JPWO2017122670A1 - Rotating electric machine - Google Patents
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Abstract
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IC(50u,50v,50w)と、これら3つのホールIC(50u,50v,50w)による磁極信号の出力結果をマグネット(16)の残留磁束密度に応じて変化させて出力するリニア出力部と、を備え、N極マグネット(16N)およびS極マグネット(16S)のうちの何れか1つの極面には、この極面の少なくとも一部に残留磁束密度の異なる異密度部が形成されており、3つのホールIC(50u,50v,50w)のうちの少なくとも1つは、異密度部と対向する。 A rotor (4) having a magnet (16) in which a plurality of N-pole magnets (16N) and a plurality of S-pole magnets (16S) are sequentially arranged along the rotation direction, and at least a part of the magnet (16) Three Hall ICs (50u, 50v, 50w) arranged so as to face each other along the rotation direction, and output results of magnetic pole signals from these three Hall ICs (50u, 50v, 50w) are magnets ( And a linear output unit that changes and outputs the residual magnetic flux density according to the residual magnetic flux density of 16), and any one of the N pole magnet (16N) and the S pole magnet (16S) Are formed in at least a part of each of the three Hall ICs (50u, 50v, 50w) and at least one of the three Hall ICs (50u, 50v, 50w). To.
Description
本発明は、回転電機に関するものである。
本願は、2016年1月12日に、日本に出願された特願2016−003820号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。The present invention relates to a rotating electrical machine.
This application claims priority on January 12, 2016 based on Japanese Patent Application No. 2016-003820 for which it applied to Japan, and uses the content here.
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の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相コイルの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、エンジンの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。Generally, a rotating electrical machine such as a starter generator of a vehicle detects a rotational position of the rotor by detecting a magnetic change of a magnet provided in the rotor. Based on the detection result of the rotational position of the rotor, the commutation timing of the three-phase coil is controlled.
By the way, a magnetic detection unit such as a Hall IC that detects the magnetic change of the magnet has a role of detecting the commutation timing of the three-phase coils of U, V, and W and an ignition timing for detecting the ignition timing of the engine. And a role to detect. Various techniques for satisfying these roles by the magnetic detection unit are disclosed.
例えば、回転方向に磁極が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。For example, among a plurality of magnets arranged so that the magnetic poles are in order in the rotation direction, a part of one magnet is used as a different polarity magnetic part, and one magnetic detection that passes through a location corresponding to this different pole magnetic part A technology is disclosed that includes a total of three magnetic detection units, that is, a magnetic field detection unit and two magnetic detection units that pass through a position that avoids the heteropolar magnetic unit (see, for example, Patent Document 1).
According to this Patent Document 1, it is possible to detect both the commutation timing of the three-phase coil and the ignition timing of the engine with the three magnetic detectors.
しかしながら、上述の従来技術の回転電機は、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可能性があった。 However, in the above-described conventional rotating electric machine, it is actually difficult to form a different magnetic part in a part of one magnet, and it is also difficult to determine the position of the different magnetic part with high accuracy. There was a possibility that there was.
本発明は、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。 The present invention provides a rotating electrical machine that can easily detect both the commutation timing of a three-phase coil and the ignition timing of an engine with three magnetic detectors.
本発明の第1の態様によれば、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、前記磁気検出部による磁極信号の出力結果を前記マグネットの残留磁束密度に応じて変化させて出力するリニア出力部と、を備え、前記複数のN極面および前記複数のS極面のうちの何れか1つの極面には、該極面の少なくとも一部に残留磁束密度の異なる異密度部が形成されており、前記3つの磁気検出部のうちの少なくとも1つは、前記異密度部と対向するように配置されている。 According to the first aspect of the present invention, the rotating electrical machine includes a rotor having a magnet in which a plurality of N-pole surfaces and a plurality of S-pole surfaces are sequentially arranged along the rotation direction, and at least a part of the magnets. And output the magnetic pole signal output result of the magnetic detection unit in accordance with the residual magnetic flux density of the magnet, and the three magnetic detection units arranged side by side along the rotation direction. A linear output section, and at least one of the plurality of N pole faces and the plurality of S pole faces has a different density part having a different residual magnetic flux density on at least a part of the pole faces. It is formed, and at least one of the three magnetic detection parts is arranged to face the different density part.
