JPH01157254A - タコジェネレータ - 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 本発明は電動機の制御を行うに必要な速度情報を得るた
めのタコジェネレータに関するものであり、特に高精度
、高感度な制御を行う低速、低回転ムラのサーボ制御用
に適するものである。

従来の技術 一般に速度信号を発生させるタコジェネレータの具備す
べき点は下記の項目を理想とする。

（１）感度の良いこと。（低回転で高い誘起電圧）（２
）　　ノイズの小さいこと。

（２−１）出力波形のリップルの原因になる磁気回路の
変動を構成しないこと。

（２−２）電気的ノイズが出力に混入しないこと。

（３）信頼性の高いこと。

（４）本体の駆動モータの回転に影響を与えぬこと。

第３図は従来公知のブラシレスタコジェネレータの代表
例を示すもので、２極構造をしており電気角と幾何角が
一致している。多極の場合はその極対数倍の構成をなす
。１は固定子鉄心で、巻線を収納する溝を有する。２，
３は第１相の巻線で、直列に接続され電源１０より分圧
抵抗ｒ１を経て巻線２の下口より他方の上口を経て巻線
３の上口−下口を通り電子スイッチＴｒ　２３を経て電
源１０の負極に至る回路にて第１相か形成される。同様
に固定子鉄心１の第１相巻線２，３に対し１２０“隔て
て第２相コイル４．５．２４０°隔てて第３相コイル６
．７がスロットに配置されている。第２相、第３相もそ
れぞれ電源１０の正極より分圧抵抗ｒ２＋ｒ３巻線４，
６の下口−上口を経て巻線５，７の上口−下口を通って
電子スイッチ７　ｒ　４５　。

Ｔｒ　６７を経て電源１０の負極に接続され３相の星形
結線構成をなしている。Ｈ，、Ｈ□ｌＨ３は例えばホー
ル素子のごとき回転子８の位置を検出するセンサーであ
りＦ、、Ｆ２．Ｆ３は回転子８の回転角の１２０゛の区
間で電子スイッチＴｒ２３゜Ｔｒ４５．　Ｔｒ６７を６
Ｎ、ＯＦＦするための切り替えスイッチ素子である。

かかる固定子１に対向して空隙ｇを介して回転子８はシ
ャフト９により回転自在になっている。回転子８は永久
磁石で、Ｎ、Ｓ２極に着磁され、空隙２周辺の磁束分布
は台形波状に分布せしめるため異方性磁石をもって構成
される。

なお、図は２極で構成されているが多極の場合はその極
数寸借になる。したがって電気角と幾何角との関係は一
致している。第４図は第３図における巻線２，３，４．
５，６．７が固定子１の溝中になく、内周面に貼り付け
られたスロットレスの構成になっていて図中の番号は第
３図の構成部と同一で対比付与されている。第３図のタ
コジェネレータにおいて回転子８がシャフト９により回
転に従って回転子８の永久磁石の磁束分布と同形の誘起
電圧が巻線２．３．４．５．６．７に誘起する。その理
由は同巻線がそれぞれフルピッチ（１８０°）に従って
巻回されているからである。

誘起電圧はその平坦部の１２０゛にわたってそれぞれの
相はセンサＨと電子スイッチＴ「によりＯＮされ分圧抵
抗ｒの端子電圧はダイオードＤに分圧電圧の出力として
現れる。これ等が第１相、第２相、第３相と順次ダイオ
ードＤＩＤ２Ｄ３として切り替えられて端子ｅには回転
数に比例した直流を取り出すことができる。第５図はそ
れを示す。

図においてＡは第１相の電圧、Ｂは第２相、Ｃは第３相
の電圧を示し、Ｄは１２０”点よりの順次の切り替えに
より端子ｅに出現する出力電圧である。

発明が解決しようとする問題点 かかる構成においては前記に述べたタコジェネレータの
具備すべき理想項目の点で以下の利点と欠点が存在する
。

即ち、鉄心スロットを有し短い空隙ｇにすることができ
、感度が良いと共に、刷子がないので信頼性が高（、電
気的ノイズが出力に混入しないなどの利点を有するもの
の、例えば第１相の巻線２゜３の磁気交差する通路中に
他の相の巻線を収納するスロットが存在するため回転子
８の回転にしたがってスロット開口部の磁気レラクタン
ス変化による誘起電圧変化分ＳＲが発生する。

