JP2010098856A - 発電電動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発電電動装置の低コスト化を図る。
【解決手段】一端側にプーリーが装着されるシャフト９は一対の軸受１９，２０で支承される。シャフト９には、界磁巻線を有する回転子６が固着されるとともに、回転子６の外周には固定子５が配置されている。プーリーとは反対側に位置するシャフト９の端部側には、回転子６の界磁巻線に給電するためのスリップリング１５が設けられている。このスリップリング１５と反プーリー側軸受２０との間に、回転子６の磁極位置を検出する磁気部材２６が装着されている。磁気部材２６からの磁束は、磁気部材２６と対向して配置されたホールＩＣ２９により検出される。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転子の磁極位置検出装置を備えた発電電動装置に関する。

従来から、回転軸の端部に磁極位置検出装置を構成する磁気部材を備えた発電電動装置が知られている (例えば、特許文献１参照)。特許文献１の発電電動装置は、一対の軸受で支承され、一端側にプーリーが装着される回転軸と、回転軸に固着され界磁巻線を有する回転子と、回転子の外周に配置された固定子巻線を有する固定子と、プーリーとは反対側に位置する回転軸の端部側に固定されて界磁巻線に給電するためのスリップリングと、スリップリングよりもさらに回転軸の端部側に設けられ、回転子の磁極位置を検出する磁極位置検出装置の磁気部材とを備えている。磁極位置検出装置は、磁束を発生する磁気部材と、その磁束を検出して回転子の磁極位置を検出する磁気検出器とで構成される。
特許第２９２４７２９号

特許文献１記載のように回転軸の最端部に回転子の磁極位置検出装置用の磁気部材とそのホルダーを配置する際には、界磁ターミナル部やスリップリングを磁気部材よりも軸受側に配置するため、回転軸上の軸受固定部と回転位置検出装置用磁気部材並びにそのホルダー間には、少なくとも界磁ターミナル部やスリップリング以上の距離を必要とする。よって磁気部材の取り付け位置は、軸受からの距離が大きくなりいわゆる片もち状態での支持となる。そのため回転軸上における磁気部材のホルダーを固定する部分は、上記に上げたスリップリング等の内径よりも小径であることが必要となるが、結果、径の小さい回転軸部分に比較的密度の高い磁気部材とそのホルダーを固定する必要があるため、上記にまして回転軸の更なる強度増加が必要であるとともに、径の小さい先端部分で高い振れ精度を必要とするので、高コストへと繋がってしまう。また上記を解消するために磁気部材とそのホルダーを小型化することが考えられるが、あまりにも小型化すると、磁気部材で永久磁石を用いる場合、永久磁石上で周方向に交互に着磁することが困難であることや、磁気検出手段が要求する所望の磁束を確保できないといったことが上げられる。

本発明による発電電動装置は、一対の軸受で支承され、一端側にプーリーが装着される回転軸と、一対の軸受間において回転軸に固定され、界磁巻線を備えた回転子磁極を有する回転子と、回転子の外周に配置された固定子巻線を有する固定子と、回転子の磁極位置を検出する磁気検出器と、プーリーとは反対側に位置する回転軸の端部に固定され、界磁巻線に給電するためのスリップリングと、プーリーとは反対側の軸受（反プーリー側軸受）とスリップリングとの間において回転軸に装着され、磁気検出器で検出される磁束を発生する磁気部材とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、磁極位置検出装置を構成する磁気部材の設置位置を工夫することにより、発電電動装置のコストアップを抑制しつつ磁極位置検出精度を向上することができる。

−第１の実施の形態−
図１〜図６を用いて、本発明の第１の一実施形態による発電電動装置を説明する。
−車両用パワートレインシステムの構成−
図１は、この発電電動装置が搭載された車両のパワートレインシステムの概略構成を示す。車両用パワートレインシステムは、内燃機関であるエンジン１０１を動力源とするものである。エンジン１０１の回転駆動力は変速機１０４、デファイレンシャルギア１０５、前輪車軸１０７ａを介して前輪１０６ａに伝達される。図１において、１０６ｂは後輪を示し、１０７ｂは後輪車軸を示す。

エンジン１０１には発電電動装置１００が取り付けられており、エンジンプーリー１０１ａと発電電動装置１００のプーリー２１とがベルト１０２にて機械的に連結されている。これによって、発電電動装置１００の回転駆動力がエンジン１０１に、エンジン１０１の回転駆動力が発電電動装置１００にそれぞれ伝達される。発電電動装置１００は、エンジン１０１に回転駆動力を与える電動機としての機能と、エンジン１０１から回転駆動力を受ける発電機としても機能する。

