(57)【要約】【課題】ＬＥＤランプに電力を供給した場合の発光時のちらつきを抑制することができると共に、簡素な構成で、コストダウン及びコンパクト化が可能なハブダイナモを提供する。【解決手段】ロータは内周部に永久磁石を有する。ステータ１３は、ステータコア２６とコイルを備えた第１のステータユニット２０Ａと第２のステータユニット２０Ｂとを軸方向に組み合わせることで構成されている。ステータコア２６は、外周部に永久磁石に対向したティース２２を有し、第１、第２のステータユニットは、各ステータユニットのティース２２の位置を角度αだけずらして組み合わせられている。αはティースのピッチの１／２であり、これにより、電気角で９０°位相のずれた２相の交番電流・電圧を出力する。【選択図】図４
2014209832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪と共に回転し、円周方向にＮ極とＳ極の磁極が交互に配列された永久磁石を備えたロータと、
前記車輪を回転自在に支持する車輪軸に回転不能に固定され、前記ロータの内周側に配置されたステータと、を有し、
前記ロータの回転により、前記ステータのコイルから出力される交番電流を全波整流して発光ダイオードに供給するように構成され、
前記ステータに、位相のずれた交番電流を出力する多相のコイルが設けられていることを特徴とするハブダイナモ。
【請求項２】
前記ステータは、前記車輪軸の周りに環状に巻かれたコイルと、該コイルを包囲すると共に、外周部に前記永久磁石と対向し且つ前記磁極の数に対応した極数のティースを有したステータコアと、をそれぞれ備えるクローポール型の複数のステータユニットを前記車輪軸の軸方向に組み合わせることで構成され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。
【請求項３】
前記永久磁石は、前記複数のステータユニットにそれぞれ対応するよう軸方向に分けられた複数の磁石領域を有し、これら複数の磁石領域の磁極の位置が所定角度だけ円周方向に相互にずらして設定されており、
それにより、各ステータユニットのコイルに、相互に位相のずれた交番電流が出力されることを特徴とする請求項２に記載のハブダイナモ。
【請求項４】
前記ステータは、第１の前記ステータユニット及び第２の前記ステータユニットを有し、
前記第１のステータユニットと前記第２のステータユニットは、該各ステータユニットの前記ティースの位置を所定角度だけ円周方向に相互にずらして組み合わせられており、
それにより、前記第１のステータユニットのコイルと前記第２のステータユニットのコイルとが相互に位相のずれた交番電流を出力することを特徴とする請求項２〜請求項３のいずれか１項に記載のハブダイナモ。
【請求項５】
前記第１及び第２の各ステータユニットにおけるティースの極数及び前記永久磁石の円周方向に配列された磁極の極数をＰ、ティースのピッチ角をθ、前記第１のステータユニットのティースと前記第２のステータユニットのティースの円周方向のずれ角度をαとしたとき、極数Ｐ及びピッチ角θは、
α＝θ／２＝（３６０°／Ｐ）／２
を満たすように設定されていることを特徴とする請求項４に記載のハブダイナモ。
【請求項６】
前記ステータは、第１の前記ステータユニット及び第２の前記ステータユニットを有し、
前記第１のステータユニットと前記第２のステータユニットは、該各ステータユニットの前記ティースの円周方向の位置を互いに一致させて組み合わせられ、
一方、前記永久磁石は、前記第１のステータユニット及び第２のステータユニットにそれぞれ対応するよう軸方向に分けられた第１と第２の２つの磁石領域を有し、これら第１と第２の２つの磁石領域の磁極の位置が所定角度だけ円周方向に相互にずらして設定されており、
それにより、前記第１のステータユニットのコイルと前記第２のステータユニットのコイルとが相互に位相のずれた交番電流を出力することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のハブダイナモ。
【請求項７】
前記第１及び第２の各ステータユニットにおけるティースの極数及び前記永久磁石の円周方向に配列された磁極の極数をＰ、ティースのピッチ角をθ、前記永久磁石の第１の磁石領域の磁極の位置と前記第２の磁石領域の磁極の位置の円周方向のずれ角度をβとしたとき、極数Ｐ及びピッチ角θは、
β＝θ／２＝（３６０°／Ｐ）／２
を満たすように設定されていることを特徴とする請求項６に記載のハブダイナモ。
【請求項８】
前記ステータは、第１の前記ステータユニット及び第２の前記ステータユニットを有し、
前記第１のステータユニットと前記第２のステータユニットは、該各ステータユニットの前記ティースの位置を所定角度だけ円周方向に相互にずらして組み合わせられ、
一方、前記ロータに設けられた永久磁石は、前記第１のステータユニット及び第２のステータユニットにそれぞれ対応するよう軸方向に分けられた第１と第２の２つの磁石領域を有し、これら第１と第２の２つの磁石領域の磁極の位置が所定角度だけ円周方向に相互にずらして設定されており、
それにより、前記第１のステータユニットのコイルと前記第２のステータユニットのコイルとが相互に位相のずれた交番電流を出力することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のハブダイナモ。
【請求項９】
前記第１及び第２の各ステータユニットにおけるティースの極数及び前記永久磁石の円周方向の磁極の極数をＰ、ティースのピッチ角をθ、前記第１のステータユニットのティースと前記第２のステータユニットのティースの円周方向のずれ角度をα、前記永久磁石の第１の磁石領域の磁極の位置と前記第２の磁石領域の磁極の位置の円周方向のずれ角度をβとしたとき、極数Ｐ及びピッチ角θは、
α＋β＝θ／２＝（３６０°／Ｐ）／２
を満たすように設定されていることを特徴とする請求項８に記載のハブダイナモ。
【請求項１０】
前記永久磁石は、各磁石領域をそれぞれ別々に構成する複数の磁石部品からなることを特徴とする請求項３〜請求項９のいずれか１項に記載されたハブダイナモ。
【請求項１１】
前記永久磁石は１つの磁石部品からなり、各磁石領域を、前記磁石部品上において円周方向及び軸方向に着磁することで形成したことを特徴とする請求項３〜請求項９のいずれか１項に記載されたハブダイナモ。
【請求項１２】
前記永久磁石は、該永久磁石の円周方向に配列された磁極が、前記ロータの軸線方向に対して斜めに形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項１１に記載のハブダイナモ。
【請求項１３】
各ステータユニットの間に、それぞれのステータユニット間での磁束の漏れを防止する磁束漏れ防止部が設けられていることを特徴とする請求項２〜請求項１２のいずれか１項に記載のハブダイナモ。
【請求項１４】
前記磁束漏れ防止部として、各ステータユニットの間に、それぞれの前記ステータユニットを離間させる空間が確保されていることを特徴とする請求項１３に記載のハブダイナモ。
【請求項１５】
各ステータユニットの間に、前記空間を確保するためのスペーサが配置されていることを特徴とする請求項１４に記載のハブダイナモ。
【請求項１６】
各ステータユニットの互いに対向する端面間に、前記磁束漏れ防止部として、非磁性材料よりなるスペーサが配置されていることを特徴とする請求項１３に記載のハブダイナモ。
【請求項１７】
各ステータユニットの互いに対向する端面のうち少なくとも一方の端面に、前記スペーサが取り付けられていることを特徴とする請求項１３または請求項１６に記載のハブダイナモ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ハブダイナモに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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、車輪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。
従来のハブダイナモは、単相交流発電機として構成されたものが主流であった。単相交流発電機は、図１９に示すような電圧波形を出力する。
【０００３】
ところで、最近では自転車用ランプとして、省電力化のために発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用したランプ（以下、ＬＥＤランプという）が用いられるようになってきた。従って、単相交流発電機の出力をランプに供給する場合は、図１９に示す電圧波形を全波整流した後の図２０に示すような波形の出力を供給することになる。
