(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランクシャフト（５）に固定されるロータケース（９）および該ロータケース（９）に固定の複数のロータ用マグネット（１０）よりなるロータ（６）と、前記ロータケース（９）に囲繞されるステータ（７）とを備えて、スタータモータに兼用される車両用発電機であって、
前記ロータケース（９）は、前記ステータ（７）を囲繞すると共に前記複数のロータ用マグネット（１０）が内面に固着される外筒部（９ａ）と、前記クランクシャフト（５）の一端部が同軸に挿通、固定される内筒部（９ｂ）と、それら外筒部（９ａ）及び内筒部（９ｂ）の外端相互を連結するリング板部（９ｃ）とを備え、
前記内筒部（９ｂ）の外周面は、前記リング板部（９ｃ）寄りの大径部とこの大径部に段部を介して連なる小径部とを有した段付き面に形成されていて、前記小径部には、前記ロータ（６）の回転角度を検出するために、周方向に互いに等間隔で並ぶ複数の検出用マグネットがそれらの磁極を周方向に隣接する検出用マグネット相互で異ならせてリング状に配置されて成る第１被検出部（１５ａ）と、前記ロータ（６）の回転角度が或る一定の角度になったことを検出するための第２被検出部（１５ｂ）とを有する被検出体（１５）が支持され、
前記内筒部（９ｂ）の外周面に固定される非磁性材料から成るホルダ（１６）が、前記被検出体（１５）を囲繞し且つ前記大径部に嵌合した大径円筒部と、この大径円筒部に中間段部を介して連なり且つ前記小径部に嵌合した小径円筒部とを有する段付円筒状に形成されていて、該ホルダ（１６）の前記大径円筒部及び前記中間段部と、前記内筒部（９ｂ）の外周面の前記小径部及び前記段部との相互間に該被検出体（１５）が保持され、
前記第１被検出部（１５ａ）に対応する位置に配置した第１のセンサ（２０）と、前記第２被検出部（１５ｂ）に対応する位置に配置した第２のセンサ（２１）とが前記ステータ（７）に固定されることを特徴とする車両用発電機。
【請求項２】
前記第１のセンサは、前記第１被検出部（１５ａ）に対向する複数のホールＩＣ（２０）であり、前記第２のセンサは、前記第２被検出部（１５ｂ）に対向する単一のホールＩＣ（２１）であることを特徴とする請求項１に記載の車両用発電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用発電機、特に周方向に隣接するマグネットとは磁極を異ならせた複数のマグネットが周方向に等間隔をあけてリング状に配置されて成る第１被検出部と、周方向に隣接した３つの前記マグネットに連なる第２被検出部とを有する被検出体が、第１被検出部の中心に回転軸線を有するロータに固定され、第１および第２被検出部に個別に対応した２組のセンサが前記被検出体に対向して固定配置されるロータ回転角度検出装置を備えたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、第１被検出部でロータの回転速度を検出し、第２被検出部でロータの回転角度位置を検出するようにした検出装置が、たとえば特開平２−８７０１２号公報等で既に知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ステータを囲繞すると共に複数のロータ用マグネットが内面に固着される外筒部と、クランクシャフトの一端部が同軸に挿通、固定される内筒部とをロータケースが備え、内筒部の外周には、ロータの回転角度を検出するために、周方向に互いに等間隔で並ぶ複数の検出用マグネットがそれらの磁極を周方向に隣接する検出用マグネット相互で異ならせてリング状に配置されて成る第１被検出部と、ロータの回転角度が或る一定の角度になったことを検出するための第２被検出部とを有する被検出体が設けられる車両用発電機を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、エンジンのクランクシャフトに固定されるロータケースおよび該ロータケースに固定の複数のロータ用マグネットよりなるロータと、前記ロータケースに囲繞されるステータとを備えて、スタータモータに兼用される車両用発電機であって、前記ロータケースは、前記ステータを囲繞すると共に前記複数のロータ用マグネットが内面に固着される外筒部と、前記クランクシャフトの一端部が同軸に挿通、固定される内筒部と、それら外筒部及び内筒部の外端相互を連結するリング板部とを備え、前記内筒部の外周面は、