JPS5836159A - 速度計発電機 - 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】 本発明は、回転体に装着される速度計発電機の出力側の
整流部を制御する回転体位置検出系の改良に関する。

従来、速度計発電機においてブラシを用いず回転速度に
比例した直流出力電圧を得る手段として、多相の交流出
力な堆９出し、各相の出力を順次切り換えてつなぎ合わ
せて直流出力電圧とする方法がなされている。

第１図は、従来装置の路線図である。

１ａ〜１ｄは発電コイル（・印はコイルの巻き始めを示
す）、２８〜２ｄは図示していない永久磁石からなる回
転体の位置を検出するホールＨｅ（発電器）、ＳＷは電
子スイッチ（ＩＡ〜ＩＤまでのスイッチを逐次オン・オ
フする）　、ＡＭＰは直流増幅器、■は回転体の速度に
比例する発電電圧である。

この装置の内部電源は＋Ｖ電源と−ｖＩＥ源であり、電
子スイッチ（ＭＯ８）は別のＶ、、Ｖ、の電源から供給
され、そのスイッチの耐圧は普通＋Ｖ。

−一■３間で１５Ｖ程度であり±７．５ｖまでのスイッ
チングしかできない。

この方法では、 ■　電子スイッチＳＷの耐圧が低いため、直流出力電圧
を増幅する増幅器ＡＭＰを用いなければならなかった。

しかして、ゲートの制御回路を絶縁しないときには電子
スイッチ（たとえば、ＭＯＳ　−ＦＥＴ）のゲート・ソ
ース間耐圧が素子の耐圧となる。従来のブラシ付速度計
発電機は７　Ｖ　／　１０００ｒ、　ｐ−ｍ−程度がよ
く使用され、３０００ｒ、　ｐ、ｍ、で使用すると±２
１Ｖの出力電圧を制御する必要がある。

■　増幅器を用いることにエリ、増幅器のオフセット電
圧及び温度ドリフトが出力電圧に加わるため、出力電圧
の精度が悪くなる。つまり、オフセット電圧が発生する
ことＫより、たとえば速度計発電機が停止しているにも
拘らず、電圧が発生しているので回転しているという結
果になる。

■　前記■を解決するためには、高価な増幅器を使用す
る必要があり、コストアップになる〇■　出力電圧Ｖ。

ｕｔの一方はＯｖであるため、従来の速度計発電機では
、第１図右側点線部のように出力電圧を逆に接続すると
、出力電圧が短絡し、出力が出なくがる。

■　増幅器ＡＭＰを用いても直流出力電圧Ｖ。ｕｔが±
３ｏｖというような高電圧が得られる増幅器は集積化が
峻しく高価圧なる（一般に用いられるリニアＩｃは±１
５Ｖの電源電圧のものが多い）。

という欠点があった。

ここにおいて、本発明は、これらの不具合を解決する手
段、すなわち直流への切り換え部の電子スイッチＳＷの
制御部を電気的に絶縁を施すことに工り ■　高出力電圧化がなされ、 ■　出力電圧Ｖ。ｕｔの逆接続が可能となり、■　増幅
器ＡＭＰを用いないため、オフセット電圧等がなく、出
力電圧精度が向上する。

等の特徴をそなえた速度計発電機を提供することを、そ
の目的とする。

第２図は本発明の原理的な回路構成図、第３図は本発明
の一実施例における発電部の正面図、第４図はその発電
部および検出部の側断面図、第５図はその回路構成を示
すブロック図、第６図はその動作時の各部の信号波形図
である。

第２図において、検出素子（ホールｉｃ）の２ａ〜２ｄ
からの回転体の位置検出信号が、その入力電源と絶縁さ
れた制御回路部Ｅを介して、ＩＡ。

ＩＢ、ＩＣ，ＩＤの電子スイッチをオン−オフする工う
にしている。

第３図において、１は速度計発電機の回転軸、２は回転
子でマグネット３とボールシュ４で構成されている。５
は固定磁極兼ヨークで電相のコイルが電気角で３６０γ
ｎ　ずれる工うに配置されており、第３図は２ボール、
４相、環状巻の場合を示す。また、ヨーク５の材質とし
ては、回転子２によるうず電流損に基づく出力電圧波形
の歪を小さくするため、珪素鋼板を重ねたもの、または
フェライトコアな用いている。

第４図に示した回転軸１に塔載された回転子２と、固定
磁極兼ヨーク５をもって発電部４Ａを形成し、回転子ヨ
ーク兼シールド板７にエリ右側と左側の磁界を遮蔽する
とともに、その回転するシールド板７の上に固着された
マグネット８の磁束が検出部４１１構成するホールＩＣ
支持板９に固定されたホールｉｃ　２ａ、・・・をよぎ
ることにＬつ、回転子２の位置が検出される。

