小型发电装置、以及便携型电子设备的制作方法
【专利摘要】在小型发电装置(1)中，配置在表面中央配置的旋转度盘(31)，通过用手指转动它，该旋转力经由至少一个中间齿轮而旋转设置于小型发电装置(1)内部的内转子型发电部(6)的转子来进行发电，对便携型电子设备用的电源进行充电。小型发电装置(1)为了将旋转度盘(31)的旋转力传递至旋转部(3)而具备中间齿轮，但将该中间齿轮的轴中的至少一个设置于铁心绕组(67)之间，铁心绕组(67)在发电部(6)的定子铁心(66)圆环状地设置多个。如此，在小型发电装置(1)中，通过将中间齿轮的轴设于内转子型发电机的定子铁心内部来使平面尺寸变小。
【专利说明】小型发电装置、以及便携型电子设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及小型发电装置、以及便携型电子设备，例如涉及通过手摇来发电的小型发电机。
【背景技术】
[0002]通过无线通信功能进行通话、邮件的便携电话等无线通信设备、再现所保存的音乐数据或显示字符信息的再现装置等各种便携型电子设备得到广泛普及。这些便携型电子设备全部具备蓄电池，通过来自蓄电池的电力进行无线通信、再现处理。
[0003]因此，一般在通过与家庭用电源连接而对蓄电池进行了充电的状态下使用便携型电子设备，或者作为备用的外部电源连接小型蓄电池进行使用，但是不管怎样，都存在若在外出地的使用电力变多，使用既定以上的电力，则不能够进行通信的问题。
[0004]为了解决此种问题，一直以来提案有装备了小型发电机的便携电话机(专利文献I)、能够连接于便携电话机等的便携用手动发电机(专利文献2)。
[0005]然而，一直以来所提案的发电机都不能获得在便携型电子设备中使用的足够发电量，另外，不是足够小型、薄型的发电机。
[0006]现有技术文献 专利文献
专利文献1:日本特开平10-190793 ；
专利文献2:日本特开2001-136707。
【发明内容】
[0007]发明要解决的问题
本发明的目的在于提供小型且具备使用既定功能所需的足够的发电能力的小型发电装置、便携型电子设备。
[0008]用于解决问题的方案
(I)在权利要求1所述的发明中，提供一种内转子型的小型发电装置，其具备:圆环状的定子，其具备多个铁心绕组；转子，其具备设有被动齿轮的转子轴、和圆环状的永磁体，配置于所述定子内侧；旋转部，其具备驱动齿轮，由用户在发电时旋转；以及传动部，其将所述旋转部的旋转所引起的所述驱动齿轮的旋转通过中间齿轮而传动至所述转子轴的被动齿轮，所述小型发电装置的特征在于，将所述中间齿轮的至少一个旋转轴设置于所述定子内且所述转子外侧。
[0009](2)在权利要求2所述的发明中，提供一种权利要求1所述的小型发电装置，其特征在于，所述中间齿轮的至少一个旋转轴设置于所述转子的铁心绕组与铁心绕组之间。
[0010](3)在权利要求3所述的发明中，提供一种权利要求1或权利要求2所述的小型发电装置，其特征在于，具备设置于所述旋转部与所述定子之间的支承板，所述驱动齿轮的旋转轴、所述中间齿轮的至少一个旋转轴、以及所述转子轴由所述支承板支承。[0011](4)在权利要求4所述的发明中，提供一种权利要求3所述的小型发电装置，其特征在于，所述旋转部具备与所述定子平行地设置，形成了与所述驱动齿轮同心的圆环状凹部的旋转度盘(回転夕'' ^ ^ >)，所述驱动齿轮是在所述圆环状凹部内侧的内周面形成的外齿齿轮。
[0012](5)在权利要求5所述的发明中，提供一种权利要求3所述的小型发电装置，其特征在于，所述旋转部具备与所述定子平行地设置，形成了与所述驱动齿轮同心的圆形凹部的旋转度盘，所述驱动齿轮是在所述圆形凹部形成的内齿齿轮。
[0013](6)在权利要求6所述的发明中，提供一种权利要求4或权利要求5所述的小型发电装置，其特征在于，在与所述旋转度盘的外径内侧设置所述定子、所述转子、所述传动部。
[0014](7)在权利要求7所述的发明中，提供一种便携型电子设备，其特征在于具备:权利要求I至权利要求6中任一权利要求所述的小型发电装置；以及对由所述小型发电装置发电的电力进行蓄电的蓄电单元。
[0015]发明的效果
根据本发明，在内转子型的小型发电装置中，将驱动齿轮的旋转传动至被动齿轮的中间齿轮的至少一个旋转轴设置于定子内且转子外侧，因而小型且能够具备使用既定功能所需的足够的发电能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是搭载了小型发电装置的便携电话的外观构成图。
[0017]图2是小型发电装置的截面图。
[0018]图3是小型发电装置的截面图且是对各部的对应部位的说明图。
[0019]图4是从正面看小型发电装置的状态(a)、和去除了旋转部的状态(b)的说明图。
[0020]图5是从正面看小型发电装置，去除了旋转部和支承部的状态的说明图。
[0021]图6是示出小型发电装置中的发电部的立体图、以及起磁状态的立体图。
[0022]图7是表示改变了极数的情况下的定子铁心的形状的说明图。
[0023]图8是求使用了各极数的定子铁心的情况下的发电功率的说明图。
[0024]图9是第二实施方式中的小型发电装置的截面图。
