专利名称：轮毂电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及在构成自行车车架的车叉上安装的轮毂电机。
背景技术：
通常，这种自行车的结构是，在构成车架的车叉上所安装的车轴上设置发电机，由随着自行车的行进而转动的车轮来发电，通过由此得到的电力来打开前灯等。在作为这样的发电机的轮毂电机中，要求实现结构紧凑的同时，还要求不增速驱动而可确保高电压。例如，在车轮侧的转子(轭铁)内周配置磁极沿周向成交替状态并列设置的永久磁铁，另一方面，车轴侧的定子由所谓凸极型的一对铁芯和线圈(缠绕在铁芯之间的绕线)构成。其中，所述铁芯具有多个磁通收集片(磁极片)，以获得多极化，所述线圈内嵌于所述铁芯(如可参照日本专利公报第2991705号)。
但是在该结构中，为确保低速行进时也有足够电力，想到了多极化，但若要将凸极型电机多极化的话，为了避免磁饱和、电枢反作用而不得不大径化，这就出现了背离小型(小直径)且轻量化的要求的问题。
因此，有人提出将在一对凸极型铁芯内装嵌的线圈作为一个发电单位体，多个该发电单位体沿车轴并列设置，另一方面，将设置在转子侧的永久磁铁沿轴向延长，以便于与多个该发电单位体的全部相对，并对所有的这些发电单位体分别进行单个磁化，使其发电(如可参照日本实用新型注册公报第2603339号)。
另外，有人提出作为在低速行进时也能确保足够电力的机构，考虑到确保来自永久磁铁的大磁通，将多个磁通收集片沿车轴方向形成长状，将这些磁通收集片连接于由设置在线圈两侧的环状板材形成的一对铁芯的外周(如可参照日本专利公报特开平11-34954号)。
而且，在所述日本实用新型注册公报第2603339号所记载的专利中，因为要准备多个发电单位体，必须要用很多凸极型铁芯，不仅出现了增加零部件数量和重量的问题，而且，还存在为使各发电单位体产生同性能的电力，而必须进行铁芯部件的折曲角度的管理，磁极片的长度、板材的反翘等尺寸的管理，而且对于组装性能还要求高精度等问题。进而，在永久磁铁和磁极片的相向间隔(间隙)之间出现不均匀等的情况下，还存在大大有损于每个发电单位体的发电平衡的问题。
而与所述日本实用新型注册公报第2603339号所记载的专利相比，日本专利特开平公报11-34954号公开的专利具有可以实现小径化，同时，提高了磁极及轭铁内周的磁铁之间的间隙精度的优点。其中，仅为磁通收集片支撑于车轴两端的铁芯外周的结构，所以，存在支撑部中易产生磁通饱和、且支撑强度弱等问题。不管哪种情况都要求加以改善，这正是本发明所要解决的课题所在。
发明内容
本发明正是鉴于以上情况，以解决这些课题为目的而作出的，技术方案1的发明为一种具有定子和转子的自行车用轮毂电机，其特征在于，固定于车轴侧的定子具有一对主铁芯，由环状板材构成，配置于定子两端部以形成线圈室；至少一个副铁芯，由环状板材构成，配置在所述一对主铁芯的相向之间以分隔线圈室；绕线，缠绕在所述被分隔的线圈室上；磁通收集片，由横跨在所述两主铁芯之间的长形材料形成，在各铁芯外周沿周向并列设置，并与在车轮侧的转子内周磁极成周向交替状态并列设置的长形永久磁铁邻近相向；与所述磁通收集片的一个磁极相向的第一磁通收集片和与另一个磁极相向的第二磁通收集片，以使相邻的铁芯相互磁化为异极的方式连接在所述各铁芯上。
通过上述结构可以实现小型、轻量化，而且，不仅可实现高电压发电，通过设置连接于磁通收集片的主、副铁芯，在结构简单的同时还可以使磁路变短。
