WO2002037062A1 - Compteur de type a aimant mobile et dispositif de compteur utilisant ledit compteur de type a aimant mobile - Google Patents

Compteur de type a aimant mobile et dispositif de compteur utilisant ledit compteur de type a aimant mobile Download PDF

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movable magnet
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Hiroyasu Numaya
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Nippon Seiki Co.,Ltd
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D13/00Component parts of indicators for measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
    • G01D13/22Pointers, e.g. settable pointer
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R7/00Instruments capable of converting two or more currents or voltages into a single mechanical displacement
    • G01R7/04Instruments capable of converting two or more currents or voltages into a single mechanical displacement for forming a quotient
    • G01R7/06Instruments capable of converting two or more currents or voltages into a single mechanical displacement for forming a quotient moving-iron type
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/14Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears

Definitions

  • the present invention relates to a movable magnet type instrument for driving a pointer and an instrument device using the movable magnet type instrument.
  • a cross-coil movable magnet instrument As an instrument main body applied to a vehicle instrument device, for example, a cross-coil movable magnet instrument is generally well known.
  • a movable magnet type instrument is also called an air-comb movement, in which a two-pole magnetized magnet with N and S poles is accommodated in a space formed in a housing, and a rotor shaft fixed to a rotor magnet is attached to the housing.
  • a pointer is attached to support.
  • a pair of coils are wound around the housing so as to be orthogonal to each other.
  • the pointer can be made to move angularly according to the measured amount.
  • a shield case made of a magnetic material such as an iron-nickel alloy is used to prevent the two-pole magnetized rotor magnet from being affected by geomagnetism. Part was covered. .
  • a shield case made of a magnetic material such as an iron nickel alloy was necessary in consideration of magnetic interference with a magnet or the like and magnetic efficiency. For this reason, the number of parts could not be reduced, and it was difficult to reduce the cost because the magnetic material such as iron-nickel alloy forming the shield case was expensive.
  • the movable device Since a plurality of magnet-type instruments are provided, the cost of the movable magnet-type instrument adds to the cost of the instrument as it is, leading to an increase in the cost of the instrument.
  • the present invention has been made in view of this point, and a main object of the present invention is to provide a movable magnet type instrument capable of reducing costs and an instrument device using the movable magnet type instrument. It is. Disclosure of the invention
  • a movable magnet type meter includes: a rotor magnet magnetized so that adjacent magnetic poles are different from each other; and a pair of coils provided around the rotor magnet and whose winding center axes intersect at right angles.
  • the acute angle r is 360 Z 2 n (n is 4 or more). In multiples of 2).
  • a protective cover made of a ferromagnetic material for protecting the coil is provided.
  • a transmission means for transmitting the rotation of the rotatable magnet to the pointer is provided between the pointer and the mouth magnet, and the pointer rotates at a lower speed than the rotor magnet through the transmission means.
  • the meter device using the movable magnet type meter is a meter device using at least one or more movable magnet type meters, wherein: a rotor magnet having at least four or more magnetic poles magnetized; A pair of coils provided around the rotor magnet, the winding center axes of which intersect non-perpendicularly, and a pointer that rotates by using the rotor magnet as a drive source; the number of magnetic poles of the rotor magnet is n; At least one movable magnet instrument is provided, where r is the acute angle formed by the intersection of the winding center axes, and the acute angle r is an angle determined by 360 Z 2 n ( ⁇ is 4 or more and a multiple of 2). It is a thing.
  • At least one of the movable magnet-type instruments is provided with a protection case made of a non-magnetic material for protecting the coil.
  • At least one of the movable magnet-type instruments includes the pointer and the rotor magnet. And transmitting means for transmitting the rotation of the rotatable magnet to the pointer during rotation of the pointer, and rotating the pointer at a lower speed than the rotatable magnet.
  • FIG. 1 is a plan view of a movable magnet type instrument according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1
  • FIG. FIG. 4 is a block diagram showing control means
  • FIG. 5 is a waveform diagram of a drive signal supplied to the coil
  • FIG. 6 is a diagram showing the number of magnetic poles and the winding of the coil in the present embodiment.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing the relationship between the acute angle formed by the rotation center axis and
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the number of magnetic poles and the acute angle formed by the winding center axis of the coil in a modification of the present embodiment.
  • FIG. 1 is a plan view of a movable magnet type instrument according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1
  • FIG. 4 is a block diagram showing control means
  • FIG. 5 is
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing the relationship between the number of magnetic poles and the acute angle formed by the winding center axis of the coil in a modification of the present embodiment
  • FIG. FIG. 10 is a cross-sectional view of an instrument
  • FIG. 10 is a front view of the instrument device of the third embodiment
  • FIG. 11 is an instrument device of the fourth embodiment. Is a front view
  • the first Fig. 2 is a front view of the instrument apparatus of the fifth embodiment
  • the first FIG. 3 is a front view of the instrument apparatus of the sixth embodiment.
  • the movable magnet type meter Ml has a predetermined distance between the first shaft 2 of the magnet 1 and the first shaft 2 supporting the rotor magnet 1.
  • a second shaft 3 provided in parallel with a gap, a housing 4 for supporting the first and second shafts 2 and 3 and accommodating the rotor magnet 1 and a transmission mechanism described later;
  • a pair of coils 5, 6 wound around the outside of the housing 4, a protective case 7 including a part of the coils 5, 6 and covering the outer periphery of a required portion of the housing 4, and each end of the coils 5, 6 are conductive.
  • a transmission means TR for transmitting the rotation of 1 to the pointer 9 is provided.