[0025]图10是从正面看第二实施方式中的小型发电装置的状态的说明图。
[0026]图11是与小型发电装置的支承板有关的第一变形例、第二变形例的说明图。
[0027]图12是与小型发电装置的支承板有关的第三变形例的说明图。
[0028]图13是与小型发电装置的支承板有关的第四变形例的说明图。
【具体实施方式】
[0029]以下，参照图1至图13详细地说明本发明的小型发电装置以及便携型电子设备的优选实施方式。
[0030]( I)实施方式的概要
图1是搭载了小型发电装置I的便携电话(便携型电子设备)100的外观构成图。如该图1所示，在像智能电话那样显示部、操作部配置于整个面的便携型电子设备100的情况下，小型发电装置I主要设置于框体101的背面。[0031]在小型发电装置I中，配置在表面中央配置的旋转度盘31，能够将手、手指放置于放射状地形成在其表面的多个旋转度盘凸部33并转动。
[0032]通过转动该旋转度盘31，该旋转力通过至少一个中间齿轮而旋转设置于小型发电装置I内部的内转子型发电部6的转子以进行发电，对便携型电子设备100用的电源进行充电，或者对备用的电源(例如，二次电池、大容量电容器等)进行充电。
[0033]虽然也取决于传递旋转动力的齿轮比、小型发电装置I的尺寸，但在该小型发电装置I中，通过将旋转度盘31旋转I分钟左右，如果是便携电话，则能够进行能够维持待机状态(电话、邮件的来信监视、和有来信时的来信处理)10分钟左右的发电。即，通过旋转度盘31的旋转,转子部的永磁体65以3000rpm?7000rpm旋转,在该转速下能够供给3V?5V的电压和对充电而言足够的电流。
[0034]本实施方式的小型发电装置I形成在3cm?5cm见方、6mm?IOmm厚的尺寸内，实现了小型化、薄型化。
[0035]而且，作为用于小型化、薄型化的构成，小型发电装置I具备中间齿轮以将旋转度盘31的旋转力传递至旋转部3，但将该中间齿轮的轴中的至少一个设置于铁心绕组67之间，铁心绕组67在发电部6的定子铁心66圆环状地设置多个。如此，在本实施方式中，通过将中间齿轮的轴设置于内转子型发电机的定子铁心内部来使平面尺寸变小。
[0036]另外，由于与旋转度盘31的外径(外周)相比，将发电所需要的全部构成部件(支持旋转轴的支承部4、对旋转进行传动的传动部5、发电部6)配置于内侧，故能够使平面尺寸变小。
[0037]而且，由于将旋转度盘31的度盘轴32和发电部6的转子轴61平面地偏移配置(分离配置)，而非配置在同一轴线上，故能够通过共同的支承板42支撑两个轴，能够使整体的厚度变薄。
[0038](2)实施方式的细节
图2是沿第一实施方式中的小型发电装置I的各轴的截面图。
[0039]图3是为了使构成小型发电装置的各部的位置明确而将图2的对应部位涂黑的图。
[0040]图4是表示从正面看小型发电装置的状态(a)、和去除了旋转部的状态(b)的图。
[0041]如图2、3所示，小型发电装置I由收容部2、旋转部3、支承部4、传动部5、发电部6构成。
[0042]如图4所示，小型发电装置I形成为3cm?5cm的方形形状，四角由螺钉24固定。
[0043]此外，在图2所示的截面图中，表示沿通过各轴的折线的截面(右侧的图)，并且以左侧的图表示基于螺钉24的螺纹固定状态。
[0044]如图3(a)所示，收容部2是将小型发电装置I的旋转部3?发电部6的各部收容于内侧的框体。
[0045]收容部2由基底21、中板22、盖23、以及固定它们的螺钉24构成。基底21、中板22、以及盖23是相同的四角形状，在各自的四角，在中心轴变得相同的位置形成用于通过螺钉24固定的螺纹孔。
[0046]在基底21，在从其中心(对角线的交点)偏移的位置贯通有用于轴支撑转子轴61的轴承孔。[0047]而且由于在基底21的中心上配置旋转度盘31的度盘轴32，故该度盘轴32与转子轴61配置于相互偏移的位置。因此，能够使用共同的支承板42在同一平面上轴支撑两个轴32、61，能够使厚度变薄。
[0048]在基底21，形成以转子轴61用的轴承孔为中心的半径rl的圆形形状第一凹部21a，在该第一凹部21a的底部，还形成以轴承孔为同心的半径r2 ( < rl)的第二凹部21b。
[0049]由该第一凹部21a、第二凹部21b形成发电部6的收纳部。
[0050]另外，通过第一凹部21a的底面、第二凹部21b的周面，形成环状的基底阶梯部21c，将定子铁心66载置于该基底阶梯部21c上。
[0051]另外，在形成于第二凹部21b的圆形底面，距其内周面在中心方向既定距离的位置贯通有轴承孔，该轴承孔用于轴支撑作为中间齿轮的轴的传动轴51。
[0052]由此，传动轴51设置于定子铁心66的铁心绕组67与铁心绕组67之间(定子铁心66的内部)，因而能够使小型发电装置I的平面尺寸变小(参照图5(a))。
[0053]此外，如图5(b)所示，还可以设置将环状部66a内侧的一部分切缺的切缺部66c，以传动轴51的一部分容纳于该切缺部66c的方式设置传动轴51。
[0054]另外，虽未图示，但在传动轴51的直径比环状部66a的宽度小的情况下，也可以在环状部66a设置传动轴51的贯通孔，将贯通该贯通孔的传动轴51设置于基底21。在该情况下，传动轴51由设置于基底21的基底阶梯部21c的含油轴承52轴支撑。
