JPS5934061B2 - 無刷子電動機の回転速度検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は無刷子伝動機の回転速成検出装置に関する。

この種従来装置としては、第１にスイッチ素子を介して
電源が印加される各界磁巻線と同心的に夫々発電機巻線
を巻装するもの、第２に前記界磁巻線の非通電時に永久
磁石回転子の回転により界磁巻線に生ずる逆誘起電圧を
利用するもの、あるいは第３に無刷子電動機の回転軸に
周波数発電機を取付けものがある。

ところが第１第２のものにおいては、周囲温度及び界磁
巻線の発熱等の温度の影響を受けるため速度信号とし７
て常に安定した信号を得られず、そのため回転むら及び
回転速度のドリフト等の一因となる欠点がある。

特に第１のものにおいては固定子鉄心に界磁巻線と共に
発電機巻線を巻装するため界磁巻線の巻線数が制限され
、トルクが小さくなる欠点がある。

また第３のものは構造が複雑になると共に高価になる欠
点がるる。

本発明はかかる点に鑑み発明されたものにして安価で安
定な回転速度信号を得んとするものであり、以下本発明
を図面に基いて説明する。

まず第１図に基いて無刷子電動機の電気回路を説明する
に、各界磁巻線Ｌ（図中の添字ａ、 ｂ。

Ｃは異なる相を示す。

以下同じ。）は夫々スイッチトランジスタＴ１ を介し
て直流電源端子Ｐに接続され、各トランジスタＴ１ の
ベースには制御トランジスタＴ２が接続され、この各制
御トランジスタＴ２ は共通トランジスタＴ３を介して
直流電源端子Ｐに接続されて差動増巾回路を形成する。

また発振器Ｏの出力コイルｔ、は直流バイアス回路Ｃか
ら直流バイアスが印加されて、抵抗Ｒ３と位置検出コイ
ルｔ２の直列回路に接続され、該直列回路の中間接点が
制御トランジスタＴ２のベースに接続されている。

位置検出コイル４は可飽和磁心を有し、回転子用永久磁
石の磁極部の近接度合即ち回転子の位置によりそのイン
ピーダンス値が変化するので、対応する制御トランジス
タＴ２の導通が制御される。

従って各界磁巻線りは順次切換通電されるため、回転磁
界が生じ回転子が連接回転する。

次にｔ３は回転速度検出用の検出コイルにして、位置検
出コイル４ と同様に可飽和磁心に巻装され、又抵抗Ｒ
２を介して出力コイルｌ−１の両端間に接続される。

検出コイルｔ３の周波数出力はダイオードＤを介して変
換回路ＡＣに印加されて電圧に変換される。

この変換回路ＡＣの出力は基準電圧回路ＢＣの基準電圧
と比較回路ＣＣで比較され、回転子が所定速度以上にな
ると共通トランジスタＴ３を遮断して定速制御を行う。

次に第２図に示すように界磁巻線りは固定子鉄心１に巻
装され、該鉄心はステータケース２に取付けた樹脂製ス
リーブ３の外周に固着され、該スリーブの中央孔４には
軸受５が嵌着されており、該軸受にて回転子６の軸７が
支持される。

回転子６は環状永久磁石８と該磁石を被う磁性有底筒状
ロータケース９から構成され、永久磁石８は、その内周
面の周方向に交互に異極に着磁された内周磁極１０と、
下端面に周方向に交互に異極に着磁された下端磁極１１
と、外周下端に着磁された外周磁極１２とを有する。

内周磁極部１０は固定子鉄心１の磁極に対抗し、界磁巻
線りにより生ずる回転磁界との電磁力で回転トルクを生
ずるものである。

また下端磁極１１はステータケース２に設けた３個の位
置検出コイル４に対抗するもので位置検出用磁石となる
。

一方ロータケース２の開口縁には多数のスリット１３の
穿設によりくし歯状歯片１４が形成されており、外周磁
極１２の一部はこの歯片１４にて被われ、外周磁極１２
の残部がスリット１３を介して露出するようになされて
おり、検出コイルｔ３はスリット１３を介して外周磁極
１２に対抗するようにステータケース２に取付けられる
。

