(57)【要約】【課題】本発明は車輪の回転によらず静止状態を維持する構成とされた車載用発電機に関し、コンパクトな形状で大きな発電力を実現することを課題とする。【解決手段】車輪の回転に伴いディスクホイールと一体的に回転する回転部材２２と、この回転部材２２と同軸的に配設されると共に回転部材２２の回転に拘わらず静止状態を維持するよう構成された静止部材２３と、静止部材２３に配設された環状マグネット２８Ａ〜２８Ｄと、回転部材２２に配設されておりコア４６に巻き線５２を巻回してなる構成の複数のコイル２４とにより構成されており、回転部材２２の回転に伴い環状マグネット２８Ａ〜２８Ｄとコイル２４とが相対的に回転することより発電を行なう車載用発電装置において、コア４６の中心軸Ｘ０が、回転部材２２の回転中心Ｘに対し平行となるよう構成する。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪の回転に伴いディスクホイールと一体的に回転する回転部材と、
該回転部材と同軸的に配設されると共に、前記回転部材の回転に拘わらず静止状態を維持するよう構成された静止部材と、
前記回転部材或いは前記静止部材の内、いずれか一方の部材に配設されたマグネットと、
前記回転部材或いは前記静止部材の内の前記マグネットが配設された部材と異なる部材に配設されており、コアに巻き線を巻回してなる構成の複数のコイルとにより構成されており、
前記回転部材の回転に伴い、前記マグネットと前記コイルとが相対的に変位することより発電を行なう車載用発電装置であって、
前記コアの中心軸が、前記回転部材の回転中心軸に対し平行となるよう構成したことを特徴とする車載用発電装置。
【請求項２】
請求項１記載の車載用発電装置において、
前記回転部材或いは前記静止部材の内、前記コイルが配設される部材は、前記コイルを装着するコイル収納部が形成されたホルダー部材を設けてなることを特徴とする車載用発電装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の車載用発電装置において、
前記マグネットは、前記回転部材の回転中心軸に対して同軸的な環状形状とされてなることを特徴とする車載用発電装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車載用発電装置において、
前記マグネットを前記静止部材に配設すると共に、前記回転部材の回転に拘わらず該静止部材を静止位置に付勢する板状おもりを設けたことを特徴とする車載用発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車載用発電機に係り、特に車輪の回転力により発電を行なう車載用発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車のディスクホイールに車載用発電機を設け、この車載用発電機で発電された電力によりディスクホイールに設けた電子機器（例えば、イルミネーション等）を駆動する構成が知られている。図６乃至図８は、従来の一例である車載用発電機１を示している。図６は車載用発電機１の分解側断面図であり、図７は車載用発電機１を組み立てた状態の側断面図であり、更に図８は車載用発電機１に設けられる回転部材２の正面図である。
【０００３】
図６及び図７に示すように、車載用発電機１は大略するとディスクホイールに固定される回転部材２と、この回転部材２に回転自在に配設される静止部材３とにより構成されている。回転部材２には、第１のコア部材４と第２のコア部材５が配設されている（図８に詳しい）。
【０００４】
第１のコア部材４には複数の極歯コア４ａが設けられており、この極歯コア４ａは回転部材２の中心位置に対し外側に向けて放射状に延出するよう形成されている。コイル６は、この各極歯コア４ａに巻回されている。
【０００５】
同様に、第２のコア部材５には複数の極歯コア５ａが設けられており、この極歯コア５ａは回転部材２の中心位置に対し外側に向けて放射状に延出するよう形成されている。コイル７は、この各極歯コア５ａに巻回されている。更に、回転部材２の中央部には開口部９が形成されており、この開口部９にはベアリング８が配設されている。
【０００６】
一方、静止部材３は環状の第１のリングマグネット１２及び第２のリングマグネット１３が配設されている。更に、静止部材３の下部にはおもり１４が配設されている。この静止部材３は回転部材２に装着状態で、中央に形成されている軸部１０がベアリング８に嵌合し、これにより回転部材２と静止部材３は相対的に回転可能となる。また、静止部材３が回転部材２に取り付けられた状態において、図７に示されるように、第１のリングマグネット１２は第１のコア部材４の外周に極歯コア４ａと対向するよう配置され、また第２のリングマグネット１３は第２のコア部材５の外周に極歯コア５ａと対向するように配置される。
