JP2011131764A

JP2011131764A - 発電ハブ

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Publication number: JP2011131764A
Application number: JP2009293762A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Nakano; 敬介中野
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Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2009-12-25
Filing date: 2009-12-25
Publication date: 2011-07-07
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Abstract

【課題】発電ハブにおいて、磁石を精度よく配置する。
【解決手段】発電ハブ１０は、ハブ軸１５と、ハブシェル１８と、固定子１９と、磁石２０と、を備えている。ハブシェル１８は、ハブ軸１５に回転可能に設けられている。ハブシェル１８は、シェル本体３１と、蓋部材３２とを有する。固定子１９は、ハブ軸１５に固定される。磁石２０は、固定子１９に対向するように蓋部材３２に配置される。磁石保持部として機能する蓋部材３２は、金型を用いて磁石２０と一体成形される。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハブ、特に、自転車のフレームに装着される発電ハブに関する。

たとえば特許文献１に開示されているように、自転車の車輪の中心に位置するハブとして、発電機構を有する発電ハブが従来知られている。発電ハブは、ハブ軸と、ハブ軸の外周側に配置されるハブシェルと、ハブ軸に固定され電機子として機能する固定子と、ハブシェルに固定される磁石（永久磁石）と、を有している。固定子は、コイルと、コイルの外周部に配置されるヨークと、を有している。ハブシェルは、筒状のシェル本体と、シェル本体の一端を覆う蓋部材と、を有している。シェル本体の内周面に筒状の磁石又は周方向に分割された複数の磁石が、例えば、接着等の適宜の固定手段により固定されている。

特開２００４−２９９４１８号公報

上述のように、従来の発電ハブでは、磁石が、ハブシェルの内周面に接着等の固定手段により固定されている。このため、磁石の内周面と固定子との隙間が接着具合により変動し、磁石を精度よく配置することが困難であった。

本発明の課題は、発電ハブにおいて、磁石を精度よく配置することにある。

発明１に係る発電ハブは、ハブ軸と、ハブシェルと、固定子と、磁石と、磁石保持部と、を備えている。ハブシェルは、ハブ軸に回転可能に設けられている。固定子は、ハブ軸に固定される。磁石は、固定子に対向するようにハブシェルに配置される。磁石保持部は、ハブシェルに設けられ、金型を用いて磁石と一体成形される。

この発電ハブでは、車輪が回転するとハブシェルとともに磁石が、固定子の回りを回転し、その回転により固定子の例えばコイルに電流が発生する。この磁石は、磁石と金型により一体成形される磁石保持部によりハブシェルに配置されている。ここでは、金型を用いて磁石と一体成形される磁石保持部によって磁石を保持することで、接着により磁石を固定する場合に比べて磁石を精度よく配置できる。したがって、固定子と磁石との隙間の変動が生じにくくなり、出力を安定させることができる。また、磁石と固定子との隙間を精度良く管理できるので、磁石と固定子との隙間を小さくでき、発電効率を向上できる。

発明２に係る発電ハブは、発明１に記載のハブにおいて、玉受部材を有し、ハブシェルをハブ軸に回転可能に配置する軸受をさらに備える。磁石保持部は、金型を用いて磁石及び玉受部材と一体成形される。

この場合には、磁石保持部が磁石だけではなく軸受の玉受部材とも金型により一体成形されているので、玉受部材の取付精度を向上できる。

発明３に係る発電ハブは、発明２に記載のハブにおいて、磁石保持部は、合成樹脂製である。玉受部材は、金属製である。玉受部材は、玉受部、及び玉受部の外周部に配置される補強部を有する。

この場合には、合成樹脂製の磁石保持部を、金属製の玉受部材の補強部によって補強できるので、ハブシェルの軽量化を図りつつ強度を維持できる。

発明４に係る発電ハブは、発明１から３のいずれかに記載のハブにおいて、ハブシェルは、一端側に開口部を有する筒状のシェル本体、及び開口部に設けられる蓋部材を有する。磁石保持部は、蓋部材に設けてられる。

この場合には、磁石保持部が蓋部材と一体成形されているので、蓋部材に磁石を精度良く固定できる。また、シェル本体に既存のものを使用できるので、磁石と固定子との隙間の寸法を容易に安定できる。

発明５に係る発電ハブは、発明１から３のいずれかに記載のハブにおいて、ハブシェルは、一端側に開口部を有する筒状のシェル本体、及び開口部に設けられる蓋部材を有する。磁石保持部は、シェル本体に設けられる。

