專利名稱：自行車用發(fā)電輪轂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自行車用輪轂，特別是，涉及旋轉(zhuǎn)自如地裝設(shè)于自行車的車架上并且通過車輪的旋轉(zhuǎn)而發(fā)電的自行車用發(fā)電輪轂。
背景技術(shù)：
一般來說，作為自行車的車軸的輪轂備有裝拆自如且不能旋轉(zhuǎn)地裝設(shè)于自行車的車叉(車架)上的輪轂軸，旋轉(zhuǎn)自如地裝設(shè)于輪轂軸上的筒狀的輪轂殼，以及支承輪轂殼使其相對(duì)于輪轂軸旋轉(zhuǎn)自如的軸承。輪轂殼靠例如輻條等連結(jié)部件與車輪的輪圈連結(jié)。
在像這樣所構(gòu)成的自行車用輪轂中，在輪轂殼內(nèi)部裝入有例如作為照明用的電源的發(fā)電機(jī)構(gòu)的自行車用發(fā)電輪轂是公知的(參照專利文獻(xiàn)1)?，F(xiàn)有的自行車用發(fā)電輪轂是在輪轂軸與輪轂殼之間裝入發(fā)電機(jī)構(gòu)。具體地說，線圈不能旋轉(zhuǎn)地裝設(shè)于輪轂軸上，磁鐵裝設(shè)于輪轂殼的內(nèi)周面上。在該發(fā)電輪轂中，為了謀求降低成本而將輪轂殼設(shè)成鐵制，把輪轂殼兼用作作為磁鐵的磁路的磁軛。
專利文獻(xiàn)1特開平09-132185號(hào)公報(bào)在自行車用發(fā)電輪轂中，通過用鐵制的部件可以謀求降低成本，但是由于具有磁性的鐵制的輪轂殼兼用作磁軛，所以磁鐵和線圈被磁性部件包圍。因此，由磁鐵發(fā)生的磁通變得難以集中于線圈，存在著發(fā)電效率降低的危險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題在于在自行車用發(fā)電輪轂中抑制發(fā)電效率的降低而謀求降低成本。
技術(shù)方案方案1的自行車用發(fā)電輪轂是裝設(shè)于自行車的車架上的輪轂，其中備有輪轂軸、輪轂殼、軸承、發(fā)電機(jī)構(gòu)、以及磁通回流機(jī)構(gòu)。輪轂軸是不能旋轉(zhuǎn)地裝設(shè)于車架上的軸。輪轂殼配置于輪轂軸的外周側(cè)。軸承配置于輪轂殼與輪轂軸之間。發(fā)電機(jī)構(gòu)是包括裝設(shè)于輪轂軸上的線圈，和與線圈對(duì)置地配置于輪轂殼的內(nèi)周面上的磁鐵，靠輪轂軸與輪轂殼的相對(duì)旋轉(zhuǎn)而發(fā)電的機(jī)構(gòu)。磁通回流機(jī)構(gòu)是設(shè)在輪轂軸和輪轂殼的某一個(gè)上，使從線圈泄漏到外部的磁通返回到線圈的機(jī)構(gòu)。
在該發(fā)電輪轂中，如果輪轂殼旋轉(zhuǎn)，則從與輪轂殼一起旋轉(zhuǎn)的磁鐵發(fā)生的磁通橫斷線圈而在線圈中產(chǎn)生電力。在該磁鐵旋轉(zhuǎn)時(shí)，從線圈泄漏到外部的磁通靠磁通回流機(jī)構(gòu)，例如，經(jīng)由輪轂軸而返回到線圈，橫斷線圈的磁通增多。因此，與輪轂殼的材質(zhì)無關(guān)地，橫斷線圈的磁通增多，從而可以抑制發(fā)電效率的降低而謀求降低成本。
技術(shù)方案2的自行車用發(fā)電輪轂是在技術(shù)方案1中所述的輪轂中，輪轂軸是具有磁性的磁性金屬制成的。在該情況下，靠磁通回流機(jī)構(gòu)所回流的磁通容易通過輪轂軸而回流到線圈。
技術(shù)方案3的自行車用發(fā)電輪轂是在技術(shù)方案1或2中所述輪轂中，輪轂殼包括裝設(shè)有磁鐵的大致筒狀的筒狀部件，和配置于筒狀部件與軸承之間的蓋部件。在該情況下，通過使筒狀部件與蓋部件的材質(zhì)不同，可以將蓋部件的材質(zhì)選為容易回流磁通且廉價(jià)的材質(zhì)。
技術(shù)方案4的自行車用發(fā)電輪轂是在技術(shù)方案3中所述的輪轂中，磁通回流機(jī)構(gòu)設(shè)在蓋部件上并向前述線圈的側(cè)部延伸。在該情況下，由于在配置于筒狀部件與軸承之間而容易與線圈對(duì)置，而且在與磁鐵一起旋轉(zhuǎn)的蓋部件上設(shè)置磁通回流機(jī)構(gòu)，所以更容易把磁通回流到線圈。
