JPS60234452A - 速度発電機 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はモータの回転速度を検知するための速度周波数
発電機に関する。

〔従来の技術〕

従来よりこの種の発電機として、例えばロータに固定さ
れた円板の外周部に等間隔のピンチでスリットを刻み、
この外周部はをはさんで一方に投光器、他方に受光器を
おくタイプのものがあり、この従来装置ではロータの回
転に従って受光器への入力がスリットの有無により交流
変化をし、この交流の周波数が速度に比例することをも
ってモータの回転速度を検知するものである。

また投受光器にかわり磁気抵抗素子を、またスリットに
かわり磁石をおくことも一つの方法として従来より公知
である。しかしながらこれらの従来装置では交流信号を
取出す個所が１ケ所（又は数ケ所）であるため、スリッ
トや取付けた磁石の機械的製作゛誤差の影響を受けて、
検出した交流信号に周期ムラ、即ち周波数ムラが生ずる
。

上記周期ムラを除去する方法として、従来第１図［８１
，（ｂｌに示すごとき全周積分型と称される速度発電機
が考えられている。まず同図ｔａ＋では、ロータに取付
けられ、はぼ等間隔ピンチで多極着磁された（図では等
価的に直線展開した）速度発電機用のじ？−タ磁石２０
をはしめに想定する。このロータ研石２０に対向するス
テータ上の位置に設けられ、ロータ磁石２０とほぼ等極
ピッチで設けられたコイルを持つ（図では等測的に直線
展開した）コイル板２１を次に想定する。この従来例で
は、ロータ磁石２００回転に従ってコイル板２１のコイ
ルムこ誘導される電圧が交互に変化し、この交流信号の
周波数がモータの速度に比例する。

この従来方式では、コイル板２１をモークツ縁周方向は
ぼ全周にわたって配置しているので、各コイル辺の電圧
の和が交流信号出力となる。その結果、ロータ磁石２０
の着磁磁極ピンチにムラがあってもコイル板２Ｊの全周
にあたるトータルの交流（′１３号にはほとんどムラが
現われず、その結果正確な交流信号、即ぢ速度信号が得
られる。この場合、ロータ磁石２０の磁極ムラのみなら
ずコイル板２１のコイルの配置にムラがあっても出力は
全周で合成した信号となるため、信号周波数ムラは極め
て少な（なる。

上記第１図（ａｌの交流発電方式の他に、従来第１１１
ｆｆｌ　（ｂｌのりアクタンス変化形の周波数発電機も
多用れている。

図において、ステーり上にある磁石２３は単極着磁され
、内周に凹凸を刻んだ軟磁性板２４と、軟磁性ヨーク２
Ｇとで速度発電機のステータ磁路が構成され、これらが
はさむ空間には、信号検知用のコイル２５が配置され、
これは円状に多数巻回されたワイヤにより構成されてい
る。またロータ板２２には外周に凹凸が刻まれ、この凹
凸は上記軟磁性板２４の凹凸と等しいピンチに作られて
いる。

この従来例では、モ〜りの回転に伴ってロータ板２２が
回転すると、磁石２３を起磁力源として、上記凹凸のピ
ッチに応し、かつ回転速度に比例する周波数を持つ交流
信号がコイル２５に誘導される。しかしながら従来より
知られる上記第１図（ａ）。

（ｂｌに示した如き全周積分型の構成のものでは、単極
又は多極の速度発電機専用の起磁力源が必要である。

そこで、上記速度発電機専用の起磁力源を不要にできる
ものとして、従来、第２図に示すものがあった。これは
回転磁石界磁形フラットモへりにおける例であり、同図
ｆａ）は、軟磁性円板２に取付Ｄ−１られた磁石１、そ
の内周？ＪｔｌＪ面に刻まれた凹凸に対向する軟磁性リ
ング３及び信号検出用コイル６等について回転軸方向よ
り見た図である。また第２図ｆｂｌは同図（ｄ）のａ−
ａ線断面図であり、これは同図（／３）では図示しない
軟磁性ヨーク７、電機子フラット巻線８を点線にて示し
ている。軟磁性リング３及びコイル５ば、台座６によっ
て上記点線部に取付られ、ステークを構成している。軟
磁性リング３には外部の円周方向全体に均等なピッチτ
の凹凸が刻まれている。一方磁石１の内周側面にも同じ
均等のピッチτで凹凸が刻まれているが、この凹凸は七
〜りを駆動するために着磁されたＮ。

ＳＵＭの相互の極性間で凹凸位相が反転する様に構成さ
れている。例えば軟磁性リング３の凸部とＮ（又はＳ）
極部分の凸部とが対向するときは、Ｓ（又はＮ）極部分
の凹部と軟磁性リング３の凸部とが対向する様な関係に
ある。

