KR20140038964A - 소형 발전 장치, 및 휴대형 전자기기 - Google Patents

Abstract

소형 발전 장치(1)는, 표면 중앙에 배치된 회전 다이얼(31)이 배치되고, 이것을 손가락으로 돌림으로써, 그 회전력이 적어도 1개의 중간 기어를 통해, 소형 발전 장치(1)의 내부에 설치된 이너 로터형의 발전부(6)의 로터를 회전시킴으로써 발전이 행해지고, 휴대형 전자기기용 전원을 충전한다. 소형 발전 장치(1)는, 회전 다이얼(31)의 회전력을 회전부(3)에 전달하기 위해서 중간 기어를 구비하고 있는데, 이 중간 기어의 축의 적어도 1개를, 발전부(6)의 스테이터 코어(66)에 원환형으로 복수 설치된 코어 권선(67) 사이에 설치하고 있다. 이와 같이, 소형 발전 장치(1)에서는, 중간 기어의 축을, 이너 로터형 발전기의 스테이터 코어 내부에 설치함으로써, 평면 사이즈를 작게 하고 있다.

Description

소형 발전 장치, 및 휴대형 전자기기{SMALL POWER GENERATING DEVICE AND MOBILE ELECTRONIC DEVICE}

본 발명은, 소형 발전 장치, 및 휴대형 전자기기에 관한 것이며, 예를 들면, 수동으로 발전하는 소형의 발전기에 관한 것이다.

무선 통신 기능에 의해 통화나 메일을 행하는 휴대전화 등의 무선 통신 기기나, 보존한 음악 데이터를 재생하거나 문자 정보를 표시하거나 하는 재생장치 등의, 각종 휴대형 전자기기가 널리 보급되어 있다. 이들 휴대형 전자기기는 모두 축전지를 구비하고 있으며, 축전지로부터의 전력에 의해 무선 통신이나 재생 처리가 행해지고 있다.

이 때문에, 일반적으로는 가정용 전원에 접속함으로써 축전지를 충전한 상태에서 휴대형 전자기기를 사용하거나, 예비용 외부 전원으로서 소형 축전지를 접속하여 사용하거나 하고 있는데, 어느 쪽이든 외출 장소에서의 사용 전력이 많아져 소정 이상의 전력을 사용하면 통신할 수 없게 된다고 하는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해서, 소형의 발전기를 장비한 휴대전화기(특허 문헌 1)나, 휴대전화기 등에 접속 가능한 휴대용 수동 발전기(특허 문헌 2)가 종래부터 제안되고 있다.

그러나, 종래부터 제안되어 온 발전기는, 모두 휴대형 전자기기로 사용할 충분한 발전량을 얻지 못하고, 또, 충분한 소형, 박형의 발전기는 아니었다.

일본국 특허 공개 평 10-190793 일본국 특허 공개 2001-136707

본 발명은, 소형이며, 소정 기능을 사용하는데 충분한 발전 능력을 구비한 소형 발전 장치, 휴대형 전자기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

(1) 청구항 1에 기재된 발명에서는, 이너 로터형의 소형 발전 장치로서, 복수의 코어 권선을 구비한 원환형의 스테이터와, 피동 기어가 설치된 로터축과, 원환형의 영구 자석을 구비하고, 상기 스테이터의 내측에 배치되는 로터와, 구동 기어를 구비하고, 발전시에 사용자에 의해 회전되는 회전부와, 상기 회전부의 회전에 의한 상기 구동 기어의 회전을, 중간 기어에 의해, 상기 로터축의 피동 기어에 전동(傳動)하는 전동부를 구비하고, 상기 중간 기어의 적어도 1개의 회전축을, 상기 스테이터 내에서 상기 로터의 외측에 설치한 것을 특징으로 하는 소형 발전 장치를 제공한다.

(2) 청구항 2에 기재된 발명에서는, 상기 중간 기어의 적어도 1개의 회전축은, 상기 로터의 코어 권선과 코어 권선 사이에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 소형 발전 장치를 제공한다.

(3) 청구항 3에 기재된 발명에서는, 상기 회전부와, 상기 스테이터 사이에 설치된 받침판을 구비하고, 상기 구동 기어의 회전축, 상기 중간 기어의 적어도 1개의 회전축, 및 상기 로터축은, 상기 받침판에 받쳐져 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 소형 발전 장치를 제공한다.

(4) 청구항 4에 기재된 발명에서는, 상기 회전부는, 상기 스테이터와 평행하게 설치되고, 상기 구동 기어와 동심의 원환형 오목부가 형성된 회전 다이얼을 구비하고, 상기 구동 기어는 상기 원환형 오목부의 내측의 내주면에 형성된 외치 기어인 것을 특징으로 하는 청구항 3에 기재된 소형 발전 장치를 제공한다.

(5) 청구항 5에 기재된 발명에서는, 상기 회전부는, 상기 스테이터와 평행하게 설치되고, 상기 구동 기어와 동심의 원형 오목부가 형성된 회전 다이얼을 구비하고, 상기 구동 기어는 상기 원형 오목부에 형성된 내치 기어인 것을 특징으로 하는 청구항 3에 기재된 소형 발전 장치를 제공한다.

(6) 청구항 6에 기재된 발명에서는, 상기 회전 다이얼의 외경보다도 내측에, 상기 스테이터, 상기 로터, 상기 전동부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 4 또는 청구항 5에 기재된 소형 발전 장치를 제공한다.

(7) 청구항 7에 기재된 발명에서는, 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나의 청구항에 기재된 소형 발전 장치와, 상기 소형 발전 장치에서 발전된 전력을 축전하는 축전 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 휴대형 전자기기를 제공한다.

본 발명에 의하면, 이너 로터형의 소형 발전 장치에 있어서, 구동 기어의 회전을 피동 기어에 전동하는 중간 기어의 적어도 1개의 회전축을, 스테이터 내에서 로터의 외측에 설치했으므로, 소형이고, 소정 기능을 사용하는데 충분한 발전 능력을 구비할 수 있다.

도 1은 소형 발전 장치를 탑재한 휴대전화의 외관 구성도이다.
도 2는 소형 발전 장치의 단면도이다.
도 3은 소형 발전 장치의 단면도이며 각 부의 해당 개소에 대한 설명도이다.
도 4는 소형 발전 장치를 정면에서 본 상태 (a)와, 회전부를 떼어낸 상태 (b)의 설명도이다.
도 5는 소형 발전 장치를 정면에서 봤을 때, 회전부와 받침부를 떼어낸 상태의 설명도이다.
도 6은 소형 발전 장치에 있어서의 발전부의 사시도, 및 착자(着磁) 상태를 나타내는 사시도이다.
도 7은 극 수를 바꾼 경우의 스테이터 코어의 형상을 나타낸 설명도이다.
도 8은 각 극 수의 스테이터 코어를 사용한 경우의 발전 전력을 구한 설명도이다.
도 9는 제2 실시형태에 있어서의 소형 발전 장치의 단면도이다.
도 10은 제2 실시형태에 있어서의 소형 발전 장치를 정면에서 본 상태의 설명도이다.
도 11은 소형 발전 장치의 받침판에 관한 제1 변형예, 제2 변형예의 설명도이다.
도 12는 소형 발전 장치의 받침판에 관한 제3 변형예의 설명도이다.
도 13은 소형 발전 장치의 받침판에 관한 제4 변형예의 설명도이다.

이하, 본 발명의 소형 발전 장치 및 휴대형 전자기기에 있어서의 적절한 실시형태에 대해서, 도 1~도 13을 참조하여 상세하게 설명한다.

(1) 실시형태의 개요

도 1은, 소형 발전 장치(1)를 탑재한 휴대전화(휴대형 전자기기)(100)의 외관 구성도이다. 이 도 1에 나타난 바와 같이, 스마트 폰과 같이 표시부나 조작부가 전면에 배치된 휴대형 전자기기(100)의 경우, 소형 발전 장치(1)는, 주로 하우징(101)의 이면에 설치된다.

