JPH0217890A - 直線的なトルク特性のリラクタンス型電動機 - 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〕 一般の直流機より小型で高速高トルクの動力源として使
用されるものである。特に、トルク特性がトルクを指定
する電気信号に対して直線的に変化することが必要な場
合に利用されるものである。

〔従来の技術〕

公開された技術としては、特開昭Ａ／　−１６１９１３
号がある。

〔本発明が解決しようとしている課題〕リラクタンス型
の電動機は、高トルクであることは周知である。しかし
高速とならない欠点のあることも知られている。

本件出願人による特願昭ｔＯ−２ｔ９ｊ２０号に開示さ
れた技術により、高トルクで高速とすることができる。

一般の直流機は、入力電流に比例して、直線的にトルク
が増大しているので、トルクの制御に好都合で、精度の
高いサーＩ装置を作る場合等に有効である。

リラクタンス型の電動機は、上述したように、直流電動
機に比較して、速度と出力トルク特性はすぐれているが
、入力電流と出力トルクは、第１図（ａ）（ｂ）に示す
ように、その初期において直線性が失なわれる問題点と
なる課題がある。

〔課題を解決する為の手段〕

出力トルク即ち励磁コイルの通電電流を指定する基準電
圧源の電圧な■としたとき、■が零から増大すると、対
応して励磁電流も増大して出力トルクが増大されるが、
所定の電圧ｖ０までは、励磁電流の次乗にほぼ比例して
出力トルクが増大し、ｖ。

を越えると直線的に増大する。

出力トルクの全区間を直線的に増大せしめる為に、次の
手段が採用されている。

零からＶ。までは、出力が非直線的に増大し、ｖ。

を越えるとＶに比例する出力の得られる第７図示の電気
回路が付加される。この電気回路の出力と位置検知信号
を乗算する乗算回路の出力即ち位置検知信号の高さを該
電気回路の出力に比例するように変更する。

乗算回路の出力に対応した励磁電流を各相の励磁コイル
に通電することにより目的が達成され、出力トルクは全
区間において通電電流に対して、直線的に増大する。

〔作用〕

出力トルクを指定する基準電圧がｖｏを越えるとＶに対
応した通電されるので、電流対出力トルクは、直線的と
なり、ｖ。以下では、ＲＯＭに予め書き込まれたメモリ
を読み出して、これに対応した通電となるので、電流対
出力トルクは、同じく直線的となる。

従って、出力トルクの全区間において、通電電流と出力
トルクの直線性が保持される作用がある。

又、出力トルクを指定する為の励磁電流の大きさを、エ
ネルギ損失のないインダクタンスによる制御を行なって
独立に処理している。従って、磁極の大きいインダクタ
ンスは出力トルクに有効に利用されている。通電中を電
気角でｌざ０度内とし、設定された通電波形とする為に
、電源電圧を高くして、磁気エネルギを電源に環流して
高速度とする為の目的を達成している。

以上の説明のように、電源電圧は、励磁電流と無関係と
した為に高い電源電圧を利用して、通電電流曲線の立上
りが急峻となり、又大きい蓄積磁気エネルギは、高い電
源電圧に急速に環流して、急速に放電できる。

又励磁コイルの通電区間は、電気角で１１０度以内とな
るようになっているので、上述した作用と併せて、高速
高トルクのリラクタンス型電動機のすぐれた特性を併せ
て保持している。

〔実施例〕

次に、第１図以下につき本発明による実施例の詳細を説
明する。各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。

第１図（、）は、周知の２相のリラクタンス型電動機の
トルク特性を示すものである。

第１図（ａ）において、よこ軸は、通電電流値で、たて
軸は出力トルクで、曲線２ａ、、２ｂのようになる。曲
線２ｂの区間（ａ点までで、このときの出力トルクはｂ
である。）は、電流のほぼ次乗に比例して増大し、ａ点
をすぎると直線的に増大する。この理由については後述
する。

