JPH01133592A - １相の小型電動機 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、小出力の負荷の駆動源、例えば電子回路の冷
却用の電動ファンに利用されるもので、ｌ相の半導体電
動機に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のｌ相の半導体電動機は、大別して次の３つの技術
の／相の電動機となっている。

第１には、周知のｌ相の電動機が自起動できないので、
コギングトルクにより起動せしめる形式％式％ 第２には、米国特許第３，２タタ、３３５号に開示され
た技術で・マグネット回転子の磁極のＮ、Ｓ極の中間に
無磁界部を設けることにより、起動を容易としたもので
ある。

第３には、米国特許第≠、２／！、９６３号に開示され
た技術で、マダイ・ソト回転子の主磁極に副磁極を付加
して、実質的に第２項の技術と同じ効果を有するもので
ある。

〔本発明が解決しようとしている問題点〕上述しン′、
：従来ｃＱ　／相の半導体電動機においては、弘つの問
題点がある。第１に、電気角で／♂Ｏ度回転するとさの
初期と末期２時に末期においては、逆起電力か零でるる
ことに加えて、磁心が磁気的に飽和することにより、過
大な電機子電流が流れ、トルクに寄与しないジュール損
失が大きくなり、効率の低下を招いている。

第２に、これを防止する為に、前述した米国特許第３．
コタタ、３３ｊ号及び第弘、、２／／　、７６３号の技
術があるが、この技術においては、マグネット回転子の
磁界の全部をトルクに有利に利用できない為に効率の低
下を招く欠点がある。

上述した理由の為に、第１．第２のいずれの場合でも、
効率が拡下して、３！；チ位が限界となっている不都合
がある。

第３に、第１の問題点を解決する為に更にもう１個の位
置検知素子を付加する本件出願人による技術があるが、
制御回路をＩＣ化した場合に、外付部品となるので、Ｉ
Ｃ化の目的を阻害する結果となる不都合がある。

第Ｖに、小型電動機の場合には、電機子コイルの巻線す
べき空間が限られているので、電源電圧が高い場合には
、細線を使用する結果となり、この為に、ジュール損失
を増加し、効率の劣化を招く不都合がある。特に、外径
が〈ミリメートル以下のファン電動機の場合に上述した
点が問題となる０ 第５に、ファン電ｖＪ機の場合に、電源電圧が！ボルト
、／２ボルト、ユ弘ボルトと仕様の変更がある。

このときに、電機子コイルの線径、巻数の変更があり、
量産性を低下し、価格の上昇を招く不都合がある。

第２に、ファン電動機の場合に、事故による過負荷のと
き、停止するが、このときに何等かの警報がないと被冷
却装置例えば電子回路を焼損する問題点がある。

又事故原因が除去されたときに、ファン電動機が自動的
に回転し始めることが好ましい。

第７に上述した技術は、いくつかすでに実施されている
が、この為に使用される部品点数が多く、経済性がない
。

又制御回路をＩＣ化した場合に、外付部品が多くなり、
不都合を生ずる問題点がある。

〔問題点を解決する為の手段〕

電機子コイルの通電の末期において過大なジュール損失
を発生することを防止する為に、少なくとも通電の末期
の所定の区間だけ通電を停止せしめ、起動を容易とする
為に、起動時のみ上記した停止作用を抑止せしめる手段
を採用して本発明の目的を達成している。この為に、磁
電変換素子（ホール素子）の出力を比較回路を利用して
、通電の初期では、／、１′０度（ｉｔ電気角の通電を
して、コギングトルクによる起動を容易とし、定格運転
時には、設定された角度（３０−４Ｑ７度）だけ通電角
を縮少することにより、第１．第２の問題点を解決して
いる。ホール素子が７個で目的を達成しているので、第
３の問題点も解決される。回転速度検出装置を付加して
、この出力を利用して、上記した比較回路を作動し、又
同時に過負荷により停止したときの警報信号を得ている
。

又定電並着しくは定電圧駆動回路が付設されるので、電
源電圧に関係なく作動する。従って、第弘の問題点が解
決される。この回路と、過負荷により停止する回路を組
合せることにより、事故によりミ動機が停止したときに
、事故原因が除去されると自動的に復帰回転せしめるこ
とができ、しかも停止中の電動機の焼損事故が防止でき
る。

従って、第ｊ、第６の問題点も解決される。

本発明装置は、ホール素子が７個と１１ｉｌＩ御回路の
みなので、ＩＣ化が容易で、外付部品も少なくなる。

従って第７の間り点が解決される。

〔作用〕

電機子コイルの通電の初期では、コアのある為にそのイ
ンダクタンスは２０ミリヘンリ位（出力カ／〜λワット
の電動機の場合）なので、電流の立上りは比較的おそく
、逆起電力は小さいが、電流値が小さく、ジュール損失
も小さく効率に与える影響は少ない。

しかし通電の末期では、マグネット回転子の磁束により
、コアがほぼ飽和し、コイルのみのインダクタンスとな
るので、ｊミリヘンリ位にインダクタンスが減少する。

従って界磁磁界が小さく若しくは零の通電の末期では、
著しく大きい電機子電流が流れ、しかもこれはトルクに
寄与しないので効率を劣化する主因となる。コアレスの
電動機の場合は上述した場合より効率の劣化は少ないが
劣化する事実に変りはない。

