WO2004017489A1 - 回転電機のマグネット - Google Patents

Abstract

　本発明は、回転子が回転して各ティースに対向するマグネットの磁極が切り替わる際において、誘起電圧波形を正弦波形に近付ける。　略円形状に配設された複数のティース６１に対して回転軸方向ＢＯに沿って間隙を挟んで対向し、略円形状に配設された複数の磁極部４５ａおよび４５ｂと、複数の磁極部４５ａおよび４５ｂにおける隣接する磁極部それぞれから周方向に沿って延在し、磁極部４５ａおよび４５ｂのティース６１に対向する面よりも回転軸方向ＢＯに沿って凹んだティース対向面を有する複数の磁極間部４５ｃとを備え、複数の磁極部４５ａ、４５ｂおよび複数の磁極間部４５ｃを一体に成形している。

Description

' 明 細 書 回転電機のマグネ ッ ト 技術分野

本発明は、 アキシャルギャ ッ プ型の回転電機のマグネ ッ ト に関する。 背景技術

電動二輪車等の駆動源や他の一般の電動モータ に用 い られる 回転電機と して、 近年では、 ラ ジアルギャ ッ プ型 回転電機に加えてアキシャ ルギヤ ッ プ型回転電機に も注 目が集め られている。

こ のアキシャルギヤ ッ プ型回転電機と しての例えばァ キシャ ルギャ ッ プ型電動モ一タ は、 その軸受に支持され た回転軸を有する 円板状の回転子側ヨ ーク と、 例えば円 板状の鋼板が中心軸方向に沿っ て積層された積層体であ る 固定子側ヨ ーク とが互いに対向 し、 かつその対向面が 回転軸に直交する構造を有している。

そ して、 回転子側ヨーク の対向面には、 例えば円形状 (円環状） に界磁用マグネ ッ ト （磁石） が配設されてお り 、 こ のマグネ ッ ト は、 その周方向に沿っ て交互に配置 された磁極 （ N極、 S 極） を有している。

また、 固定子側ヨ ーク の対向面には、 回転軸に対する 放射方向 (半径方向） に沿っ て複数のティ ースが配設さ れてお り 、 磁石およびティ ースの互いの対向面は回転軸 に直交し、 かつその対向面間のギャ ッ プは回転軸に垂直 な平面状に形成される。

すなわち 、 アキシャルギャ ッ プ型モータ においては、 回転子と固定子との間において磁気回路が形成されてお り 、 固定子の各ティ ース に巻回されたコ イ ルを介 して各 ティ 一スか ら発生する磁束を、 回転子側マグネ ッ ト の N 極、 S 極に合わせて順次切 り 替える こ と によ り 、 回転子 側マグネッ ト の各ティ 一ス の磁束に対する吸引力および 反発力 を利用 して、 回転子を回転させている。

しか しながら 、 上述 した構成の回転電機においては、 回転子が回転して各ティ 一ス に対向するマグネ ッ ト の磁 極が切 り替わる際に、 その磁極の切 り 替えが急峻であ る ため、 錯交磁束によ り 発生する誘起電圧波形に高調波成 分が含まれてし まう 。 .

こ の高調波成分によ り 、 誘起電圧波形が正弦波形か ら 歪んだ波形に変化し、 トルク リ ッ プルが発生して回転子 の回転が不円滑にな り 、 振動 · 騒音が発生する恐れが生 じていた。

こ の点、 特開平 2 0 0 1 — 5 7 7 5 3 には、 回転子鉄 心に貼 り 付け られた複数の磁極間の境目 を削る こ と によ り 溝を形成し、 モータ の ト ルク の脈動を低減する構成が 開示されている。 2003/010387

3 しか しながら 、 上記特開平 2 0 0 1 — 5 7 7 5 3 の構 成では、 複数の磁極を回転子鉄心にそれぞれ貼 り 付け、 その貼 り 付け後に、 全ての磁極間の境目 を削 ら な く ては な ら なかっ た。 こ のため、 回転子の組立性を悪化させ、 また、 回転子の部品点数を増大させる結果とな っ ていた 発明の開示

本発明は上述 した事情に鑑みてなされたもので、 回転 子が回転して各ティ 一ス に対向するマグネ ッ 卜 の磁極が 切 り 替わる際において、 誘起電圧波形を正弦波形に近付 ける こ と を、 その回転子の組立性を悪化させる こ とな く 実現する回転電機のマグネ ッ ト を提供する こ と をその 目 的とする。

上記目的を達成しるための本発明の第 1 の態様に係る 回転電機のマグネッ ト は、 略円形状に配設された複数の ティ 一ス に対して回転軸方向に沿っ て間隙を挟んで対向 し、 略円形状に配設された複数の磁極部と、 前記複数の 磁極部における隣接する磁極部それぞれか ら周方向に沿 つ て延在し、 当該磁極部の前記ティ ース に対向する面よ り も前記回転軸方向に沿っ て凹んだティ ース対向面を有 する複数の磁極間部と を備えている。