前記リング板部寄りの大径部とこの大径部に段部を介して連なる小径部とを有した段付き面に形成されていて、前記小径部には、前記ロータの回転角度を検出するために、周方向に互いに等間隔で並ぶ複数の検出用マグネットがそれらの磁極を周方向に隣接する検出用マグネット相互で異ならせてリング状に配置されて成る第１被検出部と、前記ロータの回転角度が或る一定の角度になったことを検出するための第２被検出部とを有する被検出体が支持され、前記内筒部の外周面に固定される非磁性材料から成るホルダが、前記被検出体を囲繞し且つ前記大径部に嵌合した大径円筒部と、この大径円筒部に中間段部を介して連なり且つ前記小径部に嵌合した小径円筒部とを有する段付円筒状に形成されていて、該ホルダの前記大径円筒部及び前記中間段部と、前記内筒部の外周面の前記小径部及び前記段部との相互間に該被検出体が保持され、前記第１被検出部に対応する位置に配置した第１のセンサと、前記第２被検出部に対応する位置に配置した第２のセンサとが前記ステータに固定されることを特徴とする。
【０００５】
さらに請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、前記第１のセンサは、前記第１被検出部に対向する複数のホールＩＣであり、前記第２のセンサは、前記第２被検出部に対向する単一のホールＩＣであることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。
【０００７】
図１〜図８は本発明の一実施例を示すものであり、図１は本発明を適用した車両用発電機の縦断面図、図２は図１の２−２線拡大断面図、図３は第２被検出部に対応する部分でのマグネットの側面図、図４は第２被検出部の３つのマグネットの幅を同一としたときの回転角度に応じた磁束密度の変化特性を示す図、図５は第２被検出部の３つのマグネットの幅を同一とするとともにカバーを被検出体に装着したときの回転角度に応じた磁束密度の変化特性を示す図、図６はカバーを被検出体に装着するとともに第２被検出部の両側マグネットの幅を狭めたときの回転角度に応じた磁束密度の変化特性を示す図、図７は第２被検出部の両側マグネットの幅を中央マグネットの幅の１／２よりも狭めたときの回転角度に応じた磁束密度の変化特性を示す図、図８は中央マグネットおよび両側マグネットの幅による磁束の変化を説明するための図である。
【０００８】
先ず図１および図２において、この車両用発電機は、スタータモータを兼用するものであり、エンジンのクランクシャフト５に固定的に連結されるロータ６と、リング状に構成されてエンジン本体８に固定的に支持されるステータ７とを備える。
【０００９】
ロータ６は、ロータケース９と、該ロータケース９に固着される複数のマグネット１０…とで構成されるものであり、ロータケース９は、ステータ７を囲繞する外筒部９ａならびにステータ７で囲繞される内筒部９ｂの外端がリング板部９ｃで連結されて成り、外筒部９ａの内面にマグネット１０…が固着される。また内筒部９ｂにはクランクシャフト５が同軸に挿通されており、このクランクシャフト５に内筒部９ｂが固定される。その内筒部９ｂの外周面は、リング板部９ｃ寄りの大径部と、この大径部に段部を介して連なる小径部とを有した段付き面に形成される。
【００１０】
ステータ７は、複数の突極１１ａ…を外周部に有するステータコア１１と、各突極１１ａ…にボビン１２を介してそれぞれ巻装されるコイル１３…とで構成されるものであり、ステータコア１１が複数のボルト１４…でエンジン本体８に締結される。
【００１１】
図３を併せて参照して、ロータ６のロータケース９における内筒部９ｂの外周（特に前記段付き面の小径部）には被検出体１５が固定される。この被検出体１５は、周方向に隣接するマグネットとは磁極を異ならせた複数たとえば１２個のマグネットが周方向に等間隔をあけてリング状に配置されて成る第１被検出部１５ａと、第１被検出部１５ａに連なる第２被検出部１５ｂとを有するものであり、ステンレス鋼等の非磁性材料から成るホルダ１６内に嵌合、保持される。このホルダ１６は、被検出体１５を囲繞し且つ内筒部９ｂの前記段付き面における前記大径部に嵌合した大径円筒部と、この大径円筒部に中間段部を介して連なり且つ前記段付き面における前記小径部に嵌合した小径円筒部とを有する段付円筒状に形成される。而して該ホルダ１６が、前記内筒部９ｂの外周に嵌合、固定されることにより、第１被検出部１５ａの中心をロータ６の回転軸線に合わせた前記被検出体１５が、ホルダ１６の前記大径円筒部及び前記中間段部と、内筒部９ｂの外周面の前記小径部及び前記段部との相互間に抱持されるようにして該内筒部９ｂに固定される。
