。再有,以下是就本实施方式所涉及的轮毂发电机10安装在自行车I的轮毂轴上,对自行车I的前照灯4提供电力的情况进行说明。
[0045 ] 该前照灯4处使用的,不是白炽(f i I ament)式的灯泡,而是LED灯。另外,LED灯的驱动电路中包含有对轮毂发电机10的输出进行整流并合成的电路(处理电路),具有LED灯的驱动电路的电路基板200(后述)内置在轮毂发电机10中(轮毂外壳100的内部)。
[0046]轮毂发电机的安装形态
[0047]如图1所示,通过构成车架(Frame)的一部分的前叉(Front fork)3经由轮毂轴11将自行车I的前轮5支撑从而使前轮5可以转动。轮毂轴11被从两侧通过前叉3和螺母(不图示)等紧固固定住从而无法转动。轮毂轴11的轴方向中央的大部分,被轮毂发电机10与轮毂轴11同轴安装。该轮毂发电机10对配置在前轮5的侧方的前照灯4提供电力。
[0048]轮毂发电机10包括:转子12(后述),与前轮5的辐条(Spoke)2相连接并且与前轮5一同在轮毂轴11的周围转动;以及定子13(后述),在位于转子12的内周侧的状态下被无法转动地安装在轮毂轴11上。
[0049]以下,将轮毂轴11的中心轴O的轴方向简称为轴方向,将与轴方向垂直相交的方向简称为径方向,将沿中心轴O周围的方向简称为周反向。再有,轮毂轴11中至少比安装有定子13(后述)的部分更加位于轴方向外侧的部分上,被形成有公螺纹部Ila(后述)。
[0050]转子
[0051]图2是本发明的实施方式中的轮毂发电机10的侧面要图。图3是本发明的实施方式中的轮毂发电机10的断面图。
[0052]如图2、图3所示,转子12构成轮毂外壳100的主体。轮毂外壳100由圆筒状的筒身部(筒部)60、将筒身部60的轴方向上的两端开口封堵的第一端板(Endplate)70、以及第二端板80组成。再有,筒身部60至少由磁性金属材料组成。
[0053]如图3所示,筒身部60的轴方向一方P侧(图3中的左侧)的开口处,被压入固定有将该开口封堵的的第二端板80。另外,筒身部60的轴方向另一方Q侧(图3中的右侧)的开口处,被压入固定有将该开口封堵的的第一端板70。
[0054]各端板70、80的外周处形成有向径方向外侧突出的法兰部101。各法兰部101处在周方向上等间隔地形成有多个在轴方向上贯穿的支撑孔102。支撑孔102处,如图1所示,啮合有从前轮5的轮圈(Rim)5a向内径侧延伸的多个辐条2的内侧端部。再有,左右法兰部101的支撑孔102被配置为在周方向上仅相位偏移半个间隔(Pitch)。
[0055]将筒身部60的轴方向另一方Q侧的开口封堵的第一端板70,将筒身部60的端部向内周压入,并且在轴方向一方P侧的端部上具有法兰部101被一体成型后的圆筒壁71。圆筒壁71的轴方向另一方Q侧的端部上,与径方向上向内的一方相衔接的环状的侧壁72被一体成型。侧壁72的内周缘处,朝轴方向一方P侧弯折的圆筒状的轴承嵌合壁73被一体成型。轴承嵌合壁73的轴方向一方P侧的端部上,朝径方向内侧弯折的轴承抵持壁74被一体成型。
[0056]另外,将筒身部60的轴方向一方P侧的开口封堵的第二端板80,将筒身部60的端部向内周压入,并且在轴方向另一方Q侧的端部上具有法兰部101被一体成型后的圆筒壁81。圆筒壁81的轴方向一方P侧的端部上,与径方向上向内的一方相衔接的环状的侧壁82被一体成型。侧壁82的内周缘处,朝轴方向另一方Q侧弯折的圆筒状的轴承嵌合壁83被一体成型。轴承嵌合壁83的轴方向另一方Q侧的端部上,朝径方向内侧弯折的轴承抵持壁84被一体成型。
[0057]第一端板70以及第二端板80的轴承嵌合壁73、83的径方向内侧,作为位于同轴上的贯穿孔75、85而开口。划定这些贯穿孔75、85的轴承嵌合壁73、83的内周处,分别嵌合有轴承121、122。
[0058]并且,以轮毂外壳100为主体构成的转子12,通过经由轴承121、122被轮毂轴11可自由转动地支撑,从而以轮毂轴11为中心与前轮5—同转动。即,转子12作为能够支撑前轮5自由转动的轮毂发挥作用。
