JP2016039769A

JP2016039769A - アウターロータ型発電機

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Publication number: JP2016039769A
Application number: JP2014209728A
Authority: JP
Inventors: 木梨　好一; Koichi Kinashi; 好一木梨
Original assignee: ICHINOMIYA DENKI KK; Ichinomiya Denki Co Ltd
Current assignee: ICHINOMIYA DENKI KK; Ichinomiya Denki Co Ltd
Priority date: 2014-08-07
Filing date: 2014-10-14
Publication date: 2016-03-22
Anticipated expiration: 2034-10-14
Also published as: US20160043599A1; US9787153B2; DE102015112867A1; JP5731055B1; CN105375727A

Abstract

【課題】マグネットの多極化が可能であり、発電効率のよいアウターロータ型発電機を提供する。【解決手段】アウターロータ型発電機１０は、軸線方向７に離間されて配置された第１マグネット１１及び第２マグネット１２と、第１マグネット１１の内側にギャップを介して対向して配置された第１ステータヨーク２１と、第２マグネット１２の内側にギャップを介して対向して配置された第２ステータヨーク２２と、第１ステータヨーク２１及び第２ステータヨーク２２を磁気的に連結するハブ軸１４と、軸線方向７に沿って延びる複数の突片４２の両端部が、第１マグネット１１及び第２マグネット１２に対して異極と対向する櫛状ヨーク２３と、第１ステータヨーク２１及び第２ステータヨーク２２の間に配置されたボビン１９と、ボビン１９に巻かれたコイル２０と、を具備する。【選択図】図３

Description

本発明は、コイルの外側においてリング状のマグネットが回転するアウターロータ型発電機に関する。

従来より、自転車の車輪に設けるアウターロータ型発電機として、ハブダイナモが公知である。ハブダイナモは、車輪の軸に固定されたコイルの外側に、リング状のマグネットが設けられ、このマグネットが車輪と共に回転することによって、コイルに誘導電圧を生じさせるものである。コイルの周囲には、クローポール形状のステータヨークが設けられている。ステータヨークは、電磁綱板が積層されて構成されている（特許文献１，２）。

特開２００１−３７１０８号公報特開２００４−２６０９２１号公報

クローポール形状のステータヨークは、軸線方向へ延びる各歯部の根元に磁束が集中するので、各歯部の根元が太く、先端が細い形状となる。このため、各歯部の先端部分において磁束が少なくなり、誘導電圧が発生する効率が低下する。また、ステータヨークが、積層綱板で構成されていない態様では、各歯部の根元側において渦電流が増大しやすい。

特許文献１のように、ステータヨークが積層綱板で構成されている態様では、各歯部において渦電流が増大し難くなる。しかし、ステータヨークの軸側（径方向内側）の寸法が径方向外側の寸法より短くなるので、積層可能な電磁綱板の枚数が制限される。また、径方向外側において各歯部の間隔が広くなるので、各歯部と対向するマグネットの多極化が困難である。さらに、ステータヨークを構成する電磁綱板を同形状にすると、電磁綱板の積層方向である歯部の周方向の中央側における電磁綱板の端面とマグネットとの距離が、歯部の周方向の両側における電磁綱板の端面とマグネットとの距離より長くなり、その結果、誘導電圧が発生する効率が低下する。

本発明は前述された事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、マグネットの多極化が可能であり、発電効率のよいアウターロータ型発電機を提供することにある。

(1) 本発明は、コイルの外側においてリング状のマグネットが回転するアウターロータ型発電機に関する。本アウターロータ型発電機は、上記リング状の軸線方向に離間されて配置されており、それぞれが上記リング状の周方向に多極に着磁された第１マグネット及び第２マグネットと、上記第１マグネットの外側に配置された第１マグネットヨークと、上記第２マグネットの外側に配置された第２マグネットヨークと、上記第１マグネットの内側にギャップを介して対向して配置されており、複数の綱板が上記軸線方向に積層されており、上記第１マグネットの極数の１／２の歯部及び空間が上記第１マグネットの各極にそれぞれが対応して上記周方向に交互に配置された第１ステータヨークと、上記第２マグネットの内側にギャップを介して対向して配置されており、複数の綱板が上記軸線方向に積層されており、上記第２マグネットの極数の１／２の歯部及び空間が上記第２マグネットの各極にそれぞれが対応して上記周方向に交互に配置された第２ステータヨークと、上記第１ステータヨーク及び上記第２ステータヨークを磁気的に連結する第３ステータヨークと、上記軸線方向に沿って延びる複数の突片が、上記第１マグネット及び上記第２マグネットのそれぞれ内側にそれぞれにギャップを介して対向し、かつ上記第１ステータヨークの上記各空間及び上記第２ステータヨークの上記各空間にそれぞれ配置されており、当該突片の上記軸線方向の両端部は、上記第１マグネット及び上記第２マグネットに対して異極と対向する第４ステータヨークと、上記軸線方向において上記第１ステータヨーク及び上記第２ステータヨークの間に配置された絶縁性のボビンと、上記ボビンにおいて上記周方向に巻かれてなるコイルと、を具備する。