このように、同一磁極上に残留磁束密度の異なる箇所を形成することにより、この残留磁束密度の異なる箇所を検出したときを、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、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。 In this way, by forming the portions having different residual magnetic flux densities on the same magnetic pole, the time when the portions having different residual magnetic flux densities are detected can be detected as the predetermined rotational position of the rotor. For this reason, both the commutation timing of the three-phase coil and the ignition timing of the engine are detected by the three magnetic detectors without providing a different-polar magnetic part on a part of the N-polar surface or the S-polar surface. Can be easily detected.
本発明の第2の態様によれば、本発明の第1の態様に係る回転電機において、前記複数のN極面および前記複数のS極面のうちの何れか1つの極面は、該極面の全体が異密度部とされている。 According to the second aspect of the present invention, in the rotating electrical machine according to the first aspect of the present invention, any one of the plurality of N pole faces and the plurality of S pole faces is the pole face. The entire surface is a different density part.
このように構成することで、複数のN極面または複数のS極面のうちの何れか1つの極面そのものの材質を変更することで、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。このため、N極面またはS極面の一部に異密度部を形成する場合と比較して、マグネットの製造を容易化できる。 By configuring in this way, the commutation of a three-phase coil is performed by three magnetic detectors by changing the material of any one of a plurality of N pole faces or a plurality of S pole faces. Both the timing and the ignition timing of the engine can be easily detected. For this reason, compared with the case where a different density part is formed in a part of N pole surface or S pole surface, manufacture of a magnet can be facilitated.
本発明の第3の態様によれば、本発明の第1の態様または第2の態様に係る回転電機は、前記リニア出力部による出力結果が信号として入力される制御部を備え、前記異密度部の残留磁束密度は、該異密度部以外の前記N極面および前記S極面の残留磁束密度よりも大きく設定されており、前記制御部は、前記磁気検出部が前記N極面を検出した際の磁極信号に基づく前記リニア出力部による出力結果が超える第1閾値と、前記磁気検出部が前記S極面を検出した際の磁極信号に基づく前記リニア出力部による出力結果が超える第2閾値と、前記磁気検出部が前記異密度部を検出した際の磁極信号に基づく前記リニア出力部による出力結果のみが超える第3閾値と、を備え、前記リニア出力部により出力結果が、前記第1閾値および前記第2閾値の何れか一方を越え、かつ前記第3閾値を越えた場合の前記ロータの回転位置を、所定の回転位置に設定する。 According to a third aspect of the present invention, the rotating electrical machine according to the first aspect or the second aspect of the present invention includes a control unit to which an output result from the linear output unit is input as a signal, and the different density The residual magnetic flux density of the part is set to be larger than the residual magnetic flux density of the N pole face and the S pole face other than the different density part, and the control part detects the N pole face by the magnetic detection part. A first threshold value that exceeds the output result from the linear output unit based on the magnetic pole signal when the magnetic detection signal is detected, and a second threshold value that exceeds the output result from the linear output unit based on the magnetic pole signal when the magnetic detection unit detects the S pole surface. A threshold value, and a third threshold value that exceeds only an output result by the linear output unit based on a magnetic pole signal when the magnetic detection unit detects the different density portion, and the output result by the linear output unit is 1 threshold and the second Beyond one of values, and a rotational position of the rotor when it exceeds the third threshold value is set to a predetermined rotational position.
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。 With this configuration, the commutation timing of the three-phase coils and the ignition of the engine can be achieved by three magnetic detection units without providing a different-polarity magnetic unit on a part of the N-polar surface or the S-polar surface as in the prior art. Both timings can be easily detected.
