特許 7353930 回転電機システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-22

(45)【発行日】2023-10-02

(54)【発明の名称】回転電機システム

(51)【国際特許分類】

   H02K 29/08 20060101AFI20230925BHJP

   H02K 11/215 20160101ALI20230925BHJP

【ＦＩ】

H02K29/08

H02K11/215

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019206109

(22)【出願日】2019-11-14

(65)【公開番号】P2021083149

(43)【公開日】2021-05-27

【審査請求日】2022-05-31

(73)【特許権者】

【識別番号】000144027

【氏名又は名称】株式会社ミツバ

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】松井 孝典

(72)【発明者】

【氏名】石川 智也

【審査官】佐藤 彰洋

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１０２６６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１２２６７０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－０３０３１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ ２９／０８

Ｈ０２Ｋ １１／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転電機と、
制御装置と、
を備え、
前記回転電機は、
回転方向に沿って交互に異なる磁極を並べる複数のマグネットを有するロータと、
前記ロータを回転させる磁界を発生させるステータと、
前記複数のマグネットに向かい合う位置に配置され、前記複数のマグネットの各々の前記磁極に応じた信号を出力する複数の磁気センサと、
を備え、
前記複数のマグネットは、本体である主磁性部、及び前記主磁性部の磁気特性とは異なる磁気特性であるとともに前記回転方向の後方側における前記主磁性部の端面から前記回転方向の前方側にずれた位置に配置された異磁性部を有する異磁性マグネットを備え、
前記複数の磁気センサは、
前記異磁性マグネットの前記異磁性部の回転軌道に向かい合う位置に配置され、前記主磁性部の磁気特性に応じた信号及び前記異磁性部の磁気特性に応じた信号を出力する第１の磁気センサと、
前記主磁性部の回転軌道と向き合い、かつ前記異磁性部の回転軌道とは向かい合わない位置に配置され、前記異磁性部の磁気特性に応じた信号を出力せずに前記主磁性部の磁気特性に応じた信号を出力する少なくとも１つの第２の磁気センサと、
を備え、
前記制御装置は、
前記第１の磁気センサから前記異磁性部の磁気特性に応じた信号の出力が開始された後に、前記第１の磁気センサから前記異磁性部の磁気特性に応じた信号の出力が終了するタイミングを検出準備開始タイミングとし、
前記検出準備開始タイミングの検知後に、前記第１の磁気センサから前記回転方向で隣り合う前記マグネット同士間の前記磁極の切り替わりに応じた信号が出力されたタイミングを絶対位置検出タイミングとし、
前記絶対位置検出タイミングに応じて前記ロータの絶対的な所定回転位置を取得する
ことを特徴とする回転電機システム。

【請求項2】

前記主磁性部の磁極の向きと前記異磁性部の磁極の向きとは逆向きであることを特徴とする
請求項１に記載の回転電機システム。

【請求項3】

前記主磁性部の材料と前記異磁性部の材料とは異なる
ことを特徴とする
請求項１に記載の回転電機システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転電機システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、界磁用の複数のマグネットを有するロータと、回転磁界を発生させるコイルを有するステータと、ロータの回転位置を検出する複数のセンサとを備える回転電機が知られている。複数のセンサは、複数の第１のセンサと、１つの第２のセンサと、を備える。複数の第１のセンサは、ロータを回転駆動する際のステータのコイルに対する通電を制御するためにロータの複数の回転位置を検出する。第２のセンサは、ロータに連結された内燃機関を始動させるためなどにロータの絶対的な所定回転位置を検出する。第２のセンサは、ロータの複数のマグネットのうちマグネット本体に対して磁気特性が異なる一部の異磁性部を有する１つのマグネット（異磁性マグネット）を検出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－８９５８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上記したような回転電機では、第２のセンサは異磁性マグネットの異磁性部の位置を検出することによって、ロータの絶対的な所定回転位置を検出する。ここで、例えば既に一方の磁性に着磁済みのマグネットに対し、その一部に後から他方の磁性を着磁して異磁性部を形成した場合、異磁性部の磁気特性の位置精度がなまり、第２のセンサの位置検出精度が第１のセンサの位置検出精度に比べて低下するおそれがある。

【0005】

そこで、本発明は、ロータの絶対的な所定回転位置の検出精度を向上させることができる回転電機システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するために、本発明に係る回転電機システムは、回転電機と、制御装置と、を備え、前記回転電機は、回転方向に沿って交互に異なる磁極を並べる複数のマグネットを有するロータと、前記ロータを回転させる磁界を発生させるステータと、前記複数のマグネットに向かい合う位置に配置され、前記複数のマグネットの各々の前記磁極に応じた信号を出力する複数の磁気センサと、を備え、前記複数のマグネットは、本体である主磁性部、及び前記主磁性部の磁気特性とは異なる磁気特性であるとともに前記回転方向の後方側における前記主磁性部の端面から前記回転方向の前方側にずれた位置に配置された異磁性部を有する異磁性マグネットを備え、前記複数の磁気センサは、前記異磁性マグネットの前記異磁性部の回転軌道に向かい合う位置に配置され、前記主磁性部の磁気特性に応じた信号及び前記異磁性部の磁気特性に応じた信号を出力する第１の磁気センサと、前記主磁性部の回転軌道と向き合い、かつ前記異磁性部の回転軌道とは向かい合わない位置に配置され、前記異磁性部の磁気特性に応じた信号を出力せずに前記主磁性部の磁気特性に応じた信号を出力する少なくとも１つの第２の磁気センサと、を備え、前記制御装置は、前記第１の磁気センサから前記異磁性部の磁気特性に応じた信号の出力が開始された後に、前記第１の磁気センサから前記異磁性部の磁気特性に応じた信号の出力が終了するタイミングを検出準備開始タイミングとし、前記検出準備開始タイミングの検知後に、前記第１の磁気センサから前記回転方向で隣り合う前記マグネット同士間の前記磁極の切り替わりに応じた信号が出力されたタイミングを絶対位置検出タイミングとし、前記絶対位置検出タイミングに応じて前記ロータの絶対的な所定回転位置を取得することを特徴とする。

