JP2005041428A - Hub dynamo - Google Patents

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Takeshi Yoda
健 依田
Ryuichi Takakusaki
竜一 高草木
Hideyuki Minami
秀行 南
Kenji Itoi
憲治 糸井
Kouichi Shirasago
晃市 白砂
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To constitute a stator at an axle side of a hub dynamo so as to realize a small diameter and miniaturization without reducing an output and a light weight when it is constituted with a coil body and a claw pole type iron core. <P>SOLUTION: The stator of the hub dynamo 3 is constituted so as to be provided with a main coil part 9 arranged with a pair of main coil iron cores 12, 13 becoming different pole each other at both sides of the coil body 9a; a first sub-coil part 14 adjacent to one of the main coil part 9 and having a single polar first sub-coil iron core 17 arranged at one side of the coil body 14a; and a second sub-coil part 15 adjacent to the other of the main coil part 9 and having a single polar second sub-coil iron core 19 arranged at the other side of the coil body 15a at the axle side. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、自転車のフレームを構成するフォーク先端に取付けられるハブダイナモの技術分野に属するものである。   The present invention belongs to the technical field of a hub dynamo attached to the tip of a fork constituting a bicycle frame.

一般に、この種自転車のなかには、フレームを構成するフォークに取付けられる車軸に発電機を設けて、自転車の走行に伴う車輪の回転で発電させ、該発電された電力により前照灯等を点灯するように構成したものがある。このような発電機であるハブダイナモとしては、車軸側に設けられるステータを、コイル体と、該コイル体の両側部に配され、リング板状の外周縁部からロータ側に設けた永久磁石の磁束を受けてN、S極の何れかに磁化される磁極片が複数形成された鉄心(所謂クローポール型の鉄心)の一対を備えて構成したコイル部を用いて構成したものがあり、この構成のものは、磁極片の数であって永久磁石の数を多くする(多極化する)ことにより高電圧が得られる構成として知られている。
このものにおいて、多極化することはコンパクト化を損なうことに相当することから、コンパクト化を果し、しかも、自転車を増速駆動させることなく、さらなる高出力化を果すためには、ハブダイナモを車軸方向に長い構成、即ち、磁極片を車軸方向に長い構成とし、磁極片が受ける永久磁石からの磁束を高くすることが想定される。しかるに、磁極片を長くしすぎると磁極片の基端側部位において磁気飽和が生じてコイル体に対して有効な磁束を確保できなくなるという問題がある。そのうえ、磁極片を車軸方向に長くした分、異極同志の磁極片の対向面積が大きくなり、しかも、小径化した分、対向間隔が狭くなってしまい、電機子反作用が大きくなるという問題もある。
Generally, in this type of bicycle, a generator is provided on an axle attached to a fork constituting the frame so that the power is generated by the rotation of a wheel as the bicycle travels, and a headlight or the like is turned on by the generated power. There is something configured. As a hub dynamo which is such a generator, a stator provided on the axle side is provided with a coil body and permanent magnets provided on both sides of the coil body and provided on the rotor side from the outer peripheral edge of the ring plate shape. There is one that is configured using a coil portion that includes a pair of iron cores (so-called claw pole type iron cores) formed with a plurality of magnetic pole pieces that are magnetized to either the N or S poles by receiving magnetic flux. The configuration is known as a configuration in which a high voltage can be obtained by increasing the number of magnetic pole pieces and increasing the number of permanent magnets.
In this product, multipolarization is equivalent to impairing compactness. To achieve compactness and further increase the output without driving the bicycle at a higher speed, the hub dynamo is used as an axle. It is assumed that the configuration is long in the direction, that is, the configuration is such that the pole piece is long in the axle direction, and the magnetic flux from the permanent magnet received by the pole piece is increased. However, if the pole piece is made too long, there is a problem that magnetic saturation occurs at the base end side portion of the pole piece and an effective magnetic flux cannot be secured for the coil body. In addition, since the pole pieces are elongated in the direction of the axle, the opposing areas of the pole pieces of different polarities increase, and the distance between the opposing poles becomes narrow and the armature reaction increases as the diameter is reduced. .

そこで、前述したような双極の鉄心を備えたコイル体を複数用意し、これらコイル体を長い車軸に対し並列状に設け、これら各コイル体にそれぞれ発電させるように構成したものが提唱されている(例えば、特許文献1、2参照。)。
実用新案登録第2603339号公報 特開平08−192784号公報
Therefore, it has been proposed to prepare a plurality of coil bodies each having a bipolar iron core as described above, and to arrange these coil bodies in parallel to a long axle so that each of these coil bodies can generate electric power. (For example, refer to Patent Documents 1 and 2.)
Utility Model Registration No. 2603339 Japanese Patent Laid-Open No. 08-192784

