WO2017122670A1 - 回転電機 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a rotating electrical machine.
- This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2016-003820 filed in Japan on January 12, 2016, the contents of which are incorporated herein by reference.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- the portions having different residual magnetic flux densities are detected, when the portions having different residual magnetic flux densities are detected, the predetermined rotational position of the rotor can be detected. 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.
- 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.
- 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.
- the rotating electrical machine 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.
- 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.
- the rotating electrical machine 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.
- the rotational position of the rotor is set to a predetermined rotational position.
- 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.
- the rotating electric machine described above by forming the portions having different residual magnetic flux densities on the same magnetic pole, when the portions having different residual magnetic flux densities are detected, the predetermined rotational position of the rotor can be detected. 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.
- FIG. 4 It is a perspective view of the rotary electric machine in 1st Embodiment of this invention. It is the side view which made the rotor of the rotary electric machine in 1st Embodiment of this invention the cross section. It is the figure which expanded and showed the inner peripheral side of the rotor in 1st Embodiment of this invention. It is a figure which shows the sine waveform of the magnetic pole signal of Hall IC in 1st Embodiment of this invention. It is the figure which converted the sine waveform of FIG. 4 into the rectangular waveform. It is the figure which expanded and showed the inner peripheral side of the rotor in 2nd Embodiment of this invention.
- FIG. 1 is a perspective view of the rotating electrical machine 1
- FIG. 2 is a side view of the rotor 4 of the rotating electrical machine 1 in cross section.
- 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 stator 2 fixed to an engine block (not shown), a rotor 4 fixed to an engine crankshaft (not shown), and a position detection sensor 6 that detects the rotational position of the rotor 4. ing.
- the rotational axis direction of the rotor 4 is simply referred to as the axial direction
- the radial direction of the stator 2 orthogonal to the rotational axis direction is simply referred to as the radial direction
- the rotational direction of the rotor 4 is simply referred to as the rotational direction or the circumferential direction. It is called a direction.
- the stator 2 includes a stator iron core 2A formed by laminating electromagnetic steel plates, and a plurality of coils 10 having a three-phase structure wound around the stator iron core 2A.
- the stator iron core 2A has a main body 2a formed in an annular shape and a plurality of teeth 2b projecting radially outward from the outer peripheral surface of the main body 2a.
- Each tooth portion 2b is formed in a substantially T shape in a plan view in the axial direction, and a claw piece 3 extending on both sides in the circumferential direction is formed at the tip portion.
- An insulator 110 is mounted on the outer surface of the stator core 2A so as to cover the peripheral area of each tooth portion 2b.
- a coil 10 is wound around each of the teeth portions 2b from above the insulator 110.
- the coil 10 is pulled out from the stator 2 and connected to the control device 30 via a lead wire 100b.
- the periphery of the lead wire 100b is protected in a state of being bundled by the protective tube 102b.
- the control device 30 rotates the rotor 4 and the crankshaft by supplying current to the coil 10 at a predetermined timing when the engine is started. Further, after the engine is started, the generated power accompanying the rotation of the rotor 4 is charged in a battery (not shown) or directly used.
- the rotor 4 includes a bottomed cylindrical rotor yoke 12 made of a magnetic material, and a boss portion 14 fixed coaxially to the bottom wall 12a of the rotor yoke 12.
- the boss portion 14 includes an engine crank (not shown).
- the shaft is coupled so as to be integrally rotatable.
- FIG. 3 is a developed view of the inner peripheral side of the rotor 4.
- a plurality of magnets 16 are attached to the inner peripheral surface of the rotor yoke 12 of the rotor 4 along the circumferential direction.
- Each magnet 16 is formed in a substantially rectangular shape that is long in the axial direction.
- the magnets 16 are arranged such that the center positions of the circumferential widths are equally spaced.
- each magnet 16 is arranged so that the magnetic poles of the surface facing the radially inner side (the surface facing the teeth portion 2b of the stator 2 in the radial direction) are in order.
- each magnet 16 has an N pole surface 16N and an S pole surface 16S in order in the circumferential direction.
