JP4164071B2 - クローポール形発電機及び自転車用発電ハブ - Google Patents

Description

本発明は、クローポール形発電機及びそれを用いた自転車用発電ハブに関する。

自転車の発電ハブには、クローポール形発電機を用いたものが知られている。従来のクローポール形発電機において、板状片を積層した複数組の第１及び第２積層ヨークでヨークを構成したものが知られている。積層ヨークで構成された従来のクローポール形発電機には、板状片が、Ｃ字状に形成されヨーク内周部とヨーク外周部とそれらを接続する胴部とを有しているもの（たとえば、特許文献１参照）と、板状片が、円板部と円板部の周縁から放射状に形成されかつ円板部と交差するする方向に折り曲げられたヨーク外周部とを有しているもの（たとえば、特許文献２参照）とが知られている。

前者の従来の発電機では、第１及び第２積層ヨークは、ハブ軸に取り付けられ、コイルの両端に積層ヨークの幅に形成されたヨーク取付溝に円周方向に並べて挿入されている。ヨーク取付溝に取り付けられた第１及び第２積層ヨークは、積層された板状片のヨーク外周部の先端が重なりかつ逆向きになるように交互に配置される。

後者の従来の発電機では、第１及び第２積層ヨークは、積層された板状片の円板部がコイルの両端でハブ軸に軸方向に並べて取り付けられ、第１及び第２積層ヨークは、積層された板状片のヨーク外周部の先端が逆向きになるように交互に配置される。

いずれの発電機も、積層ヨークの板状片のヨーク外周部は、発電効率を高めるためにハブシェルに固定された永久磁石と僅かな隙間をあけて配置されている。このような交互に配置された第１及び第２積層ヨークでヨークを構成すると、渦電流による損出が低減して出力特性を改善できる。
特開２００１−２０２０１７号公報（図２，図３） 特開２００４−２２９４０３号公報（図５）

前者の従来の発電機では、積層ヨークの各板状片がハブ軸の径方向にずれるおそれがある。また、後者の従来の発電機では、ヨーク外周部の折り曲げ角度が僅かでも異なると、やはりヨークの外周面が不揃いになるおそれがある。前記従来の発電機では、いずれのものも積層ヨークの外周部が磁石と僅かな隙間をあけて配置されるため、ヨークの外周面がずれたり不揃いであると、突出した板状片の外周部が磁石に接触するおそれがある。このため、これを防止するために、ヨークを含むハブ軸に固定された部分をインサート成形等の手法により合成樹脂等で固めることが考えられる。しかし、このようにすると、固定部分の重量が樹脂の分だけ重くなり、発電機の重量増を招く。

本発明の課題は、積層ヨークを有するクローポール形発電機及びそれを用いた発電ハブにおいて、重量増を抑えつつヨーク外周部が磁石に接触しないようにすることにある。

発明１に係るクローポール形発電機は、円周上に配置された永久磁石と、永久磁石の内周側に配置されたリング状のコイル及びコイルの周囲を囲むように配置されたヨークを有し永久磁石と相対回転可能に配置される内側固定ユニットとを備えた発電機において、ヨークは、コイルと永久磁石との間に配置されるステータヨークと、ステータヨークと磁気的に結合されコイル内周に配置されるコアヨークとを有し、ステータヨークは、積層された複数の板状片からなりコイルを挟んで軸方向反対側に配置される複数組の第１及び第２積層ヨークを有し、内側固定ユニットは、両積層ヨークの外周面の少なくとも一部を覆うカバー部材をさらに有することを特徴とし、カバー部材は、ヨークの外周面を覆う外周部と、外周部と一体形成され外周部の両端側のヨークの両側面を覆う１対の側面部とを有し、カバー部材は収縮時に板状片を内周側に押圧する。