第１図（ｂ）は、曲線λｂの区間を拡大して示したもの
である。この区間の説明は後述する。

上述したトルク特性のリラクタンス型電動機の１つの例
として、λ相のりラフタンス型電動機を、第２図以下に
つき、次に説明する。

第３図、第す図示の記号ｒａ、♂ｂ、りａ、りｂは、位
置検知素子となるコイルである。以降の角度表示はすべ
て電気角で表示する。

コイルＩａ、Ｉｂは／１０度離間し、フィルタａ。

りｂはコイルＩａ、ｒｂより、それぞれｑＯ度度量間て
いる。

コイルはｊミリメートル径で１００ターン位の空心のも
のである。

第２図に、コイルｒａ、Ｉｂより、位置検知信号を得る
為の装置が示されている。第２図において、コイ、ＩＩ
／ｒａ、ｒｂ、抵抗／３ａ、１５ｂ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／〜
よメガサイクル位となっている。

コイルざａ、ｆｂは空心コイルで、固定電機子側に固定
され、第１図の突極／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（なり、抵抗
／ｊａ若しくは抵抗ｌｓｂの電圧降下が大きくなる。

コンデンサ／２ａ、ダイオ−ｐ　／／　ａよりなるロー
）ｅスフイルタにより平滑化された抵抗１５ａの電圧降
下はオペアンプ１３の子端子に入力される。

コンデンサ／２ｂ、ダイオード／／ｂよりなるローパス
フィルタによる抵抗１３ｂの出力は、オペアンプ／３の
一端子の入力となっている。

オペアンプ／３　、１３　ｔ）はリニヤ増巾器となって
いるので、端子／Ｊａの出力は次のようになる。

第を図のグラフにおいて、突極／ｂの両側に、コイルｒ
ａ、１ｂが対向していると、第２図の抵抗／ｊａ、／ｊ
ｂの電圧降下は等しいので、端子／、？ａの出力はアー
スレベルとなる。第６図の突極／ｂが矢印Ａ−／方向に
移動すると、オペアンプ１３の＋端子の入力は減少し、
一端子の入力が増大するので、端子／ｊａの出力はアー
スレベルに保持される。

オペアンプ／ＪＴ）の子端子の入力は増大し、一端子の
入力は減少するので、端子／ｊｃの出力が増大する。

コイルｙｂが、突極／ｂに完全に対向すると、コイルＪ
’ａは突極ｌｂより完全に離脱する。このときの端子／
Ｊｃの出力が最大となり、その後は、この値を保持する
。

コイルｒｂの中心が、突極／ｂの左端に対向するときに
は、コイル♂ａの中心は突極／ａの右端に対向するので
、端子／Ｊｃの出力はアースレベルとなる。次に、突極
／ａが、矢印Ａ−／方向に移動すると、コイルｒａは完
全に突極／ａに対向するので、端子／ｊａの出力は増大
し、端子／３ｃの出力は、アースレベルに保持される。

以上の説明のように、回転子／が回転するに従って、ｉ
ｒｏ度毎に端子／Ｊａ、／ｊｃの出力は交替し、その出
力は、第を図の曲線２１のようになる。

曲線２ｔの両端の立上りと降下部は漸増、漸減するもの
であるが、この程度は、コイル♂ａ、ｒｂの径を変更す
ることにより、自由に選択できる。

コイルｒａ、ｒｂの対向する突極の代りに、回転子／及
びその突極と同形のアルミニューム板を作り、回転子ｌ
と同期回転せしめ、アルミニューム板の突出部とコイル
ｆｆａ　、　Ｊｏｂの面を対向せしめると、渦流損が増
大するので、位置検知信号の出力が大きくなる。又、こ
のときに、突出部のコイル面と対向する部分の形状を第
６図の曲線二のように変形すると、オペアンプ１３ｂの
出力は、曲線２−１ａのように非対称とすることができ
る。かかる位置検知信号が必要な場合を次に説明する。