この場合には、磁石保持部がシェル本体と一体成形されているので、シェル本体に磁石を精度良く固定できる。また、蓋部材の材質及び構造にかかわらず、磁石と固定子との隙間の寸法を容易に安定できる。

本発明によれば、金型を用いて磁石と一体成形される磁石保持部によって磁石を保持することで、接着により磁石を固定する場合に比べて磁石を精度よく配置できる。

本発明の実施形態１が採用される自転車の側面図。その発電ハブの半截断面図。発電ハブの分解斜視図。内側固定ユニットの斜視図。実施形態２の図２に相当する図。実施形態３の図２に相当する図。実施形態４の図２に相当する図。実施形態５の図２に相当する図。実施形態６の図２に相当する図。実施形態７の図２に相当する図。実施形態８の図２に相当する図。実施形態９の図２に相当する図。

＜実施形態１＞
図１において、本発明の実施形態１に係る発電ハブ１０が採用される自転車１０１は、フロントフォーク１０２ａを有するフレーム１０２と、ハンドル１０４と、チェーンやペダル等から成る駆動部１０５と、スポーク９９を有する前輪（車輪）１０６と、後輪１０７とを備えている。この自転車１０１の前輪１０６に発電ハブ１０が組み込まれる。発電ハブ１０によって発電された電力が外部配線１３を介して光センサ付きの前照灯１４に供給される。後輪１０７は、フレーム１０２の後端部に設けられた後爪部１０２ｂに装着される。

図２及び図３に示すように、発電ハブ１０は、自転車の前輪１０６とともに、フロントフォーク１０２ａの先端に装着される。この発電ハブ１０は、フロントフォーク１０２ａに固定されるハブ軸１５と、ハブシェル１８と、固定子１９と、磁石（永久磁石）２０と、磁石保持部２１と、を備えている。また、発電ハブ１０は、固定子１９で発生する電力を外部配線に接続するためのコネクタ２２を備えている。

ハブ軸１５は、両端が第１固定ナット２４及び第２固定ナット２５によりフロントフォーク１０２ａに回転不能に固定される軸部材である。ハブ軸１５の外周面には、図２、図３及び図４に示すように、両端部に配置される第１雄ねじ部１５ａ及び第２雄ねじ部１５ｂと、第１雄ねじ部１５ａ及び第２雄ねじ部１５ｂの間に配置される大径の第３雄ねじ部１５ｃと、が形成されている。また、ハブ軸１５の外周面には、固定子１９とコネクタ２２とを接続する後述する内部配線３０を通すための配線挿通溝１５ｄが形成されている。配線挿通溝１５ｄは、固定子１９の装着部分から図２右端側の第２雄ねじ部１５ｂの端部にかけて形成されている。

ハブシェル１８は、ハブ軸１５の外周側に配置される第１軸受１６及び第２軸受１７によってハブ軸１５に回転可能に配置されている。ハブシェル１８は、第１端がハブ軸１５に回転自在に支持され第２端側に大径の開口部３１ｃを有するシェル本体３１と、シェル本体３１の第２端（図２右端）に形成された開口部３１ｃを覆うようにシェル本体３１に設けられる蓋部材３２とを有している。シェル本体３１は、ハブ軸１５の軸方向に沿って延びる筒状の部材である。シェル本体３１及び蓋部材３２は、例えば、アルミニウム合金をダイキャスト成形して形成されている。シェル本体３１は、軸方向の第２端側（図２右側）に、第１端側に比較して径方向外方に膨らんだ膨出部３１ａを有している。膨出部３１ａの第２端側の内周面には、雌ねじ部３１ｂが形成されている。シェル本体３１の両端部外周面には、第１ハブフランジ３３ａ及び第２ハブフランジ３３ｂが形成されている。第１ハブフランジ３３ａ及び第２ハブフランジ３３ｂには、それぞれスポーク９９の内側端部を引っ掛け可能である。

実施形態１では、蓋部材３２の全体が磁石保持部に相当する（蓋部材３２によって磁石保持部が定義される）。蓋部材３２は、シェル本体３１の膨出部３１ａの内周面に螺合するねじ筒部３２ａと、ハブ軸１５に回転自在に装着される円板状の回転支持部３２ｂとを有している。ねじ筒部３２ａは、シェル本体３１の雌ねじ部３１ｂに螺合する雄ねじ部３２ｃが形成される取付用の第１筒部３２ｄと、第１筒部３２ｄの先端から第１端側に延びる磁石配置用の第２筒部３２ｅと、を有している。第１筒部３２ｄは、シェル本体３１と同芯に配置されるように膨出部３１ａの開口部３１ｃに嵌合している。蓋部材３２は、ねじ筒部３２ａによりシェル本体３１にねじ込み固定されている。回転支持部３２ｂの外側面には、ハブ軸１５と直交する平面部３２ｆと、平面部３２ｆの外周側から軸方向内側に僅かに傾斜するテーパ部３２ｇと、が形成されている。回転支持部３２ｂは、外周側が第２ハブフランジ３３ｂの外側面に当接している。また、内周側の外側面には、スパナなどのねじ込み用の工具が係止可能なボス部３２ｈが突出して形成されている。

