JP2725245B2 - 小型発電機 - Google Patents
小型発電機Info
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- JP2725245B2 JP2725245B2 JP1013154A JP1315489A JP2725245B2 JP 2725245 B2 JP2725245 B2 JP 2725245B2 JP 1013154 A JP1013154 A JP 1013154A JP 1315489 A JP1315489 A JP 1315489A JP 2725245 B2 JP2725245 B2 JP 2725245B2
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- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 68
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Landscapes
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば前照灯用電源として自転車に搭載さ
れる小型発電機に関するものである。
れる小型発電機に関するものである。
夜間に自転車で走行するときに、前照灯用の電源とし
て乾電池を使用すると、乾電池の寿命が短くて頻繁に交
換する必要があるため、小型発電機が自転車に搭載され
ることが多い。かかる目的で使用される小型発電機は、
種々の構造のものが提案され、また実用化されている
が、例えば、ロータを軸線方向のＮ極とＳ極が交互に配
列された円筒状の永久磁石で構成し、ステータを複数本
の短ティースが軸線方向に配列された有底筒状の第１鉄
芯および同じく複数本の長ティースが軸線方向に配列さ
れた有底筒状の第２鉄芯を組み合わせて構成し、この短
ティースと長ティースをロータの外周に配置してロータ
の回転にともなって第１鉄芯と第２鉄芯の底面同士の連
結部に巻回されたコイルに電力が誘起されるようにした
ものが実用化されている。第５図は、従来公知のステー
タの断面図を示すが、第１鉄芯31と第２鉄芯32は、それ
ぞれの底面31bと底面32bから複数本の短ティース31aと
長ティース32aが軸線方向に延びて有底筒状をしてい
る。そして、第２図に示すように、短ティース31aと長
ティース32aが交互に配列されるように組合せられる
が、第１鉄芯31の底面31bには筒状の連結部33が一体に
突設されており、この連結部33が第２鉄芯32の底面32b
の孔に嵌入されて固着されている。また、連結部33には
コイル４が巻回されており、短ティース31aと長ティー
ス32a内に配置されたロータが回転してロータのＮ極と
Ｓ極が短ティース31aと長ティース32aに近接した位置を
交互に通過すると、磁束が、短ティース31a→底面31b→
連結部33→底面32b→長ティース32aの磁路を自転車の走
行速度に応じた周波数で往復し、コイル４に電力が誘起
される。
て乾電池を使用すると、乾電池の寿命が短くて頻繁に交
換する必要があるため、小型発電機が自転車に搭載され
ることが多い。かかる目的で使用される小型発電機は、
種々の構造のものが提案され、また実用化されている
が、例えば、ロータを軸線方向のＮ極とＳ極が交互に配
列された円筒状の永久磁石で構成し、ステータを複数本
の短ティースが軸線方向に配列された有底筒状の第１鉄
芯および同じく複数本の長ティースが軸線方向に配列さ
れた有底筒状の第２鉄芯を組み合わせて構成し、この短
ティースと長ティースをロータの外周に配置してロータ
の回転にともなって第１鉄芯と第２鉄芯の底面同士の連
結部に巻回されたコイルに電力が誘起されるようにした
ものが実用化されている。第５図は、従来公知のステー
タの断面図を示すが、第１鉄芯31と第２鉄芯32は、それ
ぞれの底面31bと底面32bから複数本の短ティース31aと
長ティース32aが軸線方向に延びて有底筒状をしてい
る。そして、第２図に示すように、短ティース31aと長
ティース32aが交互に配列されるように組合せられる
が、第１鉄芯31の底面31bには筒状の連結部33が一体に
突設されており、この連結部33が第２鉄芯32の底面32b
の孔に嵌入されて固着されている。また、連結部33には
コイル４が巻回されており、短ティース31aと長ティー
ス32a内に配置されたロータが回転してロータのＮ極と
Ｓ極が短ティース31aと長ティース32aに近接した位置を
交互に通過すると、磁束が、短ティース31a→底面31b→
連結部33→底面32b→長ティース32aの磁路を自転車の走
行速度に応じた周波数で往復し、コイル４に電力が誘起
される。
ここで、第１鉄芯31が複雑な形状をしているために、
第１鉄芯31と第２鉄芯32は、加工性の優れた構造用鉄板
