JP6265824B2

JP6265824B2 - モータジェネレータ

Info

Publication number: JP6265824B2
Application number: JP2014091800A
Authority: JP
Inventors: 秀哲有田; 雅宏家澤; 洋一黒田; 大穀　晃裕; 晃裕大穀
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-04-25
Filing date: 2014-04-25
Publication date: 2018-01-24
Anticipated expiration: 2034-04-25
Also published as: JP2015211549A

Description

この発明は、二輪車や船外機などのエンジンに取り付けられるアウターロータ型のモータジェネレータに関し、特に、モータジェネレータを同期モータとして駆動する際に必要なロータ位置を検出するロータ位置機構に関する。

従来のアウターロータ型電動機は、周方向に所定の間隔で配置された放射状に突出する複数のティースを有するステータコア、および巻線をティースの外周に巻回することで形成される複数のコイルを有する電動機ステータと、電動機ステータの径方向外側に配置される円環状の電動機ロータと、レゾルバと、を備え、レゾルバは、電動機ステータ又はケース部材に取り付けられるレゾルバステータと、レゾルバステータと対向するように電動機ロータ又は電動機ロータを支持する支持部材に取り付けられるレゾルバロータと、を備え、ステータコアよりも径方向内側に配置されていた(例えば、特許文献1参照）。

また、被検出部と対応可能な位置に配置され、被検出部が接近したときに、この被検出部に磁界を及ぼす磁石と、磁石の近傍に配置され、磁石による磁束の変化に応じて電気抵抗値が変化する強磁性金属からなる磁性細線と、を備えた従来の磁気検出装置が提案されていた（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１２−１００４２５号公報特開平８−１５９７０７号公報

特許文献１に記載の従来のアウターロータ型電動機では、電動機ロータの位置を検出する手段としてレゾルバを用いているので、出力電圧を機械制御信号に変換する処理回路が必要となり、システム構成が複雑となるという課題があった。また、レゾルバは、レゾルバロータ、レゾルバステータに装着される励磁コイル、レゾルバステータ、レゾルバステータに装着される検出コイルなどから構成されるので、ステータコアの径方向内側に配置した場合には、電動機の大型化をもたらすという課題もあった。

また、特許文献２に記載されるような従来の磁気検出装置は、永久磁石と、磁気検出素子と、から構成され、レゾルバに比べて、小型、薄型化が可能である。しかしながら、従来の磁気検出装置では、出力が十分ではないので、電動機に搭載した場合には、後段の処理回路が複雑となるとともに、周辺の磁気回路や外部磁界によって影響されやすく、各相の出力信号がばらつき、検出精度が悪化するという課題があった。

この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、磁石式センサを用い、かつステータコアの一部を磁気回路として利用してセンサの磁気検出デバイスに作用する磁束量を増大させ、後段の処理回路の簡素化を可能とするとともに、周辺の磁気回路や外部磁界による影響を抑制し、検出精度を高めることができるモータジェネレータを得ることを目的とする。

この発明によるモータジェネレータは、回転軸と、上記回転軸と同軸に配設されたステータコア、および上記ステータコアに装着されたステータコイルを有するステータと、上記回転軸と同軸に、かつ上記ステータの外周に配置され、ロータ支持部材を介して上記回転軸に一体に回転可能に固定されるロータと、上記ステータの内周に配置され、上記ロータの回転位置を検出する磁気式回転センサと、上記ステータの内周に、かつ上記磁気式回転センサの軸方向領域内に配置され、上記回転軸に一体に回転可能に固定された、磁性材料からなる第１被検出体と、を備えている。上記磁気式回転センサは、上記第１被検出体に磁界を及ぼす第１永久磁石と、上記第１永久磁石による磁界の変化を電気信号に変換する第１磁気検出デバイスと、を備え、上記ステータコアが、上記第１永久磁石から出て上記第１永久磁石に戻る磁気回路の一部を構成しており、上記ステータコアは、内周面から径方向内方に突出する突出部を有し、上記磁気式回転センサは、上記突出部の周方向一側に配置されており、上記第１永久磁石と上記突出部との間の周方向距離が、上記突出部と上記第１被検出体との間の径方向距離と等しい。

