WO2019049729A1 - ハブダイナモ - Google Patents

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WO2019049729A1
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yoke
magnetic pole
coil
holder
outer peripheral
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PCT/JP2018/031741
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French (fr)
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真 力石
修二 上原
高瀬 淳一
中西 隆
拓人 田邉
Original Assignee
株式会社ミツバ
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a hub dynamo.
  • a hub dynamo In order to supply electric power to the headlights and taillights of bicycles, generators that generate electricity by rotating wheels are widely used. Such generators are of various constructions, but so-called hub dynamos, which are attached to the hub axle, are known. In general, a hub dynamo has a rotor provided with permanent magnets on the wheel side, and the rotor rotates around a stator provided on the hub shaft side to generate electricity with a coil provided on the stator.
  • a claw pole type in which a first yoke and a second yoke are assembled to a coil bobbin is known.
  • a plurality of first yokes and a plurality of second yokes are respectively disposed on one side and the other side in the axial direction of a coil bobbin around which a coil is wound.
  • the outer peripheral side magnetic pole part (teeth part) of the first yoke and the outer peripheral side magnetic pole part (teeth part) of the second yoke are alternately arranged in the circumferential direction.
  • each yoke of the first yoke and the second yoke is a laminated yoke in which a plurality of flat plate members made of magnetic material are laminated in the direction orthogonal to the radial direction of the coil. It is configured.
  • the first yoke and the second yoke each have a U-shape in a side view.
  • the first yoke is located on the outer peripheral side of the coil and is located on the inner peripheral side of the coil, with the outer magnetic pole portion (teeth portion) whose tip is extended from one axial end of the coil to the other axial end
  • Inner peripheral magnetic pole part whose tip is extended from the axial end of the coil to the intermediate position toward the other axial end, and extends linearly along the radial direction at the axial end of the coil It has a U-shape in a side view having a magnetic pole portion and a connecting portion connecting the proximal ends of the inner peripheral side magnetic pole portions.
  • the second yoke is located on the outer peripheral side of the coil and is located on the inner peripheral side of the coil, with an outer magnetic pole portion (teeth portion) whose tip is extended from the other axial end of the coil to one axial end.
  • Inner magnetic pole section whose tip is extended from the other axial end of the coil to an intermediate position from the other axial end to the axial direction, and extends linearly along the radial direction at the other axial end of the coil It has a U-shape in a side view having a side magnetic pole portion and a connecting portion for connecting the proximal ends of the inner peripheral side magnetic pole portion.
  • the tip of the inner magnetic pole portion of the first yoke and the tip of the inner magnetic pole portion of the second yoke are brought into contact with each other, thereby making the first yoke and the second yoke It is connected magnetically.
  • each yoke is comprised as a lamination
  • the adhesive agent it is common that between plate-shaped members is joined by the adhesive agent.
  • the bonding strength between the plate members is insufficient, noise may be generated as the N pole and the S pole of the permanent magnet are alternately rotated and moved on the outer peripheral side of the yoke.
  • the outer circumferential end (the outer circumferential side magnetic pole portion) of the yoke is excited to the S pole. Then, the laminated plate-like members are all excited to the S pole, so that a repulsive force is generated between the plate-like members, and the plate-like members tend to be separated from each other.
  • the bonding strength between the plate members is weak, for example, one plate member stacked on the outermost side may be slightly separated. In this state, when the permanent magnet moves more than a predetermined amount, the separated plate-like member is excited to the N-pole by the proximity of the adjacent S-pole to a single plate-like member separated this time.
  • this invention is made in view of the situation mentioned above, Comprising: It aims at providing the hub dynamo which can eliminate generation
  • a hub dynamo comprises: a rotor having a hub shell rotating with a wheel and a permanent magnet circumferentially arranged on an inner periphery of a body of the hub shell; and rotatably supporting the wheel And a ring-shaped coil disposed on the inner peripheral side of the permanent magnet in a state of being accommodated inside the hub shell and outputting an alternating current by rotation of the rotor.
  • a hub dynamo including a stator, wherein the stator is disposed on one side in the axial direction and on the other side in the axial direction so as to surround the ring-shaped coil, and is radially disposed at intervals in the circumferential direction Together with a plurality of first yokes and a plurality of second yokes alternately arranged in the circumferential direction, and disposed on the other side in the axial direction, and the other axial end of the first yoke And a second holder disposed on one side in the axial direction to hold one axial end side of the second yoke, wherein the first yoke is positioned on the outer peripheral side of the coil.
  • An outer peripheral magnetic pole portion whose tip is extended from one axial end of the coil to the other axial end, and an intermediate magnetic pole located on the inner peripheral side of the coil and directed from the one axial end of the coil to the other axial end
  • An inner peripheral side magnetic pole part whose tip is extended to a position, and a connecting part which linearly extends on one end side in the axial direction of the coil and connects the base ends of the outer peripheral side magnetic pole part and the inner peripheral side magnetic pole part;
  • An outer peripheral magnetic pole portion positioned on the outer peripheral side of the coil and having its tip extended from the other axial end side of the coil to one axial end side, and the inner peripheral side of the coil Intermediate position from the other axial end of the coil to one axial end of the coil.
  • the first yoke and the second yoke are each configured as a laminated yoke in which a plurality of flat plate members made of magnetic material are laminated in a direction orthogonal to the radial direction of the coil, and The tip of the inner magnetic pole portion of the yoke and the tip of the inner magnetic pole portion of the second yoke abut each other on the inner peripheral side of the coil, and the tip of the outer magnetic pole of the first yoke is By being disposed between a pair of adjacent pressing walls of the plurality of pressing walls arranged in the circumferential direction on the first holder, the pair of pressing walls can prevent the tip of the outer circumferential magnetic pole from The plurality of plate members are dense in the stacking direction The leading end of the outer circumferential magnetic pole of the second y
  • the tip of the outer peripheral magnetic pole portion of the yoke is tightly held by the holder in the stacking direction of the plate-like members. Therefore, even if a magnetic repulsive force is generated between the plate-like members of the laminated yoke, the plate-like member at the end in the laminating direction can be prevented from separating from the other plate-like members. As a result, it is possible to eliminate the phenomenon that the plate-like member at the end in the stacking direction is separated from the other plate-like member according to the rotation of the permanent magnet and then magnetically attracted and hit against the other plate-like member. It is possible to eliminate the generation of sound. In addition, since the tip of the outer peripheral side magnetic pole part of the yoke is held in a state in which the plate members are in close contact with each other, the step of bonding the plate members using an adhesive can be omitted. Can be simplified.
  • the arrangement position of the first yoke and the second yoke are alternately spaced apart in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the stator.
  • the arrangement position is set, and a plane including the central axis of the hub shaft and the circumferential center on the outer peripheral surface side of the outer peripheral magnetic pole portion of the first yoke is set as an arrangement reference surface of the first yoke, A plane inclined to one side in the circumferential direction with respect to the arrangement reference surface of the first yoke is set as the actual arrangement surface of the first yoke, whereby the first yoke is formed on the actual arrangement surface of the first yoke.
  • a plane including the central axis of the hub shaft and the circumferential center of the outer peripheral side magnetic pole portion of the second yoke on the outer peripheral surface side is set as the arrangement reference surface of the second yoke, and the second The second yoke is disposed on the actual arrangement surface of the second yoke by setting a plane inclined to the other side in the circumferential direction with respect to the arrangement reference surface of the second yoke as the actual arrangement surface of the second yoke.
  • the inner peripheral magnetic pole portion of the first yoke Since the yoke is disposed not on a plane along the radial direction but on a plane (actually disposed surface of the yoke) inclined with respect to the radial direction, the inner peripheral magnetic pole portion of the first yoke The tip end can be brought into contact with the tip end of the inner peripheral side magnetic pole portion of the second yoke in a one-to-one relationship. Therefore, the occurrence of a gap between the contact surfaces of the first and second yokes due to variations due to dimensional tolerances of the yokes and the like can be eliminated, and the adhesion of the contact surfaces can be enhanced. As a result, the magnetic connection of the yoke can be stabilized to reduce iron loss.
  • the stator includes a coil bobbin for holding the ring-shaped coil, and the coil bobbin is disposed on a body portion around which the coil is wound, and on one side of the body portion in the axial direction.
  • the first holder disposed on the other side in the axial direction includes an annular plate-shaped holder main body portion disposed on the axial direction outer side of the second flange of the coil bobbin, and the annular ring plate-shaped holder main body portion A plurality of the pressing walls arranged in the circumferential direction on the outer peripheral side of the axially inner side surface of the inner wall and protruding toward one side in the axial direction, and the second holder arranged on the one side in the axial direction is , Axial direction of the first flange of the coil bobbin A large number is arranged in the circumferential direction on the outer peripheral side of the annular plate-shaped holder main body disposed outside and the axially inner surface of the annular plate-shaped holder main body and protruding toward the other axial direction And
  • An outer periphery of the second yoke is interposed between the pressing walls which are alternately arranged in pairs among the plurality of pressing walls in which the tip end of the outer peripheral side magnetic pole portion is held and arranged in the circumferential direction of the second holder. It is characterized in that the tip of the side magnetic pole portion is held.
  • the tip of the outer peripheral magnetic pole portion of the first yoke holding one axial end side by the first flange of the coil bobbin is disposed on the axially outer side of the second flange of the coil bobbin with the tip extended to the other axial side It can be supported by the first holder. Further, a tip of the outer peripheral side magnetic pole part of the second yoke holding the other end side in the axial direction by the second flange of the coil bobbin is disposed on the axially outer side of the first flange of the coil bobbin. It can be supported by a holder.
  • the holder for holding the tip of the outer peripheral magnetic pole portion is disposed separately from the flange of the coil bobbin on the opposite side to the side where the respective yokes are disposed. Therefore, regardless of the processing accuracy of the flange of the coil bobbin, as long as the accuracy of the holder is ensured, the tip of the outer peripheral magnetic pole portion of the yoke can be stably held in a close contact state.
  • a reinforcing wall is provided on the inner peripheral side of the pressing wall forming a pair of the first holder and the second holder by bridging the pressing walls and connecting the pressing walls. It is characterized by
  • the holding force with respect to the tip of the outer peripheral magnetic pole portion of the yoke can be set strongly. Further, since the reinforcing wall is disposed straddling the inner peripheral side of the pair of pressing walls, it is possible to prevent the inward displacement of the tip of the outer peripheral side magnetic pole portion of the yoke in the radial direction.
  • the first holder and the second holder are made of resin, and on the inner circumferential side surface of the first holder and the second holder in the axially outer side of the respective ring main plate-like holder main body portions.
  • a plurality of projections are provided which absorb the tightening force of the nut by being crushed by the nut. It is characterized by
  • the tightening force by the nut can be applied directly to the yoke. Therefore, the end of the inner peripheral magnetic pole portion of the first yoke and the end of the inner peripheral magnetic pole portion of the second yoke can be made to abut each other strongly, and the first yoke and the second yoke are magnetically coupled well. Can. Further, with respect to the holder made of resin, excessive tightening force can be prevented from acting on the holder main body portion by collapsing the protrusion along with the tightening of the nut. Therefore, the holder can be tightened and fixed without excess and deficiency, and it is not necessary to set the tightening force by the nut smaller even if there is a resin holder. That is, by setting the tightening force by the nut to a large value, it is possible to improve the magnetic coupling between the first yoke and the second yoke.
  • the hub dynamo according to the present invention is characterized in that a coil lead-out recess which penetrates in the axial direction is provided on the inner peripheral edge and the outer peripheral edge of the annular ring plate-like holder main body.
  • the hub dynamo of the present invention even if a magnetic repulsive force is generated between the plate-like members of the laminated yoke, the plate-like member at the end in the laminating direction is not separated from the other plate-like members. it can. As a result, it is possible to eliminate the phenomenon that the plate-like member at the end in the stacking direction is separated from the other plate-like member according to the rotation of the permanent magnet and then magnetically attracted and hit against the other plate-like member. It is possible to eliminate the generation of sound.
  • FIG. 1 It is an attachment schematic diagram of a hub dynamo in an embodiment of the present invention. It is an appearance perspective view of a hub dynamo in an embodiment of the present invention. It is a sectional view of a hub dynamo in an embodiment of the present invention. It is a side view of a stator unit which constitutes a hub dynamo in an embodiment of the present invention. It is the perspective view seen from the axial direction one P side of the stator unit which comprises the hub dynamo in embodiment of this invention. It is the perspective view seen from the axial direction other Q side of the stator unit which comprises the hub dynamo in embodiment of this invention.
  • stator unit which comprises the hub dynamo in embodiment of this invention. It is a perspective view of a stator which constitutes a hub dynamo in an embodiment of the present invention. It is an exploded perspective view of a stator which constitutes a hub dynamo in an embodiment of the present invention. It is an exploded perspective view of a stator main body which is a main part of a stator which constitutes a hub dynamo in an embodiment of the present invention. It is a perspective view of a coil bobbin of a stator which constitutes a hub dynamo in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 It is the figure seen from the axial direction of the stator main body which comprises the hub dynamo in embodiment of this invention, (a) is EA arrow line view of FIG. 10, (b) is EB arrow line view of FIG. It is the figure of the yoke and coil bobbin seen from the axial direction one P side for demonstrating the arrangement
  • FIG. 6A is a view for explaining an arrangement angle of a first yoke and a second yoke of a stator constituting a hub dynamo in an embodiment of the present invention, wherein (a) shows a state before combining one pair of first yoke and second yoke; (B) is a perspective view showing a state after combining the first yoke and the second yoke, (c) is a view on arrow F in FIG. 14 (b). It is a figure for demonstrating the structure of each yoke of the stator which comprises the hub dynamo in embodiment of this invention, (a) is a perspective view of one plate-shaped member which comprises a yoke, (b) is a plate Fig.
  • FIG. 6C is a perspective view of the yoke formed by stacking the L-shaped members
  • Fig. 6C is a perspective view of the yoke viewed from the connecting portion side. It is a perspective view of the 1st holder of the stator which constitutes the hub dynamo in the embodiment of the present invention, and the 2nd holder. It is a side view showing arrangement of the tip of the perimeter side magnetic pole part of the 1st yoke to the 1st holder of the stator which constitutes the hub dynamo in the embodiment of the present invention, and the 2nd holder, and the 2nd yoke.
  • the perspective view seen from the axial direction one P side for demonstrating the relationship between the stator which comprises a hub dynamo in the embodiment of the present invention, and a nut and washer for tightening (a) is a state before tightening a nut (B) is a figure which shows the state after tightening a nut.
  • FIG. 7 is a diagram for describing the principle of the generation of abnormal noise from the laminated yoke as the rotation proceeds in the order of (a) to (d).
  • FIG. 1 is a schematic view of a hub dynamo 10 mounted.
  • the hub dynamo 10 according to the present invention is attached to the hub shaft 11 of the bicycle 1 and power is supplied to the headlight 4 of the bicycle 1 will be described.
  • an LED lamp is used as a lamp, not a filament-type light bulb.
  • FIG. 1 the front wheel 5 of the bicycle 1 is rotatably supported via a hub axle 11 by a front fork 3 which constitutes a part of a frame.
  • the hub shaft 11 is fastened and fixed to the front fork 3 so as not to rotate on both sides by a nut (not shown) or the like.
  • a hub dynamo 10 is coaxially mounted to the hub shaft 11 at a central portion of the hub shaft 11 in the axial direction.