【０００４】
しかし、ＬＥＤランプは発光応答性がきわめて良いため、低速走行時に、ちらついてしまうことが分かった。ちらつきの原因は、図２０に示すように、整流後の電圧波形において、０ボルトまで出力電圧が落ちる点が存在するためである。ＬＥＤランプではなく、フィラメント式の電球を使用している場合は、電球の発光応答性が悪いために、図２０に示すような電圧波形をランプに供給しても、ちらつきが起きることはなかったが、ＬＥＤランプを使用する場合はちらつきの改善が必要であることが分かった。
【０００５】
このため、ＬＥＤランプを使用する場合のちらつきを防止するために、３相交流発電機を使用する例が示されている（例えば、特許文献１参照）。この例では、３相交流を整流し合成することで、途切れることのない電圧及び電流をＬＥＤランプに供給して、ちらつきのない照明光を発光できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１２９８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の従来技術のように３相交流発電機を用いる場合は、装備が過剰になり、コスト高になる上、コンパクト化が難しくなることがあった。
【０００８】
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、ＬＥＤランプに電力を供給した場合の発光時のちらつきを抑制することができると共に、簡素な構成で、コストダウン及びコンパクト化が可能なハブダイナモを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明に係るハブダイナモは、車輪と共に回転し、円周方向にＮ極とＳ極の磁極が交互に配列された永久磁石を備えたロータと、前記車輪を回転自在に支持する車輪軸に回転不能に固定され、前記ロータの内周側に配置されたステータと、を有し、前記ロータの回転により、前記ステータのコイルから出力される交番電流を全波整流して発光ダイオードに供給するように構成され、前記ステータに、位相のずれた交番電流を出力する多相のコイルが設けられていることを特徴とする。
【００１０】
この構成においては、多相のコイルのうち、例えば２相のコイルの出力する電圧をＡ相電圧とＢ相電圧とした場合、Ａ相電圧とＢ相電圧が同時に０Ｖになることはない。従って、２相の出力の全波整流後の合成出力に０Ｖに落ちる点がなくなり、この出力をＬＥＤランプに供給することで、発光時のちらつきを抑制することができる。また、２相であるため、ちらつきを防止する上での必要最小限の装備で済み、コストダウンとコンパクト化に貢献することができる。
【００１１】
本発明に係るハブダイナモは、前記ステータは、前記車輪軸の周りに環状に巻かれたコイルと、該コイルを包囲すると共に、外周部に前記永久磁石と対向し且つ前記磁極の数に対応した極数のティースを有したステータコアと、をそれぞれ備えるクローポール型の複数のステータユニットを前記車輪軸の軸方向に組み合わせることで構成されていることを特徴とする。
【００１２】
この構成においては、ロータの永久磁石とステータコアのティースとが対向しており、ロータが回転することによってステータコアに交番磁束が発生し、これによりステータのコイルに電流が流れて発電が行われる。具体的には、円周方向に配列されたティースが交互にＮ極またはＳ極になり、ステータコアに交番磁束が発生して、コイルから交番電流が出力される。
【００１３】
本発明に係るハブダイナモは、前記永久磁石は、前記複数のステータユニットにそれぞれ対応するよう軸方向に分けられた複数の磁石領域を有し、これら複数の磁石領域の磁極の位置が所定角度だけ円周方向に相互にずらして設定されており、それにより、各ステータユニットのコイルに、相互に位相のずれた交番電流が出力されることを特徴とする。
【００１４】
この構成においては、ロータの永久磁石とステータコアのティースとが対向しており、ロータが回転することによってステータコアに交番磁束が発生し、これによりステータのコイルに電流が流れて発電が行われる。具体的には、円周方向に配列されたティースが交互にＮ極またはＳ極になり、ステータコアに交番磁束が発生して、コイルから交番電流が出力される。この際、ロータに設けられた永久磁石は、複数のステータユニットにそれぞれ対応するよう軸方向に分けられた複数の磁石領域を有し、各磁石領域の磁極の位置が所定角度だけ円周方向に相互にずらして設定されているので、各ステータユニットのコイルから出力される交番電流の位相がずれることになり、交番電圧が０Ｖに落ちる点がなくなる。従って、多相のコイルの出力の全波整流後の合成出力をＬＥＤランプに供給することで、ＬＥＤランプの発光時のちらつきを抑制することができる。
【００１５】
本発明に係るハブダイナモは、前記ステータは、第１の前記ステータユニット及び第２の前記ステータユニットを有し、前記第１のステータユニットと前記第２のステータユニットは、該各ステータユニットの前記ティースの位置を所定角度だけ円周方向に相互にずらして組み合わせられており、それにより、前記第１のステータユニットのコイルと前記第２のステータユニットのコイルとが相互に位相のずれた交番電流を出力することを特徴とする。
【００１６】
この構成においては、第１のステータユニットのコイルから出力される交番電流と第２のステータユニットのコイルから出力される交番電流の位相がずれており、同時に交番電圧が０Ｖに落ちる点がない。従って、２相のコイルの出力の全波整流後の合成出力をＬＥＤランプに供給することで、ＬＥＤランプの発光時のちらつきを抑制することができる。
【００１７】
本発明に係るハブダイナモは、前記第１及び第２の各ステータユニットにおけるティースの極数及び前記永久磁石の円周方向に配列された磁極の極数をＰ、ティースのピッチ角をθ、前記第１のステータユニットのティースと前記第２のステータユニットのティースの円周方向のずれ角度をαとしたとき、極数Ｐ及びピッチ角θは、α＝θ／２＝（３６０°／Ｐ）／２を満たすように設定されていることを特徴とする。
【００１８】
この構成においては、第１のステータユニットのティースと第２のステータユニットのティースの円周方向のずれ角度αを上記のように設定したことにより、２相のコイルの出力の位相ずれを電気角で９０°にすることができる。従って、９０°位相のずれた電圧波形の全波整流後の合成出力の最小値と最大値の開きを小さくすることができ、全波整流後の合成出力をＬＥＤランプに供給することで、ＬＥＤランプの発光時のちらつきを効果的に抑制することができる。例えば、従来の単相発電と同じ速度でロータが回転する場合には、ＬＥＤランプちらつきを半分以下にすることができる。また、従来の単相発電と同程度のちらつきを許容する場合には、ステータの極数及び永久磁石の磁極の極数を半減することができ、コスト低減に貢献することができる。
【００１９】
本発明に係るハブダイナモは、前記ステータは、第１の前記ステータユニット及び第２の前記ステータユニットを有し、前記第１のステータユニットと前記第２のステータユニットは、該各ステータユニットの前記ティースの円周方向の位置を互いに一致させて組み合わせられ、一方、前記永久磁石は、前記第１のステータユニット及び第２のステータユニットにそれぞれ対応するよう軸方向に分けられた第１と第２の２つの磁石領域を有し、これら第１と第２の２つの磁石領域の磁極の位置が所定角度だけ円周方向に相互にずらして設定されており、それにより、前記第１のステータユニットのコイルと前記第２のステータユニットのコイルとが相互に位相のずれた交番電流を出力することを特徴とする。
【００２０】
この構成においては、ロータに設けられた永久磁石は、第１のステータユニット及び第２のステータユニットにそれぞれ対応するよう軸方向に分けられた第１と第２の２つの磁石領域を有し、これら第１と第２の２つの磁石領域の磁極の位置が所定角度だけ円周方向に相互にずらして設定されている。このため、第１のステータユニットのコイルから出力される交番電流と第２のステータユニットのコイルから出力される交番電流の位相がずれることになり、同時に交番電圧が０Ｖに落ちる点がなくなる。従って、２相のコイルの出力の全波整流後の合成出力をＬＥＤランプに供給することで、ＬＥＤランプの発光時のちらつきを抑制することができる。
【００２１】
