WO2014156865A1 - センサ、およびそれを用いた回転電機 - Google Patents

センサ、およびそれを用いた回転電機 Download PDF

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WO2014156865A1
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hall
magnetic flux
sensor
magnet
leg
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萩村　将巳
孝典 松井
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Mitsuba Corp
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Mitsuba Corp
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/08—Motors 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

Definitions

  • the present invention relates to a sensor that detects a rotational position of a rotor, and a rotating electrical machine such as a motor or a generator that uses the sensor.
  • a rotating electrical machine such as a starter generator of a vehicle is provided with a position detection sensor such as a Hall IC that detects the rotational position of the rotor, and the commutation timing of the three-phase coil based on the detection signal detected by the position detection sensor.
  • a position detection sensor such as a Hall IC that detects the rotational position of the rotor, and the commutation timing of the three-phase coil based on the detection signal detected by the position detection sensor.
  • a position detection sensor used in this type of rotating electrical machine, a sensor element such as a Hall IC is housed in a sensor case together with a circuit board, and the sensor case is installed on the fixed part side of the rotating electrical machine.
  • the sensor case is formed with four leg portions, and the four sensor elements are inserted and held in the four leg portions one by one.
  • the sensor element held by each leg has a lead wire extending toward the base of the leg, and is provided on a circuit board provided in the sensor case so as to be positioned in a plane perpendicular to the protruding direction of the leg. Connected by soldering.
  • the present invention provides a sensor capable of reducing the size of a position detection sensor, and a rotating electrical machine using the sensor.
  • the sensor for detecting the change in the magnetic flux of the rotating magnet is disposed apart from the sensor case body along the rotation direction of the magnet, First to third leg portions projecting so as to face the magnet in a direction orthogonal to the rotation direction of the magnet, and first to fourth Hall ICs for detecting a change in magnetic flux are provided. .
  • First and second magnetic flux passage portions that allow the magnetic flux of the magnet to pass through are set in the first leg portion along the extending direction of the first leg portion.
  • a third magnetic flux passage portion that allows the magnetic flux of the magnet to pass is set in the second leg portion.
  • a fourth magnetic flux passage portion that allows the magnetic flux of the magnet to pass is set in the third leg portion.
  • the first Hall IC is accommodated at a position corresponding to the first magnetic flux passage portion in the first leg portion, and the second magnetic flux is provided.
  • the second Hall IC is accommodated in a position corresponding to the passage portion
  • the third Hall IC is accommodated in a position corresponding to the third magnetic flux passage portion in the second leg portion
  • the fourth Hall IC may be accommodated in a position corresponding to the fourth magnetic flux passage portion in the three leg portions.
  • the first to fourth Hall ICs may be provided with leads, but the first to fourth Hall ICs are respectively the first to third Hall ICs. It may be mounted on a substrate inserted into the leg portion of the.
  • the Hall IC is a so-called chip Hall IC mounted on a substrate, so that the Hall IC does not have a lead wire and can be made compact. Further, by mounting the Hall IC on the substrate, it is only necessary to position the substrate with respect to the leg portion, and the Hall IC can be installed with high positional accuracy.
  • the substrate may be arranged along a direction in which the first to third legs are arranged.
  • the position of the substrate in the radial direction of the sensor can be suppressed by arranging the substrate in the direction in which the three legs are aligned (the circumferential direction of the sensor).
  • the first Hall IC and the second Hall IC are arranged along the protruding direction of the first leg on the same substrate. It may be.
  • the detection waveform output from the first Hall IC and the detection waveform output from the second Hall IC can be synchronized.
  • the sensor is a position detection sensor for a starter generator.
  • the first Hall IC is for ignition timing for detecting the ignition timing of the engine.
  • the second to fourth Hall ICs detect the commutation timing of the starter generator coil.
  • the second to fourth Hall ICs are arranged on the same line.
  • the first Hall IC is disposed at a position shifted from the line on which the second to fourth Hall ICs are disposed. In the magnet, the arrangement of the magnetic poles at positions facing the first Hall IC and the arrangement of the magnetic poles at positions facing the second to fourth Hall ICs are partially different.
  • the substrate protrudes from the insertion portion inserted into the first to third leg portions and the first to third leg portions, and is connected to a lead wire.
  • a lead wire connecting portion, forming the first to third leg portions, surrounding the sensor holder into which the insertion portion of the substrate is inserted, and the lead wire connecting portion protruding from the insertion portion The sensor case body may be a separate member.
  • the lead wire when assembling the sensor, after inserting the board insertion part into the leg part of the sensor holder, the lead wire is connected to the lead wire connection part of the board protruding from the leg part, and then the lead A sensor case body surrounding the line connecting portion can be attached to the sensor holder.
  • the sensor case main body surrounding the lead wire is not attached, and therefore the lead wire connection work can be easily performed.
  • the substrates are connected by jumper wires.
  • a jumper wire is bent.
  • substrate can be arrange
  • the rotating electrical machine includes a stator having a plurality of teeth portions around which coils are wound in the circumferential direction, and is disposed on the outer circumferential side of the stator, and the magnet is disposed on the inner circumferential surface in the circumferential direction.
  • a sensor according to any one of the first to eighth aspects of the present invention, wherein the sensor is disposed on an outer peripheral portion of the stator and detects a rotational position of the rotor. And comprising.
  • three leg portions can be provided while four Hall ICs are provided.
  • the length in the circumferential direction (direction in which the leg portions are arranged in an arc) of the sensor can be reduced. For this reason, it becomes possible to reduce the size of the sensor.
  • FIG. 1 It is a perspective view of the rotary electric machine of one Embodiment of this invention. It is sectional drawing of the rotary electric machine of one Embodiment of this invention. It is a perspective view which shows the stator which comprises the rotary electric machine of one Embodiment of this invention. It is a perspective view which shows the stator which comprises the rotary electric machine of one Embodiment of this invention. It is an expanded view of the inner peripheral side of the rotor of one Embodiment of this invention. It is a timing chart which shows the detection state of each sensor element of the position detection sensor of one embodiment of this invention, and the output waveform of each phase of U, V, and W.
  • FIG. 1 It is a perspective view of the stator provided with the position detection sensor of one Embodiment of this invention. It is a top view of the stator provided with the position detection sensor of one Embodiment of this invention. It is a perspective view which shows the attachment state to the stator of the position detection sensor of one Embodiment of this invention. It is a perspective view of the position detection sensor of one Embodiment of this invention. It is a perspective view of the sensor case main body of one Embodiment of this invention. It is a perspective view which shows the sensor holder of one Embodiment of this invention. It is a perspective developed view which shows the assembly
  • FIG. 1 and 2 show a rotating electrical machine 1 of this embodiment used as a starter generator for a vehicle engine.
  • the rotating electrical machine 1 is a three-phase brushless rotating electrical machine.
  • the rotating electrical machine 1 includes a stator 2 fixed to an engine block (not shown), a rotor 4 fixed to a crankshaft (not shown) of the engine, and a position detection sensor 6 that detects the rotational position of the rotor 4. It has.
  • the stator 2 includes a stator iron core 2A formed by laminating electromagnetic steel plates, and a plurality of coils 10 wound around the stator iron core 2A.
  • the stator iron core 2A has a main body 2a formed in an annular shape and a plurality of teeth 2b projecting radially outward from the outer peripheral surface of the main body 2a. At the tip of each tooth portion 2b, claw pieces 3 projecting in a substantially T shape are provided on both sides in the circumferential direction.
  • an insulator 110 is mounted on the outer surface of the stator core 2A so as to cover the peripheral area of each tooth portion 2b.
  • the insulator 110 is composed of two insulator members 110A and 110B that are divided into two substantially in the axial direction.
  • the stator 2 includes a coil connection terminal 120 molded on the insulator member 110A.
  • the coil 10 is wound around the periphery of each tooth portion 2 b via an insulator 110.
