JPH0640467Y2

JPH0640467Y2 - ブラシレス速度発電機

Info

Publication number: JPH0640467Y2
Application number: JP13391289U
Authority: JP
Inventors: 紘一古川; 俊光羽山
Original assignee: Sanyo Denki Co Ltd
Current assignee: Sanyo Denki Co Ltd
Priority date: 1989-11-20
Filing date: 1989-11-20
Publication date: 1994-10-19
Anticipated expiration: 1999-02-27
Also published as: JPH0279176U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案はブラシレス速度発電機、特に発電部ロータ位置
を位置検出部にて検出しながら所定の発電部ステータコ
イルに誘起される電圧を順次出力するブラシレス速度発
電機に関するものである。

（従来技術）第１図は従来のブラシレス速度発電機の一例を示したも
ので、同図において、フレーム１の内側には詳細を以下
に述べる発電部２と位置検出部３とが収納されている。
フレーム１に取り付けられた軸受４には回転軸５が回転
自在に軸支され、回転軸５には発電部ロータ６が固定さ
れている。そして、発電部ロータ６の外周面に近接して
発電部ステータ７がフレーム１に配置されている。この
発電部ステータ７は、ステータスタック８と該ステータ
スタック８に巻装されたステータコイル９とを有してい
る。本例では、ステータコイル９はステータ７の周方向
に45°の角度間隔で四つの磁極が生ずるように設けられ
ている。また、回転軸５には発電部ロータ６の回転位置
を検出するための位置検出部ロータ10が固定され、この
位置検出部ロータ10の外周面に近接し、且つ発電部ステ
ータ７の磁極位置に対応して、四つの磁電変換素子から
成る位置検出部ステータ11が基板12を介してフレーム１
に配置されている。そして、各位置検出部ステータ11
は、基板12に取り付けられた電子回路部13と電気的に接
続されている。

次に、上記の構成になる四極のブラシレス速度発電機の
動作原理を第２図及び第３図に基づいて説明する。

発電部ロータ６の回転に伴い、発電部ステータ７の各磁
極巻線には第３図に示したように位相がπ/4ずつずれた
誘起電圧e₁〜e₄が発生する。また、位置検出部ロータ10
の回転に伴い、位置検出部ロータ10から発生した磁束は
位置検出部ステータ11により正弦波状の電気信号に変換
される。この正弦波状の電気信号は、電子回路部13によ
り方形波状電気信号に変換され、この電気信号に基づい
て発電部ロータ６の回転位置の検出が行われる。そし
て、この回転位置検出に基づいて各誘起電圧e₁〜e₄の中
から本発電機の出力とすべき部分電圧〜が順次選択
される。この結果、本ブラシレス速度発電機からは第３
図に「直流出力電圧」として示すように部分電圧〜
からなる回転速度に応じた大きさの直流電圧が出力され
る。

ところで、このような従来のブラシレス速度発電機で
は、発電部ロータ６及び位置検出部ロータ10が回転軸５
に独立して取り付けられていたので、取付時において両
ロータ6,10の磁極位置にずれが生じたとすれば、位置検
出部による発電部ロータ位置の検出精度が悪くなる。ま
た、このように両ロータ6,10が独立して取り付けられて
いる構成では、ブラシレス速度発電機が大形化し、また
コスト高となり、更に発電部ロータ６及び位置検出部ロ
ータ10の慣性が大きくなるという問題があった。

（考案が解決しようとする課題）そこで、考案者は第４図に示すような発電部ロータと位
置検出部ロータとを一体化した共用ロータ15を用いるこ
とを考えた。第４図に示す速度発電機のように、共用ロ
ータ15の磁極部15aとステータスタック８の磁極面とを
完全に対向させる構成を採用すると、位置検出部ステー
タ11を共用ロータ15の軸線方向の一方の端面と軸線方向
で対向させるように配置せざるを得ない。周知のよう
に、回転軸５の軸線方向の変位量は径方向の変位量と比
べてかなり大きく、位置検出部ステータ11を共用ロータ
15の軸線方向側の端面と対向させるように配置すると、
位置検出部ステータ11で検出する磁束の変化が不均一に
なってロータ位置の検出精度が悪くなる問題が生じる。