かかる不都合を除去する為に、位置検知素子λ個を用い
て、通電の末期の通電を切断して、効率を周知のこの種
の電動機より１５〜２０チ上昇せしめている技術もある
が、かかる手段によると次の不都合がある。

第１に、ホール素子を含んで、制御回路とともに７個の
工ａ（集積回路）とすることが不可能となる０ 第１に、価格が上昇する。

第３に、自起動が困難となる。

本発明装置は、上記した第１．第２．第３の問題点を除
去する作用がある。又かかる手段の為に、起動時には電
気角で１１０度の通電を行ない、その後は、回転速度検
出信号により、通電角を、その両開より順次にせまくす
るので、効率か上昇し、又定速制御作用を有するもので
ある。

定電流若しくは定電圧回路が使用されているので、電源
電圧が変更されても同一の回路が利用できる。

従って工Ｃ化した場合に、同一の工Ｃが使用できる。

又上述した回路と回転速度検出回路を組合せることによ
り、過負荷停止時の警報装置の作動及び過負荷が除去さ
れたときの自動復帰装置を得ることができる。

、駆動回路を７例のＩＣとすることができ・外付部品が
少なくなる構成となる。

〔実施例〕

次に、本発明装置を図面に示す実施例により、その詳細
を説明する。尚図面中の同一記号のものは同一の部材な
ので、その説明は省略する。

第１図は磁心のある電動機の全体の構成を示す正面図で
ある。

第１図において、記号グは、珪素鋼板を積層して作った
電機子磁心である。弘ボールの構成となり、突極は記号
≠ａ、弘す、≠ｃ、弘ｄとして示され、それ等の巾は９
０度より少し小さくされ、ｑ。

度離間している。

各突極には、電機子コイルｊａ、ｊｋ３．ｒｃ。

ｊｄが装着されている。磁心グの中央部は空孔となり、
金属円筒λが嵌着され、この円筒λにより、磁心グは本
体（図示せず）に固定されて、固定電機子を構成してい
る。

円筒コの内部には、ポール軸承３の外輪が嵌着され、内
輪には、回転軸／が回動自在に支持されている。

回転ｉｈｉ＋　／の／端には、カップ状にプレス加工さ
れた軟鋼カップ／３の底面中央部が固定されている。

カップ／３の内側には、円環状のマグネット回転子乙が
固定され、マグネット回転子乙には、ｑｏ度の開角のＮ
、Ｓ磁極Ａａ、６ｂ、・・・が図示のように配設され、
その磁極は、空隙を介して突極≠ａ。

＋ｂ、・・・と対向して、回転＠／とともに回転する。

突極弘ａの左側矢印Ｂは、空隙（最も大きい部分でＯ０
♂ミリメートル位）を介して、磁極６ａと対向し、右側
Ｃ点も空隙（等しい長さの空隙部が全空隙のＨ〜％とな
って、その空隙長はＯ，タミＩＪメートルである。）を
介して磁極乙ａと対向している。

上述した空隙は、他の突極グｂ、４’ｃ、＋ｄにも同様
に設けられている。かかる手段により、コギングトルク
が発生して自起動できるものである。

矢印Ｙは回転方向である。

第２図は、第１図の電動機の７２０度（電気角）の展開
図である。以降は角度はすべて電気角により表示するも
のとする。

突極グａ、弘す、・・・及び電機子コイルｊａ。

夕す、・・・及び磁電変換素子となるホール素子１０は
、それぞれの部材とマグネット回転子乙との対向状態を
示すものである。

突極！ａ、ｇｂ、・・・の為に、マグネット回転子乙に
コギングトルクが発生して、矢印Ｙ方向に所定角度だけ
回転して停止しているので、自起動することができる。

この為に、突極４ａ　、　＃ｂ　、・・・の左側中分位
が下方に屈曲した形となっている。

第１図の突極も同じ形状となっている。自起動手段は他
の周知の手段でもよい。

電機子コイルタａ、ｊｂ、・・・に、マグネット回転子
乙が、電気角でｉｇｏ度回転する毎に、往復して通電す
ると、出力トルクを発生してｌ相の電動機として回転す
る。ファン電動機の場合には、第１図の回転子／３の外
側に複数枚のファンが設けられているものである。

上述した一般の／相の電動機は次に述べる欠点がある。

効率が劣化し、入力が／〜λワット位のもので、その効
率は３２チ〜３ＳＩ％位となっている。３相のこの種の
ものは、６０〜７０チの効率となっているのに比較する
と、効率は著しく劣化している。

本発明装置は、かかる効率の劣化する原因を除去して、
効率を７５チ〜２０チ上昇せしめて、５０チ〜５Ｓ％位
としたものである。次にその詳細を説明する。

電機子電流の１つの曲線は、第５図のタイムチャートに
おいて、曲線鉾として示される。この曲線について説明
する。

電機子コイルの通電の初期は、インダクタンスの為に立
上シは滑らかとなシ、次に逆起電力により、曲線鉾は中
間で凹部となる。

通電の末期では、磁心は飽和に近づくので、誘ダクタン
スが２０ミリへンリ、右端では、ｊミリヘンリ位となる
。ただし、入力が／ワラトル２ワツト位の電動機の場合
である。従って・逆起電力も急減して電機子電流は急増
する・更に又インダクタンスに比例する磁気エネルギも
急減するので、放出された磁気エネルギは電機子電流を
増大せしめる結果となる。従って、第５図の曲線停の右
端の曲線のように、電機子電流が急増し、／♂Ｏ度回転
したときに、電機子電流は切断されるが・このときのピ
ーク値は実測によると、起動電流とほぼ同じイ１＾とな
る。

