JP3371961B2 - 可動磁石式計器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は指針を駆動する可動
磁石式計器に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用メータに適用される計器用ムーブ
メントとして、例えば交差コイル式の可動磁石式計器が
一般によく知られている。このような可動磁石式計器
は、エアコアムーブメントとも呼ばれ、ハウジングに形
成した空間内にＮとＳの２極着磁されたロータ磁石を収
納すると共にロータ磁石に固定したロータ軸をハウジン
グにて軸支し、さらにその一端をハウジングの外部に突
出させて指針を装着し、ハウジングの外周には一対のコ
イルを直交するように巻回して構成され、各コイルに互
いに電気角の異なる駆動信号、具体的には電気角で９０
度位相の異なるｓｉｎ波形、ｃｏｓ波形の電圧信号を供
給し、この駆動信号供給にて各コイルによって発生する
合成磁界によりロータ磁石（指針）を軸回り回転させる
もので、各コイルへの駆動信号供給を車速やエンジン回
転等の被測定量に応じて制御することで、指針を計測量
に応じて角度運動させることができる。

【０００３】このような可動磁石式計器にあっては、２
極着磁されたロータ磁石が地磁気の影響を受けないよう
に、パーマロイなどの磁性材料からなるシールドケース
にて、可動磁石式計器の主要部分が覆われていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記可動磁
石式計器においては、ロータ磁石などへの磁気干渉や磁
気効率などを考慮すると、パーマロイなどの磁性材料か
らなるシールドケースは必要であった。このため、部品
点数を削減することができず、また、シールドケースを
形成するパーマロイなどの磁性材料は高価であったた
め、コストを削減することも難しかった。

【０００５】本発明はこの点に鑑みてなされたものであ
り、その主な目的は、コストを削減することが可能な可
動磁石式計器を提供せんとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、半径方向に着磁され隣り合う磁極が互いに
異極となるロータ磁石と、このロータ磁石のラジアル方
向周囲に設けられ、その巻回中心軸が直交せずに交わる
一対のコイルと、被測定量に基づく入力信号を処理して
前記各コイルの各々に互いに電気角の異なる駆動信号を
供給し前記ロータ磁石を回転駆動する制御手段と、前記
ロータ磁石を駆動源として回転する指針とを有し、前記
ロータ磁石の磁極数をｎとし、前記巻回中心軸が交わっ
て形成する鋭角をｒとしたとき、鋭角ｒを３６０／２ｎ
（ｎは４以上で２の倍数）で求まる角度としたものであ
る。

【０００７】また、前記コイルを保護する非磁性材料か
らなる保護カバーを設けたものである。

【０００８】また、この指針と前記ロータ磁石との間に
前記ロータ磁石の回転を前記指針に伝達する伝達手段を
設け、前記指針が前記伝達手段を通じて前記ロータ磁石
よりも減速回転するものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づき、本発明
による可動磁石式計器の実施形態を説明する。

【００１０】図１から図７は、本発明の第１の実施形態
を示し、図１は可動磁石式計器の平面図、図２は図１の
Ａ−Ａ線に沿った断面図、図３は伝達手段を示す平面
図、図４は制御手段を示すブロック図、図５はコイルに
供給される駆動信号の波形図、図６は本実施形態におけ
る磁極数とコイルの巻回中心軸がなす鋭角の関係を示す
説明図、図７は本実施形態の変形例における磁極数とコ
イルの巻回中心軸がなす鋭角の関係を示す説明図、図８
は本実施形態の変形例における磁極数とコイルの巻回中
心軸がなす鋭角の関係を示す説明図である。

【００１１】図１，図２に示す可動磁石式計器は、ロー
タ磁石１と、このロータ磁石１を支持する第１の軸２
と、この第１の軸２とは所定間隔を空けて並設状態に設
けられる第２の軸３と、これら第１，第２の軸２，３を
軸受け支持すると共に、ロータ磁石１と後述する伝達機
構とを収納するハウジング４と、このハウジング４の外
側に巻かれる一対のコイル５，６と、これらコイル５，
６の一部を含んでハウジング４の所要部外周を覆う保護
ケース７と、コイル５，６の各端部が導通接続される複
数の端子Ｔと、ハウジング４から突出する第２の軸３の
先端に装着される指針Ｐと、ロータ磁石１と指針Ｐとの
間に介在し、ロータ磁石１の回転を指針Ｐに伝達する伝
達手段ＴＲとを備えている。