소형 발전 장치(1)는, 표면 중앙에 배치된 회전 다이얼(31)이 배치되고, 그 표면에 방사상으로 형성된 복수의 회전 다이얼 볼록부(33)에 손이나 손가락을 걸어 돌릴 수 있다.

이 회전 다이얼(31)을 돌림으로써, 그 회전력이 적어도 1개의 중간 기어를 통해, 소형 발전 장치(1)의 내부에 설치된 이너 로터형의 발전부(6)의 로터를 회전시킴으로써 발전이 행해지고, 휴대형 전자기기(100)용 전원을 충전하고, 또는 예비용 전원(예를 들면, 2차 전지나 대용량 커패시터 등)을 충전한다.

이 소형 발전 장치(1)는, 회전 이동력을 전달하는 기어의 비나, 소형 발전 장치(1)의 사이즈에 따라서도 다르지만, 회전 다이얼(31)을 1분 정도 회전시킴으로써, 휴대전화이면, 대기 상태(전화나 메일의 착신 감시와, 착신이 있었던 경우의 착신 처리)를 10분 유지할 수 있을 정도의 발전이 가능하다. 즉, 회전 다이얼(31)의 회전에 의해, 로터부의 영구 자석(65)이 3000rpm~7000rpm로 회전하고, 이 회전수로 3V~5V의 전압으로 충전에 충분한 전류를 공급할 수 있다.

본 실시형태의 소형 발전 장치(1)는, 3cm~5cm 모서리, 6mm~10mm 두께의 사이즈 내로 형성되고, 소형화, 박형화가 실현되어 있다.

그리고, 소형화, 박형화를 위한 구성으로서, 소형 발전 장치(1)는, 회전 다이얼(31)의 회전력을 회전부(3)에 전달하기 위해서 중간 기어를 구비하고 있는데, 이 중간 기어의 축의 적어도 1개를, 발전부(6)의 스테이터 코어(66)에 원환형으로 복수 설치된 코어 권선(67) 사이에 설치하고 있다. 이와 같이, 본 실시형태에서는, 중간 기어의 축을, 이너 로터형 발전기의 스테이터 코어 내부에 설치함으로써, 평면 사이즈를 작게 하고 있다.

또, 회전 다이얼(31)의 외경(외주)보다도 내측에 발전에 필요한 모든 구성부품(회전축을 지지하는 받침부(4), 회전을 전동하는 전동부(5), 발전부(6))을 배치하고 있으므로, 평면 사이즈를 작게 할 수 있다.

그리고, 회전 다이얼(31)의 다이얼축(32)과, 발전부(6)의 로터축(61)을 동일축선 상이 아니라, 평면적으로 어긋나게 하여 배치(이격 배치)하고 있으므로, 양축을 공통의 받침판(42)으로 지지할 수 있어, 전체 두께를 얇게 할 수 있다.

(2) 실시형태의 상세

도 2는 제1 실시형태에 있어서의 소형 발전 장치(1)의 각 축을 따른 단면도이다.

도 3은, 소형 발전 장치를 구성하는 각 부의 장소를 명확하게 하기 위해서, 도 2의 해당 개소를 검게 칠한 것이다.

도 4는 소형 발전 장치를 정면에서 본 상태 (a)와, 회전부를 떼어낸 상태 (b)를 나타낸 것이다.

도 2, 3에 나타낸 바와 같이, 소형 발전 장치(1)는, 수용부(2), 회전부(3), 받침부(4), 전동부(5), 발전부(6)로 구성되어 있다.

소형 발전 장치(1)는 도 4에 나타난 바와 같이, 3cm~5cm의 사각형 형상으로 형성되어 있으며, 네 모서리가 나사(24)로 고정되어 있다.

또한, 도 2에 나타낸 단면도에서는, 각 축을 통과하는 꺽은선을 따른 단면을 나타냄(우측 도면)과 더불어, 나사(24)에 의한 나사 고정 상태를 좌측 도면에서 나타내고 있다.

수용부(2)는, 도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 소형 발전 장치(1)의 회전부(3)~발전부(6)의 각 부를 내측에 수용하는 하우징이다.

수용부(2)는, 베이스(21), 중간판(22), 커버(23), 및 이들을 고정하는 나사(24)로 구성되어 있다. 베이스(21), 중간판(22), 및 커버(23)는 동일한 4각 형상이며, 각각의 네 모서리에는, 중심축이 동일하게 되는 위치에, 나사(24)로 고정하기 위한 나사 구멍이 형성되어 있다.

베이스(21)에는, 그 중심(대각선의 교점)으로부터 어긋난 위치에 로터축(61)을 축지지하기 위한 베어링 구멍이 관통하고 있다.

그리고 베이스(21)의 중심 상에는 회전 다이얼(31)의 다이얼축(32)이 배치되므로, 이 다이얼축(32)과 로터축(61)은 서로 어긋난 위치에 배치되게 된다. 이 때문에, 공통의 받침판(42)을 사용하여 양축(32, 61)을 동일 평면 상에서 축지지할 수 있어, 두께를 얇게 하는 것이 가능하게 된다.

베이스(21)에는, 로터축(61)용 베어링 구멍을 중심으로 하는 반경 r1의 원형 형상의 제1 오목부(21a)가 형성되어 있으며, 이 제1 오목부(21a)의 바닥부에는, 또한 베어링 구멍을 동심으로 하는 반경 r2(<r1)의 제2 오목부(21b)가 형성되어 있다.

이 제1 오목부(21a), 제2 오목부(21b)에 의해 발전부(6)의 수납부가 형성된다.

또, 제1 오목부(21a)의 바닥면과, 제2 오목부(21b)의 주위면에 의해, 환상의 베이스 단부(21c)가 형성되고, 이 베이스 단부(21c) 상에 스테이터 코어(66)가 올려진다.

또, 제2 오목부(21b)에 형성된 원형의 바닥면에는, 그 내주면으로부터 중심 방향 소정 거리의 위치에 중간 기어의 축인 전동축(51)을 축지지하기 위한 베어링 구멍이 관통하고 있다.

이에 의해, 스테이터 코어(66)의 코어 권선(67)과 코어 권선(67) 사이(스테이터 코어(66)의 내부)에 전동축(51)이 설치되므로, 소형 발전 장치(1)의 평면 사이즈를 작게 할 수 있다(도 5(a) 참조).

또한, 도 5(b)에 나타난 바와 같이, 환상부(66a)의 내측의 일부를 절결한 절결부(66c)를 설치하고, 이 절결부(66c)에 전동축(51)의 일부가 들어가도록 전동축(51)을 설치하도록 해도 된다.

또, 도시하지 않았으나, 전동축(51)의 직경이 환상부(66a)의 폭보다도 작은 경우에는, 환상부(66a)에 전동축(51)의 관통 구멍을 설치하고, 상기 관통 구멍을 관통시킨 전동축(51)을 베이스(21)에 설치하도록 해도 된다. 이 경우, 전동축(51)은, 베이스(21)의 베이스 단부(21c)에 설치한 함유 베어링(52)에 축지지되게 된다.

또한, 전동축(51)을 축지지하는 함유 베어링(52)을 환상부(66a)에 설치함으로써, 전동축(51)을 환상부(66a) 상에 설치하도록 해도 된다.

베이스(21)의, 제1 오목부(21a) 이외의 부분에는 지주(支柱)(41)용 지주 구멍이 3개소 형성되어 있다.

베이스(21)의 제1 오목부(21a)가 형성된 상부측에는, 중간판(22)이 설치된다.

중간판(22)은, 사각형 형상이며, 그 중심에 회전 다이얼(31)의 최대 외경보다도 약간 작은 직경의 원형 구멍이 설치되어 있다.