【0007】

上記構成では、前記主磁性部の磁極の向きと前記異磁性部の磁極の向きとは逆向きであってもよい。

【0008】

上記構成では、前記主磁性部の材料と前記異磁性部の材料とは異なってもよい。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、複数のマグネットのうちで回転方向の後方側での主磁性部の端面から回転方向の前方側にずれた位置に配置された異磁性部を有する異磁性マグネットと、主磁性部及び異磁性部の各々に応じた信号を出力する第１の磁気センサとを備えることによって、ロータの絶対的な所定回転位置を精度良く検知することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態での回転電機及び回転電機システムの斜視図。

【図2】本発明の実施形態での回転電機のロータを取り外した状態を回転軸方向から見た平面図。

【図3】本発明の実施形態での回転電機のロータを回転軸方向と平行な平面で破断して回転軸方向の直交方向から見た側面図。

【図4】本発明の実施形態での回転電機のステータの斜視図。

【図5】本発明の実施形態での回転電機のロータの内周側を展開した図。

【図6】本発明の実施形態での回転電機のロータの回転時に第１から第４のホールＩＣから出力される信号の時間変化の例を示す図である。

【図7】本発明の実施形態での回転電機のロータの回転時に異磁性マグネットの周辺で第１のホールＩＣから出力される信号の時間変化の例を示す図。

【図8】本発明の実施形態の比較例での回転電機のロータの回転時に異磁性マグネットの周辺で第１のホールＩＣから出力される信号の時間変化の例を示す図。

【図9】本発明の実施形態の第１変形例での回転電機のロータの回転時に異磁性マグネットの周辺で第１のホールＩＣから出力される信号の時間変化の例を示す図。

【図10】本発明の実施形態の第２変形例での回転電機のロータの内周側を展開した図。

【図11】本発明の実施形態の第２変形例での回転電機のロータの回転時に第１から第４のホールＩＣから出力される信号の時間変化の例を示す図。

【図12】本発明の実施形態の第３変形例での回転電機のロータの内周側を展開した図。

【図13】本発明の実施形態の第３変形例での回転電機のロータの回転時に第１から第４のホールＩＣから出力される信号の時間変化の例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、発明の実施形態に係る回転電機及び回転電機システムについて、添付図面を参照しながら説明する。

【0013】

＜回転電機＞
図１は、回転電機１及び回転電機システム１００の斜視図である。図２は、回転電機１のロータ４を取り外した状態を回転軸方向Ｚから見た平面図である。図３は、回転電機１のロータ４を回転軸方向Ｚと平行な平面で破断して回転軸方向Ｚの直交方向から見た側面面である。回転軸方向Ｚは回転電機１の回転軸線と平行な方向である。
実施形態の回転電機１及び回転電機システム１００は、例えば、自動二輪車などの車両に搭載され、車両の内燃機関（図示せず）の始動及び内燃機関の動力による発電を行う。回転電機１は、３相ブラシレス型及びアウターロータ型の回転電機である。回転電機システム１００は、回転電機１及び制御装置１０１を備える。

【0014】

図１、図２及び図３に示すように、回転電機１は、ステータ２と、ロータ４と、位置検出センサユニット６とを備える。ステータ２は、例えば内燃機関のクランクケース（図示せず）に固定されている。ロータ４は、例えば内燃機関のクランクシャフト（図示せず）に固定されている。位置検出センサユニット６は、ロータ４の回転位置を検出する。
以下の説明では、回転軸方向Ｚのうち軸方向内側（各図中に示すの内側）は、クランクシャフト（図示せず）が延びる側であり、クランクシャフトにロータ４が固定される側である。回転軸方向Ｚのうち軸方向外側（各図中に示す外側）は、軸方向内側とは反対側である。

【0015】

図４は、ステータ２の斜視図である。
図１から図４に示すように、ステータ２は、ステータ鉄心２Ａと、複数のコイル１０と、を備える。
ステータ鉄心２Ａは、例えば積層された電磁鋼板によって形成されている。ステータ鉄心２Ａは、本体部２ａと、複数のティース部２ｂとを備える。本体部２ａの外形は、例えば円環状である。複数のティース部２ｂは、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している。各ティース部２ｂは、突出方向の先端部から円周方向両側に張り出す爪片３を備える。爪片３の外形は、例えばＴ字状である。複数のティース部２ｂは、例えば１２極１８スロットの回転電機１の場合、１８個のティース部２ｂである。

【0016】

複数のティース部２ｂのうち一部のティース部２ｂの爪片３には１つ又は２つの切欠き部７が形成されている。切欠き部７は、例えば、爪片３の円周方向での端部のうち回転軸方向Ｚでの中央部から軸方向外側端に至る部分が切り欠けられるように形成されている。
円周方向で隣り合う一部のティース部２ｂ同士に対し、円周方向で隣り合うように対を成す切欠き部７は、円周方向で隣接する２つの爪片３に跨って長方形状の溝部８を形成する。円周方向に連続的に並ぶように形成された３対の切欠き部７は、円周方向に連続的に並ぶような３つの溝部８を形成する。
３対の切欠き部７による３つの溝部８には、後述する位置検出センサユニット６の第１の脚部６１ａ、第２の脚部６１ｂ及び第３の脚部６１ｃが配置されている。