第１マグネット及び第２マグネットは、第１ステータヨーク及び第２ステータヨークに対向した状態で、一体に回転する。第１マグネット及び第２マグネットが、ある回転位置にあるときに、第１マグネットの同極、すなわちＮ極またはＳ極に対向して第１ステータヨークの各歯部が位置する。第１マグネットからの磁束は、第１ステータヨークの各歯部から第３ステータヨークを通じて第２ステータヨークの各歯部へ到達する。第２ステータヨークの各歯部は、第２マグネットにおける異極、すなわちＳ極またはＮ極に対向している。第２マグネットにおける異極に隣接する位置には、第４ステータヨークの一端部が対向している。第４ステータヨークの両端部は、第１マグネット及び第２マグネットに対して異極と対向しているので、例えば、第４ステータヨークの一端部が第２マグネットのＮ極と対向しているとき、他端部は第１マグネットのＳ極と対向している。このようにして、第１マグネットから、第１ステータヨーク、第３ステータヨーク、第２ステータヨーク、第２マグネット、及び第４ステータヨークの順に磁束が通過して第１マグネットへ戻る。この磁束の輪がコイル周りに生じて、第１マグネット及び第２マグネットの回転によりコイル周りの磁束が交番に変化することにより、コイルに誘導電圧が発生する。

(2) 好ましくは、上記第１マグネット及び第２マグネットのそれぞれは、複数の永久磁石が、それぞれが周方向にギャップを介してリング状に並べられたものであり、周方向に隣接する永久磁石において当該ギャップを介して対向する磁極が同極である。

このような構成により、第１マグネット及び第２マグネットを構成する各永久磁石は、第１マグネットヨーク及び第２マグネットヨークのそれぞれの内側において周方向に均等に離間されて固定される。

(3) 本発明は、コイルの外側においてリング状のマグネットが回転するアウターロータ型発電機に関する。本アウターロータ型発電機は、上記リング状の軸線方向に離間されて配置されており、それぞれが上記リング状の周方向に多極に着磁された第１マグネット及び第２マグネットと、上記第１マグネット及び上記第２マグネットの外側に配置され、上記第１マグネット及び上記第２マグネットのそれぞれと磁気的に結合されたマグネットヨークと、上記第１マグネットの内側にギャップを介して対向して配置されており、複数の綱板が上記軸線方向に積層されており、上記第１マグネットの極数の１／２の歯部及び空間が上記第１マグネットの各極にそれぞれが対応して上記周方向に交互に配置された第１ステータヨークと、上記第２マグネットの内側にギャップを介して対向して配置されており、複数の綱板が上記軸線方向に積層されており、上記第２マグネットの極数の１／２の歯部及び空間が上記第２マグネットの各極にそれぞれが対応して上記周方向に交互に配置された第２ステータヨークと、上記第１ステータヨーク及び上記第２ステータヨークを磁気的に連結する第３ステータヨークと、上記軸線方向に沿って延びる複数の突片が、上記第１マグネット及び上記第２マグネットのそれぞれ内側にそれぞれにギャップを介して対向し、かつ上記第１ステータヨークの上記各空間及び上記第２ステータヨークの上記各空間にそれぞれ配置されており、当該突片の上記軸線方向の両端部は、上記第１マグネット及び上記第２マグネットに対して異極と対向する第４ステータヨークと、上記軸線方向において上記第１ステータヨーク及び上記第２ステータヨークの間に配置された絶縁性のボビンと、上記ボビンにおいて上記周方向に巻かれてなるコイルと、を具備する。上記第１マグネット及び上記第２マグネットは、リング状のマグネット構成体における軸線方向の両側の端部がそれぞれ着磁されることにより構成されており、上記マグネット構成体における上記第１マグネット及び上記第２マグネットの間の部分が着磁されていない。

また、マグネット構成体を所定位置に組み付けることによって、第１マグネット及び第２マグネットを軸線方向に磁気的に離間した所定の位置に組み付けることができるために、第１マグネット及び第２マグネットの組み付け作業が容易になる。

(4) 好ましくは、上記マグネットヨークは、一体の部材である。

マグネットヨークが一体の部材なので、部品点数が削減されるとともに、マグネット構成体に対する組み付け作業が容易になる。

(5) 好ましくは、上記マグネット構成体は、複数の永久磁石が、それぞれが周方向にギャップを介してリング状に並べられたものであり、周方向に隣接する永久磁石において当該ギャップを介して対向する磁極が同極である。

このような構成により、マグネット構成体のそれぞれの永久磁石は、マグネットヨークの内側において周方向に均等に離間されて固定される。

(6) 好ましくは、上記第１マグネット及び上記第２マグネットのそれぞれの磁極は、周方向における同じ位置において異極である。

この場合、第４ステータヨークにおける突片の形状を軸線方向に沿わせることができるので、アウターロータ型発電機の構造が簡易となる。

(7) 好ましくは、上記第１ステータヨーク及び上記第２ステータヨークは、各々の中央部から上記各歯部が上記リング状の径方向へ突出しており、当該各中央部は、当該径方向へ延びる第１スリットをそれぞれが有する。

