JPS608554Y2 - 位置検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は無整流子型電動機などの回転位置を検出するた
めに適用されている位置検出装置の各良に関するもので
ある。

ある種の無整流子型電動機においては、整流子を用いず
に回転子の固定子に対する相対的な位置を検出する目的
で、位置信号回転子と位置信号コイル群を用い、さらに
上記位置信号回転子に所定の極数の穴を明けた銅板等の
導電性板材により形成した短絡板を巻きつけて、各相間
で電磁気的な相互干渉の起ることを防ぎ、正常な回転を
得ようとしていた。

以下第１図及び第２図を参照しながら無整流子型電動機
を例にとり、位置検出装置の動作と、この動作に応動し
て上記無整流子型電動機の固定子巻線の各相電流を順次
制御していくスイッチングの原理について詳細に説明す
る。

第１図において、１は軸、２は軸受である。

４は２ｍ極に着磁された磁石であり、磁石保持部材とし
ての回転子３に固定されている。

６は回転子鉄心であり、この鉄心にはｎ相の固定子巻線
群７が施されている。

９は回転子３の固定子６に対する位置検出のために交流
信号を加え、かつ励磁された交流出力を取り出す位置信
号コイル群であり、鉄心８に取り付けである。

１１は位置信号回転子であって、磁性体により作られ回
転子３に同心状に取り付けられているとともに、ｍ個の
穴１３を明けた短絡板１２が位置信号コイル群９に一定
の間隙１０を設けて対向するように巻き取けである。

第２図は説明上、特に位置検出装置部を模式的に示した
もので、位置信号回転子１１に巻きつけである短絡板１
２の大数は４個としている。

対をなした位置信号コイル群の入力側１次コイル２１．
２２．２３には、制御部２７より交流信号が供給され、
この信号は電磁誘導により出力側２次コイル２４，２５
，２６．に誘起されるが、この交流出力は位置信号回転
子１１と位置信号コイル群の対応状態の最も密な、即ち
１次コイルと２次コイルの結合度の最も強い相の２次コ
イルに最も大きく誘起される。

第２図においては、位置信号回転子１１に巻きつけであ
る短絡板１２の穴部１３ａと１次コイル２１．２次コイ
ル２４の対応が最も密な状態にある。

そして、この最も大きな交流出力を誘起した相と対応す
る相の固定子巻線群７に制御部２７の差動動作によって
電流が流れて、回転子３は例えば右回りに回転する。

そして回転子３が回転すれば次は位置信号回転子１１に
巻きつけた銅板の穴部１３ｂが１次コイル２２と２次コ
イル２５の結合を強めるため、この相に対応した相の固
定子巻線群７に電流が切換わって流れ、即ちスイッチン
グが行なわれて引き続き回転力を発生し続ける。

さらに回転すると、次に位置信号回転子１１に巻きつけ
である短絡板の穴部１３Ｃが１次コイル２３と２次コイ
ル２６との結合を増し、さらに回転すると穴部１３ｄが
再び１次コイル２１と２次コイル２４との結合を強める
といった動作を繰り返し、回転子３は回転を続ける。

このように位置信号回転子は、１次コイルの磁心８ａ→
空隙１０→位置信号回転子の磁性体露出部（短絡板の穴
部）１３ａ→空隙１０→２次コイルの磁心８ｂ→１次コ
イルの磁心８ａという位置検出装置の磁気回路２０にお
いて不可欠の役割を果たしている。

ここでもし短絡板１２が無かったり、その動作が不完全
な場合には、第２図において例えば、１次コイル２１．
２３の交流信号がそれぞれ位置信号回転子１１の磁性体
露出部である１３ｄ、１３ｂや１３ｄ、１３ｂを介して
２次コイル２５に相当大きな交流出力を誘起してしまい
、いわゆる位置信号各種の相互干渉という現象が生じ、
それにより正規の位置以外で固定子巻線群７に電流が流
れて正常な動作が阻害されることがある。

