(57)【要約】【課題】  構造が簡素であり、ロータの回転位置の検出精度が向上された回転電機を提供すること。【解決手段】  回転電気が備える磁気検出装置は、クランクシャフトの軸線方向と平行な直線と交差する態様で、永久磁石部におけるクランクシャフトの軸線方向の一方向側の端面及び歯部におけるクランクシャフトの軸線方向の一方向側の端面から、クランクシャフトの軸線方向の一方向側に離れた位置に設けられた磁束入射面を有し、永久磁石部から歯部よりもクランクシャフトの軸線方向の一方向側の空間に放射され、歯部よりもクランクシャフトの軸線方向の一方向側の空間から磁束入射面にクランクシャフトの軸線方向に入射する磁束を検出する。【選択図】図３
2015037366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに設けられる回転電機であって、
前記回転電機は、
前記エンジンのクランクシャフトに設けられ且つ前記クランクシャフトと共に回転するロータヨーク部と、前記ロータヨーク部に設けられた永久磁石部とを有するロータと、
巻線が巻き付けられた複数の歯部を有し、前記複数の歯部が前記永久磁石部に対して前記クランクシャフトの径方向において対向するように配置されたステータと、
磁気検出装置と
を備え、
前記磁気検出装置は、前記クランクシャフトの軸線方向と平行な直線と交差する態様で、前記永久磁石部における前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側の端面及び前記歯部における前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側の端面から、前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側に離れた位置に設けられた磁束入射面を有し、前記永久磁石部から前記歯部よりも前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側の空間に放射され、前記歯部よりも前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側の空間から前記磁束入射面に前記クランクシャフトの軸線方向に入射する磁束を検出する。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機であって、
前記永久磁石部は、前記歯部における前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側の端面より前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側に突出した突出部を有し、
前記磁束入射面は、前記突出部における前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側の端面から、前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側に離れた位置に設けられ、
前記磁気検出装置は、前記永久磁石部から前記突出部よりも前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側の空間に放射され、前記突出部よりも前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側の空間から前記磁束入射面に前記クランクシャフトの軸線方向に入射する磁束を検出する。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の回転電機であって、
前記磁束入射面の少なくとも一部は、前記クランクシャフトの径方向で、前記歯部の前記永久磁石部との対向面よりも前記永久磁石部に近い位置にある。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の回転電機であって、
前記磁束入射面の少なくとも一部は、前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側において、第一位置と第二位置との間に配置されており、
前記第一位置は、前記永久磁石部における前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側の端面と前記歯部における前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側の端面との間隔に相当する距離だけ、前記永久磁石部における前記クランクシャフトの径方向の内側の端面から前記径方向の内側に離れた位置であり、前記クランクシャフトの径方向の位置として定義され、
前記第二位置は、前記永久磁石部における前記クランクシャフトの径方向の内側の端面と外側の端面との中間位置であり、前記クランクシャフトの径方向の位置として定義される。
【請求項５】
請求項４に記載の回転電機であって、
前記磁束入射面の少なくとも一部は、前記第一位置と第三位置との間に配置されており、
前記第三位置は、前記永久磁石部における前記クランクシャフトの径方向の内側の端面が位置する位置であり、前記クランクシャフトの径方向の位置として定義される。
【請求項６】
請求項５に記載の回転電機であって、
前記磁束入射面の少なくとも一部は、前記クランクシャフトの径方向において、前記第三位置と重なる。
【請求項７】
請求項１又は２に記載の回転電機であって、
前記ロータヨーク部は、前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側の端部に、前記ロータヨーク部の周方向の一部が切り欠かれた切欠部を有し、
前記永久磁石部は、前記切欠部を介して前記クランクシャフトの径方向の外側に露出しており、
前記磁束入射面の少なくとも一部は、前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側において、第二位置と第四位置との間に配置されており、
前記第二位置は、前記永久磁石部における前記クランクシャフトの径方向の内側の端面と外側の端面との中間位置であり、前記クランクシャフトの径方向の位置として定義され、
前記第四位置は、前記永久磁石部における前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側の端面と前記切欠部における前記クランクシャフトの軸線方向の他方側の端面との間隔の半分に相当する距離だけ、前記永久磁石部における前記クランクシャフトの径方向の外側の端面から前記径方向の外側に離れた位置であり、前記クランクシャフトの径方向の位置として定義される。
【請求項８】
請求項７に記載の回転電機であって、
前記磁束入射面の少なくとも一部は、前記第四位置と第五位置との間に配置されており、
前記第五位置は、前記永久磁石部における前記クランクシャフトの径方向の外側の端面が位置する位置であり、前記クランクシャフトの径方向の位置として定義される。
【請求項９】
請求項８に記載の回転電機であって、
前記磁束入射面の少なくとも一部は、前記クランクシャフトの径方向において、前記第四位置と重なる。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１に記載の回転電機を備えたエンジン。
【請求項１１】
請求項１０に記載のエンジンであって、
前記エンジンは、前記クランクシャフトと、クランクケースとを備え、
前記磁束入射面は、前記クランクシャフトの軸線方向と平行な直線と交差する態様で、前記クランクシャフトの軸線方向における前記クランクケースと前記ロータとの間に配置されている。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載のエンジンを備えた車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機、エンジン及び車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば自動二輪車等の車両等のエンジンに設けられる回転電機が知られている。このような回転電機としては、例えば、スタータモータ、ジェネレータ、スタータ・ジェネレータ等が挙げられる。スタータモータは、エンジン始動時にエンジンのクランクシャフトを回転させてエンジンを始動させる。ジェネレータは、エンジン始動後にクランクシャフトの回転により発電する。スタータ・ジェネレータは、エンジン始動時にスタータモータとして機能するとともにエンジン始動後にジェネレータとして機能する。
【０００３】
スタータモータは、ロータの回転位置を検出し、この検出信号に基づいて、ステータに設けられた巻線に供給する電流を制御する必要がある。ジェネレータは、ロータの回転位置を検出し、この検出信号に基づいて、発電制御を行う必要がある。従って、エンジンに設けられる回転電機では、ロータの回転位置を如何に検出するかが問題である。
【０００４】
