起动发电机
阅读：713发布：2020-05-11
专利汇可以提供起动发电机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供能够进行正确的旋转 位置 检测、点火正时检测，且能够降低 转子 的制造成本的起动发 电机 。转子磁 铁 （4）通过将以90度的 角 度范围形成为平面圆弧状地的四个 磁铁 片（41～44）配置在圆周上而形成。在各磁铁片以相等的角度范围形成有三个磁极部（41a、41b、41c，42a、42b、42c，43a、43b、43c，44a、44b、44c）。邻接的磁极部彼此被磁 化成 不同磁极的磁极部。在磁铁片内的一个磁极部（43）的端部设置有具有与磁极部（43b）的磁极不同磁极的检测磁极部（43d）。通过将四个磁铁片大致没有间隙地配置在圆周上而形成转子磁铁（4）。，下面是起动发电机专利的具体信息内容。
1.一种起动发电机，该起动发电机具备：
转子，该转子通过在转子主体的外周壁形成磁轭部、并在磁轭部的内侧装配转子磁铁而构成，所述转子主体在中央设置有凸起部，且形成为杯状；以及
定子，该定子静止地配设在所述转子的内侧，该定子通过将发电线圈卷绕于定子铁芯而形成，且具有多个突极部，
利用安装于所述定子的多个磁传感器检测所述转子的旋转位置，并将检测信号输出，所述起动发电机的特征在于，
所述转子磁铁通过将以规定角度范围形成为平面圆弧状的多个磁铁片配置在圆周上而形成，
在该各磁铁片以相等的角度范围形成有多个磁极部，并且，邻接的磁极部彼此被磁化成不同磁极的磁极部，在该磁铁片内的一个磁极部的端部设置有检测磁极部，该检测磁极部具有与邻接的磁极相同的磁极，
所述转子磁铁通过将多个磁铁片大致无间隙地配置在圆周上而形成。
2.根据权利要求1所述的起动发电机，其特征在于，
所述多个磁传感器配设在传感器单元的基板壳体的传感器罩部内，且所述传感器罩部插入于所述定子的各突极部的定子铁芯之间的间隙，
所述转子的转子磁铁通过将不同磁极的磁极部交替地配置成圆环状而形成，在一个所述磁极部的端部形成有检测磁极部，该检测磁极部与邻接的磁极部具有相同的磁极，
所述多个磁传感器中的任一个磁传感器配置成仅到达所述检测磁极部。
3.根据权利要求1或2所述的起动发电机，其特征在于，
所述各磁铁片以90度的角度范围形成为平面圆弧状，通过将四个磁铁片配置在圆周上而形成所述转子磁铁，在所述各磁铁片以30度的角度范围形成有三个磁极部。
4.根据权利要求1或2所述的起动发电机，其特征在于，
所述各磁铁片以60度的角度范围形成为平面圆弧状，通过将六个磁铁片配置在圆周上而形成所述转子磁铁，在所述各磁铁片以30度的角度范围形成有两个磁极部。
起动发电机
技术领域
背景技术
[0002] 搭载于自动两轮车等的发动机的起动发电机基本上其转子形成为中央具有凸起部的杯状，沿着形成该转子的外周壁的磁轭部的内侧呈圆环状地装配有转子磁铁，定子通过在转子的内侧呈放射状地配置卷绕有发电线圈的多个磁极部而形成，转子的凸起部嵌合固定于发动机的曲轴。
[0003] 并且，这种起动发电机在发动机起动时被作为起动器用的无刷电机使用，因此，例如，如下述专利文献1中所述，为了产生电机驱动器用的旋转位置信号，设置有旋转位置检测传感器，此外，为了产生表示发动机的点火正时的点火正时基准信号，设置有点火正时检测用的检测传感器。
[0004] 对于具有这样的旋转检测传感器的起动发电机，旋转位置检测传感器以及点火正时检测传感器安装在定子的内周部，与上述旋转检测传感器对置地在转子的凸起部的周面上设置有旋转位置检测用环状磁铁，此外，与点火正时检测传感器对置地设置有点火正时检测用环状磁铁。因此，存在磁铁等零件数量增多，转子以及定子的轴向的厚度尺寸增大，并且容易因环状磁铁的磁化位置的误差等而妨碍正确的旋转位置信号、点火正时信号的检测的课题。
[0005] 专利文献1：日本特开2003－148317号公报
[0006] 专利文献2：日本特开2009－89588号公报
