WO2017122670A1 - 回転電機 - Google Patents

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WO2017122670A1
WO2017122670A1 PCT/JP2017/000615 JP2017000615W WO2017122670A1 WO 2017122670 A1 WO2017122670 A1 WO 2017122670A1 JP 2017000615 W JP2017000615 W JP 2017000615W WO 2017122670 A1 WO2017122670 A1 WO 2017122670A1
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WO
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pole
magnetic
magnet
signal
output unit
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PCT/JP2017/000615
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English (en)
French (fr)
Inventor
萩村　将巳
隆彦 橋本
Original Assignee
株式会社ミツバ
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D45/00—Electrical control not provided for in groups F02D41/00 - F02D43/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H02K11/215—Magnetic effect devices, e.g. Hall-effect or magneto-resistive elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines

Definitions

  • the present invention relates to a rotating electrical machine.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2016-003820 filed in Japan on January 12, 2016, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • a rotating electrical machine such as a starter generator of a vehicle detects a rotational position of the rotor by detecting a magnetic change of a magnet provided in the rotor. Based on the detection result of the rotational position of the rotor, the commutation timing of the three-phase coil is controlled.
  • a magnetic detection unit such as a Hall IC that detects the magnetic change of the magnet has a role of detecting the commutation timing of the three-phase coils of U, V, and W and an ignition timing for detecting the ignition timing of the engine. And a role to detect.
  • Various techniques for satisfying these roles by the magnetic detection unit are disclosed.
  • a part of one magnet is used as a different polarity magnetic part, and one magnetic detection that passes through a location corresponding to this different pole magnetic part
  • a technology is disclosed that includes a total of three magnetic detection units, that is, a magnetic field detection unit and two magnetic detection units that pass through a position that avoids the heteropolar magnetic unit (see, for example, Patent Document 1). According to this Patent Document 1, it is possible to detect both the commutation timing of the three-phase coil and the ignition timing of the engine with the three magnetic detectors.
  • the present invention provides a rotating electrical machine that can easily detect both the commutation timing of a three-phase coil and the ignition timing of an engine with three magnetic detectors.
  • the rotating electrical machine includes a rotor having a magnet in which a plurality of N-pole surfaces and a plurality of S-pole surfaces are sequentially arranged along the rotation direction, and at least a part of the magnets. And output the magnetic pole signal output result of the magnetic detection unit in accordance with the residual magnetic flux density of the magnet, and the three magnetic detection units arranged side by side along the rotation direction.
  • a linear output section, and at least one of the plurality of N pole faces and the plurality of S pole faces has a different density part having a different residual magnetic flux density on at least a part of the pole faces. It is formed, and at least one of the three magnetic detection parts is arranged to face the different density part.
  • the portions having different residual magnetic flux densities are detected, when the portions having different residual magnetic flux densities are detected, the predetermined rotational position of the rotor can be detected. For this reason, both the commutation timing of the three-phase coil and the ignition timing of the engine are detected by the three magnetic detectors without providing a different-polar magnetic part on a part of the N-polar surface or the S-polar surface. Can be easily detected.
  • any one of the plurality of N pole faces and the plurality of S pole faces is the pole face.
  • the entire surface is a different density part.
  • the commutation of a three-phase coil is performed by three magnetic detectors by changing the material of any one of a plurality of N pole faces or a plurality of S pole faces. Both the timing and the ignition timing of the engine can be easily detected. For this reason, compared with the case where a different density part is formed in a part of N pole surface or S pole surface, manufacture of a magnet can be facilitated.
  • the rotating electrical machine includes a control unit to which an output result from the linear output unit is input as a signal, and the different density
  • the residual magnetic flux density of the part is set to be larger than the residual magnetic flux density of the N pole face and the S pole face other than the different density part, and the control part detects the N pole face by the magnetic detection part.
  • a first threshold value that exceeds the output result from the linear output unit based on the magnetic pole signal when the magnetic detection signal is detected and a second threshold value that exceeds the output result from the linear output unit based on the magnetic pole signal when the magnetic detection unit detects the S pole surface.
  • the commutation timing of the three-phase coils and the ignition of the engine can be achieved by three magnetic detection units without providing a different-polarity magnetic unit on a part of the N-polar surface or the S-polar surface as in the prior art. Both timings can be easily detected.
  • the rotating electrical machine includes a control unit to which an output result of the linear output unit is input as a signal, and the different density
  • the residual magnetic flux density of the part is set to be smaller than the residual magnetic flux density of the N pole face and the S pole face other than the different density part, and the control unit detects the different density part by the magnetic detection part.
  • the rotational position of the rotor is set to a predetermined rotational position.
  • the commutation timing of the three-phase coils and the ignition of the engine can be achieved by three magnetic detection units without providing a different-polarity magnetic unit on a part of the N-polar surface or the S-polar surface as in the prior art. Both timings can be easily detected.
  • the rotating electric machine described above by forming the portions having different residual magnetic flux densities on the same magnetic pole, when the portions having different residual magnetic flux densities are detected, the predetermined rotational position of the rotor can be detected. For this reason, both the commutation timing of the three-phase coil and the ignition timing of the engine are detected by the three magnetic detectors without providing a different-polar magnetic part on a part of the N-polar surface or the S-polar surface. Can be easily detected.
  • FIG. 4 It is a perspective view of the rotary electric machine in 1st Embodiment of this invention. It is the side view which made the rotor of the rotary electric machine in 1st Embodiment of this invention the cross section. It is the figure which expanded and showed the inner peripheral side of the rotor in 1st Embodiment of this invention. It is a figure which shows the sine waveform of the magnetic pole signal of Hall IC in 1st Embodiment of this invention. It is the figure which converted the sine waveform of FIG. 4 into the rectangular waveform. It is the figure which expanded and showed the inner peripheral side of the rotor in 2nd Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of the rotating electrical machine 1
  • FIG. 2 is a side view of the rotor 4 of the rotating electrical machine 1 in cross section.
  • the rotating electrical machine 1 is used as a starter generator for a vehicle engine such as a motorcycle.
  • the rotating electrical machine 1 is a three-phase brushless type rotating electrical machine.
  • the rotating electrical machine 1 includes a stator 2 fixed to an engine block (not shown), a rotor 4 fixed to an engine crankshaft (not shown), and a position detection sensor 6 that detects the rotational position of the rotor 4. ing.
  • the rotational axis direction of the rotor 4 is simply referred to as the axial direction
  • the radial direction of the stator 2 orthogonal to the rotational axis direction is simply referred to as the radial direction
  • the rotational direction of the rotor 4 is simply referred to as the rotational direction or the circumferential direction. It is called a direction.
