WO2004070922A1 - クローポール型発電機 - Google Patents

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WO2004070922A1
WO2004070922A1 PCT/JP2003/006435 JP0306435W WO2004070922A1 WO 2004070922 A1 WO2004070922 A1 WO 2004070922A1 JP 0306435 W JP0306435 W JP 0306435W WO 2004070922 A1 WO2004070922 A1 WO 2004070922A1
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WO
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thin plate
claw
pole
core yoke
type generator
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Application number
PCT/JP2003/006435
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English (en)
French (fr)
Inventor
Uichi Akita
Original Assignee
Ichinomiya Denki Co.,Ltd.
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Application filed by Ichinomiya Denki Co.,Ltd. filed Critical Ichinomiya Denki Co.,Ltd.
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Priority to AU2003235414A priority patent/AU2003235414A1/en
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    • 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
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/022—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies with salient poles or claw-shaped poles
    • 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

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.
  • the claw-pole generator uses a permanent magnet as an outer rotor, a stator yoke, a core yoke, and a coil as an inner stator to generate an alternating magnetic flux in the core yoke by rotation of the permanent magnet. It flows and generates electricity.
  • the core yoke has a cylindrical shape that can pass through the hap shaft, and when a magnetic flux parallel to the hub axis is generated, a cylindrical core yoke is formed by simply laminating thin plates of a certain shape. It is not possible to change the shape of the A configuration has been devised in the past that divides the yoke in the circumferential or radial direction to suppress the generation of eddy currents.
  • a claw-pole type electric motor has been devised which is formed from a plurality of electromagnetic steel sheets 90a radially divided around an annular iron core 90 as an axis.
  • the magnetic steel sheets 90a have a thickness reduced in one direction, and are laminated in a circumferential direction by laminating in the circumferential direction with the thinner side being inside the iron core 90.
  • the flow path of the eddy current is cut off at the lamination boundary of each magnetic steel sheet 90a. This suppresses the generation of eddy currents.
  • a core yoke 91 for magnetically connecting two stator yokes is laminated while winding a strip-shaped thin sheet 91a into a cylindrical shape. It has been devised (Japanese Patent Application Publication No. JP-A-6-261511), and as shown in Fig. 17 (b), it is directed outward in the radial direction. A thin plate material 91b formed in a semi-cylindrical shape such that the diameter gradually increases is also considered (Japanese Patent Application Publication No. JP-A-2000-302). 0 73).
  • the core yoke 91 in which the alternating magnetic flux is generated by laminating the thin plates 91a and 91b in the radial direction, the lamination boundary of the thin plates 91a and 91b and the thin plate
  • the eddy current flow path is cut off at the seam in the circumferential direction of 9 1b to suppress the generation of eddy currents.
  • a core yoke 92 that magnetically connects two stator yokes is divided into four pieces of a thin sheet material 93 a of a fixed shape.
  • a configuration has been devised in which a combination of 9 and 3 is arranged in a rectangular cylinder while overlapping in the radial direction. See Japanese Patent No. 2997175).
  • the flow path of the eddy current is cut off at the lamination boundary of the thin plate material 93a or at the joint between the divided pieces 93, thereby suppressing the generation of the eddy current.
  • the configuration described above suppresses the generation of eddy currents and improves the power generation efficiency of the claw-pole type generator.
  • the claw-pole type generator is required to be further reduced in size and weight. Improvement of power generation efficiency is also desired.
  • a so-called bicycle hub dynamo that is fixed to the hub axle of a bicycle wheel and used as electric power for an illumination lamp or the like is not only smaller and lighter, but also uses a lamp having a rotational force of about the number of rotations of the bicycle wheel. It is necessary to generate sufficient power stably for use.
  • the claw-pole type generator be manufactured as easily as possible. Therefore, it is desirable that the configuration be as simple as possible and easily processed and assembled even if it is miniaturized.
  • the core yoke 92 when the core yoke 92 is formed by combining the divided pieces 93 formed by laminating the thin plate materials 93 a into a rectangular cylinder, the core yoke 92 is wound around the core yoke 92.
  • the diameter of the coil 94 to be turned must be larger than the corner 92 a of the core yoke 92 in the form of a rectangular tube, which makes it difficult to reduce the size of the claw pole type generator. Further, it is not preferable in terms of the characteristics of the generator that the distance to the coil 94 varies between the corner portion 92a of the core yoke 92 and the flat portion 92b.
  • the cross-sectional area of the core yoke 92 is preferably increased in order to increase the amount of saturation magnetic flux.
  • the diameter of the core yoke 92 needs to be reduced from the viewpoint of reducing the size of the claw-pole generator. It is also necessary to consider the outer diameter of the hap shaft and the like. Therefore, it is desirable that the thin plate material 93 a be efficiently disposed at the center of the coil 94.
  • the fixed piece 93 is formed into a square cylindrical shape.
  • the present invention has been made in view of the above, and in a claw-pole type generator, particularly a claw-pole type generator used for bicycles, suppresses the generation of eddy current and efficiently arranges it in a coil. It is an object of the present invention to provide a koaoke that can improve the power generation efficiency and reduce the size, and that is easy to process and assemble.
  • a claw-pole type generator comprises: a permanent magnet arranged in an annular shape; and a disk portion and a plurality of claw-shaped pole pieces extending axially at predetermined intervals in a circumferential direction from a periphery of the disk portion.
  • Two stator yokes each of which has a respective pole piece arranged alternately in the circumferential direction and opposed to the permanent magnet, a core yoke for magnetically connecting the two stator yokes, Said koa And a coil disposed around the coil, wherein the core yoke includes a pair of first pieces having a force mapo shape in which a plurality of thin plate members are laminated; and a plurality of thin plate members.
  • each thin plate material of the first divided piece and each thin plate material of the second divided piece are orthogonal to each other, and the first divided pieces and the second divided pieces are separated from each other.
  • the pieces are combined in a substantially columnar shape such that the pieces face each other around the axis center, and the second divided piece is sandwiched between the first divided pieces.
  • the squashed shape of the first divided piece is a columnar shape having a plane for contacting the prismatic second divided piece and a substantially circumferential surface serving as an outer surface of a core yoke, and the substantially circumferential surface is laminated.
  • the thin plate material can be efficiently arranged at the center of the coil, and the cross-sectional area of the core yoke in the direction orthogonal to the alternating magnetic flux can be increased. Can improve power generation efficiency and contribute to the miniaturization of claw-pole generators.
  • the core yoke is formed by laminating the sheet materials, the flow path of the eddy current is cut off at the boundary of the sheet materials, the generation of the eddy current in the core yoke can be suppressed, and the power generation efficiency is improved.
  • the distance from the coil can be made substantially constant, and the characteristics of the claw-pole generator can be improved.
  • the diameter of the coil can be reduced, and the impedance can be reduced and the size can be reduced. As a result, it is possible to realize a claw-pole generator that is lightweight and small, and has a large and stable electromotive force.
  • each of the thin plate members of the first divided piece is formed so that the length in a direction orthogonal to the axis of the core yoke is gradually shortened as being arranged outward from the axis.
  • ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the 1st division piece of a force mapo-shaped can be made into a simple structure, and the processing becomes easy. This allows It is possible to reduce the assembly cost of the claw pole type generator.
  • each of the thin plate members of the first divided piece and the second divided piece is fitted and integrated by fitting unevenness or fitting holes provided in the thickness direction. .
  • the work of assembling and assembling the core yoke is facilitated by previously integrating the sheet materials laminated as the first divided piece and the second divided piece. This makes it possible to reduce the cost of assembling the claw-pole generator.
  • each of the sheet materials is made of a silicon steel sheet material such as a directional magnetic steel sheet material or a non-directional electromagnetic steel sheet material
  • each of the thin sheet materials has a high magnetic resistance and a high electric resistance. Therefore, the eddy current generated in the core yoke 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 entire configuration of a claw pole type generator 100 fixed to a hap shaft 1 of a bicycle wheel.
  • FIG. 2 is a side view of the claw pole type generator 100.
  • FIG. 2 is a side view of the claw pole type 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 stator yoke 102L
  • FIG. 4 (b) is a side view of the stator yoke 102L.
  • FIG. 5A is a front view showing the configuration of the core yoke 103, the coil 104, and the pobin 105
  • FIG. 5B is a side view having a partial cross section.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the configuration of the bobbin 105.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the stator core 103.
  • FIG. 8 is a front view for explaining the assembly of the inner stator.
  • FIG. 9 is a plan view showing the configuration of the thin plate material 30a.
  • FIG. 10 is a plan view showing the configuration of the thin plate material 3 Om.