上記目的を達成しるための本発明の第 2 の態様に係る 回転電機のマグネ ッ ト は、 略円形状に配設された複数の ティ ース に対して回転軸方向に沿っ て間隙を挟んで対向 し、 略円形状に配設された複数の磁極部と、 前記複数の 磁極部における隣接する磁極部それぞれか ら周方向に沿 つ て延在 し、 当該磁極部の前記ティ ース に対向する面よ り も前記回転軸方向に沿っ て凹んだティ ース対向面を有 する複数の磁極間部と を備え、 当該磁極間部の径方向の 幅を、 前記各磁極部における径方向の幅よ り も狭く なる よ う に し、 前記磁極間部の内周側および外周側の内の少 な く と も一方の周部に対する前記回転軸か ら の径方向に 沿つ た長さ を、 前記各磁極部にお ける対応する周部の長 さ に対して異な らせている。

本発明の第 2 の態様において、 前記磁極間部の内周部 を、 前記各磁極部の内周部よ り も 当該磁極間部の外周部 に向けて凹ませて凹状内周部を形成している。

本発明の第 1 または第 2 の態様において、 前記複数の 磁極部および前記複数の磁極間部は、 樹脂材料によ り一 体に成形された樹脂磁石部である。

以上述べたよ う に、 本発明の第 1 および第 2 の態様に 係わる回転電機のマ グネ ッ ト によれば、 磁極間部の磁束 を、 隣接する磁極部よ り も減少させる こ と によ り 、 回転 子の回転 （磁極部の回転） に対しても 、 磁束を滑 らかに 変化させる こ とができる。

したがっ て、 回転子のマグネ ッ ト とティ ース と の間の 錯交磁束に対応する誘起電圧波形を正弦波に近付ける こ とができ、 トルク リ ッ プルの発生を抑制して回転子の回 P T/JP2003/010387

5 転の円滑性を維持し、 振動 · 騒音の発生を防止する こ と ができ る。

図面の簡単な説明

図 1 は、 本発明の実施の形態に係わる 回転電機のマグ ネ ッ ト を含むアキシャルギャ ッ プ型回転電機が搭載され た装置の一例である電動二輪車の側面図である。

図 2 は、 図 1 に示すリ ャアーム の後端部の内部を説明 するための図 1 にお ける I I — I I 矢視断面図 （一部側 面図） である。 - 図 3 は、 本発明の実施の形態に係わるマグネ ッ トが固 設された回転子を図 2 に示す固定子側か ら見た場合の状 態を表す平面図であ る。

図 4 は、 図 3 に示す回転子の I V — I V矢視断面図で ある。

図 5 は、 図 3 に示す磁極間部を拡大して示す斜視図で あ る。

図 6 A〜図 6 C は、 図 2 、 図 3 等に示す回転子が回転 した場合のティ ース との位置関係を示す図であ る。

図 7 Aは、 従来例のマグネ ッ ト のマグネ ッ ト量と本発 明 （本実施形態） のマグネ ッ ト のマグネ ッ ト量と の関係 を表す図である。

図 7 B は、 従来例のマグネ ッ ト を用いた電動モータ に おける誘起電圧歪率と本発明 （本実施形態） のマグネ ッ ト を用 いた電動モータ における誘起電圧歪率と の比率を 2003/010387

示す図であ る。

図 8 は、 本発明の実施の形態の第 1 の変形例に係わる マグネ ッ ト を示す図である。 ·

図 9 は、 本発明の実施の形態の第 2 の変形例に係わる マグネ ッ ト を示す図である。

図 1 0 は、 本発明の実施の形態の第 3 の変形例に係わ るマグネ ッ ト を示す図である。

図 1 1 は、 本発明の実施の形態の第 4 の変形例に係わ るマグネ ッ ト を示す図であ る。 発明を実施するための最良の形態

本発明に係る回転子の実施の形態について、 添付図面 を参照 して説明する。

図 1 は、 本発明の実施の形態に係わるマ グネ ッ ト を用 いた回転電機の一例である アキシャルギヤ ッ プ型回転電 機が搭載された電動二輪車 1 の側面図であ る。

図 1 に示すよ う に、 電動二輪車 1 は、 その車体前方上 部にヘッ ドノ°ィ プ 2 を備え、 こ のヘ ッ ドノ、°ィ プ内には、 車体方向変更用の図示しないステア リ ング軸が回動自在 に挿通されている 。 こ のステア リ ング軸の上端には、 ハ ン ドル 3 a が固定されたハ ン ドル支持部 3 が取 り 付け ら れてお り 、 こ のハ ン ドル 3 a の両端には.グ リ ッ プ 4 が取 り 付け られている 。 また、 不図示の右側 （図 1 の奥側） のグ リ ッ プ 6 は回動可能なス ロ ッ トルグリ ッ プを構成し て いる 。

そして、 ヘ ッ ドパイ プ 2 の下端か ら下方に向けて、 左 右一対の フ ロ ン ト フ ォーク 5 が取 り 付け られている 。 フ ロ ン ト フ オーク 5 それぞれの下端には、 前輪 6 が前車軸 7 を介して取 り 付け られてお り 、 前輪 6 は、 フ ロ ン ト フ オ ーク 5 によ り 緩衝懸架さ れた状態で前車軸 7 によ り 回 転 自在に軸支されてい る 。 ノ、 ン ドル支持部 3 のノ、 ン ドル 3 a の前方にはメータ 8 が配置され、 Λン ドル支持部 3 における メータ 8 の下方には、 へッ ド ラ ンプ 9 が固定さ れてお り 、 そのヘッ ド ラ ンプ 9 の両側方には、 フ ラ ッ シ ャ ラ ンプ 1 0 (図 1 には一方のみ図示） がそれぞれ設け ら れてい る 。