  • the stator 2 includes a stator iron core 2A formed by laminating electromagnetic steel plates, and a plurality of coils 10 having a three-phase structure 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.
  • Each tooth portion 2b is formed in a substantially T shape in a plan view in the axial direction, and a claw piece 3 extending on both sides in the circumferential direction is formed at the tip portion.
  • 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.
  • a coil 10 is wound around each of the teeth portions 2b from above the insulator 110.
  • the coil 10 is pulled out from the stator 2 and connected to the control device 30 via a lead wire 100b.
  • the periphery of the lead wire 100b is protected in a state of being bundled by the protective tube 102b.
  • the control device 30 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 rotor 4 includes a bottomed cylindrical rotor yoke 12 made of a magnetic material, and a boss portion 14 fixed coaxially to the bottom wall 12a of the rotor yoke 12.
  • the boss portion 14 includes an engine crank (not shown).
  • the shaft is coupled so as to be integrally rotatable.
  • FIG. 3 is a developed view of the inner peripheral side of the rotor 4.
  • a plurality of magnets 16 are attached to the inner peripheral surface of the rotor yoke 12 of the rotor 4 along the circumferential direction.
  • Each magnet 16 is formed in a substantially rectangular shape that is long in the axial direction.
  • the magnets 16 are arranged such that the center positions of the circumferential widths are equally spaced.
  • each magnet 16 is arranged so that the magnetic poles of the surface facing the radially inner side (the surface facing the teeth portion 2b of the stator 2 in the radial direction) are in order.
  • each magnet 16 has an N pole surface 16N and an S pole surface 16S in order in the circumferential direction.
  • the magnet 16 whose radially inner side is the N-pole surface 16N is referred to as an N-pole magnet 16N.
  • the magnet 16 whose radially inner side is the S pole surface 16S is referred to as an S pole magnet 16S.
  • the entire surface of the N pole magnet 16N is magnetized to the N pole, and the entire surface of the S pole magnet 16S is magnetized to the N pole. Further, among the plurality of magnets 16, only one N-pole magnet 16N is different in magnetic material from the other magnets 16.
  • one N-pole magnet 16N is formed of a so-called nine-material ferrite magnet (hereinafter referred to as a nine-material magnet 16a), and the magnets 16 other than the nine-material magnet 16a are replaced with a so-called six-material ferrite magnet (hereinafter referred to as a nine-material ferrite magnet). , 6-material magnet 16b).
  • the nine-material magnet 16a When the magnet characteristics of the 9-material magnet 16a and the magnet characteristics of the 6-material magnet 16b are compared, the residual magnetic flux density of the 9-material magnet 16a is larger than the residual magnetic flux density of the 6-material magnet 16b. That is, the plurality of magnets 16 differ in residual magnetic flux density only from one magnet 16.
  • the shape of the claw piece 3 of each tooth portion 2b of the stator 2 is not a fixed shape, and the claw piece 3 of a part of the tooth portions 2b has a notch portion from one axial end side toward the axial center side. 7 is provided.
  • the notch 7 is formed so as to form a substantially rectangular fitting groove straddling two claw pieces 3 adjacent in the circumferential direction, and the notch that forms this fitting groove. Seven pairs are arranged in a total of three locations in the circumferential direction.
  • the four tooth portions 2b in which the notches 7 are formed in the claw piece 3 are referred to as specific tooth portions 2B in order to distinguish them from the other tooth portions 2b.
  • Three sensor holding leg portions 80a, leg portions 80b and 80c (see FIG. 2), which will be described later, of the position detection sensor 6 are inserted into pairs of the notch portions 7 formed in the adjacent specific tooth portions 2B.
  • the position detection sensor 6 includes a sensor case 20 and three Hall ICs 50 u, 50 v, 50 w for detecting the magnetic poles of the magnet 16 of the rotor 4 (U-phase Hall IC 50 u, V-phase Hall). IC 50v, W-phase Hall IC 50w), and a linear output unit 51 that outputs an output signal from the Hall ICs 50u, 50v, and 50w according to the residual magnetic flux density of the magnet 16 for output.
  • the sensor case 20 is set in the stator 2 from the side where the notch portion 7 of the stator 2 is formed, and is housed in each pair of notch portions 7 formed in the adjacent specific tooth portion 2B.
  • Leg portions 80a, 80b, and 80c Each leg part 80a, 80b, 80c is extended and formed along the axial direction.
  • the Hall ICs 50u, 50v, 50w are accommodated in the leg portions 80a, 80b, 80c.
  • the Hall ICs 50u, 50v, and 50w are accommodated in the leg portions 80a, 80b, and 80c, and are arranged in a line along the rotational direction at regular intervals at positions corresponding to the axial ends of the stator 2. ing. In other words, the Hall ICs 50u, 50v, 50w are arranged so that their axial heights are the same, and at the positions corresponding to the axial ends of the stator 2, the magnets 16 of the rotor 4 are arranged. And are opposed in the radial direction. Each Hall IC 50u, 50v, 50w is connected to the control device 30 via a lead wire 100a wired on the stator 2 (see FIG. 1).
  • Each Hall IC 50u, 50v, 50w outputs the detected magnetic pole as a signal to the control device 30 via the linear output unit 51.
  • the control device 30 detects the rotational position of the rotor 4 or the absolute position on the circumference of the rotor 4 based on the magnetic pole signals output from the Hall ICs 50u, 50v, 50w.
  • the rotational position of the rotor 4 is used to control the commutation timing for the three-phase coil 10.
  • the absolute position on the circumference of the rotor 4 is used to control the ignition timing and fuel injection timing of the engine.
  • a method for detecting the rotational position of the rotor 4 and the absolute position on the circumference based on the magnetic pole signals output from the Hall ICs 50u, 50v, and 50w will be described in detail.
  • FIG. 4 is a diagram showing the waveform of the magnetic pole signal output via one linear output unit 51 among the Hall ICs 50u, 50v, 50w.
  • each Hall IC 50u, 50v, 50w detects the N pole as “positive (+)” and the S pole as “negative ( ⁇ )” (also in the following embodiments). The same).
  • the magnetic pole of the magnet 16 that passes through the U-phase Hall IC 50u changes, so that the magnetic pole output via the linear output unit 51 of the U-phase Hall IC 50u.
  • the waveform of the signal (hereinafter simply referred to as the magnetic pole signal of the U-phase Hall IC 50u) is a sine waveform.
