JPH01206892A

JPH01206892A - 高速３相半導体電動機

Info

Publication number: JPH01206892A
Application number: JP63028711A
Authority: JP
Inventors: Itsuki Ban; 伴　五紀
Original assignee: Secoh Giken Co Ltd
Current assignee: Secoh Giken Co Ltd
Priority date: 1988-02-12
Filing date: 1988-02-12
Publication date: 1989-08-21

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〕コアレスのもの若しくはコアのある３相の直流電動機と
して、産業機器、民生機器の動力源として利用されるも
のである。特に高速度（毎分１００θθ回転以上位）の
ものに利用されるものである。

〔従来の技術〕

本件出願人による特公昭５ｇ−２６２ｔｔ号、特公昭、
ｆ９−３７１０号等がある。他に周知の整流子、刷子を
有し、若しくはホール素子を利用する３相直流電動機が
ある。

〔本発明が解決しようとしている課題〕整流子刷子を備
えた３相直流電動機は長い歴史を持ち、従って技術的に
研究しつくされている。

従って、その構成の簡素さ、組立の容易さ、価格につい
てほぼ問題なく、現在においても広い用途を持っている
。

しかし、整流子、刷子の磨耗により耐用時間がみじかい
ことと、これによる故障率の多いこと及び機械ノイズ、
電気ノイズが大きいこと等の欠点は解決されていない。

カセットレコーダ、コン・ξクトデスク等の駆動源とし
た場合に定速制御を行なう必要がある。

この為に一般にブリノジサー２回路が利用されているが
、使用中に刷子と整流子間の摺動により、抵抗が変化し
、この変化は、速度変化の信号と同じなので、逆に速度
変動を発生して、再生音質を劣化せしめる第１の課題と
なる問題点がある。

第２の課題となる問題点。

ホール素子（磁電変換素子の１つ）３個を位置検知素子
としてマグネット回転子の角位相を検出し、トランジス
タ回路（３相ブリッジ回路）を付勢して、電機子電流の
制御をして３相の直流電動機を得る手段がある。

この手段によると、前述した整流子型の直流型？＃ｈ機
の欠点はすべて除去される。

しかし、組立作業が錯雑となシ、又高価となる欠点が発
生する。特に小型偏平なものとなる程この問題は大きく
なる。

ホール素子を３個使用するので、その導出線が７２本と
なる。ホール素子のある空間は狭い空隙部なので、この
処理を考えても理解てれる筈である。

第３の課題となる問題点。

構成を簡素化し、小型偏平な電動機（例えばウオークマ
ンと呼ばれる小型テープレコーダのキャプスタンモータ
）とする為に、ホール素子を除去して、逆起電力を位置
検知信号とする手段も採用されているが、起動をステン
ビングモータとじて行なうので、起動が失敗する場合が
多い。

又２相の電動機とすると、リシルトルクが増大し、／相
の電動機とすると更にリプルトルクが増大し、又起動に
問題が多くなる。

上述したように、構成を簡素化し、偏平廉価なるものに
すると特性上に問題点が発生し、実用性が失なわれてい
る現状である。

第４の課題となる問題点。

出力が１０ワット以下位の小型の半導体電動機（ブラシ
レス電動機）では、その制御回路は電動機の筐体内に収
納することが望まれている。

この目的を達成する為に電子回路を集積回路（以降は工
Ｃと呼称するつとすることがよい。この為の商品もいく
つか出ているが、いずれも回路の一部のＩＣ化が行なわ
れているのみなので、上述した目的は達成できない。達
成できない問題点は次に述べることである。

即ち、ホール素子は３個ともに特定の位置に分離して配
設する必要があるので、全体のＩＣ化が困難となるから
である。

第！の課題となる問題点。

ホール素子は、出力が小さく、又高温で使用できないの
で、大きい出力の電動機知使用できない問題点がある。

第ｔの課題となる問題点。

前述した特公昭３；９−３／１０号記載の技術は、振動
が多く、衝撃音（軸承と回転軸との衝突する音）が構成
上避けることが不可能で、耐用時間は数時間となり実用
性が失なわれている。耐用時間がみじかいのは、含油軸
承が衝撃により磨耗するからである。

第１の課題となる問題点。

定速制御の手段として、同期制御（ＰＬＬ制御）を行な
うと、速度変動は消滅して、安定な回転速度となるが、
制御回路がアナログ制御となり、ＴＣ化した場合に高価
となる問題点がある。

又効率が劣化する欠点がある。

第ｇの課題となる問題点。

周知の３相ブリッジ回路において、Ｙ型接続の電機子コ
イルの場合が最も効率が良好で、又高速回転となる。

しかし、毎分＋０００〜７０００回転位が限界で、かか
る限界に近い若しくはこれを越えた回転速度では、効率
が著しく劣化する欠点がある。

これは次に述べる理由による。即ち高速度となると、電
機子コイルに蓄積された磁気エネルギの放出による通電
が、反トルク発生の原因となシ、回転速度の上昇に限界
を発生し、又効率を劣化せしめるものである。

〔課題を解決する為の手段〕

本発明装置は、刷子整流子のないブラシレス電動機（半
導体電動機）となっているので、第１の問題点が解決さ
れる。

ホール素子若しくはコイル２個を位置検知素子とする３
相直流電動機を構成した為に第２〜第６の問題点が解決
される。

更に又、定速制御手段として、特別な構成の同期制御を
行なっているので第１の問題点が解決される。

次にその詳細を説明する。

ホール素子を２個とする為に、位置検知用のマグネット
回転子をトルク発生用の界磁マグネット回転子と区別し
て設け、前者は、磁極中が電気角で１２０度のＮ、Ｓ磁
極を７組として、これを複数組設け、これ等を電気角で
１２０度離間し、ホール素子の出力をＮ、Ｓ極に対向し
た電気角でｉｘｏ度（以降は電気角の表示を省略する。

）の第２、第２の位置検知信号及び無磁界部に対向した
第３の１２０度の巾の位置検知信号を得る。

他の７個のホール素子をｉｒｏ度離間離間設け、この出
力により、前述した場合と全く同じように、１２０度の
巾で隣接した第４、第タ、第６の位置検知信号が得られ
る。

従って第１と第４の位置検知信号は／ざ０度の位相差と
なる。

３相の電機子コイルの第１の相の電機子コイルと４個の
トランジスタによりトランジスタプリクジ回路を構成し
、その対角線の位置にある１個のトランジスタを第１の
位置検知信号により導通制御し、他の対角線の位置にあ
る２個のトランジスタを第１の位置検知信号により導通
制御して、電機子コイルに１２０度の巾の往復通電を行
なっている。

同様な手段により、第２９第３の相の電機子コイルに、
第２．第！の位置検知信号及び第３．第６の位置検知信
号により、１２０度の巾の通電を往復して行なっている
。

上述した通電制御の為に反トルクの発生が防止され高速
回転を行なうことができ、第♂の問題点が解決される。

ホール素子は出力が小さく、温度特性が悪いので、大き
い出力の電動機には使用できない。

第３図（ａ）　（ｂ）につき後述する手段により、２個
のコイルを用いて、ホール素子と同じ位置検知信号が得
られるので、この手段を利用すると、出力が大きく、耐
熱性のある装置が得られる。従って第５の問題点が解決
される。

小型の電動機の場合には、制御回路の全部を電動機本体
の内部に収納することが望まれている。

本発明装置は、ホール素子を含んで７個の集積回路（Ｉ
Ｃ）とすることができ、外付部材は、他の７個のホール
素子若しくは２個のコイルのみとなり、又速度制御回路
も含んでＩＣ化できるので上記した目的に最適のものと
なる。

コイルを位置検知素子とする場合には、コイルコ個は外
付部品となる。コイルの径は数ミリメートルなので小型
化に問題はない。又コイル２個の導出線は３本ですむの
で、ホール素子７個の導出線がび本であるのに比較する
と有利となる。

従って、ホール素子の場合と同じく第１〜第♂の問題点
が解決される。特に第５の問題点の解決に有効な手段と
なるものである。

〔作用〕

上述した構成により次に述べる作用がある。

第１に、７個の部品（ＩＣ）により駆動されるので構成
が簡素化され、組立を容易とし、量産性がある。

第２に電機子コイルの通電制御は、各相毎のトランジス
タブリッジ回路となるので、出力トルクが大きく、効率
が上昇する。又高速度回転が得られる。

その他の作用は、一般のブラシレス電動機と全く同じで
ある。高速度の回転が得られるのは、電機子コイルに蓄
積された磁気エネルギが、急速に放電され、該放電電流
がトルクに寄与し、しかも反トルクを発生しないように
なっているからである。

