專利名稱：永磁式旋轉(zhuǎn)電機及其驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在圓周方向上設(shè)有多個永磁鐵的轉(zhuǎn)子軛架在定子外周轉(zhuǎn)動的永磁式旋轉(zhuǎn)電機及其驅(qū)動裝置，本發(fā)明尤其是涉及轉(zhuǎn)子軛架在各永磁鐵之間具有附加極的永磁式旋轉(zhuǎn)電機及其驅(qū)動裝置。
過去，雖然存在著分別裝備內(nèi)燃機用起動機和發(fā)電機的情況，但例如在特開平10-14812號公報中披露了使各功能一體化的起動發(fā)電裝置。
另一方面，作為內(nèi)燃機用起動機，已知的有圓筒狀轉(zhuǎn)子軛架繞定子外周轉(zhuǎn)動的外轉(zhuǎn)型永磁式旋轉(zhuǎn)電動機。而在這樣的永磁式旋轉(zhuǎn)電機中，為了使轉(zhuǎn)子及定子之間的磁束分布差緩和地防止轉(zhuǎn)矩振動，例如特開平8-275476號公報中公開了在相鄰的永磁鐵之間形成附加極的永磁式旋轉(zhuǎn)電機。
在上述的傳統(tǒng)永磁式旋轉(zhuǎn)電機中，與轉(zhuǎn)動方向有關(guān)的永磁鐵寬度Wmg與附加極的寬度Wsp之比(Wmg∶Wsp)尤其是對在使電機作為電動機起作用的場合的低轉(zhuǎn)速區(qū)內(nèi)的轉(zhuǎn)矩有很大影響。不過，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，沒有考慮針對在永磁式旋轉(zhuǎn)電機起發(fā)電機作用時的摩擦增大的所述比(Wmg∶Wsp)的關(guān)系。
此外，在具有上述結(jié)構(gòu)的永磁式旋轉(zhuǎn)電機中，由于附加極作為永磁鐵一部分地發(fā)揮功能，所以最好使對旋轉(zhuǎn)電機的通電超前一個等于所述附加極寬度Wsp的角度。但是，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，沒有考慮附加極寬度Wsp與超前角之間的關(guān)系。
本發(fā)明的第一目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題并且提供一種使所述永磁鐵寬度Wmg與所述附加極寬度Wsp之比(Wmg∶Wsp)最佳化的永磁式旋轉(zhuǎn)電機。
本發(fā)明的第二目的是解決上述的現(xiàn)有技術(shù)問題并提供一種附加極寬度Wsp與通電的超前角之間的關(guān)系得到最佳化的永磁式旋轉(zhuǎn)電機的驅(qū)動裝置。
為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的特點在于以下措施。
(1)一種永磁式旋轉(zhuǎn)電動機，沿定子外周轉(zhuǎn)動的且大致成圓筒狀的轉(zhuǎn)子軛架中間夾設(shè)附加極地沿其圓周方設(shè)置了多個磁鐵插入孔、并且永磁鐵被插入各磁鐵插入孔中，與轉(zhuǎn)動方向有關(guān)的所述永磁鐵的寬度Wmg與附加極寬度Wsp之比Wmg∶Wsp約等于5∶1。
(2)一種永磁式旋轉(zhuǎn)電動機，沿定子外周轉(zhuǎn)動的且大致成圓筒狀的轉(zhuǎn)子軛架中間夾設(shè)附加極地沿其圓周方設(shè)置了多個磁鐵插入孔、并且永磁鐵被插入各磁鐵插入孔中，使供給所述永磁式旋轉(zhuǎn)電機的各相的交流電流的相位超前一個等于與轉(zhuǎn)向有關(guān)的所述附加極寬度Wsp的1-1.5倍的角度。
