(57)【要約】      （修正有）【課題】発電機構を具えたローラ部を自転車タイヤのトップに接触させて発電する外部回転型ダイナモで、発電効率を向上できるダイナモを提供する。【解決手段】発電機構47はロータ48とステータ49を含み、ロータ48は、ローラ部５の内周面にＳ極とＮ極を周方向に等間隔に配列された永久マグネット群46を具え、ステータ49は、ローラ部５を回転自由に支持する支持軸41に取り付けられた筒状コア44と、筒状コアの周面を包囲し永久マグネット群46の磁極と対向する極片を櫛歯状に具えて筒状コア44の左右から櫛歯状極片同士が噛み込むように配備された一対のステータコア42、43と、筒状コア44とステータコア42、43の間に配備された巻回コイル45を具え、筒状コア44は、粉末焼結磁性材で形成したものである。また、支持軸41を非磁性材で形成したものである。【選択図】図３
2011073663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車のフレームに固定されるダイナモホルダーに回転可能に支持されたローラ部を、自転車のタイヤのトップに当てて回転させることにより、ローラ部に具えた発電機構によって発電を行う自転車用の外部回転型ダイナモにおいて、
発電機構はロータとステータを含み、
ロータは、前記ローラ部の内周面にＳ極とＮ極を周方向に等間隔に配列した永久マグネット群を具え、
ステータは、ローラ部を回転自由に支持する支持軸に取り付けられた筒状コアと、筒状コアの周面を包囲し前記永久マグネット群の磁極と対向する極片を櫛歯状に具えて前記筒状コアの左右から櫛歯状極片同士が噛み込むように配備された一対のステータコアと、筒状コアとステータコアの間に配備された巻回コイルを具え、
前記筒状コアは、粉末焼結磁性材で形成したことを特徴とする自転車用の外部回転型ダイナモ
【請求項２】
前記永久マグネット群を配備する前記ローラ部は、ヨークを兼ねるものであると共に、前記支持軸を非磁性材にて形成してなる請求項１に記載の自転車用の外部回転型ダイナモ。
【請求項３】
前記永久マグネット群を配備する前記ローラ部は、ヨークを兼ねるものであると共に、
前記ローラ部は、一端開口部をキャップで塞ぐと共に、該キャップを非磁性材にて形成してなる請求項１又は請求項２に記載の自転車用の外部回転型ダイナモ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発電機構を具えたローラ部を自転車タイヤのトップに接触させて発電する、自転車用の外部回転型ダイナモに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種ダイナモは、発電機構を具えたローラ部が自転車タイヤのトップ(接地面、トレ
ッド面と同じ)に正面から押し当て可能に自転車のフレームに取り付けられている。具体的には、自転車フレームのチェーンスティ上の、ボトムブラケトに接近した位置にダイナモホルダーを固定し、該ダイナモホルダーに設けた２つのアームによって両持ち支持された支持軸によってローラ部が回転可能に支持されている(特許文献１)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実公昭５７−１５１０２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、発電機構を具えたローラ部を自転車タイヤのトップに接触させて発電する自転車用の外部回転型ダイナモにおいて、発電機構の素材を工夫することにより、発電効率を向上できる自転車用の外部回転型ダイナモ(以下、単に「ダイナモ」とする)を明らかにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１のダイナモ(４)は、自転車のフレーム(１)に固定されるダイナモホルダー(６)に回転可能に支持されたローラ部(５)を、自転車のタイヤ(２)のトップ(20)に当てて回転させることにより、ローラ部(５)に具えた発電機構(47)によって発電を行う自転車用の外部回転型ダイナモ(４)において、
