JP2012101703A - ハブダイナモ - Google Patents

Abstract

【課題】低コストかつ高品質なハブダイナモの提供を課題とする。
【解決手段】車輪軸１１に取り付けられ、導線２８が巻回されたステータと、車輪軸１１に設けられ、ステータの軸方向の移動を規制するスペシャルナット３０（規制部）と、ステータの軸方向外側に配置されるサイドパネルユニット４０と、サイドパネルユニット４０を介して車輪軸１１に回転自在に装着され、車輪とともに回転するロータと、を備えたハブダイナモであって、スペシャルナット３０に、ステータからサイドパネルユニット４０の外部に導線２８を引き出すための溝部３５を形成し、溝部３５とサイドパネルユニット４０とにより、溝部３５を封止するシール材５５の充填部を設けたこと特徴としている。
【選択図】図６

Description

この発明は、ハブダイナモに関するものである。

自転車の前照灯や尾灯等の照明装置等に電力を供給するため、車輪の回転によって発電する発電機が広く普及している。このような発電機には様々な構造のものが存在するが、車輪軸に取り付けられる、いわゆるハブダイナモが知られている。

ハブダイナモは、車軸側に固定されるステータと、車軸周りに回転自在となるように構成されたロータとを備えている。
ステータは、車軸の外周側に外嵌されコイル室を形成する一対の主鉄心と、一対の主鉄心の間に配置されてコイル室を仕切る複数の副鉄心と、コイル室に巻装される巻線と、により構成されている。

一方、ロータは、車軸を外嵌する筒状の本体部と、本体部の軸方向両端部に形成されたエンドブラケット（本願の「サイドパネルユニット」に相当）と、ケーシングの内周面に配置されるヨークと、ヨークの内周面に固着された複数対の永久磁石と、により構成されている（例えば特許文献１参照）。

一般に、ハブダイナモの内部における巻線の短絡等による発電不良を防止するために、ハブダイナモの内部への水や塵埃等の浸入を防止する必要がある。
特許文献１のサイドパネルユニットは、ベアリング等の軸受を有しており、軸受を介して車軸に対して相対回転自在に装着される。軸受の内周面はシール面となっており、車軸周辺からハブダイナモの内部への水や塵埃等の浸入を防止している。また、サイドパネルユニットは、ロータの本体部両端の開口部を覆っており、ロータの本体部周辺からハブダイナモの内部への水や塵埃等の浸入を防止している。

ところで、ハブダイナモの外部の照明装置等に電力を供給するため、ハブダイナモにより発電された電力を外部に取り出す必要がある。例えば、特許文献１では、軸受と車軸との間に設けられたスペーサ（本願の「スペシャルナット」に相当）に、ハブダイナモの内外を連通する貫通孔もしくは溝からなる引き出し部（本願の「溝部」に相当）を形成している。そして、引き出し部に巻線を配置して、ハブダイナモの外部に巻線を引き出している（特許文献１の図３参照）。

国際公開第２００５／０１１０９２号

通常、引き出し部からハブダイナモの内部への水や塵埃の浸入を防止するため、引き出し部と巻線との間にシール材を充填するなどして、引き出し部を封止している。
ここで、エンドブラケットは、スペーサの周面および引き出し部を覆うように、スペーサおよび本体部に装着される。したがって、一般に、シール材の充填は、エンドブラケットをスペーサおよび本体部に装着する前に行われる。このとき、引き出し部を確実に封止するため、引き出し部にシール材を多量に塗布しなければならず、シール材の歩留まりが悪くなるおそれがある。

また、多量に塗布することにより引き出し部から溢れ出たシール材を、切削等して除去する必要がある。このため、製造時の工数が増大し高コストとなるおそれがある。さらに、シール材を除去した後にサイドパネルユニットを組み付けると、シール材の切削片が軸受のシール面と車軸との間に入り込むおそれがある。これにより、軸受と車軸との間から異音が発生する等の品質が低下するおそれがある。