根據(jù)上述各特征，當(dāng)永磁式旋轉(zhuǎn)電機起電動機作用時，尤其是不僅實現(xiàn)了低轉(zhuǎn)速區(qū)的轉(zhuǎn)矩上升，而且在永磁式電機起發(fā)電機作用時，也降低了摩擦，從而能夠?qū)崿F(xiàn)平衡優(yōu)良的旋轉(zhuǎn)電機。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軛架在各永磁鐵之間具有附加極的永磁式旋轉(zhuǎn)電機中，使與轉(zhuǎn)向有關(guān)的永磁鐵寬度Wmg與附加極Wsp之間的比Wmg∶Wsp最佳化、并且根據(jù)與轉(zhuǎn)向有關(guān)的附加極寬度Wsp使供給各相的交流電的超前角最佳化，從而在永磁式旋轉(zhuǎn)電機起電動機作用時，尤其是實現(xiàn)了低轉(zhuǎn)速區(qū)的轉(zhuǎn)矩提高，而在永磁式旋轉(zhuǎn)電機起發(fā)電機作用時，能夠降低高速轉(zhuǎn)區(qū)的摩擦。


圖1是本發(fā)明永磁式旋轉(zhuǎn)電機適用于起動發(fā)電裝置的小型摩托車型兩輪摩托車的整體側(cè)視圖。
圖2是沿圖1的擺動機構(gòu)的曲柄軸截面圖。
圖3是在垂直于起動發(fā)電裝置(永磁式旋轉(zhuǎn)電機)的轉(zhuǎn)軸(曲柄軸)的面內(nèi)的局部剖視平面圖。
圖4是圖3的側(cè)截面圖。
圖5是轉(zhuǎn)子軛架的平面圖。
圖6是轉(zhuǎn)子軛架的側(cè)視圖。
圖7是轉(zhuǎn)子軛架的局部放大圖。
圖8是起動發(fā)電裝置的控制系統(tǒng)的框圖。
圖9說明設(shè)置在轉(zhuǎn)子軛架上的空隙部的功能(電動時)。
圖10說明設(shè)置在轉(zhuǎn)子軛架上的空隙部的功能(發(fā)電時)。
圖11表示是本發(fā)明第二實施例的轉(zhuǎn)子軛架的平面形狀。
圖12是在永磁鐵被插入圖11開口部中的狀態(tài)下的局部放大圖。
圖13表示是本發(fā)明第三實施例的轉(zhuǎn)子軛架的平面形狀。
圖14是在永磁鐵被插入圖13開口部中的狀態(tài)下的局部放大圖。
圖15表示是本發(fā)明第四實施例的轉(zhuǎn)子軛架的平面形狀。
圖16是在永磁鐵被插入圖15開口部中的狀態(tài)下的局部放大圖。
圖17表示是本發(fā)明第五實施例的轉(zhuǎn)子軛架的平面形狀。
圖18是在永磁鐵被插入圖17開口部中的狀態(tài)下的局部放大圖。
圖19表示是本發(fā)明第六實施例的轉(zhuǎn)子軛架的平面形狀。
圖20是在永磁鐵被插入圖19開口部中的狀態(tài)下的局部放大圖。
圖21是圖9的局部放大圖。
圖22是圖10的局部放大圖。
圖23是在120°通電控制中以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為參數(shù)地表示通電時刻的超前角與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系的圖(Wmg∶Wsp約為5∶1)。
圖24是在120°通電控制中以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為參數(shù)地表示通電時刻的超前角與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系的圖(Wmg∶Wsp約為4∶1)。
圖25是在120°通電控制中以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為參數(shù)地表示通電時刻的超前角與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系的圖(Wmg∶Wsp約為2.8∶1)。
圖26是在180°通電控制中以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為參數(shù)地表示通電時刻的超前角與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系的圖(Wmg∶Wsp約為5∶1)。