  • the rotor magnet 1 has a total of 4 poles, so that the magnetic poles adjacent to each other have different polarities between the N pole and the S pole, and is a disk-shaped magnetized in the radial direction with an area ratio of 1/4 equal to each other.
  • the first shaft 2 is supported by the housing 4 so as to rotate (cooperate) with the first shaft 2 (see FIG. 3).
  • the transmission means TR includes a first gear TR 1 fixed to the first shaft 2 and interlocking with the rotor magnet 1, and a second gear fixed to the second shaft 3 while being connected to and coupled to the first gear TR1.
  • the first gear TR 1 is formed to have a smaller diameter than the second gear TR 2, and the outer periphery thereof has “1 4” gears. Continuous teeth are formed.
  • the second gear T R2 has a larger diameter than the first gear T R1, and has “56” continuous teeth formed on the outer periphery thereof.
  • the housing 4 is made of a synthetic resin, and is divided into a first frame 41 located on the lower side and a second frame 42 located on the upper side in FIG.
  • a cavity S is formed between the frames 41, 42, and the rotor magnet 1 and the transmission means TR are housed in the cavity S, and the first and second shafts 2, 3 are pivotally supported.
  • One end of the shaft 3 protrudes outside from the housing 4, and a pointer 9 is attached to the tip.
  • the coils 5 and 6 are located on the radial outer periphery of the magnet 1 where the second gear TR 2 is not disposed, and the winding diameter corresponding to the radial peripheral surface of the rotor magnet 1 is directed toward the first shaft 2.
  • the winding center axes CI and C2 of the coils 5 and 6 extend toward the first shaft 2 and intersect at the rotation center RC of the rotor magnet 1 (intersection point).
  • the acute angle r formed by the intersection of the winding center axes C 1 and C 2 is set to approximately 45 degrees in the present embodiment.
  • the directions of the winding central axes C I, C 2 of the coils 5, 6 are the directions in which the coils 5, 6 generate a magnetic field.
  • the acute angle r of 45 degrees It is an intermediate angle between the 90-degree angle formed by the pole and the N pole on the opposite side and one of the adjacent S poles.
  • the acute angle r in the case of a 6-pole magnet 1 is, for example, the coil 5; with the N pole facing, the 180 degree opposite S pole and the opposite side
  • the angle is 30 degrees, which is an intermediate angle between the 60 degrees formed by the S pole and the adjacent N pole.
  • the acute angle r formed by intersecting the winding center axes C 1 and C 2 of 45 degrees may be formed by the arrangement of the coils 5 and 6 as shown in FIG.
  • a cup-shaped protective case 7 is mounted on the housing 4 wound with the coils 5 and 6.
  • a required area of the housing 4 excluding an area corresponding to the second gear TR2 that is, The protective case 7 covers only the area of the housing 4 opposite to the pointer 9 without including the area corresponding to the second gear TR2.
  • the protection case 7 is made of a non-magnetic material such as aluminum and is provided to protect the coils 5 and 6. Since the protective case 7 is formed without using an expensive magnetic material as described above, the cost can be reduced.
  • the material of the protective cover 7 is not limited to aluminum but may be a synthetic resin.
  • control means 120 including a control unit 100 and a drive processing unit 110, as shown in FIG.
  • the control unit 100 is composed of a microcomputer, and includes a CPU for executing the control program, a ROM for storing the control program, a RAM for temporarily storing the processed data, and an interface (I / F) for inputting an external signal. ), Which are installed on the vehicle body including a bus connecting each of the CPU, ROM, RAM, and interface. In this case, a sensor that detects rotation of the output shaft of the transmission and outputs a predetermined pulse signal Is connected.
  • the control unit 100 calculates the pulse signal and converts the pulse signal into a designated position on a dial (not shown) described later. Then, a process for obtaining the designated angle data on the dial of the hands 9 is performed, and the designated angle data is output to the drive processing unit 110 at the subsequent stage.
  • the drive processing unit 110 includes a ROM unit that stores the amount of current applied to each of the coils 5 and 6 according to the indicated angle data, a DZA conversion unit that converts an output value of each ROM unit into a corresponding analog amount, The drive processing unit 110 includes a drive II output unit for supplying a drive voltage corresponding to the analog amount to each of the coils 5 and 6.
  • the indicated angle data starting from 0 is a drive signal having a different electrical angle (phase angle), specifically, a sinusoidal waveform, a cos waveform voltage signal having a different phase according to the electrical angle as shown in FIG.
  • the signals are converted into voltage signals and supplied to the coils 5 and 6. -
  • a combined magnetic field vector corresponding to the measured amount is formed by each of the coils 5 and 6, and the rotor magnet 1 rotates by an angle corresponding to the measured amount according to the combined magnetic field vector, and the pointer 9 accordingly. Rotate to indicate the measured quantity on the dial.
  • the transmission means TR functions as a deceleration transmission means, whereby the pointer 9 is decelerated and rotated to 1 Z4 with respect to the rotatable magnet 1, so the pointer 9 is set to Rotation angle of the rotor magnet 1 requires a rotation angle of 4 times the deflection angle (rotation angle) of the pointer 9 to rotate.
  • the input signal from the sensor 130 corresponds to the deflection angle of the pointer 9 'of 90 degrees
  • a drive signal for rotating the magnet 1 by 360 degrees in mechanical angle a drive signal corresponding to 2 ⁇ minutes (one cycle) in electrical angle is supplied twice to each coil 5 and 6 repeatedly. Will be.
  • the rotation angle of the rotor magnet 1 obtained by supplying a drive signal equivalent to 2 ⁇ in electrical angle (hereinafter referred to as signal supply for 27C) is 180 degrees in mechanical angle, and the pointer angle through the transmission means TR.