本考案の目的は、共用ロータを用いた場合でも位置検出
精度を高くすることができるブラシレス速度発電機を提
供することにある。

（課題を解決するための手段）本考案が対象とするブラシレス速度発電機は、それぞれ
がロータ及びステータからなる発電部と位置検出部とを
備えている。発電部のステータはステータスタックにス
テータコイルが巻装されて構成され、発電部及び位置検
出部の両ロータは共用される単一の共用ロータからな
る。そして共用ロータは両側面が異極性に磁化されて発
電機回転軸に固着されたマグネットからなる回転体と、
該回転体の一方の側面に固着され回転体の外周面と対向
するように延びて一方の極性の磁極を形成する複数の突
極部を有する第１の磁性板と、回転体の他方の側面に固
着され回転体の外周面と対向するように延びて第１の磁
性板の複数の突極部の間に他方の極性の磁極を形成する
複数の突極部を有する第２の磁性板とから構成される。
この種のブラシレス速度発電機では、発電部のロータ位
置を位置検出部により検出して検出位置に基づいて発電
部の所定のステータコイルに誘起される電圧を順次選択
して出力する。

本考案においては、共用ロータの外周面と対向するよう
に発電部及び位置検出部のそれぞれのステータを並設す
る。そして第１及び第２の磁性板の突極部の外周部に
は、位置検出部のステータと対向する部分に周方向に連
続して段差部をそれぞれ設ける。また第１及び第２の磁
性板の突極部の外周部の段差部を除いた部分とステータ
スタックの磁極面の軸線方向の幅寸法を等しくし、しか
もステータスタックの磁極面及び共用ロータの磁極部分
を完全に対向させる。

（作用）回転軸の径方向への変動量は、軸線方向の変動量と比べ
て非常に小さい。したがって位置検出部のステータを共
用ロータの外周面と対向させるように配置すれば、ロー
タ位置の位置検出精度を高めることができる。第８図
（Ａ）に示すように共用ロータの軸線方向の長さを長く
してその外周面と位置検出部のステータとを対向させる
ようにすると、ステータスタックと共用ロータとの間に
生じる漏れ磁束の分布がアンバランスとなり、共用ロー
タとステータとの間の磁束密度分布は第８図（Ｂ）に示
すようになる。即ち、ステータスタックと共用ロータと
が対向する領域では磁束密度分布はフラットになる（領
域Ａ）が、共用ロータを軸線方向に延長した部分からの
漏れ磁束が大きくなるために、発電部のステータと共用
ロータとの間の磁束の分布は、共用ロータを軸線方向に
延長した部分で大きくなる。その結果、位置検出部で検
出する出力電圧のリップルが大きくなる。

これに対して本考案のように、第１及び第２の磁性板の
突極部の外周部に段差部を設け、段差部を除いた磁極部
分とステータスタックの磁極面の軸線方向の幅寸法を等
しくして、しかも両者を完全に対向させると、ステータ
スタックの軸線方向両端部と共用ロータとの間の漏れ磁
束がアンバランスになることを抑えることができる。そ
のため、第９図（Ｂ）に示すように、発電部のステータ
と共用ロータとの間の磁束の分布を共用ロータを軸線方
向に延長した部分でもフラットに近づけることができる
（領域Ａ′参照）。したがって位置検出部のステータを
共用ロータの外周面と対向させた場合でも位置検出部で
検出する出力電圧の変動を抑えることができて、ロータ
位置の検出精度を高めることができる。

（実施例）以下、図面に基づいて本考案の実施例を説明する。

第５図は本考案に係るブラシレス速度発電機の実施例を
示したもので、同図における発電部13及び位置検出部14
以外の構成については第１図の従来例と同様であるので
その説明を省略する。共用ロータ15は磁極エネルギ積の
大きいマグネットからなる回転体16を有し、回転体16の
両側面には異極性に磁化された第１及び第２の磁性板1
7,18が固着されている。第６図に示すように、各磁性板
17,18は、回転軸５に固定されて径方向両側に延びる基
部17a及び18aと回転体16の外周面に対向するように折れ
曲って軸線方向に延びる１対の突極部17b及び18bとを備
えている。各磁性板17,18の突極部17b及び18bは、互い
違いに配置されており、これらの突極部によって磁性板
17,18には、回転体16の外周面に沿ってそれぞれ交互に
異極性の磁極が形成される。各突極部17b及び18bの外周
部には、位置検出部ステータ11と対向する部分に周方向
に連続して段差部17c及び18cがそれぞれ形成されてい
る。

