(57)【要約】【課題】  自転車用発電ハブにおいて、発電効率の低下を抑えてコストダウンを図れるようにする。【解決手段】  自転車用発電ハブ８は、自転車のフロントフォーク３に装着されるハブであって、ハブ軸５０と、ハブシェル５１と、第１及び第２軸受５２．５３と、発電機構５４と、第１及び第２磁束還流部材５５，５６とを備えている。ハブ軸は、フロントフォークに回転不能に装着される軸である。ハブシェルは、ハブ軸の外周側に配置されるものである。軸受は、ハブシェルとハブ軸との間に配置されハブシェルをハブ軸に相対回転自在に装着するためのものである。発電機構は、ハブ軸に装着されたコイル７０と、ハブシェルの内周面にコイルと対向して配置された磁石７１とを有し、ハブ軸とハブシェルとの相対回転により発電する機構である。磁束還流手段は、ハブ軸及びハブシェルのいずれかに設けられ、コイルから外部に漏洩する磁束をコイルに戻すための部材である。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車のフレームに装着される自転車用発電ハブであって、
前記フレームに回転不能に装着されるハブ軸と、
前記ハブ軸の外周側に配置されるハブシェルと、
前記ハブシェルと前記ハブ軸との間に配置される軸受と、
前記ハブ軸に装着されたコイルと、前記ハブシェルの内周面に前記コイルと対向して配置された磁石とを有し、前記ハブ軸と前記ハブシェルとの相対回転により発電する発電機構と、
前記ハブ軸及び前記ハブシェルのいずれかに設けられ、前記コイルから外部に漏洩する磁束を前記コイルに戻すための磁束還流手段と、
を備えた自転車用発電ハブ。
【請求項２】
前記ハブ軸は、磁性を有する磁性金属製である、請求項１に記載の自転車用発電ハブ。
【請求項３】
前記ハブシェルは、
前記磁石が装着された概ね筒状の筒状部材と、
前記筒状部材と前記軸受との間に配置されたキャップ部材とを有する、請求項１又は２に記載の自転車用発電ハブ。
【請求項４】
前記磁束還流手段は、前記キャップ部材に設けられ前記コイルの側部に向けて延びている、請求項３に記載の自転車用発電ハブ。
【請求項５】
前記磁束還流手段は、前記キャップ部材と一体形成されている、請求項４に記載の自転車用発電ハブ。
【請求項６】
前記磁束還流手段は、前記コイルの側部から前記キャップ部材に向けて延びている、請求項３に記載の自転車用発電ハブ。
【請求項７】
前記筒状部材はアルミニウム合金製であり、前記キャップ部材は鉄系磁性金属製である、請求項３から６のいずれか１項に記載の自転車用発電ハブ。
【請求項８】
前記筒状部材及びキャップ部材は、磁性を有する鉄系磁性金属製である、請求項３から６のいずれか１項に記載の自転車用発電ハブ。
【請求項９】
前記磁束還流手段は、前記コイルの側部に向けて延びるように前記ハブ軸に装着されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の自転車用発電ハブ。
【請求項１０】
自転車のフレームに装着される自転車用発電ハブであって、
前記フレームに回転不能に装着されるハブ軸と、
前記ハブ軸の外周側に配置されるハブシェルと、
前記ハブシェルと前記ハブ軸との間に配置される軸受と、
前記ハブ軸に装着されたコイルと、前記ハブシェルの内周面に前記コイルと対向して配置された磁石とを有し、前記ハブ軸と前記ハブシェルとの相対回転により発電する発電機構と、
前記ハブシェル又は前記ハブ軸に設けられ、前記コイルの側部に先端が近接して配置され、前記コイルから外部に漏洩する磁束を前記コイルに戻す磁束還流部材と、
を備えた自転車用発電ハブ。
【請求項１１】
自転車のフレームに装着される自転車用発電ハブであって、
前記フレームに回転不能に装着されるハブ軸と、
前記ハブ軸の外周側に配置されるハブシェルと、
前記ハブシェルと前記ハブ軸との間に配置される軸受と、
前記ハブ軸に装着されたコイルと、前記ハブシェルの内周面に前記コイルと対向して配置された磁石とを有し、前記ハブ軸と前記ハブシェルとの相対回転により発電する発電機構と、
