JP3945677B2 - 永久磁石式回転電動機 - 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動機において、前記磁石挿入孔は、永久磁石が挿入される主開孔部と、主開孔部の円周方向に沿った両端部から中心部に向かって所定の幅（Ｗ）で延びたスリットとを具備し、前記スリットの先端におけるロータヨークの残余厚（Ｈ）と前記スリット幅（Ｗ）とが、０．３≦残余厚（Ｈ）／スリット幅（Ｗ）≦０．７の関係を満足することを特徴とする。
【０００８】
スリット幅（Ｗ）を広げれば残余厚（Ｈ）を薄くしたことと同等となり、被動トルクを減少させる観点からは不利となる。その逆に、残余厚（Ｈ）を厚くすれば、駆動トルクを増加させる観点からは不利となるので、スリット幅Ｗを広げて駆動トルクを増大させることとロータヨークの残余厚Ｈを厚くして被動トルクを減少させることとは二律背反の事象となり、両者の比（Ｈ／Ｗ）は、駆動トルクの増大を優先させるのであれば低く設定し、被動トルクの減少を優先させるのであれば高く設定しなければならない。しかしながら、０．３≦残余厚（Ｈ）／スリット幅（Ｗ）≦０．７とすれば、駆動トルクおよび被動トルクの双方を効果的に両立させることができる。
【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、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。
【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。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。
【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。
【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に発生させる誘導起電力を所定のバッテリ電圧ＶBATTに制御する。
【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、前記アウターロータ６０の回転数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、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。
【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。
【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、スリット６１４の一方（６１４Ａ）は、ロータヨーク６１の補極部６１３を通過する磁束Ｂ１がロータヨーク６１の内側円周部６１６へ導かれるのを妨げ、磁束Ｂ１の多くをステータ突極５２Ｓへ効率良く導くように作用する。また、スリット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が補極部６１３へ導かれるのを妨げ、磁束Ｂ２の多くをステータ突極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−ＦＥＴのうち、接地側のパワーＦＥＴＴｒ２，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およびスリット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】
なお、上記した説明からも明らかなように、永久磁石式回転電動機をスタータモータとして機能させる際は、図２１に示したように、スリット６１４Ａ，６１４Ｂで磁束Ｂ１，Ｂ２を妨げることにより駆動トルクが増大されるので、同図右側に拡大して示したように、各スリット６１４の幅Ｗは広いほど好ましい。
【００４５】
一方、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は、図２２に示したように、漏れ磁束Ｂ５の磁路を十分に確保することにより被動トルクが減ぜられるので、同図右側に拡大して示したように、各スリット６１４の先端におけるロータヨークの残余厚Ｈは厚いほど好ましい。
【００４６】
ここで、スリット幅Ｗを広げれば、図２２の漏れ磁束Ｂ５が減少するので前記残余厚Ｈを薄くしたことと同等となり、被動トルクを減少させる観点からは不利となる。その逆に、スリット先端の残余厚Ｈを厚くすれば、図２１の磁束Ｂ１，Ｂ２の有効成分（ステータ側へ導かれる量）が減少するのでスリット幅Ｗを狭めたことと同等となり、駆動トルクを増加させる観点からは不利となる。したがって、スリット幅Ｗを広げて駆動トルクを増大させることとスリット先端の残余厚Ｈを厚くして被動トルクを減少させることとは二律背反の事象となり、両者の比（Ｈ／Ｗ）は、駆動トルクの増大を優先させるのであれば低く設定し、被動トルクの減少を優先させるのであれば高く設定しなければならない。
【００４７】
図２３、２４は、それぞれ前記比（Ｈ／Ｗ）と駆動トルク（図２３）および被動トルク（図２４）との関係を、前記スリット６１４の先端におけるロータヨークの残余厚Ｈをパラメータとして示した図である。なお、図２４の被動トルクは、その絶対値が大きくなるほど大きくなることを示している。
【００４８】
駆動トルクは、図２３に示したように、（Ｈ／Ｗ）の減少と共に増加する傾向を示すが、（Ｈ／Ｗ）が約０．３を下回ると増加率が鈍る。これに対して、被動トルクは、図２４に示したように、（Ｈ／Ｗ）の減少と共に増加する傾向を示し、（Ｈ／Ｗ）が約０．３を下回ると増加率が増えてしまう。したがって、スリット幅Ｗと残余厚Ｈとは、両者の比（Ｈ／Ｗ）が０．３以上となるように設定することが望ましいことが判る。
【００４９】
また、被動トルクの減少率は、図２４に示したように、（Ｈ／Ｗ）が約０．５を越えた辺りから鈍る傾向にあり、駆動トルクの減少率は、（Ｈ／Ｗ）が０．５〜０．７の範囲で鈍る傾向にある。したがって、前記（Ｈ／Ｗ）は０．７以下に設定するのが好ましく、０．５付近が最適と言える。
【００５０】
以上の実験結果から、本実施形態によれば（Ｈ／Ｗ）を０．３ないし０．７の範囲に設定することで駆動トルクおよび被動トルクの双方を効果的に両立させることができ、（Ｈ／Ｗ）を０．５ないしはその近傍に設定することにより、駆動トルクおよび被動トルクの双方を最も効果的に両立させることができる。
【００５１】
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。
【００５２】
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スリット６１４ａが形成されるので、前記と同様の効果が達成される。
【００５３】
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。
【００５４】
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スリット６１４ｂが形成されるので、前記と同様の効果が達成される。
【００５５】
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。
【００５６】
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、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スリット６１４ｃが形成されるので、前記と同様の効果が達成される。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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スリット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。
【００６０】
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。
【００６１】
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スリット６１４ｅが形成されるので、前記と同様の効果が達成される。
【００６２】
【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、駆動トルクおよび被動トルクの双方を効果的に両立させることができる。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スリットおよび空隙部の機能（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スリットおよび空隙部の機能（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】スリット先端でのロータヨークの残余厚Ｈおよびスリット幅Ｗの比（Ｈ／Ｗ）と駆動トルクとの関係を示した図である。
【図２４】スリット先端でのロータヨークの残余厚Ｈおよびスリット幅Ｗの比（Ｈ／Ｗ）と被動トルクとの関係を示した図である。
【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）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…空隙，６１３…補極部，６１４…スリット

Claims (4)

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、補極を挟んで該ロータヨークの円周方向に沿って配置された複数の磁石挿入孔を有し、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動機において、
   前記磁石挿入孔は、
   前記永久磁石が挿入される主開孔部と、
   前記主開孔部の円周方向に沿った両端部から中心部に向かって所定の幅（Ｗ）で延びたスリットとを具備し、
   前記スリットの先端におけるロータヨークの残余厚（Ｈ）と前記スリット幅（Ｗ）とが、０．３≦残余厚（Ｈ）／スリット幅（Ｗ）≦０．７の関係を満足するとともに、
   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ように構成されたことを特徴とする永久磁石式回転電動機。
2. 前記残余厚（Ｈ）／スリット幅（Ｗ）が０．５であることを特徴とする請求項１記載の永久磁石式回転電動機。
3. 前記磁石挿入孔に前記永久磁石が挿入された状態では、永久磁石の円周方向に沿った両側部に空隙が形成されることを特徴とする請求項１記載の永久磁石式回転電動機。
4. 前記空隙が、前記ロータヨークの外周寄りで広く、該ロータヨークの内周寄りで狭くなっていることを特徴とする請求項３記載の永久磁石式回転電動機。

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