TWI252192B - Hub generator and bicycle - Google Patents

Description

1252192 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種輪轂發電機及搭載該輪轂發電 機之自行車。 【先前技術】 自行車發電用輪轂發電機，如第2圖所示，有輪轂 發電機1 0，其構成係在自行車前輪或後輪輪轂軸11配備 一對定子芯1 6，1 7，在定子芯1 6，1 7内部收容捲繞線圈 2 2之線圈架2 0而構成定子，在相對輪轂軸11旋轉自如 地被支撐的輪轂體12上，與定子相向而配置永久磁鐵14 以構成轉子（專利文獻1 )。 永久磁鐵1 4 ’係在圓周方向上N極與s極交互並列 構成（參照第3圖），定子芯16，17 ’係使在分別的外周 面上相對N極或S極一者的磁鐵片以永久磁鐵丨4之節距 凸設。因此，當一邊之定子芯i 6相向永久磁鐵】4N極時， 另一邊之定子芯17係相向S極，形成N極+定子芯16 + 與輪轂軸11的連結部今定子芯17 — S極之磁路。 線圈22之電性端部，係中介著導線22b而連接到自 行車車燈（未圖示）。 ，車又發電機1 〇之發電，以如下要領實施。 田車輪旋轉時，安裝在與車輪一體旋轉之輪轂體

7063-6991-PF 水久磁鐵1 4發出之磁束， J極，另一邊為S極之狀態 b N極之狀態交互重複，而 5 1252192 在磁路中產生又替磁束。藉由此交替磁束，線圈u會產 生電流而實施發電。 曰 定子芯16, 17處產生之交替磁束，在第2圖中，如 粗箭頭所示，係環繞定子芯1 6，丨7 一周。 在定子芯16, 17,伴隨著交替磁束之通過會產生渦 電流。此渦電流會降低發電效率，所以，必須盡量抑制 渦電流之產生。 在此，如第10〜12圖所示，在定子芯16, 17之側面 圓盤體78上，開設有自貫穿輪轂軸丨丨之中心孔丨3到外 周緣之凹槽孔1 5，藉由使圓盤體78在一處切斷而抑制渦 電流產生。 / 【專利文獻1】日本特開20 0 1 -3271 39號公報 【發明内容】 【發明所欲解決的課題】 可是，如第13〜15圖所示，定子芯16, 17係藉由夾 持定子芯1 6, 1 7而配備於輪轂軸11上之軸套32及螺帽 35而被定位固定，導電體之軸套32六角頭部33座面與 螺帽35側墊圈36，係直接接觸定子芯16, 17圓盤體78 而橫跨凹槽孔1 5。 因此，本發明注意到：定子芯1 6，1 7凹槽孔1 5，係 以軸套32及墊圈36而成部分連接狀態，無法充分發揮 抑制渦電流產生。 本發明之目的，係提供一種輪轂發電機及搭載輪轂 發電機之自行車，抑制定子芯渦電流之產生而提高發電 7063-6991-PF 6 Γ252192 效率。 【用於解決課題的手段】 本發明之輪轂發電機10，係在輪轂體12内側配置 有永久磁鐵14,在輪轂轴U具有使與永久磁鐵14磁極 相向之複數極片74, 75設於周面上之2個定子芯16, η 以及配置在定子芯1 6, 1 7間之捲繞線圈22，藉由失持定 子芯16, 17而設於輪轂軸U上之定位構件3〇,31，使2 個定子芯16, 17定位固定在輪轂軸u上， ♦ 其特徵在於： 在定子芯16，Π上開設有自貫穿輪轂軸^之孔13 朝向外周緣之凹槽孔15，在兩定子芯16，17與定位構件 30,31之間中介有絕緣物8〇而使定子芯16，17凹槽孔15 防止定位固定構件側導電體跨接定子芯丨6,工7。 本發明之自行車，係使輪數發電機1〇搭載在前輪或 後輪，使輪轂發電機10電性連接到前照燈46及/或尾燈。

定子芯16，17係以凹槽孔15而分別在圓周方向被電 性遮斷。而且’用於使定子芯16，17固定在輪穀軸^ 之定位構件側導電體，係直接接觸定子公16 而橫不跨凹槽孔15，所以，不會損害因凹槽孔^所致之 定子芯1 6, 1 7電性遮斷效果。因此，能 人士 钕呵輪轂發電機 …效率。因此，能使輪較發電機10小型化及輕量 化’而且，能使發電需要之扭力變小。 本發明之自行車’係將發電效率报好的輪轂發電機