またはシリコン含有量が１％以下であって肉厚が1mm程
度のローシリコン鉄板で成形されるが、前記の磁路の
内、底面31b→連結部33および連結部33→底面32bにおい
て磁束がほゞ直角に曲がる必要があり、ここで磁束の乱
れによる渦流が生じて鉄損が大きくなる。更には、シリ
コン含有量が１％程度のローシリコン鉄板は、周波数が
大きくなると表皮効果損失が大きくなるが、磁束が複雑
な挙動を示す連結部33において特にこの表皮効果損失が
悪影響を及ぼし、連結部33を通過する磁束が減少する問
題点がある。従って、発電機の効率が低下し、低い発電
効率しか得られない。自転車の前照灯は定格が3W程度の
ランプが使用されるが、小型発電機の効率が20％であれ
ば、3Wのランプを点灯するために15Wのパワーを必要と
する。一方、自転車の走行に要するパワーは75〜150W程
度と云われており、前照灯を点灯するために要するパワ
ーの割合が極めて大きい。従って、小型発電機を回転さ
せて前照灯を点灯するとペダルが重くなり、小型発電機
を搭載しているにもかかわらず、これを使用せずに無灯
火で走行してしまうことがあり、極めて危険であった。
第１鉄芯31と第２鉄芯32は、加工性の優れた構造用鉄板
またはシリコン含有量が１％以下であって肉厚が1mm程
度のローシリコン鉄板で成形されるが、前記の磁路の
内、底面31b→連結部33および連結部33→底面32bにおい
て磁束がほゞ直角に曲がる必要があり、ここで磁束の乱
れによる渦流が生じて鉄損が大きくなる。更には、シリ
コン含有量が１％程度のローシリコン鉄板は、周波数が
大きくなると表皮効果損失が大きくなるが、磁束が複雑
な挙動を示す連結部33において特にこの表皮効果損失が
悪影響を及ぼし、連結部33を通過する磁束が減少する問
題点がある。従って、発電機の効率が低下し、低い発電
効率しか得られない。自転車の前照灯は定格が3W程度の
ランプが使用されるが、小型発電機の効率が20％であれ
ば、3Wのランプを点灯するために15Wのパワーを必要と
する。一方、自転車の走行に要するパワーは75〜150W程
度と云われており、前照灯を点灯するために要するパワ
ーの割合が極めて大きい。従って、小型発電機を回転さ
せて前照灯を点灯するとペダルが重くなり、小型発電機
を搭載しているにもかかわらず、これを使用せずに無灯
火で走行してしまうことがあり、極めて危険であった。
そこで本発明は、発電効率が高くて前照灯点灯時のエ
ネルギー負担が軽い小型発電機を提供することを目的と
する。
ネルギー負担が軽い小型発電機を提供することを目的と
する。
本発明の構成は、軸線方向のＮ極とＳ極が交互に配列
された円筒状の永久磁石からなるロータと、複数本の短
ティースが軸線方向に配列された有底筒状の第１鉄芯お
よび同じく複数本の長ティースが軸線方向に配列された
有底筒状の第２鉄芯が組み合わされて該短ティースと長
ティースが該ロータの外周に配置されたステータを有
し、ロータの回転にともなって第１鉄芯と第２鉄芯の底
面同士の連結部に巻回されたコイルに電力が誘起される
小型発電機であって、第１鉄芯と第２鉄芯の底面が非晶
質金属、磁性鉄粉、ハイシリコンスチールのいずれかの
材質からなる肉厚の大きな円筒状のポールコアで連結さ
れたことを特徴とする。
された円筒状の永久磁石からなるロータと、複数本の短
ティースが軸線方向に配列された有底筒状の第１鉄芯お
よび同じく複数本の長ティースが軸線方向に配列された
有底筒状の第２鉄芯が組み合わされて該短ティースと長
ティースが該ロータの外周に配置されたステータを有
し、ロータの回転にともなって第１鉄芯と第２鉄芯の底
面同士の連結部に巻回されたコイルに電力が誘起される
小型発電機であって、第１鉄芯と第２鉄芯の底面が非晶
質金属、磁性鉄粉、ハイシリコンスチールのいずれかの
材質からなる肉厚の大きな円筒状のポールコアで連結さ
れたことを特徴とする。
すなわち、ステータを構成する第１鉄芯と第２鉄芯の
底面が肉厚の大きな円筒状のポールコアで連結されてい
るので、第１鉄芯の底面→ポールコアおよびポールコア
→第２鉄芯の底面における磁路で磁束は比較的大きな曲
率半径で曲がることができる。従って、磁束の乱れが少
なく、この部分における鉄損を減少できる。また、ポー
ルコアは、第１鉄芯および第２鉄芯と別体の筒状体であ
り、材質が非晶質金属、磁性鉄粉、ハイシリコンスチー
ルのいずれかであるので容易に成形でき、また、磁束が
複雑な挙動をするポールコアにおける表皮効果損失が減
少し、多くの磁束が通過できる。従って、発電効率が向
上し、前照灯点灯時のエネルギー負担が軽くなる。
底面が肉厚の大きな円筒状のポールコアで連結されてい
るので、第１鉄芯の底面→ポールコアおよびポールコア
→第２鉄芯の底面における磁路で磁束は比較的大きな曲
率半径で曲がることができる。従って、磁束の乱れが少
なく、この部分における鉄損を減少できる。また、ポー
ルコアは、第１鉄芯および第２鉄芯と別体の筒状体であ