第３に、ホール素子は、一般に温度が上昇すると使用す
ることができない。この場合には、ホール素子の代りに
、位置検知素子として、小径のコイルを利用し、これに
／〜オメガサイクル位の通電をし、位置検知用マグネッ
ト回転子の代りに、例えば３段の段差を円周面に有する
導体回転子（マグネット回転子と同期回転する）の段差
面に上記したコイルを対向せしめる。

かかる手段によると、コイルの磁束による渦流損失が変
化し、コイルの通電電流が変化する。

この通電電流の変化を位置検知信号とすることができる
ので、高出力で温度上昇の大きい電動機にも本発明が適
用できるものである。又制御回路をＩＣ化し、コイルを
チップ部品として外付けすることができるので、小型化
と量産性のあるものが得られる。

位置検知素子となるコイルを２個とし、互いにｉｇｏ度
離間せしめて配設し、２個のコイルによる位置検知出力
により３相の第２、第２．第３の相の電機子コイルをｉ
ｉｏ度の巾の通電角で往復して通電することができる。

従って高速、高トルク。

高効率の３相の電動機を構成することができる。

第４に、定速制御手段が同期制御となっているので、定
速性が安定している。又この為の回路が、アナログ制御
でなく、すべてトランジスタのオンオフの制御となって
いるので、ＩＣ化する場合に有効な手段を供与できると
ともに効率も上昇する。

第５に、トランジスタのオンオフによる定電流制御がで
きるので、電流制御により負荷に対応する出力トルクと
することができ、印加電圧に無関係なトルク制御ができ
る。

又印加電圧を上昇すると、電機子コイルの通電角が、高
速時においてもほぼ１２０度となシ、電機子コイルのイ
ンダクタンスにより通電がおくれることかない。

従って、高速、高効率の電動機を得ることができる。

〔実施例〕

第１図以降の実施例につき、本発明装置の詳細を説明す
る。図面中の同一記号のものは同一部材なので、重複し
た説明は省略する。

本発明は、周知のコアレス型のもの若しくはコアのある
もののいづれにも適用されるが、それ等の構成は周知な
ので、第１図、第２図の界磁磁極と電機子コイルの展開
図により本発明装置の説明をする。

第１図は、コアレス型の電動機の展開図である。

第１図において、電機子コイル１０　ａ　、　１０　ｂ
　’。

１０ｃは周知の３相の電機子コイルでちる。点線の電機
子コイル１０を記号１０ａの位置に移動した形式となっ
ているので、電機子コイル／（７ａ　、１０ｂ　。

１０ｃも３相の電機子コイルとなり、電機子コイル／（
ｌｅａ　、　１０ｃ　、１０ｂがそれぞれ第２、第Ｊ、
第３の相の電機子コイルとなっている。

各電機子コイルの巾は電気角で１１０度、間隔は６０度
である。

ホール素子／／ａは、後述するＩＣ（集積回路）２９の
７部に収納され、隣接する電機子コイル１０ａ。

１０ｃの隣接部の中間に載置されて、位置検知マグネッ
ト回転子ざに対向している。以降の角度表示はすべて電
気角とする。

位置検知用マグネット回転子ｇの径方向の巾は、扇型の
電機子コイルの外周部のコイル巾とほぼ等しくされてい
る。

この部分のコイルの通電は、出力トルクに無効なので、
界磁磁極があっても無効である。

かかる無効部分に、位置検知用マグネット回転子ｇを設
けて、電動機の外径を小さくできることも本発明装置の
７つの特徴となっている。

又ホール素子／／ａは、前記した空間に載置固定しであ
るので、電機子コイルと重畳することがなく、従って偏
平に構成できる特徴がある。

第１図の展開図に矢印Ｂ、Ｃで示すように、それぞれの
巾は３０度となって、界磁マグネット回転子ｊが矢印Ａ
方向に３０度回転すると、ホール素子／／ａは磁極子ｄ
の磁界下に侵入するので、出力が得られ、この出力によ
り電機子コイル１０ａが通電される。更に１２０度回転
すると、ホール素子／／ａは磁極♂Ｃの磁界下に入シそ
の出力により、電機子コイル１０ｃが通電される。

通電角は１２０度となシ、界磁磁極ｊａ、ｊｄの最も磁
界の強い部分のフレミングの力により駆動トルクが得ら
れる。従って効率は３相Ｙ型のものと同じとなる特徴が
ある。以上の条件を満足するように、界磁マグネット回
転子ｊの磁極と位置検知用マグネット回転子♂の磁極の
位相を図示のように配設したことも本発明装置の特徴で
ある。界磁マグネット回転子ｊが矢印入方向に回転する
とホール素子／／ａが、磁極♂ｄ、Ｊ’ｃ、零磁界りａ
に侵入するに従って、電機子コイル１０ａ、１０ｃ。

１０ｂがそれぞれ１２０度の通電が行なわれて出力トル
クが得られるので、３相半波の電動機とし７て回転する
ものである。ホール素子／／ａより　／１０度離間した
位置に設けたホール素子／／ｂによる位置検知信号によ
り、各電機子コイルは逆方向に１２０度巾の通電が行な
われるので、３相全波の電動機となる。

次に、上述した通電制御を、第４図と第り図（ｃ）の通
電制御回路を用いて説明する。

第４図において、ホール素子／／ａの出力は、オペアン
プ３ｇａ、３ざｂにより増巾され、矩形波の出力となる
。記号、７／ａ、Ｊ／ｂは直流電源正負極で、記号２ｇ
は定電圧装置である。

オペアンプ３ざａは、ホール素子／／ａがＮ極に対向し
たとき、オペアンプ３ざｂはＳ極に対向したときに出力
が得られる。

オペアンプ３ざａの出力は、第２図（ａ）のタイムチャ
ートにおいて、１２０度の巾の曲、線となる筈であるが
、Ｎ、Ｓ磁極の境界点には、不感帯があるので、１２０
度より小さくなる。

オペアンプ３ざｂの出力も同じ事情で１２０度より巾が
小さくなり、第６図（ａ）で曲線’４５ｂとして示され
ている。オペアンプ３ｇａの出力は曲線弘ｊａとなって
いる。

曲線μａ、ｔＡＩＡｌ）は、位置検知用マグネット回転
子ｇの磁極Ｎ、Ｓの磁界分布曲線である。

端子弘／ａの出力巾は、第６図（ａ）の曲線町ａの巾と
なる。微分回路、？？ａの入力信号は、オペアンプ３ざ
ａの出力を反転１．たもので、第６図（ａ）の曲線９６
となる。

微分回路、７９ａの出力は、曲線ｊ／となる。この信号
パルスはクリップフロップ回路（以降は２回路と呼称す
る。）　Ｑ−ｏ　ａのＳ端子に入力され、Ｑ端子の出力
がハイレベルとなり、端子弘／ｂの出力もノ・イレベル
となる。

オペアンプ３ざｂの出力を反転したもの（第６図（ａ）
の曲線！＞Ｏａ、！；Ｏｂ）を微分回路３ｑｂで微分し
た微分パルス信号は、第６図（ａ）で曲線、夕２として
示されている。

曲線５Ｊの信号は、Ｆ回路ｔＡ□ａのＲ端子に入力され
て、これを反転するので、端子１Ａｌｂの出力巾は、曲
線５３ｂの巾となる。又同時に曲ｉａ−’；２の信号は
、Ｆ回路ｔＩ０ｂのＳ端子に入力されるので、Ｑ端子の
出力がハイレベルとなる。

端子弘／ａの出力巾は、第６図（ａ）の曲線ｊＪａ（曲
線’１４５ａと巾１位相が同じとなる。）となり、端子
’Ａ／１）の出力巾は、曲線５Ｊｂとなり、曲線ｓ３ａ
と３３ｂ間の時間的空隙は無くなる。次に再びオペアン
プ３ざａの出力が得られると、微分回路３９ｃを介して
、Ｆ回路ｔＡＯｂのＲ端子に微分パルスが入力され、反
転して端子ＩＡ／ｃの出力巾は第６図（ａ）の曲線５３
Ｃ１１！：なる。

曲５ｊ！；３ｃの両側と曲線！；３ａ、３３ｂとの時間
的空隙は無くなる。以上の説明のように、端子弘／ａ。

ψ／ｂ、≠／Ｃの出力は、順次に連続して行なわれる効
果がある。

各端子の出力巾をｉｘｏ度の巾とするには、位置検知用
マグネット回転子ｇのＮ、Ｓ磁極の巾を調整すればよい
。

微分回路３９ａ、３９ｂ、３９ｃには微分の為のコンデ
ンサが必要となり、これ等のコンデンサはＩＣの外付部
品となる。これを避ける為には周知のニジトリガ回路を
利用することができる。