シェル本体３１及び蓋部材３２は、ハブ軸１５の第３雄ねじ部１５ｃに軸方向に間隔を隔てて配置される第１軸受１６及び第２軸受１７により、ハブ軸１５にそれぞれ回転自在に支持されている。第１軸受１６及び第２軸受１７は、アンギュラ軸受であり、軸方向荷重と径方向荷重とを受けることができる。

シェル本体３１に装着される第１軸受１６は、内輪である第１玉押部材１６ａと、外輪である第１玉受部材１６ｂと、第１玉押部材１６ａと第１玉受部材１６ｂとの間に配置される転動体である第１鋼球１６ｃと、を有している。第１玉受部材１６ｂは、シェル本体３１の第１端に圧入される。

蓋部材３２に装着される第２軸受１７は、内輪である第２玉押部材１７ａと、外輪である第２玉受部材１７ｂと、第２玉押部材１７ａと第２玉受部材１７ｂとの間に配置される転動体である第２鋼球１７ｃと、を有している。第１玉押部材１６ａ及び第２玉押部材１７ａは、第３雄ねじ部１５ｃの両端部にそれぞれ螺合する。蓋部材３２は、蓋部材３２（磁石保持部）をダイキャスト成形する際に、インサート成形用の金型（鋳型）を用いて第２玉受部材１７ｂと一体成形されている。

第１玉押部材１６ａ及び第２玉押部材１７ａは、第１雄ねじ部１５ａ及び第２雄ねじ部１５ｂにそれぞれ螺合する第１ロックナット３５及び第２ロックナット３６により位置決めされロックされている。右側の第２ロックナット３６は、第２玉押部材１７ａをロックするとともにコネクタ２２をハブ軸１５に固定している。

図２及び図４に示すように、固定子１９は、ハブ軸１５に固定されるクローポール型に構成されている。固定子１９は、ボビン４３と、ボビン４３に巻回されるリング状のコイル４４と、コイル４４の周囲を囲むように設けられたクローポール形のヨーク４６と、を有している。そして、これらのボビン４３及びヨーク４６は、第３雄ねじ部１５ｃに螺合する第１装着ナット３８ａ及び第２装着ナット３８ｂにより挟まれるようにしてハブ軸１５に回転不能に固定され、かつ軸方向において膨出部３１ａ内に収納されるような位置関係に位置決めされている。

ボビン４３は、図２に示すように、外周にコイル４４が巻かれた筒状の胴部５６と、胴部５６の軸方向両端部に形成される第１フランジ５７及び第２フランジ５８とを有している。第１フランジ５７及び第２フランジ５８の側面にヨーク４６がはめ込まれる。

コイル４４は、例えば、ボビン４３に巻回される銅製の線材を用いて構成されている。コイル４４の第１端４４ａは、ボビン４３の第１側（図２の右端）から露出して内部配線３０に接続されている。内部配線３０は、接続部分から径方向内方に折り曲げられ、配線挿通溝１５ｄでさらに軸方向外方（図２右側）に折り曲げられてハブ軸１５の図２右端部まで延びている。この端部でコネクタ２２の図４に示す端子部材５０に電気的に接続されている。コイル４４の第２端４４ｂは、ボビン４３の第２側（図２の左端）から露出し第１装着ナット３８ａに固定されるワッシャ部材５２を介してハブ軸１５に電気的に接続されている。

ヨーク４６は、図２に示すように、磁石２０とコイル４４との間に配置されるステータヨーク４７と、ステータヨーク４７と磁気的に結合され、コイル４４の内周部とハブ軸１５との間に配置されるコアヨーク４８とを有している。なお、実施形態１では、ステータヨーク４７とコアヨーク４８とは一体形成されている。ヨーク４６は、図４に示すように、複数枚の板状片を積層して構成される複数組の第１積層ヨーク６０と第２積層ヨーク６１を有している。第１積層ヨーク６０は、ボビン４３の第１フランジ５７に嵌め込むようにして装着されている。第２積層ヨーク６１は、ボビン４３の第２フランジ５８に嵌め込むようにして装着されている。複数組の第１積層ヨーク６０及び第２積層ヨーク６１は、コイル４４を挟んで軸方向反対側に配置されている。

