JP3882982B2

JP3882982B2 - Permanent magnet rotary motor

Info

Publication number: JP3882982B2
Application number: JP2000353096A
Authority: JP
Inventors: 和己柴田; 邦彦田中; 聖二小ノ澤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1999-11-19
Filing date: 2000-11-20
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2020-11-20
Also published as: JP2001211583A

Description

【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し、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動機に係り、特に、内燃機関用のスタータ兼ジェネレータとして好適な永久磁石式回転電動機に関する。
【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動機において、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動機が、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動機では、補極を挟んで隣接する永久磁石間において、当該補極を磁路とする漏れ磁束が生じて有効磁束が減少してしまう。したがって、より多くの駆動トルクを得ようとすると、永久磁石を大型化したり、あるいはステータ巻線の励磁電流を増加させなければならないが、モータの大型化や重量化、あるいは消費電力の増大を招いてしまう。
【０００５】
さらに、一つのモータを、内燃機関の始動時にはスタータモータとして機能させ、車両走行時にはジェネレータとして機能させようとする場合、上記したように永久磁石を大型化すると、スタータモータとして機能させた際には大きな駆動トルクが得られる反面、ジェネレータとして機能させた際には、必要以上に大きな電力を発電してしまうので、内燃機関Ｅがスタータ兼ジェネレータ装置を駆動するのに要するトルク（被動トルク）が大きくなってしまう。
【０００６】
本発明の目的は、上記した従来技術の技術課題を解決し、スタータモータとして機能させる際には大きな駆動トルクが得られ、ジェネレータとして機能させる際は被動トルクが小さく抑えられるスタータ兼ジェネレータ装置としての永久磁石式回転電動機を提供することにある。
【０００７】
【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、ステータおよびその巻線と、複数の永久磁石を円周方向に沿って配置して前記ステータの外周を回転する略円筒形状のロータヨークとを含み、前記ロータヨークが、互いに隣接する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、前記各永久磁石とロータヨークとの間に一部分に空隙を設けたことを特徴とする。
【０００８】
上記した特徴によれば、各永久磁石とロータヨークとの間に空隙が形成され、当該空隙部分を磁路としていた漏れ磁束が減少するので、磁束の有効成分が増えて駆動トルクが増加する。
【０００９】
【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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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２０２Ｌまで延びたクランク軸２０１にはベルト駆動プーリ２１０が回転可能に設けられている。ベルト駆動プーリ２１０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２０１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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
車両の後部には前記ベルト駆動プーリ２１０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。
【００１９】
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２７９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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、略円柱形状のステータ５０と、当該ステータ５０の外周を回転する略円筒形状のアウターロータ６０とから構成されている。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２０１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。
【００２４】
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６１１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。
【００２５】
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。
【００２６】
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度間隔で１２個形成されている。隣接する各開口部６１１の間は補極部６１３として機能する。
【００２７】
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。ここで、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第１空隙６１２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第２空隙６１４が形成される。
【００２８】
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。
【００２９】
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ＶBATT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１０４とを含む。
【００３０】
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に発生した誘導起電力を所定のバッテリ電圧ＶBATTに制御して電源ラインＬへ供給する。
【００３１】
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。
【００３２】
３相ドライバ１０４の各パワーＦＥＴ（Ｔｒ１〜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、前記スロットルセンサ４５により検知されたスロットル開度θthに基づいて制御される。
【００３３】
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５３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、その後、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。
【００３４】
次いで、前記ロータヨーク６１に設けた各空隙部６１２，６１４の作用について、図９、１０を参照して説明する。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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第１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。
【００３８】
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空隙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。
【００３９】
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５２Ｓ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。
【００４０】
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。
【００４１】
なお、本実施形態では前記レギュレータ４４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、前記パワーＦＥＴのうち、接地側のトランジスタＴｒ２，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。
【００４２】
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。
【００４３】
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６１２（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。
【００４４】
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６２ａ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。
【００４５】
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。
【００４６】
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６２ｂ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。
【００４７】
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６１１ｂ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。