  • Fig. 11 (a) is a partial cross section showing the fitting unevenness 34 m
  • Fig. 11 (b) shows the fitting hole 34 a and the fitting unevenness 34 b to 34.
  • FIG. 4 is a partial sectional view showing m.
  • FIG. 12 is a plan view showing the configuration of the thin plate material 31a.
  • FIG. 13 is a process layout diagram for explaining a method of manufacturing the first divided piece 30 and the second divided piece 31.
  • FIG. 14 is a process layout diagram for explaining another manufacturing method of the first divided piece 30 and the second divided piece 31.
  • FIG. 14 is a process layout diagram for explaining another manufacturing method of the first divided piece 30 and the second divided piece 31.
  • FIG. 15 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. 16 is a plan view showing an iron core 90 of a conventional claw-pole type electric motor.
  • FIG. 17 is a plan view showing a stator core 91 of a conventional claw-pole type generator.
  • FIG. 18 is a plan view showing a stator core 92 of a conventional claw-pole type generator. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • 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 and the permanent magnet 101 Stator yokes 102 L, 102 R arranged in such a manner that the stator yokes 102 L, 102 R are magnetically connected to each other, and a core yoke 103 magnetically connects the stator yokes 102 L, 102 R.
  • a coil 104 disposed around it.
  • the claw pole type generator 100 configured as described above is fixed to a hap shaft 1 of a known and arbitrary bicycle wheel to constitute a bicycle hub dynamo.
  • the hub shaft 1 is formed with a male screw, and is fixed to a fork F for a bicycle wheel with a nut or the like.
  • a hub casing 2 is rotatably mounted on the hub axle 1 via a bearing 3.
  • the hub casing 2 includes a drum hub 2a and a spoke hub 2b.
  • the drum hub 2a has a large diameter near the center and extends toward both ends. It is a cylindrical body whose diameter is reduced in a tapered shape, and a disc-shaped spoke hub 2b is provided at each end 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 passed through the holes 2c, and the spoke hub 2b and a wheel rim (not shown) are formed. Are connected by the spokes S. Further, a terminal 4 for taking out the electric power of the claw-pole type generator 100 housed in the hop casing 2 is projected outward from the hap casing 2.
  • the permanent magnet 101 is fixed to the inner peripheral surface of the central portion of the hub casing 2a with a large diameter via a backup ring 10.
  • the back-up ring 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 hub casing 2 form The hub of the bicycle is rotated around the hub axle 1 so that the hub casing 2 is rotated and the inner circumferential surface of the bicycle is annularly formed.
  • the arranged permanent magnet 101 also rotates.
  • stator yokes 102 L and 102 R are externally fitted to the hub shaft 1 so as to be located inside the permanent magnets 101. Since the stator yoke 102L and the stator yoke 102R have the same shape, these configurations will be described below using the stator yoke 102L as an example. As shown in FIG. 4, the stator yoke 102L extends in the thickness direction of the disk portion 20L from the periphery of the disk portion 20L at regular intervals in the circumferential direction from the periphery of the disk portion 20L. It is provided with a plurality of pole pieces 21 L.
  • the disk portion 20 L is large enough to fit inside the permanent magnet 101, and its outer diameter is, as shown in FIG. 1, each stator yoke 102 L, 102 R Are arranged so that the magnetic force of the permanent magnet 101 acts on each pole piece 21 L when placed inside the permanent magnet 101.
  • a through hole 22 for inserting the hub shaft 101 is formed, and the core yoke 103 is fitted to four places around the through hole 22.
  • Core fitting holes 23 are formed.
  • the shape of the core fitting hole 23 is arbitrary, and is not limited to a rectangular shape as shown in the figure, but may be a circular shape or a slit shape. Further, the core fitting hole 23 is only required to be able to be fitted with the core yoke 103, and is not necessarily required to be a perforated one, and may be a concave groove.
  • slits 24 are formed in the radial direction from four places 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.
  • an alternating magnetic flux is generated in the axial direction of the core yoke 103 fitted into 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. appear.
  • the slit 24 is formed with a widened portion 24a, which is for drawing out one end of the coil 104.
  • the pole piece 21 L is provided with 14 poles on the outer peripheral edge of the disc portion 20 L, and extends in a direction substantially perpendicular to the thickness direction of the disc portion 20 L so that its longitudinal direction is a disc. It is parallel to the axial direction of the hap shaft 101 passing through the through hole 22 of the part 20L.
  • the number of pole pieces 21 L to be provided on stator yoke 102 L can be set arbitrarily.
  • stator yokes 102 L, 102 R configured as described above are combined so that their pole pieces 21 L, 21 R are alternately arranged in the circumferential direction.
  • 14 pole pieces 21 L and 21 R respectively correspond to the 28 magnetic poles of the permanent magnet 101, respectively.
  • FIG. 5 shows the core yoke 103, the coil 104, and the bobbin 105.
  • the core yoke 103 has a pair of first split pieces 30 and a pair of first split pieces 30, respectively.
  • the two divided pieces 31 are combined, and the first divided piece 30 and the second divided piece 31 are formed by laminating a plurality of thin plate materials.
  • the laminated structure will be described later in detail.
  • the core yoke 103 configured as described above is accommodated in the hollow shaft 50 of the bobbin 105 around which the coil 104 is wound, while the coil is mounted on the outer periphery of the hollow shaft 50 of the bobbin 105.
  • 104 is wound, whereby the coil 104 is arranged around the core yoke 103.
  • the pobin 105 is made of resin for winding the coil 104, and as shown in FIG. 6, the donut-shaped disks 51 are coaxial at both ends of the hollow shaft 50. It is arranged.
  • the hollow shaft 50 is shown in FIG. As shown in the figure, the coil 104 is wound around the outer periphery, and the core yoke 103 is disposed in the hollow. The coil 104 wound around the hollow shaft 50 is sandwiched between the two disks 51 to prevent collapse.
  • a slit 52 is formed on the disk 51 in the radial direction from the outer peripheral edge, and one end of the coil 104 wound around the pobin 105 on the inner peripheral side is connected to the slit 52. Can be pulled out from
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the core yoke 103.
  • the core yoke 103 has a pair of first divided pieces 30 of a force mapo shape and a prismatic shape.
  • the pair of second divided pieces 3 1 are opposed to each other with respect to the first divided pieces 30 and the second divided pieces 31 around the axis center, and the second divided piece 31 is the first divided piece 30. And are combined in a substantially cylindrical shape so as to be sandwiched between the two.
  • fitting projections 3 2, 3 fitted into the core fitting holes 23 of the stator yokes 102 L, 102 R are provided.
  • fitting projections 32, 33 are protruded from each other, and when they are disposed in the hollow shaft 50 of the pobin 105, the fitting projections 32, 33 project from the discs 51. .
  • the shape of the fitting projections 32, 33 is also arbitrary, and it is sufficient that the fitting projections 32, 33 can be fitted in the core fitting hole 23.
  • the core yoke 103, the coiler 104, and the pobin 105, which are configured as described above, are assembled.
  • the hub axle 1 is inserted through the core yoke 103, and the core yoke 10
  • the stator yokes 102L, 102R are fitted to both ends of the core 3, and the core yoke 103 magnetically connects the stator yokes 102L, 103R.
  • FIGS. 1 and 8 these are integrally fixed to the hub axle 1 by being clamped by a mounting nut 6 via a washer 5, and serve as an inner stator of the claw pole type generator 100.
  • the magnetic connection between the stator yokes 102 L, 102 R and the core yoke 103 is not made by fitting and recessing, but by the stator yoke 10
  • Other known configurations such as magnetic coupling by bringing the disc portions 20 L, 20 R of 2 L, 102 R into contact with each other can be used. 3 and the mating projections 32, 33 are fitted and magnetically connected by the mating unevenness, so that the stator yokes 102L, 102R and the core yoke 103 can be connected. It is preferable because the contact area is increased and the magnetic resistance from the stator yokes 102 L and 102 R to the core yoke 103 decreases.
  • the first divided piece 30 is a laminate in which 13 thin plate members 30 a to 30 m each having a predetermined shape are laminated.
  • the shape constitutes a first divided piece 30. That is, the thin plate material 30a forms a plane facing the inside of the core yoke 103 and in contact with the second divided piece 31.
  • the end of each of the thin plate materials 30a to 30m forms a core yoke.
  • a substantially circumferential surface serving as the outer surface of 103 is formed in a step shape.
  • FIG. 9 is a plan view of the thin plate material 30a having the largest area constituting the force-mapoco-shaped plane.