[0007] 因此，以往，通过上述专利文献2等提出有如下的起动发电机：不设置旋转位置检测用环状磁铁以及点火正时检测用环状磁铁，使用转子的磁铁与磁传感器来产生旋转位置信号与点火正时信号。
[0008] 该起动发电机构成为：为了利用磁传感器检测转子的磁铁中的磁通的切换，在定子的定子铁芯设置多个切口凹部，将磁传感器插入于上述切口凹部内，并且在转子的一个磁铁的一部分设置与邻接的磁铁相同极性的磁极部，利用该磁极部和同该磁极部对置的磁传感器产生点火正时检测信号。并且，对于转子的磁铁，将单极磁化的磁铁片按照磁极数配置在圆周上，并且安装于转子的磁轭部。
[0009] 然而，对于该以往的起动发电机，转子的环状磁铁是将单极的磁铁片隔开规定的相等间隔配置在圆周上而形成的，因此在制造转子时，例如在制造极数为十二极的转子的情况下，需要制造十二个磁铁片并将它们磁化成单极，并在点火正时检测用的磁铁片上磁化出两种磁极，使上述十二个磁铁片的不同磁极彼此邻接，并在圆周上隔开相等间隔配置。
[0010] 因此，在制造转子的情况下，需要将多个磁铁片成型并制造成规定的大小，且磁化成规定的磁极，此外，使用专用的定位用夹具将上述磁铁片正确地配置并固定在转子的磁轭部的圆周上，因此存在作业工时多、制造成本增大的问题。
发明内容
[0011] 本发明就是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于提供一种能够进行正确的旋转位置的检测、点火正时的检测，且能够降低转子的制造成本的起动发电机。
[0012] 为了达成上述目的，本发明的一种起动发电机具备：转子，该转子通过在转子主体的外周壁形成磁轭部、并在磁轭部的内侧装配转子磁铁而构成，上述转子主体在中央设置有凸起部，且形成为杯状；以及定子，该定子静止地配设在上述转子的内侧，该定子通过将发电线圈卷绕于定子铁芯而形成，且具有多个突极部，利用安装于上述定子的多个磁传感器检测上述转子的旋转位置，并将检测信号输出，上述起动发电机的特征在于，上述转子磁铁通过将以规定角度范围形成为平面圆弧状的多个磁铁片配置在圆周上而形成，在该各磁铁片以相等的角度范围形成有多个磁极部，并且，邻接的磁极部彼此被磁化成不同磁极的磁极部，在该磁铁片内的一个磁极部的端部设置有检测磁极部，该检测磁极部具有与邻接的磁极相同的磁极，上述转子磁铁通过将多个磁铁片大致无间隙地配置在圆周上而形成。
[0013] 根据本发明，在制造转子时，例如在制造极数为十二极的转子磁铁时，在使用单极的磁铁片的情况下，转子磁铁需要具有十二个磁铁片，但在使用例如磁化有三个磁极的磁铁片的情况下，只需制造四个磁铁片即可。由于单极的磁铁片与多极的磁铁片在制造时的加工费几乎相同、且对磁铁进行磁化时的加工工时也不变，因此，与以往的使用单极的磁铁片的情况相比，通过使用形成有多个磁极的少数的磁铁片，能够降低转子的制造成本。
[0014] 此外，转子磁铁是将多个磁铁片大致无间隙地配置在圆周上而形成的，因此，在将转子磁铁的磁铁片安装于磁轭部的内侧时，无需像以往那样使用特殊的定位用夹具对各磁铁片进行定位，能够简单且正确地组合并配置磁铁片，能够以少的安装工时廉价地制造圆环状的转子磁铁。
[0015] 这里，在上述起动发电机中，能够构成为：多个磁传感器配设在传感器单元的基板壳体的传感器罩部内，且经由上述传感器罩部插入于定子的各突极部的定子铁芯之间的间隙，上述转子的转子磁铁通过将不同磁极的磁极部交替地配置成圆环状而形成，在一个上述磁极部的端部形成有检测磁极部，该检测磁极部与邻接的磁极部具有相同的磁极，上述多个磁传感器中的任一个磁传感器配置成仅到达上述检测磁极部。
[0016] 根据本发明，由于在转子磁铁的特定的磁铁片的磁极部形成检测磁极部，并经由磁传感器检测伴随转子的旋转的磁极的切换的磁通变化从而检测转子的旋转位置，因此，在制造时，能够简单地将特定的磁铁片的检测磁极部与其他的磁极部一起磁化，能够利用磁传感器可靠地、稳定地检测点火正时检测用的转子的旋转位置。
