JPH03501320A - リラクタンス・モータ - 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】 リラクタンス・モータ 本発明は、添付の請求項１の前文中に示された種類のリラクタンス・モータに関 するものである。

リラクタンス・モータにおいては、組として共働し、かつ回転子の電極の動く方 向に沿って均等に配置された固定子の電極が備えられるのが一般的である。固定 子と同様に、回転子は、回転子の電極が組として共働するような形を有する。従 って、回転子の回転中に固定子の組の画電極は、同時に回転子の組の再電極と共 働する。作動中、数組の固定子の電極は、適当な順序で直流電源に接続され、ま た原則的に選ばれた固定子の電極は、固定子の電極を越えて回ろうとしている回 転子の電極上に接続される。電圧は、回転子の電極が固定子の電極を越えて完全 に回されるまで維持される。モータの速度を制御するために、供給電圧の接続お よび切断のそれぞれのモーメントは変化され得る。

示された種類のリラクタンス・モータにおける詳細な報告は、１９８０年７月４ 日に刊行されたＩＥＥ　ＰＲＯＣの中に表題「可変速度にスイッチされるリラク タンス・モータ」として出版されている。

数組の固定子の電極の接続および切断のモーメントは、回転子の電極が固定子の 電極に部分的に重なり始まるようなそれらの位置を指示するセンサによって制御 される。

始動時に、回転子が所望の方向に回り始めるために、今までは各固定子の電極用 に１個のセンサが必要とされてきた。

本発明の目的は、示された種類のリラクタンス・モータを単純化することであり 、そのために多数の電極に拘りなく、唯１個のセンサが二つの可能な回転方向の うち所望の一つの方向にモータの始動のために必要層される。

本発明の目的は、添付の請求項に示された特徴を有するモータによって達成され る。

本発明記載のリラクタンス・モータは、以下に添付図面を参照して詳細に記載さ れる。

第１図は６個の固定子電極と４個の回転子電極を有するリラクタンス・モータの 構成を示す説明図。

第２図はセンサ装置によって完成された第１図のモータの回転子軸の斜面図。

第３図は３個のセンサの公知の装置を示す図。

第４、５図は本発明による単一のセンサ装置に使用されるべき２種の異なったセ ンサ盤を示す図。

第６図は第１図によって構成され公知の技術による３個のセンサを含んでいるモ ータのセンサ信号の波形の線図。

第７、８図は第４図と第５図のそれぞれの単一のセンサ装置に関するセンサ信号 の波形の線図。最後に、第９図は本発明によるリラクタンス・モータの制御装置 のブロック線図である。

上記に参照された紙面では、固定子と回転子の極数の最適の組み合わせに対する 一定の法則が与えられている。

選ばれた実施例は、第１図に線図的に示されたリラクタンス・モータ１０は６個 の極を有する固定子１１と４個の極を有する回転子１２よりなるような最適の組 み合わせの一つである。固定子の電極は数組の電極を京成するように配置されて おり、その組の各々では電極はお互いに直径的に反対側にあり、三つの電極の組 ．１，１゜；２，２゜；３３。

は全体を１３で示された回転子の電極の移動の通路に沿って公平に配置される。

各固定子の電極の極面は、２個の固定子の電極間の極間隙に等しい回転子の電極 の移動通路に沿って延長部を有する。回転子の４個の電極１３は十字形を形成す るように設置されていて、電極表面は、固定子電極の丁度前方にある回転子電極 が完全に前期電極と合致するようにする回転子の移動通路に沿う延長部を備えて いる。

回転子は弱い磁性材料からできており、固定子電極は巻線１４．　１５によって 磁化されており、巻線は線図的に示されているように、端子１６．　１７を介し て直流電源に直列に一つの電極の組の両電極を接続しているので、電極は選ばれ た方向にモータを駆動するように共働する。第９図において１８によって示され た直流電源と固定子の巻線の各組１４．、１５との間に電子スイッチ１９が接続 され、それが直流電源への固定子巻線の接続とその切断を制御する。

第１図においては、３個の固定子の電極の組の中の１組だけに巻線１４．　１５ が設けられているが、残りの電極の組にも対応して設けられている。第９図では 、巻線の各組が１４．１５．１４°、１５“および１４”、　１５′′で示され ている。対応して、電子スイッチは符号１９．１９°、１９°゛を受けている。