第１図のホール素子／／ｂは、ホール素子／／ａと１８
０度の位相差のある位置において固定電機子側に固定さ
れている。

ホール素子／／ｂもマグネット回転子♂のＮ、Ｓ。

０（０部は切欠部となっている）の磁極面に対向してい
る。

第４図と全く同じ回路により、端子１ｉｊ／ａ、ＩＡ／
ｂ。

弘ＩＣに対応する端子の位置検知出力が得られる。

これ等の出力は、ｉｘｏ度の巾の矩形波で、互いに隣接
し、ホール素子／／ａの位置検知出力より、それぞれが
１１０度進相している。遅相していると考えても差支え
ない。

第を図（ｂ）のタイムチャートにおいて、曲線筋ａ。

Ｓ弘す、・・・２曲線、灯ａ、５ｊｂ、・・・９曲線５
’Ａａ、・・・は、ホール素子／／ａによる位置検知信
号である。

曲線、５７ａ　、ｊｏｂ　、　−、曲線３；ｇａ＋”’
　ｒ曲勝！ｒｑａ。

ｊ９１）、・・・は、ホール素子／ｌｂによる位置検知
信号である。

次に、第２図（ａ）の展開図につき、コアのある３相の
電動機について説明する。

界磁マグネット回転子／弘には、ｖ個のＮ、Ｂ磁極／’
Ａａ、／弘す、・・・が等しい巾で着磁され、固定電機
子１５の磁極／ｊａ　、　／ｊ’ｂ、、　１５ｃに対向
している。

界磁マグネット回転子／弘に並置固定された位置検知用
のマグネット回転子の磁極Ｊ’ａ、２４１ｂ。

２Ｑｄ、２’Ａｅは図示の相対位置となっている。記号
：１ｌＡｃ、２Ｇｆの部分は切欠部である。

第１図と第２図（ａ）の展開図を比較してみると、突極
／３ａ、／ｊｂ　、／ｊｃの巾と電機子コイル１０ａ。

１０ｂ、／ＱＣｔＤ狭吃巾と位置は同じである。又界磁
マグネット回転子／弘と夕の磁極も同じ構成である。

更に、位置検知用マグネット回転子の磁極、２弘ａ。

２１１ｂ、・・・と磁極ｒａ、Ｉｂ、・・・の構成も又
同じである。

ホール素子／／ａ、／／ｂ（両者とも同一記号となって
いる）の位置も同じである。

従って、第２図（ａ）のホール素子／／ａによる位置検
知信号は、第４図の回路により得ることができ、ホール
素子／／ｂによるものも同じく第４図の回路により得る
ことができる。ホール素子／／ａと／／ｂの位相差は１
２０度である。

上記した位置検知信号は、前実施例と同じく第６図（ｂ
）の曲線３’Ａａ、ｌｂ、”’　＋曲線！；！；ａ、！
；！；ｂ。

・・・１曲線５＋Ｇａ、・・・（ホール素子／／ａによ
るもの）及び曲線ｊ７ａ　、５７ｂ　、・・・２曲線’
；＋Ｌａ、・・・９曲線ｊｑａ　、　５？ｂ　、　−・
−（ホール素子／ｌｂによるもの）として表示すること
ができる。

第１図、第２図（ａ）の実施例において、第６図（１）
）の曲線外ａ　、　Ｓ’Ａ　ｂ　、・・・の電気信号に
より、電機子コイル１０ａ、）Ｊａを正方向に通電し、
曲線ｊ７ａ。

５７ｂ、・・・の電気信号により、電１１子コイル／□
ａ。

２ｓａを逆方向に通電する。通電角９ｔｘｏ度である。

第６図（ｂ）の曲線ｊｊａ　、　３３　ｂ　、　”’に
より、電機子コイル１０ｃ、２！；ｃを正方向に通電し
、曲線、Ｓｇａ。

・・・により、電機子コイル１０ｃ、Ｌ；ａを逆方向に
通電する。通電中は１２０度である。

曲１１Ｊｊ６ａ、・・・により、電機子コイル１０ｂ、
ｌｓｂを正方向に通電し、曲線３９　ａ　、　３；９　
ｂ　、・・・により、電機子コイル１０ｂ、２！；ｂを
逆方向に通電する。

通電中は１２０度である。

上述した通電により、３相Ｙ型の電動機として回転する
。

第２図（ａ）の実施例は、コアがあるので、出力トルク
が大きくなる効果がある。界磁マグネット回転子の磁極
数を２倍、３倍とすることができる。

このときに突極数も対応して増加する。

界磁マグネットのＮ、Ｓ磁極７組に対して、突極数が３
個の周知の直流整流子電動機の構成どしても本発明が実
施できる。他の作用効果は実施例と同様である。

第２図（ａ）の実施例につき、回転の原理の説明をする
・第２図（ａ）において、界磁マグネット回転子／弘が、
矢印Ａ方向に３０度可回転ると、ホール素子／／ａは、
磁ｈｘｔｉｅの磁界下に入り、電機子コイルＵａが通電
されてＮ極に着磁される。

磁極／φａ、／ＩＡｄの反撥と吸引作用により、界磁マ
グネット回転子／４’は矢印入方向に１駆動される。

このときに、磁気誘導により、磁極／ｊｂ、１５ｃはと
もにＳ極となるが、この磁極によりトルクは正トルク、
反トルクとなり打消し合うので、起動には差支えない。

ホール素子／／ａが磁極、２弘ｄの磁界下に入ると、電
機子コイルＪｃが通電されるので、Ｎ極に着磁される。

従って磁極／’Ａｂ、／ψＣの吸引、反撥力により、マ
グネット回転子は更に引続いて矢印入方向に回転される
。

ホール素子／／１）の位置検知信号により、相似した電
機子コイルの逆方向の通電制御が行なわれて。

駆動トルクが得られるものである。

〔従来の技術〕の項で引用した特公昭５ｑ−３ｉｉ。

号に開示された技術では、３個の突極が順次に７個ずつ
励磁されるので、次に述べる問題点がある。

部ち第２図（ａ）の展開図と同じ展開図となるので、こ
れを利用して説明する。

突極１５ａが励磁されて、界磁マグネット回転子／’／
Ｌは矢印入方向に、駆動されるが、このときに、磁気吸
引力も発生するので、回転軸と軸承が衝合して、回転中
に大きい模械音を発生する。

突極１５ｂ、／３ｃの励磁のときも同じ衝合音が発生す
る重欠点がある。この衝合時に、軸承がオイルレスベア
リングの場合に、打撃により軸承孔が拡大し、これが又
打撃エネルギを大きくし、この現象が互いに助長され、
実測によると出力／ワット位の電動機で使用できるのは
２〜５時間である。

これは致命的な欠点となる。更に又、突極／ｊａがＮ極
に励磁されて出力トルクを発生しているときに、磁気誘
導により、突極１５ｂ、／ＪｃはともにＳ極に励磁され
る。従ってその後の９０度の回転時に、突極１５ｂは反
トルク、突極１５ｃは正トルク、次の９０度の回転時に
正１反トルクが反転する。正２反トルクは打消し合うと
しても、ジュール損失と振るように、通電モーｒが周知
の３相Ｙ型の電動機と相似したものとなるので、上述し
た欠点が除去される特徴がある、第２図（ｂ）に示す展開図は、界磁マグネット回転子／
’ｉ４と位置恢知用マグイ・ノド回転子２’Ａａ、２弘
す。

・・・のみの展開図を示したものである。第２図（ａ）
と異なるのは、磁極２４’ａ＋２弘すと磁極、笹ａ　、
　、挑のＮ、Ｓ磁ｆｔ’を反転していることである。

従って、記号Ｐで示す磁極の境界部の左側の磁極／ｌＡ
＆、２ｔａは同極Ｎ極となり、右側も同極Ｓ極となる。

磁ＦＩｉ／弘Ｃ，／弘ｄ、コ弘ｄ、２弘ｅについても事
情は全く同じである。

従って磁甑／弘ａ、／μｂ、・・・と磁極、２弘ａ、ユ
＋ｂ。

・・・の着磁を７回の作業で行なうことができ、又界磁
マグネット回転子と位置検知用マグネット回転子間の磁
束の干渉が僅少となる特徴がある。

上述した事情は、第１図のマグネット回転子！。

♂についても全く同じである。

位置検知素子となるホール素子／／ａ、／／ｂの代９に
小型のコイルを利用することができる。コイル径は３ミ
リメートル位、巻数は２０〜３０ク一ン位の空心コイル
である。ソフトフェライトの磁心を使用してもよい。