前記コイルの側部に接触し、かつ先端が前記ハブシェル又は前記ハブ軸に近接して配置され、前記コイルから外部に漏洩する磁束を前記コイルに戻す磁束還流部材と、
を備えた自転車用発電ハブ。
【請求項１２】
前記磁束還流部材は、鉄系磁性金属製である、請求項１０又は１１に記載の自転車用発電ハブ。
【請求項１３】
前記磁束還流部材は、前記ハブ軸の外周側に配置される筒状部材である、請求項１０から１２のいずれか１項に記載の自転車用発電ハブ。
【請求項１４】
前記磁束還流部材は、前記ハブ軸の外周側に配置される棒状部材である、請求項１０から１３のいずれか１項に記載の自転車用発電ハブ。
【請求項１５】
自転車のフレームに装着される自転車用発電ハブであって、
前記フレームに回転不能に装着されるハブ軸と、
概ね筒状の筒状部材、及び前記筒状部材と前記軸受との間に配置されたキャップ部材を有し、前記ハブ軸の外周側に配置されるハブシェルと、
前記キャップ部材と前記ハブ軸との間に配置される軸受と、
前記ハブ軸に装着されたコイルと、前記筒状部材の内周面に前記コイルと対向して配置された磁石とを有し、前記ハブ軸と前記ハブシェルとの相対回転により発電する発電機構と、
前記キャップ部材を前記コイルに向けて折り曲げて形成され、前記コイルの側部に先端が近接して配置され、前記コイルから外部に漏洩する磁束を前記コイルに戻す磁束還流部材と、
を備えた自転車用発電ハブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車用ハブ、特に、自転車のフレームに車輪を回転自在に装着するとともに車輪の回転により発電する自転車用発電ハブに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自転車の車軸であるハブは、自転車のフォーク（フレーム）に着脱自在かつ回転不能に装着されるハブ軸と、ハブ軸に回転自在に装着される筒状のハブシェルと、ハブシェルをハブ軸に対して回転自在に支持する軸受とを備えている。ハブシェルは、たとえばスポーク等の連結部材により車輪のリムと連結されている。
【０００３】
このように構成された自転車用ハブにおいて、ハブシェル内部に、たとえば照明用の電源としての発電機構を組み込んだ自転車用発電ハブが従来知られている（特許文献１参照）。従来の自転車用発電ハブは、ハブ軸とハブシェルとの間に発電機構を組み込んでいる。具体的には、ハブ軸にコイルを回転不能に装着し、ハブシェルの内周面に磁石を装着している。この発電ハブでは、コストダウンを図るためにハブシェルを鉄製にし、ハブシェルを磁石の磁路としてのヨークと兼用している。
【特許文献１】特開平０９−１３２１８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
自転車発電ハブでは、鉄製の部材を用いることによりコストダウンを図ることができる。しかし、磁性を有する鉄製のハブシェルがヨークと兼用されているので、磁石及びコイルが磁性部材で囲まれる。このため、磁石で発生する磁束がコイルに集中しにくくなり、発電効率が低下するおそれがある。
【０００５】
本発明の課題は、自転車用発電ハブにおいて、発電効率の低下を抑えてコストダウンを図れるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明１に係る自転車用発電ハブは、自転車のフレームに装着されるハブであって、ハブ軸と、ハブシェルと、軸受と、発電機構と、磁束還流手段とを備えている。ハブ軸は、フレームに回転不能に装着される軸である。ハブシェルは、ハブ軸の外周側に配置されるものである。軸受は、ハブシェルとハブ軸との間に配置されるものである。発電機構は、ハブ軸に装着されたコイルと、ハブシェルの内周面にコイルと対向して配置された磁石とを有し、ハブ軸とハブシェルとの相対回転により発電する機構である。磁束還流手段は、ハブ軸及びハブシェルのいずれかに設けられ、コイルから外部に漏洩する磁束をコイルに戻すための手段である。
【０００７】
