KR850002320Y1 - 직류 발전기형 비접촉식 속도 검출장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

직류 발전기형 비접촉식 속도 검출장치

제1(a)도, 제1(b)도, 제1(c)도는 종래형의 직류발전기형 비접촉식 속도 검출장치를 나타낸 그림.

제2도는 제1도 장치의 회로도.

제3도는 제1도 장치의 위치검출용 영구자석에 대한 자속밀도의 변화 및 자기감응 스위치의 스위치 신호와 본 고안에 의한 장치의 위치검출용 영구자석에 대한 자속밀도의 변화 및 자기감응 스위치의 스위치 신호를 나타낸 특성도.

제4도는 제1도 장치에 있어서, 고정자 권선의 각 상의 출력파형 및 속도검출 출력파형을 나타낸 파형도.

제5도는 제1도의 장치에 있어서, 위치검출용 영구자석의 동작위치의 변동에 의한 출력파형의 변동을 나타낸 파형도.

제6(a)도, 제6(b)도, 제6(c)도는 본 고안의 1실시예로서의 직류발전기형 비접촉식 속도 검출장치를 나타낸 그림.

제7도는 제6도의 장치에 있어서 위치검출용 영구자석의 다른 예를 보인 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 회전자 2, 4 : 고정자권선

3, 3' : 위치검출용 영구자석 5 : 자기감응 스위치

6 : 회전축 7 : 연산증폭기

8 : 반도체 스위치 9 : 출력단자

11, 71, 75 : 영구자석 12 : S자극

13 : N자극 14 : 이행부분

72, 72' : S극측 폴슈(pole shoe) 73, 73' : N극측 폴슈

74, 74' : 간극부분 W₁, W₂, W₃, W₄: 고정자권선의 각 상

본 고안은 직류발전기형 비접촉식 속도 검출장치에 관한 것이다.

종래형의 회전기계 등의 회전속도를 검출하기 위한 직류발전기형 속도 검출장치를 제1(a)도, 제1(b)도, 제1(c)도에 도시하였다.

제1도의 장치는, 원주방향에 따라 N, S극의 교호분포(交互分布)를 가진 원통상 영구자석 회전자(1), 이 영구자석 회전자(1)에 대향하는 고정자(2), 이 고정자(2)에 권회(卷回)되는 고정자권선(4), 이 영구자석 회전자(2)와 동축 회전하는 위치 검출용 영구자석(3) 및 이 위치검출용 영구자석(3')의 원주에 근접하는 위치에 배치된 자기감응(磁氣感應)스위치(5)를 구비하고, 이 위치검출용 영구자석(3')의 회전위치에 따라 이 자기감응 스위치(5)를 작동시켜 원하는 출력신호를 얻는 장치이다.

제1도의 속도 검출장치에 있어서는, 영구자석 회전자(1)는 그 측부 원주면에 있어서, 원주방향에 연하여 90°씩 구분되어 교호로 존재하는 2개의 S극 영역 및 2개의 N극 영역을 가진다.

고정자는, 회전자(1)의 주위에 회전자(1)의 측부 원주면에 근접하는 형으로 회전자(1)와 동심원상으로 배치된다. 고정자(2)에는 전기각(電氣角) 90°씩 변위한 위치에 있는 4상(相)의 고정자권선(4)의 권회되고 있다. 위치검출용 영구자석(3')은 회전축(6)에 있어서 회전자(1)로부터 축방향으로 변위된 위치에 부착되어 있다. 영구자석(3')은 노측부 원주면에서 S극 영역 α를 가진다.

위치검출용 영구자석(3')의 측부 원주면에 근접하는 위치에 있는 동일 원주상으로 4개의 자기감응 스위치(5)가 서로 변위되어 배치된다.

자기감응 스위치(5)의 각개는, 고정자권선(4)의 각상에 대응하도록 배치되고, 위치검출용 영구자석(3')의 S극 영역 α의 근접여부를 검출한다.

제1(c)도에는, 위치검출용 영구자석(3')의 구조가 보다 상세히 나타나 있다.

제1도의 직류발전기형 비접촉식 속도 검출장치에 있어서, 회전속도에 비례하는 직류 전압출력을 얻기 위한 회로가 제2도에 나타나 있다.

고정자권선(4)의 각 상에 있어서 발생하는 교번전압(交番電壓)은 자기감응 스위치(5)로부터의 위치검출신호에 따라 작동되는 반도체 스위치(8)에 의해 선택적으로 스윗칭되고, 연산증폭기(7)의 출력단자(9)에는 회전속도에 비례하는 직류전압출력이 얻어진다.

제1도의 속도 검출장치에 있어서, 위치검출용 영구자석(3')이 일정속도로 회전되고 있을 때의 자기감응 스위치(5)가 배치된 위치에서의 자속밀도의 시간에 대한 변화가 제3도의 ψ'로서 나타나 있다. 상기 자속밀도는 S극 영역이 검출위치를 통과할 때 최대치를 잡고 N극 영역이 검출위치를 통과할 때 최소치를 잡는다.