本発明の第4の態様によれば、本発明の第1の態様または第2の態様に係る回転電機は、前記リニア出力部による出力結果が信号として入力される制御部を備え、前記異密度部の残留磁束密度は、該異密度部以外の前記N極面および前記S極面の残留磁束密度よりも小さく設定されており、前記制御部は、前記磁気検出部が前記異密度部を検出した際の磁極信号に基づく前記リニア出力部による出力結果が超える第1閾値と、前記磁気検出部が前記N極面を検出した際の磁極信号に基づく前記リニア出力部による出力結果が超え、かつ前記異密度部を検出した際の磁極信号に基づく前記リニア出力部による出力結果が超えない第2閾値と、前記磁気検出部が前記S極面を検出した際の磁極信号に基づく前記リニア出力部による出力結果が超え、かつ前記異密度部を検出した際の磁極信号に基づく前記リニア出力部による出力結果が超えない第3閾値と、を備え、前記リニア出力部により出力結果が、前記第1閾値のみ超えた場合の前記ロータの回転位置を、所定の回転位置に設定する。 According to a fourth aspect of the present invention, the rotating electrical machine according to the first aspect or the second aspect of the present invention includes a control unit to which an output result of the linear output unit is input as a signal, and the different density The residual magnetic flux density of the part is set to be smaller than the residual magnetic flux density of the N pole face and the S pole face other than the different density part, and the control unit detects the different density part by the magnetic detection part. A first threshold value exceeding the output result by the linear output unit based on the magnetic pole signal when the magnetic detection signal is detected, an output result by the linear output unit based on the magnetic pole signal when the magnetic detection unit detects the N pole surface, and A second threshold value that does not exceed an output result by the linear output unit based on the magnetic pole signal when the different density portion is detected, and the linear output unit based on the magnetic pole signal when the magnetic detection unit detects the S pole surface The output result by exceeds And a third threshold value that does not exceed an output result by the linear output unit based on the magnetic pole signal when the different density part is detected, and the output result by the linear output unit exceeds only the first threshold value. The rotational position of the rotor is set to a predetermined rotational position.
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。 With this configuration, the commutation timing of the three-phase coils and the ignition of the engine can be achieved by three magnetic detection units without providing a different-polarity magnetic unit on a part of the N-polar surface or the S-polar surface as in the prior art. Both timings can be easily detected.
上記の回転電機によれば、同一磁極上に残留磁束密度の異なる箇所を形成することにより、この残留磁束密度の異なる箇所を検出したときを、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、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。 According to the above rotating electric machine, by forming the portions having different residual magnetic flux densities on the same magnetic pole, the time when the portions having different residual magnetic flux densities are detected can be detected as the predetermined rotational position of the rotor. For this reason, both the commutation timing of the three-phase coil and the ignition timing of the engine are detected by the three magnetic detectors without providing a different-polar magnetic part on a part of the N-polar surface or the S-polar surface. Can be easily detected.