コイルに／〜ｊメガサイクル位の高周波又流を通電し、
コイル面を導体に対向せしめると、導体の対向部の面積
若しくは対向距離の変化により、渦流損失が変化するの
で、インピーダンスが変化する。この変化を利用して位
置検知信号を得ることができる。

次にその詳細を説明する。

第３図（ａ）は、第１図の展開図のコアレス偏平型（輻
方向空隙型）の電動機の回転子の平面図である。

軟鋼円板（図示せず〕には、回転軸ｌが植立し、円板状
のフェライトマグネットｊ　ａ、　ｊ　ｂ　＋・・・が
貼着されている。

前記した軟鋼円板は、磁極ｊａ、ｊｂ、・・・の磁路と
もなるものである。軟鋼円板の外周部は１２０度の巾の
段差が設けられ、４ｔａ、　１．ｔｄ部が最も巾が大き
く、弘す、≠ｅ部は巾が％となシ、弘Ｃ１’７ｆ部は巾
が最も小さい。

上述した構成の電動機のマグネット回転子と電機子コイ
ルの展開図が第２図（０）に示されている。

コイル／６ａ、／６ｂば、第１図のホール素子／／ａ。

／／ｂとそれぞｇ同じ位置において、固定電機子側に固
定されている。

次に第５図（ａ）につき、コイル／６ａより位置検知信
号を得る手段につき説明する。

第夕図（ａ）において、記号功は、／〜ｊメガサイクル
の交流の発振器である。この出力は、コイル／６ａ、抵
抗３ａ、３ｂ、３ｃ（ブリッジ回路を構成している。）
に通電されている。

上記したブリッジ回路の出力は、ダイオードとコンデン
サ３　ｅ　、　３　ｄで平滑直流化されて、オペアンプ
二の入力となっている。

コイル／Ａａと導体部との対向面積の最も大きい段部グ
ａに対向したときには、インピーダンスが最も小さいの
で、抵抗３ａの電圧降下が最も大きくなる。段部弘す、
ｇｃに対向するに従って電圧降下は段階的に小さくなる
。規準電圧正端子Ｑ−３より、抵抗ψ３ａ、≠Ｊｂ、・
・・は通電されているので、オペアンプユ２ａ　、ｕｂ
　、２Ｊｃの一端子の入力は、段階的に低下している。

コイル／Ａａが段部’ＩＱに対向したときのオペアンプ
２コの出力電圧より抵抗≠３ｄの電圧降下は小さく設定
されているので、オペアンプＵＣの出力はハイレベルと
なる。′ このときにオペアンプｐｂの出力はローレベルなので、
アンド回路ＪＯｂの出力はハイレベルとなる。

コイル／６が段部≠ｂに対向すると、オペアンプ２ユの
出力電圧が増大し、オペアンプ、ｕｂの出力がハイレベ
ルに転化するので、７７１回路３０ｂの出力はローレベ
ルとなる。

オペアンプ２２ａの出力はローレベルなので、７７１回
路３０ａの出力はハイレベルに転化する。

段部グａがコイル／４ａに対向すると、オペアンプ２２
ａの出力がハイレベルとなるので、アンド回路ｊ□ａの
出力はローレベルとなる。

コイル／Ａａが段部’＋ｆに対向すると、オペアンプ２
２　ａ　、　、７２　ｂの出力はローレベルに、又オペ
アンプ、２．２ｃの出力がハイレベルとなり、ｌサイク
ルが終了する。段部ψａ、μｂ、・・・にコイル／Ｇａ
が対向したときの端子ｔＡｌａ　、　ｌＡ：１．　ｂ　
、　４’２ｃのハイレベルの出力中は１２０度で連続し
、第３図（ａ）の回転子が矢印入方向に回転すると、上
記１７だ位置検知信号は、端子ＩＡ２　ａ　−ｎ２　ｂ
　−＋ｌＡ：）、　ｃとサイクリックに出力される。

上述した説明より理解されるように、端子Ｉ１．２ａ。

１Ａ２ｂ、１Ａ２ｃの出力は、１２０度の巾のハイレベ
ルの位置検知信号が隣接して得られるので、第４図の回
路と全く同じ作用効果を有するものとなる。

コイル／６ｂについても第１図（ａ）と同じ回路により
位置検知信号が得られる。コイル／Ａｂと／６ａとの位
相差は１１０度なので、これ等より得られる位置検知信
号は、ホール素子／／ａ、／／ｂによるものと全く同じ
電気信号となる。

コイル／Ａａ、／Ａｂを利用すると、ホール素子の場合
に比較して、位置検知信号の出力が大きく、耐熱性のあ
る信号が得られる。従って、高出力の電動機に使用する
と有効である。

第５図（ａ）の平滑用コンデンサ３ｅ、３６は、回路を
ＩＣ化した場合に、外付部品となる為に問題となる。

実測によると、発振器卿の発振周波数はｌ−よメガサイ
クルの高周波交流が使用されているので、オペアンプ−
の時定数゛（キャリアの消滅時間〕により、コンデンサ
３ｅ　、３ｄを除去しても、オペアンプ二の出力は平滑
化された直流出力となっている。波高値は２０％位低く
なるだけである。

上記した事実により、コンデンサ３ｄ、３ｅが不要とな
り、外付部品が無くなるので、ＩＣ化した場合に有効で
ある。

第２図（ａ）の展開図が、外転型の半導体電動機の場合
における回転子の構成を示したものが第３図（ｂ）であ
る。第３図（ｂ）において、軟鋼製のカップ型の回転子
２の内側には、界磁マグネット回転子ｌ弘の磁１ｉ／４
’ａ　、　／’ｉ’ｄ　、　／弘ｃ　、　／’ｉ’ｄが
、径方向にＮ。

Ｓａｄに着磁されている。

回転軸／は軟鋼カップ型の回転子２の底面の中央部に固
定されている。打点部ｊａ、ｊｂ及び２ｄ、２ｅは同形
のアルミニューム導体板で、マグネット回転子／ｌＡの
端面に貼着されている。２ａ。

２４部の巾（径方向）は２ｂ、２ａ部の巾の２倍となっ
ている。

固定電機子側に固定したコイル／Ａａ、／Ａｂは、／♂
Ｏ度離間離間導体部Ｊａ　、２ｂ、２ａ　、、２ｄに対
向している。

従って、第３図（ａ）の場合と同じ位置検知信号が得ら
れるので、同じ作用効果がある。

ホール素子の場合及びコイルの場合の位置検知出力は、
同様な性質のものとなり、第６図（１））のタイムチャ
ートの上から６段目までの各曲線の位置検知信号を得る
ことができる。

次に、コイル／６ａ、／６ｂを位置検知素子とした場合
の電機子コイルの通電制御回路を第り図（ａ）（ｂ）に
つき説明する。

第１図（ｂ）は、集積回路とした場合を示したもので、
点線評の内部がＩＣ化されている。

コイル／６ａ、／Ａｂは、ＩＣビン３３ｇ、３３ｈ。

ＪＪｍ、、？Ｊｎを介して、電気回路Ｇ−／、Ｇ−Ｊに
接続されている。

電気回路Ｇ−／は、第５図（ａ）の回路で、その出力端
子ＩＡ２ａ、　、ＧＪｂ　、　１Ａ２ｃは同一記号で示
しである。

電気回路Ｇ−λも同じ回路であるが、出力端子は自己号
ＩＡ２ｄ、弘コｅ、輻ｆとして示されている。

最初に、オア回路３！；　ａ　、　３３　ｂ　、　３．
５　ｃの出力がハイレベルのとき、即ち端子’Ａ２ｈ、
’Ａ２ｂ、・・・、弘２ｆの出力が、直接にＩＣビン３
３ｈ　、３３ｂ　、３３ｃ　。

３３　ｄ　、　３３　ｅ　、　３３　ｆに出力される場
合につき説明する。

ＩＣビン３３ａ、３３ｂ、−，３３ｆは、それぞれ第１
図（ａ）の端子７７ａ　、７７１：＋　、７７ｃ　、？
７ｄ　、７７ｅ　。

７７ｆに接続されている。

従って、第６図（ｂ）の曲１Ｙｌｄ５４’　ａ　、　３
’Ａ　ｂ　、・・・の電気信号が端子７７ａに入力され
、曲線、５７ａ　、ｓ７ｂ　、・・・の電気信号が端子
７７ｄに入力される。

かかる入力により、トランジスタｇａ、２６ｂ及びトラ
ンジスタ２Ａｃ、２Ａｄは、／２ＯＫの巾の導通角で交
互に導通し、電機子コイル／□ａ若しくは５ａは対応し
て交互に往復して通電される。通電電流は直流電源３／
ａ、３／ｂより得られる。

