CN1245994A - 凸极式发电机及自行车 - Google Patents

Abstract

一种枢轴发电机,其包括外侧转子组合体、定子架将两个定子架磁路连通的筒状铁芯块和线圈,外侧转子组合体中装有永久磁铁,定子架包含圆盘和多个凸起部,在圆盘上有从圆孔沿径向向外延伸的多个槽。凸起部从圆盘处沿轴向延伸与永久磁铁相对。两个定子架按照相应的凸起部相邻接的方式设置。

Description

凸极式发电机及自行车

本发明涉及一种凸极式发电机及自行车，特别地涉及一种自行车用的凸极式发电机及装有这种发电机的自行车。

JP特开平8-192784号文献中记载了一个现有技术的凸极式发电机例子。在该文献所记载的发电机10中，两个铁芯构件15按照它们各自外周上的磁极片15a、15b相互邻接的方式组装在一起。如该文献的图2所示，这两个铁芯构件15的中心部由深冲加工而成，组装在一起的两个铁芯构件15的内周端彼此相接触。因此有磁通量从位于环状线圈14内部的铁芯构件的内周部通过，该处产生的交替磁通使线圈14中有电流流过。

如上所述，在两个铁芯构件的内周部由深冲加工而成、两铁芯构件相互接触且将两铁芯构件磁路连通的情况下，由于轴向交替磁通的存在而使铁芯构件内部产生大量的涡流。因此使发出的电力中的很大一部分以铁损的形式浪费掉了，而向外部输出的电力减少了。

为了减少铁损，人们考虑了用单独构件将两铁芯构件的内周部连结到一起的结构形式。但是，即使形成了这样的结构，在各铁芯构件内部以及单独构件内仍然有涡流产生，发电效率变得更低。特别地，对于象自行车车灯的电源、家用的风力发电机那样的输入旋转为低速旋转的发电机而言，如果发电效率低下，那么就会产生发电机的尺寸较大、发电所需的旋转力增大的不利情况。

本发明的目的在于抑制凸极式发电机发电时涡流的产生，从而提高其发电效率。

第1项发明的凸极式发电机包括筒体、两个定子架、铁芯块和环状线圈。筒体内包含永久磁铁。两个定子架分别包含圆盘和多个磁极片。磁极片从圆盘沿轴向延伸，并与筒体的永久磁铁相对。此外，两个定子架按照与筒体同轴，它们的磁极片彼此邻接的方式设置。铁芯块将两个定子架磁路连通，在轴向上有磁通通过。线圈安装在铁芯块的周围。而且，在定子架的圆盘上形成有多个从内周部向外部沿径向延伸的槽。

在本发电机中，由于筒体的永久磁铁和定子架的磁极片相对，筒体和定子架相对旋转，使得在将两个定子架磁路连通的铁芯块的轴向上产生交替磁通。由此在线圈中产生电流而发出电。具体地讲，一个定子架充当N极而另一个定子架充当S极的状态与一个定子架充当S极而另一个定子架充当N极的状态交替切换，产生交替磁通。这样发电时，除交替磁通外，还有涡流产生。

尽管这种涡流使发电效率降低，但在本发电机中，由于在其定子架的圆盘上形成有槽，因而可以抑制涡流的产生。即，尽管在定子架的圆盘中沿圆周方向上有涡流产生，但由于存在从内周部向外部径向延伸的槽，使得圆盘内沿圆周方向涡流的流动变得困难。从而使涡流变小，发电效率得以提高。特别地，在这里，由于从涡流流动较多的圆盘的内周部向外部形成有槽，槽减低涡流的效果非常明显。此外，由于有多个槽使得圆盘中产生的涡流得到更加有效地减低。

第2项发明的凸极式发电机，就权利要求1所述的发电机而言有下述特点：筒体是内侧装有永久磁铁的外侧转子。此外，定子架铁芯块和线圈构成内侧定子，并与筒体同轴地安装在筒体的内部。定子架的磁极片从圆盘的外周端沿轴向延伸。铁芯块将两个定子架的内周部磁路相连通。

在本发电机中，通过环绕内侧定子的外侧转子的旋转，在将两个定子架的圆盘的内周部磁路连通的铁芯块的轴向上产生交替磁通，由此在线圈中产生电流而发出电。此时，磁通从定子架的磁极片穿过圆盘的外周部，从内周部流向铁芯块。由于铁芯块内产生交替磁通而使定子架的圆盘中产生涡流，而这些涡流却由于存在槽得到抑制而大大减小。

第3项发明的凸极式发电机，就权利要求2所述的发电机而言有下述特点：它是自行车上使用的发电机。内侧定子固定在自行车车轴的枢轴上。外侧转子与自行车车轮的旋转部分相连结。