本発明に係るハブダイナモは、前記第１及び第２の各ステータユニットにおけるティースの極数及び前記永久磁石の円周方向に配列された磁極の極数をＰ、ティースのピッチ角をθ、前記永久磁石の第１の磁石領域の磁極の位置と前記第２の磁石領域の磁極の位置の円周方向のずれ角度をβとしたとき、極数Ｐ及びピッチ角θは、β＝θ／２＝（３６０°／Ｐ）／２を満たすように設定されていることを特徴とする。
【００２２】
この構成においては、ロータの永久磁石の第１の磁石領域の磁極の位置と第２の磁石領域の磁極の位置の円周方向のずれ角度βを上記のように設定したことにより、第１のステータユニット及び第２のステータユニットの２相のコイルの出力の位相ずれを電気角で９０°にすることができる。従って、９０°位相のずれた電圧波形の全波整流後の合成出力の最小値と最大値の開きを小さくすることができ、全波整流後の合成出力をＬＥＤランプに供給することで、ＬＥＤランプの発光時のちらつきを効果的に抑制することができる。例えば、従来の単相発電と同じ速度でロータが回転する場合には、ＬＥＤランプちらつきを半分以下にすることができる。また、従来の単相発電と同程度のちらつきを許容する場合には、ステータの極数及び永久磁石の磁極の極数を半減することができ、コスト低減に貢献することができる。
【００２３】
本発明に係るハブダイナモは、前記ステータは、第１の前記ステータユニット及び第２の前記ステータユニットを有し、前記第１のステータユニットと前記第２のステータユニットは、該各ステータユニットの前記ティースの位置を所定角度だけ円周方向に相互にずらして組み合わせられ、一方、前記ロータに設けられた永久磁石は、前記第１のステータユニット及び第２のステータユニットにそれぞれ対応するよう軸方向に分けられた第１と第２の２つの磁石領域を有し、これら第１と第２の２つの磁石領域の磁極の位置が所定角度だけ円周方向に相互にずらして設定されており、それにより、前記第１のステータユニットのコイルと前記第２のステータユニットのコイルとが相互に位相のずれた交番電流を出力することを特徴とする。
【００２４】
この構成においては、第１のステータユニットと第２のステータユニットは、各ステータユニットのティースの位置を所定角度だけ円周方向に相互にずらして組み合わせられ、一方、ロータに設けられた永久磁石は、第１のステータユニット及び第２のステータユニットにそれぞれ対応するよう軸方向に分けられた第１と第２の２つの磁石領域を有し、これら第１と第２の２つの磁石領域の磁極の位置が所定角度だけ円周方向に相互にずらして設定されている。このため、第１のステータユニットのコイルから出力される交番電流と第２のステータユニットのコイルから出力される交番電流の位相がずれることになり、同時に交番電圧が０Ｖに落ちる点がなくなる。従って、２相のコイルの出力の全波整流後の合成出力をＬＥＤランプに供給することで、ＬＥＤランプの発光時のちらつきを抑制することができる。
【００２５】
本発明に係るハブダイナモは、前記第１及び第２の各ステータユニットにおけるティースの極数及び前記永久磁石の円周方向の磁極の極数をＰ、ティースのピッチ角をθ、前記第１のステータユニットのティースと前記第２のステータユニットのティースの円周方向のずれ角度をα、前記永久磁石の第１の磁石領域の磁極の位置と前記第２の磁石領域の磁極の位置の円周方向のずれ角度をβとしたとき、極数Ｐ及びピッチ角θは、α＋β＝θ／２＝（３６０°／Ｐ）／２を満たすように設定されていることを特徴とする。
【００２６】
この構成においては、第１のステータユニットのティースと第２のステータユニットのティースの円周方向のずれ角度αと、永久磁石の第１の磁石領域の磁極の位置と第２の磁石領域の磁極の位置の円周方向のずれ角度βとの関係を上記のように設定したことにより、２相のコイルの出力の位相ずれを電気角で９０°にすることができる。従って、９０°位相のずれた電圧波形の全波整流後の合成出力の最小値と最大値の開きを小さくすることができ、全波整流後の合成出力をＬＥＤランプに供給することで、ＬＥＤランプの発光時のちらつきを効果的に抑制することができる。例えば、従来の単相発電と同じ速度でロータが回転する場合には、ＬＥＤランプちらつきを半分以下にすることができる。また、従来の単相発電と同程度のちらつきを許容する場合には、ステータの極数及び永久磁石の磁極の極数を半減することができ、コスト低減に貢献することができる。
【００２７】
本発明に係るハブダイナモは、前記永久磁石は、各磁石領域をそれぞれ別々に構成する複数の磁石部品からなることを特徴とする。
【００２８】
この構成においては、各磁石領域の磁石部品を別々に製作して組み合わせることにより永久磁石を構成することができるので、各磁石部品の着磁を容易に行うことができる。
【００２９】
本発明に係るハブダイナモは、前記永久磁石は１つの磁石部品からなり、各磁石領域を、前記磁石部品上において円周方向及び軸方向に着磁することで形成したことを特徴とする。
【００３０】
この構成においては、同一の磁石部分上に各磁石領域の磁極を着磁するので、部品の取り扱いの容易化を図ることができる。
【００３１】
本発明に係るハブダイナモは、前記永久磁石は、該永久磁石の円周方向に配列された磁極が、前記ロータの軸線方向に対して斜めに形成されていることを特徴とする。
【００３２】
この構成においては、各磁石領域における磁極の位置を円周方向に相互にずらすことが容易にできるようになる。
【００３３】
本発明に係るハブダイナモは、各ステータユニットの間に、それぞれのステータユニット間での磁束の漏れを防止する磁束漏れ防止部が設けられていることを特徴とする。
【００３４】
この構成においては、各ステータユニットの間に設けられた磁束漏れ防止部によって、各ステータユニットの相互間での磁束の漏れを防止することができる。
例えば、複数のステータユニットのうち、第１のステータユニットのＮ極のティースに生じる磁束が、隣の第２のステータユニットのＳ極のティースに流れてしまうことを防止できる。また、第２のステータユニットのＮ極のティースに生じる磁束が、隣の第１のステータユニットのＳ極のティースに流れてしまうことを防止できる。そのため、第１のステータユニットのティースで生じた磁束は、第２のステータユニットに流れることなく、第１のステータユニットのコイルのみを通ることになり、また、第２のステータユニットのティースで生じた磁束は、第１のステータユニットに流れることなく、第２のステータユニットのコイルにみを通ることになる。その結果、位相の異なる第１のステータユニット及び第２のステータユニットの磁路の相互間での漏れ磁束が無くなることにより、ハブダイナモの特性が向上する。
【００３５】
本発明に係るハブダイナモは、前記磁束漏れ防止部として、各ステータユニットの間に、それぞれの前記ステータユニットを離間させる空間が確保されていることを特徴とする。
【００３６】
この構成においては、各ステータユニットの間に確保された空間によって、各ステータユニットの相互間での磁束の漏れを防止することができる。そのため、各ステータユニットの間に空間を確保するだけの簡単な構成の採用により、ハブダイナモの特性の向上が図れる。
【００３７】
本発明に係るハブダイナモは、各ステータユニットの間に、前記空間を確保するためのスペーサが配置されていることを特徴とする。
【００３８】
この構成においては、各ステータユニットの間にスペーサが配置されることで前記空間が確保されているので、一定の空間の確保が容易にできるようになる。
【００３９】
本発明に係るハブダイナモは、各ステータユニットの互いに対向する端面間に、前記磁束漏れ防止部として、非磁性材料よりなるスペーサが配置されていることを特徴とする。
【００４０】
この構成においては、各ステータユニットの互いに対向する端面間に配置された非磁性材料よりなるスペーサの作用で、各ステータユニットの相互間での磁束の漏れを防止することができる。
【００４１】
本発明に係るハブダイナモは、各ステータユニットの互いに対向する端面のうち少なくとも一方の端面に、前記スペーサが取り付けられていることを特徴とする。
【００４２】
この構成においては、前記スペーサを配置する手間を簡略化することができる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明に係るハブダイナモによれば、ＬＥＤランプに電力を供給した場合の発光時のちらつきを抑制することができる。また、２相交流を出力するため、ちらつきを防止する上での必要最小限の装備で済み、コストダウンとコンパクト化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施形態におけるハブダイナモの取付概要図である。
【図２】本発明の第１実施形態におけるハブダイナモの側面図である。