また溝数が磁極対当たり６であり、１回転当たりのコギ
ングトルク変動成分が大きい。

次に第６図は第４図のごときスロットレスの誘起電圧を
示したもので図中、Ｅは第１相の誘起電圧、Ｆはそれぞ
れの相を順次切り替えた合成誘起出力電圧の波形を示す
。第４図のスロットレスの場合、鉄心のスロット開口に
よる磁気回路中のレラクタンス変化が存在しないので第
５図のＳＲのごとき変動成分はなく、スロットによるコ
ギングトルクが発生しないという利点を有するものの下
記の欠点を有する。

即ち、長い空隙ｇを有することにより出力誘起電圧が小
さい。また、前記のごときレラクタンス変化は存在しな
いが空隙長が長いため誘起電圧波形の肩部ＳＨがダレる
。さらに巻線の上口部と下口部との磁束鎖交量が異なり
図Ｅに示すごとく肩部の誘起電圧にＡＵ、ＡＤにて示す
差異に発生する。したがって合成出力誘起電圧はＦのご
ときリップルを発生する。

前記のごとき従来の問題点に鑑みてなされたもので、高
感度、低リップルの出力誘起電圧を得ることを目的とす
るものである。

問題点を解決するための手段 そこで本発明のタコジェネレータは、回転子の磁極対を
ｍ＋１（但しｍは巻線相数）とし、その磁極に空隙を介
して対向して電気角１８０°−Ｑフルビッチの巻線を固
定子に配し、かつ前記磁極対に対応した巻線をもって一
相を構成し、全対の相て一相の構成をなしたものである
。

作用 このような構成にすればそれぞれの相の巻線フルピッチ
（１８０’ｅＯ）内に他の相の巻線のためのスロットを
設けることがな（、回転子の着磁がラジアル方向に異方
性に着磁されていれば短い空隙をもって大きな矩形波状
に近い誘起電圧を得ることができる。

実施例 第１図は本発明の一実施例を示したものである。

図において１１は固定子鉄心、１２．１３は第１相の巻
線で、分圧抵抗ｒ１より図の矢視方向で巻線１２より巻
線１３を経て電子スイッチ’ｌ’　ｒ　ｌ　２　、　Ｉ
　３に接続され７ｒ＋２．＋３を経て電源２０の負極に
達し第１相の回路は構成される。同様に第２相は分圧抵
抗ｒ２−巻線１４．１５−電子スイッチＴ　ｒ　Ｉ　４
　＋＋５−電源２０の負極の回路で構成され、第３相は
分圧抵抗ｒ３−巻線１６．１７−電子スイッチＴｒ１６
＋＋７−電源２０の負極の回路で構成される。

第１相、第２相、第３相の巻線はそれぞれ電気角で１２
０°ｅＱ隔てて配置し、また各相の巻線１２゜１３．１
４，１５，１６．１７は電気角でフルピッチ１８０°、
Ｑに巻回されている。固定子鉄心１１に対して空隙ｇを
隔てて回転子１８があり、シャフト１９により回転自在
となっている。回転子１８は永久磁石より成り、その磁
極ピッチはｉ８０″ｅＱをなしていてこれ等をもって幾
何角の３６０°を形成している。

以上の関係を幾何角で表示したものが第１図で示す角度
である。すなわち巻線のピッチは４５°。

各相間は３０°の間隔で配置され、回転子１８は８極構
成となる。回転子１８の回転による各相巻線の誘起電圧
の導通区間１２０″ｅＱは幾何角に対しては３０”にな
りセンサＨ１，Ｈ２，Ｈ３が配置されている。Ｆｔ　、
Ｆａ　、Ｆ３は各相巻線の導通切り替えスイッチである
。このような構成にずればそれぞれの相の巻線フルピッ
チ（１８０°、Ｑ＞内に他の相の巻線のためのスロット
を設けることがな（、回転子１８の着磁がラジアル方向
に異方性に着磁されていれば短い空隙ｇをもって大きな
矩形波状に近い誘起電圧を得る事が可能である。

