(57)【要約】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。
2004017489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項２】
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。
【請求項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。
【請求項４】
前記複数の磁極間部は、前記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。
【請求項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樹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。
【発明の詳細な説明】
【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ャップ型回転電機にも注目が集められている。
このアキシャルギャップ型回転電機としての例えばアキシャルギャップ型電動モータは、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ー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ー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ー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２００１−５７７５３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。
しかしながら、上記特開平２００１−５７７５３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、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に示すリヤアームの後端部の内部を説明するための図１におけるＩＩ−ＩＩ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ＩＶ−ＩＶ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６Ａ〜図６Ｃ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７Ａ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７Ｂ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１０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１１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ャ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パイプ２を備え、このヘッドパイプ内には、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３ａ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３ａ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。フロントフォーク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、フロントフォーク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。ハンドル支持部３のハンドル３ａの前方にはメータ８が配置され、ハンドル支持部３におけるメータ８の下方には、ヘッドランプ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１０（図１には一方のみ図示）がそれぞれ設けられている。
ヘッドパイプ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１１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１１は、丸パイプ状であり、ヘッドパイプ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１１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ール１２が延設されており、このシートレール１２の後方側端部１２ａは、シート１３の形状に沿っ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１２の間には、バッテリ１４が着脱自在に配設されており、このバッテリ１４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１２の屈曲部分近傍には、逆Ｕ字状を成すシートステー１５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、このシートステー１５と左右のシートレール１２で囲まれる部分に上記シート１３が開閉可能、すなわち、シート１３の前端部を介して上下に回動可能に配置されている。
シートレール１２の後端部にはリヤフェンダ１６が取り付けられており、このリヤフェンダ１６の後面には、テイルランプ１７が取り付けられている。さらに、テイルランプ１７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）１８が取り付けられている。
一方、左右一対の車体フレーム１１のシート１３下方の水平部には、リヤアームブラケット１９（図１には一方のみ図示）がそれぞれ溶着されており、左右一対のリヤアームブラケット１９には、リヤアーム２０の前端がピボット軸２１を介して揺動自在に支持されている。そして、このリヤアーム２０の後端部２０ａには駆動輪である後輪２２が回転自在に軸支されており、このリヤアーム２０および後輪２２は、リヤクッション２３により緩衝懸架されている。
左右一対の車体フレーム１１の水平部下方には、左右一対のフートステップ２４（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２４の後方側には、サイドスタンド２５が軸２６を介して回動可能に左側のリヤアーム２０に支持されており、サイドスタンド２５は、リターンスプリング２７により閉じ側に付勢されている。
そして、リヤアーム２０の後端部２０ａ内には、後輪２２に連結され、その後輪２２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２８（以下、単に電動モータ２８と略記することもある）を含む駆動ユニット２９が取り付けられている。
図２は、リヤアーム２０の後端部２０ａの内部を説明するための図１におけるＩＩ−ＩＩ矢視断面図（一部側面図）である。なお、後輪２２は図示していない。