特許文献１に記載の回転電機は、アウターロータ型の回転電機である。ロータのバックヨーク部の内周面に複数の永久磁石が設けられている。複数の永久磁石はステータと対向している。ロータの筒状ボス部がクランクシャフトに嵌め込まれることにより、ロータは、クランクシャフトに設けられている。筒状ボス部の外周面には、リング状の駆動タイミング検出用磁石と、リング状の点火タイミング検出用磁石とが設けられている。駆動タイミング検出用磁石は、磁極の極性が周方向に交互に異なるように着磁されている。点火タイミング検出用磁石は、周方向の一箇所のみが着磁されている。ステータには、筒状ボス部と対向する位置に、駆動タイミング検出用磁気センサと、点火タイミング検出用磁気センサとが設けられている。ステータに配置された駆動タイミング検出用磁気センサが、ロータの回転に伴う駆動タイミング検出用磁石の磁束の変化を検出する。ステータに配置された点火タイミング検出用磁気センサが、ロータの回転に伴う点火タイミング検出用磁石の磁束の変化を検出する。
【０００５】
特許文献２〜４は、特許文献１に示すリング状の駆動タイミング検出用磁石及び点火タイミング検出用磁石を用いることなく、ロータの回転位置を検出することを開示している。
【０００６】
特許文献２に記載の回転電機は、有底筒状のロータと、このロータの内側に配置されたステータとを有する。ロータの周壁部の内周面には、複数の磁石が配置されている。複数の磁石のうちの一つの磁石は、軸線方向の一端部がその磁石の極性と異なる極性となるように着磁されている。また、ステータでは、隣り合う歯部の先端部間に切欠部が形成されている。この切欠部内に、モータ駆動信号を得るためのＵ、Ｖ、Ｗの各相に対応する３つの磁気センサと、点火タイミング信号を得るための１つの磁気センサとがユニット化して配置されている。各磁気センサは、所謂ディスクリート品であり、脚状の端子部を有している。また、磁気センサが設けられる基板が、ロータの軸線方向において、ステータと間隔を空けて配置されている。各磁気センサは、脚状の端子部が基板に差込まれることにより、基板上に設けられている。脚状の端子部は、各磁気センサのセンサ部が歯部間に位置するように、基板から歯部間まで延びている。この状態で、磁気センサは、歯部間の切欠部に配置されたケース体に収容されている。
【０００７】
特許文献３に記載の回転電機は、有底筒状のロータと、このロータの内側に配置されたステータとを有する。ロータの周壁部の内周面には、複数の磁石が配置されている。複数の磁石のうちの一つの磁石は、軸線方向の一端部がその磁石の極性と異なる極性となるように着磁されている。また、ステータの隣り合う先端部間に、３本の案内子と１本の短案内子とが配置されている。また、ロータの軸線方向に向かうステータの端面の近傍には、回路基板が設けられている。回路基板には、モータ駆動信号を得るためのＵ、Ｖ、Ｗの各相に対応する３つの磁気センサと、点火タイミング信号を得るための１つの磁気センサとが設けられている。モータ駆動信号を得るための３つの磁気センサは、磁石からの磁束を、隣り合う先端部間に配置された案内子を介して検出する。点火タイミング信号を得るための１つの磁気センサは、磁石からの磁束を、隣り合う先端部間に配置された短案内子を介して検出する。
【０００８】
特許文献４に記載の回転電機は、有底筒状のロータと、このロータの内側に配置されたステータとを有する。ロータの周壁部の内周面には、複数の磁石が配置されている。ステータの隣り合う先端部間には、３本の長磁性体と、１本の短磁性体とが配置されている。また、ロータの軸線方向に向かうステータの端面の近傍には、制御ユニットが設けられている。制御ユニットは、ロータの基準位置を検出するための磁気センサと、コイルの通電制御を行うためのＵ、Ｖ、Ｗの各相に対応する３つの磁気センサとを備えている。これらの磁気センサは、磁石からの磁束を、ステータの隣り合う先端部間に配置された磁性体を介して検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−１４８３１７号公報
【特許文献２】特開２００９−８９５８８号公報
【特許文献３】特開２０１３−２７２５２号公報
【特許文献４】特開２０１３−７２３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載の回転電機は、ロータのバックヨーク部に設けられた磁石以外に、駆動タイミング検出用磁石及び点火タイミング検出用磁石を備えている。また、ステータの内径側（ロータの筒状ボス部と対向する位置）に、駆動タイミング検出用磁気センサと、点火タイミング検出用磁気センサとが設けられる。そのため、部品点数が多く、構造が複雑であるという問題があった。
【００１１】
また、特許文献１に記載の回転電機では、駆動用センサ磁石と前記点火タイミング用センサ磁石とが、軸線方向に離間した状態で配置しなければならない。またこれら両センサ磁石に対応する磁気センサは、ステータに干渉しないように設けなければならない。このため回転電機の軸線方向の寸法が長くなる。
また、ロータのバックヨーク部に設けられた磁石と、駆動タイミング検出用磁石と、点火タイミング検出用磁石とが、別個に設けられる。そのため、ロータのバックヨーク部に設けられた磁石の回転時の位相に基づく駆動タイミング及び点火タイミングを磁気センサにより精度よく得るためには、以下の位置関係の全てが精度よく調整されている必要がある。即ち、駆動タイミング検出用磁石及び点火タイミング検出用磁石とロータのバックヨーク部に設けられる磁石との相対的な位置関係と、駆動タイミング検出用磁石と駆動タイミング検出用磁気センサとの相対的な位置関係と、点火タイミング検出用磁石と点火タイミング検出用磁気センサとの相対的な位置関係とが精度よく調整されている必要がある。従って、製造及び組立が複雑であった。また、検出精度の向上が容易ではないという問題があった。
【００１２】
特許文献２に係る回転電機においては、部分的に形状の異なる歯部が用いられる。また、歯部間の切欠部に、ケースが配置され、ケース内に、磁気センサが設けられる。そのため、製造及び組立が複雑であった。また、脚状の端子部が、基板から歯部間まで延び、端子部の先端に設けられたセンサ部がケース内に位置している。そのため、ケース内におけるセンサ部の位置調整が困難である。その結果、検出精度を向上させ難いという問題があった。
【００１３】
特許文献３に係る回転電機では、３本の案内子と１本の短案内子とが、ステータの隣り合う先端部間に配置される。そのため、部品点数が多く、構造が複雑である。また、検出精度を高めるためには、磁石と案内子及び短案内子との相対的な位置関係と、案内子及び短案内子と磁気センサとの相対的な位置関係との両方が精度よく調整されている必要がある。従って、製造及び組立が複雑であった。また、検出精度の向上が容易ではないという問題があった。
【００１４】
特許文献４に係る回転電機では、特許文献３と同様に、３本の長磁性体と１本の短磁性体とが、ステータの隣り合う先端部間に配置される。そのため、製造及び組立が複雑であり、検出精度の向上が容易ではないという問題があった。
【００１５】
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものである。即ち、本発明の目的は、構造が簡素であり、ロータの回転位置の検出精度が向上された回転電機、エンジン及び車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。
（１）  エンジンに設けられる回転電機であって、
前記回転電機は、
前記エンジンのクランクシャフトに設けられ且つ前記クランクシャフトと共に回転するロータヨーク部と、前記ロータヨーク部に設けられた永久磁石部とを有するロータと、
巻線が巻き付けられた複数の歯部を有し、前記複数の歯部が前記永久磁石部に対して前記クランクシャフトの径方向において対向するように配置されたステータと、
磁気検出装置と
を備え、
前記磁気検出装置は、前記クランクシャフトの軸線方向と平行な直線と交差する態様で、前記永久磁石部における前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側の端面及び前記歯部における前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側の端面から、前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側に離れた位置に設けられた磁束入射面を有し、前記永久磁石部から前記歯部よりも前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側の空間に放射され、前記歯部よりも前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側の空間から前記磁束入射面に前記クランクシャフトの軸線方向に入射する磁束を検出する。
【００１７】
一般的に、エンジンに回転電機を設ける際に、クランクシャフトに対するステータの相対的な位置が、予定される位置から、クランクシャフトの軸線方向に多少ずれることがある。しかし、永久磁石部から歯部よりもクランクシャフトの軸線方向の一方向側の空間に放射される磁束が、クランクシャフトの軸線方向の位置に関わらず、比較的安定している。
【００１８】
（１）の構成によれば、クランクシャフトに対するステータの取り付け位置がずれて、永久磁石部と磁束入射面との間隔が、予定される間隔と異なっても、磁束入射面に入射する磁束に影響が生じ難い。言い換えると、永久磁石部と磁束入射面との間隔の違いによって、磁気検出装置の検出精度が大きく変動しない。従って、磁気検出装置は、確実に永久磁石部の磁束の変化を検出できる。また、永久磁石部からの磁束が、他の磁性体を介さずに、磁束入射面に入射するため、永久磁石部と磁束入射面との相対的な位置関係の調整により検出精度を高めることができ、検出精度の向上が比較的容易である。さらに、部品点数の増加を抑制でき、構造が簡素である。また、エンジン本体に対して回転電機を組み付ける際に、高い組み付け精度が要求されることがなく、組み付け作業を容易に行うことができる。