【0017】

複数のコイル１０は、複数のティース部２ｂにインシュレータ（図示せず）を介して巻き付けられるように装着されている。図１及び図２に示すように、複数のコイル１０の端末部は、複数のリード線２１ａの第１端に接続されている。複数のリード線２１ａは、例えば、３相のＵ相、Ｖ相及びＷ相に対応付けられた３つのリード線２１ａである。複数のリード線２１ａは、保護チューブ２２ａによって束ねられ、ステータ２の軸方向外側端でステータ２の円周方向に沿うように円弧状に配置されている。複数のリード線２１ａの第２端は、内燃機関のクランクケース（図示せず）に設けられたグロメット２３を介してクランクケースの外部に引き出され、制御装置１０１に接続されている。複数のコイル１０は、例えば１２極１８スロットの回転電機１の場合、１８個のコイル１０である。

【0018】

ステータ２の軸方向外側端には、後述するセンサケース３０から引き出された複数のセンサ線２１ｂが保護チューブ２２ｂによって束ねられ、ステータ２の円周方向に沿うように円弧状に引き回されている。複数のセンサ線２１ｂは、後述するセンサケース３０の内部空間で第１から第４のホールＩＣ３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄに接続されている。複数のセンサ線２１ｂは、内燃機関のクランクケース（図示せず）に設けられたグロメット２４を介してクランクケースの外部に引き出され、制御装置１０１に接続されている。
ステータ２の軸方向外側端に配置された複数のリード線２１ａ及びセンサ線２１ｂは、クリップ２５を介してステータ鉄心２Ａの軸方向外側端に保持されている。

【0019】

図５は、ロータ４の内周側を展開した図である。図６は、１２極１８スロットの回転電機１でのロータ４の回転時に第１から第４のホールＩＣ３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄから出力される信号の時間変化の例を示す図である。図７は、ロータ４の回転時に異磁性マグネット１６ｃの周辺で第１のホールＩＣ３８ａから出力される信号の時間変化の例を示す図である。
図１、図３及び図５に示すように、ロータ４は、ロータヨーク１２と、ボス部１４とを備える。ロータヨーク１２の外形は、例えば有底円筒状である。ロータヨーク１２は、磁性材料によって形成されている。ボス部１４は、ロータヨーク１２の底壁１２ａに同軸に固定されている。ボス部１４は、内燃機関のクランクシャフトと連結されて、クランクシャフトと一体的に回転する。

【0020】

ロータ４は、ロータヨーク１２の内周面に取り付けられた複数のマグネット１６を備える。複数のマグネット１６は、ロータヨーク１２の円周方向に沿って等間隔に配置されている。各マグネット１６の外形は、例えばロータヨーク１２の円周方向に沿って湾曲した板状のセグメント型又は矩形板状の角型等である。セグメント型又は角型等の各マグネット１６の厚さ方向の少なくとも一部はロータヨーク１２の径方向と平行である。各マグネット１６の磁化方向は厚さ方向と平行である。複数のマグネット１６のうち円周方向で隣り合うマグネット１６同士の磁化方向は反転している。つまり円周方向で隣り合う２つのマグネット１６同士では、磁極の向きが逆向きである。

【0021】

例えば、ロータ４の内周側がＮ極及び外周側がＳ極に着磁されたマグネット１６をＮ極マグネット１６ａとし、ロータ４の内周側がＳ極及び外周側がＮ極に着磁されたマグネット１６をＳ極マグネット１６ｂとした場合、複数のＮ極マグネット１６ａ及びＳ極マグネット１６ｂは、円周方向に交互に配置されている。複数のマグネット１６は、例えば１２極１８スロットの回転電機１の場合、１２個のマグネット１６である。

【0022】

複数のマグネット１６のうち所定の１つのマグネット１６は、主要部に対して一部の磁気特性が異なるように、主磁性部１８及び異磁性部１９を備える異磁性マグネット１６ｃである。異磁性部１９は、主磁性部１８の磁化方向と反対の磁化方向を有する又は主磁性部１８の材料と異なる材料で形成されることによって、主磁性部１８の磁気特性と異なる磁気特性を有する。

【0023】

例えば、異磁性マグネット１６ｃは、相互の磁化方向が異なる主磁性部１８及び異磁性部１９を備える。異磁性マグネット１６ｃは、円周方向の両側でＮ極マグネット１６ａに隣り合う。主磁性部１８は、Ｓ極マグネット１６ｂと同様にロータ４の内周側がＳ極及び外周側がＮ極に着磁されていることに対して、異磁性部１９は、ロータ４の内周側がＮ極及び外周側がＳ極に着磁されている。これにより、ロータ４では、円周方向に並ぶ特定の１組のＮ極マグネット１６ａ，１６ａの間に異磁性マグネット１６ｃが配置され、円周方向に他の組み合わせで並ぶＮ極マグネット１６ａ，１６ａ間に、Ｓ極マグネット１６ｂが配置されている。

【0024】

図５及び図７に示すように、異磁性マグネット１６ｃの異磁性部１９は、異磁性マグネット１６ｃの厚さ方向の内周側及び外周側のうち内周側の端部に設けられている。異磁性部１９は、異磁性マグネット１６ｃの内周側の端面（内周面）１６Ａから内周側に露出している。
異磁性部１９は、ロータ４の回転方向（つまり複数のマグネット１６の回転方向）ＲＤの前方側及び後方側のうち後方側での異磁性マグネット１６ｃの端面（後方側端面）１６Ｂから回転方向ＲＤの前方側に離れて設けられている。これにより、異磁性マグネット１６ｃの後方側端面１６Ｂは、回転方向ＲＤの後方側での主磁性部１８の端面（後方側端面）１８Ａと同一である。異磁性部１９の後方側端面１９Ａは、異磁性マグネット１６ｃの後方側端面１６Ｂ及び主磁性部１８の後方側端面１８Ａから回転方向ＲＤの前方側に離れている。