図２に示すように、リヤアーム２０の後端部２０ａの右側側面には、ギヤカバー３５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２９を構成する電動モータ２８、遊星ギヤ減速機３６およびコントローラ３７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２８は、図２に示すように、リヤアーム２０の後端部２０ａに対して、軸受３８ａ、３８ｂを介して、その軸受３８ａ、３８ｂの中心軸線ＢＯを中心に回動可能に支持された回転子（ロータ）４０と、この回転子４０に対向してリヤアーム後端部２０ａの内面に固定された略円環（ドーナッツ）状の固定子（ステータ）４１とを備えている。
回転子４０は、図２、図３および図４に示すように、回転子側ヨーク４２を有し、この回転子側ヨーク４２は、リヤアーム２０の後端部２０ａへ向かって凸の略駒形を成している。
すなわち、回転子側ヨーク４２は、固定子４１に対向する円環状の円環部４２ａと、この円環部４２ａの内周縁部からリヤアーム２０の後端部２０ａへ向かって略テーパー状（略円錐台状）に延在するテーパー部４２ｂと、このテーパー部４２ｂのリヤアーム後端部２０ａ側周縁部から後端部２０ａに向かって中心軸線ＢＯに沿って凸状に延在する第１の円筒部４２ｃと、この円筒部４２ｃのリヤアーム後端部２０ａ側周縁部からその内側に向かって径方向に延在する円環部４２ｄと、この円環部４２ｄの内周縁部から後端部２０ａに向かって中心軸線ＢＯに沿って凸状に延在する第２の円筒部４２ｅとを備えている。
そして、この第２の円筒部４２ｅが軸受３８ａ、３８ｂを介して中心軸線ＢＯを中心に回動可能に支持されており、回転子４０の回転軸を構成している。したがって、回転子４０の回転軸４２ｅの回転軸中心が軸受３８ａ、３８ｂの中心軸線ＢＯに対応している。
また、回転子４０は、回転子側ヨーク４２の円環部４２ａ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ＢＯに対して同軸な略円形形状（円環形状）を有する界磁用マグネット（磁石）４５を備えている。
回転子４０の回転軸４２ｅにおける後輪側端部には、この回転子４０（回転軸４２ｅ）と同軸状に回転軸４６が接続されており、この回転軸４６は、回転子４０と一体に回転可能になっている。
一方、遊星ギヤ減速機３６は、回転軸４６に連結されており、回転子側ヨーク４２のテーパー部４２ｂ内に組み込まれている。この遊星ギヤ減速機３６と電動モータ２８とは車幅方向において部分的にオーバーラップしている。
遊星ギヤ減速機３６は、回転軸４６と同軸状に配置された後車軸４７に連結されており、電動モータ２８の回転（回転軸４６の回転）を減速して後車軸４７に伝達する機能を有している。後車軸４７のギヤカバー３５から突出する先端部４７ａにはナット５０が着脱自在に螺着されており、後輪２２は、後車軸４７に嵌合された状態においてナット５０の螺着により取り付けられている。
また、図２に示すように、固定子４１は、リヤアーム２０の後端部２０ａ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）が中心軸方向に沿って積層されて成る積層体構造の固定子側ヨーク（ステータヨーク）６０と、磁石４５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６１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４５は、上述した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ＢＯ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４５ａ（Ｎ極）および４５ｂ（Ｓ極）を備えている。このＮ極部４５ａおよびＳ極部４５ｂ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４５は、複数の磁極部（Ｎ極部４５ａおよびＳ極部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する複数の磁極間部４５ｃを備えており、磁極間部４５ｃ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）Ｂｍが存在する。
図５は、図３に示す磁極間部４５ｃを拡大して示す図である。図５に示すように、磁極間部４５ｃは、そのティース対向面が隣接する磁極部（Ｎ極部４５ａおよびＳ極部４５ｂ）のティース対向面よりも回転軸方向に沿っ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４５ｃの凹状ティース対向面の面積は、その両側のＮ極部４５ａおよびＳ極部４５ｂよりも小さくなっており、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４５ｃの凹状部分の回転軸方向に沿っ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４５（磁極部４５ａ、４５ｂおよび磁極間部４５ｃ）は、例えば樹脂磁石（ボンド磁石）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４５が用いられた電動モータ２８の作用について説明する。
この電動モータ２８においては、回転子４０と固定子４１との間で磁気回路が形成されており、回転子４０のマグネット４５のＮ極から出た磁束は、ティース６１を介して固定子側ヨーク６０へ流れ、他のティース６１を介してマグネット４５のＳ極へ流れている。
この状態において、所定のティース６１のコイル６２へ通電すると、そのコイル６２を介して所定のティース６１が励磁され、ティース６１およびマグネット４５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３７等を介して励磁するティース６１を順次切り換えることにより、励磁されるティース６１を順次移動させて、マグネット４５とともに回転子４０を回転させている。
ここで、図６Ａ〜図６Ｃに、回転子４０が回転した場合のティース６１（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４５ｃが無ければ、回転子４０のＮ極４５ａおよび４５ｂがティース６１から次のティース６１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２８によれば、そのマグネット４５の磁極部（Ｎ極部４５ａおよびＳ極部４５ｂ）間に、そのティース対向面が磁極部４５ａおよび４５ｂよりも凹んだ磁極間部４５ｃを設けているため、その凹状磁極間部４５ｃの磁束が減少し、回転子４０のＮ極４５ａおよび４５ｂが所定のティース６１から次のティース６１へ移り替わる際に、磁束が滑らかに変化する。
ここで、図７Ａ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Ｍ０と本実施形態のマグネット４５のマグネット量Ｍ１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７Ｂ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４５を用いた電動モータ２８における誘起電圧歪率との比率を示す図である。