このクローポール形発電機では、永久磁石とステータヨークとが対向しており、これらが相対回転することによって、コアヨークに交番磁束が発生する。これによりコイルに電流が流れて発電される。具体的には、第１積層ヨークのヨーク外周部がＮ極となり第２積層ヨークのヨーク外周部がＳ極となる状態と、第１積層ヨークのヨーク外周部がＳ極となり第２積層ヨークのヨーク外周部がＮ極となる状態とを交互に入れ替えて交番磁束を発生させている。この発電時には、交番磁束に加えて、渦電流も発生するが、板状片を積層することによりヨークを形成しているので、渦電流の発生を抑えることができる。ここでは、渦電流の発生が少ないクローポール形のヨークの少なくとも外周面の一部をカバー部材が覆っているので、第１及び第２積層ヨークを構成する板状片がずれにくくなるとともに、不揃いになりにくくなる。このため、複数の板状片を積層させた第１及び第２積層ヨークのヨーク外周部と永久磁石の隙間を狭くしてもヨークが永久磁石に接触しにくくなる。しかも、全体を合成樹脂で固めるのではなく、少なくともヨークの外周面の一部を覆うだけであるので、カバー部材を設けても内側固定ユニットの重量増は僅かであり、発電機の重量増を可及的に抑えることができる。

また、カバー部材がヨークの外周面だけでなく側面も覆うので、カバー部材がヨークに確実に固定され、カバー部材が外れにくくなる。

さらに，カバー部材は、熱収縮性を有する合成樹脂製の筒状部材を熱により収縮させて形成されている。この場合には、合成樹脂製の筒状部材を熱により収縮させてカバー部材が形成されているので、ヨークの形状に沿ったカバー部材を簡単に形成できる。

発明２に係るクローボール形発電機は、発明１に記載の発電機において、複数の板状片は、円周方向に積層され、コイルと永久磁石との間に配置されるステータヨークとして機能するヨーク外周部を有し、複数組の第１及び第２積層ヨークは、ヨーク外周部が円周方向に交互に位置するように設けられており、カバー部材は、少なくともヨーク外周部の一部を覆う。この場合には、積層ヨークが板状片を円周方向に積層して形成されているとともに、ステータヨークとして機能するヨーク外周部を有しているので、板状片を折り曲げることにより生じやすい磁気的歪みが生じにくくなる。また、カバー部材がヨーク外周部の少なくとも一部を覆っているので、板状片が径方向にずれにくくなる。

発明３に係るクローポール形発電機は、発明１又は２に記載の発電機において、コアヨークは、第１積層ヨーク及び第２積層ヨークと一体形成され、積層された複数の板状片は、ヨーク外周部の内周側に対向して配置されコアヨークとなるヨーク内周部を有する。この場合には、ステータヨークとコアヨークとが一体形成されるので、発電機の組立が容易であるとともに、コイルの外周側と内周側とでヨークが一体形成されるので、磁気損失が少なくなる。

発明４に係るクローポール形発電機は、発明３に記載の発電機において、第１及び第２積層ヨークは、板状片のそれぞれのヨーク内周部が軸方向に対向している。この場合には、ヨーク内周部が軸方向に対向して配置されているので、第１積層ヨークと第２積層ヨークとのコアヨーク部分が、それぞれのヨーク内周部によって磁気的に直接接続されることとなり、両積層ヨークを接続するための他の磁性体が不要となる。しかも、両積層ヨーク間を磁束が通過する磁路断面積を十分に確保して磁気飽和を避けることができる。

発明５に係るクローポール形発電機は、発明１から４のいずれかに記載の発電機において、軸方向に延びる筒状部と、筒状部の軸方向両端に設けられた１対のフランジ部とを有し、筒状部の外周にコイルが巻かれたボビンをさらに備えている。この場合には、コイルがボビンに巻かれるので、コイルの巻線を整列しやすくなる。また、ボビンを利用して第１及び第２積層ヨークを周方向に間隔を隔てて配置しやすくなる。

発明６に係るクローポール形発電機は、発明１から５のいずれかに記載の発電機において、カバー部材は、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂，エチレン・プロピレン樹脂，ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂からなる群から選択されたひとつの熱収縮性を有する合成樹脂製である。

