JPH02155490A

JPH02155490A - 高速電動機

Info

Publication number: JPH02155490A
Application number: JP63308843A
Authority: JP
Inventors: Itsuki Ban; 伴　五紀
Original assignee: Secoh Giken Co Ltd
Current assignee: Secoh Giken Co Ltd
Priority date: 1988-12-08
Filing date: 1988-12-08
Publication date: 1990-06-14

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〕比較的出力の大きいリラクタンス型若しくは、３相直流
電動機に利用されるものである。特に、設定された出力
トルクか若しくは高速度の回転を行なう場合に利用され
るものである。

〔従来の技術〕

リラクタンス型電動機を高速（毎分７万回位）で運転す
る技術はないが、イン・々−夕を利用して高い周波数の
交流とし、誘導電動機を駆動して、電動グライソ≧を生
ｊ里１例がある。しかし、目的は同じでも本発明技術と
はその手段が異なっている。他に、交流電源を使用した
比較的出力の大きい高速直流電動機が数多くあるが、こ
れ等も目的は同じであるｆ、″−１本発明装置とはその
手段が異なっている。

〔本発明が解決しようとしている課題〕現在商品化され
゛〔いる電動機用のコンバータには、次に述べる解決す
べき問題点となる課題がある。

第１に、入力交流の電圧サイン波のピーク値の７部のみ
が通電されるので、通電のオ／芽）時に大きい電気ノイ
ズを発生する。

又供電する交流の電流はパルス的なものとなって、供電
側からみた場合に好ましい通電とはなっていない。電流
の変化は最少限とすることが好ましいものである。

第２に、波高値の高い・ぐルス的な通電となっているの
で、これを平滑化して直流電源とする平滑コンデンサの
容量が著しく大きくなり、大型高価となる。

第３に、上記したコンノ々−夕の出力により作動される
イン・々−夕は高価、大型となる問題点がある。

第≠に、リラクタンス型の電動機とすると、次に述べる
問題点となる課題がある。

リラクタンス型の電動機は、一般の整流子電動機のよう
に相数を多くできない。これは、各相の半導体回路の価
格が高い為に実用性が失なわれるからである。

従って、各磁極の蓄積磁気エネルギは大きくなり、その
放出と蓄積に時間がかかり、高トルクとなるが高速とな
らない問題点がある。

同じ問題点として、特に出力トルクの大きいリラクタン
ス型の電動機の場合には、電機子の磁極の叙が多くなり
、又その磁路の空隙が小さいので、蓄積磁気エネルギが
大きく、上記した不都合は助長される。

高トルクとする程この問題は解決不能となるものである
。

同様な課題となる問題点は、出力の大きい直流電動機、
（特に無刷子モータ即ち半導体電動機）にも同じく存在
する。

第ｊの課題となる問題点は次に述べることである。

上述した第１〜第グの課題を解決する為に、チョッパ回
路が使用されるが、この為の／般的な手段によると、電
気回路が錯雑となり、大型高価となる。

〔課題を解決する為の手段〕

第１の手段は、コ相の電動機は、各／相をＡ相。

Ｂ相と呼称すると、各／相を独立にチヨノ・２回路によ
り通電制御を行なうことができる。従って、チヨノ・２
回路は、第６図（ｂ）につき後述するように、Ａ相、Ｂ
相の２系統ですむ。

３相の電動機も上述した事情は同じである。即ち、リラ
クタンス型若しくはブラシレスの半導体を動機において
は、第６図（Ｃ）、第７図について詳説するように人相
とＢ相の２系統の通電と考えることができる。従ってチ
ヨッ・２回路も２系統ですむ・上述したチョッ・２回路は、Ａ相、Ｂ相のそれぞれにつ
いて、電機子電流を検出回路で検出して、電機子電流が
設定値を越えたときから所定値まで降下する区間だけ、
直流電源より、Ａ相、Ｂ相に対す供電を停止し、停屯中
に、電機子コイルに蓄積された磁気エネルギをダイオー
ドを介して放電し、放電電流が所定値だけ降下すると再
び供電が開始されるように構成されている。

従って、電動機の電機子電流即ち励磁電流の制御を位置
検知信号により行なう慣用されている手段に付加して、
前記したチョッパ回路により、指定された電機子電流値
とし、印加電圧と無関係に電機子電流（励磁電流）を基
準電圧により制御する。

第１の手段は、交流電源の電圧のピーク値のＨ以下の電
圧によって前記した電機子電流値が得られるように交流
電源の電圧を選択する。

第３の手段は、電機子コイルの位置検知信号による電気
角で島定の巾の通電制御を行なう場合に、電機子コイル
に蓄積された磁気エネルギを１次に通電される１機子コ
イルの蓄積磁気エネルギに転化する手段が採用されてい
る。この為に１位置検知信号が次に述べる配設となって
いる。

Ａ相のリラクタンス型の電動機の場合には、２つの手段
がある。

第１の手段は、位置検知信号が電気角で９０度の巾とな
り、時間的に重畳することなく、連続したものとなり、
単相の位置検知信号となっている。

第２の手段は、位置検知信号が電気角でｉｒｏ度位の巾
となり、時間的に重畳しないＡ相の位置検知信号ならび
に、これ等と電気角でｑｏ度の位相差のあるＢ相の位置
検知信号となっている。

３相のリラクタンス型若しくはブラシレス電動機の場合
には、位置検知信号が電気角で１２０度の巾となり、時
間的に重畳することなく、連続した人相の位置検知信号
ならびに、これ等と電気角で６０度の位相差のあるＢ相
の位置検知信号となっている。

〔作用〕

チョッパ回路により、負荷に対応した電機子電流値とな
るように制御されているので、電動機の印加電圧が、設
定値を越えていれば、印加電圧に無関係忙電機子電流は
負荷に対応する所定値に保持される。従って、交流の電
圧のピーク値を前記した設定置が得られる電圧の２倍以
上のものとすることにより、電機子電流の通電に寄与す
る電圧の巾は、半サイクルの食中の％位となる。

従って、供電交流側の通電中が広くなり、周知ノコン／
々−夕のように電圧のピーク値の近傍のみのノルス的通
電が避けられ、機械的、電気的なノイズの発生が防止さ
れる。

従って、第１．第２．第３の課題が解決される。

第１．第２の手段により、第≠、第５の課題を解決する
作用がある。位置検知信号のある区間では、チョッパ制
御により、電機子電流を設定値に保持し、その末端での
み、電機子コイルの蓄積磁気エネルギを次に通電すべき
電機子コイルの蓄積磁気エネルギに転換することにより
、放電電流を急速に消滅せしめ、又同時に次の電機子コ
イルの通電電流の立上りを急速としている。従って、高
速、高トルクの電動機とすることができる。

上記した作用の為に、印加直流電源より、ダイオードを
介して供電し、若しくは、これに付加して電源に並列に
接続されたコンデンサが使用されている。高速、高トル
クとする為の周知の手段は印加電圧を上昇せしめて目的
を達しているが、この手段によると、効率が劣化する不
都合があり、又高速にも限界があり、１般に７０００回
転毎回転風上は不可能である。

本発明の手段によると、上述したように、位置検知信号
の始端部の通電電流の立上りと末端部の降下電流の巾を
小さくできるので、減トルクと反トルクの発生が抑止さ
れ、９０万回毎分位の電動機が得られる作用がある。

〔実施例〕

第１図以降について本発明の詳細な説明する。

各図面の同一記号のものは同一部材なので、その重複し
た説明は省略する。

以降の角度表示はすべて電気角で表示する。

第１図（１）は、本発明が適用される３相のリラクタン
ス型電動機の７例で、その回転子の突極と固定電機子の
磁極と１ｊＬ機子コイルの構成を示す平面図である。

第１図（ａ）において、記号／は回転子で、その突％／
ａ、／ｂ、・・・の巾は／♂Ｏ度、それぞれは３６０度
の位相差で等しいピンチで配設されている。

回転子ｌは、珪素鋼板を積層した周知の手段により作ら
れている。記号夕は回転軸である。固定電機子／乙には
、磁極／６ａ　、／Ａｂ　、／ｌｒｃ　、　／６ｄ　、
／６ｅ、／＆ｆが、それ等の巾がｉｒｏ度で、等しい離
間角で配設されている。突極と磁極の巾は１８０度で等
しくされている。突極数は７個、磁極数は６個である。

第２図（ａ）は、第１図（ａ）のリラクタンス型３相電
動１幾の展開図である。

第２図（ａｌのコイル９０ａ　、９０ｂ、９０ｃは、突
極／ａ、／ｂ、・・・の位置を検出する為の位置検知素
子で１図示の位置で固定電機子／６の側に固定され、コ
イル面は、突極／ａ、／１＞、・・・の側面に空隙を介
して対向している。

コイル／（／ａ　、　／□ｂ　、　９０　ｃは／λＯ度
離間している。

コイルはｔミリメートル径で９００ターン位の空心のも
のである。

第グ図に、コイル／□ａ　、／□ｂ　、９０ｃより、位
置検知信号を得る為の装置が示されている。

第グ図において、コイルｌｏａ、抵抗／！；ａ、／：Ｓ
ｂ。

１５ｃはブリッジ回路となり、コイル／□ａが突極／ａ
、／ｂ、・・・に対向していないときには平衡するよう
に調整されている。

従って、ダイオ−）’／／ａ、コンデンサ／２ａならび
にダイオ−（’Ｈｂ、コンデンサ／２ｂよりなるローノ
？スフイルタの出力は等しく、オペアンプ１３の出力は
ローレベルとなる。