【図３】本発明の第１実施形態におけるハブダイナモの断面図である。
【図４】本発明の第１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。
【図５】本発明の第１実施形態におけるＡ相のステータコアのティースとＢ相のステータコアのティースの位相のずれを説明するための図である。
【図６】本発明の第１実施形態におけるハブダイナモの出力する電圧波形を示す図である。
【図７】図６の出力を全波整流した後の波形を示す図である。
【図８】本発明の第１実施形態におけるハブダイナモのステータコアの側部ヨークの構成を示す正面図である。
【図９】本発明の第１実施形態における側部ヨークの変形例の正面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態におけるハブダイナモの断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態におけるハブダイナモを構成するステータの一部の構成を示す斜視図である。
【図１２】本発明の第３実施形態におけるハブダイナモの断面図である。
【図１３】本発明の第４実施形態におけるハブダイナモの断面図である。
【図１４】本発明の第５実施形態におけるハブダイナモを構成するステータの側面図である。
【図１５】本発明の第５実施形態におけるハブダイナモを構成するロータの構成図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は軸方向から見た正面図である。
【図１６】本発明の第５実施形態におけるＡ相のステータコアのティースに対応したＡ相用の第１の磁石領域の磁極の位置とＢ相のステータコアのティースに対応したＢ相用の第２の磁石領域の磁極の位置との位相のずれを説明するための図である。
【図１７】本発明の第６実施形態におけるハブダイナモを構成するロータの構成図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は軸方向から見た正面図である。
【図１８】本発明の第６実施形態におけるＡ相のステータコアに対応したＡ相用の第１の磁石領域の磁極の位置とＢ相のステータコアに対応したＢ相用の第２の磁石領域の磁極の位置との位相のずれを説明するための図である。
【図１９】従来の単相交流発電機の出力する電圧波形を示す図である。
【図２０】図１９の出力を全波整流した後の波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、本発明の実施形態のハブダイナモについて図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態のハブダイナモの取付概要図である。なお、以下の説明では、本発明のハブダイナモ１０を自転車１の車輪軸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。また、ＬＥＤランプの駆動回路には、ハブダイナモ１０の出力を整流し合成する回路が組み込まれているものとする。
【００４６】
（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により車輪軸１１を介して回転可能に軸支されている。車輪軸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。車輪軸１１の軸方向中央の大部分には、ハブダイナモ１０が車輪軸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に電力を供給している。
【００４７】
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と共に車輪軸１１の周囲を回転するロータ１２と、ロータ１２の内周側に位置する状態で車輪軸１１に回転不能に取り付けられたステータ１３と、を備えている。
【００４８】
以下、車輪軸１１の中心軸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Ｏ周りに沿った方向を周方向という。なお、車輪軸１１のうち、少なくともステータ１３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、雄ねじ部が形成されている。
【００４９】
（ロータ）
図２はハブダイナモの側面図であり、図３はハブダイナモの断面図である。
図２及び図３に示すように、ロータ１２は、ハブシェル１００を主体に構成されている。ハブシェル１００は、円筒状の胴部６１と、胴部６１の軸方向両端開口を塞ぐ第１のエンドプレート７０及び第２のエンドプレート８０と、からなる。
【００５０】
図３に示すように、胴部６１の軸方向一方Ｐ側（図３における左側）の開口は、製作時には開放されており、その開口を塞ぐように、胴部６１と別体に製作された第２のエンドプレート８０が、所定の組立工程後に胴部６１の軸方向一方Ｐ側の端部に圧入固定されている。
胴部６１の軸方向他方Ｑ側（図３における右側）の開口は、胴部６１と一体に形成された第１のエンドプレート７０により製作時から閉塞されている。円筒状の胴部６１と、胴部６１の軸方向他方Ｑ側の開口を塞ぐ第１のエンドプレート７０とは、一体部品のハブシェル本体６０として製作されている。ハブシェル本体６０と、それと別体の第２のエンドプレート８０は、それぞれに一定厚の磁性金属板（主に鉄板）をプレス成形することで製作されている。
【００５１】
ハブシェル本体６０の胴部６１の軸方向両端部外周には、径方向外側に向かって張り出す左右一対のフランジ部６２が形成されている。各フランジ部６２は、プレス成形の際に素材である金属板をＵ字形に折り返し、軸方向内側のフランジ板６２ａと軸方向外側のフランジ板６２ｂとを互いに密着状態で重ね合わせることで形成されている。各フランジ部６２には、軸方向に貫通する支持孔６３が周方向に等間隔で複数形成されている。
支持孔６３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６２の支持孔６３は、半ピッチ分だけ位相がずれて配置されている。
【００５２】
胴部６１の軸方向他方Ｑ側の開口を閉塞する第１のエンドプレート７０は、軸方向外側（Ｑ側）に円錐形に膨らんだ環状の側壁７１と、この側壁７１の内周縁で軸方向内側（Ｐ側）に折れ曲がった円筒状のベアリング嵌合壁７３と、このベアリング嵌合壁７３の軸方向内側（Ｐ側）端で径方向内側に折れ曲がったベアリング押え壁７４と、前記側壁７１の外周縁から径方向外側に向けて連設されたフランジ部７５と、を有している。
このフランジ部７５が、胴部６１の軸方向他方Ｑ側のフランジ部６２の外側のフランジ板６２ｂと一体に連続していることで、胴部６１と第１のエンドプレート７０とが一体化されている。これにより、一体部品としてのハブシェル本体６０が構成される。
【００５３】
また、胴部６１の軸方向一方Ｐ側の開口を閉塞する第２のエンドプレート８０は、環状の側壁８１と、この側壁８１の内周縁で軸方向内側（Ｑ側）に折れ曲がった円筒状のベアリング嵌合壁８３と、このベアリング嵌合壁８３の軸方向内側（Ｑ側）端で径方向内方に折れ曲がったベアリング押え壁８４と、前記側壁８１の外周縁で軸方向内側（Ｑ側）に折れ曲がった円筒状の圧入嵌合壁８５と、を有している。
第２のエンドプレート８０は、この円筒状の圧入嵌合壁８５を、ハブシェル本体６０の胴部６１の軸方向一方Ｐ側の開口の内周に圧入嵌合させることで、胴部６１に固定されている。
【００５４】
第１のエンドプレート７０及び第２のエンドプレート８０のベアリング嵌合壁７３、８３の径方向内側は、同軸上に位置する貫通孔７２、８２として開口しており、これら貫通孔７２、８２を画成するベアリング嵌合壁７３、８３の内周に、ベアリング（軸受）２１、２２がそれぞれ嵌合されている。そして、ハブシェル１００を主体として構成されるロータ１２は、ベアリング９１、２２を介して車輪軸１１に回転可能に支持されることで、前輪５の回転と共に車輪軸１１を中心に回転するようになっている。すなわち、ロータ１２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。
【００５５】
ハブシェル本体６０の胴部６１の内周には、例えばフェライト等により形成された永久磁石１９が配置されている。永久磁石１９の外周面の曲率半径は、胴部６１の内周面の半径と同等に設定されており、永久磁石１９は、ヨークを介さずに磁性材料製の胴部６１の内周に直接密着した状態で配置され、例えば接着剤等により貼付されている。永久磁石１９を、胴部６１の内周面に沿って円筒状に配置することで、永久磁石１９はステータ１３の外周面全体を覆っている。なお、永久磁石１９は、周方向に複数に分割された状態で胴部６１の内周に組み込まれている。