  • the thin plate material 30a has a length of one side in one direction. Is a rectangular shape substantially the same as the axial length of the hollow shaft 50 of the pobin 105. The length of the side in the other direction is slightly shorter than the inner diameter of the hollow shaft 50, and is set in consideration of the outer diameter of the hub shaft 1 passed through the core yoke 103 as shown in FIG. I have.
  • Projections 32 a protrude from the approximate center of the side in the other direction, and the projections 32 a correspond to the fitting projections 32 of the first divided piece 30.
  • fitting holes 34a are formed at two places in the thin plate material 30a.
  • the fitting hole 3 4a is formed by a thin plate material 30 b with which the thin plate material 30 a is adjacent. (Not shown) for fitting.
  • FIG. 10 is a plan view of the thickest thin sheet material 3 Om that constitutes the circumferential surface of the force-absorbing shape.
  • the thin sheet material 30 m has a side in one direction. Is substantially the same as the length of the hollow shaft 50 of the bobbin 105 in the axial direction, similarly to the thin plate material 30a, and the length of the side in the other direction, that is, in the direction orthogonal to the axis. It has a rectangular shape whose side is shorter than the thin plate material 30a.
  • the length of the rectangular side of each of the other thin plate materials 30a to 301 is constant in the axial direction, and the length in the direction perpendicular to the axis is It is formed so that it becomes progressively shorter as it is arranged outward from the axis when it is assembled as Coaluk 1 ⁇ 3.
  • the ends of the laminated thin plates 30a to 30m are exposed in a step-like manner, and form a substantially circumferential surface of the force mapoko shape.
  • the ratio of sequentially shortening the length of each thin plate material 30 a to 3 O m in the direction perpendicular to the axis is determined by the sectional shape of the core yoke 103 when the first divided piece 30 is used as the core yoke 103. Is set in consideration of a substantially circular shape. As a result, the distance between the outer surface of the core yoke 103 and the coil 104 is kept substantially constant.
  • the thin plate material 30 m is provided with a protruding portion 32 m projecting from the approximate center of the side in the other direction.
  • the protruding portion 32 m has the same shape as the protruding portion 32 a of the thin plate material 30 a, and is similarly formed on each of the other thin plate materials 30 b to 301, and these are laminated.
  • the fitting protrusions 32 are integrally formed in a shape.
  • fitting unevenness 34 m is formed at a position corresponding to the fitting hole 34 a.
  • the fitting unevenness 34 m is for fitting the adjacent thin plate 301 in the laminated state, and by performing a half punch on the thin plate 3 Om, as shown in FIG. 11A.
  • each sheet material When 30a to 3Om are sequentially stacked as shown in Fig. 11 (b), each fitting formed on each of the thin plate materials 30b to 3Om other than the thin plate material 30a is performed.
  • the convex and concave portions of 3 4 b to 34 m and the turning portion are fitted together, and the convex portion of the fitted concave and convex 3 4 b is fitted into the fitting hole 34 a, and 13 thin sheet materials 30a to 30m is the body.
  • the projection of the fitting unevenness is projected from the outer surface of the first divided piece 30 by forming the fitting hole 34a instead of the fitting unevenness.
  • the thin plate members 30a to 3Om can be fitted and integrated.
  • the fitting hole 34a is formed in the thin plate material 30a.
  • the concave and convex directions of the fitting unevenness are reversed, and the fitting unevenness is formed in the thin plate 30a.
  • a fitting hole may be formed in Om.
  • the magnetic flux direction The periphery, that is, the flow path of the eddy current generated in the thickness direction of the first divided piece 30 can be divided at each boundary between the thin plate materials 30a to 30Om.
  • the second divided piece 31 is a laminated body in which 13 sheet materials 31 a to 31 m of a fixed shape are laminated, and these are integrated into a prism-shaped second divided piece. 31, but unlike the first divided piece 30, the shapes of the thin plate members 31a to 3lm are the same. Therefore, each of the thin plate members 31a to 31m will be described using the thin plate member 31a as an example.
  • FIG. 12 is a plan view of the thin plate member 3 1 a of the second prism-shaped second divided piece 3 1.
  • the thin plate member 3 la has a side length in one direction of the bobbin 1.
  • the hollow shaft 50 has a rectangular shape substantially the same as the axial length of the hollow shaft 50.
  • the length of the side in the other direction is substantially the same as or slightly larger than the outer diameter of the hub shaft 1 passed through the core yoke 103.
  • Protrusions 33 a protrude from the approximate center of the side in the other direction, and the protrusions 33 a correspond to the fitting protrusions 33 of the second divided piece 31.
  • fitting holes 35a are formed at two places in the thin plate material 31a. Have been.
  • the fitting hole 35a is for the thin plate 31a to be fitted with the fitting unevenness of the adjacent thin plate 31b (not shown).
  • the other thin plate members 31b to 3lm are also rectangular, similar to the thin plate member 31a, and each of the protrusions protruded from substantially the center of the side in the other direction.
  • the parts 33a to 33m are integrally formed of a laminated body to constitute the fitting convex part 32.
  • a mating protrusion 35b to 35m is formed at a position corresponding to the fitting hole 35a, and the first splitting is performed.
  • the fitting holes 35 a and the fitting unevenness 35 b to 35 m are fitted respectively.
  • 13 thin sheet materials 31a to 31m become bodies.
  • each thin plate material 30 a to 30 m of the first divided piece 30 and each thin plate material 31 a to 31 m of the second divided piece 31 are fitted into fitting holes 34 a and 3. 5a and mating unevenness of 3 4b to 34m and 35b to 35m, respectively, make it easier to handle the 1st split piece 30 and the 2nd split piece 31. Efficiency of assembly work improves to 105.
  • the pair of first divided pieces 30 and the pair of second divided pieces 31 are each composed of a thin plate material 30 a to 3 O m of the first divided piece 30 and a second divided piece 3.
  • the thin plate members 3 1 a to 3 lm are orthogonal to each other
  • the first divided pieces 30 and the second divided pieces 31 oppose each other around the axis center
  • the second divided piece 31 is the first divided piece 31. They are assembled into a substantially cylindrical shape so as to be sandwiched by the split pieces 30.
  • the second divided piece 31 whose length in the direction perpendicular to the axis is substantially the same as or slightly larger than the outer diameter of the hap shaft 1 is sandwiched between the first divided pieces 30. This creates a space between the pair of first divided pieces 30 through which the hub shaft 1 is inserted, and a plurality of thin plate members in the hollow shaft 50 of the bobbin 105 serving as the center of the coil 104. Can be efficiently arranged.
  • the cross-sectional area in the direction orthogonal to the axis of the core yoke 103 that is, the cross-sectional area through which the alternating magnetic flux passes, can be increased, and the saturation magnetic flux density of the core yoke 103 can be improved.
  • the core yoke 103 can be made substantially cylindrical, and as shown in FIG. 5, the distance between the core yoke 103 and the coil 104 can be made substantially constant. And the internal impedance of the coil 104 can be reduced.
  • a method for producing the first divided piece 30 and the second divided piece 31 will be described. However, this production method is an example, and the first divided piece and the second divided piece according to the present invention are described below.
  • FIG. 13 is a process layout diagram of a progressive die of a high-speed press for manufacturing the first divided piece 30 and the second divided piece 31.
  • Silicon steel plate 800 0 0 Force plate 30 a ⁇ 3 Om, 3 la ⁇ 3 1 m, punched out by progressive caulking die 1st piece 30 and second piece 3 1 Is a way to get
  • Each sheet material 30a-30m, 31a-31m is made from a directional silicon steel sheet 800 force, so that each sheet material 30a-30m, 31a- 31 m is preferable because the magnetic flux can easily pass through and the electric resistance is large, so that the eddy current generated in the core yoke 103 can be effectively suppressed, but each thin plate material 30 a to 30 m, 31 a to 31 m are not limited to those made from directional silicon steel sheet material, for example, non-oriented silicon steel sheet material. Pure iron material, cold rolled SPCC, SP CD, SPCE, etc.
  • Pilot which serves as a reference for positioning, is set in advance on a strip-shaped silicon steel sheet 800 After drilling holes 80 as appropriate, cut holes 8 1 b to 8 lm, which determine the width in the direction perpendicular to the axis of each thin plate material 30 b to 30 m other than thin plate material 30 a, and thin plate material 30 a And the fitting hole 35a of the thin plate material 31a are punched out (S1 to S13).
  • the fitting hole 34 a of the thin plate material 30 a and the fitting hole 35 a of the thin plate material 31 a S 13
  • the thin plate material 30 m to 30 b 8 1 m to 8 lb (S 1 2 to S 1) are punched out.