発電電装装置１００を電動機として使用するとき、整流装置１１０は、バッテリー１０８から供給された直流電力を３相交流電力に変換する。３相交流電力は電力ケーブル３４を介して発電電動装置１００に供給される。整流装置１１０に組み込まれた界磁回路は、バッテリー１０８からの電力を所望の電流値に相当するよう動作して、発電電動装置１００の界磁巻線７に電力を供給する。以上の動作により発電電動装置１００は電動機として動作する。

電動機として使用する際の整流装置１１０の動作を詳細に説明する。整流装置１１０は、エンジンコントロールユニット１０９からの運転指令値および磁極位置検出センサからの検出値などに応じて指令信号を算出する。整流装置１１０は、算出された指令信号に基づいて素子駆動信号を生成する。整流装置１１０内の整流素子は、生成された駆動信号に基づいて駆動（オン・オフ）され、整流素子のスイッチングにより変換される三相交流電力が発電電電動装置１００に供給される。整流装置１１０内の界磁回路では、算出した指令信号から発電電動装置１００の界磁巻線７に流す電流値を割り出し、この電流値に基づいて、界磁駆動回路内のスイッチング素子のデューティを演算する。演算されたデューティでスイッチング素子が駆動されると、バッテリー１０８の直流電力が所望の界磁電流に変換される。変換された界磁電流は、信号線１１１を経由して発電電動装置１００に供給される。

一方、発電電装装置１００を発電機として使用するときの動作は次のとおりである。エンジン１０１の回転駆動力を受けて発電電動装置１００の回転子が回転すると固定子コイルに起電力が誘起され、３相交流電力が発生する。３相交流電力は整流装置１１０によって直流電力に変換されてバッテリー１０８へ電力が供給される。３相交流電力を直流電力に変換する際における整流装置１１０内の界磁駆動回路の動作を詳述すると次のとおりである。

整流装置１１０は界磁駆動回路を有し、界磁駆動回路では、バッテリー１０８の充電状態や、発電電動装置１００の回転数等の情報より、界磁巻線７に流す目標界磁電流値が割り出される。この目標界磁電流値が得られるように界磁駆動回路内のスイッチング素子のデューティが制御され、バッテリー１０８の直流電力が所望の界磁電流に変換され、発電電動装置１００の界磁巻線に信号線１１１を経由して供給される。このようにして、発電電動装置１００からの三相交流電力が直流電力に変換される。

なお、整流装置１１０内の整流素子は、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体型電解効果トランジスタ）や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。

図１に示す車両は複数の運転モードを有し、各運転モードに応じてエンジンコントロールユニット１０９が、エレクトリックパワートレインの駆動を制御する。エンジンコントロールユニット１０９と整流装置１１０とはＣＡＮやＬＩＮといった通信線１１２により接続されて相互の信号通信を行う。運転モードは、初期始動モード（コールド始動モード）と再始動モード（アイドルストップモード）を含む。初期始動モードは、エンジン１０１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１０１を始動させるモードである。このモードにおけるエンジン始動をコールド始動と呼ぶ。コールド始動させるときは、バッテリー１０８からの電力をスタータ１０３に供給して、スタータ１０３を駆動してエンジン１０１を始動する。

再始動モード（アイドルストップモード）ではエンジンは次のように起動停止が制御される。すなわちエンジン１０１が温まっており、イグニションキーがオンの状態において、信号待ちで停車する時などでは、エンジンコントロールユニット１０９はエンジン１０１を停止させ、再発進時にエンジンコントロールユニット１０９は、エンジン１０１を再始動（これをホット始動と呼ぶ）させる。このホット始動時、エンジンコントロールユニット１０９から整流装置１１０に駆動信号が送られ、整流装置１１０はバッテリー１０８の直流電力を３相交流電力に変換して発電電動装置１００へ供給する。３相交流電流が供給された発電電動装置１００は回転駆動されエンジン１０１を再始動する。エンジン再始動時、エンジンコントロールユニット１０９は、エンジン１０１が完爆状態になったと判断すると、発電電動装置１００が発電機として働くよう整流装置１１０に指令を送る。

なお、エンジン再始動後でも、バッテリー１０８の充電状態が低い場合や、エンジン１０１が充分に温まっていない時などは、エンジンコントロールユニット１０９はエンジン１０１を停止せず駆動を継続する。

