WO2014051011A1 - 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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WO2014051011A1
WO2014051011A1 PCT/JP2013/076159 JP2013076159W WO2014051011A1 WO 2014051011 A1 WO2014051011 A1 WO 2014051011A1 JP 2013076159 W JP2013076159 W JP 2013076159W WO 2014051011 A1 WO2014051011 A1 WO 2014051011A1
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WO
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magnetic pole
specific
magnet
detecting
pole detection
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PCT/JP2013/076159
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English (en)
French (fr)
Inventor
萩村 将巳
舘岡 和弥
Original Assignee
株式会社ミツバ
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/08Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using magnetic effect devices, e.g. Hall-plates, magneto-resistors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/245Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
    • G01D5/2454Encoders incorporating incremental and absolute signals
    • G01D5/2455Encoders incorporating incremental and absolute signals with incremental and absolute tracks on the same encoder
    • G01D5/2457Incremental encoders having reference marks

Definitions

  • the present invention relates to an electromagnetic rotating device used for a starter motor of a reciprocating engine, an engine assembly having a starter motor composed of the electromagnetic rotating device, and an engine vehicle having the engine assembly.
  • a reciprocating engine is started by a starter motor that is an electromagnetic rotating device.
  • a starter motor that is an electromagnetic rotating device.
  • Such ignition timing is usually detected by a crank sensor of a reciprocating engine or the like, but the present applicant has proposed to detect it by a starter motor directly connected to the reciprocating engine (see, for example, Patent Document 1). .
  • FIG. 13 is a plan view showing the internal structure of the starter motor
  • FIG. 14 is a positional relationship between the magnetic poles of a plurality of magnets of a rotor of a conventional starter motor and a Hall IC (IntegratedIntegrCircuit) which is a magnetic pole detection element.
  • FIG. 15 is an exploded perspective view showing the structure of the sensor unit.
  • a starter motor 300 illustrated as a conventional example includes a stator 310, a rotor 320, and Hall ICs 341 to 344 as four magnetic pole detection elements as main parts.
  • the stator 310 has a plurality of electromagnets 311 arranged in an annular shape.
  • the plurality of electromagnets 311 of the stator 310 are arranged in a radial manner, and generate magnetic forces of the S pole and the N pole in a reversible manner by electric power appropriately supplied from the outside.
  • the rotor 320 has a plurality of magnets 331 to 333 arranged in an annular shape on the outer periphery of the plurality of electromagnets 311 of the stator 310 having the above-described structure. As shown in FIGS. 13 and 14B, these magnets 331 to 333 are opposite to the electromagnet 311 of the stator 310, and the magnet 331 having an S-pole on the inner circumferential side and an N-pole on the outer circumferential side (not shown) Magnets 332 having an N pole on the circumferential side and an S pole on the outer circumferential side are alternately arranged. However, only one specific magnet 333 having an S pole on the inner peripheral side has the magnetic pole of the portion 334 at one end in the axial direction reversed to the N pole.
  • the plurality of magnets 331 to 333 of the rotor 320 as described above are arranged in an annular shape, and the annular rotor 320 including these magnets 331 to 333 is rotatably supported on the outer periphery of the cylindrical stator 310. Has been.
  • four Hall ICs 341 are located at positions where the S poles and N poles alternately located on the inner peripheral side of the plurality of magnets 331 and 332 of the rotatable rotor 320 are detected.
  • To 344 are arranged.
  • the U-phase Hall IC 341, the V-phase Hall IC 342, and the W-phase Hall IC 343 are the sensors of the sensor unit 340 as shown in FIG.
  • the sensor unit 340 is fixed to the stator 310 as shown in FIG.
  • the U-phase Hall IC 341, the V-phase Hall IC 342, and the W-phase Hall IC 343 can detect one of the plurality of magnets 331 and 332 in common.
  • the U-phase Hall IC 341, the V-phase Hall IC 342, and the W-phase Hall IC 343 can also detect two adjacent magnets 331 and 332 separately.
  • the P-phase Hall IC 344 which is a specific one, is usually arranged in the rotation direction so as to detect the magnetic pole of the same magnet 333 as the U-phase Hall IC 341.
  • this P-phase Hall IC 344 detects the inverted N pole of the portion 334 of one specific magnet 333, as shown in FIG. 14 and FIG. Are arranged above the Hall IC 342 and the W-phase Hall IC 343 in the drawing.
  • the P-phase Hall IC 344 detects the inverted N pole of the upper end portion 334 of the specific magnet 333 having the S pole on the inner periphery side as “1” due to relative rotation.
  • the U-phase Hall IC 341 detects the S pole, which is a different magnetic pole of the two previous magnets 332, as “0”, and the V-phase Hall IC 342 and the W-phase Hall IC 343 are identical to the previous magnet 332.
  • the N pole, which is a magnetic pole is detected as “1”.
  • the conventional starter motor 300 includes, as shown in FIGS. 14 (a) and 14 (b), S poles and N poles that are alternately located among a plurality of magnets 331 to 333 arranged in an annular shape. Is detected by one of the first to third Hall ICs 341 to 343 that rotate relative to each other, and the P-phase Hall IC 344 detects the same magnetic pole as the U-phase Hall IC 341.
  • the four Hall ICs 341 to 344 output the same 4-bit signal at the beginning and the end as “1011, 1001, 1101,.
  • the conventional starter motor 300 reverses the polarity of the power supplied to the plurality of electromagnets 320 arranged in an annular shape on the stator 310 in response to the output signals of the four Hall elements 341 to 344 as described above. .
  • the rotor 120 is driven to rotate around the outer periphery of the stator 310 by the interaction of the magnetic force that is appropriately reversed by the plurality of electromagnets 320 and the magnetic force of the plurality of magnets 331 to 333.
  • the starter motor 300 is mounted on a motorcycle as a part of an engine assembly together with a so-called single cylinder reciprocating engine, for example. In order to start smoothly, such a reciprocating engine needs to be ignited when the piston is positioned at a substantially top dead center of the cylinder.
  • the P-phase Hall IC 344 detects the reversed N pole of the portion 334 of the specific one magnet 333.
  • the U-phase Hall IC 341 detects the S pole, which is a different magnetic pole of the two previous magnets 332, and the V-phase Hall IC 342 and the W-phase Hall IC 343 are identical to the previous magnet 332. It is set to detect the N pole, which is the magnetic pole.
  • the detection signal is “0110”.
  • the P-phase Hall IC 344 detects the inverted N pole of the portion 334 of one specific magnet 333, and the U-phase Hall IC 341 is the S pole, which is a different magnetic pole of the previous magnet 332. Since the V-phase Hall IC 342 and the W-phase Hall IC 343 detect the N pole, which is the same magnetic pole of the previous magnet 332, the detection signal is “0111”.
  • the conventional engine assembly ignites the reciprocating engine at the timing when the starter motor 300 outputs the above-described “0111” detection signal. At this time, the reciprocating engine starts smoothly because the piston is located at the top dead center of the cylinder.
  • the starter motor 300 as described above can detect one point of one rotation as a singular point, for example, the reciprocating engine can be started smoothly.
  • the above-described starter motor 300 requires four Hall ICs 341 to 344 as magnetic pole detection elements in order to detect one point of one rotation as a singular point.
