(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース本体（２）の内部に、磁石（３０）と、芯材（４０）を有するコイル（５）とを有し、このケース本体（２）を外部回転体（７）に隣接して固定する固定部（２５）を具備してなる発電機（１）において、外部回転体（７）に接触する回転ローラ（３１）の従動回転によって磁石（３０）を回転させる第一の回転機構（３）と、該外部回転体（７）の回転中心の反対側に接触する回転ローラ（４１）の従動回転によって芯材（４０）およびコイル（５）を前記磁石（３０）の回転方向と逆方向に回転させる第二の回転機構（４）とを設けたことを特徴とする発電機（１）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自転車用発電機、風力発電機等を始めとして外部回転体からの駆動力を受けて発電する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に自転車などにはタイヤに接触して発電する発電機が設けられている。この発電機は、ダイナモケース内に磁石、鉄芯、コイルボビン、および、このコイルボビンに巻き付けられたコイルなどを設けて構成されており、この磁石もしくはコイルのいずれか一方をタイヤに押し当てて従動回転させ、その磁束変化を受けてコイルに誘導起電力を発生させるようにしたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような発電機は磁石もしくはコイルのいずれか一方のみを回転させるものであるため、磁石とコイルの相対速度を上げることができず、特に、低速回転領域では誘導起電力が低くなるためにライトに有効な照度を確保することが難しい。
【０００４】
一方、この問題を解決すべく、外部回転体からの駆動を受ける側の基端部分に変速ギア等を設けて磁石もしくはコイルの回転速度を上げるようにすることも考えられるが、このように一方側のみ高速回転させた場合は、その部品に大きな遠心力が加わり、その部品に破損を生じる可能性があるばかりでなく、その高速回転に基づく固有振動によって発電機全体に故障を生じさせることにもなりかねない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の発電機は上記課題を解決するために、ケース本体（２）の内部に、磁石（３０）と、芯材（４０）を有するコイル（５）とを有し、このケース本体（２）を外部回転体（７）に隣接して固定する固定部（２５）を具備してなる発電機（１）において、外部回転体（７）に接触する回転ローラ（３１）の従動回転によって磁石（３０）を回転させる第一の回転機構（３）と、該外部回転体（７）の回転中心の反対側に接触する回転ローラ（４１）の従動回転によって芯材（４０）およびコイル（５）を前記磁石（３０）の回転方向と逆方向に回転させる第二の回転機構（４）とを設けるようにしたものである。
【０００６】
このように磁石とコイルとを互いに逆方向に回転させる機構を設けることによってコイルと磁石との相対速度が大きくなり、より大きな誘導起電力を発生させることができるようになる。また、磁石もしくはコイルの一方側のみを高速回転させる必要がなくなるので、遠心力や固有振動等に基づく発電機の故障も少なくすることができる。
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１乃至図２は本発明の一実施の形態を示す発電機１の断面図を示したものであり、図３はその発電機１の使用状態を示したものである。
【０００７】
この発電機１は、第一のケース２０と第二のケース２１からなるケース本体２の内部に円形断面を有する多極性磁石３０（例えば、８極性磁石）と、この多極性磁石３０の回転軸と同じ回転軸上に設けられ、各磁極に対応させた磁極片４０ａ、４０ｂを起立させた芯材４０と、この芯材４０の腰部４０ｃに巻き付けたコイル５とを具備してなるもので、外部回転体７の円盤面７０に接触して磁石３０を従動回転させる第一の回転機構３と、この外部回転体７の回転中心７１に対して反対側の円盤面７０に接触して芯材４０およびコイル５からなる誘電部６を従動回転させる第二の回転機構４とを備える。そして、これら第一の回転機構３および第二の回転機構４を用いて芯材４０およびコイル５からなる誘電部６と磁石３０とを互いに逆方向に回転させることによって磁石３０とコイル５との相対速度を大きくして、より大きな誘導起電力を発生させるようにしたものである。以下、この発電機１の構成について具体的に説明する。