この発電ハブでは、ハブシェルが回転すると、ハブシェルとともに回転する磁石から発生する磁束がコイルを横断してコイルに電力が生じる。この磁石回転時に、コイルから外部に漏洩する磁束が磁束還流手段により、たとえば、ハブ軸を経由してコイルに戻り、コイルを横断する磁束が多くなる。このため、ハブシェルの材質に関わらず、コイルを横断する磁束が多くなり、発電効率の低下を抑えてコストダウンを図ることができる。
【０００８】
発明２に係る自転車用発電ハブは、発明１に記載のハブにおいて、ハブ軸は、磁性を有する磁性金属製である。この場合には、磁束還流手段により還流される磁束がハブ軸を通ってコイルに還流しやすくなる。
【０００９】
発明３に係る自転車用発電ハブは、発明１又は２に記載のハブにおいて、ハブシェルは、磁石が装着された概ね筒状の筒状部材と、筒状部材と軸受との間に配置されたキャップ部材とを有する。この場合には、筒状部材とキャップ部材の材質を異ならせることにより、キャップ部材の材質を磁束が還流しやすく安価なものにできる。
【００１０】
発明４に係る自転車用発電ハブは、発明３に記載のハブにおいて、磁束還流手段は、キャップ部材に設けられ前記コイルの側部に向けて延びている。この場合には、筒状部材と軸受との間に配置されてコイルに対向しやすくかつ磁石とともに回転するキャップ部材に磁束還流手段を設けているので、磁束をコイルにより還流しやすい。
【００１１】
発明５に係る自転車用発電ハブは、発明４に記載のハブにおいて、磁束還流手段は、キャップ部材と一体形成されている。この場合には、コイルに対向する磁束還流手段とコイルに対向しやすいキャップ部材とが一体形成されるので、磁束還流手段を簡素な構成で実現できる。
【００１２】
発明６に係る自転車用発電ハブは、発明３に記載のハブにおいて、磁束還流手段は、イルの側部からキャップ部材に向けて延びている。この場合には、キャップ部材を介してコイルから漏洩する磁束をコイルに戻しやすくなる。
【００１３】
発明７に係る自転車用発電ハブは、発明３から６のいずれかに記載のハブにおいて、筒状部材はアルミニウム合金製であり、キャップ部材は磁性金属製である。この場合には、磁石に近い筒状部材がアルミニウム製であるので、磁石からの磁束が拡散しにくくなり、かつ磁束還流時に磁束が通過する可能性があるキャップ部材が磁束を通しやすく安価な鉄系磁性体製であるので、磁束の拡散及びコストの上昇を抑えて磁束をコイルに還流しやすくなる。
【００１４】
発明８に係る自転車用発電ハブは、発明３から６のいずれかに記載のハブにおいて、筒状部材及びキャップ部材は、磁性を有する鉄系磁性金属製である。この場合には、ハブシェル全体が安価な鉄系磁性金属製であるので、コストをさらに低減できる。
【００１５】
発明９に係る自転車用発電ハブは、発明１から３のいずれかに記載のハブにおいて、磁束還流手段は、コイルの側部に向けて延びるようにハブ軸に装着されている。この場合には、磁束還流手段がコイルが設けられたハブ軸に装着されているので、磁束還流手段とコイルとの相対回転が生じなくなり、磁束還流手段とコイルとを接触又は隙間を小さくすることができるので、磁束をより還流しやすくなる。
【００１６】
発明１０に係る自転車用発電ハブは、自転車のフレームに装着されるハブであって、ハブ軸と、ハブシェルと、軸受と、発電機構、磁束還流部材とを備えている。ハブ軸は、フレームに回転不能に装着される軸である。ハブシェルは、ハブ軸の外周側に配置されるものである。軸受は、ハブシェルとハブ軸との間に配置されるものである。発電機構は、ハブ軸に装着されたコイルと、ハブシェルの内周面にコイルと対向して配置された磁石とを有し、ハブ軸とハブシェルとの相対回転により発電する機構である。磁束還流部材は、ハブシェル又はハブ軸に設けられ、コイルの側部に先端が近接して配置され、コイルから外部に漏洩する磁束を前記コイルに戻す部材である。
【００１７】
