JPH0431765A - 回転速度検出装置 - 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〕 サーブシステムの駆動源の回転速度に比例゛−たリフル
信号を含まない正確で時間おくれのない電気信号を得る
回転速度検出装置（タコジェネレータ）として利用され
る。

〔従来の技術〕

多相の発電機とすることにより、直流出力のりプル分を
小さ（している。

〔本発明が解決しようとしている課題〕第１の課題 周知の発電機（タコジェネレータ）は多相化して直流出
力を得ているが、多相化には限界があり、３０相位以上
は量産することが不可能である。

従って、回転速度に比例した直流出力のりプル分を所要
値まで小さくすることは不可能となる問題点がある。

第コの課題 上述した多相化の為に、直流出力の電圧が低くなる問題
点がある。

第３の課題 多相化の為に、ブラシレスの発電機を構成したときに、
通電制御の為の半導体回路が高価となり、実用性が失な
われるので、一般に整流子、刷子を利用している。

従って、整流子切替時の電気ノイズが発生して、周辺の
電子回路に侵入して、その作動を混乱させる不都合があ
る。

電気ノイズをフィルタ回路で除去すると応答性が劣化す
る不都合を生ずる。

〔課題を解決する為の手段〕

複数相のブラシレス直流発電機のマグネット回転子を駆
動する駆動源と、該マグネット回転子と同軸で同期回転
するとともに、外周回転面に連続した物理的変化を有す
る円板状回転子と、該円板状回転子の外周回転面に対向
して固定され、物理的変化に比例した電気信号を発生す
るセンサと、ブラシレス直流発電機が１回転したときの
出力電圧■を、回転角θの函数としてＶ＝ｆ１（θ）と
表示し、センサの出力電圧を回転角θの函数としてｆｔ
（θ）と表示したときに、ｆｌ（θ）とｆｚ（θ）の積
が設定値となるように円板状回転子の外周回転面の物理
的変化を予め設定する手段と、出力電圧Ｖとセンサの出
力電圧を乗算する乗算回路とより構成されたものである
。

〔作用〕

本発明装置は、相数の少ない例えば３相のブラシレス発
電機を使用しているので、整流子と刷子による電気ノイ
ズの発生がない。

従って、第２．第３の課題が解決される。

相数の少ない発電機による直流出力は大きい電圧リプル
を含んでいるので１回転速度に比例する検出出力が得ら
れない。

フィルタ回路で電圧リプルを除去すると応答性が劣化し
てサーヂ特性を劣化せしめる。

本発明装置では、上述した問題点を次の手段により解決
している。

電圧リプルを含む直流（脈流）出力をＶとすると・Ｖ＝
ｆ１（θ）Ｎとなる。

ｆｌ（θ）は脈流電圧で、７回転中の回転角θの函数を
示し、Ｎは回転速度であるＯ ｆ、　（θ）は、実測値より得ることができる。

次にｆｔ（θ）二に／ｆ１（θ）（Ｙ−は所定の正の実
数値）を満足するｆｔ　（θ）を論理計算により算出す
る・次にＶとｆｔ（θ）を乗算回路により乗算したＶ。

を求める。ｖｏは次の値となる。

■。＝ｖ、　ｆ、　（θ） ＝ｆ１（θ）、　Ｎ、　ｆ、　（θ） ＝ｆ１（θ）、Ｎ、に／ｆ１（θ）＝ＫＮＫＮの値は回
転速度Ｎに比例した電圧１ノプルを含まない直流電圧と
なるので本発明の目的ＩＪ′−達成される。

〔実施例〕

第１図以降に示す実施例につき本発明装置の詳細を説明
する。図面の同一記号のものｂｓ同一部材である。

第１図（ａ）において、発電機コは、マグネット回転子
と固定電機子を備えた３相全波の小型発電機である。

マグネット回転子の回転軸３は、駆動源となる例えば電
動機／の回転軸と結合されて同期回転している。

回転軸３の右端には非磁性円板回転子ダの中央が固着さ
れている。

回転子ダの外周回転面には、マグネット円環が被冠され
ている。

マグネット円環は径方向に磁化され、外側はＮ極、内側
はＳ極に磁化され、Ｎ極の磁化の強さは後述するパター
ンに従って磁化の強弱が円周面にそって変化している。

Ｎ極面に磁気抵抗素子４Ｌａが対向して本体側に固定さ
れている。

磁気抵抗素子１１ａより出力を得る回路が第３図（ａ）
に示されている。

第３図（ａ）において、定電圧電源正負端子？ａ。

９ｂの電圧が磁気抵抗素子ダａ、抵抗１０，１０ａ。

１０ｂよりなるブリッジ回路に印加されている０オペア
ンプ１５の出力端子〃の出力電圧は、脈流の直流電圧出
力となり、その電圧は、前述したＮ極の磁極の磁化の強
さに比例した電圧値の脈流となる。

