JP2021158810A - 回転電機およびロータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】１つのマグネットにおいて異なる磁極の境界部を明瞭にして、製品毎に特性がばらついてしまうことが抑えられる回転電機およびロータの製造方法を提供する。【解決手段】Ｕ相用，Ｖ相用，Ｗ相用センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗと対向する第１対向部３４ｂおよび回転センサＳｒと対向する第２対向部３４ｃを有し、第１および第２対向部３４ｂ，３４ｃの磁極を互いに異ならせた２段マグネット３４において、２段マグネット３４のロータ３０の回転方向に沿う両側で、かつ２段マグネット３４の第１対向部３４ｂと第２対向部３４ｃとの境界部ＢＬの近傍に、それぞれ切欠部３４ａが設けられている。【選択図】図５

Description

本発明は、複数のコイルが巻装されたステータと、ステータに対して回転するロータと、を備えた回転電機に関する。

従来、自動二輪車等のエンジンの始動には、回転電機（例えば、スタータモータまたはＡＣＧスタータ）が用いられている。ＡＣＧスタータは、エンジンの始動時にはクランクシャフトを回転させるスタータモータとして作動し、エンジンの始動後には車載バッテリを充電する発電機として作動する。また、自動二輪車等のエンジンの始動に用いられるＡＣＧスタータは、点火タイミングや燃料噴射タイミング（例えば、ピストンの上死点など）を検出して、車載コントローラに最適なプラグの点火や燃料の噴射をさせるようにしている。

例えば、特許文献１には、エンジンの始動に用いられる始動モータ（回転電機）が記載されている。この始動モータは、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相に対応したコイルを有するステータと、クランクシャフトに固定されるロータとを備えている。ロータには、ステータと対向する環状のマグネットが設けられ、当該マグネットは、ロータの回転方向にＮ極およびＳ極が交互に現れるように着磁されている。

また、ステータのマグネットとの対向部分（非回転部分）には、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相に対応した３つのセンサ（磁気検出部）が設けられている。これにより、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相に対応したそれぞれのコイルに所定のタイミングで駆動電流が供給され、ひいてはスタータモータとして駆動される。

さらに、複数のマグネットのうちの１つだけ、基準の磁極とは異なる磁極の異極磁性部を設け、３つのセンサのうちの１つを、当該異極磁性部と対向させている。これにより、ロータが１回転する間に、異極磁性部による矩形波信号が１回出力され、この矩形波信号をプラグの点火や燃料の噴射のタイミングに利用している。

特開２０１３−１０２６６７号公報

ところで、上述の特許文献１に記載された技術のように、マグネットに異極磁性部を設けるには、比較的小さな部分に小さな着磁コイル等（着磁装置）を対向させて、当該着磁コイルに大きな電流（着磁電流）を流す必要がある。この場合には、異極磁性部の磁極とその他の部分の磁極との境界部が不明瞭になることが起こり得る。すなわち、異極磁性部の周囲のその他の部分の磁極が、ぼんやりと異極磁性部の磁極になってしまうことが起こり得る。その結果、磁気検出部による磁極（Ｎ極／Ｓ極）の検出タイミングが製品毎にばらついてしまい、ひいてはスタータモータの駆動効率がばらついたり、プラグの点火や燃料の噴射のタイミングがばらついたりすることが起こり得る。

本発明の目的は、１つのマグネットにおいて異なる磁極の境界部を明瞭にして、製品毎に特性がばらついてしまうことが抑えられる回転電機およびロータの製造方法を提供することにある。

本発明の回転電機では、複数のコイルが巻装されたステータと、前記ステータに対して回転するロータと、を備えた回転電機であって、前記ステータに設けられ、前記ロータの回転方向に並んで配置された３つの第１磁気検出部と、前記ステータに設けられ、前記第１磁気検出部に対して前記ロータの軸方向にずれて配置された１つの第２磁気検出部と、前記ロータに設けられ、前記第１および第２磁気検出部と対向し、前記ロータの回転方向にＮ極およびＳ極が交互に現れるように配置された複数のマグネットと、を有し、前記複数のマグネットのうちの１つが、前記第１磁気検出部と対向する第１対向部および前記第２磁気検出部と対向する第２対向部を有し、前記第１および第２対向部の磁極を互いに異ならせた２段マグネットであり、前記２段マグネットの前記ロータの回転方向に沿う両側で、かつ前記２段マグネットの前記第１対向部と前記第２対向部との境界部近傍に、それぞれ切欠部が設けられていることを特徴とする。

本発明のロータの製造方法では、ステータに対して回転するロータの製造方法であって、前記ロータの回転方向に対して互いに対向する対向壁を有し、これらの対向壁にそれぞれ切欠部が設けられた１つの異形マグネット素材と、前記切欠部を備えない複数の標準マグネット素材と、を準備するマグネット素材準備工程と、前記異形マグネット素材および前記標準マグネット素材を、前記ロータの周方向に並べて前記ロータに固定するマグネット素材固定工程と、前記ロータに固定された前記異形マグネット素材および前記標準マグネット素材における前記ステータとの対向部に着磁装置をセットし、前記標準マグネット素材を前記ロータの回転方向に交互に異極が現れるように着磁し、かつ前記異形マグネット素材の前記切欠部が設けられた部分を境界部として、前記ステータに設けられた第１磁気検出部と対向する第１対向部を一の磁極に着磁し、前記ステータに設けられた第２磁気検出部と対向する第２対向部を他の磁極に着磁する着磁工程と、を有することを特徴とする。

本発明の他の態様では、前記第１対向部は、その前記ロータの軸方向に対する長さ寸法が、前記第２対向部の前記ロータの軸方向に対する長さ寸法よりも大きいことを特徴とする。