  • the hub dynamo 10 is provided to supply electric power to the headlight 4 disposed on the side of the front wheel 5.
  • the hub dynamo 10 is connected to the spokes 2 of the front wheel 5 and can not rotate with the hub shaft 11 in a state where the rotor 20 (described later) rotates with the front wheel 5 and rotates around the hub shaft 11. And a stator 101 (described later) attached thereto.
  • the axial direction of the central axis O of the hub axle 11 is simply referred to as the axial direction
  • the direction orthogonal to the axial direction is referred to as the radial direction
  • the direction along the central axis O is referred to as the circumferential direction.
  • An external thread (not shown) for fixing the hub dynamo 10 to the front fork 3 is provided at a portion of the hub shaft 11 located axially outside the portion where at least the stator 101 (described later) is attached. It is formed.
  • FIG. 2 is an external perspective view of the hub dynamo 10.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the hub dynamo 10.
  • the rotor 20 is mainly composed of a hub shell 30.
  • the hub shell 30 has a cylindrical body (cylindrical portion) 31 integrally formed in a substantially bottomed cylindrical shape and a second end plate 33 on the other Q side (right side in FIG. 3) of the body 31 in the axial direction; And a first end plate 32 for closing the opening on one axial side P side (left side in FIG. 3) of the portion 31.
  • the first end plate 32 is press-fitted and fixed to the body 31.
  • a flange portion 34 protruding outward in the radial direction is formed on the outer periphery of the hub shell 30 on the one axial P side and the other axial Q side.
  • a plurality of support holes 34a penetrating in the axial direction are formed at equal intervals in the circumferential direction.
  • the support holes 34 a are engaged with the inner end portions of the plurality of spokes 2 extending from the rim 5 a of the front wheel 5 to the inner diameter side.
  • the support holes 34a of the left and right flanges 34 are disposed out of phase in the circumferential direction by a half pitch.
  • Outer rings of bearings 35 and 36 are fitted on the inner peripheries of the first end plate 32 and the second end plate 33, respectively.
  • the rotor 20 mainly composed of the hub shell 30 is rotatably supported by the hub axle 11 via the bearings 35 and 36, and rotates around the hub axle 11 as the front wheel 5 rotates. That is, the rotor 20 functions as a hub that rotatably supports the front wheel 5.
  • a permanent magnet 22 formed of, for example, ferrite or the like is disposed on the inner periphery of the body 31 of the hub shell 30 via a cylindrical ring yoke 21.
  • the ring yoke 21 is made of a magnetic metal material (for example, iron). By making the ring yoke 21 of, for example, iron, the hub shell 30 can be made of aluminum and reduced in weight.
  • the permanent magnet 22 is disposed in close contact with the inner periphery of the ring yoke 21 and is attached by an adhesive or the like. By arranging the permanent magnet 22 in a cylindrical shape along the inner peripheral surface of the body portion 31, the permanent magnet 22 covers the entire outer peripheral surface of the stator 101.
  • the permanent magnet 22 is incorporated in the inner periphery of the trunk portion 31 of the hub shell 30 in a state of being divided into a plurality of parts in the circumferential direction.
  • magnetic poles of N and S poles are alternately magnetized along the circumferential direction at equal intervals, and a first yoke 120A and a second yoke to be described later will be described. It opposes the outer peripheral part of yoke 120B.
  • FIG. 4 is a side view of a stator unit that constitutes a hub dynamo.
  • FIG. 5 is a perspective view of the stator unit as viewed from one axial direction P side.
  • FIG. 6 is a perspective view of the stator unit as viewed from the other axial side Q side.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view seen from one axial side P of the stator.
  • a large diameter portion is formed at an axially intermediate portion of the hub axle 11, and the stator 101 is attached to the outer periphery of the large diameter portion.
  • the stator 101 is provided with sleeve nuts 42 and tightening nuts 44 (both simply “nuts") via washers (plate members) 41, 43 and 49 disposed at both axial ends thereof. Position) is fixed to the hub shaft 11).
  • a stator unit 100 is configured by the hub shaft 11 and the stator 101 and the like.
  • the inner ring of one of the bearings 35 is fitted on the outer periphery of the sleeve nut 42 disposed on the side of the stator unit 100 in the axial direction P side.
  • a connector 50 is provided axially outside the bearing 35, and a nut 51 is disposed axially outside the connector 50.
  • another sleeve nut 45 is disposed on the other side Q of the hub shaft 11 in the axial direction, and the inner ring of the other bearing 36 is fitted on the outer periphery of the sleeve nut 45.
  • a cover 46 is provided axially outside the bearing 36, and a nut 47 is disposed on the inner peripheral portion of the cover 46. By screwing the nut 47 onto the hub shaft 11, the cover 46 is fixed to the hub shaft 11, and the other end side of the hub shell 30 is rotatably supported by the hub shaft 11 via the bearing 36.
  • FIG. 8 is a perspective view showing the configuration of the stator 101.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view showing the structure of the stator 101.
  • FIG. 10 is an exploded perspective view of a stator main body 101A which is a main part of the stator 101. As shown in FIG.
  • the stator 101 includes a stator main body 101A, which is a main part, and a first holder 160A and a second holder 160B disposed on both sides in the axial direction. Both holders 160A and 160B have the same configuration, and are formed as an integral molded product of resin.
  • the point to be noted here is that the first holder 160A is disposed on the other side Q in the axial direction, and a tip end of the first yoke 120A disposed on the other side P in the axial direction described later extends on the other side Q It is holding the 121a.
  • the second holder 160B is disposed on the one axial side P side, and holds the tip end 121a of the second yoke 120B disposed on the other axial side Q side, which will be described later, and extends on the axial direction one P side. It is.
  • the stator main body 101A includes a cylindrical coil bobbin 110 made of synthetic resin (made of nonmagnetic material) through which the hub shaft 11 is inserted, a ring-shaped coil 140 wound around the coil bobbin 110, and a coil The claw pole type stator core 120 is assembled to surround 140 inward.
  • the hub shaft 11, the coil bobbin 110, the first yoke 120A and the second yoke 120B are coaxially arranged.
  • a plurality of first yokes 120A are disposed on one side P in the axial direction, and a plurality of second yokes 120B are disposed on the other side Q in the axial direction.
  • the plurality of first yokes 120A and the plurality of second yokes 120B are radially arranged at regular intervals in the circumferential direction and arranged alternately in the circumferential direction.
  • the outer peripheral portions of the yokes 120A and 120B are configured to face the inner peripheral surface 22a (see FIG. 3) of the permanent magnet 22 with a slight gap (air gap).
  • the number (the number of poles) of the yokes 120A and 120B is set in relation to the number of magnetic poles of the permanent magnet 22. In the present embodiment, a total of 32 pieces of 16 first yokes 120A and 16 second yokes 120B are provided at regular intervals. Although not shown, a wire is connected to the coil 140, and the wire is drawn out along the hub shaft 11.
  • FIG. 11 is a perspective view of a coil bobbin.
  • the coil bobbin 110 has a cylindrical body 111 on which the coil 140 (see FIG. 10) is wound around the outer periphery, and one end P on the axial direction of the body 111 and the other end Q on the other side. It has the 1st flange 112A and the 2nd flange 112B provided so that it might project radially outward on a part perimeter.
  • a guide groove 113A is provided by a rib-like wall on the axially outer end surface of the first flange 112A.
  • an engagement groove 114A communicating with the guide groove 113A is provided at a position corresponding to the guide groove 113A.
  • the guide groove 113A and the engagement groove 114A are for positioning and attaching the first yoke 120A to the coil bobbin 110.
  • a positioning recess 117A having a V-shape as viewed from the axial direction by a rib-like wall is provided.
  • a guide groove 113B is provided by a rib-like wall on the axially outer end surface of the second flange 112B.
  • An engagement groove 114B communicating with the guide groove 113B is provided on the outer peripheral surface of the second flange 112B at a position corresponding to the guide groove 113B.
  • the guide groove 113B and the engagement groove 114B are for positioning and attaching the second yoke 120B to the coil bobbin 110.
  • a positioning recess 117B having a V-shape as viewed from the axial direction by a rib-like wall is provided.
  • the second yoke 120B and the first yoke 120A on the opposite side are positioned in the middle of the engaging grooves 114A and 114B in the circumferential direction.
  • tip of this are provided.
  • the circumferential position of the engagement groove 114A of the first flange 112A and the support groove 115B of the second flange 112B The circumferential position matches, and the circumferential position of the engagement groove 114B of the second flange 112B matches the circumferential position of the support groove 115A of the first flange 112A.
  • the details of the guide grooves 113A and 113B, the engagement grooves 114A and 114B, and the support grooves 115A and 115B will be described later.
  • FIG. 12 is a view seen from the axial direction of the stator main body, (a) is a view taken in the direction of the arrow EA in FIG. 10, and (b) is a view taken in the direction of the arrow EB in FIG.
  • FIG. 13 is a view of the yoke and the coil bobbin seen from one axial direction P side for explaining the arrangement angle of the first yoke and the second yoke of the stator main body.
  • FIG. 14 is a view for explaining an arrangement angle of the first yoke and the second yoke, and (a) is a perspective view showing a state before combining one pair of the first yoke and the second yoke, (b) FIG.
  • FIG. 14 is a perspective view showing a state after combining the first yoke and the second yoke
  • FIG. 14 (c) is a view on arrow F in FIG. 14 (b).
  • FIG. 15 is a view for explaining the configuration of each yoke, in which (a) is a perspective view of a single plate member constituting the yoke, and (b) is a yoke formed by laminating plate members.
  • FIG. 6C is a perspective view of the yoke as viewed from the connecting portion side.
  • the first yoke 120A and the second yoke 120B are assembled to the coil bobbin 110, as shown in FIG. 14 (a) to FIG. 14 (c) showing a combination example of the first yoke 120A and the second yoke 120B. Only in the opposite direction, they are of the same structure and form a side view U-shape.
  • the first yoke 120A is located on the outer peripheral side of the coil 140 and axially from one end side (P side) of the coil 140 in the axial direction.
  • the outer peripheral side magnetic pole part 121 which extends the tip 121a to the other end side (Q side), and the other end side (Q side) from the axial direction one end side (P side) of the coil 140 located on the inner peripheral side of the coil 140
  • the radially outer magnetic pole portion 121 and the inner peripheral magnetic pole portion 121 extending radially along the axial direction one end side (P side) of the coil 140.
  • a connecting portion 122 for connecting the base ends of the circumferential magnetic pole portion 123 with each other.
  • the second yoke 120B is located on the outer peripheral side of the coil 140, and the outer peripheral side magnetic pole portion 121 which extends the tip end 121a from the other axial end (Q side) of the coil 140 to one axial end (P side).
  • an inner circumferential magnetic pole portion 123 positioned on the inner circumferential side of the coil 140 and having its tip extended to an intermediate position from the other axial end (Q side) of the coil 140 toward one axial end (P side)
  • a connecting portion 122 extending linearly along the radial direction on the other axial end side (Q side) of the coil 140 and connecting the outer peripheral side magnetic pole portion 121 and the base end of the inner peripheral side magnetic pole portion 123 Have.
  • the radially outer peripheral edge of the outer peripheral magnetic pole portion 121 is disposed substantially parallel to the hub shaft 11.
  • the outer circumferential magnetic pole portion 121 is formed in a shape that is tapered toward the radially outer peripheral edge toward the tip end 121a as the radially inner peripheral edge approaches the tip end 121a.
  • the radially inner peripheral edge and the radially outer peripheral edge are parallel to each other. That is, the radially inner peripheral edge of the outer peripheral side magnetic pole portion 121 is formed obliquely from the base end to the way to the tip end 121a, and is formed parallel to the radial outer peripheral edge at the tip end portion.
  • the radially inner peripheral edge and the radially outer peripheral edge of the inner magnetic pole portion 123 are formed in parallel with the outer peripheral edge of the outer magnetic pole portion 121.
  • the inner magnetic pole portions 123 of the respective yokes 120A and 120B are inserted into the inner periphery of the coil bobbin 110 so as to be positioned on the inner peripheral side of the coil 140. And the outer peripheral surface of the hub axle 11.
  • the hub shaft 11 is penetrated and fixed in the stator center hole 150 surrounded by the inner magnetic pole portions 123 of the respective yokes 120A and 120B closely arranged in the circumferential direction (see FIG. 7).
  • each of the first yoke 120A and the second yoke 120B has a thickness of a plurality of flat plate members 130 made of a magnetic material such as iron. It is configured as a laminated yoke (laminated body) laminated in the direction (direction orthogonal to the radial direction of the coil 140).
  • a material of the plate-like member 130 for example, a silicon steel plate (more specifically, a non-oriented silicon steel plate) having an oxide film formed on its surface is employed.
  • These plate-like members 130 are formed by punching and forming a plate material by a press or the like, are not subjected to bending when forming the yokes 120A and 120B, and are configured as flat plates.
  • Each plate member 130 is a substantially U-shaped iron piece as shown in FIG. 15 (a), and the outer magnetic pole part 131 and the inner magnetic pole part 133 forming the corresponding two sides, and And a connecting portion 132 which is one side to be connected.
  • the basic shape of each plate member 130 is the same, and as shown in FIGS. 15 (b) and 15 (c), the predetermined number of plate members 130 are stacked in the plate thickness direction to form a plate.
  • the outer peripheral side magnetic pole portion 121 of the yokes 120A and 120B is configured by the outer peripheral side magnetic pole portion 131 of the second member 130.
  • the inner magnetic pole portions 123 of the yokes 120A and 120B are configured by the inner magnetic pole portions 133 of the plate member 130.
  • the connection portion 122 of the yokes 120A and 120B is configured by the connection portion 132 of the plate-like member 130.
  • each of the yokes 120A and 120B is configured by laminating seven plate members 130.
  • the first yokes 120A and 120B are radially assembled on the coil bobbin 110 as viewed from the axial direction so that the outer peripheral magnetic pole portion 121 is on the outer diameter side.
  • the respective yokes 120A and 120B are not simply disposed on a plane along the radial direction, but a plane inclined with respect to the radial direction (a yoke (described later)). It is arranged on the actual arrangement side).
  • the first yokes 120A and the second yokes 120B are alternately arranged in the circumferential direction and arranged radially as viewed from the center of the coil 140. Therefore, when the first yoke 120A and the second yoke 120B are simply disposed on a plane along the radial direction, the positions of the inner circumferential side magnetic pole portions 123 of the adjacent first yoke 120A and second yoke 120B are circular. It will shift in the circumferential direction. As a result, it is impossible to magnetically connect the adjacent first yoke 120A and the inner magnetic pole portion 123 of the second yoke 120B on a one-to-one basis.
  • the inner magnetic pole portions 123 of the first yoke 120A and the second yoke 120B are closely spaced in the circumferential direction. Even when arranged, the tip end 123a of the inner peripheral side magnetic pole portion 123 of one first yoke 120A straddles the front end 123a of the inner peripheral side magnetic pole portion 123 of the two adjacent second yokes 120B. It will contact.
  • the tip end 123a of the inner peripheral side magnetic pole part 123 of one second yoke 120B straddles and abuts on the tip 123a of the inner peripheral side magnetic pole part 123 of the two adjacent first yokes 120A. That is, the inner magnetic pole portion 123 of the first yoke 120A and the inner magnetic pole portion 123 of the second yoke 120B abut each other in a one-to-two relationship.