  • the deflection angle (rotation angle) of 9 is also a mechanical angle of 45 degrees, and is larger than 45 degrees, and the deflection angle of the pointer 9, for example, 90 degrees, 135 degrees, and 180 degrees.
  • 27 ⁇ signal supply In order to obtain the signal, 27 ⁇ signal supply must be continuously and repeatedly supplied.
  • the rotor magnet 1 With the above configuration, it is possible to drive the rotor magnet 1 with less influence of geomagnetism or the like than in the case where the magnet 1 is magnetized with two poles. Therefore, the rotor magnet 1 can be driven without covering the magnet 1 with a magnetic material, and only for the purpose of protecting the coils 5 and 6 from physical damage, etc. It is only necessary to form the protective cover 7 with a material, and the cost can be reduced as compared with the conventional movable magnet type instrument.
  • the number of magnetic poles ⁇ of the rotor magnet 1 is 4 or more (4 or more is a natural number ( ⁇ ) times 2).
  • the acute angle r formed by supplying the drive signal to the pair of coils 5 and 6 and formed by intersecting the magnetic field directions is the fourth angle when the number of magnetic poles is “4”.
  • the acute angle r may be set to half (172) of (360 degrees Z number of magnetic poles n). Also, although not shown, when the number of magnetic poles is “8”, the acute angle r may be set to 22.5 degrees, which is half (1Z2) of (360 ° no magnetic pole number n).
  • the transmission means TR is constituted by the two gears TR1 and TR2, but the number of gears constituting the transmission means TR is arbitrary.
  • the first gear TR11 which is held together with the mouth magnet 1 so as to be independently rotatable with respect to the first shaft 2 and rotates in conjunction with the rotor magnet 1.
  • the rotation of the gear TR11 is transmitted to the second gear TR12, and the rotation of the second gear TR12 is transmitted to the fourth gear TR14 through the third gear TR13. It may be configured to drive the finger ⁇ 9 mounted on the first shaft 2.
  • the transmission means TR for decelerating and rotating, it is possible to provide a movable magnet type meter M2 which can further suppress the influence of the geomagnetism on the mouth magnet 1 and can give a high-precision instruction. Can be.
  • the protective case 7 is provided. However, if it is not necessary to protect the coils 5, 6, etc., the protective case 7 may not be provided. With this configuration, the number of parts can be reduced. It is also possible to reduce costs.
  • the meter device 11 of the present embodiment is used for a vehicle such as an ordinary automobile, and is called a so-called combination meter, and indicates and displays a plurality of measurement items with one movable magnet type meter.
  • This instrument 11 has multiple movable magnets It has instruments m1 to m4. These movable magnet instruments m1 to m4 are mounted on a hard circuit board 12 made of glass epoxy resin or the like.
  • the movable magnet-type instruments m3 and m4 are arranged adjacent to each other. Are located. In addition, the movable magnet instruments m l and m 2 are separated from each other to such an extent that there is no danger of magnetic interference.
  • the movable magnet-type instruments ml, m2, m3, and m4 are shown in a simplified manner, and the movable magnet-type instruments m1 and m2 have the same configuration as the movable magnet-type instrument M1 described above.
  • the movable magnet-type instruments m3 and m4 have the same basic configuration as the movable magnet-type instrument M1.
  • a protective case 13 formed of a magnetic material such as permalloy described later is provided.
  • the movable magnet type meter ml is an engine tachometer that indicates and displays the engine speed.
  • the movable magnet type meter m2 is a speedometer indicating the speed of the vehicle.
  • the movable magnet type meter m3 is an engine water temperature gauge for indicating and displaying the temperature of the engine cooling water.
  • the movable magnet type meter m4 is a fuel gauge for indicating and displaying the remaining amount of fuel such as gasoline in the vehicle.
  • a dial or the like provided with a scale or an indicator attached to the scale is provided behind the pointer 9, but it is unnecessary in the description of the present embodiment.
  • the components are not shown.
  • the movable magnet-type meters ml and m2 have an expensive protective case made of a magnetic material because the magnet 1 is less affected by terrestrial magnetism, etc. than the magnet 1 is magnetized with two poles.
  • the rotor magnet 1 can be driven without using the magnet 1 without covering the magnet 1 with the protective case 13, for example, to protect the coils 5 and 6 from physical damage. It is only necessary to provide the protective case 7 with an inexpensive material other than a magnetic material, and the cost can be reduced as compared with the conventional movable magnet type instrument main body.
  • the movable magnet type meter m3 used in the present embodiment will be described. Since the movable magnet type meter m 4 has the same structure as the movable magnet type meter m 3, the movable magnet type The description of the meter m4 is omitted.
  • the protective case 13 is made of a magnetic material.
  • the movable magnet meter ml and m 2 that do not require the protective case 13 made of an expensive magnetic material are used for the meter device 11, and the (1) The manufacturing cost can be reduced. 'In particular, in the instrument device 11 using a large number of movable magnet instruments, the production cost can be further reduced.
  • the measuring device 11 is provided with a movable magnet type meter m 2 constituting the speedometer of the embodiment on a relatively small circuit board 12 a compared to the circuit board 12 of the third embodiment. It has one.
  • Such an instrument device 11 indicates and displays only the speed of the vehicle, and is applied to the relatively inexpensive instrument device 11.
  • the movable magnet-type instrument m 2 does not include an expensive protective case 13 made of a magnetic material. It is possible to reduce the manufacturing cost by using it.
  • an instrument device 11 is provided with the same movable magnet instruments ml, m2, and m4 as those in the third embodiment on a circuit board 12.
