120B的磁性连接稳定,减少铁损,并能提高效率。
在将输出从使用了所有32极的磁轭120A、120B的图18所示的100%的输出状态向下方侧调整的情况下,能以1对1地连接第一磁轭120A和第二磁轭120B。因此,能减少磁轭120A、120B的所需个数。例如,在使输出从图18所示的100%输出的状态降低到75%的情况下,如图19所示,单纯地将磁轭120A、120B的个数减少到3/4即可。例如,在使输出降低到50%的情况下,如图20所示,单纯地将磁轭120A、120B的使用个数减少到1/2即可。
在实施方式的情况下,第一磁轭120A与第二磁轭120B能以1对1进行连接。因此,在将输出从100%的状态向下方调整到例如50%、25%时,如图21A和图21C所示,使第一磁轭120A和第二磁轭120B减少相同个数即可,能减少磁轭120A、120B的所需个数。对此,在比较例(现有的日本公报的示例)的情况下,即使设为50%输出时,一个磁轭(例如第二磁轭120B)也必须使用总数个,即使在设为25%输出的时,两个磁轭120A、120B也必须使用总数的一半。由此,在调整输出时减少磁轭的所需个数,因此这在成本方面和重量方面是有利的。
本实施方式中,使磁轭120A、120B的轴向端部与线圈架110的凸缘112A、112B的导槽113A、113B、卡合槽114A、114B卡合。因此,能将磁轭定位在相对于半径方向倾斜的平面(磁轭的实际配置面SA1、SB1)上。从而,通过将磁轭120A、120B组装到线圈架110上,能适当地设定卷绕在线圈架110的线圈140与磁轭120A、120B的位置关系。
本实施方式中,即使在将层叠磁轭(第一磁轭120A和第二磁轭120B)相对半径方向倾斜地配置的情况下,也能有助于使磁轭120A、120B的外周缘(各磁轭的外周侧磁极部121的外周缘)与永磁体22的内周面22a之间的间隙(气隙)均匀化。其结果是,能提高发电效率。
本实施方式中,在各磁轭120A、120B的内周端的周向一端侧或另一端侧中的至少一个上设置有避免相邻的磁轭的内周端彼此干扰的切口部135。因此,能避免相邻的磁轭120A、120B的内周部彼此干扰,能将磁轭120A、120B紧密地配置在圆周方向上。由此,能增加磁轭的配置个数。
本发明不限于上述的实施方式,在不脱离本发明的主旨的范围内,还包括对上述的实施方式增加各种变更。
例如,可以任意地设定构成磁轭120A、120B时的板状构件130的层叠片数。100%输出时的磁轭120A、120B的个数并不限于32个。此外,定子101的个数也不限于1个,可以将2个或3个定子101配置在轮毂轴11上。
上述的实施方式中,对定子单元100由1个定子101构成的情况进行了说明。然而,并不限于此,也可以将2个以上的定子101排列配置在轮毂轴11来构成定子单元100。在该情况下,通过使2个定子101的相位偏移,能产生相位偏移后的交流电。
标号说明
4 前照灯(发光二极管)
5 前轮(车轮)
10 轮毂发电机
11 轮毂轴
20 转子
22 永磁体
30 轮毂壳
31 主体部
101 定子
110 线圈架
111 主体部
112A 第一凸缘
112B 第二凸缘
113A 导槽(第一磁轭连结部导槽)
113B 导槽(第二磁轭连结部导槽)
114A 卡合槽(第一磁轭外周侧导槽)
114B 卡合槽(第二磁轭外周侧导槽)
120 定子铁芯
120A 第一磁轭
120B 第二磁轭
121 外周侧磁极部
122 连结部
123 内周侧磁极部
123a 前端
130、130-1~130-7 板状构件
135 切口部
140 线圈
QA 周向中央(第一磁轭的配置位置)
QB 周向中央(第二磁轭的配置位置)
SA0 第一磁轭的配置基准面
SA1 第一磁轭的实际配置面
SB0 第二磁轭的配置基准面
SB1 第二磁轭的实际配置面
SC 交线。

Claims (6)

1.一种轮毂发电机,包括:
转子,该转子具有与车轮一起旋转的轮毂壳以及呈圆周状地配置在该轮毂壳的主体部内周的永磁体;以及
定子,该定子在无法旋转地固定于将所述车轮可自由旋转地进行支承的轮毂轴并且收纳在所述轮毂壳的内部的状态下,配置于所述永磁体的内周侧,并具有利用所述转子的旋转输出交流电的环状的线圈,该轮毂发电机的特征在于,
所述定子具有多个第一磁轭和多个第二磁轭作为定子铁芯,该多个第一磁轭和多个第二磁轭以包围所述环状的线圈的方式配置在轴向一侧和轴向另一侧,并且在周向上隔开间隔呈辐射状地进行配置并且在周向上交替配置,
