JP2603339Y2 - 自転車用発電機内装ハブ - Google Patents
自転車用発電機内装ハブInfo
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
- B60B27/00—Hubs
- B60B27/02—Hubs adapted to be rotatably arranged on axle
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
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- B60B27/02—Hubs adapted to be rotatably arranged on axle
- B60B27/023—Hubs adapted to be rotatably arranged on axle specially adapted for bicycles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
- B62J6/00—Arrangement of optical signalling or lighting devices on cycles; Mounting or supporting thereof; Circuits therefor
- B62J6/06—Arrangement of lighting dynamos or drives therefor
- B62J6/12—Dynamos arranged in the wheel hub
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
- H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
- H02K21/22—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating around the armatures, e.g. flywheel magnetos
- H02K21/227—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating around the armatures, e.g. flywheel magnetos having an annular armature coil
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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- H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
- H02K2201/12—Transversal flux machines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Power Engineering (AREA)
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- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は、発電コイルと磁石とを
備える発電機を、ハブ体の内側に備えるとともに、ハブ
体の回動力によって駆動されるように構成してある自転
車用発電機内装ハブに関する。 【０００２】 【従来の技術】上記発電機内装ハブとして、従来、例え
ば特開平３−２５８６７３号公報に示されるように、ハ
ブ体の回動力を遊星式増速機構により増速して回動式磁
石に伝達し、発電機がハブ体の回転速度より高速で回動
するように構成することより、コイルや磁石を小型に形
成したり、安価な磁石を採用しても、比較的高い電圧で
発電することが可能なものがあった。また、例えば特開
昭５７−７１２５７号公報に示されるように、発電コイ
ルや磁石の外径を大きく形成し、磁極片を多量の磁束が
通過するように大きく形成するとともに多数備えて、磁
石が備える磁力を無駄が少ないように有効に利用できる
ように構成することにより、発電機がハブ体の回転速度
で回動しても、比較的高い電圧で発電することが可能な
ものがあった。 【０００３】 【考案が解決しようとする課題】前者の場合、増速機構
自体が作動抵抗を備えることから、この抵抗のために走
行時での駆動負荷が増大し、ペダル操作に要する労力の
割りには走行スピードが出ないとか、照明が充分な明る
さになりにくい不利があった。後者の場合、コイルや磁
石が大きいために発電機が大型になり、この結果、ハブ
体の外径がハブ体全体にわたって大きくなるか、あるい
