WO1982001073A1 - D.c.generator type non-contact speed sensing device - Google Patents

Description

明

発明の名称

直流発電機形非接蝕式速度検出装置

技術'分野

本癸明は、 直流発電機形非接蝕式速度検出装置に 関 し、 よ ]) 特定的には、 回転子磁極に ける 磁速密 度分布を均一化する ため に ョ 一ク 部材を いた直流 発電機形非接敏式速度検出装置に関する 。

背景技 if

従来、 直流発電機形非接 15式速度検出装置 と して、 円 周方向 複数 Ο磋 sを有する 円柱状の ^久磁石か ら な る 回転子 と 、 該回転子の周 Sに配置された固定 子卷線と を具備す る 癸電機に いて、 固定子卷線の 各相か ら得 られ る 多相合形波交流 を平 g ¾分におい て ス ィ ツ チ ン グ して直流電圧を得る よ う に した も の 力 知 られてい る 。

前記の ¾来形の速度検出装置が第 1 図（A) , (B) , (C) に示 される 。 第 1 図の速度検出装置における種 々 の 電圧波形が第 2 図に示される 。 第 1 図（AJに いて、 回転子 ^は 円周面に 4 個の磋極を有する 永久磁石か ら 成 ]? 、 その軸は測定され る 回転体の ¾に連結 され る 。 固定子 2 は、 固定子 コ ア お よ び該固定子 コ ア の ス ロ ッ ト 部分を通 して卷回される 4 相の ^定子卷線

W W W W を有する 。 回 fc ェ

OMPI d 図に示される矢印 r の方向に回 fcする と き 、 固定子 側に卷回される卷線の各相 , W 2 , W 3 , W 4 には、 第 2 図に V 1 , V 2 , V 3 ， V 4 と して示さ れる交番電圧が発生する 。 各稆の出 力波形は、 ！ , V 2 , 3 , V 4 の順に 9 0 ^οずつ位招：^ずれてい る。 各波形は、 第 2 図に示される よ う に半局期の部分 ご と に概略合形の形状を有する 。 従つ て、 該台形状の 波形の中央部分において、 電圧の値はほぽ一定の碹

V o であ る 。ま た、 こ の一定の電圧値 o は、回耘子 ^ の回 速度に比例する 。 各波形の局期 T は、 回転子

1 'の回転速度に反比例する 。 各相の波形にお い て、 前适の電圧値が一定 している 部分のみを遷択的にス ィ ツ チ ン グ して増幅回路に入力する こ と に よ ]) 、 回 耘子 の回転速度に比例する直流鼋圧出力が得 られ る 。 前記の方法で得 られた出力狡形が第 2 図の E と して示される 。 2 つの相の出力が才一ノ ラ ッ プする 分では、 出 力電圧は、 2 つの相の 出力電圧の平均 値に る る よ う に調整される 。 各稆の波形の平坦な部 分に存在する変動成分は、 第 2 図 Ε に示される よ う に前述の直流出力波形においてその ま ま 現われる 。

と こ ろ で、 第 1 図の速度検出 においては、 下 記の理由に よ ]Ρ 5 % 程度の電圧 V_r が生 じ る 。一 ¾に永久磁石の磁石においては、 製造上の理由に よ ]} 磋化の不均一が存在 し、 それに よ Ρ 磁極の表面に

OMPI おける ^ ¾密度分布に も 不均一が癸生する 。 苐 1 図 (B) ， （C)には、 ス π ッ ト 3 に卷回 される 固定子卷鍰 W 1 の近 く におけ る磋束密度分布が示 されてお 、 m 1 図（B)は ¾京密度の相対的に高 い部分が卷篛付近 を通過する 場合であ 、 第 1 図（C)は磋速密度の相対 的に低い ΰ分が卷線付 ^ を通過する場合であ る 。 こ こ で、 1 0 1 , 1 0 2 , 1 0 3 ， 1 0 4 は ¾ィ匕の相 対的 大 る る 部分であ る 。 回転子 1 が一定速度で回

¾ してい る と き に 固定子卷線に発生す る起電力は、

( の場合 Οほ う が（C)の場合 よ ]? 大で あ る 。 それゆえ、 速度をあ らわす電圧信号 ！ に ^石の不均一に よ る 変 動が発生 し、 速度検出が不正確に る る 。 こ の変動は、 特に ¾小 回転速度を検 出する 際に問題 と る る 。 こ の問題を改善するため に回転子の磁極部分に ボ ー ル シ ュ 一を取付ける 構造が提案されて いる が、 それに よ つ て も ¾束密度の不均一は完全には除去さ れる い。 発明の開示

本癸明の主 る 目 的は、 前記の従来形における 問題 点にかんがみ、 回転子と して軸方向に極性を 有す る 永久 石に所望の極数の磁極部を有する ョ ー ク を取 付けた も Οを用い回転子の磁極面に おける 磁束密度 分布 を均一化させる と い う 構想に も と づ き 、 直流発 電機形非接 Ιέ式速度検出装置の 出力電圧に おけ る ¾ 束の不均一に よ る脈動成分を除去 し、 速 g検出の精

Οϊ.ίΡΙ 度を高め る こ と にあ る 。

本癸明に い ては、 円周方向に沿 っ て N , S (D 交互分布を有する 円筒状回耘子磁石、 該回耘子 石 に対向する 固定子、 該固定子に卷回される 固定子卷 線を具備 し、 該回耘子磋石 と して軸方向に極性を有 する永久磁石を用い、 該永久磁石の軸方向端部か ら 該永久磁石の側部周靣を覆 う 位置へ延長する ヨ ー ク 部材を形成 し、 該 ヨ ーク 部材に対向 して 該固定子卷 線を配置 した直流発電檨形非接鉉式速度検出装置が 提洪される 。