前記特許文献1、2のものでは、鉄心を構成する磁極片の車軸方向長さを短くできることから、磁気飽和、電機子反作用の問題を低減することができるが、これらのものでは、コイル体の数が増加することに伴い、それぞれのコイル体に対して配設される一対の鉄心を設けなければならず、軽量化が損なわれるという問題があるうえ、異極の磁極片同志が近接対向していることから電機子反作用が生じ、コギング負荷の発生と電力ロスを低減できないという問題が依然として残されており、ここに本発明が解決しようとする課題がある。   In Patent Documents 1 and 2, since the length of the pole piece constituting the iron core in the axle direction can be shortened, the problems of magnetic saturation and armature reaction can be reduced. As the number increases, it is necessary to provide a pair of iron cores arranged for each coil body, and there is a problem that weight reduction is impaired, and pole pieces of different poles are closely opposed to each other. Therefore, an armature reaction occurs, and there remains a problem that generation of cogging load and power loss cannot be reduced, and there is a problem to be solved by the present invention.

本発明は、上記の如き実情に鑑み、これらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項1の発明は、ステータとロータとを備えたハブダイナモであって、車軸側のステータを、コイル体と、リング板状の外周縁部からロータ側に設けた永久磁石の磁束を受けてN、S極の何れかに磁化される磁極片が複数形成された鉄心とを備えて構成するにあたり、ステータは、互いに異極となる一対の鉄心がコイル体の両側部に配された主コイル部と、該主コイル部の一方に隣接し、単極の第一副鉄心がコイル体の一方側に配された第一副コイル部と、主コイル部の他方に隣接し、単極の第二副鉄心がコイル体の他方側に配された第二副コイル部とが設けられているものである。
そして、このようにすることにより、主コイル部の両側に配されるコイル部については単極の鉄心でよく、コンパクト化だけでなく、軽量化をも果すことができ、しかも、電機子反作用を低減することができる。
請求項2の発明は、請求項1において、第一副鉄心は、主コイル体の一方側主鉄心と同極となり、第二副鉄心は、主コイル体の他方側主鉄心と同極となるように構成されているものであり、このようにすることにより、高出力のハブダイナモとすることができる。
請求項3の発明は、請求項1または2において、第一、第二副鉄心の磁極片は、主鉄心の磁極片の略半分の長さに形成されているものとすることができ、このようにすることにより、小径化だけでなくコンパクト化をも図ることができる。
請求項4の発明は、請求項1、2または3の発明において、第一、第二副コイル体の巻線の巻線は、主コイル体の巻線の略半分に設定されているものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances and has been created for the purpose of solving these problems. The invention of claim 1 is a hub dynamo including a stator and a rotor, and includes an axle. The stator on the side includes a coil body and an iron core formed with a plurality of magnetic pole pieces that are magnetized to either the N or S pole by receiving the magnetic flux of the permanent magnet provided on the rotor side from the outer peripheral edge of the ring plate. The stator includes a main coil portion in which a pair of iron cores having different polarities are arranged on both sides of the coil body, and a single-pole first sub iron core adjacent to one of the main coil portions. A first subcoil portion disposed on one side of the coil body and a second subcoil portion adjacent to the other side of the main coil portion and having a single-pole second subcore disposed on the other side of the coil body are provided. It is what has been.
And by doing in this way, about the coil part distribute | arranged on both sides of the main coil part, a monopolar iron core may be sufficient, and it can achieve not only compactness but weight reduction, and also armature reaction Can be reduced.
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the first sub iron core has the same polarity as the one side main iron core of the main coil body, and the second sub iron core has the same polarity as the other side main iron core of the main coil body. In this way, a high-power hub dynamo can be obtained.
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the magnetic pole pieces of the first and second secondary iron cores can be formed to be approximately half the length of the magnetic pole pieces of the main iron core. By doing so, not only the diameter can be reduced but also the size can be reduced.
According to a fourth aspect of the present invention, in the first, second or third aspect of the invention, the windings of the first and second auxiliary coil bodies are set to substantially half the windings of the main coil body. is there.

請求項1の発明とすることにより、高性能なハブダイナモとすることができる。
請求項2の発明とすることにより、高出力のハブダイナモとすることができる。
請求項3の発明とすることにより、小径化およびコンパクト化をともに果すことができる。
請求項4の発明とすることにより、従来型のものと同性能に構成することができる。
By setting it as invention of Claim 1, it can be set as a high-performance hub dynamo.
By setting it as invention of Claim 2, it can be set as a high output hub dynamo.
By setting it as invention of Claim 3, both diameter reduction and compactification can be achieved.
According to the invention of claim 4, it can be configured to have the same performance as the conventional type.

次に、本発明の第一の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図面において、1は自転車の前輪(前車輪)Hの回転中心を構成する車軸であって、該車軸1の左右両端部は、車体を構成する左右一対のフロントフォーク2の先端部に支持されており、該左右フロントフォーク2のあいだに位置する車軸1に、本発明が実施されたハブダイナモ3が配されている。
尚、4はハブダイナモ3からの電力を受けて点灯するよう接続された前照灯である。
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the drawings, reference numeral 1 denotes an axle that constitutes the center of rotation of a front wheel (front wheel) H of a bicycle, and both left and right ends of the axle 1 are supported by tip ends of a pair of left and right front forks 2 that constitute a vehicle body. A hub dynamo 3 in which the present invention is implemented is disposed on an axle 1 located between the left and right front forks 2.
Reference numeral 4 denotes a headlamp connected to receive power from the hub dynamo 3 so as to light up.