そこで本発明は、低コストかつ高品質なハブダイナモの提供を課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明の請求項１に係るハブダイナモは、車輪軸に取り付けられ、導線が巻回されたステータと、前記車輪軸に設けられ、前記ステータの軸方向の移動を規制する規制部と、前記ステータの軸方向外側に配置されるサイドパネルユニットと、前記サイドパネルユニットを介して前記車輪軸に回転自在に装着され、車輪とともに回転するロータと、を備えたハブダイナモであって、前記規制部に、前記ステータから前記サイドパネルユニットの外部に前記導線を引き出すための溝部を形成し、前記溝部と前記サイドパネルユニットとにより、前記溝部を封止するシール材の充填部を形成したこと特徴としている。

本発明によれば、溝部とサイドパネルユニットとによりシール材の充填部を形成しているので、設計段階で充填部の容積を計算することにより、充填するシール材の適量を予め計算することができる。これにより、シール材を余分に塗布する必要がないので、歩留まりが良好になる。また、充填部からシール材が溢れ出るのを抑制できるので、後でシール材を切削等して除去する工数が発生しない。したがって、低コストにシール材を充填することができる。
また、適量のシール材を充填できるので、切削等によりシール材を除去する必要がなく、シール材の切削片が発生しない。したがって、サイドパネルユニットと車輪軸との間にシール材が入り込むことがないので、サイドパネルユニットと車輪軸との間からの異音の発生を防止し、高品質なハブダイナモを提供することができる。

また、本発明の請求項２に係るハブダイナモは、前記サイドパネルユニットがベアリングを内嵌し、前記ベアリングの内周面が前記規制部の外周面を内嵌していることを特徴としている。
本発明によれば、ロータはベアリングを介して車輪軸に回転自在に装着されるので、摺動抵抗の低い高効率なハブダイナモを構成することができる。また、ベアリングの内周面がシール面となるので、ハブダイナモ内部への水や塵埃等の浸入を防止できる。

また、本発明の請求項３に係るハブダイナモは、前記規制部が、前記車輪軸に螺合されたナットであることを特徴としている。
本発明によれば、規制部をナットとすることで、車輪軸を加工して規制部を形成する場合よりも低コストに規制部を形成できる。

本発明によれば、溝部とサイドパネルユニットとによりシール材の充填部を形成しているので、設計段階で充填部の容積を計算することにより、充填するシール材の適量を予め計算することができる。これにより、シール材を余分に塗布する必要がないので、歩留まりが良好になる。また、充填部からシール材が溢れ出るのを抑制できるので、後でシール材を切削等して除去する工数が発生しない。したがって、低コストにシール材を充填することができる。
また、適量のシール材を充填できるので、切削等によりシール材を除去する必要がなく、シール材の切削片が発生しない。したがって、サイドパネルユニットと車輪軸との間にシール材が入り込むことがないので、サイドパネルユニットと車輪軸との間からの異音の発生を防止し、高品質なハブダイナモを提供することができる。

ハブダイナモの取付概要図である。 ハブダイナモの斜視図である。 ハブダイナモの分解斜視図である。 図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 充填部の斜視図である。 軸方向から見たときの充填部の説明図である。

以下に、実施形態のハブダイナモ１０について、図１から図４を参照しながら説明する。
図１から図３に示すように、自転車１の前輪５は、フレームの一部を構成するフロントフォーク３により車輪軸１１を介して回転自在に軸支されている。車輪軸１１は、両側がフロントフォーク３にナット（不図示）等により締結固定されている。

車輪軸１１の軸方向中央の大部分には、ハブダイナモ１０が車輪軸１１と同軸上に取り付けられている。ハブダイナモ１０は、前輪５の側方に配置された前照灯４等に電力を供給している。ハブダイナモ１０は、前輪５のスポーク２と接続され前輪５と共にステータ２０の周囲を回転するロータ１２と、車輪軸１１に取り付けられるステータ２０（図３参照）と、を備えている。

（ロータ）
図２から図４に示すように、ロータ１２は、ステータ２０の周面を覆うように形成されたロータ本体部１４と、ロータ本体部１４の内周面に設けられるヨーク１７と、ヨーク１７の内周面に取り付けられるマグネット１９と、により構成されている。

ロータ本体部１４は、一方側（図４における右側）に開口部１２ａを備え、他方側（図４における左側）に底部１２ｃを備えた有底筒状の部材であり、例えばアルミダイキャスト等により形成される。
ロータ本体部１４の底部１２ｃの略中央には、貫通孔１２ｄが形成されている。貫通孔１２ｄには、ベアリング４３が内嵌されている。ベアリング４３は、スペーサナット３８等を介して、ロータ本体部１４の底部１２ｃの貫通孔１２ｄに、車輪軸１１の他方側（図４における左側）を回転自在に軸支している。

