WO2004066475A1 - クローポール型発電機 - Google Patents

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WO2004066475A1
WO2004066475A1 PCT/JP2003/006434 JP0306434W WO2004066475A1 WO 2004066475 A1 WO2004066475 A1 WO 2004066475A1 JP 0306434 W JP0306434 W JP 0306434W WO 2004066475 A1 WO2004066475 A1 WO 2004066475A1
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WO
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pole
claw
thin plate
type generator
yoke
Prior art date
Application number
PCT/JP2003/006434
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English (en)
French (fr)
Inventor
Uichi Akita
Original Assignee
Ichinomiya Denki Co.,Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ichinomiya Denki Co.,Ltd. filed Critical Ichinomiya Denki Co.,Ltd.
Priority to EP03815451A priority Critical patent/EP1587207A4/en
Priority to AU2003235412A priority patent/AU2003235412A1/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H02K1/145—Stator cores with salient poles having an annular coil, e.g. of the claw-pole type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/22—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating around the armatures, e.g. flywheel magnetos
    • H02K21/227—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating around the armatures, e.g. flywheel magnetos having an annular armature coil

Definitions

  • the present invention relates to a claw pole type generator, particularly to a claw pole type generator used for bicycles.
  • a conventional claw-pole-type generator includes a cylindrical body having a permanent magnet, two claw-pole-type stator yokes arranged so that their pole pieces are alternately arranged in the circumferential direction, and both stator yokes. It is composed of a magnetically coupled core yoke and a coil arranged around the core yoke (see Japanese Patent No. 2991705).
  • the claw-pole generator uses a permanent magnet as an outer rotor, a stator yoke, a magnetic yoke, and a coil as an inner stator to generate an alternating magnetic flux in a core yoke by rotation of the permanent magnet, thereby forming a coil. Electric current flows to generate electricity.
  • An eddy current is generated in the stator yoke and the core yoke with the generation of the alternating magnetic flux, and the eddy current causes a reduction in power generation efficiency. Is desired. Since such an eddy current becomes large near the center of the core yoke and the stator yoke where the amount of the alternating magnetic flux increases, an axial slit is provided around the core yoke (see Japanese Patent Application Publication No. By opening a radial slit near the center of the stator yoke (see Japanese Patent No. 2991705), it is possible to obtain A configuration has been devised to suppress the generation of eddy currents.
  • a so-called bicycle hub dynamo that is fixed to the hub axle of a bicycle wheel and used as electric power for lighting lamps and the like is not only smaller and lighter but also has a rotational force of about the number of rotations of the bicycle wheel. It is necessary to generate stable power for lighting lamps. Therefore, it is desirable to suppress the occurrence of eddy currents not only in the vicinity of the center of the stator but also in other parts. Disclosure of the invention
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide means for suppressing the generation of eddy current in a claw-pole generator, particularly a stator yoke of a claw-pole generator used for bicycles. And
  • a claw pole type generator has a permanent magnet arranged in an annular shape, and a plurality of claw-shaped pole pieces, each of which is alternately arranged in the circumferential direction alternately with the permanent magnet.
  • a claw-pole generator comprising: two stator yokes arranged to face each other; a core yoke for magnetically connecting the two stator yokes; and a coil arranged around the core yoke.
  • the stator yoke is formed by laminating in the thickness direction a plurality of thin plate members each including a disk portion, and a plurality of pole pieces extending in the axial direction at predetermined intervals circumferentially from the periphery of the disk portion. Be that thing! Sign.
  • ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes difficult for an eddy current to flow in the thickness direction of the disk part of a stator yoke, generation
  • the present invention is characterized in that the pole piece of each of the thin plate members is formed so that the axial length thereof is gradually reduced as the pole piece is laminated on the outside of the stator yoke.
  • the pole piece of each sheet material can be opposed to the permanent magnet, and the alternating magnetic flux is efficiently generated in each sheet material, so that the power generation efficiency of the claw pole type generator can be improved.
  • each of the thin plate members is fitted and integrated by fitting unevenness or fitting holes provided in the thickness direction thereof. This makes it possible to reduce the cost of assembling the claw-pole generator.
  • each of the thin plate members by manufacturing each of the thin plate members from a silicon steel plate member, each of the thin plate members easily passes magnetic flux and has a large electric resistance, so that eddy current generated in the stator can be further suppressed.
  • the claw pole type generator for a bicycle used by being fixed to a hap shaft of a bicycle wheel, the claw pole type generator is small and lightweight, and has a rotational force of about the number of rotations of the bicycle wheel. It is possible to realize a hub dynamo that stably generates sufficient electric power for lighting lamps and the like.
  • FIG. 1 is a front view showing the overall configuration of a claw pole type generator 100 fixed to a hub axle 1 of a bicycle wheel.
  • FIG. 2 is a side view of the pole-pole generator 100.
  • FIG. 3 is a front view showing the configuration of the permanent magnet 101.
  • FIG. 4 (a) is a front view showing the assembled stator yokes 102L and 102R, and FIG. 4 (b) is a side view thereof.
  • FIG. 5 (a) is a sectional view showing a vertical section of the stator yoke 102L, and
  • FIG. 5 (b) is a partially enlarged view of FIG. 5 (a).
  • FIG. 6 is a plan view showing the configuration of the thin plate material 25a.
  • FIG. 7 is a plan view showing a configuration of the thin plate material 25 f.
  • FIG. 8 (a) is a partial cross section showing the fitting recess ⁇ 255 f.
  • FIG. 8 (b) shows the fitting hole 255 a and the fitting unevenness 255 b, 2 in the fitted state. It is a partial sectional view showing 55c, 255d, 255e, and 255f.
  • FIG. 9 is a process layout diagram for explaining a method of manufacturing the stator yoke 102.
  • FIG. 10 (a) is a plan view showing the configuration of laminated sheet materials 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f, and FIG. ) Are cross-sectional views showing these vertical cross sections.
  • Fig. 11 (a) is a front view showing the configuration of the core yoke: L03, coil 104, bobbin 40, and Fig. 11 (b) is a side view showing a partial cross section of these components. .
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing the alternating magnetic flux G and the eddy current I generated in the present claw pole type generator 100.
  • FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a claw pole type generator 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the claw pole type generator 100 is arranged in an annular shape. Permanent magnet 101, two stator yokes 100 2 L, 102 R arranged to face the permanent magnet 101, and stator yokes 102 L, 102 A core yoke 103 for magnetically connecting R, and a coil 104 arranged around the core yoke 103 It becomes.
  • the claw pole type generator 100 configured as described above is fixed to a known and arbitrary hub axle 1 of a bicycle wheel to constitute a bicycle hub dynamo.
  • the hub shaft 1 is formed with a male screw, and is fixed to the bicycle wheel fork F by a nut or the like.
  • a hap casing 2 is attached to the hub shaft 1 via a bearing 3 so as to rotate.
  • the hub casing 2 includes a drum hub 2a and a spoke hub 2b.
  • the drum hap 2a has a large diameter near the center and a tapered shape toward both ends.
  • the disk-shaped spoke hubs 2b are provided at both ends of the drum hub 2a.
  • a plurality of holes 2c are arranged in the circumferential direction near the periphery of the spoke hub 2b, and the spokes S are inserted through the holes 2c, and the spoke hub 2b and a wheel rim (not shown) Are connected by the spokes S.