  • the meter device 11 components using a magnetic material such as a magnetic force 14 are mounted on a circuit board 12. If it is necessary to arrange the movable magnet type meter m4 near such parts using magnetic materials, move the movable magnet type meter m4 provided with the protective case 13 made of magnetic material. Just use it.
  • only the fuel gauge for indicating and displaying the remaining amount of fuel is indicated and indicated, and the engine water temperature meter is indicated by using a light source (not shown), for example, a light emitting diode. It has a configuration with only a formula meter m4.
  • a movable magnet instrument m4 equipped with a protective case 13 made of a magnetic material is used only in the vicinity of a part using a magnetic material, etc., and is separated from the part using a magnetic material.
  • the manufacturing cost of the instrument device 1 can be reduced by using the movable magnet instruments ml and m2 provided with the protective case ⁇ ⁇ made of a nonmagnetic material.
  • the production cost can be further reduced.
  • the instrument device 11 of the present embodiment includes a plurality of movable magnet instruments m5 to m7.
  • the movable magnet instruments m5 to m7 are different from the movable magnet instruments m1 to m4 of the third to fifth embodiments in that they do not include the protective cases 7 and 16 themselves.
  • the movable magnet type meter m5 is an engine tachometer for indicating and displaying the engine speed.
  • the movable magnet type meter m6 is a speedometer for indicating and displaying the speed of the vehicle.
  • the movable magnet type meter m7 is a fuel gauge for indicating and displaying the remaining amount of gasoline and fuel of the vehicle.
  • the present invention can provide a movable magnet type instrument that can reduce costs, and can be used to reduce the cost of an instrument device using a movable magnet type instrument.

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Description

明 細 書 可動磁石式計器及びこの可動磁石式計器を用いた計器装置 技術分野
本発明は指針を駆動する可動磁石式計器及びこの可動磁石式計器を用いた計器 装置に関する。 背景技術
車両用計器装置に適用される計器本体として、 例えば交差コイル式の可動磁石 式計器が一般によく知られている。 このような可動磁石式計器は、 エアコアム一 ブメントとも呼ばれ、 ハウジングに形成した空間内に Nと Sの 2極着磁された口 一夕磁石を収納し、 ロータ磁石に固定したロータ軸をハウジングにて軸支する。 さらに口一夕軸の一端をハウジングの外部に突出させて指針を装着し、 ハウジン グの外周には一対のコイルを直交するように巻回し、 各コイルに互いに電気角の 異なる駆動信号、 具体的には電気角で位相の異なる s i n波形、 c 0 s波形の電 圧信号を供給し、 この駆動信号供給にて各コイルで発生する合成磁界によりロー タ磁石!:を軸回り回転させるもので、 各コイルへの駆動信号供給を車速やエンジン 回転等の被測定量に応じて制御することで、 指針を計測量に応じて角度運動させ ることができる。
このような可動磁石式計器にあっては、 2極着磁されたロータ磁石が地磁気の 影響を受けないように、 鉄ニッケル合金などの磁性材料からなるシールドケース にて、 可動磁石式計器の主要部分が覆われていた。 .