発電機構(47)はロータ(48)とステータ(49)を含み、
ロータ(48)は、前記ローラ部(５)の内周面にＳ極とＮ極を周方向に等間隔に配列した永久マグネット群(46)を具え、
ステータ(49)は、ローラ部(５)を回転自由に支持する支持軸(41)に取り付けられた筒状コア(44)と、筒状コア(44)の周面を包囲し前記永久マグネット群(46)の磁極と対向する極片を櫛歯状に具えて前記筒状コア(44)の左右から櫛歯状極片同士が噛み込むように配備された一対のステータコア(42)(43)と、筒状コア(44)とステータコア(42)(43)の間に配備された巻回コイル(45)を具え、
前記筒状コア(44)は、粉末焼結磁性材で形成したものである。
【０００６】
請求項２は、請求項１のダイナモにおいて、前記永久マグネット群(46)を配備する前記ローラ(５)部は、ヨークを兼ねるものであると共に、前記支持軸(41)を非磁性材にて形成したものである。
【０００７】
請求項３は、請求項１又は請求項２のダイナモにおいて、前記永久マグネット群(46)を配備する前記ローラ部(５)は、ヨークを兼ねるものであると共に、前記ローラ部(５)は、一端開口部をキャップ(52)で塞ぐと共に、該キャップ(52)を非磁性材にて形成したものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１のダイナモ(４)によれば、左右のステータコア(42)(43)を繋ぐ筒状コア(44)は、渦電流損を低減できる粉末焼結磁性材で形成されているので、発電効率を向上させることができる。
【０００９】
請求項２のダイナモ(４)によれば、支持軸(41)は非磁性材で形成されているので、マグネット群(46)からヨークを兼ねるローラ部(５)を通った磁束は、支持軸(41)を通らない。従って、筒状コア(44)を通る有効磁束を減衰することがなく、又、筒状コア(44)に生じる渦電流損を低減できるので発電効率を上げることができる。
【００１０】
請求項３ダイナモ(４)によれば、ローラ部(５)の一端開口部を塞ぐキャップ(52)は非磁性材で形成されているので、マグネット群(46)からヨークを兼ねるローラ部(５)を通った磁束は、キャップ(52)を介して支持軸(41)へ漏洩することがない。従って、筒状コア(44)を通る有効磁束を減衰することがなく、又、筒状コア(44)に生じる渦電流損を低減できるので発電効率を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ダイナモを取り付けた自転車の正面図である。
【図２】ダイナモ取り付けの説明図である。
【図３】ダイナモ取り付け状態の断面図である。
【図４】ローラ部のゴムカバーを外した状態の斜視図である。
【図５】ダイナモの断面図である。
【図６】ステータの側面図である。
【図７】ステータの正面図である。
【図８】図３Ａ−Ａ線に沿う断面図である。
【図９】同上において、補助ベースを１８０°反転させた状態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、ダイナモ(４)を取り付けた自転車を示している。 以下の説明で、「前」とは自転車が前進する方向、「左右」とは自転車の前進方向に対する左右である。
【００１３】
ダイナモ(４)は、後ろタイヤ(２)のトップ(20)に対して前方から接触離間可能に取り付けられている。詳しくは、自転車フレーム(１)のダウンチューブ(11)とシートチューブ(12)の交点に位置するボトムブラケット(13)から後方に延びる左右一対のチェーンスティ(14)(14)のボトムブラケット(13)近傍にて、ダイナモホルダー(６)によってダイナモ(４)が取り付けられている。
【００１４】
ダイナモ(４)は、図３、図４に示して公知の如く、ロータ(48)とステータ(49)とからなる。
【００１５】
