JPH0578181U - 多出力速度発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 付随車にも装着可能な，車輛の車軸に装着で
きる小型で所望の性能を発揮できる多出力速度発電機を
得る。 【構成】 所定の直径で外周に凹凸を形成した誘導子に
対向し，この誘導子に設けた凹凸のピッチと寸法に対応
した所定の位置と寸法で永久磁石を配設し，この永久磁
石の両側にそれぞれ２個のコイルを嵌合した磁極片を固
定し，所定の２個のコイルを直列に接続して３組のコイ
ルを形成できるようにし，上記２個と１組のコイルの内
所定のコイルの出力位相を基準にして他ののコイルから
は９０度の位相差信号を出力するように，２個のコイル
を直列に接続したコイル組からは２２５度（１３５度）
の位相差信号を出力するようにした。この場合，各コイ
ル組からの出力レベルを等しくするように各コイルの巻
数を設定するか磁極片の形状を設定するのが望ましい。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は産業用回転機械に結合してこの回転機械の回転速度に比例した複数 の交流信号を出力する多出力速度発電機に係り，特に，車両の運転情報，例えば ，自動列車制御装置，空転滑走防止用の滑走検知器，モニタ装置，地点検知器， 速度計等各種計測制御情報用に出力が配分され使用される多出力速度発電機に関 する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の，車両の運転情報，例えば，自動列車制御装置，空転滑走防止用の滑走 検知器，モニタ装置，地点検知器，速度計等複数の用途に使用される多出力速度 発電機は，例えば，図４に示すような構造をなしている。 図４は従来の多出力速度発電機の１例である６出力の列車用多出力速度発電機 の概要構造のほぼ半分を示していて，３１は従来の多出力速度発電機（以下発電 機と略称する）の一部である。 発電機３１において，３１Ａは回転速度を計測すべき回転体，例えば，車両の 駆動機構である主電動機（図示せず）の軸端に結合された誘導子であって誘導子 の外周には凸部３１Ａ１と凹部３１Ａ２とが等間隔で交互に誘導子３１Ａの全周 にわたって設けられている。 誘導子３１Ａの外周には，凸部３１Ａ１と凹部３１Ａ２とを設けた円周に対向 して，磁極片３１ｂ１，３１ｂ２等を両側に配設した永久磁石３１ａ１，磁極片 ３１ｂ３，３１ｂ４等を両側に配設した永久磁石３１ａ２，磁極片３１ｂ５，３ １ｂ６等を両側に配設した永久磁石３１ａ３等が夫々適切な間隔で所定数固定さ れている。 上記各磁極片の先端部には誘導子３１Ａに対向して夫々コイル３１ｃ１，３１ ｃ２，３１ｃ３，３１ｃ４，３１ｃ５，３１ｃ６等が嵌合され，各コイルからは 相互に所定の位相関係で交流出力が得られるように，所定数の磁極片が適切に各 磁極への装着位置を調節して配置されている。従って，例えば，電動機（図示せ ず）の回転によって誘導子３１Ａが回転すると，誘導子３１Ａの外周に設けた凸 部３１Ａ１と凹部３１Ａ２とが交互に，夫々コイルを設けた磁極片の先端を通過 し，従って，夫々永久磁石によって形成される磁束を変化させるので各コイルに は主電動機（図示せず）の回転速度と誘導子３１Ａの外周に設けた凸部のピッチ に対応する周波数で夫々が所定の位相差をもった交流信号を発生する。 例えば，電動機の回転方向を検知するために，第１のコイルの出力する交流信 号の位相を基準として第２のコイルの出力する交流信号は９０度の位相差をもつ ように配設している。 上述のように構成された発電機３１は，例えば，電気駆動車両の駆動機構に図 ５に示すように装着され，使用されている。 図５において，３０は多出力速度発電機を装着した車両の１軸を示している。 車輪３２は車軸３３の両側に結合され，軸受３３ａによって回転自在に軸支さ れている。車軸３３には大歯車３４が嵌合固定され，大歯車３４にはピニオン３ ５が噛合っている。ピニオン３５は電動機３６の回転軸に結合されているので， 電動機３６が駆動されると車輪３２は電動機の回転速度に従い，ピニオン３５と 大歯車３４のギヤ比で定まる回転速度で回転する。 上述した電動機３６には多出力速度発電機３１が装着されている。上述したピ ニオン３５と大歯車３４のギヤ比は予め明確に把握されているので，電動機３６ の回転速度から，車輪３２の回転転速度及び回転方向等所望される情報を検出で きる。 多出力速度発電機は上述の装着例の他に大歯車３４の凹凸を利用して大歯車の ギヤケース（図示せず）に装着される等の手段も取られている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで，図４によって上述したような従来の多出力速度発電機の構造である と，構造寸法が大きく，図５に示したように電動機直接か，電動機から車輪軸に 回転力を伝達する大歯車のギヤケース等に装着せざるを得ないので下記に記すよ うな問題点が存在した。 装着するスペースが必要である。 脱着が困難である。 メンテナンスが困難である。 装着する周辺条件が限定される。 ギヤケースに装着した場合は潤滑油がかかって腐食しやすい。 従動車軸に装着ができない。 即ち，例えば従来の新幹線においては，各車両に駆動機構を分散配設していた が，技術力の進歩と経験によって付随車を連結することが可能になってきた。し かしながら，従来の多出力速度発電機では付随車に装着してこの車輪の回転情報 を得ることができないという問題点があった。 本考案は上記従来の問題点を解決して車輛の車軸に装着できる小型で所望の性 能を発揮できる多出力速度発電機を得ることを課題としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために本考案に基づく多出力速度発電機においては，所定 の直径を有し，円周全縁に所定ピッチと寸法で凹凸を形成した円盤を回転自在に 軸支した誘導子の外部に沿って上記誘導子に設けた凹凸のピッチと寸法に対応し た所定寸法の永久磁石を所定位置に配設し，該永久磁石の両側にコイルを嵌合し た磁極片を該コイルを前記誘導子に向けて装着し，各磁極片は誘導子に設けた凹 凸のピッチと寸法に対応して夫々にコイルを嵌合して所定間隔で２本の磁極を設 け，上記永久磁石左右夫々の各磁極片において２個の磁極に嵌合するコイルのう ち所定の１個における上記誘導子を回転することによって誘導出力する交流信号 の位相を基準にして，他のコイルから誘導出力される交流信号を９０度の位相差 を有するように形成し，かつ，永久磁石左右夫々の磁極片に設けた各磁極に嵌合 するコイルのうち永久磁石左右の磁極片の磁極に嵌合する夫々１個づつのコイル 同士が上記誘導子を回転することによって誘導出力する交流信号の位相を相等し くなるように，各磁極の位置寸法を形成した。 この場合，上述した永久磁石左右夫々の磁極片に設けた各２個の磁極に嵌合す るコイルのうち左右夫々永久磁石に近接して設けられた２個のコイルから誘導出 力される交流信号が相互に９０度の位相差を有するように形成することが望まし い。また，これに代え，永久磁石左右夫々の各１個で，誘導出力される交流信号 が相互に９０度の位相差を有するコイル同士を直列接続して出力するようにする こともできる。さらに，上述した夫々のコイルまたは，直列接続したコイル組か ら誘導出力される交流信号の出力レベルを略等しくなるように，各コイルの巻数 を設定するのが望ましい。また，これに代え，夫々のコイルまたは，直列接続し たコイル組から誘導出力される交流信号の出力レベルを略等しくなるように，各 磁極の先端と誘導子凸部との距離を設定するようにしても良い。なお，上述した 多出力速度発電機は車軸端部に装着するのに最適である。

