TWI243777B - Hub electric generator for bicycle - Google Patents

Description

1243777 五、發明說明（1)

【發明所屬之技術領域】 本發明係關於自行車用發電機之 機。 行車用輪轂發電 【習知之技術】 第6圖係表示搭栽有自行車發電用輪 車則輪部分之放大圖。輪轂發電機3〇係捭電機的自^ 輪部分或後輪部分。在此，以將輪轂發電=，使其自由迴轉 在刖輪又25上，以將電力供給到配f 兑认 ，、女、，備於後輪側之;: = = 輪 =框架支樓，纟前輪叉25上端安裝有手把32或前置物籃

習知自行車之發電用輪轂發電 非磁性體之鋁合金來形成。其次， 的輪轂發電機，以第7圖來表示。 機’其輪構體一般係以 將以銘合金形成輪構體 ^ 第7圖係發電用輪毂發電機之正視剖面圖，其中，輪 轂^電機之輪轂胴體4係以鋁合金來形成，在其内側設置 有環狀軛5。和則輪輪胎之輪圈相連結之右側輪幅1，係與 輪轂胴體4 一部分的鋁製圓形凸緣3相連結；左側輪幅2也 與輪轂胴體4一部分的鋁製圓形凸緣3相連結。而且，輪轂 月同體4之左側開口部係以鋁製蓋23阻塞。 將軸承6分別壓入輪轂胴體4和蓋23分別之中心凹部，

1243777 五、發明說明（2) 同時，軸承套2 0固定在輪轂軸丨丨，軸承套1 〇固定在輪轂軸 11 ’左右之軸承6做成無法自輪轂軸11脫落之構造。又， 在輪較賙體4内周面上，固著配置有環狀輊5和磁鐵7，構 成輪毅發電機之迴轉側轉子。 在輪轂軸11之外周面上固著有：線圈1 7，捲繞在輪較 發電機固定側定子之線圈架；定子鐵心13、14，係鐵製^ 且呈左右一對；以及定子鐵心1 5，使前述定子鐵心1 3、1 4 之中央部分以磁性結合。輪轂發電機左側之軸承，係中介 有墊片和絕緣性端子板而以輪轂螺帽12挾持在蓋23之中心 凹部，前述絕緣性端子板設置有輸出輪轂發電機電力之端 子；輪轂轴11左側在前輪叉25處，以輪轂螺帽26鎖固。 又，右側輪轂發電機之軸承6係中介有墊片和蓋9，在前輪 又25處鎖固有輪轂螺帽，藉此，而固持在輪較胴體&之中 心凹部。 如此一來，輪轂發電機藉由自行車車輪之迴轉、固著 有磁鐵7之輪轂胴體4也迴轉，磁鐵7之磁場和固定之線圈 架上線圈’因為電磁感應作用而發電。輪較胴體4因為将 铭製品，此時之磁性迴路係由：磁鐵、環狀軛、線圈'以 及定子鐵心13, 14, 15所構成，如箭頭所示，通過磁束。 如此構成之輪轂發電機，因為輪轂胴體4係由非磁性 體之鋁合金所形成，所以，能夠抑制磁鐵之洩漏磁束，防 止發電電壓之降低，但是，紹合金很昂貴，而有無法降低 成本之問題存在。又，鋁合金與鐵等相比較，因為強度較 低，所以壁厚須較厚’而有無法小型化之門題 1243777 五、發明說明（3) 構成磁性迴路：：之輪轂胴體4以鐵材來形成，將 化，藉此，和：：：；？=性體之鐵製輪穀綱體共用 之壁厚更薄，而且比較，能夠做成比紹合金製品 以，藉此來降低成本二金相比較，鐵材比較廉價，所 •个平低成本之研究開發正在進行中。 尸汀 例，二圖輪之較/電電用機二輪上月同/4以鐵材來形成之實施 鐵板成形成圓形;"衝壓加工將 將鐵板經過數次深Λ 輪幅2 ’係與以衡床 4引加工成形之輪轂胴體4相連結。 η歧，1之包於内部之軸承6係被壓入凸緣3之中心凹部， :从:述軸承6係被凸緣3和輪轂胴體4挾持，❿以 者θ此’使軸承6不會由輪轂胴體4脫落。又，使鮎 6不會由固定有軸承套1〇之輪轂軸丨丨脫落，·輪轂軸η之 側，，中介有兼用做墊片之軸承套1〇和螺帽12，以輪轂 26鎖固在前輪叉25上。 ’、中自 ,#左侧之軸承被壓入固定於以衝壓加工將鐵板成形成 形蓋23之中心凹部’與軸承套2〇相内接。蓋23周緣部被壓 入固定於輪轂胴體4 ;輪轂軸11左側，中介有墊片和絕緣 性端子板以及輪轂螺帽1 2，以輪轂螺帽2 6鎖固在前輪又2 5 上’而别述絕緣性端子板上設置有輸出輪轂發電機電力 端子21。 @ 在輪轂軸11上固著有：線圈17，捲繞在輪轂發電機固