本発明の他の態様では、前記切欠部が、それぞれ前記第１対向部の前記境界部寄りに配置されていることを特徴とする。

本発明の回転電機によれば、第１磁気検出部と対向する第１対向部および第２磁気検出部と対向する第２対向部を有し、第１および第２対向部の磁極を互いに異ならせた２段マグネットにおいて、２段マグネットのロータの回転方向に沿う両側で、かつ２段マグネットの第１対向部と第２対向部との境界部近傍に、それぞれ切欠部が設けられている。

これにより、第１対向部および第２対向部を互いに異極に着磁する際に、切欠部の部分を境界部として、ロータの軸方向に沿う２段マグネットの一側と他側とで磁極を明瞭に分けることが可能となる。このとき、２段マグネットを２段に着磁する際に、切欠部を形成する「空間」により、ロータの回転方向に沿う２段マグネットの両側に配置されたマグネットの磁極に影響されることが抑えられる。すなわち、異極同士の境界部を不明瞭にする所謂「着磁だれ」（図７参照）の発生を抑えて、１つのマグネットにおいて異極同士の境界部を明瞭にでき、ひいては製品毎に特性がばらつくことが抑えられ、かつ精度良く作動させることが可能となる。

また、本発明のロータの製造方法によれば、磁力を有さない異形マグネット素材および標準マグネット素材を準備し、これらのマグネット素材をロータに並べて固定した後で、着磁工程を経てロータを完成させるので、磁力を有する異形マグネットおよび標準マグネットを、予めロータに固定する場合に比して、組み立て前の部品管理を容易にしつつ、ロータの組み立て作業を容易にすることが可能となる。

本発明に係る回転電機を示す斜視図である。 スロット数および極数を説明する説明図である。 図１の回転電機を側方から見た部分断面図である。 図３のセンサユニットの部分を拡大した部分断面図である。 マグネットの形状および配置関係を説明する説明図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、ロータの製造手順を説明する説明図である。 比較例のロータの着磁状態を説明する図５に対応した図である。 実施の形態２の２段マグネットを示す平面図である。 実施の形態３の２段マグネットを示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態１について、図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明に係る回転電機を示す斜視図を、図２はスロット数および極数を説明する説明図を、図３は図１の回転電機を側方から見た部分断面図を、図４は図３のセンサユニットの部分を拡大した部分断面図を、図５はマグネットの形状および配置関係を説明する説明図を、図６（ａ），（ｂ），（ｃ）はロータの製造手順を説明する説明図を、図７は比較例のロータの着磁状態を説明する図５に対応した図をそれぞれ示している。

図１ないし図３に示される回転電機１０は、所謂ＡＣＧスタータであって、自動二輪車等（図示せず）のスタータおよび発電機に用いられるものである。具体的には、回転電機１０は、アウターローター型のブラシレスモータと同じ構造を採用している。そして、エンジン（図示せず）を始動する際には、車載バッテリ（図示せず）からの駆動電流の供給によりスタータモータとして作動し、エンジンの始動後には、エンジンの駆動力によりジェネレータとして作動する。

回転電機１０は、その全体が扁平の略円盤形状に形成されており、エンジンを形成するクランクシャフト（図示せず）の軸方向端部に配置されている。具体的には、回転電機１０は、クランクケース（図示せず）の内部に固定されるステータ２０と、クランクシャフトに固定されてステータ２０に対して回転するロータ３０と、を備えている。これにより、回転電機１０に駆動電流を供給することでクランクシャフトが回転され、これとは逆に、クランクシャフトの回転によりロータ３０が回転される。

ステータ２０は、複数の鋼板（磁性体）を積層してなるステータコア２１を備えている。このステータコア２１は、略筒状に形成された本体部２１ａと、当該本体部２１ａを中心に放射状に突出された複数のティース２１ｂと、を備えている。具体的には、ティース２１ｂは合計１８個設けられ、その基端部が本体部２１ａに一体化されている。言い換えれば、ステータコア２１には、合計１８個のスロットＳＬ（図２参照）が設けられている。

合計１８個のティース２１ｂのそれぞれには、プラスチック等の絶縁体よりなるインシュレータ２１ｃが装着されている。なお、インシュレータ２１ｃは、ステータコア２１における本体部２１ａの外周部分にも設けられている。そして、ティース２１ｂを覆うインシュレータ２１ｃには、Ｕ相に対応したＵ相コイルＣｕと、Ｖ相に対応したＶ相コイルＣｖと、Ｗ相に対応したＷ相コイルＣｗとが、それぞれ集中巻により巻装されている。

ここで、図１においては、各コイルＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗの巻装状態を分かり易くするために、各コイルＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗのそれぞれに網掛けを施している。そして、Ｕ相コイルＣｕ，Ｖ相コイルＣｖおよびＷ相コイルＣｗの巻順は、ロータ３０の回転方向に対して、Ｕ相コイルＣｕ，Ｖ相コイルＣｖ，Ｗ相コイルＣｗ，Ｕ相コイルＣｕ，Ｖ相コイルＣｖ…のように一相ずつ交互となっている（図２参照）。

また、ステータコア２１の径方向外側で、かつ周方向に沿う一部分には、センサユニット２２が設けられている。つまり、センサユニット２２は、回転電機１０の非回転部分に固定されている。このセンサユニット２２は、プラスチック等の絶縁体により略Ｔ字形状に形成されたハウジング２３を備えている。そして、ハウジング２３は、ステータコア２１に固定される固定部２３ａと、Ｕ相，Ｖ相およびＷ相に対応した合計３つのセンサ基板２４ｕ，２４ｖ，２４ｗを収容するセンサ収容部２３ｂと、を備えている。ここで、センサ収容部２３ｂは、ステータコア２１の径方向外側で、かつステータコア２１の周方向に延びるようにして配置され、略円弧形状に形成されている。