へッ ドパイ プ 2 か ら側面視で略 L字形を成す左右一対 の車体フ レーム 1 1 が車体後方に向かって延設されてい る 。 こ の車体フ レーム 1 1 は、 丸パイ プ状であ り 、 へ ッ ドパイ プ 2 か ら車体後方に向けて斜め下方に延びた後、 後方に向かっ て水平に延びて側面視略 L字状を成してい る 。

この一対の車体フ レーム 1 1 の後方側端部には、 その 後方側端部か ら後方に向けて斜め上方に左右一対のシー ト レ一ル 1 2 が延設されてお り 、 こ の シー ト レ一リレ 1 2 の後方側端部 1 2 a は、 シー ト 1 3 の形状に沿つ て後方 側に屈曲されている。

そ して、 こ の左右一対のシー ト レール 1 2 の間には、 バッ テ リ 1 4 が着脱自在に配設されてお り 、 こ のバッ テ リ 1 4 は、 充電可能な複数の 2 次電池を収納して構成さ れている。

左右一対のシー ト レール 1 2 の屈曲部分近傍には、 逆 U字状を成すシー ト ステー 1 5 が車体前方に向かっ て斜 め上方に傾斜して溶着されてお り 、 こ のシー トステ一 1 5 と左右のシー ト レール 1 2 で囲まれる部分に上記シー ト 1 3 が開閉可能、 すなわち 、 シー ト 1 3 の前端部を介 して上下に回動可能に配置されている。

シー ト レ一ル 1 2 の後端部には リ ャ フ ェ ンダ 1 6 が取 り 付け られてお り 、 こ の リ ャフ ェ ンダ 1 6 の後面には、 ティ ルラ ンプ 1 7 が取 り 付け ら れてい る。 さ ら に、 ティ ルラ ンプ 1 7 の左右には、 フ ラ ッ シュ ラ ンプ （図 1 にお いては一方のみ図示） 1 8 が取 り付け られている。

—方、 左右一対の車体フ レーム 1 1 のシー ト 1 3 下方 の水平部には、 リ ャアームブラ ケ ッ ト 1 9 (図 1 には一 方のみ図示） がそれぞれ溶着さ れてお り 、 左右一対の リ ャアームブラケッ ト 1 9 には、 リ ャアーム 2 0 の前端が ピボッ ト軸 2 1 を介 して揺動自在に支持さ れている 。 そ して、 こ の リ ャアーム 2 0 の後端部 2 0 a には駆動輪で あ る後輪 2 2 が回転自在に軸支されてお り 、 こ の リ ャァ ーム 2 0 および後輪 2 2 は、 リ ャク ッ シ ョ ン 2 3 によ り 緩衝懸架されている。

左右一対の車体フ レーム 1 1 の水平部下方には、 左右 一対の フー トステッ プ 2 4 (図 1 には一方のみ図示） が それぞれ配設されてお り 、 また、 フー トステッ プ 2 4 の 後方側には、 サイ ドスタ ン ド 2 5 が軸 2 6 を介して回動 可能に左側の リ ャァ一ム 2 0 に支持されてお り 、 サイ ド ス タ ン ド 2 5 は、 リ ター ンス プリ ング 2 7 によ り 閉 じ側 に付勢されている。

そして、 リ ャアーム 2 0 の後端部 2 0 a 内には、 後輪 2 2 に連結され、 その後輪 2 2 を回転駆動させるための アキシャルギャ ッ プ型電動モータ 2 8 (以下、 単に電動 モ一夕 2 8 と略記する こ と も あ る） を含む駆動ュニ ッ ト 2 9 が取 り付け られてレゝる。

図 2 は、 リ ャアーム 2 0 の後端部 2 0 a の内部を説明 するための図 1 における I I 一 I I 矢視断面図 （一部側 面図） である。 なお、 後輪 2 2 は図示していない。

図 2 に示すよ う に、 リ ャアーム 2 0 の後端部 2 0 a の 右側側面には、 ギヤカバー 3 5 が被着され、 その内部に 形成された空間内に、 駆動ユニッ ト 2 9 を構成する電動 モータ 2 8 、 遊星ギヤ減速機 3 6 およびコ ン ト ロー ラ 3 7 等が一体的に組み込まれている。

アキシ ャルギャ ッ プ型電動モータ 2 8 は、 図 2 に示す よ う に、 リ ャアーム. 2 0 の後端部 2 0 a に対して、 軸受 3 8 a 、 3 8 b を介して、 その軸受 3 8 a 、 3 8 b の 中 心軸線 B 〇 を中心に回動可能に支持された回転子 （口 一 夕） 4 0 と、 こ の回転子 4 0 に対向 して リ ャァ一ム後端 10 部 2 0 a の内面に固定された略円環 （ ドーナッ ツ） 状の 固定子 (ステ—夕） 4 1 と を備えている。

回転子 4 0 は、 図 2 、 図 3 および図 4 に示すよ う に、 回転子側ョ一ク 4 2 を有 し、 こ の回転子側ヨーク 4 2 は 、 リ ャアーム 2 0 の後端部 2 0 a へ向かっ て凸の略駒形 を成 してい る

