KR20020016601A - Permanent magnet type rotary motor and its actuating system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 복수의 영구 자석을 원주방향으로 배치한 로터 요크가 스테이터의 외주를 회전하는 영구 자석식 회전 전동기 및 그 구동 장치에 관한 것으로, 특히 로터 요크가 각 영구 자석 사이에 보극부를 갖는 영구 자석식 회전 전동기 및 그구동 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a permanent magnet rotary motor and its driving apparatus in which a rotor yoke with a plurality of permanent magnets arranged in the circumferential direction rotates the outer periphery of the stator. And a driving device thereof.
종래, 내연 기관용 스타터 모터와 제너레이터는 개별적으로 장비되어 있었으나, 각각의 기능을 일체화시킨 스타터 겸 제너레이터 장치가, 예를 들면 특개평 10-148142호 공보에 개시되어 있다.Conventionally, although the starter motor and generator for an internal combustion engine were equipped separately, the starter and generator apparatus which integrated each function is disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 10-148142, for example.
한편, 내연 기관용 스타터 모터로서, 스테이터의 외주를 원통형상의 로터 요크가 회전하는 외전형(外轉型)의 영구 자석식 회전 전동기가 알려져 있다. 또, 이러한 영구 자석식 회전 전동기에 있어서, 로터 및 스테이터 사이에서의 자속 분포의 왜곡을 완화시켜 토크 진동의 발생을 방지하기 위해, 인접하는 영구 자석 사이에 보극부를 형성한 영구 자석식 회전 전동기가, 예를 들면 특개평 8-275476호 공보에 개시되어 있다.On the other hand, as a starter motor for an internal combustion engine, an outer permanent permanent magnet rotary motor in which a cylindrical rotor yoke rotates the outer circumference of a stator is known. Moreover, in such a permanent magnet rotary motor, a permanent magnet rotary motor having a pole portion formed between adjacent permanent magnets in order to alleviate distortion of the magnetic flux distribution between the rotor and the stator to prevent torque vibration, for example. For example, it is disclosed in Unexamined-Japanese-Patent No. 8-275476.
상기한 종래의 영구 자석식 회전 전동기에서는, 보극을 사이에 끼고 인접하는 영구 자석 사이에서, 해당 보극을 자로(磁路)로 하는 누설 자속이 발생하여 유효 자속이 감소해 버린다. 따라서, 보다 많은 구동 토크를 얻기 위해서는 영구 자석을 대형화거나 또는 스테이터 권선의 여자 전류를 증가시켜야만 하나, 모터의 대형화나 중량화, 또는 소비 전력의 증대를 초래하고 만다.In the above-described conventional permanent magnet rotary motor, a leakage magnetic flux that makes the poles magnetically occurs between adjacent permanent magnets with the poles interposed therebetween, thereby reducing the effective magnetic flux. 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, but the size of the motor is increased, the weight is increased, or the power consumption is increased.
하나의 모터를 내연 기관의 시동시에는 스타터 모터로서 기능시키고, 차량 주행시에는 제너레이터로서 기능시키고자 하는 경우, 상기한 바와 같이 영구 자석을 대형화하면 스타터 모터로서 기능시켰을 때는 큰 구동 토크가 얻어지는 반면, 제너레이터로서 기능시켰을 때는 필요 이상으로 큰 전력을 발전해 버리므로, 내연기관(E)이 스타터 겸 제너레이터 장치를 구동하는 데 필요한 토크(피동 토크)가 커져 버린다.If one motor is to function as a starter motor when the internal combustion engine is started, and as a generator when the vehicle is driven, a large drive torque is obtained when the permanent magnet is functioned as a starter motor when the permanent magnet is enlarged as described above. Since the electric power is generated larger than necessary when it functions as a function, the torque (driven torque) required for the internal combustion engine E to drive a starter and a generator device becomes large.
또한, 상기한 종래의 영구 자석식 회전 전동기에서는, 회전 방향에 관한 영구 자석의 폭(Wmg)과 보극의 폭(Wsp)의 비[Wmg : Wsp]가, 특히 해당 전극을 전동기로서 기능시키는 경우의 저회전역에서의 토크에 큰 영향을 미친다. 그러나, 상기한 종래 기술에서는 영구 자석식 회전 전동기를 발전기로서 기능시킬 때의 마찰 증가에 대한 상기 비 [Wmg : Wsp]의 관계가 배려되어 있지 않았다.Moreover, in the above-mentioned conventional permanent magnet rotary motor, the ratio [Wmg: Wsp] of the width Wmg of the permanent magnet and the width Wsp of the pole in the rotational direction is particularly low when the electrode functions as an electric motor. Greatly affects torque across the globe However, in the above-mentioned prior art, the relationship of the ratio [Wmg: Wsp] to the increase in friction when operating the permanent magnet rotary motor as a generator is not considered.
상기한 구조의 영구 자석식 회전 전동기에서는, 보극부가 영구 자석의 일부로서 기능하므로, 해당 회전 전동기로의 통전은 상기 보극부의 폭(Wsp)에 상당하는 각도만큼 진각(進角)시키는 것이 바람직하다. 그러나, 상기한 종래 기술에서는 보극부의 폭(Wsp)과 진각도의 관계가 배려되어 있지 않았다.In the permanent magnet rotary motor of the above-described structure, since the pole portion functions as a part of the permanent magnet, it is preferable to energize the rotary motor by an angle corresponding to the width Wsp of the pole portion. However, in the above-mentioned prior art, the relationship between the width Wsp and the angle of advance of the pole portion has not been considered.
본 발명의 제 1 목적은 상기한 종래 기술의 기술 과제를 해결하여, 스타터 모터로서 기능시킬 때는 큰 구동 토크가 얻어지고, 제너레이터로서 기능시킬 때는 피동 토크가 작게 억제되는 스타터 겸 제너레이터 장치로서의 영구 자석식 회전 전동기를 제공하는 것에 있다.The first object of the present invention is to solve the above-mentioned technical problems of the prior art, so that a large driving torque is obtained when functioning as a starter motor, and a driven torque is reduced when acting as a generator, and permanent magnet rotation as a starter and generator device. It is to provide an electric motor.
본 발명의 제 2 목적은 상기한 종래 기술의 과제를 해결하여, 상기 영구 자석의 폭(Wmg)과 보극의 폭(Wsp)의 비 [Wmg : Wsp]를 최적화한 영구 자석식 회전 전동기를 제공하는 것에 있다.The second object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide a permanent magnet rotary motor in which the ratio (Wmg: Wsp) of the width (Wmg) of the permanent magnet and the width (Wsp) of the permanent magnet is optimized. have.
본 발명의 제 3 목적은 상기한 종래 기술의 과제를 해결하여, 보극의 폭(Wsp)과 통전의 진각도의 관계를 최적화한 영구 자석식 회전 전동기의 구동 장치를 제공하는 것에 있다.A third object of the present invention is to provide a drive device for a permanent magnet rotary motor in which the above-mentioned problems of the prior art are solved and the relationship between the width Wsp of the pole and the degree of advancement of electricity is optimized.
도 1은 본 발명의 영구 자석식 회전 전동기를 스타터 겸 제너레이터 장치에 적용한 스쿠터형 자동 이륜차의 전체 측면도,1 is an overall side view of a scooter type motorcycle which applies the permanent magnet rotary motor of the present invention to a starter and a generator device;
도 2는 도 1의 스윙 유닛의 크랭크 축을 따른 단면도,2 is a cross-sectional view along the crank axis of the swing unit of FIG. 1, FIG.
도 3은 스타터 겸 제너레이터 장치(영구 자석식 회전 전동기)의 회전축(크랭크 축)에 수직인 면에서의 일부 파단 평면도,3 is a partially broken plan view from a plane perpendicular to the rotational axis (crankshaft) of the starter and generator device (permanent magnet rotary motor),
도 4는 도 3의 측면 단면도,4 is a side cross-sectional view of FIG.
도 5는 로터 요크의 평면도,5 is a plan view of the rotor yoke,
도 6은 로터 요크의 측면도,6 is a side view of the rotor yoke,
도 7은 로터 요크의 부분 확대도,7 is a partially enlarged view of the rotor yoke;
도 8은 스타터 겸 제너레이터 장치의 제어계의 블록도,8 is a block diagram of a control system of the starter and generator device;
도 9는 로터 요크에 형성한 공극부의 기능(전동시)을 설명하기 위한 도면,9 is a view for explaining the function (motor movement) of the air gap formed in the rotor yoke;
도 10은 로터 요크에 형성한 공극부의 기능(발전시)을 설명하기 위한 도면,10 is a view for explaining the function (during power generation) of the gap formed in the rotor yoke;
도 11은 본 발명의 제 2 실시형태인 로터 요크의 평면형상을 나타낸 도면,11 is a view showing a plane shape of a rotor yoke according to a second embodiment of the present invention;
도 12는 도 11의 개구부에 영구 자석이 삽입관통된 상태에서의 부분 확대도,12 is a partially enlarged view in a state where the permanent magnet is inserted through the opening of FIG. 11;
도 13은 본 발명의 제 3 실시형태인 로터 요크의 평면형상을 나타낸 도면,13 is a view showing a plane shape of a rotor yoke according to a third embodiment of the present invention;
도 14는 도 13의 개구부에 영구 자석이 삽입관통된 상태에서의 부분 확대도,14 is a partially enlarged view in a state where the permanent magnet is inserted through the opening of FIG. 13;
도 15는 본 발명의 제 4 실시형태인 로터 요크의 평면형상을 나타낸 도면,15 is a view showing a plane shape of a rotor yoke according to a fourth embodiment of the present invention;
도 16은 도 15의 개구부에 영구 자석이 삽입관통된 상태에서의 부분 확대도,16 is a partially enlarged view in a state where the permanent magnet is inserted through the opening of FIG. 15;
도 17은 본 발명의 제 5 실시형태이 로터 요크의 평면형상을 나타낸 도면,17 is a view showing a planar shape of the rotor yoke in a fifth embodiment of the present invention;
도 18은 도 17의 개구부에 영구 자석이 삽입관통된 상태에서의 부분 확대도,18 is a partially enlarged view in a state where the permanent magnet is inserted through the opening of FIG. 17;
도 19는 본 발명의 제 6 실시형태인 로터 요크의 평면형상을 나타낸 도면,19 is a view showing a plane shape of a rotor yoke according to a sixth embodiment of the present invention;
도 20은 도 19의 개구부에 영구 자석이 삽입관통된 상태에서의 부분 확대도,20 is a partially enlarged view in a state where the permanent magnet is inserted through the opening of FIG. 19;
도 21은 도 9의 부분 확대도,21 is a partially enlarged view of FIG. 9;
도 22는 도 10의 부분 확대도,FIG. 22 is a partially enlarged view of FIG. 10; FIG.