この発電ハブでは、ハブシェルが回転すると、ハブシェルとともに回転する磁石から発生する磁束がコイルを横断してコイルに電力が生じる。この磁石回転時に、コイルから外部に漏洩する磁束が、ハブシェル又はハブ軸に設けられ先端がコイルの側部に近接して配置された磁束還流部材により、ハブ軸、軸受、ハブシェル及び磁束還流部材又はハブ軸及び磁束還流部材を経由してコイルに戻り、コイルを横断する磁束が多くなる。このため、ハブシェルの材質に関わらず、コイルを横断する磁束が多くなり、発電効率の低下を抑えてコストダウンを図ることができる。
【００１８】
発明１１に係る自転車用発電ハブは、自転車のフレームに装着されるハブであって、ハブ軸と、ハブシェルと、軸受と、発電機構、磁束還流部材とを備えている。ハブ軸は、フレームに回転不能に装着される軸である。ハブシェルは、ハブ軸の外周側に配置されるものである。軸受は、ハブシェルとハブ軸との間に配置されるものである。発電機構は、ハブ軸に装着されたコイルと、ハブシェルの内周面にコイルと対向して配置された磁石とを有し、ハブ軸とハブシェルとの相対回転により発電する機構である。磁束還流部材は、コイルの側部に接触し、かつ先端がハブシェル又はハブ軸に近接して配置され、コイルから外部に漏洩する磁束をコイルに戻す部材である。
【００１９】
この発電ハブでは、ハブシェルが回転すると、ハブシェルとともに回転する磁石から発生する磁束がコイルを横断してコイルに電力が生じる。この磁石回転時に、コイルから外部に漏洩する磁束が、コイルの側部に接触し、かつ先端がハブシェル又はハブ軸に近接して配置された磁束還流部材により、ハブ軸、軸受、ハブシェル及び磁束還流部材又はハブ軸及び磁束還流部材を経由してコイルに戻り、コイルを横断する磁束が多くなる。このため、ハブシェルの材質に関わらず、コイルを横断する磁束が多くなり、発電効率の低下を抑えてコストダウンを図ることができる。
【００２０】
発明１２に係る自転車用発電ハブは、発明１０又は１１に記載のハブにおいて、磁束還流部材は、鉄系磁性金属製である。この場合には、磁束還流部材が効率よく磁束を還流できる。
【００２１】
発明１３に係る自転車用発電ハブは、発明１０から１２のいずれかに記載のハブにおいて、磁束還流部材は、ハブ軸の外周側に配置される筒状部材である。この場合には、磁束還流部材の先端が一様にハブシェル、ハブ軸又はコイルに近接するので磁束を効率よく還流できる。
【００２２】
発明１４に係る自転車用発電ハブは、発明１０から１３のいずれかに記載のハブにおいて、磁束還流部材は、ハブ軸の外周側に配置される棒状部材である。この場合には、磁束還流部材の構成が簡素になり軽量化を図りやすい。
【００２３】
発明１５に係る自転車用発電ハブは、自転車のフレームに装着されるハブであって、ハブ軸と、ハブシェルと、軸受と、発電機構、磁束還流部材とを備えている。ハブ軸は、フレームに回転不能に装着される軸である。ハブシェルは、概ね筒状の筒状部材、及び筒状部材と軸受との間に配置されたキャップ部材を有し、ハブ軸の外周側に配置されるものである。軸受は、ハブシェルとハブ軸との間に配置されるものである。発電機構は、ハブ軸に装着されたコイルと、ハブシェルの内周面にコイルと対向して配置された磁石とを有し、ハブ軸とハブシェルとの相対回転により発電する機構である。磁束還流部材は、キャップ部材をコイルに向けて折り曲げて形成され、コイルの側部に先端が近接して配置され、コイルから外部に漏洩する磁束をコイルに戻す部材である。
【００２４】
この発電ハブでは、ハブシェルが回転すると、ハブシェルとともに回転する磁石から発生する磁束がコイルを横断してコイルに電力が生じる。この磁石回転時に、コイルから外部に漏洩する磁束が、コイルの側部に近接した磁束還流部材により、ハブ軸、軸受、ハブシェル及び磁束還流部材を経由してコイルに戻り、コイルを横断する磁束が多くなる。このため、ハブシェルの材質に関わらず、コイルを横断する磁束が多くなり、発電効率の低下を抑えてコストダウンを図ることができる。また、キャップ部材を折り曲げて磁束還流部材を形成しているので、磁束還流部材の形成が容易である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、磁石回転時に、コイルから外部に漏洩する磁束が磁束還流手段又は磁束還流部材により、たとえば、ハブ軸を経由してコイルに戻り、コイルを横断する磁束が多くなる。