JPH0562177U - 電動機の速度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、電動機の回転速度検出を光学的な
検出手段にて行うようにすることを目的とする。 【構成】 電動機２０の回転子２６を回転自在に支承す
る一対のブラケット２８，２９のうち、一方のブラケッ
ト２９内にプリント基板３２に実装した発光及び受光手
段を備えたフォトインタラプタ等からなる光センサ３４
を、回転子２６側面設けた冷却フィン２６ａ等の凹凸部
と対向させて設置し、前記光センサ３４の発光部から照
射される光線の反射光をパルス波として受光し、このパ
ルス波によって電動機の回転速度を検出するように構成
したことを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、電動機の回転数を検出する速度検出装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来から、例えば、石油ファンヒータや各種の冷暖房機器等において、温風や 冷風を送出するための送風機に使用する電動機は、送風効率をはかるうえから、 電動機の回転数を無段変速させることにより、送風量が室温等に応じて自動調節 できるように設けられている。

【０００３】 前記電動機の回転速度を可変させる場合、電動機の回転子に永久磁石を使用し ないときは、回転子の回転子軸に永久磁石からなる回転板を止着し、電動機の運 転中に前記回転している永久磁石の磁気（Ｎ極・Ｓ極）を、例えば、ホール素子 により、回転子の回転速度に比例するパルス信号として検出し、このパルス信号 を速度帰還信号として速度制御回路部のトランジスタ等からなるスイッチング部 に出力し、このスイッチング部を前記帰還信号に応じてオン・オフのタイミング 制御を行うことによって電動機の回転速度を制御していた。

【０００４】 前記回転速度検出素子を取付けた電動機としては、例えば、図４に示すものが 提案されており、その構造を同図により説明すると、１は電動機の固定子鉄心で 、その上部にはコイルを巻回したボビン２が取付けられており、下部には回転子 挿入孔３を備えて回転子４が回転自在に挿入される。５，６は回転子４の回転子 軸７を回転自在に支持する軸受８を内蔵したブラケットで、回転子４を固定子鉄 心１の挿入孔３に挿入した状態で、回転子軸７を軸受８に挿通して固定子鉄心１ の前，後面に当接させ、この状態で、締付ねじを用いて前記ブラケット５，６を 固定子鉄心１に止着することにより、回転子４を挿入孔３内に回転自在に支承す る。９は電動機の後部（図４の右方向）側ブラケット６内において、回転子４の 回転子軸７に止着した円板状の永久磁石で、１０は前記永久磁石９の周縁と対向 させてブラケット６に取付けた電動機の回転速度検出用のホール素子である。

【０００５】 そして、前記回転速度検出用のホール素子１０は、図４に示すように後部側ブ ラケット６の永久磁石９と対向する位置において、切欠孔１１を開口し、この切 欠孔１１に前記ホール素子１０を挿入した状態で、該ホール素子１０を実装した プリント基板１２を、切欠孔１１周縁のブラケット６上に取付けることにより、 永久磁石９と対向して近接配置されている。１３はプリント基板１２上に植設し た端子ピンで、この端子ピン１３を挿入するためのターミナルを備えたリード線 を介して回転速度検出用のホール素子と図示しない速度制御回路部とを接続する ものである。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

前記回転速度検出用のホール素子１０を用いた電動機の速度検出装置において は、次に示すような問題があった。

【０００７】 （１）、ホール素子１０を用いて電動機の回転速度を検出する場合、前記速度検 出装置はホール素子と、これと対向して回転子軸７に止着した永久磁石９とを備 え、電動機の運転によって生ずる永久磁石９からの磁気の変化を、前記ホール素 子によって検出するという構造になっているので、前記ホール素子１０は、電動 機の運転によって発生する固定子鉄心１や回転子４からの回転磁界の悪影響を回 避させてその誤動作を防ぐために、前記回転子４等からできるだけ遠ざけて取付 ける必要があった。しかし、回転子４等をホール素子１０を遠ざけることは、こ れと対応する永久磁石９もホール素子１０と追随させるために、回転子４等から 引き離す必要があった。しかし、冷暖房機器等の室内機器は、その設置スペース の関係から小形・軽量化に迫られており、前記ホール素子１０を回転子４等から 離れた場所に設けることは、電動機の軸方向の寸法が必然的に長くなり、電動機 自体が大形化してその使用機器と適合し難く、小形化が図れないという問題があ った。

