JPWO2014051011A1 - 電磁回転装置、エンジンアッセンブリー、エンジン車両 - Google Patents

電磁回転装置、エンジンアッセンブリー、エンジン車両 Download PDF

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Abstract

マグネット（１３１）〜（１３３）の特定の一個の磁極が部分的に逆転しており、この特定の一個のマグネット（１３３）の一部（１３４）の逆転している磁極を、相対回転により三個のホールＩＣ（１４１）〜（１４３）の特定の一個が検出するとき、残余の二個のホールＩＣ（１４１），（１４２）が他のマグネット（１３２）の同一の磁極を検出する。つまり、通常は三個のホールＩＣ（１４１）〜（１４３）が一個と二個との組み合わせで相違する磁極を検出するが、特定の一個のマグネット（１３３）の一部の逆転している磁極を特定の一個のホールＩＣ（１４３）が検出するときのみ、三個のホールＩＣ（１４１）〜（１４３）が同一の磁極を検出する。このため、三個のホールＩＣ（１４１）〜（１４３）で、相対回転の一回転での一つの特異点を検出することができる。

Description

この発明は、レシプロエンジンのスターターモーターなどに利用される電磁回転装置、この電磁回転装置からなるスターターモーターを有するエンジンアッセンブリー、このエンジンアッセンブリーを有するエンジン車両、に関するものである。
本願は、２０１２年９月２６日に、日本に出願された特願２０１２−２１３００８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
従来、エンジン車両である自動車やモーターサイクルなどでは、たとえば、レシプロエンジンを電磁回転装置であるスターターモーターで始動している。たとえば、とくに単気筒のレシプロエンジンでは、スムースに始動するためには、そのシリンダーの略上死点にピストンが位置するときに点火する必要がある。このような点火タイミングは、通常はレシプロエンジンのクランクセンサなどにより検出しているが、本出願人はレシプロエンジンに直結したスターターモーターで検出することを提案している（たとえば、特許文献１参照）。
このようなスターターモーター３００を、一従来例として図１３ないし図１５を参照して以下に説明する。なお、図１３は、スターターモーターの内部構造を示す平面図、図１４は、一従来例のスターターモーターのローターの複数のマグネットの磁極と磁極検出素子であるホールＩＣ（Integrated Circuit）との位置関係および検出信号を示す模式図、図１５は、センサユニットの構造を示す分解斜視図、である。
ここで一従来例として例示するスターターモーター３００は、図１３に示すように、ステータ３１０と、ローター３２０と、四個の磁極検出素子であるホールＩＣ３４１〜３４４と、を主要部分として有している。ステータ３１０は、円環状に配列されている複数の電磁石３１１を有している。これらステータ３１０の複数の電磁石３１１は、放射状に配列されており、外部から適宜供給される電力により外側にＳ極およびＮ極の磁力を逆転自在に各々発生する。
ローター３２０は、上述のような構造のステータ３１０の複数の電磁石３１１の外周に、円環状に配列されている複数のマグネット３３１〜３３３を有している。これらのマグネット３３１〜３３３は、図１３および図１４(ｂ)に示すように、ステータ３１０の電磁石３１１と対向する、図示する内周側がＳ極で図示しない外周側がＮ極のマグネット３３１と、内周側がＮ極で外周側がＳ極のマグネット３３２とが、交互に配置されている。ただし、内周側がＳ極の特定の一個のマグネット３３３のみ、軸線方向の一端の部分３３４の磁極がＮ極に逆転している。
上述のようなローター３２０の複数のマグネット３３１〜３３３は、円環状に配列されており、これらのマグネット３３１〜３３３からなる円環状のローター３２０は、円筒状のステータ３１０の外周に回転自在に支持されている。
そして、従来のスターターモーター３００では、上述のように回転自在なローター３２０の複数のマグネット３３１，３３２の内周側の交互に位置するＳ極およびＮ極を検出する位置に、四個のホールＩＣ３４１〜３４４が配置されている。
より具体的には、図１４(ａ)(ｂ)に示すように、Ｕ相のホールＩＣ３４１，Ｖ相のホールＩＣ３４２，Ｗ相のホールＩＣ３４３は、図１５に示すように、センサユニット３４０のセンサケース３４５に収容されており、図１３に示すように、このセンサユニット３４０がステータ３１０に固定されている。
このように配置されていることにより、Ｕ相のホールＩＣ３４１，Ｖ相のホールＩＣ３４２，Ｗ相のホールＩＣ３４３は、複数のマグネット３３１，３３２の一個を、共通に検出することができる。また、Ｕ相のホールＩＣ３４１，Ｖ相のホールＩＣ３４２，Ｗ相のホールＩＣ３４３は、複数のマグネット３３１，３３２の隣接する二個を、二個で個別に検出することもできる。
さらに、特定の一個であるＰ相のホールＩＣ３４４は、通常はＵ相のホールＩＣ３４１と同一のマグネット３３３の磁極を検出するように、回転方向で配置されている。ただし、このＰ相のホールＩＣ３４４は、特定の一個のマグネット３３３の部分３３４の逆転しているＮ極を検出するように、図１４および図１５に示すように、Ｕ相のホールＩＣ３４１，Ｖ相のホールＩＣ３４２，Ｗ相のホールＩＣ３４３より図中上方に配置されている。
このため、相対回転によりＰ相のホールＩＣ３４４が、内周側がＳ極の特定の一個のマグネット３３３の、上端の部分３３４の逆転しているＮ極を“１”として検出しているときに、Ｕ相のホールＩＣ３４１が、二個前のマグネット３３２の相違する磁極であるＳ極を“０”として検出し、Ｖ相のホールＩＣ３４２およびＷ相のホールＩＣ３４３が、一個前のマグネット３３２の同一の磁極であるＮ極を“１”として検出するときがある。
上述のような構成において、従来のスターターモーター３００は、図１４(ａ)(ｂ)に示すように、円環状に配列されている複数のマグネット３３１〜３３３の交互に位置するＳ極およびＮ極の一方を、相対回転する第一から第三のホールＩＣ３４１〜３４３の一個で検出するとともに、Ｕ相のホールＩＣ３４１と同一の磁極をＰ相のホールＩＣ３４４が検出する。
このとき、図１４(ｂ)に示すように、四個のホールＩＣ３４１〜３４４は、“１０１１，１００１，１１０１，…”のように、最初と最後が同一の４ビットの信号を出力するので、従来のスターターモーター３００は、上述のような四個のホール素子３４１〜３４４の出力信号に対応して、ステータ３１０に円環状に配列されている複数の電磁石３２０に供給する電力の極性を逆転させる。
すると、この複数の電磁石３２０の適宜逆転する磁力と、複数のマグネット３３１〜３３３の磁力との相互作用により、ローター１２０がステータ３１０の外周を回転駆動されることになる。ただし、このスターターモーター３００は、たとえば、モーターサイクルに、いわゆる単気筒のレシプロエンジンとともにエンジンアッセンブリーの一部として搭載される。このようなレシプロエンジンは、スムースに始動するためにはピストンがシリンダーの略上死点に位置するときに点火する必要がある。
そこで、このスターターモーター３００は、レシプロエンジンのピストンがシリンダーの略上死点に位置するときに、Ｐ相のホールＩＣ３４４が特定の一個のマグネット３３３の部分３３４の逆転しているＮ極を検出しており、たとえば、Ｕ相のホールＩＣ３４１が、二個前のマグネット３３２の相違する磁極であるＳ極を検出し、Ｖ相のホールＩＣ３４２およびＷ相のホールＩＣ３４３が、一個前のマグネット３３２の同一の磁極であるＮ極を検出するように設定されている。
このとき、本来ならＰ相のホールＩＣ３４４がマグネット３３３の逆転していないＳ極を検出するので、その検出信号は“０１１０”となる。しかしながら、Ｐ相のホールＩＣ３４４が特定の一個のマグネット３３３の部分３３４の逆転しているＮ極を検出するとともに、Ｕ相のホールＩＣ３４１が、二個前のマグネット３３２の相違する磁極であるＳ極を検出し、Ｖ相のホールＩＣ３４２およびＷ相のホールＩＣ３４３が、一個前のマグネット３３２の同一の磁極であるＮ極を検出するので、その検出信号は“０１１１”となる。
そこで、従来のエンジンアッセンブリーは、スターターモーター３００が上述の“０１１１”の検出信号を出力したタイミングで、レシプロエンジンを点火する。このとき、レシプロエンジンはシリンダーの略上死点にピストンが位置するので、スムースに始動することになる。
特開２０１０−２００４１７号公報
上述のようなスターターモーター３００は、一回転の一点を特異点として検出することができるので、たとえば、レシプロエンジンをスムースに始動させるようなことができる。しかしながら、上述したスターターモーター３００は、一回転の一点を特異点として検出するために、磁極検出素子として四個のホールＩＣ３４１〜３４４を必要としている。
本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、磁極検出素子の個数を削減することができる電磁回転装置、この電磁回転装置からなるスターターモーターを有しているエンジンアッセンブリー、このエンジンアッセンブリーを有しているエンジン車両、電磁回転装置のマグネット、を提供するものである。
本発明の第一の態様によれば、電磁回転装置は、円環状に配列されている複数のマグネットの交互に位置するＮ極およびＳ極の一方を相対回転する三個の磁極検出素子の一個が検出するときに他方を残余の二個が検出する電磁回転装置であって、前記マグネットの特定の一個の磁極が部分的に逆転しており、相対回転により特定の一個の前記マグネットの逆転している磁極を三個の前記磁極検出素子の特定の一個が検出するときに残余の二個の前記磁極検出素子が他の前記マグネットの同一の磁極を検出する。
したがって、この電磁回転装置では、円環状に配列されている複数のマグネットの交互に位置するＮ極およびＳ極の、一方を相対回転する三個の磁極検出素子の一個で検出するとともに、他方を残余の二個で検出する。ただし、マグネットの特定の一個の磁極が部分的に逆転しており、この特定の一個のマグネットの一部の逆転している磁極を、相対回転により三個の磁極検出素子の特定の一個が検出するとき、残余の二個の磁極検出素子が他のマグネットの同一の磁極を検出する。つまり、通常は三個の磁極検出素子が一個と二個との組み合わせで相違する磁極を検出するが、特定の一個のマグネットの一部の逆転している磁極を特定の一個の磁極検出素子が検出するときのみ、三個の磁極検出素子が同一の磁極を検出する。このため、三個の磁極検出素子で相対回転の一回転での一つの特異点が検出される。
また、本発明の第二の態様によれば、電磁回転装置は、Ｎ極およびＳ極が交互に位置するように複数のマグネットが円環状に配列されており、円環状に配列されている複数の前記マグネットのＮ極およびＳ極の一方を相対回転する三個の磁極検出素子の一個が検出するときに他方を残余の二個が検出する電磁回転装置であって、磁極が部分的に逆転している特定の一個の前記マグネットと、相対回転により特定の一個の前記マグネットの逆転している磁極を検出する位置に配置されている特定の一個の前記磁極検出素子と、相対回転により特定の一個の前記磁極検出素子が特定の一個の前記マグネットの逆転している磁極を検出するときに他の前記マグネットの同一の磁極を検出する位置に配置されている残余の二個の前記磁極検出素子と、を有している。
したがって、この電磁回転装置では、円環状に配列されている複数のマグネットの交互に位置するＮ極およびＳ極の一方を、相対回転する三個の磁極検出素子の一個で検出するとともに、他方を残余の二個で検出する。ただし、マグネットの特定の一個の磁極が部分的に逆転しており、この特定の一個のマグネットの一部の逆転している磁極を、相対回転により三個の磁極検出素子の特定の一個が検出するとき、残余の二個の磁極検出素子が他のマグネットの同一の磁極を検出する。つまり、通常は三個の磁極検出素子が一個と二個との組み合わせで相違する磁極を検出するが、特定の一個のマグネットの一部の逆転している磁極を特定の一個の磁極検出素子が検出するときのみ、三個の磁極検出素子が同一の磁極を検出する。
