JP6257274B2 - ハブダイナモ - Google Patents

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、ハブ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。
従来のハブダイナモは、単相交流発電機として構成されたものが主流であり、ハブダイナモからランプまでの間が１〜２本の出力線で接続されていた。

ところで、発電効率の向上のためやＬＥＤランプを使用した場合のちらつき防止のために、二相交流や三相交流で発電することが検討されている。
しかし、例えば三相交流の場合、出力線が３〜４本になるため、それらすべての出力線をハブダイナモから引き出してランプに接続しようとすると、自転車上で引き回す電線の本数が増加することで見栄えが悪化したり、増加した電線の本数分だけコスト高になったりするという問題が出てくる。

そこで、特許文献１に、それらの問題を解決するものとして、ハブシェル（ダイナモケース）の内部に、発電した交流電流を直流電流に変換する整流回路を備えた回路基板を配置し、それによりハブダイナモからランプまでの間を接続する出力線の本数を少なくしたハブダイナモが提案されている。
このハブダイナモでは、ステータユニットに整列して配置したホルダを、ナットの締め付けによりステータユニットと共にハブ軸（ハブ軸）に固定しており、そのホルダに回路基板を取り付けている。

特開２０１２−１８２９６１号公報

しかし、特許文献１に記載されたハブダイナモでは、ステータユニットを固定するナットと、回路基板を取り付けるホルダとを別部品として用意しているので、部品点数が増加するという課題があった。
また、ナットにより、ステータユニットとホルダとを共締めしているので、ステータユニットを固定するのに必要な締結力が、ステータユニットと共にホルダにも作用する。このため、ホルダを、ステータユニットを固定するのに必要な締結力に耐え得る形状にする必要があり、この分、製造コストが増大するという課題があった。

そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、回路基板をハブシェル内に配置して固定する際の部品点数の削減を可能にすると共に、製造コストの増大を抑制できるハブダイナモを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るハブダイナモは、車輪と共に回転するハブシェルおよび該ハブシェルの筒部内周に配置された永久磁石を有するロータと、前記車輪を回転自在に支持するハブ軸に回転不能に固定され、前記ハブシェルの内部に収容された状態で前記永久磁石の内周側に配置され、前記ロータの回転により交番電流を出力するコイルを有したステータと、前記ハブシェルの内部に収容されて前記コイルの出力する交番電流の処理回路を有する回路基板と、前記ハブ軸に固定され、前記ステータの軸方向の移動を規制することで前記ステータを前記ハブ軸に位置決め固定する固定部材と、を備え、前記固定部材には、軸方向の前記ステータ側にフランジが形成されていると共に、該フランジの前記ステータと反対側の側面に基板固定面が形成されており、該基板固定面に、前記回路基板が固定されていることを特徴とする。

この構成においては、固定部材が、ステータをハブ軸に固定する部材と回路基板を固定する部材とを兼ねているので、従来のように回路基板を固定するためだけに用意したホルダを必要とせず、部品点数の削減を図ることができ、製造コストも低減できる。
また、ステータユニットを固定するのに必要な固定力が、回路基板に作用することがないので、回路基板の剛性を必要以上に高める必要がなく、より製造コストを低減できる。

本発明に係るハブダイナモは、前記回路基板が、前記固定部材の前記ステータとは反対側に固定されていることを特徴とする。

この構成においては、回路基板に、固定部材によってステータを固定するときの力が全く及ばないようにすることができるので、回路基板の損傷防止を図ることができる。

本発明に係るハブダイナモにおいて、前記ハブ軸は、外周面に雄ねじを有している一方、前記固定部材は、前記雄ねじに螺合可能に形成されており、前記フランジは、前記固定部材を締め込んだ際に、前記ステータの軸方向の端面に押圧されることで、該ステータに軸方向の締め付け力を付与することを特徴とする。

この構成においては、固定部材に設けたフランジのステータと反対側の側面に回路基板を固定するようにしているので、回路基板を無用な力を受けない状態で容易に固定部材に対して固定することができる。

本発明に係るハブダイナモにおいて、前記回路基板は、軸方向からみて径方向中央に中心孔を有する環状に形成されており、前記固定部材における前記フランジの前記ステータと反対側に、前記回路基板の前記中心孔が嵌り込んで前記回路基板の径方向の位置決めが行われる位置決め部が設けられていることを特徴とする。
この場合、前記回路基板の前記中心孔は、軸方向からみて円形状に形成されており、前記位置決め部は、前記回路基板の前記中心孔に嵌合可能なように円筒状に形成されていてもよい。