【０００５】

【作用】

本考案における多出力速度発電機は上述のように構成したので，出力の所望す る位相差信号が得られる小型の多出力速度発電機が得られた。従って，下記のよ うな優れた作用が得られる。 従来に比べて５０％程度小型に構成できるので狭いスペースに容易に装着でき る。従って，装着する周辺条件の限定事項が厳しくない。 メンテナンスが容易である。 永久磁石左右夫々の磁極片に設けた各２個の磁極に嵌合するコイルのうち左右 夫々９０度の位相差を有する２個のコイルから誘導出力される交流信号を直列接 続して出力すると基準位相のコイルに対して２２５度（１３５度）の位相差信号 を出力できる。 永久磁石左右夫々の磁極片に設けた各２個の磁極に嵌合するコイルのうち左右 夫々９０度の位相差を有する２個のコイルから誘導出力される交流信号を直列接 続して出力すると車輪の回転方向に影響されないで常に同一位相差の３組の交流 信号が得られる。 各コイル及びコイル組から得られる交流出力レベルを等しくなるように各コイ ルの巻数を設定した場合は信号処理回路や入力回路の構成が簡易にできる。 各コイル及びコイル組から得られる交流出力レベルを等しくなるように各磁極 と誘導子との距離を設定した場合は信号処理回路や入力回路の構成が簡易にでき る。 この多出力速度発電機は車軸端に装着できるので，車軸の両端に装着した場合 は６出力または１２出力の多出力速度発電機として構成できる。 付随車の従動台車軸に装着した場合は，付随車の運転情報を得ることができる 。