【００１９】
また、一般的に、エンジンを始動させると、ピストンやコネクティングロッド等の往復動に伴ってクランクシャフトに径方向の振動が発生する。このようにクランクシャフトが振動し、クランクシャフトの振動が、クランクシャフトに設けられたロータに伝わると、磁束入射面と、ロータに取り付けられた永久磁石部との相対位置が径方向に変動する。しかし、永久磁石部から歯部よりもクランクシャフトの軸線方向の一方向側の空間に放射される磁束は、クランクシャフトの径方向の位置に関わらず、安定している。
【００２０】
このため、クランクシャフトの振動に伴って永久磁石部と磁束入射面とのクランクシャフトの径方向の相対位置が変動しても、磁気検出装置の検出感度が大きく変動することがない。従って、磁気検出装置は確実に永久磁石部の磁束の変化を検出できる。このようにエンジン本体に回転電機を組み付けた後においても、磁気検出装置はロータの回転位置を正確かつ確実に検出することができ、検出した信号を用いて回転電機の制御を確実に行うことができる。
【００２１】
本発明は、以下の構成を採用することができる。
（２）  （１）の回転電機であって、
前記永久磁石部は、前記歯部における前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側の端面より前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側に突出した突出部を有し、
前記磁束入射面は、前記突出部における前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側の端面から、前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側に離れた位置に設けられ、
前記磁気検出装置は、前記永久磁石部から前記突出部よりも前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側の空間に放射され、前記突出部よりも前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側の空間から前記磁束入射面に前記クランクシャフトの軸線方向に入射する磁束を検出する。
【００２２】
（２）の構成によれば、永久磁石部は、突出部を有している。永久磁石部から突出部よりもクランクシャフトの軸線方向の一方向側の空間に放射される磁束が、磁束入射面に入射する。永久磁石部から突出部よりもクランクシャフトの軸線方向の一方向側の空間に放射される磁束は、クランクシャフトの軸線方向及び径方向の位置に関わらず、より安定している。従って、磁気検出装置は、ロータの回転位置を、より正確且つ確実に検出することができる。さらに、永久磁石部が突出部を有することにより、永久磁石部における突出部以外の部分（歯部とクランクシャフトの径方向に対向する部分）から歯部に向かう磁束の量を増加させることができる。従って、検出精度の向上とともに回転電機の性能を向上させ得る。
【００２３】
（３）  （１）又は（２）の回転電機であって、
前記磁束入射面の少なくとも一部は、前記クランクシャフトの径方向で、前記歯部の前記永久磁石部との対向面よりも前記永久磁石部に近い位置にある。
【００２４】
（３）の構成によれば、磁束入射面が設けられる位置では、永久磁石部から歯部よりもクランクシャフトの軸線方向の一方向側の空間に放射される磁束が、クランクシャフトの軸線方向及び径方向の位置に関わらず、更に安定している。従って、磁気検出装置は、ロータの回転位置を、更に正確且つ確実に検出することができる。
【００２５】
（４）  （１）〜（３）のいずれか１の回転電機であって、
前記磁束入射面の少なくとも一部は、前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側において、第一位置と第二位置との間に配置されており、
前記第一位置は、前記永久磁石部における前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側の端面と前記歯部における前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側の端面との間隔に相当する距離だけ、前記永久磁石部における前記クランクシャフトの径方向の内側の端面から前記径方向の内側に離れた位置であり、前記クランクシャフトの径方向の位置として定義され、
前記第二位置は、前記永久磁石部における前記クランクシャフトの径方向の内側の端面と外側の端面との中間位置であり、前記クランクシャフトの径方向の位置として定義される。
【００２６】
クランクシャフトの径方向における第一位置と第二位置との間では、永久磁石部から歯部よりもクランクシャフトの軸線方向の一方向側の空間に放射される磁束が、クランクシャフトの軸線方向に指向する傾向が強い。また、クランクシャフトの径方向における第一位置と第二位置との間では、磁束の向き及び強さが安定している。従って、（４）の構成によれば、磁束入射面の少なくとも一部が第一位置と第二位置との間に配置されるので、磁気検出装置は、ロータの回転位置を、より正確かつ確実に検出できる。
【００２７】
（５）  （４）の回転電機であって、
前記磁束入射面の少なくとも一部は、前記第一位置と第三位置との間に配置されており、
前記第三位置は、前記永久磁石部における前記クランクシャフトの径方向の内側の端面が位置する位置であり、前記クランクシャフトの径方向の位置として定義される。
【００２８】
第一位置と第三位置との間では、永久磁石部から歯部よりもクランクシャフトの軸線方向の一方向側の空間に放射される磁束が、クランクシャフトの軸線方向に指向する傾向が、より強い。従って、（５）の構成によれば、磁束入射面の少なくとも一部が、第一位置と第三位置との間に配置されるので、磁気検出装置は、ロータの回転位置を、より正確且つ確実に検出することができる。
【００２９】
（６）  （５）の回転電機であって、
前記磁束入射面の少なくとも一部は、前記クランクシャフトの径方向において、前記第三位置と重なる。
【００３０】
（６）の構成によれば、磁束入射面が設けられる位置では、永久磁石部から歯部よりもクランクシャフトの軸線方向の一方向側の空間に放射される磁束が、クランクシャフトの軸線方向に指向する傾向が、更に強い。従って、（６）の構成によれば、磁気検出装置は、ロータの回転位置を、さらに正確且つ確実に検出することができる。
【００３１】
（７）  （１）又は（２）の回転電機であって、
前記ロータヨーク部は、前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側の端部に、前記ロータヨーク部の周方向の一部が切り欠かれた切欠部を有し、
前記永久磁石部は、前記切欠部を介して前記クランクシャフトの径方向の外側に露出しており、
前記磁束入射面の少なくとも一部は、前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側において、第二位置と第四位置との間に配置されており、
前記第二位置は、前記永久磁石部における前記クランクシャフトの径方向の内側の端面と外側の端面との中間位置であり、前記クランクシャフトの径方向の位置として定義され、
前記第四位置は、前記永久磁石部における前記クランクシャフトの軸線方向の一方向側の端面と前記切欠部における前記クランクシャフトの軸線方向の他方側の端面との間隔の半分に相当する距離だけ、前記永久磁石部における前記クランクシャフトの径方向の外側の端面から前記径方向の外側に離れた位置であり、前記クランクシャフトの径方向の位置として定義される。
【００３２】
第二位置と第四位置との間では、切欠部から出入りする永久磁石部の磁束が、クランクシャフトの軸線方向に指向する傾向にある。しかもその磁束の向き及び強さは安定している。従って、（７）の構成によれば、磁束入射面の少なくとも一部が、第二位置と第四位置との間に配置されるので、より確実に磁束の変化を検出できる。
【００３３】
（８）  （７）の回転電機であって、
前記磁束入射面の少なくとも一部は、前記第四位置と第五位置との間に配置されており、
前記第五位置は、前記永久磁石部における前記クランクシャフトの径方向の外側の端面が位置する位置であり、前記クランクシャフトの径方向の位置として定義される。
【００３４】
第四位置と第五位置との間では、切欠部を介して永久磁石部から出入りする磁束がクランクシャフトの軸線方向に指向する傾向がより強い。従って、（８）の構成によれば、磁束入射面の少なくとも一部が、第四位置と第五位置との間に配置されるので、更に確実に磁束の変化を検出できる。
【００３５】
（９）  （８）の回転電機であって、
前記磁束入射面の少なくとも一部は、前記クランクシャフトの径方向において、前記第四位置と重なる。
【００３６】
（９）の構成によれば、磁束入射面が設けられる位置では、切欠部を介して永久磁石部から出入りする磁束がクランクシャフトの軸線方向に指向する傾向が更に強い。従って、（９）の構成によれば、磁気検出装置は、特に確実に磁束の変化を検出できる。
