CN105745824A - 具备发动机控制用信号的输出功能的起动发电机 - Google Patents

Abstract

起动发电机具备将极性不同的多个磁铁(63)沿旋转方向交替地配置的转子(46)、构成为将卷绕有线圈(53)的齿部(52)沿上述旋转方向排列多个的定子(45)、安装于上述定子中与上述磁铁对置的位置并输出曲轴位置信号的旋转位置传感器(74)及设置于上述多个磁铁中规定的磁铁的一部分并与上述转子一起在旋转轨道上旋转的异极部(641)。上述异极部设置为通过被磁化为上述规定的磁铁的极性的部分以上述转子的旋转轴的方向为基准而夹着，上述旋转位置传感器配置于上述异极部的上述旋转轨道上从而上述旋转位置传感器检测到上述异极部时，上述旋转位置传感器输出表示发动机(30)的输出轴(34)的绝对旋转位置的发动机控制用信号。

Description

具备发动机控制用信号的输出功能的起动发电机

技术领域

本发明涉及发动机的起动发电机，详细而言涉及具有将发动机的点火装置等的控制所使用的发动机控制用信号输出的功能的发动机的起动发电机(例如起动马达、磁铁式发电机或马达发电机)。

背景技术

一般而言，具有“无刷”构造的旋转电机为了进行转子的旋转控制，而设置有用于对转子的旋转相位(旋转位置)进行检测的旋转相位传感器。作为该旋转相位传感器，广泛使用具备霍尔元件等磁性检测元件的磁性传感器。

但是，在此种旋转电机被用作自动二轮车等中的发动机的起动发电机的情况下，转子转速通常与发动机转速一致。另外，在该情况下，需要进行用于进行转子的旋转控制的旋转相位检测，并且需要进行发动机的旋转位置的检测以进行发动机的运转控制(点火控制等)。

因此，在日本特开2009－89588号公报中，多个转子磁铁中的一个，具有由与和其相邻的磁铁的磁极不同的磁极形成的第一磁极部和由与该相邻的磁铁的磁极相同的磁极形成的第二磁极部。该第二磁极部被设置于转子磁铁的轴向上的一端部。另外，设置有用于检测第一磁极部的传感器元件和用于检测第二磁极部的传感器元件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009－89588号公报

发明内容

发明解决的课题

在上述的以往的构成中，用于进行发动机转速的检测的传感器元件(上述的用于检测第二磁极部的传感器元件)，被设置于与转子磁铁的轴向上的一端部对应的位置。于是，用于进行转子的旋转控制的传感器元件(上述的用于检测第一磁极部的传感器元件)被配置的位置，相比于转子磁铁的轴向上的一端部更靠中央。由此传感器引线部变长。因此，由于组装时的倾斜等所引起的位置偏移、机械振动等所引起的检测误差的影响，转子的旋转相位检测及基于该检测的转子旋转控制的精度提高有限度。

本发明是有鉴于上述所例示的情况等而做出的。本发明的目的在于，提供一种起动发电机，能够保持转子的旋转相位检测及基于此的转子绝对旋转位置检测中的良好的精度，能够精度好地实施发动机的控制。

用于解决课题的手段

本发明的具备发动机控制用信号的输出功能的起动发电机，具备：转子，构成为将极性不同的多个磁铁沿旋转方向交替配置，以旋转轴为中心沿上述旋转方向旋转；定子，构成为将卷绕有线圈的齿部沿上述旋转方向排列多个；旋转位置传感器，被安装于上述定子中与上述磁铁对置的位置，输出与旋转的上述磁铁的极性相对应的曲轴位置信号；以及异极部，被设置于上述多个磁铁中规定的磁铁的一部分，与上述转子一起在旋转轨道上旋转，上述异极部被磁化为与上述规定的磁铁不同的极性、或者未被磁化为任一极性，通过被磁化为上述规定的磁铁的极性的部分以上述转子的旋转轴的方向为基准而夹着上述异极部，上述旋转位置传感器被配置于上述异极部的上述旋转轨道上，从而上述旋转位置传感器检测到上述异极部时，上述旋转位置传感器输出对发动机的输出轴的绝对旋转位置进行表示的发动机控制用信号。