【００１２】
第２被検出部１５ｂは、第１被検出部１５ａの周方向に相互に隣接する３つのマグネットに対応する部分が第１被検出部１５ａの軸方向一端から軸方向外方に一体に突出することにより形成されており、それらの３つのマグネットのうち、ロータ６の周方向に沿う中央に配置されるとともに外周側をたとえばＳ極とした中央マグネット１７が該中央マグネット１７に対応した第１被検出部１５ａ側のマグネットと同一の幅に形成され、前記中央マグネット１７の両側に配置されるとともに外周側をたとえばそれぞれＮ極とした一対の両側マグネット１８，１８が前記中央マグネット１７よりも幅を狭くして、望ましくは、中央マグネット１７の幅の１／２よりも幅を狭くして形成される。
【００１３】
またロータ６の軸線方向に沿う第１および第２被検出部１５ａ，１５ｂの長さＬａ，Ｌｂは同一に設定されている。
【００１４】
さらに第２被検出部１５ｂを除く第１被検出部１５ａの前記一端は、磁性材から成るＣ字形のカバー１９で覆われるものであり、このカバー１９は、たとえば第１被検出部１５ａの前記一端への接着により被検出体１５に固着される。
【００１５】
第１被検出部１５ａは、ロータ６の回転角度を検出するためのものであり、第１被検出部１５ａの外周に対向する位置に４つのセンサとしてのホールＩＣ２０，２０…が配置される。また第２被検出部１５ｂはロータ６の回転角度が或る一定の角度になったことを検出してエンジンの点火時期を定めるためのものであり、第２被検出部１５ｂの外周に対向する位置に単一のセンサとしてのホールＩＣ２１が配置される。
【００１６】
これらの２組のホールＩＣ２０…，２１は、合成樹脂から成るホルダ２２に埋封されており、ホルダ２２がボルト２３によりステータ７のステータコア１１に固定される。
【００１７】
ところで前記カバー１９の板厚ｄは、ロータ６の軸線方向に沿う第２被検出部１５ｂの長さ１５ｂよりも小さく設定されており、望ましくは、第１被検出部１５ａの一端と、第２被検出部１５ｂに対向して固定配置される前記ホールＩＣ２１の中心との間のロータ６の軸線方向に沿う距離Ｌｃよりも小さく設定される。而してこの実施例では、たとえば第１および第２被検出部１５ａ，１５ｂの長さＬａ，Ｌｂが５ｍｍであるときに、カバー１９の板厚ｄは１ｍｍ程度に設定される。
【００１８】
次にこの実施例の作用について説明すると、ロータ６の回転角度が或る一定の角度になったことを検出してエンジンの点火時期を定めるための第２被検出部１５ｂは、その第２被検出部１５ｂとともに被検出体１５を構成するリング状の第１被検出部１５ａのうち周方向に相互に隣接する３つのマグネットに対応する部分（たとえばこの実施例では外周側をＮ，Ｓ，Ｎ極としたマグネットに対応する部分）が、第１被検出部１５ａの軸方向一端から軸方向外方に一体に突出することにより形成されるものであり、また第２被検出部１５ｂを除く部分で第１被検出部１５ａの前記一端が磁性材から成るＣ字形のカバー１９で覆われている。
【００１９】
このような被検出体１５の構造により、第２被検出部１５ｂのホールＩＣ２１による磁極検出精度を向上することができる。
【００２０】
すなわち第２被検出部１５ｂが、外周側をたとえばＮ，Ｓ，Ｎ極として周方向に隣接する３つのマグネット１８，１７，１８を有し、それらの３つのマグネット１８，１７，１８が第１被検出部１５ａの対応するマグネットと同一幅であったときのロータ６の回転に伴なう磁束密度の変化特性は、図４で示すようになり、両側磁極１８および中央マグネット１７間の切り替わり時における磁束密度の変化率を大きくし、３つの磁極以外の部分での磁束密度を低下させることができる。
【００２１】
しかるに、前記３つのマグネット１８，１７，１８以外の部分では、第１被検出部１５ａ側からの影響を受けて磁束密度を「０」に抑えることで困難であるので、斜線部で示す領域をホールＩＣ２１による検出レベルに設定すると、ホールＩＣ２１による誤検出が生じる可能性がある。
【００２２】
次いで、第２被検出部１５ｂの３つのマグネット１８，１７，１８の幅を同一とするとともに第２被検出部１５ｂ以外の部分で第１被検出部１５ａの一端をカバー１９で覆ったときのロータ６の回転に伴なう磁束密度の変化特性は、図５で示すようになり、第１被検出部１５ａ側からの影響が第２被検出部１５ｂに及ぶことをカバー１９により極力阻止することで、３つのマグネット１８，１７，１８以外の部分での磁束密度をより一層低下させることができる。
