JPH1014168A - 増速機付きジェネレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 増速機付きジェネレータにおいて、ジェネレ
ータの軸方向の厚みを小さくし、構造の簡単化及びコス
トの低減を図る。 【解決手段】 センターシャフト５の周りにジェネレー
タ部２を配置し、その外周に増速部３を配置する。ジェ
ネレータ部は、センターシャフトの周囲に配置されたス
テータコイル６と、センターシャフトに回転自在な状態
で支持されたロータープレート８及びこれに固定された
マグネット９を有する。増速部は、その中心軸がロータ
ープレートの回転軸に略一致するように配置された固定
リング１１と、その回転軸がロータープレートの回転軸
に略一致するように固定リングに対して回転自在に支持
された回転リング１３と、ロータープレートの回転中心
を挟んで対称的に配置されたシャフト１４、１５及び遊
星車１６、１７とを有し、遊星車のローラー部１９、２
２が上記固定リングの内周面に沿って回転し、遊星車の
ローラー部１８、２１が回転リングの内周面に沿って回
転する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は新規な増速機付ジェ
ネレータに関する。詳しくは、センターシャフトの周り
にジェネレータ部を配置するとともにジェネレータ部の
外周に増速部を配置することによってセンターシャフト
の軸方向における厚みを小さくすることができ、リング
とその内周面に沿って公転する遊星車を用いた増速機構
を用いることで構造の簡単化やコストの低減を図ること
ができる技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】入力回転数を増速させて効率の良い発電
を行う増速機付ジェネレータが考えられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような増速機付ジェネレータにおいて、ギヤ増速機構を
用いて高い増速比を得るには、ギヤボックスを多段の構
成にしなければならず、ジェネレータの前にギヤボック
スが張り出してしまうという欠点がある。また、ギヤボ
ックスが多段になると騒音やバックラッシュが大きくな
るといった問題が付随する。

【０００４】そこで、本発明は、軸方向の厚みを小さく
することができると共に構造の簡単化及びコストの低減
を図ることのできる新規な増速機付ジェネレータを提供
することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明増速機付
ジェネレータは上記した課題を解決するために、ジェネ
レータ部が、センターシャフトの周囲に配置されたステ
ータコイルと、センターシャフトに回転自在な状態で支
持された回転体と、ステータコイルに対向するように回
転体に固定されたマグネットとから成り、増速部が、そ
の中心軸が回転体の回転軸に略一致するように配置され
た第１のリングと、その回転中心軸が回転体の回転軸に
略一致するように第１のリングに対して回転自在に支持
された第２のリングと、回転体の回転中心を中心とする
円周上に略等しい角度間隔をもって配置された複数のシ
ャフト及び該シャフトにそれぞれ回転自在に取り付けら
れた複数の遊星車とから成り、各遊星車の一部が上記第
１のリングの内周面に沿って回転されるとともに遊星車
の他の部分が第２のリングの内周面に沿って回転される
ようにしたものである。

【０００６】従って、本発明増速機付ジェネレータによ
れば、センターシャフトの周りにジェネレータ部を配置
するとともに、ジェネレータ部の周囲に増速部を配置す
ることができるので、センターシャフトの軸方向におけ
る厚みを小さくすることができ、また、増速部の回転が
第２のリングから遊星車を介してジェネレータ部の回転
体に増速されて伝達されるいう構造を用いることによっ
て、特殊な精密加工を要する部品を排除してコストの低
減を図ることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明増速機付きジェネ
レータの実施の形態を図示した各実施例に従って説明す
る。

【０００８】図１乃至図５は本発明増速機付ジェネレー
タの第１の実施例を示すものである。

【０００９】図２に示す断面図において、１は増速機付
きジェネレータであり、ジェネレータ部２と増速部３と
が一体化されることによってジェネレータの軸方向の厚
みが薄い略円柱状の形状とされている。

【００１０】ジェネレータ部２は、ステータベース４上
に立設されたセンターシャフト５の周囲に配置された起
電力発生用のステータコイル６と、センターシャフト５
の端部寄りの位置にベアリング７を介して回転自在に設
けられたロータープレート８と、ステータコイル６の外
周面に対向した状態でロータープレート８に固定された
マグネット９とから成っている。

【００１１】ステータベース４は固定用のブラケットと
して設けられるとともに、ステータコイル６の支持台や
後述するリングの取付基台としての役目をもっている。

【００１２】センターシャフト５は金属で形成されてお
り、その一端部がカシメ止めやビス止め等によってステ
ータベース４に固定されている。

【００１３】ロータープレート８は金属によって円板状
に形成されており、その中心部がベアリング７を介して
センターシャフト５に支持されている。そして、ロータ
ープレート８のうちステータベース４側の面には円筒状
をした取付部１０が形成されており、該取付部１０の内
周面にマグネット９が接着等によって取り付けられてい
る。

