JP2002153095A - 永久磁石式回転電機およびその駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 永久磁石の幅Ｗmgと補極Ｗspとの比［Ｗmg：
Ｗsp］を最適化した永久磁石式回転電機、および補極の
幅Ｗspと通電の進角度との関係を最適化した永久磁石式
回転電機の駆動装置を提供する。 【解決手段】 ステータの外周を回転する略円筒形状の
ロータヨークが、その円周方向に沿って複数の磁石挿入
孔を補極を挟んで配置し、各磁石挿入孔内に永久磁石が
挿入された永久磁石式回転電機において、回転方向に関
する前記永久磁石の幅Ｗmgと補極Ｗspとの比［Ｗmg：Ｗ
sp］を略［５：１］とし、各相に供給する交流電流の位
相を、回転方向に関する補極の幅Ｗspの１ないし１．５
倍に相当する角度だけ進角させる。

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
円周方向に配置したロータヨークがステータの外周を回
転する永久磁石式回転電機およびその駆動装置に係り、
特に、ロータヨークが各永久磁石の間に補極部を有する
永久磁石式回転電機およびその駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関用のスタータモータとジ
ェネレータとは個別に装備されていたが、それぞれの機
能を一体化させたスタータ兼ジェネレータ装置が、例え
ば特開平１０−１４８１４２号公報に開示されている。

【０００３】一方、内燃機関用のスタータモータとし
て、ステータの外周を円筒状のロータヨークが回転する
外転型の永久磁石式回転電動機が知られている。また、
このような永久磁石式回転電機において、ロータおよび
ステータ間での磁束分布の歪みを緩和させてトルク振動
の発生を防止するために、隣接する永久磁石の間に補極
部を形成した永久磁石式回転電機が、例えば特開平８−
２７５４７６号公報に開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の永久磁
石式回転電機では、回転方向に関する永久磁石の幅Ｗmg
と補極の幅Ｗspとの比［Ｗmg：Ｗsp］が、特に当該電機
を電動機として機能させる場合の低回転域でのトルクに
大きな影響を及ぼす。しかしながら、上記した従来技術
では、永久磁石式回転電機を発電機として機能させる際
のフリクション増加に対する前記比［Ｗmg：Ｗsp］の関
係が配慮されていなかった。

【０００５】さらに、上記した構造の永久磁石式回転電
機では、補極部が永久磁石の一部として機能することか
ら、当該回転電機への通電は前記補極部の幅Ｗspに相当
する角度だけ進角させることが望ましい。しかしなが
ら、上記した従来技術では補極部の幅Ｗspと進角度との
関係が配慮されていなかった。

【０００６】本発明の第１の目的は、上記した従来技術
の課題を解決し、前記永久磁石の幅Ｗmgと補極の幅Ｗsp
との比［Ｗmg：Ｗsp］を最適化した永久磁石式回転電機
を提供することにある。

【０００７】本発明の第２の目的は、上記した従来技術
の課題を解決し、補極の幅Ｗspと通電の進角度との関係
を最適化した永久磁石式回転電機の駆動装置を提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明は、以下のような手段を講じた点に特徴
がある。

【０００９】(1) ステータの外周を回転する略円筒形状
のロータヨークが、その円周方向に沿って複数の磁石挿
入孔を補極を挟んで配置し、各磁石挿入孔内に永久磁石
が挿入された永久磁石式回転電機において、回転方向に
関する前記永久磁石幅Ｗmgと補極幅Ｗspとの比［Ｗmg：
Ｗsp］が略［５：１］であることを特徴とする。

【００１０】(2) ステータの外周を回転する略円筒形状
のロータヨークが、その円周方向に沿って複数の磁石挿
入孔を補極を挟んで配置し、各磁石挿入孔内に永久磁石
が挿入された永久磁石式回転電機の駆動回路において、
前記永久磁石式回転電機の各相に供給する交流電流の位
相を、回転方向に関する前記補極の幅Ｗspの１ないし
１．５倍に相当する角度だけ進角させたことを特徴とす
る。

【００１１】上記した各特徴によれば、永久磁石式回転
電機を電動機として機能させた際に、特に低回転域にお
けるトルクの向上が達成されるのみならず、発電機とし
て機能させた際にはフリクションも低減されるので、バ
ランスに優れた回転電気を実現できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を詳
細に説明する。図１は、本発明の永久磁石式回転電動機
をスタータ兼ジェネレータ装置に適用したスクータ型自
動二輪車の全体側面図である。