この構成においては、回路基板を固定部材に対して径方向に容易に位置決めしながら固定することができる。

本発明に係るハブダイナモは、前記固定部材の前記フランジの外周部に、前記回路基板を前記基板固定面に固定するためのネジ固定部が設けられていることを特徴とする。

この構成においては、回路基板を固定部材のフランジにネジ固定するので、回路基板の組み付けが容易にできる。また、回路基板の外周部寄りがネジ固定されることになるので、フランジに対する回路基板の固定面積を大きくすることができ、フランジに対する回路基板の固定状態を安定させることができる。

本発明に係るハブダイナモは、前記回路基板に前記処理回路の構成要素としての素子が搭載されており、該素子が前記フランジの外周縁よりも外側に配置されていることを特徴とする。

この構成においては、素子の配置位置をフランジの外周縁の外側に設定したので、フランジと素子が重なることがなく、そのため、フランジと回路基板を密着させて配置することができて、軸方向のコンパクト化に貢献することができる。

本発明に係るハブダイナモは、前記回路基板には、出力線の一端が接続されており、前記固定部材の外周に、前記出力線の他端を前記ハブシェルの外部に導出するための溝が、軸方向に沿って形成されていることを特徴とする。

この構成においては、固定部材の溝を利用してハブシェルの内部から外部に出力線を引き出すことができるので、例えば、固定部材に軸受を嵌合させた状態で、軸受の内側を通して無理なく出力線を外部に引き出すことができる。

本発明に係るハブダイナモは、前記コイルとして、位相のずれた交流出力を発生する２相以上のコイルが設けられており、前記回路基板の前記処理回路が、前記交番電流を直流に変換する整流回路を含むことを特徴とする。

この構成においては、コイルの出力する位相のずれた交番電流を直流に変換して出力することができる。従って、交流出力の整流後の合成出力に０Ｖに落ちる点がなく、この出力をＬＥＤランプに供給することで、発光時のちらつきを抑制することができる。

本発明に係るハブダイナモによれば、固定部材が、ステータをハブ軸に固定する部材と回路基板を固定する部材とを兼ねているので、従来のように回路基板を固定するためのホルダが必要なく部品点数の削減を図ることができ、製造コストも低減できる。
また、ステータユニットを固定するのに必要な固定力が、回路基板に作用することがないので、回路基板の剛性を必要以上に高める必要がなく、より製造コストを低減できる。

本発明の実施形態におけるハブダイナモの取付概要図である。 本発明の実施形態におけるハブダイナモの側面図である。 本発明の実施形態におけるハブダイナモの断面図である。 本発明の実施形態におけるハブダイナモを構成するステータの斜視図である。 本発明の実施形態におけるハブダイナモを構成するステータの側面図である。 本発明の実施形態におけるハブダイナモを構成するステータの回路基板を取り付ける前の斜視図である。 本発明の実施形態におけるハブダイナモを構成するステータのナット部材の斜視図である。

次に、この発明の実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。
図１は、ハブダイナモ１０の取付概要図である。なお、以下の説明では、本発明に係るハブダイナモ１０を自転車１のハブ軸１１に取り付け、自転車１の前照灯４に電力を供給する場合について説明する。

この前照灯４には、ランプとして、フィラメント式の電球ではなく、ＬＥＤランプが使用されている。また、ＬＥＤランプの駆動回路には、ハブダイナモ１０の出力を整流し合成する回路（処理回路）が組み込まれており、ＬＥＤランプの駆動回路を備えた回路基板２００（後述）は、ハブダイナモ１０の中（ハブシェル１００の内部）に内蔵されている。

（ハブダイナモの取付態様）
図１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によりハブ軸１１を介して回転可能に軸支されている。ハブ軸１１は、両側がフロントフォーク３にナット（不図示）等により回転不能に締結固定されている。ハブ軸１１の軸方向中央の大部分には、ハブダイナモ１０がハブ軸１１と同軸に取り付けられている。このハブダイナモ１０は、前輪５の側方に配置された前照灯４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に接続されて前輪５と共にハブ軸１１の周囲を回転するロータ１２（後述）と、ロータ１２の内周側に位置する状態でハブ軸１１に回転不能に取り付けられたステータ１３（後述）と、を備えている。