在这里，虽然第2项发明的发电机装于自行车上，但是由于该发电机在定子架上设计有多个槽，使得涡流得到抑制，发电效率得以提高。由此，即使在希望发电机体积小或重量轻的场合，自行车的车轮只需旋转很少的圈数，就能输出所需的马力。

第4项发明的凸极式发电机，就权利要求1～3中的任何一项所述的发电机而言有下述特点：在定子架的圆盘上形成的多个槽中，至少有一个延伸到圆盘的外周端。

在这里，由于定子架的圆盘上形成的多个槽中至少有一个延伸到圆盘的外周端，可以将圆盘内产生的涡流的流动大部分隔断。由此，抑制了涡流的产生，提高了发电效率。

第5项发明5的凸极式发电机，就权利要求1～4中的任何一项所述的发电机而言有下述特点：定子架是用纯铁系电磁钢板制成的。

在这里，由于采用了比硅系加工性能优良的纯铁系电磁钢板制作定子架，容易形成圆盘和磁极片之间的弯曲部，降低了发电机的制造费用。如果象这样采用纯铁系电磁钢板来制作定子架，尽管纯铁系电磁钢板比硅系电磁钢板的电阻小，由涡流造成的铁损变大，但由于在圆盘上设计了多个槽，从而仍能抑制涡流，确保额定的发电效率。

第6项发明的凸极式发电机包括：筒体、两个定子架、铁芯块、环状线圈和隔离板。筒体内包含永久磁铁。两个定子架分别包含圆盘和多个磁极片。磁极片从圆盘沿轴向延伸，并与筒体的永久磁铁相对。此外，两个定子架按照与筒体同轴，它们的磁极片彼此邻接的方式装置。铁芯块与两个定子架磁路连通，在轴向上有磁通通过。线圈安装在铁芯的周围。隔离板安装在定子架和铁芯之间。

在本发电机中，由于筒体的永久磁铁和定子架的磁极片相对，筒体和定子架相对旋转，使得在将两个定子架磁路连通的铁芯块的轴向上产生交替磁通。由此在线圈中产生电流而发出电。具体地讲，一个定子架充当N极而另一个定子架充当S极的状态与一个定子架充当S极而另一个定子架充当N极的状态交替切换，产生交替磁通。这样发电时，除交替磁通外还有涡流产生。

尽管这种涡流使发电效率降低，但在本发电机中，由于在定子架和铁芯之间装有隔离板，因而可以抑制涡流的产生。即，尽管在定子架和铁芯中有涡流产生，但由于其间插有隔离板，使得产生的涡流变小从而使发电效率得以提高。此外，隔离板在定子架和铁芯之间使磁通得以通过。

第7项发明的凸极式发电机，就权利要求6所述的发电机而言有下述特点：筒体是内侧装有永久磁铁的外侧转子。定子架、铁芯块、线圈和隔离板构成内侧定子，并与筒体同轴地安装在筒体的内部。定子架的磁极片从圆盘的外周端，沿轴向延伸。铁芯块将两个定子架的圆盘的内周部磁路连通。

在本发电机中，通过环绕内侧定子的外侧转子的旋转，在将两个定子架的圆盘内周部磁路连通的铁芯块上产生轴向的交替磁通，从而在线圈中产生电流，发出电来。此时，磁通从定子架的磁极片，穿过圆盘的外周部，从圆盘的内周部流向铁芯块。铁芯块中产生交替磁通，使得定子架和铁芯块中产生涡流，这些涡流由于隔离板的存在受到抑制而变小。

第8项发明的凸极式发电机，就权利要求7所述的发电机而言有下述特点：它是自行车用的发电机。内侧定子固定在自行车车轮的枢轴上。外侧转子与自行车车轮的旋转部分相连结。

在这里，虽然第7项发明的发电机装到自行车上，但是，该发电机通过隔离板来抑制涡流，使发电效率得以提高。由此，即使在希望发电机体积小或重量轻的情况下，自行车的车轮只需旋转很少的圈数，就能输出所需的马力。

第9项发明的凸极式发电机，就权利要求6～8中的任何一项所述的发电机而言有下述特点：隔离板用硅系电磁钢板制成，且其上有槽。

在这里，由于使用了电阻大的硅系电磁钢板来制作隔离板，使定子架和铁芯块之间的部分内产生的涡流变得更小。

此外，由于隔离板上有槽，可使隔离板自身产生的涡流得到抑制，可使定子架和铁芯块之间的部分内产生的涡流减低。也就是说，即使隔离板中沿圆周方向有涡流流动，由于槽的存在，仍使得隔离板内的涡流沿圆周方向的流动变得困难。从而减小了涡流，提高了发电效率。