  • a magnetic pole signal output through the linear output unit 51 of the V-phase Hall IC 50v (hereinafter simply referred to as a magnetic pole signal of the V-phase Hall IC 50v) and an output through the linear output unit 51 of the W-phase Hall IC 50w.
  • the magnetic pole signal (hereinafter simply referred to as the magnetic pole signal of the W-phase Hall IC 50w) also has a sinusoidal waveform, similar to the magnetic pole signal of the U-phase Hall IC 50u.
  • the current supplied to each coil 10 is commutated in response to the magnetic pole signals of the Hall ICs 50u, 50v, 50w as described above. Then, the rotor 4 is continuously rotated by the magnetic attractive force and repulsive force generated between the magnetic flux formed in the tooth portion 2 b of the stator 2 and each magnet 16.
  • the plurality of magnets 16 includes a single nine-material magnet 16a and a plurality of six-material magnets 16b. Therefore, the magnetic pole signal of the U-phase Hall IC 50u when detecting the nine-material magnet 16a is larger than the magnetic pole signal of the U-phase Hall IC 50u when detecting the six-material magnet 16b.
  • the control device 30 stores three threshold values (first threshold value, second threshold value, and third threshold value).
  • the first threshold is set to a value exceeding only the magnetic pole signal of the U-phase Hall IC 50u when the N-pole magnet 16N is detected and the six-material magnet 16b is detected.
  • the second threshold is set to a value that is exceeded only by the magnetic pole signal of the U-phase Hall IC 50u when the six-pole magnet 16b is detected by the S-pole magnet 16S.
  • the third threshold is set to a value that is exceeded only by the magnetic pole signal of the U-phase Hall IC 50u when the N-pole magnet 16N is detected and the nine-material magnet 16a is detected.
  • the control device 30 generates a rectangular waveform so as to rise when each magnetic pole signal exceeds each threshold value. Then, there is only one place where the two threshold values of the first threshold value and the third threshold value rise in each Hall IC 50u, 50v, 50w while the rotor 4 makes one rotation. Therefore, among these three Hall ICs 50u, 50v, 50w, for example, in the magnetic pole signal of the U-phase Hall IC 50u, a point (edge) where the first threshold rises and further the third threshold rises is defined as a singular point. This singularity can be used to control engine ignition timing and fuel injection timing.
  • the point where the third threshold value falls (the edge of the arrow indicated by the two-dot chain line in FIG. 5) is defined as a singular point. May be used to control the ignition timing and the fuel injection timing.
  • the plurality of magnets 16 are constituted by one nine-material magnet 16a and a plurality of six-material magnets 16b, and each of the hall ICs 50u, 50v, A linear output unit 51 is provided that outputs an output signal generated by 50 w by changing the output signal according to the residual magnetic flux density of the magnet 16. For this reason, in the magnetic pole signal by each Hall IC 50u, 50v, 50w, a singular point can be set only at one place while the rotor 4 makes one rotation.
  • One of the Hall ICs 50u, 50v, 50w can be used to control the engine ignition timing and the fuel injection timing.
  • the present invention is not limited to this.
  • the S-pole magnet 16S may be a nine-material magnet 16a.
  • FIG. 6 is a developed view of the inner peripheral side of the rotor 204.
  • FIG. 6 corresponds to FIG. 3 described above.
  • FIG. 7 is a diagram showing the waveform of the magnetic pole signal output via one linear output unit 51 among the Hall ICs 50u, 50v, 50w. 7 corresponds to FIG. 4 described above.
  • the difference between the first embodiment and the second embodiment is that the number of nine-material magnets 16a in the first embodiment is different from the number of nine-material magnets 16a in the second embodiment. is there.
  • one N-pole magnet 16N is a six-material magnet 16b, and the magnets 16 other than the six-material magnet 16b are configured by a nine-material magnet 16a. ing. That is, the plurality of magnets 16 differ in residual magnetic flux density only from one magnet 16.
  • the magnetic pole of the magnet 16 passing through the U-phase Hall IC 50u changes, so that the magnetic pole signal of the U-phase Hall IC 50u changes.
  • the waveform looks like a sine waveform.
  • the magnetic pole signal of the V-phase Hall IC 50v and the magnetic pole signal of the W-phase Hall IC 50w also have sinusoidal waveforms similar to the magnetic pole signal of the U-phase Hall IC 50u.
  • the current supplied to each coil 10 is commutated in response to the magnetic pole signals of the Hall ICs 50u, 50v, 50w as described above.
  • the rotor 204 is continuously rotated by the magnetic attractive force and repulsive force generated between the magnetic flux formed in the tooth portion 2 b of the stator 2 and each magnet 16.
  • the plurality of magnets 16 are constituted by one six-material magnet 16b and a plurality of nine-material magnets 16a. For this reason, the magnetic pole signal of the U-phase Hall IC 50u when detecting the six-material magnet 16b is smaller than the magnetic pole signal of the U-phase Hall IC 50u when detecting the nine-material magnet 16a.
  • the control device 30 stores three threshold values (first threshold value, second threshold value, and third threshold value).
  • the first threshold is set to a value exceeding only the magnetic pole signal of the U-phase Hall IC 50u when the N-pole magnet 16N is detected and the six-material magnet 16b is detected.
  • the second threshold value is set to a value exceeding the magnetic pole signal of the U-phase Hall IC 50u when the nine-material magnet 16a is detected by the S-pole magnet 16S.
  • the third threshold value is set to a value exceeding the magnetic pole signal of the U-phase Hall IC 50u when the N-pole magnet 16N is detected and the nine-material magnet 16a is detected.
  • the control device 30 (see FIG. 1) generates a rectangular waveform so as to rise when each magnetic pole signal exceeds each threshold value. Then, there is only one place where each of the Hall ICs 50u, 50v, and 50w has only the first threshold rising during one rotation of the rotor 204. Therefore, among these three Hall ICs 50u, 50v, 50w, for example, in the magnetic pole signal of the U-phase Hall IC 50u, the first threshold rises, the third threshold rises, the third threshold falls, and the third A point (edge) where the first threshold falls without rising the threshold is defined as a singular point. This singularity can be used to control engine ignition timing and fuel injection timing. Therefore, according to the second embodiment described above, the same effects as those of the first embodiment described above can be achieved.
  • the present invention is not limited to this.
  • the S-pole magnet 16S may be a six-material magnet 16b.
  • a magnetic metal plate 17 having the same shape as the six-material magnet 16b may be provided instead of the six-material magnet 16b.