【０００７】
前記したように、回転部材２はディスクホイールに固定されるため、このディスクホイールと一体的に回転する。これに対し、静止部材３はおもり１４が配設されており、かつベアリング８により回転部材２に対して回転自在に軸承されている。このため、静止部材３は回転部材２の回転に拘らず静止した状態を維持する。
【０００８】
従って、車輪が回転すると、静止している静止部材３に対して回転部材２は回転し、これに伴い第１及び第２のリングマグネット１２，１３に対して第１及び第２のコア部材４，５は回転し、これによりコイル６，７に起電力が発生し発電が行われる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の車載用発電機１により給電される電子機器は、その高度化に伴い大電力が必要となる傾向にある。これに対応するためには、車載用発電機１に配設されるコイル数を増やす必要がある。
【００１０】
しかしながら、車載用発電機１は自動車のディスクホイール部分に配設されるものであるため、その配設スペースは限られたものである。また、上記のように従来の車載用発電機１は、図８に示されるようにコイル６，７が巻回される極歯コア４ａ，５ａが回転部材２の中心位置に対し外側に向けて放射状に延出するよう形成されている。このため、各極歯コア４ａ，５ａの内周位置（図８に矢印Ａ１で示す位置）に対して外周位置（図８に矢印Ａ２で示す位置）にデットスペースが発生しコイル数を増やすことができず、よって従来の車載用発電機１では発電量を増大することが困難であるという問題点があった。
【００１１】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、小型化を図りつつ発電量の増大を図り得る車載用発電機を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項１記載の発明は、
車輪の回転に伴いディスクホイールと一体的に回転する回転部材と、
該回転部材と同軸的に配設されると共に、前記回転部材の回転に拘わらず静止状態を維持するよう構成された静止部材と、
前記回転部材或いは前記静止部材の内、いずれか一方の部材に配設されたマグネットと、
前記回転部材或いは前記静止部材の内の前記マグネットが配設された部材と異なる部材に配設されており、コアに巻き線を巻回してなる構成の複数のコイルとにより構成されており、
前記回転部材の回転に伴い、前記マグネットと前記コイルとが相対的に変位することより発電を行なう車載用発電装置であって、
前記コアの中心軸が、前記回転部材の回転中心軸に対し平行となるよう構成したことを特徴とするものである。
【００１４】
上記発明によれば、コアの中心軸が回転部材の回転中心軸に対し平行となるよう構成したことにより、内周外周に拘らず、コイルを回転部材または静止部材に高密度に配設することができる。これにより、車載用発電装置の小型化を図りつつ、発電量の増大を図ることができる。
【００１５】
また、請求項２記載の発明は、
請求項１記載の車載用発電装置において、
前記回転部材或いは前記静止部材の内、前記コイルが配設される部材は、前記コイルを装着するコイル収納部が形成されたホルダー部材を設けてなることを特徴とするものである。
【００１６】
上記発明によれば、コイルはコイル収納部が形成されたホルダー部材に保持されるため、コイルを高密度に配設してもその配設位置はコイル収納部により規定されている。このため、コイルを高密度に配設しても、隣接するコイル間で短絡が発生するようなことはなく、車載用発電装置の信頼性を向上させることができる。また、コイルの装着処理は、単にコイル収納部に装着するだけの処理となるため、車載用発電装置の組み立て作業の容易化を図ることができる。
【００１７】
また、請求項３記載の発明は、
請求項１または２記載の車載用発電装置において、
前記マグネットは、前記回転部材の回転中心軸に対して同軸的な環状形状とされてなることを特徴とするものである。
【００１８】
上記発明によれば、マグネットの上記回転軸方向に対する厚さを薄くすることができ、よって車載用発電機の薄型化を図ることができる。
【００１９】
また、請求項４記載の発明は、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車載用発電装置において、
