(57)【要約】【目的】回転位置検出装置の要成要素を小形にして占積率良く回転電機のステータコア部分に組み付けるとともに、ステータコアにおける発生磁界の影響を受けることなく回転位置検出を行わせることができるようにする。【構成】円周上にＮ極とＳ極とが着磁されたマグネットリングを回転電機の回転軸に取り付け、そのマグネットリングの側方に空隙を介して対向するように回転電機のステータコアの側部に磁気感知素子を配設する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周上にＮ極とＳ極とが等間隔に交互に着磁され、回転電機の回転軸に取り付けられた第１のマグネットリングと、その第１のマグネットリングの側方に空隙を介して対向するように回転電機のステータコアの側部に取り付けられた磁気感知素子とによって構成された回転位置検出装置。
【請求項２】
回転電機のステータコアの側部に３つの磁気感知素子を円周上等間隔に配設して、三相交流の回転電機における各相の回転位置検出を行うようにしたことを特徴とする請求項１の記載による回転位置検出装置。
【請求項３】
円周上の一部に一方極性が着磁され、残りの部分が他方極性に着磁されるかまたは無着磁の第２のマグネットリングを第１のマグネットリングの内側または外側に同軸状に重ね合せて、その第２のマグネットリングの側方に空隙を介して対向するように回転電機のステータコアの側部に磁気感知素子を別途に取り付けて、第２のマグネットリングとその別途に取り付けられた磁気感知素子とにより回転電機の回転軸に取り付けられた被駆動体の特定の回転位置を検出するようにしたことを特徴とする請求項１の記載による回転位置検出装置。
【請求項４】
被駆動体がエンジンであり、そのエンジンにおけるピストンの上死点を検出するようにしたことを特徴とする請求項３の記載による回転位置検出装置。
【請求項５】
第１および第２の各マグネットリングをディスク状のケース内に固定的に収納して、そのケースを回転軸に取り付けるようにしたことを特徴とする請求項１の記載による回転位置検出装置。
【請求項６】
回転電機の三相の各回転位置検出用の磁気感知素子のチップと被駆動体の回転位置検出用の磁気感知素子とを同一の基板上に設けて、その基板をセンサーケース内に収納して、そのセンサーケースを回転電機のステータコアの側部に取り付るようにしたことを特徴とする請求項１の記載による回転位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は回転電機の回転位置を検出する装置に係り、特にその回転電機によって駆動される被駆動体の特定の回転位置をも検出するようにした回転位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、エンジンの回転軸と発電動機の回転軸とを直結して、電動機として駆動してエンジンの始動を行わせるとともに、発電機として駆動してエンジン点火用の電源として用いるようにしており、その際、回転位置の検出信号に応じてエンジンの点火制御を行わせることができるように、発電動機の回転位置およびエンジンにおけるピストンが上死点にくるときの回転位置をそれぞれ検出する各検出部が一体にユニット化された回転位置検出装置が開発されており、それを発電動機のステータコア部分に組み付けるようにしている。
【０００３】
従来、この種の回転位置検出装置にあっては、図１０および図１１に示すように、円周上にＮ極とＳ極とが等間隔に交互に着磁された回転電機の回転位置検出用のマグネットリング１と、それと同径の円周上の一部に一方極性Ｎが着磁され、残りの部分が他方極性Ｓに着磁されるかまたは無着磁のエンジンの上死点検出用のマグネットリング２とをつき合せて接合し、その対になったマグネットリング１，２を回転電機の回転軸に取り付けて一体に回転するようにしている。そして、その一体化された各マグネットリング１，２の外周囲に空隙を介して対向するように固定側に設けられたチップ化されたホールＩＣ３，４によってそれぞれの回転位置検出を行うようにしている。図中、Ｈはホール素子を示している。
【０００４】