発明７に係る発電ハブは、自転車のフレームに装着される車輪中央部に設けられる発電ハブであって、ハブ軸と、ハブシェルと、軸受と、クローポール形発電機とを備えている。ハブ軸は、フレームに装着される軸である。ハブシェルは、ハブ軸の外周側に配置された筒状のものである。軸受は、ハブシェルをハブ軸に対して回転自在に支持するためのものである。クローポール形発電機は、軸受の間に配置され、ハブシェルの内周面に円周状に設けられた永久磁石と、永久磁石の内周側に配置され、ハブ軸に固定された内側固定ユニットとを有する、発明１から７のいずれかに記載のものである。

この発電ハブでは、車輪が回転して永久磁石と内側固定ユニットとが相対回転すると、
永久磁石とヨーク外周部とが対向しているので、コアヨークに交番磁束が発生する。具体的には、第１積層ヨークのヨーク外周部がＮ極となり第２積層ヨークのヨーク外周部がＳ極となる状態と、第１積層ヨークのヨーク外周部がＳ極となり第２積層ヨークのヨーク外周部がＮ極となる状態とを交互に入れ替えて交番磁束を発生させている。この発電時には、交番磁束に加えて、渦電流も発生するが、板状片を積層することによりヨークを形成しているので、渦電流の発生を抑えることができる。ここでは、渦電流の発生が少ないクローポール形のヨークの少なくとも外周面の一部をカバー部材が覆っているので、第１及び第２積層ヨークを構成する板状片がずれにくくなる。このため、複数の板状片を積層させた第１及び第２積層ヨークのヨーク外周部と永久磁石の隙間を狭くしてもヨークが永久磁石に接触しにくくなる。しかも、全体を合成樹脂で固めるのではなく、少なくともヨークの外周面の一部を覆うだけであるので、カバー部材を設けても内側固定ユニットの重量増は僅かであり、発電機の重量増を可及的に抑えることができる。

本発明によれば、渦電流の発生が少ないクローポール形のヨークの少なくとも外周面の一部をカバー部材が覆っているので、第１及び第２積層ヨークを構成する板状片がずれにくくなるとともに、不揃いになりにくくなる。このため、複数の板状片を積層させた第１及び第２積層ヨークのヨーク外周部と永久磁石の隙間を狭くしてもヨークが永久磁石に接触しにくくなる。しかも、全体を合成樹脂で固めるのではなく、少なくともヨークの外周面の一部を覆うだけであるので、カバー部材を設けても内側固定ユニットの重量増は僅かであり、発電機の重量増を可及的に抑えることができる。

図１において、本発明の一実施形態を採用した自転車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、光センサ付きの前照灯１４に発電した電力が電源線１３を介して供給されている。

図２及び図３に示す発電ハブ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ものである。この発電ハブ１０は、フロントフォーク１０２ａに両端部が固定されたハブ軸１５と、ハブ軸１５の外周側に配置され１対の軸受１６，１７によってハブ軸１５に回転自在に支持されたハブシェル１８と、ハブ軸１５とハブシェル１８との間に配置された発電機構（クローポール形発電機の一例）２０と、発電機構２０で発生した電力を外部のたとえば前照灯１４などの電気機器に供給するためのコネクタ２２とを備えている。コネクタ２２には、電源線１３が接続されている。

ハブ軸１５の外周面には、両端に形成された第１雄ねじ部１５ａ，１５ｂと、第１雄ねじ部１５ａ，１５ｂの間に形成され第１雄ねじ部１５ａ，１５ｂより大径の第２雄ねじ部１５ｃが形成されている。また、発電機構２０の装着部分から第１雄ねじ部１５ｂの端部にかけて、ハブ軸１５の外周面には、発電機構２０とコネクタ２２とを接続する内部配線３０を通すための配線挿通溝１５ｄが形成されている。ハブ軸１５は、第１雄ねじ部１５ａ，１５ｂに螺合する固定ナット２４，２５によりフロントフォーク１０２ａに回転不能に固定される。

