JPS5972018A - 回転する装置の所定角度位置を検出する装置 - 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、回転数に左右される周波数をもつ回転速度信
号を発生する固定子部分および回転子部分を有する速度
計用発電機をもち、この速度計用発電機の固定子部分お
よび回転子部分がそれぞれ周辺方向にほぼ均等な距離で
設けられる少なくとも４つの極範囲を形成する回転装置
の少なくとも１つの所定の角度位置を検出する装置に関
する。

上述の種類の速度計用発電機が公知である（ドイツ連邦
共和国特許出願公開第２９２７９５８号明細書）。しか
しそれらの発電機は、回転速度信号に対し追加してそれ
ぞれ完全に回転する（５） 際発生する回転速度信号パルスよりも小さい多数の角位
置に対する角度位置信号を供給することを行なわない。

しかし固定子部分と回転子部分との間の１つあるいは若
干の特定相対位置を検出する必要性がしばしば発生する
。このためその際速度計用発電機に対し補助的に大抵光
学あるいは磁気角度発信器を使用し々ければならない。

しかしこのため比較的高価かつかなシネ正確に作動する
装置となる。

本発明の課題は、回転する装置の少なくとも１つの角度
位置を検出するため回転速度信号の外に角度位置信号を
も特に簡単かつ正確に発生する速度計用発電機を有する
装置を提供することにある。

この課題は、本発明によると、回転速度信号の角度位置
に関係する振幅変調をするために、速度計用発電機の固
定子部分においてならびに回転子部分においても同様複
数の極範囲の少なくとも１つにおいてそれぞれ極間隙を
設けていることによって解決される。

（６） 本発明による装置は、余分の角度発信器を使用し々いて
回転速度信号ならびに角度位置信号も得ることを行ない
、上記信号が各回転の間−目あるいは場合によっては僅
かな回数しか現われないものである。このような角度位
置信号は、実際上たとえば、磁気ディスクメモリを駆動
の際にトラック始端に対する出発マーキングとして必要
とされる。別の使用例は、ビデオヘッドドラムのもめの
駆動装置である。得られた角度位置信号を参照して位置
検出のみならず、また場合によっては角度位置制御（位
相制御）をも行なうことができる。

速度計用発電機が多極の永久磁石をもっているならば、
その極間隙は、永久磁石の磁化の際適当な空隙によりあ
るいは当該極範囲において拡大される空気間隙によって
合理的に形成することができる。波状あるいは蛇行状巻
線の場合では、設けられる極間隙の極範囲において適当
な巻線部分を省略することができる。

回転速度信号の振幅変調を評価するため、本（７） 発明の別の構成の速度計用発電機に包絡線増幅器が後置
され、この増幅器がなるべく閾値段を備えておシ、この
閾値段は、大体において回転計用発電機の回転子および
固定子部分の極間隙の重な）に基づいて発生する角度位
置信号のみを透過するものである。

本発明の好ましい別の構成は、特許請求の範囲第２項な
いし第１２項のいずれか１つから明瞭になるだろう。

以下添付図面に示される好ましい実施例を参照して本発
明の詳細な説明する。

第１図および第２図で示される電動機１０は、軟質強磁
性材料、たとえば鉄から成る基板１２を有する固定子１
１をもち、この基板が磁気帰路として使用されまた４つ
の固定子コイル１３゜１４．１５，１６、スラスト軸受
１７および摺動軸受とし、て構成される回転子軸９用軸
受管１８を支持する。スラスト軸受１７がプラスチック
円板１９を備えておシ、この円板に対して回転子軸９の
スラスト半円形頭が接触している。スラスト軸（８） 受を調整するために調整ねじ２３が使用される。

基板１２がプラスチック成形品２４でまわシに射出成形
され、軸受管１８は、その環状溝２５゜２６．２７へ侵
入させることによって成形品２４を保持しまた中央凹部
２８でねじ２３を嵌合させる。コイル１３ないし１６は
、成形品２４のカラー２９によって保持されている。ホ
ール発電機あるいは他の電流磁石センサ素子に対する支
持体として使用される導体板３４は、２つのプラスチッ
ク鋲３６，３７を介して成形品２４と結合されている。

