KR100537806B1 - 영구자석식 회전전동기 - Google Patents

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혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 스타터 모터로서 기능시킬 때에는 큰 구동 토크를 얻을 수 있고, 제너레이터로서 기능시킬 때에는 피동 토크가 작게 억제되는 스타터겸 제너레이터 장치로서의 영구자석식 회전전동기를 제공한다.
스테이터(50) 및 그 권선(53)과, 다수의 영구자석(62)을 원주방향을 따라서 배치하여 상기 스테이터(50)의 외주를 회전하는 대략 원통형상의 로터 요크(61)를 포함하고, 상기 로터 요크(61)가 서로 인접하는 각 영구자석(62) 사이에 보극부(補極部)(613)를 갖는 영구자석식 회전전동기에 있어서, 상기 각 영구자석(62)과 로터 요크(61) 사이의 일부분에 공극(612, 614)을 설치하였다.

Description

영구자석식 회전전동기{Rotary motor of permanent magnet type}
본 발명은 다수의 영구자석을 원주방향으로 배치한 로터 요크가 스테이터의 외주를 회전하여, 로터 요크가 각 영구자석 사이에 보극부를 갖는 영구자석식 회전전동기에 관한 것으로, 특히 내연기관용 스타터겸 제너레이터로서 적합한 영구자석식 회전전동기에 관한 것이다.
종래, 내연기관용 스타터 모터와 제너레이터는 개별적으로 장비되어 있었지만, 각각의 기능을 일체화시킨 스타터겸 제너레이터 장치가 예를 들면, 일본국 특개평 10-148142호 공보에 개시되어 있다.
한편, 내연기관용 스타터 모터로서 스테이터의 외주를 원통형상의 로터 요크가 회전하는 외전형(外轉型) 영구자석식 회전전동기가 알려져 있다. 또, 이와 같은 영구자석식 회전전동기에 있어서, 로터 및 스테이터 사이에서의 자속분포의 이지러짐을 완화시켜서 토크 진동의 발생을 방지하기 위해서, 인접하는 영구자석의 사이에 보극부를 형성한 영구자석식 회전전동기가 예를 들면 일본국 특개평 8-275476호 공보에 개시되어 있다.
상기한 종래의 영구자석식 회전전동기에서는 보극을 끼워서 인접하는 영구자석 사이에서, 상기 보극을 자로로 하는 누설자속이 생겨서 유효자속이 감소해 버린다. 따라서, 보다 많은 구동 토크를 얻으려고 하면, 영구자석을 대형화한다든지, 혹은 스테이터 권선의 여자전류를 증가시키지 않으면 안되지만, 모터의 대형화나 중량화, 혹은 소비전력의 증대를 초래해 버린다.
또한, 1개의 모터를 내연기관의 시동시에는 스타터 모터로서 기능시키고, 차량주행시에는 제너레이터로서 기능시키려고 하는 경우, 상기한 바와 같이 영구자석을 대형화하면, 스타터 모터로서 기능시켰을 때에는 큰 구동 토크를 얻을 수 있는 반면, 제너레이터로서 기능시켰을 때에는 필요 이상으로 큰 전력을 발전해 버리기 때문에, 내연기관(E)이 스타터겸 제너레이터 장치를 구동하는데에 필요로 하는 토크(피동 토크)가 커져 버린다.
본 발명의 목적은 상기한 종래 기술의 기술과제를 해결하여, 스타터 모터로서 기능시킬 때에는 큰 구동 토크를 얻을 수 있고, 제너레이터로서 기능시킬 때에는 피동 토크가 작게 억제되는 스타터겸 제너레이터 장치로서의 영구자석식 회전전동기를 제공하는데에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 스테이터 및 그 권선과, 다수의 영구자석을 원주방향을 따라서 배치하여 상기 스테이터의 외주를 회전하는 대략 원통형상의 로터 요크를 포함하고, 상기 로터 요크가 서로 인접하는 각 영구자석 사이에 보극부를 갖는 영구자석식 회전전동기에 있어서, 상기 각 영구자석과 로터 요크의 사이에 일부분에 공극을 설치한 것을 특징으로 하고 있다.
상기한 특징에 의하면, 각 영구자석과 로터 요크의 사이에 공극이 형성되고, 상기 공극 부분을 자로로 하고 있었던 누설자속이 감소하기 때문에, 자속의 유효성분이 증가하여 구동 토크가 증가한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 영구자석식 회전전동기를 스타터겸 제너레이터 장치에 적용한 스쿠터형 자동이륜차의 전체 측면도이다.
