CN105871092A - 发电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发电机,即使在转子的转速小的情况下也容易获得高频的交流电,进而适合于外径尺寸的小型化。定子具有多个磁铁、第一定子铁芯、第二定子铁芯和电枢绕组，第一定子铁芯和第二定子铁芯具有：绕组槽部、处于相对于绕组槽部在周向的一方相邻的磁路部的第一定子凸极部、以及处于相对于绕组槽部在周向的另一方相邻的磁路部的第二定子凸极部，转子凸极部和定子凸极部（62A）、（62B）的位置确定为第一状态与第二状态交替地切换，在所述第一状态，与第一定子凸极部（62A）与转子（40）的转子凸极部之间的第一磁阻相比，第二定子凸极部（62B）与转子凸极部之间的第二磁阻更大，在所述第二状态，第一磁阻大于第二磁阻。

Description

发电机

技术领域

本发明涉及用于自行车的轮毂发电机等的发电机。

背景技术

自行车的轮毂发电机的转子以与车轮相同程度的速度旋转，因此，与辊式发电机相比转子的转速容易变慢，从而存在低速行进时的感应电动势不足的倾向。因此，在轮毂发电机中优选使用精心设计成即使在转子的转速小的情况下也能够获得高频的交流电的结构。

作为该示例之一，在专利文献1中提出了爪极式发电机。该发电机包括定子和配置在定子的外周侧的转子。转子具有在周向上排列配置的多个磁铁，各磁铁的与定子对置的磁极为在周向上交替变化的磁极。定子包括配置在轴向两侧的一对定子铁芯。各定子铁芯设置成具有朝向彼此接近的一侧延伸的多个爪部，各定子铁芯的爪部的位置在周向上交替。各定子铁芯的爪部配置在转子的各磁铁的径向内侧，通过该磁铁被磁化成产生在周向上交替变化的极性。在定子中，在从磁铁经由各定子铁芯的爪部供磁通通过的位置配置有电枢绕组。

在该发电机中，通过转子的旋转，使磁铁相对于各定子铁芯的爪部的相对位置变化，伴随于此，各爪部的极性切换，由此，在电枢绕组中交链的主磁通的方向反转，在电枢绕组中产生感应电动势。此时获得的交流电由于成为与磁铁的极数成比例的大小的频率，因此容易获得与磁铁的极数对应的高频交流电。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2007-49839号公报。

近年来，为了实现自行车外观设计性的提升，而要求轮毂外径尺寸的小型化，伴随于此而期望轮毂发电机的外径尺寸的小型化。在爪极式发电机中构成为，磁化成不同极性的各定子铁芯的爪部在周向上交替地排列。由此，随着轮毂发电机的外径尺寸减小，相邻的爪部间的距离变得过小。其结果为，磁通容易通过磁化成不同极性的爪部之间，不在电枢绕组中交链的漏磁通容易增大。因此，在爪极式发电机中存在如下问题：伴随外径尺寸的减小，漏磁通增大，从而难以获得足够的感应电动势。

发明内容

本发明是鉴于这样的课题而完成的，其目的之一在于提供一种发电机，即使在转子的转速小的情况下也容易获得高频的交流电，进而适合于外径尺寸的小型化。

本发明的某个方式的发电机包括：转子；和定子，具有：多个磁铁，该多个磁铁在周向上隔开间隔地配置，在周向上对置的磁极为同极；定子铁芯，该定子铁芯包括配置在磁铁的周向两侧的绕组槽部；以及电枢绕组，该电枢绕组以沿周向跨越磁铁的方式卷绕在绕组槽部之间，转子具有转子铁芯，该转子铁芯包括在周向上隔开间隔地形成的多个转子凸极部，定子铁芯具有：第一定子凸极部，在相对于绕组槽部在周向的一方相邻的磁路部与转子对置地设置；和第二定子凸极部，在相对于绕组槽部在周向的另一方相邻的磁路部与转子对置地设置。