  • the rotor 4 includes a bottomed cylindrical rotor yoke 12 made of a magnetic material, and a boss portion 14 coaxially fixed to the bottom wall 12 a of the rotor yoke 12.
  • An engine crankshaft is coupled to the boss portion 14 so as to be integrally rotatable.
  • FIG. 4 shows the inner peripheral side of the rotor 4 in a developed state.
  • a plurality of magnets 16 are attached to the inner peripheral surface of the rotor 4 at equal intervals along the circumferential direction.
  • Each of these magnets 16 is formed in a rectangular shape that is long in the axial direction of the rotor 4.
  • the surface (inner surface) facing toward the center of the rotor 4 is magnetized to either the N pole or the S pole.
  • One magnet 16c has a short sub magnetic pole portion whose inner side surface is magnetized to S pole on one end side (one end side in the longitudinal direction) of the main magnetic pole portion 162 whose inner side surface is magnetized to N pole. 160 is provided.
  • the magnet 16 a having the entire inner side surface magnetized to the N pole, the magnet 16 a, the magnet 16 having the entire inner side surface magnetized to the S pole, the magnet 16 b, the main magnetic pole portion 162 and the sub-magnetic pole.
  • the magnet 16 having the portion 160 is a magnet 16c
  • the magnet 16c is disposed between a specific pair of adjacent magnets 16a and 16a, and the magnet 16b is disposed between the other adjacent magnets 16a and 16a. Is placed.
  • the N pole and the S pole appear alternately on the inner peripheral side of the rotor 4 except for one end side in the axial direction (upper end side in FIG. 4).
  • N poles appear continuously by the auxiliary magnetic pole portion 160 of the magnet 16c and three magnets before and after (subsequently in the circumferential direction) the magnet.
  • the region on one end side in the axial direction of the magnet 16 is used as a target for detecting the ignition timing of the engine.
  • the remaining area in the axial direction of the magnet 16 is mainly used as a target for detecting the commutation timing of the coil 10.
  • the coil 10 wound around the tooth portion 2b of the stator core 2A is pulled out of the stator 2 and connected to a control device (not shown).
  • the control device rotates the rotor 4 and the crankshaft by supplying current to the coil 10 at a predetermined timing when the engine is started. Further, after the engine is started, the generated power accompanying the rotation of the rotor 4 is charged in a battery (not shown) or directly used.
  • the lead wire 100 b is connected to the coil 10.
  • the plurality of lead wires 100b are bundled by the protection tube 102b, and the periphery is covered with the protection tube 102b.
  • lead wires 100 a drawn out from a sensor case 60 described later are bundled by a protective tube 102 a, and the periphery is covered by the protective tube 102.
  • the shape of the claw piece 3 of each tooth portion 2b is not a fixed shape, and as shown in FIGS.
  • a notch 7 is provided.
  • the notch 7 is formed so as to form a substantially rectangular fitting groove across two claw pieces 3 adjacent in the circumferential direction.
  • pairs of the notch portions 7 that form the fitting groove are arranged in a total of three locations in the circumferential direction.
  • a pair of notches 7 formed in the adjacent specific teeth 2B includes a sensor holding leg (first leg) 80a and a leg (second leg) of the position detection sensor 6 described later. ) 80b and a leg (third leg) 80c (see FIG. 2) are inserted and arranged.
  • the leg portions 80a, 80b and 80c of the position detection sensor 6 accommodate first, second, third and fourth Hall ICs (sensor elements) 50a, 50b, 50c and 50d, respectively. Is arranged. These Hall ICs 50a, 50b, 50c, 50d are opposed to the inner peripheral surface of the rotor 4 and detect the switching of the magnetic flux of the magnet 16. That is, the place where the first Hall IC 50a of the leg portion 80a is accommodated is set to the first magnetic flux passage portion 180a through which the magnetic flux of the magnet 16 passes. The place where the second Hall IC 50b of the leg portion 80a is accommodated is set in the second magnetic flux passage portion 180b through which the magnetic flux of the magnet 16 passes.
  • the place where the third Hall IC 50c of the leg portion 80b is accommodated is set in the fourth magnetic flux passage portion 180c that allows the magnetic flux of the magnet 16 to pass therethrough.
  • the place where the fourth Hall IC 50d of the leg portion 80c is accommodated is set to the fourth magnetic flux passage portion 180d that allows the magnetic flux of the magnet 16 to pass therethrough.
  • the installation height is the first Hall IC 50a and the second, third, and fourth Hall ICs 50b, 50c, 50d. Is different. That is, the first Hall IC 50 a is disposed at a position M ⁇ b> 1 that faces one end side in the axial direction of the inner peripheral surface of the rotor 4. The second, third, and fourth Hall ICs 50b, 50c, and 50d are disposed at a position M2 that faces the central side in the axial direction of the inner peripheral surface of the rotor 4.
  • the second, third, and fourth Hall ICs 50 b, 50 c, 50 d are arranged on the same line in the rotation direction of the rotor 4.
  • the first Hall IC 50a is arranged at a position shifted from the line where the second, third and fourth Hall ICs 50b, 50c, 50d are arranged.
  • the first Hall IC 50a and the second Hall IC 50b are arranged so as to be located on the same line in the direction orthogonal to the rotation direction of the rotor 4, that is, in the axial direction (details will be described later).
  • the first Hall IC 50a detects the switching of the magnetic flux of the magnets 16a, 16b, and 16c at a height that passes through the sub magnetic pole part 160 of the magnet 16c.
  • the second, third, and fourth Hall ICs 50b, 50c, and 50d detect the switching of the magnetic flux of the magnets 16a, 16b, and 16c at a height that passes through the main magnetic pole portion 162 of the magnet 16c.
  • the second, third, and fourth Hall ICs 50b, 50c, and 50d output the signal detected at the position M2 on the center side of the rotor 4 to the control device as the rotational position signal of the rotor 4.
  • the first Hall IC 50a outputs a signal detected at the position M1 on one end side in the axial direction of the rotor 4 to the control device as an absolute position information signal on the circumference of the rotor 4.
  • the control device receives the output signals of the second, third, and fourth Hall ICs 50b, 50c, and 50d, controls the commutation timing for the three-phase coil 10, and outputs the output signal of the first Hall IC 50a; In response to the output signals of the second, third, and fourth Hall ICs 50b, 50c, and 50d, the ignition timing and fuel injection timing of the engine are controlled.
  • FIG. 5 is a timing in which signals generated by the control device according to the outputs of the Hall ICs 50a, 50b, 50c, and 50d and voltage waveforms output to the coils 10 of the U, V, and W phases are described. It is a chart.
  • S2, S3, and S4 indicate pulse signals generated corresponding to the outputs of the second, third, and fourth Hall ICs 50b, 50c, and 50d.
  • S1 indicates a pulse signal generated corresponding to the output of the first Hall IC 50a.
  • Sv, Sw, and Su indicate V-phase, W-phase, and U-phase output voltage waveforms.
  • T1 in FIG. 5 is a timing at which the output (S2) of the second Hall IC 50b switches from high to low while the output (S1) of the first Hall IC 50a is in the high state.
  • T2 is the timing at which the output (S2) of the second Hall IC 50b switches from low to high while the output (S1) of the first Hall IC 50a remains high.
  • T3 is a timing at which the output (S4) of the fourth Hall IC 50d switches from low to high after the timing T1 while the output (S1) of the first Hall IC 50a remains in the high state.
  • timings T1, T2, and T3 can be obtained from changes in the signals S1, S2, S3, and S4.
  • the first Hall IC 50a and the second Hall IC 50b are arranged so as to be located on the same line in the axial direction.
  • the output waveform (S1) of the first Hall IC 50a and the output waveform (S2) of the second Hall IC 50b are excluding the case where the sub magnetic pole part 160 of the magnet 16c passes in front of the first Hall IC 50a.
  • the control device controls the commutation timing of each of the U-phase, V-phase, and W-phase coils 10 according to signals S2, S3, and S4, for example, as shown in FIG.
  • Timing T3 is obtained from signals S2, S3, S4 and signal S1, and engine ignition is controlled at timing T3.