【0025】

例えば、異磁性部１９は、回転方向ＲＤの前方側での異磁性マグネット１６ｃの端部及び回転軸方向Ｚの軸方向内側及び軸方向外側のうち軸方向外側での異磁性マグネット１６ｃの端部に設けられている。異磁性部１９は、回転方向ＲＤの前方側での異磁性マグネット１６ｃの端面（前方側端面）１６Ｃ及び回転軸方向Ｚの軸方向外側での異磁性マグネット１６ｃの端面（軸方向外側端面）１６Ｄの各々から露出している。

【0026】

ロータ４の径方向の内方から外方に向かって内周側の複数のマグネット１６を見た場合、回転軸方向Ｚの軸方向外側以外では、Ｎ極とＳ極が円周方向に交互に並んで配置されている。一方、軸方向外側では、異磁性マグネット１６ｃの異磁性部１９及び回転方向ＲＤの前方側で異磁性マグネット１６ｃに連続して並ぶ１つのマグネット１６（例えば、Ｎ極マグネット１６ａ）の分だけ同じ磁極（例えば、Ｎ極）が連続的に配置されている。
複数のマグネット１６の内周側及び軸方向外側の領域は、ロータ４の絶対的な所定回転位置に対応付けられた内燃機関の点火タイミングを規定するための領域である。複数のマグネット１６の内周側及び軸方向外側以外の他の領域は、主に、コイル１０に対する通電の転流タイミングを規定する検出するための領域である。

【0027】

＜位置検出センサユニット＞
図１から図３に示すように、位置検出センサユニット６は、センサケース３０と、第１から第４のホールＩＣ３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄとを備える。
センサケース３０は、ステータ鉄心２Ａの軸方向外側に配置されている。センサケース３０は、樹脂材料によって形成されている。センサケース３０は、第１から第４のホールＩＣ３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄが実装された複数の回路基板（図示せず）を収容する。

【0028】

センサケース３０は、外枠部材６０と、第１から第３の脚部６１ａ，６１ｂ，６１ｃとを備える。
外枠部材６０の外形は、例えばステータ鉄心２Ａの外周に沿うように湾曲した有底筒状である。外枠部材６０は、径方向内方に向かって延び出るように一体に設けられた配線ガイド６８を備える。配線ガイド６８は、外枠部材６０から引き出された複数のセンサ線２１ｂを束ねる。配線ガイド６８は径方向内側にボルト座６９を備える。配線ガイド６８は、ボルト座６９に形成されたボルト孔（図示せず）に挿入されるボルト７１による締結などによってステータ鉄心２Ａに固定されている。
外枠部材６０は、径方向外方に突出する舌片部７３を備える。外枠部材６０は、舌片部７３に形成されたボルト孔７３ａに挿入されるボルト（図示せず）による締結などによって内燃機関のクランクケース（図示せず）に固定されている。

【0029】

第１から第３の脚部６１ａ，６１ｂ，６１ｃは、外枠部材６０から軸方向内側に向かって突出するように一体に設けられている。各脚部６１ａ，６１ｂ，６１ｃの外形は、例えば有底角筒状である。第１から第３の脚部６１ａ，６１ｂ，６１ｃは、ステータ２の３対の切欠き部７によって形成された３つの溝部８に挿入されている。第１から第３の脚部６１ａ，６１ｂ，６１ｃの各々の径方向外側の表面は、ステータ２の爪片３の径方向外側の表面に対して面一に配置されている。

【0030】

第１から第３の脚部６１ａ，６１ｂ，６１ｃは、ロータ４の回転方向ＲＤの後方側から前方側に向かって円周方向に沿って順次に配置されている。第１の脚部６１ａの内部空間には、第１のホールＩＣ３８ａ及び第２のホールＩＣ３８ｂが実装された回路基板（図示せず）が収容されている。例えば、第１のホールＩＣ３８ａ及び第２のホールＩＣ３８ｂは、回転軸方向Ｚに沿って配置されている。第１のホールＩＣ３８ａは、第２のホールＩＣ３８ｂよりも軸方向外側に配置されている。

【0031】

第２の脚部６１ｂの内部空間には、第３のホールＩＣ３８ｃが実装された回路基板（図示せず）が収容されている。第３の脚部６１ｃの内部空間には、第４のホールＩＣ３８ｄが実装された回路基板（図示せず）が収容されている。例えば、第３のホールＩＣ３８ｃ及び第４のホールＩＣ３８ｄは、回転軸方向Ｚに第２のホールＩＣ３８ｂと同一の位置に配置されている。
第１のホールＩＣ３８ａ及び第２のホールＩＣ３８ｂと、第３のホールＩＣ３８ｃと、第４のホールＩＣ３８ｄとは、円周方向に電気角１２０°の間隔で配置されている。

【0032】

図５に示すように、各ホールＩＣ３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄは、ロータ４の各マグネット１６と対向するように配置されている。第１のホールＩＣ３８ａは、径方向で異磁性マグネット１６ｃの異磁性部１９と対向する回転軸方向Ｚの第１位置Ｍ１に配置されている。回転軸方向Ｚの第１位置Ｍ１は、ロータ４の回転に伴う異磁性部１９の回転軌道の一部に径方向で向かい合う位置である。第２から第４のホールＩＣ３８ｂ，３８ｃ，３８ｄは、径方向で異磁性マグネット１６ｃの異磁性部１９と対向しない回転軸方向Ｚの第２位置Ｍ２に配置されている。回転軸方向Ｚの第２位置Ｍ２は、例えば、ロータ４の回転に伴う各マグネット１６の中央部の回転軌道及び異磁性マグネット１６ｃの主磁性部１８の回転軌道の各一部に径方向で向かい合う位置である。

