JP4027604B2 - 永久磁石式回転電機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、略円筒形状のアウターロータが複数の磁石挿入孔を環状に配置し、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係り、特に、磁石挿入孔内に永久磁石を簡単かつ確実に固定できる永久磁石式回転電機に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関用のスタータモータあるいはジェネレータとして、円筒形状のロータヨークをステータの外周でフライホイールにより回転自在に支持してアウターロータとする永久磁石式回転電機が知られている。前記ロータヨークは複数の磁石挿入孔を環状に配置し、各磁石挿入孔内にはS,N極の永久磁石が交互に挿入されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ロータヨークの磁石挿入孔内に永久磁石を固定する方法として、磁石挿入孔内へ永久磁石を圧入し、さらに接着剤で接着する方法が採用されている。しかしながら、圧入による固定方法では、磁石挿入孔の内寸法と永久磁石の外寸法とを厳密に規定しなければならないので、製造技術の高度化や製造コストの上昇を招いてしまう。
【0004】
また、永久磁石を圧入した際にロータヨークに変形が生じ、その結果、ロータヨークがステータと接触したり、変形によって設計上の磁力を確保できなくなる可能性もある。
【0005】
さらに、上記した圧入固定では、磁石挿入孔と永久磁石との間に接着剤を十分に充填することができないので、接着剤が接着機能を十分に発揮できないという課題もあった。
【0006】
本発明の目的は、上記した従来の技術課題を解決し、アウターロータの磁石挿入孔内に永久磁石を簡単、確実かつ強固に固定できる永久磁石式回転電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、アウターロータが複数の磁石挿入孔を環状に配置し、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、永久磁石を、その挿入方向に垂直な平面内で、前記磁石挿入孔の内周面との間に複数の空隙が確保されるように複数点で支持したことを特徴とする。
【0008】
上記した特徴によれば、永久磁石は磁石挿入孔に対して複数の支持点では機械的に保持されるので、製造工程では磁石挿入孔内で永久磁石を簡易的に保持できる。また、支持点以外の空隙部に接着剤の充填スペースを確保できるので、接着剤を十分に充填することができ、接着剤による強固な接着固定が可能になる。
【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)を略円筒形状に成層して構成されたロータヨーク61と、図3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磁石挿入孔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フライホイール63とによって構成されている。
【0024】
前記フライホイール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成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の挿入孔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)を成層して構成され、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挿入孔611が円周方向に30度間隔で12個形成されている。隣接する各挿入孔611の間は補極部613として機能する。
【0027】
前記各挿入孔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。本実施形態では、前記挿入孔611の形状と永久磁石62の断面形状とが同一ではなく、永久磁石62は挿入孔611の内壁面に対して、平面的には、内周側(ステータ側)の両端部の2点P1 ,P2 および外周側(反ステータ側)の中央部の1点P3 の計3点で支持されている。
【0028】
前記3か所の支持点P1 〜P3 以外の、永久磁石62の外壁面と挿入孔611の内壁面との間には、支持点P1 ,P2 間において空隙G1 が確保されている。同様に、支持点P1 ,P3 間には空隙G2 が確保され、支持点P2 ,P3 間には空隙G3 が確保されている。前記各空隙G2 、G3 は、ステータ方向に拡張された切欠状空隙G21,G31をそれぞれ有する。前記各空隙G1 ,G2 ,G3 および切欠状空隙G21,G31内には接着剤80が充填されている。
【0029】
このように、本実施形態では、永久磁石62が磁石挿入孔611により3点で機械的に保持される。したがって、組み付け工程では、挿入孔611内で永久磁石62を簡易的に保持することができ、その作業性が向上する。また、支持点以外の空隙G1 ,G2 ,G3 (およびG21,G31)には、接着剤の充填スペースが確保され、接着剤を十分に充填できるので、この接着剤により永久磁石62を磁石挿入孔611内に強固に固定できるようになる。
【0030】
ところで、挿入孔611内に永久磁石62を挿入した際、挿入孔611の内寸法が規格の下限値に近いような小径であり、これとは逆に、永久磁石62の外寸法が規格の上限値に近いような大径であると、支持点P1 ,P2 ではステータ方向に、また支持点P3では反ステータ方向に応力が加わる。
