JPS59103555A

JPS59103555A - 周波数発電機

Info

Publication number: JPS59103555A
Application number: JP21139982A
Authority: JP
Inventors: Hideki Itaya; 板谷　英樹; Kuniyoshi Nakamura; 邦義中村
Original assignee: Nidec Servo Corp
Current assignee: Nidec Advanced Motor Corp
Priority date: 1982-12-03
Filing date: 1982-12-03
Publication date: 1984-06-15

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】本発明は周波数発電機、特にその円周方向にＮ極Ｓ極を
交互に等ピッチに着磁した円環状永久磁石を回転自在に
軸支して回転子となし、該永久磁石と空隙を介して対向
配設した電機子巻線に、回転子の速度に比例した周波数
の交流を発生させる周波数発電機の改良に関するもので
ちる。

本発明の周波数発電機は、その円周方向にＮ極Ｓ極を交
互に等ピッチに着磁した円環状永久磁石を回転自在に軸
支して回転子となし、該永久磁石と空隙を介して永久磁
石の移動方向と直角に等ピッチで対向配設された抜数個
の発電導体と睦発電導体の相隣接する導体の始点と終点
とを交互に渡シ線で直列に接続して構成した電機子巻線
に回転子の回転速度に比例した周波数の交流を発生させ
る周波数発電機に於て、永久磁石の極数をｐとし、該永
久磁石の１仁ピツチの長さの甲に対向配設される発ｗ４
体の舷ｃを（２ｎ＋２）個（ｎ＝１，２−３・・・・・
・・・・正の祭故）とし／ヒトキニηとｎの鶴値を奇数
となるように選定し、かつ発電導体と対向する永久磁石
の底面に２ｎ個の小突起を、対向して配設きれた発１Ｌ
導体と同じピッチでしかも永久磁石の中性わ１を境とし
て対称の位置となるように配設し、上記回転子が捧回転
した時に発生する交流の周波数が偶数となるようにした
４（を１１′″ｆ、徴とする。

以下図面に従い従来よシ笑施されている周波数発電（六
と、本発明の周波数発色機の笑施例について説明する。

第１図に於て、１は電′動機の固定子鉄芯、２は該鉄芯
に巻装した固定予巻ｉ６．３は固定子鉄芯１を支承する
基台、４は軸受、５は回転子軸、６は回転子ボス、７は
回転子ヨーク、８は円環状永久磁石、９−１．９−２は
信号発生用小磁石、１０は信号発生用検出器、１１は絶
縁板、１２は周波数発色機の電機子巻線である。

又、第２図に示すように永久磁石８には円周方向にＮ極
Ｓ極が交互に着磁され、その内周面は翫朽す機磁極用と
して固定子鉄芯１と対向せしめられ、その端面は空隙を
介して周波数発電機の’ｔｈ　Ｋｅ子巻線１２と対向し
て配設されている。

９−１．９−２は信号発生用小磁石で円環状永久磁石の
直径方向に対向する位置にある磁極の中心部に該磁極と
同じ極性で半径方向に着磁されている。

更に第３図に示すように絶縁板１１の表面には放射状に
発電導体１２−１が等ピッチで配設され渡り蔵１２−２
と１２−３とによって各り接する導体の始点と終点が接
続されて全導体が直列に接続され、端子１２−４に介し
て外部回路と接続メれるようになっている。

この電機子巻線１２は例えば金４箔を貼ったプリントザ
ーキット板等で製造されている。

氾１図に示した電動機は、複数個の固定子巻線２に、該
巻線と対向する永久磁石８の磁束を検出して通電制御装
置（図示せず）を介して順次通電せしめることによって
対向する永久磁石の回転子を一定方向に回転せしめるよ
うに０き電動機として動作すると共に永久磁石８のＮｊ
面に対向配設された周波数発色機の電機予巻ｉｂ’ｊ７
１２に回転子の回転速度に比例した周波数の交流を発生
し、この出力電圧を制御装貨（図示せず）を介して通電
制御装置（図示せず）に帰還して電動機の速度を制御す
るように右・ｆ成されている。

従来技術に依る周波数発電機に於ては第２図に示すよう
に永久磁石８の極数ｐは偶数であり、対向して配設され
た発電導体１２−１の数は、永久磁石８の１極ピツチの
長さの間に（２ｎ＋ｌ）個が設けられ（但し、ｎ　＝１
　、２　、３−・正の整数とする）、回転子が１秒間に
１回転するときに発生する交流の周波数１８はｆ＋　＝　（２ｎ＋１　）　・ｐ（Ｈｚ）’　−−−（
１）°２− と表わすことができる。