  • An electromagnetic rotating device capable of reducing the number of magnetic pole detecting elements, an engine assembly having a starter motor including the electromagnetic rotating device, and the engine.
  • An engine vehicle having an assembly and a magnet for an electromagnetic rotating device are provided.
  • the electromagnetic rotating device is one of the three magnetic pole detecting elements that relatively rotate one of the N poles and the S poles alternately positioned in a plurality of magnets arranged in an annular shape.
  • the electromagnetic rotating device detects the other two when the other is detected, wherein one specific magnetic pole of the magnet is partially reversed, and the specific one magnet is reversed by relative rotation.
  • the remaining two magnetic pole detection elements detect the same magnetic pole of the other magnets when a specific one of the three magnetic pole detection elements detects a magnetic pole that is present.
  • one of the three magnetic pole detecting elements that relatively rotate one of the N poles and the S poles of the plurality of magnets arranged in an annular shape is detected, and the other is detected. Detect with the remaining two. However, one specific magnetic pole of the magnet is partially reversed, and a specific one of the three magnetic pole detection elements is detected by relative rotation of a part of the specific single magnetic pole that is reversed. Then, the remaining two magnetic pole detection elements detect the same magnetic poles of other magnets. In other words, normally, three magnetic pole detection elements detect different magnetic poles in combination of one and two, but a specific one magnetic pole detection element detects a part of a specific magnetic pole that is reversed. Only when detecting, the three magnetic pole detecting elements detect the same magnetic pole. For this reason, one singular point in one rotation of relative rotation is detected by the three magnetic pole detection elements.
  • the plurality of magnets are arranged in an annular shape so that the N poles and the S poles are alternately positioned.
  • An electromagnetic rotating device in which one of the three magnetic pole detecting elements that relatively rotate one of the N pole and the S pole of the magnet detects the other two, and the other two detect the magnetic pole, with the magnetic pole partially reversed
  • the remaining two magnetic pole detection elements arranged at positions where the same magnetic poles of the other magnets are detected when one magnetic pole detection element detects the reversed magnetic poles of the specific one magnet.
  • one of the N poles and the S poles alternately positioned in a plurality of magnets arranged in an annular shape is detected by one of the three magnetic pole detecting elements that rotate relatively, and the other is detected. Detect with the remaining two. However, one specific magnetic pole of the magnet is partially reversed, and a specific one of the three magnetic pole detection elements is detected by relative rotation of a part of the specific single magnetic pole that is reversed. Then, the remaining two magnetic pole detection elements detect the same magnetic poles of other magnets. In other words, normally, three magnetic pole detection elements detect different magnetic poles in combination of one and two, but a specific one magnetic pole detection element detects a part of a specific magnetic pole that is reversed. Only when detecting, the three magnetic pole detecting elements detect the same magnetic pole.
  • the specific single magnet has a magnetic pole reversed in part in the axial direction, and the specific single magnet is reversed by relative rotation.
  • the specific one magnetic pole detecting element is disposed at a position in the axial direction for detecting the magnetic field, and the remaining two magnetic pole detecting elements are detected at the position in the axial direction for detecting the non-reversed magnetic pole of the specific one magnet by relative rotation.
  • the magnetic pole detection element is disposed.
  • the specific one magnetic pole detecting element detects the magnetic pole that is reversed in a part in the axial direction of the specific single magnet by relative rotation, and the remaining two magnetic pole detecting elements Detects magnetic poles that are not reversed. For this reason, only when a specific magnetic pole detection element detects a part of the magnetic pole that is partly reversed, the three magnetic pole detection elements detect the same magnetic pole. Different magnetic poles are detected by a combination of one and two magnetic pole detection elements. For this reason, one singular point in one rotation of relative rotation is detected by the three magnetic pole detection elements.
  • the specific one magnet has a magnetic pole reversed in part in the rotating direction. Therefore, in this electromagnetic rotating device, the magnetic pole of the specific single magnet is reversed in a part of the rotation direction, so the specific single magnetic pole detection element detects the magnetic pole of the specific single magnet by relative rotation. At this time, a magnetic pole that is reversed in a part of the rotation direction is detected.
  • the magnetic pole of the specific one magnet is reversed at the central portion in the rotation direction. Therefore, in this electromagnetic rotating device, the magnetic pole of the specific single magnet is reversed at the central portion in the rotation direction, so the specific single magnetic pole detection element detects the magnetic pole of the specific single magnet by relative rotation. At this time, a magnetic pole that is reversed at the central portion in the rotation direction is detected.
  • a plurality of magnetic poles are appropriately reversed in an annular arrangement at positions facing the plurality of magnets arranged in an annular shape.
  • the plurality of electromagnets are arranged in an annular shape at positions facing the plurality of magnets arranged in an annular shape, and the magnetic poles are individually reversed as appropriate.
  • the stator is attached with one of a plurality of magnets and a plurality of electromagnets.
  • the rotor is mounted with one of a plurality of magnets and a plurality of electromagnets and is rotatably supported by the stator. For this reason, the rotor is rotationally driven with respect to the stator by appropriately changing the magnetic poles of the plurality of electromagnets individually.
  • a magnetic pole partially reversed of a specific one magnet is detected by a specific one of the three magnetic pole detecting elements. And the remaining two magnetic pole detections when a specific one of the three magnetic pole detection elements detects a partially reversed magnetic pole of the specific one magnet.
  • the plurality of magnets are formed such that a certain time interval is generated between the timing at which a signal obtained by detecting the magnetic poles of the other magnets by the element transitions.
  • a specific one of the three magnetic pole detection elements is used as a first magnetic pole detection element, and the remaining two magnetic pole detection elements are used as first.
  • the first signal obtained by detecting the partially reversed magnetic pole of the specific one magnet by the first magnetic pole detecting element is After the third signal detected by the three magnetic pole detection element is switched from the first state to the second state, the first signal is switched from the first state to the second state, and the second signal detected by the second magnetic pole detection element is the second signal. After the state is switched to the first state, the second state is switched to the first state.
  • a signal obtained by detecting a partially reversed magnetic pole of a specific one magnet by a specific one of the three magnetic pole detecting elements is changed from the first state to the first state. Even if the timing at which the second signal is switched to the second state and the timing at which the third signal detected by the third magnetic pole detecting element is switched from the first state to the second state are relatively varied, the variation is at the constant time interval. If it is within the range, the time series order of these timings will not be reversed. For this reason, it becomes possible to stabilize the operation of the electromagnetic rotating device.
  • a specific one of the three magnetic pole detection elements is used as a first magnetic pole detection element, and the remaining two magnetic pole detection elements are used as first.
  • the first signal obtained by detecting the partially reversed magnetic pole of the specific one magnet by the first magnetic pole detecting element is After the third signal detected by the three magnetic pole detection element is switched from the first state to the second state, the first signal is switched from the first state to the second state, and the second signal detected by the second magnetic pole detection element is After the first signal obtained by detecting the partially reversed magnetic pole of the specific one magnet by the first magnetic pole detection element switches from the second state to the first state, the second state changes to the first state. Cut into Waru.
  • a signal obtained by detecting a partially reversed magnetic pole of a specific one magnet by a specific one of the three magnetic pole detecting elements is changed from the first state to the first state.
