JPH1066310A - ２個１組のコイルにより３相の位置検知信号を得る装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２個１組のコイルを並置した部材を電機子に
装着したものにより３相の位置検知信号発生装置を得る
ことが目的である。 【解決手段】 電動機と同期回転する導体回転子の外周
に突出長の異なる第１，第２，第３の区間を設け、それ
ぞれの区間は電気角で１２０度の巾とする。電機子に固
定した２個１組のコイル面を第１，第２，第３の区間に
対向し、該区間が通過したときの２個のコイルのインピ
ーダンスの変化をそれぞれ対応する２組の電気回路によ
り処理して３相片波通電の位置検知信号を得る構成とな
っている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】３相の直流電動機の位置検知
装置として使用される。

【０００２】

【従来の技術】３個のコイルを位置検知素子として利用
し、各コイルに対向回転する導体回転子により各コイル
のインピーダンスが変化することを検出して３相の位置
検知信号を得る装置が利用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術によると、
３相片波のリラクタンス電動機は３個の位置検知コイル
が必要なので構成が錯雑とな。又各コイルの離間距離、
設置位置の調整も工程が錯雑となる。本発明は、２個１
組のコイルを設置するのみで同じ目的を達成できるので
上述した問題点を解決することができる。

【０００４】

【課題を解決する為の手段】電動機と同期回転する導体
円板と、該導体板の円周面に電気角で１２０度の巾で互
いに電気角で２４０度離間して配設された複数個の第１
の突出部と、第１の突出部と始点が同一で電気角で２４
０度の巾の第２の突出部と、第１の突出部のみに僅かな
空隙を介してコイル面が対向するように本体に固定され
た位置検知素子となる第１のコイルと、第２の突出部の
みに僅かな空隙を介してコイル面が対向するように本体
に固定された位置検知素子となる第２のコイルと、第１
の突出部の区間と他の区間における第１のコイルのイン
ピーダンスの差をコイルに印加された高周波交流の通電
電流値の変化により検出して第１の相の位置検知信号を
得る第１の電気回路と、第２の突出部の区間と他の区間
における第２のコイルのインピーダンスの差をコイルに
印加された高周波交流の通電電流値の変化により検出し
て電気角で２４０度の巾の電気信号を得る第２の電気回
路と、第１の相の位置検知信号を反転回路により反転し
て得られた電気信号と前記した電気角で２４０度の巾の
電気信号を２つの入力とするアンド回路の出力により第
２の相の位置検知信号を得る装置と、前記した電気角で
２４０度の巾の電気信号を反転回路により反転して第３
の相の位置検知信号を得る装置とにより構成されたもの
である。

【０００５】

【発明の実施の形態】図１以降について本発明の実施例
を説明する。各図面の同一記号のものは同一部材なの
で、その重複した説明は省略する。以降の角度表示はす
べて電気角で表示する。次に本発明が適用される３相片
波のリラクタンス型の電動機の構成について説明する。
図１は、固定電機子と回転子の平面図である。図１にお
いて、記号１は回転子で、その突極１ａ，１ｂ，…の巾
は１８０度、それぞれは３６０度の位相差で等しいピッ
チで配設されている。回転子１は、珪素鋼板を積層した
周知の手段により作られている。記号５は回転軸であ
る。固定電機子１６には、磁極１６ａ，１６ｂ，１６
ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆが、それ等の巾が１８０度
で、等しい離間角で配設されている。突極と磁極の巾は
１８０度で等しくされている。突極数は８個，磁極数は
６個である。電機子１６も回転子１と同じ手段により作
られている。

【０００６】磁極１６ａ，１６ｂ，…には、電機子コイ
ル１７ａ，１７ｂ，…がそれぞれ捲着されている。図４
は、図１の磁極と回転子の展開図である。図４におい
て、円環部１６及び磁極１６ａ，１６ｂ，…は、図示し
ない外筺に固定されて固定電機子となる。記号１６の部
分は磁路となる磁心である。電機子コイル１７ａ，１７
ｄは直列若しくは並列に接続され、この接続体を電機子
コイルＫと呼称する。電機子コイル１７ｂ，１７ｅ及び
電機子コイル１７ｃ，１７ｆも同様に接続され、これ等
をそれぞれ電機子コイルＬ，電機子コイルＭと呼称す
る。電機子コイルＬが通電されていると、突極１ｂ，１
ｆが吸引されて、矢印Ａ方向に回転子１が回転する。６
０度回転すると、電機子コイルＬの通電が断たれ、電機
子コイルＭが通電される。更に１２０度回転すると、電
機子コイルＭの通電が断たれて、電機子コイルＫが通電
される。通電モードは１２０度の回転毎に、電機子コイ
ルＫ→電機子コイルＬ→電機子コイルＭ→とサイクリッ
クに交替され、３相片波のリラクタンス型の電動機とし
て駆動される。このときに軸対称の位置にある磁極は、
図示のようにＮ，Ｓ極に着磁されている。励磁される２
個の磁極が常に異極となっている為に、非励磁磁極を通
る洩れ磁束は互いに反対方向となり、反トルクの発生が
防止される。