  • FIG. 9 shows the position detection sensor 6.
  • the position detection sensor 6 has a first, second, third, and fourth Hall ICs 50a, 50b, 50c, and 50d and a respective Hall IC 50a, 50b, 50c, and 50d mounted in a resin sensor case 60.
  • the circuit boards 55A, 55B, and 55C are accommodated, and the sensor case 60 is configured to be fastened to the stator 2 and the engine block.
  • the radial direction of the stator 2 in the position detection sensor 6 is simply referred to as the radial direction
  • the axial direction of the stator 2 is simply referred to as the axial direction. I will explain.
  • the sensor case 60 is inserted with a sensor holder 70 that houses the circuit boards 55A, 55B, and 55C on which the Hall ICs 50a, 50b, 50c, and 50d are mounted, and a sensor holder 70 that houses the circuit boards 55A, 55B, and 55C.
  • a sensor case body 20 is inserted with a sensor holder 70 that houses the circuit boards 55A, 55B, and 55C on which the Hall ICs 50a, 50b, 50c, and 50d are mounted, and a sensor holder 70 that houses the circuit boards 55A, 55B, and 55C.
  • FIG. 10 is a perspective view of the sensor case body 20.
  • the sensor case body 20 has a cylindrical peripheral wall 23 along the arc shape of the outer peripheral edge of the stator 2.
  • the sensor case main body 20 has a substantially fan shape formed along the rotation direction of the rotor 4 and has a cylindrical peripheral wall 23.
  • the peripheral wall 23 is an outer peripheral wall portion 23a that forms a fan-shaped outer arc side, an inner peripheral wall portion 23b that forms a fan-shaped inner arc side, and a side wall that forms both sides extending in the fan-shaped radial direction. It consists of parts 23c and 23d.
  • a convex portion 21 protruding toward the inner peripheral side is formed continuously in the peripheral direction of the peripheral wall 23.
  • a thick plate-like tongue piece 64 is extended on the outer peripheral wall 23 a of the sensor case body 20.
  • the tongue piece 64 is fastened to the engine block by a bolt (not shown).
  • a wiring guide 68 extending inward in the radial direction is integrally formed at the center of the inner peripheral wall portion 23b of the sensor case body 20.
  • the wiring guide 68 is a member for collecting a plurality of lead wires 100a drawn from the sensor case main body 20 and drawing them to the side.
  • Bracket holding portions 22 and 22 for mounting the connection bracket 62 are formed in the vicinity of both ends in the arc direction of the inner peripheral wall portion 23b.
  • the connecting bracket 62 has the outer peripheral side end portion 62 a engaged with the bracket holding portion 22, and the inner peripheral side end portion 62 b is superposed on the side surface of the main body 2 a of the stator core 2 ⁇ / b> A.
  • the bolt 62c is coupled to the stator 2.
  • the inner peripheral wall portion 23b is provided with a plurality of slits 25 for supporting each lead wire 100a drawn from the inner side of the peripheral wall 23 of the sensor case body 20.
  • the lead wire 100a is configured to be individually locked.
  • the bracket holding portion 22 has a claw portion 24 that supports the lead wire 100a drawn out from the peripheral wall 23 through the slit 25 and opens in a direction opposite to the slit 25 (side facing the stator 2). Is formed.
  • FIGS. 11 and 12 are diagrams showing the configuration of the sensor holder 70 that accommodates the circuit boards 55A, 55B, and 55C.
  • the sensor holder 70 has a base plate portion 71 and leg portions 80 a, 80 b, and 80 c protruding from the base plate portion 71.
  • the base plate portion 71 is substantially fan-shaped and has a shape and size that can be inserted into the peripheral wall 23 of the sensor case body 20.
  • the leg portions 80a, 80b, and 80c are protruded from the surface facing the stator 2 in the base plate portion 71 toward the stator 2 side in the arc direction, that is, along the axial direction. . These leg portions 80a, 80b, 80c are inserted and disposed between the pair of notch portions 7 of the specific tooth portion 2B of the stator 2 as described above.
  • the sensor holder 70 is provided with three substrate insertion holes 73 that open to the base plate portion 71 and continue to the insides of the leg portions 80a, 80b, and 80c.
  • the circuit boards 55A, 55B, and 55C are inserted or press-fitted into the board insertion holes 73 of the legs 80a, 80b, and 80c from the opening on the base plate part 71 side.
  • the circuit boards 55 ⁇ / b> A, 55 ⁇ / b> B, 55 ⁇ / b> C are opposite to the board insertion hole 73 from the base plate part 71 in a state where the insertion part 56 is inserted or press-fitted into the board insertion hole 73 and the insertion part 56 is inserted into the board insertion hole 73.
  • a lead wire connecting portion 57 that protrudes to the side and is wider than the base plate portion 71 is formed in a substantially T shape.
  • the first, second, third, and fourth Hall ICs 50a, 50b, 50c, and 50d are so-called chip Hall ICs that are surface-mounted on these circuit boards 55A, 55B, and 55C.
  • a first Hall IC 50 a and a second Hall IC 50 b are mounted on the insertion portion 56 of the circuit board 55 ⁇ / b> A so as to be aligned along the axial direction of the stator 2 while being inserted into the board insertion hole 73.
  • the first Hall IC 50 a is disposed at a position M ⁇ b> 1 facing the one end side in the axial direction of the inner peripheral surface of the rotor 4.
  • the second Hall IC 50 b is disposed at a position M ⁇ b> 2 that faces the center side in the axial direction of the inner peripheral surface of the rotor 4.
  • a third Hall IC 50c is mounted on the insertion portion 56 of the circuit board 55B.
  • a fourth Hall IC 50d is mounted on the insertion portion 56 of the circuit board 55C.
  • the third and fourth Hall ICs 50c and 50d are disposed at a position M2 facing the central side in the axial direction of the inner peripheral surface of the rotor 4.
  • Through holes 58 and 58 are formed in the lead wire connecting portions 57 of the circuit boards 55A, 55B, and 55C, respectively.
  • the end portions of the lead wires 100a are inserted into the through holes 58 and 58, respectively, and are connected by soldering.
  • the lead wire connecting portions 57 of the circuit boards 55A, 55B, and 55C protrude from the base plate portion 71.
  • the lead wires 100a and 100a are inserted into the through holes 58 and 58 of the lead wire connecting portion 57 and connected by soldering.
  • the sensor holder 70 in which the circuit boards 55A, 55B, and 55C are incorporated is inserted into the peripheral wall 23 of the sensor case body 20 from the leg portions 80a, 80b, and 80c, and the base plate portion 71 is inserted into the inner periphery of the peripheral wall 23. It abuts against the convex portion 21 formed on the surface. Accordingly, the base plate portion 71 is fitted into the peripheral wall 23, and the sensor holder 70 and the sensor case body 20 are integrated. Then, a plurality of lead wires 100a connected to the circuit boards 55A, 55B, and 55C are led out to the outside of the peripheral wall 23 through the slits 25 and are held by the wiring guide 68 through the claw portions 24.
  • the circuit boards 55 ⁇ / b> A, 55 ⁇ / b> B, and 55 ⁇ / b> C are connected by jumper wires 90.
  • the jumper wire 90 is bent. Therefore, the circuit boards 55A, 55B, and 55C can be arranged in an arc shape along each tooth portion 2b without applying stress to each of the circuit boards 55A, 55B, and 55C.
  • the inside of the peripheral wall 23 is filled with a filler 150 (see FIG. 1).
  • the filler 150 fills the substrate insertion holes 73 of the leg portions 80a, 80b, and 80c and the internal space of the peripheral wall 23, and is cured by being left as it is for a predetermined time.
