JPH0947079A - リラクタンス電動機 - Google Patents

リラクタンス電動機

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JPH0947079A
JPH0947079A JP7225661A JP22566195A JPH0947079A JP H0947079 A JPH0947079 A JP H0947079A JP 7225661 A JP7225661 A JP 7225661A JP 22566195 A JP22566195 A JP 22566195A JP H0947079 A JPH0947079 A JP H0947079A
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torque
exciting coil
phase
magnetic
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JP7225661A
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Itsuki Ban
五紀 伴
Keiichi Mori
敬一 森
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Secoh Giken Co Ltd
Original Assignee
Secoh Giken Co Ltd
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成で小形でトルクの大きいリラクタ
ンス電動機を得ること。 【構成】 固定子の磁極と回転子の突極との間で相互に
正・逆方向のトルクを発生しない位置に在る磁極の励磁
を相互に正又は逆方向のトルクを発生する位置に在る磁
極の励磁に付加できるように構成したリラクタンス電動
機である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は工作機械、コンプレッ
サ、電動車等の回転軸の駆動源として使用されるリラク
タンス電動機に係り、特にトルクを増大させたリラクタ
ンス電動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、リラクタンス電動機においては固
定電機子の内周面に配設されたスロットに電機子コイル
を捲着して形成された磁極と回転子の外周面に配設され
た突極との間で相互にトルクを発生する位置にある磁極
を励磁し、その漏洩磁束によりトルクを発生するよう構
成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従って、トルクを増加
させる目的で磁極と突極の間でトルクを発生する漏洩磁
束を増加させるための第１の手段として磁極に捲着する
励磁コイルの容量を増加させる場合はリラクタンス電動
機が大形になるので励磁コイルの容量を増加させること
には限界があった。第２の手段として磁極の内周と突極
の外周が対向する空隙を小さくする場合は加工精度を向
上させる必要があり、又回転子を保持する軸受のわずか
な摩耗により磁極と突極が接触するので空隙を小さくす
ることには限界があった。請求項１記載の発明は回転子
の突極の回転方向の幅を大きくすると共に固定子の磁極
と回転子の突極との間で相互に正・逆方向のトルクを発
生しない位置に在る磁極の励磁を相互に正或は逆方向の
トルクを発生する位置に在る磁極の励磁に付加できるよ
うに構成して相互に正或は逆方向のトルクを発生する位
置に在る磁極と突極との間の漏洩磁束を増加させてトル
クを増大させることを目的としたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、円筒状の磁性体固定電機子の内周面に電気角で