7063-4868-PF(N);ahddub.ptd 第7頁 1243777 五、發明說明（4) ' ----- ^側定子之線圈架；定子鐵心13、14，係鐵製而且呈左右 :對；以及定子鐵心1 5，使前述定子鐵心丨3、丨4之中央部 分以磁性結合；而構成輪轂發電機固定侧定子。又，、^ 轂胴體4和蓋23側上，具有輪轂發電機之迴轉側轉子；在 ，轂綱體4内側，例如7極的磁鐵7係被分割成4等份而’固 考鐵製輪轂胴體4兼用做構成磁鐵磁性迴路之輛。 前述構成之輪轂發電機，因為自行車車輪之迴轉，使 =有磁鐵7之輪轂胴體4也迴轉；磁鐵7之磁場和捲繞在 側疋子之線圈架上的線圈1 7，藉由電磁感應作用而發 冤。此時，磁性迴路係由：線圈丨7、定子鐵心丨3丄4 i 5、 磁鐵7以及鐵製輪轂胴體4所構成。 ，， /如此’利用衝壓加工製造輪轂胴體4，藉此，以鋁合 金形成之習知輪轂胴體4就不須要軛，而能夠節省這部分 之材料費和組立工時。又，與鋁殼相比較，成形後不須要 切削和研磨加工，而有大幅地削減製造工序和材料·費之

、 可是，鐵係磁性體，當輪轂全體以鐵材製造時，與自 磁鐵7,往定子鐵心13, 14, 15之磁束流動的通常磁性迴路不 同，而會通過磁鐵7、輪轂胴體4、左右軸承6、軸承套 1〇、軸承套2〇以及輪轂軸n，藉由流往定子鐵心1314之 洩漏磁束而產生磁性迴路，藉此，流動在通常磁性迴路中 之磁束會降低，而成為發電電壓降低之原因。 【發明欲解決之課題】

1243777 五、發明說明（5) 習知自行車 束’防止發電電 合金，如此一來 影響，而有無法 體全部以鐵材製 降低之另一個問 在此，本發 機’使輪轂體以 分’以磁性體之 生’防止發電電 型化。 用輪較發電 壓之降低， ，除了成本 小型化之問 作時，會產 題。 明之目的， 鐵材製作， 鐵製輪轂體 堡之降低， 機，為 而在磁 大幅增 題。為 生洩漏 係提供 將構成 來共用 而且， 了抑制磁鐵之洩漏磁 鐵周圍之輪轂體使用鋁 加’受到鋁合金壁厚之 了解決此問題，將輪轂 磁束，而發生發電電壓 一種自行車用輪轂發電 磁性迴路磁鐵之軛部 ’而抑制洩漏磁束之產 能夠謀求降低成本和小 【解決課題之手段】 為了解決前述課題，本發明申請專利範圍第丨項所述 ^自行車用輪轂發電機，係在輪㈣之内側配置永久磁 ，，在輪轂軸上具備有··定子鐵心，將與該永久磁鐵磁極 』對之複數極片，設置在輪轂軸之周面上；以及線圈，捲 繞配置在該定子鐵心之間的線圈架，其特徵在於··構成輪 轂發電機之蓋、輪較胴體、凸緣之輪轂體係以鐵材來構 成’而用於發電之通常磁性迴路以外之構件，係使用非磁 性體材料。 本發明申請專利範圍第2項所述之自行車用輪轂發電 機’係在輪轂體之内側配置永久磁鐵，在輪轂軸上具備 有··定子鐵心，將與該永久磁鐵磁極相對之複數極片，設

