(57)【要約】【課題】  レゾルバやエンコーダなどの既製の磁極位置検出手段よりも安価な磁極位置検出手段を、ルンデル型回転子の構造を大きく変えることなく、しかもモータジェネレータ体格を大型化させることなく、モータジェネレータに設けることにある。【解決手段】  被検出体を構成するマグネット樹脂１９を、スリップリング１０をモールドしている樹脂の外周に設け、これに対向する部位に磁極位置検出用半導体素子２０、例えばホール素子或いはホールＩＣを設け、ルンデル型回転子の磁極位置検出手段を構成することによって達成することができる。これにより、モータジェネレータ１２０の構造や設計寸法を変えることなく、被検出体を構成するマグネット樹脂と磁極位置検出用半導体素子２０を上記部位に追加するだけで、簡易にしかも安価に磁極位置検出手段をモータジェネレータ１２０に設けることができる。【選択図】図１
2005192345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と、
該固定子に空隙を介して回転可能に設けられた回転子と
を有し、
前記回転子は、
軸受によって回転可能に支持された回転軸と、
該回転軸上に設けられた鉄心と、
保持部材によって前記回転軸上に保持されたスリップリングと
を備えており、
前記鉄心は、前記回転子の回転方向に極性が交互に異なるように配置された複数の爪形磁極を備えており、
前記スリップリングは、
前記鉄心に装着された巻線に電気的に接続されたものであり、
かつ前記巻線に供給される励磁電流をブラシから受けるものであり、
前記保持部材の外周には、前記回転子の磁極位置検出用の被検出体を構成する磁気部材が設けられており、
前記磁気部材と対向する部位には、前記磁気部材の磁気を検出するための検出手段が設けられている
ことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機において、
前記磁気部材は、
リング状のマグネット樹脂から形成されたものであり、
かつ前記回転子の磁極位置に対応して異なる極性が前記回転子の回転方向に交互に配置されたものであり、
前記磁気を検出するための手段は複数のホール素子或いは複数のホールＩＣであり、
前記複数のホール素子或いは前記複数のホールＩＣは、
前記マグネット樹脂の外周面と対向する部位に設けられたものであり、
かつ前記回転子の磁極数に対応して、前記回転子の回転方向に所定の角度をもって配置されたものである
ことを特徴とする回転電機。
【請求項３】
固定子と、
該固定子に空隙を介して回転可能に設けられた回転子と
を有し、
前記回転子は、
軸受によって回転可能に支持された回転軸と、
該回転軸上に設けられた鉄心と
を備えており、
前記鉄心は、
前記回転子の回転方向に極性が交互に異なるように配置された複数の爪形磁極と、
前記回転子の磁極位置検出用の被検出体を構成する磁気部材と
を備えており、
前記磁気部材は、
前記爪形磁極間に保持されたものであり、
かつ端部の一方側が前記鉄心の軸方向端部の一方側から軸方向外側に突出したものであり、
前記磁気部材の突端と対向する部位には、前記磁気部材の磁気を検出するための手段が設けられている
ことを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項３に記載の回転電機において、
前記磁気部材は、前記回転子の回転方向に隣接する前記爪形磁極間のそれぞれに保持された複数の磁石から構成されており、
前記複数の磁石は、
前記爪形磁極の一方の磁極に対応するものであり、
かつ軸方向に着磁されたものであり、
かつ突端が前記回転子の回転方向に非磁性部と交互に配置されており、
前記非磁性部は、
前記爪形磁極の他方の磁極に対応したものであり、
かつ前記回転子の回転方向に隣接する前記磁石間に形成された空気層であり、
前記磁気を検出する手段は複数のホール素子或いは複数のホールＩＣであり、
複数のホール素子或いは複数のホールＩＣは、
前記磁石の軸方向端面と対向する部位に設けられており、
かつ前記回転子の磁極数に対応して、前記回転子の回転方向に所定の角度をもって配置されている
ことを特徴とする回転電機。
【請求項５】
固定子と、
該固定子に空隙を介して回転可能に設けられた回転子と
を有し、
前記回転子は、
軸受によって回転可能に支持された回転軸と、
該回転軸上に設けられた鉄心と
前記回転軸上に設けられたスリップリングと
を備えており、
前記鉄心は、前記回転子の回転方向に極性が交互に異なるように配置された複数の爪形磁極を備えており、