【００２３】
このようにして、第２被検出部１５ｂにおける３つのマグネット１８，１７，１８のうち中央マグネット１７がホールＩＣ２１に対応する部分を通過する際の磁束密度の変化率を大きくするとともに、第２被検出部１５ｂを除く部分で第１被検出部１５ａの一端を磁性材から成るＣ字形のカバー１９で覆うことによって第１被検出部１５ａの磁束が第２被検出部１５ｂに悪影響を及ぼすことを極力抑制し、第２被検出部１５ｂにおける中央マグネット１７をホールＩＣ２１で検出する際の検出精度を向上することができる。
【００２４】
しかも第２被検出部１５ｂが備える３つのマグネット１８，１７，１８のうち、ロータ６の周方向に沿う中央に配置される中央マグネット１７が該中央マグネット１７に対応した第１被検出部１５ａ側のマグネットと同一の幅に形成されるのに対し、中央マグネット１７の両側で第２被検出部１５ｂが備える一対の両側マグネット１８，１８が前記中央マグネット１７よりも幅を狭くして形成されるので、第２被検出部１５ｂの磁極検出精度をさらに向上することができる。
【００２５】
すなわち、中央マグネット１７および一対の両側マグネット１８，１８を第１被検出部１５ａの対応マグネットに対応させて同一幅に設定しておくと、第１被検出部１５ａからの第２被検出部１５ｂにおける両側マグネット１８，１８への磁束による影響を完全に排除することはできず、上記図５で示したように、第２被検出部１５ｂの３つのマグネット１８，１７，１８以外の部分でも磁束を「０」に抑えることができなかった。これは第２被検出部１５ｂの両側マグネット１８，１８に対応するマグネットの両外側で第１被検出部１５ａに配置されるマグネットが前記両側マグネット１８，１８に近接していることによるものと思料される。
【００２６】
そこで中央マグネット１７の両側で第２被検出部１５ｂが備える一対の両側マグネット１８，１８の幅を中央マグネット１７よりも狭くすると、一対の両側マグネット１８，１８と、それらの両側マグネット１８，１８に対応するマグネットの両外側で第１被検出部１５ａに配置されるマグネットとの間の距離を極力大きくすることができる。たとえば中央マグネット１７がなす中心角を３０度とし、両側マグネット１８，１８がなす中心角をたとえば２８度としたときには、図６で示すように、第１被検出部１５ａ側から第２被検出部１５ｂに磁束の悪影響を及ぼすことをより一層効果的に抑制して、第２被検出部１５ｂの３つのマグネット１８，１７，１８以外の部分でも磁束をほぼ「０」に抑え、ホールＩＣ２１による第２被検出部１５ｂの磁極検出精度をさらに向上することができる。
【００２７】
また一対の両側マグネット１８，１８の幅を中央マグネット１７の幅の１／２よりも狭くすべく、中央マグネット１７の中心角を３０度とし、両側マグネット１８，１８がなす中心角をたとえば３度としたときには、図７で示すように、第２被検出部１５ｂ以外の部分では中央マグネット１７の外周側の磁極とは反対の極性の磁束が生じることになる。すなわち中央マグネット１７の幅よりも狭いが比較的幅の大きな両側マグネット１８，１８が中央マグネット１７の両側に配置されている場合には、図８（ａ）で示すように、両側マグネット１８，１８においてＮ極からＳ極に向う磁束は、中央マグネット１７による磁束の影響を受けずにそのまま残るのに対し、中央マグネット１７の幅の１／２よりも狭い両側マグネット１８，１８が中央マグネット１７の両側に配置されている場合には、図８（ｂ）で示すように、中央マグネット１７のＮ極からＳ極に向う磁束によって両側マグネット１８，１８の周辺磁束が影響を受け、中央マグネット１７の強い磁束だけが両側マグネット１８，１８の両側に残るからである。
【００２８】
而して、第２被検出部１５ｂ以外の部分では中央マグネット１７の外周側の磁極とは反対の極性の磁束を生じさせることにより、検出すべき磁束密度と斜線部で示すホールＩＣ２１の検知レベルとの差を大きくすることができ、モータ電流等のノイズによる乱れが生じることを防止して、ホールＩＣ２１による第２被検出部１５ｂの磁極検出精度をさらに一層向上することができる。
【００２９】
またロータ６の軸線方向に沿う第１および第２被検出部１５ａ，１５ｂの長さＬａ，Ｌｂが同一に設定されることにより、第１および第２被検出部１５ａ，１５ｂに個別に対応する２組のホールＩＣ２０…，２１を、ロータ６の軸線方向にバランスよく配置することができる。