第１スリットにより、第１ステータヨーク及び第２ステータヨークの各中央部において渦電流が生ずることが抑制される。

(8) 好ましくは、上記第３ステータヨークは、上記第１ステータヨーク及び上記第２ステータヨークの上記各中央部を上記軸線方向へ貫通するロッドであり、上記径方向に延びる第２スリットを有する。

第２スリットにより、第３ステータヨークの周方向において渦電流が生ずることが抑制される。

(9) 好ましくは、上記第４ステータヨークは、上記複数の突片を連結する連結部を有する。

これにより、第４ステータヨークをアウターロータ型発電機に組み付ける作業が容易となる。

(10) 好ましくは、上記第１マグネット及び上記第２マグネットの各極数は、３６極以上である。

これにより、アウターロータ型発電機の多極化が実現される。

(11) 好ましくは、上記アウターロータ型発電機は、上記第１マグネットヨーク及び上記第２マグネットヨークを介して上記第１マグネット及び上記第２マグネットと連結されており、上記第３ステータヨークに対して回転自在に設けられたケーシングを更に具備する。

これにより、ケーシングと共に第１マグネット及び第２マグネットが回転する。

(12) 好ましくは、上記アウターロータ型発電機は、上記マグネットヨークを介して上記第１マグネット及び上記第２マグネットと連結されており、上記第３ステータヨークに対して回転自在に設けられたケーシングを更に具備する。

(13) 好ましくは、上記第３ステータヨークは、自転車のハブであり、上記ケーシングは、自転車のスポークが挿通される孔を有するものである。

これにより、アウターロータ型発電機がハブダイナモとして実現される。

本発明によれば、第１マグネット及び第２マグネットの多極化が可能であり、発電効率のよいアウターロータ型発電機が実現される。

図１は、実施形態に係るアウターロータ型発電機１０の正面図である。図２は、アウターロータ型発電機１０の内部構造を示す斜視図である。図３は、アウターロータ型発電機１０の内部構造を示す分解斜視図である。図４は、アウターロータ型発電機１０の歯部３３，３７における断面を示す部分断面図である。図５は、アウターロータ型発電機１０の突片４２における断面を示す部分断面図である。図６は、他の実施形態に係るアウターロータ型発電機１０の内部構造を示す斜視図である。図７は、他の実施形態に係るアウターロータ型発電機１０の内部構造を示す斜視図である。図８は、他の実施形態に係るアウターロータ型発電機１０の歯部３３，３７における断面を示す部分断面図である。図９は、他の実施形態に係るアウターロータ型発電機１０の突片４２における断面を示す部分断面図である。図１０は、変形例に係るアウターロータ型発電機１０のマグネット構成体及びマグネットヨークの正面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態は、本発明の一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で実施態様を変更できることは言うまでもない。

本実施形態に係るアウターロータ型発電機１０は、コイル２０の外側においてリング状の第１マグネット１１及び第２マグネット１２が回転するものである。アウターロータ型発電機１０は、自転車用のハブダイナモとして機能する。なお、自転車用のハブダイナモは、アウターロータ型発電機１０の用途の一例を示しているにすぎず、アウターロータ型発電機１０が他の用途に用いられてもよいことは言うまでもない。

図１に示されるように、アウターロータ型発電機１０は、ハブ軸（第３ステータヨークの一例）１４を回転軸として、ケーシング１５が回転自在に設けられている。ケーシング１５は、中央部が大径の円柱形状をなすものである。各図には示されていないが、ケーシング１５は、ボールベアリングを介してハブ軸１４に回転自在に設けられている。ケーシング１５の軸線方向７の両側には、フランジ１６がそれぞれ設けられており、各フランジ１６には、自転車の車輪のスポーク（図１において破線で示されている。）が挿通される複数の孔１６Ａが周方向８に並んで設けられている。

図２及び図３に示されるように、ケーシング１５の内部には、第１マグネット１１及び第２マグネット１２と、第１マグネットヨーク１７及び第２マグネットヨーク１８と、ボビン１９及びコイル２０と、第１ステータヨーク２１と、第２ステータヨーク２２と、櫛状ヨーク（第４ステータヨークの一例）２３と、が組み付けられている。なお、図２及び図３において、第１マグネット１１及び第２マグネット１２の各磁極は、便宜上、ハッチングの記載の有無により区別されている。