リラクタンス電動機のｌ相の出力トルクは、−般に左右
対称でないので、後述するように、位置検知信号を曲線
Ｕａのように、非対称として、出力トルクを調整するこ
とにより、リプルトルクの制御を行なうことができるも
のである。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１図（ａ）について説明したように、出力ト
ルクと通電電流の直線性が失なわれることである。

第２に、第７図のタイムチャートの点線曲線２９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。

第５図は、突極ｌａと磁極／６ａとの間の磁気吸引力の
発生する状態を図示したものである。

突極／ａの巾（図面の上下方向の巾）は、磁極／Ａａの
巾より太き（されている。他の突極と磁極も同じ構成と
されているので、突極／ａと磁極１６ａについて、その
出力トルクの説明をする。

突極／ａを矢印Ａ−／方向に駆動するトルクは、矢印Ｊ
及び点線矢印で示す磁束である。この大きさは、突極／
ａと磁極／Ａａの対向面積が小さいとき即ち初期は大き
く、末期では小さくなる。従って出力トルクは非対称と
なる。例えば、第７図の曲線２９のようになる。しかし
矢印に、Ｌで示す磁力線は、初期は少なく、末期が多く
なるので、両者の対向の初期より末期の方がトルクが増
大する。

従って、出力トルク曲線はほぼ対称形となり、第７図の
点線２ｑａの曲線となる。

他の突極と磁極との間にも同じ手段が採用されているの
で、出力トルクも対称形となる。かかるトルク曲線が、
第７図のタイムチャートで、曲線３２ａ、３２．ｂ、・
・・とじて示されている。又第を図で説明したように、
位置検知信号を曲線２２ａのようにして、この信号電圧
に比例した励磁電流とすると、曲線２ｑ（第７図）で示
すトルク曲線を対称形とすることができ、リプルトルク
が減少される効果がある。

第３に効率が劣化する欠点がある。励磁電流曲線は、第
７図において、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ψ６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。曲線弘６は１１０度の巾となっているの
で、磁気エネルギは点線弘６ａ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。

第弘に、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Ｋ、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、後述する第３図の磁極と突極の数を増加し
、又両者の対向空隙を小さく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３図の磁極／
Ａａ、／Ａｂ、・・・に蓄積される磁気エネルギにより
、電磁子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電電流が消滅す
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１の欠点即ちトルク特性の直線性が失なわれ
る理由は、実測によると次の点にある。

第５図に示すように、出力トルクは矢印Ｊ、Ｋ。

Ｌに示す洩れ磁束によるものが大部分である。

洩れ磁束は、磁極／＆ａと突極／ａが磁気的に飽和する
と増大する。従って、初期の電流値（第１図（ａ）のａ
点より小さい区間）では、はぼ次乗曲線となる。ａ点の
電流値が磁束の飽和する電流値である。ａ点を越えると
洩れ磁束が急増するので、出力トルクが直線的な特性と
なるものである。

第３図において、円環部１６及び磁極／６ａ、／６ｂ。

・・・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
１６０部分は磁路となる磁心である。

磁極／６ａ、／Ａｂには、励磁コイル／７ａ、／７ｂが
捲着されている。他の励磁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ｔが回動自在に支持され
、これに回転子／が固着されている。

回転子ｌの外周部には、突極／　ａ　＋　／　ｔ）　＋
・・・が設けられ、磁極／Ａａ、／Ａｂ、・・・と０．
／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。

本実施例は、内転型であるが、外転型として構成するこ
とができる。第３図の展開図が第グ図に示されている。

第≠図において、突極は７０個となり、等しい巾と等し
い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。

励磁コイル／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。

１０度回転すると、励磁コイル／７１）、／７ｆの通電
が停止され、励磁コイル／７ｄ、／７ｈが通電されるの
で、突極／ｄ、１１によるトルクが発生する。

矢印／ｌａは、図示の状態より９０度回転する励磁極性
を示すもので磁極／Ａ　ｂ　、　／Ａ　ｃはＮ極、磁極
／６ｆ。

１６ｇ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ｌ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？０度の回転は矢印／ｇｃ
、／ざｄの間の極性に磁化される。

