JPH0216457A - 周波数発生器 - 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 本発明はモータ等に用いられ、その回転角速度の検出精
度を向上する周波数発生器（ＦｒｅｑｕｅｎＯ−７Ｇθ
ｎｅｒａｔｏｒ　：以下ＦＧと略記する）に関する。

従来の技術 近年、回転子の回転周波数検出手段としてのＦＣを備え
たモータは、ビデオテープレコーダ（以下ＶＴＲと略記
する）のシリンダー等の駆動用のモータに盛んに使われ
るようになっており、機器の小型化、軽量化、高性能化
の要望に伴ない、小型、軽量、高性能化が強く要求され
ている。

従来より小型軽量でありながら、比較的回転角速度の検
出精度の良いＦＣとして、円板状のＦＧ磁石の一平面に
多極着磁した磁極面を設けて、これを回転子に固着し、
固定子側にはこのＦＧ磁石の磁極面に対向するようにジ
グザグ状の櫛歯コイルを一定の空隙を介して配設した平
面対向全周積分型ＦＣがＶＴＲのシリンダーの駆動用モ
ータ等に採用されている。

ここで、ＦＧはモータの近傍に配設されるので、モータ
の固定子巻線子に流れる電流によって発生するノイズ磁
束、駆動用モータによるノイズ磁束、更にはモータ外部
分から到達するノイズ磁束などの影響を受は易く、これ
らノイズ成分をキャンセルする必要があり、従来よりキ
ャンセルのための多くの手法が提案されている。その−
例として特開昭５８−１１９７５９号公報等がある。以
下その構成全第６図によって説明する。

第５図は従来例におけるＦＧｉ採用したモータの斜視図
である。図示のごとく、モータ部は駆動コイル２１、軸
受２２、及びこの駆動コイル２１、軸受２２全固着して
いるヨーク２３とからなる固定子と、駆動用主磁石２４
と軸２６を固着しているロータ２６からなるロータ部と
から構成されており、ステータ部とロータ部は軸方向空
隙を介して対向している。ＦＧ部はステータ部に対して
自由に回動できるように支持されているロータ部の駆動
用主磁石２４と、この駆動用主磁石２４の極数の２ｎ＋
１（ｎ＝１．２．３・・・）倍の本数でこの駆動用主磁
石２４の磁極の境界に平行に配設された発電線素２７を
持つ発電コイル２８と、その外周に配設された打ち消し
コイル２９とから構成されている。

この打ち消し、コイル２９は第６図に示すように、駆動
コイル２１が通電により発生する磁束のうち、発電コイ
ル２８が囲む磁束に対してほぼ等しい量の磁束を囲むよ
うに発電コイル２８の外周に配設されている。

また打ち消しコイル２９と発電コイル２８とは同一方向
の磁束に対しては誘起される電圧の向きが逆になるよう
に互いに直列に接続されている。

すなわち第６図に示すよ′）に駆動コイル２１が通電に
より発生する磁束のうち、発電コイル２８が囲む磁束と
ほぼ同等の磁束を円環状に囲むと打ち消しコイル２９の
半径は発電コイル２８の最外周よりも小さくなる。また
図示した状態でそれぞれ発電コイルを時計回り方向に流
れる電流は直列に接続された打ち消しコイルを反時計方
向口りに流れる。すなわちコイルとして互いに逆向きに
なっているために同一の磁束に対しては誘起される電圧
が逆向きになる。

以上の構成において第６図の動作を説明すると、駆動用
主磁石２４の磁束の一方はロータ２６を介してその磁路
を閉じ、他の一力は発電コイル２８、打ち消しコイル２
９、駆動コイル２１を貫通してヨーク２３を介してその
出路を閉じている。従って駆動コイル２１に通電すると
、駆動用主磁石２４と駆動コイル２１の間に力が作用し
てロータ部が回転する。かかる回転により発電コイル２
８に鎖交する磁束が変化するので発電コイル２８に交流
電圧が発生する。また駆動コイル２１により発生する磁
束により発電コイル２８に出力が誘起されるが前記打ち
消しコイル２９にも同じ大きさで極性が反対の出力が誘
起され、これを打ち消しあうためにＦＧ比出力は回転周
波数信号のみが現れる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来例において打ち消されるノイズ
磁束成分は、円環状をなした打ち消しコイルをロータ部
の回転軸方向に鎖交する成分の総和のみに限定される。