【００４８】
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６２ｃ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。
【００４９】
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。
【００５０】
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６２ｄ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。
【００５１】
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６１１ｄ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。
【００５２】
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６１４ｄ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。
【００５３】
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６２ｅ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。
【００５４】
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６１１ｅ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。
【００５５】
なお、上記した各実施形態では、本発明を外転型の回転電機へ適用した場合を例にして説明したが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、ステータの内側でロータが回転する内転型の回転電機にも同様に適用できる。
【００５６】
図２３は、本発明の第７実施形態である内転型電機への適用例を示した平面図であり、略円筒形状のステータ９０と、当該ステータ９０の内側で回転する略円柱形状のロータ８０とから構成されている。前記ロータ８０およびステータ９０はいずれも、ケイ素鋼板（薄板）を積層して構成される。
【００５７】
前記ステータ９０のステータ突極９１には、それぞれステータ巻線９２が巻回されている。前記ロータ８０には、断面が略円弧状であって、ネオジ系材料で構成された永久磁石８５を軸方向に挿入される開口部８１１が、円周方向に３０度間隔で１２個形成されている。各永久磁石８２は、回転中心に向かって凸となるように配置されている。隣接する各開口部８１１の間は補極部８１３として機能する。
【００５８】
本実施形態でも、前記開口部８１１の形状と永久磁石８５の断面形状とが同一ではなく、前記開口部８１１に前記永久磁石８５が挿入された状態では、各永久磁石８５の円周方向に沿った両側部に空隙８１２が形成されている。
【００５９】
このような構成によれば、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９２へ励磁電流を供給すると、図２４に拡大して示したように、Ｎ極に励磁されたステータ突極９１（Ｎ）から発生した磁力線がＳ極永久磁石８２Ｓのステータ側表面から裏面へ抜け、その多くは補極部８１３を経由し、隣接するＳ極に励磁されたステータ突極９１（Ｓ）を経由して、前記Ｎ極に励磁されたステータ突極９１（Ｎ）へ戻る。
【００６０】
ここで、本実施形態では各永久磁石８２の円周方向に沿った両側部に空隙８１２が形成されており、各永久磁石８２の側部から補極部８１３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８２から補極部８１３を経由してステータ９０側へ達する。この結果、ロータ８０とステータ９０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８１２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。
【００６１】
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、各永久磁石８２から発生する磁束がステータ突極９１およびステータ９０のコア部と共に閉磁路を形成するので、ロータ８０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。
【００６２】
さらに、永久磁石８２として磁力の強いネオジ系の磁石を採用し、かつ円弧状の永久磁石８２を回転中心に向かって凸となるように配置することにより、永久磁石の外側表面からステータ９０へ直接向かう磁力を減少させたので、ジェネレータとして機能させる際のフリクションを大幅に低減することができる。この場合でも、スタータとして機能させる際の駆動トルクは補極部８１３の作用により十分に確保できる。
【００６３】
【発明の効果】
上記したように、本発明によれば、ロータ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、各永久磁石とロータとの間に空隙を設けたので、隣接する永久磁石間での漏れ磁束が減少し、ロータとステータ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。
【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】本発明の第７実施形態の平面形状を示した図である。
【図２４】図２３の部分拡大図である。
【符号の説明】
１…スタータ兼ジェネレータ装置，５０…ステータ，５１…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），８２（８２Ｎ，８２Ｓ）永久磁石…，６３…ロータケース，７１…保護カバー，８０…ロータ、９０…ステータ、２０１…クランク軸，６１１…開口部，６１２…第１空隙，６１３…補極部，６１４…第２空隙[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a permanent magnet type rotary motor in which a rotor yoke having a plurality of permanent magnets arranged in the circumferential direction rotates on the outer periphery of a stator, and the rotor yoke has an auxiliary pole portion between the permanent magnets. The present invention relates to a permanent magnet type rotary electric motor suitable as a starter and generator.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a starter motor and a generator for an internal combustion engine have been provided separately, but a starter / generator device in which the respective functions are integrated is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-148142.
[0003]
On the other hand, as a starter motor for an internal combustion engine, an abduction type permanent magnet type rotary motor in which a cylindrical rotor yoke rotates on the outer periphery of a stator is known. Further, in such a permanent magnet type rotary electric motor, in order to alleviate the distortion of the magnetic flux distribution between the rotor and the stator and prevent the occurrence of torque vibration, a permanent pole portion is formed between adjacent permanent magnets. A magnet type rotary electric motor is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-275476.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional permanent magnet type rotary electric motor described above, a leakage magnetic flux using the auxiliary pole as a magnetic path is generated between adjacent permanent magnets with the auxiliary pole interposed therebetween, and the effective magnetic flux is reduced. Therefore, in order to obtain more driving torque, the permanent magnet must be enlarged or the excitation current of the stator winding must be increased. However, this increases the size and weight of the motor or increases the power consumption. I will.
