JP2012138992A - 自転車用発電ハブの固定子及び自転車用発電ハブ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】自転車車用発電ハブ10の固定子13は、ハブ軸15と、環状部材16と、第1ヨーク18と、第2ヨーク19と、第3ヨーク20と、を備える。環状部材16は、ハブ軸15が挿通される貫通孔16dを有する。第1ヨーク18は、環状部材16の矢印B方向(軸方向)一端側から他端側に延びる第1延出部24aを有し、環状部材16に対して回転しないように設けられる。第2ヨーク19は、環状部材16の矢印B方向他端側から一端側に延びる第2延出部26aを有し、環状部材16に対して回転しないように設けられる。第3ヨーク20は、貫通孔16dに配置され、第1ヨーク18と第2ヨーク19とを磁気的に結合し、環状部材16及びハブ軸15の双方に回転不能に連結される。
【選択図】図2
Description
固定子13は、ハブ軸15と、ハブ軸15が挿通される環状部材16と、環状部材16に巻回されるコイル17と、環状部材16に設けられる第1ヨーク18及び第2ヨーク19と、第1ヨーク18及び第2ヨーク19を磁気的に結合する第3ヨーク20と、を備える。第3ヨーク20は、ハブ軸15と環状部材16とに回転不能に連結される。また、固定子13は、環状部材16の矢印B方向(軸方向:図1及び2参照)一端側(図1及び図2において左側)に配置される第1位置決め部材21と、環状部材16の矢印B方向(図1及び図2参照)他端側(図1及び図2において右側)に配置される第2位置決め部材22と、をさらに備える。
図1及び図2に示すように、ハブ軸15は、中空に形成され、たとえばクイックレリーズ機構11によってフロントフォーク102に着脱可能に固定される。ハブ軸15の第1端(図1左端)の外周面には、第1雄ネジ部15aが形成される。また、ハブ軸15の第2端(図1右側)の外周面には、第2雄ネジ部15bが形成される。さらに、ハブ軸15の外周面には、その中央部から第2端へと延びる軸方向溝15cが形成される。軸方向溝15cは、コイル17から延びる電気配線17aを配置するために用いられる。軸方向溝15cは、第2凹部の一例である。ハブ軸15の外周面には、第1位置決め部材21をかしめるための第1環状溝15d及び第2位置決め部材22をかしめるための第2環状溝15eが形成される。第2環状溝15eは、軸方向溝15cを横切るように形成される。軸方向溝15cの深さは、電気配線17aを配置するために、第2環状溝15eの深さよりも大きい。
環状部材(ボビン)16には、コイル17が巻回されるとともに、第1ヨーク18及び第2ヨーク19が装着(たとえば接着)される。環状部材16は、磁石12の内周面に対向するようにハブ軸15に位置決めされる。環状部材16は、コイル17が外周面に巻回される筒状部16aと、筒状部16aの矢印B方向一端側(図1及び図2において左側)に設けられる第1フランジ16bと、筒状部16aの矢印B方向他端側(図1及び図2において右側)に設けられる第2フランジ16cとを有する。筒状部16aの貫通孔16dには、ハブ軸15が挿通される。環状部材16は貫通孔16d内で第3ヨーク20に回転不能に連結される。環状部材16は、貫通孔16d内でその径方向内側に突出する少なくとも一つの第1凸部16eを有する。図3に示すように、この実施形態では、4つの第1凸部16eが等間隔に貫通孔16d内に形成される。また、図2に示すように、第1凸部16eは、貫通孔16d内で矢印B方向中央部に形成される。
図1に示すように、コイル17は、環状部材16の筒状部16aに巻回される。コイル17は、たとえば、銅線、アルミニウム合金線等の導電金属線材製である。コイル17の両端部には、2本の電気配線17aが電気的に接続される。電気配線17aは、コイル17で発生した電力を外部に出力するために設けられる。電気配線17aは、前述した軸方向溝15cに配置される。
図2に示すように、第1ヨーク18は、複数(たとえば16個)の第1積層ヨーク24を有する。第1積層ヨーク24は、たとえば、表面に酸化被膜が形成される珪素鋼板(より詳しくは無方向性珪素鋼板)で形成された複数枚の積層片25aで構成される。なお、図2では、一つの第1積層ヨーク24にだけ積層片25aが示されるが、全ての第1積層ヨーク24は積層片25aで構成される。第1積層ヨーク24は、環状部材16の矢印B方向一端側から他端側に延びる第1延出部24aを有する。また、第1積層ヨーク24は、第1挿入部24bと、第1延出部24aと第1挿入部24bとを連結する第1外側部24cと、をさらに有する。第1延出部24aは、コイル17の径方向外側で環状部材16の一端側から他端側に延びる。第1延出部24aは、径方向外側部分がハブ軸15と実質的に平行に配置される。