【0033】

第１から第４のホールＩＣ３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄは、センサケース３０の内部空間で複数の回路基板（図示せず）を介して複数のセンサ線２１ｂに接続されている。
図１及び図２に示すように、第１から第４のホールＩＣ３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄが実装された複数の回路基板（図示せず）を収容するセンサケース３０の内部空間には、充填剤９０が充填されている。充填剤９０は、センサケース３０の内部空間を封止する。

【0034】

＜ロータの回転位置の検出＞
図６及び図７に示すように、第１から第４のホールＩＣ３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄの各々は、径方向で対向する各マグネット１６の部位の磁極に応じて「１」又は「０」の信号を出力する。例えば、各ホールＩＣ３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄは、径方向でＮ極の部位に対向する場合に「１」の信号を出力し、径方向でＳ極の部位に対向する場合に「０」の信号を出力する。

【0035】

第１のホールＩＣ３８ａは、異磁性マグネット１６ｃの主磁性部１８及び異磁性部１９を含む全てのマグネット１６の磁極に応じた第１信号Ｐを出力する。第２から第４のホールＩＣ３８ｂ，３８ｃ，３８ｄは、順次にＵ相、Ｖ相及びＷ相の３相に対応付けられ、全てのマグネット１６のうち異磁性マグネット１６ｃの異磁性部１９以外の部位の磁極に応じた第２信号Ｕ、第３信号Ｖ及び第４信号Ｗを出力する。第１のホールＩＣ３８ａ及び第２のホールＩＣ３８ｂは回転軸方向Ｚに沿って配置されていることによって、第１のホールＩＣ３８ａから出力される第１信号Ｐと第２のホールＩＣ３８ｂから出力される第２信号Ｕとは、全てのマグネット１６のうち異磁性マグネット１６ｃの異磁性部１９以外の部位に対して同一である。

【0036】

制御装置１０１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサによって所定のプログラムが実行されることにより機能するソフトウェア機能部である。ソフトウェア機能部は、ＣＰＵ等のプロセッサ、プログラムを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びタイマー等の電子回路を備えるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）である。なお、制御装置１０１の少なくとも一部は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路であってもよい。

【0037】

制御装置１０１は、第１から第４のホールＩＣ３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄから出力される各信号Ｐ，Ｕ，Ｖ，Ｗに基づいてロータ４の回転を制御する。制御装置１０１は、各信号Ｐ，Ｕ，Ｖ，Ｗをロータ４の回転位置を把握するための回転位置信号として受け取る。制御装置１０１は、第２から第４のホールＩＣ３８ｂ，３８ｃ，３８ｄから出力される第２信号Ｕ、第３信号Ｖ及び第４信号Ｗによって３相のコイル１０の通電に対する転流タイミングを制御する。制御装置１０１は、第１から第４のホールＩＣ３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄから出力される第１信号Ｐ、第２信号Ｕ、第３信号Ｖ及び第４信号Ｗによって内燃機関の始動時の点火タイミング及び燃料噴射タイミングを制御する。

【0038】

例えば、制御装置１０１は、ロータ４の回転駆動時に第１信号Ｐ、第２信号Ｕ、第３信号Ｖ及び第４信号Ｗの組み合わせによる信号群Ｓ（Ｐ，Ｕ，Ｖ，Ｗ）によって、クランクシャフトの所定状態又はクランクシャフトに連結されたピストン（図示せず）の所定位置（例えば、上死点など）と対応付けられているロータ４の絶対的な所定回転位置を把握する。

【0039】

図５、図６及び図７に示すように、先ず、第１のホールＩＣ３８ａと第２のホールＩＣ３８ｂとを回転軸方向Ｚに揃えて配置した場合、第１のホールＩＣ３８ａが異磁性部１９を検出していない領域においては、第１のホールＩＣ３８ａの第１信号Ｐと第２のホールＩＣ３８ｂの第２信号Ｕが一致する。一方、第１のホールＩＣ３８ａが異磁性部１９を検出する領域では、第１のホールＩＣ３８ａの第１信号Ｐと第２のホールＩＣ３８ｂの第２信号Ｕとが異なる。これにより、第１のホールＩＣ３８ａが異磁性部１９と対向するタイミングを検出することができる。

【0040】

ここで、制御装置１０１は、第１のホールＩＣ３８ａによって異磁性マグネット１６ｃの異磁性部１９の検出が開始された後に、異磁性部１９の検出が終了するタイミングを検出準備開始タイミングＰＤ０とする。検出準備開始タイミングＰＤ０は、例えば、信号群Ｓ（Ｐ，Ｕ，Ｖ，Ｗ）が第１の信号群Ｓ１（Ｐ，Ｕ，Ｖ，Ｗ）＝（１，０，１，１）から第２の信号群Ｓ２（Ｐ，Ｕ，Ｖ，Ｗ）＝（０，０，０，１）に切り替わるタイミングである。

【0041】

次に、制御装置１０１は、検出準備開始タイミングＰＤ０の検知後に、第１のホールＩＣ３８ａによって円周方向で隣り合うマグネット１６同士間の磁極の切り替わりが検出されたタイミングを絶対位置検出タイミングＰＤとする。絶対位置検出タイミングＰＤは、例えば、信号群Ｓ（Ｐ，Ｕ，Ｖ，Ｗ）が第２の信号群Ｓ２（Ｐ，Ｕ，Ｖ，Ｗ）＝（０，０，０，１）から第３の信号群Ｓ３（Ｐ，Ｕ，Ｖ，Ｗ）＝（１，１，０，１）に切り替わるタイミングである。
そして、制御装置１０１は、内燃機関の始動時に絶対位置検出タイミングＰＤに応じて内燃機関の点火タイミング及び燃料噴射タイミングを設定する。