技術(shù)方案5的自行車用發(fā)電輪轂是在技術(shù)方案4中所述的輪轂中，磁通回流機(jī)構(gòu)與蓋部件一體形成。在該情況下，由于與線圈對(duì)置的磁通回流機(jī)構(gòu)與容易和線圈對(duì)置的蓋部件一體形成，所以可以以簡(jiǎn)單的構(gòu)成實(shí)現(xiàn)磁通回流機(jī)構(gòu)。
技術(shù)方案6的自行車用發(fā)電輪轂是在技術(shù)方案3中所述的輪轂中，磁通回流機(jī)構(gòu)從線圈的側(cè)部向蓋部件延伸。在該情況下，經(jīng)由蓋部件把從線圈泄漏的磁通返回到線圈變得容易。
技術(shù)方案7的自行車用發(fā)電輪轂是在技術(shù)方案3至6中的任何一項(xiàng)中所述的輪轂中，筒狀部件是鋁合金制成的，蓋部件是磁性金屬制成的。在該情況下，由于接近于磁鐵的筒狀部是鋁制的，所以來自磁鐵的磁通不容易擴(kuò)散，而且由于在磁通回流時(shí)磁通有可能通過的蓋部件是容易通過磁通且廉價(jià)的鐵類磁性體制成的，所以可以抑制磁通的擴(kuò)散和成本的提高而使磁通容易回流到線圈。
技術(shù)方案8的自行車用發(fā)電輪轂是在技術(shù)方案3至6中的任何一項(xiàng)中所述的輪轂中，筒狀部件和蓋部件是具有磁性的鐵類磁性金屬制成的。在該情況下，由于輪轂殼總體是廉價(jià)的鐵類磁性金屬制成的，所以可以進(jìn)一步降低成本。
技術(shù)方案9的自行車用發(fā)電輪轂是在技術(shù)方案1至3中的任何一項(xiàng)中所述的輪轂中，磁通回流機(jī)構(gòu)向線圈的側(cè)部延伸地裝設(shè)于輪轂軸上。在該情況下，由于磁通回流機(jī)構(gòu)裝設(shè)于設(shè)有線圈的輪轂軸上，所以就不會(huì)產(chǎn)生磁通回流機(jī)構(gòu)與線圈的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，從而可以磁通回流機(jī)構(gòu)與線圈接觸或間隙很小，所以更容易使磁通回流。
技術(shù)方案10的自行車用發(fā)電輪轂是裝設(shè)于自行車的車架上的輪轂，其中備有輪轂軸、輪轂殼、軸承、發(fā)電機(jī)構(gòu)、以及磁通回流部件。輪轂軸是不能旋轉(zhuǎn)地裝設(shè)于車架上的軸。輪轂殼配置于輪轂軸的外周側(cè)。軸承配置于輪轂殼與輪轂軸之間。發(fā)電機(jī)構(gòu)是包括裝設(shè)于輪轂軸上的線圈，和與線圈對(duì)置地配置于輪轂殼的內(nèi)周面上的磁鐵，靠輪轂軸與輪轂殼的相對(duì)旋轉(zhuǎn)而發(fā)電的機(jī)構(gòu)。磁通回流部件是設(shè)在輪轂殼或輪轂軸上，前端接近于線圈的側(cè)部地配置，使從線圈泄漏到外部的磁通返回到前述線圈的部件。
在該發(fā)電輪轂中，如果輪轂殼旋轉(zhuǎn)，則從與輪轂殼一起旋轉(zhuǎn)的磁鐵發(fā)生的磁通橫斷線圈而在線圈中產(chǎn)生電力。在該磁鐵旋轉(zhuǎn)時(shí)，從線圈泄漏到外部的磁通靠設(shè)在輪轂殼或輪轂軸上而前端接近于線圈的側(cè)部地配置的磁通回流部件，經(jīng)由輪轂軸、軸承、輪轂殼和磁通回流部件或輪轂軸和磁通回流部件而返回到線圈，橫斷線圈的磁通增多。因此，與輪轂殼的材質(zhì)無關(guān)地，橫斷線圈的磁通增多，可以抑制發(fā)電效率的降低而謀求降低成本。
技術(shù)方案11的自行車用發(fā)電輪轂是裝設(shè)于自行車的車架上的輪轂，其中備有輪轂軸、輪轂殼、軸承、發(fā)電機(jī)構(gòu)、以及磁通回流部件。輪轂軸是不能旋轉(zhuǎn)地裝設(shè)于車架上的軸。輪轂殼配置于輪轂軸的外周側(cè)。軸承配置于輪轂殼與輪轂軸之間。發(fā)電機(jī)構(gòu)是包括裝設(shè)于輪轂軸上的線圈，和與線圈對(duì)置地配置于輪轂殼的內(nèi)周面上的磁鐵，靠輪轂軸與輪轂殼的相對(duì)旋轉(zhuǎn)而發(fā)電的機(jī)構(gòu)。磁通回流部件是接觸于線圈的側(cè)部，而且前端接近于輪轂殼或輪轂軸地配置，使從線圈泄漏到外部的磁通返回到線圈的部件。