【０００８】 （２）、又、回転速度検出素子としてホール素子１０を使用するときは、速度検 出用の永久磁石９を必ず必要とし、かつ、この永久磁石９を収容するための後部 側のブラケット６を前部側のブラケット５より大きくしなければならない。この 結果、前記後部側のブラケット６は、前部側のブラケット５とはその大きさを異 にして製作しなければならないので、ブラケット５，６の製作・管理が面倒であ るばかりか、前記後部側ブラケット６が前部側のブラケット５より大きくなるこ とは、前記電動機の軸方向の長さ寸法が長くなることと相まって、電動機の大形 化に伴い、電動機の製作コストを必然的に上昇させる問題があった。その上、永 久磁石９の使用に際しては、これを回転子軸７に取付ける手間はもとより、破損 した場合、電動機の速度制御が行えないばかりか、その都度交換しなければなら ないので、電動機の保守作業にも手間がかかるという問題があった。

【０００９】 本考案は、前記速度検出装置を備えた電動機において、前述した従来の技術が 有する諸問題を解消し、回転磁界の影響を全く受けることなく正確な検出機能を 発揮し、かつ、少ない部品点数で電動機の小形・軽量化を図り、経済的な製作を 可能とした電動機の速度検出装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案は、前記の目的を達成するために、電動機の回転子のエンドリングに形 成されている冷却用フィンと対応する位置において、ブラケットの周縁に開口部 を設け、この開口部に、前記冷却フィンに向けて光出力する発光部と、前記光出 力の反射光を受光する受光部とを備えた光センサ、例えば、フォトインタラプタ からなる速度検出素子を実装した前記開口部の閉蓋を兼ねるプリント基板を取付 けて速度検出装置を構成したので、その作用は次に示すとおりである。

【００１１】

【作用】

本考案によれば、フォトインタラプタの発光部から光出力を、回転子のエンド リングに設けた冷却フィンに向けて照射し、冷却フィンに反射した光信号のみを フォトインタラプタ等光センサの受光部にて受光し、この光信号に相当するパル ス信号を速度制御回路部に出力して電動機の回転速度を検出するようにしたので 、電動機の運転中に生ずる回転磁界の影響を受けることのない光センサの使用に より、電動機の回転速度制御が誤動作を生じさせることなく正確に行うことがで きる。

【００１２】 又、前記光センサの使用により、速度検出用の永久磁石が不要となるため、こ れを収容するブラケットの小形化が図れるとともに、電動機の軸方向の長さ寸法 を短くすることができるので、電動機は速度検出装置を具備しても、これを、少 ない部品点数で、小形・軽量に、かつ、経済的に製作することができる。 更に、ブラケットは永久磁石を使用しないことにより、その大きさを統一して 製作することができるので、永久磁石を使用しないことと相まって組立工数の低 減が可能となり、かつ、部品点数も少なくてすみ、その管理が至便となる利点も ある。

【００１３】

【実施例】

以下、本考案を図１ないし図３において、例えば、隅取コイル形の誘導電動機 （以下、電動機という）に実施した例について説明する。 図１及び図３において、２０は本考案の速度検出装置を備えた電動機、２１は 電動機２０の固定子鉄心で、その下部側にはコイル２２を巻回したコイルボビン ２２ａが、前記固定子鉄心２１に嵌着される継鉄用の鉄心２３を介して取付けら れており、又、上部には回転子挿入孔２４を備え、かつ、この挿入孔２４の周縁 にはその対角線上の位置において、一対の隅取コイル２５が回転子挿入孔２４内 に突出しないようにして固定子鉄心２１に巻回されている。２６は前記回転子挿 入孔２４内に回転自在に挿入保持される回転子で、そのエンドリングには図１の ように、冷却フィン２６ａが、周方向に等間隔を保って回転子２６の軸方向に向 けて一定の長さで複数本突設されている。２７は前記回転子２６に圧入して取付 けられた回転子軸である。２８，２９は固定子鉄心２１に回転子挿入孔２４の前 ，後部側において取付けられる前部及び後部ブラケットで、これら各ブラケット ２８，２９の中央部には、図３で示すように、ボール軸受等の軸受ａ，ｂを挿入 保持する軸受支持筒ｃ，ｄが一体的に膨出して形成されている。