5は、ハブダイナモ3のロータを構成するケーシング(ハブ)であって、該ケーシング5は、車軸1を外嵌する筒状の本体部5aと、該本体部5aの軸方向両端部に形成の筒開口を覆蓋する状態で一体的に配される左右一対のエンドブラケット5bとを備えて構成されている。前記各エンドブラケット5bは、リング状の板材を用いて構成され、車軸1に一体的に外嵌されたスペーサ1aの外周に対し、軸受5cを介してそれぞれ支持されるように構成されており、これによって、ケーシング5は、車軸1に対して相対回転自在となるように構成されている。さらに、本体部5aは、軸方向両端部に位置して外径側に突出する鍔部5dがそれぞれ形成されており、これら鍔部5dには、周回り方向に複数の連結孔5eが開設され、これら連結孔5eに、前輪Hを構成するスポーク6の内径側端部が一体的に連結されている。尚、7は、左右一対のエンドブラケット5bの軸方向外側となる両端部に設けられた抜け止め用部材である。   Reference numeral 5 denotes a casing (hub) that constitutes the rotor of the hub dynamo 3. The casing 5 is formed at a cylindrical main body 5a that fits the axle 1 and at both axial ends of the main body 5a. It comprises a pair of left and right end brackets 5b that are integrally arranged in a state of covering the cylinder opening. Each of the end brackets 5b is configured using a ring-shaped plate material, and is configured to be respectively supported via a bearing 5c with respect to the outer periphery of the spacer 1a that is integrally fitted to the axle 1. As a result, the casing 5 is configured to be rotatable relative to the axle 1. Further, the main body 5a is formed with flanges 5d that are located at both ends in the axial direction and project toward the outer diameter side, and a plurality of connecting holes 5e are formed in the flange 5d in the circumferential direction. The inner diameter side ends of the spokes 6 constituting the front wheel H are integrally connected to the connection holes 5e. Reference numeral 7 denotes a retaining member provided at both end portions on the outer side in the axial direction of the pair of left and right end brackets 5b.

さらに、前記ケーシング5は、本体部5aの内周面に筒状のヨーク8が一体的に配されており、該ヨーク8の内周面に、軸方向に長く形成されたN極、S極の永久磁石8aの複数対が周回り方向に並設される状態で固着されている。ここで、本実施の形態では、十四対、即ち、都合二十八個の永久磁石8aがヨーク8内周に設けられており、自転車の走行に伴い前輪Hが回転することにより、前輪Hとともにケーシング5(本体部5aおよびエンドブラケット5b)が車軸1に対して回転し、これによって、本体部5a内周面の永久磁石8aが車軸1に対して回転するように設定されている。   Further, in the casing 5, a cylindrical yoke 8 is integrally disposed on the inner peripheral surface of the main body 5a, and the N pole and the S pole are formed on the inner peripheral surface of the yoke 8 so as to be long in the axial direction. A plurality of pairs of permanent magnets 8a are fixedly arranged in a circumferential direction. Here, in this embodiment, fourteen pairs, that is, for convenience, twenty-eight permanent magnets 8a are provided on the inner periphery of the yoke 8, and the front wheels H rotate by rotating the front wheels H as the bicycle travels. At the same time, the casing 5 (the main body 5a and the end bracket 5b) is rotated with respect to the axle 1 so that the permanent magnet 8a on the inner peripheral surface of the main body 5a is rotated with respect to the axle 1.