[0005]
Furthermore, when one motor functions as a starter motor when starting an internal combustion engine and functions as a generator during vehicle travel, if the permanent magnet is enlarged as described above, While a large driving torque can be obtained, when it is functioned as a generator, it generates more electric power than necessary, so that the torque (driven torque) required for the internal combustion engine E to drive the starter / generator device is large. turn into.
[0006]
The object of the present invention is to solve the above-mentioned technical problems of the prior art, and as a starter / generator device in which a large driving torque is obtained when functioning as a starter motor, and the driven torque is kept small when functioning as a generator. The object is to provide a permanent magnet type rotary electric motor.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, the present invention includes a stator and its windings, and a substantially cylindrical rotor yoke that rotates the outer periphery of the stator by arranging a plurality of permanent magnets along the circumferential direction, In the permanent magnet type rotary electric motor in which the rotor yoke has a supplementary pole portion between each adjacent permanent magnet, a gap is provided in part between each permanent magnet and the rotor yoke.
[0008]
According to the above-described feature, a gap is formed between each permanent magnet and the rotor yoke, and the leakage magnetic flux that uses the gap as a magnetic path is reduced. Therefore, the effective component of the flux is increased and the driving torque is increased.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall side view of a scooter type motorcycle in which a permanent magnet type rotary electric motor according to the present invention is applied to a starter / generator device.
[0010]
The vehicle body front portion 3a and the vehicle body rear portion 3b are connected via a low floor portion 4, and the vehicle body frame forming the skeleton of the vehicle body is generally composed of a down tube 6 and a main pipe 7. The fuel tank and the storage box (both not shown) are supported by the main pipe 7, and the seat 8 is disposed above the fuel tank and the storage box.
[0011]
In the vehicle body front portion 3a, a handle 11 is provided above and supported by the steering head 5, a front fork 12 extends downward, and a front wheel FW is supported at the lower end thereof. The upper part of the handle 11 is covered with a handle cover 13 that also serves as an instrument panel. A bracket 15 protrudes from the lower end of the rising portion of the main pipe 7, and a hanger bracket 18 of the swing unit 2 is connected to the bracket 15 through a link member 16 so as to be swingable.
[0012]
The swing unit 2 is mounted with a single-cylinder two-stroke internal combustion engine E at the front thereof. A belt type continuously variable transmission 26 is formed from the internal combustion engine E to the rear, and a rear wheel RW is pivotally supported by a speed reduction mechanism 27 provided at a rear portion thereof via a centrifugal clutch. A rear cushion 22 is interposed between the upper end of the speed reduction mechanism 27 and the upper bent portion of the main pipe 7. In front of the swing unit 2, a carburetor 24 connected to an intake pipe 23 extending from the internal combustion engine E and an air cleaner 25 connected to the carburetor 24 are disposed.
[0013]
FIG. 2 is a cross-sectional view of the swing unit 2 cut along the crankshaft 201. The same reference numerals as those described above represent the same or equivalent parts.
[0014]
The swing unit 2 is covered with a crankcase 202 configured by combining left and right crankcases 202L and 202R, and the crankshaft 201 is rotatably supported by bearings 208 and 209 fixed to the crankcase 202R. . A connecting rod (not shown) is connected to the crankshaft 201 via a crankpin 213.
[0015]
The left crankcase 202L also serves as a belt type continuously variable transmission chamber case, and a belt drive pulley 210 is rotatably provided on the crankshaft 201 extending to the left crankcase 202L. The belt driving pulley 210 includes a fixed pulley half 210L and a movable pulley half 210R. The fixed pulley half 210L is fixed to the left end portion of the crankshaft 201 via a boss 211, and a movable side on the right side thereof. The pulley half body 210R is spline-fitted to the crankshaft 201 and can approach and separate from the stationary pulley half body 210L. A V-belt 212 is wound between the pulley halves 210L and 210R.
[0016]
A cam plate 215 is fixed to the crankshaft 201 on the right side of the movable pulley half 210R, and a slide plate 215a provided on the outer peripheral end of the movable pulley half 210R is formed in the axial direction at the outer peripheral end of the movable pulley half 210R. The sliding boss portion 210Ra is slidably engaged. The cam plate 215 of the movable pulley half 210R has a tapered surface whose outer periphery is inclined toward the cam plate 215, and a dry weight pole 216 is formed in a space between the tapered surface and the movable pulley half 210R. Is housed.