ハブ軸１４は、円柱形状のロッドであり、各図には詳細に現されていないが、その両端部には、自転車の車輪の軸として機能するためにネジ山が形成されている。ハブ軸１４は、磁性を有する材料からなるものであり、具体的には鋼材などが挙げられる。ハブ軸１４において、ボビン１９、第１ステータヨーク２１、及び第２ステータヨーク２２が組み付けられる中央部には、径方向へ凹むスリット（第２スリットの一例）２４が軸線方向７に沿って形成されている。スリット２４は、ハブ軸１４の中心に到達しない程度の深さである。また、スリット２４は、ハブ軸１４にボビン１９、第１ステータヨーク２１、及び第２ステータヨーク２２が組み付けられた状態において、第１ステータヨーク２１及び第２ステータヨーク２２より軸線方向７の外側へはみ出さない程度の長さである。なお、ハブ軸１４には、コイル２０の銅線を引き出すためのスリットなどが適宜設けられてもよい。

第１マグネット１１は、リング形状の内面側において周方向８にＮ極とＳ極とが交互に着磁されたものであり、全体としてリング形状をなしており、１周が５６極の永久磁石である。第１マグネット１１は、必ずしも一体としてリング形状をなしている必要はなく、例えば、円弧形状の４個の永久磁石が組み合わされてリング形状をなしていればよい。これら４個の永久磁石は、リング形状の第１マグネットヨーク１７の内面に貼り付けられることによって、リング形状に保持される。第１マグネットヨーク１７は、綱板などの磁性を有する材料からなるものであり、リング形状に成型されている。

なお、第２マグネット１２は、第１マグネット１１と同様の構造であり、全体としてリング形状をなしており、１周が５６極の永久磁石である。第２マグネットヨーク１８は、第１マグネットヨーク１７と同様の構造であり、第２マグネットヨーク１８の内面に第２マグネット１２が貼り付けられてリング形状に保持されている。

第１マグネット１１及び第２マグネット１２は、それぞれの外側に配置された第１マグネットヨーク１７または第２マグネットヨーク１８を介して、ケーシング１５の内面に固定されている。第１マグネット１１及び第２マグネット１２は、軸線方向７に離間されて配置されている。第１マグネット１１の周方向８における各磁極と、第２マグネット１２の周方向８における各磁極とは、相互に異極となるように配置されている。つまり、周方向８のある位置における第１マグネット１１の内面がＮ極であれば、周方向８の同じ位置における第２マグネット１２の内面はＳ極である。

ハブ軸１４には、ボビン１９が組み付けられている。ボビン１９は、中央にハブ軸１４が挿通される貫通孔２５を有する絶縁性樹脂の成型品であり、その外周側において周方向８に連続する凹溝２６が形成されている。凹溝２６は、コイル２０を収容するための空間である。凹溝２６の軸線方向７の両側には、円盤形状の隔壁２７，２８がそれぞれ設けられており、隔壁２７，２８によって、コイル２０が第１ステータヨーク２１及び第２ステータヨーク２２と絶縁状態に分離される。また、凹溝２６の底部によって、コイル２０がハブ軸１４と絶縁状態に分離される。隔壁２７，２８の周縁には、径方向へ凹む複数の切欠き２７Ａ，２８Ａが周方向８に間隔を空けて形成されている。切欠き２７Ａ，２８Ａには、櫛状ヨーク２３の突片４２が嵌め込まれる。

ボビン１９の凹溝２６には、銅線が巻かれてなるコイル２０が設けられている。コイル２０は、ハブ軸１４の周りを周方向８に巻かれている。各図には現されていないが、コイル２０の両端はボビン１９から引き出されてケーシング１５の外部へ延出されている。コイル２０の両端に、自転車のライトなどの電気部品が電気的に接続されることにより、コイル２０に生じた誘導電圧が電気部品に供給される。

第１ステータヨーク２１は、第１マグネット１１の内側にギャップを介して対向するようにハブ軸１４に固定されている。第１ステータヨーク２１は、複数の電磁綱板が軸線方向７に積層されたものである。各電磁綱板は同一の形状である。第１ステータヨーク２１は、全体として、中央部３１がハブ軸１４が挿通される貫通孔３２を有する円盤形状であり、中央部３１の周縁から径方向へ複数の歯部３３が放射状に突出している。複数の歯部３３の数は、第１マグネット１１の極数の１／２、すなわち２８個である。

各歯部３３は、周方向８に沿った幅が一定であり、かつ軸線方向７に沿った厚みが一定である。各歯部３３の間には空間が存在し、歯部３３と空間とが周方向８に沿って交互に配置されている。各歯部３３が周方向８に沿って離れている間隔は、第１マグネット１１の磁極に対応している。例えば、各歯部３３が、第１マグネット１１のＮ極と対向しているとき、各歯部３３の間の空間が第１マグネット１１のＳ極と対向している。各歯部３３の間の空間の一つは、中央部３１を貫通孔３２付近まで径方向に沿って延びてスリット（第１スリットの一例）３４を形成している。

第２ステータヨーク２２は、第２マグネット１２の内側にギャップを介して対向するようにハブ軸１４に固定されている。第２ステータヨーク２２は、ボビン１９及びコイル２０を介して第１ステータヨーク２１と軸線方向７へ並んでいる。ハブ軸１４を介して、第１ステータヨーク２１と第２ステータヨーク２２とが磁気的に連結されている。