一方、ケーシング5により内装されるステータを構成する車軸1には、中央部に位置して主コイル部9が設けられている。前記主コイル部9を構成する主コイル体9aは、コイルボビン9bに巻線10を巻装することで構成されており、主コイル体9aは、車軸1にパイプ材11aを介して外嵌されている磁性部材で筒状に形成された主コイル用コア11に一体的に外嵌されるように設定されている。前記主コイル体9aの左右両側部(車軸1の軸方向両側部)には、磁路を形成するための左右一対(N、S極用)の主コイル用鉄心(本発明の主鉄心)12、13が設けられるが、これら各主コイル用鉄心12、13は互いに左右対称形状をしており、主コイル体9aの側部に沿うリング板状のリング状部12a、13aと、該リング状部12a、13a外周縁部から主コイル体9a側に折曲、延出される磁極片12b、13bとを備えて構成されている。そして、これら主コイル用鉄心12、13は、リング状部12a、13aが主コイル用コア11の軸方向両端面に突当てられるようにして設けられている。
ここで、本実施の形態の各主コイル用鉄心12、13は、それぞれ磁極片12b、13bが周回り方向に十四個形成されたものとなっており、これら磁極片12b、13bが互いに周回り方向に位置ズレする位置関係で配設されている。これによって、主コイル体9aの外周に配設される都合二十八個の磁極片12b、13bとは、等間隔を存し、かつ、交互に配設される位置関係(齟齬状)で近接対向状に配設されている。
On the other hand, the axle 1 that constitutes the stator that is internally provided with the casing 5 is provided with a main coil portion 9 located in the center portion. The main coil body 9a constituting the main coil portion 9 is configured by winding a winding 10 around a coil bobbin 9b, and the main coil body 9a is externally fitted to the axle 1 via a pipe material 11a. It is set so as to be integrally fitted to a main coil core 11 formed in a cylindrical shape with a magnetic member. A pair of left and right (for N and S poles) main coil cores (main iron core of the present invention) 12 for forming a magnetic path is formed on the left and right sides (both sides in the axial direction of the axle 1) of the main coil body 9a. , 13 are provided. The main coil cores 12, 13 are symmetrical to each other, and ring-shaped ring-shaped portions 12a, 13a along the side of the main coil body 9a, and the ring-shaped Magnetic pole pieces 12b and 13b which are bent and extended from the outer peripheral edge portions of the portions 12a and 13a to the main coil body 9a side. The main coil cores 12 and 13 are provided such that the ring-shaped portions 12 a and 13 a are abutted against both axial end surfaces of the main coil core 11.
Here, each of the main coil cores 12 and 13 of the present embodiment has fourteen magnetic pole pieces 12b and 13b formed in the circumferential direction, and the magnetic pole pieces 12b and 13b are arranged around each other. They are arranged in a positional relationship that shifts in the rotational direction. Accordingly, the twenty-eight magnetic pole pieces 12b and 13b arranged on the outer periphery of the main coil body 9a are adjacent to each other at equal intervals and in a positional relationship (a bowl shape) arranged alternately. It is arranged so as to face each other.

前記主コイル部9の左側(本発明の一方側)には第一副コイル部14が設けられ、そして、右側(本発明の他方側)には第二副コイル部15がそれぞれ設けられており、これによって、ハブダイナモ3のステータが構成されている。
前記第一副コイル部14を構成する第一副コイル体14aは、コイルボビン14bに巻線10を巻装することで構成されるが、このものにおいて、第一副コイルボビン14bの車軸方向長さは、主コイル部9の主コイルボビン9bの車軸方向長さの略半分に設定されているとともに、第一副コイルボビン14bへの巻線10の巻数は、主コイルボビン9bへの巻線10の巻数の略半分に設定されている。尚、第一副コイル体14aは、車軸1にパイプ材16aを介して外嵌されている磁性部材で形成された筒状の第一副コイル用コア16に一体的に外嵌されている。そして、第一副コイル体14aの左側(一方側)には第一副コイル用鉄心(本発明の第一副鉄心)17が設けられているが、該第一副コイル用鉄心17は、前記主コイル部9に配設されている左側の主コイル用鉄心12と同様の構成でり、第一副コイル用コア16の左側端面に突当てられるリング状部17aと、その外周縁部から右側に向けて折曲、延出する十四個の磁極片17bとを備えて構成されている。ここで、本実施の形態の第一副コイル用鉄心17の磁極片17bは、左右長さが、主コイル用鉄心12の磁極片12bの左右長さの略半分に設定されている。また、第一副コイル用鉄心17は、各磁極片17bが主コイル部9の左側に位置する主コイル用鉄心12の磁極片12bと同期する(周回り方向同位置となる)状態で車軸1に設けられ、同極となるように設定されている。
A first subcoil portion 14 is provided on the left side (one side of the present invention) of the main coil portion 9, and a second subcoil portion 15 is provided on the right side (the other side of the present invention). Thus, the stator of the hub dynamo 3 is configured.
The first subcoil body 14a constituting the first subcoil portion 14 is configured by winding the winding 10 around the coil bobbin 14b. In this case, the length of the first subcoil bobbin 14b in the axle direction is as follows. The number of turns of the winding 10 to the first sub-coil bobbin 14b is approximately the number of turns of the winding 10 to the main coil bobbin 9b. It is set to half. The first subcoil body 14a is integrally fitted on a cylindrical first subcoil core 16 formed of a magnetic member that is fitted on the axle 1 via a pipe member 16a. A first secondary coil iron core (first secondary iron core of the present invention) 17 is provided on the left side (one side) of the first secondary coil body 14a. It has the same configuration as the left main coil core 12 disposed in the main coil portion 9, and has a ring-shaped portion 17 a that abuts against the left end surface of the first subcoil core 16, and the outer peripheral edge to the right side. And fourteen magnetic pole pieces 17b bent and extended toward the surface. Here, the left and right lengths of the magnetic pole pieces 17b of the first secondary coil iron core 17 of the present embodiment are set to be approximately half the left and right lengths of the magnetic pole pieces 12b of the main coil iron core 12. Further, the first auxiliary coil core 17 has the axle 1 in a state in which each magnetic pole piece 17b is synchronized with the magnetic pole piece 12b of the main coil core 12 positioned on the left side of the main coil portion 9 (same in the circumferential direction). And are set to have the same polarity.