【0042】

図７に示すように、制御装置１０１は、異磁性マグネット１６ｃの異磁性部１９に起因する検出準備開始タイミングＰＤ０の検知後に、円周方向で隣り合うマグネット１６同士間の磁極の切り替わりに起因する絶対位置検出タイミングＰＤを検知する。これにより、例えば異磁性部１９の磁気特性の位置精度が、異磁性マグネット１６ｃ以外の他のマグネット１６の磁気特性の位置精度に比べて低い場合であっても、ロータ４の絶対的な所定回転位置を精度良く把握することができる。
例えば異磁性マグネット１６ｃの異磁性部１９が、既に着磁済みの主磁性部１８に対して、その一部に後から着磁されることなどによって形成されることによって、異磁性部１９の磁気特性の位置精度が低下して、検出準備開始タイミングＰＤ０の誤差ｄＰＤ０が増大する場合であっても、絶対位置検出タイミングＰＤをより小さな誤差で精度良く検知することができる。

【0043】

制御装置１０１は、内燃機関の始動後に回転電機１を発電機として作動させる場合には、ロータ４の回転に伴う発電電力をバッテリ（図示せず）に充電又は直接的に各種機器（図示せず）に供給する。例えば、制御装置１０１は、第２信号Ｕ、第３信号Ｖ及び第４信号Ｗの組み合わせに応じて、回転電機１に接続されたインバータ（図示せず）の通電切替タイミングを制御することによって、インバータに接続されたバッテリを充電する。

【0044】

＜回転電機の比較例＞
図８は、実施形態の比較例での回転電機１Ａのロータ４Ａの回転時に異磁性マグネット１６ｄの周辺で第１のホールＩＣ３８ａから出力される信号の時間変化の例を示す図である。
比較例での回転電機１Ａと実施形態での回転電機１とで異なる点は、所定の１つのマグネット１６での異磁性部１９の位置である。比較例での回転電機１Ａは、実施形態での回転電機１の異磁性マグネット１６ｃを有するロータ４の代わりに、異磁性マグネット１６ｄを有するロータ４Ａを備える。比較例の異磁性マグネット１６ｄは、ロータ４Ａの回転方向（つまり複数のマグネット１６の回転方向）ＲＤの前方側及び後方側のうち前方側での異磁性マグネット１６ｄの端面（前方側端面）１６Ｃから回転方向ＲＤの後方側に離れて設けられた異磁性部１９を備える。これにより、比較例の異磁性マグネット１６ｄの前方側端面１６Ｃは、回転方向ＲＤの前方側での主磁性部１８の端面（前方側端面）１８Ｂと同一である。異磁性部１９の前方側端面１９Ｂは、例えば主磁性部１８の前方側端面１８Ｂから回転方向ＲＤの後方側に離れている。異磁性部１９の後方側端面１９Ａは、異磁性マグネット１６ｄの後方側端面１６Ｅと面一である。

【0045】

比較例の場合、異磁性マグネット１６ｄの異磁性部１９と、異磁性マグネット１６ｄに回転方向ＲＤの後方側で隣り合うマグネット１６とでは、第１のホールＩＣ３８ａによって同一磁極が検出される。これにより、比較例では、回転方向ＲＤの前方側の異磁性部１９の前方側端面１９Ｂでの磁極の切り替わりによって絶対位置検出タイミングＰＤが検知される。上述したように、異磁性部１９の境界によって絶対位置検出タイミングＰＤを検知する場合、例えば異磁性マグネット１６ｄの異磁性部１９が、既に着磁済みの主磁性部１８に対して、その一部に後から着磁されることなどによって形成されることによって、異磁性部１９の磁気特性の位置精度が低下して、絶対位置検出タイミングＰＤの誤差ｄＰＤが増大するおそれがある。

【0046】

これに対して、実施形態では、異磁性部１９の境界によって検出準備開始タイミングＰＤ０を検知した後に、より磁気特性の位置精度が高い異磁性マグネット１６ｃ以外の他のマグネット１６の境界によって絶対位置検出タイミングＰＤを検知するので、ロータ４の絶対的な所定回転位置をより精度良く検知することができる。

【0047】

以上説明したように、実施形態の回転電機１によれば、異磁性マグネット１６ｃの異磁性部１９は、回転方向ＲＤの後方側での異磁性マグネット１６ｃ及び主磁性部１８の端面（後方側端面）１６Ｂ，１８Ａから回転方向ＲＤの前方側に離れて設けられている。そして、主磁性部１８及び異磁性部１９の各々に応じた第１信号Ｐを出力する第１のホールＩＣ３８ａは、先ず、異磁性部１９の検出後に異磁性部１９の検出停止に応じた第１信号Ｐを出力する。次に、第１のホールＩＣ３８ａは、異磁性部１９の検出停止後に回転方向ＲＤで隣り合うマグネット１６同士間の磁極の切り替わりに応じた第１信号Ｐを出力する。
これにより、異磁性部１９に応じた第１信号Ｐに比べて、より高い位置精度を有するマグネット１６同士間の磁極の切り替わりに応じた第１信号Ｐを、異磁性部１９に対応付けられたロータ４の絶対的な所定回転位置を把握するための情報として得ることができ、ロータ４の位置検出精度を向上させることができる。

【0048】

上述したように、実施形態の回転電機システム１００によれば、異磁性部１９の境界によって検出準備開始タイミングＰＤ０を検知した後に、より磁気特性の位置精度が高い異磁性マグネット１６ｃ以外の他のマグネット１６の境界によって絶対位置検出タイミングＰＤを検知するので、ロータ４の絶対的な所定回転位置をより精度良く検知することができる。これにより、クランクシャフトの所定状態又はクランクシャフトに連結されたピストン（図示せず）の所定位置（例えば、上死点など）と対応付けられているロータ４の絶対的な所定回転位置に基づいて、内燃機関の点火タイミング及び燃料噴射タイミングを精度良く設定することができる。