図７Ａから明らかなように、本実施形態のマグネット４５は、トルクを維持しながら、その磁極間部４５ｃ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１１．４％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７Ｂから明らかなように、本実施形態のマグネット４５を用いた電動モータ２８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ータ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４５のＮ極部４５ａおよびＳ極部４５ｂ間に、そのティース対向面が該磁極部４５ａおよび４５ｂよりも凹んだ凹状磁極間部４５ｃを設けたことにより、回転子４０のマグネット４５とティース６１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４０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４５を構成する複数の磁極部４５ａ、４５ｂおよび複数の磁極間部４５ｃを、例えば磁石粉とバ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、特開平２００１−５７７５３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べて、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４０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４０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４５ａおよび４５ｂ間を曲面状に凹ませて凹状磁極間部４５ｃ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４０のＮ極部４５ａおよびＳ極部４５ｂがティース６１から次のティース６１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４５ａおよび４５ｂ間に凹状磁極間部４５ｃ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７０を示す図である。
図８に示すように、マグネット７０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６１に対して回転軸ＢＯ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７０ａ（Ｎ極）および７０ｂ（Ｓ極）を備えている。このＮ極部７０ａおよびＳ極部７０ｂ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７０は、複数の磁極部（Ｎ極部７０ａおよびＳ極部７０ｂ）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７０ｃを備えており、磁極間部７０ｃ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）Ｂｍが存在する。
さらに、本構成のマグネット７０においては、磁極間部７０ｃの内周部７１に対する回転軸ＢＯからの径方向に沿った長さＬ１を、各磁極部７０ａおよび７０ｂの内周部７２の長さＬ２よりも長くしており、磁極間部７０ｃの径方向の幅Ｗ１を、各磁極部７０ａおよび７０ｂの径方向の幅Ｗ２よりも短くしている。
すなわち、本変形例のマグネット７０においては、その磁極間部７０ｃの内周部７１を、各磁極部７０ａおよび７０ｂの内周部７２よりも、その磁極間部７０ｃの外周部７３に向けて矩形状に凹ませることにより、内周部７１を凹状内周部としている。
この結果、各磁極部７０ａおよび７０ｂの内周部７２は、回転軸ＢＯ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７０を用いた電動モータ２８においても、そのマグネット７０の磁極部（Ｎ極部７０ａおよびＳ極部７０ｂ）間に、その内周部７１が各磁極部７０ａおよび７０ｂの内周部７２よりも凹んだ磁極間部７０ｃを設けているため、その凹状磁極間部７０ｃの磁束が減少し、回転子４０のＮ極７０ａおよび７０ｂが所定のティース６１から次のティース６１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４０のマグネット７０とティース６１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４０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７０においても、マグネット７０を構成する複数の磁極部７０ａ、７０ｂおよび複数の磁極間部７０ｃを、例えば磁石粉とバ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４０の部品点数を増大させることなく、かつ回転子４０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８０を示す図である。
このマグネット８０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７０ａおよび７０ｂと同等の複数の磁極部８０ａ（Ｎ極）、８０ｂ（Ｓ極）、および複数の磁極間部８０ｃを備えており、磁極間部８０ｃ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）Ｂｍが存在する。
本変形例のマグネット８０においては、磁極間部８０ｃの内周部８１に対する回転軸ＢＯからの径方向に沿った長さＬ３を、各磁極部８０ａおよび８０ｂの内周部８２の長さＬ４よりも長くしており、磁極間部８０ｃの径方向の幅Ｗ３を、各磁極部８０ａおよび８０ｂの径方向の幅Ｗ４よりも短くしている。
そして、磁極間部８６ｃの内周部８１を、各磁極部８０ａおよび８０ｂの内周部８２よりも、その磁極間部８０ｃの外周部８３に向けて凹ませて、各磁極部８０ａおよび８０ｂの内周部８２を、回転軸ＢＯ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８１が各磁極部８０ａおよび８０ｂの内周部８２よりも凹んだ磁極間部８０ｃを設けているため、その凹状磁極間部８０ｃの磁束が減少し、回転子４０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１０は、本実施形態の第３の変形例に係わるマグネット９０を示す図である。
このマグネット９０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９０ａ（Ｎ極）、９０ｂ（Ｓ極）、および複数の磁極間部９０ｃを備えており、磁極間部９０ｃ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）Ｂｍが存在する。
