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技術 回転電機

出願人 株式会社ミツバ
発明者 橋本隆彦萩村将巳
出願日 2016年1月12日 (5年1ヶ月経過) 出願番号 2016-003403
公開日 2017年7月20日 (3年7ヶ月経過) 公開番号 2017-127052
状態 特許登録済
技術分野 電動機,発電機と測定・保護装置等との結合 ブラシレスモータ
主要キーワード 標準極 有底円筒 異形形状 磁極信号 軸方向平面視 傾斜辺 極マグネット 磁気変化
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年7月20日)のものです。
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図面 (10)

課題

3つの磁気検出部で3相コイル転流タイミングエンジン点火タイミングの両者のタイミングを容易に検出することができる回転電機を提供する。

解決手段

複数のN極マグネット16Nと複数のS極マグネット16Sとが回転方向に沿って順番に配置されたマグネット16を有するロータ4と、マグネット16の少なくとも一部に対向するように、かつ回転方向に沿って並んで配置された3つのホールIC50u,50v,50wと、を備え、マグネット16は、N極面の全体が一様にN極に着磁されていると共に、S極面の全体が一様にS極に着磁されており、かつロータ4の所定の回転位置においてのみ、3つのホールIC50u,50v,50wが、それぞれ同一の磁極信号を出力するように形成または配置されている。

概要

背景

一般に、車両の始動発電機等の回転電機は、ロータに設けられたマグネット磁気変化を検出することにより、ロータの回転位置を検出する。そして、このロータの回転位置の検出結果に基づいて、3相コイル転流タイミング等を制御する。
ところで、マグネットの磁気変化を検出するホールIC等の磁気検出部は、U,V,Wの3相のコイルの転流タイミングを検出する役割と、エンジン点火タイミングを検出するための点火タイミングを検出する役割と、を有する。そして、これらの役割を磁気検出部によって満足させるためのさまざまな技術が開示されている。

例えば、回転方向磁極順番となるように配置された複数のマグネットのうち、1つのマグネットの一部を異極磁性部とし、この異極磁性部に対応する箇所を通過する1つの磁気検出部と、異極磁性部を避けた位置を通過する2つの磁気検出部と、の合計3つの磁気検出部で構成する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
この特許文献1によれば、3つの磁気検出部で3相のコイルの転流タイミングとエンジンの点火タイミングの両者のタイミングを検出することができる。

概要

3つの磁気検出部で3相のコイルの転流タイミングとエンジンの点火タイミングの両者のタイミングを容易に検出することができる回転電機を提供する。複数のN極マグネット16Nと複数のS極マグネット16Sとが回転方向に沿って順番に配置されたマグネット16を有するロータ4と、マグネット16の少なくとも一部に対向するように、かつ回転方向に沿って並んで配置された3つのホールIC50u,50v,50wと、を備え、マグネット16は、N極面の全体が一様にN極に着磁されていると共に、S極面の全体が一様にS極に着磁されており、かつロータ4の所定の回転位置においてのみ、3つのホールIC50u,50v,50wが、それぞれ同一の磁極信号を出力するように形成または配置されている。

目的

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、3つの磁気検出部で3相のコイルの転流タイミングとエンジンの点火タイミングの両者のタイミングを容易に検出することができる回転電機を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

複数のN極面と複数のS極面とが回転方向に沿って順番に配置されたマグネットを有するロータと、前記マグネットの少なくとも一部に対向するように、かつ前記回転方向に沿って並んで配置された3つの磁気検出部と、を備え、前記マグネットは、前記N極面の全体が一様にN極に着磁されていると共に、前記S極面の全体が一様にS極に着磁されており、かつ前記ロータの所定の回転位置においてのみ、前記3つの磁気検出部が、それぞれ同一の磁極信号を出力するように形成または配置されていることを特徴とする回転電機

請求項2

前記マグネットは、前記複数のN極面および前記複数のS極面のうち、少なくとも何れか1つの極面が異形状に形成された異形極面とされ、該異形極面以外の極面が同一形状に形成された標準極面とされていることを特徴とする請求項1に記載の回転電機。

請求項3

前記マグネットは、前記異形極面を1つ有し、前記異形極面は、前記標準極面と比較して前記回転方向の幅が大きく形成されており、前記回転方向の幅は、前記3つの磁気検出部が同時に前記異形極面と対向可能な幅に設定されていることを特徴とする請求項2に記載の回転電機。

請求項4

前記磁気検出部による磁極信号の出力結果を保持する保持回路を有し、前記マグネットは、前記複数のN極面と前記複数のS極面とが各々別々に構成されていると共に、前記異形極面を1つ有し、前記異形極面は、前記標準極面と比較して前記回転方向の幅が小さく形成されており、前記回転方向における前記N極面と前記S極面との間の幅が、1箇所だけ幅広に形成されており、該1箇所の幅は、前記3つの磁気検出部のうちの2つの磁気検出部がそれぞれ異極の極面と対向しない幅に設定されていることを特徴とする請求項2に記載の回転電機。