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(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る。回転電機1は、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。(First embodiment)
(Rotating electric machine)
FIG. 1 is a perspective view of the rotating electrical machine 1, and FIG. 2 is a side view of the
As shown in FIGS. 1 and 2, the rotating electrical machine 1 is used as a starter generator for a vehicle engine such as a motorcycle. The rotating electrical machine 1 is a three-phase brushless type rotating electrical machine. The rotating electrical machine 1 includes a
(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、周方向両側に延出する爪片3が形成されている。(Stator)
The
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に充電し、または、直接使用に供する。An
The
The
(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。(Rotor)
The
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いる。各マグネット16は、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と称する。また、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。FIG. 3 is a developed view of the inner peripheral side of the
As shown in detail in the figure, a plurality of
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、他のマグネット16と磁性材料が異なっている。
Here, the entire surface on the radially inner side of the
具体的には、1つのN極マグネット16Nは、いわゆる9材のフェライト磁石(以下、9材マグネット16aという)により形成され、9材マグネット16a以外のマグネット16を、いわゆる6材のフェライト磁石(以下、6材マグネット16bという)により形成されている。
なお、9材マグネット16aの磁石特性と6材マグネット16bの磁石特性とを比較すると、9材マグネット16aの残留磁束密度が、6材マグネット16bの残留磁束密度よりも大きくなっている。すなわち、複数のマグネット16は、1つのマグネット16のみ残留磁束密度が異なっている。Specifically, one N-
When the magnet characteristics of the 9-
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。
Here, the shape of the
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。
Hereinafter, the four
(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による出力信号をマグネット16の残留磁束密度に応じて変化させて出力するリニア出力部51と、を主構成としている。(Position detection sensor)
As shown in FIGS. 2 and 3, the
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。
The
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を介して制御装置30に接続されている(図1参照)。
The
各ホールIC50u,50v,50wは、検出した磁極を信号としてリニア出力部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。
Each
(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は、各ホールIC50u,50v,50wのうちの1つのリニア出力部51を介して出力された磁極信号の波形を示す図である。なお、図4において、各ホールIC50u,50v,50wは、N極を「正(+)」として検出し、S極を「負(−)」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)。(Rotor rotation position and absolute position detection method on the circumference)
FIG. 4 is a diagram showing the waveform of the magnetic pole signal output via one
同図に示すように、ロータ4が回転すると、例えば、U相のホールIC50uを通過するマグネット16の磁極が変化することにより、U相のホールIC50uのリニア出力部51を介して出力された磁極信号(以下、単にU相のホールIC50uの磁極信号という)の波形は、正弦波形のようになる。また、V相のホールIC50vのリニア出力部51を介して出力された磁極信号(以下、単にV相のホールIC50vの磁極信号という)と、W相のホールIC50wのリニア出力部51を介して出力された磁極信号(以下、単にW相のホールIC50wの磁極信号という)も、U相のホールIC50uの磁極信号と同様に正弦波形のようになる。
As shown in the figure, when the
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4が継続的に回転する。
At this time, the current supplied to each
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9材マグネット16aと、複数の6材マグネット16bと、により構成されている。このため、9材マグネット16aを検出している際のU相のホールIC50uの磁極信号は、6材マグネット16bを検出している際のU相のホールIC50uの磁極信号よりも大きくなる。Here, in order to control the ignition timing and fuel injection timing of the engine, for example, it is necessary to consider the top dead center of a crankshaft (not shown). That is, it is necessary to detect one place (top dead center of the crankshaft) of the
The plurality of
ここで、制御装置30には、3つの閾値(第1閾値、第2閾値、第3閾値)が記憶されている。第1閾値は、N極マグネット16Nで、かつ6材マグネット16bを検出した際のU相のホールIC50uの磁極信号のみが超える値に設定されている。第2閾値は、S極マグネット16Sで、かつ6材マグネット16bを検出した際のU相のホールIC50uの磁極信号のみが超える値に設定されている。第3閾値は、N極マグネット16Nで、かつ9材マグネット16aを検出した際のU相のホールIC50uの磁極信号のみが超える値に設定されている。
Here, the
制御装置30では、図5に示すように、各磁極信号が各閾値を越えた場合に立ち上がるように矩形波形を生成している。すると、ロータ4が1回転するうちに、第1閾値および第3閾値の2つの閾値が立ち上がる箇所が、各ホールIC50u,50v,50wでそれぞれ1箇所だけ存在する。そこで、これら3つのホールIC50u,50v,50wのうち、例えば、U相のホールIC50uの磁極信号において、第1閾値が立ち上がり、さらに第3閾値が立ち上がる箇所(エッジ)を特異点とする。この特異点を、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。
なお、第1閾値が立ち上がり、さらに第3閾値が立ち上がった後、第3閾値が立ち下がる箇所(図5における2点鎖線で示す矢印の箇所のエッジ)を特異点とし、この特異点を、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てもよい。As shown in FIG. 5, the
In addition, after the first threshold value rises and the third threshold value rises, the point where the third threshold value falls (the edge of the arrow indicated by the two-dot chain line in FIG. 5) is defined as a singular point. May be used to control the ignition timing and the fuel injection timing.