前記回転軸上の一部分でありかつ前記鉄心に対して前記スリップリング側とは反対側の部位には円板が設けられており、
前記円板の外周には、前記回転子の磁極位置検出用の被検出体を構成する磁気部材が設けられており、
前記磁気部材と対向する部位には、前記磁気部材の磁気を検出するための手段が設けられている
ことを特徴とする回転電機。
【請求項６】
請求項５に記載の回転電機において、
前記磁気部材は、
リング状の磁石であり、
かつ前記回転子の磁極位置に対応して、異なる極性が前記回転子の回転方向に交互に配置されたものであり、
前記磁気を検出するための手段は複数のホール素子或いは複数のホールＩＣであり、
前記複数のホール素子或いは前記複数のホールＩＣは、
前記磁石の外周面と対向する部位に設けられており、
かつ前記回転子の磁極数に対応して、前記回転子の回転方向に所定の角度をもって配置されている
ことを特徴とする回転電機。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の回転電機において、
前記回転軸は、前記固定子を軸方向一方側から支持するフロントブラケット及び前記固定子を軸方向他方側から支持するリアブラケットに設けられた軸受によって回転可能に支持されており、
前記円板は、前記回転軸上の一部分でありかつ前記フロントブラケットと前記鉄心との間の部位に設けられている
ことを特徴とする回転電機。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の回転電機において、
前記固定子は、
固定子鉄心と、
該固定子鉄心に装着された固定子巻線と
を備え、
前記固定子巻線は、前記磁気を検出するための手段の出力に応じて制御された電力の供給を受け、前記回転子の磁極位置に応じた回転磁界を発生する
ことを特徴とする回転電機。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の回転電機において、
前記鉄心の軸方向両端には、外気を導入して機内を循環させるための冷却ファンが取り付けられている
ことを特徴とする回転電機。
【請求項１０】
内燃機関によって駆動される車両に搭載されたものであって、
内燃機関を停止させた後に内燃機関を再始動させる時には、バッテリから供給された電力をインバータを介して受けて電動機として動作し、これによって回転駆動力を発生して内燃機関を再始動するものであり、
かつ内燃機関を再始動させた後には、内燃機関によって回転駆動されて発電機として動作し、これによって電力を発生してその電力をインバータを介してバッテリに供給するものであり、
かつ請求項１乃至９のいずれかに記載の回転電機によって構成されたものである
ことを特徴とする車両用電動発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子の磁極位置検出手段を具備した回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転電機は、例えば特許文献１及び特許文献２に記載されているように、磁極位置検出手段としてレゾルバやエンコーダを用いている。また、従来の回転電機は、例えば特許文献３に記載されているように、磁極位置検出手段として、Ｎ極とＳ極とが或いはＮ極と中立とが若しくはＳ極と中立とが周方向に交互になるように、回転子の軸方向一方側の端部に設けられた永久磁石、及び永久磁石と対向する部位に設けられたホール素子から構成されたものを用いるものもある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２１６８７号公報
【特許文献２】特開２００１−２３１２１８号公報
【特許文献３】特開２０００−４６５１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
最近、ルンデル型回転子を有する回転電機を自動車に搭載して交流同期電動機として用いることが検討されている。この場合、その回転電機はインバータ装置によって駆動されるので、回転子の磁極位置を検出する必要がある。しかし、ルンデル型回転子を有する回転電機はこれまで自動車に搭載されて発電機として用いられており、回転子の磁極位置の検出を必要としていなかった。このため、その回転電機にはそもそも磁極位置検出手段が具備されていなかった。このようなことから、ルンデル型回転子を有する回転電機を自動車に搭載して交流同期電動機として用いる場合には、その回転電機に新たに磁極位置検出手段を付加する必要がある。
【０００５】
