JPH0377069A - 電気指示計器 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、直交配置された２個のコイルに被指示量に応
じた電気信号を与えて永久磁石にトルクを生起させるこ
とにより回転子を被指示量に対応する角度に回転させた
後保持させるようにした電気指示計器に関する。

（従来の技術） 従来、タコメータ等に使用される電気指示計器の一例と
して、回転軸に永久磁石と指針を固定してなる回転子を
ボビンの空洞内部に回動可能に支持し、ボビンには２個
のコイルを互いに直交するように巻装した構成のものが
知られている。これは、クロスコイル方式と呼ばれるも
ので、各コイルは、回転子に対して永久磁石を取囲むよ
うにして回転軸の方向に巻回されており、そのコイル辺
は永久磁石の磁極と径方向に対向している。そして、各
コイルには夫々変換回路を介して被指示量に応じた電気
信号が与えられるようになっている。この場合、変換回
路は回転数を示す周波数信号が与えられると、これを電
圧信号に変換した後、その電圧信号の大きさを回転角度
に比例した値としてそのサイン値及びコサイン値に変換
した電気信号として各コイルに与えるものである。これ
により、２個のコイルと永久磁石との各間に各コイルの
入力電気信号に応じたトルクを生起され、回転子は、両
トルクが釣合って合成トルクがゼロとなる回転角度で保
持されるようになる。この結果、指針は被指示量に応じ
た回転数値を表示するものである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述のような従来構成のものでは、ボビ
ン内部に回転子の永久磁石を収納するためのスペースが
必要であると共に、このボビンの外周に２個のコイルを
巻装する構成であるので、計器全体としての厚さはボビ
ンとコイルの厚さによって決まるといる事情下にある。

このため、全体の薄形化に制約を受けるという欠点があ
り、これにより、例えば装置に組込む際にも省スペース
化が困難になるという不具合が生じていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、全体の薄形化を可・能とし、装置に実装する場合に
省スペース化を図り得る電気指示計器を提供するにある
。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明の電気指示計器は、指針が取付けられる回転軸に
平板状の永久磁石を固定してなる回転子、及び前記永久
磁石に前記回転軸の軸方向から対向した状態で互いに直
交するように配置された第１及び第２のコイルを設けて
構威し、前記第１及び第２のコイルに対して被指示量に
応じた電気信号を与えて各コイルと前記永久磁石との間
にトルクを生起することにより前記回転子を各電気信号
の大きさに応じた回転角度に保持させるようにしたとこ
ろに特徴を有する。

第１及び第２のコイルを表裏に分割した状態で配設して
なる支持基板を設け、回転子を、第１及び第２のコイル
に夫々対向した一対の永久磁石を設けて構成すると良い
。

（作用） 本発明の電気指示計器によれば、第１及び第２のコイル
を平板状の永久磁石に対して軸方向から対向するように
配置しているので、ボビンを設ける必要がなくなり、そ
の分だけ全体としての厚さを薄くすることができる。

また、回転子を一対の永久磁石により構成し、第１及び
第２のコイルを支持基板の表裏に分割した状態で配設し
て夫々を永久磁石に対向するようにすれば、各永久磁石
は、第１及び第２のコイルに対して支持基板を挟んで対
称な位置関係となるので、各コイルにより回転子に作用
するトルクは与えられる電気信号に対して均等になり、
調整が簡単になる。

（実施例） 以下、本発明をタコメータに適用した場合の第１の実施
例について第１図乃至第５図を参照しながら説明する。

まず、全体構成の縦断面を示す第１図において、１は一
対の扁平円筒状容器を組合わせてなるケースで、その上
下面には軸受部１ａ及び１ｂが形成されている。２はケ
ース１の内部に配設された支持基板たるプリント基板で
、その中央部には挿通口２ａが形成されている。プリン
ト基板２の表裏面には、第２図にも示すように、平板状
をなす第１及び第２のコイル３，３及び４，４が夫々挿
通口２ａの両側に取付けられている。この場合、各コイ
ル３及び４は、その長辺部分３ａ及び４ａが互いに直交
するように配置されている。５は回転子で、これは、プ
リント基板２の挿通口２ａに挿通されケース１の上下面
の軸受部１ａ、ｌｂに支持された回転軸６と、この回転
軸６にプリント基板２を挟んで固定された２個の磁性材
製の取付は板７ａ及び７ｂと、この取付は板７ａ、７ｂ
の夫々に取付けられた平板状たる円盤状の永久磁石８及
び９からなる。この場合、永久磁石８及び９は、Ｎ極及
びＳ極が半円部分ずつに着磁されたもので、夫々上記し
た第１及び第２のコイル３及び４に対して所定間隔を存
して対向している。また、この回転軸６の上端部分には
、第３図に示すように、表示板１０を介して指針１１が
取付けられ、回転子５と一体となって回転するようにな
っている。

