(57)【要約】【課題】  コストを減少でき、発電量を増加できる集片式多極小型発電機を提供する。【解決手段】  磁石１４を備える。複数の磁極片２０は、環状に配置され、磁石１４とある間隔で相対する。鉄心３０は、環状で、外周囲面が複数の磁極片２０と一体に連結され、磁極片２０の磁力線の通路となって磁力線が通過可能である。複数の片状コイル４０は、各磁極片２０の上に組み付けられている。磁石１４が鉄心３０と各磁極片２０と各片状コイル４０に相対して回転されたら、各片状コイル４０に電流が発生し、発電機は電気を発電する。集片式多極小型発電機は、フィルム回路板に印刷で回路が製作されるため、機械を利用することができ、迅速に製作でき、コストが非常に安くなり、又、コイルに必要な電線量が節約されるため、コイルの材料費が相当に切り下げられる。【選択図】    図２
2007006550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石と、
環状に配置され、前記磁石と所定の間隔で相対する複数の磁極片と、
環状であって、その外周囲面が前記複数の磁極片と一体に連結され、前記磁極片の磁力線の通路となって磁力線が通過可能な鉄心と、
前記各磁極片の上に組み付けられる複数の片状コイルと、
を備えることを特徴とする集片式多極小型発電機。
【請求項２】
更に筒形体を備え、前記磁石は前記筒形体の内部に設置され、前記磁極片は前記鉄心の外周囲面に一体に組み付けられて、前記磁石と相対していることを特徴とする請求項１記載の集片式多極小型発電機。
【請求項３】
更に筒形体を備え、前記鉄心は前記筒形体の内部に設置され、前記磁極片は前記鉄心の内周囲面に一体に組み付けられて、前記磁石と相対することを特徴とする請求項１記載の集片式多極小型発電機。
【請求項４】
前記筒形体の内部には、前記磁石が回転子として設置され、前記磁極片と前記鉄心と前記コイルとは固定子を形成し、前記固定子は前記筒形体と同一軸でその内部に設置されていることを特徴とする請求項２記載の集片式多極小型発電機。
【請求項５】
前記固定子は、車輪のハブ軸の上に固結され、前記回転子は前記車輪の回転部品と連結されていることを特徴とする請求項４記載の集片式多極小型発電機。
【請求項６】
前記筒形体は、内部に前記鉄心と前記磁極片と前記コイルとが設置されて回転子とし、前記磁石は固定子とし、前記固定子は前記筒形体と同一軸で前記各磁極片が囲む空間の中に設置されていることを特徴とする請求項３記載の集片式多極小型発電機。
【請求項７】
前記鉄心は、多数の環状鉄心薄片が密切に重ね合わされていることを特徴とする請求項１記載の集片式多極小型発電機。
【請求項８】
前記各磁極片は、断面がＩ字型であることを特徴とする請求項１記載の集片式多極小型発電機。
【請求項９】
前記各片状コイルは、電線の両端が結線ＰＣ板に連結され、前記各磁極片の一側に配置されていることを特徴とする請求項１記載の集片式多極小型発電機。
【請求項１０】
前記片状コイルは、フィルム回路板の上にコイルの電線に相当する印刷回路を持っていることを特徴とする請求項１記載の集片式多極小型発電機。
【請求項１１】
前記磁石は、永久磁石であることを特徴とする請求項１記載の集片式多極小型発電機。
【請求項１２】
前記磁石は、電磁鉄であることを特徴とする請求項１記載の集片式多極小型発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車の前車輪或いは後車輪のハブに設けられる小型発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の自転車のハブに設けられる小型発電機は、大部分が瓜式磁極発電機で、大体内側に設置する永久磁石で作った筒形体を備え、筒形体はハブ外殻が利用されていて、筒形体と相対する二個の固定子枠で構成されている固定子枠は円盤部と円盤部の外周囲から軸線方向に伸びて、且つ永久磁石の筒形体と相対する複数の磁極片とを備え、且つ二個の固定子枠は磁極片でもって相互に隣接して設置され、永久磁石の筒形体の内部にはハブ軸の上に固定される鉄心が設置され、磁極片の発生する磁力線を通過させる。更に、鉄心の周囲にはコイル枠に電線を巻き付けた片状コイルが設置されている。それで、ハブ外殻の内部にある永久磁石の筒形体は外側の回転子を形成し、二個の固定子枠と鉄心とコイル枠とコイルとハブ軸とは内側の固定子を形成する。それで、外側の回転子のハブ外殻が自転車の前車輪或いは後車輪のスポークと一緒に回転される時、筒形体の永久磁石の磁力線が内側の固定子枠の各磁極片から鉄心を経由して別の固定子枠の磁極片に達して、同時に鉄心に方向が異なる交互する磁力線が発生して、それで、コイル枠のコイルが電流を発生し、電力が自転車に設置されている電子装置に供給される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の従来の自転車の車輪のハブに取り付けられる小型発電機は、片状コイルを機械で自動的に製作できず、人工で巻き付けなければならないので、速度が遅く、製作コストが高くなり、且つそれに要する電線量も比較的多いため、コイルの材料費が高くなる。その他、発電機が発電できる電気量もやや不充分である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