前記マグネットを前記静止部材に配設すると共に、前記回転部材の回転に拘わらず該静止部材を静止位置に付勢する板状おもりを設けたことを特徴とするものである。
【００２０】
上記発明によれば、実際に起電力が発生するコイルを回転部材に設ける構成となるため、静止部材にコイルを配設する構成に比べ、ディスクホイール等の回転する側に配設された電子部品に対する給電を容易に行なうことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
図１及び図２は、本発明の一実施例である車載用発電機２０を示している。図１は車載用発電機２０の側断面図であり、図２は車載用発電機２０の分解側断面図である。
【００２２】
車載用発電機２０は、例えば自動車のディスクホイール（図示せず）に配設され、後に詳述するように発電処理を行なう。この車載用発電機２０は、ディスクホイールに配設される電子機器（例えば、発光ダイオードを用いた表示装置等）に対し給電を行なう。
【００２３】
図１及び図２に示されるように、車載用発電機２０は大略すると回転部材２２と静止部材２３とにより構成されている。また、回転部材２２は、大略するとコイル２４，ケース２５，コイルホルダ２６，及びカバー２７等により構成されている。また、静止部材２３は、環状マグネット２８Ａ〜２８Ｄとおもり３０とを設けた構成とされている。
【００２４】
ケース２５は樹脂成型されたものであり、底板３６と側壁３７とを有した有底筒状の形状を有している。また、ケース２５の中央部分には、支軸部３８が回転中心軸（図２に矢印Ｘで示す一点鎖線）に沿って底板３６から突出形成されている。この支軸部３８には、ベアリング３９が装着される。上記構成とされたケース２５は、自動車のディスクホイール１１に固定される。
【００２５】
具体的には、ケース２５には取り付け孔５７（図３参照）が設けられており、この取り付け孔５７に取り付けボルトを挿通し、ケース２５をディスクホイールに固定する。これにより、ケース２５はディスクホイールと一体的に（即ち、タイヤと一体的に）回転する。しかしながら、静止部材２３は、ディスクホイールが回転しても後述するように回転することなく静止した状態を維持する。
【００２６】
コイルホルダ２６は樹脂成型されたものであり、前記したケース２５の内部に固定される。具体的には、コイルホルダ２６には複数のネジ孔３４が形成されており、またケース２５には挿通孔３３が形成されている。よって、固定ネジ３２をケース２５の底板３６側から挿通孔３３に挿通してネジ孔３４に螺着することにより、コイルホルダ２６はケース２５に固定される。
【００２７】
コイルホルダ２６は、複数のコイル収納部３１が形成されている。このコイル収納部３１は円柱状の凹部であり、各々のコイル収納部３１にコイル２４が収納される。
【００２８】
図４は、コイル２４を拡大して示している。コイル２４は、コア４６，ボビン５０，及び巻き線５２とにより構成されている。コア４６は磁性金属よりなり、コア頭部４７とコア本体部４８を有した構成とされている。ボビン５０は樹脂製であり、巻き線５２はこのボビン５０に巻回されている。このボビン５０の中央には挿通孔５１が形成されており、コア４６のコア本体部４８はこの挿通孔５１に挿入装着される。
【００２９】
このコイル２４は、前記したようにコイルホルダ２６に形成されている各コイル収納部３１に収納される。図２２は、コイル２４が収納されたコイルホルダ２６の正面図を示している。同図に示されるように、本実施例ではコイル２４をコイルホルダ２６に高密度に配設することができる。尚、説明の便宜上、コイル２４の高密度配設については後に詳述するものとする。
【００３０】
カバー２７は樹脂成型されたものであり、円盤状の形状を有している。このカバー２７の中央には、支軸部４０が回転中心軸（図２に矢印Ａで示す一点鎖線）に沿って立設するよう形成されている。この支軸部４０には、ベアリング４１が配設される。
【００３１】
この支軸部４０は、組み立てられた状態においてケース２５の支軸部３８と接合されると共に、カバー２７の外周はケース２５の側壁３７の端部に固定される。そして、接合された支軸部３８と支軸部４０は、協働して静止部材２３を回転自在に軸承する。
【００３２】
この際、静止部材２３を軸承する支軸部３８，４０は、両持ちの軸と等価の軸承構造となる。即ち、支軸部３８の図中左端部は底板３６に固定されており、支軸部４０の図中右端部はカバー２７に固定されており、更に支軸部３８，４０は一体的に接合した構成としている。
【００３３】