- the magnet 16 whose radially inner side is the N-pole surface 16N is referred to as an N-pole magnet 16N.
- the magnet 16 whose radially inner side is the S pole surface 16S is referred to as an S pole magnet 16S.
- the entire surface of the N pole magnet 16N is magnetized to the N pole, and the entire surface of the S pole magnet 16S is magnetized to the N pole. Further, among the plurality of magnets 16, only one N-pole magnet 16N is different in magnetic material from the other magnets 16.
- one N-pole magnet 16N is formed of a so-called nine-material ferrite magnet (hereinafter referred to as a nine-material magnet 16a), and the magnets 16 other than the nine-material magnet 16a are replaced with a so-called six-material ferrite magnet (hereinafter referred to as a nine-material ferrite magnet). , 6-material magnet 16b).
- the nine-material magnet 16a When the magnet characteristics of the 9-material magnet 16a and the magnet characteristics of the 6-material magnet 16b are compared, the residual magnetic flux density of the 9-material magnet 16a is larger than the residual magnetic flux density of the 6-material magnet 16b. That is, the plurality of magnets 16 differ in residual magnetic flux density only from one magnet 16.
- the shape of the claw piece 3 of each tooth portion 2b of the stator 2 is not a fixed shape, and the claw piece 3 of a part of the tooth portions 2b has a notch portion from one axial end side toward the axial center side. 7 is provided.
- the notch 7 is formed so as to form a substantially rectangular fitting groove straddling two claw pieces 3 adjacent in the circumferential direction, and the notch that forms this fitting groove. Seven pairs are arranged in a total of three locations in the circumferential direction.
- the four tooth portions 2b in which the notches 7 are formed in the claw piece 3 are referred to as specific tooth portions 2B in order to distinguish them from the other tooth portions 2b.
- Three sensor holding leg portions 80a, leg portions 80b and 80c (see FIG. 2), which will be described later, of the position detection sensor 6 are inserted into pairs of the notch portions 7 formed in the adjacent specific tooth portions 2B.
- the position detection sensor 6 includes a sensor case 20 and three Hall ICs 50 u, 50 v, 50 w for detecting the magnetic poles of the magnet 16 of the rotor 4 (U-phase Hall IC 50 u, V-phase Hall). IC 50v, W-phase Hall IC 50w), and a linear output unit 51 that outputs an output signal from the Hall ICs 50u, 50v, and 50w according to the residual magnetic flux density of the magnet 16 for output.
- the sensor case 20 is set in the stator 2 from the side where the notch portion 7 of the stator 2 is formed, and is housed in each pair of notch portions 7 formed in the adjacent specific tooth portion 2B.
- Leg portions 80a, 80b, and 80c Each leg part 80a, 80b, 80c is extended and formed along the axial direction.
- the Hall ICs 50u, 50v, 50w are accommodated in the leg portions 80a, 80b, 80c.
- the Hall ICs 50u, 50v, and 50w are accommodated in the leg portions 80a, 80b, and 80c, and are arranged in a line along the rotational direction at regular intervals at positions corresponding to the axial ends of the stator 2. ing. In other words, the Hall ICs 50u, 50v, 50w are arranged so that their axial heights are the same, and at the positions corresponding to the axial ends of the stator 2, the magnets 16 of the rotor 4 are arranged. And are opposed in the radial direction. Each Hall IC 50u, 50v, 50w is connected to the control device 30 via a lead wire 100a wired on the stator 2 (see FIG. 1).
- Each Hall IC 50u, 50v, 50w outputs the detected magnetic pole as a signal to the control device 30 via the linear output unit 51.
- the control device 30 detects the rotational position of the rotor 4 or the absolute position on the circumference of the rotor 4 based on the magnetic pole signals output from the Hall ICs 50u, 50v, 50w.
- the rotational position of the rotor 4 is used to control the commutation timing for the three-phase coil 10.
- the absolute position on the circumference of the rotor 4 is used to control the ignition timing and fuel injection timing of the engine.
- a method for detecting the rotational position of the rotor 4 and the absolute position on the circumference based on the magnetic pole signals output from the Hall ICs 50u, 50v, and 50w will be described in detail.