【００１３】車体前部３ａと車体後部３ｂとは低いフロ
ア部４を介して連結されており、車体の骨格をなす車体
フレームは、概ねダウンチューブ６とメインパイプ７と
から構成される。燃料タンクおよび収納ボックス（共に
図示せず）はメインパイプ７により支持され、その上方
にシート８が配置されている。

【００１４】車体前部３ａでは、ステアリングヘッド５
に軸支されて上方にハンドル１１が設けられ、下方にフ
ロントフォーク１２が延び、その下端に前輪ＦＷが軸支
されている。ハンドル１１の上部は計器板を兼ねたハン
ドルカバー１３で覆われている。メインパイプ７の立ち
上がり部下端にはブラケット１５が突設され、このブラ
ケット１５には、スイングユニット２のハンガーブラケ
ット１８がリンク部材１６を介して揺動自在に連結支持
されている。

【００１５】スイングユニット２には、その前部に単気
筒の２ストローク内燃機関Ｅが搭載されている。この内
燃機関Ｅから後方にかけてベルト式無段変速機２６が構
成され、その後部に遠心クラッチを介して設けられた減
速機構２７に後輪ＲＷが軸支されている。この減速機構
２７の上端とメインパイプ７の上部屈曲部との間にはリ
ヤクッション２２が介装されている。スイングユニット
２の前部には内燃機関Ｅから延出した吸気管２３に接続
された気化器２４および同気化器２４に連結されるエア
クリーナ２５が配設されている。

【００１６】図２は、前記スイングユニット２をクラン
ク軸２０１に沿って切断した断面図であり、前記と同一
の符号は同一または同等部分を表している。

【００１７】スイングユニット２は、左右のクランクケ
ース２０２Ｌ、２０２Ｒを合体して構成されるクランク
ケース２０２に覆われ、クランク軸２０１は、クランク
ケース２０２Ｒに固定された軸受け２０８、２０９によ
り回転自在に支持されている。クランク軸２０１には、
クランクピン２１３を介してコンロッド（図示せず）が
連結されている。

【００１８】左クランクケース２０２Ｌは、ベルト式無
段変速室ケースを兼ねており、左クランクケース２０２
Ｌまで延びたクランク軸２０１にはベルト駆動プーリ２
１０が回転可能に設けられている。ベルト駆動プーリ２
１０は、固定側プーリ半体２１０Ｌと可動側プーリ半体
２１０Ｒとからなり、固定側プーリ半体２１０Ｌはクラ
ンク軸２０１の左端部にボス２１１を介して固着され、
その右側に可動側プーリ半体２１０Ｒがクランク軸２０
１にスプライン嵌合され、固定側プーリ半体２１０Ｌに
接近・離反することができる。両プーリ半体２１０Ｌ、
２１０Ｒ間にはＶベルト２１２が巻き掛けられている。

【００１９】可動側プーリ半体２１０Ｒの右側ではカム
プレート２１５がクランク軸２０１に固着されており、
その外周端に設けたスライドピース２１５ａが、可動側
プーリ半体２１０Ｒの外周端で軸方向に形成したカムプ
レート摺動ボス部２１０Ｒａに摺動自在に係合してい
る。可動側プーリ半体２１０Ｒのカムプレート２１５
は、外周寄りがカムプレート２１５側に傾斜したテーパ
面を有しており、該テーパ面と可動プーリ半体２１０Ｒ
との間の空所にドライウェイトポール２１６が収容され
ている。

【００２０】クランク軸２０１の回転速度が増加する
と、可動側プーリ半体２１０Ｒとカムプレート２１５間
にあって共に回転する前記ドライウェイトボール２１６
が、遠心力により遠心方向に移動し、可動側プーリ半体
２１０Ｒはドライウェイトボール２１６に押圧されて左
方に移動して固定側プーリ半体２１０Ｌに接近する。そ
の結果、両プーリ半体２１０Ｌ、２１０Ｒ間に挟まれた
Ｖベルト２１２は遠心方向に移動し、その巻き掛け径が
大きくなる。

