JPH0759318A - 周波数発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】出力電圧を増加させて正確な回転数検出を行う
ことができ、発電コイルパターンを単体で必要とする場
合でもこれを安価に得ることができる周波数発電機を得
る。 【構成】移動方向に複数の磁極を有する発電用マグネッ
ト４、このマグネット４に対向配置された発電コイル１
を有する周波数発電機。発電コイル１を、導電板の打ち
抜き又は導電線の折り曲げにより形成した。発電コイル
１は２層に形成してもよく、さらに２層の発電コイルを
相互に位相を異ならせて形成してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばモータに組み込
まれる周波数発電機に関するもので、特にその発電コイ
ルに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１６ないし図１９は、周波数発電機を
有する従来のブラシレスモータの例を示す。図１６ない
し図１９において、ブラシレスモータはステータ組７５
とロータ組８０を有する。ステータ組７５は、ステータ
コア７７と、このステータコア７７に形成された複数の
突極に巻回されたステータ巻線７８とを有し、コアホル
ダー７６の介在のもとにねじ等の結合部材７９によって
ステータコア７７がステータ基板６１に固定されてい
る。ステータ基板６１とステータコア７７の内周縁部と
の間で軸受ホルダ７０のフランジ部が挾み込まれること
により軸受ホルダ７０が固定されている。軸受ホルダ７
０の内周側には軸受７２が嵌められ、軸受７２によって
軸７３が回転自在に支持されている。軸７３に上記ロー
タ組８０が一体に結合されている。

【０００３】上記ステータ基板６１は、図１９に示すよ
うに、鉄板等からなる基体６２と、この基体６２の一面
を覆う絶縁層６３と、この絶縁層６３の上に銅箔等で所
定のパターンに形成された導体層６４と、この導体層６
４及び絶縁層６３を覆うレジスト層６５とを有してな
る。導体層６３にはステータ巻線７８が接続され、導体
層６３を通じてステータ巻線７８に通電することによ
り、ステータコア７７の各突極とロータ組８０の駆動マ
グネット８２との電磁作用により回転トルクが発生し、
ロータ組８０が回転駆動される。

【０００４】また、図１８に示すように、導体層６４に
は駆動マグネット８２と対向する位置に回路パターンの
一部として発電コイルパターン７がジグザグ状に蛇行す
るように引き回されて形成されている。駆動マグネット
８２は、発電コイルパターン７との対向面に駆動用着磁
とは異なった発電用着磁がなされて発電用マグネットを
兼ねている。あるいは駆動マグネット８２の端面に発電
用マグネットが固着されている。従って、ロータ組８０
が回転すると、発電用マグネットから出る磁束が発電コ
イルパターン７を横切ることで、発電コイルパターン７
が回転速度に応じた周波数の交流電圧を出力する。この
交流電圧を利用してブラシレスモータの回転速度を検出
することができる。

【０００５】上記発電コイルパターン７を含むステータ
基板６１は、一般に次のような手順で作られる。基体
６２に絶縁層６３を圧着あるいは塗装等によって形成す
る。絶縁層６３の全面に金属箔の圧着あるいはめっき
等により導体層６４を形成する。エッチング加工によ
り導体層６４を所定の回路パターンに成形する。必要
に応じ孔あけ等の２次加工を行う。