도 23은 120°통전 제어에 있어서, 통전 타이밍의 진각도와 토크의 관계를 로터 회전수를 파라미터로 하여 나타낸 도면([Wmg : Wsp]가 대략 [5 : 1]),FIG. 23 is a diagram showing the relationship between the advancing timing and torque of the energization timing using the rotor rotation speed as a parameter ([Wmg: Wsp] is approximately [5: 1]) in 120 ° energization control;
도 24는 120°통전 제어에 있어서, 통전 타이밍의 진각도와 토크의 관계를 로터 회전수를 파라미터로 하여 나타낸 도면([Wmg : Wsp]가 대략 [4 : 1]),FIG. 24 is a diagram showing the relationship between the advancing timing and torque of the energization timing using the rotor rotational speed as a parameter ([Wmg: Wsp] is approximately [4: 1]) in the 120 ° energization control.
도 25는 120°통전 제어에 있어서, 통전 타이밍의 진각도와 토크의 관계를 로터 회전수를 파라미터로 하여 나타낸 도면([Wmg : Wsp]가 대략 [2.8 : 1]),FIG. 25 is a diagram showing the relationship between the advancing timing and torque of the energization timing using the rotor rotational speed as a parameter ([Wmg: Wsp] is approximately [2.8: 1]) in the 120 ° energization control.
도 26은 180°통전 제어에 있어서, 통전 타이밍의 진각도와 토크의 관계를 로터 회전수를 파라미터로 하여 나타낸 도면([Wmg : Wsp]가 대략 [5 : 1]),Fig. 26 is a diagram showing the relationship between the advancing timing and torque of the energization timing using the rotor rotational speed as a parameter ([Wmg: Wsp] is approximately [5: 1]) in 180 ° energization control.
도 27은 180°통전 제어에 있어서, 통전 타이밍의 진각도와 토크의 관계를 로터 회전수를 파라미터로 하여 나타낸 도면([Wmg : Wsp]가 대략 [4 : 1]),Fig. 27 is a diagram showing the relationship between the advancing timing of the energization timing and torque in the 180 ° energization control using the rotor rotational speed as a parameter ([Wmg: Wsp] is approximately [4: 1]),
도 28은 180°통전 제어에 있어서, 통전 타이밍의 진각도와 토크의 관계를로터 회전수를 파라미터로 하여 나타낸 도면([Wmg : Wsp]가 대략 [2.8 : 1]),Fig. 28 is a diagram showing the relationship between the advancing timing and torque of the energization timing using the rotor rotational speed as a parameter ([Wmg: Wsp] is approximately [2.8: 1]) in 180 ° energization control;
도 29는 슬릿 선단에서의 로터 요크의 잔여 두께(H) 및 슬릿 폭(W)의 비(H/W)와 구동 토크의 관계를 나타낸 도면,Fig. 29 is a graph showing the relationship between the residual thickness H of the rotor yoke at the tip of the slit, the ratio H / W of the slit width W, and the drive torque;
도 30은 슬릿 선단에서의 로터 요크의 잔여 두께(H) 및 슬릿 폭(W)의 비(H/W)와 피동 토크의 관계를 나타낸 도면이다.It is a figure which shows the relationship between the ratio (H / W) of the residual thickness H of the rotor yoke and the slit width W, and the driven torque at the slit tip.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
1 … 스타터 겸 제너레이터 장치 50 … 스테이터One … Starter and generator device 50.. Stator
51 … 스테이터 코어 52 … 스테이터 돌극(突極)51. Stator core 52.. Stator pole
53 … 스테이터 권선 60 … 외부 로터53. Stator winding 60.. Outer rotor
61 … 로터 요크 62 … (62N, 62S) 영구 자석61. Rotor yoke 62. (62N, 62S) Permanent Magnet
63 … 로터 케이스 71 … 보호 커버63. Rotor case 71. Protective cover
201 … 크랭크 축 611 … 개구부201... Crank shaft 611... Opening
612 … 슬릿(제 1 공극) 613 … 보극부(補極部)612. Slit (first void) 613. Bower part
614 … 슬릿(제 2 공극)614. Slit (second void)
상기한 제 1 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 스테이터의 외주를 회전하는 대략 원통형상의 로터 요크가 그 원주방향을 따라 복수의 자석 삽입구멍을 보극을 사이에 끼고 배치하고, 각 자석 삽입구멍 내에 영구 자석이 삽입된 영구 자석식 회전 전동기에 있어서, 상기 자석 삽입구멍은 영구 자석이 삽입되는 주 개공부와, 주 개공부의 원주방향을 따라 양 단부로부터 중심부를 향해 소정의 폭(W)으로 연이어진 슬릿(제 1 공극)을 구비하고, 상기 슬릿의 선단에서의 로터 요크의 잔여 두께(H)와 상기 슬릿 폭(W)이 0.3≤잔여 두께(H)/슬릿 폭(W)≤0.7의 관계를 만족하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above-mentioned first object, the present invention provides a substantially cylindrical rotor yoke for rotating the outer periphery of the stator, with a plurality of magnet insertion holes interposed therebetween, with the poles interposed therebetween, permanently in each magnet insertion hole. In a permanent magnet rotary motor having a magnet inserted therein, the magnet insertion hole includes a main opening portion into which the permanent magnet is inserted, and a slit extending in a predetermined width (W) from both ends to the center portion in the circumferential direction of the main opening portion. (First void) and the remaining thickness H of the rotor yoke at the tip of the slit and the slit width W satisfy a relationship of 0.3 ≦ residual thickness H / slit width W ≦ 0.7 Characterized in that.
슬릿 폭을 넓히면 잔여 두께(H)를 얇게 한 것과 동등해져, 피동 토크를 감소시키는 관점에서는 불리해진다. 그 반대로 잔여 두께(H)를 두껍게 하면 구동 토크를 증가시키는 관점에서는 불리해지므로, 슬릿 폭(W)을 넓혀 구동 토크를 증대시키는 것과 로터 요크의 잔여 두께(H)를 두껍게 하여 피동 토크를 감소시키는 것은 이율배반적인 일이 되어, 양쪽 비(H/W)는 구동 토크의 증대를 우선시키는 경우에는 낮게 설정하고, 피동 토크의 감소를 우선시키는 경우에는 높게 설정해야만 한다. 그러나, 0.3≤잔여 두께(H)/슬릿 폭(W)≤0.7로 하면, 구동 토크 및 피동 토크의 양쪽을 효과적으로 양립시킬 수 있다.Increasing the slit width is equivalent to thinning the remaining thickness H, which is disadvantageous from the viewpoint of reducing the driven torque. On the contrary, thickening the residual thickness H is disadvantageous in terms of increasing the driving torque. Therefore, increasing the slit width W increases the driving torque and thickening the residual thickness H of the rotor yoke to reduce the driven torque. This is a yield-breaker, and both ratios H / W should be set low when giving priority to the increase in drive torque, and high when giving priority to reduction of driven torque. However, if 0.3? Residual thickness H / slit width W? 0.7, both the drive torque and the driven torque can be effectively achieved.
상기한 제 2 및 제 3 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 이하와 같은 수단을 강구한 점에 특징이 있다.In order to achieve the above-mentioned second and third objects, the present invention is characterized by taking the following means.
(1) 스테이터의 외주를 회전하는 대략 원통형상의 로터 요크가 그 원주방향을 따라 복수의 자석 삽입구멍을 보극을 사이에 끼고 배치하고, 각 자석 삽입구멍 내에 영구 자석이 삽입된 영구 자석식 회전 전동기에 있어서, 회전 방향에 관한 상기 영구 자석 폭(Wmg)과 보극 폭(Wsp)의 비[Wmg : Wsp]가 대략 [5 : 1]인 것을 특징으로 한다.(1) In a permanent magnet rotary motor in which a substantially cylindrical rotor yoke rotating the outer circumference of the stator is arranged with a plurality of magnet insertion holes interposed therebetween in the circumferential direction, and a permanent magnet is inserted into each magnet insertion hole. And the ratio [Wmg: Wsp] of the permanent magnet width Wmg and the pole width Wsp in the rotational direction is approximately [5: 1].