これに対し、第二副コイル部15を構成する第二副コイル体14aは、コイルボビン15bに巻線10を巻装することで構成されるが、このものは、第一副コイル部十四と同様に構成され、第二副コイルボビン15bの車軸方向長さは、主コイル部9の主コイルボビン9bの車軸方向長さの略半分に設定されているとともに、第二副コイルボビン15bへの巻線10の巻数は、前記主コイル部9における主コイルボビン9bへの巻線10の巻数の略半分に設定されている。前記第二副コイル体15aは、車軸1にパイプ材18aを介して外嵌されている磁性部材で形成された筒状の第二副コイル用コア18に一体的に外嵌されるように設定されている。そして、第二副コイル体15aの左側(一方側)には第二副コイル用鉄心(第二副鉄心)19が設けられているが、該第二副コイル用鉄心19は、前記主コイル部9に配設されている右側の主コイル用鉄心13と同様の構成であり、第二副コイル用コア18の左側端面に突当てられるリング状部19aと、その外周縁部から右側に向けて折曲、延出する十四個の磁極片19bとを備えて構成されている。さらに、本実施の形態の第二副コイル用鉄心19の磁極片19bは、左右長さが、主コイル用鉄心13の磁極片13bの左右長さの略半分に設定されている。ここで、第二副コイル用鉄心19は、各磁極片19bが主コイル部9の右側に位置する主コイル用鉄心13の磁極片13bと同期する(周回り方向同位置となる)状態で車軸1に設けられ、同極となるように設定されている。   On the other hand, the second subcoil body 14a constituting the second subcoil portion 15 is configured by winding the winding 10 around the coil bobbin 15b. The length of the second auxiliary coil bobbin 15b in the axial direction of the second auxiliary coil bobbin 15b is set to be approximately half of the length of the main coil bobbin 9b of the main coil portion 9 in the axial direction, and the winding 10 to the second auxiliary coil bobbin 15b. Is set to approximately half the number of turns of the winding 10 to the main coil bobbin 9b in the main coil portion 9. The second secondary coil body 15a is set so as to be integrally fitted on a cylindrical second secondary coil core 18 formed of a magnetic member fitted on the axle 1 via a pipe member 18a. Has been. A second secondary coil iron core (second secondary iron core) 19 is provided on the left side (one side) of the second secondary coil body 15a. The second secondary coil iron core 19 is composed of the main coil portion. 9 is configured in the same manner as the right-side main coil core 13 disposed in the ring 9, and a ring-shaped portion 19a that abuts on the left end surface of the second sub-coil core 18, and from the outer peripheral edge portion toward the right side. Fourteen pole pieces 19b that are bent and extended are provided. Further, the left and right lengths of the magnetic pole pieces 19b of the second auxiliary coil iron core 19 of the present embodiment are set to be approximately half the left and right lengths of the magnetic pole pieces 13b of the main coil iron core 13. Here, the iron core 19 for the second subcoil is an axle in a state where each magnetic pole piece 19b is synchronized with the magnetic pole piece 13b of the main coil iron core 13 located on the right side of the main coil portion 9 (same in the circumferential direction). 1 and is set to have the same polarity.

そして、このように構成されたステータにおいて、ケーシング5を回転させて、ヨーク8内周に設けた十四対の永久磁石8aを、主コイル部9、第一、第二副コイル部14、15に対してそれぞれ回転させることに伴い、主コイル部9、第一、第二副コイル部14、15のコイル体9a、14a、15aに、それぞれ電力が発生(発電)することが確認された。
そこで、このものにおける発電の機構について図3、4(A)を用いて説明する。
And in the stator comprised in this way, the casing 5 is rotated and the 14 pairs of permanent magnets 8a provided in the inner periphery of the yoke 8 are made into the main coil part 9, the 1st, 2nd subcoil part 14,15. It was confirmed that electric power was generated (power generation) in the coil bodies 9a, 14a, and 15a of the main coil portion 9, the first and second sub-coil portions 14 and 15, respectively, with each rotation.
Therefore, a power generation mechanism in this apparatus will be described with reference to FIGS.