  • the position detection sensor 6 is connected to the three leg portions 80a, 80b, and 80c of the sensor holder 70, respectively, the first, second, third, and fourth Hall ICs 50a, 50b, and 50c. , 50d can be accommodated, the circumferential length of the position detection sensor 6 can be reduced. Further, by providing three leg portions 80a, 80b, and 80c instead of the conventional four, the notch portion 7 formed in the claw piece 3 of each tooth portion 2b can be reduced. Thereby, since the surface area of the stator facing the magnet 16 is increased, the total magnetic flux in the stator 2 is increased, and the magnetic characteristics are improved.
  • the first, second, third, and fourth Hall ICs 50a, 50b, 50c, and 50d are mounted on the circuit boards 55A, 55B, and 55C inserted into the leg portions 80a, 80b, and 80c, respectively. I made it.
  • the first, second, third, and fourth Hall ICs 50a, 50b, 50c, and 50d are formed as so-called chip Hall ICs mounted on the circuit boards 55A, 55B, and 55C. It becomes a thing which does not have, and can attain compactness.
  • the circuit boards 55A, 55B, and 55C are attached to the leg portions 80a and 80b. , 80c, the position detection sensor 6 can be assembled only by positioning by press-fitting. Therefore, the first, second, third, and fourth Hall ICs 50a, 50b, 50c, and 50d can be installed with high accuracy. Further, the circuit boards 55A, 55B, and 55C are disposed along the direction in which the leg portions 80a, 80b, and 80c are arranged, and are erected with respect to the bottom surface of the sensor case. For this reason, it can prevent that circuit board 55A, 55B, 55C occupies an area in radial direction.
  • the first and second Hall ICs 50a and 50b are coaxially arranged along the protruding direction of the leg portion 80a on the same circuit board 55A. For this reason, it is not necessary to adjust the positional relationship between the first Hall IC 50a and the second Hall IC 50b in the assembly stage of the position detection sensor 6, and assembly errors and the like do not occur.
  • the detection waveform output from the first Hall IC 50a and the detection waveform output from the second Hall IC 50b can be synchronized.
  • circuit boards 55A, 55B, and 55C are each substantially T-shaped, the present invention is not limited to this, and other shapes such as a simple rectangular shape may be used. In this embodiment, a substantially T-shaped circuit board is used. However, the circuit board is not limited to this, and a single circuit board may be employed using a flexible substrate. In addition to this, as long as it does not depart from the gist of the present invention, the configuration described in the above embodiment can be selected or changed to another configuration as appropriate.
  • the Hall ICs 50a to 50d accommodated in the leg portions 80a, 80b, and 80c are set as magnetic flux passing portions 180a to 180d that allow the magnetic flux of the magnet 16 to pass through, respectively.
  • Hall ICs 50a to 50d may be arranged at different locations, and the Hall ICs 50a to 50d may be configured to detect changes in the magnetic flux of the corresponding magnetic flux passage portions 180a to 180d.
  • three leg portions can be provided while four Hall ICs are provided.
  • the length in the circumferential direction (direction in which the leg portions are arranged in an arc) of the sensor can be reduced. For this reason, it becomes possible to reduce the size of the sensor.
  • One of the forms of use of the above-described sensor is a motor or a generator. That is, the above-described sensor can be applied to a motor or a generator.

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Abstract

　このセンサは、センサケース本体（２０）と、マグネット（１６）の回転方向に沿って離間して配置され、それぞれセンサケース本体（２０）からマグネット（１６）の回転方向と直交する方向に沿って、且つマグネット（１６）に対向するように突出した第１～第３の脚部（８０ａ，８０ｂ，８０ｃ）と、３本の脚部（８０ａ，８０ｂ，８０ｃ）に対向する位置をマグネット（１６）の磁束が通過したときに磁束の変化を検出する第１～第４のホールＩＣ（５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ）と、を備える。第１および第２のホールＩＣ（５０ａ，５０ｂ）が第１の脚部（８０ａ）内に収容される。第３のホールＩＣ（５０ｃ）が第２の脚部（８０ｂ）内に収容される。第４のホールＩＣ（５０ｄ）が第３の脚部（８０ｃ）内に収容される。

Description

センサ、およびそれを用いた回転電機
　本発明は、ロータの回転位置を検出するセンサと、そのセンサを用いるモータや発電機等の回転電機に関する。