上述した励磁により１回転子／は、矢印Ａ−／方向に回
転して２相の電動機となるものである。

上述した励磁コイルの通電制御の為の電気信号は位置検
知素子より得られるものである。本実施例では、コイル
Ｉａ、Ｉｂ、りａ、りｂが使用されている。

上述した位置検知信号は、第２図の回路の端子／、？ａ
、／Ｊｃより得られる。第２図のコイルざａ。

ｌｒｂをりａ、りｂとして置換えると、９０度位相の異
なる位置検知信号が得られる。従って、位置検知信号は
、第７図のタイムチャートにおいて、曲線２！ｉ　ａ　
、　−Ｚ５　ｂ　ｅ・・・及び曲線！ａ、２Ａｂ、・・
・とじて示されている。両者の位相差は９０度である。

曲線２７ａ　、　２７　ｂ　、　−及び曲ｌ／ｓ２ざａ
　、２１ｂ、　＝−は、曲線Ｊａ、Ｈｂ、・・・及び曲
線！ａ　、易ｂ　、・・・とそれぞれｉｒｏ度の位相差
がある。

曲、１１２５ａ　、　Ｈｂ　、　−と曲線２７ａ　、　
２７　ｂ　、　−の位置検知信号により、励磁コイル／
７ｃ、／７ｇと励磁コイル／’７ａ、／７ｅを通電し、
曲＠２Ａ　ａ　、　２１＋　ｂ　、　−と曲線２１　ａ
　、　２１　ｂ　、・・・の位置検知信号により、励磁
コイル１７ｂ、１７ｆと励磁コイル／７ｄ゛、／７ｈを
通電することによりコ相のリラクタンス電動機として回
転トルクが得られるものである。

次に励磁コイルの通電制御手段について説明する。

第ｉｏ図において、励磁コイルＡ、Ｂは、第≠図の励磁
コイル／７ａ、／７ｅ及び／７ｃ、／７ｇをそれぞれ示
し、２組の励磁コイルは、直列若しくは並列に接続され
ている。

励磁コイルＡ、Ｂの両端には、それぞれトランジスタ１
０ａ、１０ｃ及び１０１）、１０（ｈが挿入されている
。トランジスタ１０ａ　、　１０ｂ　、　ｌＯｃ　、　
１０ｒｌ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６ｔｔｓ、Ａｌｂより供電が行なわれ
ている。

７７１回路６！；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１０ａ、ｌｏＣが導通して、励磁
コイルＡが通電される。アンド回路Ａ、Ｓｂ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１０ｂ、
１０ｄが導通して、励磁コイルＢが通電される。

端子ｊ／ａ、ｊ／ｂには、第２図の端子／３ａ、／３ｃ
の出力がそれぞれ入力されている。

本実施例においては、コイルｆａ、♂ｂ、９ａ。

りｂは、突極／　ａ　、　／　１）　＊・・・の側面に
対向し、珪素鋼板の銅損、ヒステリシス損により位置検
知信号が得られている。前述したように突極／ａ、／ｂ
、・・・と同形のアルミニューム板を積層して、各コイ
ル面をこれに対向すると、よりＳＮ比のよい電気信号を
得ることができる。

端子！；／ａ、！；／ｂの入力は、矩形波に、増巾回路
ＡＩＩａ、Ａｕｂにより整形されて、アンド回路６５ａ
。

Ａｊｔ＋の入力となっている。

第１０図（ａ）の端子Ｓ♂ａより出力トルクを指定する
電圧が入力されている。従って、乗算回路ｓｒの出力は
、第２図の端子／３ａ、／３ｃの電気信号と相似し、し
かも端子ｊＪ’ａの入力により高さの異なる電気信号と
なる。