차체 전부(3a)와 차체 후부(3b)는 낮은 플로어부(4)를 통해서 연결되어 있고, 차체의 골격을 이루는 차체 프레임은 대개 다운 튜브(6)와 메인 파이프(7)로 구성된다. 내연 탱크 및 수납 박스(함께 도시하지 않음)는 메인 파이프(7)에 의해 지지되고, 그 위쪽에 시트(8)가 배치되어 있다.
차체 전부(3a)에서는 스티어링 헤드(5)에 축이 지지되어 위쪽으로 핸들(11)이 설치되고, 아래쪽으로 프론트 포크(12)가 연장되며, 그 하단에 앞바퀴(FW)가 축에 지지되어 있다. 핸들(11)의 상부는 계기판을 겸한 핸들 커버(13)로 덮여져 있다. 메인 파이프(7)의 상승부 하단에는 블래킷(15)이 돌출 설치되고, 이 블래킷(15)에는 스윙 유닛(2)의 행거 블래킷(18)이 링크 부재(16)를 통해서 요동자유롭게 연결 지지되어 있다.
스윙 유닛(2)에는 그 전부에 차기통의 2스트로크 내연기관(E)이 탑재되어 있다. 이 내연기관(E)으로부터 뒤쪽에 걸쳐서 벨트식 무단변속기(26)가 구성되고, 그 후부에 원심 클러치를 통해서 설치된 감속기구(27)에 뒷바퀴(RW)가 축에 지지되어 있다. 이 감속기구(27)의 상단과 메인 파이프(7)의 상부 굴곡부의 사이에는 후부 쿠션(22)이 개장되어 있다. 스윙 유닛(2)의 전부에는 내연기관(E)으로부터 연장되어 나온 흡기관(23)에 접속된 기화기(24) 및 이 기화기(24)에 연결되는 에어클리너(25)가 배설되어 있다.
도 2는 상기 스윙 유닛(2)을 크랭크 축(201)을 따라서 절단한 단면도이고, 상기와 동일한 부호는 동일 또는 동등 부분을 나타내고 있다.
스윙 유닛(2)은 좌우의 크랭크 케이스(202L, 202R)를 합체하여 구성되는 크랭크 케이스(202)로 덮여지고, 크랭크 축(201)은 크랭크 케이tm(202R)에고정된 베어링(208, 209)에 의해 회전자유롭게 지지되어 있다. 크랭크 축(201)에는 크랭크 핀(213)을 통해서 커넥팅 로드(도시하지 않음)가 연결되어 있다.
왼쪽 크랭크 케이스(202L)는 벨트식 부단변속실 케이스를 겸하고 있고, 왼쪽 크랭크 케이스(202L)까지 연장된 크랭크 축(201)에는 벨트 구동 풀리(201)가 회전가능하게 설치되어 있다. 벨트 구동 풀리(210)는 고정측 풀리 반체(210L)와 가동측 풀리 반체(210R)로 이루어지고, 고정측 풀리 반체(210L)는 크랭크 축(201)의 좌단부에 보스(211)를 통해서 고착되고, 그 우측에 가동측 풀리 반체(210R)가 크랭크 축(201)에 스플라인으로 끼워 맞춰지고, 고정측 풀리 반체(210L)에 근접·이반할 수 있다. 양 풀리 반체(210L, 210R) 사이에는 V벨트(212)가 감겨져 있다.
가동측 풀리 반체(210R)의 우측에는 캠 플레이트(215)가 크랭크 축(201)에 고착되어 있고, 그 외주단에 설치한 슬라이드 피스(215a)가 가동측 풀리 반체(210R)의 외주단에서 축 방향으로 형성한 캠 플레이트 슬라이드 보스부(210Ra)에 슬라이드 동작이 자유롭게 걸어 맞춰지고 있다. 가동측 풀리 반체(210R)의 캠 플레이트(215)는 외주 근방이 캠 플레이트(215)측에 경사진 테이퍼면을 갖고 있고, 상기 테이퍼 면과 가동 풀리 반체(210R) 사이의 빈 곳에 드라이 웨이트 볼(216)이 수용되어 있다.