【０００７】電機子コイルＫ，Ｌ，Ｍをそれぞれ第１，
第２，第３の相の電機子コイルと呼称する。次に第１，
第２，第３の相の電機子コイルの通電を制御する為に突
極１ａ，１ｂ，…の回転位置を検知して位置検知信号を
発生する手段について説明する。図２は、本発明装置の
側面図である。図２において、記号３は、固定電機子１
６，１６ａ，１６ｂ，…が内周面に固定された外筺であ
る。回転軸５の右端には、回転円板１５の中心が固定さ
れ、回転子１（図示せず）と同期回転する。回転円板１
５の平面図が図３に示されている。図３において、回転
円板１５は、アルミニユームのような金属導体で作ら
れ、その外周回転面には、突出部１５ａ，１５ｂ，…及
び突出部１６ａ，１６ｂ，…が配設され、それぞれの巾
は１２０度となっている。記号１８ａ，１８ｂ，…は凹
部となりその巾も１２０度である。以降は突出部を突極
と呼称する。突極１５ａ，１５ｂ，…及び突極１６ａ，
１６ｂ，…及び凹部１８ａ，１８ｂ，…はそれぞれ互い
に１２０度離間している。

【０００８】記号１９はプラスチック円板で、回転軸５
に固定され、円板１９の外周に導体円板１５が固定され
る。点線２３ａ，２３ｂは突極１５ａ，１５ｂ，…、突
極１６ａ，１６ｂ，…、凹部１８ａ，１８ｂ，…を略示
したものである。突極１５ａ，１５ｂ，…は全周に８個
配設される。他の突極と凹部も同じく８個配設される。
図２の点線Ｃは筺体で、外筺３に固定され、位置検知素
子となるコイル１０ａ，１０ｂが設けられて、図３に示
すようにコイル１０ａ，１０ｂは突極に僅かな空隙を介
して対向する。コイル１０ａ，１０ｂは２０ターン位の
偏平なコイルで、コイル面が突極に対向している。

【０００９】回転円板１５とコイル１０ａ，１０ｂの展
開図が図５に示されている。矢印Ａは回転方向で、矢印
Ｄの巾は１２０度、矢印Ｅの巾も１２０度である。空隙
部１８ａの巾も１２０度である。次にコイル１０ａ，１
０ｂより位置検知信号を得る手段について説明する。図
６に、コイル１０ａ，１０ｂより位置検知信号を得る為
の電気回路が示されている。図６において、コイル１０
ａ，抵抗９ａ，９ｃ，９ｄはブリッジ回路となり、コイ
ル１０ａが突極１５ａ，１５ｂ，…に対向していないと
きには平衡するように調整されている。即ちダイオード
１１ａ，コンデンサ１２ａならびにダイオード１１ｃ，
コンデンサ１２ｃよりなるローパスフイルタの出力は等
しくオペアンプ１３ａの出力はローレベルとなる。

【００１０】記号７は発振器で１メガサイクルの発振出
力を供与している。コイル１０ａが突極１５ａ，１５
ｂ，…に対向すると、インピーダンスが低下するので、
抵抗９ａの電圧降下が大きくなり、オペアンプ１３ａ即
ち端子６ａの出力信号は１２０度の巾より設定値だけ大
きく、ほぼ３６０度の位相差となる。この出力信号が図
８のグラフで記号２６ａ，２６ｂ，…として示されてい
る。図６のコイル１０ｂ，抵抗９ｂ，９ｅ，９ｆはブリ
ッジ回路となり、コイル１０ｂが突極１５ａ，１６ａ，
…の区間に対向すると、インピーダンスが低下するの
で、抵抗９ｂの電圧降下が大きくなり、オペアンプ１３
ｂの出力がハイレベルとなる。この出力が図８のグラフ
で記号２７ａ，２７ｂ，…で示される。

【００１１】オペアンプ１３ａの出力を反転回路２５ｃ
で反転した出力信号とオペアンプ１３ｂの出力がアンド
回路２６に入力されている。オペアンプ１３ａの＋端子
の入力は、コイル１０ａの径に対応して、図８の曲線２
６ａ，２６ｂの形状となる。同様にオペアンプ１３ｂの
＋端子の入力もコイル１０ｂの径に対応して、図８の曲
線２７ａ，２７ｂ，…の形状となる。オペアンプ１３
ａ，１３ｂの特性を選択して、図８の点線３１ａ，３１
ｂを越える＋端子の入力があるときに矩形波の出力信号
となるように構成すると、オペアンプ１３ａ，１３ｂの
出力信号は図８の曲線２８ａ，２８ｂ，…と曲線２９
ａ，２９ｂ，…となる。