  • the cutting punches for forming the power holes 81b to 81m and the fitting holes 34a and 35a are each composed of one first split piece 30 and one second split piece 3a. This is performed simultaneously on 13 sheets of sheet material laminated as 1.After the cut punch is performed once, use a force counter or the like so that the cut punch is stopped for 12 times. Being controlled. Thereby, in the subsequent process, each thin plate material 30a to 30m having a different width in the direction perpendicular to the axis can be continuously punched from the upstream side in the progressive direction and fitted in the mold. Become like
  • the fitting irregularities 34 b to 34 m, 35 b to 35 are added to each of the thin plate materials 30 b to 30 m and 31 b to 31 m other than the thin plate materials 30 a and 31 a.
  • a half punch is performed to form m (S14).
  • the half blanking punch is punched out so as to have a thickness of about 60% of the thickness of the silicon steel sheet material 800, thereby forming a recess on the upper surface side and a lower surface side of the silicon steel sheet material 800.
  • Convex fittings Irregularities of 34 b to 34 m and 35 b to 35 m are formed respectively.
  • the position of the half punch is the same as that of the cut punch for forming the fitting holes 34a and 35a described above, and the thin plate materials 30a and 31a already have the fitting holes 34a and 34a. , 35a are formed, so that even when the half punch is released, no fitting unevenness is formed.
  • the outer portion 82 of the second divided piece 31 is punched to apply a discharge pressure (S15).
  • a discharge pressure S15
  • each thin plate 31a to 31m While being extracted, it comes into pressure contact with the sheet material already punched out by exhaust pressure, and the mating holes 35a and the mating irregularities 35b to 35m are fitted, and each sheet material 31a to 31 m are laminated in a mold to form an integrated second divided piece 31.
  • one step later than the punching of the outer portion 82 of the second divided piece 31, the outer diameter portion 83 of the first divided piece 30 is punched to apply exhaust pressure (S 16).
  • each thin plate material 30a to 3Om is extracted from the silicon steel plate material 800, and is brought into pressure contact with the thin plate material already punched by the exhaust pressure to form the fitting hole 34a and the fitting unevenness 34b.
  • To 34 m are fitted as shown in FIG. 11 (b), and the respective thin plate members 30a to 30m are laminated in a mold to form an integrated first divided piece 30.
  • the outer portion 83 is the outer shape of the thin plate material 30a, but for each of the thin plate materials 3Ob to 3Om other than the thin plate material 30a, the cut holes 81b to 8lm have already been punched. Since it has been removed, it is formed so that the width in the direction perpendicular to the axis is gradually reduced accordingly.
  • the first divided piece 30 and the second divided piece 31 that are respectively integrated can be manufactured. Further, according to the present manufacturing method, the first divided piece 30 and the second divided piece 31 can be simultaneously manufactured from the silicon steel sheet 800 by using one mold, so that the yield of the material is improved, There is an advantage that the production quantity of the first divided piece 30 and the second divided piece 31 can be easily controlled.
  • the exhaust pressure for press-contacting each of the thin plate materials 30a to 30m and 31a to 31m can be applied by a well-known exhaust pressure ring or the like.
  • the silicon steel sheet material 800 after the outer portion 83 is punched is scrap-cut at appropriate lengths.
  • the reason why the punching of the outer portion 82 of the second split piece 31 and the punching of the outer portion 83 of the first split piece are shifted is to perform accurate punching in consideration of the strength of the mold. Yes, it goes without saying that either one of the external parts 82 and 83 may be punched first.
  • the width of the silicon steel sheet 800 is as large as + and the strength of the mold is sufficient. Can be punched at the same time.
  • each of the sheet materials 30 a to 30 m and 31 a to 31 m are punched downward from the silicon steel sheet 800 and laminated sequentially and the force S, After punching 30a to 30m and 31a to 31m, of course, it is also possible to discharge and stack above the silicon steel sheet 800.
  • the fitting holes 34a, 35a and the fitting irregularities 34b to 34m, 35b to 35m can be provided at desired positions and numbers. 0a to 30m, 31a to 31m Place where the lowest magnetic flux density acts and the strength of each thin plate material 30a to 30m, 31a to 31m It is preferable to do so. It is also possible to use other fixing means such as laser welding for laminating thin sheet materials together.
  • each thin sheet material 30 a to 30 m, 31 a to 3 lm Can be in different directions.
  • the axial direction is set to the width direction of the silicon steel sheet material 81 and each of the thin sheet materials 3 1a to 31m can be punched out with the axial direction as the band direction of the silicon steel sheet 81.
  • the axis of each thin sheet material 30b to 30m other than the thin sheet material 30a Punch holes 8 1 n to 8 1 z that determine the width in the direction perpendicular to, and the mating holes 3 4 a and 3 1 a of the thin sheet material 3 1 a (S21-S33).
  • the cut punch is also performed simultaneously on 13 thin sheets laminated as one first divided piece 30 and one second divided piece 31, and the cut punch is performed once. After Is controlled by a counter or the like so that the force punch is stopped for only 12 times.
  • FIG. 15 is a schematic view showing the alternating magnetic flux.
  • the pole piece 21 of the stator yoke 102 L has a disk portion 20 L, the core yoke 103, and the disk portion 2 of the stator yoke 102 R from the 1 L force.
  • 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 core yoke 103 the direction of the alternating magnetic flux G is in the axial direction, and the eddy current I is generated around the alternating magnetic flux G.
  • the core yoke 103 is formed from the laminate as described above.
  • the eddy current I is 30 a to 30 m and 31 a to 31 m, respectively.
  • the flow path is divided by the boundary of Thereby, the eddy current I generated in the stator core 103 is suppressed.
  • stator core 103 is disposed in the hollow shaft 50 of the bobbin 105 by combining the pair of first divided pieces 31 and the pair of second divided pieces, thereby forming the hollow shaft 5.
  • the thin plate materials 30 a to 30 m and 31 a to 31 m can be efficiently arranged in the axial direction within 0.
  • the cross-sectional area in the direction perpendicular to the axis of stator core 103 that is, the direction perpendicular to alternating magnetic flux G
  • the amount of magnetic flux can be improved.
  • the distance from the outer surface of the stator core 103 to the coil 104 becomes constant, and the coil 1
  • the action of the alternating magnetic flux G with respect to 0 4 can be made uniform.
  • the present invention is useful as a claw-pole generator having a high power generation efficiency and a high electromotive force, in which generation of an eddy current is suppressed, and particularly a lightweight and small claw-pole generator used for bicycles.