第10项发明的凸极式发电机，就权利要求9所述的发电机而言有下述特点：隔离板为圆盘状，其具有从内周部延伸到外周端的槽。

由于隔离板上存在，从内周部延伸到外周部的槽使隔离板内沿圆周方向流动的涡流大部分都被阻断。由此抑制了涡流，提高了发电效率。

第11项发明的凸极式发电机包括筒体、两个定子架、铁芯块和环状线圈。筒体内包含永久磁铁。两个定子架分别包含圆盘和多个磁极片。磁极片从圆盘沿轴向延伸，并与筒体的永久磁铁相对。此外，两个定子架按照与筒体同轴，它们的磁极片彼此邻接的方式设置。铁芯块将两个定子架的磁路连通，在轴向上有磁通通过。铁芯块由多个分割片构成。这些分割片分别布置在圆周方向的不同位置上。线圈安装在铁芯的周围。

在本发电机中，由于筒体的永久磁铁和定子架的磁极片相对，筒体和定子架相对旋转，从而在将两个定子架的磁路连通的铁芯块的轴向上产生交替磁通。由此在线圈中产生电流，发出电。具体地讲，一个定子架充当N极而另一个定子架充当S极与一个定子架充当S极而另一个定子架充当N极的两个状态交替切换，产生交替磁通。这样发电时，除交替磁通外还有涡流产生。

尽管这种涡流使发电效率降低，但在本发电机中，由于铁芯块是由多个分割片构成，因而可以抑制涡流的产生。即，尽管在铁芯块中有涡流产生，但是由于分割片位于圆周方向上的不同位置上，使涡流沿圆周方向难以流动。因此，减小了涡流，提高了发电效率。

第12项发明的凸极式发电机，就权利要求11所述的发电机而言有下述特点：筒体是内侧装有永久磁铁的外侧转子。定子架、铁芯块和线圈构成内侧定子，并与筒体同轴地安装在筒体的内部。定子架的磁极片从圆盘的外周端，沿轴向延伸。铁芯块将两个定子架的圆盘的内周部磁路连通。

在本发电机中，通过环绕内侧定子的外侧转子的旋转，在将两个定子架的圆盘内周部磁路连通的铁芯块上产生轴向的交替磁通，从而在线圈中产生电流，发出电来。此时，磁通从定子架的磁极片，穿过圆盘的外周部，从圆盘的内周部流向铁芯块。铁芯块中产生交替磁通，使得定子架和铁芯块中产生涡流，但是由于铁芯块是由多个分割片构成的，使得这些涡流受到抑制而变小。

第13项发明13的凸极式发电机，就权利要求12所述的发电机而言有下述特点：它是自行车用的发电机。内侧定子固定在自行车车轮的枢轴上。外侧转子与自行车车轮的旋转部分相连结。

在这里，将第12项发明的发电机装到自行车上，该发电机的铁芯块由多个分割片构成，使发电效率得以提高。由此，即使在希望发电机体积小或重量轻的情况下，自行车的车轮只需旋转很少的圈数，就能输出所需的马力。

第14项发明的凸极式发电机，就权利要求11～13中的任何一项所述的发电机而言有下述特点：构成铁芯块的分割片用硅系电磁钢板制成。

在这里，构成铁芯块的各个分割片均由硅系电磁钢板制成。硅系电磁钢板除了可以让磁通通过以外，还有因为含硅而电阻大的特点。这样可以抑制由于交替磁通而在铁芯块内产生的涡流，使发电效率提高。

第15项发明的凸极式发电机，就权利要求11～14中的任何一项所述的发电机而言有下述特点：构成铁芯块的多个分割片为轴向平行叠置而成的板状构件。

在这里，铁芯块由易加工的板状构件叠置形成。从而，在用特别难加工的硅系电磁钢板制作分割片的场合，可以降低加工费等制造费用。

第16项发明的凸极式发电机，就权利要求15所述的发电机而言有下述特点：铁芯块由多个分割片组装而成。这些分割片的组合体分别由多个分割片叠置在一起形成一体。

在这里，由预先将板状构件的分割片叠置在一起形成一体的分割片组合体构成铁芯块。从而在最终组装发电机时，不仅使组装变得容易，而且可以实现可靠地组装。

第17项发明的凸极式发电机，就权利要求16所述的发电机而言有下述特点：在分割片上形成凹部及凸部、或与凸部相配合的孔。因此，分割片组合体通过分割片的凸部嵌入凹部，或通过分割片的凸部嵌入孔中而实现一体化。

在这里，由于在分割片上形成凹部、凸部、孔，利用它们将分割片组合体组装到一起，使得分割片之间不容易发生错位。

第18项发明的凸极式发电机，就权利要求16或17所述的发电机而言有下述特点：它还包括一个线圈架。线圈架是用来缠绕线圈的构件。该线圈架的内周部上有切槽，这些切槽和分割片组合体相配合。

在本发电机中，绕有线圈的线圈架的内侧与由分割片组合体构成的铁芯块相配合，铁芯块中产生交替磁通，使得线圈中产生电流，发出电。在这里，线圈架的内周部上形成的切槽分别与各个分割片组合体相配合以形成铁芯块。