7063-6991-PF 7 1252192 10當作發電機而搭載在自行車上，發電需要的扭力會減 =，而且，輪轂發電機10能小型化，所以，自行車能輕 量化，發電所需自行車踩踏力也能減小。 【實施方式】 第1圖係表示使本發明輪轂發電機丨〇搭載在自行車 4 0前輪部分之狀態。 ^自盯車40，旋轉自如地支攆前輪42之輪轂軸1丄， :安裝在前又44,輪轂發電機1〇，係供給電力到配備於 前輪42橫侧之前照燈46或配備於後輪側之尾燈（未圖 不）。前叉44係被本體框架48支樓，在前叉44上端安 裝有把手50或置物籃52。 士第2圖所不，輪轂軸11兩侧係被螺帽鎖固在前又 筒狀輪數體12中介著轴…而旋轉 備： = 在輪穀體12上，安裝有複數 56，在輪幅56外周，如 有輪胎6〇。 1圖所不’透過輪框58安裝 輪轂軸11配備有定；^ ^ 戶辟从、 有疋子。定子，如第2圖所示，係由 居土简狀芯體18、線圈22及一 6 ’、 芯體18,如第3日所_ K 16’17所構成。 在内開設複數狹縫24,26而構 ：周面 小，芯體U徑向厚度最好為了〜了使：18磁阻變 等粉末燒結材料或純鐵季φ ，又，取好以肥粒鐵 芯體18增厚，芯體1δ 末形成。精由使 之效果。 積运*大，能達成減低磁阻

