JPWO2002080338A1 - 界磁制御コイルを備えた回転電機 - Google Patents

Abstract

永久磁石を用いた回転電機の特性を簡単に変更し得るように構成し、共通の部品からなる回転電機を種々の用途に適合し得るようにするために、界磁制御コイルを備えた形式の回転電機に於いて、界磁制御コイルを、磁石極及び鉄極がコアティースに対して供給する界磁に、互いに異なる強度の磁束を重畳するべく適合させる。特に、ヨークの内周面の凹部に永久磁石を配置し、永久磁石により磁石極を形成し、永久磁石の隣接するもの同士の間のヨークの部分により鉄極を形成し、永久磁石の内周面を、ヨーク部分に対して低い位置を占めるようにして、磁束の強度を差別化することができる。

Description

技術分野
本発明は、永久磁石を用いて界磁を形成する形式の回転電機に関し、特にエンジン始動時にはスタータモータとして使用し、エンジン始動後には発電機として使用し得る始動発電機に適する回転電機に関する。
背景技術
車両のエンジンには、エンジン始動用のスタータモータと、エンジン始動後の発電用の発電機とが設けられており、それらを１台にまとめることにより、エンジン補機のコンパクト化かつ軽量化を促進することができる。このような観点から、モータを発電機として用いる構造とした始動発電機が種々提案されている。このような始動発電機は、限定的ではないが、特に小型軽量化を要求される小型自動二輪車に好適であり、また永久磁石を用いて界磁を形成する形式の回転電機からなるのが一般的である。
このような始動発電機に於いては、エンジン始動のためにスタータモータとして高トルクを確保するために、与えられた条件（サイズ、重量など）下に於いて可及的に大きな界磁を形成することが必要となるが、そのように大きな界磁のままでは、発電機として使用した際には発電量が過大となるという問題があった。そこで、界磁制御コイルを設けて、磁極を通る磁束の大きさを制御することが、例えば同一出願人による特開平７−５９３１４に提案されている。界磁制御コイルにより形成される界磁により、永久磁石により形成される界磁を部分的に相殺し、発電機として使用した際の発電量を抑制するようにしている。
しかしながら、永久磁石と界磁制御コイルとは互いに異なる位置に配置され、必ずしも所望通りに界磁を制御することが可能でなく、モータとしてのトルクを最大化する効果及び発電機として使用した際の発電量の抑制する効果を高い次元で両立させることができないという問題があった。
発明の開示
このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の主な目的は、永久磁石を用いて界磁を形成する形式の回転電機に於いて、その特性を簡単に変更し得るように構成し、共通の部品からなる回転電機を種々の用途に適合し得るようにすることにある。
本発明の第２の目的は、界磁制御コイルを備えた上記形式の回転電機の特性の制御幅を一層拡大し得るように改良された回転電機を提供することにある。
本発明の第３の目的は、発電量の最大能力を好適に抑制し得るような発電機に適する回転電機を提供することにある。
本発明の第４の目的は、エンジン用の始動発電機に適する回転電機を提供することにある。
このような目的は、本発明によれば、コイルが巻装された複数のティースを有する固定子と、前記ティースに対向するように、交互に同心円状に配置された永久磁石極及び鉄極を有する回転子と、前記磁石極及び鉄極が前記ティースに対して供給する界磁に重畳されるべき磁束を発生する界磁制御コイルとを有する回転電機に於いて、前記界磁制御コイルが、前記磁石極及び鉄極が前記ティースに対して供給する界磁に、互いに異なる強度の磁束を重畳するべく適合されていることを特徴とする回転電機を提供することにより達成される。
このようにすることにより、磁束の飽和現象を利用して、与えられた供給電流について、界磁制御コイルにより可能な制御範囲を拡大することができる。従って、エンジン用の始動発電機に好適な回転電機が提供される。様々な手段により、前記磁石極及び鉄極が前記ティースに対して供給する界磁に、互いに異なる強度の磁束を重畳することができる。例えば、磁気回路中の磁気抵抗を適当に設定することにより磁束の強度を差別化することができる。磁気抵抗を変更することは、磁気回路中に介在する物質を選択したり、エアギャップを変更したり、磁路の大きさ、例えば、磁路を形成するヨークの部分の肉厚を減じたり、幅を狭めたりすることにより達成することができる。