(2) 스테이터의 외주를 회전하는 대략 원통형상의 로터 요크가 그 원주방향을 따라 복수의 자석 삽입구멍을 보극을 사이에 끼고 배치하고, 각 자석 삽입구멍 내에 영구 자석이 삽입된 영구 자석식 회전 전동기의 구동 회로에 있어서, 상기 영구 자석식 회전 전동기의 각 상에 공급하는 교류 전류의 위상을, 회전 방향에 관한 상기 보극의 폭(Wsp)의 1 내지 1.5배에 상당하는 각도만큼 진각시킨 것을 특징으로 한다.(2) A substantially cylindrical rotor yoke rotating the outer circumference of the stator is arranged along the circumferential direction with a plurality of magnet insertion holes interposed therebetween, and driving a permanent magnet rotary motor in which permanent magnets are inserted into each magnet insertion hole. In the circuit, the phase of the alternating current supplied to each phase of the permanent magnet rotary motor is advanced by an angle corresponding to 1 to 1.5 times the width Wsp of the pole relative to the rotational direction.
상기한 각 특징에 의하면, 영구 자석식 회전 전동기를 전동기로서 기능시켰을 때, 특히 저회전역에서의 토크의 향상이 달성될 뿐 아니라, 발전기로서 기능시켰을 때는 마찰도 저감되므로, 균형이 뛰어난 회전 전동기를 실현할 수 있다.According to each of the above features, when the permanent magnet rotary motor is functioned as an electric motor, not only an improvement in torque is particularly achieved at a low rotational range, but also a friction is reduced when the permanent magnet rotary motor is functioned as a generator, thereby realizing a rotary motor with excellent balance. have.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 영구 자석식 회전 전동기를 스타터 겸 제너레이터 장치에 적용한 스쿠터형 자동 이륜차의 전체 측면도이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 is an overall side view of a scooter type motorcycle which applies the permanent magnet rotary motor of the present invention to a starter and generator device.
차체 전부(3a)와 차체 후부(3b)는 낮은 플로어부(4)를 통해 연결되어 있으며, 차체의 골격을 이루는 차체 프레임은 대개 다운 튜브(6)와 메인 파이프(7)로 구성된다. 연료 탱크 및 수납 박스(모두 도시 생략)는 메인 파이프(7)에 의해 지지되고, 그 상방에 시트(8)가 배치되어 있다.The whole body 3a and the body rear part 3b are connected via the low floor part 4, and the body frame which forms the frame | skeleton of a body mainly consists of the down tube 6 and the main pipe 7. As shown in FIG. The fuel tank and the storage box (both not shown) are supported by the main pipe 7, and the sheet 8 is disposed above the fuel tank and the storage box.
차체 전부(3a)에서는 스티어링 헤드(5)에 축지지되어 상방으로 핸들(11)이 설치되고, 하방에 전부 포크(12)가 연이어지고, 그 하단에 전륜(FW)이 축지지되어 있다. 핸들(11)의 상부는 계기판을 겸한 핸들 커버(13)로 덮혀 있다. 메인 파이프(7)의 상승부 하단에는 브라켓(15)이 돌출설치되고, 이 브라켓(15)에는 스윙 유닛(2)의 행거 브라켓(18)이 링크 부재(16)를 통해 요동 가능하게 연결 지지되어 있다.In the whole vehicle body 3a, the steering wheel 5 is axially supported, the handle 11 is installed upward, the fork 12 is connected all the lower side, and the front wheel FW is axially supported by the lower end. The upper part of the handle 11 is covered with a handle cover 13 which also serves as an instrument panel. A bracket 15 protrudes from the lower end of the riser of the main pipe 7, and the hanger bracket 18 of the swing unit 2 is pivotally connected to the bracket 15 via the link member 16. have.
스윙 유닛(2)에는 그 전부에 단기통의 2스트로크 내연 기관(E)이 탑재되어 있다. 이 내연 기관(E)으로부터 후방에 걸쳐 벨트식 무단 변속기(26)가 구성되고, 그 후부에 원심 클러치를 통해 설치된 감속 기구(27)에 후륜(RW)이 축지지되어 있다. 이 감속 기구(27)의 상단과 메인 파이프(7)의 상부 굴곡부 사이에는 후부 쿠션(22)이 개재되어 있다. 스윙 유닛(2)의 전부에는 내연 기관(E)으로부터 이어져 나온 흡기관(23)에 접속된 기화기(氣化器)(24) 및 상기 기화기(24)에 연결되는 에어 클리너(25)가 설치되어 있다.The swing unit 2 is equipped with the 2-stroke internal combustion engine E of a short cylinder in the whole. The belt type continuously variable transmission 26 is comprised from this internal combustion engine E to the rear, and the rear wheel RW is axially supported by the deceleration mechanism 27 provided through the centrifugal clutch in the rear part. A rear cushion 22 is interposed between the upper end of the deceleration mechanism 27 and the upper bent portion of the main pipe 7. All of the swing units 2 are provided with a vaporizer 24 connected to the intake pipe 23 extending from the internal combustion engine E and an air cleaner 25 connected to the vaporizer 24. have.
도 2는 상기 스윙 유닛(2)을 크랭크 축(201)을 따라 절단한 단면도이며, 상기와 동일한 부호는 동일하거나 동등한 부분을 나타내고 있다.2 is a cross-sectional view of the swing unit 2 cut along the crankshaft 201, and the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.
스윙 유닛(2)은 좌우의 크랭크 케이스(202L, 202R)를 합체하여 구성되는 크랭크 케이스(202)로 덮히고, 크랭크 축(201)은 크랭크 케이스(202R)에 고정된 축받이(208, 209)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 크랭크 축(201)에는 크랭크 핀(213)을 통해 커넥팅 로드(도시 생략)가 연결되어 있다.The swing unit 2 is covered with the crankcase 202 formed by incorporating the left and right crankcases 202L and 202R, and the crank shaft 201 is attached to the bearings 208 and 209 fixed to the crankcase 202R. It is rotatably supported by the. A connecting rod (not shown) is connected to the crank shaft 201 through the crank pin 213.
좌측 크랭크 케이스(202L)는 벨트식 무단 변속실 케이스를 겸하고 있으며, 좌측 크랭크 케이스(202L)까지 이어진 크랭크 축(201)에는 벨트 구동 풀리(210)가 회전 가능하게 설치되어 있다. 벨트 구동 풀리(210)는 고정측 풀리 반체(210L)와 가동측 풀리 반체(210R)로 이루어지며, 고정측 풀리 반체(210L)는 크랭크 축(201)의 좌단부에 보스(211)를 통해 고정 부착되고, 그 우측에 가동측 풀리 반체(210R)가 크랭크 축(201)에 스플라인 끼워져, 고정측 풀리 반체(210L)에 접근·이반할 수 있다. 양 풀리 반체(210L, 210R) 사이에는 V 벨트(212)가 감겨 있다.The left crankcase 202L also serves as a belt type CVT case, and a belt drive pulley 210 is rotatably provided on the crankshaft 201 extending to the left crankcase 202L. The belt drive pulley 210 is composed of a fixed side pulley half body 210L and a movable side pulley half body 210R, and the fixed side pulley half body 210L is fixed to the left end of the crank shaft 201 through a boss 211. It is attached, and the movable pulley half body 210R is splined to the crankshaft 201 on the right side, and can approach and carry over the fixed side pulley half body 210L. The V belt 212 is wound between both pulley halves 210L and 210R.
가동측 풀리 반체(210R)의 우측에서는 캠 플레이트(215)가 크랭크 축(201)에 고정 부착되어 있고, 그 외주단에 설치한 슬라이드 피스(215a)가 가동측 풀리 반체(210R)의 외주단에서 축방향으로 형성한 캠 플레이트 슬라이드 보스부(210Ra)에 슬라이드 가능하게 결합되어 있다. 가동측 풀리 반체(210R)의 캠 플레이트(215)는 외주쪽이 가동측 풀리 반체(210R)측으로 기울어진 테이퍼면을 갖고 있으며, 상기 테이퍼면과 가동 풀리 반체(210R) 사이의 빈 부분에 드라이 웨이트 폴(216)이 수용되어 있다.On the right side of the movable side pulley half body 210R, the cam plate 215 is fixedly attached to the crankshaft 201, and the slide piece 215a provided at the outer circumferential end thereof is provided at the outer peripheral end of the movable side pulley half body 210R. It is slidably coupled to the cam plate slide boss portion 210Ra formed in the axial direction. The cam plate 215 of the movable side pulley half body 210R has a tapered surface whose outer circumference is inclined toward the movable side pulley half body 210R side, and a dry weight is placed on an empty portion between the tapered surface and the movable pulley half body 210R. The pole 216 is housed.
크랭크 축(201)의 회전 속도가 증가하면 가동측 풀리 반체(210R)와 캠 플레이트(215) 사이에서 함께 회전하는 상기 드라이 웨이트 폴(216)이 원심력에 의해 원심 방향으로 이동하고, 가동측 풀리 반체(210R)는 드라이 웨이트 폴(216)에 눌려 왼쪽으로 이동하여 고정측 풀리 반체(210L)에 접근한다. 그 결과, 양 풀리 반체(210L, 210R) 사이에 끼워진 V 벨트(212)는 원심방향으로 이동하여 그 감긴 직경이 커진다.When the rotational speed of the crank shaft 201 increases, the dry weight pawl 216 rotating together between the movable side pulley half body 210R and the cam plate 215 moves in the centrifugal direction by centrifugal force, and the movable side pulley half body 210R is pushed by the dry weight pole 216 to the left to approach the fixed side pulley half body 210L. As a result, the V belt 212 sandwiched between the two pulley halves 210L and 210R moves in the centrifugal direction and the wound diameter thereof becomes large.