发明效果

根据本发明，能够获得一种即使在转子的转速小的情况下也容易获得高频的交流电进而适合于外径尺寸的小型化的发电机。

附图说明

图1是表示搭载第一实施方式的自行车用发电机的自行车的局部侧视图。

图2是表示第一实施方式的自行车的轮毂和周围的构成的正视图。

图3是表示第一实施方式的自行车用发电机的剖视图。

图4是表示第一实施方式的自行车用发电机的电枢绕组的剖视图。

图5是表示第一实施方式的转子凸极部、定子凸极部的位置关系的图。

图6是表示第一实施方式的发电机的电角为零的状态的图。

图7是表示第一实施方式的发电机的电角为π/2的状态的图。

图8是表示第一实施方式的发电机的电角为π的状态的图。

图9是表示第一实施方式的发电机的电角为3π/2的状态的图。

图10是第二实施方式的发电机的剖视图。

图11是表示第二实施方式的发电机的电枢绕组的剖视图。

图12是表示第二实施方式的发电机的电角为零的状态的图。

图13是表示第二实施方式的发电机的电角为π/2的状态的图。

图14是表示第二实施方式的发电机的电角为π的状态的图。

图15是表示第二实施方式的发电机的电角为3π/2的状态的图。

附图标记说明

10…发电机

12…自行车

22…前轮（旋转部）

26…轮毂

38…定子

40…转子

44…转子凸极部

46…转子铁芯

48…磁铁

50A…第一定子铁芯

50B…第二定子铁芯

52…绕组槽部

56A…第一磁路部

56B…第二磁路部

60…电枢绕组

62A…定子凸极部

62A…第一定子凸极部

62B…第二定子凸极部。

具体实施方式

以下，在各实施方式的说明中，对相同的构成要素标注相同的标记，并省略重复的说明。并且，在各附图中，为了便于说明，适当省略构成要素的一部分。

[第一实施方式]

图1是表示搭载第一实施方式的自行车用发电机10（以下简称为发电机10）的自行车12的局部侧视图。自行车12具有能够旋转地支承于主车架14的前管16的前叉18、和安装于前叉18的轮毂轴20。在轮毂轴20上旋转自如地支承有作为车轮的前轮22。在前轮22的旁侧设置有车头灯24，通过发电机10而获得的电力被供给到车头灯24。

前轮22还具有经由轴承（未图示）旋转自如地支承于轮毂轴20的筒状的轮毂26、安装于轮毂26的外周部的多根辐条28、以及安装于各辐条28的外周部的轮缘30。在轮缘30上安装有轮胎32。

图2是表示自行车12的轮毂26和周围的构成的正视图。轮毂26以外的构成由双点划线表示。在轮毂26内收纳有成为轮毂发电机的发电机10。在轮毂轴20的轴向的两端部形成有外螺纹34。轮毂轴20通过与各外螺纹34旋合的螺母36的紧固而与轮毂26一起固定于前叉18。

图3是发电机10的剖视图。本图是与后述的转子40的旋转中心的轴线方向正交的剖视图，也是沿图2的A-A线的截面。另外，在本图中省略轮毂26。并且，在以下的说明中，在对后述的定子38和转子40的各构成要素的位置关系进行说明时，有时使用“轴向”、“周向”、“径向”的术语。其中的“轴向”表示转子40的旋转中心的轴线方向，“周向”、“径向”分别关于转子40的旋转中心表示周向、径向。

发电机10包括相对于轮毂轴20固定的定子38、以及相对于轮毂轴20支承为旋转自如的转子40。发电机10是在定子38的外周侧配置有转子40的外转子式发电机。并且，发电机10是同步发电机。转子40设置成能够与作为前轮22的一部分的轮毂26一体地旋转。转子40能够与前轮22的旋转联动地旋转。

转子40整体形成为环状。转子40具有包括环状基部42和多个转子凸极部44的转子铁芯46，所述转子凸极部44设置于环状基部42的与定子38对置的一侧即环状基部42的内周侧。

各转子凸极部44从环状基部42朝向与定子38对置的一侧即径向内侧突出。各转子凸极部44构成为与预定宽度w相等的宽度。这里的所谓“相等”包括完全相同的情况和大致相同的情况。“相等”的解释在下文中也是同样的。

各转子凸极部44隔开间隔地配置在以与预定角度λ（以下也称为凸极间距）相等的角度在周向上错开的位置。转子凸极部44在本示例中合计设置有20个，将凸极间距λ设为18°（=360°/20）。该凸极间距λ相当于发电机10的电角2π，在转子40旋转凸极间距λ时，如后面说明的那样，通过电枢绕组60产生一个周期的交流电。

定子38整体形成为环状。定子38具有在周向上隔开间隔地配置的多个磁铁48、和在多个磁铁48之间每次配置一个的多个定子铁芯50A、50B。多个磁铁48与多个定子铁芯50A、50B在周向上交替地排列，通过粘接等接合而呈环状。磁铁48与定子铁芯50A、50B在本示例中分别合计设置4个，即设置偶数个。