上述のような電磁回転装置において、さらなる発明としては、特定の一個の前記マグネットは、軸線方向の一部で磁極が逆転しており、相対回転により特定の一個の前記マグネットの逆転している磁極を検出する軸線方向の位置に特定の一個の前記磁極検出素子が配置されており、相対回転により特定の一個の前記マグネットの逆転していない磁極を検出する軸線方向の位置に残余の二個の前記磁極検出素子が配置されている。
したがって、この電磁回転装置では、相対回転により、特定の一個のマグネットの軸線方向の一部で逆転している磁極を、特定の一個の磁極検出素子が検出し、残余の二個の磁極検出素子は逆転していない磁極を検出する。このため、特定の一個のマグネットの一部の逆転している磁極を特定の一個の磁極検出素子が検出するときのみ、三個の磁極検出素子が同一の磁極を検出し、通常は三個の磁極検出素子が一個と二個との組み合わせで相違する磁極を検出する。このため、三個の磁極検出素子で相対回転の一回転での一つの特異点が検出される。
上述のような電磁回転装置において、本発明の他の態様としては、特定の一個の前記マグネットは、回転方向の一部で磁極が逆転している。したがって、この電磁回転装置では、特定の一個のマグネットの磁極が回転方向の一部で逆転しているので、特定の一個の磁極検出素子は、相対回転により特定の一個のマグネットの磁極を検出するとき、その回転方向の一部で逆転している磁極を検出する。
上述のような電磁回転装置において、本発明の他の態様としては、特定の一個の前記マグネットは、回転方向の中央部分で磁極が逆転している。したがって、この電磁回転装置では、特定の一個のマグネットの磁極が回転方向の中央部分で逆転しているので、特定の一個の磁極検出素子は、相対回転により特定の一個のマグネットの磁極を検出するとき、その回転方向の中央部分で逆転している磁極を検出する。
上述のような電磁回転装置において、本発明の他の態様としては、円環状に配列されている複数の前記マグネットと対向する位置に円環状に配列されていて磁極が個々に適宜逆転される複数の電磁石と、複数の前記マグネットおよび複数の前記電磁石の一方が装着されているステータと、複数の前記マグネットおよび複数の前記電磁石の一方が装着されていて前記ステータに回転自在に支持されているローターとを、さらに有している。
したがって、この電磁回転装置では、複数の電磁石は、円環状に配列されている複数のマグネットと対向する位置に円環状に配列されていて磁極が個々に適宜逆転される。ステータは、複数のマグネットおよび複数の電磁石の一方が装着されている。ローターは、複数のマグネットおよび複数の電磁石の一方が装着されていてステータに回転自在に支持されている。このため、複数の電磁石の磁極を個々に適宜変化させることにより、ローターをステータに対して回転駆動する。
上述のような電磁回転装置において、本発明の他の態様としては、例えば、三個の前記磁極検出素子の特定の一個によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる信号が遷移するタイミングと、三個の前記磁極検出素子の特定の一個が特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出するときに残余の二個の前記磁極検出素子によって他の前記マグネットの磁極を検出して得られる信号が遷移するタイミングとの間に一定の時間間隔が生じるように、前記複数のマグネットが形成されている。
したがって、この電磁回転装置では、仮に、三個の前記磁極検出素子の特定の一個によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる信号が遷移するタイミングと、残余の二個の前記磁極検出素子によって他の前記マグネットの磁極を検出して得られる信号が遷移するタイミングとが、それぞれ変動したとしても、その変動が上記一定の時間間隔の範囲内であれば、これらのタイミングの時系列順が逆転することがなくなる。このため、電磁回転装置の動作を安定化させることが可能になる。
上述のような電磁回転装置において、本発明の他の態様としては、例えば、三個の前記磁極検出素子の特定の一個を第１磁極検出素子とし、残余の二個の前記磁極検出素子を第２磁極検出素子および第３磁極検出素子としたときに、前記第１磁極検出素子によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる第１信号は、前記第３磁極検出素子によって検出される第３信号が第１状態から第２状態に切り替わった後に、第１状態から第２状態に切り替わり、前記第２磁極検出素子によって検出される第２信号が第２状態から第１状態に切り替わった後に、第２状態から第１状態に切り替わる。
したがって、この電磁回転装置では、仮に、三個の前記磁極検出素子の特定の一個によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる信号が第１状態から第２状態に切り替わるタイミングと、前記第３磁極検出素子によって検出される第３信号が第１状態から第２状態に切り替わるタイミングとが相対的に変動したとしても、その変動が上記一定の時間間隔の範囲内であれば、これらのタイミングの時系列順が逆転することがなくなる。このため、電磁回転装置の動作を安定化させることが可能になる。
上述のような電磁回転装置において、本発明の他の態様としては、例えば、三個の前記磁極検出素子の特定の一個を第１磁極検出素子とし、残余の二個の前記磁極検出素子を第２磁極検出素子および第３磁極検出素子としたときに、前記第１磁極検出素子によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる第１信号は、前記第３磁極検出素子によって検出される第３信号が第１状態から第２状態に切り替わった後に、第１状態から第２状態に切り替わり、前記第２磁極検出素子によって検出される第２信号は、前記第１磁極検出素子によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる第１信号が第２状態から第１状態に切り替わった後に、第２状態から第１状態に切り替わる。
したがって、この電磁回転装置では、仮に、三個の前記磁極検出素子の特定の一個によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる信号が第１状態から第２状態に切り替わるタイミングと、前記第３磁極検出素子によって検出される第３信号が第１状態から第２状態に切り替わるタイミングとが相対的に変動し、また、三個の前記磁極検出素子の特定の一個によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる信号が第２状態から第１状態に切り替わるタイミングと、前記第２磁極検出素子によって検出される第２信号が第２状態から第１状態に切り替わるタイミングとが相対的に変動したとしても、その変動が上記一定の時間間隔の範囲内であれば、これらのタイミングの時系列順が逆転することがなくなる。このため、電磁回転装置の動作を安定化させることが可能になる。
上述のような電磁回転装置において、本発明の他の態様としては、例えば、三個の前記磁極検出素子の特定の一個を第１磁極検出素子とし、残余の二個の前記磁極検出素子を第２磁極検出素子および第３磁極検出素子としたときに、前記第１磁極検出素子によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる第１信号は、前記第３磁極検出素子によって検出される第３信号が立ち下がった後に、立下り、前記第２磁極検出素子によって検出される第２信号は、前記第１磁極検出素子によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる第１信号が立ち上がった後に、立ち上がる。
したがって、この電磁回転装置では、仮に、三個の前記磁極検出素子の特定の一個によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる信号が立ち下がるタイミングと、前記第３磁極検出素子によって検出される第３信号が立ち下がるタイミングとが相対的に変動し、また、三個の前記磁極検出素子の特定の一個によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる信号が立ち上がるタイミングと、前記第２磁極検出素子によって検出される第２信号が立ち上がるタイミングとが相対的に変動したとしても、その変動が上記一定の時間間隔の範囲内であれば、これらのタイミングの時系列順が逆転することがなくなる。このため、電磁回転装置の動作を安定化させることが可能になる。
上述のような電磁回転装置において、本発明の他の態様としては、例えば、三個の前記磁極検出素子の特定の一個を第１磁極検出素子とし、残余の二個の前記磁極検出素子を第２磁極検出素子および第３磁極検出素子としたときに、前記第１磁極検出素子によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる第１信号は、前記第３磁極検出素子によって検出される第３信号が立ち上がった後に、立ち上がり、前記第２磁極検出素子によって検出される第２信号は、前記第１磁極検出素子によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる第１信号が立ち下がった後に、立ち下がる。
したがって、この電磁回転装置では、仮に、三個の前記磁極検出素子の特定の一個によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる信号が立ち上がるタイミングと、前記第３磁極検出素子によって検出される第３信号が立ち上がるタイミングとが相対的に変動し、また、三個の前記磁極検出素子の特定の一個によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる信号が立ち下がるタイミングと、前記第２磁極検出素子によって検出される第２信号が立ち下がるタイミングとが相対的に変動したとしても、その変動が上記一定の時間間隔の範囲内であれば、これらのタイミングの時系列順が逆転することがなくなる。このため、電磁回転装置の動作を安定化させることが可能になる。
上述のような電磁回転装置において、本発明の他の態様としては、例えば、三個の前記磁極検出素子の特定の一個を第１磁極検出素子とし、残余の二個の前記磁極検出素子を第２磁極検出素子および第３磁極検出素子とし、前記第１磁極検出素子と前記第２磁極検出素子との間の回転角をα１とし、前記第１磁極検出素子と前記第３磁極検出素子との間の回転角をα２とし、
前記複数のマグネット間に位置する変極点間の回転角をβ１とし、前記変極点から前記特定の一個のマグネットの部分的に逆転している磁極の一端までの回転角をβ２とし、前記変極点から前記特定の一個のマグネットの部分的に逆転している磁極の他端までの回転角をβ３としたときに、前記回転角α１は、β３＜α１＜β１なる条件を満足し、且つ、前記回転角α２は、β１＜α２＜β１＋β２なる条件を満足する。
したがって、この電磁回転装置では、β３＜α１＜β１なる条件から、三個の前記磁極検出素子の特定の一個によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる信号が遷移するタイミングは、前記第２磁極検出素子によって検出される第２信号が遷移するタイミングよりも時系列的に先になる。また、β１＜α２＜β１＋β２なる条件から、三個の前記磁極検出素子の特定の一個によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる信号が遷移するタイミングは、前記第３磁極検出素子によって検出される第３信号が遷移するタイミングよりも時系列的に後になる。これにより、仮に、三個の前記磁極検出素子の特定の一個によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる信号が遷移するタイミングと、前記第３磁極検出素子によって検出される第３信号が遷移するタイミングとが相対的に変動し、また、三個の前記磁極検出素子の特定の一個によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる信号が遷移するタイミングと、前記第２磁極検出素子によって検出される第２信号が遷移するタイミングとが相対的に変動したとしても、それらの変動が一定の時間間隔の範囲内であれば、それらのタイミングの時系列順が逆転することがなくなる。このため、電磁回転装置の動作を安定化させることが可能になる。