ところで駆動用主磁石や駆動コイルからのノイズ磁束成
分は軸方向成分を有するとはいえ、円周方向に対しての
交番磁界である。従ってその法線ベクトルが回転軸方向
に向がっている任意の直径の円環によって囲まれた領域
全鎖交する磁束の総和は○となってしまう。このことは
、打ち消しコイルにおいては円周方向の又番磁界成分は
打ち消すことが不可能であることを示している。従って
駆動コイルからのノイズ磁束をキャンセルすることは不
可能となり、モータは回転むらを発生してしまい機器の
性能を満足することができなくなるという問題点があっ
た。

本発明は上記問題点に鑑み、発電コイルと打ち消しコイ
ルの出力が互いに逆位相になるようにし、ノイズ磁束を
キャンセルさせて機器の性能を向上させることを目的と
するものである。

課題を解決するための手段 上記問題点を解決するため、本発明の周波数発生器は、
打ち消しコイルを発電コイル近傍に配設し、この打ち消
しコイルの発電線素を発電コイルの発電線素と略々同一
の取り付け位相になるよう配設し、かつ発電コイルと打
ち消しコイルの各々の出力が互いに逆位相になるように
直列に接続した構成としている。

作用 本発明は上記構成をとることにより、打ち消しコイルに
発電線素を具備することによって駆動用主磁石や駆動コ
イルからのノイズｓ末成分のごとく円周方向交番磁界成
分をも打ち消すことができる。またモータ外部からのノ
イズ磁束成分をも打ち消し、また同時にコイルの円弧部
分にて打ち消すことも可能であり、かつ打ち消しコイル
において回転周波数は発電されないので回転周波数出力
を維持したままで回転周波数の検出精度を向上すること
が可能になる。

実施例 以下図面を参照しながら本発明の一実施例を説明する。

第１図は、本発明の第１の実施例におけるＦＧを具備し
たモータの斜視図である。図示のとと〈モータ部は、駆
動コイル２１、軸受２２、及びこの駆動コイル２１、軸
受２２を固着しているヨーク２３とからなる固定子と、
駆動用主磁石２４と軸２５を固着しているロータ２６か
らなるロータ部とから構成されており、ステータ部とロ
ータ部は軸方向空隙を介して対向している。ＦＧ部はス
テータ部に対して自由に回動できるように支持されてい
るロータ部の駆動用主磁石２４と、この駆動用主磁石２
４の極数の２ｎ−１−１（ｎ＝１゜２．３・・・）倍の
本数でこの駆動用主磁石２４の磁極の境界に平行に配設
された発電線素２７を持っ櫛歯状の発電コイル２８と、
その外周に配設された同じく櫛歯状の打ち消しコイル２
９とから構成されている。本実施例においては駆動用主
磁石２４の着出極数を８とし、発電コイル２８と打ち消
しコイル２９の発電線素の本数は２４としである。ここ
で発電コイル２８と打ち消しコイル２９は１枚のＦＧ基
板４０上に形成しである。周、発電コイル２８、打ち消
しコイル２９は、櫛歯状以外に略扇形（又は三角形）等
の形状のものを用いても良いことはいうまでもない。

この打ち消しコイル２９は、第１図に示すように、発電
コイル２８の発電線素２７と略々同一の取シ付け位相に
配設された同一の本数の発電線素３０と円弧状の発電線
素３１．３２とからなる。

打ち消しコイル２９の発電線素３１の直径Ｄｃｉは駆動
用主磁石２４の外径Ｄｍよりも大きくなる様に配設しで
ある。また発電線素３２の直径Ｄｃｏは駆動コイル２１
の外径ｎｃと略々等しく設定しである。

ここで打ち消しコイル２９と発電コイル２８とは同一方
向の磁束に対しては誘起される電圧の向きが逆になるよ
うに互いに直列に接続されている。

従って図示した状態でそれぞれ発電コイルを時計回り方
向に流れる電流は直列に接続された打ち消しコイルを反
時計方向回りに流れる。すなわちコイルとして互いに逆
向きになっているために同一の磁束に対しては誘起され
る電圧が逆向きになる。

次に本実施例における作用を説明する。駆動用主磁石２
４の磁束の一方はロータ２６を介してその磁路を閉じ、
他の一方は発電コイル２８、打ち消しコイル２９、駆動
コイル２１を貫通してヨーク２３を介してその磁路を閉
じている。従って駆動コイル２１に通電すると、駆動用
主磁石２４と駆動コイル２１の間に力が作用してロータ
部が回転する。かかる回転により発電コイル２８に鎖又
する磁束が変化するので発電コイル２８に交流電圧が発
生する。但しここで発電線素２８によって発生する交流
電圧は駆動用主磁石２４から発生する磁束分布の２ｎ＋
１　（ｎ＝１．２．３・・・）次の高調波成分に比例し
ているが、駆動コイル２１によるノイズ成分や駆動用主
磁石２４の磁束分布の１次成分に比例したノイズも重畳
している。