  • the timing for switching to the two states and the timing for switching the third signal detected by the third magnetic pole detection element from the first state to the second state relatively vary, and the identification of the three magnetic pole detection elements And a timing at which a signal obtained by detecting a partially reversed magnetic pole of one particular magnet is switched from the second state to the first state, and a second detected by the second magnetic pole detection element.
  • a specific one of the three magnetic pole detection elements is used as a first magnetic pole detection element, and the remaining two magnetic pole detection elements are used as first.
  • the first signal obtained by detecting the partially reversed magnetic pole of the specific one magnet by the first magnetic pole detecting element is After the third signal detected by the three magnetic pole detecting element falls, the second signal detected by the second magnetic pole detecting element falls after the third signal is detected by the first magnetic pole detecting element. Rises after the first signal obtained by detecting the magnetic pole that is reversely rotated.
  • a specific one of the three magnetic pole detection elements is used as a first magnetic pole detection element, and the remaining two magnetic pole detection elements are used as first.
  • the first signal obtained by detecting the partially reversed magnetic pole of the specific one magnet by the first magnetic pole detecting element is The second signal detected by the second magnetic pole detection element rises after the third signal detected by the three magnetic pole detection element rises, and the second signal detected by the first magnetic pole detection element is partially applied to the specific one magnet. After the first signal obtained by detecting the reversed magnetic pole falls, it falls.
  • this electromagnetic rotating device it is assumed that a signal obtained by detecting a partially reversed magnetic pole of a specific one magnet by a specific one of the three magnetic pole detection elements rises, The timing at which the third signal detected by the third magnetic pole detecting element rises relatively fluctuates, and the specific one of the three magnetic pole detecting elements partially reverses the specific one of the magnets. Even if the timing at which the signal obtained by detecting the magnetic pole falling falls relatively with the timing at which the second signal detected by the second magnetic pole detecting element varies relatively, the variation is at the fixed time interval. Within the range, the time series order of these timings will not be reversed. For this reason, it becomes possible to stabilize the operation of the electromagnetic rotating device.
  • a specific one of the three magnetic pole detection elements is used as a first magnetic pole detection element, and the remaining two magnetic pole detection elements are used as first.
  • a rotation angle between the first magnetic pole detection element and the second magnetic pole detection element is ⁇ 1
  • a rotation angle between the first magnetic pole detection element and the third magnetic pole detection element is The rotation angle between them is ⁇ 2
  • the rotation angle between the inflection points located between the plurality of magnets is ⁇ 1
  • the rotation angle from the inflection point to one end of the magnetic pole partially reversed of the specific magnet is ⁇ 2
  • the inflection point When the rotation angle from the other end of the partially reversed magnetic pole of the specific one magnet is ⁇ 3, the rotation angle ⁇ 1 satisfies the condition ⁇ 3 ⁇ 1 ⁇ 1 and
  • the rotation angle ⁇ 2 satisfies the condition ⁇ 1 ⁇ 2 ⁇ 1 + ⁇ 2.
  • this electromagnetic rotating device can be obtained by detecting a partially reversed magnetic pole of a specific one of the magnets by a specific one of the three magnetic pole detecting elements from the condition of ⁇ 3 ⁇ 1 ⁇ 1.
  • the timing at which the signal transitions is chronologically ahead of the timing at which the second signal detected by the second magnetic pole detection element transitions.
  • the timing at which a signal obtained by detecting a partially reversed magnetic pole of a specific one magnet by a specific one of the three magnetic pole detection elements from the condition of ⁇ 1 ⁇ 2 ⁇ 1 + ⁇ 2 The time chronologically follows the timing at which the third signal detected by the third magnetic pole detecting element transitions.
  • the signal obtained by detecting the magnetic pole partially reversed of the specific one magnet by the specific one of the three magnetic pole detection elements is the third magnetic pole detection element. Transition to a different state after the transition timing of the third signal detected by, and transition to the original state before the transition timing of the second signal detected by the second magnetic pole detection element. Accordingly, it is assumed that a signal obtained by detecting a partially reversed magnetic pole of a specific one magnet by a specific one of the three magnetic pole detection elements transitions, and the third magnetic pole detection The timing at which the third signal detected by the element transitions relatively fluctuates, and a magnetic pole that is partially reversed by a specific one of the three magnetic pole detection elements is partially reversed.
  • a specific one of the three magnetic pole detection elements is used as a first magnetic pole detection element, and the remaining two magnetic pole detection elements are used as first.
  • the third signal detected by the third magnetic pole detecting element is partially reversed by the first magnetic pole detecting element.
  • the first signal obtained by detecting the magnetic pole is switched from the first state to the second state
  • the first state is switched to the second state
  • the first magnetic pole detection element partially detects a specific one of the magnets.
  • the first signal obtained by detecting the magnetic pole that is reversed to the second state is the first state from the second state after the second signal detected by the second magnetic pole detection element is switched from the second state to the first state. Cut into Waru.
  • a signal obtained by detecting a partially reversed magnetic pole of a specific one magnet by a specific one of the three magnetic pole detecting elements is changed from the first state to the first state.
  • the timing for switching to the two state and the timing for switching the third signal detected by the third magnetic pole detecting element from the first state to the second state relatively vary, and a specific one is detected by the first magnetic pole detecting element.
  • the timing at which the first signal obtained by detecting the partially reversed magnetic pole of the magnet switches from the second state to the first state, and the second signal detected by the second magnetic pole detecting element is the second.
  • an engine assembly is an engine assembly in which a reciprocating engine is started by a starter motor comprising an electromagnetic rotating device according to any one of the aspects of the present invention described above,
  • the reciprocating engine has at least one piston reciprocating inside the cylinder, and the starter motor has a specific one magnetic pole detecting element when at least one piston is located at the top dead center of the cylinder.
  • detecting means for reversing the magnetic poles of the magnet and igniting means for igniting the cylinder where the piston is located at the top dead center at the detection timing.
  • a specific magnetic pole detection element detects a reverse magnetic pole of a specific single magnet.
  • the ignition means ignites the cylinder where the piston is located at the top dead center.
  • At least a part of the engine vehicle is rotated by the driving force of the engine assembly according to the above-described aspect of the present invention and the reciprocating engine started by the starter motor of the engine assembly.
  • a plurality of wheels to be driven Therefore, in this engine vehicle, at least some of the plurality of wheels are rotationally driven by the reciprocating engine that is smoothly started.
  • the magnet is a specific one of the magnets of the electromagnetic rotating device according to any one of the aspects of the present invention described above, and is a part of the axial direction and the rotational direction.
  • the magnetic poles are partially reversed at the central part.
  • the various components according to the embodiments of the present invention do not necessarily have to be independent of each other, and that a plurality of components are formed as one member, and one component is composed of a plurality of members. It is allowed to form, a certain component is a part of another component, a part of a certain component overlaps a part of another component, and the like.
  • Detect by two of means that a 3-bit signal is output that is the same but different from each other, such as "101, 100, 110, .".
  • one singular point in one rotation of relative rotation can be detected by the three magnetic pole detection elements.
