JP5998323B2 - 自転車用発電機 - Google Patents
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Description
以下、本発明に係る自転車用発電機の第1実施形態について図面を参照しつつ説明する。図1は自転車用発電機10が装着された自転車101の側面図である。図1に示すように、自転車101は、フレーム102と、前輪103と、後輪104と、自転車用発電機10と、を備えている。また、自転車101は、チェーン105と、ペダル106が装着されたクランク107と、をさらに備えている。なお、クランク107は、クランク軸107aと、一対のクランクアーム107bとを含む。各クランクアーム107bは、クランク軸107aの両端部に設けられる。
図10は第2実施形態に係る自転車用発電機の斜視図、図11は第2実施形態に係る第2部材を取り外した状態の自転車用発電機の斜視図である。第2実施形態に係る自転車用発電機10は、第1実施形態と同様に自転車101に装着される。
以上、本発明の第1及び第2実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
上記第1及び第2実施形態では、自転車用発電機10は前輪103のハブとして前輪103に装着されているが特にこれに限定されない。例えば、自転車用発電機10は後輪104のハブとして後輪104に装着されてもよい。
図16は変形例2に係る自転車用発電機10を示す概略図である。図10に示すように、自転車用発電機10は、クランク軸107a(回転部の一例)の周りに装着されてもよい。詳細には、クランク軸107aは、自転車101のフレーム102の一部であるボトムブラケットハンガー102aに第5軸受部材7eを介して支持されている。
上記第1実施形態では、第3部材3が中心軸線51周りに回転可能であり、第2部材2が中心軸線51周りに回転不能であるが、特にこれに限定されない。第2部材2と第3部材3とは、中心軸線51周りに相対的に回転するように構成されていればよい。例えば、第2部材2が中心軸線51周りに回転可能に構成され、第3部材3が中心軸線51周りに回転不能に構成されていてもよい。
図17に示すように、自転車用発電機10は、カバー部材13をさらに備えていてもよい。カバー部材13は、第1部材1の径方向外側に配置されている。カバー部材13は、第1部材1に対し間隔を設けて配置されている。カバー部材13は、軸方向の両端部で支持部材6と連結されている。詳細には、カバー部材13は円筒状に形成されている。カバー部材13の第1端部は第1支持部材6aと連結されており、カバー部材13の第2端部は第2支持部材6bと連結されている。カバー13は、前輪103より高速で回転する第1部材1の外周面を安全のために覆うものである。
上記第1実施形態では、支持部材6は、第1支持部材6aと第2支持部材6bとから構成されているが、特にこれに限定されない。例えば、図18に示すように、支持部材6は、1つの円筒部61と、一対のフランジ部62a、62bとを有するような構成とすることができる。円筒部61の内周面には複数の溝部611が形成されている。各溝部611は、互いに周方向に間隔をあけて配置されており、軸方向に延びている。この各溝部611内に、各磁性体31が収容されている。
上記第1実施形態では、ヨーク部22は、第1ヨーク部22aと第2ヨーク部22bとから構成されているが、特にこれに限定されない。例えば、ヨーク部22は、第1ヨーク部22a又は第2ヨーク部22bのみから構成されていてもよい。この場合、各磁石23は、各第1爪部221aの間、又は各第2爪部221bの間に配置される。
上記第2実施形態では、第1部材1は、各ベース部312a、312bに回転可能に支持されているが、特にこれに限定されない。例えば、第1部材1は、ハブ軸5に回転可能に支持されていてもよい。以下、変形例7に係る自転車用発電機について説明する。