図３に示されるように、ハウジング２３のセンサ収容部２３ｂに収容されたセンサ基板２４ｕ，２４ｖ，２４ｗには、それぞれＵ相用センサＳｕ，Ｖ相用センサＳｖ，Ｗ相用センサＳｗが実装されている。また、Ｗ相に対応したセンサ基板２４ｗには、点火タイミングおよび燃料噴射タイミングを検出するための回転センサＳｒも実装されている。ここで、Ｕ相用，Ｖ相用，Ｗ相用センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗの３つは、ロータ３０の回転方向に並んで配置され、本発明における第１磁気検出部を構成している。また、回転センサＳｒの１つは、本発明における第２磁気検出部を構成している。

そして、これら４つのセンサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｒは、それぞれ同じ構成のホール素子となっている。具体的には、磁極（Ｎ極／Ｓ極）によりオン／オフが切り替わる交番検知型（バイポーラ）のホール素子となっている。例えば、Ｎ極を検出すると「オン信号（１）」を発生し、Ｓ極を検出すると「オフ信号（０）」を発生するようになっている。

これにより、合計１２個のマグネットＭＧ（図５参照）を有するロータ３０の回転に伴って、各センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｒは、それぞれ矩形波信号（図示せず）を出力するようになっている。よって、車載コントローラ（図示せず）は、これらの矩形波信号の入力に基づいて、ロータ３０の回転状態を把握して、各コイルＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗに対して最適なタイミングで駆動電流を供給することができる。また、車載コントローラは、点火タイミングおよび燃料噴射タイミングを把握して、イグナイターや燃料ポンプ（図示せず）を制御することができる。

図３および図４に示されるように、Ｕ相用センサＳｕ，Ｖ相用センサＳｖ，Ｗ相用センサＳｗ，回転センサＳｒは、それぞれセンサ基板２４ｕ，２４ｖ，２４ｗを介して、ステータコア２１の各ティース２１ｂの間（スロットＳＬの部分）に入り込んでいる。ここで、Ｗ相用センサＳｗおよび回転センサＳｒは、各ティース２１ｂの間のうちの同じ箇所（同じスロットＳＬの部分）に入り込んでいる。そして、ステータコア２１の軸方向に沿うＷ相用センサＳｗと回転センサＳｒとの離間寸法Ｌは、約5.0mmに設定されている。

より具体的には、回転電機１０の駆動用に用いられるＵ相用，Ｖ相用，Ｗ相用センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗは、ステータコア２１の軸方向に沿う略中央部に配置されている。これに対し、点火タイミングおよび燃料噴射タイミングを検出するために用いられる回転センサＳｒは、駆動用の各センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗに対して、ステータコア２１の軸方向に沿うボス部３２側とは反対側（図３および図４中上側）に配置されている。

このように、合計４つのセンサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｒは、何れもステータコア２１に設けられ、そのうちの１つの回転センサＳｒのみが、駆動用の各センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗに対して、ロータ３０の軸方向にずれて配置されている。ここで、各センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｒは、何れも合計１２個のマグネットＭＧ（図５参照）に対して、回転電機１０の径方向内側から対向するようになっている。これにより、各センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｒは、ロータ３０の回転に伴う磁極（Ｎ極／Ｓ極）の変化により、矩形波信号をそれぞれ出力するようになっている。

ここで、図５に示されるように、各センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｒは、合計１２個のマグネットＭＧに対して相対移動（相対回転）して、それぞれのマグネットＭＧのエッジ部分ＰＮ，ＰＳに差し掛かったときにそれぞれの磁極を検出するようになっている。例えば、各センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｒは、Ｎ極のエッジ部分ＰＮに差し掛かると「オン信号（１）」を発生し、Ｓ極のエッジ部分ＰＳに差し掛かると「オフ信号（０）」を発生するようになっている。

ここで、合計１２個のマグネットＭＧのうちの１１個は、ステータコア２１（各センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｒ）と対向する対向部ＳＦに１つの磁極のみを有する標準マグネット３３となっている。これに対し、合計１２個のマグネットＭＧのうちのその他の１個は、ステータコア２１（各センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｒ）と対向する対向部ＳＦに２つの磁極を有する２段マグネット３４となっている。

そして、３つのＵ相用センサＳｕ，Ｖ相用センサＳｖ，Ｗ相用センサＳｗは、それぞれ２段マグネット３４の第１対向部３４ｂ（Ｓ極）と対向するようになっており、１つの回転センサＳｒは、２段マグネット３４の第２対向部３４ｃ（Ｎ極）と対向するようになっている。ここで、図４においては、各センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｒの配置関係を分かり易くするために、各センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｒに網掛けを施している。

図１ないし図５に示されるように、ロータ３０はロータ本体３１を備えている。このロータ本体３１は、比較的厚みのある鋼板（磁性材料）をプレス加工等することで略お椀形状に形成され、略円盤状に形成された底壁部３１ａと、当該底壁部３１ａの外周部分から垂直に立ち上がった筒状の側壁部３１ｂと、を備えている。

また、底壁部３１ａの回転中心には、クランクシャフトの軸方向端部が固定される筒状のボス部３２が固定されている。これにより、ロータ本体３１の回転に伴ってクランクシャフトが回転される。ここで、ボス部３２の肉厚は、ロータ本体３１の肉厚よりも厚くなっており、これにより回転電機１０とエンジン（クランクシャフト）との固定強度が十分に確保される。よって、高速回転時等における回転むらの発生が抑えられて、エンジン（クランクシャフト）および回転電機１０の双方に掛かる負荷を低減することができる。