[0055]而且，还可以通过将轴支撑传动轴51的含油轴承52设于环状部66a来将传动轴51设置于环状部66a上。
[0056]在基底21的第一凹部21a以外的部分形成三处支柱41用的支柱孔。
[0057]在基底21的形成了第一凹部21a的上部侧，设置中板22。
[0058]中板22为方形形状，在其中心设有径与旋转度盘31的最大外径相比稍小的圆形孔。
[0059]在中板22，在与基底21抵接一侧的面，设有从圆径孔内部贯通至外部的贯通凹部22a。通过基底21的上表面和贯通凹部22a，在收容部2的侧面形成从内部贯通至外部的贯通孔。
[0060]在该贯通凹部22a，配置用于取出发电部6的发电电力的基板69。因此贯通凹部22a的深度为基板69的厚度左右。
[0061]此外，也可以将中板22和基底21 —体形成，将用于把发电电力取出至外部的基板69、用于穿过配线的贯通孔设于侧面、底面。在该情况下，在第一凹部21a的上部还形成旋转度盘31用的圆形凹部。使该圆形凹部的中心与旋转度盘31的中心一致。
[0062]在基底21的上部设置盖23。
[0063]在小型发电装置I单独产品化的情况下，盖23为与基底21、中板22相同的方形形状，但是，在装入例如便携电话、智能电话、声音数据再现装置等便携型电子设备的情况下，也可以使用形成该便携型电子设备框体的盖。
[0064]盖23形成为截面倒L字形状的圆环形状，由构成按压部23c的圆环状部、和立于其外周的周壁部构成。
[0065]S卩，在盖23的中心形成径与旋转度盘31的最大外径相比稍大的圆形的凹部23a。而且，在该圆形的凹部23a底面中央，形成径与旋转度盘31的最大外径相比稍小的圆形的度盘孔23b。而且，通过凹部23a的残留的底部形成按压旋转度盘31的按压部23c。
[0066]如图3(b)所示，旋转部3配置于小型发电装置I的中央上部，是用于用户在发电时进行旋转操作的部件。
[0067]在旋转部3的上表面，以用户在进行旋转操作时放上手指的方式形成有旋转度盘凸部33。如图4(a)所示，旋转度盘凸部33放射线状地设置数条(在本实施方式中为10条)。
[0068]在本实施方式中，通过放射状地形成多条旋转度盘凸部33，能够提高旋转度盘31的强度，相应地能够较薄地形成旋转度盘31。
[0069]在旋转部3的内侧中心形成有滑动轴承用的轴孔，由度盘轴32轴支撑。
[0070]在旋转部3的内侧面，与度盘轴32的轴心同心圆状地形成有环状凹部34。在该环状凹部34的内周壁形成有驱动齿轮35。
[0071]驱动齿轮35通过成形、烧结等而一体形成于环状凹部34的内周壁，但是也可以将另行形成为圈状的驱动齿轮35固定于环状凹部34的内周壁。
[0072]经由该驱动齿轮34传递旋转度盘31的旋转驱动力。
[0073]旋转部3的外周端部遍及全周地形成有薄壁的环状卡止部36。该环状卡止部36通过被盖23的按压部23c以既定间隙覆盖而使旋转度盘31不脱落。
[0074]在该环状卡止部36的内侧面，即，旋转度盘31的基底21侧的面的外周侧，遍及全周地形成有环状的滑动凸部37，该滑动凸部37与中板22接触。而且，若使旋转度盘31旋转，则该滑动凸部37与中板22的接触部滑动。
[0075]如此，旋转度盘31的中心由度盘轴32支撑于支承板42，面向支承板42的底面的外周侧由中板22支撑，因而能够提高旋转度盘31的强度，相应地能够较薄地形成旋转度盘31。
[0076]如图3(c)所示，支承部4是设置于收容部2与旋转部3之间，用于轴支撑小型发电装置I的各轴(度盘轴32、传动轴51、转子轴61)的部件。
[0077]支承部4由三根支柱41和支承板42、以及螺钉43构成。
[0078]如图2所示，支柱41通过打入形成于基底21的三处支柱孔而固定。
[0079]图4(b)表示在从上方看小型发电装置I的图4(a)的状态下卸下了旋转度盘31的状态。三根支柱41在中板22内侧在与支承部4以及传动部5不重叠的位置设置于基底21(参照图4(b)中的，安装于支柱41的螺钉43)。三根支柱41以度盘轴32的轴心位于该三点的大致中心部分的方式配置，从而稳定地承受在旋转度盘31的旋转时产生的力。
[0080]此外，支柱41还可以通过在外周面形成螺纹而螺纹固定于基底21。
[0081]在固定于基底21的三根支柱41的另一端部，配置三边向外侧弯曲的大致三角形状的支承板42，通过螺钉43而固定于支柱41。
[0082]在支承板42，分别在对应的位置形成有度盘轴32用的固定孔42a、转子轴61用的轴孔、传动轴51用的轴孔。
[0083]而且，如图2所示，度盘轴32配置于支承板42的上方向，转子轴61设置于支承板42的下方向，从而能够通过同一支承板42固定以及轴支撑两个轴，其结果，能够使小型发电装置I变薄。
[0084]度盘轴32通过度盘轴32的轴承部分下侧被打入固定孔部分而固定。但是，也可以通过焊接固定、螺纹固定等其他方法来固定。
[0085]如图3(d)所示，传动部5是用于将旋转度盘31的旋转传递至发电部6的转子轴61的部件。
[0086]传动部5由传动轴51、含油轴承52、含油轴承53、第二中间齿轮54、第一中间齿轮55构成。