第２図Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ第１相、第２相、第３相の
第１図における分圧抵抗ｒの端子電圧を示している。回
転子が電気角３６０″６０．すなわち１／４回転の内、
センサＨによりその誘起電圧の平坦部１２０’ｅＱ（３
０°）にわたり順次ダイオードＤｉ　、Ｄ２　、Ｄｌを
介して端子ｅに第２図りのごとき直流が誘起する。次に
スロット数は６であり、磁極対数は４であるから極対数
当たりＺ＝−＝１．５となるのでスロット開口部におけ
る磁気レラクタンス変動の基本波成分によるコギングト
ルクは発生しない。その他の調波成分によるコギングト
ルクも除（ことが可能である。以上は回転子１８の極数
が８極で構成された場合について記述したがその整数倍
の構成でも可能である。

例えば回転子１８の磁極数を２倍にして１６極にして固
定子巻線の各組の巻線を対応する磁極数のフルピッチ（
１８０’−１に巻回したものを２倍の巻線コイル数で対
応しそれを接線して１つの相を形成することが可能であ
る。すなわち第１図の８極構成を単位として整数倍の構
成にすることにより製造組み立ての偏心誤差による誘起
電圧の変動を補正することができる。例えば１６極にし
た場合、２極対でそれに対向する２コイル対で１相を形
成するので１コイル対ずつ幾何角で１８０゜対向した位
置に配置して１相巻線が構成されるので各巻線対の誘起
電圧は補正される。さらに本例は３相巻線の構成で説明
したが一般にｍ相違拡張することができる。ｍ相巻線の
場合、回転子着磁極数は（ｍ＋　１　）極対で構成され
、巻線の巻回ピッ３６０゜ チは□をもって１８０″、Ｑフルピッチ２（ｍ＋１） として着磁極対に対応して２コイル１対とする。

置する。溝開口の角度中は上記相巻線コイル対に対応し
て開口する。さらに各相巻線のコイル対の中央部にコイ
ル対を構成するそれぞれのコイルの１辺を収納する狭い
開口部を有する溝を設ける。

すなわち全溝数は２ｍとなり内、ｍヶの溝開口中るかぎ
り小開口巾とするものである。以上を単位としてｍ相で
その整数倍の極構成にすることができる。

発明の効果 以上の説明から明らかな如く本発明によれば、高感度、
低リップルの出力誘起電圧を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における構成の断面説明図、
第２図は第１図における端子ｅにおける出力誘起電圧波
形図、第３図は従来における構成の断面図、第４図は従
来例における本体構成を溝なしくスロットレス）にした
構成説明図、第５図と第６図は第３図及び第４図におけ
るそれぞれの端子ｅにおける誘起電圧波形図である。 １１・・・・・・固定子鉄心、１２，１３，１４，１５
゜１６．１７・・・・・・巻線、１８・・・・・・回転
子、ｇ・・・・・・空隙。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ほか１名第２図 ０　　６０　　１２０　　＋８０　２４０　３００　３
６０８”第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 永久磁石回転子に空隙を介して対向する固定子鉄心に出
   力誘起電圧を発生せしめる巻線を収納し、前記回転子の
   位置により順次スイッチにて誘起電圧を切り替えて出力
   を得るタコジェネレータにおいて、回転子の磁極対をｍ
   ＋１（但しｍは巻線相数）とし、その磁極に空隙を介し
   て対向して電気角１８０°ｅｌフルピッチの巻線を固定
   子に配し、かつ前記磁極対に対応した巻線をもって一相
   を構成し、全対の相配置を（２π°）／（ｍ）ｅｌ（｛
   ３６０°｝／｛ｍ（ｍ＋１）｝）の間隔で配置してｍ相
   の構成をなしたタコジェネレータ。