玩具用発電ユニット及び車輌玩具
【課題】組立ての容易な玩具用発電ユニット及び玩具用発電ユニットを搭載した車輌玩具を提供する。
【解決手段】円筒状の永久磁石及びロータ軸を備えたロータと、コイルがそれぞれ巻回された第１及び第２のボビンと、前記ロータと前記ボビンとを収納する筒状のフレームと、を備え、前記フレームは、第１及び第２の軸装部を有し、その内周に第１着座部と第２着座部とを備え、前記ロータが前記フレーム内に収納され、前記ロータ軸が前記第１及び第２の軸装部に回転可能に挿入され、前記第１及び第２のボビンがそれぞれ前記第１着座部と前記第２着座部とに着座され、コイルの各々の一端が互いに接続されてなることを特徴とする玩具用発電ユニット。
【解決手段】円筒状の永久磁石及びロータ軸を備えたロータと、コイルがそれぞれ巻回された第１及び第２のボビンと、前記ロータと前記ボビンとを収納する筒状のフレームと、を備え、前記フレームは、第１及び第２の軸装部を有し、その内周に第１着座部と第２着座部とを備え、前記ロータが前記フレーム内に収納され、前記ロータ軸が前記第１及び第２の軸装部に回転可能に挿入され、前記第１及び第２のボビンがそれぞれ前記第１着座部と前記第２着座部とに着座され、コイルの各々の一端が互いに接続されてなることを特徴とする玩具用発電ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、玩具用発電ユニット及び当該玩具用発電ユニットを搭載した車輌玩具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車輌玩具用の発電ユニットとして、例えば、ゼンマイや手押し等の駆動力で回転する車軸の回転力によって磁石を回転させ、この磁石の近傍に配置した１つのコイルに誘導起電力を生じさせて玩具車輌の前照灯等に電力を供給する発電ユニットが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、発電ユニットとしては、車輌玩具用ではないが、例えば、２つのコイルの間に配置した磁石を支持するロータ軸を風力によって回転させ、各コイルに生じる誘導起電力によって電子機器に電力を供給する発電ユニットが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６２−７０５９４号公報
【特許文献２】実用新案登録第３１２０２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示される発電ユニットは、コイルが１つのみであるため、発電効率が低いという問題があった。また、特許文献２に開示される風力発電ユニットは、車輌玩具に搭載するには装置が大きく、手押し等により駆動させる車輌玩具のように小型な物品を取り付け対象とする発電ユニットとしては適さないという問題があった。
【０００６】
ここで、複数のコイルを有する小型の発電ユニットとして、未だ公知とはなっていないが、図７に示すように、回転する磁石をロータとしてフレームの内側に収納し、フレームの周囲に２つのコイルを配置する構成が考えられる。しかしこのように構成した発電ユニットにおいては、磁石径がロータ軸径よりも大きいため、コイルの被装着部分であるボビンを縦割り又は横割りの２分割にしなければならないという構造的制約が生じる。それゆえ、発電ユニットを組み立てる際における、コイルを巻回する作業の簡易化が問題となる。
【０００７】
すなわち、図７（ａ）に示すようにボビンが縦割りの状態でフレームに配置される場合、ロータ軸が左右に突出しているため、コイルを巻き付ける際に軸が妨げとなってコイルを巻回しづらいという問題があった。一方、図７(ｂ)に示すようにボビンが横割りの状態でフレームに配置される場合、各ボビンにコイルを巻回した後で上下のボビン同士を接着して一体化する必要があり、組立てが煩雑であった。このため、組立て容易な玩具用発電ユニットが望まれていた。
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、組立ての容易な玩具用発電ユニット及び当該玩具用発電ユニットを搭載した車輌玩具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、永久磁石と、前記永久磁石が付設されるロータ軸とを備えたロータと、
コイルが巻回された第１及び第２のボビンと、
一端に第１開口部、他端に第２開口部を有し、前記ロータのロータ本体と前記第１及び第２のボビンとを収納する筒状のフレームと、を備え、
前記フレームは、その周壁における前記一端と前記他端との中間部に、前記第１開口部又は前記第２開口部に達するスリットからなる軸装部を有するとともに、その内周に、前記第１開口部側の少なくとも一部において前記第１のボビンを支持する第１着座部と、前記第２開口部側の少なくとも一部において前記第２のボビンを支持する第２着座部と、を備え、
前記ロータ本体は、前記フレームにおける前記一端と前記他端との中間部に支持され、
前記第１及び第２のボビンは、各々の軸方向が前記ロータ軸の軸方向に直交するようにしてそれぞれ前記第１着座部と前記第２着座部とに着座され、
前記第１及び第２のボビンにそれぞれ巻回されているコイルの各々の一端が互いに接続されてなることを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項２に記載の発明は、
前記ロータ軸が、前記軸装部から前記フレーム外方に延出されていることを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決するため、請求項３に記載の発明は、
前記フレームに装着される端子板を備え、
前記第１及び第２のボビンにそれぞれ巻回されているコイルの各々の一端が、前記端子板にそれぞれはんだ付けされることで互いに接続されていることを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決するため、請求項４に記載の発明は、
前記フレームに、該フレームを取り付け体に取り付けるための取付部を形成したことを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決するため、請求項５に記載の発明は、
前記玩具用発電ユニットを搭載し、該玩具用発電ユニットに生じる誘導起電力を電源として作動する電子機器を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、フレームとは別体のボビンを２つ用意してコイルをそれぞれ巻回させ、コイルの巻回後、ロータをフレームに収納した上で２つのボビンを第１着座部及び第２着座部を介してフレームと一体化させることができる。したがって、コイルの巻回とロータを収納する作業とを独立に行うことができる。それゆえコイルの巻回作業が容易となる。
【００１５】
また、ロータ軸が何れか一方が第１開口部又は第２開口部と連通する第１及び第２軸装部から延出されることにより、玩具用発電ユニットの各構成要素を１度の作業で確実に所定の位置に配置することができる。したがって、玩具用発電ユニットにおける各構成要素の位置決めが容易となる。よって玩具用発電ユニットの組立作業が容易となり、組立時間を短縮することができる。それゆえ玩具用発電ユニットひいては車輌玩具の製造コストが下がり、製品価格を安価とすることができる。
【００１６】
また、当該玩具用発電ユニットが、フレームに装着される端子板を備えていることにより、第１及び第２のボビンにそれぞれ巻回されているコイルの一端同士の接続がより容易となる。
【００１７】
また、当該玩具用発電ユニットが取付部を備えていることにより、当該玩具用発電ユニットが適用される対象に取り付ける作業が容易かつ確実となる。
【００１８】