このため、ハブシェルの材質に関わらず、コイルを横断する磁束が多くなり、発電効率の低下を抑えてコストダウンを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１において、本発明の一実施形態を採用した自転車は軽快車であり、ダブルループ形のフレーム体２及びフロントフォーク３を有するフレーム１と、ハンドル部４と、駆動部５と、発電ハブ８が装着された前輪６と、内装変速ハブ１０が装着された後輪７と、内装変速ハブ１０を手元で操作するための変速操作部２０とを備えている。
【００２７】
フレーム１のフレーム体２は、パイプを溶接して製作されたものである。フレーム体２には、サドル１１や駆動部５を含む各部が取り付けられている。フロントフォーク３は、フレーム体２の前部に斜めに傾いた軸回りに揺動自在に装着されている。このフロントフォークの先端に前輪６が装着されている。またフロントフォーク３の途中にランプ４１が装着されている。
【００２８】
ハンドル部４は、フロントフォーク３の上部に固定されたハンドルステム１４と、ハンドルステム１４に固定されたハンドルバー１５とを有している。ハンドルバー１５の両端にはブレーキレバー１６とグリップ１７とが装着されている。右側のブレーキレバー１６には変速操作部２０が一体で形成されている。
【００２９】
駆動部５は、フレーム体２の下部（ハンガー部）に設けられたギアクランク３７と、ギアクランク３７に掛け渡されたチェーン３８と、内装変速ハブ１０とを有している。内装変速ハブ１０は、３つの変速段を有する３段変速の内装変速ハブであり、変速操作部２０の操作に応じて変速される。
【００３０】
発電ハブ８は、フロントフォーク３に前輪６を回転自在に装着するためのハブである。発電ハブ８は、図２に示すように、フロントフォーク３に回転不能に装着されるハブ軸５０と、ハブ軸５０の外周側に同芯に配置されるハブシェル５１と、ハブ軸５０とハブシェル５１との間に配置されハブシェル５１をハブ軸５０に相対回転自在に装着するための左右１対の第１及び第２軸受５２，５３と、ハブ軸５０とハブシェル５１との相対回転により発電する発電機構５４と、ハブシェル５１と一体形成された左右１対の第１及び第２磁束還流部材５５，５６とを備えている。
【００３１】
ハブ軸５０は、たとえば、構造用炭素鋼や構造用合金鋼などの磁性を有する鉄系磁性金属製の軸部材である。ハブ軸５０の外周面の両端には小径のハブ軸固定及び軸受固定用の第１雄ねじ部５０ａ，５０ｂが形成され、中間部には発電機構装着用の大径の第２雄ねじ部５０ｃが形成されている。また、発電機構５４装着部分から図２右側には、外周面に配線挿通溝５０ｄが形成されている。ハブ軸５０は、第１雄ねじ部５０ａ，５０ｂにねじ込まれるナット５７，５８によりフロントフォーク３の先端に回転不能に固定される。ハブ軸５０の右側部分には、たとえばランプ４１に接続される外部取出端子５９が装着されている。外部取出端子５９は、内部配線４０により後述するコイル７０と電気的に接続されている。
【００３２】
ハブシェル５１は、筒状のハブ胴６０と、ハブ胴６０の両端に回転不能に装着された左右１対の第１及び第２キャップ部材６１，６２とを有している。ハブ胴６０は、たとえば、アルミニウム合金性の部材であり、図２左端が右端より小径に形成されている。大径部分とハブ軸５０との間に発電機構５４が配置されている。ハブ胴６０の右端には、前輪６のリム６ａ（図１）と連結するためのスポーク７が係止されるハブフランジ６０ａが大径部分よりさらに径方向外方に拡がって形成されている。
【００３３】
