JPH02242166A - 計器用ムーブメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一対のコイルに所定計測量に応じた電流を流
すことにより回転子を所定計測量に応じた所定位置に回
動し、前記回転子に保持した指針により計測量を指示す
るようにした、例えばスピード計、エンジン回転計、水
温計、燃料計なとの車載計器に好ましく適用される計器
用ムーブメントに関するものである。

〔従来の技術］ 従来、この種の計器用ムーブメントとしては、第９図及
び第１０図に示すような構成のものが一般的である。

この種の計器用ムーブメントは交叉コイル式と呼ばれ、
一対のコイル、すなわち第１．第２のコイルＬ、、Ｌ、
をコイルボビンＢに互いに直交して巻回してクロスコイ
ルＬを構成している。コイルポビンＢの中央部には、永
久磁石からなる回転子Ｍｇを回転軸（指針軸）Ｒにより
回転自在に軸承して収容する空所Ｓが形成されている。

コイルボビンＢの一端には、基板固定用ボス兼電気接続
用端子Ｔが植設されている。コイルボビンＢの空所Ｓ内
に収容された回転子Ｍｇは、一対のコイルＬ＋、Ｌｇが
発生する磁界の合成磁界内に回転可能に配設されること
になる。また、コイルボビンＢに巻回されたコイルＬ、
、Ｌ２は、第９図及び第１０図に示されるように回転子
Ｍｇの厚さ方向に重ね巻きされている。

上述した構成の計器用ムーブメントは、第１１図及び第
１２図に示すように回転軸Ｒに指針Ａを取付け、この指
針Ａを文字板Ｐと協動させることによって計器を構成す
る。

上記構成において、第１のコイルし、に第１３図（ａ）
に示す■。ＣＯＳ　θなる電圧を、第２のコイルＬ２に
同図（ｂ）に示す■。ｓｉｎ　θなる電圧をそれぞれ印
加すると、各電圧による電流がコイルＬ。

Ｉ２に流れ、これによって磁界が発生される。コイルＬ
＋、Ｌｘがそれぞれ発生する磁界をＩｌｌ　　。

Ｉ２とすると、第１４図のように直交磁界となり、その
合成磁界Ｈはｌ［＋、ｌｆｚをベクトル的に合成した方
向に発生する。各磁界）［１、）［２の大きさＩｆｌ、
１．ｌＩ２１はそれぞれ■。ｃｏｓ　θ、■。

ｓｉｎ　θに比例するので、合成磁界Ｈの方向はθとな
る。そこで角度θを所定計測量に対応させると、合成磁
界Ｈの方向が所定計測量に対応するようになる。また回
転子Ｍｇは合成磁界比方向に回転するので、回転子Ｍｇ
と共に回転する指針Ａと文字板Ｐとより所定計測量を表
示することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の計器用ムーブメントでは、クロスコイル
Ｌが回転子Ｍｇの周囲すなわち厚さ方向に重ねて巻回さ
れている一対のコイルＬ、、Ｌ２により構成されている
ので、クロスコイルＬを巻回するためのボビンＢが必要
であり、またクロスコイルＬをボビンＢに巻回している
ためコイルの厚み公吏に厚くなり、ボビンＢに巻回した
クロスコイルＬをケースに収容して構成されるムーブメ
ント全体の薄形化が難しい。従って、このような計器用
ムーブメントを使用して構成した車載計器は、その形状
、特に厚さが太き（なる。

ところで、車載計器は運転者前方のダツシュボード等の
限られたスペース内に設置しなければならず、形状が大
きく、厚さをもった従来の計器用ムーブメントを用いて
構成した車載計器では、スペース的に不都合である。

よって本発明は、厚さ方向の寸法を小さくして薄形化を
図った計器用ムーブメントを提供することを課題として
いる。

〔課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するため本発明により成された計器用ム
ーブメントは、一対のコイルに所定計測量に応じた電流
を流すことにより回転子を所定計測量に応じた所定位置
に回動し、前記回転子に保持した指針により計測量を指
示するようにしたものにおいて、前記回転子が板面円周
方向にＮＳ２極に正弦波着磁された円板状の永久磁石を
有し、前記一対のコイルが前記永久磁石の板面に面対向
されかつ９０°位置をずらしてプリント基板上に配設さ
れると共にそのコイル端が該プリント基板の所定の接続
部に電気接続され、かつ前記回転子の回転中心に隣接す
る前記一対のコイルの部分が直線状に形成されると共に
該直線部がその長さが前記永久磁石の直径に略等しいか
又はそれ以上になるように形成されていることを特徴と
している。