また、当該電子機器が玩具用発電ユニットを搭載していることにより、電池等の電源によらずとも、駆動する車輌玩具の車軸等から動力を得て発電ユニットを駆動させ、それによって発生した電気によって電子機器を作動させることができる。さらに当該玩具用発電ユニットの組立てが容易であるので、その分玩具用発電ユニットひいては車輌玩具の製造コストが下がり、製品価格も安価とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る玩具用発電ユニットを搭載した車輌玩具を概念的に示した分解斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る玩具用発電ユニットの組立後の状態を示す全体図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る玩具用発電ユニットにおいて、ロータがフレームに収納される前の状態を示す分解図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る玩具用発電ユニットにおいて、ロータがフレームに収納された後の分解図である。
【図５】本発明の実施形態に係る玩具用発電ユニットの電気的構成を示す回路図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る玩具用発電ユニットを搭載した車輌玩具を概念的に示した分解斜視図である。
【図７】従来技術の発電ユニットであって、（ａ）ボビンを縦割りとした場合、（ｂ）ボビンを横割りとした場合、をそれぞれ示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（全体構成）
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本実施形態に係る玩具用発電ユニットを備えた車輌玩具の一例としての自動車玩具１の分解斜視図である。
【００２１】
この自動車玩具１は、前輪２、２が前輪車軸３を介して付設されたシャーシ４と、後輪５、５が後輪車軸（ロータ軸）６を介して付設されている玩具用発電ユニット７（以下、単に発電ユニット７と称する）と、ボディ８とを備えている。また、自動車玩具１は、図示しないが、実際の自動車の運転席、助手席及び後部座席を象った自動車玩具用の前部座席及び後部座席を備えている。この自動車玩具１は、シャーシ４の上に発電ユニット７と、前部座席及び後部座席とを載置した後、ボディ８を上方から被せることによって簡単に組み上げることができるようになっている。
【００２２】
（シャーシ４の構成）
図１に示すように、シャーシ４は前記前輪２、２及び前輪車軸３の他に、板バネ９を備えている。板バネ９の一端部はシャーシ４に固定され、他端部は前輪車軸３を下方に向けて付勢している。一方、前輪車軸３は、シャーシ４に付設されたリブ１０、１０の長孔１０ａに挿通されリブ１０、１０内で上下動自在となっている。そして、シャーシ４は自動車玩具１が凹凸のある面上を走行する際等に生じる振動を板バネ９によって吸収するように構成されている。
【００２３】
また、シャーシ４には発電ユニット受容部４１及び取付受容部４２ａ、４２ｂが形成されている。発電ユニット受容部４１は、シャーシ４の後部において全幅に亘って形成された凹部であって、発電ユニット７の底部と略同一の形状を有している。取付受容部４２ａ、４２ｂは、発電ユニット受容部４１付近に形成された２つの凹部であり、発電ユニット７が発電ユニット受容部４１に載置された際に、後述の凸状に形成された取付部７４４ａ、７４４ｂとそれぞれ係合するような位置及び形状により構成されている。
【００２４】
（発電ユニット７の構成）
続いて、図３及び４を参照して発電ユニット７の構成を詳細に説明する。
図３は発電ユニットにおいて、ロータがフレームに収納される前の状態を示す分解図であり、図４は発電ユニットにおいて、ロータがフレームに収納された後の状態を示す分解図である。
図３及び図４に示すように、発電ユニット７は、ロータ７１、コイル７２、ボビン７３、フレーム７４、金属端子板７５（以下、単に端子板７５と称する）、及びカバー７９を備えている。
【００２５】
ロータ７１は、永久磁石７６とロータ軸６とを備えている。
永久磁石７６は、周方向に１組の異磁極（Ｎ極／Ｓ極）が配された円筒状のネオジウム磁石である。この永久磁石７６の中空部には、永久磁石７６と同程度の長さを有する円筒状の挿入部材７６１が挿入されており、挿入部材７６１の中空部にはロータ軸６が挿入されている。永久磁石７６と挿入部材７６１、挿入部材７６１とロータ軸６とは、互いに間隙なく嵌挿されており、これによって、永久磁石７６、挿入部材７６１、ロータ軸６が軸周りに一体に回転するようになっている。ここで、ロータ軸６に挿入部材７６１及び永久磁石７６が付設されている部分が、ロータ本体を構成している。また、挿入部材７６１の一端には、永久磁石７６の中空部より大径のフランジ７６１ａが形成されている。
なお、ロータ軸６の周方向に２組以上の異磁極が交互に並ぶように構成してもよい。
【００２６】
ロータ軸６は、その軸方向においてロータ本体を挟み込むように配置された軸支持部材７７、７７に、ベアリング７８、７８を介して挿通されており、軸支持部材７７、７７がフレーム７４内に装着された際に、フレーム７４に対して回転自在に支持されるようになっている。これにより、ロータ軸６を正確かつ円滑に回転させることができ、ロータ７１の回転により生じる摩擦熱を抑制することができるようになっている。
【００２７】
本実施の形態においては、ロータ軸６の両端部がフレーム７４の外方に延出しており、ロータ軸６が後輪車軸として機能する。すなわち、ロータ軸６の両端部を介して後輪５、５が発電ユニット７に連結されている（図１参照）。また、自動車玩具１の組み立て後に、後輪車軸を構成するロータ軸６が、前輪車軸３と平行に配置される。
【００２８】
コイル７２は、第１のコイル部７２ａ及び第２のコイル部７２ｂを備え、第１のコイル部７２ａと第２のコイル部７２ｂとが直列接続されることによって１組のコイル７２が形成されている。
【００２９】
ボビン７３は第１のボビン７３ａ及び第２のボビン７３ｂを備えている。第１のボビン７３ａ及び第２のボビン７３ｂは、共に軸方向視にて角部が丸みを帯びた略四角形の環状であって、略同一の形状を有している。
【００３０】
ボビン７３ａには外周全域に亘って溝７３１ａが形成されている。この溝７３１ａは、第１のコイル部７２ａが巻回される第１の被装着部を構成している。
また、ボビン７３ａの外周は、コイル７２の軸方向視にて角部が丸みを帯びた略四角形の形状となっており、後述するフレーム７４に付設された第１着座部７４ａの形状と略同一である。ボビン７３ａがこの第１着座部７４ａに着座されることにより、ボビン７３ａとフレーム７４とが一体化されるようになっている。なお、ボビン７３ａの外周の形状は特に限定されず、円形、多角形等、任意の形状であってもよい。
また、ボビン７３ａの内周は、コイル７２の軸方向視にて角部が丸みを帯びた略四角形の孔となっている。当該ボビン７３ａの内周の形状はカバー７９ａの下面に付設された凸部７９１ａの形状と略同一であり、凸部７９１ａがボビン７３ａの内周に嵌合することにより、ボビン７３ａがカバー７９ａと一体化されるように構成されている。
【００３１】
ボビン７３ｂには、外周全域に亘って溝７３１ｂが形成されている。この溝７３１ｂは第２のコイル部７２ｂが巻回され、第２の被装着部を構成している。
また、ボビン７３ｂの外周は、コイル７２の軸方向視にて角部が丸みを帯びた略四角形の形状となっており、フレーム７４に付設された第２着座部７４ｂの形状と略同一である。ボビン７３ｂがこの第２着座部７４ｂに着座されることにより、ボビン７３ｂとフレーム７４とが一体化されるようになっている。なお、ボビン７３ｂの外周の形状は特に限定されず、円形、多角形等、任意の形状であってもよい。
また、ボビン７３ｂの内周は、コイル７２の軸方向視にて角部が丸みを帯びた略四角形の孔となっている。当該ボビン７３ｂの内周の形状はカバー７９ｂの上面に付設された凸部７９１ｂの形状と略同一であり、凸部７９１ｂがボビン７３ｂの内周に嵌合することにより、ボビン７３ｂがカバー７９ｂと一体化されるように構成されている。
【００３２】