ロータ(48)は、ヨークを兼ねる中空のローラ部(５)の内周面にＳ極とＮ極を周方向に等間隔に配列した永久マグネット群(46)を具えている。実施例のローラ部(５)は一端が開口し、開口をアルミニューム製のキャップ(52)で塞いでいる。
【００１６】
ステータ(49)は、軸芯にステンレス製の支持軸(41)を嵌着した筒状コア(44)と、該筒状コアの周面を包囲し前記マグネット群(46)の磁極と対向する極片を櫛歯状に具え、筒状コア(44)の左右から櫛歯状極片どうしが噛み込む様に配備された一対のステータコア(42)(43)と、筒状コア(44)とステータコア(42)(43)との間に配備された巻回コイル(45)とからなる。前記ロータ(48)のローラ部(５)は、上記支持軸(41)に回転自由に支持されている。
【００１７】
ロータ(48)、即ち、マグネット群(46)が回転すると、該マグネット群から放出される磁束が一方のステータコア(42)−筒状コア(44)−他方のステータコア(43)を通ることにより、磁束は巻回コイル(45)の周囲を通過し、巻回コイル(45)に電気が発生する。発生した電気は、コード(図示せず)によって自転車ハンドル(17)上のランプ(18)に送られる。
【００１８】
図３、図４に示す如く、前記ローラ部(５)の外周面に筒状のゴムカバー(50)が装着されている。ローラ部(５)の一端には全周に亘って隆起条(51)が形成されており、隆起条(51)を除くローラ部(５)の周面がゴムカバー(50)の有効装着幅となっている。
【００１９】
ゴムカバー(50)は幅方向の中央部にタイヤ(２)のトップ(20)に当接する隆起部(50a)が
ゴムカバー(50)を一周して形成され、隆起部(50a)の両側は緩やかに傾斜している。ゴムカバー(50)の全幅は、ローラ部(５)の有効装着幅より少し小さい。ローラ部(５)の隆起条(51)は、該隆起条(51)にゴムカバー(50)の側面を当てて、ゴムカバー(50)の軸方向の装着位置の目安とするものである。
【００２０】
図２、図３に示す如く、ダイナモホルダー(６)は、ベース部(60)、該ベース部(60)上の左右一対の揺動可能なアーム(７)(70)及び押え板(63)を有している。自転車フレーム(１)の２本のチェーンスティ(14)(14)を、ベース部(60)と押え板(63)で上下方向から挟み、両者をボルト(65)によって締め付けることによって、ダイナモホルダー(６)がチェーンスティ(14)(14)上に固定される。アーム(７)(70)の自由端間に前記ダイナモ(４)の支持軸(41)の両端を支持する。
【００２１】
上記ベース部(60)は、アーム(７)(70)を具えた主ベース(61)と該主ベースに対してタイヤ(２)に接近離間する方向にスライド可能な補助ベース(62)とによって構成される。  主ベース(61)は補助ベース載せ面(61a)の中央部にネジ孔(61c)を有している。主ベース(61)は左右両端を外側に張り出して補助ベーススライド案内用の突条(61b)(61b)を形成している。主ベース(61)は左右一対の壁板(61d)(61d)を下向きに突設している。
【００２２】
補助ベース(62)の左右幅の中央には、補助ベース(62)のスライド方向の一端寄りにスライド方向に長い長孔(62a)が開設され、他端側にボス(62b)が突設され、該ボス(62b)にネジ孔(62c)が開設されている。 補助ベース(62)の下面の左右両側に爪片(62d)(62d)が突設され、該爪片(62d)(62d)が前記主ベース(61)の突条(61b)(61b)にスライド可能に係合する。補助ベース(62)はスライド面内で１８０°反転させても、即ち、前後を逆にしても、主ベース(61)上にスライド可能にセット可能である。
【００２３】
押え板(63)の左右幅の中心には、少し前方寄りにボルト挿入孔(63c)が開設されている
。押え板(63)の下面の左右幅の中央に膨らみ条(63a)が前後方向に突設され、該膨らみ条(63a)の左右両側がチェーンスティ(14)(14)に対する押え面(63b)(63b)となっいる。
【００２４】