特に、エンジン用の始動発電機の用途の場合には、磁石極に対応するエアギャップを鉄極に対応するエアギャップよりも大きくすることにより、スタータモータとしての出力トルクを最大化し、発電量の抑制効果を最大化することができる。そのような好適実施例によれば、前記ヨークの内周面の凹部に永久磁石を配置し、前記永久磁石により前記磁石極を形成し、前記永久磁石の隣接するもの同士の間の前記ヨークの部分により前記鉄極を形成し、前記永久磁石の内周面を、前記ヨーク部分に対して互いに異なる高さ位置、例えば前記ヨーク部分に対して低い位置を占めるようにすることをもって、前記磁石極及び鉄極が前記ティースに対して供給する界磁に、互いに異なる強度の磁束を重畳するようにしている。
更に、本発明の回転電機は、アウタロータ式回転電機にも、インナロータ式回転電機にも適用可能であり、その用途は、エンジン用の始動発電機に加えて、通常のモータ、発電機、スタータモータ等を含むものであって良い。
発明を実施するための最良の形態
添付の図面に示された具体例に基づいて本発明の実施の形態について以下に詳細に説明する。
図１は、本発明が適用された始動発電機１を示す側断面図である。本始動発電機１はアウタロータ式回転電機からなり、例えば小型自動二輪車のエンジンＥの端壁にブラケット２を介して固設された固定子３と、エンジンＥのクランクシャフト４に固着された回転子５とにより構成されている。そして、エンジン始動時にはスタータモータとして使用し、始動後には図示されないバッテリ及びその他の負荷に対する電力供給用の発電機として使用される。
固定子３はブラケット２に固設されたコア６を有し、コア６には、半径方向外向きに放射状に一体的に突出する所定数のティース６ａが設けられ、ティース６ａには、それぞれステータコイル７が巻かれている。また、回転子５は、クランクシャフト４に同軸的に固着されたボス部材８と、ボス部材８の軸線方向突出端部（図の左端部）に同軸的に取り付けられた有底筒状をなすヨーク９とにより構成されている。そのヨーク９の内周面には所定数の永久磁石１０が周方向に等分に配設されている。
さらに、本始動発電機１にあっては、ボス部材８を外囲する界磁制御コイル１１がブラケット２に固設されており、界磁制御コイル１１及び固定子３が、ヨーク９内に受容されるように設けられている。この界磁制御コイル１１に電流を流すことにより、ボス部材８〜コア６（ティース６ａ）〜ヨーク９を通る磁束が発生する。
なお、本始動発電機は、ブラシレスモータとして機能するように構成されており、例えばボス部材８に図示されないセンサ永久磁石が設けられ、ブラケット２の対応する位置に図示されないホール素子が設けられて、一般的なブラシレスモータの制御を行うことができるようになっている。
また、本始動発電機にあっては、図２に示されるように、ヨーク９の内周面に永久磁石１０が互いに間隔をおいて、同極が半径方向内向きとなるように配設されている。また、これら永久磁石１０の内面により画定される磁石極１０ａと、隣接する永久磁石間のヨーク９の部分により画定される制御磁極としての鉄極９ａとが等間隔で交互するように固定子３に対向している。鉄極９ａは、図示されるようにヨーク９の一部を半径方向内向きに突出させるように形成しても良く、或いは別体の部材をヨーク９に固着して鉄極を形成しても良い。
このようにして、永久磁石１０により発生する磁束は、例えば、図３の矢印Ｈ_１により示されるように、ティース６ａから磁石極１０ａに向けて流れ、一方に於いて、矢印Ｈ_２により示されるように、ヨーク９〜鉄極９ａ〜ティース６ａ〜コア６〜ティース６ａ〜磁石極１０ａに至る閉ループを形成し、他方に於いて、矢印Ｈ_３により示されるように、ヨーク９〜ボス部材８〜コア６〜ティース６ａ〜磁石極１０ａに至る閉ループを形成する。更に、界磁制御コイル１１に電流を流すことにより、ボス部材８〜ヨーク９〜コア６（ティース６ａ）を通る磁束を発生するが、この磁束は、磁石極１０ａ及び鉄極９ａを通過する磁束Ｈ_１、Ｈ_２に重畳される磁束Ｈ_４、Ｈ_５を含む。後記するように、界磁制御コイル１１に電流を流すことにより、永久磁石１０により発生する磁束に重畳される磁束を発生し、界磁を所望に応じて制御することができる。