しかし短絡板１２の作用により短絡板の穴部（磁性体露
出部）を通る磁束により短絡板１２に電流が誘起され、
この電流により上記磁束を打ち消す磁束が発生し、結果
的に、位置信号回転子１１の各極相瓦間が電磁気的に実
用上支障をきたさない程度に絶縁されることになり動作
を正常に行なわすことができるわけである。

第３図に位置信号回転子１１と磁石４の磁極、さらには
位置信号コイル群９、固定子鉄心６に施されている固定
子巻線７を電流方向とともに模式的に示しである。

回転子１１に巻き付けである短絡板１２の穴部１３ａと
位置信号コイル群９が対向し、第１図、第２図で説明し
たように、この位置信号コイル群に対応した相の固定子
巻線７に電流が流れ、例えば第３図に示した方向に流れ
る。

したがって、固定子巻線７の施された固定子鉄心部６に
はＳ極、Ｎ極が図のように形成される。

このとき固定子鉄心部６の中心と磁石４′のＳ極、Ｎ極
の中心点が図の様に一致すれば、即ち、短絡板１２の穴
部１３ａの中心と磁石４のＳ極、Ｎ極の中立点が一致す
れば、固定子鉄心６のＳ極と磁石４のＮ極が引き合い、
Ｓ極同志は反発し合って、磁石４を保持して回転子３は
右方向に回転し、次の穴部と位置信号コイル群が対向し
て、前記したようなスイッチングの原理で回転子３は回
転を続けるわけである。

ところが、もし短絡板１２の穴部中心と磁石４のＳ極、
Ｎ極の中立点の一致していない場合には、前記したスイ
ッチングが、正規の位置で行なわれないことになり、電
動機の回転においてトルクのムラが発生したり、極端な
場合回転しなくなったり、逆方向回転をすることになり
、電動機としての性能が著しくそこなわれる結果となる
。

第４図に従来例による位置信号回転子部分の斜視図を示
す。

位置信号回転子１１には、これまで述べてきた、短絡板
にｍ個の穴を明けた短絡板を巻きつけるか、あるいはプ
レスによる銅板の打ち抜きと絞り加工により、環状体を
成形して位置信号回転子の外径に沿うように挿入してい
る。

さらに、短絡板１２の穴部１３と磁石４の磁極の位置関
係の設定は、磁石に着磁する際に磁石に対する着磁ヨー
クの円周方向の位置を決定する着磁基準穴３２ａと、短
絡板１２に穴部位置との関連で切り欠き３１ａを設けて
着磁基準穴３２ａと切り欠き３１ａの方向を目視あるい
は治具によって一致させることにより行なっている。

又、他の方法として、第５図に示したように位置信号回
転子１１に２ケ所の位置決め用穴３３ａｔ３３ｂを設け
、一方の穴３３ｂと短絡板１２の穴部１３との定まった
位置関係で明けられた穴３１ｃとを合せて、まず短絡板
１２の位置を定め、穴３３ｂとの定まった位置関係にあ
るもう一方の位置決め用穴３３ａと回転子３の着磁基準
穴３２ｃを合せ、短絡板１２の穴部１３と磁石４の磁極
の位置関係を定めることも行なわれている。

ところが、目視で位置を設定する方法は作業者の熟練を
要し、高精度を期待することは出来ず、量産化に対して
はきわめて不利である。

また、たとえ治具を用いたとしても着磁基準穴３２ａと
切り欠き３１ａは半径方向に距離を持つと同時に、軸方
向に段差を持つために精度の高い位置決めは要求し得な
いものであった。

さらに従来例として第５図に示した、位置信号回転子１
１に位置決め用穴３３ａ、３３ｂを設ける方法は、この
２つの穴３３ａ、３３ｂが穴径と相対位置関係において
高精度を要求するために、コスト上昇の大きな要因にな
ると共に、位置信号回転子１１と短絡板１２次に位置信
号回転子１１と磁石４の２段階で位置を決めなければな
らず。

