JPH0766004B2 - 回転数・位置変換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、電磁力によって回転体の回転数に応じて可動
体の位置を変化させる回転数・位置変換装置に関する。

従来技術 従来、この種の回転数・位置変換装置としては、第７図
に示すように、アラゴの円板の原理にもとづき、非磁性
体からなる回転円板３に、保持部材としてのヨーク６に
設けられた一対の磁石71,72による磁界を作用させて、
円板３に生ずるうず電流と磁界との間でヨーク６および
磁石71,72からなる可動体を円板３の回転方向に動かす
電磁力を発生させるようにしている。

その発生する電磁力は、円板３の回転数にほぼ比例する
ことになり、円板３の回転数に応じて可動体の位置を変
化させることができる。

しかし、このような従来の回転数・位置変換装置では、
磁束φを形成する磁気回路が長くなって磁気抵抗が大き
くなり、そのため磁界が弱くなって発生する電磁力が弱
くなってしまう。

したがって、大きな電磁力を得るためには大形の磁石7
1,72を設けなければならず、そのため装置が大形化して
しまうという問題がある。

目的 本発明は以上の点を考慮してなされたもので、磁石の設
置に工夫を凝らすことにより、磁気回路の長さを最小限
にして、大きな電磁力を効率良く発生させることができ
るようにした回転数・位置変換装置を提供するものであ
る。

また本発明は、このような回転数・位置変換装置を用い
て、エンジンの調速を最適に行なわせることができるエ
ンジンのガバナ装置を提供するものである。

構成 以下、添付図面を参照して本発明の一実施例について詳
述する。

本発明による回転数・位置変換装置にあっては、第１図
（ａ），（ｂ）に示すように、保持部材12に複数の磁石
７（71,72,73,74）を、板状のヨーク61,62とともに取り
付けるようにしている。

すなわち、非磁性体からなる回転円板３を、それぞれ空
隙を介して異なる磁極が挟むように、かつその回転円板
３の同一側においてそれぞれ異なる磁極が回転円板３の
回転方向に隣接するように、回転円板３の両側に少なく
とも４つの永久磁石71,72,73,74を配設している。

そして、各隣接する磁石71,73および72,74を、保持部材
12側に固着された板状のヨーク61,62上にそれぞれ取り
付けるようにしている。

このような構成をとることにより、第１図（ｂ）中に矢
印φで示すように、２組の各一対の磁石71,72および73,
74と各ヨーク61,62とによって、空隙を介して磁気的な
閉回路が形成される。

なお、各磁石71〜74としては、第２図に示すような端面
が矩形状のものや、第３図に示すような端面が円形状の
ものなどが用いられる。

また、第４図に示すように、各磁石71〜74を、円板３に
合せてその端面が円弧状になるように形成してもよい。

このように構成された本発明による回転数・位置変換装
置では、第７図に示した従来のものに比べて、磁束φを
形成する磁気回路の長さが短くなって磁気抵抗が小さく
なり、そのため円板３に作用する磁界が増強されて、大
きな電磁力が得られるようになる。

したがって、第７図に示した一対の磁石71,72のみを設
けたものに比して、トータル的に磁石71〜74の小形，軽
量化を有効に図ることができる。

また本発明によれば、各磁石71〜74を別途に分離して設
けた板状のヨーク61,62に各々取り付ければ磁気的な閉
回路が形成されるようにしているので、各ヨーク61,62
をそれぞれ固着させる保持部材12の材質は何でもよくな
る。

したがって、保持部材12を合成樹脂などによって成形す
ることが可能となって軽量化を有効に図ることができ、
かつその保持部材12を成形する際に大きな形状の自由度
が得られる。

また本発明では、第５図に示すように、少なくとも２組
の各一対の磁石71,72および73,74を、円板３の同一側に
おいて異極が円板３の径方向に隣接するように並設すれ
ば、磁束の分布状態からして、より大きな電磁力を得る
ことができるようになる。

第６図は、以上説明した本発明による回転数・位置変換
装置を利用してエンジンのガバナ装置を構成したときの
一構成例を示している。

同図の構成において、例えば、汎用エンジンのクランク
シャフト１に取り付けられたフライホイール２の周囲に
アルミニウムなどの非磁性体からなる円板３を取り付け
るとともに、その円板３に対向して、一端がピボット４
によって軸支された揺動アーム５を設けるようにしてい
る。

その揺動アーム５の先端部分にはホルダ部分51が一体に
形成され、そのホルダ部分51には、ヨーク61,62を介し
て、円板３をその上，下面からそれぞれ空隙を介して挟
むように、かつ異極が対向するように各一対の磁石71,7
2および73,74が取り付けられている。