図３及び４を参照して、本実施例を更に詳しく説明する。界磁制御コイル１１に電流が流されていない場合、ティース６ａからは磁束Ｈ_１が磁石極１０ａに向けて流れ、鉄極９ａからは磁束Ｈ_２がティース６ａに向けて流れる。従って、界磁の磁束の振れ幅は（Ｈ_１＋Ｈ_２）となる。この始動発電機をスタータ即ちモータとして作動させるべく、所定の向きの電流を界磁制御コイル１１に供給した場合、ティース６ａからは磁束（Ｈ_１−Ｈ_４）が磁石極１０ａに向けて流れ、鉄極９ａからは磁束（Ｈ_２＋Ｈ_５）がティース６ａに向けて流れる。従って、界磁の磁束の振れ幅は（Ｈ_１＋Ｈ_２−Ｈ_４＋Ｈ_５）となる。この始動発電機を発電機として作動させるべく、前記とは逆の向きの電流（議論を単純化するために同一強度の逆方向の電流）を界磁制御コイル１１に供給した場合、ティース６ａからは磁束（Ｈ_１＋Ｈ_４）が磁石極１０ａに向けて流れ、鉄極９ａからは磁束（Ｈ_２−Ｈ_５）がティース６ａに向けて流れる。しかしながら、設計上、必要な磁束強度についてコアなどが最小化されることを考慮すれば、コアを含む磁気回路が、ここでもっとも大きい磁束Ｈ_１のレベルで飽和するのが一般的である。そこで、実際には、ティース６ａから磁石極１０ａに向けて流れる磁束は、（Ｈ_１＋Ｈ_４）ではなく、Ｈ_１となる。従って、界磁の磁束の振れ幅は（Ｈ_１＋Ｈ_２−Ｈ_５）となる。
界磁磁束の振れ幅
モータ Ｈ_１＋Ｈ_２−Ｈ_４＋Ｈ_５
磁界コイル電流なし Ｈ_１＋Ｈ_２
発電機 Ｈ_１＋Ｈ_２−Ｈ_５
従って、磁界コイル電流を反転させることにより得られる、界磁磁束の振れ幅の差は、（−Ｈ_４＋２Ｈ_５）となる。ここで、界磁制御コイル１１に供給される電流が、スタータモータ或いは発電機のいずれを選択するかに応じて、２つの同一強度の互いに逆方向の電流のいずれかを選択するものとしたが、実際には、電流の強度及び極性は、個別にかつ自由に選択することができる。
更に、本実施例に於いては、図２に示されているように、永久磁石１０が、ティース６ａに対向するヨーク９の内周面に凹設された窪み部分に設けられ、しかもティース６ａと永久磁石１０の内周面との間の空隙Ｄｍが、ティース６ａと鉄極９ａとの間の空隙Ｄｆよりも広くなっている。従って、永久磁石１０〜ティース６ａ間の磁気抵抗Ｒｍは、鉄極９ａ〜ティース６ａ間の磁気抵抗Ｒｆよりも大きい。コア６とボス部材８との間の空隙Ｄｓは、磁石極１０ａと鉄極９ａとの間で共通であり、従ってそれぞれ等しい磁気抵抗Ｒｓを引き起こすことになる。特に、磁気抵抗Ｒｍと磁気抵抗Ｒｆとの間に上記したような差が設けられていることから、Ｈ_５はＨ_４よりも実質的に大きい。従って、界磁磁束の振れ幅の差（−Ｈ_４＋２Ｈ_５）は、それだけ大きくとることができる。
このように、磁界制御コイル１１に所定の方向及び強度の電流を供給することにより、界磁磁束の振れ幅を大きくし、モータとしての出力を確保し、磁界制御コイル１１に逆方向の電流を供給することにより、界磁磁束の振れ幅を小さくし、発電機としての出力を抑制することができる。従って、この回転電機を始動発電機として用いた場合には、磁界制御コイル１１に供給される電流の極性及び強度を適宜選択することにより、スタータモータとして充分な出力を得る一方、発電機としての出力を所望に応じて抑制することができる。
また、回転電機をモータとして設計した場合でも、同じく磁界制御コイル１１に供給される電流の極性及び強度を適宜選択することにより、広範囲の特性制御が可能となり、永久磁石を大型化することなく、小型、廉価かつ高トルクのモータを実現することができる。特に、同一のモータを磁界制御コイル１１への通電量を変更することにより、種々の用途に適合させることができる。同様に、回転電機を発電機として設計した場合でも、広範囲の特性制御が可能となることから、レギュレータ回路に対する依存度を低くし、或いはレギュレータ回路を不要とすることが可能となる。特に、エンジンの発電機として用いられる場合など、騒音や燃費を改善することができる。更に、設計を変更することなく、仕様の変更に容易に対応することができる。同様に、エンジンのスタータモータとして用いられる場合など、同一のスタータモータを、異なるエンジンに対して容易に適合させることができる。