중간판(22)에는, 베이스(21)와 접촉하는 측의 면에, 원직경 구멍 내부에서 외부로 관통하는 관통 오목부(22a)가 설치되어 있다. 베이스(21)의 상면과 관통 오목부(22a)에 의해, 수용부(2)의 측면에 내부에서 외부로 관통하는 관통 구멍이 형성된다.

이 관통 오목부(22a)에는 발전부(6)에 의한 발전 전력을 취출하기 위한 기판(69)이 배치된다. 이 때문에 관통 오목부(22a)의 깊이는 기판(69)의 두께 정도이다.

또한, 중간판(22)과 베이스(21)를 일체 형성하고, 발전 전력을 외부로 취출하기 위한 기판(69)이나 배선을 통과하기 위한 관통 구멍을 측면이나, 바닥면에 설치하도록 해도 된다. 이 경우에는, 제1 오목부(21a)의 상부에, 또한 회전 다이얼(31)용 원형 오목부를 형성한다. 이 원형 오목부의 중심은 회전 다이얼(31)의 중심과 일치시킨다.

베이스(21)의 상부에는, 커버(23)가 설치된다.

커버(23)는, 소형 발전 장치(1) 단독으로 제품화되는 경우에는, 베이스(21), 중간판(22)과 동일한 사각형 형상인데, 예를 들면, 휴대전화나 스마트 폰, 소리 데이터 재생장치 등의 휴대형 전자기기에 장착하는 경우에는, 상기 휴대형 전자기기의 하우징을 형성하는 커버를 사용하도록 해도 된다.

커버(23)는, 단면 역L자 형상의 원환형으로 형성되고, 누름부(23c)를 구성하는 원환형부와 그 외주에 세워진 둘레벽부로 구성되어 있다.

즉, 커버(23)는, 회전 다이얼(31)의 최대 외경보다도 약간 큰 직경의 원형의 오목부(23a)가, 그 중심에 형성되어 있다. 그리고, 이 원형의 오목부(23a) 바닥면 중앙에는, 회전 다이얼(31)의 최대 외경보다도 약간 작은 직경의 원형의 다이얼 구멍(23b)이 형성되어 있다. 그리고, 오목부(23a)의 남겨진 바닥부에 의해 회전 다이얼(31)을 누르는 누름부(23c)가 형성되어 있다.

회전부(3)는, 도 3(b)에 나타난 바와 같이, 소형 발전 장치(1)의 중앙 상부에 배치되고, 발전시에 사용자가 회전 조작을 행하기 위한 부재이다.

회전부(3)의 상면에는, 사용자가 회전 조작을 할 때에 손가락이 걸어지도록, 회전 다이얼 볼록부(33)가 형성되어 있다. 회전 다이얼 볼록부(33)는, 도 4(a)에 나타난 바와 같이, 방사상으로 복수개(본 실시형태에서는 10개) 설치되어 있다.

본 실시형태에서는, 회전 다이얼 볼록부(33)를 방사상으로 복수개 형성함으로써, 회전 다이얼(31)의 강도를 올릴 수 있어, 그만큼 회전 다이얼(31)을 얇게 형성할 수 있다.

회전부(3)의 내측 중심에는, 미끄럼 베어링용 축 구멍이 형성되어 있으며, 다이얼축(32)으로 축지지되고 있다.

회전부(3)의 내측면에는, 다이얼축(32)의 축심과 동심원 형상으로, 환상 오목부(34)가 형성되어 있다. 이 환상 오목부(34)의 내주벽에는 구동 기어(35)가 형성되어 있다.

구동 기어(35)는, 환상 오목부(34)의 내주벽에 성형·소결 등에 의해 일체 형성되어 있는데, 링형상으로 별도 형성한 구동 기어(35)를 환상 오목부(34)의 내주벽에 고정하도록 해도 된다.

이 구동 기어(35)를 통해 회전 다이얼(31)의 회전 구동력이 전달된다.

회전부(3)의 외주 단부는, 전체 둘레에 걸쳐서 얇은 환상 걸림부(36)가 형성되어 있다. 이 환상 걸림부(36)는, 소정 간극을 가지고 커버(23)의 누름부(23c)로 커버됨으로써 회전 다이얼(31)이 빠지지 않도록 되어 있다.

이 환상 걸림부(36)의 내측면, 즉, 회전 다이얼(31)의 베이스(21)측의 면의 외주측에는, 전체 둘레에 걸쳐서 환상의 슬라이딩 볼록부(37)가 형성되어 있으며, 이 슬라이딩 볼록부(37)가 중간판(22)과 접촉하고 있다. 그리고, 회전 다이얼(31)을 회전시키면, 이 슬라이딩 볼록부(37)와 중간판(22)의 접촉부가 슬라이딩된다.

이와 같이 회전 다이얼(31)은, 중심이 다이얼축(32)으로 받침판(42)에 지지되고, 받침판(42)에 면한 바닥면의 외주측이 중간판(22)에 지지되고 있으므로, 회전 다이얼(31)의 강도를 올릴 수 있고, 그만큼 회전 다이얼(31)을 얇게 형성할 수 있다.

받침부(4)는, 도 3(c)에 나타난 바와 같이, 수용부(2)와 회전부(3) 사이에 설치되고, 소형 발전 장치(1)의 각 축(다이얼축(32), 전동축(51), 로터축(61))을 축지지하기 위한 부재이다.

받침부(4)는, 3개의 지주(41)와 받침판(42), 및 나사(43)로 구성되어 있다.

지주(41)는, 도 2에 나타난 바와 같이, 베이스(21)에 형성된 3개소의 지주 구멍에 박아넣음으로써 고정되어 있다.

도 4(b)는, 소형 발전 장치(1)를 위에서 본 도 4(a)의 상태에서 회전 다이얼(31)을 떼어낸 상태를 나타내고 있다. 3개의 지주(41)는, 중간판(22)의 내측에서, 받침부(4) 및 전동부(5)와 겹치지 않는 위치에 베이스(21)에 설치되어 있다(도 4(b)에서의, 지주(41)에 부착되어 있는 나사(43)를 참조). 3개의 지주(41)는, 그 3점의 대략 중심 부분에, 다이얼축(32)의 축심이 위치하도록 배치됨으로써, 회전 다이얼(31)의 회전시에 발생하는 힘을 안정적으로 받도록 되어 있다.

또한, 지주(41)는, 외주면에 나사를 형성하는 것으로 베이스(21)에 나사 고정하도록 해도 된다.

베이스(21)에 고정된 3개의 지주(41)의 다른 단부에는, 3변이 외측으로 만곡한 대략 삼각형상의 받침판(42)이 배치되고, 나사(43)로 지주(41)에 고정되어 있다.

받침판(42)에는, 각각 대응하는 위치에, 다이얼축(32)용 고정 구멍(42a), 로터축(61)용 축 구멍, 전동축(51)용 축 구멍이 형성되어 있다.

그리고, 도 2에 나타난 바와 같이, 다이얼축(32)이 받침판(42)으로부터 상방향으로 배치되고, 로터축(61)이 받침판(42)으로부터 하방향으로 설치됨으로써, 양축을 동일한 받침판(42)으로 고정 및 축지지할 수 있어, 그 결과 소형 발전 장치(1)를 얇게 할 수 있다.

다이얼축(32)은, 다이얼축(32)의 베어링 부분의 하측이 고정 구멍 부분에 박아넣음으로써 고정되어 있다. 단, 용접 고정, 나사 고정 등의 다른 방법에 의해 고정하도록 해도 된다.

전동부(5)는, 도 3(d)에 나타난 바와 같이, 회전 다이얼(31)의 회전을 발전부(6)의 로터축(61)에 전달하기 위한 부재이다.

전동부(5)는, 전동축(51), 함유 베어링(52), 함유 베어링(53), 제2 중간 기어(54), 제1 중간 기어(55)에 의해 구성되어 있다.