ロータ本体部１４の両端部には、径方向外側に向かって張り出すフランジ部１３が形成されている。
フランジ部１３の径方向における略中央には、軸方向に貫通する支持孔１３ａが、周方向に沿って等間隔に複数形成されている。支持孔１３ａには、前輪５のリム５ａから内径側に延出された複数のスポーク２（図１参照）の端部が取り付けられている。したがって、ロータ１２は、前輪５の回転と共に車輪軸１１を中心に回転する。すなわち、ロータ１２は、前輪５を回転自在に支持するハブとして機能している。

ロータ本体部１４の底部１２ｃの外側には、カバー３９が装着される。カバー３９は、略椀形状に形成されたアルミ等からなる部材であり、アルミダイキャスト等により形成される。カバー３９の直径は、ベアリング４３の直径よりも大径に設定されている。カバー３９は、ベアリング４３を覆っており、ロータ１２の底部１２ｃ側からロータ１２の内部に水や塵埃等の浸入を防止している。
カバー３９の略中央には、ナット３９ａが圧入等により固定されている。カバー３９は、車輪軸１１の他方側（図４における左側）から車輪軸１１に、ナット３９ａを羅合することにより装着される。

ロータ本体部１４の内側には、ヨーク１７が設けられている。ヨーク１７は、鉄等の磁性材料からなる略円筒状に形成された部材であり、例えばプレス等で成形される。ヨーク１７の軸方向の長さは、ロータ本体部１４における一対のフランジ部１３の軸方向の離間距離と略同一となるように設定されている。そして、ヨーク１７は、ステータ２０の周面全体を覆うように形成されている。
また、ヨーク１７の外径は、ロータ本体部１４の内径と略同一か若干大径になるように設定されており、ヨーク１７は、ロータ本体部１４の内周面に圧入等により固定される。

ヨーク１７の内側には、例えばフェライトにより形成された４個のマグネット１９が配置されている。マグネット１９は、極弧角が約９０°の略円弧形状に形成されている。なお、４個のマグネット１９は、略同一形状に形成されている。マグネット１９の軸方向の長さは、ヨーク１７の軸方向の長さと略同一となるように設定されている。また、マグネット１９の外周面の曲率半径は、ヨーク１７の内周面の半径と略同一となるように設定されている。

このように形成された４個のマグネット１９を、ヨーク１７の内周面に沿って略円筒状に配置することで、ステータ２０の周面全体を覆っている。マグネット１９は、ヨーク１７の内周面に、例えば接着剤等により貼付されている。

そして、略円筒状に配置された４個のマグネット１９には、Ｎ極およびＳ極の磁極が、周方向に沿って交互に着磁されている。具体的には、４個のマグネット１９の内周側に、Ｎ極およびＳ極がそれぞれ１４極ずつ、合計２８極の磁極が交互に着磁されている。換言すれば、１個のマグネット１９には、Ｎ極およびＳ極が交互になるように、７極の磁極が交互に着磁されている。

（ステータ）
このように構成されたロータ１２の内側に設けられたステータ２０は、軸方向の両端に配置される一対の主鉄心２１ａ，２１ｂ（第１の主鉄心２１ａ、および第２の主鉄心２１ｂ）と、一対の主鉄心２１ａ，２１ｂの間に配置された複数（本実施形態では２個）の副鉄心２２ａ，２２ｂ（第１の副鉄心２２ａ、および第２の副鉄心２２ｂ）と、を有している。また、ステータ２０は、各鉄心２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ間に配置され、コイルボビン２５に巻回されたコイル２７（第１コイル２７ａ、第２コイル２７ｂ、および第３コイル２７ｃ）と、主鉄心２１ａ，２１ｂおよび副鉄心２２ａ，２２ｂの外径側において、周方向に配置される複数（本実施形態では２８個）のティース２３ａ，２３ｂ（第１のティース２３ａおよび第２のティース２３ｂ）と、を有している。

