JPS5844373Y2 - 回転速度および回転方向検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、レコードプレーヤや磁気記録再生装置など
に使用される回転機器であるモータなどの回転速度およ
び回転方向検出装置の改良に関するものである。

一般に、レコードプレーヤや磁気記録再生装置などで使
用される回転駆動源となるモータの回転速度の制御では
、その回転速度を正確に検出できる検出装置が必要であ
り、速度制御されたモータの回転精度は、その回転速度
検出装置の検出精度以上には良くならない。

したがって、この種のモータの回転精度を上げるために
は、高精度の回転速度検出装置を必要とする。

この回転速度検出装置には、電磁誘導方式静電容量方式
、ホー〃効果方式、光電効果方式などがあり、また、回
転速度の検出に重要な点は、機械精度が高く、たとえば
固定側や回転側に滴定のピッチで複数個設ける回転速度
検出素子、たとえばマグネットの磁極やこれと対向する
磁極歯などのピッチならのないこと、構造が簡単で速度
の検出精度が高く、かつ、検出される速度の検出信号の
出力が大きく、Ｓ／Ｎが良いことなどが要求される。

また、モータの速度制御に釦いて、一定方向回転のみを
制御するものと、正逆方向回転を制御するものとがある
。

前者の一定方向回転の制御では、設定回転数以上の速度
になれば、モータなどの回転系の粘性抵抗や負荷トルク
で減速するのみで、その間は匍脚回路としては動作しな
い。

後者にかいては、正逆両方向にトルクが働き、設定回転
数以上の速度になればモータに逆方向のトルクが働き、
設定回転数に減速制御させるものである。

このような正逆両方向回転の制御を行なうと、回転精度
が高くなるが、回転方向の検出が必要となる。

従来は、回転速度検出装置とは別に、回転方向の検出装
置を付加していたため、コスト高となり、筐た、部品点
数の増加による信頼性にも問題が多かった。

この考案の回転速度および回転方向検出装置は。

電磁誘導方式による周波数発電機を応用したもので、従
来の欠点を除去し、すなわち、回転速度の検出精度が高
く、構造が簡単で、かつ、回転方向の検出機能をも有す
るものを提供するものであり、さらに、この回転速度卦
よび回転方向検出装置を詳細に説明すると、その発電電
圧Ｅは次の式によって得られる。

Ｅ＝Ｋｔ ＳＮ ・・・・・（１） ただし、Ｋ１ ・・・定数、０・・・磁束、Ｎ・・・
回転数 また、発電周波数ｆは次の式によって得られる。

ｆ＝に２ＰＮ ・・・・・（２） ただし、Ｋ２ ・・・定数、Ｐ・・・極数、Ｎ・・・回
転数となる。

したがって、（１）式で示す、発電電圧Ｅは、回転数Ｎ
のみでなく、磁束Ωの影響を受ける。

この磁束Ωはマグネットの磁束のため、温度によって変
化する。

すなわち、発電電圧Ｅは、回転数Ｎのみでなく、温度の
影響で変化する。

しかし、（２式で示す、発電周波数ｆば、回転数Ｎによ
ってそれが変化するのは（１）式と同じであるが、定数
に２ 、極数Ｐは変化せず、極数Ｐのピッチむらの影響
で変化するが、そのピッチむらの影響ば／Ｐに減少する
。

筐た、全周積分形であるために平均化され、機械精度の
誤差の影響が少なく、温度変化の影響も僅少である。

この発電周波数ｆは回転数Ｎに比例するので、この発電
周波数を検出することによって、回転数を正確に検出す
ることかできる。

以下、図面に示す実施例によってこの考案を詳細に説明
すると、第１図はこの考案の回転速度および回転方向検
出装置を回転機器であるモータ内に組込んだ実施例を示
す縦断側面図であり、１はモータケースで、これに軸受
２およびスジスト軸受３が固定され、これらの軸受に軸
支されて回転軸４が設けられている。