この発明によれば、磁気式回転センサが第１永久磁石と第１磁気検出デバイスから構成される磁石式センサであるので、小型のモータジェネレータが実現される。
また、ステータコアが磁気式回転センサの磁気回路の一部を構成しているので、磁気検出デバイスに作用する磁束量が増大し、出力が増大する。これにより、後段の処理回路を簡素化できるとともに、周辺の磁気回路や外部磁界による影響が抑制され、検出精度が高められる。

この発明の実施の形態１に係るモータジェネレータを示す横断面図である。この発明の実施の形態１に係るモータジェネレータを示す縦断面図である。この発明の実施の形態１に係るモータジェネレータにおける磁気式回転センサの構成を説明する断面図である。この発明の実施の形態１に係るモータジェネレータにおける磁気式回転センサ周りを示す要部断面図である。この発明の実施の形態１に係るモータジェネレータにおける磁石型センサの出力信号を示す図である。比較例のモータジェネレータにおける磁気式回転センサ周りを示す要部断面図である。比較例のモータジェネレータにおける磁気式回転センサの出力信号を示す図である。この発明の実施の形態２に係るモータジェネレータにおける磁気式回転センサ周りを示す要部断面図である。この発明の実施の形態３に係るモータジェネレータにおける磁気式回転センサ周りを示す要部断面図である。この発明の実施の形態３に係るモータジェネレータの縦断面図である。

以下、本発明によるアウターロータ型モータジェネレータの好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るモータジェネレータを示す横断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係るモータジェネレータを示す縦断面図、図３はこの発明の実施の形態１に係るモータジェネレータにおける磁気式回転センサの構成を説明する断面図、図４はこの発明の実施の形態１に係るモータジェネレータにおける磁気式回転センサ周りを示す要部断面図、図５はこの発明の実施の形態１に係るモータジェネレータにおける磁気式回転センサの出力信号を示す図である。

図１および図２において、モータジェネレータ１００は、アウターロータ型のモータジェネレータであり、モータハウジング１と、モータハウジング１に固定されたステータ１０と、ステータ１０の径方向外側にわずかな隙間を介して配置される円環状のロータ２０と、を備える。

ステータ１０は、ステータコア１１と、ステータコイル１８と、を備える。ステータコア１１は、電磁鋼板を積層、一体化して作製され、円環状のバックヨーク１２と、それぞれ、バックヨーク１２の外周面から径方向外方に突出して、周方向に等角ピッチで配設された２４本のティース１３と、を備える。また、固定部１４が、それぞれ、後述する第１凸部２５に近接するように、バックヨーク１２の内周面から径方向内方に突出して、等角ピッチで３本形成されている。そして、ボルト穴１５が、固定部１４のそれぞれに軸方向に貫通するように形成されている。このボルト穴１５に通されたボルト４をモータハウジング１に締着して、ステータコア１１がモータハウジング１に固定される。ステータコイル１８は、導体線をティース１３のそれぞれに複数回巻回して作製されたコイル１８ａにより構成された３相交流巻線であり、相順が、回転方向に対して、巻線係数が高くなるようにコイル１８ａを配置している。

ロータ２０は、磁性材料で作製された円環状のロータコア２１と、それぞれ、ロータコア２１の内周面に固着されて、周方向に等角ピッチで配設された、磁極を構成する２０個の永久磁石２２と、を備える。永久磁石２２は、その内周面の極性が、周方向にＮ極とＳ極を交互に並ぶように配列されている。ロータコア２１は、その軸心位置に配置されたボス部２３にロータ支持部２４を介して支持されている。そこで、ロータ２０が一周（機械角で３６０度）すると、１０周期の磁束変化が発生する。ロータコア２１、ボス部２３およびロータ支持部２４は、磁性材料で一体に作製される。そして、第１被検出体である第１凸部２５が、それぞれ、径方向外方に突出して軸方向に延び、ボス部２３の外周面上に等角ピッチで１０個形成されている。

ここで、ボス部２３がロータコア２１と別部品として作製され、被磁性体である場合には、例えば、第１凸部２５が外周面に形成されたリング体を磁性材料で作製し、ボス部２３に外嵌状態に固定すればよい。永久磁石２２は、フェライト磁石、ネオジウム磁石などを用いることができる。

