JPS6238948B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はテープレコーダ等のキヤプスタンモー
タなどにおいて、モータの回転速度を制御するの
に用いられる速度信号を発生するためのいわゆる
周波数発電機等に適用するに最適な磁気発電装置
に関するものであり、特に、周波数発電機等に外
部から作用して速度信号の精度を劣化せしめるノ
イズ成分を有効に低減し、Ｓ／Ｎ比のよい速度信
号を得ることのできる磁気発電装置を提供しよう
とするものである。

まず、第１図は従来より用いられている周波数
発電機の一例の構成を示す断面図であり、第２図
はその要部平面図である。これらを説明すると、
周波数発電機は上プレート１０に固着されたハウ
ジング１２に保持された軸受１４によつて回転自
在に支持されている軸１６に固着保持されること
で回転自在となつている回転体１８と、該回転体
１８の外周面と所定間隔を介して対向し、かつ互
いに対面する部分を有する第１の固定部材１９お
よび第２の固定部材２０と、上記第１の固定部材
１９と第２の固定部材２０とが互いに対面する部
分に保持された起磁部材２２と、上記第１の固定
部材１９を巻芯として巻装された第１のコイル部
材２４とよりなつている。

上記起磁部材２２はたとえば第１図に示す如く
Ｎ極着磁面を第１の固定部材１９に、またＳ極着
磁面を第２の固定部材２０にそれぞれ対向するよ
うに保持されており、そして上記第１の固定部材
１９、ロータ１８および第２の固定部材２０は上
記起磁部材２２のＮ極着磁面より発生した磁束が
Ｓ極着磁面に帰還する閉磁気回路を形成するよう
に所要部分が透磁率の高い軟磁性体よりなつてい
る。上記閉磁気回路を第１図中に矢印を付した実
線で示しており、この閉磁気回路は大きく４つの
部分に分けることができる。即ち第１は上記閉磁
気回路に磁束を供給するための起磁部材２２であ
り、第２は上記起磁部材２２のＮ極着磁面から発
生した磁束が上記第１の固定部材１９内を上記回
転体１８に向かう第１の方向２６に流れる部分で
あり、第３は上記磁束が上記回転体内を流れる部
分であり、第４は上記磁束が上記回転体１８から
第２の固定部材２０内を上記起磁部材２２のＳ極
着磁面に向かう第２の方向２８に流れる部分であ
る。上記第１の方向２６と第２の方向２８とは第
１図からもわかるように互いに逆方向になつてお
り、上記起磁部材２２から発生する磁束の往路と
復路を形成している。上記第１のコイル部材２４
は上記閉磁気回路内の第１の方向２６に向つて流
れる磁束と鎖交するように第１の固定部材１９を
巻芯として巻装されている。さらに、上記第１の
固定部材１９と第２の固定部材２０の少なくとも
一方の部材、たとえば第１の固定部材１９が上記
回転体１８と対向する部分およびその回転体１８
の第１の固定部材１９と対向する部分の両部分に
は第２図に示されるように略一定周期の凹凸が設
けられており、上記回転体１８が上記軸１６とと
もに回転することによつてその回転体１８の凹凸
部と第１の固定部材１９の凹凸部との対向状態が
周期的に変化するようになされている。上記回転
体１８の凹凸部と第１の固定部材１９の凹凸部の
対向部分は上記閉磁気回路の中の第１の方向２６
に流れる磁路中に含まれており、従つて回転体１
８の回転に伴なうその回転体１８の凹凸部と上記
第１の固定部材１９の凹凸部の対向状態の周期的
な変化はこの凹凸対向部分の磁気抵坑の周期的変
化をもたらし、さらに上記閉磁気回路全体の磁気
抵坑の周期的変化をもたらす。そして上記起磁部
材２２の起磁力が一定であるところから上記閉磁
気回路の磁気抵坑の周期的変化は該閉磁気回路を
流れる磁束の大きさの周期的変化を生じ、その閉
磁気回路の中の第１の方向２６に向かう部分に上
記磁束と鎖交するように設置されている第１のコ
イル部材２４に上記磁束の変化の周期と同じ周期
を有する周波数信号が発生する。

