JP2004260954A

JP2004260954A - 周波数発電機

Info

Publication number: JP2004260954A
Application number: JP2003050206A
Authority: JP
Inventors: Shoji Oiwa; 昭二大岩; Tomoyoshi Maruyama; 知良丸山; Sachio Hatori; 早千雄羽鳥
Original assignee: Japan Servo Corp
Current assignee: Nidec Advanced Motor Corp
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】本発明は、ＦＧ（周波数発電機）の誘導ノイズの低減と小型化の実現を目的とするものである。
【解決手段】本発明は、プリント配線基板がリング状のマグネット端面に対向する面を表面とし、放射線状の線素から成るＦＧコイルを表面に配置し、円形状のキャンセルコイルはプリント配線基板の裏面に配置する。更に、ＦＧコイルの内径と外径の平均径に近い直径でプリント配線基板の裏面にキャンセルコイル配置することで、プリント配線基板の表裏面方向に貫通する外乱誘導ノイズをキャンセルすると同時に小型化を図るものである。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電動機の回転速度に比例した周波数を得るＦＧ（周波数発電機）のコイルパターンにかかわるものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＦＧを内蔵したＤＣモータは、そのＦＧからの周波数信号により速度制御を行い、速度指令に応じて回転数を一定に保つ用途に多用されている。これらの用途では、回転ムラが重要視される場合が多く、速度制御の基準となる周波数信号の検出精度は重要である。特に磁気変化検出方式ではモータを構成する巻線を施したステータヨークからの外乱磁界に対する磁気誘導ノイズが問題となる。
【０００３】
図５は従来のＦＧの一般的な構造である。プリント配線基板１の上に放射線状の複数のパターン線素２で形成されるＦＧコイル３が配置され、ＦＧコイルが囲む面積に鎖交する誘導ノイズ磁束を打消すために、ＦＧコイルから逆方向にＦＧコイルの外周に沿って誘導ノイズを防止するキャンセルコイル４を配置している。
【０００４】
しかし、このような構成でもＦＧコイルとキャンセルコイルとで囲まれる面積５に鎖交する誘導ノイズ磁束については打消すことができない。
モータの速度制御はＦＧ周波数を基準に速度帰還が施される。また、一般的にＦＧコイルからの正規周波数の発電電圧は微少であり、誘導ノイズにより生じる外乱電圧がＦＧの発電電圧に重畳される。その結果としてＦＧ周波数の精度が悪化して、回転ムラの主原因となっている
【０００５】
特公平０１−５２９８７は上述の問題点を解決するために、図６のように、ＦＧコイルを第１及び第２のＦＧコイルを互いに入り込ませこの２つのＦＧコイルの線素を多極着磁されたマグネットのある１磁極を感磁できる位置に近接配置し、第１のＦＧコイル１０と第２のＦＧコイル１１を同相となるように直列接続されている。
また、第１のキャンセルコイル１２及び第２のキャンセルコイル１３を各々第１及び第２のＦＧコイルの全域両側に並設し、第１及び第２のキャンセルコイル同士を電気的に逆相に直列接続している。
その結果、第１のＦＧコイル１０と第１のキャンセルコイル１２からなる第１のループ１４と、第２のＦＧコイル１１と第２のキャンセルコイル１３からなる第２のループ１５とは逆位相のループになるように直列接続されているため、外乱ノイズの影響が低減される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
モータを低速で安定に回転させるような用途においては、ＦＧ周波数は速度制御系のむだ時間として大きく影響し、安定な系を構築するには、ＦＧの周波数を極力高くする必要がある。ＦＧの周波数を高くするにはＦＧコイルの放射線状の線素数を増加させることであり、線素ピッチを狭くする必要がある。しかしながら、上記方式のＦＧでは、第１及び第２のＦＧコイルを互いに入り込ませ近接配置する必要があり、ＦＧコイルの線素ピッチを狭くすることが出来ない。プリント配線基板上にパターンを製作する際にスクリーン印刷等の安価な製作行程では更に制限される。
【０００７】
また、第１及び第２のキャンセルコイルを各々第１及び第２のＦＧコイルの全域両側に並設するため、ＦＧコイルの放射線状の線素長さが短く制限されたり、プリント配線基板の占有面積が大きくなったりする問題がある。
【０００８】
そこで，本発明は，上記従来例の問題点を解決すべく，線素ピッチを狭くできる１つのＦＧコイルで、外乱ノイズに影響を受けにくく、且つ極力プリント配線基板の占有面積を増やさないＦＧを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、プリント配線基板のリング状のマグネット端面に対向する面を表面とし、放射線状の線素から成るＦＧコイルを表面に配置し、円状のキャンセルコイルはプリント配線基板の裏面に配置する。更に、ＦＧコイルの内径と外径の平均径に近い直径でプリント配線基板の裏面にキャンセルコイル配置することで、プリント配線基板の表裏面方向に貫通する外乱誘導ノイズをキャンセルすると同時に小型化を図るものである。