[0059]轮毂外壳100的筒身部60的内周配置有例如通过铁氧体(Ferrite)等形成的永久磁石19。永久磁石19的外周面的曲率半径被设定为与筒身部61的内周面的半径相同。永久磁石19在不经由轭铁(Yoke)与磁性材料制的筒身部61的内周直接精密附着的状态下被配置,并且例如通过粘着剂等来粘合。通过将永久磁石19沿筒身部60的内周面被圆筒状配置,从而使永久磁石19覆盖定子13的外周面整体。再有,永久磁石19在周方向上被分割成多块的装下被组装在筒身部60的内周。
[0060]该圆筒状配置的永久磁石19的内周面上,N极以及S极的磁极沿周方向交替地着磁。具体来说,N极以及S极分别有十个极,合计二十个极的磁极交替地按N极以及S极的排列着磁。
[0061 ] 定子
[0062 ]图4是定子13的斜视图,图5是定子的侧面图。
[0063]如图3、图4、图5所示,定子13是通过将爪极式(CLAW-P0LE)的第一定子单元20A与第二定子单元20B在轮毂轴11的轴方向上组合而构成。第一定子单元20A输入A相的交流电流.电压(交流),第二定子单元20B输入B相的交流电流.电压(交流)。
[0064]如图3所示,各个定子单元20A、20B分别包括:线圈24,在轮毂轴11的周围经由线轴(bobbin)23被环状地卷绕;以及定子芯(stator core)26,在包围线圈24的同时在外周部与永久磁石19对向,并且具有对应磁极数量的定子齿(teeth)22(22-1、22-2)。
[0065]定子芯26由配置在环状的线圈24的内周的中心部轭铁25、与环状的线圈24的轴方向一方P侧以及轴方向另一方Q侧互相对向配置的一对的圆板状的侧部轭铁21 (21-1、21-2)、以及配置在定子芯26的外周部,在转子12的永久磁石19的内周侧经由空隙对向配置的定子齿22(22-1、22-2)所组成。
[0066]—对的侧部轭铁21(21-1、21_2)各自的内周部与中心部轭铁25的一端以及另一端磁親合。
[0067]定子齿22(22-1、22-2)在圆板状的轭铁21(21-1、21-2)处被分别一体地形成。并且,轴方向一方P侧的侧部轭铁21-1处一体形成的定子齿22-1与,轴方向另一方Q侧的侧部轭铁21-2处一体形成的定子齿22-2在圆周方向上隔开微小间距交替排列。
[0068]再有,各个侧部轭铁21-1、21-2分别具有定子齿22-1、22-2,所有定子齿22(22-1、22-2)的极数与永久磁石19的磁极数相对应。
[0069]整体具有定子齿22(22-1、22-2)的轴方向一方P侧以及轴方向另一方Q侧的侧部轭铁21 (21-1、21-2)为相同形状。并且,轴方向另一方Q侧的侧部轭铁21-1将定子齿22-1朝向轴方向一方P侧,轴方向一方P侧的侧部轭铁21-2将定子齿22-2朝向轴方向另一方Q侧。两者在轮毂轴11上被互相组合。
[0070]圆板状的侧部轭铁21(21-1、21_2)的中央处,形成有与轮毂轴11的外周嵌合的中心孔21a,定子13通过该中心孔21a被固定在轮毂轴11上。
[0071 ]另外,比各个侧部轭铁21 (21-1、21_2)的中心孔21a更靠近径方向外侧处,形成有用于将线圈24的一端(输出线250)向轴方向外侧导出的开口(slit)21s(参照图6)。再有,线圈24的另一端例如与轮毂轴11相连接并且接地(Body earth)。
[0072]第一定子单元与第二定子单元的组合
[0073]如图4所示,第一定子单元20A与第二定子单元20B是将各个定子单元20A、20B的定子齿22的位置在圆周方向上仅以所定角度相互偏转后被组合。通过这样,相位偏移的A相与B相的两相交流电流.电压就会从各个定子单元20A、20B的各个线圈24处被输出。
[0074]本实施方式中,将第一以及第二的各个定地单元20A(A相)、20B(B相)中的定子齿22 (22-1,22-2)的极数、以及永久磁石19的磁极的极数设为P ;定子齿22 (22-1,22-2)的间隔角设设为Θ;以及将第一定子单元20A的定子齿22(22-1、22-2)与第二定子单元2(?的定子齿22(22-1、22_2)的圆周方向上的偏移角度设为α时,角度α被设定为满足以下公式:
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