7063-4868-PF(N);ahddub.ptd 第9頁 1243777 五、發明說明（6) 置在輪轂軸之周面上；以及線圈，捲繞配置在該定子鐵心 之間的線圈架，其特徵在於··構成輪轂發電機之蓋、輪毅 胴體、凸緣之輪轂體係以鐵材來構成，而用於發電之^常 磁性迴路以外之輪轂軸或輪轂軸兩側之軸承部分， 非磁性體材料。 吏 本發明申請專利範圍第3項所述之自行車用輪敎發電 機，係在輪轂體之内側配置永久磁鐵，在輪轂軸上具備 有：定子鐵心，將與該永久磁鐵磁極相對之複數極片'，設 置在輪轂轴之周面上；以及線圈，捲繞配置在該定子鐵心 之間的線圈架，其特徵在於··構成輪轂發電機之蓋、 胴體、凸緣之輪轂體係以鐵材來構成，而用於發電之# 磁性迴路以外之輪轂軸或輪轂軸兩側轴承部分之軸 2 至少任何一方，係使用非磁性體材料。 、 如此一來，輪轂體以鐵材製作，將構成磁性迴路磁 之軛部分，以磁性體之鐵製輪轂體來共用，因此， f广而能夠抑制磁束汽漏到用於發電之通常磁性^二 外之磁性迴路，防止發電電壓之降 路乂 低成本和小型化。、 之降低而且’能夠謀求降 【發明之實施形態】 以下，依照圖面來說明本發明’ 實施形態。在第1圖中，與第8圖實 用輪轂發電機之 予相同編號。與自行車前輪輪胎於f冋—物件者，賦 1，係與利用衝壓加工來形成圓形1^王目連結之右側輪幅 化鐵材之凸緣3相連結；左

I 7063-4868-PF(N);ahddub.p t d 第10頁 1243777 五、發明說明（7) 而形成之輪較胴 側輪幅2則與將鐵材經過數次衝壓深抽 體4相連結。 右側之内包軸承之轴承6，被壓入 :，該”6被凸緣3和輪較洞體4所挾持 藉此，軸承6構成不會自輪轂胴體4脫落之 & 6，成不會自固定有非磁性體軸承套1〇之：磁性又二承 轴」Ϊ洛之構造，輪轂軸U右側係中介有兼用做墊片之； 磁艾體軸承套10以及輪轂螺帽12 ’以輪轂螺帽以鎖固在輪 叉2 5上。 之t承6 ’被壓入固定於以衝壓加工成形鐵板成 圓形盍23之中〜凹部，與非磁性體轴承套2〇箱内接。蓋23 周緣部被壓入固定於輪轂胴體4，輪轂軸丨丨左側係中介有 塾片和設置有端子端子21之絕緣性端子板以及輪轂螺帽 12，以輪轂螺帽26鎖固在前輪叉25上，而前述端子21係用 以取出輪轂發電機之輸出。 在非磁性輪轂軸1 1上’固著有：線圈丨γ，捲繞在線圈 架1 6上；定子鐵心1 3，1 4，其為鐵製，並且左右一對；以 及定子鐵心1 5，將前述定子鐵心1 3，1 4中央部分，以磁性 相結合；而構成輪轂發電機之固定側定子。又，在輪轂胴 體4和蓋2 3側上，有輪轂發電機之迴轉侧轉子；在輪轂胴 體4内側上，例如7極的磁鐵7被分割成4份而予以固著，鐵 製輪轂胴體4兼用做構成磁鐵7磁性迴路之軛。設置於定子 鐵心周緣之複數磁極片，係與磁鐵1 0之磁極呈相對配置。 前述構造之磁極發電機，藉由自行車車輪之迴轉，而