  • the magnetic metal plate 17 include iron (Fe), nickel (Ni), cobalt (Co), and the like.
  • the present invention is not limited to this, and various magnetic metal plates 17 can be used. Even when configured in this manner, the same effects as those of the second embodiment described above can be obtained.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications made to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention.
  • the rotating electrical machine 1 is used as a starter generator of a vehicle engine such as a motorcycle has been described.
  • the specific tooth portion 2B is formed in the tooth portion 2b of the stator 2, and the leg portions 80a accommodated in the notch portion 7 of the specific tooth portion 2B in the sensor case 20 of the position detection sensor 6.
  • the case where 80b and 80c were formed was demonstrated.
  • the case where three Hall ICs 50u, 50v, and 50w are accommodated in the leg portions 80a, 80b, and 80c, respectively, has been described.
  • the present invention is not limited to this, and the three Hall ICs 50u, 50v, and 50w may be arranged side by side at the end portion in the axial direction of the stator 2 and closer to the outer peripheral portion without forming the specific tooth portion 2B.
  • each magnet 16 corresponding to the Hall ICs 50 u, 50 v, 50 w is extended and overhanged with respect to the stator 2.
  • each magnet 16 and Hall IC50u, 50v, 50w can be made to oppose by radial direction, there can exist an effect similar to the above-mentioned embodiment.
  • the Hall ICs 50u, 50v, and 50w are arranged in a line along the rotation direction at the position corresponding to the axial end portion of the stator 2 . That is, the case where the Hall ICs 50u, 50v, and 50w are arranged so that their heights in the axial direction are the same has been described.
  • the present invention is not limited to this, and the hall ICs 50u, 50v, 50w may not have the same axial height.
  • the present invention is not limited to this, and a plurality of magnetic poles may be magnetized on a ring-shaped magnet, and each magnetic pole may be configured as in the above-described embodiment.
  • the case where the Hall ICs 50u, 50v, and 50w are used as elements for detecting the magnetism of the magnets 16 to 616 has been described.
  • the present invention is not limited to this, and it is only necessary that the magnetism of the magnets 16 to 616 can be detected, and various electronic components can be used instead of the Hall ICs 50u, 50v, and 50w.
  • one magnet 16 of the plurality of magnets 16 is made different in magnetic material from other magnets 16.
  • the present invention is not limited to this, and only a part of one magnet 16 among the plurality of magnets 16 may have different magnetic materials.
  • a molding method of the magnet 16 for example, molding by two-color molding can be mentioned. Even if it is a case where it comprises in this way, it can manufacture easily compared with the case where a different pole magnetic part is formed in a part of magnet like the past.
  • each Hall IC 50u, 50v, 50w uses a linear Hall IC in which a linear output unit 51 is incorporated, and this linear Hall IC has functions of a magnetic detection unit and a linear output unit. May be.
  • the rotating electric machine described above by forming the portions having different residual magnetic flux densities on the same magnetic pole, when the portions having different residual magnetic flux densities are detected, the predetermined rotational position of the rotor can be detected. For this reason, both the commutation timing of the three-phase coil and the ignition timing of the engine are detected by the three magnetic detectors without providing a different-polar magnetic part on a part of the N-polar surface or the S-polar surface. Can be easily detected.