【０００８】
ケース本体２は、組み立て作業を容易にすべく第一のケース２０と第二のケース２１とに分離して設けるように構成したものであり、第一のケース２０に第一の回転機構３を組み付けるとともに、第二のケース２１に第二の回転機構４を組み付けてそれぞれを中央部分で接合できるようにしている。これらの第一のケース２０および第二のケース２１はコイル５の一端側５ａのアース接続を可能にすべく導電性部材で構成され、また、コイル５の他端側５ｂの外部出力を可能にすべくプッシュ端子用接続部２２を第二のケース２１に取り付けるための孔部を設けている。このプッシュ端子用接続部２２は、その上端部分に後述する導電盤４５に接触するブラシ部材２４を取り付けて回転するコイル５からの電気出力を可能にしており、絶縁部材２３を介して孔部に取り付けられ、アース側とプッシュ端子用接続部２２側に電力線を接続することによって電気を出力できるようにしている。そして、このように構成されたケース本体２は、第二のケース２１に設けられた固定部２５を介して外部回転体７の回転中心７１近傍に固定できるようにしている。なお、この外部回転体７としては、例えば、自転車のホイール等を用いた場合、ケース本体２をフォークもしくはハブなどに固定することができる。
【０００９】
第一の回転機構３は、外部回転体７の円盤面７０に接触して従動する回転ローラ３１と、N極とS極をそれぞれ４極ずつ円周上に配置させた多極性磁石３０と、この多極性磁石３０の回転中心と回転ローラ３１の回転中心とを連結する軸部材３２とを具備して構成され、この軸部材３２を第一のケース２０の開口端部２０ａや図示しない軸受部材などで回転可能に支持して多極性磁石３０の回転を許容している。この軸部材３２は、回転ローラ３１を平面状の外部回転体７に接触させて用いる場合は直線状に構成し、また、自転車のホイールのように外側に向けて漸次厚み寸法が薄くなるような外部回転体７に接触させる場合は、そのホイール面に沿って回転軸を屈曲させる連結手段を設けて構成しても良い。
【００１０】
また、第二の回転機構４は、外周部に溝部を設けた回転ローラ４１と、前記誘電部６の回転中心と回転ローラ４１とを軸支する軸部材４２とを具備し、第二のケース２１の開口端部２１ａや図示しない軸受部材などで誘電部６を回転可能に支持して構成している。この軸部材４２も第一の回転機構３と同じ構成を有するもので、平面状の外部回転体７に接触させて使用する場合は軸部材４２を直線状に構成し、また、自転車のホイールなどのような変形した外部回転体７に接触させて使用する場合は、その回転軸を屈曲させる連結手段を設けて構成するようにしても良い。
【００１１】
一方、芯材４０は、多極性磁石３０の下方に略同じ回転軸上に配置されており、図２に示すように多極性磁石３０の一方の磁極（例えば、N極）に対応させて下方から起立させた第一の磁極片４０ａと、他方の磁極（例えば、S極）に対応させて下方から起立させた第二の磁極片４０ｂとを設けて構成される。この第一の磁極片４０ａは、腰部４０ｃ上端部分から多極性磁石３０の外周近傍に向けて起立して設けられ、また、第二の磁極片４０ｂは、腰部４０ｃ下端部分から第一の磁極片４０ａの外周部分に位置するように起立して設けられる。そして、この第二の磁極片４０ｂの下面にはブラシ部材４３を第二のケース２１に対して接触可能に取り付けており、また、このブラシ部材４３の内側には薄い絶縁部材４４を介して円盤状の導電盤４５を取り付けている。そして、この芯材４０の腰部４０ｃにコイル５が巻き付け、そのコイル５の一端側５ａをブラシ部材４３に接続して第二のケース２１にアース接続するとともに、他端側５ｂを導電盤４５に接続してブラシ部材２４を介してプッシュ端子用接続部２２から外部出力できるようにしている。
【００１２】
次に、このように構成した発電機１を使用する場合について説明する。
【００１３】