크랭크 축(201)의 회전속도가 증가하면, 가동측 풀리 반체(210R)와 캠 플레이트(215) 사이에서 함께 회전하는 상기 드라이 웨이트 볼(216)이 원심력에 의해 원심방향으로 이동하고, 가동측 풀리 반체(210R)는 드라이 웨이트 볼(216)에 가압되어 왼쪽으로 이동하여 고정측 풀리 반체(210L)에 접근한다. 그 결과, 양 풀리 반체(210L, 210R) 사이에 끼워진 V벨트(212)는 원심방향으로 이동하여 그 감은 직경이 커진다.
차량의 후부에는 상기 벨트 구동 풀리(210)에 대응하는 피동 풀리(도시하지 않음)가 설치되고, V벨트(212)는 이 피동 풀리에 감겨져 있다. 이 벨트 전달기구에 의해 내연기관(E)의 구동은 자동조정되어 원심 클러치에 전달되고, 상기 감속기구(27) 등을 통해서 뒷바퀴(RW)를 구동한다.
오른쪽 크랭크 케이스(202R) 내에는 스타터 모터와 AC 제너레이터를 조합한 스타터겸 제너레이터 장치(1)가 배설되어 있다. 스타터겸 제너레이터 장치(1)에서는 크랭크 축(201)의 선단 테이퍼부에 아우터 로터(60)가 나사(253)에 의해 고정되어 있다. 상기 아우터 로터(60)의 내측에 배설되는 내부 스테이터(50)는 크랭크 케이스(202)에 볼트(279)에 의해 나사로 장착되어 지지된다. 또한, 상기 스타터겸 제너레이터 장치(1)의 구성에 대해서는 뒤에 도 3 내지 도 7을 참조하여 상세하게 설명한다.
팬(280)은 그 중앙 원추부(280a)의 끝부분을 볼트(246)에 의해 아우터 로터(60)에 고착되어 있고, 팬(280)은 라디에이터(282)를 통해서 팬 커버(281)에 의해 덮여져 있다.
크랭크 축(201) 상에는 상기 스타터겸 제너레이터 장치(1)와 베어링(209)의 사이에 스프로킷(231)이 고정되어 있고, 이 스프로킷(231)에는 크랭크 축(201)으로부터 캠 샤프트(도시하지 않음)을 구동하기 위한 체인이 감겨져 있다. 또한, 상기 스프로킷(231)은 윤활 오일을 순환시키는 펌프에 전력을 전달하기 위한 기어(232)와 일체적으로 형성되어 있다.
도 3, 4는 상기 스타터겸 제너레이터 장치(1)(영구자석식 회전전동기)의 회전축(크랭크축(201))에 수직인 면에서의 일부 파단 평면도 및 그 측면 단면도, 도 5, 6은 로터 요크의 평면도 및 그 부분 확대도이고, 어느 것이나 상기와 동일한 부호는 동일 또는 동등 부분을 나타내고 있다.
본 실시형태의 스타터겸 제너레이터 장치(1)는 도 3, 4에 나타낸 바와 같이, 스테이터(50)와, 상기 스테이터(50)의 외주를 회전하는 아우터 로터(60)로 구성되고, 상기 아우터 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 원주방향에 설치된 다수의 개구부(611) 내에 교대로 끼워진 N극 영구자석(62N) 및 S극 영구자석(62S)과, 도 3, 4에 나타낸 바와 같이, 상기 로터 요크(61)를 상기 크랭크 축(201)에 연결하는 컵형상의 로터 케이스(63)에 의해서 구성되어 있다.
상기 로터 케이스(63)는 그 원주 단부에 고리부(63a)를 구비하고, 상기 고리부(63a)를 내측으로 절곡함으로써 상기 적층 구조의 로터 요크(61)가 축 방향으로 끼워지고, 또한 상기 로터 요크(61)의 개구부(611) 내에 끼워진 각 영구자석(62, 62N, 62S)가 로터 요크(61) 내의 소정 위치에 유지된다.
상기 스테이터(50)는 규소 강판(박판)을 적층하여 구성되고, 도 3에 나타낸 바와 같이, 스테이터 코어(51) 및 스테이터 돌출극(52)을 포함한다. 각 스테이터 돌출극(52)에는 스테이터 권선(53)이 단극집중방식으로 감겨지고, 스테이터(50)의 주면은 보호 커버(71)로 덮여져 있다.