[0017]
When the rotational speed of the crankshaft 201 increases, the dry weight ball 216 that rotates between the movable pulley half 210R and the cam plate 215 and moves together moves in the centrifugal direction by centrifugal force, and the movable pulley half 210R becomes dry weight. The ball 216 is pressed to move leftward and approaches the fixed pulley half 210L. As a result, the V-belt 212 sandwiched between the pulley halves 210L and 210R moves in the centrifugal direction, and the winding diameter increases.
[0018]
A driven pulley (not shown) corresponding to the belt driving pulley 210 is provided at the rear of the vehicle, and the V-belt 212 is wound around this driven pulley. By this belt transmission mechanism, the power of the internal combustion engine E is automatically adjusted and transmitted to the centrifugal clutch, and drives the rear wheel RW via the speed reduction mechanism 27 and the like.
[0019]
In the right crankcase 202R, a starter / generator device 1 in which a starter motor and an AC generator are combined is disposed. In the starter / generator device 1, the outer rotor 60 is fixed to the tip tapered portion of the crankshaft 201 with screws 253. The inner stator 50 disposed inside the outer rotor 60 is supported by being screwed to the crankcase 202 with bolts 279. The configuration of the starter / generator device 1 will be described later in detail with reference to FIGS.
[0020]
The fan 280 is fixed to the outer rotor 60 with a bolt 246 at the bottom of the central conical portion 280a. The fan 280 is covered with a fan cover 281 via a radiator 282.
[0021]
A sprocket 231 is fixed on the crankshaft 201 between the starter / generator device 1 and the bearing 209, and a chain for driving a camshaft (not shown) from the crankshaft 201 to the sprocket 231. Is wrapped around. The sprocket 231 is formed integrally with a gear 232 for transmitting power to a pump for circulating lubricating oil.
[0022]
3 and 4 are a partially broken plan view and a side cross-sectional view of the starter / generator device 1 (permanent magnet type rotary electric motor) in a plane perpendicular to the rotation shaft (crankshaft 201), and FIGS. It is the top view of a rotor yoke, and its partial enlarged view, In all, the same code | symbol as the above represents the same or equivalent part.
[0023]
As shown in FIGS. 3 and 4, the starter / generator device 1 of the present embodiment includes a substantially columnar stator 50 and a substantially cylindrical outer rotor 60 that rotates on the outer periphery of the stator 50. . As shown in FIGS. 4 and 5, the outer rotor 60 includes a rotor yoke 61 formed by laminating ring-shaped silicon steel plates (thin plates) in a substantially cylindrical shape, and a rotor yoke as shown in FIGS. N pole permanent magnet 62N and S pole permanent magnet 62S inserted alternately into a plurality of openings 611 provided in the circumferential direction of 61, and as shown in FIGS. The cup-shaped rotor case 63 is connected to the crankshaft 201.
[0024]
The rotor case 63 includes a claw portion 63a at the circumferential end thereof, and the claw portion 63a is bent inward so that the rotor yoke 61 of the laminated structure is sandwiched in the axial direction, and the opening portion 611 of the rotor yoke 61 is provided. Each permanent magnet 62 (62N, 62S) inserted into the rotor yoke 61 is held at a predetermined position.
[0025]
The stator 50 is formed by laminating silicon steel plates (thin plates), and includes a stator core 51 and stator salient poles 52 as shown in FIG. A stator winding 53 is wound around each stator salient pole 52 by a single pole concentration method, and the main surface of the stator 50 is covered with a protective cover 71.
[0026]
As shown in FIGS. 5 and 6, the rotor yoke 61 has 12 openings 611 into which the permanent magnets 62 are inserted in the axial direction at intervals of 30 degrees in the circumferential direction. A space between adjacent openings 611 functions as an auxiliary pole portion 613.
[0027]
As shown in FIG. 7, permanent magnets 62 having a substantially drum-shaped cross section are inserted into the openings 611. Here, in the present embodiment, the shape of the opening 611 and the cross-sectional shape of the permanent magnet 62 are not the same, and in the state where the permanent magnet 62 is inserted into the opening 611, the circumferential direction of each permanent magnet 62 First gaps 612 are formed on both sides along the same, and second gaps 614 are formed on the stator side at both ends of each permanent magnet 62.
[0028]
FIG. 8 is a block diagram of a control system of the starter / generator device 1, and the same reference numerals as those described above represent the same or equivalent parts.
[0029]
The control unit 40 converts the output voltage VBATT of the battery 42 into a logic voltage VDD and supplies it to the CPU 101, and controls the power supply to the IG coil 41 to ignite the spark plug 43 at a predetermined timing. And a three-phase driver 104 that converts the battery voltage VBATT into three-phase AC power and supplies it to the stator winding 53 of the starter / generator device 1.