차량의 후부에는 상기 벨트 구동 풀리(210)에 대응하는 피동 풀리(도시 생략)가 설치되고, V 벨트(212)는 이 피동 풀리에 감겨져 있다. 이 벨트 전달 기구에 의해, 내연 기관(E)의 동력은 자동 조정되어 원심 클러치에 전달되어 상기 감속 기구(27) 등을 통해 후륜(RW)을 구동한다.A driven pulley (not shown) corresponding to the belt drive pulley 210 is provided at the rear of the vehicle, and the V belt 212 is wound around the driven pulley. By this belt transmission mechanism, the power of the internal combustion engine E is automatically adjusted and transmitted to the centrifugal clutch to drive the rear wheel RW through the reduction mechanism 27 or the like.
우측 크랭크 케이스(202R) 내에는 스타터 모터와 AC 제너레이터를 조합한 스타터 겸 제너레이터 장치(1)가 배치되어 있다. 스타터 겸 제너레이터 장치(1)에서는, 크랭크 축(201)의 선단 테이퍼면에 외부 로터(60)가 나사(253)에 의해 고정되어 있다. 상기 외부 로터(60)의 내측에 배치되는 내부 스테이터(50)는 크랭크 케이스(202)에 볼트(279)에 의해 나사식으로 장착되어 지지된다. 또한, 상기 스타터 겸 제너레이터 장치(1)의 구성에 대해서는, 뒤에 도 3 내지 도 7을 참조하여 상세하게 설명한다.In the right crankcase 202R, the starter and generator device 1 which combined the starter motor and an AC generator is arrange | positioned. In the starter and generator device 1, the external rotor 60 is fixed to the tip taper surface of the crankshaft 201 by the screws 253. The inner stator 50 disposed inside the outer rotor 60 is screwed to and supported by the crankcase 202 by bolts 279. In addition, the structure of the said starter and generator apparatus 1 is demonstrated in detail later with reference to FIGS.
팬(280)은 그 중앙 원추부(280a)의 아래쪽 부분을 볼트(246)에 의해 외부 로터(60)에 고정 부착되어 있으며, 팬(280)은 라지에타(282)를 통해 팬 커버(281)에 의해 덮혀 있다.The fan 280 is fixedly attached to the lower portion of the central cone portion 280a to the outer rotor 60 by bolts 246, and the fan 280 is attached to the fan cover 281 through the radiator 282. Covered by
크랭크 축(201) 상에는 상기 스타터 겸 제너레이터 장치(1)와 베어링(209) 사이에 스프로켓(231)이 고정되어 있으며, 이 스프로켓(231)에는 크랭크 축(201)으로부터 캠 샤프트(도시 생략)를 구동하기 위한 체인이 감겨져 있다. 또한, 상기 스프로켓(231)은 윤활 오일을 순환시키는 펌프에 동력을 전달하기 위한 기어(232)와 일체적으로 형성되어 있다.The sprocket 231 is fixed between the starter and generator device 1 and the bearing 209 on the crank shaft 201, and the sprocket 231 drives a cam shaft (not shown) from the crank shaft 201. The chain for winding is wound. In addition, the sprocket 231 is formed integrally with the gear 232 for transmitting power to the pump for circulating the lubricating oil.
도 3, 4는 상기 스타터 겸 제너레이터 장치(1)(영구 자석식 회전 전동기)의회전축(크랭크 축(201))에 수직인 면에서의 일부 파단 평면도 및 그 측면 단면도, 도 5, 6은 로터 요크의 평면도 및 그 부분 확대도이며, 모두 상기와 동일한 부호는 동일 하거나 동등한 부분을 나타내고 있다.3 and 4 are partially broken plan views and side cross-sectional views of the starter and generator device 1 (permanent magnet rotary motor) perpendicular to the rotational axis (crankshaft 201), and FIGS. 5 and 6 are views of the rotor yoke. It is a top view and the partial enlarged view, and all the same code | symbol as the above has shown the same or equivalent part.
본 실시형태의 스타터 겸 제너레이터 장치(1)는 도 3, 4에 나타낸 바와 같이, 스테이터(50)와 해당 스테이터(50)의 외주를 회전하는 외부 로터(60)로 구성되며, 상기 외부 로터(60)는 도 4, 5에 나타낸 바와 같이 링형상의 규소 강판(박판)을 대략 원통형상으로 적층하여 구성된 로터 요크(61)와, 도 3, 7에 나타낸 바와 같이 로터 요크(61)의 원주방향으로 형성된 복수의 개구부(611) 내에 번갈아 삽입관통된 N극 영구 자석(62N) 및 S극 영구 자석(62S)과, 도 3, 4에 나타낸 바와 같이 상기 로터 요크(61)를 상기 크랭크 축(201)에 연결하는 컵형상의 로터 케이스(63)에 의해 구성되어 있다.The starter and generator device 1 of this embodiment is comprised from the stator 50 and the outer rotor 60 which rotates the outer periphery of the said stator 50, as shown to FIG. 3, 4, The said outer rotor 60 As shown in Figs. 4 and 5, the rotor yoke 61 formed by laminating a ring-shaped silicon steel sheet (thin plate) in a substantially cylindrical shape, and the rotor yoke 61 in the circumferential direction as shown in Figs. N-pole permanent magnets 62N and S-pole permanent magnets 62S alternately inserted into the formed openings 611 and the rotor yoke 61 as shown in Figs. It is comprised by the cup-shaped rotor case 63 connected to the.
상기 로터 케이스(63)는 그 원주 단부에 물림부(claw portion)(63a)를 구비하고, 상기 물림부(63a)를 내측으로 굽힘으로써 상기 적층 구조의 로터 요크(61)가 축 방향으로 끼워지고, 또한 상기 로터 요크(61)의 개구부(61) 내에 삽입관통된 각 영구 자석(62)(62N, 62S)이 로터 요크(61) 내의 소정 위치에 유지된다.The rotor case 63 has a claw portion 63a at a circumferential end thereof, and the rotor yoke 61 of the laminated structure is fitted in the axial direction by bending the claw portion 63a inwardly. In addition, each of the permanent magnets 62 (62N, 62S) inserted through the opening 61 of the rotor yoke 61 is held at a predetermined position in the rotor yoke 61.
상기 스테이터(50)는 규소 강판(박판)을 적층하여 구성되고, 도 3에 나타낸 바와 같이 스테이터 코어(51) 및 스테이터 돌극(突極)(52)을 포함한다. 각 스테이터 돌극(52)에는 스테이터 권선(53)이 단극 집중 방식으로 권회되고, 스테이터(50)의 주면은 보호 커버(71)로 덮혀 있다.The stator 50 is constructed by stacking silicon steel sheets (thin plates), and includes a stator core 51 and a stator salient pole 52 as shown in FIG. A stator winding 53 is wound around each stator salient pole 52 in a unipolar concentrated manner, and the main surface of the stator 50 is covered with a protective cover 71.
상기 로터 요크(61)에는 도 5, 6에 나타낸 바와 같이, 상기 영구 자석(62)이축 방향으로 삽입되는 개구부(611)가 원주방향으로 30°간격으로 12개 형성되어 있다. 각 개구부(611)의 원주방향을 따른 양 단부에는 중심부를 향해 소정의 폭으로 이어진 슬릿(614)(제 2 공극)이 형성되어 있다. 인접하는 각 개구부(611) 사이는 보극부(613)로서 기능한다. 상기 각 개구부(611) 내에는 도 7에 나타낸 바와 같이 단면이 대략 북형상인 영구 자석(62)이 삽입되어 있다. 도 6에 나타낸 바와 같이 회전 방향에 관한 상기 개구부(611)의 폭, 즉 영구 자석(62)의 폭(Wmg)과 보극(613)의 폭(Wsp)의 비 [Wmg : Wsp]는 대략 [5 : 1]로 설정되어 있다.As shown in Figs. 5 and 6, the rotor yoke 61 is provided with twelve openings 611 into which the permanent magnets 62 are inserted in the axial direction at intervals of 30 degrees in the circumferential direction. At both ends in the circumferential direction of each of the openings 611, slits 614 (second voids) extending in a predetermined width toward the center are formed. The adjacent openings 611 function as the complementary portions 613. In each of the openings 611, a permanent magnet 62 having a substantially drum-shaped cross section is inserted as shown in FIG. As shown in FIG. 6, the width [Wmg: Wsp] of the width of the opening 611 in the rotational direction, that is, the width Wmg of the permanent magnet 62 and the width Wsp of the complementary electrode 613 is approximately [5]. : 1].
상기 각 개구부(611) 내에는 도 7에 나타낸 바와 같이 단면이 대략 북형상인 영구 자석(62)이 삽입되어 있다. 여기서, 본 실시형태에서는 상기 개구부(611)의 형상과 영구 자석(62)의 단면 형상이 동일하지 않고, 상기 개구부(611)에 상기 영구 자석(62)이 삽입된 상태에서는 각 영구 자석(62)의 원주방향을 따른 양 측부에 슬릿(제 1 공극)(612)이 형성되고, 또한 각 영구 자석(62)의 양 단부에서의 스테이터측에는 상기 슬릿(614)이 남는다.In each of the openings 611, a permanent magnet 62 having a substantially drum-shaped cross section is inserted as shown in FIG. 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, each permanent magnet 62 is provided. Slits (first voids) 612 are formed at both sides along the circumferential direction of, and the slits 614 remain at the stator sides at both ends of each permanent magnet 62.