  • a terminal 4 for taking out the power of the claw pole type generator 100 housed in the hub casing 2 is protruded outward.
  • the permanent magnet 101 is fixed via a back coupling 10 to the inner peripheral surface of a large diameter portion at the center of the hap casing 2a.
  • the back-up coupling 10 is an annular frame, and four magnet steels constituting the permanent magnet 101 are fixed in a continuous annular shape on an inner peripheral surface thereof.
  • the permanent magnet 101 arranged in an annular shape is magnetized such that there are a total of 28 poles in which N poles and S poles alternate in the circumferential direction.
  • Such a permanent magnet 101 and the hap casing 2 constitute an outer rotor of the crawler-type generator 100, and the bicycle wheel rotates about the hub shaft 1 as an axis.
  • the stator yokes 102 L and 102 R are externally fitted to the hub shaft 1 so as to be located on the ⁇ side of the permanent magnet 101.
  • the stator yoke 102 L and the stator yoke 102 R have the same shape, and therefore, the configuration will be described below using the stator yoke 102 L as an example.
  • the stator yoke 102L is extended in the thickness direction of the disk portion 20L at predetermined intervals in the circumferential direction from the periphery of the disk portion 20L.
  • a plurality of pole pieces 21 L is constituted by laminating a plurality of thin plate members in the thickness direction. The laminated structure will be described later in detail.
  • the disk portion 20 L is large enough to fit inside the permanent magnet 101, and the outer diameter of the stator yoke 102 L, 102 R is as shown in FIG.
  • the pole pieces 21L are set to be separated from each other to such an extent that the magnetic force of the permanent magnet 101 acts on each pole piece 21L.
  • a through hole 22 for inserting the hub axle 1 is formed, and four places around the through hole 22 for fitting the core yoke 103 thereto.
  • a core fitting hole 23 is formed.
  • slits 24 are formed in the radial direction from four locations on the outer peripheral edge of the disk portion 20.
  • the slit 24 is for suppressing the eddy current flowing in the circumferential direction of the disk portion 20L due to the alternating magnetic flux. Specifically, when an alternating magnetic flux is generated in the axial direction of the core yoke 103 fitted in the core fitting hole 23, an eddy current is generated around the alternating magnetic flux, that is, in the circumferential direction of the disk portion 20L. I do. By providing the slit 24 in the flow path of the eddy current, it is difficult for the eddy current to flow in the circumferential direction of the disc portion 20L, and the generation of the eddy current is suppressed.
  • the pole piece 21 L is provided with 14 poles on the outer peripheral edge of the disc portion 20 L, and is extended substantially perpendicularly to the thickness direction of the disc portion 20 L so that its longitudinal direction is the disc portion 2.
  • 0 L through hole 2 2 It is parallel to the axial direction of the hub axle 1 through which it passes.
  • the two stator yokes 102L, 102R configured as described above are arranged such that their pole pieces 21L, 21R are alternately parallel in the circumferential direction.
  • the pole pieces 21 L and 21 R of 14 poles respectively have 28 magnetic poles of the permanent magnet 101. And they are opposed to each other.
  • FIG. 5 (a) is a longitudinal sectional view of the stator yoke 102L.
  • the stator yoke 102L has six thin plates 25a, 25 of a predetermined shape.
  • b, 25 c, 25 d, 25 e, 25 f are laminated, and these are integrated to constitute the disk portion 20 L and the pole piece 21 L.
  • FIG. 6 is an exploded view of the thin plate member 25a.
  • the thin plate member 25a extends from the disk portion 250a and the periphery of the disk portion 250a.
  • a plurality of pole pieces 2 51 a formed in such a manner that the disk portion 250 a is provided on the disk portion 20 L of the stator yoke 102 L and the pole piece 25 1 a is provided on the pole.
  • One piece corresponds to 1 L.
  • a through hole 252 for inserting the hub shaft 1 is formed, and core yokes 103 are provided at four places around the through hole 252.
  • a core fitting hole 25 3 for fitting is provided.
  • slits 254 are formed in the radial direction from four locations on the outer peripheral edge of the disk portion 250a. These also correspond to the through holes 22, the core fitting holes 23, and the slits 24 of the stator yoke 102, respectively.
  • the pole pieces 25a are bent so as to be substantially perpendicular to the R board 250a, and project in the axial direction of the through hole 252.
  • a fitting hole 255 a is appropriately formed in the disc portion 250 a.
  • the fitting hole 255 a is formed by a thin plate material 25 b (not shown) adjacent to the thin plate material 25 a. Mating irregularities and mating It is for doing.
  • FIG. 7 is an exploded view of the thin plate member 25f.
  • the thin plate member 25f also has a disk portion 250 ° and a disk portion 250 ° like the thin plate member 25a. and a plurality of pole pieces 2 51 f extending from the periphery of f.
  • the disc portion 250 f has through holes 25 2 through which the knob shaft 1 passes.
  • a core fitting hole 253 for fitting the core yoke 103 is formed, and slits 254 are formed in the radial direction from four locations on the outer peripheral edge of the disk portion 250f.
  • the difference is that the protruding length of the pole piece 25 1 f is shorter than the protruding length of the pole piece 25 1 a of the thin plate material 25 a.
  • each pole piece 25 1 a, 25 1 b, 25 1 c, 25 1 d, 25 a, 25 b, 25 c, 25 d, 25 e, 25 f As shown by the dotted line in the figure, the protruding lengths of 25 1 e and 25 1 f are formed so as to be sequentially shortened as they are laminated outside the stator yoke 102, When the thin plates 25a, 25b, 25c, 25d, 25e and 25f are laminated to form a stator yoke 102L, the stator yoke 102L As shown in Fig.
  • the pole pieces 21 L of each pole piece 25 1 a, 25 1 b, 25 1 c, 25 1 d, 25 1 e, 25 1 f The vicinity of the end is exposed.
  • the pole pieces 25 1 a, 25 1 b, 25 1 c, 25 1 d, 25 1 e, and 25 1 f face the permanent magnet 10 1, respectively, and the permanent magnet 1
  • the magnetic force of 01 can be effectively applied to each pole piece 25 1 a, 25 1 b, 25 1 c, 25 1 d, 25 1 e, 25 1 f.
  • fitting unevenness 255 f is formed at a position corresponding to the fitting hole 255 a.
  • the mating unevenness 255 mm is fitted with the adjacent thin plate material 250 e in the laminated state, and is formed by performing a half punch on the disc portion 250. As shown in a), the disk portion 250 f is formed integrally with irregularities. Although not shown in the figure, similar mating irregularities are caused by the thin plate materials 25 b, 25 c, 25 d, 25 e is formed. When each sheet material 25 a, 25 b, 25 c, 25 d, 25 e, 25 ⁇ is sequentially stacked as shown in FIG.
  • the sheet material 25 a 25b, 25c, 25d, 25e, 25 ⁇ Each mating formed on each of the other thin sheet materials convex 25 5b, 25 5c, 255 d, 2
  • the protrusions and recesses of 55 e, 255 f fit into the fitting recesses, and the protrusions of the fitting unevenness 255 b fit into the fitting holes 255 a, and 6 thin sheet materials 2 5a, 25b, 25c, 25d, 25e, and 25f are integrated.
  • the protrusion of the fitting unevenness protrudes from the outer surface of the stator yoke 102L by forming the fitting hole 255a instead of the fitting unevenness.