スイッチ１９．１９°、　１９”の解放に際して、巻線内に磁力的に蓄えられた エネルギーの保護を可能にするために、巻線の各組は抵抗器と直列にダイオード によってブリッヂされる。このダイオードは２９．２９°、２９“によって示さ れ、一方抵抗器は符号３０．３０”、３０”が与えられている。以下で、三つの 電極の組１．１°、２．２’および３．３′は交流モータと共通に接続されてい るのと類似した三相を表示するであろう。

しかしながら、この三相は三相作動中における電圧の相には関係しないことが指 摘されなければならない。代わりに、モータは所定期間中に巻線に供給された直 流電圧によって駆動される、またモータはパルス作動されると考えられる。

リラクタンス・モータが作動するためには、原則として、回転子の電極の一つの 組がまさに固定子の電極上を回って過ぎようとする瞬間に選ばれた固定子の電極 の組の巻線が電圧源１８に接続されていることが必要である。

回転子の電極が完全に固定子の電極と合致した時に切断が起こる。この後者の瞬 間に、回転子の連続した回転のために、継ぎに続く固定子の電極の組の巻線が回 転の方向に見られるように接続されるべきである。明らかに、モータの制御のた めに、センサ装置が、固定子の電極に関して回転子の電極の位置を示すために設 けられなければならない。このセンサ装置は第９図に線図的に示されており、参 照符号２０が与えられている。第２図から明らかなように、このセンサ装置は６ 個の翼片２２を有し、回転子１２支持した軸２４上に固定されている盤ｎと共働 するホールセンサ２１を備えている。ホール製のセンサは、特にこの場合に適し ており、この場合とは少なくとも回転子の電極の部分が固定子の電極と重なりあ っている全期間中指示が残留していることが望ましい場合である。しかしながら 、他の種類のセンサもまた、例えば光学的なセンサも使用されることができる。

ホールセンサは線５を介して電子的スイッチ１９の制御を目的として第９図の制 御装置２６に接続される。

第９図の制御装置２６は、別の方法で構成されることができ、例示の場合にはマ イクロプロセッサが選ばれていて、これはセンサ装置２０からの信号に依存して スイッチ１９を制御する。しかしながら、制御装置は丁度ＴＴＬの理論を利用し て作られることができる。このことに対する技術は勿論マイクロプロセッサに対 する技術も普通に知られていることで、ここでは詳細に説明しない。しかしなが ら、通常の方法ではマイクロプロセッサは振動器２７によって時間制御をされ、 さらにマイクロプロセッサは始動パルスが第６図ないし第８図に見られる表記で 適用され得ることが付言されることができる。

第１図のリラクタンス・モータを始動させるに際して、情報は回転子の回転位置 に関して必要である。回転子の電極の数に対応する４個の翼片をもった回転子軸 上に盤を設け、さらにお互いに関して１２０°に配置された３個のセンサを設け るは知られている。このようにして、３個のセンサから信号を感知することによ って、回転子の所望の方向への回転を始動させるために、３個の固定子の電極の 組のどの一つを第一に磁化させるかを決定することが可能になるであろう。４個 の翼片盤が第３図に示されており、参照符号３４が与えられている、例えば、第 ３図に示されているような種類のセンサは符号３１．３２および３３によって示 された位置に位置している。

３個のセンサを有するリラクタンス・モータの作用は第６図を調べることによっ て最も良く理解されるであろう。それは実際の固定子電圧とセンサの信号の波形 を示している。固定子電圧は、第３図に示されたセンサの位置３１．３２および ３３にそれぞれ対応した°センサ１°、°センサ２゛および°センサ３”で示さ れている。センサ１は相１を参照し、センサ２は相２を参照し、またセンサ３は 相３を参照する。さらに始動パルスが段の形をもって示されている。始動パルス が適用されると、マイクロプロセッサ２６が、対応する相にある固定子と回転子 に対応して正であるセンサ信号のどの一つが、選ばれた回転方向に正のトルクを 発生する位置にお互いに合致するかを決定する。例示のものでは、センサ１が正 の信号を有し、それが相１のスイッチ１９に作用し相ｌの固定子の翼片を電圧源 に接続するように作動させられる。センサｌの信号が水準を変化差せると、相１ のスイッチが不作動になる。線図から明らかなように、その瞬間にセンサ信号２ が正となり、相２は接続されるであろう。それで、この相はセンサ信号が低くな るまで接続されている。この瞬間にセンサ信号３は正の値をとり、その後相１等 々が続くであろう相３を接続する。第６図と第７図の線図はともに時間線図であ って、それはモータの始動に際してパルスが長く、一方全速に当たってはパルス が短い値に安定することを意味している。