ところで、 前記可動磁石式計器においては、 口一夕磁石などへの磁気干渉ゃ磁 気効率などを考慮すると、 鉄二ッケル合金などの磁性材料からなるシールドケー スは必要であった。 このため、 部品点数を削減することができず、 また、 シ一ル ドケースを形成する鉄ニッケル合金などの磁性材料は高価であったため、 コスト を削減することも難しかった。
また、 特にコンビネ一シヨンメータと呼ぼれる計器装置においては、 前記可動 磁石式計器を複数備えているため、 前記可動磁石式計器のコストがそのまま計器 装置のコストの更なる上乗せとなり、 計器装置のコストアップを招いていた。 本発明はこの点に鑑みてなされたものであり、 その主な目的は、 コストを削減 することが可能な可動磁石式計器及びこの可動磁石式計器を用いた計器装置を提 供せんとするものである。 発明の開示
本発明の可動磁石式計器は、 隣り合う磁極が互いに異極となるよう着磁された ロータ磁石と、 このロータ磁石の周囲に設けられ、 その巻回中心軸が直交せずに 交わる一対のコイルと、 被測定量に基づく入力信号を処理して前記各コイルの 各々に互いに電気角の異なる駆動信号を供給し前記ロータ磁石を回転駆動する制 御手段と、 前記ロータ磁石を駆動源として回転する指針とを有し、 前記口一夕磁 石の磁極数を nとし、 前記巻回中心軸が交わって形成する鋭角を rとしたとき、 鋭角 rを 3 6 0 Z 2 n ( nは 4以上で 2の倍数)で求まる角度としたものである。 また、 前記コイルを保護する菲磁性材料からなる保護カバーを設けたものであ る。
また、 前記指針と前記口一夕磁石との間に前記ロー夕磁石の回転を前記指針に 伝達する伝達手段を設け、 前記指針が前記伝達手段を通じて前記ロータ磁石より も減速回転するものである。
また、 本発明の可動磁石式計器を用いた計器装置は、 少なくとも一つ以上の可 動磁石式計器を用いた計器装置において、'少なくとも 4つ以上の磁極が着磁され たロータ磁石と、 このロータ磁石の周囲に設けられ、 その巻回中心軸が直交せず に交わる一対のコイルと、前記ロータ磁石を駆動源として回転する指針とを有し、 前記ロータ磁石の磁極数を nとし、 前記巻回中心軸が交わって形成する鋭角を r としたとき、 鋭角 rを 3 6 0 Z 2 n (ηは 4以上で 2の倍数) で求まる角度とし た可動磁石式計器を、 少なくとも一つ設けたものである。
また、 少なくとも前記可動磁石式計器の一つに、 前記コイルを保護する非磁性 材料からなる保護ケースを設けたものである。
また、 少なくとも前記可動磁石式計器の一つに、 前記指針と前記ロータ磁石と の間に前記ロー夕磁石の回転を前記指針に伝達するとともに、 前記指針が前記口 一夕磁石よりも減速回転する伝達手段を設けたものである。 図面の簡単な説明
第 1図は本発明の第 1の実施形態による可動磁石式計器の平面図であり、 第 2 図は第 1図の A— A線に沿つた断面図であり、 第 3図は伝達手段を示す平面図で あり、 第 4図は制御手段を示すブロック図であり、 第 5図はコイルに供給される 駆動信号の波形図であり、 第 6図は本実施形態における磁極数とコイルの卷回中 心軸がなす鋭角の関係を示す説明図であり、 第 7図は本実施 態の変形例におげ る磁極数とコイルの巻回中心軸がなす鋭角の関係を示す説明図であり、 第 8図は 本実施形態の変形例における磁極数とコイルの巻回中心軸がなす鋭角の関係を示 す説明図であり、 第 9図は本発明の第 2の実施形態による可動磁石式計器の断面 図であり、 第 1 0図は第 3の実施形態の計器装置の正面図であり、 第 1 1図は第 4の実施形態の計器装置の正面図であり、 第 1 2図は第 5の実施形態の計器装置 の正面図であり、 第 1 3図は第 6の実施形態の計器装置の正面図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、添付図面に基づき、本発明による可動磁石式計器の実施形態を説明する。 本発明の第 1の実施形態である可動磁石式計器 M lは、 口一夕磁石 1と、 この ロータ磁石 1を支持する第 1の軸 2と、 との第 1の軸 2とは所定間隔を空けて並 設状態に設けられる第 2の軸 3と、 これら第 1, 第 2の軸 2, 3を軸受け支持す ると共に、 ロータ磁石 1と後述する伝達機構とを収納するハウジング 4と、 この ハウジング 4の外側に巻かれる一対のコイル 5 , 6と、 これらコイル 5 , 6の一 部を含んでハウジング 4の所要部外周を覆う保護ケース 7と、 コイル 5 , 6の各 端部が導通接続される複数の端子 8と、 ハウジング 4から突出する第 2の軸 3の 先端に装着される指針 9と、 ロータ磁石 1と指針 9との間に介在し、 ロータ磁石
1の回転を指針 9に伝達する伝達手段 T Rとを備えている。
ロータ磁石 1は、 互いに隣り合う磁極どうしが N極と S極とで異極となるよう に合計 4極、 互いに等しい 1 / 4づつの面積比にて半径方向に着磁された円盤状 ットからなり(第 3図参照)、第 1の軸 2と同体的に回転 (連 動) するよう第 1の軸 2を通じてハウジング 4に支持されている。
伝達手段 T Rは、 第 1の軸 2に固定されロータ磁石 1と連動する第 1の歯車 T R 1と、 この第 1の歯車 T R 1に連結嚙合されると共に第 2の軸 3に固定され第 2の軸 3に連動する第 2の歯車 T R 2とからなり、 本実施形態では、 第 1の歯車 T R 1は第 2の歯車 T R 2に対し小径に形成され、 その外周には 「1 4」 枚の連 続歯が形成されている。 また第 2歯車 T R 2は、 第 1の歯車 T R 1に対し大径に 形成され、 その外周には 「5 6」 枚の連続歯が形成されている
ハウジング 4は合成樹脂からなり、 第 2図中、 下側に位置する第 1の枠体 4 1 と上側に位置する第 2の枠体 4 2とに分割形成され、 これら第 1, 第 2の枠体 4 1 , 4 2間で空洞部 Sを形成し、 この空洞部 S内にロータ磁石 1と伝達手段 T R を収納すると共に第 1 , 第 2の軸 2 , 3を軸支し、 第 2の軸 3の一端は、 ハウジ ング 4から外部に突出し、 その先端には、 指針 9が装着されている。