技术方案2的发明为一种具有定子和转子的自行车用轮毂电机，其特征在于，固定于车轴侧的定子具有一对主铁芯，由环状板材构成，配置于定子两端部以形成线圈室；至少一个副铁芯，由环状板材构成，配置在所述一对主铁芯的相向之间以分隔线圈室；绕线，缠绕在所述被分隔的线圈室上；磁通收集片，由横跨在所述两主铁芯之间的长形材料形成，在各铁芯外周沿周向并列设置，并与在车轮侧的转子内周磁极成周向交替状态并列设置的长形的永久磁铁邻近相向；与所述磁通收集片的一个磁极相向的第一磁通收集片和与另一个磁极相向的第二磁通收集片，以使相邻的铁芯相互磁化为异极的方式连接在所述各铁芯上；由所述副铁芯分隔的相邻线圈室的磁路由该副铁芯形成。
这样，各线圈室里可以平衡良好地产生磁通。
对于技术方案3的发明，在技术方案1或2中，第一磁通收集片连接于车轴一端侧的主铁芯以及以该铁芯为基准间隔一个铁芯的铁芯，第二磁通收集片连接于与所述第一磁通收集片不连接的铁芯。这样，可以使各磁通收集片与铁芯的连接部位为多处。
对于技术方案4的发明在技术方案1-3的任一项中，缠绕于各线圈室的绕线以相邻绕线的缠绕方向相反的方式构成。
对于技术方案5的发明，在技术方案1-4的任一项中，缠绕于各线圈室的绕线从轴向端部侧的线圈室开始连续顺次缠绕。这样，可以不必另外准备用于连接各线圈室绕线的电路。
对于技术方案6的发明，在技术方案1-5的任一项中，磁通收集片敛缝固定于形成在各铁芯外周的突片上。这样，可以通过冲压加工形成磁通收集片、主、副铁芯。
对于技术方案7的发明，在技术方案6中，各铁芯的外周在周向上相邻的凸部之间形成有凹部，在轴向上相邻的各铁芯以凸部和凹部在轴向上相向的状态配置。这样，不需要加大直径而可实现磁通收集片与主、副铁芯的连接。
对于技术方案8的发明，在技术方案7中，在各铁芯上形成沿径向延长的用于将绕线引到外部的引出槽，该引出槽形成于凹部形成的位置。这样，可以有效地利用磁通收集片和绕线的互不干扰的部位进行配线。
对于技术方案9的发明，在技术方案1-8的任一项中，磁通收集片为长形的板材，该板材的板宽方向相对于铁芯及辅助铁芯朝向周向的磁极片，以相对于第一铁芯，板宽方向朝向第一铁芯的周向的方式连接。这样，可以促进轮毂电机的小直径化。
对于技术方案10的发明，在技术方案9中，磁通收集片越靠近与铁芯连接的连接部侧，截面积越大。这样，可以高效地收集来自磁铁的磁通，实现稳定的电力供给。
对于技术方案11的发明，在技术方案9或10中，磁通收集片越靠近与铁芯连接的连接部一侧板宽越宽。这样，可以提供结构简单、性能更佳的轮毂电机。
对于技术方案12的发明，在技术方案1-11的任一项中，副铁芯是将多张薄板材料层叠而成的。这样，与由一张板材构成的副铁芯相比可以降低涡流损耗，而且，可使与磁通收集片的敛缝均匀化。
对于技术方案13的发明，在技术方案1-12的任一项中，主铁芯是层叠多张薄板材料而成。这样，与由一张板材构成的主铁芯相比可以降低涡流损耗，而且，可使与磁通收集片的敛缝均匀化。
通过技术方案1的发明，可以减少发电的损失，同时提高发电效率。
通过技术方案2的发明，可以制成发电能力优良的轮毂直流电。
通过技术方案3的发明，可以实现降低磁饱和。
通过技术方案4的发明，可以不必形成绕线麻烦的配线电路。
通过技术方案5的发明，可以简化结构，实现结构紧凑化。
通过技术方案6的发明，有助于降低成本。
通过技术方案7的发明，可不增加直径地实现磁通收集片与主、副铁芯的连接。
通过技术方案8的发明，可以有效地利用磁通收集片和绕线的互不干扰的部位。
通过技术方案9的发明，可以实现轮毂电机的小径化。
通过技术方案10的发明，可以高效地收集来自磁铁的磁通，实现稳定的电力供给。
通过技术方案11的发明，可以提供结构简单、性能更佳的轮毂电机。
通过技术方案12的发明，不会降低轮毂电机的发电效率。