상기 로터 요크(61)에는 도 5, 6에 나타낸 바와 같이, 상기 영구자석(62)이 축방향으로 삽입되는 개구부(611)가 원주방향으로 30도 간격으로 12개 형성되어 있다. 인접하는 각 개구부(611)의 사이는 보극부(613)로서 기능한다.
상기 각 개구부(611) 내에는 도 7에 나타낸 바와 같이, 단면이 대략 북형상인 영구자석(62)이 삽입되어 있다. 여기에서 본 실시형태에서는 상기 개구부(611)의 형상과 영구자석(62)의 단면형상이 동일하지 않고, 상기 개구부(611)에 상기 영구자석(62)이 삽입된 상태에서는 각 영구자석(62)의 원주방향을 따른 양측부에 제1 공극(612)이 형성되고, 또한 각 영구자석(62)의 양단부에서의 스테이터 측에는 제2 공극(614)이 형성된다.
도 8은 상기 스타터겸 제너레이터 장치(1)의 제어계의 블록도이고, 상기와 동일한 부호는 동일 또는 동등 부분을 나타내고 있다.
제어 유닛(40)은 배터리(42)의 출력전압(VBATT)을 블록전압(VDD)로 변환하여 CPU(101)로 공급하는 DC-DC 변환기(102)와, IG 코일(41)에의 급전을 제어하여 점화 플러그(43)를 소정의 타이밍으로 점화시키는 점화제어장치(103)와, 배터리 전압(VBATT)을 3상 교류전력으로 변환하여 상기 스타터겸 제너레이터 장치(1)의 스테이터 권선(53)으로 공급하는 3상 드라이버(104)를 포함한다.
스로틀 센서(45)는 스로틀 개도(θth)를 검지하여 CPU(101)에 통지한다. 로터 센서(46)는 상기 아우터 로터(60)의 회전위치를 검지하여 CPU(101)로 통지한다. 레귤레이터(44)는 아우터 로터(60)의 회전에 따라서 상기 스테이터 권선(53)에 발생한 유도기전력을 소정의 배터리 전압(VBATT)으로 제어하여 전원 라인(L)에 공급한다.
이와 같은 구성에서, 엔진 시동시에는 CPU(101)가 로터 센서(46)에 의해 검지된 아우터 로터(60)의 회전위치에 기초하여 스테이터 권선(53)의 여자 타이밍을 결정하고, 3상 드라이버(104)의 각 파워(FET)의 스위칭 타이밍을 제어하여 스테이터 권선(53)의 각 상에 교류전력을 공급한다.
3상 드라이버(104)의 각 파워(FET)(Tr1∼Tr6)는 CPU(101)에 의해 PWM 제어되고, 그 듀티비 즉 구동 토크는 상기 스로틀 센서(45)에 의해 검지된 스로틀 개도(θth)에 기초하여 제어된다.
한편, 내연기관(E)이 시동되면, 3상 드라이버(104)로부터 스테이터 권선(53)으로의 급전이 중지되고, 이번에는 스타터겸 제너레이터 장치(1)가 내연기관(E)에 의해 종동적으로 구동된다. 이 때, 스테이터 권선(53)에는 크랭크 축(201)의 회전속도에 따라서 기전력이 발생한다. 이 기전력은 레귤레이터(44)에 의해서 배터리 전압(VBATT)에 제어되고, 그 후, 전기부하에 공급되는 동시에 잉여전력은 배터리(42)에 충전된다.
다음에, 상기 로터 요크(61)에 설치한 각 공극부(612, 614)의 작용에 대해서 도 9, 도 10을 참조하여 설명한다.
도 9는 상기 스타터겸 제너레이터 장치(1)를 스타터 모터로서 기능시켰을 때의 자속 밀도 분포를 나타내는 도면이고, 도 10은 상기 장치(1)를 제너레이터로서 기능시켰을 때의 자속 밀도 분포를 나타낸 도면이다.
상기 스타터겸 제너레이터 장치(1)를 스타터 모터로서 기능시킬 때, 상기 제어 유닛(40)을 통해서 배터리(42)로부터 각 스테이터 권선(53)으로 여자전류를 공급하면, 도 9에 나타낸 바와 같이, N극에 여자된 스테이터 돌출극(52N)으로부터 방사방향으로 발생한 자력선이 S극 영구자석(62S)의 스테이터측 표면으로부터 안쪽면으로 빠져나오고, 그 많은 로터 요크(61)의 코어부(615) 및 보극부(613)를 경유하여, 인접하는 S극에 여자된 스테이터 돌출극(52S), 스테이터 코어(51)를 경유하여 상기 N극에 여자된 스테이터 돌출극(52N)으로 되돌아간다.