【００５６】
この円筒状に配置された永久磁石１９の内周面には、Ｎ極及びＳ極の磁極が周方向に沿って交互に着磁されている。具体的には、Ｎ極及びＳ極がそれぞれ１４極ずつ、合計２８極の磁極が交互にＮ極及びＳ極が並ぶように着磁されている。この場合、Ｎ極及びＳ極の磁極は、軸方向の一端から他端まで、周方向にずれることなく、軸方向に平行に形成されている。
【００５７】
（ステータ）
図４はハブダイナモを構成するステータの斜視図である。
図４に示すように、ステータ１３は、クローポール型の第１のステータユニット２０Ａと第２のステータユニット２０Ｂとを車輪軸１１の軸方向に組み合わせることで構成されており、第１のステータユニット２０ＡはＡ相の交番電流・電圧を出力し、第２のステータユニット２０ＢはＢ相の交番電流・電圧を出力するようになっている。
【００５８】
図３に示すように、各ステータユニット２０Ａ、２０Ｂは、車輪軸１１の周りにボビン（図示略）を介して環状に巻かれたコイル２４と、コイル２４を包囲すると共に外周部に永久磁石１９と対向し且つ磁極の数に対応した極数のティース２２（２２−１、２２−２）を有したステータコア２６と、をそれぞれ備えている。
【００５９】
ステータコア２６は、環状のコイル２４の内周に配置された中心部ヨーク２５と、環状のコイル２４の軸方向の一方側（Ｑ側）及び他方側（Ｐ側）に互いに対向して配置されて内周部が中心部ヨーク２５の一端及び他端に磁気的に結合された一対の円板状の側部ヨーク２１（２１−１、２１−２）と、ステータコア２６の外周部に配されてロータ１２の永久磁石１９の内周側に空隙を介して対向し、各側部ヨーク２１−１、２１−２の外周部に磁気的に結合されて円周方向に交互に配置されたティース２２（２２−１、２２−２）と、からなる。
【００６０】
ティース２２（２２−１、２２−２）は、円板状の側部ヨーク２１（２１−１、２１−２）にそれぞれ一体に形成されている。そして、軸方向の一方側（Ｑ側）の側部ヨーク２１−１に一体に形成されたティース２２−１と、軸方向の他方側（Ｐ側）の側部ヨーク２１−２に一体に形成されたティース２２−２とが、円周方向に微小間隔を開けて交互に配列されている。なお、各側部ヨーク２１−１、２１−２は、それぞれ１４個のティース２２−１、２２−２を有し、全ティース２２（２２−１、２２−２）の極数が永久磁石１９の磁極数に対応している。
【００６１】
ティース２２（２２−１、２２−２）を一体に有した軸方向他方Ｑ側及び軸方向一方Ｐ側の側部ヨーク２１（２１−１、２１−２）は同形状のものである。そして、軸方向他方Ｑ側の側部ヨーク２１−１は、ティース２２−１を軸方向一方Ｐ側に向け、軸方向一方Ｐ側の側部ヨーク２１−２は、ティース２２−２を軸方向他方Ｑ側に向けて、両者は車輪軸１１上で互いに組み合わせられている。円板状の側部ヨーク２１（２１−１、２１−２）の中央には、車輪軸１１の外周に嵌合する中心孔２３が形成されており、この中心孔２３によりステータ１３は車輪軸１１に固定されている。
【００６２】
（第１のステータユニットと第２のステータユニット組み合わせ）
図４に示すように、第１のステータユニット２０Ａと第２のステータユニット２０Ｂは、各ステータユニット２０Ａ、２０Ｂのティース２２の位置を所定角度αだけ円周方向に相互にずらして組み合わせられており、これにより、各ステータユニット２０Ａ、２０Ｂの各コイル２４から、位相のずれたＡ相とＢ相の２相の交番電流・電圧が出力されるようになっている。
【００６３】
本実施形態では、図５に示すように、第１及び第２の各ステータユニット２０Ａ（Ａ相）、２０Ｂ（Ｂ相）におけるティース２２（２２−１、２２−２）の極数及び永久磁石１９の磁極の極数をＰ、ティース２２（２２−１、２２−２）のピッチ角をθ、第１のステータユニット２０Ａのティース２２（２２−１、２２−２）と第２のステータユニット２０Ｂのティース（２２−１、２２−２）の円周方向のずれ角度をαとしたとき、角度αは、
α＝θ／２＝（３６０°／Ｐ）／２・・・（１）
を満たすように設定されている。
【００６４】
角度αが式（１）を満たすことにより、第１のステータユニット２０Ａのコイル２４と、第２のステータユニット２０Ｂのコイル２４とが、ロータ１２の回転に応じて、相互に電気角で９０°位相のずれた交番電流・電圧を出力する。
【００６５】
なお、第１のステータユニット２０Ａと第２のステータユニット２０Ｂとを、ずれ角αだけ周方向に位相ずれした関係に組み合わせるために、図示しない周方向位置決め手段が設けられている。また、図３に示すように互いに隣接する、第１のステータユニット２０Ａの軸方向一方Ｐ側の側部ヨーク２１−２と第２のステータユニット２０Ｂの軸方向他方Ｑ側の側部ヨーク２１−１とは、背中合わせに配置されている。
【００６６】
（規制部）
図３に示すように、車輪軸１１のうち、ステータ１３の軸方向両側に位置する部分には、ステータ１３の軸方向の移動を規制する規制部が設けられている。本実施形態の規制部は、車輪軸１１のうち、ステータ１３の軸方向一方Ｐ側に設けられたスペシャルナット３０と、軸方向他方Ｑ側に設けられたステータ固定部材３７と、を備えている。ステータ１３は、車輪軸１１の外周に固定されたこれらスペシャルナット３０とステータ固定部材３７とで、軸方向の定位置に挟持固定されている。
【００６７】
スペシャルナット３０は、軸方向一方Ｐ側に形成されたスリーブ部３０ａと、軸方向一方Ｐ側に形成されてスリーブ部３０ａに対して外径が拡大されたフランジ部３０ｂとを備えている。そして、内周に形成されている雌ネジ部を車輪軸１１の雄ねじ部に螺着することで、車輪軸１１の外周に固定されている。
【００６８】
スリーブ部３０ａの外周面は、第２のエンドプレート８０のベアリング嵌合壁８３に外輪を嵌合させたベアリング９２の内輪の内周に、圧入等により固定されている。フランジ部３０ｂは外径がベアリング９２の内径よりも大径に形成され、軸方向一方Ｐ側に位置する端面がベアリング９２の内輪に軸方向で当接している。これにより、ベアリング９２は、外輪側が車輪軸１１周りに回転自在となるように装着されている。
一方、フランジ部３０ｂにおける軸方向一方Ｐ側に位置する端面は、ステータ１３の内周部に軸方向で当接している。なお、図４に示すように、スペシャルナット３０の外周面には、コイル２４を構成する導線の端部をハブダイナモ１０の外部に引き出すための溝３０ｃが形成されている。
【００６９】
図３に示すように、第２のエンドプレート８０の外側にはコネクタ４０が配設され、このコネクタ４０にコイル２４の導線（図示略）が導入されている。この導線の端部は、スペシャルナット３０の溝３０ｃ（図４参照）内を経由してコネクタ４０の導線引出部４３に導かれ、導線引出部４３を通ってハブダイナモ１０の外部に引き出されている。コネクタ４０の内周部には、スペシャルナット３０のスリーブ部３０ａが挿通され、コネクタ４０はワッシャ４５を介して、ナット４６により車輪軸１１に固定されている。
【００７０】
車輪軸１１におけるステータ固定部材３７よりも軸方向他方Ｑ側には、スリーブ部材５０が設けられている。このスリーブ部材５０は、内周面に雌ねじ部が形成された筒状の部材であり、軸方向他方Ｑ側から車輪軸１１の雄ねじ部に煉着されている。具体的に、スリーブ部材５０は、軸方向一方Ｐ側に形成されたスリーブ本体５０ａと、軸方向他方Ｑ側に形成されてスリーブ本体５０ａに対して外径が拡大されたフランジ部５０ｂとを備えている。
【００７１】
このフランジ部５０ｂは、多角筒状に形成されており、軸方向一方Ｐ側の端面が、第１のエンドプレート７０側のベアリング９１の内輪に軸方向で当接している。スリーブ本体５０ａは、円筒状に形成されており、第１のエンドプレート７０側のベアリング９１の内輪の内周に内嵌されている。具体的に、スリーブ本体５０ａは、外径がベアリング９１の内径と同等か若干大径に設定されており、ベアリング９１の内輪の内周に圧入等により固定されている。
【００７２】
第１のエンドプレート７０の外側には、ベアリング９１及びスリーブ部材５０を覆うようにカバー５４が装着されている。カバー５４は、椀形状に形成された部材であり、外部からロータ１２の内部に水や塵浜等が浸入するのを防止している。カバー５４の内周部には、スリーブ部材５０を緩み止めするために車輪軸１１に螺着されたナット５２が配置されている。
【００７３】
（発電の仕組み）
このように構成されたハブダイナモの発電は、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１２が前輪５と共に車輪軸１１周りに回転し、永久磁石１９がステータ１３周りを回転する。