第５図において、４ａ〜４ｈはＭＯＳ−ＦＥＴ仏１ｅｔ
ａｌ　Ｏ：ｃｌｄｅ　Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ−Ｆ
ｉｅｌｄ　ＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｌｓｔｏｒ）でＤは
ドレｙ、Ｓはソース、Ｇはゲート、３ａ〜３ｄと５０１
〜５０８は抵抗、５０９〜５１２はトランジスタ、６ａ
はその入力側と出力側を電気的に絶縁する直流→直流変
換器で、５１３〜５１６は又流→直流変換器、６ｂは絶
縁トランス、５１７　　は直流→交流変換器であって、
トランジスタ５０９〜５１２の負荷城抗３ＩＬ〜３ｄの
両端５ａ。

５ａ’〜５ｄ　、　５ｄ’はそれぞれ、カスケード接続
されたＭＯＳ−ＰＥＴのソース、ゲート間の５ａ、５ａ
’〜５ｄ、５ｄ’に接続されている。

この実施例の動作を、第５図の結線図と第６図の電圧波
形のタイムチャートにより、説明する。

回転軸１が回転すると、第６図６１〜６４に示した１ａ
出力電圧〜１ｄ出力電圧の交番電圧が発生し、波高［、
〜Ｅ、は回転数に比例する。検出部のホール１ｃ２ａ〜
２ｄが回転子のマグネット８により動作し、トランジス
タ５０ト５１２　の出力端５ａ−５ｍ’〜５ｄ−５ｄ’
端には、矩形波ω〜錦が発生し、電子スイッチ（たて形
ＭＯ８−ＦＥＴ）４ａ〜４ｈのゲートＧ〜ンースＳ間に
電圧が加わる。

ＯＮ抵抗の小さい素子としては、たて形ＦＩＴが最適で
あるが、コイル１＆〜１ｄの抵抗が大きい場合には、Ｍ
ＯＳ−ＦＩＴ、Ｊ−ＦＥＴも使用可能となる。この制御
信号田〜６８により電子スイッチＩＡ〜ＩＤはオン−オ
フし、出力電圧Ｅａ〜Ｅｄの電圧を切り換え直流電圧Ｖ
。ｕＰを得る。

ただし、切り換え時には次相の電圧を受持つ電子スイッ
チがオンになってから、前相の電子スイッチをオフする
ように、制御信号ω〜簡の波形幅のタイミングをとっで
ある。すなわち、切り換え時に出力電圧Ｖ。ｕｔがＯｖ
にならないよう、重なり合いながら切り換えを行なう。

ところで、本発明の特徴は、この電子スイッチＩＡ〜Ｉ
Ｄをコントロールする制御回路にある。

各ホール１ｃ２ａ〜２ｄＫて検出し、電子スイッチＩＡ
〜ＩＤの各グー）Ｇ−ソースＳ間に加えろ制御信号６５
〜６８は、直流→直流変換回路（もつとも入力電源が交
流の場合圧は、変流→直流変換回路を適用する。）６ａ
にエリ制御回路電源を供給しているため、各電子スイッ
チＩＡ−ＩＤの制御信号は、完全に電気的に絶縁され独
立している。

つ捷り、電子スイッチＩＡ〜ＩＤの両４４　ａ　＋　４
　ｂｓ４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ＋　４ｈのそれぞ
れのドレインＤ〜ドレインＤ間が入力ｉｍＶｉｎとは絶
縁されている。

したがって、出力電圧′ｖｏｕｔの２端子のどちらをＯ
Ｖに接続しても、従来のように出力電圧が短絡すること
がなくなる。

たて形ＭＯ８−ＰＥＴは素子の特性上ドレインＤ−ソー
スＳ間耐電圧は６０Ｖ以上のように高耐圧であるが、反
面ゲートＧ−ソースＳ間耐電圧は１５Ｖ〜、幻ｖという
ように低いという欠点がある一本発明のようにＪ−トＧ
−ソースＳ間に加える制御信号を入力′ｆｔ源”ｉｎと
絶縁すれば、ドレインＤ−ソースＳ間耐電圧が素子の耐
電圧となり、高出力電圧の信号のオン−オフが可能とな
る。また、高出力電圧化が可能であるから従来のように
増幅器も不−便となり、温度等による出力電圧の変動も
なくなる。

この実施例で使用した電子スイッチＩＡ〜ＩＤのたて形
ＭＯ８−ＦＥＴは、第７図に示したようにドレインロー
ソース８間にダイオード７１　、７２がおのおの並列に
接続されている構造となっているので、本発明のように
出力電圧の極性が回転方向にエリ変化する場合は、素子
４ｍ＋４ｂ、・・・を直列に接続して使用する。なお、
グー）Ｇ−ソースＳ間に加える信号出力をトランジスタ
５０９〜５１２のエンツタフロアにて構成しているのは
、素子のゲートＧ−ソースＳ間の浮遊容量にたまった電
荷を抵抗３＆〜３ｄにエリ放電させ、素子のスイッチン
グ速度を向上させるためであって、３ａ〜３ｄは放電抵
抗も兼ねている。