【００３０】
さらにカバー１９の板厚ｄが、ロータ６の軸線方向に沿う第２被検出部１５ｂの長さＬｂよりも小さく設定されており、カバー１９が第２被検出部１５ｂから外方に突出することがないので、被検出体１５およびカバー１９をコンパクトに纏めることができる。
【００３１】
しかもカバー１９は、磁束通路となる磁性材で形成されるのであるが、第１被検出部１５ａのカバー１９側の一端と、第２被検出部１５ｂに対向して固定配置されるホールＩＣ２１の中心との間のロータ６の軸線方向に沿う距離Ｌｃよりも小さくなるようにカバー１９の板厚ｄが設定されることにより、カバー１９の板厚ｄを極力薄くし、磁束による悪影響が第２被検出部１５ｂの磁極検出精度に及ぶことを防止することができる。
【００３２】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、エンジンのクランクシャフトに固定されるロータケースおよび該ロータケースに固定の複数のロータ用マグネットよりなるロータと、前記ロータケースに囲繞されるステータとを備えて、スタータモータに兼用される車両用発電機であって、前記ロータケースは、前記ステータを囲繞すると共に前記複数のロータ用マグネットが内面に固着される外筒部と、前記クランクシャフトの一端部が同軸に挿通、固定される内筒部と、それら外筒部及び内筒部の外端相互を連結するリング板部とを備え、前記内筒部の外周面は、前記リング板部寄りの大径部とこの大径部に段部を介して連なる小径部とを有した段付き面に形成されていて、前記小径部には、前記ロータの回転角度を検出するために、周方向に互いに等間隔で並ぶ複数の検出用マグネットがそれらの磁極を周方向に隣接する検出用マグネット相互で異ならせてリング状に配置されて成る第１被検出部と、前記ロータの回転角度が或る一定の角度になったことを検出するための第２被検出部とを有する被検出体が支持され、前記内筒部の外周面に固定される非磁性材料から成るホルダが、前記被検出体を囲繞し且つ前記大径部に嵌合した大径円筒部と、この大径円筒部に中間段部を介して連なり且つ前記小径部に嵌合した小径円筒部とを有する段付円筒状に形成されていて、該ホルダの前記大径円筒部及び前記中間段部と、前記内筒部の外周面の前記小径部及び前記段部との相互間に該被検出体が保持され、前記第１被検出部に対応する位置に配置した第１のセンサと、前記第２被検出部に対応する位置に配置した第２のセンサとが前記ステータに固定されることを特徴とする車両用発電機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を適用した車両用発電機の縦断面図
【図２】  図１の２−２線拡大断面図
【図３】  第２被検出部に対応する部分でのマグネットの側面図
【図４】  第２被検出部の３つのマグネットの幅を同一としたときの回転角度に応じた磁束密度の変化特性を示す図
【図５】  第２被検出部の３つのマグネットの幅を同一とするとともにカバーを被検出体に装着したときの回転角度に応じた磁束密度の変化特性を示す図
【図６】  カバーを被検出体に装着するとともに第２被検出部の両側マグネットの幅を狭めたときの回転角度に応じた磁束密度の変化特性を示す図
【図７】  第２被検出部の両側マグネットの幅を中央マグネットの幅の１／２よりも狭めたときの回転角度に応じた磁束密度の変化特性を示す図
【図８】  中央マグネットおよび両側マグネットの幅による磁束の変化を説明するための図
【符号の説明】
５・・・・クランクシャフト
６・・・・ロータ
７・・・・ステータ
９・・・・ロータケース
９ａ・・・外筒部
９ｂ・・・内筒部
９ｃ・・・リング板部
１０・・・ロータ用マグネット
１５・・・被検出体
１５ａ・・第１被検出部
１５ｂ・・第２被検出部
１６・・・ホルダ
１９・・・カバー
２０・・・第１のセンサとしてのホールＩＣ
２１・・・第２のセンサとしてのホールＩＣ
【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】
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【図７】
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【図８】
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