  • each of the sheet materials 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f can be fitted together to be integrated.
  • the fitting hole 255a is formed in the thin plate material 25a, however, the fitting HQ convex is formed on the thin plate 25a by reversing the uneven direction of the fitting unevenness.
  • a fitting hole may be formed at 25 f.
  • the stator yoke 10 2 L is formed by stacking the thin plate members 25 a, 25 b, 25 c, 25 d, 25 e, and 25 f, so that the stator yoke 10
  • the magnetic flux direction that is, the disc portion 20 L
  • the flow path of the eddy current generated in the thickness direction can be divided at the boundaries of the thin plates 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, and 25f.
  • FIG. 9 is a process layout diagram of a progressive die of a high-speed press for manufacturing the stator yoke 102L.
  • Each thin sheet material 25a, 25b, 25c, 25d, 25 "e25f is punched out of a silicon steel sheet material by a progressive die inner caulking die, and the stator yoke 102L is removed.
  • the thin sheets 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, and 25f are easy to pass magnetic flux and have high electric resistance. So that the status
  • the stator yokes 102 L and 102 R are not limited to silicon steel plates, but are preferably limited to pure steel.
  • Known and arbitrary magnetic materials that generate an alternating magnetic flux such as iron materials and cold-rolled steel strips such as SPCC, SPCD, and SPCE, can be used.
  • each step will be described sequentially.
  • the slit 255 is punched out (S1), and the through hole 2 is formed.
  • These through-holes 25 2, core-core mating holes 25 3, and slits 25 4 are made of the respective sheet materials 25 a, 25 b, 25 c, 25 d, 25 e, 25 f It is common to all.
  • the fitting hole 25 5 a (S 8) of the thin plate 25 a the cut hole for the pole piece that determines the tip of the pole piece 25 1 b of the thin plate 25 b 8 1 b (S 7), cut piece for pole piece that determines the tip of thin plate material 2 5 c 2 5 1 c 8 1 c (S 6), pole piece 2 5 1 d for thin plate material 25 d Cut piece 8 1 d (S5) for pole piece to determine the tip, pole piece 2 5 e for pole piece 2 5 1 e Cut piece hole for pole piece to determine the tip of 1 e 8 1 e (S 4), sheet material 25 The tip of pole piece 2 5 1 f of f is cut out.
  • the pole piece cutting hole 8 1 f (S 3) is punched out. Cut holes for each pole piece 8 1 b, 8 1 c, 8 1 d, 8 1 e, 8 1 f are each thin-material 25 b ", 25 c, 25 d, 25 e, 25 Each of the pole pieces 25 1 b, 25 1 c, 25 1 d, 25 1 e, 25 1 f of f is designed to reduce the protruding length sequentially, and each of them is 1 4 Are arranged radially to correspond to the pole pieces of the pole, each pole piece 25 1 b, 25 1 c, 25 1 d, 25 1 e, 25 1 e As the protruding length of If becomes shorter in order, the cut hole for each pole piece 8 1 b, 8 1 c, 8 The radial lengths of 1 d, 81 e, and 81 f are gradually increased.
  • the cut punch for forming the above-mentioned pole piece cut holes 81b, 81c, 81d, 81e, 81f and the fitting hole 255a of the thin plate material 25a is as follows. This is done simultaneously for the six thin plates laminated as one stator yoke 102 L. After the cut punch is performed once, the force is applied only five times. It is controlled by a power center or the like so that the top punch is stopped.
  • each thin plate material 25 b, 25 c having a different length of each pole piece 25 1 b, 25 1 c, 25 1 d, 25 1 e, 25 1 f , 25 d, 25 e, and 25 f can be continuously punched from the upstream side in the forward direction and fitted in the mold.
  • mating irregularities 25 5b, 25 5c, 25 5 are added to each of the thin plates 25 b, 25 c, 25 d, 25 e, 25 f except the thin plate 25 a.
  • a half blanking punch for forming d, 255 e, and 255 f is performed (S9).
  • the half punched punch is punched out so as to have a thickness of about 60% of the thickness of the silicon steel sheet 800, thereby forming a recess on the upper surface side and a lower surface of the silicon steel sheet 800 °.
  • the mating projections 255b, 255c, 255d, 255e, and 255f are formed on the sides.
  • the position of the half punch is the same as that of the cutting punch for forming the fitting hole 255a described above, and the fitting hole 255a is already formed in the thin plate material 25a. Therefore, even when the half punch is released, no fitting unevenness is formed.
  • the external portion 82 is punched to apply a discharge pressure (S10).
  • the thin steel materials 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, and 25f were extracted from the silicon steel material 800,000, and were already released by the exhaust pressure.
  • mating holes 25 5 a and mating irregularities 2 5 5 b, 25 5 c, 25 5 d, 255 e, and 255 f are fitted as shown in FIG. 8 (b), and each thin plate material 25 a, 25 b, 25 c, 25 d, 25 e, 25 f are laminated in a mold to form an integrated stator yoke 102 L.
  • the outer portion 82 is the outer shape of the thin plate material 25a, but for each of 25b, 25c, 25d, 25e, 25 2 other than the thin plate material 25a, Since the cut holes 8 1b, 8 1c, 8 1d, 8 1 e, and 8 1f are formed respectively, the pole pieces 25 1 b, 2 are sequentially reduced in length accordingly. 5 1 c, 25 1 d, 25 1 e and 25 1 f are formed.
  • the exhaust pressure for pressing the thin plates 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f can be applied by a well-known exhaust pressure ring or the like.
  • the silicon steel sheet 800 after the outer portion 82 has been punched out is scrap-cut at appropriate lengths.
  • FIG. 10 is a plan view showing a state in which the thin plate members 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, and 25f are punched and laminated.
  • the thin plates 25 a, 25 b, 25 c, 25 d, 25 e, and 25 f are punched downward from the silicon steel plate 800 and sequentially laminated. After punching 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f, then discharge to the upper side of silicon steel plate 800 and stack This is of course also possible.
  • the fitting holes 2 5 5 a and the fitting unevenness 2 5 5 b, 2 5 5 c, 2 5 5 d, 2 5 5 d, 2 5 5 e, 2 5 5 f are set at the desired positions and positions.
  • a plurality of sheets 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f It is preferable to arrange the fitting unevenness at predetermined intervals so as to be substantially even in the circumferential direction. It is also possible to use other fixing means for laminating thin plates, such as laser welding.
  • Fig. 11 shows the core yoke 103 and the coil 104.
  • the core yoke 103 can pass through four core yoke pieces 30 and the knob shaft 1.
  • the coil 104 is housed in the hollow portion 40a of the bobbin 40 around which the coil 104 is wound.
  • fitting protrusions 31 fitted into the core fitting holes 23 of the stator yoke].
  • 0 2 L and 102 R are respectively provided to protrude.
  • Stator yokes 102 L and 1.0 2 R are fitted to both ends of 103 so that the stator yokes 102 L and 103 R can be magnetically connected.
  • Such a core yoke piece 30 can be of a known and arbitrary configuration, and can be made of, for example, a silicon steel plate or an electromagnetic iron material, or can be made as a single body by using a powdered sintered material such as fluoride. It may be produced.
  • the bobbin 40 is made of resin for winding the coil 104, and has a groove 41 for winding the coil on the outer peripheral surface.
