JPS6010504B2 - 周波数発電機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回転体、例えばモータのロータの回転速度に
応じた周波数の信号を得る周波数発電機に関するもので
ある。

従来、２ｈ（ただし、ｍは１以上の整数）極に着滋され
た永久磁石をロータに使用した周波数発電機においては
、ステータに極対数ｍと等しい歯数の歯状突体を有する
強磁性体を用いて磁気回路を構成し、それに巻袋したコ
イルからロータの回転速度に応じた周波数の信号を得る
ようにしていた。

しかし、そのような構造の場合には、ロータの１回転に
対してｍ個のパルスしか検出できないため、検出周波数
を高くすることができなかった。このような問題を解消
するために、日本国特関昭５２−９１１１び号公報に見
られるように、多極永久磁石の１個の磁極に対応する部
分に３以上の奇数本の発電線秦を有する１本の発電コイ
ルを、多極永久磁石と対向して配置させた構造の周波数
発電機が提案されている。

しかし、そのような構造においては、発電線素の数が少
ないため、検出信号の振幅が小さいこと、円環状の永久
磁石を使用し難いため、設計に自由度や、ゆとりがない
ことなどで、未だ満足し得るものではない。本発明は、
以上の問題点を解決し、構造の簡単な、しかも検出周波
数が高く、かつ、大きな振幅の検出信号を得ることがで
きる周波数発電機を提供するものである。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。第１
図は本発明の周波数発電機を組込んだ無腕』子型直流電
動機の一列の要部構成図である。

同図において、ロー夕１に取りつけられた永久磁石２は
、等ピッチ間隔（４５ｏ）もしくは、ほゞ等ピッチ間隔
に８極に着磁された円環状の磁石である。磁性体よりな
るステータ３は外周に放射状に突出せる６個の駆動用突
体２，，ｂ，ｃ，，も，Ｑ，ｃ２と６個の検出用突体ｄ
，，ｅ，，ｆ，，ｄ２，ｅ２，らを有しており、それら
の突体は交互に等ピッチ間隔（３０ｏ）もしくは、ほぼ
等ピッチ間隔で全周にわたって対称的に配設されている
。上記各駆動用突体ａ，，ｂ，ｃ，，ａ２，Ｑ，ｃ２の
永久磁石２との対向ピッチは実効的に１磁極ピッチ（４
５ｏ）に等しく、または、ほぼ等しくなっており、また
、各検出用突体ｄ，，ｅ，，ｆ，，ｄ２，ｅ２，ｆ２の
実効的な対向ピッチは１５０もしくは、ほぼ１５ｏとな
っている。各駆動用突体２，，ｂ，，ｃ，，ａ２，ｂ２
，ｃ２には、それぞれ１個の駆動コイルＡ，，Ｂ，Ｃ，
，ん，Ｂ２，Ｃ２が巻装されている。また、各検出用突
体ｄ，，ｅ，，も，叱，ｅ２，ｆ２には検出コイル４を
構成する部分コイルＤ，，Ｅ，，Ｆ，，Ｄ２，Ｅ２，Ｆ
２が巻装されており、それらの部分コイルは直列に接続
されている。前記駆動コイルＡ，，Ｂ，，Ｃ，，Ａ２，
Ｂ２，Ｃ２は、永久磁石２との相対位置関係について位
相差を有する３相のコイル群Ａ，，んとＢ，，Ｂ２とＣ
，，Ｃ２に分かれている。従って、たとえば磁気感応素
子により永久磁石２の回転位置を検出し、トランジスタ
などの半導体スイッチにより、通電する駆動コイル制御
するならば、ロータ１は同一方向に回転する。次に前記
検出コイル４に発電される検出信号について、第２図お
よび第３図を参照して説明する。

第２図ａは永久磁石２の表面の磁束密度ＢＭの分布であ
り、同図ｂはステータ３の突体ａ，，０，ｃ，，ａ２，
ｂ２，ｃ２，ｄ，，ｅ，，ｆ，，も，ｅ２，らの配置お
よび検出コイル４の配線を示す展開図である。検出コイ
ル４に得られる検出信号は、各部分コイルＤ，，Ｅ，，
Ｆ，，Ｄ２，Ｅ２，Ｆ２に生じる発電電圧は、永久磁石
との相対位置関係について３相のコイル群Ｄ，，Ｄ２と
Ｅ，，Ｅ２とＦ，，Ｆ２に分かれている。従って、部分
コイルＤ，とＤ２に生じる発電電圧は同じである。他の
部分コイルＥ，とＥ２およびＦ，とＦ２に関しても同様
である。今、永久磁石２が第２図に示す矢印の方向に一
定の角速度で回転（移動）しているものとし、第２図の
状態を初期位置にとれば、各部分コイルＤ，〜Ｆ２には
第３図ａ，ｂ，ｃに示すごとき位相差を有する３相の発
電電圧が生じる。その結果、検出コイル４に得られる合
成発電電圧は第３図ｄのようになる。すなわち、ロータ
ーが１回転する間に永久磁石２の極対数（＝着磁極数／
２）の３倍のパルスの周波数信号を得ることができる。
本実施例に示すごとく、ステータ３の突体ｄ，，ｅ，，
ｆ．，ｄ２，ｅ２，ｆ２に検出コイル４を形成する部分
コイルＤ，，Ｅ，，Ｆ，，Ｄ２，Ｅ２，Ｆ２を施した場
合には、それらのコイルに鎖交する磁束は大きくなり、
かつコイルの巻回数も多くとれる。