上記第2実施形態及び変形例7において、第1部材1と第2部材2との配置関係を逆にしてもよい。すなわち、第1部材1を各爪部311a、311bの径方向外側に配置し、第2部材2を各爪部311a、311bの径方向内側に配置してもよい。
12 磁極
2 第2部材
3 第3部材
31 磁性体
4 コイル部材
5 ハブ軸
51 中心軸線
6 支持部材
6a 第1支持部材
6b 第2支持部材
Claims (29)
- 自転車の回転部による回転に基づき発電する自転車用発電機であって、
周方向において交互に異極性となるように配置された複数の磁極を含む第1磁極群を有し、中心軸線周りに回転可能である第1部材と、
前記周方向において交互に異極性となるように配置された複数の磁極を含む第2磁極群を有する第2部材であって、前記第2磁極群の磁極数は前記第1磁極群の磁極数よりも多い、前記第2部材と、
前記周方向に間隔をあけて配置される複数の磁性体を有し、径方向において前記第1部材と前記第2部材との間に配置される第3部材と、
前記第1部材の回転によって誘導電流が流れるように構成されたコイル部材と、
を備え、
前記回転部の回転によって、前記第2部材と前記第3部材とは、前記中心軸線周りに相対的に回転するように構成される、
自転車用発電機。 - 前記各磁性体は、径方向において前記第1磁極群と前記第2磁極群との間に配置される、請求項1に記載の自転車用発電機。
- 前記磁性体の数は、前記第1磁極群における磁極数をN1とし、前記第2磁極群の磁極数をN2としたとき、
N3=N2/2±N1/2
で表される整数N3である、
請求項1または2に記載の自転車用発電機。 - 前記第2部材及び前記第3部材の一方は、前記回転部の回転によって前記中心軸線周りに回転可能であり、
前記第2部材及び前記第3部材の他方は、前記中心軸線周りに回転不能である、
請求項1から3のいずれかに記載の自転車用発電機。 - 前記第3部材は、前記中心軸線に沿った方向に延びる複数の爪部を含むヨーク部を有し、
前記各爪部は、前記磁性体を含む、
請求項1から4のいずれかに記載の自転車用発電機。 - 前記コイル部材は、前記第1部材から軸方向外側に間隔をあけて配置され、
前記ヨーク部は、少なくとも1つの第1ヨーク部と、少なくとも1つの第2ヨーク部とを有し、
前記第1及び第2ヨーク部は、周方向において交互に配置され、
前記第1ヨーク部は、前記第1部材と前記第2部材との間において前記軸方向に延びる複数の第1爪部と、前記コイル部材の径方向内側に配置された複数の第1ベース部と、前記コイル部材よりも軸方向外側に配置され前記各第1爪部と前記各第1ベース部とを連結する複数の第1連結部と、を含み、
前記第2ヨーク部は、前記第1部材と前記第2部材との間において前記軸方向に延びる複数の第2爪部と、前記コイル部材よりも径方向内側に配置された複数の第2ベース部と、軸方向において前記コイル部材と前記第1部材との間に配置され前記第2爪部と前記第2ベース部とを連結する複数の第2連結部と、を含む、
請求項5に記載の自転車用発電機。 - 前記ヨーク部は、
前記中心軸線に沿った第1方向に延びる複数の第1爪部を含む少なくとも1つの第1ヨーク部と、
前記第1方向と反対方向であり前記中心軸線に沿った第2方向に延びる複数の第2爪部を含む少なくとも1つの第2ヨーク部と、
を有し、
前記各第1ヨーク部と前記各第2ヨーク部とは、前記周方向において交互に配置される、
請求項5に記載の自転車用発電機。 - 前記各第1ヨーク部と前記各第2ヨーク部とは、前記周方向において互いに干渉し合うことなく交互に隣り合って配置される、
請求項6又は7に記載の自転車用発電機。 - 前記第1爪部と第2爪部との合計数N3は、前記各第1ヨーク部が有する前記第1爪部及び前記各第2ヨーク部が有する前記第2爪部のそれぞれの数をnとし、前記第1磁極群における磁極数をN1としたとき、
N3=nN1
である、
請求項6から8のいずれかに記載の自転車用発電機。 - 前記各爪部は、前記周方向において互いに等間隔に配置される、