なお、第１図（ｂ）中矢印φで示すように、ヨーク61,6
2および磁石71,72,73,74によって、空隙を介して磁気的
な閉回路が形成されるようになっている。

また、その揺動アーム５には、それがフライホイール２
の図中矢印Ａで示す回転方向に揺動するのを抑制するよ
うに固定側との間にスプリング８が装架されている。

さらに、その揺動アーム５とエンジンのスロットルバル
ブ11の軸111との間には、揺動アーム５の動きに応じて
スロットルバルブ11の開，閉方向の駆動を行なわせるリ
ンク９および駆動レバー10からなる駆動機構が設けられ
ている。

このように構成されたエンジンのガバナ装置では、エン
ジンの回転に同期してフライホイール２が図中矢印Ａ方
向に回転すると、磁石71〜74によって円板３に生ずるう
ず電流とその磁石71〜74の作る磁界との間で揺動アーム
５をフライホイール２の回転方向に揺動させる電磁力Ｆ
が発生する。その発生する電磁力Ｆの大きさは、フライ
ホイール２の回転数すなわちエンジン回転数にほぼ比例
することになる。

しかして、エンジン回転数が設定回転数のときに揺動ア
ーム５に作用する電磁力Ｆとスプリング８の引張力とが
等しくなるようにスプリング８の引張力を設定しておけ
ば、エンジン回転数が設定回転数に保たれているときに
は揺動アーム５が何ら揺動することなく定位置に静止し
てエンジンのスロットルバルブが所定の開度位置に保持
される。

負荷の減少等にともなってエンジン回転数が設定回転数
よりも増大すると、揺動アーム５に作用する電磁力Ｆが
スプリング８の引張力にうち勝って、その増大分に応じ
て揺動アーム５がフライホイール２の回転方向に所定量
だけ揺動し、リンク９および駆動レバー10を介してスロ
ットルバルブ11を閉方向に駆動して回転数を設定回転数
に維持しようとする。

スロットルバルブ11が閉方向に駆動された状態で負荷状
態がもとに復帰すると、エンジンの回転数が低下し、そ
れに応じて次第に揺動アーム５に作用する電磁力Ｆが弱
められていき、その電磁力Ｆがスプリング８の引張力と
平衡して揺動アーム５がもとの定位置に復帰することに
より、スロットルバルブが所定の開度位置に戻されてエ
ンジンの回転数が設定回転数に保持されるようになる。

また、負荷の増大等にともなって、エンジン回転数が設
定回転数よりも減少すると、揺動アーム５に作用する電
磁力Ｆよりもスプリング８の引張力の方が大きくなっ
て、その減少分に応じて揺動アーム５がフライホイール
２の回転方向とは反対方向に所定量だけ揺動し、それに
よってリンク９および駆動レバー10を介してスロットル
バルブ11を開方向に駆動して回転数を設定回転数に維持
しようとする。

スロットルバルブ11が開方向に駆動された状態で負荷状
態がもとに復帰すると、エンジンの回転数が上昇し、そ
れに応じて次第に揺動アーム５に作用する電磁力Ｆが強
められていき、その電磁力Ｆがスプリング８の引張力と
平衡して揺動アーム５がもとの定位置に復帰することに
より、スロットルバルブが所定の開度位置に戻されてエ
ンジンの回転数が設定回転数に維持されるようになる なお、この構成例ではフライホイール２として鋳鉄製の
ものを使用しているため、それにアルミニウムなどの非
磁性体からなる円板３を別途取り付けるようにしている
が、そのフライホイール２がアルミニウム鋳造製などの
非磁性体からなるものであれば、円板３をフライホイー
ル２と一体成形させることが可能である。

このように構成されたエンジンのカバナ装置では、磁束
φを形成する磁気回路の長さが短くなって磁気抵抗が小
さくなり、そのため円板３に作用する磁界が増強され
て、大きな電磁力が得られるようになる。

したがって、トータル的に磁石71〜74の小形，軽量化を
有効に図ることができる。

また、各磁石71〜74を別途に分離して設けた板状のヨー
ク61,62に各々取り付ければ磁気的な閉回路が形成され
るようにしているので、各ヨーク61,62をそれぞれ固着
させる揺動アーム５の先端部分に形成されたホルダ部分
51の材質は何でもよくなる。

したがって、揺動アーム５のアーム本体52とそのホルダ
部分51とを一体に合成樹脂などによって成形することが
可能となり、揺動アーム５自体の軽量化を有効に図り、
かつそのホルダ部分51における形状の自由度が得られ
る。

ガバナ装置全体としてみた場合、本発明によれば、エン
ジンの回転部分と非接触でその回転数の増減に応じたス
ロットルバルブ11の開，閉方向の駆動制御を行なわせる
ようにしているので、エンジンの回転部分との間におけ
る摩耗の心配がなくなる。

また、非接触形のものにもかかわらず、エンジン回転の
動的な変動を何ら静的な変動におきかえることなく、エ
ンジン回転数の変動に直接応動させてスロットルバルブ
11の開，閉方向の駆動制御を行なわせるようにしている
ので、そのスロットルバルブ11の駆動制御を応答性良く
行なわせることができる。

