WO1992016046A1 - Moteur a grande vitesse - Google Patents

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WO1992016046A1
WO1992016046A1 PCT/JP1992/000271 JP9200271W WO9216046A1 WO 1992016046 A1 WO1992016046 A1 WO 1992016046A1 JP 9200271 W JP9200271 W JP 9200271W WO 9216046 A1 WO9216046 A1 WO 9216046A1
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armature
phase
coil
position detection
armature coil
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PCT/JP1992/000271
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Inventor
Itsuki Bahn
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Sekoh Giken KK
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Sekoh Giken KK
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/08—Reluctance motors
    • H02P25/086—Commutation
    • H02P25/089—Sensorless control

Definitions

  • the present invention is used to increase the speed of a well-known brushless motor and a reluctance type motor and to prevent a decrease in output torque, and is used as a high-speed stepping motor having a relatively large output.
  • the present invention relates to a high-speed motor used for a DC motor.
  • Relaxation motors have the advantage that they have high output torque and do not require a magnet rotor, but on the other hand, there are many disadvantages, but there are few examples of their practical use.
  • High output stepper motors are only used for special purposes due to their low forward speed. In some cases, high-speed rotating DC motors are used, but there is no widespread use for efficiency.
  • the first problem is that the switching elements for controlling the energization of the armature coil are inserted at both ends of the armature coil, so that the number of expensive elements increases and the cost increases. There is a rising problem.
  • the switching element on the positive side of the power supply has a drawback that the input electric signal for conduction control becomes a separate power supply and is expensive.
  • the second problem is that in the case of a reluctance motor, the number of salient poles of the rotor is large and the inductance is large, so that the magnetic poles and salient poles accumulate or discharge.
  • the amount of magnetic energy used is large, and the number of times of accumulation and release per point is large. Therefore, the output torque has a great advantage, but there is a problem that the output torque is low.
  • the same problem described above also occurs in the case of a high-speed rotation in the case of a DC motor.
  • the third issue is that in the case of a motor with a large output, the armature coil Since the inductance of the coil is remarkably large, the rise of the current at the beginning of energization is slow, and the drop of the current when the energization is stopped is delayed.
  • the former has the problem of reducing the output torque, and the latter has the problem of generating anti-torque. If the power supply is set to a high voltage in order to speed up the rise at the beginning of energization, a sharp rise in current will occur after the magnetic saturation point. For this reason, there is a problem that vibration and electric noise are generated, and the above-mentioned section where the current rises is a section where the torque is small.
  • an object of the present invention is to provide a high-speed, high-torque, and efficient electric motor.
  • the present invention relates to a three-phase single-wave reluctance motor having a fixed armature and a magnetic rotor,
  • a plurality of salient poles arranged at the same width and the same separation angle as the outer peripheral surface of the magnetic rotor, and the magnetic poles projecting from the inner peripheral surface of the fixed armature and located at an axially symmetric position are in phase.
  • the salient poles are opposed to each other with a small gap therebetween, are arranged at an equal pitch, and the circumferential width of the magnetic pole on which the armature coil is mounted is smaller than the electrical angle by 120 degrees.
  • a position detection device including a plurality of position detection elements that can obtain position detection signals of the second and third phases, each having a phase sequentially shifted by 120 electrical degrees from the phase detection signal of the first phase;
  • a switching element connected to both ends of each of the armature coils, and a first reversely connected in parallel to a DC power supply negative voltage side of a serially connected body of the armature coils corresponding to the switching elements.
  • a first, a second, and a third energization control circuit that is supplied with electricity by the switching element being made conductive by the first, second, and third phase position detection signals, respectively;
  • the first, second, and second diodes are connected via the first and second diodes, one ends of which are reversely connected to the negative voltage side included in the first, second, and third conduction control circuits.
  • Small-capacity first, second, and third capacitors for inflowing and storing the stored magnetic energy when the energization of the third-phase electronic coil is cut off; At the same time as energization of the electronic machine coil of the first phase, the electrostatic energy charged in the first capacitor flows into the armature coil and is discharged, and the electronic machine coil of the second phase and the first phase are discharged. The second capacitor and the third capacitor charged simultaneously with the start of energization of the armature coil.