したがって、この電磁回転装置では、三個の前記磁極検出素子の特定の一個によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる信号は、前記第３磁極検出素子によって検出される第３信号が遷移するタイミング以降に異なる状態に遷移し、且つ、前記第２磁極検出素子によって検出される第２信号が遷移するタイミング以前に元の状態に遷移する。これにより、仮に、三個の前記磁極検出素子の特定の一個によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる信号が遷移するタイミングと、前記第３磁極検出素子によって検出される第３信号が遷移するタイミングとが相対的に変動し、また、三個の前記磁極検出素子の特定の一個によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる信号が遷移するタイミングと、前記第２磁極検出素子によって検出される第２信号が遷移するタイミングとが相対的に変動したとしても、それらの変動が一定の時間間隔の範囲内であれば、それらのタイミングの時系列順が逆転することがなくなる。このため、電磁回転装置の動作を安定化させることが可能になる。
上述のような電磁回転装置において、本発明の他の態様としては、例えば、三個の前記磁極検出素子の特定の一個を第１磁極検出素子とし、残余の二個の前記磁極検出素子を第２磁極検出素子および第３磁極検出素子としたときに、前記第３磁極検出素子によって検出される第３信号は、前記第１磁極検出素子によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる第１信号が第１状態から第２状態に切り替わった後に、第１状態から第２状態に切り替わり、前記第１磁極検出素子によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる第１信号は、前記第２磁極検出素子によって検出される第２信号が第２状態から第１状態に切り替わった後に、第２状態から第１状態に切り替わる。
したがって、この電磁回転装置では、仮に、三個の前記磁極検出素子の特定の一個によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる信号が第１状態から第２状態に切り替わるタイミングと、前記第３磁極検出素子によって検出される第３信号が第１状態から第２状態に切り替わるタイミングとが相対的に変動し、また、第１磁極検出素子によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる第１信号が第２状態から第１状態に切り替わるタイミングと、前記第２磁極検出素子によって検出される第２信号が第２状態から第１状態に切り替わるタイミングとが相対的に変動したとしても、それらの変動が上記一定の時間間隔の範囲内であれば、これらのタイミングの時系列順が逆転することがなくなる。このため、電磁回転装置の動作を安定化させることが可能になる。
本発明の第三の態様によれば、エンジンアッセンブリーは、上記した本発明の各態様のいずれかの態様に係る電磁回転装置からなるスターターモーターによりレシプロエンジンが始動されるエンジンアッセンブリーであって、前記レシプロエンジンは、少なくとも一個のピストンがシリンダーの内部を往復し、前記スターターモーターは、少なくとも一個の前記ピストンが前記シリンダーの上死点に位置したときに特定の一個の前記磁極検出素子が特定の一個の前記マグネットの逆転している磁極を検出し、この検出のタイミングで上死点に前記ピストンが位置する前記シリンダーを点火する点火手段を有している。
したがって、このエンジンアッセンブリーでは、レシプロエンジンの少なくとも一個のシリンダーの内部を往復するピストンが上死点に位置したとき、特定の一個の磁極検出素子が特定の一個のマグネットの逆転している磁極を検出し、この検出のタイミングで上死点にピストンが位置するシリンダーを点火手段が点火する。
本発明の第四の態様によれば、エンジン車両は、上記した本発明の態様に係るエンジンアッセンブリーと、前記エンジンアッセンブリーの前記スターターモーターで始動される前記レシプロエンジンの駆動力で少なくとも一部が回転駆動される複数の車輪と、を有している。したがって、このエンジン車両では、複数の車輪の少なくとも一部がスムースに始動されるレシプロエンジンで回転駆動される。
本発明の第五の態様によれば、マグネットは、上記した本発明の各態様のいずれかの態様に係る電磁回転装置の特定の一個の前記マグネットであって、軸線方向の一部かつ回転方向の中央部分で磁極が部分的に逆転している。
なお、本発明の態様に係る各種の構成要素は、必ずしも個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素を一個の部材として形成していること、一つの構成要素を複数の部材で形成していること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等を許容する。
また、本発明で云う“円環状に配列されている複数のマグネットの交互に位置するＮ極およびＳ極の、一方を相対回転する三個の磁極検出素子の一個で検出するとともに、他方を残余の二個で検出する”とは、“１０１，１００，１１０，…”のように、二つが同一で一つのみ相違する３ビットの信号が出力されることを意味している。
上記した本発明の態様によれば、三個の磁極検出素子で、相対回転の一回転での一つの特異点を検出することができる。
本発明の実施形態における電磁回転装置であるスターターモーターのローターの複数のマグネットの磁極と磁極検出素子であるホールＩＣとの位置関係および検出信号を示す模式図である。 本発明の実施形態におけるスターターモーターの内部構造を示す平面図である。 本発明の実施形態におけるスターターモーターの三個のホールＩＣからなるセンサユニットの構造を示す組立図である。 本発明の実施形態におけるスターターモーターの三個のホールＩＣからなるセンサユニットの構造を示す組立図である。 本発明の実施形態におけるスターターモーターの三個のホールＩＣからなるセンサユニットの構造を示す組立図である。 本発明の実施形態におけるエンジン車両であるモーターサイクルの構造を示す模式図である。 本発明の実施形態の変形例における電磁回転装置が備えるマグネットと回転角との関係を説明するための図である。 本発明の実施形態の変形例における電磁回転装置が備える磁極検出素子と回転角との関係を説明するための図である。 本発明の実施形態の変形例における電磁回転装置が備える磁極検出素子により検出された信号と回転角との関係を説明するための図である。 本発明の実施形態の第１変形例における電磁回転装置を説明するための図である。 本発明の実施形態の第３変形例における電磁回転装置を説明するための図である。 本発明の実施形態の第４変形例における電磁回転装置を説明するための図である。 本発明の実施形態の第５変形例における電磁回転装置を説明するための図である。 本発明の実施形態の第６変形例における電磁回転装置を説明するための図である。 一従来例のスターターモーターの内部構造を示す平面図である。 一従来例のスターターモーターのローターの複数のマグネットの磁極と磁極検出素子であるホールＩＣとの位置関係および検出信号を示す模式図である。 一従来例のスターターモーターのセンサユニットの構造を示す分解斜視図である。
つぎに、本発明の一実施形態に関して図１ないし図４を参照して以下に説明する。なお、図１は、本実施形態の電磁回転装置であるスターターモーターのローターの複数のマグネットの磁極と磁極検出素子であるホールＩＣとの位置関係および検出信号を示す模式図、図２は、スターターモーターの内部構造を示す平面図、図３Ａから図３Ｃは、三個のホールＩＣからなるセンサユニットの構造を示す組立図、図４は、エンジン車両であるモーターサイクルの構造を示す模式図、である。
まず、本実施形態のスターターモーター１００も、詳細に関しては後述するが、図４に示すように、エンジン車両であるモーターサイクル２００のエンジンアッセンブリー２１０の一部として、レシプロエンジン２２０の始動に利用される。このため、本実施形態のスターターモーター１００は、図２に示すように、ステータ１１０と、ローター１２０と、複数の電磁石１１１と、複数のマグネット１３１〜１３３と、三個の磁極検出素子であるホールＩＣ１４１〜１４３と、を主要部分として有している。
ステータ１１０は、複数の電磁石１１１が円環状に配列されている。これらの電磁石１１１は、たとえば、３×ｎ(ｎは自然数)個である１８個が放射状に配列されており、外部から適宜供給される電力により、外側にＮ極およびＳ極の磁力を逆転自在に各々発生する。ローター１２０は、上述のような構造のステータ１１０の複数の電磁石１１１の外周に、円環状に配列されている複数のマグネット１３１〜１３３からなる。これらのマグネット１３１〜１３３は、図２および図１(ｂ)に示すように、ステータ１１０の電磁石１１１と対向する、図示する内周側がＮ極で図示しない外周側がＳ極のマグネット１３１と、内周側がＳ極で外周側がＮ極のマグネット３３２とが、交互に配置されている。
ただし、内周側がＮ極の特定の一個のマグネット１３３のみ、軸線方向の一端と回転方向の中央の部分１３４の内周側の磁極がＳ極に逆転している。このようなマグネット１３３は、たとえば、図中奥側の外側がＮ極で図中手前の内側がＳ極のマグネット１３３の図中上部に四角柱状の凹部を形成し、この凹部に図中奥側の外側がＳ極で図中手前の内側がＮ極の四角柱状のマグネットを接合することにより実現できる。
上述のようなローター１２０のマグネット１３１〜１３３は、２×ｍ(ｍは自然数)個である１２個が円環状に配列されており、これらのマグネット１３１〜１３３からなる円環状のローター１２０は、円筒状のステータ１１０の外周に回転自在に支持されている。そして、本実施形態のスターターモーター１００では、上述のように回転自在なローター１２０の複数のマグネット１３１，１３２の内周側の交互に位置するＮ極およびＳ極を検出する位置に、三個のホールＩＣ（ホール素子）１４１〜１４３が配置されている。
より具体的には、図１(ａ)(ｂ)に示すように、Ｗ相のホールＩＣ１４１，Ｖ相のホールＩＣ１４２，Ｕ相のホールＩＣ１４３は、図３Ａから図３Ｃに示すように、センサユニット１４０のセンサケース１４４に収容されており、図２に示すように、このセンサユニット１４０がステータ１１０に固定されている。
このように配置されていることにより、Ｗ相のホールＩＣ１４１，Ｖ相のホールＩＣ１４２，Ｕ相のホールＩＣ１４３は、複数のマグネット１３１，１３２の一個を、共通に検出することができる。また、Ｗ相のホールＩＣ１４１，Ｖ相のホールＩＣ１４２，Ｕ相のホールＩＣ１４３は、複数のマグネット１３１，１３２の回転方向に隣接する二個を、二個で個別に検出することもできる。
ただし、特定の一個であるＵ相のホールＩＣ１４３は、特定の一個のマグネット１３３の部分１３４の逆転しているＳ極を検出するように、図１および図３Ａから図３Ｃに示すように、Ｗ相のホールＩＣ１４１およびＶ相のホールＩＣ１４２より図中上方に配置されている。このため、相対回転によりＵ相のホールＩＣ１４３が、内周側がＮ極の特定の一個のマグネット１３３の、上端中央の部分１３４の逆転しているＳ極を検出するとき、Ｗ相のホールＩＣ１４１およびＶ相のホールＩＣ１４２は、隣接するマグネット３３２の同一の磁極であるＳ極を検出する。
上述のような構造のスターターモーター１００は、図４に示すように、エンジンアッセンブリー２１０の一部としてレシプロエンジン２２０とともにモーターサイクル２００に搭載されている。このモーターサイクル２００は、二個の車輪２０１，２０２が前後に直列に配置されており、レシプロエンジン２２０の駆動力で後方の車輪２０２を回転駆動する。