¾面の簡単 ¾説明

第 1 図（A) ， （B) , (C)は、 従来形の直流発電機形非接 15式速度検出装置 を示す図、

第 2 図は、 第 1 図の速度検出装置におけ る種 々 の 電圧波形を示す図、

第 3 図は、 本発明の一実施例 と しての直流発電接 形非接触式速度検出装置を示す図、

第 4 図（A) , (B) , (C)は、 第 3 図の速度検岀装置に い られる 回転子の構造を 示す図、 お よ び、

第 5 図（A} , (B)は、 第 3 図の速度検出装置 におけ る 回耘子磁梃と 固定子 コ アの間の磁束密度分布を示す ISである 。

発明を実旌する ための最良の形態

本癸明の一実施例 と しての直流発電機形非接蝕式 速度検岀装置が、 3 図 よ び第 4 図（A) , (B) , (Qに 示 される 。

第 3 図には、 本発明に よ る 回 ¾子 1 お よ び卷籙

W I , W 2 , W 3 , W ₄ が卷回 される 固定 子 2 が示 されてい る 。 第 4 図（A ， （B) , には、 苐 3 図の 回耘 子 1 の構造が よ 詳細に 示 される 。 回 fe子 1 は、 ¾ 久≤石 1 1 、 N極側 ヨ ー ク 部 1 2 、 S 铤側 ヨ ーク 部 1 3 お よ び回転軸 1 4 か ら 成る 。 N 極側およ び S 笾 側 ヨ ー ク 部 1 2 ， 1 3 は同一の形状を有 してお 、 各僵が、 永久 ¾石 1 1 の ^極面 と 接鲑する平 面部分 1 5 、 およ び、 それに垂直であ っ て永久 ¾石の側部 局面を覆 う 形に延びてい る 磁極部分 1 6 を有す る 。 こ の ^ S部分 1 6 は、 永久磁石 1 1 と 同韜る 円筒面 に いて交互に N極お よ び S 極を形成する よ う に配 置される 。 第 3 図の速度検出装置は 固定子 2 と 対向 する 回転子 1 の磁極部分が ヨ ー ク 部材に よ 形成さ れている こ と が第 1 図の従来形の速度検出装置 と は 異 る 。 第 5 図 (Λ> , (Β)には、 ヨ ーク に よ ]? 形成 され ^ 1 6 と 固定子コ ア 3 の間に生 じ る 磁束密度 分布が示される 。 第 5 図（A)に 示され る よ う に 回転子 表面におけ る磁束密度分布は、 永久 ^石 1 1 の ^面か ら ョ ーク を形成す る ^性俘を介 し て与 え られ、 それに よ ]) 均一化される 。 第 5 図（B)には、 本発明に よ ]) 均一化された回転子 1 と 固定子 2 の間 の ^束密度分布力 示され る

第 3 図 に示される本発明に よ る速度検 B装置；こ よ れば、 第 2 図に示 される 従来形の速度検出装置の場 合の各相出力波形に おけ る電圧変動は、 著 し く 渌少 される。 それゆえ、 最終的に得 られる速 fe検 S 安 の 出力電圧は、 一定の 回 ¾速度に対 して §Γ動成分が 莅めて小であ る直流波形を有する 。

お、 前記の実施例に いては、 回転子の 極が 4 梃の場合が説明されたが、 回耘子の磁梃数を 2 極 ま たは 6 Sと する こ と も 当然可能であ る

本癸明に よ れば、 直流発電機形非接敏 T &. ¾ H.I 装置において、 回転子の磁極部分 と 固定子 コ ア の間 の磋束密度分布を均一化 し、 出力電圧の厥動成分を 除去 し、 それに よ jp 速度検出の精度を高め る こ と が で き る 。

Claims

請 求 の 範 g

1. 円局方向に沿 っ て N ， S 極の交互分布を有 る 円筒状回転子磁石、 該回転子 ¾石に対向す る 固定 子、 該固定子に卷回 される 固定 子卷籙を具 ';！ し、 該 回耘子磋石 と して軸方向に極性を有す る 永久 ^石 を い、 該永久磁石の軸方向端部か ら該永久 ¾石の :j 部局面を覆 う 位置へ延長す る ヨ ー ク 部材を形成 し、 該 ョ 一 ク 部材に対向 して該固定子卷鎳を配置 した直 流癸電檨形非接敏式速度検出装置。

2. 該 ヨ ー ク 部材は、 該永久 ^石の軸方向端部に 接 Ιέす る平面部分 と該永久磁石の側部局面を覆 う よ う に配列 される所定極数の磁極部か ら搆成され る請 求の範固第 1 項に 記載の直流発電機形非接 . 式速度 検 ffi 安 隆 ο

3. 該 ヨ ーク 部材の所定の磁極数は、 2 であ る、 請求の範圏第 2 項に記載の直流発電機形非接触式速 度検岀装置。

4. 該 ヨ ーク 部材の所定の磁極数は、 4 で る 、 請求の範固第 2 項に記载の直流発電機形非接鲑式速 検出 ii 。

5. 該 ヨ ー ク 部材の所定の磁極数は、 6 であ る、 請求の範 g 第 2 項に記載の直流発電檨形非接敏式速 検出装 B：。

6. 該永久磁石の N極お よ び S 極端部か ら 延びて

、¼: ο いる該 ヨ ー ク 部材の 2 つの部分が同 じ形状を有 請求の範匿第 1 項る い し第 5 項の いずれ力 の 直流癸電機形非接蝕式速度検出装置。