JPS623382B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はコイルによつて形成される回転磁界内
におかれた電気良導体に渦電流トルクを生ぜし
め、このトルクをヘアスプリングで制御して指針
による指示をうる回転磁界計器に係り特にその駆
動回路を簡略化することを目的とする回転磁界計
器及びその駆動方法に関するものである。

本発明者はすでに第１図〜第３図に示すような
回転磁界計器をすでに提案している。

すなわち、第１図〜第３図において二つの互に
交差する第１および第２のコイル１，２の磁界内
に指針軸３に固着された銅カツプ４を配設し、ヘ
アスプリング５によつて指針軸３に制御トルクを
付与する。尚、６および７は効率よく磁気回路を
形成するためのコアおよびヨークである。

この構造の計器における第１のコイル１に第３
図イに示すサイン波の交流信号を、また第２のコ
イル２に、第３図イの信号に対し90゜位相を遅ら
された交流信号（第３図ロ）を入力せしめれば、
これによつて銅カツプ４の周面を通る回転磁界が
生じ、その回転方向に向つて銅カツプはトルクを
生ずるので入力信号の周波数に比例した指示が得
られるものであつた。

しかし、この方式によるとほぼ完全な回転磁界
が生ずるのであるが、交流信号を被測定入力とす
るときは、第２のコイルのために該交流信号に対
し90゜位相の遅れた交流信号を作る必要があり、
またパルス入力に対しては一旦、サイン波に又は
近似的なものとして三角波に変換する必要があり
回路が複雑かつ高価になる欠点がある。

本発明者は、もつと簡単な回路で前記した計器
を駆動できないかと、種々検討した結果、交流信
号に代えパルスを使用し、かつ第１のコイルに印
加するパルスに対し、隣り合う他のコイルに印加
するパルスの位相を遅らせることによつて、パル
ス周波数にほぼ比例した計器の指示が得られるこ
とを発明した。

本発明によれば、パルスによつて回転磁界計器
を駆動できるので、信号発信部は接点やリードス
イツチ等を利用した簡単なものでよく、位相のず
れたパルスも簡単な処理回路ででき、しかも周囲
温度や電源電圧の影響を受けることの少ない安価
な回転磁界計器が提供でき、車両用エンジン回転
計や速度計としても適するものである。

本発明の第１の実施例につき第１図、第２図、
第４図および第５図に基づき説明すれば、１は第
１のコイル、２は第２のコイルであつて互に直交
するよう巻回され内部空間には回転子である銅、
アルミニウム等の電気良導体製のカツプ４が配置
される。３は指針軸で上端に指針８が固着され、
中間部には前記カツプ４が固着される。５は指針
軸３に圧入され、指針軸３を回転制御するヘアス
プリングである。

６はカツプ４内に配設されたコア、７は第１お
よび第２のコイルの外周に嵌合されたカツプ状ヨ
ークであつて、コイル１および２によつて生ずる
磁束が有効にカツプ４の周面を貫通するよう設け
られている。

本実施例の回路につき第４図で説明すれば、９
は入力端子であつて、たとえば車速に比例して開
閉をくり返すリードスイツチ等のパルス信号（第
５図イ）が入力される。１０は第１のフリツプフ
ロツプ回路で入力パルス信号の立上がり部で駆動
され、第５図ロに示すようなデユーテイ比50％の
出力をなす。１１は第２のフリツプフロツプ回路
で入力信号の立下がり部で駆動され、第５図ハに
示す出力をなす。よつて第１のフリツプフロツプ
回路１０の出力（第５図ロ）に対し、第２のフリ
ツプフロツプ回路１１の出力（第５図ハ）はある
程度、たとえば90゜の位相遅れをもつことにな
る。１２は第１の有極駆動回路であつて、第１の
フリツプフロツプ回路１０の出力は無極パルスな
のでこれを有極パルスとなし第１のコイルを駆動
するものである。すなわちNPNトランジスタQ₁
およびPNPトランジスタQ₂のベースは夫々第１
のフリツプフロツプ回路１０の出力端に接続さ
れ、トランジスタQ₁のコレクタは電源に、トラ
ンジスタQ₁のエミツタおよびトランジスタQ₂の
エミツタは共に第１のコイル１の一端に接続され
る。またNPNトランジスタQ₃およびPNPトラン
ジスタQ₄のベースは反転器を介して前記第１
のフリツプフロツプ回路の出力端に接続され、ト
ランジスタQ₃のコレクタは電源に、トランジス
タQ₃およびトランジスタQ₄のエミツタは共に第
１のコイル１の他端に接続される。尚、トランジ
スタQ₂およびQ₄のコレクタはアースされてい
る。