【００７４】
回転する永久磁石１９の磁束により、軸方向他方Ｑ側の側部ヨーク２１−１に設けられた第１のティース２２−１がＮ極、軸方向一方Ｐ側の側部ヨーク２１−２に設けられた第２のティース２２−２がＳ極となる状態と、第１のティ−ス２２−１がＳ極、第２のティース２２−２がＮ極となる状態と、が交互に繰り返される。これにより、Ａ相の第１のステータユニット２０Ａのステータコア２６とＢ相の第２のステータユニット２０Ｂのステータコア２６に交番磁束が発生し、この交番磁束により、第１及び第２のステータユニット２０Ａ、２０Ｂの各コイル２４に電流が流れて発電が行われる。
【００７５】
この際、第１のステータユニット２０Ａのコイル２４から出力される交番電流・電圧と、第２のステータユニット２０Ｂのコイル２４から出力される交番電流・電圧とは、位相がずれており、同時に交番電圧が０Ｖに落ちる点がない。
【００７６】
特に、第１のステータユニット２０Ａのティース２２（２２−１、２２−２）と第２のステータユニット２０Ｂのティース２２（２２−１、２２−２）の円周方向のずれ角度αがティース２２のピッチ角θの１／２に設定されていることにより、図６に示すように、Ａ相とＢ相の２相のコイル２４の電圧波形の位相ずれがちょうど電気角で９０°になる。
【００７７】
（効果）
したがって、上述の実施形態によれば、第１のステータユニット２０Ａと第２のステータユニット２０Ｂとから、それぞれ電気角で９０°位相のずれた波形の交番電流・電圧が出力され、これら交番電流・電圧を全波整流すると、図７に示すような電圧波形とすることができる。このため、全波整流後の合成出力の最小値と最大値の開きを小さくすることができ、全波整流後の合成出力をＬＥＤに供給することで、ＬＥＤの発光時のちらつきを効果的に抑制することができる。
例えば、従来の単相発電と同じ速度でロータ１２が回転する場合には、ＬＥＤのちらつきを半分以下にすることができる。また、従来の単相発電と同程度のちらつきを許容する場合には、ステータ１３の極数（ティースの数）を半減することができ、コスト低減に貢献することができる。
【００７８】
また、本実施形態のハブダイナモ１０は、３相ではなく２相の交流発電を行うものであるため、ちらつきを防止する上での必要最小限の装備で済み、コストダウンとコンパクト化に貢献することができる。
【００７９】
（ステータコアの側部ヨークの作用・効果）
ここで、図８、図９に基づいて、側部ヨーク２１の作用効果について説明する。
図８はハブダイナモのステータコアの側部ヨークの構成を示す正面図、図９は同側部ヨークの別案を示す正面図である。
【００８０】
図８に示す側部ヨーク２１には、渦電流損が減少するために、中心孔２３から径方向外方に放射状に複数のスリット２７が形成されている。また、スリット２７のうちの１つが、コイルの導線引き出し用スリットとして外周まで連通している。
【００８１】
このように、中心孔２３からスリット２７を形成すると、ステータの径方向の位置を決める機能が弱まり、車輪軸１１とステータ１３の同軸度が低下する可能性がある。
【００８２】
（側部ヨークの変形例）
それを改善するものとして、図９に示す側部ヨーク１２１では、中心孔２３からではなく、外周からスリット２９を径方向内方に向けて形成している。これにより、車輪軸１１とステータ１３の同軸度を向上させることができ、精度の向上により、外周のエアギャップ（ステータ１３の外周と永久磁石１９との間の空隙）を減少させることができて、それにより特性の向上もしくはコストダウンが可能となる。
また、任意のスリット２９でコイル引き出し部を兼ねることができ、それにより、組付時の方向性（周方向の方向性）を無くすことができて、組付工数の削減・誤組付防止を図ることが可能になる。
【００８３】
ところで、上記第１実施形態においては、第１のステータユニット２０Ａのステータコア２６と第２のステータユニット２０Ｂのステータコア２６とが近接配置されており、しかも、第１のステータユニット２０Ａと第２のステータユニット２０Ｂとが位相をずらして配置されているので、一方のステータユニット２０Ａ（または２０Ｂ）のＮ極に磁化したティース２２から他方のステータユニット２０Ｂ（または２０Ａ）のＳ極に磁化したティース２２に磁束漏れが起こる懸念があることが分かった。
【００８４】
そこで、以下においては、そのような磁束漏れの懸念を解消できるようにした実施形態について説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態と同一構成要素については、同一符号を付して説明を省略する。
【００８５】
（第２実施形態）
図１０は、本発明の第２実施形態のハブダイナモの断面図である。
この第２実施形態のハブダイナモでは、第１のステータユニット２０Ａと第２のステータユニット２０Ｂとの間にスペーサ２１１、２１２が設けられることにより、第１のステータユニット２０Ａと第２のステータユニット２０Ｂとの間に、両ステータを軸方向に離間させる所定寸法の空間２１０が確保されている。そして、この空間２１０が、第１のステータユニット２０Ａと第２のステータユニット２０Ｂの相互間での磁束漏れを防止する磁束漏れ防止部として機能するようになっている。なお、第１のステータユニット２０Ａと第２のステータユニット２０Ｂとを隔てる空間２１０の幅は、永久磁石１９とステータ１３の外周面（ティース２２の外周面）との間のギャップ（空隙部）よりも大きく設定されている。
【００８６】
スペーサ２１１、２１２は、樹脂やアルミ等の非磁性材料で構成されたもので、一方のスペーサ２１１はリング状に形成され、もう一方のスペーサ２１２はピン状に形成されている。これらリング状及びピン状のスペーサ２１１、２１２は、例えば、図１１に示すように、第１のステータユニット２０Ａの側部ヨーク２１−２の外側面（この外側面は、第２のステータユニット２０Ｂの側部ヨーク２１−１の外側面に対向する面である）の中心部と、中心部から半径方向に離れた位置とにそれぞれ接着や圧入などの方法によって取り付けられている。ここで、ピン状のスペーサ２１２は、同一円周上に周方向に間隔をおいて複数設けられている。
【００８７】
このように、スペーサ２１１、２１２を第１のステータユニット２０Ａに予め取り付けておくことにより、第１のステータユニット２０Ａと第２のステータユニット２０Ｂとを組み合わせてステータ１３を組み立てた際に、第１のステータユニット２０Ａと第２のステータユニット２０Ｂとの間に、磁束漏れ防止部として機能する所定幅の空間２１０を確保することができる。
【００８８】
なお、リング状のスペーサ２１１やピン状のスペーサ２１２は、第１のステータユニット２０に取り付けるのではなく、第２のステータユニット２０Ｂに取り付けておいてもよい。あるいは、第１のステータユニット２０Ａと第２のステータユニット２０Ｂの両方に分けて取り付けておいてもよい。
【００８９】
この第２実施形態のハブダイナモは、第１のステータユニット２０Ａと第２のステータユニット２０Ｂとの間に敢えて空間２１０を確保しているので、第１のステータユニット２０Ａと第２のステータユニット２０Ｂの相互間での磁束の漏れを防止することができる。例えば、第１のステータユニット２０ＡのＮ極のティース２２に生じる磁束が、隣の第２のステータユニット２０ＢのＳ極のティース２２に流れてしまうことを防止できる。また、第２のステータユニット２０ＢのＮ極のティース２２に生じる磁束が、隣の第１のステータユニット２０ＡのＳ極のティース２２に流れてしまうことを防止できる。
【００９０】
そのため、第１のステータユニット２０Ａのティース２２で生じた磁束は、第２のステータユニット２０Ｂに流れることなく、第１のステータユニット２０Ａのコイル２４のみを通ることになり、また、第２のステータユニット２０Ｂのティース２２で生じた磁束は、第１のステータユニット２０Ａに流れることなく、第２のステータユニット２０Ｂのコイル２４にみを通ることになる。その結果、位相の異なる第１のステータユニット２０Ａ及び第２のステータユニット２０Ｂの磁路の相互間での漏れ磁束が無くなることにより、ハブダイナモの特性が向上する。
【００９１】
また、この第２実施形態のハブダイナモにおいては、磁束漏れ防止部として、第１のステータユニット２０Ａと第２のステータユニット２０Ｂとの間に、スペーサ２１１、２１２によって空間２１０を確保するだけであるから、簡単な構成で一定幅の空間２１０の確保が容易にできる。特に、第１のステータユニット２０Ａまたは第２のステータユニット２０Ｂの互いに対向する端面のうち少なくとも一方の端面にスペーサ２１１、２１２を取り付けているので、スペーサ２１１、２１２を、第１のステータユニット２０Ａ及び第２のステータユニット２０Ｂと別に組み付ける手間が必要なく、組み付けの簡略化を図ることができる。