磁気式回転センサ３０は、図３に示されるように、円柱状の鉄心３１と、鉄心３１を埋設し、後述する第１凸部２５に磁界を及ぼす第１永久磁石としての永久磁石３２と、永久磁石３２による磁界の変化を電気信号に変換する第１磁気検出デバイスとしてのホール素子３３と、を備えている。この磁気式回転センサ３０では、図３中矢印Ａで示されるように、磁力線が鉄心３１の一端から出て、永久磁石３２の外周を通って鉄心３１の他端に戻る磁界が形成される。そして、ホール素子３３は磁力線の密度が高い鉄心３１の一端近傍に配置される。

ここで、永久磁石３２は、サマリウムコバルト磁石、フェライト磁石、ネオジウム磁石などを用いることができるが、耐熱性の観点から、サマリウムコバルト磁石が望ましい。磁気検出デバイスとしてホール素子３３を用いているが、磁気検出デバイスは磁界の変化を電気信号に変換できるデバイスであればよく、例えば、ＭＲ素子を用いることができる。また、鉄心３１を用いているが、ホール素子３３により十分な出力電圧が得られる場合には、鉄心３１を省略してもよい。

磁気式回転センサ３０は、図１に示されるように、鉄心３１の軸方向を径方向に一致させて、かつ固定部１４の周方向一側に、第１凸部２５および固定部１４に近接して３つ配設されている。ここでは、ステータコイル１８が三相交流巻線であることから、各相に対応するために３つの磁気式回転センサ３０を配置している。そして、３つの磁気式回転センサ３０は、ボス部２３が電気角で３６０度回転したときに、それぞれの出力波形の最大値が互いに電気角で１２０度ずれるように配置される。なお、ロータ２０の永久磁石２２の個数、すなわち極数が２０であるので、電気角で３６０度が、機械角で３６度に相当する。そして、第１凸部２５の個数は１０個であり、ロータ２０の一回転で発生する磁束変化の周期数（１０周期）に対応している。また、永久磁石３２と固定部１４との周方向距離および鉄心３１と第１凸部２５との径方向距離が固定部１４と第１凸部２５との径方向距離と略等しくなっている。

このように構成されたモータジェネレータ１００は、ステータ１０が、固定部１４に形成されたボルト穴１５に通されたボルト４をモータハウジング１に締着して、モータハウジング１に固定され、ロータ２０が、ボス部２３を回転軸３に固着して、回転軸３に一体に回転可能に固定される。ここで、回転軸３は軸受２を介してモータハウジング１に回転可能に支持され、エンジンの出力軸（図示せず）に連結されている。

そして、エンジンの回転トルクが回転軸３に伝達され、ロータ２０が回転する。これにより、ステータコイル１８に三相交流電圧が誘起され、モータジェネレータ１００がジェネレータとして動作する。ステータコイル１８に誘起された交流電力が直流電力に変換され、車載のバッテリや電機負荷（図示せず）に供給される。
また、車載のバッテリの直流電力が交流電力に変換され、ステータコイル１８に供給される。これにより、ロータ２０の永久磁石２２に回転磁界が与えられ、ロータ２０が回転駆動され、モータジェネレータ１００がモータとして動作する。ロータ２０の回転トルクは回転軸３を介してエンジンに伝達され、エンジンが点火、始動される。

なお、磁気式回転センサ３０の信号出力は、車載の制御回路に送られ、ロータ２０の回転位置検出に用いられ、モータジェネレータ１００の発電動作およびエンジンの始動動作時の制御情報として利用される。

つぎに、磁気式回転センサ３０の動作について図４および図５を参照しつつ説明する。ここで、説明の便宜上、３つの磁気式回転センサ３０を第１磁気式回転センサ３０_１、第２磁気式回転センサ３０_２、および第３磁気式回転センサ３０_３とする。また、図５中、第１磁気式回転センサ３０_１の出力波形をＢ１、第２磁気式回転センサ３０_２の出力波形をＢ２、第３磁気式回転センサ３０_３の出力波形をＢ３とする。

第１磁気式回転センサ３０_１の一端から出た磁束は、図４中矢印で示されるように、第１凸部２５に入り、第１凸部２５の根元で周方向の両側に分岐する。そして、一側に分岐した磁束は、ボス部２３を通り一側の第１凸部２５から第１磁気式回転センサ３０_１の他端に戻る。他側に分岐した磁束は、ボス部２３を通り他側の第１凸部２５に入り、第１凸部２５から固定部１４に入り。固定部１４に入った磁束は、固定部１４からステータコア１１に入り、ステータコア１１から第１磁気式回転センサ３０_１の他端に戻る。なお、第２および第３磁気式回転センサ３０_２，３０_３も、同様に動作する。