전동축(51)은, 일단이 함유 베어링(52)에 의해서 베이스(21)에 축지지되고, 타단측이 함유 베어링(53)에 의해서 받침판(42)에 축지지되어 있다.

전동축(51)의 함유 베어링(53)측은, 도 2 및 도 4(b)에 나타난 바와 같이, 받침판(42)을 관통하고 있고, 그 단부에 제1 중간 기어(55)가 스플라인에 의해, 또는 키와 홈에 의해서 고정되어 있다.

이 제1 중간 기어(55)는, 회전 다이얼(31)의 환상 오목부(34) 내에 위치하고, 구동 기어(35)와 맞물려 있다(도 2, 도 4(a) 참조).

또, 전동축(51)의 양 축지지부 사이에는 제2 중간 기어(54)가 일체 형성되어 있으며, 이 제2 중간 기어(54)는, 로터축(61)에 형성된 피동 기어(62)와 맞물려 있다(도 2, 도 5(a) 참조). 또한, 제2 중간 기어(54)는 전동축(51)과 별체로 형성하고, 키와 홈이나, 스플라인에 의해 전동축(51)에 부착하도록 해도 된다.

발전부(6)는, 도 3(e)에 나타난 바와 같이, 수용부(2) 내에 수용되어, 전동부(5)를 통해 회전 다이얼(31)에 의한 회전력을 받아 영구 자석을 회전시킴으로써 발전하는 부재이다.

발전부(6)는, 로터부와 스테이터부, 및 기판(69)으로 구성되어 있다. 발전부(6)는, 스테이터 코어, 이너 로터형의 발전기이며, 영구 자석의 자극 수와 스테이터 코어의 볼록극 수는 동수인 10극으로 되어 있다.

도 2 및 도 6(a)에 나타난 바와 같이, 로터부는, 로터축(61), 피동 기어(62), 함유 베어링(63a, 63b), 자기 유지 부재(64), 영구 자석(65)으로 구성된다. 또, 스테이터부는, 스테이터 코어(66)와 코어 권선(67)으로 구성된다.

로터축(61)은, 일단이 함유 베어링(63a)에 의해서 베이스(21)에 축지지되고, 타단이 함유 베어링(63b)에 의해서 받침판(42)에 축지지되어 있다.

로터축(61)의 받침판(42)측의 외주면에는, 제2 중간 기어(54)와 맞물리는 피동 기어(62)가 일체 형성되어 있다. 이 피동 기어(62)에 대해서도, 별체로 형성하고, 스플라인에 의해, 또는 키와 홈에 의해서 로터축(61)에 고정하도록 해도 된다.

로터축(61)의 베이스(21)측에는 원판형의 자기 유지 부재(64)가 부착되어 있다. 자기 유지 부재(64)는, 경량화를 위해서 복수의(도 6(a)에서는 5개)의 관통 구멍이 형성되어 있다.

자기 유지 부재(64)의 외주단은 단차가 형성되고, 이 단차 부분에 링형상의 영구 자석(65)이 고정되어 있다.

영구 자석(65)은, 링형상으로 일체로 성형·소결하거나, 자극별로 개별 자석을 링형상으로 배치하도록 해도 된다. 본 실시형태의 영구 자석(65)은, 분말상의 자성 재료를 틀에 넣어 열처리하여 소결하고 있는데, 수지(본드)와 함께 열처리하여 수지 형성이나 압축 형성하도록 해도 된다.

이 링형상으로 형성된 자성재를, 로터축(61)에 고정한 자기 유지 부재(64)에 부착하고, 이 상태에서 외주면측에서부터 착자함으로써, 영구 자석(65)을 형성한다. 착자된 영구 자석(65)은, 직경 방향 내방에서 외방을 향해 자기장 배향되고 자극 수로 분할된 세그먼트 자석이 된다.

영구 자석(65)의 자성 재료로는, 희토류 자석이 다용되고 있으며, 희토류 자석 중에서도 등방성의 자성 재료인 Nd-Fe-B계나, Sm-Fe-N계 본드 자석을 사용해도 되지만, 본 실시형태에서는, 로터부가 소형화되어도 충분한 자력을 얻어지도록 하기 위해서, 이방성의 자석을 이용하고 있다.

즉, 자성 재료로서, 래디얼 방향의 두께가 얇아도 많은 자속량을 발생시킬 수 있고, 또한 보자력이 큰 Sm-Co(사마륨코발트)계 자성 재료를 사용한다. 이 경우, Sm-Co계 자성 재료에서 이방성을 갖는 경우에는, 이것을 자기장 배향에 의해서 자성 재료 전체의 자기의 축을 가지런히 한 후, 착자를 행함으로써, 두께가 얇아도 많은 자속량을 발생시킬 수 있다.

영구 자석(65)은, 도 6(a)에 나타낸 바와 같이 자극 수가 10극이 되도록 형성된다. 또한, 도 6(a)에 표시한 S, N의 표시는, 코어 권선(67)과 대향하는 측의 극을 표시한 것으로, 각각의 반대측(중심측)은 반대의 극으로 되어 있다.

이러한 영구 자석(65)은, 착자 요크(68)을 사용하여 다음과 같이 하여 착자된다.

도 6(b)는, 착자 요크(68a)에 의해 로터부를 착자하는 상태를 나타낸 사시도이다.

이 도 6(b)에 나타난 바와 같이, 착자 요크(68a)는, 영구 자석(65)의 극 수(본 실시형태에서는 10극)와 동수의 돌출부가, 환상부로부터 중심 방향을 향해서 형성되고, 이 돌출부에 대전류에 견딜 수 있는 굵기의 착자 코일(68b)이 감겨 있다.

착자 요크(68a)는, 자성재(65b)(영구 자석(65))를 강력하게 자화(풀 착자)하기 위해서, 자성재(65b)의 4배 정도의 두께로 형성되어 있다.

이 착자 요크(68a)의 내측에, 자기 유지 부재(64)로 환상의 자성재(착자 후에 영구 자석(65)이 되는 부재)(65a)를 로터축(61)에 고정한 로터부를 배치한다. 이에 의해, 자성재(65a)의 외주면에는, 착자 코일(68b)이 대향 배치된다.

이 상태에서 착자 코일(68b)에 대전류를 흘림으로써, 자성재(65a)가 풀 착자되어, 반경 방향 내에서 외방향으로 자기장 배향된 10극의 영구 자석(65)이 형성된다.

한편, 스테이터부를 구성하는 스테이터 코어(66)는, 도 2, 도 6(a)에 나타난 바와 같이, 환상부(66a)와, 돌출부(66b)로 구성되어 있다.

도 6(a)에 나타난 바와 같이, 원환형의 환상부(66a)에는, 내주면으로부터 중심 방향을 향해서 복수의 돌출부(66b)가 설치되어 있다.

돌출부(66b)는, 소정의 극 수에 맞춰 설치되는데, 본 실시형태에서는 소정의 극 수로서 영구 자석(65)의 극 수와 동수를 채용하고 있으므로, 극 수 10으로 하기 위해서 돌출부(66b)를 10개 설치하고 있다.

돌출부(66b)는, 환상부(66a)로부터 중심 방향으로 연장하여 설치함과 더불어, 또한, 단부에 있어서 둘레 방향 양측에 연장하여 설치한 형상으로 되어 있다. 돌출부(66b)의 선단부는, 영구 자석(65)의 외주면과 소정 거리의 공극을 통해 대항하고 있다. 그리고, 돌출부(66b)의 중심 방향으로 연장하여 설치한 부분에 코어 권선(67)이 감겨지도록 되어 있다.

