JPS59108960A - 温度検出機能をもつ回転速度検出装置 - Google Patents

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、フェライト磁石による起磁力にょシ回転体の
回転速度に応じた信号を送出するとともにその回転体の
温度も併せ検出する機能をもつ回転速度検出装置に関す
る。

近年、モータの使い方が厳しくかつ高度になって来てい
る。すなわち、モータの足格一杯の容量が選定されたり
、スピードやトルクなど装置の最適条件での運転である
。このため、モータのオーバヒートなどの異常検出や、
モータのスピードやトルクなどの検出・制御が請求され
て来ている。

この要求を満すには、温度センサー、スビーＰセンサー
、トルクセンサーなどをモータに取付けれは可能である
が、コスト、信頼性１寸法などを考慮すると適当なもの
はない。

しかし、モータのスピードが精坂良く検出でき、しかも
モータの温度を知ることができるなら、ロータの電気抵
抗が推定できて、スリップの大きさと組合せてトルク検
出または制御が可能になる。

たとえば、特開昭５１−１１１２５などに示されたすベ
シ周波数制御形ベクトル制御を行なう場合、モ１−タの
回転速度からすベシ周波数を演算することが行なわれる
が、このすベシ周波数がロータの抵抗値つまり温度に影
響されるので、精密な制御を行なおうとすればロータ温
度に応じてすべり周波数を調整する必要がある。つまり
、ロータの温度補正がなされた回転速度あるいはすベシ
周波数を得ることが必要となるわけである。

ここにおいて本発明は、このような目的に合致した安価
で信頼性の高い温度検出機能をもつ回転速度検出装置を
提供することを、その目的とする。

第１図は、本発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。

１０は回転体で回転する物体ならいずれを問わすモータ
に限るものではない。１はその回転外周上に等間隔に配
設されたフェライト磁石、２は回転体外周に対向して固
定されたピックアップ、３はその磁心、４はその磁心３
に巻回された検出コイル、５は周波数−電圧変換回路、
６は平滑回路、７は積分回路、８は整流回路あるいはピ
ーク検出回路、９は加減算回路、１１はレファレンス電
圧、１２は速度の検出端、１３は温度の検出端である。

ピックアップは磁心３にコイル４を巻回しているから、
回転体１０が回ると、・ソルスまたは交番の起電圧ｖＧ
を生ずる。

ここに、 Ｎはコイル４０巻数 φはコイル４を通る磁束 ｔは時間 である。

第２図に磁気回路の等価回路を表わす。

−は磁石の起磁力、 Ｒｍは磁石の内部磁気抵抗、 Ｒ，（θ）はギャップ１００の磁気抵抗で回転体１０の
回転角度θの関数、 ”ＬＩＲＡはもれ磁束の磁気抵抗、 である。

したがって磁束φは ・・・・・・・・（２式） フェライト磁石の可逆磁化過程の比透磁率は１に殆んど
近い値なので、真空の透磁率をＶｍ　ｌ　Ｒｍ　ＪＲＧ
（θ）　、　ＲＬ、　ＲＡにかけた値をｒｍ　＋　Ｔｍ
　＃　ｍＧ　（”　）ＩＲＬ、ＲＡとすると、磁束φは ・・・・・・・・　（３式） ただし、 Ｌｍは磁石の長さ、 Ｂｒは磁石の残留磁束密度、 である。

各部の比磁気抵抗Ｒｍ、Ｒｏ（θ）、ＲＬ、ＲＡはすべ
て形状によって決まるので、形状を表わす変数をＫ（θ
）とおけば φ＝Ｋ（θ）・Ｂｒ　　　　　・・・・・・・・・・・
・・・・・　（４式）したがって、（１式）の交番起電
圧Ｖ。はである。

そこで、ピックアップ２の出力の交番起電圧■。

は単安定マルチバイブレータからなる周波数−電圧変換
回路５で周波数から電圧へ（Ｆ／Ｖ　）変換され、平滑
回路６を経て検出端１２に速度信号が得られる。

また、交番起電圧ｖＧを積分回路７ｆｃ通すと、積分回
路出力Ｖ□は ｖ□＝ｆｖＧｄｔ −Ｎ−Ｂｒ、　Ｋ（θ）　　　・・・・・・・・　（６
式）となシ、速度の影響を除いた残留磁束密度Ｂｒと形
状変数Ｋ（θ）の積が得られる。

この積分回路７出力Ｖ□を整流回路またはピーク検出回
路８により整流またはピーク検出して、回転による形状
変動を除いて残留磁束密度Ｂｒに比例した信号ｖ０を得
る。

形状の平均またはピークに関係する係数をＫとすると、 Ｖｌ−Ｎ　−ＫｏＢｒ　　　　　・・・・・・・・・・
　（７式）一方、残留磁束密度Ｂｒの温度変化は第３図
のフェライト磁石の温度特性図から約−２０％／１００
Ｃである。