上述のようにして発生した周波数信号を上記回
転体１８の回転速度の制御等に用いられるのであ
るが、ここで問題になるのが上記周波数信号の精
度、いわゆるＳ／Ｎ比である。周波数信号のＳ／
Ｎ比の劣化は直接的に上記回転体１８の回転速度
制御の精度の劣化を招き、はなはだしい場合には
回転速度制御を不可能にしてしまう。

上記周波数信号のＳ／Ｎ比劣化の代表的な要因
の一つを第１図で説明する。第１図で回転体１８
はその回転軸１６に垂直な回転面にロータマグネ
ツト３０を固着保持しており、又該ロータマグネ
ツト３０の着磁面と対向するように下プレート３
２上には所要数の駆動コイル３４が保持されてい
る。上記回転体１８は駆動コイル３４に順次通電
していくことによつて上記ロータマグネツト３０
とその駆動コイル３４との間に発生する電磁作用
力を回転力として回転駆動されるようになつてい
るため、その駆動コイル３４は当然ながら時間的
に大きさや方向が変化する磁束を発生し、その変
化磁束は上記回転体１８に向かつて放射され、一
方上記回転体１８は第１の固定部材１９や固定部
材２０等と共に閉磁気回路を形成するために所要
部分が高い透磁率の軟磁性体よりできているた
め、該軟磁性体部分が上記駆動コイル３４から生
じた変化磁束の通過に対する磁気抵坑の低い領域
を形成し、結果的に上記変化磁束を収束して誘導
する作用をなすことになる。そして回転体１８の
軟磁性体部分は上記周波数信号を発生するために
形成された閉磁気回路に包含されているものであ
るから、この軟磁性体部分に誘導された上記変化
磁束は必然的に上記閉磁気回路内に誘導され、該
閉磁気回路内の第１の固定部材１９に巻装されて
いる第１のコイル部材２４とも当然鎖交すること
になり、該第１のコイル部材２４に上記回転体１
８や第１の固定部材１９に設けられた凹凸部の対
向状態の変化とは無関係なノイズ信号を発生せし
めることになる。

上述したような過程で発生するノイズ信号はそ
の発生原因が上記回転体１８を回転駆動する力を
得るための方式やその方式に基いての必要構成部
材である駆動コイル３４に存在するため、これを
発生原因から除去することは基本的に不可能であ
り、一方先に述べたようにノイズ信号の発生によ
る周波数信号のＳ／Ｎ比の劣化は、はなはだしい
場合には回転体１８の回転速度制御を不能にする
などの重大問題を起生するものであるところから
上記ノイズ信号を効果的に低減し、あるいは除去
することは回転体１８の精度よい回転速度制御を
行なうためには不可欠である。

本発明は上記問題点に鑑み、ノイズ信号を効果
的に低減するためにノイズキヤンセリングコイル
を第２のコイル部材として設けた磁気発電装置を
提供しようとするものであり、第３図に本発明を
周波数発電機に適用した場合の一実施例の断面構
成図を示す。これを説明すると、周波数発電機は
上述の従来例において説明したと同様に所要部分
が透磁率の高い軟磁性体よりなる回転体１８、第
１の固定部材１９、第２の固定部材２０および起
磁部材２２を具備して単一の閉磁気回路を形成し
ており、上記起磁部材２２のＮ極着磁面より発生
した磁束は第１の固定部材１９、回転体１８、第
２の固定部材２０を経て上記起磁部材２２のＳ極
着磁面に帰還するように構成されている。さらに
第１のコイル部材２４が上記閉磁気回路の中の第
１の方向２６に流れる磁束と鎖交するように第１
の固定部材１９を巻芯として巻装されており、ま
た上記回転体１８および上記第１の固定部材１９
の対向部分にそれぞれ凹凸部が設けられており、
上記第１のコイル部材２４に上記回転体１８の回
転に伴つて該回転体１８の回転速度に対応する周
波数信号が発生するように構成されていることも
従来の周波数発電機と同様である。

本発明による周波数発電機では上記単一の閉磁
気回路内を上記起磁部材２２より発生した磁束が
第１の方向２６に流れる部分と上記磁束が上記閉
磁気回路を巡還して上記第１の方向２６とは逆の
第２の方向２８に流れる部分の両方でその磁束と
鎖交するように配設された第２のコイル部材３６
が具備されている。