【０００６】

【実施例】

本考案に基づく多出力速度発電機の構成を，従来の技術において図４，図５を 参照して説明した構成に対応する例を，図１乃至図３を参照して説明する。 図２は図５に示した電気駆動車両の駆動機構図に対応し，同一の装置には同一 の符合を付している。 即ち，図２において，３０は多出力速度発電機を装着した車両の１軸を示して いる。 車輪３２は車軸３３の両側に結合され，軸受３３ａによって回転自在に軸支さ れている。車軸３３には大歯車３４が嵌合固定され，大歯車３４にはピニオン３ ５が噛合っている。ピニオン３５は電動機３６の回転軸に結合されているので， 電動機３６が駆動されると車輪３２は電動機の回転速度に従い，ピニオン３５と 大歯車３４のギヤ比で定まる回転速度で回転する。 上述した車軸３３の端部には本考案に基づく多出力速度発電機（以下発電機と 略称する）１が装着されている。 上述の説明では発電機１を駆動軸の一端に装着した例を説明したが，従動軸で あっても同様に装着できるのは当然である。また，車軸３３の両端に計２個装着 すると，１個の発電機から３（またはその倍数）出力，計６（またはその倍数） 出力の所望される出力電圧の回転速度信号を得ることができる。

【０００７】 次に，本考案の発電機の構造を発電部の要部を切り欠いて示した図１によって 説明する。 図１に示す発電機１において，１Ａは回転速度を計測すべき回転体である車軸 （図示せず）に結合される誘導子の一部を示している。誘導子１Ａの外縁には凸 部１Ａ１と凹部１Ａ２とが等間隔で交互に誘導子１Ａの全周にわたって設けられ ている。 誘導子１Ａの外縁には，発電部１０が誘導子１Ａに対向して固定されている。 図１においては，発電部１個の場合を示しているが，誘導子の寸法条件と本多 出力速度発電機を装着する対象機械の条件に対応して複数個の発電部を装着する ことが可能である。 発電部１０には，ハウジング２１の誘導子１Ａ方向に永久磁石１１が装着され ている。永久磁石１１の誘導子１Ａの回転方向両側には，磁極片１２，１３が夫 々装着されている。磁極片１２，１３には夫々，詳細を後述するように，誘導子 １Ａ方向に４個の磁極１２ａ，１２ｂ及び１３ａ，１３ｂが夫々形成されている 。 また，上記４個の各磁極１２ａ，１２ｂ及び１３ａ，１３ｂには夫々所定巻数 のコイル１４，１５，１６，１７が嵌合されている。各コイルの巻数は例えば， コイル１４と１６の巻数は夫々１０００ターン，コイル１５と１７の巻数は夫々 １４００ターンであって，コイル１５とコイル１７とは直列に接続されている。 各コイル１４，１６及び直列接続されたコイル１５と１７の組はケーブル２３か ら外部に接続可能に形成されている。 また，永久磁石１１と各コイルはハウジング２１とモールドカバー２２によっ て覆われ，内部にはポリウレタンゴム等の適切なモールド材が充填されている。