ここで打ち消しコイル２９の発電線素３１の直径Ｄｃｉ
は駆動用主磁石２４の外径Ｄｍよりも犬きくなる様に配
設しである。ここで駆動用主磁石２４の磁束分布の１次
成分は第３図に示すようにその磁極面からの距離が大き
くなっても減衰しにぐいが、３次、５次など高調波成分
は距離の増大に応じて急速に減衰する。従って打ち消し
コイル２９においては駆動用主磁石２４の磁束分布の１
次成分のノイズに比例した電圧を発生することになる。

また、駆動コイル２１により発生する磁束によって、発
電コイル２日に出力が誘起される。駆動コイル２１の外
径と打ち消しコイル２ｅの発電線素３ｏの外径Ｄｃｏは
、略々同一である。この場合、駆動コイル２１への通電
により発生する磁束密度は発電コイル２８の位置におけ
る値と、打ち消しコイル２９の位置における値とは略々
等しくなる。

従って、打ち消しコイル２９にも、発電コイル２８の出
力電圧に重畳するノイズ成分電圧と略々同じ大きさで極
性が反対のノイズ成分電圧が誘起されるために、ＦＣ出
力には回転周波数信号のみが現れる。従ってロータ部の
回転速度の検出精度が向上し機器の性能が向上できる。

なお本実施例においては、発電コイル２８と打ち消しコ
イル２９とが同一基板上に形成することが可能であり、
各々のコイルの相対的中心ずれは０に抑えることができ
、組立精度も向上するというメリットがある。

このように本実施例によれば非常に簡単な構成でありな
がら小型、軽量、高性能なＦＣを得る事が可能となる。

次に本発明の第２の実施例に付いて説明する。

第２図は本実施例におけるＦＣを具備したモータの斜視
図である。図示のとと〈モータ部は駆動コイル２１、軸
受２２、及びこの駆動コイル２１、軸受２２を固着して
いるヨーク２３とからなる固定子と、駆動用主磁石２４
とＦ（ｒ磁石３４と軸２６を固着しているロータ２８か
らなるロータ部とから構成されておシ、ステータ部とロ
ータ部は軸方向空隙を介して対向している。ＦＣ部はス
テータ部に対して自由に回動できるように支持されてい
るロータ部のＦＧＧ石３４と、このＦ（ｒ磁石３４の概
数と同一の本数でこのＦＣ磁石３４の母権の境界に平行
に配設され几発電線素２７を持つ発電コイル２８と、そ
の内周に配設された打ち消しコイル２９とからな９、こ
の発電コイル２８と打ち消しコイル２９は１枚のＦＧＧ
板４０上に形成されている。

この打ち消しコイル２９は第２図に示すように、発電コ
イル２８の発電線素２了と略々同一の取り付け位相に配
設された同一の本数の発電線素３０と円弧状の発電線素
３１．３２とからなる。打ち消しコイル２９の発電線素
３１及び３２の直径Ｄｃｉ　、　Ｄｃｏは発電コイル２
８の円弧状結線部４１゜４２の直径Ｄｆｉ　、　Ｄｆｏ
に対してＤｃｏ　２−Ｄｃｉ　２）岬（Ｄｆｏ　２−Ｄ
ｆｉ　２）となる様に配設しである。なお発電コイル２
８の円弧上結線部４１．４２の直径Ｄｆｉ　、　Ｄｆ’
ｏは駆動用主磁石２４の外径寸法ＤｍとＦ（Ｊ１石３４
の外径寸法Ｄ２．に対して Ｄｍ　岬Ｄｆｉ Ｄ、Ｇ＃　Ｄ　ｆ。

と設定しである。

ここで打ち消しコイル２９と発電コイル２８とは同一方
向の磁束に対しては誘起される電圧の向きが逆になるよ
うに互いに直列に接続されている。

従って図示した状態でそれぞれ発電コイル全時計回り方
向に流れる電流は直列に接続された打ち消しコイルを反
時計方向回りに流れる。すなわちコイルとして互いに逆
向きになっているために同一の磁束に対しては誘起され
る電圧が逆向きになる。