表示板１０は、指針１１の回転による先端の軌跡上に回
転数に対応した目盛りが付されているもので、これは例
えばケース１の上面を用いる構成としても良い。

第４図には電気的構成を示されており、図示しない回転
数検出器からの回転周波数信号は、これらの回路を介し
て電気信号に変換されて前記第１及び第２のコイル３及
び４に与えられるようになっている。この第４図におい
て、１２は入力回路、１３はＦ／Ｖ変換回路で、回転周
波数信号を電圧信号に変換して出力する。１４及び１５
は夫々サイン及びコサインジェネレータで、これらは電
圧信号の大きさを指示角度に対応させ、後述するように
してそのｓｉｎ値及びＣＯＳ値を演算した電気信号に変
換し、夫々第１及び第２のコイル３及び４に与えるもの
である。

次に、本実施例の作用について第５図をも参照しながら
述べる。

まず、回転検出器から回転数に応じた周波数信号Ｆが出
力されると、この信号は入力回路１２及びＦ／Ｖ変換回
路１３を介して電圧信号Ｖに変換される。この電圧信号
Ｖは、サイン及びコサインジェネレータ１４及び１５に
おいて次のように変換される。即ち、第５図に示すよう
に、電圧信号Ｖを指示角度θ（θ−Ｏの基準位置は第１
のコイル３に平行な方向とする）に比例関係に対応させ
（θ−ｋＶ、には比例定数）、その指示角度θに応じて
夫々サイン値ｓｉｎθ及びコサイン値ＣＯＳθにピーク
値Ｅを掛けた値を演算し、第１及び第２のコイル３及び
４に与える。この場合、例えば指示角度θが６０″に対
応するときには、第１のコイル３はＥ　５ｌｎ６０＠（
−Ｊ丁Ｅ／２）　、第２のコイル４はＥ　ｃｏｓ６０＠
（−Ｅ／　２）の電圧信号が与えられる。このようにし
て、サイン及びコサインジェネレータ１４及び１５から
電圧信号が与えられると、回転子５の永久磁石８及び９
は次に示すようなトルクが生起される。即ち、いま回転
子５の回転位置角度φ（φ−０を基準位置とする）に対
して、第１のコイル３から生起されるトルクＴ１は、 Ｔ、　ａｎ、　ａ　ｔ、　＠　Ｂ　ｃｏｓφｘＥｓｌｎ
θ／Ｒ”Ｄ　　＋　　”　　ｒｌ　　””−’　　（１
）Ｔ２　−ｎ２　　・　ｔ　　２　・　Ｂ　　ｓｉｎφ
ＸＥｃｏｓθ／　Ｒ−１２・ｒ　２　−−　　（２）但
し、ｎｌ＋１２はコイル数（２個） ｔＩ＋　　ｔ２はコイル巻数 Ｂは永久磁石のピーク磁束密度 Ｒはコイルの直流抵抗 ０、．１２は各コイルの有効長 ｒｌ＋ｒ２は回転子の有効半径 である。この場合、各コイル３及び４は直交して配設さ
れているので、磁束密度はピーク値Ｂに対してトルクＴ
１に寄与する成分はＢ　　ｃｏｓφとなり、トルクＴ２
に寄与する成分はＢ　　ｓｉｎφとなる。この結果、回
転子５は、式（１）及び式（２）で示されるトルクＴ１
及びＴ２が釣り合う回転位置φ（−〇）まで回転してそ
の位置で保持される（この場合、各定数は同じとする）
。これにより、回転子５の指針１１は、角度θだけ回転
して表示板１０上で回転数に相当する目盛りの位置を指
し示す。

このような本実施例によれば、平板状の第１及び第２の
コイル３及び４と、平板状の永久磁石８及び９を用いて
回転軸６の軸方向に対向するように配置したので、文体
としての厚さを薄くでき、装置に実装する場合でも省ス
ペース化が図れる。

また、２個の永久磁石８及び９と２組のコイル３及び４
を用いて、各永久磁石８及び９に対応させてプリント基
板２を挟んでその上下面に対称的に配置させるようにし
たので、各コイル３及び４により生起されるトルクは幾
何学的に同じ条件に設定でき、トルクバランスのための
複雑な調整をする必要がなくなる。