フレーム７４は、コイル７２の軸方向視にて略四角形の筒状をなし、内部には四角形の孔が形成された中板７４１が付設されている。そして、フレーム７４の内部は、中板７４１の一面側に存在してボビン７３ａが着座する第１着座部７４ａと、中板７４１の他面側に存在してボビン７３ｂが着座する第２着座部７４ｂとに分割されている。そして、第１着座部７４ａに着座されるボビン７３ａが中板７４１の一面に当接し、第２着座部７４ｂに着座されるボビン７３ｂが中板７４１の他面に当接した状態で、ボビン７３ａ、７３ｂはフレーム７４に取り付けられる。
【００３３】
中板７４１に形成された四角形状の孔は、ロータ本体、ロータ軸６及び軸支持部材７７、７７を受容できるように形成されている。このうち、ロータ本体を受容する孔の部分は、ロータ本体が回転に伴って孔の内周面と摺接しないように、ロータ本体よりも大きく形成されている。
【００３４】
フレーム７４には、第１着座部７４ａの存在する側に第１開口部７４２ａが、第２着座部７４ｂの存在する側に第２開口部７４２ｂが、それぞれ形成されている。
【００３５】
フレーム７４の周壁のうちで対向する一対の壁には軸装部７４３ａ、７４３ｂが形成されている。軸装部７４３ａ、７４３ｂは対向配置されている。
このうち軸装部７４３ａはスリットとなっている。このスリットは第１開口部７４２ａを始端とし、終端は中板７４１を越して第２着座部７４ｂに達している。なお、この軸装部７４３ａは第１開口部７４２ａ、第２開口部７４２ｂのいずれか一方に達していればよい。
また、軸装部７４３ｂは、ロータ軸６が回転可能に挿通され得る径を有する孔となっている。なお、軸装部７４３ｂはスリットであってもよい。
【００３６】
発電ユニット７は、フレーム７４の周壁を構成する壁の１つに端子板７５を備えている。端子板７５はフレーム７４の内側に嵌め込まれる。端子板７５には図３で斜線で示すような電極パターンが形成されている。そして、第１のボビン７３ａ及び第２のボビン７３ｂにそれぞれ巻回されている第１のコイル部７２ａ及び第２のコイル部７２ｂの各々の一端が、端子板７５のＡ、Ｂにはんだ付けされることで互いに接続される。また、後述の導線７４５が端子板７５のＣ、Ｄにはんだ付けされることで接続される。本実施形態においては、第１のコイル部７２ａ及び第２のコイル部７２ｂが上から下に向けていずれも時計回りに巻回されている。そこで、端子板７５の配線は図３に示す通り、上下一対の電極Ａ、Ｂが第１のコイル部７２ａ及び第２のコイル部７２ｂの巻線方向と合致するよう（時計回り）に、かつＣ、Ｄに対して交差するように結線されており、第１のコイル部７２ａ及び第２のコイル部７２ｂに流れる電流の方向を揃えた状態となるよう効率よく配線されている。なお、端子板７５の電極パターンは上記に限定されず、第１のコイル部７２ａ及び第２のコイル部７２ｂの巻線方向に応じて、適宜変更可能である。
【００３７】
フレーム７４の筒状端部における第１開口部７４２ａ側には、取付部７４４ａ、７４４ｂが付設されている。取付部７４４ａ、７４４ｂは突起状に形成され、フレーム７４の外方であって、ロータ軸６の延在方向と直交する方向に付設されている。自動車玩具１の組立ての際には、発電ユニット７が発電ユニット受容部４１に載置され、取付部７４４ａ、７４４ｂがシャーシ４に形成された取付受容部４２ａ、４２ｂにそれぞれ取り付けられた状態でねじ止めされる。
【００３８】
次に、図５を参照して自動車玩具１の電気的構成について説明する。
発電ユニット７において、コイル７２ａ、７２ｂが端子板７５を介して直列に接続されており、さらに導線７４５を介して自動車玩具１の前照灯８１、８１となる発光ダイオード７４６、７４６が逆極性となるように並列に接続されて閉回路が構成されている。そして、自動車玩具１の駆動によりロータ７１が回転すると、永久磁石７６の異磁極が交互にコイル７２ａ、７２ｂとの接近と離隔とを繰り返して磁場を変化させることにより、発電ユニット７に誘導起電力が生じる。この誘導起電力を電源として発光ダイオード７４６が発光する。すなわち、端子板７５を介して直列に接続されたコイル７２ａ、７２ｂの電磁誘導により生じた電力が、発光ダイオード７４６、７４６の（＋）側からそれぞれ配電され、各々で発光手段が構成されている。
なお、コイル７２ａ、７２ｂには同時期に異なる磁極が接近することになるが、回路全体としては、コイル７２ａ、７２ｂに（＋）側から（−）側、又は（−）側から（＋）側の電流が交互に流れるようになっている。そして、ロータ７１の回転速度が遅い場合は、起電力が小さいので発光ダイオード７４６、７４６が交互に緩やかに点滅する。一方、ロータ７１の回転速度が速い場合は、起電力が大きく、発光ダイオード７４６、７４６における交互の点滅が非常に高速となる結果、発光ダイオードが点灯し続けているように視覚される。また、発光ダイオード７４６、７４６が上記のように接続されているので、発電機における負荷トルクを安定させると共に、発光ダイオード７４６、７４６の相互に対する逆極性の起電力から各々を保護することができる。
【００３９】
（ボディ９の構成）
図１に示すように、ボディ９は自動車玩具１の車輌外側本体を形成する部分であり、赤、青、白等、任意に着色されている。ユーザが自動車玩具１を床上又は机上等で駆動させると、発光ダイオード７４６、７４６が発光し、ボディ９の前部に付設された前照灯８１、８１が点灯するようになっている。
【００４０】
（組立方法）
続いて、図２及び図３を参照して発電ユニット７の組立方法について説明する。
まず、溝７３１ａには第１のコイル部７２ａが、溝７３１ｂには第２のコイル部７２ｂがそれぞれ巻線機によって巻回される。本実施形態において、コイルの直径は０．０５ｍｍで各溝７３１ａ，７３１ｂにコイル線材を１０００回ほど巻回しているが、いわゆるミニカーにおいては、コイル線材の直径が０．０２〜０．３ｍｍの場合、各溝７３１ａ，７３１ｂにコイル線材が５００〜２０００回ほど巻回されることが好ましい。発光ダイオード７４６、７４６が日中でも十分に認識できる程度の明るさとなるようにするためである。
【００４１】
次に、挿入部材７６１と永久磁石７６とをロータ軸６に取り付けてロータ７１を構成した後、ベアリング７８を取り付け、軸支持部材７７にベアリング部分を嵌め込む。次に、ロータ軸６の一端を、端子板７５の孔を通してフレーム７４の軸装部７４３ｂに挿入する。そして、第１開口部７４２ａ側からロータ軸６の他端を、軸装部７４３ａを構成するスリットに沿って下方にスライドさせて挿入する。この場合、端子板７５を予めフレーム７４に装着しておいてもよいし、端子板７５をロータ軸６と一緒にフレーム７４に装着してもよい。
【００４２】
次に、第１のボビン７３ａ及び第２のボビン７３ｂにそれぞれ巻回されている第１のコイル部７２ａ及び第２のコイル部７２ｂの各々の一端を端子板７５にはんだ付けし、第１のコイル部７２ａと第２のコイル部７２ｂとを電気的に直列に接続する。
【００４３】
次に、第１着座部７４ａに第１開口部７４２ａ側から第１のボビン７３ａを、第２着座部７４ｂに第２開口部７４２ｂ側から第２のボビン７３ｂを、それぞれ着座させる。すなわち、第１着座部７４ａに着座されるボビン７３ａは中板７４１の一端面に当接し、第２着座部７４ｂに着座されるボビン７３ｂは中板７４１の他端面に当接した状態で、ボビン７３ａ、７３ｂがフレーム７４に取り付けられる。
【００４４】
最後に凸部７９１ａをボビン７３ａの内周に、凸部７９１ｂをボビン７３ｂの内周にそれぞれ嵌合させることにより、ボビン７３ａ、７３ｂがそれぞれカバー７９ａ、７９ｂとフレーム７４とで挟持されることになる。以上の組立方法により、発電ユニット７は図２に示すような状態となる。
【００４５】
なお、本実施の形態においては後輪車軸（ロータ軸）６を介して後輪５、５が発電ユニット７に直接連結されており、発電ユニット７は後輪５、５が連結された状態で、シャーシ４の後部に設けられた発電ユニット受容部４１の上に固定される。
【００４６】
（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態に係る自動車玩具１Ａについて、図６を参照して説明する。図６は第２の実施形態に係る発電ユニット７Ａを搭載した車輌玩具を概念的に示した分解斜視図である。
なお、第１の実施形態に係る自動車玩具１と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４７】