第４図に於て、８ｎは永久磁石８の磁極の間の中性線で
あり、対向して配設された発１β尋体１２−１には１，
２．３・・・・・曲と番号を付しである。第４図に於て
は永久磁石８の磁極Ｎ極のピッチ長に対向して配設され
た発電導体は番号１〜５の５個であり上記の（２ｎ＋１
）を５とするとｎ　＝　２となる。

永久磁石８の磁束分布は中性線を境にＮ極又はＳ極に急
変し、中性線の間では一定振幅の矩形となっている、永
久磁石８が第４図矢印の方向に回転する時に発’Ｉｊｊ
＋　４体に発生する起電力の状態を詳細に検討すると番
号１の渚：体と鎖交する磁束は対向する永久磁石８がＮ
極よりＳ極に急変するので＋５の電圧を上向きに生じ、
番号６の導体と鎖交する磁束は同じように対向する永久
磁石８がＳ極よりＮ極に急変することで−５の電圧を下
向きに発生し、番号１と６の導体は互いに直列に接続さ
れているので結果とし　　。

て同じ極性の電圧として相加えられて出力端子１２−４
に現れる。一方番号２〜５の導体と鎖交する磁束は対向
する永久磁石がＮ極の一定磁束であるから電圧を発生せ
ず、電圧発生に役立つ導体は永久磁石８の中性線８−　
ｎと対向しており鎖交する磁束がＮ極よシＳ極へ又はＳ
極よりＮ　極へと急性する導体のみであり、第２図に例
示した永久磁石８では極数ｐが１０でおるが全部で１０
個の導体が電圧を発生し、全部が加算されて出力１に圧
の正の半ツイクルとなるが、それ以外の導体に＆ｒ１：
電圧を発生しない。次に回転子の回転が進んで中性７３
８−　ｎには番号２と７の発電導体が対向するようにな
シ香号２の？び休と鎖交する磁束はＮ極からＳ極に急変
し＋５のｆｉＥ圧を下向きに発生し、番号７の尋体と鎖
交する磁束はＳ極よりＮ極へ急変し−５の電圧を上向き
に発生して同じ極性で相加えられ出力電圧の負の半サイ
クルヲ宿成し、発電導体の中で永久磁石の中性腺と対向
していない導体には電圧を発生しない。従ってこの周波
数発電機の電機子巻線に発生する電圧は、電機子巻心の
発電導体１２−１の数Ｃはｃ　＝　（２ｎ　＋　１　）
　ｐ個であり、対向する永久磁石８の中性腺８−　ｎが
、発電導体の位置を通過する毎に交流の正と負の半サイ
クルを発生するので、回転子が１秒間に１回転するとき
に発生する交流の周波数ｆ１はｆ＋　＝　（２ｎ＋１　
）　・４　ＣＨｚ）となり、第２図に例示した永久磁石
８の極数ｐの値１０と、第４図に示しブヒ（２ｎ＋１）
＝５とより１１の数値を求めると５×１０ｆ、＝２−２５〔Ｈ３〕・・・・・・・・・（２）とな
シ、永久磁石の極数ｐに比し高い周波数の交流がイＧら
れる特徴がある。

然しなからこのｌｂ造の周波数発電機の発生する周波数
ｆ１の値を検討すると（２ｎ＋１）の数値はｎに関係な
く奇数であり、ｐの値は偶数であるが、陣の数値は奇数
と偶数の場合とがある。