磁石２０は、固定子１９に対向するようにハブシェル１８に配置されている。具体的には、蓋部材３２のねじ筒部３２ａの内周部に配置されている。磁石２０は、磁性金属粉末を焼結して成形される筒状の磁石である。磁石２０の外周面には、パイプ形状の継鉄４５が金型を用いて一体成形されている。具体的には、磁石２０の焼結時に継鉄４５が一体成形される。蓋部材３２は、蓋部材３２をダイキャスト成形する際に、金型を用いて磁石２０と一体成形される。蓋部材３２のねじ筒部３２ａは、筒状の磁石２０の両端面を覆うように形成されている。磁石２０には、円周方向に等間隔に分割される複数（例えば６個）の磁極が形成されている。この磁石２０には、等間隔で交互にＮ極とＳ極とが着磁されており、ステータヨーク４７と対向している。

ステータヨーク４７と磁石２０との隙間は、従来は磁石とステータヨークとの接触を防止するために０．５ｍｍ程度に設定されていたが、実施形態１では、０．２ｍｍから０．３ｍｍ程度の範囲となっている。

次に、発電ハブ１０による発電について説明する。

自転車の走行にしたがって、ハブ軸１５に対して前輪すなわちハブシェル１８が回転すると、ハブ軸１５に固定されている固定子１９に対して磁石２０が回転する。これにより、コイル４４及びヨーク４６の外周側を磁石２０が回転することになる。これにより、コイル４４の内側に交番磁束が発生して、コイル４４に電流が発生する。すなわち発電ハブ１０が発電する。発生した電流はコイル４４の第１端４４ａから内部配線３０を通ってコネクタ２２の接続端子に流れ、外部配線１３を介して前照灯１４に流れる。

このとき、金型を用いてその全体が磁石２０と第２玉受部材１７ｂと一体成形される蓋部材３２が、精度よくハブ軸１５と同軸上に配置される。すなわち、蓋部材３２を用いることによって、磁石２０を精度よく配置できる。このように磁石２０を精度よく配置できる蓋部材３２を用いることによって、磁石２０と固定子１９との隙間の変動を抑えることができ、出力を安定させることができる。また、磁石２０とステータヨーク４７との隙間が小さいので、磁石２０からの磁束がステータヨーク４７を含むヨーク４６に効率よく導かれ、コイル４４に生じる電流が多くなり、発電効率が向上する。

このように、蓋部材３２を、金型を用いて磁石２０と一体成形することによって出力を安定させることができる。また、磁石２０と固定子１９との隙間を小さくでき、発電効率を高めることができる。

＜実施形態２＞
図５に示すように、実施形態２の発電ハブ１１０は、ハブシェル１１８の蓋部材１３２及び磁石１２０の構成が実施形態１と異なる。その他の構成は、図２に示す実施形態１と同じであるので説明を省略する。なお、図５では、実施形態１と異なる形状の部材又は部位について、１００番台の符号を付している。

図５において、蓋部材１３２は、実施形態１と異なり、例えば、ポリブチレン・テレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂及びポリアセタール樹脂等の比較的硬質で割れにくいエンジニアリング・プラスチックと呼ばれる合成樹脂を射出成形して形成されている。蓋部材１３２は、実施形態１と同様な形状のねじ筒部１３２ａと、円板状の回転支持部１３２ｂと、を有している。実施形態１と同様に実施形態２でも蓋部材１３２の全体が磁石保持部に相当する（蓋部材１３２によって磁石保持部が定義される）。回転支持部１３２ｂの外側面はハブ軸１５の直交する平面部１３２ｆで構成されている。磁石１２０は、例えば金属製の磁性粉を合成樹脂製の結合剤により結合して筒状に形成したボンド磁石である。磁石１２０の外周面には、継鉄１４５が配置されている。継鉄１４５は、磁石１２０を成形する金型に挿入されて磁石１２０と一体成形されている。磁石１２０には、円周方向に等間隔に分割される複数（例えば６個）の磁極が形成されている。この磁石１２０には、等間隔で交互にＮ極とＳ極とが着磁されており、ステータヨーク４７と対向している。

蓋部材１３２は、継鉄１４５が一体成形される磁石１２０と、蓋部材１３２を射出成形により成形する際に、金型を用いて一体成形される。また、蓋部材１３２は、第２軸受１１７の第２玉受部材１１７ｂとも、金型を用いて一体成形される。

