JP7168787B2 - Generator motor for internal combustion engine - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照Cross-reference to related applications

この出願は、2019年7月25日に日本に出願された特許出願第2019-137285号を基礎としており、基礎の出願の内容を、全体的に、参照により援用している。 This application is based on Patent Application No. 2019-137285 filed in Japan on July 25, 2019, and the content of the underlying application is incorporated by reference in its entirety.

この明細書における開示は、内燃機関用発電電動機に関する。 The disclosure herein relates to a generator motor for an internal combustion engine.

特許文献1は、内燃機関用回転電機を開示する。先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。 Patent Literature 1 discloses a rotating electric machine for an internal combustion engine. The contents of the prior art documents are incorporated by reference as descriptions of technical elements in this specification.

特許第6286617号公報Japanese Patent No. 6286617

特許文献1の内燃機関用回転電機は、電動機制御のためのセンサと、点火制御のためのセンサとの両方を有している。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、内燃機関用発電電動機にはさらなる改良が求められている。 The rotary electric machine for an internal combustion engine of Patent Document 1 has both a sensor for motor control and a sensor for ignition control. From the above point of view or from another point of view not mentioned, there is a demand for further improvements in generator-motors for internal combustion engines.

開示されるひとつの目的は、ひとつのセンサの信号が電動機制御と点火制御との両方に利用される内燃機関用発電電動機を提供することである。 One disclosed object is to provide a generator-motor for an internal combustion engine in which a single sensor signal is used for both motor control and ignition control.

ここに開示された第1発明の内燃機関用発電電動機は、極性が交互に交番する複数の界磁磁極と、基準位置を示す基準磁極とを有するロータ、界磁磁極と対向する磁極と、多相のステータコイルとを有するステータ、および、界磁磁極および基準磁極を検出してセンサ信号を生成する単センサを備え、さらに、センサ信号(SG)に基づいて、基準位置を検出し、内燃機関の点火を制御する点火制御部(61)と、センサ信号に基づいて、ステータコイルへの通電を制御することによりロータを電動機として回転させる電動機制御部(62、63、64、65)とを備える電気回路(11)を備え、電動機制御部は、内燃機関の始動指令を生成する始動スイッチ(62)と、始動スイッチから始動指令を受けると、内燃機関のクランキングトルク(FWTQ、RVTQ)の極大値を越えないようにロータを回転させるスタンバイ位置制御部(66)と、スタンバイ位置制御部によりロータが回転する期間においてロータを正方向に回転させるための通電パターンを取得する回転方向情報取得部(67)と、回転方向情報取得部によって特定された通電パターンに基づいて、センサ信号に応じたクローズドループ制御によりステータコイルに供給する多相電力を転流する同期転流制御部(68)とを備える。
ここに開示された第2発明の内燃機関用発電電動機は、極性が交互に交番する複数の界磁磁極(26)と、基準位置を示す基準磁極(27)とを有するロータ(21)、界磁磁極と対向する磁極(35)と、多相のステータコイル(33)とを有するステータ(31)、および、界磁磁極および基準磁極を検出して電動機制御と点火制御との両方に利用されるひとつのセンサ信号を生成するひとつの単センサ(38)を備え、ロータは、複数の界磁磁極と、基準磁極とを備える永久磁石(23)を備えており、基準磁極は、ひとつの界磁磁極の範囲内に形成されており、基準磁極は、周方向に関して前方または後方に偏って配置されており、さらに、センサ信号(SG)に基づいて、基準位置を検出し、内燃機関の点火を制御する点火制御部(61)と、センサ信号に基づいて、ステータコイルへの通電を制御することによりロータを電動機として回転させる電動機制御部(62、63、64、65)とを備える電気回路(11)を備え、電動機制御部は、内燃機関の始動指令を生成する始動スイッチ(62)と、始動スイッチから始動指令を受けると、内燃機関のクランキングトルク(FWTQ、RVTQ)の極大値を越えないようにロータを回転させるスタンバイ位置制御部(66)と、スタンバイ位置制御部によりロータが回転する期間においてロータを正方向に回転させるための通電パターンを取得する回転方向情報取得部(67)と、回転方向情報取得部によって特定された通電パターンに基づいて、センサ信号に応じたクローズドループ制御によりステータコイルに供給する多相電力を転流する同期転流制御部(68)とを備えている。
A generator-motor for an internal combustion engine of the first invention disclosed herein comprises a rotor having a plurality of field magnetic poles with alternating polarities and a reference magnetic pole indicating a reference position, magnetic poles facing the field magnetic poles, and a single sensor for detecting field magnetic poles and reference magnetic poles to generate a sensor signal, and further based on the sensor signal (SG) for detecting a reference position, and and an electric motor control unit (62, 63, 64, 65) that rotates the rotor as an electric motor by controlling the energization of the stator coil based on the sensor signal. Equipped with an electric circuit (11), the electric motor control unit includes a start switch (62) for generating a start command for the internal combustion engine, and a maximum cranking torque (FWTQ, RVTQ) of the internal combustion engine when receiving the start command from the start switch. A standby position control unit (66) that rotates the rotor so as not to exceed the value, and a rotation direction information acquisition unit ( 67), and a synchronous commutation control unit (68) that commutates the polyphase power supplied to the stator coils by closed-loop control according to the sensor signal, based on the energization pattern specified by the rotation direction information acquisition unit. Prepare.
The generator-motor for an internal combustion engine of the second invention disclosed herein comprises a rotor (21) having a plurality of field magnetic poles (26) with alternating polarities and a reference magnetic pole (27) indicating a reference position; A stator (31) having a magnetic pole (35) facing a magnetic pole and a multiphase stator coil (33), and a field magnetic pole and a reference magnetic pole are detected and used for both motor control and ignition control. The rotor comprises a permanent magnet (23) comprising a plurality of field poles and a reference pole, the reference pole comprising a single field pole. The magnetic poles are formed within the range of the magnetic poles, and the reference magnetic poles are arranged to be biased forward or rearward in the circumferential direction . and an electric motor control unit (62, 63, 64, 65) that rotates the rotor as an electric motor by controlling the energization of the stator coil based on the sensor signal. (11), the electric motor control unit includes a start switch (62) for generating a start command for the internal combustion engine, and upon receiving the start command from the start switch, the cranking torque (FWTQ, RVTQ) of the internal combustion engine is set to the maximum value. A standby position control unit (66) that rotates the rotor so that it does not exceed the rotation direction information acquisition unit (67) that acquires an energization pattern for rotating the rotor in the forward direction while the rotor is rotating by the standby position control unit (67). and a synchronous commutation control unit (68) that commutates the multiphase power supplied to the stator coils by closed loop control according to the sensor signal based on the energization pattern specified by the rotation direction information acquisition unit. there is

開示される内燃機関用発電電動機は、単センサからのセンサ信号により、基準位置に基づく内燃機関のための点火制御機能と、電動機としての電動機制御機能とを提供する。単センサにより両方の機能が実現されることにより、構造が簡単な信号系が構築される。 The disclosed generator-motor for an internal combustion engine provides an ignition control function for an internal combustion engine based on a reference position and a motor control function as an electric motor by sensor signals from a single sensor. By realizing both functions with a single sensor, a signal system with a simple structure is constructed.

この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。 The multiple aspects disclosed in this specification employ different technical means to achieve their respective objectives. Reference numerals in parentheses described in the claims and this section are intended to exemplify the correspondence with portions of the embodiments described later, and are not intended to limit the technical scope. Objects, features, and advantages disclosed in this specification will become clearer with reference to the following detailed description and accompanying drawings.

第1実施形態に係る内燃機関用回転電機の断面図である。1 is a cross-sectional view of a rotating electric machine for an internal combustion engine according to a first embodiment; FIG. 固定子の斜視図である。It is a perspective view of a stator. 回転センサの断面図である。It is a sectional view of a rotation sensor. 回転センサの信号波形を示す波形図である。4 is a waveform diagram showing signal waveforms of a rotation sensor; FIG. 始動時の挙動を示す波形図である。FIG. 4 is a waveform diagram showing behavior at start-up; 電気回路のブロック図である。1 is a block diagram of an electrical circuit; FIG. 通電波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows an energization waveform. 電動機としての制御を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing control as an electric motor; 電動機としての制御を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing control as an electric motor; 第2実施形態に係る回転センサの断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a rotation sensor according to a second embodiment; 第3実施形態に係る回転センサの部分破断図である。FIG. 11 is a partial cutaway view of a rotation sensor according to a third embodiment; 第4実施形態に係る固定子の斜視図である。It is a perspective view of a stator according to a fourth embodiment. 第5実施形態に係る固定子の斜視図である。It is a perspective view of a stator according to a fifth embodiment. 第6実施形態に係る固定子の斜視図である。It is a perspective view of a stator according to a sixth embodiment. 第7実施形態に係る内燃機関用回転電機の断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of a rotating electric machine for an internal combustion engine according to a seventh embodiment; 内燃機関用回転電機の平面図である。1 is a plan view of a rotating electric machine for an internal combustion engine; FIG. 第8実施形態に係る信号波形を示す波形図である。FIG. 12 is a waveform diagram showing signal waveforms according to the eighth embodiment; 第9実施形態に係る信号波形を示す波形図である。FIG. 20 is a waveform diagram showing signal waveforms according to the ninth embodiment; 第10実施形態に係る信号波形を示す波形図である。FIG. 20 is a waveform diagram showing signal waveforms according to the tenth embodiment; 第11実施形態に係る信号波形を示す波形図である。FIG. 12 is a waveform diagram showing signal waveforms according to the eleventh embodiment; 第12実施形態に係る信号波形を示す波形図である。FIG. 22 is a waveform diagram showing signal waveforms according to the twelfth embodiment;

複数の実施形態が、図面を参照しながら説明される。複数の実施形態において、機能的におよび/または構造的に対応する部分および/または関連付けられる部分には同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分および/または関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。 A number of embodiments are described with reference to the drawings. In several embodiments, functionally and/or structurally corresponding and/or related parts may be labeled with the same reference numerals or reference numerals differing by one hundred or more places. For corresponding and/or associated parts, reference can be made to the description of other embodiments.

図1において、内燃機関用回転電機は、回転電機10と呼ばれる。回転電機10は、内燃機関用発電電動機を提供する。回転電機10は、発電電動機、または交流発電機スタータ(AC Generator Starter)とも呼ばれる。回転電機10は、発電機および電動機として機能することができ、それらのいずれかとして選択的に機能させられる。回転電機10の用途の一例は、内燃機関12の発電電動機である。内燃機関12は、例えば、乗り物の動力源として利用される。乗り物は、車両、船舶、または航空機であり、典型的な一例は、鞍乗り型車両である。乗り物は、アミューズメント機器、または、シミュレーション機器を含む。さらに、内燃機関12は、発電機、空調装置、または、揚水機など定置型機器の動力源としても利用可能である。内燃機関12は、4サイクル機関である。 In FIG. 1 , the rotating electrical machine for internal combustion engine is called a rotating electrical machine 10 . The rotating electric machine 10 provides a generator motor for an internal combustion engine. The rotating electric machine 10 is also called a generator motor or an AC generator starter. The rotating electric machine 10 can function as a generator and an electric motor, and is selectively caused to function as either of them. An example of the application of the rotating electrical machine 10 is a generator motor for the internal combustion engine 12 . The internal combustion engine 12 is used, for example, as a power source for vehicles. A vehicle is a vehicle, watercraft, or aircraft, a typical example being a saddle-riding vehicle. Vehicles include amusement machines or simulation machines. Furthermore, the internal combustion engine 12 can also be used as a power source for stationary equipment such as generators, air conditioners, or water pumps. The internal combustion engine 12 is a four cycle engine.

回転電機10は、インバータ回路(INV)と制御装置(ECU)とを含む電気回路11と電気的に接続されている。回転電機10と電気回路11とは、後述のセンサ信号を伝達するための信号線15によって接続されている。回転電機10と電気回路11とは、発電機としての出力電力、または、電動機としての入力電力を伝達するための電力線16によって接続されている。電気回路11は、多相の電力変換回路を提供する。 The rotating electric machine 10 is electrically connected to an electric circuit 11 including an inverter circuit (INV) and a control device (ECU). The rotating electric machine 10 and the electric circuit 11 are connected by a signal line 15 for transmitting a sensor signal, which will be described later. The rotating electric machine 10 and the electric circuit 11 are connected by a power line 16 for transmitting output power as a generator or input power as a motor. The electrical circuit 11 provides a multi-phase power conversion circuit.

電気回路11は、回転電機10が発電機として機能するとき、出力される交流電力を整流し、バッテリを含む電気負荷に電力を供給する整流回路を提供する。電気回路11は、回転電機10から供給される点火制御用の基準位置信号を受信する信号処理回路を提供する。電気回路11は、点火制御を実行する点火制御器を提供してもよい。電気回路11は、回転電機10を電動機として機能させる駆動回路を提供する。電気回路11は、回転電機10を電動機として機能させるための回転位置信号を回転電機10から受信する。電気回路11は、検出された回転位置に応じて回転電機10への通電を制御することにより回転電機10を電動機として機能させる。 The electric circuit 11 provides a rectification circuit that rectifies AC power that is output and supplies power to an electric load including a battery when the rotating electric machine 10 functions as a generator. The electric circuit 11 provides a signal processing circuit that receives a reference position signal for ignition control supplied from the rotary electric machine 10 . The electrical circuit 11 may provide an ignition controller that performs ignition control. The electric circuit 11 provides a drive circuit that causes the rotating electric machine 10 to function as an electric motor. Electric circuit 11 receives a rotational position signal from rotating electrical machine 10 for causing rotating electrical machine 10 to function as an electric motor. The electric circuit 11 causes the rotating electric machine 10 to function as an electric motor by controlling energization to the rotating electric machine 10 according to the detected rotational position.

回転電機10は、内燃機関12に組み付けられている。内燃機関12は、ボディ13と、ボディ13に回転可能に支持され、内燃機関12と連動して回転する回転軸14とを有する。回転電機10は、ボディ13と回転軸14とに組み付けられている。ボディ13は、内燃機関12のクランクケース、ミッションケースなどの構造体である。回転軸14は、内燃機関12のクランク軸、またはクランク軸と連動する回転軸である。回転軸14は、内燃機関12が運転されることによって回転する。 The rotating electrical machine 10 is assembled with an internal combustion engine 12 . The internal combustion engine 12 has a body 13 and a rotary shaft 14 that is rotatably supported by the body 13 and rotates in conjunction with the internal combustion engine 12 . The rotating electrical machine 10 is assembled with a body 13 and a rotating shaft 14 . The body 13 is a structural body such as a crankcase or transmission case of the internal combustion engine 12 . The rotating shaft 14 is the crankshaft of the internal combustion engine 12 or a rotating shaft that interlocks with the crankshaft. The rotating shaft 14 rotates when the internal combustion engine 12 is operated.

回転軸14は、回転電機10を発電機として機能させるように回転電機10を回転させる。回転軸14は、回転電機10が電動機として機能するとき、回転電機10の回転によって内燃機関12を始動可能な回転軸である。また、回転軸14は、回転電機10が電動機として機能するとき、回転電機10の回転によって内燃機関12の回転を支援(アシスト)することができる回転軸である。 The rotating shaft 14 rotates the rotating electrical machine 10 so that the rotating electrical machine 10 functions as a generator. The rotary shaft 14 is a rotary shaft capable of starting the internal combustion engine 12 by the rotation of the rotary electric machine 10 when the rotary electric machine 10 functions as an electric motor. Further, the rotary shaft 14 is a rotary shaft that can assist the rotation of the internal combustion engine 12 by the rotation of the rotary electric machine 10 when the rotary electric machine 10 functions as an electric motor.