以上のような構成において、第１のコイル部材
２４には所要の周波数信号と上述した駆動コイル
３４から発生する変化磁束によるノイズ信号の両
者が重畳されてあらわれるのであるが、ここで上
記第２のコイル部材３６にあらわれる信号を考え
てみると、第２のコイル部材３６は閉磁気回路の
２ケ所、即ち起磁部材２２より発生する磁束が第
１の方向２６に流れる部分と該第１の方向２６と
は逆の第２の方向２８に流れる部分の両部分で上
記磁束と鎖交するように配設されているため、上
記閉磁気回路を流れる磁束がこの閉磁気回路の途
中で外部にリークすることがないならば上記第１
の方向２６に流れる磁束と第２の方向２８に流れ
る磁束とは大きさが等しいことからその第２のコ
イル部材３６と鎖交する磁束の大きさは原理的に
は零になり、第２のコイル部材３６のコイル巻数
の如何によらず周波数信号は発生しないというこ
とになる。現実には上記閉磁気回路の途中で外部
にリークする磁束がいくらか存在するため、発生
する周波数信号の大きさが零にはならないが上記
第１のコイル部材２４に鎖交する磁束の大きさに
比して第２のコイル部材３６に鎖交する磁束の大
きさは充分小さく、従つて発生する周波数信号の
大きさも第１のコイル部材２４に得られるものに
比して充分に小さい値になる。

次にノイズ信号について考えてみると、従来例
において説明したように駆動コイル３４から発生
した変化磁束は回転体１８の軟磁性体部分によつ
て収束・誘導されて上記閉磁気回路に流れ込むこ
とになるのであるが、その変化磁束の流れ込み方
は上述の周波数信号を発生するための磁束の流れ
方とは異なり、回転体１８の軟磁性体部分から、
第１の固定部材１９および第２の固定部材２０の
両部材に対して第３図に矢印を付した破線３８で
示すように共に同方向に流れ込むことになる。従
つて上記第２のコイル部材３６に鎖交する変化磁
束の大きさは上述した周波数信号の発生の場合と
異なり、第１の固定部材１９を流れる変化磁束と
第２の固定部材２０を流れる変化磁束とを加算し
たものとなる。そして第１のコイル部材２４と鎖
交する上記変化磁束はその第１のコイル部材２４
が巻装されている第１の固定部材１９を流れるも
のだけであるから、当然その大きさは第２のコイ
ル部材３６と鎖交する変化磁束の大きさと同等も
しくはそれ以下になる。従つて上記第２のコイル
部材３６には該第２のコイル部材３６のコイル巻
数が上記第１のコイル部材２４のコイル巻数と同
じ場合その第１のコイル部材２４に発生するのと
同等以上の大きさのノイズ信号が発生することに
なる。

上述の点を要約するとコイル巻数が共に等しい
場合第２のコイル部材３６には第１のコイル部材
２４と比較して原理的には零の非常に小さい値の
周波数信号と第１のコイル部材２４と同等以上の
大きさのノイズ信号とが発生することになる。即
ち実質的には第２のコイル部材３６にはノイズ信
号のみが発生しているとみなすことができる。

上述したように第１のコイル部材２４には周波
数信号とノイズ信号が、また第２のコイル部材３
６にはノイズ信号のみが発生するため、第１のコ
イル部材２４と第２のコイル部材３６とをノイズ
信号が互いに相殺される如く両コイル部材の巻数
比を設定し、これを結合することによつてノイズ
信号の合成値を低減することができると共に、周
波数信号については第２のコイル部材３６に発生
する値が極めて小さいことから上述した第１およ
び第２のコイル部材の結合の仕方如何にかかわら
ずその第１のコイル部材２４に発生する信号の大
きさを維持することができ、結果的に初期の大き
さの周波数信号と効果的に低減されたノイズ信号
とよりなる高いＳ／Ｎ比の信号を得ることができ
るものである。