この近傍では、界＠磁界は小さいか零となっているので
、出力トルクは殆んどなく、無効なジュール損失が急増
する。

他の磁極と突極についても事情は全く同じである。

毎分３０００回転の電動機とすると、／回転毎にグ個の
曲線鉢が得られるので、毎分／２００θ個の曲線鉾で示
す通電が行なわれる。この事実は極端な表現をすると、
７分間に／２０００　　回起動が行なわれる直流電動機
となり、効率の劣化を招く主原因となっていることが理
解される筈である。

又点瞭鉾ａで示すように、ＴｌＬｉ子コイルの蓄積磁気
エネルギの放出による通電がある。この通電は反トルク
となるので更に効率を劣化せしめる不都合がある。

上述した欠点を除去するには、第５図の点線４ｌ−Ａａ
、４’６ｂで示す点で電機子電流の通電を開始し、又停
止することが最適の手段となる。即ち点線’Ａｔ　ｂＯ
点で電流を切断することがよい。切断される電流の巾は
、一般に３０度〜り５度位が最適である。

以上の不都合を除去する為の制御回路を第３図について
、次に説明する。

第３図（ａ）において、直流電源正極より供電される端
子３０ａにより定電圧回路／４’を介して通電されてい
るホール素子１０（第２図に同一記号で示す）の出力は
、オペアンプ／／ａにより増申され、Ｅ点の出力波形は
、第５図のタイムチャートの曲線！；／ａ、３１ｂ、・
・・で示される。

オペアンプ／／ｂの出力即ちＦ点の電気信号は、第５図
の曲％！；、！ａ　、　！；２　ｂ　、・・・として示
されている。

曲線ｊ／ａ、ｊｊａの形状は、サイン波に相似した形が
よい。この為にホール素子１０は、第１図のマグネット
回転＋６の端面に対向せしめ、端面の着磁の曲線をサイ
ン波に近いものとすることが有効である。

第３図（ａ）のＥ点の電気信号は、矩形波整形回路／７
ａにより矩形波とされ、これが第３図で曲線！；３ａ、
！；３ｂ、・・・とじて示されている。

上記した出力信号は、単安定回路／７に入力され、設定
された巾（曲線３３ａよりせまい巾のもの）の矩形波信
号となシ、その巾だけトランジスタｌざを導通する。矩
形波整形回路／７ａの入力信号は、Ｆトランジスタ／ざ
の導通により、トランジスタ１９が導通して、点線工Ｏ
ｊ２のＩＣビン２弘θ、ユ弘ｆを介して接続されるコン
デンサＪを抵抗／ｑａを介して充電する。

充電電圧は周知の回転速度検出回路の出力と同じとなる
ので、回転速度に比例した電圧となる。

かかる充電電圧は、抵抗２０ａ、２０ｂで分割され、オ
ペアンプ／２ａ、／コｂの一端子の入力となり速度信号
電圧となる。

速度信号電圧は、第３図において、点ｅＲＭ＋　Ｎとし
て示されている。

従って、オペアンゾ／２ａ、／２ｂの出力は、曲蔵５／
ａ、犯ａが点線Ｍ、Ｎの電圧を越えた分のみを矩形波に
整形したものとなり、これ等が第５図で、油味’ＡＪ’
ａ、’Ａノｂ、・・・及び曲勝≠３ａ、弘Ｊｂ、・・・
として示されている。

上記した曲線の巾は、起動時に／♂Ｑ　（ｆｆの巾とな
υ、回転速度の上昇とともにせまくなる。

トランジスタ／Ｓａ、／ｊｂ　、／Ｓｃ　、１５ｅＬは
、トランジスタブリッジ回路となり、トランジスタ１５
ａ。

／ｊｌ）の導通により、電機子コイルＧは右方に、他の
トランジスタの導通により左方に通電される。

記号２≠ａ、２４４ｂはＩＣビンで、電機子コイルＧは
外付部品となるものでりる。

電機子コイルＧは、第２因の電機子コイルｊａ。

夕す、！ｃ、ｊｄの直列若しくは並列に、若しくは直並
列を混合して接続したものを示している。

一般的な手段によると、オペアンプ／２ａ、／！ｂの出
力により、それぞれトランジスタ／ｊａ、／ｊｌ）及び
／ｊｃ、／ｊｄを導通するものである。

このときの通電波形は、第夕図の曲椋弘５となる。

曲ＨｔａｓＯ前端と後端は切断されている。従って反ト
ルクは発生することなく、前端と後端、特に後端の通電
によるトルクに無効な通電がないのでジュール損失が僅
少となり、効率の上昇に寄与するものである。