以下、ハブ軸１１の中心軸Ｏの軸方向を単に軸方向といい、軸方向に直交する方向を径方向といい、中心軸Ｏ周りに沿った方向を周方向という。なお、ハブ軸１１のうち、少なくともステータ１３（後述）が取り付けられた部分よりも軸方向外側に位置する部分には、雄ねじ部１１ａ（後述）が形成されている。

（ロータ）
図２は、ハブダイナモ１０の側面図、図３は、ハブダイナモ１０の断面図である。
図２、図３に示すように、ロータ１２は、ハブシェル１００を主体に構成されている。ハブシェル１００は、円筒状の胴部（筒部）６０と、胴部６０の軸方向両端開口を塞ぐ第１のエンドプレート７０および第２のエンドプレート８０と、からなる。なお、少なくとも胴部６０は、磁性金属材料よりなる。

図３に示すように、胴部６０の軸方向一方Ｐ側（図３における左側）の開口には、その開口を塞ぐように第２のエンドプレート８０が圧入固定されている。また、胴部６０の軸方向他方Ｑ側（図３における右側）の開口には、その開口を塞ぐように第１のエンドプレート７０が圧入固定されている。

各エンドプレート７０、８０の外周には、径方向外側に向かって張り出すフランジ部１０１が形成されている。各フランジ部１０１には、軸方向に貫通する支持孔１０２が周方向に等間隔で複数形成されている。支持孔１０２には、図１に示すように、前輪５のリム５ａから内径側に延在する複数のスポーク２の内側端部が係合されている。なお、左右のフランジ部１０１の支持孔１０２は、半ピッチ分だけ周方向に位相がずれて配置されている。

胴部６０の軸方向他方Ｑ側の開口を閉塞する第１のエンドプレート７０は、胴部６０の端部が内周に圧入され、軸方向一方Ｐ側の端部にフランジ部１０１が一体形成された円筒壁７１を有している。円筒壁７１の軸方向他方Ｑ側の端部には、径方向内方につながる環状の側壁７２が一体成形されている。側壁７２の内周縁には、軸方向一方Ｐ側に向かって折れ曲がった円筒状のベアリング嵌合壁７３が一体成形されている。ベアリング嵌合壁７３の軸方向一方Ｐ側の端部には、径方向内側に折れ曲がったベアリング押え壁７４が一体成形されている。

また、胴部６０の軸方向一方Ｐ側の開口を閉塞する第２のエンドプレート８０は、胴部６０の端部が内周に圧入され、軸方向他方Ｑ側の端部にフランジ部１０１が一体成形された円筒壁８１を有している。円筒壁８１の軸方向一方Ｐ側の端部には、径方向内方につながる環状の側壁８２が一体成形されている。側壁８２の内周縁には、軸方向他方Ｑ側に向かって折れ曲がった円筒状のベアリング嵌合壁８３が一体成形されている。ベアリング嵌合壁８３の軸方向他方Ｑ側の端部には、径方向内側に折れ曲がったベアリング押え壁８４が一体成形されている。

第１のエンドプレート７０および第２のエンドプレート８０のベアリング嵌合壁７３，８３の径方向内側は、同軸上に位置する貫通孔７５、８５として開口している。これら貫通孔７５、８５を画成するベアリング嵌合壁７３，８３の内周に、ベアリング（軸受）１２１、１２２がそれぞれ嵌合されている。
そして、ハブシェル１００を主体として構成されるロータ１２は、ベアリング１２１、１２２を介してハブ軸１１に回転可能に支持されることで、前輪５の回転と共にハブ軸１１を中心に回転するようになっている。すなわち、ロータ１２は、前輪５を回転可能に支持するハブとして機能している。

ハブシェル１００の胴部６０の内周には、例えばフェライト等により形成された永久磁石１９が配置されている。永久磁石１９の外周面の曲率半径は、胴部６１の内周面の半径と同等に設定されている。永久磁石１９は、ヨークを介さずに磁性材料製の胴部６１の内周に直接密着した状態で配置され、例えば接着剤等により貼付されている。永久磁石１９を、胴部６０の内周面に沿って円筒状に配置することで、永久磁石１９はステータ１３の外周面全体を覆っている。なお、永久磁石１９は、周方向に複数に分割された状態で胴部６０の内周に組み込まれている。

この円筒状に配置された永久磁石１９の内周面には、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、Ｎ極およびＳ極がそれぞれ１０極ずつ、合計２０極の磁極が交互にＮ極およびＳ極が並ぶように着磁されている。