磁極位置検出手段としては、特許文献１−３のいずれかに記載されたものを用いることが考えられる。特許文献１に記載のレゾルバ或いは特許文献２に記載のエンコーダは回転軸の端部に設けられている。しかし、ルンデル型回転子を有する回転電機では、プーリー或いは他機器との連結部が回転軸の一方端に設けられ、回転子巻線に供給される励磁電流の供給を、ブラシを介して受けるスリップリングが回転軸の他方端に設けられる構造になっている。このため、その回転電機にレゾルバ或いはエンコーダを装着する場合、回転軸をさらに長くしなければならない。これにより、回転電機の軸方向の長さが大きくなるので、回転電機が大型化し、回転電機が高価になる。また、レゾルバ，エンコーダ自身も高価であるので、回転電機がさらに高価になる。
【０００６】
一方、特許文献３に記載の磁極位置検出手段は、それを構成する永久磁石が回転子鉄心の軸方向一方側の側端部に設けられている。しかし、ルンデル型回転子を有する回転電機では、回転子鉄心の軸方向一方側の端部とフロントブラケットとの間の空間幅及び回転子鉄心の軸方向他方側の端部とリアプレートとの間の空間幅が狭く、回転子鉄心の軸方向の端部に永久磁石を取り付ける場合には、回転子鉄心の軸方向一方側の端部とフロントブラケットとの間の空間幅及び回転子鉄心の軸方向他方側の端部とリアプレートとの間の空間幅をこれまでのものより大きくとる必要がある。また、ルンデル型回転子を有する回転電機では、その内部を外気で冷却する場合、回転子鉄心の軸方向両側端部には、外気を循環するためのファンが設けられる。このため、その回転電機では、回転子鉄心の軸方向一方側の側端部に、磁極位置検出用の永久磁石が設け難い。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、レゾルバやエンコーダなどの既製の磁極位置検出手段よりも安価な磁極位置検出手段を、ルンデル型回転子の構造を大きく変えることなく、しかも回転電機の体格を大型化させることなく設けた回転電機を提供する。
【０００８】
上記回転電機を得るために、本発明は、ルンデル型回転子の構造の一部分、しかも既存の構造や設計寸法に影響し難い部分を利用して、そこに回転子の磁極位置検出用の被検出体を構成する磁気部材を設けると共に、磁気部材の磁気を検出するための手段を磁気部材と対向する部位に設けたことを特徴とする。具体的には、回転軸上にスリップリングを保持する保持部材の外周に磁気部材を設けると共に、磁気部材の磁気を検出するための手段を磁気部材との対向部位に設けることを特徴とする。或いは、回転方向に極性が交互に異なるように配置された複数の爪形磁極の磁極間に、鉄心の軸方向一方側端部よりも軸方向外側に突出する磁気部材を設けると共に、磁気部材の磁気を検出するための手段を磁気部材との対向部位に設けることを特徴とする。若しくは、回転軸上の一部分でありかつ鉄心に対してスリップリングの側とは反対側の部位に設けた円板の外周に磁気部材を設けると共に、磁気部材の磁気を検出するための手段を磁気部材との対向部位に設けることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、ルンデル型回転子の磁極位置検出手段を磁気部材と磁気検出手段との組み合わせによって構成し、それぞれ上記のように設けるので、既存の回転電機の構造や設計寸法を変えることなく、磁気部材と磁気検出手段を上記の部位に追加するだけで、簡易に磁極位置検出手段を回転電機に設けることができる。しかも、本発明によれば、ルンデル型回転子の磁極位置検出手段を磁気部材と磁気検出手段との組み合わせによって構成しているので、磁気部材と磁気検出手段のそれぞれを安価な部材や安価な電子部品を用いて構成することができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明した本発明によれば、既存の回転電機の構造や設計寸法を変えることなく、磁気部材と磁気検出手段を上記の部位に追加するだけで、簡易に磁極位置検出手段を回転電機に設けることができるので、ルンデル型回転子の構造を大きく変えることなく、しかも回転電機の体格を大型化させることなく磁極位置検出手段を回転電機に設けることができると共に、磁気部材と磁気検出手段のそれぞれを安価な部材や安価な電子部品を用いて構成することができるので、レゾルバやエンコーダなどの既製の磁極位置検出手段よりも安価な磁極位置検出手段を回転電機に設けることができる。従って、本発明によれば、磁極位置検出手段を備えた、ルンデル型回転子を有する回転電機を小型かつ低価格で提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の代表的な最良の実施形態を以下に列挙する。