これにより、静止部材２３は、支軸部３８と支軸部４０とにより構成される両持ちの支軸により回転自在に軸承された構成となる。この構成により、支軸部を方持ち状とした場合に比べ、回転部材２２の支軸部３８，４０を中心とした回転を安定化させることができる。また、後述する環状マグネット２８Ａ〜２８Ｄとコイル２４（コア頭部４７）との離間極を一定に保つことができるため、安定した発電を行なうことが可能となる。
【００３４】
次に、静止部材２３について説明する。
静止部材２３は樹脂成形品であり、前記したように環状マグネット２８Ａ〜２８Ｄとおもり３０とを設けた構成とされている。また、その中央には回転軸部４３が形成されており、その内周位置には前記したベアリング３９，４１を装着するためのベアリング装着部４４，４５が形成されている。
【００３５】
環状マグネット２８Ａ〜２８Ｄは、本実施例では４個配設されている。各環状マグネット２８Ａ〜２８Ｄは、放射状にＮ極とＳ極が交互に着磁された構成とされている。この環状マグネット２８Ａ〜２８Ｄは、静止部材２３に形成されたマグネット装着溝４２Ａ〜４２Ｄに接着剤等を用いて固定される。また、固定された状態において、静止部材２３のコイルホルダ２６との対向面２３ａとマグネット装着溝４２Ａ〜４２Ｄの表面は、面一となるよう構成されている。
【００３６】
更に、各環状マグネット２８Ａ〜２８Ｄは、それぞれ回転中心Ｘを中心とした直径寸法が異なるよう構成されている。図３に、環状マグネット２８Ａ〜２８Ｄの中心位置を示す線２８Ａ−１〜２８Ｄ−１（以下、マグネット中心線という）を示す。同図に示すように、環状マグネット２８Ａが最も直径が大きく、環状マグネット２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄの順で順次直径が小さくなるよう構成されている。
【００３７】
また、前記したコイル２４は、コイルホルダ２６の中心（即ち、回転中心Ｘ）に対し環状となるよう配設されている。そして、回転部材２２と静止部材２３が組み付けられた状態で、各環状マグネット２８Ａ〜２８Ｄと、コイルホルダ２６に配設されたコイル２４とは、互いに対向するよう構成されている。従って、回転部材２２が静止部材２３に対して回転することにより、環状マグネット２８Ａ〜２８Ｄとコイル２４との間で相対的な変位が発生し、これにより磁界変化によりコイル２４は発電を行なう。
【００３８】
本実施例では、上記のように各環状マグネット２８Ａ〜２８Ｄが回転中心Ｘに対して同軸的な環状形状とされているため、環状マグネット２８Ａ〜２８Ｄの回転軸方向に対する厚さ（図２に矢印Ｗ１で示す厚さ）を薄くすることができる。従って、本実施例によれば、車載用発電機２０の薄型化を図ることができる。
【００３９】
おもり３０は、図５に示すような扇形状を有した板状部材である。このおもり３０は、静止部材２３のカバー２７との対向面２３ｂに配設されている。具体的には、カバー２７との対向面２３ｂには扇形状のおもり装着溝５８が形成されており、おもり３０はこのおもり装着溝５８に装着され、ネジ孔５３に図示しないネジを装着して静止部材２３に固定する。
【００４０】
本実施例では、おもり３０としても板状のおもりを用いており、また、おもり３０を静止部材２３の環状マグネット２８Ａ〜２８Ｄが配設された面２３ａと反対側の面２３ｂに配設した構成している。このため、おもり３０の厚さ（図２に矢印Ｗ２で示す厚さ）を薄くしても、その重量は面積を大きくすることにより増大させることができる。
【００４１】
おもり３０は、静止部材２３を静止状態に維持するのに重要な構成物であり、おもり３０の重量が大きい方が静止部材２３の静止安定性は高い。このため、おもり３０の重量は重くしたいが、車載用発電機２０の薄型化も図る必要がある。本実施例では、おもり３０を静止部材２３の面２３ｂに配設することにより、この問題点を解決している。
【００４２】
即ち、静止部材２３の面２３ｂは他の構成物がなく、よっておもり３０の面２３ｂに沿った方向に対する配設スペースには自由度がある。換言すれば、おもり３０の面積を自由に大きくすることが可能である。このため、おもり３０の厚さＷ２を薄く維持しつつ、おもり３０の重量を増大させることができる。よって、本実施例に係る車載用発電機２０によれば、薄型化を図りつつ、静止部材２３の静止安定を高めることができ、発電効率の向上を図ることができる。
【００４３】
ここで、コイル２４の配置に注目する。前記したように、このコイル２４はコイルホルダ２６に形成されている各コイル収納部３１に収納される。図２２は、コイル２４が収納されたコイルホルダ２６の正面図を示している。同図に示されるように、本実施例ではコイル２４をコイルホルダ２６に高密度に配設することができる。
