起动发电机的制作方法
专利名称：起动发电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及设置于摩托车的发动机等的起动发电机的技术领域。
背景技术：
一般，作为设置于摩托车的发动机的起动发电机，公知的有具有使发动机起动的 功能和进行发电的功能的外转子型的起动发电机。这种起动发电机具有固定在发动机的外 壁上的定子芯、和被固定在发动机的曲轴并绕定子芯旋转的外转子(转子)。定子芯是多块 由磁性材料构成的芯板层叠形成，具有形成为圆环状的主体部、和从主体部以放射状突出 形成的T字形状的齿部，在定子芯的齿部缠绕着线圈。外转子形成为由磁性材料构成的有 底圆筒状，圆筒状的轮毂部突出形成于外转子的内侧的底面部。另外，发动机的曲轴固定在 形成于外转子的轮毂部，多个励磁磁铁等间隔地配设在外转子的内周面。缠绕在定子芯的齿部的线圈与未图示的电池电连接。因此，向线圈供给电流时，缠 绕于定子芯的线圈就被励磁，在外转子沿圆周方向产生力。即，从电池向线圈供给电流时， 外转子就会绕定子芯旋转，结果，发动机的曲轴旋转，起动发动机。发动机起动时，发动机的曲轴旋转，外转子就环绕缠绕有线圈的定子芯旋转。而 且，外转子按规定的旋转数绕定子芯开始旋转时，由配设于外转子的内周面的励磁磁铁形 成的磁场横穿过缠绕在定子芯的齿部的线圈。因此，在缠绕于定子芯的齿部的线圈产生感 应电动势。而且，在线圈产生的感应电动势，通过与线圈电性且机械连接的导线，被蓄积到 电池中，再供给到与电池连接的控制部和附属电机设备。在外转子的轮毂部安装有检测换流位置用的马达用磁铁和用于检测点火时刻基 准信号的点火用磁铁，在定子芯上安装有具备3个马达用霍尔IC(第2霍尔IC、第3霍尔 IC、第4霍尔IC)的换流位置检测传感器(检测传感器)，和具有点火用霍尔IC (第1霍尔 IC)的点火时刻基准信号检测传感器(检测传感器)。另外，3个马达用霍尔IC和点火用霍 尔IC分别与控制电路电连接。马达用磁铁是N极和S极在圆周方向交替被磁化的圆环形 状的磁铁，点火用磁铁是N极和S极分别一次一个地被磁化的圆环形状的磁铁。另外，被点 火用磁铁的N极磁化的范围比被S极磁化的范围狭小很多。换流位置检测传感器的3个马达用霍尔IC被配置于与马达用磁铁相对的位置，点 火用霍尔IC被配置于与安装在轮毂部的点火用磁铁相对的位置。另外，3个马达用霍尔IC 和点火用霍尔IC安装在外转子的轮毂部。因此，外转子绕定子芯旋转时，通过换流位置检 测传感器的磁束变化。而且，换流位置检测传感器的3个马达用霍尔IC，检测在固定于轮毂 部的马达用磁铁和换流位置检测传感器之间产生的磁束的方向的转变。同样，点火时刻基 准信号检测传感器的点火用霍尔IC，检测在固定于轮毂部的点火用磁铁和点火时刻基准信 号检测传感器之间产生的磁束的方向的转变。而且，各霍尔IC检测出磁束时，控制部生成 信号，各霍尔IC检测出的磁束的方向转变时，控制部变化信号的电平。即，检测出被S极磁 化的磁铁的磁束的各霍尔IC，检测出被N极磁化的磁铁的磁束时，控制部使信号的电平变 高。同样，检测出被N极磁化的磁铁的磁束的各霍尔IC，检测出被S极磁化的磁铁的磁束时，控制部使信号的电平变低。控制部基于换流位置检测传感器检测出磁束的方向的转变时生成的信号，向缠绕 于定子芯的线圈供给电流，驱动马达。另外，控制部基于点火时刻基准信号检测传感器检测 出磁束的方向的转变时生成的信号，控制发动机的点火时刻(例如，参照专利文献1)。专利文献1 日本特开2003-14831
发明内容
然而，在所述以前的技术中，马达用磁铁和点火用磁铁这两者在轴方向被并排地 设置于外转子的轮毂部。因此，为了不干涉定子芯，在与这些磁铁相对的位置配置霍尔IC， 不得不增长轮毂部的轴长。另外，马达用磁铁在外转子的内周面对应于多个励磁磁铁的磁化位置被磁化。但 是，因为马达用磁铁的直径小，与励磁磁铁相比，进行精度高的磁化是困难的。另外，马达 用磁铁在从规定位置稍微偏离的位置被磁化时，检测传感器不能正确地检测出外转子的位 置。因此，控制部不能按规定的时刻将发动机点火，发动机的输出功率减少，燃料的消耗增 加。为了将发动机按规定的时刻点火，使发动机的输出功率增加，使燃料的消耗降低， 人们期待一种具备能正确地检测出外转子的位置的检测传感器的小型的起动发电机，本发 明的目的是提供能解决这些课题的起动发电机。技术方案1所述的发明是一种起动发电机，其具有由具备多个形成为T字状的 齿部的磁性材料构成的定子芯；被缠绕于定子芯的齿部的线圈；绕定子芯旋转的碗状的转 子；在转子的内周面磁极交替地配置的多个磁铁；和检测转子的旋转位置的检测传感器， 其特征在于，多个磁铁当中，预先被确定的主磁铁具有形成于主磁铁的一端，并以与相邻 的两边的磁铁的磁极相同的磁极被磁化的第1磁极部；和以与相邻的两边的磁铁的磁极不 同的磁极被磁化的第2磁极部，检测传感器具有检测包含第1磁极部的多个磁铁的一端产 生的磁束的第1霍尔IC ；和配置在与多个磁铁相对的位置，并检测包含第2磁极部的多个 磁铁产生的磁束的多个第2霍尔IC。技术方案2所述的发明是如技术方案1所述的起动发电机，其特征在于，检测传感 器具有收容第ι霍尔IC的第1脚部；和分别收容多个第2霍尔IC的多个第2脚部，定子芯 的齿部具有用来插入第1脚部以及多个第2脚部的容纳部。技术方案3所述的发明是如技术方案2所述的起动发电机，其特征在于，检测传感 器具有具备第1脚部以及多个第2脚部的扇形的传感器盒；和被收容在传感器盒中，并与 第1霍尔IC以及多个第2霍尔IC电连接的基板，所述检测传感器被配置于定子芯上。技术方案4所述的发明是如技术方案1至技术方案3所述的起动发电机，其特征 在于，第1霍尔IC配置在接近转子的开口周缘部的位置。技术方案5所述的发明是如技术方案1至技术方案3中任一项所述的起动发电 机，其特征在于，主磁铁由1块磁铁形成。根据技术方案1所述的发明，多个磁铁磁极交替地配置于转子的内周面，主磁铁 具有以与相邻磁铁的磁极相同的磁极被磁铁的一端磁化的第1磁极部；和以与相邻磁铁的 磁极不同的磁极被磁化的第2磁极部，检测传感器具有检测由包含第1磁极部的磁铁的一端产生的磁束的方向转变的第1霍尔IC ；和配置在与磁铁相对的位置，检测包含第2磁极 部的磁铁产生的磁束的方向转变的第2霍尔IC。因为霍尔IC检测出配置在转子的内周面 的磁铁所产生的磁场，所以检测传感器正确地检测出转子的旋转位置。因此，发动机按规定 的时刻点火，发动机的输出功率增加，燃料的消耗降低。根据技术方案2所述的发明，各霍尔IC被收容于检测传感器的脚部，脚部被配置在形成于定子芯的齿部的容纳部中。即，霍尔IC不受缠绕在齿部的线圈所产生的磁场的影 响，而检测出配置于转子的内周面的磁铁所产生的磁场本身。因为发动机按规定的时刻点 火，所以发动机的输出功率增加，燃料的消耗降低。根据技术方案3所述的发明，扇形的传感器盒具备第1脚部以及第2脚部，并收容 与第1霍尔IC以及第2霍尔IC电连接的基板，并被配置于定子芯上。因此，第1霍尔IC 以及多个第2霍尔IC被传感器盒保护，并准确地检测出磁铁一端产生的磁束的方向转变。 艮口，检测传感器正确地检测出转子的旋转位置。因为发动机按规定的时刻点火，所以发动机 的输出功率增加，燃料的消耗降低。根据技术方案4所述的发明，第1霍尔IC配置于接近转子的开口周缘部的位置。 因此，第1霍尔IC不受磁铁产生的磁场的影响，检测包含第1磁极部的磁铁的一端所产生 的磁束的方向转变。所以，检测传感器正确地检测出转子的旋转位置。因为发动机按规定 的时刻点火，所以发动机的输出功率增加，燃料的消耗降低。根据技术方案5所述的发明，主磁铁由1块磁铁形成。因此，具有第1磁极部和第 2磁极部的主磁铁容易制造。即，检测精度优越的起动发电机容易制造。
图1是本发明实施方式的起动发电机的透视图。图2是图1的起动发电机的A-A剖视图。图3是图1的起动发电机的俯视图。图4是起动发电机的分解图。图5是定子芯的透视图。图6是绝缘体的透视图。图7是转子的内周面部的展开图。图8是检测传感器的后视图。图9是检测传感器的后透视图。图10是检测传感器的透视图。图11是检测传感器的分解透视图。图12是传感器单元的分解透视图。图13是基座部件的后视图。图14是传感器盒的俯视图。图15是图14的B-B剖视图。图16是图14的C-C剖视图。图17是图14的D部放大图。图18是图14的E部放大图。