今磁石１のＬ面がＮ極であり、その内周側面の凸部と軟
磁性リング３の凸部とが対向しているものとすれば、第
２図ｔｂｌにおいて、例えば点線９に示すごとき閉磁路
が、磁石１．軟磁性リング３゜軟磁性円板２との間で形
成される。この磁路中の磁束量は磁石１の磁束の大小に
より、また場所によって異なる。このように本来回転軸
方向の磁束のみを供給すべく設けられた磁石１の内周側
面には信号を取り出すに十分な、いわば漏洩磁束が存在
し、この漏洩磁束をこの従来例では利用している。

さて以上の様に構成されたものについて、第２図（８１
の状態のときＰＯ点よりθ方向に、軟磁性リング３と磁
石１の内周側面との間の磁束密度Ｂｆを見ると、この磁
束密度Ｂｆは第３図ｆａｌ中の実線で表わされる如き分
布になる。これは本来凹凸が無い場合における磁束密度
の分布Ｂｓ（図示一点鎖線）が機械的凹凸により、いわ
ば変調されたものとみなすことができる。ここで軟磁性
リング３の凸部の磁束密度は全てＢｆ波形における、上
に凸な部分にあたる。円周全体の各凸部の磁束密度を加
算平均したものが軟磁性リング３の全体としての磁束密
度分布であり、これは今の場合、第３図ｔａ＋に直線Ｂ
３で示した様なレベルになる。つまり基本的なりｓ成分
は円周全体にわたると平均されて０であり、軟磁性リン
グ３の凸部がこのＢｓよりもいずれも正であるため、そ
の正値分を平均したものが十Ｂ３となって表現される。

さてロータ磁石１がロータの移動につれて位置を変化し
、先の状態よりもτ／２ピッチ移動したものとすれば、
軟磁性リング３の凸部はＮ　（Ｓ）極の凹（凸）部と対
向する様になる。つまり第３図（ａ）中のＢｆ波形につ
いて凸部の磁束密度は全で下に凸な部分にあたる。この
とき先程と同様にして軟磁性リング３の全体の平均の磁
束密度は第３図（ａｔ中の−Ｂ３で示す如きレベルにな
る。

この様にして軟磁性リング３の凸部が磁石１の凸、凹の
いずれと対向するかによって軟磁性リング３の全体の磁
束密度か正負に変化する。従ってロータが回転すること
によって軟磁性リング３中を通る磁束の密度Ｂ３は正負
に変化し、もってこの変化を磁束量φの変化に換算すれ
ば、φ−Ｂ３ＸＳ（Ｓは軟磁性リング３の凸部の面積）
となり、なる交流起電力が得られ、この電圧の周波数が
ロータの回転数に比例し、結局第２図の構成のものは速
度発電機として機能することになる。そしてこの場合、
交流起電力は第３図（ｂ）の様になり、定速回転時には
電圧のピーク値も、周期も一定な安定した起電力が得ら
れ、しかも速度発電機専用の起磁力源を不要にできる。

なお軟磁性リング３の全体の磁束密度はその外周の凹部
についても考慮を当然要する。これを加味するとコイル
５の実際の出力電圧は上記の値より低くなるが、相対的
に凸部は凹部より磁束密度が高いので既ね上記の値に近
いものと考えて良い。

また、磁石１の内周側面における凹凸の位相をＮ極とＳ
極とで反転させたのは、反転させなければコイル５に現
われる交流電圧はなくなるからである。即ち、反転させ
ないときは、軟磁性リング３の凸部における磁束密度は
、第３図（ａ）において、例えばＮ極下ではＢｆの波形
と一致するが、Ｓ極下では点線で示した様に波形の凹凸
がＢｆとは反転した関係になる。この結果軟磁性リング
３の全体の磁束密度は、主として凸部の磁束密度につい
て考える時、基本となるＢｓ成分が平均加算した結果Ｏ
になったと同様に、０になってしまい、ローりの回転に
伴う±Ｂ３の変化が得られず常に０になってしまう。従
ってモータの主界磁のＮ、Ｓ極性の変化に従って凹凸の
位相も相互間で反転しなければならないものである。

なお、磁石１の内周の凸部も凹部も回転軸方向の磁束は
凹凸の刻まれない部分と同様に電機子回線８と鎮交して
有効なトルクを生むための成分として作用し、速度検出
発電機用にその半径方向の磁束を用いても基本機能に弊
害を及ぼさないものであることをいうまでもない。また
磁石側面の凹凸を磁石の外周に、軟磁性リング３の配置
をそれに対向する位置においても前記のものと等価であ
ることはいうまでもない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明が解決しようとする問題点は、上記第１図ｆａｌ
、　（ｂｌの従来装置における問題点、即ち速度発電機
専用の起磁力源が必要となり、構造が複雑となって装置
が大型になるという点である。