S극 영역과 N극 영역사이에 있어서는 자속밀도는, 상대적으로 완만히 최대치에서 최소치로, 또는 최소치에서 최대치로 변화한다.

전술한 위치검출용 영구자석(3')의 회전위치에 대응한 자기감응 스위치(5)의 동작상태가 제3도에 S'로서 나타나 있다.

자기감응 스위치(5)로서는 홀 효과소자(Hall effect 素子)등이 사용될 수 있으나, 일반적으로 이와같은 자기감응 스위치의 동작레벨은 편차가 심하고, 비교적 큰 히스테리시스(hysteresis)가 존재하고 또한 외부조건의 영향에 따른 변화가 크다.

그 위에 자기감응 스위치(5)의 동작위치는, 동작레벨의 변화에 수반되어 제3도에 S'의 ON, OFF로 변화한다.

4상의 고정자권선의 교번출력이 위치검출신호에 의해 스윗칭되고, 그에 따라 회전속도에 비례한 전류 전압출력이 얻어지는 상태를 제4도에 도시하였다.

각 상의 전압파형 V₁, V₂, V₃, V₄는 정전압부분(正電壓部分) P및 부(負) 전압부분 Q으로 되어 각각 사다리꼴의 형사을 가지고 있고, 사다리꼴의 윗변에 상당하는 부분의 전압치 Vo는 회전속도에 비례한다.

각 상 전압을 합성하여 직류전압 E가 얻어진다. 제4도에서 각 상 전압이 스위칭되는 영역은, 상기 사다리꼴의 윗변부분에 상당하는 영역에 포함되고, 또한 인접하는 상의 스윗칭되는 영역은 서로 오버랩(over-lap)되고 있다.

그런데 제4도의 파형에 있어서, 스위칭되는 영역이 너무 넓으면 사다리꼴 파(波) P의 사선부분의 1부가 출력파형으로 나타난다.

이때의 상황이 제5도의 Vb, Ve 로서 나타나있다. 또한 스윗칭되는 영역이 너무 좁으면 어떠한 상에 있어서도 스윗칭되지 않는 영역이 발생되고, 그와같은 영역에 있어서는 출력전압에 큰 변동이 생긴다.

그 상황을 제5도에 Vd, Ve로서 나타냈다.

상술한바와 같이 종래형의 직류발전기형 비접촉식 속도 검출장치에서는 회전자의 회전위치검출에 큰 편차가 생기므로써 회전속도에 비례한 안정된 직류전압이 얻어지지 못하고, 따라서 회전속도를 높은 정밀도로 검출할 수가 없다고 하는 문제점이 있다.

본 고안의 주목적은 상기 종래형의 문제점에 비추어, 회전속도에 비례하는 안정된 직류전압 출력을 얻을 수가 있고, 회전속도를 높은 정밀도로 검출할수 있는 직류발전기형 비접촉식속도 검출장치를 얻는데에있다.

본 고안에 있어서는 원주방향에 따라 N, S극의 교호분포를 가진 원통상 영구자석 회전자, 이 영구자석 회전자에 대향하는 고정자, 이 고정자에 권회하는 고정자권선, 이 영구자석 회전자와 동축 회전하는 위치검출용 영구자석 및 이 위치검출용 영구자석의 원주에 근접하는 위치에 배치되는 자기감응 스위치를 구비하고 이 위치검출용 영구자석의 회전위치에 따라 자기감응 스위치를 작동시켜 소망하는 출력신호를 얻는 직류발전기형 비접촉식 속도 검출장치에 있어서, 이 위치검출용 영구자석의 S극 영역과 N극 영역이 연속상으로 형성되고 자장(磁場)이 1개의 극성으로부터 반대되는 극성으로 급히 반전하도록 하고, 또한 S극 영역의 폭과 N극 영역의 폭의 비율이 1 이외의 소정의 값에서 선택되는 직류발전기형 비접촉식 속도 검출장치가 제공된다.

본 고안의 일실시에로서의 직류발전기형 비접촉식 속도 검출장치가 제6(a)도, 제6(b)도, 제6(c)도에 나타나 있다. 제6(a)도, 제6(b)도에서 도시된 장치는, 제1(a)도, 제1(b)도에서 나타는 종래형의 장치와는 위치검출용 영구자석(3')의 구성을 제하고는 같은 구성을 가진다. 제6도의 장치에 있어서, 회전속도에 비례하는 직류전압에 비례하는 직류전압출력을 얻기 위한 회로는, 제1도의 장치와 동일한 것으로 제2도에 도시하였다. 제6(c)도에는 본 고안에 따른 속도 검출장치의 위치검출용 영구자석(3')이 보다 상세히 도시되어 있다. 제6(c)도의 위치검출용 영구자석(3')은, 제1(c)도에서 나타나는 영구자석(3')과 동일형상을 가진 영구자석(71)의 외주부에 N극측 및 S극측 폴슈(pole shoe)(72), (73)가 부착된 구조를 갖는다. S극측 폴슈(73)는 회전각으로 약 45°의 폭을 가지고 N극측 폴슈(73)는 약 135°의 폭을 가진다. S극측 및 N극측 폴슈(72), (73)와 인접하는 단부의 사이에는 간극(74)이 만들어져 있다.