オペアンプ５７の子端子には、第１０図の抵抗？（７ａ
の電圧降下即ち励磁電流の検出電圧が入力されている。

第２図のタイムチャートは、励磁コイルＡを流れる電流
曲線を示すものである。

第ｒ図の点線曲線ＩＡざは、第７図の位置検知信号Ｕａ
に、乗算回路、５５の端子！、Ｌａの入力電圧を乗算し
たものを示している。

第１０図の反転回路３Ｓの入力はローレベルなので、ア
ンド回路６ｊａの入力が）・イレベルとなっている。

このときに、端子ｊ／ａに位置検知信号が入力されると
、アンド回路Ａｊａの上側の入力もノ・イレベルとなる
ので、その出力がノ・イレＲルとなり、トランジスタ１
０ａ、１０ｃが導通する。

抵抗？（７ａの電圧降下が、励磁コイルのインダクタン
スにより漸増し、第ｒ図の曲線弘ｑａに示すように励磁
電流が増大する。

オペアンプ５７の子端子の入力電圧が、一端子のそれ即
ち第ｒ図の曲線ａｔを越えると、オペアンプ３９の出力
はハイレベルに転化し、この信号の始端部の微分・ぞル
スが、微分回路３７ａにより得られる。

この微分パルスにより、単安定回路５６が付勢され、そ
の出力が短時間だけ、）・イレペルとなるので、反転回
路３！；の出力が対応する時間だけローレベルに転化し
て、トランジスタ１０ａ、１０ｃを不導通とする。

従って、励磁コイルＡに蓄積された磁気エネルギは、ダ
イオード６７ｂ、電源、抵抗７０ａ、ダイオ−ｒ６７ａ
を介して放電され、この曲線が第を図で曲線弘９ｂとし
て示される。

電源を充電する形式となっているので、印加電圧を高く
することにより、曲線仰すは急速に降下する。又曲線弘
ｑａの上昇も急速となる。短時間後に、単安定回路５６
の出力はローレベルに復帰するので、７７１回路Ａｊａ
の出力もハイレベルとなり、励磁コイルＡの通電が開始
され、この通電曲線が第１図で曲線ｔＡ９ｃとして示さ
れる。

上述した通電サイクルが繰返され、位置検知信号曲線ａ
ｇの右端で通電が停止する。

通電曲線は、位置検知信号に相似した形となり、端子ｓ
ｇａの入力により通電電流を制御できる。

第を図の点線間の矢印弘７が、単安定回路３６０ノ・イ
レペルとなる時間巾である。オペアンプＳ７は少しヒス
テリシス特性を有するものがよい。この特性を利用する
と、微分回路ｊ７ａを除去することができる。

全く同じ事情で、端子Ｓｌｂより入力される位置検知信
号により、トランジスタ１０ｂ、１０ｅＬが制御されて
、励磁コイルＢの通電が制御され、同形の通電曲線とな
る。端子３１ａの入力によりその大きさを変更できるこ
とも同様である。以上の説明より判るように、／相の電
動機として回転する。

第ｉｏ図の励磁コイルＡ、Ｂは、第≠図の励磁コイル／
７ｔｌ　、　／７ｆ及び励磁コイル／’ｌｄ、／７ｈを
それぞれ示すものである。２組の励磁コイルは、直列若
しくは並列に接続されている。

コイルタａ、りｂによる位置検知信号は、第７図の曲線
２４　ａ　、易す、・・・及び曲線２ざａ、２．ざす、
・・・となっている。

かかる位置検知信号は、第１０図のアンド回路６５ａ、
訂す１乗算回路、！；♂、オペアンプ５７等と全く同じ
構成の電気回路の端子３／ａ、ｊ／ｂに対応するものに
入力される。このときのアンド回路６！；ａ、６！；ｂ
に対応するアンド回路の上側の入力信号が、第７図の曲
線２１ｈ　ａ　、　２４　ｂ　、−及び曲線２１ｈ、２
ざす。

