JPS62458B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、フエライト磁石による起磁力により
回転体の回転速度に応じた信号を送出するととも
にその回転体の温度も併せ検出する機能をもつ回
転速度検出装置に関する。

近年、モータの使い方が厳しくかつ高度になつ
て来ている。すなわち、モータの定格一杯の容量
が選定されたり、スピードやトルクなど装置の最
適条件での運転である。このため、モータのオー
バヒートなどの異常検出や、モータのスピードや
トルクなどの検出・制御が要求されて来ている。

この要求を満すには、温度センサー、スピード
センサー、トルクセンサーなどをモータに取付け
れば可能であるが、コスト、信頼性、寸法などを
考慮すると適当なものはない。

しかし、モータのスピードが精度良く検出で
き、しかもモータの温度を知ることができるな
ら、ロータの電気抵抗が推定できて、スリツプの
大きさと組合せてトルク検出または制御が可能に
なる。

たとえば、特開昭51−11125などに示されたす
べり周波数制御形ベクトル制御を行なう場合、モ
ータの回転速度からすべり周波数を演算すること
が行なわれるが、このすべり周波数がロータの抵
抗値つまり温度に影響されるので、精密な制御を
行なおうとすればロータ温度に応じてすべり周波
数を調整する必要がある。つまり、ロータの温度
補正がなされた回転速度あるいはすべり周波数を
得ることが必要となるわけである。

ここにおいて本発明は、このような目的に合致
した安価で信頼性の高い温度検出機能をもつ回転
速度検出装置を提供することを、その目的とす
る。

第１図は、本発明の一実施例の構成を示すブロ
ツク図である。

１０は回転体で回転する物体ならいずれを問わ
ずモータに限るものではない。１はその回転外周
上に等間隔に配設されたフエライト磁石、２は回
転体外周に対向して固定されたピツクアツプ、３
はその磁心、４はその磁心３に巻回された検出コ
イル、５は周波数−電圧変換回路、６は平滑回
路、７は積分回路、８は整流回路あるいはピーク
検出回路、９は加減算回路、１１はレフアレンス
電圧、１２は速度の検出端、１３は温度の検出端
である。

ピツクアツプは磁心３にコイル４を巻回してい
るから、回転体１０が回ると、パルスまたは交番
の起電圧Ｖ_Gを生ずる。

Ｖ_G＝Ｎｄφ／ｄｔ ………（１式） ここに、 Ｎはコイル４の巻数 φはコイル４を通る磁束 ｔは時間 である。

第２図に磁気回路の等価回路を表わす。

Ｖ_nは磁石の起磁力、 Ｒ_nは磁石の内部磁気抵抗、 Ｒ_G（θ）はギヤツプ１００の磁気抵抗で回転体
１０の回転角度θの関数、 Ｒ_L，Ｒ_Aはもれ磁束の磁気抵抗、 である。

したがつて磁束φは フエライト磁石の可逆磁化過程の比透磁率は１
に殆んど近い値なので、真空の透磁率をＶ_n，Ｒ
_n，Ｒ_G（θ），Ｒ_L，Ｒ_Aにかけた値を_n，_n，
_G（），_L，_Aとすると、磁束φは となる。

ただし、 Ｌ_nは磁石の長さ、 Ｂ_rは磁石の残留磁束密度、 である。

各部の比磁気抵抗_n，_G（），_L，_Aは
すべて形状によつて決まるので、形状を表わす変
数をＫ（θ）とおけば φ＝Ｋ（θ）・Ｂ_r ………（４式） と書ける。

したがつて、（１式）の交番起電圧Ｖ_Gは Ｖ_G＝Ｎ・Ｂ_rｄ／ｄｔＫ（θ）………（５式） である。

そこで、ピツクアツプ２の出力の交番起電圧Ｖ
_Gは単安定マルチバイブレータからなる周波数−
電圧変換回路５で周波数から電圧へ（Ｆ／Ｖ）変
換され、平滑回路６を経て検出端１２に速度信号
が得られる。

また、交番起電圧Ｖ_Gを積分回路７を通すと、
積分回路出力V₁は V₁＝∫Ｖ_Gdt＝Ｎ・Ｂ_r・Ｋ（θ）………（６式） となり、速度の影響を除いた残留磁束密度Ｂ_rと
形状変数Ｋ（θ）の積が得られる。

この積分回路７出力V₁を整流回路またはピー
ク検出回路８により整流またはピーク検出して、
回転による形状変動を除いて残留磁束密度Ｂ_rに
比例した信号_１を得る。

形状の平均またはピークに関係する係数をと
すると、 _１＝Ｎ・・Ｂ_r ………（７式） 一方、残留磁束密度Ｂ_rの温度変化は第３図の
フエライト磁石の温度特性図から約−20％／100
℃である。