【0049】

（変形例）
以下、実施形態の変形例について説明する。

【0050】

＜第１変形例＞
上述した実施形態では、異磁性マグネット１６ｃの異磁性部１９は、回転方向ＲＤの前方側での異磁性マグネット１６ｃの端部及び回転軸方向Ｚの軸方向外側での異磁性マグネット１６ｃの端部に設けられているとしたが、これに限定されない。異磁性部１９は、回転方向ＲＤに異磁性マグネット１６ｃの両端面（後方側端面１６Ｂ及び前方側端面１６Ｆ）から離れた位置に配置されてもよい。異磁性部１９は、回転軸方向Ｚの適宜の位置に配置されてもよい。回転軸方向Ｚの適宜の位置は、第１のホールＩＣ３８ａと径方向で対向する位置である。

【0051】

図９は、実施形態の第１変形例での回転電機１Ｂのロータ４Ｂの回転時に異磁性マグネット１６ｅの周辺で第１のホールＩＣ３８ａから出力される信号の時間変化の例を示す図である。
図９に示すように、第１変形例の回転電機１Ｂと実施形態での回転電機１とで異なる点は、所定の１つのマグネット１６での異磁性部１９の位置である。第１変形例での回転電機１Ｂは、実施形態での回転電機１の異磁性マグネット１６ｃを有するロータ４の代わりに、異磁性マグネット１６ｅを有するロータ４Ｂを備える。

【0052】

第１変形例の異磁性マグネット１６ｅは、ロータ４Ｂの回転方向（つまり複数のマグネット１６の回転方向）ＲＤでの前方側端面１６Ｃから後方側及び後方側端面１６Ｂから前方側に離れて設けられた異磁性部１９を備える。これにより、異磁性マグネット１６ｅの後方側端面１６Ｂと主磁性部１８の後方側端面１８Ａとは同一であり、異磁性マグネット１６ｅの前方側端面１６Ｃと主磁性部１８の前方側端面１８Ｂとは同一である。異磁性部１９の後方側端面１９Ａは、異磁性マグネット１６ｅの後方側端面１６Ｂ及び主磁性部１８の後方側端面１８Ａから回転方向ＲＤの前方側に離れている。

【0053】

第１変形例では実施形態と同様に、制御装置１０１は、異磁性マグネット１６ｅの異磁性部１９に起因する検出準備開始タイミングＰＤ０の検知後に、円周方向で隣り合うマグネット１６同士間の磁極の切り替わりに起因する絶対位置検出タイミングＰＤを検知する。これにより、例えば異磁性部１９の境界での磁気特性の位置精度が、異磁性マグネット１６ｅ以外の他のマグネット１６の磁気特性の位置精度に比べて低い場合であっても、ロータ４の絶対的な所定回転位置を精度良く把握することができる。

【0054】

＜第２変形例＞
上述した実施形態では、第１のホールＩＣ３８ａ及び第２のホールＩＣ３８ｂは、第１の脚部６１ａの内部空間で回転軸方向Ｚに沿って配置されているとしたが、これに限定されない。例えば第１のホールＩＣ３８ａは、第１から第３の脚部６１ａ，６１ｂ，６１ｃとは異なる第４の脚部の内部空間に配置されることなどによって、第２のホールＩＣ３８ｂに対して円周方向にずれて配置されてもよい。

【0055】

図１０は、第２変形例でのロータ４の内周側を展開した図である。図１１は、第２変形例の１２極１８スロットの回転電機１Ｃでのロータ４の回転時に第１から第４のホールＩＣ３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄから出力される信号の時間変化の例を示す図である。
第２変形例では、第１のホールＩＣ３８ａと、第２のホールＩＣ３８ｂと、第３のホールＩＣ３８ｃと、第４のホールＩＣ３８ｄとは、ロータ４の回転方向ＲＤの後方側から前方側に向かって、円周方向に電気角１２０°の間隔で配置されている。

【0056】

第１のホールＩＣ３８ａ及び第４のホールＩＣ３８ｄは電気角３６０°の間隔で配置されていることによって、第１のホールＩＣ３８ａから出力される第１信号Ｐと第４のホールＩＣ３８ｄから出力される第４信号Ｗとは、全てのマグネット１６のうち異磁性マグネット１６ｃの異磁性部１９以外の部位に対して同一である。第１のホールＩＣ３８ａと第４のホールＩＣ３８ｄとを電気角３６０°の間隔で配置した場合、第１のホールＩＣ３８ａが異磁性部１９を検出していない領域においては、第１のホールＩＣ３８ａの第１信号Ｐと第４のホールＩＣ３８ｄの第４信号Ｗが一致する。一方、第１のホールＩＣ３８ａが異磁性部１９を検出する領域では、第１のホールＩＣ３８ａの第１信号Ｐと第４のホールＩＣ３８ｄの第４信号Ｗとが異なる。これにより、第１のホールＩＣ３８ａが異磁性部１９と対向するタイミングを検出することができる。

【0057】

ここで、制御装置１０１は、第１のホールＩＣ３８ａによって異磁性マグネット１６ｃの異磁性部１９の検出が開始された後に、異磁性部１９の検出が終了するタイミングを検出準備開始タイミングＰＤ０とする。検出準備開始タイミングＰＤ０は、例えば、信号群Ｓ（Ｐ，Ｕ，Ｖ，Ｗ）が第４の信号群Ｓ４（Ｐ，Ｕ，Ｖ，Ｗ）＝（１，１，１，０）から第５の信号群Ｓ５（Ｐ，Ｕ，Ｖ，Ｗ）＝（０，０，１，０）に切り替わるタイミングである。

