JP2001352728A

JP2001352728A - 自転車用発電機

Info

Publication number: JP2001352728A
Application number: JP2000170010A
Authority: JP
Inventors: Shigenao Tomimatsu; 茂直富松; Naoji Busujima; 尚次毒島; Shinji Ikeda; 真治池田; Yoshitaka Tamura; 吉孝田村
Original assignee: SANDEN DENSO KK; SERVO TECHNO SYSTEM KK; Japan Servo Corp
Current assignee: SANDEN DENSO KK; SERVO TECHNO SYSTEM KK; Nidec Advanced Motor Corp
Priority date: 2000-06-07
Filing date: 2000-06-07
Publication date: 2001-12-21

Abstract

(57)【要約】【課題】コイル芯の磁気抵抗を低減し、発電効率を向
上できる自転車用発電機を提供する。【解決手段】発電用コイルの内周部に、磁束が導入さ
れるコイル芯を有する自転車用発電機において、前記コ
イル芯を、コイルの軸方向に第１の珪素鋼板を積層した
積層体から構成するとともに、該積層体の一部に前記コ
イルの軸方向に延びる複数の第２の珪素鋼板を設けたも
のから構成したことを特徴とする自転車用発電機。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自転車の車輪のハ
ブに装着される自転車用発電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自転車の車輪のハブに装着される
自転車用発電機としては、図１１に示すようなものが知
られている。図１１において、１００は自転車用発電機
を示している。自転車用発電機１００は、自転車の車輪
のハブ軸１０１に固定されるステータ１０２と、該ステ
ータ１０２に対して外転可能なロータ１０３とを有して
いる。

【０００３】ステータ１０２は、ボビン１０４に導線が
巻回された発電用コイル１０５を有しており、発電用コ
イル１０５は、磁極部１０６、１０７により覆われてい
る。

【０００４】ロータ１０３は、ステータ１０２に対して
外転可能になっており、ロータ１０３の内周面にはＮ
極、Ｓ極に交互に着磁された磁石１０８が設けられてい
る。

【０００５】上記のような自転車用発電機１００におい
ては、ロータ１０３の磁石１０８を、磁極部１０６、１
０７に対して外転させることにより、磁束が磁極部１０
６、１０７により収束され、両磁極部１０６、１０７に
より形成されたコイル芯１０９に導入された磁束を発電
用コイル１０５に鎖交させ電圧を発生させて発電が行わ
れるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような自転車用発電機１００においては、コイル芯１０
９は磁極部１０６、１０７の一部を曲げ加工し互いに接
合したものから構成されているので、磁束抵抗が増大し
発電効率が低下するおそれがある。また、上記のような
自転車用発電機１００においては、発電用コイル１０５
の内周部のコイル芯１０９に磁束が密集し易く、磁気密
度、磁気抵抗が増大し易い形状となっている。

【０００７】また、上記のような問題を解消するため
に、発電用コイル１０５の内周部に、プレス抜きされた
複数の珪素鋼板を配設することにより、発電用コイル１
０５の内周部の空間をコイル芯設置部として利用し、磁
気抵抗を減少させるようにした自転車用発電機も既に実
用化されているが、発電用コイル１０５の内周部に複数
の珪素鋼板を配設する作業は煩雑であるため、組付作業
性が低下しコストアップを招くおそれもある。

【０００８】本発明の課題は、コイル芯の磁束抵抗を減
少し、効率的な発電が可能で、しかも低コストの自転車
用発電機を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の自転車用発電機は、発電用コイルの内周部
に、磁束が導入されるコイル芯を有する自転車用発電機
において、前記コイル芯を、コイルの軸方向に第１の珪
素鋼板を積層した積層体から構成するとともに、該積層
体の一部に前記コイルの軸方向に延びる複数の第２の珪
素鋼板を設けたものから構成したことを特徴とするもの
からなる。

【００１０】上記第１の珪素鋼板からなる積層体には、
軸方向に延びる凹部を形成することが好ましい。このよ
うな凹部を形成すれば、該凹部に第２の珪素鋼板を収納
することができる。