磁铁48是永久磁铁。磁铁48用于后述的电枢绕组60的磁场。磁铁48的周向为磁化方向。磁铁48隔开间隔地配置于在周向上错开相等角度的位置。在周向上相邻的多个磁铁48的在周向上对置的磁极为同极。磁铁48以将在周向上相邻的定子铁芯50A、50B在径向上断开的方式设置成沿着径向延伸的板状。

定子铁芯50A、50B和上述转子铁芯46通过在转子40的轴向上层叠多个金属板而构成。该金属板以电磁钢板等软磁性体作为材料。

定子铁芯50A、50B包括：第一定子铁芯50A，与在周向上每隔一个配置的一个磁铁48（例如图中上侧的磁铁48）在周向的一方（图中的顺时针方向）相邻；和第二定子铁芯50B，与该一个磁铁48在周向的另一方（图中的逆时针方向）相邻。在本例中，第一定子铁芯50A设置有两个，第二定子铁芯50B设置有两个。

各定子铁芯50A、50B具有在周向上每隔一个配置的磁铁48的周向两侧所配置的绕组槽部52。绕组槽部52在多个磁铁48之间每次配置一个。绕组槽部52在各第一定子铁芯50A和各第二定子铁芯50B中各形成有一个。绕组槽部52形成为从与转子40对置的一侧即径向外侧向相反侧的径向内侧凹陷。

各定子铁芯50A、50B除了绕组槽部52之外，还具有与绕组槽部52在底侧相邻的弧状的磁路连接部54、以及与绕组槽部52在周向两侧相邻的磁路部56A、56B。磁路连接部54沿周向连接各磁路部56A、56B。磁路部56A、56B向与转子40对置的一侧即径向外侧延伸。磁路部56A、56B包括与绕组槽部52在周向的一方（图中顺时针方向）相邻的第一磁路部56A、和在周向的另一方（图中逆时针方向）相邻的第二磁路部56B。

图4是表示发电机10的电枢绕组60的剖视图。在本图中对转子40的轴向的一方（纸面近前侧）的电枢绕组60的卷绕方向B一并进行示出。定子38还具有电枢绕组60，电枢绕组60以沿周向跨越各磁铁48中的每个的方式卷绕在与各磁铁48在周向两侧相邻的绕组槽部52之间。电枢绕组60与多个磁铁48中的每个对应地设置，并设置有与磁铁48的个数相同的电枢绕组60。电枢绕组60以从周向两侧且从轴向两侧包围对应的磁铁48的方式卷绕。

电枢绕组60以集中绕组方式卷绕于在周向上相邻的绕组槽部52之间，但是也可以以经由其他的绕组槽部52的方式以分布绕组方式卷绕。在周向上相邻的电枢绕组60以彼此反向的卷绕方向B卷绕，但是也可以以相同方向卷绕。

如后面说明的那样，在电枢绕组60中，在转子40旋转时产生同相的交流电。各电枢绕组60并联地电连接，其输出端与未图示的整流电路连接，对整流电路输出单相的交流电。整流短路在对交流电进行整流和平滑等并转换为直流电之后，将其供给至作为外部电气设备的车头灯24（参照图1）。另外，各电枢绕组60也可以串联地电连接。

这里，如图3所示，定子38具有：第一定子凸极部62A，与转子40对置地设置于多个第一磁路部56A中的每个；和第二定子凸极部62B，与转子40对置地设置于多个第二磁路部56B中的每个。各定子凸极部62A、62B从各磁路部56A、56B朝向与转子40对置的一侧即径向外侧突出。每一个第一磁路部56A设置有两个第一定子凸极部62A，每一个第二磁路部56B设置有两个第二定子凸极部62B。定子凸极部62A、62B在本例中合计设置有16个。

各定子凸极部62A、62B相对于转子凸极部44在径向上隔开预定间隙地配置。各定子凸极部62A、62B构成为与转子凸极部44的宽度w是相同的宽度。

图5是表示转子凸极部44、定子凸极部62A、62B的位置关系的图。在本图中为了对多个凸极部中的一部分进行区分，而在各自的标记末尾标注（a）等字母来表示。在以下的附图中也存在同样表示的情况。

设置于一个第一磁路部56A的多个第一定子凸极部62A配置在以与各转子凸极部44的凸极间距λ相等的角度在周向上错开的位置。设置于一个第二磁路部56B的多个第二定子凸极部62B也配置在以与凸极间距λ相等的角度在周向上错开的位置。并且，在第一定子凸极部62A的附近在周向上相邻的其他第二定子凸极部62B配置在以与λ×1.5相等的角度在周向上错开的位置。