【0031】
これに対して、本実施形態では挿入孔611の外壁面618とフライホイール63との間、すなわち支持点P3 とフライホイール63との間に空隙G0 を形成している。したがって、上記した応力が各支持点に生じると、挿入孔611の側壁618が空隙G0 内に膨らむことで、各支持点P1 ,P2 においてステータ側へ働く応力が緩和される。したがって、ロータヨーク61のステータ側への変形が防止され、ロータヨーク61とステータ突極52との接触や起磁力の低下が防止される。
【0032】
このように、本実施形態では、永久磁石62を3点で支持する際、ステータ側を2点支持、反ステータ側を1点支持とし、ステータ側に働く応力を分散するようにしたので、応力による変形方向を反ステータ側に向け、ステータ側への変形を防ぐことができる。
【0033】
さらに、本実施形態ではロータヨーク61とフライホイール63との間に空隙G0 を形成し、ロータヨーク61の挿入孔611に対して相対的に大きな永久磁石62が挿入された際のロータヨーク61の変形が、当該空隙G0 において吸収されるようにしたので、ロータヨーク61のステータ側への変形を防止することができる。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
次いで、前記ロータヨーク61に設けた各空隙部G2 ,G21,G3 ,G31の作用について、図9、10を参照して説明する。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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G2 ,G3 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G2 ,G3 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。
【0044】
また、各永久磁石62の背面から磁束が流入する部位613a、および空隙G21,G31の近傍部位613b,613cにおける磁力の流れが、始動時のトルクアップとジェネレータとしての動作時のフリクション低減に非常に重要となる。ここで、本実施形態では、各部位613a、613bおよび613cの3点においてロータヨーク61と永久磁石62とが高い精度で当接されるので、設計上の磁力を確保することが可能となる。
【0045】
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切欠状空隙G21,G31が延設されているので、ロータヨーク61の内側を通過する漏れ磁束も減少する。
【0046】
すなわち、図11に図9の破線円内を拡大して示したように、空隙G3 からステータ方向に延設された切欠状空隙G31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G2 からステータ方向に延設された切欠状空隙G21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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
すなわち、図12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。
【0050】
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G2 ,G21,G3 ,G31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。
【0051】
図13は、本発明の第2実施形態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】
本実施形態でも、挿入孔611aの形状と永久磁石62aの断面形状とが同一ではない。そして、挿入孔611aと永久磁石62aとが、反ステータ側では支持点P4 の一点で支持されているのに対して、ステータ側では無数の点P5 で支持されている。換言すれば、平面的には線接触(実際は面接触)されている。支持点P4 、P5 の間には2つの空隙G4 、G5 が確保され、各空隙G4 、G5 は、ステータ方向に拡張された切欠状空隙G41,G51をそれぞれ有する。各空隙内には、前記と同様に接着剤80が充填されている。
【0053】
本実施形態でも、永久磁石62aが磁石挿入孔611a内で機械的に保持されるので、組み付け工程では、挿入孔611a内で永久磁石62aを簡易的に保持することができ、その作業性が向上する。また、支持点以外の空隙G4 ,G5 には、接着剤の充填スペースが確保され、接着剤80を十分に充填できるので、この接着剤により永久磁石62aを磁石挿入孔611a内に強固に固定できるようになる。
【0054】
さらに、本実施形態でもロータヨーク61aとフライホイール63aとの間に空隙G0 を形成し、ロータヨーク61aの挿入孔611aに対して相対的に大きな永久磁石62が挿入された際のロータヨーク61aの変形が、当該空隙G0 において吸収されるので、ロータヨーク61aのステータ側への変形を防止することができる。
【0055】
さらに、本実施形態でも永久磁石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G4 ,G5 が形成されている。さらに、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切欠状空隙G41,G51が形成されるので、前記と同様の効果が達成される。