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Abstract

　永久磁石（１０１）と、２つのステータヨーク（１０２Ｌ，１０２Ｒ）と、コアヨーク（１０３）と、コイル（１０４）とを具備してなるクローポール型発電機（１００）において、前記コアヨーク（１０３）は、複数の薄板材（３０ａ～３０ｍ）が積層されたカマボコ形状の一対の第１分割片（３０）と、複数の薄板材（３１ａ～３１ｍ）が積層された角柱状の一対の第２分割片（３１）とを備え、該第１分割片（３０）の各薄板材と第２分割片（３１）の各薄板材とが互いに直交し、第１分割片（３０）同士及び第２分割片（３１）同士が軸中心に夫々対向し、且つ第２分割片（３１）が第１分割片（３０）で挟入されるようにして略円柱状に組み合わされてなるものである。

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。 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、 コアヨーク、 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 ァ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 電するようになつている。
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。 一般に、 発電機の固定子となる鉄芯では、 磁束の流れる方向に電 磁鋼板等の薄板材を配向させて積層することにより渦電流を抑制してい るが、 自転車用ハプダイナモとして用いるクローポール型発電機のよう に、 コアヨークがハプ軸を揷通可能な筒状であり、 ハブ軸と平行な磁束 が生ずる場合には、 単に一定形状の薄板材を積層することでは筒状のコ ァヨークを構成できないので、 薄板材の形状や配置によって、 筒状のコ ァヨークを円周方向又は半径方向に分割し、 渦電流の発生を抑える構成 が従来より考案されている。
例えば、 図 1 6に示すように、 クローポール型電動機において、 円環 状の鉄芯 9 0を軸中心に放射状に分割された複数枚の電磁鋼板 9 0 aか ら形成するものが考案されている （日本国特許出願公開番号：特開平 7 - 2 3 6 2 3 8参照） 。 該電磁鋼板 9 0 aは、 その厚みが一方向へ減少 したものであり、 厚みの薄い側を鉄芯 9 0の内側にして円周方向に積層 することにより、 円環状に組み合わされている。 このように、 磁束が生 じる鉄芯 9 0を電磁鋼板 9 0 aが円周方向に積層されたものとすること により、 各電磁鋼板 9 0 aの積層境界で渦電流の流路を絶って渦電流の 発生を抑制している。
また、 図 1 7 (a)に示すように、 クローポール型発電機において、 2 つのステータヨークを磁気的に連結するコアヨーク 9 1を、 帯状の薄い シート 9 1 aを円筒状に卷回しながら積層して形成するものが考案され ており （日本国特許出願公開番号：特開平 6— 2 6 1 5 1 1参照） 、 ま た、 図 1 7 (b)に示すように、 半径方向外側へ向かって径が順次大きく なるように半円筒状に形成された各薄板材 9 1 bを積層、 組み付けする ものも考案されている （日本国特許出願公開番号：特開 2 0 0 0— 3 0 2 0 7 3参照） 。 このように、 交番磁束が生じるコアヨーク 9 1を、 薄 板材 9 1 a， 9 1 bが半径方向に積層されたものとすることにより、 薄 板材 9 1 a、 9 1 bの積層境界や薄板材 9 1 bの円周方向の継目で渦電 流の流路を絶って渦電流の発生を抑制している。
また、 図 1 8に示すように、 クローポール型発電機において、 2つの ステータヨークを磁気的に連結するコアヨーク 9 2を、 一定形状の 4枚 の薄板材 9 3 aが積層されてなる分割片 9 3を、 半径方向に重ね合わせ ながら四角筒状に組み合わせて配置する構成が考案されている （日本国 特許第 2 9 9 1 7 0 5号公報参照） 。 これにより、 前述と同様に、 薄板 材 9 3 aの積層境界や分割片 9 3同士の継目で渦電流の流路を絶って渦 電流の発生を抑制している。
前述した各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 て十分な電力を安定して発生させることが必要である。 一方、 製造コス ト上は、 クローポール型発電機の作製はできるだけ容易であることが望 ましいので、 可能な限り簡易な構成として小型化等されても容易に加工、 組立てできるものがよい。
しかし、 図 1 6に示した構成では、 電磁鋼板 9 0 aの厚み変化を一定 として、 所望の径の鉄芯 9 0を作製することが難しく、 特に、 クロー ポール型発電機を小型化した際に、 電磁鋼板 9 0 a等の厚み寸法等に高 い精度が要求され、 加工に高度な技術が必要となるという問題がある。 また、 図 1 7に示したように、 薄板材 9 1 aを渦卷き状に巻回するた めには、 比較的軟らかい帯状部材等を用いなければ加工が難しく、 また、 円周方向の渦電流の流路を絶つことができない。 一方、 半円筒状に湾曲 した薄板材 9 1 bを半径方向に積層する場合では、 半径方向外側へ配置 するに従って薄板材 9 1 bが湾曲する径を順次大きくする必要があるが、 各薄板材 9 1 bを、 互いに密着して半径方向へ隙間なく積層できるよう な半円筒状に加工することも難しい。 また、 薄板材 9 1 a ， 9 l bの積 層方向に隙間が生じると、 磁束を通過させる断面積が少なくなり、 飽和 磁束量が減少するという問題がある。 また、 図 1 8に示したように、 薄板材 9 3 aが積層されてなる分割片 9 3を四角筒状に組み合わせてコアヨーク 9 2を構成した場合には、 コ ァヨーク 9 2の周囲に卷回されるコイル 9 4の径は、 四角筒状のコア ヨーク 9 2の角部 9 2 aより大きくせざるを得ず、 クローポール型発電 機の小型化が難しくなるという問題がある。 また、 コアヨーク 9 2の角 部 9 2 aと平面部 9 2 bとでコイル 9 4までの距離が変わることは、 発 電機の特性上好ましくない。 さらに、 コアヨーク 9 2の断面積は、 飽和 磁束量を増やすために大きくすることが好ましい一方、 クローポール型 発電機の小型化という観点からはコアヨーク 9 2の径は小さくする必要 があり、 また、 ハプ軸の外径等を考慮する必要もある。 従って、 前記コ ィル 9 4の中心には、 薄板材 9 3 aが効率的に配置されることが望まし いが、 図に示すように、 一定形状の分割片 9 3を四角筒状に組み合わせ てコアヨーク 9 2を構成した場合には、 コイル 9 4の中心に薄板材 9 3 aが配置されていない空間が多いという問題がある。 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において、 渦 電流の発生を抑制するとともに、 コイル内に効率的に配置されて発電効 率の向上及ぴ小型化が可能であり、 且つ加工、 組立てが容易なコアョー クを提供することを目的とする。
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、 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 の爪状の極片とを夫々有し、 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、 前記コアョー 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、 前記コアヨークは、 複数の薄板材が積層された力マポコ形状 の一対の第 1分割片と、 複数の薄板材が積層された角柱状の一対の第 2 分割片とを備え、 該第 1分割片の各薄板材と第 2分割片の各薄板材とが 互いに直交し、 第 1分割片同士及び第 2分割片同士が軸中心に夫々対向 し、 且つ第 2分割片が第 1分割片で挟入されるようにして略円柱状に組 み合わされてなるものである。 前記第 1分割片のカマボコ形状とは、 角 柱状の第 2分割片と接するための平面と、 コアヨークの外面となる略円 周面とを有する柱状であり、 該略円周面は、 積層される各薄板材の端部 で構成されており、 必ずしも平滑な円周面でなく ともよい。 本発明によ れば、 コイルの中心に薄板材を効率的に配置することができ、 交番磁束 と直交する方向のコアヨークの断面積を大きくすることができるので、 これにより、 ステータコアの飽和磁束量が向上し、 発電効率の向上、 ク ローポール型発電機の小型化に寄与することができる。
また、 コアヨークを薄板材が積層されたものとすることにより、 薄板 材の境界で渦電流の流路を絶ち、 コアヨーク内における渦電流の発生を 抑制することができ、 発電効率が向上する。 また、 コアヨークを略円柱 状とすることにより、 コイルとの距離を略一定とすることができ、 ク ローポール型発電機の特性を向上させることができる。 また、 コイルの 径を小さくすることが可能となって、 インピーダンスの低下や小型化を 図ることができる。 これにより、 軽量且つ小型であり、 起電力が大きく 安定した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、 前記第 1分割片の各薄板材は、 コアヨークの軸と直 交する方向の長さが、 軸から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。 本発明によれば、 力マポコ形状の第 1分割 片を簡易な構成とすることができ、 その加工が容易となる。 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、 本発明は、 前記第 1分割片及ぴ第 2分割片の各薄板材は、 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。 第 1分割片及び第 2分割片として積層される薄板材 が予め一体となることにより、 コアヨークの加工及び組立作業が容易と なる。 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、 方向性電磁鋼板材ゃ無方向性電磁鋼板材等の 珪素鋼板材から作製されたものとすることにより、 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、 コアヨークに生ずる渦電 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、 自転車の車輪のハプ軸 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、 クローポール型発電機 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、 ステータヨーク 1 0 2 Lを示す正面図であり、 図 4 (b)は、 ステータヨーク 1 0 2 Lの側面図である。