同じ目的を達する為の他の手段が第１図（ｂ）に示され
ている。第１図（ｂ）において、発電機コの回転軸３に
は、導体円板（例えばアルミニューム円板）Ｓの中央が
固着されている。

円板５の外周回転面には、小径のコイル！ａのコイル面
が対向して本体側に固定されている。

円板Ｓの平面図が同一記号で右側に示されている。円板
Ｓの外周には凹凸部が設けられている。

点線Ｓｂは円周面を示している。

コイル５ａには、／〜２メガサイクルの高周波電流が通
電されているので、コイル５ａと円板Ｓの外周面との距
離が近い程円板Ｓに流れる渦流により、コイルｊａのイ
ンピーダンスが／ＪＸさくなる。

円板５嶌の直径はｔｉｏミリメートル位、コイルＳａの
径は／〜２ミリメートルで、その巻数は２０タ一ン位で
ある。

コイル５ａより、円板Ｓの回転とともに発生する検出信
号を得る手段を第３図（１））につき説明する。

第３図（ｂ）において、コイル３ａ、抵抗１２．／２ａ
＋１−２ｂはブリッジ回路となり、／〜２メガサイクル
の発振器／／の発信電圧が印加されている。

コイル５ａと、第１図（ｂ）の円板Ｓの外周面との距離
に対応して、オペアンプ／＆ａの端子２０ａの出力電圧
が制御される。

ダイオード／３ａ、／３ｂ、コンデンサ／４’ａ、／ｌ
Ｉｂは整流装置である。コンデンサ／ｆａ、／４ｊｂは
、容量カ０．ｏｌマイクロファラッド以下のものでよい
ので時間おくれのない出力電圧となる。

円板Ｓの外周面とコイル５ａとの距離が大きい程、端子
Ｊａの出力電圧が大きくなる脈流電圧となる。

第３図（ａ）（ｂ）の回路の説明より判るように、磁気
抵抗素子ｄｌａ及びコイル＆ａは距離センサとなってい
る。回転子ｑの外周の磁界の分布及び円板Ｓの外周凹凸
部を物理的変化と呼称する。

第１図（ａ）の発電機コは実用性からみて、マグネット
回転子が回転し、固定子の３相の電機子コイルの発電出
力を利用することがよい。従って上述した場合につき説
明する。

電機子コイルの出力電圧は、各相銀にダイオードブリッ
ジ回路により整流され、その出力電圧が第２図のグラフ
に示されている。

たて軸は電圧、よこ軸はマグネット回転子即ち回転軸３
０回転角θである。

曲線４ａ、Ａｂ、Ａｃ、・・・は各相の電機子コイルよ
り得られる発電電圧曲線である。

整流された電圧は、点線７ａ、？ｂ、・・・の矢印の区
間で、電気角で６０度の巾のりプル電圧を含む直流電圧
となる。

リプル電圧の形状は、マグネット回転子の磁極の磁化の
強さ、その他の条件で−様なものが得られなく、又リプ
ル電圧の大きさは、１０％位のものとなる。

相数を多くすれば、上記したりプル電圧も小さくなるが
、前述したように実用性が失なわれる。

曲線ｇは整流後の出力電圧を示している。

本発明の手段は、上述し７たリプル電圧を除去しまた回
転速度に比例［また直流電圧を得ることである。

次にその手段を説明する。

第９図（ａ）において、記号／６は除算機即ち割算回路
である。端子／Ａａより設定された一定の電圧Ｋが入力
されている。端子／Ａｂより、第２図の曲線ｇの電圧ｆ
ｒ　（θ）が入力される。