【００１２】
固定子と、これに空隙を介して回転可能に設けられた回転子とを有し、回転子は、軸受によって回転可能に支持された回転軸と、この上に設けられた鉄心と、保持部材によって回転軸上に保持されたスリップリングとを備えており、鉄心は、回転子の回転方向に極性が交互に異なるように配置された複数の爪形磁極を備えており、スリップリングは、回転子の鉄心に装着された巻線に電気的に接続されたものであり、かつ巻線に供給される励磁電流をブラシから受けるものであり、保持部材の外周には、回転子の磁極位置検出用の被検出体を構成する磁気部材が設けられており、磁気部材と対向する部位には、前記磁気部材の磁気を検出するための検出手段が設けられている回転電機。
【００１３】
固定子と、これに空隙を介して回転可能に設けられた回転子とを有し、回転子は、軸受によって回転可能に支持された回転軸と、この上に設けられた鉄心とを備えており、鉄心は、回転子の回転方向に極性が交互に異なるように配置された複数の爪形磁極と、回転子の磁極位置検出用の被検出体を構成する磁気部材とを備えており、磁気部材は、爪形磁極間に保持されたものであり、かつ端部の一方側が鉄心の軸方向端部の一方側から軸方向外側に突出したものであり、磁気部材の突端と対向する部位には、磁気部材の磁気を検出するための手段が設けられている回転電機。
【００１４】
固定子と、これに空隙を介して回転可能に設けられた回転子とを有し、回転子は、軸受によって回転可能に支持された回転軸と、この上に設けられた鉄心と、回転軸上に設けられたスリップリングとを備えており、鉄心は、回転子の回転方向に極性が交互に異なるように配置された複数の爪形磁極を備えており、回転軸上の一部分でありかつ鉄心に対してスリップリング側とは反対側の部位には円板が設けられており、円板の外周には、回転子の磁極位置検出用の被検出体を構成する磁気部材が設けられており、磁気部材と対向する部位には、磁気部材の磁気を検出するための手段が設けられている回転電機。
【実施例１】
【００１５】
以下、本発明の第１実施例を図１，図２に基づいて説明する。図１は本実施例のモータジェネレータの全体構成を示す。図２は、本実施例のモータジェネレータが適用されたエレクトリックパワートレインシステムを適用する自動車のパワートレインシステムの概略構成を示す。
【００１６】
まず、図２に示す自動車のパワートレインの概略構成について説明する。図２に示す自動車は、内燃機関であるエンジン１１０を動力源としたエンジンパワートレインと、モータジェネレータ１２０を動力源としたエレクトリックパワートレインの両方を備えたハイブリッド電気自動車の１つである。エンジンパワートレインは主として自動車の駆動源を構成する。エレクトリックパワートレインは主としてエンジン１１０の始動源，エンジン１１０のアシスト源及び自動車の電力源として用いられる。従って、図２に示す自動車においては、イグニションキースイッチがオン状態にあって、信号待ちなどの停車時にエンジン１１０を停止させ、発車時にエンジン１１０を再始動する、いわゆるアイドルストップを行うことができる。
【００１７】
図２に示す自動車において１００は車体である。車体１００のフロント部には前輪車軸１０１が回転可能に軸支されている。前輪車軸１０１の両端には前輪１０２，１０３が設けられている。車体１００のリア部には後輪車軸１０４が回転可能に軸支されている。後輪車軸１０４の両端には後輪１０５，１０６が設けられている。図２に示す自動車においては前輪駆動方式を採用している。このため、前輪車軸１０１の中央部には、動力分配機構であるデファレンシャルギア１１１（以下、「ＤＥＦ１１１」と略称する）が設けられおり、エンジン１１０から変速機１１２を介して伝達された回転駆動力を左右の前輪車軸１０１に分配するようになっている。変速機１１２はエンジン１１０の回転駆動力を変速してＤＥＦ１１１に伝達している。
【００１８】
エンジン１１０にはモータジェネレータ１２０が機械的に連結されている。これによって、モータジェネレータ１２０の回転駆動力がエンジン１１０に、エンジン１１０の回転駆動力がモータジェネレータ１２０にそれぞれ伝達できるようになっている。図２に示す自動車においては、エンジン１１０のクランクシャフトに設けられたプーリー１１０ａとモータジェネレータ１２０の回転軸に設けられたプーリー１２０ａとの間をベルト１３０によって機械的に連結することにより、エンジン１１０とモータジェネレータ１２０とを機械的に連結している。