主鉄心２１ａ，２１ｂは、電磁鋼板等の磁性板からなる略円盤状に形成された部材である。主鉄心２１ａ，２１ｂは、プレスにより成型された磁性板を複数枚（本実施形態では５枚程度）積層することにより形成される。各磁性板は、例えばダボカシメにより連結して積層される。なお、接着剤により各磁性板を貼り合わせて積層し、主鉄心２１ａ，２１ｂを形成してもよい。

主鉄心２１ａ，２１ｂの略中央には、車輪軸１１が挿通する挿通孔６１が形成されている。挿通孔６１の直径は、車輪軸１１の直径と略同一か、若干小径になるように設定される。そして、主鉄心２１ａ，２１ｂは、例えば圧入することにより車輪軸１１に固定される。
また、第１の主鉄心２１ａには、挿通孔６１と第１の主鉄心２１ａの内側とを連通するように径方向に沿って形成されたスリット２６が設けられている。スリット２６からは、後述するコイル２７に接続された導線２８が、ステータ２０の外側に引き出される。

主鉄心２１ａ，２１ｂの外径側には、外径側に向かって放射状に突出したティース接続部３１ａ，３１ｂ（第１の主鉄心２１ａのティース接続部３１ａ、および第２の主鉄心２１ｂのティース接続部３１ｂ）が、周方向に沿って略等間隔に複数（本実施形態では１４個）形成されている。
ティース接続部３１ａ，３１ｂは、径方向外側に向かって開口を有する略Ｕ字形状に形成されている。ティース接続部３１ａ，３１ｂの開口の幅は、ティース２３ａ，２３ｂの幅よりも若干広く形成されている。そして、ティース接続部３１ａ，３１ｂの開口からティース２３ａ，２３ｂを挿入した後、ティース２３ａ，２３ｂにティース接続部３１ａ，３１ｂをカシメることにより、ティース２３ａ，２３ｂがティース接続部３１ａ，３１ｂに嵌着される。

副鉄心２２ａ，２２ｂは、主鉄心２１ａ，２１ｂと同一の磁性板を積層して形成されている。副鉄心２２ａ，２２ｂは、主鉄心２１ａ，２１ｂよりも多い枚数（本実施形態では１０枚程度）の磁性板を積層することにより形成される。副鉄心２２ａ，２２ｂは、軸方向からみて主鉄心２１ａ，２１ｂと同一形状をしており、厚さのみが主鉄心２１ａ，２１ｂと異なっているため、詳細な説明は省略する。

このように構成された主鉄心２１ａ，２１ｂおよび副鉄心２２ａ，２２ｂは、車輪軸１１に挿通孔６１を圧入することにより車輪軸１１に固定される。主鉄心２１ａ，２１ｂおよび副鉄心２２ａ，２２ｂは、中心軸Ｏの一方側（図３における右側）から他方側（図３における左側）に向かって、第１の主鉄心２１ａ、第１の副鉄心２２ａ、第２の副鉄心２２ｂ、第２の主鉄心２１ｂの順に略等間隔に配置されている。

また、隣り合う主鉄心２１ａ，２１ｂおよび副鉄心２２ａ，２２ｂは、それぞれ周方向の位相が交互にずれた状態で車輪軸１１に固定される。具体的には、隣り合う各鉄心２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂは、ティース接続部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂのピッチ角度の半分だけ位相がずれた状態で車輪軸１１に固定される。なお、本実施形態では、各ティース接続部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂはそれぞれ１４個ずつ形成されている。したがって、隣り合う各鉄心２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂは、ティース接続部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂのピッチ角（３６０／１４）度の半分、すなわち（３６０／２８）度だけ周方向に位相がずれた状態で車輪軸１１に固定される。

したがって、軸方向の一方側（図３における右側）から見て、第１の主鉄心２１ａの各ティース接続部３１ａの間に、第１の副鉄心２２ａの各ティース接続部３２ａが配置される。また、第１の副鉄心２２ａの各ティース接続部３２ａの間に、第２の副鉄心２２ｂの各ティース接続部３２ｂが配置される。さらに、第２の副鉄心２２ｂの各ティース接続部３２ｂの間に、第２の主鉄心２１ｂの各ティース接続部３１ｂが配置される。