すなわち、基準温度の残留磁束密度ＢｒをＢｒ。

とし、それから温度Ｔだけずれたとき Ｂｒ＝Ｂｒｏ（１＋βＴ）　　　、、・・・・・・・・
　（８式）βは残留磁束密度Ｂｒの温度係数である。

ゆえに Ｖ１＝＝Ｎ−に−Ｂｒ　。

、、、Ｎ−に−Ｂ、。（１＋βＴ　）　＝−・・・　（
９式）ところで、巻数Ｎ、係数に、基準温度の残留磁束
密度Ｂｒｏ、残留磁束密度の温度係数βは予め知ること
ができるので、温度Ｔに比例した信号を加減算回路９で
レファレンス電圧ＮＫＢｒｏと演算して、すなわち起磁
力Ｂｒに比例した信号■１からレファレンス電圧ＮＫＢ
ｒｏを差し引き温度検出信号ＮＫＢｒｏβＴを端子１３
から出力する。

第４図は、本発明の他の実施例の構成を表わすブロック
図である。

この他の実施例は第１図の回路と同じ結果を得ることが
できる。

（５式）から分るように、ピックアップ信号つまり交番
起磁力■。の大きさ■。は、残留磁束密度Ｂ　と速度−
ａＴ−Ｋ（θ）に比例する。

周波数−電圧変換回路５の出力は速度に比例する。

これらの平滑回路６，１４を経た信号Ａ、Ｂを除算回路
１５で除算Ｂ／Ａ　ｌ、残留磁束密度Ｂｒが求まる。

すると（８式）から、加減算回路９により温度Ｔを出力
することができる。

第５図は、本発明の別の実施例の要部を示す構成図であ
る。

この別の実施例は、回転機の固定側にフェライト磁石を
具備した場合で、回転体１０ａは磁性体でその回転外周
に等ピッチで突起を設ける。

固定伸の温度をより精度良く検出したい場合、または固
定側と回転体１０ａとの温度差が少ない場合に、検出装
置の製作を容易にするために用いられる。

第６図は、本発明をモータの速度と温度の検出に適用し
たさらに他の実施例の側断面図である。

１６はステータ、１７はロータ、１８は軸受、１９は回
転軸、加は冷却ファン、２１はフレーム、ｎはブラケッ
ト、ｎはファンカバーである。

ロータ１７のアルミダイキャストされたフィン１７ａに
フェライト磁石１が埋め込まれ固着されている。

ロータ１７の温度は、ロータパーのアルミニュム材から
フィン１７ａｉ介して、フェライト磁石１に伝達される
。

このようにして、第１図またはｍ４図の構成によυ、回
転体（ロータ１７　）の速度と湿贋が検出される。

この検出された信号は、モータの速度制御、トルク制御
さらにはオーバヒートの防止・保設に適用される。

かくして本発明によれば、回転体の速度検出とともにそ
の温度も同時に検出できる、つまり速度センサのパルス
または交番電圧を発生させる起磁力にフェライト磁石を
採用し、その生起する信号を積分またはル■変換して得
た速度信号の比から、残留磁束密度Ｂｒヲ求め、この残
留磁束密度Ｂｒ力＝２０％／１００ｔ；’の温度変化を
することから温度を検出する装置が得られる。したがっ
て回転体の温度検出を要する制御機構において、特に温
度センサを別に回転体に搭載する必要もなく、たとえば
モータのスリップによるトルク検出・制御にも応用され
、工業土羽するところが多い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を表わすブロック図、
第２図はそのピックアップ周辺の磁気回路の等価回路図
、第３図はフェライト磁石の温度特性図、第４図は本発
明の他の実施例の構成を示すブロック図、第５図は本発
明の別の実施例の要部を表わす説明図、第６図は本発明
のさらに他の実施例の一部の構造図である。 ｌ・・・フェライト磁石、２・・・ピックアップ、′３
・・・磁心　４・・・コイル、５・・・周波数−電圧変
換回路、６，１４・・・平滑回路、７・・・積分回路、
８・・・整流回路あるいはピーク検出回路、９・・・加
減算回路、１０・・・回転体、１０ａ・・・磁性体から
なりかつ回転外周に等ピッチで突起を設けた回転体、１
１・・・レファレンス電圧、１２・・・速度検出端、１
３・・・温度検出端、１５・・・除算回路、１６・・・
ステータ、１７・・・ロータ、１８・・・軸受、１９・
・・回転軸、加・・冷却ファン、２１・・・ンＶ−４，
２２・・・ブラケット、ｎ・・・ファンカバー、１００
・・・フェライト磁石１とピックアップ２の磁心３の間
のギャップ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. フェライト磁石による起磁力により回転体の回転速度に
   応じた信号を送出するようにした回転速度検出装置にお
   いて、前記回転体の回転による前記７工ライト磁石から
   の磁束の変化を検出するピックアップと、このピックア
   ップ出力信号から前記７工ライト磁石の残留磁束密度に
   比例した信号を演算導出する演算回路と、この演算回路
   の出力信号から前記回転体の温度に比例した信号を演算
   導出する加減算回路とを備えたことを特徴とする温度検
   出機能をもつ回転速度検出装置。