なお、実施形態２の変形例として、図５に二点鎖線で示すように、蓋部材１３２を補強する第２補強部１１７ｅを第２玉受部材１１７ｂと別体で設けてもよい。図５において第２補強部１１７ｅは、第２玉受部１１７ｄに接触して配置される座金形状の部材である。第２補強部１１７ｅの外周部は軸方向内方に向けて湾曲している。これにより、第２補強部１１７ｅ自体の強度が高くなる。第２補強部１１７ｅの内周部は第２玉受部材１１７ｂに接触して芯出しされている。第２補強部１１７ｅは、磁石１２０及び第２玉受部材１１７ｂと同様に磁石保持部１２１が設けられた蓋部材１３２を射出形成する際に蓋部材１３２と一体成形される。

このように第２補強部１１７ｅを設けると、合成樹脂を蓋部材１３２に用いても、蓋部材１３２全体の強度の低下を抑えて発電ハブ１１０を軽量にできる。

＜実施形態３＞
図６に示すように、実施形態３の発電ハブ２１０は、第２玉受部材２１７ｂの形状が実施形態２と異なる。その他の構成は図５に示す実施形態２と同じであるので説明を省略する。なお、図６では、上記実施形態と異なる形状の部材又は部位について、２００番台の符号を付している。

図６において、第２軸受２１７の第２玉受部材２１７ｂは、第２鋼球１７ｃが接触するカップ形状の第２玉受部２１７ｄと、第２玉受部２１７ｄの外周部に設けられる第２補強部２１７ｅと、を有している。第２補強部２１７ｅは、実質的に円板形状であり、第２玉受部２１７ｄの外周部から実質的にハブ軸１５の径方向に延びるように設けられている。第２補強部２１７ｅの外周部は軸方向内方に向けて湾曲している。これにより、第２補強部２１７ｅ自体の強度が高くなる。蓋部材２３２は、磁石１２０と同様に蓋部材２３２を射出形成する際に金型を用いて、第２玉受部材２１７ｂと一体成形される。第２玉受部材２１７ｂは、例えば、ステンレス鋼板等の薄板金属をプレス成形して形成されている。

このように第２補強部１１７ｅを設けると、合成樹脂を蓋部材２３２に用いても、蓋部材２３２全体の強度の低下を抑えて発電ハブ２１０を軽量にできる。

＜実施形態４＞
図７に示すように、実施形態４の発電ハブ３１０は、シェル本体３３１の全体が磁石保持部に相当する（シェル本体３３１によって磁石保持部が定義される）点及びシェル本体３３１が第１玉受部材３１６ｂを含むように金型（鋳型）を用いて成形（モールド成形）される点が実施形態１と異なる。また、第２玉受部材３１７ｂは、蓋部材３３２に圧入されている。その他の構成は図２に示す実施形態１と同じであるので説明を省略する。なお、図７では、上記実施形態と異なる形状の部材又は部位について３００番台の符号を付している。

図７において、ハブシェル３１８のシェル本体３３１及び蓋部材３３２は、実施形態１と同様に、例えば、アルミニウム合金をダイキャスト成形して形成されている。

磁石保持部に相当するシェル本体３３１の膨出部３３１ａの内周面には、磁石２０が配置されている。シェル本体３３１は、金属製の筒状の磁石２０両端面を覆うように形成されている。シェル本体３３１の膨出部３３１ａの第２端側の開口部３３１ｃは、磁石２０の配置部分より大径である。大径部分には、ねじ筒部３３２ａの雄ねじ部３３２ｃに螺合する雌ねじ部３３１ｂが形成されている。

蓋部材３３２は、ねじ筒部３３２ａが第２筒部を有していない点及び第１筒部の形状が異なる点を除いて、実施形態１の蓋部材３２と同じ構造である。蓋部材３３２は、ねじ筒部３３２ａによりシェル本体３３１の第２端側の内周面にねじ込み固定されている。ねじ筒部３３２ａは、雄ねじ部３３２ｃを有する第１筒部３３２ｄを有している。第１筒部３３２ｄは、実施形態１の第１筒部３２ｄより軸方向長さが短い。したがって、実施形態３のねじ筒部３３２ａ全体の軸方向長さは、第２筒部を有していないこともあって、実施形態１のねじ筒部３２ａに比べて短い。第１筒部３３２ｄは、シェル本体３３１と同芯に配置されるように膨出部３３１ａの開口部３３１ｃに嵌合している。