すなわち 、 回転子側ョーク 4 2 は、 固定子 4 1 に対向 する 円環状の円環部 4 2 a と、 こ の円環部 4 2 a の内周 緣部か ら リ ャアーム 2 0 の後端部 2 0 a へ向かつ て略テ ―パ一状 （略円錐台状） に延在するテ一パ一部 4 2 b と 、 こ のテ一パ一部 4 2 b の リ ャァ—ム後端部 2 0 a 側周 緣部か ら後端部 2 0 a に向かっ て中心軸線 B 0 に沿つ て 凸状に延在する第 1 の円筒部 4 2 c と、 こ の円筒部 4 2 c の り ャァ一ム後端部 2 0 a 側周緣部か らその内側に向 かっ て径方向に延在する 円環部 4 2 d と、 こ の円環部 4 2 d の内周緣部か ら後端部 2 0 a に向かつ て中心軸線 B O に沿つ て凸状に延在する第 2 の円筒部 4 2 e と を備え てい る

そ して、 こ の第 2 の円筒部 4 2 e が軸受 3 8 a、 3 8 b を介 して中心軸線 B 0 を中心に回動可能に支持されて お り 、 回転子 4 0 の回転軸を構成 している。 したがっ て 、 回転子 4 0 の回転軸 4 2 e の回転軸中心が軸受 3 8 a 、 3 8 b の中心軸線 B 0 に対応してレゝる。

また、 回転子 4 0 は、 回転子側ヨ ーク 4 2 の円環部 4 2 a における固定子側対向面に対して固設されてお り 、 中心軸線 B O に対して同軸な略円形形状 （円環形状） を ム

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有する界磁用マ グネ ッ ト （磁石） 4 5 を備えている。 回転子 4 0 の回転軸 4 2 e における後輪側端部には、 こ の回転子 4 0 (回転軸 4 2 e ) と 同軸状に回転軸 4 6 が接続されてお り 、 こ の回転軸 4 6 は、 回転子 4 0 と一 体に回転可能になっ ている。

方、 遊星ギヤ減速機 3 6 は、 回転軸 4 6 に連結され てお り 、 回転子側ヨーク 4 2 のテー パ ー部 4 2 b 内 に組 み込まれている 。 こ の遊星ギヤ減速機 3 6 と電動モ一タ 2 8 と は車幅方向において部分的にオー バ 一ラ ッ プして いる 遊星ギヤ減速機 3 6 は、 回転軸 4 6 と 同軸状に配置さ れた後車軸 4 7 に連結さ れてお り 、 電動モ—夕 2 8 の回 転 （回転軸 4 6 の回転） を減速して後車軸 4 7 に伝達す る機能を有 している。 後車軸 4 7 のギヤ力バー 3 5 か ら 突出する先端部 4 7 a にはナッ ト 5 0 が着脱自在に螺着 されてお り 、 後輪 2 2 は、 後車軸 4 7 に嵌合された状態 においてナッ ト 5 0 の螺着によ り 取 り 付け られている。 た、 図 2 に示すよ う に、 固定子 4 1 は、 リ ャアーム

2 0 の後端部 2 0 a に固設されてお り 、 円板状あ る いは 円環状鋼板 (本実施形態では円環状鋼板とする） が中心 軸方向に沿つ て積層されて成る積層体構造の固定子側ョ ―ク (ステ一夕 ヨ ーク） 6 0 と、 磁石 4 5 に対して所定 間隙をあ けて対向 した状態で略円形状に配設されてお り 、 それぞれが鋼板の積層体か ら成る複数のティ ース 6 1 と を備えている。

すなわち、 図 3 および図 4 に示すよ う に、 マグネッ ト 4 5 は、 上述 した略円形状に配設された複数のティ ース 6 1 に対 して回転軸 B O方向に沿っ て間隙を挟んで対向 し、 略円形状に配設された複数の磁極部 4 5 a ( N極） および 4 5 b ( S 極） を備えてい る。 こ の N極部 4 5 a および S 極部 4 5 b は、 周方向に沿っ て交互に配設され ている。

また、 マグネ ッ ト 4 5 は、 複数の磁極部 （ N極部 4 5 a および S 極部 4 5 b ) における隣接する磁極部それぞ れか ら周方向に沿っ て延在する複数の磁極間部 4 5 c を 備えてお り 、 磁極間部 4 5 c の略中心には、 略径方向に 沿っ た磁極の境界 （ N極 と S 極の境界） B mが存在する 図 5 は、 図 3 に示す磁極間部 4 5 c を拡大して示す図 であ る。 図 5 に示すよ う に、 磁極間部 4 5 c は、 そのテ ィ 一ス対向面が隣接する磁極部 （ N極部 4 5 a および S 極部 4 5 b ) のティ 一ス対向面よ り も回転軸方向に沿つ て曲面状に凹んでお り 、 凹状のティ ース対向面を有 して い る。

こ の磁極間部 4 5 c の凹状ティ ース対向面の面積は、 その両側の N極部 4 5 a および S 極部 4 5 b よ り も小さ く なつ てお り 、 ま た、 基本波成分を残し、 高調波成分の みを取 り 除く よ う に しているため、 こ の凹状磁極間部が 無い場合と比べて も、 ト ルク を略一定に維持する こ とが でき る。