第19项发明的凸极式发电机，就权利要求11～14中的任何一项所述的发电机而言有下述特点：构成铁芯块的多个分割片为放射状延伸的板状构件或块状构件。

在这里，由于放射状延伸的板状构件或块状构件组合在一起而构成铁芯决，分割片间的分界线阻断了沿圆周方向流动的涡流，使铁芯块中流动的涡流得到抑制。

第20项发明的凸极式发电机，就权利要求11～14中的任何一项所述的发电机而言有下述特点：构成铁芯块的多个分割片为沿轴向延伸的杆状构件。

在这里，沿发电机轴向延伸的杆状构件被捆在一起而构成铁芯块。因而，使磁通在轴向上很容易通过，而沿铁芯块圆周方向上涡流的流动变得困难。

第21项发明的自行车包括：车架、车轮和凸极式发电机。车架上有车轮用的轮叉。车轮以可旋转的方式支承于车轮用的轮叉上。凸极式发电机为权利要求1～20中的任何一项所述的发电机，通过车轮用的轮叉和车轮之间的相对旋转而发电。

在这里，由于装备了上述发电效率高的凸极式发电机，不仅能实现发电机的轻巧化，还能降低发电所必需的转矩，同时还能减轻自行车重量，减小车轮旋转所需的脚蹬力等动力。

图1是本发明第1实施例的枢轴发电机的单侧纵剖面图；

图2是沿图1中II-II箭头方向看去的视图；

图3是铁芯块31的平面图；

图4是沿图3中IV-IV箭头方向看去的剖面图；

图5是线圈架和筒状铁芯块的平面图；

图6是沿图5中VI-VI箭头方向看去的剖面图；

图7是分割片组合体的平面图；

图8是沿图7中VIII-VIII箭头方向看去的剖面图；

图9是隔离板的平面图；

图10是定子架、筒状铁芯块和隔离板的组装分解图；

图11是永久磁铁和凸起部的横截面分布图；

图12是第2实施例的线圈架和筒状铁芯块的平面图；

图13是第3实施例的线圈架和筒状铁芯块的平面图；

图14是第4实施例的线圈架和筒状铁芯块的平面图；

图15是装有本发明一个实施例的枢轴发电机的自行车的侧视图。

第1实施例

本发明的一个实施例的枢轴式发电机(凸极式发电机)如图1和图2所示。该枢轴式发电机1可以装在图15所示的自行车101上。该自行车101包括具有前轮用轮叉98的车架(主体)102、车把104、由车链、脚蹬等构成的驱动部分105、装有辐条99的前轮(车轮)106和后轮107。若在上述自行车101上安装图1所示的枢轴式发电机1，便可向前照灯、尾灯等提供所发出的电。

图1是枢轴式发电机1的单侧纵剖面图，图2是沿图1中II-II箭头方向得到的视图。图1所示的枢轴式发电机1是装配在自行车101的前轮106的枢轴上的发电机，枢轴20的两端固定在前轮用轮叉98的左右两侧，外侧转子组合体的两个凸缘11a、11b固定在辐条99上。此外图1所示的轴O-O是自行车的前轮106的旋转轴，外侧转子组合体以轴O-O为旋转中心与前轮106一起旋转。

图1所示的枢轴式发电机1包括由构件11、12、13构成的外侧转子组合体，由构件20、31、32、41、50、61、62等构成的内侧定子组合体。

如图1所示，内侧定子组合体(内侧定子)包括枢轴20、两个定子架31、32、绕有线圈40的线圈架41、筒状铁芯块50和两个隔离板61、62(参照图8)。枢轴20、定子架31、32、线圈架41、筒状铁芯块50及隔离板61、62组装成一体而构成内侧定子。该内侧定子通过枢轴20固定在前轮用的轮叉98上。构成该内侧定子组合体的各构件将在下文详述。

外侧转子组合体(外侧转子)由第一主体11、第二主体12和机罩13构成。第一主体11和机罩13装在第二主体12上，三个构件11、12、13如图1所示，形成一体。这个形成一体的外侧转子组合体通过轴承21、22固定在枢轴20上，并可绕该轴自由地旋转。此外，第一主体11外周部上形成的凸缘11a和第二主体12外周部上形成的凸缘12a上固定有前轮106的多根辐条99。另外，机罩13上固定有由圆周方向等间隔分布的4个磁铁构成的永久磁铁14，如图1所示。在该永久磁铁14中，N极和S极等间隔地交替分布而形成磁场，共计28个极中的每个分别与后述的定子架31、32的凸起部(磁极片)31b、32b相对(参照图11)。