それで、上述の従来の自転車のハブに設けられる小型発電機の欠点を改善するために、本発明は、磁石を使用し、磁石に相対する環状に配置した複数の磁極片を設置し、且つこれらの磁極片は鉄心の外周囲に等間隔にさしこんで環状になるように設置する。それで、磁極片に磁力線が磁石から到達したら、鉄心が通過できるようにする。更に、各磁極片の上には各片状コイルを組み付けて、磁石が鉄心と各磁極片と各片状コイルに相対して回転されたら、各片状コイルに電流が発生し、発電機は電気を発電する。
【０００５】
上述の各片状コイルは、フィルム回路板に印刷で回路を製作するので、機械を利用することができ、迅速に製作でき、人工に頼らないため、コストが非常に安くなり、又、コイルに必要な電線量が節約されるため、コイルの材料費が相当に切り下げられる。又、発電機の発電量も増加する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の第一実施例による自転車の前車輪或いは後車輪のハブに設けられる集片式多極小型発電機は、図１に示すように、ハブ外殻１０と、ハブ軸６０と、ハブ外殻の両側のハブ軸の上に設置される二個のベアリング１３とが組み付けられ、自転車の前車輪或いは後車輪のスポーク１はハブ外殻１０に固く連結される他、前車輪或いは後車輪のフォーク２はハブ軸の両端に固く連結されている。それで、ハブ外殻１０がスポーク１と一緒に回転されると、発電機が発電し、自転車の前灯又は尾灯等の電子装置に必要な電力を供給するものである。
【０００７】
図２、図３及び図４は、第一実施例の集片式多極小型発電機を示し、外側の回転子と内側の固定子の主要部から構成される。回転子は筒形体にして、本実施例では、自転車のハブ外殻１０が回転子として使用される。内側の固定子は、複数の磁極片２０と、鉄心３０と、複数の片状コイル４０と、結線ＰＣ板５０と、ハブ軸６０とで構成される。
【０００８】
ハブ外殻１０は第一本体１１と第二本体１２とで形成され、第一本体１１は内部に内部空間１１１を持ち、第二本体１２は内部空間１１１の開き口に組み付けられて、第一本体１１と第二本体１２はベアリング１３を介してハブ軸６０の上に固結されている。それで、ハブ外殻１０はハブ軸６０を中心に自由自在に回転できる。更に、第一本体１１の左右両側の外周に凸出縁１１２が形成されて、前車輪又は後車輪の各スポーク１の下端と連結されて、ハブ外殻１０がスポーク１と一緒に回転できる。更に、磁石１４が第一本体１１の内部空間１１１の中に直径方向に伸びるように設置され、本実施例の磁石１４は四個の磁石で形成され、Ｎ極とＳ極が交互に相対するように配置され、全部で２８個の磁極を持っている。
【０００９】
次に、複数の磁極片２０はハブ外殻１０の中心軸線を中心に外周方向に向かって等間隔に配置され、各磁極片２０は丁度ハブ外殻１０の内部の磁石１４の各磁極と相対している。各磁極片２０の断面はＩ字型で、各磁極片２０は複数の磁極薄片２１を密切に重ね合わせて作られている。
【００１０】
鉄心３０は複数の中央孔３１１を持つ環状鉄心薄片３１を密切に重ね合わせて形成され、各環状鉄心薄片３１の外周面は上述の各磁極片２０の各磁極薄片２１と一体に連結されているので、各磁極片２０を形成する複数の磁鉄薄片２１も各鉄心薄片３１と同様に重ね合っていると同時に各磁極片２０を形成している。鉄心３０は、各磁極片２０が受ける磁力線の通路を形成して、磁力線を通過させる。
【００１１】
次に、複数の片状コイル４０は、図５に示すように、本実施例では、機械でフィルム回路板４０に直接コイルの電線回路を印刷して製作される。そして、直接各磁極片２０の上に組み付けられる。当然、片状コイル４０は、機械で電線を巻いて製作できる。
【００１２】
結線ＰＣ板５０は、円板状で、磁極片２０の一側に設置され、中央に中心孔５１を持ち、外周囲に各片状コイルの電線の両端が適当に連結されて安定し、発生した電気を送出する。
【００１３】
次に、ハブ軸６０はハブ外殻１０の第一本体１１と第二本体１２の中心軸線部を貫通し、更に、鉄心３０の中心孔３１１と結線ＰＣ板５０の中心孔５１にはまり合って、且つ左側部に環状凸出部６１があり、環状凸出部６１は鉄心の左側末端面に止められて、ハブ軸６０はその位置に安定する。なお鉄心３０の右側端面はハブ軸６０の右末端とねじ付けられるナット６２で圧迫されて、それで、磁極片２０と鉄心３０と片状コイル４０と結線ＰＣ板５０とは全部ハブ軸６０の上に固く設置される。
【００１４】
本発明の第一実施例による集片式多極小型発電機が使用される時、使用者が自転車のペタルを連続的に踏めば、車輪のスポーク１が回転され、同時にハブ外殻１０と内部に取り付けられている磁石１４（即ち、回転子）は固定子の周囲で自由に回転されるので、磁石１４と鉄心３０と各磁極片２０との間に不断に磁力作用が発生し、それで、鉄心３０が磁力線の通路となり、二個の相対する磁極片２０は鉄心３０の直径方向の交互磁力線を発生し、それで、磁極片２０の上に設置されている片状コイルは電流を発生する。発電された電気は、結線ＰＣ板６０に伝送されて処理されてから、自転車に付けられている電子装置に供給される。