請求項5

前記異形極面を3つ有し、3つの前記異形極面は、前記回転方向に並んで配置されており、3つの前記異形極面のうち中央の異形極面は、前記回転方向の両辺が回転軸に対して斜めに延びるように形成されており、3つの前記異形極面のうち前記回転方向両側の異形極面は、前記中央の異形曲面側の辺のみ、該中央の異形曲面の辺に対応するように斜めに延びるように形成されていることを特徴とする請求項2に記載の回転電機。

請求項6

前記磁気検出部による磁極信号の出力結果を保持する保持回路を有すると共に、前記異形極面を2つ有し、2つの前記異形極面は、前記標準極面を1つ間に挟んで両側に配置され、前記2つの異形極面には、前記3つの磁気検出部のうち、前記回転方向の最前に位置する磁気検出部の通過領域に切欠部が形成されており、前記切欠部の大きさは、前記3つの磁気検出部のうちの2つの磁気検出部がそれぞれ異極の極面と対向しない大きさに設定されていることを特徴とする請求項2に記載の回転電機。

請求項7

前記3つの磁気検出部は、回転軸方向の高さが全て同一高さに配置されていることを特徴とする請求項1〜請求項6の何れか1項に記載の回転電機。

技術分野

0001

本発明は、回転電機に関するものである。

背景技術

0002

一般に、車両の始動発電機等の回転電機は、ロータに設けられたマグネット磁気変化を検出することにより、ロータの回転位置を検出する。そして、このロータの回転位置の検出結果に基づいて、3相コイル転流タイミング等を制御する。
ところで、マグネットの磁気変化を検出するホールIC等の磁気検出部は、U,V,Wの3相のコイルの転流タイミングを検出する役割と、エンジン点火タイミングを検出するための点火タイミングを検出する役割と、を有する。そして、これらの役割を磁気検出部によって満足させるためのさまざまな技術が開示されている。

0003

例えば、回転方向磁極順番となるように配置された複数のマグネットのうち、1つのマグネットの一部を異極磁性部とし、この異極磁性部に対応する箇所を通過する1つの磁気検出部と、異極磁性部を避けた位置を通過する2つの磁気検出部と、の合計3つの磁気検出部で構成する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
この特許文献1によれば、3つの磁気検出部で3相のコイルの転流タイミングとエンジンの点火タイミングの両者のタイミングを検出することができる。

先行技術

0004

国際公開第2012/169156号

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、上述の従来技術にあっては、1つのマグネットの一部に異極磁性部を形成するのが実際に困難であり、また、異極磁性部の位置を高精度に決めることも困難であるという課題があった。

0006

そこで、本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、3つの磁気検出部で3相のコイルの転流タイミングとエンジンの点火タイミングの両者のタイミングを容易に検出することができる回転電機を提供するものである。

課題を解決するための手段

0007

上記の課題を解決するために、本発明に係る回転電機は、複数のN極面と複数のS極面とが回転方向に沿って順番に配置されたマグネットを有するロータと、前記マグネットの少なくとも一部に対向するように、かつ前記回転方向に沿って並んで配置された3つの磁気検出部と、を備え、前記マグネットは、前記N極面の全体が一様にN極に着磁されていると共に、前記S極面の全体が一様にS極に着磁されており、かつ前記ロータの所定の回転位置においてのみ、前記3つの磁気検出部が、それぞれ同一の磁極信号を出力するように形成または配置されていることを特徴とする。

0008

このように構成することで、N極面またはS極面の一部に従来のように異極磁性部を設けることなく、3つの磁気検出部がそれぞれ同一の磁極信号を出力する位置を、ロータの所定の回転位置として検出することができる。このため、3つの磁気検出部で3相のコイルの転流タイミングとエンジンの点火タイミングの両者のタイミングを容易に検出することができる。

0009

本発明に係る回転電機は、前記マグネットは、前記複数のN極面および前記複数のS極面のうち、少なくとも何れか1つの極面が異形状に形成された異形極面とされ、該異形極面以外の極面が同一形状に形成された標準極面とされていることを特徴とする。

0010

このように構成することで、3つの磁気検出部によって3相のコイルの転流タイミングを検出しつつ、ロータの所定の回転位置において、3つの磁気検出部によって同一の磁極信号を出力させることができる。

0011

本発明に係る回転電機において、前記マグネットは、前記異形極面を1つ有し、前記異形極面は、前記標準極面と比較して前記回転方向の幅が大きく形成されており、前記回転方向の幅は、前記3つの磁気検出部が同時に前記異形極面と対向可能な幅に設定されていることを特徴とする。