由此，在设n为1以上的自然数时，第一定子凸极部62A配置在相对于其他的第一定子凸极部62A以与λ×n相等的角度在周向上错开的位置。例如，第一定子凸极部62A（d）相对于在其顺时针方向相邻的其他第一定子凸极部62A（g）错开λ×4（=λ×1.5+λ+λ×1.5），相对于在其逆时针方向相邻的其他第一定子凸极部62A（c）错开λ×1.0。第二定子凸极部62B也同样地相对于其他的第二定子凸极部62B配置在以与λ×n相等的角度在周向上错开的位置。

并且，第二定子凸极部62B配置在相对于第一定子凸极部62A以与λ×（n+0.5）相等的角度在周向上错开的位置。例如，第二定子凸极部62B（e）相对于在其顺时针方向相邻的第一定子凸极部62A（g）错开λ×2.5（=λ+λ×1.5），相对于在其逆时针方向相邻的第一定子凸极部62A（d）错开λ×1.5。

使用图6至图9对以上的发电机10的动作进行说明。各图表示转子40向方向P每次旋转电角π/2时的状态。并且，在图6和图8中主要表示流经转子铁芯46等的磁通中的主磁通的流动，省略了漏磁通的流动。并且，在图7和图9中表示漏磁通的流动。以下处于图6的位置关系时的电角为零，在图7至图9中电角为π/2、π、3π/2。并且，为了方便，对一个转子凸极部44（a）标注“o”标记进行表示。

如图6所示，在电角为零时，从转子40的径向观察，第一定子凸极部62A处于与其附近的转子凸极部44遍及周向的整个宽度重合的位置。并且，从转子40的径向观察，第二定子凸极部62B处于相对于其附近的转子凸极部44遍及周向的整个宽度都不重合的位置，即，处于在周向上错开的位置。换言之，第一定子凸极部62A相对于附近的一个转子凸极部44在周向上重合的范围（以下称为第一重合范围）比第二定子凸极部62B相对于附近的其他转子凸极部44在周向上重合的范围（以下称为第二重合范围）大。由此，与第一定子凸极部62A和转子凸极部44之间的磁阻即第一磁阻R1相比，第二定子凸极部62B和转子凸极部44之间的磁阻即第二磁阻R2大幅增大。

其结果为，通过从一个磁铁48产生的磁通，形成穿过与该磁铁48一个磁极面相邻的第一定子铁芯50A的第一定子凸极部62A、以及与另一个磁极面相邻的第二定子铁芯50B的第一定子凸极部62A的闭环的磁路Mp。例如，图中上侧的磁铁48（b）形成如下磁路Mp：经由第一定子铁芯50A（b）的磁路连接部54→第一定子铁芯50A（b）的第一磁路部56A→第一定子凸极部62A（g）→转子凸极部44（g）→转子40的环状基部42→转子凸极部44（c）、（d）→第一定子凸极部62A（c）、62A（d）→第二定子铁芯50B（a）的第一磁路部56A返回到最初的磁铁48（b）。

该磁路Mp形成为在各电枢绕组60内在径向上交链。此时，由于多个磁铁48的在周向上对置的磁极为同极，因此由在周向上相邻的磁铁48产生的磁路Mp的旋转方向彼此反向。例如，由图中上侧的磁铁48（b）产生的磁路Mp为逆时针，由图中左侧的磁铁48（b）产生的磁路Mp为顺时针。其结果为，在一个电枢绕组60内使从分别的磁铁48产生的磁通成为相同方向地交链。例如，在图中上侧的电枢绕组60（b）内，由图中上侧的磁铁48（b）产生的磁通、与由图中左侧的磁铁48（a）产生的磁通以相同的方向交链。

如图7所示，在电角为π/2时，从转子40的径向观察，第一定子凸极部62A处于与其附近的转子凸极部44遍及周向的大致一半宽度重合的位置。并且，第二定子凸极部62B也是同样的。换言之，第一定子凸极部62A与转子凸极部44重合的第一重合范围、和第二定子凸极部62B与转子凸极部44重合的第二重合范围相同。由此，第一磁阻R1和第二磁阻R2为相同的大小。