本変形例のマグネット９０においては、磁極間部９０ｃの内周部９１に対する回転軸ＢＯからの径方向に沿った長さＬ５を、各磁極部９０ａおよび９０ｂの内周部９２の長さＬ６よりも長くしており、磁極間部９０ｃの径方向の幅Ｗ５を、各磁極部９０ａおよび９０ｂの径方向の幅Ｗ６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９０では、磁極間部９０ｃの内周部９１を、各磁極部９０ａおよび９０ｂの内周部９２よりも、その磁極間部９０ｃの外周部９３に向けて略Ｖ字状に凹ませて、各磁極部９０ａおよび９０ｂの内周部９２を、回転軸ＢＯ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９１が各磁極部９０ａおよび９０ｂの内周部９２よりも凹んだ磁極間部９０ｃを設けているため、その凹状磁極間部９０ｃの磁束が減少し、回転子４０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ＢＯからの径方向に沿った長さを、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。
すなわち、図１１は、本実施形態の第４の変形例に係わるマグネット１００を示す図である。
図１１に示すように、マグネット１００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１００ａ（Ｎ極）、１００ｂ（Ｓ極）、および複数の磁極間部１００ｃを備えており、磁極間部１００ｃ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）Ｂｍが存在する。
本変形例のマグネット１００においては、磁極間部１００ｃの外周部１０１に対する回転軸ＢＯからの径方向に沿った長さＬ７を、各磁極部１００ａおよび１００ｂの外周部１０２の長さＬ８よりも短くしており、磁極間部１００ｃの径方向の幅Ｗ７を、各磁極部１００ａおよび１００ｂの径方向の幅Ｗ８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１００では、磁極間部１００ｃの外周部１０１を、各磁極部１００ａおよび１００ｂの外周部１０２よりも、その磁極間部１００ｃの内周部１０３に向けて略矩形状に凹ませて、各磁極部１００ａおよび１００ｂの外周部１０２を、回転軸ＢＯ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１００ｃの内周部１０３を凹ますのではなく、その外周部１０１を各磁極部１００ａおよび１００ｂの外周部１０２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１００ｃの磁束が減少し、回転子４０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４０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ア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ャ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ャ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。
【図１】
2004017489.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年12月1日(2004.12.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項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、
前記複数の磁極部のうち、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、
前記磁極間部の外周側の周方向幅は、前記磁極間部の内周側の周方向幅よりも広くなっており、
前記複数の磁極部および前記複数の磁極間部は、一体に成形されていることを特徴とする回転電機のマグネット。
【請求項２】
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、
前記複数の磁極部のうち、隣接する磁極部それぞれから周方向に沿って延在し、隣接する当該磁極部を連結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は、前記各磁極部の径方向の幅よりも狭くなっており、
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は、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っていることを特徴とする回転電機のマグネット。
【請求項３】
前記磁極間部の内周部は、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んだ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は、一体に成形されている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。
【請求項４】
前記複数の磁極間部は、前記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。
【請求項５】
前記磁極間部の外周側の周方向幅は、前記磁極間部の内周側の周方向幅よりも広くなっていることを特徴とする請求項２〜４の内の何れか１項記載の回転電機のマグネット。
【請求項６】
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ことを特徴とする請求項１乃至５の内の何れか１項記載の回転電機のマグネット。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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】
【０００２】
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ャップ型回転電機にも注目が集められている。
【０００３】
このアキシャルギャップ型回転電機としての例えばアキシャルギャップ型電動モータは、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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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ー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ー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。
【０００７】