通过技术方案13的发明，不会降低轮毂电机的发电效率。
图1为自行车前轮的一部分的侧面图。
图2(A)、(B)分别为第一铁芯的侧面图，定子线圈的构成部件的分解立体图。
图3为轮毂电机的正面截面图。
图4(A)和(B)为定子铁芯展开的主视图，(A)为说明第一磁化状态的局部主视图、(B)为说明第二磁化状态的局部主视图。
图5为说明轮毂电机磁路的截面图。
图6为第二实施方式中轮毂电机的正面截面图。
图7(A)、(B)分别为第三实施方式中磁通收集片的主视图、仰视图。
图8(A)、(B)、(C)分别为第三实施方式中定子的主视图、侧面图、侧面图。
图9为第三实施方式中轮毂电机的主视图。
具体实施例方式
接下来，按照附图对本发明的第一实施方式进行说明。
附图中，1为构成自行车前轮(前车轮)H的旋转中心的车轴，该车轴1的左右两端部由构成车体的左右一对前叉2支撑，该左右前叉2之间的车轴1上配有本发明所实施的轮毂电机3。
另外，4为接受来自轮毂电机3的电力而亮灯地连接的前灯。
5为构成轮毂电机3的外壳(轮毂)，该外壳5由外嵌车轴1的筒状的本体部5a、和以覆盖形成于该本体部5a的轴向两端部的筒开口的状态整体配置的左右一对尾架5b构成。所述尾架5b由环状板材构成，通过设置于整体外嵌于车轴1上的衬套1a的外周的轴承5c而设置，这样，相对于车轴1可相对自如地旋转。而且，对于本体部5a，分别形成位于轴向两端部并向外径侧突出的锷部5d，在这些锷部5d上沿周向开设多个连接孔5e，构成前轮H的辐条6的内径侧端部一体地连接在该连接孔5e。另外，7为设置于成为左右一对尾架5b的轴向外侧的两端部上的防拔用部件。
外壳本体部5a的内周面上整体设有筒状的轭铁8，在该轭铁8的内周面上沿轴向延伸地形成的具有N极、S极的多对永久磁铁8a以在周向并列设置的状态固定，以此构成轮毂电机3的转子。
在此，本实施方式中，14对即总共28个永久磁铁8a以磁极交替的状态设置。前轮H伴随着自行车的行进而旋转，从而外壳5(本体部5a以及尾架5b)与前轮H一起相对于车轴1旋转，以此使本体部5a内周面的永久磁铁8a相对于车轴1旋转。
另一方面，定子设置在内装于外壳5的车轴1的部位上，在车轴1的该部位上整体地外嵌有用于加强车轴1的筒状的管材9，其两端部设有防拔用部件9a，从而成为管材9定位在轴向并防拔的状态。然后，在管材9的两端部外周外嵌由磁性材料构成的环状主铁芯10，在这些主铁芯10之间形成有线圈室CR。而且，线圈室CR由配置在主铁芯10之间的至少一个副铁芯11分隔，以此形成多个线圈室CR。
在此，本实施方式中，如图3所示，在主铁芯10的轴向对向之间设有3个副铁芯11，分隔车轴1(管材9)的外周部位，以此分别形成从左侧开始的一号、二号、三号、四号各线圈室(CR-1)、(CR-2)、(CR-3)、(CR-4)。
另外，12为连接相邻的主、副铁芯10、11之间的内径侧缘部的筒体，该筒体12由磁性材料构成，构成各线圈室(CR-1、2、3、4)的内周侧的轴向磁路。但管材9和筒体12未必非设不可，可以由车轴1兼用。
接下来对所述定子的组装步骤进行说明。
相对于所述车轴1，将防拔用部件9a组装在轴向一端侧(图2(B)中面对附图的左侧)，将位于一端侧的作为一号铁芯的主铁芯(10-1)以抵接于防拔用部件9a的方式安装。然后，以抵接于一号主铁芯(10-1)的状态安装筒体12，并将缠绕绕线13的线圈骨架14外嵌在所述筒体12的外周，以形成一号线圈室(CR-1)。所述线圈骨架14由外嵌于筒体12的筒部14a和从该筒部14a的两端部向外径侧延伸的凸缘部14b构成。