  • the inner magnetic pole portion 123 of the first yoke 120A and the inner magnetic pole portion 123 of the second yoke 120B abut each other in a one-to-two relationship, the following problem may occur. . That is, when the stator main body 101A of the hub dynamo is actually assembled, the first yoke 120A is inserted into the coil bobbin 110 from the one axial direction P side, and the second yoke 120B is inserted from the other axial direction Q side.
  • the inner magnetic pole portion of one second yoke 120B of the inner magnetic pole portions 123 of the two second yokes 120B with which the tip end 123a of the inner magnetic pole portion 123 of the first yoke 120A abuts When the dimension in the insertion direction 123 is shorter than the dimension in the insertion direction of the inner circumferential magnetic pole portion of the other second yoke 120B (that is, the variation in the insertion direction dimension of the inner circumferential magnetic pole portions 123 of the two adjacent second yokes 120B) In some cases, the following may occur:
  • the tip end 123a of the inner peripheral side magnetic pole portion 123 of the first yoke 120A contacts only the tip end 123a of the inner peripheral side magnetic pole portion 123 of one second yoke 120B having a long dimension in the insertion direction, and the inside of the other second yoke 120B.
  • the circumferential center QB of the outer circumferential surface of the outer circumferential magnetic pole portion 121 (hereinafter referred to as the arrangement position QB of the second yoke) is set.
  • a plane including the central axis O of the hub axle and the arrangement position QA of the first yoke is set as the arrangement reference surface SA0 of the first yoke.
  • a plane including the arrangement position QA of the first yoke and parallel to the central axis O of the hub shaft and inclined by an angle ⁇ A to the circumferential reference side SA0 with respect to the arrangement reference plane SA0 of the first yoke is The actual arrangement surface SA1 of the 1 yoke is set.
  • the first yoke 120A is disposed on the actual disposition surface SA1 of the first yoke.
  • a plane including the central axis O of the hub axle and the arrangement position QB of the second yoke is set as the arrangement reference plane SB0 of the second yoke.
  • a plane including the arrangement position QB of the second yoke and parallel to the central axis O of the hub shaft and inclined by the angle ⁇ B to the other side RB in the circumferential direction with respect to the arrangement reference plane SB0 of the second yoke is It is set as an actual arrangement surface SB1 of the two yokes.
  • the second yoke 120B is arranged on the actual arrangement surface SB1 of the second yoke.
  • the following can be said from the relationship in which the respective yokes 120A and 120B are disposed on planes (actually disposed surfaces SA1 and SB1 of the yokes) inclined with respect to the radial direction. That is, as shown in FIGS. 12 and 13, the guide grooves 113A and 113B of the first flange 112A and the second flange 112B of the coil bobbin 110 also have the same inclination angle .alpha.A with respect to the radial direction. It is formed to have ⁇ B.
  • the engagement grooves 114A and 114B are formed to follow the inclination of the guide grooves 113A and 113B.
  • the support grooves 115A and 115B for accommodating and supporting the tip 121a of the outer peripheral side magnetic pole part 121 of the yokes 120A and 120B on the opposite side are slightly to give priority to the dimensional accuracy of the engagement grooves 114B and 114A corresponding in position in the circumferential direction. It is formed with a margin of
  • the first yoke 120A and the second yoke 120B are alternately inserted into the coil bobbin 110 from one axial P side and the other axial Q side. That is, the connecting portions 122 of the yokes 120A and 120B are fitted into the guide grooves 113A and 113B of the first flange 112A and the second flange 112B of the coil bobbin 110, respectively. Further, the base ends of the outer peripheral side magnetic pole portions 121 of the respective yokes 120A, 120B are fitted into the respective engaging grooves 114A, 114B of the first flange 112A and the second flange 112B of the coil bobbin 110.
  • each yoke 120A, 120B is accommodated in the support groove 115A, 115B of the second flange 112B and the first flange 112A on the opposite side of the coil bobbin 110.
  • the inner magnetic pole portions 123 of the yokes 120A and 120B are inserted along the inner peripheral surface of the coil bobbin 110, and the tips 123a of the inner magnetic pole portions 123 of the yokes 120A and 120B are butted against each other and brought into contact with each other. .
  • the yokes 120A and 120B are mounted to surround the coil 140.
  • the ring-shaped coil 140 in which the outer peripheral side magnetic pole part 121 of the first yoke 120A and the outer peripheral side magnetic pole part 121 of the second yoke 120B are wound around the body 111 of the coil bobbin 110. On the outer circumferential side, they are alternately arranged at intervals in the circumferential direction. Further, the inner magnetic pole portion 123 of the first yoke 120A and the inner magnetic pole portion 123 of the second yoke 120B are disposed on the inner peripheral side of the ring-shaped coil 140 wound around the body of the coil bobbin 110. Ru.
  • the guide groove 113A of the first flange 112A of the coil bobbin 110 serves to position the first yoke 120A on the actual arrangement surface SA1 of the first yoke.
  • the guide groove 113B of the second flange 112B serves to position the second yoke 120B on the actual arrangement surface SB1 of the second yoke.
  • the plurality of yokes 120A and 120B are held so as not to rotate with respect to the coil bobbin 110.
  • the first holder 160A is a second coil bobbin 110 positioned on the other axial side Q side of the first yoke 120A so as to hold the tip end 121a extending to the other axial side Q side. It is arrange
  • FIG. 16 is a perspective view of the first holder 160A and the second holder 160B. Both holders 160A and 160B have the same configuration.
  • the holders 160A and 160B are arranged circumferentially on the outer peripheral side of the axially inner side surface of the annular plate-shaped holder main body portion 161 and the annular plate-shaped holder main body portion 161 and project axially inward. And a plurality of holding walls 162 provided.
  • the first holder 160 ⁇ / b> A is disposed on the other side Q in the axial direction with the side surface having the pressing wall 162 facing the second flange 112 ⁇ / b> B of the coil bobbin 110.
  • the second holder 160B is disposed on the one side P in the axial direction with the side surface having the pressing wall 162 facing the first flange 112B of the coil bobbin 110.
  • the plurality of pressing walls 162 arranged in the circumferential direction of each holder 160A, 160B is such that every other pair (two pressing walls 162, 162) is interposed between them and the outer circumferential side magnetic pole portion 121 of the yoke.
  • a holding groove 163 for holding the tip end 121a is formed. Further, when the tip end 121a of the outer peripheral side magnetic pole portion 121 of the yoke is inserted into the inner side surface of the pair of holding walls 162, 162 forming the holding groove 163, the front end 121a of the yoke outer peripheral side magnetic pole portion 121 The protruding ridge 162a is provided.
  • tip end sides of the inner side surfaces of the pair of pressing walls 162 forming the holding groove 163 are axially directed (flange 112A of the coil bobbin so as to facilitate insertion of the tip 121a of the outer peripheral side magnetic pole portion 121 of the yoke).
  • a reinforcing wall 164 is provided which connects the pressing walls 162 by straddling both pressing walls 162.
  • a cylindrical positioning protrusion 165 having a taper 165a at its tip is provided on the axially inner surface of the ring-shaped plate-like holder main body 161.
  • the positioning projections 165 are fitted in the V-shaped positioning recesses 117A and 117B on the outer surfaces of the flanges 112A and 112B of the coil bobbin 110, whereby the holders 160A and 160B are circumferentially (rotational direction) with respect to the coil bobbin 110. It is positioning.
  • coil drawing recesses 167 and 168 (coil drawing recess 167 at the outer periphery and coil drawing recess 168 at the inner periphery) penetrating in the axial direction, respectively. It is provided. The start and end of the coil 140 are drawn out of the stator 101 through the coil drawing recesses 167 and 168.
  • each annular ring plate-like holder main body portion 161 an inner peripheral side flange wall 161c to be tightened by a sleeve nut 42 screwed to the hub shaft 11 and a tightening nut 44 is provided.
  • the thickness of the inner peripheral side flange wall 161 c is set smaller than that of the holder main body 161.
  • the axially inner side surface of the inner peripheral side flange wall 161 c is flush with the axial inner side surface of the holder main body portion 161, but the axially outer side surface of the inner peripheral side flange wall 161 c is axially outer side of the holder main body portion 161 It is in a position one step recessed from the side.
  • a plurality of squashed projections 169 are provided at intervals in the circumferential direction on the axially outer side surface of the inner peripheral side flange wall 161c of each holder 160A, 160B.
  • FIG. 17 is a side view showing the arrangement of the tip 121a of the outer peripheral magnetic pole part 121 of the first yoke 120A and the second yoke 120B with respect to the first holder 160A and the second holder 160B. As shown in FIGS. 8 and 17, the tip end 121a of the outer circumferential side magnetic pole portion 121 of each of the yokes 120A and 120B is inserted into the holding groove 163 of the holder 160A and 160B configured as described above.
  • the tip end 121a of the outer peripheral magnetic pole portion 121 of the first yoke 120A extending on the other axial direction Q side passes through the support groove 115B of the second flange 112B of the coil bobbin 110 and is disposed outside the second flange 112B in the axial direction.
  • the holding groove 163 between the pair of holding walls 162, 162 on the first holder 160A is press-fitted. Thereby, the plurality of plate-like members 130 (see FIG. 15) at the tip 121 a of the outer circumferential side magnetic pole portion 121 are tightly held in the stacking direction by the pair of pressing walls 162 and 162.
  • the tip end 121a of the outer peripheral magnetic pole portion 121 of the second yoke 120B extending on the axial direction one P side passes through the support groove 115A of the first flange 112A of the coil bobbin 110 to the axial outside of the first flange 112A. It is press-fit in the holding groove 163 between a pair of holding
  • FIG. 18 is a perspective view seen from one axial direction P side for explaining the relationship between a stator 101 and a nut 42 and a washer 41 for tightening, in which (a) shows a state before tightening the nut 42; (B) is a figure which shows the state after tightening the nut 42.
  • FIG. FIG. 19 is a perspective view seen from the other axial side Q side for explaining the relationship between the stator 101 and the nut 44 and two washers 49 and 43 for tightening, wherein (a) is a state before tightening the nut 44.
  • (B) is a figure which shows the state after tightening the nut 44. As shown in FIG. FIG.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view for explaining the relationship between the stator 101, the nuts 42 and 44 for tightening, and the washers 41, 43 and 49.
  • FIG. 21 is an enlarged view of a portion N1 in FIG.
  • FIG. 22 is an enlarged view of a portion N2 in FIG.
  • stator 101 (having the holders 160A and 160B arranged on both sides in the axial direction of the stator main body 101A) is tightened with nuts 42 and 44 screwed to the hub shaft 11, thereby the hub shaft It is fixed to 11.
  • the fastening structure of the stator 101 from one axial direction P side will be described based on FIG. 18, FIG. 20, and FIG.
  • the nut 42 is provided with a fastening flange portion 42a.
  • the outer diameter of the fastening flange portion 42a is set smaller than the diameter of the outer peripheral edge of the inner peripheral side flange wall 161c of the second holder 160B, and is set larger than the diameter of the circumference on which the crush projection 169 is disposed. Therefore, when the nut 42 is tightened, the tightening flange portion 42a of the nut 42 presses the inner peripheral flange wall 161c while collapsing the crushing projection 169 of the second holder 160B.
  • the outer diameter of the metal washer 41 is set smaller than the inner diameter of the holder main body portion 161 of the second holder 160B.
  • the thickness t2 of the washer 41 is set to be larger than the thickness t1 of the inner peripheral flange wall 161c of the second holder 160B. Therefore, when the nut 42 is tightened, the strong tightening force F1 is directly applied as the force F2 through the washer 41 to the axial outer surface of the first yoke 120A (the base end of the inner magnetic pole portion 123). It can be added.
  • a first metal washer 43 having a diameter larger than that of the nut 44 is disposed on the front side in the tightening direction of the nut 44.
  • the outer diameter of the first washer 43 is set smaller than the diameter of the outer peripheral edge of the inner peripheral side flange wall 161c of the first holder 160A, and is set larger than the diameter of the circumference on which the crush projection 169 is disposed. Therefore, when the nut 44 is tightened, the first washer 43 presses the inner peripheral flange wall 161 c while collapsing the crush projection 169 of the first holder 160A.
  • a metal second washer 49 is disposed on the front side in the tightening direction of the first washer 43.
  • the outer diameter of the second washer 49 is set smaller than the inner diameter of the holder main body portion 161 of the first holder 160A.
  • the thickness t3 of the second washer 49 is set larger than the thickness t1 of the inner peripheral side flange wall 161c of the first holder 160A. Therefore, when the nut 44 is tightened, the axial outer surface of the second yoke 120B (the inner magnetic pole (the inner magnetic pole) is directly set as the strong tightening force F1 as the force F2 through the first washer 43 and the second washer 49. Can be added to the proximal end of section 123).
  • each yoke 120A, 120B will be described mainly with reference to FIG.
  • the inner peripheral side magnetic pole portions 123 of the adjacent yokes 120A and 120B are densely arranged, which may cause interference with each other. Come out. Therefore, in the present embodiment, at least one of the circumferential direction one end side or the other end side of the inner circumferential side magnetic pole portion 123, the notch portion 135 for avoiding the interference between the inner circumferential ends of the adjacent yokes 120A and 120B is provided. .
  • the inclination direction of the actual arrangement surface SA1 of the first yoke with respect to the arrangement reference surface SA0 of the first yoke 120A and the inclination direction of the actual arrangement surface SB1 of the second yoke with respect to the arrangement reference surface SB0 of the second yoke 120B are It is defined as the tilting direction of the yoke.
  • seven stacked plate-like members 130 are indicated by reference numerals 130-1 to 130-7 respectively distinguished from the front side to the rear side in the inclination direction.
  • the position of the radially inner peripheral end of the laminated plate-like member (for example, plate-like member 130-1) located on the front side in the tilting direction of the yoke 120A (120B) corresponds to the tilting direction of the yoke 120A (120B).
  • the dimension of the laminated plate-like member 130 is determined so as to be radially outward of the position of the radially inner peripheral end of the laminated plate-like member (for example, plate-like member 130-7) positioned on the rear side ing.
  • the radial dimension K1 of the plate-like member 130-1 located at the front end of the first yoke 120A (120B) in the inclination direction is next to the plate-like member 130-1.
  • the radial dimension K2 of the plate-like member 130-2 positioned on the front side is set smaller by a dimension K3. Further, the radial dimension K2 of the plate member 130-2 is larger than the radial dimension K4 of the plate members 130-3 to 130-7 positioned behind the plate member 130-2 in the inclination direction, by K5. It is set only small.
  • the radial dimensions of the plate members 130-2 to 130-7 are set to be the same, and the radial dimension K1 of the plate member 130-1 positioned at the foremost end in the inclination direction It may be set shorter than the radial dimension of the other plate-like members 130-2 to 130-7. Also, for example, the radial dimension of the third plate member 130-3 from the plate member 130-1 at the foremost end in the inclination direction is also plate members 130-3 to 130-7 positioned at the rear of the inclination direction The radial dimension may be set to be longer.
  • the notch portion 135 is provided at the inner peripheral end on the front side in the inclination direction of the yoke 120A (120B), thereby avoiding the interference even if the space between the plurality of yokes 120A (120B) arranged in the circumferential direction is made dense. Will be able to In other words, the arrangement interval of the yokes 120A (120B) can be reduced to arrange a large number of yokes 120A (120B).