10개의 돌출부(66b)의 선단에서 형성되는 스테이터 코어(66)의 내주의 직경(이하, 내경이라 함)은, 소형 발전 장치(1)를 소형화하기 위한 바람직한 사이즈로서 10mm 이상 20mm 이하의 범위에서 선택되고, 보다 바람직하게는 10mm 이상 15mm 이하의 범위에서 선택된다.

한편, 스테이터 코어(66)의 두께는 0.8mm 이상 1.4mm 이하의 범위에서 선택된다.

그리고, 스테이터 코어(66)의 극 수 n(돌출부(66b), 코어 권선(67)의 수)은, 스테이터 코어(66)의 내경이 10mm 이상 15mm 이하인 경우 8극~12극, 바람직하게는 10극, 내경이 15mm보다 크고 20mm 이하인 경우 10극~14극, 바람직하게는 12극이 선택된다.

본 실시형태에서는, 내경 13mm, 외경 22mm, 두께 1mm이며, 10극의 스테이터 코어(66)를 사용하고 있다.

여기서, 스테이터 코어(66)에 있어서의 극 수 선택의 이유에 대해서 도 7, 8을 참조하여 설명한다.

도 7은, 돌출부(66b)의 수(극 수)를 바꾼 경우의 스테이터 코어(66)의 형상을 나타낸 것이다.

이 도 7에서는, 각각의 스테이터 코어(66)에 슬롯을 4~16 설치함으로써, 4극, 6극, 8극, 10극, 12극, 14극, 및 16극의 스테이터 코어(66)의 형상을 나타내고 있다.

어느 스테이터 코어(66)나, 발전의 조건을 통일시키기 위해서, 내경을 13mm, 외경을 22mm, 두께(적층 두께)를 1mm로 하고 있다. 또, 각 스테이터 코어(66)의 슬롯 폭(이웃하는 돌출부(66b)의 선단부와 선단부의 폭)은, 권선 처리에 필요한 소정 폭이 필요하기 때문에, 전체 스테이터 코어(66)와도 같은 폭으로 하고 있다.

도 8은, 도 7에 나타낸 각 스테이터 코어(66)를 사용한 경우의 발전 전력을 구한 것이다.

도 8에서는, 도 7에 나타낸 각 형상의 스테이터 코어(66)에 권선을 실시하고, 각각 내부에 동일 치수의 로터를 배치하고, 5000rpm로 회전시킨 경우의 전력을 나타내고 있다.

일반적으로 극 수가 늘어날수록 고전력을 얻을 수 있지만, 소형화에 의해 스테이터 코어(66)의 내경을 13mm로 한 경우, 도 8에 나타난 바와 같이, 극 수 10의 발전 전력이 가장 높고, 10극 다음으로 극 수가 적은 8극이 2번째, 10극 다음으로 극 수가 많은 12극이 3번째로 되어 있다.

이와 같이, 단순하게 극 수가 증가함으로써 발전 전력이 증가하는 것은 아니고, 그 이유는 다음과 같이 생각된다.

즉, 스테이터 코어(66)의 사이즈를 고려하지 않으면, 동일 속도로 영구 자석을 회전시킨 경우, 자석의 자극 수가 많을수록, 코어 권선(67)에 쇄교하는 자속의 속도는 빨라져, 발전 전력이 높아진다.

그러나, 스테이터 코어(66)의 소형화에 따라, 돌출부(66b)(코어 극 수)가 많아질수록 코어 권선(67)의 단면적(코어 단면적)이 작아져, 자속이 포화해 버린다. 이 때문에, 코어 권선(67)의 단면당 자속은, 극 수가 증가할수록 작아져 버린다.

이 때문에, 내경이 10mm~20mm인 소형의 스테이터 코어(66)를 사용한 경우에는, 그 내경 사이즈의 범위에 따라 채용 가능한 극 수, 및 최적의 극 수 n이 존재하게 된다.

이와 같이, 스테이터 코어(66)의 내경이 10mm 이상, 20mm 이하인 이너 로터형 발전기에서는, 최적 극 수 n인 경우의 발전 전력이 가장 높고, n보다도 극 수가 적어짐에 따라 발전 전력은 저하하고, 또, n보다도 극 수가 많은 경우도 많아짐에 따라 발전 전력이 저하하는 것을 알 수 있다.

최적 극 수 n은, 스테이터 코어(66)의 내경에 의해 정해지고, 내경이 10mm 이상, 15mm 이하에서는 n=10이며, 극 수 8~12의 범위에서 실용에 견딜 수 있는 발전을 얻을 수 있다.

한편, 내경이 15mm보다 크고 20mm 이하에서는 n=12이며, 극 수 10~14의 범위에서 실용에 견딜 수 있는 발전을 얻을 수 있다.

스테이터 코어(66)는, 환상부(66a)와 돌출부(66b)가 일체로 된 형상의, 절연 코팅 등에 의해서 절연 처리한 얇은 판재를 사용하고, 이것을 복수장 적층 고정함으로써 제조된다. 구체적으로는, 적층 규소 강판으로 스테이터 코어(66)가 형성된다.

또한, 스테이터 코어(66)는, 이너 로터형의 발전기에 있어서의 각종 소재, 형상을 채용할 수 있다. 예를 들면, 별체로서 제조한 돌출부(66b)를 환상부(66a)에 고정하도록 해도 된다.

각 돌출부(66b)에는 코어 권선(67)이 직렬로 감겨 있다.

본 실시형태에서는 이너 로터의 외주에 스테이터 코어(66)를 배치하는 구조이므로, 코어 권선(67)은, 환상부(66a)의 내측에 방사상으로 복수 배치할 수 있어, 이에 의해 개개의 코어 권선(67)의 사이즈를 작게 하면서, 코일 길이(권선의 길이)를 길게 감을 수 있으므로, 큰 발전량을 발생시킬 수 있다.

스테이터부를 구성하는 기판(69)은, 도 5(a)에 나타난 바와 같이, 수용부(2) 외부로부터 관통 오목부(22a)를 통과하여, 2개의 코어 권선(67) 상에 배치되어 있다.

기판(69)에는, 2개의 배선이 인쇄 등에 의해 설치되어 있으며, 직렬로 감은 코어 권선(67)의 양단이 각각 2개의 배선에 접속됨으로써, 발전부(6)에 의한 발전 전력을 외부로 취출하도록 되어 있다.

기판(69)의 도시하지 않는 측은, 소형 발전 장치(1)가 휴대전화 등의 휴대형 전자기기에 장착되어 있는 경우, 상기 휴대형 전자기기의 2차 전지나, 예비용 전원(2차 전지나 대용량 커패시터 등)에 접속된다.

또한, 예비용 외부 전원으로서 소형 발전 장치(1)를 사용하는 경우에는, 기판(69)으로 바꿔, 각종 기기에 접속하는 단자를 구비한 배선을 사용하도록 해도 된다.

이상과 같이 구성된 소형 발전 장치(1)의 조립 순서에 대해서 이어서 설명한다.

(1) 우선 베이스(21)에 3개의 지주(41)를 고정한다.

(2) 다음에, 베이스(21)의 베이스 단부(21c)에, 발전부(6)의 스테이터 코어(66)를 배치한다. 이때, 스테이터 코어(66)에 부착한 기판(69)이 중간판(22)의 관통 오목부(22a)에 일치하도록 위치 결정한다.

(3) 또, 영구 자석(65), 자기 유지 부재(64)가 고정된 로터축(61)의 하단을, 함유 베어링(63a)으로 베이스(21)에 축지지한다.

(4) 다음에, 함유 베어링(52)으로 전동축(51)을 베이스(21)에 축지지하고, 제2 중간 기어(54)를 로터축(61)의 피동 기어(62)에 치합시킨다.

(5) 다음에, 다이얼축(32)을 고정한 받침판(42)에, 함유 베어링(63b)으로 로터축(61)의 상단을 축지지하고, 또 함유 베어링(53)으로 전동축(51)의 상부를 축지지하고, 나사(43)로 받침판(42)을 지주(41)에 고정한다.