端子？７ｂ、？７ｅには、第６図ω）の曲線ガａ。

ｓ３ｂ、・・・及び曲線Ｓざａ、・・・の電気信号が入
力されるので、トランジスタ３Ａａ、３Ａｂ及びトラン
ジスタＪ４ｃ、Ｊ４ｄは交互に導通し、電機子コイル１
０ｃ若しくはｇｃには、１２０度の巾の通電が往復して
行なわれる。

端子７７ｃ、７７ｆには、第６図［有］）の曲＃ｊ３；
Ａ　ａ　ｌ　−・・及び曲線！；９ａ、！；ｑｂ、・・
・の電気信号が入力されるので、トランジスタ、？７ａ
、Ｊ７ｂ及びトランジスタ３７ｔ、、３’ｌｄは交互に
導通し、電機子コイル１０ｂ若しくはｕｂには、ｉｓｏ
度の巾の通電が往復して行なわれる。

上述した通電による出力トルク曲線が第６図（１））に
示されている。電機子コイル／□ａ　（Ｂ　ａ　）によ
るトルク曲線は、曲線４／ａ、４ｕａとなり、電機子コ
イル１０ｃ（２５ｃ）によるものは、曲線乙／ｂ。

Ａ２ｂとなり、電機子コイル１０ｂ（２５ｂ）によるも
のは、曲線６／ｃ、Ａ２ｃとなる。

各トルク曲線の巾は１２０度である。従って、周知の３
相Ｙ　ｉＪの半導体電動機の出力トルク曲線と全く同じ
となる。

本発明装置が上述した周知の３相Ｙ型の電動機に対して
異なっているのは、速度特性である。次のその差の説明
をする。

位置検知信号ｓｑｂによる電機子コイル１０ｂ（２ｊｂ
）の通電を例として説明する。

電機子コイルは、第６図（ｂ）の点線ＡＯａの点より通
電が開始される。電機子コイルのインダクタンスの為に
、電流は漸増し、位置検知信号！’９ｂの巾即ち１２０
度の通電とともに、第１図（ａ）のトランジスタ、？７
ｃ、、？７ｄが不導通となるので、通電が断たれる９通
電が断たれる点が点線ＡＯｂで示されている。

しかし、電機子コイル／にｌｂ（、Ｚ５ｂ）の蓄積磁気
エネルギは、トランジスタＪ７ａに並列に逆接続された
ダイオード及びトランジスタ３１ｂに並列に逆接続され
たダイオードを介して放電される。このときに電源を充
電する形式となるので大部分の蓄積磁気エネルギは電源
に環流され、急速に消滅する。この部分の電流曲線が、
曲線ＡＯｃとして示しである。

周知のＹ型接続の３相ブリッジ回路の場合には、電機子
コイルの蓄積味気エネルギは、電源に環流されることな
く、ダイオ−ｒを介して放電されるのみなので、電機子
コイルの抵抗のジュール損失のみにより消費される。

従って、放電の曲線は点線ＡＯｄのように右方に延長さ
れることになるので、反トルクが発生する。

高速度とする為に、印加電圧を上昇すると、曲線６０の
高さが増加するので、点線６０ｄは更に右方に延長され
て反トルクが増大する。コアのある電動機の場合には、
コアレスのものに比較して、蓄積磁気エネルギが大きい
ので、上記した反トルクが更に増大する。

従って、速度の上昇に限界が発生し、又高速となると、
著しく効率が劣化する、本発明装置においては、前述したように、放電曲線は曲
線／、（７Ｃのように急速に降下し、又高速とする為に
印加電圧を上昇しても、電機子コイルの蓄積磁気エネル
ギは、印加電圧が高い為に、より急速に消費されて、曲
４１．Ｏｃが右方に延長されることが防止される。

従って、高速とすることができ、このときの反トルクの
発生がないので効率の低下が防止される効果がある。

又次に説明するように、定電流の制御を行なうと、印加
電圧を大きくしても電機子電流値は変化しないので、高
速時において、印加電圧を上昇することにより、蓄積磁
気エネルギをより多く電源に環流することができ、従っ
て、曲線ＡＯｃの右方に延長することが防止される。

従って、より高速度の電動機を得ることができる特徴が
おる。

次にその説明をする。

３３１には、第り図（ａｌの端子７ざａ、７ざす、７ざ
Ｃの出力（第２、第２、第３の相の電機子コイルの電機
子′電流に比例する抵抗２６ａ、２Ａｂ、ユ６Ｃの電圧
降下となる９がそれぞれ入力されている。

オペアンプ７３ａの出力は、微分回路７ｔＡａ、単安定
回ｆ浄７ｊａ、反転回路７Ａａ、オア回路、Ｂａを介し
て、アンド回路３ψａ、３１Ａｄの１つの入力となって
いる。

本実施例の場合には、オア回路Ｊ５ａが除去され、反転
回路？Ａ　ａの出力が、直接にアンド回路、？ＩＡａ。

３≠ｄの１つの入力となっているものである。

端子弘、２ａの出力（第６図（ｂ）の曲線体ａ）がある
ときに、単安定回路７ｊ　ａの出力はローレベルなので
、反転回路７６ａの出力はハイレベルとなっている。

従って、第り図（ａ）の電機子コイル１０ａ（２ｊａ）
は、アンド回路７ψａのハイレベルの出力により、トラ
ンジスタ２Ａａ、２６ｂが導通して右方に通電される。

通電電流が増大し、ＩＣピンＪＪｋの入力即ち電機子電
流値が’ｚｃビン３３の入力即ち規準電圧を越えると、
オペアンプ７Ｊａの出力がハイレベルに転化し、その始
端部の微分ノクルスが、単安定回路７５ａを付勢して、
その出力を短時間（／般に第６図（ｂ）の曲＠３Ｑ−ａ
の巾の２゜位）だけハイレベルとする。

従って、反転回路？Ａａの出力も対応してその時間巾だ
けローレベルとなるので、７７１回路’？ＩＡａの出力
もローレベルとなり、電機子コイル１０ａ（ｊ５ａ）の
通電が停止される。

従って、電機子コイルの蓄積磁気エネルギは放電され、
この電流は、第り図（ａ）のトランジスタ、２Ａｃ、２
６ｄに並列に逆接続されたダイオードを介して電源に環
流されて減少する。

しかし、短時間後に、単安定回路’Ｂａの出力がローレ
ベルに転化するので、反転回路７６ａの出力が・・イレ
ベルとなり、アンド回路、？≠ａの出力もノ・イレベル
となって、電機子コイル／（ｌｌａ（ｕａ）の通電が開
始される。

従って電流が増大するが、工Ｃビン３３にの入力が、規
準電圧（ＩＣピン３３０入力）を越えると、単安定回路
７ｊａの出力が再び短時間だけノ・イレベルとなるので
、電機子コイルの通電が断たれる。

従って、電機子コイルの電流が減少し始め、短時間後に
増大し始める。

上述したサイクルが繰返される通電の制御が行なわれる
。

通電電流の上限は、ＩＣピン３３の入力である規準電圧
により規制される。

端子４４２ａの出力が無くなると、電機子電流も消滅す
る。

以上の説明より理解されるように、位置検知信号、悼ａ
の巾だけ、電機子電流は、設定値の通電が行なわれる。

アン１回路、？ＩＡｄの出力も全く同様に制御されるの
で、電機子コイル１０ｅ、　（、！ｊａ　）の左方の通
電が、トランジスタ２６ｃ、２６ｄのオンオフの制御に
より流となる。

電流の制御は、トランジスタの飽和領域で行なわれるの
で、損失の少ないものとなる効果がある、印加電圧を高
くしても、出力トルクは変化しない特徴があるので、回
転速度が上昇したときに発生する反トルクを印加電圧を
高くすることにより消滅することができる。従って、回
転速度は印加電圧を高くすることにより、対応して上昇
せしめることができるので、高速度の電動機（毎分ｌＯ
万回位〕を容易に得る゛ことができる効果がある。

回転速度を上昇する為のトルクは、ＩＣピン３３に入力
される規準電圧を大きくすることにより得ることができ
る。

印加電圧を高くすることにより、反トルクが減少するの
は、位置検知信号の区間の初期の電流の立上りを急速と
することができ、末端の電流の降下を、電機子コイルの
蓄積エネルギを高い電圧の電源に環流して急速とするこ
とができるからである。