前述したように、シェル本体３３１は、第１軸受３１６の第１玉受部材３１６ｂと一体成形されている。したがって、金型を用いてその全体が磁石２０と第１玉受部材３１６ｂと一体成形されるシェル本体３３１が、精度よくハブ軸１５と同軸上に配置される。第２玉受部材３１７ｂは、蓋部材３３２に圧入されている。＜実施形態５＞
図８に示すように、実施形態５の発電ハブ４１０は、ハブシェル４１８のシェル本体４３１が合成樹脂製である点が実施形態４と異なる。また、磁石１２０は、実施形態２と同様に合成樹脂製の結合剤で磁性粉末を結合したボンド磁石である点が実施形態４と異なる。その他の構成は、図７に示す実施形態４と同様である。なお、図８では、上記実施形態と異なる形状の部材又は部位について、４００番台の符号を付している。また、磁石については、実施形態２と同じ構成であるので１２０の符号を付している。

図８において、磁石保持部に相当するシェル本体４３１は、例えば、ポリブチレン・テレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂及びポリアセタール樹脂等の合成樹脂を射出成形して形成されている。シェル本体４３１の膨出部４３１ａの内周面には、磁石１２０が配置されている。シェル本体４３１は、筒状の磁石１２０両端面を覆うように形成されている。シェル本体４３１の膨出部４３１ａの第２端側の開口部４３１ｃは、磁石１２０の配置部分より大径である。開口部４３１ｃには、ねじ筒部３３２ａの雄ねじ部３３２ｃに螺合する雌ねじ部４３１ｂが形成されている。

磁石１２０は、前述したようにボンド磁石である。シェル本体４３１は、シェル本体４３１を射出成形する際に、金型を用いて磁石１２０及び第１軸受３１６の第１玉受部材３１６ｂと一体成形される。

＜実施形態６＞
図９に示すように、実施形態６の発電ハブ５１０は、第１玉受部材５１６ｂの形状が実施形態５と異なる。その他の構成は、実施形態５と同様である。なお、図９では、上記実施形態と異なる形状の部材又は部位について、５００番台の数字を付している。

図９において、第１軸受５１６の第１玉受部材５１６ｂは、第１鋼球１６ｃが接触するカップ形状の第１玉受部５１６ｄと、第１玉受部５１６ｄの外周部に設けられる第１補強部５１６ｅと、を有している。第１補強部５１６ｅは、実質的に皿形状であり、第１玉受部５１６ｄの外周部から実質的にハブ軸１５の径方向に延びるように設けられている。第１補強部５１６ｅは第１ハブフランジ５３３ａの内部にわずかに湾曲して形成されている。これにより、第１補強部５１６ｅ自体の強度が高くなる。シェル本体５３１は、シェル本体５３１を射出成形する際に、磁石１２０及び第１軸受５１６の第１玉受部材５１６ｂと一体成形される。第１玉受部材５１６ｂは、例えば、ステンレス鋼板等の薄板金属をプレス成形して形成されている。

このように第１補強部５１６ｅを設けると、合成樹脂をシェル本体５３１に用いても、シェル本体５３１の第１ハブフランジ５３３ａ形成部分の強度の低下を抑えて発電ハブ５１０を軽量にできる。

＜実施形態７＞
図１０に示すように、実施形態７の発電ハブ６１０は、ハブシェル６１８の蓋部材６３２が実施形態６と異なる。その他の構成は、図９に示す実施形態６と同様である。なお、図１０では、その他の実施形態と異なる形状の部材又は部位について、６００番台の数字を付している。

図１０において、蓋部材６３２は、磁石を保持していない点を除いて図６に示す実施形態３と同様な形状の合成樹脂製の部材である。したがって、実施形態７では、ハブシェル６１８全体が合成樹脂製である。なお、実施形態７と同様な部材及び部位については実施形態７と同じ符号を付している。

蓋部材６３２は、ねじ筒部６３２ａによりシェル本体４３１の第２端側の内周面にねじ込み固定されている。ねじ筒部６３２ａは、雄ねじ部６３２ｃを有する第１筒部６３２ｄを有している。第１筒部３３２ｄは、実施形態１の第１筒部３２ｄより軸方向長さが短い。したがって、実施形態３のねじ筒部３３２ａ全体の軸方向長さは、第２筒部を有していないこともあって、実施形態１のねじ筒部３２ａに比べて短い。

蓋部材６３２は、蓋部材６３２を射出成形する際に、第２軸受２１７の第２玉受部材２１７ｂと一体成形されている。その他の蓋部材６３２の構成は、図６に示した蓋部材１３２と同様である。したがって、第２軸受２１７の第２玉受部材２１７ｂには第２補強部２１７ｅが設けられている。