도 8은 상기 스타터 겸 제너레이터 장치(1)의 제어계의 블록도이며, 상기와 동일한 부호는 동일하거나 동등한 부분을 나타내고 있다.8 is a block diagram of the control system of the starter and generator device 1, wherein the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.
제어 유닛(40)은 밧데리(42)의 출력 전압(VBATT)을 로직 전압(VDD)으로 변환하여 CPU(101)로 공급하는 DC-DC 변환기(102)와, IG 코일(41)로의 급전을 제어하여 점화 플러그(43)를 소정 타이밍으로 점화시키는 점화 제어 장치(103)와, 밧데리 전압(VBATT)을 3상 교류 전력으로 변환하여 상기 스타터 겸 제너레이터 장치(1)의 스테이터 권선(53)으로 공급하는 3상 드라이버(104)를 포함한다.The control unit 40 controls the power supply to the IG coil 41 and the DC-DC converter 102 for converting the output voltage VBATT of the battery 42 into the logic voltage VDD and supplying it to the CPU 101. The ignition control device 103 for igniting the spark plug 43 at a predetermined timing, and converting the battery voltage VBATT into three-phase AC power to supply the stator winding 53 of the starter and generator device 1. A three-phase driver 104.
스로틀 센서(45)는 스로틀 개도(θth)를 검지하여 CPU(101)로 통지한다. 로터 센서(46)는 상기 외부 로터(60)의 회전 위치를 검지하여 CPU(101)로 통지한다. 레귤레이터(44)는 외부 로터(60)의 회전에 따라 상기 스테이터 권선(53)에 발생시키는 유도 기전력을 소정의 밧데리 전압(VBATT)으로 제어한다.The throttle sensor 45 detects the throttle opening degree θth and notifies the CPU 101. The rotor sensor 46 detects the rotational position of the external rotor 60 and notifies the CPU 101. The regulator 44 controls the induced electromotive force generated in the stator winding 53 according to the rotation of the external rotor 60 to a predetermined battery voltage VBATT.
이러한 구성에 있어서, 엔진 시동시에는 CPU(101)가 로터 센서(46)에 의해 검지된 외부 로터(60)의 회전 위치에 기초하여 스테이터 권선(53)의 여자 타이밍을 결정하고, 3상 드라이버(104)의 각 파워 FET의 스위칭 타이밍을 제어하여 스테이터 권선(53)의 각 상으로 교류 전력을 공급한다.In such a configuration, at engine start-up, the CPU 101 determines the excitation timing of the stator winding 53 based on the rotational position of the external rotor 60 detected by the rotor sensor 46, and determines the three-phase driver ( The switching timing of each power FET of 104 is controlled to supply AC power to each phase of the stator winding 53.
3상 드라이버(104)의 각 파워 FET(Tr1 ∼ Tr6)는 CPU(101)에 의해 PWM 제어되고, 그 듀티비 즉 구동 토크는 상기 외부 로터(60)의 회전수에 기초하여 제어된다.Each power FET Tr1 to Tr6 of the three-phase driver 104 is PWM controlled by the CPU 101, and the duty ratio, that is, the driving torque, is controlled based on the rotational speed of the external rotor 60.
한편, 내연 기관(E)이 시동되면 3상 드라이브(104)로부터 스테이터 권선(53)으로의 급전이 중지되고, 이번에는 스타터 겸 제너레이터 장치(1)가 내연 기관(E)에 의해 종동적으로 구동된다. 이 때, 스테이터 권선(53)에는 크랭크 축(201)의 회전 속도에 따라 기전력이 발생한다. 이 기전력은 레귤레이터(44)에 의해 밧데리 전압(VBATT)으로 제어되고, 전기 부하로 공급됨과 동시에 남는 전력은 밧데리(42)로 충전된다.On the other hand, when the internal combustion engine E is started, feeding from the three-phase drive 104 to the stator winding 53 is stopped, and this time, the starter and generator device 1 is driven driven by the internal combustion engine E. do. At this time, electromotive force is generated in the stator winding 53 in accordance with the rotational speed of the crankshaft 201. The electromotive force is controlled by the battery voltage VBATT by the regulator 44, and the remaining power is charged to the battery 42 while being supplied to the electric load.
도 23, 24, 25는 모두 120°통전 제어에 있어서, 통전 타이밍의 진각도(°)와 토크(N/m)의 관계를 로터 회전수(rpm)를 파라미터로서 나타내고 있으며, 도 23, 24, 25는 각각 영구 자석(62)의 폭(Wmg)과 보극(613)의 폭(Wsp)의 비 [Wmg : Wsp]가 대략 [5 : 1], 대략 [4 : 1], 대략 [2.8 : 1]이다.23, 24 and 25 all show the relationship between the advancing degree (°) and torque (N / m) of the energization timing as the rotor rotation speed (rpm) as a parameter in the 120 ° energization control. 25 indicates that the ratio [Wmg: Wsp] of the width Wmg of the permanent magnet 62 and the width Wsp of the pole electrode 613 is approximately [5: 1], approximately [4: 1], approximately [2.8: 1] ]to be.
각 도면을 비교하면 도 23에 나타낸 대략 [5 : 1]의 예에서는, 로터 회전수의 고저에 상관없이 진각도가 4°내지 5°∼ 7°내지 8°의 범위에서 높은 토크가 발생하고 있다. 이에 비해, 도 24에 나타낸 대략 [4 : 1] 및 도 25에 나타낸 대략 [2.8 : 1]의 예에서는, 특히 로터 회전수가 낮은 경우(40rpm)에 진각도를 늘리면 토크의 떨어짐이 커져 버린다.Comparing the figures, in the example of [5: 1] shown in Fig. 23, high torque is generated in the range of 4 ° to 5 ° to 7 ° to 8 ° regardless of the height of the rotor rotation. . On the other hand, in the examples of approximately [4: 1] shown in FIG. 24 and approximately [2.8: 1] shown in FIG. 25, especially when the rotor rotation speed is low (40 rpm), increasing the advance angle increases the torque drop.
도 26, 27, 28은 모두 180°통전 제어에 있어서, 통전 타이밍의 진각도(°)와 토크(N/m)의 관계를 로터 회전수(rpm)를 파라미터로서 나타내고 있으며, 도 26, 27, 28은 각각 영구 자석(62)의 폭(Wmg)과 보극(613)의 폭(Wsp)의 비 [Wmg : Wsp]가 대략 [5 : 1], 대략 [4 : 1], 대략 [2.8 : 1]이다.26, 27 and 28 all show the relationship between the advancing degree (°) and torque (N / m) of the energization timing as the rotor rotation speed (rpm) as a parameter in the 180 ° energization control. 28 indicates that the ratio [Wmg: Wsp] of the width Wmg of the permanent magnet 62 and the width Wsp of the pole electrode 613 is approximately [5: 1], approximately [4: 1], approximately [2.8: 1] ]to be.
각 도면을 비교하면 도 26에 나타낸 대략 [5 : 1]의 예에서는, 특히 로터 회전수가 낮을 때 진각도가 5°∼ 7°내지 8°의 범위에서 높은 토크가 발생하고 있다. 이에 비해, 도 27에 나타낸 대략 [4 : 1] 및 도 28에 나타낸 대략 [2.8 : 1]의 예에서는, 로터 회전수가 낮을 때의 토크가 도 26에 나타낸 대략 [5 : 1]의 예에 비해 떨어졌다.Comparing the figures, in the example of approximately [5: 1] shown in Fig. 26, high torque is generated in the range of 5 ° to 7 ° to 8 ° especially when the rotor rotation speed is low. In contrast, in the examples of approximately [4: 1] shown in FIG. 27 and approximately [2.8: 1] shown in FIG. 28, the torque when the rotor rotation speed is low is lower than that of the approximately [5: 1] shown in FIG. fell.
이렇게 발명자의 실험 결과에 의하면, 120°통전 및 180°통전 어느 경우에도, 영구 자석(12)의 폭(Wmg)과 보극(613)의 폭(Wsp)의 비[Wmg : Wsp]가 대략 [5 : 1]일 때, 특히 로터의 저회전역에서 높은 토크가 얻어지는 것을 알 수 있다. 그리고, 진각도도 5°∼ 7°내지 8°, 즉 보극(613)의 각도(본 실시형태에서는 5°)의 1 ∼ 1.5배로 설정하면 특히 높은 토크가 얻어지는 것을 알 수 있다.Thus, according to the experimental results of the inventors, in any case of 120 ° energization and 180 ° energization, the ratio [Wmg: Wsp] of the width Wmg of the permanent magnet 12 and the width Wsp of the complementary electrode 613 was approximately [5]. : 1], it can be seen that high torque is obtained especially at the low rotation range of the rotor. In addition, it is understood that particularly high torque is obtained by setting the degree of advancement from 5 ° to 7 ° to 8 °, that is, 1 to 1.5 times the angle of the pole 613 (5 ° in the present embodiment).
이어서, 상기 로터 요크(61)에 형성한 슬릿(614) 및 로터 요크(61)와 영구 자석(62) 사이에 형성되는 공극부(612)의 작용에 대해, 도 9, 10을 참조하여 설명한다.Next, the action of the slit 614 formed in the rotor yoke 61 and the cavity 612 formed between the rotor yoke 61 and the permanent magnet 62 will be described with reference to FIGS. 9 and 10. .