이 때, 본 실시형태에서는 각 영구자석(62)의 원주방향을 따른 양측부에 제1 공극(612)이 형성되고, 각 영구자석(62)의 측부로부터 보극부(613)로의 누설자속이 줄어들기 때문에, 자력선의 대부분은 각 영구자석(62)으로부터 로터 요크(61)의 코어부(615)로 빠져나와서, 상기 보극부(613)를 경유하여 스테이터(50)측에 도달한다. 이 결과, 아우터 로터(60)와 스테이터(50) 사이의 에어 갭을 통과하는 자속의 수직성분이 증가하기 때문에, 상기 공극(612)을 설치하지 않는 경우에 비해서 구동 토크를 증가시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 실시형태에서는 영구자석(62)의 양단부에서의 스테이터측에도 원주방향의 자로를 제한하기 위한 공극(614)이 형성되어 있기 때문에, 로터 요크(61)의 내측을 통과하는 누설자속도 감소한다.
즉, 도 21에 도 9의 파선원 내를 확대하여 나타낸 바와 같이, 공극(614)의 한쪽(614A)은 로터 요크(61)의 보극부(613)로부터 스테이터 돌출극(52S)에 자속(B1)을 효율적으로 인도하도록 작용하고, 공극(614)의 다른 쪽(614B)은 영구자석(62N)으로부터 로터 요크(61)의 내측 원주부(616)를 통과하는 자속(B2)을 스테이터 돌출극(52S)에 효율적으로 인도하도록 작용한다. 이 결과, 아우터 로터(60)와 스테이터(50) 사이의 에어 갭을 통과하는 자속의 수직성분이 더욱 증가하여, 스타터 모터로서의 구동 토크를 더욱 증가시키는 것이 가능하게 된다.
한편, 상기 스타터겸 제너레이터 장치(1)를 제너레이터로서 기능시킬 때에는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 각 영구자석(62)으로부터 발생하는 자속이 스테이터 돌출극 및 스테이터 코어와 함께 폐자로를 형성하기 때문에, 로터의 회전수에 따른 발전전류를 스테이터 권선에 발생시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 상기 레귤레이터(44)에 의한 레귤레이터 전압을 14.5V로 설정하고, 상기 스타터겸 제너레이터 장치(1)를 제너레이터로서 기능시켰을 때의 출력 전압이 상기 레귤레이터 전압에 도달하면, 상기 파워(FET) 중 접지측의 트랜지스터(Tr2, Tr4, Tr6)를 단축시키도록 하고 있다. 이것에 의해, 각 스테이터 권선(53)에 쇼트 전류가 지연 위상으로 흐르고, 스테이터(50) 내를 통과하는 자력선이 감소하여, 인접하는 영구자석(62) 사이를 연결하는 누설자속이 증가하기 때문에, 상기 스타터겸 제너레이터 장치(1)의 피동 토크가 감소하여 내연기관(E)의 부하가 감소한다.
즉, 도 21에 도 10의 파선원 내를 확대하여 나타낸 바와 같이, 인접하는 영구자석(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 돌출극(52N)을 경유하는 자속(B6)이 발생한다.
상기한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 아우터 로터(60)의 로터 요크(61)가 각 영구자석(62) 사이에 보극부(613)를 갖는 영구자석식 회전전동기에 있어서, 각 영구자석(62)과 로터 요크(61) 사이에 공극(612)(614)을 설치하였기 때문에, 인접하는 영구자석 사이에서의 누설자속이 감소하여, 아우터 로터(60)와 스테이터(50) 사이의 에어 갭부를 수직으로 교차하는 자속이 증가한다. 따라서, 상기 영구자석식 회전전동기를 제너레이터로서 기능시킬 때의 피동 토크를 증가시키지 않고, 스타터 모터로서 기능시킬 때의 구동 토크를 증대시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 제2 실시형태인 로터 요크(61a)의 평면형상을 나타낸 도면, 도 12는 상기 로터 요크(61a)의 개구부(611a)에 영구자석(62a)이 끼워진 상태에서의 부분 확대도이고, 상기와 동일한 부호는 동일 또는 동등 부분을 나타내고 있다.