【０００６】図１４、図１５は、上記発電コイルパター
ン７のそれぞれ異なる例を示す。図１４の例は、引き回
し初めｆｓからジグザグ状に蛇行するように引き回さ
れ、略一周して引き終わりｆｅに至る例である。図１５
の例は、引き回し初めｆｓからジグザグ状に第１のパタ
ーンが引き回され、第１のパターンが略一周し折り返さ
れて第２のパターンが引き回されたもので、第２のパタ
ーンは第１のパターンの凹凸を補完するように互いに入
り組ませて逆周りに引き回され、引き回し初めｆｓに隣
接する引き終わりｆｅに至る例である。図１５に示す例
は実開昭６１−４１４２６号公報記載の例と実質同一で
あり、第１のパターンと第２のパターンとの磁気外乱に
よる磁気的ノイズが相殺され解消される利点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来の周
波数発電機によれば、前述のように、発電コイルパター
ンは電気回路パターンの一部として回路基板の製造法に
従って製造されるため、次のような問題点がある。 発電コイルパターンは他の回路パターンと同一平面上
にあり、他の電気回路パターンが通る位置には発電コイ
ルパターンを形成することができない。従って、発電用
マグネットの全周にわたって発電コイルパターンを形成
することができず、周波数発電出力が低下する。 発電コイルパターンを他の電気回路パターンと同時に
製造する場合はよいが、例えばモータ本体を共通化した
上で、周波数発電機付きのモータと周波数発電機なしの
モータを得るために発電コイルパターンを単体で用意し
ようとすると、単体の発電コイルパターンを製造するた
めに改めて回路パターン製造工程を経る必要があり、製
造工程が長く、コスト高である。 図１５に示すようなパターンによれば、前述のように
磁気的ノイズが解消される利点があるが、発電コイルパ
ターンの有効面積が減少し、出力電圧が不足しがちであ
る。

【０００８】本発明は、このような従来技術の問題点を
解消するためになされたもので、出力電圧を増加させる
ことにより正確な回転数検出を行うことができ、発電コ
イルパターンを単体で必要とする場合でもこれを安価に
得ることができる周波数発電機を提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、移動方向に複数の磁極を有する発電用マグ
ネットと、蛇行するように引き回されて上記マグネット
に対向配置された発電コイルとでなる周波数発電機にお
いて、上記コイルを導電板の打ち抜きにより形成した。
上記コイルは導電線の折り曲げにより形成してもよい。
上記コイルは２層に形成してもよく、さらに２層のコイ
ルの位相を相互にずらしてもよい。

【００１０】

【作用】導電板の打ち抜きにより、あるいは導電線の折
り曲げにより発電コイルが単独で形成される。単独の発
電コイルは回路基板上に絶縁層を介して配置することが
でき、回路基板に形成された回路パターンを避けて形成
する必要がなく、発電用マグネットとの対向面の全周に
発電コイルを形成することができる。発電コイルを２層
に形成すれば、出力電圧が略２倍になる。２層のコイル
の位相を相互にずらせば、出力電圧の周波数が高くな
り、あるいは一定周期で突出した出力電圧が得られる。

【００１１】

【実施例】以下、図１ないし図１３を参照しながら本発
明にかかる周波数発電機の実施例について説明する。図
１において、基体３はプレス加工等によって所望の形状
に形成されている。基体３の材質は鉄などの磁性材料が
望ましいが、フェノール樹脂、ナイロン樹脂などの非磁
性材料であってもよい。基体３の上面には絶縁層２が設
けられている。基体３にはまた、上記絶縁層２を介して
発電コイル１が固定されている。発電コイル１は、例え
ば銅合金等の導電金属からなる薄板をプレス加工により
所望の形状に打ち抜き、また導電金属線を折り曲げて製
造したものである。発電コイル１には発電用マグネット
４の着磁面４ａが僅かな間隙をおいて対向配置されてい
る。発電用マグネット４はその移動方向すなわち回転方
向に一定間隔で複数の磁極を有する。発電用マグネット
４は単独のマグネットであってもよいし、モータの駆動
マグネットと兼用し、駆動マグネットの端部に発電用マ
グネットとしての着磁部を形成したものでもよい。絶縁
層２は例えば粘着テープとし、この粘着テープで発電コ
イル１を基体３に固定してもよいし、熱可塑性の樹脂シ
ートとし、加熱による溶融、再硬化により発電コイル１
を基体３に固定してもよく、他の材質を用いてもよい。
また、絶縁性ビスで発電コイル１を基体３に固定すると
いうように、任意の固定手段を採用して差し支えない。