  • FIG. 1 It is a mimetic diagram showing the structure of the motorcycle which is the engine vehicle in the embodiment of the present invention. It is a figure for demonstrating the relationship between the magnet with which the electromagnetic rotating apparatus in the modification of embodiment of this invention is provided, and a rotation angle. It is a figure for demonstrating the relationship between the magnetic pole detection element with which the electromagnetic rotating apparatus in the modification of embodiment of this invention is provided, and a rotation angle. It is a figure for demonstrating the relationship between the signal detected by the magnetic pole detection element with which the electromagnetic rotating apparatus in the modification of embodiment of this invention is provided, and a rotation angle. It is a figure for demonstrating the electromagnetic rotating apparatus in the 1st modification of embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a positional relationship between a magnetic pole of a plurality of magnets of a rotor of a starter motor that is an electromagnetic rotating device of the present embodiment and a Hall IC that is a magnetic pole detection element
  • FIG. 2 is a starter.
  • FIG. 3A to FIG. 3C are assembly diagrams illustrating the structure of a sensor unit including three Hall ICs
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the structure of a motorcycle that is an engine vehicle. is there.
  • the starter motor 100 of the present embodiment is also used for starting the reciprocating engine 220 as a part of the engine assembly 210 of the motorcycle 200 that is an engine vehicle, as shown in FIG. . Therefore, as shown in FIG. 2, the starter motor 100 according to the present embodiment includes a stator 110, a rotor 120, a plurality of electromagnets 111, a plurality of magnets 131 to 133, and holes that are three magnetic pole detection elements. ICs 141 to 143 are included as main parts.
  • the stator 110 has a plurality of electromagnets 111 arranged in an annular shape. For example, 18 ⁇ 3 ⁇ n (n is a natural number) of these electromagnets 111 are arranged radially, and the magnetic force of the N pole and the S pole can be reversed to the outside by electric power appropriately supplied from the outside. Occurs each time.
  • the rotor 120 includes a plurality of magnets 131 to 133 arranged in an annular shape on the outer periphery of the plurality of electromagnets 111 of the stator 110 having the above-described structure. As shown in FIGS. 2 and 1B, these magnets 131 to 133 are opposite to the electromagnet 111 of the stator 110, and the magnet 131 shown in FIG. Magnets 332 having an S pole on the circumferential side and an N pole on the outer circumferential side are alternately arranged.
  • a specific magnet 133 having an N pole on the inner peripheral side has the one end in the axial direction and the magnetic pole on the inner peripheral side of the central portion 134 in the rotation direction reversed to the S pole.
  • Such a magnet 133 is formed, for example, by forming a quadrangular prism-shaped recess in the upper part of the magnet 133 with the N pole on the back side in the figure and the S pole on the front side in the figure, and the back side in the figure in this recess. This can be realized by joining a quadrangular prism-shaped magnet having an S pole on the outside and an N pole on the inside in the figure.
  • the magnets 131 to 133 of the rotor 120 as described above are arranged in an annular shape with 2 ⁇ m (m is a natural number), and the annular rotor 120 made up of these magnets 131 to 133 is:
  • a cylindrical stator 110 is rotatably supported on the outer periphery.
  • the three magnets 131 and 132 of the rotatable rotor 120 have three N poles and S poles that are alternately positioned on the inner peripheral side.
  • Hall ICs (Hall elements) 141 to 143 are arranged.
  • the W-phase Hall IC 141, the V-phase Hall IC 142, and the U-phase Hall IC 143 are arranged as shown in FIGS. 3A to 3C.
  • the sensor unit 140 is fixed to the stator 110 as shown in FIG.
  • the W-phase Hall IC 141, the V-phase Hall IC 142, and the U-phase Hall IC 143 can detect one of the magnets 131 and 132 in common.
  • the W-phase Hall IC 141, the V-phase Hall IC 142, and the U-phase Hall IC 143 can also individually detect two adjacent magnets 131 and 132 in the rotational direction.
  • the U-phase Hall IC 143 which is a specific one, detects the inverted S pole of the portion 134 of the specific single magnet 133, as shown in FIGS. It is arranged above the Hall IC 141 of the phase and the Hall IC 142 of the V phase in the figure. For this reason, when the U-phase Hall IC 143 detects the inverted S-pole of the upper center portion 134 of the specific magnet 133 whose inner peripheral side is the N-pole by relative rotation, the W-phase Hall IC 141 and The V-phase Hall IC 142 detects the S pole, which is the same magnetic pole of the adjacent magnet 332.
  • the starter motor 100 having the above-described structure is mounted on the motorcycle 200 together with the reciprocating engine 220 as a part of the engine assembly 210.
  • the motorcycle 200 two wheels 201 and 202 are arranged in series on the front and rear, and the rear wheel 202 is rotationally driven by the driving force of the reciprocating engine 220.
  • the reciprocating engine 220 is formed as a so-called single cylinder in which one piston 222 reciprocates inside one cylinder 221, for example.
  • the piston 222 is connected to the crankshaft 223 by a crank arm 224, and the piston 222 reciprocates inside the cylinder 221 by the rotation of the crankshaft 223.
  • a starter motor 100 is directly connected to the crankshaft 223.
  • the starter motor 100 has a U-phase Hall IC 143 in which the specific single magnet 133 portion 134 is reversed in the S pole. Is detected. Therefore, the engine assembly 220 ignites the cylinder 221 in which the piston 222 is positioned substantially at the top dead center at the timing when the U-phase Hall IC 143 detects the reverse S pole of the part 134 of the specific magnet 133. Ignition means (not shown) is included.
  • the starter motor 100 has N poles and N poles alternately arranged with a plurality of magnets 131 to 133 arranged in an annular shape, as shown in FIGS.
  • One of the S poles is detected by one of the three Hall ICs 141 to 143 that rotate relatively, and the other is detected by the remaining two.
  • the N and S poles of the plurality of magnets 131 to 133 are detected by the three Hall ICs 141 to 143 in this way, as shown in FIG. 1B, the three Hall ICs 141 to 143 are “101”.
  • 100, 110,..., Three-bit signals that are the same and differ only by one are output.
  • the starter motor 100 supplies power to the plurality of electromagnets 111 arranged in a ring shape on the stator 110 in response to the output signals of the three Hall elements 141 to 143 as described above. Reverse the polarity. Then, the rotor 110 is rotationally driven on the outer periphery of the stator 110 by the interaction between the magnetic force that is appropriately reversed by the plurality of electromagnets 111 and the magnetic force of the plurality of magnets 131 to 133.
  • the starter motor 100 of this embodiment is mounted on a motorcycle 200 as a part of an engine assembly 210 together with a so-called single cylinder reciprocating engine 220.
  • a reciprocating engine 220 needs to be ignited when the piston 222 is positioned substantially at the top dead center of the cylinder 221 in order to start smoothly. Therefore, in the starter motor 100 of this embodiment, when the piston 222 of the reciprocating engine 220 is positioned at substantially the top dead center of the cylinder 221, the U-phase Hall IC 143 is reversed by the part 134 of the specific magnet 133. It is set to detect the south pole.
  • the U-phase Hall IC 143 detects the non-reversed N pole of the magnet 133, and the W-phase Hall IC 141 and the V-phase Hall IC 142 detect the same S pole of the adjacent magnet 332.
  • the detection signal is “100”.
  • the U-phase Hall IC 143 detects the inverted S pole of the part 134 of one specific magnet 133, and the W-phase Hall IC 141 and the V-phase Hall IC 142 have the same S pole of the adjacent magnet 332. Is detected, the detection signal is “000”.