본 실시형태에서는 로터 요크(61a)의 개구부(611a)가 대략 선반형상이고, 상기 개구부(611a) 내에 단면이 직사각형 형상인 영구자석(62a)이 끼워져 있다. 이 결과, 영구자석(62a)의 원주방향을 따른 양측부에는 인접하는 영구자석(62a) 사이에서의 누설자속을 방지하기 위한 공극(612a)이 형성되고, 각 영구자석(62a)의 양단부에서의 스테이터측에도 원주방향의 자로를 제한하기 위한 공극(614a)이 형성되기 때문에, 상기와 동일한 효과가 달성된다.
도 13은, 본 발명의 제3 실시형태인 로터 요크(61b)의 평면형상을 나타낸 도면, 도 14는 상기 로터 요크(61b)의 개구부(611b)에 영구자석(62b)이 끼워진 상태에서의 부분 확대도이고, 상기와 동일한 부호는 동일 또는 동등 부분을 나타내고 있다.
본 실시형태에서는 로터 요크(61b)의 개구부(611b)가 이형의 북형상이고, 상기 개구부(611b) 내에 단면이 북형상인 영구자석(62b)이 끼워져 있다. 이 결과, 영구자석(62b)의 원주방향을 따른 양측부에는 인접하는 영구자석(62b) 사이에서의 누설자속을 방지하기 위한 공극(612b)이 형성되고, 각 영구자석(62b)의 양단부에서의 스테이터측에도 원주방향의 자로를 제한하기 위한 공극(614b)이 형성되기 때문에, 상기와 동일한 효과가 달성된다.
도 15는 본 발명의 제4 실시형태엔 로터 요크(61c)의 평면형상을 나타낸 도면, 도 16은 상기 로터 요크(61c)의 개구부(611c)에 영구자석(62c)이 끼워진 상태에서의 부분 확대도이고, 상기와 동일한 부호는 동일 또는 동등 부분을 나타내고 있다.
본 실시형태에서는 로터 요크(61c)의 개구부(611c)가 북형상부의 양측에 절결을 설치한 이형상이고, 상기 개구부(611c) 내에 단면이 북형상인 영구자석(62c)이 끼워져 있다. 이 결과, 영구자석(62c)의 원주방향을 따른 양측부에는 인접하는 영구자석(62c) 사이에서의 누설자속을 방지하기 위한 공극(612c)이 형성되고, 각 영구자석(62c)의 양단부에서의 스테이터측에도 원주방향의 자로를 제한하기 위한 공극(614c)이 형성되기 때문에, 상기와 동일한 효과가 달성된다.
도 17은 본 발명의 제5 실시형태인 로터 요크(61d)의 평면형상을 나타낸 도면, 도 18은 상기 로터 요크(61d)의 개구부(611d)에 영구자석(62d)이 끼워진 상태에서의 부분 확대도이고, 상기와 동일한 부호는 동일 또는 동등 부분을 나타내고 있다.
본 실시형태에서는 로터 요크(61d)의 개구부(611d)가 이형의 북형상이고, 상기 개구부(611d) 내에 단면이 북형상인 영구자석(62d)이 끼워져 있다. 이 결과, 영구자석(62d)의 원주방향을 따른 양측부에는 인접하는 영구자석(62d) 사이에서의 누설자속을 방지하기 위한 공극(612d)이 형성된다.
또한, 상기 개구부(611d)와는 별도로, 각 영구자석(62d)의 양단부에 해당하는 로터 요크(61d)의 내주부에 내주방향의 자로를 제한하기 위한 공극(614d)이 절결형상으로 형성되어 있기 때문에, 상기와 동일한 효과가 달성된다.
도 19는 본 발명의 제6 실시형태인 로터 요크(61e)의 평면형상을 나타낸 도면, 도 20은 상기 로터 요크(61e)의 개구부(611e)에 영구자석(62e)이 끼워진 상태에서의 부분 확대도이고, 상기와 동일한 부호는 동일 또는 동등 부분을 나타내고 있다.