【００２１】車両の後部には前記ベルト駆動プーリ２１
０に対応する被動プーリ（図示せず）が設けられ、Ｖベ
ルト２１２はこの被動プーリに巻き掛けられている。こ
のベルト伝達機構により、内燃機関Ｅの動力は自動調整
されて遠心クラッチに伝えられ、前記減速機構２７等を
介して後輪ＲＷを駆動する。

【００２２】右クランクケース２０２Ｒ内には、スター
タモータとＡＣジェネレータとを組み合わせたスタータ
兼ジェネレータ装置１が配設されている。スタータ兼ジ
ェネレータ装置１では、クランク軸２０１の先端テーパ
部にアウターロータ６０がネジ２５３により固定されて
いる。前記アウターロータ６０の内側に配設されるイン
ナステータ５０は、クランクケース２０２にボルト２７
９により螺着されて支持される。なお、前記スタータ兼
ジェネレータ装置１の構成については、後に図３ないし
図７を参照して詳細に説明する。

【００２３】ファン２８０は、その中央円錐部２８０ａ
の裾部分をボルト２４６によりアウターロータ６０に固
着されており、ファン２８０はラジエタ２８２を介して
ファンカバー２８１により覆われている。

【００２４】クランク軸２０１上には、前記スタータ兼
ジェネレータ装置１と軸受け２０９との間にスプロケッ
ト２３１が固定されており、このスプロケット２３１に
はクランク軸２０１からカムシャフト（図示せず）を駆
動するためのチェーンが巻き掛けられている。なお、前
記スプロケット２３１は、潤滑オイルを循環させるポン
プに動力を伝達するためのギヤ２３２と一体的に形成さ
れている。

【００２５】図３、４は、前記スタータ兼ジェネレータ
装置１（永久磁石式回転電動機）の回転軸（クランク軸
２０１）に垂直な面での一部破断平面図およびその側面
断面図、図５、６は、ロータヨークの平面図およびその
部分拡大図であり、いずれも前記と同一の符号は同一ま
たは同等部分を表している。

【００２６】本実施形態のスタータ兼ジェネレータ装置
１は、図３、４に示したように、ステータ５０と、当該
ステータ５０の外周を回転するアウターロータ６０とか
ら構成され、前記アウターロータ６０は、図４、５に示
したように、リング状のケイ素鋼板（薄板）を略円筒状
に積層して構成されたロータヨーク６１と、図３、７に
示したように、ロータヨーク６１の円周方向に設けられ
た複数の開口部６１１内に交互に挿貫されたＮ極永久磁
石６２ＮおよびＳ極永久磁石６２Ｓと、図３、４に示し
たように、前記ロータヨーク６１を前記クランク軸２０
１に連結するカップ状のロータケース６３とによって構
成されている。

【００２７】前記ロータケース６３は、その円周端部に
爪部６３ａを具備し、当該爪部６３ａを内側へ折り曲げ
ることによって前記積層構造のロータヨーク６１が軸方
向に挟持され、かつ前記ロータヨーク６１の開口部６１
１内に挿貫された各永久磁石６２（６２Ｎ，６２Ｓ）が
ロータヨーク６１内の所定位置に保持される。

【００２８】前記ステータ５０は、ケイ素鋼板（薄板）
を積層して構成され、図３に示したように、ステータコ
ア５１およびステータ突極５２を含む。各ステータ突極
５２にはステータ巻線５３が単極集中方式で巻回され、
ステータ５０の主面は保護カバー７１で覆われている。

【００２９】前記ロータヨーク６１には、図５、６に示
したように、前記永久磁石６２が軸方向に挿入される開
口部６１１が円周方向に３０°間隔で１２個形成されて
いる。各開口部６１１の円周方向に沿った両端部には、
中心部に向かって所定の幅で延びたスリット６１４が形
成されている。隣接する各開口部６１１の間は補極部６
１３として機能する。前記各開口部６１１内には、図７
に示したように、断面が略太鼓状の永久磁石６２が挿入
されている。図６に示したように、回転方向に関する前
記開口部６１１の幅すなわち永久磁石６２の幅Ｗmgと補
極６１３の幅Ｗspとの比［Ｗmg：Ｗsp］は、略［５：
１］に設定されている。

【００３０】なお、本実施形態では前記開口部６１１の
形状と永久磁石６２の断面形状とが同一ではなく、前記
開口部６１１に前記永久磁石６２が挿入された状態で
は、各永久磁石６２の円周方向に沿った両側部に空隙６
１２が形成され、かつ各永久磁石６２の両端部における
ステータ側には前記スリット６１４が残る。