本実施の形態においては、ロータ軸６ａと後輪車軸６ｂとが別体で構成されている。図６に示すように、発電ユニット７Ａにおいて、ロータ軸６ａはフレーム７４Ａから外方に延出し、ロータ軸６ａの両端部には小径歯車（ピニオン歯車）６０ａが付設されている。この小径歯車６０ａは、ロータ軸６ａと平行な後輪車軸６ｂに付設された大径歯車６０ｂに噛合している。なお、歯車は小径歯車６０ａ及び大径歯車６０ｂに限定されず、３以上付設されていてもよい。また、歯車はロータ軸６ａの一端側にのみ付設されていてもよい。
【００４８】
このように本実施形態のおいてはロータ軸６ａと後輪車軸６ｂとが別体で構成されているので、予め定められた後輪車軸６ｂの位置に関わらず、自由に発電ユニット７Ａのシャーシ４上における固定箇所を設定することができる。したがって、車体前後の重量バランス、その他の付属品の搭載位置等につき、より自由に自動車玩具１Ａの設計を行うことができる。また、小径歯車６０ａと大径歯車６０ｂとはギア比が異なるので、後輪車軸６ｂを所定の速度で回転させた際におけるロータ軸６ａの回転効率を所望に設定することができる。したがって、ロータ軸６ａの回転により生じる誘導起電力の発生効率を所望に設定することができる。
なお、本実施形態においては、車輪の直径が１０ｍｍで、車輪の回転力を、７倍程度にに増速させてロータ軸６ａに伝達させるようにしているが、車輪の直径が５〜２０ｍｍのいわゆるミニカーであれば、車輪の回転力を２〜３０倍程度に増速させることが好ましい。手押し式の自動車玩具の場合には、それを取り扱う者が通常の速度で手押しした場合に、発光ダイオード７４６、７４６の点滅が前照灯として違和感を感じさせない程度に増速することが好ましい。また、ゼンマイやシューターによって加速されて走行する自動車玩具の場合にはゼンマイやシューターによって走行する速度において、発光ダイオード７４６、７４６の点滅が前照灯として違和感を感じさせない程度に増速することが好ましい。
【００４９】
（効果）
以上説明したように、本発明の第１及び第２の実施の形態に係る発電ユニット７及び７Ａによれば、フレーム７４、７４Ａとは別体のボビン７３a、７３ｂを用意してコイル７
２をそれぞれ巻回させ、コイル７２の巻回後、ロータ７１をフレーム７４、７４Ａに収納した上でボビン７３ａ、７３ｂを第１着座部７４ａ及び第２着座部７４ｂを介してフレーム７４、７４Ａと一体化させることができる。したがって、発電ユニット７における、コイル７２の巻回とロータ７１の収納の作業とを独立に行うことができる。それゆえコイル７２の巻回作業が容易となる。
【００５０】
また、ロータ軸６、６ａが第１開口部７４２ａ又は第２開口部７４２ｂの何れかと連通する第１軸装部７４３ａ及び第２軸装部７４３ｂから延出されるので、発電ユニット７の各構成要素を１度の作業で確実に所定の位置に配置することができる。したがって、発電ユニット７における各構成要素の位置決めが容易となる。よって当該発電ユニット７の組立作業が容易となり、組立時間も短縮することができる。それゆえ発電ユニット７ひいては自動車玩具１の製造コストが下がり、製品価格も安価とすることができる。
【００５１】
また、当該発電ユニット７がフレーム７４、７４Ａに装着される端子板７５を備えているので、第１及び第２のボビン７３ａ、７３ｂにそれぞれ巻回されているコイル７２の一端同士の接続がより容易となる。
【００５２】
また、当該発電ユニット７が取付部を備えているので、当該発電ユニット７が適用される対象に取り付ける作業が容易かつ確実となる。
【００５３】
また、自動車玩具１が発電ユニット７を搭載しているので、電池等の電源によらずとも、走行する自動車玩具１の車軸６，６ｂ等から動力を得て発電ユニット７を駆動させ、それによって発生した電気によって前照灯８１を作動させることができる。さらに当該発電ユニット７の組立が容易であるので、その分発電ユニット７ひいては自動車玩具１の製造コストが下がり、製品価格も安価となる。
【００５４】
なお、上記実施形態において、コイル径、コイル巻回数、増速比などについて具体的な数値を挙げたが、かかる数値範囲内であれば、実施形態とは形の異なる発電ユニット（例えば、ボビンやフレームの形が異なっていたり、或いは、ボビンを持たずフレームに直接にコイル線材を巻回する形式の発電ユニット）であっても、発光ダイオード７４６、７４６を日中でも十分に認識できる程度の明るさにすることが可能であり、また、発光ダイオード７４６、７４６の点滅を前照灯として違和感を感じさせない程度にすることが可能である。
例えば、永久磁石が付設され車軸の回転によって回転するロータ軸と、前記ロータ軸が回転したときに前記永久磁石によって起電力を生じるコイルと、前記コイルに接続され、前記起電力によって点灯する発光ダイオードとを備える自動車玩具の発電ユニットに適用する場合にも、上記数値は妥当する。
また、この場合、前記コイルは、第１のコイル巻回部および第２のコイル巻回部が形成されるようにボビンに巻回され、前記第１のコイル巻回部および第２のコイル巻回部はコイル軸心の延在方向に対して所定の距離離れて設けられ、且つ、前記第１のコイル巻回部および第２のコイル巻回部は直列に接続され、前記ロータ軸は、前記コイル軸心に直交する方向に延在し且つ前記第１のコイル巻回部および前記第２のコイル巻回部の間に位置するように前記ボビンに取り付けられていてもよいことは勿論である。
この場合、前記ボビンは、前記第１のコイル巻回部が形成される第１のボビン片と、前記第１のボビン片に組み付け可能で前記第２のコイル巻回部が形成される第２のボビン片とから構成されていてもよい。
また、前記ボビンは、前記ロータ軸と直交する合わせ面を持ち互いに組み付け可能な第１のボビン片および第２のボビン片から構成されていてもよい。
また、ボビンには、シャーシに対してねじ止めするためのねじ穴や、前記車軸を支持するための軸孔が設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１ 自動車玩具
６ 後輪車軸（ロータ軸）
６ａ ロータ軸
７、７Ａ 発電ユニット
７１ ロータ
７２ コイル
７３ａ 第１のボビン
７３ｂ 第２のボビン
７４、７４Ａ フレーム
７４ａ 第１着座部
７４ｂ 第２着座部
７４２ａ 第１開口部
７４２ｂ 第２開口部
７４３ａ、７４３ｂ 軸装部
７４４ａ、７４４ｂ 取付部
７５ 端子板
７６ 永久磁石
７７、７７ 軸支持部材
８１ 前照灯
【技術分野】
【０００１】
本発明は、玩具用発電ユニット及び当該玩具用発電ユニットを搭載した車輌玩具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車輌玩具用の発電ユニットとして、例えば、ゼンマイや手押し等の駆動力で回転する車軸の回転力によって磁石を回転させ、この磁石の近傍に配置した１つのコイルに誘導起電力を生じさせて玩具車輌の前照灯等に電力を供給する発電ユニットが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、発電ユニットとしては、車輌玩具用ではないが、例えば、２つのコイルの間に配置した磁石を支持するロータ軸を風力によって回転させ、各コイルに生じる誘導起電力によって電子機器に電力を供給する発電ユニットが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６２−７０５９４号公報
【特許文献２】実用新案登録第３１２０２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示される発電ユニットは、コイルが１つのみであるため、発電効率が低いという問題があった。また、特許文献２に開示される風力発電ユニットは、車輌玩具に搭載するには装置が大きく、手押し等により駆動させる車輌玩具のように小型な物品を取り付け対象とする発電ユニットとしては適さないという問題があった。
【０００６】
ここで、複数のコイルを有する小型の発電ユニットとして、未だ公知とはなっていないが、図７に示すように、回転する磁石をロータとしてフレームの内側に収納し、フレームの周囲に２つのコイルを配置する構成が考えられる。しかしこのように構成した発電ユニットにおいては、磁石径がロータ軸径よりも大きいため、コイルの被装着部分であるボビンを縦割り又は横割りの２分割にしなければならないという構造的制約が生じる。それゆえ、発電ユニットを組み立てる際における、コイルを巻回する作業の簡易化が問題となる。