は、ハブ体の発電機が位置しない部分での外径が小さく
なっても、発電機が位置している部分での外径が大きく
なって取扱がしにくいとか、外観面で不利なハブになっ
ていた。本考案の目的は、駆動力ロスを少なくしながら
比較的高い電圧で発電するとか、故障のために発電不能
になることを少なくすることが可能で、しかも、コンパ
クトでシンプルに、かつ、安価に得られる自転車用発電
機内装ハブを提供することにある。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本考案による自転車用発
電機内装ハブにあっては、目的達成のために、コイル軸
芯がハブ軸芯と同芯状に位置する発電コイルと、磁石体
とを有する発電機単位体の複数個を、ハブ体の内側にハ
ブ軸芯方向に並列して備え、前記発電機単位体それぞれ
の前記磁石体を前記発電コイルの外周側に配置し、前記
発電コイルの外周囲にコイル周方向に分散して位置し、
前記ハブ軸芯の一方側方向に延びる多数の磁極片が備え
られた鉄芯部材と、前記発電コイルの外周囲コイル周方
向に分散して位置し前記一方側方向とは反対側方向に延
びる多数の磁極片が備えられた別の鉄芯部材を、前記発
電コイルの各々に対向した状態で設けることを特徴とす
る。 【０００５】 【作用】ハブ体の内部に発電機を備えるに、発電コイル
がハブ軸芯と同芯状に位置すると、平行などの別軸芯で
位置するに比し、発電コイルの外径が同じであっても、
ハブ体内空間の直径を小にしながら発電機装備ができ
る。ハブ体の小径化ができるように発電機の小型化を図
りながら、発電機をハブ体内に配置するに当たり、発電
機全体が一つの発電機単位体でなる場合には、磁石のハ
ブ軸芯方向での長さをできるだけ長くして、磁石が極力
強い磁力を備えるようにしても、磁石が備える磁力の強
さの割りには高い電圧の発電ができない。すなわち、発
電コイルのハブ軸芯方向での長さが長くなることから、
発電コイルに備える磁極片のハブ軸芯方向での長さを大
にして、磁極片が磁石から多量の磁束を受けるようにで
きる。ところが、磁極片が受ける磁束の全てまたはそれ
に近い量がコイル側に通過するようにするには、磁極片
が鉄芯部材に連結する箇所のコイル周方向での長さを長
くする必要があってコイルの外径が大になる。しかしな
がら、発電機の小型化のためにはコイル外径を大きくで
きないことから、磁極片の前記連結箇所のコイル周方向
での長さを充分には長くできず、磁極片が磁石から多量
の磁束を受けても、コイル側に通過する磁束の量が少な
くなる。これに対し、発電機全体がハブ軸芯方向に並ぶ
複数の発電機単位体でなると、発電機全体としては、複
数の発電コイルを備えることになる。発電機全体として
備える磁石が、発電機単位体が各別に備える複数の磁石
でなる場合と、複数の発電機単位体に共用の同一の磁石
でなる場合のいずれにおいても、発電機全体としては同
じ強さの磁力を備えるものとして考える。すると、それ
ぞれの発電コイルに備える磁極片のハブ軸芯方向での長
さが短くなるが、そのハブ軸芯方向での長さを、発電機
の小型化の面から決まる磁極片の鉄芯部材連結箇所のコ
イル周方向での長さに釣り合う長さ、または、それに近
い長さにできる。この結果、各磁極片は発電機全体とし
て備えている磁束量のうちの一部しか受けないことにな
っても、磁極片それぞれが受ける磁束の全量またはそれ
に近い量がコイル側に通過するようにできる。すなわ
ち、発電機全体としては、発電機全体として備える磁束
の全量またはそれに近い量が発電コイルを通過し、発電
機全体としての磁力を無駄がないとか、無駄が少ないよ
うに有効に利用して発電できる。その上、磁石が発電コ
イルの外周側に位置すると、磁石の外周側に発電コイル
が位置するに比し、発電機の外径が同一であると考える
と、発電コイルの外径と内径との差が大きくなって発電
コイルの巻き数を多くできる。また、発電コイルの磁極
片を発電コイルの外周側に備えることになるために、磁
極片のコイル周方向での長さを比較的長くしたり、磁極
片のコイル周方向に並ぶ数量を比較的多くし、この面か
らも、発電コイルを通過する磁束量を多くできる。した
がって、本考案構成の場合、発電機単位体それぞれの発
電コイルを電気的に直列に接続すると、発電機全体とし
ては、発電機単位体それぞれが磁力を有効に利用して発
電する電力を合成して出力することになる。これによ
り、発電機単位体がハブ体の回転速度と同じ回転速度で
回動するようにしても、発電機全体としては、その大き
さの割りには高い電圧で発電することになる。また、発
電機単位体それぞれの発電コイルを電気的に並列に接続
すると、例えば一部の発電機単位体の発電コイルに断線
が発生してその発電機単位体が発電しなくなっても、他
の発電機単位体が発電作動し、発電機全体としては発電
を継続して行うことになる。 【０００６】 【考案の効果】発電機を増速駆動することなく比較的高