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Abstract

複数のＮ極マグネット（１６Ｎ）と複数のＳ極マグネット（１６Ｓ）とが回転方向に沿って順番に配置されたマグネット（１６）を有するロータ（４）と、マグネット（１６）の少なくとも一部に対向するように、かつ回転方向に沿って並んで配置された３つのホールＩＣ（５０ｕ，５０ｖ，５０ｗ）と、これら３つのホールＩＣ（５０ｕ，５０ｖ，５０ｗ）による磁極信号の出力結果をマグネット（１６）の残留磁束密度に応じて変化させて出力するリニア出力部と、を備え、Ｎ極マグネット（１６Ｎ）およびＳ極マグネット（１６Ｓ）のうちの何れか１つの極面には、この極面の少なくとも一部に残留磁束密度の異なる異密度部が形成されており、３つのホールＩＣ（５０ｕ，５０ｖ，５０ｗ）のうちの少なくとも１つは、異密度部と対向する。

Description

回転電機
　本発明は、回転電機に関するものである。
　本願は、２０１６年１月１２日に、日本に出願された特願２０１６－００３８２０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　一般に、車両の始動発電機等の回転電機は、ロータに設けられたマグネットの磁気変化を検出することにより、ロータの回転位置を検出する。そして、このロータの回転位置の検出結果に基づいて、３相コイルの転流タイミング等を制御する。
　ところで、マグネットの磁気変化を検出するホールＩＣ等の磁気検出部は、Ｕ，Ｖ，Ｗの３相のコイルの転流タイミングを検出する役割と、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を検出する役割と、を有する。そして、これらの役割を磁気検出部によって満足させるためのさまざまな技術が開示されている。
　例えば、回転方向に磁極が順番となるように配置された複数のマグネットのうち、１つのマグネットの一部を異極磁性部とし、この異極磁性部に対応する箇所を通過する１つの磁気検出部と、異極磁性部を避けた位置を通過する２つの磁気検出部と、の合計３つの磁気検出部で構成する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
　この特許文献１によれば、３つの磁気検出部で３相のコイルの転流タイミングとエンジンの点火タイミングの両者のタイミングを検出することができる。
国際公開第２０１２／１６９１５６号
　しかしながら、上述の従来技術の回転電機は、１つのマグネットの一部に異極磁性部を形成するのが実際に困難であり、また、異極磁性部の位置を高精度に決めることも困難であるという可能性があった。
　本発明は、３つの磁気検出部で３相のコイルの転流タイミングとエンジンの点火タイミングの両者のタイミングを容易に検出することができる回転電機を提供する。
　本発明の第１の態様によれば、回転電機は、複数のＮ極面と複数のＳ極面とが回転方向に沿って順番に配置されたマグネットを有するロータと、前記マグネットの少なくとも一部に対向するように、かつ前記回転方向に沿って並んで配置された３つの磁気検出部と、前記磁気検出部による磁極信号の出力結果を前記マグネットの残留磁束密度に応じて変化させて出力するリニア出力部と、を備え、前記複数のＮ極面および前記複数のＳ極面のうちの何れか１つの極面には、該極面の少なくとも一部に残留磁束密度の異なる異密度部が形成されており、前記３つの磁気検出部のうちの少なくとも１つは、前記異密度部と対向するように配置されている。
　このように、同一磁極上に残留磁束密度の異なる箇所を形成することにより、この残留磁束密度の異なる箇所を検出したときを、ロータの所定の回転位置として検出することができる。このため、Ｎ極面またはＳ極面の一部に従来のように異極磁性部を設けることなく、３つの磁気検出部で３相のコイルの転流タイミングとエンジンの点火タイミングの両者のタイミングを容易に検出することができる。
　本発明の第２の態様によれば、本発明の第１の態様に係る回転電機において、前記複数のＮ極面および前記複数のＳ極面のうちの何れか１つの極面は、該極面の全体が異密度部とされている。
　このように構成することで、複数のＮ極面または複数のＳ極面のうちの何れか１つの極面そのものの材質を変更することで、３つの磁気検出部で３相のコイルの転流タイミングとエンジンの点火タイミングの両者のタイミングを容易に検出することができる。このため、Ｎ極面またはＳ極面の一部に異密度部を形成する場合と比較して、マグネットの製造を容易化できる。
　本発明の第３の態様によれば、本発明の第１の態様または第２の態様に係る回転電機は、前記リニア出力部による出力結果が信号として入力される制御部を備え、前記異密度部の残留磁束密度は、該異密度部以外の前記Ｎ極面および前記Ｓ極面の残留磁束密度よりも大きく設定されており、前記制御部は、前記磁気検出部が前記Ｎ極面を検出した際の磁極信号に基づく前記リニア出力部による出力結果が超える第１閾値と、前記磁気検出部が前記Ｓ極面を検出した際の磁極信号に基づく前記リニア出力部による出力結果が超える第２閾値と、前記磁気検出部が前記異密度部を検出した際の磁極信号に基づく前記リニア出力部による出力結果のみが超える第３閾値と、を備え、前記リニア出力部により出力結果が、前記第１閾値および前記第２閾値の何れか一方を越え、かつ前記第３閾値を越えた場合の前記ロータの回転位置を、所定の回転位置に設定する。
　このように構成することで、Ｎ極面またはＳ極面の一部に従来のように異極磁性部を設けることなく、３つの磁気検出部で３相のコイルの転流タイミングとエンジンの点火タイミングの両者のタイミングを容易に検出することができる。
　本発明の第４の態様によれば、本発明の第１の態様または第２の態様に係る回転電機は、前記リニア出力部による出力結果が信号として入力される制御部を備え、前記異密度部の残留磁束密度は、該異密度部以外の前記Ｎ極面および前記Ｓ極面の残留磁束密度よりも小さく設定されており、前記制御部は、前記磁気検出部が前記異密度部を検出した際の磁極信号に基づく前記リニア出力部による出力結果が超える第１閾値と、前記磁気検出部が前記Ｎ極面を検出した際の磁極信号に基づく前記リニア出力部による出力結果が超え、かつ前記異密度部を検出した際の磁極信号に基づく前記リニア出力部による出力結果が超えない第２閾値と、前記磁気検出部が前記Ｓ極面を検出した際の磁極信号に基づく前記リニア出力部による出力結果が超え、かつ前記異密度部を検出した際の磁極信号に基づく前記リニア出力部による出力結果が超えない第３閾値と、を備え、前記リニア出力部により出力結果が、前記第１閾値のみ超えた場合の前記ロータの回転位置を、所定の回転位置に設定する。
　このように構成することで、Ｎ極面またはＳ極面の一部に従来のように異極磁性部を設けることなく、３つの磁気検出部で３相のコイルの転流タイミングとエンジンの点火タイミングの両者のタイミングを容易に検出することができる。
　上記の回転電機によれば、同一磁極上に残留磁束密度の異なる箇所を形成することにより、この残留磁束密度の異なる箇所を検出したときを、ロータの所定の回転位置として検出することができる。このため、Ｎ極面またはＳ極面の一部に従来のように異極磁性部を設けることなく、３つの磁気検出部で３相のコイルの転流タイミングとエンジンの点火タイミングの両者のタイミングを容易に検出することができる。
本発明の第１実施形態における回転電機の斜視図である。 本発明の第１実施形態における回転電機のロータを断面とした側面図である。 本発明の第１実施形態におけるロータの内周側を展開して示した図である。 本発明の第１実施形態におけるホールＩＣの磁極信号の正弦波形を示す図である。 図４の正弦波形を矩形波形に変換した図である。 本発明の第２実施形態におけるロータの内周側を展開して示した図である。 本発明の第２実施形態におけるホールＩＣの磁極信号の正弦波形を示す図である。 図７の正弦波形を矩形波形に変換した図である。 本発明の第２実施形態の変形例におけるロータの内周側を展開して示した図である。
　次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
（回転電機）
　図１は、回転電機１の斜視図、図２は、回転電機１のロータ４を断面とした側面図である。
　図１、図２に示すように、回転電機１は、例えば自動二輪車等の車両用エンジンの始動発電機として用いられるものである。回転電機１は、３相ブラシレス型の回転電機である。回転電機１は、不図示のエンジンブロック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（不図示）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。なお、以下の説明において、ロータ４の回転軸方向を単に軸方向と称し、回転軸方向に直交するステータ２の径方向を単に径方向と称し、ロータ４の回転方向を単に回転方向、または周方向と称する。