接下来，组装作为二号铁芯的配置在主铁芯10之间的副铁芯(11-2)，该二号副铁芯(11-2)以抵接于一号线圈室(CR-1)的线圈骨架凸缘部14b的方式组装，之后，按照所述的组装步骤，以二号线圈室(CR-2)用的筒体12和线圈骨架14、作为三号铁芯的副铁芯(11-3)、三号线圈室(CR-3)用的筒体12和线圈骨架14、作为四号铁芯的副铁芯(11-4)、四号线圈室(CR-4)用的筒体12和线圈骨架14、作为五号铁芯的主铁芯(10-5)的顺序安装，最后在轴向的另一端侧安装防拔用部件9a。
接着，相对于如上组装的4个线圈骨架14通过连续缠绕一根绕线13而形成线圈C，绕线13相对于一号线圈室(CR-1)的线圈骨架14按照规定的缠绕方向缠绕，接着相对于连续缠绕的二号线圈室(CR-2)的线圈骨架14按照与所述缠绕方向相反的缠绕方向缠绕，进而，相对于连续缠绕的三号线圈室(CR-3)的线圈骨架14按照与一号线圈室(CR-1)的线圈骨架14的缠绕方向相同的缠绕方向缠绕，然后，相对于四号线圈室(CR-4)的线圈骨架14按照与二号线圈室(CR-2)的线圈骨架14的缠绕方向相同的缠绕方向缠绕。由此，绕线13相对于各线圈骨架14以缠绕方向交替相反的关系被缠绕。
但是，在所述组装状态下，主、副铁芯10、11的外径尺寸设定的比线圈骨架14的外径大，同时，在外周缘部上以角度(360/28)°的节距交替形成沿周向等间隔的14处凸部10a、11a和14处凹部10b、11b，这些凹部通过形成该凸部10a、11a，而形成于沿其周向相邻的凸部10a、11a之间。而且，在所述凸部10a、11a的外径侧端缘部上分别形成在周向相向的一对突片10c、11c。然后，位于轴向一端侧的一号主铁芯(10-1)、三号副铁芯(11-3)、位于轴向另一端侧的五号主铁芯(10-5)的各个突片10c、11c的周向上的位置以位置相同(同步)的方式对位；二号副铁芯(11-2)和四号副铁芯(11-4)的各个突片11c的周向上的位置以与所述一号主铁芯(10-1)、三号副铁芯(11-3)、五号主铁芯(10-5)的凹部10b、11b相向的位置关系，即二号副铁芯(11-2)、四号副铁芯(11-4)的突片11c相对于一号主铁芯(10-1)、三号副铁芯(11-3)、五号主铁芯(10-5)的各个突片11c在周向上仅错开角度(360/28)°(一个节距)的位置关系组装。
另外，10d、11d为将缠绕在各线圈骨架14的绕线13引导向相邻的线圈骨架14侧的引出槽。
然后，用于接受来自轭铁8内周面的永久磁铁8c的磁极而收集磁通的多个磁通收集片15，以在周向上并列设置的状态配设在如上组装而成的线圈C的外周，所述磁通收集片15由长形磁性材料形成的板材所构成，设置有与所述永久磁铁8a相同数量的28个。然后将各磁通收集片15的板长设定为横跨从一号主铁芯(10-1)到五号主铁芯(10-5)的长度，并与一号～四号各线圈室(CR-1、2、3、4)相向设置。另外，各磁通收集片15的板宽的尺寸设定的比板厚大，而且与各主、副铁芯突片10c、11c的周向的相向间隙尺寸基本相同，并敛缝固定于这些突片11c。