図５は、やや異なる形式のヨークを用いる発電機に適用された本発明の第２の実施例を示す。図５に於いては、前記実施例に対応する部分には同様の符号を付し、そのような部分の詳しい説明を省略する。この発電機は、回転子５側に設けられた、前記実施例と同様の第１ヨーク１１に加えて、エンジン等のエンドブラケット２に固定された第２ヨーク１２を備えている。第２ヨーク１２は回転子５と同心状に配設され、中央にボス部材１２ａが一体に突設された有底円筒形状となっている。ボス部材１２ａは、回転子５の回転中心線に沿って延在し、ステータコア６の中央部内周に結合されており、ボス部材１２ａとステータコア６との間は磁気的に接続された状態となっている。
固定ボス部材１２ａの内周側には、回転子５側のボス部材８の先端部が収容されている。固定ボス部材１２ａの内周面と回転子５側のボス部材８の外周面との間には、両者の間を磁気的に絶縁する空隙が設けられている。また、固定ボス部材１２ａの先端と第１ヨーク９の底部との間にも、両者の間を磁気的に絶縁する空隙が設けられている。これにより、界磁制御コイル１１からの磁束が回転子５側のボス部材８や第１ヨーク９の底部に流れてしまうのを防止している。第２ヨーク１２の底部は、ボルトによってエンドブラケット２に固定されている。
また、第２ヨーク１２の外側円筒部１２ｂは、第１ヨーク９の外側円筒部外周を、第１ヨーク９とは反対側、すなわち図中右側から覆うように設けられている。この際、第１ヨーク９の外側円筒部の外周面と第２ヨーク１２の外側円筒部１２ｂの内周面との間にはエアギャップが形成される。これにより回転子は、第１ヨーク９の円筒部と共に、磁石極１０ａおよび鉄極９ａが、第２ヨーク１２の円筒部１２ｂとステータコア６との間に収容された状態で配設される。すなわち、回転子５は回転子側のボス部材８が第２ヨーク１２の固定ボス部材１２ａ中央に挿入された状態で、クランクシャフト等によって駆動され、それに伴って第１ヨーク９の内周に配された磁石極１０ａおよび鉄極９ａ群が固定子の周囲を回転し得るように構成されていることになる。
ステータコア６の第１ヨーク９の反対側には、ステータコア６と第２ヨーク１２の底部１２ａに挟まれる形で界磁制御コイル１１が配設されている。界磁制御コイル１１は固定ボス部材１２ａを外囲するように巻線されており、図示外の制御回路によって通電電流量や通電方向を適宜制御できるようになっている。なお、当該発電機では、図１、２のものと異なり、界磁制御コイル１１に対してステータコア６を貫いて配線する必要がなく、従来に比して配線構造を簡略化することが可能となっている。
本実施例による発電機では、界磁制御コイル１１による磁束は、第２ヨーク１２の円筒部１２ｂから第１ヨーク９の円筒部へと、エアギャップを介して直接伝播する一方、回転子５側のボス部材８と第２ヨーク１２の固定ボス部材１２ａとの間は、空隙によって磁気的に絶縁されており、界磁制御コイル１１による磁束は第１ヨーク９の底部を通らない。すなわち、従来第１ヨーク９が受け持っていた界磁制御コイル１１を起磁源とする磁気回路の磁路形成の役目を、ここでは第２ヨーク１２に担わせていることになる。従って、第１ヨーク９の底部や回転子５側のボス部材８はその役割から解放され、第１ヨーク９の板厚や回転子５側のボス部材８の寸法を従来の装置よりも小さくでき、回転子５の重量や慣性マスをハイブリッド界磁構成でない従来のものと同等にすることが可能となる。
このため、従来、慣性マス等の制限によって使用できなかった発電機にもハイブリッド界磁構成の装置を適用できるようになり、かかる装置でも界磁制御コイル１１と鉄極６ａを用いた特性制御が可能となる。さらに、第１ヨーク９や回転子５側のボス部材８を小さくできるため、製品全体の厚みを低減させることも可能となる。