[0087]传动轴51的一端由含油轴承52轴支撑于基底21，另一端侧由含油轴承53轴支撑于支承板42。
[0088]如图2以及图4(b)所示，传动轴51的含油轴承53侧穿透支承板42，在其端部通过花键(spline)或键和槽而固定有第一中间齿轮55。
[0089]该第一中间齿轮55位于旋转度盘31的环状凹部34内，与驱动齿轮35齿轮配合(参照图2、图4(a))。
[0090]另外，在传动轴51的两个轴支撑部之间一体形成第二中间齿轮54，该第二中间齿轮54与形成于转子轴61的被动齿轮62齿轮配合(参照图2、图5(a))。此外，第二中间齿轮54还可以与传动轴51分体地形成，通过键和槽、花键而安装于传动轴51。
[0091]如图3(e)所示，发电部6是收容于收容部2内，经由传动部5而接受旋转度盘31的旋转力并使永磁体旋转以发电的部件。
[0092]发电部6由转子部和定子部、以及基板69构成。发电部6为定子铁心、内转子型的发电机，永磁体的磁极数与定子铁心的凸极数为数量相同的10极。
[0093]如图2以及图6(a)所示，转子部由转子轴61、被动齿轮62、含油轴承63a、63b、磁保持部件64、永磁体65构成。另外，定子部由定子铁心66和铁心绕组67构成。
[0094]转子轴61的一端由含油轴承63a轴支撑于基底21，另一端由含油轴承63b轴支撑于支承板42。
[0095]在转子轴61的支承板42侧的外周面，一体形成有与第二中间齿轮54齿轮配合的被动齿轮62。关于该被动齿轮62，也可以分体地形成，通过花键或者键和槽而固定于转子轴61。
[0096]在转子轴61的基底21侧安装有圆板状的磁保持部件64。磁保持部件64为了轻量化而设有多个(在图6 (a)中为5个)贯通孔。
[0097]磁保持部件64的外周端形成阶梯差，在该阶梯差部分固定有圈状的永磁体65。
[0098]永磁体65圈状地一体成形、烧结，或者还可以圈状地在每个磁极中配置个别的磁体。本实施方式的永磁体65将粉末状的磁性材料嵌入模中并进行热处理而烧结，但还可以与树脂(粘结剂)一起热处理并树脂形成、压缩形成。
[0099]将该圈状地形成的磁性材料安装于固定于转子轴61的磁保持部件64，在该状态下从外周面侧起磁，从而形成永磁体65。被起磁的永磁体65从径方向内侧朝外侧被磁场定向，成为按磁极数分割的分段(segment)磁体。
[0100]作为永磁体65的磁性材料，多使用稀土类磁体，在稀土类磁体中，可以使用作为各向同性的磁性材料的Nd-Fe-B类、Sm-Fe-N类粘结磁体，但在本实施方式中，为了即使转子部小型化也能够获得足够的磁力，使用各向异性的磁体。
[0101]S卩，作为磁性材料，使用即使径向方向的壁厚较薄也能够产生较多的磁通量，并且保磁力大的Sm-Co (衫-钴)类磁性材料。在该情况下，当为Sm-Co类磁性材料且具有各向异性时，在通过磁场定向使其磁性材料整体的磁轴一致之后进行起磁，从而即使壁厚较薄也能够产生较多的磁通量。
[0102]永磁体65如图6(a)所示地以磁极数成为10极的方式形成。此外，图6(a)所表示的S、N的表示表示与铁心绕组67相向侧的极，因此各相反侧(中心侧)为相反的极。
[0103]此种永磁体65被使用起磁轭(着磁3 )68如下所述地起磁。
[0104]图6 (b)是表示通过起磁轭68a将转子部起磁的状态的立体图。
[0105]如该图6(b)所示，在起磁轭68a中，与永磁体65的极数(在本实施方式中为10极)相同数量的伸出部从环状部朝中心方向形成，在该伸出部卷绕有粗细能够耐受大电流的起磁线圈68b。
[0106]为了将磁性材料65b (永磁体65)强力地磁化(完全起磁(7 >着磁))，起磁轭68a形成为磁性材料65b的四倍左右的厚度。
[0107]在该起磁轭68a内侧，将磁保持部件64和环状磁性材料(起磁后成为永磁体65的部件)65a配置于固定于转子轴61的转子部。由此，在磁性材料65a的外周面相向配置起磁线圈68b。
[0108]通过在该状态下使大电流流入起磁线圈68b,磁性材料65a被完全起磁,形成从径方向内向外方向被磁场定向的10极的永磁体65。
[0109]另一方面，如图2、图6 (a)所示，构成定子部的定子铁心66由环状部66a和伸出部66b构成。
[0110]如图6(a)所示，在圆环状的环状部66a，从内周面朝中心方向设置有多个伸出部
66b ο
[0111]伸出部66b配合既定的极数而设置，但在本实施方式中作为既定的极数而采用与永磁体65的极数相同的数量，因而为了使极数为10而设置10个伸出部66b。
[0112]伸出部66b为从环状部66a朝中心方向延伸设置，并且还在端部处朝周方向两侧延伸设置的形状。伸出部66b的顶端部与永磁体65的外周面隔开既定距离的空隙而对抗。而且，铁心绕组67卷绕于伸出部66b的朝中心方向延伸设置的部分。
[0113]在10条伸出部66b的顶端形成的定子铁心66的内周的径(以下，称为内径)作为用于使小型发电装置I小型化的理想尺寸而在IOmm以上20mm以下的范围内进行选择，更理想的是在IOmm以上15mm以下的范围内进行选择。
[0114]另一方面，定子铁心66的厚度在0.8mm以上1.4mm以下的范围内进行选择。