图19是图18的F-F剖视图。图20是表示控制部生成的信号的图。符号的说明1 起动发电机2 定子芯2a 主体部2b 齿部2c 贯通孔3a、3b 先端部3c 缺口部4 转子4a 内周面部4b 底面部4c 开口周缘部4d 凸模6 检测传感器6a 内周面部6b 外周面部6d 底面部10 线圈12 磁轭12a 底面部14 轮毂部16 磁铁16a、16b 磁铁16c 磁铁(主磁铁)18 磁铁套32 传感器单元34 基板34a 内周部34b 外周部35a、35b、35c 贯通孔36、37、38、39 贯通孔42 基座部件44 主体部45a、45b、45c、45d 缺口部46a、46b、46c、46d 夹具片47a 基端部47b 前端部
48a、48b、48c 槽部49 固定部50a 霍尔 IC(第 1 霍尔 IC)50b,50c,50d 霍尔 IC(第 2 霍尔 IC)54a、54b、54c 引脚60 传感器盒62 支撑部62a、62b 腕部62c 连接部64 支撑部66 传感器单元收容部66c 底面部68 夕卜壳68a、68b 开口部68c 引导部68d 壁部70 固定部72 插入部73 肋74 台座部80a、80b、80c、80d 脚部82 基端部84 中间部84a 肋86 前端部86a 厚壁部86b 薄壁部88 凹部(第1凹部)88a 底面部88b 开口部90 凹部(第2凹部)90b 开口部91a 肋91b 槽部92a,92b 突出片93 肋IOOaUOOb 导线102a、102b 保护管110 绝缘体
112 壁部114齿保持部114a、114b先端部114c 本体部114d 槽部116 缺口部120 端子130保持部件132 螺丝140a、140b、140c、140d 容纳部160磁极部(第1磁极部)162磁极部(第2磁极部)Ml霍尔IC50a被配置的位置M2 霍尔IC50b、50c、50d被配置的位置S1、S2、S3、S4 信号Su, Sv, Sw 信号
具体实施例方式下面，基于图1到图20，对本发明实施方式的起动发电机进行说明。图1是本发明的实施方式的起动发电机1的透视图，图2是图1的起动发电机1 的A-A剖视图，图3是起动发电机1的正视图。如图1、图2、图3所示，起动发电机1具有 固定于车辆的发动机(未图示)的定子芯2、固定于发动机的曲轴(未图示)的转子4、和 检测转子4的旋转位置的大致扇形的检测传感器6。定子芯2是多个由磁性材料构成的芯板层叠而形成的，具有形成为圆环状的主体 部2a和18个形成为T字状的齿部2b，在齿部2b上安装有绝缘体110。另外，通过绝缘体 110，线圈10缠绕于齿部2b上。固定在发动机曲轴上的转子4具有由磁性材料构成的碗状的磁轭12和固定于磁 轭12的底面部12a的轮毂部14，在转子4的内周面部4a上，磁极交替地配设有12个磁铁 16。未图示的控制部向缠绕在定子芯2的线圈10供给电流，使转子4旋转。因为转子 4连接着未图示的发动机的曲轴，转子4旋转时，连接在转子4上的发动机的曲轴旋转，使发 动机起动。发动机起动后，转子4伴随发动机的旋转绕定子芯2旋转时，缠绕在定子芯2的线 圈10中就会产生感应电动势。另外，磁铁16被磁铁套18保护，磁铁套18被形成于转子4 的底面部4b的凸模4d铆接固定。检测传感器6具有从检测传感器的内周面部6a突出形成的支撑部62，和从检测传 感器6的外周面部6b突出形成的支撑部64。支撑部62被未图示的螺丝等固定于定子芯2 的主体部2a，支撑部64被未图示的螺栓等固定于车辆的发动机。即，检测传感器6通过支 撑部62被固定于定子芯2的主体部2a，通过支撑部64被固定于车辆的发动机。
检测传感器6具有突出形成于检测传感器6外侧的底面部6d的脚部80a、80b、 80c、80d，脚部 80a、80b、80c、80d 分别收容霍尔 IC50a、50b、50c、50d。脚部 80a、80b、80c、80d 分别设置于定子芯2的齿部2b之间，与转子4的内周面部4a相对配置。另外，霍尔IC50a、 50b.50c.50d被填充在检测传感器6的填充材料150保护。转子4绕定子芯2旋转时，各霍 尔IC50a、50b、50c、50d检测从磁铁16产生的磁束的方向转变，检测传感器6检测转子4的 旋转位置。因为霍尔IC50a、50b、50c、50d检测配设于转子4的内周面部4a的磁铁16的磁 场本身，所以检测传感器6正确地检测出转子4的旋转位置。而且，没有必要象以前那样在 转子4的轮毂部14上设置磁铁16。因此，轮毂部14的轴长被缩短，部品件数减少。另外， 因为发动机按规定的时刻点火，所以发动机的输出增加，燃料的消耗降低。另外，霍尔IC50a、50b、50c、50d分别被脚部80a、80b、80c、80d收容，所以被配置于 定子芯2的齿部2b之间。因此，各霍尔IC50a、50b、50c、50d不受被励磁的线圈10所产生 的磁场的影响。所以霍尔IC50a、50b、50c、50d准确地检测出从磁铁16产生的磁束的方向 转变。各霍尔IC50a、50b、50c、50d与导线IOOa电连接，导线IOOa被保护管102a包住。 同样，线圈10与导线IOOb电连接，导线IOOb被保护管102b包住。保护管102a、102b由固 定于定子芯2的保持部件130保持。导线IOOaUOOb通过保护管102a、102b被保持部件 130保持，并引出至转子4的外侧，与控制部连接。另外，保持部件130是通过对平板状的金 属板进行冲压加工而形成的，并通过拧入定子芯2的螺丝132固定于定子芯2。图4是表示从定子芯2的主体部2a取出检测传感器6后的状态的正视图。图5 是定子芯的透视图，图6是绝缘体的透视图。突出形成于检测传感器6的外侧的底面部6d的脚部80a、80b、80c、80d具有从检 测传感器6的外侧的底面部6d突出形成的基端部82、从基端部82延伸出来形成的中间部 84、和从中间部84延伸出来形成的前端部86。基端部82的宽度比中间部84的宽度大，前 端部86的宽度和中间部84的宽度相同。另外，脚部80a、80b、80c、80d的前端部86具有以 与中间部84的厚度相同的厚度形成的厚壁部86a，和1对厚度比厚壁部86a的厚度薄的薄 壁部86b。另外，厚壁部86a也比中间部84的宽度狭小，并被配置于1对薄肉部86b之间。定子芯2具有形成为圆环状的主体部2a和18个从主体部2a突出形成放射状的 齿部2b，齿部2b形成为俯视T字状。在齿部2b上安装有绝缘体110。因此，线圈10通过 绝缘体110缠绕在齿部2b上。另外，因为在缠绕于齿部2b的线圈10上涂抹清漆材料等， 所以线圈10可靠地固定在齿部2b上。在齿部2b的前端部3a的两端形成有缺口部3c，齿部2b的前端部3b的一端形成 有缺口部3c。另外，各缺口部3c相互相对地配置。即，形成于齿部2b的缺口部3c形成4 个容纳部140a、140b、140c、140d。检测传感器6的脚部80a、80b、80c、80d可分别插入容纳 部 140a、140b、140c、140d。另外，在定子芯2的主体部2a上形成有贯通孔2c，贯通孔2c内插入有螺栓(未图 示)。螺栓被拧入形成于发动机盒的螺栓孔(未图示)，定子芯2被固定于发动机盒上。脚部80a、80b、80c、80d的中间部84的两端上形成有肋84a，在脚部80a、80b、80c、 80d的前端部86上，形成有厚壁部86a和薄壁部86b。脚部80a、80b、80C、80d插入容纳部 140a、140b、140c、140d时，厚壁部86a就被设置于齿部2b之间。容纳部140a、140b、140c、140d的一边的面抵接在形成于中间部84的肋84a上，容纳部140a、140b、140c、140d的另一 边的面抵接在形成于前端部86的薄壁部86b上。因此，脚部80a、80b、80c、80d插入容纳部 140a、140b、140c、140d时，检测传感器6不会倾倒。绝缘体110是由树脂等绝缘材料构成的绝缘部件，具有形成为圆环状的壁部112、 和18个从壁部112的外周面突出形成放射状的齿保护部114。齿保护部114具有前端部 114a、114b和主体部114c，并形成为与定子芯2的齿部2b大致相同的形状。另外，齿保护 部114的主体部114c上形成有多个槽部114d。因此，线圈10被均勻地缠绕于定子芯2的 各齿部上。另外，在齿保护部114的前端部114a的两端形成有锥形状的缺口部 116，在齿保 护部114的前端部114b的一端形成有锥形状的缺口部116。