在該發(fā)電輪轂中，如果輪轂殼旋轉(zhuǎn)，則從與輪轂殼一起旋轉(zhuǎn)的磁鐵發(fā)生的磁通橫斷線圈而在線圈中產(chǎn)生電力。在該磁鐵旋轉(zhuǎn)時(shí)，從線圈泄漏到外部的磁通靠接觸于線圈的側(cè)部，而且前端接近于輪轂殼或輪轂軸地配置的磁通回流部件，經(jīng)由輪轂軸、軸承、輪轂殼和磁通回流部件或輪轂軸和磁通回流部件而返回到線圈，橫斷線圈的磁通增多。因此，與輪轂殼的材質(zhì)無關(guān)地，橫斷線圈的磁通增多，可以抑制發(fā)電效率的降低而謀求降低成本。
技術(shù)方案12的自行車用發(fā)電輪轂是在技術(shù)方案10或11中所述的輪轂中，磁通回流部件是鐵類磁性金屬制成的。在該情況下，磁通回流部件可以高效率地回流磁通。
技術(shù)方案13的自行車用發(fā)電輪轂是在技術(shù)方案10至12中的任何一項(xiàng)中所述的輪轂中，磁通回流部件是配置于輪轂軸的外周側(cè)的筒狀部件。在該情況下，由于磁通回流部件的前端一樣地接近于輪轂殼、輪轂軸或線圈所以可以高效率地回流磁通。
技術(shù)方案14的自行車用發(fā)電輪轂是在方案10至13中的任何一項(xiàng)中所述的輪轂中，磁通回流部件是配置于輪轂軸的外周側(cè)的棒狀部件。在該情況下，磁通回流部件的構(gòu)成變得簡(jiǎn)單而容易謀求輕量化。
技術(shù)方案15的自行車用發(fā)電輪轂是裝設(shè)于自行車的車架上的輪轂，其中備有輪轂軸、輪轂殼、軸承、發(fā)電機(jī)構(gòu)、以及磁通回流部件。輪轂軸是不能旋轉(zhuǎn)地裝設(shè)于車架上的軸。輪轂殼具有大致筒狀的筒狀部件及配置在筒狀部件與軸承之間的蓋部件，配置于輪轂軸的外周側(cè)。軸承配置于輪轂殼與輪轂軸之間。發(fā)電機(jī)構(gòu)是包括裝設(shè)于輪轂軸上的線圈，和與線圈對(duì)置地配置于輪轂殼的內(nèi)周面上的磁鐵，靠輪轂軸與輪轂殼的相對(duì)旋轉(zhuǎn)而發(fā)電的機(jī)構(gòu)。磁通回流部件是通過把蓋部件向線圈彎曲而形成的，前端接近于線圈的側(cè)部地配置，使從線圈泄漏到外部的磁通返回到線圈。
在該發(fā)電輪轂中，如果輪轂殼旋轉(zhuǎn)，則從與輪轂殼一起旋轉(zhuǎn)的磁鐵發(fā)生的磁通橫斷線圈而在線圈中產(chǎn)生電力。在該磁鐵旋轉(zhuǎn)時(shí)，從線圈泄漏到外部的磁通靠接近于線圈的側(cè)部的磁通回流部件，經(jīng)由輪轂軸、軸承、輪轂殼和磁通回流部件而返回到線圈，橫斷線圈的磁通增多。因此，與輪轂殼的材質(zhì)無關(guān)地，橫斷線圈的磁通增多，可以抑制發(fā)電效率的降低而謀求降低成本。此外，由于通過彎曲蓋部件而形成磁通回流部件，所以磁通回流部件的形成是容易的。
根據(jù)本發(fā)明，在磁鐵旋轉(zhuǎn)時(shí)，從線圈泄漏到外部的磁通靠磁通回流機(jī)構(gòu)或磁通回流部件，例如，經(jīng)由輪轂軸而返回到線圈，橫斷線圈的磁通增多。因此，與輪轂殼的材質(zhì)無關(guān)地，橫斷線圈的磁通增多，可以抑制發(fā)電效率的降低而謀求降低成本。


圖1是采用了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的自行車的側(cè)視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的發(fā)電輪轂的半剖視圖。
圖3是證實(shí)本發(fā)明的效果的實(shí)驗(yàn)中所用的發(fā)電輪轂的局部剖視圖。
圖4是表示實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線圖。
圖5是表示實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線圖。
圖6是另一個(gè)實(shí)施方式的相當(dāng)于圖2的圖。
圖7是另一個(gè)實(shí)施方式的相當(dāng)于圖2的圖。