ハブシェル１８は、ケース本体３１と、ケース本体の一端（図２右端）を覆う蓋部材３２とを有している。ケース本体３１は、ハブ軸１５の軸方向に延びて形成された筒状の部材であり、軸方向の一端側（図２右側）に、他端部に比較して外周側に膨らんだ膨出部３１ａを有している。ケース本体３１の両端部外周面には、１対のハブフランジ３３ａ，３３ｂが形成されている。ハブフランジ３３ａ，３３ｂには、それぞれスポーク９９の内側端部を装着するための複数の装着孔３４ａ，３４ｂが円周方向に等間隔で位相を半分ずらして形成されている。蓋部材３２は、ケース本体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。蓋部材３２は、ねじ筒部３２ａによりケース本体３１にねじ込み固定されている。

ケース本体３１及び蓋部材３２を有するハブシェル１８は、ハブ軸１５の第１雄ねじ部１５ａ，１５ｂにそれぞれ螺合する軸受１６，１７の内輪である玉押し１６ａ，１７ａによりハブ軸１５に固定されている。これらの玉押し１６ａ，１７ａは、ロックナット３５，３６により位置決めされロックされている。右側のロックナット３６は、玉押し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。

発電機構２０は、クローポール形の発電機構であり、ハブシェル１８の蓋部材３２のねじ筒部３２ａの内周面に固定された永久磁石４１と、永久磁石４１の内周部に対向して配置されハブ軸１５に固定され永久磁石４１と相対回転可能に配置された内側固定ユニット４２とを有している。永久磁石４１は、ハブシェル１８のケース本体３１の膨出部３１ａ内面に固定されており、円周方向に等間隔に分割された複数（たとえば４個）の磁石体からなる。この永久磁石４１には、等間隔で交互にＮ極とＳ極とが着磁されており、それぞれが後述するヨーク４６の外周部と対向している。

内側固定ユニット４２は、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ヨーク４６と、ヨーク４６の少なくとも外周面の一部を覆うカバー部材４９とを有している。そして、これらのコイル４４及びヨーク４６は、第２雄ねじ部１５ｃに螺合する１対の装着ナット３８ａ，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。

コイル４４は、図５に示すようなボビン５５に巻かれている。ボビン５５は、図５Ａ，図５Ｂ及びその拡大部分図である図６Ａ，図６Ｂで示すように（図５、図６ともに、ヨークは取り外して示している）、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た第１フランジ５７及び第２フランジ５８とを有している。第１及び第２フランジ５７，５８において、軸方向外側の側面には、ほぼ放射状に延びる複数の溝５７ａ，５８ａが形成されている。これらの溝５７ａ，５８ａは、外周側では、軸方向視で互いにずれるように、すなわち、第１フランジ５７の隣接する２つの溝５７ａの間に第２フランジ５８の溝５８ａが位置するように、また半径方向のほぼ中間部においては両溝５７ａ，５８ａが軸方向視で部分的に重なるように、さらに、内周側では、両溝５７ａ，５８ａの軸方向視でほぼ全部が重なるように形成されている。そして、各溝５７ａ，５８ａの外周側一部は、切り欠かれて切欠部５７ｂ，５８ｂとなっている。また、各フランジ５７，５８の外周面において、溝５７ａ，５８ａが形成されていない部分には、図６Ａ，図６Ｂ及びその斜視部分図である図７に示すように、軸方向の内側から外側に所定長さの複数の凹部５７ｃ，５８ｃが形成されている。なお、図７では、説明の便宜のために、一部のヨークを取り外して示している。

コイル４４の一端（図２右端）は、配線挿通溝１５ｄを通る内部配線３０を介してコネクタ２２に電気的に接続され、コイル４４の他端（図２左端）は装着ナット３８ａ等を介してハブ軸１５と電気的に接続されている。

ヨーク４６は、図２に示すように、永久磁石４１とコイル４４との間に配置されたステータヨーク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、この実施形態では、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。