＜実施形態８＞
前述した実施形態１から実施形態７では、発電ハブの磁石保持部が蓋部材又はシェル本体の全体が磁石保持部として金型を用いて成形されている。しかし、実施形態８では、図１１に示すように、発電ハブ７１０の磁石保持部７２１がハブシェル７１８の蓋部材７３２の一部に設けられている。また第１軸受１６の第１玉受部材１６ｂ及び第２軸受３１７の第２玉受部材３１７ｂは、シェル本体３１及び蓋部材７３２に圧入されている。その他の構成は、図２に示す実施形態１と同様であり説明を省略する。なお、図１１では、上記実施形態と異なる形状の部材又は部位について、７００番台の数字を付している。

蓋部材７３２は、例えば、アルミダイキャスト製の回転支持部７３２ｂと、磁石保持部７２１と、を有する。回転支持部７３２ｂの外周側には、磁石保持部７２１が一体成形される段部７３２ｉがリング状に凹んで形成されている。段部７３２ｉには、図示しない回り止めのための凹部又は凸部からなる回り止め手段が設けられている。

磁石保持部７２１は、例えば、ポリブチレン・テレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂及びポリアセタール樹脂等の合成樹脂を射出成形して形成されている。磁石保持部７２１は、実施形態２のねじ筒部１３２ａ（図５）と類似する形状である。磁石保持部７２１は、内周面に磁石１２０が配置され、外周面にシェル本体３１の膨出部３１ａの内周面に形成された雌ねじ部３１ｂに螺合する雄ねじ部７２１ａを有している。磁石保持部７２１は、磁石１２０の両端面を覆うことができる長さを有している。磁石保持部７２１は、シェル本体３１と同芯に配置されるように膨出部３１ａの内周面に嵌合している。磁石保持部７２１は、金型を用いた射出成形の際に磁石１２０及び回転支持部７３２ｂと一体成形される。磁石保持部７２１は、回り止め手段により回転支持部７３２ｂに対して回り止めされた状態で成形される。

磁石１２０は、実施形態２と同様のボンド磁石であり、外周側に継鉄１４５が一体成形されている。この継鉄１４５が一体形成された磁石１２０が磁石保持部７２１と一体成形される。

＜実施形態９＞
図１２に示すように、実施形態９の発電ハブ８１０では、磁石保持部８２１がハブシェル８１８のシェル本体８３１に部分的に設けられている。また第１軸受１６の第１玉受部材１６ｂ及び第２軸受３１７の第２玉受部材３１７ｂは、シェル本体８３１及び蓋部材３３２に圧入されている。その他の構成は、図７に示す実施形態４と同様であり説明を省略する。なお、図１２では、上記実施形態と異なる形状の部材又は部位について、８００番台の数字を付している。

シェル本体８３１は、膨出部８３１ａの内周面に磁石保持部８２１を設けるための装着部８２１ａを有している。装着部８２１ａは、磁石保持部８２１が磁石１２０の軸方向の両端面を覆うことができる長さを有している。装着部８２１ａの第２端側（図１２右側）の内周面には、蓋部材３３２の雄ねじ部３３２ｃに螺合する雌ねじ部８３１ｂが形成されている。

磁石保持部８２１は、例えば、ポリブチレン・テレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂及びポリアセタール樹脂等の合成樹脂を射出成形して形成されている。磁石保持部７２１は、内周面に磁石１２０が配置されている。磁石保持部８２１は、射出成形の際に金型に用いて装着部８２１ａと一体成形される。また、磁石保持部８２１は、射出成形の際に金型を用いて磁石１２０と一体成形される。磁石保持部８２１は、回り止め手段により装着部８２１ａに対して回り止めされた状態で一体成形される。

磁石１２０は、実施形態２と同様のボンド磁石であり、外周側に継鉄１４５が一体成形されている。磁石保持部８２１は、継鉄１４５が一体形成された磁石１２０と一体成形される。

このような構成の発電ハブ１０（１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０，７１０，８１０）では、磁石２０（１２０）を精度よくハブ軸１５と同軸上に配置できる。これにより、磁石２０（１２０）と固定子１９との隙間の寸法が安定する。この結果、出力が安定する。また、安定した出力を得つつ磁石２０（１２０）と固定子１９との隙間を僅かに小さくして出力の向上できる。反対に、安定した出力を得つつ磁石２０（１２０）と固定子１９との隙間を僅かに大きくして磁石２０（１２０）と固定子１９との接触を確実に避けることもできる。

さらに、発電ハブの製造工程が簡素化するとともに安定化し、歩留まりも向上する。例えば、接着剤により磁石を固定する場合に必要であった、磁石の剥がれのチェック、接着剤の管理、有機溶剤の使用等の工程が不要になる。