圖8是另一個(gè)實(shí)施方式的相當(dāng)于圖2的圖。
圖9是另一個(gè)實(shí)施方式的相當(dāng)于圖3的圖。
圖10是另一個(gè)實(shí)施方式的相當(dāng)于圖3的圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1中，采用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的自行車是輕便車，備有包括雙環(huán)形的車架體2和前叉3的車架1，車把部4，驅(qū)動(dòng)部5，裝設(shè)有發(fā)電輪轂8的前輪6，裝設(shè)有內(nèi)裝變速輪轂10的后輪7，以及用來靠手的動(dòng)作操作內(nèi)裝變速輪轂10的變速操作部20。
車架1的車架體2是焊接管子而制作的。在車架體2上，安裝著包括鞍座11和驅(qū)動(dòng)部5的各部分。前叉3繞著傾斜的軸擺動(dòng)自如地安裝在車架體2的前部。在該前叉的前端上裝設(shè)著前輪6。此外在前叉3的中途裝設(shè)著燈41。
車把部4包括固定于前叉3的上部的車把柱14，和固定于車把柱14上的車把梁15。在車把梁15的兩端裝設(shè)著制動(dòng)器操作桿16與握把17。在右側(cè)的制動(dòng)器操作桿16上一體地形成有變速操作部20。
驅(qū)動(dòng)部5包括設(shè)在車架體2的下部(懸架部)上的齒輪曲柄37，繞掛于齒輪曲柄37上的鏈條38，以及內(nèi)裝變速輪轂10。內(nèi)裝變速輪轂10是具有三個(gè)變速檔的三檔變速的內(nèi)裝變速輪轂，根據(jù)變速操作部20的操作而變速。
發(fā)電輪轂8是用來把前輪6旋轉(zhuǎn)自如地裝設(shè)于前叉3上的輪轂。發(fā)電輪轂8如圖2中所示，備有不能旋轉(zhuǎn)地裝設(shè)于前叉上的輪轂軸50，同芯地配置于輪轂軸50的外周側(cè)的輪轂殼51，配置于輪轂軸50與輪轂殼51之間用來把輪轂殼51相對(duì)旋轉(zhuǎn)自如地裝設(shè)于輪轂軸50上的左右一對(duì)第1和第2軸承52、53，通過輪轂軸50與輪轂殼51的相對(duì)旋轉(zhuǎn)而發(fā)電的發(fā)電機(jī)構(gòu)54，以及與輪轂殼51一體形成的左右一對(duì)第1和第2磁通回流部件55、56。
輪轂軸50是例如結(jié)構(gòu)用碳素鋼或結(jié)構(gòu)用合金鋼等具有磁性的鐵類磁性金屬制的軸部件。在輪轂軸50的外周面的兩端形成小直徑的輪轂軸固定和軸承固定用的第1陽螺紋部50a、50b，在中間部上形成發(fā)電機(jī)構(gòu)裝設(shè)用的大直徑的第2陽螺紋部50c。此外，在發(fā)電機(jī)構(gòu)54裝設(shè)部分的圖2右側(cè)，在外周面上形成配線穿過槽50d。輪轂軸50靠旋入第1陽螺紋部50a、50b的螺母57、58不能旋轉(zhuǎn)地固定于前叉3的前端。在輪轂軸50的右側(cè)部分，裝設(shè)著連接于例如燈41的外部取出端子59。外部取出端子59靠?jī)?nèi)部配線40與后述的線圈70電氣地連接。
輪轂殼51包括筒狀的輪轂主體60，和不能旋轉(zhuǎn)地裝設(shè)于輪轂主體60的兩端的左右一對(duì)第1和第2蓋部件61、62。輪轂主體60是例如鋁合金性的部件，形成為圖2左端比右端小直徑。在大直徑部分與輪轂軸50之間配置著發(fā)電機(jī)構(gòu)54。在輪轂主體60的右端，卡止用來與前輪6的輪圈6a(圖1)連結(jié)的輻條7的輪轂突緣60a比大直徑部分進(jìn)一步向徑向外側(cè)擴(kuò)展地形成。
第1蓋部件61是靠例如細(xì)齒花鍵不能旋轉(zhuǎn)地密接固定于輪轂主體60的左端的小直徑部分上的、例如結(jié)構(gòu)用碳素鋼或結(jié)構(gòu)用合金鋼等具有磁性的鐵類磁性金屬制的部件。第1蓋部件61包括卡止輻條7的輪轂突緣61a，從輪轂突緣61a配置到第1軸承52裝設(shè)部分的第1圓板部61b，以及從第1圓板部61b的徑向的中間部分向輪轂主體60形成的筒狀的第1連結(jié)部61c。在第1圓板部61b的內(nèi)周部上裝設(shè)著第1軸承52。此外，從第1軸承52裝設(shè)部分向發(fā)電機(jī)構(gòu)54的后述的線圈70筒狀地一體形成有第1磁通回流部件55。