（ステータ）
　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３相構造の複数のコイル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は、軸方向平面視で略Ｔ字状に形成されており、その先端部に、周方向両側に延出する爪片３が形成されている。
　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。このインシュレータ１１０の上から、各ティース部２ｂにコイル１０が巻回されている。
　コイル１０は、ステータ２から引き出され、リード線１００ｂを介して制御装置３０に接続されている。リード線１００ｂは、保護チューブ１０２ｂによって束ねられた状態でその周囲を保護されている。
　制御装置３０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不図示のバッテリに充電し、または、直接使用に供する。
（ロータ）
　ロータ４は、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、ボス部１４には、不図示の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３は、ロータ４の内周側を展開して示した図である。
　同図に詳示するように、ロータ４のロータヨーク１２の内周面には、複数のマグネット１６が周方向に沿って並んで取り付けられている。各マグネット１６は、軸方向に長い略長方形状に形成されている。各マグネット１６は、それぞれ周方向の幅の中心位置が等間隔になるように配置されている。また、各マグネット１６は、径方向内側に向く面（ステータ２のティース部２ｂと径方向で対向する面）の磁極が順番になるように配置されている。すなわち、各マグネット１６の径方向内側の面は、Ｎ極面１６ＮとＳ極面１６Ｓとが周方向に順番になる。なお、以下の説明において、径方向内側がＮ極面１６Ｎとなっているマグネット１６を、Ｎ極マグネット１６Ｎと称する。また、径方向内側がＳ極面１６Ｓとなっているマグネット１６をＳ極マグネット１６Ｓと称する。
　ここで、Ｎ極マグネット１６Ｎは、径方向内側の全体の面がＮ極に着磁されていると共に、Ｓ極マグネット１６Ｓは、径方向内側の全体の面がＮ極に着磁されている。さらに、複数のマグネット１６のうち、１つのＮ極マグネット１６Ｎのみ、他のマグネット１６と磁性材料が異なっている。
　具体的には、１つのＮ極マグネット１６Ｎは、いわゆる９材のフェライト磁石（以下、９材マグネット１６ａという）により形成され、９材マグネット１６ａ以外のマグネット１６を、いわゆる６材のフェライト磁石（以下、６材マグネット１６ｂという）により形成されている。
　なお、９材マグネット１６ａの磁石特性と６材マグネット１６ｂの磁石特性とを比較すると、９材マグネット１６ａの残留磁束密度が、６材マグネット１６ｂの残留磁束密度よりも大きくなっている。すなわち、複数のマグネット１６は、１つのマグネット１６のみ残留磁束密度が異なっている。
　ここで、ステータ２の各ティース部２ｂの爪片３の形状は一定形状ではなく、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、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と称する。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、位置検出センサ６の後述する３つのセンサ保持用の脚部８０ａ，脚部８０ｂ，８０ｃ（図２参照）が挿入される。
（位置検出センサ）
　図２、図３に示すように、位置検出センサ６は、センサケース２０と、ロータ４のマグネット１６の磁極を検出する３つのホールＩＣ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗ（Ｕ相のホールＩＣ５０ｕ、Ｖ相のホールＩＣ５０ｖ、Ｗ相のホールＩＣ５０ｗ）と、各ホールＩＣ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗによる出力信号をマグネット１６の残留磁束密度に応じて変化させて出力するリニア出力部５１と、を主構成としている。
　センサケース２０は、ステータ２の切欠き部７が形成されている側からステータ２にセットされるようになっており、隣接する特定ティース部２Ｂに形成される各切欠き部７の対に収納される脚部８０ａ，８０ｂ，８０ｃを有している。各脚部８０ａ，８０ｂ，８０ｃは、軸方向に沿って延出形成されている。これら脚部８０ａ，８０ｂ，８０ｃ内に、各ホールＩＣ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗが収納されている。
　各ホールＩＣ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗは、脚部８０ａ，８０ｂ，８０ｃ内に収納されることにより、ステータ２の軸方向端部に対応する位置に回転方向に沿って一列に、かつ等間隔に配置されている。換言すれば、各ホールＩＣ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗは、それぞれの軸方向の高さが同一高さとなるように配置されており、ステータ２の軸方向端部に対応する位置において、ロータ４のマグネット１６と径方向で対向している。また、各ホールＩＣ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗは、ステータ２上に配線されているリード線１００ａを介して制御装置３０に接続されている（図１参照）。
　各ホールＩＣ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗは、検出した磁極を信号としてリニア出力部５１を介して制御装置３０に出力する。制御装置３０は、各ホールＩＣ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗから出力された磁極信号に基づいて、ロータ４の回転位置を検出したり、ロータ４の円周上の絶対位置を検出したりする。ロータ４の回転位置は、３相のコイル１０に対する転流タイミングを制御するために用いられる。ロータ４の円周上の絶対位置は、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ために用いられる。以下、各ホールＩＣ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗから出力された磁極信号に基づくロータ４の回転位置、および円周上の絶対位置の検出方法について詳述する。
（ロータの回転位置、および円周上の絶対位置検出方法）
　図４は、各ホールＩＣ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗのうちの１つのリニア出力部５１を介して出力された磁極信号の波形を示す図である。なお、図４において、各ホールＩＣ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗは、Ｎ極を「正（＋）」として検出し、Ｓ極を「負（－）」として検出するものとする（以下の実施形態についても同様）。
　同図に示すように、ロータ４が回転すると、例えば、Ｕ相のホールＩＣ５０ｕを通過するマグネット１６の磁極が変化することにより、Ｕ相のホールＩＣ５０ｕのリニア出力部５１を介して出力された磁極信号（以下、単にＵ相のホールＩＣ５０ｕの磁極信号という）の波形は、正弦波形のようになる。また、Ｖ相のホールＩＣ５０ｖのリニア出力部５１を介して出力された磁極信号（以下、単にＶ相のホールＩＣ５０ｖの磁極信号という）と、Ｗ相のホールＩＣ５０ｗのリニア出力部５１を介して出力された磁極信号（以下、単にＷ相のホールＩＣ５０ｗの磁極信号という）も、Ｕ相のホールＩＣ５０ｕの磁極信号と同様に正弦波形のようになる。
　このとき、上記のような各ホールＩＣ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗの磁極信号に対応して、各コイル１０に供給する電流を転流する。すると、ステータ２のティース部２ｂに形成される磁束と、各マグネット１６との間の生じる磁気的な吸引力や反発力により、ロータ４が継続的に回転する。