【００１４】 そして、前記ブラケット２８，２９は、固定子鉄心２１の回転子挿入孔２４に 挿入した回転子２６の回転子軸２７にそれぞれ軸受ａ，ｂを介して嵌挿して固定 子鉄心２１の端面に当接し、つづいて、各ブラケット２８，２９を、その長さ方 向の端部において、固定子鉄心２１に挟持・密接させた状態で締付ボルト３０を 用いて締付けることにより、回転子２６を回転子挿入孔２４内において回転自在 に保持する。次に、前記ブラケット２８，２９のうち、例えば、回転子軸２７が 外部に突出していない後部側のブラケット２９には、図３で示すように、その軸 受支持筒ｄの固定子鉄心２１側に近接する外周縁の一部において、回転子２６の エンドリングからその軸方向に一定の長さ突出する冷却フィン２６ａと対応する 位置で開口部３１が穿設されている。

【００１５】 前記開口部３１には、該開口部３１を閉鎖する閉蓋兼用のプリント基板３２が 、後部側ブラケット２９の軸受支持筒ｄに取付ねじ３３を用いて着脱自在に止着 されている。そして、前記プリント基板３２には、光線を発光する図示しない発 光部と、前記光線の反射光を受光する図示しない受光部とを備えたフォトインタ ラプタ等からなる光センサ３４が、図１，３で示すように、回転子２６の冷却フ ィン２６ａと対応する位置で実装されて開口部３１に遊合保持されている。なお 、図３中・３５はプリント基板３２の表面に植設した端子ピンで、この端子ピン ３５と接続する図示しない接続保持具及びリード線を介して前記光センサ３４と 、図示しない速度制御回路部とを接続するものである。

【００１６】 本考案は、以上説明したように構成されているので、一定の回転速度で回転し ている回転子２６の冷却フィン２６ａと対向するように配置された光センサ３４ の発光部から前記冷却フィン２６ａに向けて光線を照射し、この連続光は前記回 転子２６の回転に従って、一定のタイミングで冷却フィン２６ａに反射（冷却フ ィン２６ａが存在していない部位においては、光線がそのまま透過されて反射す ることはない）し、この反射した光信号はパルス波として光センサ３４の受光部 にて受光され、前記光信号は図示しない増幅器や波形整形器等を介してパルス信 号に変換し、このパルス信号を速度帰還信号としてそのままリード線等の伝送手 段を介して図示しない速度制御回路部に出力し、この回路部内のスイッチング部 を、前記帰還信号によりオン・オフ制御するタイミングを適宜ずらすことにより 、回転子２６の回転速度を任意に、かつ、確実に制御することができる。

【００１７】 前記光センサ３４は、その発光部と受光部とを備えた下端面と、この下端面と 対向する回転子２６の冷却フィン２６ａの上端面との間隙を、例えば、約１ｍｍ 弱に設定すると、発光部から冷却フィン２６ａに向けて照射された光は、前記冷 却フィン２６ａにて確実に反射し、パルス波として受光部で受光できることが実 験により確認することができた。この結果、光センサ３４から光線を冷却フィン ２６ａに向けて発射する場合、光線を反射させる冷却フィン２６ａの数量（即ち 、各冷却フィン２６ａ間の間隙寸法）を速度検出可能な間隔で設定すれば、電動 機２０の回転速度検出は誤動作等を生ずることなく正確に行うことが可能となり 、検出精度を高めることができる。