第2蓋部件62是例如結(jié)構(gòu)用碳素鋼或結(jié)構(gòu)用合金鋼等具有磁性的鐵類磁性金屬制的部件。第2蓋部件62例如螺紋結(jié)合在輪轂主體60的右端內(nèi)周面上。第2蓋部件62包括配置于輪轂主體60的內(nèi)周面上并旋入輪轂主體60的第2連結(jié)部62a，和從第2連結(jié)部62a配置到第2軸承53裝設(shè)部分的第2圓板部62b。在第2圓板部62b的內(nèi)周部上裝設(shè)著第2軸承53。此外，從第2軸承53裝設(shè)部分向發(fā)電機(jī)構(gòu)54的后述的線圈70筒狀地一體形成有第2磁通回流部件56。
第1和第2軸承52、53包括分別裝設(shè)于第1和第2蓋部件61、62上的第1和第2滾珠座52a、53a，分別旋入固定于第1陽螺紋部50a、50b的第1和第2滾珠壓環(huán)52b、53b，以及在第1和第2滾珠座52a、53a與第1和第2滾珠壓環(huán)52b、53b之間接觸于兩者地配置的多個(gè)第1和第2鋼球52c、53c。
發(fā)電機(jī)構(gòu)54包括不能旋轉(zhuǎn)地裝設(shè)于輪轂軸50上的線圈70，和與線圈對(duì)置地配置于輪轂殼51的輪轂主體60的內(nèi)周面上的磁鐵71。線圈51是包括例如在左右交互配置的一對(duì)爪形的固定磁軛70a、70b，配置于固定磁軛70a、70b之間的線圈部70c，以及配置于線圈部70c的內(nèi)周側(cè)的芯磁軛70d的凸極型線圈。線圈70靠旋入第2陽螺紋部50c的第1和第2螺母部件72、73而不能旋轉(zhuǎn)地固定于輪轂軸50上。
磁鐵71包括壓入輪轂主體60的內(nèi)周面的筒狀的旋轉(zhuǎn)磁軛74，和在圓周方向上隔著間隔固定于旋轉(zhuǎn)磁軛74的內(nèi)周面上的例如四個(gè)永久磁鐵75。旋轉(zhuǎn)磁軛74是例如結(jié)構(gòu)用碳素鋼或結(jié)構(gòu)用合金鋼等具有磁性的鐵類磁性金屬制的部件。在永久磁鐵75上，以等間隔交替地磁化出N極與S極，總計(jì)28極的每一個(gè)均能夠與固定磁軛70a、70b對(duì)置。
第1和第2磁通回流部件55、56如前所述是一體形成于第1和第2蓋部件61、62上的筒狀的部件。第1和第2磁通回流部件55、56的前端接近于線圈70的側(cè)部地配置。具體地說，第1和第2磁通回流部件55、56的前端與線圈70的側(cè)部的距離為1mm到12mm左右。這里，如果距離小于1mm，則由于在本實(shí)施方式中，第1和第2磁通回流部件55、56與第1和第2蓋部件61、62一體形成，并且在行駛時(shí)旋轉(zhuǎn)，故因組裝精度而存在著第1和第2磁通回流部件55、56的前端接觸于線圈70的側(cè)部的危險(xiǎn)。
接下來，就發(fā)電輪轂8的發(fā)電進(jìn)行說明。
隨著自行車101的行駛，如果前輪6旋轉(zhuǎn)則磁鐵71旋轉(zhuǎn)。于是，磁鐵71在固定磁軛70a、70b的外側(cè)旋轉(zhuǎn)。借此，對(duì)于固定磁軛70a、70b，在一個(gè)從磁鐵71受到N極的磁通供給時(shí)另一個(gè)受到S極的磁通供給，在一個(gè)從磁鐵71受到S極的磁通供給時(shí)另一個(gè)受到N極的磁通供給。也就是說，通過磁鐵71在固定磁軛70a、70b的外側(cè)旋轉(zhuǎn)，重復(fù)固定磁軛70a為N極固定磁軛70b為S極的第1狀態(tài)，和固定磁軛70a為S極固定磁軛70b為N極的第2狀態(tài)，在磁連接兩者70a、70b的芯磁軛70d上發(fā)生軸O-O方向的交變磁通。靠該在線圈部70c的內(nèi)側(cè)發(fā)生的交變磁通，在線圈部70c中發(fā)生電流，發(fā)電并經(jīng)由內(nèi)部配線40從外部取出端子59送到燈41。