【０００７】
すなわち、図７（ａ）に示すようにボビンが縦割りの状態でフレームに配置される場合、ロータ軸が左右に突出しているため、コイルを巻き付ける際に軸が妨げとなってコイルを巻回しづらいという問題があった。一方、図７(ｂ)に示すようにボビンが横割りの状態でフレームに配置される場合、各ボビンにコイルを巻回した後で上下のボビン同士を接着して一体化する必要があり、組立てが煩雑であった。このため、組立て容易な玩具用発電ユニットが望まれていた。
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、組立ての容易な玩具用発電ユニット及び当該玩具用発電ユニットを搭載した車輌玩具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、永久磁石と、前記永久磁石が付設されるロータ軸とを備えたロータと、
コイルが巻回された第１及び第２のボビンと、
一端に第１開口部、他端に第２開口部を有し、前記ロータのロータ本体と前記第１及び第２のボビンとを収納する筒状のフレームと、を備え、
前記フレームは、その周壁における前記一端と前記他端との中間部に、前記第１開口部又は前記第２開口部に達するスリットからなる軸装部を有するとともに、その内周に、前記第１開口部側の少なくとも一部において前記第１のボビンを支持する第１着座部と、前記第２開口部側の少なくとも一部において前記第２のボビンを支持する第２着座部と、を備え、
前記ロータ本体は、前記フレームにおける前記一端と前記他端との中間部に支持され、
前記第１及び第２のボビンは、各々の軸方向が前記ロータ軸の軸方向に直交するようにしてそれぞれ前記第１着座部と前記第２着座部とに着座され、
前記第１及び第２のボビンにそれぞれ巻回されているコイルの各々の一端が互いに接続されてなることを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項２に記載の発明は、
前記ロータ軸が、前記軸装部から前記フレーム外方に延出されていることを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決するため、請求項３に記載の発明は、
前記フレームに装着される端子板を備え、
前記第１及び第２のボビンにそれぞれ巻回されているコイルの各々の一端が、前記端子板にそれぞれはんだ付けされることで互いに接続されていることを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決するため、請求項４に記載の発明は、
前記フレームに、該フレームを取り付け体に取り付けるための取付部を形成したことを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決するため、請求項５に記載の発明は、
前記玩具用発電ユニットを搭載し、該玩具用発電ユニットに生じる誘導起電力を電源として作動する電子機器を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、フレームとは別体のボビンを２つ用意してコイルをそれぞれ巻回させ、コイルの巻回後、ロータをフレームに収納した上で２つのボビンを第１着座部及び第２着座部を介してフレームと一体化させることができる。したがって、コイルの巻回とロータを収納する作業とを独立に行うことができる。それゆえコイルの巻回作業が容易となる。
【００１５】
また、ロータ軸が何れか一方が第１開口部又は第２開口部と連通する第１及び第２軸装部から延出されることにより、玩具用発電ユニットの各構成要素を１度の作業で確実に所定の位置に配置することができる。したがって、玩具用発電ユニットにおける各構成要素の位置決めが容易となる。よって玩具用発電ユニットの組立作業が容易となり、組立時間を短縮することができる。それゆえ玩具用発電ユニットひいては車輌玩具の製造コストが下がり、製品価格を安価とすることができる。
【００１６】
また、当該玩具用発電ユニットが、フレームに装着される端子板を備えていることにより、第１及び第２のボビンにそれぞれ巻回されているコイルの一端同士の接続がより容易となる。
【００１７】
また、当該玩具用発電ユニットが取付部を備えていることにより、当該玩具用発電ユニットが適用される対象に取り付ける作業が容易かつ確実となる。
【００１８】
また、当該電子機器が玩具用発電ユニットを搭載していることにより、電池等の電源によらずとも、駆動する車輌玩具の車軸等から動力を得て発電ユニットを駆動させ、それによって発生した電気によって電子機器を作動させることができる。さらに当該玩具用発電ユニットの組立てが容易であるので、その分玩具用発電ユニットひいては車輌玩具の製造コストが下がり、製品価格も安価とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る玩具用発電ユニットを搭載した車輌玩具を概念的に示した分解斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る玩具用発電ユニットの組立後の状態を示す全体図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る玩具用発電ユニットにおいて、ロータがフレームに収納される前の状態を示す分解図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る玩具用発電ユニットにおいて、ロータがフレームに収納された後の分解図である。
【図５】本発明の実施形態に係る玩具用発電ユニットの電気的構成を示す回路図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る玩具用発電ユニットを搭載した車輌玩具を概念的に示した分解斜視図である。
【図７】従来技術の発電ユニットであって、（ａ）ボビンを縦割りとした場合、（ｂ）ボビンを横割りとした場合、をそれぞれ示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（全体構成）
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本実施形態に係る玩具用発電ユニットを備えた車輌玩具の一例としての自動車玩具１の分解斜視図である。
【００２１】
この自動車玩具１は、前輪２、２が前輪車軸３を介して付設されたシャーシ４と、後輪５、５が後輪車軸（ロータ軸）６を介して付設されている玩具用発電ユニット７（以下、単に発電ユニット７と称する）と、ボディ８とを備えている。また、自動車玩具１は、図示しないが、実際の自動車の運転席、助手席及び後部座席を象った自動車玩具用の前部座席及び後部座席を備えている。この自動車玩具１は、シャーシ４の上に発電ユニット７と、前部座席及び後部座席とを載置した後、ボディ８を上方から被せることによって簡単に組み上げることができるようになっている。
【００２２】
（シャーシ４の構成）
図１に示すように、シャーシ４は前記前輪２、２及び前輪車軸３の他に、板バネ９を備えている。板バネ９の一端部はシャーシ４に固定され、他端部は前輪車軸３を下方に向けて付勢している。一方、前輪車軸３は、シャーシ４に付設されたリブ１０、１０の長孔１０ａに挿通されリブ１０、１０内で上下動自在となっている。そして、シャーシ４は自動車玩具１が凹凸のある面上を走行する際等に生じる振動を板バネ９によって吸収するように構成されている。
【００２３】
また、シャーシ４には発電ユニット受容部４１及び取付受容部４２ａ、４２ｂが形成されている。発電ユニット受容部４１は、シャーシ４の後部において全幅に亘って形成された凹部であって、発電ユニット７の底部と略同一の形状を有している。取付受容部４２ａ、４２ｂは、発電ユニット受容部４１付近に形成された２つの凹部であり、発電ユニット７が発電ユニット受容部４１に載置された際に、後述の凸状に形成された取付部７４４ａ、７４４ｂとそれぞれ係合するような位置及び形状により構成されている。