また、 磁極間部 4 5 c の凹状部分の回転軸方向に沿つ た深さ および曲面凹状部分の曲率半径は、 後述する磁束 変化が滑らかになる長さ に定め られている。

そ して、 本実施形態におけるマグネ ッ ト 4 5 (磁極部 4 5 a 、 4 5 b および磁極間部 4 5 c ) は、 例えば樹脂 磁石 （ポン ド磁石） であ り 、 磁石粉とバイ ンダー樹脂と を混合 （コ ンパウ ン ド） した樹脂 （混合物） を射出成形 によ り 円環状に一体成形 して生成されている。 . 次に、 上述した構成を有するマグネ ッ ト 4 5 が用 い ら れた電動モータ 2 8 の作用 について説明する。

こ の電動モータ 2 8 においては、 回転子 4 0 と固定子 4 1 との間で磁気回路が形成されてお り 、 回転子. 4 0 の マグネ ッ ト 4 5 の N極か ら 出た磁束は、 ティ ース 6 1 を 介 して固定子側ヨーク 6 0 へ流れ、 他のティ ース 6 1 を 介 してマグネッ ト 4 5 の S 極へ流れてい る。

こ の状態において、 所定のティ ース 6 1 のコ イ リレ 6 2 へ通電する と、 そのコイ ル 6 2 を介 して所定のティ ース 6 1 が励磁され、 ティ ース 6 1 およびマ グネ ッ ト 4 5 間 で吸引反発作用が引き起こ される。

したがっ て、 コ ン ト ロー ラ 3 7 等を介 して励磁するテ ィ ース 6 1 を順次切 り 換える こ と によ り 、 励磁されるテ ィ ース 6 1 を順次移動させて、 マグネ ッ ト 4 5 と と も に 回転子 4 0 を回転させてい る。

こ こ で、 図 6 A〜図 6 C に、 回転子 4 0 が回転した場 合のティ ース 6 1 (二点鎖線で示す） との位置関係を示 す。

こ の とき、 仮に、 磁極間部 4 5 c が無ければ、 回転子 4 0 の N極 4 5 a および 4 5 b がティ 一ス 6 1 か ら次の ティ ース 6 1 へ移 り 替わる際に、 磁束が急峻に変化する ため、 その磁束変化に起因 した高調波成分が発生する こ と になる。

しか しなが ら、 本実施形態の電動モータ 2 8 によれば 、 そのマグネ ッ ト 4 5 の磁極部 ( N極部 4 5 a および S 極部 4 5 b ) 間に、 そのティ ース対向面が磁極部 4 5 a および 4 5 b よ り も凹んだ磁極間部 4 5 c を設けてい る ため、 その凹状磁極間部 4 5 c の磁束が減少し、 回転子 4 0 の N極 4 5 a および 4 5 b が所定のティ ース 6 1 か ら次のティ 一ス 6 1 へ移 り 替わる 際に、 磁束が滑 らかに 変化する。

こ こで、 図 7 Aは、 トルク を一定に保持した場合にお ける従来例 (凹状磁極間部が無い場合） のマグネ ッ ト の マグネッ ト量 M 0 と本実施形態のマグネ ッ 卜 4 5 のマ グ ネ ッ ト量 M l との関係を表す図である （縦軸がマグネ ッ ト量を表す）。 また、 図 7 B は、 従来例 （凹状磁極間部が 無い場合） のマグネ ッ ト を用 いた電動モータ における誘 起電圧歪率 （高調波成分の量） と本実施形態のマグネ ッ ト 4 5 を用いた電動モータ 2 8 における誘起電圧歪率と の比率を示す図である。

図 7 Aか ら 明 ら かなよ う に、 本実施形態のマグネ ッ ト 4 5 は、 トルク を維持しなが ら 、 その磁極間部 4 5 c を 凹ませているため、 その凹み分のマグネ ッ ト量を削減 （ 例え ば、 約 1 1 . 4 %削減） する こ とができ、 回転電機 のコ ス ト削減に寄与する こ とができる。

また、 図 7 B か ら 明 らかなよ う に、 本実施形態のマグ ネ ッ ト 4 5 を用いた電動モー夕 2 8 における誘起電圧歪 率は、 従来例のマグネ ッ ト を用いた電動モ一夕 における 誘起電圧歪率と比べて、 約 1 / 7 に低減してお り 、 錯交 磁束によ る誘起電圧波形を正弦波形に近付ける こ とがで きる。

以上述べたよ う に、 本実施形態によれば、 マ グネ ッ ト 4 5 の N極部 4 5 a および S 極部 4 5 b 間に、 そのティ ース対向面が該磁極部 4 5 a および 4 5 よ り も凹んだ 凹状磁極間部 4 5 c を設けた こ とによ り 、 回転子 4 0 の マ グネ ッ ト 4 5 とティ 一ス 6 1 との間の錯交磁束に対応 する誘起電圧波形を正弦波に近付ける こ とができ、 トル ク リ ッ プルの発生を抑制して回転子 4 0 の回転の円滑性 を維持し、 振動 · 騒音の発生を防止する こ とができる。

そして、 本実施形態では、 マグネ ッ ト 4 5 を構成する 複数の磁極部 4 5 a 、 4 5 b および複数の磁極間部 4 5 c を、 例えば磁石粉とバイ ンダ一樹脂と を混合した樹脂 を用いて射出成形によ り 円環状に一体成形して生成して いる。

こ のため、 特開平 2 0 0 1 — 5 7 7 5 3 に開示された よ う に、 複数の磁極を回転子鉄心にそれぞれ貼 り 付け、 その貼 り 付け後に、 全ての磁極間の境目 を削る構成と比 ベて、 上記複数の磁極の貼 り 付け工程および磁極間の境 目 を削る工程を削減する こ とができ、 回転子 4 0 の組立 性を悪化させる こ とな く 、 上述した トルク リ ッ プル抑制 効果を実現する こ とができ る。