【００１２】上記発電コイル１の各種製造方法の例を図
２に示す。図２においてＡの例は、帯状の導電金属板１
１をプレスによって打ち抜き、ジグザグ状に蛇行する導
電体がリング状に形成されてなる発電コイル１を直接得
る方法である。Ｂの例は、幅の狭い帯状の導電金属板１
２を両側縁部から交互に切り欠くように打ち抜いてジグ
ザグ状（全体としては直線状）の導電体１３とし、これ
をプレス等により所定の長さに切断して単位導電体１６
とし、これをリング状に整形して発電コイル１とする方
法である。Ｂの例によれば、Ａの例に比べて材料の無駄
がない。Ｃの例は、外周の一定間隔の突起が互いに噛み
合う歯車状の整形ドラム対１７，１７を用いて、導電金
属線１４をジグザグ状（全体としては直線状）の導電体
１５に折り曲げ、これをプレス等により所定の長さに切
断して単位導電体１６とし、これをリング状に整形して
発電コイル１とする方法である。Ｃの例によれば、Ｂの
例に比べてさらに材料の無駄がない。

【００１３】上記製法Ｂ，Ｃについて、導電体１３，１
５をリング状に整形したあと所定長さに切断してもよ
い。製法Ａの導電金属板１１には、片面に前記絶縁層２
が圧着等によって固定されていてもよい。製法Ｃの導電
金属線１４は、断面四角形の角線であってもよいし、断
面円形の丸線であってもよい。導電金属線１４は、絶縁
皮膜を外周にコーティングした皮膜線であってもよい。
また、上記絶縁皮膜の外周にさらに熱溶融剤又は薬品溶
融剤をコーティングしたいわゆる自己溶着線であっても
よい。自己溶着線を用いた発電コイル１の場合、図１の
例における絶縁層２を省略し、基体３又は後述のステー
タ基板に直接発電コイル１を接着固定することもでき
る。

【００１４】以上説明した実施例によれば、周波数発電
機の発電コイル１を、導電板の打ち抜きにより、あるい
は導電線の折り曲げにより形成したため、発電コイル１
が剛性を有していて、それ自体単独で所定の形状を維持
することができる。そのため、回路基板の回路パターン
形成面に制限されることなく単独で全周にわたり配置す
ることができ、出力電圧の低下がなく、出力電圧の大き
い周波数発電機を得ることができる。また、例えばモー
タ本体を共通化した上で、周波数発電機付きのモータと
周波数発電機なしのモータを得るために発電コイルを単
体で用意しようとする場合に、単体の発電コイルを容易
に得ることができ、製造コストとの低減を図ることがで
きる。

【００１５】次に、図３に示す実施例について説明す
る。この実施例は、図１に示す実施例における基体３を
前記従来例におけるステータ基板６１に置き換えたもの
であり、このステータ基板６１の上に絶縁層２を介して
発電コイル１を配置したものである。発電コイル１は、
前記実施例と同様に導電板の打ち抜き又は導電線の折り
曲げによって形成され、発電用マグネット４の着磁面４
ａに僅かな間隙をおいて対向している。ステータ基板６
１は前記従来例と同様に、基体６２と、この基体６２の
一面を覆う絶縁層６３と、この絶縁層６３の上に所定の
パターンに形成された導体層６４と、この導体層６４及
び絶縁層６３を覆うレジスト層６５とを有してなる。

【００１６】図３に示す実施例によれば、発電コイル１
はステータ基板６１とは独立に形成されてステータ基板
６１上に配置されるため、図１の実施例と同様の作用効
果を奏する。また、従来、ステータ基板６１の発電コイ
ルパターンが形成されていた部分に他の電気回路パター
ンを配置することができるため、モータの小型化を図る
ことができる。