0012

このように構成することで、マグネットの製造コストを極力抑えつつ、容易に3つの磁気検出部によって同一の磁極信号を出力させることができる。

0013

本発明に係る回転電機は、前記磁気検出部による磁極信号の出力結果を保持する保持回路を有し、前記マグネットは、前記複数のN極面と前記複数のS極面とが各々別々に構成されていると共に、前記異形極面を1つ有し、前記異形極面は、前記標準極面と比較して前記回転方向の幅が小さく形成されており、前記回転方向における前記N極面と前記S極面との間の幅が、1箇所だけ幅広に形成されており、該1箇所の幅は、前記3つの磁気検出部のうちの2つの磁気検出部がそれぞれ異極の極面と対向しない幅に設定されていることを特徴とする。

0014

このように構成することで、マグネットの製造コストを極力抑えつつ、容易に3つの磁気検出部によって同一の磁極信号を出力させることができる。

0015

本発明に係る回転電機は、前記異形極面を3つ有し、3つの前記異形極面は、前記回転方向に並んで配置されており、3つの前記異形極面のうち中央の異形極面は、前記回転方向の両辺が回転軸に対して斜めに延びるように形成されており、3つの前記異形極面のうち前記回転方向両側の異形極面は、前記中央の異形曲面側の辺のみ、該中央の異形曲面の辺に対応するように斜めに延びるように形成されていることを特徴とする。

0016

このように構成することで、一部のマグネットの磁極の境界が回転軸方向に対して捩れた状態になる。換言すれば、一部のマグネットの磁極の境界がスキューされた状態になる。このため、マグネットに起因するコギングトルクを低減することができ、回転電機の性能を向上させることができる。

0017

本発明に係る回転電機は、前記磁気検出部による磁極信号の出力結果を保持する保持回路を有すると共に、前記異形極面を2つ有し、2つの前記異形極面は、前記標準極面を1つ間に挟んで両側に配置され、前記2つの異形極面には、前記3つの磁気検出部のうち、前記回転方向の最前に位置する磁気検出部の通過領域に切欠部が形成されており、前記切欠部の大きさは、前記3つの磁気検出部のうちの2つの磁気検出部がそれぞれ異極の極面と対向しない大きさに設定されていることを特徴とする。

0018

このように構成することで、異形極面と標準極面との面積の差を極力小さくすることができる。このため、異形極面を形成することによる回転電機の性能低下を極力抑えることが可能になる。

0019

本発明に係る回転電機において、前記3つの磁気検出部は、回転軸方向の高さが全て同一高さに配置されていることを特徴とする。

0020

このように構成することで、3つの磁気検出部の配置スペースを極力省スペース化することができる。このため、回転電機の小型化を図ることができる。
また、マグネットにおける3つの磁気検出部の通過領域が小さくなるので、異形極面の異形形状を、極力標準極面の形状に合わせることができる。このため、異形極面を形成することによる回転電機の性能低下を確実に抑えることが可能になる。

発明の効果

0021

本発明によれば、N極面またはS極面の一部に従来のように異極磁性部を設けることなく、3つの磁気検出部がそれぞれ同一の磁極信号を出力する位置を、ロータの所定の回転位置として検出することができる。このため、3つの磁気検出部で3相のコイルの転流タイミングとエンジンの点火タイミングの両者のタイミングを容易に検出することができる。

図面の簡単な説明

0022

本発明の第1実施形態における回転電機の斜視図である。
本発明の第1実施形態における回転電機のロータを断面とした側面図である。
本発明の第1実施形態におけるロータの内周側を展開して示した図である。
(a)は、本発明の第1実施形態における磁極信号の波形図、(b)は、本発明の第1実施形態におけるマグネットと各ホールICとの位置関係を示す模式図である。
(a)は、本発明の第2実施形態における磁極信号の波形図、(b)は、本発明の第2実施形態におけるマグネットと各ホールICとの位置関係を示す模式図である。
(a)は、本発明の第3実施形態における磁極信号の波形図、(b)は、本発明の第3実施形態におけるマグネットと各ホールICとの位置関係を示す模式図である。
(a)は、本発明の第4実施形態における磁極信号の波形図、(b)は、本発明の第4実施形態におけるマグネットと各ホールICとの位置関係を示す模式図である。
本発明の第4実施形態におけるロータの内周側を展開して示した図である。
本発明の第5実施形態におけるロータの内周側を展開して示した図である。

実施例

0023

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

0024

(第1実施形態)
(回転電機)
図1は、回転電機1の斜視図、図2は、回転電機1のロータ4を断面とした側面図である。
図1図2に示すように、回転電機1は、例えば自動二輪車等の車両用エンジンの始動発電機として用いられるものであって、3相ブラシレス型の回転電機である。回転電機1は、不図示のエンジンブロックに固定されるステータ2と、エンジンのクランクシャフト(不図示)に固定されるロータ4と、ロータ4の回転位置を検出する位置検出センサ6と、を備えている。なお、以下の説明において、ロータ4の回転軸方向を単に軸方向と称し、回転軸方向に直交するステータ2の径方向を単に径方向と称し、ロータ4の回転方向を単に回転方向、または周方向と称する。