第８図は、本発明の他の実施例のブｐツク図である。

制御回路Ｅ′が入力電源ｖｉ□と電気的に絶縁され、電
子スイッチ部９１と９２の２群に分かれ、イとイ’、ｏ
トｏ’　、ハトハ９、二と二′が同時にオン−オンされ
るように制御される。

しかして、第３図に示した回転子′２が偏心して回転す
ると、コイル１ａ〜１ｄに発生する電圧が異なり、速度
計発電機のリップル含有率が大きくなるという結果にな
る。つまり、速度計発電機の特性で最も重要なのはリッ
プル含有率が少さいことであるが、それに反する。この
対策としては、第８図に示すようにコイル１ａとｊｃ、
ｌｂと１ｄ？逆極性にて接続して２相巻線とし、電子ス
イッチ７２組用意して、２相全波整流になるように制御
すれば、エリ含有率の小さい速度計発電機が得られる。

第９図は、本発明のさらに他の実施例の路線図である。

回転子２の偏心時の出力電圧のリップル減少策の一つと
して、コイル１ａ〜１ｄをバイファイラかくして、本発
明にエリ電子スイッチＩＡ〜ＩＤの制御回路Ｅを、各電
子スイッチＩＡ〜ＩＤごとに電気絶縁したことにエリ、
次の効果が得られる。

■　電子スイッチＳＷの耐圧が向上し、高出力電圧の速
度計発電機を得ることができる。

すなわち、電気的に絶縁しているため制御に必要な信号
電圧はゲート−ソー７８間電圧（たて形ＭＯ＆−ＦＥＴ
１７）場合ハ＋　１０　Ｖ　Ｋ　テ、ｔ　ｙ、０ＶＩＣ
てオフする。）を加えればよく、ドレーン９−ソース８
間耐電圧６９ｖのものな使用すれば、：６０ｖの電圧を
スイッチすることができる。

■　高出力電圧が得られるため、出力電圧増幅器が不要
となり、これまで温度ドリフト電圧やオフセット電圧と
いった増幅器ＡＭＰに関する娯差がなくなり、速度計発
電機の検出精度が向上した。

また、高出力電圧用の増幅器ＡＭＰはコストアップの原
因虻なっていたから、コストダウンにもなる。

■電子スイッチＩＡ〜ＩＤの両端子が電気的に絶縁され
たため、どちらの出力電圧端子なＯｖに接続しても、出
力電圧が短絡されることがない。

■従来では、各電子スイッチのゲートＧ−ソースＳ間に
ある浮遊容量にエリスイッチングノイズが出力電圧に重
畳されていたが、電気的に絶縁されているため、スイッ
チングノイズがなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の路線図、第２図は本発明の原理的な
回路構成図、第３図は本発明の一実施例における発電部
の正面図、第４図はその発電部お工び検出部の側断面図
、第５図はその回路構成を示すブロック図、第６図はそ
の動作時の各部の信号波形図、第７図はこの実施例での
各電子スイッチの電気的構成の詳細図、第８図は本発明
の他の実施例のブロック図、第９図は本発明のさらに他
力実施例の路線図である。 １・・・回転軸、ＩＡ〜ＬＤ、ＩＡ’〜ＩＤ’ＳＷ・・
・電子スイッチ、ｌａ〜２ｄ・・・発電コイル、２・・
・回転子、２ａ〜２ｄ・・・ホールｉｃ（位置検出用発
電器）、３・・・マグネット、３１〜３６　、５０１〜
５０８・・・ｍ抗、４・・・ポールシュ、４ｈ〜４ｈ・
・・ＭＯＳ−ＦＥＴ　、　５　・・・固定磁極兼ヨーク
、５ａ−５ｄ〜５ｄ−５ｄ・・・・電子スイッチ入力端
、５０９−５１２・・・トランジスタ、５１３〜５１６
・・・交流１直流変換器、５１７・・・直流→交流変換
器、６＆・・・直流→直流変換′ａ（絶縁用）、６ｂ・
・・絶縁トランス、７・・・回転子ヨーク兼シールド板
、８・・・マグネット、９・・・ホールＩＣ保持板。 出願人代理人　　　猪　　股　　　　　清馬７図 馬８図 別卿回路郁Ｅ′ 馬９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 永久磁石からなる回転子と、コイルを巻回した固定磁極
   な兼ねるヨークとからなる発電部と、この発電部の交流
   出力を逐次切り換える信号を送出する工うに回転軸の回
   転角を検出する検出部と、仁の検出部の出力により前記
   発電部の各コイルの交流電圧を切り換えて回転軸の回転
   速度に比例した出力電圧を得る整流部とを備えた速度計
   発電機において、前記整流部を構成する電子スイッチの
   制御部を各電子スイッチごとに電気的に絶縁を施したこ
   とを特徴とする速度計発電機。