JPH0723026Y2 - 速度発電機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案はモータの回転速度やリニアモータの移動速度を
検出するための速度発電機に関するものである。

従来の技術 従来より最も手軽に移動体の移動速度を検出するための
手段として、実開昭56−94178号公報に示されるよう
な、いわゆるジグザグパターンコイルを用いた速度発電
機が多用されてきた。

第５図と第６図にその代表的な構成を示す。

まず、第５図はこのような速度発電機を備えた無整流子
モータの構造を示す断面図であり、回転軸１にボス部２
とロータヨーク３を介して円環状の永久磁石４が固着さ
れている。また、ステータヨーク５上の前記永久磁石４
に対向した位置にモータの電機子コイル６が配置され、
前記電機子コイル６の上端面にはプリント基板７が配設
されている。なお、ステータヨーク５にはその内部に軸
受8aを有する樹脂製の軸受部８が一体成型されている。

前記永久磁石４の下端面の外周部には全周にわたって発
電用の着磁が施され、また、この着磁部に対向する前記
プリント基板７の表面にはジクザグ状のパターンを有す
る発電コイルが形成されている。

第６図は前記永久磁石４の発電用の着磁部分と発電コイ
ルの相対的な位置関係を示した展開図であり、第５図の
永久磁石４の外周部に設けられた発電部4aにはＮ極の磁
極4nとＳ極の磁極4sが交互に形成されている。また、前
記発電部4aに対向して発電コイル９が配置されている。
前記発電コイル９は12個の発電要素９−１〜９−12を有
しており、第５図のモータの回転軸１が回転して前記発
電部4aが移動すると、それぞれの発電要素には起電力が
誘起されてその総和が出力端子9a−9b間に現われる。

つぎに、第７図は別の従来例を第６図と同じ要領で示し
たものであるが、第７図では線対称の２種類のパターン
を接続して発電コイル10を形成している。

考案が解決しようとする問題点 ところで、発電コイル９から得られる発電電圧波形は正
弦波状となり、一般にはこの電圧波形を矩形波になるま
で増幅器によって増幅してから利用するため、発電電力
波形そのものより矩形波に近い方が都合が良い。すなわ
ち、このような利用方法では発電波形のゼロクロス点の
みに着目して、そのタイミング情報をもとにしてモータ
の回転速度を計測あるいは判別するために、原波形のゼ
ロクロス点近傍の電圧傾斜が急峻なほど増幅器の入力オ
フセットなどの誤差要因の入り込む余地が少ない。

ところが、発電電圧波形の任意の点における電圧傾斜を
測定することによって速度を求めたり、あるいは本願と
同一出願人による特願昭59−73367号（特公平５−3232
号公報）に示されているような速度判別方法、すなわ
ち、発電電圧波形を一定振幅になるまで増幅したのちに
数種類の異なる電圧レベルでスライスし、スライス点の
時刻情報に基づいて速度を判別する方法では発電波形の
電圧傾斜が時刻によって刻々と変化しない方が都合が良
く、理想的には発電波形が三角波状になることが好まし
い。

しかしながら、第６図あるいは第７図に示した従来の構
成では、発電コイル９の出力信号波形は正弦波の基本波
成分に高調波が重畳されるので理想からより遠ざかって
しまうという問題点があった。

問題点を解決するための手段 前記した問題点を解決するために本考案の速度発電機
は、移動方向にＮ極とＳ極が交互に着磁された発電用の
永久磁石と、前記永久磁石の磁極に対向した平面上に配
置され、繰り返しピッチが前記磁極の磁極ピッチの整数
倍に等しい複数の発電要素を有する第１の発電コイル
と、前記永久磁石の磁極に対向した平面上に前記第１の
発電コイルに併行させるとともに、前記磁極ピッチの３
分の２または３分の４に相当する間隔だけ前記第１の発
電コイルに対してずらせて配置され、繰り返しピッチが
前記磁極ピッチの整数倍に等しい複数の発電要素を有す
る第２の発電コイルを備え、前記第１の発電コイルの一
端と前記第２の発電コイルの一端を接続し、前記第１の
発電コイルの他端と前記第２の発電コイルの他端の間か
らほぼ三角波状の出力信号を取りだすように構成したこ
とを特徴とするものである。