0025

(ステータ)
ステータ2は、電磁鋼板を積層して成るステータ鉄心2Aと、ステータ鉄心2Aに巻回される3相構造の複数のコイル10と、を備えている。ステータ鉄心2Aは、円環状に形成された本体部2aと、この本体部2aの外周面から径方向外側に向かって放射状に突出する複数のティース部2bと、を有している。各ティース部2bは、軸方向平面視で略T字状に形成されており、その先端部に、周方向両側延出する爪片3が形成されている。

0026

ステータ鉄心2Aの外面には、各ティース部2bの周域を覆うようにインシュレータ110が装着されている。このインシュレータ110の上から、各ティース部2bにコイル10が巻回されている。
コイル10は、ステータ2から引き出され、リード線100bを介して制御装置30に接続されている。リード線100bは、保護チューブ102bによって束ねられた状態でその周囲を保護されている。
制御装置30は、エンジンの始動時には所定のタイミングでコイル10に電流を供給することによって、ロータ4とクランクシャフトとを回転させる。また、エンジンの始動後には、ロータ4の回転に伴う発電電力を不図示のバッテリ充電し、または、直接使用に供する。

0027

(ロータ)
ロータ4は、磁性材料から成る有底円筒状のロータヨーク12と、このロータヨーク12の底壁12aに同軸に固定されたボス部14と、を備え、ボス部14には、不図示のエンジンのクランクシャフトが一体回転可能に結合されるようになっている。

0028

図3は、ロータ4の内周側を展開して示した図である。
同図に詳示するように、ロータ4のロータヨーク12の内周面には、複数のマグネット16が周方向に沿って並んで取り付けられている。各マグネット16は、軸方向に長い略長方形状に形成されており、それぞれ周方向の幅の中心位置が等間隔になるように配置されている。また、各マグネット16は、径方向内側に向く面(ステータ2のティース部2bと径方向で対向する面)の磁極が順番になるように配置されている。すなわち、各マグネット16の径方向内側の面は、N極面16NとS極面16Sとが周方向に順番になっている。なお、以下の説明において、径方向内側がN極面16Nとなっているマグネット16を、N極マグネット16Nと称し、径方向内側がS極面16Sとなっているマグネット16をS極マグネット16Sと称する。

0029

ここで、N極マグネット16Nは、径方向内側の全体の面がN極に着磁されていると共に、S極マグネット16Sは、径方向内側の全体の面がN極に着磁されている。さらに、複数のマグネット16のうち、1つのN極マグネット16Nのみ、周方向の幅が幅広に設定された異形マグネット16bとされている。この異形マグネット16bの周方向の幅W1は、位置検出センサ6の後述する3つのホールIC50u,50v,50w(U相のホールIC50u、V相のホールIC50v、W相のホールIC50w)が配列されている幅W2とほぼ同一に設定されている。

0030

また、複数のマグネット16のうち、異形マグネット16b以外のその他のN極マグネット16NおよびS極マグネット16Sは、全て同一形状で、かつ周方向の幅が異形マグネット16bよりも幅狭に設定された標準マグネット16aとされている。
このため、各マグネット16の周方向の間隔は、異形マグネット16bの周方向の両側の間隔が狭くなっており、その他の間隔は全て同一でかつ若干広くなっている。

0031

ここで、ステータ2の各ティース部2bの爪片3の形状は一定形状ではなく、一部のティース部2bの爪片3には軸方向の一端側から軸方向中央側に向かって切欠き部7が設けられている。具体的には、切欠き部7は、円周方向で隣接する二つの爪片3に跨って略長方形状の嵌合溝を形成するように形成され、この嵌合溝を形成する切欠き部7の対が円周方向に連続して合計3箇所に配置されるようになっている。

0032

以下、爪片3に切欠き部7が形成される4個のティース部2bを他のティース部2bと区別するために特定ティース部2Bと称する。隣接する特定ティース部2Bに形成される各切欠き部7の対には、位置検出センサ6の後述する3つのセンサ保持用の脚部80a,脚部80b,80c(図2参照)が挿入される。

0033

(位置検出センサ)
図2図3に示すように、位置検出センサ6は、センサケース20と、ロータ4のマグネット16の磁極を検出する3つのホールIC50u,50v,50w(U相のホールIC50u、V相のホールIC50v、W相のホールIC50w)と、各ホールIC50u,50v,50wによる出力信号を保持する保持回路51と、を主構成としている。
センサケース20は、ステータ2の切欠き部7が形成されている側からステータ2にセットされるようになっており、隣接する特定ティース部2Bに形成される各切欠き部7の対に収納される脚部80a,80b,80cを有している。各脚部80a,80b,80cは、軸方向に沿って延出形成されている。これら脚部80a,80b,80c内に、各ホールIC50u,50v,50wが収納されている。

0034

各ホールIC50u,50v,50wは、脚部80a,80b,80c内に収納されることにより、ステータ2の軸方向端部に対応する位置に回転方向に沿って一列に、かつ等間隔に配置されている。換言すれば、各ホールIC50u,50v,50wは、それぞれの軸方向の高さが同一高さとなるように配置されており、ステータ2の軸方向端部に対応する位置において、ロータ4のマグネット16と径方向で対向している。また、各ホールIC50u,50v,50wは、ステータ2上に配線されているリード線100a(図1参照)を介して制御装置30に接続されている。