【００１４】増速部３は、中心軸がセンターシャフト５
の中心軸に位置するようにステータベース４に配置固定
された固定リング１１と、該固定リング１１の外周縁に
取り付けられたリテーナー１２と、中心軸がセンターシ
ャフト５の中心軸に一致するように配置されかつリテー
ナー１２上に回転自在に支持された回転リング１３と、
そして、ロータープレート８のステータベース４側の面
に垂設された２本のシャフト１４、１５にそれぞれ回転
自在に取り付けられた遊星車１６、１７とから構成され
ている。

【００１５】固定リング１１は金属や合成樹脂等によっ
て形成されており、その外周縁寄りの部分がステータベ
ース４に固定されている。そして、リテーナー１２は、
テフロン等の摩擦係数の小さい材料を用いてリング状に
形成されており、固定リング１１のうちステータベース
４とは反対側の面の外周縁部に外嵌されることによって
固定リング１１に固定されている。

【００１６】回転リング１３は金属や合成樹脂等によっ
て形成されており、その外径が上記固定リング１１の外
径と略同じにされており、その内径が固定リング１１の
内径よりやや大きくされている。

【００１７】これらのリング１１、１３の内周面には、
図４に示すように、ゴム系材料等の摩擦係数の高い材料
によって形成された帯状の部材が全周に亘って貼り付け
られており、これによってガイド部１１ａ、１３ａがそ
れぞれ形成されている。尚、このようにリングの内周面
に摩擦部材を設ける代わりに内周面にローレット加工等
の摩擦加工を施すようにしても良い。

【００１８】シャフト１４、１５はいずれも金属によっ
て形成されており、センターシャフト５を挟んで対称的
に、つまり、センターシャフト５の軸回りに１８０°の
角度間隔をおいて配置されている。尚、シャフト１４、
１５の配置数については、図３に仮想線で示すように、
一般にはこれをｎ（≧２）本として、センターシャフト
５の回りに３６０°／ｎの角度間隔をもって配置するこ
とができる。

【００１９】遊星車１６、１７は金属によって形成され
ており、これらの外周面にはリング１１、１３に沿って
それぞれ案内される２つの被ガイド面が形成されてい
る。

【００２０】遊星車１６はロータープレート８寄りのロ
ーラー部１８とステータベース４寄りのローラー部１９
とから成り、ローラー部１８の方がローラー部１９より
外径が大きくされている。そして、ローラー部１８の外
周面１８ａが上記回転リング１３のガイド部１３ａに当
接された状態で案内される被ガイド面となり、、また、
ローラー部１９の外周面１９ａが上記固定リング１１の
ガイド部１１ａに当接された状態で案内される被ガイド
面となる。尚、遊星車１６の内部には、２つのベアリン
グ２０、２０が設けられている。つまり、遊星車１６は
これらベアリング２０、２０を介して金属製のシャフト
１４に回転自在に軸支されており、遊星車１６はそのロ
ーラー部１８及び１９がシャフト１４の軸回りに一体的
に回転されるようになっている。

【００２１】遊星車１７も上記遊星車１６と同様の構成
を有しており、該遊星車１７はロータープレート８寄り
のローラー部２１とステータベース４寄りのローラー部
２２とから成り、ローラー部２１の方がローラー部２２
より外径が大きくされている。

【００２２】そして、ローラー部２１の外周面２１ａが
上記回転リング１３のガイド部１３ａに当接された状態
で案内される被ガイド面となり、また、ローラー部２２
の外周面２２ａが上記固定リング１１のガイド部１１ａ
に当接された状態で案内される被ガイド面となる。尚、
遊星車１７の内部には、２つのベアリング２３、２３が
設けられており、遊星車１７はこれらベアリング２３、
２３を介して金属製のシャフト１５に回転自在に軸支さ
れている。そして、遊星車１７はそのローラー部２１及
び２２がシャフト１５の軸回りに一体的に回転されるよ
うになっている。

【００２３】円盤状の入力板２４がその中心部がベアリ
ング２５を介して上記センターシャフト５の先端部に回
転自在に支持されている。そして、この入力板２４はそ
の周縁部で上記回転リング１３の上面に固定されてい
る。また、レバー２６が入力板２４の周面から外方に突
出されており、該レバー２６の先端部には取っ手２７が
回転自在に取り付けてある。