【００２４】
（発電ユニット７の構成）
続いて、図３及び４を参照して発電ユニット７の構成を詳細に説明する。
図３は発電ユニットにおいて、ロータがフレームに収納される前の状態を示す分解図であり、図４は発電ユニットにおいて、ロータがフレームに収納された後の状態を示す分解図である。
図３及び図４に示すように、発電ユニット７は、ロータ７１、コイル７２、ボビン７３、フレーム７４、金属端子板７５（以下、単に端子板７５と称する）、及びカバー７９を備えている。
【００２５】
ロータ７１は、永久磁石７６とロータ軸６とを備えている。
永久磁石７６は、周方向に１組の異磁極（Ｎ極／Ｓ極）が配された円筒状のネオジウム磁石である。この永久磁石７６の中空部には、永久磁石７６と同程度の長さを有する円筒状の挿入部材７６１が挿入されており、挿入部材７６１の中空部にはロータ軸６が挿入されている。永久磁石７６と挿入部材７６１、挿入部材７６１とロータ軸６とは、互いに間隙なく嵌挿されており、これによって、永久磁石７６、挿入部材７６１、ロータ軸６が軸周りに一体に回転するようになっている。ここで、ロータ軸６に挿入部材７６１及び永久磁石７６が付設されている部分が、ロータ本体を構成している。また、挿入部材７６１の一端には、永久磁石７６の中空部より大径のフランジ７６１ａが形成されている。
なお、ロータ軸６の周方向に２組以上の異磁極が交互に並ぶように構成してもよい。
【００２６】
ロータ軸６は、その軸方向においてロータ本体を挟み込むように配置された軸支持部材７７、７７に、ベアリング７８、７８を介して挿通されており、軸支持部材７７、７７がフレーム７４内に装着された際に、フレーム７４に対して回転自在に支持されるようになっている。これにより、ロータ軸６を正確かつ円滑に回転させることができ、ロータ７１の回転により生じる摩擦熱を抑制することができるようになっている。
【００２７】
本実施の形態においては、ロータ軸６の両端部がフレーム７４の外方に延出しており、ロータ軸６が後輪車軸として機能する。すなわち、ロータ軸６の両端部を介して後輪５、５が発電ユニット７に連結されている（図１参照）。また、自動車玩具１の組み立て後に、後輪車軸を構成するロータ軸６が、前輪車軸３と平行に配置される。
【００２８】
コイル７２は、第１のコイル部７２ａ及び第２のコイル部７２ｂを備え、第１のコイル部７２ａと第２のコイル部７２ｂとが直列接続されることによって１組のコイル７２が形成されている。
【００２９】
ボビン７３は第１のボビン７３ａ及び第２のボビン７３ｂを備えている。第１のボビン７３ａ及び第２のボビン７３ｂは、共に軸方向視にて角部が丸みを帯びた略四角形の環状であって、略同一の形状を有している。
【００３０】
ボビン７３ａには外周全域に亘って溝７３１ａが形成されている。この溝７３１ａは、第１のコイル部７２ａが巻回される第１の被装着部を構成している。
また、ボビン７３ａの外周は、コイル７２の軸方向視にて角部が丸みを帯びた略四角形の形状となっており、後述するフレーム７４に付設された第１着座部７４ａの形状と略同一である。ボビン７３ａがこの第１着座部７４ａに着座されることにより、ボビン７３ａとフレーム７４とが一体化されるようになっている。なお、ボビン７３ａの外周の形状は特に限定されず、円形、多角形等、任意の形状であってもよい。
また、ボビン７３ａの内周は、コイル７２の軸方向視にて角部が丸みを帯びた略四角形の孔となっている。当該ボビン７３ａの内周の形状はカバー７９ａの下面に付設された凸部７９１ａの形状と略同一であり、凸部７９１ａがボビン７３ａの内周に嵌合することにより、ボビン７３ａがカバー７９ａと一体化されるように構成されている。
【００３１】
ボビン７３ｂには、外周全域に亘って溝７３１ｂが形成されている。この溝７３１ｂは第２のコイル部７２ｂが巻回され、第２の被装着部を構成している。
また、ボビン７３ｂの外周は、コイル７２の軸方向視にて角部が丸みを帯びた略四角形の形状となっており、フレーム７４に付設された第２着座部７４ｂの形状と略同一である。ボビン７３ｂがこの第２着座部７４ｂに着座されることにより、ボビン７３ｂとフレーム７４とが一体化されるようになっている。なお、ボビン７３ｂの外周の形状は特に限定されず、円形、多角形等、任意の形状であってもよい。
また、ボビン７３ｂの内周は、コイル７２の軸方向視にて角部が丸みを帯びた略四角形の孔となっている。当該ボビン７３ｂの内周の形状はカバー７９ｂの上面に付設された凸部７９１ｂの形状と略同一であり、凸部７９１ｂがボビン７３ｂの内周に嵌合することにより、ボビン７３ｂがカバー７９ｂと一体化されるように構成されている。
【００３２】
フレーム７４は、コイル７２の軸方向視にて略四角形の筒状をなし、内部には四角形の孔が形成された中板７４１が付設されている。そして、フレーム７４の内部は、中板７４１の一面側に存在してボビン７３ａが着座する第１着座部７４ａと、中板７４１の他面側に存在してボビン７３ｂが着座する第２着座部７４ｂとに分割されている。そして、第１着座部７４ａに着座されるボビン７３ａが中板７４１の一面に当接し、第２着座部７４ｂに着座されるボビン７３ｂが中板７４１の他面に当接した状態で、ボビン７３ａ、７３ｂはフレーム７４に取り付けられる。
【００３３】
中板７４１に形成された四角形状の孔は、ロータ本体、ロータ軸６及び軸支持部材７７、７７を受容できるように形成されている。このうち、ロータ本体を受容する孔の部分は、ロータ本体が回転に伴って孔の内周面と摺接しないように、ロータ本体よりも大きく形成されている。
【００３４】
フレーム７４には、第１着座部７４ａの存在する側に第１開口部７４２ａが、第２着座部７４ｂの存在する側に第２開口部７４２ｂが、それぞれ形成されている。
【００３５】
フレーム７４の周壁のうちで対向する一対の壁には軸装部７４３ａ、７４３ｂが形成されている。軸装部７４３ａ、７４３ｂは対向配置されている。
このうち軸装部７４３ａはスリットとなっている。このスリットは第１開口部７４２ａを始端とし、終端は中板７４１を越して第２着座部７４ｂに達している。なお、この軸装部７４３ａは第１開口部７４２ａ、第２開口部７４２ｂのいずれか一方に達していればよい。
また、軸装部７４３ｂは、ロータ軸６が回転可能に挿通され得る径を有する孔となっている。なお、軸装部７４３ｂはスリットであってもよい。
【００３６】
発電ユニット７は、フレーム７４の周壁を構成する壁の１つに端子板７５を備えている。端子板７５はフレーム７４の内側に嵌め込まれる。端子板７５には図３で斜線で示すような電極パターンが形成されている。そして、第１のボビン７３ａ及び第２のボビン７３ｂにそれぞれ巻回されている第１のコイル部７２ａ及び第２のコイル部７２ｂの各々の一端が、端子板７５のＡ、Ｂにはんだ付けされることで互いに接続される。また、後述の導線７４５が端子板７５のＣ、Ｄにはんだ付けされることで接続される。本実施形態においては、第１のコイル部７２ａ及び第２のコイル部７２ｂが上から下に向けていずれも時計回りに巻回されている。そこで、端子板７５の配線は図３に示す通り、上下一対の電極Ａ、Ｂが第１のコイル部７２ａ及び第２のコイル部７２ｂの巻線方向と合致するよう（時計回り）に、かつＣ、Ｄに対して交差するように結線されており、第１のコイル部７２ａ及び第２のコイル部７２ｂに流れる電流の方向を揃えた状態となるよう効率よく配線されている。なお、端子板７５の電極パターンは上記に限定されず、第１のコイル部７２ａ及び第２のコイル部７２ｂの巻線方向に応じて、適宜変更可能である。
【００３７】
フレーム７４の筒状端部における第１開口部７４２ａ側には、取付部７４４ａ、７４４ｂが付設されている。取付部７４４ａ、７４４ｂは突起状に形成され、フレーム７４の外方であって、ロータ軸６の延在方向と直交する方向に付設されている。自動車玩具１の組立ての際には、発電ユニット７が発電ユニット受容部４１に載置され、取付部７４４ａ、７４４ｂがシャーシ４に形成された取付受容部４２ａ、４２ｂにそれぞれ取り付けられた状態でねじ止めされる。
【００３８】
次に、図５を参照して自動車玩具１の電気的構成について説明する。