　本願は、２０１３年３月２６日に、日本に出願された特願２０１３－０６４７００号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　車両の始動発電機等の回転電機は、ロータの回転位置を検出するホールＩＣ等の位置検出センサが設けられ、この位置検出センサによって検出された検出信号に基づいて三相コイルの転流タイミング等を制御するように構成されている。
　この種の回転電機に用いられる位置検出センサは、ホールＩＣ等のセンサ素子が回路基板とともにセンサケースに収容され、そのセンサケースが回転電機の固定部側に設置されている。
　車両の始動発電機等の回転電機として、Ｕ，Ｖ，Ｗの三相のコイルの転流タイミングを検出するための３つの駆動用センサ素子と、エンジンの点火タイミングを検出するための点火タイミング用センサ素子の、計４つのセンサ素子が回路基板とともに樹脂製のセンサケース内に収容されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
　これら４つのセンサ素子は、ロータに対向するステータコアの外周部において、このステータコアに設けられた複数のティースの間に一つずつ配置されている。このため、センサケースには、４つの脚部が突出形成されて、４つのセンサ素子は、これら４つの脚部に一つずつ挿入されて保持されている。
　各脚部に保持されたセンサ素子は、脚部の根元側に向けて延びるリード線を有し、センサケース内において脚部の突出方向に直交する面内に位置するよう設けられた回路基板に、はんだ付けにより接続されている。
特開２０１１－９１９６４号公報
　しかしながら、上記したような従来の技術においては、３つの駆動用センサ素子と、１つの点火タイミング用センサ素子の、計４つのセンサ素子が、ステータコアの外周部において周方向に間隔を隔てて配置されている。したがって、これら４つのセンサ素子が接続される回路基板、およびこれらを収容するセンサケースが、ステータコアの周方向に長くなる。
　本発明は、位置検出センサを小型化することのできるセンサ、およびそれを用いた回転電機を提供する。
　本発明の第１の態様によれば、回転するマグネットの磁束の変化を検出するセンサは、センサケース本体と、前記マグネットの回転方向に沿って離間して配置され、それぞれ前記センサケース本体から前記マグネットの回転方向と直交する方向に沿って、且つ前記マグネットに対向するように突出した第１～第３の脚部と、磁束の変化を検出する第１～第４のホールＩＣと、を備える。前記第１の脚部に、前記マグネットの磁束を通過させる第１および第２の磁束通過部が、前記第１の脚部の延在方向に沿って並ぶように設定される。前記第２の脚部に、前記マグネットの磁束を通過させる第３の磁束通過部が設定される。前記第３の脚部に、前記マグネットの磁束を通過させる第４の磁束通過部が設定される。前記第１のホールＩＣは、前記第１の磁束通過部の磁束の変化を検出する。前記第２のホールＩＣは、前記第２の磁束通過部の磁束の変化を検出する。前記第３のホールＩＣは、前記第３の磁束通過部の磁束の変化を検出する。前記第４のホールＩＣは、前記第４の磁束通過部の磁束の変化を検出する。
　本発明の第２の態様によれば、前記第１の脚部内のうち、前記第１の磁束通過部に対応する位置に、前記第１のホールＩＣが収容されると共に、前記第２の磁束通過部に対応する位置に、前記第２のホールＩＣが収容され、前記第２の脚部内の前記第３の磁束通過部に対応する位置に、前記第３のホールＩＣが収容され、前記第３の脚部内の前記第４の磁束通過部に対応する位置に、前記第４のホールＩＣが収容されていてもよい。
　このように構成することで、ホールＩＣを４つ備えながら、脚部を３本とすることができ、センサの周方向（脚部が円弧状に並んだ方向）における長さを小さくすることができる。このため、センサを小型化することが可能になる。
　本発明の第３の態様によれば、第１～第４のホールＩＣは、リードを備えたものとしてもよいが、前記第１～前記第４のホールＩＣは、それぞれ前記第１～第３の脚部内に挿入された基板上に実装されていてもよい。
　このように構成することで、ホールＩＣを、基板上に実装されたいわゆるチップホールＩＣとすることによって、ホールＩＣがリード線を備えないものとなり、コンパクト化できる。また、基板上にホールＩＣを実装することによって、基板を脚部に対して位置決めするのみでよく、ホールＩＣを高い位置精度で設置することができる。
　本発明の第４の態様によれば、前記基板は、前記第１～前記第３の脚部が並ぶ方向に沿って配置されているようにしてもよい。
　このように構成することで、３本の脚部が並ぶ方向（センサの周方向）に基板を配置することで、センサの径方向において基板が占める位置を抑えることができる。
　本発明の第５の態様によれば、前記第１のホールＩＣと前記第２のホールＩＣは、同一の前記基板上において、前記第１の脚部の突出方向に沿って配置されているようにしてもよい。
　このように構成することで、センサの組立段階において第１のホールＩＣと第２のホールＩＣの位置関係を調整する必要がなく、組み付け誤差等が生じない。そして、第１のホールＩＣから出力される検出波形と第２のホールＩＣから出力される検出波形とを同期させることができる。
　本発明の第６の態様によれば、前記センサは、始動発電機用の位置検出センサである。このセンサにおいて、前記第１のホールＩＣは、エンジンの点火タイミングを検出するための点火タイミング用である。前記第２～前記第４のホールＩＣは、前記始動発電機のコイルの転流タイミングを検出する。前記第２～前記第４のホールＩＣは、同一線上に配置されている。その一方で、前記第１のホールＩＣは、前記第２～前記第４のホールＩＣが配置されている線上からずれた位置に配置されている。前記マグネットは、前記第１のホールＩＣに対向する箇所の磁極の配列と、前記第２～前記第４のホールＩＣに対向する箇所の磁極の配列とが一部異なっている。
　本発明の第７の態様によれば、前記基板は、前記第１～第３の脚部内に挿入される挿入部と、前記第１～第３の脚部から突出し、リード線が接続されるリード線接続部と、を有し、前記第１～第３の脚部を形成し、前記基板の前記挿入部が挿入されるセンサホルダと、前記挿入部から突出した前記リード線接続部を囲む前記センサケース本体と、が別部材とされていても良い。
　このように構成することで、センサの組立時には、基板の挿入部をセンサホルダの脚部に挿入した後に、脚部から突出した基板のリード線接続部にリード線を接続し、その後に、リード線接続部を囲むセンサケース本体をセンサホルダに取り付けることができる。これにより、リード線をリード線接続部に接続するときには、その周囲を囲むセンサケース本体が装着されておらず、したがってリード線の接続作業を容易に行うことができる。
　本発明の第８の態様によれば、前記各基板は、ジャンパー線によって接続されている。
　これにより、各基板をセンサホルダの脚部に組み付ける際、ジャンパー線が屈曲される。このため、各基板に応力をかけることなく、各基板を各ティースに沿って円弧状に配置することができる。
　本発明の第９の態様によれば、回転電機は、コイルが巻き回されたティース部を周方向に複数有するステータと、前記ステータの外周側に配置され、内周面に前記マグネットを周方向に間隔を隔てて複数備えたロータと、前記ステータの外周部に配置され、前記ロータの回転位置を検出する本発明の第１の態様から第８の態様のいずれか一の態様に記載のセンサと、を備える。
　これにより、ホールＩＣを４つ備えながら、脚部を３本として小型化を図ったセンサを備えた回転電機を実現することができる。
　上記したセンサ及び回転電機によれば、ホールＩＣを４つ備えながら、脚部を３本とすることができる。これにより、センサの周方向（脚部が円弧状に並んだ方向）における長さを小さくすることができる。このため、センサを小型化することが可能になる。
この発明の一実施形態の回転電機の斜視図である。 この発明の一実施形態の回転電機の断面図である。 この発明の一実施形態の回転電機を構成するステータを示す斜視図である。 この発明の一実施形態の回転電機を構成するステータを示す斜視図である。 この発明の一実施形態のロータの内周側の展開図である。 この発明の一実施形態の位置検出センサの各センサ素子の検出状態と、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の出力波形を示すタイミングチャートである。 この発明の一実施形態の位置検出センサを備えたステータの斜視図である。 この発明の一実施形態の位置検出センサを備えたステータの平面図である。 この発明の一実施形態の位置検出センサのステータへの取付状態を示す斜視図である。 この発明の一実施形態の位置検出センサの斜視図である。 この発明の一実施形態のセンサケース本体の斜視図である。 この発明の一実施形態のセンサホルダを示す斜視図である。 この発明の一実施形態のセンサホルダと基板との組み付け状態を示す斜視展開図である。
　以下、添付図面を参照して、本発明によるセンサ、およびそれを用いた回転電機を実施するための形態を説明する。しかし、本発明はこの実施形態のみに限定されるものではない。
（回転電機）
　以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
　図１、図２に、車両用エンジンの始動発電機として用いられるこの実施形態の回転電機１を示す。この回転電機１は、三相ブラシレス型の回転電機である。回転電機１は、エンジンブロック（図示せず）に固定されるステータ２と、エンジンのクランクシャフト（図示せず）に固定されるロータ４と、ロータ４の回転位置を検出する位置検出センサ６とを備えている。
　図３Ａ、図３Ｂに、ステータ２の構成部品を示す。図３Ａ、図３Ｂに示すように、ステータ２は、電磁鋼板を積層して成るステータ鉄心２Ａと、ステータ鉄心２Ａに巻回される複数のコイル１０とを備えている。ステータ鉄心２Ａは、円環状に形成された本体部２ａと、この本体部２ａの外周面から径方向外側に向かって放射状に突出する複数のティース部２ｂとを有している。各ティース部２ｂの先端部には、円周方向両側に略Ｔ字状に張り出す爪片３が設けられている。