【００３７】
（１０）  （１）〜（９）のいずれか１の回転電機を備えたエンジン。
【００３８】
（１０）のエンジンが備える回転電機は、ロータの回転位置を正確かつ確実に検出できるので、検出した信号を用いて回転電機の制御を確実に行うことができる。例えば、回転電機がスタータモータとして機能する場合、エンジンの始動性が向上する。また、回転電機がジェネレータとして機能する場合、発電効率が向上する。さらに、回転電機がスタータ・ジェネレータとして機能する場合、エンジンの始動性及び発電効率が向上する。また、回転電機の構成が簡素であり、部品点数の増大が抑えられているので、エンジンの小型化及び軽量化が可能である。
【００３９】
（１１）  （１０）のエンジンであって、
前記エンジンは、前記クランクシャフトと、クランクケースとを備え、
前記磁束入射面は、前記クランクシャフトの軸線方向と平行な直線と交差する態様で、前記クランクシャフトの軸線方向における前記クランクケースと前記ロータとの間に配置されている。
【００４０】
クランクシャフトの軸線方向におけるクランクシャフトとロータとの間には、通常、空間が存在している。（１１）の構成によれば、通常存在している空間に、磁気検出装置の磁束入射面が配置されるので、構成がより簡素化される。
【００４１】
（１２）  （１０）又は（１１）のエンジンを備えた車両。
【００４２】
（１２）の車両が備えるエンジンでは、回転電機が、ロータの回転位置を正確かつ確実に検出できるので、検出した信号を用いて回転電機の制御を確実に行うことができる。従って、例えば、エンジンの始動性及び／又は発電効率が向上する。さらに、回転電機の構成が簡素であり、部品点数の増大が抑えられているので、車両の小型化及び軽量化が可能である。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、構造が簡素であり、ロータの回転位置の検出精度が向上された回転電機、エンジン及び車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンを模式的に示す断面図である。
【図２】図１の回転電機及びその近傍の拡大断面図である。
【図３】図１の回転電機の拡大断面図である。
【図４】図１の回転電機のロータヨーク部を切欠部側からみた側面図である。
【図５】図１の回転電機を回転電機の回転軸線に垂直な断面を示す断面図である。
【図６】図１の回転電機の磁気検出装置ユニットの平面図である。
【図７】図１の回転電機の全体斜視図である。
【図８】図５の８−８線拡大断面図である。
【図９】図５の９−９線拡大断面図である。
【図１０】第二磁気検出装置と第四磁気検出装置の出力信号を示すグラフである。
【図１１】ロータヨーク部の周壁部における切欠部が形成されていない部分における永久磁石部のクランクケース側端部付近の磁束分布状況を模式的に示す説明図である。
【図１２】ロータを構成するロータヨーク部の周壁部における切欠部が形成された部分における永久磁石部のクランクケース側端部付近の磁束分布状況を模式的に示す説明図である。
【図１３】１６極１２スロットの回転電機における磁気検出装置の配置を示す説明図である。
【図１４】８極１２スロットの回転電機における磁気検出装置の配置を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
本発明者が本発明を完成させるに至った経緯について説明する。先ず、本発明者は、エンジンのクランクシャフトに設けられる回転電機が抱えている問題について考察した。その結果、本発明者は、回転電機が以下の２つの問題を有することを明確にした。
【００４６】
第一の問題は、回転電機のロータをエンジンのクランクシャフトに固定する際、クランクシャフトに対するロータの軸線方向の組み付け誤差が大きくなり易いことである。第二の問題は、エンジンのピストンの往復動に伴って使用時にクランクシャフトがクランクシャフトの径方向に振動し易いことである。このため、クランクシャフトに取り付けたロータがクランクシャフトの径方向に振動する。これらの問題は、エンジンに設けられる回転電機特有の問題である。
【００４７】
上述したエンジンに設けられる回転電機特有の課題に対して、例えば、特許文献２の回転電機では、磁気センサがロータの永久磁石部に対してクランクシャフトの径方向に対向するように配置されている。また、磁気センサは、ステータの隣り合う歯部の間に挿入された状態で固定されている。磁気センサをこのように配置すれば、ロータのクランクシャフトに対する軸線方向に多少の組み付け誤差が生じても、磁気センサは永久磁石部の磁束を確実に検出できる。またクランクシャフトの径方向の振動に伴って、ロータが径方向に振動しても、磁気センサの検出精度に大きな影響を与えない。即ち、特許文献２の回転電機では、磁気センサが、磁束密度がなるべく高い領域に配置されることにより、クランクシャフトとステータとの組み付け誤差及びクランクシャフトの振動に伴う検出精度への影響が抑制されている。これにより、特許文献２の回転電機は、エンジンに設けられる回転電機特有の第一及び第二の問題を解消できる。
【００４８】
しかしながら、特許文献２の回転電機では、磁気センサがステータの隣り合う歯部の間に配置されており、構造が複雑であった。また、磁気センサが備える脚状の端子部が、基板から歯部間まで延び、端子部の先端に設けられたセンサ部がケース内に位置している。そのため、センサ部の位置調整が困難であり、検出精度を向上させ難いという問題があった。
【００４９】
そこで、本発明者は、エンジンに設けられる回転電機において、磁気検出装置を磁束密度がなるべく高い領域に配置するという発想を転換し、磁束密度の低い領域に磁束入射面を配置することを検討した。先ず、本発明者は、エンジンに設けられる回転電機において、ロータの界磁用永久磁石部から出入りする磁束について詳細に分析し検討した。
【００５０】
その結果、本発明者は、エンジンに設けられる回転電機に関し、以下のことを見出した。即ち、永久磁石部からクランクシャフトの軸線方向の一方向側の空間に放射される磁束は、クランクシャフトの径方向に放射される磁束よりも弱い。しかし、永久磁石部からクランクシャフトの軸線方向の一方向側に放射される磁束の中で、永久磁石部から歯部よりもクランクシャフトの軸線方向の一方向側の空間に放射される磁束の方向及び強さは、安定している。従って、永久磁石部におけるクランクシャフトの軸線方向の一方向側の端面及び歯部におけるクランクシャフトの軸線方向の一方向側の端面から、クランクシャフトの軸線方向の一方向側に離れた位置であっても、ロータの回転に伴う永久磁石部の磁束の変化を安定且つ確実に検出できる。
【００５１】
本発明者は、エンジンに設けられる回転電機において、前記知見に基づいて、上述した位置に磁束入射面を配置することにより、部品点数を少なくし、構造及び製造工程を簡素化しつつも、検出精度を高く維持できることを解明した。この解明に基づいて、本発明者は、エンジンに設けられる回転電機に関し、本発明を完成させるに至った。
【００５２】
本発明における磁気検出装置が備える磁束入射面は、クランクシャフトの軸線方向と平行な直線と交差する態様で、永久磁石部におけるクランクシャフトの軸線方向の一方向側の端面から、クランクシャフトの軸線方向の一方向側に離れた位置に設けられる。一方、特許文献２〜４において、磁石からの磁束が入射する磁束入射面は、磁石とクランクシャフトの軸線方向に対向している。このように、本発明と特許文献２〜４とでは、磁束入射面の位置が異なっている。
【００５３】
本発明における磁気検出装置は、永久磁石部から歯部よりもクランクシャフトの軸線方向の一方向側の空間に放射され、歯部よりもクランクシャフトの軸線方向の一方向側の空間から磁束入射面にクランクシャフトの軸線方向に入射する磁束を検出する。一方、特許文献２〜４において、磁気検出装置が検出する磁束は、磁石から、クランクシャフトの径方向において磁石と対向する磁束入射面に入射する。このように、本発明と特許文献２〜４とでは、磁気検出装置が検出する磁束が異なっている。
【００５４】
以下、本発明について、好ましい実施形態に基づいて、図面を参照しつつ説明する。
【００５５】
本実施形態に係るエンジンＥは、自動二輪車（図示せず）に設けられる。エンジンＥは、スタータ・ジェネレータとして機能する回転電機ＳＧを備えている。即ち、回転電機ＳＧは、エンジン始動時には、エンジンＥのクランクシャフト５を回転させるスタータモータとして機能する。一方、回転電機ＳＧは、エンジン始動後には、クランクシャフト５により回転されてジェネレータとして機能する。なお、本発明の回転電機は、スタータモータとして用いられ且つジェネレータとして用いられなくてもよい。また、本発明の回転電機は、ジェネレータとして用いられ且つスタータモータとして用いられなくてもよい。
【００５６】
図１に示すように、エンジンＥは、クランクケース１と、シリンダ２と、ピストン３と、コネクティングロッド４と、クランクシャフト５とを備えている。シリンダ２は、クランクケース１から所定方向（例えば斜め上方）に延びている。ピストン３は、シリンダ２内に往復移動自在に設けられている。コネクティングロッド４の一端部（例えば上端部）がピストン３に連結され、他端部（例えば下端部）がクランクシャフト５に連結されている。クランクシャフト５は、クランクケース１内に回転可能に設けられている。