  • the three-bit detection signals of the three Hall ICs 141 to 143 of the starter motor 100 are usually the same and only one is different, but the U-phase Hall IC 143 is a specific one. Only when detecting the reversed south pole of the portion 134 of the magnet 133, the detection signal is "000" and three are the same singular points.
  • the engine assembly 210 of the present embodiment ignites the reciprocating engine 220 at the timing when the starter motor 100 outputs the above-mentioned “000” detection signal. At this time, the reciprocating engine 220 starts smoothly because the piston 222 is positioned at approximately the top dead center of the cylinder 221. As described above, the driving force of the reciprocating engine 220 that is smoothly started allows the motorcycle 200 to drive the rear wheels 202 and smoothly start running.
  • the specific single magnet 133 detected by the U-phase Hall IC 143 has an S pole only at the center in the rotational direction, and N poles on both sides thereof. For this reason, when the U-phase Hall IC 143 detects a specific magnet 133, the U-phase Hall IC 143 is detected as an N pole as a whole, so that the detection result of the U-phase Hall IC 143 can be made equivalent to the conventional one.
  • a specific one magnetic pole of the magnet is partially reversed, and a part of the specific single magnetic pole is reversed by relative rotation.
  • the remaining two magnetic pole detection elements detect the same magnetic pole of another magnet.
  • three magnetic pole detection elements detect different magnetic poles in combination of one and two, but a specific one magnetic pole detection element detects a part of a specific magnetic pole that is reversed. Only when detecting, the three magnetic pole detecting elements detect the same magnetic pole. For this reason, according to the embodiment of the present invention described above, one singular point in one rotation of relative rotation can be detected by the three magnetic pole detection elements.
  • the three magnetic pole detection elements are identical only when the specific single magnetic pole detection element detects a part of the reversed magnetic pole of the specific single magnet. Magnetic poles can be detected. Normally, three magnetic pole detecting elements can detect different magnetic poles by combining one and two magnetic pole detecting elements.
  • the magnetic pole of the specific single magnet is reversed in a part of the rotation direction, so that the specific single magnetic pole detection element is the specific single magnet by relative rotation.
  • the magnetic pole is detected, it is possible to detect the magnetic pole that is reversed in a part of the rotation direction.
  • the magnetic pole of the specific single magnet is reversed at the central portion in the rotation direction. Therefore, the specific single magnetic pole detection element is detected by the relative rotation. When the magnetic pole is detected, it is possible to detect the magnetic pole that is reversed at the central portion in the rotation direction.
  • the plurality of electromagnets are arranged in an annular shape at positions facing the plurality of magnets arranged in an annular shape, and the magnetic poles are individually reversed as appropriate.
  • the stator is attached with one of a plurality of magnets and a plurality of electromagnets.
  • the rotor is mounted with one of a plurality of magnets and a plurality of electromagnets and is rotatably supported by the stator. For this reason, according to the above-described embodiment of the present invention, the rotor can be rotationally driven with respect to the stator by appropriately changing the magnetic poles of the plurality of electromagnets individually.
  • the starter motor according to the embodiment of the present invention has a specific magnetic pole detection element when a piston that reciprocates within at least one cylinder of the reciprocating engine is located at the top dead center. Detects the reverse magnetic pole of a specific magnet. For this reason, according to the above-described embodiment of the present invention, the cylinder where the piston is located at the top dead center is ignited at the timing when the specific single magnetic pole detection element detects the reverse magnetic pole of the specific single magnet. Thus, the reciprocating engine can be started smoothly.
  • the engine assembly according to the embodiment of the present invention has a specific single magnetic pole detecting element when a piston that reciprocates within at least one cylinder of the reciprocating engine is positioned at the top dead center.
  • the reverse magnetic pole of a specific magnet is detected, and the ignition means ignites the cylinder where the piston is located at the top dead center at the detection timing.
  • the cylinder is ignited with the piston located at the top dead center, and the reciprocating engine can be started smoothly.
  • the timing of commutating the respective excitation currents of the plurality of electromagnets 111 may vary, and the operation of the starter motor 100 that is an electromagnetic rotating device may become unstable. In the following modified example, the operation of the starter motor 100 is stabilized even if such timing variation occurs.
  • the starter motor 100 includes a specific one of the three Hall ICs (magnetic pole detection elements) 141 to 143 by a specific one Hall IC 143.
  • the detection signal SU obtained by detecting the part 134 of the magnetic pole that is partially reversed of the magnet 133 transitions, and the specific one Hall IC 143 is partially reversed by the specific single magnet 133.
  • the remaining two Hall ICs 141 and 142 detect the magnetic poles of the other magnets 131 and 132 by the remaining two Hall ICs 141 and 142 for a certain period of time.
  • a plurality of magnets 131 to 133 are formed so as to have an interval. Other configurations are the same as those of the above-described embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the magnets 131 to 133 included in the starter motor 100, which is an electromagnetic rotating device in a modification of the embodiment of the present invention, and the rotation angle.
  • a magnet 131, a magnet 132, and a magnet 133 correspond to the magnet 131, the magnet 132, and the magnet 133 shown in FIG.
  • the inflection point P (P1, P2, P3,...) Indicates a position where the direction of the magnetic field is switched between two adjacent magnets among the plurality of magnets 131 to 133.
  • the inflection point P ⁇ b> 1 indicates a position where the magnetic field direction switches from the magnetic field direction of the magnet 131 to the magnetic field direction of the magnet 132
  • the inflection point P ⁇ b> 2 is from the magnetic field direction of the magnet 132
  • the inflection point P3 indicates the position where the direction of the magnetic field of the magnet 133 switches from the direction of the magnetic field of the magnet 132
  • the inflection point P4 indicates the position of the magnetic field of the magnet 131 based on the direction of the magnetic field of the magnet 132. It points to the position where the direction changes.
  • the locus OB1 indicates a locus when the Hall ICs 141 and 142 move relative to the magnets 131 to 133 by the relative rotation of the rotor 120 including the magnets 131 to 133, and the locus OB2 indicates the Hall IC 143.
  • the trajectory when moving relative to the magnets 131 to 133 is shown.
  • the rotation angle ⁇ 1 indicates a rotation angle between two adjacent inflection points among a plurality of inflection points P (P1, P2, P3,).
  • the Hall IC 143 has a magnet 131 and a magnet. This corresponds to a period from passing through the inflection point P1 between the magnet 132 and the inflection point P2 between the magnet 132 and the magnet 133.
  • the rotation angle ⁇ 2 refers to the rotation angle from the inflection point P2 between the magnet 132 and the magnet 133 to one end (front end) E1 of the part 134 of the magnetic pole that is partially reversed of the specific magnet 133.
  • the rotation angle ⁇ 3 refers to the rotation angle from the inflection point P2 between the magnet 132 and the magnet 133 to the other end (rear end) E2 of the portion 134 of the specific single magnet 133, and the Hall IC 143 changes immediately before the magnet 133. This corresponds to a period from when the pole P2 is passed to when the other end (rear end) E2 of the portion 134 of the magnet 133 is detected.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the rotation angle and the Hall ICs (magnetic pole detection elements) 141 to 143 included in the starter motor 100 which is an electromagnetic rotating device according to a modification of the embodiment of the present invention.
  • the rotation angle ⁇ ⁇ b> 1 indicates the rotation angle between the U-phase Hall IC 143 (first magnetic pole detection element) and the V-phase Hall IC 142 (second magnetic pole detection element), and the U-phase Hall IC 143.