オペアンプ７３ｂ、微分回路？Ｑｂ、単安定回路７５ｂ
１反転回路７Ｉ、ｂ、アンド回路、１１Ａｂ、３１Ａｅ
による電機子コイル１０ｃ　（ｎｃ　）の通電の制御も
上述した場合と全く同様に行なわれ、その作用効果も又
同じである。オペアンプ７３Ｃ１微分回路７４’ｃ＋単
安定回路Ｂｃ、反転回路７６Ｃ，アンド回路？ＩＡｃ。

、：？ＩＡｆによる電機子コイル１０ｂ（ｚｊｂ）の通
電制御も全く同じく行なわれ、その作用効果も又同じで
める・規準電圧７３の作用及び、ＩＣピン３３ｊ、３３１の入
力である電機子電流に比例する電気信号の作用も又同じ
でるる。

上述した規準電圧に対応した電機子電流の通電を行なう
手段は、他の手段即ち電機子電流値的の検出回路と規準
電圧を利用して、印加電源電圧と無関係に、規準電圧に
比例した電機子電流値とするものであればよい。このと
きの制御回路のトランジスタは飽和領域で使用されるこ
とが必要である。

次に、回転速度を高速時において同期制御する実施例に
ついて説明する。

第り図（ｂ）の記号Ｈは、鋸歯状波の発振器／７を含む
第５図（１））の回路を示している。発振周波数を安定
とする為にセラミック振動子又は水晶振動子が利用され
ている。

第１図のタイムチャートに曲線ｔＳ３　ａ　、　６３　
ｂ　、・・・として示されている出力信号が得られ、こ
れが発振器１７の出力である。

端子／ｇａ、／ざす、＃ｃより位置検知信号（第乙図（
ｂ））の曲８５４’　ａ　、　ｊｊ　ａ　、　！；Ａ　
ａ　、・・・が入力される。

微分回路／ざにより、各曲線の始端部の微分パルス（位
置検知・ξルスと呼称する。）が、アナログスイッチ／
りを閉じる。

位置検知パルスは、第１図で曲線Ａ’Ａａ、Ａりす。

・・・として示される。

第！図（ｂＪのアナログスイッチ／りとコンデンサ二〇
は、サンプルホールド回路となっているので、端子２／
の出力は、第１図の曲線６５となる。

回転速度が降下すると、曲＋１ｘ９ａ　、　６’＋ｂ　
、・・・は右方に移動するので曲線６５の高さ即ち出力
電圧が大きくなり、上昇すると小さくなる速度信号とな
る。曲１１６１Ａａ　、　Ａ≠ｂ、・・・を得る為にシ
ャフトエンコーダ若しくはこれに類似した装置を利用す
ることもできる。

又周知の手段即ち発振器／７をパルス発振器とし、曲１
ｉＪ１．ｌ／−ａ　、　６’Ａ　ｂ　、・・・との時間
差を検出して、これをコンデンサを利用して速度信号を
得ても同じ目的が達成される。

第り図（ｂ）の電気回路Ｈの出力端子、２／ａの出力は
、第５図（ｂ）の端子コ／に対応するので、オペアンプ
７Ｊａ　、　７Ｊｂ　、７Ｊｃの一端子の入力は、第１
図の曲線６Ｓとなる。

次に、曲ｉＡｊの電気信号による第り図（ａ）の電機子
コイル１０ａ（ｊＪａ）の通電制御について説明する。

アンド回路３μａの上側の入力は、前述したように一第
６図（ｂ）の曲線５’４ａ、３；４’ｂ、・・・の電気
信号である。

その始端部において、反転回路？Ｇ　ａの出力はハイレ
ベルなので、第り図（ａ）のトランジスタ２６ａ。

２Ａｂが導通して、電機子コイルは右方に通電され、第
１図のタイムチャートの曲線ＡＪａのように電機子電流
が増大する。

従って、第り図（ｂ）のＩＣビン３３にの入力も増大し
、これが曲線６Ｓの電圧を越えると、オペアンプ７Ｊａ
の出力はハイレイルに転化するので、微分回路７４’ａ
、単安定回路７３　ａを介して、反転回＄Ｘａの出力は
、短時間だけローレベルとなり、第り図（ａ）のトラン
ジスタ２４　ａ　、　２．ｂ　ｂは不得通となる。

従って、電機子コイルの蓄積磁気エネルギの放電により
、電機子電流は、第１図の曲線４ｊｂのように降下し、
次に曲線６３ｃのように上昇し、点線Ｆ（曲＠訂の電圧
レベルを示す）まで上昇すると再び降下する。

上記したサイクルを繰返し、曲線Ｅ（第６図（ｂ）の曲
線５弘ａを示す）の右端で、アンド回路３ｔ１．ａの出
力がローレベルとなるので、電機子電流は消滅する。

点線りで示す巾が、単安定回路７Ｓａのハイレベルの出
力のある区間である。

他の電機子コイル１０ｃ（２３；ｃ）及び１０　ｂ　（
、！ｊｂ　）についても、前述した場合と同様に同じ制
御が行なわれるので、電機子電流は、曲線訂の電気信号
の高さに対応したものとなる。

同期速度よりおそくなると、曲線６５は上昇するので、
電機子電流は増大し、速くなると、曲線６Ｓは降下する
ので、電機子電流も減少する。

従って、同期速度が保持される特徴がある。

電機子電流の曲線は、第に図（１））の点＠３２．３３
０ようになる。点線３２　、３３は、位置検知信号５’
ｊａ。

Ｓ６ａに対応する通電曲線である。

曲線３２　、３３の高さは、曲線Ａ、！；の高さに対応
し、巾は、曲線！ｉ３ａ、ｔ６ａの巾に対応している。

図示のように、合成トルクのりプルも少なく、高速度と
する為に印加電圧を上昇しても、曲線３コ。

３３の高さは変更されなく、右端の通電の停止点が右方
に延長されて、反トルクを発生することも防止されてい
る。

従って、高速度の同１す１制御を行なうことができる効
果がある。他の位置検知信号による通電曲線も全く同じ
作用効果を有するものである。

本実施例では、電機子コイルのインダクタンスを利用し
て電流制御をしているので、ジュール損失が少なく、又
トランジスタは飽和領域で使用されているので小容量の
ものでよく、ＩＣ化した場合に有効な手段となる。

次に、起動してから同期引込み速度まで加速し、同期運
転に入る作用の説明をする。

この為の回路は、第２図（ｂ）のフリソツフロノプ回路
７／、アンＰ回路３ｆ、３≠ｈ等で示されている。

アンド回路３ＩＡｇの上側の入力は、端子≠ユｄの出力
となっている。記号７２は単安定回路で、その入力は端
子ｔＡ、Ｚｄの出力の始端部の微分回路（図示せず）に
よる微分パルスが入力され、位置検知信号（端子／Ａ２
ｄの出力）より巾のせまい出力が得られ、これが第に図
のタイムチャートで曲線６ざａ、６１ｂ。

・・・とじて示されている。曲線１Ｇ７ａ　、６７ｂ　
、・・・は、端子値ｄの出力である。

単安定回路７２の出力を反転したもの即ち第ｇ図の曲線
；９ａ、・・・が、７７１回路３ｆの下側の入力となっ
ている。

７７１回路３ψｈの入力は、曲線６７ａ　、　Ａ７ｂ　
、・・・を反転した曲線７０ｄ、・・・と曲線６ざａ、
６ｇｂ、・・・となる。

アンド回路、’ｊｌＡ　ｇの入力は、曲＠ｇ７ａ　、　
６７　ｂ　、　−と曲？ｔＵＡ９ａ＋・・・なので、そ
の出力は、ハイレベルの゛電気信号となり、フリップフ
ロップ回路７／のＱ端子の出力はハイレベルに転化され
、オア回路Ｊｊａ　、　、？ｊ　ｂ　、３！；ｃを介す
る７７１回路３１Ａａ、３１ｂ。

３１Ａ　ｃ　、　３１Ａ　ｄ　、　３１Ａ　ｅ　、　３
１Ａ　ｆの入力はハイレベルとなる。このとき、アンド
回路、ｆｆｔＡｈの入力は、曲線７０ｄ、・・・及び曲
＠６ｇ　ａ　、　６１１　ｂ・・・となるので、その出
力はローレベルの電気信号のみとなる。

以上の起動時においては、アンド回路３ダａ。

、？＜４ｂ　、、？弘ｃ　、、３１Ａｄ、、？＜４ｅ　
、、？／Ａｆの７つの入力がハイレベルなので、前述し
たように、３相Ｙ型の通電により加速され、同期速度近
傍即ち同期引込み速度に達すると、曲線６７ａの巾は小
さくなって、曲線６どａの巾より小さくなるように設定
されている。