そのレシプロエンジン２２０は、たとえば、一個のシリンダー２２１の内部を一個のピストン２２２が往復する、いわゆる単気筒に形成されている。ピストン２２２はクランクシャフト２２３にクランクアーム２２４で連結されており、クランクシャフト２２３の回転によりピストン２２２がシリンダー２２１の内部を往復する。そのクランクシャフト２２３にスターターモーター１００が直結されている。
そして、このレシプロエンジン２２０のピストン２２２がシリンダー２２１の略上死点に位置したときに、スターターモーター１００は、Ｕ相のホールＩＣ１４３が特定の一個のマグネット１３３の部分１３４の逆転しているＳ極を検出する。そこで、エンジンアッセンブリー２２０は、Ｕ相のホールＩＣ１４３が特定の一個のマグネット１３３の部分１３４の逆転しているＳ極を検出したタイミングで、略上死点にピストン２２２が位置するシリンダー２２１を点火する点火手段（図示せず）を有している。
上述のような構成において、本実施形態のスターターモーター１００は、図１(ａ)(ｂ)に示すように、円環状に配列されている複数のマグネット１３１〜１３３の交互に位置するＮ極およびＳ極の一方を、相対回転する三個のホールＩＣ１４１〜１４３の一個で検出するとともに、他方を残余の二個で検出する。なお、このように複数のマグネット１３１〜１３３のＮ極およびＳ極を三個のホールＩＣ１４１〜１４３で検出すると、図１(ｂ)に示すように、三個のホールＩＣ１４１〜１４３は、“１０１，１００，１１０，…”のように、二つが同一で一つのみ相違する３ビットの信号を出力することになる。
このとき、本実施形態のスターターモーター１００は、上述のような三個のホール素子１４１〜１４３の出力信号に対応して、ステータ１１０に円環状に配列されている複数の電磁石１１１に供給する電力の極性を逆転させる。すると、この複数の電磁石１１１の適宜逆転する磁力と、複数のマグネット１３１〜１３３の磁力との相互作用により、ローター１１０がステータ１１０の外周を回転駆動される。
ただし、本実施形態のスターターモーター１００は、図４に示すように、モーターサイクル２００に、いわゆる単気筒のレシプロエンジン２２０とともにエンジンアッセンブリー２１０の一部として搭載されている。このようなレシプロエンジン２２０は、スムースに始動するためにはピストン２２２がシリンダー２２１の略上死点に位置するときに点火する必要がある。そこで、本実施形態のスターターモーター１００は、レシプロエンジン２２０のピストン２２２がシリンダー２２１の略上死点に位置するときに、Ｕ相のホールＩＣ１４３が特定の一個のマグネット１３３の部分１３４の逆転しているＳ極を検出するように設定されている。
このとき、本来ならＵ相のホールＩＣ１４３がマグネット１３３の逆転していないＮ極を検出するとともに、Ｗ相のホールＩＣ１４１およびＶ相のホールＩＣ１４２が隣接するマグネット３３２の同一のＳ極を検出するので、その検出信号は“１００”となる。しかしながら、Ｕ相のホールＩＣ１４３が特定の一個のマグネット１３３の部分１３４の逆転しているＳ極を検出するとともに、Ｗ相のホールＩＣ１４１およびＶ相のホールＩＣ１４２が隣接するマグネット３３２の同一のＳ極を検出するので、その検出信号は“０００”となる。
つまり、前述のようにスターターモーター１００の三個のホールＩＣ１４１〜１４３の３ビットの検出信号は、通常は二つが同一で一つのみ相違しているが、Ｕ相のホールＩＣ１４３が特定の一個のマグネット１３３の部分１３４の逆転しているＳ極を検出するときのみ、その検出信号は“０００”と三つが同一の特異点となる。
そこで、本実施形態のエンジンアッセンブリー２１０は、スターターモーター１００が上述の“０００”の検出信号を出力したタイミングで、レシプロエンジン２２０を点火する。このとき、レシプロエンジン２２０はシリンダー２２１の略上死点にピストン２２２が位置するので、スムースに始動する。このようにスムースに始動されたレシプロエンジン２２０の駆動力により、モーターサイクル２００は後方の車輪２０２を駆動してスムースに走行を開始することができる。
しかも、本実施形態のスターターモーター１００では、Ｕ相のホールＩＣ１４３が検出する特定の一個のマグネット１３３は、回転方向の中央の部分のみＳ極で、その両側はＮ極となっている。このため、Ｕ相のホールＩＣ１４３が特定の一個のマグネット１３３を検出するとき、全体的にはＮ極として検出されるので、Ｕ相のホールＩＣ１４３の検出結果を従来と同等とすることができる。
次に、上述した本発明の実施形態による効果をまとめる。
上述の本発明の実施形態による電磁回転装置では、マグネットの特定の一個の磁極が部分的に逆転しており、この特定の一個のマグネットの一部の逆転している磁極を、相対回転により三個の磁極検出素子の特定の一個が検出するとき、残余の二個の磁極検出素子が他のマグネットの同一の磁極を検出する。つまり、通常は三個の磁極検出素子が一個と二個との組み合わせで相違する磁極を検出するが、特定の一個のマグネットの一部の逆転している磁極を特定の一個の磁極検出素子が検出するときのみ、三個の磁極検出素子が同一の磁極を検出する。このため、上述した本発明の実施形態によれば、三個の磁極検出素子で、相対回転の一回転での一つの特異点を検出することができる。
また、上述の本発明の実施形態によれば、特定の一個のマグネットの一部の逆転している磁極を特定の一個の磁極検出素子が検出するときのみ、三個の磁極検出素子が同一の磁極を検出することができ、通常は三個の磁極検出素子が一個と二個との組み合わせで相違する磁極を検出することができる。
また、上述の本発明の実施形態によれば、特定の一個のマグネットの磁極が回転方向の一部で逆転しているので、特定の一個の磁極検出素子は、相対回転により特定の一個のマグネットの磁極を検出するとき、その回転方向の一部で逆転している磁極を検出することができる。
また、上述の本発明の実施形態によれば、特定の一個のマグネットの磁極が回転方向の中央部分で逆転しているので、特定の一個の磁極検出素子は、相対回転により特定の一個のマグネットの磁極を検出するとき、その回転方向の中央部分で逆転している磁極を検出することができる。
上述の本発明の実施形態において、複数の電磁石は、円環状に配列されている複数のマグネットと対向する位置に円環状に配列されていて磁極が個々に適宜逆転される。ステータは、複数のマグネットおよび複数の電磁石の一方が装着されている。ローターは、複数のマグネットおよび複数の電磁石の一方が装着されていてステータに回転自在に支持されている。このため、上述の本発明の実施形態によれば、複数の電磁石の磁極を個々に適宜変化させることにより、ローターをステータに対して回転駆動することができる。
上述の本発明の実施形態において、本発明の実施形態に係るスターターモーターは、レシプロエンジンの少なくとも一個のシリンダーの内部を往復するピストンが上死点に位置したとき、特定の一個の磁極検出素子が特定の一個のマグネットの逆転している磁極を検出する。このため、上述の本発明の実施形態によれば、特定の一個の磁極検出素子が特定の一個のマグネットの逆転している磁極を検出するタイミングで上死点にピストンが位置するシリンダーを点火することにより、そのレシプロエンジンをスムースに始動させることができる。
上述の本発明の実施形態において、本発明の実施形態に係るエンジンアッセンブリーは、レシプロエンジンの少なくとも一個のシリンダーの内部を往復するピストンが上死点に位置したとき、特定の一個の磁極検出素子が特定の一個のマグネットの逆転している磁極を検出し、この検出のタイミングで上死点にピストンが位置するシリンダーを点火手段が点火する。このため、上述の本発明の実施形態によれば、そのシリンダーでは上死点にピストンが位置する状態で点火されることになり、そのレシプロエンジンをスムースに始動させることができる。
上述の本発明の実施形態において、本発明の実施形態に係るエンジン車両は、複数の車輪の少なくとも一部が、スムースに始動されるレシプロエンジンで回転駆動されるので、上述の本発明の実施形態によれば、走行をスムースに開始することができる。
＜変形例＞
次に、上述した本発明の実施形態の変形例を説明する。
上述した本発明の実施形態では、磁極検出素子であるホールＩＣ１４１〜１４３の検出信号の遷移のタイミングが、例えばマグネットの着磁のばらつきやホールＩＣの組み付け誤差などにより変動すると、レシプロエンジン２２０のピストン２２２がシリンダー２２１の略上死点に位置するときの上述の特異点を検出する際に、ホールＩＣ１４１〜１４３の検出信号からマグネット１３１〜１３３の各位置を正しく把握することが困難になる可能性がある。この場合、複数の電磁石１１１の各励磁電流を転流させるタイミングが変動し、電磁回転装置であるスターターモーター１００の動作が不安定になる可能性がある。以下の変形例では、このようなタイミングの変動があったとしても、スターターモーター１００の動作を安定化させる。
概略的には、以下に説明する第１変形例から第６変形例におけるスターターモーター１００は、三個のホールＩＣ（磁極検出素子）１４１〜１４３のうち、特定の一個のホールＩＣ１４３によって特定の一個のマグネット１３３の部分的に逆転している磁極の部分１３４を検出して得られる検出信号ＳＵが遷移するタイミングと、特定の一個のホールＩＣ１４３が特定の一個のマグネット１３３の部分的に逆転している磁極の部分１３４を検出するときに残余の二個のホールＩＣ１４１，１４２によって他のマグネット１３１，１３２の磁極を検出して得られる検出信号ＳＷ，ＳＶが遷移するタイミングとの間に一定の時間間隔が生じるように、複数のマグネット１３１〜１３３が形成されている。その他の構成は、上述の本発明の実施形態と同様である。
変形例を詳細に説明する前に、図５から図７を参照して、各変形例において用いる回転角α１，α２，β１，β２，β３の意味を説明しておく。
図５は、本発明の実施形態の変形例における電磁回転装置であるスターターモーター１００が備えるマグネット１３１〜１３３と回転角との関係を説明するための図である。図５において、マグネット１３１、マグネット１３２、マグネット１３３は、図１（ｂ）に示すマグネット１３１、マグネット１３２、マグネット１３３に対応している。また、変極点Ｐ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…）は、複数のマグネット１３１〜１３３のうち、隣り合う二個のマグネット間で磁界の向きが切り替わる位置を指している。例えば、図５の例では、変極点Ｐ１は、磁界の向きがマグネット１３１の磁界の向きからマグネット１３２の磁界の向きに切り替わる位置を指し、変極点Ｐ２は、マグネット１３２の磁界の向きからマグネット１３３の磁界の向きに切り替わる位置を指し、変極点Ｐ３は、マグネット１３３の磁界の向きからマグネット１３２の磁界の向きに切り替わる位置を指し、変極点Ｐ４は、マグネット１３２の磁界の向きからマグネット１３１の磁界の向きに切り替わる位置を指している。また、軌跡ＯＢ１は、マグネット１３１〜１３３を備えたローター１２０が相対回転することにより、ホールＩＣ１４１，１４２がマグネット１３１〜１３３に対して相対移動するときの軌跡を示し、軌跡ＯＢ２は、ホールＩＣ１４３がマグネット１３１〜１３３に対して相対移動するときの軌跡を示している。
図５を参照すると、回転角β１は、複数の変極点Ｐ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…）のうち、隣り合う二つの変極点間の回転角を指し、例えば、ホールＩＣ１４３がマグネット１３１とマグネット１３２との間の変極点Ｐ１を通過してから、マグネット１３２とマグネット１３３との間の変極点Ｐ２を通過するまでの期間に相当する。回転角β２は、マグネット１３２とマグネット１３３との間の変極点Ｐ２から特定の一個のマグネット１３３の部分的に逆転している磁極の部分１３４の一端（前端）Ｅ１までの回転角を指し、ホールＩＣ１４３がマグネット１３３の直前の変極点Ｐ２を通過してから、マグネット１３３の部分１３４の一端（前端）Ｅ１を検出するまでの期間に相当する。回転角β３は、マグネット１３２とマグネット１３３の間の変極点Ｐ２から特定の一個のマグネット１３３の部分１３４の他端（後端）Ｅ２までの回転角を指し、ホールＩＣ１４３がマグネット１３３の直前の変極点Ｐ２を通過してからマグネット１３３の部分１３４の他端（後端）Ｅ２を検出するまでの期間に相当する。