・・・を矩形波に整形したものとなっている。かかる制
御回路の７７１回路Ａｊａ、Ａｊｂに対応する回路の出
力を、端子１，９ａ、６９より入力せしめて、トランジ
スタ１０ｅ　、１０ｇ、ＩＯ！　、／□ｈのオンオフを
制御して、全く同様に励磁電流の制御を行なうことがで
き、その作用効果も又同じである。

端子７０ｃは、抵抗７０ｂの電圧降下即ち励磁電流の検
出端子となり、又端子Ｓｇａの電圧は共通に利用できる
。

ダイオード６７θ、６７ｆ、・・・の作用も同じである
。

従って、２相のリラクタンス型の電動機として回転子／
は回転するものである。

励磁コイルＡ、Ｂによるトルクは、第７図の曲線３２ａ
、３２ｂ、・・・とじて、又励磁コイルＡ、Ｂによるト
ルクは、曲線３３ａ、３３ｂ、・・・となり、合成トル
クが出力トルクとなる。

本発明装置の特徴は次の点にある。

第１に、出力トルクは、端子Ｓ♂ａの電圧により規制さ
れて、印加電圧に無関係である。印加電圧は、磁気エネ
ルギの急速な蓄積と放出に効果を挙げている。

リラクタンス型の電動機は、高トルクとすると、大きい
磁気エネルギの蓄積があるので、回転速度が著しく低下
する。しかし位置検知信号に相似した通電が強制的に印
加電圧を大きくすることにより出来るので、反トルクの
混入と、電流の立上りのおくれが除去される。

従って高速高トルクの電動機が得られ、有効な技術が供
与できる効果がある。

第２に、／Ｊ’（７度の通電の初期と末期は電流値が小
さく抑止されているので第７図の通電曲線を乙について
前述した効率の低下が防止でき、一般の直流機と同等な
効率の得られる効果がある。

上述した理由により、前述した第２．第３．第弘の欠点
が除去される。

本発明の要旨の第１の欠点の除去は、次に説明する手段
により除去される。

第１図（ｂ）において、曲線２８部は、出力トルクが直
線的に、通電電流に比例して増加する部分で、曲線２ｂ
部は、通電電流のほぼ次乗に比例して出力トルクが増加
する部分である。

理論的には、曲線２ｂは次乗曲線となる筈であるが、商
品化された電動機では若干異なることが事実である。

又曲線２ａと２ｂの境界点（ａ点がその電流値、ｂ点が
その出力トルクを示している。）も、電動機の構成の差
により移動する。この境界の電流値は、磁極が磁気的に
飽和した点であることは、実になると、０点即ちｈ点の
出力トルクとなり、電流が更に増大して、ｆ点、ａ点と
なると、出方トルクは、それぞれｇ点及びｂ点の出力ト
ルクとなる。直線Ｕａを下方に延長した曲線を２０とす
ると、ｊａ、コＣは直線となる。

前述した出力トルクを指定する電圧（第７０図の端子Ｓ
♂ａの入力電圧）を直線的に増加しないように制御する
電気回路を利用し、該電気回路の入力電圧（以降はＶと
表示する。）が直線的に増大したときに、端子３ｇａの
入力電圧を非直線的に増大せしめることにより、出力ト
ルクは、基準電圧Ｖに正比例するものとすることができ
る。

例えば、■は、１点と０点の距離であるが、上述した電
気回路の出力即ち端子３１ａの入力電圧が０点とｄ点の
距離の電流値に対応するものとなるようにすればよい。

１点のＶは零なので、電気回路の出力即ち端子Ｓざａの
入力電圧は零となるようにされる。

又ｇ点のＶは、１点とｇ点の距離であるが、電気回路の
出力即ち端子Ｓ♂ａの入力電圧は０点とｆ点の距離の電
流値に対応するものとなるようにされる・ 上述した関係を満足するように、端子Ｓ♂ａの入力電圧
とＶを電気回路により変換することにより、基準電圧Ｖ
と出力トルクを直線的な比例関係とすることができる。