【００１１】また、上記課題を解決するために、もう一
つの本発明の自転車用発電機は、発電用コイルの内周部
に、磁束が導入されるコイル芯を有する自転車用発電機
において、前記コイル芯を、コイルの軸方向に延びる中
心軸を有する珪素鋼板のうず巻体から構成したことを特
徴とするものからなる。

【００１２】本発明の発電用コイルの外周部には複数の
磁極片が周方向に配設されている。各磁極片のコイル側
の面の周方向両端部には、面取り加工が施されているこ
とが好ましい。各磁極片に上記のような面取り加工を施
せば、該磁極片に対して外転する磁石側の面の表面積を
確保し磁石から効率よく磁束を収束しつつ、併せて、隣
接する磁極片の周方向端部の表面積を減少させることが
できるので、磁束の漏洩を抑制することができる。

【００１３】上記のような自転車用発電機においは、従
来の自転車用発電機のコイル芯に比べて、コイル芯の鉄
材の比率を増加させることができる。また、コイル芯を
構成する珪素鋼板の少なくとも一部は、コイル芯の軸方
向、つまり、磁束の通過方向に沿って延びているので、
コイル芯の磁気抵抗を減少でき磁束を導き易くすること
ができる。また、コイル芯は、珪素鋼板から構成されて
いるので、鉄損を減少でき、うず電流の発生を効果的に
抑制することができるので、より一層コイル芯の磁気抵
抗を減少することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の自転車用発電機
の望ましい実施の形態について、図面を参照して説明す
る。図１ないし図８は、本発明の一実施態様に係る自転
車用発電機を示している。図において、１は自転車用発
電機を示している。自転車用発電機１は、ハブ軸２を有
しており、ハブ軸２には、ハブ３がベアリング４、５を
介して回転可能に示承されている。ハブ３は、ハブ本体
６とハブキャップ７とからなっており、ハブ本体６の内
面には図２に示す磁石８が設けられている。磁石８には
周方向に交互にＮ極、Ｓ極の磁性が付与されている。

【００１５】ハブ本体２内には、発電用コイル９が収容
されている。発電用コイル９は、ボビン１０に導線１１
を巻回したものから構成されている。発電用コイル９の
外周部には、図３、図４に示す磁極１２、１３の磁極片
１４、１５が周方向に配設されている。磁極片１４、１
５と発電用コイル９との間には絶縁紙２５が介装されて
いる。磁極片１４、１５は周方向に交互に配列されてい
る。また、磁極片１４、１５は根本から先端に向かって
先細り形状に形成されている。また、図５に示すよう
に、磁極片１４、１５のコイル側の面の周方向端部には
面取り加工が施されており、面取り部１６、１７が設け
られている。また、磁極１２、１３とボビン１０との間
には図８に示す継鉄２３、２４が介装されており、該継
鉄２３、２４を介して磁極１２、１３とコイル芯１８が
導通されるようになっている。継鉄２３、２４の内周に
は突起２８、２９が設けられており、該突起２８、２９
をハブ軸２の溝部２ａに係合することにより継鉄２３、
２４のハブ軸２に対する回転が阻止されるようになって
いる。

【００１６】発電用コイル９の内周部には、磁束が導入
されるコイル芯１８が設けられている。コイル芯１８
は、コイルの軸方向に積層される第１の珪素鋼板１９と
コイルの軸方向に延びる複数の第２の珪素鋼板２０とか
らなっており、第２の珪素鋼板２０は第１の珪素鋼板１
９からなる積層体２１の凹部２２内に収納されている。

【００１７】コイル芯１８は、以下のようにして製造す
ることができる。まず、第１の珪素鋼板１９（図６
（ａ））を積層して軸方向に延びる凹部２２を有する積
層体２１を形成する（図６（ｂ））。次に、凹部２２内
に図７に示すような第２の珪素鋼板２０を収納しコイル
芯１８が完成する（図６（ｃ））。