第１キャップ部材６１は、ハブ胴６０の左端の小径部分にたとえばセレーションにより回転不能にカシメ固定された、たとえば、構造用炭素鋼や構造用合金鋼などの磁性を有する鉄系磁性金属製の部材である。第１キャップ部材６１は、スポーク７が係止されるハブフランジ６１ａと、ハブフランジ６１ａから第１軸受５２装着部分にかけて配置された第１円板部６１ｂと、第１円板部６１ｂの径方向の中間部からハブ胴６０に向けて形成された筒状の第１連結部６１ｃとを有している。第１円板部６１ｂの内周部には、第１軸受５２が装着されている。また、第１軸受５２装着部分から発電機構５４の後述するコイル７０に向けて第１磁束還流部材５５が筒状に一体形成されている。
【００３４】
第２キャップ部材６２は、たとえば、構造用炭素鋼や構造用合金鋼などの磁性を有する鉄系磁性金属製の部材である。第２キャップ部材６２は、ハブ胴６０の右端内周面に、たとえばねじ結合されている。第２キャップ部材６２は、ハブ胴６０の内周面に配置されハブ胴６０にねじ込まれる第２連結部６２ａと、第２連結部６２ａから第２軸受５３装着部分にかけて配置された第２円板部６２ｂとを有している。第２円板部６２ｂの内周部には、第２軸受５３が装着されている。また、第２軸受５３装着部分から発電機構５４の後述するコイル７０に向けて第２磁束還流部材５６が筒状に一体形成されている。
【００３５】
第１及び第２軸受５２，５３は、第２及び第２キャップ部材６１，６２に各別に装着された第１及び第２玉受け５２ａ，５３ａと、第１雄ねじ部５０ａ，５０ｂに各別にねじ込み固定された第１及び第２玉押し５２ｂ，５３ｂと、第１及び第２玉受け５２ａ，５３ａと第１及び第２玉押し５２ｂ，５３ｂとの間に両者に接触して配置される複数の第１及び第２鋼球５２ｃ，５３ｃとを有している。
【００３６】
発電機構５４は、ハブ軸５０に回転不能に装着されたコイル７０と、ハブシェル５１のハブ胴６０の内周面にコイルと対向して配置された磁石７１とを有している。コイル５１は、たとえば左右で交互に配置された１対のクロー型の固定ヨーク７０ａ，７０ｂと、固定ヨーク７０ａ，７０ｂの間に配置されたコイル部７０ｃと、コイル部７０ｃの内周側に配置されたコアヨーク７０ｄとを有するクローポール型のコイルである。コイル７０は、第２雄ねじ部５０ｃにねじ込まれた第１及び第２ナット部材７２，７３によりハブ軸５０に回転不能に固定されている。
【００３７】
磁石７１は、ハブ胴６０の内周面に圧入された筒状の回転ヨーク７４と、回転ヨーク７４の内周面に周方向に間隔を隔てて固着された、たとえば４個の永久磁石７５とを有している。回転ヨーク７４は、たとえば、構造用炭素鋼や構造用合金鋼などの磁性を有する鉄系磁性金属製の部材である。永久磁石７５には、等間隔で交互にＮ極とＳ極とが着磁されており、合計２８極のそれぞれが固定ヨーク７０ａ，７０ｂと対向可能である。
【００３８】
第１及び第２磁束還流部材５５，５６は、前述したように第１及び第２キャップ部材６１，６２に一体形成された筒状の部材である。第１及び第２磁束還流部材５５，５６の先端はコイル７０の側部に近接して配置されている。具体的には、第１及び第２磁束還流部材５５，５６の先端とコイル７０の側部との距離は１ｍｍから１２ｍｍ程度である。ここで、距離が１ｍｍより小さくなると、この実施形態では、第１及び第２磁束還流部材５５，５６が第１及び第２キャップ部材６１，６２と一体形成されており、走行時に回転するため、組立精度によっては第１及び第２磁束還流部材５５，５６の先端がコイル７０の側部に接触するおそれがある。
【００３９】
次に、発電ハブ８による発電について説明する。
【００４０】
自転車１０１の走行にしたがって前輪６が回転すると磁石７１が回転する。すると、固定ヨーク７０ａ，７０ｂの外側を磁石７１が回転する。これにより、固定ヨーク７０ａ，７０ｂとは、一方が磁石７１からＮ極の磁束供給を受けるときには他方がＳ極の磁束供給を受け、一方が磁石７１からＳ極の磁束供給を受けるときには他方がＮ極の磁束供給を受ける。すなわち、固定ヨーク７０ａ，７０ｂの外側を磁石７１が回転することにより、固定ヨーク７０ａがＮ極で固定ヨーク７０ｂがＳ極である第１状態、及び固定ヨーク７０ａがＳ極で固定ヨーク７０ｂがＮ極である第２状態が繰り返されて、両者７０ａ，７０ｂを磁気的に連結しているコアヨーク７０ｄに軸Ｏ−Ｏ方向の交番磁束が発生する。このコイル部７０ｃの内側に発生する交番磁束によって、コイル部７０ｃに電流が発生し、発電がされ内部配線４０を介して外部取出端子５９からランプ４１に送られる。