这时，如上所述，一、三、五号各铁芯(10-1)、(11-3)、(10-5)的各个突片10c、11c和二、四号各铁芯(11-2)、(11-4)的各个突片11c在周向上的位置相同，而且，这些突片10c、11c成错开一个节距的状态设置，所以，设定为例如将周向上任一处的磁通收集片15作为一号磁通收集片(15-1)(相当于本发明的第一磁通收集片)，敛缝固定于以一号铁芯(10-1)为基准隔开一个铁芯的铁芯、即一、三、五号各铁芯(10-1)、(11-3)、(10-5)的突片10c、11c时，与该一号磁通收集片(15-1)相邻的二号磁通收集片(15-2)(相当于本发明的第二磁通收集片)，敛缝固定于所述一、三、五号各铁芯(10-1)、(11-3)、(10-5)以外的铁芯，即二、四号铁芯(11-2)、(11-4)的突片11c上。这样，对于一号～二十八号各磁通收集片(15-1)～(15-28)，敛缝固定并连接(接续)于一、三、五号各铁芯(10-1)、(11-3)、(10-5)上、紧靠着相向于一个磁极的永久磁铁8a而被磁化的第一磁通收集片15，和连接(接续)于二、四号各铁芯(11-2)、(11-4)、紧靠着相向于另一个磁极的永久磁铁8a而被磁化的第二磁通收集片15在周向上成交替配置，而且与之连接的铁芯10、11以相邻的铁芯10、11被磁化为互为异极的方式设定。
在如上构成的定子中，各线圈室(CR-1、2、3、4)由磁通收集片15、主、副铁芯10、11、筒体12围绕，由磁通收集片15收集的磁通经过由主、副铁芯10、11构成的径向磁路、由筒体12构成的内径部的轴向的磁路、由与所述主、副铁芯10、11相邻的主、副铁芯10、11构成的径向磁路，到达磁通收集片15。这样，由副铁芯11分割的相邻的线圈室(CR-1、2、3、4)的磁路就由其间的所述副铁芯11形成，副铁芯11共有相邻的线圈室(CR-1、2、3、4)二者的磁路。
在这样构成的轮毂电机3中，通过外壳5的旋转，设置于轭铁8内周的14对永久磁铁8a相对于缠绕在由磁通收集片15、主、副铁芯10、11、筒体12所分别围绕的一号～四号各线圈室(CR-1、2、3、4)上的绕线13所构成的线圈C分别旋转，伴随着其旋转，在各线圈室(CR-1、2、3、4)的绕线13上产生电力(发电)，从而进行线圈C的发电。通过图4所示的定子的展开图以及图5所示的定子的截面图对该发电的机构进行说明。
在基于前轮H的旋转而使得轭铁8与外壳5同时旋转的情况下，长板状的各磁通收集片15伴随着每一个节距的旋转与永久磁铁8a相向，被交替磁化为N极、S极。
然后，如图4(A)所示，在一号磁通收集片(15-1)与N极的永久磁铁8a相向、且连接于一、三、五号各铁芯(10-1)、(11-3)、(10-5)的情况下，二号磁通收集片(15-2)与S极的永久磁铁8a相向、且连接于二、四号各铁芯(11-2)、(11-4)。这时，成为一、三、五号各铁芯(10-1)、(11-3)、(10-5)被磁化为N极、而二、四各铁芯(11-2)、(11-4)被磁化为S极的第一磁化状态。在该状态下，如图4(A)或图5所示，在一号或三号线圈室(CR-1、3)的周围，分别形成从与被磁化为N极的一号磁通收集片(15-1)连接的一号或三号各铁芯(10-1)、(11-3)、经由筒体12、到达二号或四号各铁芯(11-2)、(11-4)的逆时针方向的磁路(参考图5)。这样，负方向的磁通通过一号或三号线圈室(CR-1、3)。
另一方面，在二号或四号线圈室(CR-2、4)的周围，分别形成从与被磁化为N极的一号磁通收集片(15-1)连接的三号或五号各铁芯(11-3)、(10-5)、经由筒体12、到达二号或四号各铁芯(11-2)、(11-4)的顺时针方向的磁路(参考图5)。这样，正方向的磁通通过二号或四号线圈室(CR-2、4)。