図８にボビン５５に装着されたヨーク４６を示し、図９及び図１０にヨーク４６のみを取り出して示す。このヨーク４６は、図７及び図８に示すように、ボビン５５の第１フランジ５７の溝５７ａに嵌め込むようにして装着された複数組の第１積層ヨーク６０と、同様にボビン５５の第２フランジ５８の溝５８ａに嵌め込むようにして装着された複数組の第２積層ヨーク６１とを有している。複数組の両積層ヨーク６０，６１は、コイル４４を挟んで軸方向反対側に配置されている。

各積層ヨーク６０，６１は、図９及び図１０に示すような複数の板状片６２を積層する６１ことにより構成されている。各板状片６２は、表面に酸化被膜が形成されている珪素鋼板（より詳しくは無方向性珪素鋼板）で形成されている。各板状片６２の基本的な形状は同じであり、ステータヨーク４７として機能するヨーク外周部６２ａと、コアヨーク４８として機能するヨーク内周部６２ｂと、それらを連結する連結部６２ｃとを有している。ヨーク外周部６２ａは、連結部６２ｃの一方の端部からハブ軸５の軸方向（図９におけるＯ−Ｏ方向）に沿って延びるように設けられ、先端側にいくにしたがって細くなるような形状である。また、ヨーク内周部６２ｂは、連結部６２ｃの他方の端部から同様に軸方向に沿って延びて設けられている。そして、これらの板状片６２は、図１０に示すように、軸方向視で、ヨーク外周部６２ａとヨーク内周部６２ｂとが異なる放射線上に位置するように形成されている。

また、各板状片６２の厚みは０．２５〜１mmのものが使用され、０．５mmのものがコスト的にも性能的にも利用価値が高い。各板状片６２は長さが異なっている。すなわち、各積層ヨーク６０，６１は、８枚の板状片６２を円周方向に積層することによって構成されているが、各積層ヨーク６０，６１において、図１０に示すように、最も外側の１対の板状片６２１，６２８は内周側の長さが最も短く、その内側の１対の板状片６２２，６２７はその次に短く、さらにその内側の１対の板状片６２３，６２６はその次に短く、最も内側の１対の板状片６２４，６２５は最も長く形成されている。このような長さに設定することによって、円周方向において隣接する積層ヨークの内周部が互いに接触しないように、かつ磁路の断面積が最も広くとれるような効率の良い構成とすることができる。

さらに、図７から明らかなように、各積層ヨーク６０，６１を構成する板状片６２のうち、円周方向の両外側に位置する板状片６２１，６２８は、コア外周部６２ａの長さが他の板状片と比較してほぼ１／２程度に短く形成されている。これは、円周方向において隣接する板状片６２１，６２８同士が近接するのを防止し、両者の間で磁束が漏れるのを抑えるためである。

なお、以上のような各板状片６２は、第１積層ヨーク６０及び第２積層ヨーク６１に共通で用いることができる。

このような板状片６２は積層されて、ボビン５５の各フランジ５７，５８に形成された溝５７ａ，５８ａに嵌め込まれている。また、各板状片６２のヨーク外周部６２ａの先端部は、ボビン５５の対向する側のフランジ５７，５８に形成された凹部５７ｃ，５８ｃに嵌め込まれて保持されている。

このようなヨーク４６によって、図２に示すように、コイル４４の内周側に第１及び第２積層ヨーク６０，６１のコアヨーク４８としてのヨーク内周部６２ｂが位置し、コイル４４と永久磁石４１との間にステータヨーク４７としてのヨーク外周部６２ａが位置することになる。また、図８及び図２から明らかなように、第１積層ヨーク６０と第２積層ヨーク６１のヨーク内周部６２ｂは、互いに直接的に接続されることになる。したがって、第１積層ヨーク６０と第２積層ヨーク６１とを接続するための他の磁性材料からなる部材が不要となり、抵抗を非常に小さく抑えることができる。

