人力驱动车用发电机的制作方法

本申请公开的技术涉及人力驱动车用发电机。

背景技术：

专利文献1公开了安装于自行车的轮毂轴的轮毂发电机。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-209832号公报

技术实现要素：

本申请公开的技术的课题例如在于提供抑制成本提升并提高输出的人力驱动车用发电机。

根据本发明的第一侧面，人力驱动车用发电机具备：第一支承体；第二支承体，所述第二支承体被设置成能够相对于第一支承体绕旋转轴心进行相对旋转；线圈，所述线圈设置于第一支承体；以及磁铁，所述磁铁设置于第二支承体。磁铁具有第一部分及第二部分，所述第一部分及第二部分沿相对于旋转轴心规定的周向排列配置。第一部分的磁力与第二部分的磁力不同。

根据第一侧面，第一部分的磁力或第二部分的磁力较大。由此，根据第一侧面，人力驱动车用发电机的输出提高。另外，与增大所有部分的磁力的情况相比，能够抑制人力驱动车用发电机的成本提升。

根据本发明的第二侧面，在第一侧面的人力驱动车用发电机的基础上，第一部分的磁力比第二部分的磁力大。

能够抑制第二侧面的发电机的成本提升并提高发电机的输出。

根据本发明的第三侧面，在第一侧面或第二侧面的发电机的基础上，第一部分具有面向线圈的第一面。第二部分具有面向线圈的第二面。第一面的面积与第二面的面积不同。

根据第三侧面的发电机，通过使第一面的面积与第二面的面积不同，从而使第一部分的磁力与第二部分的磁力不同。例如，由于能够使第一部分的材质与第二部分的材质相同，因此，能够抑制与磁铁的材质相关的成本提升。

根据本发明的第四侧面，在第三侧面的发电机的基础上，第一面的面积比第二面的面积小。

根据第四侧面的发电机，能够抑制与磁铁的材质相关的成本提升。

根据本发明的第五侧面，在第一～第四侧面中任一项的发电机的基础上，磁铁具有绕旋转轴心配置的圆筒形状。

由于第五侧面的发电机具备圆筒形状的一个磁铁，因此，能够使发电机的设计及构造简化。

根据本发明的第六侧面，在第一～第五侧面中任一项的发电机的基础上，磁铁包括第一磁铁片和第二磁铁片，所述第一磁铁片具有第一部分，所述第二磁铁片具有第二部分。

在第六侧面的发电机中，由于可以不使用圆筒形状的磁铁，因此，能够抑制磁铁的成本提升。

根据本发明的第七侧面，在第六侧面的发电机的基础上，第二磁铁片由多个磁铁片构成。

在第七侧面的发电机中，由于可以不使用沿着周向的形状的磁铁，因此，能够抑制磁铁的成本提升。

根据本发明的第八侧面，在第七侧面的发电机的基础上，第一磁铁片的材质与第二磁铁片的材质不同。

在第八侧面的发电机中，例如可以不改变第一磁铁片的形状和第二磁铁片的形状，因此，能够使磁铁的设计及构造简化。

根据本发明的第九侧面，在第八侧面的发电机的基础上，第一磁铁片为钕类磁铁及钐钴类磁铁中的任一方。第二磁铁片为铁氧体类磁铁。

在第九侧面的发电机中，由于使用比较廉价的铁氧体类磁铁，因此，能够抑制磁铁的成本提升。另外，由于使用磁力较大的钕类磁铁及钐钴类磁铁中的任一方，因此，能够使发电机的输出提高。