[0115]而且，定子铁心66的极数η (伸出部66b、铁心绕组67的数量)在定子铁心66的内径为IOmm以上15mm以下的情况下为8极?12极，理想的是选择10极，在内径为大于15mm且20mm以下的情况下为10极?14,理想的是选择12极。
[0116]在本实施方式中，使用内径13mm、外径22mm、厚度Imm,且10极的定子铁心66。
[0117]在此，参照图7、8说明定子铁心66的极数选择的理由。
[0118]图7是表示改变了伸出部66b的数量(极数)的情况下的定子铁心66的形状的图。
[0119]在该图7中，通过在各定子铁心66设置4?16个槽道，表示4极、6极、8极、10极、12极、14极、以及16极的定子铁心66的形状。
[0120]为了统一发电的条件,任一定子铁心66都使内径为13mm,使外径为22mm,使厚度(叠厚(積厚))为1mm。另外，各定子铁心66的槽道宽(相邻伸出部66b的顶端部与顶端部的宽度)由于需要绕线处理所需要的既定宽度，故全部定子铁心66为相同宽度。
[0121]图8是求使用了图7所示的各定子铁心66时的发电功率的图。
[0122]在图8中，表示对图7所示的各形状的定子铁心66实施绕线，分别在内部配置相同尺寸的转子，以5000rpm旋转时的功率。
[0123]一般而言极数越增加则越能够获得高功率，但在通过小型化使定子铁心66的内径为13mm的情况下，如图8所示，极数为10的发电功率最高，10极的下一个极数较少的8极为第二，10极的下一个极数较多的12极为第三。
[0124]如此，并非单纯地极数增加则发电功率增加，其理由可考虑如下。
[0125]S卩，若不考虑定子铁心66的尺寸，则在以相同速度使永磁体旋转的情况下，磁体的磁极数越多，则与铁心绕组67交链的磁通的速度变得越快，发电功率变得越高。
[0126]但是，伴随定子铁心66的小型化，伸出部66b (铁心极数)变得越多则铁心绕组67的截面积(铁心截面积)变得越小，磁通饱和。因此，极数越增加，则铁心绕组67的单位截面的磁通变得越小。
[0127]因此,在使用内径为IOmm?20mm的小型定子铁心66的情况下,根据其内径尺寸的范围而存在能够采用的极数、以及最佳的极数η。
[0128]如此可知,在定子铁心66的内径为IOmm以上,20mm以下的内转子型发电机中，最佳极数η的情况下的发电功率最高，随着极数与η相比变少，发电功率降低，另外，在极数与η相比多的情况下，也随着变多而发电功率降低。
[0129]最佳极数η由定子铁心66的内径决定，内径在IOmm以上、15mm以下为η = 10,在
极数8?12的范围内能够获得能够经得起实用的发电。
[0130]另一方面，在内径比15mm大、且20mm以下为η = 12，在极数10?14的范围内能
够获得能够经得起实用的发电。
[0131]定子铁心66使用环状部66a与伸出部66b成为一体的形状的、通过绝缘涂布等进行了绝缘处理的薄板材，通过将其层叠固定多片而制造。具体而言，使用层叠硅钢板形成定子铁心66。
[0132]此外，定子铁心66能够采用内转子型发电机的各种素材、形状。例如，还可以将分体制造的伸出部66b固定于环状部66a。
[0133]铁心绕组67串联地缠绕于各伸出部66b。
[0134]由于在本实施方式中为将定子铁心66配置于内转子外周的构造，故铁心绕组67能够在环状部66a内侧放射上地配置多个，由此能够使各个铁心绕组67的尺寸变小，并且线圈长度(绕组的长度)较长地进行缠绕，因而能够产生较大的发电量。
[0135]如图5(a)所示，构成定子部的基板69从收容部2外部通过贯通凹部22a，配置于两个铁心绕组67上。
[0136]在基板69，通过印刷等而设有两条配线，串联地缠绕的铁心绕组67的两端分别连接于两条配线，从而将发电部6的发电电力取出至外部。
[0137]在小型发电装置I装入便携电话等便携型电子设备的情况下，基板69的未图示的一侧连接于该便携型电子设备的二次电池、备用电源(二次电池、大容量电容器等)。
[0138]此外，在作为备用的外部电源而使用小型发电装置I的情况下，还可以代替基板69，使用具备连接于各种设备的端子的配线。
[0139]接着说明如上所述地构成的小型发电装置I的组装顺序。
[0140](I)首先将三根支柱41固定于基底21。
[0141](2)接着，将发电部6的定子铁心66配置于基底21的基底阶梯部21c。此时，以安装于定子铁心66的基板69与中板22的贯通凹部22a —致的方式进行定位。
[0142](3)另外，通过含油轴承63a将固定了永磁体65、磁保持部件64的转子轴61的下端轴支撑于基底21。
[0143](4)接着，通过含油轴承52将传动轴51轴支撑于基底21，使第二中间齿轮54齿轮配合于转子轴61的被动齿轮62。
[0144](5)接着,通过含油轴承63b将转子轴61的上端轴支撑于固定了度盘轴32的支承板42，另外通过含油轴承53轴支撑传动轴51的上部，通过螺钉43将支承板42固定于支柱41。
[0145](6)接着，从支承板42的上侧将第一中间齿轮55安装于传动轴51。
[0146](7)接着，将中板22载置在基底21上。在该状态下，成为基板69从贯通凹部22a露出于外部的状态。
[0147](8)接着，将旋转度盘31载置在中板22上，将旋转度盘31支撑于度盘轴32。