９０度の等しい離間角で配設された４ｎ個（ｎは２以上
の正の整偶数）のスロットと，各々隣接するスロットに
捲着して４ｎ個の磁極を形成させる４ｎ個の電機子コイ
ルと，磁性体回転子の外周面に電気角で１８０度以上２
７０度以下の幅で電気角で９０度以上１８０度以下の離
間角で配設されたｎ個の突極と，ｎ個の突極のそれぞれ
を僅かな空隙を介して固定電機子の内周面と対向して保
持する手段と，各々のスロットに対する突極の回転位置
を検出して電気角で９０度の幅で互いに連続した２ｎ相
の位置検知信号が得られる装置と，直径方向に対向する
各々の電機子コイルを直列若しくは並列に接続した２ｎ
相の励磁コイルと，２ｎ相の励磁コイルに直列接続した
半導体スイッチング素子と，２ｎ相の位置検知信号を介
して２ｎ相の励磁コイルに直列接続した半導体スイッチ
ング素子を位置検知信号から電気角で１８０度の幅で導
通して励磁コイルに通電する通電制御回路とより構成さ
れたものである。
【０００５】
【宰施例】以下、本発明の実施例を説明する。図面に示
した請求項１のｎを２とした場合の本発明の実施例の要
点は、円筒状の磁性体固定電機子の内周面に電気角で９
０度（機械角で４５度）の等しい離間角で配設された８
個のスロットと，各々隣接するスロットに捲着して８個
の磁極を形成させる８個の電機子コイルと，磁性体回転
子の外周面に電気角で２２５度（機械角で１１２．５
度）の幅で電気角で１３５度（機械角で６７．５度）の
離間角で配設された２個の突極と，２個の突極のそれぞ
れを僅かな空隙を介して固定電機子の内周面と対向して
保持する手段と，各々のスロットに対する突極の回転位
置を検出して電気角で９０度（機械角で４５度）の幅で
互いに連続した４相の位置検知信号が得られる装置と，
直径方向に対向する各々の電機子コイルを直列若しくは
並列に接続した４相の励磁コイルと，４相の励磁コイル
に直列接続した半導体スイッチング素子と，４相の位置
検知信号を介して４相の励磁コイルに直列接続した半導
体スイッチング素子を位置検知信号から電気角で１８０
度の幅で導通して励磁コイルに通電する通電制御回路と
より構成されたものである。
【０００６】次に図面について本発明の実施例を詳細に
説明する。図１，図２において、磁性体により円筒状に
形成された固定電機子１の内周面には８個のスロット１
ａ，１ｂ，…が電気角で９０度（機械角で４５度）の等
しい離間角Ａで配設されている。１番目のスロット１ａ
と２番目のスロット１ｂに捲着されて磁極４ａを形成す
る電機子コイル２ａと５番目のスロット１ｅと６番目の
スロット１ｆに捲着されて磁極４ｅを形成する電機子コ
イル２ｅは直列に接続され図３の第１相の励磁コイル３
ａを形成している。
【０００７】２番目のスロット１ｂと３番目のスロット
１ｃに捲着されて磁極４ｂを形成する電機子コイル２ｂ
と６番目のスロット１ｆと７番目のスロ１ｇに捲着され
て磁極４ｆを形成する電機子コイル２ｆは直列に接続さ
れ図３の第２相の励磁コイル３ｂを形成している。３番
目のスロット１ｃと４番目のスロット１ｄに捲着されて
磁極４ｃを形成する電機子コイル２ｃと７番目のスロッ
ト１ｇと８番目のスロット１ｈに捲着されて磁極４ｇを
形成する電機子コイル２ｇは直列に接続され図３の第３
相の励磁コイル３ｃを形成している。
【０００８】４番目のスロット１ｄと５番目のスロット
１ｅに捲着されて磁極４ｄを形成する電機子コイル２ｄ
と８番目のスロット１ｈと１番目のスロット１ａに捲着
されて磁極４ｈを形成する電機子コイル２ｈは直列に接
続され図３の第４相の励磁コイル３ｄを形成している。
固定電機子１の内側には空隙を介して磁性体回転子５が
設けられている。この回転子５の外周部には固定電機子
１の各々隣接するスロット１ａ，１ｂ，…の離間角Ａ
（電気角で９０度，機械角で４５度）の２．５倍の幅Ｂ
（電気角で２２５度，機械角で１１２．５度）の２個の