  • the set angle has passed in the section Means for fixing the position detecting element to the fixed armature side so that energization of the armature coil wound around the magnetic pole at the point is started.
  • the inductance coil is energized by a predetermined width in the first half of the width of the position detection signal of the first, second, and third phases, and the energization of the inductance coil is cut off. At this time, it is composed of an electric circuit that flows and charges the stored magnetic energy into the third, fourth, and fifth capacitors, respectively.
  • the present invention provides a three-phase full-wave current-reluctance motor having a fixed armature and a magnetic rotor
  • a plurality of salient poles arranged at the same width and the same separation angle as the outer peripheral surface of the magnetic rotor, and the magnetic poles projecting from the inner peripheral surface of the fixed armature and located at an axially symmetric position are in phase.
  • the salient poles are opposed to each other with a small gap therebetween, are arranged at an equal pitch, and the circumferential width of the magnetic pole on which the armature coil is mounted is smaller than the electrical angle by 120 degrees.
  • n is a positive integer
  • magnetic poles with a width of 180 degrees, an armature coil attached to the magnetic poles, and the rotational position of the salient poles are detected, and an electrical angle of 1
  • a first or first armature coil When each set of the armature coils in the single-wave energization of the second and third phases is called a second and a _2 armature coil and a third and an armature coil, respectively.
  • the switching elements are turned on by the widths of the position detection signals of the first, second and third phases, respectively.
  • the switching elements connected to both ends of the ⁇ -, 2, and 3rd excitation coils attached to the other magnetic poles are turned on by the width of the ⁇ _ ⁇ , W.2, and 3rd phase position detection signals, respectively.
  • the first, second, and third electric circuits through a first electric circuit to be connected and third, fourth, and eighth diodes for preventing backflow that are forwardly connected to a DC power supply.
  • a first and a second energization control circuit for energizing the armature coil and the 1_1, 1_2.M armature coils by conduction of the switching elements connected to both ends thereof;
  • the first, second, and second diodes are connected via the first and second diodes, one ends of which are reverse-connected to the negative voltage side included in the second conduction control circuit.
  • the small-capacity second coil that inflows, charges, and retains the stored magnetic energy.
  • the first, second and third capacitors and the capacitors _J_, 12 and 1_3 and the first and first capacitors are charged simultaneously with the start of energization of the armature coils of the third and 1_3 phases.
  • Electrostatic tunnel And the third and third phase armature coils are discharged into the armature coils, respectively, and the third and third capacitors are charged simultaneously with the start of energization of the armature coils of the second and consecutive ⁇ .
  • the electrostatic energy is discharged into the second and second phase armature coils and discharged to the second and second capacitors simultaneously with the start of energization of the first and first phase armature coils.
  • a first inductor coil energized for a predetermined width in the first half of the width of the position detection signals of the first, second, and third phases;
  • the second inductance coil which is energized for the first half of the width of the third position detection signal, and the magnetic energy stored when the first inductor coil is de-energized, respectively.
  • the present invention provides a three-phase full-wave energizing DC motor having a fixed armature and a magnet rotor,
  • Armature coils of the first, second, and third phases mounted on the magnetic poles of the armature, and armature coils of the first phase in the positive-direction energizing mode of the first phase.
  • the armature coil of the first phase in the reverse energization mode.
  • When called as an armature coil of 1 ⁇ phase the positions of the N and S magnetic poles of the magnet rotor are detected, and a rectangle having an electrical angle of 120 degrees and a phase difference of 360 degrees is detected.
  • the position detection signal of the first phase of the wave and the second and third position detection signals whose phases are sequentially shifted by 120 electrical degrees, respectively, are the same as the position detection signal of the first phase. It has a width and a phase difference, and the phase detection signal whose phase is 180 degrees in electrical angle from the position detection signal of the first phase and the position detection signal of the phase above the first phase
  • a plurality of position detecting elements for obtaining position detection signals of the series and the third phase whose phases are sequentially shifted by an electrical angle of 120 degrees are referred to as a position detection device, and each of the electric machines.