第２ステータヨーク２２は、第１ステータヨーク２１と同形状である。詳細には、第２ステータヨーク２２は、複数の電磁綱板が軸線方向７に積層されたものである。各電磁綱板は同一の形状である。第２ステータヨーク２２は、全体として、中央部３５がハブ軸１４が挿通される貫通孔３６を有する円盤形状であり、中央部３５の周縁から径方向へ複数の歯部３７が放射状に突出している。複数の歯部３７の数は、第２マグネット１２の極数の１／２、すなわち２８個である。

各歯部３７は、周方向８に沿った幅が一定であり、かつ軸線方向７に沿った厚みが一定である。各歯部３７の間には空間が存在し、歯部３７と空間とが周方向８に沿って交互に配置されている。各歯部３７が周方向８に沿って離れている間隔は、第２マグネット１２の磁極に対応している。例えば、各歯部３７が、第２マグネット１２のＮ極と対向しているとき、各歯部３７の間の空間が第２マグネット１２のＳ極と対向している。各歯部３７の間の空間の一つは、中央部３５を貫通孔３６付近まで径方向に沿って延びてスリット（第１スリットの一例）３８を形成している。

櫛状ヨーク２３は、ボビン１９の径方向外側において概ね円筒形状をなして配置されている。櫛状ヨーク２３は、周方向８に連続する平帯形状の連結部４１と、連結部４１の軸線方向７の両端から軸線方向７に沿ってそれぞれ突出する複数の突片４２と、を有する。換言すれば、複数の突片４２は、連結部４１によって一体に連結されている。連結部４１は、ボビン１９の凹溝２６の外側に配置されており、平帯形状が円筒形状に湾曲されている。複数の突片４２は、ボビン１９の隔壁２７，２８の切欠き２７Ａ，２８Ａに嵌め込まれることによって、周方向８の位置決めがなされている。

複数の突片４２は、第１ステータヨーク２１及び第２ステータヨーク２２の各歯部３３，３７の空間に対応しており、２８個の突片４２が周方向８に間隔を空けて配置されている。各突片４２の両端部は、ボビン１９から軸線方向７に沿って突出することにより、第１ステータヨーク２１及び第２ステータヨーク２２の各歯部３３，３７の空間へ延びており、各空間において第１マグネット１１及び第２マグネット１２にそれぞれがギャップを介して対向している。

また、各突片４２における一方の端部は、周方向の両側に位置する第１ステータヨーク２１の各歯部３３との間にギャップがそれぞれ形成されている。同様に、各突片４２における他方の端部も、周方向の両側に位置する第２ステータヨーク２２の各歯部３７との間にギャップがそれぞれ形成されている。

各突片４２の両端部が対向する第１マグネット１１及び第２マグネット１２の磁極は、第１ステータヨーク２１及び第２ステータヨーク２２の各歯部３３，３７が対向する第１マグネット１１及び第２マグネット１２の磁極に対して異極である。例えば、各歯部３３，３７が、第１マグネット１１及び第２マグネット１２のＮ極と対向しているとき、各突片４２の両端部は第１マグネット１１及び第２マグネット１２のＳ極と対向している。

［アウターロータ型発電機１０による発電］
アウターロータ型発電機１０は、第１ステータヨーク２１及び第２ステータヨーク２２の外側において第１マグネット１１及び第２マグネット１２が回転することにより、コイル２０の周りに交番磁界を発生させて、コイル２０に誘導電圧を生じさせる。

図４に示されるように、第１マグネット１１及び第２マグネット１２が、ある回転位置にあるときに、第１マグネット１１のＮ極に対向して第１ステータヨーク２１の各歯部３３が位置する。第１マグネット１１からの磁束５０は、第１ステータヨーク２１の各歯部３３からハブ軸１４を通じて第２ステータヨーク２２の各歯部３７へ到達する。第２ステータヨーク２２の各歯部３７は、第２マグネット１２のＳ極に対向している。

図５に示されるように、第２マグネット１２のＳ極に隣接する位置、すなわち隣接するＮ極と対向する位置には櫛状ヨーク２３の突片４２の一端部が対向している。また、その突片４２の他端部は、第１マグネット１１のＳ極と対向しており、このＳ極は、図４に示される第１マグネット１１のＮ極と隣接している。したがって、第２マグネット１２のＳ極から隣接するＮ極へ向かった磁束５０は、櫛状ヨーク２３の突片４２を通じて、第１マグネット１１のＳ極へ向かって、そのＳ極に隣接する元のＮ極へ戻る。これにより、コイル２０の周囲に磁束５０の輪が生じる。

前述された磁束５０が、第１ステータヨーク２１及び第２ステータヨーク２２の外側において第１マグネット１１及び第２マグネット１２が回転することにより、コイル２０の周りにおいて交番磁界となり、コイル２０に誘導電圧を生じさせる。