カバー部材４９は、図２及び図４に示すように、ヨーク４６の外周面及び両側面を覆うように形成されている。カバー部材４９は、ヨークの外周面を覆う外周部４９ａと、ヨーク４６の両側面を覆う１対の側面部４９ｂとを有している。カバー部材４９は、熱収縮性を有する合成樹脂製の筒状部材を熱により収縮させて形成されている。カバー部材４９は、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂，エチレン・プロピレン樹脂，ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂からなる群から選択されたひとつの熱収縮性を有する、たとえば透明な合成樹脂製である。カバー部材４９は、収縮時に板状片６２を内周側に押圧してヨーク外周面を整列しやすくする。この実施形態では、カバー部材４９は、厚みが０．０５ｍｍ程度のあつみのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂製である。カバー部材４９の厚みは、０．０３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度、好ましくは、０．０４ｍｍ〜０．２ｍｍ程度がよい。カバー部材４９の厚みが０．０３ｍｍ未満であるとカバー部材４９が破れて破損しやすくなるとともに、カバー部材４９により板状片６２を収縮時に整列させにくくなる。また、厚みが０．５ｍｍを超えると、永久磁石４１との隙間を大きくあける必要が生じ発電効率が低下する。ここでは、渦電流の発生が少ないクローポール形のヨーク４６の少なくとも外周面をカバー部材４９が覆っているので、第１及び第２積層ヨーク６０，６１を構成する板状片６２がずれにくくなる。このため、複数の板状片６２を積層させた第１及び第２積層ヨーク６０，６１のヨーク外周部６２ａと永久磁石４１の隙間を狭くしてもヨーク４６が永久磁石４１に接触しにくくなる。しかも、全体を合成樹脂で固めるのではなく、少なくともヨーク４６の外周面の一部を覆うだけであるので、カバー部材４９を設けても内側固定ユニット４２の重量増は僅かであり、発電機構２０の重量増を可及的に抑えることができる。

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に固定されている内側固定ユニット４２に対して永久磁石４１が回転する。これにより、コイル４４及びヨーク４６のヨーク外周部６２ａの外周側を永久磁石４１が回転することになる。

ここで、第１積層ヨーク６０のヨーク外周部６２ａと、第２積層ヨーク６１の外周部６２ａとは、一方が永久磁石４１からＮ極の磁束供給を受けるときには他方がＳ極の磁束供給を受け、一方が永久磁石４１からＳ極の磁束供給を受けるときには他方がＮ極の磁束供給を受ける。すなわち、第１及び第２積層ヨーク６０，６１のヨーク外周部６２ａの外周側を永久磁石４１が回転することにより、第１積層ヨーク６０がＮ極で第２積層ヨーク６１がＳ極である第１状態、及び第１積層ヨーク６０がＳ極で第２積層ヨーク６１がＮ極である第２状態が繰り返されて、両者６０，６１を磁気的に連結している両積層ヨーク６０，６１のヨーク内周部６２ｂ（コアヨーク４８）に交番磁束が発生する。このコイル４４の内側に発生する交番磁束によって、コイル４４に電流が発生し、発電がされる。

この実施形態による発電ハブ１０では、ヨーク４６を板状の板状片６２を積層して構成しているので、従来の板金プレス成形によって構成した場合に比較して、渦電流の発生を抑えることができる。

また、本実施形態のように、クローポール構造では、ヨーク４６を単純に積層構造に置き換えただけでは、対向するヨーク同士を接続するために他の磁性材料を必要とし、そのために磁気抵抗が増加して効率が低下する。しかし、本実施形態では、ヨークの形状を工夫し、対向する第１及び第２積層ヨーク６０，６１の内周側部分を互いに直接的に接続可能としたので、第１及び第２積層ヨーク６０，６１を接続するための他の部材が不要となり、しかも磁束が通過するのに必要充分な断面積を確保することができる。したがって、磁気抵抗を非常に小さくでき、効率を向上することができる。

さらに、カバー部材４９により少なくともヨーク外周面を覆うようにしたので、第１及び第２積層ヨーク６０，６１を構成する板状片６２がずれにくくなる。このため、複数の板状片６２を積層させた第１及び第２積層ヨーク６０，６１のヨーク外周部６２ａと永久磁石４１の隙間を狭くしてもヨーク４６が永久磁石４１に接触しにくくなる。しかも、全体を合成樹脂で固めるのではなく、少なくともヨーク４６の外周面を覆うだけであるので、カバー部材４９を設けても内側固定ユニット４２の重量増は僅かであり、発電機構２０の重量増を可及的に抑えることができる。