また、従来の遠心重錘式のガバナ装置におけるガバナウ
エイトに比して、その揺動位置による重心位置の変化が
問題とならず、したがって揺動アーム５に作用する電磁
力Ｆの大きさと揺動アーム５の揺動位置とがほぼ直線的
な比例関係に保たれて、安定した制御特性をもってスロ
ットルバルブ11の開，閉方向の駆動制御を行なわせるこ
とができるようになる。

また本発明によるガバナ装置では、高度な組付精度およ
び部品点数を特に要求せずとも、簡単な調整を行なわせ
ることによってエンジン回転数の増減に応じたスロット
ルバルブ11の開，閉方向の駆動制御を安定して精度良く
行なわせることができる。

また、揺動アーム５におけるリンク９の接続箇所をその
長手方向に移し変えるだけで、スロットルバルブ11の開
閉を行なわせる際の制御ストロークおよびその駆動力を
広範囲に選定することができるようになる。

効果 以上、本発明による回転数・位置変換装置にあっては、
非磁性体からなる回転円板をそれぞれ空隙を介して両側
から挟むように、かつ異極が対向するように一対の磁石
を設けるとともに、その一対の磁石を少なくとも２組、
円板の同一側において異極が前記円板の回転方向または
径方向に隣接するように並設し、各隣接する磁石を可動
体側の保持部材に取り付けられた板状のヨーク上にそれ
ぞれ設けるようにしたもので、磁石の設置に工夫を凝ら
すことにより、磁気回路の長さを最少減にして、大きな
電磁力を効率良く発生させることができるという優れた
利点を有している。

また本発明は、前述のヨークおよび磁石の配置に特別の
工夫を凝らした回転数・位置変換装置を利用して、前記
円板をエンジンの回転に同期して回転させ、揺動自在に
なるように軸支された揺動部材に前述したようにヨーク
および磁石を特別な工夫をもって取り付け、その揺動部
材が一方向に揺動するのを抑制するようにバネ部材を設
け、さらに揺動部材の揺動に応じてエンジンのスロット
ルバルブの開方向，閉方向の駆動を行なわせる駆動機構
を設けることによりエンジンのガバナ装置を構成するよ
うにしたもので、小形軽量化を図った磁気回路をもって
充分な電磁力が得られ、かつ簡単な構造および調整をも
って、エンジンの回転部分と非接触で、バルブ開閉の制
御ストロークおよび駆動力の設定自由度を広範囲にとっ
て、エンジンの調速を安定して精度良く行なわせること
ができるという優れた利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例による回転数・位置変
換装置における磁石部分の正面図、第１図（ｂ）は第１
図（ａ）のＡ−Ａ矢視図、第２図ないし第４図は同実施
例における磁石の形状をそれぞれ示す磁石部分の平面
図、第５図は本発明の他の実施例による回転数・位置変
換装置における磁石部分の正面図、第６図（ａ），
（ｂ）は本発明による回転数・位置変換装置を用いてエ
ンジンのガバナ装置を構成したときの一構成例を示す部
分的な平面図および正面図、第７図は従来の回転数・位
置変換装置における磁石部分の正面図である。 １……クランクシャフト、２……フライホイール、３…
…円板、４……ピボット、５……揺動アーム、61,62…
…ヨーク、71〜74……磁石、８……スプリング、９……
リンク、10……駆動レバー、11……スルットルバルブ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】非磁性体からなる回転円板をそれぞれ空隙
   を介して両側から永久磁石の異なる磁極が挟むように、
   かつその回転円板の同一側においてそれぞれ永久磁石の
   異なる磁極が、回転円板の回転方向または径方向に隣接
   するように、回転円板の両側に少なくとも４つの永久磁
   石を配設し、回転円板の同一側でそれぞれ隣接する永久
   磁石を、可動体側の保持部材に設けられた各板状のヨー
   ク上に取り付けることによって構成された回転数・位置
   変換装置。
2. 【請求項２】エンジンの回転に同期して回転する非磁性
   体からなる円板と、揺動自在になるように軸支された揺
   動部材し、その揺動部材に取り付けられ、前記円板に磁
   界を作用させることによりその円板の回転に応じて前記
   揺動部材を揺動させる電磁力を生じさせる磁石と、前記
   揺動部材が一方向に揺動するのを抑制するように設けら
   れたバネ部材と、前記揺動部材の揺動に応じてエンジン
   のスロットルバルブの開方向，閉方向の駆動を行わせる
   駆動機構とからなり、前記円板をそれぞれ空隙を介して
   両側から永久磁石の異なる磁極が挟むように、かつその
   回転円板の同一側においてそれぞれ永久磁石の異なる磁
   極が、回転円板の回転方向または径方向に隣接するよう
   に、回転円板の両側に少なくとも４つの永久磁石を配設
   し、回転円板の同一側でそれぞれ隣接する永久磁石を、
   可動体側の保持部材に設けられた各板状のヨーク上に取
   り付けるようにしたことを特徴とするエンジンのガバナ
   として用いられる回転数・位置変換装置。