【００４１】
このとき、コアヨーク７０ｄで発生する交番磁束の一部はコイル７０から図２に矢印Ａ，Ｂで示すように、ハブ軸５０に漏洩する。しかし、漏洩した磁束はＡ，Ｂは、第１及び第２軸受５２，５３及び第１及び第２キャップ部材６１，６２を経由して第１及び第２磁束還流部材５５，５６に至り、第１及び第２磁束還流部材５，５６の先端からコイル７０に戻る。この結果、コイル部７０ｃが横切る磁束が増加し、発電効率が向上する。
【００４２】
次にこのことを確認するために行った実験について説明する。
【００４３】
実験では、図３に示すような発電ハブ１０８を用いた。発電ハブ１０８は、ハブ軸１５０と、筒状のハブシェル１５１と、第１及び第２軸受１５２（第１軸受１５２のみ図示）と、磁束還流部材としてのブロック１５５（第１磁束還流部材のみ図示）とを有している。ハブシェル１５１は、筒状のハブ胴１６０と、ハブ胴１６０の両端に配置された第１及び第２キャップ部材１６１（第１キャップ部材１６１のみ図示）とを有している。ブロック１５５は、ハブ軸方向に移動可能に第１キャップ部材１６１の軸受１５２装着部分に配置した。また、コイル１７０はハブ軸１５０に回転不能に装着し、磁石１７１は、ハブ胴１６０の内周面に固定した。
【００４４】
図３に示した発電ハブ１０８を用いて回転数の電圧降下率との関係を計測したグラフを部４及び図５に示す。
【００４５】
図４は、アルミニウム合金（たとえばＡ６０６１）製のハブ胴１６０と、機械構造用炭素鋼（たとえばＳ１５Ｃ）製の第１及び第２キャップ部材１６１とを組み合わせた場合のグラフであり，図５は、機械構造用炭素鋼（たとえばＳ１５Ｃ）製のハブ胴１６０及び両キャップ部材１６１を組み合わせた場合のグラフである。ここでは、軸受還流部材としてたとえば、炭素鋼製のブロック１５５を種々の位置に配置して回転数と電圧降下率の関係を実験した。
【００４６】
図４において、実線は、コイル１７０とブロックの先端との隙間を２ｍｍにした場合（図３の二点鎖線で示す位置）を、細かい破線は、隙間を１２．５ｍｍにした場合（図３に実線で示す位置）をそれぞれ示している。また、一点鎖線は、ブロック１５５無しの場合を、二点鎖線は、比較のために磁石１７１と１２ｍｍの隙間でブロック１５５を配置した場合を、粗い破線は、磁石１７１に近接して１．５ｍｍの隙間でブロック１５５を配置した場合をそれぞれ示している。図４から明らかなように、磁石１７１にブロック１５５を近づけると、電圧降下率は大きくなる。これは、磁石１７１から発生する磁界が拡散するためだと考えられる。また、ブロック１５５をコイル１７０に近づけると、電圧降下率は小さくなる。なお、電圧降下率がプラスになっているのは測定誤差と思われる。これにより、磁束還流部材（ブロック１５５）を配置するとすれば、磁石１７１の横よりもコイル１７０の横の方が有効であることを確認できた。
【００４７】
図５において、実線は、コイル１７０とブロックの先端との隙間を２ｍｍにした場合（図３の二点鎖線で示す位置）、一点鎖線はブロック無しの場合、破線は磁石１７１とブロックの隙間が１．５ｍｍの場合をそれぞれ示している。
【００４８】
これらの２つのグラフから明らかなように、ブロック１５５をコイル１７０に近づけると、電圧降下率は小さくなり、磁石１７１に近づけると大きくなる。この傾向はハブ胴１６１の材質を変更しても同じである。このことから、磁束還流部材をコイルに近づけことにより、ハブシェルの材質に関わりなく発電効率が向上することが分かった。
【００４９】
ここでは、磁石回転時に、コイルから外部に漏洩する磁束が磁束還流部材により、たとえば、ハブ軸を経由してコイルに戻り、コイルを横断する磁束が多くなる。このため、ハブシェルの材質に関わらず、コイルを横断する磁束が多くなり、発電効率の低下を抑えてコストダウンを図ることができる。
【００５０】
〔他の実施形態〕