い電圧で発電できることにより、ペダル操作力を走行駆
動や発電機駆動に無駄なく有効に利用して明るく照明し
ながら、走行速度を落とすことなく比較的楽に走行する
ことを可能にできた。また、発電機単位体が各別に出力
するようにできることにより、発電機の一部に故障が生
じても、照明が不能にはならなくて走行可能なように構
成できる有利なものにできた。その上、磁石が備える磁
力をロスが少ないように有効に利用して比較的高い電圧
で発電できることにより、比較的安価な磁石を採用して
経済面で有利に得られるようにできた。しかも、発電機
全体を比較的小型に形成できることにより、ハブ体を小
型でシンプルに形成して組み立てや運搬などが取扱面か
らしやすいようにでき、さらには、体裁がよくて違和感
のない商品価値が高い状態に組み付けることを可能にで
きた。 【０００７】 【実施例】図１に示すように、一対のハブ鍔１，１を備
えるハブ体本体２ａと、このハブ体本体２ａの一端側に
取り付けたハブキャップ２ｂとで成るハブ体２を、ボー
ル３、玉押し４を介してハブ軸５に回動可能に取り付け
てある。ハブ体２の内部に設ける発電機配置用スペース
が極力小スペースで済むように、前記ハブ軸５の軸芯６
と同芯状に、かつ、ハブ軸芯６の方向に並列するように
配置した三つの発電コイル７・・、この発電コイル７の
外周側に配置した筒状磁石体８などを有する発電機を、
前記ハブ体２の内側に備え、もって、自転車用発電機内
装ハブを構成してある。 【０００８】前記発電機は、三つの前記発電コイル７・
・を各別に備える三つの発電コイル体のうちの最もハブ
体一端側に位置する発電コイル体と、前記筒状磁石体８
とで成る第１発電機単位体Ｄ１、三つの前記発電コイル
体のうちの中央に位置する発電コイル体と、前記筒状磁
石体８とで成る第２発電機単位体Ｄ２、三つの前記発電
コイル体のうちの最もハブ体他端側に位置する発電コイ
ル体と、前記筒状磁石体８とで成る第３発電機単位体Ｄ
３のそれぞれで成る。そして、車体走行に伴ってハブ体
２が回動すると、発電機単位体Ｄ１〜Ｄ３がハブ体回動
力のために発電作動することによって発電するように構
成し、発電コイル体からハブ軸５の凹入溝部５ａと、一
方の前記玉押し４の内側とを通ってハブ体２の外側に延
びるリード線９により、発電電力を前照灯（図示せず）
に供給するように構成してある。すなわち、三つの発電
コイル体を複数本の連結ピン１０によって締め付け連結
し、ハブ軸５の前記凹入溝部５ａの端部に入り込むこと
によってハブ軸５に係合している回転止め具１１が、第
３発電機単位体Ｄ３の発電コイル体を構成している鉄芯
部材１２にも係合して、この発電コイル体のハブ軸５に
対する回転止めを行うように構成することにより、全て
の発電コイル体をハブ軸５に対して回転しないように固
定してある。そして、発電機内装ハブを使用する際に
は、ハブ軸５を自転車用車体Ｆに対して締め付け固定し
て回動しないようにすることから、全ての発電コイル体
は自転車用車体Ｆに対して回動しないように固定するこ
とになる。筒状磁石体８は、図８に示す円弧状磁石片８
ａの４個で成り、この磁石片８ａを、図１に示すよう
に、ハブ体本体２ａの内側にハブ軸芯６と同芯状に位置
する純鉄製の筒型バックヨーク１３の内側にハブ体周方
向に環状に並置し、ハブ体２の一端側に位置する磁石固
定リング１４と、前記ハブキャップ２ｂとで前記バック
ヨーク１３と共にハブ体本体２ａに固定することによっ
て形成してある。そして、ハブ体２が回動すると、筒状
磁石体８は、前記磁石固定リング１４とハブキャップ２
ｂとによる固定作用のためにハブ体２と一体に回動す
る。つまり、ハブ体２が回動すると、筒状磁石体８がハ
ブ体回動力のためにハブ体２の回転速度と同じ回転速度
で全ての発電コイル体に対して回動する。前記発電機単
位体Ｄ１〜Ｄ３それぞれの発電コイル体は、前記発電コ
イル７と、図２および図３に示す如きポリプロピレン樹
脂製のコイル用ボビン１５と、図３および図５に示す如
き純鉄製の前記鉄芯部材１２の２個とで成り、これらを
図６に示す如く組み合わせるとともに前記連結ピン１０
によって締め付け固定することによって形成してある。
一対の前記鉄芯部材１２，１２のいずれにも、前記発電
コイル７の外周囲にコイル周方向に分散して位置する１
６個の磁極片１２ａ・・または１２ｂ・・を備えるとと
もに、一方の鉄芯部材１２が備える磁極片１２ａと、他
方の鉄芯部材１２が備える磁極片１２ｂとが図７に示す
如く適当な磁極片間隔を隔てて噛み合うように、一対の
鉄芯部材１２，１２を組み合わせることにより、発電コ
イル７の外周囲に、コイル周方向に分散する３２個の磁
極片１２ａ，１２ｂを備えてある。４個の前記磁石片８
ａそれぞれの内面側に、図９に示す如くＮ極とＳ極とが
交互に並ぶ８極の磁極を備えることにより、筒状磁石体