　図３Ａに示すように、ステータ鉄心２Ａの外面には、各ティース部２ｂの周域を覆うようにインシュレータ１１０が装着されている。インシュレータ１１０は、軸方向の略半分で二分割された２つのインシュレータ部材１１０Ａ，１１０Ｂから成る。図３Ａ、図３Ｂに示すように、ステータ２は、インシュレータ部材１１０Ａにモールド成形されたコイル接続用の端子１２０を備える。
　図３Ｂに示すように、各ティース部２ｂの周域にはインシュレータ１１０を介して上記のコイル１０が巻回されるようになっている。
　ロータ４は、図２に示すように、磁性材料から成る有底円筒状のロータヨーク１２と、このロータヨーク１２の底壁１２ａに同軸に固定されたボス部１４とを備える。ボス部１４には、エンジンのクランクシャフトが一体回転可能に結合される。
　図４は、ロータ４の内周側を展開して示したものである。
　図４に示すように、ロータ４の内周面には、複数のマグネット１６が円周方向に沿って等間隔に取り付けられている。これらの各マグネット１６は、ロータ４の軸方向に長い長方形状に形成されている。一つを除き他のすべてのマグネット１６は、ロータ４の中心に向く側の面（内側面）がＮ極とＳ極のいずれかに着磁されている。そして、一つのマグネット１６ｃは、内側面がＮ極に着磁された主磁極部１６２の一端側（長尺方向の一端側）に、内側面がＳ極に着磁された短尺な副磁極部１６０が設けられている。
　ここで、図４中、内側面全域がＮ極に着磁されているマグネット１６をマグネット１６ａ、内側面全域がＳ極に着磁されているマグネット１６をマグネット１６ｂ、主磁極部１６２と副磁極部１６０を備えたマグネット１６をマグネット１６ｃとすると、このロータ４では、隣接する特定の一組のマグネット１６ａ，１６ａの間にマグネット１６ｃが配置され、他の隣接するマグネット１６ａ，１６ａ間にマグネット１６ｂが配置される。
　したがって、ロータ４の内周側は、軸方向の一端側（図４中上端側）以外では、Ｎ極とＳ極が交互に現れる。軸方向の一端側では、マグネット１６ｃの副磁極部１６０および、その前後（円周方向の前後）のマグネット３個分だけＮ極が連続して現れる。
　後に詳述するように、マグネット１６の軸方向の一端側の領域は、エンジンの点火タイミングを検出するためのターゲットとして用いられる。マグネット１６の軸方向の残余の領域は、主に、コイル１０の転流タイミングを検出するためのターゲットとして用いられる。
　ステータ鉄心２Ａのティース部２ｂに巻回されたコイル１０は、ステータ２から引き出されて図示しない制御装置に接続されている。制御装置は、エンジンの始動時には所定のタイミングでコイル１０に電流を供給することによって、ロータ４とクランクシャフトとを回転させる。また、エンジンの始動後には、ロータ４の回転に伴う発電電力を図示しないバッテリに充電し、若しくは、直接使用に供する。
　なお、図１に示すように、コイル１０には、リード線１００ｂが接続される。複数のリード線１００ｂは、保護チューブ１０２ｂにより束ねられて、保護チューブ１０２ｂにより周囲が被覆される。また、図１に示すように、後述するセンサケース６０から引き出されたリード線１００ａは保護チューブ１０２ａにより束ねられて、保護チューブ１０２により周囲が被覆される。
　各ティース部２ｂの爪片３の形状は一定形状ではなく、図３Ａ、図３Ｂに示すように、一部のティース部２ｂの爪片３には軸方向の一端側から軸方向中央側に向かって切欠き部７が設けられている。具体的には、切欠き部７は、円周方向で隣接する二つの爪片３に跨って略長方形状の嵌合溝を形成するように形成される。ステータ２において、この嵌合溝を形成する切欠き部７の対が円周方向に連続して合計３箇所に配置される。
　以下、爪片３に切欠き部７が形成される４個のティース部２ｂを他のティース部２ｂと区別するために特定ティース部２Ｂと呼ぶ。隣接する特定ティース部２Ｂに形成される各切欠き部７の対には、後述する位置検出センサ６のセンサ保持用の脚部（第１の脚部）８０ａ，脚部（第２の脚部）８０ｂ，脚部（第３の脚部）８０ｃ（図２参照）が挿入配置される。
（位置検出センサ）
　図２に示すように、位置検出センサ６の脚部８０ａ，８０ｂ，８０ｃには、第１，第２，第３，第４のホールＩＣ（センサ素子）５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄがそれぞれ収容配置されている。これらのホールＩＣ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄは、ロータ４の内周面に対向してマグネット１６の磁束の切り替わりを検出する。
　すなわち、脚部８０ａの第１のホールＩＣ５０ａが収容配置されている箇所は、マグネット１６の磁束を通過させる第１の磁束通過部１８０ａに設定されている。脚部８０ａの第２のホールＩＣ５０ｂが収容配置されている箇所は、マグネット１６の磁束を通過させる第２の磁束通過部１８０ｂに設定されている。脚部８０ｂの第３のホールＩＣ５０ｃが収容配置されている箇所は、マグネット１６の磁束を通過させる第４の磁束通過部１８０ｃに設定されている。脚部８０ｃの第４のホールＩＣ５０ｄが収容配置されている箇所は、マグネット１６の磁束を通過させる第４の磁束通過部１８０ｄに設定されている。
　脚部８０ａ，８０ｂ，８０ｃ内に配置されるホールＩＣ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄのうちの、第１のホールＩＣ５０ａと第２，第３，第４のホールＩＣ５０ｂ，５０ｃ，５０ｄとでは設置高さが異なる。すなわち、第１のホールＩＣ５０ａは、ロータ４の内周面の軸方向の一端側に対峙する位置Ｍ１に配置される。第２，第３，第４のホールＩＣ５０ｂ，５０ｃ，５０ｄは、ロータ４の内周面の軸方向の中央側に対峙する位置Ｍ２に配置される。
　換言すれば、第２，第３，第４のホールＩＣ５０ｂ，５０ｃ，５０ｄは、ロータ４の回転方向で同一線上に配置されている。一方、第１のホールＩＣ５０ａは、第２，第３，第４のホールＩＣ５０ｂ，５０ｃ，５０ｄが配置されている線上からずれた位置に配置されている。また、第１のホールＩＣ５０ａと第２のホールＩＣ５０ｂは、互いにロータ４の回転方向と直交する方向、つまり、軸方向で同一線上に位置するように配置されている（詳細は後述する）。
　これにより、第１のホールＩＣ５０ａは、マグネット１６ｃの副磁極部１６０を通る高さでマグネット１６ａ，１６ｂ，１６ｃの磁束の切り替わりを検出する。第２，第３，第４のホールＩＣ５０ｂ，５０ｃ，５０ｄは、マグネット１６ｃの主磁極部１６２を通る高さでマグネット１６ａ，１６ｂ，１６ｃの磁束の切り替わりを検出する。
　第２，第３，第４のホールＩＣ５０ｂ，５０ｃ，５０ｄは、ロータ４の中央側の位置Ｍ２で検出した信号を、ロータ４の回転位置信号として制御装置に出力する。一方、第１のホールＩＣ５０ａは、ロータ４の軸方向の一端側の位置Ｍ１で検出した信号を、ロータ４の円周上の絶対位置情報信号として制御装置に出力する。
　制御装置では、第２，第３，第４のホールＩＣ５０ｂ，５０ｃ，５０ｄの出力信号を受けて、３相のコイル１０に対する転流タイミングを制御するとともに、第１のホールＩＣ５０ａの出力信号と、第２，第３，第４のホールＩＣ５０ｂ，５０ｃ，５０ｄの出力信号を受けてエンジンの点火タイミングおよび燃料噴射タイミングを制御する。
　図５は、各ホールＩＣ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄの出力に応じて制御装置で生成される信号と、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相のコイル１０に出力される電圧波形を併せて記載したタイミングチャートである。
　なお、図５において、Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４は、第２，第３，第４のホールＩＣ５０ｂ，５０ｃ，５０ｄの出力に対応して生成されるパルス信号を示す。Ｓ１は、第１のホールＩＣ５０ａの出力に対応して生成されるパルス信号を示す。また、Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｕは、Ｖ相，Ｗ相，Ｕ相の各出力電圧波形を示す。
　また、図５中Ｔ１は、第１のホールＩＣ５０ａの出力（Ｓ１）がハイ状態のまま第２のホールＩＣ５０ｂの出力（Ｓ２）がハイからローに切り替わるタイミングである。Ｔ２は、第１のホールＩＣ５０ａの出力（Ｓ１）がハイ状態のまま第２のホールＩＣ５０ｂの出力（Ｓ２）がローからハイに切り替わるタイミングである。Ｔ３は、タイミングＴ１を経た後に、第１のホールＩＣ５０ａの出力（Ｓ１）がハイ状態のまま第４のホールＩＣ５０ｄの出力（Ｓ４）がローからハイに切り替わるタイミングである。制御装置では、信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の変化からタイミングＴ１，Ｔ２，Ｔ３を求めることができる。
　ここで、第１のホールＩＣ５０ａと第２のホールＩＣ５０ｂは、軸方向で同一線上に位置するように配置されている。このため、第１のホールＩＣ５０ａの出力波形（Ｓ１）と、第２のホールＩＣ５０ｂの出力波形（Ｓ２）は、マグネット１６ｃの副磁極部１６０が第１のホールＩＣ５０ａの前を通過する場合を除いて同一波形となる。
　このような構成のもと、制御装置は、例えば、図５に示すように、信号Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４に応じてＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各コイル１０の転流タイミングを制御し、信号Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４と、信号Ｓ１とによってタイミングＴ３を求め、そのタイミングＴ３でエンジンの点火を制御する。