図 5 (a)は、 コアヨーク 1 0 3、 コイル 1 0 4、 及びポビン 1 0 5の 構成を示す正面図であり、 図 5 (b)は、 部分断面を有する側面図である。 図 6は、 ボビン 1 0 5の構成を示す斜視図である。 図 7は、 ステータコア 1 0 3の分解斜視図である。
図 8は、 内側固定子の組付けを説明する正面図である。
図 9は、 薄板材 3 0 aの構成を示す平面図である。
図 1 0は、 薄板材 3 O mの構成を示す平面図である。
図 1 1 (a)は、 嵌合凹凸 3 4 mを示す部分断面であり、 図 1 1 (b)は、 嵌合状態の嵌合孔 3 4 a及ぴ嵌合凹凸 3 4 b〜 3 4 mを示す部分断面図 である。
図 1 2は、 薄板材 3 1 aの構成を示す平面図である。
図 1 3は、 第 1分割片 3 0及び第 2分割片 3 1の作製方法を説明する ための工程配置図である。
図 1 4は、 第 1分割片 3 0及び第 2分割片 3 1の他の作製方法を説明 するための工程配置図である。
図 1 5は、 本クローポール型発電機 1 0 0に生じた交番磁束 G及ぴ渦 電流 Iを示す模式図である。
図 1 6は、 従来のクローポール型電動機の鉄芯 9 0を示す平面図であ る。
図 1 7は、 従来のクローポール型発電機のステータコア 9 1を示す平 面図である。
図 1 8は、 従来のクローポール型発電機のステータコア 9 2を示す 平面図である。 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に説明する。
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プ軸 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、 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にナッ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、 ハブケ一シング 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。 ハブケ一シング 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、 該ドラムハブ 2 aは、 図 1及ぴ図 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の周縁近傍には複数の孔 2 cが周方向に列設されており、 該孔 2 cにスポーク Sが揷通されて、 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 されるようになつている。 また、 ハプケ一シング 2からは、 ハプケーシ 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、 前記ハブケ一シング 2 aの中央の径大部分の 内周面にバックァップリング 1 0を介して固定されている。 バックァッ 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 と前記ハブケ一シング 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の内側に位置するように、 ハブ軸 1に外嵌されている。 該ステータヨーク 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に示すように、 ステータヨーク 1 0 2 Lは、 円盤部 2 0 L と、 該円盤部 2 0 Lの周縁から周方向に一定間隔で円盤部 2 0 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 0 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と嵌 合するためのコア嵌合孔 2 3が穿設されている。 なお、 コア嵌合孔 2 3 の形状は任意であり、 図に示すような矩形に限定されず、 円形ゃスリ ツ ト状にすることも可能である。 また、 コア嵌合孔 2 3はコアヨーク 1 0 3と嵌合可能であれば足りるものであり、 必ずしも穿孔とする必要はな く、 凹溝であってもよい。
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 2 0 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 2 4を設けることにより、 円盤部 2 0 L の周方向へ渦電流を流れ難く して、 渦電流の発生を抑制する。 また、 ス リッ ト 2 4には拡幅部 2 4 aが形成されているが、 これはコイル 1 0 4 の一端を引き出しておくためのものである。
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 2 0 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に揷通されるハプ軸 1 0 1の軸方向と平 行になっている。 なお、 ステータヨーク 1 0 2 Lに設けるべき極片 2 1 Lの数は任意に設定することができる。
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、 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極の磁極と夫々対応 するようになつている。
図 5は、 コアヨーク 1 0 3、 コイル 1 0 4及びボビン 1 0 5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、 各々 1対の第 1分 割片 3 0及び第 2分割片 3 1が組み合わされてなり、 該第 1分割片 3 0 及び第 2分割片 3 1は複数の薄板材が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。 このように構成されたコア ヨーク 1 0 3がコイル 1 0 4が卷回されるボビン 1 0 5の中空軸 5 0に 収容され、 一方、 該ボビン 1 0 5の中空軸 5 0の外周にコイル 1 0 4が 卷回され、 これにより、 コアヨーク 1 0 3の周囲にコイル 1 0 4が配置 されている。
前記ポビン 1 0 5は、 コイル 1 0 4を卷回するための樹脂製のもので あり、 図 6に示すように、 中空軸 5 0の両端にドーナツ形状の円盤 5 1 が同軸となるように配設されてなるものである。 該中空軸 5 0は、 図 3 に示すように、 その外周に前記コイル 1 0 4が卷回されるとともに中空 内に前記コアヨーク 1 0 3が配設されるようになつている。 中空軸 5 0 に卷回されたコイル 1 04は、 両円盤 5 1に挟まれるようにして卷崩れ が防止される。 また、 円盤 5 1には、 外周縁から半径方向へスリ ッ ト 5 2が形成されており、 ポビン 1 0 5に卷回されたコイル 1 04の内周側 の一端を該スリ ット 5 2から引き出しておくことができるようになって いる。
図 7は、 前記コアヨーク 1 0 3の分解斜視図であるが、 コアヨーク 1 0 3は、 図 5及び図 7に示すように、 力マポコ形状の 1対の第 1分割片 3 0と、 角柱状の 1対の第 2分割片 3 1 とが、 第 1分割片 3 0同士、 第 2分割片 3 1同士が軸中心に夫々対向し、 且つ第 2分割片 3 1が第 1分 割片 30で挟入されるようにして略円柱状に組み合わされてなるもので ある。 第 1分割片 3 0及び第 2分割片 3 1の両端面には、 前記ステータ ヨーク 1 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 2， 3 3が夫々凸設されており、 前記ポビン 1 0 5の中空軸 5 0内に配置さ れた際に、 前記両円盤 5 1から嵌合凸部 3 2, 3 3が突出した状態とな る。 なお、 嵌合凸部 3 2， 3 3の形状も任意であり、 前記コア嵌合孔 2 3と嵌合可能であれば足りるものである。
このように構成されたコアヨーク 1 0 3、 コィノレ 1 0 4、 ポビン 1 0 5が組み付けられ、 図 8に示すように、 該コアヨーク 1 0 3に前記ハブ 軸 1が挿通されるとともに、 コアヨーク 1 0 3の両端に前記ステータ ヨーク 1 0 2 L， 1 0 2 Rを嵌合されて、 コアヨーク 1 0 3がステータ ヨーク 1 0 2 L, 1 0 3 Rを磁気的に連結するようになっている。 これ らが一体として、 図 1及び図 8に示すように、 ヮッシャ 5を介して取付 ナット 6により挟持されてハブ軸 1に固定され、 本クローポール型発電 機 1 00の内側固定子となる。 なお、 本実施の形態では、 ステータヨーク 1 0 2 L, 1 0 2 Rとコア ヨーク 1 0 3との磁気的な連結は、 嵌合凹凸ではなく、 コアヨーク 1 0 3の端面にステータヨーク 1 0 2 L， 1 0 2 Rの円盤部 2 0 L， 2 0 R を接触させることにより磁気的に連結する等、 他の公知の構成をとり得 ることが可能であるが、 前記コア嵌合 2 3及び嵌合凸部 3 2， 3 3の嵌 合凹凸により嵌合されて磁気的に連結されるものとすることにより、 ス テータヨーク 1 0 2 L， 1 0 2 Rとコアヨーク 1 0 3との接触面積が增 えて、 ステータヨーク 1 0 2 L, 1 0 2 Rからコアヨーク 1 0 3への磁 気抵抗が減少するので好ましい。
以下、 前記コアヨーク 1 ◦ 3の第 1.分割片 3 0及び第 2分割片 3 1の 積層構造について詳述する。
前記第 1.分割片 3 0は、 図 7に示すように、 所定形状の 1 3枚の薄板 材 3 0 a〜 3 0 mが積層された積層体であり、 これらが一体となって力 マボコ形状の第 1分割片 3 0を構成している。 即ち、 薄板材 3 0 aによ り、 コアヨーク 1 0 3の内側を向いて前記第 2分割片 3 1と接する平面 が形成され、 各薄板材 3 0 a〜3 0 mの端部により、 コアヨーク 1 0 3 の外面となる略円周面が階段状に形成されている。