−発電電動装置１００の構成−
図２および３を用いて本実施形態による発電電動装置１００の構成について説明する。図２は、本発明の一実施形態による発電電動装置１００の全体構成を示す断面図である。図３は発電電動装置のリアカバー３５を外してプーリー２１とは反対側から見た平面図である。なお、図２は図３のＡ−Ｏ−Ａ’断面で切断したときの断面図である。

図２に示す発電電動装置１００は、ルンデル型回転子を備えた界磁巻線型回転機である。発電電動装置１００は、アルミニウム製のフロントブラケット１０とリアブラケット１１により形成されたケーシング内に固定子１と回転子５を配設して構成されている。回転子５はシャフト９に固定されており、シャフト９は、フロントブラケット１０とリアブラケット１１に各々設置された軸受１９および２０により支承されている。シャフト９の一端はフロントブラケット１０を貫通し、その端部にはプーリー２１がナット２２で固定されている。プーリー２１は、図１に示すように、エンジン１０４の出力軸とベルト１０２で機械的に連結され、発電電動装置１００で発生した回転駆動力をエンジン１０１に伝達したり、エンジン１０１からの回転駆動力を発電電動装置１００に伝達する。

固定子１は、固定子コア（固定子鉄心）２と、固定子コイル（電機子巻線）３とを備えている。固定子コア２は、予めプレスにより所定のリング形状に打ち抜き加工された複数枚の薄板を積層し、外周面を溶接して略円筒形状に形成されている。固定子コア２の内周側には周方向に等間隔で磁極部が形成され、隣接する磁極部の間にスロット部が形成されている。上記薄板の各々は、リング形状の本体部と、本体部から内側に突出する磁極部とを有し、上述したように、薄板鋼板をプレス打ち抜きして成形される。スロット部に絶縁紙４が挿入され、さらに固定子コイル３が挿入されることで、固定子コイル３が磁極部に巻回される。この実施形態では、磁極部の数およびスロット部の数を３６個とする。

固定子１は、通しボルト１２によってフロントブラケット１０とリアブラケット１１との間に挟持されて固定されている。固定子コイル３は、リアブラケット１１に形成された端子結線部１１ａ内にて、圧着端子やボルトや端子台などを用いて電力ケーブル３４と電気的に接続されている。発電電動装置１００は３相の回転機であり、電力ケーブル３４は、端子結線部１１ａから３本引き出され、整流装置１１０に接続されている。

回転子５は、界磁巻線型回転機のルンデル型回転子である。回転子５は、回転子磁極６と、界磁巻線７とを備えている。回転子磁極６は、２対のクロウポール型の磁極である。爪形磁極６Ａと爪形磁極６Ｂの爪部が互い違いに対向して回転子磁極６を構成し、その内周側の巻線枠８に界磁巻線７が巻回され、これにより、回転子磁極６に界磁巻線７が収納される。そして、回転子磁極６がシャフト９に固定されることで、界磁巻線型回転機のルンデル型回転子５が構成される。この実施の形態による回転子５の回転子磁極６は、爪形磁極６Ａが６極、爪形磁極６Ｂが６極の計１２極の回転子磁極である。

界磁巻線７には、ブラシホルダー１３に収納されたブラシ１４から、スリップリング１５を介して電流が供給され、クロウポール型の回転磁極６に磁束が発生する。図３に示すように、ブラシホルダー１３は、ボルト１７によってリアブラケット１１に取り付けられている。

図３を参照すると、界磁用コネクタ１６には２つの界磁用端子１６Ａと、２つの温度センサ用端子部１６Ｂの計４つの端子が設けられている。界磁用端子１６Ａはブラシ１４と接続され、温度センサ用端子１６Ｂには、固定子コイル３に取り付けられた温度センサが電気的に接続されている。

この実施形態の電動発電装置１００では、界磁用コネクタ１６内に界磁用端子１６Ａと温度センサ用端子１６Ｂとを配置しているが、両者をそれぞれ別のコネクタに設けてもよい。

車両搭載時における発電電動装置１００の耐温度性能が十分である時は、温度センサを省略することができる。あるいは、温度を検出することなく発電電動装置１００の温度を推定するように構成する場合にも、温度センサを省略することができる。温度センサを省略することにより、界磁用コネクタ１６の大きさを小さくすることができる。

反プーリー側の軸受２０の外側のシャフト９の軸端にはスリップリング１５が設けられている。界磁巻線７には、ブラシホルダー１３に収納されたブラシ１４から、スリップリング１５を介して電流を供給され、クロウポール型の回転磁極６に磁束を発生させる。スリップリング１５および界磁巻線７のそれぞれから、絶縁被服を被った２本の電線が引き出されており、これら４本の電線は界磁ターミナル部１８にて互いに接続固定されている。界磁ターミナル部１８は、界磁巻線７を固定するよう加工がなされた金属板を絶縁性樹脂にて一体成形したものであり、シャフト９に固定されている。