そして、筒状の側壁部３１ｂの径方向内側、つまり側壁部３１ｂのステータコア２１側には、合計１２個のマグネットＭＧが装着されている。これらのマグネットＭＧはフェライト磁石であって、酸化鉄を主原料にバリウムやストロンチウム等を微量加えて焼き固めたものである。マグネットＭＧは、図２の網掛け部分に示されるように、筒状の側壁部３１ｂ（図１参照）の形状に倣って略円弧形状に形成されている。なお、これらのマグネットＭＧは、側壁部３１ｂに対して接着剤等（図示せず）によって固定されている。

また、合計１２個のマグネットＭＧは、略筒状に形成されたマグネットホルダＨＤによって、ロータ本体３１の径方向内側から側壁部３１ｂに向けて押さえ付けられている。これにより、それぞれのマグネットＭＧが、側壁部３１ｂから脱落することが防止される。ここで、マグネットホルダＨＤは、可撓性を有する薄いステンレス鋼板等によって形成され、それぞれのマグネットＭＧを側壁部３１ｂの周方向に対して等間隔で位置決めする機能も備えている。これにより、各マグネットＭＧの側壁部３１ｂに対する固定作業を容易にして、回転電機１０の組み立て作業性を向上させている。

合計１２個のマグネットＭＧと、合計４つのセンサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｒとの位置関係は、図５に示される位置関係となっている。図５は、ロータ本体３１の筒状の側壁部３１ｂ（図３参照）を平面状に展開した模式図となっている。

各マグネットＭＧの幅寸法Ｗは約30mmに設定され、各マグネットＭＧの高さ寸法Ｈは約20mmに設定されている。また、ロータ３０の回転方向に沿う各マグネットＭＧの間隔寸法Ｇは約2mmに設定されている。そして、各マグネットＭＧのエッジ部分ＰＮ，ＰＳのピッチＰ１は30度に設定されている。このピッチＰ１（30度）は、ロータ３０の回転方向に沿う各マグネットＭＧの配置間隔と一致しており、「360度÷12極」に基づいて得られる。

これに対し、駆動用の各センサＳｕ，Ｓｖ，ＳｗのピッチＰ２は20度に設定されている。このピッチＰ２（20度）は、ロータ３０の回転方向に沿う各スロットＳＬ（図２参照）の配置間隔と一致しており、「360度÷18スロット」に基づいて得られる。このように、本実施の形態における回転電機１０は、［12極18スロット］のブラシレスモータを形成している。これにより、コギングトルクの発生が抑えられた滑らかな回転駆動が可能となっている。

図５に示されるように、合計１１個の標準マグネット３３は、平面状に展開した状態において、切欠部等を何も備えない単純な長方形形状に形成されている。そして、ロータ３０の回転方向（図中左右方向）に対して、対向部ＳＦの磁極がＮ極，Ｓ極，Ｎ極，Ｓ極…と交互に異極が現れるように配置されている。ここで、図５において、薄い網掛け部分がＳ極であり、濃い網掛け部分がＮ極である。

これに対し、その他の１個の２段マグネット３４は、一対の切欠部３４ａを備えた異形マグネットとなっており、その対向部ＳＦには、大きな表面積を占める第１対向部３４ｂと、当該第１対向部３４ｂの表面積よりも小さな表面積の第２対向部３４ｃと、が設けられている。そして、２段マグネット３４は、対向部ＳＦがＮ極の１極に着磁された標準マグネット３３の間に配置されており、第１対向部３４ｂがＳ極に着磁され、第２対向部３４ｃがＮ極に着磁されている。つまり、第１対向部３４ｂの磁極および第２対向部３４ｃの磁極は、互いに異なっている。

２段マグネット３４の第２対向部３４ｃは、第１対向部３４ｂに比して大分小さくなっており、第２対向部３４ｃの厚み寸法ｗ１は約3mmとなっている。つまり、第２対向部３４ｃの厚み寸法ｗ１は、２段マグネット３４の高さ寸法Ｈ（約20mm）の約７分の１の寸法となっている。言い換えれば、第１対向部３４ｂのロータ３０の軸方向に対する長さ寸法（約17mm）の方が、第２対向部３４ｃのロータ３０の軸方向に対する長さ寸法（約3mm）よりも大分大きくなっている。そして、第２対向部３４ｃは、ロータ３０の回転方向に帯状に延在されている。

ここで、第１対向部３４ｂと第２対向部３４ｃとの間には、磁極の境界を示す境界部ＢＬが設けられている。具体的には、２段マグネット３４の対向部ＳＦ上に設けられる境界部ＢＬは、Ｓ極に着磁された第１対向部３４ｂとＮ極に着磁された第２対向部３４ｃとの境界線を形成している。

また、２段マグネット３４には、ロータ３０の回転方向に沿う両側で互いに対向する一対の対向壁３４ｄが設けられている。これらの対向壁３４ｄに、略正方形に形成された切欠部３４ａがそれぞれ設けられている。一対の切欠部３４ａは、それぞれ境界部ＢＬの近傍に配置されている。より具体的には、一対の切欠部３４ａは、Ｓ極に着磁された第１対向部３４ｂにおける境界部ＢＬ寄りの部分に配置されている。

すなわち、一対の切欠部３４ａは、境界部ＢＬの近傍ではあるが、第１対向部３４ｂの部分にのみ配置され、境界部ＢＬを跨いで設けられていない。つまり、一対の切欠部３４ａは、Ｎ極に着磁された第２対向部３４ｃ側にはみ出ていない。そして、ロータ３０の軸方向に沿う切欠部３４ａの幅寸法ｗ２は約3mmに設定され、ロータ３０の回転方向に沿う切欠部３４ａの深さ寸法Ｄは約4mmに設定されている。