図示の通り、各突極部17b及び18bの外周部の段差部17c
及び18cを除いた部分即ち磁極部分と発電部ステータ７
のステータスタック８の磁極面とは軸線方向の幅寸法が
等しい。またステータスタック８の磁極面及び共用ロー
タ15の磁極部分は完全に対向している。このようにする
と、ステータスタック８と共用ロータ15との間に生じる
漏れ磁束φ_０の分布が著しくアンバランスになることが
ない。そのため、ロータ15と発電部ステータ７のステー
タスタック８との間の空間磁束密度分布を良好に保持す
ることができ、位置検出部ステータ11の出力電圧が変動
するのを抑制できる。

また共用ロータ15を用いると、ブラシレス速度発電機を
かなり扁平形にすることができ、しかもロータの慣性を
小さくすることができる。これに加えて本実施例によれ
ば、ロータ15の各突極部17b,18bに段差部17c,18cが形成
されているので漏れ磁束が安定し、磁電変換作用をする
位置検出部ステータ11の出力が安定して、信頼性の高い
ブラシレス速度発電機を得ることができる。

（考案の効果）上記のように本考案のブラシレス速度発電機は、位置検
出部のステータを共用ロータの外周面と対向させるた
め、共用ロータの外周面と位置検出部のステータとの間
の間隙寸法の変動が少なく、ロータ位置の位置検出精度
を高めることができる。特に本考案では、第１及び第２
の磁性板の突極部の外周部に段差部を設け、段差部を除
いた磁極部分とステータスタックの磁極面の軸線方向の
幅寸法を等しくして、しかも両者を完全に対向させてい
るので、ステータスタックの軸線方向両端部と共用ロー
タとの間の漏れ磁束の分布が著しくアンバランスになる
ことを抑制することができる。そのため、位置検出部の
ステータを共用ロータの外周面と対向させた場合でも、
位置検出部からの出力電圧の変動を抑えることができ
て、ロータ位置の検出精度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のブラシレス速度発電機の一例を示す半部
縦断端面図、第２図はブラシレス速度発電機の回路構成
の一例を示す回路図、第３図は第２図におけるブラシレ
ス速度発電機の発電部誘起電圧と出力電圧との関係を示
す波形図、第４図は考案者が提案した共用ロータを用い
た速度発電機の半部断面図、第５図は本考案の第１の実
施例の概要を示す半部縦断端面図、第６図は第４図に示
したロータの右側面図、第７図は比較例の概要を示す半
部縦断端面図、第８図（Ａ）及び（Ｂ）は第７図の比較
例のステータとロータとの間の磁束密度分布を説明する
ための説明図及び磁束分布図、第９図（Ａ）及び（Ｂ）
は第５図の実施例のステータとロータとの間の磁束密度
分布を説明するための説明図及び磁束分布図である。５…回転軸、７…発電部ステータ、８…ステータスタッ
ク、９…ステータコイル、11…位置検出部ステータ、13
…発電部、14…位置検出部、15…共用ロータ、16…マグ
ネットからなる回転体、17,18…磁性板、17b,18b…突極
部、17c,18c…段差部。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】それぞれがロータ及びステータからなる発
電部と位置検出部とを備え、前記発電部の前記ステータはステータスタックにステー
タコイルが巻装されてなり、前記発電部及び位置検出部の両ロータは共用される単一
の共用ロータからなり、該共用ロータは両側面が異極性に磁化されて発電機回転
軸に固着されたマグネットからなる回転体と、前記回転
体の一方の前記側面に固着され前記回転体の外周面と対
向するように延びて一方の極性の磁極を形成する複数の
突極部を有する第１の磁性板と、前記回転体の他方の前
記側面に固着され前記回転体の外周面と対向するように
延びて前記第１の磁性板の前記複数の突極部の間に他方
の極性の磁極を形成する複数の突極部を有する第２の磁
性板とからなり、前記発電部のロータ位置を前記位置検出部により検出し
該検出位置に基づいて前記発電部の所定の前記ステータ
コイルに誘起される電圧を順次選択して出力するブラシ
レス速度発電機において、前記共用ロータの外周面と対向するように前記発電部及
び位置検出部のそれぞれのステータが並設され、前記第１及び第２の磁性板の前記突極部の外周部には、
前記位置検出部の前記ステータと対向する部分に周方向
に連続して段差部がそれぞれ設けられ、前記第１及び第２の磁性板の前記突極部の外周部の前記
段差部を除いた磁極部分と前記ステータスタックの磁極
面とは軸線方向の幅寸法が等しく、前記ステータスタックの前記磁極面及び前記共用ロータ
の前記磁極部分は完全に対向していることを特徴とする
ブラシレス速度発電機。