其结果为，通过从一个磁铁48产生的磁通，形成穿过与该磁铁48一个磁极面相邻的第一定子铁芯50A的第二定子凸极部62B、和与另一个磁极面相邻的第二定子铁芯50B的第一定子凸极部62A的闭环的磁路Mp。例如，图中上侧的磁铁48（b）形成如下磁路Mp：经由第一定子铁芯50A（b）的第二磁路部56B→第二定子凸极部62B（e）、（f）→转子凸极部44（e）、44（f）→转子40的环状基部42→转子凸极部44（c）、44（d）→第一定子凸极部62A（c）、（d）→第二定子铁芯50B（a）的第一磁路部56A返回到最初的磁铁48（b）。该磁路Mp在各电枢绕组60内沿径向往返，形成为在各电枢绕组60内不交链。

如图8所示，在电角为π时，从转子40的径向观察，第一定子凸极部62A处于相对于其附近的转子凸极部44遍及周向的整个宽度都不重合的位置，也就是说处于在周向上错开的位置。并且，从转子40的径向观察，第二定子凸极部62B处于与其附近的转子凸极部44遍及周向的整个宽度重合的位置。换言之，相比于第一定子凸极部62A与转子凸极部44重合的第一重合范围，第二定子凸极部62B与转子凸极部44重合的第二重合范围更大。由此，第一磁阻R1大幅地大于第二磁阻R2。

其结果为，通过从一个磁铁48产生的磁通，形成穿过与该磁铁48的一个磁极面相邻的第一定子铁芯50A的第二定子凸极部62B、以及与另一个磁极面相邻的第二定子铁芯50B的第二定子凸极部62B的闭环的磁路Mp。例如，图中上侧的磁铁48（b）形成如下磁路Mp：经由第一定子铁芯50A（b）的第二磁路部56B→第二定子凸极部62B（e）、（f）→转子凸极部44（e）、44（f）→转子40的环状基部42→转子凸极部44（a）、44（t）→第二定子凸极部62B（a）、62B（b）→第二定子铁芯50B（a）的磁路连接部54返回到最初的磁铁48（b）。

该磁路Mp形成为在各电枢绕组60内沿径向交链。此时，磁路Mp与电角为零时（参照图6）相比，在电枢绕组60内交链的方向为径向的反方向。

如图9所示，在电角为3π/2时，从转子40的径向观察，第一定子凸极部62A处于与其附近的转子凸极部44遍及周向的半个宽度重合的位置。并且，从转子40的径向观察，第二定子凸极部62B处于与其附近的转子凸极部44遍及周向的半个宽度重合的位置。由此，第一磁阻R1和第二磁阻R2为相同的大小。其结果为，形成与电角为π/2时相同的磁路Mp。

如上所述，在电角为零的状态（以下称为第一状态）时，第二磁阻R2大幅地大于第一磁阻R1，在电角为3π/2的状态（以下称为第二状态）时，第一磁阻R1大幅地大于第二磁阻R2。当转子40旋转时，这些第一状态与第二状态交替地切换。

如图6和图8所示，在一个电枢绕组60（例如电枢绕组60（b））中，在第一状态时，形成朝向径向的一个方向交链的磁路Mp，在第二状态时，形成朝向径向的另一个方向交链的磁路Mp。也就是说，当在第一状态与第二状态之间切换时，以在各电枢绕组60内交链的磁通在径向的方向反转的方式进行切换，在各电枢绕组60产生交流的感应电动势。此时，在各电枢绕组60中产生同相的交流电。这样，在发电机10中，多个转子凸极部44和多个定子凸极部62A、62B的位置确定为第一状态与第二状态交替地切换。

对以上的发电机10的作用效果进行说明。

一般来说，发电机的频率f（Hz）在转子的转速N（r/min）与发电机的极数P之间满足下述的数学式（1）的关系。

N=120×f/P…（1）

本发明人在本实施方式的发电机10中获得了转子凸极部44的数量的2倍数量为发电机的极数P的认知。该认知通过使用了图3所示的结构进行的分析而获得。在该分析中，将转子40的转速N设为120（r/min），求出由各电枢绕组60发出的电力的频率f（Hz）。其结果为，求出频率f为40（Hz），通过数学式（1）确认了转子凸极部44的数量（20个）的2倍数量是发电机的极数P。

因此，在本实施方式的发电机10中，如果在预定的位置配置转子凸极部44和定子凸极部62A、62B，则转子凸极部44的数量越多，感应电动势的频率越大，即使在转子40的转速小的情况下，也容易获得高频的交流电。另外，感应电动势的电压与在电枢绕组60中交链的磁通和频率的积成比例，因此，能够获得高频的交流电相应地成为能够获得高电压的交流电。

