JP3641332B2 - Speed detector - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は車輛の駆動装置の回転を検出し、回転数に応じた信号を発生する速度検出器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の車輛(ここで車輛とは鉄道車輛いう。以下同)における速度検出器の構成例を図10に示す。図において、駆動装置であるモータの回転軸12には図では省略してあるが外周部に凹凸15、つまりギア状に形成された磁性材からなる回転体13が係合し、モータの回転軸12の回転に応じて回動するようになっている。また、回転体13の外周部に対向する位置にそれぞれある角度を持って2つの速度検出器1a,1bが配置されている。この速度検出器1a,1bにはこ異なった系統からの別個の独立した電源が供給されている。各速度検出器1a,1bには、それぞれ2つの磁気センサー31,32、33,34が配置され、回転体13の回転をその外周部に設けられた凹凸15の移動により検出するようになっている。すなわち、この磁気センサーは磁気抵抗素子とバイアス永久磁石(以下両者一体となったものをMR素子という)により回転体13外周部の凹凸15を検出し、その凹凸15に応じた出力信号を送出する。従って、回転体13の移動量、移動速度に応じたパルス信号が出力される。
【0003】
そして、一方の速度検出器1aのセンサー31,32からは回転体13の凹凸15に応じ、回転方向で位相状態が異なるA,B相からなる90°位相差2信号が得られ、他方の速度検出器1bのセンサー33,34からは回転体13の凹凸に応じたC,D相からなる90°位相差2信号パルスが得られる。A,B相信号は回転方向の判断が必要な速度制御に使用され、C,D相パルスの内、いずれか一方の相のパルスのみがブレーキ系には使用され、安全な制御が可能なようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようにセンサー31、32を2個独立に設けているため、設置場所を要するとともに、設置や調整のための労力も2倍要し、小型軽量化に反するとともにコスト高を招く要因にもなっていた。
【0005】
この発明の目的は小型軽量、かつローコストでしかも安全対策の可能な速度検出器を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的は以下の構成により達成される。
【0007】
速度制御系とブレーキ制御系との2つの独立した制御系統を有する鉄道車輛の速度検出器において、車輛の駆動装置と係動する磁性材からなる回転体と、この回転体の外周部に設けられた凹凸を磁界の変化により検出する磁気センサーとを有し、前記磁気センサーは速度制御系とブレーキ制御系とに対応してそれぞれ電気的に別個独立し、かつこれら2つの磁気センサーを回転体の回転軸方向に並べて一体として形成した速度検出器。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明は速度制御系とブレーキ制御系との2つの電気的に独立した制御系統を有する鉄道車輛の速度検出器において、モータ等の車輛の駆動装置と係動する磁性材からなる円盤状の回転体と、この回転体の外周部に設けられたギアー状の凹凸を磁界の変化により検出する磁気センサーとを有し、前記磁気センサーは速度制御系とブレーキ制御系とに対応してそれぞれ別個に独立た電気系統を有し、かつこれら2つの磁気センサーを回転体の回転軸方向に並べて一体として一つのケース内に収納した速度検出器を特徴とする。
【0009】
次に本発明の具体的な構成について説明する。
【0010】
図1は本発明の速度検出器の基本構成を示した概念図である。図1において本発明の速度検出器は、図示しない駆動装置の回転軸12に係合し、磁性材からなる回転体13と、この回転体13の外周部に設けられた凹凸15と、この凹凸15を磁気的に検出する磁気センサー31,32と、この磁気センサー31,32の出力を所定のレベルに整形・増幅し出力する信号処理回路41,42,43と、磁気センサー31,32と信号処理回路41,42,43とを収納するケース10とを有する。
【0011】
回転軸12はこの図では省略してあるが、車輛の動力源となるモータ、その他の駆動装置の回転軸と、あるいはギア等の動力伝達手段を介して駆動装置と接続されている。回転体13は鉄材等の磁性材からなり、円盤状であってその外周部にはギアー状の凹凸15が形成されている。また、その中心部には回転軸12と係合するための穴および係止部材が設けられている。
【0012】
2つの磁気センサー31,32は所定のギャップgを介して回転体13と対向し、その凹凸15を磁束密度の変化等により磁気的に検出するもので、MR素子、ホール素子等の磁気検出素子を用いたものが使用される。また一方の磁気センサー31は磁気検出素子が対になっていて、回転方向により位相が異なるA,B相を出力するようになっている。他方の磁気センサー32はC相のみを検出するようになっている。各信号処理回路41,42,43は、磁気センサー31,32から得られる微弱な信号を所定レベルにまで増幅するとともに、出力波形をその後の処理に適切な形に整形する。また、信号処理回路(A)(B)41,42と信号処理回路(C)43とは電気的に分離、独立していて別個の電源が供給されるようになっている。さらに、磁気センサー31,32と信号処理回路41,42,43とはケース10内に収納され一体となっている。