【００１８】なお、第１の珪素鋼板１９の内周には穴起
２６が形成されている。このため、積層体２０の内周に
は突条２７が形成されるようになっている。該突条２７
をハブ軸２の溝部２ａに挿入することにより、コイル芯
１８のハブ軸２に対する回転が阻止されるようになって
いる。

【００１９】本実施態様においては、自転車の車輪（図
示略）が回転すると、発電用コイル９の外周部に設けら
れた磁極片１４、１５に対して磁石８が外転する。そし
て、たとえば磁石８のＮ極から磁極片１４に収束された
磁束は、継鉄２３、コイル芯１８、継鉄２４、磁束片１
５を通り、磁石８のＳ極へ流れる。このようにして、発
電用コイル９に磁束を鎖交させることにより、電圧が発
生し発電されるようになっている。

【００２０】また、本実施態様の自転車用発電機１のコ
イル芯１８は、第１の珪素鋼板１９を積層した積層体２
１と、該積層体２１の凹部２２に収納された複数の珪素
鋼板２０とから構成されているので、従来の自転車用発
電機のコイル芯に対して鉄材の比率を向上することがで
きる。また、第２の珪素鋼板２０は、磁束の通過方向に
沿って延びているので、コイル芯１８の磁気抵抗を低減
でき磁束を導き易くすることができる。したがって、装
置の大型化を防止あるいは最小限に抑制しつつ、発電効
率を向上することができる。

【００２１】また、コイル芯１８は、珪素鋼板１９、２
０から構成されているので、うず巻電流の発生を効果的
に抑制することができる。したがって、コイル芯１８に
おける磁気抵抗を一層低減することができる。

【００２２】また、磁極片１４、１５にはコイル側の面
の周方向端部にのみ面取り部１６、１７が形成されてい
るので、磁極片１４、１５の反コイル側の面の面積を低
減することなく、隣接する磁極１４、１５同士の対向面
積を低減できる。したがって、磁石８からの磁束の収束
効率を維持しつつ、磁束の漏洩を防止することができ
る。

【００２３】さらに、本実施態様においては、珪素鋼板
１９、２０を組み合せ一つのコイル芯１８を形成し一つ
の部材として発電用コイル９の内周に組み付けることが
できるので、複数の珪素鋼板を一個づつ発電用コイルの
内周に組み付ける必要のある市販品に比べ大幅に組付作
業性を向上することができる。

【００２４】図９、図１０は、上記コイル芯１８とは別
の態様のコイル芯３０を示している。コイル芯３０は、
発電用コイル９の軸方向に延びる中心軸を有する珪素鋼
板のうず巻体から構成されている。コイル芯３０の内周
部には、珪素鋼板の端部を折り曲げて形成された突条３
１が形成されている。そして、突条３１をハブ軸２の溝
部２ａに挿入することによりコイル芯３０のハブ軸２に
対する回転が防止されるようになっている。

【００２５】コイル芯３０は、帯状の珪素鋼板３２（図
９（ａ））をうず巻状に巻回することにより容易に製造
することができる（図９（ｂ）、（ｃ））。

【００２６】上記のような構成においても、磁束の通過
方向に対して複数の珪素鋼板を延設することができるの
で、コイル芯３０における磁気抵抗を低減でき発電効率
を向上することができる。また、コイル芯３０は、帯状
の珪素鋼板３２をうず巻状に巻回するだけで簡単に製造
することができるとともに、一体部品として組み付ける
ことができるので、装置の組付作業性を向上することも
できる。さらに、コイル芯３０を形成する帯状の珪素鋼
板３２は、原材となる珪素鋼板から無駄なく効率的に打
ち抜くことができるので、製造コストを低減することも
可能である。

【００２７】

【実施例】次に、本発明を実施例に基づいて説明する。実施例１図１に示すような自転車用発電機に、コイル芯１８、コ
イル芯３０を装着し発生電圧を測定したものを、それぞ
れ実施例１、実施例２とした。