〔作　用〕

上記構成において、プリント基板上に９０°位置をずら
して配置されている一対のコイルの各々の直線部に流さ
れる計測量に応じた大きさの電流と、板面円周方向にＮ
Ｓ２極に正弦波着磁された永久磁石の磁界とによりトル
クが発生され、これらのトルクの合成したものが０とな
る位置に回転子が回動されてその位置に保持されるよう
になるので、回転子と共に回動する指針により計測量を
指示することができる。

しかも、一対のコイルは回転子の円板状の永久磁石の板
面に面対向してプリント基板上に配置されていて、ボビ
ンに巻回されていないので、コイル及び永久磁石の厚さ
や磁気的空隙の大きさなどにより決定される計器用ムー
ブメントの厚さを従来に比べて大幅に薄くすることがで
きる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図乃至第３図は本発明による車載計器用ムーブメン
トの一実施例の構成を示し、第１図は平面図、第２図は
分解斜視図及び第３図は側断面図である。これらの図に
おいて、計器用ムーブメントは、一対のコイルＬｌ　、
Ｌ２と、磁性材料からなる回転子ヨークｌｌａの下面又
は上面に、板面円周方向においてＮＳ２極に正弦波着磁
された円板状の永久磁石１１ｂを固着して構成した偏平
な円板状の回転子１１とを有する。

上記一対のコイルＬ、、Ｌ２のうちの一方、すなわち第
１のコイルＬ、は、前記回転子１１の回転面に平行な面
上に前記回転子１１の回転軸１１Ｃを挟んで対称な位置
に配置された上で直列接続された２つのコイルＬＩ＊９
ＬＩｂからなっている。

また、上記一対のコイルＬ＋、Ｌｚのうちの他方、すな
わち第２のコイルＬ２も、前記回転子１１の回転面に平
行な面上に前記回転子１１の回転軸１１ｃを挟んで対称
な位置に上記第１のコイルし。

に重ねられ、かつ第１のコイルＬ１に対して９０゜位置
をずらして配置された上で直列接続された２つのコイル
Ｌ　２８　ｐ　Ｌ　２ｂからなっている。

上記第１．第２のコイルＬ、、Ｌ２をそれぞれ構成して
いるコイルＬ　１ｍ　９　Ｌｌｂ　ｊ　Ｌｅａ及びＬｚ
ｂの各々は、例えば表面絶縁被覆した銅箔を断面円弧状
のマンドレルに巻回した上で適当な厚さにスライスする
ことにより形成された略り型を成すトロイダルコイルか
ら成り、第２図に示すように回転子１１の回転面と平行
な面上に、回転子１１の回転軸ｌｉｅを中心にして直線
部りが対向しかつその周囲に９０°の等角度で一部分が
重なるように交互に配置されている。

図示の実施例では、永久磁石１１ｂは回転子ヨークｌｌ
ａに対してコイルＬ　Ｉｌｌ〜Ｌｔｂと同じ側の面に固
着され、コイルＬ１．〜Ｌ２ｂと永久磁石１１ｂとが直
接面対向されている。そして、回転子ヨークｌｌａの中
央には指針軸を兼ねた回転子１１の回転軸１１ｃがポス
１２を介して固着されている。

また、上記一対のコイルＬ＋−Ｌｘを構成しているコイ
ルＬ　１ｍ〜Ｌｔｂは、プリント基板１３の一方の面上
に、その中央部の孔１３ａを中心に先ず第１のコイルＬ
１、次に第２のコイルし２に順に載置され例えば接着材
などによって固定されて設けられ、各コイルの両端はプ
リント基板１３の印刷配線（図示せず）の所定の接続部
に半田付けなどによりそれぞれ電気接続されている。

上記プリント基板１３の上記孔１３ａには、上記コイル
載置面と反対側の面側から軸受筒１４が挿入固定され、
この軸受筒１４には、例えばその一端部にベアリング１
４ａが嵌挿され、他端部に軸受部１４ｂが形成されてお
り、ベアリング１４ａによって回転軸１１ｃの端部が、
軸受部１４ｂによって回転軸１１ｃの中間部がそれぞれ
支承されている。これによって、回転子１１の永久磁石
１１ｂとプリント基板１３に固定されたコイルＬＩ及び
り、ｔは空隙を介して対面されるようになる。