発電ユニット７において、コイル７２ａ、７２ｂが端子板７５を介して直列に接続されており、さらに導線７４５を介して自動車玩具１の前照灯８１、８１となる発光ダイオード７４６、７４６が逆極性となるように並列に接続されて閉回路が構成されている。そして、自動車玩具１の駆動によりロータ７１が回転すると、永久磁石７６の異磁極が交互にコイル７２ａ、７２ｂとの接近と離隔とを繰り返して磁場を変化させることにより、発電ユニット７に誘導起電力が生じる。この誘導起電力を電源として発光ダイオード７４６が発光する。すなわち、端子板７５を介して直列に接続されたコイル７２ａ、７２ｂの電磁誘導により生じた電力が、発光ダイオード７４６、７４６の（＋）側からそれぞれ配電され、各々で発光手段が構成されている。
なお、コイル７２ａ、７２ｂには同時期に異なる磁極が接近することになるが、回路全体としては、コイル７２ａ、７２ｂに（＋）側から（−）側、又は（−）側から（＋）側の電流が交互に流れるようになっている。そして、ロータ７１の回転速度が遅い場合は、起電力が小さいので発光ダイオード７４６、７４６が交互に緩やかに点滅する。一方、ロータ７１の回転速度が速い場合は、起電力が大きく、発光ダイオード７４６、７４６における交互の点滅が非常に高速となる結果、発光ダイオードが点灯し続けているように視覚される。また、発光ダイオード７４６、７４６が上記のように接続されているので、発電機における負荷トルクを安定させると共に、発光ダイオード７４６、７４６の相互に対する逆極性の起電力から各々を保護することができる。
【００３９】
（ボディ９の構成）
図１に示すように、ボディ９は自動車玩具１の車輌外側本体を形成する部分であり、赤、青、白等、任意に着色されている。ユーザが自動車玩具１を床上又は机上等で駆動させると、発光ダイオード７４６、７４６が発光し、ボディ９の前部に付設された前照灯８１、８１が点灯するようになっている。
【００４０】
（組立方法）
続いて、図２及び図３を参照して発電ユニット７の組立方法について説明する。
まず、溝７３１ａには第１のコイル部７２ａが、溝７３１ｂには第２のコイル部７２ｂがそれぞれ巻線機によって巻回される。本実施形態において、コイルの直径は０．０５ｍｍで各溝７３１ａ，７３１ｂにコイル線材を１０００回ほど巻回しているが、いわゆるミニカーにおいては、コイル線材の直径が０．０２〜０．３ｍｍの場合、各溝７３１ａ，７３１ｂにコイル線材が５００〜２０００回ほど巻回されることが好ましい。発光ダイオード７４６、７４６が日中でも十分に認識できる程度の明るさとなるようにするためである。
【００４１】
次に、挿入部材７６１と永久磁石７６とをロータ軸６に取り付けてロータ７１を構成した後、ベアリング７８を取り付け、軸支持部材７７にベアリング部分を嵌め込む。次に、ロータ軸６の一端を、端子板７５の孔を通してフレーム７４の軸装部７４３ｂに挿入する。そして、第１開口部７４２ａ側からロータ軸６の他端を、軸装部７４３ａを構成するスリットに沿って下方にスライドさせて挿入する。この場合、端子板７５を予めフレーム７４に装着しておいてもよいし、端子板７５をロータ軸６と一緒にフレーム７４に装着してもよい。
【００４２】
次に、第１のボビン７３ａ及び第２のボビン７３ｂにそれぞれ巻回されている第１のコイル部７２ａ及び第２のコイル部７２ｂの各々の一端を端子板７５にはんだ付けし、第１のコイル部７２ａと第２のコイル部７２ｂとを電気的に直列に接続する。
【００４３】
次に、第１着座部７４ａに第１開口部７４２ａ側から第１のボビン７３ａを、第２着座部７４ｂに第２開口部７４２ｂ側から第２のボビン７３ｂを、それぞれ着座させる。すなわち、第１着座部７４ａに着座されるボビン７３ａは中板７４１の一端面に当接し、第２着座部７４ｂに着座されるボビン７３ｂは中板７４１の他端面に当接した状態で、ボビン７３ａ、７３ｂがフレーム７４に取り付けられる。
【００４４】
最後に凸部７９１ａをボビン７３ａの内周に、凸部７９１ｂをボビン７３ｂの内周にそれぞれ嵌合させることにより、ボビン７３ａ、７３ｂがそれぞれカバー７９ａ、７９ｂとフレーム７４とで挟持されることになる。以上の組立方法により、発電ユニット７は図２に示すような状態となる。
【００４５】
なお、本実施の形態においては後輪車軸（ロータ軸）６を介して後輪５、５が発電ユニット７に直接連結されており、発電ユニット７は後輪５、５が連結された状態で、シャーシ４の後部に設けられた発電ユニット受容部４１の上に固定される。
【００４６】
（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態に係る自動車玩具１Ａについて、図６を参照して説明する。図６は第２の実施形態に係る発電ユニット７Ａを搭載した車輌玩具を概念的に示した分解斜視図である。
なお、第１の実施形態に係る自動車玩具１と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４７】
本実施の形態においては、ロータ軸６ａと後輪車軸６ｂとが別体で構成されている。図６に示すように、発電ユニット７Ａにおいて、ロータ軸６ａはフレーム７４Ａから外方に延出し、ロータ軸６ａの両端部には小径歯車（ピニオン歯車）６０ａが付設されている。この小径歯車６０ａは、ロータ軸６ａと平行な後輪車軸６ｂに付設された大径歯車６０ｂに噛合している。なお、歯車は小径歯車６０ａ及び大径歯車６０ｂに限定されず、３以上付設されていてもよい。また、歯車はロータ軸６ａの一端側にのみ付設されていてもよい。
【００４８】
このように本実施形態のおいてはロータ軸６ａと後輪車軸６ｂとが別体で構成されているので、予め定められた後輪車軸６ｂの位置に関わらず、自由に発電ユニット７Ａのシャーシ４上における固定箇所を設定することができる。したがって、車体前後の重量バランス、その他の付属品の搭載位置等につき、より自由に自動車玩具１Ａの設計を行うことができる。また、小径歯車６０ａと大径歯車６０ｂとはギア比が異なるので、後輪車軸６ｂを所定の速度で回転させた際におけるロータ軸６ａの回転効率を所望に設定することができる。したがって、ロータ軸６ａの回転により生じる誘導起電力の発生効率を所望に設定することができる。
なお、本実施形態においては、車輪の直径が１０ｍｍで、車輪の回転力を、７倍程度にに増速させてロータ軸６ａに伝達させるようにしているが、車輪の直径が５〜２０ｍｍのいわゆるミニカーであれば、車輪の回転力を２〜３０倍程度に増速させることが好ましい。手押し式の自動車玩具の場合には、それを取り扱う者が通常の速度で手押しした場合に、発光ダイオード７４６、７４６の点滅が前照灯として違和感を感じさせない程度に増速することが好ましい。また、ゼンマイやシューターによって加速されて走行する自動車玩具の場合にはゼンマイやシューターによって走行する速度において、発光ダイオード７４６、７４６の点滅が前照灯として違和感を感じさせない程度に増速することが好ましい。
【００４９】
（効果）
以上説明したように、本発明の第１及び第２の実施の形態に係る発電ユニット７及び７Ａによれば、フレーム７４、７４Ａとは別体のボビン７３a、７３ｂを用意してコイル７
２をそれぞれ巻回させ、コイル７２の巻回後、ロータ７１をフレーム７４、７４Ａに収納した上でボビン７３ａ、７３ｂを第１着座部７４ａ及び第２着座部７４ｂを介してフレーム７４、７４Ａと一体化させることができる。したがって、発電ユニット７における、コイル７２の巻回とロータ７１の収納の作業とを独立に行うことができる。それゆえコイル７２の巻回作業が容易となる。
【００５０】
また、ロータ軸６、６ａが第１開口部７４２ａ又は第２開口部７４２ｂの何れかと連通する第１軸装部７４３ａ及び第２軸装部７４３ｂから延出されるので、発電ユニット７の各構成要素を１度の作業で確実に所定の位置に配置することができる。したがって、発電ユニット７における各構成要素の位置決めが容易となる。よって当該発電ユニット７の組立作業が容易となり、組立時間も短縮することができる。それゆえ発電ユニット７ひいては自動車玩具１の製造コストが下がり、製品価格も安価とすることができる。
【００５１】
また、当該発電ユニット７がフレーム７４、７４Ａに装着される端子板７５を備えているので、第１及び第２のボビン７３ａ、７３ｂにそれぞれ巻回されているコイル７２の一端同士の接続がより容易となる。