根据本发明的第十侧面，在第七侧面的发电机的基础上，第一磁铁片的材质与第二磁铁片的材质相同。

在第十侧面的发电机中，能够抑制与磁铁片的材质相关的成本提升。

根据本发明的第十一侧面，在第十侧面的发电机的基础上，第一磁铁片具有第一形状。第二磁铁片具有第二形状。第一形状与第二形状不同。

在第十一侧面的发电机中，能够抑制与磁铁片的材质相关的成本提升。

根据本发明的第十二侧面，在第十或第十一侧面的发电机的基础上，第一磁铁片具有第一体积。第二磁铁片具有第二体积。第一体积与第二体积不同。

在第十二侧面的发电机中，能够抑制与磁铁片的材质相关的成本提升。

根据本发明的第十三侧面，在第十二侧面的发电机的基础上，第一体积比第二体积小。

在第十三侧面的发电机中，能够抑制与磁铁片的材质相关的成本提升。

根据本发明的第十四侧面，在第十～第十三侧面中任一项的发电机的基础上，第一磁铁片在相对于旋转轴心规定的径向上具有第一径向长度。第二磁铁片在径向上具有第二径向长度。第一径向长度比第二径向长度大。

在第十四侧面的发电机中，能够抑制与磁铁片的材质相关的成本提升。

根据本发明的第十五侧面，在第十～第十四侧面中任一项的发电机的基础上，第一磁铁片在相对于旋转轴心规定的轴向上具有第一轴向长度。第二磁铁片在轴向上具有第二轴向长度。第一轴向长度比第二轴向长度大。

在第十五侧面的发电机中，能够抑制与磁铁片的材质相关的成本提升。

根据本申请公开的技术，例如能够抑制人力驱动车用发电机的成本提升并提高人力驱动车用发电机的输出。

附图说明

图1是实施方式的人力驱动车用发电机的立体图。

图2是图1的线ii-ii处的发电机的剖视图。

图3是表示磁铁、第一轭部、线圈及第二轭部的组装的分解立体图。

图4是以与旋转轴心正交的平面将发电机剖开而得到的剖视图。

图5是表示在线圈产生的感应电动势的示意图。

图6是用于说明磁铁的变形例1的磁铁的图。

图7是用于说明磁铁的变形例2的磁铁的图。

图8是用于说明磁铁的变形例3的磁铁的图。

图9是用于说明磁铁的变形例4的磁铁的图。

附图标记说明

1人力驱动车用发电机

10第一支承体

12轮毂轴

14y1第一轭部支承部

14y2第二轭部支承部

20第二支承体

22磁铁支承部

30线圈

32线圈架

34导线

40、40a、40b、40c、40d磁铁

42、42a、42b、42c、42d第一磁铁片

44第二磁铁片

44a、44b、44c磁铁片

46第一部分

48第二部分

50第一轴承

52第二轴承

60第一轭部

62第二轭部

具体实施方式

具体实施方式

以下，参照附图，对实施方式进行说明。图中相同的附图标记表示对应或相同的结构。

如图1及图2所示，实施方式的人力驱动车用发电机1例如组装于人力驱动车的车架f1、车架f2和人力驱动车的车轮的轮辐sp1、轮辐sp2。发电机1在人力驱动车的车轮旋转时发电。

发电机1具备第一支承体10、第二支承体20、线圈30及磁铁40。如图2所示，第一支承体10具备轮毂轴12、第一轭部支承部14y1、第二轭部支承部14y2、第一车架支承部16f1及第二车架支承部16f2。轮毂轴12具有沿着由旋转轴心ax规定的轴向ad延伸的棒状。第一轭部支承部14y1和第二轭部支承部14y2在由旋转轴心ax规定的径向rd上配置于轮毂轴12的外侧。第一轭部支承部14y1和第二轭部支承部14y2连接于轮毂轴12。第一轭部支承部14y1和第二轭部支承部14y2在轴向ad上隔开间隔地配置。第一轭部支承部14y1和第二轭部支承部14y2不能相对于轮毂轴12绕旋转轴心ax进行相对旋转。

第一车架支承部16f1和第二车架支承部16f2连接于轮毂轴12。第一车架支承部16f1和第二车架支承部16f2在轴向ad上隔开间隔地配置。第一轭部支承部14y1和第二轭部支承部14y2在轴向ad上配置于第一车架支承部16f1与第二车架支承部16f2之间。第一车架支承部16f1将车架f1支承为不能绕旋转轴心ax旋转。第二车架支承部16f2将车架f2支承为不能绕旋转轴心ax旋转。