圖27是在180°通電控制中以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為參數(shù)地表示通電時刻的超前角與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系的圖(Wmg∶Wsp約為4∶1)。
圖28是在180°通電控制中以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為參數(shù)地表示通電時刻的超前角與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系的圖(Wmg∶Wsp約為2.8∶1)。
符號說明1-起動發(fā)電裝置；50-定子；51-定子芯；52-定子凸極；53-定子線圈；60-外轉(zhuǎn)子；61-轉(zhuǎn)子軛架；62(62N，62S)-永磁鐵；63-轉(zhuǎn)子外殼；71-保護(hù)蓋；201-曲柄軸；611-開口部；612-第一空隙；613-附加極；614-第二空隙；以下，參見附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明。圖1是本發(fā)明永磁式旋轉(zhuǎn)電機適用于起動發(fā)電裝置的小型摩托車型兩輪摩托車的整體側(cè)視圖。
車體前部3a與車體后部3b通過低踏腳板4相連，成為車體骨架的車架大致由下管6和主管7構(gòu)成。主管7支承著油箱及后備箱(都未示出)，而鞍座8設(shè)置在其上方。
在車體前部3a上，支承在轉(zhuǎn)向控制管頭5地將車把11設(shè)置在上面，而前叉12延伸于下方，前輪FW支承其下端上。車把11的上部被兼用操作面板的車把罩13覆蓋住。在主管7上升部的下端上，突出設(shè)置了托架15。通過連桿件16可自由擺動地將擺動裝置2的懸置架18連接支承在托架15上。
在擺動裝置2上，在其前部安裝了單氣缸的二沖程內(nèi)燃機E。從內(nèi)燃機E起向后地形成了皮帶式無級變速器26，后輪RW支承在通過離心離合器設(shè)置在其后部上的減速器27上。在減速器27的上端與主管7的上彎曲部之間插裝了后軟墊22。在擺動裝置2的前部上，設(shè)置了與伸出內(nèi)燃機E的吸氣管23相連的氣化器24及與該氣化器24相連的空氣濾清器25。
圖2是沿曲柄軸201切斷擺動裝置2的截面圖，與上述相同的符號表示相同或等同的部件。
擺動裝置2被由左、右曲柄軸箱202L、202R組合構(gòu)成的曲柄軸箱202蓋住，曲柄軸201通過被固定在曲軸軸箱202R上的軸承209、208可自由轉(zhuǎn)動地支承著。連桿(未示出)通過曲柄銷213與曲柄軸201相連。
左曲柄軸箱202L兼用作皮帶式無級變速器外殼，在一直延伸到左曲柄軸箱202L內(nèi)的曲柄軸201上，可轉(zhuǎn)動地設(shè)置了皮帶驅(qū)動輪210。皮帶驅(qū)動輪210由固定側(cè)輪半體210L和活動側(cè)輪半體210R構(gòu)成，固定側(cè)輪半體210L通過輪轂211被固定在曲柄軸201的左端上，而在其右側(cè)，活動側(cè)輪半體210R通過花鍵嵌裝在曲柄軸201上并且能夠接近離開固定側(cè)輪半體210L。V型皮帶212繞掛在這兩個輪半體210L、201R之間。
在活動側(cè)輪半體210R的右側(cè)，凸輪板215被固定在曲柄軸201上，設(shè)置在其外周上的滑動件215a可自由滑動地與沿軸向成型于活動側(cè)輪半體210R上的凸輪板滑動輪轂部210Ra配合?；顒觽?cè)輪半體210R的凸輪板215具有其外周面在凸輪板215側(cè)傾斜的錐形面，在該錐形面與活動側(cè)輪半體210R之間的空間內(nèi)，容放著凈重磁極(ドライウェイトポ-ル)216。
當(dāng)曲柄軸201的轉(zhuǎn)速增大時，在位于活動側(cè)輪半體210R與凸輪板215之間的同時轉(zhuǎn)動的凈重磁極216通過離心力在離心方向上移動，活動側(cè)輪半體210R被壓在凈重磁極216上地向左移并且因而接近固定側(cè)輪半體210L。結(jié)果，夾在這兩個輪半體210L、210R之間的V型皮帶212在離心方向上移動，其繞掛直徑增大。