  • the V-phase Hall IC 142 passes through the inflection point P2 immediately before the magnet 133 after passing through the inflection point P2 immediately before the magnet 133.
  • the rotation angle ⁇ 2 refers to the rotation angle between the U-phase Hall IC 143 (first magnetic pole detection element) and the W-phase Hall IC 141 (third magnetic pole detection element), and the U-phase Hall IC 143 includes the magnet 131 and the magnet 132. This corresponds to a period from when the W-phase Hall IC 141 passes through the same inflection point P1 to after passing through the inflection point P1 between.
  • FIG. 7 shows detection signals SU, SV, SW detected by Hall ICs (magnetic pole detection elements) 141 to 143 included in the starter motor 100 which is an electromagnetic rotating device according to a modification of the embodiment of the present invention, and the rotation angle ⁇ 1 described above.
  • ⁇ 2, ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3 is a diagram for explaining the relationship.
  • the waveform shown in FIG. 7 corresponds to the waveform shown in FIG. Referring to FIG. 7, the waveforms of the detection signals SU, SV, and SW of the Hall ICs 141, 142, and 143 are expressed as follows using the rotation angles ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 1, ⁇ 2, and ⁇ 3.
  • the waveform of the U-phase detection signal SU is based on the time t0 when the Hall IC 143 passes the inflection point P1 between the magnets 131 and 132 as a reference angle ⁇ 1.
  • the waveform rises at time t2 when the time corresponding to the time elapses, then falls at time t3 after elapse of the time corresponding to the rotation angle ⁇ 2 with respect to the time t2, and then corresponds to the rotation angle ⁇ 3 with respect to the time t2.
  • the waveform rises at time t4 after elapse of time lapse and thereafter falls at time t5 after elapse of time corresponding to the rotation angle ⁇ 1 with respect to time t2.
  • the waveform of the V-phase detection signal SV is based on the time t1 when the Hall IC 142 passes the inflection point P1 between the magnet 131 and the magnet 132.
  • the waveform of the W-phase detection signal SW passes through the inflection point P1 between the U-phase Hall IC 143 and the magnet 131.
  • a waveform that falls at time t7 ( t3) after elapse of time corresponding to the rotation angle ⁇ 2 with respect to the time t0, and then rises at time t8 after elapse of time corresponding to the rotation angle ⁇ 1 with respect to the time t7.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a starter motor 100 that is an electromagnetic rotating device according to a first modification of the embodiment of the present invention.
  • the signal logic state value LU indicates the logic signal level of the detection signal SU of the U-phase Hall IC 143
  • the signal logic state value LV indicates the logic signal level of the detection signal SV of the V-phase Hall IC 142
  • the signal logic state value LW indicates the logic signal level of the detection signal SW of the W-phase Hall IC 141.
  • stage numbers “0” to “6” are specified by the combination of the signal logic state values LU, LV, and LW described above, and a plurality of magnets 131 to 133 and a plurality of electromagnets 111 (or Hall ICs 141 to 143).
  • the stage number “0” represents the positional relationship between the magnets 131 to 133 and the electromagnets 111 (or Hall ICs 141 to 143) corresponding to the singular points.
  • the stage number “0” is read as the stage number “2”. The same applies to other modifications described later.
  • the timing of commutation of the excitation current supplied to the electromagnet 111 is controlled.
  • the 3-bit values of the signal logic state values LU, LV, and LW are represented as “XYZ”.
  • X is the value “0” or “1” of the signal logic state value LU
  • Y is the value “0” or “1” of the signal logic state value LV
  • Z is the signal logic state value.
  • the LW value is “0” or “1”.
  • the specific single magnet 133 is partially reversed by the Hall IC 143 (first magnetic pole detection element).
  • the detection signal SU (first signal) obtained by detecting the magnetic pole portion 134 is detected by the detection signal SW (third signal) detected by the Hall IC 141 (third magnetic pole detection element).
  • the signal logical state value “0” (second state) is switched from “(first state)”
  • the signal logical state value “1” (first state) is obtained at time t31 after a certain time interval from time t3.
  • the detection signal SU (first signal) obtained by detecting the part 134 of the magnetic pole that is partially reversed by the specific magnet 133 by the 143 (first magnetic pole detection element) is the signal logic state value “0” ( After the time t32 when the signal logic state value “1” (first state) is switched from the second state) to the signal logic state value “0” (second state) at time t4 after a certain time interval. The state is switched to “1” (first state).
  • the Hall IC 143 detects the magnetic field of the specific single magnet 133
  • the specific portion of the specific magnet 133 is detected by the Hall IC 143 (first magnetic pole detection element).
  • the detection signal SU first signal obtained by detecting the magnetic pole portion 134 reversely rotated is the detection signal SW (third signal) detected by the Hall IC 141 (third magnetic pole detection element).
  • the detection signal SV second signal detected by the falling edge and detected by the Hall IC 142 (second magnetic pole detection element) is a magnetic pole partially reversed by a specific magnet 133 by the Hall IC 143. It rises after the detection signal SU (first signal) obtained by detecting the portion 134 rises.
  • the rotation angle ⁇ 1 satisfies the condition of ⁇ 3 ⁇ 1 ⁇ 1
  • the rotation angle ⁇ 2 satisfies the condition of ⁇ 1 ⁇ 2 ⁇ 1 + ⁇ 2.
  • the U-phase detection signal SU falls at a time t31 delayed by a predetermined time with respect to a prescribed time t3 when the W-phase detection signal SW falls, and the V-phase detection signal SV rises. It rises at time t32 that is earlier by a certain time with reference to time t4.
  • One end (front end) E1 and the other end (rear end) E2 of a magnetic pole portion 134 partially reversed of a specific magnet 133 are obtained so that the waveform of the U-phase detection signal SU can be obtained. Is formed.
  • the falling timing of the U-phase detection signal SU is delayed from the time t3 to the time t31 by a certain time, so that the falling timing of the W-phase detection signal SW and the U-phase detection signal SU are delayed.
  • a predetermined time interval is provided between the rising timing of the detection signal SU and the rising timing of the U-phase detection signal SU is advanced from the time t4 to the time t32 by a predetermined time.
  • a fixed time interval is provided between the rising timing and the rising timing of the V-phase detection signal SV.
  • Such a fixed time interval is appropriately set in consideration of, for example, the amount of change in the timing of transition of each of the detection signals SU, SV, and SW. For example, such amount of change is indicated by stage number “1”. It is set so as not to affect the order of “6”.
  • the signal from the time t3 to the time t31 by delaying the falling timing of the U-phase detection signal SU from the time t3 when the W-phase detection signal SW falls to the time t31, the signal from the time t3 to the time t31.
  • the logical state values LU, LV, and LW are “100” indicating the stage number “2”. Thereafter, during the period from time t31 to time t32, the signal logic state values LU, LV, and LW become “000”, which is regarded as the stage number “2”.
  • the rising timing of the U-phase detection signal SU is advanced from time t4 when the V-phase detection signal SV rises to time t32, so that the signal logic state values LU, LV, LW is “100” indicating the stage number “2”. Therefore, in the engine control unit on the vehicle side to which the detection signals SU, SV, SW are input, for example, the stage number “0” indicated by the signal logic state value “000” of the detection signals SU, SV, SW is changed to the stage number “2”. As a result, during the period from time t3 to time t4, the signal logic state values LU, LV, and LW indicate the stage number “2”. Therefore, the starter motor 100 can be driven without changing the timing of the excitation current commutation of the electromagnet 111 of the starter motor 100.