  • a radial head slit 42 is formed at the upper part of the bobbin 40 from the outer peripheral edge, and one end on the inner peripheral side of the coil wound around the bobbin 40 is pulled out from the slit 42. Can be kept.
  • the core yoke 103 is disposed in the hollow portion 40 a of the bobbin 40, while the coil 104 is wound around the groove 41 of the bobbin 40, so that the core yoke 10.
  • a coil 104 is arranged around 3.
  • the inner stator of the low pole generator 100 is configured.
  • FIG. 12 is a schematic view showing the alternating magnetic flux.
  • pole piece 21 L of the stator yoke 102 L, the disk part 20 L, the core yoke 103, and the disk part 2 of the stator yoke 102 R are shown in FIG.
  • an alternating magnetic flux G is generated in the 1 R
  • pole piece 21 R an eddy current is generated around the magnetic flux direction of the alternating magnetic flux G.
  • the magnetic flux direction is the radial direction of each disc portion 20L and 2OR
  • the eddy current I is Although it occurs in the thickness direction of each disk part 20 L, 20 R, the stator yokes 102 L, 102 R are a laminate as described above, and each disk part 20 L, 20 R has six sheets. Since the thin plates 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, and 25f are stacked in the thickness direction, the eddy current I is determined by each of the thin plates 25a, 2c. The flow path is divided by the boundaries of 5b, 25c, 25d, 25e, and 25f, making it difficult to flow. This suppresses the eddy current I generated in the thickness direction of each of the disc portions 20L and 20R. Thereby, the power generation efficiency of the claw pole type generator 100 is improved. Industrial applicability
  • the present invention generation of eddy current is suppressed, power generation efficiency is high, and the magnitude of electromotive force is large. It is useful as a compact claw-pole generator, especially a lightweight and compact claw-pole generator used for bicycles.

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Abstract

　本クローポール型発電機（１００）は、環状に配置された永久磁石（１０１）と、複数の爪状の極片（２１Ｌ，２１Ｒ）を夫々有し、各極片（２１Ｌ，２１Ｒ）が円周方向に交互に並列し且つ前記永久磁石（１０１）と対向するように配置された２つのステータヨーク（１０２Ｌ，１０２Ｒ）と、該２つのステータヨーク（１０２Ｌ，１０２Ｒ）を磁気的に連結するコアヨーク（１０３）と、該コアヨーク（１０３）の周囲に配置されたコイル（１０４）とを具備してなり、前記ステータヨーク（１０２Ｌ，１０２Ｒ）は、円盤部（２５０ａ～２５０ｆ）と、該円盤部（２５０ａ～２５０ｆ）周縁から周方向に所定間隔で軸方向へ延設された複数の極片（２５１ａ～２５１ｆ）とを備えてなる複数の薄板材（２５ａ～２５ｆ）が、厚み方向に積層されたものである。

Description

明 細 書 クローポール型発電機 技術分野
本発明は、 クローポール型発電機、 特には自転車用として用いられる クローポール型発電機に関するものである。 背景技術
従来のクローポール型発電機は、 永久磁石を有する筒体と、 互いの磁 極片が円周方向に交互に並列するように配置された 2つのクローポール 型のステータヨークと、 両ステータヨークを磁気的に結合するコアョ一 クと、 該コアヨークの周囲に配置されるコイルとで構成されている （日 本国特許第 2 9 9 1 7 0 5号公報参照） 。 該クローポール型発電機は、 永久磁石を外側回転子とし、 ステータヨーク、 =?ァヨーク、 及びコイル を内側固定子として、 永久磁石の回転によりコアヨークに交番磁束を発 生させ、 これにより、 コイルに電流が流れて発電するようになっている。 前記ステータヨーク及びコアヨークには、 交番磁束が発生するに伴い 渦電流が発生し、 該渦電流は発電効率を低下させる要因となるため、 ク ローポール型発電機においては渦電流の発生を抑制することが望まれて いる。 このような渦電流は、 交番磁束の通過量が多くなるコアヨークや、 ステータヨークの中心付近で大きくなるため、 コアヨーク外周に軸方向 のスリ ッ トを設けたり （0本国特許出願公開蕃号了特開 2 0 0 1 — 3 2 7 1 3 9号公報参照) 、 ステータヨークの中心付近に半径方向のスリ ッ トを設けることにより （日本国特許第 2 9 9 1 7 0 5号公報参照） 、 渦 電流の発生を抑える構成が考案されている。 前述した構成により渦電流の発生が抑制され、 クローポール型発電機 の発電効率が向上されるが、 クローポール型発電機は、 更に小型化、 軽 量化が望まれており、 それに伴い、 更なる発電効率の向上も望まれてい る。 特に、 自転車の車輪のハブ軸に固定されて、 照明ランプ等の電力と して利用される所謂自転車用ハブダイナモにおいては、 小型化、 軽量化 とともに、 自転車の車輪の回転数程度の回転力で照明ランプ用等として +分な電力を安定して発生させることが必要である。 従って、 コアョー クゃステータヨークの中心付近のみならず、 その他の部分での渦電流の 発生も抑制することが望ましい。 発明の開示