7063-6991-PF 8 1252192 開設在忍體18之狹縫24，深度最好為6〜7_，丄 個狹缝26最好開設達到筒内面，而使其在圓周方向為電 性絕緣。其使藉由通過芯體丨8之交替磁束而在芯體1 8 上產生之渦電流，藉由狹缝24, 2 6，遮斷往芯體18圓周 方向之電流流動’能抑制芯體1 8圓周方向上產生之滿電 流’有效防止因為屑電流所致之發電效率降低。 在芯體1 8外周套設有捲繞線圈22之線圈架2〇。線 圈22 —端透過導線22b連接到前照燈46，線圈22另一 端22a，如後所述，係透過接地導板38連接到輪轂軸u， 透過前叉44電性連接到前照燈4 6。 線圈架20係以合成樹脂構成，如第2圖所示，朝向 外周開口之剖面係成〔字形環狀體。在線圈架2〇内周 面，如第3圖所示，凸設有1個或複數個肋28，各肋28 係與芯體1 8狹缝24及/或狹缝2 6嵌合，芯體丨8被止回 及定位。 在芯體18左右兩側，配備有定子芯j 6，丨7。定子芯 16, 17，如第3〜5圖所示，在圓盤體78外周，使向内彎 曲之磁極片74, 75在圓周方向等間隔凸設。一邊之定子 芯16極片74,係嵌入相向之定子芯17極片75,75間。 定子芯16, 17可以一般構造用壓延鋼材來構成。 如第4〜6圖所不，在定子芯16, 17圓盤體78，開 設有自貫穿輪毂軸11之中心孔1 3到外周緣之凹槽孔工5。 自線圈22延伸之導線22b係通過一邊之定子芯16 凹槽孔1 5而牽引到外側。 7063-6991-PF 9 1252192 前述定子，在定子芯1 6，1 7間，夾持收容芯體1 8及 線圈2 2之線圈架2 〇，藉由輪轂軸11上之定位構件 3 0，3 1 ’被定位固定在輪轂軸11上。 在實施例中，一邊之定位構件3 0，係設在輪轂軸】丄 之抵接構件32a，另一邊之定位構件31係螺帽3 5，更詳 細說明的話，係螺帽35、墊圈36及彈簧墊圈3 7之紅合。 抵接構件32a，係定位定子輪轂轴11上端部位置之 才§塊’在本實施例中，係使軸套3 2螺合到輪轂軸11雨 成為抵接構件32a。軸套32定子側形成六角頭部33。 在軸套32開設有套在線圈22導線22b而牽引到輪 轂發電機1 〇外側之凹槽部34。 如第7、9圖所示，在轴套32及與軸套32相向之定 子心16間中介安裝有接地導板38，線圈22 一端22&係 連接到接地導板3 8。 如第6、9圖所示，在軸套32側之定子芯16圓盤體 78,存在軸套32六角頭部33對邊之間隔而凸設有止回 突起79。 本發明之特徵，係與定子芯16, 17外側面相向之定 位構件3 0，31間中介有絕緣物8 〇，防止使定子芯i 6，工7 凹槽孔1 5在定位固疋構件3 〇，31侧之導電體跨接定子芯 1 6, 1 7。本實施例之絕緣物8〇係絕緣片82。 第6、9圖所不之軸套32侧絕緣片82,係以軸套32 六角頭部3 3對邊長度為幅長而略成長方形，在中央開設 有貫穿輪轂軸11之孔8 3。 7063-6991-PF 10 1252192 第4圖所示螺帽35側之絕緣片82，係呈比墊圈化 直徑還要大之圓形，在中央開設有貫穿輪轂軸11之孔83。 在接地導板38 (導電體）與定子芯16之間，中介 有套在輪轂轴11之絕緣片8 2。 在另一邊定子芯17與墊圈36(導電體）之間，中 介有套在輪轂軸i 1之絕緣片82，鎖緊螺帽35，中仑^ 彈簧墊圈37及墊圈36,使定子芯17往轴套32侧推壓， 使在夹持芯體18及線圈架20狀態下之定子芯16, 17 ,籍 由軸套3 2及螺帽3 5而定位固定在輪轂轴11上。 因此，當使自行車40行走，旋轉車輪（前輪42) 時，相對於輪轂發電機1 〇之定子，轉子會旋轉。結果， 永久磁鐵14會在定子芯16, 17極片74, 75外侧旋轉移動。 當一邊之定子芯1 6極片74與永久磁鐵1 4之N極相 向時’另_邊之定子芯1 7極片7 5係與永久磁鐵1 $之S 極相向，在第2圖中，如粗箭瑕所示，產生通過一邊定 子怒16極片74+圓盤體78今芯體18今相向之另一邊定子 芯17圓盤體78 +極片75之磁束。 而且，旋轉前輪42，而一邊之定子芯16極片74與 永久磁鐵1 4之s極相向，而另一邊之定子芯2 7極片75 係與永久磁鐵丨4之N極相向時，與上述相反，產生通過 一邊定子芯17極片75+圓盤體78+芯體18+相向之另/ 邊定子芯1 6圓盤體78 +極片74之磁束。 隨著前輪42之旋轉，與定子芯ι6, 17極片74, 75相 向之水久磁鐵1 4之極會變化，藉此，上述磁束會交替雇

7063-6991-PF 11 1252192 生’成為交替磁束。 藉由通過定子怒16, 17與芯體丨8之交替磁束，在線 圈2 2會產生電流而實施發電。 此時，在定子芯16, 17，伴隨著上述交替磁束之通 過’會產生渦電流。可是，在定子芯16，17處開設有自 中心孔13到外周之凹槽孔15,定子芯16，17係在丨處切 斷圓周方向，可是，使定子自兩側鎖緊而用於固定在輪 轂軸11上之定位構件30, 31側之接地導板3δ及墊圈36, 係被絕緣片82阻擋而阻止接觸定子芯16，17且橫跨凹槽 孔15，所以，能有效抑制在定子芯16，17圓盤體π，” 圓周方向上之渦電流產生，能提高發電效率。 ， 在本實施例中，與絕緣片82不存在之物件相比較 下，電壓從5_7V提高到5.85V，發電效率提高2.6%左 右。 · 〇 因此，能達成輪轂發電機10之小型化及輕量化，而 且，發電所需之扭力也能減小。 上述實施例之說明，係用於說明本發明，並不限定 申請專利範圍記载之發明，也不減縮中請專利範圍。^疋 本發明各部構成並不侷限於上述實施例，在記载於 專利範圍之技術性圍内，可做種種變形。 月 例如’可使接地導板3 8設於螺帽3 5側。