此時(shí)，在芯磁軛70d中發(fā)生的交變磁通的一部分從線圈70如圖2中箭頭A、B所示，泄漏到輪轂軸50。但是，泄漏的磁通A、B經(jīng)由第1和第2軸承52、53及第1和第2蓋部件61、62到達(dá)第1和第2磁通回流部件55、56，從第1和第2磁通回流部件55、56的前端返回到線圈70。結(jié)果，線圈部70c橫切的磁通增加，發(fā)電效率提高。
接下來就為了確認(rèn)這一點(diǎn)而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行說明。
在實(shí)驗(yàn)中，采用圖3中所示的發(fā)電輪轂108。發(fā)電輪轂108包括輪轂軸150，筒狀的輪轂殼151，第1和第2軸承152(僅畫出第1軸承152)，以及作為磁通回流部件的塊體155(僅畫出第1磁通回流部件)。輪轂殼151包括筒狀的輪轂主體160，和配置于輪轂主體160的兩端的第1和第2蓋部件161(僅畫出第1蓋部件161)。塊體155能夠在輪轂軸向上移動(dòng)地配置于第1蓋部件161的軸承152裝設(shè)部分。此外，線圈170不能旋轉(zhuǎn)地裝設(shè)于輪轂軸150上，磁鐵171固定于輪轂主體160的內(nèi)周面上。
用圖3中所示的發(fā)電輪轂108測(cè)量轉(zhuǎn)速與電壓下降率的關(guān)系的曲線示于圖4和圖5。
圖4是把鋁合金(例如A6061)制的輪轂主體160與機(jī)械結(jié)構(gòu)用碳素鋼(例如S 15C)制的第1和第2蓋部件161組合起來的情況的曲線圖，圖5是把機(jī)械結(jié)構(gòu)用碳素鋼(例如S 15C)制的輪轂主體160和兩個(gè)蓋部件161組合起來的情況的曲線圖。這里，作為磁通回流部件，例如，把碳素鋼制的塊體155配置于種種位置而實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)速與電壓下降率的關(guān)系。
在圖4中，實(shí)線表示把線圈170與塊體的前端的間隙取為2mm的情況(圖3的雙點(diǎn)劃線所示的位置)，細(xì)的虛線表示把間隙取為12.5mm的情況(圖3中實(shí)線所示的位置)。此外，單點(diǎn)劃線表示沒有塊體155的情況，雙點(diǎn)劃線表示為了比較而以距磁鐵17112mm的間隙配置塊體155的情況，粗的虛線表示接近于磁鐵171地以1.5mm的間隙配置塊體155的情況。從圖4可以看出，如果把塊體155靠近磁鐵171，則電壓下降率增大?？梢钥紤]這是因?yàn)閺拇盆F171發(fā)生的磁場(chǎng)擴(kuò)散的緣故。此外，如果把塊體155靠近線圈170，則電壓下降率減小。再者，電壓下降率為正可以看成測(cè)定誤差。借此，可以確認(rèn)如果配置磁通回流部件(塊體155)，則配置在線圈170的橫向比配置磁鐵171的橫向更有效。
在圖5中，實(shí)線表示把線圈170與塊體的前端的間隙取為2mm的情況(圖3的雙點(diǎn)劃線所示的位置)，單點(diǎn)劃線表示沒有塊體的情況，虛線表示磁鐵171與塊體的間隙為1.5mm的情況。
從這兩個(gè)曲線圖可以看出，如果使塊體155靠近線圈170，則電壓下降率減小，如果靠近磁鐵171則加大。該傾向即使變更輪轂主體161的材質(zhì)也是相同的。因此查明，通過使磁通回流部件靠近線圈，與輪轂殼的材質(zhì)無關(guān)地提高發(fā)電效率。
這里，在磁鐵旋轉(zhuǎn)時(shí)，從線圈泄漏到外部的磁通靠磁通回流部件，例如，經(jīng)由輪轂軸返回到線圈，橫斷線圈的磁通增多，因此，無論輪轂殼的材質(zhì)如何，橫斷線圈的磁通都會(huì)增多，從而可以抑制發(fā)電效率的降低而謀求降低成本。
〔其他實(shí)施方式〕(a)也可以如圖6中所示，把第1和第2磁通回流部件255、256在第1和第2螺母部件72、73的外側(cè)處螺紋結(jié)合配置于輪轂軸50的第2陽螺紋部50c，配置成前端接近于線圈70的側(cè)部。在該實(shí)施方式中，第1和第2磁通回流部件255、256也是筒狀的部件。在該情況下，由于第1和第2磁通回流部件255、256與線圈70不相對(duì)旋轉(zhuǎn)，所以可以使第1和第2磁通回流部件255、256的前端進(jìn)一步靠近線圈70。再者，也可以使前端接觸于線圈70。
