JPS61185048A - 周波数発電機 - 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〉 本発明はモータ等回転体に取付けられ、あるいは一体に
内蔵されて、回転の速度及び方向を検出することができ
る周波数発電機に間するものである。

〈従来の技術〉 従来この種の装置として第４図に示すものかある。第４
図においてｌは回転軸で、マグネッ゛ト３は回転軸ｌに
固着されたロータ２に取付けられて回転軸１と共に回転
する。マグネット３の下端面には回転軸１と同心にＮ、
Ｓ極が交互に多極着磁されている。この多極着磁面に対
向したステータ５の面上に複数の発電線素６から成る発
電コイル７が配置されている。

また、前記従来の周波数発電機の多極着磁４の着磁状態
と発電コイル７の配置状態を第５図に示す、第５１１！
ｌにおいて多極着磁４はＮ、Ｓ極が交互に等間隔に着磁
されている。これに対向して多極着磁４の着磁間隔と、
同間隔で発電線素６を配置し、発生電圧が足し合わされ
るように全てを直列に接続して一つの発電コイル７とし
ている。

いま第５図のように回転方向が右から左に矢印の方向と
すると、各発電線素６に忌のような電圧が発生する。こ
の様子を第６図に示す。第６図において（ｇ）は任意の
一本の発電線素が受ける磁束変化を表わすグラフである
。多極着Ｔｍ４がＮ。

Ｓ極交互に等間隔であるので、（ｇ）の磁束変化はほぼ
正弦波になる。この磁束をφとすると、φ＝φ、ｓｉｎ
ωｔ（φ。：振幅）となる。

（ｈ）は前記発電線素に発生する電圧変化を表わすグラ
フである。発生電圧ｅは、ｅ＝−ｄφ／ｄｔ＝−φ。ω
ＣＯＳωｔとなる。各発電線素６は同位相でかつ同一方
向になるように配置、接続されているから、発電コイル
７＃ｉには、ｖ＝ｎ　ｅ＝−ｎφ。ωＣＯＳωｔ（ｎ：
発電線素数）なる電圧が生じる。このようにして従来の
周波数発電機は回転軸の回転速度に応じた電圧ｅの信号
が得られる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 従来の周波数発電機では第６図のように磁束変化が正弦
波であるため発生電圧も正弦波となる。

従って回転方向が逆になっても発生電圧は正弦波となり
回転方向による発生電圧の違いは起らない。

磁束変化が正弦波でない場合でもＮ、Ｓ極が等間隔であ
るから対称波形になり、発生電圧も対称波形になるので
同様である。つまり従来の周波数発電機では一つの発電
コイルの信号から回転方向を検出することはできない。

もし回転方向を検出したい場合は、もう一つの発電コイ
ルを元の発電コイルに対し位相をずらして配置すること
により、二つの発電コイルの信号用の位相差を検出して
回転方向を知ることができる。

しかし上記構成では周波数発電機の構造が複雑になるば
かりでなく、二つの信号の位相差を検出する回路を別に
設けなくてはならない。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は上記問題に対処してなされたもので、ロータに
同心に取付けられた円形状の端面に隣接するＮＳ極を一
対とし、前記一対のＮＳ極間の間隔を隣り合う対との間
隔の１／２以下にすると共に、前記対をなすＮＳ極対を
等間隔に複数個配列するように多極着磁されたマグネッ
トと、前記マグネットの多極着磁された面に設けられ磁
束の変化を電圧に変換する手段とからなる周波数発電機
を提供するものである。

く作用〉 上記構成によれば、磁束の変化を電圧に変換する手段に
対する磁束変化が非対称になり、これに発生する電圧波
形はデユーティ比≠５０％となる。

従って、この電圧波形の周期から回転速度検出用の信号
が得られ、前記電圧波形からデユーティ比を検出するこ
とで回転方向検出用の信号が得られる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図について説明する。

この実施例の周波数発電機は、前記第４図について説明
した回転軸１、ロータ２、マグネット３、及びステータ
５と同様のものを有し、マグネット３には後述する多極
着磁が施され、またステータ５には後述の発電線素が配
設され、これらの発電線素より発電コイルが形成されて
いる。

第１回は上記多極着磁８０着磁状態と発電コイル１０の
配置状態を表わす展開図である。第１図において多極着
磁８はＮＳ極交互に着磁されている。隣り合うＮＳ極を
一対としてこのＮ極とＳ極のピッチを１とする。ＮＳ極
対のピッチをＬとしたときＬ〉２１である。多極着磁全
周にわたりＮＳ極対がピッチＬの等間隔で並んでいる。

これに対向して多極着ｗｉ８のＮＳＳ極対ピッチ上同じ
間隔で複数の前記した発電線素９をｌｉ！置し発生電圧
が足し合わされるように全てを直列に接続して一つの発
電コイル１０としている。