本実施例では、同じ効果のある通電が別の手段により行
なわれている。次にその説明をする。

□　　第３図（ａ）のＩＣビン２弘Ｃ，３０ｂ（電源負
極となるもの）に接続された抵抗Ｕａ（外付部品〕は、
トランジスタブリッジ回路に直列に挿入されている。

抵抗ｌａの電圧降下（電機子電流に比例している。）は
、全波整流回路Ｊ（絶対値回路が使用される。）を介し
て、オペアンプ二の一端子の入力となる。十廟子Ｕａ入
力は、ＩＦＰＬ機子電流子電流値する為の規準電圧が入
力されている。

オペアンプ二の出力は、アンド回路／ｊａ、／Ｊｂの下
側の入力となる。上側の入力は、オスアンプ／２’ａ　
、　／２　ｂの出力である。

電機子電流値が、第１の設定値を越えると、オペアンプ
二の出力はローレベルに、又第１の設定値より少し低い
第２の設定値より降下すると、オペアンプ−の出力はノ
・イレペルとなる。

従って、オペアンプｎはヒステリシス特性を有するもの
が使用される。

上記した通電制御を第≠図のタイムチャートにつき説明
する。

第３図（ａ）において、トランジスタ１５ａ、１５ｂが
導通して、電機子コイルＧが右方に通電されているトキ
に、トランジスタ１５ａ、１５ｂが不導連に転化すると
、蓄積磁気エネルギは、ダイオード／６Ｃ２電源、抵抗
２３ｈ、ダイオード／Ａｄを介して放電される。若し、
ｉｓ’ｏ度の通電とすると、この７？３電電流は、第５
図の点？＃ｌａとなり、反トルクとなり効率が劣化する
。

本発明装置では、点Ｈｔｒｂｂの点で通′ｆにが断たれ
るので、放電電流は正トルクとなる。従って、蓄積磁気
エネルギーの一部は電源に環流され、他は正トルクとな
るので、効率が上昇する効果がるる。

トランジスタ／Ｓｃ、１５ｅＬ及びこれ等に逆接続され
たダイオードについても早情は全く同じである。

ダイオード／６ａ　、／６ｂ　、／６ｃ　、／Ａｄは、
トランジスタ１５ａ、／ｊｂ　、／Ｓｃ　、１５ｄＫＭ
列に逆接続されている。

アンド回路／、？ａの出力により、トランジスタ１５ａ
と１５ｂの導通制御を行ない、アンド回路／Ｊｔ）の出
力により、トランジスタ／ｊｃと１５ｄの導通制御が行
なわれている。

この場合に、トランジスタ／ｊａ、／ｊｂが同時に通電
が断たれるので、電機子コイルの蓄積磁気エネルギは、
ダイオード／Ａｃ、電源、ダイオード／Ｇｄを介して放
電される。従って、エネルギが電源に環流されるので、
放電電流の消滅はより急速となるので、高速回転時に有
効となる。

トランジスタ／ｊｃ、／ｊｄによる電機子コイルＧの通
電についても事情は全く同じである。

オペアンゾ／２ａ、／２ｂの出力により、１１ｆ、、様
子コイルＧが、通電され始めると、その′「電流は、イ
ンダクタンスの為に、第≠図のタイムチャートの曲線ｔ
ＡＯａのように上昇する。

従って、オペアンプｎの一端子の入力が上昇し、＋端子
の規準電圧を越えると、オペアンプ二の出力はローレベ
ルとなり、アンド回路／ｊａ、／Ｊｂの下段の入力もロ
ーレベルと７２ニジ、両者の出力もローレベルとなる。

従って、トランジスタ１５ａ。

１５ｂ若しくは１５ｃ、１５ｔｌが不弄通となるので、
電機子電流は断たれる。

しかし、電機子コイルの蓄積磁気エネルギは、ダイオー
ド／Ａａ、／Ａｂ、・・・を介して放電される。

従って、第グ図の曲線ｌＡ／ａのように降下する。

設定値（この値はオペアンｆ２２のヒステリシス行性に
より定められる。）まで降下すると、オペアンプ二の出
力はハイレベルに復帰するので、電機子コイルの通電が
開始され、第ｖ図の曲線りｂのように上昇する。

上述した動作を繰返すので、を様子電流の曲線は、第ψ
図の曲線−１１Ａ／　ａ　、蟻診、Ｗ遠ｔ　−０−とな
シ、所定の通紀区間を過ぎると、アンド回路／２ａ若し
くは／２ｂの出力がローレベ／ｋ　、１！：　７ｋ　！
５、前述したように、電機子コイルの蓄積磁気エネルギ
は、電源に環流されて急速に通電電流は減少して通電が
停止する。