図 9は、 前記力マポコ形状の平面を構成する最も面積の広い薄板材 3 0 aの平面図であるが、 図に示すように、 薄扳材 3 0 aは、 一方向の辺 の長さが前記ポビン 1 0 5の中空軸 5 0の軸方向の長さと略同一の矩形 状のものである。 他方向の辺の長さは、 該中空軸 5 0の内径より若干短 く、 図 5に示すように、 コアヨーク 1 0 3に揷通されるハブ軸 1の外径 を考慮して設定されている。 該他方向の辺の略中心から凸部 3 2 aが 夫々突設されており、 該凸部 3 2 aが前記第 1分割片 3 0の嵌合凸部 3 2に相当する。 また、 薄板材 3 0 aには嵌合孔 3 4 aが 2箇所に形成さ れている。 該嵌合孔 3 4 aは、 薄板材 3 0 aが隣接する薄板材 3 0 b (不図示） の嵌合凹凸と嵌合するためのものである。
図 1 0は、 前記力マボコ形状の円周面を構成する最も面積の疾ぃ薄板 材 3 O mの平面図であるが、 図に示すように、 薄板材 3 0 mは、 一方向 の辺の長さが、 前記薄板材 3 0 aと同様に、 ボビン 1 0 5の中空軸 5 0 の軸方向の長さと略同一であり、 他方向の辺の長さ、 即ち軸と直交する 方向の辺の長さが前記薄板材 3 0 aより短い矩形状のものである。 他の 各薄板材 3 0 a〜3 0 1の矩形の辺の長さは、 図中に点線で表したよう に、 軸方向の長さが一定であり、 軸と直交する方向の長さが、 コアョー ク 1 ◦ 3として組み合わされた際に軸から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ている。 これにより、 積層状態の各薄板材 3 0 a〜 3 0 mの端部が階段状に露呈し、 前記力マポコ形状の略円周面を なすようになつている。 各薄板材 3 0 a ~ 3 O mの軸と直交する方向の 長さを順次短くする割合は、 第 1分割片 3 0をコアヨーク 1 0 3とした 際に、 該コアヨーク 1 0 3の断面形状が略円形となるように考慮して設 定されている。 これにより、 コアヨーク 1 0 3の外面とコイル 1 0 4と の距離が略一定に保たれるようになる。
また、 前記薄板材 3 0 mには、 他方向の辺の略中心から凸部 3 2 mが 夫々突設されている。 該凸部 3 2 mは、 前記薄板材 3 0 aの凸部 3 2 a と同形状であり、 他の各薄板材 3 0 b〜 3 0 1にも同様に形成され、 こ れらが積層状体で一体となって前記嵌合凸部 3 2を構成している。 また、 薄板材 3 O mには、 前記嵌合孔 3 4 aと対応する位置に嵌合凹凸 3 4 m が穿設されている。 該嵌合凹凸 3 4 mは、 積層状態において隣接する薄 板材 3 0 1 と嵌合するためのものであり、 薄板材 3 O mに半抜きパンチ を施すことにより、 図 1 1 (a)に示すように、 薄板材 3 0 mの厚み方向 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 3 0 b〜 3 0 1にも形成されている。 各薄板材 3 0 a〜 3 O mが、 図 1 1 (b)に示すように順次積揷された場合に、 薄 板材 3 0 a以外の各薄板材 3 0 b〜 3 O mに形成された各嵌合凹凸 3 4 b〜 3 4 mの凸部と回部とが嵌合し、 嵌合凹凸 3 4 bの凸部が前記嵌合 孔 3 4 aに嵌合して、 1 3枚の薄板材 3 0 a〜 3 0 mがー体となる。 こ のように、 薄板材 3 0 aについては、 嵌合凹凸に代えて嵌合孔 3 4 aを 穿設することにより、 第 1分割片 3 0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 3 0 a〜 3 O m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 3 0 aに嵌合孔 3 4 aを穿 設したが、 嵌合凹凸の凹 ώ方向を逆にして、 薄板 3 0 aに嵌合凹凸を、 薄板 3 O mに嵌合孔を形成するようにしてもよい。
このように、 第 1分割片 3 0を各薄板材 3 0 a ~ 3 0 mを積層して構 成することにより、 コアヨーク 1 0 3の軸方向に交番磁束が生じた場合 に、 該磁束方向周り、 即ち第 1分割片 3 0の厚み方向に生ずる渦電流の 流路を、 薄板材 3 0 a〜3 O mの各境界で分断することができる。
他方、 前記第 2分割片 3 1は、 一定形状の 1 3枚の薄板材 3 1 a〜 3 1 mが積層された積層体であり、 これらが一体となって角柱状の第 2分 割片 3 1を構成しているが、 第 1分割片 3 0と異なり、 各薄板材 3 1 a 〜 3 l mの形状は同一である。 従って、 薄扳材 3 1 aを例に、 各薄板材 3 1 a〜 3 1 mを説明する。
図 1 2は、 角柱状の第 2分割片 3 1の薄板材 3 1 aの平面図であるが、 図に示すように、 薄板材 3 l aは、 一方向の辺の長さが前記ボビン 1 0 5の中空軸 5 0の軸方向の長さと略同一の矩形状のものである。 他方向 の辺の長さは、 コアヨーク 1 0 3に揷通されるハブ軸 1の外径と略同一 或いはやや大きなものである。 該他方向の辺の略中心から凸部 3 3 aが 夫々突設されており、 該凸部 3 3 aが前記第 2分割片 3 1の嵌合凸部 3 3に相当する。 また、 薄板材 3 1 aには嵌合孔 3 5 aが 2箇所に形成さ れている。 該嵌合孔 3 5 aは、 薄板材 3 1 aが隣接する薄板材 3 1 b (不図示） の嵌合凹凸と嵌合するためのものである。
また、 図には示していないが、 他の薄板材 3 1 b〜 3 l mも、 前記薄 板材 3 1 a と同様の矩形状であり、 他方向の辺の略中心から凸設された 各凸部 3 3 a〜 3 3 mが積層状体で一体となって前記嵌合凸部 3 2を構 成している。 また、 各薄板材 3 1 b〜 3 1 mには、 前記嵌合孔 3 5 a と 対応する位置に嵌合囬凸 3 5 b〜 3 5 mが穿設されており、 前記第 1分 割片 3 0と同様に、 各薄板材 3 1 a ~ 3 1 mが順次積揷された場合に、 嵌合孔 3 5 a及び各嵌合凹凸 3 5 b〜 3 5 mが夫々嵌合して、 1 3枚の 薄板材 3 1 a〜 3 1 mがー体となる。 . このように、 第 2分割片 3 1を各薄板材 3 1 a ~ 3 1 mを積層して構 成することにより、 コアヨーク 1 0 3の軸方向に交番磁束が生じた場合 に、 該磁束方向周り、 即ち第 2分割片 3 1の厚み方向に生ずる渦電流の 流路を、 薄板材 3 1 a〜 3 1 mの各境界で分断することができる。 また、 前記第 1分割片 3 0の各薄板材 3 0 a〜 3 0 m、 及び前記第 2分割片 3 1の各薄板材 3 1 a〜3 1 mを、 嵌合孔 3 4 a , 3 5 a及び嵌合凹凸 3 4 b〜 3 4 m , 3 5 b〜 3 5 mで夫々一体とすることにより、 第 1分割 片 3 0及ぴ第 2分割片 3 1の取り扱いが容易となり、 ポビン 1 0 5へ組 付け作業の効率が向上する。
前記一対の第 1分割片 3 0及び一対の第 2分割片 3 1が、 図 5に示す ように、 第 1分割片 3 0の各薄板材 3 0 a〜 3 O mと第 2分割片 3 1の 各薄板材 3 1 a〜 3 l mとが互いに直交し、 第 1分割片 3 0同士及び第 2分割片 3 1同士が軸中心に夫々対向し、 且つ第 2分割片 3 1が第 1分 割片 3 0で挟入されるようにして略円柱状に組み合わされる。 第 1分割 片 3 0を力マポコ形状とする一方、 軸と直交する方向の長さがハプ軸 1 の外径と略同一或いはやや大きい第 2分割片 3 1を第 1分割片 3 0に挟 入させることにより、 一対の第 1分割片 3 0間にハブ軸 1を挿通させる 空間を生じさせ、 且つコイル 1 04の中心となるボビン 1 0 5の中空軸 5 0内に、 複数の薄板材を効率的に配置することができる。 その結果、 コアヨーク 1 0 3の軸と直交する方向の断面積、 即ち交番磁束が通過す る断面積を大きくすることができ、 コアヨーク 1 0 3の飽和磁束密度を 向上させることができる。 また、 コアヨーク 1 0 3を略円柱状とするこ とができ、 図 5に示すように、 コアヨーク 1 0 3とコイル 1 04との距 離を略一定にすることができ、 また、 コイル 1 04の径を小さくするこ とができコイル 1 04の内部インピーダンスを下げることができる。 以下、 前記第 1分割片 3 0及び第 2分割片 3 1の作製方法について説 明するが、 本作製方法は一例であり、 本発明に係る第 1分割片及び第 2 分割片は以下の方法で方法されたものに限定されないことは当然である。 図 1 3は、 前記第 1分割片 3 0及び第 2分割片 3 1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 8 0 0力ゝら各薄板材 3 0 a〜 3 Om, 3 l a〜 3 1 mを打ち 抜いて第 1分割片 3 0及び第 2分割片 3 1を得る方法である。 各薄板材 3 0 a〜 3 0 m, 3 1 a〜 3 1 mを方向性のある珪素鋼板材 8 0 0力 ら 作製することにより、 各薄板材 3 0 a〜 3 0m， 3 1 a〜 3 1 m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、 コアヨーク 1 0 3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、 各薄板 材 3 0 a〜 3 0 m, 3 1 a〜 3 1 mは方向性のある珪素鋼板材から作製 されるものに限定されるものではなく、 例えば無方向性の珪素鋼板材ゃ 純鉄材、 S P C C、 S P CD、 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、 薄板材 3 0 a以外の各薄板材 3 0 b〜 3 0mの 軸と直交する方向の幅を決めるカツト穴 8 1 b〜 8 l mと、 薄板材 3 0 aの嵌合孔 34 a及び薄板材 3 1 aの嵌合孔 3 5 aとを打ち抜く （S 1 〜S 1 3) 。 詳細には、 順送方向の上流から薄板材 3 0 aの嵌合孔 3 4 a及び薄板材 3 1 aの嵌合孔 3 5 a ( S 1 3 ) 、 薄板材 3 0 m~ 3 0 b の幅を決める力ット穴 8 1 m〜8 l b (S 1 2〜S 1 ) が打ち抜かれる。 