【００３１】図８は、前記スタータ兼ジェネレータ装置
１の制御系のブロック図であり、前記と同一の符号は同
一または同等部分を表している。

【００３２】制御ユニット４０は、バッテリ４２の出力
電圧ＶBATTをロジック電圧ＶDDに変換してＣＰＵ１０１
へ供給するＤＣ−ＤＣ変換器１０２と、ＩＧコイル４１
への給電を制御して点火プラグ４３を所定のタイミング
で点火させる点火制御装置１０３と、バッテリ電圧ＶBA
TTを３相交流電力に変換して前記スタータ兼ジェネレー
タ装置１のステータ巻線５３へ供給する３相ドライバ１
０４とを含む。

【００３３】スロットルセンサ４５は、スロットル開度
θthを検知してＣＰＵ１０１へ通知する。ロータセンサ
４６は、前記アウターロータ６０の回転位置を検知して
ＣＰＵ１０１へ通知する。レギュレータ４４は、アウタ
ーロータ６０の回転に応じて前記ステータ巻線５３に発
生させる誘導起電力を所定のバッテリ電圧ＶBATTに制御
する。

【００３４】このような構成において、エンジン始動時
は、ＣＰＵ１０１がロータセンサ４６により検知された
アウターロータ６０の回転位置に基づいてステータ巻線
５３の励磁タイミングを決定し、３相ドライバ１０４の
各パワーＦＥＴのスイッチングタイミングを制御してス
テータ巻線５３の各相へ交流電力を供給する。

【００３５】３相ドライバ１０４の各パワーＦＥＴ（Ｔ
ｒ１〜Ｔｒ６）はＣＰＵ１０１によりＰＷＭ制御され、
そのデューティー比すなわち駆動トルクは、前記アウタ
ーロータ６０の回転数に基づいて制御される。

【００３６】一方、内燃機関Ｅが始動されると、３相ド
ライバ１０４からステータ巻線５３への給電が中止さ
れ、今度はスタータ兼ジェネレータ装置１が内燃機関Ｅ
により従動的に駆動される。このとき、ステータ巻線５
３には、クランク軸２０１の回転速度に応じて起電力が
発生する。この起電力はレギュレータ４４によってバッ
テリ電圧ＶBATTに制御され、電気負荷へ供給されると共
に余剰電力はバッテリ４２へ充電される。

【００３７】図２３、２４、２５はいずれも、１２０°
通電制御において、通電タイミングの進角度（°）とト
ルク（Ｎ／ｍ）との関係を、ロータ回転数（ｒｐｍ）を
パラメータとして示しており、図２３、２４、２５はそ
れぞれ、永久磁石６２の幅Ｗmgと補極６１３の幅Ｗspと
の比［Ｗmg：Ｗsp］が、略［５：１］，略［４：１］，
略［２．８：１］である。

【００３８】各図を比較すると、図２３に示した略
［５：１］の例では、ロータ回転数の高低にかかわら
ず、進角度が４°ないし５°〜７°ないし８°の範囲で
高いトルクを発生している。これに対して、図２４に示
した略［４：１］および図２５に示した略［２．８：
１］の例では、特にロータ回転数が低い場合（４０ｒｍ
ｐ）に進角度を進めるとトルクの落ち込みが大きくなっ
てしまう。

【００３９】図２６、２７、２８はいずれも、１８０°
通電制御において、通電タイミングの進角度（°）とト
ルク（Ｎ／ｍ）との関係を、ロータ回転数（ｒｐｍ）を
パラメータとして示しており、図２６、２７、２８はそ
れぞれ、永久磁石６２の幅Ｗmgと補極６１３の幅Ｗspと
の比［Ｗmg：Ｗsp］が、略［５：１］，略［４：１］，
略［２．８：１］である。

【００４０】各図を比較すると、図２６に示した略
［５：１］の例では、特にロータ回転数が低いときに、
進角度が５°〜７°ないし８°の範囲で高いトルクを発
生している。これに対して、図２７に示した略［４：
１］および図２８に示した略［２．８：１］の例では、
ロータ回転数が低いときのトルクが図２６に示した略
［５：１］の例に較べて劣っている。