- FIG. 4 is a diagram showing the waveform of the magnetic pole signal output via one linear output unit 51 among the Hall ICs 50u, 50v, 50w.
- each Hall IC 50u, 50v, 50w detects the N pole as “positive (+)” and the S pole as “negative ( ⁇ )” (also in the following embodiments). The same).
- the magnetic pole of the magnet 16 that passes through the U-phase Hall IC 50u changes, so that the magnetic pole output via the linear output unit 51 of the U-phase Hall IC 50u.
- the waveform of the signal (hereinafter simply referred to as the magnetic pole signal of the U-phase Hall IC 50u) is a sine waveform.
- a magnetic pole signal output through the linear output unit 51 of the V-phase Hall IC 50v (hereinafter simply referred to as a magnetic pole signal of the V-phase Hall IC 50v) and an output through the linear output unit 51 of the W-phase Hall IC 50w.
- the magnetic pole signal (hereinafter simply referred to as the magnetic pole signal of the W-phase Hall IC 50w) also has a sinusoidal waveform, similar to the magnetic pole signal of the U-phase Hall IC 50u.
- the current supplied to each coil 10 is commutated in response to the magnetic pole signals of the Hall ICs 50u, 50v, 50w as described above. Then, the rotor 4 is continuously rotated by the magnetic attractive force and repulsive force generated between the magnetic flux formed in the tooth portion 2 b of the stator 2 and each magnet 16.
- the plurality of magnets 16 includes a single nine-material magnet 16a and a plurality of six-material magnets 16b. Therefore, the magnetic pole signal of the U-phase Hall IC 50u when detecting the nine-material magnet 16a is larger than the magnetic pole signal of the U-phase Hall IC 50u when detecting the six-material magnet 16b.
- the control device 30 stores three threshold values (first threshold value, second threshold value, and third threshold value).
- the first threshold is set to a value exceeding only the magnetic pole signal of the U-phase Hall IC 50u when the N-pole magnet 16N is detected and the six-material magnet 16b is detected.
- the second threshold is set to a value that is exceeded only by the magnetic pole signal of the U-phase Hall IC 50u when the six-pole magnet 16b is detected by the S-pole magnet 16S.
- the third threshold is set to a value that is exceeded only by the magnetic pole signal of the U-phase Hall IC 50u when the N-pole magnet 16N is detected and the nine-material magnet 16a is detected.
- the control device 30 generates a rectangular waveform so as to rise when each magnetic pole signal exceeds each threshold value. Then, there is only one place where the two threshold values of the first threshold value and the third threshold value rise in each Hall IC 50u, 50v, 50w while the rotor 4 makes one rotation. Therefore, among these three Hall ICs 50u, 50v, 50w, for example, in the magnetic pole signal of the U-phase Hall IC 50u, a point (edge) where the first threshold rises and further the third threshold rises is defined as a singular point. This singularity can be used to control engine ignition timing and fuel injection timing.
- 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.
- the plurality of magnets 16 are constituted by one nine-material magnet 16a and a plurality of six-material magnets 16b, and each of the hall ICs 50u, 50v, A linear output unit 51 is provided that outputs an output signal generated by 50 w by changing the output signal according to the residual magnetic flux density of the magnet 16. For this reason, in the magnetic pole signal by each Hall IC 50u, 50v, 50w, a singular point can be set only at one place while the rotor 4 makes one rotation.
- One of the Hall ICs 50u, 50v, 50w can be used to control the engine ignition timing and the fuel injection timing.
- the present invention is not limited to this.
- the S-pole magnet 16S may be a nine-material magnet 16a.
- FIG. 6 is a developed view of the inner peripheral side of the rotor 204.
- FIG. 6 corresponds to FIG. 3 described above.
- FIG. 7 is a diagram showing the waveform of the magnetic pole signal output via one linear output unit 51 among the Hall ICs 50u, 50v, 50w. 7 corresponds to FIG. 4 described above.
- the difference between the first embodiment and the second embodiment is that the number of nine-material magnets 16a in the first embodiment is different from the number of nine-material magnets 16a in the second embodiment. is there.