[0030]
The throttle sensor 45 detects the throttle opening θth and notifies the CPU 101 of it. The rotor sensor 46 detects the rotational position of the outer rotor 60 and notifies the CPU 101 of it. The regulator 44 controls the induced electromotive force generated in the stator winding 53 according to the rotation of the outer rotor 60 to a predetermined battery voltage VBATT and supplies it to the power supply line L.
[0031]
In such a configuration, when the engine is started, the CPU 101 determines the excitation timing of the stator winding 53 based on the rotational position of the outer rotor 60 detected by the rotor sensor 46, and switches each power FET of the three-phase driver 104. The AC power is supplied to each phase of the stator winding 53 by controlling the timing.
[0032]
The power FETs (Tr1 to Tr6) of the three-phase driver 104 are PWM-controlled by the CPU 101, and the duty ratio, that is, the driving torque is controlled based on the throttle opening degree θth detected by the throttle sensor 45.
[0033]
On the other hand, when the internal combustion engine E is started, the power supply from the three-phase driver 104 to the stator winding 53 is stopped, and the starter / generator device 1 is driven by the internal combustion engine E this time. At this time, an electromotive force is generated in the stator winding 53 according to the rotational speed of the crankshaft 201. This electromotive force is controlled to the battery voltage VBATT by the regulator 44, and then supplied to the electric load and the surplus power is charged to the battery 42.
[0034]
Next, the operation of the gaps 612 and 614 provided in the rotor yoke 61 will be described with reference to FIGS.
[0035]
FIG. 9 is a diagram showing a magnetic flux density distribution when the starter / generator device 1 functions as a starter motor, and FIG. 10 shows a magnetic flux density distribution when the device 1 functions as a generator. FIG.
[0036]
When the starter / generator device 1 is made to function as a starter motor, when an excitation current is supplied from the battery 42 to each stator winding 53 via the control unit 40, the N pole is excited as shown in FIG. The lines of magnetic force generated in the radial direction from the stator salient poles 52N pass from the stator side surface of the S pole permanent magnet 62S to the back surface, and most of them are excited to the adjacent S poles via the core portion 615 and the auxiliary pole portion 613 of the rotor yoke 61. The stator salient pole 52N excited by the N pole is returned to the stator salient pole 52N via the stator salient pole 52S and the stator core 51.
[0037]
At this time, in the present embodiment, the first gap 612 is formed on both sides along the circumferential direction of each permanent magnet 62, and the leakage magnetic flux from the side portion of each permanent magnet 62 to the auxiliary pole portion 613 is reduced. Most of the lines of magnetic force pass from each permanent magnet 62 to the core portion 615 of the rotor yoke 61, and further reach the stator 50 side via the auxiliary pole portion 613. As a result, since the vertical component of the magnetic flux passing through the air gap between the outer rotor 60 and the stator 50 increases, the driving torque can be increased as compared with the case where the gap 612 is not provided.
[0038]
Further, in the present embodiment, the gap 614 for restricting the magnetic path in the circumferential direction is also formed on the stator side at both ends of the permanent magnet 62, so that the leakage magnetic flux passing through the inside of the rotor yoke 61 is also reduced. .
[0039]
That is, as shown in FIG. 21 by enlarging the broken line circle in FIG. 9, one of the gaps 614 (614A) efficiently guides the magnetic flux B1 from the auxiliary pole portion 613 of the rotor yoke 61 to the stator salient pole 52S. The other (614B) of the air gap 614 acts to efficiently guide the magnetic flux B2 passing through the inner circumferential portion 616 of the rotor yoke 61 from the permanent magnet 62N to the stator salient pole 52S. As a result, the vertical component of the magnetic flux passing through the air gap between the outer rotor 60 and the stator 50 is further increased, and the driving torque as the starter motor can be further increased.
[0040]
On the other hand, when the starter / generator device 1 functions as a generator, the magnetic flux generated from each permanent magnet 62 forms a closed magnetic path together with the stator salient poles and the stator core, as shown in FIG. It is possible to generate a generated current corresponding to the stator winding.
[0041]
In this embodiment, when the regulated voltage by the regulator 44 is set to 14.5 V and the output voltage when the starter / generator device 1 functions as a generator reaches the regulated voltage, the power FET Of these, the transistors Tr2, Tr4, Tr6 on the ground side are short-circuited. As a result, a short current flows through each stator winding 53 in a delayed phase, the lines of magnetic force passing through the stator 50 are reduced, and the leakage magnetic flux connecting the adjacent permanent magnets 62 is increased. The driven torque decreases and the load on the internal combustion engine E decreases.