また、 上記複数の磁極を貼 り 付けて回転子を組み立て る場合と比べて、 上記複数の磁極をそれぞれ個別に用 い る必要がな く な り 、 回転子 4 0 の部品'点数を低減する こ とができる。

なお、 本実施形態では、 N極 4 5 a および 4 5 b 間を 曲面状に凹ませて凹状磁極間部 4 5 c を設けたが、 凹状 部分の形状については、 曲面状に限ら ず、 矩形状等任意 の形を とる こ とが可能である。

そ して、 本実施形態では、 回転子 4 0 の N極部 4 5 a および S 極部 4 5 b がティ 一ス 6 1 か ら次のティ ース 6 1 へ移 り 替わる際において、 磁束を滑 らかに変化させる ため に N極 4 5 a および 4 5 b 間に凹状磁極間部 4 5 c を設けたが、 本発明はこれに限定される ものではない。 すなわち 、 図 8 は、 本実施形態の第 1 の変形例に係わ るマグネ ッ ト 7 0 を示す図であ る。

図 8 に示すよ う に、 マグネ ッ ト 7 0 は、 例えば射出成 形によ り 一体成形さ れた樹脂磁石であ り 、 上述した略円 形状に配設された複数のティ ース 6 1 に対して回転軸 B 〇方向に沿つて間隙を挟んで対向 し、 略円形状に配設さ れた複数の磁極部 7 0 a ( N極） および 7 O b ( S 極） を備えている。 こ の N極部 7 0 a および S 極部 7 0 b は 、 周方向に沿っ て交互に配設されている。

また、 マグネ ッ ト 7 0 は、 複数の磁極部 （ N極部 7 0 a および S 極部 7 0 b ) における隣接する磁極部それぞ れか ら周方向に沿っ て延在する複数の磁極間部 7 0 c を 備えてお り 、 磁極間部 7 0 c の略中心には、 略径方向に 沿っ た磁極の境界 （ N極と S 極の境界） B mが存在する さ ら に、 本構成のマグネ ッ ト 7 0 においては、 磁極間 部 7 0 c の内周部 7 1 に対する回転軸 B Oから の径方向 に沿っ た長さ L 1 を、 各磁極部 7 0 a および 7 0 b の内 周部 7 2 の長さ L 2 よ り も長 く してお り 、 磁極間部 7 0 c の径方向の幅 W 1 を、 各磁極部 7 0 a および 7 O b の 径方向の幅 W 2 よ り も短 く している。

すなわち、 本変形例のマグネッ ト 7 0 においては、 そ の磁極間部 7 0 c の内周部 7 1 を、 各磁極部 7 0 a およ び 7 O b の内周部 7 2 よ り も、 その磁極間部 7 0 c の外 周部 7 3 に向けて矩形状に凹ませる こ と によ り 、 内周部 7 1 を凹状内周部と している。

こ の結果、 各磁極部 7 0 a および 7 0 b の内周部 7 2 は、 回転軸 B 〇へ向かって矩形状に突出している。

こ の変形例に基づく マグネ ッ ト 7 0 を用 いた電動モ一 夕 2 8 においても、 そのマグネ ッ ト 7 0 の磁極部 （ N極 部 7 0 a および S 極部 7 0 b ) 間に、 その内周部 7 1 が 各磁極部 7 0 a および 7 0 b の内周部 7 2 よ り も凹んだ 磁極間部 7 0 c を設けているため、 その凹状磁極間部 7 0 c の磁束が減少 し、 回転子 4 0 の N極 7 0 a および 7 0 b が所定のティ ース 6 1 か ら次のティ ース 6 1 へ移 り 替わる際に、 磁束が滑 らかに変化する。

こ の結果、 回転子 4 0 のマグネ ッ ト 7 0 とティ 一ス 6 1 と の間の錯交磁束に対応する誘起電圧波形を正弦波に 近付ける こ とができ、 トルク リ ッ プルの発生を抑制して 回転子 4 0 の回転の円滑性を維持 し、 振動 · 騒音の発生 を防止する こ とができ る。

また、 こ の第 1 の変形例に係る マグネ ッ ト 7 0 におい ても、 マ グネ ッ ト 7 0 を構成する複数の磁極部 7 0 a 、 7 0 b および複数の磁極間部 7 0 c を、 例えば磁石粉 と パイ ンダー樹脂と を混合した樹脂を用 いて射出成形によ り 円環状に一体成形して生成している。

こ のため、 上述 した実施形態と 同様に、 回転子 4 0 の 部品点数を増大させる こ とな く 、 かつ回転子 4 0 の組立 性を高 く 維持しなが ら、 トルク リ ッ プルの低減効果を得 る こ と ができる。

また、 図 9 は、 本実施形態の第 2 の変形例に係わるマ グネ ッ ト 8 0 を示す図である。

こ のマグネ ッ ト 8 0 も、 例えば射出成形によ り 一体成 形された樹脂磁石であ り 、 図 8 に示す磁極部 7 0 a およ び 7 O b と 同等の複数の磁極部 8 0 a ( N極）、 8 0 ( S 極）、 および複数の磁極間部 8 0 c を備えてお り 、 磁極 間部 8 0 c の略中心には、 略径方向に沿っ た磁極の境界 ( N極と S 極の境界） B mが存在する。