【００１７】次に、図４に示す実施例について説明す
る。これまで説明してきたとおり、本発明の周波数発電
機に用いられる発電コイルは、導電板の打ち抜き又は導
電線の折り曲げによって形成されるため、剛性を有し、
一旦所定の形状に整形されるとその後その形状を維持す
る。そこで、図４（ａ）（ｂ）に示すように、発電コイ
ル１の内周側と外周側をプレスにより直角に折り曲げて
延出部１ａを形成する。こうすれば、発電コイル１の本
体部分に発電用マグネット４の着磁面４ａが対向すると
共に、上記マグネット４の内周面と外周面にそれぞれ発
電コイル１の上記延出部１ａ，１ａが若干の間隙をおい
て対向する。発電コイル１が上記着磁面４ａにのみ面対
向しているものとすれば、上記マグネット４の内周面と
外周面から発生する磁束は発電に寄与しないが、図４に
示す実施例によれば、上記マグネット４の内周面と外周
面から発生する磁束も上記延出部１ａ，１ａによって発
電に寄与するため、周波数発電機の出力電圧が高くなる
利点がある。

【００１８】次に、図５に示す実施例について説明す
る。図５に示す実施例の基体の断面構成は図３に示す実
施例の基体６１の断面構成と同様になっている。ただ
し、基体の導体層の一部に、図１６ないし図１９及び図
１４について説明した従来例と同様の構造で、かつ、同
様のパターンで、発電コイルパターン７が形成されてい
る。このような構成の上記基体上には絶縁層を介して導
電板の打ち抜きあるいは導電線の折り曲げでなる発電コ
イル１が固定されている。発電コイルパターン７と発電
コイル１は同一周期のジグザグ状で、かつ、同一位相で
重なっており、発電用マグネットと対向している。

【００１９】発電コイルパターン７は引き回し初めｆ₁
ｓから図において時計周りに約１周して引き終わりｆ₁
ｅに至っている。同様に、発電コイル１は引き回し初め
ｆ₂ｓから時計周りに約１周して引き終わりｆ₂ｅに至っ
ている。発電コイルパターン７の引き終わりｆ₁ｅと発
電コイル１の引き回し初めｆ₂ｓは半田１０で接続され
ることにより発電コイルパターン７と発電コイル１とが
直列に接続され、発電コイルパターン７の引き回し初め
ｆ₁ｓと発電コイル１の引き終わりｆ₂ｅとの間に周波数
信号が発生するようになっている。

【００２０】図５に示す実施例によれば、２個の周波数
発電機の出力を加えたのと実質的に同一であり、モータ
を大型化したり、発電用マグネットを高価で強力なもの
に変更するといった方法をとることなく、出力電圧を約
２倍に高めることができる。

【００２１】図６に示す実施例は、図５に示す実施例に
おける発電コイルパターン７と発電コイル１の位相をず
らすと共に相互の接続を異ならせたものである。すなわ
ち、発電コイルパターン７と発電コイル１は略１８０°
の位相ずれがあり、発電コイルパターン７と発電コイル
１の引き回し初めｆ₁ｓ，ｆ₂ｓが半田１０で接続されて
発電コイルパターン７と発電コイル１が直列に接続さ
れ、発電コイルパターン７の引き終わりｆ₁ｅと発電コ
イル１の引き終わりｆ₂ｅとの間から周波数信号を取り
だすようになっている。

【００２２】図６に示す実施例によれば、図５の実施例
と同様に、出力電圧を約２倍に向上させることができる
と共に、図１５に示す従来例と同様に、外乱磁気ノイズ
の影響を回避することができ、外乱磁気ノイズによる周
波数発電機出力のＳ／Ｎ比の悪化を防止することができ
る。

【００２３】図７に示す実施例は、図５に示す実施例に
おける発電コイルパターン７と発電コイル１相互の位相
と接続をさらに異ならせたものである。すなわち、発電
コイルパターン７と発電コイル１は位相を略９０°ずら
して重ねられており、発電コイルパターン７の引き回し
初めｆ₁ｓと引き終わりｆ₁ｅとの間、発電コイル１の引
き回し初めｆ₂ｓと引き終わりｆ₂ｅとの間からそれぞれ
周波数信号を取りだすようになっている。