- one N-pole magnet 16N is a six-material magnet 16b, and the magnets 16 other than the six-material magnet 16b are configured by a nine-material magnet 16a. ing. That is, the plurality of magnets 16 differ in residual magnetic flux density only from one magnet 16.
- the magnetic pole of the magnet 16 passing through the U-phase Hall IC 50u changes, so that the magnetic pole signal of the U-phase Hall IC 50u changes.
- the waveform looks like a sine waveform.
- the magnetic pole signal of the V-phase Hall IC 50v and the magnetic pole signal of the W-phase Hall IC 50w also have sinusoidal waveforms similar to the magnetic pole signal of the U-phase Hall IC 50u.
- the current supplied to each coil 10 is commutated in response to the magnetic pole signals of the Hall ICs 50u, 50v, 50w as described above.
- the rotor 204 is continuously rotated by the magnetic attractive force and repulsive force generated between the magnetic flux formed in the tooth portion 2 b of the stator 2 and each magnet 16.
- the plurality of magnets 16 are constituted by one six-material magnet 16b and a plurality of nine-material magnets 16a. For this reason, the magnetic pole signal of the U-phase Hall IC 50u when detecting the six-material magnet 16b is smaller than the magnetic pole signal of the U-phase Hall IC 50u when detecting the nine-material magnet 16a.
- the control device 30 stores three threshold values (first threshold value, second threshold value, and third threshold value).
- the first threshold is set to a value exceeding only the magnetic pole signal of the U-phase Hall IC 50u when the N-pole magnet 16N is detected and the six-material magnet 16b is detected.
- the second threshold value is set to a value exceeding the magnetic pole signal of the U-phase Hall IC 50u when the nine-material magnet 16a is detected by the S-pole magnet 16S.
- the third threshold value is set to a value exceeding the magnetic pole signal of the U-phase Hall IC 50u when the N-pole magnet 16N is detected and the nine-material magnet 16a is detected.
- 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 Hall ICs 50u, 50v, and 50w has only the first threshold rising during one rotation of the rotor 204. Therefore, among these three Hall ICs 50u, 50v, 50w, for example, in the magnetic pole signal of the U-phase Hall IC 50u, the first threshold rises, the third threshold rises, the third threshold falls, and the third A point (edge) where the first threshold falls without rising the threshold is defined as a singular point. This singularity can be used to control engine ignition timing and fuel injection timing. Therefore, according to the second embodiment described above, the same effects as those of the first embodiment described above can be achieved.
- the present invention is not limited to this.
- the S-pole magnet 16S may be a six-material magnet 16b.
- a magnetic metal plate 17 having the same shape as the six-material magnet 16b may be provided instead of the six-material magnet 16b.
- the magnetic metal plate 17 include iron (Fe), nickel (Ni), cobalt (Co), and the like.
- the present invention is not limited to this, and various magnetic metal plates 17 can be used. Even when configured in this manner, the same effects as those of the second embodiment described above can be obtained.
- 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.
- the rotating electrical machine 1 is used as a starter generator of a vehicle engine such as a motorcycle has been described.
- the specific tooth portion 2B is formed in the tooth portion 2b of the stator 2, and the leg portions 80a accommodated in the notch portion 7 of the specific tooth portion 2B in the sensor case 20 of the position detection sensor 6.
- the case where 80b and 80c were formed was demonstrated.
- the case where three Hall ICs 50u, 50v, and 50w are accommodated in the leg portions 80a, 80b, and 80c, respectively, has been described.
- the present invention is not limited to this, and the three Hall ICs 50u, 50v, and 50w may be arranged side by side at the end portion in the axial direction of the stator 2 and closer to the outer peripheral portion without forming the specific tooth portion 2B.
- each magnet 16 corresponding to the Hall ICs 50 u, 50 v, 50 w is extended and overhanged with respect to the stator 2.
- each magnet 16 and Hall IC50u, 50v, 50w can be made to oppose by radial direction, there can exist an effect similar to the above-mentioned embodiment.