ダイナモホルダー(６)は、補助ベース(62)の長孔(62a)に挿通したボルト(64)を主ベー
ス(61)のネジ孔(61c)に螺合して補助ベース(62)を位置決め固定し、押え板(63)のボルト
挿入孔(63c)に半球面座板(66)(66)を介して挿入したボルト(65)を補助ベース(62)のネジ
孔(62c)に螺合して、ダイナモホルダー(６)自体をチェーンスティ(14)(14)に固定できる。
【００２５】
ここでチェーンスティ(14)(14)の直径が前後方向で一定の場合は、ボルト(65)は垂直に保たれるが、前後方向で直径が異なる変形チェーンスティの場合、例えば前側から後ろ側へ徐々に細くなっている場合でも、半球面座板(66)(66)によって調整して、容易にボルト(65)を垂直に保つことができ、ダイナモホルダー(６)をチェーンスティ(14)(14)に安定して取り付けることができる。
【００２６】
前記一対のアーム(７)(70)は、ダイナモホルダー(６)の主ベース(61)に取り付けられる。 一対のアーム(７)(70)の内、自転車の駆動チェーン側、即ち、右側のアーム(70)の上部基端は左側に突出するヘッド部(71)を有しており、該ヘッド部(71)が前記主ベース(61)下向き壁板(61d)(61d)間に嵌まって、両壁板(61d)(61d)に跨って配備された軸(72)によって揺動可能に支持されている。上記アーム(70)の自由端に前記ダイナモ(４)の支持軸(41)の一端が回転不能に取り付けられている。
【００２７】
ヘッド部(71)には、更に、ダイナモ(４)のローラ部(５)に対するフェンダー(40)がダイナモ(４)の前方に配備されている。フェンダー(40)は、その取り付け基端がヘッド部(71)に対して左右方向にスライドして挿脱可能に取り付けられている。実施例では左から右へスライドしてヘッド部(71)に取り付けられる。
【００２８】
フェンダー(40)の取付け基端の左端には、アーム(70)が揺動しても主ベース(61)の壁板(61d)に干渉しない位置にボス(75)が突設され、該ボス(75)に、他方のアーム(７)をヘッド部(71)に固定するためのボルト(77)を通す孔(76)を開設している。
【００２９】
図３に示す如く、他方のアーム(７)の上部基端には、主ベース(61)の壁板(61d)を貫通
した前記軸(72)の端部と嵌合する係合部(73)が形成され、該アーム(７)の自由端には、ダイナモホルダー(６)の支持軸(41)の端部を受ける受け部(74)が設けられている。アーム(７)の係合部(73)は、例えば丸穴以外の変形穴とし、軸(72)の端部も該変形穴に対応する形状とすることができる。
【００３０】
アーム(７)は、前記ボス(75)の孔(76)にボルト(77)を通しヘッド部(71)にねじ込むことによって固定され、ボルト(77)を外せば、アーム(７)を軸(72)と支持軸(41)から外して、ダイナモ(４)のローラ部(５)の左側を解放できる。
【００３１】
アーム(70)には、ダイナモ(４)をタイヤ(２)に接触離間する接触離間手段(８)が連繋される。接触離間手段(８)は、公知の如く、ダイナモホルダー(６)上に配備され、アーム(70)の自由端をタイヤ(２)側に付勢するトーションバネ(81)と、該トーションバネ(81)に抗してアーム(70)の自由端をタイヤ(２)から離間する方向に引っ張るケーブル(82)とによって構成される。ワイヤー(82)は自転車のハンドル(17)設けられた操作レバー(83)に連繋されている。
【００３２】
ダイナモ(４)は、ローラ部(５)の支持軸(41)を両持ち支持する２つのアーム(
７)(70)の内、脱着可能なアーム(７)を外すと、ローラ部(５)の一端側が解放されるので
、ローラ部(５)の円周表面に装着されている円筒状のゴムカバー(50)をローラ部(５)の軸方向に滑らせて簡単に外すことができ、又、新規のゴムカバー(50)の取り付けも簡単にできる。
【００３３】