第１の主鉄心２１ａと第１の副鉄心２２ａ、第１の副鉄心２２ａと第２の副鉄心２２ｂ、および第２の副鉄心２２ｂと第２の主鉄心２１ｂとの間には、コイルボビン２５が配置されている。
コイルボビン２５は、外周側に開口を有した断面が略Ｕ字形状の環状体であり、樹脂等の絶縁材料により形成される。コイルボビン２５の中心には、スペーサ等を介して車輪軸１１が挿通される。コイルボビン２５の軸方向の壁部には、主鉄心２１ａ，２１ｂおよび副鉄心２２ａ，２２ｂのスリット２６に対応した位置に、スリット２６と同様のスリット（不図示）が設けられており、コイル２７を構成する導線２８の渡り部となっている。

コイルボビン２５には導線２８が巻回されており、第１コイル２７ａ、第２コイル２７ｂ、および第３コイル２７ｃが形成されている。第１コイル２７ａ、第２コイル２７ｂ、および第３コイル２７ｃは、導線２８をコイルボビン２５の周方向に巻回することにより形成される。具体的には、第１の主鉄心２１ａと第１の副鉄心２２ａとの間には第１コイル２７ａが、第１の副鉄心２２ａと第２の副鉄心２２ｂとの間には第２コイル２７ｂが、第２の副鉄心２２ｂと第２の主鉄心２１ｂとの間には第３コイル２７ｃがそれぞれ形成されている。

詳細は後述するが、第１の主鉄心２１ａと第１の副鉄心２２ａとで形成される磁路の磁束の方向、および第２の副鉄心２２ｂ第２の主鉄心２１ｂとで形成される磁路の磁束の方向と、第１の副鉄心２２ａと第２の副鉄心２２ｂとで形成される磁路の磁束の方向とは、逆方向になっている。したがって、第１の主鉄心２１ａと第１の副鉄心２２ａとの間の第１コイル２７ａ、および第２の副鉄心２２ｂと第２の主鉄心２１ｂとの間の第３コイル２７ｃと、第１の副鉄心２２ａと第２の副鉄心２２ｂとの間の第２コイル２７ｂとは、導線２８の巻回方向が逆方向になっている。

主鉄心２１ａ，２１ｂおよび副鉄心２２ａ，２２ｂの外周側には、マグネット１９の極数に対応した２８本のティース２３ａ，２３ｂが、周方向に等間隔に並んで配置されている。
ティース２３ａ，２３ｂは、磁性材料からなる長尺の板状部材であり、プレス等により成型される。軸方向におけるティース２３ａ，２３ｂの長さは、軸方向におけるステータ２０の長さと略同一となるように設定される。また、ティース２３ａ，２３ｂの板厚は、要求される磁気抵抗に応じて適宜設定される。

ティース２３ａ，２３ｂは、ティース接続部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂにそれぞれカシメ等により接続される。具体的には、第１のティース２３ａは、第１の主鉄心２１ａのティース接続部３１ａ、および第２の副鉄心２２ｂのティース接続部３２ｂに接続される。また、第２のティース２３ｂは、第１の副鉄心２２ａのティース接続部３２ａ、および第２の主鉄心２１ｂのティース接続部３１ｂに接続される。

上述のように形成されたステータ２０は、主鉄心２１ａ，２１ｂおよび副鉄心２２ａ，２２ｂに形成された挿通孔６１に、車輪軸１１を圧入等することにより車輪軸１１に取り付けられる。

（規制部）
ステータ２０の両端には、ステータ２０の軸方向の移動を規制する規制部が設けられている。本実施形態では、ステータ２０の一方側（図４における右側）にスペシャルナット３０を、他方側（図４における左側）にナット３７を設けている。そして、スペシャルナット３０およびナット３７を両側から締め込み、ステータ２０を挟持している。すなわち、スペシャルナット３０およびナット３７は規制部として機能している。なお、ナット３７は、市販の汎用ナットを使用してもよい。

スペシャルナット３０の外周面３０ａには、溝部３５が形成されている。
溝部３５は、軸方向に沿って、第１の主鉄心２１ａに形成されたスリット２６に対応する位置に形成されている。溝部３５の幅は、スリット２６の幅よりも広くなるように設定される。また、溝部３５の深さは、溝部３５の底部がスリット２６の底部よりも中心軸Ｏ側に配置されるように設定される。スリット２６から引き出された導線２８は、溝部３５に配置され、ハブダイナモ１０の外部に引き出される。