つまり、ケーシング5側の永久磁石8aに対し、主コイル用、第一、第二副コイル用の各鉄心12、13、17、19の各磁極片12b、13b、17b、19bは、主コイル用左側鉄心12と第一副コイル用鉄心17との磁極片12b、17bがN極に対向した場合、主コイル用右側鉄心13と第二副コイル用鉄心19との磁極片13b、19bがそれぞれS極に対向している。そして、各磁極片12b、13b、17b、19bは、前輪Hの回転に基づいてケーシング5とともにヨーク8が1ピッチ角度(360/28℃)回転するごとに、N極、S極に交互に磁化されている。
これによって、図3に示すように、主コイル用左側鉄心12と第一副コイル用鉄心17との磁極片12b、17bがそれぞれS極に対向し、主コイル用右側鉄心13と第二副コイル用鉄心19との磁極片13b、19bがそれぞれN極に対向する第一磁化状態の場合、主コイル部9についてはN極に磁化された主コイル用右側鉄心磁極片13bから主コイル用コア11を経由し、S極に磁化された主コイル用左側鉄心磁極片12bに至る時計回り方向の主磁路が形成され、主コイル体9aに正の方向の磁束が通過する。
これとともに、N極に磁化された第二副コイル用鉄心磁極片19bから第二副コイル用コア18を経由して主コイル用コア11を経て、S極に磁化されている主コイル用左側鉄心磁極片12bに至る時計回り方向の第二副磁路が形成され、これによって、第二副コイル体15aにも正の方向の磁束が通過するものと想定される。
さらにこのとき、N極に磁化されている主コイル用右側鉄心磁極片13bから主コイル用コア11を経由して第一副コイル用コア16を経て、S極に磁化されている第二副コイル用鉄心磁極片17bに至る時計回り方向の第一副磁路も形成され、これによって、第一副コイル体14aにも正の方向の磁束が通過するものと想定される。
That is, with respect to the permanent magnet 8a on the casing 5 side, the magnetic pole pieces 12b, 13b, 17b, and 19b of the iron cores 12, 13, 17, and 19 for the main coil and the first and second auxiliary coils are for the main coil. When the magnetic pole pieces 12b and 17b of the left iron core 12 and the first auxiliary coil iron core 17 are opposed to the N pole, the magnetic pole pieces 13b and 19b of the main coil right iron core 13 and the second auxiliary coil iron core 19 are respectively S. Opposite the pole. The magnetic pole pieces 12b, 13b, 17b and 19b are alternately magnetized to the N pole and the S pole every time the yoke 8 together with the casing 5 rotates by one pitch angle (360/28 ° C.) based on the rotation of the front wheel H. Has been.
Accordingly, as shown in FIG. 3, the magnetic pole pieces 12b and 17b of the main coil left iron core 12 and the first auxiliary coil iron core 17 respectively face the south pole, and the main coil right iron core 13 and the second auxiliary coil. When the magnetic pole pieces 13b and 19b with the iron core 19 are in the first magnetization state facing the N pole, the main coil core 9 is connected to the main coil core 11 from the main coil right core pole piece 13b magnetized to the N pole. , A clockwise main magnetic path to the main coil left core pole piece 12b magnetized to the S pole is formed, and a positive magnetic flux passes through the main coil body 9a.
At the same time, the left core for the main coil magnetized to the S pole from the core pole piece 19b for the second subcoil magnetized to the N pole via the core 11 for the main coil via the core 18 for the second subcoil. A second secondary magnetic path in the clockwise direction reaching the magnetic pole piece 12b is formed, so that it is assumed that the magnetic flux in the positive direction also passes through the second secondary coil body 15a.
Furthermore, at this time, the second subcoil magnetized to the S pole from the right coil core pole piece 13b for the main coil magnetized to the N pole via the core 11 for the main coil and the core 16 for the first subcoil. A clockwise first sub magnetic path to the iron core pole piece 17b is also formed, and it is assumed that a magnetic flux in a positive direction also passes through the first sub coil body 14a.

これに対し、主コイル用左側鉄心12と第一副コイル用鉄心17との磁極片12b、17bがN極に対向し、主コイル用右側鉄心13と第二副コイル用鉄心19との磁極片13b、19bがS極に対向する第二磁化状態の場合では、前記とは逆に反時計回り方向の主磁路が形成されるとともに、第一副磁路、第二副磁路がそれぞれ形成されるものと想定され(図4(A)参照)、これによって、各コイル体9aに負の方向の磁束が通過することに伴い、第一、第二副コイル体14a、15aにもそれぞれ負の方向の磁束が通過し、このように、第一磁化状態と第二磁化状態とが交互に繰り返されることにより、主コイル体9aだけでなく、第一、第二副コイル体14a、15aにも発電がなされるものと考察され、実際にこれら各コイル体9a、14a、15aに発生した電力を取出して観測した結果、高い電圧の電力が得られることが確認された。   On the other hand, the magnetic pole pieces 12b and 17b of the left iron core 12 for the main coil and the iron core 17 for the first auxiliary coil face the N pole, and the magnetic pole pieces of the right iron core 13 for the main coil and the iron core 19 for the second auxiliary coil. In the case of the second magnetization state in which 13b and 19b are opposed to the S pole, the main magnetic path in the counterclockwise direction is formed contrary to the above, and the first sub magnetic path and the second sub magnetic path are formed, respectively. (See FIG. 4 (A)), and as a result, a negative direction magnetic flux passes through each coil body 9a, so that the first and second auxiliary coil bodies 14a and 15a are also negative. In this way, the first magnetization state and the second magnetization state are alternately repeated, so that not only the main coil body 9a but also the first and second sub-coil bodies 14a and 15a Are considered to generate electricity, and in fact, each of these coil bodies 9 , 14a, the result of observation is taken out of power generated in 15a, the power of high voltage can be obtained was confirmed.