所述第一磁轭具备:
外周侧磁极部,该外周侧磁极部位于所述线圈的外周侧并且该外周侧磁极部的前端从所述线圈的轴向一端侧延伸至轴向另一端侧;
内周侧磁极部,该内周侧磁极部位于所述线圈的内周侧并且该内周侧磁极部的前端从所述线圈的轴向一端侧延伸至朝轴向另一端侧的中间位置为止;以及
连结部,该连结部呈直线状地在所述线圈的轴向一端侧延伸,并将所述外周侧磁极部与所述内周侧磁极部的基端彼此连结,
所述第二磁轭具备:
外周侧磁极部,该外周侧磁极部位于所述线圈的外周侧并且该外周侧磁极部的前端从所述线圈的轴向另一端侧延伸至轴向一端侧;
内周侧磁极部,该内周侧磁极部位于所述线圈的内周侧并且该内周侧磁极部的前端从所述线圈的轴向另一端侧延伸至朝轴向一端侧的中间位置为止;以及
连结部,该连结部呈直线状地在所述线圈的轴向另一端侧延伸,并将所述外周侧磁极部与所述内周侧磁极部的基端彼此连结,
所述第一磁轭和所述第二磁轭构成为层叠由磁性体构成的多个平坦的板状构件后得到的层叠磁轭,
在配置所述第一磁轭和所述第二磁轭时,在所述定子的外周面上的周向上隔开间隔地交替设定有所述第一磁轭的配置位置和所述第二磁轭的配置位置,
通过将包含所述轮毂轴的中心轴线与所述第一磁轭的所述外周侧磁极部的外周面侧的周向中央的平面设定为所述第一磁轭的配置基准面,并且将相对于所述第一磁轭的配置基准面朝周向一侧倾斜的平面设定为所述第一磁轭的实际配置面,从而将所述第一磁轭配置在所述第一磁轭的实际配置面上,
通过将包含所述轮毂轴的中心轴线与所述第二磁轭的所述外周侧磁极部的外周面侧的周向中央的平面设定为所述第二磁轭的配置基准面,并且将相对于所述第二磁轭的配置基准面朝周向另一侧倾斜的平面设定为所述第二磁轭的实际配置面,从而将所述第二磁轭配置在所述第二磁轭的实际配置面上,
所述第一磁轭的所述外周侧磁极部、所述内周侧磁极部、以及所述连结部形成于所述第一磁轭的实际配置面的同一面,
所述第二磁轭的所述外周侧磁极部、所述内周侧磁极部、以及所述连结部形成于所述第二磁轭的实际配置面的同一面,
在所述第一磁轭的实际配置面与所述第二磁轭的实际配置面的交线上,所述第一磁轭的所述内周侧磁极部的前端与所述第二磁轭的所述内周侧磁极部的前端相抵接。
2.如权利要求1所述的轮毂发电机,其特征在于,
所述定子具有由非磁性材料构成的线圈架,
该线圈架具有:
卷绕有所述线圈的圆筒状的主体部;以及
设置于该主体部的轴向两端部外周的第一凸缘和第二凸缘,
在所述第一凸缘设置有通过与所述第一磁轭的轴向一端部卡合从而将所述第一磁轭定位于所述第一磁轭的实际配置面上的引导部,
在所述第二凸缘设置有通过与所述第二磁轭的轴向另一端部卡合从而将所述第二磁轭定位于所述第二磁轭的实际配置面上的引导部。
3.如权利要求2所述的轮毂发电机,其特征在于,
所述引导部包括:
第一磁轭连结部导槽,该第一磁轭连结部导槽设置于所述第一凸缘的轴向端部,通过与所述第一磁轭的所述连结部嵌合从而将所述第一磁轭定位于所述第一磁轭的实际配置面上;以及
第二磁轭连结部导槽,该第二磁轭连结部导槽设置于所述第二凸缘的轴向端部,通过与所述第二磁轭的所述连结部嵌合从而将所述第二磁轭定位于所述第二磁轭的实际配置面上。
4.如权利要求2所述的轮毂发电机,其特征在于,
所述引导部包括:
第一磁轭外周侧导槽,该第一磁轭外周侧导槽设置于所述第一凸缘的外周面,通过与所述第一磁轭的所述外周侧磁极部嵌合从而将所述第一磁轭定位于所述第一磁轭的实际配置面上;以及
第二磁轭外周侧导槽,该第二磁轭外周侧导槽设置于所述第二凸缘的外周面,通过与所述第二磁轭的所述外周侧磁极部嵌合从而将所述第二磁轭定位于所述第二磁轭的实际配置面上。
5.如权利要求1所述的轮毂发电机,其特征在于,
将所述第一磁轭的实际配置面相对于所述第一磁轭的配置基准面的倾斜方向以及所述第二磁轭的实际配置面相对于所述第二磁轭的配置基准面的倾斜方向分别设为各磁轭的倾斜方向时,
位于所述第一磁轭和所述第二磁轭的倾斜方向的后方侧层叠的所述板状构件的径向外周端的位置相对于位于所述第一磁轭和所述第二磁轭的倾斜方向的前方侧层叠的所述板状构件的径向外周端的位置要朝径向外侧突出。
6.如权利要求1至5中任一项所述的轮毂发电机,其特征在于,
在所述第一磁轭和所述第二磁轭的内周端的周向一端侧或另一端侧的至少一侧设置有用于避免在周向上相邻的另一个第一磁轭和第二磁轭的内周端彼此干扰的切口部。
