JP2002010606A - アウターロータ型ブラシレス直流モータ - Google Patents

アウターロータ型ブラシレス直流モータ

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JP2002010606A
JP2002010606A JP2000185110A JP2000185110A JP2002010606A JP 2002010606 A JP2002010606 A JP 2002010606A JP 2000185110 A JP2000185110 A JP 2000185110A JP 2000185110 A JP2000185110 A JP 2000185110A JP 2002010606 A JP2002010606 A JP 2002010606A
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outer rotor
motor
permanent magnets
magnetic flux
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Masaaki Kaizuka
正明 貝塚
Kazuma Okuda
一眞 奥田
Kazunari Takahashi
一成 高橋
Masaharu Hosoda
正晴 細田
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Honda Motor Co Ltd
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    • H02K1/2787—Outer rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/2789—Outer rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2791—Surface mounted magnets; Inset magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アウターロータ型ブラシレス直流モータの最
大トルクを低下させることなく外径寸法の小型化を図
る。 【解決手段】 アウターロータ型ブラシレス直流モータ
のアウターロータＲは、環状のヨーク３３の内周面にＮ
極およびＳ極が相対向するように取り付けられた複数の
永久磁石３４を備える。各々の永久磁石３４の外周面に
おける円周方向両端部を半径方向内側に切り欠いて薄肉
部３４ｂを形成し、隣接する永久磁石３４の薄肉部３４
ｂ間を接続するヨーク３３の磁束渡り部３３ｂを半径方
向内側に膨らませて厚肉にする。上記構成により、磁束
渡り部３３ｂにおける磁路の断面積を広げて磁気飽和の
発生を抑制し、永久磁石３４を小型化しながら最大トル
クの低下を防止することができ、しかもヨーク３３の磁
束渡り部３３ｂは半径方向内側に膨らんでいるため、ヨ
ーク３３の外径寸法が増加することがない。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の永久磁石を
備えた環状のアウターロータをステータの半径方向外側
に回転自在に配置したアウターロータ型ブラシレス直流
モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】円周方向に配置された複数の永久磁石を
備えたアウターロータをステータの半径方向外側に回転
自在に配置したアウターロータ型ブラシレス直流モータ
が、特開平１１−２１５７４９号公報により公知であ
る。このアウターロータ型ブラシレス直流モータは、ア
ウターロータの各々の永久磁石の円周方向両端部、つま
り隣接する永久磁石の相対向する端部の半径方向内周面
を半径方向外側に凹ませることにより、コギングトルク
の波形を正弦波に近付けて静音化を図ったものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、アウターロ
ータ型ブラシレス直流モータにおいて、最大トルクを増
加させるには永久磁石を大型化するのが近道であるが、
このようにするとアウターロータの外径寸法が大型化す
るという問題がある。そこで最大トルクを低下させるこ
となく外径寸法の小型化を図るために、永久磁石を一般
的なフェライト磁石から高性能の希土類磁石に切り換え