【0013】
次にこのような構成の速度検出器の動作について説明する。
【0014】
一方の磁気センサー31は例えば図2(a)に示すように回転体13の凹凸15に対して磁気検出素子A、B、−A、−B(以下論理否定を−で代用する)が凹凸、15のピッチをPとした場合、P/4の間隔で回転体の回転方向に交互に配置され、2対の磁気検出素子A,−AとB,−BはP/2の間隔(つまり凹凸の間隔)となっている。ここで、磁気検出素子A,−AとB,−Bとは一対として動作し、図3にように接続されているので、回転体13の動作により図2(b)に示すような波形が現れる。また、磁気検出素子A,Bと−A,−BとはP/4だけずらした配置となっているため、出力波形の位相は90°ずれることとなる。信号処理回路への接続は図3に示すようになる。
【0015】
他方の磁気センサー32は例えば図4(a)に示すように回転体13の凹凸15に対して磁気検出素子C、−C(以下論理否定を−で代用する)が、凹凸15のピッチをPとした場合、P/2の間隔(つまり凹凸の間隔)で回転体の回転方向に配置されている。また、前記一方のセンサー31に対して回転体の回転軸方向に並んで配置されている。ここで、磁気検出素子C,−Cとは一対として動作し、図4のように接続されているので、回転体13の動作により図4(b)に示すような波形が現れる。磁気検出素子C、−CがMR(磁気抵抗)素子である場合、信号処理回路への接続は図5に示すようになる。
【0016】
そして、磁気センサー31,32のA,B相出力とC相出力とは電気的に分離した信号処理回路(A)41、信号処理回路(B)42と信号処理回路(C)にそれぞれ接続され、増幅、波形整形、シュミット処理等がなされ、独立したA,B相出力とC相出力としてそれぞれ取り出される。
【0017】
取り出されたA,B相出力はインバータ回路等の速度制御系統に、C相出力はブレーキ制御系統に送出される。2つの磁気センサー31,32は、電気的に独立している。これにより、たとえ一方の系統が故障しても、他方の系統で車輛を制御でき、重大な事故が防止できる。
【0018】
【実施例】
次に本発明のより具体的な実施例について説明する。図6は本発明の速度検出器の一実施例を示した外観図で、(a)は正面図、(b)は側面図である。この例では、ケース10は鋳造鉄等からなり、磁気素子装着部16、本体17、蓋18、フランジ19、ケーブル引き出し部22およびシール部23とから構成されている。なお、磁気素子装着部16はセンサーに対する影響が無いように黄銅、非磁性ステンレス鋼等から構成されている。
【0019】
磁気素子装着部16には、図7に示すようにA,B相用の磁気センサー31とC相用の磁気センサー32とが円筒状のセンサーケース16a内に装着され一体となっている。ここで、図7(a)はセンサーケース16aの正面図、(b)は側面図である。2つの磁気センサー31,32はセンサーケース16aの前端面に揃うように図面縦方向、つまり回転体の回転軸方向に並んで配置されるとともに、回転体13の凹凸ピッチPに対応してA,B相用はP/4、C相用はP/2の間隔となるよう磁気検出素子が配置されている。また、センサーケース16aの後端面には各センサー31,32の端子、あるいはコネクタが突出し、信号処理回路41,42,43に接続、かつ着脱可能なようになっている。さらに、この例では調整の容易さを考慮して、2つの磁気センサーの中心が同一線上になるよう配置されている。すなわち、回転体13の接線に対してのセンサーの角度、換言すれば、回転体13の中心から円周方向に延びる線に対して、センサーの中心線の角度を調節する場合、2つのセンサーは略同一線上にあるため調整が容易である。
【0020】
センサーケース16aは、同等の大きさの内径を有するケース10の磁気素子装着部16内に収容され、センサーケース61aの前端面が回転体13の外周部の凹凸15面に対向する位置に取り付けられる。ケース10は両側に突出したフランジ19およびこのフランジ19に設けられている取付穴21によりモータカバー、車輛駆動装置筐体等の構造物にネジ等で設置されるようになっている。
【0021】
また、ケース10に設けられている蓋18を取り外すことにより、センサーケース16a、信号処理回路41,42,43の基板等が取り外せるようになっていて、メンテナンスが容易である。また、蓋18と本体17の間にはゴム、合成樹脂などのパッキン材が介在し、ゴミ、油等からセンサー類を保護するようになっている。ケース10後部には電源ライン、信号ライン等を内包するケーブル24を引き出すためのケーブル引き出し部22と、ケーブル24を係止すると共にパッキン材を介在させてゴミ、油などの進入を防ぐシール部23がネジ等により取り付けられるようになっている。
【0022】
次に、このような速度検出器を駆動装置であるモータに取り付ける場合の具体的な構成例を説明する。図8、図9は速度検出器、速度検出器カバー、モータ本体カバーの構成例を示した図で、図8は正面図および一部を切り欠いて断面B−B矢視図としたもの、図9は図8のA−A断面矢視図である。