モータを駆動するための起磁力源の一部を利用すること
により、速度発電機専用の起磁力源を不要にでき、また
構成を簡易にでき、ひいては装置全体を小型にできる速
度発電機を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

に対向し、界磁磁束源からの磁束を疎密に変化させるた
めの凹凸歯を有する軟磁性リングを配設し、このリング
を通る磁束の変化を検出するためのコイルを設けたもの
である。

〔作用〕

本発明に係る速度発電機では、モータの回転、即ちシー
ルドリングの回転に伴って軟磁性リング→を通る磁束は
モータの回転数に比例する周波数でもって変化し、この
変化はコイルに誘導される交流電圧により検知される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第４図は本発明の一実施例を示し、図において、磁石１
とこれを支える軟磁性材２とはステータの主体をなし、
軟磁性材２には軟磁性リング３とその内部に巻回された
コイル５とが取付けられている。シールドリング１０は
ロータ軸４に一体固定され、これの外周部には凹凸歯が
均等ピッチτで刻まれている。そしてこの凹凸歯は磁石
１の図示下面と、軟磁性リング３との間の空隙中を回転
通過するようにセットされている。また軟磁性リング３
の、シールドリング１０の凹凸歯と対向する側には、同
しく凹凸歯が均等ピッチτで刻まれているが、この凹凸
歯は磁石１のＮ極に対向する部分とＳ極に対向する部分
とで凹凸の位相が反転するように作られている。

本実施例装置では、ロータ軸４の回転に伴ってシールド
リング１０も回転するが、この時、シールドリング１０
の凹部と軟磁性リング３の凸部とが対向すると、図に破
線で示す経路９を通る磁束はその量が増加し、逆にシー
ルドリング１０の凸部が軟磁性リング３の凸部と対向す
るときにはその磁束量が減少する。

このように、本実施例装置では、シールドリング１０及
び軟磁性リング３に凹凸歯を設けたので、シールドリン
グ１０の回転に伴って軟磁性リング３を通る磁束は、上
記第２図の従来例と同様に、回転数に比例する周波数で
もって変化し、これはコイル５に誘導される交流電圧に
より検知され、これによりロータの回転速度を電圧でピ
・ノクア・ノブすることができる。

なお、以上の説明では磁束の疎密変化を取り出す際、軟
磁性リング３又はそれに対応するものを正整数×極対ピ
ンチの輪に設ける例のみをあげたが、例えば所定速度で
回転を行なうモータについては正整数倍でなくとも良い
。この場合は所定回転数に伴う交流信号出力のみを取り
出せば良い故、帯域通過フィルタを通すなどして基本波
Ｂｓに対応する部分を電気的に除去すればその目的を達
することができる。

また起磁力源として磁石のみをあげて説明したが、コイ
ルにより励磁される界磁磁束源をそれに代替できること
ばいうまでもない。さらにまた本実施例では回転運動を
行なうモータについてのみ説明を行なってきたがりニア
モータに対しても適用できることはいうまでもない。こ
の場合、ロータはりニアモータにおける移動子に対応す
る。即ち、ロータや移動子は作動子であればよい。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によればステー
タに界磁磁束源を固着し、該磁束源と対向する凹凸歯を
有するシールドリングをロータに固着し、上記界磁磁束
源の同一極では疎密に均等ピッチで変化し、異極間では
上記疎密の位相が反転している磁束を発生するための凹
凸歯を有する軟磁性リングを設けたので、上記起磁力源
のＮ。

Ｓ双方極からの磁束を用いて速度を検出でき、速度検出
のための独立の起磁力源を不要にできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌ、　（ｂｌ及び第２図（ａｌ、　（ｂ）は
従来の全周積分型速度発電機を示す構成図、第３図（ａ
ｌ、　Ｔｂ）１２本発明の一実施例装置及び従来装置の
動作を説明するための図、第４図（８１，（ｂ）は本発
明の一実施例による速度発電機の構成図である。 図において、１は磁石（界磁磁束源）、３は軟磁性リン
グ、４ばロータ軸、５はコイル、１０はシールドリング
である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人　早　瀬　憲　− 第１図 （ｂ） 第２図 第３図 嬉４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ｆｌ）　ステータに固着された界磁磁束源と、直流機の
   ロータに固着され、その周辺部に上記界磁磁束源の磁極
   ピンチより細かい均等ピンチで刻まれた上記界磁磁束源
   と対向する凹凸歯を有するシールドリングと、該シール
   ドリングの凹凸歯とピンチが等しく該凹凸歯と対向し、
   上記界磁磁束源の同一極では回転円周方向に対し疎密に
   均等ピンチで変化し、かつ異極性の極間では上記疎密の
   位相を備えたことを特徴とする速度発電機。