枢轴20通过其两端的安装螺母2、锁紧螺母3固定在前轮用的轮叉98上，因此该枢轴20固定有后述的定子架31、32、筒状铁芯块50和隔离板61、62。

图3为定子架31/32的平面图，图4为其剖面图。如图所示，定子架31/32由圆盘31a/32a、凸起部31b/32b构成。

凸起部31b/32b在圆周方向上等间隔地形成有14个，每个均从圆盘31a/32a的外周端沿轴O-O方向延伸。如图11所示，两个相邻凸起部31b/(注：/表示“或”)32b间的间隙沿圆周方向的尺寸设定得比每个凸起部31b/32b圆周方向的尺寸大一些，组装两个定子架31/32时，凸起部31b和凸起部32b拉开相等的间隙，在圆周方向上等间隙排列。此外，如图11所示，在每个凸起部31b、32b的径向外侧安装有与其相对的永久磁铁14。

如图3所示，圆盘31a/32a上还形成有用于穿枢轴20的圆孔31c/32c和槽31d/32d、31e/32e。圆孔31c/32c开设于圆盘31a/32a的中央。槽31d/32d从圆孔31c/32c向径向外侧延伸到达圆盘31a/32a的外周端与圆孔31c/32c之间距离的中点处。槽31e/32e从圆孔31c/32c向径向外侧延伸到达圆盘31a/32a的外周端。这7个槽31d/32d和一个槽31e/32e在圆周方向上等间隔分布。

此外，定子块31/32用加工性能良好的纯铁系电磁钢板(电磁软铁)制成。

图5是绕有线圈40并装有筒状铁芯块50的线圈架41的正面图，图6是其剖面图。线圈架41是树脂制成的环状构件，其外周部上形成有可以保持线圈40的卷绕状态的沟槽41a，其内周部上形成有与筒状铁芯块50相配合的具有垂直错位的切槽41b。卷绕在沟槽41a上的线圈40的两端从图5所示的孔以及位于图5侧向的一个未示出的孔中引出。

如图5及6所示，筒状铁芯块50是由12个分割片组合体51构成的，与线圈架41的切槽41b相配合，安装在线圈架41的内侧。

各个分割片组合体51均为长方形的薄板，由4片分割片叠置而成，如图7和8所示。一个分割片组合体51由3片分割片52和一片分割片53构成。分割片52上形成有4个凹部52a和凸部52b，分割片53上形成有4个圆孔53a。因而，由凹部52a、凸部52b，圆孔53a和凸部52b相配合组装成分割片组合体51(参照图8)。各个分割片52、53均用1mm以下的薄硅钢片制成。

这些分割片组合体51如图5所示，嵌入线圈架41的切槽41b中，由这12个分割片组合体51构成筒状铁芯块50，铁芯块50内部有一个正方形断面空间，枢轴20***该空间的中央。该筒状铁芯块50由平行于轴O-O方向的分割片52、53叠置而成。如图6所示，筒状铁芯块50在轴O-O方向上的长度比线圈架41在轴O-O方向上的长度要长，筒状铁芯块50的两端面从线圈架41两端面上稍微伸出一些。

隔离板61/62由具有与分割片相同厚度的硅钢片制成，呈图9所示的圆形板状。该隔离板61/62上有供枢轴20穿过的圆孔61b/62b和槽61c/62c、61d/62d。圆孔61b/62b开设于隔离板的中央，基本上与定子架31/32的圆孔31c/32c直径相同。槽61c/62c从圆孔61b/62b处沿径向向外延伸至外周端的附近。槽61d/62d从圆孔61b/62b处沿径向向外延伸一直到达外周端。这7个槽61c/62c和一个槽61d/62d在圆周方向上等间隔排列。

如图10所示，该隔离板61/62安装在定子架31/32与线圈架41及筒状铁芯块50之间，并由它们夹持固定。因而，在图1所示的组装状态下，隔离板61/62与定子架31/32的圆盘31a/32a和筒状铁芯块50相接触，将上述两者隔离开来使其不能直接接触。但是，为了使硅钢片可以穿过磁通，在组装时两个定子架31、32的相应内周部之间通过隔离板61、62和筒状铁芯块50实现磁路连通。而且，槽61c/62c、61d/62d的宽度设定得比定子架31/32的槽31d/32d、31e/32e的宽度小，从而确保将定子架31/32和筒状铁芯块50隔离开来。再者，如图6和图10所示，由于筒状铁芯块50的两端面从线圈架41的两端面处稍微伸出一些，使得隔离板61、62和线圈架41之间仅存在一点间隙。

下面，对枢轴式发电机的发电过程进行说明。

随着自行车101的行走，辐条99相对于前轮用轮叉98发生旋转，固定在辐条99上的外侧转子组合体就相对于前轮用轮叉98上固定的内侧定子组合体产生旋转，可通过轴承21、22相对于内侧组合体自由转动的外侧组合体发生转动。于是，位于定子架31、31的凸起部31b、32b外侧的永久磁铁就发生旋转(参照图11)。