加えて、当該発電機では、第１ヨーク９や回転子５側のボス部材８が界磁制御コイル１１側の磁路として使用されないことから、これらをハイブリッド界磁構成でない従来の一般的な発電機の部品で構成することも可能である。すなわち、従来品では第１ヨーク９内周に全て永久磁石が配設されるところを、永久磁石と鉄極の組み合わせとするだけでそれらを流用することが可能である。従って、従来の装置のように、第１ヨーク９や回転子側のボス部材８を界磁制御コイル１１に合わせて専用設計する必要がなく、従来の部品や生産設備をそのまま使用でき製品コストの低減を図ることが可能となる。
また、本実施例でも、永久磁石１０が、ティース６ａに対向するヨーク９の内周面に凹設された窪み部分に設けられ、しかもティース６ａと永久磁石１０の内周面（磁石極１０ａ）との間の空隙Ｄｍが、ティース６ａと鉄極９ａとの間の空隙Ｄｆよりも広くなっている。従って、永久磁石１０〜ティース６ａ間の磁気抵抗Ｒｍは、鉄極９ａ〜ティース６ａ間の磁気抵抗Ｒｆよりも大きい。従って、当該発電機における作用は、上記実施例と同様である。
図６は、ブラシレスモータに適用された本発明の第３の実施例を示す。図６に於いては、前記実施例に対応する部分には同様の符号を付し、そのような部分の詳しい説明を省略する。このブラシレスモータは、図５に示した第２実施例の発電機と同様の構造を有するが、第２ヨーク１２がエンドブラケットを兼ねてモータの筐体を形成する形となっている。
当該モータでは、回転子５はモータシャフト４に固定され、アルミ等の非磁性材料からなるフロントブラケット１３と、第２ヨークを兼ねたエンドブラケット１２の内部に回転自在に収容されている。フロントブラケット１３及びエンドブラケット１２は、両部分から延出する円筒部１２ａ、１３ａ同士を互いにつき合わせた状態で、図示外の締結手段により互いに結合されている。フロントブラケット１３にはベアリング１６が、エンドブラケット１２には非磁性材料からなるベアリングホルダ１７に保持されたベアリング１８が取り付けられている。そして、モータシャフト４は、両ベアリング１６、１８にて回転自在に支持された状態となっている。当該モータにおいても、回転子５側やフロントブラケット１３などは従来のモータの部品をそのまま適用することができ、既存の生産設備等を有効活用することが可能となっている。モータは一製品としてアセンブリされた状態となっている。
本実施例でも、永久磁石１０が、ティース６ａに対向するヨーク９の内周面に凹設された窪み部分に設けられ、しかもティース６ａと永久磁石１０の内周面（磁石極１０ａ）との間の空隙Ｄｍが、ティース６ａと鉄極９ａとの間の空隙Ｄｆよりも広くなっている。従って、永久磁石１０〜ティース６ａ間の磁気抵抗Ｒｍは、鉄極９ａ〜ティース６ａ間の磁気抵抗Ｒｆよりも大きい。従って、当該モータにおける作用は、上記実施例と同様である。また、ハイブリッド界磁構成でありながら、重量や慣性マスを従来同様に抑えることができ、多様な制御が可能なモータを従来同様に使用することが可能となる。また、この構成を発電機にも適用し得ることは言うまでもない。
図７は、更に異なる形式のヨークを用いる発電機に適用された本発明の第４の実施例を示す。図７に於いては、前記実施例に対応する部分には同様の符号を付し、そのような部分の詳しい説明を省略する。図７に示すように、この発電機は、回転子５と固定子３とから構成されている。ここでは、回転子５は界磁子として、また固定子３は電機子としてそれぞれ機能し、前記実施例のものと同様に、界磁制御コイル１１と制御磁極としての鉄極６ａとを備えた、いわゆるハイブリッド界磁構造の発電機である。
回転子５は、例えばエンジンのクランクシャフト４を収容して固定する回転子側のボス部材８と、回転子側のボス部材８の外面に固着された第１ヨーク９とを有している。回転子５側のボス部材８は、鉄等の磁性部材で形成された円筒状をなしている。回転子側のボス部材８の内部には、適宜回り止めされた状態で、クランクシャフト４が嵌入されている。回転子側のボス部材８の左端部には外面にフランジ部が膨出形成され、フランジ部には第１ヨーク９を固着するため環状の接続溝が周設されている。