［本実施形態の作用効果］
本実施形態によれば、第１マグネット１１及び第２マグネット１２の多極化が可能であり、発電効率のよいアウターロータ型発電機１０が実現される。また、アウターロータ型発電機１０をハブダイナモとして実現できる。

また、第１ステータヨーク２１の中央部３１にスリット３４が設けられているので、中央部３１において渦電流が生ずることが抑制される。同様に、第２ステータヨーク２２の中央部３５にスリット３８が設けられているので、中央部３５において渦電流が生ずることが抑制される。

また、ハブ軸１４にスリット２４が設けられているので、ハブ軸１４の周方向８において渦電流が生ずることが抑制される。

また、櫛状ヨーク２３は、複数の突片４２を連結する連結部４１を有しているので、櫛状ヨーク２３をボビン１９に組み付けてアウターロータ型発電機１０とする作業が容易となる。

［他の実施形態］
上記実施形態では、第１マグネット１１及び第２マグネット１２がそれぞれ独立した構造物として構成されているが、このような構成に限らない。すなわち、リング状の構造物（マグネット構成体）における軸線方向の両側の端部がそれぞれ着磁されることによって第１マグネット１１及び第２マグネット１２のそれぞれが構成されてもよい。この場合、第１マグネットヨーク１７及び第２マグネットヨーク１８に代えて、第１マグネット１１及び第２マグネット１２のそれぞれと磁気的に結合される単一の磁性体によってマグネットヨークを形成する構成としてもよい。

詳細に説明するに、図６〜図９に示されるように、着磁可能な材料によってリング状に形成されたマグネット構成体４５における軸線方向７の両側の各端部をそれぞれ局部的に着磁して、第１マグネット１１及び第２マグネット１２とする。第１マグネット１１及び第２マグネット１２においては、マグネット構成体４５における軸線方向７の両側の各端部において、周方向に沿ってＮ極とＳ極とが全周にわたって交互に着磁されて、それぞれが５６極を構成する。マグネット構成体４５において第１マグネット１１と第２マグネット１２との間となる部分は、着磁されていない。従って、マグネット構成体４５において、第１マグネット１１と第２マグネット１２とは、着磁されていない部分を介して軸線方向７に磁気的に離間された状態となる。

マグネット構成体４５は、円筒形状になった単一のマグネットヨーク４６の内周面に支持されている。マグネットヨーク４６は、綱板などの磁性を有する材料によって円筒形状に構成された磁性体であり、マグネット構成体４５は、一体の部材であるマグネットヨーク４６内に嵌合されて、マグネットヨーク４６の内周面に接着されている。マグネットヨーク４６は、マグネット構成体４５における第１マグネット１１及び第２マグネット１２のそれぞれとは磁気的に結合されている。マグネットヨーク４６はケーシング１５の内面に固定されている。

マグネット構成体４５及びマグネットヨーク４６以外の構成は、図１〜図５に示された上記実施形態と同様であり、マグネット構成体４５内には、ボビン１９及びコイル２０と、第１ステータヨーク２１と、第２ステータヨーク２２と、櫛状ヨーク２３とが、ハブ軸１４に組み付けられた状態で収容されている。

なお、図６において、第１マグネット１１の各磁極（Ｎ極及びＳ極）は、便宜上、ハッチングの記載の有無により区別されている。また、図７〜図９においては、第１マグネット１１及び第２マグネット１２におけるそれぞれの磁極（着磁領域）の境界を破線によって示している。

他の実施形態においても、上記実施形態と同様に、コイル２０周りに磁束の輪を形成することができる。従って、第１ステータヨーク２１及び第２ステータヨーク２２の外側において第１マグネット１１及び第２マグネット１２が回転すると、コイル２０の周囲の磁束が交番に変化し、コイル２０に誘導電圧が発生する。このように、第１マグネット１１及び第２マグネット１２を、着磁されていない部分を介在させて磁気的に軸線方向７に離間させて一体物として構成しても、上記実施形態と同様の作用効果が奏される。

また、他の実施形態では、第１マグネット１１及び第２マグネット１２が、マグネット構成体４５として一体化されているために、マグネット構成体４５をマグネットヨーク４６を介して、ケーシング１５内の所定位置に組み付けることによって、第１マグネット１１及び第２マグネット１２を軸線方向７に所定距離だけ離間させた状態に組み付けることができる。従って、第１マグネット１１及び第２マグネット１２のそれぞれを、個別にケーシング１５に組み付ける場合よりも、組み付け作業が容易になる。

なお、他の実施形態において、単一の磁性体であるマグネットヨーク４６を用いる構成に代えて、図１〜図５に示される実施形態のように、第１マグネットヨーク１７及び第２マグネットヨーク１８を用いる構成としてもよい。この場合、第１マグネットヨーク１７及び第２マグネットヨーク１８のそれぞれは、マグネット構成体４５の第１マグネット１１及び第２マグネット１２のそれぞれと磁気的に結合される