作用 本考案では前記した構成によって、より三角波に近い出
力信号を得ることが可能となる。

実施例 以下、本考案の実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１図は本考案の一実施例における速度発電機の発電用
の着磁部分と発電コイルの相対的な位置関係を示した展
開図である。

第１図において、移動方向にＮ極とＳ極が交互に着磁さ
れた発電用の着磁部4aの磁極4n,4sに対向して繰り返し
ピッチが前記磁極4n,4sのピッチｐの２倍に等しい11個
の発電要素11−１〜11−11を有する第１の発電コイル11
が配置されている。また、前記第１の発電コイル11に併
行して、繰り返しピッチが磁極ピッチｐの２倍に等しい
11個の発電要素12−１〜12−11を有する第２の発電コイ
ル12が３分の２ピッチ（電気角で120°に相当する）だ
けずらせて配置されている。さらに、前記第１の発電子
コイル11の一端と前記第２の発電コイル12の一端が接続
され、前記第１の発電コイル11の他端と前記第２の発電
コイル12の他端はそれぞれ出力端子11a,12aに接続され
ている。

以上のように構成された速度発電機について、第２図を
用いてその動作を説明する。

なお、説明に先だって、第１図の磁極4n,4sの磁束によ
って個々の発電コイルに誘起される発電電圧波形には３
次高調波,5次高調波がそれぞれ、3.5％,0.7％の割合で
含まれているものとする。これらの数値は永久磁石とし
てフェライト系の素材を用いた場合の実測値に基づいて
いる。

さて、第２図A,Bはそれぞれ第１図の第１の発電コイル1
1と第２の発電コイル12に現われる発電電圧波形を示し
たもので、第２図Ｃが出力端子11aと出力端子12aの間に
現われる出力電圧波形である。

このように第１の発電コイル11と第２の発電コイル12の
配置位置をずらせることによって合成した電圧波形を三
角波に近づけることができるが、両者をどれだけずらせ
て配置するかは、合成後の出力電圧と合成波形がどこま
で三角波に近づく必要があるかの２点から決定されるべ
き事項である。

第３図は、第１の発電コイル11に対する第２の発電１コ
イル２の偏移角（ｐが180°に相当する）を変えたとき
の出力信号波形の変化の概念を示した図であり、第３図
Ａが偏移角が90°（２分の１ピッチに相当する）のとき
の出力波形であり、このときの出力振幅は第１の発電コ
イル11および第２の発電コイル12の各々の両端に現われ
る電圧波形の振幅を１としたとき、1.45となる。また、
第３図Ｂが偏移角を120°（３分の２ピッチに相当す
る）のときの出力信号波形であり、このときの出力振幅
は1.08となる。さらに、第３図Ｃが偏移角が150°（６
分の５ピッチに相当する）のときの出力信号波形であ
り、このときの出力振幅は個々の発電コイルの両端に現
われる電圧波形の振幅を１としたとき0.58となる。この
ように偏移角を180°に近づけるほど出力信号波形は三
角波に近くなる反面、出力振幅は次第に零に近づく。な
お、第１、第２の発電コイルの両端に現われる各々の電
圧波形の振幅を１としたとき、第３図Ａに示した出力振
幅は1.45、同図Ｂは1.08、同図Ｃは0.58となるわけであ
るが、上述したように第３図は出力信号波形の変化の概
念を示したものであるため、図示において振幅は考慮し
ていない。