プーリー側の軸受１９の内輪は、固定子コア２との位置調整を行うスペーサ２３を介在させてシャフト９に取り付けられている。プーリー側の軸受１９の外輪は、フロントブラケット１０の中心部に形成された筒状凹部に嵌合され、押さえ板２４と押さえ板用ボルト２５にて固定されている。反プーリー側の軸受２０の内輪側はシャフト９に圧入されており、外輪側はリアブラケット１１の中心部に形成された筒状凹部に嵌合されている。反プーリー側の軸受２０の外周には、樹脂成形リングが設けられている。

回転子磁極６には、発電電動装置１００の冷却のためにファン６Ｃ、６Ｄが取り付けらており、回転子５の回転とともに、外気を発電電動装置１００内に送り込むことが可能となっている。スリップリング１５と反プーリー側の軸受２０との間には、磁気部材２６と磁気部材ホルダー２７とが設けられている。磁気部材２６からの磁束を磁気検出器２８で検出することにより、磁極位置を検出することができる。磁気部材２６と磁気検出器２８により磁極位置検出装置を構成する。

磁気部材２６と磁気部材ホルダー２７を図４に示す。磁気部材２６は永久磁石であり、磁気部材ホルダー２７はしぼり加工を施した鋼板で形成されている。磁気部材２６である永久磁石は、周方向に１２分割されて交互に着磁されている。永久磁石の着磁方向は回転軸の軸心方向である。磁気部材２６は磁気部材ホルダー２７内に接着剤等で固定され、磁気部材ホルダー２７はシャフト９に圧入されている。圧入位置は、反プーリー側の軸受２０とスリップリング１５との間である。

反プーリー側の軸受２０とスリップリング１５との間に磁気部材２６を配置することにより、電動発電装置１００を組立てる際に次のような作用効果が得られる。
スリップリング１５から延出されている電線と界磁巻線７から延出されている電線とを界磁ターミナル部１８にて結線する作業に先だって、回転子磁極６と界磁ターミナル１８をシャフト９に取り付け、スリップリング１５をシャフト９に圧入し、その後に結線作業を行う。結線作業が終了した後、リアブラケット１１に軸受２０と回転子５を挿入した後、磁気部材２６と磁気部材ホルダー２７をシャフト９に圧入する。磁気部材ホルダー２７の内周側の径を、スリップリング１５の外径よりも大きくすることで、反プーリー側の軸受２０とスリップリング１５との間に磁気部材ホルダー２７を設置することが可能となる。シャフト９上に設けられた磁気部材ホルダー２７の嵌合部の外径と、反プーリー側の軸受２０の嵌合部の外径を同一にできるので、シャフト９の加工作業の簡素化を図ることができる。

なお、シャフト９上に設けられた磁気部材ホルダー２７の嵌合部の外径と、反プーリー側の軸受２０の嵌合部の外径を同一にすると、反プーリー側の軸受２０をシャフト９に挿入する時、磁気部材ホルダー２７が取り付けられるシャフト９上の嵌合部を傷つけるおそれがある。そこで、シャフト上に設けた嵌合部の損傷を防止するため、磁気部材ホルダー２７が嵌合されるシャフト嵌合部の外径を、反プーリー側の軸受２０が嵌合されるシャフト嵌合部の外径よりも小さくし、かつスリップリング１５の外径よりも大きくしてもよい。このような構成を採用することで、シャフト上の嵌合部の損傷を防止することが可能となる。

図５は磁気検出器２８の斜視図である。図６は磁気検出器２８をコネタク接続側から見た概略図である。この実施形態の電動発電装置１００では、磁気検出器２８は３個のホールＩＣ２９を備えている。ホールＩＣ２９から出力される信号に基づいて、整流装置内１１０内の整流素子を駆動し、エンジン１０１の再始動時に、発電電動装置１００をエンジン始動用の電動機として駆動させる。３個のホールＩＣ２９は、同一円上でかつ機械角で２０度ピッチにて、磁気検出部材用基板３０上に配置されている。