請求項5から9のいずれかに記載の自転車用発電機。 - 前記コイル部材は、前記各磁性体の内側に配置された前記第1部材または前記第2部材と軸方向において並ぶように配置される、
請求項5から10のいずれかに記載の自転車用発電機。 - 前記コイル部材は、前記各磁性体の内側に配置された前記第1部材または前記第2部材の軸方向の両端部に対向して配置される、
請求項11に記載の自転車用発電機。 - 前記各磁性体は、前記第1磁極群よりも前記径方向外側且つ前記第2磁極群よりも前記径方向内側に配置される、
請求項1から12のいずれかに記載の自転車用発電機。 - 前記第2部材は、前記回転部の回転によって前記中心軸線周りに回転可能であり、
前記第3部材は、前記中心軸線周りに回転不能である、
請求項1から13のいずれかに記載の自転車用発電機。 - 前記第2部材は、前記中心軸線周りに回転不能であり、
前記第3部材は、前記回転部の回転によって前記中心軸線周りに回転可能である、
請求項1から4のいずれかに記載の自転車用発電機。 - 前記第2部材は、前記中心軸線周りに回転不能であり、
前記第3部材は、前記回転部の回転によって前記中心軸線周りに回転可能であり、
前記N1および前記N2は、N3/(N1/2)の絶対値が1よりも大きくなるように設定されている、
請求項3に記載の自転車用発電機。 - 前記第2部材は、
前記中心軸線に沿った方向に延びる複数の爪部を含むヨーク部と、
複数の磁石と、
を有し、
前記各磁石は、前記周方向において前記複数の各爪部の間に配置され、
前記第2磁極群は、前記複数の爪部及び前記複数の磁石によって構成される
請求項15に記載の自転車用発電機。 - 前記ヨーク部は、
前記中心軸線に沿った第1方向に延びる複数の第1爪部を含む第1ヨーク部と、
前記第1方向と反対方向であり前記中心軸線に沿った第2方向に延びる複数の第2爪部を含む第2ヨーク部と、
を含み、
前記各磁石は、前記各第1爪部と、前記各第2爪部との間に前記周方向において配置され、
前記第2磁極群は、前記複数の第1爪部、前記複数の第2爪部及び前記複数の磁石によって構成される
請求項17に記載の自転車用発電機。 - 前記第1磁極群の磁極数は、前記複数の爪部の数と同じである、
請求項15または18に記載の自転車用発電機。 - 前記コイル部材は、前記中心軸線周りに巻かれている、
請求項1から19のいずれかに記載の自転車用発電機。 - 前記第2磁極群は、前記コイル部材よりも前記径方向外側に配置され、
前記磁性体は、前記第2磁極群よりも前記径方向外側に配置され、
前記第1磁極群は、前記磁性体よりも前記径方向外側に配置される、
請求項1から4のいずれかに記載の自転車用発電機。 - 前記自転車の回転部によって前記中心軸線周りに回転可能であり、前記各磁性体を支持する支持部材をさらに備える、
請求項1から4のいずれかに記載の自転車用発電機。 - 前記支持部材は、前記軸方向に間隔をおいて配置され且つ前記各磁性体の両端部を支持する第1支持部材及び第2支持部材によって構成される、
請求項22に記載の自転車用発電機。 - 前記支持部材は、非磁性材料製である、
請求項22又は23に記載の自転車用発電機。 - 前記第1部材と前記支持部材の間に配置され、前記第1部材を前記支持部材に対して回転可能に支持する軸受部材をさらに備える、
請求項22から24のいずれかに記載の自転車用発電機。 - 前記回転部は自転車の車輪であり、
前記支持部材は、前記車輪のスポークが接続されるように構成される、
請求項22から25のいずれかに記載の自転車用発電機。 - 前記第1部材の前記径方向外側に、前記第1部材に対し間隔を設けて配置されたカバー部材をさらに備える、
請求項22から26のいずれかに記載の自転車用発電機。 - 前記カバー部材は、前記軸方向の両端部で前記支持部材と連結されている、
請求項27に記載の自転車用発電機。 - 前記回転部は自転車のクランク軸であり、
前記支持部材は、前記クランク軸に連結される、
請求項22または23に記載の自転車用発電機。
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