この軸受２の外周には駆動コイル５を設けた固定子６が
固定されている。

この固定子６の外周には、回転軸４に固定されたローメ
ケースγに支持されて回転子８（マグネット）が回転自
在に設けられている。

この固定子６には取付台９を介して発電子１０が設けら
れており、この発電子１０は次のように構成テれている
。

すなわち、１１，１１’、１１“はその外周に第２図お
よび第３図に示すような所定のピッチで磁極歯１１ａ、
１１ａ’、Ｉｌａ“を有する磁性円板で、これらの磁性
円板に磁性体１２．１２’が挾持され、さらにこれらの
磁性体の外周に上記磁性円板に挾持されて発電コイル１
３，１３’が設けられて、発電子１０が構成されている
。

そして、この磁性円板１１，１１’、１１“の外周には
、上記ローメケースγに支持されてマグネット１４が回
転自在に設けられてかり、このマグネット１４ＶＣは、
第２図および第３図に示すように、所定のピッチ、すな
わち、上記磁性円板の磁極歯１１ａ、１１ａ’。

１１ａ“とほぼ同一ピッチで、Ｎ、Ｓ極が交互に着磁さ
れている。

以上のような構成により、モータの回転子８が回転駆動
されると、回転速度釦よび回転方向検出装置を構成する
マグネット１４も同時に回転し、発電コイル１３．１３
’に回転速度に応じた周波数の起電力が発生する。

次に回転速度および回転方向検出装置のみについてさら
に詳細に説明する。

上記マグネット１４には、第２図および第３図に示すよ
うに磁性円板１１．１１’、１１〃の磁極歯１１ａ、１
１ａ’ 。

１１ａ“とほぼ同一ピッチでＮ、Ｓ極１４ａが交互に電
磁され、上記磁極歯１１ａ、１１ａ 、ｌｌａ“と対向
して回動自在に設けており、磁性円板１１゜１１’、１
１“ば、これらに設けた磁極歯１１ａ。

１１ａ 、１１ａ′′が上下に重ならないように磁性体
１２ 、１２’および発電コイル１３．１３’を挾持し
て積重ねている。

この発電コイル１３ 、１３’は、磁性体１２．１２’
の周面上に単に円周方向に巻かれて構成される。

したがって、回転速度および回転方向検出装置における
磁気回路は、第３図について説明すると、マグネット１
４のＮ極→磁極歯１１ａ→磁性円板１１嶋磁性体１２→
磁性円板１１→磁極歯１１ａ→マグネット１４のＳ極、
捷た、マグネット１４のＮ極→磁極歯１１ ａ″−４ｊ
ｉ性円板１１“→磁性体１２′→磁性円板１１′→磁極
歯１１ａ′→マグネット１４のＳ極、の磁気回路が構成
されている。

ｆｘ卦、上記各磁性円板１１，１１’、１１／／は同一
形状で、マグネット１４に着磁されたＮ、Ｓ極と対向す
る磁極歯１１ａ、１１ａ’、１１ａ“は、それぞれ磁極
歯１１ａ′を基準として基準位置側へＯピッチより犬か
つＪピッチより小ずらしである。

この考案では、磁極歯１１ａ′を基準としてマク゛ネッ
ト１４のＮ、Ｓ極ピッチの■ピッチずらして構成しであ
る。

モータの回転子と一体に上記マグネット１４が回転する
ことによって、上記のように構成される磁気回路に生じ
る磁力線の方向釦よび大きさが瞬時変化するので、言い
かえれば発電コイル１３゜１３′が磁力線を切ることに
なり、したがって、発電コイル１３．１３’に、モータ
の回転子ノ回転速度に比例した周波数の、第４図Ａのｅ
ｌｔｅ２に示すような波形の起電力が発生する。

捷た。これらの起電力の合成起電力ｅは第４図Ｂに示す
ようになる。

筐た、その起電力ｅ１釦よびｅ２と、それらの合成起電
力ｅは次のようになる。

ただし、発電コイル１３．１３’は第５図のように直列
になるように接続する。

ｅｌ ＝Ｅｍ１ ｓｉｎ （７Ｊ を前述した第
３図に示すように、磁性円板１１゜１１’、１１〃の磁
極歯１１ａ、１１ａ’、１１ａ“をずらすことによって
上記複数の発電コイルの各巻線の出力位相をＯより大か
つπより小すなわち、実施例においては７ずらずことが
でき、これにより、両式のように起電力ｅ１．ｅ２と、
その合成起電力ｅとの間にはそれぞれ位相差が発生する
。