0035

各ホールIC50u,50v,50wは、検出した磁極を信号として保持回路51を介して制御装置30に出力する。制御装置30は、各ホールIC50u,50v,50wから出力された磁極信号に基づいて、ロータ4の回転位置を検出したり、ロータ4の円周上の絶対位置を検出したりする。ロータ4の回転位置は、3相のコイル10に対する転流タイミングを制御するために用いられる。ロータ4の円周上の絶対位置は、エンジンの点火タイミングおよび燃料噴射タイミングを制御するために用いられる。以下、各ホールIC50u,50v,50wから出力された磁極信号に基づくロータ4の回転位置、および円周上の絶対位置の検出方法について詳述する。

0036

(ロータの回転位置、および円周上の絶対位置検出方法
図4(a)は、各ホールIC50u,50v,50wによってマグネット16(N極マグネット16N、S極マグネット16S)を検出した際の磁極信号の波形図、図4(b)は、マグネット16と各ホールIC50u,50v,50wとの位置関係を示す模式図である。なお、図4において、各ホールIC50u,50v,50wは、N極を「1」として検出し、S極を「0」として検出するものとする(以下の実施形態についても同様)。

0037

図4(a)、図4(b)に示すように、ロータ4が回転し、複数のマグネット16のうちの標準マグネット16aの前を各ホールIC50u,50v,50wが通過しているときは、各ホールIC50u,50v,50wは「1,0,1」「1,0,0」「1,1,0」・・・のように、2つが同一で一つのみ相違する3ビットの信号を出力することになる。
このとき、上記のような各ホールIC50u,50v,50wの磁極信号に対応して、各コイル10に供給する電流を転流する。すると、ステータ2のティース部2bに形成される磁束と、各マグネット16との間の生じる磁気的な吸引力反発力により、ロータ4が継続的に回転する。

0038

ここで、エンジンの点火タイミングおよび燃料噴射タイミングを制御するには、例えば不図示のクランクシャフトの上死点を考慮する必要がある。すなわち、ロータ4が1回転するうちの1箇所(クランクシャフトの上死点)を検出する必要がある。
複数のマグネット16は、1つの異形マグネット16bを有している。異形マグネット16bの周方向の幅W1は、3つのホールIC50u,50v,50wが配列されている幅W2とほぼ同一に設定されている(図3参照)ので、3つのホールIC50u,50v,50wの全てが異形マグネット16bと対向するときが、ロータ4が1回転するうちに1箇所だけ存在する。

0039

すなわち、ロータ4が1回転するうち、3つのホールIC50u,50v,50wの全てが同一の磁極信号「1,1,1」(特異点)を出力するときが1回だけある。このため、3つのホールIC50u,50v,50wによって「1,1,1」の磁極信号を出力したときを、エンジンの点火タイミングおよび燃料噴射タイミングを制御するために用いることが可能である。

0040

このように、上述の第1実施形態では、複数のマグネット16を、1つの異形マグネット16bと、その他の標準マグネット16aとで構成し、ロータ4が1回転するうち、3つのホールIC50u,50v,50wの全てが同一の磁極信号「1,1,1」を出力するときが1回だけあるように構成した。このため、従来のようにN極マグネット16NまたはS極マグネット16Sの何れか一方の一部に異極磁性部を設ける必要がなく、3つのホールIC50u,50v,50wによって「1,1,1」の磁極信号を出力したときを、エンジンの点火タイミングおよび燃料噴射タイミングを制御するために用いることができる。よって、3つのホールIC50u,50v,50wで3相のコイル10の転流タイミングとエンジンの点火タイミングの両者のタイミングを容易に検出することができる。

0041

また、標準マグネット16aと比較して周方向の幅が大きい異形マグネット16bを1つ形成するだけで、3つのホールIC50u,50v,50wで3相のコイル10の転流タイミングとエンジンの点火タイミングの両者のタイミングを容易に検出することができるので、マグネット16の製造コストを抑えることができる。

0042

なお、上述の第1実施形態では、複数のN極マグネット16Nのうちの1つを異形マグネット16bとした場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、N極マグネット16Nに代わってS極マグネット16Sを異形マグネット16bとしてもよい。

0043

(第2実施形態)
(ロータ)
次に、図5に基づいて、第2実施形態について説明する。なお、前述の第1実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明を省略する。
図5(a)は、各ホールIC50u,50v,50wによってマグネット216(N極マグネット16N、S極マグネット16S)を検出した際の磁極信号の波形図、図5(b)は、マグネット216と各ホールIC50u,50v,50wとの位置関係を示す模式図である。これら図5(a)、図5(b)は、それぞれ図4(a)、図4(b)に対応している。
図5(a)、図5(b)に示すように、第1実施形態と第2実施形態との相違点は、第1実施形態におけるロータ4の複数のマグネット16の構成と、第2実施形態におけるロータ204のマグネット216の構成とが異なる点にある。