【００５７】
シリンダ２の上端には、シリンダヘッド６が取り付けられている。一方、クランクシャフト５は、クランクケース１に一対のベアリング７を介して回転自在な態様で支持されている。クランクシャフト５の一端部５ａ（図１において右側の端部）は、クランクケース１から外方に延びている。クランクシャフト５の一端部５ａには、回転電機ＳＧが取り付けられている。
【００５８】
一方、クランクシャフト５の他端部５ｂ（図１において左側の端部）は、クランクケース１から外方に延びている。クランクシャフト５の他端部５ｂには、無段変速機ＣＶＴのプライマリプーリ２０が取り付けられている。プライマリプーリ２０は、固定シーブ２１と可動シーブ２２とを有する。固定シーブ２１は、クランクシャフト５の他端部５ｂの先端部分にクランクシャフト５と共に回転するように設けられている。一方、可動シーブ２２は、クランクシャフト５の他端部５ｂに設けられている。従って、可動シーブ２２は、軸線方向Ｘに沿って移動自在であり、固定シーブ２１との間隔が変更される態様でクランクシャフト５と共に回転する。プライマリプーリ２０と図示しないセカンダリプーリにはベルトＢが掛けられている。ベルトＢにより、クランクシャフト５の回転力が車両の駆動輪（図示略）に伝達される。
【００５９】
本実施形態においては、図１に示すような構造の単気筒エンジンＥを示した。しかし、本発明においては、エンジン本体側の具体的な構成は、本実施形態に示した構成に限定されるものではない。
【００６０】
以下、回転電機ＳＧについて詳述する。回転電機ＳＧは、図２に示すように、ロータ３０と、ステータ４０と、磁気検出装置ユニット５０とを有する。
【００６１】
ロータ３０は、ロータヨーク部ＲＹと、ロータヨーク部ＲＹに固定された永久磁石部３７とを有する。ロータヨーク部ＲＹは、例えば強磁性材料からなる有底筒状に形成されたものである。ロータヨーク部ＲＹは、筒状ボス部３２と、円板状の底壁部３３と、筒状の周壁部３４とを有する。筒状ボス部３２は、ロータ３０をクランクシャフト５の一端部５ａに挿入して固定するための部材である。底壁部３３は、筒状ボス部３２に固定されており、クランクシャフト５の径方向Ｙに延びている。周壁部３４は、底壁部３３の外周縁からクランクシャフト５の軸線方向Ｘ（クランクケース側）に延びている。
【００６２】
底壁部３３と周壁部３４は、例えば金属板をプレス成形することにより一体的に形成される。筒状ボス部３２は、その中心にクランクシャフト５の一端部５ａを挿入するためのテーパ状挿入孔３２ａを有する。テーパ状挿入孔３２ａは、クランクシャフト５の軸線方向Ｘに沿って延びている。またテーパ状挿入孔３２ａは、クランクシャフト５の一端部５ａの外周面に対応するテーパ角を有する。テーパ状挿入孔３２ａにクランクシャフト５の一端部５ａを挿入することにより、その一端部５ａの外周面がテーパ状挿入孔３２ａの内周面にその全長に亘って接触した状態で固定される。これにより、筒状ボス部３２が、クランクシャフト５の軸線方向Ｘに対して位置決めされる。
【００６３】
このように筒状ボス部３２がクランクシャフト５の一端部５ａに挿入された状態で、クランクシャフト５の一端部５ａの先端部分に形成された雄ねじ部５ｃに、ナット３５がねじ込まれている。これにより筒状ボス部３２がクランクシャフト５に固定され、ひいてはロータ３０がクランクシャフト５に固定されている。
【００６４】
筒状ボス部３２は、その基端側（図１では右側）に径大部３２ｂを有する。径大部３２ｂの外周面に、径方向外側に向かって延びたフランジ部３２ｃが設けられている。またロータヨーク部ＲＹの底壁部３３には、その中央に孔部３３ａが形成されている。筒状ボス部３２の径大部３２ｂが底壁部３３の孔部３３ａに挿入されると共に、フランジ部３２ｃが底壁部３３の外周面（図１では右側の側面）に接触した状態で配置されている。また、筒状ボス部３２のフランジ部３２ｃとロータヨーク部ＲＹの底壁部３３とが、その周方向の複数個所において、これらを貫通するリベット３６で一体的に固定されている。
【００６５】
また、ロータヨーク部ＲＹの周壁部３４には、その内周面に周方向にＮ極とＳ極が交互に配置される態様で永久磁石部３７が固定されている。各永久磁石部３７が有するＮ極及びＳ極は、クランクシャフト５の径方向Ｙに並んでいる。本実施形態では、図５に示すように、Ｎ極とＳ極との合計磁極数は１６である。永久磁石部３７は、磁石粉をプラスチック樹脂と混合して円筒状に成形固化し、上述したように磁極が周方向に異なるように、クランクシャフト５の径方向Ｙに磁化することにより形成されたものである。このようなボンド磁石を採用した場合、永久磁石部３７の製造が容易である。永久磁石部３７としては、例えばネオジムボンド磁石が好適に用いられる。もっとも、このようなボンド磁石に代えて、複数個の焼結磁石片を周方向に配置したものであっても良い。本発明においては、永久磁石部の種類、形状、磁極数等は限定されない。
【００６６】
また、図７に示すように、ロータヨーク部ＲＹの周壁部３４には、そのクランクケース側端部における周方向の一箇所に切欠部３８が形成されている。切欠部３８は、後述するように、ロータ３０の絶対回転位置を検出するために形成されたものである。切欠部３８を介して、永久磁石部３７の一部が径方向外部に露出している。換言すると、切欠部３８を介して永久磁石部３７の磁束が径方向に出入りする。従って、円筒状のロータヨーク部ＲＹの周壁部３４は、その周方向の一箇所のみにおいて、磁場の状態が異なる箇所が形成されている。
【００６７】
なお、本実施形態では、切欠部３８を周方向の一部に形成している。しかし、これに代えて、周壁部３４の周方向の一部のみを残して、切欠部を周方向に連続して長く形成しても良い。この場合、周壁部３４の周方向の一部に、切り欠かれていない部分、即ち突部が形成されたものとなる。この場合でも、ロータヨーク部ＲＹの周壁部３４は、その周方向の一箇所においてだけ磁場の状態が異なる箇所が形成される。なお、切欠部の形状や個数は、特に限定されるものではない。
【００６８】
上述したようにクランクシャフト５に設けられ、クランクシャフト５と共に回転するように取り付けられたロータ３０は、エンジンＥのフライホイールとしても機能する。クランクシャフト５の回転軸線と、ロータ３０の回転軸線とが一致している。また、図２に示すように、ロータ３０を構成する底壁部３３の外周面（図２では右側の側面）に、複数枚の羽根部４６を有する冷却ファン４５が複数本のボルト４９で固定されている。
【００６９】
一方、ステータ４０は、図５に示すように、ステータヨークＳＹと巻線Ｗとを有する。ステータヨークＳＹは、筒状コア部４２と複数の歯部４３とを有する。筒状コア部４２は、筒状コア部４２の中心にロータ３０の筒状ボス部３２の外径よりも大きな内径の孔部４１を有する。複数の歯部４３は、筒状コア部４２の外周面から径方向外側に向かって一体的に延びている。
【００７０】
本実施形態においては、合計１２個の歯部４３が周方向に等間隔で設けられている。各歯部４３は、筒状コア部４２から径方向に延びた胴部４３ａと、その先端の周方向両側から周方向に延びた一対の側方突出部４３ｂとを有する。ステータヨークＳＹは、例えば薄板状のケイ素鋼板を軸線方向に沿って積層して形成される。これにより渦電流損の低減が図られている。各歯部４３の胴部４３ａの周囲に、巻線Ｗが巻き付けられている。
【００７１】
図２に示すように、ステータ４０は、筒状コア部４２の孔部４１にクランクシャフト５及びロータ３０の筒状ボス部３２が間隙を隔てて挿入された状態で、エンジンＥのクランクケース１に固定されている。ステータ４０の歯部４３の径方向Ｙの先端面は、ロータ３０を構成する永久磁石部３７の内周面に所定の間隙を隔てて対向するように配置されている。上述したようにエンジンＥのクランクシャフト５とロータ３０とは一体的に回転する。
【００７２】
回転電機ＳＧをスタータモータとして機能させる場合、図示しないドライバ機能を備えた制御部により、ステータ４０の各巻線Ｗへの電流を制御してロータ３０を回転させる。これにより、回転電機ＳＧは、ブラシレスモータとして機能する。ロータ３０が回転すると、これに連結されたクランクシャフト５が回転する。クランクシャフト５の回転に伴って、コネクティングロッド４を介してピストン３が往復動されて、エンジンＥが始動する。
【００７３】
一方、エンジン始動後は、エンジンＥのピストン３の往復動が、コネクティングロッド４を介してクランクシャフト５に伝えられる。従って、クランクシャフト５が回転し、そのクランクシャフト５に固定されたロータ３０が回転する。これによりロータ３０の永久磁石部３７がステータ４０の外周を回転する。このとき永久磁石部３７の磁束が、ステータ４０の歯部４３に巻き付けられた巻線Ｗを横切るため、巻線Ｗに誘導起電力が発生する。このようにエンジン始動後には、回転電機ＳＧはジェネレータとして機能する。
【００７４】
回転電機ＳＧを、エンジンＥを始動する装置として作動させるためには、ロータ３０の回転位置を検出して、これに対応した回転位置信号を発生させて回転電機を制御する必要がある。また、エンジンＥの点火タイミングを得るために、ロータ３０の絶対的な回転位置も検出して、これに対応した回転位置信号を発生してエンジンＥを点火させることも必要である。このため、本実施形態においては、ロータ３０の回転位置情報を得るために、複数の磁気検出装置５１〜５４を備えた磁気検出装置ユニット５０を備えている。