磁気検出部材用基板３０は、樹脂材を成形したセンサハウジングＡ３１およびセンサハウジングＢ３２内に収納されるとともに、基板３０上のホールＩＣ２９は、センサハウジングＢ３２に設けられたコネクタ３２ａの端子部３２ｂとハンダ等で電気的に接続されている。端子部３２ｂは、ホールＩＣ２９からの３個の出力信号用端子、電源の正負電極用端子の計５個の端子で構成されている。磁気検出部材用基板３０の正負電極用端子に供給された素子駆動電力は、基板３０上で各ホールＩＣ２９に分配される。

磁気検出器２８のセンサハウジングＡ３１とセンサハウジングＢ３２は接着剤等で固定され、センサハウジングＡ３１に設けられたアーム部３１ａを利用してリアブラケット１１にボルト等で固定されている。

この実施形態の発電電動装置１００に使用する磁気検出器２８は、図５と図６に示すように、磁性体で製作されたバックヨーク３３を備えている。バックヨーク３３により、磁気部材２６からの磁束をより多くホールＩＣ２９に導くことができる。

磁気検出器２８において、回転子５の回転軸に近い周囲にはリング状部材が成形されている。リング状部材の両端に図示しないウレタン状の部材を貼り付け、リアブラケット１１とリアカバー３５とで挟み込むことにより、磁気検出器２８を、より安定した状態で固定することができる。

以上説明したように、本実施形態の発電電動装置によれば、反プーリー側の軸受２０とスリップリング１５との間に磁気部材２６を配置することにより次のような利点がある。

（１）磁極位置検出装置を構成する磁気部材をシャフトの軸端部に設ける従来技術においては、界磁ターミナル部やスリップリングを磁気部材よりも軸受側に配置するため、回転軸上における軸受と磁気部材との間には、少なくとも界磁ターミナル部やスリップリングを設置するために必要な軸長以上の距離を必要とする。そのため、磁気部材の取付位置は、必然的に軸受から離れた距離に設定される。すなわち、従来技術では、磁気部材がいわゆる片もち状態で支持される。一方、磁気部材とそのホルダーは比較的密度の高い材料であるため、軸端部の振動を抑制するためには、発電電動装置が取り付けられるエンジンや発電電動装置自体が発生する振動に対して回転軸の強度を向上する必要がある。

これに対して、第１の実施形態の発電電動装置では、磁極位置検出装置を構成する磁気部材２６をシャフト９の軸端部ではなく、反プーリー側軸受２０とスリップリング１５との間に配置するようにした。その結果、シャフト９の強度を高くすることなく、シャフト９の芯ブレを抑制でき、低コストで所望の位置検出精度を担保することができる。

（２）スリップリング１５よりもプーリー側に磁気部材２６を配置することにより、反プーリー側の軸受２０に近いシャフト位置で、更にはシャフト９の径の大きいシャフト位置で磁気部材２６とそのホルダー２７を設けることができる。そのため、シャフト９の先端に磁気部材２６と磁気部材ホルダー２７を配置する構成に比べて、強度の高いシャフト位置で磁気部材２６とそのホルダー２７を支持することが可能となり、シャフト９の最端部に焼き入れ等の強度向上の処理を必要としないし、シャフト９をより高強度の素材で作成する必要も無い。また、シャフトの細い外径部分で高精度の寸法精度を要求する必要も無い。
なお、磁気部材とそのホルダーを小型化して軽量化を図ることにより芯ブレを抑制することもできるが、その場合、永久磁石を用いた磁気部材にあっては、小型化し過ぎると、永久磁石上で周方向に交互に着磁することが困難であるし、磁気検出器が必要とする所望の磁束を確保できない。

（３）特願２００６-５１８２８４公報に記載されている発電電動装置では、 回転子磁極と軸受との間に磁気部材を設けている。そのため、界磁巻線で発生する磁束の影響を受けて、磁極位置を誤検出するおそれがある。また、回転子や固定子からの発熱の影響を避けるため、高耐熱の磁気部材を用いる必要がある。

その点、第１の実施形態による発電電動装置では、スリップリング１５と反プーリー側の軸受２０との間に磁気部材２６を配置する構成にしているため、大きな磁束を発生する回転子磁極６Ｂからの距離を確保することができる。そのため、回転子磁極６Ｂからの漏れ磁束の影響が小さくなり、回転子磁極６Ｂからの漏れ磁束を磁気検出器２８が誤検出することを防止できる。

すなわち、この実施形態では、回転子磁極６Ｂから漏れる磁束の多くはその向きが回転軸方向であり、磁気部材２６の着磁方向も回転軸の軸心方向である場合、回転子磁極６Ｂと磁気部材２６との間に距離を確保することにより、回転子磁極６からの漏れ磁束を誤って検出する事態を効果的に避けることができる。その結果、高エネルギー密度をもつ磁性材料で磁気部材２６を構成したり、磁気部材２６の形状を高い磁力を保つように大きくする必要性が解消される。