第１ヨーク９は鉄等の磁性部材で形成された有底の短尺円筒形状である。第１ヨーク９と回転子５側のボス部材８とは互いに同心状に配設されている。第１ヨーク９の底部の中心開口が接続溝に組付けられている。なお、第１ヨーク９と回転子側のボス部材８との組付け手段は任意である。第１ヨーク９の外側円筒部の内周面には、永久磁石１０（磁石極１０ａ）と、第１ヨーク９の部材によって形成された制御磁極としての鉄極９ａとが周方向へ交互に複数配設されている。磁石極１０ａと鉄極９ａとにより、回転子５における界磁子が構成される。すなわち、本実施の形態においても、界磁子に制御装置を設けたハイブリッド界磁構成が採用されている。更に、図２に示された実施例と同様に、永久磁石１０が、ティース６ａに対向するヨーク９の内周面に凹設された窪み部分に設けられ、しかもティース６ａと永久磁石１０の内周面との間の空隙Ｄｍが、ティース６ａと鉄極９ａとの間の空隙Ｄｆよりも広くなっている。従って、永久磁石１０〜ティース６ａ間の磁気抵抗Ｒｍは、鉄極９ａ〜ティース６ａ間の磁気抵抗Ｒｆよりも大きい。
固定子３は、ステータコア（コア部材）６と、コアティース６ａの外周に巻装されたステータコイル７と、ステータコア６の図中左端に重合され、同ステータコアに磁気的に接続された第２ヨーク１４とを備えている。ステータコア６は、鉄等の磁性部材からなる薄板を多数積層することによって形成されている。ステータコア６の中心部には回転子側のボス部材８に空隙を介して磁気的に接続するための中心開口が穿設されている。そして、ステータコア６は、ボルト１９の締結によって、ブラケット２に少なくとも３カ所で固定されている。
第２ヨーク１４も、鉄等の磁性部材からなる薄板を多数積層することによって形成され、ボス部材８に空隙を介して対峙する小径の本体部と、最上層（図中左端）の薄板を断面Ｌ字状に延出してなる円板部１５とを備えている。第２ヨーク１４本体及び円板部１５により画定される環状肩部に、界磁制御コイル１１が、第２ヨーク１４を外囲するように巻かれ、該コイルに通電することにより、永久磁石１０により形成される界磁に重畳されるべき磁束を形成し得るようにしている。
円板部１５の一方の面は第１ヨーク９の底部の内面に略平行に対向し、円板部１５の一方の面と第１ヨーク９の底部の内面との間には平面状の空隙が設けられている。なお、この空隙の間隔は任意に設定可能である。このように、円板部１５の一方の面と第１ヨーク９の底部の内面との配置関係によって、第２ヨーク１４の円板部１５から第１ヨーク９の底部へ至る磁束の伝播を、場所に依らずに略一定に保つことができる。
また、本実施例でも、永久磁石１０が、ティース６ａに対向するヨーク９の内周面に凹設された窪み部分に設けられ、しかもティース６ａと永久磁石１０の内周面（磁石極１０ａ）との間の空隙Ｄｍが、ティース６ａと鉄極９ａとの間の空隙Ｄｆよりも広くなっている。従って、永久磁石１０〜ティース６ａ間の磁気抵抗Ｒｍは、鉄極９ａ〜ティース６ａ間の磁気抵抗Ｒｆよりも大きい。従って、当該発電機における作用は、上記実施例と同様である。
図８は、更に異なる形式のヨークを用いる発電機に適用された本発明の第４の実施例を示す。図８に於いては、前記実施例に対応する部分には同様の符号を付し、そのような部分の詳しい説明を省略する。図８に示すように、本実施例の発電機は、図７のものと同様の第２ヨーク１４を備えており、更に円板部１５の外周縁（自由端）に連成された延設部１５ａを有している。延設部１５ａの一方の面は、第１ヨーク９の円筒部の内面と略平行に配置されている。延設部１５ａの一方の面と第１ヨーク９の円筒部の内面との間には所望の厚さの空隙が介在されている。なお、延設部１５ａの長さは、円板部１５の外周縁からステータコア６に至るまの間で任意に設定可能である。言うまでもなく、延設部１５ａは、第２ヨーク１４から第１ヨーク９の円筒部に至る磁束の流れを担うことにより、有効磁束量を低下させることなく維持した状態で、一層、回転子５側のボス部材８及び第１ヨーク９の軽量化を図ることができる。
産業上の利用可能性
上記実施形態においては、本発明を発電機やブラシレスモータに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、二輪車用の始動発電機や、携帯用発電機、バッテリレスの薬剤散布機など汎用エンジンを用いた各種作業用装置、アウタロータ形のファンモータなど、回転子側に永久磁石を配した回転電機全般に適用することが可能である。また、上記した実施例は、いずれもあらゆる回転電機に適用可能であり、回転電機としては、限定的でないが、アウタロータ式回転電機及びインナロータ式回転電機が含まれ、その種類としては、モータ、発電機、スタータモータ、或いは発電機及びスタータモータの機能を兼ねる始動発電機が含まれる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明が適用された始動発電機（第１実施例）を示す縦断面図である。