突極５ａ，５ｂが等しい離間角（電気角で１３５度，機
械角で６７．５度）で配設されている。固定電機子１の
外周は円筒状の枠体７に固定され回転子５の中心は上記
枠体７の両端部に設けたブラケット（図示せず）に軸受
（図示せず）を介して回動自在に支持された回転軸６に
固定されている。各電機子コイルの通電による各磁極の
磁化極性は、直径方向に対向する磁極が同極性となるよ
うに磁化させるか或は直径方向に対向する磁極が異極性
となるように磁化させる。
【０００９】次に図１，図２のリラクタンス電動機の固
定電機子１のスロット１ａ，１ｂ，…と回転子５の突極
５ａ，５ｂの相対する回転位置を検出する機構について
説明する。図２に於いて、回転子５の突極５ａ，５ｂの
回転位置を標示する位置検知回転子８が回転子５に近接
させて回転軸６に固定されている。位置検知回転子８は
アルミニユームのような金属導体で作られ、その外周に
回転子５の突極５ａ，５ｂと同じ電気角２２５度（機械
角で１１２．５度）の幅の突出部８ａ，８ｂが電気角１
３５度（機械角で６７．５度）の離間角で設けられてい
る。図１の枠体に固定した図示しないブラケットには図
２に示す位置検知素子となる小径の偏平なコイル９ａ，
９ｂ，９ｃ，９ｄが電気角９０度の離間角で設置され、
コイル面は位置検知回転子の突出部に空隙を介して相対
している。
【００１０】上記のように構成された本発明のリラクタ
ンス電動機の駆動手段について説明する。図３は図１，
図２に示す４相のリラクタンス電動機を駆動するための
通電制御回路の宰施の１形態を示すものである。図３に
おいて、第１，第２，第３，第４の相の励磁コイル３
ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの電源正極端子１０ａに並列に接
続された正極側スイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１
ｃ，１１ｄが設けられ、又、電源負極端子１０ｂに並列
に接続された負極側スイッチング素子１１ｅ，１１ｆ，
１１ｇ，１１ｈが設けられている。
【００１１】正極側スイッチング素子１１ａ，１１ｂ，
１１ｃ，１１ｄの各々の正極側端子と電源正極端子１０
ａの間にコンデンサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと
順方向接続のダイオード１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３
ｄが各々並列に接続されている。又、第１相の励磁コイ
ル３ａと第１の負極側スイッチング素子１１ｅの接続点
と第１の正極側スッチング素子１１ａの正極側端子の間
にダイオード１３ｆが逆方向に接続され、第２相の励磁
コイル３ｂと第２の負極側スイッチング素子１１ｆの接
続点と第２の正極側スイッチング素子１１ｂの正極側端
子の間にダイオード１３ｈが逆方向に接続され、第３相
の励磁コイル３ｃと第３の負極側スイッチング素子１１
ｇの接続点と第３の正極側スイッチング素子１１ｃの正
極側端子の間にダイオード１３ｊが逆方向に接続され、
第４相の励磁コイル３ｄと第４の負極側スイッチング素
子１１ｈの接続点と第４の正極側スイッチング素子１１
ｄの正極側端子の間にダイオード１３１が逆方向に接続
されている。
【００１２】又、第１相の励磁コイル３ａと第１の正極
側スイッチング素子１１ａの接続点と電源負極端子１０
ｂの間にダイオード１３ｅが逆方向接続され、第２相の
励磁コイル３ｂと第２の正極側スイッチング素子１１ｂ
の接続点と電源負極端子１０ｂの間にダイオード１３ｇ
が逆方向接続され、第３相の励磁コイル３ｃと第３の正
極側スイッチング素子１１ｃの接続点と電源負極端子１
０ｂの間にダイオード１３ｉが逆方向接続され、第４相
の励磁コイル３ｄと第４の正極側スイッチング素子１１