与之相对地，在从所述状态旋转一个节距的状态下，如图4(B)所示，在一号磁通收集片(15-1)与S极的永久磁铁8a相向、且连接于一、三、五号各铁芯(10-1)、(11-3)、(10-5)的情况下，二号磁通收集片(15-2)与N极的永久磁铁8a相向、且连接于二、四号各铁芯(11-2)、(11-4)。这时，成为一、三、五号各铁芯(10-1)、(11-3)、(10-5)被磁化为S极、而二、四号各铁芯(11-2)、(11-4)被磁化为N极的第二磁化状态。在该状态下，如图4(B)所示，在一号或三号线圈室(CR-1、3)的周围，分别形成从与被磁化为N极的二号磁通收集片(15-2)连接的二号或四号各铁芯(11-2)、(11-4)、经由筒体12、到达一号或三号各铁芯(10-1)、(11-3)的顺时针方向的磁路。这样，正方向的磁通通过一号或三号线圈室(CR-1、3)。
另一方面，在二号或四号线圈室(CR-2、4)的周围，分别形成从与被磁化为N极的二号磁通收集片(15-1)连接的二号或四号各铁芯(11-2)、(11-4)、经由筒体12、到达三号或五号各铁芯(11-3)、(10-5)的逆时针方向的磁路。这样，负方向的磁通通过二号或四号线圈室(CR-2、4)。
这样，第一磁化状态和第二磁化状态的交替反复，从而在一号～四号各线圈室(CR-1、2、3、4)的绕线13上产生电，在这种情况下，各线圈室(CR-1、2、3、4)的绕线13以一根绕线3顺次交替缠绕方向的状态连接。这样，线圈C上产生的电力在具有高压的状态下获得。
在如上所述那样构成的本发明的实施方式中，构成轮毂电机3的线圈C为由绕线13分别缠绕于被副铁芯11分割的一号～四号各线圈室(CR-1、2、3、4)而成的，同时，磁通收集片15不是凸极型的结构而是由主、副铁芯10、11支撑板材的结构，所以由缠绕在各线圈室(CR-1、2、3、4)的绕线13构成的线圈C在每个线圈室(CR-1、2、3、4)发电，而且，副铁芯11连接于配置在主铁芯10之间的长形磁通收集片15的中间部位而缩短了磁路，从而可以减少损失，提高发电效率。
并且，磁通收集片15以横跨定子全长(横跨主铁芯10的相向之间)的长度沿周向并列设置，所以可以确保各磁通收集片15之间的间隙在定子长度方向的任何部位都很均匀。而且，连接支撑于各铁芯10、11，可以得到足够的支撑强度，因而，不用加大定子的外径就可以实现多极化，实现轻量、结构紧凑化。其结果是，不改变发电效率而使轻量小型化成为可能，不仅外观性优良，还可以在自行车行进时以轻快的操作进行发电。
此外，在该实施方式中，即使存在由于磁通收集片15的尺寸误差、磁通收集片15的反翘、或各铁芯10、11的尺寸误差等，而导致永久磁铁8a和磁通收集片15之间的间隙因磁通收集片15和各铁芯10、11的连接部的位置而异、或连接不充分，也能因磁通收集片15以横跨定子全长的长状态与永久磁铁8a相向而使得磁通在长度方向均匀。而且，该长形的多个第一、第二磁通收集片15分别连接在成同极的各铁芯10、11的外周，所以各线圈室(CR-1、2、3、4)的磁路可以由相邻的线圈室所兼用，这样，各线圈室(CR-1、2、3、4)里产生均匀的磁通，从而可以不降低发电效率地发挥作用，可以制成高性能的轮毂电机。
而且，在本发明的实施方式中，磁通收集片15连接支撑于对应的主、副各铁芯10、11，磁通收集片15与主、副各铁芯10、11的连接部在第一磁通收集片15上有3处，在第二磁通收集片15上有2处，所以可以降低磁饱和，同时，也可以确保磁通收集片15的支撑。
而且在这种情况下，二号、三号、四号各铁芯(11-2)、(11-3)、(11-4)位于各线圈室(CR-1、2、3、4)之间，这些二号、三号、四号各铁芯(11-2)、(11-3)、(11-4)作为相对于相邻的两线圈室CR的各自的磁路发挥作用，可实现部件的兼用化，实现部件数量的减少，简化结构，进而降低成本。而且，绕线13是由一根绕线通过引出槽10d、11d被引导到相邻的线圈室CR，所以不用另外设置各线圈室CR的绕线13，可使结构简单，进而实现结构的紧凑化。