形成于前端部114a、114b的 缺口部116相互相对地配置。因为线圈10沿着锥形状的缺口部116缠绕在各齿部2b上， 所以操作者能够高效率地将线圈10缠绕在定子芯2的齿部2b上。另外，锥形状的缺口部 116强化前端部114a、114b，绝缘体110的刚性增强。绝缘体110的壁部112的内周面上形成有平板部115，平板部115包含端子120被 铸模成型。另外，缠绕于定子芯2的线圈10连接在端子120上。被固定在平板部115上的端子120被绝缘体110的壁部112围绕，所以不与缠绕 于齿部2b的线圈10接触。因此，线圈10的卷线工作可以自动化。图7是转子4的内周面部4a的展开图。配设在转子4的内周面部4a的磁铁16 具有6个被N极磁化的磁铁16a、5个被S极磁化的磁铁16b、和1个具备被N极磁化的磁 极部160 (第1磁极部)和被S极磁化的磁极部162 (第2磁极部)的磁铁16c (主磁铁)。 另外，磁铁16c的磁极部160形成于磁铁16c的一端，并设置于配置有霍尔IC50a的位置Ml 和配置有霍尔IC50b、50c、50d的位置M2之间。另外，磁极部162的轴方向的长度也被设定为比磁极部160的轴方向的长度充分 长。在本实施方式，磁极部162具有磁极部160的轴方向的长度的大约8倍的长度。而且， 形成于磁铁16c的磁极部162的轴方向的长度形成得比磁铁16c的磁极部160的轴方向的 长度足够长即可。因为霍尔IC50a配置于接近转子4的开口周缘部4c的位置Ml，所以检测从磁铁 16a、16b、16c的一端产生的磁束的方向的转变。因为霍尔IC50b、50c、50d配置在与磁铁 16a、16b、16c相对的位置M2上，所以检测从磁铁16a、16b、16c的中央产生的磁束的方向的转变。图8是检测传感器6的后视图，图9是检测传感器6的后透视图。检测传感器6 形成为大致扇状，在检测传感器6的外周面部6b上形成有支撑部64，在检测传感器6的内 周面部6a上，形成有支撑部62和外壳68。支撑部62具有1对从检测传感器6的内周面 部6a突出形成的腕部62a、62b和连接1对腕部62a、62b的连接部62c，连接部62c被螺丝 等连接部件固定在定子芯2的主体部2a上。另外，外壳68具有对着腕部62a形成开口的 开口部68a、对着脚部80a的延伸方向形成开口的开口部68b、连接开口部68a和开口部68b 的引导部68c和形成为梯形的壁部68d。另外，形成于外壳68的引导部68c屈曲形成，并面 向检测传感器6的外侧的底面部6d倾斜。因此，与霍尔IC50a、50b、50c、50d电连接的导线 IOOa跨过腕部62a插入开口部68a，并沿着引导部68c被弓|导至开口部68b。
另外，检测传感器6的外侧的底面部6d具有6个沿着检测传感器6的内周面部6a 形成的插入部72和7个突出片92a、92b，被引导至开口部68b的导线IOOa插入各插入部 72。而且，因为对插入部72实施圆角加工，所以导线IOOa被圆滑地插入插入部72。1对形成于检测传感器6的外侧的底面部6d的突出片92a分别具有1个肋93， 5个突出片92b分别具有2个肋93。另外，5个突出片92b被等间隔地配置于1对突出片 92a之间。因此，形成于突出片92a、92b的肋93相互相对地配置。插入各插入部72的导线 IOOa分别设置于突出片92a、92b之间，并被肋93压溃。导线IOOa由突出片92a、92b可靠 地保持，所以不会从插入部72脱落。图10是检测传感器6的透视图，向检测传感器6填充的填充材料150被拆除。另 夕卜，图11是检测传感器6的分解透视图。图12是传感器单元32的分解透视图，图13是基 座部件42的后视图。如图10所示，检测传感器6具有形成为大致扇状的传感器盒60，和收容在传感器 盒60的传感器单元32。传感器盒60具有收容传感器单元32的传感器单元收容部66，1对 固定部70突出形成于传感器单元收容部66的内侧的底面部66c。如图11所示，传感器单元32具有形成为大致扇状的基板34、固定在基板34的大 致扇形的基座部件42和4个安装在基座部件42的霍尔IC50a、50b、50c、50d。另外，在基板 34上，形成有1对贯通孔36和1对贯通孔39，形成于基座部件42的固定部49插入贯通孔 36，固定部70插入贯通孔39。这样，传感器单元32被固定在传感器单元收容部66内。如图12所示，基板34形成为大致扇形，在基板34的内周部34a形成有6个贯通 孔38，在基板34的外周部34b上分别形成4个贯通孔35a、35b、35c。另外，如上所述，形成 于基座部件42的固定部49插入形成于基板34的贯通孔36，形成于传感器盒60的固定部 70插入形成于基板34的贯通孔39。4个霍尔IC50a、50b、50c、50d分别具有检测磁铁16的磁束的方向转变的传感器元 件52，和3根从传感器元件52延伸出来的引脚54a、54b、54c。另外，霍尔IC50a的3根引 脚54a、54b、54c的长度比霍尔IC50b、50c、50d的引脚54a、54b、54c的长度短。如图12、图13所示，基座部件42具有大致扇形的主体部44、4个从主体部44的一边的平面突出形成的夹具片46a、46b、46c、46d、和从另一边的平面突出形成的固定部49。 夹具片46a、46b、46c、46d，分别具有从主体部44的一边的平面突出形成的基端部47a和从 基端部47a延伸出来形成的前端部47b，前端部47b的宽度形成得比基端部47a的宽度小。 另外，霍尔IC50a、50b、50c、50d安装在各夹具片46a、46b、46c、46d上。夹具片46a的前端部47b的长度形成得比夹具片46b、46c、46d的前端部47b的长 度短。因此，霍尔IC50a设置在比配置有霍尔IC50b、50c、50d的位置接近基板34的位置 上。因此，如图7所示，霍尔IC50a配置在接近转子4的开口周缘部4c的位置Ml上，霍尔 IC50b、50c、50d配置在与磁铁16a、16b、16c相对的位置M2上。而且，基座部件42的主体部44具有各4个缺口部45a、45b、45c，各缺口部45a、 45b,45c与形成于基板34的贯通孔35a、35b、35c重叠配置。因此，安装在夹具片46a、46b、 46c、46d的霍尔IC50a、50b、50c、50d的引脚54a、54b、54c通过形成于基座部件42的缺口部 45a、45b、45c，插入形成于基板34的贯通孔35a、35b、35c。另外，在各夹具片46a、46b、46c、46d上形成有对应于缺口部45a、45b、45c的槽部48a、48b、48c。因此，霍尔IC50a、50b、50c、50d的引脚54a、54b、54c分别被埋没于槽部48a、 48b,48c内，所以夹具片46a、46b、46c、46d不会大型化。另外，6个形成于基板34的内周部34a的贯通孔38，分别被仅相隔距离Ll等间隔地配置。同样，6个形成于传感器盒60的插入部72，分别仅相隔距离Ll等间隔地被形成。 因此，传感器单元32被固定在传感器单元收容部66上时，形成于基板34的贯通孔38分别 与插入部72重叠配置。而且，如上所述，导线IOOa插入插入部72。插入部72略微隆起地形成，所以在插 入部72和基板34之间只形成略微的间隙。因此，从检测传感器6的外侧的底面部6d插入 插入部72的导线IOOa插入到形成于基盘34的贯通孔38。插入形成于基板34的贯通孔35a、35b、35c的各引脚54a、54b、54c通过焊料与基 板34电连接。同样，插入形成于基板34的贯通孔38的导线IOOa通过焊料与基板34电连 接。S卩，引脚54a、54b、54c和导线IOOa分别电连接。另外，如上所述，传感器单元32通过形成于基座部件44的固定部49和形成于传 感器盒60的固定部70固定在传感器盒60上。即，操作员不用支撑传感器单元32，能够进 行引脚54a、54b、54c和基板34的焊接工作，以及导线IOOa和基板34的焊接工作。在传感器单元收容部66的内侧的底面部66c形成有1对台座部74。配置在传感 器单元收容部66的基板34的外周部34b由基座部件42的主体部44支撑，基板34的内周 部34a由台座部74支撑。台座部74的高度与基座部件42的主体部44的厚度相等，所以 传感器单元32被稳定地配置于传感器单元收容部66内。