従って、７７１回路、？ｔＡｇの出力はローレベルとな
り、アンド回路、？’７ｈの出力はハイレベルに転化す
るので、フリップフロップ回路７／は反転して、オア回
路３３　ａ　、　３．３ｂ　、　、３！；ｃの入力もロ
ーレベルとなる。

従って、アンド回路３１Ａａ、　３１１−　ｂ　、　−
、３１Ａ８つの入力は、反転回路７６ａ　、　７Ａｂ　
、　７Ａｃの出力となり同期制御の作用が発生する。

同期引込みの為の手段は、他の周知の手段でもよいが、
本実施例は、大きい積分コンデンサがないので、回路を
ＩＣ化した場合に有効である。

第り図（ａ）（ｂ）の通電制御回路による前述した３種
類の実施例の特徴を整理して説明すると次のようになる
。

第１の実施例は、コイル／Ａａ、、／Ａｂ、電襲４回路
Ｇ−／、Ｇ−２，第１図（ａ）の回路のみによる３相半
導体電動機を構成することができる。特徴は、高速度で
高効率の電動機となることである。

又点線２９で示すＩＣとして構成できる。外付部品は、
コイル／６ａ、／６ｂ及び第り図（ａ）の回路となる。

ＩＣビンは、記号、７／ａ　、、？／ｂ　、３３ａ、３
３ｂ　、　−。

３Ｊｈ　、３３１．３３ｍとなる。ＩＣビン３／ａ、３
１ｂは電源圧負極が接続されるもので、ＩＣ内部の配線
は省略して図示していない。

小出力の電動機の場合には、第り図（ａ）のトランジス
タ２６ａ、２Ａｂ、−２Ａｄ、３６ａ、、、３Ａｂ　、
−。

３６ｄ、３７ａ　、、３７ｂ　、　−、，７７ｄ及びダ
イオード等を工Ｃ内部に収納し、電機子コイル／（１）
　ａ　（−１５ａ　）　＋１０ｂ　（ｕｂ　）　、　１
０ｃ　（Ｚ５ｃ　）のみを外付部品とすることができる
。

第２の実施例は、第１の実施例に規準電圧端子７３とＩ
Ｃビン３Ｊｋ　、　３３　ｊ　、　３３１の入力（電機
子電流の検出信号）を入力とするオペアンプ７３ａ。

７３ｂ、７３ｃ、単安定回路７ｊ　ａ　、　７５　’ｂ
　、　７５　ｃ及びその前後の反転回路と微分回路を付
加したものである。

第２の実施例の特徴は、第１の実施例より更に高速度の
３相半導体電動機とすることができることである。

又この場合に、定電流制御となっているので、規準電圧
に比例した設定トルクの電動機とすることができ、印加
電圧を上昇することにより高速度で効率の良好な電動機
を得ることができる。

又必要あれば、回転速度信号によυ、定速制御を行なう
ことができるものである。

ＩＣ化することもできる。このときのＩＣビンは、第１
の実施例の場合より、ＩＣビン３３，３３１゜３３ｊ、
３３ｋが付加される。

第３の実施例は、第２の実施例に電気回路Ｈ。

フリップフロップ回路７／、アンド回路、７１４ｇ　、
３４４ｈ　。

単安定回路７２及びオア回路３Ｉａ　、Ｊｊｂ　、３３
ｃが付加されたもので、同期制御を行なうことができる
特徴がある。

ＩＣビン３３は削除され、電気回路Ｈの所要の部材が、
ＩＣビンを介して外付部品となる。

第１図と第２図（ａ）のホール素子／／ａ、／／ｂによ
る位置検知信号は前述したように、第４図の回路により
得られ、第６図（ｂ）の曲線、悼ａ、５４”ｂ、・・・
。

曲ａ！；！；ａ、　５！；ｂ　、−、曲ｉ、ｔｘ　ａ　
＋−，曲線ｊ７ａ。

ｊｏｂ　、−、曲線ｊ、ｒａ　、　−、曲Ｈ’ｆｊＪ！
；９　ａ　、　！；９　ｂ　、　−となる。

これ等の位置検知信号は、コイル／６ａ、／６ｂによる
ものと全く同じである。

従って、第り図（ｂ）のコイル／６ａ、／６ｂの代りに
、それぞれホール素子／／ａ、／／ｂを外付部品として
使用すると全く同じ作用効果のある３相半導体電動機を
構成することができる。

この場合には、電気回路Ｇ−／、Ｇ−ｕは、第４図の回
路となる、。

ホール素子／／ａ、／／ｂの７個を外付部品とし、他の
７個を工Ｃ２９の内部に収納して構成することができる
。

〔効果〕

第１に、位置検知素子となるホール素子は２個でよく、
３相の半導体電動機として駆動することができる。

ホール素子７個を工０内に収納できるので、外付のホー
ル素子は７個となる工Ｃを構成することができる。

第一に、位置検知素子を２個のコイルとすることもでき
るので、出力の大きい３相半導体電動機を構成すること
ができる。

第３に高速度で高効率の電動機を得ることができ、前述
した第２の実施例の場合には、印加電圧を上昇すること
により、更に高速度の電動機となり、出力トルクは印加
電圧に無関係となり、出力トルクは、規準電圧に対応し
て独立に変更することができる。