前記有極駆動回路１２の作動を説明すれば、第
１のフリツプフロツプ回路１０の出力端がＨレベ
ルになるとトランジスタQ₁はオン、トランジス
タQ₂はオフ、トランジスタQ₃はオフ、トランジ
スタQ₄はオンとなつて第１のコイル１には第４
図において右へ向つて電流が流れる。次に第１の
フリツプフロツプ回路１０の出力端がＬレベルに
なると、今度は、トランジスタQ₁はオフ、トラ
ンジスタQ₂はオン、トランジスタQ₃はオン、ト
ランジスタQ₄はオフとなつて第１のコイル１に
は左方向へ向つて電流が流れ、もつて第１のコイ
ル１は有極的に励磁されるものである。

第２のフリツプフロツプ回路１１に接続された
第２の有極駆動回路１３も第１の有極駆動回路１
２と同一の構成、作動をなし、第２のコイル２を
有極的に励磁する。

よつて、第１のコイル１の駆動信号は第５図ニ
の如くであり、第２のコイル２のそれは第５図ホ
の如くなる。

従つて、第５図ヘのように当初第１のコイル１
が正方向に励磁されることによつて磁界F₁が生
じ、第２のコイル２が負方向に励磁されることに
よつて磁界F₂が生じ、その合成磁界Ｆ_Rは平面的
にみて斜左上に向つて形成されるが、第２のフリ
ツプフロツプ回路１１が第５図ハのように出力す
ると、第２のコイル２は急激に正方向に励磁さ
れ、合成磁界Ｆ_R′は斜右上に向つて形成される。
以下順に合成磁界の方向は右回りに90゜づつステ
ツプ的に回転し、このステツプ回転時の急激な合
成磁界の方向変化がカツプ４に渦電流トルクを生
ぜしめ、このトルクの平均値がヘアスプリング５
の巻込みトルクと平衡して指針８は入力パルス
（第５図イ）の周波数とほぼ比例的に回転変位し
て入力パルス数を指示できるものである。

第６図〜第８図に示す他の実施例は第１および
第２のコイル１および２をバイフアイラ巻とな
し、リードスイツチ１４，１５を使用したパルス
発信部１６をこれに組合わせて回路を簡単にした
ものである。

第６図において、発信部１６は車両の変速機出
力軸の回転数で駆動される永久磁石１７と、該永
久磁石と平行配置された第１および第２のトラン
スフアリードスイツチ１４，１５とよりなり、該
二つのリードスイツチ１４，１５は中心角にして
45゜交差されている。第１のリードスイツチ１４
は常開端子ａ、常閉端子ｂを、また第２のリード
スイツチ１５は常開端子ｃ、常閉端子ｄをそれぞ
れ有しており、第１および第２のリードスイツチ
１４，１５の端子ａ，ｂ，ｃ，ｄはそれぞれ第１
および第２のコイル１，２の両端と接続され、第
１および第２のコイルのそれぞれの中間点はアー
スされている。

上記実施例において、永久磁石１７が第７図の
領域内にあるときはその磁束によつて二つのリ
ードスイツチの常開端子ａ，ｃと電源１８の接続
された共通端子ｅ，ｆ（第６図）とが接触し、端
子ａ，ｃは第８図ａ，ｃのように出力し、第１お
よび第２のコイル１，２は第８図ｅの如き磁界
F₁，F₂を生じその合成磁界Ｆ_Rは斜左上に向つて
形成される。以下永久磁石１７が第７図の領域
→に動けば合成磁界は第８図ｅのように右回り
に90゜づつステツプ的に回転し、カツプ４（第１
図および第２図）にトルクを生ぜしめるものであ
る。

本実施例によれば回路が簡単化され、比較的安
価に実施できる。

第９は第６図の実施例と同様にバイフアイラ巻
の第１および第２のコイル１，２を有する回転磁
界計器を無極パルス入力で駆動した例であつて、
入力端子９に印加されるパルスを第１のフリツプ
フロツプ回路１０に入力せしめ、そのＱ端子と
端子との間に第１のバイフアイラ巻コイルの両端
を接続し、また第２のフリツプフロツプ回路１１
には反転器を介して前記入力パルスを入力さ
せ、Ｑ端子および端子に第２のバイフアイラ巻
コイルを接続したものである。尚、１９〜２０は
増巾駆動回路である。この回路によつても前記第
６図のものと同様に計器が駆動されるものであ
る。

第１０図は上記の如きパルス入力によつて駆動
されるに適した回転磁界計器の構造を示すもの
で、非磁性材料、望ましくは合成樹脂よりなるフ
レーム２３内に回転子である銅製のカツプ４およ
び高透磁率材料製のコア６が同心的に配設され、
フレーム２３の外周には第１および第２のコイル
１，２が互に交差して巻回される。７はケースを
兼ねた高透磁率材料製のヨークであつて、第１お
よび第２のコイル１，２の外周を包囲する大きさ
となし、かつ第１および第２のコイルの隣り合う
側面によつて構成された４個所の凹部に対応して
内側へ向つて凹んだ誘磁部７ａが形成される。こ
れによつて第１および第２のコイル１，２によつ
て形成される合成磁界が強化される効果がある。