图14是传感器盒60的正视图，图15是脚部80a的剖视图，图16是脚部80b、80c、 80d的剖视图。图17是凹部88的放大图。图18是插入部72的放大图，图19是插入部72 的剖视图。如图15、图16所示，形成于传感器盒60的脚部80a、80b、80c、80d的基端部82分 别具有凹部88，中间部84分别具有凹部90。凹部88对着传感器单元收容部66的内侧的 底面部66c形成开口，凹部90对着凹部88的底面部88a形成开口。因此，传感器单元32 固定于传感器单元收容部66时，霍尔IC50a、50b、50c、50d就被插入凹部90内。另外，凹部 88的开口部88b的开口面积比凹部90的开口部90b的开口面积大。凹部88的壁部88c对着传感器单元收容部66的内侧的底面部66c倾斜被形成。 因此，各霍尔IC50a、50b、50c、50d分别沿着凹部88的壁部88c插入凹部90内。即，操作员 能够轻松地将霍尔IC50a、50b、50c、50d配置于凹部90内。另外，如图17所示，在凹部90形成有2个肋91a。因此，插入凹部90内的霍尔 IC50a、50b、50c、50d配置于规定的位置。形成于脚部80a内的肋91a的长度比被形成于脚部80b、80c、80d内的肋91a的长 度长。因此，即使是将霍尔IC50a配置于接近转子4的开口周缘部4c的位置Ml上的情况 下，由于霍尔IC50a抵接于肋91a，因而能够配置在规定的位置。如上所述，填充材料150被填充在传感器单元收容部66内。如图17所述，形成于 传感器单元收容部66的凹部88具有宽度W1，如图13所示，基座部件42的主体部44具有 比凹部88的宽度Wl小的宽度W2。因此，即使霍尔IC50a、50b、50c、50d被配置于凹部90 内，凹部88的开口部88b也不会被基座部件42的主体部44覆盖。因此，填充在传感器单元收容部66的填充材料150不受基座部件42阻碍，被填充在凹部90内。如上所述，引脚54a、54b、54c埋没于形成在夹具片46a、46b、46c、46d的槽部48a、 48b,48c内，所以夹具片46a、46b、46c、46d不会大型化。而且，3个槽部91b形成于凹部90。 因此，夹具片46a、46b、46c、46d不密封凹部90地配置于凹部90内。因此，填充材料150不 受夹具片46a、46b、46c、46d阻碍地填充在凹部90内。如图18、图19所示，6个肋73等间隔地形成于形成在传感器盒60上的插入部72。 因此，导线100a被肋73压溃地插入插入部72。导线100a被肋73压溃时，导线100a变形， 侵入肋73之间的间隙。因此，填充在传感器单元收容部66的填充材料150不会通过插入 部72向传感器盒60的外部泄漏出去。而且，如图18、图19所示，因为肋73形成为三角锥状，所以将导线100a插入插入 部72时，导线100a和肋73的接触面积变小。因此，操作员能够高效率地将导线100a插入 插入部72。另外，如图12所示，在基座部件42的大致中央处形成有半圆形状的缺口部45d，在 固定于基座部件42上的基板34的大致中央处形成有贯通孔37。形成于基板34的贯通孔 37与形成于基座部件42的缺口部45d重叠配置，因此传感器单元收容部66的内侧的底面 部66c通过缺口部45d和贯通孔37外露。因此，积累在传感器盒60的内侧的底面部66c 和传感器单元32之间的空气，通过与缺口部45d重叠配置的贯通孔37，排出到传感器盒60 的外部。即，空气不会滞留在传感器单元32和传感器单元收容部66的内侧的底面部66c 之间，所以传感器单元32可靠地被填充材料150保护。图20是表示控制部所生成的信号的波形的图。如上所述，霍尔IC50a、50b、50c、50d的引脚54a、54b、54c通过基板32与导线100a 电连接，导线100a与控制部电连接。因此，霍尔IC50a、50b、50c、50d检测出从磁铁16a、16b、 16c产生的磁束的方向转变时，如图20所示，控制部生成信号SI、S2、S3、S4。S卩，检测出从磁铁16b产生的磁束的霍尔IC50a、50b、50c、50d检测出从磁铁16a 产生的磁束时，控制部使信号S1、S2、S3、S4的电平变高。另外，检测出从磁铁16a产生的磁 束的霍尔IC50a、50b、50c、50d检测出从磁铁16b产生的磁束时，控制部使信号SI、S2、S3、 S4的电平变低。另外，检测出从磁铁16a产生的磁束的霍尔IC50b、50c、50d检测出从磁铁16c产 生的磁束时，控制部使信号S2、S3、S4的电平变低。另外，检测出从磁铁16c产生的磁束的 霍尔IC50b、50c、50d检测出从磁铁16a产生的磁束时，控制部使信号S2、S3、S4的电平变
尚o但是，霍尔IC50a配置于接近转子4的开口周缘部4c的位置Ml上，所以检测从磁 铁16a、16b、16c的一端产生的磁束的方向的转变。另外，形成于磁铁16c的一端的磁极部 160通过与相邻的磁铁16a的磁极相同的N极被磁化。检测出从磁铁16a产生的磁束的霍 尔IC50a即使检测出从磁铁16c产生的磁束，控制部也不使信号S1的电平变化。同样，检 测出从磁铁16c产生的磁束的霍尔IC50a即使检测出从磁铁16a产生的磁束，控制部也不 使信号S1的电平变化。S卩，在检测出从磁铁16a产生的磁束的霍尔IC50a检测出从磁铁16c产生的磁束 的时刻T1，和检测出从磁铁16c产生的磁束的霍尔IC50a检测出从磁铁16a产生的磁束的时刻T2之间，控制部不使信号S1的电平变低。而且，控制部在时刻T1和时刻T2之间，根 据使信号S3的电平变高的时刻T3，将发动机点火。 另外，本实施方式的起动发电机1是三相交流式的无刷马达，所以霍尔IC50b、 50c、50d分别与V相、W相、U相的线圈10对应地配置。因此，霍尔IC50b、50c、50d检测出 磁铁16的磁束的方向转变时，控制部生成信号S2、S3、S4，并使其对应于V相、W相、U相。 而且，控制部检测出转子4相对于线圈10的位置时，通过控制向各相的线圈10供给电流的 时刻，驱动起动发电机1。
权利要求
一种起动发电机，其具有由具备多个形成为T字状的齿部的磁性材料构成的定子芯；被缠绕于所述定子芯的齿部的线圈；绕所述定子芯旋转的碗状的转子；在所述转子的内周面磁极交替地配置的多个磁铁；和检测所述转子的旋转位置的检测传感器，所述起动发电机的特征在于，所述多个磁铁当中，预先被确定的主磁铁具有形成于所述主磁铁的一端，并以与相邻的两边的磁铁的磁极相同的磁极被磁化的第1磁极部；和以与相邻的两边的磁铁的磁极不同的磁极被磁化的第2磁极部，所述检测传感器具有检测包含所述第1磁极部的所述多个磁铁的一端产生的磁束的第1霍尔IC；和配置在与所述多个磁铁相对的位置，并检测包含所述第2磁极部的所述多个磁铁产生的磁束的多个第2霍尔IC。
2.如权利要求1所述的起动发电机，其特征在于，所述检测传感器具有收容所述第1 霍尔IC的第1脚部；和分别收容所述多个第2霍尔IC的多个第2脚部，所述定子芯的齿部具有用来插入所述第1脚部以及所述多个第2脚部的容纳部。
3.如权利要求2所述的起动发电机，其特征在于，所述检测传感器具有具备所述第1 脚部以及所述多个第2脚部的扇形的传感器盒；和收容在所述传感器盒中，并与所述第1霍 尔IC以及所述多个第2霍尔IC电连接的基板，所述检测传感器配置于所述定子芯上。
4.如权利要求1至权利要求3所述的起动发电机，其特征在于，所述第1霍尔IC配置 在接近所述转子的开口周缘部的位置。
5.如权利要求1至权利要求3中任一项所述的起动发电机，其特征在于，所述主磁铁由 1块磁铁形成。
全文摘要
本发明提供一种小型的起动发电机，其具备能正确地检测出转子的旋转位置的检测传感器。起动发电机具备多个设置在转子的内周面的磁铁和配置于与磁铁相对的位置的检测传感器，在多个磁铁当中，主磁铁具有以与相邻磁铁的磁极相同的磁极被磁铁的一端磁化的第1磁极部，检测传感器具有检测出从磁铁一端产生的磁束的方向转变的第1霍尔IC、和检测出磁铁产生的磁束的方向转变的第2霍尔IC。因此，霍尔IC检测出配置于转子内周面的磁铁产生的磁场本身，检测传感器正确地检测出转子的旋转位置。
文档编号H02K1/14GK101814814SQ200910118708
公开日2010年8月25日 申请日期2009年2月24日 优先权日2009年2月24日
发明者松井孝典, 萩村将巳 申请人:株式会社美姿把