【００１２】ロータ磁石１は、互いに隣り合う磁極どう
しがＮ極とＳ極とで異極となるように合計４極、互いに
等しい１／４づつの面積比にて半径方向に着磁された円
盤状のプラスチックマグネットからなり（図３参照）、
第１の軸２と同体的に回転（連動）するよう第１の軸２
を通じてハウジング４に支持されている。

【００１３】伝達手段ＴＲは、第１の軸２に固定され、
ロータ磁石１と連動する第１の歯車ＴＲ１と、この第１
の歯車ＴＲ１に連結噛合されると共に第２の軸３に固定
され、第２の軸３に連動する第２の歯車ＴＲ２とからな
り、本実施形態では、第１の歯車ＴＲ１は第２の歯車Ｔ
Ｒ２に対し小径に形成され、その外周には「１４」枚の
連続歯（歯）が形成されている。また第２歯車ＴＲ２
は、第１の歯車ＴＲ１に対し大径に形成され、その外周
には「５６」枚の連続歯（歯）が形成されている。

【００１４】ハウジング４は合成樹脂からなり、図２
中、下側に位置する第１の枠体４１と上側に位置する第
２の枠体４２とに分割形成され、これら第１，第２の枠
体４１，４２間で空洞部Ｓを形成し、この空洞部Ｓ内に
ロータ磁石１と伝達手段ＴＲを収納すると共に第１，第
２の軸２，３を軸支し、第２の軸３の一端は、ハウジン
グ４から外部に突出し、その先端には、前記のように、
指針Ｐが装着されている。

【００１５】コイル５，６は、第２のギヤＴＲ２が配置
されないロータ磁石１のラジアル方向外周に位置して、
ロータ磁石１のラジアル周面に対応する巻回径がロータ
軸３に向かって次第に大きくなるように設けられてお
り、この際、各コイル５，６の巻回中心軸Ｃ１，Ｃ２に
沿ってロータ軸２側に延びる軸線は、ロータ磁石１の回
転中心ＲＣで交わり（交点ＣＰ）、このときの各巻回中
心軸Ｃ１，Ｃ２が交わって形成する鋭角ｒは、本実施例
では略４５度に設定されている。

【００１６】各コイル５，６の巻回中心軸Ｃ１，Ｃ２方
向は、コイル５，６の発生する磁界発生方向である。

【００１７】この鋭角ｒの４５度という角度は、図６で
示すように本実施の形態の４極の回転磁石の場合に、コ
イル５に例えば、Ｎ極が対向した状態で、反対側のＮ極
とこの反対側のＮ極と隣り合うどちらか一方のＳ極とで
形成される角度９０度の中間の角度である４５度とな
る。

【００１８】例えば、図７で示すように６極の回転磁石
の場合の鋭角ｒは、コイル５に例えば、Ｎ極が対向した
状態で、１８０度反対側のＳ極とこの反対側のＳ極と隣
り合うどちらか一方のＮ極とで形成される角度６０度の
中間の角度である３０度となる。

【００１９】また、巻回中心軸Ｃ１，Ｃ２が交わって形
成する鋭角ｒが４５度という角度は、図８で示すような
コイル５，６の配置によって形成されるものでも良い。

【００２０】コイル５，６が巻かれたハウジング４に
は、カップ形の保護ケース７が装着されるが、本実施形
態では、第２の歯車ＴＲ２に対応する領域を除くハウジ
ング４の所要領域、すなわち、第２の歯車ＴＲ２の対応
領域を含まず指針Ｐ側とは反対側となるハウジング４領
域のみを保護ケース７により覆っている。保護ケース７
は非磁性材料であるアルミなどから形成されており、コ
イル５，６を保護するために設けられている。このよう
に高価な磁性材料を用いずに、保護ケースを１を形成す
るためコストを抑えることができる。なお、保護カバー
７の材質は、アルミに限定されるものではなく、合成樹
脂でも良い。

【００２１】このように構成された可動磁石式計器は、
図４に示すように、制御部１００と駆動処理部１１０と
を含む制御手段１２０によって駆動される。

【００２２】制御部１００は、マイクロコンピュータ
（マイコン）からなるもので、制御プログラムを実行す
るＣＰＵ、制御プログラムを記憶するＲＯＭ、演算処理
されたデータを一時的に記憶するＲＡＭ、外部からの信
号を入力するインターフェイス（Ｉ／Ｆ）、これらＣＰ
Ｕ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、インターフェイスのそれぞれを接
続するバスを含み、車体側に設置され、この場合、トラ
ンスミッションの出力軸の回転を検出し、所定のパルス
信号を出力するセンサ１３０が接続されている。