并且，第一定子凸极部62A与第二定子凸极部62B设置于隔着磁铁48和绕组槽部52的位置，从而容易将它们的间隔分离。由此，即使第一定子凸极部62A与第二定子凸极部62B通过磁铁48被励磁为不同的极性，也能够容易地抑制第一定子凸极部62A与第二定子凸极部62B之间的漏磁通的产生。因此，在抑制第一定子凸极部62A与第二定子凸极部62B之间的漏磁通产生的同时，容易使发电机10的转子40和定子38的外径尺寸小型化。另外，这样的抑制第一定子凸极部62A与第二定子凸极部62B之间的漏磁通产生就是抑制在电枢绕组60中交链的磁通减少而容易利用发电机10获得足够的输出电压。

并且，例如在日本特开2012-182961号公报中记载的将电枢绕组卷绕在定子的多个凸极部的每个上的三相交流发电机中，伴随着转子的磁极数量的增加，电枢绕组的数量增大，相应地导致高成本和组装性的降低。对于该点，在本实施方式中，能够获得高频的交流电，而且不增加磁铁48和电枢绕组60的数量而只增加转子凸极部44的数量即可，因此，相应地能够削减部件数量，能够降低成本同时获得良好的组装性。

并且，在以往的爪极式发电机中，从转子的磁铁流到各定子铁芯的爪部的磁通在爪部内沿轴向改变了方向之后朝向爪部的根部流动。该爪部的与磁路方向（轴向）正交的磁路截面积根据爪部的径向厚度和周长来确定。这里，在不改变发电机的轴长而使外径尺寸小型化的情况下，定子铁芯的爪部的轴长不变而在周向上变细，与磁铁对置的间隙面变细，而且径向的厚度减小，其结果为，爪部根部的磁路截面积减小。由此，关于定子铁芯的爪部在间隙面承受的磁通容易集中于磁路截面积小的爪部的根部，容易在根部产生磁饱和。其结果为，在电枢绕组交链的磁通难以流动，难以利用发电机获得足够的输出电压。

对于该点，在本实施方式的发电机10中，在定子铁芯50的定子凸极部62A、62B中，磁通并非朝向轴向而朝向径向流动。该定子凸极部62A、62B的与磁路方向（径向）正交的磁路截面积根据定子凸极部62A、62B的轴长和周长来确定，即使在发电机10的外径尺寸小型化的情况下也不易变化。因此，即使在发电机10的外径尺寸小型化的情况下，也能够通过增长定子铁芯50的轴长来确保定子凸极部62A、62B的磁路截面积。由此，即使在发电机10的外径尺寸小型化的情况下，也能够抑制定子凸极部62A、62B的磁饱和的发生，抑制在电枢绕组60中交链的磁通的减少，从而容易利用发电机10获得足够的输出电压。

并且，每当在第一状态与第二状态之间进行切换时，能够使通过一个磁铁48产生的磁路Mp在电枢绕组60内的方向反转，与该方向不反转相比，能够增大在电枢绕组60中交链的磁通的变化量，相应地容易获得高电压的交流电。并且，每当在第一状态与第二状态之间进行切换时，能够使用一个磁铁48来使一个电枢绕组60内产生的磁路Mp的方向反转，因此，在抑制磁铁48的数量的同时，容易获得高电压的交流电。

并且，各第一定子凸极部62A相对于其他第一定子凸极部62A以与λ×n相等的角度错开，各第二定子凸极部62B相对于第一定子凸极部62A以与λ×（n+0.5）相等的角度错开。由此，使各定子凸极部62A、62B相对于转子凸极部44的相对位置对齐，使通过从各磁铁48产生的磁通形成的磁路Mp的变化方式一致，利用各电枢绕组60能够容易地获得同相的交流电。

并且，由于能够层叠多个金属板来构成各定子铁芯50A、50B和转子铁芯46，因此能够大幅度地抑制主磁通所通过的部分处的涡电流造成的铁损。

[第二实施方式]

图10是表示第二实施方式的发电机10的剖视图，图11是表示发电机10的电枢绕组60的剖视图。转子40的转子凸极部44在图3的示例中合计设置了20个，而在本示例中合计设置18个。凸极间距λ为20°（=360°/18）。

定子38的磁铁48与定子铁芯50A、50B在图3的示例中分别合计设置4个，而在本示例中分别合计设置两个。并且，第一定子铁芯50A和第二定子铁芯50B在图3的示例中分别设置两个，而在本示例中分别设置1个。并且，在图3的示例中，第一定子凸极部62A和第二定子凸极部62B在第一磁路部56A、第二磁路部56B各设置了两个，而在本示例中各设置4个。这样，转子凸极部44、定子凸极部62A、62B的数量没有特别限定。