由此，在凸起部31b和凸起部32b中，一个接收永久磁铁14发出的N极磁通，另一个就接收S极磁通，反之一个接收永久磁铁14发出的S极磁通，另一个就接收N极磁通。即通过永久磁铁14在凸起部31b、32b的外侧旋转，定子架31为N极定子架32为S极的第一状态和定子架31为S极定子块32为N极的第二状态循环往复，在使两个定子架31、32磁路连通的筒状铁芯块50上产生沿轴O-O方向的交替磁通。由线圈40内侧产生的交替磁通使得线圈40中产生电流，从而发出电。

(1)在本枢轴发电机1中，在将两个定子架31、32的线圈40内侧磁路连通的筒状铁芯块50内产生交替磁通而发出电的过程中，除了产生交替磁通外，还产生了涡流。

虽然这种涡流会使发电效率减低，但由于在本枢轴发电机中，定子架31/32的圆盘31a/32a上形成有槽31d/32d、31e/32e，使得涡流受到抑制。即虽然圆盘31a/32a上沿圆周方向上有涡流产生，但由于存在从圆孔61b/62b沿径向向外延伸的槽31d/32d、31e/32e，将涡流的主通路隔断，使得圆盘31a/32a内的涡流沿圆周方向上流动困难。从而涡流减少，发电效率提高。

特别是，在这里，由于在涡流较大的圆盘31a/32a的内周部中心上开设有槽31d/32d、31e/32e，因此减低涡流的效果很好。此外，由于形成多个槽31d/32d，使减低涡流的效果更好。

再者，在自行车101的速度为相当于15Km/h的110rpm(转/分)的情况下，对外侧转子组合体和内侧定子组合体相对旋转时而发电的输出功率进行实验比较，本枢轴发电机的发电输出功率与没有槽31d/32d、31e/32e的发电机相比提高约26％，与只有槽31e/32e而没有槽31d/32d的发电机相比提高约6％。

(2)在本枢轴发电机1中，由于圆盘31a/32a上开设有槽31e/32e，使其沿圆周方向不能直接连通(参照图3)，从而将圆盘31a、32a中产生的涡流的流动大部分地阻断，从而进一步使发电效率提高。

(3)在本枢轴发电机1中，定子架31/32用比硅加工性能好的纯铁系电磁钢板制成，因此容易形成圆盘31a/32a和凸起部31b/32b之间的弯曲部分，使得制造费用降低。另一方面，这种定子架31/32用纯铁系电磁钢板制成，使电阻变小，由涡流导致的铁损增大，但由于圆盘31a/32a上有槽31d/32d、31e/32e，使涡流得到抑制，确保了发电效率。

(4)在本枢轴发电机1中，定子架31/32与筒状铁芯块50间装有隔离板61/62，从而使发电时产生的涡流得到抑制，提高了发电效率。即，尽管交替磁通的产生，使得在定子架31/32和筒状铁芯块50中产生涡流，但由于在其间***了电阻大的硅系电磁钢板制成的隔离板61/62，使定子架31/32和筒状铁芯块50之间的部分中所产生的涡流变少。从而减小了涡流，提高了发电效率。

此外，由于在隔离板61/62上形成有槽61c/62c、61d/62d，使隔离板61/62内涡流的流动变得困难。从而进一步减小了涡流，提高了发电效率。

在自行车101的速度相当于15Km/h的120rpm(转/分)的情况下，对外侧转子组合体和内侧定子组合体相对旋转时而发电的输出功率进行实验比较，本枢轴发电机的发电输出功率与没有隔离板61、62的发电机相比提高约6％。

(5)在本枢轴发电机1中，筒状铁芯块50由多个分割片52、53构成，使得涡流得到抑制发电效率得以提高。即，尽管由于交替磁通的产生，在筒状铁芯块50内产生涡流，但由于分割片52、53分布在圆周方向上不同的位置上，沿圆周方向流动的涡流进入到这些分割片52、53的分界线处而受到阻断，从而减小了涡流。因此，使在筒状铁芯块50中的涡流沿圆周方向的流动变得困难，使涡流变小，提高了发电效率。

由于构成筒状50的各个分割片52、53用硅钢片制成，从而使得筒状铁芯块50的电阻增大，在筒状铁芯块50中产生的涡流得到抑制。

此外，在自行车101的速度为相当于15Km/h的120rpm(转/分)的情况下，对外侧转子组合体和内侧定子组合体相对旋转时而发电的输出功率进行实验比较，本枢轴发电机的发电输出功率与其上的筒状铁芯块50是一个用电磁软铁(纯铁系电磁钢板)制成的无分割圆筒的发电机相比提高约33％。

(6)在本枢轴发电机1中，筒状铁芯块50由4片薄板制成的分割片52、53预先叠置为一体的分割片组合体51构成。因此，在最终组装枢轴发电机1时，不仅使组装变得容易，而且可以实现可靠地组装。