【００５２】
また、当該発電ユニット７が取付部を備えているので、当該発電ユニット７が適用される対象に取り付ける作業が容易かつ確実となる。
【００５３】
また、自動車玩具１が発電ユニット７を搭載しているので、電池等の電源によらずとも、走行する自動車玩具１の車軸６，６ｂ等から動力を得て発電ユニット７を駆動させ、それによって発生した電気によって前照灯８１を作動させることができる。さらに当該発電ユニット７の組立が容易であるので、その分発電ユニット７ひいては自動車玩具１の製造コストが下がり、製品価格も安価となる。
【００５４】
なお、上記実施形態において、コイル径、コイル巻回数、増速比などについて具体的な数値を挙げたが、かかる数値範囲内であれば、実施形態とは形の異なる発電ユニット（例えば、ボビンやフレームの形が異なっていたり、或いは、ボビンを持たずフレームに直接にコイル線材を巻回する形式の発電ユニット）であっても、発光ダイオード７４６、７４６を日中でも十分に認識できる程度の明るさにすることが可能であり、また、発光ダイオード７４６、７４６の点滅を前照灯として違和感を感じさせない程度にすることが可能である。
例えば、永久磁石が付設され車軸の回転によって回転するロータ軸と、前記ロータ軸が回転したときに前記永久磁石によって起電力を生じるコイルと、前記コイルに接続され、前記起電力によって点灯する発光ダイオードとを備える自動車玩具の発電ユニットに適用する場合にも、上記数値は妥当する。
また、この場合、前記コイルは、第１のコイル巻回部および第２のコイル巻回部が形成されるようにボビンに巻回され、前記第１のコイル巻回部および第２のコイル巻回部はコイル軸心の延在方向に対して所定の距離離れて設けられ、且つ、前記第１のコイル巻回部および第２のコイル巻回部は直列に接続され、前記ロータ軸は、前記コイル軸心に直交する方向に延在し且つ前記第１のコイル巻回部および前記第２のコイル巻回部の間に位置するように前記ボビンに取り付けられていてもよいことは勿論である。
この場合、前記ボビンは、前記第１のコイル巻回部が形成される第１のボビン片と、前記第１のボビン片に組み付け可能で前記第２のコイル巻回部が形成される第２のボビン片とから構成されていてもよい。
また、前記ボビンは、前記ロータ軸と直交する合わせ面を持ち互いに組み付け可能な第１のボビン片および第２のボビン片から構成されていてもよい。
また、ボビンには、シャーシに対してねじ止めするためのねじ穴や、前記車軸を支持するための軸孔が設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１ 自動車玩具
６ 後輪車軸（ロータ軸）
６ａ ロータ軸
７、７Ａ 発電ユニット
７１ ロータ
７２ コイル
７３ａ 第１のボビン
７３ｂ 第２のボビン
７４、７４Ａ フレーム
７４ａ 第１着座部
７４ｂ 第２着座部
７４２ａ 第１開口部
７４２ｂ 第２開口部
７４３ａ、７４３ｂ 軸装部
７４４ａ、７４４ｂ 取付部
７５ 端子板
７６ 永久磁石
７７、７７ 軸支持部材
８１ 前照灯
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石と、前記永久磁石が付設されるロータ軸とを備えたロータと、
コイルが巻回された第１及び第２のボビンと、
一端に第１開口部、他端に第２開口部を有し、前記ロータのロータ本体と前記第１及び第２のボビンとを収納する筒状のフレームと、を備え、
前記フレームは、その周壁における前記一端と前記他端との中間部に、前記第１開口部又は前記第２開口部に達するスリットからなる軸装部を有するとともに、その内周に、前記第１開口部側の少なくとも一部において前記第１のボビンを支持する第１着座部と、前記第２開口部側の少なくとも一部において前記第２のボビンを支持する第２着座部と、を備え、
前記ロータ本体は、前記フレームにおける前記一端と前記他端との中間部に支持され、
前記第１及び第２のボビンは、各々の軸方向が前記ロータ軸の軸方向に直交するようにしてそれぞれ前記第１着座部と前記第２着座部とに着座され、
前記第１及び第２のボビンにそれぞれ巻回されているコイルの各々の一端が互いに接続されてなることを特徴とする玩具用発電ユニット。
【請求項２】
前記ロータ軸が、前記軸装部から前記フレーム外方に延出されていることを特徴とする請求項１に記載の玩具用発電ユニット。
【請求項３】
前記フレームに装着される端子板を備え、
前記第１及び第２のボビンにそれぞれ巻回されているコイルの各々の一端が、前記端子板にそれぞれはんだ付けされることで互いに接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の玩具用発電ユニット。
【請求項４】
前記フレームに、該フレームを取り付け体に取り付けるための取付部を形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の玩具用発電ユニット。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の玩具用発電ユニットを搭載し、該玩具用発電ユニットに生じる誘導起電力を電源として作動する電子機器を備えたことを特徴とする車輌玩具。
【請求項１】
永久磁石と、前記永久磁石が付設されるロータ軸とを備えたロータと、
コイルが巻回された第１及び第２のボビンと、
一端に第１開口部、他端に第２開口部を有し、前記ロータのロータ本体と前記第１及び第２のボビンとを収納する筒状のフレームと、を備え、
前記フレームは、その周壁における前記一端と前記他端との中間部に、前記第１開口部又は前記第２開口部に達するスリットからなる軸装部を有するとともに、その内周に、前記第１開口部側の少なくとも一部において前記第１のボビンを支持する第１着座部と、前記第２開口部側の少なくとも一部において前記第２のボビンを支持する第２着座部と、を備え、
前記ロータ本体は、前記フレームにおける前記一端と前記他端との中間部に支持され、
前記第１及び第２のボビンは、各々の軸方向が前記ロータ軸の軸方向に直交するようにしてそれぞれ前記第１着座部と前記第２着座部とに着座され、
前記第１及び第２のボビンにそれぞれ巻回されているコイルの各々の一端が互いに接続されてなることを特徴とする玩具用発電ユニット。
【請求項２】
前記ロータ軸が、前記軸装部から前記フレーム外方に延出されていることを特徴とする請求項１に記載の玩具用発電ユニット。
【請求項３】
前記フレームに装着される端子板を備え、
前記第１及び第２のボビンにそれぞれ巻回されているコイルの各々の一端が、前記端子板にそれぞれはんだ付けされることで互いに接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の玩具用発電ユニット。
【請求項４】
前記フレームに、該フレームを取り付け体に取り付けるための取付部を形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の玩具用発電ユニット。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の玩具用発電ユニットを搭載し、該玩具用発電ユニットに生じる誘導起電力を電源として作動する電子機器を備えたことを特徴とする車輌玩具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−５０７２５（Ｐ２０１１−５０７２５Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４１３０７（Ｐ２００９−２４１３０７）
【出願日】平成２１年１０月２０日（２００９．１０．２０）
【出願人】（０００００３５８４）株式会社タカラトミー (248)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２０日（２００９．１０．２０）
【出願人】（０００００３５８４）株式会社タカラトミー (248)
【Ｆターム（参考）】
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