【００４４】
これは、コイル２４をコイルホルダ２６に配設する際、コイル２４を構成するコア４６の中心軸が、回転部材２２の回転中心Ｘに対し平行となるよう構成したことによる。即ち、コア４６の中心軸（図中、Ｘ０で示す一点鎖線）が回転部材２２の回転中心Ｘに対し平行となるよう構成したことにより、内周側及び外周側に拘らず、コイル２４をコイルホルダ２６（回転部材２２）に高密度に配設することができる。これにより、車載用発電装置１０の小型化を図りつつ、発電量の増大を図ることができる。
【００４５】
また上記したように本実施例では、コイル２４がコイルホルダ２６に形成されたコイル収納部３１内に保持されるため、コイル２４を高密度に配設してもその配設位置はコイル収納部３１により規定される。このため、コイル２４を高密度に配設しても、隣接するコイル２４間で短絡が発生するようなことはなく、車載用発電装置２０の信頼性を向上させることができる。また、コイル２４の装着処理は、単にコイル収納部３１に装着するだけの処理となるため、車載用発電装置１０の組み立て作業の容易化を図ることができる。
【００４６】
また、本実施例では起電力を発生するコイル２４を回転部材２２に設けているため、静止部材２３にコイル２４を配設する構成に比べ、ディスクホイール等の回転する側に配設された電子部品に対する給電を容易に行なうことができる。
【００４７】
尚、上記した実施例では、コイル２４を回転部材２２に配設すると共に環状マグネット２８Ａ〜２８Ｄを静止部材２３に配設した構成としたが、コイル２４を静止部材２３に配設すると共に環状マグネット２８Ａ〜２８Ｄを回転部材２２に配設する構成としてもコイル２４の高密度配置は可能であり、車載用発電装置１０の小型化を図りつつ、発電量の増大を図ることができる。
【００４８】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、次に述べる種々の効果を実現することができる。
【００４９】
請求項１記載の発明によれば、内周側及び外周側に拘らず、コイルを回転部材または静止部材に高密度に配設することができるため、車載用発電装置の小型化を図りつつ、発電量の増大を図ることができる。
【００５０】
また、請求項２記載の発明によれば、コイルを高密度に配設しても、隣接するコイル間で短絡が発生するようなことはなく、車載用発電装置の信頼性を向上させることができる。また、コイルの装着処理は、単にコイル収納部に装着するだけの処理となるため、車載用発電装置の組み立て作業の容易化を図ることができる。
【００５１】
また、請求項３記載の発明によれば、マグネットの上記回転軸方向に対する厚さを薄くすることができ、よって車載用発電機の薄型化を図ることができる。
【００５２】
また、請求項４記載の発明によれば、実際に起電力が発生するコイルを回転部材に設ける構成となるため、静止部材にコイルを配設する構成に比べ、ディスクホイール等の回転する側に配設された電子部品に対する給電を容易に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である車載用発電機を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施例である車載用発電機の分解断面図である。
【図３】本発明の一実施例である車載用発電機に設けられる固定部材をコイルと対向する側から見た図である。
【図４】本発明の一実施例である車載用発電機に設けられるコイルの分解斜視図である。
【図５】本発明の一実施例である車載用発電機に設けられるおもりを拡大して示す図である。
【図６】従来の一例である車載用発電機を示す断面図である。
【図７】従来の一例である車載用発電機の分解断面図である。
【図８】従来の一例である車載用発電機に設けられていた静止部材をコイルと対向する側から見た図である。
【符号の説明】
２０　車載用発電機
２２　回転部材
２３　静止部材
２４　コイル
２５　ケース
２６　コイルホルダ
２７　カバー
２８Ａ〜２８Ｄ　環状マグネット
３０　おもり
３１　コイル収納部
３８，４０　支軸部
３９，４１　ベアリング
４２Ａ〜４２Ｄ　マグネット装着溝
４３　回転軸部
４６　コア
４７　コア頭部
４８　コア本体部
５０　ボビン
５１　挿通孔
５２　巻き線
【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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