[发明专利]凸极式发电机及自行车

说明书

本发明涉及一种凸极式发电机及自行车，特别地涉及一种自行车用的凸极式发电机及装有这种发电机的自行车。

JP特开平8-192784号文献中记载了一个现有技术的凸极式发电机例子。在该文献所记载的发电机10中，两个铁芯构件15按照它们各自外周上的磁极片15a、15b相互邻接的方式组装在一起。如该文献的图2所示，这两个铁芯构件15的中心部由深冲加工而成，组装在一起的两个铁芯构件15的内周端彼此相接触。因此有磁通量从位于环状线圈14内部的铁芯构件的内周部通过，该处产生的交替磁通使线圈14中有电流流过。

如上所述，在两个铁芯构件的内周部由深冲加工而成、两铁芯构件相互接触且将两铁芯构件磁路连通的情况下，由于轴向交替磁通的存在而使铁芯构件内部产生大量的涡流。因此使发出的电力中的很大一部分以铁损的形式浪费掉了，而向外部输出的电力减少了。

为了减少铁损，人们考虑了用单独构件将两铁芯构件的内周部连结到一起的结构形式。但是，即使形成了这样的结构，在各铁芯构件内部以及单独构件内仍然有涡流产生，发电效率变得更低。特别地，对于象自行车车灯的电源、家用的风力发电机那样的输入旋转为低速旋转的发电机而言，如果发电效率低下，那么就会产生发电机的尺寸较大、发电所需的旋转力增大的不利情况。

本发明的目的在于抑制凸极式发电机发电时涡流的产生，从而提高其发电效率。

第1项发明的凸极式发电机包括筒体、两个定子架、铁芯块和环状线圈。筒体内包含永久磁铁。两个定子架分别包含圆盘和多个磁极片。磁极片从圆盘沿轴向延伸，并与筒体的永久磁铁相对。此外，两个定子架按照与筒体同轴，它们的磁极片彼此邻接的方式设置。铁芯块将两个定子架磁路连通，在轴向上有磁通通过。线圈安装在铁芯块的周围。而且，在定子架的圆盘上形成有多个从内周部向外部沿径向延伸的槽。

在本发电机中，由于筒体的永久磁铁和定子架的磁极片相对，筒体和定子架相对旋转，使得在将两个定子架磁路连通的铁芯块的轴向上产生交替磁通。由此在线圈中产生电流而发出电。具体地讲，一个定子架充当N极而另一个定子架充当S极的状态与一个定子架充当S极而另一个定子架充当N极的状态交替切换，产生交替磁通。这样发电时，除交替磁通外，还有涡流产生。

尽管这种涡流使发电效率降低，但在本发电机中，由于在其定子架的圆盘上形成有槽，因而可以抑制涡流的产生。即，尽管在定子架的圆盘中沿圆周方向上有涡流产生，但由于存在从内周部向外部径向延伸的槽，使得圆盘内沿圆周方向涡流的流动变得困难。从而使涡流变小，发电效率得以提高。特别地，在这里，由于从涡流流动较多的圆盘的内周部向外部形成有槽，槽减低涡流的效果非常明显。此外，由于有多个槽使得圆盘中产生的涡流得到更加有效地减低。

第2项发明的凸极式发电机，就权利要求1所述的发电机而言有下述特点：筒体是内侧装有永久磁铁的外侧转子。此外，定子架铁芯块和线圈构成内侧定子，并与筒体同轴地安装在筒体的内部。定子架的磁极片从圆盘的外周端沿轴向延伸。铁芯块将两个定子架的内周部磁路相连通。

在本发电机中，通过环绕内侧定子的外侧转子的旋转，在将两个定子架的圆盘的内周部磁路连通的铁芯块的轴向上产生交替磁通，由此在线圈中产生电流而发出电。此时，磁通从定子架的磁极片穿过圆盘的外周部，从内周部流向铁芯块。由于铁芯块内产生交替磁通而使定子架的圆盘中产生涡流，而这些涡流却由于存在槽得到抑制而大大减小。

第3项发明的凸极式发电机，就权利要求2所述的发电机而言有下述特点：它是自行车上使用的发电机。内侧定子固定在自行车车轴的枢轴上。外侧转子与自行车车轮的旋转部分相连结。

在这里，虽然第2项发明的发电机装于自行车上，但是由于该发电机在定子架上设计有多个槽，使得涡流得到抑制，发电效率得以提高。由此，即使在希望发电机体积小或重量轻的场合，自行车的车轮只需旋转很少的圈数，就能输出所需的马力。

第4项发明的凸极式发电机，就权利要求1～3中的任何一项所述的发电机而言有下述特点：在定子架的圆盘上形成的多个槽中，至少有一个延伸到圆盘的外周端。

在这里，由于定子架的圆盘上形成的多个槽中至少有一个延伸到圆盘的外周端，可以将圆盘内产生的涡流的流动大部分隔断。由此，抑制了涡流的产生，提高了发电效率。

第5项发明5的凸极式发电机，就权利要求1～4中的任何一项所述的发电机而言有下述特点：定子架是用纯铁系电磁钢板制成的。