第１１図も上記の如きパルス入力によつて駆動
されるに適した回転磁界計器の構造を示すもの
で、第１および第２のコイル１，２は十字形に直
交するコア６，６′にそれぞれ巻回され銅カツプ
４の内側に配置され、銅カツプ４の外側には高透
磁率材料よりなる環状のヨーク７が配置されてな
るものである。

上記いずれの実施例も第１および第２のコイル
１，２を有する実施例につき説明したが、コイル
の数を３個以上となし互に等角度に配置してもよ
いことはもちろんである。

本発明は上記したように、指針軸３と、電気良
導体よりなり該指針軸に固着された回転子４と、
該回転子に回転磁界を作用させ、該回転子に渦電
流トルクを生ぜしめるよう該回転子に近接配置さ
れた複数個のコイル１，２と、該指針軸に固着さ
れたヘアスプリング５とよりなる回転磁界計器に
おいて、該複数個のコイルのうちの一つのコイル
にパルスを入力して励磁し、該パルスの持続中に
隣接する他のコイルに他のパルスを入力して該他
のコイルを励磁し、該励磁されたコイルによつて
ステツプ的に回転する合成回転磁界Ｆ_Rを形成
し、該回転子４に指示トルクを生ぜしめることを
特徴とする回転磁界計器の駆動方法であつて、本
発明によれば、パルスによつて回転磁界計器を駆
動することができるので、従来のようにサイン波
や三角波で駆動するものと異なり回路がきわめて
簡単となる。

特に一つのコイルに対し他のコイルに入力する
信号は位相遅れをもつた信号が必要であるが、パ
ルス信号であればフリツプフロツプ回路等によつ
て容易に位相遅れ信号を発生でき、回路が簡単に
なる。

更に本発明は一つのコイルへパルス入力が持続
している間に隣接する他のコイルにパルスを入力
して、ステツプ的に回転する合成回転磁界を得る
ようにしたので、合成回転磁界の方向が急激に変
化し、回転子４に有効な指示トルクを生ぜしめる
ことができる。