回転電機の回転位置検出用の第１のマグネットリング１に対向して設置されるホールＩＣ３としては、図１１に示すように、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の回転位置をそれぞれ検出できるように円周上等間隔に３つのホールＩＣ３（３１、３２、３３）が設けられている。
【０００５】
図１２ないし図１４は、マグネットリング１が図中矢印Ａで示す方向に回転したときの空隙における磁界の変化を示している。Ｄは、マグネットリング１に対向して設けられたホールＩＣ３による検出位置を示している。
【０００６】
図１５は、第１のマグネットリング１に対向して設置されたホールＩＣ３１，３２，３３によるＵ，Ｖ，Ｗの各相の検出信号（ａ）および第２のマグネットリング２に対向して設置されたホールＩＣ４によるエンジンの上死点の検出信号（ｂ）をそれぞれ示している。Ｔは各マグネットリング１，２が１回転する周期である。
【０００７】
このような構成による従来の回転位置検出装置では、ユニット化するに際して、同径のマグネットリング１とマグネットリング２とを横方向に重ね合せたうえで、その外周囲にそれぞれ対向するホールＩＣ３，４を設置するようにしているので、ユニットの幅および径が大きくなってしまう。
【０００８】
そのため、このような大形のユニットを回転電機のステータコアの側部に組み付けるのでは占積率が悪くなってしまうことになる。占積率を良くするために、図１６および図１７に示すように、ステータコア８の内部を切り欠いて、その切欠き部分に回転軸９に取り付けられた回転位置検出用のマグネットリング１とホールＩＣ３とを組み込むようにするのでは、回転電機自体に生ずる電磁力が減少して、効率が低下してしまうことになる。
【０００９】
そして、図１６および図１７に示すように、ロータ１０に上死点検出用の突起１１を設けるとともに、その外周囲にホールＩＣ４を設けるのでは、図１２中矢印で示すように、ホールＩＣ３，４によるマグネットリング１，２の磁界の検出方向と回転電機のステータコア８における磁界の発生方向とが一致して、ステータコア８の発生磁界の影響を受けやすいものになっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
解決しようとする問題点は、回転電機の回転位置検出用のマグネットリングと、それと同径のエンジンの上死点検出用のマグネットリングとを重ね合せて、その重ね合せた各マグネットリングの外周囲に空隙を介して対向するようにそれぞれの回転位置検出を行うホールＩＣを設けた構造による回転位置検出装置では、ユニットが大形となり、回転電機のステータコアの部分に組み付ける際に占積率が悪くなってしまうことである。
【００１１】
また、マグネットリングの外周囲にホールＩＣを設置するのでは、ホールＩＣによるマグネットリングの磁界の検出方向と回転電機のステータコアにおける磁界の発生方向とが一致して、ステータコアの発生磁界の影響を受けやすく、回転位置の検出精度が悪くなってしまうという問題がある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転位置検出装置の基本的な構造を、円周上にＮ極とＳ極とが着磁されたマグネットリングを回転電機の回転軸に取り付け、そのマグネットリングの側方に空隙を介して対向するようにホール素子などによる磁気感知素子を配して、その磁気感知素子を回転電機のステータコアの側部に取り付けるようにすることにより、径方向の大きさを抑制するとともに、回転軸方向に磁気感知素子を配置することでマグネットリングの磁界の検出方向と回転電機のステータコアにおける磁界の発生方向とが一致しないようにして、ステータコアの発生磁界の影響を受けることなく回転位置検出を行うことができるようにしている。
【００１３】
また、本発明は、回転電機の回転位置検出用のマグネットリングと回転電機によって駆動される被駆動体（例えばエンジン）の特定位置（例えばピストンの上死点）検出用のマグネットリングとの口径を変えて両者を同軸状に重ね合せて、その各マグネットリングの側方にそれぞれ対向する磁気感知素子を配設するようにして、特に幅方向の大きさを抑制するようにしている。
【００１４】
【実施例】