成形品２４および基板において、回転速度発電機４０の
端子配線３９を通すクッシング３８が構成されている。

配線３９は導体板３４まで通され、したがって印刷回路
板３４ではんだ付される。印刷回路板３４は、印刷回路
を設けてあシまたコイル１３ガいし１６を制御する電気
構造素子４５、たとえば出力トランジスタ、抵抗等を支
持する。印刷回路板３４は、たとえば、集積回路の形式
にして、電動機の全体の制御回路をもとシっけることが
できる。固（９） 重子コイル１３ないし１６は、公知のように（ドイツ連
邦共和国特許出願公開第２．７３０，１４２号明細書）
、はぼ５角形状に巻回されておシかつ等距離に設けられ
ている。回転子４４は、たとえば鉄から成る磁気導性の
帰路板５０をもち、この板がブシュ５１でフランジ止め
されておシ、ブシュは、自体が軸９へ押し込まれ、した
がってこれと固定結合されている。帰路板５０へ、たと
えば、酸化物磁石材料から成る電動機磁石環５２を接着
してあシ、公知のように（ドイツ連邦共和国特許出願公
開第２７５０１４２号明細書）、軸線方向に４極が磁化
される。

磁石環５２は、中空室５３を囲繞し、この室内で回転計
用発電機４０が空間を節約してと９つけられている。こ
の発電機はたとえば、ゴム磁石、すなわち硬質フェライ
トとエラストマーとの混合物から構成できる環状永久磁
石板５４をもっている。磁石板５４は、帰路板５０へ接
着されておシ、したがってこの磁石板と共に回転し、ま
たその下側において周辺方向に北極お（１の よび南極で交代して磁化されておシ、したがって、たと
えば周波数を制御するためドイツ連邦共和国特解出願公
開第２５３３１８７号明細書の第９図にしたがって十分
高い周波数を供給するため多数の極対をもつのも合理的
である。第５図は、参照数字５５で示される切欠きにお
いて板５４の磁化の様式を示し、南極６４がＳでまた北
極６３がＮで示されている。

軸受管１８の上方端にある環状溝５６において絶縁板５
７が磁石板５４に向かい会って７ランジ止めされておシ
、絶縁板は、その上部側５８で印刷回路（第３図）の形
式にした波状あるいは蛇行状巻線５９を備えている。蛇
行状巻１ｓ５９は、多数の半径方向に延びる部分６０を
もち、巻線の配分が磁石板５４の極の配分と一致してい
る。換言すれば、以下説明する極間隙を除いて、半径方
向巻線部分、６０の２つがそれぞれ磁石極６３または６
４のそれぞれへ属している。

蛇行巻線５９は、半径方向に延びる部分６０′へ直接通
じている第１端子６５をもつのに、部分（１１） ６０′に隣接する部分６ＯＮが補償巻線６６へ接続され
ておシ、補償巻線は、蛇行状巻線の内側で端子６５に密
接している第２端子６７に対して逆行して復帰されてい
る。配線３９は、端子６５．６７へはんだ付されている
。

たとえば、固定子巻線１３ないＬ１６から生ずる漏れ磁
束が蛇行状巻線５９を突き抜ける場合、漏れ磁束は、蛇
行状巻線においてノイズ電圧ｕ１を誘導すると同時に、
この磁束が補償巻線６６においてほぼ−ｕ１に等しいノ
イズ電圧ｕ２を誘導する。両電圧の直列接続によって合
計電圧ｕ１＋ｕ２がほぼ零に等しくなるように達成され
る。したがってノイズ電圧は出力端子において和尚抑圧
され、そこでは磁石板によって回転速度巻１ｆＪ５９に
おいて誘導される有効電圧しか印加されない。

そこまでのところ説明した装置では、速度計用発電機４
０は、周波数が回転子４４または回転子軸９の回転数に
対して特性的である回転速度信号を発生する。これに対
して回転位置信号（１２） が電子整流回路を制御するため特に必要であシ、この回
路を介して公知のように固定子コイル１３ないし１６に
回転位置に関係する電流を供給するように、電動機の極
数に対応する数の回転位置信号を得るために、ホール発
電機６５は電動機磁石環５２と共働する。

さら罠それぞれ完全な回転の間静止した部分に対する回
転する部分の特定位置を検出する角度位置信号を得るた
め、直径方向に互いに向かい会っている２つの蛇行状巻
線５９の極範囲においてそれぞれ組み合わせた両方の半
径方向巻縮部分が省略されている。このようにして２つ
の極間隙６１が得られる。同様に直径方向に互いに向か
い会っている２つの極間隙６２が、第３図において概略
的に図示される磁化部５５の部分の内部に示されている
ように、回転計用発電機の磁石板５４においても構成さ
れている。