まず、ケース本体２の固定部２５を介して外部回転体７のに隣接して設けられたフォーク等の固定部材に固定してその外部回転体７の回転中心７１近傍に位置させ、第一の回転機構３側の回転ローラ３１と第二の回転機構４側の回転ローラ４１とを互いに外部回転体７の回転中心７１の反対側に接触押圧させる。そして、この状態で外力を用いて外部回転体７を回転させた場合、第一の回転機構３と第二の回転機構４側の回転ローラ３１、４１が互いに外部回転体７の円盤面７０に従動して逆方向に回転し、多極性磁石３０のそれぞれの磁極に対応させた第一の磁極片４０ａおよび第二の磁極片４０ｂに異なる種類の磁力を帯磁させる。これに伴って、芯材４０の腰部４０ｃに巻き着けられたコイル５に誘導起電力が発生し、コイル５の回転時に第二のケース２１に常時接触するブラシ部材４３によって一端側５ａがアース接続され、また、プッシュ端子用接続部２２の上部に設けられたブラシ部材２４が導電盤４５に常時接触することによってプッシュ端子用接続部２２から誘導起電力を出力させられるようになる。
【００１４】
このように上記実施形態によれば、ケース本体２の内部に、磁石３０と、芯材４０を有するコイル５とを有し、このケース本体２を外部回転体７に隣接して固定する固定部２５を具備してなる発電機１において、外部回転体７に接触する回転ローラ３１の従動回転によって磁石３０を回転させる第一の回転機構３と、該外部回転体７の回転中心の反対側に接触する回転ローラ４１の従動回転によって芯材４０およびコイル５を磁石３０の回転方向と逆方向に回転させる第二の回転機構４とを設けるようにしたので、磁石３０のみを回転させる場合に比べてコイル５と磁石３０の相対速度を大きくすることができ、より大きな誘導起電力を発生させることが可能となる。このため自転車などを低速走行させた場合であっても点灯に必要な有効な起電力を得ることが可能となり、また、磁石３０やコイル５のいずれか一方のみを高速回転させる必要がないため、高速回転による遠心力や固有振動に基づく部品や発電機全体の故障などを防止することができるようになる。
【００１５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変更することができる。例えば、上記実施形態では磁石３０と誘電部６とをそれぞれ略同一軸上に直列配置させるようにしたが、これに限らず磁石を回転中心側に設けて芯材およびコイルをその外側に配置するように構成しても良く、また、これとは逆に芯材およびコイルを回転中心側に設けてその外周に磁石を設けて、それぞれを逆方向に回転させるようにしても良い。
【００１６】
更に、上記実施形態では、コイル５および芯材４０をともに一体化させて回転させるようにしたが、コイルを回転させることなく芯材のみを磁石と逆方向に回転させるようにしても良い。
【発明の効果】
本発明の発電機は、ケース本体（２）の内部に、磁石（３０）と、芯材（４０）を有するコイル（５）とを有し、このケース本体（２）を外部回転体（７）に隣接して固定する固定部（２５）を具備してなる発電機（１）において、外部回転体（７）に接触する回転ローラ（３１）の従動回転によって磁石（３０）を回転させる第一の回転機構（３）と、該外部回転体（７）の回転中心の反対側に接触する回転ローラ（４１）の従動回転によって芯材（４０）およびコイル（５）を前記磁石（３０）の回転方向と逆方向に回転させる第二の回転機構（４）とを設けるようにしたので、芯材もしくはコイルと磁石との相対速度を大きくすることができ、これに基づいて誘導起電力を大きくすることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態を示す発電機の縦断面図
【図２】  図１におけるＡ−Ａ断面を示した状態図
【図３】  同形態における使用状態を示す図
【符号の説明】
１・・・発電機
２・・・ケース本体
３・・・第一の回転機構
４・・・第二の回転機構
５・・・コイル
７・・・外部回転体
２５・・・固定部
３０・・・磁石
４０・・・芯材
４０ａ・・・第一の磁極片
４０ｂ・・・第二の磁極片
７１・・・回転中心
【図１】
0003684355.tif 000002
【図２】
0003684355.tif 000003
【図３】
0003684355.tif 000004