【００２４】しかして、上記増速機付ジェネレータ１に
あっては、レバー２６の取っ手２７を把持して入力板２
４を回転させると、これと共に回転リング１３が回転
し、この回転リング１３のガイド部１３ａと被ガイド面
１８ａ、２１ａが摩擦接触している遊星車１６、１７が
自転すると共に、これら遊星車１６、１７はそのもう一
つの被ガイド面１９ａ、２２ａが固定リング１１のガイ
ド部１１ａと摩擦接触していることによって固定リング
１１のガイド部１１ａに沿って公転し、従って、該遊星
車１６、１７が支持されているロータープレート８が回
転することになる。これによって、ステータコイル６と
対向しているマグネット９が回転されることになるの
で、ステータコイル６に起電力が生じ、これを取り出す
ことができる。

【００２５】尚、回転リング１３の内径と固定リング１
１の内径とが異なり、且つ、遊星車１６、１７のローラ
ー部１８、２１の外径とローラー部１９、２２の外径と
が異なるので、入力板２４の回転は増速されてローター
プレート８に伝達される。そして、この場合の増速比は
遊星車１６、１７のローラー部１８、１９、２１、２２
の外径等によって規定される。

【００２６】尚、ステータコイル６に生じる起電力を整
流して取り出す場合、例えば、図５に示すように、ステ
ータベース４のうちマグネット９に対向する位置にセン
サ２８を配置し、マグネット９の回転位置を磁気的に検
出し、これを位相反転のタイミング取りに利用すれば良
い。

【００２７】以上のように、上記した増速機付きジェネ
レータ１では、固定リング１１及び回転リング１３に沿
って公転する遊星車１６、１７を使った構造を採用する
ことによって、センターシャフト５の軸回りにジェネレ
ータ部２を配置してその外周に増速部３を配置すること
ができるので、センターシャフト５の軸方向におけるジ
ェネレータ部２及び増速部３の幅を極力小さくすること
ができる。つまり、固定リング１１や回転リング１３の
厚みを小さくするとともに、シャフト１４、１５の軸方
向における遊星車１６、１７の厚みを小さくすることに
よって増速機付きジェネレータ１の厚みをより小さくす
ることができる。そして、遊星車やリング等の構成部品
に特殊な加工を要するものはなく、また、部品点数も比
較的少ないという利点がある。

【００２８】尚、本実施例ではベアリング２０、２３を
用いて遊星車１６、１７をシャフト１４、１５に支持し
たが、メタル軸受（含油）や硬質で辷り性の良い素材
（例えば、アセタール樹脂（ＰＯＭ）等）のスリーブを
用いれば、遊星車の厚みをさらに小さくすることができ
る。

【００２９】また、本実施例では、ステータコイル６と
マグネット９とがセンターシャフト５の軸方向に対して
直交する方向で対向した状態で配置されているが、図６
に示すように、ステータコイル６′とマグネット９′と
がセンターシャフト５の軸方向に対して平行な方向で対
向した状態となるような配置を採用すると、増速機付き
ジェネレータ１をより薄型に構成することができる。即
ち、ロータープレート８のうちステーターベース４側の
面の中央部に薄板状のマグネット９′を接着等によって
固定するとともに、該マグネット９′に対向するように
ステータコイル６′をステータベース４に配置した、所
謂平面対向型のジェネレータ配置を採用すれば良い。こ
の構造では、マグネット９′やステータコイル６′を極
力薄くすることによって増速機付きジェネレータ１の厚
みを小さくすることができる。

【００３０】次に本発明の第２の実施例に係る増速機付
きジェネレータ１Ａを、図７及び図８に従って説明す
る。

【００３１】尚、この第２の実施例では、リング部材の
内歯と遊星歯車との係合構造を用いた点が上記第１の実
施例との相違点である他は、多くの部分で上記第１の実
施例におけると同様であるので、該同様の部分には第１
の実施例における同様の部分に付した符号と同じ符号を
付すことによって説明を省略する。

【００３２】固定リング１１Ａ、回転リング１３Ａは、
その内周面にインボリュート歯形を形成することによっ
て内歯歯車としても良いが、騒音やバックラッシュの点
で問題があるため、本実施例では、内周面全周に亘って
タイミングベルト２９、３０をそれぞれ貼り付けてい
る。例えば、図８に示すように、固定リング１１Ａ、回
転リング１３Ａの内周面に溝３１、３２をそれぞれ形成
し、これらの溝３１、３２に弾性材料で形成されたタイ
ミングベルト２９、３０をそれぞれ嵌め込んで接着すれ
ば良い。