第３図で示される解決法では極間隙６２は、南極６４の
代シに追加の北極６６′が存在していることによって得
られているのに、複数の北極６３（１３） ０１つも同様追加の南極に取シ換えることができる。さ
らに磁石板５４が極対範囲において非磁性化されたまま
でいるか、あるいはこの範囲において通常の速度計用発
電機の空気間隙６日に較べて拡大された空気間隙６８′
が、第４図および第５図で示されているように磁石板５
４の適当な四部６９によって設けられることによって所
望の極間隙を設けることができる。別の変形例によると
例外なく根状の磁石板５４の代シに、適宜スリットを入
れた磁石板をも設けることができる。第５図ないし第５
図において速度計用発電機４０の蛇行状巻線５９および
磁石板５４忙おいてそれぞれ２つの極間隙が示されてい
る一方、それらの極間隙の数およ、び対向組合わせにし
たがって回転毎に、１つあるいは複数の角度位置信号を
発生するため、必要に応じて、上記画部分の片方あるい
は両方においてこれらのような極間隙の１つ以上の極間
隙を構成できることが判明する。したがって場合によっ
て社ホール発電機３５を省略することができ、換言（１
４） すれば、速度計用発電機４０の角度位置信号に基づいて
上記整流の制御を行なうことができる。

回転子４４のまわシにプラスチックから成る中空円筒部
分７０が設けられておシ、したがってこの部分は、電動
機１０への異物体の侵入を防止するため僅かな距離で回
転子４４を囲繞している。部分７０は、固定子１１に固
定されている拡大された足７１を備えている。ねじ２６
の調整によって電動機空気間隙４７および速度計用発電
機４０の空気間隙６日が共通に調節される。電動機の漏
れ磁場に対して速度計用発電機４０を遮へいするため、
絶縁板５７の下部に、たとえば、鉄から成る遮へい板８
０が、第１図で鎖線で示したように設けられている。

周波数で回転子回転数に対する程度を表わしかつ磁石板
５４および蛇行状巻線５９の反対方向の回転の際に端子
６５．６７　において発生される回転速度信号は、従来
のように、したがって詳細に図示されないように、たと
えば、回転数検出および／あるいは回転数制御をするた
め評価（１５） することができかつ２次処理することができる。

速度計用発電機４０の固定部分および回転部分の極間隙
６１．６２が合同しない限シ、回転速度信号は、お互い
の間でほぼ同じ振幅をもつ、すなわち回転速度信号の出
力パルスの極間隙６１゜６２によってそのように長く限
定された変動が行なわれない回転速度パルス７６の連続
から成る。しかし極間隙６１．６２が上下に重なって回
転するとき、参照数字７３によって第７図においてまた
第８図による回転速度信号の包絡線の拡大図においてな
お一層明瞭に認めることができるようＫ、回転速度信号
のパルス状振幅変調をすることになる。この角度情報を
検出するため第６図による速度計用発電機（すなわち第
３図の端子？Ｓ５．６７　）へ前置増幅器７４およびこ
の増幅器へ続ぐ包絡線増幅器が接続されている。その際
前置増幅器７４の出力部と包絡線増幅器７５０入力との
間にコンデンサＣ１およびこのコンデンサ例対し並列接
続した抵抗Ｒ１から成る高域フィルタがある。包絡線増
幅器７５は、ｎｐｎ　）う（１６） ンジスタＴ１によって形成される第１増幅段をもち、そ
の際トランジスタＴ１のベースが高域フィルタＣ１，Ｒ
４の出力と接続されている。トランジスタＴ１のエミッ
タとアースとの間に負帰還分岐部において別の高域フィ
ルタがあシ、このフィルタは、貯蔵コンデンサＣ２およ
びこのコンデンサに対し並列接続される抵抗Ｒ２から形
成される。

トランジスタＴ１のコレクタは、動作抵抗Ｒ３を介して
供給電圧ＵＢａｔｔへ接続されている。第２増幅段を形
成するｐｎｐ　トランジスタＴ２のベースは、トランジ
スタＴ１のコレクタと抵抗３との間の結合個所と接続さ
れている。トランジスタＴ２のエミッタは、供給電圧Ｕ
Ｂａｔｔへ接続されている。