さらに、図５に示されるように、境界部ＢＬの近傍には、仮想線（二点鎖線）で示されるように、検出境界線ＬＮが形成されている。この検出境界線ＬＮは、Ｗ相用センサＳｗと回転センサＳｒとの間の丁度真ん中に配置され、当該検出境界線ＬＮの第１対向部３４ｂ側（図中下側）が、駆動用の各センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗが磁極の変化を検出し得る第１検出領域ＡＲ１となっている。これに対し、検出境界線ＬＮの第２対向部３４ｃ側（図中上側）が、回転センサＳｒが磁極の変化を検出し得る第２検出領域ＡＲ２となっている。

なお、検出境界線ＬＮは、境界部ＢＬよりも第１対向部３４ｂ側に若干オフセットされている（ずれている）。すなわち、検出境界線ＬＮは、一対の切欠部３４ａ上を横切るようにして配置されている。

ここで、駆動用の各センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗの検出精度および回転センサＳｒの検出精度をそれぞれ向上させるためにも、ロータ３０の軸方向に対する検出境界線ＬＮの位置と境界部ＢＬの位置とを、完全に一致させることが望ましい。このようにすることで、他方の磁極に影響を受けること無く、それぞれの磁極を精度良く検出することが可能となる。しかしながら実際には、構成部品の寸法精度がばらついたり、ステータ２０に対するロータ３０の軸ずれが生じたりするため、検出境界線ＬＮの位置と境界部ＢＬの位置とを完全に一致させることは困難である。

そこで、駆動用の各センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗが、より高精度に磁極の変化を検出可能となるように、設計上において、検出境界線ＬＮを中心として、第２対向部３４ｃ側に第１対向部３４ｂのＳ極を少しだけはみ出させている。これにより、駆動用の各センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗの検出精度が十分に確保され、回転電機１０をスタータモータとして確実に駆動させることが可能となっている。

ここで、図５に示されるように、駆動用の各センサＳｕ，Ｓｖ，ＳｗのピッチＰ２は20度となっている。そのため、駆動用の各センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗは、１つのマグネットＭＧに対して同時に対向することが無い。そして、駆動用の各センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗが、それぞれ異なるタイミングで矩形波信号を出力することで、車載コントローラはロータ３０の回転状態（回転方向や回転速度等）を把握するようになっている。

ここで、回転センサＳｒは、ロータ３０が１回転する間に、２段マグネット３４の部分において３回連続でＮ極と対向することになる。つまり、駆動用の各センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗが出力する矩形波信号の長さを「１」としたときに、駆動用の各センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗは、常に長さが「１」の矩形波信号を出力する。これに対し、回転センサＳｒは、３回連続してＮ極と対向すると、長さが「３」の矩形波信号を出力する。したがって、車載コントローラは、回転センサＳｒからの長い矩形波信号の入力に基づいて、ロータ３０が１回転したことを把握することができる。

このようにして、本実施の形態に係る回転電機１０は、スタータモータとして効率良く回転駆動することができ、かつ点火タイミングや燃料噴射タイミングを確実に検出可能となっている。

なお、図５に示されるように、回転センサＳｒは、ロータ３０の軸方向に対して、Ｎ極に着磁された第２対向部３４ｃから第１対向部３４ｂ側とは反対側に少しだけはみ出た位置に配置されている。これにより、回転センサＳｒは、検出境界線ＬＮを中心として第２対向部３４ｃ側に少しだけはみ出た第１対向部３４ｂのＳ極の影響を受け難くなっている。したがって、回転センサＳｒの検出精度も低下することが無い。

次に、合計１２個のマグネットＭＧ（１１個の標準マグネット３３および１個の２段マグネット３４）が設けられたロータ３０の製造方法（組立手順）について、図面を用いて詳細に説明する。

［マグネット素材準備工程］
まず、図６（ａ）に示されるように、２段マグネット３４となる１つ（１個）の異形マグネット素材Ｗ１と、標準マグネット３３となる複数（１１個）の標準マグネット素材Ｗ２とを準備する。これにより、［マグネット素材準備工程］が完了する。

ここで、各マグネット素材Ｗ１，Ｗ２はそれぞれ焼結品であって、特定形状の金型を用いて焼結成形を行うことで、図６（ａ）に示されるような形状となる。ただし、異形マグネット素材Ｗ１においては、焼結成形後の標準マグネット素材Ｗ２に対して切削加工等を施すことで、一対の切欠部３４ａを形成するようにしても良い。

また、異形マグネット素材Ｗ１および標準マグネット素材Ｗ２は、着磁作業を行っていない状態の素材、つまり磁力を有さない素材となっている。したがって、部品単体において磁力で互いに張り付くことが無い。よって、これらの部品管理を容易にすることができ、ロータ本体３１（図３参照）への組み付け作業性を向上させることが可能となっている。

なお、図６においては、着磁作業の状態を分かり易くするために、異形マグネット素材Ｗ１（２段マグネット３４）、およびその両隣に配置される一対の標準マグネット素材Ｗ２（標準マグネット３３）のみを示している。

［マグネット素材固定工程］
次に、［マグネット素材準備工程］で準備した１個の異形マグネット素材Ｗ１および１１個の標準マグネット素材Ｗ２を、ロータ本体３１の側壁部３１ｂ（図３参照）の径方向内側に、その周方向に並べて固定する作業を行う。このとき、側壁部３１ｂの径方向内側に所定量の接着剤（図示せず）を塗布し、当該接着剤が乾燥する前にマグネットホルダＨＤ（図３参照）を用いて合計１２個の各マグネット素材Ｗ１，Ｗ２を、側壁部３１ｂに密着させて位置決めする。