【0023】
図8、9において、速度検出器のケース10および回転体13は鉄、アルミ、SUS等の金属、カーボン、樹脂材よりなる速度検出器カバー51内に収納されるようになっている。速度検出器カバー51には速度検出器ケース10を取り付けるための取付部51aが中心から側方に向かってケース10の形状に合わせた形に突出するように形成され、ケース10が装着されるようになっている。取付部51aの端面は平坦に形成され、ケース10のフランジ19が密着できると共に、ネジ穴が設けられていて、フランジ19の取付穴21を利用してネジ止めされる。この取付部51aの端面は、ケース10の磁気素子装着部16の先端が、回転体13の外周端とギャップgを介して対向できる寸法関係の位置になっている。
【0024】
従って、ギャップg(この例では最大1mmとし、通常0.5〜0.7mmの範囲に調整する)の調整にはフランジ19と取付部51aとの間にシム等を介在させる等により容易に行うことができる。また、ギャップgの調整の際には速度検出器カバー51に設けられたメクラ板51bを取り外すことによりギャップgを目視できるようになっている。
【0025】
速度検出器カバー51はモータ後部カバー52にネジ58により取り付けられる。この後部モータカバー52には回転軸12のベアリング54を支持するためのベアリング支持体53が係止され、このベアリング支持体53にはシール材55,56が係止されている。これにより、モータ内部と速度検出器双方がシールされ、モータの回転のみが回転軸12を介して回転体13に伝達される。
【0026】
このように、速度検出器のケース10の形状、およびギャップに合わせて速度検出器カバー51を形成しているので、速度検出器のケース10の取付や調整が極めて容易となり、しかも外部環境から保護することができる。
【0027】
以上のようにA,B相の磁気センサー31とC相の磁気センサー32とがケース10内に一体となっているので、取付や回転体13とのギャップ、取り付け角度等の調整が1回で済み、労力の軽減が図れる。また、センサが一つとなるため、取り付け場所が少なくて済み設計の自由度が増すとともに、軽量化にも貢献でき、コストの削減も可能である。また、防油、防塵構造なので、鉄道などの使用環境の過酷な条件の車輛での使用に適している。
【0028】
【発明の効果】
本発明により小型軽量、かつローコストでしかも安全面で優れた鉄道車両用の速度検出器を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の速度検出器の基本構成を示した概念図である。
【図2】(a)は回転体に対する磁気検出素子A、B、−A、−Bの配置を示した概念図、(b)は磁気検出素子A、B、−A、−Bによって得られるA相とB相の波形を示した図である。
【図3】各磁気検出素子A、B、−A、−Bの信号処理回路への接続状態を示す配線図である。
【図4】(a)は回転体に対する磁気検出素子C、−Cの配置を示した概念図、(b)は磁気検出素子C、−Cによって得られるC相の波形を示した図である。
【図5】磁気検出素子C、−Cの信号処理回路への接続状態を示す配線図である。
【図6】本発明の速度検出器の一実施例を示した外観図で、(a)は正面図、(b)は側面図である。
【図7】(a)はセンサーケース16aの正面図、(b)は側面図である。
【図8】速度検出器、速度検出器カバー、モータ本体カバーの構成例を示した図で、正面図および一部を切り欠いて断面B−B矢視図としたものである。
【図9】図8のA−A断面矢視図である。
【図10】従来の速度検出器の構成を示した概念図である。
【符号の説明】
1a,1b 速度検出器
12 回転軸
13 回転体
15 凹凸
16 磁気素子装着部
17 本体
18 蓋
19 フランジ
21 取付穴
22 ケーブル引き出し部
23 シール部
24 ケーブル
31 磁気センサー(A相)
32 磁気センサー(B相)
31 磁気センサー(C相)
32 磁気センサー(D相)
41 信号処理回路(A)
42 信号処理回路(B)
43 信号処理回路(C)
44 信号処理回路(D)
51 速度検出器カバー
51a 取付部
51b メクラ板
52 後部モーターカバー
53 ベアリング支持部材
54 ベアリング
55、56 シール材
58 ネジ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a speed detector that detects the rotation of a vehicle drive device and generates a signal corresponding to the rotational speed.
[0002]
[Prior art]
FIG. 10 shows a configuration example of a speed detector in a conventional vehicle (herein, a vehicle is a railway vehicle, hereinafter the same). In the figure, although not shown in the figure, the