(6) 다음에, 받침판(42)의 상측으로부터, 전동축(51)에 제1 중간 기어(55)를 부착한다.

(7) 다음에, 중간판(22)을 베이스(21) 상에 올려놓는다. 이 상태에서, 기판(69)이 관통 오목부(22a)에서 외부로 나온 상태가 된다.

(8) 다음에, 회전 다이얼(31)을 중간판(22) 상에 얹고, 다이얼축(32)에 회전 다이얼(31)을 축지지한다.

(9) 마지막으로, 커버(23)를 중간판(22)에 얹고, 베이스(21), 중간판(22), 커버(23)의 네 모서리를 나사(24)로 나사 고정한다.

이상과 같이 구성된 소형 발전 장치(1)에 따른 발전의 조작에 대해서 이어서 설명한다.

발전하는 경우, 사용자는 회전 다이얼 볼록부(33)에 손가락을 걸어 회전 다이얼(31)을 회전시킨다.

회전 다이얼(31)이 회전하면, 그 회전은 구동 기어(35)와 맞물리는 제1 중간 기어(55)를 통해 전동축(51)에 전동된다. 전동축(51)의 회전은, 또한 제2 중간 기어(54)와 맞물리는 피동 기어(62)를 통해 로터축(61)에 전동되어, 영구 자석(65)을 회전시킨다.

이와 같이, 회전 다이얼(31)의 회전은, 각 기어의 치수비에 따라 회전수가 증속되어 로터부의 영구 자석(65)을 회전(3000rpm~7000rpm의 범위)시킴으로써, 3V~5V의 전압으로 충전에 충분한 전류를 공급하는 것이 가능해진다.

발전부(6)에서의 발전 전력은, 기판(69)의 배선을 통해, 전원에 충전되게 된다.

다음에, 소형 발전 장치(1)에 있어서의 제2의 실시형태에 대해서 설명한다.

이 제2 실시형태의 소형 발전 장치(1)에서는, 회전 다이얼(31)의 회전 이동력의 전달 경로에 대해서 제1 실시형태와는 상이하다. 즉, 상기한 제1의 실시형태에서는 2단 기어 기구를 구성하는 구동 기어(35), 제1 중간 기어(55), 및 제2 중간 기어(54), 피동 기어(62) 전부를 평기어에 의해 구성했는데, 제2의 실시형태에서는, 내치 기어를 회전 다이얼(31)에 설치한 것이다.

이하, 제2 실시형태의 상세한 사항에 대해서, 제1 실시형태와 상이한 점을 중심으로 하여 도 9, 도 10을 참조해 설명한다.

이 소형 발전 장치(1)에서는, 외주의 전체면에 걸쳐서 둘레벽부(38)가 형성되도록, 회전 다이얼(31b)의 내측에, 다이얼축(32)을 중심으로 하는 원형의 오목부를 설치하고, 둘레벽부(38)의 내주면에 구동 내치 기어(35b)가 형성되어 있다. 이 둘레벽부(38)는, 중간판(22)의 원형 구멍 내에 배치된다.

그리고, 둘레벽부(38)에는, 그 외주 전체면에 걸쳐서 환상 걸림부(36b)가 형성되고, 이 환상 걸림부(36b)의 바닥면이 중간판(22)과 슬라이딩됨으로써, 회전 다이얼(31b)의 외주부가 지지된다.

제2 실시형태의 전동축(51)에는, 회전 다이얼(31b)의 구동 내치 기어(35b)로부터 로터축(61)의 피동 기어(62)에 회전을 직접 전동하는 중간 기어(54b)가 형성되어 있다.

즉, 전동축(51)에 형성된 중간 기어(54b)는, 회전 다이얼(31b)의 둘레벽부(38) 내측에 형성된 구동 내치 기어(35b)와 맞물림과 더불어, 로터축(61)에 형성된 피동 기어(62)와 맞물림으로써, 아이들 기어(유성 기어)로서 기능한다.

도 9, 10에 나타낸 바와 같이, 제2 실시형태에 있어서도 중간 기어(54b)의 전동축(51)이, 스테이터 코어(66)의 내측(로터부의 외측), 구체적으로는 스테이터 코어(66)의 코어 권선(67)과 코어 권선(67) 사이에 설치됨으로써, 소형 발전 장치(1)의 평면 사이즈를 작게 하고 있다.

또한, 제2 실시형태에 있어서도, 도 10에 나타난 바와 같이, 기판(69)의 일부를 제외하고, 회전 다이얼(31b)의 최대 직경의 내측에, 받침부(4), 전동부(5), 발전부(6) 전체가 구성되어 있다.

또 제2 실시형태의 전동축(51)은, 단부가 받침판(42)에 함유 베어링(53)으로 축지지되어 있다.

이와 같이, 제2 실시형태에서는, 전동축(51)의 단부가 받침판(42)으로부터 관통하고, 상기 단부에 제1 중간 기어(55)를 고정하고 있는 제1 실시형태와 달리, 제1 중간 기어(55)가 불필요한 분만큼, 회전 다이얼(31b)을 얇게 할 수 있다. 그 결과, 소형 발전 장치(1) 전체의 두께를 작게 할 수 있다.

또, 제1 실시형태에서는, 회전 다이얼(31)을 회전시킬 때의 회전 조작을 보조하는 구조로서, 다이얼축(32)을 중심으로 하는 방사상의 회전 다이얼 볼록부(33)를 복수 설치했는데, 제2 실시형태에서는, 회전 다이얼 오목부(33b)를 채용하고 있다.

회전 다이얼 오목부(33b)는, 원형의 오목한 부분이 1개 회전 다이얼(31b)에 설치되어 있으며, 사용자는, 이 오목한 부분에 손가락을 걸어 회전 다이얼(31b)을 회전시키도록 되어 있다.

또한, 제1 실시형태에 있어서의 회전 다이얼(31)에 있어서, 회전 다이얼 볼록부(33)로 바꿔 회전 다이얼(31)을 채용하도록 해도 된다. 또, 반대로 제2 실시형태의 회전 다이얼(31b)에 있어서, 제1 실시형태의 회전 다이얼 볼록부(33)를 채용하도록 해도 된다.

다음에 설명한 제1 실시형태, 제2 실시형태의 변형예에 대해서 도 11~도 13을 참조하여 설명한다.

이 변형예는, 소형 발전 장치(1)의 받침부(4)를 변형한 것이다. 이하의 설명에서는 제1 실시형태를 예로 들어 설명하는데, 상술한 제2 실시형태에 대해서도 동일하게 적용할 수 있다.

설명한 두 실시형태의 소형 발전 장치(1)에서는, 도 4(b)에 나타난 바와 같이, 다이얼축(32), 로터축(61), 및 전동축(51)의 3축을 받침판(42)으로 축지지하고 있고, 이 받침판(42)을 베이스(21)에 고정하기 위한 지주(41)가 모두 스테이터 코어(66)의 외부에 배치되어 있다.

본 변형예 중 변형예 1~3에 대해서는, 복수개의 지주(41) 중, 적어도 1개의 지주(41)를, 스테이터 코어(66)의 내측(로터부의 외측)에 배치하고 베이스(21)에 고정한 것이다.

또한, 각 변형예에서는, 다이얼축(32), 로터축(61), 및 전동축(51)의 배치는 제1 실시형태, 제2 실시형태와 동일하나, 상이한 위치에 배치하도록 해도 된다. 단 소형 발전 장치(1)의 소형화를 위해, 전동축(51)은 스테이터 코어(66) 내에 배치한다.

제1 변형예에서는, 도 11(a)에 나타낸 바와 같이, 3개 중 1개의 지주(41a)를 코어 권선(67)과 코어 권선(67) 사이에 배치하고 있다. 도 11(a)에 나타낸 예에서는, 지주(41c)에 대해서는 제1 실시형태와 같은 위치에 배치하고 있는데, 지주(41b)에 대해서는 스테이터 코어(66)의 외측이기는 하나, 제1 실시형태보다도 스테이터 코어(66)의 근방에 배치하고 있다.

