JPS608555Y2

JPS608555Y2 - 回転電機

Info

Publication number: JPS608555Y2
Application number: JP9102683U
Authority: JP
Inventors: 誠後藤; 一二小林
Original assignee: 松下電器産業株式会社
Priority date: 1983-06-14
Filing date: 1983-06-14
Publication date: 1985-03-26
Also published as: JPS5918572U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、ロータの回転速度に応じた周波数の電気信号
（速度検出信号）を得る周波数発電機付電動機のごとき
回転電機に関するものである。

従来のこの種の回転電機、例えば周波数発電機付電動機
においては、電動機のロータに回転力を与える駆動部と
、ロータの回転速度を検出する周波数発電機とは分離さ
れた構造のものが多かった。

そのため、部品点数が多く、構造が複雑であり、製造が
難かしかった。

このような欠点を解消するために、例えば日本国特開昭
５２−５１５１誇公報に見られるように、ロータに取付
けられた円板状の多極永久磁石とステータに配置された
駆動コイルとの間に発電コイルを配置した周波数発電機
付電動機が提案されている。

しかし、そのような構造においては、永久磁石と駆動コ
イルが離れてしまうためモータの効率が低下すること、
発電コイルの巻線数が制限されるため、振幅の大きい速
度検出信号が得難いこと、円環状の永久磁石を使用し難
いことなどの問題がある。

本考案は、以上の問題を解決し、構造の簡単な、しかも
大きな速度検出信号が得られ、かつまた、効率の良い周
波数発電機付電動機のごとき回転電機を提供するもので
ある。

以下に本考案を図示の実施例に基いて説明する。

第１図は本考案の一実施例の要部構成図である。

同図において、ロータ１に取付けられた永久磁石２は等
ピッチ間隔（９０’ ）または、はぼ等ピッチ間隔で４
極に着磁された円環状の磁石である。

上記永久磁石２の内側に配された電機子鉄心３は３個の
駆動用の突極４ａ、４ｂ、４ｃと３個の検出用の突極５
ａ、５ｂ、５ｃを有しており、それらの突極４ａ〜４ｃ
＊５ａ〜５ｃは交互に等ピッチ間隔（６０’ ）または
、はぼ等ピッチ間隔に全周にわたり対称的に一体形成さ
れている。

なお、上記突極４ａ？４ｂ、４ｃの永久磁石２
との対向ピッチは実効的に１磁極ピツチ（９０°）に等
しく、または、はぼ等しくなっており、また、突極５ａ
〜５ｃの実効的な対向ピッチは３０°または、はぼ３０
°となっている。

更に各突極４ａ、４ｂ＊４ｃには、それぞれ１個の駆動
コイル６ａ。

６ｂ、６ｃが巻装されている。

また、突極５ａ、５ｂ、５ｃには検出コイル７を構成す
る部分コイル７ａ、？ｂｙ７ｃが巻装さ
れており、検出コイル７は各部分コイル７ａｇ７
ｂｇ７ｃを直列に接続したものとなっている。

前記駆動コイル６ａ、６ｂ、６ｃは、永久磁石２の磁極
との相対位置関係について、位相差を有する３相に分か
れている。

従って、たとえばホール素子などの磁気感応素子によっ
て永久磁石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って通電する駆動コイルを制御する
ならば、同一方向の回転を持続できる。

このような制御系については周知の回路を使用し得るの
で、ここでの図示ならびに詳細な説明は省略する。

次に、検出コイル７に発電される検出信号について、第
２図の平面展開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の分布を示
し、同図すは電磁子鉄心３の突極の配置を示す展開図で
ある。

検出コイル７の部分コイル７ａ、７ｂｔ７ｃに発生
する発電電圧をそれぞれｅ＆ｆｅｂ、ｅ、とすれば
、検出コイル７には、それらの発電電圧を脅威した発電
電圧ｅ（＝ｅａ十ｅｂ十ｅｃ）が得られる。

今、永久磁石２が第２図に示す矢印の方向に一定角速度
で回転しているものとし、第２図の状態を初期位置にと
れば、部分コイル７ａ、７ｂ、７Ｃ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ｅａｙｅｂ、ｅｃが得られる。