分割片52上形成有凹部52a和凸部52b、分割片53上有圆孔53a，由于分割片组合体51是利用它们组装起来的，从而使得分割片52和53之间不易产生错位。

第2实施例

在上述第1实施例中，筒状铁芯块50由多个分割片52、53组成的分割片组合体51沿平行于轴O-O方向叠置而成，但也可用图12所示的筒状铁芯块70代替筒状铁芯块50来使用。

如图12所示，筒状铁芯块70由190个硅钢薄片(分割片)72沿圆周方向上排列而成(图12中，为了容易看清楚，减少了硅钢片的数目)。这些硅钢薄片安装在线圈架42的内侧，中间形成用来穿枢轴20的空间。

此外，在绕有线圈40的线圈架42的内周部形成有环绕圆周面42b的圆筒状空间，以便与筒状铁芯块70相配合。筒状铁芯块70的外周面与该线圈架42的内周面42b相配合。线圈40绕在线圈架42外周部上的沟槽42a中。

在本实施例的枢轴发电机中，由于薄片72呈放射状延伸，薄片72之间的分界线将筒状铁芯块70内沿圆周方向流动的涡流阻断。从而使筒状铁芯块70中流动的涡流得到抑制，提高了发电效率。在提高发电效率方面，本实施例与第1实施例的枢轴发电机有同样的效果。

第3实施例

在第1实施方案中，筒状铁芯块50由多个分割片52、53组成的分割片组合体51沿平行于轴O-O方向叠置而成，但也可用图13所示的筒状铁芯块80代替筒状铁芯块50来使用。

如图13所示，筒状铁芯块80由16个电磁软铁块82沿圆周方向上排列而成。这些电磁软铁块安装在线圈架42的内侧，中间形成用来穿枢轴20的空间。

此外，在绕有线圈40的线圈架42的内周部形成有环绕圆周面42b的圆筒状空间，以便与筒状铁芯块80相配合。筒状铁芯块80的外周面与该线圈架42的内周面42b相配合。线圈40绕在线圈架42外周部上的沟槽42a中。

在本实施例的枢轴发电机中，如图13所示，块82之间的分界线呈放射状延伸，将筒状铁芯块80内圆周方向流动的涡流阻断。从而使筒状铁芯块80内流动的涡流得到抑制，提高了发电效率。

此外，在自行车101的速度为相当15Km/h相当于120rpm(转/分)的情况下，对外侧转子组合体和内侧定子组合体相对旋转时而发电的输出功率进行实验比较，本枢轴发电机的发电输出功率与其上的筒状铁芯块80是一个电磁软铁(纯铁系电磁钢板)制成的无分割圆筒的发电机相比提高约29％。

第4实施例

在上述第1实施例中，筒状铁芯块50由多个分割片52、53组成的分割片组合体51沿平行于轴O-O的方向叠置而成，但也可用图14所示的筒状铁芯块90代替筒状铁芯块50来使用。

如图14所示，筒状铁芯块90由大约100沿轴O-O延伸的电磁软铁圆杆92沿圆周方向上捆绑在一起形成。这些圆杆安装在线圈架42的内侧，中间形成有用来穿枢轴20的空间。

此外，在绕有线圈40的线圈架42的内周部形成了环绕圆周面42b的圆筒状空间，以便与筒状铁芯块90相配合。筒状铁芯块90的外周面与该线圈架42的内周面42b相配合。线圈40绕在线圈架42外周部上的沟槽42a中。

在本实施例的枢轴发电机中，由于构成了筒状铁芯块90，使得轴O-O方向的磁通很容易通过，同时使得圆周方向上涡流的流动变得困难。从而抑制了筒状铁芯块90内涡流的流动，提高了发电效率。

此外，在自行车101的速度为相当于15Km/h相当于120rpm(转/分)的情况下，对外侧转子组合体和内侧定子组合体相对旋转时发电的输出功率进行实验比较，本枢轴发电机的发电输出功率与其上的筒状铁芯块90是一个电磁软铁(纯铁系电磁钢板)制成的无分割圆筒的发电机相比提高约18％。

本发明的发电机由于在铁芯块圆盘上形成有多个槽，能抑制涡流提高发电效率。

此外，在其他的本发明的发电机中，由于在定子架和铁芯块之间安装有电阻较大的硅钢片制成的隔离板，从而可抑制涡流，提高发电效率。

在其他的本发明的发电机中，铁芯块由位于圆周方向不同位置上的多个分割片构成，从而可抑制涡流，提高发电效率。

Claims (21)

1.一种凸极式发电机，其包括装有永久磁铁的筒体；两个定子架，该定子架分别包含圆盘和从该圆盘沿轴向延伸并与上述永久磁铁相对多个磁极片，这两个定子架按照与筒体同轴，它们的磁极片彼此邻接的方式设置；将上述两个定子架磁路连通并在轴向上可使磁通通过的铁芯块；安装在上述铁芯周围的环状线圈，在定子架的圆盘上，形成有多个从内周部向外部沿径向延伸的槽。