たり、コアに高磁束密度材を採用するといった手法が採
用されていた。またアウターロータおよびステータ間の
エアギャップの寸法を小さくすることも有効な手法であ
ると考えられる。
【０００４】しかしながら、希土類磁石や高磁束密度材
のコアを採用するとコストが上昇してしまい、またフェ
ライト磁石を採用した場合には、前記エアギャップの寸
法を小さく設定すると低温時に減磁による性能低下が問
題となる。
【０００５】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、アウターロータ型ブラシレス直流モータの最大トル
クを低下させることなく外径寸法の小型化を図ることを
目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載された発明によれば、回転軸の外周
を囲むように固定されたステータと、ステータの外周を
囲むように配置されて回転軸まわりに回転可能なアウタ
ーロータとを備え、アウターロータは環状のヨークと、
このヨークの内周面にＮ極およびＳ極が相対向するよう
に取り付けられた複数の永久磁石とから構成されたアウ
ターロータ型ブラシレス直流モータにおいて、各々の永
久磁石の外周面における円周方向両端部を薄肉にして薄
肉部を形成し、隣接する永久磁石の薄肉部間を接続する
ヨークの磁束渡り部を厚肉にしたことを特徴とするアウ
ターロータ型ブラシレス直流モータが提案される。
【０００７】上記構成によれば、永久磁石の外周面にお
ける円周方向両端部を薄肉にして薄肉部を形成したの
で、永久磁石の体積を減少させてコストダウンに寄与す
ることができる。また隣接する永久磁石の薄肉部間を接
続するヨークの磁束渡り部を厚肉にしたので、磁束渡り
部における磁路の断面積を広げて磁気飽和の発生を抑制
し、最大トルクの低下を防止することができる。しかも
ヨークの磁束渡り部は半径方向内側に膨らんでいるた
め、ヨークの外径寸法が増加することがない。また永久
磁石の厚肉部および薄肉部が円周方向に配置されるの
で、コギングトルクを低減して運転時の騒音を低減する
ことができる。また最大トルクを確保するためにエアギ
ャップを減少させる必要がなくなるため、低温時に減磁
による性能低下が発生する虞もない。
【０００８】尚、実施例のクランクシャフト８は本発明
の回転軸に対応する。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１０】図１〜図４は本発明の第１実施例を示すも
ので、図１は直列多気筒エンジンをクランクシャフトの
軸方向に見た図、図２は図１の要部拡大断面図、図３は
図２の３−３線断面図、図４は図２の要部拡大図であ
る。
【００１１】図１に示すように、車両に搭載される直列
多気筒エンジンＥのエンジンブロック１の側面に補機部
品取付ブラケット２が固定されており、この補機部品取
付ブラケット２にパワーステアリング用オイルポンプ
３、オートテンショナー４、オルタネータ５、エンジン
冷却用ウオータポンプ６および空調用コンプレッサ７が
固定される。エンジンＥのクランクシャフト８の軸端
（トランスミッションと反対側の軸端）に設けたクラン
クプーリ９と、オイルポンプ３に設けたオイルポンププ
ーリ１０と、オートテンショナー４に設けたテンショナ
ープーリ１１と、オルタネータ５に設けたオルタネータ
プーリ１２と、ウオータポンプ６に設けたウオータポン
ププーリ１３と、コンプレッサ７に設けたコンプレッサ
プーリ１４とに単一の無端ベルト１５が巻き掛けられて
おり、クランクシャフト８の駆動力が無端ベルト１５に
よりオイルポンプ３、オルタネータ５、ウオータポンプ
６およびコンプレッサ７に伝達されるとともに、オート
テンショナー４により無端ベルト１５に張力が付与され
る。
【００１２】テンショナープーリ１１およびウオータポ
ンププーリ１３は無端ベルト１５の背面によって駆動さ
れるが、このように単一の無端ベルト１５を用い、かつ
その背面を利用することにより、補機部品３〜７を相互
に接近させた状態でコンパクトに配置することができる
だけでなく、各プーリ１０〜１４に対する無端ベルト１
５の巻き付き角度を充分に確保して補機部品３〜７を確
実に駆動することができる。
【００１３】図２〜図４から明らかなように、エンジン
ブロック１から突出するクランクシャフト８に、一体に
形成されたカムシャフト駆動スプロケット２１およびバ
ランサシャフト駆動スプロケット２２が固定される。カ