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ー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。
【０００８】
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。
【０００９】
この点、特開平２００１−５７７５３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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特開平２００１−５７７５３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。
【００１１】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成す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、前記複数の磁極部のうち、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、前記磁極間部の外周側の周方向幅が、前記磁極間部の内周側の周方向幅よりも広くなっており、前記複数の磁極部および前記複数の磁極間部が、一体に成形されている。
【００１３】
上記目的を達成す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、前記複数の磁極部のうち、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、当該磁極間部の径方向の幅が、前記各磁極部の径方向の幅よりも狭くなっており、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が、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っている。
【００１４】
本発明の第２の態様において、前記磁極間部の内周部は、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んだ凹状内周部を形成している。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【発明の効果】
【００１８】
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ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
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ャ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。
【００２１】
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パイプ２を備え、このヘッドパイプ内には、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３ａ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３ａ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。
【００２２】
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。フロントフォーク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、フロントフォーク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。ハンドル支持部３のハンドル３ａの前方にはメータ８が配置され、ハンドル支持部３におけるメータ８の下方には、ヘッドランプ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１０（図１には一方のみ図示）がそれぞれ設けられている。
【００２３】
ヘッドパイプ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１１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１１は、丸パイプ状であり、ヘッドパイプ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。
【００２４】
この一対の車体フレーム１１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ール１２が延設されており、このシートレール１２の後方側端部１２ａは、シート１３の形状に沿って後方側に屈曲されている。
【００２５】
そして、この左右一対のシートレール１２の間には、バッテリ１４が着脱自在に配設されており、このバッテリ１４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。
【００２６】
左右一対のシートレール１２の屈曲部分近傍には、逆Ｕ字状を成すシートステー１５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、このシートステー１５と左右のシートレール１２で囲まれる部分に上記シート１３が開閉可能、すなわち、シート１３の前端部を介して上下に回動可能に配置されている。
【００２７】
シートレール１２の後端部にはリヤフェンダ１６が取り付けられており、このリヤフェンダ１６の後面には、テイルランプ１７が取り付けられている。さらに、テイルランプ１７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）１８が取り付けられている。
【００２８】
一方、左右一対の車体フレーム１１のシート１３下方の水平部には、リヤアームブラケット１９（図１には一方のみ図示）がそれぞれ溶着されており、左右一対のリヤアームブラケット１９には、リヤアーム２０の前端がピボット軸２１を介して揺動自在に支持されている。そして、このリヤアーム２０の後端部２０ａには駆動輪である後輪２２が回転自在に軸支されており、このリヤアーム２０および後輪２２は、リヤクッション２３により緩衝懸架されている。
【００２９】
左右一対の車体フレーム１１の水平部下方には、左右一対のフートステップ２４（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２４の後方側には、サイドスタンド２５が軸２６を介して回動可能に左側のリヤアーム２０に支持されており、サイドスタンド２５は、リターンスプリング２７により閉じ側に付勢されている。
【００３０】
そして、リヤアーム２０の後端部２０ａ内には、後輪２２に連結され、その後輪２２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２８（以下、単に電動モータ２８と略記することもある）を含む駆動ユニット２９が取り付けられている。
【００３１】