[0148](9)最后，将盖23载置于中板22，通过螺钉24螺纹固定基底21、中板22、盖23的四角。
[0149]接着说明如上所述地构成的小型发电装置I的发电操作。
[0150]当发电时，用户将手指放置于旋转度盘凸部33并使旋转度盘31旋转。
[0151]若旋转度盘31旋转，则其旋转经由与驱动齿轮35齿轮配合的第一中间齿轮55而传动至传动轴51。传动轴51的旋转进一步经由与第二中间齿轮54齿轮配合的被动齿轮62而传动至转子轴61,使永磁体65旋转。
[0152]如此，旋转度盘31的旋转通过各齿轮的齿数比而增大转速，使转子部的永磁体65旋转(3000rpm?7000rpm的范围)，从而能够供给3V至5V的电压和对充电而言足够的电流。
[0153]发电部6中的发电电力经由基板69的配线而对电源进行充电。
[0154]接着，说明小型发电装置I的第二实施方式。
[0155]在该第二实施方式的小型发电装置I中，旋转度盘31的旋转动力传递路径与第一实施方式不同。即，在上述第一实施方式中，构成两级齿轮机构的驱动齿轮35、第一中间齿轮55、以及第二中间齿轮54、被动齿轮62全部由正齿轮构成，但在第二实施方式中，将内齿齿轮设于旋转度盘31。
[0156]以下，参照图9、图10，以与第一实施方式的不同点为中心说明第二实施方式的细节。
[0157]在该小型发电装置I中，以遍及外周的整个面形成周壁部38的方式，在旋转度盘3Ib的内侧设置以度盘轴32为中心的圆形的凹部，在周壁部38的内周面形成驱动内齿齿轮35b。该周壁部38配置于中板22的圆形孔内。
[0158]而且，在周壁部38，遍及其外周整个面形成环状卡止部36b，通过该环状卡止部36b的底面与中板22滑动来支持旋转度盘31b的外周部。[0159]在第二实施方式的传动轴51，形成将旋转从旋转度盘31b的驱动内齿齿轮35b直接传动至转子轴61的被动齿轮62的中间齿轮54b。
[0160]S卩，形成于传动轴51的中间齿轮54b与在旋转度盘31b的周壁部38内侧形成的驱动内齿齿轮35b齿轮配合，并且与形成于转子轴61的被动齿轮62齿轮配合，从而作为惰齿轮(idle gear)(介齿轮(遊t/歯車))起作用。
[0161]如图9、10所示，在第二实施方式中，中间齿轮54b的传动轴51也设置于定子铁心66的内侧(转子部的外侧)，具体而言设置在定子铁心66的铁心绕组67与铁心绕组67之间，从而使小型发电装置I的平面尺寸变小。
[0162]此外，在第二实施方式中，如图10所示，除了基板69的一部分，支承部4、传动部
5、发电部6全部构成在旋转度盘31b的最大径内侧。
[0163]另外第二实施方式的传动轴51的端部由含油轴承53轴支撑于支承板42。
[0164]如此，在第二实施方式中，与传动轴51的端部从支承板42穿透，在该端部固定第一中间齿轮55的第一实施方式不同，不需要第一中间齿轮55，能够相应地使旋转度盘31b变薄。其结果，能够使小型发电装置I整体的厚度变小。
[0165]另外，在第一实施方式中，作为辅助使旋转度盘31旋转时的旋转操作的构造，设置多个以度盘轴32为中心的放射上的旋转度盘凸部33，但在第二实施方式中，采用旋转度盘凹部33b。
[0166]在旋转度盘凹部33b中，在旋转度盘31b设有一个圆形的凹陷，用户将手指放置于该凹陷部分以使旋转度盘31b旋转。
[0167]此外，在第一实施方式的旋转度盘31中，还可以代替旋转度盘凸部33而采用旋转度盘31。另外，相反地，在第二实施方式的旋转度盘31b中，还可以采用第一实施方式的旋转度盘凸部33。
[0168]接着参照图11?图13说明所说明的第一实施方式、第二实施方式的变形例。
[0169]该变形例是将小型发电装置I的支承部4变形的例子。在以下的说明中，以第一实施方式为例进行说明，但对于上述第二实施方式而言也同样能够适用。
[0170]在所说明的两个实施方式的小型发电装置I中，如图4(b)所示，通过支承板42轴支撑度盘轴32、转子轴61、以及传动轴51这三个轴，用于将该支承板42固定于基底21的支柱41全部配置于定子铁心66外部。
[0171]在本变形例中，变形例I?3是将多根支柱41中至少一根支柱41配置于定子铁心66内侧(转子部外侧)并固定于基底21的例子。
[0172]此外，在各变形例中，度盘轴32、转子轴61、以及传动轴51的配置与第一实施方式、第二实施方式相同，但也可以配置于不同位置。但是为了小型发电装置I的小型化，传动轴51配置于定子铁心66内。
[0173]在第一变形例中，如图11(a)所示，将三根中的一根支柱41a配置于铁心绕组67与铁心绕组67之间。在图11(a)所示的示例中，支柱41c配置于与第一实施方式相同的位置，但是支柱41b虽然配置于定子铁心66外侧，但与第一实施方式相比配置于定子铁心66附近。
[0174]如此，通过在设置多个的支柱41a?41c中将支柱41a配置于定子铁心66内，能够使支承板42变小，能够与变小的量相应地轻量化。另外，也能够使小型发电装置I的平面尺寸变小。
[0175]在第二变形例中，如图11(b)所示，将全部支柱41a?41c设置于定子铁心66内部。
[0176]由此,三根支柱41a?41c和传动轴51的合计4根配置于定子铁心66内。