【００２４】図７に示す実施例において、発電コイルパ
ターン７と発電コイル１に対して発電用マグネットが相
対回転すると、図８に示すように発電コイルパターン７
から交流電圧Ｆ₁が得られ、発電コイル１から交流信号
Ｆ₂が得られる。これら交流信号Ｆ₁，Ｆ₂は９０°の位
相差を有している。従って、交流信号Ｆ₁，Ｆ₂の位相の
ずれを利用してロータの回転方向を容易に検出すること
ができる。また、交流信号Ｆ₁，Ｆ₂を積算することによ
り図８にＦ₃で示すように２倍の周波数の交流信号を得
ることができ、この交流信号Ｆ₃を利用してより精密な
回転数制御を行うことができる。

【００２５】これまで説明してきた実施例は、発電コイ
ルをあらかじめジグザグ状に整形してこれを基体あるい
はステータ基板に絶縁層を介して固定していたが、断面
円形あるいは角形の導電線を基体にジグザグ状に配線し
ながら発電コイルを形成してもよい。図９ないし図１３
はその各種実施例を示す。

【００２６】図９に示す実施例は、リング状の合成樹脂
成形品からなるボビン２２の一面側の内周縁部と外周縁
部に同数の突起２３を一定間隔で設け、断面円形の導電
線２１を内周側の突起２３と外周側の突起２３に交互に
順にジグザグ状に掛けることにより発電コイル２０を形
成したものである。絶縁材からなるボビン２２は図９
（ｃ）に示すように基体３に接着又は溶着等の適宜の手
段で固定されている。導電線２１は例えば外周が被覆さ
れた銅線などを用いることができるし、被覆なしの銅線
などでもよい。また、アルミその他の材質であってもよ
い。導電線２１の配線は、ボビン２２の基体３への固定
前であっても、固定後であってもよい。この実施例によ
れば、導電線２１の材料の無駄はほとんどない。

【００２７】図１０に示す実施例は、コイルボビン２２
の一面側に、幅が導電線２１の外径と略同じの導電線嵌
入溝２４をジグザグ状に形成し、この溝２４に沿って断
面円形の導電線２１を埋め込みながら配線し、ジグザグ
状の発電コイルを形成したものである。ボビン２２は基
体３に固定される。導電線２１の配線はボビン２２の基
体３への固定前に行っても固定後に行っても差し支えな
い。

【００２８】図１１に示す実施例は、図１０に示す実施
例の変形例で、ボビン２２の導電線嵌入溝２４を深く
し、この溝２４に沿って断面円形の導電線２１を複数周
回重ねて埋め込んだものである。この実施例によれば、
周波数発電機の出力電圧がさらに向上する。

【００２９】図１２に示す実施例は、図１０の実施例の
ようにボビン２２の導電線嵌入溝２４を深くし、この溝
２４に沿って断面四角形の平角線２５を埋め込んだもの
である。平角線２５は段面積が大きく単位長さの電気抵
抗が小さくなるため、周波数発電機の出力電圧が向上す
る利点がある。

【００３０】図９ないし図１２に示す実施例のように、
コイルボビンを用いたものによれば、このコイルボビン
を直接基体又はステータ基板上に固定することができ、
改めて絶縁層を設ける必要はない。

【００３１】図１３に示す実施例は、磁性材よりなる平
板状の基体２８に、大小の同心円上に交互に複数の導電
線係止部２７をプレスによる切り曲げで形成し、導電線
２１を内周側の係止部２７と外周側の係止部２７に交互
に係止させながらジグザグ状に引き回すことにより発電
コイル２６を形成したものである。基体２８には必要に
応じて絶縁コーティングを施す。また、導電線２１は絶
縁コーティングを施したものを用いてもよい。