그리고 위치검출용 영구자석의 다른 한 예가 제7도에 나타나 있다.

제7도의 위치검출용 영구자석의 S극측및 N극측 폴슈(72'), (73')는 제6(c)도에 나타나 있는 폴슈(72), (73)과 동일한 형상을 가지며 영구자석(71) 대신 폴슈와 인접한 부분(74')에 얇은 조각형태의 영구자석(75)이 삽입되어 있는 점이 다를 뿐이다. 얇은 조각형태의 영구자석(75)의 각개 극성은 도시되는 방향으로 배열된다.

제6도의 장치의 위치검출용 영구자석(3)이 일정속도로 회전하는 경우의 자속밀도의 변화가 제3도의 ψ로 나타나 있다.

S극측 폴슈(72)가 측정점을 통과할 때, 자속밀도의 값은 일정치 B_S이고, N극측 폴슈(73)가 측정점을 통과할 때, 자속밀도의 값은 일정치 B_N이다.

상기 B_S와 B_N의 비는 S극측 영역과 N극측 영역의 폭의 비에 개략적으로 반비례한다. 간극부분(74)이 측정점을 통과할 때 자속밀도의 값은 급격히 변화하고, B_S로부터의 B_N으로, 또는 B_S에서 B_N에로 극성을 반전시킨다.

따라서 제3도의 S로 나타낸바와 같이 자기감응 스위치(5)의 동작레벨이 변화한 경우라도 거의 변화하지 않는다.

그 위에 제6도의 장치에 있어서는 제4도의 전압파형도에서 보는바와 같이 고정자권선(4)의 각 상의 전압이, 사다리꼴의 윗변부분에 포함되는 영역에서 스윗칭되고, 또한 인접하는 상의 스윗칭되는 영역이 오버랩되도록 확실히 자기감응 스위치(5)를 작동시킬 수가 있다.

따라서 제6도의 장치의 출력파형은, 제4e도로 나타난바와 같이 회전속도에 비례한 안정된 값으로 된다.

본 고안에 의하면, 고정자권선의 각상에서 발생되는 교번전압을 소망하는 각위치(角位置)에서 스윗칭함에 따라 회전속도에 비례한 안정된 직류 전압출력이 얻어지고, 그에 따라 회전속도를 고정밀도로 할 수가 있는 직류발전기형 비접촉식 속도 검출장치가 얻어지는 것이다.

Claims (3)

1. 원주방향에 따라 N, S극의 교호분포를 가진 원통상 영구자석 회전자(1), 이 영구자석 회전자에 대향하는 고정자, 이 고장자에 권회되는 고정자권선(2, 4), 이 영구자석 회전자와 동축회전하는 위치검출용 영구자석(3, 3') 및 이 위치검출용 영구자석의 원주에 근접하는 위치에 배치된 자기감응 스위치(5)를 구비하고, 이 위치검출용 영구자석의 회전위치에 따라 이 자기감응 스위치를 작동시켜 소망하는 출력신호를 얻는 직류발전기형 비접촉식 속도 감출장치에 있어서, 이 위치검출용 영구자석의 S극 영역(12)과, N극 영역(13)과가 연속상으로 형성되어 자장이 한개의 극성으로부터 반대의 극성으로 급히 반전하도록 위치검출용 영구자석의 외주부에 S극 및 N극측 폴슈(pole shoe)를 교호적으로 배설되어 있으며 또한 S극 영역의 폭과 N극 영역과의 폭의 비율이 1 이외의 소정의 값에서 선택되는 것을 특징으로 하는 직류발전기형 비접촉식 속도 검출장치.
2. 제1항에 있어서, S극측 폴슈(72, 72')가 회전각으로 약 45°의 폭을 가지며 N극 측폴(73, 73')슈는 약 135°의 폭을 갖추고 있으며, S극 및 N극측 폴슈가 인접하는 단부 사이에 간극이 만들어져 있는 것을 특징으로 하는 직류발전기형 비접촉식 속도 검출장치.
3. 제1항에 있어서, S극측 폴슈와 N극측 폴슈의 인접하는 단부 사이의 간극(74, 74')에 얇은 조각형태의 영구자석이 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 직류발전기형 비접촉식 속도 검출장치.