図６は、本発明の実施形態の変形例における電磁回転装置であるスターターモーター１００が備えるホールＩＣ（磁極検出素子）１４１〜１４３と回転角との関係を説明するための図である。図６を参照すると、回転角α１は、Ｕ相のホールＩＣ１４３（第１磁極検出素子）とＶ相のホールＩＣ１４２（第２磁極検出素子）との間の回転角を指し、Ｕ相のホールＩＣ１４３がマグネット１３３の直前の変極点Ｐ２を通過してからＶ相のホールＩＣ１４２がマグネット１３３の直前の変極点Ｐ２を通過するまでの期間に相当する。回転角α２は、Ｕ相のホールＩＣ１４３（第１磁極検出素子）とＷ相のホールＩＣ１４１（第３磁極検出素子）との間の回転角を指し、Ｕ相のホールＩＣ１４３がマグネット１３１とマグネット１３２との間の変極点Ｐ１を通過してからＷ相のホールＩＣ１４１が同じ変極点Ｐ１を通過するまでの期間に相当する。
図７は、本発明の実施形態の変形例における電磁回転装置であるスターターモーター１００が備えるホールＩＣ（磁極検出素子）１４１〜１４３により検出された検出信号ＳＵ，ＳＶ，ＳＷと上述の回転角α１，α２，β１，β２，β３との関係を説明するための図である。図７に示す波形は、前述の図１（ａ）に示す波形に対応している。図７を参照すると、ホールＩＣ１４１，１４２，１４３の検出信号ＳＵ，ＳＶ，ＳＷの各波形は、上述の回転角α１，α２，β１，β２，β３を用いて次のように表される。Ｕ相のホールＩＣ１４３がマグネット１３３の磁界を検出する場合、Ｕ相の検出信号ＳＵの波形は、ホールＩＣ１４３がマグネット１３１と１３２との間の変極点Ｐ１を通過する時刻ｔ０を基準として回転角β１に相当する時間が経過した時刻ｔ２で立ち上がり、その後、時刻ｔ２を基準として回転角β２に相当する時間の経過後の時刻ｔ３で立下り、その後、時刻ｔ２を基準として回転角β３に相当する時間の経過後の時刻ｔ４で立ち上がり、その後、時刻ｔ２を基準として回転角β１に相当する時間の経過後の時刻ｔ５で立ち下がる波形となる。
また、Ｖ相のホールＩＣ１４２がマグネット１３３の磁界を検出する場合、Ｖ相の検出信号ＳＶの波形は、ホールＩＣ１４２がマグネット１３１とマグネット１３２との間の変極点Ｐ１を通過する時刻ｔ１を基準として回転角β１に相当する時間が経過した時刻ｔ６（＝ｔ４）、即ち、上述のＵ相の検出信号ＳＵが立ち上がる時刻ｔ２を基準として回転角α１に相当する時間の経過後の時刻ｔ６（＝ｔ４）で立ち上がる波形となる。また、Ｗ相のホールＩＣ１４１がマグネット１３３の磁界を検出する場合、Ｗ相の検出信号ＳＷの波形は、上述のＵ相のホールＩＣ１４３がマグネット１３１とマグネット１３２との間の変極点Ｐ１を通過する時刻ｔ０を基準として回転角α２に相当する時間の経過後の時刻ｔ７（＝ｔ３）で立下り、その後、時刻ｔ７を基準として回転角β１に相当する時間の経過後の時刻ｔ８で立ち上がる波形となる。
・第１変形例
次に、図８を参照して第１変形例によるスターターモーター１００を説明する。
図８は、本発明の実施形態の第１変形例における電磁回転装置であるスターターモーター１００を説明するための図である。
図８において、信号論理状態値ＬＵは、Ｕ相のホールＩＣ１４３の検出信号ＳＵの論理信号レベルを指し、信号論理状態値ＬＶは、Ｖ相のホールＩＣ１４２の検出信号ＳＶの論理信号レベルを指し、信号論理状態値ＬＷは、Ｗ相のホールＩＣ１４１の検出信号ＳＷの論理信号レベルを指す。また、ステージ番号「０」〜「６」は、上述の信号論理状態値ＬＵ，ＬＶ，ＬＷの各値の組み合わせによって特定され、複数のマグネット１３１〜１３３と複数の電磁石１１１（または、ホールＩＣ１４１〜１４３）との間の位置関係を表している。ここで、ステージ番号「０」は、上述の特異点に対応したマグネット１３１〜１３３と電磁石１１１（または、ホールＩＣ１４１〜１４３）との間の位置関係を表している。第１変形例では、電磁石１１１の励磁電流の転流を制御する場合、ステージ番号「０」はステージ番号「２」と読み替えられる。後述の他の変形例でも同様である。この位置関係を示すステージ番号「０」〜「６」に基づいて、電磁石１１１に供給される励磁電流の転流のタイミングが制御される。なお、以下では、説明の便宜上、信号論理状態値ＬＵ，ＬＶ，ＬＷの３ビットの値を“ＸＹＺ”と表す。ここで、Ｘは、信号論理状態値ＬＵの値“０”または“１”であり、Ｙは、信号論理状態値ＬＶの値“０”または“１”であり、Ｚは、信号論理状態値ＬＷの値“０”または“１”である。従って、例えば、信号論理状態値ＬＵの値が“０”であり、信号論理状態値ＬＶの値が“１”であり、信号論理状態値ＬＷの値が“０”である場合、信号論理状態値ＬＵ，ＬＶ，ＬＷの各値は、“０１０”と表される。
第１変形例のスターターモーター１００によれば、ホールＩＣ１４３が特定の一個のマグネット１３３の磁界を検出する場合、ホールＩＣ１４３（第１磁極検出素子）によって特定の一個のマグネット１３３の部分的に逆転している磁極の部分１３４を検出して得られる検出信号ＳＵ（第１信号）は、ホールＩＣ１４１（第３磁極検出素子）によって検出される検出信号ＳＷ（第３信号）が信号論理状態値“１”（第１状態）から信号論理状態値“０”（第２状態）に切り替わった時刻ｔ３の後、時刻ｔ３から一定の時間間隔を置いた時刻ｔ３１に信号論理状態値“１”（第１状態）から信号論理状態値“０”（第２状態）に切り替わり、ホールＩＣ１４２（第２磁極検出素子）によって検出される検出信号ＳＶ（第２信号）は、ホールＩＣ１４３（第１磁極検出素子）によって特定の一個のマグネット１３３の部分的に逆転している磁極の部分１３４を検出して得られる検出信号ＳＵ（第１信号）が信号論理状態値“０”（第２状態）から信号論理状態値“１”（第１状態）に切り替わった時刻ｔ３２の後、一定の時間間隔をおいた時刻ｔ４に信号論理状態値“０”（第２状態）から信号論理状態“１”（第１状態）に切り替わる。
換言すれば、第１変形例におけるスターターモーター１００によれば、ホールＩＣ１４３が特定の一個のマグネット１３３の磁界を検出する場合、ホールＩＣ１４３（第１磁極検出素子）によって特定の一個のマグネット１３３の部分的に逆転している磁極の部分１３４を検出して得られる検出信号ＳＵ（第１信号）は、ホールＩＣ１４１（第３磁極検出素子）によって検出される検出信号ＳＷ（第３信号）が立ち下がった後に、立下り、また、ホールＩＣ１４２（第２磁極検出素子）によって検出される検出信号ＳＶ（第２信号）は、ホールＩＣ１４３によって特定の一個のマグネット１３３の部分的に逆転している磁極の部分１３４を検出して得られる検出信号ＳＵ（第１信号）が立ち上がった後に、立ち上がる。この場合、回転角α１は、β３＜α１＜β１なる条件を満足し、且つ、回転角α２は、β１＜α２＜β１＋β２なる条件を満足する。
第１変形例では、Ｕ相の検出信号ＳＵは、Ｗ相の検出信号ＳＷが立ち下がる規定の時刻ｔ３を基準として一定時間だけ遅れた時刻ｔ３１で立下り、Ｖ相の検出信号ＳＶが立ち上がる規定の時刻ｔ４を基準として一定時間だけ早い時刻ｔ３２で立ち上がる。このようなＵ相の検出信号ＳＵの波形が得られるように、特定の一個のマグネット１３３の部分的に逆転している磁極の部分１３４の一端（前端）Ｅ１と他端（後端）Ｅ２が形成されている。
このように、第１変形例では、Ｕ相の検出信号ＳＵの立ち下がりのタイミングを時刻ｔ３から時刻ｔ３１に一定時間だけ遅らせることにより、Ｗ相の検出信号ＳＷの立下りのタイミングとＵ相の検出信号ＳＵの立ち上がりのタイミングとの間に一定の時間間隔を設けると共に、Ｕ相の検出信号ＳＵの立ち上がりのタイミングを時刻ｔ４から時刻ｔ３２に一定時間だけ早めることにより、Ｕ相の検出信号ＳＵの立ち上がりのタイミングとＶ相の検出信号ＳＶの立ち上がりのタイミングとの間に一定の時間間隔を設けている。このような一定の時間間隔は、例えば、検出信号ＳＵ，ＳＶ，ＳＷの各信号の遷移のタイミングの変動量を考慮して適切に設定され、例えば、そのような変動量がステージ番号「１」〜「６」の序列に影響を及ぼさないように設定される。
第１変形例によれば、Ｕ相の検出信号ＳＵの立ち下がりのタイミングを、Ｗ相の検出信号ＳＷが立ち下がる時刻ｔ３から時刻ｔ３１に遅らせることにより、時刻ｔ３から時刻ｔ３１までの期間、信号論理状態値ＬＵ，ＬＶ，ＬＷは、ステージ番号「２」を示す“１００”となる。その後、時刻ｔ３１から時刻ｔ３２までの期間、信号論理状態値ＬＵ，ＬＶ，ＬＷは、ステージ番号「２」と見做される“０００”となる。更にその後、Ｕ相の検出信号ＳＵの立ち上がりのタイミングを、Ｖ相の検出信号ＳＶが立ち上がる時刻ｔ４から時刻ｔ３２に早めることにより、時刻ｔ３２から時刻ｔ４までの期間、信号論理状態値ＬＵ，ＬＶ，ＬＷは、ステージ番号「２」を示す“１００”となる。従って、検出信号ＳＵ，ＳＶ，ＳＷを入力する例えば車両側のエンジン制御ユニットにおいて、検出信号ＳＵ，ＳＶ，ＳＷの信号論理状態値“０００”が示すステージ番号「０」をステージ番号「２」と見做せば、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間、信号論理状態値ＬＵ，ＬＶ，ＬＷはステージ番号「２」を示すものとなる。従って、スターターモーター１００の電磁石１１１の励磁電流の転流のタイミングを変更することなく、スターターモーター１００の駆動が可能となる。
また、第１変形例によれば、例えば、Ｗ相の検出信号ＳＷの立ち下りのタイミングが時刻ｔ３を中心として変動したとしても、その変動の大きさが上記の一定の時間間隔（ｔ３１−ｔ３）の範囲内であれば、Ｗ相の検出信号ＳＷが立ち下がってからＵ相の検出信号ＳＵが立ち下がるまでの期間、信号論理状態値ＬＵ，ＬＶ，ＬＷはステージ番号「２」を示す“１００”となる。また、Ｖ相の検出信号ＳＶが立ち上がるタイミングが時刻ｔ４を中心として変動したとしても、その変動の大きさが上記の一定の時間間隔（ｔ４−ｔ３２）の範囲内であれば、Ｕ相の検出信号ＳＵが立ち上がってからＶ相の検出信号ＳＶが立ち上がるまでの期間、信号論理状態値ＬＵ，ＬＶ，ＬＷは、ステージ番号「２」を示す“１００”となる。また、Ｕ相の検出信号ＳＵの立下りおよび立ち上がりの各タイミングがＶ相の検出信号ＳＶとＷ相の検出信号ＳＷに対して変動した場合も同様である。また、第１変形例によれば、ステージ番号「２」の後のステージ番号「３」の検出が遅れることもない。
従って、第１変形例によれば、マグネットの着磁のバラツキや、ホールＩＣの組み付け誤差などが生じたとしても、時刻ｔ３から時刻ｔ４の期間、検出信号ＳＵ，ＳＶ，ＳＷの信号論理状態値ＬＵ，ＬＶ，ＬＷはステージ番号「２」を示すので、スターターモーター１００の電磁石１１１の励磁電流の転流のタイミングを誤ることがなく、上述の特異点“０００”を検出する際のスターターモーター１００の動作を安定化させることができる。
また、第１変形例によれば、回転角α１がβ３＜α１＜β１の範囲内にあるため、Ｖ相のホールＩＣ１４２がマグネット１３２とマグネット１３３との間の変極点Ｐ２を通過して検出信号ＳＶが立ち上がる時刻ｔ４は、Ｕ相のホールＩＣ１４３がマグネット１３３の部分１３４の他端（後端）Ｅ２を通過して検出信号ＳＵが立ち上がる時刻ｔ３２よりも遅くなる。これにより、Ｖ相のホールＩＣ１４２がマグネット１３３のＮ極を検出する前に、Ｕ相のホールＩＣ１４３は、それと同一の磁極（Ｎ）を検出することができる。また、回転角α２がβ１＜α２＜β１＋β２の範囲内にあるため、Ｗ相のホールＩＣ１４１が変極点Ｐ１を通過してマグネット１３２のＳ極を検出する時刻ｔ３は、Ｕ相のホールＩＣ１４３がマグネット１３３の部分１３４のＳ極を検出する時刻ｔ３１よりも先になる。これにより、Ｗ相のホールＩＣ１４１がマグネット１３２のＳ極を検出した後に、Ｕ相のホールＩＣ１４３は、それと同一の磁極（Ｓ）を検出することができる。このように各マグネットの磁極の検出が行われることにより、時刻ｔ３１と時刻ｔ３２との間の期間において、三個のホールＩＣ１４１，１４２，１４３は、確実に同一磁極（Ｓ極）の磁束を検出することができる。従って、第１変形例によれば、ホールＩＣ１４３，１４２，１４１の検出信号ＳＵ，ＳＶ，ＳＷの信頼性が向上するので、確実に上述の特異点“０００”を検出することができ、スターターモーター１００の駆動時の転流のタイミングの誤動作を防止することができる。
・第２変形例
次に、本発明の実施形態の第２変形例を説明する。