技术领域：
本发明涉及设置于摩托车的发动机等的起动发电机的技术领域。
背景技术：
一般，作为设置于摩托车的发动机的起动发电机，公知的有具有使发动机起动的 功能和进行发电的功能的外转子型的起动发电机。这种起动发电机具有固定在发动机的外 壁上的定子芯、和被固定在发动机的曲轴并绕定子芯旋转的外转子(转子)。定子芯是多块 由磁性材料构成的芯板层叠形成，具有形成为圆环状的主体部、和从主体部以放射状突出 形成的T字形状的齿部，在定子芯的齿部缠绕着线圈。外转子形成为由磁性材料构成的有 底圆筒状，圆筒状的轮毂部突出形成于外转子的内侧的底面部。另外，发动机的曲轴固定在 形成于外转子的轮毂部，多个励磁磁铁等间隔地配设在外转子的内周面。缠绕在定子芯的齿部的线圈与未图示的电池电连接。因此，向线圈供给电流时，缠 绕于定子芯的线圈就被励磁，在外转子沿圆周方向产生力。即，从电池向线圈供给电流时， 外转子就会绕定子芯旋转，结果，发动机的曲轴旋转，起动发动机。发动机起动时，发动机的曲轴旋转，外转子就环绕缠绕有线圈的定子芯旋转。而 且，外转子按规定的旋转数绕定子芯开始旋转时，由配设于外转子的内周面的励磁磁铁形 成的磁场横穿过缠绕在定子芯的齿部的线圈。因此，在缠绕于定子芯的齿部的线圈产生感 应电动势。而且，在线圈产生的感应电动势，通过与线圈电性且机械连接的导线，被蓄积到 电池中，再供给到与电池连接的控制部和附属电机设备。在外转子的轮毂部安装有检测换流位置用的马达用磁铁和用于检测点火时刻基 准信号的点火用磁铁，在定子芯上安装有具备3个马达用霍尔IC(第2霍尔IC、第3霍尔 IC、第4霍尔IC)的换流位置检测传感器(检测传感器)，和具有点火用霍尔IC (第1霍尔 IC)的点火时刻基准信号检测传感器(检测传感器)。另外，3个马达用霍尔IC和点火用霍 尔IC分别与控制电路电连接。马达用磁铁是N极和S极在圆周方向交替被磁化的圆环形 状的磁铁，点火用磁铁是N极和S极分别一次一个地被磁化的圆环形状的磁铁。另外，被点 火用磁铁的N极磁化的范围比被S极磁化的范围狭小很多。换流位置检测传感器的3个马达用霍尔IC被配置于与马达用磁铁相对的位置，点 火用霍尔IC被配置于与安装在轮毂部的点火用磁铁相对的位置。另外，3个马达用霍尔IC 和点火用霍尔IC安装在外转子的轮毂部。因此，外转子绕定子芯旋转时，通过换流位置检 测传感器的磁束变化。而且，换流位置检测传感器的3个马达用霍尔IC，检测在固定于轮毂 部的马达用磁铁和换流位置检测传感器之间产生的磁束的方向的转变。同样，点火时刻基 准信号检测传感器的点火用霍尔IC，检测在固定于轮毂部的点火用磁铁和点火时刻基准信 号检测传感器之间产生的磁束的方向的转变。而且，各霍尔IC检测出磁束时，控制部生成 信号，各霍尔IC检测出的磁束的方向转变时，控制部变化信号的电平。即，检测出被S极磁 化的磁铁的磁束的各霍尔IC，检测出被N极磁化的磁铁的磁束时，控制部使信号的电平变 高。同样，检测出被N极磁化的磁铁的磁束的各霍尔IC，检测出被S极磁化的磁铁的磁束时，控制部使信号的电平变低。控制部基于换流位置检测传感器检测出磁束的方向的转变时生成的信号，向缠绕 于定子芯的线圈供给电流，驱动马达。另外，控制部基于点火时刻基准信号检测传感器检测 出磁束的方向的转变时生成的信号，控制发动机的点火时刻(例如，参照专利文献1)。专利文献1 日本特开2003-14831
发明内容
然而，在所述以前的技术中，马达用磁铁和点火用磁铁这两者在轴方向被并排地 设置于外转子的轮毂部。因此，为了不干涉定子芯，在与这些磁铁相对的位置配置霍尔IC， 不得不增长轮毂部的轴长。另外，马达用磁铁在外转子的内周面对应于多个励磁磁铁的磁化位置被磁化。但 是，因为马达用磁铁的直径小，与励磁磁铁相比，进行精度高的磁化是困难的。另外，马达 用磁铁在从规定位置稍微偏离的位置被磁化时，检测传感器不能正确地检测出外转子的位 置。因此，控制部不能按规定的时刻将发动机点火，发动机的输出功率减少，燃料的消耗增 加。为了将发动机按规定的时刻点火，使发动机的输出功率增加，使燃料的消耗降低， 人们期待一种具备能正确地检测出外转子的位置的检测传感器的小型的起动发电机，本发 明的目的是提供能解决这些课题的起动发电机。技术方案1所述的发明是一种起动发电机，其具有由具备多个形成为T字状的 齿部的磁性材料构成的定子芯；被缠绕于定子芯的齿部的线圈；绕定子芯旋转的碗状的转 子；在转子的内周面磁极交替地配置的多个磁铁；和检测转子的旋转位置的检测传感器， 其特征在于，多个磁铁当中，预先被确定的主磁铁具有形成于主磁铁的一端，并以与相邻 的两边的磁铁的磁极相同的磁极被磁化的第1磁极部；和以与相邻的两边的磁铁的磁极不 同的磁极被磁化的第2磁极部，检测传感器具有检测包含第1磁极部的多个磁铁的一端产 生的磁束的第1霍尔IC ；和配置在与多个磁铁相对的位置，并检测包含第2磁极部的多个 磁铁产生的磁束的多个第2霍尔IC。技术方案2所述的发明是如技术方案1所述的起动发电机，其特征在于，检测传感 器具有收容第ι霍尔IC的第1脚部；和分别收容多个第2霍尔IC的多个第2脚部，定子芯 的齿部具有用来插入第1脚部以及多个第2脚部的容纳部。技术方案3所述的发明是如技术方案2所述的起动发电机，其特征在于，检测传感 器具有具备第1脚部以及多个第2脚部的扇形的传感器盒；和被收容在传感器盒中，并与 第1霍尔IC以及多个第2霍尔IC电连接的基板，所述检测传感器被配置于定子芯上。技术方案4所述的发明是如技术方案1至技术方案3所述的起动发电机，其特征 在于，第1霍尔IC配置在接近转子的开口周缘部的位置。技术方案5所述的发明是如技术方案1至技术方案3中任一项所述的起动发电 机，其特征在于，主磁铁由1块磁铁形成。根据技术方案1所述的发明，多个磁铁磁极交替地配置于转子的内周面，主磁铁 具有以与相邻磁铁的磁极相同的磁极被磁铁的一端磁化的第1磁极部；和以与相邻磁铁的 磁极不同的磁极被磁化的第2磁极部，检测传感器具有检测由包含第1磁极部的磁铁的一端产生的磁束的方向转变的第1霍尔IC ；和配置在与磁铁相对的位置，检测包含第2磁极 部的磁铁产生的磁束的方向转变的第2霍尔IC。因为霍尔IC检测出配置在转子的内周面 的磁铁所产生的磁场，所以检测传感器正确地检测出转子的旋转位置。因此，发动机按规定 的时刻点火，发动机的输出功率增加，燃料的消耗降低。根据技术方案2所述的发明，各霍尔IC被收容于检测传感器的脚部，脚部被配置在形成于定子芯的齿部的容纳部中。即，霍尔IC不受缠绕在齿部的线圈所产生的磁场的影 响，而检测出配置于转子的内周面的磁铁所产生的磁场本身。因为发动机按规定的时刻点 火，所以发动机的输出功率增加，燃料的消耗降低。根据技术方案3所述的发明，扇形的传感器盒具备第1脚部以及第2脚部，并收容 与第1霍尔IC以及第2霍尔IC电连接的基板，并被配置于定子芯上。因此，第1霍尔IC 以及多个第2霍尔IC被传感器盒保护，并准确地检测出磁铁一端产生的磁束的方向转变。 艮口，检测传感器正确地检测出转子的旋转位置。因为发动机按规定的时刻点火，所以发动机 的输出功率增加，燃料的消耗降低。根据技术方案4所述的发明，第1霍尔IC配置于接近转子的开口周缘部的位置。 因此，第1霍尔IC不受磁铁产生的磁场的影响，检测包含第1磁极部的磁铁的一端所产生 的磁束的方向转变。所以，检测传感器正确地检测出转子的旋转位置。因为发动机按规定 的时刻点火，所以发动机的输出功率增加，燃料的消耗降低。根据技术方案5所述的发明，主磁铁由1块磁铁形成。因此，具有第1磁极部和第 2磁极部的主磁铁容易制造。即，检测精度优越的起动发电机容易制造。
图1是本发明实施方式的起动发电机的透视图。图2是图1的起动发电机的A-A剖视图。图3是图1的起动发电机的俯视图。图4是起动发电机的分解图。图5是定子芯的透视图。图6是绝缘体的透视图。图7是转子的内周面部的展开图。图8是检测传感器的后视图。图9是检测传感器的后透视图。图10是检测传感器的透视图。图11是检测传感器的分解透视图。图12是传感器单元的分解透视图。图13是基座部件的后视图。图14是传感器盒的俯视图。图15是图14的B-B剖视图。图16是图14的C-C剖视图。图17是图14的D部放大图。图18是图14的E部放大图。