ムシャフト駆動スプロケット２１に巻き掛けられた無端
チェーン２３と、バランサシャフト駆動スプロケット２
２に巻き掛けられた無端チェーン２４とが、エンジンブ
ロック１にボルト２５…で結合されたチェーンカバー２
６で覆われる。
【００１４】チェーンカバー２６からシール部材２７を
介して突出するクランクシャフト８の軸端に前記クラン
クプーリ９のボス部２８がキー２９を介して嵌合し、ボ
ルト３０およびワッシャ３１で抜け止めされる。クラン
クプーリ９のボス部２８から半径方向に延びる側壁部３
２の外端に環状のヨーク３３が一体に形成されており、
このヨーク３３の外周面に無端ベルト１５が係合するプ
ーリ溝３３ａが形成される。クランクプーリ９の内部に
は環状空間が形成されており、この環状空間にスタータ
モータおよびジェネレータとして機能するアウターロー
タ型ブラシレス直流モータＭが収納される。
【００１５】ブラシレス直流モータＭはクランクプーリ
９のヨーク３３の内周面に沿って固定された複数の永久
磁石３４…を備えており、ヨーク３３および永久磁石３
４…はブラシレス直流モータＭのアウターロータＲを構
成する。またチェーンカバー２６の外面には、クランク
シャフト８を中心として放射状に配置された複数のコア
３５…と、これらコア３５…にボビン３６…を介して巻
き付けられた複数のコイル３７…とから構成されたステ
ータＲが複数本のボルト３８…で固定される。コア３５
…の外周面は小さなエアギャップｇ（図３および図４参
照）を介して前記永久磁石３４…の内周面に対向してい
る。
【００１６】図４に詳細に示すように、ヨーク３３の内
周面に固定された各々の永久磁石３４は円周方向両端部
にＮ極およびＳ極を備えており、隣接する永久磁石３
４，３４のＮ極およびＳ極が相対向している。各々の永
久磁石３４の内周面は回転軸であるクランクシャフト８
の軸線を中心とした円弧面とされ、コア３５…の外周面
との間のエアギャップｇが一定に保たれる。各々の永久
磁石３４は円周方向中間の厚肉部３４ａと、その厚肉部
３４ａの円周方向両側に連なる一対の薄肉部３４ｂ，３
４ｂとを備える。厚肉部３４ａの肉厚は円周方向に一定
であり、薄肉部３４ｂ，３４ｂの肉厚は永久磁石３４の
外周面を切り欠くことにより厚肉部３４ａから離れる方
向に向かって漸減している。
【００１７】ヨーク３３の外周面は円弧面とされるが、
内周面の形状は上記した永久磁石３４の外周面の形状に
応じて非円弧面とされる。即ち、隣接する永久磁石３
４，３４の相対向する薄肉部３４ｂ，３４ｂと、該薄肉
部３４ｂ，３４ｂに挟まれた空間に対応する部分が半径
方向内側に膨らんで厚肉の磁束渡り部３３ｂを構成して
いる。
【００１８】而して、ブラシレス直流モータＭのコイル
３７…を消磁すればクランクプーリ９は単なるプーリと
して機能するだけであるが、コイル３７…を所定のタイ
ミングで交互に励磁することにより永久磁石３４…に吸
引力および反発力を作用させ、クランクプーリ９を回転
駆動してクランクシャフト８をクランキングし、停止し
たエンジンＥを始動することができる。また車両の制動
時に駆動輪からエンジンＥに逆伝達される駆動力でクラ
ンクシャフト８が回転するとき、ブラシレス直流モータ
Ｍはジェネレータとして機能して回生制動力を発生す
る。
【００１９】さて、ヨーク３３および永久磁石３４…を
図４に示す形状にしたことにより、図６に示す一定肉厚
のヨーク３３′および一定肉厚の永久磁石３４′…を備
えた従来のものに比べて、以下のような格別の効果を得
ることができる。
【００２０】先ず、永久磁石３４…の円周方向両端部を
切り欠いて薄肉部３４ｂ…を形成したので永久磁石３４
…の体積を減少させることができ、高価な希土類の永久
磁石３４…を採用した場合にはコストダウンに寄与する
ことができる。また図６に示す従来のものは、隣接する
永久磁石３４′…間に挟まれたヨーク３３′の磁束渡り
部３３ｂ′…において磁路の断面積が狭くなっているた
め、その磁束渡り部３３ｂ′…で磁気飽和が発生してし
まい、結果としてヨーク３３′の磁束量が減少して最大
トルクが制限されてしまう問題がある。それに対して本
実施例では磁束渡り部３３ｂ…において磁路の断面積が
広くなっているために磁気飽和の発生が抑制され、上述
した永久磁石３４…の体積の減少を補ってヨーク３３の
磁束量φを充分に確保し、永久磁石３４…を小型化しな
がら最大トルクの低下を防止することができる。しかも
ヨーク３３の磁束渡り部３３ｂ…は半径方向内側に膨ら
んでいるため、磁束渡り部３３ｂ…によってヨーク３３