また、スペシャルナット３０の外周面３０ａは、スペシャルナット３０の外周面３０ａと、後述するベアリング４４の内周面４４ｂとの間をシールするシール面となっている。スペシャルナット３０の外周面３０ａは、ベアリング４４の内周面４４ｂに内嵌されている。スペシャルナット３０の外径は、ベアリング４４の内径と略同一か、若干大径になるように設定されている。そして、スペシャルナット３０は、ベアリング４４の内周面４４ｂに圧入等により固定される。

（サイドパネルユニット）
ステータ２０の一方側（図４における右側）には、サイドパネルユニット４０が配置される。サイドパネルユニット４０は、サイドパネル４２とベアリング４４とで構成される、略円環形状をした部材である。

サイドパネル４２は、アルミ等の金属からなり、例えばアルミダイキャスト等により形成される。サイドパネル４２の外径は、ロータ本体部１４の開口部１２ａの内径と略同一か若干大径となるように設定されている。そして、サイドパネルユニット４０は、ロータ本体部１４の開口部１２ａの内周面１２ｂに、サイドパネル４２の外周面４２ａを圧入等することにより固定される。

サイドパネル４２の略中央には、ベアリング４４が配置されている。ベアリング４４は、市販品を用いてもよい。ベアリング４４の外径は、サイドパネル４２の内径と略同一か若干大きくなるように設定されている。そして、ベアリング４４の外周面４４ａを、サイドパネル４２の内周面４２ｂに圧入することにより、ベアリング４４がサイドパネル４２に固定される。

また、ベアリング４４の内径は、ステータ２０の一方側（図４における右側）端部に設けられたスペシャルナット３０の外径と略同一か若干小径になるように設定されている。ベアリング４４の内周面４４ｂを、スペシャルナット３０の外周面３０ａに圧入することにより、ベアリング４４の内輪側がサイドパネル４２に装着されるとともに、ベアリング４４の外輪側が車輪軸１１周りに回転自在となるように装着される。

（充填部）
ここで、スペシャルナット３０の外周面３０ａには、軸方向に沿って溝部３５が形成されている。したがって、ベアリング４４の内周面４４ｂを、スペシャルナット３０の外周面３０ａに圧入してベアリング４４の内輪を固定すると、ベアリング４４の内周面４４ｂと溝部３５との間に空間が形成される。この空間は、シール材５５の充填部６０として機能する。

充填部６０には、導線２８の外周面と、ベアリング４４の内周面４４ｂおよび溝部３５との間隙を封止するシール材５５（図６参照）が充填されている。
シール材５５は、耐環境性に優れ、かつ金属との密着性に優れた、例えばシリコン等の材料により形成される。なお、ゴム等からなるグロメットにより、導線２８と、ベアリング４４の内周面４４ｂおよび溝部３５との間隙を封止することもできる。

サイドパネルユニット４０の一方側（図４における右側）には、コネクタ部５０が配置されている。
コネクタ部５０は、樹脂からなる中空の略円環状の部材であり、一方側に配置されるカバー部４７と、他方側に配置されるベース部４６とを重ね合わせることで形成される。コネクタ部５０の周方向の溝部３５に対応した位置には、外径側に突出した導線引出部４９が形成されている。溝部３５から延出された導線２８は、コネクタ部５０の内部を通って、導線引出部４９からハブダイナモ１０の外部に引き出される。コネクタ部５０の略中央には、金属性のカラー４８を介してスペシャルナット３０が挿通される。そして、コネクタ部５０は、金属性のカラー４８およびワッシャー５２を介して、ナット５３等により車輪軸１１の一方側に固定される。

ハブダイナモ１０の発電は、以下の要領で行われる。
前輪５が回転すると、スポーク２により前輪５と接続されたロータ１２が前輪５とともに車輪軸１１周りに回転し、マグネット１９がステータ２０周りを回転する。マグネット１９の磁束により、第１のティース２３ａがＮ極、第２のティース２３ｂがＳ極となる状態と、第１のティース２３ａがＳ極、第２のティース２３ｂがＮ極となる状態と、が交互に繰り返される。これにより、第１の主鉄心２１ａと第１の副鉄心２２ａとの間、第１の副鉄心２２ａと第２の副鉄心２２ｂとの間、および第２の副鉄心２２ｂと第２の主鉄心２１ｂとの間の各磁路に交番磁束が発生する。この交番磁束により、各コイル２７ａ，２７ｂ，２７ｃに電流が流れて発電が行われる。