８の内周面側に、磁石体周方向にＮ極とＳ極とが交互に
並ぶ３２極の磁極を備えてある。筒状磁石体８の回動が
１ピッチ角進む毎に、筒状磁石体８の１６極のＮ極と、
発電コイル７の一方の鉄芯部材１２が備える１６個の磁
極片１２ａとが各別に対向し、筒状磁石体８の１６極の
Ｓ極と、発電コイル７の他方の鉄芯部材１２が備える１
６個の磁極片１２ｂとが各別に対向する第１対向状態
と、この第１対向状態とは逆に、筒状磁石体８の１６極
のＮ極と、発電コイル７の他方の鉄芯部材１２が備える
１６個の磁極片１２ｂとが各別に対向し、筒状磁石体８
の１６極のＳ極と、発電コイル７の一方の鉄芯部材１２
が備える１６個の磁極片１２ａとが各別に対向する第２
対向状態とに磁石側磁極とコイル側磁極片の対向状態が
変化するように、磁極の配列設定をしてあることによ
り、ハブ体２が回動して筒状磁石体８が回動するに伴っ
て、第１発電機単位体Ｄ１〜第３発電機単位体Ｄ３が各
別に発電する。すなわち、筒状磁石体８が回動して磁石
側磁極とコイル側磁極片とが前記第１対向状態になる
と、筒状磁石体８からの磁束が一方の磁極片１２ａに受
入れられる。そして、両鉄芯部材１２，１２の図４の如
きボス部１２ｃが発電コイル７の内側で接触しているこ
とにより、磁束が他方の磁極片１２ｂの方に両鉄芯部材
１２を通過する。つまり、筒状磁石体８からの磁束が発
電コイル７を正方向に通過する。磁石側磁極とコイル側
磁極片とが前記第２対向状態になると、筒状磁石体８か
らの磁束が他方の磁極片１２ｂに受入れられて一方の磁
極片１２ａの方に両鉄芯部材１２を通過することによ
り、磁石体８からの磁束が発電コイル７を逆方向に通過
する。そして、筒状磁石体８が回動するに伴い、磁石側
磁極とコイル側磁極片が前記第１対向状態と前記第２対
向状態とに交互に切り換わって磁束が発電コイル７を通
過する方向が正方向と逆方向とに切り換わることによ
り、第１発電機単位体Ｄ１〜第３発電機単位体Ｄ３それ
ぞれの発電コイル７に電力が発生する。第１発電機単位
体Ｄ１〜第３発電機単位体Ｄ３それぞれの発電コイル７
を電気的に直列に接続し、発電機全体としては、第１発
電機単位体Ｄ１〜第３発電機単位体Ｄ３が各別に発電す
る電力よりも高い電圧の電力を前記リード線９から送り
出すようにしてある。すなわち、第１発電機単位体Ｄ１
〜第３発電機単位体Ｄ３が各別に発電する電力を合成
し、第１発電機単位体Ｄ１〜第３発電機単位体Ｄ３それ
ぞれが発電する電圧よりも高い電圧を備える合成電力を
発電電力として送り出すのである。 【０００９】上記実施構造にあっては、磁石体８を発電
コイル７の外周側に配置している。これにより、磁石体
が発電コイルの内周側に配置するに比し、ハブ体内の発
電機配置用スペースが同じと考えると、発電コイル７の
外径と内径との差を大にし、コイルの巻き数を多くして
より高い発電電圧が得られる。また、磁極片１２ａ，１
２ｂを発電コイル７の外周側に備えるようになることか
ら、磁極片１２ａ，１２ｂのコイル周方向での長さや数
量を大にして、磁石体８からの磁束が発電コイル７側に
有利に通過するようにできる。 【００１０】上記実施構造にあっては、磁石体８のハブ
軸芯方向長さを第１発電機単位体Ｄ１から第３発電機単
位体Ｄ３までに至る長さに形成してある。すなわち、同
一の磁石体８を第１発電機単位体Ｄ１〜第３発電機単位
体Ｄ３それぞれのための磁石体に共用することによっ
て、構造の簡略化を図ってある。この他、第１発電機単
位体Ｄ１〜第３発電機単位体Ｄ３にそれ専用の磁石体を
各別に備えて実施してもよい。 【００１１】前記発電コイル１７の磁極片１２ａ，１２
ｂを形成するに、図７に明示するように、磁極片１２
ａ，１２ｂの鉄芯部材１２に連結する基端側のコイル周
方向での長さＬ１を、先端側でのコイル周方向での長さ
Ｌ２より大に形成してある。すなわち、基端側の長さと
先端側での長さとを同じにするに比し、コイル周方向に
並ぶ磁極片１２ａ，１２ｂを数多く設けることを可能
し、しかも、磁極片１２ａ，１２ｂが磁石体８から受け
る磁束が発電コイル７側に通過するための磁極片基端側
での通路が、磁極片先端側の磁束受け面積の割りには大
になって、磁極片１２ａ，１２ｂが受け入れる磁束の全
量またはそれに近い量がコイル側を通過することを可能
にしてある。 【００１２】〔別実施例〕 上記実施構造に替え、図１０に示すように、第１発電機
単位体Ｄ１〜第３発電機単位体Ｄ３それぞれの発電コイ
ル７を並列に接続して実施してもよい。この場合、第１
発電機単位体Ｄ１〜第３発電機単位体Ｄ３のいずれか一
つまたは二つに断線が発生しても、断線していない他の
発電機単位体による発電電力を取り出し、照明を継続し
て行うことが可能になる。 【００１３】尚、実用新案登録請求の範囲の項に図面と
の対照を便利にするために符号を記すが、該記入により
本考案は添付図面の構成に限定されるものではない。