发电机1具备第一轭部60和第二轭部62。第一轭部60不能绕旋转轴心ax旋转地支承于第一轭部支承部14y1。第二轭部62不能绕旋转轴心ax旋转地支承于第二轭部支承部14y2。

第一轭部60具备第一轭部主体部600和多个第一轭部片602。多个第一轭部片602在沿着轴向ad的一方向ad1上从第一轭部主体部600延伸。第二轭部62具备第二轭部主体部620和多个第二轭部片622。多个第二轭部片622在沿着轴向ad的另一方向ad2上从第二轭部主体部620延伸。其中，另一方向ad2是一方向ad1的相反方向。多个第一轭部片602和多个第二轭部片622被配置成在轴向ad上啮合。多个第一轭部片602和多个第二轭部片622在由旋转轴心ax规定的周向pd上交替地排列。但是，多个第一轭部片602和多个第二轭部片622也可以不被配置成在轴向ad上啮合。多个第一轭部片602及多个第二轭部片622只要与后述的磁铁40相向即可，可以以任意方式进行配置。

如图3所示，线圈30具备线圈架32和导线34。线圈架32具有沿着周向pd的外周面32s。线圈30是通过在线圈架32的外周面32s沿着周向pd卷绕导线34而构成的。外周面32s在径向rd上与多个第一轭部片602和多个第二轭部片622相向。但是，导线34的卷绕方向并不限定于图3所示的例子。线圈30设置于第一支承体10。线圈30以不能相对于轮毂轴12绕旋转轴心ax进行相对旋转的方式支承于轮毂轴12。在本实施方式中，线圈30通过在轴向ad上夹在第一轭部主体部600与第二轭部主体部620之间而支承于第一轭部60和第二轭部62。但是，线圈30支承于轮毂轴12的形态并不限定于此。

如图2所示，第二支承体20具备磁铁支承部22。磁铁支承部22具有圆筒形状，该圆筒形状具有沿着周向pd的内周面22s。磁铁支承部22在轴向ad上设置于第二支承体20的第一端20e1与第二端20e2之间。

在径向rd上的第二支承体20的第一端20e1与轮毂轴12之间配置有第一轴承50。在径向rd上的第二支承体20的第二端20e2与轮毂轴12之间配置有第二轴承52。第二支承体20能够绕旋转轴心ax旋转。即，第二支承体20能够相对于第一支承体10绕旋转轴心ax进行相对旋转。因此，磁铁支承部22能够相对于线圈30、第一轭部60及第二轭部62绕旋转轴心ax进行相对旋转。

第二支承体20具备第一凸缘24和第二凸缘26。第一凸缘24在径向rd上从第一端20e1向外侧延伸。第二凸缘26在径向rd上从第二端20e2向外侧延伸。在第一凸缘24及第二凸缘26分别组装有人力驱动车的车轮的轮辐sp1和轮辐sp2。

在本实施方式中，第一支承体10是不能绕旋转轴心ax旋转的定子(固定体)，第二支承体20是能够绕旋转轴心ax旋转的转子(旋转体)。但是，也可以是，第一支承体10为转子(旋转体)，第二支承体20为定子(固定体)。即，也可以是，线圈30、第一轭部60及第二轭部62能够绕旋转轴心ax旋转，磁铁40不能绕旋转轴心ax旋转。

如图3及图4所示，磁铁40具备第一磁铁片42和第二磁铁片44。第二磁铁片44由磁铁片44a、磁铁片44b及磁铁片44c构成。第一磁铁片42、磁铁片44a、磁铁片44b及磁铁片44c沿着周向pd配置。第一磁铁片42、磁铁片44a、磁铁片44b及磁铁片44c的整体形状呈圆筒形状，该圆筒形状整体上具有沿着周向pd的周面。磁铁片44a、磁铁片44b及磁铁片44c仅配置不同，形状及材质相同。