（ステータ）
図４は、ステータ１３の斜視図、図５は、ステータの側面図である。
図３、図４、図５に示すように、ステータ１３は、クローポール型の第１のステータユニット２０Ａと第２のステータユニット２０Ｂとをハブ軸１１の軸方向に組み合わせることで構成されている。第１のステータユニット２０Ａは、Ａ相の交番電流・電圧（交流）を出力し、第２のステータユニット２０ＢはＢ相の交番電流・電圧（交流）を出力するようになっている。

図３に示すように、各ステータユニット２０Ａ、２０Ｂは、ハブ軸１１の周りにボビン２３を介して環状に巻かれたコイル２４と、コイル２４を包囲すると共に外周部に永久磁石１９と対向し、且つ磁極の数に対応した極数のティース２２（２２−１、２２−２）を有したステータコア２６と、をそれぞれ備えている。

ステータコア２６は、環状のコイル２４の内周に配置された中心部ヨーク２５と、環状のコイル２４の軸方向一方Ｐ側および軸方向他方Ｑ側に互いに対向して配置された一対の円板状の側部ヨーク２１（２１−１、２１−２）と、ステータコア２６の外周部に配置されてロータ１２の永久磁石１９の内周側に空隙を介して対向配置されたティース２２（２２−１、２２−２）と、からなる。

一対の側部ヨーク２１（２１−１、２１−２）は、それぞれの内周部が中心部ヨーク２５の一端および他端に磁気的に結合されている。

ティース２２（２２−１、２２−２）は、円板状の側部ヨーク２１（２１−１、２１−２）にそれぞれ一体に形成されている。そして、軸方向一方Ｐ側の側部ヨーク２１−１に一体に形成されたティース２２−１と、軸方向他方Ｑ側の側部ヨーク２１−２に一体に形成されたティース２２−２とが、円周方向に微小間隔を開けて交互に配列されている。
なお、各側部ヨーク２１−１、２１−２は、それぞれ１０個のティース２２−１、２２−２を有し、全ティース２２（２２−１、２２−２）の極数が永久磁石１９の磁極数に対応している。

ティース２２（２２−１、２２−２）を一体に有した軸方向一方Ｐ側および軸方向他方Ｑ側の側部ヨーク２１（２１−１、２１−２）は、同形状のものである。そして、軸方向他方Ｑ側の側部ヨーク２１−１は、ティース２２−１を軸方向一方Ｐ側に向け、軸方向一方Ｐ側の側部ヨーク２１−２は、ティース２２−２を軸方向他方Ｑ側に向けている。両者は、ハブ軸１１上で互いに組み合わせられている。

円板状の側部ヨーク２１（２１−１、２１−２）の中央には、ハブ軸１１の外周に嵌合する中心孔２１ａが形成されており、この中心孔２１ａによりステータ１３はハブ軸１１に固定されている。
また、各側部ヨーク２１（２１−１、２１−２）の中心孔２１ａよりも径方向外側には、コイル２４の一端（出力線２５０）を軸方向外側に向かって引き出すためのスリット２１ｓ（図６参照）が形成されている。なお、コイル２４の他端は、例えば、ハブ軸１１に接続されて接地（ボディアース）されている。

（第１のステータユニットと第２のステータユニット組み合わせ）
図４に示すように、第１のステータユニット２０Ａと第２のステータユニット２０Ｂは、各ステータユニット２０Ａ、２０Ｂのティース２２の位置を所定角度だけ円周方向に相互にずらして組み合わせられている。これにより、各ステータユニット２０Ａ、２０Ｂの各コイル２４から、位相のずれたＡ相とＢ相の２相の交番電流・電圧が出力される。

本実施形態では、第１および第２の各ステータユニット２０Ａ（Ａ相）、２０Ｂ（Ｂ相）におけるティース２２（２２−１、２２−２）の極数および永久磁石１９の磁極の極数をＰ、ティース２２（２２−１、２２−２）のピッチ角をθ、第１のステータユニット２０Ａのティース２２（２２−１、２２−２）と第２のステータユニット２０Ｂのティース（２２−１、２２−２）の円周方向のずれ角度をαとしたとき、角度αは、
α＝θ／２＝（３６０°／Ｐ）／２・・・（１）
を満たすように設定されている。