　図６～図８に、位置検出センサ６を備えたステータ２を示す。図９は位置検出センサ６を示す。
　位置検出センサ６は、樹脂製のセンサケース６０の内部に第１，第２，第３，第４のホールＩＣ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄと、この各ホールＩＣ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄが実装された回路基板５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃを収容し、そのセンサケース６０がステータ２とエンジンブロックとに締結されるように構成されている。なお、以下の説明において、ステータ２に位置検出センサ６（センサケース６０）を取り付けた状態で位置検出センサ６におけるステータ２の径方向を単に径方向、ステータ２の軸方向を単に軸方向と称して説明する。
　センサケース６０は、各ホールＩＣ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄが実装された回路基板５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃを収容するセンサホルダ７０と、回路基板５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃを収容したセンサホルダ７０が挿入されるセンサケース本体２０と、を備える。
　図１０は、センサケース本体２０の斜視図である。
　図１０に示すように、センサケース本体２０は、ステータ２の外周縁部の円弧形状に沿って、筒状の周壁２３を有している。換言すれば、センサケース本体２０は、ロータ４の回転方向に沿って形成された略扇状で、筒状の周壁２３を有している。
　周壁２３は、扇形状の外側の円弧辺をなす外周壁部２３ａと、扇形状の内側の円弧辺をなす内周壁部２３ｂと、扇形状の半径方向に延出する両側の側辺をなす側壁部２３ｃ，２３ｄとから構成されている。周壁２３の内周面には、その内周側に突出する凸部２１が、周壁２３の周方向に連続して形成されている。
　センサケース本体２０の外周壁部２３ａには厚肉の板状の舌片部６４が延設される。その舌片部６４がエンジンブロックに図示しないボルトによって締結される。さらに、センサケース本体２０の内周壁部２３ｂの中央には、径方向内側に向かって延出する配線ガイド６８が一体成形されている。この配線ガイド６８は、センサケース本体２０から引き出された複数のリード線１００ａを集合させて側方へ引き出すための部材である。
　内周壁部２３ｂの円弧方向の両端部の近傍には、連結ブラケット６２を装着するためのブラケット保持部２２，２２が形成されている。
　図６，図７に示すように、連結ブラケット６２は、このブラケット保持部２２に外周側端部６２ａを係止させ、内周側端部６２ｂをステータ鉄心２Ａの本体部２ａの側面に重合されて、ボルト６２ｃによってステータ２に結合される。
　また、図９，図１０に示すように、内周壁部２３ｂには、センサケース本体２０の周壁２３の内側から引き出された各リード線１００ａを支持するため複数のスリット２５が設けられる。その各スリット２５内に、リード線１００ａが個別に係止されるように構成されている。
　また、ブラケット保持部２２には、周壁２３からスリット２５を経て外側に引き出されたリード線１００ａを支持する爪部２４が、スリット２５とは逆向き（ステータ２に対向する側）に開口して形成されている。
　図１１、図１２は、回路基板５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃを収容するセンサホルダ７０の構成を示す図である。
　図１１、図１２に示すように、センサホルダ７０は、ベース板部７１と、このベース板部７１から突設された脚部８０ａ，８０ｂ，８０ｃと、を有して形成されている。
　ベース板部７１は、略扇状で、センサケース本体２０の周壁２３の内部に挿入可能な形状・大きさを有している。
　脚部８０ａ，８０ｂ，８０ｃは、このベース板部７１においてステータ２に面する側の面から、円弧方向に離間してステータ２側に向けて、つまり、軸方向に沿って突設されている。これらの脚部８０ａ，８０ｂ，８０ｃは、前述のようにステータ２の特定ティース部２Ｂの切欠き部７の対の間に挿入配置される。
　一方、センサホルダ７０には、ベース板部７１に開口し、各脚部８０ａ，８０ｂ，８０ｃの内側に連続する３つの基板挿入孔７３が設けられている。各脚部８０ａ，８０ｂ，８０ｃの基板挿入孔７３には、ベース板部７１側の開口から、回路基板５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃが挿入または圧入される。
　回路基板５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃは、基板挿入孔７３に挿入または圧入される挿入部５６と、挿入部５６が基板挿入孔７３に挿入された状態でベース板部７１から基板挿入孔７３とは反対側に突出し、ベース板部７１より幅広に形成されたリード線接続部５７とが、略Ｔ字状に形成されて構成される。
　第１，第２，第３，第４のホールＩＣ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄは、これら回路基板５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃに表面実装された、いわゆるチップホールＩＣである。回路基板５５Ａの挿入部５６には、第１のホールＩＣ５０ａと第２のホールＩＣ５０ｂとが、基板挿入孔７３に挿入した状態でステータ２の軸方向に沿って並ぶよう実装されている。
　ここで、第１のホールＩＣ５０ａは、ロータ４の内周面の軸方向の一端側に対峙する位置Ｍ１に配置される。第２のホールＩＣ５０ｂは、ロータ４の内周面の軸方向の中央側に対峙する位置Ｍ２に配置される。また、回路基板５５Ｂの挿入部５６には、第３のホールＩＣ５０ｃが実装される。さらに、回路基板５５Ｃの挿入部５６には、第４のホールＩＣ５０ｄが実装される。これら第３，第４のホールＩＣ５０ｃ，５０ｄは、ロータ４の内周面の軸方向の中央側に対峙する位置Ｍ２に配置される。
　回路基板５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃのリード線接続部５７には、それぞれ貫通孔５８，５８が形成される。これら貫通孔５８，５８に、それぞれリード線１００ａの端部が挿入されてはんだ付けにより接続されている。
　このような位置検出センサ６を組み立てるには、まず、第１，第２，第３，第４のホールＩＣ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄが予め実装された回路基板５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃの挿入部５６を、センサホルダ７０の脚部８０ａ，８０ｂ，８０ｃのそれぞれに形成された基板挿入孔７３に挿入または圧入する。この状態で、回路基板５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃのリード線接続部５７がベース板部７１から突出する。
　次いで、リード線接続部５７の貫通孔５８，５８にリード線１００ａ，１００ａを挿入し、はんだ付けにより接続する。
　次に、回路基板５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃが組み込まれたセンサホルダ７０を、脚部８０ａ，８０ｂ，８０ｃ側からセンサケース本体２０の周壁２３内に挿入し、ベース板部７１を周壁２３の内周面に形成された凸部２１に突き当てる。これによって、ベース板部７１が周壁２３に嵌め込まれ、センサホルダ７０とセンサケース本体２０とが一体化する。
　そして、各回路基板５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃに接続された複数本のリード線１００ａを、スリット２５を通して周壁２３の外部に導出し、爪部２４を介して配線ガイド６８に保持させる。
　図１１、図１２に示すように、回路基板５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃはそれぞれ、ジャンパー線９０で接続されている。
　このため、回路基板５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃの各基板をセンサホルダ７０の脚部８０ａ，８０ｂ，８０ｃに組み付ける際、ジャンパー線９０が屈曲される。このため、回路基板５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃの各基板に応力をかけることなく、回路基板５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃを各ティース部２ｂに沿って円弧状に配置することが出来る。
　この後、周壁２３の内部に、充填材１５０（図１参照）を充填する。これにより、充填材１５０は脚部８０ａ，８０ｂ，８０ｃの各基板挿入孔７３と、周壁２３の内部空間に満たされ、そのまま所定時間放置することによって硬化する。
（効果）
　したがって、上述の実施形態によれば、位置検出センサ６を、センサホルダ７０の３つの脚部８０ａ，８０ｂ，８０ｃに、それぞれ第１，第２，第３，第４のホールＩＣ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを収容するように構成することにより、位置検出センサ６の周方向の長さを小さくすることができる。