[0177]而且，在第二变形例中，在共10个铁心绕组67之中，在支柱41c与支柱41a之间以及支柱41c与支柱41b之间分别配置三个铁心绕组67，在支柱41a与支柱41b之间配置四个铁心绕组67，从而能够平衡较好地支撑支承板42。而且，为了也改善传动轴51相对于支柱41a和支柱41b的平衡，在与支柱41a和支柱41b之间分别放置两个铁心绕组67并配置传动轴51。
[0178]另外在第二变形例中，通过将3根支柱41a?41c全部配置于定子铁心66内，能够使支承板42容纳在定子铁心66的外周面内。
[0179]接着参照图12说明第三变形例。
[0180]该第三变形例也将三根支柱41a?41c全部配置于铁心绕组67与铁心绕组67之间。
[0181]在该第三变形例中，通过增大定子铁心66的径，将支柱41配置于铁心绕组67与铁心绕组67之间。如此，通过增大定子铁心66，能够增加至更多的绕数，获得高电压。
[0182]此外，关于铁心绕组67的绕法，说明了成为串联的波形绕法，但是在第三变形例的情况下，由于能够使伸出部66b变长，故还可以采用叠绕法的构成。
[0183]在第一、第二实施方式以及第一、第二变形例中，对除了基板69的一部分，在旋转度盘31的外周面内配置旋转部3、支承部4、传动部5的情况进行了说明，但也可以如第三变形例所示，采用定子铁心66的一部分从旋转度盘31的外周面露出的构造。
[0184]如此，在采用使定子铁心66与旋转度盘31相比露出至外侧的构造的情况下，通过使连结二者的轴向的假想线段与收容部2的对角线一致，能够与第一实施方式的小型发电装置I为相同尺寸。即，通过以向收容部2的顶点方向露出的方式使定子铁心66变大，能够避免整体的大型化。
[0185]此外，在图12所示的变形例中，示出了全部支柱41a?41c配置于铁心绕组67与铁心绕组67之间的情况，但也可以是配置任一根的构成。
[0186]在所说明的变形例I?3中，说明了将至少一根支柱41配置于铁心绕组67与铁心绕组67之间的情况，但是也可以设置于环状部66a上。
[0187]在该情况下，即使在固定于环状部66a自身的情况下，支柱41也可以贯通环状部66a和基底21而固定。
[0188]接着参照图13说明第四变形例。
[0189]在所说明的第一实施方式以及上述变形例中，都是将支柱41固定于基底21，在中板22的内侧将支承板42固定于支柱41的构成，与此相对，在该第四变形例中，去除支柱41，通过收容部2进行支持固定。
[0190]在该第四变形例中，度盘轴32、转子轴61、传动轴51的支持位置也与第一实施方式相同。
[0191]如图13所示，在第四变形例中，使支承板45的外形与收容部2为相同外形，配置于中板22与盖23之间。该支承板45与收容部2同样地在四角形成螺纹孔，通过螺钉24与收容部2—起固定。
[0192]如此，在第四变形例中没有支柱41，因而能够削减制造部件件数，还能够简化制造工序。
[0193]在该第四变形例中，旋转度盘31的滑动凸部37在支承板45面上滑动。
[0194]此外，虽然与所说明的第一实施方式、变形例的支承板42相比，支承板45的外形面积变大，但也可以在没有支持度盘轴32、支柱41、转子轴61的强度上的问题的范围内在支承板45设置贯通孔(削除内部)。
[0195]另外，也可以是包括如下部分的支承板45，即，包含度盘轴32、支柱41、转子轴61的面积的中央支持板部、俯视视图形状与中板22几乎相同的环状部、和在三处以上将中央支持板部与环状部连结的连结部。
[0196]例如，也可以是使支承板45的中央支持板部的形状与图4(b)所示的支承板42为相同形状，从该中央支持板部通过从旋转度盘31的轴心向连结螺钉43的线段的方向延伸的3条连结部而与环状部连结的构造。
[0197]此外，在图13所示的第四变形例中，通过使中板22变薄支承板45的厚度的量，作为与所说明的第一实施方式、变形例为相同厚度的小型发电装置I。
[0198]与此相对，还可以将中板22与支承板45 —体形成。
[0199]另外,还可以省略中板22，使基底21的厚度形成为包含了中板22的厚度,使第一凹部21a变深该厚度的量。
[0200]根据以上说明的实施方式以及变形例，能够获得如下效果。
[0201](I)配置圆环状地配置多个的铁心绕组67，在该铁心绕组67的内周配置永磁体65，由用于使该永磁体65旋转的齿轮列构成，将该齿轮列中的至少一个齿轮的旋转轴(传动轴51)配置于所述配置多个的铁心绕组67之间。如此，通过将齿轮的旋转轴配置于铁心绕组67之间，能够使平面尺寸变小。
[0202](2)另外，通过以圆环的放射状配置多个铁心绕组67，能够使各个铁心绕组67的尺寸变小，并且能够整体的线圈长度较长地进行卷绕，因而能够产生较大的发电量。
[0203](3)由于旋转度盘31的轴心与发电部6的转子部的轴心不相同，故用于旋转度盘31和转子部的旋转支持部的保持部件(度盘轴32、含油轴承63a)平面地偏移，从而避免厚度方向的干涉，因而能够使厚度变薄。
[0204](4)而且，在外转子型发电部的情况下，由于保持永磁体的磁保持部件(转子底)配置于定子的上部/下部，故装置变厚，与此相对，在本实施方式中，通过采用内转子型从而能够将永磁体65和磁保持部件64设置于定子铁心66内部，能够使装置的厚度变薄。