角度αが式（１）を満たすことにより、第１のステータユニット２０Ａのコイル２４と、第２のステータユニット２０Ｂのコイル２４とが、ロータ１２の回転に応じて、相互に電気角で９０°位相のずれた交番電流・電圧を出力する。

なお、第１のステータユニット２０Ａと第２のステータユニット２０Ｂとを、ずれ角αだけ周方向に位相ずれした関係に組み合わせるために、図示しない周方向位置決め手段が設けられている。また、図３に示すように互いに隣接する、第１のステータユニット２０Ａの軸方向一方Ｐ側の側部ヨーク２１−２と第２のステータユニット２０Ｂの軸方向他方Ｑ側の側部ヨーク２１−１とは、背中合わせにスペーサ１８０を介して配置されている。

（規制部）
図３〜図５に示すように、ハブ軸１１のうち、ステータ１３の軸方向両側に位置する部分には、ステータ１３の軸方向の移動および周方向の回転を規制する規制部１５０が設けられている。規制部１５０は、ハブ軸１１のうち、ステータ１３の軸方向一方Ｐ側に設けられたスペシャルナット（固定部材）３０と、軸方向他方Ｑ側に設けられたステータ固定部材３７と、第１のステータユニット２０Ａと第２のステータユニット２０Ｂとの間に挟まれたスペーサ１８０と、を備えている。

ステータ１３を構成する第１のステータユニット２０Ａおよび第２のステータユニット２０Ｂは、スペシャルナット３０およびステータ固定部材３７と、第１のステータユニット２０Ａと第２のステータユニット２０Ｂとの間に設けられたスペーサ１８０とにより、軸方向の定位置に挟持固定されている。そして、挟持されることにより生じる摩擦抵抗により、第１のステータユニット２０Ａおよび第２のステータユニット２０Ｂの周方向の回転も規制されている。なお、第１のステータユニット２０Ａおよび第２のステータユニット２０Ｂの周方向の相対位置関係は、図示略の別の手段により予め設定されている。

（スペシャルナット）
図６は、回路基板を取り付ける前のステータの斜視図、図７は、スペシャルナット（固定部材）の斜視図である。
図６および図７に示すように、スペシャルナット３０は、軸方向他方Ｑ側に形成されたフランジ３１と、そのフランジ３１の軸方向一方Ｐ側に形成された円筒部３２と、その円筒部３２の軸方向一方Ｐ側に形成された円筒状のスリーブ部３３と、を有している。

フランジ３１は、所定厚の円板状のもので、軸方向他方Ｑ側の側面が、ステータユニット２０Ｂの軸方向一方Ｐ側の端面（軸方向一方Ｐ側の側部ヨーク２１の外側面）を押圧する押圧面３１ｂとされ、軸方向一方Ｐ側の側面（ステータユニット２０Ａ、２０Ｂと反対側の側面）が、回路基板２００（図４参照）を固定するための基板固定面３１ａとされ、外周縁３１ｃが軸方向からみて円形状に形成されている。そして、基板固定面３１ａに回路基板２００が固定されている。

ここで、フランジ３１の基板固定面３１ａに固定される回路基板２００について説明する。
図４および図５に示すように、回路基板２００は、外径がフランジ３１の外径よりも大きく、且つステータユニット２０Ａ、２０Ｂの外径よりも小さいドーナツ状（環状）に形成されており、軸方向からみて円形の中心孔２０１と、軸方向からみて円形の外周縁２０２を有している。また、この回路基板２００は、少なくとも、ステータ１３のコイル２４から出力される交番電流を整流して直流に変換する整流回路（処理回路）を有しており、回路の構成要素である回路素子２０３の配置位置が、スペシャルナット３０のフランジ３１の外周縁３１ｃよりも外側に設定されている。

また、スペシャルナット３０のフランジ３１に隣接した円筒部３２は、その外周面３２ａの径が、フランジ３１の外径よりも小さく且つ回路基板２００の中心孔２０１が外嵌する径に設定されている。そして、図４に示すように、その円筒部３２の外周面３２ａに回路基板２００の中心孔２０１を嵌めることにより、回路基板２００が径方向に位置決めされている。

また、スリーブ部３３は、円筒部３２の外径よりも小さく形成されており、その外周面は、第２のエンドプレート８０のベアリング嵌合壁８３に外輪を嵌合させたベアリング１２２の内輪の内周に圧入等により固定されている。なお、円筒部３２の軸方向一方Ｐ側に位置する端面は、ベアリング１２２の内輪に軸方向で当接する位置決め壁３２ｂとされている。これにより、ベアリング１２２は、外輪側がハブ軸１１周りに回転自在となるように装着されている。