第３図における位置３１に対応する位置に配置された唯１個の単一センサを含ん だ本発明による単純化されたセンサ装置が今から説明される。ここで、このセン サは上記したような同一の型のものであるが、しかしながら、回転する盤それぞ れ６個および１２個の翼片を備えている。

第４図では、６個の翼片を有する盤必が示されており、第４図では、６個の翼片 を有する盤必が示されて折り、第５図では、１２個の翼片を有する盤ヌが示され ている。

両実施例に対して翼片は円の扇形の形を持っており、その円周上の延長部が２個 の翼片の間の間隙の対応する延長部と合致する。

第７図においては、波形は上述したことから計算されるように、始動信号、相１ ．相２および相３の固定子電圧、そして最後に単一のセンサ信号に対して足跡を 辿った。この場合、３個のセンサの場合に可能であったように、センサ信号から 回転子の位置について何等かの知識を得ることは可能でなかった。なお、モータ を制御された回転にすることができるように、始動信号の段はマイクロプロセッ サを作動して相１の翼片を、確実性をもって回転子が駆動される程永く、最も接 近した回転子の電極が十分に相１の固定子の電極と重なり合う程永く作用するこ とを許された。次ぎに、回転の所望の方向に応じてマイクロプロセッサが相２ま たは相３のいずれかを作動させる。この実施例では、相２が相１が作動されると 同時に作動された。次ぎに、相３は負の傾斜がセンサ信号に現れると直ちに作動 され、同時に相２が作動される。

線図から明らかなように、始動の過程の第一の部分では無視される。センサ信号 は相２の作動後と負の側面による信号が相２の固定子と回転子の電極が十分に合 致することを指示する時に初めて受け入れられる。センサ信号センサ信号が受け 入れられる時、相３は作動されそれからセンサ信号が別々の相のそれぞれ作動、 非作動を制御する。

第８図の線図は第５図による１２個の翼片の盤に関するものであるが、波形に関 する限りは第７図のような、同一の全体の配置をもったものに関する。同一のの 始動過程は第７図では無駄である。第７図は勿論第８図における矢印によって、 相互に関連した点が示されており、そこではセンサ信号における側面が相の作動 、不作動のいずれかを引き起こす。そこで、ずっと左側に印しされた矢印はセン サ信号の負の側面が相２の不作動を生じ、相３への電圧供給の適用を生じる。残 りの矢印はセンサ信号の正と負の側面が別々の相に作動しているのを示している 。このことは制御装置２６における理論は、センサ信号の正と負の側面が特定さ れ得るように設計されなければならないことを意味している。このことは第５図 の実施例では必要ではなく、それではセンサ盤には１２個の翼片が設けられてい る。第８図から明らかなように、多くのパルスの倍がセンサによって発生され、 従って、センサ信号の負の側面のみが注目される必要がある。それで、制御装置 ２６に関する理論はかなり単純化される。

ある実施例においては、モータが次ぎの始動のため準備され、ついで始動の瞬間 にモータが正しい方向に動くことが望ましい。このような実施例は洗濯機械であ って、戦場ドラムを駆動するモータが間欠的に始動され、また停止され、プログ ラマ−の制御の下でよく逆転される。

それで、本発明によるリラクタンス・モータは機械の始動に際して、モータ制御 装置が、回転子の状態と直ちに正しい方向に始動されるべきかを知っている。モ ータの相互関連作用において、連続する始動の間には新しい位置づけは生じない が、制御装置は回転子の実際の状況については情報をセンサ装置から受ける。