【００４１】このように、発明者の実験結果によれば、
１２０°通電および１８０°通電のいずれにおいても、
永久磁石６２の幅Ｗmgと補極６１３の幅Ｗspとの比［Ｗ
mg：Ｗsp］が略［５：１］のときに、特にロータの低回
転域において高いトルクが得られることが判る。そし
て、進角度も５°〜７°ないし８°、すなわち補極６１
３の角度（本実施形態では、５°）の１〜１．５倍に設
定すれば、特に高いトルクが得られることが判る。

【００４２】次いで、前記ロータヨーク６１に設けたス
リット６１４およびロータヨーク６１と永久磁石６２と
の間に形成される空隙部６１２の作用について、図９、
１０を参照して説明する。

【００４３】図９は、当該スタータ兼ジェネレータ装置
１をスタータモータとして機能させた際の磁束密度分布
を示した図であり、図１０は、当該装置１をジェネレー
タとして機能させた際の磁束密度分布を示した図であ
る。

【００４４】前記スタータ兼ジェネレータ装置１をスタ
ータモータとして機能させる際、前記制御ユニット４０
を介してバッテリ４２から各ステータ巻線５３へ励磁電
流を供給すると、図９に示したように、Ｎ極に励磁され
たステータ突極５２Ｎから放射方向に発生した磁力線が
Ｓ極永久磁石６２Ｓのステータ側表面から裏面へ抜け、
その多くはロータヨーク６１のコア部６１５および補極
部６１３を経由し、隣接するＳ極に励磁されたステータ
突極５２Ｓ、ステータコア５１を経由して前記Ｎ極に励
磁されたステータ突極５２Ｎへ戻る。

【００４５】このとき、本実施形態では各永久磁石６２
の円周方向に沿った両側部に空隙６１２が形成され、各
永久磁石６２の側部から補極部６１３への漏れ磁束が減
ぜられるので、磁力線の大部分は各永久磁石６２からロ
ータヨーク６１のコア部６１５へ抜け、さらに前記補極
部６１３を経由してステータ５０側へ達する。この結
果、アウターロータ６０とステータ５０との間のエアギ
ャップを通過する磁束の垂直成分が増えるので、前記空
隙６１２を設けない場合に比べて駆動トルクを増加させ
ることが可能になる。

【００４６】さらに、本実施形態では永久磁石６２の両
端部におけるステータ側にも、円周方向の磁路を制限す
るためのスリット６１４が形成されているので、ロータ
ヨーク６１の内側を通過する漏れ磁束も減少する。

【００４７】すなわち、図２１に図９の破線円内を拡大
して示したように、空隙６１４の一方（６１４Ａ）は、
ロータヨーク６１の補極部６１３からステータ突極５２
Ｓへ磁束Ｂ１を効率良く導くように作用し、空隙６１４
の他方（６１４Ｂ）は、永久磁石６２Ｎからロータヨー
ク６１の内側円周部６１６を通過する磁束Ｂ２をステー
タ突極５２Ｓへ効率良く導くように作用する。この結
果、アウターロータ６０とステータ５０との間のエアギ
ャップを通過する磁束の垂直成分が更に増え、スタータ
モータとしての駆動トルクを更に増加させることが可能
になる。

【００４８】一方、当該スタータ兼ジェネレータ装置１
をジェネレータとして機能させる際は、図１０に示した
ように、各永久磁石６２から発生する磁束がステータ突
極およびステータコアと共に閉磁路を形成するので、ロ
ータの回転数に応じた発電電流をステータ巻線に発生さ
せることができる。

【００４９】なお、本実施形態では前記レギュレータ４
４によるレギュレート電圧を１４．５Ｖに設定し、当該
スタータ兼ジェネレータ装置１をジェネレータとして機
能させた際の出力電圧が前記レギュレート電圧に達する
と、前記パワ−ＦＥＴのうち、接地側のトランジスタＴ
ｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６を短絡させるようにしている。こ
れにより、各ステータ巻線５３にショート電流が遅れ位
相で流れ、ステータ５０内を通過する磁力線が減少し、
隣接する永久磁石６２間を結ぶ漏れ磁束が増加するの
で、当該スタータ兼ジェネレータ装置１の被動トルクが
減少して内燃機関Ｅの負荷が減少する。