도 9는 상기 스타터 겸 제너레이터 장치(1)를 스타터 모터로서 기능시켰을 때의 자속 밀도 분포를 나타낸 도면이며, 도 10은 해당 장치(1)를 제너레이터로서 기능시켰을 때의 자속 밀도 분포를 나타낸 도면이다.FIG. 9 is a diagram showing the magnetic flux density distribution when the starter and generator device 1 functions as a starter motor, and FIG. 10 is a diagram showing the magnetic flux density distribution when the device 1 functions as a generator.
상기 스타터 겸 제너레이터 장치(1)를 스타터 모터로서 기능시킬 때, 상기 제어 유닛(40)을 통해 밧데리(42)로부터 각 스테이터 권선(53)으로 여자 전류를 공급하면, 도 9에 나타낸 바와 같이 N극에 여자된 스테이터 돌극(52N)으로부터 방사방향으로 발생한 자력선이 S극 영구 자석(62S)의 스테이터측 표면으로부터 뒷면으로 빠져, 그 대부분은 로터 요크(61)의 코어부(615) 및 보극부(613)를 경유하고, 인접하는 S극에 여자된 스테이터 돌극(52S), 스테이터 코어(51)를 경유하여 상기 N극에 여자된 스테이터 돌극(52N)으로 되돌아간다.When the starter and generator device 1 functions as a starter motor, an excitation current is supplied from the battery 42 to the respective stator windings 53 through the control unit 40, as shown in FIG. 9. The magnetic force lines generated in the radial direction from the stator salient pole 52N that are excited are pulled from the stator side surface of the S-pole permanent magnet 62S to the back side, and most of them are the core part 615 and the pole part 613 of the rotor yoke 61. ) Is returned to the stator protrusion 52N excited to the N pole via the stator protrusion 52S excited to the adjacent S pole and the stator core 51.
이 때, 본 실시형태에서는 각 영구 자석(62)의 원주방향을 따른 양 측부에 공극(612)이 형성되고, 각 영구 자석(62)의 측부로부터 보극부(613)로의 누설 자속이 감소되므로, 자력선의 대부분은 각 영구 자석(62)으로부터 로터 요크(61)의 코어부(615)로 빠지고, 또한 상기 보극부(613)를 경유하여 스테이터(50)측에 달한다. 그 결과, 외부 로터(60)와 스테이터(50) 사이의 에어 갭을 통과하는 자속의 수직 성분이 증가하므로, 상기 공극(612)을 형성하지 않는 경우에 비해 구동 토크를 증가시키는 것이 가능해진다.At this time, in this embodiment, the space | gap 612 is formed in the both sides along the circumferential direction of each permanent magnet 62, and since the leakage magnetic flux from the side of each permanent magnet 62 to the pole part 613 is reduced, Most of the magnetic force lines fall from the permanent magnets 62 to the core portion 615 of the rotor yoke 61 and reach the stator 50 side via the 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, it becomes possible to increase the drive torque as compared with the case where the void 612 is not formed.
또한, 본 실시형태에서는 영구 자석(62)의 양 단부에서의 스테이터측에도 원주방향의 자로를 제한하기 위한 슬릿(6140이 형성되어 있으므로, 로터 요크(61)의 내측을 통과하는 누설 자속도 감소한다.In addition, in this embodiment, since the slit 6140 for restricting the circumferential magnetic path is formed on the stator side at both ends of the permanent magnet 62, the leakage magnetic flux passing through the inside of the rotor yoke 61 is reduced.
즉, 도 21에 도 9의 점선원 내를 확대하여 나타낸 바와 같이, 슬릿(제 2 공극)(614)의 한쪽(614A)은 로터 요크(61)의 보극부(613)로부터 스테이터 돌극(52S)으로 자속(B1)을 효율적으로 인도하도록 작용하고, 공극(614)의 다른쪽(614B)은 영구 자석(62N)으로부터 로터 요크(61)의 내측 원주부(616)를 통과하는 자속(B2)을 스테이터 돌극(52S)으로 효율적으로 인도하도록 작용한다. 그 결과, 외부 로터(60)와 스테이터(50) 사이의 에어 갭을 통과하는 자속의 수직 성분이 더욱 증가하여, 스타터 모터로서의 구동 토크를 더욱 증가시키는 것이 가능해진다.That is, as shown in an enlarged view of the dotted circle in FIG. 9 in FIG. 21, one side 614A of the slit (second void) 614 is stator protrusion 52S from the pole portion 613 of the rotor yoke 61. And the other side 614B of the void 614 passes the magnetic flux B2 passing through the inner circumferential portion 616 of the rotor yoke 61 from the permanent magnet 62N. It acts to guide efficiently to the stator 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 further increases, and it becomes possible to further increase the drive torque as the starter motor.
한편, 해당 스타터 겸 제너레이터 장치(1)를 제너레이터로서 기능시킬 때는 도 10에 나타낸 바와 같이, 각 영구 자석(62)으로부터 발생하는 자속이 스테이터 돌극 및 스테이터 코어와 함께 폐자로를 형성하므로, 로터의 회전수에 따른 발전 전류를 스테이터 권선에 발생시킬 수 있다.On the other hand, when the starter and generator device 1 functions as a generator, as shown in Fig. 10, the magnetic flux generated from each permanent magnet 62 forms a waste path together with the stator salient pole and the stator core, so that the rotor rotates. A number of generating currents can be generated in the stator windings.
또한, 본 실시형태에서는 상기 레귤레이터(44)에 의한 레귤레이터 전압을 14.5V로 설정하고, 해당 스타터 겸 제너레이터 장치(1)를 제너레이터로서 기능시켰을 때의 출력 전압이 상기 레귤레이터 전압에 달하면, 상기 파워 FET 중 접지측의 트랜지스터(Tr2, Tr4, Tr6)를 단락시키도록 하고 있다. 이에 의해, 각 스테이터 권선(53)에 쇼트 전류가 지연 위상으로 흘러, 스테이터(50) 내를 통과하는 자력선이 감소하여, 인접하는 영구 자석(62) 간을 연결하는 누설 자속이 증가하므로, 해당 스타터 겸 제너레이터 장치(1)의 피동 토크가 감소하여 내연 기관(E)의 부하가 감소한다.In addition, in this embodiment, when the regulator voltage by the said regulator 44 is set to 14.5V, and the output voltage at the time of making the said starter / generator device 1 function as a generator reaches the said regulator voltage, it is in the said power FET. The transistors Tr2, Tr4, and Tr6 on the ground side are shorted. As a result, a short current flows into each of the stator windings 53 in a delay phase, and a magnetic force line passing through the stator 50 decreases, thereby increasing the leakage magnetic flux connecting the adjacent permanent magnets 62. The driven torque of the cum generator device 1 is reduced, and the load of the internal combustion engine E is reduced.
즉, 도 22에 도 10의 점선원 내를 확대하여 나타낸 바와 같이, 인접하는 영구 자석(62S, 62N) 사이에는 로터 요크(61)의 외측 원주부(617)를 경유하는 자속(B3)과, 로터 요크(61)의 보극부(613)를 경유하는 자속(B4)과, 로터 요크(61)의 내측 원주부(616)를 통과하는 자속(B5)과, 로터 요크(61)의 내측 원주부(616), 에어 갭 및 스테이터 돌극(52N)을 경유하는 자속(B6)이 발생한다.That is, as shown in an enlarged view in the dotted circle of FIG. 10 in FIG. 22, between the adjacent permanent magnets 62S and 62N, the magnetic flux B3 passing through the outer circumferential portion 617 of the rotor yoke 61, The magnetic flux B4 passing through the pole portion 613 of the rotor yoke 61, the magnetic flux B5 passing through the inner circumferential portion 616 of the rotor yoke 61, and the inner circumferential portion of the rotor yoke 61. 616, an air gap, and a magnetic flux B6 via the stator salient pole 52N are generated.
상기한 바와 같이 본 실시형태에 의하면, 외부 로터(60)의 로터 요크(61)가 각 영구 자석(62) 사이에 보극부(613)를 갖는 영구 자석식 회전 전동기에 있어서, 각 영구 자석(62)과 로터 요크(61) 사이에 공극(612(614))을 형성했으므로, 인접하는 영구 자석 간에서의 누설 자속이 감소하여, 외부 로터(60)와 스테이터(50) 사이의 에어 갭부를 수직으로 교차하는 자속이 증가한다. 따라서, 해당 영구 자석식 회전 전동기를 제너레이터로서 기능시킬 때의 피동 토크를 증가시키지 않고, 스타터 모터로서 기능시킬 때의 구동 토크를 증대시킬 수 있다.As described above, according to the present embodiment, in the permanent magnet rotary motor of the rotor yoke 61 of the outer rotor 60 having the pole portion 613 between the permanent magnets 62, each permanent magnet 62 Since a gap 612 (614) is formed between the rotor yoke and the rotor yoke 61, the leakage magnetic flux between adjacent permanent magnets is reduced, so that the air gap between the outer rotor 60 and the stator 50 crosses vertically. The magnetic flux increases. Therefore, the drive torque at the time of functioning as a starter motor can be increased, without increasing the driven torque at the time of operating the permanent magnet rotary motor as a generator.