図２は、リヤアーム２０の後端部２０ａの内部を説明するための図１におけるＩＩ−ＩＩ矢視断面図（一部側面図）である。なお、後輪２２は図示していない。
【００３２】
図２に示すように、リヤアーム２０の後端部２０ａの右側側面には、ギヤカバー３５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２９を構成する電動モータ２８、遊星ギヤ減速機３６およびコントローラ３７等が一体的に組み込まれている。
【００３３】
アキシャルギャップ型電動モータ２８は、図２に示すように、リヤアーム２０の後端部２０ａに対して、軸受３８ａ、３８ｂを介して、その軸受３８ａ、３８ｂの中心軸線ＢＯを中心に回動可能に支持された回転子（ロータ）４０と、この回転子４０に対向してリヤアーム後端部２０ａの内面に固定された略円環（ドーナッツ）状の固定子（ステータ）４１とを備えている。
【００３４】
回転子４０は、図２、図３および図４に示すように、回転子側ヨーク４２を有し、この回転子側ヨーク４２は、リヤアーム２０の後端部２０ａへ向かって凸の略駒形を成している。
【００３５】
すなわち、回転子側ヨーク４２は、固定子４１に対向する円環状の円環部４２ａと、この円環部４２ａの内周縁部からリヤアーム２０の後端部２０ａへ向かって略テーパー状（略円錐台状）に延在するテーパー部４２ｂと、このテーパー部４２ｂのリヤアーム後端部２０ａ側周縁部から後端部２０ａに向かって中心軸線ＢＯに沿って凸状に延在する第１の円筒部４２ｃと、この円筒部４２ｃのリヤアーム後端部２０ａ側周縁部からその内側に向かって径方向に延在する円環部４２ｄと、この円環部４２ｄの内周縁部から後端部２０ａに向かって中心軸線ＢＯに沿って凸状に延在する第２の円筒部４２ｅとを備えている。
【００３６】
そして、この第２の円筒部４２ｅが軸受３８ａ、３８ｂを介して中心軸線ＢＯを中心に回動可能に支持されており、回転子４０の回転軸を構成している。したがって、回転子４０の回転軸４２ｅの回転軸中心が軸受３８ａ、３８ｂの中心軸線ＢＯに対応している。
【００３７】
また、回転子４０は、回転子側ヨーク４２の円環部４２ａ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ＢＯに対して同軸な略円形形状（円環形状）を有する界磁用マグネット（磁石）４５を備えている。
【００３８】
回転子４０の回転軸４２ｅにおける後輪側端部には、この回転子４０（回転軸４２ｅ）と同軸状に回転軸４６が接続されており、この回転軸４６は、回転子４０と一体に回転可能になっている。
【００３９】
一方、遊星ギヤ減速機３６は、回転軸４６に連結されており、回転子側ヨーク４２のテーパー部４２ｂ内に組み込まれている。この遊星ギヤ減速機３６と電動モータ２８とは車幅方向において部分的にオーバーラップしている。
【００４０】
遊星ギヤ減速機３６は、回転軸４６と同軸状に配置された後車軸４７に連結されており、電動モータ２８の回転（回転軸４６の回転）を減速して後車軸４７に伝達する機能を有している。後車軸４７のギヤカバー３５から突出する先端部４７ａにはナット５０が着脱自在に螺着されており、後輪２２は、後車軸４７に嵌合された状態においてナット５０の螺着により取り付けられている。
【００４１】
また、図２に示すように、固定子４１は、リヤアーム２０の後端部２０ａ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）が中心軸方向に沿って積層されて成る積層体構造の固定子側ヨーク（ステータヨーク）６０と、磁石４５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６１とを備えている。
【００４２】
すなわち、図３および図４に示すように、マグネット４５は、上述した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ＢＯ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４５ａ（Ｎ極）および４５ｂ（Ｓ極）を備えている。このＮ極部４５ａおよびＳ極部４５ｂは、周方向に沿って交互に配設されている。
【００４３】
また、マグネット４５は、複数の磁極部（Ｎ極部４５ａおよびＳ極部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する複数の磁極間部４５ｃを備えており、磁極間部４５ｃ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）Ｂｍが存在する。
【００４４】
図５は、図３に示す磁極間部４５ｃを拡大して示す図である。図５に示すように、磁極間部４５ｃは、そのティース対向面が隣接する磁極部（Ｎ極部４５ａおよびＳ極部４５ｂ）のティース対向面よりも回転軸方向に沿っ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。
【００４５】
この磁極間部４５ｃの凹状ティース対向面の面積は、その両側のＮ極部４５ａおよびＳ極部４５ｂよりも小さくなっており、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。
【００４６】
また、磁極間部４５ｃの凹状部分の回転軸方向に沿っ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。
【００４７】
そして、本実施形態におけるマグネット４５（磁極部４５ａ、４５ｂおよび磁極間部４５ｃ）は、例えば樹脂磁石（ボンド磁石）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。
【００４８】
次に、上述した構成を有するマグネット４５が用いられた電動モータ２８の作用について説明する。
【００４９】
この電動モータ２８においては、回転子４０と固定子４１との間で磁気回路が形成されており、回転子４０のマグネット４５のＮ極から出た磁束は、ティース６１を介して固定子側ヨーク６０へ流れ、他のティース６１を介してマグネット４５のＳ極へ流れている。
【００５０】
この状態において、所定のティース６１のコイル６２へ通電すると、そのコイル６２を介して所定のティース６１が励磁され、ティース６１およびマグネット４５間で吸引反発作用が引き起こされる。
【００５１】
したがって、コントローラ３７等を介して励磁するティース６１を順次切り換えることにより、励磁されるティース６１を順次移動させて、マグネット４５とともに回転子４０を回転させている。
【００５２】
ここで、図６Ａ〜図６Ｃに、回転子４０が回転した場合のティース６１（二点鎖線で示す）との位置関係を示す。
【００５３】
このとき、仮に、磁極間部４５ｃが無ければ、回転子４０のＮ極４５ａおよび４５ｂがティース６１から次のティース６１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。
【００５４】
しかしながら、本実施形態の電動モータ２８によれば、そのマグネット４５の磁極部（Ｎ極部４５ａおよびＳ極部４５ｂ）間に、そのティース対向面が磁極部４５ａおよび４５ｂよりも凹んだ磁極間部４５ｃを設けているため、その凹状磁極間部４５ｃの磁束が減少し、回転子４０のＮ極４５ａおよび４５ｂが所定のティース６１から次のティース６１へ移り替わる際に、磁束が滑らかに変化する。