また、スペシャルナット３０の軸方向に貫通した中心孔の内周には雌ねじ３４が形成されている。この雌ねじ３４を、ハブ軸１１の雄ねじ部１１ａに螺合することで、スペシャルナット３０はハブ軸１１の外周に固定されている。

また、スペシャルナット３０におけるフランジ３１の外周部には、周方向にバランスよく配分して複数の耳部３５が設けられている。各耳部３５に、回路基板２００を固定するための固定ネジ２１０を締め付けるための雌ねじ孔（ネジ固定部）３６が設けられている。回路基板２００は、基板固定面３１ａに背面を当接させた状態で、固定ネジ２１０（図４参照）を雌ねじ孔３６に締め込むことにより、フランジ３１に確実に固定されている。

また、図４、図６、図７に示すように、スペシャルナット３０の外周面（フランジ３１、円筒部、スリーブ部３３の外周面）には、ステータ１３のコイル２４から引き出された出力線（コイルの一端）２５０や回路基板２００から引き出された出力線２５１（図４参照）を案内するための溝１３７が軸方向に沿って設けられている。
回路基板２００からは、ＬＥＤランプ４に接続される１本の出力線２５１が引き出されており、その出力線２５１は、スペシャルナット３０の溝１３７に収容されることで、ベアリング１２２の内周を通ってハブダイナモ１０の外部に導出されている。

なお、コイル２４から引き出された出力線２５０を溝１３７に導入するために、ステータ１３の側部ヨーク２１に形成されたスリット２１ｓとスペシャルナット３０の溝１３７の位置が対応するように設定されている。また、回路基板２００のアース線は、導電材料製のスペシャルナット３０を介してハブ軸１１に電気接続されている。

図３に示すように、第２のエンドプレート８０の外側にはコネクタ４０が配設されている。このコネクタ４０に、スペシャルナット３０の溝１３７内を経由してハブダイナモ１０の外部に引き出された出力線２５１（図４参照）の端末部が導入されている。コネクタ４０の内周部には、スペシャルナット３０のスリーブ部３３が挿通されている。コネクタ４０は、ワッシャ４５を介してナット４６によりハブ軸１１に固定されている。

また、ハブ軸１１におけるステータ固定部材３７よりも軸方向他方Ｑ側には、スリーブ５０が設けられている。このスリーブ５０は、内周面に雌ねじが形成された筒状の部材であり、軸方向他方Ｑ側からハブ軸１１の雄ねじ部１１ａに螺合されている。

スリーブ５０は、軸方向一方Ｐ側の端面が、ステータ固定部材３７の外周に嵌合された第１のエンドプレート７０側のベアリング１２１の内輪に、軸方向で当接している。第１のエンドプレート７０の外側には、ベアリング１２１およびスリーブ５０を覆うようにカバー５４が装着されている。カバー５４は、椀形状に形成された部材であり、外部からロータ１２の内部に水や塵埃等が浸入するのを防止している。カバー５４の内周部には、スリーブ５０を緩み止めするためにハブ軸１１に螺着されたナット５２が配置されている。

（発電の仕組み）
このように構成されたハブダイナモ１０の発電は、以下の要領で行われる。
すなわち、前輪５が回転すると、スポーク２により前輪５に接続されたロータ１２が前輪５と共にハブ軸１１周りに回転し、永久磁石１９がステータ１３周りを回転する。

回転する永久磁石１９の磁束により、軸方向他方Ｑ側の側部ヨーク２１−１に設けられた第１のティース２２−１がＮ極、軸方向一方Ｐ側の側部ヨーク２１−２に設けられた第２のティース２２−２がＳ極となる状態と、第１のティ−ス２２−１がＳ極、第２のティース２２−２がＮ極となる状態と、が交互に繰り返される。これにより、Ａ相の第１のステータユニット２０Ａのステータコア２６とＢ相の第２のステータユニット２０Ｂのステータコア２６に交番磁束が発生する。この交番磁束により、第１および第２のステータユニット２０Ａ、２０Ｂの各コイル２４に電流が流れて発電が行われる。

これにより、Ａ相の第１のステータユニット２０Ａのステータコア２６とＢ相の第２のステータユニット２０Ｂのステータコア２６に交番磁束が発生し、この交番磁束により、第１および第２のステータユニット２０Ａ、２０Ｂの各コイル２４に電流が流れて発電が行われる。