而して外周磁極１２は第３図に示すように周方向に交互
に異極に着磁される。

この着磁は特別に行なうことなく内周磁極１０の着磁を
径方向に行なうことにより形成してもよい。

この外周磁極１２に対しロータケース９の歯片１４は外
周の隣接磁極部間の境界部外面に位置せしめられる。

即ち外周磁極１２は周方向に交互に異極に着磁されてお
り、各磁極の磁束密度分布は、一般に略台形となり、Ｎ
極とＳ極の境界部は磁束密度分布が正負反転する領域で
るることからこの境界部における磁束密度が小さい。

そこで磁束密度の小さい境界部を歯片１４が被うことに
より、歯片１４，１４間のスリット１３には磁束密度の
絶対値が大きい磁極領域のみが露出することになる。

この場合に検出コイルｔ３には出力コイルｔ１から第５
図に示す高周波信号ｅが与えられており１回転子６の回
転により検出コイルｔ８にスリット１３が近接するとき
には外周磁極１２からの磁束により検出コイルｔ３を巻
装した可飽和磁心１５が磁気飽和してその透磁率が小さ
くなり、検出コイルｔ３のインダクタンスが小さくなり
、検出コイルｔ３の検出電圧ｅ１ が小さい。

これに対し検出コイルｔ３に歯片１４が近接する場合に
は検出コイルｔ３の両端電圧ｅ２が逆に大きくなる。

従って検出コイルｔ３の両端電圧が大小に変化すること
になり、その変化は回転速度に比例したものとなる。

次に第４図は外周磁極１２の異なる実施例を示し、永久
磁石８の外周下端に軸７の方向に着磁したものを環状に
形成したものでめる。

この場合に外周磁極１２の内、上側の極（Ｎ極）はロー
タケース９で被われ、下側の極（Ｓ極）にスリット１３
及び歯片１４が位置する。

従ってロータケース９の外周下端は、スリット１３から
露出する磁極部と歯片１４に被われた非磁極部とが交互
に形成されることになり、第３図の場合と同様に、検出
コイルｔ３の両端電圧は第５図に示すものとなる。

以上の如く本発明によれば、環状永久磁石を被う磁性有
底筒状ロータケースの開口縁に多数のスリットを形成し
、前記磁石の外周磁極を該スリット間に形成されろくし
歯状歯片で一部被うことによりスリットを介して外周磁
極を等間隔に露出させ、回転速度検出用感磁素子をスリ
ットを介して前記外周磁極に対抗するように固定子側に
取付けたから、発電機巻線が不要であると共に界磁巻線
からの熱影響を受けなくなり、回転むら及び回転速度の
ドリフトを少なくすることができ、又前記感磁素子を位
置検出感知素子と共用することもでき、簡単にして安価
なる回転速度検出装置を提供することができる。

壕だ前記外周磁極外周方向に交互に異極に着磁する場合
には前記歯片を隣接磁極間の境界部表面に位置せしめる
ことにより前記回転速度検出用感磁素子のインピーダン
ス変化又は電圧変化が２値的になり、その変化を大きく
することができ、回転速度検出が容易となる。

さらに外周磁極を回転子軸方向に上下に着磁する場合に
は前記歯片の位置を定める必要がなく永久磁石に対する
ロータケースの取付けが容易になる。

【図面の簡単な説明】 図面は本発明による回転速度検出装置を示し、第１図は
無刷子電動機の電気回路図、第２図は同組立断側面図、
第３図及び第４図は異なる外周磁極を有する永久磁石の
斜面図、第５図は感磁素子の両端電圧波形図である。 ８・・・永久磁石、９・・・ロータケース、１２・・・
外周磁極、１３・・・スリット、ｔ３・・・感磁素子、
１４・・・歯片。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 環状永久磁石を被う磁性有底筒状ロータケースの開
   口縁に前記磁石の外周磁極の一部を等間隔に露出する多
   数のスリットを形成し、該スリットを介して前記外周磁
   極に対抗する回転速度検出用感磁素子を固定子側に取付
   けてなる無刷子電動機の回転速度検出装置。 ２ 前記磁石の外周磁極部を外周方向に交互に異極に着
   磁された磁極で形成し、前記ロータケースの前記スリッ
   ト間の歯片を、前記隣接磁極部間の境界部外面に位置せ
   しめてなる特許請求の範囲第１項記載の無刷子電動機の
   回転速度検出装置。 ３ 前記磁石の外周磁極を上下に着磁された磁極で形成
   してなる特許請求の範囲第１項記載の無刷子電動機の回
   転速度検出装置。