第グ図の矢印３ｑの巾が、第５図の曲線４４Ｊａ。

Ｉｌ、ユｂ、・・・若しくは曲線ＩＡ３ａ、弘３ｂ、・
・・の巾となる。

通電電流の平均値は、抵抗Ｕａの値を変更することによ
り任意に迅択できる。

従って次に述べる効果がある。特に点滅３２で囲まれた
部分を工Ｃ化すると有効である。

第１に、抵抗２Ｊａを変更することにより、出力トルク
を変更することができる。ＩＣの場合には、抵抗２３ａ
は外付抵抗となる。

第２に次の効果がある。

回転速度が上昇すると、第５図の点ａ　Ｍ　ｒ　Ｎが上
方に移動する。従って、曲線ｔＡコａ、芝１：＋、・・
・。

曲線弘Ｊａ、’ＡＪｂ、・・・の巾がせまくなシ、出力
トルクが減少するので、定速制御が行なわれる効果があ
る。

第３に、次の効果がある。径が３０ミリメートル以下の
小型電動機となると、電機子コイルの巻線のスペースが
小さく限定される。

印加電圧は、一般に、！ポルトル２弘ボルト位の範囲の
ものが使用される。ファン電ｖＩ機として、電子機器の
回路の冷却用とした場合には、この電源電圧によりファ
ン電動機が使用されるものである。

このときに、Ｊボルトが印加電圧となると、電機子コイ
ルは、細線を数多く捲回して作られる。

従って銅損を増加し効率を劣化せしめる欠点がある。

このときに、電動機を！ボルトの定格値とすると、上記
した欠点が除去される。

この電動機を７２ボルト、２弘ボルトで使用する場合に
は、抵抗２．３ａを変更して、出力を設定値とするよう
に電機子電流を規制できる。

従って、効率の劣化を防止することができる。

父日−の電動機によｌ）、ＩＣＥ２を利用して、負荷の
異なる場合に外付抵抗２３ａの変更のみで対応できる特
徴がある。

次に、第３図（ａ）の回路をＩＣ化した場合を説明する
。

第３図（ａ）の回路を周知の手段によりＩＣ化すると、
小型偏平となシ小型電動機の外筐内に収納することがで
きるので有効な技術手段を供与できる。

点線３２の内部がＩＣ化されるものである。ホール素子
１０は、ＩＣのベースとなるシリコンにより作ることが
よい。ガリウムアルセナイドをベースとしてもよい。

工Ｃ３：１．の一部に作られたホール素子１０は、マグ
ネット回転子６（第１，２図示）の磁極に対向している
。例えば第７図の点線３２で示すように、ホール素子１
０が磁極＆ａ　、　、ｇｂ　、・・・の端面に対向する
ように、固定電機子側に工ＣＪ２を固定する・ＩＣの厚
さは／ミリメートル位なので、問題なく上述した位置に
固定することができる。尚ホール１子１０が磁極に対向
するように取付ける為に、ＩＣ，Ｌ２のホール素子ｌＯ
の位置を外部から判る目印が心安となる。例えは、ホー
ル素子１０の位置に凹部を設けることがよい。この場合
には、主’ｙＢ　＋ｉＡａ、４ｂ、・・・と同位相、同
じ巾の端面着磁面に工Ｃ３２を対向して設ける。

コアレスの偏平な電動機の場合には、主磁極に対向せし
めることができる。

従来の技術によると、ホール素子１０の配線がグ本ある
。従って配綜が錯雑で事故が多いが、本実施例によれば
、かかる欠点が除去され、しかも全体の小型化に効果が
ある。

起動時において、第３図（ａ）のコンデンサＪの電圧は
、第５図の点線列７のように上昇し、点線Ｑ−′７ａの
点で上昇が停止する。この点の電圧が回転速度に比例す
る電圧となるものである。

点臓弘どの電圧は、オペアンプ２／の十端子即ち端子２
／ａの規準電圧である。

このときに、オペアンプユ／の出力端子（工Ｃピン２１
Ａｄ）の出力はローレベルとなっている。

事故により、電動機が停止すると、トランジスタ／どの
ベース入力が消滅するので、トランジスタ／ざ、／９は
不導通となり、コンデンサｊは・抵抗２０ａ、：ＩＩ）
ｂにより放電する。

従って、第５図の点ｙｓｏで示すようにオペアンプ２／
の一端子の入力は降下し、点線ｔａｇより下側にくると
、オペアンプ２／の出力はノ・イレベルとなる。

従って、この出力により警報装置（例えばブザー）を作
動せしめることができる。

電子回路冷却用のファン電動機の場合には、電子回路の
電源を断つこともできる。

この状態でも、オペアンプｎ、アンド回路／３ａ。

／Ｊｂによる定電流回路は作動しているので、電動機の
停止による過大な電流による焼損が自動的に防止される
のは、本発明装置の効果である。

以上の効果がある為に、事故の原因が除去されたときに
、電動機の回転が目動的に復帰し、オペアンプ２／の一
端子の入力電圧が上昇し、警報装置も停止し、電子回路
の電源の投入も自動的に復帰する効果がある。

次に、第３図（ａ）の電機子コイルＧを２個に分割して
電機子コイルＪ、にで表示するバイフアラ巻きの実施例
につき、第３図（ｂ）により説明する。

第３図（ｂ）において、工Ｃピン２ざａ、コざす、コざ
Ｃに接続された電機子コイルＪ、Ｒは、それぞれ第２図
の電機子コイル６ａ、ｊｃ及びｊｌ）、ｊｄとなる。

トランジスタ２Ａａ、２ｂｂの導通により、電機子コイ
ルＪ、Ｋが通電される。

他の電気回路はすべて前実施例」と同一記号で表示され
、又その作用効果も又全く同様でろる。

アンド回路／、７ａの出力により、トランジスタ２Ａａ
が導通して、電機子コイルＪカニ通電しているときに、
通電が断たれると、蓄積磁気エネルギは、コンデンサ２
７ａを介して放出され、充電される。