[0017] 并且，在上述起动发电机中，在制造十二极的转子的情况下，优选以如下方式构成转子磁极：将上述各磁铁片以90度的角度范围形成为平面圆弧状，通过将四个圆弧状的磁铁片配置在圆周上而形成圆环状的转子磁铁，在各磁铁片以30度的角度范围形成有三个磁极部。由此，从在转子中使用的磁铁片的数量、制造时的磁铁片的加工工时、组装工时等整体的观点出发，能够使制造成本最小。
[0018] 此外，在上述起动发电机中，在制造十二极的转子的情况下，能够以如下方式构成转子磁极：将上述各磁铁片以60度的角度范围形成为平面圆弧状，通过将六个圆弧状磁铁片配置在圆周上而形成圆环状的转子磁铁，在各磁铁片以30度的角度范围形成有两个磁极部。由此，从在转子中使用的磁铁片的数量、制造时的磁铁片的加工工时、组装工时等整体的观点出发，能够使制造成本最小。
[0020] 图1是示出本发明的一个实施方式的起动发电机的主视图。
[0021] 图2是安装于发动机的曲轴的状态的起动发电机的中央剖视图。
[0022] 图3是示出传感器单元的安装状态的局部放大剖视图。
[0023] 图4是转子的沿着平面的剖视图。
[0024] 图5是转子磁铁的展开配置图。
[0025] 图6是传感器单元的分解主视图。
[0026] 图7是传感器单元的分解俯视图。
[0027] 图8是传感器单元的分解立体图。
[0028] 图9是示出磁传感器与转子磁铁的关系的说明图。
[0029] 图10是示出旋转位置检测信号，点火正时信号的时序图。
具体实施方式
[0030] 以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。图1示出起动发电机的主视图，图2示出起动发电机的中央纵剖视图。转子1在中央具有凸起部3，并以包围凸起部3的外周部的方式设置有磁轭部2而形成为杯状，磁轭部2以及凸起部3以磁性体金属作为材料制造，且通过例如热锻以及切削加工制作。
[0031] 在转子1的中央的凸起部3上，形成有嵌装于发动机的曲轴9的锥孔，在凸起部3的前端形成有平坦的紧固座面，在磁轭部2的内侧呈圆环状地配设有例如被分割成四部分的由圆弧状的磁铁片41～44构成的转子磁铁4。呈圆环状地配设的转子磁铁4被保持在磁轭部2的内侧，在转子磁铁4的内侧嵌装有圆筒状的保护罩5，保护罩5从内侧铆接于形成在磁轭部2的端部的铆接部而被固定在规定位置。
[0032] 如图4所示，转子磁铁4通过将呈圆弧状且在圆周方向上具有90度的角度范围的四个磁铁片41～44无间隙地配置成圆环状地而构成。另外，除了配置四个磁铁片而构成之外，也可以通过将具有180度的角度范围的两个磁铁片、或者将具有120度的角度范围的三个磁铁片、或者将具有60度的角度范围的六个磁铁片配置成圆环状而构成。
[0033] 如图4所示，该实施方式的转子磁铁4的磁铁片41以90度的角度范围形成为平面圆弧状，如图5所示，在该磁铁片41，在圆周方向上以30度宽度形成有三个磁极部41a、41b、41c。同样，磁铁片42以90度的角度范围形成为平面圆弧状，在该磁铁片42以30度宽度形成有三个磁极部42a、42b、42c。并且，磁铁片43以90度的角度范围形成为平面圆弧状，在该磁铁片43以30度宽度形成有三个磁极部43a、43b、43c。并且，同样，磁铁片44以90度的角度范围形成为平面圆弧状，在该磁铁片44以30度宽度形成有三个磁极部44a、
44b、44c。另外，在具有60度的角度范围的磁铁片上，在圆周方向上以30度宽度形成有两个磁极部。
44b、44c。另外，在具有60度的角度范围的磁铁片上，在圆周方向上以30度宽度形成有两个磁极部。
[0034] 四个磁铁片41～44中的两个磁铁片41、43以邻接的磁极按照N/S/N的方式彼此形成不同的磁极的方式被磁化，两个磁铁片42、44以邻接的磁极按照S/N/S的方式彼此被磁化（带磁）成不同的磁极。由此，如图5所示，转子磁铁4构成为在其整体将十二极的磁极部以N极和S极交替的方式无间隙地配置成圆环状。