【００１８】 又、回転速度検出素子として光センサ３４を使用し、該センサ３４から照射さ れた光線が冷却フィン２６ａに反射したとき、これをパルス波として受光して回 転速度を検出する方式となっているため、電動機２０の回転速度検出に当り、固 定子鉄心２１や回転子２６から電動機２０の運転中に発生する回転磁界の影響を 全く受けることがないため、正確な速度検出が可能であるばかりか、光センサ３ ４をできる限り回転子２６側に近づけて設置することができるので、この種電動 機２０の小形・軽量化が可能となる。

【００１９】 なお、本考案は、回転子２６の冷却フィン２６ａに光センサ３４から発光した 光を照射し、冷却フィン２６ａにより反射した光信号を検出して電動機２０の速 度検出を行う例で説明したが、これに代えて、例えば、回転子に励磁巻線用のス ロットがオープンで形成されている場合とか、回転子の側面に回転子の部材をか しめるためのかしめ穴が存在しているときは、光センサを回転子の前記スロット 等と対向する位置に取付け、回転する回転子に照射した連続光が、前記スロット 位置等を透過する場合と、反射する場合とに区別され、前記反射光のみをパルス 波として受光部で検出することによって、電動機の速度検出を行う場合にも本考 案は適用してもよいことは勿論である。

【００２０】

【考案の効果】

本考案は以上説明したように、電動機の回転速度検出用素子として光学式のフ ォトインタラプタ等発光及び受光部を具備した光センサをブラケット内において 、回転子のエンドリングに設けた冷却フィン等の凹凸部と対向させて配置し、回 転子の回転速度を前記光センサによる光学式検出装置によって検出するようにし たので、光センサによる速度検出に際し、電動機の運転中に生ずる回転磁界の影 響を全く受けることがないので、電動機の速度検出の精度を飛躍的に向上させ、 信頼性に優れた電動機を提供することができる。

【００２１】 又、前記光学式の速度検出装置の採用により、前記検出装置は軸受を内蔵した ブラケット内の空所を有効利用して取付けることができるので、前記速度検出装 置を取付けるためのスペースを余分に必要としないので、この種電動機の小形・ 軽量化を図ることができる。

【００２２】 更に、本考案の速度検出装置は、従来のように、磁気検出用の永久磁石（円板 形）を必要とせず、回転子自体に形成されている冷却フィン、あるいは、スロッ ト等の凹凸部を利用することが可能であるため、電動機は前記永久磁石を取付け るためのスペースや手間等は一切必要なく、又、永久磁石を用いることなく速度 検出装置の製作が可能であるため、速度検出装置を備えた電動機を少ない部品点 数で、簡素に、かつ、小形軽量に製作することができる等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の速度検出装置を備えた電動機の要部を
切欠いて示す図である。

【図２】同じく本考案の速度検出装置を備えた電動機の
背面図である。

【図３】本考案電動機の要部を縦断して示す側面図であ
る。

【図４】従来の速度検出装置を備えた電動機の要部を縦
断して示す側面図である。

【符号の説明】

２０ 電動機 ２１ 固定子鉄心 ２６ 回転子 ２６ａ 冷却フィン ２８ 前部側のブラケット ２９ 後部側のブラケット ３１ 開口部 ３２ プリント基板 ３４ 光センサ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定子鉄心に取付けられて回転子挿入孔
   に挿入した回転子を回転自在に支障するブラケットを備
   えた電動機において、前記ブラケット内には、回転子側
   面の凹凸部分と対応する位置において、前記凹凸部分に
   向けて光線を照射する発光部と、前記凹凸部から反射し
   た光信号をパルス波として受光する受光部とを備えた光
   センサを配置するようにしたことを特徴とする電動機の
   速度検出装置。
2. 【請求項２】 前記回転子側面の凹凸部は、回転子のエ
   ンドリングに設けた冷却フィン、又は、回転子のスロッ
   トであることを特徴とする請求項１記載の電動機の速度
   検出装置。