本発明は、 これらに鑑みてなされたものであり、 クローポール型発電 機、 特に自転車用として用いられるクローポール型発電機のステータ ヨークにおいて、 渦電流の発生を抑制する手段を提供することを目的と する。 一
本発明に係るクローポール型発電機は、 環状に配置された永久磁石と、 複数の爪状の極片を夫々有し、 該各極片が円周方向に交互に並列し且つ 前記永久磁石と対向するように配置された 2つのステータヨークと、 前 記 2つのステータヨークを磁気的に連結するコアヨークと、 前記コア ヨークの周囲に配置されたコイルと、 を具備してなるクローポール型発 電機において、 前記ステータヨークは、 円盤部と、 該円盤部周縁から周 方向に所定間隔で軸方向へ延設された複数の極片とを備えてなる複数の 薄板材が、 厚み方向に積層されたものであることを！ 徴とする。 本発明 によれば、 ステータヨークの円盤部の厚み方向へ渦電流が流れ難くなり、 ステータヨークにおける渦電流の発生を抑制して、 クローポール型発電 機の発電効率を向上させるので、 軽量且つ小型であり、 起電力の大きな クローポール型発電機を実現することが可能である。
また、 本発明は、 前記各薄板材の極片は、 その軸方向の長さが、 ス テータヨークの外側に積層されるに従って順次短くなるように形成され たものであることを特徴とする。 本発明によれば、 各薄板材の極片を 夫々永久磁石と対向させることができ、 各薄板材に交番磁束が効率良く 発生するので、 クローポール型発電機の発電効率を向上させることがで さる。
また、 前記各薄板材は、 その厚み方向に設けられた嵌合凹凸又は嵌合 孔により夫々嵌合されて一体とされたものとすることが、 加工及び組立 の便宜上好適である。 これにより、 クローポール型発電機の組立コス ト を軽減することが可能となる。
また、 前記各薄板材を珪素鋼板材から作製することにより、 各薄板材 は磁束が通り易く且つ電気抵抗が大きなものとなるので、 ステータョー クに生ずる渦電流を一層抑制することができる。
また、 前記クローポール型発電機を、 自転車の車輪のハプ軸に固定さ れて用いられる自転車用のものとすることにより、 小型、 軽量であり、 且つ自転車の車輪の回転数程度の回転力で照明ランプ用等に十分な電力 を安定して発生させるハブダイナモを実現することができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 自転車の車輪のハブ軸 1に固定されたクローポール型発電機 1 0 0の全体構成を示す正面図である。
図 2は、 クロ一ポール型発電機 1 0 0の側面図であ"る。
図 3は、 永久磁石 1 0 1の構成を示す正面図である。
図 4 (a)は、 組み合わされた状態のステータヨーク 1 0 2 L， 1 0 2 Rを示す正面図であり、 図 4 (b)は、 これらの側面図である。 図 5 (a)は、 ステータヨーク 1 0 2 Lの縦断面を示す断面図であり、 図 5 (b)は、 第 5 (a)図の部分拡大図である。
図 6は、 薄板材 2 5 aの構成を示す平面図である。
7図は、 薄板材 2 5 f の構成を示す平面図である。
図 8 (a)は、 嵌合凹 ώ 2 5 5 f を示す部分断面であり、 図 8 (b)は、 嵌 合状態の嵌合孔 2 5 5 a及び嵌合凹凸 2 5 5 b， 2 5 5 c , 2 5 5 d , 2 5 5 e , 2 5 5 f を示しす部分断面図である。
図 9は、 ステータヨーク 1 0 2の作製方法を説明するための工程配置 図である。
図 1 0 (a)は、 積層状態の薄板材 2 5 a， 2 5 b , 2 5 c， 2 5 d , 2 5 e , 2 5 f の構成を示す平面図であり、 図 1 0 (b)は、 これらの縦 断面を示した断面図である。
図 1 1 (a)は、 コアヨーク ： L 0 3、 コイル 1 0 4、 ボビン 4 0の構成 を示す正面図であり、 図 1 1 (b)は、 これらの部分断面を示した側面図 である。
図 1 2は、 本クローポール型発電機 1 0 0に生じた交番磁束 G及び渦 電流 Iを示す模式図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施の形態を図面に基づき具体的 (こ説明する。
図 1は、 本発明の実施の形態に係るクローポール型発電機 1 0 0の全 体構成を示す図であり、 図に示すように、 本クローポール型発電機 1 0 0は、 環状に配置された永久磁石 1 0 1と、 該永久磁石 1 0 1と対向す るように配置された 2つのステータヨーク 1 0 2 L, 1 0 2 Rと、 該ス テータヨーク 1 0 2 L , 1 0 2 Rを磁気的に連結するコアヨーク 1 0 3 と、 該コアヨーク 1 0 3の周囲に配置されたコイル 1 0 4とを具備して なるものである。 このように構成されたクローポール型発電機 1 0 0が、 公知且つ任意の自転車の車輪のハブ軸 1に固定されて自転車用ハブダイ ナモを構成している。 なお、 図には詳細に示していないが、 該ハブ軸 1 には雄ネジが形成されており、 自転車の車輪用フォーク Fにナツト等に より固定されるようになっている。
前記ハブ軸 1には、 ハプケ一シング 2がベアリング 3を介して回転自 在に取り付けられている。 ハブケーシング 2は、 ドラムハブ 2 a とス ポークハブ 2 b とを備えてなり、 該ドラムハプ 2 aは、 図 1及び図 2に 示すように、 中央付近が径大であって、 両端へ向かってテーパ状に縮径 された円筒体であり、 ドラムハブ 2 aの両端に、 円盤状のスポークハブ 2 bが夫々設けられている。 スポークハブ 2 bの周録近傍には複数の孔 2 cが周方向に列設されており、 該孔 2 cにスポーク Sが挿通されて、 スポークハブ 2 bと車輪のリム (不図示) とが該スポーク Sにより連結 されるようになっている。 また、 ハブケ一シング 2からは、 ハブケーシ ング 2内に収容されたクローポール型発電機 1 0 0の電力を取り出すた めの端子 4が外方へ突設されている。
前記永久磁石 1 0 1は、 前記ハプケ一シング 2 aの中央の径大部分の 内周面にバックアツプリング 1 0を介して固定されている。 バックアツ プリング 1 0は、 図 3に示すように、 円環状の枠体であり、 その内周面 には永久磁石 1 0 1を構成する 4つの磁石鋼が連続環状に固定されてい る。 円環状に配置された永久磁石 1 0 1は、 その周方向に N極と S極と が交互となって計 2 8極存在するように着磁されたものとなっている。 このような永久磁石 1 0 1 と前記ハプケ一シング 2とが、 本クローポー ル型発電機 1 0 0の外側回転子を構成しており、 自転車の車輪がハブ軸 1を軸として回転することにより、 ハブケ一シング 2が回転するととも に、 その内周面に円環状に配置された永久磁石 1 0 1も回転する。 前記ステータヨーク 1 0 2 L, 1 0 2 Rは、 図 1に示すように、 前記 永久磁石 1 0 1の內側に位置するように、 ハブ軸 1に外嵌されている。 図 4に示すように、 ステータヨーク 1 0 2 Lとステータヨーク 1 0 2 R とは同形状のものであるので、 以下、 ステータヨーク 1 0 2 Lを例に、 これらの構成を説明する。 図 4 (a)に示すように、 ステータヨーク 1 0 2 Lは、 円盤部 20 Lと、 該円盤部 2 0 Lの周縁から周方向に所定間隔 で円盤部 20 Lの厚み方向へ延設された複数の極片 2 1 Lとを具備して なるものであり、 図には詳細に示していないが、 複数の薄板材が厚み方 向に積層されることにより構成されている。 該積層構造については後に 詳述する。