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Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6133669A (en) * 1997-12-31 2000-10-17 Tupper; Christopher N. Low-loss magnet core for high frequency claw-pole-type alternator
CN1457132A (zh) * 2002-05-09 2003-11-19 株式会社岛野 爪极式发电机及自行车用轮毂发电机
JP2004260921A (ja) * 2003-02-26 2004-09-16 Ichinomiya Denki:Kk 自転車用ハブダイナモ
CN1541883A (zh) * 2003-03-28 2004-11-03 ��ʽ���絺Ұ 自行车用轮毂
JP2005041428A (ja) * 2003-07-25 2005-02-17 Mitsuba Corp ハブダイナモ
CN2696969Y (zh) * 2004-04-02 2005-05-04 蔡明达 自行车发电花毂
CN1643765A (zh) * 2003-01-22 2005-07-20 株式会社一宫电机 爪极式发电机
CN1815849A (zh) * 2005-02-04 2006-08-09 岛野(新加坡)私人有限公司 凸极式发电机以及自行车用发电轮毂
CN101197512A (zh) * 2006-12-04 2008-06-11 株式会社岛野 人力驱动车用发电机构的线圈组装体及人力驱动车用发电轮毂
CN101741201A (zh) * 2008-11-12 2010-06-16 株式会社岛野 爪极式发电机及自行车用发电轮毂
CN102957225A (zh) * 2011-08-26 2013-03-06 株式会社岛野 自行车用发电轮毂的定子以及自行车用发电轮毂
CN203166720U (zh) * 2011-12-23 2013-08-28 宁波韵升股份有限公司 一种车辆用交流发电机

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6133669A (en) * 1997-12-31 2000-10-17 Tupper; Christopher N. Low-loss magnet core for high frequency claw-pole-type alternator
CN1457132A (zh) * 2002-05-09 2003-11-19 株式会社岛野 爪极式发电机及自行车用轮毂发电机
CN1643765A (zh) * 2003-01-22 2005-07-20 株式会社一宫电机 爪极式发电机
JP2004260921A (ja) * 2003-02-26 2004-09-16 Ichinomiya Denki:Kk 自転車用ハブダイナモ
CN1541883A (zh) * 2003-03-28 2004-11-03 ��ʽ���絺Ұ 自行车用轮毂
JP2005041428A (ja) * 2003-07-25 2005-02-17 Mitsuba Corp ハブダイナモ
CN2696969Y (zh) * 2004-04-02 2005-05-04 蔡明达 自行车发电花毂
CN1815849A (zh) * 2005-02-04 2006-08-09 岛野(新加坡)私人有限公司 凸极式发电机以及自行车用发电轮毂
CN101197512A (zh) * 2006-12-04 2008-06-11 株式会社岛野 人力驱动车用发电机构的线圈组装体及人力驱动车用发电轮毂
CN101741201A (zh) * 2008-11-12 2010-06-16 株式会社岛野 爪极式发电机及自行车用发电轮毂
CN102957225A (zh) * 2011-08-26 2013-03-06 株式会社岛野 自行车用发电轮毂的定子以及自行车用发电轮毂
CN203166720U (zh) * 2011-12-23 2013-08-28 宁波韵升股份有限公司 一种车辆用交流发电机

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