【００３３】遊星歯車１６Ａ、１７Ａには、上記タイミ
ングベルト２９、３０の歯形状やピッチに対応するタイ
ミングプーリが用いられる。

【００３４】即ち、遊星歯車１６Ａはロータープレート
８寄りの歯部１８Ａとステータベース４寄りの歯部１９
Ａとから成っており、歯部１９Ａより稍大径とされる歯
部１８Ａが回転リング１３Ａのタイミングベルト３０に
噛合され、また、歯部１９Ａが固定リング１１Ａのタイ
ミングベルト２９に噛合される。

【００３５】遊星歯車１７Ａも、上記遊星歯車１６Ａと
同様に、ロータープレート８寄りの歯部２１Ａとステー
タベース４寄りの歯部２２Ａとから成り、歯部２２Ａよ
り稍大径の歯部２１Ａが回転リング１３Ａのタイミング
ベルト３０に噛合され、また、歯部２２Ａが固定リング
１１Ａのタイミングベルト２９に噛合される。

【００３６】しかして、増速機付ジェネレータ１Ａにあ
っては、レバー２６の取っ手２７を持って入力板２４を
回転させると、これと共に回転リング１３Ａが回転し、
この回転リング１３Ａのタイミングベルト３０と歯部１
８Ａ、２１Ａが噛合している遊星歯車１６Ａ、１７Ａが
自転すると共に、これら遊星歯車１６Ａ、１７Ａはその
もう一つの歯部１９Ａ、２２Ａが固定リング１１Ａのタ
イミングベルト２９と噛合していることによって固定リ
ング１１Ａのタイミングベルト２９に沿って公転し、従
って、該遊星歯車１６Ａ、１７Ａが支持されているロー
タープレート８が回転することになる。これによって、
ステータコイル６と対向しているマグネット９が回転さ
れることになるので、ステータコイル６に起電力が生
じ、これを取り出すことができる。

【００３７】尚、この場合の増速比は、遊星歯車１６Ａ
の歯部１８Ａ、１９Ａの歯数比及び遊星歯車１７Ａの歯
部２１Ａ、２２Ａの歯数比によって決定される。増速比
の算出法についての詳細は省略するが、遊星歯車の数が
２つであることに起因して導出される関係（歯部の歯数
差が２の倍数となる。）等を考慮して求めることがで
き、例えば、歯数の設定によって約２０〜８０倍の増速
比を実現することができる。

【００３８】上記第２の実施例では、リング内周面にタ
イミングベルト２９、３０を貼り付けるとともにタイミ
ングプーリに相当する遊星歯車１６Ａ、１７Ａを用いる
ことによって、バックラッシュの問題を解決するととも
に、タイミングベルト２９、３０は弾性に富んだ材料に
よって形成されるので、静かで円滑な増速を実現するこ
とができる。そして、増速機付きジェネレータ１Ａの動
作時にタイミングベルト自身にはほとんど張力が加わら
ず、また、遊星歯車からタイミングベルトへの押圧力を
リングによって受けているので、耐久性や負荷能力の向
上を図ることができる。

【００３９】尚、図示は省略するが、本実施例において
もステータコイルやマグネットの位置関係を、図６で説
明したように所謂平面対向型の配置とする等の工夫によ
って増速機付きジェネレータを更に薄型にすることがで
きることは勿論である。

【００４０】

【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、請求項１に係る発明によれば、センターシャフトの
周りにジェネレータ部を配置するとともに、ジェネレー
タ部の周囲に増速部を配置することができるので、セン
ターシャフトの軸方向における増速機付きジェネレータ
の厚みを小さくすることができ、また、第２のリングの
回転力が遊星車を介して増速されて回転体に伝達される
という構造を用いることによって、特殊な精密加工を要
する部品を排除してコストの低減を図ることができる。

【００４１】また、請求項２に係る発明によれば、第
１、第２のリングの内周面に摩擦加工を施し又は摩擦部
材を設けることによって摩擦面を形成し、リングと遊星
車との摩擦を利用することによって増速機構の簡単化を
図ることができる。

【００４２】更に、請求項３に係る発明によれば、第
１、第２のリングの内周面に形成される歯と各遊星車の
歯部との噛合によって、位置決めの高精度化を図ること
ができる。

【００４３】更にまた、請求項４に係る発明によれば、
第１、第２のリングの内周面にタイミングベルトを設
け、遊星車をタイミングプーリとすることによってバッ
クラッシュが無く低騒音の増速を実現することができ
る。

【００４４】そして、請求項５乃至請求項８に係る発明
によれば、回転体のマグネットとステータコイルとをセ
ンターシャフトの軸方向に対向状態で配置することによ
って、センターシャフトの軸方向における増速機付きジ
ェネレータの薄型化を図ることができる。