  • the power generation of the hub dynamo 10 thus configured is performed in the following manner. That is, when the front wheel 5 rotates, the rotor 20 connected to the front wheel 5 by the spoke 2 rotates with the front wheel 5 around the hub shaft 11, and the permanent magnet 22 rotates around the stator 101.
  • the outer peripheral side magnetic pole portion 121 of the first yoke 120A on one axial side P side becomes the N pole
  • the outer peripheral side magnetic pole portion 121 of the second yoke 120B on the other axial side Q side becomes the S pole
  • the state in which the outer peripheral side magnetic pole part 121 of the first yoke 120A on one axial side P side becomes the S pole and the outer peripheral side magnetic pole part 121 of the second yoke 120B on the other axial side Q side becomes the N pole alternately Repeated.
  • an alternating magnetic flux is generated in the inner magnetic pole portions 123 of the two yokes 120A and 120B which magnetically connect the two.
  • An alternating magnetic flux generated on the inner circumferential side of the coil causes a current to flow through the coil 140 of the stator 101 to generate power.
  • each yoke 120A, 120B is configured as a laminate of a plurality of plate members 130, the generation of the eddy current is suppressed. Can.
  • each yoke 120A, 120B is configured as a laminated yoke in which a plurality of plate-like members 130 (see FIG. 15) made of magnetic material are laminated, the plate-like members 130 are joined by an adhesive. It is common. However, if the bonding strength between the plate-like members 130 is insufficient, noise may be generated as the N pole and the S pole of the permanent magnet 22 alternately rotate on the outer peripheral side of the yokes 120A and 120B. May occur.
  • the N pole of the permanent magnet 22 passes the outer peripheral side of the yoke
  • the outer peripheral end (outer peripheral side magnetic pole portion) of the yokes 120A and 120B is excited to the S pole.
  • the laminated plate-like members 130 are all excited to the S pole, so that a repulsive force is generated between the plate-like members 130 and the plate-like members 130 tend to be separated from each other.
  • one plate-like member 130 stacked on the outermost side may be slightly separated.
  • the adjacent S pole approaches the one plate member 130 separated this time, as shown in FIG. 23C, the separated plate members 130 is excited to the N pole.
  • the separated plate-like member 130 is excited to the N pole, a suction force is generated between the plate members 130 excited to the remaining S-poles, and as shown in FIG. The plate-like member 130 is sucked and hit on the remaining plate-like member 130. At that time, noise may be generated due to the collision.
  • the tip end 121a is held in close contact with the holders 160A and 160A in the stacking direction of the plate-like members 130. Therefore, even if a magnetic repulsive force is generated between the plate members 130 of the laminated yoke, the plate member 130 at the end in the stacking direction can be prevented from being separated from the other plate members 130. As a result, it is possible to eliminate the phenomenon that the plate-like member 130 at the end in the stacking direction is separated from the other plate-like member 130 according to the rotation of the permanent magnet 22 and is magnetically attracted and hit against the other plate-like member 130.
  • the tip 121a of the outer periphery side magnetic pole part 121 of the first yoke 120A which holds the one P end side (base end side) in the axial direction by the first flange 112A of the coil bobbin 110, It supports by the 1st holder 160A arrange
  • the tip 121a of the outer periphery side magnetic pole part 121 of the second yoke 120B which holds the other Q end side (base end side) in the axial direction by the second flange 112B of the coil bobbin 110, extends to the axial one P side.
  • a second holder 160B disposed on the axially outer side of the first flange 112A. That is, the holders 160A and 160B for holding the tip end 121a of the outer circumferential side magnetic pole part 121 are disposed separately from the flanges 112A and 112B of the coil bobbin 110 on the opposite side to the side where the respective yokes 120A and 120B are disposed. . Therefore, regardless of the processing accuracy of the flanges 112A and 112B of the coil bobbin 110, the tip end 121a of the outer peripheral side magnetic pole portion 121 of the yokes 120A and 120B can be stably held in tight contact only if the accuracy of the holders 160A and 160B is ensured. Can.
  • the pair of holding walls 162, 162 for holding the tip end 121a of the outer peripheral side magnetic pole portion 121 of the yokes 120A, 120B is reinforced by the reinforcing wall 164 disposed on the inner peripheral side, the outer periphery of the yokes 120A, 120B The holding force of the side magnetic pole portion 121 with respect to the tip end 121a can be set strongly. Further, since the reinforcing wall 164 is disposed straddling the inner peripheral side of the pair of pressing walls 162, 162, the radially inward direction of the tip end 121a of the outer peripheral side magnetic pole portion 121 of the yokes 120A, 120B is Misalignment can also be prevented.
  • the thicknesses t2 and t3 of the washers 41 and 49 transmitting the tightening force of the nuts 42 and 44 to both ends of the stator 101 are greater than the thickness t1 of the inner peripheral flange wall 161c of the holders 160A and 160B. Is also set large. Thereby, the tightening force by the nuts 42 and 44 can be directly applied to the base end of the inner peripheral side magnetic pole portion 123 of the yokes 120A and 120B.
  • the tip end 123a of the inner circumferential magnetic pole portion 123 of the first yoke 120A and the tip end 123a of the inner circumferential magnetic pole portion 123 of the second yoke 120B can be made to abut each other strongly, and the first yoke 120A and the second yoke 120B can be magnetically coupled well.
  • the holders 160A and 160B made of resin, an excessive tightening force can be prevented from acting on the holder main body portion 161 by collapsing the crushing projection 169 with the tightening of the nuts 42 and 44. Therefore, the holders 160A and 160B can be tightened and fixed without excess and deficiency, and the presence of the resin holders 160A and 160B does not need to set the tightening force by the nuts 42 and 44 smaller. That is, by setting the tightening force by the nuts 42 and 44 to be large, it is possible to improve the magnetic coupling between the first yoke 120A and the second yoke 120B.
  • the coil drawing recess portions 167 and 168 are provided on the outer peripheral edge 161a and the inner peripheral edge 161b of the holders 160A and 160B, the starting end and the end of the coil 140 can be smoothly drawn out.
  • the first yoke 120A and the second yoke 120B are not inclined on the plane along the radial direction (arrangement reference planes SA0 and SB0 of the yokes), but the plane inclined with respect to the radial direction ( It arrange
  • the axial direction end portions of the yokes 120A and 120B are engaged with the guide grooves 113A and 113B and the engagement grooves 114A and 114B of the flanges 112A and 112B of the coil bobbin 110, thereby making the yoke against the radial direction. It can be positioned on the inclined plane (actual arrangement surface SA1, SB1 of the yoke). Therefore, by assembling the yokes 120A and 120B to the coil bobbin 110, the positional relationship between the coil 140 wound around the coil bobbin 110 and the yokes 120A and 120B can be properly determined.
  • the number of stacked plate-like members 130 in forming the yokes 120A and 120B may be arbitrarily determined, and the number of yokes 120A and 120B is not limited to 32.