【０００８】 上述の構造において，図１の矢印Ｒ方向に誘導子１Ａが回転すると，誘導子１ Ａに設けた凸部１Ａ１のピッチ及び寸法に対応して，上記各コイルには誘導子１ Ａに設けた凸部１Ａ１が通過する度に磁束が貫通するので起電力を発生する。従 って，各コイルからは誘導子１Ａに設けた凸部１Ａ１のピッチと誘導子１Ａを装 着した回転軸の回転速度で定まる周波数の交流信号を出力する。 上述の動作において，コイル１４からの出力交流信号ｅ１を交流信号の基準と すると，コイル１５からの出力交流信号ｅ２は前記基準に対して９０度遅れた位 相をもって発生するように，誘導子１Ａの凸部１Ａ１のピッチ及び寸法に対応し てコイル１５が嵌合する磁極１２ｂとコイル１４が嵌合する磁極１２ａとの距離 を設定し加工している。 また，コイル１４から出力される交流信号ｅ１を基準として，コイル１６から 出力される交流信号ｅ３は前記基準交流信号ｅ１に対して９０度遅れた位相をも って発生するように，誘導子１Ａの凸部１Ａ１のピッチ及び寸法に対応してコイ ル１６が嵌合する磁極１３ａとコイル１４が嵌合する磁極１２ａとの距離を設定 し加工している。 また，コイル１７から出力される交流信号ｅ４は前記基準交流信号ｅ１と同一 位相をもって発生するように，誘導子１Ａの凸部１Ａ１のピッチ及び寸法に対応 してコイル１７が嵌合する磁極１３ｂとコイル１４が嵌合する磁極１２ａとの距 離を設定し加工している。 上述のごとく形成された条件でコイル１５とコイル１７を直列に接続すると， コイル１５から出力される交流信号ｅ２は前記基準交流信号ｅ１に対して９０度 遅れた位相をもって発生し，コイル１７から出力される交流信号ｅ４は前記基準 交流信号ｅ１と同一位相をもって発生するので，交流信号ｅ２と交流信号ｅ４と が合成され，図３に示すように，基準交流信号ｅ１に対して４５度遅れた位相を もっているが巻線を逆に出力するように接続することによって，基準交流信号ｅ １に対して２２５度遅れた位相の交流信号として出力される。 即ち，コイル１４から出力される交流信号ｅ１を上記交流信号の基準とすると ，コイル１６から出力される交流信号ｅ３は前記基準に対して９０度の位相差を もち，コイル１５，１７を直列接続したコイル組から出力される交流信号−（ｅ ２＋ｅ４）は，前記基準に対して２２５度（１３５度）の位相差をもっている。 また，前述したように，コイル１４とコイル１６の巻数を各１０００ターン， コイル１５とコイル１７の巻数を各１４００ターンとしている。コイル１４を嵌 合する磁極１２ａとコイル１６を嵌合する磁極１３ａを貫通する各磁束は，各磁 極と永久磁石１１との距離関係から，コイル１５を嵌合する磁極１２ｂとコイル １７を嵌合する磁極１３ｂを貫通する各磁束よりも夫々大なので，上述した交流 信号ｅ１，ｅ３，−（ｅ２＋ｅ４）のレベルは夫々略相等しい。

【０００９】 上述のように誘導子１Ａと各コイルとの位置関係を設定し加工しているので， 誘導子１Ａが上述したように図１において矢印Ｒの方向に回転すると，コイル１ ４から出力される交流信号ｅ１を基準位相として，コイル１６からは９０度遅れ の交流信号ｅ３が，コイル１５とコイル１７を直列に接続したコイル組からは２ ２５度遅れの交流信号−（ｅ２＋ｅ４）が，夫々誘導子１Ａの凸部１Ａ１が通過 する周期で出力される。 上述とは逆に，誘導子１Ａが図１において矢印Ｒの逆方向に回転すると，コイ ル１６から出力される交流信号ｅ３を基準位相として，コイル１４からは９０度 遅れの交流信号ｅ１が，コイル１５とコイル１７を直列に接続したコイル組から は２２５度遅れの交流信号−（ｅ２＋ｅ４）が，夫々誘導子１Ａの凸部１Ａ１が 通過する周期で出力される。

【００１０】 上述の説明では，本考案に基づく多出力速度発電機の基本構成を示したもので あって，本技術思想を活かして適切に構成できることは勿論である。 例えば，コイル１４とコイル１６の巻数を１０００ターン，コイル１５とコイ ル１７の巻数を１４００ターンと記したが，各コイル及び直列接続したコイル組 から等しいレベルの交流信号が得られるように誘導子と各磁極との構造寸法に対 応して適切な巻数に設定すれば良い。 また，各コイル及び直列接続したコイル組から等しいレベルの交流信号が得ら れるように誘導子の凸部の先端と磁極の先端との間隔および／または形状を適切 に設定しても良く，このような形状，間隔と巻数の両方を適切に設定しても良い ことは当然である。 コイル１５とコイル１７を直列に接続して出力を得るように説明したが，必要 条件に対応して個別に出力するようにしても良い。また，その他の組合わせにし ても良く，同一コイルからトランス結合によって個別と加算出力の両方を出力す るようにしても良い。 また，コイル１４とコイル１７の出力を同一位相，コイル１５とコイル１６の 出力を同一位相に形成とし，夫々の位相差を９０度としたが，各コイルの出力位 相関係は適切に組合わせて構成することができる。