回転電機10は、ロータ21と、ステータ31と、センサユニット37とを有する。ロータ21は、界磁子である。ステータ31は、電機子である。以下の説明において、軸方向ADの語は、ステータ31を円筒体とみなした場合の中心軸の方向を意味する。径方向RDの語は、ステータ31を円筒体とみなした場合の直径方向を意味する。 The rotating electric machine 10 has a rotor 21 , a stator 31 and a sensor unit 37 . The rotor 21 is a field element. The stator 31 is an armature. In the following description, the term "axial direction AD" means the direction of the central axis when the stator 31 is regarded as a cylindrical body. The term radial direction RD means a diameter direction when the stator 31 is regarded as a cylindrical body.

ロータ21は、全体がカップ状である。ロータ21は、その開口端をボディ13に向けて位置付けられている。ロータ21は、回転軸14の端部に固定されている。ロータ21と回転軸14とは、キー嵌合などの回転方向の位置決め機構を介して連結されている。ロータ21は、固定ボルト25によって回転軸14に締め付けられることによって固定されている。ロータ21は、内燃機関12に直結されている。ロータ21は、回転軸14とともに回転する。ロータ21は、永久磁石によって界磁、すなわち回転界磁を提供する。 The rotor 21 is cup-shaped as a whole. The rotor 21 is positioned with its open end facing the body 13 . The rotor 21 is fixed to the end of the rotating shaft 14 . The rotor 21 and the rotary shaft 14 are connected via a rotational positioning mechanism such as key fitting. The rotor 21 is fixed by being tightened to the rotating shaft 14 with a fixing bolt 25 . The rotor 21 is directly connected to the internal combustion engine 12 . The rotor 21 rotates together with the rotating shaft 14 . The rotor 21 provides a magnetic field, ie a rotating magnetic field, by means of permanent magnets.

ロータ21は、カップ状のロータコア22を有する。ロータコア22は、内燃機関12の回転軸14に連結される。ロータコア22は、回転軸14に固定される内筒と、内筒の径方向外側に位置する外筒と、内筒と外筒との間に拡がる環状の底板とを有する。ロータコア22は、後述する永久磁石のためのヨークを提供する。ロータコア22は、磁性金属製である。 The rotor 21 has a cup-shaped rotor core 22 . The rotor core 22 is connected to the rotating shaft 14 of the internal combustion engine 12 . The rotor core 22 has an inner cylinder fixed to the rotating shaft 14, an outer cylinder positioned radially outside the inner cylinder, and an annular bottom plate extending between the inner cylinder and the outer cylinder. The rotor core 22 provides a yoke for permanent magnets, which will be described later. The rotor core 22 is made of magnetic metal.

ロータ21は、ロータコア22の内面に配置された永久磁石23を有する。永久磁石23は、外筒の内側に固定されている。永久磁石23は、径方向内側に配置された保持カップ24によって軸方向ADおよび径方向RDに関して固定されている。保持カップ24は、薄い非磁性金属製である。保持カップ24は、ロータコア22に固定されている。 The rotor 21 has permanent magnets 23 arranged on the inner surface of the rotor core 22 . A permanent magnet 23 is fixed inside the outer cylinder. The permanent magnet 23 is fixed with respect to the axial direction AD and the radial direction RD by a retaining cup 24 arranged radially inward. The holding cup 24 is made of thin non-magnetic metal. A retaining cup 24 is fixed to the rotor core 22 .

永久磁石23は、複数のセグメントを有する。それぞれのセグメントは、部分円筒状である。永久磁石23は、その内側に、複数のN極と複数のS極とを提供する。永久磁石23は、少なくとも界磁を提供する。永久磁石23は、12個のセグメントによって、6対のN極とS極、すなわち12極の界磁を提供する。磁極の数は、他の数でもよい。界磁は、発電用、または、電動機用の界磁磁極とも呼ばれる。永久磁石23は、点火制御のための基準位置を示す基準磁極を提供する。基準磁極は、点火制御のための基準位置信号を提供する。基準磁極は、界磁のための磁極配列とは異なる部分的な磁極によって提供される。基準磁極は、特殊磁極、または、変則着磁部とも呼ばれる。 Permanent magnet 23 has a plurality of segments. Each segment is part cylindrical. The permanent magnet 23 provides a plurality of north poles and a plurality of south poles inside thereof. Permanent magnets 23 provide at least the magnetic field. The permanent magnet 23 provides 6 pairs of north and south poles, ie 12 poles, by means of 12 segments. Other numbers of magnetic poles are possible. The field is also called field magnetic poles for power generation or electric motors. Permanent magnet 23 provides a reference pole that indicates a reference position for ignition control. A reference pole provides a reference position signal for ignition control. A reference pole is provided by a partial pole different from the pole arrangement for the field. The reference magnetic pole is also called a special magnetic pole or an irregularly magnetized portion.

ステータ31とボディ13とは、固定ボルト34を介して連結されている。ステータ31は、複数の固定ボルト34によってボディ13に締め付けられることによって固定されている。ステータ31は、ロータ21とボディ13との間に配置されている。ステータ31は、ロータ21の内面とギャップを介して対向する外周面を有する。ステータ31は、ボディ13に固定される。 Stator 31 and body 13 are connected via fixing bolts 34 . The stator 31 is fixed by being tightened to the body 13 with a plurality of fixing bolts 34 . Stator 31 is arranged between rotor 21 and body 13 . The stator 31 has an outer peripheral surface facing the inner surface of the rotor 21 with a gap therebetween. Stator 31 is fixed to body 13 .

ステータ31は、ステータコア32を有する。ステータコア32は、内燃機関12のボディ13に固定されることによってロータ21の内側に配置される。ステータコア32は、複数のティースを有する。ひとつのティースは、ひとつの磁極を提供する。ステータコア32は、外突極型の鉄心を提供する。 The stator 31 has a stator core 32 . The stator core 32 is arranged inside the rotor 21 by being fixed to the body 13 of the internal combustion engine 12 . Stator core 32 has a plurality of teeth. One tooth provides one magnetic pole. The stator core 32 provides an outer salient pole core.

ステータ31は、ステータコア32に巻回されたステータコイル33を有する。ステータコイル33は、電機子巻線を提供する。ステータコア32とステータコイル33との間には電気絶縁性の樹脂製のインシュレータ36が配置されている。インシュレータ36は、ステータコイル33のためのボビンを提供する。ステータコイル33は、多相巻線である。ステータコイル33は、三相巻線である。ステータコイル33は、ロータ21およびステータ31を発電機または電動機として選択的に機能させることができる。 Stator 31 has a stator coil 33 wound around stator core 32 . A stator coil 33 provides the armature winding. An electrically insulating resin insulator 36 is arranged between the stator core 32 and the stator coil 33 . Insulator 36 provides a bobbin for stator coil 33 . The stator coil 33 is a multiphase winding. The stator coil 33 is a three-phase winding. Stator coil 33 can selectively cause rotor 21 and stator 31 to function as a generator or an electric motor.

センサユニット37は、内燃機関用回転位置検出装置を提供する。センサユニット37は、内燃機関12に連動する回転電機10に設けられている。センサユニット37は、回転電機10のステータコア32に設けられている。センサユニット37は、ステータ31に固定されている。センサユニット37は、ステータコア32の端面SD1に固定されている。センサユニット37は、ステータコア32とボディ13との間に配置されている。センサユニット37は、ロータ21に設けられた永久磁石23が供給する磁束を検出することによりロータ21の回転位置を示す電気信号を出力する。センサユニット37は、永久磁石23が提供する基準磁極の位置によって点火制御のための基準位置を検出する。ロータ21の回転位置は、回転軸14の回転位置でもある。よって、ロータ21の回転位置を検出することにより、点火制御のための基準位置信号を得ることができる。センサユニット37は、永久磁石23が提供する界磁磁極の交番によって電動機としての制御のための回転位置を検出する。 A sensor unit 37 provides a rotational position detection device for an internal combustion engine. The sensor unit 37 is provided in the rotary electric machine 10 interlocked with the internal combustion engine 12 . The sensor unit 37 is provided on the stator core 32 of the rotating electric machine 10 . A sensor unit 37 is fixed to the stator 31 . Sensor unit 37 is fixed to end surface SD<b>1 of stator core 32 . Sensor unit 37 is arranged between stator core 32 and body 13 . The sensor unit 37 outputs an electrical signal indicating the rotational position of the rotor 21 by detecting the magnetic flux supplied by the permanent magnets 23 provided on the rotor 21 . The sensor unit 37 detects a reference position for ignition control according to the reference magnetic pole position provided by the permanent magnet 23 . The rotational position of the rotor 21 is also the rotational position of the rotating shaft 14 . Therefore, by detecting the rotational position of the rotor 21, a reference position signal for ignition control can be obtained. The sensor unit 37 detects the rotational position for control as a motor by alternation of field magnetic poles provided by the permanent magnets 23 .

センサユニット37は、単センサ38を有する。単センサ38は、隣接する2つの磁極35の間に配置されている。単センサ38は、永久磁石23の磁束変化を検出することによりロータ21の回転位置を検出する。単センサ38は、永久磁石23が提供する界磁磁極と、基準磁極との両方に反応する。単センサ38は、電動機制御用のセンサと、点火制御用のセンサとの両方を提供する。単センサ38は、ホール効果素子である。 The sensor unit 37 has a single sensor 38 . A single sensor 38 is arranged between two adjacent magnetic poles 35 . The single sensor 38 detects the rotational position of the rotor 21 by detecting changes in the magnetic flux of the permanent magnets 23 . Single sensor 38 responds to both the field pole provided by permanent magnet 23 and the reference pole. A single sensor 38 provides both a sensor for motor control and a sensor for ignition control. The single sensor 38 is a Hall effect element.

センサユニット37は、単センサ38を収容するためのカバー41を備える。カバー41は、単センサ38を保護する鞘を提供する。カバー41は、センサユニット37の本体から指状、または、棒状に突出している。 The sensor unit 37 comprises a cover 41 for housing the single sensor 38 . A cover 41 provides a sheath that protects the single sensor 38 . The cover 41 protrudes from the main body of the sensor unit 37 in a finger-like or rod-like shape.

この明細書における電気回路11は、制御装置を備える。制御装置は、電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)とも呼ばれる場合がある。制御装置、または制御システムは、(a)if-then-else形式と呼ばれる複数の論理としてのアルゴリズム、または(b)機械学習によってチューニングされた学習済みモデル、例えばニューラルネットワークとしてのアルゴリズムによって提供される。 The electrical circuit 11 in this specification comprises a controller. A control device may also be called an electronic control unit (ECU: Electronic Control Unit). A control device, or control system, is provided by (a) an algorithm as a plurality of logics called if-then-else form, or (b) a trained model tuned by machine learning, such as an algorithm as a neural network. .

制御装置は、少なくともひとつのコンピュータを含む制御システムによって提供される。制御システムは、データ通信装置によってリンクされた複数のコンピュータを含む場合がある。コンピュータは、ハードウェアである少なくともひとつのプロセッサ(ハードウェアプロセッサ)を含む。ハードウェアプロセッサは、下記(i)、(ii)、または(iii)により提供することができる。 The controller is provided by a control system including at least one computer. A control system may include multiple computers linked by data communication devices. A computer includes at least one processor that is hardware (hardware processor). A hardware processor may be provided by (i), (ii), or (iii) below.

(i)ハードウェアプロセッサは、少なくともひとつのメモリに格納されたプログラムを実行する少なくともひとつのプロセッサコアである場合がある。この場合、コンピュータは、少なくともひとつのメモリと、少なくともひとつのプロセッサコアとによって提供される。プロセッサコアは、CPU:Central Processing Unit、GPU:Graphics Processing Unit、RISC-CPUなどと呼ばれる。メモリは、記憶媒体とも呼ばれる。メモリは、プロセッサによって読み取り可能な「プログラムおよび/またはデータ」を非一時的に格納する非遷移的かつ実体的な記憶媒体である。記憶媒体は、半導体メモリ、磁気ディスク、または光学ディスクなどによって提供される。プログラムは、それ単体で、またはプログラムが格納された記憶媒体として流通する場合がある。 (i) the hardware processor may be at least one processor core executing a program stored in at least one memory; In this case, the computer is provided by at least one memory and at least one processor core. The processor core is called CPU: Central Processing Unit, GPU: Graphics Processing Unit, RISC-CPU, or the like. Memory is also called a storage medium. A memory is a non-transitory and tangible storage medium that non-temporarily stores "programs and/or data" readable by a processor. A storage medium is provided by a semiconductor memory, a magnetic disk, an optical disk, or the like. The program may be distributed alone or as a storage medium storing the program.

(ii)ハードウェアプロセッサは、ハードウェア論理回路である場合がある。この場合、コンピュータは、プログラムされた多数の論理ユニット(ゲート回路)を含むデジタル回路によって提供される。デジタル回路は、ロジック回路アレイ、例えば、ASIC:Application-Specific Integrated Circuit、FPGA:Field Programmable Gate Array、SoC:System on a Chip、PGA:Programmable Gate Array、CPLD:Complex Programmable Logic Deviceなどとも呼ばれる。デジタル回路は、プログラムおよび/またはデータを格納したメモリを備える場合がある。コンピュータは、アナログ回路によって提供される場合がある。コンピュータは、デジタル回路とアナログ回路との組み合わせによって提供される場合がある。 (ii) a hardware processor may be a hardware logic circuit; In this case, the computer is provided by digital circuits containing a large number of programmed logic units (gate circuits). A digital circuit is also called a logic circuit array, for example, ASIC: Application-Specific Integrated Circuit, FPGA: Field Programmable Gate Array, SoC: System on a Chip, PGA: Programmable Gate Array, CPLD: Complex Programmatic, and the like. A digital circuit may include a memory that stores programs and/or data. Computers may be provided by analog circuits. Computers may be provided by a combination of digital and analog circuits.

(iii)ハードウェアプロセッサは、上記(i)と上記(ii)との組み合わせである場合がある。(i)と(ii)とは、異なるチップの上、または共通のチップの上に配置される。これらの場合、(ii)の部分は、アクセラレータとも呼ばれる。 (iii) The hardware processor may be a combination of (i) above and (ii) above. (i) and (ii) are located on different chips or on a common chip. In these cases, part (ii) is also called an accelerator.

制御装置と信号源と制御対象物とは、多様な要素を提供する。それらの要素の少なくとも一部は、ブロック、モジュール、またはセクションと呼ぶことができる。さらに、制御システムに含まれる要素は、意図的な場合にのみ、機能的な手段と呼ばれる。 Controllers, signal sources, and controlled objects provide a variety of elements. At least some of those elements may be referred to as blocks, modules, or sections. Moreover, the elements included in the control system are called functional means only if they are intentional.

この開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。代替的に、この開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。代替的に、この開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。 The controller and techniques described in this disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by the computer program. may be Alternatively, the controls and techniques described in this disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring the processor with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the control units and techniques described in this disclosure are implemented by a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor configured by one or more hardware logic circuits. It may also be implemented by one or more dedicated computers configured in combination. The computer program may also be stored as computer-executable instructions on a computer-readable non-transitional tangible recording medium.

図2において、理解を助けるために、電力線16は破線によって透視状態として図示されている。センサユニット37は、ステータ31の複数の磁極35に沿って径方向に延在するように配置されている。センサユニット37は、ゴム製またはエラストマ製のブッシュ37aを有する。信号線15は、ブッシュ37aを通過して、センサユニット37の中に引き込まれている。信号線15は、センサユニット37内の電気回路部品を経由して単センサ38に接続されている。 In FIG. 2, the power line 16 is shown in a see-through state by a dashed line to facilitate understanding. The sensor unit 37 is arranged to radially extend along the plurality of magnetic poles 35 of the stator 31 . The sensor unit 37 has a rubber or elastomer bush 37a. The signal line 15 is drawn into the sensor unit 37 through the bushing 37a. The signal line 15 is connected to the single sensor 38 via electrical circuit components within the sensor unit 37 .