板面円周方向にＮＳ２極に正弦波着磁された上記永久磁
石１１ｂは、これを回転しながらその板面の任意の測定
点での磁界を測定すると第４図に示すように変化するよ
うになる。

また、上記プリント基板１３としては、磁性材料からな
る基材の表面に絶縁被膜を形成し、その表面に印刷配線
を形成して構成され金属プリント基板が好ましく使用さ
れ、このプリント基板１３を構成している磁性材料が対
向するマグネットロータＭｇとの間で磁路を形成するよ
うに働く。勿論、プリント基板１３は非金属材料からな
る常套的なプリント基板と磁路を形成する磁性材料から
なる金属板とを張り合わせた構成としてもよい。

何れにしてもプリント基板１３は堅牢であり、計器取付
は用のベースを兼ねさせることができる。

更に、コイルＬ０〜Ｌｌｂは、その直線部の長さが円板
状の永久磁石１１ｂの直径に略等しいか又は図示のよう
に永久磁石１１ｂの直径より太き（なるように形成され
る。

上述した構成の計器用ムーブメントのコイルＬ。

ｙＬ２にはｃｏｓ発生発生回路色ｓｉｎ発生回路■２と
がそれぞれ接続され、第５図に示すような計測量或いは
指示角度に応じた■。ｃｏｓθ及び■。ｓｉｎθなる電
圧又は電流がそれぞれ供給されるようになっている。

以上の構成において、今指針Ａの指示角度θに応じたＶ
ａｃｏｓ、Ｖ。ｓｉｎなる電圧又は電流をコイルＬｌ　
、Ｌ２に印加した場合、各コイルに交鎖する永久磁石１
１ｂからの磁束とコイルの直線部りに流れる電流とによ
り、各コイルの直線部りには、その電流方向と磁束方向
とにより、第６図に示すフレミングの左手の法則に従っ
て決まる方向に力が働き、その反作用で反対方向の回転
力が永久磁石１１ｂすなわち回転子１１に作用するよう
になる。

より詳細には、コイルＬ＋　にＶ。ｃｏｓ　θが印加さ
れた場合、コイルＬ、は下式に示すトルクＴ１を発生す
る。

Ｔ　１　ｘｉｌ、　　＋　ｔｌ　　ＨＢＩ　ＣｏＳ　θ
（Ｖｏｃｏｓ　θ／Ｒ）ｌＩ　−ｒｌ ただし、式中ｎはコイル数、Ｌはコイル巻数、Ｂはピー
ク磁束密度、Ｒは直流抵抗、２はコイルの有効長、ｒは
回転子有効半径である。

一方、コイルＬ２にＶ６ｓｉｎ　θが印加された場合、
コイルＬ、とコイルＬ２は９０°ずらして配置されてい
るため、コイル２に交鎖する磁束はＢｃｏｓ（θ＋π／
２）＝−Ｂｓｉｎ　θになり、コイルＬ２は下式に示す
トルクＴ２を発生する。

Ｔｚ　＝　　ｎｚ　　ＨｔＺ　　Ｈ１３ｚ　ｓｉｎ　θ
（Ｖｏｓｉｎ　θ／Ｒ）ｌｔ　　−ｒｚ 上記トルクＴ１及びＴ２が作用する回動自在の永久磁石
１１ｂすなわち回転子１１は、両トルクの合成トルクが
Ｏになる位置に回動され、その位置に保持されるように
なる。従って、両コイルＬ。

及びＬ２の条件などが等しい場合には、指示角度θに応
じた位置に再現よく回転子１１及びこれに取付けられた
指針Ａを回動させることができる。

以上のようにしてコイルＬ１　、Ｌｘに流す電流方向及
び印加電圧又は印加電流を計測量に応じて連続して漸増
減の切換え制御を行うことにより、低速高速の何れにお
いても、第７図（ａ）〜（ｅ）に示すように、０から３
６０’までの間で入力信号にリニアな関係を保ってスム
ーズに指針Ａを振らせることができる。上記第７図（ａ
）〜（ｅ）においては、簡単のためコイルＬ＋及びＬ２
はそれぞれ各１つのコイルの場合を示し、第７図（ａ）
はコイルＬ、にＶ。ｃｏｓ　Ｏ’　、コイルＬ２にＶ。