したがって、好ましい偏移角の範囲は90°〜150°であ
るものの、90°では電圧傾斜の時刻による変化が大きく
なり、また150°では合成後の出力電圧の振幅が小さく
なるため、実用に供するには共に難がある。よって、電
圧傾斜の時刻による変化が小さく（三角波に近い形
状）、かつ第１、第２の発電コイルの各々の両端に現わ
れる電圧とほぼ等しい出力振幅を得ることができる120
°が実用上は好ましい。

つぎに、第４図は本考案の別の実施例に基く展開図を示
したもので、第４図の実施例では、第１の発電コイル13
の繰り返しピッチと、第２の発電コイル14の繰り返しピ
ッチがいずれも磁極のピッチの４倍に等しくされてお
り、両者は互いに３分の８ピッチだけずらせて配慮され
ている。

磁極ピッチＰは回転電気角で180°に相当し、180°×8/
3＝480°より、３分の８ピッチは回転電気角の480°に
相当するが、第２図から偏位角が480°のときと120°の
ときとでは全く同じ出力信号波形が得られることがわか
る。すなわち、３分の８ピッチの場合は第２図Ｃと全く
同様の出力信号波形が得られる。また、これ以外では、
回転電気角で240°、すなわち３分の４ピッチだけずら
せたときにも、出力信号の位相は異なるものの第２図Ｃ
と同様の出力信号波形が得られることも明らかであろ
う。

考案の効果 以上に示したように本考案の速度発電機は、移動方向に
Ｎ極とＳ極が交互に着磁された発電用の永久磁石４と、
前記永久磁石の磁極4n,4sに対向した平面上（第５図の
列ではプリント基板７上に配置されている）に配置さ
れ、繰り返しピッチが前記磁極のピッチの整数倍に等し
い複数の発電要素11−１〜11−11を有する第１の発電コ
イル11と、前記永久磁石の磁極に対向した平面上に前記
第１の発電コイルに併行して前記磁極ピッチの３分の２
または３分の４に相当する間隔だけ前記第１の発電コイ
ルに対してずらせて配置され、繰り返しピッチが前記磁
極ピッチの整数倍に等しい複数の発電要素12−１〜12−
11を有する第２の発電コイル12を備え、前記第１の発電
コイルの一端と前記第２の発電コイルの一端を接続し、
前記第１の発電コイルの他端と前記第２の発電コイルの
他端の間からほぼ三角波状の出力信号を取り出すように
構成したことを特徴とするものであり、簡単に三角波に
近い出力信号波形を得ることができ、大なる効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例における速度発電機の発電部
の展開図、第２図，第３図は動作を説明するための信号
波形図、第４図は本考案の別の実施例における速度発電
機の発電部の展開図、第５図は本考案を適用し得るモー
タの構造図、第６図および第７図は従来例における速度
発電機の発電部の展開図である。 4n,4s……磁極、11,12……発電コイル、11−１〜11−1
1,12−１〜12−11……発電要素。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 下垣 好文 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特公 昭55−11221（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭56−35824（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】移動方向にＮ極とＳ極が交互に着磁された
   発電用の永久磁石と、前記永久磁石の磁極に対向した平
   面上に配置され、繰り返しピッチが前記磁極の磁極ピッ
   チの整数倍に等しい複数の発電要素を有する第１の発電
   コイルと、前記永久磁石の磁極に対向した平面上に前記
   第１の発電コイルに併行させるとともに、前記磁極ピッ
   チの３分の２または３分の４に相当する間隔だけ前記第
   １の発電コイルに対してずらせて配置され、繰り返しピ
   ッチが前記磁極ピッチの整数倍に等しい複数の発電要素
   を有する第２の発電コイルを備え、前記第１の発電コイ
   ルの一端と前記第２の発電コイルの一端を接続し、前記
   第１の発電コイルの他端と前記第２の発電コイルの他端
   の間からほぼ三角波状の出力信号を取りだすように構成
   したことを特徴とする速度発電機。