［変形例］
前述された実施形態において、第１マグネット１１、第２マグネット１２、又はマグネット構成体４５は、必ずしも一体として円筒形状をなしている必要はなく、複数の永久磁石が周方向にギャップを介してリング状に並べられたものであってもよい。例えば、図１０に示されるように、マグネット構成体４５は、同じ円弧形状の４個の永久磁石４７がリング状に並べられたものであってもよい。これら４個の永久磁石４７は、リング状のマグネットヨーク４６の内面に、周方向に均等なギャップが隔てられた状態で、接着剤等によって貼り付けられる隣接する永久磁石４７において、ギャップを介して対向する磁極は同極である。

このような構成により、マグネットヨーク４６の内面に各永久磁石４７を接着剤等によって貼り付けたときに、各ギャップを介して隣接する永久磁石４７の間に作用する磁力の大きさが異なっていると、すなわち、例えばギャップが不均一であると、接着剤等が硬化する前に、隣接する永久磁石４７に作用する磁力が一定になるように、各永久磁石４７の周方向位置が変位する。これにより、各永久磁石は、隣接する永久磁石４７からほぼ等しい磁力が作用した状態、すなわち各ギャップが均等な状態となって、接着剤等の硬化によってマグネットヨーク４６に固定される。その結果、マグネットヨーク４６に接着された各永久磁石４７は、隣接する永久磁石４７からの磁力の作用によってマグネットヨーク４６から剥がれるようなおそれがなく、マグネットヨーク４６の内面に安定的に固定される。

なお、図を用いた詳細な説明は省略されるが、第１マグネット１１及び第２マグネット１２も、同様に、例えば、円弧形状の４個の永久磁石が周方向にギャップを介してリング状に並べられて構成されてもよい。このとき、ギャップを介して対向する各永久磁石の磁極は同極である。

なお、前述された実施形態では、５６極の第１マグネット１１及び第２マグネット１２を有するアウターロータ型発電機１０が示されているが、第１マグネット１１及び第２マグネット１２の極数は、増減されてもよいことは言うまでもないが、発電効率を向上させる観点からは３６極以上であることが好ましい。

また、前述された実施形態では、第１マグネット１１と第２マグネット１２とは、周方向８において対応する磁極が異極となるように配置されているが、必ずしも異極である必要はない。例えば、第１マグネット１１及び第２マグネット１２とが、周方向８において同極が対応するように配置されているときには、櫛状ヨーク２３の各突片４２がクランク形状とされたり、軸線方向７に対して斜めになるように突出されることにより、各突片４２の両端部がそれぞれ対向する第１マグネット１１及び第２マグネット１２の磁極が異極となればよい。

さらに、第１マグネット１１の磁極の位置と第２マグネット１２の磁極の位置（境界）とが、周方向の同じ位置になっている必要はなく、周方向にずれた状態になっていてもよい。この場合にも、上記のように、櫛状ヨーク２３の各突片４２がクランク形状とされたり、軸線方向７に対して斜めになるように突出されることにより、各突片４２の両端部がそれぞれ対向する第１マグネット１１及び第２マグネット１２の磁極を異極とすることができる。

また、前述された実施形態では、ハブダイナモとしてアウターロータ型発電機１０が実現されているが、ハブダイナモではない用途にアウターロータ型発電機１０が使用されてもよいことは言うまでもない。

１０アウターロータ型発電機
１１第１マグネット
１２第２マグネット
１４ハブ軸（第３ステータヨーク）
１５ケーシング
１６Ａ孔
１７第１マグネットヨーク
１８第２マグネットヨーク
１９ボビン
２０コイル
２１第１ステータヨーク
２２第２ステータヨーク
２３櫛状ヨーク（第４ステータヨーク）
２４スリット（第２スリット）
３１，３５中央部
３３，３７歯部
３４，３８スリット（第１スリット）
４１連結部
４２突片
４５マグネット構成体
４６マグネットヨーク
４７永久磁石