その結果、検出コイル７に得られる合成発電電圧ｅは第
３図ｄのようになる。

すなわち、１磁極対分の角度（１８０’ ）の回転に対
して３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、電機子鉄心の突極に検出コイル
を施すならば、部品点数は少なくなり、構造が簡単とな
る。

また、検出コイルを突極に巻装しているため、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
できる。

その結果、検出周波数信号の振幅が大きくなり、回転速
度制御などのための信号処理が容易となる。

さらには、電機子鉄心の突極と永久磁石との間隙を小さ
く設定できるため、電動機としての効率を良くすること
ができる。

また、本実施例に示すごとく、検出コイルを施す突極と
駆動コイルを施す突極とを別々にするならば、駆動コイ
ルから検出コイルに誘導されるノイズが小さくなり、Ｓ
Ｎ比の良い検出信号を得ることができる。

これは、第１図に例示したごとき突極５ａ〜５ｃを有す
る電機子鉄心を使用するならば、容易に実現できる。

さらに、一般に、駆動コイルが巻装された駆動用の突極
の実効的な対向ピッチを永久磁石の１磁極ピツチの奇数
倍と等しく、または、はぼ等しく°するように検出用の
突極が配設された電機子鉄心を使用するならば、駆動用
突極に不要な磁束が流入しないため、駆動コイルと鎖交
する磁束の最大値が大きくなり、トルクむらの極小な、
かつ効率の良い電動機を実現し得る。

第１図の実施例においては、駆動用の突極の実効的な対
向ピッチを１磁極ピツチ（９０’ ）もしくは、はぼ１
磁極ピツチとした。

また、本実施例においては、検出コイル７は３個の突極
５ａ〜５ｃに巻装されており、１磁極対分の角度（１８
０°）の回転に対して３パルスの周波数信号を得ている
。

各駆動コイル６ｃ〜６Ｃには１磁極対分の角度の回転に
対して、１パルスの逆起電力が生じる。

従って、検出コイル７の発電電圧の周波数をｆｏ１駆動
コイル６ａ〜６Ｃの逆起電力の周波数をｆｕとすれば、
本実施例においては、ｆ、＝３ｆＭ＞ｆＭ−−−−−−−−−（１
）となり、検出周波数が高くなり、制御特性を良好にす
ることができる。

これは、検出コイルが部分的に巻装された３個の突極が
、永久磁石の磁極との相対位置関係について３相の独立
な位相に配置されているためである。

一般に、検出コイルの部分コイルが巻装された突極の個
数をＴ（ただし、Ｔは３以上の整数）、永久磁石の極数
を２Ｐ（ただし、Ｐは１以上の整数）、ＰとＴとの最大
公約数をＱとするとき、Ｔ〉Ｑならば、とでき、検出コイルの発電電圧の周波数ｆＤは駆動コイ
ルの逆起電力の周波数ｆＭより高くできる。

本実施例では、Ｔ＝３でＰ＝２であるから、Ｑ＝１とな
り、ｆｏ＝３ｆＭとなっている。

すなわち、検出コイルの部分コイルが巻装された複数個
の突極を永久磁石の磁極との相対位置関係についてＴ相
（Ｔ≧３）の独立の位相となるように配置すれば、簡単
にｆ。

をｆＭのＴ倍となすことができる。

特に本実施例に示すごとく、突極の数Ｔ（＝３）を磁
極の数２Ｐ（＝４）より小さくする（Ｔ〈２Ｐ）ならば
、検出コイルを巻装する突極の数を少なくすることがで
き、巻線が容易となるので有利となる。

なお、第２図に示すごとき配線をなした検出コイル７を
使用した場合には、検出コイル７の部分コイル７ａ、７
ｂｔＴｃ間を接続する導線すなわち渡り線８ａ、８
ｂに、突極４ｂ、４ｃに巻装された駆動コイル６ｂｔ
６ｃ（第２図では図示を省略）からの誘導電圧が
生じやすい。