備える発電機を、ハブ体の内側に備えるとともに、ハブ
体の回動力によって駆動されるように構成してある自転
車用発電機内装ハブに関する。 【０００２】 【従来の技術】上記発電機内装ハブとして、従来、例え
ば特開平３−２５８６７３号公報に示されるように、ハ
ブ体の回動力を遊星式増速機構により増速して回動式磁
石に伝達し、発電機がハブ体の回転速度より高速で回動
するように構成することより、コイルや磁石を小型に形
成したり、安価な磁石を採用しても、比較的高い電圧で
発電することが可能なものがあった。また、例えば特開
昭５７−７１２５７号公報に示されるように、発電コイ
ルや磁石の外径を大きく形成し、磁極片を多量の磁束が
通過するように大きく形成するとともに多数備えて、磁
石が備える磁力を無駄が少ないように有効に利用できる
ように構成することにより、発電機がハブ体の回転速度
で回動しても、比較的高い電圧で発電することが可能な
ものがあった。 【０００３】 【考案が解決しようとする課題】前者の場合、増速機構
自体が作動抵抗を備えることから、この抵抗のために走
行時での駆動負荷が増大し、ペダル操作に要する労力の
割りには走行スピードが出ないとか、照明が充分な明る
さになりにくい不利があった。後者の場合、コイルや磁
石が大きいために発電機が大型になり、この結果、ハブ
体の外径がハブ体全体にわたって大きくなるか、あるい
は、ハブ体の発電機が位置しない部分での外径が小さく
なっても、発電機が位置している部分での外径が大きく
なって取扱がしにくいとか、外観面で不利なハブになっ
ていた。本考案の目的は、駆動力ロスを少なくしながら
比較的高い電圧で発電するとか、故障のために発電不能
になることを少なくすることが可能で、しかも、コンパ
クトでシンプルに、かつ、安価に得られる自転車用発電
機内装ハブを提供することにある。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本考案による自転車用発
電機内装ハブにあっては、目的達成のために、コイル軸
芯がハブ軸芯と同芯状に位置する発電コイルと、磁石体
とを有する発電機単位体の複数個を、ハブ体の内側にハ
ブ軸芯方向に並列して備え、前記発電機単位体それぞれ
の前記磁石体を前記発電コイルの外周側に配置し、前記
発電コイルの外周囲にコイル周方向に分散して位置し、
前記ハブ軸芯の一方側方向に延びる多数の磁極片が備え
られた鉄芯部材と、前記発電コイルの外周囲コイル周方
向に分散して位置し前記一方側方向とは反対側方向に延
びる多数の磁極片が備えられた別の鉄芯部材を、前記発
電コイルの各々に対向した状態で設けることを特徴とす
る。 【０００５】 【作用】ハブ体の内部に発電機を備えるに、発電コイル
がハブ軸芯と同芯状に位置すると、平行などの別軸芯で
位置するに比し、発電コイルの外径が同じであっても、
ハブ体内空間の直径を小にしながら発電機装備ができ
る。ハブ体の小径化ができるように発電機の小型化を図
りながら、発電機をハブ体内に配置するに当たり、発電
機全体が一つの発電機単位体でなる場合には、磁石のハ
ブ軸芯方向での長さをできるだけ長くして、磁石が極力
強い磁力を備えるようにしても、磁石が備える磁力の強
さの割りには高い電圧の発電ができない。すなわち、発
電コイルのハブ軸芯方向での長さが長くなることから、
発電コイルに備える磁極片のハブ軸芯方向での長さを大
にして、磁極片が磁石から多量の磁束を受けるようにで
きる。ところが、磁極片が受ける磁束の全てまたはそれ
に近い量がコイル側に通過するようにするには、磁極片
が鉄芯部材に連結する箇所のコイル周方向での長さを長
くする必要があってコイルの外径が大になる。しかしな
がら、発電機の小型化のためにはコイル外径を大きくで
きないことから、磁極片の前記連結箇所のコイル周方向
での長さを充分には長くできず、磁極片が磁石から多量
の磁束を受けても、コイル側に通過する磁束の量が少な
くなる。これに対し、発電機全体がハブ軸芯方向に並ぶ
複数の発電機単位体でなると、発電機全体としては、複
数の発電コイルを備えることになる。発電機全体として
備える磁石が、発電機単位体が各別に備える複数の磁石
でなる場合と、複数の発電機単位体に共用の同一の磁石
でなる場合のいずれにおいても、発電機全体としては同
じ強さの磁力を備えるものとして考える。すると、それ
ぞれの発電コイルに備える磁極片のハブ軸芯方向での長
さが短くなるが、そのハブ軸芯方向での長さを、発電機
の小型化の面から決まる磁極片の鉄芯部材連結箇所のコ
イル周方向での長さに釣り合う長さ、または、それに近
い長さにできる。この結果、各磁極片は発電機全体とし
て備えている磁束量のうちの一部しか受けないことにな
っても、磁極片それぞれが受ける磁束の全量またはそれ
に近い量がコイル側に通過するようにできる。すなわ
ち、発電機全体としては、発電機全体として備える磁束