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9材マグネット16aと、複数の6材マグネット16bと、により構成すると共に、回転電機1に、各ホールIC50u,50v,50wによる出力信号をマグネット16の残留磁束密度に応じて変化させて出力するリニア出力部51を設けた。このため、各ホールIC50u,50v,50wによる磁極信号おいて、ロータ4が1回転するうちに1箇所だけ特異点を設定することができる。そして、各ホールIC50u,50v,50wのうちの1つを、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、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。
As described above, in the first embodiment described above, the plurality of
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9材マグネット16a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9材マグネット16aとしてもよい。
In the first embodiment described above, the case where one of the plurality of N-
(第2実施形態)
(ロータ)
次に、図6〜図8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6は、ロータ204の内周側を展開して示した図である。なお、図6は、前述の図3に対応している。図7は、各ホールIC50u,50v,50wのうちの1つのリニア出力部51を介して出力された磁極信号の波形を示す図である。なお、図7は、前述の図4に対応している。
同図に示すように、第1実施形態と第2実施形態との相違点は、第1実施形態の9材マグネット16aの個数と第2実施形態の9材マグネット16aの個数とが異なる点にある。(Second Embodiment)
(Rotor)
Next, a second embodiment will be described based on FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the aspect same as the above-mentioned 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted.
FIG. 6 is a developed view of the inner peripheral side of the
As shown in the figure, the difference between the first embodiment and the second embodiment is that the number of nine-
より具体的には、ロータ204に設けられたマグネット16のうち、1つのN極マグネット16Nは、6材マグネット16bであり、この6材マグネット16b以外のマグネット16は、9材マグネット16aにより構成されている。すなわち、複数のマグネット16は、1つのマグネット16のみ残留磁束密度が異なっている。
More specifically, of the
このような構成のもと、図7に示すように、ロータ204が回転すると、例えば、U相のホールIC50uを通過するマグネット16の磁極が変化することにより、U相のホールIC50uの磁極信号の波形は、正弦波形のようになる。また、V相のホールIC50vの磁極信号と、W相のホールIC50wの磁極信号も、U相のホールIC50uの磁極信号と同様に正弦波形のようになる。
Under such a configuration, as shown in FIG. 7, when the
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。
ここで、複数のマグネット16は、1つの6材マグネット16bと、複数の9材マグネット16aと、により構成されている。このため、6材マグネット16bを検出している際のU相のホールIC50uの磁極信号は、9材マグネット16aを検出している際のU相のホールIC50uの磁極信号よりも小さくなる。At this time, the current supplied to each
Here, the plurality of
また、制御装置30には、3つの閾値(第1閾値、第2閾値、第3閾値)が記憶されている。第1閾値は、N極マグネット16Nで、かつ6材マグネット16bを検出した際のU相のホールIC50uの磁極信号のみが超える値に設定されている。第2閾値は、S極マグネット16Sで、かつ9材マグネット16aを検出した際のU相のホールIC50uの磁極信号が超える値に設定されている。第3閾値は、N極マグネット16Nで、かつ9材マグネット16aを検出した際のU相のホールIC50uの磁極信号が超える値に設定されている。
Further, the
制御装置30(図1参照)では、図8に示すように、各磁極信号が各閾値を越えた場合に立ち上がるように矩形波形を生成している。すると、ロータ204が1回転するうちに、第1閾値のみが立ち上がる箇所が、各ホールIC50u,50v,50wでそれぞれ1箇所だけ存在する。そこで、これら3つのホールIC50u,50v,50wのうち、例えば、U相のホールIC50uの磁極信号において、第1閾値が立ち上がり、第3閾値が立ち上がった後、第3閾値が立ち下がり、さらに第3閾値が立ち上がることなく第1閾値が立ち下がる箇所(エッジ)を特異点とする。この特異点を、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。
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。As shown in FIG. 8, the control device 30 (see FIG. 1) generates a rectangular waveform so as to rise when each magnetic pole signal exceeds each threshold value. Then, there is only one place where each of the
Therefore, according to the second embodiment described above, the same effects as those of the first embodiment described above can be achieved.