記号７は発振器でｌメガサイクル位の発振が行なわれて
いる。コイル９０ａが突極／ＦＬ、／ｂ、・・・に対向
すると、鉄損（渦流損とヒステリシス損）により、イン
ピーダンスが減少するので、抵抗１５ａの電圧降下が大
きくなり、オペアンプ／３の出方はハイレベルとなる。

ブロック回路りの入力は、第７０図（ａ）のタイムチャ
ートの曲ｉ＃ａ　、ｘｂ、・・・となり、反転回路１３
ｄを介する入力は、曲線ＪＪ、　ａ　、　２３；　ｂ　
、・・・となる。

第μ図のブロック回路７ａ　、７ｂは、それぞれコイル
９０ｂ、９０ｃを含む上述したブリッジ回路を示すもの
である。

発振器７は共通に利用することができる。

ブロック回路７ａの出力及び反転回路／Ｊｅの出力は、
ブロック回路りに入力され、それらの出力信号は、第９
０図（ａｔにおいて、曲線２７ａ　、　２７ｂ　、　−
曲線２１ａ、２ざす、・・・として示される。

ブロック回路７ｂの出力及び反転回路／３ｆの出力は、
ブロック回路りに入力され、それらの出力信号は、第１
Ｏ図（ａ）において、曲線ノγａ、２？ｂ、・・・曲線
３０ａ、ＪＯｂ、・・・とじて示される。

曲線Ｊｊａ　、　ｘｂ　、−・・に対して、曲ｉ２７　
ａ　、　２７　ｂ　。

・・・は位相が１２０度お（れ、曲線２７ａ、２７ｂ、
・・・に対して、曲線Ｊ？ａ　、Ｊ９ｂ、・・・は位相
が７２０度おくれている。

ブロック回路りは、３相Ｙ型の半導体電動機の制御回路
に慣用されている回路で、上述した位置検知信号の入力
により端子りａ、りす、・・・、りｆより７２０度の巾
の′也形彼の１気信号が得られる論理回路である。

端子りａ、りす、９ｃの出力は、第１Ｏ図（ａ）におい
て、それぞれ曲４９３／ａ、３１ｂ、　・、曲＠３２ａ
。

３２ｂ、・・・１曲ｄ、７３　ａ　、　３３　ｂ　、・
・・として示されている端子りｄ、りθ、りｆの出力は
、第７０図（ａｌにおいて、それぞれ曲線３’Ａ　ａ　
＋　’ｊ’Ａ　ｂ　、・・・ｒ曲Ｈ，ｊ！ｆａ。

３５ｂ、・・・１曲＋娠０４　ａ　、　ＪＡ　ｂ　、・
・・として示されている。

端子りａとりｄの出力信号、端子りｂとりθの出力信号
、端子りＣとりｆの出力信号の位相差は１９０度である
。

又端子りａ、りす、９ｃの出力信号は、順次に、重畳す
ることなく、１２０度おくれ、端子’？ｄ、９θ、りｆ
の出力信号も同じく順次に１２０度おくれている。コイ
ル９０ａ、９０ｂ　、９０ｃの対向する突極／ａ、／ｂ
、・・・の代りに、第２図の回転子／と同期回転する同
じ形状のアルミニューム板を用いても同じ効果がある。

リラクタンス型の電動機は、次に述べる欠点がある。

第１に、第９０図（ａ）のタイムチャートの点線曲線弘
２で示すように、突極が磁極に対向し始める初期はトル
クが著しく大きく、末期では小さくなる。

従って合成トルクも大きいりプルトルクを含む欠点があ
る。かかる欠点を除去するには、次の手段によると有効
である。

即ち突極と磁極の対向面の回転軸の方向の巾を異ならし
める手段とする。かかる手段により対向面の洩れ磁束に
より、出力トルク曲線は第１Ｏ図（ａ）の曲線≠２ａの
ように平坦となる。

第２に効率が劣化する欠点がある。

′電機子電流曲線は、第９０図（ａ）において１曲線’
ＡＡのようになる。

通電の初期は、電機子コイルのインダクタンスにより電
流値は小さく、中央部は逆起電力により、更に小さくな
る。末期では、逆起電力が小さいので、急激に上昇し、
曲線Ｊ６のようになる。この末期のピーク値は、起動時
の電流値と等しい。この区間では、出力トルクがないの
で、ジュール損失のみとなり、効率を大巾に減少せしめ
る欠点がある。曲線≠６は１９０度の巾となっているの
で、磁気エネルギは点線ｌＡ＆ａのように放電し、これ
が反トルクとなるので更に効率が劣化する。

第３に、出力トルクを大きくすると、即ち突極と磁極数
を増加し、励磁電流を増加すると、回転速度が著しく小
さくなる欠点がある。

一般に、リラクタンス型の電動機では、出力トルクを増
大するには、第１図（ａ）の磁極と突極の数を増加し、
又両者の対向空隙を小さ（することが必要となる。この
ときに回転数を所要値に保持すると、第１図の磁極／６
ａ、／６ｂ、・・・と突極／ａ。

／ｋｌ、・・・に蓄積される磁気エネルギにより、励磁
電流の立上り傾斜が相対的にゆるくなり、又通電が断た
れても、磁気エネルギによる放［ｈ電流が消滅する時間
が相対的に延長され、従って、大きい反トルクが発生す
る。

かかる事情により、電機子電流値のピーク値は小さくな
り、反トルクも発生するので、回転速度が小さい値とな
る。

上述した第２．第３の欠点は、ブラシレスの電動機（以
降は半導体電動機と呼称する。）についても同じで、高
速、高トルク、高効率とすることが不可能となるもので
ある。

第１図（ａ）及び第２図（ａｌの展開図において、円環
部／６及び磁極／６ａ、／Ａｂ＋・・・は、珪素鋼板を
積層固化する周知の手段により作られ、図示しない外筐
に固定されて電機子となる。記号／６の部分は磁路とな
る磁心である。記号１６及び記号／６ａ、／Ａｂ。

・・・を電機子と呼称する。

突極は７個となり、等しい巾と等しい離間角となってい
る。磁極／６ａ　、　／６ｂ　、・・・の巾は突極中と
等しく、６個が等しいピッチで配設されている。

電機子コイル／７ｂ、／７ｃが通電されると、突極／ｂ
、／ｃが吸引されて、矢印Ａ方向に回転する。

３０度回転すると、電機子コイル／７１）の通電が停止
され、電機子コイル／７ｄが通電されるので、突極／ｄ
によるトルクが発生する。

回転子ｌが６０度回転する毎に、電機子コイルの通電モ
ードが変更され、磁極の励磁極性は、磁極１６ｂ（Ｎ極
）、／６ｃ（Ｓ極）→磁極／６ｃ（Ｓ極）、／６ｄ（Ｎ
極）→磁極／６ｄ（Ｎ極）、／６ｅ（Ｓ極）→磁極／Ａ
θ（Ｓ極）　、ｔｂ　ｆ（Ｎ極）→磁極／６ｆ（Ｎ極）
、／Ａａ（Ｓ極）→とサイクリックに交替されて、矢印
Ａ方向に回転子／が駆動される３相のリラクタンス電動
機となるう励磁される２個の磁極が常に異極となっている為に、非
励磁磁極を通る洩れ磁束は互いに反対方向となり、反ト
ルクの発生が防止される。

上述した洩れ磁束を更に小さくする為には、第１の相の
磁極１６ａを２個１組とし、それぞれを電機子コイルの
通電により、Ｎ、Ｓ磁極に励磁する。

それぞれの２個の磁極による洩れ磁束は、他の磁極にお
いて打消されて消滅して、洩れ磁束が無くなる。

他の磁極／６ｂ、／Ａｃ、・・・／６ｆも、それぞれ２
組の構成となり、Ｎ、Ｓ極に励磁される一個１組の磁極
となる。効果も同、様で洩れ磁束が消滅する。

この場合の突極／ａ　、　／ｂ、・・・の数は、７１個
となる。

次に、電機子コイル／７ａ　、　／７ｂ　、・・・の通
電手段について説明する。

第６図（ｃ）において、電機子コイル／７ａ　、　／７
ｃ　。

／７θの両端には、それぞれトランッスタユ。ａ、２０
ｂ及びユＯｃ昌ＺＯｄ及び２０ｅ、２０ｆが挿入されて
いる。トランジスタ２０ａ、　ａｂ　、　２０ｃ　、・
・・は、スイッチング素子となるもので、同じ効果のあ
る他の半導体素子でもよい。