在車輛后部上設(shè)置了對應(yīng)于皮帶驅(qū)動輪210的從動皮帶輪(未示出)，V型皮帶212繞掛在從動皮帶輪上。通過皮帶傳動機構(gòu)，內(nèi)燃機E的動力達(dá)到自動調(diào)節(jié)地被傳給離心離合器并且通過減速器27來驅(qū)動后輪RW。
在右曲柄軸箱202R內(nèi)設(shè)置了融合了起動機與AC發(fā)電機的起動發(fā)電裝置1。在起動發(fā)電裝置1中，外轉(zhuǎn)子60通過螺釘253被固定在曲柄軸201的前端錐形部上。設(shè)置在外轉(zhuǎn)子60內(nèi)側(cè)的內(nèi)定子50通過螺栓279等被擰固在曲柄軸箱202上。以下，參見圖3-圖7來詳細(xì)說明所述起動發(fā)電裝置1的結(jié)構(gòu)。
風(fēng)扇280的中央圓錐部280a的下擺部通過螺栓246被固定在外轉(zhuǎn)子60上，風(fēng)扇280通過散熱器282被風(fēng)扇罩281覆蓋住。
在曲柄軸201上，鏈輪231被固定在起動發(fā)電裝置1與軸承209之間，由曲柄軸201驅(qū)動凸輪軸(未示出)的鏈條繞掛在鏈輪231上。所述鏈輪231與向使?jié)櫥脱h(huán)的泵傳遞動力的齒輪232成一體。
圖3、4是在垂直于所述起動發(fā)電裝置(永磁式旋轉(zhuǎn)電動機)的轉(zhuǎn)軸(曲柄軸201)面上的局部剖視圖及其側(cè)截面圖，圖5、6是轉(zhuǎn)子軛架的平面圖及其局部放大圖，其中與前述相同的符號表示相同或等同的部分。
本實施例的起動發(fā)電裝置1如圖3、4所示地由定子50和繞定子50外周轉(zhuǎn)動的外轉(zhuǎn)子60構(gòu)成，所述外轉(zhuǎn)子60如圖4、5所示地由將環(huán)形硅鋼板(薄板)大致疊成圓筒狀地形成的轉(zhuǎn)子軛架61、如圖3、7所示地交替插入設(shè)置在轉(zhuǎn)子軛架61圓周方向上的多個開口部611內(nèi)的N極永磁鐵62N和S極永磁鐵62S、如圖3、4所示地連接轉(zhuǎn)子軛架61與曲柄軸201的杯狀轉(zhuǎn)子外殼63構(gòu)成。
轉(zhuǎn)子外殼63在其圓周端部具有爪63a，通過使爪63a內(nèi)彎而沿軸向夾住具有上述疊層結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子軛架61，并且插入轉(zhuǎn)子軛架61開口部611內(nèi)的各永磁鐵62(62N、62S)被保持在轉(zhuǎn)子軛架61內(nèi)的預(yù)定位置上。
所述定子50由硅(ケイ)鋼板(薄板)疊層而成，如圖3所示，它包括定子芯51及定子凸極52。定子線圈53按照單極集中方式卷繞在各定子凸極52上，定子50的主面被保護(hù)罩71蓋住。
如圖5、6所示地，在圓周方向上間隔30度地在轉(zhuǎn)子軛架61上形成了12個永磁鐵62軸向插入其中的開口部611。在沿各開口部611的圓周方向的兩端上，形成了面向中心而以預(yù)定寬度延伸的間隙614。相鄰的各開口部611之間起到了附加極613的作用。如圖7所示地，截面大致成鼓形的永磁鐵62被插入到各開口部611內(nèi)。如圖6所示地，與轉(zhuǎn)動方向有關(guān)的開口部611的寬度即永磁鐵62的寬度Wmg與附加極613的寬度Wsp之比Wmg∶Wsp被設(shè)定成約為5∶1。
在本實施例中，開口部611的形狀與永磁鐵62的截面形狀是不同的，在永磁鐵62被插入開口部611的狀態(tài)下，在沿各永磁鐵62圓周方向的兩側(cè)形成了空隙612并且在各永磁鐵62的連段的定子側(cè)上留下了所述間隙614。
圖8是起動發(fā)電裝置1的控制系統(tǒng)的框圖，與上述一樣的符號表示相同或等同的部分。