コイル 5, 6は、 第 2の歯車 T R 2が配置されない口一夕磁石 1のラジアル方 向外周に位置し、 ロータ磁石 1のラジアル周面に対応する巻回径が第 1の軸 2に 向かって次第に大きくなるように設けられており、 この際、 各コイル 5 , 6の巻 回中心軸 C I , C 2は第 1の軸 2側に延び、 ロータ磁石 1の回転中心 R Cで交わ り (交点)、 このときの各巻回中心軸 C 1, C 2が交わって形成する鋭角 rは、 本 実施例では略 4 5度に設定されている。 各コイル 5 , 6の卷回中心軸 C I , C 2 方向は、 コイル 5, 6の発生する磁界発生方向である。 鋭角 rの 4 5度という角 度は、 第 6図で示すように本実施の形態の 4極のロータ磁石 1の場合に、 コイル 5に例えば、 N極が対向した状態で、 反対側の N極とこの反対側の N極と隣り合 うどちらか一方の S極とで形成される角度 9 0度の中間の角度である。
例えば、 第 7図で示すように 6極の口一夕磁石 1の場合の鋭角 rは、 コイル 5 に例えば; N極が対向した状態で、 1 8 0度反対側の S極とこの反対側の S極と 隣り合うどちらか一方の N極とで形成される角度 6 0度の中間の角度である 3 0 度となる。
また、巻回中心軸 C 1 , C 2が交わって形成する鋭角 rが 4 5度という角度は、 第 8図で示すようなコイル 5 , 6の配置によって形成されるものでも良い。 コイル 5, 6力巻かれたハウジング 4には、 カップ形の保護ケース 7が装着さ れる.が、 本実施形態では、 第 2の歯車 TR2に対応する領域を除くハウジング 4 の所要領域、 すなわち、 第 2の歯車 TR2の対応領域を含まず指針 9側とは反対 側となるハウジング 4領域のみを保護ケース 7により覆っている。 保護ケース 7 は非磁性材料であるアルミなどから形成されており、 コイル 5, 6を保護するた めに設けられている。 このように高価な磁性材料を用いずに、 保護ケース 7を形 成するためコストを抑えることができる。 なお、 保護カバ一 7の材質は、 アルミ に限定されるものではなく、 合成樹脂でも良い。
このように構成された可動磁石式計器 Mlは、 第 4図に示すように、 制御部 1 00と駆動処理部 110とを含む制御手段 120によって駆動される。
制御部 100はマイクロコンピュータからなるもので、 制御プログラムを実行 する CPU、 制御プログラムを記憶する ROM、 演算処理されたデータを一時的 に記憶する RAM、外部からの信号を入力するインターフェイス (I/F)、 これ ら CPU、 ROM, RAM, インタ一フェイスのそれぞれを接続するバスを含ん で車体側に設置され、 この場合、 トランスミッションの出力軸の回転を検出し所 定のパルス信号を出力するセンサ 130が接続されている。
このセンサ 130からのパルス信号 (被測定量に基づく入力信号) が入力され ると、 制御部 100はそのパルス信号を演算し、 このパルス信号を後述する図示 しない文字板の指示位置に換算して、 指針 9の前記文字板上における指示角度デ —夕を求める処理を行い、 この指示角度データを後段の駆動処理部 110に出力 する。
駆動処理部 110は、 前記指示角度データに応じた各コイル 5, 6の通電量デ 一夕を記憶した ROM部、 各 ROM部の出力値をそれぞれのアナログ量に変換す る DZA変換部、 前記アナログ量に対応した駆動電圧を各コイル 5, 6に通電供 給する駆 II出力部をそれぞれ含み、 この駆動処理部 110によって、 制御部 10
0からの前記指示角度データは、 電気角 (位相角) の異なる駆動信号、 詳しくは 第 5図に示すように電気角で位相の異なる s i n波形、 c o s波形の電圧信号、 あるいはそれに近似する波形の電圧信号に変換されて各コイル 5, 6に供給され る。 - これにより各コイル 5, 6によって、 被測定量に見合った合成磁界ベクトルが 形成され、 この合成磁界 クトルに応じてロータ磁石 1が被測定量に応じた角度 分回転し、 それに応じて指針 9も回転し、 前記文字板上で被測定量を指示する。 本実施形態の場合、 第 1の歯車 T R 1の歯数は 「1 4」 枚、 第 2の歯車 T R 2 の歯数は 「5 6」 枚であり、 各歯車 T R 1 , T R 2のギヤ比は、 1 Z 4に設定さ れていることから、 伝達手段 T Rは減速伝達手段として機能し、 これによりロー 夕磁石 1に対して指針 9は 1 Z4に減速回転されるため、 指針 9を所定の振れ角 ぶん回転させるためには、 ロータ磁石 1は指針 9の振れ角 (回転角) の 4倍分の 回転角を必要とする。 例えばセンサ 1 3 0からの入力信号が指針 9の振れ角' 9 0 度に相当する場合、ロー夕磁石 1を機械角で 3 6 0度回転させる必要があるので、 制御手段 1 2 0は、 口一夕磁石 1を機械角で 3 6 0度回転させるための駆動信号 として、 電気角で 2 π分 (一周期) に相当する駆動信号を 2回、 繰り返し各コィ ル 5, 6に供給することになる。
従って、 電気角で 2 π分に相当する駆動信号供給 (以下、 2 7C分の信号供給と いう) により得られるロータ磁石 1の回転角は機械角で 1 8 0度、 伝達手段 T R を通じた指針 9の振れ角 (回転角) は、 同じく機械角で 4 5度であり、 4 5度よ りも大きい指針 9の振れ角、 例えば 9 0度、 1 3 5度、 1 8 0度の振れ角を得る ためには、 2 7Τ分の信号供給を連続的に繰り返し供給することになる。
以上のように構成したことにより、 ロータ磁石 1が地磁気などによって受ける 影響を、 口一夕磁石 1が 2極着磁の場合より低減させて駆動することができる。 よって、 口一タ磁石 1を磁性材料で覆わなくとも、 ロー夕磁石 1を駆動すること ができるので、 コイル 5, 6を物理的な損傷などから保護する目的のみで、 磁性 材料ではない安価な材料で保護カバー 7を形成するだけでよく、 従来の可動磁石 式計器に比べてコストを削減することができる。