  • the signal logic state values LU, LV, and LW indicate the stage number “2” during the period from when the W-phase detection signal SW falls to when the U-phase detection signal SU falls. 100 ".
  • the starter motor 100 when detecting the above-mentioned singular point “000” without erroneous timing of the commutation of the excitation current of the electromagnet 111 of the starter motor 100. Can be stabilized.
  • the V-phase Hall IC 142 since the rotation angle ⁇ 1 is in the range of ⁇ 3 ⁇ 1 ⁇ 1, the V-phase Hall IC 142 passes through the inflection point P2 between the magnet 132 and the magnet 133 and is detected.
  • the time t4 when the SV rises is later than the time t32 when the U-phase Hall IC 143 passes the other end (rear end) E2 of the portion 134 of the magnet 133 and the detection signal SU rises.
  • the U-phase Hall IC 143 can detect the same magnetic pole (N) as that.
  • the rotation angle ⁇ 2 is in the range of ⁇ 1 ⁇ 2 ⁇ 1 + ⁇ 2
  • the time t3 when the W-phase Hall IC 141 passes through the inflection point P1 and detects the S pole of the magnet 132 the U-phase Hall IC 143 is magnetized. It comes before time t31 when the S pole of the portion 134 of 133 is detected.
  • the U-phase Hall IC 143 can detect the same magnetic pole (S).
  • the three Hall ICs 141, 142, and 143 reliably detect the magnetic flux of the same magnetic pole (S pole) during the period between the time t31 and the time t32. can do. Therefore, according to the first modification, the reliability of the detection signals SU, SV, SW of the Hall ICs 143, 142, 141 is improved, so that the singular point “000” can be reliably detected, and the starter motor The malfunction of the commutation timing at the time of driving 100 can be prevented.
  • the 2nd modification of embodiment of this invention is demonstrated.
  • the Hall ICs 141 and 142 detect the N pole of the magnet 131, the S pole of the magnet 132, and the N pole of the magnet 133, respectively, and the Hall IC 143 detects the N pole of the magnet 131 and the magnet 132.
  • the S pole, the N pole of the magnet 133, and the portion 134 of the magnet 133 are detected.
  • the polarities of these magnetic poles are reversed, and the magnetic poles of the magnets 131 to 133 having the reversed magnetic poles are detected. It is detected by the Hall ICs 141 to 143.
  • FIG. 8 used in the first modification described above is used.
  • the signal logic state values (signal levels) of the respective waveforms indicating the detection signals SU, SV, SW are switched. Therefore, in the second modification, for example, in FIG. 8, the detection signal SU has a waveform that rises at time t0, falls at time t2, rises at time t31, falls at time t32, and rises at time t5. Further, the detection signal SV has a waveform that rises at time t1 and falls at time t4, for example. The detection signal SW has a waveform that rises at time t3, for example.
  • the specific one magnet 133 is partially reversed by the Hall IC 143 (first magnetic pole detection element).
  • the detection signal SU first signal obtained by detecting the magnetic pole portion 134 is the detection signal SW (third signal) detected by the W-phase Hall IC 141 (third magnetic pole detection element).
  • the detection signal SV second signal that rises at time t31 after time t3 and is detected by the V-phase Hall IC 142 (second magnetic pole detection element) is a portion of a specific magnet 133 by the U-phase Hall IC 143.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a starter motor 100 that is an electromagnetic rotating device according to a third modification of the embodiment of the present invention.
  • the detection signal SW detected by the W-phase Hall IC 141 (third magnetic pole detection element).
  • the (third signal) is a detection signal SU (first signal) obtained by detecting the part 134 of the magnetic pole that is partially reversed of a specific magnet 133 by the U-phase Hall IC 143 (first magnetic pole detection element).
  • the signal logic state value “1” (first state) is changed to the signal logic state value. It switches to “0” (second state), and a U-phase Hall IC 143 (first magnetic pole detection element) detects a part 134 of a magnetic pole that is partially reversed by a specific magnet 133.
  • the detection signal SU (first signal) obtained from the detection signal SV (second signal) detected by the V-phase Hall IC 142 (second magnetic pole detection element) is the signal logic state value “0” (second state). After switching from 1 to the signal logic state value “1” (first state), the signal logic state value “0” (second state) is switched to the signal logic state value “1” (first state).
  • the U-phase detection signal SU falls at a time t21 earlier by a predetermined time with reference to a prescribed time t3 when the W-phase detection signal SW falls, and the V-phase detection signal SV rises. It rises at a time t41 that is delayed by a predetermined time with reference to the specified time t4.
  • One end E1 and the other end E2 of the portion 134 of the specific magnet 133 are formed so that such a waveform of the U-phase detection signal SU is obtained.
  • the falling timing of the U-phase detection signal SU is advanced from time t3 to time t21, so that the falling timing of the W-phase detection signal SW and the U-phase detection signal SU are detected.
  • a certain time interval is provided between the rising timing of the U-phase detection signal SU and the rising timing of the U-phase detection signal SU is delayed from the time t4 to the time t41.
  • a fixed time interval is provided between the rising timing of the phase detection signal SV. Such a fixed time interval is appropriately set in consideration of, for example, the variation amount of the transition timing of each of the detection signals SU, SV, and SW, as in the first modification described above.
  • the signal logic state values LU, LV, and LW of the detection signals SU, SV, and SW are “101”, “001”, “000” from time t2. ",” 010 ",” 110 "and so on.
  • the stage number “6” indicated by the signal logic state value “001” after the signal logic state value “101” is set to the stage number. It is read as “1”, the stage number “0” indicated by the signal logic state value “000” is regarded as the stage number “2”, and the stage number “4” indicated by the signal logic state value “010” is the stage number.
  • the starter motor 100 can be driven without changing the timing of the commutation of the exciting current of the electromagnet 111. Therefore, the third modification can achieve the same effect as the first modification, and the above-mentioned singular point can be reliably detected even if variations in magnet magnetization or Hall IC assembly errors occur. In addition, the operation of the starter motor 100 that is an electromagnetic rotating device can be stabilized.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a starter motor 100 that is an electromagnetic rotating device according to a fourth modification of the embodiment of the present invention.
  • the fourth modification similarly to the first modification described above, when the U-phase Hall IC 143 detects the magnetic field of a specific magnet 133, the falling timing of the U-phase detection signal SU is set to the W-phase.
  • the detection signal SW is set after the falling timing, and the rising timing of the V-phase detection signal SV is set after the rising timing of the U-phase detection signal SU.
  • the U-phase detection signal SW The timing of the W-phase detection signal SW and the timing of the V-phase detection signal SV are adjusted with the detection signal SU as a reference.
  • the detection is performed by the W-phase Hall IC 141 (third magnetic pole detection element).
  • the detected signal is a detection signal obtained by detecting a part 134 of the magnetic pole that is partially reversed of a specific magnet 133 by the U-phase Hall IC 143 (first magnetic pole detection element).
  • the detection signal SV (second signal) that falls at time t22 before the prescribed time t3 when SU (first signal) falls and is detected by the V-phase Hall IC 142 (second magnetic pole detection element) is the U-phase.