＜他の実施形態＞
（ａ）前記実施形態では、フロントフォーク１０２ａに装着されるフロント用の発電ハブを開示している。しかし、本発明はフロント用に限定されず、後輪１０７が装着される後爪部１０２ｂに装着されるリア用の発電ハブにも本発明を適用できる。

（ｂ）前記実施形態では、クローポール構造の発電ハブを例示したが、本発明はクローポール構造ではない発電ハブにも適用できる。

（ｃ）前記実施形態では、クローポール構造のヨークにおいて、ステータヨーク４７とコアヨーク４８とを一体形成したが、別体で形成してもよい。

（ｄ）前記実施形態では、磁石として筒状のボンド磁石又は焼結金属製の筒状の磁石を開示した。しかし、本発明はこれに限定されず、周方向に等間隔に分割され全体として筒状を呈する複数の磁石を用いてもよい。この場合、接着剤などを用いて各磁石をそれぞれ精度よく配置することが困難であるので、この発明がより効果的になる。

（ｅ）前記実施形態では、合成樹脂製の場合にポリブチレン・テレフタレート樹脂、ポリイミド樹脂及びポリアセタール樹脂等のエンジニアリング・プラスチックを例示している。しかし、本発明はこれらの合成樹脂に限定されない。例えば、スーパーエンジニアリングプラスチックと呼ばれる合成樹脂を用いてよい。また、金属の場合にアルミダイキャストを例示している。しかし、本発明はこれに限定されず、チタン及び表面にメッキ処理を施した鉄等の他の金属であってもよい。

１０発電ハブ
１５ハブ軸
１６第１軸受
１６ａ第１玉押部材
１６ｂ第１玉受部材
１７第２軸受
１７ｂ第２玉受部材
１８ハブシェル
１９固定子
２０磁石
３１シェル本体
３１ｃ開口部
３２蓋部材
１１０発電ハブ
１１７第２軸受
１１７ｂ第２玉受部材
１１７ｄ第２玉受部
１１７ｅ第２補強部
１１８ハブシェル
１２０磁石
１３２蓋部材
２１０発電ハブ
２１７第２軸受
２１７ｂ第２玉受部材
２１７ｄ第２玉受部
２１７ｅ第２補強部
２３２蓋部材
３１０発電ハブ
３１６第１軸受
３１６ｂ第１玉受部材
３１７第２軸受
３１７ｂ第２玉受部材
３１８ハブシェル
３３１シェル本体
３３１ａ膨出部
３３１ｃ開口部
３３２蓋部材
３３２ｄ第１筒部
４１０発電ハブ
４１８ハブシェル
４３１シェル本体
４３１ｃ開口部
５１０発電ハブ
５１６第１軸受
５１６ｂ第１玉受部材
５１６ｄ第１玉受部
５１６ｅ第１補強部
５１８ハブシェル
５３１シェル本体
６１０発電ハブ
６１８ハブシェル
６３２蓋部材
６３２ａねじ筒部
７１０発電ハブ
７１８ハブシェル
７２１磁石保持部
７３２蓋部材
８１０発電ハブ
８１８ハブシェル
８２１磁石保持部
８３１シェル本体

Claims

ハブ軸と、
前記ハブ軸に回転可能に設けられるハブシェルと、
前記ハブ軸に固定される固定子と、
前記固定子に対向するように前記ハブシェルに配置される磁石と、
前記ハブシェルに設けられ、金型を用いて前記磁石と一体成形される磁石保持部と、
を備える発電ハブ。
玉受部材を有し、前記ハブシェルを前記ハブ軸に回転可能に配置する軸受をさらに備え、
前記磁石保持部は、前記金型を用いて前記磁石及び前記玉受部材と一体成形される、請求項１に記載の発電ハブ。
前記磁石保持部は、合成樹脂製であり、
前記玉受部材は、金属製であり、
前記玉受部材は、玉受部、及び実質的に前記ハブ軸の径方向に延びるように前記玉受部の外周部に設けられる補強部を有する、請求項２に記載の発電ハブ。
前記ハブシェルは、一端側に開口部を有する筒状のシェル本体、及び前記開口部に設けられる蓋部材を有し、
前記磁石保持部は、前記蓋部材に設けられる、請求項１から３のいずれか１項に記載の発電ハブ。
前記ハブシェルは、一端側に開口部を有する筒状のシェル本体、及び前記開口部に設けられる蓋部材を有し、
前記磁石保持部は、前記シェル本体に設けられる、請求項１から３のいずれか１項に記載の発電ハブ。