直流電源正負端子ｕａ、２ｂより供電が行なわれている
。

アンド回路’ＡＪａの下側の入力がハイレベルのときに
、端子≠ａよりハイレベルの電気信号が入力されると、
トランジスタ２１）　ａ　、　Ｘ）　ｂが導通して、電
機子コイル／７ａが通電される。端子４？ｂ、４（ｃよ
りハイレベルの電気信号が入力されると、トランジスタ
２０ｃ、２０ｄ及びトランジスタコＯｅ、２．Ｏｆが導
通して、電機子コイル／７ｃ、／７ｅが通電される。ブ
ロック回路り、Ｅ、Ｆは、電機子コイル７７に＋　、　
／７ｄ　、　／”）ｆの通電制御回路で、電機子コイル
／７ａの通電制御回路と全く同じ構成のものである。

従って、アンド回路≠３ｄ、’Ａ３ｅ、１Ａ３ｆの下側
の入力がハイレベルのときに端子μｄ、≠ｅ、≠ｆに・
・イレベルの入力があると、それぞれ電機子コイル／７
ｂ　、／？ｄ　、／１ｆが通電される。

端子りは、励磁電流（電機子電流）を指定する為の基準
電圧である。端子旬の電圧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。

電源スィッチ（図示せず）を投入すると、オペアンプ＜
４Ｑａの一端子の入力は子端子のそれより低いので、オ
ペアンブリａの出力はハイレベルトナリ、トランジスタ
２０ａ、２０ｂ、・・・、、ＺＯｆが導通して、電圧が
電機子コイル／７ａ　、／７ｃ　、／７θの通電制御回
路に印加される。

抵抗、！、２ａ、、１−２ｂは、それぞれ電機子コイル
／７ａ。

／７ｃ、／７ｅ及び／７ｂ　、／７ｄ　、／７ｆの励磁
電流（電機子電流）を検出する為の抵抗である。

オペアンプｔＡＯｂについても事情は全く同じで、電源
の投入とともにブロック回路り、Ｅ、Ｆに電圧が印加さ
れる。

端子４ａの入力信号は、第１ｏ図（ａｌの位置検知信号
３／ａ、３１ｂ・・・又端子’ｉ’ｂ、４４ｃの入力信
号は、位置検知信号３２　ａ　、　３２　ｂ　、−及び
３３ａ、３３ｂ、−どなっている。

上記した曲線は同一記号で、第５図（ｂ）のタイムチャ
ートに示されている。曲線、７／ａ　、３２ａ、ＪＪａ
　。

・・・は連続しているので、それ等の境界が太線で示さ
れている。

又第９０図（ａ）の位置検知信号ＪＡａ　、　３Ａｂ、
　−、、？＜４ａ　、３ｔＡｂ　、　”’　、　、？５
ａ　、３ｊｂ　、　−は、それぞれ第６図（Ｃ）の端子
≠ｄ、弘ｅ、４？ｆに入力されている。

第５図（ｂ）には、曲線Ｊ６ａ（ＪＡｂと同じである。

）３ψａ　、　Ｊｊ　ａ　Ｔ・・・が示され、それ等は
重畳することなく連続し、境界は太線で示されている。

第５図（ｂｌの位置検知信号曲線３／ａが、第６図ｆｃ
）の端子≠ａに入力された場合について説明する。

第５図（ｂ）において、励磁電流は、点線３７ａのよう
に増大する。リラクタンス型の電動機では、インダクタ
ンスが大きいので、曲線３／ａの始端部の立上りはおそ
くなる。従って端子２ａの印加電圧を大きくする必要が
ある。高速度となるに従って、曲線、？／ａの巾は小さ
くなるので、端子２ａの電圧を対応して高電圧のものを
使用する必要がある。

励磁電流が設定値（第６図（Ｃ）の端子りの基準電圧に
より指定される。）を越えると、オペアンプ’ＡＯａの
出力がローレベルとなるので、アンド回路４’Ｊａの出
力がローレイルとなり、トランジスタ２゜ａは不導通と
なる。

従って、電機子コイル／７ａに蓄積された磁気エネルギ
は、ダイオード２／ａ、トランジスタコ。ｂ。

抵抗Ｕａを介して放電され、放電電流が所定値まで低下
すると、オペアンプＩｍａのヒステリンス特性により、
出力がハイレベルに復帰し、トランジスタ、２０ａ、２
０ｂは再び導通して、電機子電流が増大する。

基準電圧りにより規制される設定値まで増大すると、オ
ペアンプｌ１−Ｏａの出方がローレベルとなり、トラン
ジスタＪａが不導通に転化して、電機子電流が降下する
。

かかるサイクルを繰返すチヨノ・ぞ回路となり、第５図
（ｂ）の矢印３ざａの区間を経過する。

曲線Ｊ／ａの末端において、第６図（Ｃ）の端子≠ａの
入力が消滅する。従って、電機子コイル／７ａに蓄積さ
れた磁気エネルギは、トランジスタコ。ａ２０ｂがとも
に不導通となるので、ダイオード、！／ｂ→コンデンサ
４’７ａ→抵抗Ｕａ→ダイオ−１’！／ａの順で通電さ
れ、コンデンサ≠７ａを充電する。

しかし、このときすでに第５図（ｂ）の位置検知信号曲
線、？２ａが、第６図（Ｃ）の端子ｇｂに入力されてい
るので、電機子コイル／７ａの蓄積磁気エネルギは、電
機子コイル／７ｃの磁気エネルギに転化し、電機子電流
の立上り（第５図（ｂ））の点線３９ａ）を急速とする
。

コンデンサ≠７ａは、トランジスタの導通、不導通のタ
イミングの差があるときに有効であるが、必ずしも必要
なものではない。

第５図（ｂ）の点線３７ｂは、上記した電機子コイル／
７ａの磁気エネルギの放出による電流曲線である。

矢印３ざｂの巾は、点線？７ｂと点線３９ａの降下と立
上り部の巾を示している。矢印３１ｂの巾が３０度を越
えると反トルクが発生し、又トルクも減少する。高速度
となるに従って、曲線３２ａの巾が小さくなるので、矢
印３ざｂの巾も対応して小さくする必要がある。この為
には、端子Ｕａの電圧を上昇するとともに、ダイオード
弘／已により、電機子コイル／７ａの蓄積磁気エネルギ
が、電源２ａ、２ｂに流入することを防止することによ
り目的が達成される。

電源は、交流を整流した直流が使用されるので、ｔｍ子
コイル／７ａの磁気エネルギが電源に流入すると、点線
３７ｂで示す降下部の巾が大きくなり、電機子コイル／
７ｃの印加電圧も電源２ａ、２ｂの電圧となるので、立
上り部の点線Ｊ９ａの巾も大きくなる。従って、高速度
の電動機とすることが不可能となる。

当然であるが、電源電圧を上昇しても同じ目的が達成で
きるが、この手段は、実用的に問題があり、本発明によ
る手段が有効となるものである。

又出力トルクを増大する為には、第６図（Ｃ）の基準電
圧りの電圧を上昇すればよい。

以上の説明のように、本発明装置では、高速回転の限度
は、印加電圧により制御され、出力トルクは、基準電圧
（出力トルクの指令電圧）により、それぞれ独立に制御
されることが特徴となっている。

電機子コイル／７ｃの位置検知信号による制御電流の制
御は、第６図（Ｃ）のオペアンプ１ＡＯａ、アンド回路
≠３ｂのチョッパ作用により、第５図（ｂ）の点線Ｊｑ
ｂで示すように、トランジスタ２０ｃのオンオフにより
変化し、曲線、７ユａの末端において、点線のように急
速に降下する。

次に、位置検知信号ＪＪａが、第６図（Ｃ）の端子≠３
０に入力されると、電機子コイル／７ｅの通電が同様に
行なわれる。

以上のように、電機子コイル／７ａ　、　／７ｃ　、　
／７ｅは、順次に連続して通電されて出力トルクが発生
する・以上の通電のモードをＡ相の通電モードと呼称する。位
置検知信号なＡ相の位置検知信号と呼称する。

第７０図ｔａ＋の位置検知信号３ルａ　、３６ｂ、　＝
−，３１ｔａ。

３４４ｂ　、−＝　、Ｊｊａ　、３！；ｂ、−＝は、そ
れぞれ第６図（Ｃ）の端子≠ａ、ｇθ、４Ｚｆに入力さ
れ、ブロック回路り、Ｅ、Ｆに含まれる電機子コイル／
７ｂ　、／７ａ　。

／１ｆの通電を制御する。

第５図（ｂ）に１曲線３ｂａ、、？／４ａ　、３！；ｈ
が示されている。これ等は１２０度の巾で隣接し、上段
の曲線より９０度位相がお（れている。

曲線３Ａａ、３≠ａ、Ｊｊａの両端の点線部は、電機子
電流の立上りと降下部を示している。立上りと降下部の
巾は、電源正端子コａの電圧及びダイオード弘／ｂ、コ
ンデンサ≠７ｂにより規制されることは、Ａ相の場合と
同様である。

又、アンド回路’ＡＪａ　、’Ａ３ｅ　、弘Ｊｆ　、オ
ペアンプｕｂ、基準電圧端子りの電圧による各曲線の中
間部のチョッパ制御もＡ相の場合と同様である。

作用効果も又同様である。

曲線３Ａａ、、？４ｂ　、−，３１Ａｈ　、３１Ａｂ　
、・−、Ｊｒ＆　。

３！；ｂ、・・・による電機子コイル／７ｂ、／７ｄ　
、／７ｆの通電制御なり相の通電モーＰと呼称する。曲
線界ａ　、Ｊｊａ　、ＪＡａ　、・・・の電気信号をＢ
相の位置検知信号と呼称する。