  • the number of stators 101 is not limited to one, and two or three stators may be arranged on the hub axle 11 to constitute a stator unit. In this case, by shifting the phases of the two stators 101, it is possible to generate an alternating current which is out of phase.
  • the holders 160A and 160B are configured separately from the flanges 112A and 112B of the coil bobbin 110.
  • the holders 160A and 160B may be formed integrally with the flanges 112A and 112B of the coil bobbin 110. It is possible.

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Abstract

回転に伴う積層ヨークからの異音の発生を解消する。コイルボビン110の軸方向一方側に第1ヨーク120Aを配置すると共に他方側に第2ヨーク120Bを配置してステータ本体101Aを構成する。ステータ本体の軸方向他方側に第1ホルダ160Aを配置し、一方側に第2ホルダ160Bを配置し、第1ヨークの外周側磁極部121の先端121aを第1ホルダの保持溝163に配置し、第2ヨークの外周側磁極部121の先端121aを第2ホルダの保持溝163に配置する。保持溝163の両側の一対の押さえ壁162によって外周側磁極の先端を密着状態で挟持する。

Description

ハブダイナモ
 本発明は、ハブダイナモに関するものである。
 自転車の前照灯や尾灯等に電力を供給するため、車輪の回転によって発電する発電機が広く普及している。このような発電機には様々な構造のものが存在するが、ハブ軸に取り付けられる、いわゆるハブダイナモが知られている。
 一般に、ハブダイナモは、車輪側に永久磁石を備えたロータを配設し、そのロータが、ハブ軸側に設けたステータの周囲にて回転することで、ステータに備わるコイルで発電する。
 このハブダイナモにおけるステータとして、第1ヨークおよび第2ヨークをコイルボビンに組み付けたクローポール型のものが知られている。このものは、コイルが巻回されたコイルボビンの軸方向一方側と他方側とに、それぞれ複数の第1ヨークと複数の第2ヨークとが配置されている。そして、第1ヨークの外周側磁極部(ティース部)と第2ヨークの外周側磁極部(ティース部)とが円周方向に交互に並んでいる。
 例えば、特許文献1に記載のハブダイナモでは、第1ヨークおよび第2ヨークの各ヨークが、磁性体からなる複数の平坦な板状部材をコイルの半径方向と直交する方向に積層した積層ヨークとして構成されている。そして、第1ヨークおよび第2ヨークは、それぞれ側面視コ字形をなしている。
 すなわち、第1ヨークは、コイルの外周側に位置してコイルの軸方向一端側から軸方向他端側に先端を延ばした外周側磁極部(ティース部)と、コイルの内周側に位置してコイルの軸方向一端側から軸方向他端側に向けた中間位置まで先端を延ばした内周側磁極部と、コイルの軸方向一端側において半径方向に沿って直線状に延在し外周側磁極部と内周側磁極部の基端同士を連結する連結部と、を有する側面視コ字形をなしている。
 また、第2ヨークは、コイルの外周側に位置してコイルの軸方向他端側から軸方向一端側に先端を延ばした外周側磁極部(ティース部)と、コイルの内周側に位置してコイルの軸方向他端側から軸方向一端側に向けた中間位置まで先端を延ばした内周側磁極部と、コイルの軸方向他端側において半径方向に沿って直線状に延在し外周側磁極部と前記内周側磁極部の基端同士を連結する連結部と、を有する側面視コ字形をなしている。
 そして、コイルの内周側において、第1ヨークの内周側磁極部の先端と第2ヨークの内周側磁極部の先端とを当接させ、それにより、第1ヨークと第2ヨークとを磁気的に接続している。
特開2016-41591号公報
 ところで、各ヨークが、磁性体からなる複数枚の板状部材を積層した積層ヨークとして構成されている場合、板状部材間は接着剤により接合されているのが一般的である。しかし、板状部材間の接合強度が足りないと、ヨークの外周側で永久磁石のN極とS極が交互に回転移動するのに伴って、異音が発生する可能性があった。
 すなわち、例えば、ヨークの外周側を永久磁石のN極が通過する際には、ヨークの外周端(外周側磁極部)はS極に励磁される。すると、積層された板状部材が全てS極に励磁されることにより、板状部材同士間に反発力が発生し、板状部材同士が互いに離れようとする。板状部材間の接合強度が弱い場合は、例えば、一番外側に積層してある1枚の板状部材が僅かでも離れてしまうことがある。このような状態で永久磁石が一定以上動くと、今度は離れた1枚の板状部材に隣りのS極が近づくことにより、離れた板状部材がN極に励磁される。離れた板状部材がN極に励磁されると、残りのS極に励磁されている板状部材との間に吸引力が発生し、離れた板状部材が吸引されて残りの板状部材に叩き付けられることになる。その際、衝突による異音が発生する可能性があった。
 そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、回転に伴う積層ヨークからの異音の発生を解消し得るハブダイナモを提供することを目的とする。
 上記課題を解決するために、本発明に係るハブダイナモは、車輪と共に回転するハブシェルおよび該ハブシェルの胴部内周に円周状に配置された永久磁石を有するロータと、前記車輪を回転自在に支持するハブ軸に回転不能に固定されると共に、前記ハブシェルの内部に収容された状態で前記永久磁石の内周側に配置され、前記ロータの回転により交番電流を出力するリング状のコイルを有したステータと、を備えるハブダイナモにおいて、前記ステータは、前記リング状のコイルを包囲するように軸方向一方側と軸方向他方側に配置され、且つ、周方向に間隔をあけて放射状に配置されると共に周方向に交互に配置された複数の第1ヨークおよび複数の第2ヨークを有すると共に、軸方向他方側に配置されて前記第1ヨークの軸方向他端側を保持する第1ホルダおよび軸方向一方側に配置されて前記第2ヨークの軸方向一端側を保持する第2ホルダを有し、前記第1ヨークは、前記コイルの外周側に位置して前記コイルの軸方向一端側から軸方向他端側に先端を延ばした外周側磁極部と、前記コイルの内周側に位置して前記コイルの軸方向一端側から軸方向他端側に向けた中間位置まで先端を延ばした内周側磁極部と、前記コイルの軸方向一端側において直線状に延在し前記外周側磁極部と前記内周側磁極部の基端同士を連結する連結部と、を有し、前記第2ヨークは、前記コイルの外周側に位置して前記コイルの軸方向他端側から軸方向一端側に先端を延ばした外周側磁極部と、前記コイルの内周側に位置して前記コイルの軸方向他端側から軸方向一端側に向けた中間位置まで先端を延ばした内周側磁極部と、前記コイルの軸方向他端側において直線状に延在し前記外周側磁極部と前記内周側磁極部の基端同士を連結する連結部と、を有し、前記第1ヨークおよび前記第2ヨークは、それぞれ、磁性体からなる複数の平坦な板状部材をコイルの半径方向と直交する方向に積層した積層ヨークとして構成されると共に、前記第1ヨークの前記内周側磁極部の先端と前記第2ヨークの前記内周側磁極部の先端とが前記コイルの内周側において互いに当接し、さらに、前記第1ヨークの外周側磁極の先端が、前記第1ホルダ上に円周方向に配列された複数の押さえ壁のうちの隣り合う一対の押さえ壁の間に配置されることで、当該一対の押さえ壁によって、前記外周側磁極の先端における前記複数の板状部材が積層方向に密着状態で挟持されると共に、前記第2ヨークの外周側磁極の先端が、前記第2ホルダ上に円周方向に配列された複数の押さえ壁のうちの隣り合う一対の押さえ壁の間に配置されることで、当該一対の押さえ壁によって、前記外周側磁極の先端における前記複数の板状部材が積層方向に密着状態で挟持されていることを特徴とする。
 この構成においては、ヨークの外周側磁極部の先端を、ホルダによって板状部材の積層方向に密着状態で挟持する。よって、積層ヨークの板状部材間に磁気的反発力が生じても、積層方向の端部の板状部材が他の板状部材から離れないようにすることができる。その結果、永久磁石の回転に応じて積層方向の端部の板状部材が他の板状部材から離れた後で磁気吸引されて他の板状部材に叩き付けられる現象を無くすことができ、異音の発生を解消することができる。また、ヨークの外周側磁極部の先端を、板状部材間が密着する状態で挟持することから、接着剤を用いて板状部材間を接着する工程を省略することも可能になり、製造工程の簡素化が図れる。
 本発明に係るハブダイナモにおいて、前記第1ヨークおよび前記第2ヨークの配置に際し、前記ステータの外周面上に、周方向に間隔をおいて交互に前記第1ヨークの配置位置および第2ヨークの配置位置が設定され、前記ハブ軸の中心軸線と前記第1ヨークの前記外周側磁極部における外周面側の周方向中央とを含む平面が前記第1ヨークの配置基準面として設定されると共に、前記第1ヨークの配置基準面に対して周方向一方側に傾斜した平面が前記第1ヨークの実配置面として設定されることにより、前記第1ヨークの実配置面上に前記第1ヨークが配置され、前記ハブ軸の中心軸線と前記第2ヨークの前記外周側磁極部における外周面側の周方向中央とを含む平面が前記第2ヨークの配置基準面として設定されると共に、前記第2ヨークの配置基準面に対して周方向他方側に傾斜した平面が前記第2ヨークの実配置面として設定されることにより、前記第2ヨークの実配置面上に前記第2ヨークが配置され、前記第1ヨークの実配置面と前記第2ヨークの実配置面との交差線上において、前記第1ヨークの前記内周側磁極部の先端と前記第2ヨークの前記内周側磁極部の先端とが当接していることを特徴とする。
 この構成においては、半径方向に沿った平面上ではなく、半径方向に対して傾斜した平面(ヨークの実配置面)上にヨークを配置しているので、第1ヨークの内周側磁極部の先端と第2ヨークの内周側磁極部の先端とを1対1の関係で当接させることができる。従って、ヨークの寸法公差等によるバラツキにより第1ヨークと第2ヨークの当接面に隙間が生じるのを無くすことができ、当接面の密着度を高めることができる。その結果、ヨークの磁気的接続を安定させて鉄損を減少することができる。
 本発明に係るハブダイナモにおいて、前記ステータは、前記リング状のコイルを保持するコイルボビンを有し、前記コイルボビンは、前記コイルが巻回された胴部と、前記胴部の軸方向一方側に配置されて前記第1ヨークの軸方向一端側を保持する第1フランジと、前記胴部の軸方向他方側に配置されて前記第2ヨークの軸方向他端側を保持する第2フランジと、を有し、前記軸方向他方側に配置された第1ホルダは、前記コイルボビンの第2フランジの軸方向外側に配置された円環板状のホルダ本体部と、前記円環板状のホルダ本体部の軸方向内側面の外周側に円周方向に多数配列され且つ軸方向一方側に向けて突設された前記押さえ壁と、を有し、前記軸方向一方側に配置された第2ホルダは、前記コイルボビンの第1フランジの軸方向外側に配置された円環板状のホルダ本体部と、前記円環板状のホルダ本体部の軸方向内側面の外周側に円周方向に多数配列され且つ軸方向他方側に向けて突設された前記押さえ壁と、を有し、前記第1ホルダの円周方向に配列された複数の押さえ壁のうち、1つ置きに並んで対をなす前記押さえ壁の間に前記第1ヨークの外周側磁極部の先端が挟持され、前記第2ホルダの円周方向に配列された複数の押さえ壁のうち、1つ置きに並んで対をなす前記押さえ壁の間に前記第2ヨークの外周側磁極部の先端が挟持されていることを特徴とする。
 この構成においては、コイルボビンの第1フランジにより軸方向一端側を保持した第1ヨークの外周側磁極部の軸方向他端側に延ばした先端を、コイルボビンの第2フランジの軸方向外側に配置された第1ホルダで支持することができる。また、コイルボビンの第2フランジにより軸方向他端側を保持した第2ヨークの外周側磁極部の軸方向一端側に延ばした先端を、コイルボビンの第1フランジの軸方向外側に配置された第2ホルダで支持することができる。つまり、外周側磁極部の先端を保持するホルダは、各ヨークが配置された側と反対側にコイルボビンのフランジと別体に配置されている。そのため、コイルボビンのフランジの加工精度に拘わらず、ホルダの精度を確保しさえすれば、ヨークの外周側磁極部の先端を密着状態で安定保持することができる。
 本発明に係るハブダイナモにおいて、前記第1ホルダおよび前記第2ホルダの対をなす前記押さえ壁の内周側に、両押さえ壁に跨がることで両押さえ壁を連結する補強壁が設けられていることを特徴とする。
 この構成においては、一対の押さえ壁を補強壁で補強するので、ヨークの外周側磁極部の先端に対する挟持力を強く設定できる。また、補強壁が、一対の押さえ壁の内周側に跨がって配置されていることで、ヨークの外周側磁極部の先端の半径方向内方への位置ずれを防ぐこともできる。
 本発明に係るハブダイナモにおいて、前記第1ホルダおよび第2ホルダが樹脂で構成され、前記第1ホルダおよび第2ホルダの円環板状の各ホルダ本体部の軸方向外側の内周側側面に、前記ハブ軸に螺合したナットによって前記第1ヨークおよび第2ヨークを軸方向に締め付けた際に、前記ナットにより押し潰されることで前記ナットによる締め付け力を吸収する複数の突起が設けられていることを特徴とする。
 この構成においては、ナットによる締め付け力をヨークに直接作用させることができる。そのため、第1ヨークの内周側磁極部の先端と第2ヨークの内周側磁極部の先端とを互いに強く当接させることができ、第1ヨークと第2ヨークを良好に磁気結合させることができる。また、樹脂製のホルダに対しては、ナットの締め付けに伴って突起が潰れることによって、ホルダ本体部に過大な締め付け力が作用しないようにすることができる。よって、ホルダを過不足なく締め付け固定することができると共に、樹脂製のホルダがあるからといって、ナットによる締め付け力を小さめに設定する必要もない。つまり、ナットによる締め付け力を大きめに設定することで、第1ヨークと第2ヨークの磁気結合性を高めることが可能になる。
 本発明に係るハブダイナモにおいて、前記円環板状のホルダ本体部の内周縁と外周縁に、それぞれ軸方向に貫通するコイル引出凹部が設けられていることを特徴とする。
 この構成においては、コイルの始端や終端をスムーズに外部に引き出すことができる。
 本発明に係るハブダイナモによれば、積層ヨークの板状部材間に磁気的反発力が生じても、積層方向の端部の板状部材が他の板状部材から離れないようにすることができる。その結果、永久磁石の回転に応じて積層方向の端部の板状部材が他の板状部材から離れた後で磁気吸引されて他の板状部材に叩き付けられる現象を無くすことができ、異音の発生を解消することができる。
本発明の実施形態におけるハブダイナモの取付概要図である。 本発明の実施形態におけるハブダイナモの外観斜視図である。 本発明の実施形態におけるハブダイナモの断面図である。 本発明の実施形態におけるハブダイナモを構成するステータユニットの側面図である。 本発明の実施形態におけるハブダイナモを構成するステータユニットの軸方向一方P側から見た斜視図である。 本発明の実施形態におけるハブダイナモを構成するステータユニットの軸方向他方Q側から見た斜視図である。 本発明の実施形態におけるハブダイナモを構成するステータユニットの軸方向一方P側から見た分解斜視図である。 本発明の実施形態におけるハブダイナモを構成するステータの斜視図である。 本発明の実施形態におけるハブダイナモを構成するステータの分解斜視図である。 本発明の実施形態におけるハブダイナモを構成するステータの主要部であるステータ本体の分解斜視図である。 本発明の実施形態におけるハブダイナモを構成するステータのコイルボビンの斜視図である。 本発明の実施形態におけるハブダイナモを構成するステータ本体の軸方向から見た図であり、(a)は、図10のEA矢視図、(b)は、図10のEB矢視である。 本発明の実施形態におけるハブダイナモを構成するステータ本体の第1ヨークと第2ヨークの配置角度を説明するための軸方向一方P側から見たヨークとコイルボビンの図である。 本発明の実施形態におけるハブダイナモを構成するステータの第1ヨークと第2ヨークの配置角度を説明するための図で、(a)は、1組の第1ヨークと第2ヨークを組み合わせる前の状態を示す斜視図、(b)は、第1ヨークと第2ヨークを組み合わせた後の状態を示す斜視図、(c)は、図14(b)のF矢視図である。 本発明の実施形態におけるハブダイナモを構成するステータの各ヨークの構成を説明するための図で、(a)は、ヨークを構成する1枚の板状部材の斜視図、(b)は、板状部材を積層して構成したヨークの斜視図、(c)は、連結部側から見たヨークの斜視図である。 本発明の実施形態におけるハブダイナモを構成するステータの第1ホルダおよび第2ホルダの斜視図である。 本発明の実施形態におけるハブダイナモを構成するステータの第1ホルダおよび第2ホルダに対する第1ヨークおよび第2ヨークの外周側磁極部の先端の配置を示す側面図である。 本発明の実施形態におけるハブダイナモを構成するステータと締め付け用のナットおよびワッシャとの関係を説明するための軸方向一方P側から見た斜視図で、(a)は、ナットを締め付ける前の状態を示す図、(b)は、ナットを締め付けた後の状態を示す図である。 本発明の実施形態におけるハブダイナモを構成するステータと締め付け用のナットおよびワッシャとの関係を説明するための軸方向他方Q側から見た斜視図で、(a)は、ナットを締め付ける前の状態を示す図、(b)は、ナットを締め付けた後の状態を示す図である。 本発明の実施形態におけるハブダイナモを構成するステータと締め付け用のナットおよびワッシャとの関係を説明するための断面図である。 図20の矢視N1部分の拡大図である。 図20の矢視N2部分の拡大図である。 回転に伴う積層ヨークからの異音の発生の原理を(a)~(d)の順を追って説明するための図である。