(b)如圖7中所示，也可以使第1和第2磁通回流部件355、356接觸于線圈70的側(cè)部，而且把前端配置成前端接近于第1和第2蓋部件61、62。在圖7中，把第1和第2磁通回流部件355、356與第1和第2螺母部件72、73一體形成。再者，當(dāng)然也可以與第1和第2螺母部件72、73分體地形成第1和第2磁通回流部件355、356。在圖7中，在第1和第2磁通回流部件355、356的外周面上形成用來卡止工具的，在圓周方向上有多個(gè)突起部的工具卡止部355a、356a。
此外，如圖8中所示，也可以使第1和第2磁通回流部件455、456接觸于線圈70，而且配置成前端接近于輪轂軸50。在本實(shí)施方式中，用第1和第2螺母部件72、73，與線圈70一起固定第1和第2磁通回流部件455、456。再者，第1和第2磁通回流部件455、456包括固定于第1和第2螺母部件72、73的環(huán)狀的固定部455a、456a，和從固定部455a、456a在徑向上延伸后二次彎曲而前端接近于輪轂軸50的棒狀部455b、456b。
(c)雖然在前述實(shí)施方式中，設(shè)置左右一對(duì)磁通回流部件，但是在發(fā)電機(jī)構(gòu)偏向一側(cè)的端部而配置的情況下，也可以僅在與發(fā)電機(jī)構(gòu)有間隔的另一側(cè)的端部側(cè)設(shè)置磁通回流部件。
(d)如圖9中所示，也可以把第1蓋部件561取為壓制成形品，通過例如壓制成形把該第1蓋部件561的例如中間部分向線圈170彎曲成U字形以便前端接近于線圈170的側(cè)部，借此構(gòu)成第1磁通回流部件555。此外，如圖10中所示，也可以從第1蓋部件661的軸承裝設(shè)部分向線圈170彎曲成1字形以便前端1字形地接近于線圈170的側(cè)部，從而構(gòu)成第1磁通回流部件655。
(e)雖然在前述實(shí)施方式中，以前輪用的前輪轂為例說明了本發(fā)明，但是本發(fā)明也可以運(yùn)用于后輪轂。
權(quán)利要求
1.一種自行車用發(fā)電輪轂，是裝設(shè)于自行車的車架上的自行車用發(fā)電輪轂，備有不能旋轉(zhuǎn)地裝設(shè)于前述車架上的輪轂軸；配置于前述輪轂軸的外周側(cè)的輪轂殼；配置于前述輪轂殼與前述輪轂軸之間的軸承；發(fā)電機(jī)構(gòu)，包括裝設(shè)于前述輪轂軸上的線圈、與前述線圈對(duì)置地配置于前述輪轂殼的內(nèi)周面上的磁鐵，靠前述輪轂軸與前述輪轂殼的相對(duì)旋轉(zhuǎn)而發(fā)電；設(shè)在前述輪轂軸和前述輪轂殼的某一個(gè)上、用于使從前述線圈泄漏到外部的磁通返回到前述線圈的磁通回流機(jī)構(gòu)。
2.權(quán)利要求1中所述的自行車用發(fā)電輪轂，前述輪轂軸是具有磁性的磁性金屬制成的。
3.權(quán)利要求1或2中所述的自行車用發(fā)電輪轂，前述輪轂殼包括裝設(shè)有前述磁鐵的大致筒狀的筒狀部件，配置于前述筒狀部件與前述軸承之間的蓋部件。
4.權(quán)利要求3中所述的自行車用發(fā)電輪轂，前述磁通回流機(jī)構(gòu)設(shè)在前述蓋部件上并向前述線圈的側(cè)部延伸。
5.權(quán)利要求4中所述的自行車用發(fā)電輪轂，前述磁通回流機(jī)構(gòu)與前述蓋部件一體形成。
6.權(quán)利要求3中所述的自行車用發(fā)電輪轂，前述磁通回流機(jī)構(gòu)從前述線圈的側(cè)部向前述蓋部件延伸。
7.權(quán)利要求3至6中的任何一項(xiàng)中所述的自行車用發(fā)電輪轂，前述筒狀部件是鋁合金制成的，前述蓋部件是鐵類磁性金屬制成的。
8.權(quán)利要求3至6中的任何一項(xiàng)中所述的自行車用發(fā)電輪轂，前述筒狀部件和蓋部件是具有磁性的鐵類磁性金屬制成的。
9.權(quán)利要求1至3中的任何一項(xiàng)中所述的自行車用發(fā)電輪轂，前述磁通回流機(jī)構(gòu)向前述線圈的側(cè)部延伸地裝設(shè)于前述輪轂軸上。