【００１５】
次に、図６、図７及び図８は、本発明の第二実施例による集片式多極小型発電機を示し、重要点は、上述の鉄心３０はハブ外殻１０の第一本体１１の内部に設置され、複数の磁極片２０は鉄心の内周囲の上に等間隔で設置され、Ｃ型環状ロック座金１１３が第一本体１１の内側壁の左右両側にはめ付けられて、鉄心３０はその間に安定固定される。又、磁石１４はハブ軸６０の中段部の周囲に固く取り付けられて、鉄心３０の内周囲の各磁極片２０と相対する。それで、鉄心３０と磁極片２０と片状コイル４０とを持つハブ外殻１０は外側の回転子を形成し、磁石１４とハブ軸６０は内側の固定子を形成する。それで、回転子に対して回転すれば、回転子の各磁極片２０は磁石１４が発出する磁力線を受けて、その上に交互する磁力線を発生し、従って、磁極片２０の上にある片状コイル４０は電流を発生し、電気が発電されるものである。
【００１６】
更に、図９は、本発明の第三実施例の電磁鉄１４を示し、電磁鉄は第一実施例の中の永久磁石で作られる磁石１４の代わりに使用される。その他の構造は、皆第一実施例と同じである。それで、電磁鉄１４がＯＮの状態にされたら、回転子が同じく固定子の周囲を回転すれば、各磁極片２０は電磁鉄１４から発出される磁力線を受けて、その上に交互する磁力線を発生し、それで、片状コイル４０が電流を発生し、発電機は電気を発生するものである。又、電磁鉄１４の電気をＯＦＦの状態にした時は、電磁鉄１４と片状コイル４０との間に磁化作用が発生しないので、たとえ回転子が回転されても、固定子の磁力作用を受けない。それで、使用者がペタルを踏んでも、発電機の磁性阻止力がなく、ペタルを踏む脚の力を軽減できる。
【００１７】
本発明の実施例は、次の効果を持つ。
１．本実施例の中の片状コイル４０は機械で電線を巻き付けて製作できる他、フィルム回路板４１の上に印刷でコイル電線の回路を製作できるため、人工によらず、迅速に製作できる。従って、コストを相当に切り下げられる。
【００１８】
２．本発明の実施例の中の片状コイル４０は各磁鉄片２０の上に取り付けられ、必要な電線を相当減少できるため、材料費が安くつく。
３．本発明の実施例の発電機は、実際の使用とテストをして、確実に発電率が高く、発電量が高いことが分かっている。
【００１９】
４．外側の回転子と内側の固定子の構成部品を相互に置き換えることができ、それで、多元的な構造を選択できる。
５．本発明の実施例の中の磁石１４は永久磁石を使用してもよく、又、その代わりに電気で使用する電磁鉄を使用してもよく、それで、電磁の電源を切っておけば、回転子が回転されても、固定子の磁力作用を受けないので、使用者がペタルを踏んでも、発電機の磁性阻止力がなく、ペタルを踏む脚の力を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第一実施例による集片式多極小型発電機の自転車のハブに設けた状態を示す側面断面図である。
【図２】本発明の第一実施例による集片式多極小型発電機の自転車のハブに設けた状態の一部分を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の第一実施例による集片式多極小型発電機の自転車のハブに設けた状態の一部分を示す斜視図である。
【図４】本発明の第一実施例による集片式多極小型発電機の自転車のハブに設けた状態を示す断面図である。
【図５】本発明の第一実施例による集片式多極小型発電機の片状コイルを示す斜視図である。
【図６】本発明の第二実施例による集片式多極小型発電機の自転車のハブに設けた状態を示す側面断面図である。
【図７】本発明の第二実施例による集片式多極小型発電機の自転車のハブに設けた状態の一部分を示す分解斜視図である。
【図８】本発明の第二実施例による集片式多極小型発電機の自転車のハブに設けた状態を示す断面図である。
【図９】本発明の第三実施例による集片式多極小型発電機の自転車のハブに設けた状態を示す側面断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０  ハブ外殻、１１  第一本体、１２  第二本体、１３  ベアリング、１４  磁石、２０  磁極片、２１  磁極薄片、３０  鉄心、３１  鉄心薄片、４０  片状コイル、４１  フィルム回路板、４２  印刷回路、５０  結線ＰＣ板、５１  中心孔、６０  ハブ軸、６１  環状凸出部、６２  ナット、１１１  内部空間、１１２  凸縁
【図１】
2007006550.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2007006550.tif 000006
【図５】
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【図６】
2007006550.tif 000008
【図７】
2007006550.tif 000009
【図８】
2007006550.tif 000010
【図９】
2007006550.tif 000011