第一磁铁片42的第一形状与第二磁铁片44的第二形状不同。第一磁铁片42的第一形状、磁铁片44a的形状、磁铁片44b的形状及磁铁片44c的形状相同。第一磁铁片42的第一体积与第二磁铁片44的第二体积不同。第一磁铁片42的第一体积、磁铁片44a的体积、磁铁片44b的体积及磁铁片44c的体积相同。因此，在本实施方式中，第一磁铁片42的第一体积比第二磁铁片44的第二体积小。

第一磁铁片42、磁铁片44a、磁铁片44b及磁铁片44c设置于第二支承体20。第一磁铁片42、磁铁片44a、磁铁片44b及磁铁片44c支承于第二支承体20的磁铁支承部22。第一磁铁片42、磁铁片44a、磁铁片44b及磁铁片44c配置于磁铁支承部22的内周面22s。在径向rd上，多个第一轭部片602和多个第二轭部片622分别配置在第一磁铁片42、磁铁片44a、磁铁片44b及磁铁片44c中的任一个与线圈30之间。即，在径向rd上，多个第一轭部片602和多个第二轭部片622分别与第一磁铁片42、磁铁片44a、磁铁片44b及磁铁片44c中的任一个相向。

如图4所示，磁铁40具有沿着周向pd排列配置的第一部分46和第二部分48。第一部分46由第一磁铁片42构成。第二部分48由第二磁铁片44的磁铁片44a、磁铁片44b及磁铁片44c构成。由第一磁铁片42构成的第一部分46具有在径向rd上面向线圈30的线圈架32的外周面32s的第一面46s。第一面46s由沿着周向pd的第一磁铁片42的内周面构成。由第二磁铁片44的磁铁片44a、磁铁片44b及磁铁片44c构成的第二部分48具有在径向rd上面向线圈30的线圈架32的外周面32s的第二面48s。第二面48s由沿着周向pd的磁铁片44a、磁铁片44b及磁铁片44c各自的内周面构成。即，第二面48s由第二磁铁片44的内周面构成。第一面46s的面积与第二面48s的面积不同。在本实施方式中，第一面46s的面积比第二面48s的面积小。更具体而言，周向pd上的第一面46s的周向长度l1比周向pd上的第二面48s的周向长度l2小。轴向ad上的第一面46s的轴向长度与轴向ad上的第二面48s的轴向长度相同。

但是，第一面46s的面积、磁铁片44a的面积、磁铁片44b的面积及磁铁片44c的面积相同。周向pd上的第一面46s的周向长度l1、周向pd上的磁铁片44a的内周面的长度、周向pd上的磁铁片44b的内周面的长度及周向pd上的磁铁片44c的内周面的长度相同。轴向ad上的第一面46s的轴向长度、轴向ad上的磁铁片44a的内周面的长度、轴向ad上的磁铁片44b的内周面的长度及轴向ad上的磁铁片44c的内周面的长度相同。

在第一部分46，s极和n极沿着周向pd以隔开间隔的方式交替地设置。在第二部分48，s极和n极沿着周向pd以隔开间隔的方式交替地设置。设置于第一部分46的多个磁极和设置于第二部分48的多个磁极的总数与多个第一轭部片602和多个第二轭部片622的总数相同。多个磁极分别以在径向rd上与多个第一轭部片602和多个第二轭部片622中的任一方相向的方式设置于第一部分46和第二部分48。

在第二支承体20绕旋转轴心ax旋转时，沿轴向ad贯通线圈30的磁通变动。于是，在线圈30的两端之间产生感应电动势(v)。如图5的实线所示，在线圈30的两端之间产生的感应电动势(v)的波形为正弦波的波形。