ローラ部(５)のゴムカバー(50)はタイヤ(２)に接する幅方向の中央部が全周に亘って高く形成されているから、ゴムカバー(50)がきつくローラ部(５)に嵌まっていなくても、ゴムカバー(50)がローラ部(５)の軸方向にずれて、ゴムカバー(50)の高い部分がタイヤ(２)から外れることはない。これは、帯状周回ベルトを案内するプーリは、ベルト外れを防止するために、太鼓状に幅中央が膨らんでいるのと同じ原理である。 ローラ部(５)にきつくゴムカバー(50)を装着しなくてもよいから、ゴムカバー(50)のローラ部(５)への脱着の作業性がよい。
【００３４】
尚、ローラ部(５)への脱着作業は多少悪くなるが、ゴムカバー(50)をローラ部(５)へ両面テープ等により貼り付けて取り付ければ、タイヤ(２)が左右に振れて、ゴムカバー(50)に左右方向の力が加わっても、ゴムカバー(50)はローラ部(５)から外れることはない。
【００３５】
ロード用バイク、マウンテンバイクのように、細身又は太身のタイヤを使用するもの以外、一般の自転車のフレーム(１) のチェーンスティ(14)(14)の間の開き、特にボトムブラケット(13)側の開きにはそれほど差はない。従って、上記ダイナモホルダー(６)の様に、自転車フレーム(１)の２本のチェーンスティ(14)(14)をベース部(60)と押え板(63)で上下方向から挟み、両者をボルト(65)によって固定して取り付ける方式では、汎用性があり、取り付けも簡単である。
【００３６】
ダイナモホルダー(６)のベース部(60)を上記の如く、主ベース(61)と該主ベース(61)上を前後にスライド可能な補助ベース(62)とで構成すれば、補助ベース(62)をその長孔(62a)の余裕分だけタイヤ(２)に対して接近離間の調節ができる。更に、補助ベース(62)の向きを１８０°変えて、主ベース(61)上にセットすれば、長孔(62a)の位置が変わるため、タイヤ(２)に対する補助ベース(62)の位置、即ち、チェーンスティ(14)(14)を補助ベース(62)と押え板(63)で挟圧する位置の範囲が延びるため、シートチューブ(12)やタイヤ(２)のフェンダ(図示せず)とダイナモホルダー(６)が干渉しない位置で、ダイナモホルダー(６)の取り付けができる。
【００３７】
而して、左右のステータコア(42)(43)を繋ぐ筒状コア(44)は、渦電流損を低減できる粉末焼結磁性材で形成し、支持軸(41)及びローラ部(５)のキャップ(52)を、ステンレス、アルミニュームの非磁性材にて形成している。
【００３８】
この場合、支持軸(41)は非磁性材で形成されているので、マグネット群(46)からヨークを兼ねるローラ部(５)を通った磁束は、支持軸(41)を通らないので、コア(42)(43) (44)を通る有効磁束を減衰することがなく、又、筒状コア(44)に生じる渦電流損を低減できるので発電効率を上げることができる。
【００３９】
例えば、筒状コア(44)を鉄製とした場合、渦電流損が大きく、出力は６Ｖ、１Ｗしか出なかったが、筒状コア(44)を粉末焼結磁性剤材で形成、キャップ(52)を非磁性材とした場合、６Ｖ、２.４Ｗとなり、発電効率が向上した。
【００４０】
上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００４１】
１  フレーム
６  ダイナモホルダー
５  ローラ部
２  タイヤ
20  トップ
47  発電機構
４  ダイナモ
48  ロータ
49  ステータ
46  永久マグネット群
41  支持軸
44  筒状コア
42  ステータコア
43  ステータコア
45  巻回コイル
52  キャップ
【図１】
2011073663.tif 000003
【図２】
2011073663.tif 000004
【図３】
2011073663.tif 000005
【図４】
2011073663.tif 000006
【図５】
2011073663.tif 000007
【図６】
2011073663.tif 000008
【図７】
2011073663.tif 000009
【図８】
2011073663.tif 000010
【図９】
2011073663.tif 000011