これにより、ロータ本体３１の周方向に各マグネット素材Ｗ１，Ｗ２が間隔寸法Ｇ（約2mm）で並べられて固定される（図３および図５参照）。これにより、［マグネット素材固定工程］が完了する。ここで、接着剤を素早くかつ確実に乾燥させるために、各マグネット素材Ｗ１，Ｗ２が固定されたロータ本体３１を、乾燥炉（図示せず）に入れても構わない。このとき、各マグネット素材Ｗ１，Ｗ２は着磁前の状態であるため、熱減磁等の不具合が生じることは無い。

［一次着磁工程］
次に、図６（ａ）に示されるように、各マグネット素材Ｗ１，Ｗ２を、ロータ３０の回転方向にＮ極およびＳ極が交互に現れるように１回目の着磁作業を実施する。このとき、ロータ本体３１における側壁部３１ｂの径方向内側に、各マグネット素材Ｗ１，Ｗ２をそれぞれ個別にかつ一度に着磁可能な第１着磁装置ＭＭ１（詳細図示せず）をセットする。より具体的には、各マグネット素材Ｗ１，Ｗ２におけるステータ２０との対向部ＳＦに第１着磁装置ＭＭ１をセットし、当該第１着磁装置ＭＭ１に設けられたそれぞれの着磁コイルＭＣ１を、各マグネット素材Ｗ１，Ｗ２のステータ２０との対向部ＳＦの正面に対向させる。

その後、第１着磁装置ＭＭ１を駆動して、それぞれの着磁コイルＭＣ１に所定の大きさの電流を流す。このとき、図６（ａ）に示されるように、それぞれの着磁コイルＭＣ１に流れる電流の向きを変えるようにする。すると、図６（ｂ）の網掛け部分に示されるように、異形マグネット素材Ｗ１における対向部ＳＦの全面がＳ極に着磁され、その両隣の標準マグネット素材Ｗ２における対向部ＳＦの全面がそれぞれＮ極に着磁される。これにより、［一次着磁工程］が完了する。

［二次着磁工程］
次に、図６（ｂ）に示されるように、異形マグネット素材Ｗ１のみを再度着磁する２回目の着磁作業を実施する。このとき、上述の［一次着磁工程］で用いた第１着磁装置ＭＭ１とは別の第２着磁装置ＭＭ２を用いる。具体的には、第２着磁装置ＭＭ２は、１つの２段着磁コイルＭＣ２を備えている。この２段着磁コイルＭＣ２は、異形マグネット素材Ｗ１の対向部ＳＦを、大きい表面積のＳ極の部分と小さい表面積のＮ極の部分とに着磁するようになっている。つまり、２段着磁コイルＭＣ２は、大きなＳ極用コイルＭＳと小さなＮ極用コイルＭＮとを備えている。

そして、２段着磁コイルＭＣ２を、異形マグネット素材Ｗ１のステータ２０との対向部ＳＦの正面に対向させる。これにより、異形マグネット素材Ｗ１の第１対向部３４ｂにＳ極用コイルＭＳが対向し、異形マグネット素材Ｗ１の第２対向部３４ｃにＮ極用コイルＭＮが対向する。

次いで、第２着磁装置ＭＭ２を駆動して、２段着磁コイルＭＣ２のＳ極用コイルＭＳおよびＮ極用コイルＭＮに、それぞれ所定の大きさの電流を流す。このとき、図６（ｂ）に示されるように、Ｓ極用コイルＭＳおよびＮ極用コイルＭＮに流れる電流の向きは、それぞれ逆向きとなる。

これにより、図６（ｃ）の網掛け部分に示されるように、異形マグネット素材Ｗ１の一対の切欠部３４ａが設けられた部分を境界部ＢＬとして、第１対向部３４ｂがＳ極（一の磁極）に着磁され、第２対向部３４ｃがＮ極（他の磁極）に着磁される。これにより、［二次着磁工程］が完了し、異形マグネット素材Ｗ１が２段に着磁されて、２段マグネット３４が完成する。これにより、全ての着磁工程が終了し、ロータ３０が完成する。

ここで、上述の［一次着磁工程］および［二次着磁工程］が、本発明の着磁工程を構成している。

また、Ｓ極用コイルＭＳおよびＮ極用コイルＭＮは、境界部ＢＬを境に互いに対極を着磁する。そのため、境界部ＢＬを境にＳ極およびＮ極を明瞭に分けることが可能となっている。さらに、異形マグネット素材Ｗ１に一対の切欠部３４ａを設けているので、これにより［二次着磁工程］における所謂「着磁だれ」の発生が抑えられている。なお、当該「着磁だれ」が発生した場合には、駆動用の各センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗ（図５参照）の検出精度を低下させることになる。

以下、駆動用の各センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗの検出精度を低下させる所謂「着磁だれ」の発生メカニズムについて、図面を用いて詳細に説明する。

ここで、図７に示されるように、一対の切欠部を備えず、単純な長方形形状に形成された２段マグネットＡ（比較例）を有するロータをモデルに説明する。本比較例では、同じ形状の３つの標準マグネット素材Ｂを準備しつつ、上述した［一次着磁工程］および［二次着磁工程］と全く同じ工程を経て、真ん中の標準マグネット素材Ｂのみを２段マグネットＡにする。

この場合、ロータの回転方向に沿う２段マグネットＡの両側に、所謂「着磁だれ」が発生してしまう。ここで言う「着磁だれ」とは、図７の破線円に示されるように、ロータの回転方向に沿う第２対向部３４ｃの両側のＮ極の部分が、検出境界線ＬＮを越えて第１対向部３４ｂ側にはみ出てしまう現象のことである。これは、２段マグネットＡの両隣に配置された、対向部ＳＦがＮ極に着磁された標準マグネットＣの磁力の影響を受けることに起因する。そこで、この「着磁だれ」の発生を防止するために、本実施の形態では、「着磁だれ」が発生する箇所に予め一対の切欠部３４ａ（図６参照）を設けている。