附图说明

在附图中：

图1是应用了本发明的自动二轮车的概略构成图。

图2是表示图1所示的自动二轮车中所搭载的发动机的内部构成的概略图。

图3是表示图2所示的本发明的起动发电机的一个实施方式的概略构成的剖视图。

图4是图3所示的起动发电机的仰视图(从图3中的右方观察的图)。

图5是用于说明图4所示的各传感器的位置关系的概略图。

具体实施方式

下面，基于各附图对将本发明具体化的一个实施方式进行说明。另外，变形例记载于本实施方式的末尾。

＜构成＞

参照图1，在作为本发明的“车辆”的自动二轮车20中，设置有作为操舵轮的前轮21和作为驱动轮的后轮22。另外，在自动二轮车20中搭载有动力传递机构23和控制单元24。控制单元24是用于对自动二轮车20用的发动机30的整体的动作进行控制的电子控制单元，被设置在座25之下。搭载于自动二轮车20的发动机30被设置为，经由动力传递机构23对后轮22输出旋转驱动力从而驱动后轮22。

参照图2，发动机体31构成发动机30的壳体。在发动机体31内，形成有一个汽缸32。即，本实施方式的自动二轮车20中搭载的发动机30构成为具有一个汽缸32的“单缸发动机”。并且，在汽缸32内，以能够沿着汽缸32的中心轴线往复移动的方式容纳有活塞33。活塞33经由连杆35与作为本发明的“输出轴”的曲轴34连结。

参照图2及图3，起动发电机40能够作为电动机及发电机动作，被安装于发动机体31。具体而言，起动发电机40具备定子45、转子46及传感器单元47。该起动发电机40构成为，转子46在定子45的外侧以旋转中心轴C为中心旋转。旋转中心轴C对应于旋转轴。

定子45具备固定于发动机体31(更具体而言为曲轴箱)的铁芯51。参照图3及图4，铁芯51具有被设置为以旋转中心轴C为中心放射状地延伸的多个齿部52。这多个齿部52沿着以旋转中心轴C为中心的圆周方向(转子46的旋转方向)等间隔地排列。另外，在多个齿部52上分别卷绕有线圈53。即，U相、V相及W相的线圈53沿着上述的圆周方向按相的顺序排列。

转子46具备有底圆筒形状的壳体61。壳体61的有底圆筒形状中的平板状(圆板状)的部分经由螺栓等固定件62与曲轴34结合。即，转子46被设置为与曲轴34一体地旋转。

在转子46的圆筒状部分中的内面，固定有多个磁铁63。在本实施方式中，磁铁63是俯视时具有大致扇状的形状的部件(另外，为了简化图示，在图4、图5中，设为将设置于相邻的磁铁63之间的间隙的图示省略。)。在磁铁63上，形成有N磁化部64N(在内侧有N极露出的磁化部)及S磁化部64S(在内侧有S极露出的磁化部)中的至少任一方。并且，具有N磁化部64N(为主)的磁铁63与具有S磁化部64S(为主)的磁铁63被设置为沿着上述的圆周方向交替地排列。

传感器单元47用于转子46的旋转相位及绝对旋转位置的检测，被安装于定子45。具体而言，构成传感器单元47的壳体的传感器壳体71是构成为俯视为大致扇形的部件，通过螺丝固定等被固定于铁芯51的在轴向(与旋转中心轴C平行的方向)上的一端侧(发动机体31侧)的端面。

传感器壳体71具备在前端部内置霍尔传感器(后述的旋转相位传感器73U等)的多个突出部72。突出部72被设置为在相邻的齿部52之间的空间沿着轴向突出。即，突出部72从传感器壳体71中的、在铁芯51的上述的一端侧所固定的大致扇形的部分突出设置为悬臂梁状。

在本实施方式中，对于相邻的4个间隙G(间隙G是相邻的齿部52间的空间)分别配设有突出部72(即，4个突出部)。另外，突出部72被配置为与磁铁63的内周面接近并且对置。另外，以上的起动发电机40的构成与在日本特开2009－89588号公报、国际公开第2012/169156号中公开的公知的构成是同样的。

在4个突出部72，除了分别安装有上述的旋转相位传感器73U以外，还分别安装有旋转相位传感器73V、旋转相位传感器73W及绝对旋转位置传感器74。即，旋转相位传感器73U、旋转相位传感器73V、旋转相位传感器73W及绝对旋转位置传感器74以与磁铁63接近并且对置的方式经由传感器壳体71被固定于定子45。旋转相位传感器73U、旋转相位传感器73V及旋转相位传感器73W是在转子46的旋转相位检测中所使用的传感器，具体而言是磁性传感器(更详细而言是所谓的霍尔传感器)。另外，绝对旋转位置传感器74是在转子46的绝对旋转位置检测中所使用的传感器，具体而言是磁性传感器(更详细而言是所谓的霍尔传感器)。绝对旋转位置传感器74对应于旋转位置传感器。