　ここで、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には、例えば不図示のクランクシャフトの上死点を考慮する必要がある。すなわち、ロータ４が１回転するうちの１箇所（クランクシャフトの上死点）を検出する必要がある。
　複数のマグネット１６は、１つの９材マグネット１６ａと、複数の６材マグネット１６ｂと、により構成されている。このため、９材マグネット１６ａを検出している際のＵ相のホールＩＣ５０ｕの磁極信号は、６材マグネット１６ｂを検出している際のＵ相のホールＩＣ５０ｕの磁極信号よりも大きくなる。
　ここで、制御装置３０には、３つの閾値（第１閾値、第２閾値、第３閾値）が記憶されている。第１閾値は、Ｎ極マグネット１６Ｎで、かつ６材マグネット１６ｂを検出した際のＵ相のホールＩＣ５０ｕの磁極信号のみが超える値に設定されている。第２閾値は、Ｓ極マグネット１６Ｓで、かつ６材マグネット１６ｂを検出した際のＵ相のホールＩＣ５０ｕの磁極信号のみが超える値に設定されている。第３閾値は、Ｎ極マグネット１６Ｎで、かつ９材マグネット１６ａを検出した際のＵ相のホールＩＣ５０ｕの磁極信号のみが超える値に設定されている。
　制御装置３０では、図５に示すように、各磁極信号が各閾値を越えた場合に立ち上がるように矩形波形を生成している。すると、ロータ４が１回転するうちに、第１閾値および第３閾値の２つの閾値が立ち上がる箇所が、各ホールＩＣ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗでそれぞれ１箇所だけ存在する。そこで、これら３つのホールＩＣ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗのうち、例えば、Ｕ相のホールＩＣ５０ｕの磁極信号において、第１閾値が立ち上がり、さらに第３閾値が立ち上がる箇所（エッジ）を特異点とする。この特異点を、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ために用いることが可能である。
　なお、第１閾値が立ち上がり、さらに第３閾値が立ち上がった後、第３閾値が立ち下がる箇所（図５における２点鎖線で示す矢印の箇所のエッジ）を特異点とし、この特異点を、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ために用いてもよい。
　このように、上述の第１実施形態では、複数のマグネット１６を、１つの９材マグネット１６ａと、複数の６材マグネット１６ｂと、により構成すると共に、回転電機１に、各ホールＩＣ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗによる出力信号をマグネット１６の残留磁束密度に応じて変化させて出力するリニア出力部５１を設けた。このため、各ホールＩＣ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗによる磁極信号おいて、ロータ４が１回転するうちに１箇所だけ特異点を設定することができる。そして、各ホールＩＣ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗのうちの１つを、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ために用いることができる。よって、従来のようにＮ極マグネット１６ＮまたはＳ極マグネット１６Ｓの何れか一方の一部に異極磁性部を設ける必要がなく、３つのホールＩＣ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗで３相のコイル１０の転流タイミングとエンジンの点火タイミングの両者のタイミングを容易に検出することができる。
　なお、上述の第１実施形態では、複数のＮ極マグネット１６Ｎのうちの１つを９材マグネット１６ａとした場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、Ｎ極マグネット１６Ｎに代わってＳ極マグネット１６Ｓを９材マグネット１６ａとしてもよい。
（第２実施形態）
（ロータ）
　次に、図６～図８に基づいて、第２実施形態について説明する。なお、前述の第１実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明を省略する。
　図６は、ロータ２０４の内周側を展開して示した図である。なお、図６は、前述の図３に対応している。図７は、各ホールＩＣ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗのうちの１つのリニア出力部５１を介して出力された磁極信号の波形を示す図である。なお、図７は、前述の図４に対応している。
　同図に示すように、第１実施形態と第２実施形態との相違点は、第１実施形態の９材マグネット１６ａの個数と第２実施形態の９材マグネット１６ａの個数とが異なる点にある。
　より具体的には、ロータ２０４に設けられたマグネット１６のうち、１つのＮ極マグネット１６Ｎは、６材マグネット１６ｂであり、この６材マグネット１６ｂ以外のマグネット１６は、９材マグネット１６ａにより構成されている。すなわち、複数のマグネット１６は、１つのマグネット１６のみ残留磁束密度が異なっている。
　このような構成のもと、図７に示すように、ロータ２０４が回転すると、例えば、Ｕ相のホールＩＣ５０ｕを通過するマグネット１６の磁極が変化することにより、Ｕ相のホールＩＣ５０ｕの磁極信号の波形は、正弦波形のようになる。また、Ｖ相のホールＩＣ５０ｖの磁極信号と、Ｗ相のホールＩＣ５０ｗの磁極信号も、Ｕ相のホールＩＣ５０ｕの磁極信号と同様に正弦波形のようになる。
　このとき、上記のような各ホールＩＣ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗの磁極信号に対応して、各コイル１０に供給する電流を転流する。すると、ステータ２のティース部２ｂに形成される磁束と、各マグネット１６との間の生じる磁気的な吸引力や反発力により、ロータ２０４が継続的に回転する。
　ここで、複数のマグネット１６は、１つの６材マグネット１６ｂと、複数の９材マグネット１６ａと、により構成されている。このため、６材マグネット１６ｂを検出している際のＵ相のホールＩＣ５０ｕの磁極信号は、９材マグネット１６ａを検出している際のＵ相のホールＩＣ５０ｕの磁極信号よりも小さくなる。
　また、制御装置３０には、３つの閾値（第１閾値、第２閾値、第３閾値）が記憶されている。第１閾値は、Ｎ極マグネット１６Ｎで、かつ６材マグネット１６ｂを検出した際のＵ相のホールＩＣ５０ｕの磁極信号のみが超える値に設定されている。第２閾値は、Ｓ極マグネット１６Ｓで、かつ９材マグネット１６ａを検出した際のＵ相のホールＩＣ５０ｕの磁極信号が超える値に設定されている。第３閾値は、Ｎ極マグネット１６Ｎで、かつ９材マグネット１６ａを検出した際のＵ相のホールＩＣ５０ｕの磁極信号が超える値に設定されている。
　制御装置３０（図１参照）では、図８に示すように、各磁極信号が各閾値を越えた場合に立ち上がるように矩形波形を生成している。すると、ロータ２０４が１回転するうちに、第１閾値のみが立ち上がる箇所が、各ホールＩＣ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗでそれぞれ１箇所だけ存在する。そこで、これら３つのホールＩＣ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗのうち、例えば、Ｕ相のホールＩＣ５０ｕの磁極信号において、第１閾値が立ち上がり、第３閾値が立ち上がった後、第３閾値が立ち下がり、さらに第３閾値が立ち上がることなく第１閾値が立ち下がる箇所（エッジ）を特異点とする。この特異点を、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ために用いることが可能である。
　したがって、上述の第２実施形態によれば、前述の第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
　なお、上述の第２実施形態では、複数のＮ極マグネット１６Ｎのうちの１つを６材マグネット１６ｂとした場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、Ｎ極マグネット１６Ｎに代わってＳ極マグネット１６Ｓを６材マグネット１６ｂとしてもよい。
　また、図９に示すように、６材マグネット１６ｂに代わって、この６材マグネット１６ｂと同一形状の磁性金属板１７を設けてもよい。磁性金属板１７としては、例えば、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）等が挙げられる。しかしながら、これに限られるものではなく、さまざまな磁性金属板１７を用いることが可能である。このように構成した場合であっても、上述の第２実施形態と同様の効果を奏することができる。