이와 같이, 복수 설치하는 지주(41a~41c) 중 지주(41a)를 스테이터 코어(66) 내에 배치함으로써, 받침판(42)을 작게 할 수 있고, 작아진 분만큼 경량화할 수 있다. 또, 소형 발전 장치(1)의 평면 사이즈도 작게 할 수 있다.

제2 변형예에서는, 도 11(b)에 나타낸 바와 같이, 모든 지주(41a~41c)를 스테이터 코어(66)의 내부에 설치한 것이다.

이에 의해, 3개의 지주(41a~41c)와 전동축(51)의 합계 4개가 스테이터 코어(66) 내에 배치되게 된다.

그리고, 제2 변형예에서는, 전체 10개의 코어 권선(67) 중, 지주(41c)와 지주(41a) 사이 및 지주(41c)와 지주(41b) 사이에는 각각 3개의 코어 권선(67)이 배치되고, 지주(41a)와 지주(41b) 사이에는 4개의 코어 권선(67)이 배치됨으로써, 균형있게 받침판(42)을 지지할 수 있다. 그리고, 지주(41a)와 지주(41b)에 대한 전동축(51)의 균형도 좋게 하기 위해서, 지주(41a)와 지주(41b) 사이에, 각각 2개의 코어 권선(67)을 두고 전동축(51)을 배치하고 있다.

또 제2 변형예에서는, 3개의 지주(41a~41c)를 모두 스테이터 코어(66) 내에 배치함으로써, 받침판(42)을 스테이터 코어(66)의 외주면 내에 넣을 수 있다.

다음에 제3 변형예에 대해서 도 12를 참조하여 설명한다.

이 제3 변형예도, 3개의 지주(41a~41c) 전부를 코어 권선(67)과 코어 권선(67) 사이에 배치하고 있다.

이 제3 변형예에서는, 스테이터 코어(66)의 직경을 크게 함으로써, 지주(41)를 코어 권선(67)과 코어 권선(67) 사이에 배치하고 있다. 이와 같이, 스테이터 코어(66)를 크게 함으로써, 보다 더 많은 권수로 늘려, 고전압을 얻을 수 있다.

또한, 코어 권선(67)의 권선 방식에 대해서 직렬이 되는 파권(波卷)의 경우에 대해서 설명했는데, 제3 변형예의 경우, 돌출부(66b)를 길게 할 수 있으므로, 중권(重卷)의 구성을 채용하도록 해도 된다.

제1, 제2 실시형태 및 제1, 제2 변형예에서는, 기판(69)의 일부를 제외하고, 회전 다이얼(31)의 외주면 내에 회전부(3), 받침부(4), 전동부(5)가 배치되는 경우에 대해서 설명했는데, 제3 변형예에 나타낸 바와 같이, 스테이터 코어(66)의 일부가, 회전 다이얼(31)의 외주면으로부터 나와 있는 구조로 해도 된다.

이와 같이, 회전 다이얼(31)보다도 외측에 스테이터 코어(66)를 비어져나오게 하는 구조로 하는 경우에는, 양자의 축방향을 연결하는 가상선분을 수용부(2)의 대각선과 일치시킴으로써, 제1 실시형태에 있어서의 소형 발전 장치(1)와 같은 사이즈로 할 수 있다. 즉, 수용부(2)의 정점 방향으로 비어져나오도록, 스테이터 코어(66)를 크게 함으로써 전체의 대형화를 회피할 수 있다.

또한, 도 12에 나타낸 변형예에서는, 모든 지주(41a~41c)가 코어 권선(67)과 코어 권선(67) 사이에 배치되는 경우에 대해서 나타냈는데, 어느 1개가 배치되는 구성이어도 된다.

설명한 변형예 1~3에서는, 적어도 1개의 지주(41)를, 코어 권선(67)과 코어 권선(67) 사이에 배치하는 경우에 대해서 설명했는데, 환상부(66a) 상에 설치하도록 해도 된다.

이 경우, 지주(41)는, 환상부(66a) 자체에 고정되는 경우에도, 환상부(66a)와 베이스(21)를 관통하여 고정되도록 해도 된다.

다음에 제4 변형예에 대해서 도 13을 참조하여 설명한다.

설명한 제1 실시형태 및 상기 변형예에서는, 모두 지주(41)를 베이스(21)에 고정하고, 중간판(22)의 내측에서, 받침판(42)을 지주(41)에 고정하는 구성인데 반해, 이 제4 변형예에서는, 지주(41)를 없애고 수용부(2)로 지지 고정하는 것이다.

이 제4 변형예에서도, 다이얼축(32), 로터축(61), 전동축(51)의 지지 위치는 제1 실시형태와 같다.

제4 변형예에서는, 도 13에 나타낸 바와 같이, 받침판(45)의 외형을 수용부(2)와 같은 외형으로 하고, 중간판(22)과 커버(23) 사이에 배치한다. 이 받침판(45)은, 수용부(2)와 동일하게 네 모서리에 나사 구멍이 형성되고, 나사(24)에 의해, 수용부(2)와 함께 고정된다.

이와 같이 제4 변형예에서는, 지주(41)가 없으므로 제조 부품 점수를 삭감할 수 있어, 제조 공정도 간략화할 수 있다.

이 제4 변형예에서는, 회전 다이얼(31)의 슬라이딩 볼록부(37)는 받침판(45) 면 상을 슬라이딩하게 된다.

또한, 설명한 제1 실시형태나 변형예의 받침판(42)에 비해, 받침판(45)의 외형의 면적이 커지지만, 다이얼축(32), 지주(41), 로터축(61)을 지지하는 강도상의 문제가 없는 범위에서, 받침판(45)에 관통 구멍을 형성하도록(내부를 깎아내도록) 해도 된다.

또, 다이얼축(32), 지주(41), 로터축(61)을 포함하는 면적의 중앙 지지판부와, 중간판(22)과 평면에서 봤을 때 형상이 거의 동일한 환상부와, 중앙 지지판부와 환상부를 3개소 이상에서 연결하는 연결부로 이루어지는 받침판(45)으로 해도 된다.

예를 들면, 받침판(45)의 중앙 지지판부의 형상을 도 4(b)에 나타낸 받침판(42)과 동일 형상으로 하고, 이 중앙 지지판부로부터 회전 다이얼(31)의 축심으로부터 나사(43)를 연결하는 선분의 방향으로 연장한 3개의 연결부에 의해 환상부와 연결한 구조로 해도 된다.

또한, 도 13에서 나타낸 제4 변형예에서는, 받침판(45)의 두께분만큼 중간판(22)을 얇게 함으로써, 설명한 제1 실시형태나 변형예와 같은 두께의 소형 발전 장치(1)로 하고 있다.

이에 대해, 중간판(22)과 받침판(45)을 일체 형성하도록 해도 된다.

또, 중간판(22)을 생략하고, 베이스(21)의 두께를 중간판(22)을 포함시킨 두께로 형성하고, 그 두께분만큼 제1 오목부(21a)를 깊게 하도록 해도 된다.

이상 설명한 실시형태 및 변형예에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

(1) 원환형으로 복수 배치한 코어 권선(67)과, 상기 코어 권선(67)의 내주에 영구 자석(65)을 배치하고, 이 영구 자석(65)을 회전시키기 위한 기어열로 구성되고, 이 기어열의 적어도 1개의 기어의 회전축(전동축(51))을, 상기 복수 배치의 코어 권선(67) 사이에 배치했다. 이와 같이, 코어 권선(67) 사이에 기어의 회전축을 배치함으로써, 평면 사이즈를 작게 할 수 있다.