（４）回転子磁極６と反プーリー側軸受２０との間に磁気部材を配置するように構成した特願２００６-５１８２８４公報に記載された従来技術に比べ、回転子６や固定子５から距離が確保されるため、回転子６や固定子５からの発熱の影響を受けにくくなる。その結果、高耐熱の磁気部材を用いる必要性が解消され、低コストを実現できる。

（５）磁気部材を軽量にするために、高いエネルギー密度の磁気部材を採用する必要性も解消される。結果的に、シャフト９や磁気部材２６のコストを上げること無く、発電電動装置１００の磁極位置検出装置を構成することが可能となる。

第１の実施の形態による発電電動装置を次のように変形して実施することができる。
（１）第１の実施の形態では、次の理由により、１−０の信号のみを出力するホールＩＣを用いている。発電電動装置１００が電動機として動作するのはエンジン１０１の再始動時である。エンジン１０１を再始動する際の回転数は比較的低回転数である。そして、矩形波制御されるスイッチング素子を用いている。そのため、１−０の信号のみを出力するホールＩＣを用いて磁極位置を検出している。正弦波駆動に代表される矩形波駆動より位置駆動制御を精度良く行う場合には、ホールＩＣに代えて、ＧＭＲセンサ等の磁気抵抗センサを利用することも可能である。

（２）リアブラケット１１に固定されるアーム部３１ａのみ、金属やエンジニアリングプラスチック等の比較的強度の高い材料で形成し、センサハウジングＡ３１に一体成形をしてもよい。

（３）磁気検出器２８の強度と絶縁性をアップさせるために、磁気検出部材用基板３０を収納したセンサハウジングＡ３１とセンサハウジングＢ３２で形成された空間部分に、絶縁性のある樹脂材を封入しても良い。
（４）磁気部材２６および磁気検出器２８を反プーリー側軸受２０とスリップリング１５との間に配設したが、磁気検出器２８を軸受２０の幅内に配設してもよい。

−第２の実施の形態−
図７〜図１０を用いて、本発明の第２の一実施形態による発電電動装置を説明する。
図７は整流装置一体型発電電動装置２００の断面図、図８は整流装置一体型発電動装置２００の一部を反プーリー側から見た斜視図である。図９は磁気検出器２８の斜視図、図１０は整流装置の平面図である。

図７に示す整流装置一体型発電動装置２００は、とくに、回転機本体２００ａと整流装置２００ｂとを備えて構成されている。回転機本体２００ａは、図２における発電電動装置１００と同様にルンデル型回転子を備えた界磁巻線型回転機であり、同一の要素には２００番台の符号を付して詳細な説明は省略する。図８に示すように、第２の実施の形態の発電電動装置２００における整流装置２００ｂは、回転機本体２００ａのリアブラケット２１１の端面に装着されている。

図８に示すように、整流装置２００ｂは、リアブラケット２１１に設けられたリブ部にボルトなどで固定されている。整流装置２００ｂの一方の面には、円盤状のアルミニウム製の冷却板３０４が取り付けられている。回転子２０５に設けられたファン２０６Ｄの吸気効果により、アルミニウム製の冷却板３０４とリアブラケット２１１間には外気が吸入され、アルミニウム製の冷却板３０４を冷却することで、整流装置２００ｂ上に配置した整流回路や界磁回路などを冷却することが可能である。

図１０も参照して整流装置２００ｂを説明する。
整流装置２００ｂは、Ｕ字形状をした樹脂製本体に区画した４つのエリア３０１ａ〜３０１ｄに、整流機能を実現する各種回路と素子を配設して構成されている。３つのエリア３０１ａ〜３０１ｃには、三相整流機能に供する整流素子が実装された基板がそれぞれ配設されている。樹脂本体の各エリアには、導電性のある金属体がインサート成形されており、整流素子と基板を配置した後、金属体と整流素子とが電気的に接続される。