この際、第１のステータユニット２０Ａのコイル２４から出力される交番電流・電圧と、第２のステータユニット２０Ｂのコイル２４から出力される交番電流・電圧とは、位相がずれており、同時に交番電圧が０Ｖに落ちる点がない。

特に、第１のステータユニット２０Ａのティース２２（２２−１、２２−２）と第２のステータユニット２０Ｂのティース２２（２２−１、２２−２）の円周方向のずれ角度αがティース２２のピッチ角θの１／２に設定されていることにより、Ａ相とＢ相の２相のコイル２４の電圧波形の位相ずれがちょうど電気角で９０°になる。

従って、第１のステータユニット２０Ａと第２のステータユニット２０Ｂとから、それぞれ電気角で９０°位相のずれた波形の交番電流・電圧が出力され、これら交番電流・電圧を回路基板２００上の整流回路で全波整流することにより、全波整流後の合成出力の最小値と最大値の開きを小さくすることができ、全波整流後の合成出力をＬＥＤランプに供給することで、ＬＥＤランプの発光時のちらつきを効果的に抑制することができる。

例えば、従来の単相発電と同じ速度でロータ１２が回転する場合には、ＬＥＤランプのちらつきを半分以下にすることができる。また、従来の単相発電と同程度のちらつきを許容する場合には、ステータ１３の極数（ティースの数）を半減することができ、コスト低減に貢献することができる。

また、本実施形態のハブダイナモ１０は、３相ではなく２相の交流発電を行うものであるため、ちらつきを防止する上での必要最小限の装備で済み、コストダウンとコンパクト化に貢献することができる。

（効果）
上述の実施形態によれば、スペシャルナット（固定部材）３０が、ステータ１３をハブ軸１１に固定する部材と回路基板を固定する部材とを兼ねているので、従来のように回路基板を固定するためだけに用意したホルダを必要とせず、部品点数の削減を図ることができる。

また、回路基板２００が、スペシャルナット３０のステータ１３と反対側に固定されているので、回路基板２００に、スペシャルナット３０によってステータ１３を固定するときの力が全く及ばないようにすることができ、回路基板２００の損傷防止を図ることができる。換言すれば、ステータ１３を固定するのに必要な締結力が、回路基板２００に作用することがないので、回路基板２００の剛性を必要以上に高める必要がなく、製造コストを低減できる。

また、スペシャルナット３０に設けたフランジ３１のステータ１３と反対側の側面に回路基板２００を固定するようにしているので、回路基板２００を無用な力を受けない状態で容易にスペシャルナット３０に対して固定することができる。

さらに、スペシャルナット３０の円筒部３２の外周面３２ａに回路基板２００の中心孔２０１の内周を嵌合させているので、回路基板２００をスペシャルナット３０に対して径方向に容易に位置決めしながら固定することができる。

また、スペシャルナット３０におけるフランジ３１の外周部には、周方向にバランスよく配分して複数の耳部３５が設けられており、この耳部３５に回路基板２００を基板固定面３１ａに固定するための雌ねじ孔（ねじ固定部）３６を設けている。このため、固定ネジ２１０により回路基板２００をスペシャルナット３０に容易に固定することができる。
さらに、回路基板２００の外周部寄りを、固定ネジ２１０によりフランジ３１に固定することになる。このため、フランジ３１に対する回路基板２００の固定面積を大きくすることができ、フランジ３１に対する回路基板２００の固定状態を安定させることができる。

また、回路基板２００の素子２０３の配置位置をフランジ３１の外周縁３１ｃの外側に設定したので、フランジ３１と素子２０３が重なることがなく、そのため、フランジ３１と回路基板２００を密着させて配置することができて、軸方向のコンパクト化に貢献することができる。

また、スペシャルナット３０の溝１３７を利用してハブシェル１００の内部から外部に出力線２５１を引き出すようにしているので、スペシャルナット３０にスリーブ部３３にベアリング１２２を嵌合させた状態で、ベアリング１２２の内側を通して無理なく出力線２５１を外部に引き出すことができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述の実施形態では、ステータ１３が、２つのステータユニット２０Ａ，２０Ｂで構成されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、３つ以上のステータユニットによりステータ１３を構成してもよい。