の外径寸法が増加することがない。
【００２１】また永久磁石３４…に円周方向に配置され
た厚肉部３４ａ…および薄肉部３４ｂ…を設けたので、
エアギャップｇの高周波磁束密度を低減させて正弦波磁
束分布とし、コギングトルクを低減して低騒音化を図る
ことができる。更に、エアギャップｇを減少させること
なく最大トルクを確保することができるので、低温時に
減磁による性能低下が発生する虞もない。
【００２２】次に、図５に基づいて本発明の第２実施例
を説明する。
【００２３】第１実施例ではヨーク３３の内周面を半径
方向内側に膨らませて磁束渡り部３３ｂ…を形成してい
るが、第２実施例では一定厚さのヨーク３３の内周面に
別部材の磁性体３９…を固定して厚肉の磁束渡り部３３
ｂ…を形成している。本実施例によれば、第１実施例と
同じ磁気的性能を確保しながら、ヨーク３３の加工を容
易化して加工コストを削減することができる。
【００２４】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明はその要旨を逸脱することなく種々の設計変更を行う
ことが可能である。
【００２５】例えば、実施例ではエンジンＥのスタータ
モータおよびジェネレータとして機能するアウターロー
タ型ブラシレス直流モータＭを例示したが、本発明は他
の任意の用途のアウターロータ型ブラシレス直流モータ
に対して適用することができる。
【００２６】
【発明の効果】以上のように請求項１に記載された発明
によれば、永久磁石の外周面における円周方向両端部を
薄肉にして薄肉部を形成したので、永久磁石の体積を減
少させてコストダウンに寄与することができる。また隣
接する永久磁石の薄肉部間を接続するヨークの磁束渡り
部を厚肉にしたので、磁束渡り部における磁路の断面積
を広げて磁気飽和の発生を抑制し、最大トルクの低下を
防止することができる。しかもヨークの磁束渡り部は半
径方向内側に膨らんでいるため、ヨークの外径寸法が増
加することがない。また永久磁石の厚肉部および薄肉部
が円周方向に配置されるので、コギングトルクを低減し
て運転時の騒音を低減することができる。また最大トル
クを確保するためにエアギャップを減少させる必要がな
くなるため、低温時に減磁による性能低下が発生する虞
もない。
【図面の簡単な説明】
【図１】直列多気筒エンジンをクランクシャフトの軸方
向に見た図
【図２】図１の要部拡大断面図
【図３】図２の３−３線断面図
【図４】図２の要部拡大図
【図５】本発明の第２実施例に係る、前記図４に対応す
る図
【図６】従来のアウターロータ型ブラシレス直流モータ
を示す、前記図４に対応する図
【符号の説明】
８ クランクシャフト（回転軸） ３３ ヨーク ３３ｂ 磁束渡り部 ３４ 永久磁石 ３４ｂ 薄肉部 Ｒ アウターロータ Ｓ ステータ
フロントページの続き (72)発明者 高橋 一成 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 細田 正晴 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 5H019 AA07 AA09 CC04 CC08 DD02 FF01 5H621 BB07 GA01 GA04 HH01 JK02 JK15 JK17 5H622 AA03 CA02 CA07 CA10 CB03 CB04 DD01 DD02 PP01

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回転軸（８）の外周を囲むように固定さ
    れたステータ（Ｓ）と、ステータ（Ｓ）の外周を囲むよ
    うに配置されて回転軸（８）まわりに回転可能なアウタ
    ーロータ（Ｒ）とを備え、アウターロータ（Ｒ）は環状
    のヨーク（３３）と、このヨーク（３３）の内周面にＮ
    極およびＳ極が相対向するように取り付けられた複数の
    永久磁石（３４）とから構成されたアウターロータ型ブ
    ラシレス直流モータにおいて、 各々の永久磁石（３４）の外周面における円周方向両端
    部を薄肉にして薄肉部（３４ｂ）を形成し、隣接する永
    久磁石（３４）の薄肉部（３４ｂ）間を接続するヨーク
    （３３）の磁束渡り部（３３ｂ）を厚肉にしたことを特
    徴とするアウターロータ型ブラシレス直流モータ。
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