【００１９】
モータジェネレータ１２０は、インバータ装置１２１によって制御された３相交流電力がステータのステータコイルに供給されることによって、ロータが回転し、３相交流電力に応じた回転駆動力を発生する。すなわちモータジェネレータ１２０はインバータ装置
１２１から制御され、電動機として動作する。一方、モータジェネレータ１２０は、エンジン１１０の回転駆動力を受けてロータが回転することによって、ステータのステータコイルに起電力が誘起され、３相交流電力を発生する。すなわちモータジェネレータ１２０は発電機として動作する。
【００２０】
インバータ装置１２１は、高圧バッテリ１２２から供給された直流電力を３相交流電力に変換する電力変換装置であり、運転指令値，モータジェネレータ１２０のステータコイルに流れる３相交流電流値及びロータの磁極位置などの入力信号に応じた指令信号を演算し、この指令信号から駆動信号を生成し、この駆動信号に基づいて、インバータブリッジ回路を構成する電力変換用半導体素子を駆動（オン・オフ）するようになっている。電力変換用半導体素子には、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ）が用いられている。また、ＭＯＳＦＥＴの替わりにＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）を用いることができる。尚、ＭＯＳＦＥＴは内部にダーオードを有するので、１チップで構成することができる。
【００２１】
高圧バッテリ１２２は、図２に示す自動車の高電圧（４２ｖ）系電源を構成するものであり、モータジェネレータ１２０の駆動用電源，エンジン１１０に供給される燃料の量を制御するインジェクタ（燃料噴射弁）のアクチュエータ用電源，エンジン１１０に供給される空気量を制御するスロットバルブ（絞り弁）のアクチュエータ用電源などにも用いられている。高圧バッテリ１２２には、モータジェネレータ１２０によって発電された３相交流電力がインバータ装置１２１によって直流電力に変換されて供給されている。高圧バッテリ１２２は、変換された直流電力を充電する。尚、高圧バッテリ１２２としてはバッテリ電圧３６ｖのリチウムイオンバッテリを用いている。
【００２２】
高圧バッテリ１２２にはＤＣ−ＤＣコンバータ１２４を介して低圧バッテリ１２３に電気的に接続されている。低圧バッテリ１２３は、図２に示す自動車の低電圧（１４ｖ）系電源を構成するものであり、エンジン１１０を始動させるスタータ１２５，ラジオ，ライトなどの電源に用いられている。低圧バッテリ１２３には、高圧バッテリ１２２からの直流電力がＤＣ−ＤＣコンバータ１２４によって降圧されて供給されている。低圧バッテリ１２３は、降圧された直流電力を充電する。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２４を用いて低圧バッテリ１２３の直流電力を昇圧し、高圧バッテリ１２２に供給して高圧バッテリ
１２２することもできる。尚、低圧バッテリ１２３としてはバッテリ電圧１２ｖの鉛バッテリを用いている。
【００２３】
図２に示す自動車では複数の運転モードを有し、各運転モードに応じてエレクトリックパワートレインの駆動を制御している。エンジン１１０が初期始動モードにある時、すなわちエンジン１１０が冷えている状態において、イグニションキースイッチをオンにしてエンジン１１０を始動、すなわちコールド始動させる時には、低圧バッテリ１２３から直流電力をスタータ１２５に供給してスタート１２５を駆動させる。これにより、エンジン１１０を始動させる。
【００２４】
エンジン１１０が再始動モード（アイドルストップモード）にある時、すなわちエンジン１１０が温まっており、イグニションキースイッチがオンの状態において、信号待ちなどの停車時にエンジン１１０を停止させ、再発車時にエンジン１１０を再始動（ホット始動）させる時には、高圧バッテリ１２２の直流電力をインバータ装置１２１で交流電力に変換してモータジェネレータ１２０に供給し、モータジェネレータ１２０を駆動させ、モータジェネレータ１２０の回転駆動力をエンジン１１０に伝達する。これにより、エンジン１１０を再始動させる。尚、アイドルストップモードにおいて、高圧バッテリ１２２の充電量が不足している場合や、エンジン１１０が十分に温まっていない場合などにおいては、エンジン１１０を停止せず駆動を継続する。また、アイドルストップモード中においては、エアコンのコンプレッサなど、エンジン１１０を駆動源としている補機類の駆動源を確保する必要がある。この場合、モータジェネレータ１２０を駆動させて補機類を駆動する。