- the Hall ICs 50u, 50v, and 50w are arranged in a line along the rotation direction at the position corresponding to the axial end portion of the stator 2 . That is, the case where the Hall ICs 50u, 50v, and 50w are arranged so that their heights in the axial direction are the same has been described.
- the present invention is not limited to this, and the hall ICs 50u, 50v, 50w may not have the same axial height.
- the present invention is not limited to this, and a plurality of magnetic poles may be magnetized on a ring-shaped magnet, and each magnetic pole may be configured as in the above-described embodiment.
- the case where the Hall ICs 50u, 50v, and 50w are used as elements for detecting the magnetism of the magnets 16 to 616 has been described.
- the present invention is not limited to this, and it is only necessary that the magnetism of the magnets 16 to 616 can be detected, and various electronic components can be used instead of the Hall ICs 50u, 50v, and 50w.
- one magnet 16 of the plurality of magnets 16 is made different in magnetic material from other magnets 16.
- the present invention is not limited to this, and only a part of one magnet 16 among the plurality of magnets 16 may have different magnetic materials.
- a molding method of the magnet 16 for example, molding by two-color molding can be mentioned. Even if it is a case where it comprises in this way, it can manufacture easily compared with the case where a different pole magnetic part is formed in a part of magnet like the past.
- each Hall IC 50u, 50v, 50w uses a linear Hall IC in which a linear output unit 51 is incorporated, and this linear Hall IC has functions of a magnetic detection unit and a linear output unit. May be.
- the rotating electric machine described above by forming the portions having different residual magnetic flux densities on the same magnetic pole, when the portions having different residual magnetic flux densities are detected, the predetermined rotational position of the rotor can be detected. 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.
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(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。
(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。
(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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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)。
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。
(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)。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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
Claims (4)
- 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回転電機。 - 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請求項1に記載の回転電機。
- 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請求項1または請求項2に記載の回転電機。 - 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請求項1または請求項2に記載の回転電機。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2017561132A JPWO2017122670A1 (ja) | 2016-01-12 | 2017-01-11 | 回転電機 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016003820 | 2016-01-12 | ||
JP2016-003820 | 2016-01-12 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2017122670A1 true WO2017122670A1 (ja) | 2017-07-20 |
Family
ID=59311857
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2017/000615 WO2017122670A1 (ja) | 2016-01-12 | 2017-01-11 | 回転電機 |
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---|---|
JP (1) | JPWO2017122670A1 (ja) |
WO (1) | WO2017122670A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021095353A1 (ja) * | 2019-11-14 | 2021-05-20 | 株式会社ミツバ | 回転電機及び回転電機システム |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0210569A (ja) * | 1988-06-29 | 1990-01-16 | Victor Co Of Japan Ltd | 回転位置検出装置 |
JP2005141890A (ja) * | 2003-10-16 | 2005-06-02 | Rohm Co Ltd | 回転位置検出装置、及びそれを用いた記録再生装置 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5668182B1 (ja) * | 2013-03-26 | 2015-02-12 | 株式会社ミツバ | センサ、およびそれを用いた回転電機 |
-
2017
- 2017-01-11 JP JP2017561132A patent/JPWO2017122670A1/ja active Pending
- 2017-01-11 WO PCT/JP2017/000615 patent/WO2017122670A1/ja active Application Filing
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0210569A (ja) * | 1988-06-29 | 1990-01-16 | Victor Co Of Japan Ltd | 回転位置検出装置 |
JP2005141890A (ja) * | 2003-10-16 | 2005-06-02 | Rohm Co Ltd | 回転位置検出装置、及びそれを用いた記録再生装置 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021095353A1 (ja) * | 2019-11-14 | 2021-05-20 | 株式会社ミツバ | 回転電機及び回転電機システム |
JP2021083149A (ja) * | 2019-11-14 | 2021-05-27 | 株式会社ミツバ | 回転電機及び回転電機システム |
JP7353930B2 (ja) | 2019-11-14 | 2023-10-02 | 株式会社ミツバ | 回転電機システム |
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JPWO2017122670A1 (ja) | 2018-08-02 |
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