【0056】
なお、上記した各実施形態では、各永久磁石62を接着剤を用いて挿入口内に固定するものとして説明したが、接着剤を用いた固定方法では、部材の洗浄工程、接着剤の塗布工程、加熱固着工程および乾燥工程等が必要となる。さらには、接着剤の液ダレによりロータの重量バランスが崩れて振動や摩耗が増加し得る。そこで、次に説明する第3実施形態では、各永久磁石62を接着剤を用いることなく挿入口内に固定している。
【0057】
図14は、本発明の第3実施形態である永久磁石式回転電機に適用されるアウタロータ60Aの断面図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。
【0058】
本実施形態では、アウタロータ60Aの磁石挿入孔611内に挿入される永久磁石62を、アウターロータ60Aの回転軸に沿った両端部(アウターロータ60Aの開放端側および閉そく端側)で、それぞれ冠状のベースリング92およびトップリング91で支持することにより、前記各永久磁石62の挿入方向に関する位置をアウターロータ60Aに対して位置決めしている。
【0059】
図15は、前記トップリング91の一例を示した図であり、同図(a)はその平面図、同図(b)は同図(a)のA−A線での断面図、同図(c)は同図(a)の波線丸枠内の拡大図である。前記トップリング91は、環状部材910の一主面に、離間配置された一対の爪部材911,912を30°間隔で12組配列して構成されている。前記各爪部911,912は、同図(c)に示したように、先端が尖ったくさび形状を有する。
【0060】
図16は、前記ベースリング92の一例を示した図であり、同図(a)はその平面図、同図(b)は同図(a)のA−A線での断面図、同図(c)は同図(a)の波線丸枠内の拡大図である。前記ベースリング92は、環状部材920の一主面に、離間配置された一対の爪部材921,922を30°間隔で12組配列して構成されている。前記各爪部921,922も、同図(c)に示したように、先端が尖ったくさび形状を有する。
【0061】
このような構成のアウターロータ60を組み立てる際は、始めにカップ状フライホイール63の底部に前記ベースリング92を、その爪部921,922が上向きとなる姿勢で配置し、次いで、その上にロータヨーク61を配置する。このとき、ロータヨーク61の前記各補極部613が各一対の爪部921,922間に配置されるように両者を位置決めする。
【0062】
次いで、ロータヨーク61の前記各磁石挿入孔611内に永久磁石62を挿入し、更に、その上部に前記トップリング91を、その爪部911,912が下向きとなる姿勢で配置する。このとき、図17に示したように、ロータヨーク61の各補極部613が前記トップリング91の各一対の爪部911,912間に配置されるように両者を位置決めする。
【0063】
次いで、トップリング91を下方に押圧すると、図18に示したように、トップリング91の各爪部911,912が永久磁石62と各補極部613との間隙部に挿入される。ここで、本実施形態では各爪部911,912がくさび形状であり、各永久磁石62は隣接する各爪部911,912によって実質的に挟持されるので、各永久磁石62の挿入方向に関する後端部がロータヨーク61に対して位置決めされることになる。
【0064】
このとき、永久磁石62の挿入方向に関する先端側でも、ベースリング92の各爪部921,922が永久磁石62と各補極部613との間隙部に同様に挿入されるので、各永久磁石62の挿入方向に関する先端部もロータヨーク61に対して位置決めされる。
【0065】
また、図14に示したように、フライホイール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トップリング91が軸方向に挟持されるので、ロータヨーク61の挿入孔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。
【0066】
図19は、永久磁石62が磁石挿入孔611内において前記ベースリング92の各爪部921,922(または、トップリング91の各爪部911,912)によって挟持されている様子を示した図であり、永久磁石62とロータヨーク61の各補極部613との間に爪部921,922が挿入されている。
【0067】
本実施形態によれば、接着剤を用いることなく、永久磁石62をロータヨーク61の磁石挿入孔611内で正確かつ強固に位置決め固定できるので、接着剤を用いる製造工程では不可欠であった、部材の洗浄工程、接着剤の塗布工程、加熱固着工程および乾燥工程等が不要になって製造工程の簡略化が可能になる。さらに、永久磁石を所定の位置へ個体差無く固定できるので、回転電機の性能を確実に保証できるようになる。
【0068】
【発明の効果】
上記したように、本発明によれば、以下のような効果が達成される。
(1) 永久磁石をアウターロータの磁石挿入孔内で機械的に保持できるようにしながら、両者の間に接着剤の充填に十分な空隙を確保できるので、組み付け工程での作業性の向上と永久磁石の強固な固定とを両立できる。
【0069】
(2) アウターロータの磁石挿入孔内で永久磁石を3点で支持したので、磁石挿入孔内での永久磁石の位置ずれを防止しながら、接着剤の充填空隙を最大限に確保でき、接着剤による極めて強固な固定が可能になる。
【0070】
(3) 永久磁石を3点で支持する際に、ステータ側を2点支持、反ステータ側を1点支持とし、ステータ側に働く応力を分散するようにしたので、応力による変形方向を反ステータ側に向け、ステータ側への変形を防ぐことができる。
【0071】