回転電機10は、信号線15、および電力線16を保持するための保持部材としてのブラケット51を有する。ブラケット51は、ステータ31に固定されている。ブラケット51は、曲げ加工された金属板によって提供されている。ブラケット51は、樹脂製でもよい。ブラケット51は、例えば、樹脂成形品によって提供することができる。ブラケット51は、信号線15だけ、または、電力線16だけを保持してもよい。 The rotating electric machine 10 has a bracket 51 as a holding member for holding the signal line 15 and the power line 16 . Bracket 51 is fixed to stator 31 . The bracket 51 is provided by a bent metal plate. The bracket 51 may be made of resin. The bracket 51 can be provided by, for example, a resin molded product. The bracket 51 may hold only the signal line 15 or only the power line 16 .

図3において、センサユニット37は、電気回路部品としての基板42と、基板42に実装された電気素子、および電線などを含む。単センサ38は、リード線43を有するスルーホールマウントデバイス(TMD:Through hole Mount Device)である。単センサ38は、リード線43を介して基板42に接続されている。基板42は、信号線15に接続されている。基板42は、プリント基板、または、フレキシブル基板によって提供されている。 In FIG. 3, the sensor unit 37 includes a substrate 42 as an electrical circuit component, electrical elements mounted on the substrate 42, electric wires, and the like. The single sensor 38 is a through hole mount device (TMD) having leads 43 . Single sensor 38 is connected to substrate 42 via lead wire 43 . The substrate 42 is connected to the signal line 15 . The substrate 42 is provided by a printed circuit board or a flexible substrate.

図4において、ロータ21は、永久磁石23を備える。永久磁石23は、複数の磁石23a、23b、23cを備える。永久磁石23は、ステータ31に向けて対向する面(径方向内面)における着磁態様が異なる3種類の磁石を含む。永久磁石23は、S極としての界磁磁極26を提供する複数の磁石23aを備える。磁石23aは、第1磁石とも呼ばれる。永久磁石23は、N極としての界磁磁極26を提供する複数の磁石23bを備える。磁石23bは、第2磁石とも呼ばれる。さらに、永久磁石23は、磁石23cを備える。磁石23cは、第3磁石とも呼ばれる。磁石23cは、S極としての界磁磁極26と、基準磁極27との両方を提供する。基準磁極27は、ひとつの界磁磁極26の範囲内に形成されている。基準磁極27は、磁石23cの径方向内面に島状にあらわれている。基準磁極27の全周囲は、界磁磁極26によって囲まれている。よって、基準磁極27は、ひとつの界磁磁極26の中に形成され、あらわれている。基準磁極27は、少なくとも周方向に関して、磁石23cの径方向内面における中央部に位置している。言い換えると、周方向に関して、基準磁極27の両側にひとつの界磁磁極の極性があらわれている。基準磁極27は、軸方向に関しても、磁石23cの径方向内面における中央部に位置している。界磁磁極26および基準磁極27は、ステータ31と対向する径方向内面に形成されている。 In FIG. 4, the rotor 21 has permanent magnets 23 . The permanent magnet 23 comprises a plurality of magnets 23a, 23b, 23c. The permanent magnets 23 include three types of magnets having different magnetization states on the surfaces (radial inner surfaces) facing the stator 31 . The permanent magnet 23 comprises a plurality of magnets 23a providing field poles 26 as south poles. Magnet 23a is also called a first magnet. The permanent magnet 23 comprises a plurality of magnets 23b providing field poles 26 as north poles. The magnet 23b is also called a second magnet. Furthermore, the permanent magnet 23 comprises a magnet 23c. Magnet 23c is also called a third magnet. Magnet 23c provides both field pole 26 as the south pole and reference pole 27 . A reference magnetic pole 27 is formed within the range of one field magnetic pole 26 . The reference magnetic pole 27 appears like an island on the radially inner surface of the magnet 23c. The entire perimeter of reference pole 27 is surrounded by field pole 26 . Therefore, the reference magnetic pole 27 is formed and exposed within one field magnetic pole 26 . The reference magnetic pole 27 is located at the central portion of the radial inner surface of the magnet 23c at least in the circumferential direction. In other words, the polarity of one field pole appears on both sides of the reference pole 27 with respect to the circumferential direction. The reference magnetic pole 27 is also axially positioned at the central portion of the radially inner surface of the magnet 23c. The field magnetic poles 26 and the reference magnetic poles 27 are formed on the radially inner surface facing the stator 31 .

磁石23a、磁石23b、および、磁石23cは、界磁磁極26の極性がロータ21の周方向に沿って交互に交番するように配置されている。磁石23aと磁石23bとが逆の極性をもつ界磁磁極26を提供する場合、磁石23cは、N極としての界磁磁極26と、基準磁極27とを提供する。複数の界磁磁極26と、基準磁極27とは、軌道29に沿って配置されている。 The magnets 23 a , 23 b , and 23 c are arranged so that the polarities of the field magnetic poles 26 alternate along the circumferential direction of the rotor 21 . If magnets 23a and 23b provide field poles 26 with opposite polarities, magnet 23c provides field poles 26 as north poles and reference poles 27. FIG. A plurality of field magnetic poles 26 and a reference magnetic pole 27 are arranged along a track 29 .

単センサ38は、ステータ31に配置されている。単センサ38は、界磁磁極26と、基準磁極27との両方を検出してセンサ信号を生成する。単センサ38は、軌道29に配置されている。ロータ21は回転方向RTに沿って回転移動する。ステータ31は静止している。この結果、単センサ38の上を、複数の界磁磁極26と、ひとつの基準磁極27とが順に通過する。単センサ38は、複数の界磁磁極26と、ひとつの基準磁極27とに対応するセンサ信号SGを出力する。 A single sensor 38 is arranged on the stator 31 . A single sensor 38 detects both the field pole 26 and the reference pole 27 to generate a sensor signal. A single sensor 38 is arranged on the track 29 . The rotor 21 rotates along the rotational direction RT. Stator 31 is stationary. As a result, a plurality of field magnetic poles 26 and one reference magnetic pole 27 pass over the single sensor 38 in sequence. The single sensor 38 outputs sensor signals SG corresponding to a plurality of field magnetic poles 26 and one reference magnetic pole 27 .

センサ信号SGは、波形整形されたパルス波である。センサ信号SGは、ハイHとローLとに交互に交番する。センサ信号SGは、複数の界磁磁極26に応答して交番している。センサ信号SGは、複数の界磁磁極26に対応する基本パルス期間T26を規定している。基本パルス期間T26は、30(°CA)に相当する。さらに、センサ信号SGは、基準磁極27に応答して交番している。センサ信号SGは、基準磁極27と、その前後における界磁磁極26とに対応する短パルス期間T1、T2、T3の短パルス波形を含む。短パルス期間T1、T2、T3は、T1=T2=T3に設定されている。センサ信号SGは、基準磁極27に起因して期間が等しい複数の短パルス期間T1、T2、T3を含む。短パルス期間T1、T2、T3は、基本パルス期間T26より短い。よって、センサ信号SGは、基準磁極27に起因して期間が異なる複数のパルスを含む(T1=T2=T3<T26)。 The sensor signal SG is a shaped pulse wave. The sensor signal SG alternates between high H and low L alternately. Sensor signal SG alternates in response to multiple field poles 26 . The sensor signal SG defines a basic pulse period T26 corresponding to a plurality of field magnetic poles 26. FIG. The basic pulse period T26 corresponds to 30 (° CA). Moreover, the sensor signal SG alternates in response to the reference pole 27 . The sensor signal SG includes short pulse waveforms with short pulse periods T1, T2, and T3 corresponding to the reference magnetic pole 27 and the field magnetic poles 26 before and after it. The short pulse periods T1, T2, T3 are set to T1=T2=T3. The sensor signal SG includes a plurality of short pulse periods T1, T2, T3 of equal duration due to the reference pole 27. FIG. The short pulse periods T1, T2, T3 are shorter than the basic pulse period T26. Therefore, the sensor signal SG includes a plurality of pulses with different periods due to the reference magnetic pole 27 (T1=T2=T3<T26).

電気回路11は、基本パルス期間T26と、短パルス期間T1、T2、T3とを比較することにより、基準磁極27の到来を検出する。基本パルス期間T26と、短パルス期間T1、T2、T3との比率は、内燃機関12の回転数が変動する期間においても、基準磁極27の検出を可能とするように設定されている。比率は、例えば、内燃機関12を始動するためのクランキング期間、および、内燃機関12が自己の燃焼による回転を開始する起動期間においても、基準磁極27の検出を可能とするように設定されている。 The electric circuit 11 detects the arrival of the reference magnetic pole 27 by comparing the basic pulse period T26 with the short pulse periods T1, T2 and T3. The ratio between the basic pulse period T26 and the short pulse periods T1, T2, and T3 is set so that the reference magnetic pole 27 can be detected even during periods when the rotational speed of the internal combustion engine 12 fluctuates. The ratio is set, for example, so that the reference magnetic pole 27 can be detected even during the cranking period for starting the internal combustion engine 12 and the starting period during which the internal combustion engine 12 starts rotating due to its own combustion. there is

図5は、回転電機10と内燃機関12とがクランクシャフトにおいて直結されているシステムにおける回転電機10と内燃機関12との挙動を示している。横軸は、クランク角(°CA)である。縦軸は、内燃機関12をクランキングする場合に要するトルクCLTQ(N・m)を示す。一点鎖線は、ロータ21の回転位置(回転角)を示す。REF-P、および、REF-Iは、基準磁極27の立ち上がりエッジ、または、立ち下がりエッジによって規定される基準位置を示す。基準位置REF-P、REF-Iは、60(°CA)付近と、420(°CA)付近とに設定されている。STBYは、停止位置目標範囲を示す。停止位置目標範囲は、スタンバイ範囲とも呼ばれる。 FIG. 5 shows the behavior of the rotating electrical machine 10 and the internal combustion engine 12 in a system in which the rotating electrical machine 10 and the internal combustion engine 12 are directly connected via a crankshaft. The horizontal axis is the crank angle (° CA). The vertical axis represents the torque CLTQ (N·m) required for cranking the internal combustion engine 12 . A dashed line indicates the rotational position (rotational angle) of the rotor 21 . REF-P and REF-I indicate reference positions defined by the rising edge or falling edge of the reference magnetic pole 27 . The reference positions REF-P and REF-I are set near 60 (°CA) and near 420 (°CA). STBY indicates the stop position target range. The stop position target range is also called a standby range.

内燃機関12は、2回転(720(°CA))で一連の行程を完了する。ピストンは、下降行程DNと、上昇行程UPとを繰り返す。燃焼行程POW、排気行程EXT、吸気行程INT、および圧縮行程COMは、内燃機関12の吸排気弁の開閉タイミングによって規定されている。それらは、下降行程DNおよび上昇行程UPに対してやや進角している。 The internal combustion engine 12 completes a series of strokes in two revolutions (720 (° CA)). The piston repeats a downward stroke DN and an upward stroke UP. The combustion stroke POW, the exhaust stroke EXT, the intake stroke INT, and the compression stroke COM are defined by the opening/closing timings of the intake and exhaust valves of the internal combustion engine 12 . They are slightly advanced with respect to the downward stroke DN and the upward stroke UP.

内燃機関12を正回転させる場合、トルクCLTQは、実線で示す正方向トルクFWTQのように変動する。クランキングトルクCLTQは、正方向トルクFWTQにおいては、圧縮上死点に向かう過程において極大値を迎える。回転電機10の正回転は、正方向トルクFWTQにおける極大値によって阻止され、回転電機10は停止する場合がある。 When the internal combustion engine 12 is rotated forward, the torque CLTQ fluctuates like the forward torque FWTQ indicated by the solid line. The cranking torque CLTQ, in the forward direction torque FWTQ, reaches a maximum value in the process toward compression top dead center. The forward rotation of the rotating electrical machine 10 may be blocked by a local maximum value in the forward torque FWTQ, causing the rotating electrical machine 10 to stop.

内燃機関12を逆回転させる場合、トルクCLTQは、破線で示す逆方向トルクRVTQのように変動する。クランキングトルクCLTQは、逆方向トルクRVTQにおいては、逆回転によって圧縮上死点に向かう過程において極大値を迎える。回転電機10の逆回転は、逆方向トルクRVTQにおける極大値によって阻止され、回転電機10は停止する場合がある。内燃機関12を逆回転させる場合、燃焼行程POWにおける下降行程DNでは、ピストンが上昇するからである。言い換えると、内燃機関12を始動させるための始動シーケンスにおける初期段階では、回転電機10への通電量は、発生トルクがクランキングトルクCLTQの極大値を越えないように制限状態に制御される。この制限状態は、回転電機10が正回転する場合も、逆回転する場合も同じである。始動シーケンスにおける終期段階では、回転電機10への通電量は、発生トルクがクランキングトルクCLTQの極大値を越えるように制御される。さらに、基準位置REF-P、REF-Iは、正方向トルクFWTQの極大値と逆方向トルクRVTQの極大値との間において、少なくともひとつの基準位置が観測されるように設定されている。基準位置REF-P、REF-Iは、正方向トルクFWTQの極大値と逆方向トルクRVTQの極大値との間において、両方の基準位置が観測されるように設定されていることが望ましい。この実施形態では、初期段階は、スタンバイ位置制御によって提供される。 When the internal combustion engine 12 is rotated in reverse, the torque CLTQ fluctuates like the reverse torque RVTQ indicated by the dashed line. The cranking torque CLTQ, in the reverse direction torque RVTQ, reaches a maximum value in the process of moving toward compression top dead center due to reverse rotation. Reverse rotation of the rotating electrical machine 10 may be blocked by a local maximum in the reverse torque RVTQ, causing the rotating electrical machine 10 to stop. This is because when the internal combustion engine 12 is rotated in reverse, the piston rises during the downward stroke DN in the combustion stroke POW. In other words, in the initial stage of the starting sequence for starting the internal combustion engine 12, the amount of energization to the rotary electric machine 10 is controlled to be limited so that the generated torque does not exceed the maximum value of the cranking torque CLTQ. This restricted state is the same whether the rotating electric machine 10 rotates forward or reversely. At the final stage of the starting sequence, the amount of energization to the rotating electrical machine 10 is controlled so that the generated torque exceeds the maximum value of the cranking torque CLTQ. Further, the reference positions REF-P and REF-I are set so that at least one reference position is observed between the maximum value of the forward torque FWTQ and the maximum value of the reverse torque RVTQ. The reference positions REF-P and REF-I are desirably set so that both reference positions are observed between the maximum value of the forward torque FWTQ and the maximum value of the reverse torque RVTQ. In this embodiment, the initial phase is provided by standby position control.

この実施形態では、内燃機関12を始動させる場合、内燃機関12は、一度は必ず停止位置目標範囲に回転するように制御される。この制御は、オープンループ(Open Loop)制御である直流通電と、強制転流によって実行される。この制御は、スタンバイ位置制御である。スタンバイ位置制御の間に、回転方向情報が取得される。さらに、回転方向情報に基づいて、単センサ38を利用したクローズドループ(Closed Loop)制御である同期転流制御が実行される。 In this embodiment, when the internal combustion engine 12 is started, the internal combustion engine 12 is controlled so as to always rotate within the stop position target range once. This control is performed by DC energization, which is open loop control, and forced commutation. This control is standby position control. Rotational direction information is obtained during standby position control. Further, synchronous commutation control, which is closed loop control using the single sensor 38, is executed based on the rotation direction information.