また、上述の実施形態では、２つのステータユニット２０Ａ、２０Ｂの位相をずらすことで、位相のずれた２相交流を出力する場合を説明したが、ロータ１２側の永久磁石１９の磁極の位置をずらして、位相のずれた２相交流を出力するようにすることもできる。また、例えば、三相スター結線により三相交流を出力するハブダイナモにも、本発明は適用することができる。

さらに、上述の実施形態では、回路基板２００の中心孔２０１が、軸方向からみて円形状に形成されていると共に、スペシャルナット３０に、回路基板２００の中心孔２０１が外嵌可能なように円筒部３２を形成した場合について説明した。そして、これら中心孔２０１と円筒部３２によって、回路基板２００の径方向の位置決めが行われる場合について説明した。しかしながら、スペシャルナット３０に対して回路基板２００の径方向の位置決めが可能であれば、中心孔２０１の形状と円筒部３２の形状は、上述の実施形態の形状に限られるものではない。例えば、中心孔２０１を、軸方向からみて多角形状としてもよいし、これに合わせて円筒部３２の形状を多角筒状としてもよい。

また、スペシャルナット３０は、フランジ３１と、円筒部３２と、スリーブ部３３とが一体成形されていてもよいし、それぞれ別々に形成されていてもよい。

４…前照灯（発光ダイオード）
５…前輪
１０…ハブダイナモ
１１…ハブ軸
１１ａ…雄ねじ部
１２…ロータ
１３…ステータ
１９…永久磁石
２４…コイル
６０…胴部（筒部）
３０…スペシャルナット（固定部材）
３１…フランジ
３１ａ…基板固定面
３１ｃ…外周縁
３２…円筒部（位置決め部）
３２ａ…外周面
３６…雌ねじ（ネジ固定部）
１００…ハブシェル
２００…回路基板
２０１…中心孔
２０３…素子
２５１…出力線

Claims (9)

1. 車輪と共に回転するハブシェルおよび該ハブシェルの筒部内周に配置された永久磁石を有するロータと、
   前記車輪を回転自在に支持するハブ軸に回転不能に固定され、前記ハブシェルの内部に収容された状態で前記永久磁石の内周側に配置され、前記ロータの回転により交番電流を出力するコイルを有したステータと、
   前記ハブシェルの内部に収容されて前記コイルの出力する交番電流の処理回路を有する回路基板と、
   前記ハブ軸に固定され、前記ステータの軸方向の移動を規制することで前記ステータを前記ハブ軸に位置決め固定する固定部材と、を備え、
   前記固定部材には、軸方向の前記ステータ側にフランジが形成されていると共に、該フランジの前記ステータと反対側の側面に基板固定面が形成されており、
   該基板固定面に、前記回路基板が固定されていることを特徴とするハブダイナモ。
2. 前記回路基板が、前記固定部材の前記ステータとは反対側に固定され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. 前記ハブ軸は、外周面に雄ねじを有している一方、前記固定部材は、前記雄ねじに螺合可能に形成されており、
   前記フランジは、前記固定部材を締め込んだ際に、前記ステータの軸方向の端面に押圧されることで、該ステータに軸方向の締め付け力を付与することを特徴とする請求項２に記載のハブダイナモ。
4. 前記回路基板は、軸方向からみて径方向中央に中心孔を有する環状に形成されており、
   前記固定部材における前記フランジの前記ステータと反対側に、前記回路基板の前記中心孔が嵌り込んで前記回路基板の径方向の位置決めが行われる位置決め部が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のハブダイナモ。
5. 前記回路基板の前記中心孔は、軸方向からみて円形状に形成されており、
   前記位置決め部は、前記回路基板の前記中心孔に嵌合可能なように円筒状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載のハブダイナモ。
6. 前記固定部材の前記フランジの外周部に、前記回路基板を前記基板固定面に固定するためのネジ固定部が設けられていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載のハブダイナモ。
7. 前記回路基板に前記処理回路の構成要素としての素子が搭載されており、該素子が前記フランジの外周縁よりも外側に配置されていることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載のハブダイナモ。
8. 前記回路基板には、出力線の一端が接続されており、
   前記固定部材の外周に、前記出力線の他端を前記ハブシェルの外部に導出するための溝が、軸方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のハブダイナモ。
9. 前記コイルとして、位相のずれた交流出力を発生する２相以上のコイルが設けられており、
   前記回路基板の前記処理回路が、前記交番電流を直流に変換する整流回路を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のハブダイナモ。

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