上述した電気回路の実施例を第り図につき説明する。第
２図において、端子Ａ／ａより、出力トルクを指定する
基準電圧■が入力され、端子ｓｇｂの出力は、第１０図
の端子３ｇａに入力されている。

端子Ａ／ａの入力は、トランジスタ３；２ｂ、抵抗Ｊ。

ｂを介して端子Ｓｌｂの出力となり、同時に又Ａ−り変
換回路ＡＪａ、ＲＯＭ（リーｒオンメモリ回路）６３、
Ｉ）−Ａ変換回路ＡＪｂ、）ランラスタ３２ａ、抵抗３
０ａを介して端子、ｔ、ｒｂの出力となっている。

端子６２ａには、ｖｏの電圧が入力されている。

ｖｏは第１図（ｂ）のａ点の電圧で、トルク曲線が、次
乗曲線２ｂから直線部２ａに転化する点の電流値に対応
する端子３１ａの入力電圧を示している。

端子Ａ／ａの入力電圧Ｖがｖｏに達するまでは、オペア
ンゾロ２の出力はローレ４ルとなっているので、トラン
ジスタ、ｔＪｂは不導通に、トランジスタ５２ａは導通
している。

Ｖがｖｏを越えると、オペアンプＡコの出力がノ・イレ
ペルとなるので、トランジスタｊ２ａ、ｊ２ｂの導通、
不導通が交替される。

従って、Ｖ　＞　Ｖｏのときには、トランジスタ！；２
ｂを介する出力が端子ｊｅｔ）より得られ、ｖ　＜　Ｖ
ｏのときには、トランジスタ５コａを介する出力が端子
３Ｊｂより得られる。

ｖ　＜　ｖｏの場合を説明する。

このときに、端子６／ａの入力電圧（基準電圧）■は、
Ａ−Ｄ変換回路６Ｊａにより、Ｏから■。まで、例えば
１００分割され、それぞれの部分に対応するデジタル化
された電気信号が出力され、ＲＯＭＡ、？に入力される
。

ＲＯＭＡ３には、ｉｏｏ番地のメモリがある。上述した
１００分割されたデジタル化された電気信号は／　−、
−１００番地のメモリを読み出す為のものとなっている
。

ＲＯＭ６Ｊの／番地のメモリはＶ＝Ｏに対応するもので
、Ｄ−Ａ変換回路ｔ３ｂの出力も零となっている。

１００番地のメモリは、Ｖ＝Ｖｏに対応するもので、Ｄ
−Ａ変換回路ＡＪｂの出力はＶ。となるようになってい
る。

可変抵抗３０ａ、３０ｂは、トランジスタ３２ａを介し
て読み出された電気信号とトランジスタ３；ｊｂを介す
るｖｏの電気信号を等しい値に調整する為のものである
。

第１図（ｂ）のＱ、ｇ点の番地をそれぞれ例えば／Ｓ番
地、ｗ番地とすると、ＲＯＭ６３より読み出されたメモ
リをＤ−Ａ変換回路Ａ３ｂによりアナログ量に変換され
た電圧は、第７図（ｂ）の０点とｄ点及び０点とｆ点の
距離（電流値）が得られる端子！；５ｂ（第１０図の端
子Ｓざａに接続されている。）の出力電圧となるように
、ＲＯＭ６３の各番地のメモリが書き込まれているもの
である。この書き込みの信号は、実測のデータにより行
なわれている。

以上の説明より判るように、端子Ａ／ａの入力基準電圧
に正比例して、第１図（ｂ）の曲線コｃに従って出力ト
ルクが増大し、ａ点を過ぎると、曲線ｊａに従って出力
トルクが増大するので本発明の目的が達成される。

第ｖ図のコイルｒａ、ざす、りａ、りｂ　ヲＭ１．７図
に同一記号により示すように、コイル面を突極／ａ、／
ｂ、・・・の回転面に対向しても同じ作用がある。この
場合には、突極の励磁磁束により、電気ノイズが混入す
る欠点があるが、電動機を偏平に構成できる利点がある
。