り、材質が非晶質金属、磁性鉄粉、ハイシリコンスチー
ルのいずれかであるので容易に成形でき、また、磁束が
複雑な挙動をするポールコアにおける表皮効果損失が減
少し、多くの磁束が通過できる。従って、発電効率が向
上し、前照灯点灯時のエネルギー負担が軽くなる。
以下に図面に示す実施例に基いて本発明を具体的に説
明する。
明する。
第１図は自転車に搭載される小型発電機を示すが、ケ
ーシング１の開口には軸受メタル11を介して主軸12が回
転可能に支承され、主軸12の先端には、自転車の車輪に
圧接する圧接駒13が取り付けられている。そして、主軸
12の後端には連結板14を介してロータ２が取り付けられ
ている。ロータ２は円筒状の永久磁石であり、第３図に
示すように、軸線方向のＮ極とＳ極が６極ずつ交互に配
列されている。そして、ロータ２の外周にステータ３が
配置されるが、ステータ３は第１鉄芯31と第２鉄芯32で
構成されている。第１鉄芯31および第２鉄芯32は、肉厚
が1mmのローシリコン鉄板で有底筒状に成形されたもの
であり、それぞれの底面31b,32bから各６本の短ティー
ス31aないし長ティース32aが軸線方向に延びている。そ
して、第１鉄芯31と第２鉄芯32が第２図に示すように組
み合わされ、短ティース31aと長ティース32aが交互に配
列されてロータ２の外側に所定間隔をあけて配置され
る。ここで、第１鉄芯31の底面31bと第２鉄芯32の底面3
2bが連結固定されるが、円筒状のポールコア５の中心孔
にインナーポールコア６が嵌入され、インナーポールコ
ア６の両端部が底面31b,32bの孔に挿入されてカシメに
より固定されている。ポールコア５は、例えば外径が17
mmφ、肉厚が4mm、長さが10mmの円筒体であり、肉厚が
鉄芯31,32の肉厚よりも大きく、両端面が挿入31b,32bに
密着してる。そして、ポールコア５の材質は、表皮効果
損失の小さい非晶質金属、磁性鉄粉、あるいはシリコン
含有量が５％以上のハイシリコンスチールであり、その
外周にコイル４が巻回されている。
ーシング１の開口には軸受メタル11を介して主軸12が回
転可能に支承され、主軸12の先端には、自転車の車輪に
圧接する圧接駒13が取り付けられている。そして、主軸
12の後端には連結板14を介してロータ２が取り付けられ
ている。ロータ２は円筒状の永久磁石であり、第３図に
示すように、軸線方向のＮ極とＳ極が６極ずつ交互に配
列されている。そして、ロータ２の外周にステータ３が
配置されるが、ステータ３は第１鉄芯31と第２鉄芯32で
構成されている。第１鉄芯31および第２鉄芯32は、肉厚
が1mmのローシリコン鉄板で有底筒状に成形されたもの
であり、それぞれの底面31b,32bから各６本の短ティー
ス31aないし長ティース32aが軸線方向に延びている。そ
して、第１鉄芯31と第２鉄芯32が第２図に示すように組
み合わされ、短ティース31aと長ティース32aが交互に配
列されてロータ２の外側に所定間隔をあけて配置され
る。ここで、第１鉄芯31の底面31bと第２鉄芯32の底面3
2bが連結固定されるが、円筒状のポールコア５の中心孔
にインナーポールコア６が嵌入され、インナーポールコ
ア６の両端部が底面31b,32bの孔に挿入されてカシメに
より固定されている。ポールコア５は、例えば外径が17
mmφ、肉厚が4mm、長さが10mmの円筒体であり、肉厚が
鉄芯31,32の肉厚よりも大きく、両端面が挿入31b,32bに
密着してる。そして、ポールコア５の材質は、表皮効果
損失の小さい非晶質金属、磁性鉄粉、あるいはシリコン
含有量が５％以上のハイシリコンスチールであり、その
外周にコイル４が巻回されている。
しかして、夜間に走行するときは、圧接駒13を自転車
の車輪に圧接する。従って、自転車の走行速度に応じた
回転数でロータ２が回転するが、このとき、第３図に示
すように、ロータ２のＮ極とＳ極が短ティース31aと長
ティース32aに近接した位置を交互に通過するので、磁
束が、短ティース31a→底面31b→ポールコア５→底面32
b→長ティース32aの磁路をロータ２の回転数の10倍の周
波数で往復し、コイル４に電力が誘起されて前照灯が点
灯する。
の車輪に圧接する。従って、自転車の走行速度に応じた
回転数でロータ２が回転するが、このとき、第３図に示
すように、ロータ２のＮ極とＳ極が短ティース31aと長
ティース32aに近接した位置を交互に通過するので、磁
束が、短ティース31a→底面31b→ポールコア５→底面32
b→長ティース32aの磁路をロータ２の回転数の10倍の周
波数で往復し、コイル４に電力が誘起されて前照灯が点
灯する。
ここで、第１鉄芯31と第２鉄芯32の底面31b,32bが肉
厚の大きな円筒状のポールコア５で連結されているの
で、第１鉄芯31の底面31b→ポールコア５およびポール
コア５→第２鉄芯32の底面32bにおける磁路で磁束は比
較的大きな曲率半径で曲がることでき、ポールコア５に