ｄの接続点と電源負極端子１０ｂの間にダイオード１３
ｋが逆方向接続されている。
【００１３】次に、位置検知回転子８の突出部８ａ，８
ｂと相対する位置検知コイル９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄよ
り位置検知信号および通電信号を得る手段について説明
する。図４において、位置検知コイル９ａ，９ｂ，９
ｃ，９ｄ，抵抗１６ａ，６ｂ，…，はブリッジ回路とな
り、位置検知コイル９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄが突出部８
ａ，８ｂに相対していないときに平衡するように調整さ
れている。従って、ダイオード１３ｍコンデンサ１２ｅ
よりなるローパスフィルタの出力は等しく、オペアンプ
１８ａの出力はローレベルとなる。発信回路１９は１メ
ガサイクル位の発信が行なわれている。位置検知コイル
９ａが突出部８ａ，８ｂに相対すると渦電流損により、
インピーダンスが減少するので、抵抗１６ａの電圧降下
が大きくなり、オペアンプ１８ａの＋端子の入力により
ハイレベルの出力が端子１７ａから得られる。位置検知
コイル９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄについても同様の出力が
端子１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄから得られる。
【００１４】オペアンプ１８ａ，１８ｂ，…の端子１７
ａ，１７ｂ，…からの出力信号は位置検知信号であり、
回転子１を図１，図２の矢印Ｒ方向に回転させるとき図
５の上段のタイムチヤートとして示される。図５に於い
て、曲線２０ａ，２０ｂ，…，曲線２１ａ，２１ｂ，
…，曲線２２ａ，２２ｂ，…，曲線２３ａ，２３ｂ，…
として示され、この４組の位置検知信号の幅は電気角２
２５度でそれぞれ電気角１３５度離間している。又曲線
２０ａ，２０ｂ，…，曲線２１ａ，２１ｂ，…，曲線２
２ａ，２２ｂ，…，曲線２３ａ，２３ｂ，…，は互いに
電気角で９０度位相が遅れている。図５上段の位置検知
信号は図４の出力端子１７ａ，１７ｂ，…からアンド回
路を利用する通電信号回路２９へ入力し図５下段の通電
信号の曲線２４ａ，２４ｂ，…，曲線２５ａ，２５ｂ，
…，曲線２６ａ，２６ｂ，…，曲線２７ａ，２７ｂ，
…，となって出力端子２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ
から出力される。
【００１５】
【作用】次に、本発明のリラクタンス電動機の作用につ
いて説明する。図３及び図５下段、図７に於て、矢印Ｒ
方向に回転子５を回転させる場合、突極５ａ，５ｂの端
部５ｄ，５ｅがスロット１ａ，１ｅの中央に在るとき、
端子１５ａに通電信号２０ａが入力しスイッチング素子
１１ａ，１１ｅが導通し第１相の励磁コイル３ａが通電
励磁され漏洩磁束Ｆａ，Ｆｂによって突極５ａ，５ｂが
吸引され矢印Ｒ方向に回転子５が回転する。このとき、
既に端子１５ｄに通電信号２７ｄが入力しているのでス
イッチング素子１１ｄ，１１ｈの導通により第４相の励
磁コイル３ｄが通電励磁されている。従って、トルクを
発生する磁極４ａには矢印曲線で示すように磁極４ａの
電機子コイル２ａの励磁による磁束とトルクを発生しな
い磁極４ｈの電機子コイル２ｈの励磁による磁束の半分
及びトルクを発生しない磁極４ｄの電機子コイル２ｄの
励磁による磁束の半分が通り、トルクを発生する磁極４
ｅには矢印曲線で示すように磁極４ｅの電機子コイル２
ｅの励磁による磁束とトルクを発生しない磁極４ｄの電
機子コイル２ｄの励磁による磁束の半分及びトルクを発
生しない磁極４ｈの電機子コイル２ｈの励磁による磁束
の半分が通る。そのため、相互に正・逆方向のトルクを
発生しない位置に在る磁極４ｈ，４ｄの電機子コイル２