また、第1延出部24aは、環状部材16の一端側から他端側にかけて径方向内側部分が径方向外側部に対して接近するように斜めに形成され、径方向内側部分の先端部がハブ軸15と実質的に平行に形成される。第1延出部24aの一端側の端部である基端部24dは、第1切欠き部23bにより支持される。第1延出部24aの他端側の端部である先端部24eは、第4切欠き部23fにより支持される。第1挿入部24bは、環状部材16の貫通孔16dに挿入され、筒状部16aとハブ軸15の外周面との間で矢印B方向に環状部材16の一端側から他端側に延びる。具体的には、貫通孔16dの矢印B方向中央部の近傍まで延びる。第1外側部24cは、第1フランジ16bの第1溝23aに嵌め込まれて環状部材16に固定される。これにより、第1ヨーク18は、環状部材16に対して回転しないように設けられる。
第2ヨーク19は、複数(たとえば16個)の第2積層ヨーク26を有する。この実施形態では、第2積層ヨーク26は、第1積層ヨーク24と同じ形状である。第2積層ヨーク26は、たとえば、表面に酸化被膜が形成される珪素鋼板(より詳しくは無方向性珪素鋼板)で形成された複数の積層片25bで構成されている。なお、図2では、一つの第2積層ヨーク26にだけ積層片25bが示されるが、全ての第2積層ヨーク26は積層片25bで構成される。第2積層ヨーク26は、環状部材16の矢印B方向他端側から一端側に延びる第2延出部26aを有する。また、第2積層ヨーク26は、第2挿入部26bと、第2延出部26aと第2挿入部26bとを連結する第2外側部26cと、をさらに有する。第2延出部26aは、コイル17の径方向外方で他端側から一端側に延びる。第2延出部26aは、第1延出部24aと矢印A方向(図2参照)において交互に配置される。第2延出部26aは、径方向外側部分がハブ軸15と実質的に平行に配置される。また、第2延出部26aは、環状部材16の他端側から一端側にかけて径方向内側部分が径方向外側部分に対して接近するように形成され、径方向内側部部分の先端部がハブ軸15と実質的に平行に形成される。第2延出部26aの他端側の端部である基端部26dは、第3切欠き部23eにより支持されている。第2延出部26aの一端側の端部である先端部26eは、第2切欠き部23cにより支持される。第2挿入部26bは、環状部材16の貫通孔16dに挿入され、筒状部16aとハブ軸15の外周面との間で矢印B方向に環状部材16の他端側から一端側に延びる。具体的には、貫通孔16dの矢印B方向中央部の近傍まで延びる。第2外側部26cは、第2フランジ16cの第2溝23dに嵌め込まれて環状部材16に固定される。これにより、第2ヨーク19は、環状部材16に対して回転しないように設けられる。
第3ヨーク20は、図2及び図3に示すように、たとえば珪素鋼製の環状の部材である。第3ヨーク20は、環状部材16とハブ軸15の双方に回転不能に連結される。第3ヨーク20は、第1積層ヨーク24の第1挿入部24bの先端と、第2積層ヨーク26の第2挿入部26bの先端と、に接触するように貫通孔16d内で筒状部16aとハブ軸15の外周面との間に配置される。これにより、第3ヨーク20は、第1ヨーク18と第2ヨークとを磁気的に結合でき、コイル17の周囲に磁気回路が構成される。
図1及び図2に示すように、第1位置決め部材21は、環状部材16の一端側でハブ軸15にかしめられる。第1位置決め部材21は、たとえば、アルミニウム合金、鉄系合金等の金属製である。第1位置決め部材21は、図2に示すように、第1ヨーク18に接触可能な第1鍔部21aと、ハブ軸15の外周面に嵌合可能な第1筒部21bと、を有する。第1筒部21bは、第1鍔部21aが第1ヨーク18に接触した状態で第1環状溝15dと重なり合う位置に配置される。第1筒部21bを第1環状溝15dに向けて変形させることにより、第1位置決め部材21がハブ軸15にかしめられ、矢印B方向に移動不能になる。
図1及び図2に示すように、第2位置決め部材22は、環状部材16の他端側でハブ軸15にかしめられる。第2位置決め部材22は、第1位置決め部材21と同材料からなる。第1位置決め部材21と同様に、第2位置決め部材22は、図2示すように、第2ヨーク19に接触可能な第2鍔部22aと、ハブ軸15の外周面に嵌合可能な第2筒部22bと、を有する。第2筒部22bは、第2鍔部22aが第2ヨーク19に接触した状態で第2環状溝15eと重なり合う位置に配置される。第2筒部22bを第2環状溝15eに向けて変形させることにより、第2位置決め部材22がハブ軸15にかしめられ、矢印B方向に移動不能になる。
ハブシェル14は、図1に示すように、ハブ軸15に第1軸受30及び第2軸受31により回転自在に支持される。第1軸受30は、ナット部材51により矢印B方向(軸方向)の位置が調整される。ハブシェル14は、第1軸受30が配置される筒状のシェル本体40と、シェル本体40に装着される第2軸受31が配置される蓋部材42と、を有する。シェル本体40には、車輪とリムと連結される一対のハブフランジ40aが矢印B方向に間隔を隔てて配置される。
