JP3888663B2 - 永久磁石式回転電機およびその駆動装置 - Google Patents

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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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６１３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。
【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（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、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（４０ｒｍｐ）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［Ｗmg：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６１３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。
【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−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。
【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。
【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。
【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。
【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。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。
【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。
【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。
【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。
【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。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。
【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。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，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）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

Claims (3)

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、
   前記永久磁石の円周方向に沿った両側部に形成された空隙と、
   前記永久磁石の両端部におけるステータ側に形成されたスリットとを具備し、
   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. 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. 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、
   前記永久磁石の円周方向に沿った両側部に形成された空隙と、
   前記永久磁石の両端部におけるステータ側に形成されたスリットとを具備し、
   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。

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