上述の第１変形例では、ホールＩＣ１４１，１４２が、それぞれ、マグネット１３１のＮ極、マグネット１３２のＳ極、マグネット１３３のＮ極を検出し、ホールＩＣ１４３が、マグネット１３１のＮ極、マグネット１３２のＳ極、マグネット１３３のＮ極、マグネット１３３の部分１３４を検出するものとしたが、第２変形例では、これらの磁極の極性を反転させ、磁極が反転されたマグネット１３１〜１３３の各磁極をホールＩＣ１４１〜１４３により検出する。第２変形例では、上述の第１変形例で用いた図８を援用する。ただし、図８において、検出信号ＳＵ、ＳＶ，ＳＷを示す各波形の信号論理状態値（信号レベル）が入れ替えられる。従って、第２変形例では、図８において、例えば、検出信号ＳＵは、時刻ｔ０で立ち上がり、時刻ｔ２で立ち下がり、時刻ｔ３１で立ち上がり、時刻ｔ３２で立ち下がり、時刻ｔ５で立ち上がる波形となる。また、検出信号ＳＶは、例えば、時刻ｔ１で立ち上がり、時刻ｔ４で立ち下がる波形となる。また、検出信号ＳＷは、例えば、時刻ｔ３で立ち上がる波形となる。
第２変形例のスターターモーター１００によれば、Ｕ相のホールＩＣ１４３が特定の一個のマグネット１３３を検出する場合、ホールＩＣ１４３（第１磁極検出素子）によって特定の一個のマグネット１３３の部分的に逆転している磁極の部分１３４を検出して得られる検出信号ＳＵ（第１信号）は、Ｗ相のホールＩＣ１４１（第３磁極検出素子）によって検出される検出信号ＳＷ（第３信号）が立ち上がった時刻ｔ３の後の時刻ｔ３１で立ち上がり、Ｖ相のホールＩＣ１４２（第２磁極検出素子）によって検出される検出信号ＳＶ（第２信号）は、Ｕ相のホールＩＣ１４３によって特定の一個のマグネット１３３の部分的に逆転している磁極の部分１３４を検出して得られる検出信号ＳＵ（第１信号）が立ち下がった時刻ｔ３２の後の時刻ｔ４で立ち下がる。
第２変形例では、信号論理状態値ＬＵ，ＬＶ，ＬＷの各値が反転しているため、例えば、車両側のエンジン制御ユニットにおいて、各信号論理状態値を反転させて処理すれば、第２変形例によっても第１変形例と同様の効果を得ることができる。
・第３変形例
次に、本発明の実施形態の第３変形例を説明する。
図９は、本発明の実施形態の第３変形例における電磁回転装置であるスターターモーター１００を説明するための図である。第３変形例におけるスターターモーター１００によれば、Ｕ相のホールＩＣ１４３が特定の一個のマグネット１３３の磁界を検出する場合、Ｗ相のホールＩＣ１４１（第３磁極検出素子）によって検出される検出信号ＳＷ（第３信号）は、Ｕ相のホールＩＣ１４３（第１磁極検出素子）によって特定の一個のマグネット１３３の部分的に逆転している磁極の部分１３４を検出して得られる検出信号ＳＵ（第１信号）が信号論理状態値“１”（第１状態）から信号論理状態値“０”（第２状態）に切り替わった後に、信号論理状態値“１”（第１状態）から信号論理状態値“０”（第２状態）に切り替わり、Ｕ相のホールＩＣ１４３（第１磁極検出素子）によって特定の一個のマグネット１３３の部分的に逆転している磁極の部分１３４を検出して得られる検出信号ＳＵ（第１信号）は、Ｖ相のホールＩＣ１４２（第２磁極検出素子）によって検出される検出信号ＳＶ（第２信号）が信号論理状態値“０”（第２状態）から信号論理状態値“１”（第１状態）に切り替わった後に、信号論理状態値“０”（第２状態）から信号論理状態値“１”（第１状態）に切り替わる。
また、第３変形例では、Ｕ相の検出信号ＳＵは、Ｗ相の検出信号ＳＷが立ち下がる規定の時刻ｔ３を基準として一定時間だけ早い時刻ｔ２１で立下り、Ｖ相の検出信号ＳＶが立ち上がる規定の時刻ｔ４を基準として一定時間だけ遅い時刻ｔ４１で立ち上がる。このようなＵ相の検出信号ＳＵの波形が得られるように、特定の一個のマグネット１３３の部分１３４の一端Ｅ１と他端Ｅ２が形成されている。
このように、第３変形例では、Ｕ相の検出信号ＳＵの立ち下がりのタイミングを時刻ｔ３から時刻ｔ２１に早めることにより、Ｗ相の検出信号ＳＷの立ち下りのタイミングとＵ相の検出信号ＳＵの立ち下がりのタイミングとの間に一定の時間間隔を設けると共に、Ｕ相の検出信号ＳＵの立ち上がりのタイミングを時刻ｔ４から時刻ｔ４１に遅らせることにより、Ｕ相の検出信号ＳＵの立ち上がりのタイミングとＶ相の検出信号ＳＶの立ち上がりのタイミングとの間に一定の時間間隔を設けている。このような一定の時間間隔は、前述した第１変形例と同様に、例えば、検出信号ＳＵ，ＳＶ，ＳＷの各信号の遷移のタイミングの変動量を考慮して適切に設定される。
第３変形例によれば、スターターモーター１００の回転に伴い、検出信号ＳＵ，ＳＶ，ＳＷの各信号論理状態値ＬＵ，ＬＶ，ＬＷが、時刻ｔ２から、“１０１”、“００１”、“０００”、“０１０”、“１１０”のように順次変化する。この場合、検出信号ＳＵ，ＳＶ，ＳＷを入力する例えば車両側のエンジン制御ユニットにおいて、信号論理状態値“１０１”の後の信号論理状態値“００１”によって示されるステージ番号「６」をステージ番号「１」と読み替え、信号論理状態値“０００”によって示されるステージ番号「０」をステージ番号「２」と見做し、信号論理状態値“０１０”によって示されるステージ番号「４」をステージ番号「３」と読み替えれば、電磁石１１１の励磁電流の転流のタイミングを変更することなく、スターターモーター１００の駆動が可能となる。従って、第３変形例によっても第１変形例と同様の効果を得ることができ、マグネットの着磁のバラツキや、ホールＩＣの組み付け誤差などが生じたとしても、上述の特異点を確実に検出し、電磁回転装置であるスターターモーター１００の動作を安定化させることができる。
・第４変形例
次に、本発明の実施形態の第４変形例を説明する。
図１０は、本発明の実施形態の第４変形例における電磁回転装置であるスターターモーター１００を説明するための図である。第４変形例では、前述の第１変形例と同様に、Ｕ相のホールＩＣ１４３が特定の一個のマグネット１３３の磁界を検出する場合、Ｕ相の検出信号ＳＵの立下りのタイミングをＷ相の検出信号ＳＷの立下りのタイミングよりも後に設定し、Ｖ相の検出信号ＳＶの立ち上がりのタイミングをＵ相の検出信号ＳＵの立ち上がりのタイミングの後に設定するが、第４変形例では、Ｕ相の検出信号ＳＵを基準として、Ｗ相の検出信号ＳＷのタイミングとＶ相の検出信号ＳＶのタイミングとを調整している。
具体的には、第４変形例によるスターターモーター１００によれば、Ｕ相のホールＩＣ１４３が特定の一個のマグネット１３３の磁界を検出する場合、Ｗ相のホールＩＣ１４１（第３磁極検出素子）によって検出される検出信号（第３信号）は、Ｕ相のホールＩＣ１４３（第１磁極検出素子）によって特定の一個のマグネット１３３の部分的に逆転している磁極の部分１３４を検出して得られる検出信号ＳＵ（第１信号）が立ち下がる規定の時刻ｔ３の前の時刻ｔ２２で立下り、Ｖ相のホールＩＣ１４２（第２磁極検出素子）によって検出される検出信号ＳＶ（第２信号）は、Ｕ相のホールＩＣ１４３によって特定の一個のマグネット１３３の部分的に逆転している磁極の部分１３４を検出して得られる検出信号ＳＵ（第１信号）が立ち上がった規定の時刻ｔ３の後の時刻ｔ４２で立ち上がる。
このように、第４変形例では、Ｗ相の検出信号ＳＷは、Ｕ相の検出信号ＳＵが立ち下がる規定の時刻ｔ３を基準として一定時間だけ早い時刻ｔ２２で立下り、Ｖ相の検出信号ＳＶは、Ｕ相の検出信号ＳＵが立ち上がる規定の時刻ｔ４を基準として一定時間だけ遅い時刻ｔ４２で立ち上がる。このようなＷ相の検出信号ＳＷおよびＶ相の検出信号ＳＶの各波形が得られるように、特定の一個のマグネット１３３と、それを挟む二個のマグネット１３２，１３２が形成されている。
第４変形例によれば、スターターモーター１００の回転に伴い、検出信号ＳＵ，ＳＶ，ＳＷの信号論理状態値ＬＵ，ＬＶ，ＬＷが、時刻ｔ２から、“１０１”、“１００”、“０００”、“１００”、“１１０”のように順次変化する。この場合、例えば車両側のエンジン制御ユニットにおいて、信号論理状態値“０００”によって示されるステージ番号「０」をステージ番号「２」と見做せば、ステージ番号の序列に変動が発生しない。ただし、第４変形例では、ステージ番号「２」の期間が時刻ｔ２２から時刻ｔ４２に及び、本来の時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間よりも長くなる。このため、例えば車両側のエンジン制御ユニットの処理においてステージ番号「２」となる期間を補正すれば、電磁石１１の励磁電流の転流のタイミングを変更することなく、スターターモーター１００の駆動が可能となる。
従って、第４変形例によっても第１変形例と同様の効果を得ることができ、マグネットの着磁のバラツキや、ホールＩＣの組み付け誤差などが生じたとしても、上述の特異点を確実に検出し、電磁回転装置であるスターターモーター１００の動作を安定化させることができる。
・第５変形例
次に、本発明の実施形態の第５変形例を説明する。
第５変形例では、Ｕ相の検出信号ＳＵの遷移のタイミングが、Ｖ相の検出信号ＳＶおよびＷ相の検出信号ＳＷに対して遅れる方向に変動する状況を想定している。
図１１は、本発明の実施形態の第５変形例における電磁回転装置であるスターターモーター１００を説明するための図である。第５変形例によるスターターモーター１００によれば、Ｕ相のホールＩＣ１４３（第１磁極検出素子）によって特定の一個の前記マグネット１３３の部分的に逆転している磁極の部分１３４を検出して得られる検出信号ＳＵ（第１信号）は、Ｗ相のホールＩＣ１４１（第３磁極検出素子）によって検出される検出信号ＳＷ（第３信号）が信号論理状態値“１”（第１状態）から信号論理状態値“０”（第２状態）に切り替わった規定の時刻ｔ３の後の時刻ｔ３３に信号論理状態値“１”（第１状態）から信号論理状態値“０”（第２状態）に切り替わり、Ｖ相のホールＩＣ１４２（第２磁極検出素子）によって検出される検出信号ＳＶ（第２信号）が信号論理状態値“０”（第２状態）から信号論理状態値“１”（第１状態）に切り替わった規定の時刻ｔ４の後の時刻ｔ４３に信号論理状態値“０”（第２状態）から信号論理状態値“１”（第１状態）に切り替わる。
このように、第５変形例では、Ｕ相の検出信号ＳＵは、Ｗ相の検出信号ＳＷが立ち下がる規定の時刻ｔ３を基準として一定時間だけ遅い時刻ｔ３３で立下り、Ｖ相の検出信号ＳＶが立ち上がる規定の時刻ｔ４を基準として一定時間だけ遅い時刻ｔ４３で立ち上がる。このようなＵ相の検出信号ＳＵの波形が得られるように、特定の一個のマグネット１３３の磁極が逆転した部分１３４の一端Ｅ１と他端Ｅ２が形成されている。
第５変形例によれば、スターターモーター１００の回転に伴い、検出信号ＳＵ，ＳＶ，ＳＷの信号論理状態値ＬＵ，ＬＶ，ＬＷが、時刻ｔ２から、“１０１”、“１００”、“０００”、“０１０”、“１１０”のように順次変化する。この場合、例えば車両側のエンジン制御ユニットにおいて、信号論理状態値“０００”によって示されるステージ番号「０」をステージ番号「２」と見做し、信号論理状態値“０１０”によって示されるステージ番号「４」をステージ番号「３」と読み替えれば、ステージ番号の序列に変動が発生しない。
従って、第５変形例によれば、第１変形例と同様の効果を得ることができ、マグネットの着磁のバラツキや、ホールＩＣの組み付け誤差などが生じたとしても、上述の特異点を確実に検出し、電磁回転装置であるスターターモーター１００の動作を安定化させることができる。特に、第５変形例では、Ｕ相の検出信号ＳＵの遷移のタイミングが、Ｖ相の検出信号ＳＶおよびＷ相の検出信号ＳＷに対して進む方向に変動する状況において、スターターモーター１００の動作を有効に安定化させることができる。
・第６変形例
次に、本発明の実施形態の第６変形例を説明する。
第６変形例では、Ｕ相の検出信号ＳＵの遷移のタイミングが、Ｖ相の検出信号ＳＶおよびＷ相の検出信号ＳＷに対して進む方向に変動する状況を想定している。