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線について見た部分断面図である。
図３は、図１の始動発電機に於ける永久磁石による磁気回路を示す説明図である。
図４は、鉄極と磁石極との間に於ける有効磁束の分布を示すグラフである。
図５は、本発明が適用された、異なる形式の回転電機（第２実施例）を示す縦断面図である。
図６は、本発明が適用された、更に異なる形式の回転電機（第３実施例）を示す縦断面図である。
図７は、本発明が適用された、更に異なる形式の回転電機（第４実施例）を示す縦断面図である。
図８は、本発明が適用された、更に異なる形式の回転電機（第５実施例）を示す縦断面図である。

Claims (11)

1. コイルが巻装された複数のティースを有する固定子と、前記ティースに対向するように、交互に同心円状に配置された永久磁石極及び鉄極を有する回転子と、前記磁石極及び鉄極が前記ティースに対して供給する界磁に重畳されるべき磁束を発生する界磁制御コイルとを有する回転電機に於いて、
   前記界磁制御コイルが、前記磁石極及び鉄極が前記ティースに対して供給する界磁に、互いに異なる強度の磁束を重畳するべく適合されていることを特徴とする回転電機。
2. 前記界磁制御コイルが前記磁石極及び鉄極を通過するように形成する磁路の磁気抵抗を、互いに異なるようにすることをもって、前記磁石極及び鉄極が前記ティースに対して供給する界磁に、互いに異なる強度の磁束を重畳するべく適合されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記磁路中のエアギャップを異なるものとすることにより、磁路の磁気抵抗を、互いに異なるようにすることを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
4. 前記磁石極に対応するエアギャップを前記鉄極に対応するエアギャップよりも大きくしたことを特徴とする請求項３に記載の回転電機。
5. 当該回転電機がアウタロータ式回転電機からなり、前記回転子が、中心ボスと、該中心ボスに対して同軸的に結合された有底筒状のヨークとを有し、前記永久磁石極及び鉄極が前記ヨークの内周面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
6. 前記ヨークの内周面の凹部に永久磁石を配置し、前記永久磁石により前記磁石極を形成し、前記永久磁石の隣接するもの同士の間の前記ヨークの部分により前記鉄極を形成し、前記永久磁石の内周面を、前記ヨーク部分に対して互いに異なる高さ位置を占めるようにすることをもって、前記磁石極及び鉄極が前記ティースに対して供給する界磁に、互いに異なる強度の磁束を重畳するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の回転電機。
7. 前記永久磁石の内周面を、前記ヨーク部分に対して低い位置を占めるようにしたことを特徴とする請求項５に記載の回転電機。
8. 当該回転電機がモータをなすことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
9. 当該回転電機が発電機をなすことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
10. 当該回転電機がスタータモータをなすことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
11. 当該回転電機が始動発電機をなすことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。

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