0044

より具体的には、複数のマグネット216のうち、1つのS極マグネット16Sのみ、標準マグネット16aの周方向の幅と比較して幅狭に設定された異形マグネット216bとされている。そして、異形マグネット216bの周方向両側に配置された標準マグネット16aのうち、一方の標準マグネット16aの位置を、異形マグネット216bを幅狭に形成した分、この異形マグネット216b側に寄せて配置している。これにより、隣接する各マグネット16の間隔のうち、1箇所の間隔K1が他の間隔K2よりも大きくなっている。

0045

(ロータの回転位置、および円周上の絶対位置検出方法)
次に、各ホールIC50u,50v,50wから出力された磁極信号に基づくロータ204の回転位置、および円周上の絶対位置の検出方法について詳述する。
ロータ204が回転し、複数のマグネット16のうちの標準マグネット16aの前、およびこれら標準マグネット16a間の間隔K2の前を各ホールIC50u,50v,50wが通過しているときは、各ホールIC50u,50v,50wは「1,1,0」「0,1,0」「0,0,1」・・・のように、2つが同一で一つのみ相違する3ビットの信号を出力することになる。

0046

このとき、上記のような各ホールIC50u,50v,50wの磁極信号に対応して、各コイル10に供給する電流を転流する。すると、ステータ2のティース部2bに形成される磁束と、各マグネット16との間の生じる磁気的な吸引力や反発力により、ロータ204が継続的に回転する。

0047

これに対し、各ホールIC50u,50v,50wのうち、U相のホールIC50uまたはW相のホールIC50wが、標準マグネット16aと異形マグネット216bとの間の間隔K1を通過する際、3つのホールIC50u,50v,50wの全てが同一の磁極信号を出力する。

0048

例えば、図5に示すように、V相のホールIC50vとW相のホールIC50wとがS極マグネット16Sに対向し、U相のホールIC50uが既にS極マグネット16Sの前を通過して間隔K1上に位置している場合について説明する。この場合、V相のホールIC50vとW相のホールIC50wの磁極信号は、それぞれ「0,0」となる。一方、U相のホールIC50uによる磁極信号も保持回路51(図2参照)によって「0」である。

0049

このように、標準マグネット16aと異形マグネット216bとの間の間隔K1は、3つのホールIC50u,50v,50wのうち、何れか2つのホールICがそれぞれ異極のマグネット216と対向しない間隔に設定されている。このため、ロータ204が1回転するうち、3つのホールIC50u,50v,50wの全てが同一の磁極信号(「0,0,0」または「1,1,1」である特異点)を出力するときが1回だけある。
したがって、上述の第2実施形態によれば、前述の第1実施形態と同様の効果を奏することができる。

0050

なお、上述の第2実施形態では、複数のS極マグネット16Sのうちの1つを異形マグネット16bとした場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、S極マグネット16Sに代わってN極マグネット16Nを異形マグネット216bとしてもよい。

0051

(第3実施形態)
(ロータ)
次に、図6に基づいて、第3実施形態について説明する。
図6(a)は、各ホールIC50u,50v,50wによってマグネット16(N極マグネット16N、S極マグネット16S)を検出した際の磁極信号の波形図、図6(b)は、マグネット216と各ホールIC50u,50v,50wとの位置関係を示す模式図である。これら図6(a)、図6(b)は、それぞれ図4(a)、図4(b)に対応している。
図6(a)、図6(b)に示すように、第1実施形態と第3実施形態との相違点は、第1実施形態におけるロータ4の各マグネット16の配置間隔と、第3実施形態におけるロータ304の各マグネット16の配置間隔とが異なる点にある。

0052

より具体的には、第3実施形態におけるロータ304の各マグネット16は、全て標準マグネット16aで構成されており、異形マグネット16bがない。そして、複数のマグネット16のうち、1つのマグネット16(この実施形態では、1つのN極マグネット16N)が、隣のマグネット16(この実施形態では、S極マグネット16S)に寄って配置されている。これにより、隣接する各マグネット16の間隔のうち、1箇所の間隔K3が他の間隔K4よりも大きくなっている。この間隔K4は、3つのホールIC50u,50v,50wのうち、何れか2つのホールICがそれぞれ異極のマグネット16と対向しない間隔に設定されている。

0053

したがって、上述の第3実施形態によれば、前述の第2実施形態と同様の効果を奏することができる。また、異形マグネット16bを必要としない分、製造コストを低減できる。

0054

(第4実施形態)
(ロータ)
次に、図7に基づいて、第4実施形態について説明する。
図7(a)は、各ホールIC50u,50v,50wによってマグネット416(N極マグネット16N、S極マグネット16S)を検出した際の磁極信号の波形図、図7(b)は、マグネット216と各ホールIC50u,50v,50wとの位置関係を示す模式図である。これら図7(a)、図7(b)は、それぞれ図4(a)、図4(b)に対応している。
図7(a)、図7(b)に示すように、第1実施形態と第4実施形態との相違点は、第1実施形態におけるロータ4の各マグネット16の配置間隔と、第4実施形態におけるロータ404の各マグネット416の配置間隔とが異なる点にある。