スタンバイ位置制御における回転電機10の挙動(内燃機関12の挙動)として、下記の4つの場合が考えられる。 The following four cases are conceivable as behavior of the rotary electric machine 10 (behavior of the internal combustion engine 12) during standby position control.

(1)第1初期位置ST1+正回転
回転電機10が初期位置ST1から正回転する場合、回転電機10は正方向トルクFWTQによって停止する。回転電機10は、初期位置ST1から、中間位置ST3に到達する。この間に、回転方向情報が取得される。初期位置ST1と中間位置ST3との間において、基準位置REF-Iは観測されない。さらに、初期位置ST1と中間位置ST3との間においては、複数の界磁磁極26を示す複数のエッジが観測される。
(1) First Initial Position ST1 + Forward Rotation When rotating electrical machine 10 rotates forward from initial position ST1, rotating electrical machine 10 is stopped by forward torque FWTQ. The rotary electric machine 10 reaches the intermediate position ST3 from the initial position ST1. Rotation direction information is acquired during this time. No reference position REF-I is observed between the initial position ST1 and the intermediate position ST3. Furthermore, a plurality of edges indicating a plurality of field poles 26 are observed between the initial position ST1 and the intermediate position ST3.

(2)第2初期位置ST2+正回転
回転電機10が初期位置ST2から正回転する場合、回転電機10は正方向トルクFWTQによって停止する。回転電機10は、初期位置ST2から、中間位置ST3に到達する。この間に、回転方向情報が取得される。初期位置ST2と中間位置ST3との間において、基準位置REF-Iが観測される。さらに、初期位置ST2と中間位置ST3との間においては、基準位置REF-Iが観測された後に、複数の界磁磁極26を示す複数のエッジが観測される。
(2) Second Initial Position ST2 + Forward Rotation When rotating electrical machine 10 rotates forward from initial position ST2, rotating electrical machine 10 is stopped by forward torque FWTQ. The rotary electric machine 10 reaches the intermediate position ST3 from the initial position ST2. Rotation direction information is acquired during this time. A reference position REF-I is observed between the initial position ST2 and the intermediate position ST3. Further, between the initial position ST2 and the intermediate position ST3, after the reference position REF-I is observed, multiple edges indicating the multiple field magnetic poles 26 are observed.

(3)第3初期位置ST3+逆回転
回転電機10が初期位置ST3から逆回転する場合、回転電機10は逆方向トルクRVTQによって停止する。回転電機10は、初期位置ST3から、スタンバイ位置SBPに到達する。この間に、回転方向情報が取得される。初期位置ST3とスタンバイ位置SBPとの間において、基準位置REF-Iが観測される。基準位置REF-Iが観測された後に、複数の界磁磁極26を示す複数のエッジが観測される。さらに、スタンバイ位置SBPに到達する場合、基準位置REF-Pが最後に観測される。ただし、基準位置REF-Iが最後に観測された後は、界磁磁極26を示すエッジは観測されないか、または制限された数のエッジだけが観測される。制限された数は、圧縮上死点と基準位置との間隔、および、ロータ21の磁極数によって規定されている。この実施形態では、制限された数は、2である。
(3) Third Initial Position ST3 + Reverse Rotation When rotating electric machine 10 reversely rotates from initial position ST3, rotating electric machine 10 is stopped by reverse torque RVTQ. The rotary electric machine 10 reaches the standby position SBP from the initial position ST3. Rotation direction information is acquired during this time. A reference position REF-I is observed between the initial position ST3 and the standby position SBP. After the reference position REF-I is observed, a plurality of edges indicating field poles 26 are observed. Furthermore, when reaching the standby position SBP, the reference position REF-P is observed last. However, after the reference position REF-I was last observed, no edges indicative of field poles 26, or only a limited number of edges, are observed. The limited number is defined by the distance between the compression top dead center and the reference position and the number of magnetic poles of the rotor 21 . In this embodiment, the limited number is two.

(4)第4初期位置ST4+逆回転
回転電機10が初期位置ST4から逆回転する場合、回転電機10は逆方向トルクRVTQによって停止する。回転電機10は、初期位置ST4から、スタンバイ位置SBPに到達する。この間に、回転方向情報が取得される。初期位置ST4とスタンバイ位置SBPとの間において、基準位置REF-Pが観測される。ただし、基準位置REF-Iが最後に観測された後は、界磁磁極26を示すエッジは観測されないか、または制限された数のエッジだけが観測される。
(4) Fourth Initial Position ST4 + Reverse Rotation When the rotating electrical machine 10 rotates in the reverse direction from the initial position ST4, the rotating electrical machine 10 is stopped by the reverse torque RVTQ. The rotary electric machine 10 reaches the standby position SBP from the initial position ST4. Rotation direction information is acquired during this time. A reference position REF-P is observed between the initial position ST4 and the standby position SBP. However, after the reference position REF-I was last observed, no edges or only a limited number of edges indicative of field poles 26 are observed.

(1)から(4)の挙動によって、回転電機10が停止位置目標範囲に到達すると、回転電機10は内燃機関12を始動するために、スタンバイ位置SBPから正回転させられる。このとき、回転電機10は、単センサ38を利用したクローズドループ制御である同期転流制御によって駆動される。回転電機10は、正方向トルクFWTQを乗り越え、内燃機関12の始動を可能とする。 By the behaviors (1) to (4), when the rotating electrical machine 10 reaches the stop position target range, the rotating electrical machine 10 is rotated forward from the standby position SBP in order to start the internal combustion engine 12 . At this time, the rotating electrical machine 10 is driven by synchronous commutation control, which is closed loop control using the single sensor 38 . The rotary electric machine 10 overcomes the forward torque FWTQ and enables the internal combustion engine 12 to start.

図6において、電気回路11は、回転電機(M)10と内燃機関(ENG)12とを制御する制御システムを提供している。制御システムは、回転電機10によって内燃機関12を逆回転させる。このような挙動は、スイングバッグ制御とも呼ばれる。回転電機10は、内燃機関12を停止位置目標範囲まで回転させる。停止位置目標範囲は、スタンバイ位置範囲とも呼ばれる。制御システムは、回転電機10によって停止位置目標範囲に内燃機関12を到達させた後、回転電機10の回転方向を反転させて正回転にする。制御システムは、回転電機10を正回転させ、停止位置目標範囲から、内燃機関12を始動させる。言い換えると、制御システムは、回転電機10によって内燃機関12をクランキングするために、助走距離をとって、勢いをもって、圧縮上死点における高いクランキングトルクを乗り越えさせる。電気回路11は、点火制御部61を備える。点火制御部61は、単センサ38から信号線15を介してセンサ信号SGを入力し、内燃機関12の点火を制御し、さらに点火時期を調節する。点火制御部61は、センサ信号SGに基づいて、基準位置を検出し、内燃機関12の点火を制御する。点火制御部61は、内燃機関12の点火装置を制御する。 In FIG. 6, an electric circuit 11 provides a control system for controlling a rotating electric machine (M) 10 and an internal combustion engine (ENG) 12 . The control system causes the rotating electric machine 10 to rotate the internal combustion engine 12 in reverse. Such behavior is also called swing bag control. The rotary electric machine 10 rotates the internal combustion engine 12 to the stop position target range. The stop position target range is also called the standby position range. After causing the internal combustion engine 12 to reach the stop position target range by the rotating electrical machine 10, the control system reverses the rotation direction of the rotating electrical machine 10 to forward rotation. The control system rotates the rotary electric machine 10 forward and starts the internal combustion engine 12 from the stop position target range. In other words, in order to crank the internal combustion engine 12 by means of the rotary electric machine 10, the control system takes a run-up distance and has momentum to overcome the high cranking torque at compression top dead center. The electric circuit 11 has an ignition control section 61 . The ignition control unit 61 receives the sensor signal SG from the single sensor 38 via the signal line 15, controls the ignition of the internal combustion engine 12, and further adjusts the ignition timing. The ignition control unit 61 detects the reference position based on the sensor signal SG and controls ignition of the internal combustion engine 12 . The ignition control unit 61 controls the ignition device of the internal combustion engine 12 .

電気回路11は、利用者の操作を入力することにより、内燃機関12の始動指令を生成する始動スイッチ(STSW)62を備える。始動スイッチ62は、スタータスイッチとも呼ばれる。電気回路11は、始動スイッチ62からの始動指令に応答して、予め設定された始動シーケンスを実行する制御部(CNT)63を備える。制御部63は、単センサ38から信号線15を介してセンサ信号SGを入力する。センサ信号SGは、回転位置を示す三相信号のひとつとして入力される。センサ信号SGは、例えば、U相信号として入力される。電気回路11は、センサ信号SGに基づいて、三相信号のうちの残る2相の信号を生成する信号生成部(SGG)65を備える。信号生成部65からの二相と、単センサ38からの一相とは、三相推定信号とも呼ばれる。信号生成部65は、例えば、センサ信号SGの2つの立ち上がりエッジと、立ち下がりエッジとに基づいて、周期を推定し、U相信号に基づいて、V相信号とW相信号とを生成する。制御部63は、インバータ回路(INV)64を制御する。インバータ回路64は、回転電機10を電動機として機能させる入力電力を生成する。生成された多相電力は、電力線16を経由して、回転電機10のステータコイル33に供給される。始動スイッチ62と、制御部63と、インバータ回路64と、信号生成部65とは、センサ信号SGに基づいて、ステータコイル33への通電を制御することによりロータ21を電動機として回転させる電動機制御部を提供する。 The electric circuit 11 includes a start switch (STSW) 62 that generates a start command for the internal combustion engine 12 by inputting a user's operation. The starting switch 62 is also called a starter switch. The electric circuit 11 includes a control unit (CNT) 63 that executes a preset starting sequence in response to a starting command from the starting switch 62 . The controller 63 receives the sensor signal SG from the single sensor 38 via the signal line 15 . The sensor signal SG is input as one of the three-phase signals indicating the rotational position. The sensor signal SG is input as, for example, a U-phase signal. The electric circuit 11 includes a signal generator (SGG) 65 that generates the remaining two-phase signals out of the three-phase signals based on the sensor signal SG. Two phases from the signal generator 65 and one phase from the single sensor 38 are also referred to as three-phase estimation signals. The signal generator 65 estimates the period based on, for example, the two rising edges and the falling edge of the sensor signal SG, and generates a V-phase signal and a W-phase signal based on the U-phase signal. A control unit 63 controls an inverter circuit (INV) 64 . The inverter circuit 64 generates input power that causes the rotating electric machine 10 to function as a motor. The generated multiphase power is supplied to stator coils 33 of rotating electric machine 10 via power line 16 . The start switch 62, the control unit 63, the inverter circuit 64, and the signal generation unit 65 are a motor control unit that rotates the rotor 21 as an electric motor by controlling energization of the stator coil 33 based on the sensor signal SG. I will provide a.

制御部63は、単センサ38による電動機制御を可能とするために、スタンバイ位置制御部(STBC)66と、回転方向情報取得部(RDIC)67と、同期転流制御部(SYMC)68とを備える。 The control unit 63 includes a standby position control unit (STBC) 66, a rotation direction information acquisition unit (RDIC) 67, and a synchronous commutation control unit (SYMC) 68 in order to enable motor control by the single sensor 38. Prepare.

スタンバイ位置制御部66は、始動スイッチ62から始動指令を受けると、内燃機関12のクランキングトルクの極大値を越えないようにロータ21を回転させる。スタンバイ位置制御部66は、ブラシレスモータとしての回転電機10を直流励磁と強制転流とによって起動する。さらに、スタンバイ位置制御部66は、センサ信号SGを含む三相推定信号に基づいて、回転電機10を回転させる。スタンバイ位置制御部66は、120度通電を実行する。このとき、スタンバイ位置制御部66は、回転電機10が制限されたトルクを出力するように入力電力を制限する制限部を提供する。制限された発生トルクは、内燃機関12に直結された回転電機10を先行圧縮上死点と後続圧縮上死点との間において回転させることを許容する。しかし、制限された発生トルクは、回転電機10が、先行圧縮上死点と後続圧縮上死点とを乗り越えて回転することを禁止する。すなわち、制限された発生トルクは、内燃機関12の複数の行程を含む一周期の中の一部においてのみ、回転電機10の回転を許容する。制限された発生トルクは、複数の周期にまたがって回転電機10が回転することを禁止する。 Upon receiving a start command from the start switch 62, the standby position control unit 66 rotates the rotor 21 so that the cranking torque of the internal combustion engine 12 does not exceed the maximum value. The standby position control unit 66 starts the rotary electric machine 10 as a brushless motor by DC excitation and forced commutation. Furthermore, the standby position control unit 66 rotates the rotary electric machine 10 based on the three-phase estimation signal including the sensor signal SG. The standby position control unit 66 executes 120-degree energization. At this time, the standby position control unit 66 provides a limiting unit that limits the input power so that the rotary electric machine 10 outputs a limited torque. The limited generated torque allows the rotary electric machine 10 directly connected to the internal combustion engine 12 to rotate between the leading compression top dead center and the trailing compression top dead center. However, the limited generated torque prohibits the rotary electric machine 10 from rotating past the top dead center of the leading compression and the top dead center of the trailing compression. That is, the limited generated torque allows rotation of the rotating electric machine 10 only in a part of one cycle including a plurality of strokes of the internal combustion engine 12 . The limited generated torque prohibits rotating electric machine 10 from rotating over a plurality of cycles.

回転方向情報取得部67は、スタンバイ位置制御部66により回転電機10が回転する期間において回転電機10を正方向に回転させるための通電パターンを取得する。この実施形態では、回転方向情報取得部67は、スタンバイ位置制御部66による回転電機10の挙動に基づいて、回転電機10を正方向に回転させるための通電パターンを取得する。回転電機10の挙動は、内燃機関12のクランキングトルクCLTQによって規定されるロータ21の停止位置と、ロータ21の回転方向とを含む。言い換えると、回転方向情報取得部67は、スタンバイ位置制御部66によって回転電機10が停止した位置から、回転電機10を正方向に回転させるための通電パターンを特定する。回転方向情報取得部67は、ロータ21を停止位置目標範囲(スタンバイ範囲)STBYに向けて制御した通電パターンと逆の通電パターンを正回転に回転させるための通電パターンとして特定する。通電パターンは、ステータコイル33に供給される多相電力を転流するパターンである。通電パターンは、転流シーケンスとも呼ばれる。 The rotation direction information acquisition unit 67 acquires an energization pattern for rotating the rotary electric machine 10 in the forward direction while the rotary electric machine 10 is rotated by the standby position control unit 66 . In this embodiment, the rotation direction information acquisition unit 67 acquires an energization pattern for rotating the rotary electric machine 10 in the forward direction based on the behavior of the rotary electric machine 10 by the standby position control unit 66 . The behavior of the rotating electric machine 10 includes the stop position of the rotor 21 defined by the cranking torque CLTQ of the internal combustion engine 12 and the rotation direction of the rotor 21 . In other words, the rotation direction information acquiring unit 67 identifies an energization pattern for rotating the rotating electric machine 10 in the forward direction from the position where the rotating electric machine 10 is stopped by the standby position control unit 66 . The rotation direction information acquisition unit 67 identifies the energization pattern opposite to the energization pattern in which the rotor 21 is controlled toward the stop position target range (standby range) STBY as the energization pattern for forward rotation. The energization pattern is a pattern for commutating the polyphase power supplied to the stator coil 33 . The energization pattern is also called a commutation sequence.