【００２５】
加速モード時や高負荷運転モードにある時には、エンジン１１０に対する負荷が大きくなるので、高圧バッテリ１２２の直流電力をインバータ装置１２１で交流電力に変換してモータジェネレータ１２０に供給し、モータジェネレータ１２０を駆動させ、モータジェネレータ１２０の回転駆動力をエンジン１１０に伝達する。これにより。エンジン１１０の駆動をアシストする。高圧バッテリ１２２の充電が必要な充電モードにある時には、エンジン１１０によってモータジェネレータ１２０を駆動させる。これにより、交流電力を発電させ、発電電力をインバータ装置１２１で直流電力に変換して高圧バッテリ１２２を充電する。車両の制動時や減速時などの回生モードにある時には、車両の運動エネルギーをモータジェネレータ１２０に伝達してモータジェネレータ１２０を駆動する。これにより、交流電力を発電させ、発電電力をインバータ装置１２１で直流電力に変換して高圧バッテリ１２２を充電する。
【００２６】
次に、モータジェネレータ１２０の構成について説明する。
【００２７】
モータジェネレータ１２０は同期式交流機であり、冷却媒体として空気を用いる空冷機である。前述のように、モータジェネレータ１２０は、エンジン１１０の再始動時には同期電動機として動作し、高圧バッテリ１２２の充電時及び回生モード時には同期発電機として動作する。本実施例の以下の説明においては、モータジェネレータ１２０とインバータ装置１２１が別体になっている場合について説明するが、モータジェネレータ１２０とインバータ装置１２１が一体、すなわちインバータ装置１２１のスイッチング素子及びそれを駆動する駆動回路などが、モータジェネレータ１２０の一部分、例えば電圧調整器やブラシホルダと同じ場所に配置される場合もある。
【００２８】
図において１，２は、モータジェネレータ１２０のハウジングを構成する一対のエンドブラケットである。エンドフレーム１，２はアルミニウム製の椀状部材である。エンドブラケット１，２の側面中央（椀状部材の最底部に相当する部分）には円筒状のベアリング箱が形成されている。エンドブラケット１，２のベアリング箱にはベアリング６，７が設けられている。ベアリング６，７は、エンドブラケット１，２の対向方向に延びるシャフト１２を回転自在に支承する。
【００２９】
エンドブラケット１，２の対向する開口部の間には固定子が挟持され、これによって固定されている。固定子はステータコア４及びステータコイル３を備えている。ステータコア４は、円環状の磁性部材が複数積層されて形成された円筒状の鉄心である。ステータコイル３は、ステータコア４の内周部に形成された複数のスロットに挿入されており、３相スター結線で構成されている。
【００３０】
ステータコア４の内周側と対向するシャフト１２部分には、ポールコア９がステータコア４に空隙を介して対向するように固定されている。ポールコア９は、周方向に複数の爪状磁極を有するコアが１対、回転軸方向に対向し、一方のコアの爪状磁極と他方のコアの爪状磁極が周方向（回転方向）に交互に配置されるように、シャフト１２に固定されたものである。これにより、異なる磁極が周方向に交互に配置される。ポールコア９の爪状磁極の内周面と対向する部分には、絶縁処理を施した界磁コイル８がボビンに巻かれて同心状に設けられている。
【００３１】
シャフト１２の一方端にはスリップリング１０が固定されている。スリップリング１０はリード線を介して界磁コイル８と電気的に接続されたものであり、摺動接触するブラシ１６ａから電力の供給を受ける。シャフト１２の他方端にはプーリー１２０ａがナットによって固定されている。ポールコア９の回転軸方向の両端面には、冷却手段である冷却用遠心ファン１３，１４が固定されている。冷却用遠心ファン１３，１４はポールコア９と共に回転して外部から外気を機内に取り込むと共に、その外気を機内に循環させて機内を冷却し、冷却し終えた外気を外部に排出する。本実施例では、シャフト１２，ポールコア９，界磁コイル８，スリップリング１０及び冷却用遠心ファン１３，１４から回転子１１が構成されている。
【００３２】
尚、モータジェネレータ１２０において、プーリー１２０ａ側はフロント側、プーリー１２０ａ側とは反対側はリア側と呼ばれる。このため、エンドブラケット１はフロント側エンドブラケット、エンドブラケット２はリア側エンドブラケット、ベアリング６はフロント側ベアリング、ベアリング７はリア側ベアリング、冷却用遠心ファン１３はフロント側冷却用遠心ファン、冷却用遠心ファン１４はリア側冷却用遠心ファンと呼ばれる場合もある。