  • a switching element connected to both ends of the coil, a DC power supply of a series connection of the armature coil corresponding to the switching element, a first diode connected to the negative voltage side, and a motor connected in parallel to the negative voltage side;
  • a second diode one end of which is reverse-connected to the negative voltage side of the slave coil, and the switching elements connected to both ends of the first, second, and third armature coils, respectively.
  • the first, second and third phase position detection signals are conducted by the width of the position detection signals, and the switching elements connected to both ends of the chambers _ ⁇ , 2 and the imperial armature coil are respectively connected to the _ ⁇ , 2 ,
  • the third phase position detection signal through the first electric circuit for conducting the same width as the width of the signal, and the third, fourth,..., Eighth diodes for reverse current prevention connected to the DC power supply in the forward direction. Then, the first, second and third armature coils and the!
  • the first, second, and third capacitors and the upper, second, and first capacitors each having a small capacity for inflow charging and holding the stored magnetic energy.
  • the electrostatic energy charged in the first and _ condensers flows into and discharges the armature coil of the third and ⁇ 3, respectively.
  • the electrostatic energy charged in the third and ⁇ capacitors flows into the armature coils of the second and ⁇ phases, respectively, and is discharged.
  • the electrostatic energy charged in the second and first capacitors is discharged.
  • the present invention provides a multi-phase reluctance motor having a fixed armature and a magnetic rotor
  • a plurality of salient poles arranged at the same width and the same separation angle as the outer peripheral surface of the magnetic rotor and the magnetic poles protruding from the inner peripheral surface of the fixed armature and located at axially symmetric positions have the same phase.
  • the salient poles are opposed to each other with a small gap therebetween, are arranged at equal pitches, and the circumferential width of the magnetic pole on which the armature coil is mounted is smaller by 120 degrees in electrical angle.
  • a position detecting device for obtaining position detecting signals of a plurality of phases; One switching element inserted, one power supply for each armature coil, one first diode inserted in the forward direction on the positive electrode side, the first diode and the armature A DC power supply for supplying a serial connection of the coil, the switch, and the switching element; and the switching element connected to the corresponding plurality of armature coils based on the position detection signals of the plurality of phases.
  • An energization control circuit that conducts by the width of the detection signal and energizes the armature coil to obtain an output torque; and a switch that switches when the switching element is turned off at the end of the position detection signal.
  • the magnetic energy accumulated in the armature coil flows into the small-capacity capacitor via the second diode from the connection point between the switching element and the armature coil, and is charged and held.
  • the current drop in the armature coil should be rapid A first electric circuit, and when the armature coil is energized by the position detection signal after a predetermined time, the electrostatic energy accumulated in the small-capacity capacitor at the same time, And a second electric circuit that flows into the armature coil through a semiconductor element that is made conductive by the input of the position detection signal and makes the rise of the conduction current rapid.
  • an inductance coil that is energized by a set width from the start end of the position detection signal of a plurality of phases, and when the energization of the inductance coil is cut off, the stored magnetic energy is When the magnetic energy is transferred between the armature coils by charging the small-capacity capacitor and adding it to the electrostatic energy by the inflow charging of the stored magnetic energy of the armature coil and holding the energy, And a third electric circuit that supplements the copper loss of the armature coil and the iron loss of the magnetic core in step (a) to make the rise of the current flowing through the armature coil rapid.
  • the present invention relates to a multiple armature having a fixed armature and a magnet rotor.
  • Phase DC motor Phase DC motor
  • a plurality of N and S magnetic poles in which N and S magnetic poles are alternately arranged with the same width as the outer peripheral surface of the magnet rotor, face the N and S magnetic poles through a small gap, and have an equal pitch.
  • 3 ⁇ ( ⁇ is a positive integer) field width of the magnetic pole on which the armature coil is mounted has a circumferential width of 120 to 180 degrees in electrical angle.
  • a magnetic pole, a multi-phase bi-phase wound armature coil mounted on the magnetic pole, and a rotation position of the N and S magnetic poles are detected, and the electrical angle is 120 degrees wide and 360 degrees wide.
  • the first phase position detection signal of the square wave having a phase difference, and the same waveform and the same phase difference as the first phase position detection signal, and the position detection signal of the first phase is different from that of the first phase position detection signal.