本実施例のような３相の電動機は、第１相、第２相、第
３相の通電モードとなることが一般的な表現であるが、
本明細書では、２つに分離してＡ相、Ｂ相の通電モーＰ
と呼称している。

電機子コイル／７ａ　、　／７　ｃ　、　／７　ｅ及び
／７ｂ、／７ｄ　。

／７ｆをそれぞれＡ相及びＢ相の電機子コイルと呼称す
る。

第９０図（ａ）の曲線鉢は、Ａ相の電機子コイルによる
トルク曲線を示し、曲線ＩＡ５（点ａ）はＢ相の電機子
コイルによるトルク曲線を示し、両回線の合成トルクが
出力トルクとなる。又その下段の太線のトルク曲線／７
ａ　、／７ｃ　、／７ｅ　、・・・は、同一記号の電機
子コイルによるトルク曲線を示し、細線のトルク曲線／
７ｂ　、　／７（１、１１ｆは同一記号の電機子コイル
のトルク曲線を示している。

矢印の線分４１ａ、４’ｊａは、位置検知信号３コａ（
電機子コイル／７ｃによるもの）及び位置検知信号、？
ｔＡａ（電機子コイル／７ｄによるもの）によるトルク
曲線の区間を示している。

３相Ｙ型接続の半導体電動機に相似したトルク曲線とな
り、効率良く、比較的平坦なトルク特性となる特徴があ
る。

上述した説明より理解されるように、第１Ｑ図（ａｌの
位置検知信号曲線Ｊ／ａ’　、Ｊ／ｂ　、　−、曲線、
？２ａ。

３２ｂ、・・・１曲線３３ａ、　３３　ｂ　、・・・は
、電機子コイル／７ａ　、／７ｃ　、／７ｅの７２０度
の巾の通電ｉｔｉ制御を行ない、又位置検知信号曲線Ｊ
Ａａ、Ｊ６ｂ、・・・２曲線埠ａ１３＜’ｂ＋”’＋曲
＠３３；　ａ　、　３！；　ｂ　、−は、電機子コイル
／７ｂ　、　／７ｄ　、　／７ｆの７２０度の巾の通電
制御を行なっている。

出力トルク即ち電機子電流値を指定するのは、基線電圧
（第６図（ｃ）の端子蜀の電圧）のみなので、印加電圧
に無関係となる。従って、第６図（Ｃ）の゛電源端子ｊ
ａ、、２ｂのリシル電圧は余り関係がないので、整流の
為のコンデンサは小さい容量のものでもよく、又交流電
源が３相の場合には、整流コンデンサは更に小容量とな
り、電源を簡素化できる特徴がある。

上述した事情は、後述する実施例の場合にも、整流コン
デンサについて同じである。次に、コ相のリラクタンス
型電動機に本発明を通用した場合につき説明する。

第１図（ｂ）は、２相のリラクタンス型電動機の乎面図
、第２図（ｂ）は、その突極、磁権、電機子コイルの展
開図である。第１図（ｂ）において、円環部／６及び磁
極／Ａａ、／Ａｂ、・・・は、珪素鋼板を積層固化する
周知の手段により作られ、図示しない外筐に固定されて
電機子となる。記号１６の部分は磁路となる磁心である
。

磁極／Ａａ、／Ａｂには、電機子コイル／７ａ、／７ｂ
が捲着されている。他の電機子コイルは省略されて図示
していない。

外筐に設けた軸受には、回転軸ｊが回動自在に支持され
、これに回転子ｌが固着されている。

回転子ｌの外周部には、突極／ａ、／ｂ、・・・が設け
られ、磁極／Ａａ　、／Ａｂ　、−と０．／〜０．２ミ
リメートル位を空隙を介して対向している。回転子／も
、電機子／６と同じ手段により作られている。

この展開図が第２図（ｂｌに示されている。

第２図（ｂ）において、突極は７０個となり、等しい巾
と離間角となっている。磁極／Ａａ、／Ａｂ、・・・の
巾は突極中と等しく、を個が等しいピッチで配設されて
いる。

電機子コイに／７ｂ、／７ｆ　、／７ｃ　、／７ｇが通
電されると、突極／ｂ、／ｇ、／Ｃ，／ｈが吸引されて
、矢印Ａ方向に回転する。

９０度回転すると、電機子コイル／’ｌｂ、／”）ｆの
通電が停止され、電機子コイル／１ｄ、／’ｌｈが通電
されるので、突極／ｄ　、／　ｉによるトルクが発生す
る。矢印／ざａは、図示の状態よりｑｏ度回転する励磁
極性を示すもので磁極／６ｂ、／ＡｃはＮ極、磁極／６
ｆ、／６ｇはＳ極となる。かかる極性の磁化は、磁束の
洩れによる反トルクを小さくする為である。

次の９０度の回転即ち矢印／ざｂの間では、各磁極は図
示のＮ、Ｓ極性となる。０の表示は無励磁のものを示し
ている。

次の９０度の回転、その次の９０度の回転は矢印／ざｃ
、／ざｄの間の極性に磁化される。

上述した励磁により、回転子／は、矢印Ａ方向に回転し
てコ相の電動機となるものである。

各磁極間の巾は、突極中の／、５倍となっている。

又電機子コイルを装着する空間が、大きくなっているの
で、太い電線を利用することができ、銅損を減少して効
率を上昇せしめる効果がある。

リラクタンス型の電動機は、界磁マグネットがないので
、その磁束分まで磁極による発生磁束を大きくする必要
がある。従って、磁極間の空間の大きいことは重要な意
味を有するものである。

第２図（ｂ）の突極数は、７０個となり、従来周知のこ
の種のものより多い。従って、各磁極に励磁により蓄積
された磁気エネルギの放電により反トルクを発生し、出
力トルクは大きくなるが、回転速度が低下して問題点が
残り、実用化できなくなる。

しかし、本発明の手段によると、上述した不都合が除去
され、出力トルクが増大する効果のみが付加される。そ
の詳細については後述する。

第６図（ｂｌにおいて、電機子コイルに、Ｌは、第１図
（ｂ）の電機子コイル／７ａ、／７ｅ及び／７ｃ、／７
ｇをそれぞれ示し、２組の電機子コイルは、直列若しく
は並列に接続されている。

Ｎ、機子コイルに、Ｌの両端には、それぞれトランジス
タ２０ａ、２０ｂ及び２０ｃ、２０ｄが挿入されている
。

トランジスタ：ｌＯａ　、　２０　ｂ　、　２０ｃ　、
　２０ｄは、スイッチング素子となるもので、同じ効果
のある他の半導体素子でもよい。

＠流電源正負端子２ａ、２ｂより供電が行なわれている
。端子４Ｚａより７・イレベルの電気信号が入力される
と、トランジスタｍａ、２０ｂが導通して、電機子コイ
ルＫが通電される。端子ψＣより・・イレベルの電気信
号が入力されると、トランジスタ２０ｃ、２０ｄが導通
して、電機子コイルＬが通電される。

位置検知信号を得る為の手段を次に説明する。

第６図（ａ）と第６図（ｂ）の場合に、位置検知信号を
得る手段が異なる。前者の場合には、笛２図（ｂ）のコ
イル♂ａ、ｆｂが利用され、後者の場合にはコイル７ａ
、アａ、７ｂ、７ｂが利用される。

上述した各コイルは、コイル／（７ａ　、　／□ｂ　、
　９０ｃと同じ構成のものである。コイル♂ａ、♂ｂは
、突極／ａ、／ｂ、・・・の側面に対向して、電機子側
に固定されている。

コイル♂ａ、ｌｒｂは、第２図（ｂ）に示されるように
、突極／ａ、／ｂ、・・・の側面に空隙を介して対向し
、突極１ｕ１１面に対向すると、鉄損（渦流損を含み、
この損失が大きい）の為に、コイルのインピーダンスが
小さくなる。

コイルｒａ、Ｉｂは（ｎｏ　−４−ｑｏ　）度離間して
いる。コイル♂ａ、♂ｂはｊミリメートル径で９００タ
ーン位の空心のものである。

第３図に、コイルＩｔｘ、ｒｂより、位置検知信号を得
る為の装置が示されている。第３図において、コイルＩ
ａ、ｒｂ、抵抗１５ａ　、　／ｊｂ　、　１５ｃ　。

１５ｄはブリッジ回路となっている。記号７は発振回路
で、その出力周波数は／〜５メガサイクル位となってい
る。

コイルＩａ、Ｉｂは空心コイルで、固定電機子１１ｔｌ
ｌに固定され、第２図（ｂ）の突極／ａ　、　／ｂ　、
・・・に対向すると、渦流損失の為に、そのインピーダ
ンスが小さくなり、抵抗１５ａの電圧降下が大きくなる
。コイルｆａが突極に対向すると、ダイオード／／ａ、
コンデンサ／２ａよりなるローノξスフイルタにより平
滑化された電気信号が、オペアンプ／、？ａの十端子に
入力される。