【００３２】なお、本発明にかかる周波数発電機はブラ
シ付モータの周波数発電機として用いることも可能であ
る。第１、第２の発電コイルを有する場合、第１、第２
の発電コイルのジグザグのピッチを相互に異ならせて出
力信号の周波数を異ならせてもよい。こうすれば、出力
信号を合成することによって一定周期で出力が突出する
部分があるので、これを回転位置信号あるいはインデッ
クス信号などとして利用することができる。また、本発
明における発電コイルは立体的に成形することが可能な
ため、発電コイルと発電用マグネットを周方向に対向さ
せることもできる。

【００３３】

【発明の効果】請求項１及び２記載の発明によれば、発
電コイルを導電板の打ち抜きにより、又は導電線の折り
曲げにより形成したため、発電コイルが剛性を有し、そ
れ自体単独で所定の形状を維持することができる。その
ため、回路基板の回路パターン形成面に制限されること
なく単独で全周にわたり配置することができ、出力電圧
の低下がなく、出力電圧の大きい周波数発電機を得るこ
とができる。また、例えばモータ本体を共通化した上
で、周波数発電機付きのモータと周波数発電機なしのモ
ータを得るために発電コイルを単体で用意しようとする
場合に、単体の発電コイルを容易に得ることができ、製
造コストとの低減を図ることができる。

【００３４】請求項３記載の発明によれば、発電コイル
を２層に形成したため、出力電圧を約２倍に高めること
ができる。

【００３５】請求項４記載の発明によれば、発電コイル
を２層に形成しかつ相互に位相をずらしたため、外乱磁
気ノイズの影響を回避したり、各発電コイルの出力を合
成して回転位置検出に利用したりすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる周波数発電機の実施例を示す側
面断面図。

【図２】本発明に用いる発電コイルの各種製法を示す工
程図。

【図３】本発明にかかる周波数発電機の別の実施例を示
す側面断面図。

【図４】本発明にかかる周波数発電機のさらに別の実施
例を示す側面断面図及び斜視図。

【図５】本発明にかかる周波数発電機のさらに別の実施
例を示す平面図。

【図６】本発明にかかる周波数発電機のさらに別の実施
例を示す平面図。

【図７】本発明にかかる周波数発電機のさらに別の実施
例を示す平面図。

【図８】同上実施例の各発電コイルの出力波形及びその
合成波形を示す波形図。

【図９】本発明にかかる周波数発電機のさらに別の実施
例を示す平面図及び断面図。

【図１０】本発明にかかる周波数発電機のさらに別の実
施例を示す平面図及び断面図。

【図１１】本発明にかかる周波数発電機のさらに別の実
施例を示す断面図。

【図１２】本発明にかかる周波数発電機のさらに別の実
施例を示す断面図。

【図１３】本発明にかかる周波数発電機のさらに別の実
施例を示す正面図及び側面断面図。

【図１４】従来の周波数発電機における発電コイルパタ
ーンの例を示す平面図。

【図１５】従来の周波数発電機における発電コイルパタ
ーンの別の例を示す平面図。

【図１６】従来の周波数発電機の例を一部切り欠いて示
す平面図。

【図１７】同上一部断面正面図。

【図１８】同上従来例中のステータ基板の一部を示す平
面図。

【図１９】同上従来例の一部断面正面図。

【符号の説明】

１ 発電コイル ４ 発電用マグネット １１ 導電板 １２ 導電板 １４ 導電線

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動方向に複数の磁極を有する発電用マ
   グネットと、蛇行するように引き回されて上記マグネッ
   トに対向配置された発電コイルとでなる周波数発電機に
   おいて、 上記コイルは導電板の打ち抜きにより形成されているこ
   とを特徴とする周波数発電機。
2. 【請求項２】 移動方向に複数の磁極を有する発電用マ
   グネットと、蛇行するように引き回されて上記マグネッ
   トに対向配置された発電コイルとでなる周波数発電機に
   おいて、 上記コイルは導電線の折り曲げにより形成されているこ
   とを特徴とする周波数発電機。
3. 【請求項３】 発電コイルは２層に形成されている請求
   項１又は２記載の周波数発電機。
4. 【請求項４】 ２層の発電コイルは相互に位相がずれて
   いる請求項３記載の周波数発電機。