[0042]
That is, as shown in FIG. 21 by enlarging the broken-line circle in FIG. 10, between the adjacent permanent magnets 62S and 62N, the magnetic flux B3 passing through the outer circumferential portion 617 of the rotor yoke 61 and the complement of the rotor yoke 61 are provided. Magnetic flux B4 passing through the pole portion 613, magnetic flux B5 passing through the inner circumferential portion 616 of the rotor yoke 61, and magnetic flux B6 passing through the inner circumferential portion 616 of the rotor yoke 61, the air gap and the stator salient pole 52N are generated. .
[0043]
As described above, according to the present embodiment, in the permanent magnet type rotary electric motor in which the rotor yoke 61 of the outer rotor 60 has the auxiliary pole portion 613 between the permanent magnets 62, there is a gap between each permanent magnet 62 and the rotor yoke 61. Since 612 (614) is provided, the leakage magnetic flux between the adjacent permanent magnets is reduced, and the magnetic flux perpendicularly intersecting the air gap portion between the outer rotor 60 and the stator 50 is increased. Therefore, it is possible to increase the driving torque when functioning as a starter motor without increasing the driven torque when functioning the permanent magnet type rotary electric motor as a generator.
[0044]
FIG. 11 is a view showing a planar shape of a rotor yoke 61a according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a partially enlarged view showing a state in which a permanent magnet 62a is inserted through an opening 611a of the rotor yoke 61a. Yes, the same reference numerals as above represent the same or equivalent parts.
[0045]
In this embodiment, the opening 611a of the rotor yoke 61a has a substantially trapezoidal shape, and a permanent magnet 62a having a rectangular cross section is inserted into the opening 611a. As a result, gaps 612a for preventing leakage magnetic flux between adjacent permanent magnets 62a are formed on both sides along the circumferential direction of the permanent magnets 62a. However, since the air gap 614a for limiting the magnetic path in the circumferential direction is formed, the same effect as described above is achieved.
[0046]
FIG. 13 is a diagram showing a planar shape of a rotor yoke 61b according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a partially enlarged view showing a state in which a permanent magnet 62b is inserted through an opening 611b of the rotor yoke 61b. Yes, the same reference numerals as above represent the same or equivalent parts.
[0047]
In this embodiment, the opening 611b of the rotor yoke 61b has an irregular drum shape, and a permanent magnet 62b having a drum-shaped cross section is inserted into the opening 611b. As a result, air gaps 612b for preventing leakage magnetic flux between the adjacent permanent magnets 62b are formed on both sides along the circumferential direction of the permanent magnets 62b, and on the stator side at both ends of each permanent magnet 62b. However, since the gap 614b for limiting the magnetic path in the circumferential direction is formed, the same effect as described above is achieved.
[0048]
FIG. 15 is a diagram showing a planar shape of a rotor yoke 61c according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 16 is a partially enlarged view showing a state in which a permanent magnet 62c is inserted through an opening 611c of the rotor yoke 61c. Yes, the same reference numerals as above represent the same or equivalent parts.
[0049]
In the present embodiment, the opening 611c of the rotor yoke 61c has an irregular shape in which notches are provided on both sides of the drum-shaped portion, and a permanent magnet 62c having a drum-shaped cross section is inserted into the opening 611c. As a result, air gaps 612c for preventing leakage magnetic flux between the adjacent permanent magnets 62c are formed on both sides along the circumferential direction of the permanent magnets 62c. However, since the air gap 614c for limiting the magnetic path in the circumferential direction is formed, the same effect as described above is achieved.
[0050]
FIG. 17 is a view showing a planar shape of a rotor yoke 61d according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 18 is a partially enlarged view showing a state in which a permanent magnet 62d is inserted through an opening 611d of the rotor yoke 61d. Yes, the same reference numerals as above represent the same or equivalent parts.
[0051]
In the present embodiment, the opening 611d of the rotor yoke 61d has an irregular drum shape, and a permanent magnet 62d having a drum-shaped cross section is inserted into the opening 611d. As a result, gaps 612d for preventing leakage magnetic flux between the adjacent permanent magnets 62d are formed on both sides along the circumferential direction of the permanent magnet 62d.
[0052]
Further, apart from the opening 611d, a gap 614d for limiting the magnetic path in the circumferential direction is formed in a notch shape in the inner peripheral portion of the rotor yoke 61d corresponding to both ends of each permanent magnet 62d. Therefore, the same effect as described above is achieved.
