JPH0312050Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は自転車のヘツドランプ用の発電機に関
するもので、自転車の走行速度が変動しても電球
に過大な電圧が電球に掛からないようその発生電
圧を一定値に保持するようにした自転車用発電機
に関する。

（従来技術及びその問題点） 一般に、自転車用発電機は、自転車のタイヤと
接触して回転する駆動ローラによつてこれと一体
の主軸を回転させ、この主軸の回転により主軸上
の永久磁石を回転させて、電力を発生させるよう
にしたもので、通常交流発電機が使われている。

しかして、このような発電機の出力電圧は自転
車の走行速度にほぼ比例して増加し、従つて、自
転車の走行速度が遅いときには、発電機の発生電
力が低く、逆に、走行速度が速くなれば、発電機
の発生電圧が高くなる。それ故、自転車の低速走
行時に、ヘツドランプの明るさが適当であるよう
にしておけば、高速走行時には発電機の発生電圧
が高くなつて、ヘツドランプの電球に過大なる電
圧が掛かることになり、また逆に、高速走行時に
ヘツドランプが適当な明るさになるようにしてお
けば、低速走行時には発電機の発生電力が低くな
つて、ヘツドランプの照度が低下して、ヘツドラ
ンプとして役目を果たすことができないという不
都合がある。

この不都合を解消するために、自転車の低速走
行時にも、適当なランプ照度が確保できるように
しておき、走行速度が高速になつて、飽和特性を
持たせてあるが、尚過大になるので発電機の発生
電圧が高くなれば、電球にかかる電力を制御する
という方法が採用される場合かある。この方法に
は、電球に規定電力以上の実効電力がかからない
ようにするため、出力電圧を一定値に保持するよ
うにした定電圧装置を使用する方法と、リレーや
半導体等を使用して電球に電気を供給する時間を
変化させて、即ち、時分割により電球に給電して
平均電力を規制し、規定電力以上の電力が供給さ
れないように制御する方法の２つの方法が採用さ
れている。しかし、これらの方法は何れも、低速
では、損失が大きくて十分な照度が得られなかつ
たり、中速においても、切り替えが不適切で、適
当な照度が得られないといつた問題の他に、部品
点数が多く、複雑で高価となり、また信頼性が低
い等の問題を有している。

（問題点を解決するための技術的手段） 本考案は、自転車の速行速度が低速の場合必要
な照度にしておき、高速の場合に発電機の発生電
圧が電球の規定電圧になるように当該発電機の発
生電圧を制御することによつて上述した従来の問
題点を解決することを目的としており、そのため
の技術的手段は、ブラシの位置が中性点にあると
きに直流発電機の発生電圧が大となり、当該ブラ
シ位置が中性点から離れてゆくに従つてその発生
電力が低下することを利用したものであつて、自
転車のタイヤに接触して駆動される駆動ローラと
一体に回転する主軸の回転数が増大するに従つて
ブラシ位置を中性点から離れるように制御する制
御機構を備えたことを特徴とする。

（作用） 主軸の回転数が或る一定の低速時にはブラシの
位置が中性点に位置しており、そして主軸の回転
数が増大するに従いブラシ位置を中性点から離れ
るように制御してゆくと、発生電力は、主軸回転
速度が増大しても、それに従つて増大せず一定値
に保持される。

（実施例） 次に本考案の実施例を図面にもとづいて説明す
る。

第１図は自転車用の直流発電機を示しており、
この図において１はケーシング２内に軸受３…で
回転自在に支承された主軸で、その上端部に駆動
ローラ４が固定され、この駆動ローラ４は自転車
のタイヤ（図示省略）と接触して回転し、その回
転により主軸１を回転駆動するものである。５は
主軸１上に設けられた電機子、６Ａ，６Ｂは固定
子、７は整流子、８Ａ，８Ｂはブラシであつて、
これら電機子５、固定子６Ａ，６Ｂ、整流子７及
びブラシ８Ａ，８Ｂによつて発電部を構成してい
る。９はブラシ８Ａ，８Ｂの位置を制御するブラ
シ位置制御機構である。

前記固定子６Ａ，６Ｂは永久磁石からなるもの
で、一方の固定子６ＡをＮ極、他方の固定子６Ｂ
をＳ極にして電機子５に磁場を供給するようにな
つている。しかして駆動ローラ４によつて主軸１
が回転すると、電機子５内部の巻線には電磁気誘
導により電圧が誘起される。また電機子５の巻線
の電端は互いに絶縁した整流子７に接続されてい
て、ブラシ８Ａ，８Ｂによつて回転中の電機子５
で発生した電気を外部に取り出すようにしてい
る。

尚、前記電機子５の巻線に誘起される起電力は
磁束密度と当該巻線の巻数に比例する。ブラシ８
Ａ，８Ｂの位置が中性点にあれば、発生電圧が最
高になるが、ブラシ８Ａ，８Ｂを回転移動させ
て、中性点から離れるに従つて発生電圧が低くな
る。この関係を、第２図に示している。この図は
横軸にブラシ８Ａ，８Ｂの回転角θをとり、縦軸
に電機子５の誘導起電力Ｖをとり、電機子５の回
転数を一定としたときの発生電圧がブラシ８Ａ，
８Ｂの回転角との関係でどのように変化するかを
示したものである。