前記各力ット穴 8 1 b〜 8 1 mと前記嵌合孔 34 a， 3 5 aとを形成 するためのカツ トパンチは、 各々 1個の第 1分割片 3 0及び第 2分割片 3 1として積層される 1 3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、 1 2回分だけカッ 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、 軸と直交する方向の幅が異なる各薄板材 3 0 a ~ 3 0 m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 3 0 a， 3 1 a以外の各薄板材 3 0 b ~ 3 0 m， 3 1 b〜3 1 mに、 前記嵌合凹凸 34 b〜 34 m， 3 5 b〜 3 5 mを夫々形 成するための半抜きパンチを行う （S 1 4) 。 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 0の上面側に凹、 下面側に凸の嵌合 凹凸 34 b〜3 4m， 3 5 b〜 3 5 m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 3 4 a， 3 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 3 0 a， 3 1 aには既に嵌合孔 34 a， 3 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、 第 2分割片 3 1の外形部 8 2を打ち抜いて排圧を与える （S 1 5) 。 これにより、 珪素鋼板材 8 0 0から各薄板材 3 1 a〜 3 1 m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 3 5 a と嵌合凹凸 3 5 b〜 3 5 mが嵌合して、 各薄板材 3 1 a〜 3 1 mが型内で積層され、 一体化した第 2分割片 3 1 となる。 一方、 第 2分割片 3 1の外形部 8 2の打ち抜きより 1ステップ遅れて、 第 1分割 片 3 0の外径部 8 3を打ち抜いて排圧を与える （S 1 6) 。 これにより、 珪素鋼板材 8 0 0から各薄板材 3 0 a〜 3 Om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 34 aと嵌合凹凸 3 4 b〜 3 4mが図 1 1 (b)に示すように嵌合して、 各薄板材 3 0 a〜 3 Omが型内で積層され、 一体化した第 1分割片 3 0となる。 前記外形 部 8 3は、 薄板材 3 0 aの外形であるが、 薄板材 3 0 a以外の各薄板材 3 O b〜 3 Omについては、 既にカツ ト穴 8 1 b〜8 l mが夫々打ち抜 かれているので、 これに従って軸と直交する方向の幅が順次短かくなる ように形成される。 このようにして、 夫々一体化された第 1分割片 3 0 及び第 2分割片 3 1を製造することができる。 また、 本作製方法によれ ば、 第 1分割片 3 0及び第 2分割片 3 1を 1台の金型で珪素鋼板 8 0 0 から同時に作製することができるので、 材料の歩留まりが向上し、 第 1 分割片 3 0及び第 2分割片 3 1の製造数量の管理が容易になるという利 点がある。
なお、 各薄板材 3 0 a〜 3 0 m, 3 1 a〜 3 1 mを夫々圧接させるた 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 3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。 また、 第 2分割片 3 1 の外形部 8 2の打ち抜きと第 1分割片の外形部 8 3の打ち抜きをずらし ているのは、 金型の強度等を考慮して正確な打ち抜きを行うためであり、 外形部 8 2， 8 3のいずれを先に打ち抜いてもよいことは勿論である。 また、 珪素鋼板材 8 0 0の幅が +分に広く金型の強度が十分にある場合 には同時に打ち抜くこともできる。
さらに、 本実施の形態で各薄板材 3 0 a〜 3 0m， 3 1 a〜 3 1 m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力 S、 各薄板材 3 0 a〜 3 0m， 3 1 a〜 3 1 m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る。 また、 前記嵌 合孔 34 a , 3 5 a及び嵌合凹凸 3 4 b〜 3 4 m， 3 5 b〜 3 5mは所 望の位置及び個数で設けることが可能であるが、 各薄板材 3 0 a〜 3 0 m, 3 1 a〜 3 1 mに作用する磁束密度が最も低い箇所と、 各薄板材 3 0 a ~ 30 m, 3 1 a〜 3 1 mの強度等を考慮して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。
また、 本実施の形態では、 方向性のある珪素鋼板材 8 00を用いてい るので、 各薄板材 3 0 a〜 3 0m, 3 1 a〜 3 1 mの軸を同方向とする ために、 いずれも珪素鋼板材 8 00の帯方向を軸方向として打ち抜いて いるが、 無方向性の珪素鋼板材を用いた場合には、 各薄板材 3 0 a〜 3 0 m, 3 1 a〜 3 l mの軸を異なる方向とすることも可能である。
例えば、 図 1 4に示すように、 無方向性の珪素鋼板材 8 0 1から各薄 板材 3 0 a〜3 0 mは軸方向を珪素鋼板材 8 0 1の幅方向とし、 各薄板 材 3 1 a〜 3 1 mは軸方向を珪素鋼板材 8 0 1の帯方向として打ち抜く ことができる。 詳細には、 帯状の珪素鋼板材 8 0 1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、 薄板材 3 0 a以外の各 薄板材 3 0 b〜 3 0 mの軸と直交する方向の幅を決める力ッ ト穴 8 1 n 〜 8 1 zと、 薄板材 3 0 aの嵌合孔 3 4 a及ぴ薄板材 3 1 aの嵌合孔 3 5 aとを打ち抜く （S 2 1〜S 3 3) 。 当該カツ トパンチも、 各々 1個 の第 1分割片 3 0及び第 2分割片 3 1 として積層される 1 3枚の薄板材 に対して同時になされるものであり、 該カツ トパンチが 1回行われた後 は、 1 2回分だけ力ットパンチが休止されるようにカウンタ等でコント ロールされている。 各薄板材 3 0 a〜 3 0 mの軸方向を珪素鋼板材 8 0 1の幅方向として力ッ トパンチを行うことにより、 珪素鋼板材 8 0 1上 において隣合う各薄板材 3 0 a〜 3 0 mの力ットパンチの刃を一部共通 させて、 幅の狭いカッ トパンチを少なくできるので、 加工精度が高まり、 金型寿命が長くなるという利点がある。
その後は同様に、 嵌合凹凸 34 b〜 34m， 3 5 b〜 3 5 m 夫々形 成するための半抜きパンチを行い （S 34) 、 第 2分割片 3 1の外形部 8 2を打ち抜き （S 3 5) 、 1ステップ遅れて、 第 1分割片 3 0の外径 部 8 3を打ち抜.く （S 3 6 ) 。
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 L， 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 5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力 ら円盤部 20 L、 コアヨーク 1 0 3、 ステータョー 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、 コアヨーク 1 0 3に注目すると、 交番磁束 Gの方向は軸方向であり、 渦電流 Iは該 交番磁束 Gの周りで発生するが、 コアヨーク 1 0 3は、 前述したような 積層体からなる第 1分割片 3 0及び第 2分割片 3 1を組み合わせたもの であるので、 前記渦電流 Iは各薄扳材 3 0 a〜 3 0 m, 3 1 a〜 3 1 m 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、 ステータ コア 1 0 3に発生する渦電流 Iを抑制する。
また、 ステータコア 1 0 3を、 前述したように、 一対の第 1分割片 3 1及び一対の第 2分割片を組み合わせてボビン 1 0 5の中空軸 5 0内に 配置したことにより、 中空軸 5 0内に各薄板材 3 0 a〜 3 0 m， 3 1 a 〜 3 1 mを軸方向に効率良く配設することができる。 これにより、 ス テータコア 1 0 3の軸と直交する方向、 即ち交番磁束 Gと直交する方向 の断面積をコイル 1 0 4の中心の空間に対して大きくすることができ、 ステータコア 1 0 3の飽和磁束量を向上できる。
さらに、 一対の第 1分割片 3 1及び一対の第 2分割片を略円柱状に組 み合わせることにより、 ステータコア 1 0 3の外面からコイル 1 0 4ま での距離が一定になり、 コイル 1 0 4に対する交番磁束 Gの作用を均等 なものとすることができる。 また、 コイル 1 0 4の径を小さく してコィ ル 1 0 4の内部インピーダンスを下げることや、 内側固定子の小型化が 実現できる。 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、 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爪状の極片とを夫々有し、 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、
前記コアヨークは、 複数の薄板材が積層された力マポコ形状の一対の 第 1分割片と、 複数の薄板材が積層された角柱状の一対の第 2分割片と を備え、 該第 1分割片の各薄板材と第 2分割片の各薄板材とが互いに直 交し、 第 1分割片同士及び第 2分割片同士が軸中心に夫々対向し、 且つ 第 2分割片が第 1分割片で挟入されるようにして略円柱状に組み合わさ れてなるものであることを特徴とするクローポール型発電機。
2 . 前記第 1.分割片の各薄板材は、 コアヨークの軸と直交する方向の 長さが、 軸から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 . 前記第 1分割片及び第 2分割片の各薄板材は、 その厚み方向に設 けられた嵌合凹凸又は嵌合孔 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、 自転車の車輪のハプ軸に固定され 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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