【００４５】尚、上記した各実施例に示した各部の具体
的な形状及び構造は、何れも本発明を実施するに際して
の具体化のほんの一例を示したものにすぎず、これらに
よって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることが
あってはならないものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２乃至図５と共に本発明増速機付ジェネレー
タの第１の実施例を示すものであり、本図は概略斜視図
である。

【図２】縦断面図である。

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。

【図４】遊星車及びリングの要部を示す拡大断面図であ
る。

【図５】整流用センサの取付位置を示す図である。

【図６】マグネットとステータコイルの別の配置例を示
す断面図である。

【図７】図８と共に本発明増速機付ジェネレータの第２
の実施例を示すものであり、本図は要部の断面図であ
る。

【図８】固定リング及び回転リングにおけるタイミング
ベルトの貼付け状態を示す要部の拡大断面図である。

【符号の説明】

１…増速機付きジェネレータ、２…ジェネレータ部、３
…増速部、５…センターシャフト、６…ステータコイ
ル、６′…ステータコイル、８…ロータープレート（回
転体）、９…マグネット、９′…マグネット、１１…固
定リング（第１のリング）、１３…回転リング（第２の
リング）、１６…遊星車、１７…遊星車、１Ａ…増速機
付きジェネレータ、１６Ａ…遊星歯車、１７Ａ…遊星歯
車、１８Ａ歯部、１９Ａ…歯部、２１Ａ…歯部、２２Ａ
…歯部、２９…タイミングベルト、３０…タイミングベ
ルト

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センターシャフトの軸回りにジェネレー
   タ部が配置され、その外周に増速部が配置された増速機
   付きジェネレータであって、 ジェネレータ部が、センターシャフトの周囲に配置され
   たステータコイルと、 センターシャフトに回転自在な状態で支持された回転体
   と、 ステータコイルに対向するように回転体に固定されたマ
   グネットとから成り、 増速部が、その中心軸が回転体の回転軸に略一致するよ
   うに配置された第１のリングと、 その回転中心軸が回転体の回転軸に略一致するように第
   １のリングに対して回転自在に支持された第２のリング
   と、 回転体の回転中心を中心とする円周上に略等しい角度間
   隔をもって配置された複数のシャフト及び該シャフトに
   それぞれ回転自在に取り付けられた複数の遊星車とから
   なり、 各遊星車の一部が上記第１のリングの内周面に沿って回
   転されるとともに遊星車の他の部分が第２のリングの内
   周面に沿って回転されるようにしたことを特徴とする増
   速機付きジェネレータ。
2. 【請求項２】 第１及び第２のリングの内周面に摩擦加
   工を施し又は摩擦部材を設けることによって摩擦面を形
   成し、 該摩擦面が遊星車の外周面に当接された状態で遊星車が
   第１及び第２のリングの内周面に沿って回転されるよう
   にしたことを特徴とする請求項１に記載の増速機付きジ
   ェネレータ。
3. 【請求項３】 第１及び第２のリングの内周面に歯を形
   成するとともに各遊星車に歯数の異なる歯部を形成し、 第１及び第２のリングの歯と遊星車の歯部とが噛合され
   た状態で遊星車が第１及び第２のリングの内周面に沿っ
   て回転されるようにしたことを特徴とする請求項１に記
   載の増速機付きジェネレータ。
4. 【請求項４】 第１及び第２のリングの内周面にタイミ
   ングベルトを取り付けて歯を形成するとともに各遊星車
   にタイミングベルトに対応する歯部を形成し、 第１及び第２のリングの歯と遊星車の歯部とが噛合され
   た状態で遊星車が第１及び第２のリングに対して回転さ
   れるようにしたことを特徴とする請求項３に記載の増速
   機付きジェネレータ。
5. 【請求項５】 回転体のマグネットとステータコイルと
   をセンターシャフトの軸方向で対向するように配置した
   ことを特徴とする請求項１に記載の増速機付きジェネレ
   ータ。
6. 【請求項６】 回転体のマグネットとステータコイルと
   をセンターシャフトの軸方向で対向するように配置した
   ことを特徴とする請求項２に記載の増速機付きジェネレ
   ータ。
7. 【請求項７】 回転体のマグネットとステータコイルと
   をセンターシャフトの軸方向で対向するように配置した
   ことを特徴とする請求項３に記載の増速機付きジェネレ
   ータ。
8. 【請求項８】 回転体のマグネットとステータコイルと
   をセンターシャフトの軸方向で対向するように配置した
   ことを特徴とする請求項４に記載の増速機付きジェネレ
   ータ。