同期転流制御部68は、回転方向情報取得部67によって特定された通電パターンに基づいて、センサ信号SGに応じたクローズドループ制御によりステータコイル33に供給する多相電力を転流する。これにより、同期転流制御部68はロータ21を回転させる。同期転流制御部68は、三相推定信号に基づいて回転電機10をスタータモータとして回転させる。同期転流制御部68は、回転電機10が、圧縮上死点とを乗り越えて回転するように入力電力を制御する。同期転流制御部68は、180度通電を実行する。言い換えると、同期転流制御部68は、内燃機関12を始動するための通電制御を実行する。 The synchronous commutation control unit 68 commutates the polyphase power supplied to the stator coil 33 by closed loop control according to the sensor signal SG based on the energization pattern specified by the rotation direction information acquisition unit 67 . This causes the synchronous commutation control section 68 to rotate the rotor 21 . The synchronous commutation control unit 68 rotates the rotary electric machine 10 as a starter motor based on the three-phase estimation signal. The synchronous commutation control unit 68 controls the input electric power so that the rotary electric machine 10 rotates beyond the compression top dead center. The synchronous commutation control unit 68 executes 180-degree energization. In other words, the synchronous commutation control section 68 executes energization control for starting the internal combustion engine 12 .

図7において、120度通電におけるU相電流と、180度通電におけるU相電流とが図示されている。120度通電は、120度矩形波通電とも呼ばれる。180度通電は、180度矩形波通電とも呼ばれる。180度通電に代えて、180度正弦波通電、または、180度疑似正弦波通電が実行されてもよい。 FIG. 7 shows the U-phase current in 120-degree energization and the U-phase current in 180-degree energization. The 120-degree energization is also called 120-degree rectangular wave energization. The 180-degree energization is also called 180-degree rectangular wave energization. Instead of 180-degree energization, 180-degree sine-wave energization or 180-degree pseudo-sine-wave energization may be performed.

図8は、電気回路11に含まれるプロセッサによって実行される制御処理170を示す。ステップ171では、準備処理が実行される。準備処理は、ステップ172と、ステップ173とを含む。ステップ172では、スタンバイ位置制御処理が実行される。ステップ172は、スタンバイ位置制御部66を提供する。ステップ173では、回転方向情報取得処理が実行される。ステップ173では、スタンバイ位置制御に伴う回転電機10の挙動に基づいて、ロータ21の回転方向を示す情報が取得される。ステップ173では、例えば、基本パルス期間T26と短パルス期間T1、T2、T3との比較に基づいて、ロータ21の回転方向を示す情報が取得される。ステップ173は、回転方向情報取得部67を提供する。ステップ174では、ステップ173において取得された回転方向情報に基づいて、スタンバイ位置から回転電機10を正回転させる通電パターンが特性される。ステップ175では、180度通電制御が実行される。この結果、回転電機10は内燃機関12を始動させるように力強く回転する。ステップ176では、内燃機関12の始動が完了したか否かが判定される。ステップ176において、内燃機関12が始動していない場合、ステップ175が繰り返される。ステップ176において、内燃機関12の始動が完了した場合、処理を終了する。ステップ175、およびステップ176は、単センサ38からのセンサ信号SGに応じて実行される、ステップ175、およびステップ176は、同期転流制御部68を提供する。 FIG. 8 shows control processing 170 performed by a processor included in electrical circuit 11 . At step 171, preparation processing is performed. The preparation process includes steps 172 and 173 . At step 172, the standby position control process is executed. Step 172 provides standby position control 66 . At step 173, a rotation direction information acquisition process is executed. In step 173, information indicating the direction of rotation of the rotor 21 is acquired based on the behavior of the rotary electric machine 10 accompanying the standby position control. At step 173, information indicating the direction of rotation of the rotor 21 is obtained, for example, based on a comparison of the basic pulse period T26 and the short pulse periods T1, T2, T3. A step 173 provides the rotational direction information acquisition unit 67 . At step 174 , based on the rotation direction information obtained at step 173 , an energization pattern for forward rotation of the rotating electric machine 10 from the standby position is characterized. At step 175, 180-degree energization control is executed. As a result, the rotating electric machine 10 rotates powerfully so as to start the internal combustion engine 12 . At step 176, it is determined whether or not the start of the internal combustion engine 12 has been completed. In step 176, if the internal combustion engine 12 has not started, step 175 is repeated. In step 176, if the start of the internal combustion engine 12 is completed, the process ends. Steps 175 and 176 are performed in response to sensor signal SG from single sensor 38 . Steps 175 and 176 provide synchronous commutation control 68 .

図9は、ステップ171の詳細を示す。ステップ171では、ステータコイル33の三相巻線に対して、直流通電が実行される。直流通電は、限られた時間だけ、三相巻線のうち二相巻線に直流を通電する制御である。直流通電により、回転電機10は正方向または逆方向へ回転する。この直流通電は、センサ信号SGによって界磁磁極26の切り替わりが検出されるまで繰り返される。 FIG. 9 shows details of step 171 . At step 171 , direct current is applied to the three-phase windings of the stator coil 33 . Direct-current energization is control in which a direct current is passed through two-phase windings of three-phase windings for a limited period of time. The DC energization causes the rotating electric machine 10 to rotate in the forward direction or the reverse direction. This DC energization is repeated until switching of the field magnetic poles 26 is detected by the sensor signal SG.

ステップ182では、三相推定信号を生成する処理が実行される。ここでは、センサ信号SGをひとつの相として、所定の位相差をもつ残る二相が生成される。三相推定信号は、U相、V相、W相を有する。ステップ182は、信号生成部65を提供する。ステップ183では、三相推定信号に基づいて複数の通電パターン(転流パターン)が生成される。複数の通電パターンは、正回転のための通電パターンと、逆回転のための通電パターンとを含む。ステップ184では、生成された複数の通電パターンのいずれかひとつが選択される。ここでは、すでに選択された通電パターンがある場合、通電パターンが切り替えられる。ステップ185では、選択された通電パターンに基づいて、120度通電が実施される。ステップ186では、センサ信号SGから界磁磁極26の切り換わりを示すエッジが検出されたか否かが判定される。エッジが検出されない場合、回転電機10が回転していない。この場合、ステップ184へ戻り、通電パターンが切り替えられる。ステップ181-186の処理により、回転電機10は、正方向または逆方向に向けて継続的に回転させられる。 At step 182, processing is performed to generate a three-phase estimate signal. Here, with the sensor signal SG as one phase, the remaining two phases having a predetermined phase difference are generated. A three-phase estimation signal has a U-phase, a V-phase, and a W-phase. Step 182 provides signal generator 65 . At step 183, a plurality of energization patterns (commutation patterns) are generated based on the three-phase estimation signal. The multiple energization patterns include an energization pattern for forward rotation and an energization pattern for reverse rotation. At step 184, one of the plurality of generated energization patterns is selected. Here, if there is an energization pattern that has already been selected, the energization pattern is switched. At step 185, 120-degree energization is performed based on the selected energization pattern. At step 186, it is determined whether or not an edge indicating switching of the field magnetic pole 26 is detected from the sensor signal SG. If no edge is detected, the rotating electric machine 10 is not rotating. In this case, the process returns to step 184 and the energization pattern is switched. By the processing of steps 181 to 186, rotating electric machine 10 is continuously rotated in the forward or reverse direction.

ステップ187では、ロータ21が停止したか否かが判定される。ステップ181-186によって提供される120度通電は、回転電機10の出力トルクを制限する処理でもある。ステップ187は、回転電機10が正方向トルクFWTQまたは逆方向トルクRVTQによって停止したか否かを判定する。ロータ21が停止するまで、ステップ185による120度通電は継続される。ロータ21が停止した場合、処理は、ステップ188へ進む。 At step 187, it is determined whether or not the rotor 21 has stopped. The 120-degree energization provided by steps 181-186 is also a process for limiting the output torque of rotating electric machine 10. FIG. A step 187 determines whether or not the rotating electric machine 10 has stopped due to the forward torque FWTQ or the reverse torque RVTQ. The 120-degree energization in step 185 is continued until the rotor 21 stops. If the rotor 21 has stopped, the process proceeds to step 188 .

ステップ188では、ステップ181-ステップ187の過程において基準磁極の波形が検出されたか否かが判定される。基準磁極が検出されてない場合、上述の「(1)第1初期位置ST1+正回転」の場合であると判定できる。この場合、回転電機10は、第3初期位置ST3にあると考えられる。この場合、処理は、ステップ182に戻る。ステップ184では、回転電機10を逆回転させる通電パターンが選択される。この結果、回転電機10は、第3初期位置ST3からスタンバイ位置SBPに回転させられる。ステップ188における判定がYESの場合、処理は、ステップ189に進む。 At step 188, it is determined whether or not the waveform of the reference magnetic pole has been detected in the process of steps 181-187. If the reference magnetic pole is not detected, it can be determined that it is the case of "(1) first initial position ST1+positive rotation". In this case, the rotating electric machine 10 is considered to be at the third initial position ST3. In this case, processing returns to step 182 . At step 184, an energization pattern for rotating the rotary electric machine 10 in the reverse direction is selected. As a result, the rotating electric machine 10 is rotated from the third initial position ST3 to the standby position SBP. If the determination at step 188 is YES, processing proceeds to step 189 .

ステップ189では、エッジ数Nと閾値Pthとが比較される。エッジ数Nは、ステップ181-ステップ187の過程において最後に検出された基準磁極の後に、さらに検出されたエッジ数Nである。閾値Pthは、界磁磁極26の数、および、基準磁極27の位置に応じて設定される予め設定された数値である。基準磁極27の位置は、回転電機10が逆方向に回転した後に、適正な数のエッジが観測されるように設定されている。同時に、基準磁極27の位置は、点火時期制御が高精度で実行されるように設定されている。この実施形態では、Pth=2である。 At step 189, the number of edges N and the threshold Pth are compared. The edge number N is the edge number N further detected after the last detected reference magnetic pole in the process of steps 181-187. The threshold Pth is a preset numerical value that is set according to the number of field magnetic poles 26 and the position of the reference magnetic pole 27 . The position of the reference magnetic pole 27 is set so that an appropriate number of edges are observed after the rotating electric machine 10 rotates in the reverse direction. At the same time, the position of the reference magnetic pole 27 is set so that ignition timing control is performed with high accuracy. In this embodiment, Pth=2.

エッジ数Nが、閾値Pthを超える場合(N>Pth)、上述の「(2)第2初期位置ST2+正回転」の場合であると判定できる。この場合、回転電機10は、第3初期位置ST3にあると考えられる。この場合、処理は、ステップ182に戻る。ステップ184では、回転電機10を逆回転させる通電パターンが選択される。この結果、回転電機10は、第3初期位置ST3からスタンバイ位置SBPに回転させられる。 When the number of edges N exceeds the threshold value Pth (N>Pth), it can be determined that the above-mentioned "(2) second initial position ST2+forward rotation" is the case. In this case, the rotating electric machine 10 is considered to be at the third initial position ST3. In this case, processing returns to step 182 . At step 184, an energization pattern for rotating the rotary electric machine 10 in the reverse direction is selected. As a result, the rotating electric machine 10 is rotated from the third initial position ST3 to the standby position SBP.

エッジ数Nが、閾値Pth以下である場合(N=Pth、N<Pth)、上述の「(3)第3初期位置ST3+逆回転」、または、「(4)第4初期位置ST4+逆回転」の場合であると判定できる。この場合、回転電機10は、スタンバイ位置SBPに到達していると考えられる。この場合、処理は、ステップ174に進む。ステップ174-ステップ176の処理により、回転電機10はスタータモータとして高トルクを発生するように駆動され、内燃機関12を始動させる。 If the number of edges N is equal to or less than the threshold value Pth (N=Pth, N<Pth), the above "(3) third initial position ST3+reverse rotation" or "(4) fourth initial position ST4+reverse rotation". It can be determined that it is the case of In this case, rotating electrical machine 10 is considered to have reached standby position SBP. In this case, processing proceeds to step 174 . By the processing of steps 174 and 176, the rotating electrical machine 10 is driven as a starter motor to generate high torque, and the internal combustion engine 12 is started.

電気回路11が提供する制御装置は、以下の処理を実行する。まず、制御装置は、他のパルスより充分短いパルス信号(Hでも、Lでもよい)が単センサ38から出力されると、基準位置信号、すなわち点火制御用のトリガ信号(点火トリガ)が発生したと判定する。制御装置は、一度でも点火トリガを認識すると、再度の点火トリガはカウンタを用いて発生させる。言い換えると、点火トリガの位置、すなわち基準磁極の位置は、カウンタに記憶させることができる。内燃機関12が始動された後は、カウンタなどによって記憶されている点火トリガの位置に基づき点火制御を実行することができる。なお、このような場合であっても、基準磁極によって示される点火トリガの位置は、センサ信号SGに基づいて定期的に確認されることが望ましい。確認方法は、点火トリガを示すパルス波の時間が、あらかじめ設定された値より短いことを確認する。また、確認方法は、点火トリガを示すパルス波以外の複数のパルス波の時間の変化率と、点火トリガを示すパルス波を含む時間の変化率とを比較してもよい。 The controller provided by the electrical circuit 11 performs the following processes. First, when a pulse signal sufficiently shorter than other pulses (either H or L) is output from the single sensor 38, the control device generates a reference position signal, that is, a trigger signal (ignition trigger) for ignition control. I judge. When the control device recognizes an ignition trigger even once, it generates another ignition trigger using a counter. In other words, the position of the ignition trigger, ie the position of the reference pole, can be stored in a counter. After the internal combustion engine 12 is started, ignition control can be executed based on the position of the ignition trigger stored by a counter or the like. Even in such a case, it is desirable that the position of the ignition trigger indicated by the reference magnetic pole is periodically confirmed based on the sensor signal SG. The confirmation method is to confirm that the duration of the pulse wave indicating the ignition trigger is shorter than a preset value. Further, the checking method may compare the rate of change in time of a plurality of pulse waves other than the pulse wave indicating the ignition trigger and the rate of change in time including the pulse wave indicating the ignition trigger.

回転電機10の回転速度の変化は、点火トリガ以外のエッジ間の時間の変化率で認識することができる。内燃機関12が始動される時のような、回転速度の上昇時において、他のパルスより充分短い基準磁極のパルスの識別は、回転開始後予め設定される回転速度の上昇加速度に伴う1パルス当たりの時間減少幅よりも短い時間の波形が入ったことをもって実行することができる。 A change in the rotational speed of the rotating electrical machine 10 can be recognized by the rate of change in time between edges other than the ignition trigger. During an increase in rotational speed, such as when the internal combustion engine 12 is started, the identification of the pulse of the reference magnetic pole sufficiently shorter than the other pulses can be accomplished by 1 pulse per pulse associated with the preset rotational speed increase acceleration after the start of rotation. It can be executed when a waveform with a time shorter than the width of the time decrease is entered.

回転電機10の電動機としての制御は、単センサ38からのセンサ信号SGを基準波形として予め設定したひとつの相の通電を実行し、他の相は基準波形を演算処理して通電を実行する。例えば、センサ信号SGにU相の通電を同期させた場合、他のV相とW相は、センサ信号SGに対して電気角120度ずつずらした通電を実行する。なお、センサ信号SGは、基準磁極を示すパルスを含んでいるので、このパルスに対応した転流を実行すると不具合を生じる場合がある。不具合は、例えば、電動機としての出力トルクの低下、および/または、出力トルクの脈動の増大を含む。制御装置は、基準磁極を示すパルスを判断できるので、基準磁極の位置では転流を禁止することが望ましい。 In controlling the rotating electric machine 10 as a motor, one phase is energized in advance using the sensor signal SG from the single sensor 38 as a reference waveform, and the other phases are energized by arithmetic processing of the reference waveform. For example, when the energization of the U phase is synchronized with the sensor signal SG, the other V phase and W phase are energized with an electrical angle difference of 120 degrees with respect to the sensor signal SG. Since the sensor signal SG contains a pulse indicating the reference magnetic pole, a problem may occur if commutation corresponding to this pulse is executed. Malfunctions include, for example, a decrease in output torque as an electric motor and/or an increase in output torque pulsation. Since the controller can determine the pulse indicative of the reference pole, it is desirable to inhibit commutation at the reference pole position.