【００５０】すなわち、図２１に図１０の破線円内を拡
大して示したように、隣接する永久磁石６２Ｓ，６２Ｎ
間には、ロータヨーク６１の外側円周部６１７を経由す
る磁束Ｂ３と、ロータヨーク６１の補極部６１３を経由
する磁束Ｂ４と、ロータヨーク６１の内側円周部６１６
を通過する磁束Ｂ５と、ロータヨーク６１の内側円周部
６１６、エアギャップおよびステータ突極５２Ｎを経由
する磁束Ｂ６とが発生する。

【００５１】上記したように、本実施形態によれば、ア
ウターロータ６０のロータヨーク６１が各永久磁石６２
間に補極部６１３を有する永久磁石式回転電動機におい
て、各永久磁石６２とロータヨーク６１との間に空隙６
１２（６１４）を設けたので、隣接する永久磁石間での
漏れ磁束が減少し、アウターロータ６０とステータ５０
との間のエアギャップ部を垂直に交差する磁束が増え
る。したがって、当該永久磁石式回転電動機をジェネレ
ータとして機能させる際の被動トルクを増加させること
なく、スタータモータとして機能させる際の駆動トルク
を増大させることができる。

【００５２】図１１は、本発明の第２実施形態であるロ
ータヨーク６１ａの平面形状を示した図、図１２は、前
記ロータヨーク６１ａの開口部６１１ａに永久磁石６２
ａが挿貫された状態での部分拡大図であり、前記と同一
の符号は同一または同等部分を表している。

【００５３】本実施形態では、ロータヨーク６１ａの開
口部６１１ａが略台形状であり、当該開口部６１１ａ内
に断面が長方形状の永久磁石６２ａが挿貫されている。
この結果、永久磁石６２ａの円周方向に沿った両側部に
は、隣接する永久磁石６２ａ間での漏れ磁束を防止する
ための空隙６１２ａが形成され、各永久磁石６２ａの両
端部におけるステータ側にも、円周方向の磁路を制限す
るための空隙６１４ａが形成されるので、前記と同様の
効果が達成される。なお、本実施形態でも回転方向に関
する永久磁石６２ａの幅Ｗmgと補極６１３の幅Ｗspとの
比［Ｗmg：Ｗsp］は、略［５：１］に設定されている。

【００５４】図１３は、本発明の第３実施形態であるロ
ータヨーク６１ｂの平面形状を示した図、図１４は、前
記ロータヨーク６１ｂの開口部６１１ｂに永久磁石６２
ｂが挿貫された状態での部分拡大図であり、前記と同一
の符号は同一または同等部分を表している。

【００５５】本実施形態では、ロータヨーク６１ｂの開
口部６１１ｂが異形の太鼓状であり、当該開口部６１１
ｂ内に断面が太鼓状の永久磁石６２ｂが挿貫されてい
る。この結果、永久磁石６２ｂの円周方向に沿った両側
部には、隣接する永久磁石６２ｂ間での漏れ磁束を防止
するための空隙６１２ｂが形成され、各永久磁石６２ｂ
の両端部におけるステータ側にも、円周方向の磁路を制
限するための空隙６１４ｂが形成されるので、前記と同
様の効果が達成される。なお、本実施形態でも回転方向
に関する永久磁石６２ｂの幅Ｗmgと補極６１３の幅Ｗsp
との比［Ｗmg：Ｗsp］は、略［５：１］に設定されてい
る。

【００５６】図１５は、本発明の第４実施形態であるロ
ータヨーク６１ｃの平面形状を示した図、図１６は、前
記ロータヨーク６１ｃの開口部６１１ｃに永久磁石６２
ｃが挿貫された状態での部分拡大図であり、前記と同一
の符号は同一または同等部分を表している。

【００５７】本実施形態では、ロータヨーク６１ｃの開
口部６１１ｃが太鼓状部の両側に切欠を設けた異形状で
あり、当該開口部６１１ｃ内に断面が太鼓状の永久磁石
６２ｃが挿貫されている。この結果、永久磁石６２ｃの
円周方向に沿った両側部には、隣接する永久磁石６２ｃ
間での漏れ磁束を防止するための空隙６１２ｃが形成さ
れ、各永久磁石６２ｃの両端部におけるステータ側に
も、円周方向の磁路を制限するための空隙６１４ｃが形
成されるので、前記と同様の効果が達成される。なお、
本実施形態でも回転方向に関する永久磁石６２ｃの幅Ｗ
mgと補極６１３の幅Ｗspとの比［Ｗmg：Ｗsp］は、略
［５：１］に設定されている。