これにより、図５に示されるように、第１凸部２５が電気角で３６０度回転したときの第１から第３磁気式回転センサ３０_１，３０_２，３０_３の出力波形Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が、互いに電気角で１２０度ずれた波形となる。つまり、第１から第３磁気式回転センサ３０_１，３０_２，３０_３の出力波形Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は、それぞれの最大値が互いに電気角で１２０度ずれる波形となる。そこで、第１から第３磁気式回転センサ３０_１，３０_２，３０_３の出力波形Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３から、オンとオフが等しい幅となるように閾値を決めてオンオフ信号を出力するだけで、インバータのオンタイミングを設定することが可能となる。

つぎに、比較例のモータジェネレータ２００における磁気式回転センサの動作を図６および図７を参照しつつ説明する。図６は比較例のモータジェネレータにおける磁気式回転センサ周りを示す要部断面図、図７は比較例のモータジェネレータにおける磁気式回転センサの出力信号を示す図である。ここで、説明の便宜上、３つの磁気式回転センサを第１磁気式回転センサ３０_１、第２磁気式回転センサ３０_２、および第３磁気式回転センサ３０_３とする。また、図７中、第１磁気式回転センサ３０_１の出力波形をＣ１、第２磁気式回転センサ３０_２の出力波形をＣ２、第３磁気式回転センサ３０_３の出力波形をＣ３とする。

比較例のモータジェネレータ２００は、固定部１４が削除されたステータコア１１Ａを用い、第１から第３磁気式回転センサ３０_１，３０_２，３０_３がステータコア１１Ａから離間して配置されている点を除いて、モータジェネレータ１００と同様に構成されている。

比較例のモータジェネレータ２００では、第１磁気式回転センサ３０_１の一端から出た磁束は、図６中矢印で示されるように、第１凸部２５に入り、第１凸部２５の根元で周方向の両側に分岐する。そして、一側に分岐した磁束は、ボス部２３を通り一側の第１凸部２５から第１磁気式回転センサ３０_１の他端に戻る。他側に分岐した磁束は、ボス部２３を通り他側の第１凸部２５から第１磁気式回転センサ３０_１の他端に戻る。なお、第２および第３磁気式回転センサ３０_２，３０_３も、同様に動作する。

これにより、図７に示されるように、第１凸部２５が電気角で３６０度回転したときの第１から第３磁気式回転センサ３０_１，３０_２，３０_３の出力波形Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が、互いに電気角で１２０度ずれた波形となる。

図５と図７から、比較例のモータジェネレータ２００における第１から第３磁気式回転センサ３０_１，３０_２，３０_３の出力波形Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の最大値が、モータジェネレータ１００における第１から第３磁気式回転センサ３０_１，３０_２，３０_３の出力波形Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の最大値の半分となっていることがわかる。

これは、比較例のモータジェネレータ２００では、第１から第３磁気式回転センサ３０_１，３０_２，３０_３から出た磁束が第１凸部２５から磁気抵抗の大きな空気中を通って第１から第３磁気式回転センサ３０_１，３０_２，３０_３に戻っている。すなわち、比較例のモータジェネレータ２００では、第１から第３磁気式回転センサ３０_１，３０_２，３０_３の磁気回路にステータコア１１Ａの一部は入っていないので、ホール素子３３に鎖交する磁束量が減少し、出力の最大値が低下したものと推考される。

これに対し、モータジェネレータ１００では、第１から第３磁気式回転センサ３０_１，３０_２，３０_３から出た磁束が第１凸部２５からステータコア１１を通って第１から第３磁気式回転センサ３０_１，３０_２，３０_３に戻っている。すなわち、モータジェネレータ１００では、第１から第３磁気式回転センサ３０_１，３０_２，３０_３の磁気回路にステータコア１１Ａの一部が入っているので、磁気回路の磁気抵抗が小さくなり、ホール素子３３に鎖交する磁束量が増加し、出力の最大値が増加したものと推考される。

この実施の形態１によれば、磁気式回転センサ３０として磁石型センサを用いているので、レゾルバ型センサを用いる場合に比べ、センサの小型、薄型化が図られる。そこで、磁気式回転センサ３０がステータ１０の径方向内側に配置されたモータジェネレータ１００の小型化が図られる。