このとき、例えば、第１のティース２３ａがマグネット１９のＮ極と対向すると、第１のティース２３ａと接続される第１の主鉄心２１ａおよび第２の副鉄心２２ｂがＮ極となる。また、第２のティース２３ｂがマグネット１９のＳ極と対向すると、第２のティース２３ｂと接続される第２の主鉄心２１ｂおよび第１の副鉄心２２ａがＳ極となる。

すなわち、第１コイル２７ａおよび第３コイル２７ｃは、一方側（図４における右側）の鉄心がＮ極になり、他方側（図４における左側）の鉄心がＳ極になる。このため、第１コイル２７ａおよび第３コイル２７ｃを鎖交する磁束の方向は同一となる。
これに対して、第２コイル２７ｂは、一方側の鉄心がＳ極になり、他方側の鉄心がＮ極になる。このため、第２コイル２７ｂを鎖交する磁束の方向は、第１コイル２７ａおよび第３コイル２７ｃを鎖交する磁束の方向と反対になる。

したがって、第１コイル２７ａ、第２コイル２７ｂおよび第３コイル２７ｃにより発電される電流の方向を同一にするため、第１コイル２７ａおよび第３コイル２７ｃと、第２コイル２７ｂとで、導線２８の巻回方向を逆方向に形成している。

（作用）
以下に、ベアリング４４の内周面４４ｂと、スペシャルナット３０の溝部３５とにより形成される充填部６０の作用について説明する。
図５は充填部６０の斜視図、図６は軸方向から見たときの充填部６０の説明図である。
スペシャルナット３０の溝部３５には、ステータ２０の内側からステータ２０の外側に引き出された導線２８が配置される。ここで、溝部３５からハブダイナモ１０の内部への水や塵埃等の浸入を防ぐために、導線２８と溝部３５との間隙をシール材５５で封止する必要がある。

ところで、サイドパネルユニット４０を組み付ける前に、溝部３５にシール材５５を多量に塗布すると、溝部３５の開口側からシール材５５が溢れ出るおそれがある。したがって、シール材５５の歩留まりが悪化する。
また、シール材５５が溢れ出た状態でスペシャルナット３０の外周面３０ａに固化した場合、ベアリング４４の内周面４４ｂとスペシャルナット３０の外周面３０ａとの間でシール性が確保できないおそれがある。したがって、固化して付着したシール材５５を切削等により除去する必要があるが、製造時の工数が増大し高コストとなるおそれがある。

さらに、シール材５５を除去した後にサイドパネルユニット４０を組み付けると、シール材５５の切削片がベアリング４４の内周面４４ｂとスペシャルナット３０の外周面３０ａとの間に入り込むおそれがある。これにより、ベアリング４４の内周面４４ｂとスペシャルナット３０の外周面３０ａとの間から異音が発生する等の品質が低下するおそれがある。

しかし、本実施形態では、車輪軸１１にサイドパネルユニット４０を組み付けた後でシール材５５を充填している。
具体的には、車輪軸１１にサイドパネルユニット４０を組み付けることで、溝部３５の開口側は、ベアリング４４の内周面４４ｂにより覆われ、ベアリング４４の内周面４４ｂとスペシャルナット３０の溝部３５とで囲まれたバスタブ状のスペースが形成される。このスペースを充填部６０としてシール材５５を充填することで、溝部３５の開口側からシール材５５が溢れ出ることなく、導線２８と、溝部３５およびベアリング４４の内周面４４ｂとの間隙を確実に封止している。