〔効果〕

第１に、基準電圧に対するトルク特性が直線的となり、
サーゼ装置に利用して有効な手段を供与できる。

第２に、実施例の説明より理解されるように、回転速度
は印加電圧により、又出力トルクは、励磁電流により独
立に制御できるので、使用目的に応じて、高速、高トル
クのリラクタンス電動機を自由に設計することができる
。従って直流電動機として利用し【有効な手段を提供で
きる。

特に、回転子が単なる珪素鋼板の積層体となるので、細
長型とすることができ、小さい慣性となるので有効であ
る。又回転子に高価な稀土属マグネットを使用しないで
、同等の出力トルクが得られる効果がある。

効果の第３は次の点にある。即ち高トルクとすると、特
にリラクタンス型の電動機では、励磁コイルのインダク
タンスが大きくなり、反トルクを発生するので低速とな
る。これを防止して高速高トルクの特性を得る為に、励
磁コイルに蓄積された磁気エネルギを電源に急速に環流
して、励磁電流曲線な１１０度の巾の間にあるように規
制して目的を達成しているものである。

第ダに、位置検知素子としてコイルを利用できるので、
耐熱性があり、高出力の電動機とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明装置の通電電流と出力トルクのグラフ
、第２図は、位置検知装置の電気回路図、第３図は、本
発明装置の構成の説明図、第ψ図は。 本発明装置の磁極と突極と励磁コイルの展開図、第５図
は、出力トルク曲線を対称形とする為の手段の説明図、
第６図は、位置検知信号曲線のグラフ、第７図は、位置
検知信号、出力トルク、励磁電流のタイムチャート、第
ｇ図は、励磁電流曲線のタイムチャート、第り図は、励
磁コイルの１部・・・Ａ−Ｄ変換回路、 ６３−＝ＲＯＭ　％　　！２ａ ・・・単安定回路、 Ａ３ｂ・・・Ｄ−Ａ変換回路１ 、！；２ｂ・・・トランジスタ、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. リラクタンス型の電動機において、外筐に設けた軸受に
   より回動自在に支持された回転軸に中央部が固定された
   回転子と、該回転子の回転面において、等しい巾と等し
   いピッチで配設された複数個の磁性体突極と、磁性体に
   より作られ、外筐に固定された固定電機子磁心と、僅か
   な空隙を介して突極に対向するとともに、電機子磁心よ
   り突出して配設された複数相の磁極及びこれ等に捲着さ
   れた複数相の励磁コイルと、回転子の突極の位置を検知
   する位置検知素子の出力により、複数相の位置検知信号
   が得られる位置検知装置と、複数相の位置検知信号によ
   り、対応する複数相の励磁コイルの通電制御を行なって
   、１方向の出力トルクを発生せしめる通電制御回路と、
   出力トルク即ち励磁コイルの通電電流を指定する基準電
   圧をＶとし、Ｖが零から増大したときに、励磁コイルの
   通電電流のほぼ次乗に比例して出力トルクが増大し、次
   に正比例して出力トルクが増大する境界の電圧をＶ＿０
   としたときに、Ｖ＿０より小さい値のＶのときには、Ｖ
   の値に対応して、Ｖ＝０からＶ＝Ｖ＿０までの電圧をｎ
   （ｎは正整数）分割して読み出しの番地として、ＲＯＭ
   のメモリを読み出したものをアナログ量に変換して出力
   するとともに、ＶがＶ＿０を越えると出力が消滅してＶ
   に正比例する出力に転換される電気回路と、該電気回路
   の出力と複数相の位置検知信号を乗算する乗算回路と、
   該乗算回路の出力に対応した通電を各相の励磁コイルに
   行なう通電制御回路と、基準電圧Ｖが、零のときは出力
   トルクが零で、これより増大したときに出力トルクが直
   線状となるように前記したＲＯＭの各番地のメモリを予
   め書き込む手段とより構成されたことを特徴とする直線
   的なトルク特性のリラクタンス型電動機。