の全量またはそれに近い量が発電コイルを通過し、発電
機全体としての磁力を無駄がないとか、無駄が少ないよ
うに有効に利用して発電できる。その上、磁石が発電コ
イルの外周側に位置すると、磁石の外周側に発電コイル
が位置するに比し、発電機の外径が同一であると考える
と、発電コイルの外径と内径との差が大きくなって発電
コイルの巻き数を多くできる。また、発電コイルの磁極
片を発電コイルの外周側に備えることになるために、磁
極片のコイル周方向での長さを比較的長くしたり、磁極
片のコイル周方向に並ぶ数量を比較的多くし、この面か
らも、発電コイルを通過する磁束量を多くできる。した
がって、本考案構成の場合、発電機単位体それぞれの発
電コイルを電気的に直列に接続すると、発電機全体とし
ては、発電機単位体それぞれが磁力を有効に利用して発
電する電力を合成して出力することになる。これによ
り、発電機単位体がハブ体の回転速度と同じ回転速度で
回動するようにしても、発電機全体としては、その大き
さの割りには高い電圧で発電することになる。また、発
電機単位体それぞれの発電コイルを電気的に並列に接続
すると、例えば一部の発電機単位体の発電コイルに断線
が発生してその発電機単位体が発電しなくなっても、他
の発電機単位体が発電作動し、発電機全体としては発電
を継続して行うことになる。 【０００６】 【考案の効果】発電機を増速駆動することなく比較的高
い電圧で発電できることにより、ペダル操作力を走行駆
動や発電機駆動に無駄なく有効に利用して明るく照明し
ながら、走行速度を落とすことなく比較的楽に走行する
ことを可能にできた。また、発電機単位体が各別に出力
するようにできることにより、発電機の一部に故障が生
じても、照明が不能にはならなくて走行可能なように構
成できる有利なものにできた。その上、磁石が備える磁
力をロスが少ないように有効に利用して比較的高い電圧
で発電できることにより、比較的安価な磁石を採用して
経済面で有利に得られるようにできた。しかも、発電機
全体を比較的小型に形成できることにより、ハブ体を小
型でシンプルに形成して組み立てや運搬などが取扱面か
らしやすいようにでき、さらには、体裁がよくて違和感
のない商品価値が高い状態に組み付けることを可能にで
きた。 【０００７】 【実施例】図１に示すように、一対のハブ鍔１，１を備
えるハブ体本体２ａと、このハブ体本体２ａの一端側に
取り付けたハブキャップ２ｂとで成るハブ体２を、ボー
ル３、玉押し４を介してハブ軸５に回動可能に取り付け
てある。ハブ体２の内部に設ける発電機配置用スペース
が極力小スペースで済むように、前記ハブ軸５の軸芯６
と同芯状に、かつ、ハブ軸芯６の方向に並列するように
配置した三つの発電コイル７・・、この発電コイル７の
外周側に配置した筒状磁石体８などを有する発電機を、
前記ハブ体２の内側に備え、もって、自転車用発電機内
装ハブを構成してある。 【０００８】前記発電機は、三つの前記発電コイル７・
・を各別に備える三つの発電コイル体のうちの最もハブ
体一端側に位置する発電コイル体と、前記筒状磁石体８
とで成る第１発電機単位体Ｄ１、三つの前記発電コイル
体のうちの中央に位置する発電コイル体と、前記筒状磁
石体８とで成る第２発電機単位体Ｄ２、三つの前記発電
コイル体のうちの最もハブ体他端側に位置する発電コイ
ル体と、前記筒状磁石体８とで成る第３発電機単位体Ｄ
３のそれぞれで成る。そして、車体走行に伴ってハブ体
２が回動すると、発電機単位体Ｄ１〜Ｄ３がハブ体回動
力のために発電作動することによって発電するように構
成し、発電コイル体からハブ軸５の凹入溝部５ａと、一
方の前記玉押し４の内側とを通ってハブ体２の外側に延
びるリード線９により、発電電力を前照灯（図示せず）
に供給するように構成してある。すなわち、三つの発電
コイル体を複数本の連結ピン１０によって締め付け連結
し、ハブ軸５の前記凹入溝部５ａの端部に入り込むこと
によってハブ軸５に係合している回転止め具１１が、第
３発電機単位体Ｄ３の発電コイル体を構成している鉄芯
部材１２にも係合して、この発電コイル体のハブ軸５に
対する回転止めを行うように構成することにより、全て
の発電コイル体をハブ軸５に対して回転しないように固
定してある。そして、発電機内装ハブを使用する際に
は、ハブ軸５を自転車用車体Ｆに対して締め付け固定し
て回動しないようにすることから、全ての発電コイル体
は自転車用車体Ｆに対して回動しないように固定するこ
とになる。筒状磁石体８は、図８に示す円弧状磁石片８
ａの４個で成り、この磁石片８ａを、図１に示すよう
に、ハブ体本体２ａの内側にハブ軸芯６と同芯状に位置
する純鉄製の筒型バックヨーク１３の内側にハブ体周方
向に環状に並置し、ハブ体２の一端側に位置する磁石固
定リング１４と、前記ハブキャップ２ｂとで前記バック
ヨーク１３と共にハブ体本体２ａに固定することによっ