本発明による回転位置検出装置にあっては、図１および図２に示すように、円周上にＮ極とＳ極とが等間隔に交互に着磁された回転電機の回転位置検出用のマグネットリング１と、それよりも径の小さな円周上の一部に一方極性Ｎ（またはＳ）が着磁され、残りの部分が他方極性Ｓ（またはＮ）に着磁されたエンジンの上死点検出用のマグネットリング２とを相対的に位置決めしたうえで同軸状に重ね合せるようにしている。そして、その重ね合せたマグネットリング１，２を、非磁性材のプレート５１およびカバー５２からなるディスク状のマグネットケース５内に圧入または接着により固定的に収納して、そのマグネットケース５を回転軸（図示せず）に取り付けるようにしている。
【００１５】
そして、マグネットリング１の側方に空隙を介してＵ，Ｖ，Ｗの各相の回転位置をそれぞれ検出できるように円周上等間隔に３つのホールＩＣ３１、３２、３３を設けるとともに、マグネットリング２の側方に空隙を介してエンジンの上死点を検出できるようにホールＩＣ４を設けている（図３参照）。その各ホールＩＣ３１，３２，３３および４は、同一基板６上に配設されている（図４参照）。図中、Ｈはホール素子を示している。そして、その基板６を非磁性材からなるセンサケース７に入れて、そのセンサケース７を回転電機のステータコア８の側部に取り付けるようにしている。
【００１６】
センサケース７をステータコア８に取り付けるに際して、図５に示すように、ステータコア８側の内径を一部切り欠いて、その切欠き部分にセンサケース７を収納性良く埋め込むようにしてもよい。その場合には、ステータコア８を削る部分が極力少なくなって、回転電機の起磁力にほとんど影響を与えることがなくなる。
【００１７】
図６〜図８は、マグネットリング１が図中矢印Ａで示す方向に回転したときの空隙における磁界の変化状態を示している。Ｄは、マグネットリング１に対向して設けられたホールＩＣ３（３１，３２，３３）による検出位置を示している。
【００１８】
図９は、マグネットリング１に対向して設置されたホールＩＣ３１，３２，３３によるＵ，Ｖ，Ｗの各相の検出信号（ａ）およびマグネットリング２に対向して設置されたホールＩＣ４によるエンジンの上死点の検出信号（ｂ）をそれぞれ示している。Ｔは各マグネットリング１，２が１回転する周期である。
【００１９】
このように構成された本発明による回転位置検出装置にあっては、回転電機の回転位置検出用のマグネットリング１とエンジンの上死点検出用のマグネットリング２とを同軸状に重ね合せるようにしているので、従来の同じ口径のマグネットリングを軸方向につき合せたものに比して、その幅が小さくなる。
【００２０】
また、その各マグネットリング１，２の側方にそれぞれ対向するホールＩＣ３，４を配設して回転位置の検出を行うようにしているので、従来のマグネットリングの外周囲にホールＩＣを設けて空隙における磁界の変化を検出するものに比して、そのマグネットリング１，２を薄くすることができるとともに、径方向の占積率が良くなる。
【００２１】
そして、各マグネットリング１，２の側方にそれぞれ対向するホールＩＣ３，４を配設して回転位置の検出を行うようにしているので、図６に示すように、ホールＩＣ３（４）によるマグネットリング１（２）の磁界の検出方向Ｂと回転電機のステータコアにおける磁界の発生方向Ｃとが一致しなくなり、ステータコアの発生磁界の影響を受けることなく回転位置検出を精度良く行うことができるようになる。
【００２２】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、回転位置検出装置にあって、円周上にＮ極とＳ極とが着磁されたマグネットリングを回転電機の回転軸に取り付け、そのマグネットリングの側方に空隙を介して対向するように磁気感知素子を配して、その磁気感知素子を回転電機のステータコアの側部に取り付けるようにすることにより、径方向の占積率を小さくするとともにマグネットリングを薄くすることができる。そして、磁気感知素子によるマグネットリングの磁界の検出方向と回転電機のステータコアにおける磁界の発生方向とが一致しないようにして、ステータコアの発生磁界の影響を受けることなく精度良く回転位置検出を行うことができるという利点を有している。