また一対のコイル 5 , 6に電気角の異なる駆動信号を供給してロータ磁石 1を 回転駆動する場合、ロータ磁石 1の磁極数 ηは、 4以上( 4以上で 2の自然数(Ν) 倍)であればよく、 この際、一対のコイル 5 , 6に駆動信号を供給することで各々 生じる磁界方向の交わって形成される鋭角 rは、 磁極数が 「4」 極の場合は、 第
6図で示すように本実施形態のごとく略 4 5度であり、 磁極数が 「6」 極の場合 は、 第 7図で示すように 30度に設定すればよく、 鋭角 rは (360度 Z磁極数 n)の半分(172).に設定すればよい。また、図示していないが、磁極数が「8」 極の場合は、 鋭角 rは (360度ノ磁極数 n) の半分 (1Z2) である 22. 5 度に設定すればよい。
また本実施形態では、 伝達手段 TRを 2つの歯車 TR 1, TR 2にて構成した が、 伝達手段 TRを構成する歯車の数は任意であり、 例えば本発明の第 2の実施 形態として第 9図に示す可動磁石式計器 M 2のように、 口一タ磁石 1と共に第 1 の軸 2に対して独立回転可能に保持され、 且つロータ磁石 1に連動して回転する 第 1の歯車 T R 11と、 第 2の軸 3に固定され第 2の軸 3と共に回転する第 2の 歯車 TR12と、 この第 2の歯車 TR 12と共に第 2の軸 3に固定され第 2の歯 車 TR 12と共に回転する第 3の歯車 TR 13と、 第 1の軸 2に固定され第 1の 軸 2と共に回転する第 4の歯車 TR 14とから、 伝達手段 TRを構成し、 ロータ 磁石 1に連動する第 1の歯車 TR11の回転を第 2の歯車 TR12に伝え、 第 2 の歯車 TR 12の回転を第 3の歯車 TR 13を通じて第 4の歯車 TR 14に伝達 し、これにより第 1の軸 2に装着された指釙 9を駆動するように構成してもよい。 このように、 減速回転する伝達手段 TRを設けたことにより、 口一夕磁石 1が 地磁気によって受ける影響をさらに抑制し、 精度の高い指示を行うことができる 可動磁石式計器 M 2を提供することができる。
また前記各実施形態に記載した伝達手段 T Rを設けず、 第 1の軸 2に直接指針 9を設けた構成としても良い。
また前記各実施形態では保護ケース 7を備えていたが、 コイル 5, 6などを保 護する必要がない場合には、 保護ケース 7を設けなくとも良い。 このように構成 すれば、 部品点数を削減することが可能である。 またコストを削減することも可 能となる。
.次に、 本発明の第 3の実施形態を説明する。 なお、 前記実施形態と同一及び相 当箇所には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
本実施形態の計器装置 11は普通自動車などの車両に用いられるもので、 いわ ゆるコンビネーションメータと呼ばれるものであり、 1つの可動磁石式計器で複 数の計測項目を指示表示するものである。 この計器装置 11は複数の可動磁石式 計器 m 1〜m 4を備えている。 これらの可動磁石式計器 m 1〜m 4はガラスェポ キシ樹脂などからなる硬質の回路基板 1 2に実装されている。
可動磁石式計器 m 3、 m 4は隣接して配置されており、 この可動磁石式計器 m 3、 m 4の一群と可動磁石式計器 m lと可動磁石式計器 m 2とは互いに離間した 状態で配置されている。 また、 可動磁石式計器 m l、 m 2は互いに磁気千渉を起 こす虞のない程度離れている。
図 1 0では、 可動磁石式計器 m l、 m 2、 m 3、 m 4を簡略化して図示してお り、可動磁石式計器 m 1、 m 2は前述した可動磁石式計器 M 1と同一構成であり、 アルミなどの非磁性材料から形成された保護ケース 7を備えており、 可動磁石式 計器 m 3、 m 4は可動磁石式計器 M 1と基本的な構成は同一構成で、異なる点は、 非磁性材料から形成された保護ケース 7に代えて、 後述するパーマロイなどの磁 性材料から形成された保護ケース 1 3を備えている点である。
可動磁石式計器 m lはエンジン回転数を指示表示するエンジン回転計のもので ある。 また、 可動磁石式計器 m 2は車両の速度を指示表 する速度計のものであ る。 また、 可動磁石式計器 m 3はエンジンの冷却水の温度を指示表示するェンジ ン水温計のものである。 また、 可動磁石式計器 m 4は車両のガソリンなどの燃料 の残量を指示表示する燃料計のものである。
また、 通常であれば、 指針 9の背後には目盛や目盛に付属する指標部を備えた 文字板などが設けているが、 本実施形態の説明においては不要であるので、 文字 板及びその他の構成部材は図示していない。
可動磁石式計器 m l、 m 2は、 口一夕磁石 1が地磁気などによって受ける影響 が、 口一夕磁石 1が 2極着磁の場合よりも小さいため、 磁性材料からなる高価な 保護ケース 1 3を使用することなく、 ロー夕磁石 1を保護ケース 1 3で覆わなく ても、 ロータ磁石 1を駆動することができるので、 例えば、 コイル 5、 6を物理 的な損傷などから保護するなどの目的のみで、 磁性材料ではない安価な材料で保 護ケース 7を設けるだけでよく、 従来の可動磁石式計器本体に比べてコストを削 減することができる。
次に、 本実施形態に用いられる可動磁石式計器 m 3について説明する。 なお、 可動磁石式計器 m 4は可動磁石式計器 m 3と同様の構造であるので、 可動磁石式 計器 m 4についての説明は省略する。
可動磁石式計器 m 3と可動磁石式計器 m 4は互いに近接した位置に配設されて いるため、 互いのロータ磁石 1の磁界の影響を受けてしまうため、 保護ケース 1 3が磁性材料である。
以上により、 本実施形態の計器装置 1 1では、 高価な磁性材料からなる保護ケ ース 1 3を必要としない可動磁石式計器 m l、 m 2を計器装置 1 1に用いること により、 計器装置 1 1の製造コストを低減することができる。' 特に、 可動磁石式 計器を多数用いる計器装置 1 1においては、 製造コストをより削減することが可 能となる。