これにより、図６（ｃ）に示されるように、両隣の標準マグネット３３における対向部ＳＦのＮ極の影響を受けずに済み、ひいては境界部ＢＬを境に、第１対向部３４ｂをＳ極に、第２対向部３４ｃをＮ極に、それぞれ明瞭に分けて着磁することが可能となっている。

以上詳述したように、本実施の形態に係る回転電機１０によれば、Ｕ相用，Ｖ相用，Ｗ相用センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗと対向する第１対向部３４ｂおよび回転センサＳｒと対向する第２対向部３４ｃを有し、第１および第２対向部３４ｂ，３４ｃの磁極を互いに異ならせた２段マグネット３４において、２段マグネット３４のロータ３０の回転方向に沿う両側で、かつ２段マグネット３４の第１対向部３４ｂと第２対向部３４ｃとの境界部ＢＬの近傍に、それぞれ切欠部３４ａが設けられている。

これにより、第１対向部３４ｂおよび第２対向部３４ｃを互いに異極に着磁する際に、切欠部３４ａの部分を境界部ＢＬとして、ロータ３０の軸方向に沿う２段マグネット３４の一側と他側とで磁極を明瞭に分けることが可能となる。このとき、２段マグネット３４を２段に着磁する際に、切欠部３４ａを形成する「空間」により、ロータ３０の回転方向に沿う２段マグネット３４の両側に配置された標準マグネット３３の磁極に影響されることが抑えられる。すなわち、異極同士の境界部ＢＬを不明瞭にする所謂「着磁だれ」（図７参照）の発生を抑えて、１つのマグネットＭＧにおいて異極同士の境界部ＢＬを明瞭にでき、ひいては製品毎に特性がばらつくことが抑えられ、かつ精度良く作動させることが可能となる。

また、本実施の形態に係る回転電機１０によれば、第１対向部３４ｂは、そのロータ３０の軸方向に対する長さ寸法が、第２対向部３４ｃのロータ３０の軸方向に対する長さ寸法よりも大きいので、より精度良く磁極の変化を検出させる必要がある駆動用の各センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗの検出精度を、十分に確保することが可能となる。よって、回転電機１０をスタータモータとして確実に駆動させることができる。

さらに、本実施の形態に係る回転電機１０によれば、切欠部３４ａが、それぞれ第１対向部３４ｂの境界部ＢＬ寄りに配置されているので、回転電機１０を組み立てる作業者は、異形マグネット素材Ｗ１の状態において、その外観上、境界部ＢＬが形成される部分（位置）を容易に把握することができる。したがって、例えば、上述の［二次着磁工程］において、異形マグネット素材Ｗ１（２段マグネット３４）に対して、第２着磁装置ＭＭ２の２段着磁コイルＭＣ２（図６（ｂ）参照）を、適正位置に対向させることができる。よって、２段マグネット３４の着磁精度を向上させることができる。

また、本実施の形態に係るロータ３０の製造方法によれば、磁力を有さない異形マグネット素材Ｗ１および標準マグネット素材Ｗ２を準備し、これらのマグネット素材Ｗ１，Ｗ２をロータ３０に並べて固定した後で、［一次着磁工程］および［二次着磁工程］を経て、ロータ３０を完成させるので、磁力を有する異形マグネットおよび標準マグネットを、予めロータに固定する場合に比して、組み立て前の部品管理を容易にしつつ、ロータの組み立て作業を容易にすることが可能となる。

次に、本発明の他の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した実施の形態１と同様の機能を有する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図８は実施の形態２の２段マグネットを示す平面図を、図９は実施の形態３の２段マグネットを示す平面図をそれぞれ示している。

２段マグネット３４に設けられる一対の切欠部３４ａの形状は、図５に示されるような略正方形形状に限らず、図８や図９に示されるような形状にすることもできる。

［実施の形態２］
図８に示されるように、実施の形態２の２段マグネット３４では、一対の切欠部４０の形状が略二等辺三角形形状となっている。より具体的には、図７に示される所謂「着磁だれ」の形状に合わせて、一対の切欠部４０を略二等辺三角形形状としている。

このような実施の形態２においても、上述した実施の形態１と同様の作用効果を奏することができる。これに加えて、実施の形態２では、必要最小限の小さな一対の切欠部４０を設けるだけで済むので、実施の形態１に比して、駆動用の各センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗ（図５参照）の検出精度が低下することを、より確実に防止することが可能となる。

［実施の形態３］
図９に示されるように、実施の形態３の２段マグネット３４では、一対の切欠部５０の形状が略半楕円形形状となっている。ただし、切欠部５０の幅寸法（図中上下方向の寸法）は、実施の形態１の切欠部３４ａ（図５参照）および実施の形態２の切欠部４０（図８参照）と同じ幅寸法、すなわち、図５におけるｗ２と同じ幅寸法で約3mmとなっている。

このような実施の形態３においても、上述した実施の形態１と同様の作用効果を奏することができる。これに加えて、実施の形態３では、切欠の形状が角部を備えない円弧形状であるため、応力集中を緩和（分散）することができる。したがって、２段マグネット３４を割れ難くして、２段マグネット３４全体の剛性を高めることが可能となる。

本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、上記各実施の形態においては、図６に示されるように、着磁工程において、第１着磁装置ＭＭ１を用いた［一次着磁工程］と、第２着磁装置ＭＭ２を用いた［二次着磁工程］とを、それぞれこの順番で個別に実施した場合を示したが、本発明はこれに限らない。例えば、複数の着磁コイルＭＣ１と１つの２段着磁コイルＭＣ２とを備えた１つの着磁装置（図示せず）を用いることで、１回の着磁動作で一気に図６（ｃ）に示されるような着磁状態（完成）にすることもできる。この場合、着磁工程に要する時間を半減させることができ、ひいては製造コストを低減することが可能となる。