図１２は、本発明の実施形態の第６変形例における電磁回転装置であるスターターモーター１００を説明するための図である。第６変形例によるスターターモーター１００によれば、Ｕ相のホールＩＣ１４３（第１磁極検出素子）によって特定の一個のマグネット１３３の部分的に逆転している磁極の部分１３４を検出して得られる検出信号ＳＵ（第１信号）は、Ｗ相のホールＩＣ１４１（第３磁極検出素子）によって検出される検出信号ＳＷ（第３信号）が信号論理状態値“１”（第１状態）から信号論理状態値“０”（第２状態）に切り替わった時刻ｔ３の前の時刻ｔ２４に信号論理状態値“１”（第１状態）から信号論理状態値“０”（第２状態）に切り替わり、Ｖ相のホールＩＣ１４２（第２磁極検出素子）によって検出される検出信号ＳＶ（第２信号）が信号論理状態値“０”（第２状態）から信号論理状態値“１”（第１状態）に切り替わる時刻ｔ４の前の時刻ｔ３４に信号論理状態値“０”（第２状態）から信号論理状態値“１”（第１状態）に切り替わる。
このように、第６変形例では、Ｕ相の検出信号ＳＵは、Ｗ相の検出信号ＳＷが立ち下がる規定の時刻ｔ３を基準として一定時間だけ早い時刻ｔ２４で立下り、Ｖ相の検出信号ＳＶが立ち上がる規定の時刻ｔ４を基準として一定時間だけ早い時刻ｔ３４で立ち上がる。このようなＵ相の検出信号ＳＵの波形が得られるように、特定の一個のマグネット１３３の磁極が逆転した部分１３４の一端Ｅ１と他端Ｅ２が形成されている。
第６変形例によれば、スターターモーター１００の回転に伴い、検出信号ＳＵ，ＳＶ，ＳＷの信号論理状態値ＬＵ，ＬＶ，ＬＷが、時刻ｔ２から、“１０１”、“００１”、“０００”、“１００”、“１１０”のように順次変化する。この場合、例えば車両側のエンジン制御ユニットにおいて、信号論理状態値“００１”によって示されるステージ番号「６」をステージ番号「１」と読み替え、信号論理状態値“０００”によって示されるステージ番号「０」をステージ番号「２」と見做せば、ステージ番号の序列に変動が発生しない。
従って、第６変形例によれば、第１変形例と同様の効果を得ることができ、マグネットの着磁のバラツキや、ホールＩＣの組み付け誤差などが生じたとしても、上述の特異点を確実に検出し、電磁回転装置であるスターターモーター１００の動作を安定化させることができる。特に、第６変形例では、Ｕ相の検出信号ＳＵの遷移のタイミングが、Ｖ相の検出信号ＳＶおよびＷ相の検出信号ＳＷに対して遅れる方向に変動する状況において、スターターモーター１００の動作を有効に安定化させることができる。
なお、本発明は上記した各実施形態及び変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。たとえば、上記した実施形態では電磁回転装置であるスターターモーター１００の一回転の特異点を検出するため、内周側がＮ極の特定の一個のマグネット１３３のみ、軸線方向の一端と回転方向の中央の部分１３４の内周側の磁極がＳ極に逆転していることを例示した。しかしながら、内周側がＳ極の特定の一個のマグネットのみ、軸線方向の一端と回転方向の中央の部分の内周側の磁極がＮ極に逆転していてもよい（図示せず）。
また、上記した実施形態では電磁回転装置をスターターモーター１００に利用することを例示した。しかしながら、電磁回転装置をジェネレーターに利用してもよく、スターターモーターとジェネレーターとを兼用したスタータージェネレーターとしてもよい（ともに図示せず）。
さらに、上記した実施形態ではレシプロエンジン２２０として一般的なシリンダー２２１の内部をピストン２２２が往復する構造を例示した。しかしながら、本発明で云うレシプロエンジンとは、いわゆるロータリーエンジンも内包する（図示せず）。
上記した電磁回転装置によれば、三個の磁極検出素子で、相対回転の一回転での一つの特異点を検出することができる。
１００ スターターモーター(電磁回転装置)
１１０ ステータ
１１１ 電磁石
１２０ ローター
１３１〜１３３ マグネット
１３４ 部分
１４１〜１４３ ホールＩＣ(磁極検出素子)
【０００５】
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［００１９］
上述のようなスターターモーター３００は、一回転の一点を特異点として検出することができるので、たとえば、レシプロエンジンをスムースに始動させるようなことができる。しかしながら、上述したスターターモーター３００は、一回転の一点を特異点として検出するために、磁極検出素子として四個のホールＩＣ３４１〜３４４を必要としている。
［００２０］
本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、磁極検出素子の個数を削減することができる電磁回転装置、この電磁回転装置からなるスターターモーターを有しているエンジンアッセンブリー、このエンジンアッセンブリーを有しているエンジン車両、電磁回転装置のマグネット、を提供するものである。
課題を解決するための手段
［００２１］
本発明の一の態様によれば、電磁回転装置は、円環状に配列されている複数のマグネットの個々に位置するＮ極およびＳ極の一方を相対回転する三個の磁極検出素子の一個が検出するときに他方を残余の二個が検出する電磁回転装置であって、相対回転により特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を三個の前記磁極検出素子の特定の一個が検出するときに残余の二個の前記磁極検出素子が他の前記マグネットの同一の磁極を検出し、前記マグネットは、三個の前記磁極検出素子の特定の一個によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる信号が遷移するタイミングと、三個の前記磁極検出素子の特定の一個が特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出するときに残余の二個の前記磁極検出素子によって他の前記マグネットの磁極を検出して得られる信号が遷移するタイミングとの間に一定の時間間隔が生じるように形成されている。
［００２２］
したがって、この電磁回転装置では、円環状に配列されている複数のマグネットの交互に位置するＮ極およびＳ極の、一方を相対回転する三個の磁極検出素子の一個で検出するとともに、他方を残余の二個で検出する。ただし、マグネットの特定の一個の磁極が部分的に逆転しており、この特定の一個のマグネットの一部の逆転している磁極を、相対回転により三個の磁極検出素子の特定の一個が検出するとき、残余の二個の磁極検出素子が他のマグネットの同一の磁極を検出する。つまり、通常は三個の磁極検出素子が一個と二個との組み合わせで相違する磁極を検出するが、特定の一個のマグネット
【０００６】
の一部の逆転している磁極を特定の一個の磁極検出素子が検出するときのみ、三個の磁極検出素子が同一の磁極を検出する。このため、三個の磁極検出素子で相対回転の一回転での一つの特異点が検出される。
また、仮に、三個の前記磁極検出素子の特定の一個によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる信号が遷移するタイミングと、残余の二個の前記磁極検出素子によって他の前記マグネットの磁極を検出して得られる信号が遷移するタイミングとが、それぞれ変動したとしても、その変動が上記一定の時間間隔の範囲内であれば、これらのタイミングの時系列順が逆転することがなくなる。このため、電磁回転装置の動作を安定化させることが可能になる。
［００２３］
本発明の他の態様によれば、電磁回転装置は、Ｎ極およびＳ極が交互に位置するように複数のマグネットが円環状に配列されており、円環状に配列されている複数の前記マグネットのＮ極およびＳ極の一方を相対回転する三個の磁極検出素子の一個が検出するときに他方を残余の二個が検出する電磁回転装置であって、磁極が部分的に逆転している特定の一個の前記マグネットと、相対回転により特定の一個の前記マグネットの逆転している磁極を検出する位置に配置されている特定の一個の前記磁極検出素子と、相対回転により特定の一個の前記磁極検出素子が特定の一個の前記マグネットの逆転している磁極を検出するときに他の前記マグネットの同一の磁極を検出する位置に配置されている残余の二個の前記磁極検出素子と、を有し、前記マグネットは、三個の前記磁極検出素子の特定の一個によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる信号が遷移するタイミングと、三個の前記磁極検出素子の特定の一個が特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出するときに残余の二個の前記磁極検出素子によって他の前記マグネットの磁極を検出して得られる信号が遷移するタイミングとの間に一定の時間間隔が生じるように形成されている。
［００２４］
したがって、この電磁回転装置では、円環状に配列されている複数のマグネットの交互に位置するＮ極およびＳ極の一方を、相対回転する三個の磁極検出素子の一個で検出するとともに、他方を残余の二個で検出する。ただし、マグネットの特定の一個の磁極が部分的に逆転しており、この特定の一個のマグネットの一部の逆転している磁極を、相対回転により三個の磁極検出素子の特定の一個が検出するとき、残余の二個の磁極検出素子が他のマグネットの同一の磁極を検出する。つまり、通常は三個の磁極検出素子が一個と二個との組み合わせで相違する磁極を検出するが、特定の一個のマグネットの一部の逆転している磁極を特定の一個の磁極検出素子が検出するときのみ、三個の磁極検出素子が同一の磁極を検出する。
また、仮に、三個の前記磁極検出素子の特定の一個によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる信号が遷移するタイミングと、残余の二個の前記磁極検出素子によって他の前記マグネットの磁極を検出して得られる信号が遷移するタイミングとが、それぞれ変動したとしても、その変動が上記一定の時間間隔の範囲内であれば、これらのタイミングの時系列順が逆転することがなくなる。このため、電磁回転装置の動作を安定化させることが可能になる。
［００２５］
上述のような電磁回転装置において、本発明の他の態様によれば、特定の一個の前記マグネットは、軸線方向の一部で磁極が逆転しており、相対回転により特定の一個の前記マグネットの逆転している磁極を検出する軸線方向の位置に特定の一個の前記磁極検出素子が配置されており、相対回転により特定
【０００８】
［００３０］
したがって、この電磁回転装置では、複数の電磁石は、円環状に配列されている複数のマグネットと対向する位置に円環状に配列されていて磁極が個々に適宜逆転される。ステータは、複数のマグネットおよび複数の電磁石の一方が装着されている。ローターは、複数のマグネットおよび複数の電磁石の一方が装着されていてステータに回転自在に支持されている。このため、複数の電磁石の磁極を個々に適宜変化させることにより、ローターをステータに対して回転駆動する。
［００３１］
［００３２］
［００３３］
上述のような電磁回転装置において、本発明の他の態様としては、例えば、三個の前記磁極検出素子の特定の一個を第１磁極検出素子とし、残余の二個の前記磁極検出素子を第２磁極検出素子および第３磁極検出素子としたときに、前記第１磁極検出素子によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる第１信号は、前記第３磁極検出素子によって検出される第３信号が第１状態から第２状態に切り替わった後に、
【００１３】
動したとしても、それらの変動が一定の時間間隔の範囲内であれば、それらのタイミングの時系列順が逆転することがなくなる。このため、電磁回転装置の動作を安定化させることが可能になる。
［００４４］
上述のような電磁回転装置において、本発明の他の態様としては、例えば、三個の前記磁極検出素子の特定の一個を第１磁極検出素子とし、残余の二個の前記磁極検出素子を第２磁極検出素子および第３磁極検出素子としたときに、前記第３磁極検出素子によって検出される第３信号は、前記第１磁極検出素子によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる第１信号が第１状態から第２状態に切り替わった後に、第１状態から第２状態に切り替わり、前記第１磁極検出素子によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる第１信号は、前記第２磁極検出素子によって検出される第２信号が第２状態から第１状態に切り替わった後に、第２状態から第１状態に切り替わる。