【００７５】
磁気検出装置ユニット５０は、図５及び図６に示すように、ロータ３０の周方向に延びる円弧形状を有し且つロータ３０の径方向に所定幅を有する基板５５を有する。基板５５は、４個の磁気検出装置５１〜５４を備えている。各磁気検出装置５１〜５４としては、特に限定されず、例えば、ホール素子（Ｈａｌｌ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｓｅｎｓｏｒ  ＩＣ）が挙げられる。本実施形態において、磁気検出装置５１〜５４は、面実装品であり、基板５５に面実装される。
本発明において、磁気検出装置は、面実装品であってもよく、ディスクリート品であってもよい。本発明では、特許文献２と異なり、構造を簡素化できる。従って、本発明では、ディスクリート品を採用しても、製造及び組立が複雑にならず、検出精度を向上させ得る。なお、磁気検出装置は、面実装品であることが好ましい。製造及び組立がより容易になるとともに、検出精度をより向上させることができるからである。
【００７６】
図６に示すように、第一〜第三磁気検出装置５１〜５３の磁束入射面ＤＰは、基板５５の内周縁より径方向外側に位置した同一半径上に（図６の一点鎖線上に）配置されている。また、第一〜第三磁気検出装置５１〜５３の磁束入射面ＤＰは、図５に示すように配置されている。
【００７７】
即ち、第一〜第三磁気検出装置５１〜５３の磁束入射面ＤＰは、周方向に隣り合う巻線Ｗに対応する電気角１２０°の間隔で、隣り合う歯部４３の側方突出部４３ｂ間に配置されている。第一〜第三磁気検出装置５１〜５３の磁束入射面ＤＰは、図５に示すように、クランクシャフト５の軸線方向Ｘからみた時に、永久磁石部３７の内周面と重なる位置に配置されている。一方、図６に示すように、第四磁気検出装置５４の磁束入射面ＤＰは、第二磁気検出装置５２の磁束入射面ＤＰと周方向に対応する位置であって、それより径方向外側に離間した位置に配置されている。また、図５に示すように、第四磁気検出装置５４は、クランクシャフト５の軸線方向Ｘからみた時に、ロータヨーク部ＲＹの周壁部３４の外周面と重なる位置に配置されている。第一〜第四磁気検出装置５１〜５４の好適な配置については、後述する。
【００７８】
磁気検出装置ユニット５０は、図２に示すように、取付部５６を介してクランクケース１に固定されている。換言すると、磁気検出装置ユニット５０は、ステータ４０とは分離した状態で、エンジン側に固定されている。即ち、本実施形態においては、磁気検出装置ユニット５０とステータ４０との間には、支持部材等が存在せず、エアギャップのみが介在している。本発明は、磁気検出装置ユニット５０とステータ４０とが物理的に必ずしも分離していなくてもよい。例えば、磁気検出装置ユニット５０が取付部を有するものであって、取付部がステータ側に固定されたものであっても良い。また、第一〜第四磁気検出装置５１〜５４の磁束入射面ＤＰは、クランクシャフト５の軸線方向Ｘにおけるクランクシャフト５とロータ３０との間に配置されている。
【００７９】
磁気検出装置ユニット５０が備える第一〜第四磁気検出装置５１〜５４の磁束入射面ＤＰは、図８及び図９に示すように、永久磁石部３７におけるクランクシャフト５の軸線方向Ｘの一方向側の端面３７ａより軸線方向Ｘの一方向側に離間した位置に配置されている。また、磁気検出装置ユニット５０が備える第一〜第四磁気検出装置５１〜５４の磁束入射面ＤＰは、歯部４３におけるクランクシャフト５の軸線方向Ｘの一方向側の端面４３ｃからも、クランクシャフト５の軸線方向Ｘの一方向側に離間した位置に配置されている。第一〜第四磁気検出装置５１〜５４の各磁束入射面ＤＰは、クランクシャフト５の軸線方向Ｘと平行な直線と交差する態様で配置されている。本実施形態では、各磁束入射面ＤＰは、クランクシャフト５の軸線方向Ｘと平行な直線と直交する態様、換言するとクランクシャフト５の径方向Ｙと平行な態様で配置されている。
【００８０】
図８に示すように、第一〜第三磁気検出装置５１〜５３の各磁束入射面ＤＰには、永久磁石部３７の磁束が入射する。より詳細には、永久磁石部３７は、歯部４３におけるクランクシャフト５の軸線方向Ｘの一方向側（図８における左側）の端面４３ｃよりクランクシャフト５の軸線方向Ｘの一方向側（左側）に突出した突出部３７ｂを有する。磁束入射面ＤＰは、突出部３７ｂにおけるクランクシャフト５の軸線方向Ｘの一方向側（左側）の端面３７ａから、クランクシャフト５の軸線方向Ｘの一方向側（左側）に離れた位置に設けられている。第一〜第三磁気検出装置５１〜５３は、永久磁石部３７から突出部３７ｂよりもクランクシャフト５の軸線方向Ｘの一方向側（左側）の空間に放射され、突出部３７ｂよりもクランクシャフト５の軸線方向Ｘの一方向側（左側）の空間から磁束入射面ＤＰに、クランクシャフト５の軸線方向Ｘに入射する磁束を検出する。この磁束は、第一〜第三磁気検出装置５１〜５３の磁束入射面ＤＰに、直交するように又は鋭角を成すように入射する。従って、ロータ３０が回転したときに、磁束の変化が、第一〜第三磁気検出装置５１〜５３によって確実に検出される。
【００８１】
図１１は、ロータヨーク部ＲＹの切欠部３８が形成されていない部分における磁束分布状況を示すものである。図１１の左側において、上下二本の破線で挟まれた領域Ｒ１は、第一〜第三磁気検出装置５１〜５３の好ましい配置領域を示す。
【００８２】
好ましい領域Ｒ１を、図１１に基づいて詳細に説明する。本実施形態では、図１１に示すように、永久磁石部３７における突出部３７ｂを除いた部分から、歯部４３に向かって磁束が出入りしている。これに対して、突出部３７ｂからは、歯部４３の外側に向かって磁束が出入りしている。本実施形態における磁気検出装置５１〜５４は、いずれも永久磁石部３７から歯部４３よりもクランクシャフト５の軸線方向Ｘの一方向側（図１１における左側）の空間に放射され、歯部４３よりもクランクシャフト５の軸線方向Ｘの一方向側の空間から、磁束入射面ＤＰに、クランクシャフト５の軸線方向Ｘに入射する磁束を検出する。磁気検出装置５１〜５３の磁束入射面ＤＰには、永久磁石部３７の突出部３７ｂから放射される磁束が入射する。磁気検出装置５１〜５３は、永久磁石部３７の突出部３７ｂから出入りする磁束の変化を検出する。
【００８３】
好ましい領域Ｒ１は、図１１に示す第一位置Ｐ１と第二位置Ｐ２との間の領域である。磁気検出装置（第一〜第三磁気検出装置５１〜５３）の磁束入射面ＤＰの少なくとも一部が、領域Ｒ１に配置されていることが好ましい。また、磁気検出装置（第一〜第三磁気検出装置５１〜５３）の磁束入射面ＤＰの全てが、領域Ｒ１に配置されていることがより好ましい。
【００８４】
第一位置Ｐ１は、以下のように定義される。即ち、永久磁石部３７におけるクランクシャフト５の軸線方向Ｘの一方向側の端面３７ａと歯部４３における軸線方向Ｘの一方向側の端面４３ｃとの間隔をｄ１とする。そしてこの間隔に相当する距離ｄ１だけ、永久磁石部３７におけるクランクシャフト５の径方向Ｙの内側の端面３７ｃからクランクシャフト５の径方向Ｙの内側に離れた位置を定める。クランクシャフト５の径方向において、定められた位置が、第一位置Ｐ１と定義される。一方、第二位置Ｐ２は、次のように定義される。即ち、永久磁石部３７におけるクランクシャフト５の径方向Ｙの内側の端面３７ｃと外側の端面３７ｄとの中間位置を定める。クランクシャフト５の径方向Ｙにおいて、定められた中間位置が、第二位置Ｐ２として定義される。即ち、第二位置Ｐ２は、クランクシャフト５の径方向Ｙにおける永久磁石部３７の厚さ方向の中間位置として定義される。
【００８５】
図１１に示すように、第一位置Ｐ１と第二位置Ｐ２との間の領域Ｒ１においては、永久磁石部３７から突出部３７ｂよりもクランクシャフト５の軸線方向Ｘの一方向側（図１１における左側）の空間に放射される磁束が、クランクシャフト５の軸線方向Ｘを指向している。第一〜第三磁気検出装置５１〜５３の磁束入射面ＤＰの少なくとも一部が領域Ｒ１に配置されているので、磁束が、磁束入射面ＤＰに対して、直交するように又は鋭角をなすように入射する。
【００８６】
領域Ｒ１内では、クランクシャフト５の軸線方向Ｘの位置が変わっても、磁束入射面ＤＰに入射する磁束の量及び方向は大きく変化しない。従って、磁束入射面ＤＰの位置が変わっても、検出精度に大きく影響しない。また、図１１に示すように、第三位置Ｐ３及びその近傍では、磁束が、クランクシャフト５の軸線方向Ｘに指向しており、クランクシャフト５の軸線方向Ｘと略平行である。ここに、第三位置Ｐ３は、クランクシャフト５の径方向Ｙにおいて、永久磁石部３７におけるクランクシャフト５の径方向Ｙの内側の端面３７ｃに対応する位置である。従って、磁気検出装置（磁気検出装置５１〜５３）の磁束入射面ＤＰの少なくとも一部が、クランクシャフト５の径方向Ｙにおいて、第三位置Ｐ３と重なることがより好ましい。
【００８７】
図１２は、ロータヨーク部ＲＹの切欠部３８が形成された部分における磁束分布状況を示すものである。図１２において、上下の破線で挟まれた領域Ｒ２は、第四磁気検出装置５４の好ましい配置領域を示す。
【００８８】
好ましい領域Ｒ２について、図１２に基づいて詳細に説明する。本実施形態では、ロータヨーク部ＲＹの周壁部３４には、ロータヨーク部ＲＹの周方向の一部に切欠部３８が形成されている。切欠部３８を介して、永久磁石部３７におけるクランクシャフト５の径方向Ｙの外側の端面３７ｄが外部に露出している。従って、図１２に示すように、切欠部３８を介して、永久磁石部３７の磁束が出入りしている。第四磁気検出装置５４は、切欠部３８が形成された側における磁束の変化を検出するものである。第四磁気検出装置５４の磁束入射面ＤＰには、永久磁石部３７の突出部３７ｂから放射される磁束が入射する。第四磁気検出装置５４は、永久磁石部３７の突出部３７ｂから出入りする磁束の変化を検出する。