第４に、同期速度制御を行なうことができる。

この場合、トランジスタのジュール損失が少ないのでＩ
Ｃ化が容易となる。

第一に１位置検知素子が２個ですむので、ＩＣ化した場
合に外付部品が少なくなる。

第６に、コイル２個を位置検知素子とした場合に、コイ
ル２個より通電制御回路に接続される配線は３本ですみ
、信号電力を大きくできるので、高出力の電動機を構成
するときに有効な手段となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、コアレス型の本発明電動機のマグネット回転
子と電機子コイルの展開図、第２図（ａ）（ｂ）は、コ
アのある本発明電動機のマグネット回転子と磁枢と電機
子コイルの展開図、第２′図（Ｃ）は、コアレス型の電
動機で、位置検知素子としてコイルを利用した場合のマ
グネット回転子と電機子コイルの展開図、第３図は、コ
イルの対向する導体回転子の説明図、第ψ図は、ホール
素子／／ａよ逆位置検知信号を得る電気回路図、第５図
（ハ））は、コイル／Ａａより位置検知信号を得る電気
回路図、第５図（ｂ）は、鋸歯状波の同期信号より、同
期速度からずれたときの電気信号を得る電気回路図、第
６図は、位置検知信号、電機子電流、出力トルクのタイ
ムチャート、第１図及び第２図は、第り図（ｂ）の電気
回路の１部のタイムチャート、第５′囚は、電機子、コ
イルの通電制御回路図をそれぞれ示す。３部ｇ、ＩＩＡ、・・・マグネット回転子、　１０ａ。１０ｂ、　１０ｃ　、ＭＰ２！；ａ、　２３ｆｌｂ　、
　Ｂｃ−・電機子コイル、Ｊ’ａ、ｊｂ、−”、Ｊ’ａ
、ｆｂ、”’、／ｌＡａ、／４４ｂ。 −、，２４’ａ　、　２１Ａｂ　、−＠極、　／／ａ　
、　／／　ｂ−ホール素子、　／ｊａ　、／ｊｂ　、１
５ｃｍ磁極（突極〕、／６ａ、／６ｂ−コイル、　　２
ａ、２ｂ、−２ｅ。４Ｚａ、≠ｂ、・・・、４ｔｆ、４’・・・導体回転子
、　／・・・回転軸、　２ｇ・・・定電圧回路、　３／
ａ、３１ｂ・・・直流電源正負極、　３ざａ、３ざｂ　
、　２２　、　ｕａ　、　２２ｂ　。Ｗｅ　、　７．？ａ　、　７Ｊ　ｂ　、　？、？　ｃ−
−・オペアンプ、　ＩＡｏａ。１ＡＯｂ、　７／・−フリノプフＯ−）プ回路、　３９
ａ、Ｊｑｂ。３９ｃ　、　７４’ａ　、　７ＩＡｂ　、　７ｔＡ（Ｂ
−・・微分回路、功、／７・・・発振器、　／９・・・
アナログスイッチ、　／ざ。７５ａ　、　７．ｔ　ｂ　、　７ｊ　ｃ　、　７２−　
単安定回路、　鉾ａ。ｌｂ　、’Ａ５ａ　、’Ａ３”ｏ　、’ＡＡ　、ＳＯａ
、３０ｂ　、！；Ｊａ　、５Ｊｂ　。Ｓ３ｃ　、　３／　、　Ｑ・・・第弘図の回路の各部の
電気信号曲線、　！；９ａ　、！；４’ｂ　、　−、ｊ
！；ａ　、　５ｊｂ　、　”・、５６ａ　。 −，５７ａ　　、ｊｏｂ　　、−、ｊｇａ　、−，３９
ａ　、！；９ｂ　、−位置検知信号曲線、　／、０　、
３２　、３３・・・電機子電流曲線、　Ａ／ａ　、Ａ／
ｂ　、　−、Ａ２ａ、Ａ２ｂ、−出力トルク曲線、　Ａ
３ａ、　６３　ｂ　、　−鋸歯状波曲線、　４４ａ。６＜ｚｂ、・パ位置検知・ξルス曲線、６５・・・第５
図（ｂ）の端子２／の出力曲線、　Ａ３ａ、Ａｊｂ、・
・・電機子電流曲線、　　　Ａ７ａ　　、Ａ７ｂ　　ｊ
ｇａ　、Ａｌｂ　　、Ａ９ａ　、７（７ｄ”・第り図（
ｂ）の回路の７部の電気信号曲線、　：１．Ａａ。、２６ｂ　、−、３Ａｈ　、３６ｂ、−，３７ａ、Ｊ７
ｂ　、−）ランジスタ、　コク・・・工Ｃ１３３ａ、３
３ｂ　、−，３３ｍ　。３３・・・ＩＣビン、　　Ｇ−／、Ｇ−２・・・第５図
（ａ）の電気回路、　Ｈ・・・第５図Ｃｂ）の電気回路
、　７３・・・規準電圧端子。第ｆ回茶２已（ＣＬ）蓼２国（ｆ−）手２凪（Ｃ’）＄３２（ａ−）第３　巳（−６−）第４　凪革５巳（り第５　口（６−）茶６回（ａ、）第６　医（ｄ−）羊７巳茶８凪第９巨（０−）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）３相の電機子コイルが装着された固定電機子と、
該固定電機子に設けた軸承により回動自在に支持された
回転軸と、該回転軸に中央部が固定されて同期回転する
とともに、磁束が電機子コイルを貫挿して駆動トルクを
発生する界磁磁極を備えた界磁マグネット回転子とより
なる３相の半導体電動機において、該マグネット回転子
と同期回転する位置検知用の回転子と、該回転子の回転
面に対向し、回転位置を検出して、電気角で１２０度巾
の第１、第２、第３の互いに隣接した矩形波の位置検知
信号がサイクリックに得られる第１の位置検知素子を含
む第１の位置検知装置と、前記した回転子の位置を検出
して、第１、第２、第３の位置検知信号のそれぞれより
電気角で１８０度位相がおくれ、電気角で１２０度の巾
の第４、第５、第６の互いに隣接した矩形波の位置検知
信号がサイクリックに得られる第２の位置検知素子を含
む第２の位置検知装置と、４個のトランジスタと第１の
相の電機子コイルよりなる第１のトランジスタブリッジ
回路と、４個のトランジスタと第２の相の電機子コイル
よりなる第２のトランジスタブリッジ回路と、４個のト
ランジスタと第３の相の電機子コイルよりなる第３のト
ランジスタブリッジ回路と、第１、第２、第３のトラン
ジスタブリッジ回路に供電する直流電源正負極ならびに
各トランジスタに逆接続されたダイオードと、第１のト
ランジスタブリッジ回路の対角線の位置にある２個のト
ランジスタを第１の位置検知信号により導通し、他の対
角線の位置にある２個のトランジスタを第４の位置検知
信号により導通して、第１の相の電機子コイルに電気角
で１２０度の巾の通電を往復して行なう第１の通電制御
回路と、第２、第５の位置検知信号により、第２のトラ
ンジスタブリッジ回路の４個のトランジスタの導通制御
を同様に行なって、第２の相の電機子コイルに電気角で
１２０度の巾の通電を往復して行なう第２の通電制御回
路と、第３、第６の位置検知信号により、第３のトラン
ジスタブリッジ回路の４個のトランジスタの導通制御を
同様に行なって、第３の相の電機子コイルに電気角で１
２０度の巾の通電を往復して行なう第３の通電制御回路
とより構成されたことを特徴とする高速３相半導体電動
機。
（２）第（１）項記載の特許請求の範囲において、第１
、第２、第３の通電制御回路のそれぞれの電機子コイル
の電機子電流を検出して、これに比例する第１、第２、
第３の電気信号を得る電流検出回路と、第１、第２、第
３の電気信号が設定された値を越えるとトランジスタを
不導通に転化して第１、第２、第３の相の電機子コイル
の印加電圧を消滅せしめ、電機子コイルに蓄積された磁
気エネルギが前記したダイオードを介して放電され、該
放電電流が設定値より小さくなったときに導通状態に復
帰せしめられて、第１、第２、第３の相の電機子コイル
の電機子電流の平均値を設定値に保持する電気回路とよ
り構成されたことを特徴とする高速３相半導体電動機。
（３）３相の電機子コイルが装着された固定電機子と、
該固定電機子に設けた軸承により回動自在に支持された
回転軸と、該回転軸に中央部が固定されて同期回転する
とともに、磁束が電機子コイルを貫挿して駆動トルクを
発生する界磁磁極を備えた界磁マグネット回転子とより
なる３相の半導体電動機において、該マグネット回転子
と同期回転する位置検知用の回転子と、該回転子の回転
面に対向し、回転位置を検出して、電気角で１２０度巾
の第１、第２、第３の互いに隣接した矩形波の位置検知
信号がサイクリックに得られる第１の位置検知素子を含
む第１の位置検知装置と、前記した回転子の位置を検出
して、第１、第２、第３の位置検知信号のそれぞれより
電気角で１８０度位相がおくれ、電気角で１２０度の巾
の第４、第５、第６の互いに隣接した矩形波の位置検知
信号がサイクリックに得られる第２の位置検知素子を含
む第２の位置検知装置と、４個のトランジスタと第１の
相の電機子コイルよりなる第１のトランジスタブリッジ
回路と、４個のトランジスタと第一の相の電機子コイル
よりなる第２のトランジスタブリッジ回路と、４個のト
ランジスタと第３の相の電機子コイルよりなる第３のト
ランジスタブリッジ回路と、第１、第２、第３のトラン
ジスタブリッジ回路に供電する直流電源正負極ならびに
各トランジスタに逆接続されたダイオードと、第１のト
ランジスタブリッジ回路の対角線の位置にある２個のト
ランジスタを第１の位置検知信号により導通し、他の対
角線の位置にある２個のトランジスタを第４の位置検知
信号により導通して、第１の相の電機子コイルに電気角
で１２０度の巾の通電を往復して行なう第１の通電制御
回路と、第２、第５の位置検知信号により、第一のトラ
ンジスタブリッジ回路の４個のトランジスタの導通制御
を同様に行なって、第２の相の電機子コイルに電気角で
１２０度の巾の通電を往復して行なう第２の通電制御回
路と、第３、第６の位置検知信号により、第３のトラン
ジスタブリッジ回路の４個のトランジスタの導通制御を
同様に行なって、第３の相の電機子コイルに電気角で１
２０度の巾の通電を往復して行なう第３の通電制御回路
と、所定の周波数の同期信号を発生する発振器と、回転
子の回転位置を検出して、回転速度に比例する周波数の
電気信号を発生する装置と、該装置より発生される電気
信号と前記した同期信号との時間差に比例した第１の直
流電圧信号を得る電気回路と、前記した第１、第２、第
３のトランジスタブリッジ回路のそれぞれに直列に接続
された抵抗の電圧降下を検出して、電機子電流に比例し
た第２、第３、第４の直流電圧信号を得る電機子電流検
出回路と、第２の直流電圧信号が第１の直流電圧信号を
越えたときには、第１のトランジスタブリッジ回路のト
ランジスタを不導通に転化して第１の相の電機子コイル
の印加電圧を消滅せしめ、該電機子コイルに蓄積された
磁気エネルギが前記したダイオードを介して放電され、
該放電電流が設定値より小さくなったときに導通状態に
復帰せしめられる第１の電気回路と、第３、第４の直流
電圧信号が第１の直流電圧信号を越えたときには、それ
ぞれ第２、第３のトランジスタブリッジ回路のトランジ
スタを不導通に転化して第２、第３の相の電機子コイル
の印加電圧を消滅せしめ、当該電機子コイルに蓄積され
た磁気エネルギが前記したダイオードを介して放電され
、該放電電流が設定値より小さくなったときに導通状態
に復帰せしめられる第２、第３の電気回路と、起動時よ
り同期速度近傍の同期引込み速度に達するまでは、第１
、第２、第３の電気回路を不作用に保持する制御回路と
より構成されたことを特徴とする高速３相半導体電動機
。