前記円盤部 2 0 Lは、 前記永久磁石 1 0 1の内方に納まる程度の大き さであり、 その外径は、 図 1に示すように各ステータヨーク 1 0 2 L， 1 0 2 Rが永久磁石 1 0 1の内側に配置された場合に、 各極片 2 1 Lに 永久磁石 1 0 1の磁力が作用する程度に離間されるように設定されてい る。 円盤部 20 Lの中央にはハブ軸 1を挿通するための揷通孔 2 2が穿 設されており、 該揷通孔 2 2周りの 4箇所にコアヨーク 1 0 3を嵌合す るためのコア嵌合孔 2 3が穿設されている。 さらに、 円盤部 20の外周 縁の 4箇所から半径方向にスリット 24が形成されている。 該スリッ ト 24は、 交番磁束に伴い円盤部 20 Lの周方向に流れる渦電流を抑制す るためのものである。 詳細には、 前記コア嵌合孔 2 3に嵌合されるコア ヨーク 1 0 3の軸方向に交番磁束が発生すると、 該交番磁束周り、 即ち 円盤部 2 0 Lの周方向に渦電流が発生する。 該渦電流の流路に前記ス リ ット 24を設けるこ έにより、 円盤部 2 0 Lの—周方向へ渦電流が流れ 難く して、 渦電流の発生を抑制する。 前記極片 2 1 Lは、 円盤部 2 0 L の外周縁に 1 4極設けられており、 円盤部 20 Lの厚み方向へ略直角に 延設されることにより、 その長手方向が円盤部 2 0 Lの揷通孔 2 2に揷 通されるハブ軸 1の軸方向と平行になっている。
このように構成された 2つのステータヨーク 1 0 2 L， 1 0 2 Rが、 図 4 (b)に示すように、 互いの極片 2 1 L， 2 1 Rが円周方向に交互に 並列するように組み合わされ、 これらが前記永久磁石 1 0 1の内側に配 置された場合に、 各々 1 4極の極片 2 1 L, 2 1 Rが永久磁石 1 0 1の 2 8極の磁極と夫々対向するようになつている。
次に、 ステータヨーク 1 0 2 Lを例に、 複数の薄板材が厚み方向に積 層された積層構造について説明する。 図 5 (a)は、 前記ステータヨーク 1 0 2 Lの縦断面図であるが、 図に示すように、 ステータヨーク 1 0 2 Lは、 所定形状の 6枚の薄板材 2 5 a , 2 5 b , 2 5 c , 2 5 d, 2 5 e , 2 5 f が積層された積層体であり、 これらが一体となって前記円盤 部 2 0 L及び極片 2 1 Lを構成している。
図 6は、 前記薄板材 2 5 aの展開図であるが、 図に示すように、 薄板 材 2 5 aは、 円盤部 2 5 0 a と、 該円盤部 2 5 0 aの周縁から延設され た複数の極片 2 5 1 aとを具備してなるものであり、 円盤部 2 5 0 aが 前記ステータヨーク 1 0 2 Lの円盤部 2 0 Lに、 極片 2 5 1 aが極片 2 1 Lに相当する。 該円盤部 2 5 0 aの中央にはハブ軸 1を挿通するため の揷通孔 2 5 2が穿設されており、 該揷通孔 2 5 2周りの 4箇所にコア ヨーク 1 0 3を嵌合するためのコア嵌合孔 2 5 3が穿設されている。 さ らに、 円盤部 2 5 0 aの外周縁の 4箇所から半径方向にスリ ッ ト 2 5 4 が形成されている。 これらも前記ステータヨーク 1 0 2の揷通孔 2 2、 コア嵌合孔 2 3、 及びスリッ ト 2 4に夫々相当するものである。 なお、 前記各極片 2 5 1 aは、 R盤部 2 5 0 aと略直角"！；なるように折り曲げ られ、 前記揷通孔 2 5 2の軸方向へ突出するものとなる。 また、 円盤部 2 5 0 aには嵌合孔 2 5 5 aが適宜形成されている。 該嵌合孔 2 5 5 a は、 薄板材 2 5 aが隣接する薄板材 2 5 b (不図示） の嵌合凹凸と嵌合 するためのものである。
図 7は、 前記薄板材 2 5 f の展開図であるが、 該薄板材 2 5 f も、 前 記薄板材 2 5 a と同様に、 円盤部 2 5 0 ί と、 該円盤部 2 5 0 f の周縁 から延設された複数の極片 2 5 1 f とを具備してなり、 該円盤部 2 5 0 f には、 ノヽブ軸 1を揷通するための揷通孔 2 5 2と、 コアヨーク 1 0 3 を嵌合するためのコア嵌合孔 2 5 3が穿設され、 さらに、 円盤部 2 5 0 f の外周縁の 4箇所から半径方向にスリ ッ ト 2 5 4が形成されているが、 前記極片 2 5 1 f の突出長さが、 前記薄板材 2 5 aの極片 2 5 1 aの突 出長さより短い点で異なる。 各薄板材 2 5 a , 2 5 b， 2 5 c， 2 5 d , 2 5 e , 2 5 f の各極片 2 5 1 a , 2 5 1 b , 2 5 1 c , 2 5 1 d , 2 5 1 e , 2 5 1 f の突出長さは、 図中に点線で表したように、 ステータ ヨーク 1 0 2の外側に積層されるに従って順次短くなるように形成され ており、 これにより、 各薄板材 2 5 a， 2 5 b , 2 5 c , 2 5 d , 2 5 e , 2 5 f が積層されてステータヨーク 1 0 2 Lを構成した際には、 該 ステータヨーク 1 0 2 Lの極片 2 1 Lは、 図 5 (b)に示すように、 各極 片 2 5 1 a , 2 5 1 b , 2 5 1 c , 2 5 1 d , 2 5 1 e , 2 5 1 f の端 部近傍が露呈した状態となる。 これにより、 各極片 2 5 1 a , 2 5 1 b , 2 5 1 c , 2 5 1 d , 2 5 1 e , 2 5 1 f を夫々永久磁石 1 0 1 と対向 させて、 永久磁石 1 0 1の磁力を効率良く各極片 2 5 1 a， 2 5 1 b , 2 5 1 c , 2 5 1 d， 2 5 1 e , 2 5 1 f に作用させることができる。 また、 前記円盤部 2 5 0 f には、 前記嵌合孔 2 5 5 a と対応する位置 に嵌合凹凸 2 5 5 f が穿設されている。 該嵌合凹凸 2 5 5 ίは、 積層状 態において隣接する薄板材 2 5 0 eと嵌合す 7¾ ものであり、 前記 円盤部 2 5 0 ίに半抜きパンチを施すことにより、 図 8 (a)に示すよう に、 円盤部 2 5 0 f に凹凸を一体として形成したものである。 なお、 図 には示していないが、 同様の嵌合凹凸が薄板材 2 5 b , 2 5 c , 2 5 d , 2 5 eに形成されている。 各薄板材 2 5 a , 2 5 b , 2 5 c , 2 5 d , 2 5 e , 2 5 ίが、 図 7 (b)に示すように順次積揷された場合に、 薄板 材 2 5 a以外の各薄板材 2 5 b， 2 5 c , 2 5 d , 2 5 e , 2 5 ίに形 成された各嵌合 Μ凸 2 5 5 b， 2 5 5 c , 2 5 5 d , 2 5 5 e , 2 5 5 f の凸部と凹部とが嵌合し、 嵌合凹凸 2 5 5 bの凸部が前記嵌合孔 2 5 5 aに嵌合して、 6枚の薄板材 2 5 a， 2 5 b , 2 5 c , 2 5 d， 2 5 e， 2 5 f が一体となる。 このように、 円盤部 2 5 0 aについては、 嵌 合凹凸に代えて嵌合孔 2 5 5 aを穿設することにより、 ステータヨーク 1 0 2 Lの外面から嵌合凹凸の凸部を突出させることなく、 各薄板材 2 5 a , 2 5 b , 2 5 c， 2 5 d , 2 5 e , 2 5 f 同士を嵌合させて一体. 化することができる。 なお、 本実施の形態では、 薄板材 2 5 aに嵌合孔 2 5 5 aを穿設したが、 嵌合凹凸の凹凸方向を逆にして、 薄板 2 5 aに 嵌合 HQ凸を、 薄板 2 5 f に嵌合孔を形成するようにしてもよい。