ｓｉｎ　Ｏ”を、第７図（ｂ）はコイルＬ１に■。ｃｏ
ｓ４５°、コイルＬ２にＶ、５ｉｎ４５°を、第７図（
ｃ）はコイルＬ１にＶ。ｃｏｓ　９０”　、コイルＬ２
にＶ。５ｉｎ９０＠を、第７図（ｄ）はコイルＬ、に■
。ｃｏｓ１８０°、コイルＬ２にＶｓｉｎ１８０＠を、
第７図（ｅ）はコイルＬ、に■。ＣＯ３２７０″、コイ
ルＬｔにＶｏ　ｓｉｎ　２７０”をそれぞれ印加した場
合のコイルＬ＋、Ｌｚと回転子１１の永久磁石１１ｂと
の位置関係を示し、これにより指針Ａと文字板Ｐとより
所定計測量を表示することができる。

上述した本発明の実施例では、一対のコイルＬ。

及びＬ２として、例えば表面絶縁被覆した銅箔を断面円
弧状のマンドレルに巻回した上で適当な厚さにスライス
することにより形成された掻めで薄いものが使用され、
これがプリント基板１３上に貼り付けられてステータが
構成されているので、偏平な円板上の回転子１１と相俟
て極めて薄い計器用ムーブメントが構成されている。こ
の薄形化に伴い、コイルＬ、及びＬ２と回転子１１の永
久磁石１１ｂとの間の磁気的な空隙が減少するようにな
り、パーミアンスが向上してコイルＬ１及びＬ２に鎖交
する磁束密度が向上するようになるので、トルクが向上
する可能性がある。

また、プリント基板１３上に貼り付けられた一対のコイ
ルＬ１及びＬ２のコイル端はプリント基板１３の印刷配
線の所定の接続部に電気接続されているので、コイルし
、及びＬ２に電圧又は電流を印加するための端子をプリ
ント基板１３の縁部に設ければよく、構成の簡略化や薄
形化に有効な構成となでいる。

更に、一対のコイルＬ、及びＬ２の直線部りの長さが永
久磁石１１ｂの直径よりも大きくなるように形成されて
いるので、コイルの直線部において発生されるトルクＴ
１及びＴ２が永久磁石１１ｂの板面円周部に作用され、
回転子１１のトルクが大きくなるようになっている。各
コイルし。

Ｌ２が２つのコイルＬ　１ｍ及びＬ　２ｂ　ｔ　Ｌ　ｚ
ｍ及びＬｚｂにより構成されているので、上記トルクの
式中のｎが２となり、回転子１１のトルクは各１つの場
合の２倍になっている。

更にまた、プリント基板１３が磁性材料からなる金属板
を用いて構成され、また回転子１１が磁性材料からなる
回転子ヨークｌｌａの下面に永久磁石１１ｂを固着して
構成されているので、回転子１１の永久磁石１１ｂは上
下から磁性材料の板により挟まれた形で配置されるよう
になり、永久磁石１１ｂが外部磁界の影響を受けて指示
値が狂うことが防止されている。またプリント基板１３
が磁性材料により形成されていることにより、永久磁石
１１ｂの磁界による磁束が一対のコイルし。

及びＬｔに対して効率的に鎖交されるようになり、この
点からも回転子１１のトルク増大が図られている。

なお、上述した実施例では、一対のコイルし１及びＬ２
に印加する電圧又は電流の振巾が計測量に従ってｃｏｓ
　θ及びｓｉｎ　θでそれぞれ変化するようにしている
が、計測量に応じてデユーティ比をｃｏｓ　θ及びｓｉ
ｎ　θで変化する一定振巾の電圧又は電流を印加するよ
うにしてもよい。

また、第１図乃至第３図について上述した実施例では、
指針Ａを取付けるため回転軸１１ｃの永久磁石１１ｂ側
の一端を突出しているが、第８図に示すように、回転軸
１１ｃのベアリング１４ａ側の一端を突出して該部分に
指針Ａを取付けるようにしてもよい。このように″する
と、図から明らかなように軸受筒１４の片側に回転子１
１が、他側に指針Ａがそれぞれ位置されることになり、
上述の実施例のように軸受筒１４の片側に指針Ａ及び回
転子１１の両方が位置されているものに比べて回転系の
バランスがよくなり、指針振れを最小限に抑えるのに有
効な構成である。