尚、図4(B)に示されるハブダイナモ20は、ステータとして、前記実施の形態の主コイル部9と同様の構成のコイル部21を二つ用意し、これら二つのコイル部21を、各コイル部21の一対の鉄心22同志のうち、隣接する鉄心22同志が同極となる状態で車軸に対して並列状に設け、前記実施の形態と同様のヨーク8内に収容して構成した従来型構造のものである。この場合の各コイル部21の巻線の巻数を1とし、各永久磁石8aから各鉄心22が受ける磁束量を1としたとき、本実施の形態のものにおいて、主コイル部9における巻線10の巻数は1、第一、第二副コイル14、15の巻線10の巻数は0.5となる。そして、このものでは、前述したように、第一、第二副コイル14、15の単極の第一、第二副コイル用鉄心17、19が、それぞれ主コイル部9の左右の主コイル用鉄心12、13と同期して設けられているため、第一、第二副コイル部14、15部位における磁束量はあわせて0.5となる一方で、主コイル部9部位における磁束量は1.5となるものと想定され、これによって、本実施の形態のものは、従来型構造のものと同様の出力性能を有すると予測され、実測値からも同様の出力であることが確認された。   The hub dynamo 20 shown in FIG. 4 (B) prepares two coil portions 21 having the same configuration as the main coil portion 9 of the above-described embodiment as a stator. Conventionally, among the pair of iron cores 22 of the coil portion 21, the adjacent iron cores 22 are provided in parallel with the axle with the same poles, and housed in the yoke 8 similar to the above embodiment. It is of type structure. In this case, when the number of windings of each coil portion 21 is 1, and the amount of magnetic flux received by each iron core 22 from each permanent magnet 8a is 1, the winding 10 in the main coil portion 9 in the present embodiment. The number of turns is 1, and the number of turns of the winding 10 of the first and second auxiliary coils 14 and 15 is 0.5. And in this thing, as above-mentioned, the 1st, 2nd subcoil cores 17 and 19 of the 1st and 2nd subcoil 14 and 15 are respectively for the left and right main coil of the main coil part 9. Since it is provided in synchronization with the iron cores 12 and 13, the amount of magnetic flux in the first and second subcoil portions 14 and 15 is 0.5, while the amount of magnetic flux in the main coil portion 9 is 1 As a result, it is predicted that the present embodiment has the same output performance as that of the conventional structure, and it was confirmed that the output was the same as the actual measurement value. .

叙述の如く構成された本発明の実施の形態において、ハブダイナモ3は、主コイル部9、第一、第二副コイル部14、15を車軸1に対して並列状に設けることにより、小径化が図れコンパクト化を実現できるものであるが、このものでは、さらに、主コイル部9に隣接する第一、第二副コイル部14、15の磁路を形成するための鉄心として、それぞれ単極の第一、第二副コイル用鉄心17、19が用いられ、これら第一、第二副コイル用鉄心17、19を主コイル部9の左右の主コイル用鉄心12、13に対してそれぞれ同期する状態で設けられる構成となっている。これによって、主コイル部9においては主コイル用鉄心磁極片12b、13b同志が近接対向するため電機子反作用が生じるが、第一、第二副コイル部14、15においては、単極の第一、第二副コイル用鉄心17、19が存するだけの構成であるので電機子反作用が生じることがなく、もって、ハブダイナモ3全体としての電機子反作用を小さくなし得て、コギング負荷を防止できるとともに電力ロスが低減し、効率良く電力の確保ができる高性能なハブダイナモ3を提供することができる。
しかも、このものでは、第一、第二副コイル部14、15は主コイル部9の半分の車軸方向長さに形成されており、しかも、第一、第二副コイル用鉄心17、19がそれぞれ単極であることから、磁極片17b、19bの車軸方向長さが主コイル用鉄心12、13の半分となって軽量化が果されることになり、もって、高出力のハブダイナモ3とすることができながら、軽量、コンパクト化を実現することができる。
In the embodiment of the present invention configured as described, the hub dynamo 3 is reduced in diameter by providing the main coil portion 9, the first and second auxiliary coil portions 14, 15 in parallel with the axle 1. However, in this case, as the iron cores for forming the magnetic paths of the first and second auxiliary coil portions 14 and 15 adjacent to the main coil portion 9, each of them is a single pole. The first and second subcoil cores 17 and 19 are used, and the first and second subcoil cores 17 and 19 are synchronized with the left and right main coil cores 12 and 13 of the main coil portion 9, respectively. It is the structure provided in the state to do. As a result, the main coil core pole pieces 12b and 13b are close to each other in the main coil portion 9 so that the armature reaction occurs. However, in the first and second auxiliary coil portions 14 and 15, a single pole first Since the second auxiliary coil iron cores 17 and 19 exist, the armature reaction does not occur, the armature reaction of the hub dynamo 3 as a whole can be reduced, and the cogging load can be prevented. It is possible to provide a high-performance hub dynamo 3 that can reduce power loss and efficiently secure power.
In addition, in this case, the first and second auxiliary coil portions 14 and 15 are formed to be half the length in the axle direction of the main coil portion 9, and the first and second auxiliary coil cores 17 and 19 are formed. Since each of the pole pieces 17b and 19b has a length in the axle direction that is half that of the main coil iron cores 12 and 13, the weight reduction is achieved. It is possible to realize a light weight and a compact size.