端子／ＡＣの出力電圧ｆ２（θ）は、 ｆ２（θ）＝に／ｆ１（θ）となる。

ｆ２（θ）を求める具体的手段は次のように行なうこと
がよい。

端子／６ｃの出力電圧とエンコーダのパルス出力を同時
にオシログラフにより得て写真撮影を行なう。このとき
に、エンコーダの始点を含むパルス位置が、第２図の点
線７ａ、７ｂ、・・・の位置にあるように予め調整され
る。

ｆ２（θ）の曲線のパルス間の形状に対応した磁界分布
となるように、第１図（ａ）の回転子ｌの外周マグネッ
トの磁極の磁化を行なう。

第１図（ｂ）の回転子Ｓの場合には、外周凹凸面の曲線
を同じ＜ｆ２（θ）の曲線のノくルス間の形状に対応し
た形状に切削加工する。

従って端子Ｊ若しくは２０ａの出力電圧波形は、ｆ２（
θ）の曲線に対応したものとすることができる。

発電機の回転数が変化し、Ｎ回転／毎秒のときの曲線ｇ
に対応する電圧■は、ｖ＝ｆ（θ）、Ｎとなる０ 電圧Ｖは、第９図（ｂ）の端子／７ａに入力され、端子
／７１）の入力電圧は、ｆ２（θ）即ち第３図（ａ）（
ｂ）の端子２０若しくは端子ａａの出力電圧となってい
る。

記号１７は乗算回路となっているので、その出力電圧Ｖ
。は、 ｖｏ＝ｖ、　ｆ２（θ）＝ｆ、　（θ）、　Ｎ、　ｘ／
ｆ１（θ）＝に、　　Ｎ となり、回転速度に比例した直流電圧が得られ、応答性
の早く、又リプル電圧その他の回転速度に無関係な電圧
は除去される。

従って本発明の目的は達成されるものである。

摺動抵抗／ｇ、により出力電圧を調整して端子／ｇａよ
り得ることができる。

第１図（ａ）（ｂ）の回転子ｑ若しくは円板Ｓを回転軸
３に固定するときには、前記１７たエンコーダの出力パ
ルスの始点の位置及び他の出力パルスを規準とし、て、
第４図（１））の乗算回路／７の出力電圧が、定速回転
の場合にリプル電圧のない直線状の直流電圧が得られる
ように、回転子ｑと円板Ｓの固定位置を調整する必要が
ある。

〔効果〕

第１の効果 回転速度に比例ｔ７た大きい直流電圧が得られ、該直流
電圧には、回転速度に無関係なりプル電圧。

電気パルスが除去されている。

第コの効果 回転速度に比例して得られる直流電圧の電圧の応答速度
が著しく速い。

従ッテ、タコジェネレータとして有効な技術手段を供与
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の構成の説明図、第２図は、本発
明に使用される電気回路の電圧信号のグラフ、第３図は
、センサ出力を得る為の電気回路図、第４図は、本発明
装置に使用される電気回路図をそれぞれ示す。 ／・・・駆動源、　ン・・発電機、　３・・・回転軸、
４＋ａ、５ａ・・・磁気抵抗素子及びコイル、　９．５
・・回転子と導体円板、　６ａ、４ｂ、・・・２ｇ・・
・発電電圧曲線、　　ｑａ、９ｂ・・・定電圧直流電源
正負端子、　／ｊ、１５ａ・・・オペアンプ、　／乙・
・・除算機、／７・・・乗算回路、 塾　ｆ　図（ａ／） 茶　１　図（６）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　複数個のブラシレス直流発電機のマグネット回転子を
   駆動する駆動源と、該マグネット回転子と同軸で同期回
   転するとともに、外周回転面に連続した物理的変化を有
   する円板状回転子と、該円板状回転子の外周回転面に対
   向して固定され、物理的変化に比例した電気信号を発生
   するセンサと、ブラシレス直流発電機が１回転したとき
   の出力電圧Ｖを、回転角θの函数としてＶ＝ｆ＿１（θ
   ）と表示し、センサの出力電圧を回転角θの函数として
   ｆ＿２（θ）と表示したときに、ｆ＿１（θ）とｆ＿２
   （θ）の積が設定値となるように円板状回転子の外周回
   転面の物理的変化を予め設定する手段と、出力電圧Ｖと
   センサの出力電圧を乗算する乗算回路とより構成され、
   該乗算回路の出力電圧を駆動源の回転速度に比例する検
   出電圧信号とすることを特徴とする回転速度検出装置。