おける磁束も減少しにくい。従って、磁束の乱れが少な
く、この部分における鉄損を減少できる。また、ポール
コア５の肉厚が大きいので前記の磁路のうち、底面31b,
32bの磁路が短くなり、それだけ鉄損が減少する。更に
は、ポールコア５を非晶質金属や磁性鉄粉あるいはハイ
シリコンスチールで成形するので、数百ヘルツの周波数
で往復する磁束が相互干渉して複雑な挙動をするポール
コア５における表皮効果損失が減少し、多くの磁束が通
過できる。第４図は、前記寸法のポールコア５を非晶質
金属、磁性鉄粉およびハイシリコンスチールで成形した
ものおよび第５図に示す従来例の発電効率を示すが、こ
れから明らかなように、従来例に比べていずれも発電効
率は大幅に向上しており、殊に高速で走行した時の効果
が大きい。従って、前照灯点灯時のエネルギー負担が軽
く、軽くペダルを回転させることができるので、夜間走
行におけるランプ点灯義務を容易に遵守することができ
る。
厚の大きな円筒状のポールコア５で連結されているの
で、第１鉄芯31の底面31b→ポールコア５およびポール
コア５→第２鉄芯32の底面32bにおける磁路で磁束は比
較的大きな曲率半径で曲がることでき、ポールコア５に
おける磁束も減少しにくい。従って、磁束の乱れが少な
く、この部分における鉄損を減少できる。また、ポール
コア５の肉厚が大きいので前記の磁路のうち、底面31b,
32bの磁路が短くなり、それだけ鉄損が減少する。更に
は、ポールコア５を非晶質金属や磁性鉄粉あるいはハイ
シリコンスチールで成形するので、数百ヘルツの周波数
で往復する磁束が相互干渉して複雑な挙動をするポール
コア５における表皮効果損失が減少し、多くの磁束が通
過できる。第４図は、前記寸法のポールコア５を非晶質
金属、磁性鉄粉およびハイシリコンスチールで成形した
ものおよび第５図に示す従来例の発電効率を示すが、こ
れから明らかなように、従来例に比べていずれも発電効
率は大幅に向上しており、殊に高速で走行した時の効果
が大きい。従って、前照灯点灯時のエネルギー負担が軽
く、軽くペダルを回転させることができるので、夜間走
行におけるランプ点灯義務を容易に遵守することができ
る。
以上説明したように、本発明の小型発電機は、ステー
タを構成する第１鉄芯と第２鉄芯の底面を非晶質金属、
磁性鉄粉、ハイシリコンスチールのいずれかの材質から
なる肉厚の大きな円筒状のポールコアで連結したので、
底面とポールコアに至る磁路における鉄損が減少し、ま
た、ポールコアを非晶質金属や磁性鉄粉あるいはハイシ
リコンスチールで成形すると、磁束が複雑な挙動をする
ポールコアにおける表皮効果損失が減少し、多くの磁束
が通過できるので、発電効率が高くて前照灯点灯時のエ
ネルギー負担が軽い小型発電機とすることができる。
タを構成する第１鉄芯と第２鉄芯の底面を非晶質金属、
磁性鉄粉、ハイシリコンスチールのいずれかの材質から
なる肉厚の大きな円筒状のポールコアで連結したので、
底面とポールコアに至る磁路における鉄損が減少し、ま
た、ポールコアを非晶質金属や磁性鉄粉あるいはハイシ
リコンスチールで成形すると、磁束が複雑な挙動をする
ポールコアにおける表皮効果損失が減少し、多くの磁束
が通過できるので、発電効率が高くて前照灯点灯時のエ
ネルギー負担が軽い小型発電機とすることができる。
第１図は本発明実施例の断面図、第２図はステータの斜
視図、第３図はロータとティースの関係説明図、第４図
はデータ説明図、第５図は従来例の説明図である。 １…ケーシング、12…主軸、13…圧接駒 ２…ロータ、３…ステータ、31…第１鉄芯 31a…短ティース、31b…底面、32…第２鉄芯 32a…長ティース、32b…底面、４…コイル ５…ポールコア、６…インナーポールコア
視図、第３図はロータとティースの関係説明図、第４図
はデータ説明図、第５図は従来例の説明図である。 １…ケーシング、12…主軸、13…圧接駒 ２…ロータ、３…ステータ、31…第１鉄芯 31a…短ティース、31b…底面、32…第２鉄芯 32a…長ティース、32b…底面、４…コイル ５…ポールコア、６…インナーポールコア
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−59459（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−207161（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−58277（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭49−111714（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−145052（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】軸線方向のＮ極とＳ極が交互に配列された