この点を改良した本考案に係る実施例を第４図に示す。

第４図において、検出コイル７は順方向の渡り線９ａｙ
９ｂ以外に、逆向きの渡り線（帰り線）１０ａ、１０ｂ
を有し、突極を５ａ−＋５ｂ＋５ｃ→５ｄ→５ａの順に
巻装され、それぞれの突極５ａ、５ｂ、５ｃにおける巻
回数は同一となっている。

その結果、渡り線９ａ、９ｂに生じる誘導は、他方の渡
り線１０ａｔｌＯｂに生じる誘導によって相殺される。

従って、検出コイル７にはＳＮ比の良い検出信号を得る
ことができる。

なお、前述の本考案の実施例においては、永久磁石との
相対位置関係において独立した３個の駆動コイルを用い
た３相駆動力式について説明したが、本考案はそのよう
な構造のものに限定されるものではなく、一般に、多相
駆動方式に適用可能である。

さらに、突極の数や配置に関しても、前述の実施例のも
のに限定されることなく、本考案の主旨を越えずして種
々の変形が可能である。

更に、本考案で使用する電機子鉄心は硅素鋼板の積層体
に限らず、鉄板を折り曲げて構成したものであっても良
い。

また、本考案は外転型に限らず、内転型にしても同様な
効果が得られ、本考案に含まれることはいうまでもない
。

以上の説明から明らかなように、本考案に基づき、検出
周波数信号に応じて回転速度を定速制御するといった機
能を有する電子整流子型（無刷子型）電動機を構成する
ならば、構造が簡単で安価な、しかも制御性の非常に良
好なものを実現し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案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表面の磁束密度の分布図
と電機子鉄心の突極の展開図、第３図ａ、ｂ、Ｃ，
ｄは同実施例におけるコイルに得られる発電電圧の波形
図、第４図は本考案の他の実施例の要部展開図である。１・・・・・田−タ、２・・・・・・永久磁石、３・・
・・・・電機子鉄心、４ａ〜４ｃ・・・・・・駆動用の
突極、５ａ〜５ｃ・・・・・・検出用の突極、６ａ〜６
ｃ・・・・・・駆動コイル、７ａ〜７ｃ・◆・・・・検
出コイル、８ａｙ８ｂｅ９ａｔ９ｂｙ
１０ａ、１０ｂ・・・・・・渡り線。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

（１）複数の磁極が着磁された永久磁石を有するロータ
と、前記永久磁石の磁極と対向して配置された複数個の
駆動用突極と、前記駆動用突極の間に位置する複数個の
検出用突極を有する電機子鉄心と、前記駆動用突極に巻
装された駆動コイルと、前記検出用突極に巻装された部
分コイルを直列接続して形成される検出コイルを具備し
、前記複数個の検出用突極を前記永久磁石の磁極との相
対位相関係について３相以上の独立な位相となるように
配置することにより、前記検出コイルに生じる発電電圧
の周波数をｆｏとし、前記駆動コイルに生じる逆起電力
の周波数をｆＭとした場合に、ｆｏをｆｓａの３以上の
整数倍となし、前記検出コイルから回転速度制御用信号
を得るようにしたことを特徴とする回転電機。
（２）検出用突極の数をＴ（ただし、Ｔは３以上の整数
）、永久磁石の極数を２Ｐ（ただし、Ｐは１以上の整数
）とし、ＰとＴとの最大公約数をＱとするとき、Ｔ＞Ｑｔｏ＝（’ｒ／Ｑ）−ｔｕとなるように設定したことを特徴とする実用新案登録請
求の範囲第（１）項記載の回転電機。
（３）検出用突極の数をＴ（ただし、Ｔは３以上の
整数）、永久磁石の極数を２Ｐ（ただし、Ｐは１以上の
整数）とするときＴ＜２Ｐとなるように設定したことを特徴とする実用新案登録請
求の範囲第（１）項記載の回転電機。
（４）検出コイルとして検出用突極間の渡り線に生
じる発電電圧を相殺すべく逆向きの渡り線を有する検出
コイルを使用するようにしたことを特徴とする実用新案
登録請求の範囲第（１）項、第（２）項または第（３）
項記載の回転電機。