此处，如图5所示，作为沿着圆周方向排列有多个的磁铁63中的一个的特定磁铁630，具有绝对旋转位置信号发生部641(相当于本发明的“异极部”)。绝对旋转位置信号发生部641被设置为，通过被磁化为特定磁铁630的极性的部分(在图5的例子中为与S磁化部64S同极性的部分)在轴向上而夹着。在本实施方式中，绝对旋转位置信号发生部641是与在圆周方向上与特定磁铁630相邻的磁铁63(具体而言具有N磁化部64N的部件)的磁极的极性同极性的部分(具体而言N磁化部64N)。另外，在本实施方式中，绝对旋转位置信号发生部641被设置在特定磁铁630的轴向(图中上下方向)上的大致中央部。

即，本实施方式中的特定磁铁630形成为，在轴向上成为所谓的3级磁化状态(S－N－S)。并且，绝对旋转位置信号发生部641被设置为不能相对于特定磁铁630中的其他的部分进行相对的移动。

旋转相位传感器73U、旋转相位传感器73V及旋转相位传感器73W被设置为，与各磁铁63的在轴向上的一端部(具体而言传感器单元47侧的端部：即图3中的右侧的端部/图5中的上端部)即旋转相位信号发生部642对置。具体而言，旋转相位传感器73U、旋转相位传感器73V及旋转相位传感器73W以在旋转相位信号发生部642通过转子46的旋转而沿着圆周方向移动的轨道X1上成为等间隔的方式排列。

另外，绝对旋转位置传感器74被设置为与绝对旋转位置信号发生部641对置。即，绝对旋转位置传感器74被配置为，不与上述的轨道X1对置，而与轨道X2(即，绝对旋转位置信号发生部641通过转子46的旋转而沿着圆周方向移动的轨道)对置。

如上所述，绝对旋转位置信号发生部641被设置在特定磁铁630的、轴向上的与旋转相位信号发生部642不同的位置。即，绝对旋转位置信号发生部641以比较窄的宽度形成在轴向上与旋转相位信号发生部642分离的位置。

＜作用·效果＞

下面，适当参照各图对通过如上述的本实施方式的构成得到的作用·效果进行说明。

在本实施方式的构成中，旋转相位信号发生部642被设置于各磁铁63的在轴向上的一端部，对应于此，用于检测来自该旋转相位信号发生部642的磁通的旋转相位传感器73U、旋转相位传感器73V及旋转相位传感器73W也被设置于定子45的在轴向上的一端部。因此，能够使旋转相位传感器73U、旋转相位传感器73V及旋转相位传感器73W被配置的位置在轴向上尽可能地靠近传感器单元47中的铁芯51与传感器壳体71的固定部分。因此，能够尽可能地缩短传感器用引线、支架长度，能够提高机械的位置精度、耐震性。

因此，即使产生了由自动二轮车20的行驶、发动机30的运转等引起的振动，来自各磁铁63(旋转相位信号发生部642)的磁通的基于旋转相位传感器73U、旋转相位传感器73V及旋转相位传感器73W的各个检测精度、各个传感器间信号的检测精度、即转子46的旋转相位检测精度也被良好保持。另外，即使定子45与转子46的轴向上的位置关系偏离于设计上的关系，上述的检测精度降低的可能性也小。因此，通过本实施方式的构成，能够以高精度进行基于控制单元24的转子46的驱动控制。

另一方面，关于转子46的绝对旋转位置检测，与使用3个磁性传感器的旋转相位检测不同，使用一个磁性传感器即绝对旋转位置传感器74来进行。因此，即使绝对旋转位置传感器74被设置于与磁铁63的轴向上的大致中央部对应的位置，由于如上述那样的振动等而对绝对旋转位置检测带来妨碍的可能性也小。

另外，在本实施方式的构成中，绝对旋转位置信号发生部641在轴向上在与旋转相位信号发生部642分离的位置以比较窄的宽度形成。因此，关于伴随该绝对旋转位置信号发生部641的通过的绝对旋转位置传感器74的输出信号，即使旋转1圈以上，绝对旋转位置信号发生部641以外的磁极也能够检测，但绝对旋转位置信号发生部641的磁极不能检测。由此，能够容易地判断定子45与转子46的轴向上的安装异常。另外，此时的绝对旋转位置信号发生部641的磁极宽度只要设定为与容许转子46与定子45的轴向的安装尺寸偏差的值大致相同的值即可。