また、上記各実施の形態においては、回転電機１０を、「１２極１８スロット」のブラシレスモータ構造としたものを示したが、本発明はこれに限らず、他の極数および他のスロット数であっても構わない。

さらに、上記各実施の形態においては、回転電機１０を、自動二輪車等のスタータおよび発電機に用いられるＡＣＧスタータとしたものを示したが、本発明はこれに限らず、例えば、耕運機などの農機具や小型船舶の船外機等のエンジンの始動に用いられるＡＣＧスタータ（回転電機）にも適用することができる。

その他、上記各実施の形態における各構成要素の材質，形状，寸法，数，設置箇所等は、本発明を達成できるものであれば任意であり、上記各実施の形態に限定されない。

１０ 回転電機
２０ ステータ
２１ ステータコア
２１ａ 本体部
２１ｂ ティース
２１ｃ インシュレータ
２２ センサユニット
２３ ハウジング
２３ａ 固定部
２３ｂ センサ収容部
２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ センサ基板
３０ ロータ
３１ ロータ本体
３１ａ 底壁部
３１ｂ 側壁部
３２ ボス部
３３ 標準マグネット（マグネット）
３４ ２段マグネット（マグネット）
３４ａ 切欠部
３４ｂ 第１対向部
３４ｃ 第２対向部
３４ｄ 対向壁
４０ 切欠部
５０ 切欠部
Ａ ２段マグネット
ＡＲ１ 第１検出領域
ＡＲ２ 第２検出領域
Ｂ 標準マグネット素材
ＢＬ 境界部
Ｃ 標準マグネット
Ｃｕ Ｕ相コイル（コイル）
Ｃｖ Ｖ相コイル（コイル）
Ｃｗ Ｗ相コイル（コイル）
ＨＤ マグネットホルダ
ＬＮ 検出境界線
ＭＣ１ 着磁コイル
ＭＣ２ ２段着磁コイル
ＭＧ マグネット
ＭＭ１ 第１着磁装置（着磁装置）
ＭＭ２ 第２着磁装置（着磁装置）
ＭＮ Ｎ極用コイル
ＭＳ Ｓ極用コイル
ＰＮ，ＰＳ エッジ部分
ＳＦ 対向部
ＳＬ スロット
Ｓｒ 回転センサ（第２磁気検出部）
Ｓｕ Ｕ相用センサ（第１磁気検出部）
Ｓｖ Ｖ相用センサ（第１磁気検出部）
Ｓｗ Ｗ相用センサ（第１磁気検出部）
Ｗ１ 異形マグネット素材（マグネット素材）
Ｗ２ 標準マグネット素材（マグネット素材）

Claims (6)

1. 複数のコイルが巻装されたステータと、
   前記ステータに対して回転するロータと、
   を備えた回転電機であって、
   前記ステータに設けられ、前記ロータの回転方向に並んで配置された３つの第１磁気検出部と、
   前記ステータに設けられ、前記第１磁気検出部に対して前記ロータの軸方向にずれて配置された１つの第２磁気検出部と、
   前記ロータに設けられ、前記第１および第２磁気検出部と対向し、前記ロータの回転方向にＮ極およびＳ極が交互に現れるように配置された複数のマグネットと、
   を有し、
   前記複数のマグネットのうちの１つが、前記第１磁気検出部と対向する第１対向部および前記第２磁気検出部と対向する第２対向部を有し、前記第１および第２対向部の磁極を互いに異ならせた２段マグネットであり、
   前記２段マグネットの前記ロータの回転方向に沿う両側で、かつ前記２段マグネットの前記第１対向部と前記第２対向部との境界部近傍に、それぞれ切欠部が設けられていることを特徴とする、
   回転電機。
2. 前記第１対向部は、その前記ロータの軸方向に対する長さ寸法が、前記第２対向部の前記ロータの軸方向に対する長さ寸法よりも大きいことを特徴とする、
   請求項１に記載の回転電機。
3. 前記切欠部が、それぞれ前記第１対向部の前記境界部寄りに配置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. ステータに対して回転するロータの製造方法であって、
   前記ロータの回転方向に対して互いに対向する対向壁を有し、これらの対向壁にそれぞれ切欠部が設けられた１つの異形マグネット素材と、前記切欠部を備えない複数の標準マグネット素材と、を準備するマグネット素材準備工程と、
   前記異形マグネット素材および前記標準マグネット素材を、前記ロータの周方向に並べて前記ロータに固定するマグネット素材固定工程と、
   前記ロータに固定された前記異形マグネット素材および前記標準マグネット素材における前記ステータとの対向部に着磁装置をセットし、前記標準マグネット素材を前記ロータの回転方向に交互に異極が現れるように着磁し、かつ前記異形マグネット素材の前記切欠部が設けられた部分を境界部として、前記ステータに設けられた第１磁気検出部と対向する第１対向部を一の磁極に着磁し、前記ステータに設けられた第２磁気検出部と対向する第２対向部を他の磁極に着磁する着磁工程と、
   を有することを特徴とする、
   ロータの製造方法。
5. 前記第１対向部は、その前記ロータの軸方向に対する長さ寸法が、前記第２対向部の前記ロータの軸方向に対する長さ寸法よりも大きいことを特徴とする、
   請求項４に記載のロータの製造方法。
6. 前記切欠部が、それぞれ前記第１対向部の前記境界部寄りに配置されていることを特徴とする、
   請求項５に記載のロータの製造方法。

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