そのうえ本発明によれば、回転磁界計器をパル
スで駆動するのでこのパルス信号を利用して他の
ステツプモータを駆動することもできるので、こ
れを自動車用に実施したときは速度計と積算計と
が同一の入力信号で駆動することができ構造簡単
にして安価になるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は回転磁界計器の要部斜視図、第２図は
回転磁界計器の断面図、第３図は回転磁界計器へ
入力される信号波形図、第４図は本発明の第１の
実施例の回路部分図、第５図は第１の実施例にお
ける信号波形図および磁界の方向図、第６図は本
発明の第２の実施例の回路部分図、第７図は第６
図におけるパルス発生部の平面図、第８図は第２
の実施例における信号波形図および磁界の方向
図、第９図は本発明の第３の実施例の回路部分
図、第１０図は本発明の第４の実施例の平面断面
図、第１１図は本発明の第５の実施例の要部斜視
図である。 １，２……コイル、３……指針軸、４……回転
子（カツプ）、５……ヘアスプリング、６……コ
ア、７……ヨーク、７ａ……誘磁部、８……指
針、９……入力端子、１０，１１……フリツプフ
ロツプ回路、１２，１３……有極駆動回路、１
４，１５……トランスフアリードスイツチ、１６
……発信部、１７……永久磁石、１８……電源、
１９，２０，２１，２２……増巾駆動回路、２３
……フレーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 指針軸と、電気良導体よりなり該指針軸に固
   着された回転子と、該回転子に回転磁界を作用さ
   せ、該回転子に渦電流トルクを生ぜしめるよう該
   回転子に近接配置された複数個のコイルと、該指
   針軸に固着されたヘアスプリングとよりなる回転
   磁界計器において、該複数個のコイルのうちの一
   つのコイルにパルスを入力して励磁し、該パルス
   の持続中に隣接する他のコイルに他のパルスを入
   力して該他のコイルを励磁し、これら励磁された
   コイルによつて、ステツプ的に回転する合成回転
   磁界を形成し、該回転子に指示トルクを生ぜしめ
   ることを特徴とする回転磁界計器の駆動方法。 ２ 該回転子はカツプ状であり、該コイルはその
   磁界が該回転子の周面を貫通するよう、該回転子
   の上下面を包囲して互に直交的に巻回された第１
   および第２のコイルによりステツプ的に回転する
   合成回転磁界を形成し、該回転子に指示トルクを
   生ぜしめることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の回転磁界計器の駆動方法。 ３ 該回転子はカツプ状であり、該コイルは該回
   転子内に配設され十字形に直交する鉄心に巻回さ
   れた互に直交的な第１および第２のコイルにより
   ステツプ的に回転する合成回転磁界を形成し、該
   回転子に指示トルクを生ぜしめることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の回転磁界計器の駆
   動方法。 ４ 指針軸と、電気良導体よりなり該指針軸に固
   着された回転子と、該回転子に回転磁界を作用さ
   せ、該回転子に渦電流トルクを生ぜしめるよう該
   回転子に近接配置された複数個のコイルと、該指
   針軸に固着されたヘアスプリングとよりなる回転
   磁界計器において、入力パルスに応動して該複数
   個コイルのうちの一つのコイルに有極パルスを供
   給すると共に、隣接する他のコイルに該有極パル
   スの持続中に該有極パルスに対して位相の遅れた
   有極パルスを供給する駆動回路を設け、該複数個
   のコイルによつてステツプ的に回転する合成回転
   磁界を形成し、該回転子に指示トルクを生ぜしめ
   ることを特徴とする回転磁界計器の駆動方法。 ５ 該駆動回路は入力パルスの立上り部で駆動さ
   れる第１のフリツプフロツプ回路と、立下がり部
   で駆動される第２のフリツプフロツプ回路と、該
   二つのフリツプフロツプ回路にそれぞれ接続され
   た第１および第２の有極駆動回路とよりなり、コ
   イルは第１および第２の有極駆動回路にそれぞれ
   接続され互に直交的に巻回された第１および第２
   のコイルによりステツプ的に回転する合成回転磁
   界を形成し、該回転子に指示トルクを生ぜしめる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の回
   転磁界計器の駆動方法。 ６ 指針軸と、電気良導体よりなり該指針軸に固
   着された回転子と、該回転子に回転磁界を作用さ
   せ、該回転子に渦電流トルクを生ぜしめるよう該
   回転子に近接配置された複数個のコイルと、該指
   針軸に固着されたヘアスプリングとよりなる回転
   磁界計器において、該複数個のコイルをそれぞれ
   バイフアイラ巻コイルとなし、該複数個のコイル
   のそれぞれの両端を無極パルス発生部に接続し、
   該無極パルス発生部は該複数個のコイルの一つの
   コイルの一端に正パルスを、他端に該正パルスに
   対し反転したパルスを供給し、隣接する他のコイ
   ルの一端に前記正パルスに対し位相の遅れた正パ
   ルスを、他端に該位相の遅れた正パルスに対して
   反転したパルスを供給し、該複数個のコイルによ
   つてステツプ的に回転する合成回転磁界を形成し
   該回転子に指示トルクを生ぜしめることを特徴と
   する回転磁界計器の駆動方法。 ７ 該無極パルス発生部は被測定回転数に比例し
   て回転する永久磁石の磁束作用下に置かれ、互に
   位相差をもつて駆動される複数個のトランスフア
   リードスイツチによりコイルにパルスを供給する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の回
   転磁界計器の駆動方法。 ８ 該無極パルス発生部は入力パルスの立上り部
   で駆動され、正出力および反転出力端子を有する
   第１のフリツプフロツプ回路と、入力パルスの立
   下がり部で駆動され、正出力および反転出力端子
   を有する第２のフリツプフロツプ回路とよりな
   り、該複数個のコイルは互に直交する二個のバイ
   フアイラ巻コイルよりなり、該複数個のコイルに
   よつてステツプ的に回転する合成回転磁界を形成
   し、該回転子に指示トルクを生ぜしめることを特
   徴とする特許請求の範囲第６項記載の回転磁界計
   器の駆動方法。 ９ 指針軸と、電気良導体よりなり、該指針軸に
   固着されたカツプ状回転子と、該回転子に回転磁
   界を作用させ該回転子に渦電流トルクを生ぜしめ
   るよう該回転子の上下面を包囲した互に交差的に
   巻回された複数個のコイルと、該複数個のコイル
   のうちの一つのコイルにパルスを入力して励磁
   し、該パルスの持続中に他のコイルに他のパルス
   を入力して該他のコイルを励磁するパルス発生手
   段と、該複数個のコイルのうち隣り合うコイルの
   側面によつて形成される凹部内に配置され、該隣
   り合うコイルの励磁によつて生ずる合成磁界を通
   す誘磁部とよりなることを特徴とする回転磁界計
   器。 １０ 該誘磁部は該複数個のコイルの外周をとり
   囲む高透磁材料よりなるケースを兼ねたヨークを
   部分的に凹状に成形したものであることを特徴と
   する特許請求の範囲第９項記載の回転磁界計器。