[0003]
And from the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, since the two
[0005]
An object of the present invention is to provide a speed detector that is small and lightweight, low-cost, and capable of safety measures.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by the following configuration.
[0007]
In a railway vehicle speed detector having two independent control systems, a speed control system and a brake control system, a rotating body made of a magnetic material that engages with a vehicle driving device, and an outer peripheral portion of the rotating body. A magnetic sensor for detecting the unevenness by a change in the magnetic field, wherein the magnetic sensor is electrically independent of each other in correspondence with the speed control system and the brake control system, and these two magnetic sensors are arranged on the rotating body. A speed detector formed as a single unit along the axis of rotation.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention relates to a speed detector for a railway vehicle having two electrically independent control systems of a speed control system and a brake control system, and a disk-like rotation made of a magnetic material that is engaged with a vehicle drive device such as a motor. And a magnetic sensor for detecting the gear-like irregularities provided on the outer periphery of the rotating body by a change in the magnetic field. The magnetic sensors are separately provided for the speed control system and the brake control system, respectively. It is characterized by a speed detector that has an independent electrical system, and that these two magnetic sensors are arranged in the direction of the rotation axis of the rotating body and housed together in one case.
[0009]
Next, a specific configuration of the present invention will be described.
[0010]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing the basic configuration of the speed detector of the present invention. In FIG. 1, a speed detector according to the present invention is engaged with a
[0011]
Although not shown in the figure, the
[0012]
The two
[0013]
Next, the operation of the speed detector having such a configuration will be described.