いま第１図のように回転方向が図面において右から左に
矢印の方向とすると、各発電線素９にΩのような電圧が
発生する。この様子を第２図に示す。第２図において（
ａ）は任意の一本の発電線素９が受ける磁束変化を表わ
すグラフである。多極着磁８の着磁状態がＬ＞２１であ
るので、磁束変化が非対称な波形になる。（ｂ）は前記
発電線素９に発生する電圧変化を表わすグラフである。

発生電圧はｅ＝−ｄφ／ｄｔで表わされるから、磁束変
化の波形（ａ）を微分して符号を変えた波形（ｂ）とな
る。（ｂ）の波形かられかるように一周期中正方向の幅
と負方向の幅が異なる。つまりデユーティ比≠５０％で
あり、かつ正方向の幅が狭い。（ｂ）の波形を増幅器に
より増幅、波形整形回路で整形したのが（Ｃ）で、幅の
狭い矩形波列が得られる。

次に第１図において回転方向が逆、つまり図面において
左から右の方向になった場合を考えてみる。このときの
様子を第３゛図のグラフで説明する。

第３０において（ｄ）は任意の一本の発電線素９が受け
る磁束変化を表わすグラフである。回転方向が逆になっ
たため、第２図の磁束変化（ａ）に比べ逆の形の非対称
な波形になる。

（ｅ）は前記発電線素９に発生する電圧変化を表わすグ
ラフである。前述と同様に波形（ｄ）を微分して符号を
変えた波形である。（ｅ）の波形は第５図の波形（ｂ）
に比べ正方向の幅が広くなっている。（ｅ）の波形を増
幅器により増幅、波形整形回路で整形したものが（ｆ）
で、幅の広い矩形波列かえられる。ここで波形（Ｃ）と
（ｆ）の周期は回転速度とＮＳ極対のピッチしで決まる
から同じである。（Ｃ）、＜ｒ＞の波形は前記ＮＳ極対
のピッチに対応した同門の矩形波となるから、周波数発
電機の回転速度とＮＳ極対数に比例した周波数となり回
転速度を検出できる。

また、増幅器の出力を平滑回路（図示せず）に入れるこ
とにより、平滑回路出力は（Ｃ）波形の場合、矩形波の
幅が狭いので、低いレベルのＤＣ電圧が得られ、（ｆ）
波形の場合は幅が広いので、高いレベルのＤＣ電圧が得
られる。従って平滑回路出力電圧のレベル差によって回
転方向を検出することができる。尚、平滑回路の他にも
既存の各種回路で矩形波幅の違いを検出することができ
る。

ところで、第１図で発電線素９間の接続線は、磁束変化
の一周期にわたっているので発生電圧は積分されてほぼ
０となり、発電コイルｌＯの出力電圧に影響を与えない
。

上記実施例では、第４図の構造に適用したものについて
説明したが、円周上に多極着磁される構造であればよい
、また、発電コイルの代わりに磁気ヘッドで検出しても
同様の効果を得ることができる。

〈発明の効果〉 以上説明してきたように、本発明は、ロータに同心に取
付けられた円形状の端面に隣接するＮＳ極を一対とし、
この一対のＮＳ極間の間隔を隣り合う対との間隔の１７
２以下にすると共に、ＮＳ極対を等間隔に複数個配列す
るように多極着磁されたマグネットと、その多極着磁さ
れた面に設けられ磁束の変化を電圧に変Ｉ！する手段と
から成ることを特徴とするものである。それ故、本発明
によれば、周波数発電機の出力信号の電圧波形がデユー
ティ比≠５０％となるので、回転方向が逆になったとき
前記電圧波形が反転し、デユーティ比が変化することに
より、従来不可能であった一つの、磁束の変化を電圧に
変換する手段から、回転速度検出用の信号と回転方向検
出用の信号が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による周波数発電機の一実施例の電圧発
生を説明する多極着磁と発電コイルの展開図、１２図は
第１図における本発明による周波敗北Ｘ機の発生電圧を
表わすグラフ、第３図は第１図において回転方向を逆に
した場合の発生電圧を表わすグラフ、第４図は従来の周
波数発電機の概略構造図、第５図は従来の周波数発電機
の電圧発生を説明する多極着磁と発電コイルの展開図、
第６１！ｌは第５図における従来の周波数発電機の発生
電圧を表わすグラフである。 ｌ：回転軸　　２：ロータ　　３：マグネット４：多極
着磁　５：ステータ　６：発電線素７：発電コイル　８
：多極着ｗｉ　９：発電線素ｌＯ二発電コイル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ロータに同心に取付けられた円形状の端面に隣接するＮ
   Ｓ極を一対とし、前記一対のＮＳ極間の間隔を隣り合う
   対との間隔の１／２以下にすると共に、前記対をなすＮ
   Ｓ極対を等間隔に複数個配列するように多極着磁された
   マグネットと、前記マグネットの多極着磁された面に設
   けられ磁束の変化を電圧に変換する手段とから成ること
   を特徴とする周波数発電機。