【００５５】
ここで、図７Ａ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Ｍ０と本実施形態のマグネット４５のマグネット量Ｍ１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７Ｂ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４５を用いた電動モータ２８における誘起電圧歪率との比率を示す図である。
【００５６】
図７Ａから明らかなように、本実施形態のマグネット４５は、トルクを維持しながら、その磁極間部４５ｃ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１１．４％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。
【００５７】
また、図７Ｂから明らかなように、本実施形態のマグネット４５を用いた電動モータ２８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ータ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。
【００５８】
以上述べたように、本実施形態によれば、マグネット４５のＮ極部４５ａおよびＳ極部４５ｂ間に、そのティース対向面が該磁極部４５ａおよび４５ｂよりも凹んだ凹状磁極間部４５ｃを設けたことにより、回転子４０のマグネット４５とティース６１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４０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。
【００５９】
そして、本実施形態では、マグネット４５を構成する複数の磁極部４５ａ、４５ｂおよび複数の磁極間部４５ｃを、例えば磁石粉とバ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。
【００６０】
このため、特開平２００１−５７７５３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べて、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４０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。
【００６１】
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４０の部品点数を低減することができる。
【００６２】
なお、本実施形態では、Ｎ極４５ａおよび４５ｂ間を曲面状に凹ませて凹状磁極間部４５ｃ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。
【００６３】
そして、本実施形態では、回転子４０のＮ極部４５ａおよびＳ極部４５ｂがティース６１から次のティース６１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４５ａおよび４５ｂ間に凹状磁極間部４５ｃを設けたが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６４】
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７０を示す図である。
【００６５】
図８に示すように、マグネット７０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６１に対して回転軸ＢＯ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７０ａ（Ｎ極）および７０ｂ（Ｓ極）を備えている。このＮ極部７０ａおよびＳ極部７０ｂは、周方向に沿って交互に配設されている。
【００６６】
また、マグネット７０は、複数の磁極部（Ｎ極部７０ａおよびＳ極部７０ｂ）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７０ｃを備えており、磁極間部７０ｃ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）Ｂｍが存在する。
【００６７】
さらに、本構成のマグネット７０においては、磁極間部７０ｃの内周部７１に対する回転軸ＢＯからの径方向に沿った長さＬ１を、各磁極部７０ａおよび７０ｂの内周部７２の長さＬ２よりも長くしており、磁極間部７０ｃの径方向の幅Ｗ１を、各磁極部７０ａおよび７０ｂの径方向の幅Ｗ２よりも短くしている。
【００６８】
すなわち、本変形例のマグネット７０においては、その磁極間部７０ｃの内周部７１を、各磁極部７０ａおよび７０ｂの内周部７２よりも、その磁極間部７０ｃの外周部７３に向けて矩形状に凹ませることにより、内周部７１を凹状内周部としている。
【００６９】
この結果、各磁極部７０ａおよび７０ｂの内周部７２は、回転軸ＢＯへ向かって矩形状に突出している。
【００７０】
この変形例に基づくマグネット７０を用いた電動モータ２８においても、そのマグネット７０の磁極部（Ｎ極部７０ａおよびＳ極部７０ｂ）間に、その内周部７１が各磁極部７０ａおよび７０ｂの内周部７２よりも凹んだ磁極間部７０ｃを設けているため、その凹状磁極間部７０ｃの磁束が減少し、回転子４０のＮ極７０ａおよび７０ｂが所定のティース６１から次のティース６１へ移り替わる際に、磁束が滑らかに変化する。
【００７１】
この結果、回転子４０のマグネット７０とティース６１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４０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。
【００７２】
また、この第１の変形例に係るマグネット７０においても、マグネット７０を構成する複数の磁極部７０ａ、７０ｂおよび複数の磁極間部７０ｃを、例えば磁石粉とバ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。
【００７３】
このため、上述した実施形態と同様に、回転子４０の部品点数を増大させることなく、かつ回転子４０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。
【００７４】
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８０を示す図である。
【００７５】
このマグネット８０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７０ａおよび７０ｂと同等の複数の磁極部８０ａ（Ｎ極）、８０ｂ（Ｓ極）、および複数の磁極間部８０ｃを備えており、磁極間部８０ｃ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）Ｂｍが存在する。
【００７６】
本変形例のマグネット８０においては、磁極間部８０ｃの内周部８１に対する回転軸ＢＯからの径方向に沿った長さＬ３を、各磁極部８０ａおよび８０ｂの内周部８２の長さＬ４よりも長くしており、磁極間部８０ｃの径方向の幅Ｗ３を、各磁極部８０ａおよび８０ｂの径方向の幅Ｗ４よりも短くしている。