（効果）
本実施形態によれば、溝部３５とサイドパネルユニット４０とによりシール材５５の充填部６０を形成しているので、設計段階で充填部６０の容積を計算することにより、充填するシール材５５の適量を予め計算することができる。これにより、シール材５５を余分に塗布する必要がないので、シール材５５の歩留まりが良好になる。また、充填部６０からシール材５５が溢れ出るのを抑制できるので、後でシール材５５を切削等して除去する工数が発生しない。したがって、低コストにシール材５５を充填することができる。
また、適量のシール材５５を充填できるので、切削等によりシール材５５を除去する必要がなく、シール材５５の切削片が発生しない。したがって、サイドパネルユニット４０と車輪軸１１との間にシール材５５が入り込むことがないので、サイドパネルユニット４０と車輪軸１１との間からの異音の発生を防止し、高品質なハブダイナモ１０を提供することができる。

また、本実施形態によれば、ロータ１２はベアリング４４を介して車輪軸１１に回転自在に装着されるので、摺動抵抗の低い高効率なハブダイナモ１０を構成することができる。また、ベアリング４４の内周面４４ｂがシール面となるので、ハブダイナモ１０内部への水や塵埃等の浸入を防止できる。
また、本実施形態によれば、規制部をスペシャルナット３０とすることで、車輪軸１１を加工して規制部を形成する場合よりも低コストに規制部を形成できる。

なお、この発明は上述した実施の形態に限られるものではない。
本実施形態では、ロータ１２のマグネット１９の個数が４個であり、ティース２３ａ，２３ｂの個数が２８個の２８極のハブダイナモ１０を例にして説明した。しかし、ロータ１２のマグネット１９の個数、およびステータ２０のティース２３ａ，２３ｂの個数は本実施形態に限られることはなく、変更が可能である。

本実施形態では、軸方向に沿って各鉄心２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂを配置し、各鉄心２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの間に、３個のコイル２７ａ，２７ｂ、２７ｃを形成していた。しかし、各鉄心の個数およびコイルの個数は本実施形態に限られることはなく、変更が可能である。

本実施形態のロータ１２は、ステータ２０の両側にベアリング４３，４４を設けて軸支することにより、車輪軸１１に回転自在に装着されている。しかし、軸受はベアリング４３，４４に限られず、略円環状のカラーでもよい。ただし、摺動抵抗を軽減できる点で本実施形態に優位性がある。

本実施形態のステータ２０は、主鉄心２１ａ，２１ｂおよびティース２３ａ，２３ｂは、別部品として形成されている。しかし、主鉄心２１ａ，２１ｂおよびティース２３ａ，２３ｂを一体的に形成してもよい。ただし、第１の主鉄心２１ａと第２の主鉄心２１ｂとの間に副鉄心２２ａ，２２ｂを配置し、複数のコイルを形成することで発電量を増やせる点で、本実施形態に優位性がある。

本実施形態では、規制部として、ステータ２０の一方側にスペシャルナット３０を設け、ステータ２０の他方側にナット３７を設けて、ステータ２０の両側から挟持することにより、ステータ２０の軸方向の移動を規制している。しかし、規制部はスペシャルナット３０およびナット３７に限られることはなく、例えば車輪軸１１に金属性のリングを圧入することで規制部としてもよい。

１１ 車輪軸
１２ ロータ
２０ ステータ
２８ 導線
３０ スペシャルナット（規制部）
３０ａ スペシャルナットの外周面
３５ 溝部
４０ サイドパネルユニット
４４ ベアリング
４４ｂ ベアリングの内周面
５５ シール材
６０ 充填部

Claims (3)

1. 車輪軸に取り付けられ、導線が巻回されたステータと、
   前記車輪軸に設けられ、前記ステータの軸方向の移動を規制する規制部と、
   前記ステータの軸方向外側に配置されるサイドパネルユニットと、
   前記サイドパネルユニットを介して前記車輪軸に回転自在に装着され、車輪とともに回転するロータと、
   を備えたハブダイナモであって、
   前記規制部に、前記ステータから前記サイドパネルユニットの外部に前記導線を引き出すための溝部を形成し、
   前記溝部と前記サイドパネルユニットとにより、前記溝部を封止するシール材の充填部を設けたこと特徴とするハブダイナモ。
2. 前記サイドパネルユニットはベアリングを内嵌し、前記ベアリングの内周面は前記規制部の外周面を内嵌していることを特徴とする請求項１に記載のハブダイナモ。
3. 前記規制部は、前記車輪軸に螺合されたナットであることを特徴とする請求項１または２に記載のハブダイナモ。
   

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