控制裝置40包括了將電池42輸出電壓VBATT轉(zhuǎn)換為邏輯電壓VDD并供給CPU101的DC-CD轉(zhuǎn)換器102、控制對IG線圈41供電地使火花塞43在預(yù)定時刻點火的點火控制裝置103、將電池電壓VBATT轉(zhuǎn)換為三相交流電地將其供給起動發(fā)電裝置1的定子線圈53的三相驅(qū)動裝置104。
扼流圈傳感器(スロツトルセンサ)45檢測出扼流圈開口度θth并將所述值輸入CPU101。轉(zhuǎn)子傳感器46檢測出所述外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動位置并且將該位置輸入CPU101。調(diào)節(jié)器44對應(yīng)于外轉(zhuǎn)子60轉(zhuǎn)動、將在所述定子線圈53上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢控制在預(yù)定電池電壓VBATT上。
在這樣的結(jié)構(gòu)中，在發(fā)動機起動時，CPU101根據(jù)由轉(zhuǎn)子傳感器46檢測到的外轉(zhuǎn)子60的轉(zhuǎn)動位置而決定定子線圈53的勵磁時刻、并控制三相驅(qū)動裝置104的各功率PET的開關(guān)接通時刻、給定子線圈53的各相供應(yīng)交流電。
三相驅(qū)動裝置104的各功率PET(Tr1-Tr6)通過CPU101進(jìn)行PWM控制，根據(jù)所述外轉(zhuǎn)子60的轉(zhuǎn)速來控制其負(fù)載比即驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。
另一方面，當(dāng)內(nèi)燃機E起動時，中斷了從三相驅(qū)動裝置104到定子線圈53的供電，現(xiàn)在，起動發(fā)電裝置1通過內(nèi)燃機E被從動驅(qū)動。此時，在定子線圈53上，對應(yīng)于曲柄軸201的轉(zhuǎn)速、產(chǎn)生了電動勢。這個電動勢通過調(diào)節(jié)器44被控制在電池電壓VBATT上，從而在給電器負(fù)載供電的同時，殘余電力被充入電池42中。
圖23、24、25都以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速(rpm)為參數(shù)地表示在120°通電控制中通電時刻的超前角(o)與轉(zhuǎn)矩(N/m)之間的關(guān)系。圖23、24、25分別表示永磁鐵62的寬度Wmg與附加極613的寬度Wsp之比Wmg∶Wsp大致為5∶1、4∶1、2.8∶1時的情況。
當(dāng)比較各圖時，在圖23所示的大致為5∶1的例子中，無論轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速有多快，超前角在4°至5°～7°至8°的范圍內(nèi)地產(chǎn)生了高轉(zhuǎn)矩。相反地，在圖24所示的大致為4∶1的例子中和圖25所示的大致為2.8∶1的例子中，尤其是在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低時(40rpm)，如果使超前角提前，則轉(zhuǎn)矩大幅度降低。
圖26、27、28都以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速(rpm)為參數(shù)地表示在180°通電控制中通電時刻的超前角(o)與轉(zhuǎn)矩(N/m)之間的關(guān)系，圖26、27、28分別表示永磁鐵62的寬度Wmg與附加極613的寬度Wsp之比Wmg∶Wsp大致為5∶1、4∶1、2.8∶1時的情況。