【００７７】
そして、磁極間部８０ｃの内周部８１を、各磁極部８０ａおよび８０ｂの内周部８２よりも、その磁極間部８０ｃの外周部８３に向けて凹ませて、各磁極部８０ａおよび８０ｂの内周部８２を、回転軸ＢＯへ向かって曲面状に突出させている。
【００７８】
すなわち、本変形例においても、内周部８１が各磁極部８０ａおよび８０ｂの内周部８２よりも凹んだ磁極間部８０ｃを設けているため、その凹状磁極間部８０ｃの磁束が減少し、回転子４０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。
【００７９】
また、図１０は、本実施形態の第３の変形例に係わるマグネット９０を示す図である。
【００８０】
このマグネット９０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９０ａ（Ｎ極）、９０ｂ（Ｓ極）、および複数の磁極間部９０ｃを備えており、磁極間部９０ｃ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）Ｂｍが存在する。
【００８１】
本変形例のマグネット９０においては、磁極間部９０ｃの内周部９１に対する回転軸ＢＯからの径方向に沿った長さＬ５を、各磁極部９０ａおよび９０ｂの内周部９２の長さＬ６よりも長くしており、磁極間部９０ｃの径方向の幅Ｗ５を、各磁極部９０ａおよび９０ｂの径方向の幅Ｗ６よりも短くしている。
【００８２】
そして、本変形例に係わるマグネット９０では、磁極間部９０ｃの内周部９１を、各磁極部９０ａおよび９０ｂの内周部９２よりも、その磁極間部９０ｃの外周部９３に向けて略Ｖ字状に凹ませて、各磁極部９０ａおよび９０ｂの内周部９２を、回転軸ＢＯへ向かって略逆Ｖ字状に突出させている。
【００８３】
すなわち、本変形例においても、内周部９１が各磁極部９０ａおよび９０ｂの内周部９２よりも凹んだ磁極間部９０ｃを設けているため、その凹状磁極間部９０ｃの磁束が減少し、回転子４０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。
【００８４】
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ＢＯからの径方向に沿った長さを、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。
【００８５】
すなわち、図１１は、本実施形態の第４の変形例に係わるマグネット１００を示す図である。
【００８６】
図１１に示すように、マグネット１００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１００ａ（Ｎ極）、１００ｂ（Ｓ極）、および複数の磁極間部１００ｃを備えており、磁極間部１００ｃ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）Ｂｍが存在する。
【００８７】
本変形例のマグネット１００においては、磁極間部１００ｃの外周部１０１に対する回転軸ＢＯからの径方向に沿った長さＬ７を、各磁極部１００ａおよび１００ｂの外周部１０２の長さＬ８よりも短くしており、磁極間部１００ｃの径方向の幅Ｗ７を、各磁極部１００ａおよび１００ｂの径方向の幅Ｗ８よりも短くしている。
【００８８】
そして、本変形例に係わるマグネット１００では、磁極間部１００ｃの外周部１０１を、各磁極部１００ａおよび１００ｂの外周部１０２よりも、その磁極間部１００ｃの内周部１０３に向けて略矩形状に凹ませて、各磁極部１００ａおよび１００ｂの外周部１０２を、回転軸ＢＯから外周側へ向かって略矩形状に突出させている。
【００８９】
すなわち、本変形例においては、磁極間部１００ｃの内周部１０３を凹ますのではなく、その外周部１０１を各磁極部１００ａおよび１００ｂの外周部１０２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１００ｃの磁束が減少し、回転子４０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。
【００９０】
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。
【００９１】
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４０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。
【００９２】
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ア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ャ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。
【００９３】
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ャ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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】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】図１に示すリヤアームの後端部の内部を説明するための図１におけるＩＩ−ＩＩ矢視断面図（一部側面図）である。
【図３】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】図３に示す回転子のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。
【図５】図３に示す磁極間部を拡大して示す斜視図である。
【図６Ａ】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６Ｂ】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６Ｃ】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７Ａ】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７Ｂ】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示す図である。
【図８】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】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１０】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１１】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。
【国際調査報告】
2004017489.tif 000014
2004017489.tif 000015