トランジスタＴ２のコレクタとアースとの間に動作抵抗
Ｒ４があシ、この抵抗にコンデンサＣ６が並列接続され
ている。

パルス整流器として接続されるＴ１の直流動作点は、回
転速度信号または前置増幅器７４によって決定される。

甚だ低周波の振幅および動作点偏差は、トランジスタＴ
１のベースにおいて高（１７） 域フィルタＣ１，Ｒｉによって抑圧される。コンデンサ
Ｃ２は、トランジスタＴ１を介して回転速度信号ピーク
にしたがって荷電される。回転速度信号の各飛躍的な振
幅上昇（第７図および第８図のピーク７３）では貯蔵コ
ンデンサの特に強力な追加荷電が行なわれる。コンデン
サＣ２および抵抗Ｒ２は、基準操作で発生する回転速度
信号の周波数および角度位置信号を形成する振幅情報（
ピーク７３）の時間間隔にしたがって設計され、したが
ってコンデンサＣ２に対する標準の再荷電パルスと重ね
たパルス（ピーク７３）との間でできるだけ大きい差異
を得るようにする。

特に高域フィルタＣ２，Ｒ’ｌは、コンデンサＣ２が規
則通Ｆ）Ｋ発生するピーク電圧、すなわち標準回転速度
信号のピーク電圧値（第７図および第８図）を貯蔵しか
つ回転速度信号の緩慢な電圧変動を追従することができ
、ごくまれに発生する入カバルスビーク７３の貯蔵が行
なわれないように設計される。パルスピーク７６は、そ
の結果としてその都度トランジスタＴ１の強力なエミ（
１８） ツタ電流パルスを発生させる。トランジスタＴ１のエミ
ッタ電流は、大部分このトランジスタのコレクタを介し
て流れ、この電流が動作抵抗Ｒ３において対応する電圧
降下を発生させる。抵抗Ｒ３において発生する信号は、
第９図で示されている。第９図を見れば理解できるよう
に、説明した回路設計のために角度位置パルス７３は、
既に明らかに標準の回転速度パルス７６よシも大きい。

抵抗Ｒ３は、比較的大きい角度位置パルス（ヒータ７３
）だけがトランジスタＴ２（Ｄベース／エミッタ（１３
ツ閾値電圧を上回るが、しかし比較的小さい再荷電パル
ス（回転速度パルス７６）が上回らないように設計され
ている。第１０図から判るように、そのとき抵抗Ｒ３に
おいて、角度位置信号よシもきれいなトリガパルス７３
′が得られる。このトリガパルスの形式は、第１１図に
おいて引き伸ばされる時間尺度（たとえば１００μｓの
時間ペースの際）で示されている。