さらに、回転子５の回転軸６をケース１に設けた軸受部
１ａ＋１ｂにより支持するようにしたので、回転子５を
２点で確実に支持でき、また、ケース１により全体を覆
うように構成したので、表示板１０をケース１の上面部
により兼用させることができ、部品数の低減化及び省ス
ペース化が図れる。

第６図は、本発明の第２の実施例を示し、第１の実施例
と異なるところは、回転子５には永久磁石８のみを設け
て永久磁石９を除いて構成したところである。このよう
な構成によれば、永久磁石８は第１のコイル３からトル
クＴ１が生起されると共に、第２のコイル４からトルク
Ｔ２　が生起される。この場合、トルクＴ２　は前述し
たトルクＴ２と同じ値になるように各部の定数が設定さ
れている。従って、第２の実施例によっても第１の実施
例と同様の作用効果が得られると共に、回転子５を１個
の永久磁石８により構成したので、さらに薄形化が図れ
る。

第７図及び第８図は、本発明の第３の実施例を示し、第
２の実施例と異なるところは、プリント基板２の上面に
第１及び第２のコイル３及び４を配設したところで、回
転子５はこのプリント基板２の挿通口２ａ部分に設けら
れた軸受部２ｂに回転可能に支持されている。このよう
な構成によっても第１及び第２の実施例と同様の効果が
得られる。

第９図は、本発明の第４の実施例を示し、上記各実施例
と異なるところは、第１及び第２のコイル３及び４に代
えて、長円状の第１及び第２のコイル３′及び４′を略
矩形状になるように配置構成したところで、このような
構成によっても上記各実施例と同様の効果が得られると
共に、プリント基板２の形状も矩形状とすることができ
るので、表示板１０の形状に合わせたものとすることが
できるという効果を奏する。

尚、上記各実施例では、第１及び第２のコイル３及び４
を夫々２個ずつ用いた構成としたが、１個ずつ用いる構
成としても良い。

また、上記各実施例は本発明をタコメータに適用した場
合について述べたが、これに限らず、アナログ量を回転
する指針により表示させる電気指示計器全般に適用でき
る等、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が
可能である。

［発明の効果］ 請求項１記載の電気指示計器によれば、回転子を回転軸
に平板状の永久磁石を固定して構成し、この永久磁石に
軸方向から対向した状態で互いに直交するように第１及
び第２のコイルを配置して構成したので、例えば第１及
び第２のコイルを平板状のものを用いることにより全体
として薄形化を図ることができ、従って、装置に実装す
る場合に省スペース化が図れるという優れた効果を奏す
る。

請求項２記載の電気指示計器によれば、第１及び第２の
コイルを支持基板の表裏に分割した状態で配設し、回転
子を夫々のコイルに対向した一対の永久磁石を設けて構
成したので、第１及び第２のコイルにより回転子に生起
させるトルクは、対称配置されることによりバランスが
保たれて各定数を調整することなく同一に設定すること
により簡単に製作できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の第１の実施例を示し、第１
図は全体構成の縦断側面図、第２図はコイルの配置を示
す上面図、第３図は表示板を示す上面図、第４図は電気
的構成の概略図、第５図は電気信号出力の相関を示す作
用説明図であり、第６図は本発明の第２の実施例を示す
第１図相当図、第７図及び第８図は本発明の第３の実施
例を示し、第７図は第１図相当図、第８図は第２図相当
図であり、また、第９図は本発明の第４の実施例を示す
第２図相当図である。 図面中、１はケース、２はプリント基板（支持基板）、
３及び４は第１及び第２のコイル、５は回転子、６は回
転軸、８及び９は永久磁石、１０は表示板、１１は指針
、１３はＦ／Ｖ変換回路、１４はサインジェネレータ、
１５はコサインジェネレータである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、指針が取付けられる回転軸に平板状の永久磁石を固
   定してなる回転子と、前記永久磁石に前記回転軸の軸方
   向から対向した状態で互いに直交するように配置された
   第１及び第２のコイルとを備え、前記第１及び第２のコ
   イルに対して被指示量に応じた電気信号を与えて各コイ
   ルと前記永久磁石との間にトルクを生起することにより
   前記回転子を各電気信号の大きさに応じた回転角度に保
   持させるようにしたことを特徴とする電気指示計器。 ２、第１及び第２のコイルを表裏に分割した状態で配設
   してなる支持基板を備え、回転子は、第１及び第２のコ
   イルに夫々対向した一対の永久磁石を備えて構成されて
   いることを特徴とする請求項１記載の電気指示計器。