 次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
 図1は、ハブダイナモ10の取付概要図である。なお、以下の説明では、本発明に係るハブダイナモ10を自転車1のハブ軸11に取り付け、自転車1の前照灯4に電力を供給する場合について説明する。この前照灯4には、ランプとして、フィラメント式の電球ではなく、LEDランプが使用されている。
(ハブダイナモの取付態様)
 図1に示すように、自転車1の前輪5は、フレームの一部を構成するフロントフォーク3によりハブ軸11を介して回転可能に軸支されている。ハブ軸11は、両側がフロントフォーク3にナット(不図示)等により回転不能に締結固定されている。ハブ軸11の軸方向中央の大部分には、ハブダイナモ10が、ハブ軸11と同軸に取り付けられている。このハブダイナモ10は、前輪5の側方に配置された前照灯4に電力を供給するものとして設けられている。
 ハブダイナモ10は、前輪5のスポーク2に接続されて前輪5と共に、ハブ軸11の周囲を回転するロータ20(後述)と、ロータ20の内周側に位置する状態でハブ軸11に回転不能に取り付けられたステータ101(後述)と、を備えている。
 以下、ハブ軸11の中心軸線Oの軸方向を単に軸方向といい、軸方向に直交する方向を径方向といい、中心軸線O周りに沿った方向を周方向という。なお、ハブ軸11のうち、少なくともステータ101(後述)が取り付けられた部分よりも軸方向外側に位置する部分には、フロントフォーク3にハブダイナモ10を固定するための雄ねじ部(不図示)が形成されている。
(ロータ)
 図2は、ハブダイナモ10の外観斜視図である。図3は、ハブダイナモ10の断面図である。
 図2、図3に示すように、ロータ20は、ハブシェル30を主体に構成されている。ハブシェル30は、略有底円筒状に一体成形された円筒状の胴部(筒部)31および胴部31の軸方向他方Q側(図3における右側)の第2のエンドプレート33と、胴部31の軸方向一方P側(図3における左側)の開口を塞ぐ第1のエンドプレート32と、からなる。第1のエンドプレート32は、胴部31に圧入固定されている。
 ハブシェル30の軸方向一方P側および軸方向他方Q側の外周には、径方向外側に向かって張り出すフランジ部34が形成されている。各フランジ部34には、軸方向に貫通する支持孔34aが周方向に等間隔で複数形成されている。
 支持孔34aには、図1に示すように、前輪5のリム5aから内径側に延在する複数のスポーク2の内側端部が係合されている。なお、左右のフランジ部34の支持孔34aは、半ピッチ分だけ周方向に位相がずれて配置されている。
 第1のエンドプレート32および第2のエンドプレート33の内周には、それぞれベアリング(軸受)35,36の外輪が嵌合されている。そして、ハブシェル30を主体として構成されるロータ20は、ベアリング35,36を介してハブ軸11に回転可能に支持されることで、前輪5の回転と共にハブ軸11を中心に回転する。すなわち、ロータ20は、前輪5を回転可能に支持するハブとして機能している。
 ハブシェル30の胴部31の内周には、円筒状のリングヨーク21を介して、例えばフェライト等により形成された永久磁石22が配置されている。リングヨーク21は、磁性金属材料(例えば、鉄)よりなる。リングヨーク21を、例えば鉄製にすることにより、ハブシェル30をアルミ製として軽量化できる。永久磁石22は、リングヨーク21の内周に密着した状態で配置され、接着剤等により貼付されている。永久磁石22を、胴部31の内周面に沿って円筒状に配置することにより、永久磁石22は、ステータ101の外周面全体を覆っている。
 なお、永久磁石22は、周方向に複数に分割された状態でハブシェル30の胴部31の内周に組み込まれている。この円筒状に配置された永久磁石22の内周面には、等間隔でN極およびS極の磁極が周方向に沿って交互に着磁されており、後述する第1ヨーク120Aおよび第2ヨーク120Bの外周部と対向している。
 図4は、ハブダイナモを構成するステータユニットの側面図である。図5は、ステータユニットの軸方向一方P側から見た斜視図である。図6は、ステータユニットの軸方向他方Q側から見た斜視図である。図7は、ステータの軸方向一方P側から見た分解斜視図である。
 図3に示すように、ハブ軸11の軸方向中間部には大径部が形成されており、その大径部の外周にステータ101が取り付けられている。
 図4~図7に示すように、ステータ101は、その軸方向両端部に配したワッシャ(プレート部材)41,43,49を介し、スリーブナット42および締付ナット44(いずれも単に「ナット」ということもある)によりハブ軸11に位置決め固定されている。これらハブ軸11およびステータ101などにより、ステータユニット100が構成されている。
 図3に示すように、ステータユニット100の軸方向一方P側に配置されたスリーブナット42の外周には、一方のベアリング35の内輪が嵌合されている。このベアリング35よりも軸方向外側にはコネクタ50が設けられ、コネクタ50の軸方向外側にはナット51が配置されている。このナット51がハブ軸11に螺合されることで、コネクタ50がハブ軸11に固定されると共に、ベアリング35を介してハブ軸11にハブシェル30の一端側が回転自在に支持されている。
 また、ハブ軸11の軸方向他方Q側には、別のスリーブナット45が配置されており、このスリーブナット45の外周には、他方のベアリング36の内輪が嵌合されている。このベアリング36より軸方向外側にはカバー46が設けられ、カバー46の内周部にはナット47が配置されている。このナット47がハブ軸11に螺合されることで、カバー46がハブ軸11に固定されると共に、ベアリング36を介してハブ軸11にハブシェル30の他端側が回転自在に支持されている。
(ステータ)
 次に、ステータ101の詳細について説明する。
 図8は、ステータ101の構成を示す斜視図である。図9は、ステータ101の構成を示す分解斜視図である。図10は、ステータ101の主要部であるステータ本体101Aの分解斜視図である。
 図8および図9に示すように、ステータ101は、主要部であるステータ本体101Aと、その軸方向両側に配された第1ホルダ160Aおよび第2ホルダ160Bと、を備えている。両ホルダ160A、160Bは、同じ構成のものであり、樹脂の一体成形品として形成されている。
 ここで注意すべき点は、第1ホルダ160Aは、軸方向他方Q側に配置されており、後述する軸方向一方P側に配置された第1ヨーク120Aの軸方向他方Q側に延びた先端121aを保持していることである。また、第2ホルダ160Bは、軸方向一方P側に配置されており、後述する軸方向他方Q側に配置された第2ヨーク120Bの軸方向一方P側に延びた先端121aを保持していることである。
 図10に示すように、ステータ本体101Aは、ハブ軸11が挿通される合成樹脂製(非磁性材料製)の筒状のコイルボビン110と、コイルボビン110に巻かれたリング状のコイル140と、コイル140を内側に包囲するように組み立てられたクローポール型のステータコア120と、により構成されている。これらハブ軸11、コイルボビン110、第1ヨーク120Aおよび第2ヨーク120Bは、同軸上に配置されている。
 ここでは、クローポール型のステータコア120を構成する要素として、軸方向一方P側に複数の第1ヨーク120Aが配設され、軸方向他方Q側に複数の第2ヨーク120Bが配設されている。これら複数の第1ヨーク120Aおよび複数の第2ヨーク120Bは、周方向に一定間隔をあけて放射状に配置されると共に、周方向に交互に並ぶように配置されている。そして、各ヨーク120A,120Bの外周部が、若干の間隙(エアギャップ)をあけて、永久磁石22の内周面22a(図3参照)と対向するように構成されている。
 ヨーク120A,120Bの個数(極数)は、永久磁石22の磁極数に関連して設定されている。本実施形態では、第1ヨーク120Aが16個、第2ヨーク120Bが16個の合計32個が一定間隔で設けられている。図示しないが、コイル140には配線が接続されており、配線はハブ軸11に沿って外部へと引き出されている。
(コイルボビン)
 図11は、コイルボビンの斜視図である。
 同図に示すように、コイルボビン110は、外周にコイル140(図10参照)が巻回される円筒状の胴部111と、胴部111の軸方向一方P側および軸方向他方Q側の端部外周に径方向外方に張り出すように設けられた第1フランジ112Aおよび第2フランジ112Bと、を有している。
 第1フランジ112Aの軸方向外側端面には、リブ状の壁によってガイド溝113Aが設けられている。第1フランジ112Aの外周面には、ガイド溝113Aに対応する位置に、このガイド溝113Aに連通する係合溝114Aが設けられている。これらガイド溝113Aおよび係合溝114Aは、コイルボビン110に、第1ヨーク120Aを位置決めして取り付けるためのものである。また、第1フランジ112Aの軸方向外側端面のガイド溝113Aの隣りには、リブ状の壁によって軸方向から見てV字形をなす位置決め凹部117Aが設けられている。
 また、第1フランジ112Aと同様に、第2フランジ112Bの軸方向外側端面には、リブ状の壁によってガイド溝113Bが設けられている。第2フランジ112Bの外周面には、ガイド溝113Bに対応する位置に、このガイド溝113Bに連通する係合溝114Bが設けられている。これらガイド溝113Bおよび係合溝114Bは、コイルボビン110に、第2ヨーク120Bを位置決めして取り付けるためのものである。また、第2フランジ112Bの軸方向外側端面のガイド溝113Bの隣りには、リブ状の壁によって軸方向から見てV字形をなす位置決め凹部117Bが設けられている。
 さらに、第1フランジ112Aの外周面および第2フランジ112Bの外周面には、それぞれ各係合溝114A,114Bの周方向の中間に位置させて、相手側の第2ヨーク120Bおよび第1ヨーク120Aの先端を支持する支持溝115A,115Bが設けられている。すなわち、第1ヨーク120Aと第2ヨーク120Bが周方向に一定間隔で交互に配置されることから、第1フランジ112Aの係合溝114Aの周方向の位置と第2フランジ112Bの支持溝115Bの周方向の位置とが合致し、第2フランジ112Bの係合溝114Bの周方向の位置と第1フランジ112Aの支持溝115Aの周方向の位置とが合致している。これらガイド溝113A,113B、係合溝114A,114B、および支持溝115A,115Bの詳細については後述する。
(ヨーク)
 図12は、ステータ本体の軸方向から見た図であり、(a)は、図10のEA矢視図、(b)は、図10のEB矢視図である。図13は、ステータ本体の第1ヨークと第2ヨークの配置角度を説明するための軸方向一方P側から見たヨークとコイルボビンの図である。図14は、第1ヨークと第2ヨークの配置角度を説明するための図で、(a)は、1組の第1ヨークと第2ヨークを組み合わせる前の状態を示す斜視図、(b)は、第1ヨークと第2ヨークを組み合わせた後の状態を示す斜視図、(c)は、図14(b)のF矢視図である。図15は、各ヨークの構成を説明するための図で、(a)は、ヨークを構成する1枚の板状部材の斜視図、(b)は、板状部材を積層して構成したヨークの斜視図、(c)は、連結部側から見たヨークの斜視図である。
 図14(a)~図14(c)に1組の第1ヨーク120Aおよび第2ヨーク120Bの組み合わせ例を取り出して示すように、第1ヨーク120Aと第2ヨーク120Bは、コイルボビン110に組み付けられる向きが逆であるだけで、同じ構造のものであり、側面視コ字形をなしている。
 すなわち、図14(a)~図14(c)および図10に示すように、第1ヨーク120Aは、コイル140の外周側に位置してコイル140の軸方向一端側(P側)から軸方向他端側(Q側)に先端121aを延ばした外周側磁極部121と、コイル140の内周側に位置してコイル140の軸方向一端側(P側)から軸方向他端側(Q側)に向けた中間位置まで先端123aを延ばした内周側磁極部123と、コイル140の軸方向一端側(P側)において半径方向に沿って直線状に延在し外周側磁極部121と内周側磁極部123の基端同士を連結する連結部122と、を有している。
 同様に、第2ヨーク120Bは、コイル140の外周側に位置してコイル140の軸方向他端側(Q側)から軸方向一端側(P側)に先端121aを延ばした外周側磁極部121と、コイル140の内周側に位置してコイル140の軸方向他端側(Q側)から軸方向一端側(P側)に向けた中間位置まで先端を延ばした内周側磁極部123と、コイル140の軸方向他端側(Q側)において半径方向に沿って直線状に延在し外周側磁極部121と内周側磁極部123の基端同士を連結する連結部122と、を有している。
 外周側磁極部121の径方向外周縁は、ハブ軸11と実質的に平行に配置されている。外周側磁極部121は、その径方向内周縁が先端121aに行くほど径方向外周縁に近づくように先窄まり形状に形成されている。外周側磁極部121の先端部では、径方向内周縁と径方向外周縁とが互いに平行になっている。つまり、外周側磁極部121の径方向内周縁は、基端から先端121aに行く途中まで斜めに形成され、先端部で径方向外周縁に平行に形成されている。内周側磁極部123の径方向内周縁および径方向外周縁は、外周側磁極部121の外周縁と平行に形成されている。
 図8および図9に示すように、各ヨーク120A,120Bの内周側磁極部123は、コイル140の内周側に位置するようにコイルボビン110の内周に挿入され、コイルボビン110の胴部111の内周面とハブ軸11の外周面との間に位置している。そして、周方向に密に配列された各ヨーク120A,120Bの内周側磁極部123によって囲まれるステータ中心孔150に、ハブ軸11が貫通固定されている(図7参照)。
(板状部材)
 ここで、図15(a)~図15(c)に示すように、第1ヨーク120Aおよび第2ヨーク120Bの各々は、鉄等の磁性体からなる複数の平坦な板状部材130を板厚方向(コイル140の半径方向と直交する方向)に積層した積層ヨーク(積層体)として構成されている。板状部材130(積層板状部材とも言う)の材料としては、例えば、表面に酸化被膜が形成された珪素鋼板(より詳しくは無方向性珪素鋼板)が採用されている。これら板状部材130は、プレス等にて板材を打ち抜き成形したものであり、ヨーク120A、120Bの形成に際して曲げ加工は施されておらず、平坦な板体として構成されている。
 個々の板状部材130は、図15(a)に示すように、略コの字型の鉄片であり、対応する二辺をなす外周側磁極部131および内周側磁極部133と、それらを連結する一辺となる連結部132と、を有している。
 各板状部材130の基本的な形状は同じであり、図15(b)および図15(c)に示すように、これら所定枚数の板状部材130を板厚方向に積層することにより、板状部材130の外周側磁極部131によりヨーク120A、120Bの外周側磁極部121が構成されている。また、板状部材130の内周側磁極部133により、ヨーク120A、120Bの内周側磁極部123が構成されている。さらに、板状部材130の連結部132によりヨーク120A、120Bの連結部122が構成されている。本例では、各ヨーク120A、120Bは、7枚の板状部材130を積層することで構成されている。
 第1ヨーク120A、120Bは、図10に示すように、外周側磁極部121が外径側に来るようにコイルボビン110に、軸方向から見て放射状に組み付けられている。第1ヨーク120Aおよび第2ヨーク120Bは、周方向に一定の間隔(本例では、中心角=360°/32)をおいて交互に並ぶように配設されている。
 ここで、図12~図14に示すように、各ヨーク120A、120Bが、単に半径方向に沿った平面上に配設されるのではなく、半径方向に対して傾斜した平面(後述するヨークの実配置面)上に配置されている。
 前述したように、第1ヨーク120Aおよび第2ヨーク120Bは、円周方向に交互に並ぶと共にコイル140の中心から見て放射状に配置されている。従って、第1ヨーク120Aおよび第2ヨーク120Bが単に半径方向に沿った平面上に配設されていると、隣接する第1ヨーク120Aと第2ヨーク120Bの内周側磁極部123の位置は円周方向にずれることになる。そうすると、隣接する第1ヨーク120Aと第2ヨーク120Bの内周側磁極部123を、1対1で磁気的に接続することはできない。
 すなわち、第1ヨーク120Aおよび第2ヨーク120Bが単に半径方向に沿った平面上に配設されていると、第1ヨーク120Aと第2ヨーク120Bの内周側磁極部123が周方向に密に配列されている場合であっても、1つの第1ヨーク120Aの内周側磁極部123の先端123aは、隣接する2つの第2ヨーク120Bの内周側磁極部123の先端123aに跨がって当接することになる。
 同様に、1つの第2ヨーク120Bの内周側磁極部123の先端123aは、隣接する2つの第1ヨーク120Aの内周側磁極部123の先端123aに跨がって当接することになる。つまり、第1ヨーク120Aの内周側磁極部123と第2ヨーク120Bの内周側磁極部123は、1対2の関係で互いに当接することになる。
 このように、第1ヨーク120Aの内周側磁極部123と第2ヨーク120Bの内周側磁極部123が1対2の関係で互いに当接すると、次のような問題が起こる可能性がある。すなわち、ハブダイナモのステータ本体101Aを実際に組み立てる場合、コイルボビン110に対して、軸方向一方P側から第1ヨーク120Aを挿入し、軸方向他方Q側から第2ヨーク120Bを挿入する。その際、例えば、第1ヨーク120Aの内周側磁極部123の先端123aが当接する2つの第2ヨーク120Bの内周側磁極部123のうち、一方の第2ヨーク120Bの内周側磁極部123の挿入方向寸法が他方の第2ヨーク120Bの内周側磁極部の挿入方向寸法より短い場合(つまり、隣接する2つの第2ヨーク120Bの内周側磁極部123の挿入方向寸法にバラツキがある場合)、次のようなことが起こり得る。