图19是图18的F-F剖视图。图20是表示控制部生成的信号的图。符号的说明1 起动发电机2 定子芯2a 主体部2b 齿部2c 贯通孔3a、3b 先端部3c 缺口部4 转子4a 内周面部4b 底面部4c 开口周缘部4d 凸模6 检测传感器6a 内周面部6b 外周面部6d 底面部10 线圈12 磁轭12a 底面部14 轮毂部16 磁铁16a、16b 磁铁16c 磁铁(主磁铁)18 磁铁套32 传感器单元34 基板34a 内周部34b 外周部35a、35b、35c 贯通孔36、37、38、39 贯通孔42 基座部件44 主体部45a、45b、45c、45d 缺口部46a、46b、46c、46d 夹具片47a 基端部47b 前端部
48a、48b、48c 槽部49 固定部50a 霍尔 IC(第 1 霍尔 IC)50b,50c,50d 霍尔 IC(第 2 霍尔 IC)54a、54b、54c 引脚60 传感器盒62 支撑部62a、62b 腕部62c 连接部64 支撑部66 传感器单元收容部66c 底面部68 夕卜壳68a、68b 开口部68c 引导部68d 壁部70 固定部72 插入部73 肋74 台座部80a、80b、80c、80d 脚部82 基端部84 中间部84a 肋86 前端部86a 厚壁部86b 薄壁部88 凹部(第1凹部)88a 底面部88b 开口部90 凹部(第2凹部)90b 开口部91a 肋91b 槽部92a,92b 突出片93 肋IOOaUOOb 导线102a、102b 保护管110 绝缘体
112 壁部114齿保持部114a、114b先端部114c 本体部114d 槽部116 缺口部120 端子130保持部件132 螺丝140a、140b、140c、140d 容纳部160磁极部(第1磁极部)162磁极部(第2磁极部)Ml霍尔IC50a被配置的位置M2 霍尔IC50b、50c、50d被配置的位置S1、S2、S3、S4 信号Su, Sv, Sw 信号
具体实施例方式下面，基于图1到图20，对本发明实施方式的起动发电机进行说明。图1是本发明的实施方式的起动发电机1的透视图，图2是图1的起动发电机1 的A-A剖视图，图3是起动发电机1的正视图。如图1、图2、图3所示，起动发电机1具有 固定于车辆的发动机(未图示)的定子芯2、固定于发动机的曲轴(未图示)的转子4、和 检测转子4的旋转位置的大致扇形的检测传感器6。定子芯2是多个由磁性材料构成的芯板层叠而形成的，具有形成为圆环状的主体 部2a和18个形成为T字状的齿部2b，在齿部2b上安装有绝缘体110。另外，通过绝缘体 110，线圈10缠绕于齿部2b上。固定在发动机曲轴上的转子4具有由磁性材料构成的碗状的磁轭12和固定于磁 轭12的底面部12a的轮毂部14，在转子4的内周面部4a上，磁极交替地配设有12个磁铁 16。未图示的控制部向缠绕在定子芯2的线圈10供给电流，使转子4旋转。因为转子 4连接着未图示的发动机的曲轴，转子4旋转时，连接在转子4上的发动机的曲轴旋转，使发 动机起动。发动机起动后，转子4伴随发动机的旋转绕定子芯2旋转时，缠绕在定子芯2的线 圈10中就会产生感应电动势。另外，磁铁16被磁铁套18保护，磁铁套18被形成于转子4 的底面部4b的凸模4d铆接固定。检测传感器6具有从检测传感器的内周面部6a突出形成的支撑部62，和从检测传 感器6的外周面部6b突出形成的支撑部64。支撑部62被未图示的螺丝等固定于定子芯2 的主体部2a，支撑部64被未图示的螺栓等固定于车辆的发动机。即，检测传感器6通过支 撑部62被固定于定子芯2的主体部2a，通过支撑部64被固定于车辆的发动机。
检测传感器6具有突出形成于检测传感器6外侧的底面部6d的脚部80a、80b、 80c、80d，脚部 80a、80b、80c、80d 分别收容霍尔 IC50a、50b、50c、50d。脚部 80a、80b、80c、80d 分别设置于定子芯2的齿部2b之间，与转子4的内周面部4a相对配置。另外，霍尔IC50a、 50b.50c.50d被填充在检测传感器6的填充材料150保护。转子4绕定子芯2旋转时，各霍 尔IC50a、50b、50c、50d检测从磁铁16产生的磁束的方向转变，检测传感器6检测转子4的 旋转位置。因为霍尔IC50a、50b、50c、50d检测配设于转子4的内周面部4a的磁铁16的磁 场本身，所以检测传感器6正确地检测出转子4的旋转位置。而且，没有必要象以前那样在 转子4的轮毂部14上设置磁铁16。因此，轮毂部14的轴长被缩短，部品件数减少。另外， 因为发动机按规定的时刻点火，所以发动机的输出增加，燃料的消耗降低。另外，霍尔IC50a、50b、50c、50d分别被脚部80a、80b、80c、80d收容，所以被配置于 定子芯2的齿部2b之间。因此，各霍尔IC50a、50b、50c、50d不受被励磁的线圈10所产生 的磁场的影响。所以霍尔IC50a、50b、50c、50d准确地检测出从磁铁16产生的磁束的方向 转变。各霍尔IC50a、50b、50c、50d与导线IOOa电连接，导线IOOa被保护管102a包住。 同样，线圈10与导线IOOb电连接，导线IOOb被保护管102b包住。保护管102a、102b由固 定于定子芯2的保持部件130保持。导线IOOaUOOb通过保护管102a、102b被保持部件 130保持，并引出至转子4的外侧，与控制部连接。另外，保持部件130是通过对平板状的金 属板进行冲压加工而形成的，并通过拧入定子芯2的螺丝132固定于定子芯2。图4是表示从定子芯2的主体部2a取出检测传感器6后的状态的正视图。图5 是定子芯的透视图，图6是绝缘体的透视图。突出形成于检测传感器6的外侧的底面部6d的脚部80a、80b、80c、80d具有从检 测传感器6的外侧的底面部6d突出形成的基端部82、从基端部82延伸出来形成的中间部 84、和从中间部84延伸出来形成的前端部86。基端部82的宽度比中间部84的宽度大，前 端部86的宽度和中间部84的宽度相同。另外，脚部80a、80b、80c、80d的前端部86具有以 与中间部84的厚度相同的厚度形成的厚壁部86a，和1对厚度比厚壁部86a的厚度薄的薄 壁部86b。另外，厚壁部86a也比中间部84的宽度狭小，并被配置于1对薄肉部86b之间。定子芯2具有形成为圆环状的主体部2a和18个从主体部2a突出形成放射状的 齿部2b，齿部2b形成为俯视T字状。在齿部2b上安装有绝缘体110。因此，线圈10通过 绝缘体110缠绕在齿部2b上。另外，因为在缠绕于齿部2b的线圈10上涂抹清漆材料等， 所以线圈10可靠地固定在齿部2b上。在齿部2b的前端部3a的两端形成有缺口部3c，齿部2b的前端部3b的一端形成 有缺口部3c。另外，各缺口部3c相互相对地配置。即，形成于齿部2b的缺口部3c形成4 个容纳部140a、140b、140c、140d。检测传感器6的脚部80a、80b、80c、80d可分别插入容纳 部 140a、140b、140c、140d。另外，在定子芯2的主体部2a上形成有贯通孔2c，贯通孔2c内插入有螺栓(未图 示)。螺栓被拧入形成于发动机盒的螺栓孔(未图示)，定子芯2被固定于发动机盒上。脚部80a、80b、80c、80d的中间部84的两端上形成有肋84a，在脚部80a、80b、80c、 80d的前端部86上，形成有厚壁部86a和薄壁部86b。脚部80a、80b、80C、80d插入容纳部 140a、140b、140c、140d时，厚壁部86a就被设置于齿部2b之间。容纳部140a、140b、140c、140d的一边的面抵接在形成于中间部84的肋84a上，容纳部140a、140b、140c、140d的另一 边的面抵接在形成于前端部86的薄壁部86b上。因此，脚部80a、80b、80c、80d插入容纳部 140a、140b、140c、140d时，检测传感器6不会倾倒。绝缘体110是由树脂等绝缘材料构成的绝缘部件，具有形成为圆环状的壁部112、 和18个从壁部112的外周面突出形成放射状的齿保护部114。齿保护部114具有前端部 114a、114b和主体部114c，并形成为与定子芯2的齿部2b大致相同的形状。另外，齿保护 部114的主体部114c上形成有多个槽部114d。因此，线圈10被均勻地缠绕于定子芯2的 各齿部上。另外，在齿保护部114的前端部114a的两端形成有锥形状的缺口部 116，在齿保 护部114的前端部114b的一端形成有锥形状的缺口部116。形成于前端部114a、114b的 缺口部116相互相对地配置。