今、的が奇数の場合はｆ、＝　（２ｎ＋１　）・ｉでｆｌは奇数となり、上記の例示したｆ　ｒ　＝（２Ｘ　２　＋１　）　Ｘ　’２　　＝２５
　　（Ｈｚ　）はこのケースに相当する。又、ηが偶数
の場合は　　八＝（２ｎ＋１）・ｉでｆ、は偶数となる。しかるに第２図に例示した周波数
発電機付電動機の回転子にはその外周に信号発生用小磁
石９−１と９−２とが、１８０゜対称の位置に配設され
ておりこの小磁石９−１と９−２の外側に突出した磁極
の極性は異極性である必要があるから、この小磁石９−
１と９−２とを備えた永久磁石の主磁極の極性は異極性
であることが必要であシ、この対称の位置にある磁極が
異極性であるという拳は陣が奇数である事が必要である
。従って第２図に例示の発電機の発生する周波数ｆ１は
奇数となる・上記した回転子が１回転する時に発生する
周波数１１が奇数となる周波数発電機をある棺の用途、
例えばＶＴＲのシリンダモータとして使用するものとす
ると、この場合には周波数発電機の出力は制御装＠を介
して電動機の回転速度を制御する働きをすると共に他の
駆動制御系にも（ａ号を送り同期信号としても使用する
様に４鱈成され、この同期信号の制御には回転子の外周
に設けた２個の小磁石が関係する。

２個の小磁石の働きはシリンダ上に設はプヒ２個の磁気
ヘッドをシリンダが強回転する毎に交互に動作させる為
の信号を先生するもので、この時に周波数発電機の出力
電圧も捧回転毎に切り換えられるので、若しこの周波数
が１回転する時に奇数であるとすると強回転では割り切
れず、半回転毎に異なった交流波形で同期信号を受ける
結果、同期位相に極く僅かであるが変動を生じ、画像の
ゆらぎの原因となる欠陥がある。

本発明に於ては上記のような従来技（１：Ｉの欠陥を除
き画像のゆらぎを生じないようにするためｔＱ、　５図
に示すように対向する永久磁石の１極ピツチ長の中１棹
配設する発電導体の数を（２ｎ＋２　）個と１１１数と
して同じピッチで配設する。

従って本発明に於ては回転子が１秒間に１回転する時に
発生する交流の周波数１２はｆ２＝（２ｎ＋２）　・’
　　［Ｈｚ）となり、回転子の極数ｐのＶ２が奇数であ
っても発生周波数ｆ２が必ず偶数となる。

発生周波数ｆ２が偶数であれは強回転時の交流の波形は
原点にもどり、捧回転毎に位相のずれを生じないから映
俄のゆらぎを生ずる事はない。

しかるに若し永久磁石回転子の４′７ｇ成を従来技術の
第２図のま＼として、対向する発電導体の数だけを（２
ｎ＋２月円とイロ数としただけでは良好なバｂ作を得る
ことができない。従来技術の周波数発は椋の９０作を示
ず第４図に於て、発゛屯導体１２−１の数音対向するｌ
磁・匝当りＧ数となるようにすると、例えば番号１の堤
体が磁極の中性線８−　ｎと対向しているものとし、ｌ
　ｔｉ４当りＣ体数を４個とすると番号５のＣ体が次の
忠信の中性愚と対向すること＼なる。仁のように配設さ
れた発電Ｃ体に発生ずる゛電圧の１．ｉ’Ｊ係を検討す
ると、回転子が矢印の方向に回転しているものとすると
、番号１０発電導体には＋５の電圧が上向きに発生し、
番号５のＣ体には−５の電圧が上向きに発生し、番号１
と５のＣ体の電圧は正負で共に相等しく相殺されて零と
なシ、発電機として作用させることができない。

従って本発明に於ては更に第５図、第６図に示すように
、永久磁石８の端面に対向する発電導体１２−１と同一
のピッチで小突起８−２を設ける。

発電導体１２−１の磁極１極当シの数は（２ｎ−ト２）
と偶数であるから磁石の表面に設けた小突起８−２と四
部８−１とは同じピッチで同数配設されることになるが
、この突部の配色は磁極１仏毎に中性線８−　ｎを境と
して対称となるように配設されている。即ち、第６図ご
番号１〜４０発電心体と対向している磁（ｉ４　Ｎに配
設された突と凹は左から突、凹、突、凹となって中性線
Ｂ　−ｎ　Ｋ達し、中性紛８−ｎを境としてＳ極に於て
は凹より始まシ次の中性π９では突で終るようになって
いる。