抵抗／３ｂの電圧降下も、ダイオード／／ｂ、コンデン
サ／ｊｂよりなるローノξスフイルタにより直流化され
た電気信号がオペアンプ／、？ｂの十端子に入力される
。コイルｒａ、ｌｆｂが、突極に対向しないときに、ブ
リッジ回路が平衡するように調整されているので、この
ときにオペアンプ／ｊａ、／ｊｂの出力はない。コイル
Ｉｒａが突極に対向すると、オペアンプ／Ｊａの出力は
、ｉｇｏ度の巾の矩形波の出力となり、この信号が第７
０図（ｃ）のタイムチャートで、曲線７（７ａ、７０１
）、・・・とじて示されている。

抵抗１５ｃの電圧降下は、オペアンプ／、？ａ、／、？
ｂの一端子に入力されている。端子＆ａの出力が上述し
た曲線７（１）ａ、７０ｂ、・・・となり、端子６ｂの
出力は、白粉７Ｊａ　、　７Ｊｂ　、・・・となり、そ
れぞれの曲線の巾はｉｇｏ度である。

反転回路を介する端子６ｃ　、Ａｄの出力は、曲ｉ７Ｊ
　ａ　、　７３　ｂ　、　＝−及び曲線７ｑａ、７ｑｂ
、−となる。

第７０図ｆｃ）の曲線７（７ａ　、　？（７ｂ　、−と
曲線７デａ、７９ｂ、・・・の信号の合致した部分をア
ンド回路により得ると、曲線！２　ａ　、　１２　ｂ　
、・・・となる。

曲線７２ａ、７コｂ　、　・・・と曲線７０ａ　、　７
０ｂ　、　−についても同じ手段により、曲＠ｇ３ａ、
ざ３ｂ、・・・が得られる。

同様な手段で、曲線７Ｊａ　、　７２ｂ　、−と曲線７
３ａ。

７３ｂ、・・・より、曲線ざ４ａ、評す、・・・が、又
曲線７３ａ　、　７ｊｂ　、−と曲線７ｑａ、７ｑｂ、
−・−より曲線ざ！；ａ。

ざｊｂ、・・・が得られる。

以上の位置検知信号は、第６図（ａ）の回路に使用され
るものである。

次に、第６図（ｂ）の回路に使用される位置検知信号を
得る手段について説明する。

位置検知信号は、回転子／と同期回転するアルミニュー
ム回転子より得られ、この回転子が第一図（ｂｌに記号
３として示されている。記号３ａ、３ｂ、・・・は等し
いピンチで、それ等の巾が１３０度とされている突出部
である。突出部３ａ、３ｂ、・・・には、コイル７ａ、
７ａ　、７ｂ　、７ｂが対向し、渦流損失により、イン
ピーダンスが小さくなるようになっている。コイル７ａ
とア１及びコイル７ｂと５の離間角は／♂Ｏ度である。

突極Ｊａ。

Ｊｂ、・・・の巾は、７５０度より小さくても差支えな
い。ただし／１７０度位までである。

第３図のコイルｆａ、♂ｂをコイル７ａ、’７ｂと置換
すると端子６ａの出力は、第７０図（ｂｌのタイムチャ
ートの曲線７３；ａ、７ｊｂ、・・・となり、端子乙Ｃ
の出力は、曲％１７７ａ　、　７７ｂ　、・・・となる
。

コイル？ａ、Ｊ’ｂをコイル７ａ、７ｂと置換すると、
端子６ａの出力は、曲１７Ａａ　、　”）Ａ　ｂ　、・
・・となり、端子６１１１の出力は、曲線７ざａ、７ｇ
ｂ、・・・どなる。各曲線の巾はｉｓｏ度となり、７段
目と２段目及び３段目と≠段目の曲線の位相差は、それ
ぞれｉｇｏ度となり、７段目と３段目の位相差は９ａ度
である。

位置検知信号となる曲＋ｉ７ｊ　ａ　、　７ｊ　’ｂ　
、・・・及び曲線？Ａａ、７６ｂ、・・・は、それぞれ
第６図（ｂ）の端子弘ａ、μＣに入力される。又曲８９
７７　ａ　、　７７　ｂ　、　山と曲線７ｇａ、７１ｂ
、・・・は、端子弘す、！ｄに入力される。

抵抗）、２　ａ　、　ｎ　ｂの電圧降下は、電機子コイ
ルＫ。

Ｌ及び電機子コイルＭ、Ｎの電流に比例した検知制御を
する為の回路で、電機子コイルに、Ｌのものと同じ構成
となっている。

第５図（ａ）のタイムチャートに、上述した位置検知信
号曲線７５ａ、？Ａａ、・・・と曲線７７ａ、７ざａ、
・・・が同一記号で示されているので、これ等により第
６図（ｂ）の電機子コイルの通電制御の説明をする。

端子＜ｊａ、４ｔｃより、曲線？、５ａ、？Ａａの信号
が入力され１曲線？？ａと曲線７ざａは、端子弘す、４
Ｚｄより、それぞれ入力されている。

／相の電機子コイルに、Ｌの通電制御を行なう回路は、
第６図（ｃ）の回路と同一記号の部材の電機子コイルの
通電制御回路と同様に示され、又回路構成も同一なので
同じ作用効果がある。例えば。

位置検知信号曲線７５ａ　、　７６ａ　（第５図（ａ）
）による電機子コイルに、Ｌの通電波形は、第５図（ａ
ｌのタイムチャートの曲線７５ａ、？Ａａに点線２ｔＡ
ａ、）、’Ａｃ（立上り部）２ｕｂ（降下部）のように
なる。矢印２ｔｄの巾の部分は、第６図（ｂ）のオペア
ンプＱ−Ｏａ。

トランジスタ２０ａ、アンド回路≠３ａよりなるチヨン
・９回路により、基準電圧りの電圧により規制された電
機子電流となっている。

上述した通電は、電源側よりみたときに、連続した通電
となるので、これをＡ相の電機子コイルの通電と呼称す
る。他の相の電機子コイルＭ、Ｎは、端子４４ｂ　、　
４！ｄに、第ｊ図ｆａ）の位置検知信号曲線７７ａ及び
曲線７ざａがそれぞれ入力され、これ等の電気信号によ
り、電機子コイルＭ、Ｎの通電を制御する回路は、電機
子コイルに、Ｌの通電制御の回路と同一なので、ブロッ
ク回路Ｃとして示され、その作用効果も又同じである。

電機子コイルＭ、Ｈの通電は、連続した通電となるので
、これをＢ相の通電モードと呼称する。

位置検知信号７７ａ、７ざａによる電機子コイルＭ。

Ｎの通電波形は、第５図（ａ）において、曲線７７ａ。

７ｇａの始端と末端に点線で示されている。中間部では
、アンド回路弘３ｃ　、ψ３ｄとオペアンブリｂによる
チヨノ・３作用による通電となっている。

上述した通電モードをＢ相の通電モーＰと呼称する・第９０図（ｂ）の曲線ざ□ａ、ざＯｂ　、・・・は、Ａ
相の電機子コイルの通電による出力トルク曲線、又Ｂ相
の電機子コイルによる出力トルク曲線は、曲線ｒ／ａ。

ざ／ｂ・・・となる。

第６図（ｂ）のコンデンサ１Ａ７ａ、弘７ｂは前実施例
と異なり、必要な部材となる。

電機子コイルにの通電が断たれて、第５図（ａ）の点線
２４ｃｂに示すように、蓄積磁気エネルギが放電された
ときに、コンデンサ６７ａが充電され、放電電流を急速
に消滅し、この充電電圧が電機子コイルＬの通電の立上
りを急速とする。

従って、矢印２弘θの巾が小さくなり、反トルクと減ト
ルクの発生を抑止して、高速、高効率の電動機が得られ
る効果がある。コンデンサ’＋７ｂの作用効果も同様で
、矢印２’Ａｆの巾を小さくするものである。

・ＩＪオード≠／ａ、４’／ｂは上述したコンデンサ弘
７ａ、Ｍｂの充電エネルギを電源側に流入することを防
止する為のものである。

以上の説明より判るように、本実施例は、前実施例と同
様な作用効果を有するものである。

次に、第６図（ａ）の回路について説明する。第６図（
ａ）は、２相の電動機に本発明を実施した場合の例であ
る。

第６図（ａ）において、電機子コイルに、Ｌの通電制御
回路及び電機子コイルＭ、Ｎの通電制御回路Ｃは、第６
図（ｂ）の同一記号の部材と同じである。

異なっているのは、端子≠ａ　、　弘ｂ　、　！ｄ　、
　Ｉｔθより入力される位置検知信号である。

前述した第１Ｏ図（Ｃ）の位置検知信号曲線ざ２ａ　、
♂２ｂ、・・・と曲線Ｆ３　ａ　、ざ３ｂ、・・・と曲
線界ａ、ざ弘す。

・・・と曲線ざｊａ、ざｊｂ、・・・は、それぞれ端子
≠ａ。

≠ｂ、≠Ｃ９≠ｄより入力される。

従って、電機子コイルは、９０度づつ通電され、その順
序は、電機子コイルＫ　−）　Ｍ→Ｌ−＋Ｎとなる。

曲線♂２ａ、ざ、？ａ　、を弘ａ、ｇ！；ａのそれぞれ
の中央部が各磁極による最大トルクが得られる点と合致
するように、位置検知用のコイルの位置が選択されてい
る。位置検知信号曲線ざ２ａ、♂Ｊａ、評ａ。