又，省略接地導板38，可使線圈一端22a以敕r 接連接到軸套32或螺帽35，或者，也可使線圈—端 配備於軸套32或螺帽35侧，而連接到接觸輪轂軸u ^ 7063-6991-PF 12 1252192 導電體。 又，中介在定子芯16, 17與定位構件30, 31間之絕 緣物8 0並不侷限於絕緣片8 2。例如，也可以在軸套3 2 六角頭部33座面或墊圈36之定子芯1 7側座面上實施樹 脂被覆而形成絕緣層。 又，定子芯16, 17圓盤體78之凹槽孔1 5，雖然係 自中央孔1 3到外周緣而設置，但是，並不需要如此貫通， 只要自孔1 3朝外側延伸，就有抑制渦電流產生之效果。 ®【圖式簡單說明】 第1圖係搭載有輪轂發電機之前輪部分放大圖。 第2圖係使輪轂發電機自輪轂軸轴心剖開一半之剖 面圖 。 第3圖係與輪轂發電機軸心直交之剖面圖。 第4圖係定子之左侧視圖。 第5圖係定子之正視圖。 第6圖係定子之右侧視圖。 w 第7圖係使定子安裝到輪轂轴之狀態的正視圖。 第8圖係第7圖之左側視圖。 第9圖係第7圖之右側視圖。 第1 0圖係習知定子的正視圖。 第11圖係第1 0圖之右側視圖。 第12圖係第10圖之左側視圖。 第1 3圖係使定子安裝到習知輪轂軸之狀態的正視 圖。 7063-6991-PF 13 1252192 第1 4圖係第1 3圖之右侧視圖。 第1 5圖係第1 3圖之左侧視圖。 【主要元件符號說明】 10 輪轂發電機 11 輪轂軸 12 輪轂體 16 定子芯 17 定子芯 ® 22線圈 3 0 定位構件 31 定位構件 3 2 轴套 36 螺帽 80 絕緣物 7063-6991-PF 14

Claims (1)

1252192 十、申請專利範圍： 1» —種輪轂發電機，在輪轂體（1 2 )内側配置有永 久磁鐵（1 4 )，在輪轂軸（π)具有使與永久磁鐵（1 4 ) 磁極相向之複數極片（74 ) ( 75 )設於周面上之2個定 子芯（1 6 ) ( 1 7 )以及配置在定子芯（丨6 ) ( 1 7 )間之 捲繞線圈（2 2 )，藉由夾持定子芯（1 6 ) ( 1 7 )而設於 輪轂軸（11 )上之定位構件（3 〇 ) ( 3丨），使2個定子 芯（1 6 ) ( 1 7 )定位固定在輪轂軸（；[丨）上， 其特徵在於： 在定子芯（1 6 ) ( 1 7 )上開設有自貫穿輪轂軸（1 i ) 之孔（1 3 )朝向外周緣之凹槽孔（丨5 )，在兩定子芯（丄6 ) U 7 )與定位構件（3 0 ) ( 31 )之間中介有絕緣物（8 〇 ) 而使定子芯（16) (17)凹槽孔（15)防止定位固定構 件側導電體跨接定子芯（1 6 ) ( 1 7 )。 2·如申請專利範圍第1項所述之輪轂發電機，其

中’一邊之定位構件（3 〇 )係設於輪轂軸（丨丨）之抵接 構件（32a)，另一邊之定位構件（31)係螺合到輪轂軸 (11 )之螺帽（3 5 )。 3·如申請專利範圍第1或2項所述之輪轂發電機， 其中，抵接構件（32a )係螺合到輪轂轴（11)之軸套（32)。 4·如申請專利範圍第1.或2項所述之輪轂發電機， 其中，在任_邊之定位構件侧配備有接地導板（Μ)， 線圈（22) —端（22a)係電性連接到接地導板（μ)， 線圈（22)另一端（22b)係以導線（22b)自輪轂體（^) 7063-6991-PF 15 1252192 牽引到外側。 5·如申請專利範圍第1 A Z項所魂之輪轂發電機， ”中，絕、味物（80 )係套在輪數（ 取神v 1 )且連接定位橋 件（30) ( 31)而配備之絕緣片（82)(。 6. 如申請專利範圍第丨或2項所述之輪轂發電機， 其中，絕緣物（8〇 )係以表面處理等施加在連接定子芯 (1 6 ) ( Π)構件上之絕緣層。

7. —種自行車，在前輪或後輪搭載申請專利範圍第 /、 、斤过之輪毅發電機（1 0 ) ’使輪毅發電機（1 Q ) 電性連接到前照燈（46 )及/或尾燈。

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