使用图12至图15来说明以上的发电机10的动作。各图表示转子40向方向P每次旋转电角π/2时的状态。在图12、图14中主要表示流经转子铁芯46等的磁通中的主磁通的流动，漏磁通的流动省略。并且，在图13和图15中表示漏磁通的流动。以下处于图12的位置关系时的电角为零，在图13至图15中电角为π/2、π、3π/2。

如图12所示，在电角为零时，从转子40的径向观察，第一定子凸极部62A处于与其附近的转子凸极部44遍及周向的整个宽度重合的位置。从转子40的径向观察，第二定子凸极部62B处于相对于其附近的转子凸极部44遍及周向的整个宽度都不重合的位置，也就是说处于在周向上错开的位置。换言之，第一定子凸极部62A与转子凸极部44重合的第一重合范围比第二定子凸极部62B与转子凸极部44重合的第二重合范围大。由此，与第一实施方式同样，以在各电枢绕组60内沿径向交链的方式形成闭环的磁路Mp。

如图13所示，在电角为π/2时，从转子40的径向观察，第一定子凸极部62A处于与其附近的转子凸极部44遍及周向的半个宽度重合的位置。并且，从转子40的径向观察，第二定子凸极部62B处于与其附近的转子凸极部44遍及周向的半个宽度重合的位置。换言之，第一定子凸极部62A与转子凸极部44重合的第一重合范围和第二定子凸极部62B与转子凸极部44重合的第二重合范围相同。由此，与第一实施方式同样，以在各电枢绕组60内沿径向往返的方式形成闭环的磁路Mp。

如图14所示，在电角为π时，从转子40的径向观察，第一定子凸极部62A处于相对于其附近的转子凸极部44遍及周向的整个宽度都不重合的位置，也就是说处于在周向上错开的位置。从转子40的径向观察，第二定子凸极部62B处于与其附近的转子凸极部44遍及周向的整个宽度重合的位置。换言之，第二定子凸极部62B与转子凸极部44重合的第二重合范围大于第一定子凸极部62A与转子凸极部44重合的第一重合范围。由此，与第一实施方式同样，以在各电枢绕组60内沿径向交链的方式形成闭环的磁路Mp。

如图15所示，在电角为3π/2时，从转子40的径向观察，第一定子凸极部62A处于与其附近的转子凸极部44遍及周向的半个宽度重合的位置。并且，从转子40的径向观察，第二定子凸极部62B处于与其附近的转子凸极部44遍及周向的半个宽度重合的位置。由此形成与电角为π/2时相同的磁路Mp。

本发明人在以上的发电机10中也获得了转子凸极部44的数量的2倍数量为发电机的极数P的认知。该认知通过使用了图10所示的结构进行的分析而获得。在该分析中，将转子40的转速N设为120（r/min），求出由各电枢绕组60发出的电力的频率f（Hz）。其结果为，求出频率f为36（Hz），通过数学式（1）确认了转子凸极部44的数量（18个）的2倍数量是发电机的极数P。

因此，利用本实施方式的发电机10，也与第一实施方式同样，转子凸极部44的数量越多，感应电动势的频率越大，即使在转子40的转速小的情况下，也容易获得高频的交流电。在其他的方面也获得与第一实施方式同样的作用效果。

以上根据实施方式对本发明进行了说明，但是实施方式只不过是表示本发明的原理和应用。并且，在实施方式中，在不脱离权利要求所规定的本发明的思想的范围内，可以进行大量的变形例和配置的变更。

发电机10以自行车用发电机为例进行了说明，但是其用途不限于此。并且，发电机10在为自行车用发电机的情况下，转子40能够与自行车12的旋转部的旋转联动地旋转即可。这里的旋转部以作为车轮的前轮22为例进行了说明，但是除了轮毂壳、曲柄之外，也可以是后拨链器（链条张紧器）的带轮等。并且，发电机10也可以并非轮毂发电机而构成为辊式发电机等。虽然发电机10以外转子式发电机为例进行了例示，但是也可以是在定子38的内周侧配置有转子40的内转子式发电机。

对定子38的第一定子铁芯50A和第二定子铁芯50B分体地构成的示例进行了说明，但是第一定子铁芯50A、第二定子铁芯50B也可以一体地构成。并且，对定子凸极部62A、62B的宽度与转子凸极部44的宽度w相等的示例进行了说明，但是也可以是转子凸极部44的宽度w以下，也可以是转子凸极部44的宽度w以上。