ざｊａが、第５図（ａ）に同一記号で示されている。

第６図（ａ）において、電源が投入されたときに、端子
≠ａより曲線！２ａの位置検知信号が入力されていると
、トランジスタ２０ａ、２０ｂが導通して、電機子コイ
ルＭの通電が開始され、この曲線が第５図（ａ）に点線
２Ｊａとして示されている。

従って抵抗ｎＫ電圧降下が発生し、オペアンプ１Ａｏａ
の子端子の入力である基準電圧りの電圧を越えると、オ
ペアンプｌｌ０ａの出力はローレベルとなり、アンド回
路ｔＡＪａの出力もローレベルに転化するので、トラン
ジスタ：１．Ｏａは不導通となる。

トランジスタｌｂは導通しているので、電機子コイルＫ
に蓄積された磁気エネルギは、ダイオ−ｒＪ／ａ、抵抗
ｎを介して放電される。抵抗ｎの電圧降下が減少して、
所定値を越えると、オペアンプＩＡＯａのヒステリシス
特性により、その出力がハイレイルに復帰する。

従って、トランジスタ２０ａは再び導通して、電機子電
流が増大し、基準電圧りにより規制される電流を越える
と、トランジスタにａは再び不導通となる。

かかるサイクルを繰返すチョッパ回路が構成されている
。位置検知信号ｎ１の末端で、トランジスタ２０ａ、二
〇ｂはともに不導通となるので、電機子コイルにの蓄積
磁気エネルギは、ダイオード２１ａ、２／ｂを介して、
コンデンサ弘７を充電する。

この充電電圧により、次に通電される電機子コイルＭの
印加電圧が上昇するので、通電電流は急速に立上る。こ
のとぎに、端子弘Ｊｂに入力される第５図（ａｔの位置
検知信号曲線ざ３ａにより、電機子コイルＭに電圧が印
加されているものである。

コンデンサ≠７は小容量のものでよい。小容量のものの
方が充電電圧が急速に上昇して、電機子コイルＭの通電
の立とりが急速となり、又同時に電機子コイルにの電流
の降下部の巾（第５図（ａ）の点ｉｕｂの巾）を小さく
することができる。

電機子コイルにの立上り部は点線Ｕａにより、電機子コ
イルＭの立上り部が点線２．ｊｃにより示されている。

矢印Ｊの巾が、ｔＡＳ度を越えると、反トルクと減トル
クを発生するので、上述したように、矢印Ｊの巾を小さ
くして高速度の電動機とすることができる作用効果があ
る。

電機子コイルにの蓄積磁気エネルギが、電機子コイルＭ
の磁気エネルギに転換することにより、矢印Ｊの巾が小
さくなると考えることができる。

ダイオ−１弘／は、蓄積磁気エネルギが、電源に流入し
て、上述した作用が行なわれなくなることを防止する為
のものである。コンデンサ初を除去しても、上述した磁
気エネルギの転換を行なうことができる。

電機子コイルＭの通電は、オペアンゾｔＡ０ａ、アンド
回路’Ａ３ｃにより、電機子コイルにの場合と同様に行
なわれる。基準電圧りにより規制された電流値となるチ
ョッパ作用が行なわれるものである。

チョッパ作用による電機子電流の脈流部分は省略して図
示していない。

端子≠Ｃ，＃ａに、第５図（ａ）の位置検知信号径多ａ、ｒ！；ｈが入力されたときにも、アンＰ回路旬（。

ψ３ｄ及びオペアンプｔＡＯａによる電機子電流の制御
が同様に行なわれ、それ等の立上り部と降下部が点線で
示されている。作用効果も同様である。

従って、／方向のトルクが得られて回転する。

前述したように通電中がｑｏ度で、最大トルクの点が選
択されているので効率が最高となる効果がある。しかし
１曲線♂２ａ、！ｒｊａ、・・・の境界（太線部）に空
隙があると自起動しない不都合がある。

従って空隙がないように構成する必要がある。

本実施例は、コ相の電動機であるが、通電のモードはＡ
相のみ若しくはＢ相のみと考えてもよい。

又１つの同相の通電モードと考えることができる。従っ
て、通電制御回路が藺素化される特徴がある・次に、Ｙ型接続の３相の半導体電動機に本発明を適用し
た例について説明する。

第２図は、上述した電動機のマグネット回転子６０と電
機子コイルＡ／ａ　、　Ａｌｂ　、　Ａ／Ｃの展開図で
ある。位置検知素子となるホール素子６２ａ、Ａ２ｂ。

６２ｃは、／２０度離間して図示の位置で、電機子側に
固定され、磁極ＡＯａ、４０ｂに対向している。

ホール素子の出力は、周知の手段により増巾され、矩形
波の電気信号となる。

上述した電気信号は、３相すラクタンス電動機について
、前述したコイル９０ａ　、９０ｂ　、９０ｃと全く同
じ信号となるので、第７０図（ａ）のタイムチャートに
より詳細を説明する。

第７０図（ａ）の曲線−１５ａ　、−１−３ｂ　＋　・
・・１曲線２７ａ、２７ｂ、・・・１曲線Ｊｑａ　、２
９ｂ、・・・は、それぞれホール素子６２ａ、ＡＪｂ　
、　６Ｊｃが磁極６０ｂ（Ｓ極）の磁界内にあるときの
出力である。曲線＃ａ、、２Ａｂ、・・・曲線２ざａ＋
２ｇｂ＋”’を曲１線、？□　ａ　、　３０　ｂ　、−
・−は、それぞれの上段の電気信号を反転したものであ
る。

第７図の端子Ａ３ｈ　、ＡＪｂ　、Ａ３ｃには、それぞ
れ上記した曲線Δａ、Ｊｊｂ、・・・及び曲１％１２７
　ａ　、　２７　ｂ・・・及び曲線２９　ａ　、　２９
１）　、・・・で示される電気信号が入力されている。

各電気信号の位相差は１２０度である。ブロック回路Ｈ
は、入力された電気信号より、Ｙ型接続された半導体電
動機を駆動する為のｉｉｏ度の巾の６系列の位置検知信
号を得る為の論理回路で、周知の手取となっているもの
である。

従って、端子ＡＱａ、評す、Ａ４＜ｃの出力は、それぞ
れ第９０図（ａ）の曲ＩＮ、？／　ａ　、　３１　ｂ　
、−及び曲線３ユａ。

３２ｂ、・・・及び曲＠３３ａ、３３ｂ、・・・となる
。

端子１１Ａｄ、Ａ’ｌθｊ４ｔｆの出力は、それぞれ曲
線３ｔＡａ、、？ｔＡｂ　、　−＝及び曲線３ｊａ　、
　Ｊｊｂ　、　−及び曲線、、？６ａ、Ｊ６ｂ、・・・
の電気信号となる。

曲線、？／ａ　、　、？／ｂ　、・・・の位置検知信号
を第１の位置検知信号と呼称し、第９０図（ａ）の順次
に次の段の位置検知信号を第２．第３．・・・、第６の
位置検知信号と呼称する。

第１．第２．第３の位置検知信号は、第７図の端子弘ざ
ａ、弘ざす、４−ざＣにそれぞれ入力され、第≠。

第５．第６の位置検知信号は、それぞれ端子≠ｇｄ　。

←Ｊｅ、φざｆに入力される。

第７図の回路は、第２図の電機子コイルＡ／ａ。

６１ｂ、Ａ／Ｑの通電制御回路である。

電機子コイル４／ａ、）ランジスタＳＯａ　、ｊｏｂ。

！；Ｏｃ、３０ｄは、ブリッジ回路となり、電機子コイ
ルＡ／ｂ、トランジスタ５０ｅ　、５０ｆ　、！Ｏｇ、
　、！；Ｏｈもブリッジ回路となっている。

ブロック回路Ｇも、電機子コイルＡｒｃの上述したブリ
ッジ回路と同じ構成のブリッジ回路である。

端子／１４ｆ　ａ、≠ｇｂにノ・イレベルの電気信号が
入力されると、トランジスタＳＯａ、！；Ｏｄ及びトラ
ンジスタ５０θ、ｓｏｈが導通して、電機子コイル６／
ａ。

Ａｌｂは右方に通電される。

同様に、端子ψｇｃにハイレベルの電気信号が入力され
ると、電機子コイル６／ｃも右方に通電される。右方の
通電を正方向、左方の通電を逆方向の通電と呼称する。

従って、端子弘ざｄ、≠ざｅにハイレベルの電気信号が
入力されると、トランジスタ３０ｃ、５０ｂ及びトラン
ジスタ５０ｇ、、５０ｆが導通して、電機子コイル６／
ａ、Ａｌｂは逆方向に通電され、又端子≠ｇｆのハイレ
ベルの電気信号により、電機子コイルＡｒｃも逆方向に
通電される。