ステータコア１１の一部が磁気式回転センサの磁気回路に入っているので、センサ出力が増大し、後段の処理回路を簡素化することができ、システム構成を簡略できる。
また、ホール素子３３に鎖交する磁束量が増大するので、ホール素子３３の出力が周辺の磁気回路や外部磁界に影響されにくくなる。これにより、各相の出力信号のばらつきが抑制され、検出精度が高められる。そこで、外部磁気ノイズに強いモータジェネレータ１００が得られる。

また、ステータコア１１をモータハウジング１に取り付けるための固定部１４を磁気式回転センサ３０の磁気回路の一部として用いているので、磁気式回転センサ３０の磁気回路の一部となる鉄部材を新たに設ける必要がなく、部品点数の削減が図られる。

また、ステータコア１１が電磁鋼板を積層、一体化して作製されているので、渦電流損を低減することができる。

ここで、図５では、第１磁気式回転センサ３０_１の出力波形の最大値が第１および第２磁気式回転センサ３０_２，３０_３の出力波形の最大値よりも大きくなっている。これは、第１磁気式回転センサ３０_１の周辺に鉄部材が多く存在していることに起因すると推考される。そこで、第１から第３磁気式回転センサ３０_１，３０_２，３０_３の周辺の磁気回路はできるだけ同じにすることが望ましい。これにより、第１から第３磁気式回転センサ３０_１，３０_２，３０_３の閾値を個別に設定する必要がなくなるので、第１から第３磁気式回転センサ３０_１，３０_２，３０_３の取付位置が固定されず、磁気式回転センサ３０の誤取付がなくなり、センサの取付作業性が向上される。

また、固定部１４をボルト４によりモータハウジング１に締着してステータコア１１をモータハウジング１に固定している。そこで、ボルト４の材料を磁性材料又は非磁性材料に変えることで、磁気式回転センサ３０の磁気回路の磁気抵抗を調整できる。そこで、磁気式回転センサ３０の出力波形の閾値に合わせて、磁気回路の磁気抵抗を調整することで、検出感度を高めることができる。

なお、上記実施の形態１では、ステータコアが電磁鋼板を積層して作製されているが、ステータコアは圧延鋼板を積層して作製してもよい。また、ステータコアは積層コアに限定されず、圧粉コアでもよく、磁性材料の塊状体でもよい。

実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２に係るモータジェネレータにおける磁気式回転センサ周りを示す要部断面図である。

図８において、第１から第３磁気式回転センサ３０_１，３０_２，３０_３が、それぞれ、鉄心３１の軸方向を周方向に一致させて、かつ固定部１４の周方向一側に、固定部１４に近接して配設されている。そして、３つの固定部１４は、第１凸部２５に近接して、周方向に等角ピッチで配設されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

このように構成されたモータジェネレータ１０１では、第１磁気式回転センサ３０_１の一端から出た磁束は、図８中矢印で示されるように、固定部１４に入り、固定部１４内で径方向の両側に分岐する。そして、一側に分岐した磁束は、固定部１４から第１凸部２５に入り、ボス部２３を通り一側の第１凸部２５から第１磁気式回転センサ３０_１の他端に戻る。他側に分岐した磁束は、固定部１４からステータコア１１に入り、ステータコア１１から第１磁気式回転センサ３０_１の他端に戻る。なお、第２および第３磁気式回転センサ３０_２，３０_３も、同様に動作する。

この実施の形態２においても、磁気式回転センサ３０として磁石型センサを用い、ステータコア１１をモータハウジング１に取り付けるための固定部１４を磁気式回転センサ３０の磁気回路の一部として用いているので、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
この実施の形態２によれば、磁気式回転センサ３０を第１被検出体である第１凸部２５に近接して配置する配置する必要がないので、磁気式回転センサ３０の設置自由度が高まる。例えば、ステータコア１１に永久磁石３２を配設し、磁気回路を遮るようにホール素子３３を配設しても、ロータ２０の回転位置を検出することができる。

実施の形態３．
図９はこの発明の実施の形態３に係るモータジェネレータにおける磁気式回転センサ周りを示す要部断面図、図１０はこの発明の実施の形態３に係るモータジェネレータの縦断面図である。