整流素子と基板との電気的接続が完了した後、エリア３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃに絶縁性のある樹脂材を流し込み、整流素子と基板、整流素子と金属体の接合部を樹脂封止材にて保護する。１つのエリア３０１ｄには、発電電動装置２００の界磁巻線２０７に所望の電流を流す界磁回路と、整流素子のスイッチングを行うスイッチング回路部等を含む駆動回路と、車両の運転状態を示す各種信号や磁極位置検出装置２２８からの信号を受信して各種制御を司るＩＣ回路と、磁気検出器２２８からの信号線２３２ｂと電気接続を行うとともにブラシ２１４と電気的接続を行う端子とが設けられている。エリア３０１ｄ内のＩＣ回路は、エリア３０１ｄ近辺に設けられたコネクタ３０５を通して、車両側の通信回路と通信を行うとともに、磁気検出器２２８からの信号に基づき、界磁回路や整流素子のスイッチング回路の駆動パターンを生成しそれぞれの回路を駆動する。さらにＩＣ回路は、発電電動装置２００の運転状態の監視なども行っている。エリア３０１ｄは、必要な回路の設置と電気接続を行った後、他のエリアと同様に絶縁性樹脂材で封止される。

図１０に示す符号３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃは、整流装置２００ｂ内にインサート成形された金属製端子部である。端子部３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃの各々には、固定子コイル２０３に接続されて回転機本体２００ａから引き出されている３相端子が接続されている。これにより、回転機本体２００ａと整流装置２００ｂとが電気的に接続される。

整流装置２００ｂは直流電力入出力端子３０３を備えている。入出力端子３０３も、整流装置本体にインサート成型された金属製の端子である。入出力端子３０３は、圧着端子付き電線が接続されるようにボルト形状を呈している。

図１０に示すように、整流装置２００ｂにＵ字状に成形された欠損部分ＣＰが設けられ、この欠損部分ＣＰにブラシホルダー２１３とブラシ２１４が配置されている。ブラシホルダー２１３は、アルミニウム製の冷却板３０４上にボルト等で固定されている。ブラシホルダー２１３は、電気接続用端子２１３ａ、２１３ｂを有する。電気接続用端子２１３ａ、２１３ｂを介して、ブラシ２１４がエリア３０１ｄ内に設けた界磁回路と電気的に接続される。

図８において、磁気検出器２２８とブラシホルダー２１３は、シャフト２０９の軸心方向に重なるように配置されている。すなわち、反プーリー側から見てブラシホルダー２１３の後側に磁気検出器２２８が配置されている。このような配置により、磁気検出器２２８とブラシホルダー２１３によって、ファン２０６Ｃの回転力によって生成される冷却風が、エリア３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃおよび３０１ｄ下の冷却板３０４へ流れるのを妨げることがなく、効率よく冷却板３０４を冷却できる。その結果、エリア３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃおよび３０１ｄに配置された整流素子や駆動回路などの発熱要素を効率良く冷却することができる。

第２の実施の形態の発電電動装置は、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。加えて、次のような作用効果を奏することができる。
（１）整流装置２００ｂをＵ字形状にして、Ｕ字形状の開放エリアＣＰにおいて、ブラシホルダー２１３と磁気検出器２２８がシャフト２０９の軸心方向に重なるように配置した。これにより、ファン２０６Ｃの回転力によって生成される冷却風が、エリア３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃおよび３０１ｄ下の冷却板３０４へ流れるのを妨げることがなく、冷却板３０４を効率よく冷却することでき、整流装置２００ｂの整流素子や界磁回路などの発熱要素を効率的に冷却することができる。

第２の実施の形態の発電電動装置を次のように変形して実施することができる。
（１）冷却板３０４をアルミニウム製の平板としたが、通風部分にフィンを設けることや、リアブラケット２１１や冷却板３０４にリブを設けることで、通風経路を冷却したい部分に制限することで、冷却効果を向上することができる。

（２）磁気検出器２２８をリアブラケット２１１上に固定しているが、整流装置２００ｂに固定してもよい。これにより、磁気検出器２２８からの信号線２３２ｂを簡略化することができる。

本発明の発電電動装置を搭載した車両のパワートレインシステムの概略構成例を示す図である。 本発明の第１の実施形態による発電電動装置の全体構成を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態による発電電動装置のリアカバーを外した場合の反プーリー側から見た平面図である。 本発明の第１の実施形態による回転子の磁極位置検出装置の磁気部材と磁気部材ホルダーの一例を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態による磁極位置検出装置の一例を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態によるは磁極位置検出装置をコネタク間口側から見た斜視図である。 本発明の第２の実施形態による整流装置一体型の発電電動装置の断面図である。 本発明の第２の実施形態による整流装置一体型発電動装置の一部を反プーリー側から見た斜視図である。 本発明の第２の実施形態による整流装置一体型の発電電動装置における磁極位置検出装置の斜視図である。 本発明の第２の実施形態による整流装置一体型発電動装置の整流装置部分の平面図である。