2.根据权利要求所述1的凸极式发电机，其特征在于上述筒体是内侧装有上述永久磁铁的外侧转子；定子架、铁芯块和线圈构成内侧定子，并与筒体同轴地安装在筒体的内部；上述磁极片从圆盘的外周端沿轴向延伸；铁芯将两个定子架的内周部磁路相连通。

3.根据权利要求2所述的自行车用的凸极式发电机，其特征在于上述内侧定子固定在车轮的枢轴上，上述外侧转子与车轮的旋转部分相连。

4.根据权利要求1～3中的任何一项所述的凸极式发电机，其特征在于上述定子架的圆盘上形成的槽中至少有一个到达圆盘的外周端。

5.根据权利要求1～4中的任何一项所述的凸极式发电机，其特征在于上述定子架用纯铁系电磁钢板制成。

6.一种凸极式发电机，其包括装有永久磁铁的筒体；两个定子架，该定子架分别包含圆盘和从该圆盘沿轴向延伸并与上述永久磁铁相对多个磁极片，这两个定子架按照与筒体同轴，它们的磁极片彼此邻接的方式设置；将上述两个定子架磁路连通并在轴向上可使磁通通过的铁芯块；安装在上述铁芯周围的环状线圈；安装在定子架和铁芯块之间的隔离板。

7.根据权利要求6所述的凸极式发电机，其特征在于上述筒体是内侧装有上述永久磁铁的外侧转子；定子架、铁芯块、线圈和隔离板构成内侧定子，并与筒体同轴地安装在筒体的内部；上述磁极片从圆盘的外周端沿轴向延伸；铁芯将两个定子架的内周部磁路相连通。

8.根据权利要求7所述的自行车用的凸极式发电机，其特征在于上述内侧定子固定在车轮的枢轴上，上述外侧转子与车轮的旋转部分相连。

9.根据权利要求6～8中的任何一项所述的凸极式发电机，其特征在于上述隔离板用硅钢片制成，并开设有槽。

10.根据权利要求9所述的凸极式发电机，其特征在于上述隔离板为圆盘状，其上开设有从内周部延伸到外周部的槽。

11.一种凸极式发电机，其包括装有永久磁铁的筒体；两个定子架，该定子架分别包含圆盘和从该圆盘沿轴向延伸并与上述永久磁铁相对多个磁极片，这两个定子架按照与筒体同轴，它们的磁极片彼此邻接的方式设置；将上述两个定子架磁路连通并在轴向上可使磁通通过的铁芯块；安装在上述铁芯周围的环状线圈，该铁芯块由位于圆周方向不同位置上的多个分割片构成。

12.根据权利要求11所述的凸极式发电机，其特征在于上述筒体是内侧装有上述永久磁铁的外侧转子；定子架、铁芯块和线圈构成内侧定子，并与筒体同轴地安装在筒体的内部；上述磁极片从圆盘的外周端沿轴向延伸；铁芯将两个定子架的内周部磁路相连通。

13.根据权利要求12所述的自行车用的凸极式发电机，其特征在于上述内侧定子固定在车轮的枢轴上，上述外侧转子与车轮的旋转部分相连。

14.根据权利要求11～13中的任何一项所述的凸极式发电机，其特征在于构成上述铁芯块的多个分割片用硅钢片制成。

15.根据权利要求11～14中的任何一项所述的凸极式发电机，其特征在于构成上述铁芯块的多个分割片为平行于轴向叠置而成的板状构件。

16.根据权利要求15所述的凸极式发电机，其特征在于上述铁芯块分别由多个分割片叠置为一体形成的多个分割片组合体构成。

17.根据权利要求16所述的凸极式发电机，其特征在于上述分割片上形成有凹部和凸部，或与上述凸部配合的孔；分割片组合体通过上述分割片上的凸部嵌入凹部，或凸部嵌入孔内而形成一体。

18.根据权利要求16或17所述的凸极式发电机，其特征在于其还包括用来绕上述线圈的线圈架，上述分割片组合体与线圈架内部形成的切槽相配合。

19.根据权利要求11～14中的任何一项所述的凸极式发电机，其特征在于构成上述铁芯块的多个分割片为放射状延伸的板状构件。

20.根据权利要求11～14中的任何一项所述的凸极式发电机，其特征在于构成上述铁芯块的多个分割片为沿轴向延伸的杆状构件。

21.一种自行车，其包括具有支承车轮的轮叉的车架，支承在车轮用的轮叉上可以旋转的车轮，权利要求1～20中的任何一项所述的凸极式发电机，该发电机通过车轮用的轮叉和车轮之间的相对旋转而发电。

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