[0035] 此外，对于转子磁铁4的磁铁片43，在其中的一个磁极部43b的端部磁化出磁极不同的、即与邻接的磁极为相同磁极的检测磁极部43d来作为用于产生点火正时检测信号的磁极。此处，由于磁极部43b被磁化为S极，因此该磁极部43b上的检测磁极部43d被磁化为N极，即与邻接的磁极部43a、43c被磁化为相同的磁极。该磁铁片43的检测磁极部43d由后述的用于产生点火正时检测信号的磁传感器14d检测。
[0036] 对于上述结构的转子1，如图2所示，通过将凸起部3嵌合于发动机曲轴9的前端、并将固定螺栓或固定螺母拧入曲轴9的前端来进行固定。在将转子1的凸起部3的锥孔嵌入到曲轴9的前端的情况下，通过将安装在曲轴9的锥部的外周的键嵌入到转子侧的键槽中来设定转子1相对于发动机的曲轴9的规定的角度关系，并进行嵌合固定。
[0037] 另一方面，如图1、图2所示，起动发电机的定子20通过在定子铁芯22的外周部突出设置的多个突极部21分别卷绕发电线圈23而构成。定子铁芯22通过层叠被冲裁成在环状的轭铁部24的外周部设置有多个突极部21的形状的多个钢板、并用铆钉进行固定而形成。最前面的钢板和背面的钢板的突极部21的前端被朝外侧弯折成凸缘状，使该部分具有保持所卷绕的发电线圈23的功能。在定子铁芯22的各突极部21，利用绕线机将发电线圈23依次缠绕规定的匝数，且如图1所示在其引出线连接有线束8。
[0038] 此外，在定子20，为了检测转子1的旋转位置从而产生旋转位置检测信号以及点火正时信号，在规定位置安装有具备霍尔IC等磁传感器14a、14b、14c、14d的传感器单元10。如图6～图8所示，传感器单元10构成为：在基板壳体11内收纳有磁传感器14的检测信号用的电路基板12，在基板壳体11的底部突出地设置有四个传感器罩部15，磁传感器
14a、14b、14c、14d插入于上述传感器罩部15内而进行装配。
14a、14b、14c、14d插入于上述传感器罩部15内而进行装配。
[0039] 如图8等所示，基板壳体11由合成树脂一体成形为箱状，在基板壳体11内底部突出设置有用于固定电路基板12的开口销部11a，以便固定被收纳于基板壳体11的内部的电路基板12。在电路基板12设置有固定孔12a，将该固定孔12a嵌入于开口销部11a，从而电路基板12被固定在基板壳体11内的规定位置。在电路基板12，在其内侧面形成有电路、安装有电路元件，并且，磁传感器14a、14b、14c、14d以插入于各自的传感器罩部15的形态经由长导线或短导线连接于检测电路。
[0040] 即，如图6～图8所示，在电路基板12，四个磁传感器14a、14b、14c、14d经由长导线、短导线以与各传感器罩部15的位置对齐且朝内侧突出的形态安装。由此，当将电路基板12收纳在基板壳体11内的确定位置时，磁传感器14a、14b、14c、14d插入于各传感器罩部15内而被装配于基板壳体11内。如图6所示，四个磁传感器的安装状态如下：检测转子1的旋转位置的三个磁传感器14a、14b、14c经由长导线安装，点火正时检测用的磁传感器
14d经由较短的短导线安装。
14d经由较短的短导线安装。
[0041] 在基板壳体11的外侧端部形成有设置了固定孔的安装部13，将该安装部13固定于定子20的轭铁部24，从而基板壳体11被安装于定子20上。如图3所示，在该状态下，磁传感器14a、14b、14c、14d隔着传感器罩部15插入到定子20的突极部21与突极部22之间的间隙，被安装为能够检测伴随转子1的转子磁铁4的旋转的磁通变化。另外，虽然省略图示，但最终在基板壳体11内填充模塑树脂，使得电路基板12、磁传感器14a、14b、14c、14d具有充分的耐振动强度地被固定于确定位置。
[0042] 这样，通过将基板11固定于定子20的确定位置，如上所述，传感器单元10的磁传感器14a、14b、14c、14d插入配置于定子20的突极部21与突极部21之间。此时，长导线的磁传感器14a、14b、14c被安装成到达转子磁铁4的磁极部41a、41b、41c、磁极部42a、42b、42c以及磁极部43a、43b、43c的位置，短导线的磁传感器14d并非与磁铁片43的磁极部
43b、而是与点火正时检测用的检测磁极部43d的位置对应地安装。