変形された実施例においては、制御装置はモータが停止される場合、固定子の数 組の電極の中の一組が永久的に直流電源に接続され、ブレーキ効果を増加させ、 さらに次回の始動に対する自動的位置づけを準備する。前期固定子の電極の組は モータが再び始動されるまで磁化されたまま残る。

要するに、本発明は、二つの可能な回転方向のうちの所望の１方向にモータを回 転始動するまで唯１個ののみを使用するリラクタンス・モータに対する制御装置 を提供することである。

国際調査報告 １＋ｍｓｖ＋ｍｗ−＾−−−１鳴喀：ｗｗ“噂”・ＰＣＴ／ＳＥ８９１００３５ ５

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．組として共働しかつ巻線（１４，１５）を備えた電極（１，１′；２，２′ ；３，３′）を有する固定子（１１）と軟かい磁性材料より作られ組として直径 方向に対向して配置された電極（１３）とよりなり、各固定子電極の組（１，１ ′；２，２′；３，３′）が回転子の移動中に回転子の電極の状態を指示するよ うに配置されたセンサ装置（２０）からの信号に依存した制御装置（２６）の制 御の下に直流電源（１８）に接続できるものであつて、センサ装置（２０）が回 転子とともに回転する部分（２３）と共働し、かつ回転子（１２）の１回転中に 制御装置（２６）に対し少なくとも固定子の電極の数に対応するような多数のパ ルスを放出するセンサ（２１）を含み、モータの始動に際して制御装置（２６） がまず回転子（１２）を位置決めするためにセンサ機能を役立たせず、次ぎに回 転子（１２）の回転の所望の方向に対応する順序で直流電源（１８）に固定子電 極の組（１，１′；２，２′；３，３′）を接続するセンサ機能を役立たせるよ うに装置され、制御装置（２６）は位置決めの過程でまず固定子電極の組（１， １′；２，２′；３，３′）の所定の一つを直流電源（１８）に接続し次ぎに残 りの固定子電極の組の所定の一つを接続するように装置され、それぞれの電極の 組にたいする接続時間の期間が回転子移動の一時的期間の完結を可能にする程度 に永いことを特徴とするリラクタンス・モータ。
2. ２．センサ（２１）と共働する回転部分が翼片（２２）を備えた盤（２３）であ つて、その数が固定子電極の数またはその２倍した数に対応することを特徴とす る請求項１に記載のリラクタンス・モータ。
3. ３．センサ装置（２０）からの信号が一連の矩形のパルスであり、回転子（１２ ）とともに回転する盤（２３）の翼片（２２）が回転子電極（１３）に関してパ ルス・トレーンの側面が回転子電極が固定子電極上を過ぎようとする解きに現れ ることを特徴とする請求項２に記載のリラクタンス・モータ。
4. ４．固定子（１１）が３組の電極（１，１′；２，２′；３，３′）を有し、一 方回転子（１２）が４個の電極を有し、センサ装置（２０）に含まれた盤（４４ 第４図）が均等に配置された６個の翼片（２２）を有し、各々が円の扇形の形を もち、その円周上の延長部が２個の翼片の間の間隙の対応する延長部と対応して いることを特徴とする請求項３に記載のリラクタンス・モータ。
5. ５．固定子（１１）が３組の電極（１，１′；２，２′；３，３′）を有し、一 方回転子（１２）が４個の電極を有し、センサ装置（２０）に含まれた盤（５４ 第５図）が均等に配置された１２個の翼片を有し、各々が円の扇形の形をもち、 その円周上の延長部が２個の翼片の間の間隙の対応する延長部と対応しているこ とを特徴とする請求項３に記載のリラクタンス・モータ。
6. ６．制御装置（２６）が相互関連操作に際して、最初の始動に際してだけ回転子 の位置決めを行ように装置され、センサ装置が回転子の状態に関する情報を制御 装置（２６）に与えるように連続する始動の間にされていることを特徴とする前 記請求項のいずれかに記載のリラクタンス・モータ。
7. ７．好ましくは相互関連操作中にモータを停止するための制御装置（２６）が固 定子の電極の組（１，１′；２，２′；３，３′）の一つを直流電源（１８）に 永久的に接続し、モータの次ぎの始動まで接続を保持することを特徴とする前記 請求項のいずれかに記載のリラクタンス・モータ。