【００２３】
また、本発明によれば、回転電機の回転位置検出用のマグネットリングと回転電機によって駆動される被駆動体の特定位置検出用のマグネットリングとの口径を変えて両者を同軸状に重ね合せて、その各マグネットリングの側方にそれぞれ対向する磁気感知素子を配設することにより、特に幅方向の大きさを抑制することができるという利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による回転位置検出装置の一実施例を示す分解斜視図である。
【図２】同実施例における回転位置検出装置を回転電機のステータ部分へ設置した状態の一例を示す斜視図である。
【図３】同実施例における回転電機の回転位置検出部分の構成とエンジンの上死点検出部分の構成とを模擬的に示す図である。
【図４】同実施例におけるホールＩＣ基板の正面図である。
【図５】同実施例における回転位置検出装置を回転電機のステータ部分へ設置した状態の他の例を示す斜視図である。
【図６】同実施例における回転位置検出用のマグネットリングの回転による空隙における磁界の変化に応じた検出位置の一例を示す図である。
【図７】同実施例における回転位置検出用のマグネットリングの回転による空隙における磁界の変化に応じた検出位置の他の例を示す図である。
【図８】同実施例における回転位置検出用のマグネットリングの回転による空隙における磁界の変化に応じた検出位置のさらに他の例を示す図である。
【図９】回転位置検出用のマグネットリングに対向して設置された３つのホールＩＣによるＵ，Ｖ，Ｗの各相の検出信号およびエンジンの上死点検出用のマグネットリングに対向して設置されたホールＩＣによる検出信号をそれぞれ示す波形図である。
【図１０】従来の回転位置検出装置における回転位置検出用のマグネットリングとエンジンの上死点検出用のマグネットリングおよび各ホールＩＣの設置状態を示す側面図である。
【図１１】従来の回転電機の回転位置検出部分の構成とエンジンの上死点検出部分の構成とを模擬的に示す図である。
【図１２】従来の回転位置検出用のマグネットリングの回転による空隙における磁界の変化に応じた検出位置の一例を示す図である。
【図１３】従来の回転位置検出用のマグネットリングの回転による空隙における磁界の変化に応じた検出位置の他の例を示す図である。
【図１４】従来の回転位置検出用のマグネットリングの回転による空隙における磁界の変化に応じた検出位置のさらに他の例を示す図である。
【図１５】従来の回転位置検出用のマグネットリングに対向して設置された３つのホールＩＣによるＵ，Ｖ，Ｗの各相の検出信号およびエンジンの上死点検出用のマグネットリングに対向して設置されたホールＩＣによる検出信号をそれぞれ示す波形図である。
【図１６】従来の回転位置検出用のユニットを回転電機のステータおよびロータ部分へ設置した状態を示す正断面図である。
【図１７】図１６のＸ−Ｘ矢視に相当する側面図である。
【符号の説明】
１  回転電機の回転位置検出用のマグネットリング
２  エンジンの上死点検出用のマグネットリング
３  ホールＩＣ
３１  ホールＩＣ
３２  ホールＩＣ
３３  ホールＩＣ
４  ホールＩＣ
５  マグネトケース
６  ホールＩＣ基板
７  センサケース
８  ステータコア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004153984.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
2004153984.tif 000011
【図１０】
2004153984.tif 000012
【図１１】
2004153984.tif 000013
【図１２】
2004153984.tif 000014
【図１３】
2004153984.tif 000015
【図１４】
2004153984.tif 000016
【図１５】
2004153984.tif 000017
【図１６】
2004153984.tif 000018
【図１７】
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