それらのトリガパルスは、この回転速度装置に対して正
確な位相位置をもっている。コンデン（１９） すＣ５のために望ましくない高周波振動が抑圧される。

前述から包絡線増幅器７５が閾値段を形成しこの段が大
体において速度計用発電機４０の回転子および固定子部
分の極間隙６１．６２の被覆のため発生する角度位置信
号しか透過および増幅しない結果に々る。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明による装置を備えた電動機の第２図のＩ
−Ｉ線に沿って見た断面図、第２図は軸および軸受装置
が省略された第１同による電動機の固定子巻線を第１図
の■−■線に沿って見た平面図、第３図は軸および支持
部を同様図示しない回転計用発電機の固定子巻線を第１
図の■−■線に沿って見た平面図、第４図は変形した実
施の態様による回転計用発電機の永久磁石の縮少尺度の
平面図、第５図は第４図による永久磁石の端面図、第６
図は回転計用発電機に後置される包絡線増幅器の回路図
、第７図ないし第１１図は第６図による回路装置の際に
発生（２０） する各種の信号のダイヤグラム。 ４０・・・回転計用発電機 ４４・・・回転子部分 ５７．５９・・・固定子部分 ６１．６２・・・極間隙 代理人江崎光好 代理人江崎光丈 Ｃ２１） ン 寸　　　　　　　　　　　ｊ 味　　　　　　　　　　　転 第７図 第８図 第９図 第１０図 −】１　崎−一」旦−二共ＬＵ幣−（方　式）％式％ １、　事件の表示 昭和ケ８年特許願第　夕（、ｔ、ｏ７　　号２、　発明
の名称 ］引上１族す綺赴陥値、邑め在宅旬 ３、補正をする者 事件との関係　　出願人 ４、代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔ　回転数に左右される周波数をもつ回転速度信号を発
   生する固定子部分および回転子部分を有する速度計用発
   電機をもち、この速度計用発電機の固定子部分および回
   転子部分がそれぞれ周辺方向にほぼ均等な距離で設けら
   れる少なくと４．４つの極範囲を形成する回転装置の少
   なくとも１つの所定の角度位置を検出する装置において
   、回転速度信号を角度位置に左右される振幅変調をする
   ため、回転計用発電機（４０）の固定子部分（５７，５
   ９）においてならびまた回転子部分（４４）においても
   同様それぞれ極間隙（６１，６２）がそれらの極範囲の
   少ガくと亀１つにおいて設けられていることを特徴とす
   る、装置。 ２　速度計用発電機の回転子部分あるいは固定子部分が
   多極の永久磁石をもつ装置において、（１） の腺 極間隙（６２）が永久磁石（５４）の磁企宜対応する空
   隙によって構成されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の装置。 五　速度計用発電機の回転子部分あるいは固定子部分が
   多極の永久磁石をもつ装置において、極間隙が当該極範
   囲において拡大される空気間隙（６８うによって形成さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の装置。 ４、　固定子部分あるいは回転子部分がほぼ半径方向に
   延びる巻線部分をもつ波状あるいは蛇行状巻線を備えて
   おシ、上記巻線部分がほぼ周辺方向に延びる巻線部分に
   よって互いに接続されている装置において、極間隙（６
   １）を形成するため当該極範囲において隣接する半径方
   向巻線部分（６のの対が省略されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項ないし第３項の１つに記載の装
   置。 ５、　速度計用発電機（４のに回転速度信号の振幅変調
   を評価する包絡線増幅器（７５）が後置されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第（２） １項ないし第４項の１つに記載の装置。 ６．　包絡線増幅器（７５）が閾値段を備えておシ、こ
   の段が大体において極間隙（６１，６２）の重なるため
   に回転計用発電機（４のの回転子部分および固定子部分
   で発生する角度位置信号のみを透過することを特徴とす
   る特許請求の範囲第５項に記載の装置。 Ｚ　包絡線増幅器（７５）が第１増幅段Ｃｒ１）をもち
   、この段の入力部が速度計用発電機（４０）の出力信号
   に対応する入力信号で作用されまた高域フィルタ（Ｃ２
   ，Ｒ２）を含んでいる負帰還分岐を備えていることを特
   徴とする特許請求の範囲第５項あるいは第６項に記載の
   装置。 ８、　包絡線増幅器が第１トランジスタ（ｒｌ）をもち
   、そのベースが回転計用発電機（４のの出力信号に対応
   する入力信号で作用され、そのエミッタが貯蔵コンデン
   サ（Ｃ２）を介して参照電位差に対して接続されかつこ
   のコレクタが動作抵抗（Ｒ３）を介して供給電圧へ接続
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第５項（３
   ） ないし第７項の１つに記載の装置。 ９　貯蔵コンデンサ（Ｃ２）の荷電／放電時定数は、こ
   のコンデンサが規則的に発生する入力信号（７６）のピ
   ーク電圧を貯蔵し、このピーク電圧の緩慢な変化を追従
   するが、しかしまれに発生する角度位置信号を貯蔵させ
   ないように決定されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第８項に記載の装置。 １１１、　　包絡線増幅器（７５）が第１トランジスタ
   σ１）に後置されかつその制御信号と共に動作抵抗（Ｒ
   ３）へ接続されかつベース／エミッタ閾値電圧をもつ第
   ２トランジスタσ２）を有する第２増幅段を備え、上記
   閾値電圧が通常の速度計用発電機信号（７６）へ戻され
   る動作抵抗（Ｒ３）の電圧降下よシ大きいが、しかし角
   度位置信号（７３）によシ起される動作抵抗の電圧降下
   よシも小さいことを特徴とする特許請求の範囲第８項あ
   るいは第９項に記載の装置。 １ｔ　　包絡線増幅器（７５）の出力部に障害となる高
   周波振動を抑圧する高域フィルタ（Ｃ３，Ｒ４）が（４
   ） 並列接続されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ５項ないし第１０項の１つに記載の装置。 １２、包絡線増幅器（７５）に低周波ノイズ信号を抑圧
   する高域フィルタ（Ｃ１，Ｒ１）が前置されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第５項ないし第１１項に記
   載の装置。