ｈ，２ｄの励磁による磁束が、相互に正方向のトルクを
発生する位置に在る磁極４ａ，４ｅの電機子コイル２
ａ，２ｅの励磁による磁束に付加されるのでトルクを発
生する磁極４ａ，４ｅを通る磁束は２倍になり漏洩磁束
Ｆａ，Ｆｂが増加しトルクが増大する。
【００１６】回転子５がＲ方向に回転し図８に示す回転
位置を経由して更に回転すると図９に於て、突極５ａ，
５ｂの端部５ｄ，５ｅがスロット１ｂ，１ｆの中央に来
ると端子１５ｄの通電信号２７ｄが断たれスイッチング
素子１１ｄ，１１ｈは不導通となって第４相の励磁コイ
ル３ｄの通電励磁が断たれて磁極４ｄ，４ｈを通る磁束
は消滅する。この通電が断たれたときインダクタンスに
よる磁束が消滅する迄の時間電気角９０度の幅の磁極４
ｄ及び４ｈが突極５ａ，５ｂと相対するように磁極２個
の幅の電気角で１８０度より突極５ａ，５ｂの幅を電気
角で４５度大きくして反トルクを生じない構成にしてい
る。同時に端子１５ｂに通電信号２１ａが入力しスイッ
チング素子１１ｂ，１１ｆが導通し第２相の励磁コイル
３ｂが通電励磁され漏洩磁束Ｆａ，Ｆｂによって突極５
ａ，５ｂが吸引され矢印Ｒ方向の回転子５の回転が継続
される。このとき、第１相の励磁コイル３ａの通電励磁
は継続されているので、トルクを発生する磁極４ｂには
矢印曲線で示すように磁極４ｂの電機子コイル２ｂの励
磁による磁束とトルクを発生しない磁極４ａの電機子コ
イル２ａの励磁による磁束の半分及びトルクを発生しな
い磁極４ｅの電機子コイル２ｅの励磁による磁束の半分
が通り、トルクを発生する磁極４ｆには矢印曲線で示す
ように磁極４ｆの電機子コイル２ｆの励磁による磁束と
トルクを発生しない磁極４ｅの電機子コイル２ｅの励磁
による磁束の半分及びトルクを発生しない磁極４ａの電
機子コイル２ａの励磁による磁束の半分が通る。そのた
め、トルクを発生する磁極４ｂ，４ｆを通る磁束は２倍
になり漏洩磁束Ｆａ，Ｆｂが増加しトルクが増大する。
ここ迄の通電で回転子５は電気角で９０度（機械角で４
５度）回転するが、この後は各相の励磁コイルに上記と
同様の通電を繰り返して矢印Ｒ方向の回転が継続される
のでその説明は省略する。
【００１７】図１，図２の矢印Ｒ方向の反対方向に回転
させるとき位置検知信号は図６の上段のタイムチヤート
曲線３０ａ，３０ｂ，…，３１ａ，３１ｂ，…，３２
ａ，３２ｂ，…，３３ａ，３３ｂ，…，に示す通りであ
り図４の出力端子１７ａ，１７ｂ，…からアンド回路を
利用する通電信号回路２９へ入力し図６の下段の通電信
号曲線３４ａ，３４ｂ，…，３５ａ，３５ｂ，…，３６
ａ，３６ｂ，…，３７ａ，３７ｂ，…，となって図４の
出力端子２８ａ，２８ｂ，…から出力される。この通電
信号が図３の入力端子１５ａ，１５ｂ，…に入力し回転
子５は矢印Ｒの反対方向に回転する。詳細な説明は上記
矢印Ｒ方向回転の場合と類似するので省略する。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るリラク
タンス電動機は電動機を大きくすることなく、又、加工
精度を向上させることもなく容易にトルクを増大させる
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリラクタンス電動機の１実施例の横断
面図
【図２】図１の電動機の固定電機子、回転子、位置検知
回転子の展開図
【図３】本発明の電動機を駆動するための通電制御回路
図
【図４】位置検知素子のコイルの位置検知信号から通電
信号を得る回路図
【図５】図１の電動機の回転子を図の矢印Ｒ方向に回転
させるとき図４の回路より得られる位置検知信号曲線及
び通電信号曲線のタイムチヤート図
【図６】図１の電動機の回転子を図の矢印Ｒと反対方向
に回転させるとき図４の回路より得られる位置検知信号
曲線及び通電信号曲線のタイムチヤート図
【図７】図１の電動機の回転子を図の矢印Ｒ方向に回転