すなわち、基準温度の残留磁束密度Ｂ_rをＢ_rp
とし、それから温度Ｔだけずれたとき Ｂ_r＝Ｂ_rp（１＋βＴ） ………（８式） ここに、 βは残留磁束密度Ｂ_rの温度係数である。

ゆえに_１ ＝Ｎ・・Ｂ_r＝Ｎ・・Ｂ_rp（１＋βＴ）
………（９式） ところで、巻数Ｎ、係数、基準温度の残留磁
束密度Ｂ_rp、残留磁束密度の温度係数βは予め知
ることができるので、温度Ｔに比例した信号を加
減算回路９でレフアレンス電圧ＮＢ_rpと演算し
て、すなわち起磁力Ｂ_rに比例した信号_１から
レフアレンス電圧ＮＢ_rpを差し引き温度検出信
号ＮＢ_rpβＴを端子１３から出力する。

第４図は、本発明の他の実施例の構成を表わす
ブロツク図である。

この他の実施例は第１図の回路と同じ結果を得
ることができる。

（５式）から分るように、ピツクアツプ信号つ
まり交番起磁力Ｖ_Gの大きさ_Gは、残留磁束密度
Ｂ_rと速度ｄ／ｄｔＫ（θ）に比例する。

周波数−電圧変換回路５の出力は速度に比例す
る。

これらの平滑回路６，１４を経た信号Ａ，Ｂを
除算回路１５で除算Ｂ／Ａし残留磁束密度Ｂ_rが
求まる。

すると（８式）から、加減算回路９により温度
Ｔを出力することができる。

第５図は、本発明の別の実施例の要部を示す構
成図である。

この別の実施例は、回転機の固定側にフエライ
ト磁石を具備した場合で、回転体１０ａは磁性体
でその回転外周に等ピツチで突起を設ける。

固定側の温度をより精度良く検出したい場合、
または固定側と回転体１０ａとの温度差が少ない
場合に、検出装置の製作を容易にするために用い
られる。

第６図は、本発明をモータの速度と温度の検出
に適用したさらに他の実施例の側断面図である。

１６はステータ、１７はロータ、１８は軸受、
１９は回転軸、２０は冷却フアン、２１はフレー
ム、２２はブラケツト、２３はフアンカバーであ
る。

ロータ１７のアルミダイキヤストされたフイン
１７ａにフエライト磁石１が埋め込まれ固着され
ている。

ロータ１７の温度は、ロータバーのアルミニユ
ム材からフイン１７ａを介して、フエライト磁石
１に伝達される。

このようにして、第１図または第４図の構成に
より、回転体（ロータ１７）の速度と湿度が検出
される。

この検出された信号は、モータの速度制御、ト
ルク制御さらにはオーバヒートの防止・保護に適
用される。

かくして本発明によれば、回転体の速度検出と
ともにその温度も同時に検出できる、つまり速度
センサのパルスまたは交番電圧を発生させる起磁
力にフエライト磁石を採用し、その生起する信号
を積分またはＦ／Ｖ変換して得た速度信号の比か
ら、残留磁束密度Ｂ_rを求め、この残留磁束密度
Ｂ_rが−20％／100℃の温度変化をすることから温
度を検出する装置が得られる。したがつて回転体
の温度検出を要する制御機構において、特に温度
センサを別に回転体に搭載する必要もなく、たと
えばモータのスリツプによるトルク検出・制御に
も応用され、工業上利するところが多い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を表わすブロ
ツク図、第２図はそのピツクアツプ周辺の磁気回
路の等価回路図、第３図はフエライト磁石の温度
特性図、第４図は本発明の他の実施例の構成を示
すブロツク図、第５図は本発明の別の実施例の要
部を表わす説明図、第６図は本発明のさらに他の
実施例の一部の構造図である。 １……フエライト磁石、２……ピツクアツプ、
３……磁心、４……コイル、５……周波数−電圧
変換回路、６，１４……平滑回路、７……積分回
路、８……整流回路あるいはピーク検出回路、９
……加減算回路、１０……回転体、１０ａ……磁
性体からなりかつ回転外周に等ピツチで突起を設
けた回転体、１１……レフアレンス電圧、１２…
…速度検出端、１３……温度検出端、１５……除
算回路、１６……ステータ、１７……ロータ、１
８……軸受、１９……回転軸、２０……冷却フア
ン、２１……フレーム、２２……ブラケツト、２
３……フアンカバー、１００……フエライト磁石
１とピツクアツプ２の磁心３の間のギヤツプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ フエライト磁石による起磁力により回転体の
   回転速度に応じた信号を送出するようにした回転
   速度検出装置において、前記回転体の回転による
   前記フエライト磁石からの磁束の変化を検出する
   ピツクアツプと、このピツクアツプ出力信号から
   前記フエライト磁石の残留磁束密度に比例した信
   号を演算導出する演算回路と、この演算回路の出
   力信号から前記回転体の温度に比例した信号を演
   算導出する加減算回路とを備えたことを特徴とす
   る温度検出機能をもつ回転速度検出装置。