[0053]
FIG. 19 is a diagram showing a planar shape of a rotor yoke 61e according to a sixth embodiment of the present invention, and FIG. 20 is a partially enlarged view showing a state in which a permanent magnet 62e is inserted through an opening 611e of the rotor yoke 61e. Yes, the same reference numerals as above represent the same or equivalent parts.
[0054]
In this embodiment, the opening 611e of the rotor yoke 61e has an irregular drum shape, and a permanent magnet 62e having a drum-shaped cross section is inserted into the opening 611e. As a result, air gaps 612e for preventing leakage magnetic flux between adjacent permanent magnets 62e are formed on both sides along the circumferential direction of the permanent magnets 62e. However, since the air gap 614e for limiting the magnetic path in the circumferential direction is formed, the same effect as described above is achieved.
[0055]
In each of the above-described embodiments, the case where the present invention is applied to an outer rotation type rotating electric machine has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the rotor rotates inside the stator. The present invention can be similarly applied to an internal rotation type rotating electrical machine.
[0056]
FIG. 23 is a plan view showing an application example to an internal rotating electric machine according to a seventh embodiment of the present invention, in which a substantially cylindrical stator 90 and a substantially cylindrical rotor rotating inside the stator 90 are shown. 80. Both the rotor 80 and the stator 90 are configured by laminating silicon steel plates (thin plates).
[0057]
A stator winding 92 is wound around each of the stator salient poles 91 of the stator 90. The rotor 80 is formed with 12 openings 811 having a substantially arc-shaped cross section and into which a permanent magnet 85 made of neodymium material is inserted in the axial direction at intervals of 30 degrees in the circumferential direction. Yes. Each permanent magnet 82 is arranged to be convex toward the center of rotation. A space between adjacent openings 811 functions as an auxiliary pole portion 813.
[0058]
Also in this embodiment, the shape of the opening 811 and the cross-sectional shape of the permanent magnet 85 are not the same, and the permanent magnet 85 is inserted in the opening 811 along the circumferential direction of each permanent magnet 85. A gap 812 is formed on both sides.
[0059]
According to such a configuration, when the starter / generator apparatus 1 is caused to function as a starter motor, if an excitation current is supplied from the battery 42 to each stator winding 92 via the control unit 40, it is enlarged to FIG. As shown, the lines of magnetic force generated from the stator salient poles 91 (N) excited to the N pole pass from the stator side surface of the S pole permanent magnet 82S to the back surface, and many of them are adjacent via the auxiliary pole portion 813. The stator returns to the stator salient pole 91 (N) excited to the N pole via the stator salient pole 91 (S) excited to the S pole.
[0060]
Here, in this embodiment, the air gap 812 is formed on both sides along the circumferential direction of each permanent magnet 82, and the leakage magnetic flux from the side portion of each permanent magnet 82 to the auxiliary pole portion 813 is reduced. Most of the lines of magnetic force reach the stator 90 side from each permanent magnet 82 via the auxiliary pole portion 813. As a result, since the vertical component of the magnetic flux passing through the air gap between the rotor 80 and the stator 90 increases, the driving torque can be increased as compared with the case where the air gap 812 is not provided.
[0061]
On the other hand, when the starter / generator device 1 functions as a generator, the magnetic flux generated from each permanent magnet 82 forms a closed magnetic path together with the stator salient pole 91 and the core portion of the stator 90, so that it depends on the rotational speed of the rotor 80. A generated current can be generated in the stator winding.
[0062]
Further, a neodymium magnet having a strong magnetic force is adopted as the permanent magnet 82, and the arc-shaped permanent magnet 82 is arranged so as to protrude toward the center of rotation, so that the permanent magnet 82 is directly connected to the stator 90 from the outer surface. Since the magnetic force which goes is reduced, the friction at the time of functioning as a generator can be reduced significantly. Even in this case, the driving torque when functioning as a starter can be sufficiently secured by the action of the auxiliary pole portion 813.
[0063]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the permanent magnet type rotary electric motor in which the rotor has a supplementary pole portion between each permanent magnet, the gap is provided between each permanent magnet and the rotor. Leakage magnetic flux at the rotor is reduced, and magnetic flux perpendicularly intersecting the air gap between the rotor and the stator is increased. Therefore, it is possible to increase the driving torque when functioning as a starter motor without increasing the driven torque when functioning the permanent magnet type rotary electric motor as a generator.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall side view of a scooter type motorcycle in which a permanent magnet type rotary electric motor of the present invention is applied to a starter / generator device.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the crankshaft of the swing unit of FIG.