【００３３】
ファンガイド１８によって回転子１１側から隔てられたエンドブラケット２の空間部分にはブラシホルダ１６及びＩＣレギュレータ１７（或いは電圧調整装置ともいう）が配置され、複数の固定用のボルト・ナットによってエンドブラケット２に固定されている。ファンガイド１８は円環状の部材であり、エンドブラケット２の隔てられた空間部と回転子１１側の空間部とを連通する開口部が複数設けられている。ＩＣレギュレータ１７は、ブラシ１６ａを介して界磁コイル８に流れる界磁電流を制御し、モータジェネレータ１２０の回転トルク及び発電電力を制御する。ブラシホルダ１６はブラシ１６ａを保持すると共に、ブラシ１６ａをスリップリング１０に押圧して摺動接触させる。これにより、界磁コイル８を励磁する界磁電流がブラシ１６ａの一方からスリップリング１０の一方に供給され、そこからリード線を介して界磁コイル８に供給される。また、供給された界磁電流はリード線を介してスリップリング１０の他方に供給され、そこからブラシ１６ａを介して外部に通電される。スリップリング１０は、後述する樹脂モールドによってシャフト１２上に固定されている。
【００３４】
エンドブラケット１，２には、外部と機内を連通するための開口部が複数設けられている。冷却用遠心ファン１３，１４が回転することにより、その開口部を介して外部から空気が機内に取り込まれる。また、冷却し終えた空気がその開口部を介して外部に排出される。冷却用遠心ファン１４の回転によって外部から機内に取り込まれる空気は、ファンガイド１８によって隔てられたエンドブラケット２の空間部分にエンドブラケット２の開口部を介して取り込まれ、ＩＣレギュレータ１７などを冷却し、ファンガイド１８に設けられた開口部を介して回転子１１側の空間部分に導入され、回転子１１及び固定子を冷却してエンドブラケット２の開口部から外部に排出される。一方、冷却用遠心ファン１３の回転によって外部から機内に取り込まれる空気は、エンドブラケット１の開口部を介して取り込まれ、回転子１１及び固定子を冷却してエンドブラケット１の開口部から外部に排出される。
【００３５】
スリップリング１０をモールドしている樹脂の外周にはマグネット樹脂１９が設けられている。マグネット樹脂１９はリング状のものであって、ポールコア９の爪状磁極に対応して周方向にＮ極とＳ極が交互に配置されたものであり、かつポールコア９の磁極位置を検出するための被検出体を構成するものである。尚、本実施例のマグネット樹脂１９では周方向にＮ極とＳ極を交互に配置されているが、Ｎ極とＳ極のいずれか一方を非磁性部で構成しても構わない。
【００３６】
マグネット樹脂１９と対向する部位には、ファンガイト１８に固定金具２０ａを介して固定された磁極位置検出用半導体素子２０が３つ配置されている。本実施例では、磁極位置検出用半導体素子２０としてホール素子或いはホールＩＣを用いている。本実施例では、ホールコア９の磁極が１２極でる(爪状磁極が１２個もっている)ので、磁極位置検出用半導体素子２０は、周方向に機械角で２０度間隔、電気角で言えば１２０度間隔となるように配置している。尚、磁極位置検出用半導体素子２０の周方向の間隔は電気角で１２０度間隔となればよい。従って、磁極位置検出用半導体素子２０の配置間隔は機械角で２０度に限定される必要がなく、他の部品との関係を考慮して、電気角で１２０度間隔となるように設定すればよい。
【００３７】
３つ磁極位置検出用半導体素子２０の出力は、インバータ装置１２１のインバータ制御回路に入力され、ポールコア９の磁極位置が検出される。検出された磁極位置は、フィードバック制御量として、モータジェネレータ１２０を駆動するための指令値の演算に用いられる。磁極位置を考慮して演算された指令値は、インバータ装置１２１のインバータ駆動回路に入力される。インバータ装置１２１のインバータ駆動回路は、入力された指令値に基づいて６つの電力制御用半導体素子を駆動するための駆動信号を生成し、３相ブリッジ回路を構成する電力制御用半導体素子のゲート電極に加える。これにより、電力制御用半導体素子がオン・オフされ、高圧バッテリ１２２から供給された直流電力が３相交流電力に変換される。また、モータジェネレータ１２０が発電機として動作している場合には、電力制御用半導体素子をオン・オフさせることにより、発電された３相交流電力を直流電力に変換(整流)することができる。尚、本実施例のインバータ装置１２１は、１２０度通電或いは１８０度通電による矩形波駆動方式を用いていて、モータジェネレータ１２０の駆動を制御している。