なお、上述の第2実施形態では、複数のN極マグネット16Nのうちの1つを6材マグネット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6材マグネット16bとしてもよい。
In the above-described second embodiment, the case where one of the plurality of N-
また、図9に示すように、6材マグネット16bに代わって、この6材マグネット16bと同一形状の磁性金属板17を設けてもよい。磁性金属板17としては、例えば、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)等が挙げられる。しかしながら、これに限られるものではなく、さまざまな磁性金属板17を用いることが可能である。このように構成した場合であっても、上述の第2実施形態と同様の効果を奏することができる。
As shown in FIG. 9, a
また、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。The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications made to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the case where the rotating electrical machine 1 is used as a starter generator of a vehicle engine such as a motorcycle has been described. However, it is not restricted to this, It is possible to employ | adopt the rotary electric machine 1 for various electric motors.
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。Further, in the above-described embodiment, the
In this case, the side of each
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。
Further, in the above-described embodiment, the case where the
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。Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the plurality of
In the above-described embodiment, the case where the
さらに、上述の実施形態では、複数のマグネット16のうち、1つのマグネット16の全体を、他のマグネット16と磁性材料を異ならせ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、複数のマグネット16のうち、1つのマグネット16の一部のみ、磁性材料を異ならせてもよい。このマグネット16の成形方法としては、例えば、2色成形によって成形することが挙げられる。このように構成した場合であっても、従来のように、マグネットの一部に異極磁性部を形成する場合と比較して、容易に製造することができる。
Furthermore, in the above-described embodiment, a case has been described in which one
また、上述の実施形態では、各ホールIC50u,50v,50wとは別にリニア出力部51を設け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にリニア出力部51を内蔵したリニアホールICを用い、このリニアホールICに、磁気検出部と、リニア出力部の機能を持たせてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the
上記の回転電機によれば、同一磁極上に残留磁束密度の異なる箇所を形成することにより、この残留磁束密度の異なる箇所を検出したときを、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、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。 According to the above rotating electric machine, by forming the portions having different residual magnetic flux densities on the same magnetic pole, the time when the portions having different residual magnetic flux densities are detected can be detected as the predetermined rotational position of the rotor. For this reason, both the commutation timing of the three-phase coil and the ignition timing of the engine are detected by the three magnetic detectors without providing a different-polar magnetic part on a part of the N-polar surface or the S-polar surface. Can be easily detected.
1…回転電機
2…ステータ
4,204…ロータ
16…マグネット
16a…9材マグネット(マグネット、異密度部)
16b…6材マグネット(マグネット、異密度部)
16N…N極面、N極マグネット
16S…S極面、S極マグネット
30…制御装置(制御部)
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…リニア出力部DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotating
16b ... 6-material magnet (magnet, different density part)
16N: N pole surface,
50u ... U-phase Hall IC (magnetic detector)
50v ... V-phase Hall IC (magnetic detector)
50w ... W-phase Hall IC (magnetic detector)
51 ... Linear output section
Claims (4)
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、
前記磁気検出部による磁極信号の出力結果を前記マグネットの残留磁束密度に応じて変化させて出力するリニア出力部と、
を備え、
前記複数のN極面および前記複数のS極面のうちの何れか1つの極面には、該極面の少なくとも一部に残留磁束密度の異なる異密度部が形成されており、
前記3つの磁気検出部のうちの少なくとも1つは、前記異密度部と対向するように配置されている回転電機。A rotor having a magnet in which a plurality of N pole faces and a plurality of S pole faces are arranged in order along the rotation direction;
Three magnetic detectors arranged to face at least a part of the magnet and aligned along the rotation direction;
A linear output unit that outputs an output result of the magnetic pole signal by the magnetic detection unit according to a residual magnetic flux density of the magnet; and
With
In any one of the plurality of N pole faces and the plurality of S pole faces, different density portions having different residual magnetic flux densities are formed on at least a part of the pole faces,
A rotating electrical machine in which at least one of the three magnetic detection units is arranged to face the different density portion.