  • the detection signal SU (first signal) obtained by detecting the part 134 of the magnetic pole that is partially reversed of a specific magnet 133 by the Hall IC 143 It rises at time t42 after the time t3 of the provisions Tsu.
  • the W-phase detection signal SW falls at a time t22 that is earlier by a predetermined time with reference to the prescribed time t3 when the U-phase detection signal SU falls, and the V-phase detection signal SV Rises at a time t42 that is delayed by a predetermined time with reference to a prescribed time t4 when the U-phase detection signal SU rises.
  • One specific magnet 133 and two magnets 132 and 132 sandwiching it are formed so that the respective waveforms of the W-phase detection signal SW and the V-phase detection signal SV can be obtained.
  • the signal logic state values LU, LV, and LW of the detection signals SU, SV, and SW are “101”, “100”, and “000” from the time t2. , “100”, “110”, and so on.
  • the stage number “0” indicated by the signal logic state value “000” is regarded as the stage number “2”
  • the order of the stage numbers does not change.
  • the period of stage number “2” extends from time t22 to time t42, and is longer than the period from the original time t3 to time t4.
  • the starter motor 100 can be driven without changing the timing of the commutation of the excitation current of the electromagnet 11. Become. Therefore, the same effect as the first modification can be obtained by the fourth modification, and the above-mentioned singular point is surely detected even if the magnetization of the magnet and the assembly error of the Hall IC occur. In addition, the operation of the starter motor 100 that is an electromagnetic rotating device can be stabilized.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a starter motor 100 that is an electromagnetic rotating device according to a fifth modification of the embodiment of the present invention.
  • the starter motor 100 according to the fifth modification is obtained by detecting the part 134 of the magnetic pole that is partially reversed of the specific magnet 133 by the U-phase Hall IC 143 (first magnetic pole detection element).
  • the detection signal SU (first signal) is detected from the signal logic state value “1” (first state) of the detection signal SW (third signal) detected by the W-phase Hall IC 141 (third magnetic pole detection element).
  • the signal logic state value “1” (first state) is switched to the signal logic state value “0” (second state) at a time t33 after the specified time t3 when the state value is switched to “0” (second state).
  • the detection signal SV (second signal) detected by the V-phase Hall IC 142 (second magnetic pole detection element) changes from the signal logic state value “0” (second state) to the signal logic state value “1” (first state). ) It switched to the signal logic state value at time t43 after a constant time t4 "0" (second state) from the signal logic state "1" (the first state).
  • the U-phase detection signal SU falls at a time t33 that is later by a predetermined time with reference to the prescribed time t3 when the W-phase detection signal SW falls, and the V-phase detection signal SV Rises at a time t43 which is delayed by a predetermined time with reference to a prescribed time t4 at which the rise starts.
  • One end E1 and the other end E2 of the portion 134 where the magnetic poles of a specific single magnet 133 are reversed are formed so that the waveform of the U-phase detection signal SU can be obtained.
  • the signal logic state values LU, LV, LW of the detection signals SU, SV, SW are “101”, “100”, “000” from time t2. , “010”, “110”, and so on.
  • the stage number “0” indicated by the signal logic state value “000” is regarded as the stage number “2”, and the stage number indicated by the signal logic state value “010”. If “4” is read as stage number “3”, there is no change in the order of stage numbers.
  • the same effect as the first modified example can be obtained, and the above-mentioned singular point is surely ensured even if variations in magnet magnetization and Hall IC assembly errors occur. It is possible to stabilize the operation of the starter motor 100 that is an electromagnetic rotating device.
  • the starter motor 100 operates in a situation where the transition timing of the U-phase detection signal SU varies in the direction of advance with respect to the V-phase detection signal SV and the W-phase detection signal SW. It can be effectively stabilized.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a starter motor 100 that is an electromagnetic rotating device according to a sixth modification of the embodiment of the present invention. According to the starter motor 100 according to the sixth modified example, the detection obtained by detecting the part 134 of the magnetic pole that is partially reversed of the specific magnet 133 by the U-phase Hall IC 143 (first magnetic pole detection element).
  • the signal SU (first signal) is detected from the signal logic state value “1” (first state) of the detection signal SW (third signal) detected by the W-phase Hall IC 141 (third magnetic pole detection element).
  • the signal logic state value “1” (first state) is switched to the signal logic state value “0” (second state) at time t24 before time t3 when the value is switched to “0” (second state), and the V phase
  • the detection signal SV (second signal) detected by the Hall IC 142 (second magnetic pole detection element) is switched from the signal logic state value “0” (second state) to the signal logic state value “1” (first state).
  • Before time t4 Signal logic state value at time t34 "0" switches (second state) from the signal logic state "1" (the first state).
  • the U-phase detection signal SU falls at a time t24 earlier by a predetermined time with reference to the prescribed time t3 when the W-phase detection signal SW falls, and the V-phase detection signal SV Rises at a time t34 earlier by a predetermined time with reference to a specified time t4 at which One end E1 and the other end E2 of the portion 134 where the magnetic poles of a specific single magnet 133 are reversed are formed so that the waveform of the U-phase detection signal SU can be obtained.
  • the signal logic state values LU, LV, LW of the detection signals SU, SV, SW are “101”, “001”, “000” from time t2. , “100”, “110”, and so on.
  • the stage number “6” indicated by the signal logic state value “001” is read as the stage number “1”, and the stage number “0” indicated by the signal logic state value “000” is obtained. "Is regarded as the stage number" 2 ", there is no change in the order of the stage numbers.
  • the same effect as in the first modification can be obtained, and the above-mentioned singularity can be reliably ensured even if variations in magnet magnetization, Hall IC assembly errors, etc. occur. It is possible to stabilize the operation of the starter motor 100 that is an electromagnetic rotating device.
  • the starter motor 100 operates in a situation where the transition timing of the U-phase detection signal SU varies in a direction that is delayed with respect to the V-phase detection signal SV and the W-phase detection signal SW. It can be effectively stabilized.
  • this invention is not limited to each above-mentioned embodiment and modification, Various deformation
  • only one specific magnet 133 whose inner peripheral side has an N pole has one end in the axial direction and the center in the rotating direction.
  • An example is shown in which the magnetic pole on the inner peripheral side of the portion 134 is reversed to the S pole.
  • only one specific magnet having the S pole on the inner circumference side may have the one end in the axial direction and the magnetic pole on the inner circumference side of the central portion in the rotation direction reversed to the N pole (not shown).
  • an electromagnetic rotating device for the starter motor 100 is exemplified.
  • an electromagnetic rotating device may be used as a generator, or a starter generator that combines a starter motor and a generator (both not shown).
  • the structure in which the piston 222 reciprocates inside the cylinder 221 that is general as the reciprocating engine 220 is exemplified.
  • the reciprocating engine referred to in the present invention includes a so-called rotary engine (not shown).
  • one singular point in one rotation of relative rotation can be detected by three magnetic pole detecting elements.
  • Starter motor (electromagnetic rotating device) 110 Stator 111 Electromagnet 120 Rotor 131 to 133 Magnet 134 Part 141 to 143 Hall IC (Magnetic pole detection element)

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

電磁回転装置、エンジンアッセンブリー、エンジン車両
 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)

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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