7063-4868-PF(Ν);ahddub.p t d 第11頁 1243777 五、發明說明（8) 使固著有磁鐵7之輪轂胴體4也迴轉；利用磁鐵7之磁場和 固定側定子之捲繞於線圈架1 6上之線圈1 7的電磁感應作用 而發電。此時之磁性迴路係由：線圈17、定子鐵心丨3, 14, 、磁鐵7以及鐵製輪轂胴體4所構成。 第2圖係表示輪轂發電機固定側定子之構造和組立 圖。在圖中，在非磁性的輪轂軸11上，捲繞於線圈架16上 之線圈1 7以及定子鐵心1 3，1 4，1 5，係以輪轂螺帽2 7將一端 予以固著。 在另一端之非磁性的輪轂轴11上，固著有非磁性體軸 承套20，將配置於以衝壓加工將鐵板成形成圓形蓋μ中心 凹部的軸承6，内接而插入非磁性體軸承套2〇内，而中介 有止漏墊18和套環19，使取出輪毂發電機輸出之端子21， 以^子蓋24, 28挾持固持，並且以墊圈22和輪較螺帽12來 鎖固，使構成固定側定子。 第3圖係表示輪轂發電機迴轉側轉子之構成圖；·第3 )圖係上視圖’第3 ( β )圖係側視剖面圖。輪較胴體4 内侧上’例如將7極磁鐵7分割成4份而予以固著，與定子 相$ ’使永久磁鐵在圓周方向上，呈Ν極和s極交互並列之 構造。而且，鐵製輪轂胴體4兼用做構成磁鐵7磁性迴路之 輛。 如此構成之輪轂發電機的固定側定子，和迴轉側轉子 =組立狀態以第4圖來表示。使在第2圖中之組立後固定側 疋子’插入第3圖迴轉側轉子之輪轂胴體4中；蓋23周緣部 係壓入固定於輪轂胴體4中。又，輪轂轴丨丨前端，中介/

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非磁性體軸承套1 〇而以螺帽1 2鎖固。第5圖表示如此構 之輪轂發電機的外觀圖。 前述構成之輪轂發電機，係藉由自行車車輪之迴轉， 固著有磁鐵7之輪轂胴體4也迴轉，磁鐵7之磁場和固定側 疋子之線圈架1 6上線圈1 7 ’因為電磁感應作用而發電。此 時之磁性迴路係由：線圈1 7、定子鐵心1 3,丨4,丨5磁 以及鐵製輪轂胴體4所構成。 而且，雖然鐵係磁性體 2 0、輪轂軸11皆以非磁性體 4和蓋23和凸緣3以鐵材製成 而會通過磁鐵7、輪轂胴體4 承套2 0以及輪較轴11，能夠 之洩漏磁束而形成磁性迴路 如此一來，藉由衝壓加 知以紹合金形成之輪穀胴體 能夠節省這個部分之材料費 較’成形後的切削和加工研 夠大幅削減製造工序以及材 體全體以鐵材製造所產生之 路以外形成之磁性迴路，能 常磁性迴路中流動的磁束的 壓之降低。 ，但是，軸承套1 0、軸承套 來形成，藉此，即使輪轂胴體 ，也與通常之磁性迴路不同； 、左右轴承6、軸承套10、轴 防止藉由流往定子鐵心1 3, 1 4 〇 工鐵材而製成輪轂胴體4，習 所必須之軛變成沒有須要，而 和組立工時。又，與鋁殼相比 磨都變得沒有須要，而具有能 料費之優點，同時，因為輪轂 不完善，亦即，在通常磁性迴 夠完全防止，而能夠防止在通 降低，並且，能夠防止發電電 -在形:承