回転電機10が基準磁極が検出される位置で停止している場合、界磁磁極26が規定する本来の電動機としての通電位相と反対になることがある。これでは、電動機として機能させることができない。そこで、所定時間の通電でも回転電機10が回転しない場合、つまりセンサ信号SGが反転しない場合には、通電を一旦停止させて、逆位相の通電を実行することができる。 When the rotary electric machine 10 is stopped at the position where the reference magnetic pole is detected, the energization phase as the original electric motor defined by the field magnetic pole 26 may be opposite. In this case, it cannot be made to function as an electric motor. Therefore, if the rotary electric machine 10 does not rotate even after a predetermined time of energization, that is, if the sensor signal SG is not reversed, the energization can be temporarily stopped and the opposite phase energization can be performed.

始動スイッチ62から始動指令が入力されると、オープンループ制御による直流通電処理が実行される。始動スイッチ62から始動指令が入力された時の単センサ38のセンサ信号が観測される。このセンサ信号に対応する予め設定された通電パターンを用いて所定のごく短い時間だけ、回転電機10に通電し回転力が付与された後、通電が遮断される。この処理が、直流通電処理である。オープンループ制御による回転方向は、不定である。回転電機10が回転し、ロータ21の慣性によってロータ21がさらに回転する間、センサ信号がさらに観測される。単センサ38が界磁磁極26または基準磁極27に到達すると、センサ信号に立ち下がり、または、立ち上がりのエッジ(H→L、または、L→H)が発生する。エッジの信号が入れば制御システムは、回転電機10が回転し始めたことを認識する。制御システムは、単センサ38によるセンサ信号SGに基づいて、最初に観測されたエッジに応じた通電パターンに転流を行う。制御システムは、再度通電して回転電機10に回転力を付与する。始動指令後の最初の通電と同じように、ごく短い時間だけ通電し、その後遮断することでロータ21の慣性で回転が維持されて次のエッジが発生する。2つ目のエッジが観測されたことにより、先のエッジと、後のエッジとの間の時間から、次の転流タイミングを演算で求めることができる。よって通電後すぐ遮断する工程を終え、センサ信号SGに同期した通電へと移行する。以後は、同期転流制御が実行される。 When a start command is input from the start switch 62, a direct current energization process is executed by open loop control. A sensor signal of the single sensor 38 when a start command is input from the start switch 62 is observed. Using a preset energization pattern corresponding to this sensor signal, the rotating electrical machine 10 is energized for a predetermined very short period of time to apply a rotational force, and then the energization is interrupted. This process is the DC energization process. The direction of rotation by open loop control is indefinite. As the rotary electric machine 10 rotates and the inertia of the rotor 21 causes the rotor 21 to rotate further, the sensor signal is further observed. When the single sensor 38 reaches the field pole 26 or the reference pole 27, a falling or rising edge (H→L or L→H) occurs in the sensor signal. When the edge signal is received, the control system recognizes that the rotating electrical machine 10 has started rotating. Based on the sensor signal SG from the single sensor 38, the control system performs commutation to an energization pattern corresponding to the first observed edge. The control system energizes the rotating electrical machine 10 again to apply the rotational force. As in the first energization after the start command, the energization is energized for a very short period of time and then cut off, so that the inertia of the rotor 21 maintains the rotation and the next edge is generated. By observing the second edge, the next commutation timing can be calculated from the time between the preceding edge and the subsequent edge. Therefore, the step of interrupting immediately after energization is finished, and the energization is shifted to synchronizing with the sensor signal SG. After that, synchronous commutation control is executed.

なお、回転電機10は、必ずしも逆回転しているとは限らないので、回転方向の判断が必要となる。この実施形態では、基準磁極を示す波形が360(°CA)の範囲において一度は必ず観測される(条件1)。また、正回転において圧縮上死点に向かう所定範囲、および、逆回転において圧縮上死点に向かう所定範囲では、クランキングトルクが大きい。このため、直流通電、または、120度通電では、内燃機関12は、圧縮上死点を乗り越えることができないから、停止する(条件2)。所定範囲は、例えば、正回転の場合も、逆回転の場合も、圧縮上死点前120(°CA)程度の範囲である。これら2つの条件(条件1および条件2)によって、正回転と、逆回転とを判定することができる。 Since the rotary electric machine 10 does not always rotate in the reverse direction, it is necessary to determine the direction of rotation. In this embodiment, the waveform indicating the reference magnetic pole is always observed once in the range of 360 (° CA) (Condition 1). Further, the cranking torque is large in a predetermined range toward compression top dead center in forward rotation and in a predetermined range toward compression top dead center in reverse rotation. For this reason, the internal combustion engine 12 cannot get over the top dead center of the compression with DC energization or 120-degree energization, so it stops (Condition 2). The predetermined range is, for example, a range of about 120 (°CA) before top dead center of compression in both forward rotation and reverse rotation. Based on these two conditions (Condition 1 and Condition 2), forward rotation and reverse rotation can be determined.

例えば、この実施形態では、基準磁極は、上死点後60(°CA)に設定することができる。この場合、以下のように考えることができる。回転電機10は、クランキングトルクによって停止させられるまで回転させられる。この場合、最後の基準磁極が観測されてから、回転電機10が停止するまでのエッジの数によって正回転と逆回転とが判定される。エッジの数が閾値Pth以下であれば逆回転である。エッジの数が閾値Pthを超えれば正回転である。基準磁極が上死点後60(°CA)に設定され、ロータ21が12極である場合、閾値Pthは、2である。 For example, in this embodiment, the reference magnetic pole can be set at 60 (° CA) after top dead center. In this case, it can be considered as follows. The rotating electric machine 10 is rotated until it is stopped by cranking torque. In this case, forward rotation or reverse rotation is determined based on the number of edges after the last reference magnetic pole is observed until the rotating electrical machine 10 stops. If the number of edges is equal to or less than the threshold value Pth, the rotation is reverse. If the number of edges exceeds the threshold value Pth, the rotation is positive. The threshold value Pth is 2 when the reference magnetic pole is set at 60 (° CA) after the top dead center and the rotor 21 has 12 poles.

以上に述べた実施形態によると、単センサ38を備える内燃機関用回転電機が提供される。単センサ38は、ステータ31における専有面積が小さく、ステータ31からの放熱性能向上に貢献する。単センサ38は、信号線15の小型にも貢献する。単センサ38は、信号線15を容易に敷設することを可能とする。単センサ38は、信号線15の保持を容易とする。 According to the embodiment described above, a rotating electric machine for an internal combustion engine provided with the single sensor 38 is provided. The single sensor 38 occupies a small area in the stator 31 and contributes to improving the heat dissipation performance from the stator 31 . The single sensor 38 also contributes to miniaturization of the signal line 15 . The single sensor 38 allows easy laying of the signal line 15 . Single sensor 38 facilitates holding of signal line 15 .

さらに、この実施形態により、単センサ38によって、点火時期制御と、電動機としての制御との両方が提供される。しかも、界磁磁極26の幅を維持したままで、界磁磁極26の中に基準磁極27を設けるから、電動機としての制御に利用しやすい波形が得られる。界磁磁極26の幅を示す波形(エッジ)が得られることで、高い制度で電動機としての制御が実行される。 Further, this embodiment provides both ignition timing control and control as an electric motor with a single sensor 38 . Moreover, since the reference magnetic pole 27 is provided in the field magnetic pole 26 while maintaining the width of the magnetic field magnetic pole 26, a waveform that is easy to use for control as a motor can be obtained. By obtaining a waveform (edge) indicating the width of the field magnetic pole 26, control as a motor is executed with high accuracy.

第2実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、単センサ38は、TMDによって提供されている。これに代えて、単センサ38は、SMDによって提供されてもよい。
Second Embodiment This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. In the above embodiment, the single sensor 38 is provided by TMD. Alternatively, the single sensor 38 may be provided by an SMD.

図10において、センサユニット37は、電気回路部品としての基板242を有する。基板242は、その表面または内部に実装された電気素子、および電線などを含む。単センサ38は、サーフェスマウントデバイス(SMD:Surface Mount Device)である。単センサ38は、基板242上に搭載されている。基板242は、カバー41の内部に配置されている。この実施形態によると、単センサ38がカバー41の中に確実に保持される。 In FIG. 10, the sensor unit 37 has a substrate 242 as an electrical circuit component. The substrate 242 includes electric elements, electric wires, and the like mounted on its surface or inside. The single sensor 38 is a surface mount device (SMD). Single sensor 38 is mounted on substrate 242 . The substrate 242 is arranged inside the cover 41 . According to this embodiment, the single sensor 38 is securely retained within the cover 41 .

第3実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、センサユニット37は、ステータ31に沿って径方向に延在している。これに代えて、センサユニット37は、カバー41だけによって提供することができる。
Third Embodiment This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. In the above embodiment, the sensor unit 37 radially extends along the stator 31 . Alternatively, sensor unit 37 can be provided by cover 41 alone.

図11において、センサユニット337は、カバー41だけによって提供されている。単センサ38は、SMDである。この実施形態によると、小型のセンサユニット337が提供される。 In FIG. 11 the sensor unit 337 is provided by the cover 41 only. The single sensor 38 is SMD. According to this embodiment, a compact sensor unit 337 is provided.

第4実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、センサユニット37と信号線15とは、固定的に接続されている。これに代えて、センサユニット37と信号線15とは、コネクタ445によって着脱可能に連結されていてもよい。
Fourth Embodiment This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. In the above embodiment, the sensor unit 37 and the signal line 15 are fixedly connected. Alternatively, the sensor unit 37 and the signal line 15 may be detachably connected by the connector 445 .

図12において、センサユニット37と信号線15とは、コネクタ445によって接続されている。コネクタ445は、着脱可能である。この実施形態によると、センサユニット37、または、信号線15を配置する作業が容易な回転電機10が提供される。 In FIG. 12, the sensor unit 37 and signal line 15 are connected by a connector 445 . Connector 445 is detachable. According to this embodiment, the rotary electric machine 10 is provided in which the work of arranging the sensor unit 37 or the signal line 15 is easy.

第5実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、センサユニット37、337は、それ自体がステータ31に固定されている。これに代えて、センサユニット37、337は、ブラケット51によってステータ31に固定されていてもよい。
Fifth Embodiment This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. In the above embodiments, the sensor units 37 , 337 are themselves fixed to the stator 31 . Alternatively, the sensor units 37 , 337 may be fixed to the stator 31 by brackets 51 .

図13において、ブラケット51は、センサ保持部552を有する。センサ保持部552は、ブラケット51から連続する突出片によって提供されている。ブラケット51が金属板によって提供されている場合、突出片は金属板である。突出片は、補強リブを有する金属片によって提供されてもよい。ブラケット51が樹脂製である場合、突出片は樹脂製である。センサ保持部552は、センサユニット537を保持している。センサユニット537は、カバー41を有する。カバー41は、単センサ38を複数の磁極35の間に保持している。この実施形態によると、ブラケット51は、信号線15、および/または、電力線16を保持するとともに、単センサ38を所定の位置に位置付ける。この実施形態によると、多機能のブラケット51が提供される。ブラケット51に複数の機能を集約することができる。さらに、ステータ31上へ固定される部品数が抑制される。これにより、ステータ31の上に広い露出面が提供される。また、別の観点では、製造が容易な回転電機10が提供される。 13, the bracket 51 has a sensor holding portion 552. As shown in FIG. The sensor holding portion 552 is provided by a projecting piece continuous from the bracket 51 . If the bracket 51 is provided by a metal plate, the protruding piece is a metal plate. The protruding strip may be provided by a metal strip with stiffening ribs. When the bracket 51 is made of resin, the projecting piece is made of resin. The sensor holding portion 552 holds the sensor unit 537 . The sensor unit 537 has a cover 41 . A cover 41 holds the single sensor 38 between the magnetic poles 35 . According to this embodiment, bracket 51 holds signal line 15 and/or power line 16 and positions single sensor 38 in place. According to this embodiment, a multifunctional bracket 51 is provided. Multiple functions can be aggregated in the bracket 51 . Furthermore, the number of parts fixed on the stator 31 is suppressed. This provides a large exposed surface above the stator 31 . Also, from another point of view, a rotating electrical machine 10 that is easy to manufacture is provided.

第6実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、単センサ38は、センサユニット37、337、537によって保持されている。これに代えて、単センサ38は、インシュレータ36に保持されていてもよい。
Sixth Embodiment This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. In the above embodiments, the single sensor 38 is held by sensor units 37 , 337 , 537 . Alternatively, the single sensor 38 may be held by the insulator 36 .

図14において、単センサ38は、インシュレータ36が提供するボビンの鍔部分641に配置されている。鍔部分641は、単センサ38を保持するカバーを提供する。この実施形態によると、インシュレータ36を利用して単センサ38が配置される。さらに、ステータ31上へ固定される部品数が抑制される。これにより、ステータ31の上に広い露出面が提供される。また、別の観点では、製造が容易な回転電機10が提供される。 In FIG. 14, the single sensor 38 is located on the bobbin collar portion 641 provided by the insulator 36 . A collar portion 641 provides a cover that holds the single sensor 38 . According to this embodiment, a single sensor 38 is positioned using an insulator 36 . Furthermore, the number of parts fixed on the stator 31 is suppressed. This provides a large exposed surface above the stator 31 . Also, from another point of view, a rotating electrical machine 10 that is easy to manufacture is provided.

第7実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、単センサ38は、径方向に関して永久磁石23に対向して配置されている。これに代えて、単センサ38は、軸方向に関して永久磁石23に対向して配置されていてもよい。
Seventh Embodiment This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. In the above embodiment, the single sensor 38 is arranged radially facing the permanent magnet 23 . Alternatively, the single sensor 38 may be arranged axially opposite the permanent magnet 23 .

図15において、単センサ38は、永久磁石23の軸方向に配置されている。センサユニット37は、単センサ38を保持するためのカバー741を備える。カバー741は、ステータ31から径方向に突出するように位置づけられている。カバー741は、単センサ38を永久磁石23の軸方向端面に対向するように位置づけている。 In FIG. 15, the single sensor 38 is arranged in the axial direction of the permanent magnet 23 . The sensor unit 37 has a cover 741 for holding the single sensor 38 . The cover 741 is positioned so as to radially protrude from the stator 31 . The cover 741 positions the single sensor 38 so as to face the axial end face of the permanent magnet 23 .