前記ブラシ位置制御機構９は、第１図に示すよ
うに、主軸１にこれと同心状に固装された磁石板
１０と、磁石板１０を囲繞するように主軸１及び
磁石板１０と同心状に配置されていて下端の径小
筒状部１１ａが主軸１に軸受１２を介して回転自
在に支持されたアルミ製のカツプ状導電体１１
と、このカツプ状導電体１１の上端部に取付けて
あつてブラシ８Ａ，８Ｂを保持している絶縁性の
ブラシホルダー１３Ａ，１３Ｂと、カツプ状導電
体１１の外周面に該導電体１１を介して磁石板１
０と対向するように装着されたリング状の導磁性
体板１４と、ブラシ取付台１２の径小筒状部１１
ａを取り囲むように配設されていて内端がこの径
小筒状部１１ａに固定され且つ外端がケーシング
１に取付片１５を介して取付け固定された渦巻ば
ね１６と、から構成されいる。磁石板１０は板状
の永久磁石からなる。また導磁性体板１４は導電
体１１に対する磁石板１０の磁場を強めるために
設けたもので、鉄あるいはニツケルと鉄との合金
等からなる強磁性にして且つ導電性の材料により
形成されている。

次に、上述したブラシ位置制御機構９の作用に
つき説明すると、主軸１が回転すれば、磁石板１
０も回転し、導電体１１の磁束が変化することに
なり、それによりこの導電体１１に誘導起電力が
発生し、この導電体１１の誘導起電力によつて導
電体１１内を流れる、所謂、渦電流が発生する。
該渦電流と磁石板１０による磁場の相互作用によ
りトルクが発生する。このトルクは導電体１１上
に作用し、渦巻きばね１５に抗してこの導電体１
１及びこれと一体をなしているブラシホルダー１
３Ａ，１３Ｂを回転させることになる。主軸３の
回転数が速くなれば、上記渦電流も大きくなり、
発生するトルクも大きくなるためブラシホルダー
１３Ａ，１３Ｂの回転角も大きくなる。従つて、
主軸３の回転数、即ち、自転車の走行速度が速く
なれば、ブラシ８Ａ，８Ａの回転角が大きくな
り、第２図に示すように、電機子５の誘導起電力
は減少するが、回転数が増加しているため、結果
として、当該誘導起電力を一定値に保持すること
が出来る。この関係は第３図に示す。この第３図
は横軸に主軸１の回転数rpmをとり、縦軸に電機
子５の誘導起電力Ｖ又はブラシホルダー１３Ａ，
１３Ｂの回転角θをとつたもので、この図におい
て１７は主軸１の回転rpmとブラシホルダー１３
Ａ，１３Ｂの回転角θとの関係を示す線、また１
８はブラシホルダー１３Ａ，１３Ｂの回転角θを
一定としたときの主軸１の回転数rpmと電機子５
の誘導起電力Ｖとの関係を示す線であり、そして
１９が本考案に従い主軸１の回転数rpmに応じて
ブラシホルダー１３Ａ，１３Ｂを回転移動、即
ち、ブラシ８Ａ，８Ｂを回転移動させたときの電
機子５の巻線の誘導起電力、即ち発電機の発生電
圧の状態を示す線である。

上述の説明で明らかなように、自転車の走行速
度が低速から高速まで、発電機の発生電圧が一定
に保持できるため、低速から高速まで、ヘツドラ
ンプに供給される電圧が一定になり、電球の断線
等の不具合を無くすることができる。

上述の実施例では、説明を簡単にするために一
対のＮ−Ｓ極の発電機について説明したが極数の
多い発電機にも当然適用できるものである。

（考案の効果） 本考案によれば、低速走行時から高速走行時ま
で規定の電圧を発生させることができるため、電
球の断線を防止してランプ寿命を延ばすことがで
きると共に、低速走行時から所定の明るさを保証
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の自転車用発電機の一実施例を
示す縦断面図、第２図はブラシ回転角と電圧との
関係を示す図、第３図は主軸の回転数と電圧また
はブラシ回転角との関係を示す図である。 １……主軸、２……ケーシング、４……駆動ロ
ーラ、５……電機子、６Ａ，６Ｂ……固定子、７
……整流子、８Ａ，８Ｂ……ブラシ、９……ブラ
シ位置制御機構、１０……磁石板、１１……導電
体、１３Ａ，１３Ｂ……ブラシホルダー、１４…
…導磁性体板、１６……渦巻ばね。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ ブラシ付き発電機であつて、自転車のタイヤ
   に接触される駆動ローラと一体に回転する主軸
   の回転数が増大するに従つてブラシの位置を中
   性点から離れるように制御するブラシ位置制御
   機構を備えてなることを特徴とする自転車用発
   電機。 ２ ブラシ位置制御機構は、主軸に固定された磁
   石板と、この磁石板と対向するように配置され
   ていて主軸に対し回転フリーで該主軸を中心に
   回転可能に支持されたカツプ状の導電体と、こ
   の導電体に取付けてあつてブラシを保持してい
   る絶縁性のブラシホルダーと、前記主軸を囲繞
   するように配設されていて内端が前記導電体側
   に固定され且つ外端が発電機のケーシング側に
   固定された渦巻ばねと、からなる実用新案登録
   請求の範囲第１項記載の自転車用発電機。