[0205](5)另外，除了第四变形例，在所说明的实施方式以及变形例中，在连结三根支柱41的三角形内，配置有驱动齿轮35的度盘轴32、被动齿轮62的转子轴61，从而能够通过支承板42稳定地支撑两个轴。
[0206](6)在外转子型发电机的情况下，需要从成形为圈状的径向各向异性磁体的内侧起磁，但在径小的情况下难以将起磁轭设置于内侧，因而难以使用磁力较强的各向异性磁体。
[0207]但是，本实施方式的内转子构造在将磁场定向了的分割磁体粘接固定于转子之后，易于将起磁轭68a配置于其外周并起磁，因此能够进行完全起磁，通过使用磁力较强的各向异性磁体，能够获得较大的功率。
[0208]以上，说明了本发明的小型发电装置的实施方式以及变形例，但本发明不限于所说明的内容，能够在各权利要求所记载的范围内进行各种变形。
[0209]例如，在所说明的实施方式中，将基板69用的贯通凹部22a设于中板22，但也可以使中板22为环状的平板，将贯通凹部设于基底21的上表面。由此，由于将设置了基板69的定子铁心66安装于基底21，故基板69的定位变得容易。
[0210]另外，在所说明的实施方式中，采用设置3根支柱41的构成，但也可以设置4根以上。
[0211]另外，在第一实施方式中对在旋转度盘31设置旋转度盘凸部33，在第二实施方式中对设置旋转度盘凹部33b的情况进行了说明，但也可以采用在旋转度盘31表面设置多边形孔，插入杆件并转动的构成。在该情况下，多边形孔设于旋转度盘31的尽可能外周侧，从而能够以较弱的力进行旋转。此外，还可以通过在径方向的不同位置(与旋转中心的距离不同的位置)设置多个多边形孔，使得能够根据用户的喜好来选择是将杆件插入外侧的多边形孔以在较大的圆周上以较小的力转动，还是插入中心侧以在较小的圆周上以较大的力转动。
[0212]另外，在将旋转度盘31作为旋转支持部进行了说明的实施方式中，对在旋转度盘31形成轴孔，将度盘轴32勘合于该轴孔的情况进行了说明，但是也可以从旋转度盘31伸出轴，将该轴插入设于支承板42、45的轴孔。还可以使含油轴承放在该情况的轴孔间。
[0213]符号说明
I小型发电装置；2收容部；21基底；21a第一凹部；21b第二凹部；21c基底阶梯部；22中板；22a贯通凹部；23盖；23a凹部；23b度盘孔；23c按压部；24螺钉；3旋转部；31、31b旋转度盘；32度盘轴；33旋转度盘凸部；33b旋转度盘凹部；34环状凹部；35驱动齿轮；35b驱动内齿齿轮；36、36b环状卡止部；37滑动凸部；38周壁部；4支承部；41支柱；42支承板；43螺钉；45支承板；5传动部；51传动轴；52、53含油轴承；54第二中间齿轮；54b中间齿轮；55第一中间齿轮；6发电部；61转子轴；62被动齿轮；63a、63b含油轴承；64磁保持部件；65永磁体；66定子铁心；66a环状部；66b伸出部；66c切缺部；67铁心绕组；68a起磁轭；68b起磁线圈；69基板；100便携型电子设备；101框体。
【权利要求】
1.一种小型发电装置，其是内转子型的小型发电装置，具备: 圆环状的定子，其具备多个铁心绕组； 转子，其具备设有被动齿轮的转子轴、和圆环状的永磁体，配置于所述定子内侧； 旋转部，其具备驱动齿轮，由用户在发电时旋转；以及 传动部，其将所述旋转部的旋转所引起的所述驱动齿轮的旋转通过中间齿轮而传动至所述转子轴的被动齿轮， 所述小型发电装置的特征在于，将所述中间齿轮的至少一个旋转轴设置于所述定子内且所述转子外侧。
2.根据权利要求1所述的小型发电装置，其特征在于， 所述中间齿轮的至少一个旋转轴设置于所述转子的铁心绕组与铁心绕组之间。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的小型发电装置，其特征在于， 具备设置于所述旋转部与所述定子之间的支承板， 所述驱动齿轮的旋转轴、所述中间齿轮的至少一个旋转轴、以及所述转子轴由所述支承板支承。
4.根据权利要求3所述的小型发电装置，其特征在于， 所述旋转部具备与所述定子平行地设置，形成了与所述驱动齿轮同心的圆环状凹部的旋转度盘， 所述驱动齿轮是在所述圆环状凹部内侧的内周面形成的外齿齿轮。
5.根据权利要求3所述的小型发电装置，其特征在于， 所述旋转部具备与所述定子平行地设置，形成了与所述驱动齿轮同心的圆形凹部的旋转度盘， 所述驱动齿轮是在所述圆形凹部形成的内齿齿轮。
6.根据权利要求4或权利要求5所述的小型发电装置，其特征在于， 在与所述旋转度盘的外径内侧设置所述定子、所述转子、所述传动部。
7.一种便携型电子设备，其特征在于具备: 权利要求1至权利要求6中任一权利要求所述的小型发电装置；以及 对由所述小型发电装置发电的电力进行蓄电的蓄电单元。
【文档编号】H02K7/116GK103534909SQ201280023882
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年2月17日 优先权日:2011年5月18日
【发明者】铃木诚, 岩崎文晴, 筱原润, 木下伸治, 尾崎彻, 柳濑考应 申请人:精工电子有限公司