在此，第一部分46的磁力与第二部分48的磁力不同。在本实施方式中，第一部分46的磁力比第二部分48的磁力大。在本实施方式中，构成第一部分46的第一磁铁片42的最大能量积(j/m³)比构成第二部分48的第二磁铁片44的最大能量积(j/m³)大。因此，第一部分46的磁通密度(t)比第二部分48的磁通密度(t)大。在本实施方式中，构成第一部分46的第一磁铁片42的材质与构成第二部分48的第二磁铁片44的材质不同。例如，第一磁铁片42由钕类磁铁或钐钴类磁铁构成。第二磁铁片44由铁氧体类磁铁构成。即，磁铁片44a、磁铁片44b及磁铁片44c由铁氧体类磁铁构成。但是，上述磁铁的材料仅为例示。因此，只要第一磁铁片42的最大能量积比第二磁铁片44的最大能量积大即可，钕类磁铁、钐钴类磁铁及铁氧体类磁铁也可以为其他材料的磁铁。

由于第一部分46的磁力比第二部分48的磁力大，因此，在线圈30产生的感应电动势的振幅v1比由图5的单点划线示出的在比较例的发电机的线圈产生的感应电动势的振幅v2大。其中，比较例的发电机的线圈绕旋转轴ax围绕于具有第二部分48的磁力的圆筒形状的磁铁。换言之，比较例的发电机的磁铁是将第一磁铁片42置换为磁铁片44a而得到的磁铁。

在上述实施方式中，一个第一磁铁片42构成第一部分46，三个磁铁片44a、磁铁片44b及磁铁片44c构成第二部分48。但是，磁铁片的个数并不限定于此。也可以是，构成第二部分48的第二磁铁44不由多个磁铁片构成，而由一个磁铁片构成。

另外，在上述实施方式中，由于第一磁铁片42的材质与第二磁铁片44的材质不同，因此，第一部分46的磁力与第二部分48的磁力不同。即，由于第一磁铁片42的最大能量积与第二磁铁片44的最大能量积不同，因此，第一部分46的磁力和第二部分48的磁力不同。但是，如以下的变形例1及变形例2所示，即使第一磁铁片的材质与第二磁铁片的材质相同，第一部分的磁力也与第二部分的磁力不同。

使用图6，对磁铁40的变形例1的磁铁40a进行说明。磁铁40a在具备第一磁铁片42a这一点上与磁铁40不同。第一磁铁片42a在形状及体积不同这一点上以及材质不同这一点上，与第一磁铁片42不同。第一磁铁片42a的材质与第二磁铁片44的材质相同。在本变形例中，第一磁铁片42a的第一体积比磁铁片44a的体积大。更具体而言，径向rd上的第一磁铁片42a的第一径向长度l11比径向rd上的磁铁片44a的第二径向长度l12大。磁力与磁通密度(t)和在径向rd上与磁铁片的线圈30(轭部)相向的面积之积成比例。因此，第一磁铁片42a的磁力比磁铁片44a的磁力大。其中，第二径向长度l12与径向rd上的第二磁铁片44的径向长度相同。

而且，在本变形例中，第一部分46的第一面46s在径向rd上比第二部分48的第二面48s更靠近线圈30。由此，第一部分46的磁力进一步比第二部分48的磁力大。

接着，使用图7，对磁铁40的变形例2的磁铁40b进行说明。磁铁40b在具备第一磁铁片42b这一点上与磁铁40不同。第一磁铁片42b在形状及体积不同这一点上以及材质不同这一点上，与第一磁铁片42不同。第一磁铁片42b的材质与第二磁铁片44的材质相同。在本变形例中，第一磁铁片42b的第一体积比磁铁片44a的体积大。更具体而言，轴向ad上的第一磁铁片42b的第一轴向长度l21比轴向ad上的磁铁片44a的第二轴向长度l22大。由此，第一磁铁片42b的磁力比磁铁片44a的磁力大。其中，第二轴向长度l22与轴向ad上的第二磁铁片44的轴向长度相同。