図16において、図15の矢印XVI方向から見た平面図が図示されている。複数の磁石23a、23bは、部分円筒状の磁石の軸方向端面に界磁磁極26a、26bが現れるように着磁されている。磁石723cは、部分円筒状の磁石の軸方向端面に界磁磁極26a、および、基準磁極27があらわれるように着磁されている。この実施形態でも、基準磁極27は、ひとつの界磁磁極26の範囲内に形成されている。言い換えると、周方向に関して、基準磁極27の両側にひとつの界磁磁極の極性があらわれている。界磁磁極26および基準磁極27は、軸方向端面に形成されている。複数の磁石23a、23b、723cの径方向内面には、複数の界磁磁極26a、26bだけがあらわれている。ロータ21が回転すると、複数の界磁磁極26と基準磁極27が単センサ38を順に通過する。複数の界磁磁極26と基準磁極27とは、単センサ38を通過する磁束を変化させる。この結果、単センサ38は、センサ信号SGを出力する。この実施形態によると、複数の磁石23a、23b、723cの径方向内面には、複数の界磁磁極26a、26bだけがあらわれているから、界磁磁極26a、26bの面積を損なうことがない。 In FIG. 16, a plan view seen from the direction of arrow XVI in FIG. 15 is illustrated. The plurality of magnets 23a and 23b are magnetized so that field magnetic poles 26a and 26b appear on the axial end faces of the partially cylindrical magnets. The magnet 723c is magnetized so that the field magnetic pole 26a and the reference magnetic pole 27 appear on the axial end face of the partially cylindrical magnet. Also in this embodiment, the reference magnetic pole 27 is formed within the range of one field magnetic pole 26 . In other words, the polarity of one field pole appears on both sides of the reference pole 27 with respect to the circumferential direction. The field magnetic pole 26 and the reference magnetic pole 27 are formed on the axial end face. Only the field poles 26a, 26b are exposed on the radial inner surfaces of the magnets 23a, 23b, 723c. As the rotor 21 rotates, the plurality of field magnetic poles 26 and the reference magnetic poles 27 sequentially pass the single sensor 38 . A plurality of field poles 26 and reference poles 27 change the magnetic flux passing through the single sensor 38 . As a result, the single sensor 38 outputs the sensor signal SG. According to this embodiment, since only the field poles 26a and 26b are exposed on the radial inner surfaces of the magnets 23a, 23b and 723c, the areas of the field poles 26a and 26b are not damaged.

第8実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、界磁磁極26の中央部分または端部に基準磁極27が配置されている。これに代えて、基準磁極27は、界磁磁極26の中央部分を軸方向に延在していてもよい。
Eighth Embodiment This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. In the above embodiment, the reference magnetic pole 27 is arranged at the central portion or end of the field magnetic pole 26 . Alternatively, the reference pole 27 may extend axially through the central portion of the field pole 26 .

図17において、磁石823cは、径方向内面に界磁磁極26を有する。さらに、磁石823cは、径方向内面における軸方向一方の縁部から軸方向他方の縁部に基準磁極27を有する。磁石823cにおいて、界磁磁極26と基準磁極27とは縞模様状にあらわれている。基準磁極27に対して、周方向における両側には、界磁磁極26が位置している。この実施形態でも、基準磁極27は、ひとつの界磁磁極26の範囲内に形成されている。言い換えると、周方向に関して、基準磁極27の両側にひとつの界磁磁極の極性があらわれている。この実施形態でも、単センサ38によってセンサ信号SGが得られる。 In FIG. 17, the magnet 823c has field poles 26 on its radially inner surface. Furthermore, the magnet 823c has a reference magnetic pole 27 from one axial edge to the other axial edge on the radial inner surface. In the magnet 823c, the field magnetic pole 26 and the reference magnetic pole 27 appear in a striped pattern. Field magnetic poles 26 are positioned on both sides of the reference magnetic pole 27 in the circumferential direction. Also in this embodiment, the reference magnetic pole 27 is formed within the range of one field magnetic pole 26 . In other words, the polarity of one field pole appears on both sides of the reference pole 27 with respect to the circumferential direction. In this embodiment, too, the sensor signal SG is obtained by means of a single sensor 38 .

第9実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、基準磁極27は、周方向に関して、中央部分に配置されている。これに代えて、基準磁極27は、周方向に関して前方または後方に偏って配置されていてもよい。
Ninth Embodiment This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. In the above embodiment, the reference magnetic pole 27 is arranged in the central portion in the circumferential direction. Alternatively, the reference magnetic pole 27 may be arranged to be biased forward or backward in the circumferential direction.

図18において、磁石923cは、径方向内面に界磁磁極26を有する。さらに、磁石923cは、径方向内面における、周方向に関して後方に偏って配置された基準磁極27を有する。基準磁極27は、その全周囲を界磁磁極26に囲まれている。この結果、単センサ38のセンサ信号SGから、短パルス期間T1、T2、T3が観測される。短パルス期間T1、T2、T3は、T1>T2>T3に設定されている。センサ信号SGは、基準磁極27に起因して期間が異なる複数のパルスを含む(T26>T1>T2>T3)。 In FIG. 18, the magnet 923c has field poles 26 on its radially inner surface. Furthermore, the magnet 923c has a reference magnetic pole 27 on the radially inner surface, which is arranged circumferentially backward. The reference magnetic pole 27 is completely surrounded by the field magnetic poles 26 . As a result, from the sensor signal SG of the single sensor 38, short pulse periods T1, T2, T3 are observed. The short pulse periods T1, T2, and T3 are set to satisfy T1>T2>T3. The sensor signal SG includes a plurality of pulses with different periods due to the reference magnetic pole 27 (T26>T1>T2>T3).

短パルス期間T1、T2、T3の少なくとも2つを比較することにより、ロータ21の回転方向が検出される。例えば、短パルス期間T1における経過時間と、短パルス期間T3における経過時間とを比較することにより、ロータ21の回転方向が検出される。短パルス期間T1、T2、T3の差は、内燃機関12の回転速度の変動量に応じて設定されている。短パルス期間T1、T2、T3は、例えば、内燃機関12がクランキングされる時に想定される回転加速度の下においても、短パルス期間T1、T2、T3の差が観測可能となるように設定される。 The rotation direction of the rotor 21 is detected by comparing at least two of the short pulse periods T1, T2, T3. For example, the rotation direction of the rotor 21 is detected by comparing the elapsed time in the short pulse period T1 and the elapsed time in the short pulse period T3. The difference between the short pulse periods T1, T2, and T3 is set according to the fluctuation amount of the rotational speed of the internal combustion engine 12. FIG. The short pulse periods T1, T2, and T3 are set so that the difference between the short pulse periods T1, T2, and T3 can be observed even under the assumed rotational acceleration when the internal combustion engine 12 is cranked, for example. be.

この実施形態においては、図6の制御システムが構築され、図8の制御処理170が実行される。ステップ173では、短パルス期間T1、T2、T3を観測することにより、ロータ21の回転方向が特定される。ステップ174では、ステップ173における観測結果に基づいて正回転のための通電パターンが特定される。したがって、この実施形態でも、回転方向情報取得部67は、スタンバイ位置制御部66により回転電機10が回転する期間において、回転電機10を正方向に回転させるための通電パターンを取得する。回転方向情報取得部67は、基準磁極27に起因して生成される期間が異なる2つのパルス期間(T1、T2、T3、T4、T26)に基づいて判定される回転方向と、そのときの通電パターンとに基づいて、正回転に回転させるための通電パターンを特定する。そして、同期転流制御部68は、回転方向情報取得部67によって特定された通電パターンに基づいて、センサ信号SGに応じたクローズドループ制御によりステータコイル33に供給する多相電力を転流する。 In this embodiment, the control system of FIG. 6 is constructed and control processing 170 of FIG. 8 is executed. At step 173, the direction of rotation of the rotor 21 is specified by observing the short pulse periods T1, T2, and T3. At step 174 , an energization pattern for forward rotation is specified based on the observation result at step 173 . Therefore, in this embodiment as well, the rotation direction information acquisition unit 67 acquires an energization pattern for rotating the rotating electric machine 10 in the forward direction while the rotating electric machine 10 is rotated by the standby position control unit 66 . The rotation direction information acquisition unit 67 determines the rotation direction based on two pulse periods (T1, T2, T3, T4, T26) with different periods generated due to the reference magnetic pole 27, and the energization at that time. pattern, an energization pattern for forward rotation is specified. Then, the synchronous commutation control unit 68 commutates the polyphase power supplied to the stator coil 33 by closed loop control according to the sensor signal SG based on the energization pattern specified by the rotation direction information acquisition unit 67 .

この実施形態でも、単センサ38によってセンサ信号SGが得られる。さらに、センサ信号SGに基づいてロータ21の回転方向を判定するための回転方向情報を取得することができる。 In this embodiment, too, the sensor signal SG is obtained by means of a single sensor 38 . Further, it is possible to obtain rotational direction information for determining the rotational direction of the rotor 21 based on the sensor signal SG.

第10実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、短パルス期間T1、T2、T3は、T1>T2>T3に設定されている。これに代えて、短パルス期間T1、T2、T3は、T1<T2<T3に設定されていてもよい。なお、短パルス期間T1、T2、T3は、T2<T1<T3、または、T1<T3<T2に設定されてもよい。
Tenth Embodiment This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. In the above embodiment, the short pulse periods T1, T2 and T3 are set to satisfy T1>T2>T3. Alternatively, the short pulse periods T1, T2, T3 may be set to T1<T2<T3. The short pulse periods T1, T2, and T3 may be set to T2<T1<T3 or T1<T3<T2.

図19において、磁石AB23cは、径方向内面における、周方向に関して前方に偏って配置された基準磁極27を有する。短パルス期間T1、T2、T3は、T1<T2<T3に設定されている。センサ信号SGは、基準磁極27に起因して期間が異なる複数のパルスを含む(T26>T3>T2>T1)。この実施形態でも、先行する実施形態と同様の効果が得られる。 In FIG. 19, the magnet AB 23c has a reference magnetic pole 27 on the radially inner surface, which is biased forward in the circumferential direction. The short pulse periods T1, T2 and T3 are set to satisfy T1<T2<T3. The sensor signal SG includes a plurality of pulses with different periods due to the reference magnetic pole 27 (T26>T3>T2>T1). This embodiment also provides the same effects as the preceding embodiment.

第11実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、界磁磁極26の中央部分に基準磁極27が配置されている。これに代えて、基準磁極27は、界磁磁極26の端部に配置されていてもよい。
Eleventh Embodiment This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. In the above embodiment, the reference magnetic pole 27 is arranged in the central portion of the field magnetic pole 26 . Alternatively, the reference pole 27 may be arranged at the end of the field pole 26 .

図20において、磁石B23cは、径方向内面に界磁磁極26を有する。さらに、磁石B23cは、径方向内面における軸方向の縁部に基準磁極27を有する。軌道29に沿って、界磁磁極26a、26bにより極性が交互に交番する。さらに、磁石B23cにおいては、基準位置を示すための基準磁極27によって極性が交互に交番する。この実施形態でも、基準磁極27は、ひとつの界磁磁極26の範囲内に形成されている。ただし、基準磁極27は、界磁磁極26によって囲まれてはいない。言い換えると、周方向に関して、基準磁極27の両側にひとつの界磁磁極の極性があらわれている。この実施形態でも、単センサ38によってセンサ信号SGが得られる。 In FIG. 20, the magnet B23c has field poles 26 on its radially inner surface. Furthermore, the magnet B23c has a reference magnetic pole 27 on the axial edge of the radially inner surface. Along track 29, field poles 26a, 26b alternate polarity. Furthermore, in the magnet B23c, the polarities are alternately alternated by the reference magnetic pole 27 for indicating the reference position. Also in this embodiment, the reference magnetic pole 27 is formed within the range of one field magnetic pole 26 . However, the reference pole 27 is not surrounded by the field pole 26 . In other words, the polarity of one field pole appears on both sides of the reference pole 27 with respect to the circumferential direction. In this embodiment, too, the sensor signal SG is obtained by means of a single sensor 38 .

第12実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、基準磁極27は、周方向における前方と後方との両方に界磁磁極26を有している。これに代えて、基準磁極27は、周方向における前方、または、後方だけに、界磁磁極26を有していてもよい。
Twelfth Embodiment This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. In the above embodiment, the reference magnetic pole 27 has field magnetic poles 26 both forward and backward in the circumferential direction. Alternatively, the reference pole 27 may have the field pole 26 only at the front or rear in the circumferential direction.

図21において、磁石C23cは、径方向内面に界磁磁極26を有する。さらに、磁石C23cは、径方向内面における、周方向に関して後方の角部に配置された基準磁極27を有する。よって、磁石C23cにおいて、基準磁極27は、周方向における前方だけに界磁磁極26を有する。基準磁極27が提供する極性は、隣接する他の磁石が提供する界磁磁極の極性と同じである。この実施形態でも、基準磁極27は、ひとつの界磁磁極26の範囲内に形成されている。ただし、基準磁極27は、界磁磁極26によって囲まれてはいない。言い換えると、周方向に関して、基準磁極27の片側にひとつの界磁磁極の極性があらわれている。 In FIG. 21, the magnet C23c has field poles 26 on its radially inner surface. Furthermore, the magnet C23c has a reference magnetic pole 27 arranged at a rear corner in the circumferential direction on the radially inner surface. Therefore, in the magnet C23c, the reference magnetic pole 27 has the field magnetic pole 26 only in front in the circumferential direction. The polarity provided by the reference pole 27 is the same as the polarity of the field poles provided by the other adjacent magnets. Also in this embodiment, the reference magnetic pole 27 is formed within the range of one field magnetic pole 26 . However, the reference pole 27 is not surrounded by the field pole 26 . In other words, the polarity of one field magnetic pole appears on one side of the reference magnetic pole 27 with respect to the circumferential direction.

界磁磁極26と基準磁極27とが単センサ38によって観測されると、センサ信号SGが得られる。センサ信号SGは、基準磁極27に起因して、短パルス期間T1と、長パルス期間T4とを含む。短パルス期間T1は、基本パルス期間T26より短い。長パルス期間T4は、基本パルス期間T26より長い。よって、短パルス期間T1と長パルス期間T4とを比較することにより、ロータ21の回転方向が検出される。しかも、長パルス期間T4は、基本パルス期間T26より長いから、短パルス期間T1と基本パルス期間T26との比較では得難い精度が得られる。センサ信号SGは、基準磁極27に起因して期間が異なる複数のパルスを含む(T4>T26>T1)。この実施形態でも、先行する実施形態と同様の効果が得られる。 When the field pole 26 and the reference pole 27 are observed by the single sensor 38, a sensor signal SG is obtained. Due to the reference magnetic pole 27, the sensor signal SG includes a short pulse period T1 and a long pulse period T4. The short pulse period T1 is shorter than the basic pulse period T26. The long pulse period T4 is longer than the basic pulse period T26. Therefore, the rotation direction of the rotor 21 is detected by comparing the short pulse period T1 and the long pulse period T4. Moreover, since the long pulse period T4 is longer than the basic pulse period T26, it is possible to obtain accuracy that is difficult to obtain by comparing the short pulse period T1 and the basic pulse period T26. The sensor signal SG includes a plurality of pulses with different periods due to the reference magnetic pole 27 (T4>T26>T1). This embodiment also provides the same effects as the preceding embodiment.

なお、磁石C23cは、径方向内面における、周方向に関して前方の角部に配置された基準磁極27を有していてもよい。この場合、磁石C23cにおいて、基準磁極27は、周方向における後方だけに界磁磁極26を有する。この変形例でも、先行する実施形態と同様の効果が得られる。 The magnet C23c may have a reference magnetic pole 27 arranged at a front corner in the circumferential direction on the radially inner surface. In this case, in the magnet C23c, the reference magnetic pole 27 has the field magnetic pole 26 only behind in the circumferential direction. This modification also provides the same effects as the preceding embodiment.

他の実施形態
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および/または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および/または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および/または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
Other Embodiments The disclosures in this specification, drawings, etc. are not limited to the illustrated embodiments. The disclosure encompasses the illustrated embodiments and variations thereon by those skilled in the art. For example, the disclosure is not limited to the combinations of parts and/or elements shown in the embodiments. The disclosure can be implemented in various combinations. The disclosure can have additional parts that can be added to the embodiments. The disclosure encompasses omitting parts and/or elements of the embodiments. The disclosure encompasses permutations or combinations of parts and/or elements between one embodiment and another. The disclosed technical scope is not limited to the description of the embodiments. The disclosed technical scope is indicated by the description of the claims, and should be understood to include all modifications within the meaning and range of equivalents to the description of the claims.