図９および図１０において、第１被検出体である第１凸部２５が、それぞれ、ボス部２３Ａの外周面に突出して軸方向に延びて、ボス部２３Ａの外周面の軸方向一側の領域に、周方向等角ピッチで１０個形成されている。第２被検出体である第２凸部２６が、ボス部２３Ａの外周面に突出して軸方向に延びて、ボス部２３Ａの外周面の軸方向他側の領域に１つ形成されている。第１から第３磁気式回転センサ３０_１，３０_２，３０_３が、それぞれ、鉄心３１の軸方向を周方向に一致させて、かつ固定部１４の周方向一側に、固定部１４に近接して配設されている。また、磁気式絶対値センサ４０は、磁気式回転センサ３０と同一構造に構成され、鉄心３１の軸方向を周方向に一致させて、かつ固定部１４の第２磁気式回転センサ３０_２と反対側に、固定部１４に近接して配設されている。そして、軸方向に関して、第１から第３磁気式回転センサ３０_１，３０_２，３０_３が、ボス部２３Ａの軸方向の一側の領域内に配設され、磁気式絶対値センサ４０が、ボス部２３Ａの軸方向の他側の領域内に配設されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

このように構成されたモータジェネレータ１０２では、第１から第３磁気式回転センサ３０_１，３０_２，３０_３が、ステータ１０の内周側に、かつステータ１０の軸方向領域内の軸方向一側に配設され、磁気式絶対値センサ４０が、ステータ１０の内周側に、ステータ１０の軸方向領域内の軸方向他側に、かつ第１から第３磁気式回転センサ３０_１，３０_２，３０_３と周方向に離間して配設されている。また、第１凸部２５が、第１から第３磁気式回転センサ３０_１，３０_２，３０_３の軸方向設置領域内に位置するようにボス部２３Ａの軸方向一側に形成されている。さらに、第２凸部２６が、磁気式絶対値センサ４０の軸方向設置領域内に位置するようにボス部２３Ａの軸方向他側に形成されている。そして、回転軸３が一回転すると、ボス部２３Ａの軸方向一側の領域では１０周期の磁束変化が発生し、ボス部２３Ａの軸方向他側の領域では１周期の磁束変化が発生する。

そこで、軸方向に関して、ボス部２３Ａの軸方向一側の領域に設置されている第１から第３磁気式回転センサ３０_１，３０_２，３０_３の出力波形は、上記実施の形態１と同様に、第１凸部２５が電気角で３６０度回転したときに、出力の最大値が互いに電気角で１２０度ずれた出力波形となる。したがって、上記実施の形態１と同様に、第１から第３磁気式回転センサ３０_１，３０_２，３０_３の出力波形からロータ２０の回転位置が検出される。
軸方向に関して、ボス部２３Ａの軸方向他側の領域に配置されている磁気式絶対値センサ４０の出力波形は、回転軸３が一回転する毎に１パルスを出力する波形となる。したがって、磁気式絶対値センサ４０の出力波形から回転軸３の絶対位置、すなわちエンジンのクランクの角度が検出される。

このように構成されたモータジェネレータ１０２では、第１から第３磁気式回転センサ３０_１，３０_２，３０_３の配設領域と磁気式絶対値センサ４０の配設領域との軸方向および周方向の重なりがないので、第１から第３磁気式回転センサ３０_１，３０_２，３０_３と磁気式絶対値センサ４０との磁気的な干渉が回避される。したがって、この実施の形態３によれば、ロータ２０の回転位置と回転軸３の絶対位置を高精度に検出することができる。これにより、エンジンを再始動する際に、磁気式絶対値センサ４０によりエンジンのクランクの角度を検出することができるので、エンジンを確実に再始動することができる。

また、回転軸３の絶対値を検出する磁気式絶対値センサ４０が、第１から第３磁気式回転センサ３０_１，３０_２，３０_３と同一構造であるので、センサの種類を増やすことなく、エンジンのクランクの角度を検出できる。そこで、センサの種類が増加しないので、異なる種類のセンサを用いることに起因する新たな被検出体の設置や、それに伴う信頼性等の評価が不要となり、低コスト化が図られる。