本変形例のマグネ ッ ト 8 0 においては、 磁極間部 8 0 c の内周部 8 1 に対する回転軸 B 〇か ら の径方向に沿つ た長さ L 3 を、 各磁極部 8 0 a および 8 0 b の内周部 8 2 の長さ L 4 よ り も長 く してお り 、 磁極間部 8 0 c の径 方向の幅 W 3 を、 各磁極部 8 0 a および 8 0 b の径方向 の幅 W 4 よ り も短く している。

そ して、 磁極間部 8 0 c の内周部 8 1 を、 各磁極部 8 0 a および 8 O b の内周部 8 2 よ り も、 その磁極間部 8 0 c の外周部 8 3 に向 けて凹ませて、 各磁極部 8 0 a お よび 8 0 b の内周部 8 2 を、 回転軸 B Oへ向か っ て曲面 状に突出させている。

すなわち、 本変形例においても、 内周部 8 1 が各磁極 部 8 0 a および 8 0 b の内周部 8 2 よ り も 凹んだ磁極間 部 8 0 c を設けているため、 その凹状磁極間部 8 0 c の 磁束が減少 し、 回転子 4 0 の回転に伴う 磁束を滑 らかに 変化させる こ とができる。 こ の結果、 第 1 の変形例 と 同 様の効果を得る こ とができ る。

また、 図 1 0 は、 本実施形態の第 3 の変形例に係わる マグネ ッ ト 9 0 を示す図である。

このマグネ ッ ト 9 0 も、 例えば射出成形によ り 一体成 形された樹脂磁石であ り 、 第 1 および第 2 変形例 と略同 等の複数の磁極部 9 0 a ( N極）、 9 0 b ( S 極）、 およ び複数の磁極間部 9 0 c を備えてお り 、 磁極間部 9 0 c の略中心には、 略径方向に沿っ た磁極の境界 （ N極と S 極の境界） B mが存在する。

本変形例のマグネ ッ ト 9 0 においては、 磁極間部 9 0 c の内周部 9 1 に対する回転軸 B Oか ら の径方向に沿つ た長さ L 5 を、 各磁極部 9 0 a および 9 0 b の内周部 9 2 の長さ L 6 よ り も長く してお り 、 磁極間部 9 0 c の径 方向の幅 W 5 を、 各磁極部 9 0 a および 9 O b の径方向 の幅 W 6 よ り も短く している。

そ して、 本変形例に係わるマグネ ッ ト 9 0 では、 磁極 間部 9 0 c の内周部 9 1 を、 各磁極部 9 0 a および 9 0 b の内周部 9 2 よ り も、 その磁極間部 9 0 c の外周部 9 3 に向けて略 V字状に凹ませて、 各磁極部 9 0 a および 9 O b の内周部 ' 9 2 を、 回転軸 B Oへ向かって略逆 V字 状に突出させている。

すなわち、 本変形例において も、 内周部 9 1 が各磁極 部 9 0 a および 9 0 b の内周部 9 2 よ り も凹んだ磁極間 部 9 0 c を設けているため、 その凹状磁極間部 9 0 の 磁束が減少し、 回転子 4 0 の回転に伴う 磁束を滑 らかに 変化させる こ とができる。 この結果、 第 1 および第 2 変 形例 と同様の効果を得る こ とができる。

なお、 第 1 の変形例〜第 3 の変形例においては、 磁極 間部の内周部に対する回転軸 B 0か ら の径方向に沿つ た 長さ を、 各磁極部の内周部の長さ よ り も長 く した構成に ついて示したが、 本発明は これに限定される も のではな い _D

すなわち、 図 1 1 は、 本実施形態の第 4 の変形例に係 わるマグネ ッ ト 1 0 0 を示す図である。

図 1 1 に示すよ う に、 マ グネ ッ ト 1 0 0 は、 例えば射 出成形によ り 一体成形された樹脂磁石であ り 、 第 1 〜第 3 変形例 と略同等の複数の磁極部 1 0 0 a ( N極）、 1 0 0 b ( S 極）、 および複数の磁極間部 1 0 0 c を備えてお り 、 磁極間部 1 0 0 c の略中心には、 略径方向 に沿つ た 磁極の境界 （ N極と S 極の境界） B mが存在する。

本変形例のマグネッ ト 1 0 0 においては、 磁極間部 1 0 0 c の外周部 1 0 1 に対する回転軸 B 〇か ら の径方向 に沿っ た長さ L 7 を、 各磁極部 1 0 0 a および 1 0 0 b の外周部 1 0 2 の長さ L 8 よ り も短く してお り 、 磁極間 部 1 0 0 c の径方向の幅 W 7 を、 各磁極部 1 0 0 a およ び 1 0 0 b の径方向の幅 W 8 よ り も短く してレ る。 そ して、 本変形例に係わるマ グネ ッ ト 1 0 0 では、 磁 極間部 1 0 0 c の外周部 1 0 1 を、 各磁極部 1 0 0 a お よび 1 0 0 b の外周部 1 0 2 よ り も、 その磁極間部 1 0 0 c の内周部 1 0 3 に向けて略矩形状に凹ませて、 各磁 極部 1 0 0 a および 1 0 0 b の外周部 1 0 2 を、 回転軸 B Oか ら外周側へ向かっ て略矩形状に突出させている。

