JP2017127052A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【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。
【選択図】図４

Description

本発明は、回転電機に関するものである。

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。

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。

国際公開第２０１２／１６９１５６号

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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）。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

（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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (7)

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。

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