させる場合、第４相の励磁コイルの通電中第１相の励磁
コイルに通電開始したときの磁束の説明図
【図８】図１の電動機の回転子が図の矢印Ｒ方向に第１
相の中間迄回転したときの磁束の説明図
【図９】図１の電動機の回転子が図の矢印Ｒ方向に回転
し第４相の励磁コイルの通電が断たれ、第１相の励磁コ
イルの通電中第２相の励磁コイルに通電開始したときの
磁束の説明図
【符号の説明】
１ 固定電機子 １ａ，１ｂ，… スロット ２ａ，２ｂ，… 電機子コイル ３ａ 第１相の励磁コイル ３ｂ 第２相の励磁コイル ３ｃ 第３相の励磁コイル ３ｄ 第４相の励磁コイル ４ａ，４ｂ… 磁極 ５ 回転子 ５ａ，５ｂ 突極 ５ｄ，５ｅ，５ｆ，５ｇ 突極端部 ６ 回転軸 ７ 枠体 ８ 位置検知回転子 ８ａ，８ｂ 突出部 ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ 位置検知コイル １０ａ，１０ｂ 電源正、負極端子 １１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ 正極側スイッチング
素子 １１ｅ，１１ｆ，１１ｇ，１１ｈ 負極側スイッチング
素子 １２ａ，１２ｂ，… コンデンサ １３ａ，１３ｂ，… ダイオード １４ａ，１４ｂ，… 反転回路 １５ａ，１５ｂ，… 通電制御回路の入力端子 １６ａ，１６ｂ，… 抵抗 １７ａ，１７ｂ，… 位置検知信号回路の出力端子 １８ａ，１８ｂ，… オペアンプ １９ 発信回路 ２０ａ，２０ｂ，…，２１ａ，２１ｂ，…，２２ａ，２
２ｂ，…，２３ａ，２３ｂ，…， 回転子を図１，図２
の矢印Ｒ方向に回転させるときの位置検知信号曲線 ２４ａ，２４ｂ，…，２５ａ，２５ｂ，…，２６ａ，２
６ｂ，…，２７ａ，２７ｂ，…， 回転子を図１，図２
の矢印Ｒ方向に回転させるときの通電信号曲線２８ａ，
２８ｂ，… 通電信号回路の入力端子 ２９ 通電信号回路 ３０ａ，３０ｂ，…，３１ａ，３１ｂ，…，３２ａ，３
２ｂ，…，３３ａ，３３ｂ，…， 回転子を図１，図２
の矢印Ｒ方向の反対に回転させるときの位置検知信号曲
線 ３４ａ，３４ｂ，…，３５ａ，３５ｂ，…，３６ａ，３
６ｂ，…， 回転子を図１，図２の矢印Ｒ方向の反対に
回転させるときの通電信号曲線

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】円筒状の磁性体固定電機子の内周面に電気
    角で９０度の等しい離間角で配設された４ｎ個（ｎは２
    以上の正の整偶数）のスロットと，各々隣接するスロッ
    トに捲着して４ｎ個の磁極を形成させる４ｎ個の電機子
    コイルと，磁性体回転子の外周面に電気角で１８０度以
    上２７０度以下の幅で電気角で９０度以上１８０度以下
    の離間角で配設されたｎ個の突極と，ｎ個の突極のそれ
    ぞれを僅かな空隙を介して固定電機子の内周面と対向し
    て保持する手段と，各々のスロットに対する突極の回転
    位置を検出して電気角で９０度の幅で互いに連続した２
    ｎ相の位置検知信号が得られる装置と，直径方向に対向
    する各々の電機子コイルを直列若しくは並列に接続した
    ２ｎ相の励磁コイルと，２ｎ相の励磁コイルに直列接続
    した半導体スイッチング素子と，２ｎ相の位置検知信号
    を介して２ｎ相の励磁コイルに直列接続した半導体スイ
    ッチング素子を位置検知信号から電気角で１８０度の幅
    で導通して励磁コイルに通電する通電制御回路とより構
    成されたことを特徴とするリラクタンス電動機。
JP7225661A 1995-08-01 1995-08-01 リラクタンス電動機 Pending JPH0947079A (ja)

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