【００８９】
好ましい領域Ｒ２は、図１２における第二位置Ｐ２と第四位置Ｐ４との間の領域である。第四磁気検出装置５４の磁束入射面ＤＰの少なくとも一部が、領域Ｒ２に配置されていることが好ましい。なお、第二位置Ｐ２の定義は、上述した通りである。
【００９０】
第四位置Ｐ４は、以下のように定義される。即ち、永久磁石部３７におけるクランクシャフト５の軸線方向Ｘの一方向側の端面３７ａと切欠部３８における軸線方向Ｘの他方側の端面３８ａ（例えば切欠部３８の最奥面）との間隔２ｄ２の半分に相当する距離をｄ２とする。そして、永久磁石部３７におけるクランクシャフト５の径方向Ｙの外側の端面３７ｄから径方向Ｙの外側に距離ｄ２だけ離れた位置を定める。クランクシャフト５の径方向Ｙにおいて、定められた位置が、第四位置Ｐ４として定義される。
【００９１】
図１２に示すように、第二位置Ｐ２と第四位置Ｐ４との間の領域Ｒ２では、切欠部３８から出入りする磁束は、クランクシャフト５の軸線方向Ｘを指向する傾向にある。第四磁気検出装置５４の磁束入射面ＤＰの少なくとも一部が、領域Ｒ２に配置されているので、磁束が、第四磁気検出装置５４の磁束入射面ＤＰに対して、直交するように又は鋭角をなすように入射する。領域Ｒ２では、クランクシャフト５の軸線方向Ｘの位置に関わらず、磁束の量及び方向が大きく変わらない。従って、第四磁気検出装置５４の位置がクランクシャフト５の軸線方向Ｘに変化しても、検出精度に大きな影響がない。
【００９２】
図１２に示すように、領域Ｒ２内において、第四位置Ｐ４と第五位置Ｐ５との間では、磁束がクランクシャフト５の軸線方向Ｘに指向する傾向がより強い。ここに、第五位置Ｐ５は、クランクシャフト５の径方向Ｙにおいて、永久磁石部３７におけるクランクシャフト５の径方向Ｙの外側の端面３７ｄに対応する位置として定義される。従って、第四磁気検出装置５４の磁束入射面ＤＰの少なくとも一部は、第四位置Ｐ４と第五位置Ｐ５との間に配置されることが好ましい。
【００９３】
以上、本実施形態の回転電機ＳＧによれば、クランクシャフト５に対するステータ４０の取り付け位置がずれて、永久磁石部３７と磁束入射面ＤＰとの間隔が、予定される間隔と異なっても、磁束入射面ＤＰに入射する磁束に影響が生じ難い。従って、第一〜第四磁気検出装置５１〜５４は、確実に永久磁石部３７の磁束の変化を検出できる。また、永久磁石部３７からの磁束が、他の磁性体を介さずに、磁束入射面ＤＰに入射するため、永久磁石部３７と磁束入射面ＤＰとの相対的な位置関係の調整により検出精度を高めることができ、検出精度の向上が比較的容易である。さらに、部品点数の増加を抑制でき、構造が簡素である。また、エンジンＥ本体に対して回転電機ＳＧを設ける際に、高い組み付け精度が要求されることがなく、組み付け作業を容易に行うことができる。
【００９４】
また、クランクシャフト５の振動に伴って永久磁石部３７と磁束入射面ＤＰとのクランクシャフト５の径方向Ｙの相対位置が変動しても、第一〜第四磁気検出装置５１〜５４の検出感度が大きく変動することがない。従って、第一〜第四磁気検出装置５１〜５４は確実に永久磁石部３７の磁束の変化を検出できる。このようにエンジンＥ本体に回転電機ＳＧを組み付けた後においても、第一〜第四磁気検出装置５１〜５４はロータ３０の回転位置を正確かつ確実に検出することができる。その結果、検出した信号を用いて回転電機ＳＧの制御を確実に行うことができる。
【００９５】
また、第一〜第四磁気検出装置５１〜５４の磁束入射面ＤＰは、永久磁石部３７におけるクランクシャフト５の軸線方向Ｘの一方向側の端面３７ａから、クランクシャフト５の軸線方向Ｘの一方向側に離れた位置に設けられている。また、第一〜第四磁気検出装置５１〜５４は、ロータ３０及びステータ４０のいずれからもクランクシャフト５の軸線方向Ｘに離れた状態に配置されている。従って、隣り合う歯部４３の間に第一〜第四磁気検出装置５１〜５４が配置される場合と比べて、ステータ４０から発生するジュール熱の影響を受け難い。その結果、第一〜第四磁気検出装置５１〜５４が加熱されて検出特性が低下したり故障したりするおそれを未然に防ぐことができる。
【００９６】
本実施形態の回転電機ＳＧによれば、永久磁石部３７は、突出部３７ｂを有している。永久磁石部３７から突出部３７ｂよりもクランクシャフト５の軸線方向Ｘの一方向側の空間に放射される磁束が、磁束入射面ＤＰに入射する。永久磁石部３７から突出部３７ｂよりもクランクシャフト５の軸線方向Ｘの一方向側の空間に放射される磁束は、クランクシャフト５の軸線方向Ｘ及び径方向Ｙの位置に関わらず、より安定している。従って、磁気検出装置５１〜５４は、ロータ３０の回転位置を、より正確且つ確実に検出することができる。
【００９７】
本実施形態の回転電機ＳＧによれば、磁束入射面ＤＰの少なくとも一部は、クランクシャフト５の径方向Ｙで、歯部４３の永久磁石部３７との対向面４３ｄよりも永久磁石部３７に近い位置にある。この位置では、永久磁石部３７から歯部４３よりもクランクシャフト５の軸線方向Ｘの一方向側の空間に放射される磁束が、クランクシャフト５の軸線方向Ｘ及び径方向Ｙの位置に関わらず、更に安定している。従って、磁気検出装置５１〜５４は、ロータ３０の回転位置を、更に正確且つ確実に検出できる。
【００９８】
本実施形態の回転電機ＳＧによれば、磁束入射面ＤＰの少なくとも一部は、クランクシャフト５の軸線方向Ｘの一方向側において、第一位置Ｐ１と第二位置Ｐ２との間に配置されるので、磁気検出装置５１〜５３は、ロータ３０の回転位置を、より正確かつ確実に検出できる。
【００９９】
本実施形態の回転電機ＳＧによれば、磁束入射面ＤＰの少なくとも一部は、クランクシャフト５の軸線方向Ｘの一方向側において、第一位置Ｐ１と第三位置Ｐ３との間に配置されるので、磁気検出装置５１〜５３は、ロータ３０の回転位置を、より正確且つ確実に検出することができる。
【０１００】
本実施形態の回転電機ＳＧによれば、磁束入射面ＤＰの少なくとも一部は、クランクシャフト５の径方向Ｙにおいて、第三位置Ｐ３と重なる。これにより、磁気検出装置５１〜５３は、ロータ３０の回転位置を、更に正確且つ確実に検出できる。
【０１０１】
本実施形態の回転電機ＳＧによれば、磁気検出装置５４の磁束入射面ＤＰの少なくとも一部が、第二位置Ｐ２と第四位置Ｐ４との間に配置されるので、より確実に磁束の変化を検出できる。
【０１０２】
本実施形態の回転電機ＳＧによれば、磁気検出装置５４の磁束入射面ＤＰの少なくとも一部が、第四位置Ｐ４と第五位置Ｐ５との間に配置されているので、更に確実に磁束の変化を検出できる。
【０１０３】
本実施形態の回転電機ＳＧによれば、磁気検出装置５４の磁束入射面ＤＰの少なくとも一部は、クランクシャフト５の径方向Ｙにおいて、第四位置Ｐ４と重なっているので、磁気検出装置５４は、特に確実に磁束の変化を検出できる。
【０１０４】
本実施形態のエンジンＥは、本発明におけるエンジンに相当する。エンジンＥは、本実施形態の回転電機ＳＧを備える。
【０１０５】
本実施形態の自動二輪車は、本発明における車両に相当する。自動二輪車は、本実施形態のエンジンＥを備える。本発明における車両としては、エンジンを備える車両であれば、特に限定されず、例えば、自動二輪車やＡＴＶ（Ａｌｌ−Ｔｅｒｒａｉｎ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）等の鞍乗型車両、車室を有する４輪車両等が挙げられる。自動二輪車としては、特に限定されず、例えば、スクータ型、モペット型、オフロード型、オンロード型の自動二輪車が挙げられる。
【０１０６】
磁気検出装置５１〜５４は、永久磁石部３７から歯部４３よりもクランクシャフト５の軸線方向Ｘの一方向側の空間に放射され、歯部４３よりもクランクシャフト５の軸線方向Ｘの一方向側の空間から、磁束入射面ＤＰに対して、クランクシャフト５の軸線方向Ｘに入射する磁束を検出する。磁束入射面ＤＰに対してクランクシャフト５の軸線方向Ｘに入射する磁束の少なくとも一部は、クランクシャフト５の軸線方向Ｘと鋭角を成す磁束である。磁束入射面ＤＰに対してクランクシャフト５の軸線方向Ｘに入射する磁束の少なくとも一部は、クランクシャフト５の軸線方向Ｘに対して４５°以内の角度を成すことが好ましい。磁束入射面ＤＰに対してクランクシャフト５の軸線方向Ｘに入射する磁束の少なくとも一部は、クランクシャフト５の軸線方向Ｘと平行であることがより好ましい。
【０１０７】
図１０は、第二磁気検出装置５２と第四磁気検出装置５４との出力信号を示すグラフである。縦軸は、磁束密度を示す。横軸は、ロータ３０の回転角度を示す。Ｖは、第二磁気検出装置５２の出力波形を示す。Ｚは、第四磁気検出装置５４の出力波形を示す。
第二磁気検出装置５２は、ロータ３０の所定の回転角度ごとに、永久磁石部３７の磁束を検出する。そのため、出力波形Ｖでは、ロータ３０の所定の回転角度ごとに、磁束密度が高くなっている。なお、図示しないが、第一磁気検出装置５１及び第三磁気検出装置５３も、ロータ３０の所定の回転角度ごとに、永久磁石部３７の磁束を検出する。