【００５８】図１７は、本発明の第５実施形態であるロ
ータヨーク６１ｄの平面形状を示した図、図１８は、前
記ロータヨーク６１ｄの開口部６１１ｄに永久磁石６２
ｄが挿貫された状態での部分拡大図であり、前記と同一
の符号は同一または同等部分を表している。

【００５９】本実施形態では、ロータヨーク６１ｄの開
口部６１１ｄが異形の太鼓状であり、当該開口部６１１
ｄ内に断面が太鼓状の永久磁石６２ｄが挿貫されてい
る。この結果、永久磁石６２ｄの円周方向に沿った両側
部には、隣接する永久磁石６２ｄ間での漏れ磁束を防止
するための空隙６１２ｄが形成される。

【００６０】さらに、前記開口部６１１ｄとは別に、各
永久磁石６２ｄの両端部に相当するロータヨーク６１ｄ
の内周部に、円周方向の磁路を制限するための空隙６１
４ｄが切欠き状に形成されているので、前記と同様の効
果が達成される。なお、本実施形態でも回転方向に関す
る永久磁石６２ｄの幅Ｗmgと補極６１３の幅Ｗspとの比
［Ｗmg：Ｗsp］は、略［５：１］に設定されている。

【００６１】図１９は、本発明の第６実施形態であるロ
ータヨーク６１ｅの平面形状を示した図、図２０は、前
記ロータヨーク６１ｅの開口部６１１ｅに永久磁石６２
ｅが挿貫された状態での部分拡大図であり、前記と同一
の符号は同一または同等部分を表している。

【００６２】本実施形態では、ロータヨーク６１ｅの開
口部６１１ｅが異形の太鼓状であり、当該開口部６１１
ｅ内に断面が太鼓状の永久磁石６２ｅが挿貫されてい
る。この結果、永久磁石６２ｅの円周方向に沿った両側
部には、隣接する永久磁石６２ｅ間での漏れ磁束を防止
するための空隙６１２ｅが形成され、各永久磁石６２ｅ
の両端部におけるステータ側にも、円周方向の磁路を制
限するための空隙６１４ｅが形成されるので、前記と同
様の効果が達成される。なお、本実施形態でも回転方向
に関する永久磁石６２ｅの幅Ｗmgと補極６１３の幅Ｗsp
との比［Ｗmg：Ｗsp］は、略［５：１］に設定されてい
る。

【００６３】

【発明の効果】上記したように、本発明によれば、アウ
ターロータのロータヨークが各永久磁石間に補極部を有
する永久磁石式回転電動機において、回転方向に関する
前記永久磁石の幅Ｗmgと補極Ｗspとの比［Ｗmg：Ｗsp］
を最適化し、各相に供給する交流電流の進角度を回転方
向に関する補極の幅Ｗspに基づいて最適化したので、永
久磁石式回転電機を電動機として機能させた際には、特
に低回転域におけるトルクの向上が達成され、発電機と
して機能させた際には、高回転域におけるフリクション
を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の永久磁石式回転電動機をスタータ兼
ジェネレータ装置に適用したスクータ型自動二輪車の全
体側面図である。