なお、上記各実施の形態では、ロータにおいて、１つの永久磁石の一面がＮ極、他面がＳ極となるように着磁し、１つの永久磁石で１極を構成しているが、永久磁石を円弧形の短冊状に作製し、永久磁石の一面の周方向の片側がＮ極、他側がＳ極となるように着磁し、１つの永久磁石で２極を構成してもよい。
また、上記各実施の形態では、ロータにおいて、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に並ぶように永久磁石を配設しているが、Ｎ極とＮ極の組と、Ｓ極とＳ極の組とを周方向に交互に並ぶように永久磁石を配設してもよい。この場合、第１被検出体である凸部の個数を極数に応じた個数にすればよい。

また、上記各実施の形態では、ステータコイルが集中巻コイルにより構成されているが、導体線を複数のティースの両側に位置するスロットに巻いて作製された分布巻コイルによりステータコイルを構成してもよい。
また、上記各実施の形態では、ステータコイルが３相巻線に構成されているが、ステータコイルの相数は３相に限定されず、単相、あるいは３相以上でもよい。また、相順が、回転方向に対して、巻線係数が高くなるようにコイルを配置しているが、相順も、回転方向とトルクを出力する方向とが一致していれば、この限りではない。

３回転軸、１０ステータ、１１ステータコア、１４固定部、１８ステータコイル、２０ロータ、２３ボス部、２４ロータ支持部、２５第１凸部（第１被検出体）、３０磁気式回転センサ、３２永久磁石（第１永久磁石）、３３ホール素子（第１磁気検出デバイス）、４０磁気式絶対値センサ、１００，１０１，１０２モータジェネレータ。

Claims

回転軸と、
上記回転軸と同軸に配設されたステータコア、および上記ステータコアに装着されたステータコイルを有するステータと、
上記回転軸と同軸に、かつ上記ステータの外周に配置され、ロータ支持部材を介して上記回転軸に一体に回転可能に固定されるロータと、
上記ステータの内周に配置され、上記ロータの回転位置を検出する磁気式回転センサと、
上記ステータの内周に、かつ上記磁気式回転センサの軸方向領域内に配置され、上記回転軸に一体に回転可能に固定された、磁性材料からなる第１被検出体と、を備え、
上記磁気式回転センサは、上記第１被検出体に磁界を及ぼす第１永久磁石と、上記第１永久磁石による磁界の変化を電気信号に変換する第１磁気検出デバイスと、を備え、
上記ステータコアが、上記第１永久磁石から出て上記第１永久磁石に戻る磁気回路の一部を構成しており、
上記ステータコアは、内周面から径方向内方に突出する突出部を有し、
上記磁気式回転センサは、上記突出部の周方向一側に配置されており、上記第１永久磁石と上記突出部との間の周方向距離が、上記突出部と上記第１被検出体との間の径方向距離と等しいことを特徴とするモータジェネレータ。
上記磁気式回転センサは、上記第１永久磁石に埋設された円柱状の鉄心をさらに備え、
上記第１永久磁石は、上記鉄心の軸方向一端から出て、上記第１永久磁石の外周を通って、上記鉄心の軸方向他端に戻る磁力線を形成しており、
上記鉄心の軸方向は、径方向に一致し、
上記鉄心と上記第１被検出体との間の径方向距離は、上記第１永久磁石と上記突出部との間の周方向距離に等しい請求項１記載のモータジェネレータ。
上記磁気式回転センサは、上記第１永久磁石に埋設された円柱状の鉄心をさらに備え、
上記第１永久磁石は、上記鉄心の軸方向一端から出て、上記第１永久磁石の外周を通って、上記鉄心の軸方向他端に戻る磁力線を形成しており、
上記鉄心の軸方向は、周方向に一致している請求項１記載のモータジェネレータ。
上記ステータの内周に、上記磁気式回転センサと軸方向および周方向に離間して配置され、上記回転軸の絶対位置を検出する磁気式絶対値センサと、
上記ステータの内周に、かつ上記磁気式絶対値センサの軸方向領域内に配置され、上記回転軸に一体に回転可能に固定された、磁性材料からなる第２被検出体と、をさらに備え、
上記磁気式絶対値センサは、上記第２被検出体に磁界を及ぼす第２永久磁石と、上記第２永久磁石による磁界の変化を電気信号に変換する第２磁気検出デバイスと、を備え、上記ステータコアが、上記第２永久磁石から出て上記第２永久磁石に戻る磁気回路の一部を構成していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のモータジェネレータ。
上記磁気式回転センサと上記磁気式絶対値センサは同一構造であることを特徴とする請求項４記載のモータジェネレータ。