【０００１１】

【考案の効果】 本考案における多出力速度発電機は上述のように構成し動作するようにしたの で，次に示すような優れた効果が得られた。 小型なので狭いスペースに容易に装着できる。 小型なので，装着する周辺条件の限定事項が厳しくない。 小型で装着する周辺条件の限定事項が厳しくないのでメンテナンスが容易であ る。 小型なので車軸に直接装着できる。従って，従動台車の車軸にも装着すること ができる。 車軸に直接装着できると，ギヤ比等を演算することなく，また，ギヤのバック ラッシュ等に影響されることなく，直接車輪の回転情報を正しく得ることができ る。また車軸両端に装着して１車軸から倍数の出力信号が得られる。 小型なので付随車の車軸にも装着することができる。従って，付随車の運転情 報を得ることができる。 各コイルとコイル組から得られる交流出力レベルを等しくした場合は，信号処 理回路や入力回路の構成が簡易にでき，所定のコイルを貫通する磁束量が所定関 係になるように磁極片の形状寸法を形成すると，この多出力速度発電機の加工製 造が容易にできる。 ０度と９０度の出力を直列接続することによって２２５度（１３５度）の位相 差信号を出力するようにしたので，３種類の位相差信号を出力するための磁極の 構造が簡単ですみ加工性，信頼性が向上できる。 ０度と９０度の出力を直列接続することによって２２５度（１３５度）の位相 差信号を出力するようにできるので，車輪の回転方向に影響されないで３組のコ イルから常に同一位相差の信号が得られる。また，車軸の左右に同一構造の多出 力速度発電機を装着できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による多出力速度発電機の構成を発電部
の要部を切り欠いて示した正面図である。

【図２】本考案による多出力速度発電機を車軸に装着し
たときの状況を示す概要構成図である。

【図３】本考案による２個のコイル出力を直列接続した
場合の出力特性を説明するベクトル図である。

【図４】従来の多出力速度発電機の構成を示す概要構造
図である。

【図５】従来の多出力速度発電機を車軸に装着したとき
の状況を示す概要構成図である。

【符号の説明】

１：多出力速度発電機 １Ａ：誘導子 １０：発電部 １１：永久磁石 １２，１３：磁極片 １４，１５，１６，１７：コイル

Claims (6)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の直径を有し，円周全縁に所定ピッ
   チと寸法で凹凸を形成した円盤を回転自在に軸支した誘
   導子の外縁に沿って上記誘導子に設けた凹凸のピッチと
   寸法に対応した所定の寸法の永久磁石を所定位置に配設
   し，該永久磁石の両側にコイルを嵌合した磁極片を該コ
   イルを前記誘導子に向けて装着し，該コイル出力信号に
   よって前記円盤の回転速度を検出するようにした多出力
   速度発電機において，前記各磁極片は誘導子に設けた凹
   凸のピッチと寸法に対応して所定の形状と寸法で夫々に
   コイルを嵌合した２本の磁極を設け，上記永久磁石左右
   夫々の各磁極片の磁極に嵌合装着する２個のコイルのう
   ち所定の１個から上記誘導子を回転することによって誘
   導出力する交流信号の位相を基準にして，他のコイルか
   ら誘導出力される交流信号を９０度の位相差を有するよ
   うに誘導子の凹凸部と該コイルを嵌合する磁極との位置
   関係を形成し，かつ，永久磁石左右の磁極片の磁極に嵌
   合する夫々２個のコイルのうち，永久磁石左右の磁極片
   の磁極に嵌合する各１個づつのコイル同士から上記誘導
   子を回転することによって誘導出力する交流信号の位相
   を相等しくなるように，各磁極の位置寸法を形成したこ
   とを特徴とする多出力速度発電機。
2. 【請求項２】 永久磁石左右夫々の磁極片に設けた各２
   個の磁極に嵌合するコイルのうち左右夫々永久磁石に近
   接して設けられた２個のコイルから誘導出力される交流
   信号が相互に９０度の位相差を有するように形成した請
   求項１記載の多出力速度発電機。
3. 【請求項３】 永久磁石左右夫々の各１個で，誘導出力
   される交流信号が相互に９０度の位相差を有するコイル
   同士を直列接続して該加算された交流信号を出力するよ
   うにした請求項１または２のいずれかに記載の多出力速
   度発電機。
4. 【請求項４】 夫々のコイルまたは直列接続したコイル
   組から誘導出力される交流信号の出力レベルを略等しく
   なるように，各コイルの巻数を設定した請求項１乃至３
   のいずれかに記載の多出力速度発電機。
5. 【請求項５】 夫々のコイルまたは直列接続したコイル
   組から誘導出力される交流信号の出力レベルを略等しく
   なるように，各磁極の先端と誘導子凸部との距離を設定
   した請求項１乃至３のいずれかに記載の多出力速度発電
   機。
6. 【請求項６】 上記多出力速度発電機を車軸端部に装着
   した請求項１乃至５のずれかに記載の多出力速度発電
   機。