因为线圈10沿着锥形状的缺口部116缠绕在各齿部2b上， 所以操作者能够高效率地将线圈10缠绕在定子芯2的齿部2b上。另外，锥形状的缺口部 116强化前端部114a、114b，绝缘体110的刚性增强。绝缘体110的壁部112的内周面上形成有平板部115，平板部115包含端子120被 铸模成型。另外，缠绕于定子芯2的线圈10连接在端子120上。被固定在平板部115上的端子120被绝缘体110的壁部112围绕，所以不与缠绕 于齿部2b的线圈10接触。因此，线圈10的卷线工作可以自动化。图7是转子4的内周面部4a的展开图。配设在转子4的内周面部4a的磁铁16 具有6个被N极磁化的磁铁16a、5个被S极磁化的磁铁16b、和1个具备被N极磁化的磁 极部160 (第1磁极部)和被S极磁化的磁极部162 (第2磁极部)的磁铁16c (主磁铁)。 另外，磁铁16c的磁极部160形成于磁铁16c的一端，并设置于配置有霍尔IC50a的位置Ml 和配置有霍尔IC50b、50c、50d的位置M2之间。另外，磁极部162的轴方向的长度也被设定为比磁极部160的轴方向的长度充分 长。在本实施方式，磁极部162具有磁极部160的轴方向的长度的大约8倍的长度。而且， 形成于磁铁16c的磁极部162的轴方向的长度形成得比磁铁16c的磁极部160的轴方向的 长度足够长即可。因为霍尔IC50a配置于接近转子4的开口周缘部4c的位置Ml，所以检测从磁铁 16a、16b、16c的一端产生的磁束的方向的转变。因为霍尔IC50b、50c、50d配置在与磁铁 16a、16b、16c相对的位置M2上，所以检测从磁铁16a、16b、16c的中央产生的磁束的方向的转变。图8是检测传感器6的后视图，图9是检测传感器6的后透视图。检测传感器6 形成为大致扇状，在检测传感器6的外周面部6b上形成有支撑部64，在检测传感器6的内 周面部6a上，形成有支撑部62和外壳68。支撑部62具有1对从检测传感器6的内周面 部6a突出形成的腕部62a、62b和连接1对腕部62a、62b的连接部62c，连接部62c被螺丝 等连接部件固定在定子芯2的主体部2a上。另外，外壳68具有对着腕部62a形成开口的 开口部68a、对着脚部80a的延伸方向形成开口的开口部68b、连接开口部68a和开口部68b 的引导部68c和形成为梯形的壁部68d。另外，形成于外壳68的引导部68c屈曲形成，并面 向检测传感器6的外侧的底面部6d倾斜。因此，与霍尔IC50a、50b、50c、50d电连接的导线 IOOa跨过腕部62a插入开口部68a，并沿着引导部68c被弓|导至开口部68b。
另外，检测传感器6的外侧的底面部6d具有6个沿着检测传感器6的内周面部6a 形成的插入部72和7个突出片92a、92b，被引导至开口部68b的导线IOOa插入各插入部 72。而且，因为对插入部72实施圆角加工，所以导线IOOa被圆滑地插入插入部72。1对形成于检测传感器6的外侧的底面部6d的突出片92a分别具有1个肋93， 5个突出片92b分别具有2个肋93。另外，5个突出片92b被等间隔地配置于1对突出片 92a之间。因此，形成于突出片92a、92b的肋93相互相对地配置。插入各插入部72的导线 IOOa分别设置于突出片92a、92b之间，并被肋93压溃。导线IOOa由突出片92a、92b可靠 地保持，所以不会从插入部72脱落。图10是检测传感器6的透视图，向检测传感器6填充的填充材料150被拆除。另 夕卜，图11是检测传感器6的分解透视图。图12是传感器单元32的分解透视图，图13是基 座部件42的后视图。如图10所示，检测传感器6具有形成为大致扇状的传感器盒60，和收容在传感器 盒60的传感器单元32。传感器盒60具有收容传感器单元32的传感器单元收容部66，1对 固定部70突出形成于传感器单元收容部66的内侧的底面部66c。如图11所示，传感器单元32具有形成为大致扇状的基板34、固定在基板34的大 致扇形的基座部件42和4个安装在基座部件42的霍尔IC50a、50b、50c、50d。另外，在基板 34上，形成有1对贯通孔36和1对贯通孔39，形成于基座部件42的固定部49插入贯通孔 36，固定部70插入贯通孔39。这样，传感器单元32被固定在传感器单元收容部66内。如图12所示，基板34形成为大致扇形，在基板34的内周部34a形成有6个贯通 孔38，在基板34的外周部34b上分别形成4个贯通孔35a、35b、35c。另外，如上所述，形成 于基座部件42的固定部49插入形成于基板34的贯通孔36，形成于传感器盒60的固定部 70插入形成于基板34的贯通孔39。4个霍尔IC50a、50b、50c、50d分别具有检测磁铁16的磁束的方向转变的传感器元 件52，和3根从传感器元件52延伸出来的引脚54a、54b、54c。另外，霍尔IC50a的3根引 脚54a、54b、54c的长度比霍尔IC50b、50c、50d的引脚54a、54b、54c的长度短。如图12、图13所示，基座部件42具有大致扇形的主体部44、4个从主体部44的一边的平面突出形成的夹具片46a、46b、46c、46d、和从另一边的平面突出形成的固定部49。 夹具片46a、46b、46c、46d，分别具有从主体部44的一边的平面突出形成的基端部47a和从 基端部47a延伸出来形成的前端部47b，前端部47b的宽度形成得比基端部47a的宽度小。 另外，霍尔IC50a、50b、50c、50d安装在各夹具片46a、46b、46c、46d上。夹具片46a的前端部47b的长度形成得比夹具片46b、46c、46d的前端部47b的长 度短。因此，霍尔IC50a设置在比配置有霍尔IC50b、50c、50d的位置接近基板34的位置 上。因此，如图7所示，霍尔IC50a配置在接近转子4的开口周缘部4c的位置Ml上，霍尔 IC50b、50c、50d配置在与磁铁16a、16b、16c相对的位置M2上。而且，基座部件42的主体部44具有各4个缺口部45a、45b、45c，各缺口部45a、 45b,45c与形成于基板34的贯通孔35a、35b、35c重叠配置。因此，安装在夹具片46a、46b、 46c、46d的霍尔IC50a、50b、50c、50d的引脚54a、54b、54c通过形成于基座部件42的缺口部 45a、45b、45c，插入形成于基板34的贯通孔35a、35b、35c。另外，在各夹具片46a、46b、46c、46d上形成有对应于缺口部45a、45b、45c的槽部48a、48b、48c。因此，霍尔IC50a、50b、50c、50d的引脚54a、54b、54c分别被埋没于槽部48a、 48b,48c内，所以夹具片46a、46b、46c、46d不会大型化。另外，6个形成于基板34的内周部34a的贯通孔38，分别被仅相隔距离Ll等间隔地配置。同样，6个形成于传感器盒60的插入部72，分别仅相隔距离Ll等间隔地被形成。 因此，传感器单元32被固定在传感器单元收容部66上时，形成于基板34的贯通孔38分别 与插入部72重叠配置。而且，如上所述，导线IOOa插入插入部72。插入部72略微隆起地形成，所以在插 入部72和基板34之间只形成略微的间隙。因此，从检测传感器6的外侧的底面部6d插入 插入部72的导线IOOa插入到形成于基盘34的贯通孔38。插入形成于基板34的贯通孔35a、35b、35c的各引脚54a、54b、54c通过焊料与基 板34电连接。同样，插入形成于基板34的贯通孔38的导线IOOa通过焊料与基板34电连 接。S卩，引脚54a、54b、54c和导线IOOa分别电连接。另外，如上所述，传感器单元32通过形成于基座部件44的固定部49和形成于传 感器盒60的固定部70固定在传感器盒60上。即，操作员不用支撑传感器单元32，能够进 行引脚54a、54b、54c和基板34的焊接工作，以及导线IOOa和基板34的焊接工作。在传感器单元收容部66的内侧的底面部66c形成有1对台座部74。配置在传感 器单元收容部66的基板34的外周部34b由基座部件42的主体部44支撑，基板34的内周 部34a由台座部74支撑。台座部74的高度与基座部件42的主体部44的厚度相等，所以 传感器单元32被稳定地配置于传感器单元收容部66内。图14是传感器盒60的正视图，图15是脚部80a的剖视图，图16是脚部80b、80c、 80d的剖视图。图17是凹部88的放大图。