 第1ヨーク120Aの内周側磁極部123の先端123aは、挿入方向寸法の長い一方の第2ヨーク120Bの内周側磁極部123の先端123aにのみ当接し、他方の第2ヨーク120Bの内周側磁極部123の先端123aには当接せずに、第1ヨーク120Aの内周側磁極部123の先端123aと他方の第2ヨーク120Bの内周側磁極部123の先端123aとの間に隙間が生じることが起こり得る。このように、寸法公差等による当接面のバラツキにより、ヨーク120A、120B同士の突き合せ部に隙間が生じると、ヨーク120A、120Bの鉄損が大きくなり、性能が低下する可能性がある。
 そこで、本実施形態では、第1ヨーク120Aおよび第2ヨーク120Bが、半径方向に対して傾斜した平面上に配置されている。すなわち、図12(a)、図12(b)、および図13に示すように、まず、各ヨーク120A、120Bの配置に際して、ステータ101の外周面上に、周方向に間隔(θ=11.25°=360°/32)をおいて、交互に第1ヨークの外周側磁極部121における外周面の周方向中央QA(以下、第1ヨークの配置位置QAという)、および第2ヨーク120Bの外周側磁極部121における外周面の周方向中央QB(以下、第2ヨークの配置位置QBという)が設定されている。
 次に、図12(a)および図13に示すように、ハブ軸の中心軸線Oと、第1ヨークの配置位置QAと、を含む平面が第1ヨークの配置基準面SA0として設定される。これに加え、第1ヨークの配置位置QAを含みハブ軸の中心軸線Oに平行で、且つ第1ヨークの配置基準面SA0に対して周方向一方側RAに角度αAだけ傾斜した平面が、第1ヨークの実配置面SA1として設定されている。そして、第1ヨークの実配置面SA1上に、第1ヨーク120Aが配置されている。
 また、図12(b)および図13に示すように、ハブ軸の中心軸線Oと、第2ヨークの配置位置QBと、を含む平面が、第2ヨークの配置基準面SB0として設定される。これに加え、第2ヨークの配置位置QBを含みハブ軸の中心軸線Oに平行で、且つ第2ヨークの配置基準面SB0に対して周方向他方側RBに角度αBだけ傾斜した平面が、第2ヨークの実配置面SB1として設定されている。そして、第2ヨークの実配置面SB1上に、第2ヨーク120Bが配置されている。
 この場合、隣接する第1ヨーク120Aの配置位置QAと第2ヨーク120Bの配置位置QBとの間隔はθ=11.25°(=360°/32)であるから、第1ヨークの実配置面SA1および第2ヨークの実配置面SB1の、各配置基準面SA0,SB0に対する傾斜角度αA、αBは、αA=αB=5.625°(=11.25°/2)よりも小さい、例えば5°に設定されている。
 そして、第1ヨークの実配置面SA1と第2ヨークの実配置面SB1との交差線SC(図13参照)上において、図14(a)の矢印FP、FQのように組み合わせることにより、図14(b)、図14(c)に示すように、第1ヨーク120Aの内周側磁極部123の先端123aと第2ヨーク120Bの内周側磁極部123の先端123aとが互いに当接させられている。これにより、第1ヨーク120Aの内周側磁極部123と第2ヨーク120Bの内周側磁極部123とが、1対1の関係で磁気的に接続される。
 上述のように各ヨーク120A,120Bが、半径方向に対して傾斜した平面(ヨークの実配置面SA1、SB1)上に配置される関係から、以下のようなことがいえる。
 すなわち、図12および図13に示すように、コイルボビン110の第1フランジ112Aおよび第2フランジ112Bの各ガイド溝113A、113Bも、それらの延在方向が半径方向に対して同様の傾斜角度αA、αBを持つように形成されている。
 また、係合溝114A,114Bは、ガイド溝113A,113Bの傾斜に倣うように形成されている。相手側のヨーク120A、120Bの外周側磁極部121の先端121aを収容支持する支持溝115A、115Bについては、周方向に位置が対応する係合溝114B、114Aの寸法精度を優先するように若干の余裕をもって形成されている。
 組み付けの際には、図10に示すように、第1ヨーク120Aおよび第2ヨーク120Bを、軸方向一方P側及び軸方向他方Q側から交互にコイルボビン110に挿入する。すなわち、各ヨーク120A、120Bの連結部122を、コイルボビン110の第1フランジ112Aおよび第2フランジ112Bの各ガイド溝113A,113Bに嵌める。また、各ヨーク120A、120Bの外周側磁極部121の基端を、コイルボビン110の第1フランジ112Aおよび第2フランジ112Bの各係合溝114A,114Bに嵌める。
 さらに、各ヨーク120A,120Bの外周側磁極部121の先端121aを、コイルボビン110の相手側の第2フランジ112Bおよび第1フランジ112Aの各支持溝115A、115Bに収容する。また、各ヨーク120A、120Bの内周側磁極部123を、コイルボビン110の内周面に沿って挿入し、各ヨーク120A、120Bの内周側磁極部123の先端123a同士を突き合わせて当接させる。これにより、コイル140を包囲するようにヨーク120A,120Bが装着される。
 以上のように組み付けられることにより、第1ヨーク120Aの外周側磁極部121と第2ヨーク120Bの外周側磁極部121とが、コイルボビン110の胴部111に巻回されたリング状のコイル140の外周側において、円周方向に間隔をあけて交互に配置される。また、第1ヨーク120Aの内周側磁極部123と第2ヨーク120Bの内周側磁極部123とが、コイルボビン110の胴部に巻回されたリング状のコイル140の内周側に配置される。
 その際、コイルボビン110の第1フランジ112Aのガイド溝113Aは、第1ヨーク120Aを第1ヨークの実配置面SA1上に位置決めする役目を果たす。また、第2フランジ112Bのガイド溝113Bは、第2ヨーク120Bを第2ヨークの実配置面SB1上に位置決めする役目を果たす。そして、複数のヨーク120A、120Bは、コイルボビン110に対して回転しないように保持される。
 ところで、コイルボビン110のフランジ112A,112Bの外周に形成され、相手側のヨーク120A,120Bの外周側磁極部121の先端121aを収容支持する支持溝115A,115Bは、成形上の問題などにより、ヨークの外周側磁極部121の先端121aの寸法に対して若干の余裕をもって形成されている。そのため、ヨークの外周側磁極部121の先端121aにおいて、積層ヨークを構成する板状部材130間の接合が弱い場合に、異音を発生する問題があることが分かった。この異音が発生する原理については後述する。
(ホルダ)
 そこで、それを防止するためにホルダ160A,160Bが設けられている。次にホルダ160A,160Bについて詳しく説明する。
 図8および図9に示すように、第1ホルダ160Aは、第1ヨーク120Aの軸方向他方Q側に延びた先端121aを保持するために、軸方向他方Q側に位置するコイルボビン110の第2フランジ112Bの軸方向外側に配置されている。また、第2ホルダ160Bは、第2ヨーク120Bの軸方向一方P側に延びた先端121aを保持するために、軸方向他方Q側に位置するコイルボビン110の第1フランジ112Aの軸方向外側に配置されている。
 図16は、第1ホルダ160Aおよび第2ホルダ160Bの斜視図である。 両ホルダ160A,160Bは、同じ構成のものである。ホルダ160A,160Bは、円環板状のホルダ本体部161と、円環板状のホルダ本体部161の軸方向内側面の外周側に円周方向に配列され且つ軸方向内方に向けて突設された複数の押さえ壁162と、を有している。図9に示すように、第1ホルダ160Aは、押さえ壁162のある側面をコイルボビン110の第2フランジ112Bに向けて軸方向他方Q側に配置されている。また、第2ホルダ160Bは、押さえ壁162のある側面をコイルボビン110の第1フランジ112Bに向けて軸方向一方P側に配置されている。
 各ホルダ160A,160Bの円周方向に配列された複数の押さえ壁162は、1つ置きの対(2枚の押さえ壁162,162)が、それらの間に、ヨークの外周側磁極部121の先端121aを挟持する保持溝163を形成している。また、保持溝163を形成する一対の押さえ壁162,162の内側面には、ヨークの外周側磁極部121の先端121aが挿入された際に、ヨークの外周側磁極部121の先端121aに圧接する凸条162aが設けられている。また、保持溝163を形成する一対の押さえ壁162の内側面の先端側は、ヨークの外周側磁極部121の先端121aの挿入を容易にするように、軸方向に向けて(コイルボビンのフランジ112A,112Bに向けて)ハの字状に開いている。
 また、一対の押さえ壁162の半径方向内周側には、両押さえ壁162に跨がることで両押さえ壁162を連結する補強壁164が設けられている。また、円環板状のホルダ本体部161の軸方向内側面には、先端にテーパ165aの付いた円柱状の位置決め突起165が設けられている。位置決め突起165は、本実施形態では円周方向に間隔をおいて3個設けられているが、個数は問わない。これら位置決め突起165は、コイルボビン110の各フランジ112A、112Bの外側面のV字形の位置決め凹部117A,117Bに嵌まることで、ホルダ160A,160Bをコイルボビン110に対して円周方向(回転方向)に位置決めするものである。
 円環板状のホルダ本体部161の外周縁161aおよび内周縁161bには、それぞれ軸方向に貫通するコイル引出凹部167,168(外周縁のコイル引出凹部167、内周縁のコイル引出凹部168)が設けられている。コイル140の始端や終端は、これらコイル引出凹部167,168を経てステータ101外部に引き出される。
 また、円環板状の各ホルダ本体部161の内周側には、ハブ軸11に螺合するスリーブナット42や締付ナット44によって締め付けられる内周側フランジ壁161cが設けられている。この内周側フランジ壁161cは、その肉厚が、ホルダ本体部161よりも小さく設定されている。内周側フランジ壁161cの軸方向内側面は、ホルダ本体部161の軸方向内側面と面一であるが、内周側フランジ壁161cの軸方向外側面は、ホルダ本体部161の軸方向外側面より一段凹んだ位置にある。各ホルダ160A,160Bの内周側フランジ壁161cの軸方向外側の側面には、複数の潰れ突起169が円周方向に間隔をおいて設けられている。
 これらの潰れ突起169は、ハブ軸11に螺合したスリーブナット42および締付ナット44により、第1ヨーク120Aおよび第2ヨーク120Bを軸方向に締め付けた際に、ナット42,44による締め付け力により押し潰されることで、締め付け力を吸収する機能を果たす。
 図17は、第1ホルダ160Aおよび第2ホルダ160Bに対する第1ヨーク120Aおよび第2ヨーク120Bの外周側磁極部121の先端121aの配置を示す側面図である。
 図8および図17に示すように、このように構成されたホルダ160A,160Bの保持溝163に、各ヨーク120A,120Bの外周側磁極部121の先端121aが挿入されている。すなわち、第1ヨーク120Aの外周側磁極部121の軸方向他方Q側に延びる先端121aは、コイルボビン110の第2フランジ112Bの支持溝115Bを通過して、第2フランジ112Bの軸方向外側に配置された第1ホルダ160A上の一対の押さえ壁162,162間の保持溝163に圧入されている。これにより、当該一対の押さえ壁162,162によって、外周側磁極部121の先端121aにおける複数の板状部材130(図15参照)が積層方向に密着状態で挟持されている。
 同様に、第2ヨーク120Bの外周側磁極部121の軸方向一方P側に延びる先端121aは、コイルボビン110の第1フランジ112Aの支持溝115Aを通過して、第1フランジ112Aの軸方向外側に配置された第2ホルダ160B上の一対の押さえ壁162,162間の保持溝163に圧入されている。これにより、当該一対の押さえ壁162,162によって、外周側磁極部121の先端121aにおける複数の板状部材130(図15参照)が積層方向に密着状態で挟持されている。
 図18は、ステータ101と締め付け用のナット42およびワッシャ41の関係を説明するための軸方向一方P側から見た斜視図で、(a)は、ナット42を締め付ける前の状態を示す図、(b)は、ナット42を締め付けた後の状態を示す図である。図19は、ステータ101と締め付け用のナット44および2つのワッシャ49、43の関係を説明するための軸方向他方Q側から見た斜視図で、(a)は、ナット44を締め付ける前の状態を示す図、(b)は、ナット44を締め付けた後の状態を示す図である。図20は、ステータ101と締め付け用のナット42、44およびワッシャ41,43,49の関係を説明するための断面図である。また、図21は、図20の矢視N1部分の拡大図である。図22は、図20の矢視N2部分の拡大図である。
 図18および図19に示すように、ステータ101(ステータ本体101Aの軸方向両側にホルダ160A、160Bを配置したもの)は、ハブ軸11に螺合するナット42,44を締め付けることにより、ハブ軸11に固定されている。
 まず、図18、図20、図21に基づいて、軸方向一方P側からのステータ101の締め付け構造について説明する。
 図18、図20、図21に示すように、ナット42には、締め付けフランジ部42aが設けられている。締め付けフランジ部42aの外径は、第2ホルダ160Bの内周側フランジ壁161cの外周縁の径よりも小さく設定され、潰れ突起169が配置された円周の径よりも大きく設定されている。従って、ナット42を締め付けた際に、ナット42の締め付けフランジ部42aが、第2ホルダ160Bの潰れ突起169を潰しながら内周側フランジ壁161cを押圧する。
 金属製のワッシャ41の外径は、第2ホルダ160Bのホルダ本体部161の内径よりも小さく設定されている。また、ワッシャ41の肉厚t2は、第2ホルダ160Bの内周側フランジ壁161cの肉厚t1よりも大きく設定されている。従って、ナット42を締め付けた際に、その強力な締め付け力F1を、ワッシャ41を介した力F2として直に、第1ヨーク120Aの軸方向外側面(内周側磁極部123の基端)に加えることができる。
 次に、図19、図20、図22に基づいて、軸方向他方Q側からのステータ101の締め付け構造について説明する。
 図19、図20、図22に示すように、ナット44の締め付け方向前側には、ナット44より径の大きな金属製の第1ワッシャ43が配置されている。第1ワッシャ43の外径は、第1ホルダ160Aの内周側フランジ壁161cの外周縁の径よりも小さく設定され、潰れ突起169が配置された円周の径よりも大きく設定されている。従って、ナット44を締め付けた際に、第1ワッシャ43が、第1ホルダ160Aの潰れ突起169を潰しながら内周側フランジ壁161cを押圧する。
 また、第1ワッシャ43の締め付け方向前側には、金属製の第2ワッシャ49が配置されている。この第2ワッシャ49の外径は、第1ホルダ160Aのホルダ本体部161の内径よりも小さく設定されている。また、第2ワッシャ49の肉厚t3は、第1ホルダ160Aの内周側フランジ壁161cの肉厚t1よりも大きく設定されている。従って、ナット44を締め付けた際に、その強力な締め付け力F1を、第1ワッシャ43および第2ワッシャ49を介した力F2として直に、第2ヨーク120Bの軸方向外側面(内周側磁極部123の基端)に加えることができる。
(ヨークの細部)
 次に、各ヨーク120A,120Bの細部について、主に図15を参照して述べる。
 ヨーク120A,120Bを円周方向に間隔をおいて軸方向から見て放射状に配列すると、隣接するヨーク120A,120Bの内周側磁極部123が密に並ぶことになり、互いに干渉する可能性が出てくる。そこで、本実施形態では、内周側磁極部123の周方向一端側または他端側の少なくとも一方に、隣接するヨーク120A,120Bの内周端同士の干渉を避ける切欠部135が設けられている。
 ここでは、第1ヨーク120Aの配置基準面SA0に対する第1ヨークの実配置面SA1の傾斜方向、および第2ヨーク120Bの配置基準面SB0に対する第2ヨークの実配置面SB1の傾斜方向を、各ヨークの傾斜方向と定義する。また、積層した7枚の板状部材130を、傾斜方向の前方側から後方側にそれぞれ区別した符号130-1~130-7で示すことにする。
 そうした場合、ヨーク120A(120B)の傾斜方向の前方側に位置する積層板状部材(例えば、板状部材130-1)の径方向内周端の位置が、ヨーク120A(120B)の傾斜方向の後方側に位置する積層板状部材(例えば、板状部材130-7)の径方向内周端の位置よりも径方向外方にあるように、積層された板状部材130の寸法が決められている。
 すなわち、図15(c)に示すように、第1ヨーク120A(120B)の傾斜方向の前端に位置する板状部材130-1の径方向寸法K1は、この板状部材130-1の次に前側に位置する板状部材130-2の径方向寸法K2よりも、寸法K3だけ小さく設定されている。また、板状部材130-2の径方向寸法K2は、この板状部材130-2よりも傾斜方向後方に位置する板状部材130-3~130-7の径方向寸法K4よりも、寸法K5だけ小さく設定されている。
 これにより、板状部材130-1~130-7を積層した際に、ヨーク120A(120B)の内周側磁極部123の内周端の傾斜方向の前端に、隣のヨーク120A(120B)の内周側磁極部123の内周端との干渉を避ける切欠部135が確保される。
 なお、干渉の可能性の程度によっては、板状部材130-2~130-7の径方向寸法を同一に設定し、傾斜方向の最前端に位置する板状部材130-1の径方向寸法K1のみ、他の板状部材130-2~130-7の径方向寸法よりも短く設定してもよい。また、例えば、傾斜方向の最前端の板状部材130-1から3番目の板状部材130-3以降の径方向寸法も、傾斜方向の後方に位置する板状部材130-3~130-7ほど、径方向寸法が長くなるように設定してもよい。