而且，在该实施方式中，磁通收集片15和主、副各铁芯10、11的连接是通过敛缝固定于形成在主、副铁芯10、11的突片10c、11c上而实现的，所以，可以通过冲压加工分别形成磁通收集片15和主、副铁芯10、11，可以期待成本的进一步降低。
另外，在该实施方式中，凸部10a、11a和凹部10b、11b交替形成在每个主、副铁芯10、11上，磁通收集片15连接在凸部10a、11a上，在凹部10b、11b可以避开所述连接的磁通收集片15，不用加大直径。
另外，将绕线13引导到相邻线圈室CR或者外部的引出槽10d、11d形成在主、副铁芯10、11上，由于该引出槽10d、11d形成于主、副铁芯凹部10b、11b的相向部位，所以可以有效地利用磁通收集片15和绕线13的互不干扰的部位进行配线，能够提高磁通收集片15组装时的作业性。
同时，在该实施方式中，磁通收集片15相对于主、副铁芯10、11，以板宽方向朝向主、副铁芯10、11的周向的状态敛缝固定，从而可以进一步实现小径化，并有助于实现结构的进一步紧凑。
另外，本发明当然并不限于所述实施方式，可以不像所述实施方式那样在车轴侧形成4个线圈室，而可以形成2个室，3个室，5个室，6个室等适当的线圈室数，在这种情形下，也是通过使缠绕在各线圈室的绕线为一根绕线、并在缠绕方向上交替变化地形成线圈，可以产生与第一实施方式一样的高压电力。而且，也不局限于永久磁铁为14对，磁极片为28个，可以基于所要求的电压等各种条件，选择适当的线圈数、磁极数。
接下来，根据图6对第二实施方式进行说明。在该实施方式中，在线圈骨架16的内径部位形成衬套部16a，以使线圈室CR变位到外径侧部位。
而且，作为副铁芯，可以不像所述实施方式那样由一张板材形成，而可以通过层叠数张薄板材而形成。在这种情况下，与一张板材的副铁芯相比，可以降低涡流损耗，防止发电效率的下降。而且，在将磁通收集片敛缝固定于副铁芯的情况下，可以实现各固定部位固定力的均匀化，制成可靠性高的轮毂电机。另外，主铁芯也可以与副铁芯一样，通过层叠数张薄板材形成，这也可以获得同样的效果。
另外，也可以是如图7-9所示的第三实施方式。对于本实施方式中的轮毂电机17，在轭铁18的内周面设置14对永久磁铁18a、在主铁芯19的相向之间设置2个副铁芯20以形成第一～第三线圈室(CR-1)、(CR-2)、(CR-3)等的基本结构，与所述实施方式相同。而且该方式中，考虑到通过分别层叠数张板材19a、20a而形成主、副铁芯19、20，以提高发电效率。此时，在该方式中，连接于各铁芯19、20外周的28个磁通收集片21与所述实施方式一样，以使相邻的铁芯19、20相互磁化为异极的方式连接，这时，磁通收集片21具有倾斜部21a，以使与主、副铁芯19、20连接的各连接部侧的板宽变宽，在与各铁芯19、20连接的连接部处形成规定板宽的狭窄部，这样，在敛缝固定于主、副铁芯19、20而连接时，在该连接部附近的磁通收集片21的截面积变大。由此，可以不浪费来自各铁芯19、20的磁通量，而且能高效地收集到磁通收集片21上，从而在实现进一步提高发电效率的同时，能够实现稳定的电力供给。
如上所述，本发明所涉及的轮毂电机作为用于打开自行车照明的电源等有用，特别是能实现轮毂电机的结构紧凑化，还能减少发电的损失，提高发电效率，适合用于自行车的发电装置。
权利要求