すなわち 、 本変形例においては、 磁極間部 1 0 0 c の 内周部 1 0 3 を凹ますのではな く 、 その外周部 1 0 1 を 各磁極部 1 0 0 a および 1 0 0 b の外周部 1 0 2 に対し て凹ま している。 こ の構成において も、 凹状磁極間部 1 0 0 c の磁束が減少 し、 回転子 4 0 の回転に伴う 磁束を 滑 らか に変化させる こ とができ、 第 1 〜第 3 変形例と 同 様の効果を得る こ とができる。

なお、 上述した実施の形態およびその変形例において は、 磁極間部の内周側および外周側の一方のみを他方側 に凹ます構成について示 したが、 本発明はこ の構成に限 定される も のではな く 、 磁極間部の内周側および外周側 の双方をそれぞれ他方側に凹ますよ う に構成して も よ い また、 上述した実施形態で説明 した、 磁極間部を、 そ のティ ース対向面を回転軸方向に沿っ て凹ます構成と 、 第 1 〜第 4 変形例で説明 した、 磁極間部を、 その内周部 および外周部の内の少な く と も一方を、 他方側 （内周部 を凹ます場合、 外周部側、 外周部を凹ます場合、 内周部 側） へ凹ます構成 と を組み合わせて用いる こ と も可能で あ り 、 回転子 4 0 の回転に伴う磁束を、 さ ら に滑 ら かに 変化させる こ とが可能になる。

なお、 上述した実施形態および各変形例においては、 本発明に係わるマグネ ッ ト を、 自動二輪車に搭載したァ キシャルギャ ッ プ型回転電機に用 いたが、 本発明は これ に限定さ れる ものではな く 、 他の装置 /機器に搭載さ れ たアキシャルギヤ ッ プ型回転電機に適用する こ とが可能 であ り 、 上述した効果が得 られる。

そ して、 上述した実施形態および各変形例においては

、 本発明に係わる マグネ ッ ト が搭載されたアキシャルギ ヤ ッ プ型回転電機 と して、アキシャルギャ ッ プ型電動機 （ 電動モータ） について説明 したが、 本発明はこれに限定 される も のではな く 、 回転子を外部か ら回転させる こ と によ り 、 コ イ ルに起電力 を生 じ させる、 いわゆる発電機 に適用する こ と も可能であ る。

また、 上述した実施形態および各変形例においては、 マグネ ッ ト 側を回転子、 コイ ル側を固定子と して説明 し たが、 本発明はこれに限定される ものではな く 、 マ グネ ッ ト側を固定子、 コ イ ル側を回転子と して構成する こ と が可能であ り 、 上述 した各実施の形態と略同様に効果を 得る こ とができる。

さ ら に、 上述した実施形態および各変形例においては

、 本発明に係るマグネ ッ ト を射出成形によ り 一体成形さ れた樹脂磁石と して説明 したが、 本発明は この構成に限 定さ れる ものではなく 、 例えば焼結磁石等でもよ い。

なお、 本発明は前述した各実施の形態に限定さ れる こ とな く 、 その発明の要旨に基づく 範囲内において適宜な 変更を行う こ と によ り その他の態様で実施 し得る もので ある。

Claims

請求の範囲

1 . 略円形状に配設された複数のティ ースに対して回 転軸方向に沿っ て間隙を挟んで対向 し、 略円形状に配設 された複数の磁極部と、

前記複数の磁極部における隣接する磁極部それぞれか ら周方向に沿っ て延在し、 当該磁極部の前記ティ ース に 対向する面よ り も前記回転軸方向に沿っ て凹んだティ ー ス対向面を有する複数の磁極間部と を備え、 - 前記複数の磁極部および前記複数の磁極間部を一体に 成形 した こ とを特徴とする 回転電機のマグネ ッ ト。

2 . 略円形状に配設された複数のティ 一ス に対して回 転軸方向に沿っ て間隙を挾んで対向 し、 略円形状に配設 された複数の磁極部と、

前記複数の磁極部にお ける隣接する磁極部それぞれか ら周方向に沿って延在する複数の磁極間部と を備え、 当該磁極間部の径方向の幅を、 前記各磁極部における 径方向の幅よ り も狭く なる よ う に し、

前記磁極間部の内周側および外周側の内の少な く と も 一方の周部に対する前記回転軸か ら の径方向に沿っ た長 さ を、 前記各磁極部における対応する周部の長さ に対し て異な らせた こ と を特徴とする回転電機のマグネ ッ ト 。

3 . 前記磁極間部の内周部を、 前記各磁極部の内周部 よ り も当該磁極間部の外周部に向けて凹ませて凹状内周 部を形成してお り 、

前記複数の磁極部および前記複数の磁極間部を一体に 成形 した こ と を特徴とする請求項 2 記載の回転電機のマ グネ ッ ト。

4 . 前記複数の磁極間部は、 前記磁極部の前記ティ 一 ス に対向する面よ り も前記回転軸方向に沿っ て凹んだテ ィ ース対向面をそれぞれ有する こ と を特徴とする請求項 3 記載の回転電機のマグネ ッ ト。

5 . 前記複数の磁極部および前記複数の磁極間部は、 樹脂材料によ り一体に成形された榭脂磁石部であ る こ と を特徴とする請求項 1 乃至 3 の内 の何れか 1 項記載の回 転電機のマグネッ ト 。