[0014]
For example, as shown in FIG. 2A, one
[0015]
For example, as shown in FIG. 4A, the other
[0016]
The A and B phase outputs and the C phase outputs of the
[0017]
The extracted A and B phase outputs are sent to a speed control system such as an inverter circuit, and the C phase output is sent to a brake control system. The two
[0018]
【Example】
Next, more specific examples of the present invention will be described. 6A and 6B are external views showing an embodiment of the speed detector of the present invention. FIG. 6A is a front view, and FIG. 6B is a side view. In this example, the
[0019]
As shown in FIG. 7, a
[0020]
The
[0021]
Further, by removing the
[0022]
Next, a specific configuration example when such a speed detector is attached to a motor which is a driving device will be described. 8 and 9 are diagrams showing a configuration example of the speed detector, the speed detector cover, and the motor main body cover, and FIG. 8 is a front view and a part cut out to show a cross-sectional view taken along the line BB. 9 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
[0023]
8 and 9, the
[0024]
Accordingly, the gap g (in this example, the maximum is 1 mm and is usually adjusted within the range of 0.5 to 0.7 mm) is easily adjusted by interposing a shim or the like between the
[0025]
The
[0026]
As described above, the
[0027]
As described above, since the A and B phase
[0028]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a speed detector for a railway vehicle that is small, light, low cost, and excellent in safety.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a basic configuration of a speed detector according to the present invention.
FIG. 2A is a conceptual diagram showing the arrangement of magnetic detection elements A, B, −A, and −B with respect to a rotating body, and FIG. 2B is obtained by magnetic detection elements A, B, −A, and −B. It is the figure which showed the waveform of A phase and B phase.
FIG. 3 is a wiring diagram showing a connection state of each magnetic detection element A, B, -A, -B to a signal processing circuit.
4A is a conceptual diagram showing the arrangement of magnetic detection elements C and -C with respect to a rotating body, and FIG. 4B is a diagram showing a C-phase waveform obtained by the magnetic detection elements C and -C. .
FIG. 5 is a wiring diagram showing a connection state of magnetic detection elements C and -C to a signal processing circuit.
6A and 6B are external views showing an embodiment of a speed detector according to the present invention, in which FIG. 6A is a front view and FIG. 6B is a side view.
7A is a front view of the
FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of a speed detector, a speed detector cover, and a motor main body cover, in which a front view and a part thereof are cut away to show a cross-sectional view taken along line BB.
9 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
FIG. 10 is a conceptual diagram showing a configuration of a conventional speed detector.
[Explanation of symbols]
1a,
32 Magnetic sensor (Phase B)
31 Magnetic sensor (C phase)
32 Magnetic sensor (D phase)
41 Signal processing circuit (A)
42 Signal processing circuit (B)
43 Signal processing circuit (C)
44 Signal processing circuit (D)
51 Speed detector cover
Claims (1)
車輛の駆動装置と係動する磁性材からなる回転体と、この回転体の外周部に設けられた凹凸を磁界の変化により検出する磁気センサーとを有し、前記磁気センサーは速度制御系とブレーキ制御系とに対応してそれぞれ電気的に別個独立し、かつこれら2つの磁気センサーを前記回転体の回転軸方向に並べて一体として形成した速度検出器。In a railway vehicle speed detector having two independent control systems, a speed control system and a brake control system,
A rotating body made of a magnetic material that is engaged with a vehicle drive device, and a magnetic sensor that detects unevenness provided on an outer peripheral portion of the rotating body by a change in a magnetic field, the magnetic sensor comprising a speed control system and a brake A speed detector that is electrically and independently corresponding to the control system, and that these two magnetic sensors are integrally formed side by side in the direction of the rotation axis of the rotating body .
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- 1996-10-17 JP JP29570896A patent/JP3641332B2/en not_active Expired - Fee Related
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