1.一种轮毂电机，为具有定子和转子的自行车用轮毂电机，其特征在于，固定于车轴侧的定子具有一对主铁芯，由环状板材构成，配置于定子两端以形成线圈室；至少一个副铁芯，由环状板材构成，配置在所述一对主铁芯的相向之间以分隔线圈室；绕线，缠绕在所述被分隔的线圈室上；磁通收集片，由横跨在所述两主铁芯之间的长形材料形成，在各铁芯外周沿周向并列设置，并与在车轮侧的转子内周磁极成周向交替状态并列设置的长形永久磁铁邻近相向；与所述磁通收集片的一个磁极相向的第一磁通收集片和与另一个磁极相向的第二磁通收集片，以使相邻的铁芯相互磁化为异极的方式连接在所述各铁芯上。
2.一种轮毂电机，为具有定子和转子的自行车用轮毂电机，其特征在于，固定于车轴侧的定子具有一对主铁芯，由环状板材构成，配置于定子两端以形成线圈室；至少一个副铁芯，由环状板材构成，配置在所述一对主铁芯的相向之间以分隔线圈室；绕线，缠绕在所述被分隔的线圈室上；磁通收集片，由横跨在所述两主铁芯之间的长形材料形成，在各铁芯外周沿周向并列设置，并与在车轮侧的转子内周磁极成周向交替状态并列设置的长形的永久磁铁邻近相向；与所述磁通收集片的一个磁极相向的第一磁通收集片和与另一个磁极相向的第二磁通收集片，以使相邻的铁芯相互磁化为异极的方式连接在所述各铁芯上；由所述副铁芯分隔的相邻线圈室的磁路由该副铁芯形成。
3.如权利要求1或2所述轮毂电机，其特征在于，第一磁通收集片连接于车轴一端侧的主铁芯以及以该主铁芯为基准间隔一个铁芯的铁芯，第二磁通收集片连接于与所述第一磁通收集片不连接的铁芯。
4.如权利要求1-3中任一项所述轮毂电机，其特征在于，缠绕于各线圈室的绕线以相邻绕线的缠绕方向相反的方式构成。
5.如权利要求1-4中任一项所述轮毂电机，其特征在于，缠绕于各线圈室的绕线从轴向端部侧线圈室开始连续顺次缠绕。
6.如权利要求1-5中任一项所述轮毂电机，其特征在于，磁通收集片敛缝固定于形成在各铁芯外周的突片上。
7.如权利要求6所述轮毂电机，其特征在于，各铁芯的外周在周向上相邻的凸部之间形成有凹部，在轴向上相邻的各铁芯以凸部和凹部在轴向上相向的状态配置。
8.如权利要求7所述轮毂电机，其特征在于，在各铁芯上形成沿径向延长的用于将绕线引到外部的引出槽，该引出槽形成于凹部形成的位置。
9.如权利要求1-8中任一项所述轮毂电机，其特征在于，磁通收集片为长形的板材，该板材的板宽方向相对于铁芯及辅助铁芯朝向周向。
10.如权利要求9所述轮毂电机，其特征在于，磁通收集片越靠近与铁芯连接的连接部一侧，截面积越大。
11.如权利要求9或10所述轮毂电机，其特征在于，磁通收集片越靠近与铁芯连接的连接部一侧，板宽越宽。
12.如权利要求1-11中任一项所述轮毂电机，其特征在于，副铁芯是层叠多张薄板材料而成的。
13.如权利要求1-12中任一项所述轮毂电机，其特征在于，主铁芯是层叠多张薄板材料而成。
全文摘要
本发明提供一种轮毂电机，可实现轮毂电机的小径化、结构紧凑化的同时，可以进行高压发电。形成于一对主铁芯(10)之间的线圈室CR由3个副铁芯(11)沿轴向分割，形成一号、二号、三号、四号线圈室(CR－1、2、3、4)，而且一根绕线(13)在缠绕方向呈交替的状态顺次缠绕在这些线圈室(CR－1、2、3、4)上，对于连接在主、副铁芯(10、11)外周的磁通收集片(15)，以连接于一号、三号、五号各铁芯(10－1)、(11－3)、(10－5)的第一磁通收集片(15)和连接于二号、四号各铁芯(11－2)、(11－4)的第二磁通收集片(15)交替设置的方式构成。
文档编号B62J6/00GK1826718SQ20048002106
公开日2006年8月30日 申请日期2004年7月21日 优先权日2003年7月25日
发明者丝井宪治, 南秀行, 白砂晃市, 依田健, 高草木龙一 申请人:株式会社美姿把