0055

より具体的には、複数のマグネット416の全ては、標準マグネット16aの周方向の幅と比較して幅狭に設定された異形マグネット416bとされている。そして、周方向に隣接する異形マグネット416bの間隔は、1箇所の間隔K5を除いて全て同じ間隔K6に設定されている。また、1箇所の間隔K5は、他の間隔K6よりも大きくなっており、且つ3つのホールIC50u,50v,50wのうち、何れか2つのホールICがそれぞれ異極のマグネット416と対向しない間隔に設定されている。

0056

したがって、上述の第4実施形態によれば、前述の第2実施形態と同様の効果を奏することができる。また、全てが同じ形状の異形マグネット416bであるため、異なる形状のマグネットを2つ以上用意する必要がない。このため、ロータ404の製造コストを低減できる。

0057

(第5実施形態)
(ロータ)
次に、図8に基づいて、第5実施形態について説明する。
図8は、ロータ504の内周側を展開して示した図であって、前述の図3に対応している。
同図に示すように、第1実施形態と第5実施形態との相違点は、第1実施形態のマグネット16は、異形マグネット16bが1つであるのに対し、第5実施形態のマグネット516は、異形マグネット516b,516c,516dが3つである点にある。

0058

より詳しくは、3つの異形マグネット516b,516c,516dは、周方向に並んで配置されている。3つの異形マグネット516b,516c,516dのうちの第1異形マグネット516bは、複数のN極マグネット16Nのうちの1つにより形成されている。第1異形マグネット516bには、周方向の両辺が軸方向に対して斜めに延びる傾斜辺517a,517bが形成されている。
これにより、第1異形マグネット516bは、各ホールIC50u,50v,50wが配置されている側における端部(図8における上側の端部、以下、上端という)の周方向の幅W3が、各ホールIC50u,50v,50wが配置されている側とは反対側(図8における下側)における端部の周方向の幅W4よりも大きくなっている。

0059

3つの異形マグネット516b,516c,516dのうちの第2異形マグネット516c、および第3異形マグネット516dは、それぞれ第1異形マグネット516bの周方向両側に配置されたS極マグネット16Sにより形成されている。
第2異形マグネット516c(図8における第1異形マグネット516bの右側のマグネット)には、第1異形マグネット516b側の一辺に、第1異形マグネット516bの傾斜辺517aに対応するように斜めに延びる傾斜辺517cが形成されている。
第3異形マグネット516d(図8における第1異形マグネット516bの左側のマグネット)には、第1異形マグネット516b側の一辺に、第1異形マグネット516bの傾斜辺517bに対応するように斜めに延びる傾斜辺517dが形成されている。

0060

ここで、各傾斜辺517a〜517dは、これら傾斜辺517a〜517dと各マグネット516の軸方向中央のラインL1との交点P1,P2間、およびこれら交点P1,P2と対応する第2異形マグネット516c,516dの端辺との間の幅W5が全て同一になるように形成されている。また、幅W5は、標準マグネット16aの周方向の幅W6と同一になるように設定されている。
さらに、第1異形マグネット516bの上端の幅W3は、3つのホールIC50u,50v,50wが配列されている幅W2よりもやや大きくなるように設定されている。

0061

したがって、上述の第5実施形態によれば、前述の第1実施形態と同様の効果を奏することができる。また、一部のマグネット516の磁極の境界が回転軸方向に対して捩れた状態になる。換言すれば、一部のマグネット516の磁極の境界がスキューされた状態になる。このため、マグネット516に起因するコギングトルクを低減することができ、回転電機1の性能を向上させることができる。

0062

なお、上述の第5実施形態では、3つの異形マグネット516b,516c,516dのうち、第1異形マグネット516bをN極マグネット16Nにより形成し、第2異形マグネット516c、および第3異形マグネット516dをS極マグネット16Sにより形成する場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、第1異形マグネット516bをS極マグネット16Sにより形成し、第2異形マグネット516c、および第3異形マグネット516dをN極マグネット16Nにより形成してもよい。

0063

さらに、上述の実施形態では、3つの異形マグネット516b,516c,516d間のみがスキューした状態になっているが、これに限られるものではなく、標準マグネット16aもスキューさせて形成してもよい。

0064

(第6実施形態)
(ロータ)
次に、図9に基づいて、第5実施形態について説明する。
図8は、ロータ604の内周側を展開して示した図であって、前述の図8に対応している。
同図に示すように、第5実施形態と第6実施形態との相違点は、第5実施形態の3つの異形マグネット516b,516c,516dの形状と、第5実施形態の3つの異形マグネット616b,616c,616dの形状とが異なる点にある。