Claims

コイルの外側においてリング状のマグネットが回転するアウターロータ型発電機であって、
上記リング状の軸線方向に離間されて配置されており、それぞれが上記リング状の周方向に多極に着磁された第１マグネット及び第２マグネットと、
上記第１マグネットの外側に配置された第１マグネットヨークと、
上記第２マグネットの外側に配置された第２マグネットヨークと、
上記第１マグネットの内側にギャップを介して対向して配置されており、複数の綱板が上記軸線方向に積層されており、上記第１マグネットの極数の１／２の歯部及び空間が上記第１マグネットの各極にそれぞれが対応して上記周方向に交互に配置された第１ステータヨークと、
上記第２マグネットの内側にギャップを介して対向して配置されており、複数の綱板が上記軸線方向に積層されており、上記第２マグネットの極数の１／２の歯部及び空間が上記第２マグネットの各極にそれぞれが対応して上記周方向に交互に配置された第２ステータヨークと、
上記第１ステータヨーク及び上記第２ステータヨークを磁気的に連結する第３ステータヨークと、
上記軸線方向に沿って延びる複数の突片が、上記第１マグネット及び上記第２マグネットのそれぞれ内側にそれぞれにギャップを介して対向し、かつ上記第１ステータヨークの上記各空間及び上記第２ステータヨークの上記各空間にそれぞれ配置されており、当該突片の上記軸線方向の両端部は、上記第１マグネット及び上記第２マグネットに対して異極と対向する第４ステータヨークと、
上記軸線方向において上記第１ステータヨーク及び上記第２ステータヨークの間に配置された絶縁性のボビンと、
上記ボビンにおいて上記周方向に巻かれてなるコイルと、を具備するアウターロータ型発電機。
上記第１マグネット及び第２マグネットのそれぞれは、円弧形状の複数の永久磁石が、それぞれが周方向にギャップを介してリング状に並べられたものであり、周方向に隣接する永久磁石において当該ギャップを介して対向する磁極が同極である請求項１に記載のアウターロータ型発電機。
コイルの外側においてリング状のマグネットが回転するアウターロータ型発電機であって、
上記リング状の軸線方向に離間されて配置されており、それぞれが上記リング状の周方向に多極に着磁された第１マグネット及び第２マグネットと、
上記第１マグネット及び上記第２マグネットの外側に配置され、上記第１マグネット及び上記第２マグネットのそれぞれと磁気的に結合されたマグネットヨークと、
上記第１マグネットの内側にギャップを介して対向して配置されており、複数の綱板が上記軸線方向に積層されており、上記第１マグネットの極数の１／２の歯部及び空間が上記第１マグネットの各極にそれぞれが対応して上記周方向に交互に配置された第１ステータヨークと、
上記第２マグネットの内側にギャップを介して対向して配置されており、複数の綱板が上記軸線方向に積層されており、上記第２マグネットの極数の１／２の歯部及び空間が上記第２マグネットの各極にそれぞれが対応して上記周方向に交互に配置された第２ステータヨークと、
上記第１ステータヨーク及び上記第２ステータヨークを磁気的に連結する第３ステータヨークと、
上記軸線方向に沿って延びる複数の突片が、上記第１マグネット及び上記第２マグネットのそれぞれ内側にそれぞれにギャップを介して対向し、かつ上記第１ステータヨークの上記各空間及び上記第２ステータヨークの上記各空間にそれぞれ配置されており、当該突片の上記軸線方向の両端部は、上記第１マグネット及び上記第２マグネットに対して異極と対向する第４ステータヨークと、
上記軸線方向において上記第１ステータヨーク及び上記第２ステータヨークの間に配置された絶縁性のボビンと、
上記ボビンにおいて上記周方向に巻かれてなるコイルと、を具備し、
上記第１マグネット及び上記第２マグネットは、リング状のマグネット構成体における軸線方向の両側の端部がそれぞれ着磁されることにより構成されており、
上記マグネット構成体における上記第１マグネット及び上記第２マグネットの間の部分が着磁されていないアウターロータ型発電機。
上記マグネットヨークは、一体の部材である請求項３に記載のアウターロータ型発電機。
上記マグネット構成体は、円弧形状の複数の永久磁石が、それぞれが周方向にギャップを介してリング状に並べられたものであり、、周方向に隣接する永久磁石において当該ギャップを介して対向する磁極が同極である請求項４に記載のアウターロータ型発電機。
上記第１マグネット及び上記第２マグネットのそれぞれの磁極は、周方向における同じ位置において異極である請求項１から５のいずれかに記載のアウターロータ型発電機。
上記第１ステータヨーク及び上記第２ステータヨークは、各々の中央部から上記各歯部が上記リング状の径方向へ突出しており、当該各中央部は、当該径方向へ延びる第１スリットをそれぞれが有する請求項１から６のいずれかに記載のアウターロータ型発電機。
上記第３ステータヨークは、上記第１ステータヨーク及び上記第２ステータヨークの上記各中央部を上記軸線方向へ貫通するロッドであり、上記径方向に延びる第２スリットを有する請求項１から７のいずれかに記載のアウターロータ型発電機。
上記第４ステータヨークは、上記複数の突片を連結する連結部を有する請求項１から８のいずれかに記載のアウターロータ型発電機。
上記第１マグネット及び上記第２マグネットの各極数は、３６極以上である請求項１から９のいずれかに記載のアウターロータ型発電機。
上記第１マグネットヨーク及び上記第２マグネットヨークを介して上記第１マグネット及び上記第２マグネットと連結されており、上記第３ステータヨークに対して回転自在に設けられたケーシングを更に具備する請求項１又は２に記載のアウターロータ型発電機。
上記マグネットヨークを介して上記第１マグネット及び上記第２マグネットと連結されており、上記第３ステータヨークに対して回転自在に設けられたケーシングを更に具備する請求項４に記載のアウターロータ型発電機。
上記第３ステータヨークは、自転車のハブであり、
上記ケーシングは、自転車のスポークが挿通される孔を有するものである請求項１１又は１２に記載のアウターロータ型発電機。