FIG. 3 is a partially cutaway plan view of a plane perpendicular to a rotation shaft (crankshaft) of a starter / generator device (permanent magnet type rotary electric motor).
4 is a side cross-sectional view of FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a plan view of a rotor yoke.
FIG. 6 is a side view of a rotor yoke.
FIG. 7 is a partially enlarged view of a rotor yoke.
FIG. 8 is a block diagram of a control system of the starter / generator device.
FIG. 9 is a diagram for explaining the function (during electric operation) of the gap provided in the rotor yoke.
FIG. 10 is a diagram for explaining a function (during power generation) of a gap provided in the rotor yoke.
FIG. 11 is a diagram showing a planar shape of a rotor yoke according to a second embodiment of the present invention.
12 is a partially enlarged view showing a state in which a permanent magnet is inserted through the opening of FIG.
FIG. 13 is a view showing a planar shape of a rotor yoke according to a third embodiment of the present invention.
14 is a partially enlarged view showing a state in which a permanent magnet is inserted through the opening of FIG. 13;
FIG. 15 is a view showing a planar shape of a rotor yoke according to a fourth embodiment of the present invention.
16 is a partially enlarged view showing a state in which a permanent magnet is inserted through the opening of FIG.
FIG. 17 is a diagram showing a planar shape of a rotor yoke according to a fifth embodiment of the present invention.
18 is a partially enlarged view showing a state in which a permanent magnet is inserted through the opening of FIG. 17;
FIG. 19 is a view showing a planar shape of a rotor yoke according to a sixth embodiment of the present invention.
20 is a partially enlarged view showing a state in which a permanent magnet is inserted through the opening of FIG. 19;
FIG. 21 is a partially enlarged view of FIG. 9;
22 is a partially enlarged view of FIG.
FIG. 23 is a diagram showing a planar shape of a seventh embodiment of the present invention.
24 is a partially enlarged view of FIG. 23. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Starter and generator apparatus, 50 ... Stator, 51 ... Stator core, 52 ... Stator salient pole, 53 ... Stator winding, 60 ... Outer rotor, 61 ... Rotor yoke, 62 (62N, 62S), 82 (82N, 82S) permanent Magnets ..., 63 ... Rotor case, 71 ... Protective cover, 80 ... Rotor, 90 ... Stator, 201 ... Crankshaft, 611 ... Opening, 612 ... First gap, 613 ... Supplementary pole part, 614 ... Second gap

Claims

A permanent magnet type rotation including a stator and its windings, and a rotor yoke rotating with respect to the stator, the rotor yoke having a plurality of permanent magnets along a circumferential direction, and having an auxiliary pole portion between adjacent permanent magnets In the electric motor,
A plurality of openings formed along the circumferential direction of the rotor yoke;
A permanent magnet inserted through each opening;
It comprises a gap formed at both ends along the circumferential direction of the permanent magnet in each opening,
The end of the permanent magnet is in contact with the auxiliary pole portion, and the gap is formed in the contact portion at both sides along the circumferential direction of each permanent magnet, and the circumferential direction of each permanent magnet A permanent magnet type rotary electric motor which is partitioned into second gaps formed on the stator side at both ends along the axis .

The gap area of which is formed on the side of the permanent magnet, the permanent magnet type rotary electric machine according to claim 1, that being greater than the area of the gap formed in the stator-side at both ends of the permanent magnet .

The permanent magnet type rotary electric motor according to claim 2, wherein the gap is formed on both side portions along the circumferential direction of each permanent magnet.

The circumferential width of the gap formed in the stator-side at both ends of the permanent magnet, the permanent magnet type rotary electric machine according to claim 1, characterized in that is equivalent to Eagyapu the rotor yoke and the stator.

The permanent magnet type rotary electric motor according to any one of claims 1 to 4 , which is an abduction type electric motor in which a substantially cylindrical rotor yoke rotates on an outer periphery of a substantially columnar stator.

The permanent magnet type rotary electric motor according to any one of claims 1 to 4 , wherein the permanent magnet type rotary electric motor is an internal rotation type electric machine in which a substantially columnar rotor yoke rotates on an inner periphery of a substantially cylindrical stator.

The permanent magnet type rotary electric motor according to any one of claims 1 to 6, wherein a width of the first gap in a circumferential direction is narrower toward a stator side.