＜他の実施形態＞
（ａ）前記実施形態では、コア外周部６２ａ、コア内周部６２ｂ及び連結部６２ｃが一体で形成された板状片６２を用いたが、板状片６２の形状等は前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、コア外周部、コア内周部及び連結部がそれぞれ分割して形成されたものでも良い。このような分割板状片を採用することによって、珪素鋼板から板状片を製作する際の歩留まりの向上を図ることができる。

（ｂ）前記実施形態では、板状片６２を円周方向に積層したヨーク４６を開示したが、図１１に示すように板状片１６２をハブ軸方向に積層したヨーク１４６にも本発明を適用できる。なお、図１１では、前記実施形態と同形状の部材には同じ符号を付し、形状が異なる対応する部材には１００を加算した符号を付している。

内側固定ユニット１４２を構成するヨーク１４６は、図１１に示すように、永久磁石４１とコイル４４との間に配置されたステータヨーク１４７と、ステータヨーク１４７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１４８とを有している。なお、ここでは、ステータヨーク１４７は、コアヨーク１４８とは別体である。

第１及び第２積層ヨーク１６０，１６１は、図１２に示すような複数の板状片１６２をハブ軸方向に積層することにより構成されている。各板状片１６２の基本的な形状は同じであり、ボビン５５の両端部でハブ軸１５に装着される円板部１６２ｃと、円板部１６２ｃの外周部から径方向に延びる部分をハブ軸１５に沿って折り曲げたヨーク外周部１６２ａとを有している。このヨーク外周部１６２ａがステータヨーク１４７として機能する。

第１積層ヨーク１６０と第２積層ヨーク１６１は、前記実施形態と同様にヨーク外周部１６２ａが交互に配置され、かつヨーク外周部１６２ａは、コイル４４を囲むように配置されている。ヨーク外周部１６２ａの長さは、コイル４４に最も近い板状片１６２が最も長くそれから図１２に二点鎖線で示すように徐々に短くなる。ただし、折り曲げ位置は、図１３から明らかなように、コイル４４に最も近い位置の板状片１６２が最も小径側で折り曲げられ、それから徐々に大径側で折り曲げられる。ヨーク外周部１６２ａは、円板部１６２ｃの外周部からハブ軸１５の軸方向よりやや径方向に沿って延びるよう円板部１６２ｃから鈍角に折り曲げて形成され、先端側にいくにしたがって幅が細くなるような形状である。これらの板状片１６２は、図１３に示すように、ヨーク外周部１６２ａの先端をつなぐ線が直線になるように形成され、軸方向に並べて配置されている。このヨーク外周部１６２ａをカバーするようにカバー部材１４９が装着されている。

このような構成のヨーク１４６では、折り曲げ角度が変動すると、各板状片１６２のヨーク外周部１６２ａが不揃いになることがある。しかし、カバー部材１４９を被せることにより、折り曲げ角度が多少変動してもそれを矯正して揃えることができる。このため、複数の板状片１６２を積層させた第１及び第２積層ヨーク１６０，１６１のヨーク外周部１６２ａと永久磁石４１の隙間を狭くしてもヨーク１４６が永久磁石４１に接触しにくくなる。しかも、全体を合成樹脂で固めるのではなく、少なくともヨーク１４６の外周面を覆うだけであるので、カバー部材１４９を設けても内側固定ユニット１４２の重量増は僅かであり、発電機構２０の重量増を可及的に抑えることができる。

本発明の一実施形態を採用した自転車の側面図。 本発明の一実施形態である発電ハブの半截断面図。 前記発電ハブの側面図。 内側固定ユニットの斜視図。 ボビンの断面側面図 ボビンの正面図。 図５Ａの拡大部分図 図５Ｂの拡大部分図 ボビン及びヨークの斜視部分図。 ボビン及びヨークの正面図。 板状片の側面図。 板状片の正面図。 他の実施形態の図２に相当する図。 その板状片の正面図。 図１２の拡大部分図。