【００３８】
以上説明した本実施例によれば、被検出体を構成するマグネット樹脂１９を、スリップリング１０をモールドしている樹脂の外周に設け、これに対向する部位に磁極位置検出用半導体素子２０、例えばホール素子或いはホールＩＣを設け、ルンデル型回転子の磁極位置検出手段を構成しているので、モータジェネレータ１２０の構造や設計寸法を変えることなく、被検出体を構成するマグネット樹脂と磁極位置検出用半導体素子２０を上記部位に追加するだけで、簡易にしかも安価に磁極位置検出手段をモータジェネレータ１２０に設けることができる。
【００３９】
従って、本実施例によれば、レゾルバやエンコーダなどの既製の磁極位置検出手段よりも安価な磁極位置検出手段を、ルンデル型回転子の構造を大きく変えることなく、しかもモータジェネレータ１２０の体格を大型化させることなく、モータジェネレータ１２０に設けることができる。
【実施例２】
【００４０】
本発明の第２実施例を図３に基づいて説明する。図３は本実施例のモータジェネレータの全体構成を示す。本実施例は、前例のものと比較し、磁極位置検出手段を設ける部位が異なっており、他の構成は前例と同様である。従って、以下の説明では、前例と異なる部分のみ説明する。
【００４１】
本実施例の磁極位置検出手段では、ポールコア９の周方向に隣接する爪状磁極間に磁石２１を固定している。磁石２１は棒状のものであり、ポールコア９の軸方向一端部から軸方向に突出している。本実施例では、磁石２１はポールコアのフロント側端部からフロント側のエンドブラケット１に向かって突出している。また、磁石２１はその突出方向、すなわち軸方向に磁化されている。これにより、ポールコア９の軸方向一端部側には、ポールコア９の爪状磁極の一方に対応する磁石２１と、その他方に対応する空間部分（非磁性部）とが周方向に交互に配置され構成された被検出体が構成される。磁石２１と対向する部位には、エンドブラケット１に固定金具２０ａを介して固定された磁極位置検出用半導体素子２０が３つ配置されている。磁極位置検出用半導体素子２０には前例と同様にホール素子或いはホールＩＣを用いて、前例と同様の関係にて配置している。このように構成された本実施例においても、前例と同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００４２】
本発明の第３実施例を図４に基づいて説明する。図４は本実施例のモータジェネレータの全体構成を示す。本実施例は、前例のものと比較し、磁極位置検出手段を設ける部位が異なっており、他の構成は前例と同様である。従って、以下の説明では、前例と異なる部分のみ説明する。
【００４３】
本実施例の磁極位置検出手段では、シャフト１２上であってポールコア９とエンドブラケット１との間の部位に、円環状であり板部材である取付具２２ａを設け、取付具２２ａの外周にリング磁石２２を設け、ポールコア９の磁極位置を検出するための被検出体を構成している。リング磁石２２は、ポールコア９の爪状磁極に対応して周方向にＮ極とＳ極が交互に配置されたものである。尚、本実施例のリング磁石２２は周方向にＮ極とＳ極を交互に配置されているが、Ｎ極とＳ極のいずれか一方を非磁性部として構成しても構わない。リング磁石２２と対向する部位には、ベアリング６のカバーを兼ねる固定金具２０ａに固定された磁極位置検出用半導体素子２０が３つ配置されている。本実施例においても前例と同様に、磁極位置検出用半導体素子２０にホール素子或いはホールＩＣを用いて、前例と同様の関係にて配置している。このように構成された本実施例においても、前例と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施例であるモータジェネレータの構成を示す断面図。
【図２】図１のモータジェネレータが用いられる自動車のパワートレインシステムの構成を示すブロック図。
【図３】本発明の第２実施例であるモータジェネレータの構成を示す断面図。
【図４】本発明の第３実施例であるモータジェネレータの構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００４５】
４…ステータコア、９…ポールコア、１０…スリップリング、１２…シャフト、１９…マグネット樹脂、２０…磁極位置検出用半導体素子、２１…磁石、２２…リング磁石。
【図１】
2005192345.tif 000003
【図２】
2005192345.tif 000004
【図３】
2005192345.tif 000005
【図４】
2005192345.tif 000006