明細書および図面等における開示は、請求の範囲の記載によって限定されない。明細書および図面等における開示は、請求の範囲に記載された技術的思想を包含し、さらに請求の範囲に記載された技術的思想より多様で広範な技術的思想に及んでいる。よって、請求の範囲の記載に拘束されることなく、明細書および図面等の開示から、多様な技術的思想を抽出することができる。 The disclosure in the specification, drawings, etc. is not limited by the description in the claims. The disclosure in the specification, drawings, etc. encompasses the technical ideas described in the claims, and extends to more diverse and broader technical ideas than the technical ideas described in the claims. Therefore, various technical ideas can be extracted from the disclosure of the specification, drawings, etc., without being bound by the scope of claims.

上記実施形態では、始動スイッチ62からの指令を受けた後に、スタンバイ位置制御が実行される。これに代えて、内燃機関12が停止した際に、スタンバイ位置制御が実行されてもよい。この場合、ステップ171は、内燃機関12に停止が指令された後の所定期間内において実行される。ステップ174以降は、内燃機関12に始動が指令された際に実行される。回転電機10を正回転させるための回転方向情報(スタンバイ位置から正回転させるための転流シーケンス)は、制御装置に記憶され、始動時にステップ174において利用される。 In the above embodiment, standby position control is executed after receiving a command from the start switch 62 . Alternatively, the standby position control may be executed when the internal combustion engine 12 is stopped. In this case, step 171 is executed within a predetermined period after the internal combustion engine 12 is instructed to stop. Steps 174 and after are executed when the internal combustion engine 12 is commanded to start. Rotation direction information (commutation sequence for forward rotation from the standby position) for forward rotation of rotating electric machine 10 is stored in the control device and used in step 174 at the time of startup.

上記実施形態では、回転電機10の一回転(360度)において1つの基準位置が検出されるように、ロータ21は、ひとつの基準磁極27を備える。これに代えて、ロータ21は、2つ以上の複数の基準磁極27を備えていてもよい。少なくともひとつの基準磁極27は、点火制御のための基準位置を示すために利用される。また、残る他の基準磁極27は、回転電機10および内燃機関12の回転方向を判定するための情報を取得するために利用される。この場合も、複数の基準磁極27は、単センサ38によって検出される。 In the above embodiment, the rotor 21 has one reference magnetic pole 27 so that one reference position is detected in one rotation (360 degrees) of the rotary electric machine 10 . Alternatively, the rotor 21 may have two or more reference poles 27 . At least one reference pole 27 is utilized to indicate a reference position for ignition control. The other remaining reference magnetic poles 27 are used to obtain information for determining the rotational directions of the rotary electric machine 10 and the internal combustion engine 12 . Again, multiple reference poles 27 are detected by a single sensor 38 .

上記実施形態では、始動スイッチ62の操作によって回転電機10は、スタータモータとして制御される。これに代えて、内燃機関12がキックスタータなど人力始動装置を備える場合、人力始動装置が利用者によって操作された場合に、人力始動装置を支援するように内燃機関12がスタータモータとして制御されてもよい。この場合も、始動スイッチ62は、利用者による人力始動装置の操作を検出して始動指令を出力する。この場合も、ロータ21は、人力始動装置を介して内燃機関12に直結されていると言える。 In the above embodiment, the rotary electric machine 10 is controlled as a starter motor by operating the starter switch 62 . Alternatively, if the internal combustion engine 12 is equipped with a manual starter such as a kick starter, the internal combustion engine 12 may be controlled as a starter motor to assist the manual starter when the manual starter is operated by the user. good too. Also in this case, the start switch 62 detects the user's operation of the manual starter and outputs a start command. Also in this case, it can be said that the rotor 21 is directly connected to the internal combustion engine 12 via the manual starter.

上記実施形態では、内燃機関12は、4サイクル機関である。これに代えて、内燃機関12は、2サイクル機関でもよい。

In the above embodiment, internal combustion engine 12 is a four-cycle engine. Alternatively, internal combustion engine 12 may be a two-stroke engine.

Claims (11)

極性が交互に交番する複数の界磁磁極(26)と、基準位置を示す基準磁極(27)とを有するロータ(21)、
前記界磁磁極と対向する磁極(35)と、多相のステータコイル(33)とを有するステータ(31)、および、
前記界磁磁極および前記基準磁極を検出してセンサ信号を生成する単センサ(38)を備え、
さらに、前記センサ信号(SG)に基づいて、前記基準位置を検出し、内燃機関の点火を制御する点火制御部(61)と、
前記センサ信号に基づいて、前記ステータコイルへの通電を制御することにより前記ロータを電動機として回転させる電動機制御部(62、63、64、65)とを備える電気回路(11)を備え、
前記電動機制御部は、
前記内燃機関の始動指令を生成する始動スイッチ(62)と、
前記始動スイッチから始動指令を受けると、前記内燃機関のクランキングトルク(FWTQ、RVTQ)の極大値を越えないように前記ロータを回転させるスタンバイ位置制御部(66)と、
前記スタンバイ位置制御部により前記ロータが回転する期間において前記ロータを正方向に回転させるための通電パターンを取得する回転方向情報取得部(67)と、
前記回転方向情報取得部によって特定された前記通電パターンに基づいて、前記センサ信号に応じたクローズドループ制御により前記ステータコイルに供給する多相電力を転流する同期転流制御部(68)とを備える内燃機関用発電電動機。
a rotor (21) having a plurality of field poles (26) with alternating polarities and a reference pole (27) indicating a reference position;
a stator (31) having magnetic poles (35) facing the field magnetic poles and multiphase stator coils (33); and
a single sensor (38) for detecting said field poles and said reference poles to produce a sensor signal;
an ignition control unit (61) for detecting the reference position based on the sensor signal (SG) and controlling ignition of the internal combustion engine;
An electric circuit (11) comprising an electric motor control section (62, 63, 64, 65) that rotates the rotor as an electric motor by controlling energization of the stator coil based on the sensor signal,
The electric motor control unit
a start switch (62) for generating a start command for the internal combustion engine;
a standby position control section (66) for rotating the rotor so as not to exceed a maximum value of cranking torque (FWTQ, RVTQ) of the internal combustion engine when receiving a start command from the start switch;
a rotation direction information acquisition unit (67) for acquiring an energization pattern for rotating the rotor in the forward direction during the period in which the rotor rotates by the standby position control unit;
a synchronous commutation control unit (68) for commutating the polyphase power supplied to the stator coils by closed-loop control according to the sensor signal, based on the energization pattern specified by the rotation direction information acquisition unit; A generator motor for an internal combustion engine.
前記ロータは、複数の前記界磁磁極と、前記基準磁極とを備える永久磁石(23)を備えており、
前記基準磁極は、ひとつの前記界磁磁極の範囲内に形成されている請求項1に記載の内燃機関用発電電動機。
The rotor comprises a permanent magnet (23) comprising a plurality of said field poles and said reference poles,
2. The generator-motor for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the reference magnetic pole is formed within the range of one of the field magnetic poles.
周方向に関して、前記基準磁極の両側、または片側にひとつの前記界磁磁極の極性があらわれている請求項2に記載の内燃機関用発電電動機。 3. The generator-motor for an internal combustion engine according to claim 2, wherein one polarity of said field magnetic pole appears on both sides or one side of said reference magnetic pole in the circumferential direction. 前記界磁磁極および前記基準磁極は、前記ステータと対向する径方向内面、または、軸方向端面に形成されている請求項2または請求項3に記載の内燃機関用発電電動機。 4. The generator-motor for an internal combustion engine according to claim 2, wherein said field magnetic poles and said reference magnetic poles are formed on a radially inner surface facing said stator or on an axial end surface thereof. 前記センサ信号は、前記基準磁極に起因して期間が等しい複数のパルス(T1、T2、T3)を含むか、または、前記基準磁極に起因して期間が異なる複数のパルス(T1、T2、T3、T4、T26)を含む請求項2から請求項4のいずれかに記載の内燃機関用発電電動機。 Said sensor signal comprises a plurality of pulses (T1, T2, T3) of equal duration due to said magnetic reference pole, or a plurality of pulses (T1, T2, T3) of different duration due to said magnetic reference pole. , T4, T26). 極性が交互に交番する複数の界磁磁極(26)と、基準位置を示す基準磁極(27)とを有するロータ(21)、
前記界磁磁極と対向する磁極(35)と、多相のステータコイル(33)とを有するステータ(31)、および、
前記界磁磁極および前記基準磁極を検出して電動機制御と内燃機関の点火制御との両方に利用されるひとつのセンサ信号を生成するひとつの単センサ(38)を備え、
前記ロータは、複数の前記界磁磁極と、前記基準磁極とを備える永久磁石(23)を備えており、
前記基準磁極は、ひとつの前記界磁磁極の範囲内に形成されており、
前記基準磁極は、周方向に関して前方または後方に偏って配置されており、
さらに、前記センサ信号(SG)に基づいて、前記基準位置を検出し、前記内燃機関の点火を制御する点火制御部(61)と、
前記センサ信号に基づいて、前記ステータコイルへの通電を制御することにより前記ロータを電動機として回転させる電動機制御部(62、63、64、65)とを備える電気回路(11)を備え、
前記電動機制御部は、
前記内燃機関の始動指令を生成する始動スイッチ(62)と、
前記始動スイッチから始動指令を受けると、前記内燃機関のクランキングトルク(FWTQ、RVTQ)の極大値を越えないように前記ロータを回転させるスタンバイ位置制御部(66)と、
前記スタンバイ位置制御部により前記ロータが回転する期間において前記ロータを正方向に回転させるための通電パターンを取得する回転方向情報取得部(67)と、
前記回転方向情報取得部によって特定された前記通電パターンに基づいて、前記センサ信号に応じたクローズドループ制御により前記ステータコイルに供給する多相電力を転流する同期転流制御部(68)とを備えている内燃機関用発電電動機。
a rotor (21) having a plurality of field poles (26) with alternating polarities and a reference pole (27) indicating a reference position;
a stator (31) having magnetic poles (35) facing the field magnetic poles and multiphase stator coils (33); and
a single sensor (38) for detecting said field poles and said reference poles to produce a single sensor signal for both electric motor control and internal combustion engine ignition control;
The rotor comprises a permanent magnet (23) comprising a plurality of said field poles and said reference poles,
The reference magnetic pole is formed within the range of one of the field magnetic poles,
The reference magnetic pole is arranged to be biased forward or backward in the circumferential direction ,
an ignition control unit (61) for detecting the reference position based on the sensor signal (SG) and controlling ignition of the internal combustion engine;
An electric circuit (11) comprising an electric motor control section (62, 63, 64, 65) that rotates the rotor as an electric motor by controlling energization of the stator coil based on the sensor signal,
The electric motor control unit
a start switch (62) for generating a start command for the internal combustion engine;
a standby position control section (66) for rotating the rotor so as not to exceed the maximum value of the cranking torque (FWTQ, RVTQ) of the internal combustion engine when receiving a start command from the start switch;
a rotation direction information acquisition unit (67) for acquiring an energization pattern for rotating the rotor in the forward direction during the period in which the rotor rotates by the standby position control unit;
a synchronous commutation control unit (68) for commutating the polyphase power supplied to the stator coils by closed-loop control according to the sensor signal, based on the energization pattern specified by the rotation direction information acquisition unit; A generator motor for an internal combustion engine.
周方向に関して、前記基準磁極の両側、または片側にひとつの前記界磁磁極の極性があらわれている請求項6に記載の内燃機関用発電電動機。 7. The generator-motor for an internal combustion engine according to claim 6, wherein one polarity of said field magnetic pole appears on both sides or one side of said reference magnetic pole in the circumferential direction. 前記界磁磁極および前記基準磁極は、前記ステータと対向する径方向内面、または、軸方向端面に形成されている請求項6または請求項7に記載の内燃機関用発電電動機。 8. The generator-motor for an internal combustion engine according to claim 6, wherein said field magnetic poles and said reference magnetic poles are formed on a radially inner surface facing said stator or on an axial end surface thereof. 前記回転方向情報取得部は、
前記ロータをスタンバイ範囲(STBY)に向けて制御した通電パターンと逆の通電パターンを正方向に回転させるための通電パターンとして特定するか、または、
前記基準磁極に起因して生成される期間が異なる2つのパルス期間(T1、T2、T3、T4、T26)に基づいて判定される回転方向と、そのときの通電パターンとに基づいて、正方向に回転させるための通電パターンを特定する請求項1から請求項8のいずれかに記載の内燃機関用発電電動機。
The rotation direction information acquisition unit
The energization pattern opposite to the energization pattern in which the rotor is controlled toward the standby range (STBY) is specified as the energization pattern for rotating in the forward direction, or
Based on the rotation direction determined based on two pulse periods (T1, T2, T3, T4, T26) with different periods generated due to the reference magnetic pole and the energization pattern at that time, the forward direction 9. The generator-motor for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 8 , wherein an energization pattern for rotating the internal combustion engine is specified.
前記ステータコイルは、三相コイルであり、
前記スタンバイ位置制御部は、120度通電により前記ロータを回転させ、
前記同期転流制御部は、180度通電により前記ロータを回転させる請求項1から請求項9のいずれかに記載の内燃機関用発電電動機。
The stator coil is a three-phase coil,
The standby position control unit rotates the rotor by 120-degree energization,
10. The generator-motor for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the synchronous commutation control unit rotates the rotor by 180-degree energization.
前記ロータは、内燃機関(12)に直結されている請求項1から請求項10のいずれかに記載の内燃機関用発電電動機。 The generator motor for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 10 , wherein the rotor is directly connected to the internal combustion engine (12).
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003047277A (en) 2001-05-21 2003-02-14 Asmo Co Ltd Motor controller
JP2013102667A (en) 2011-06-06 2013-05-23 Denso Corp Rotary machine with output function of internal combustion engine control signal, and starter motor with output function of internal combustion engine control signal
WO2014020736A1 (en) 2012-08-02 2014-02-06 新電元工業株式会社 Three-phase motor drive device and three-phase motor driving method
WO2014051011A1 (en) 2012-09-26 2014-04-03 株式会社ミツバ Electromagnetic rotating device, engine assembly, and engine vehicle
JP2015042019A (en) 2013-08-20 2015-03-02 株式会社デンソー Controller of ac motor
JP2015144552A (en) 2013-12-26 2015-08-06 デンソートリム株式会社 Dynamo-electric machine for internal combustion engine
JP6286617B2 (en) 2015-10-28 2018-02-28 デンソートリム株式会社 Rotating electric machine for internal combustion engine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003047277A (en) 2001-05-21 2003-02-14 Asmo Co Ltd Motor controller
JP2013102667A (en) 2011-06-06 2013-05-23 Denso Corp Rotary machine with output function of internal combustion engine control signal, and starter motor with output function of internal combustion engine control signal
WO2014020736A1 (en) 2012-08-02 2014-02-06 新電元工業株式会社 Three-phase motor drive device and three-phase motor driving method
WO2014051011A1 (en) 2012-09-26 2014-04-03 株式会社ミツバ Electromagnetic rotating device, engine assembly, and engine vehicle
JP2015042019A (en) 2013-08-20 2015-03-02 株式会社デンソー Controller of ac motor
JP2015144552A (en) 2013-12-26 2015-08-06 デンソートリム株式会社 Dynamo-electric machine for internal combustion engine
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