尚、本発明は前記実施の形態に限定されないことは勿論であって、主コイル部に対して左右に設けられる副コイル部の鉄心である第一、第二副鉄心としては、第一副鉄心を主コイル部の他方側の鉄心と同期させ、第二副鉄心を主コイル部の一方側の鉄心と同期させる構成としてもよく、この場合でも、電機子反作用が少ない状体で各コイル部に発電させることが可能となる。   Of course, the present invention is not limited to the above embodiment, and the first and second sub-cores, which are the iron cores of the sub-coil portions provided on the left and right of the main coil portion, are the first sub-cores. May be configured to synchronize with the iron core on the other side of the main coil portion, and the second sub iron core may be synchronized with the iron core on one side of the main coil portion. It is possible to generate electricity.

自転車の前輪の一部側面図である。It is a partial side view of the front wheel of a bicycle. ハブダイナモの正面断面図である。It is front sectional drawing of a hub dynamo. ハブダイナモにおける磁路を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the magnetic path in a hub dynamo. 図4(A)、(B)はそれぞれ本実施の形態におけるハブダイナモの磁路を説明する断面図、従来例におけるハブダイナモの磁路を説明する断面図である。4A and 4B are a cross-sectional view for explaining the magnetic path of the hub dynamo in the present embodiment, and a cross-sectional view for explaining the magnetic path of the hub dynamo in the conventional example.

符号の説明Explanation of symbols

1 車軸
2 フロントフォーク
3 ハブダイナモ
5 ケーシング
8a 永久磁石
9 主コイル部
9a 主コイル体
10 巻線
12 主コイル用鉄心
12b 磁極片
14 第一副コイル部
15 第二副コイル部
17 第一副コイル用鉄心
19 第二副コイル用鉄心
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Axle 2 Front fork 3 Hub dynamo 5 Casing 8a Permanent magnet 9 Main coil part 9a Main coil body 10 Winding 12 Main coil core 12b Magnetic pole piece 14 First subcoil part 15 Second subcoil part 17 For first subcoil Iron core 19 Iron core for second subcoil

Claims (4)

ステータとロータとを備えたハブダイナモであって、車軸側のステータを、コイル体と、リング板状の外周縁部からロータ側に設けた永久磁石の磁束を受けてN、S極の何れかに磁化される磁極片が複数形成された鉄心とを備えて構成するにあたり、ステータは、互いに異極となる一対の鉄心がコイル体の両側部に配された主コイル部と、該主コイル部の一方に隣接し、単極の第一副鉄心がコイル体の一方側に配された第一副コイル部と、主コイル部の他方に隣接し、単極の第二副鉄心がコイル体の他方側に配された第二副コイル部とが設けられているハブダイナモ。   A hub dynamo having a stator and a rotor, wherein the stator on the axle side receives the magnetic flux of the coil body and the permanent magnet provided on the rotor side from the outer peripheral edge of the ring plate, and is either N or S pole The stator includes a main coil portion in which a pair of iron cores having different polarities are arranged on both sides of the coil body, and the main coil portion. A first subcoil part having a monopolar first secondary iron core disposed on one side of the coil body, and a second secondary iron core having a single pole adjacent to the other of the main coil part. A hub dynamo provided with a second auxiliary coil portion arranged on the other side. 請求項1において、第一副鉄心は、主コイル体の一方側主鉄心と同極となり、第二副鉄心は、主コイル体の他方側主鉄心と同極となるように構成されているハブダイナモ。   2. The hub according to claim 1, wherein the first sub iron core has the same polarity as the one side main iron core of the main coil body, and the second sub iron core has the same polarity as the other side main iron core of the main coil body. Dynamo. 請求項1または2において、第一、第二副鉄心の磁極片は、主鉄心の磁極片の略半分の長さに形成されているハブダイナモ。   3. The hub dynamo according to claim 1 or 2, wherein the pole pieces of the first and second secondary iron cores are formed to be approximately half the length of the pole pieces of the main iron core. 請求項1、2または3において、第一、第二副コイル体の巻線の巻線は、主コイル体の巻線の略半分に設定されているハブダイナモ。   4. The hub dynamo according to claim 1, wherein the winding of the first and second sub-coil bodies is set to substantially half of the winding of the main coil body.
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