또한, 상기한 설명에서도 명백하듯이, 영구 자석식 회전 전동기를 스타터 모터로서 기능시킬 때는 도 21에 나타낸 바와 같이, 슬릿(제 2 공극)(614A, 614B)으로 자속(B1, B2)을 방해함으로써 구동 토크가 증대되므로, 동 도면 우측에 확대하여 나타낸 바와 같이 각 슬릿(6140의 폭(W)은 넓을수록 바람직하다.In addition, as is clear from the above description, when the permanent magnet rotary motor functions as a starter motor, as shown in FIG. 21, driving is performed by interrupting the magnetic fluxes B1 and B2 with the slits (second voids) 614A and 614B. Since the torque is increased, the wider the width W of each slit 6140 is, the better it is.
한편, 영구 자석식 회전 전동기를 제너레이터로서 기능시킬 때는, 도 22에 나타낸 바와 같이 누설 자속(B5)의 자로를 충분히 확보함으로써 피동 토크가 감소되므로, 동 도면 우측에 확대하여 나타낸 바와 같이, 각 슬릿(614)의 선단에서의 로터 요크의 잔여 두께(H)는 두꺼울수록 바람직하다.On the other hand, when the permanent magnet rotary motor functions as a generator, the driven torque is reduced by sufficiently securing the magnetic flux of the leakage magnetic flux B5 as shown in Fig. 22, so that each slit 614 is enlarged on the right side of the figure. The thicker the remaining thickness (H) of the rotor yoke at the tip of), the better.
여기서, 슬릿 폭(W)을 넓히면 도 22의 누설 자속(B5)이 감소하므로 상기 잔여 두께(H)를 얇게 한 것과 동등해져, 피동 토크를 감소시키는 관점에서는 불리해진다. 그 반대로, 슬릿 선단의 잔여 두께(H)를 두껍게 하면 도 21의 자속(B1, B2)의 유효 성분(스테이터측으로 유도되는 양)이 감소하므로 슬릿 폭(W)을 좁게 한 것과 동등해져, 구동 토크를 증가시키는 관점에서는 불리해진다. 따라서, 슬릿 폭(W)을 넓혀 구동 토크를 증대시키는 것과 슬릿 선단의 잔여 두께(H)를 두껍게 하여 피동 토크를 감소시키는 것은 이율배반적인 일이 되어, 양쪽 비(H/W)는 구동 토크의 증대를 우선시키는 경우에는 낮게 설정하고, 피동 토크의 감소를 우선시키는 경우에는 높게 설정해야만 한다.In this case, when the slit width W is widened, the leakage magnetic flux B5 in FIG. 22 is reduced, which is equivalent to thinning the residual thickness H, which is disadvantageous from the viewpoint of reducing the driven torque. On the contrary, thickening the remaining thickness H at the tip of the slit reduces the effective component (amount induced to the stator side) of the magnetic fluxes B1 and B2 in Fig. 21, which is equivalent to narrowing the slit width W, thereby driving torque. It is disadvantageous from the viewpoint of increasing. Therefore, widening the slit width W to increase the driving torque and thickening the residual thickness H of the slit tip to reduce the driven torque are yieldingly unfavorable. It should be set low when giving priority to increase, and high when giving priority to reduction of driven torque.
도 29, 30은 각각 상기 비(H/W)와 구동 토크(도 29) 및 피동 토크(도 30)의 관계를, 상기 제 2 공극(슬릿)(614)의 선단에서의 로터 요크의 잔여 두께(H)를 파라미터로 하여 나타낸 도면이다. 또한, 도 30의 피동 토크는 그 절대값이 커질수록 커지는 것을 나타내고 있다.29 and 30 show the relationship between the ratio H / W, the drive torque (Fig. 29) and the driven torque (Fig. 30), respectively, and the remaining thickness of the rotor yoke at the tip of the second void (slit) 614. The figure shows (H) as a parameter. In addition, the driven torque of FIG. 30 has shown that it becomes large, so that the absolute value becomes large.
구동 토크는 도 29에 나타낸 바와 같이, (H/W)의 감소와 함께 증가하는 경향을 나타내나, (H/W)가 약 0.3을 밑돌면 증가율이 둔화된다. 이에 비해, 피동 토크는 도 30에 나타낸 바와 같이 (H/W)의 감소와 함께 증가하는 경향을 나타내고, (H/W)가 약 0.3을 밑돌면 증가율이 늘어난다. 따라서, 슬릿 폭(W)과 잔여 두께(H)는 양쪽 비(H/W)가 0.3 이상이 되도록 설정하는 것이 바람직한 것을 알 수있다.As shown in Fig. 29, the drive torque tends to increase with the decrease of (H / W), but the increase rate slows down when (H / W) is less than about 0.3. In contrast, the driven torque tends to increase with the decrease of (H / W) as shown in Fig. 30, and the increase rate increases when (H / W) is less than about 0.3. Therefore, it is understood that the slit width W and the remaining thickness H are preferably set such that both ratios H / W are 0.3 or more.
또, 피동 토크의 감소율은 도 30에 나타낸 바와 같이, (H/W)가 약 0.5를 초과한 근방부터 둔화되는 경향이 있으며, 구동 토크의 감소율은 (H/W)가 0.5 ∼ 0.7의 범위에서 둔화되는 경향이 있다. 따라서, 상기 (H/W)는 0.7 이하로 설정하는 것이 바람직하며, 0.5 부근이 최적이라 할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 30, the reduction rate of the driven torque tends to be slowed down from the vicinity where (H / W) exceeds about 0.5, and the reduction rate of the drive torque is in the range of (H / W) of 0.5 to 0.7. It tends to slow down. Therefore, it is preferable to set (H / W) to 0.7 or less, and it can be said that 0.5 is optimal.
이상의 실험 결과로부터 본 실시형태에 의하면, (H/W)를 0.3 내지 0.7의 범위로 설정함으로써 구동 토크 및 피동 토크 양쪽을 효과적으로 양립시킬 수 있으며, (H/W)를 0.5 내지는 그 근방에 설정함으로써, 구동 토크 및 피동 토크 양쪽을 가장 효과적으로 양립시킬 수 있다.From the above experiment results, according to this embodiment, by setting (H / W) to the range of 0.3-0.7, both drive torque and driven torque can be effectively compatible, and by setting (H / W) to 0.5 or its vicinity , Both the driving torque and the driven torque can be achieved most effectively.
도 11은 본 발명의 제 2 실시형태인 로터 요크(61a)의 평면형상을 나타낸 도면, 도 12는 상기 로터 요크(61a)의 개구부(611a)에 영구 자석(62a)이 삽입관통된 상태에서의 부분 확대도이며, 상기와 동일한 부호는 동일하거나 동등한 부분을 나타내고 있다.FIG. 11 is a plan view of the rotor yoke 61a according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a state in which the permanent magnet 62a is inserted through the opening 611a of the rotor yoke 61a. It is a partial enlarged view, and the same code | symbol as the above has shown the same or equivalent part.
본 실시형태에서는 로터 요크(61a)의 개구부(611a)가 대략 다이 형상이며, 해당 개구부(611a) 내에 단면이 장방형상인 영구 자석(62a)이 삽입관통되어 있다. 그 결과, 영구 자석(62a)의 원주방향을 따른 양 측부에는 인접하는 영구 자석(62a) 간에서의 누설 자속을 방지하기 위한 공극(612a)이 형성되고, 각 영구 자석(62a)의 양 단부에서의 스테이터측에도 원주방향의 자로를 제한하기 위한 공극(614a)이 형성되므로 상기와 동일한 효과가 달성된다. 또한, 본 실시형태에서도 회전방향에 관한 영구 자석(62a)의 폭(Wmg)과 보극(613)의 폭(Wsp)의 비 [Wmg : Wsp]는 대략[5 : 1]로 설정되어 있다.In this embodiment, the opening part 611a of the rotor yoke 61a is substantially die-shaped, and the permanent magnet 62a which has a rectangular cross section is inserted through the said opening part 611a. As a result, air gaps 612a are formed at both sides in the circumferential direction of the permanent magnets 62a to prevent leakage magnetic flux between adjacent permanent magnets 62a, and at both ends of each permanent magnet 62a. Since the air gap 614a for limiting the circumferential magnetic path is formed also on the stator side of, the same effect as described above is achieved. Also in this embodiment, the ratio [Wmg: Wsp] of the width Wmg of the permanent magnet 62a to the rotational direction 613 in the rotation direction is set to approximately [5: 1].
도 13은 본 발명의 제 3 실시형태인 로터 요크(61b)의 평면형상을 나타낸 도면, 도 14는 상기 로터 요크(61b)의 개구부(611b)에 영구 자석(62b)이 삽입관통된 상태에서의 부분 확대도이며, 상기와 동일한 부호는 동일하거나 동등한 부분을 나타내고 있다.Fig. 13 shows a planar shape of the rotor yoke 61b according to the third embodiment of the present invention. Fig. 14 shows the permanent magnet 62b inserted through the opening 611b of the rotor yoke 61b. It is a partial enlarged view, and the same code | symbol as the above has shown the same or equivalent part.