固定子13を組み立てる際には、環状部材16の筒状部16aにコイル17を巻回する。コイル17を巻き終わると、第1積層ヨーク24の第1挿入部24bを貫通孔16dに配置し、第1延出部24aを第1切欠き部23bに配置した状態で、第1外側部24cを第1溝23aに嵌め込む。つぎに、貫通孔16dの内部に第3ヨーク20を装着する。このとき、環状部材16の第1凸部16eに第3ヨーク20の第1凹部20aが係合するように装着する。第3ヨーク20の装着が終わると、第1ヨーク18と同様に、第2積層ヨーク26の第2挿入部26bを貫通孔16dに配置し、第2延出部26aを第3切欠き部23eに配置した状態で、第2外側部26cを第2溝23dに嵌め込む。これにより、第1ヨーク18の第1延出部24aと第2ヨーク19の第2延出部26aが矢印A方向(周方向:図2参照)に交互に配置される。また、第1ヨーク18と第2ヨーク19とが第3ヨーク20により磁気的に結合可能になる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
13 固定子
14 ハブシェル
15 ハブ軸
15c 軸方向溝
16 環状部材
16b 第1フランジ
16c 第2フランジ
16d 貫通孔
16e 第1凸部
18 第1ヨーク
19 第2ヨーク
20 第3ヨーク
20a 第1凹部
20b 第2凸部
21 第1位置決め部材
22 第2位置決め部材
24a 第1延出部
26a 第2延出部
116 環状部材
116e 第1凹部
118 第1ヨーク
119 第2ヨーク
120 第3ヨーク
120a 第1凸部
124a 第1延出部
126a 第2延出部
Claims (12)
- ハブ軸と、
前記ハブ軸が挿通される貫通孔を有する環状部材と、
前記環状部材の軸方向一端側から軸方向他端側に延びる第1延出部を有し、前記環状部材に対して回転しないように設けられる第1ヨークと、
前記環状部材の軸方向他端側から前記軸方向一端側に延びる第2延出部を有し、前記環状部材に対して回転しないように設けられる第2ヨークと、
前記貫通孔に配置され、前記第1ヨークと前記第2ヨークとを磁気的に結合し、前記環状部材及び前記ハブ軸の双方に回転不能に連結される第3ヨークと、
を備える自転車用発電ハブの固定子。 - 前記第3ヨークは、前記貫通孔内で前記環状部材に回転不能に連結される、請求項1に記載の自転車用発電ハブの固定子。
- 前記環状部材及び前記第3ヨークの一方は第1凸部を有し、前記環状部材及び前記第3ヨークの他方は第1凹部を有し、前記第3ヨークは、前記第1凸部と前記第1凹部とが係合することによって前記環状部材に回転不能に連結される、請求項1又は2に記載の自転車用発電ハブの固定子。
- 前記ハブ軸及び前記第3ヨークの一方は第2凸部を有し、前記ハブ軸及び前記第3ヨークの他方は第2凹部を有し、前記第3ヨークは、前記第2凸部と前記第2凹部とが係合することによって前記ハブ軸に回転不能に連結される、請求項1から3のいずれか1項に記載の自転車用発電ハブの固定子。
- 前記第2凸部および前記第2凹部はそれぞれ、前記貫通孔内に配置される、請求項4に記載の自転車用発電ハブの固定子。
- 前記第2凹部は、前記ハブ軸の外周面に形成され、前記ハブ軸の一端から軸方向に延びる、請求項5に記載の自転車用発電ハブの固定子。
- 前記第3ヨークは、環状に形成される、請求項1から6のいずれか1項に記載の自転車用発電ハブの固定子。
- 前記第1ヨーク及び前記第2ヨークは、それぞれ前記環状部材に固定される、請求項1から7のいずれか1項に記載の自転車用発電ハブの固定子。
- 前記環状部材並びに前記第1、第2及び第3ヨークを前記環状部材の軸方向に位置決めするために前記環状部材の前記軸方向一端側で前記ハブ軸にかしめられる第1位置決め部材をさらに備える、請求項1から8のいずれか1項に記載の自転車用発電ハブの固定子。
- 前記環状部材並びに前記第1、第2及び第3ヨークを前記環状部材の前記軸方向に位置決めするために前記環状部材の前記軸方向他端側で前記ハブ軸にかしめられる第2位置決め部材をさらに備える、請求項9に記載の自転車用発電ハブの固定子。
- 前記環状部材は、前記軸方向一端側に設けられる第1フランジと、前記軸方向他端側に設けられる第2フランジとを有し、
前記第1延出部の前記軸方向他端側の端部は、前記第2フランジに支持され、前記第2延出部の前記軸方向一端側の端部は、前記第1フランジに支持される、請求項1から10のいずれか1項に記載の自転車用発電ハブの固定子。 - 請求項1から11のいずれか1項に記載される自転車用発電ハブの固定子を備える自転車用発電ハブ。
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