【００１２】曲線２８ｈ，２８ｂ，…の巾が１２０度で
２４０度離間し、曲線２９ａ，２９ｂ，…の巾が２４０
度で１２０度離間するように各部材の構成が設定されて
いる。従って図６の端子６ａの出力信号は曲線３０ａ，
３０ｂ，…となり第１の相の位置検知信号となる。端子
６ｂの出力信号は曲線３１ａ，３１ｂ，…となり第２の
相の位置検知信号となる。オペアンプ１３ｂの出力を反
転回路２５ｄで反転した電気信号は曲線３２ａ，…とな
る。矢印点線３３ａ，３３ｂ，３３ｃの巾はそれぞれ１
２０度の巾となる。それぞれの離間角は２４０度とな
る。以上の説明より理解されるように、リラクタンス型
の電動機に使用される第１，第２，第３の位置検知信号
を得ることができる。

【００１３】図７はコイル１０ａ，１０ｂを基板１０の
上に並置して、２個１組とし、１個の部品とすることに
より、量産時に組立の手段を簡素化できる手段を示した
ものである。２個のコイルを分割して別の場所に設置す
ることに比較すると本発明の手段は有効な手段となる。
従来の手段のように３個のコイルを分割して３ケ所に設
置する手段より更に有効であることが理解される。

【００１４】

【実施例】図２，図３に示す構成のリラクタンス型の片
波通電の電動機に適用することにより、３個の位置検知
用のコイルの代りに２個１組の位置検知用のコイル（図
７に示す構成のもの）を使用して、３個の位置検知コイ
ルと同じ性能を有する電動機を得ることができる。電動
機として２００ワット出力のものが使用して実施した
が、本発明の要旨の通りの作用効果が得られた。

【００１５】

【発明の効果】コイル２個を１組の部品として３相の位
置検知信号を得ることができる。周知の手段による３個
のコイルの各１個を固定電機子に所定の離間距離で装着
する工程が簡素化され、所要の電気回路も簡素化される
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】リラクタンス型電動機の平面図

【図２】本発明装置の側面図

【図３】位置検知用回転子の平面図

【図４】図１の電動機の電機子と回転子の展開図

【図５】回転子１５の突極の展開図

【図６】本発明装置の電気回路図

【図７】位置検知コイルの平面図

【図８】位置検知信号曲線のグラフ

【符号の説明】

１６，１６ａ，１６ｂ，… 磁極とその磁路 １７ａ，１７ｂ，… 電機子コイル １，１ａ，１ｂ，… 回転子と突極 ５ 回転軸 ３ 外筺 １５ 回転円板 １０ａ，１０ｂ 位置検知用コイル １５ａ，１５ｂ，…，１６ａ，１６ｂ，… 突極 １８ａ，１８ｂ，… 空隙部 ７ 発振器 １３ａ，１３ｂ オペアンプ １０ 基板 ６ａ，６ｂ，６ｃ ３相位置検知信号の出力端子 ３０ａ，３０ｂ，…，２８ａ，２８ｂ… 第１の相の位
置検知信号曲線 ２７ａ，２７ｂ，… オペアンプ１３ｂの出力信号曲線 ３１ａ，３１ｂ，… 第２の相の位置検知信号曲線 ３２ａ，… 第３の相の位置検知信号曲線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電動機と同期回転する導体円板と、該導体
   板の円周面に電気角で１２０度の巾で互いに電気角で２
   ４０度離間して配設された複数個の第１の突出部と、第
   １の突出部と始点が同一で電気角で２４０度の巾の第２
   の突出部と、第１の突出部のみに僅かな空隙を介してコ
   イル面が対向するように本体に固定された位置検知素子
   となる第１のコイルと、第２の突出部のみに僅かな空隙
   を介してコイル面が対向するように本体に固定された位
   置検知素子となる第２のコイルと、第１の突出部の区間
   と他の区間における第１のコイルのインピーダンスの差
   をコイルに印加された高周波交流の通電電流値の変化に
   より検出して第１の相の位置検知信号を得る第１の電気
   回路と、第２の突出部の区間と他の区間における第２の
   コイルのインピーダンスの差をコイルに印加された高周
   波交流の通電電流値の変化により検出して電気角で２４
   ０度の巾の電気信号を得る第２の電気回路と、第１の相
   の位置検知信号を反転回路により反転して得られた電気
   信号と前記した電気角で２４０度の巾の電気信号を２つ
   の入力とするアンド回路の出力により第２の相の位置検
   知信号を得る装置と、前記した電気角で２４０度の巾の
   電気信号を反転回路により反転して第３の相の位置検知
   信号を得る装置とにより構成されたことを特徴とする２
   個１組のコイルにより３相の位置検知信号を得る装置。