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第119回「自転車のハブダイナモと磁石」の巻

-車輪の中に格納された発電機-

多極化によって実現したハブダイナモ

 ハブダイナモの内部はどのような仕組みになっているのでしょうか? 雨水などが浸入しないように、アルミダイキャスト製のホイールケースでしっかり密封されているので、簡単には分解できませんが金ノコなどを使えばケースを切断できます。ハブダイナモにもさまざまなモデルがありますが、内部はおよそ図のような構造になっています。

 中心を貫く車軸にはコイルと鉄心が固定されています。回転するのはホイールケースのほうで、ケース内壁にはフェライト磁石が取り付けられています。つまり、コイルは固定されていて、外側の磁石のほうが回転するアウターロータ式の発電機です。

 発電機のコイルに発生する誘導起電力は、コイルを貫く磁束が多いほど、そしてコイルの巻数が多いほど大きくなります。ハブダイナモはリムダイナモよりも大きなコイルを使えるのがメリットです。また、誘導起電力の大きさは、コイルを貫通する磁界の変化が大きいほど、また磁界変化がすばやいほど大きくなります。低速走行ではランプが暗くなってしまうのはこのためです。

 リムダイナモではタイヤの1回転でマグネットロータは20回ほど回転しますが、ハブダイナモではタイヤの1回転でマグネットロータは1回しか回転しません。そこで、初期のハブダイナモではギアを用いて回転数を高めるタイプのものもありました。しかし、ギア方式は構造が複雑になるうえ、摩擦による抵抗や音の問題が避けられません。

 こうした弱点を補うために、ハブダイナモにおいては、大幅な多極化が採用されました。図の例では、4枚のフェライト磁石のそれぞれが8極に着磁されているので、合計32極にもなります。つまり、32分の1回転ごとに磁極が反転するので、低速でもランプを点灯できるのです。

ハブダイナモの内部構造(例)

図2 ハブダイナモの内部構造(例)

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