このように、 ステータヨーク 1 0 2 Lを各薄板材 2 5 a， 2 5 b , 2 5 c , 2 5 d , 2 5 e , 2 5 f を積層して構成することにより、 ステー タヨーク 1 0 2 Lの極片 2 1 Lから円盤部 2 0 Lの中央へ向かって、 円 盤部 2 0 Lの半径方向に交番磁束が生じた場合に、 該磁束方向周り、 即 ち円盤部 2 0 Lの厚み方向に生ずる渦電流の流路を、 薄板材 2 5 a , 2 5 b， 2 5 c , 2 5 d , 2 5 e , 2 5 f の境界で分断することができる。 以下、 本ステ一タヨーク 1 0 2 Lの作製方法について説明する。
図 9は、 前記ステータヨーク 1 0 2 Lを製造するための高速プレスの 順送金型の工程配置図である。 順送型内かしめ金型により珪素鋼板材か ら各薄板材 2 5 a , 2 5 b , 2 5 c , 2 5 d , 2 5" e 2 5 f を打ち抜 いてステータヨーク 1 0 2 Lを得る方法である。 珪素鋼板材を用いるこ とにより、 各薄板材 2 5 a , 2 5 b , 2 5 c , 2 5 d， 2 5 e , 2 5 f が磁束が通り易く且つ電気抵抗が大きなものとなるので、 ステータョ一 ク 1 0 2 Lに生ずる渦電流を効果的に抑制することができるので好まし いが、 前記ステータヨーク 1 0 2 L , 1 0 2 Rは珪素鋼板材に限定され るものではなく、 例えば純鉄材や、 S P C C、 S P C D、 S P C E等の 冷延鋼帯のように、 交番磁束を生じさせる公知且つ任意の磁性材を用い ることができる。 以下、 各工程を順次説明する。
帯状の珪素鋼板材 8 0 0に、 予め、 位置決めの基準となるパイロッ ト 穴 8 0を適宜穿った後、 前記スリ ット 2 5 4を打ち抜き （S 1 ) 、 さら に、 前記揷通孔 2 5 2及びコアコア嵌合孔 2 5 3を打ち抜く ( S 2 ) 。 これら揷通孔 2 5 2、 コアコア嵌合孔 2 5 3、 及びスリ ッ ト 2 5 4は各 薄板材 2 5 a , 2 5 b， 2 5 c , 2 5 d , 2 5 e , 2 5 f に共通のもの である。
つぎに、 薄板材 2 5 a以外の各薄板材 2 5 b， 2 5 c， 2 5 d , 2 5 e , 2 5 f の各極片 2 5 1 b , 2 5 1 c , 2 5 1 d , 2 5 1 e , 2 5 1 f の先端を決める極片用カッ ト穴 8 1 b， 8 1 c , 8 1 d , 8 1 e , 8 1 f と、 薄板材 2 5 aの嵌合孔 2 5 5 a とを打ち抜く （S 3〜S 8 ) 。 詳細には、 順送方向の上流から薄板材 2 5 aの嵌合孔 2 5 5 a ( S 8 ) 、 薄板材 2 5 bの極片 2 5 1 bの先端を決める極片用カッ ト穴 8 1 b ( S 7 ) 、 薄板材 2 5 cの極片 2 5 1 cの先端を決める極片用カット穴 8 1 c ( S 6 ) 、 薄板材 2 5 dの極片 2 5 1 dの先端を決める極片用カッ ト 穴 8 1 d ( S 5 ) 、 薄板材 2 5 eの極片 2 5 1 eの先端を決める極片用 カット穴 8 1 e ( S 4 ) 、 薄板材 2 5 f の極片 2 5 1 f の先端を決める 極片用カツト穴 8 1 f ( S 3 ) が打ち抜かれる。 各極片用カット穴 8 1 b , 8 1 c , 8 1 d , 8 1 e , 8 1 f は、 各薄 -材 2 5 b", 2 5 c , 2 5 d , 2 5 e , 2 5 f の各極片 2 5 1 b , 2 5 1 c， 2 5 1 d , 2 5 1 e , 2 5 1 ίの突出長さが順次短くなるようにするためのものであり、 各々が 1 4極の極片に対応するように放射状に配置されており、 各極片 2 5 1 b , 2 5 1 c , 2 5 1 d , 2 5 1 e , 2 5 I f の突出長さが順次 短くなるに従い、 各極片用カッ ト穴 8 1 b , 8 1 c， 8 1 d， 8 1 e , 8 1 f の半径方向の長さが順次長くなっている。
前記各極片用カッ ト穴 8 1 b， 8 1 c , 8 1 d , 8 1 e , 8 1 f と薄 板材 2 5 aの嵌合孔 2 5 5 a とを形成するためのカッ トパンチは、 1個 のステータヨーク 1 0 2 Lと して積層される 6枚の薄板材に対して同時 になされるものであり、 該カッ トパンチが 1回行われた後は、 5回分だ け力ッ トパンチが休止されるように力ゥンタ等でコントロールされてい る。 これにより、 その後の工程で、 各極片 2 5 1 b , 2 5 1 c , 2 5 1 d , 2 5 1 e , 2 5 1 f の長さが異なる各薄板材 2 5 b， 2 5 c , 2 5 d , 2 5 e , 2 5 f を順送方向の上流側から連続的に打ち抜き、 金型内 で嵌合させることができるようになる。
つぎに、 薄板材 2 5 a以外の各薄板材 2 5 b , 2 5 c , 2 5 d , 2 5 e， 2 5 f に、 嵌合凹凸 2 5 5 b , 2 5 5 c , 2 5 5 d , 2 5 5 e , 2 5 5 f を夫々形成するための半抜きパンチを行う (S 9 ) 。 該半抜きパ ンチは、 珪素鋼板材 8 0 0の板厚の 6 0 %前後となるようにパンチが出 されるものであり、 これにより、 珪素鋼板材 8 0 ◦の上面側に凹、 下面 側に凸の嵌合凹凸 2 5 5 b， 2 5 5 c , 2 5 5 d , 2 5 5 e , 2 5 5 f が夫々形成される。 なお、 半抜きパンチの位置は、 前述した嵌合孔 2 5 5 aを形成するためのカツ トパンチと同一であり、 薄板材 2 5 aには既 に嵌合孔 2 5 5 aが形成されているので、 前記半抜きパンチが出されて も嵌合凹凸は形成されない。
つぎに、 外形部 8 2を打ち抜いて排圧を与える (S 1 0) 。 これによ り、 珪素鋼板材 8 0 0カゝら各薄板材 2 5 a， 2 5 b， 2 5 c , 2 5 d , 2 5 e , 2 5 f が抜き出されるとともに、 排圧により既に打ち抜かれた 薄板材と圧接し、 形合孔 2 5 5 a と嵌合凹凸 2 5 5 b , 2 5 5 c , 2 5 5 d , 2 5 5 e , 2 5 5 f が図 8 (b)に示すように嵌合して、 各薄板材 2 5 a , 2 5 b， 2 5 c , 2 5 d , 2 5 e , 2 5 f が型内で積層され、 一体化したステータヨーク 1 0 2 Lとなる。 前記外形部 8 2は、 薄板材 2 5 aの外形であるが、 薄板材 2 5 a以外の各 2 5 b , 2 5 c , 2 5 d， 2 5 e , 2 5 ίについては、 既に極片用カット穴 8 1 b， 8 1 c , 8 1 d , 8 1 e , 8 1 f が夫々形成されているので、 これに従って順次長さ が短かくなるように極片 2 5 1 b， 2 5 1 c， 2 5 1 d , 2 5 1 e , 2 5 1 f が形成される。 なお、 各薄板材 2 5 a , 2 5 b , 2 5 c , 2 5 d , 2 5 e , 2 5 f を圧接させるための排圧は、 周知の排圧リング等により 付与することができる。 また、 図には示していないが、 外形部 8 2が打 ち抜かれた後の珪素鋼板材 8 0 0は、 適当な長さ毎にスクラップカッ ト される。