次に本実施例における作用を説明する。駆動用主磁石２
４の磁束の一方は、ロータ２ｅを介してその磁路を閉じ
、他の一方は発電コイル２８、打ち消しコイル２９１．
駆動コイル２１を貫通してヨーク２３を介してその磁路
を閉じている。従って駆動コイル２１に通電すると、駆
動用主磁石２４と駆動コイル２１の間に力が作用してロ
ータ部が回転する。かかる回転により発電コイル２８に
鎖交する磁束が変化するので発電コイル２８に交流電圧
が発生する。但しここで発電線素２８によって発生する
交流電圧はＦＧ砒万石３４ら発生する磁束に比例してい
るが、駆動コイル２１によるノイズ成分や駆動用主磁石
２４の磁束に比例したノイズも重畳している。

ここで駆動用主磁石２４の磁束は第４図上に示すように
その感極面からの距離が大きくなっても減衰しにくいが
、ＦＧＧ石３４の磁束は駆動用主磁石２４の着磁波長に
対してＦＧｉ石３４の着磁波長は短いので距離の増大に
応じて急速に減衰する。従って打ち消しコイル２９にお
いては駆動用主磁石２４の磁束分布のノイズに比例した
電圧を発生することになる。

また、駆動コイル２１により発生するノイズ磁束によっ
て発電コイル２８に出力が誘起される。

しかし駆動コイル２１への通電によ！ｌ１発生するノイ
ズ磁束密度は発電コイル２８の位置における値と、打ち
消しコイル２９の位置における値とは略々等しくなる。

従って打ち消しコイル２９にも、発電コイル２８の出力
電圧に重畳するノイズ成分電圧と略々同じ大きさで極性
が反対のノイズ成分電圧が誘起されるためにＦＧ出力に
は回転周波数信号のみが現れる。従ってロータ部の回転
速度の検出精度が向上し１機器性能が向上できる。

このように本実施例によれば非常に簡単な構成でありな
がら小型、軽量、高性能なＦＧｉ得る事が可能となる。

なお、第１．第２の実施例においては、駆動用主磁石や
ＦＧ磁石はその磁極面を一平面に形成していたが本発明
はこれに限定されるものではなく、例えば円筒状をなす
磁石の外周円筒面に形成し、発電コイル、駆動コイル、
打ち消しコイルを円筒面上に構成したものであってもよ
いことは言うまでもない。

また発電コイルと打ち消しコイルは必ずしも１枚の基板
上の１面に形成せずともよく１枚のＦ（ｒ基板の両面に
それぞれ形成してもよい。更には両コイルは２枚のＦＧ
基板上に分かれていてもよいことは言うまでもない。

発明の効果 以上のように本発明の周波数発生器は、打ち消しコイル
を多極磁石の境界に平行で発電コイルの近傍にかつ発電
コイルと直列に配置されるとともに、発電コイルの発電
線素と略々同一の数の発電線素群を有する構成としたこ
とにより、駆動用主磁石や駆動コイルからのノイズ磁束
成分の円周方向交番磁界成分をも打ち消すことができ、
またモータ外部からのノイズ磁束成分をも打ち消すこと
ができるので、モータの回転周波数の検出精度を向上さ
せることが可能となる。従って、簡単な構成で小型、軽
量、高性能なＦＧを得ることができるので機器の性能を
向上させる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例におけるＦＧを具備した
モータの斜視図、第２図は本発明の第２の実施例におけ
るＦＧｉ具備したモータの斜視図、第３図、第４図は磁
極面からの距離と磁界強度の関係図、第５図は従来例に
よる打ち消しコイル金偏えたＦＧ′ｌｊｒ：具備したモ
ータの斜視図、第６図は従来例におけるＦＧの分解斜視
図である。 ２１・・・・・・駆動コイル、２４・・・・・・駆動用
主磁石、２８・・・・・・発電コイル、２９・・・・・
・打ち消しコイル。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝ほか１名第１図 ７−ｍ− ８４〜・ ２８−・ ｘ！ｉＬ　ｖＪ　コ　イ　　］し 厚勧用主磁石 発電コイル 打５涌しコイル 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多極磁石と、この多極磁石の磁極の境界に平行な発電線
   素群を有し、かつこの多極磁石の磁極面に対して一定の
   空隙をもって対向配設された発電コイルと、前記多極磁
   石の境界に平行で前記発電コイルの近傍に配設されると
   ともに、前記発電コイルと直列に接続され、前記発電コ
   イルの前記発電線素と略々同一の数の発電線素群を有す
   る打ち消しコイルとを具備し、前記打ち消しコイルの発
   電線素を、前記発電コイルの発電線素と略々同一の取り
   付け位相になるように配設し、かつ、前記発電コイルと
   前記打ち消しコイルの各々の出力が互いに逆位相になる
   ようにしたことを特徴とする周波数発生器。