符号の説明

１…固定子 ２…固定子コア
３…固定子コイル（電機子巻線） ４…絶縁紙
５…回転子 ６…回転子磁極
６Ａ…回転子磁極１ ６Ｂ…回転子磁極２
７…界磁巻線 ８…界磁巻線の巻線枠
９…シャフト １０…フロントブラケット
１１…リアブラケット １１a…リアブラケット上の端子結線部
１２…通しボルト
１３…ブラシホルダー １４…ブラシ
１５…スリップリング １６…界磁用コネクタ
１６Ａ…界磁用端子 １６Ｂ…温度センサ用端子
１７…ブラシホルダー固定用ボルト １８…界磁ターミナル部
１９…プーリー側軸受 ２０…反プーリー側軸受
２６…磁気部材 ２７…磁気部材ホルダー
２８…磁気検出器 ２９…ホールＩＣ
３０…磁気検出部材用基板 ３１…センサハウジングＡ
３２…センサハウジングＢ ３２ａ…センサハウジングＢのコネクタ部３２ｂ…センサハウジングＢのコネクタ内端子部
３３…バックヨーク ３４…電力ケーブル
３５…リアカバー １００…発電電動装置
１０１…エンジン １０１ａ…エンジンプーリー
１０２…ベルト １０３…スタータ
１０８…バッテリー １０９…エンジンコントロールユニット
１１０…整流装置 １１１…信号線
２００…整流装置一体型発電電動装置 ２００ａ…回転機
２００ｂ…整流装置
３０１ａ,３０１ｂ,３０１ｃ…整流装置上で各相の整流素子と基板を封入しているエリア
３０１ｄ… 一体型発電電動装置の駆動回路エリア
３０２ａ,３０２ｂ,３０２ｃ… 整流装置上の各相のインサート端子部
３０３… 直流電力入出力端子部 ３０４… 整流装置の冷却板
３０５… 通信手段用コネクタ

Claims (9)

1. 一対の軸受で支承され、一端側にプーリーが装着される回転軸と、
   前記一対の軸受間において前記回転軸に固定され、界磁巻線を備えた回転子磁極を有する回転子と、
   前記回転子の外周に配置された固定子巻線を有する固定子と、
   前記回転子の磁極位置を検出する磁気検出器と、
   前記プーリーとは反対側に位置する前記回転軸の端部に固定され、前記界磁巻線に給電するためのスリップリングと、
   前記プーリーとは反対側の軸受（反プーリー側軸受）と前記スリップリングとの間において前記回転軸に装着され、前記磁気検出器で検出される磁束を発生する磁気部材とを備えたことを特徴とする発電電動装置。
2. 請求項１記載の発電電動装置において、
   前記磁気部材および前記磁気検出器が前記反プーリー側軸受と前記スリップリング間に設置されたことを特徴とする発電電動装置。
3. 請求項１または２記載の発電電動装置において、
   前記磁気部材が装着される回転軸の軸径を、前記反プーリー側軸受が装着される回転軸の軸径以下としたことを特徴とする発電電動装置。
4. 請求項１乃至３記載のいずれか１項記載の発電電動装置において、
   前記磁気部材の着磁方向が、前記回転軸の軸心方向であることを特徴とする発電電動装置。
5. 請求項１乃至４記載のいずれか１項記載の発電電動装置において、
   前記固定子巻線の電流を整流する整流装置を備え、
   前記整流装置を前記反プーリー側軸受を保持する支持部材に設けたことを特徴とする発電電動装置。
6. 請求項５記載の発電電動装置において、
   略Ｕ字形上のケースに収納された前記整流装置と、前記回転軸に装着されたスリップリングを介して電気的接触を行うブラシと、前記ブラシを収納するブラシホルダーとが、前記整流装置ケースの略Ｕ字形状の欠損部に配置され、
   前記ブラシホルダーと軸方向で重なる位置に前記磁気検出手段を配置したことを特徴とする発電電動装置。
7. 請求項１乃至６記載のいずれか１項に記載の発電電動装置において、
   前記磁気検出器が少なくとも３つ以上の磁気検出素子を含んで構成されることを特徴とする発電電動装置。
8. 請求項１乃至７記載のいずれか１項に記載の発電電動装置において、
   前記磁気検出器がホール効果を利用した磁気センサであることを特徴とする発電電動装置。
9. 請求項１乃至７記載のいずれか１項に記載の発電電動装置において、
   前記磁気検出器が磁気抵抗センサであることを特徴とする発電電動装置。
   

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