본 실시형태에서는 로터 요크(61e)의 개구부(611e)가 이형의 북형상이고, 상기 개구부(611e) 내에 단면이 북형상인 영구자석(62e)이 끼워져 있다. 이 결과, 영구자석(62e)의 원주방향을 따른 양측부에는 인접하는 영구자석(62e) 사이에서의 누설자속을 방지하기 위한 공극(612e)이 형성되고, 각 영구자석(62e)의 양단부에서의 스테이터측에도 원주방향의 자로를 제한하기 위한 공극(614e)이 형성되기 때문에, 상기와 동일한 효과가 달성된다.
상기와 같이, 본 발명에 의하면, 아우터 로터의 로터 요크가 각 영구자석 사이에 보극부를 갖는 영구자석식 회전전동기에 있어서, 각 영구자석과 로터 요크의 사이에 공극을 설치하였기 때문에, 인접하는 영구자석 사이에서의 누설자속이 감소하고, 아우터 로터와 스테이터 사이의 에어 갭부를 수직으로 교차하는 자속이 증가한다. 따라서, 상기 영구자석식 회전전동기를 제너레이터로서 기능시킬 때의 피동 토크를 증가시키지 않고, 스타터 모터로서 기능시킬 때의 구동 토크를 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 영구자석식 회전전동기를 스타터겸 제너레이터 장치에 적용한 스쿠터형 자동이륜차의 전체 측면도,
도 2는 도 1의 스윙 유닛의 크랭크축을 따른 단면도,
도 3은 스타터겸 제너레이터 장치(영구자석식 회전전동기)의 회전축(크랭크축)에 수직인 면에서의 일부 파단면도,
도 4는 도 3의 측면 단면도,
도 5는 로터 요크의 평면도,
도 6은 로터 요크의 측면도,
도 7은 로터 요크의 부분 확대도,
도 8은 스타터겸 제너레이터 장치의 제어계의 블록도,
도 9는 로터 요크에 설치한 공극부의 기능(전동시)을 설명하기 위한 도면,
도 10은 로터 요크에 설치한 공극부의 기능(발전시)을 설명하기 위한 도면,
도 11은 본 발명의 제2 실시형태인 로터 요크의 평면형상을 도시한 도면,
도 12는 도 11의 개구부에 영구자석이 끼워진 상태에서의 부분 확대도,
도 13은 본 발명의 제3 실시형태인 로터 요크의 평면형상을 도시한 도면,
도 14는 도 13의 개구부에 영구자석이 끼워진 상태에서의 부분 확대도,
도 15는 본 발명의 제4 실시형태인 로터 요크의 평면형상을 도시한 도면,
도 16은 도 15의 개구부에 영구자석이 끼워진 상태에서의 부분 확대도,
도 17은 본 발명의 제5 실시형태인 로터 요크의 평면형상을 도시한 도면,
도 18은 도 17의 개구부에 영구자석이 끼워진 상태에서의 부분 확대도,
도 19는 본 발명의 제6 실시형태인 로터 요크의 평면형상을 도시한 도면,
도 20은 도 19의 개구부에 영구자석이 끼워진 상태에서의 부분 확대도,
도 21은 도 9의 부분 확대도,
도 22는 도 10의 부분 확대도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 스타터겸 제너레이터 장치 50 : 스테이터
51 : 스테이터 코어 52 : 스테이터 돌출극
53 : 스테이터 권선 60 : 아우터 로터
61 : 로터 요크 62(62N, 62S) : 영구자석
63 : 로터 케이스 71 : 보호 커버
201 : 크랭크 축 611 : 개구부
612 : 제1 공극 613 : 보극부
614 : 제2 공극

Claims (6)

  1. 스테이터 및 그 권선과, 다수의 영구자석을 원주방향을 따라서 배치하여 상기 스테이터의 외주를 회전하는 대략 원통형상의 로터 요크를 포함하고, 상기 로터 요크가 서로 인접하는 각 영구자석 사이에 보극부를 갖는 영구자석식 회전전동기에 있어서,
    각 영구자석의 원주방향을 따른 양측부에 공극이 형성되어 있고, 각 영구자석의 양단부에는 스테이터측으로 공극이 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 영구자석식 회전전동기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 영구자석의 측부에 형성된 간극이 상기 영구자석의 양단부에서 스테이터측에 형성된 간극보다도 큰 것을 특징으로 하는 영구자석식 회전전동기.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 영구자석의 양단부에서 스테이터측에 형성된 간극은 로터 요크와 스테이터의 에어 갭과 동등한 것을 특징으로 하는 영구자석식 회전전동기.
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