當(dāng)比較各圖時，在圖26所示的約為5∶1的例子中，尤其是在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低時，超前角在5°～7°至8°范圍內(nèi)地產(chǎn)生了高轉(zhuǎn)矩。相反地，在圖27所示的大致為4∶1的例子中和圖28所示的大致為2.8∶1的例子中，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低時的轉(zhuǎn)矩比圖26所示的約為5∶1的例子要差。
這樣一來，根據(jù)發(fā)明人的實驗結(jié)果，在120°通電及180°通電的任一情況下，當(dāng)永磁鐵62的寬度Wmg與附加極613的寬度Wsp之比Wmg∶Wsp約為5∶1時，結(jié)果表明，尤其是在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低的區(qū)域內(nèi)獲得了高轉(zhuǎn)矩。因而，如果超前角也被設(shè)定為5°～7°至8°，即是附加極613的角度(在本實施例中是5°)的1-1.5倍，則結(jié)果表明，獲得了特別高的轉(zhuǎn)矩。
接著，參見圖9、10來說明設(shè)置在轉(zhuǎn)子軛架61上的空隙614及形成于轉(zhuǎn)子軛架61與永磁鐵62之間的空隙部612的作用。
圖9表示起動發(fā)電裝置1起起動機作用時的磁束密度分布。圖10表示該裝置1起發(fā)電機作用時的磁束密度分布。
在起動發(fā)電裝置1起起動機作用時，如果電池42通過控制器40給各定子線圈53供應(yīng)勵磁電流，則如圖9所示地，由被N極勵磁的定子凸極52N成放射狀地發(fā)出的磁力線從S極永磁鐵62S的定子側(cè)面起穿向里面，大多數(shù)磁力線經(jīng)過轉(zhuǎn)子軛架61的芯部615以及附加極613并且通過被相鄰S極勵磁的定子凸極52S、定子線圈51而返回所述被N極勵磁的定子凸極52N。
此時，在本實施例中，在沿永磁鐵62的圓周方向的兩側(cè)上形成了空隙612，從而減少了從各永磁鐵62的側(cè)部漏向附加極613的磁束，因而，大部分磁力線從各永磁鐵62起穿向轉(zhuǎn)子軛架61的芯部615并接著經(jīng)過附加極613到達(dá)定子50側(cè)。結(jié)果，由于增加了通過外轉(zhuǎn)子60與定子50之間氣隙的磁束的垂直分量，所以與沒有設(shè)置空隙612的情況相比，可以使驅(qū)動轉(zhuǎn)矩增大。
此外，在本實施例中，在永磁鐵62兩端的定子側(cè)上，也形成了限制圓周方向磁路的縫隙614，從而也減少了通過轉(zhuǎn)子軛架61內(nèi)側(cè)的漏磁束。
就是說，如在圖21中放大表示圖9的虛線圓圈所示，空隙614的一側(cè)(614A)起到了把磁束B1有效地從轉(zhuǎn)子軛架61的附加極613引向定子凸極52S的作用，而空隙614的另一側(cè)(614B)起到了把通過轉(zhuǎn)子軛架61內(nèi)側(cè)圓周部616的磁束B2有效地從永磁鐵62N引向定子凸極52S的作用。結(jié)果，進(jìn)一步增加了通過外轉(zhuǎn)子60與定子50之間的氣隙的磁束的垂直分量，并且可以進(jìn)一步增大作為起動機時的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。
另一方面，當(dāng)使起動發(fā)電裝置1起到發(fā)電機的作用時，如圖10所示地，由各永磁鐵62發(fā)出的磁束和定子凸極與定子芯一起形成了封閉磁路，從而能夠使對應(yīng)于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的發(fā)電電流產(chǎn)生于定子線圈中。
而在本實施例中，調(diào)節(jié)器44的調(diào)節(jié)器電壓被設(shè)定為14.5伏，當(dāng)使該起動發(fā)電裝置1起發(fā)電機作用時的輸出電壓達(dá)到調(diào)節(jié)器電壓時，使所述功率FET中的接地側(cè)晶體管Tr2、Tr4、Tr6短路。由此一來，短路電流相位滯后地在各定子線圈53中流過，通過定子50內(nèi)的磁力線減少，連接相鄰永磁鐵62之間的漏磁束增加，從而起動發(fā)電裝置1的被動轉(zhuǎn)矩減少，內(nèi)燃機E的負(fù)荷減少。