次に、 図 1 1に基づき、 第 4の実施形態を説明する。 なお、 前記実施形態と同 一及び相当箇所には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
本実施形態では、 計器装置 1 1が前記第 3の実施形態の回路基板 1 2に比べて 比較的小型の回路基板 1 2 aに前記実施形態の速度計を構成する可動磁石式計器 m 2を一つ備えたものである。 このような計器装置 1 1は、 車両の速度のみを指 示表示するものであり、 比較的安価な計器装置 1 1に適用されるものである。 こ のような計器装置 1 1においても、 可動磁石式計器 m 2が磁性材料からなる高価 な保護ケース 1 3を備えていないため、 本発明を採用することにより、 従来の計 器装置 1 1を用いるより製造コストを削減することが可能である。
次に、 図 1 2に基づき、 第 5の実施形態を説明する。 なお、 前記各実施形態と 同一及び相当箇所には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
本実施形態では、 計器装置 1 1が回路基板 1 2に前記第 3の実施形態と同じ可 動磁石式計器 m l、 m 2、 m 4を備えたものである。 この計器装置 1 1は、 スピ 一力 1 4などの磁性材料を使用した部品などを回路基板 1 2に実装している。 こ のような磁性材料を使用した部品などの近傍に可動磁石式計器 m 4を配置しなけ ればならない場合には、 磁性材料からなる保護ケース 1 3を備えた可動磁石式計 器 m 4を使用すればよい。 なお、 本実施形態においては、 燃料の残量を指示表示 する燃料計のみを指示表示し、 エンジン水温計に関しては、 図示しない光源、 例 えば発光ダイオードなどを用いて表示するものであり、 可動磁石式計器 m 4のみ の構成となっている。 以上のように、 磁性材料を使用した部品などの近傍にのみ、 磁性材料からなる 保護ケ一ス 1 3を備えた可動磁石式計器 m 4を使用し、 磁性材料を使用した部品 から離間した位置に配設される場合には、 非磁性材料からなる保護ケース Ίを備 えた可動磁石式計器 m l、 m 2を使用することにより、 計器装置 1の製造コスト を低減することができる。 特に、 可動磁石式計器を多数用いる計器装置 1 1にお いては、 製造コストをより削減することが可能となる。
次に、 図 1 3に基づき、 第 6の実施形態を説明する。 なお、 前記各実施形態と 同一及び相当箇所には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
本実施形態の計器装置 1 1は複数の可動磁石式計器 m 5〜m 7を備えている。 可動磁石式計器 m 5〜m 7は保護ケース 7、 1 6自体を備えていない点で、 前記 第 3〜第 5の実施形態の可動磁石式計器 m 1〜m 4とは異なる。
これらの可動磁石式計器 m 5〜m 7は硬質の回路基板 1 2に実装されている。 可動磁石式計器 m 5はエンジン回転数を指示表示するエンジン回転計のものであ る。また、可動磁石式計器 m 6は車両の速度を指示表示す ¾速度計のものである。 また、 可動磁石式計器 m 7は車両のガソリン どの燃料の残量を指示表示する燃 料計のものである。
可動磁石式計器 m 5〜m 7のコイル 5、 6を保護する必要がなく保護ケース 7、 1 6を設けなくとも良い。 このように構成すれば、 部品点数も削減することが可 '能となり、 より一層のコストを削減することも可能となる。 産業上の利用可能性
本発明は、 コストを削減することが可能な可動磁石式計器を提供することがで き、 ひいては、 可動磁石式計器を用いた計器装置のコストを削減することに利用 することができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 隣り合う磁極が互いに異極となるよう着磁されたロー夕磁石と、 この口 —タ磁石の周囲に設けられ、その巻回中心軸が直交せずに交わる一対のコイルと、 被測定量に基づく入力信号を処理して前記各コイルの各々に互いに電気角の異な る駆動信号を供給し前記ロータ磁石を回転駆動する制御手段と、 前記口一夕磁石 を駆動源として回転する指針とを有し、 前記口一夕磁石の磁極数を nとし、 前記 巻回中心軸が交わって形成する鋭角を rとしたとき、 銳角 rを 3 6 0 / 2 n (n は 4以上で 2の倍数) で求まる角度としたことを特徴とする可動磁石式計器。
2 . 前記コィルを保護する非磁性材料からなる保護カバ一を設けたことを特 徴とする請求項 1に記載の可動磁石式計器。 ,
3 . 前記指針と前記ロータ磁石との間に前記ロータ磁石の回転を前記指針に 伝達する伝達手段を設け、 前記指針が前記伝達手段を通じて前記ロータ磁石より も減速回転することを特徴とする請求項 1または請求項 2に記載の可動磁石式計
4. 少なくとも一つ以上の可動磁石式計器を用いた計器装置において、 少な くとも 4つ以上の磁極が着磁された口一夕磁石と、 このロータ磁石の周囲に設け られ、 その巻回中心軸が直交せずに交わる一対のコイルと、 前記口一夕磁石を駆 動源として回転する指針とを有し、 前記ロータ磁石の磁極数を nとし、 前記巻回 中心軸が交わって形成する鋭角を rとしたとき、 銳角 rを 3 6 0 / 2 n ( nは 4 以上で 2の倍数) で求まる角度とした可動磁石式計器を、 少なくとも一つ設けた ことを特徴とする可動磁石式計器を用いた計器装置。
5 . 少なくとも前記可動磁石式計器の一つに、 前記コイルを保護する非磁性 材料からなる保護ケースを設けたことを特徴とする請求項 4に記載の可動磁石式 計器を用いた計器装置。
6 . 少なくとも前記可動磁石式計器の一つに、 前記指針と前記ロータ磁石と の間に前記ロータ磁石の回転を前記指針に伝達するとともに、 前記指針が前記口 一夕磁石よりも減速回転する伝達手段を設けたことを特徴とする請求項 4また請 求項 5の何れかに記載の可動磁石式計器を用いた計器装置。
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