なお、本実施例では第２のコイル部材３６を設
置する上での便利さをも考慮して閉磁気回路が第
１の方向２６に磁束を流す部分とその第１の方向
２６とは逆の第２の方向２８に磁束を流す部分と
を有するように構成されている場合を取り上げて
説明したが、上記第２のコイル部材３６は必らず
しも互いに逆方向に向かう２ケ所以上で上記閉磁
気回路と鎖交する必要はなく、たとえば第１図あ
るいは第３図で起磁部材２２と第１あるいは第２
の固定部材１９，２０のどちらか一方とにわたつ
て巻装することによつても同様の効果を得ること
ができる。また第２のコイル部材３６は起磁部材
２２から発生する磁束との鎖交量が第１のコイル
部材２４に鎖交する磁束の大きさに比して十分小
さくなるように配設されればよいことは上述の説
明から明らかである。

上述したように本発明による磁気発電装置は、
回転自在に支持された回転体と、該回転体を含む
単一の閉磁気回路を形成する固定部材と、上記単
一の閉磁気回路に磁束を供給するために上記閉磁
気回路内に設けられた起磁部材と、該起磁部材２
２から供給されて上記閉磁気回路内を第１の方向
に流れる磁束と鎖交するように設けられた第１の
コイル部材と、上記閉磁気回路を一巡する上記磁
束と上記閉磁気回路の２ケ所以上で鎖交すること
により鎖交磁束の総和が上記第１のコイル部材と
鎖交する磁束の量よりも充分小さくなるように構
成された第２のコイル部材とを具備し、上記第２
のコイル部材にノイズ信号のみを発生せしめ、該
ノイズ信号と上記第１のコイル部材に発生するノ
イズ信号とを互いに相殺させることにより上記第
１のコイル部材に発生する周波数信号にはノイズ
信号の影響がなくなり、Ｓ／Ｎ比の高い精度の良
い周波数信号を得ることができるもので、その効
果は大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の周波数発電機の一例を示す断面
図、第２図はその要部平面図、第３図は本発明を
周波数発電機に適用した場合の一実施例の構成を
示す断面図である。 １８……回転体、１９……第１の固定部材、２
０……第２の固定部材、２２……起磁部材、２４
……第１のコイル部材、２６……起磁部材２２よ
り発生した磁束の流れる第１の方向、２８……起
磁部材２２より発生した磁束の流れる第２の方
向、３４……駆動コイル、３６……第２のコイル
部材、３８……駆動コイル３４より発生する変化
磁束の流れる方向。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 中心軸により回転自在に支持され外周部に周
   期的な凹凸部が連続して設けられた回転体と、上
   記回転体の近傍に配置され時間的に変化する磁束
   を発生して上記回転体を回転駆動する駆動コイル
   と、上記回転体を含む単一の閉磁気回路を形成し
   上記回転体の凹凸を有する外周部と対向する箇所
   に一定周期の凹凸部を設けた固定部材と、上記単
   一の閉磁気回路に磁束を供給するために上記閉磁
   気回路内に設けられた起磁部材と、該起磁部材か
   ら供給されて上記閉磁気回路内を第１の方向に流
   れる磁束と鎖交するように設けられた第１のコイ
   ル部材とを備え、上記回転体の回転に伴つて上記
   起磁部材より供給され上記第１のコイル部材と鎖
   交する上記閉磁気回路内の磁束の大きさが上記回
   転体の外周部の凹凸部と上記固定部材の凹凸部と
   の対向距離の変化に応じて変化するようになすこ
   とにより上記第１のコイル部材に上記回転体の回
   転速度に応じた周波数信号を発生するように構成
   された磁気発電装置であつて、上記閉磁気回路を
   第１のコイル部材と鎖交する第１の方向に磁束が
   流れる部分と該磁束が閉磁気回路を巡還して第１
   の方向とは逆方向の第２の方向に流れる部分とを
   有するように構成し、第２のコイル部材を上記第
   １の方向および第２の方向にそれぞれ流れる磁束
   の両方に鎖交するように配設することにより、該
   第２のコイル部材と鎖交する閉磁気回路内の磁束
   の総和が第１のコイル部材と鎖交する磁束の量よ
   りも充分小さくなるように構成されていることを
   特徴とする磁気発電装置。