符号の説明

１０ 発電ハブ
１５ ハブ軸
１６，１７ 軸受
１８ ハブシェル
２０ 発電機構（クローポール形発電機の一例）
４１ 永久磁石
４２ 内側固定ユニット
４４ コイル
４６ ヨーク
４７ ステータヨーク
４８ コアヨーク
４９ カバー部材
４９ａ 外周部
４９ｂ 側面部
５５ ボビン
５７，５８ フランジ
６０，６１、１６０，１６１ 第１及び第２積層ヨーク
６２，１６２ 板状片
６２ａ，１６２ａ ヨーク外周部
６２ｂ ヨーク内周部
１０２ａ フロントフォーク
１０６ 前輪

Claims (7)

1. 円周上に配置された永久磁石と、前記永久磁石の内周側に配置されたリング状のコイル及び前記コイルの周囲を囲むように配置されたヨークを有し前記永久磁石と相対回転可能に配置される内側固定ユニットとを備えたクローポール形発電機において、
   前記ヨークは、前記コイルと前記永久磁石との間に配置されるステータヨークと、前記ステータヨークと磁気的に結合され前記コイル内周に配置されるコアヨークとを有し、
   前記ステータヨークは、積層された複数の板状片からなり前記コイルを挟んで軸方向反対側に配置される複数組の第１及び第２積層ヨークを有し、
   前記内側固定ユニットは、前記両積層ヨークの外周面の少なくとも一部を覆うカバー部材をさらに有することを特徴とし、
   前記カバー部材は、熱収縮性を有する合成樹脂製の筒状部材を熱により収縮させて形成されており、
   前記カバー部材は、前記ヨークの外周面を覆う外周部と、前記外周部と一体形成され前記外周部の両端側の前記ヨークの両側面を覆う１対の側面部とを有し、前記カバー部材は収縮時に前記板状片を内周側に押圧する、クローポール形発電機。
2. 。
   前記複数の板状片は円周方向に積層され、前記コイルと前記永久磁石との間に配置される前記ステータヨークとして機能するヨーク外周部を有し、
   複数組の前記第１及び第２積層ヨークは、前記ヨーク外周部が円周方向に交互に位置するように設けられており、
   前記カバー部材は、少なくとも前記ヨーク外周部の一部を覆う、請求項１に記載のクローポール形発電機
3. 前記コアヨークは、前記第１積層ヨーク及び第２積層ヨークと一体形成され、
   前記積層された複数の板状片は、前記ヨーク外周部の内周側に対向して配置され前記コアヨークとなるヨーク内周部を有する、請求項１又は２に記載のクローポール形発電機。
4. 前記第１及び第２積層ヨークは、前記板状片のそれぞれの前記ヨーク内周部が軸方向に対向している、請求項３に記載のクローポール形発電機。
5. 軸方向に延びる筒状部と、前記筒状部の軸方向両端に設けられた１対のフランジ部とを有し、前記筒状部の外周に前記コイルが巻かれたボビンをさらに備えている、請求項１から４のいずれか１項に記載のクローポール形発電機。
6. 前記カバー部材は、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂，エチレン・プロピレン樹脂，ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂からなる群から選択されたひとつの熱収縮性を有する合成樹脂製である、請求項１から５のいずれか１項に記載のクローポール形発電機。
7. 自転車のフレームに装着される車輪中央部に設けられる発電ハブであって、
   前記フレームに装着されるハブ軸と、
   前記ハブ軸の外周側に配置された筒状のハブシェルと、
   前記ハブシェルを前記ハブ軸に対して回転自在に支持するための軸受と、
   前記軸受の間に配置され、前記ハブシェルの内周面に円周状に設けられた前記永久磁石と、前記永久磁石の内周側に配置され、前記ハブ軸に固定された前記内側固定ユニットとを有する、請求項１から７のいずれか１項に記載のクローポール形発電機と、
   を備えた自転車用発電ハブ。

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