0065

より詳しくは、3つの異形マグネット616b,616c,616dは、周方向に並んで配置されている。3つの異形マグネット616b,616c,616dのうちの第1異形マグネット616bは、複数のN極マグネット16Nのうちの1つにより形成されている。第1異形マグネット616bの周方向両辺には、各ホールIC50u,50v,50wが通過する領域(本第6実施形態では、第1異形マグネット616bの上端部)に、段差により拡幅された幅広部619が形成されている。幅広部619の周方向の幅W7は、3つのホールIC50u,50v,50wが配列されている幅W2よりもやや大きくなるかほぼ同等となるように設定されている。

0066

3つの異形マグネット616b,616c,616dのうちの第2異形マグネット616c、および第3異形マグネット616dは、それぞれ第1異形マグネット616bの周方向両側に配置されたS極マグネット16Sにより形成されている。
第2異形マグネット616c(図8における第1異形マグネット616bの右側のマグネット)、および第3異形マグネット616d(図8における第1異形マグネット616bの左側のマグネット)には、それぞれ第1異形マグネット616b側の一辺に、この第1異形マグネット616bの幅広部619を受け入れる凹部620a,620bが形成されている。

0067

したがって、上述の第6実施形態によれば、前述の第1実施形態と同様の効果を奏することができる。また、標準マグネット16aと3つの異形マグネット616b,616c,616dとの面積の差を極力小さくすることができる。このため、異形マグネット616b,616c,616dを形成することによる回転電機1の性能低下を極力抑えることが可能になる。

0068

なお、上述の第6実施形態では、3つの異形マグネット616b,616c,616dのうち、第1異形マグネット616bをN極マグネット16Nにより形成し、第2異形マグネット616c、および第3異形マグネット616dをS極マグネット16Sにより形成する場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、第1異形マグネット616bをS極マグネット16Sにより形成し、第2異形マグネット616c、および第3異形マグネット616dをN極マグネット16Nにより形成してもよい。

0069

また、上述の第6実施形態では、各ホールIC50u,50v,50wの通過領域に対応するように、第1異形マグネット616bの上端部(図8における上端部)に幅広部619を形成し、第2異形マグネット616cおよび第3異形マグネット616dの上端部に、それぞれ凹部620a,620bを形成した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、幅広部619や凹部620a,620bの形成位置は、各ホールIC50u,50v,50wの通過領域に応じてさまざまな位置に変更することが可能である。

0070

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述の実施形態では、回転電機1は、自動二輪車等の車両用エンジンの始動発電機として用いられるものである場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、さまざまな電動機に回転電機1を採用することが可能である。

0071

また、上述の実施形態では、ステータ2のティース部2bに特定ティース部2Bを形成すると共に、位置検出センサ6のセンサケース20に特定ティース部2Bの切欠き部7に収納される脚部80a,80b,80cを形成した場合について説明した。さらに、これら脚部80a,80b,80cに、それぞれ3つのホールIC50u,50v,50wを収納した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、特定ティース部2Bを形成せずに、ステータ2の軸方向端部で、かつ外周部寄りに3つのホールIC50u,50v,50wを並べて配置してもよい。
この場合、各マグネット16のホールIC50u,50v,50wに対応させる側を延出形成し、ステータ2に対してオーバーハングさせる。これにより、各マグネット16とホールIC50u,50v,50wとを径方向で対向させることができるので、上述の実施形態と同様の効果を奏することができる。

0072

また、上述の実施形態では、ステータ2の軸方向端部に対応する位置に、各ホールIC50u,50v,50wを回転方向に沿って一列に配置した場合について説明した。つまり、各ホールIC50u,50v,50wを、それぞれの軸方向の高さが同一高さとなるように配置した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、各ホールIC50u,50v,50wは、軸方向の高さを同一に設定しなくてもよい。

0073

さらに、上述の実施形態では、複数のマグネット16を、それぞれN極マグネット16NやS極マグネット16Sに構成した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、リング状のマグネットに複数の磁極を着磁し、各磁極をそれぞれ上述の実施形態のように構成してもよい。
また、上述の実施形態では、マグネット16〜616の磁気を検出する素子としてホールIC50u,50v,50wを用いた場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、マグネット16〜616の磁気を検出可能であればよく、ホールIC50u,50v,50wに代えてさまざまな電子部品を使用することが可能である。

0074

1…回転電機
2…ステータ
4,204,304,404,504,604…ロータ
16,216,416,516,616…マグネット
16a…標準マグネット(標準極面)
16b,216b,416b…異形マグネット(異形極面)
16N…N極面、N極マグネット
16S…S極面、S極マグネット
50u…U相のホールIC(磁気検出部)
50v…V相のホールIC(磁気検出部)
50w…W相のホールIC(磁気検出部)
51…保持回路
516b,616b…第1異形マグネット(異形極面)
516c,616c…第2異形マグネット(異形極面)
516d,616d…第3異形マグネット(異形極面)
517a,517b,517c,517d…傾斜辺
619…幅広部
620a,620b…凹部

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