(4) ロータヨークとフライホイールとの間に空隙を形成し、ロータヨークの磁石挿入孔内に、これに対して相対的に大きな永久磁石が挿入された際のロータヨークの変形が前記空隙において吸収されるようにしたので、ロータヨークのステータ側への変形を防止できる。
【0072】
(5) 各永久磁石とロータヨーク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、アウター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。
【0073】
(6) 永久磁石を、その設計上の磁力を確保したままロータヨークに容易かつ強固に固定できるようになる。
【0074】
(7) ベースリングおよびトップリングといった位置決め部材を用いて永久磁石を支持し、さらには永久磁石を3点で支持するようにしたので、永久磁石をアウターロータに対して一層正確に位置決めできる。したがって、回転電機の制御性が向上し、出力効率を高めることができるのみならず、製造工程も大幅に簡略化できる。
【0075】
(8)ベースリングおよびトップリングで永久磁石を支持することにより、永久磁石のアウターロータ回転軸方向の位置決めが良好に行えるので、回転電機の性能を確実に保証できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の永久磁石式回転電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(永久磁石式回転電機)の回転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】 図9の部分拡大図である。
【図12】 図10の部分拡大図である。
【図13】 本発明の第2実施形態の部分拡大図である。
【図14】 本発明の第3実施形態である永久磁石式回転電機に適用されるアウターロータの断面図である。
【図15】 トップリングの一例を示した図である。
【図16】 ベースリングの一例を示した図である。
【図17】 第3実施形態の組立方法を示した断面図である。
【図18】 第3実施形態の組立方法を示した断面図である。
【図19】 第3実施形態の主要部の平面図である。
【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,60,60A…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,91…トップリング、92…ベースリング、201…クランク軸,611…磁石挿入孔,613…補極部
Claims (8)
- ステータの外周を回転する略円筒形状のアウターロータが、その円周方向に複数の磁石挿入孔を配置し、各磁石挿入孔内に永久磁石が挿入され、隣接する磁石挿入孔間に補極部を有する永久磁石式回転電機において、エンジンのクランク軸の先端に配置されてスタータ兼ジェネレータ装置として機能し、
前記各永久磁石は、その挿入方向に垂直な平面内で前記磁石挿入孔の内壁面との間に複数の空隙が確保されるように、前記内壁面に対して3点で支持され、
前記3点のうち2点は磁石挿入孔の内壁面のステータ側に位置し、他の1点は前記内壁面の反ステータ側に位置し、さらに、
前記各磁石挿入孔には、前記永久磁石が挿入された状態で円周方向に沿った両端部に空隙が形成され、かつ前記空隙からステータ方向に切欠状空隙が延設された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。 - 前記アウターロータは、円周方向に配置された複数の磁石挿入孔内に永久磁石が挿入された略円筒形状のロータヨークをカップ状のフライホイールの内側に挿嵌して構成され、前記ロータヨークの各磁石挿入孔のフライホイール側の外壁面とフライホイールの内壁面との間には、所定の空隙が形成されてい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。
- 前記フライホイールは、その円周端部に、ロータヨークを挟持する爪部を備えたことを特徴とする請求項2に記載の永久磁石式回転電機。
- 前記永久磁石は、磁石挿入孔の内壁面に対して3点で支持され、前記3点のうちの少なくとも2点は前記空隙の近傍に位置することを特徴とする請求項3に記載の永久磁石式回転電機。
- 前記各磁石挿入孔と当該各磁石挿入孔内に挿入された永久磁石との間の空隙内に接着剤が充填されたことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の永久磁石式回転電機。
- 前記各永久磁石を前記アウターロータに対して位置決めする位置決め部材をさらに具備し、
前記位置決め部材は、一対のトップリングおよびベースリングからなり、前記トップリングは、前記各永久磁石を前記アウターロータの開放端側において支持し、前記ベースリングは、前記各永久磁石を前記アウターロータの閉そく端側において支持することを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の永久磁石式回転電機。 - 前記トップリングおよびベースリングには、永久磁石とロータヨークとの間隙に挿入される爪部が形成されたことを特徴とする請求項6に記載の永久磁石式回転電機。
- 前記ベースリングは、その爪部が前記アウターロータの開放端側を向くように配置され、前記トップリングは、その爪部が前記アウターロータの閉そく端側を向くように配置されたことを特徴とする請求項7に記載の永久磁石式回転電機。
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