筐た、外部の漏洩磁束、特に回転子８（マグネット）の
磁極の漏洩磁束による影響で発電コイル１３に発生した
起電力ｅ１′を、同様の影響で発電コイル１３′に発生
した起電力 ／／で打消す方向に、これらの発電コイル
１３．１３’を接続することによって外部磁束の影響を
解消することができる。

ただし、発電コイル１３．１３’は同一巻線の場合であ
る。

以上説明したように、モータ内においてモータの回転軸
に直結されたこの考案の回転速度および回転方向検出装
置は、その装置を構成する、回転軸と一体に回転するマ
グネットの着磁むらや、このマグネットの回転によって
起電力が発生する発電子を構成する磁性円板の磁極歯の
ピッチむらなどの機械的精度の誤差の影響が、全周積分
されて僅少になり、モータの回転速度に応じた周波数の
起電力が発生する。

オた、この装置の磁ｍ路は、マグネット→磁性円板の磁
極歯→磁性体→他の磁性円板の磁極歯→マグネットによ
ってでき、従来の磁気抵抗の変化のみによるものと異な
り、磁束を有効に利用できる利点があり、効率もよい。

オた、構造、組立が簡単であり、かつ、速度の検出と、
２つの発電コイルの起電力に位相差をもたせることによ
って回転方向の検出もでき、捷た、２つノ発電コイルの
接続のしかたによってモータの回転子の磁界の影響を打
消し、速度検出の出力のみを取り出すことが可能であり
、外部磁界の影響を受けず、回転速度および回転方向検
出装置としての効果が犬である。

なお、以上の実施例では、モータの回転速度および回転
方向検出装置として説明したが、これは勿論、その他一
般の回転軸ρ回転によって回転速度および回転方向検出
装置を構成するマグネットが回転するようにすることに
よって、その他一般の回転軸の回転速度および回転方向
を検出することができる。

筐た、マグネットを固定させ、回転軸の回転によって前
記発電子が回転するように構成できるが、この場合は、
この発電子によって得られる回転速度および回転方向の
信号を摩り出すのに、スプリングが必要である。

【図面の簡単な説明】

図はこの考案の実施例を示すもので、第１図は回転機器
であるモータ内にこの考案の回転速度および回転方向検
出装置を設けた縦断側面図、第２図は回動するマグネッ
トと固定された発電子を構成する磁性円板の磁極歯との
関係を示す平面図、第３図は同磁性円板の磁極歯の配列
の説明図、第４図のＡは２つの発電コイルに発生する起
電力の波形図で、Ｂはこれらの起電力の合成起電力の波
形図、第５図は２つの発電コイルの接続図である。 ４・・・・・・回転機器であるモータの回転軸、１０・
・・・・・発電子、１１，１１’、１１“・・・・・磁
性円板、１１ａ、１１ａ′、１１ａ“・・・・・・磁極
歯、１２ 、１２’・・・・・・磁性体、 １３，１３’・・・・・・発電コイル、 ４ ・・−・・マグネット、 １４ａ・・・・・・Ｎ、Ｓ極。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 円周上にＮ、Ｓ極が交互に所定のピッチで電磁され回転
   機器の回転軸と相対的に回転するマグネットと、このマ
   グネットと対向するよう円周上に上記マグネットのＮ、
   Ｓ極のピッチとほぼ等しいピッチで複数の磁極歯が設け
   られるとともに、上記回転軸方向にそれぞれ所定間隔を
   もって積重ね配列された同一形状の複数の磁性円板と、
   この複数の磁性円板の間に各々介在された複数の発電コ
   イルと、この発電コイルの内側にそれぞれ設けられ上記
   隣合う磁性円板にそれぞれ当接した複数の磁性体とを具
   備し、上記相隣合う複数の磁性円板のうち、一つの磁性
   円板の磁極歯を基準としてその両側の磁性円板の磁極歯
   の位置を基準位置側へ１ピツチより犬かつ１ピツチより
   小ずらすことにより上記複数の発電コイルの各巻線の出
   力位相な０より犬かつπより小ずらすようにしたことを
   特徴とする回転速度および回転方向検出装置。