従って、第３図（ａ）のダイオード／Ａａ、／６ｂ、・
・・と同じ作用がある。しかし電源に環流されないので
、放電時間が延長される。

トランジスタ２１ｓ　ｂ、コンデンサ、２７１）につい
ても上記した事情は同様である。

コンデンサ２７ａ、２７ｂの充電電流は、抵抗Ｊａを流
れる。

整流回路Ｊは単なる増巾回路でよい°抵抗４５８には／
方向の通電しか行なわれないからである。

上述した点が、第３図（ａ）の回路と異なっているが、
他の作用効果は同じである。

電機子コイルＪ、にの交互の通電は、前実施例の電機子
コイルＧの往復通電と同じ作用である。

従って本明細書においては、第３図（ａ）（ｂ）の通電
制御の回路をともにトランジスタ回路と呼称し、交互の
通電も往復通電と呼称する。

本実施例の特徴は次の点にある。

トランジスタ２Ａａ、Ｍｂのみが直列に挿入されている
ので、電圧降下が少ない。従って低電圧の電源の場合に
有効である。

又トランジスタ、２６ａ、、２ＡｂはＮＰＮ型なのでＩ
Ｃ化したときに構成が簡素化され、電圧損失も小さくな
る。

点線で囲まれた部分が工Ｃ３１ａとなり、工Ｃピンは記
号３０ａ、２ざａ　、２ｇｂ　、　−，３０ｂとして示
されている。

コンデンサＪ７ａ、、２７ｂは、図示していないが、工
Ｃの外付部品となるものである。

第３図（Ｃ）の回路は、同じ目的を達する為の他の実施
例である。

第３図（ａＪ　（ｂ）は定電流回路が使用されているが
、第３図（ｃ）は定電圧回路が使用されている点が異な
っている。他は全く同じである。

電機子コイルＪ、にはバイフアラ巻きが利用されている
が、第３図（ａ）と同じくトランジスタブリッジ回路を
使用しても同じ目的が達成できるものである。

コンデンサ３６は比較的大きい容量のものが必要となり
、ＩＣビン３７ｈ、３０ｂに外付けされ、電機子コイル
Ｊ、にの通電制御の為のトランジスタ回路に並列に接続
されている。

上記した並列回路と１列にトランジスタ≦啓挿入されて
いる。

コンデンサ３６の充電電圧は、抵抗３３ａ、３３ｂ。

３３ｃにより分割されて、オペアンプ３ｇの十端子に入
力される。一端子には、規準電圧端子３どａより入力が
行なわれている。

規準電圧端子３とａの′電圧は、電動機に印加される電
圧を設定値に保持する為のものである。

オペアンゾ／２ａ、／２ｂの出力即ち第夕図の曲線弘２
ａ、弘ｘｂ、・・・若しくは曲線弘３　ａ　＋　’Ａ３
　ｂ　ｒ・・・が、ソレソれトランジスタ、Ｍａ、２６
ｂに入力されると、電機子コイルＪ、には交互に通電さ
れる。

次に電源が投入されたときについて説明する。

コノ、！：　＠にコンチング３６の電圧が降下している
と、オペアンプ３ざの十端子の入力電圧が一端子のそれ
より低いので、出力はローレベルとなり、トランジスタ
３／が導通して、電機子電流の通電とともにコンデンサ
３／は急速に充電される。

設定値まで充電されると、対応して電機子電流も増加す
る。コンデンサ３／の電圧が設定値を越えると、オペア
ンプ３どの出力はノ・イレベルに転化し、トランジスタ
３／は不導通となる。

従って、その後の電機子電流は、コンデンサ３／より供
電され、電圧が降下する。降下すると、オペアンプ３ど
の出力はローレベルとなり、再びコンデンサ３／は充電
される。

上述したサイクルが繰返され、コンデンサ３／の電圧即
ち電動機の印加電圧は設定値に保持される。

トランジスタ易ａの導通によりミ様子コイルＪは第！図
の曲ｇ’Ａ２ａの巾だけ通電され、不導通となると、電
機子コイルＪの通電が停止される。このときに、電機子
コイルに蓄積された磁気エネルギは放出され、ツェナダ
イオード３３ａにより放電される。

オペアンプ／２ｂによるトランジスタ２Ａｂのペース制
御の場合も上述した作用は全く同じで、第夕図の曲線弘
３ａの巾だけ電機子コイルＫが通電される。ツェナダイ
オード３３ｂの作用も同じである。

コンデンサ３１の充電電圧の制御は、トランジスタ３／
のオンオフによるデジタル制御を利用したが、オペアン
プ３ざをリニヤ増巾器とし、トランジスタ３／を活性領
域で駆動するとアナログ制御による定電圧が保持される
。