【0058】

次に、制御装置１０１は、検出準備開始タイミングＰＤ０の検知後に、第１のホールＩＣ３８ａによって円周方向で隣り合うマグネット１６同士間の磁極の切り替わりが検出されたタイミングを絶対位置検出タイミングＰＤとする。絶対位置検出タイミングＰＤは、例えば、信号群Ｓ（Ｐ，Ｕ，Ｖ，Ｗ）が第５の信号群Ｓ５（Ｐ，Ｕ，Ｖ，Ｗ）＝（０，０，１，０）から第６の信号群Ｓ６（Ｐ，Ｕ，Ｖ，Ｗ）＝（１，０，１，１）に切り替わるタイミングである。
そして、制御装置１０１は、内燃機関の始動時に絶対位置検出タイミングＰＤに応じて内燃機関の点火タイミング及び燃料噴射タイミングを設定する。

【0059】

第２変形例では実施形態と同様に、制御装置１０１は、異磁性マグネット１６ｃの異磁性部１９に起因する検出準備開始タイミングＰＤ０の検知後に、円周方向で隣り合うマグネット１６同士間の磁極の切り替わりに起因する絶対位置検出タイミングＰＤを検知する。これにより、例えば異磁性部１９の境界での磁気特性の位置精度が、異磁性マグネット１６ｅ以外の他のマグネット１６の磁気特性の位置精度に比べて低い場合であっても、ロータ４の絶対的な所定回転位置を精度良く把握することができる。

【0060】

＜第３変形例＞
上述した実施形態では、回転電機１は１２極１８スロットであるとしたが、これに限定されない。例えば回転電機１は、１４極１２スロット等の他の極数及びスロット数であってもよい。
図１２は、第３変形例でのロータ４Ｄの内周側を展開した図である。図１３は、第３変形例の１４極の回転電機１Ｄでのロータ４Ｄの回転時に第１から第４のホールＩＣ３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄから出力される信号の時間変化の例を示す図である。

【0061】

第３変形例では、先ず、制御装置１０１は、第１のホールＩＣ３８ａによって異磁性マグネット１６ｃの異磁性部１９の検出が開始された後に、異磁性部１９の検出が終了するタイミングを検出準備開始タイミングＰＤ０とする。検出準備開始タイミングＰＤ０は、例えば、信号群Ｓ（Ｐ，Ｕ，Ｖ，Ｗ）が第７の信号群Ｓ７（Ｐ，Ｕ，Ｖ，Ｗ）＝（１，１，１，０）から第８の信号群Ｓ８（Ｐ，Ｕ，Ｖ，Ｗ）＝（０，１，０，０）に切り替わるタイミングである。

【0062】

次に、制御装置１０１は、検出準備開始タイミングＰＤ０の検知後に、第１のホールＩＣ３８ａによって円周方向で隣り合うマグネット１６同士間の磁極の切り替わりが検出されたタイミングを絶対位置検出タイミングＰＤとする。絶対位置検出タイミングＰＤは、例えば、信号群Ｓ（Ｐ，Ｕ，Ｖ，Ｗ）が第８の信号群Ｓ８（Ｐ，Ｕ，Ｖ，Ｗ）＝（０，１，０，０）から第９の信号群Ｓ９（Ｐ，Ｕ，Ｖ，Ｗ）＝（１，０，０，１）に切り替わるタイミングである。
そして、制御装置１０１は、内燃機関の始動時に絶対位置検出タイミングＰＤに応じて内燃機関の点火タイミング及び燃料噴射タイミングを設定する。

【0063】

第３変形例では実施形態と同様に、制御装置１０１は、異磁性マグネット１６ｃの異磁性部１９に起因する検出準備開始タイミングＰＤ０の検知後に、円周方向で隣り合うマグネット１６同士間の磁極の切り替わりに起因する絶対位置検出タイミングＰＤを検知する。これにより、例えば異磁性部１９の境界での磁気特性の位置精度が、異磁性マグネット１６ｅ以外の他のマグネット１６の磁気特性の位置精度に比べて低い場合であっても、ロータ４の絶対的な所定回転位置を精度良く把握することができる。

【0064】

＜他の変形例＞
上述した実施形態では、第２のホールＩＣ３８ｂと、第３のホールＩＣ３８ｃと、第４のホールＩＣ３８ｄとは、円周方向に電気角１２０°の間隔で配置されているとしたが、これに限定されない。例えば、円周方向に電気角６０°の間隔で配置されてもよい。この場合、制御装置１０１は、例えば、第３のホールＩＣ３８ｃ及び第４のホールＩＣ３８ｄから出力される信号を反転させることによって第３信号Ｖ及び第４信号Ｗとしてもよい。

【0065】

上述した実施形態では、第２から第４のホールＩＣ３８ｂ，３８ｃ，３８ｄは回転軸方向Ｚの第２位置Ｍ２に配置されるとしたが、これに限定されず、回転軸方向Ｚでの異なる位置に配置されてもよい。
上述した実施形態では、各ホールＩＣ３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄを備えるとしたが、これに限定されず、他の磁気センサを備えてもよい。

【0066】

本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
例えば、上述の実施の形態では、回転電機１は、自動二輪車等の車両用内燃機関の始動発電機であるとしたが、これに限定されず、各種の用途に適用されてもよい。例えば、回転電機１は単に発電機であってもよいし、単に電動モータであってもよい。

【符号の説明】

【0067】

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…回転電機、２…ステータ、４，４Ａ，４Ｂ，４Ｄ…ロータ、６…位置検出センサユニット、１６…マグネット、１６ａ…Ｎ極マグネット、１６ｂ…Ｓ極マグネット、１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ…異磁性マグネット、１８…主磁性部、１８Ａ…後方側端面、１９…異磁性部、３８ａ…第１のホールＩＣ（磁気センサ、第１の磁気センサ）、３８ｂ…第２のホールＩＣ（磁気センサ、第２の磁気センサ）、３８ｃ…第３のホールＩＣ（磁気センサ、第２の磁気センサ）、３８ｄ…第４のホールＩＣ（磁気センサ、第２の磁気センサ）、１００…回転電機システム、１０１…制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】