图18是插入部72的放大图，图19是插入部72 的剖视图。如图15、图16所示，形成于传感器盒60的脚部80a、80b、80c、80d的基端部82分 别具有凹部88，中间部84分别具有凹部90。凹部88对着传感器单元收容部66的内侧的 底面部66c形成开口，凹部90对着凹部88的底面部88a形成开口。因此，传感器单元32 固定于传感器单元收容部66时，霍尔IC50a、50b、50c、50d就被插入凹部90内。另外，凹部 88的开口部88b的开口面积比凹部90的开口部90b的开口面积大。凹部88的壁部88c对着传感器单元收容部66的内侧的底面部66c倾斜被形成。 因此，各霍尔IC50a、50b、50c、50d分别沿着凹部88的壁部88c插入凹部90内。即，操作员 能够轻松地将霍尔IC50a、50b、50c、50d配置于凹部90内。另外，如图17所示，在凹部90形成有2个肋91a。因此，插入凹部90内的霍尔 IC50a、50b、50c、50d配置于规定的位置。形成于脚部80a内的肋91a的长度比被形成于脚部80b、80c、80d内的肋91a的长 度长。因此，即使是将霍尔IC50a配置于接近转子4的开口周缘部4c的位置Ml上的情况 下，由于霍尔IC50a抵接于肋91a，因而能够配置在规定的位置。如上所述，填充材料150被填充在传感器单元收容部66内。如图17所述，形成于 传感器单元收容部66的凹部88具有宽度W1，如图13所示，基座部件42的主体部44具有 比凹部88的宽度Wl小的宽度W2。因此，即使霍尔IC50a、50b、50c、50d被配置于凹部90 内，凹部88的开口部88b也不会被基座部件42的主体部44覆盖。因此，填充在传感器单元收容部66的填充材料150不受基座部件42阻碍，被填充在凹部90内。如上所述，引脚54a、54b、54c埋没于形成在夹具片46a、46b、46c、46d的槽部48a、 48b,48c内，所以夹具片46a、46b、46c、46d不会大型化。而且，3个槽部91b形成于凹部90。 因此，夹具片46a、46b、46c、46d不密封凹部90地配置于凹部90内。因此，填充材料150不 受夹具片46a、46b、46c、46d阻碍地填充在凹部90内。如图18、图19所示，6个肋73等间隔地形成于形成在传感器盒60上的插入部72。 因此，导线100a被肋73压溃地插入插入部72。导线100a被肋73压溃时，导线100a变形， 侵入肋73之间的间隙。因此，填充在传感器单元收容部66的填充材料150不会通过插入 部72向传感器盒60的外部泄漏出去。而且，如图18、图19所示，因为肋73形成为三角锥状，所以将导线100a插入插入 部72时，导线100a和肋73的接触面积变小。因此，操作员能够高效率地将导线100a插入 插入部72。另外，如图12所示，在基座部件42的大致中央处形成有半圆形状的缺口部45d，在 固定于基座部件42上的基板34的大致中央处形成有贯通孔37。形成于基板34的贯通孔 37与形成于基座部件42的缺口部45d重叠配置，因此传感器单元收容部66的内侧的底面 部66c通过缺口部45d和贯通孔37外露。因此，积累在传感器盒60的内侧的底面部66c 和传感器单元32之间的空气，通过与缺口部45d重叠配置的贯通孔37，排出到传感器盒60 的外部。即，空气不会滞留在传感器单元32和传感器单元收容部66的内侧的底面部66c 之间，所以传感器单元32可靠地被填充材料150保护。图20是表示控制部所生成的信号的波形的图。如上所述，霍尔IC50a、50b、50c、50d的引脚54a、54b、54c通过基板32与导线100a 电连接，导线100a与控制部电连接。因此，霍尔IC50a、50b、50c、50d检测出从磁铁16a、16b、 16c产生的磁束的方向转变时，如图20所示，控制部生成信号SI、S2、S3、S4。S卩，检测出从磁铁16b产生的磁束的霍尔IC50a、50b、50c、50d检测出从磁铁16a 产生的磁束时，控制部使信号S1、S2、S3、S4的电平变高。另外，检测出从磁铁16a产生的磁 束的霍尔IC50a、50b、50c、50d检测出从磁铁16b产生的磁束时，控制部使信号SI、S2、S3、 S4的电平变低。另外，检测出从磁铁16a产生的磁束的霍尔IC50b、50c、50d检测出从磁铁16c产 生的磁束时，控制部使信号S2、S3、S4的电平变低。另外，检测出从磁铁16c产生的磁束的 霍尔IC50b、50c、50d检测出从磁铁16a产生的磁束时，控制部使信号S2、S3、S4的电平变
尚o但是，霍尔IC50a配置于接近转子4的开口周缘部4c的位置Ml上，所以检测从磁 铁16a、16b、16c的一端产生的磁束的方向的转变。另外，形成于磁铁16c的一端的磁极部 160通过与相邻的磁铁16a的磁极相同的N极被磁化。检测出从磁铁16a产生的磁束的霍 尔IC50a即使检测出从磁铁16c产生的磁束，控制部也不使信号S1的电平变化。同样，检 测出从磁铁16c产生的磁束的霍尔IC50a即使检测出从磁铁16a产生的磁束，控制部也不 使信号S1的电平变化。S卩，在检测出从磁铁16a产生的磁束的霍尔IC50a检测出从磁铁16c产生的磁束 的时刻T1，和检测出从磁铁16c产生的磁束的霍尔IC50a检测出从磁铁16a产生的磁束的时刻T2之间，控制部不使信号S1的电平变低。而且，控制部在时刻T1和时刻T2之间，根 据使信号S3的电平变高的时刻T3，将发动机点火。 另外，本实施方式的起动发电机1是三相交流式的无刷马达，所以霍尔IC50b、 50c、50d分别与V相、W相、U相的线圈10对应地配置。因此，霍尔IC50b、50c、50d检测出 磁铁16的磁束的方向转变时，控制部生成信号S2、S3、S4，并使其对应于V相、W相、U相。 而且，控制部检测出转子4相对于线圈10的位置时，通过控制向各相的线圈10供给电流的 时刻，驱动起动发电机1。
权利要求
一种起动发电机，其具有由具备多个形成为T字状的齿部的磁性材料构成的定子芯；被缠绕于所述定子芯的齿部的线圈；绕所述定子芯旋转的碗状的转子；在所述转子的内周面磁极交替地配置的多个磁铁；和检测所述转子的旋转位置的检测传感器，所述起动发电机的特征在于，所述多个磁铁当中，预先被确定的主磁铁具有形成于所述主磁铁的一端，并以与相邻的两边的磁铁的磁极相同的磁极被磁化的第1磁极部；和以与相邻的两边的磁铁的磁极不同的磁极被磁化的第2磁极部，所述检测传感器具有检测包含所述第1磁极部的所述多个磁铁的一端产生的磁束的第1霍尔IC；和配置在与所述多个磁铁相对的位置，并检测包含所述第2磁极部的所述多个磁铁产生的磁束的多个第2霍尔IC。
2.如权利要求1所述的起动发电机，其特征在于，所述检测传感器具有收容所述第1 霍尔IC的第1脚部；和分别收容所述多个第2霍尔IC的多个第2脚部，所述定子芯的齿部具有用来插入所述第1脚部以及所述多个第2脚部的容纳部。
3.如权利要求2所述的起动发电机，其特征在于，所述检测传感器具有具备所述第1 脚部以及所述多个第2脚部的扇形的传感器盒；和收容在所述传感器盒中，并与所述第1霍 尔IC以及所述多个第2霍尔IC电连接的基板，所述检测传感器配置于所述定子芯上。
4.如权利要求1至权利要求3所述的起动发电机，其特征在于，所述第1霍尔IC配置 在接近所述转子的开口周缘部的位置。
5.如权利要求1至权利要求3中任一项所述的起动发电机，其特征在于，所述主磁铁由 1块磁铁形成。
全文摘要
本发明提供一种小型的起动发电机，其具备能正确地检测出转子的旋转位置的检测传感器。起动发电机具备多个设置在转子的内周面的磁铁和配置于与磁铁相对的位置的检测传感器，在多个磁铁当中，主磁铁具有以与相邻磁铁的磁极相同的磁极被磁铁的一端磁化的第1磁极部，检测传感器具有检测出从磁铁一端产生的磁束的方向转变的第1霍尔IC、和检测出磁铁产生的磁束的方向转变的第2霍尔IC。因此，霍尔IC检测出配置于转子内周面的磁铁产生的磁场本身，检测传感器正确地检测出转子的旋转位置。
文档编号H02K1/14GK101814814SQ200910118708
公开日2010年8月25日 申请日期2009年2月24日 优先权日2009年2月24日
发明者松井孝典, 萩村将巳 申请人:株式会社美姿把
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