第四磁気検出装置５４は、ロータ３０が一回転するごとに、切欠部３８を検出する。そのため、出力波形Ｚでは、ロータ３０が一回転するごとに、磁束密度が低くなっている（図中、破線で囲んだ領域）。
【０１０８】
以上、本実施形態について説明したが、本発明は、本実施形態に限定されない。
【０１０９】
本実施形態に係る回転電機ＳＧのロータヨーク部ＲＹは、底壁部３３の外周縁から周壁部３４がクランクケース１側に延びている。しかし、ロータヨーク部は、底壁部の外周縁から周壁部がクランクケース１とは逆方向（図２において右方向）に延びたものであってもよい。この場合には、磁気検出装置ユニット５０は、ロータヨーク部を構成する周壁部におけるクランクケース１側とは反対側に配置される。
【０１１０】
本施形態に係る回転電機ＳＧは、いわゆるアウターロータ型式のものである。即ち、ロータ３０がステータ４０の外側に配置されており、ロータ３０がステータ４０の外側を回転する。しかし、本発明は、アウターロータ型式に限定されない。本発明の回転電機は、インナーロータ型式の回転電機であってもよい。即ち、本発明の回転電機は、ラジアルギャップ型であればよく、アウターロータ型であってもよく又はインナーロータ型であってもよい。
【０１１１】
本実施形態においては、図５に示すように、第一〜第三磁気検出装置５１〜５３の磁束入射面ＤＰは、互いに隣り合う歯部４３の側方突出部４３ｂの間に対応する位置に配置されている。但し、本発明は、この例に限定されない。第三磁気検出装置は、例えば、図１３の符号５３´で示すように、第一磁気検出装置５１と第二磁気検出装置５２との間に配置されてもよい。しかし、図１３に示すように、第一〜第三磁気検出装置５１〜５３が、それぞれ隣り合う歯部４３の側方突出部４３ｂ間に配置されることが好ましい。このように各磁気検出装置５１〜５３が配置されることにより、各磁気検出装置５１〜５３は、巻線Ｗに通電したときにステータ４０側から放出される磁束の影響を受け難くなる。その結果、各磁気検出装置５１〜５３からの検出信号の波形の歪みを小さくできる。
【０１１２】
なお、図１３に示す回転電機は、所謂４：３系列の回転電機である。即ち、図１３に示す回転電機において、磁極数は１６であり、スロット数は１２であり、磁極数：スロット数の比は４：３である。但し、本発明は、この例に限定されない。例えば、図１４に示すように、回転電機は、２：３系列の回転電機であってもよい。図１４に示す回転電機において、磁極数は８であり、スロット数は１２である。なお、本発明において、磁極数及びスロット数は、特に限定されない。
【０１１３】
本実施形態では、図８及び図９に示すように、永久磁石部３７のＮ極及びＳ極が、クランクシャフト５の径方向Ｙに配置されている。磁束入射面ＤＰは、クランクシャフト５の軸線方向Ｘにおける永久磁石部３７の一方向側の端面３７ａからクランクシャフト５の軸線方向Ｘに間隔を空けて配置されている。磁束入射面ＤＰは、クランクシャフト５の軸線方向Ｘにおける永久磁石部３７の一方向側の端面３７ａと略平行である。磁束入射面ＤＰは、クランクシャフト５の径方向Ｙ（永久磁石部３７のＮ極とＳ極とが配置された方向）に見て、永久磁石部３７と重ならない。磁束入射面ＤＰと永久磁石部３７との間の磁束の経路には、磁性体が設けられていない。永久磁石部３７から放射される磁束は、磁性体を介さずに、磁束入射面ＤＰに入射する。永久磁石部３７から放射される磁束は、直接、磁束入射面ＤＰに入射する。
これに対し、特許文献２の磁気センサの磁束入射面は、クランクシャフトの径方向（磁石のＳ極とＮ極とが配置された方向）に見て、磁石と重なる。
また、特許文献３では、磁気センサと案内子及び短案内子とが、磁気検出装置を構成している。磁石からの磁束は、案内子及び短案内子に入射する。各磁気センサには、案内子又は短案内子からの磁束が入射する。即ち、案内子及び短案内子が、磁石からの磁束が入射する磁束入射面を有している。特許文献３の案内子及び短案内子が有する磁束入射面は、クランクシャフトの径方向（磁石のＳ極とＮ極とが配置された方向）に見て、磁石と重なる。
また、特許文献４では、磁気センサと長磁性体及び短磁性体とが、磁気検出装置を構成している。磁石からの磁束は、長磁性体及び短磁性体に入射する。各磁気センサには、長磁性体又は短磁性体からの磁束が入射する。即ち、長磁性体及び短磁性体が、磁石からの磁束が入射する磁束入射面を有している。特許文献４の長磁性体及び短磁性体が有する磁束入射面は、クランクシャフトの径方向（磁石のＳ極とＮ極とが配置された方向）に見て、磁石と重なる。
このように、特許文献２〜４において、磁気検出装置が検出する磁束は、磁石からクランクシャフトの径方向（磁石のＳ極とＮ極とが配置された方向）に放射される磁束である。即ち、特許文献２〜４では、磁気検出装置が検出する磁束は、磁石とクランクシャフトの径方向に対向する磁束入射面に入射する磁束である。
これに対して、本実施形態の磁気検出装置５１〜５４が備える磁束入射面ＤＰは、クランクシャフト５の軸線方向Ｘと平行な直線と交差する態様で、永久磁石部３７におけるクランクシャフト５の軸線方向Ｘの一方向側の端面３７ａから、クランクシャフト５の軸線方向Ｘの一方向側に離れた位置に設けられている。特許文献１〜４は、本実施形態の磁束入射面ＤＰに相当する構成を開示していない。
本実施形態の磁気検出装置５１〜５４は、永久磁石部３７から歯部４３よりもクランクシャフト５の軸線方向Ｘの一方向側の空間に放射され、歯部４３よりもクランクシャフト５の軸線方向Ｘの一方向側の空間から磁束入射面ＤＰにクランクシャフト５の軸線方向Ｘに入射する磁束を検出する。特許文献１〜４は、本実施形態の磁気検出装置５１〜５４に相当する構成を開示していない。
【０１１４】
ここに用いられた用語及び表現は、説明のために用いられたものであって限定的に解釈するために用いられたものではない。また、ここに示され且つ述べられた特徴事項の如何なる均等物をも排除するものではない。本発明のクレームされた範囲内における各種変形をも許容するものであると認識されなければならない。本発明は、多くの異なった形態で具現化され得るものである。しかし、この開示は本発明の原理の実施形態を提供するものと見なされるべきである。これら実施形態は、本発明をここに記載しかつ／又は図示した好ましい実施形態に限定することを意図するものではないという了解のもとで、多くの図示実施形態がここに記載されている。
【０１１５】
本発明の図示実施形態を幾つかここに記載した。しかし、本発明は、ここに記載した各種の好ましい実施形態に限定されるものではない。本発明は、この開示に基づいて当業者によって認識され得る、均等な要素、修正、削除、組み合わせ（例えば、各種実施形態に跨る特徴の組み合わせ）、改良及び／又は変更を有するあらゆる実施形態をも包含する。クレームの限定事項はそのクレームで用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきである。本発明は、本明細書あるいは本願のプロセキューション中に記載された実施形態に限定されるべきではなく、そのような実施形態は非排他的であると解釈されるべきである。例えば、この開示において、「好ましくは」という用語は非排他的なものであって、「好ましいがこれに限定されるものではない」ということを意味するものである。
【符号の説明】
【０１１６】
１  クランクケース
２  シリンダ
３  ピストン
４  コネクティングロッド
５  クランクシャフト
５ａ  クランクシャフトの一端部
３０  ロータ
３３  底壁部
３４  周壁部
３７  永久磁石部
３７ａ  永久磁石部におけるクランクシャフトの軸線方向の一方向側の端面
３７ｂ  永久磁石部の突出部
３７ｃ  永久磁石部におけるクランクシャフトの径方向の内側の端面
３７ｄ  永久磁石部におけるクランクシャフトの径方向の外側の端面
３８    切欠部
３８ａ  切欠部におけるクランクシャフトの軸線方向の他方側の端面
４０  ステータ
４３  歯部
４３ｃ  歯部におけるクランクシャフトの軸線方向の一方向側の端面
４３ｄ  歯部における永久磁石部との対向面
５０  磁気検出装置ユニット
５１  第一磁気検出装置
５２  第二磁気検出装置
５３  第三磁気検出装置
５４  第四磁気検出装置
Ｅ  エンジン
Ｐ１  第一位置
Ｐ２  第二位置
Ｐ３  第三位置
Ｐ４  第四位置
Ｐ５  第五位置
ＲＹ  ロータヨーク部
ＳＹ  ステータヨーク
ＳＧ  回転電機
ＤＰ  磁気検出装置の磁束入射面
Ｗ  巻線
Ｘ  クランクシャフトの軸線方向
Ｙ  クランクシャフトの径方向
【図１】
2015037366.tif 000003
【図２】
2015037366.tif 000004
【図３】
2015037366.tif 000005
【図４】
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【図５】
2015037366.tif 000007
【図６】
2015037366.tif 000008
【図７】
2015037366.tif 000009
【図８】
2015037366.tif 000010
【図９】
2015037366.tif 000011
【図１０】
2015037366.tif 000012
【図１１】
2015037366.tif 000013
【図１２】
2015037366.tif 000014
【図１３】
2015037366.tif 000015
【図１４】
2015037366.tif 000016