본 실시형태에서는 로터 요크(61b)의 개구부(611b)가 다른 형상인 북형상이며, 해당 개구부(611b) 내에 단면이 북형상인 영구 자석(62b)이 삽입관통되어 있다. 그 결과, 영구 자석(62b)의 원주방향을 따른 양 측부에는 인접하는 영구 자석(62b) 간에서의 누설 자속을 방지하기 위한 슬릿(제 1 공극)(612b)이 형성되고, 각 영구 자석(62b)의 양 단부에서의 스테이터측에도 원주방향의 자로를 제한하기 위한 슬릿(제 2 공극)(614b)이 형성되므로 상기와 동일한 효과가 달성된다. 또한, 본 실시형태에서도 회전방향에 관한 영구 자석(62b)의 폭(Wmg)과 보극(613)의 폭(Wsp)의 비 [Wmg : Wsp]는 대략 [5 : 1]로 설정되어 있다.In the present embodiment, the opening 611b of the rotor yoke 61b has a drum shape having a different shape, and a permanent magnet 62b having a drum shape in cross section is inserted through the opening 611b. As a result, slits (first voids) 612b are formed on both sides of the permanent magnet 62b in the circumferential direction to prevent leakage magnetic flux between adjacent permanent magnets 62b, and each permanent magnet 62b. Since the slits (second voids) 614b for limiting the circumferential magnetic path are also formed on the stator side at both ends of the end), the same effect as described above is achieved. Moreover, also in this embodiment, the ratio [Wmg: Wsp] of the width Wmg of the permanent magnet 62b with respect to the rotation direction and the width Wsp of the complementary pole 613 is set to about [5: 1].
도 15는 본 발명의 제 4 실시형태인 로터 요크(61c)의 평면형상을 나타낸 도면, 도 16은 상기 로터 요크(61c)의 개구부(611c)에 영구 자석(62c)이 삽입관통된 상태에서의 부분 확대도이며, 상기와 동일한 부호는 동일하거나 동등한 부분을 나타내고 있다.Fig. 15 shows a planar shape of the rotor yoke 61c according to the fourth embodiment of the present invention. Fig. 16 shows the permanent magnet 62c inserted through the opening 611c of the rotor yoke 61c. It is a partial enlarged view, and the same code | symbol as the above has shown the same or equivalent part.
본 실시형태에서는 로터 요크(61c)의 개구부(611c)가 북형상부의 양 측에 절결부를 형성한 다른 형상이며, 해당 개구부(611a) 내에 단면이 북형상인 영구 자석(62c)이 삽입관통되어 있다. 그 결과, 영구 자석(62c)의 원주방향을 따른 양측부에는 인접하는 영구 자석(62c) 간에서의 누설 자속을 방지하기 위한 공극(612c)이 형성되고, 각 영구 자석(62c)의 양 단부에서의 스테이터측에도 원주방향의 자로를 제한하기 위한 공극(614c)이 형성되므로 상기와 동일한 효과가 달성된다. 또한, 본 실시형태에서도 회전방향에 관한 영구 자석(62c)의 폭(Wmg)과 보극(613)의 폭(Wsp)의 비 [Wmg : Wsp]는 대략 [5 : 1]로 설정되어 있다.In this embodiment, the opening 611c of the rotor yoke 61c has another shape in which cutouts are formed at both sides of the drum-shaped portion, and the permanent magnet 62c having a drum-shaped cross section is inserted through the opening 611a. have. As a result, air gaps 612c are formed at both sides in the circumferential direction of the permanent magnets 62c to prevent leakage magnetic flux between adjacent permanent magnets 62c, and at both ends of each permanent magnet 62c. The same effect as described above is achieved because the air gap 614c is formed on the stator side to limit the circumferential magnetic path. In addition, also in this embodiment, the ratio [Wmg: Wsp] of the width Wmg of the permanent magnet 62c and the width Wsp of the complementary electrode 613 with respect to the rotation direction is set to about [5: 1].
도 17은 본 발명의 제 5 실시형태인 로터 요크(61d)의 평면형상을 나타낸 도면, 도 18은 상기 로터 요크(61d)의 개구부(611d)에 영구 자석(62d)이 삽입관통된 상태에서의 부분 확대도이며, 상기와 동일한 부호는 동일하거나 동등한 부분을 나타내고 있다.FIG. 17 is a plan view of the rotor yoke 61d according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 18 is a state in which the permanent magnet 62d is inserted through the opening 611d of the rotor yoke 61d. It is a partial enlarged view, and the same code | symbol as the above has shown the same or equivalent part.
본 실시형태에서는 로터 요크(61d)의 개구부(611d)가 다른 형상인 북형상이며, 해당 개구부(611d) 내에 단면이 북형상인 영구 자석(62d)이 삽입관통되어 있다. 그 결과, 영구 자석(62d)의 원주방향을 따른 양 측부에는 인접하는 영구 자석(62d) 간에서의 누설 자속을 방지하기 위한 공극(612d)이 형성된다.In the present embodiment, the opening 611d of the rotor yoke 61d has a drum shape having a different shape, and the permanent magnet 62d having a drum shape in cross section is inserted through the opening 611d. As a result, voids 612d are formed at both sides in the circumferential direction of the permanent magnet 62d to prevent leakage magnetic flux between adjacent permanent magnets 62d.
또한, 상기 개구부(611d)와는 별도로, 각 영구 자석(62d)의 양 단부에 상당하는 로터 요크(61d)의 내주부에 원주방향의 자로를 제한하기 위한 공극(614d)이 절결형상으로 형성되어 있으므로 상기와 동일한 효과가 달성된다. 또한, 본 실시형태에서도 회전방향에 관한 영구 자석(62d)의 폭(Wmg)과 보극(613)의 폭(Wsp)의 비 [Wmg : Wsp]는 대략 [5 : 1]로 설정되어 있다.In addition, apart from the opening portion 611d, a space 614d for restricting the circumferential magnetic path is formed in a cutout shape at the inner circumference of the rotor yoke 61d corresponding to both ends of the permanent magnet 62d. The same effect as above is achieved. Moreover, also in this embodiment, the ratio [Wmg: Wsp] of the width Wmg of the permanent magnet 62d with respect to the rotation direction and the width Wsp of the pole 613 is set to about [5: 1].
도 19는 본 발명의 제 6 실시형태인 로터 요크(61e)의 평면형상을 나타낸 도면, 도 20은 상기 로터 요크(61e)의 개구부(611e)에 영구 자석(62e)이 삽입관통된상태에서의 부분 확대도이며, 상기와 동일한 부호는 동일하거나 동등한 부분을 나타내고 있다.Fig. 19 shows a planar shape of the rotor yoke 61e according to the sixth embodiment of the present invention. Fig. 20 shows the permanent magnet 62e inserted through the opening 611e of the rotor yoke 61e. It is a partial enlarged view, and the same code | symbol as the above has shown the same or equivalent part.
본 실시형태에서는 로터 요크(61e)의 개구부(611e)가 다른 형상인 북형상이며, 해당 개구부(611e) 내에 단면이 북형상인 영구 자석(62e)이 삽입관통되어 있다. 그 결과, 영구 자석(62e)의 원주방향을 따른 양 측부에는 인접하는 영구 자석(62e) 간에서의 누설 자속을 방지하기 위한 공극(612e)이 형성되고, 각 영구 자석(62e)의 양 단부에서의 스테이터측에도 원주방향의 자로를 제한하기 위한 공극(614e)이 형성되므로 상기와 동일한 효과가 달성된다. 또한, 본 실시형태에서도 회전방향에 관한 영구 자석(62e)의 폭(Wmg)과 보극(613)의 폭(Wsp)의 비 [Wmg : Wsp]는 대략 [5 : 1]로 설정되어 있다.In the present embodiment, the opening 611e of the rotor yoke 61e has a drum shape having a different shape, and a permanent magnet 62e having a drum shape in cross section is inserted through the opening 611e. As a result, air gaps 612e are formed at both sides in the circumferential direction of the permanent magnets 62e to prevent leakage magnetic flux between adjacent permanent magnets 62e, and at both ends of each permanent magnet 62e. Since the air gap 614e for limiting the circumferential magnetic path is formed also on the stator side of, the same effect as described above is achieved. Also in this embodiment, the ratio [Wmg: Wsp] of the width Wmg of the permanent magnet 62e and the width Wsp of the complementary electrode 613 in the rotation direction is set to approximately [5: 1].
상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면 외부 로터의 로터 요크가 각 영구 자석 간에 보극부를 갖는 영구 자석식 회전 전동기에 있어서, 구동 토크 및 피동 토크 양쪽을 효과적으로 양립시킬 수 있다. 따라서, 상기 영구 자석식 회전 전동기를 제너레이터로서 기능시킬 때의 피동 토크를 증가시키지 않고, 스타터 모터로서 기능시킬 때의 구동 토크를 증대시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, in the permanent magnet rotary motor having the rotor yoke of the outer rotor between the permanent magnets, both the driving torque and the driven torque can be effectively balanced. Therefore, the drive torque at the time of functioning as a starter motor can be increased, without increasing the driven torque at the time of operating the permanent magnet rotary motor as a generator.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면 외부 로터의 로터 요크가 각 영구 자석 간에 보극부를 갖는 영구 자석식 회전 전동기에 있어서, 회전 방향에 관한 상기 영구 자석의 폭(Wmg)과 보극(Wsp)의 비 [Wmg : Wsp]를 최적화하여, 각 상에 공급하는 교류 전류의 진각도를 회전방향에 관한 보극의 폭(Wsp)에 기초하여 최적화했으므로, 영구 자석식 회전 전동기로서 기능시켰을 때는 특히 저회전역에서의 토크의 향상이 달성되고, 발전기로서 기능시켰을 때는 고회전역에서의 마찰을 저감시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, in the permanent magnet rotary motor in which the rotor yoke of the outer rotor has a pole between each permanent magnet, the ratio of the width (Wmg) and the pole (Wsp) of the permanent magnet with respect to the rotational direction [Wmg] : Wsp] is optimized, and the advance of the AC current supplied to each phase is optimized based on the width of the pole (Wsp) in the rotational direction. When this is achieved and it functions as a generator, the friction in a high rotation range can be reduced.
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