【００１０】
【実施例】
以下図面によって本発明の実施例を説明する。図１と図２は、本発明の請求項１に記載の第一の実施例を示すもので、従来例の図５中のＦＧコイル３とキャンセルコイル４をプリント配線基板の両面に分離した構造である。マグネットに対向して配置される面を表とすると、図１が表面でありＦＧコイル３が配置され、図２が裏面でありキャンセルコイル４が配置されている。図中の２０はプリント配線基板の表裏を接続するスルホールである。キャンセルコイル４の外径はＦＧコイル３の外径と同一に小さくすることが可能であり、プリント配線基板上での占有面積を低減できる。また、ＦＧコイル３とキャンセルコイル４とで囲まれる面積５が従来方式の図５に比べて低減されて、その面積に鎖交する誘導ノイズ磁束が低下し、結果として外乱ノイズに強くなっている。
【００１１】
また、図３と図４は本発明の請求項２に記載の第二の実施例を示すもので、図１と図２に対してキャンセルコイルの直径ｃ寸法を、ＦＧコイル３の内径ｂと外径ａのほぼ平均値とするものである。
図７はこのＦＧコイル３で囲まれる面積２１を示し、図８はこのキャンセルコイル４で囲まれる面積２２を示す。面積２１と面積２２はほぼ同一であり、プリント配線基板に貫通する誘導ノイズは完全にキャンセルされることが分かる。
【００１２】
また、図４中の２５，２６はキャンセルコイル４とＦＧコイル３の接続線素であり、各々近接して平行に配置した請求項３に記載の第三の実施例を示すものである。線素２５，２６を近接して並列配置することで、多極マグネットにより線素２５，２６に発電される電圧の向きが同一方向であるため、キャンセルコイル４に接続されることで打ち消され、マグネットの影響をキャンセルすることが可能である。
【００１３】
以上は本発明を円状の全周にわたってＦＧコイルとキャンセルコイルが存在する場合について説明してきたが、電子部品等の配置上の問題で、ＦＧコイルの一部分を切り欠いた状態であっても同じようにキャンセルコイルも設計することで、また、ＦＧの発電電圧を大きく取り出すために、ＦＧコイルを複数本並列して配置する場合にも同じようにキャンセルコイルを並列して配置することで、また、多層のプリント配線基板を使用して複数層にＦＧコイルとキャンセルコイルを同じように配置することで、同様の効果を得られるのは言うまでもない。
【００１４】
【発明の効果】
以上のように，本発明によれば外来誘導ノイズを完全にキャンセルできるキャンセルコイルをプリント配線基板の面積を大きくせずに実現が可能であり、下記の効果がある。
１．放射線線素ピッチを狭くできるためＦＧの発電周波数を高く検出することが可能になる。
２．キャンセルコイルの直径寸法を調整して、完全に外来誘導ノイズをキャンセルできる。
３．キャンセルコイルがプリント配線基板の裏側に配置されるためＦＧ部の占有面積が低減され小型化設計が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に成る請求項１に関するプリント配線基板の表面パターンの例を示す平面図。
【図２】本発明に成る請求項１に関するプリント配線基板の裏面パターンの例を示す平面図。
【図３】本発明に成る請求項２に関するプリント配線基板の表面パターンの例を示す平面図。
【図４】本発明に成る請求項２，３に関するプリント配線基板の裏面パターンの例を示す平面図。
【図５】従来例でプリント配線基板の表面パターンの例を示す平面図。
【図６】従来例でプリント配線基板の表面パターンの例を示す平面図。
【図７】ＦＧコイルで囲まれる面積
【図８】キャンセルコイルで囲まれる面積
【符号の説明】
１プリント配線基板
２放射線状の線素
３ＦＧコイル
４キャンセルコイル
５ＦＧコイルとキャンセルコイルにより囲まれる面積
６プリント配線基板センタ穴
１０第１のＦＧコイル
１１第２のＦＧコイル
１２第１のキャンセルコイル
１３第２のキャンセルコイル
１４第１のＦＧコイルと第１のキャンセルコイルにより囲まれる面積
１５第２のＦＧコイルと第２のキャンセルコイルにより囲まれる面積
２０スルーホール
２１ＦＧコイルで囲まれる面積
２２キャンセルコイルで囲まれる面積
２５接続線素
２６接続線素
ａＦＧコイル外径
ｂＦＧコイル内径
ｃキャンセルコイル直径

Claims

回転する多極着磁されたリング状のマグネットの端面と空隙を介し対向して配置されるプリント配線基板とを備え、該プリント配線基板には前記マグネット端面との対向面側に放射線状の線素からなるＦＧコイル（周波数発電コイル）パターンが設けられ、前記マグネットと該ＦＧコイルパターンとで構成されるＦＧ（周波数発電機）において、前記プリント配線基板の前記ＦＧコイルパターンが設けられている面とは反対側の面に、円形状のキャンセルコイルパターンが設けられ、前記ＦＧコイルパターンと該キャンセルコイルを前記ＦＧコイルで囲まれる面積に鎖交する誘導ノイズ磁束成分を打消すように直列接続されているＦＧ。
前記キャンセルコイルパターンの直径は前記ＦＧコイルの内径と外径のほぼ平均値とした構造の請求項１に記載のＦＧ。
前記ＦＧコイルパターンと前記キャンセルコイルとの２ヶ所の接続部線素を近接して平行に配置した構造の請求項１と２に記載のＦＧ。