　また、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
　例えば、上述の実施形態では、回転電機１は、自動二輪車等の車両用エンジンの始動発電機として用いられるものである場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、さまざまな電動機に回転電機１を採用することが可能である。
　また、上述の実施形態では、ステータ２のティース部２ｂに特定ティース部２Ｂを形成すると共に、位置検出センサ６のセンサケース２０に特定ティース部２Ｂの切欠き部７に収納される脚部８０ａ，８０ｂ，８０ｃを形成した場合について説明した。さらに、これら脚部８０ａ，８０ｂ，８０ｃに、それぞれ３つのホールＩＣ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗを収納した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、特定ティース部２Ｂを形成せずに、ステータ２の軸方向端部で、かつ外周部寄りに３つのホールＩＣ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗを並べて配置してもよい。
　この場合、各マグネット１６のホールＩＣ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗに対応させる側を延出形成し、ステータ２に対してオーバーハングさせる。これにより、各マグネット１６とホールＩＣ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗとを径方向で対向させることができるので、上述の実施形態と同様の効果を奏することができる。
　また、上述の実施形態では、ステータ２の軸方向端部に対応する位置に、各ホールＩＣ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗを回転方向に沿って一列に配置した場合について説明した。つまり、各ホールＩＣ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗを、それぞれの軸方向の高さが同一高さとなるように配置した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、各ホールＩＣ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗは、軸方向の高さを同一に設定しなくてもよい。
　さらに、上述の実施形態では、複数のマグネット１６を、それぞれＮ極マグネット１６ＮやＳ極マグネット１６Ｓに構成した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、リング状のマグネットに複数の磁極を着磁し、各磁極をそれぞれ上述の実施形態のように構成してもよい。
　また、上述の実施形態では、マグネット１６～６１６の磁気を検出する素子としてホールＩＣ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗを用いた場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、マグネット１６～６１６の磁気を検出可能であればよく、ホールＩＣ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗに代えてさまざまな電子部品を使用することが可能である。
　さらに、上述の実施形態では、複数のマグネット１６のうち、１つのマグネット１６の全体を、他のマグネット１６と磁性材料を異ならせた場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、複数のマグネット１６のうち、１つのマグネット１６の一部のみ、磁性材料を異ならせてもよい。このマグネット１６の成形方法としては、例えば、２色成形によって成形することが挙げられる。このように構成した場合であっても、従来のように、マグネットの一部に異極磁性部を形成する場合と比較して、容易に製造することができる。
　また、上述の実施形態では、各ホールＩＣ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗとは別にリニア出力部５１を設けた場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、各ホールＩＣ５０ｕ，５０ｖ，５０ｗにリニア出力部５１を内蔵したリニアホールＩＣを用い、このリニアホールＩＣに、磁気検出部と、リニア出力部の機能を持たせてもよい。
　上記の回転電機によれば、同一磁極上に残留磁束密度の異なる箇所を形成することにより、この残留磁束密度の異なる箇所を検出したときを、ロータの所定の回転位置として検出することができる。このため、Ｎ極面またはＳ極面の一部に従来のように異極磁性部を設けることなく、３つの磁気検出部で３相のコイルの転流タイミングとエンジンの点火タイミングの両者のタイミングを容易に検出することができる。
１…回転電機
２…ステータ
４，２０４…ロータ
１６…マグネット
１６ａ…９材マグネット（マグネット、異密度部）
１６ｂ…６材マグネット（マグネット、異密度部）
１６Ｎ…Ｎ極面、Ｎ極マグネット
１６Ｓ…Ｓ極面、Ｓ極マグネット
３０…制御装置（制御部）
５０ｕ…Ｕ相のホールＩＣ（磁気検出部）
５０ｖ…Ｖ相のホールＩＣ（磁気検出部）
５０ｗ…Ｗ相のホールＩＣ（磁気検出部）
５１…リニア出力部

Claims (4)

  1. 　複数のＮ極面と複数のＳ極面とが回転方向に沿って順番に配置されたマグネットを有するロータと、
    　前記マグネットの少なくとも一部に対向するように、かつ前記回転方向に沿って並んで配置された３つの磁気検出部と、
    　前記磁気検出部による磁極信号の出力結果を前記マグネットの残留磁束密度に応じて変化させて出力するリニア出力部と、
    　を備え、
    　前記複数のＮ極面および前記複数のＳ極面のうちの何れか１つの極面には、該極面の少なくとも一部に残留磁束密度の異なる異密度部が形成されており、
    　前記３つの磁気検出部のうちの少なくとも１つは、前記異密度部と対向するように配置されている回転電機。
  2. 　前記複数のＮ極面および前記複数のＳ極面のうちの何れか１つの極面は、該極面の全体が異密度部とされている請求項１に記載の回転電機。
  3. 　前記リニア出力部による出力結果が信号として入力される制御部を備え、
    　前記異密度部の残留磁束密度は、該異密度部以外の前記Ｎ極面および前記Ｓ極面の残留磁束密度よりも大きく設定されており、
    　前記制御部は、
    　　前記磁気検出部が前記Ｎ極面を検出した際の磁極信号に基づく前記リニア出力部による出力結果が超える第１閾値と、
    　　前記磁気検出部が前記Ｓ極面を検出した際の磁極信号に基づく前記リニア出力部による出力結果が超える第２閾値と、
    　　前記磁気検出部が前記異密度部を検出した際の磁極信号に基づく前記リニア出力部による出力結果のみが超える第３閾値と、
    　　を備え、
    　　前記リニア出力部により出力結果が、前記第１閾値および前記第２閾値の何れか一方を越え、かつ前記第３閾値を越えた場合の前記ロータの回転位置を、所定の回転位置に設定する請求項１または請求項２に記載の回転電機。
  4. 　前記リニア出力部による出力結果が信号として入力される制御部を備え、
    　前記異密度部の残留磁束密度は、該異密度部以外の前記Ｎ極面および前記Ｓ極面の残留磁束密度よりも小さく設定されており、
    　前記制御部は、
    　　前記磁気検出部が前記異密度部を検出した際の磁極信号に基づく前記リニア出力部による出力結果が超える第１閾値と、
    　　前記磁気検出部が前記Ｎ極面を検出した際の磁極信号に基づく前記リニア出力部による出力結果が超え、かつ前記異密度部を検出した際の磁極信号に基づく前記リニア出力部による出力結果が超えない第２閾値と、
    　　前記磁気検出部が前記Ｓ極面を検出した際の磁極信号に基づく前記リニア出力部による出力結果が超え、かつ前記異密度部を検出した際の磁極信号に基づく前記リニア出力部による出力結果が超えない第３閾値と、
    　　を備え、
    　　前記リニア出力部により出力結果が、前記第１閾値のみ超えた場合の前記ロータの回転位置を、所定の回転位置に設定する請求項１または請求項２に記載の回転電機。
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