(2) 또, 코어 권선(67)을 원환의 방사상으로 복수 배치함으로써, 개개의 코어 권선(67)의 사이즈를 작게 하면서, 전체의 코일 길이를 길게 감을 수 있으므로, 큰 발전량을 발생시킬 수 있다.

(3) 회전 다이얼(31)의 축심과, 발전부(6)에 있어서의 로터부의 축심이 동일하지 않기 때문에, 회전 다이얼(31)과 로터부의 회전 지지부에 이용하는 유지 부재(다이얼축(32), 함유 베어링(63a))가, 평면적으로 어긋나 있음으로써, 두께 방향의 간섭을 피할 수 있으므로, 두께를 얇게 할 수 있다.

(4) 또한, 아우터 로터형 발전부의 경우, 영구 자석을 유지하는 자기 유지 부재(로터 바닥)가 스테이터의 상부/하부에 설치되기 때문에 장치가 두꺼워지는데 반해, 본 실시형태에서는, 이너 로터형을 채용함으로써 영구 자석(65)과 자기 유지 부재(64)를 스테이터 코어(66)의 내부에 설치할 수 있어, 장치의 두께를 얇게 할 수 있다.

(5) 또, 제4 변형예를 제외하고, 설명한 실시형태 및 변형예에서는, 3개의 지주(41)를 연결하는 삼각형 내에, 구동 기어(35)의 다이얼축(32)과, 피동 기어(62)의 로터축(61)이 배치되어 있음으로써, 받침판(42)에 의해서 양축을 안정적으로 지지할 수 있다.

(6) 아우터 로터형의 발전기의 경우, 링형상으로 성형한 래디얼 이방성 자석의 내측으로부터 착자할 필요가 있는데, 소경인 경우에 착자 요크를 내측에 설치하는 것이 곤란하므로, 자력이 강한 이방성 자석을 사용하는 것이 어렵다.

그러나, 본 실시형태의 이너 로터 구조는 자기장 배향한 분할 자석을 로터에 접착 고정한 후, 그 외주에 착자 요크(68a)를 배치하여 착자하는 것이 용이하기 때문에, 풀 착자가 가능하고, 자력이 강한 이방성 자석을 사용함으로써, 큰 전력을 얻을 수 있다.

이상, 본 발명의 소형 발전 장치에 있어서의 실시형태 및 변형예에 대해서 설명했는데, 본 발명은 설명한 내용에 한정되는 것이 아니라, 각 청구항에 기재한 범위에서 각종 변형을 행하는 것이 가능하다.

예를 들면, 설명한 실시형태에서는, 기판(69)용 관통 오목부(22a)를 중간판(22)에 설치했는데, 중간판(22)을 환상의 평판으로 하고, 관통 오목부를 베이스(21)의 상면에 설치하도록 해도 된다. 이에 의해, 기판(69)이 설치된 스테이터 코어(66)를 베이스(21)에 부착하므로, 기판(69)의 위치 결정이 용이해진다.

또, 설명한 실시형태에서는, 지주(41)를 3개 설치하는 구성으로 했는데, 4개 이상 설치하도록 해도 된다.

또, 제1 실시형태에서는 회전 다이얼(31)에 회전 다이얼 볼록부(33)를 설치하고, 제2 실시형태에서는 회전 다이얼 오목부(33b)를 설치하는 경우에 대해서 설명했는데, 회전 다이얼(31) 표면에 다각형 구멍을 형성하고, 레버를 끼워넣어 돌리는 구성으로 해도 된다. 이 경우, 다각형 구멍은 회전 다이얼(31)의 가능한 한 외주측에 형성함으로써 약한 힘으로 회전할 수 있다. 또한, 반경 방향이 상이한 위치(회전 중심으로부터의 거리가 상이한 위치)에 복수의 다각형 구멍을 형성함으로써, 외측의 다각형 구멍에 레버를 끼워넣어 큰 원주 상을 작은 힘으로 돌리거나, 그렇지 않으면 중심측에 끼워넣어 작은 원주 상을 큰 힘으로 돌리거나, 사용자의 기호에 따라 선택할 수 있도록 해도 된다.

또, 회전 다이얼(31)을 회전 지지부로서, 설명한 실시형태에서는, 회전 다이얼(31)에 축 구멍을 형성하고, 이 축 구멍에 다이얼축(32)을 끼워맞추는 경우에 대해서 설명했는데, 회전 다이얼(31)로부터 축을 꺼내고, 이 축을 받침판(42, 45)에 형성한 축 구멍에 삽입하도록 해도 된다. 이 경우의 축 구멍에는 함유 베어링을 통하도록 해도 된다.

1:소형 발전 장치
2:수용부
21:베이스
21a:제1 오목부
21b:제2 오목부
21c:베이스 단부
22:중간판
22a:관통 오목부
23:커버
23a:오목부
23b:다이얼 구멍
23c:누름부
24:나사
3:회전부
31, 31b:회전 다이얼
32:다이얼축
33:회전 다이얼 볼록부
33b:회전 다이얼 오목부
34:환상 오목부
35:구동 기어
35b:구동 내치 기어
36, 36b:환상 걸림부
37:슬라이딩 볼록부
38:둘레벽부
4:받침부
41:지주
42:받침판
43:나사
45:받침판
5:전동부
51:전동축
52, 53:함유 베어링
54:제2 중간 기어
54b:중간 기어
55:제1 중간 기어
6:발전부
61:로터축
62:피동 기어
63a, 63b:함유 베어링
64:자기 유지 부재
65:영구 자석
66:스테이터 코어
66a:환상부
66b:돌출부
66c:절결 부분
67:코어 권선
68a:착자 요크
68b:착자 코일
69:기판
100:휴대형 전자기기
101:하우징

Claims (7)

1. 이너 로터형의 소형 발전 장치로서,
   복수의 코어 권선을 구비한 원환형의 스테이터와,
   피동 기어가 설치된 로터축과, 원환형의 영구 자석을 구비하고, 상기 스테이터의 내측에 배치되는 로터와,
   구동 기어를 구비하고, 발전시에 사용자에 의해 회전되는 회전부와,
   상기 회전부의 회전에 의한 상기 구동 기어의 회전을, 중간 기어에 의해, 상기 로터축의 피동 기어에 전동(傳動)하는 전동부를 구비하고,
   상기 중간 기어의 적어도 1개의 회전축을, 상기 스테이터 내에서 상기 로터의 외측에 설치한 것을 특징으로 하는 소형 발전 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 중간 기어의 적어도 1개의 회전축은, 상기 로터의 코어 권선과 코어 권선 사이에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 소형 발전 장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 회전부와, 상기 스테이터 사이에 설치된 받침판을 구비하고,
   상기 구동 기어의 회전축, 상기 중간 기어의 적어도 1개의 회전축, 및 상기 로터축은, 상기 받침판에 받쳐져 있는 것을 특징으로 하는 소형 발전 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 회전부는, 상기 스테이터와 평행하게 설치되고, 상기 구동 기어와 동심의 원환형 오목부가 형성된 회전 다이얼을 구비하고,
   상기 구동 기어는 상기 원환형 오목부의 내측의 내주면에 형성된 외치 기어인 것을 특징으로 하는 소형 발전 장치.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 회전부는, 상기 스테이터와 평행하게 설치되고, 상기 구동 기어와 동심의 원형 오목부가 형성된 회전 다이얼을 구비하고,
   상기 구동 기어는 상기 원형 오목부에 형성된 내치 기어인 것을 특징으로 하는 소형 발전 장치.
6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
   상기 회전 다이얼의 외경보다도 내측에, 상기 스테이터, 상기 로터, 상기 전동부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 소형 발전 장치.
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나의 청구항에 기재된 소형 발전 장치와,
   상기 소형 발전 장치에서 발전된 전력을 축전하는 축전 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 휴대형 전자기기.

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