この場合には、トランジスタのオンオフによる電気ノイ
ズが発生は除去されるが、電力消費が増大する。

コンデンサ３／が、制御回路に並置されるので、電機子
電流の断たれたときの電気ノイズが吸収される効果があ
る。

事故により、電動機が停止したときに、オペアン’ｊ’
２／の出力がハイレベルに転化し、所要の処理を行なう
ことは前実施例と同じである。しかしこのときに、定電
圧電源となっているので、過大な電機子゛電流が流れて
、焼損する。これを防止する為に、オペアンプ、２／の
出力により、トランジスタ界を導通して、抵抗３．３ｃ
を短絡する。従って、オペアンプ３ｇの十端子の入力電
圧が降下して、電動機の印加電圧が低下せしめられるの
で、焼損が防止される効果がある。

事故が無くなり、再び電動機が回転し始めると、オペア
ン２ユ／の出力はローレベルに転化し、トランジスタ界
も不碍通となる。従って電動機の印加電圧も設定値に復
帰する。

黒縁で囲まれた工（、Ｊ２１）のＩＣビンは、記号３０
ａ、、？７ａ　、、？７ｂ　、−、、？？ｆ　、ＪＯｂ
で示されているＯ 〔効果〕 上述したように、第１の効果は、効率の上昇で、周矧の
この捏の電動機の一２倍位となる。

第２の効果は、回転速度検出回路の出力により、起動時
にはｉｒｏ度の電機子コイルの通電を行ない起動を完全
とし、起動後は通電角を１１０度より小さくして効率を
上昇せしめている。

第３の効果は、電動機の印加電圧を定電圧とし、若しく
は定を流回路とすることにより、使用する電源電圧が変
っても同じ制御回路が利用できる。

工Ｃ化した場合に符に有効な手段となる。

第ｊの効果は、制御回路をＸＣ化したときに、磁電変換
素子（ホール素子）を収納して構成でき、外付部品を少
なくでき、７個のＩＣで電？ＪＪＪ機が、駆動できる。

第ｊの効果は、ファン電動機とした使用したｋｌ、ｉ合
等に、事故により電動機が停止したとき、電機子電流を
所定値に保持して焼損を防止し、又同時に警報信号が出
力されるので、所要の処置をすることができる。