精度的な不利益が避けられなかった。

また、他の従来例として第６図に示した方法は、位置信
号回転子と磁石保持部材としての回転子を一体化したも
のであるが、この方法では回転子を切削加工で製作する
か、鋳物で作り、後加工で精度を出してやる必要があっ
て、大巾なコストの上昇は避けられないものであった。

本考案はこうした問題点に解決策を与えるものであり、
従来の方法よりもコストを低減し、有利でかつバラツキ
の少ない高精度の位置検出を行ない得る位置検出装置を
提供するものである。

第７図、第８図を参照して本考案に基づく一実施例を説
明する。

第７図に示したものは、本考案による位置検出装置を無
整流子型電動機の位置信号回転子に応用したものである
。

第８図に示したものは、銅板あるいはリン青銅板等の良
導電性板材をカップ状に絞り加工すると同時に、所要の
穴を打ち抜き加工することにより作られた、本考案によ
る位置検出装置の一部を威す短絡板である。

この短絡板では穴部１３と位置決め用基準穴３１ｂが明
けられており両者の円周方向の位置関係はあらかじめ定
められている。

即ち、この短絡板１２を位置信号回転子１１の外周にそ
ってはめ込み、回転子３に明けられている着磁基準穴３
２ｂと位置決め用基準穴３１ｂを合わせた後に位置信号
回転子１１を回転子３にビス４１により固定することで
磁石４の極性と短絡板１２の穴部１３の位置関係が正し
く定まり、上記したスイッチングが滑らかに行なわれる
ものである。

本実施例においては、位置信号回転子１１と回転子３を
ビスにより固定しているが、カシメ等の方法も量産時に
は考えられることは勿論である。

このように本考案によれば、短絡板を円筒面に検出穴の
ある有底円筒状に形威し、この短絡板の底面を移動子と
磁石保持部材との間に挾持させ、上記短絡板と磁石保持
部材とを位置合せして固定したことにより、短絡板と磁
石保持部材とを半径方向および軸方向に誤差を生じさせ
ることなく、例えば短絡板側に位置決め用基準穴を設は
回転子側に着磁基準穴を設けて簡単な治具で両方の基準
穴を一致させるようにするなど、簡単な治具により極め
て精度の高い位置決めが可能であり、発生トルクのリッ
プル等の少ない安定した滑らかな回転が、確実にかつ容
易に行ない得るものである。

また短絡板は移動子と磁石保持部材に挾持されているの
で、従来例のように、短絡板自身の固定のために接着剤
やビス等を用いる必要もなく大幅な作業性の向上が計れ
る上にバラツキも少なく、より量産に適した位置検出装
置を得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の無整流子型電動機の略断面図、第２図及
び第３図はその位置検出装置の動作を説明するための模
式図、第４図は従来の位置検出装置の斜視図、第５図、
第６図は従来の位置検出装置の略断面図、第７図は本考
案による位置検出装置の一実施例の部分断面斜視図、第
８図は同装置における短絡板の斜視図である。 ３・・・・・・回転子、４・・・・・・磁石、６・・・
・・・固定子鉄心、７・・・・・・固定子巻線群、１１
・・・・・・移動子あるいは位置信号回転子、１２・・
・・・・短絡板、１３・・・・・・短絡板窓部、３２ｂ
・・・・・・着磁基準穴 ３１ｂ・・・・・・位置決め
基準穴。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 回転軸に固定された磁性体よりなる移動子と、上記移動
   子に取り付けられ、１個あるいは複数個の検出穴を持つ
   導電性板材よりなる短絡板と、複数の磁極を有する磁石
   を保持し上記移動子と一体に回転する磁石保持部材と、
   上記短絡板に対向して配置された対をなすコイル群とを
   有し、このコイル群の対の一方に交流信号を供給して励
   磁し、他方のコイル群に誘起する交流出力により上記コ
   イル群と上記移動子の相対位置を検出する構成となし、
   上記短絡板を円筒面に検出穴のある有底円筒状に形成し
   この短絡板の底面を上記移動子と上記磁石保持部材との
   間に挾持させ、短絡板と磁石保持部材とを位置合わせし
   て上記移動子と共に固定したことを特徴とする位置検出
   装置。