端子ψざａ、≠ざす、４’ｇｃの入力信号は、第９０図
（→の曲線Ｊ／　ａ　、　３１　ｂ　、・・・及びその
下段の電気信号及び更にその下段の電気信号となる。

端子弘ざｄ、弘ざｅ、弘ざｆの入力信号は、曲＠、？ｔ
Ａａ　。

、７ψｂ、・・・及びその下段の２系列の電気信号が入
力される。

上述した位置検知信号が、第５図（ｂ）に同一記号で示
されているので、これにより詳細を説明する。

直流電源端子ｊａ、コｂより、第７図の回路に電圧が印
加されているときに、端子ダざａに、曲線、７／ａの電
気信号が入力されると、アンド回路＋ｑａの下側の入力
（オペアンプ４Ｑａの出力）は、ハイレベルなので、ト
ランジスタ３０ａ、！；Ｏｄが導通して、電機子コイル
Ａ／ａは正方向に通電し始める。

電機子電流が増大して、抵抗Ｕａの電圧降下が、基準電
圧りを越えると、オペアンプＵａの出力がローレベルと
なり、７７１回路←りａの出力もローレベルとなる。

トランジスタ５０ａは不導通に転化する。従って、電機
子コイルＡ／ａの蓄積磁気エネルギは、トランジスタ５
０ｄ、ダイオードｊ／ｂ、抵抗）２　ａを介して放電さ
れる。放電電流が所定値以下に減少すると、オペアンプ
１ｌＯａのヒステリシス特性により、オペアンブリａの
出力はハイレベルに転化する。

凭って、トランジスタＳＯａは再び導通して、電機子コ
イル６／　ａ　（７’）電流は増大する。

増大して設定値を越えると、オペアンプ１ＡＯａの出力
は、ローレベルに転化して、電機子電流が減少する。

上述したサイクルを繰返すチヨノ・９回路となる。

電機子電流は、基準正電圧りにより規制される。

第５図（ｂ）の矢印３ざａの区間がチヨノ・２作用の行
なわれる区間となる。チヨッ・２作用による通電の脈流
は図示していない。端子ｌ−ざｂに５曲線３２ａの電気
信号が入力された場合にも、アンド回路ＩＡ９ｂ、抵抗
ｎａ、オペアンプ４Ｊａ、トランジスタ５０ｅにより、
同様なチヨノ・２作用が行なわれる。

点酬、？？ａは、電流の立上り部１点１ｔｑＪ？ｂは降
下部を示している。端子９ざＣに、曲＠３３ａの電気信
号が入力されたときにおける電機子コイル６／ｃのチヨ
ノ・２作用も同様に行なわれる。

端子１声ざｄ、ｇざｅ、！４ｆｆｆに１曲Ｈｑｔｔａ、
３！；ａ、、ｕａの電気信号が入力されると、アンド回
路≠″Ｉｄ　。

４ｔ９ｅ、φ９ｆと抵抗ｕｂの電圧降下とオペアンブリ
ｂにより、規準電圧りに対応した電機子電流のチヨノノ
ξ作用が行なわれる。

このときに、電機子コイルＡ／　ａ’　、　Ａｌ　ｂ　
、　６／　ｃは逆方向に通電される。端子４’ｆｆａの
入力信号の末端で、トランジスタ！；Ｏａ、ＳＱｄはと
もに不導通となるので、電機子コイル６／ａの蓄積磁気
エネルギは、ダイオ−）’、５／ｃ、ｊ／ｂを介して、
コンデンサ≠７０を充電するとともに、すでに通電が開
始されている電機子コイル４／ｂの正方向の通電の為の
電圧となる。

従って、電機子コイルＡ／ｂの電流の立上り部、７ｑａ
は急速となる。

又、降下部、？７ｂの降下を急速とする。

電機子コイルＡ／ａの蓄積磁気エネルギが、電機子コイ
ルＡ／ｂの磁気エネルギに転換されるので、矢印３ｇｂ
の巾が小さくなる。

このとぎに、ダイオードψＩＣがある為に、磁気エネル
ギが電源に流入することが防止されるので、点Ｈ３ｑＦ
Ｌの立上り部を急速とすることができるものである。

矢印３ざｂの巾が３０度を越えると、減トルクと反トル
クを発生するので、高速回転が不可能となる。

又同時に効率も劣化する。

高速度の回転に対応して、電源電圧を上昇し、又ダイオ
ードｔＡ／ｃが必要となる。

端子・トざａ、４’Ｊ’ｂ４ざＣの入力信号による通電
をＡ相の電機子コイルによる通電と呼称する。

端子弘ｔｄ、弘ざｅ、弘ざｄの入力信号による′電機子
コイルの通電も同様に行なわれる。この通電をＢ相の電
機子コイルの通電と呼称する。

Ｂ相の通電モーｒにおいても、曲線、７μａ、３３ａ。

ＪＡａの末端と始端部の降下と立上りの巾は、コンデン
サ≠７ｄ、ダイオード弘／ｄにより小さくすることがで
きる。

コンデンサ＋７ｃ、４７ｄは小容量のものとなるが、除
去しても差支えない。

従って、上記した通電の減少と増大は急速に行なわれる
。これ等の中間では、チヨノ・ξ作用が行なわれ、励？
ａ′ｔ！Ｌ流は基準電圧≠０の電圧により設定された値
に保持される。

各電機子コイルの正方向の通電をＡ相の同相の通電モー
ドと呼称し、逆方向の通電をＢ相の同相の通電モードと
呼称する。Ａ相の通電モードの出力トルクは、第９０図
（ａ）の曲線鉾として、Ｂ相の通電モードは点線曲線桔
として示されている。曲線ｕ４　、９６ａについて前述
したように、通電中が１２０度なので効率が上昇する。

第７図の抵抗２２ａは、Ａ相の通電モードのときの各電
機子コイルの電機子電流の検出抵抗となり、抵抗ｕｂは
Ｂ相の通電モードのときの各電機子コイルの電機子電流
の検出抵抗となるものである。

作用効果は、前述したリラクタンス型の電動機の場合に
相似したものとなる。

端子Ｊａの印加電圧を上昇すると、第５図（ｂ）の矢印
３１ｂの区間を小さくできるので、高速高トルクの電動
機が得られる効果がある。又出力トルクは、第７図の基
準電圧りの電圧により自由に独立に制御できる効果があ
る。

端子ｊａ、λｂの電圧に、大きいりゾル電圧があっても
、出力トルクに彩管を与えないので、交流を整流して直
流電源とした場合に、平滑用のコンデンサの容量を小さ
くすることができる特徴がある。

３相交流の場合には、更に小容量の平滑コンデンサとな
る特徴がある。

直流電動機は、リラクタンス型の電動機のように、電機
子コイルのインダクタンスが大きくな（・ので、高速と
することが容易である。しかし更に高速とし、反トルク
の混入することなく、効率良く使用する為に第７図の回
路が使用されるものである。

第７図の回路より判るように、Ａ相とＢ相の電機子コイ
ルに分割して通電制御が行なわれるので、制御回路が簡
素化される効果がある。

第６図（ａ）（ｂ）（ｃｌ及び第７図の回路において、
アンド回路≠？ａ　、　＋ｑｂ　、　・４９　ｆと’Ａ
Ｊａ、弘ｊ　ｂ　、−４’、？　ｆによるチヨノ・に制
御を、下側のトランジスタ（”Ｉ（７ｂ　、　Ｘｌｄ　
、！；Ｏｆ　、　３０ｈ）と２０ｂ、２０ｄ昌２Ｑｆに
行なっても同じ目的が達成される。

〔効果〕

第１の効果として、電源が単相交流の場合には、コンデ
ンサ（平滑用）の容量が、従来の技術に比較して小容量
のものでよい。

第２の効果として、３相交流を電源とする場合には、平
滑用のコンデンサ３が更に著しく小さくなるので電源が
簡素化される。

第３の効果として、電機子コイルを単相若しくはＡ相と
Ｂ相に分割して処理することにより、通電制御回路が簡
素化され、小型、廉価となる。特に、高速誘導機（エア
コンに使用されている）のイン・々−夕に比較して上記
した効果は著しい。

第ｑの効果として、基準正電圧りの電圧を変更すること
により、出力トルクが変更でき、印加電圧を高くするこ
とにより、対応して高速度高トルクとすることができる
。特に低速運転しか考えられなかったリラクタンス型電
動機の場合に有効な技術となり、その大きい欠点が除去
される。

以上の効果は、直流電動機の直流電源を構成する場合に
も同じく有効な手段となるものである。

かかる場合に、電源の構成が簡素化され、電源交流を整
流する為のダイオードブリッジ１個のみを付加すればよ
いので、慣用されているコンノ々−タに比較して著しく
小型廉価に生産することができる効果がある。