【００９２】
（第３実施形態）
図１２は、本発明の第３実施形態のハブダイナモの断面図である。
この第３実施形態のハブダイナモでは、第２実施形態のハブダイナモにおいて使用したピン状のスペーサ２１２を省略し、リング状のスペーサ２１１のみで、第１のステータユニット２０Ａと第２のステータユニット２０Ｂとの間に空間２１０を確保している。
【００９３】
このように、スペーサは、第１のステータユニット２０Ａと第２のステータユニット２０Ｂとの間に空間２１０を確保するだけのものであるから、組み付け安定性が図れる限り省略してもよい。例えば、この第３実施形態では、ピン状のスペーサ２１２を省略した場合を示したが、替わりに、ピン状のスペーサ２１１を残して、リング状のスペーサ２１１を省略してもよい。また、スペーサの形状は任意に変更することができる。また、スペーサの材質は、磁束漏れに影響をあまり及ぼさない限り、必ずしも非磁性体でなくてもよい。また、第１のステータユニット２０Ａと第２のステータユニット２０Ｂとの間に空間２１０を確保した状態で、第１のステータユニット２０Ａと第２のステータユニット２０Ｂとを、車輪軸１１上に圧入や接着などの方法で確実に固定できる場合は、スペーサ自体を省力することも可能である。
【００９４】
また、空間２１０の替わりに、磁束漏れ防止部として非磁性体製のスペーサを介在させることもできる。
【００９５】
（第４実施形態）
図１３は、本発明の第４実施形態のハブダイナモの断面図である。
この第４実施形態のハブダイナモでは、第１のステータユニット
２０Ａと第２のステータユニット２０Ｂとの対向する端面間に、空間２１０を確保する替わりに、磁束漏れ防止部として、非磁性材料よりなるスペーサ２２０を配置している。
【００９６】
この第４実施形態のハブダイナモにおいては、第１のステータユニット２０Ａと第２のステータユニット２０Ｂの互いに対向する端面間に配置した非磁性材料よりなるスペーサ２２０の作用により、第１のステータユニット２０Ａと第２のステータユニット２０Ｂの相互間での磁束の漏れを防止することができる。
【００９７】
以上の第１〜第４実施形態においては、ステータ１３を構成する第１のステータユニット２０Ａと第２のステータユニット２０Ｂとが、ティース２２の位置を所定角度だけ円周方向に相互にずらして組み合わせられており、それにより、第１のステータユニット２０Ａのコイル２４と第２のステータユニット２０Ｂのコイル２４とが相互に位相のずれた交番電流を出力する場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、ロータ側の各ステータユニット２０Ａ、２０Ｂに対応する位置の永久磁石の磁極の位置を円周方向に所定角度βだけ相互にずらしても、同様の効果を得ることができる。以下においてはその場合の実施形態を説明する。
【００９８】
（第５実施形態）
図１４は、第５実施形態におけるハブダイナモを構成するステータの側面図、図１５は、ロータの構成図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は軸方向から見た正面図、図１６はＡ相のステータコアのティースに対応したＡ相用の第１の磁石領域の磁極の位置とＢ相のステータコアのティースに対応したＢ相用の第２の磁石領域の磁極の位置との位相のずれを説明するための図である。
【００９９】
図１４に示すように、第５実施形態のハブダイナモで使用するステータ３１３は、第１〜第４実施形態のハブダイナモで使用したステータ１３と違って、第１のステータユニット２０Ａと第２のステータユニット２０Ｂとが、各ステータユニット２０Ａ、２０Ｂのティース２２の円周方向の位置を互いに一致させて組み合わせられたものである。
【０１００】
ステータとして、図１４に示すステータ３１３を使用するその替わりに、図１５及び図１６に示すように、ロータ３１２に設けられた永久磁石３１９が、第１のステータユニット２０Ａ及び第２のステータユニット２０Ｂにそれぞれ対応するよう軸方向に分けられたＡ相用の第１の磁石領域３１９ＡとＢ相用の第２の磁石領域３１９Ｂとを有し、これら第１と第２の２つの磁石領域３１９Ａ、３１９Ｂの磁極（Ｎ極とＳ極）の位置が、所定角度βだけ円周方向に相互にずらして設定されている。これにより、円周方向にティース２２の位置が揃えられた第１、第２のステータユニット２０Ａ、２０Ｂの各コイル２４から、位相のずれたＡ相とＢ相の２相の交番電流・電圧が出力されるようになる。
【０１０１】
本実施形態では、図１６に示すように、第１の磁石領域３１９Ａ（Ａ相）及び第２の磁石領域３１９Ｂ（Ｂ相）における磁極の極数をＰ、磁極のピッチ角をθ、第１の磁石領域３１９Ａ（Ａ相）の磁極の位置と第２の磁石領域３１９Ｂ（Ｂ相）の磁極の位置の円周方向のずれ角度をβとしたとき、角度βは、
β＝θ／２＝（３６０°／Ｐ）／２・・・（２）
を満たすように設定されている。
【０１０２】
角度βが式（２）を満たすことにより、第１のステータユニット２０Ａのコイル２４と、第２のステータユニット２０Ｂのコイル２４とが、ロータ３１２の回転に応じて、相互に電気角で９０°位相のずれた交番電流・電圧を出力する。
【０１０３】
（発電の仕組み）
このように構成されたハブダイナモの発電は、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１２が前輪５と共に車輪軸１１周りに回転し、永久磁石３１９がステータ１３周りを回転する。
【０１０４】
回転する永久磁石３１９の磁束により、軸方向他方Ｑ側の側部ヨーク２１−１に設けられた第１のティース２２−１がＮ極、軸方向一方Ｐ側の側部ヨーク２１−２に設けられた第２のティース２２−２がＳ極となる状態と、第１のティ−ス２２−１がＳ極、第２のティース２２−２がＮ極となる状態と、が交互に繰り返される。これにより、Ａ相の第１のステータユニット２０Ａのステータコア２６とＢ相の第２のステータユニット２０Ｂのステータコア２６に交番磁束が発生し、この交番磁束により、第１及び第２のステータユニット２０Ａ、２０Ｂの各コイル２４に電流が流れて発電が行われる。
【０１０５】
この際、第１のステータユニット２０Ａのコイル２４から出力される交番電流・電圧と、第２のステータユニット２０Ｂのコイル２４から出力される交番電流・電圧とは、位相がずれており、同時に交番電圧が０Ｖに落ちる点がない。
【０１０６】
特に、永久磁石３１９の第１の磁石領域３１９Ａ（Ａ相）における磁極の位置と第２の磁石領域３１９Ｂ（Ｂ相）における磁極の位置の円周方向のずれ角度βが磁極のピッチ角θの１／２に設定されていることにより、図６に示すように、Ａ相とＢ相の２相のコイル２４の電圧波形の位相ずれがちょうど電気角で９０°になる。
【０１０７】
（効果）
したがって、この第５実施形態によれば、前述した第１〜第４実施形態と同じ効果を奏することができる。また、この第５実施形態では、ロータ３１２側の永久磁石３１９の磁極の位置をずらすことにより、ステータ３１３側の第１のステータユニット２０Ａのティース２２の位置と第２のステータユニット２０Ａのティース２２の位置を円周方向に揃えることができるので、ステータ３１３の組み立ての容易化が図れる。
【０１０８】
（永久磁石の磁極のずらし方の例）
ところで、ロータ３１２の内周の永久磁石３１９に、第１のステータユニット２０Ａに対応した第１の磁石領域３１９Ａと、第２のステータユニット２０Ｂに対応した第２の磁石領域３１９Ｂとを形成し、それら第１の磁石領域３１９Ａの磁極の位置と第２の磁石領域３１９Ｂの磁極の位置とを、所定角度βだけ円周方向に相互にずらして設定する構成例としては、次のようなものがある。
【０１０９】
まず、第１の構成例は、図１６の第５実施形態のハブダイナモにおける永久磁石として示すように、永久磁石３１９を、第１の磁石領域３１９Ａを構成する第１の磁石部品３１９−１と、第１の磁石部品３１９−１と別体とされ第２の磁石領域３１９Ｂを構成する第２の磁石部品３１９−２とで組み合わせて構成するものである。この例では、各磁石領域３１９Ａ、３１９Ｂの磁極（Ｎ極、Ｓ極）は、ロータの軸線方向に平行に延在している。
【０１１０】
この構成例においては、第１の磁石部品３１９−１と第２の磁石部品３１９−２を別々に製作して組み合わせることにより永久磁石３１９を構成することができるので、各磁石部品３１９−１、３１９−２の着磁を容易に行うことができる。
【０１１１】