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做過說明；但是，因應使用者需求的發電電壓， 要將全部構件以非磁性體來形成，使任何的構 ς 體來形成’就报足夠了。 非磁^ 【發明之效果】 材製本Γ月自行車用輪轂發電機，輪轂體以錫 Li 以鐵材之衝壓加工製成，藉此，因為

路ίΐ鐵的輛部分，以磁性體之鐵製輪轂體 雜^ ^斤1作很簡單，習知以鋁合金形成之輪轂胴 斤必須之輛變得不必要，而能夠削減這部分之材料費和 。又，與銘殼相比較，成形後的切削和加工研磨 變侍沒有須要，而具有能夠大幅削減製造工序以及 費之優點。 ’ 另’因為輪轂體全體以鐵材製造所產生之不完善，亦 即’用以發電之通常磁性迴路以外的構件上，使用啡磁性 體仅為材料，藉此，能夠防止不必要之磁性迴路形成，所 以月b夠抑制洩漏磁束之產生，防止發電電壓之降低，並 且’能夠謀求降低成本和小型化。

7063-4868-PF(N)；ahddub.ptd 第14頁 1243777 圖式簡單說明 第1圖係本發明自行車用輪轂發電機的實施形態。 第2圖係本發明自行車用輪轂發電機的固定側定子之 構成和組立圖。 第3(A)、（B)圖係本發明自行車用輪轂發電機的迴轉 側轉子之構成圖。 第4圖係本發明自行車用輪轂發電機的固定側定子和 迴轉側轉子/之組立狀態圖。 $ 5圖係本發明自行車用輪轂發電機的外觀圖。 6圖係搭栽有本發明自行車用輪轂發電機之自行車 的刖輪部分玫大圖。 第7圖係以鋁合金形成輪轂胴體之習知輪轂發電機的 正視剖面圖。 、 第8圖係以鐵材形成輪轂胴體之習知輪轂發電機的正 視剖面圖。 符號說明） 1、2〜輪巾备； 4〜輪較網體； 7〜磁鐵； 10 ' 20〜軸承套 3〜凸緣； 6〜抽承； 8〜娜釘， 11〜輪轂軸； 12、26、27〜輪轂螺帽；13、14、15〜定子鐵心 1 6〜線圈架； 1 7〜線圈； 21〜端子； 23〜蓋； 24、28〜端子護蓋； 25〜輪叉；

7063-4868-PF(N);ahddub.p t d 第15頁 1243777 圖式簡單說明 3 1〜前照燈； 3 3〜前置物籃 3 0〜輪轂發電機 3 2〜手把； 34〜本體框架。 9

7063-4868·PF(N);ahddub.ptd 第16頁

Claims (1)

1. ^43777 蘇 年'Ϊ 月？t B ―修正，來 --91110278 、、申請專^^- 1 ·—綠ώ — 見 久磁鐵，i 1亍車用輪轂發電機，在輪轂體之内側配置永 礙極相對i f軸上具備有··定子鐵心，將與該永久磁鐵 圈，接M m文極片’設置在輪轂軸之周面上，·以及線 Ά配置在該定子鐵心之間的線圈架， 其特徵在於： 鐵材Li:數發電機之蓋、輪轂胴體、凸緣之輪轂體係以 轂軸或輪t :用於發電之通常磁性迴路以外之構件之輪 2一 ^ |咬兩側之軸承部分，係使用非磁性體材料。 機，其^ 二專利範圍第1頊所述之自行車用輪轂發電 之至少任何〆方’係使用非磁性體材料來 套或^述輪輛承部分分別具有軸承套，該各別之軸承 構成 車由之5小^ β /方，係使用非磁神艚鉍刹+ 7063-4868-PFl(N).ptc 第17頁 %