就是說，如在圖21中放大表示圖10的虛線圓所示地，在相鄰永磁鐵62S、62N之間，產(chǎn)生了經(jīng)過轉(zhuǎn)子軛架61的外側(cè)圓周部617的磁束B3、經(jīng)過轉(zhuǎn)子軛架61的附加極613的磁束B4、經(jīng)過轉(zhuǎn)子軛架61的內(nèi)側(cè)圓周部616的磁束B5、經(jīng)過轉(zhuǎn)子軛架61的內(nèi)側(cè)圓周部616、氣隙及定子凸極52N的磁束B6。
如上所述，根據(jù)本實施例，在外轉(zhuǎn)子60的轉(zhuǎn)子軛架61在各永磁鐵62之間具有附加極613的永磁式旋轉(zhuǎn)電機中，由于在各永磁鐵62與轉(zhuǎn)子軛架61之間設(shè)置了空隙612(614)，因而，減少了相鄰的永磁鐵之間的漏磁束，增加了與外轉(zhuǎn)子60與定子50之間的氣隙垂直相交的磁束。因而，能夠不使在該永磁式旋轉(zhuǎn)電機起發(fā)電機作用時的被動轉(zhuǎn)矩增大并且使起起動機作用時的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩增大。
圖11表示是本發(fā)明第二實施例的轉(zhuǎn)子軛架61a的平面形狀，圖12是在永磁鐵62a被插入轉(zhuǎn)子軛架61a的開口部611a的狀態(tài)下的局部放大圖，與前述相同的符號表示相同或等同部分。
在本實施例中，轉(zhuǎn)子軛架61a的開口部611a大致成梯形。截面成長方形的永磁鐵62a被插入開口部611a內(nèi)。結(jié)果，在沿永磁鐵62a圓周方向的兩側(cè)上，形成了防止相鄰永磁鐵62a之間的漏磁束的空隙612a，在各永磁鐵62a兩端的定子側(cè)上，也形成了限制圓周方向磁路的空隙614a，從而達(dá)到了與前述相同的效果。在本實施例中，與轉(zhuǎn)向有關(guān)的永磁鐵62a的寬度Wmg與附加極613的寬度Wsp之比Wmg∶Wsp也大致被設(shè)定為5∶1。
圖13表示是本發(fā)明第三實施例的轉(zhuǎn)子軛架61b的平面形狀，圖14是在永磁鐵62b被插入轉(zhuǎn)子軛架61b的開口部611b的狀態(tài)下的局部放大圖，與前述相同的符號表示相同或等同部分。
在本實施例中，轉(zhuǎn)子軛架61b的開口部611b成異形鼓狀。截面成鼓狀的永磁鐵62b被插入開口部611b內(nèi)。結(jié)果，在沿永磁鐵62b圓周方向的兩側(cè)上，形成了防止相鄰永磁鐵62b之間的漏磁束的空隙612b，在各永磁鐵62b兩端的定子側(cè)上，也形成了限制圓周方向磁路的空隙614b，從而達(dá)到了與前述相同的效果。在本實施例中，與轉(zhuǎn)向有關(guān)的永磁鐵62b的寬度Wmg與附加極613的寬度Wsp之比Wmg∶Wsp也大致被設(shè)定為5∶1。
圖15表示是本發(fā)明第四實施例的轉(zhuǎn)子軛架61c的平面形狀，圖16是在永磁鐵62c被插入轉(zhuǎn)子軛架61c的開口部611c的狀態(tài)下的局部放大圖，與前述相同的符號表示相同或等同部分。
在本實施例中，轉(zhuǎn)子軛架61c的開口部611c成在鼓形部兩側(cè)設(shè)置切口的異形。截面成鼓狀的永磁鐵62c被插入開口部611c內(nèi)。結(jié)果，在沿永磁鐵62c圓周方向的兩側(cè)上，形成了防止相鄰永磁鐵62c之間的漏磁束的空隙612c，在各永磁鐵62c兩端的定子側(cè)上，也形成了限制圓周方向磁路的空隙614c，從而達(dá)到了與前述相同的效果。在本實施例中，與轉(zhuǎn)向有關(guān)的永磁鐵62c的寬度Wmg與附加極613的寬度Wsp之比Wmg∶Wsp也大致被設(shè)定為5∶1。