10.一種自行車用發(fā)電輪轂，是裝設(shè)于自行車的車架上的自行車用發(fā)電輪轂，備有不能旋轉(zhuǎn)地裝設(shè)于前述車架上的輪轂軸；配置于前述輪轂軸的外周側(cè)的輪轂殼；配置于前述輪轂殼與前述輪轂軸之間的軸承；發(fā)電機(jī)構(gòu)，包括裝設(shè)于前述輪轂軸上的線圈、與前述線圈對(duì)置地配置于前述輪轂殼的內(nèi)周面上的磁鐵，靠前述輪轂軸與前述輪轂殼的相對(duì)旋轉(zhuǎn)而發(fā)電；磁通回流部件，設(shè)在前述輪轂殼或前述輪轂軸上，前端接近于前述線圈的側(cè)部地配置，使從前述線圈泄漏到外部的磁通返回到前述線圈。
11.一種自行車用發(fā)電輪轂，是裝設(shè)于自行車的車架上的自行車用發(fā)電輪轂，備有不能旋轉(zhuǎn)地裝設(shè)于前述車架上的輪轂軸；配置于前述輪轂軸的外周側(cè)的輪轂殼；配置于前述輪轂殼與前述輪轂軸之間的軸承；發(fā)電機(jī)構(gòu)，包括裝設(shè)于前述輪轂軸上的線圈、與前述線圈對(duì)置地配置于前述輪轂殼的內(nèi)周面上的磁鐵，靠前述輪轂軸與前述輪轂殼的相對(duì)旋轉(zhuǎn)而發(fā)電；磁通回流部件，接觸于前述線圈的側(cè)部，而且前端接近于前述輪轂殼或前述輪轂軸地配置，使從前述線圈泄漏到外部的磁通返回到前述線圈。
12.權(quán)利要求10或11中所述的自行車用發(fā)電輪轂，前述磁通回流部件是鐵類磁性金屬制成的。
13.權(quán)利要求10至12中的任何一項(xiàng)中所述的自行車用發(fā)電輪轂，前述磁通回流部件是配置于前述輪轂軸的外周側(cè)的筒狀部件。
14.權(quán)利要求10至13中的任何一項(xiàng)中所述的自行車用發(fā)電輪轂，前述磁通回流部件是配置于前述輪轂軸的外周側(cè)的棒狀部件。
15.一種自行車用發(fā)電輪轂，是裝設(shè)于自行車的車架上的自行車用發(fā)電輪轂，備有不能旋轉(zhuǎn)地裝設(shè)于前述車架上的輪轂軸；輪轂殼，具有大致筒狀的筒狀部件和配置在前述筒狀部件與前述軸承之間的蓋部件，并配置于前述輪轂軸的外周側(cè)；配置于前述蓋部件與前述輪轂軸之間的軸承；發(fā)電機(jī)構(gòu)，包括裝設(shè)于前述輪轂軸上的線圈、與前述線圈對(duì)置地配置于前述筒狀部件的內(nèi)周面上的磁鐵，靠前述輪轂軸與前述輪轂殼的相對(duì)旋轉(zhuǎn)而發(fā)電；磁通回流部件，通過把前述蓋部件向前述線圈彎曲而形成，前端接近于前述線圈的側(cè)部地配置，使從前述線圈泄漏到外部的磁通返回到前述線圈。
全文摘要
本發(fā)明的課題在于在自行車用發(fā)電輪轂中抑制發(fā)電效率的降低而謀求降低成本。自行車用發(fā)電輪轂(8)是裝設(shè)于自行車的車架(3)上的輪轂，備有輪轂軸(50)、輪轂殼(51)、第1和第2軸承(52、53)、發(fā)電機(jī)構(gòu)(54)、以及第1和第2磁通回流部件(55、56)。輪轂軸是不能旋轉(zhuǎn)地裝設(shè)于前叉上的軸。輪轂殼配置于輪轂軸的外周側(cè)。軸承配置于輪轂殼與輪轂軸之間，用于把輪轂殼相對(duì)旋轉(zhuǎn)自如地裝設(shè)于輪轂軸上。發(fā)電機(jī)構(gòu)是包括裝設(shè)于輪轂軸上的線圈(70)，和與線圈對(duì)置地配置于輪轂殼的內(nèi)周面上的磁鐵(71)，靠輪轂軸與輪轂殼的相對(duì)旋轉(zhuǎn)而發(fā)電的機(jī)構(gòu)。磁通回流部件是設(shè)在輪轂軸和輪轂殼的某一個(gè)上，用來使從線圈泄漏到外部的磁通返回到線圈的部件。
文檔編號(hào)H02K21/00GK1749087SQ200510099418
公開日2006年3月22日 申請(qǐng)日期2005年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月31日
發(fā)明者田中一樹, 遠(yuǎn)藤貴廣 申請(qǐng)人:株式會(huì)社島野