43b、而是与点火正时检测用的检测磁极部43d的位置对应地安装。
[0043] 即，传感器单元10利用设置于该传感器单元10的传感器14a～14d检测转子磁铁4的旋转位置，但由于四个磁传感器14中的一个传感器14d具有短导线且检测转子磁铁4的端部的磁性，因此，对于与传感器14d的位置对置并旋转的磁铁片43，当该磁铁片43的与邻接的磁极相同磁极的检测磁极部43d通过磁传感器14d时，磁传感器14d连续检测出N极的磁通。由此，当转子磁铁4的磁铁片43的检测磁极部43d到达传感器单元10的磁传感器14d时，磁传感器14d检测到的磁极为N/N/N极，不产生磁通的切换变化，如图10所示，在转子磁铁4的邻接的磁极部43a～43c之间产生作为点火正时信号的连续的低电平信号或高电平信号。
[0044] 这样，如图1所示，传感器单元10经由安装部13借助固定螺钉17被紧固固定于定子20的正面（与曲轴9垂直的垂直面），但此时如图3所示，将在基板壳体11的底部突出的传感器罩部15正确地嵌入固定于定子20的突极部21与突极部21之间的定子铁芯22间。由此，传感器罩部15内的各磁传感器14a、14b、14c、14d被正确地插入于定子铁芯22的各突极部21之间。并且，在将定子20固定于发动机的曲轴箱27时，装配在定子20的确定位置的短导线的磁传感器14d如图9所示配置在到达转子磁铁4的磁铁片43的检测磁极部
43d、但不到达磁极部43b的端部的位置。
43d、但不到达磁极部43b的端部的位置。
[0045] 另一方面，在定子铁芯22的中央部的轭铁部24穿设有固定孔，在这些固定孔中插通有固定螺钉26，如图1所示，定子20借助这些固定螺钉26被固定在发动机的曲轴箱27的内侧。对于转子1，如图2所示，在发动机曲轴9的前端、在规定的角度位置固定有上述检测磁极部43d，在该状态下，如上所述，传感器单元10的短导线的磁传感器14d如图9所示被配置在到达磁铁片43的检测磁极部43d但不到达磁极部43b的端部的位置。另外，在基板壳体11的底部突出的端子16的外侧端连接有检测信号用的线束8。
[0046] 以这种方式构成的起动发电机在发动机起动时作为无刷电机发挥机能，从未图示的电机驱动器向定子20的各突极部21的线圈供给UVW各相的电流，由此使得转子1旋转。此刻，利用传感器单元10的磁传感器14a、14b、14c、14d检测出的旋转位置检测信号被送入电机驱动器，驱动作为无刷电机的起动发电机，通过起动发电机的转子1的旋转，驱动曲轴
9旋转而使发动机起动。
9旋转而使发动机起动。
[0047] 伴随发动机的起动，在未图示的发动机的控制部输入有来自检测转子磁铁4的磁通的磁传感器14a、14b、14c、14d的旋转位置检测信号与基准位置信号（磁传感器14d的检测信号），基于该旋转位置检测信号与基准位置信号生成点火正时信号，进行发动机的点火正时控制。如图10所示，此时的点火正时信号是在磁传感器14a、14b、14c的旋转位置检测信号与来自磁磁传感器14d的高电平的基准信号持续的时刻生成的。
[0048] 这样，在以往的起动发电机的12极的转子中，由于使用单极的磁铁片，需要制造十二个磁铁片，但是，在本实施方式的转子1中，只要制造四个被磁化为三个磁极的磁铁片41～44即可，各磁铁片41～44只要以90度的角度范围形成为圆弧状即可，单极的磁铁片与多极的磁铁片在制造时的加工费几乎相同，在磁化成磁铁时的加工工时也几乎不变，因此，与以往的使用单极磁铁片的情况相比，通过使用少数的磁铁片，能够使转子1的制造成本降低。
[0049] 此外，由于转子4只需将90度的角度范围的四个磁铁片41～44大致无间隙配置在圆周上即可，因此，在将转子4的磁铁片41～44安装在磁轭部2的内侧时，无需使用以往的那样的特殊的定位用夹具等，能够简单且正确地组合并配置磁铁片41～44，能够以较少的组装工时廉价地制造圆环状的转子磁铁4。
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