本発明の周波数発電様は上記のよりな４１ｉ成であるか
ら永久磁石８が矢印の方向に回転しているとすると、永
久磁石８の中性ｆｊｐ　８−　ｎと対向している番号１
と５の発電導体には正と負の同じ電圧が同方向に加算さ
れて打消されて出力電圧とはならないが、番号２，３．
４の渚１体は対向する磁極に設けた小突起８−２と凹部
８−１との境界線と対向しており、この境界線を境とし
て導体と鎖交する磁束が変化するので、上記番号２．３
．４の４体には全部同じ色性の１ｉ、圧が発生する。即
ち番号２と４のＣ体とは磁極Ｎ極の下で凹部よシ突部に
移る境界線と対向し９′１交磁束が急激に増加し各々に
＋１の電圧が下向きに発生し、省＠３の導体は同じくＮ
極の下で突部より四部に移る境界線と対向し、鎖交磁束
が急減して−ｌの電圧が上向きに発生するから番号２，
３．４の〜）体の発生電圧は全部加算され−て出力電圧
の正の半サイクルを形成する。

次に回転子の回転が進行し、永久磁石の中性線８−ｎと
対向する位誼に番号２と６の発電Ｃ体が達すると番号２
と６の導体の発生１１圧は打消され、番号３，４，５の
Ｃ体に発生する電圧が加算されて有効な出力電圧となる
が、鎖交する磁束の変化する方向が前と逆となり出力電
圧は負の半サイクルを形成するようになる。

即ち、永久磁石８が回転し対向する発１仄等体１２−１
の配設ピッチの１ピツチ長移動する毎に交流の半サイク
ルを形成する電圧を発生することになりこの作用は全て
の６ｈ　ｖ＝に於て同じであり、各磁極と対向する発電
与体の出力が全部加ｎされ、従って本発明の周波数発電
ＭＳに於ては永久磁石の極数をｐとし、ｌ極長の中に対
向配設した発鼠尋体１２−１の数を（２ｎ＋２）個とし
たときに、回転子が１秒間に１回転する時に発生する交
流の周波数ｆ２は／２　＝　（２ｎ＋２　）　・’　　ＤＩｚ）となシ、
永久磁石の１ｔｉｐの捧が奇数の側合でも、回転子が強
回転した時に発生する周波数が阜敷となシ、回転子が歿
回転毎に同期用１８号として使用する等の用途でも、位
相ずれを生じない周波数発電機を提供できる大きな利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は周波数発電機を備えた′電動機の断面図、第２
図は従来の周波数発電機の回転子を下方から見た詳細図
、第３図り周波数発電機の電機子巻線の詳細図、第４図
は従来の周波数発電機の動作を説明する為に永久磁石の
磁極と電機子巻線の発電導体との関係を示す展開図、第
５ｌ３・１はホ発明ル′・ｊ波数発′１；う小の永久磁
石の詳細図、２％　６図は永久磁石とこれに空隙を介し
て対向配設された電機子巻遁字の発電え）体との関係を
示す展開［四である。１・・・固定子鉄芯、２・・・固足予巻怨、３・・・基
台、４・・・相受、５・・・回転子’ｊ’ｉｌｉ、６・
・・回転子ボス、７・・・回転子ヨーク、８・・・永久
磁石、８−１・・・凹７５Ｂ、８−２・・・小突起、８
ｎ・・・中性性、９−１．９−２・・・小磁石、１０・
・・検出器、１１・・・絶縁板、１２・・・１″Ｊ、仁
を予巻ｊｊ’Ｘ、１２−１・・・発電尋体、１２−２．
１２−３・・・渡り腺、１２−４・・・芹゛１１子。代理人　弁理士　汗　木　誠　− ル１０＋３０＋５０＋６０

Claims

【特許請求の範囲】

その円周方向にＮ柄Ｓ、を交互に等ピッチに着磁した円
環状永久磁石を回転自在に軸支して回転子となし、該永
久磁石と空隙を介して永久磁石の移動方向と直角に等ピ
ッチで対向配設された復数個の発電導体と該発電導体の
相同液する導体の始点と終点とを交互に渡り線で直列に
接続して構成した電機子巻機に回転子の回転速度に比例
した周波数の交流を発生させる周波数発電機に於て、永
久磁石の極数ｆ：ｐとし、該永久磁石の１５ピツチの長
さの中に対向配設される発電導体の数Ｃを（２ｎ＋２）
個（ｎ＝１，２，３・・・・・・・・・正の整数）とし
たときに陣とｎの数値を奇数となるように選定し、かつ
発電導体と対向する永久磁石の表面に２ｎ個の小突起を
、対向して配設された発電導体と同じピッチでしかも永
久磁石の中性綜を境として対称の位置となるように配設
し、上記回転子が係回転した時に発生する交流の周波数
が偶数となるようにした事を特徴とする周波数発電機。