第６に、バイポーラ回路とモノポーラ回路による篭後子
電流制御回路の両者に本発明を適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の平面図、第２図は、マグネット
回転子及び電機子の展開図、第３図は、本発明装置に使
用される電機子コイルの通電制御回路図、第≠図は、Ｎ
検子電流曲線の制御を示すタイムチャート、詔！図は、
位置検知信号と電機子電流曲線のタイムチャートをそれ
ぞれ示す。 ハ・・回転軸、　２・・・円筒、　３・・・ベアリング
、≠、≠ａ、≠ｂ、・・・、ｊｄ・・・磁心と突極、　
ｊａ。 ｊｂ、・・・、ｊｄ、Ｇ、、ｒ、に、・・・電機子コイ
ル、乙、６ａ、・・・、乙ｄ・・・マグネット回転子、
　１０・・・ホール素子、　／３・・・軟銅カップ１．
３ユ、３２ａ。 Ｊ２　ｂ−・・工Ｃ１／ｌＡ−・・定電圧回路、　−３
（７ａ　、　３０　ｂ　−直流電源正負端子、　／／ａ
　、／／ｂ　、／２ａ、／２ｂ　。 ２／、ユ２，３ｇ・・・オペアンプ、　／３ａ、／３ｂ
・・・アンド回路、　／７ａ・・・矩形波整形回路、　
／７・・・単安定回路、　２５　、　Ｊ／　−コンデン
サ、　／ｊａ　、　／ｊｂ　、　１５ｃ　。 ｉｓｄ、ｉｇ、芝７軒・・トランジスタ、　Ｊ・・・１
１ｃ回路、増巾回路、　２／　ａ　、　２２　ａ　、　
３ｇ　ａ・・・規準鮭圧端子、　Ｊ５ａ、３！；ｂ−ツ
ェナーダイオード、　２弘ａ。 、２４’ｂ、・−１２ざａ　、２δｂ　　ｌ−、、？７
ａ　　、３１ｂ　、　・−・−−−準ｌ ＩＣビン、　リａ、≧イ、すす、≠／ｂ、・・・ｔｔａ
子電流曲線、　ｊ／ａ、ｊ／ｂ、・・・２匁ａ、ｊコｂ
、・・・。 ｊ、？ａ　、５Ｊｂ　、　−，３４’ａ　、５弘ｂ　、
　−，４Ｃｊａ　、弘２ｂ。 ・・・、’ＡＪａ、≠３ｂ、・・・・・・位置検知信号
曲紛、　≠ｔ。 桔・・・電機子電流曲縁、　弘ざ・・・端子２／ａの電
圧［ｌ旧尿。 ｌＡ？・・・コンデンサ二の電圧曲線。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）等しいピッチで配設された偶数個の１相の電機子
   コイルを備えた固定電機子と、回転子の内側に設けた界
   磁磁極を備え、該磁極と電機子コイルが対向して回転す
   るマグネット回転子を有する１相の電動機において、電
   機子コイルと電機子の磁極が完全に対向したときの出力
   が零となる位置において、固定電機子に、マグネット回
   転子に対向して固定され、１相の位置検知信号を発生す
   る１個の磁電変換素子と、該磁電変換素子の出力を増巾
   して、Ｎ、Ｓ極に対向したとき、それぞれ第１第２の位
   置検知信号を得る電気回路と、回転速度に比例した電圧
   を出力する回転速度検出回路と、該回転速度検出回路の
   出力電圧と第１、第２の位置検知信号のそれぞれを比較
   して、前者より後者の電圧が越えた部分のみを矩形波の
   第３、第４の位置検知信号として出力する比較回路と、
   前記した回転速度検出回路の出力が設定値より低いとき
   のみに検出信号が出力され、電動機の回転の異常状態を
   報知する電気回路と、１相の電機子コイルの通電制御を
   行なうトランジスタ回路ならびにこれに直列に接続され
   た抵抗と、トランジスタ回路と抵抗に電圧を印加する直
   流電源と、トランジスタ回路のトランジスタが不導通に
   転化されて電機子電流が断たれたときに、電機子コイル
   に蓄積された磁気エネルギを前記した抵抗を通電せしめ
   るように放電するダイオードを含む電気回路と、抵抗の
   電圧降下が第１の設定値より小さいときにはハイレベル
   の出力を、又第１の設定値より僅かだけ大きい第２の設
   定値より大きいときにはローレベルの電機子電流検知出
   力が得られる電気回路と、第３の位置検知信号と電機子
   電流検知出力を入力とする第１のアンド回路と、第１の
   位置検知信号と電機子電流検知出力を入力とする第２の
   アンド回路と、１相の電機子コイルが１個で、往復通電
   をする場合と２個のバイフアラ巻きの場合に、後者の２
   個の電機子コイルの交互の通電を往復通電と呼称したと
   きに、第１、第２のアンド回路の出力により、トランジ
   スタ回路のトランジスタを付勢して、第１、第２のアン
   ド回路の出力がハイレベルのときのみにそれぞれ対応し
   て電機子コイルを往復して通電せしめる通電制御回路と
   、コギングトルクによる自起動手段とより構成されたこ
   とを特徴とする１相の小型電動機。
2. （２）第（１）項記載の特許請求の範囲において、磁電
   変換素子、回転速度検出回路、第１、第２、第３、第４
   の位置検知信号を発生せしめる電気回路、該電気回路の
   出力により、トランジスタ回路のトランジスタを付勢し
   て、電機子コイルに往復して通電せしめる通電制御回路
   及び回転の異常状態を報知する電気回路を含む１個の集
   積回路と、電機子コイルその他の所要の外付部品とより
   構成されたことを特徴とする１相の小型電動機。
3. （３）等しいピッチで配設された偶数個の１相の電機子
   コイルを備えた固定電機子と、回転子の内側に設けた界
   磁磁極を備え、該磁極と電機子コイルが対向して回転す
   るマグネット回転子を有する１相の電動機において、電
   機子コイルと電機子の磁極が完全に対向したときの出力
   が零となる位置において、固定電機子に、マグネット回
   転子に対向して固定され、１相の位置検知信号を発生す
   る１個の磁電変換素子と、該磁電変換素子の出力を増巾
   して、Ｎ、Ｓ極に対向したとき、それぞれ第１、第２の
   位置検知信号を得る電気回路と、回転速度に比例した電
   圧を出力する回転速度検出回路と、該回転速度検出回路
   の出力電圧と第１、第２の位置検知信号のそれぞれを比
   較して、前者より後者の電圧が越えた部分のみを矩形波
   の第３、第４の位置検知信号として出力する比較回路と
   、前記した回転速度検出回路の出力が設定値より低いと
   きのみに検出信号が出力され、電動機の回転の異常状態
   を報知する電気回路と、１相の電機子コイルの通電制御
   を行なうトランジスタ回路に並列に接続されたコンデン
   サと、該並列回路に直列に接続されたコンデンサの充電
   電流制御用のトランジスタよりなる電気回路と、該電気
   回路に電圧を印加する直流電源正負極と、前記したコン
   デンサの充電電圧を検知して検知信号を出力する充電電
   圧検知回路と、該充電電圧検知回路の検知信号により充
   電電圧制御用のトランジスタを制御して、コンデンサの
   充電電圧を設定値に保持する電気回路と、回転速度検出
   回路による回転速度に比例した電圧が設定値以下のとき
   にのみ、コンデンサの充電電圧を設定値以下に保持して
   電機子コイルの過熱を防止する電気回路と、１相の電機
   子コイルが１個で、往復通電をする場合と２個のバイフ
   アラ巻きの場合に、後者の２個の電機子コイルの交互の
   通電を往復通電と呼称したときに、第３、第４の位置検
   知信号がハイレベルのときのみに、トランジスタ回路の
   トランジスタを付勢して、ハイレベルの区間のみ電機子
   コイルを往復して通電せしめる通電制御回路と、コギン
   グトルクによる自起動手段とより構成したことを特徴と
   する１相の小型電動機。
4. （４）第（３）項記載の特許請求の範囲において、磁電
   変換素子、回転速度検出回路、第１、第２、第３、第４
   の位置検知信号を発生せしめる電気回路、該電気回路の
   出力により、トランジスタ回路のトランジスタを付勢し
   て、電機子コイルに往復して通電せしめる通電制御回路
   及び回転の異常状態を検知する電気回路を含む１個の集
   積回路と、電機子コイルその他の所要外付部品とより構
   成されたことを特徴とする１相の小型電動機。