て形成してある。そして、ハブ体２が回動すると、筒状
磁石体８は、前記磁石固定リング１４とハブキャップ２
ｂとによる固定作用のためにハブ体２と一体に回動す
る。つまり、ハブ体２が回動すると、筒状磁石体８がハ
ブ体回動力のためにハブ体２の回転速度と同じ回転速度
で全ての発電コイル体に対して回動する。前記発電機単
位体Ｄ１〜Ｄ３それぞれの発電コイル体は、前記発電コ
イル７と、図２および図３に示す如きポリプロピレン樹
脂製のコイル用ボビン１５と、図３および図５に示す如
き純鉄製の前記鉄芯部材１２の２個とで成り、これらを
図６に示す如く組み合わせるとともに前記連結ピン１０
によって締め付け固定することによって形成してある。
一対の前記鉄芯部材１２，１２のいずれにも、前記発電
コイル７の外周囲にコイル周方向に分散して位置する１
６個の磁極片１２ａ・・または１２ｂ・・を備えるとと
もに、一方の鉄芯部材１２が備える磁極片１２ａと、他
方の鉄芯部材１２が備える磁極片１２ｂとが図７に示す
如く適当な磁極片間隔を隔てて噛み合うように、一対の
鉄芯部材１２，１２を組み合わせることにより、発電コ
イル７の外周囲に、コイル周方向に分散する３２個の磁
極片１２ａ，１２ｂを備えてある。４個の前記磁石片８
ａそれぞれの内面側に、図９に示す如くＮ極とＳ極とが
交互に並ぶ８極の磁極を備えることにより、筒状磁石体
８の内周面側に、磁石体周方向にＮ極とＳ極とが交互に
並ぶ３２極の磁極を備えてある。筒状磁石体８の回動が
１ピッチ角進む毎に、筒状磁石体８の１６極のＮ極と、
発電コイル７の一方の鉄芯部材１２が備える１６個の磁
極片１２ａとが各別に対向し、筒状磁石体８の１６極の
Ｓ極と、発電コイル７の他方の鉄芯部材１２が備える１
６個の磁極片１２ｂとが各別に対向する第１対向状態
と、この第１対向状態とは逆に、筒状磁石体８の１６極
のＮ極と、発電コイル７の他方の鉄芯部材１２が備える
１６個の磁極片１２ｂとが各別に対向し、筒状磁石体８
の１６極のＳ極と、発電コイル７の一方の鉄芯部材１２
が備える１６個の磁極片１２ａとが各別に対向する第２
対向状態とに磁石側磁極とコイル側磁極片の対向状態が
変化するように、磁極の配列設定をしてあることによ
り、ハブ体２が回動して筒状磁石体８が回動するに伴っ
て、第１発電機単位体Ｄ１〜第３発電機単位体Ｄ３が各
別に発電する。すなわち、筒状磁石体８が回動して磁石
側磁極とコイル側磁極片とが前記第１対向状態になる
と、筒状磁石体８からの磁束が一方の磁極片１２ａに受
入れられる。そして、両鉄芯部材１２，１２の図４の如
きボス部１２ｃが発電コイル７の内側で接触しているこ
とにより、磁束が他方の磁極片１２ｂの方に両鉄芯部材
１２を通過する。つまり、筒状磁石体８からの磁束が発
電コイル７を正方向に通過する。磁石側磁極とコイル側
磁極片とが前記第２対向状態になると、筒状磁石体８か
らの磁束が他方の磁極片１２ｂに受入れられて一方の磁
極片１２ａの方に両鉄芯部材１２を通過することによ
り、磁石体８からの磁束が発電コイル７を逆方向に通過
する。そして、筒状磁石体８が回動するに伴い、磁石側
磁極とコイル側磁極片が前記第１対向状態と前記第２対
向状態とに交互に切り換わって磁束が発電コイル７を通
過する方向が正方向と逆方向とに切り換わることによ
り、第１発電機単位体Ｄ１〜第３発電機単位体Ｄ３それ
ぞれの発電コイル７に電力が発生する。第１発電機単位
体Ｄ１〜第３発電機単位体Ｄ３それぞれの発電コイル７
を電気的に直列に接続し、発電機全体としては、第１発
電機単位体Ｄ１〜第３発電機単位体Ｄ３が各別に発電す
る電力よりも高い電圧の電力を前記リード線９から送り
出すようにしてある。すなわち、第１発電機単位体Ｄ１
〜第３発電機単位体Ｄ３が各別に発電する電力を合成
し、第１発電機単位体Ｄ１〜第３発電機単位体Ｄ３それ
ぞれが発電する電圧よりも高い電圧を備える合成電力を
発電電力として送り出すのである。 【０００９】上記実施構造にあっては、磁石体８を発電
コイル７の外周側に配置している。これにより、磁石体
が発電コイルの内周側に配置するに比し、ハブ体内の発
電機配置用スペースが同じと考えると、発電コイル７の
外径と内径との差を大にし、コイルの巻き数を多くして
より高い発電電圧が得られる。また、磁極片１２ａ，１
２ｂを発電コイル７の外周側に備えるようになることか
ら、磁極片１２ａ，１２ｂのコイル周方向での長さや数
量を大にして、磁石体８からの磁束が発電コイル７側に
有利に通過するようにできる。 【００１０】上記実施構造にあっては、磁石体８のハブ
軸芯方向長さを第１発電機単位体Ｄ１から第３発電機単
位体Ｄ３までに至る長さに形成してある。すなわち、同
一の磁石体８を第１発電機単位体Ｄ１〜第３発電機単位
体Ｄ３それぞれのための磁石体に共用することによっ
て、構造の簡略化を図ってある。この他、第１発電機単