【００２３】このセンサ１３０からのパルス信号（被測
定量に基づく入力信号）が入力されると、制御部１００
はそのパルス周期を演算し、このパルス周期を後述する
図示しない文字板の指示位置に換算して、指針Ｐの前記
文字板上における指示角度データを求める処理を行い、
この指示角度データを後段の駆動処理部１１０に出力す
る。

【００２４】駆動処理部１１０は、前記指示角度データ
に応じた各コイル５，６の通電量データを記憶したＲＯ
Ｍ部、各ＲＯＭ部の出力値をそれぞれのアナログ量に変
換するＤ／Ａ変換部、前記アナログ量に対応した駆動電
圧を各コイル５，６に通電供給する駆動出力部をそれぞ
れ含み、制御部１００からの前記指示角度データは、こ
の駆動処理部１１０によって、電気角（位相角）の異な
る駆動信号、詳しくは図５に示すように電気角で９０度
位相の異なるｓｉｎ波形、ｃｏｓ波形の電圧信号、ある
いはそれに近似する波形の電圧信号に変換されて各コイ
ル５，６に供給される。

【００２５】これにより各コイル５，６によって、被測
定量にみあった合成磁界ベクトルが形成され、この合成
磁界ベクトルに応じてロータ磁石１が被測定量に応じた
角度分回転し、それに応じて指針Ｐも回転し、前記文字
板上で被測定量を指示する。

【００２６】本実施形態の場合、伝達手段ＴＲにおい
て、第１の歯車ＴＲ１の歯数は「１４」枚、第２の歯車
ＴＲ２の歯数は「５６」枚であり、各歯車ＴＲ１，ＴＲ
２のギヤ比は、１／４に設定されていることから、伝達
手段ＴＲは減速伝達手段として機能し、これによりロー
タ磁石１に対して指針Ｐは１／４に減速運転されるた
め、指針Ｐを所定の振れ角ぶん回転させるためには、ロ
ータ磁石１は指針Ｐの振れ角（回転角）の４倍分の回転
角を必要とする。例えばセンサ１３０からの入力信号が
指針Ｐの振れ角９０度に相当する場合、ロータ磁石１を
機械角で３６０度回転させる必要があるので、制御手段
１２０は、ロータ磁石１を機械角で３６０度回転させる
ための駆動信号として、電気角で２π分（一周期）に相
当する駆動信号を２回、繰り返し各コイル５，６に供給
することになる。

【００２７】従って、本実施形態の場合、電気角で２π
分に相当する駆動信号供給（以下、２π分の信号供給と
いう）により得られるロータ磁石１の回転角は機械角で
１８０度、伝達手段ＴＲを通じた指針Ｐの振れ角（回転
角）は、同じく機械角で４５度であり、４５度よりも大
きい指針Ｐの振れ角、例えば９０度、１３５度、１８０
度の振れ角を得るためには、２π分の信号供給を連続的
に繰り返し供給することになる。

【００２８】以上のように構成したことにより、ロータ
磁石１が地磁気などによって受ける影響を、ロータ磁石
１が２極着磁の場合より低減させて駆動することができ
る。よって、ロータ磁石１を磁性材料で覆う必要がなく
とも、ロータ磁石１を駆動することができるので、コイ
ル５，６を物理的な損傷などから保護する目的のみで、
磁性材料ではない安価な材料で保護カバーを形成し設け
るだけでよく、従来の可動磁石式計器に比べてコストを
削減することができる。

【００２９】また一対のコイル５，６に電気角の異なる
駆動信号を供給してロータ磁石１を回転駆動する場合、
ロータ磁石１の磁極数ｎは、４以上（の２の自然数
（Ｎ）倍）であればよく、この際、一対のコイル５，６
に駆動信号を供給することで各々生じる磁界方向の交わ
って形成される鋭角ｒは、磁極数が「４」極の場合は、
図６で示すように本実施形態のごとく略４５度であり、
磁極数が「６」極の場合は、図７で示すように３０度に
設定すればよく、鋭角ｒは（３６０度／磁極数ｎ）の半
分（１／２）に設定すればよい。また、図示していない
が、磁極数が「８」極の場合は、鋭角ｒは（３６０度／
磁極数ｎ）の半分（１／２）である２２．５度に設定す
ればよい。