次に第２の構成例は、図示しないが、第１の磁石領域３１９Ａと第２の磁石領域３１９Ａとを同一磁石部品上に形成し、第１の磁石領域３１９Ａの磁極と第２の磁石領域３１９Ｂの磁極とを、同一磁石部品上において円周方向及び軸方向に着磁することで、永久磁石３１９を構成するものである。
【０１１２】
この構成においては、同一の磁石部分上に第１の磁石領域３１９Ａの磁極と第２の磁石領域３１９Ｂの磁極とを着磁するので、部品の取り扱いの容易化が図れる。
【０１１３】
（第６実施形態）
次に第３の構成例は、図１７及び図１８の第６実施形態のハブダイナモ用のロータ４１２として示すように、永久磁石４１９の円周方向に配列される磁極をロータ４１２の軸線方向に対して斜めに形成する（スキューさせる）ことにより、第１の磁石領域４１９Ａにおける磁極の位置と第２の磁石領域４１９Ｂにおける磁極の位置とを、所定角度βだけ円周方向に相互にずらしたものである。この場合、第１の磁石領域４１９Ａにおける磁極の中心の位置と、第２の磁石領域４１９Ｂにおける磁極の中心の位置とが、所定角度βだけ円周方向にずれている。
【０１１４】
この構成においては、第１の磁石領域４１９Ａにおける磁極の位置と第２の磁石領域４１９Ｂにおける磁極の位置とを円周方向に相互にずらすことが容易にできるようになる。
【０１１５】
なお、第５実施形態及び第６実施形態に、第２〜第４実施形態の特徴部分の内容（磁束漏れ防止機能を果たす構成）を盛り込んでも勿論よい。
【０１１６】
上記第１〜第４実施形態では、ステータ側の第１のステータユニット２０Ａのティース２２の位置と第２のステータユニット２０Ｂのティース２２の位置を円周方向に相互にずらすことで、第１のステータユニット２０Ａのコイル２４と第２のステータユニット２０Ｂのコイル２４とが相互に位相のずれた交番電流を出力する場合について説明した。また、第５及び第６実施形態では、ステータ側の第１のステータユニット２０Ａのティース２２と第２のステータユニット２０Ｂのティース２２の位置を円周方向に揃え、その代わりに、ロータ側の永久磁石３１９、４１９の２つの磁石領域３１９Ａ、３１９Ｂ、４１９Ａ、４１９Ｂにおける磁極の位置を円周方向にずらすことで、第１のステータユニット２０Ａのコイル２４と第２のステータユニット２０Ｂのコイル２４とが相互に位相のずれた交番電流を出力する場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、両方の構成を組み合わせることでも同様の効果を得ることが可能である。
【０１１７】
（第７実施形態）
図示しないが、第７実施形態のハブダイナモにおいては、第１のステータユニットと第２のステータユニットとが、各ステータユニットのティースの位置を所定角度α（ただし、α＜θ／２）だけ円周方向に相互にずらして組み合わせられている。また、ロータに設けられた永久磁石が、第１のステータユニット及び第２のステータユニットにそれぞれ対応するよう軸方向に分けられた第１と第２の２つの磁石領域を有しており、これら第１と第２の２つの磁石領域の磁極の位置が所定角度β（ただし、β＜θ／２）だけ円周方向に相互にずらして設定されている。そしてそれにより、第１のステータユニットのコイルと第２のステータユニットのコイルとが相互に位相のずれた交番電流を出力するようになっている。
【０１１８】
しかも、第１及び第２の各ステータユニットにおけるティースの極数及び永久磁石の円周方向の磁極の極数をＰ、ティースのピッチ角をθ、第１のステータユニットのティースと第２のステータユニットのティースの円周方向のずれ角度をα、永久磁石の第１の磁石領域の磁極の位置と前記第２の磁石領域の磁極の位置の円周方向のずれ角度をβとしたとき、極数Ｐ及びピッチ角θは、
α＋β＝θ／２＝（３６０°／Ｐ）／２・・・（３）
を満たすように設定されている。
【０１１９】
角度α＋βが式（３）を満たすことにより、第１のステータユニットのコイルと、第２のステータユニットのコイルとが、ロータの回転に応じて、相互に電気角で９０°位相のずれた交番電流・電圧を出力する。
【０１２０】
この構成においては、第１のステータユニットのコイルから出力される交番電流と第２のステータユニットのコイルから出力される交番電流の位相がずれることになり、同時に交番電圧が０Ｖに落ちる点がなくなる。従って、２相のコイルの出力の全波整流後の合成出力をＬＥＤランプに供給することで、ＬＥＤランプの発光時のちらつきを抑制することができる。
【０１２１】
特に、α＋βが式（３）を満足することにより、図６に示すように、Ａ相とＢ相の２相のコイルの電圧波形の位相ずれがちょうど電気角で９０°になる。したがって、前述した第１〜第６実施形態と同じ効果を奏することができる。
【０１２２】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、磁極の数が２８極のハブダイナモ１０を例に挙げたが、磁極数等は本実施形態に限られることはなく、変更が可能である。
【０１２３】
また、上記実施形態のハブダイナモ１０の第１及び第２のステータユニット２０Ａ、２０Ｂでは、側部ヨーク２１とティース２２が一体部品として形成されているが、別部品として製作して後で磁気的に結合するようにしてもよい。
【０１２４】
さらに、上記第１〜第４実施形態では、第１のステータユニット２０Ａと第２のステータユニット２０Ｂのティース２２の位相ずれ角度αをティース２２のピッチ角θの１／２に設定した場合を示したが、位相ずれ角αの設定はそれに限られない。
【０１２５】
また、上記第５及び第６実施形態では、第１の磁石領域３１９Ａ、４１９Ａの磁極の位置と第２の磁石領域３１９Ｂ、４１９Ｂの磁極の位置の円周方向のずれ角度βを磁極のピッチ角θの１／２に設定した場合を示したが、位相ずれ角βの設定はそれに限られない。
【０１２６】
さらに、上述の実施形態では、２相のコイルの出力の全波整流後の合成出力をＬＥＤランプに供給することで、ＬＥＤランプの発光時のちらつきを抑制する場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、２相以上の多相のコイルの出力の全波整流後の合成出力をＬＥＤランプに供給するように構成してもよい。
この場合、３つ以上の複数のステータユニットを、それぞれ所定角度だけ円周方向に相互にずらしながら配置してもよい。また、ロータ１２に、複数のステータユニットに対応するように、軸方向に分けられた複数の磁極領域を設け、各磁極領域に配置されている磁極を、所定角度だけ円周方向に相互にずらしてもよい。
【０１２７】
また、上記実施形態では、クローポール型のステータ１３について説明したが、これに限られない。例えば、少なくとも位相のずれた交番電流・電圧を出力する２相のコイルを備えていればよい。
さらに、上述した実施形態では、本発明のハブダイナモによって自転車１の前照灯４に電力を供給する場合について説明したが、これに限らず、ロータ１２が車輪軸１１に対して回転する構成であれば、自転車１の尾灯等にも採用できる。
【０１２８】
さらに、上述の実施形態では、ステータ１３は、クローポール型の第１のステータユニット２０Ａと第２のステータユニット２０Ｂとを車輪軸１１の軸方向に組み合わせることで構成されている場合について説明した。しかしながら、ステータユニットを３つ以上設け、これら軸方向に組み合わせることにより、ステータを構成してもよい。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した変形例を適宜組み合わせてもよい。例えば、ハブダイナモ１０の出力を増やし、ロータ１２、３１２、４１２の高速回転域では、出力を熱に変える等して、前照灯４に過電圧が掛かることを防止する機能を採用してもよい。
【符号の説明】
【０１２９】
４  前照灯（発光ダイオード）
５  前輪
１１  車輪軸
１２  ロータ
１３  ステータ
２０Ａ  第１のステータユニット
２０Ｂ  第２のステータユニット
２２，２２−１，２２−２  ティース
２６  ステータコア
２４  コイル
１０  ハブダイナモ
１９  永久磁石
２１０  空間
２１１，２１２  スペーサ
２２０  非磁性材料製のスペーサ
３１２，４１２  ロータ
３１３  ステータ
３１９，４１９  永久磁石
３１９Ａ，４１９Ａ  第１の磁石領域
３１９Ｂ，４１９Ｂ  第２の磁石領域
３１９−１  第１の磁石部品
３１９−２  第２の磁石部品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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