［００４５］
したがって、この電磁回転装置では、仮に、三個の前記磁極検出素子の特定の一個によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる信号が第１状態から第２状態に切り替わるタイミングと、前記第３磁極検出素子によって検出される第３信号が第１状態から第２状態に切り替わるタイミングとが相対的に変動し、また、第１磁極検出素子によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる第１信号が第２状態から第１状態に切り替わるタイミングと、前記第２磁極検出素子によって検出される第２信号が第２状態から第１状態に切り替わるタイミングとが相対的に変動したとしても、それらの変動が上記一定の時間間隔の範囲内であれば、これらのタイミングの時系列順が逆転することがなくなる。このため、電磁回転装置の動作を安定化させることが可能になる。
［００４６］
本発明の他の態様によれば、エンジンアッセンブリーは、上記した本発明の各態様のいずれかの態様に係る電磁回転装置からなるスターターモーターによりレシプロエンジンが始動されるエンジンアッセンブリーであって、
【００１４】
前記レシプロエンジンは、少なくとも一個のピストンがシリンダーの内部を往復し、前記スターターモーターは、少なくとも一個の前記ピストンが前記シリンダーの上死点に位置したときに特定の一個の前記磁極検出素子が特定の一個の前記マグネットの逆転している磁極を検出し、この検出のタイミングで上死点に前記ピストンが位置する前記シリンダーを点火する点火手段を有している。
［００４７］
したがって、このエンジンアッセンブリーでは、レシプロエンジンの少なくとも一個のシリンダーの内部を往復するピストンが上死点に位置したとき、特定の一個の磁極検出素子が特定の一個のマグネットの逆転している磁極を検出し、この検出のタイミングで上死点にピストンが位置するシリンダーを点火手段が点火する。
［００４８］
本発明の他の態様によれば、エンジン車両は、上記した本発明の態様に係るエンジンアッセンブリーと、前記エンジンアッセンブリーの前記スターターモーターで始動される前記レシプロエンジンの駆動力で少なくとも一部が回転駆動される複数の車輪と、を有している。したがって、このエンジン車両では、複数の車輪の少なくとも一部がスムースに始動されるレシプロエンジンで回転駆動される。
［００４９］
本発明の他の態様によれば、マグネットは、上記した本発明の各態様のいずれかの態様に係る電磁回転装置の特定の一個の前記マグネットであって、軸線方向の一部かつ回転方向の中央部分で磁極が部分的に逆転している。
［００５０］
なお、本発明の態様に係る各種の構成要素は、必ずしも個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素を一個の部材として形成していること、一つの構成要素を複数の部材で形成していること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等を許容する。
［００５１］
また、本発明で云う“円環状に配列されている複数のマグネットの交互に位置するＮ極およびＳ極の、一方を相対回転する三個の磁極検出素子の一個で検出するとともに、他方を残余の二個で検出する”とは、“１０１，１０

Claims (15)

  1. 円環状に配列されている複数のマグネットの個々に位置するＮ極およびＳ極の一方を相対回転する三個の磁極検出素子の一個が検出するときに他方を残余の二個が検出する電磁回転装置であって、
    相対回転により特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を三個の前記磁極検出素子の特定の一個が検出するときに残余の二個の前記磁極検出素子が他の前記マグネットの同一の磁極を検出する電磁回転装置。
  2. Ｎ極およびＳ極が交互に位置するように複数のマグネットが円環状に配列されており、円環状に配列されている前記マグネットのＮ極およびＳ極の一方を相対回転する三個の磁極検出素子の一個が検出するときに他方を残余の二個が検出する電磁回転装置であって、
    磁極が部分的に逆転している特定の一個の前記マグネットと、
    相対回転により特定の一個の前記マグネットの逆転している磁極を検出する位置に配置されている特定の一個の前記磁極検出素子と、
    相対回転により特定の一個の前記磁極検出素子が特定の一個の前記マグネットの逆転している磁極を検出するときに他の前記マグネットの同一の磁極を検出する位置に配置されている残余の二個の前記磁極検出素子と、を有している電磁回転装置。
  3. 特定の一個の前記マグネットは、軸線方向の一部で磁極が逆転しており、
    相対回転により特定の一個の前記マグネットの逆転している磁極を検出する軸線方向の位置に特定の一個の前記磁極検出素子が配置されており、
    相対回転により特定の一個の前記マグネットの逆転していない磁極を検出する軸線方向の位置に残余の二個の前記磁極検出素子が配置されている、請求項１または２に記載の電磁回転装置。
  4. 特定の一個の前記マグネットは、回転方向の一部で磁極が逆転している、請求項１ないし３の何れか一項に記載の電磁回転装置。
  5. 特定の一個の前記マグネットは、回転方向の中央部分で磁極が逆転している、請求項４に記載の電磁回転装置。
  6. 円環状に配列されている複数の前記マグネットと対向する位置に円環状に配列されていて磁極が個々に適宜逆転される複数の電磁石と、
    複数の前記マグネットおよび複数の前記電磁石の一方が装着されているステータと、
    複数の前記マグネットおよび複数の前記電磁石の一方が装着されていて前記ステータに回転自在に支持されているローターとを、さらに有している、請求項１ないし５の何れか一項に記載の電磁回転装置。
  7. 三個の前記磁極検出素子の特定の一個によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる信号が遷移するタイミングと、三個の前記磁極検出素子の特定の一個が特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出するときに残余の二個の前記磁極検出素子によって他の前記マグネットの磁極を検出して得られる信号が遷移するタイミングとの間に一定の時間間隔が生じるように、前記複数のマグネットが形成されている請求項１から６の何れか１項に記載の電磁回転装置。
  8. 三個の前記磁極検出素子の特定の一個を第１磁極検出素子とし、残余の二個の前記磁極検出素子を第２磁極検出素子および第３磁極検出素子としたときに、
    前記第１磁極検出素子によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる第１信号は、前記第３磁極検出素子によって検出される第３信号が第１状態から第２状態に切り替わった後に、第１状態から第２状態に切り替わり、前記第２磁極検出素子によって検出される第２信号が第２状態から第１状態に切り替わった後に、第２状態から第１状態に切り替わる請求項１から６の何れか１項に記載の電磁回転装置。
  9. 三個の前記磁極検出素子の特定の一個を第１磁極検出素子とし、残余の二個の前記磁極検出素子を第２磁極検出素子および第３磁極検出素子としたときに、
    前記第１磁極検出素子によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる第１信号は、前記第３磁極検出素子によって検出される第３信号が第１状態から第２状態に切り替わった後に、第１状態から第２状態に切り替わり、
    前記第２磁極検出素子によって検出される第２信号は、前記第１磁極検出素子によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる第１信号が第２状態から第１状態に切り替わった後に、第２状態から第１状態に切り替わる請求項１から６の何れか１項に記載の電磁回転装置。
  10. 三個の前記磁極検出素子の特定の一個を第１磁極検出素子とし、残余の二個の前記磁極検出素子を第２磁極検出素子および第３磁極検出素子としたときに、
    前記第１磁極検出素子によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる第１信号は、前記第３磁極検出素子によって検出される第３信号が立ち下がった後に、立下り、
    前記第２磁極検出素子によって検出される第２信号は、前記第１磁極検出素子によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる第１信号が立ち上がった後に、立ち上がる請求項１から６の何れか１項に記載の電磁回転装置。
  11. 三個の前記磁極検出素子の特定の一個を第１磁極検出素子とし、残余の二個の前記磁極検出素子を第２磁極検出素子および第３磁極検出素子としたときに、
    前記第１磁極検出素子によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる第１信号は、前記第３磁極検出素子によって検出される第３信号が立ち上がった後に、立ち上がり、
    前記第２磁極検出素子によって検出される第２信号は、前記第１磁極検出素子によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる第１信号が立ち下がった後に、立ち下がる請求項１から６の何れか１項に記載の電磁回転装置。
  12. 三個の前記磁極検出素子の特定の一個を第１磁極検出素子とし、残余の二個の前記磁極検出素子を第２磁極検出素子および第３磁極検出素子とし、
    前記第１磁極検出素子と前記第２磁極検出素子との間の回転角をα１とし、
    前記第１磁極検出素子と前記第３磁極検出素子との間の回転角をα２とし、
    前記複数のマグネット間に位置する変極点間の回転角をβ１とし、
    前記変極点から前記特定の一個のマグネットの部分的に逆転している磁極の一端までの回転角をβ２とし、
    前記変極点から前記特定の一個のマグネットの部分的に逆転している磁極の他端までの回転角をβ３としたときに、
    前記回転角α１は、β３＜α１＜β１なる条件を満足し、且つ、前記回転角α２は、β１＜α２＜β１＋β２なる条件を満足する請求項１から６の何れか１項に記載の電磁回転装置。
  13. 三個の前記磁極検出素子の特定の一個を第１磁極検出素子とし、残余の二個の前記磁極検出素子を第２磁極検出素子および第３磁極検出素子としたときに、
    前記第３磁極検出素子によって検出される第３信号は、前記第１磁極検出素子によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる第１信号が第１状態から第２状態に切り替わった後に、第１状態から第２状態に切り替わり、
    前記第１磁極検出素子によって特定の一個の前記マグネットの部分的に逆転している磁極を検出して得られる第１信号は、前記第２磁極検出素子によって検出される第２信号が第２状態から第１状態に切り替わった後に、第２状態から第１状態に切り替わる請求項１から６の何れか１項に記載の電磁回転装置。
  14. 請求項１から１３の何れか１項に記載の電磁回転装置からなるスターターモーターによりレシプロエンジンが始動されるエンジンアッセンブリーであって、
    前記レシプロエンジンは、少なくとも一個のピストンがシリンダーの内部を往復し、
    前記スターターモーターは、少なくとも一個の前記ピストンが前記シリンダーの上死点に位置したときに特定の一個の前記磁極検出素子が特定の一個の前記マグネットの逆転している磁極を検出し、この検出のタイミングで上死点に前記ピストンが位置する前記シリンダーを点火する点火手段を有しているエンジンアッセンブリー。
  15. 請求項１４に記載のエンジンアッセンブリーと、
    前記エンジンアッセンブリーの前記スターターモーターで始動される前記レシプロエンジンの駆動力で少なくとも一部が回転駆動される複数の車輪と、を有しているエンジン車両。
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