図 1 0は、 各薄板材 2 5 a， 2 5 b， 2 5 c， 2 5 d , 2 5 e , 2 5 f が打ち抜かれて積層された状態を示す平面図である。 このように一体 化された各薄板材 2 5 a， 2 5 b， 2 5 c， 2 5 d , 2 5 e , 2 5 f の 各極片 2 5 1 a , 2 5 1 b , 2 5 1 c , 2 5 1 d , 2 5 1 e , 2 5 1 f を夫々略 9 0° 曲折して、 図 5に示すようなステータヨーク 1 0 2 Lを 得る。
なお、 本実施の形態で各薄板材 2 5 a , 2 5 b , 2 5 c , 2 5 d , 2 5 e , 2 5 f は珪素鋼板材 8 0 0から下方へ打ち抜かれて順次積層され るものとしたが、 各薄板材 2 5 a， 2 5 b , 2 5 c , 2 5 d， 2 5 e , 2 5 f を打ち抜いた後、 珪素鋼板材 8 0 0の上側へ排出して積層するこ とも勿論可能であ 。 また、 記嵌合孔 2 5 5 a ¾び嵌合凹凸 2 5 5 b , 2 5 5 c , 2 5 5 d , 2 5 5 d , 2 5 5 e , 2 5 5 f は所望の位置及ぴ 個数で設けることが可能であるが、 各薄板材 2 5 a， 2 5 b , 2 5 c , 2 5 d , 2 5 e , 2 5 f に作用する嵌着力が均一となるように、 複数の 嵌合凹凸を円周方向に略均等となるように所定間隔で配置することが好 ましい。 また、 レーザ溶接等、 薄板材同士を積層するための他の固着手 段を併用することも可能である。
図 1 1は、 コアヨーク 1 0 3及びコイル 1 0 4を示すものであるが、 図に示すように、 コアヨーク 1 0 3は、 4個のコアヨーク片 3 0力 、 ノヽ ブ軸 1を揷通可能な環状に組み合わされてなり、 コイル 1 0 4が卷回さ れるボビン 4 0の中空部 4 0 aに収容されている。 各コアヨーク片 3 0 の両端面には、 前記ステータヨーク ]. 0 2 L , 1 0 2 Rのコア嵌合孔 2 3に嵌入される嵌合凸部 3 1が夫々凸設されており、 コアヨーク 1 0 3 の両端にステータヨーク 1 0 2 L， 1 .0 2 Rを嵌合して、 該ステータ ヨーク 1 0 2 L， 1 0 3 Rを磁気的に連結できるようになっている。 こ のよ うなコアヨーク片 3 0は公知且つ任意の構成が可能であり、 例えば 珪素鋼板や電磁鉄材等から作製することができ、 また、 フユライ ト等の 粉末焼結材を用いて一体のものとして作製してもよい。
前記ボビン 4 0は、 コイル 1 0 4を卷回するための樹脂製のものであ り、 外周面にコイルを卷回するための溝 4 1が形成されている。 また、 ボビン 4 0の上部には、 外周縁から半径方向ヘスリ ッ ト 4 2が形成され ており、 ボビン 4 0に卷回されたコイルの内周側の一端を該スリ ッ ト 4 2から引き出しておく ことができるようになつている。 このようなボビ ン 4 0の中空部 4 0 aに前記コアヨーク 1 0 3が配設され、 一方、 ボビ ン 4 0の溝 4 1にコイル 1 0 4が卷回されることにより、 コアヨーク 1 0 3の周囲にコイル 1 0 4が配置される。
このように構成されたコアヨーク 1 0 3、 コ ノ！ 1 0 4、 及ぴポビン 4 0が、 図 1に示すように、 ハプ軸 1に外嵌され、 更にコアヨーク 1 0 3両端の各嵌合凸部 3 1にステータヨーク 1 0 2 L， 1 0 2 Rを夫々嵌 合し、 これらを一体と してナッ ト等によりハブ軸 1に固定して、 本ク ローポール型発電機 1 0 0の内側固定子が構成されている。
以下、 本クローポール型発電機 1 0 0の動作について説明する。
本クローポール型発電機 1 00が装備された自転車を走行させると、 自転車の車輪がハブ軸 1を軸として回転し、 ハブケ一シング 2が回転す るとともに、 その内周面に円環状に配置された永久磁石 1 0 1が回転す る。 該永久磁石 1 0 1の 2 8極は、 その内側に配置されたステータョー ク 1 0 2し， 1 0 2 Rの各極片 2 1 L, 2 1 Rと対応しており、 永久磁 石 1 0 1の回転により該ステータヨーク 1 0 2 L， 1 0 2 R及びコア ヨーク 1 0 3に交番磁束が生じて、 コイル 1 04に誘導電流が流れる。 図 1 2は、 前記交番磁束を示す模式図であるが、 ステータヨーク 1 0 2 Lの極片 2 1 Lから円盤部 20 L、 コアヨーク 1 0 3、 ステータョ一 ク 1 0 2 Rの円盤部 2 1 R、 極片 2 1 Rへと交番磁束 Gが生じた場合に、 該交番磁束 Gの磁束方向周りに渦電流が発生する。 ここで、 ステータ ヨーク 1 0 2 L, 1 0 2 Rの各円盤部 2 0 L， 20Rに注目すると、 磁 束方向は各円盤部 2 0 L, 2 ORの半径方向であり、 渦電流 Iは各円盤 部 20 L, 20 Rの厚み方向で発生するが、 ステータヨーク 1 0 2 L, 1 0 2 Rは前述したような積層体であり、 各円盤部 20 L, 20 Rは、 6枚の薄板材 2 5 a , 2 5 b， 2 5 c , 2 5 d , 2 5 e , 2 5 f が厚み 方向に積層されたものであるので、 前記渦電流 Iは各薄板材 2 5 a， 2 5 b , 2 5 c， 2 5 d , 2 5 e , 2 5 f の境界により流路が分断されて、 流れ難くなる。 これにより、 各円盤部 20 L, 2 0 Rの厚み方向に発生 する渦電流 Iを抑制する。 これにより、 クローポール型発電機 1 0 0の 発電効率が向上される。 産業上の利用可能性
本発明は、 渦電流の発生が抑制されて、 発電効率が高く起電力の大き なクローポール型発電機、 特には、 自転車用として用いられる軽量且つ 小型のクローポール型発電機として有用である。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 環状に配置された永久磁石と、 複数の爪状の極片を夫々有し、 該 各極片が円周方向に交互に並列し且つ前記永久磁石と対向するように配 置された 2つのステータヨークと、 前記 2つのステータヨークを磁気的 に連結するコアヨークと、 前記コアヨークの周囲に配置されたコイルと、 を具備してなるクローポール型発電機において、
前記ステータヨークは、 円盤部と、 該円盤部周縁から周方向に所定間 隔で軸方向へ延設された複数の極片とを備えてなる複数の薄板材が、 厚 み方向に積層されたものであることを特徴とするクローポール型発電機。
2 . 前記各薄板材の極片は、 その軸方向の長さが、 ステータヨークの 外側に配置されるに従って順次短くなるように形成されたものであるこ とを特徴とする請求項 1に記載のクローポール型発電機。
3 . 前記各薄板材は、 その厚み方向に設けられた嵌合凹凸又は嵌合孔 により夫々嵌合されて一体とされたものである請求項 2に記載のクロー ポール型発電機。
4 . 前記各薄板材は、 珪素鋼板材から作製されたものである請求項 3 に記載のクローポール型発電機。
5 . 前記クローポール型発電機は、 自転車の車輪のハブ軸に固定され て用いられる自転車用のものである請求項 1乃至 4のいずれかに記載の クローポール型発電機。
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