此外，能够将上述变形例1及变形例2所示的特征组合。即，磁铁40也可以具备具有径向长度l11和轴向长度l21的第一磁铁片。

另外，也可以是，第一磁铁片42的体积比磁铁片44a的体积小且第一磁铁片42的最大能量积比磁铁片44a的最大能量积大。即，能够适当地变更第一磁铁片42的材质、体积及形状以及磁铁片44a的材质、体积及形状，以使第一部分46的磁力比第二部分48的磁力大。

在上述实施方式、变形例1及变形例2中，在周向pd上，第一磁铁片42(42a、42b)的整体构成第一部分46。但是，第一部分46也可以由第一磁铁片42(42a、42b)的一部分构成。在本实施方式中，第二磁铁片44的磁铁片44a、磁铁片44b及磁铁片44c构成第二部分48。但是，第二部分48既可以由磁铁片44a、磁铁片44b及磁铁片44c中的任一个磁铁片构成，也可以由磁铁片44a、磁铁片44b及磁铁片44c中的任一个磁铁片中的一部分构成。

另外，磁铁40也可以无磁铁片地构成。例如，如图8所示，磁铁40的变形例3的磁铁40c具有圆筒形状，该圆筒形状具有沿着周向pd的周面。第一部分46和第二部分48在周向pd上设置于不同的区域。其中，在图8中，第一部分46的区域由淡墨色示出。

另外，也可以利用多个磁铁片来构成构成第一部分46的第一磁铁片42d。例如，如图9所示，变形例4的磁铁40d的第一磁铁片42d具备磁铁片42d1和磁铁片42d2。磁铁片42d1和磁铁片42d2在轴向ad上排列。磁铁片42d1的最大能量积比第二磁铁片44的磁铁片44a的最大能量积大。磁铁片42d2的最大能量积与磁铁片44a的最大能量积相同。

此外，通过沿着周向pd配置第一部分46和第二部分48，能够使感应电动势(v)以振幅值不同的多个波形变化。例如，沿着周向pd设置不配置轭部的区域。由此，根据磁铁40绕旋转轴心ax的旋转角度的不同，磁力大的第一部分46不与轭部相向，磁力小的第二部分48与轭部相向。于是，产生振幅值较小的感应电动势。另外，在其他旋转角度下，磁力大的第一部分46与轭部相向，磁力小的第二部分48不与轭部相向。于是，产生振幅值较大的感应电动势。像这样，通过沿着周向pd不均匀地配置轭部，从而使感应电动势以振幅值不同的多个波形变化。

像这样，在感应电动势以振幅值不同的多个波形变化时，能够防止发电机1以发电机以外的目的使用。例如，一般而言，人力驱动车用的速度传感器通过检测振幅值恒定的感应电动势，从而检测人力驱动车的速度。对于这样的一般的速度传感器而言，即使与线圈30的导线34电连接，由于感应电动势以振幅值不同的多个波形变化，因此，不能适当地对速度进行检测。

在本申请中，“具备”及其派生用语是说明构成要素的存在的非限制性的用语，并不排除未被记载的其他构成要素的存在。这也适用于“具有”、“包括”及其派生用语。

“～构件”、“～部”、“～要素”、“～体”及“～构造”这样的文字可以具有单一部分、多个部分这样的多个意思。

“第一”、“第二”等序数只是用于识别结构的用语，并不具有其他意思(例如特定的顺序等)。例如，虽然存在“第一要素”，但并不暗示意味着存在“第二要素”，另外，虽然存在“第二要素”，但并不暗示意味着存在“第一要素”。

表示程度的“实质上”、“约”及“大致”等文字可以意味着最终结果不会较大地变化那样的合理的偏移量。本申请记载的全部的数值可以被解释为包含有“实质上”、“约”及“大致”等文字。

鉴于上述的公开内容，显然能够对本发明进行各种变更、修正。因此，可以在不脱离本发明的主旨的范围内通过与本申请具体的公开内容不同的方法来实施本发明。