【００２８】比較例１、２図１に示すような自転車用発電機に、棒状の純鉄をコイ
ル芯として用いたものを比較例１とした。また、円形の
珪素鋼板をコイルの軸方向に積層した積層体をコイル芯
として用いたものを比較例２とした。なお、実施例１、
２および比較例１、２に用いたコイル芯の外形寸法はそ
れぞれが略同一になるように設定した。また、実施例１
の第１の珪素鋼板１９と比較例２の円形の積層鋼板の積
層数は同一になるように設定した。それぞれの測定結果
を表１に示した。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１からも明らかなように、本発明のコイ
ル芯を用いた実施例１、２は、比較例１、２に比べて高
電圧を発生することができ、発電効率を向上することが
できる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の自転車用
発電機によるときは、コイル芯における磁気抵抗を大幅
に低減することができるので、装置の大型化を防止ある
いは最小限に抑制しつつ発電効率を向上することができ
る。また、コイル芯を所定の位置に容易に組み付けるこ
とができるので、組付作業性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様に係る自転車用発電機の断
面図である。

【図２】図１の自転車用発電機の磁石の斜視図である。

【図３】図１の自転車用発電機の磁極の平面図である。

【図４】図３の磁極のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図であ
る。

【図５】図３の磁極の磁極片の拡大縦断面図である。

【図６】図１の自転車用発電機のコイル芯の製造工程を
示す工程図である。

【図７】図６のコイル芯の第２の珪素鋼板の斜視図であ
る。

【図８】図１の自転車用発電機の継鉄の平面図である。

【図９】図１の自転車用発電機のコイル芯とは別の態様
のコイル芯の製造工程を示す工程図である。

【図１０】図９のコイル芯の拡大縦断面図である。

【図１１】従来の自転車用発電機の断面図である。

【符号の説明】

１自転車用発電機２ハブ軸２ａ溝部３ハブ４、５ベアリング６ハブ本体７ハブキャップ８磁石９発電用コイル１０ボビン１１導線１２、１３磁極１４、１５磁極片１６、１７面取り部１８、３０コイル芯１９第１の珪素鋼板２０第２の珪素鋼板２１積層体２２凹部２３、２４継鉄２５絶縁紙２６突起２７、３１突条２８、２９突起３２帯状の珪素鋼板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者富松茂直群馬県佐波郡赤堀町大字鹿島603番地サンデン電装株式会社内 (72)発明者毒島尚次群馬県佐波郡赤堀町大字鹿島603番地サンデン電装株式会社内 (72)発明者池田真治群馬県桐生市相生町３丁目93番地日本サーボ株式会社桐生工場内 (72)発明者田村吉孝群馬県桐生市相生町４−247−55 サーボテクノシステム株式会社内Ｆターム(参考） 5H002 AA07 AA09 AB08 AC01 AE01 AE02 AE08 5H621 BB07 GA01 GB08 HH01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発電用コイルの内周部に、磁束が導入さ
れるコイル芯を有する自転車用発電機において、前記コ
イル芯を、コイルの軸方向に第１の珪素鋼板を積層した
積層体から構成するとともに、該積層体の一部に前記コ
イルの軸方向に延びる複数の第２の珪素鋼板を設けたも
のから構成したことを特徴とする自転車用発電機。
【請求項２】前記第１の珪素鋼板からなる積層体に軸
方向に延びる凹部が形成されており、該凹部に第２の珪
素鋼板が収納されている、請求項１の自転車用発電機。
【請求項３】発電用コイルの内周部に、磁束が導入さ
れるコイル芯を有する自転車用発電機において、前記コ
イル芯を、コイルの軸方向に延びる中心軸を有する珪素
鋼板のうず巻体から構成したことを特徴とする自転車用
発電機。
【請求項４】前記発電用コイルの外周部に複数の磁極
片が周方向に配設されており、各磁極片のコイル側の面
の周方向端部に面取り加工が施されている、請求項１な
いし３のいずれかに記載の自転車用発電機。