第ｊの効果として、通電制御回路は、単一の相（第６図
（ａ）の場合）若しくはＡ相とＢ相に分割されているの
で、電機子コイルの制御手段が前述したように簡素化さ
れ、電源側に逆流防止の為のダイオード、コンデンサを
付加することにより、高速、高効率の電動機を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、３相リラクタンス型の電動機の構成の
説明図、第１図（ｂ）は、λ相すラクタンス型の電動機
の構成の説明図、第２図は、同じく３相とコ相の電動機
の回転子、磁極、励磁コイルの展開図、第３図及び第を
図は、コイルより位置検知信号を得る電気回路図、第５
図は１位置検知信号曲線と励磁電流のタイムチャート、
第６図及び第７図は、電機子コイルの通電制御回路図、
第ｇ図は、３相亘流電動機のマグネット回転子と１機子
コイルの展開図、第り図は、位置検知信号を得る電気回
路図、第７０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をそれぞれ示す。／Ａ　・・・電機子、　　／６ａ　、／６ｂ　、−、／
６ｆ−磁極、ハ・・回転子、　　Ｉａ、／ｃ、・・・、
１ｇ・・・突極、　　ｊ　−・・回転軸、　　Ｋ、Ｌ、
Ｍ、Ｎ、／７ａ。／４Ｃａ、／４Ｃｂ・・・コイル９０ｂ、９０ｃより位
置検知信号を得るブロック回路、　　ｊａ、、２ｂ・・
・電源正負極、　　３・・・回転子、　　３　ａ　、　
ｊ　ｂ　、−・・、　Ｊ　ｊ・・・突出部、　　２０ａ
　、、！０ｂ　、　−、、！Ｏｆ　、３０ａ、３；Ｏｂ
　、　・、　！；０ｈ−）ランジスタ、　　４Ｊａ　、
　ＩＡＯｂ　。／、？ａ　、　ｊｊｂ　、　／３・・・オペアンプ、　
　リ・・・基準電圧端子、　　Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｃｉ、Ｇ・
・・電機子コイルの通電制御の為のブロック回路、　　
９．Ｈ・・・位置検知信号を得るブロック回路、　　Ｉ
ａ　、ｊｊｂ　。＝−、ｕａ　、易ｂ　、−，２７ａ　、２７ｂ　、　−
，２ざａ。！、ｒｂ　、・＝　、２９ａ、Ｊ９ｂ　、　・−，３０
ａ、３０ｂ、−，３／ａ　、３／ｂ　、−，３２ａ、、
？Ｊｂ、＝−，３３ａ、３３ｂ、−３≠ａ　、、７ｔＡ
ｂ　、＝−，３３ａ、３ｊｂ　、・＝、ｊＡａ　、３Ａ
ｂ　　。・・・、７（１）ａ　、７０ｂ、−・−，７／ａ、７／
ｂ　、・＝、７．２ａ　、７２ｂ　、−，７，７ａ　、
７３ｂ、−，７４’ａ　、７弘す、−，７ｊａ。Ｂｂ　、−−−，７６ａ　、７Ａｂ　、−・・、７７ａ
　、７７ｂ　、−，７ざａ、７．８′ｂ、・・・ざコａ
　、　ｇ２ｂ、−、ＩＪａ　、ざＪｂ、・・・ざｌＡａ
、ｆｆ４（ｂ、・・・、♂ｒａ、ざｊｂ　、・・・位置
検知信号曲線、　　ｌＡ２，１Ａ２ａ、４１．’Ａ３；
、Ｉ□ａ　、ざ（：ｌｂ、−、ざＩａ、ざｌｂ、・・・
トルク曲線、　　’ＡＡ　、　’４６　ａ・・・電機子
電流曲線、

Claims

【特許請求の範囲】

（１）３相のリラクタンス型を含む直流電動機において
、時間的に重畳しない連続した電気角で１２０度の巾の
位置検知信号の配設されたＡ相の位置検知信号ならびに
、これ等と電気角で６０度の位相差のある位置検知信号
の配設されたＢ相の位置検知信号が得られる位置検知装
置と、第１の相、第２の相及び第３の相の電機子コイル
の両端に挿入された第１群及び第２群の半導体スイッチ
ング素子をＡ、Ｂ相の位置検知信号により導通制御を行
なって、それぞれＡ相の電機子コイルとＢ相の電機子コ
イルに、所定の順序の通電制御をして、１方向の出力ト
ルクを発生せしめる第１の通電制御回路と、Ａ相、Ｂ相
の電機子コイルにそれぞれ第１、第２のダイオードを介
して供電する直流電源と、第１群の半導体スイッチング
素子のみ若しくは対応する電機子コイルを含んで逆接続
されたダイオードならびに第２群の半導体スイッチング
素子のみ若しくは対応する電機子コイルを含んで逆接続
されたダイオードと、Ａ相、Ｂ相の電機子コイルの電機
子電流をそれぞれ検知して、電機子電流に比例する第１
、第２の検知電圧を発生せしめる第１、第２の電機子電
流検知回路と、第１、第２の検知電圧が設定値を越えて
増大すると、対応する１個の半導体スイッチング素子を
不導通に転化し、電機子コイルに蓄積された磁気エネル
ギを逆接続されたダイオードと導通している他の１個の
半導体スイッチング素子を介して放電し、放電電流が所
定値以下に減少すると、不導通に転化している半導体ス
イッチング素子を再び導通して、電機子電流を設定値に
保持するチョッパ回路と、位置検知信号により通電制御
が行なわれている電機子コイルが、該位置検知信号の末
端において、通電が停止されたときに、電機子コイルに
蓄積された磁気エネルギが逆接続されたダイオードを介
して直流電源に帰還されることを第１、第２のダイオー
ドにより阻止して、次に通電されるべき電機子コイルの
蓄積磁気エネルギに転換せしめる第２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電動機。
（２）２相のリラクタンス型の電動機において、時間的
に重畳しない電気角で１５０度位の巾で互いに１８０度
の位相差のある位置検知信号が配設されたＡ相の位置検
知信号ならびに、これ等と電気角で９０度の位相差のあ
るＢ相の位置検知信号が得られる位置検知装置と、第１
の相及び第２の相の電機子コイルの両端に挿入された第
１群及び第２群の半導体スイッチング素子をＡ、Ｂ相の
位置検知信号により導通制御を行なって、それぞれＡ相
の電機子コイルとＢ相の電機子コイルに、所定の順序の
通電制御をして、１方向の出力トルクを発生せしめる第
１の通電制御回路と、Ａ相、Ｂ相の電機子コイルにそれ
ぞれ第１、第２のダイオードを介して供電する直流電源
と、第１群の半導体スイッチング素子と対応する電機子
コイルを含んで逆接続されたダイオードならびに第２群
の半導体スイッチング素子と対応する電機子コイルを含
んで逆接続されたダイオードと、Ａ相、Ｂ相の電機子コ
イルの電機子電流をそれぞれ検知して、電機子電流に比
例する第１、第２の検知電圧を発生せしめる第１、第２
の電機子電流検知回路と、第１、第２の検知電圧が設定
値を越えて増大すると、対応する１個の半導体スイッチ
ング素子を不導通に転化し、電機子コイルに蓄積された
磁気エネルギを逆接続されたダイオードと導通している
他の１個の半導体スイッチング素子を介して放電し、放
電電流が所定値以下に減少すると、不導通に転化してい
る半導体スイッチング素子を再び導通して、電機子電流
を設定値に保持するチョッパ回路と、位置検知信号によ
り通電制御が行なわれている電機子コイルが、該位置検
知信号の末端において、通電が停止されたときに、電機
子コイルに蓄積された磁気エネルギが逆接続されたダイ
オードを介して直流電源に帰還されることを第１、第２
のダイオードにより阻止するとともに、これらを第１、
第２のコンデンサに充電して保持し、次に通電されるべ
き電機子コイルの蓄積磁気エネルギに転換せしめる第２
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
電動機。
（３）２相のリラクタンス型の電動機において、時間的
に重畳しない連続した電気角で９０度の巾の位置検知信
号が配設された単相の位置検知信号が得られる位置検知
装置と、第１の相及び第２の相の電機子コイルの両端に
挿入された第１群及び第２群の半導体スイッチング素子
を単相の位置検知信号により導通制御を行なって、第１
の相及び第２の相の電機子コイルに所定の順序の通電制
御をして、１方向の出力トルクを発生せしめる第１の通
電制御回路と、第１の相及び第２の相の電機子コイルに
帰還防止ダイオードを介して供電する直流電源と、第１
群の半導体スイッチング素子と対応する電機子コイルを
含んで逆接続されたダイオードならびに第２群の半導体
スイッチング素子と対応する電機子コイルを含んで逆接
続されたダイオードと、各電機子コイルの電機子電流を
それぞれ検知して、電機子電流に比例する検知電圧を発
生せしめる電機子電流検知回路と、検知電圧が設定値を
越えて増大すると、対応する１個の半導体スイッチング
素子を不導通に転化し、電機子コイルに蓄積された磁気
エネルギを逆接続されたダイオードと導通している他の
１個の半導体スイッチング素子を介して放電し、放電電
流が所定値以下に減少すると、不導通に転化している半
導体スイッチング素子を再び導通して、電機子電流を設
定値に保持するチョッパ回路と、位置検知信号により通
電制御が行なわれている電機子コイルが、該位置検知信
号の末端において、通電が停止されたときに、電機子コ
イルに蓄積された磁気エネルギが逆接続されたダイオー
ドを介して直流電源に帰還されることを帰還防止ダイオ
ードにより阻止して、次に通電されるべき電機子コイル
の蓄積磁気エネルギに転換せしめる第２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電動機。