その結果、検出周波数信号の振幅が大きくなり、速度制
御などのための信号処理が容易となる。また、本実施例
に示すごとく、所定の位相差を有する複数個の突体に検
出コイルを巻装した場合には、簡単な構造で検出周波数
を容易に高くし得る。

一般に、が（ただし、Ｐは２以上の整数）極に着磁され
た永久磁石を有するロータと、上記永久磁石の磁界が作
用する箇所に配された磁性体製の複数個の突体をもつス
テ−夕の組合せ構造において、上記複数個の突体のうち
、Ｔ（ただし、Ｔは２以上の整数）個の突体に検出コイ
ルを巻袋し、上記ＰとＴとの最大公約数ＱがＰ＞Ｑ、Ｔ
〉Ｑならば、検出周波数ナ。

のロータの回転周波数ナＲに対して、ナＤ＝（尊）ゾＲ とすることが可能である。

第１図の実施例について計算すれば、Ｐ＝４、Ｔ＝６で
あるから、Ｑ＝２であり、ナ。

＝１２ナＲとなり、ロ−夕の１回転に対して１２パルス
の周波数信号を得ることができる。

これは、すでに説明した結果と一致する。本実施例のご
とく、同相となる部分コイルを１８０ｏ対称点に配設し
た場合には、永久磁石の偏心やステータの突体の偏心に
よる影響は小さくなり、速度検出精度を高めることがで
きる。

これは、前述のＰとＴとの最大公約数Ｑが２より大きい
時に可能である。さらに、本実施例のごとく、永久磁石
の着磁極数が（＝８）に比較して、検出コイルを巻装す
る突体の数Ｔを少なくすると、巻線が容易となる。

また上記実施例とは異なり、ステータに駆動用突起を必
らずしも設ける必要はなく、ステータに少なくともＴ個
の突体を設け、各突体にそれぞれ１個の部分コイルが巻
装されているだけでよい。

またスアータの突体はその外周に放射状に突出している
とは限らず、たとえば円板状の永久磁石ロータに円筒状
のステータを配置してもよい。さらに検出用突体が等ピ
ッチ間隔に全周にわたって対称的に配置されている必要
はなく、また検出用突体と永久磁石との対向ピッチは任
意である。以上のことから、本発明の周波数発電機を使
用して、たとえば第１図に例示するごとき、周波数発電
機付電動機を構成するならば、速度制御性のすぐれた、
しかも設計、製作の容易な無刷子型直流電動機を実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の周波数発電機を使用した電動機の一実
施例の要部構成図、第２図ａ，ｂは同実施例における永
久磁石の磁束密度の分布とステータの突体の配置関係を
示す展開図、第３図ａ，ｂ，ｃ，ｄは同実施例における
検出コイルに得られる発電電圧の波形図である。 １．．．．．．ロータ、２・・・・・・永久磁石、３・
…・，ステータ、４……検出コイル、ｄ，，ｅ，，ｆ，
，も，ｅ２，ｆ２・…・・突体、Ｄ，，Ｅ，，Ｆ，，Ｄ
２，Ｅ２，Ｆ２・・・・・・部分コイル。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 等ピツチ間隔もしくは、ほぼ等ピツチ間隔に２Ｐ（
   ただし、Ｐは２以上の整数）極に多極着磁された永久磁
   石を有するロータと、複数個の突体を有する磁性体製の
   ステータと、上記ステータの複数個の突体のうち、Ｔ（
   ただし、Ｔは２以上の整数）個の突体にそれぞれ巻装さ
   れ、上記ロータの回転に伴つて等ピツチもしくは、ほぼ
   等ピツチの位相差を有する多相の発電電圧をそれぞれ発
   生するＴ個の部分コイルを直列接続して構成された検出
   コイルを具備し、上記ＰとＴとの最大公約数をＱとし、
   上記ロータの回転周波数をｆ＿Ｒ、上記検出コイルの検
   出周波数をｆ＿Ｄとするとき、Ｐ＞ＱＴ＞Ｑ ｆ＿Ｄ＝（（Ｐ・Ｔ）／Ｑ）・ｆ＿Ｒ なる関係が成立するように構成したことを特徴とする周
   波数発電機。 ２ 特許請求の範囲第１項の記載において、Ｑ≧２と設
   定したことを特徴とする周波数発電機。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項の記載において
   、Ｔ≦２Ｐ と設定したことを特徴とする周波数発電機。