（ａ）図６に示すように、第１及び第２磁束還流部材２５５，２５６を第１及び第２ナット部材７２，７３の外側でハブ軸５０の第２雄ねじ部５０ｃに螺合して配置し、先端がコイル７０の側部に近接するように配置してもよい。この実施形態でも第１及び第２磁束還流部材２５５，２５６は、筒状の部材である。この場合、第１及び第２磁束還流部材２５５，２５６とコイル７０とは相対回転しないので、第１及び第２磁束還流部材２５５，２５６の先端をさらにコイル７０に近づけることができる。なお、先端をコイル７０に接触させてもよい。
【００５１】
（ｂ）図７に示すように、第１及び第２磁束還流部材３５５，３５６を、コイル７０の側部に接触し、かつ先端を第１及び第２キャップ部材６１，６２に先端が近接するように配置してもよい。図７では、第１及び第２磁束還流部材３５５，３５６を第１及び第２ナット部材７２，７３と一体形成している。なお、もちろん第１及び第２ナット部材７２，７３と別体で第１及び第２磁束還流部材３５５，３５６を形成してもよい。図７では、第１及び第２磁束還流部材３５５，３５６の外周面に工具を係止するための、周方向に複数の突起部を有する工具係止部３５５ａ，３５６ａが軸方向外側に形成されている。
【００５２】
また、図８に示すように、第１及び第２磁束還流部材４５５，４５６を、コイル７０の側部に接触し、かつ先端がハブ軸５０に近接するように配置してもよい。この実施形態では、第１及び第２ナット部材７２，７３を用いて、コイル７０とともに第１及び第２磁束還流部材４５５，４５６を固定している。なお、第１及び第２磁束還流部材４５５，４５６は、第１及び第２ナット部材７２，７３に固定されるリング状の固定部４５５ａ，４５５ｂと、固定部４５５ａ，４５６ａから径方向に延びた後に２回屈曲して先端がハブ軸５０に近接する棒状部４５５ｂ，４５６ｂとを有している。
【００５３】
（ｃ）前記実施形態では、磁束還流部材を左右１対設けたが、発電機構が一方の端部に偏って配置されている場合は、磁束還流部材を発電機構との間隔があいている他方の端部側だけに設けてもよい。
【００５４】
（ｄ）図９に示すように、第１キャップ部材５６１をプレス成形品とし、この第１キャップ部材５６１のたとえば中間部分を先端がコイル１７０の側部に近接するようにコイル１７０に向けてたとえばプレス成形によりＵ字状に折り曲げて第１磁束還流部材５５５を構成してもよい。また、図１０に示すように、第１キャップ部材６６１の軸受装着部分からＩ字状に先端がコイル１７０の側部に近接するようにコイル１７０に向けてＩ字状に折り曲げて第１磁束還流部材６５５を構成してもよい。
【００５５】
（ｅ）前記実施形態では、前輪用のフロントハブを例に本発明を説明したが、本発明は後輪用のリアハブにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態が採用された自転車の側面図。
【図２】本発明の一実施形態による発電ハブの半截断面図。
【図３】本発明の効果を実証する実験に用いた発電ハブの断面部分図。
【図４】実験結果を示すグラフ。
【図５】実験結果を示すグラフ。
【図６】他の実施形態の図２に相当する図。
【図７】他の実施形態の図２に相当する図。
【図８】他の実施形態の図２に相当する図。
【図９】他の実施形態の図３に相当する図。
【図１０】他の実施形態の図３に相当する図。
【符号の説明】
【００５７】
３  フロントフォーク
６  前輪
８  発電ハブ
５０，１５０  ハブ軸
５１，１５１  ハブシェル
５２，５３  第１及び第２軸受
５４  発電機構
５５，５６、１５５、２５５，２５６、３５５，３５６、４５５，４５６、５５５:、６５５  第１及び第２磁束還流部材
６０，１６０  ハブ胴
６１，６２、１６１，５６１、６６１  第１及び第２キャップ部材
７０，１７０  コイル
７１，１７１  磁石
【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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