 このように、ヨーク120A(120B)の傾斜方向前側の内周端に切欠部135が設けられることにより、周方向に並べられる複数のヨーク120A(120B)間の間隔を密にしても干渉を避けることができるようになる。言い換えると、ヨーク120A(120B)の配置間隔を小さくして多数個のヨーク120A(120B)を配設することができるようになる。
 次に作用について述べる。
(発電の仕組み)
 このように構成されたハブダイナモ10の発電は、以下の要領で行われる。
 すなわち、前輪5が回転すると、スポーク2により前輪5に接続されたロータ20が前輪5と共にハブ軸11周りに回転し、永久磁石22がステータ101周りを回転する。
 回転する永久磁石22の磁束により、軸方向一方P側の第1ヨーク120Aの外周側磁極部121がN極、軸方向他方Q側の第2ヨーク120Bの外周側磁極部121がS極となる状態と、軸方向一方P側の第1ヨーク120Aの外周側磁極部121がS極、軸方向他方Q側の第2ヨーク120Bの外周側磁極部121がN極となる状態と、が交互に繰り返される。これにより、両者を磁気的に連結している両ヨーク120A、120Bの内周側磁極部123に交番磁束が発生する。このコイルの内周側に発生する交番磁束によって、ステータ101のコイル140に電流が流れて発電が行われる。
 この発電時には、交番磁束に加えて、渦電流も発生する。この渦電流は発電効率を低下させるものであるが、本ハブダイナモ10においては、各ヨーク120A、120Bを複数の板状部材130の積層体として構成しているので、渦電流の発生を抑えることができる。
 次に、第1ヨーク120Aおよび第2ヨーク120Bの外周側磁極部121(ティース部)で発生する異音の問題について説明する。
 各ヨーク120A,120Bが、磁性体からなる複数枚の板状部材130(図15参照)を積層した積層ヨークとして構成されている場合、板状部材130間は接着剤により接合されているのが一般的である。しかし、板状部材130間の接合強度が足りないと、ヨーク120A,120Bの外周側で永久磁石22のN極とS極が交互に回転移動するのに伴って、異音が発生する問題が生じることがある。
 異音発生の原理について、図23(a)~図23(d)に基づいて説明する。
 例えば、図23(a)に示すように、ヨークの外周側を永久磁石22のN極が通過する際には、ヨーク120A、120Bの外周端(外周側磁極部)はS極に励磁される。すると、積層された板状部材130が全てS極に励磁されることにより、板状部材130同士間に反発力が発生し、板状部材130同士が互いに離れようとする。
 図23(b)に示すように、板状部材130間の接合強度が弱い場合は、例えば、一番外側に積層してある1枚の板状部材130が僅かでも離れてしまうことがある。このような状態で永久磁石22が一定以上動くと、今度は離れた1枚の板状部材130に隣りのS極が近づくことにより、図23(c)に示すように、離れた板状部材130がN極に励磁される。
 離れた板状部材130がN極に励磁されると、残りのS極に励磁されている板状部材130との間に吸引力が発生し、図23(d)に示すように、離れた板状部材130が吸引されて残りの板状部材130に叩き付けられることになる。その際、衝突による異音が発生することがある。
 この点、本実施形態では、ヨーク120A,120Bの外周側磁極部121の基端ばかりでなく、先端121aを、ホルダ160A,160Aによって板状部材130の積層方向に密着状態で挟持している。従って、積層ヨークの板状部材130間に磁気的反発力が生じても、積層方向の端部の板状部材130が他の板状部材130から離れないようにすることができる。その結果、永久磁石22の回転に応じて積層方向の端部の板状部材130が他の板状部材130から離れた後で磁気吸引されて他の板状部材130に叩き付けられる現象を無くすことができ、異音の発生を解消することができる。また、ヨーク120A、120Bの外周側磁極部121の先端121aを、板状部材130間が密着する状態で挟持することから、接着剤を用いて板状部材130間を接着する工程を省略することも可能になり、製造工程の簡素化が図れる。
 また、コイルボビン110の第1フランジ112Aにより軸方向一方P端側(基端側)を保持した第1ヨーク120Aの外周側磁極部121の軸方向他方Q側に延ばした先端121aを、コイルボビン110の第2フランジ112Bの軸方向外側に配置した第1ホルダ160Aで支持している。また、コイルボビン110の第2フランジ112Bにより軸方向他方Q端側(基端側)を保持した第2ヨーク120Bの外周側磁極部121の軸方向一方P側に延ばした先端121aを、コイルボビン110の第1フランジ112Aの軸方向外側に配置した第2ホルダ160Bで支持している。つまり、外周側磁極部121の先端121aを保持するホルダ160A、160Bは、各ヨーク120A、120Bが配置された側と反対側にコイルボビン110のフランジ112A、112Bと別体に配置されたものである。そのため、コイルボビン110のフランジ112A、112Bの加工精度に拘わらず、ホルダ160A、160Bの精度を確保しさえすれば、ヨーク120A、120Bの外周側磁極部121の先端121aを密着状態で安定保持することができる。
 また、ヨーク120A,120Bの外周側磁極部121の先端121aを保持する一対の押さえ壁162,162は、その内周側に配置した補強壁164で補強しているので、ヨーク120A,120Bの外周側磁極部121の先端121aに対する挟持力を強く設定できる。また、補強壁164が、一対の押さえ壁162,162の内周側に跨がって配置されていることで、ヨーク120A,120Bの外周側磁極部121の先端121aの半径方向内方への位置ずれを防ぐこともできる。
 また、本実施形態では、ステータ101の両端部にナット42,44の締め付け力を伝えるワッシャ41,49の肉厚t2,t3を、ホルダ160A,160Bの内周側フランジ壁161cの肉厚t1よりも大きく設定している。これにより、ナット42,44による締め付け力を直接、ヨーク120A,120Bの内周側磁極部123の基端に作用させることができ。そのため、第1ヨーク120Aの内周側磁極部123の先端123aと第2ヨーク120Bの内周側磁極部123の先端123aとを互いに強く当接させることができ、第1ヨーク120Aと第2ヨーク120Bを良好に磁気結合させることができる。
 また、樹脂製のホルダ160A,160Bに対しては、ナット42,44の締め付けに伴って潰れ突起169が潰れることによって、ホルダ本体部161に過大な締め付け力が作用しないようにすることができる。そのため、ホルダ160A,160Bを過不足なく締め付け固定することができると共に、樹脂製のホルダ160A,160Bがあるからといって、ナット42,44による締め付け力を小さめに設定する必要もない。つまり、ナット42,44による締め付け力を大きめに設定することで、第1ヨーク120Aと第2ヨーク120Bの磁気結合性を高めることが可能になる。
 また、ホルダ160A,160Bの外周縁161aと内周縁161bには、コイル引出凹部167,168を設けているので、コイル140の始端や終端をスムーズに外部に引き出すことができる。
 また、本実施形態のハブダイナモにおいては、第1ヨーク120Aおよび第2ヨーク120Bを半径方向に沿った平面(ヨークの配置基準面SA0、SB0)上ではなく、半径方向に対して傾斜した平面(ヨークの実配置面SA1、SAB1)上に配置している。このため、第1ヨーク120Aの内周側磁極部123と第2ヨーク120Bの内周側磁極部123とを1対1の関係で当接させることができる。
 従って、ヨーク120A,120Bの寸法公差等によるバラツキにより、第1ヨーク120Aと第2ヨーク120Bの当接面に隙間が生じる可能性を無くすことができ、当接面の密着度を高めることができる。その結果、ヨーク120A,120Bの磁気的接続を安定させて鉄損を減少することができ、効率を向上することが可能になる。
 また、本実施形態では、コイルボビン110のフランジ112A,112Bのガイド溝113A,113Bや係合溝114A、114Bにヨーク120A,120Bの軸方向端部を係合させることにより、ヨークを半径方向に対して傾斜した平面(ヨークの実配置面SA1、SB1)上に位置決めすることができる。従って、ヨーク120A,120Bをコイルボビン110に組み付けることで、コイルボビン110に巻回したコイル140とヨーク120A,120Bの位置関係を適正に定めることができる。
 なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
 例えば、ヨーク120A,120Bを構成する際の板状部材130の積層枚数は任意に定めてよいし、ヨーク120A,120Bの個数も32個に限られるものではない。
 また、ステータ101の個数も1つに限定されず、2つあるいは3つをハブ軸11上に並べて配置してステータユニットを構成してもよい。この場合、2つのステータ101の位相をずらすことにより、位相のずれた交番電流を生成できる。
 また、上記実施形態では、ホルダ160A,160Bを、コイルボビンの110のフランジ112A,112Bと別体に構成しているが、ホルダ160A,160Bをコイルボビン110のフランジ112A,112Bと一体に形成することも可能である。
1…自転車、2…スポーク、3…フロントフォーク、4…前照灯(発光ダイオード)、5…前輪(車輪)、5a…リム、10…ハブダイナモ、11…ハブ軸、20…ロータ、21…リングヨーク、22…永久磁石、22a…永久磁石の内周面、30…ハブシェル、31…胴部、32…第1のエンドプレート、33…第2のエンドプレート、34…フランジ、34a…支持孔、35…ベアリング、36…ベアリング、41…プレート部材、42…スリーブナット、43…プレート部材、44…締付ナット、45…別にスリーブナット、46…カバー、47…ナット、50…コネクタ、51…ナット、100…ステータユニット(ハブ軸11+ステータ101など)、101…ステータ、101A…ステータ本体、110…コイルボビン、111…胴部、112A…第1フランジ、112B…第2フランジ、113A…ガイド溝(第1ヨーク連結部ガイド溝)、113B…ガイド溝(第2ヨーク連結部ガイド溝)、114A…係合溝(第1ヨーク外周側ガイド溝)、114B…係合溝(第2ヨーク外周側ガイド溝)、115A…支持溝、115B…支持溝、117A…V形の凹部、117B…V形の凹部、120…ステータコア、120A…第1ヨーク、120B…第2ヨーク、121…外周側磁極部、121a…先端、122…連結部、123…内周側磁極部、123a…先端、130,130-1~130-7…板状部材、131…外周側磁極部、132…連結部、133…内周側磁極部、135…切欠部、140…コイル、150…ステータ中心孔、160A…第1ホルダ、160B…第2ホルダ、161…ホルダ本体部、161a…外周縁、161b…内周縁、162…押さえ壁、162a…潰れ凸部、163…保持溝、164…補強壁、165…位置決め突起、165a…先端テーパ、167…外周縁のコイル引出凹部、168…内周縁のコイル引出凹部、169…潰れ突起、O…ハブ軸の中心軸線、P…軸方向一方側、Q…軸方向他方側、QA…周方向中央(第1ヨークの配置位置)、QB…周方向中央(第2ヨークの配置位置)、SA0…第1ヨークの配置基準面、SA1…第1ヨークの実配置面、SB0…第2ヨークの配置基準面
SB1…第2ヨークの実配置面、SC…交差線

Claims (6)

  1.  車輪と共に回転するハブシェルおよび該ハブシェルの胴部内周に円周状に配置された永久磁石を有するロータと、
     前記車輪を回転自在に支持するハブ軸に回転不能に固定されると共に、前記ハブシェルの内部に収容された状態で前記永久磁石の内周側に配置され、前記ロータの回転により交番電流を出力するリング状のコイルを有したステータと、
    を備えるハブダイナモにおいて、
     前記ステータは、
      前記リング状のコイルを包囲するように軸方向一方側と軸方向他方側に配置され、且つ、周方向に間隔をあけて放射状に配置されると共に周方向に交互に配置された複数の第1ヨークおよび複数の第2ヨークを有すると共に、
      軸方向他方側に配置されて前記第1ヨークの軸方向他端側を保持する第1ホルダおよび軸方向一方側に配置されて前記第2ヨークの軸方向一端側を保持する第2ホルダを有し、
     前記第1ヨークは、
      前記コイルの外周側に位置して前記コイルの軸方向一端側から軸方向他端側に先端を延ばした外周側磁極部と、
      前記コイルの内周側に位置して前記コイルの軸方向一端側から軸方向他端側に向けた中間位置まで先端を延ばした内周側磁極部と、
      前記コイルの軸方向一端側において直線状に延在し前記外周側磁極部と前記内周側磁極部の基端同士を連結する連結部と、
     を有し、
     前記第2ヨークは、
      前記コイルの外周側に位置して前記コイルの軸方向他端側から軸方向一端側に先端を延ばした外周側磁極部と、
      前記コイルの内周側に位置して前記コイルの軸方向他端側から軸方向一端側に向けた中間位置まで先端を延ばした内周側磁極部と、
      前記コイルの軸方向他端側において直線状に延在し前記外周側磁極部と前記内周側磁極部の基端同士を連結する連結部と、
     を有し、
     前記第1ヨークおよび前記第2ヨークは、それぞれ、磁性体からなる複数の平坦な板状部材をコイルの半径方向と直交する方向に積層した積層ヨークとして構成されると共に、前記第1ヨークの前記内周側磁極部の先端と前記第2ヨークの前記内周側磁極部の先端とが前記コイルの内周側において互いに当接し、
     さらに、前記第1ヨークの外周側磁極の先端が、前記第1ホルダ上に円周方向に配列された複数の押さえ壁のうちの隣り合う一対の押さえ壁の間に配置されることで、当該一対の押さえ壁によって、前記外周側磁極の先端における前記複数の板状部材が積層方向に密着状態で挟持されると共に、
     前記第2ヨークの外周側磁極の先端が、前記第2ホルダ上に円周方向に配列された複数の押さえ壁のうちの隣り合う一対の押さえ壁の間に配置されることで、当該一対の押さえ壁によって、前記外周側磁極の先端における前記複数の板状部材が積層方向に密着状態で挟持されている
     ことを特徴とするハブダイナモ。
  2.  前記第1ヨークおよび前記第2ヨークの配置に際し、前記ステータの外周面上に、周方向に間隔をおいて交互に前記第1ヨークの配置位置および第2ヨークの配置位置が設定され、
     前記ハブ軸の中心軸線と前記第1ヨークの前記外周側磁極部における外周面側の周方向中央とを含む平面が前記第1ヨークの配置基準面として設定されると共に、前記第1ヨークの配置基準面に対して周方向一方側に傾斜した平面が前記第1ヨークの実配置面として設定されることにより、前記第1ヨークの実配置面上に前記第1ヨークが配置され、
     前記ハブ軸の中心軸線と前記第2ヨークの前記外周側磁極部における外周面側の周方向中央とを含む平面が前記第2ヨークの配置基準面として設定されると共に、前記第2ヨークの配置基準面に対して周方向他方側に傾斜した平面が前記第2ヨークの実配置面として設定されることにより、前記第2ヨークの実配置面上に前記第2ヨークが配置され、
     前記第1ヨークの実配置面と前記第2ヨークの実配置面との交差線上において、前記第1ヨークの前記内周側磁極部の先端と前記第2ヨークの前記内周側磁極部の先端とが当接している
     ことを特徴とする請求項1に記載のハブダイナモ。
  3.  前記ステータは、前記リング状のコイルを保持するコイルボビンを有し、
     前記コイルボビンは、
      前記コイルが巻回された胴部と、前記胴部の軸方向一方側に配置されて前記第1ヨークの軸方向一端側を保持する第1フランジと、
      前記胴部の軸方向他方側に配置されて前記第2ヨークの軸方向他端側を保持する第2フランジと、
     を有し、
     前記軸方向他方側に配置された第1ホルダは、
      前記コイルボビンの第2フランジの軸方向外側に配置された円環板状のホルダ本体部と、
      前記円環板状のホルダ本体部の軸方向内側面の外周側に円周方向に多数配列され且つ軸方向一方側に向けて突設された前記押さえ壁と、
     を有し、
     前記軸方向一方側に配置された第2ホルダは、
      前記コイルボビンの第1フランジの軸方向外側に配置された円環板状のホルダ本体部と、
      前記円環板状のホルダ本体部の軸方向内側面の外周側に円周方向に多数配列され且つ軸方向他方側に向けて突設された前記押さえ壁と、
     を有し、
     前記第1ホルダの円周方向に配列された複数の押さえ壁のうち、1つ置きに並んで対をなす前記押さえ壁の間に前記第1ヨークの外周側磁極部の先端が挟持され、
     前記第2ホルダの円周方向に配列された複数の押さえ壁のうち、1つ置きに並んで対をなす前記押さえ壁の間に前記第2ヨークの外周側磁極部の先端が挟持されている
     ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のハブダイナモ。
  4.  前記第1ホルダおよび前記第2ホルダの対をなす前記押さえ壁の内周側に、両押さえ壁に跨がることで両押さえ壁を連結する補強壁が設けられている
     ことを特徴とする請求項3に記載のハブダイナモ。
  5.  前記第1ホルダおよび第2ホルダが樹脂で構成され、前記第1ホルダおよび第2ホルダの円環板状の各ホルダ本体部の軸方向外側の内周側側面に、前記ハブ軸に螺合したナットによって前記第1ヨークおよび第2ヨークを軸方向に締め付けた際に、前記ナットにより押し潰されることで前記ナットによる締め付け力を吸収する複数の突起が設けられている
     ことを特徴とする請求項3または請求項4に記載のハブダイナモ。
  6.  前記円環板状のホルダ本体部の内周縁と外周縁に、それぞれ軸方向に貫通するコイル引出凹部が設けられている
     ことを特徴とする請求項3~請求項5のいずれか1項に記載のハブダイナモ。
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