　また、従来の４つではなく３つの脚部８０ａ，８０ｂ，８０ｃを備えることで、各ティース部２ｂの爪片３に形成する切欠き部７が少なくて済む。これにより、マグネット１６に対向するステータの表面積が増加するため、ステータ２における総磁束が増加し、その磁気特性が向上する。
　また、第１，第２，第３，第４のホールＩＣ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄは、それぞれ脚部８０ａ，８０ｂ，８０ｃに挿入された回路基板５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ上に実装されているようにした。
　このように、第１，第２，第３，第４のホールＩＣ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを、回路基板５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ上に実装されたいわゆるチップホールＩＣとすることによって、リード線を備えないものとなり、コンパクト化を図ることができる。
　また、回路基板５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ上に第１，第２，第３，第４のホールＩＣ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを実装することによって、回路基板５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃを脚部８０ａ，８０ｂ，８０ｃに対して圧入により位置決めするだけで位置検出センサ６を組み立てることができる。このため、高い精度で、第１，第２，第３，第４のホールＩＣ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを設置することができる。
　さらに、回路基板５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃは、脚部８０ａ，８０ｂ，８０ｃが並ぶ方向に沿って配置され、かつ、センサケースの底面に対して立設されている。このため、径方向において回路基板５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃが面積を占めるのを防ぐことができる。
　そして、第１，第２のホールＩＣ５０ａ，５０ｂは、同一の回路基板５５Ａ上において、脚部８０ａの突出方向に沿って同軸上に配置されている。このため、位置検出センサ６の組立段階において第１のホールＩＣ５０ａと第２のホールＩＣ５０ｂの位置関係を調整する必要がなく、組み付け誤差等が生じない。そして、第１のホールＩＣ５０ａから出力される検出波形と第２のホールＩＣ５０ｂから出力される検出波形とを同期させることができる。
（その他の実施形態）
　なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
　例えば、回路基板５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃをそれぞれ略Ｔ字状としたが、これに限るものではなく、単なる長方形状等、他の形状とすることもできる。
　また、本実施形態においては、回路基板として、略Ｔ状のものを用いたが、これに限られず、フレキシブル基板を用いて一枚の回路基板を採用しても良い。
　これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
　例えば、脚部８０ａ，８０ｂ，８０ｃにそれぞれ収容配置されている各ホールＩＣ５０ａ～５０ｄを、それぞれマグネット１６の磁束を通過させる磁束通過部１８０ａ～１８０ｄに設定したが、磁束通過部１８０ａ～１８０ｄとは別の箇所に、それぞれホールＩＣ５０ａ～５０ｄを配置し、これらホールＩＣ５０ａ～５０ｄによって、各々対応する磁束通過部１８０ａ～１８０ｄの磁束の変化を検出するように構成してもよい。
　上記したセンサ及び回転電機によれば、ホールＩＣを４つ備えながら、脚部を３本とすることができる。これにより、センサの周方向（脚部が円弧状に並んだ方向）における長さを小さくすることができる。このため、センサを小型化することが可能になる。
　上記したセンサの利用の形態の一つとして、モータや発電機が挙げられる。すなわち、上記したセンサは、モータや発電機に適用することができる。
　１　　回転電機
　２　　ステータ
　２Ａ　　ステータ鉄心
　２Ｂ　　特定ティース部
　２ａ　　本体部
　２ｂ　　ティース部
　３　　爪片
　４　　ロータ
　６　　位置検出センサ
　１０　　コイル
　１２　　ロータヨーク
　１４　　ボス部
　１６　　マグネット
　２０　　センサケース本体
　２１　　凸部
　２２　　ブラケット保持部
　２３　　周壁
　２４　　爪部
　２５　　スリット
　５０ａ　　第１のホールＩＣ
　５０ｂ　　第２のホールＩＣ
　５０ｃ　　第３のホールＩＣ
　５０ｄ　　第４のホールＩＣ
　５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ　　回路基板
　５６　　挿入部
　５７　　リード線接続部
　５８　　貫通孔
　６０　　センサケース
　６２　　連結ブラケット
　６４　　舌片部
　６８　　配線ガイド
　７０　　センサホルダ
　７１　　ベース板部
　７３　　基板挿入孔
　８０ａ　　脚部（第１の脚部）
　８０ｂ　　脚部（第２の脚部）
　８０ｃ　　脚部（第３の脚部）
　９０　　ジャンパー線
　１００ａ　　リード線
　１１０　　インシュレータ
　１５０　　充填材
　１６０　　副磁極部
　１６２　　主磁極部
　１８０ａ　　第１の磁束通過部
　１８０ｂ　　第２の磁束通過部
　１８０ｃ　　第３の磁束通過部
　１８０ｄ　　第４の磁束通過部

Claims (9)

  1. 　回転するマグネットの磁束の変化を検出するセンサであって、
    　センサケース本体と、
    　前記マグネットの回転方向に沿って離間して配置され、それぞれ前記センサケース本体から前記マグネットの回転方向と直交する方向に沿って、且つ前記マグネットに対向するように突出した第１～第３の脚部と、
    　磁束の変化を検出する第１～第４のホールＩＣと、を備え、
    　前記第１の脚部に、前記マグネットの磁束を通過させる第１および第２の磁束通過部を、前記第１の脚部の延在方向に沿って並ぶように設定し、
    　前記第２の脚部に、前記マグネットの磁束を通過させる第３の磁束通過部を設定し、
    　前記第３の脚部に、前記マグネットの磁束を通過させる第４の磁束通過部を設定し、
    　前記第１のホールＩＣは、前記第１の磁束通過部の磁束の変化を検出し、
    　前記第２のホールＩＣは、前記第２の磁束通過部の磁束の変化を検出し、
    　前記第３のホールＩＣは、前記第３の磁束通過部の磁束の変化を検出し、
    　前記第４のホールＩＣは、前記第４の磁束通過部の磁束の変化を検出するセンサ。
  2. 　前記第１の脚部内のうち、前記第１の磁束通過部に対応する位置に、前記第１のホールＩＣが収容されると共に、前記第２の磁束通過部に対応する位置に、前記第２のホールＩＣが収容され、
    　前記第２の脚部内の前記第３の磁束通過部に対応する位置に、前記第３のホールＩＣが収容され、
    　前記第３の脚部内の前記第４の磁束通過部に対応する位置に、前記第４のホールＩＣが収容されている請求項１に記載のセンサ。
  3. 　前記第１～前記第４のホールＩＣは、それぞれ前記第１～第３の脚部内に挿入された基板上に実装されている請求項１または２に記載のセンサ。
  4. 　前記基板は、前記第１～前記第３の脚部が並ぶ方向に沿って配置されている請求項３に記載のセンサ。
  5. 　前記第１のホールＩＣと前記第２のホールＩＣは、同一の前記基板上において、前記第１の脚部の突出方向に沿って配置されている請求項３または４に記載のセンサ。
  6. 　始動発電機用の位置検出センサであって、
    　前記第１のホールＩＣがエンジンの点火タイミングを検出するための点火タイミング用であり、前記第２～前記第４のホールＩＣが、前記始動発電機のコイルの転流タイミングを検出するためのものであり、
    　前記第２～前記第４のホールＩＣは、同一線上に配置されている一方、前記第１のホールＩＣは、前記第２～前記第４のホールＩＣが配置されている線上からずれた位置に配置されており、
    　前記マグネットは、前記第１のホールＩＣに対向する箇所の磁極の配列と、前記第２～前記第４のホールＩＣに対向する箇所の磁極の配列とが一部異なっている請求項１～５のいずれか一項に記載のセンサ。
  7. 　前記基板は、前記第１～第３の脚部内に挿入される挿入部と、
    　前記第１～第３の脚部から突出し、リード線が接続されるリード線接続部と、を有し、
    　前記第１～第３の脚部を形成し、前記基板の前記挿入部が挿入されるセンサホルダと、
    　前記挿入部から突出した前記リード線接続部を囲む前記センサケース本体と、が別部材とされている請求項３～６のいずれか一項に記載のセンサ。
  8. 　前記各基板は、ジャンパー線によって接続されている、請求項３～８のいずれか一項に記載のセンサ。
  9. 　コイルが巻き回されたティース部を周方向に複数有するステータと、
    　前記ステータの外周側に配置され、内周面に前記マグネットを周方向に間隔を隔てて複数備えたロータと、
    　前記ステータの外周部に配置され、前記ロータの回転位置を検出する請求項１～８のいずれか一項に記載のセンサと、を備える回転電機。
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