【００３０】また本実施形態では、伝達手段ＴＲを２つ
の歯車ＴＲ１，ＴＲ２にて構成したが、伝達手段ＴＲを
構成する歯車の数は任意であり、例えば本発明の第２の
実施形態として図９に示すように、伝達手段ＴＲを、ロ
ータ磁石１と共に第１の軸２に対して独立回転可能に保
持され、且つロータ磁石１に連動して回転する第１の歯
車ＴＲ１１と、第２の軸３に固定され、第２の軸３と共
に回転する第２の歯車ＴＲ１２と、この第２の歯車ＴＲ
１２と共に第２の軸３に固定され、第２の歯車ＴＲ１２
と共に回転する第３の歯車ＴＲ１３と、第１の歯車ＴＲ
１１と共に第１の軸２に固定され、第１の軸２と共に回
転する第４の歯車ＴＲ１４とから形成し、ロータ磁石１
に連動する第１の歯車ＴＲ１１の回転を第２の歯車ＴＲ
２に伝え、第２の歯車ＴＲ２の回転を第３の歯車ＴＲ１
３を通じて第４の歯車ＴＲ１４に伝達し、これにより第
１の軸２に装着された指針Ｐを駆動するように構成して
もよい。

【００３１】このように、減速回転する伝達手段ＴＲを
設けたことにより、ロータ磁石１が地磁気によって受け
る影響をさらに抑制し、精度の高い指示を行うことがで
きる可動磁石式計器を提供することができる。

【００３２】また前記各実施形態に記載した伝達手段Ｔ
Ｒを設けず、第１の軸２に直接指針Ｐを設けた構成とし
ても良い。

【００３３】また前記各実施形態では保護ケース７を備
えていたが、コイル５，６などを保護する必要がない場
合には、磁性材料からなるシールドケースを不要とし、
さらに保護ケース７を設けなくとも良い。このように構
成すれば、部品点数を削減することが可能である。また
コストを削減することも可能となる。

【００３４】

【発明の効果】以上詳述したように、所期の目的を達成
することができ、コストを削減することが可能な可動磁
石式計器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による可動磁石式計器
の平面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図。

【図３】伝達手段を示す平面図。

【図４】図４は制御手段を示すブロック図。

【図５】コイルに供給される駆動信号の波形図。

【図６】本実施形態における磁極数とコイルの巻回中心
軸がなす鋭角の関係を示す説明図。

【図７】本実施形態の変形例における磁極数とコイルの
巻回中心軸がなす鋭角の関係を示す説明図。

【図８】本実施形態の変形例における磁極数とコイルの
巻回中心軸がなす鋭角の関係を示す説明図。

【図９】本発明の第２の実施形態による可動磁石式計器
の断面図。

【符号の説明】

１ ロータ磁石 ５，６ コイル ７ 保護カバー １２０ 制御手段 Ｃ１，Ｃ２ 巻回中心軸 ｎ 磁極数 Ｐ 指針 ｒ 鋭角 ＴＲ 伝達手段

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半径方向に着磁され隣り合う磁極が互い
   に異極となるロータ磁石と、このロータ磁石のラジアル
   方向周囲に設けられ、その巻回中心軸が直交せずに交わ
   る一対のコイルと、被測定量に基づく入力信号を処理し
   て前記各コイルの各々に互いに電気角の異なる駆動信号
   を供給し前記ロータ磁石を回転駆動する制御手段と、前
   記ロータ磁石を駆動源として回転する指針とを有し、前
   記ロータ磁石の磁極数をｎとし、前記巻回中心軸が交わ
   って形成する鋭角をｒとしたとき、鋭角ｒを３６０／２
   ｎ（ｎは４以上で２の倍数）で求まる角度としたことを
   特徴とする可動磁石式計器。
2. 【請求項２】 前記コイルを保護する非磁性材料からな
   る保護カバーを設けたことを特徴とする請求項１記載の
   可動磁石式計器。
3. 【請求項３】 この指針と前記ロータ磁石との間に前記
   ロータ磁石の回転を前記指針に伝達する伝達手段を設
   け、前記指針が前記伝達手段を通じて前記ロータ磁石よ
   りも減速回転することを特徴とする請求項１または請求
   項２に記載の可動磁石式計器。