前記異密度部の残留磁束密度は、該異密度部以外の前記N極面および前記S極面の残留磁束密度よりも大きく設定されており、
前記制御部は、
前記磁気検出部が前記N極面を検出した際の磁極信号に基づく前記リニア出力部による出力結果が超える第1閾値と、
前記磁気検出部が前記S極面を検出した際の磁極信号に基づく前記リニア出力部による出力結果が超える第2閾値と、
前記磁気検出部が前記異密度部を検出した際の磁極信号に基づく前記リニア出力部による出力結果のみが超える第3閾値と、
を備え、
前記リニア出力部により出力結果が、前記第1閾値および前記第2閾値の何れか一方を越え、かつ前記第3閾値を越えた場合の前記ロータの回転位置を、所定の回転位置に設定する請求項1または請求項2に記載の回転電機。A control unit for inputting an output result of the linear output unit as a signal;
The residual magnetic flux density of the different density portion is set to be larger than the residual magnetic flux density of the N pole surface and the S pole surface other than the different density portion,
The controller is
A first threshold value exceeding an output result by the linear output unit based on a magnetic pole signal when the magnetic detection unit detects the N pole surface;
A second threshold value exceeding an output result by the linear output unit based on a magnetic pole signal when the magnetic detection unit detects the S pole surface;
A third threshold exceeding only an output result by the linear output unit based on a magnetic pole signal when the magnetic detection unit detects the different density portion;
With
The rotation position of the rotor when the output result by the linear output unit exceeds either the first threshold value or the second threshold value and exceeds the third threshold value is set to a predetermined rotation position. The rotating electrical machine according to claim 1 or 2.
前記異密度部の残留磁束密度は、該異密度部以外の前記N極面および前記S極面の残留磁束密度よりも小さく設定されており、
前記制御部は、
前記磁気検出部が前記異密度部を検出した際の磁極信号に基づく前記リニア出力部による出力結果が超える第1閾値と、
前記磁気検出部が前記N極面を検出した際の磁極信号に基づく前記リニア出力部による出力結果が超え、かつ前記異密度部を検出した際の磁極信号に基づく前記リニア出力部による出力結果が超えない第2閾値と、
前記磁気検出部が前記S極面を検出した際の磁極信号に基づく前記リニア出力部による出力結果が超え、かつ前記異密度部を検出した際の磁極信号に基づく前記リニア出力部による出力結果が超えない第3閾値と、
を備え、
前記リニア出力部により出力結果が、前記第1閾値のみ超えた場合の前記ロータの回転位置を、所定の回転位置に設定する請求項1または請求項2に記載の回転電機。A control unit for inputting an output result of the linear output unit as a signal;
The residual magnetic flux density of the different density portion is set smaller than the residual magnetic flux density of the N pole surface and the S pole surface other than the different density portion,
The controller is
A first threshold value exceeding an output result by the linear output unit based on a magnetic pole signal when the magnetic detection unit detects the different density portion;
The output result by the linear output unit based on the magnetic pole signal when the magnetic detection unit detects the N pole surface exceeds, and the output result by the linear output unit based on the magnetic pole signal when the different density portion is detected. A second threshold not exceeding,
The output result by the linear output unit based on the magnetic pole signal when the magnetic detection unit detects the S pole surface exceeds, and the output result by the linear output unit based on the magnetic pole signal when the different density portion is detected. A third threshold not exceeding,
With
The rotating electrical machine according to claim 1 or 2, wherein a rotation position of the rotor when an output result by the linear output unit exceeds only the first threshold is set to a predetermined rotation position.
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