円筒状の永久磁石からなるロータと、複数本の短ティー
スが軸線方向に配列された有底筒状の第１鉄芯および同
じく複数本の長ティースが軸線方向に配列された有底筒
状の第２鉄芯が組み合わされて該短ティースと長ティー
スが該ロータの外周に配置されたステータを有し、ロー
タの回転にともなって該第１鉄芯と第２鉄芯の底面同士
の連結部に巻回されたコイルに電力が誘起される小型発
電機であって、該第１鉄芯と第２鉄芯の底面が、非晶質
金属、磁性鉄粉、ハイシリコンスチールのいずれかの材
質からなる肉厚の大きな円筒状のポールコアで連結され
たことを特徴とする小型発電機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1013154A JP2725245B2 (ja) | 1989-01-24 | 1989-01-24 | 小型発電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1013154A JP2725245B2 (ja) | 1989-01-24 | 1989-01-24 | 小型発電機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02197243A JPH02197243A (ja) | 1990-08-03 |
| JP2725245B2 true JP2725245B2 (ja) | 1998-03-11 |
Family
ID=11825252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1013154A Expired - Lifetime JP2725245B2 (ja) | 1989-01-24 | 1989-01-24 | 小型発電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2725245B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE50211524D1 (de) * | 2002-11-16 | 2008-02-21 | Minebea Co Ltd | Miniaturmotor mit Dauermagnetläufer |
| EP1420507B1 (de) * | 2002-11-16 | 2008-01-09 | Minebea Co., Ltd. | Miniaturmotor mit dauermagnetischem Läufer |
| JP5013086B2 (ja) * | 2007-08-07 | 2012-08-29 | Ｔｏｔｏ株式会社 | 水栓用発電機 |
| JP2009303353A (ja) * | 2008-06-11 | 2009-12-24 | Toto Ltd | 水栓用発電機 |
| JP2009303352A (ja) * | 2008-06-11 | 2009-12-24 | Toto Ltd | 水栓用発電機 |
| LU100556B1 (en) | 2017-12-13 | 2019-06-28 | Luxembourg Inst Science & Tech List | Compact halbach electrical generator for integration in a solid body |
| LU101021B1 (en) | 2018-11-28 | 2020-05-28 | Luxembourg Inst Science & Tech List | Permanent magnet generator with non-regular armed stator |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49111714U (ja) * | 1972-12-12 | 1974-09-25 | ||
| US3876054A (en) * | 1973-02-16 | 1975-04-08 | Litton Business Systems Inc | Typewriter carriage jam precluding and action jam release mechanisms |
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-
1989
- 1989-01-24 JP JP1013154A patent/JP2725245B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02197243A (ja) | 1990-08-03 |
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