此处，有关绝对旋转位置信号的误差，由一个传感器和固有的磁铁决定，所以能够通过设置于控制单元24的ECU中的控制程序、发动机控制数据匹配来吸收。与此相对，马达驱动用的各相位传感器间的偏差，由于磁极位置在物理上固定因此会原封不动成为控制误差而对马达的控制性带来影响。通过这样的差异，马达驱动中使用的相位传感器欲尽可能确保机械的精度。关于此点，在本实施方式的构成中，马达驱动用的相位传感器即旋转相位传感器73U、旋转相位传感器73V及旋转相位传感器73W中的机械的精度被良好确保。因此，通过本实施方式的构成，起动发电机40中的良好的控制性得以确保。

另外，在本实施方式的构成中，用于检测转子46的旋转位置的绝对旋转位置信号发生部641通过特定磁铁630中的3级磁化而形成。因此，通过本实施方式，能够廉价地提供能够保持转子46的旋转相位检测中的良好的精度并且能够检测转子46的旋转位置的构造。

＜变形例＞

下面，例示几个代表性的变形例。在下面的变形例的说明中，对于具有与通过上述实施方式说明的同样的构成及功能的部分，能够使用与上述实施方式同样的符号。并且，关于该部分的说明，在技术上不矛盾的范围内，能够适当引用上述实施方式中的说明。当然，作为变形例，并不限定于下面所列举的。另外，多个变形例的全部及一部分在技术上不矛盾的范围内，能够适当复合应用。

本发明不限定于上述的具体的装置构成。即，例如，本发明的应用对象不限定于在定子45的外侧设置有转子46的构成。

特定磁铁630及绝对旋转位置信号发生部641的构成不限定于上述的具体例。即，例如，特定磁铁630只要在圆周方向上形成1个以上即可。另外，绝对旋转位置信号发生部641也可以仅形成于特定磁铁630的圆周方向上的宽度的一部分。并且，绝对旋转位置信号发生部641不限定于上述的具体例那样的、所谓的磁极反转部。即，例如，绝对旋转位置信号发生部641也可以是无磁化部、切口部。

旋转相位传感器73U、旋转相位传感器73V、旋转相位传感器73W及绝对旋转位置传感器74的、圆周方向上的位置，都不限定于上述的具体例。即，例如，它们能够设为如国际公开第2012/169156号的图23所述那样的、所谓的“分散配置”。在该情况下，传感器单元47(传感器壳体71)能够对应于旋转相位传感器73U、旋转相位传感器73V、旋转相位传感器73W及绝对旋转位置传感器74的每个而个别地形成。

符号的说明

20…自动二轮车，30…发动机，31…发动机体，34…曲轴，40…起动发电机，45…定子，46…转子，47…传感器单元，53…线圈，63…磁铁，71…传感器壳体，72…突出部，73U…旋转相位传感器，73V…旋转相位传感器，73W…旋转相位传感器，74…绝对旋转位置传感器，640…特定磁化部，641…绝对旋转位置信号发生部，642…旋转相位信号发生部，C…旋转中心轴。

Claims (4)

1.一种起动发电机，其特征在于，具备：

转子(46)，构成为将极性不同的多个磁铁(63)沿旋转方向交替地配置，以旋转轴为中心沿上述旋转方向旋转；

定子(45)，构成为将卷绕有线圈(53)的齿部(52)沿上述旋转方向排列多个；

旋转位置传感器(74)，被安装于上述定子中与上述磁铁对置的位置，输出与旋转的上述磁铁的极性相对应的曲轴位置信号；以及

异极部(641)，被设置于上述多个磁铁中规定的磁铁的一部分，与上述转子一起在旋转轨道上旋转，

上述异极部被设置为，被磁化为与上述规定的磁铁不同的极性或者不被磁化为任一极性，通过被磁化为上述规定的磁铁的极性的部分以上述转子的旋转轴的方向为基准而夹着上述异极部，

上述旋转位置传感器被配置于上述异极部的上述旋转轨道上，从而在上述旋转位置传感器检测到上述异极部时，由上述旋转位置传感器输出发动机控制用信号，该发动机控制用信号表示发动机(30)的输出轴(34)的绝对旋转位置。

2.如权利要求1所述的起动发电机，其特征在于，

上述异极部与在上述旋转方向上与上述异极部相邻的上述磁铁的磁极的极性为同极性。

3.如权利要求1或2所述的起动发电机，其特征在于，

上述定子被固定于在车辆(20)中所搭载的上述发动机的发动机体(31)。

4.如权利要求1～3中任一项所述的起动发电机，其特征在于，

在即使旋转了一圈以上也仅仅上述异极部未被上述旋转位置传感器检测到的情况下，判断为上述转子与上述定子的轴向位置异常。