上述した第１図乃至第３図及び第８図の実施例では、回
転子１１の回転軸１１ｃに指針Ａを取付けているが、回
転子１１の回転子ヨークｌｌａの表面外周部に回転子１
１の回転位置を示すセグメント状のマークを印刷や貼付
等により付与し、このマークと文字板Ｐの目盛りとによ
り計測量を表示させるようにしてもよい。なお、上記マ
ークはバー状のものであってもよく、この場合、バー状
のマークを見返しの円弧状の窓孔に臨ませることによっ
てバー表示形式で計測量を表示させることができる。

〔効　果］ 以上説明したように本発明によれば、一対のコイルは回
転子の円板状の永久磁石の板面に面対向してプリント基
板上に配置されていて、ボビンに巻回されていないので
、コイル及び永久磁石の厚さや磁気的空隙の大きさなど
により決定される計器用ムーブメントの厚さを従来に比
べて大幅に薄くすることができる。よって、計器用ムー
ブメントの薄形化を図ることができ、この薄形化により
磁気的な空隙が減少するようになり、パーミアンスが向
上してコイルに鎖交する磁束密度が向上するようになり
、トルクが向上する可能性がある。

また、該計器用ムーブメントを組み込んだ計器全体の形
状も特に奥行き方向で小型化することができ、車載計器
のムーブメントとして好適なものとなっている。

また、一対のコイルのコイル端はプリント基板の所定の
接続部に電気接続されているので、コイルに電圧又は電
、流を印加するための端子をプリント基板の縁部に設け
ればよく、構成の簡略化や薄形化に有効な構成となでい
る。

更に、一対のコイルの直線部の長さが永久磁石の直径に
略等しいか又はそれより大きくなるように形成されてい
るので、コイルの直線部において発生されるトルクが永
久磁石の板面円周部に作用されるようになり、回転子の
トルクが大きくなるようになっている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による車載計器用ムーブメントの一実施
例の構成を示す平面図、 第２図は第１図におけるｘ−ｘ’線に沿った断面図、 第３図は第１図の車載計器用ムーブメントの分解斜視図
、 第４図は第１図乃至第３図中の永久磁石の板面円周方向
の着磁状態を板面の磁束密度の変化により示す図、 第５図は第１図中のｃｏｓ発生回路及びｓｉｎ発生回路
がそれぞれ発生する電圧又は電流と指示角度或いは計測
量との関係を示す図、第６図は本発明によるムーブメン
トの動作原理を説明するための説明図、 第７図は第１図における一対のコイルに流す電流と永久
磁石との関係を示す説明図、 第８図は本発明による車載計器用ムーブメントの他の実
施例の構成を示す断面図、 第９図は従来の計器用ムーブメントの構成例を示す図、 第１０図は第９図におけるｘ−ｘ’線に沿った断面図、 第１１図及び第１２図は第９図の計器用ムーブメントを
用いて構成した計器をそれぞれ示す斜視図及び断面図、 第１３図は第９図におけるコイルに供給する電圧波形を
示す図、 第１４図は第９図における合成磁界方向を示す図である
。 Ｌ、、Ｌ、・・・一対のコイル、Ｄ・・・直線部、１１
・・・回転子、ｌｌｂ・・・永久磁石、ｌｌｃ・・・回
転軸、Ａ・・・指針、１３・・・プリント基板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　一対のコイルに所定計測量に応じた電流を流すことに
   より回転子を所定計測量に応じた所定位置に回動し、前
   記回転子に保持した指針により計測量を指示するように
   した計器用ムーブメントにおいて、 前記回転子が板面円周方向にＮＳ２極に正弦波着磁され
   た円板状の永久磁石を有し、 前記一対のコイルが前記永久磁石の円板面に面対向され
   かつ９０゜位置をずらしてプリント基板上に配設される
   と共にそのコイル端が該プリント基板の所定の接続部に
   電気接続され、 かつ前記回転子の回転中心に隣接する前記一対のコイル
   の部分が直線状に形成されると共に該直線部がその長さ
   が前記永久磁石の直径に略等しいか又はそれ以上になる
   ように形成されている、ことを特徴とする計器用ムーブ
   メント。