圖17表示是本發(fā)明第五實施例的轉(zhuǎn)子軛架61d的平面形狀，圖18是在永磁鐵62d被插入轉(zhuǎn)子軛架61d的開口部611d的狀態(tài)下的局部放大圖，與前述相同的符號表示相同或等同部分。
在本實施例中，轉(zhuǎn)子軛架61d的開口部611d成異形鼓狀。截面成鼓狀的永磁鐵62d被插入開口部611d內(nèi)。結(jié)果，在沿永磁鐵62d圓周方向的兩側(cè)上，形成了防止相鄰永磁鐵62d之間的漏磁束的空隙612d。
此外，與開口部611d不同地，在相當(dāng)于各永磁鐵62d的兩端的轉(zhuǎn)子軛架61d的內(nèi)周部上，成切口狀地形成了用于限制圓周方向的磁路空隙614d，因此，達(dá)到了與上述相同的效果。此外，在本實施例中，與轉(zhuǎn)向有關(guān)的永磁鐵62d的寬度Wmg與附加極613的寬度Wsp之比Wmg∶Wsp大約被設(shè)定為5∶1。
圖19表示是本發(fā)明第六實施例的轉(zhuǎn)子軛架61e的平面形狀，圖20是在永磁鐵62e被插入轉(zhuǎn)子軛架61e的開口部611e的狀態(tài)下的局部放大圖，與前述相同的符號表示相同或等同部分。
在本實施例中，轉(zhuǎn)子軛架61e的開口部611e成異形鼓狀。截面成鼓狀的永磁鐵62e被插入開口部611e內(nèi)。結(jié)果，在沿永磁鐵62e圓周方向的兩側(cè)上，形成了防止相鄰永磁鐵62e之間的漏磁束的空隙612e，在各永磁鐵62e兩端的定子側(cè)上，也形成了限制圓周方向磁路的空隙614e，從而達(dá)到了與前述相同的效果。而在本實施例中，與轉(zhuǎn)向有關(guān)的永磁鐵62e的寬度Wmg與附加極613的寬度Wsp之比Wmg∶Wsp大約被設(shè)定為5∶1。
權(quán)利要求
1.一種永磁式旋轉(zhuǎn)電動機，沿定子外周轉(zhuǎn)動的且大致成圓筒狀的轉(zhuǎn)子軛架中間夾設(shè)附加極地沿其圓周方設(shè)置了多個磁鐵插入孔，永磁鐵被插入各磁鐵插入孔中，其特征在于，與轉(zhuǎn)動方向有關(guān)的所述永磁鐵的寬度Wmg與附加極寬度Wsp之比Wmg∶Wsp約等于5∶1。
2.如權(quán)利要求1所述的永磁式旋轉(zhuǎn)電動機，其特征在于，所述永磁式旋轉(zhuǎn)電機在不到預(yù)定轉(zhuǎn)速時起電動機作用，并在超過預(yù)定轉(zhuǎn)速時起發(fā)電機作用。
3.一種永磁式旋轉(zhuǎn)電動機，沿定子外周轉(zhuǎn)動的且大致成圓筒狀的轉(zhuǎn)子軛架中間夾設(shè)附加極地沿其圓周方設(shè)置了多個磁鐵插入孔，永磁鐵被插入各磁鐵插入孔中，其特征在于，使供給所述永磁式旋轉(zhuǎn)電機的各相的交流電流的相位超前一個僅等于與轉(zhuǎn)動方向有關(guān)的所述附加極寬度Wsp的1-1.5倍的角度。
全文摘要
一種使永磁鐵寬度Wmg與附加極寬度Wsp之比Wmg∶Wsp最佳化的永磁式旋轉(zhuǎn)電機以及使附加極寬度Wsp與通電超前角之間的關(guān)系最佳化的永磁式旋轉(zhuǎn)電機的驅(qū)動裝置。其中,沿定子外周轉(zhuǎn)動的且大致成圓筒狀的轉(zhuǎn)子軛架中間夾設(shè)附加極地沿其圓周方設(shè)置了多個磁鐵插入孔并且永磁鐵被插入各磁鐵插入孔中,與轉(zhuǎn)動方向有關(guān)的所述永磁鐵的寬度Wmg與附加極寬度Wsp之比Wmg∶Wsp約等于5∶1。使供給各相的交流電的相位超前一個等于與轉(zhuǎn)向有關(guān)的附加極寬度Wsp的1－1.5倍的角度。
文檔編號H02K21/22GK1353493SQ0111935
公開日2002年6月12日 申請日期2001年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月10日
發(fā)明者柴田和己, 小丿澤圣二 申請人:本田技研工業(yè)株式會社