转子凸极部44和定子凸极部62A、62B的位置不限于图示的示例，只要确定为第二磁阻比第一磁阻大的第一状态与第一磁阻比第二磁阻大的第二状态交替地切换即可。

在满足该条件的基础上，在第一状态下，也可以使第一定子凸极部62A与转子凸极部44重合的第一重合范围比第二定子凸极部62B与转子凸极部44重合的第二重合范围大。并且，在满足该条件的基础上，也可以使在第二状态下第二重合范围比第一重合范围大。

例如在图6和图12中，对当处于第一状态时第一重合范围是遍及第一定子凸极部62A周向的整个宽度的范围并且没有第二重合范围的示例进行了说明。除此之外可以是，当处于第一状态时例如第一重合范围为与图示的示例相同的范围，同时第二重合范围为相对于第二定子凸极部62B附近的转子凸极部44遍及第二定子凸极部62B的一半宽度以下的范围重合的范围。此时，第二定子凸极部62B相对于一个转子凸极部44处于以第二重合范围小于第一重合范围的方式在周向上错开的位置。

同样在图8和图14中，对当处于第二状态时没有第一重合范围并且第二重合范围是遍及第二定子凸极部62B周向的整个宽度的范围的示例进行了说明。除此之外也可以是，当处于第二状态时例如第二重合范围为与图示的示例相同的范围，同时第一重合范围为相对于第一定子凸极部62A附近的转子凸极部44遍及第一定子凸极部62A的一半宽度以下的范围重合的范围。

Claims (7)

1. 一种发电机，其特征在于，包括：

转子；和

定子，具有：多个磁铁，该多个磁铁在周向上隔开间隔地配置，在周向上对置的磁极为同极；定子铁芯，该定子铁芯包括配置在上述磁铁的周向两侧的绕组槽部；以及电枢绕组，该电枢绕组以沿周向跨越上述磁铁的方式卷绕在上述绕组槽部之间，

上述转子具有转子铁芯，该转子铁芯包括在周向上隔开间隔地形成的多个转子凸极部，

上述定子铁芯具有：第一定子凸极部，在相对于上述绕组槽部在周向的一方相邻的磁路部与上述转子对置地设置；和第二定子凸极部，在相对于上述绕组槽部在周向的另一方相邻的磁路部与上述转子对置地设置。

2. 根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，

在将上述第一定子凸极部与上述转子凸极部之间的磁阻设为第一磁阻并将上述第二定子凸极部与上述转子凸极部之间的磁阻设为第二磁阻的情况下，上述多个转子凸极部、上述第一定子凸极部以及上述第二定子凸极部的位置确定为，在上述转子旋转时，上述第二磁阻大于上述第一磁阻的第一状态与上述第一磁阻大于上述第二磁阻的第二状态交替地切换。

3. 根据权利要求1或2所述的发电机，其特征在于，

当设以下状态为第一状态：关于上述转子的旋转中心，从径向观察上述第一定子凸极部相对于附近的上述转子凸极部在周向上重合的范围比从上述径向观察上述第二定子凸极部相对于附近的上述转子凸极部在周向上重合的范围大，

并设以下状态为第二状态时：从上述径向观察上述第二定子凸极部相对于附近的上述转子凸极部在周向上重合的范围比从上述径向观察上述第一定子凸极部相对于附近的上述转子凸极部在周向上重合的范围大，

上述多个转子凸极部、上述第一定子凸极部以及上述第二定子凸极部的位置确定为，上述第一状态与上述第二状态交替地切换。

4. 根据权利要求1至3中的任一项所述的发电机，其特征在于，

上述多个转子凸极部配置在以与预定角度λ相等的角度在周向上错开的位置，

上述第一定子凸极部配置在相对于其他的第一定子凸极部以与λ×n（n是1以上的自然数）相等的角度在周向上错开的位置，

上述第二定子凸极部配置在相对于上述第一定子凸极部以与λ×（n+0.5）相等的角度在周向上错开的位置。

5. 根据权利要求1至4中的任一项所述的发电机，其特征在于，

上述转子铁芯和上述定子铁芯通过在上述转子的旋转中心的轴线方向上层叠多个金属板而构成。

6. 根据权利要求1至5中的任一项所述的发电机，其特征在于，

本发电机是上述转子能够与自行车的旋转部的旋转联动地旋转的自行车用发电机。

7. 根据权利要求6所述的发电机，其特征在于，

本发电机是自行车的轮毂发电机。