位体Ｄ１〜第３発電機単位体Ｄ３にそれ専用の磁石体を
各別に備えて実施してもよい。 【００１１】前記発電コイル１７の磁極片１２ａ，１２
ｂを形成するに、図７に明示するように、磁極片１２
ａ，１２ｂの鉄芯部材１２に連結する基端側のコイル周
方向での長さＬ１を、先端側でのコイル周方向での長さ
Ｌ２より大に形成してある。すなわち、基端側の長さと
先端側での長さとを同じにするに比し、コイル周方向に
並ぶ磁極片１２ａ，１２ｂを数多く設けることを可能
し、しかも、磁極片１２ａ，１２ｂが磁石体８から受け
る磁束が発電コイル７側に通過するための磁極片基端側
での通路が、磁極片先端側の磁束受け面積の割りには大
になって、磁極片１２ａ，１２ｂが受け入れる磁束の全
量またはそれに近い量がコイル側を通過することを可能
にしてある。 【００１２】〔別実施例〕 上記実施構造に替え、図１０に示すように、第１発電機
単位体Ｄ１〜第３発電機単位体Ｄ３それぞれの発電コイ
ル７を並列に接続して実施してもよい。この場合、第１
発電機単位体Ｄ１〜第３発電機単位体Ｄ３のいずれか一
つまたは二つに断線が発生しても、断線していない他の
発電機単位体による発電電力を取り出し、照明を継続し
て行うことが可能になる。 【００１３】尚、実用新案登録請求の範囲の項に図面と
の対照を便利にするために符号を記すが、該記入により
本考案は添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】自転車用発電機内装ハブの断面図
【図２】コイル用ボビンの断面図
【図３】コイル用ボビンの側面図
【図４】鉄芯部材の断面図
【図５】鉄芯部材の側面図
【図６】発電コイル体の断面図
【図７】磁極片の平面図
【図８】筒状磁石体の断面図
【図９】磁極配列の説明図
【図１０】別実施発電機の電気回路図
【符号の説明】
２ ハブ体
６ ハブ軸芯
７ 発電コイル
８ 磁石体
１２ 鉄芯部材
１２ａ，１２ｂ 磁極片
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３ 発電機単位体
Ｌ１ 基端側長さ
Ｌ２ 先端側長さ
Claims (1)
- (57)【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 コイル軸芯がハブ軸芯（６）と同芯状に
位置する発電コイル（７）と、磁石体（８）とを有する
発電機単位体（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）の複数個を、ハブ体
（２）の内側にハブ軸芯方向に並列して備え、 前記発電機単位体（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）それぞれの前記
磁石体（８）を前記発電コイル （７）の外周側に配置
し、前記発電コイル（７）の外周囲にコイル周方向に分散し
て位置し、前記ハブ軸芯（６）の一方側方向に延びる多
数の磁極片（１２ａ）が備えられた鉄芯部材（１２）
と、前記発電コイル（７）の外周囲コイル周方向に分散
して位置し前記一方側方向とは反対側方向に延びる多数
の磁極片（１２ｂ）が備えられた別の鉄芯部材（１２）
を、前記発電コイル（７）の各々に対向した状態で設け
ることを特徴とする自転車用発電機内装ハブ。 【請求項２】前記磁石体（８）が、ハブ軸芯方向に並列
する全ての前記発電機単位体（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）のう
ちの最もハブ体一端側に位置するもの（Ｄ１）から最も
ハブ体他端側に位置するもの（Ｄ３）までに至るハブ軸
芯方向長さを備えて、全ての前記発電機単位体（Ｄ１、
Ｄ２、Ｄ３）における磁石体を形成している請求項１記
載の自転車用発電機内装ハブ。 【請求項３】前記鉄芯部材（１２）のいずれにおいても
前記磁極片（１２ａ）、（１２ｂ）の前記鉄芯部材（１
２）に連結する基端側でのコイル周方向での長さ（Ｌ
１）が先端側でのコイル周方向での長さ（Ｌ２）より大
であり、前記一方側方向に延びる前記磁極片（１２ａ）の前記先
端側と、前記反対側方向に延びる前記磁極片（１２ｂ）
の前記先端側が前記コイル周方向に交互に配置され、こ
れらがお互いに噛み合うように配置されている 請求項1
又は２記載の自転車用発電機内装ハブ。【請求項４】前記発電コイル（７）よりのリード線
（９）を前記ハブ体（２）の外側に導くために、前記ハ
ブ軸（５）の外周に凹入溝部（５ａ）が形成されている
請求項1 から４のいずれかに記載の自転車用発電機内装
ハブ。
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|---|---|---|---|
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