【図２】 図１のスイングユニットのクランク軸に沿っ
た断面図である。

【図３】 スタータ兼ジェネレータ装置（永久磁石式回
転電動機）の回転軸（クランク軸）に垂直な面での一部
破断平面図である。

【図４】 図３の側面断面図である。

【図５】 ロータヨークの平面図である。

【図６】 ロータヨークの側面図である。

【図７】 ロータヨークの部分拡大図である。

【図８】 スタータ兼ジェネレータ装置の制御系のブロ
ック図である。

【図９】 ロータヨークに設けた空隙部の機能（電動
時）を説明するための図である。

【図１０】 ロータヨークに設けた空隙部の機能（発電
時）を説明するための図である。

【図１１】 本発明の第２実施形態であるロータヨーク
の平面形状を示した図である。

【図１２】 図１１の開口部に永久磁石が挿貫された状
態での部分拡大図である。

【図１３】 本発明の第３実施形態であるロータヨーク
の平面形状を示した図である。

【図１４】 図１３の開口部に永久磁石が挿貫された状
態での部分拡大図である。

【図１５】 本発明の第４実施形態であるロータヨーク
の平面形状を示した図である。

【図１６】 図１５の開口部に永久磁石が挿貫された状
態での部分拡大図である。

【図１７】 本発明の第５実施形態であるロータヨーク
の平面形状を示した図である。

【図１８】 図１７の開口部に永久磁石が挿貫された状
態での部分拡大図である。

【図１９】 本発明の第６実施形態であるロータヨーク
の平面形状を示した図である。

【図２０】 図１９の開口部に永久磁石が挿貫された状
態での部分拡大図である。

【図２１】 図９の部分拡大図である。

【図２２】 図１０の部分拡大図である。

【図２３】 １２０°通電制御において、通電タイミン
グの進角度とトルクとの関係をロータ回転数をパラメー
タとして示した図である（［Ｗmg：Ｗsp］が略［５：
１］）

【図２４】 １２０°通電制御において、通電タイミン
グの進角度とトルクとの関係をロータ回転数をパラメー
タとして示した図である（［Ｗmg：Ｗsp］が略［４：
１］）

【図２５】 １２０°通電制御において、通電タイミン
グの進角度とトルクとの関係をロータ回転数をパラメー
タとして示した図である（［Ｗmg：Ｗsp］が略［２．
８：１］）

【図２６】 １８０°通電制御において、通電タイミン
グの進角度とトルクとの関係をロータ回転数をパラメー
タとして示した図である（［Ｗmg：Ｗsp］が略［５：
１］）

【図２７】 １８０°通電制御において、通電タイミン
グの進角度とトルクとの関係をロータ回転数をパラメー
タとして示した図である（［Ｗmg：Ｗsp］が略［４：
１］）

【図２８】 １８０°通電制御において、通電タイミン
グの進角度とトルクとの関係をロータ回転数をパラメー
タとして示した図である（［Ｗmg：Ｗsp］が略［２．
８：１］）

【符号の説明】

１…スタータ兼ジェネレータ装置，５０…ステータ，５
１…ステータコア，５２…ステータ突極，５３…ステー
タ巻線，６０…アウターロータ，６１…ロータヨーク，
６２（６２Ｎ，６２Ｓ）永久磁石…，６３…ロータケー
ス，７１…保護カバー，２０１…クランク軸，６１１…
開口部，６１２…第１空隙，６１３…補極部，６１４…
第２空隙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｋ 21/22 Ｈ０２Ｋ 21/22 Ａ Ｈ０２Ｐ 6/08 Ｈ０２Ｐ 9/14 Ｇ 9/14 6/02 ３７１Ｅ Ｆターム(参考） 5H002 AA04 AB07 AC06 AE08 5H560 AA08 BB04 BB07 BB12 DA01 DC01 EB01 GG04 RR01 SS02 UA05 XA12 XA15 5H590 CA23 CC02 CC24 CD01 CE05 EA10 FC14 GB05 5H621 AA03 BB10 GA01 GA04 GA16 HH01 HH09 JK05 JK15 5H622 AA03 CA02 CB05 PP05 PP10 PP11 PP19

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステータの外周を回転する略円筒形状の
   ロータヨークが、その円周方向に沿って複数の磁石挿入
   孔を補極を挟んで配置し、各磁石挿入孔内に永久磁石が
   挿入された永久磁石式回転電機において、 回転方向に関する前記永久磁石の幅Ｗmgと補極の幅Ｗsp
   との比［Ｗmg：Ｗsp］が略［５：１］であることを特徴
   とする永久磁石式回転電機。
2. 【請求項２】 前記永久磁石式回転電機は、所定の回転
   速度未満では電動機として機能し、前記所定の回転速度
   以上では発電機として機能することを特徴とする請求項
   １に記載の永久磁石式回転電機。
3. 【請求項３】 ステータの外周を回転する略円筒形状の
   ロータヨークが、その円周方向に沿って複数の磁石挿入
   孔を補極を挟んで配置し、各磁石挿入孔内に永久磁石が
   挿入された永久磁石式回転電機の駆動装置において、 前記永久磁石式回転電機の各相に供給する交流電流の位
   相を、回転方向に関する前記補極の幅Ｗspの１ないし
   １．５倍に相当する角度だけ進角させたことを特徴とす
   る永久磁石式回転電機の駆動装置。