  • a position detecting device including a plurality of position detecting elements for obtaining position detecting signals of the second and third phases in which the phases are sequentially shifted by 120 electrical degrees, and each of the armatures One switching element inserted into the power supply negative electrode side of the coil, one first diode connected in the forward direction to the power supply positive electrode side of each of the armature coils, and the first diode; And a DC power supply for supplying power to a series-connected body of the armature coil and the switching element, and the first and second phases respectively corresponding to the first, second and third phase position detection signals.
  • An energization control circuit that conducts the switching element connected to the armature coil of the second and third phases by the width of the position detection signal and energizes the armature coil to obtain an output torque; and Is turned off at the end of the position detection signal, the current accumulated in the armature coil via the second diode from the connection point between the switching element and the armature coil.
  • the magnetic energy flows into a small-capacity capacitor and is charged and held, A first electric circuit for rapidly decreasing the current flowing through the armature coil; and after a predetermined time, the armature coil is energized by the position detection signal.
  • the electrostatic energy accumulated in the small-capacitance capacitor flows into the armature coil via the semiconductor element that is turned on by the input of the position detection signal. It is composed of a second electric circuit that makes the rise of the battery quick.
  • the present invention provides a multi-phase reactance type stepping motor having a fixed armature and a magnetic rotor
  • a plurality of salient poles disposed at an equal width and an equal pitch on the outer peripheral surface of the magnetic rotor, and magnetic poles protruding from the inner peripheral surface of the fixed armature and located at axially symmetric positions have the same phase.
  • the salient pole is opposed via a slight gap, and the width of the circumferential surface of the magnetic pole to which the armature coil is mounted is 120 degrees or 180 degrees in electrical angle.
  • n magnetic poles (n is a positive integer equal to or greater than 3) with a width of degrees, a multi-phase armature coil mounted on the magnetic poles, and 180 degrees in electrical angle with each other.
  • Multi-phase stepping consisting of electric signals spaced apart from each other and electric signals arranged with a predetermined phase difference from them
  • Pulse generator and pulse distributor for generating electric signals, and power supply for each of the electric coil
  • One switching element inserted on the negative electrode side and one switching element inserted in the forward direction on the power supply negative electrode side of each armature coil.
  • An energization control circuit that conducts the switching element connected to the armature coil of a plurality of phases by the width of a stepping electric signal to energize the armature coil to obtain a stepping torque, and the switching
  • the element is turned off at the end of the position detection signal, the magnetic field accumulated in the armature coil via the second diode from the connection point between the switching element and the armature coil E
  • a first electric circuit for flowing and holding the energy in a small-capacitance condenser and for rapidly decreasing the current flowing through the armature coil; and the armature coil according to the next arriving stepping electric signal.
  • an inductance coil that is energized by a set width from a starting end of the stepping electric signal of a plurality of phases, and when the energization of the inductance coil is cut off, By charging the energy into a small-capacity condenser and adding the magnetic energy stored in the armature coil to the electrostatic energy generated by the inflow charging, the magnetic energy between the armature coils is maintained. And a third electric circuit that replenishes the copper loss of the armature coil and the iron loss of the magnetic core during the movement of the armature, and makes the rise of the conduction current of the armature coil rapid.
  • the magnetic energy stored in the armature coil is reduced by a small-capacity capacitor.
  • the battery is charged to a high voltage. Therefore, the extinction time of the magnetic energy is remarkably reduced, so that the generation of anti-torque is prevented.
  • the energization of the armature coil is started by the next position detection signal arriving after a predetermined time, but the applied voltage at this time is the sum of the charging voltage of the capacitor and the power supply voltage. The current rises rapidly. Therefore, generation of reduced torque is prevented.
  • the effect of eliminating the disadvantage that the rotation speed of the reluctance type motor cannot be increased, and the effect of solving the second and third problems.
  • the capacitor is charged by adding the magnetic energy stored in the inductor coil to the magnetic energy stored in the armature coil. Therefore, the decrease in magnetic energy of the armature coil due to iron loss and copper loss during charging can be supplemented and converted to the magnetic energy of the armature coil to be energized next, so that the rise and fall of the current can be accelerated. it can. Therefore, there is an effect that high-speed rotation can be obtained. This is particularly effective when the power supply voltage is low.
  • the present invention can reduce the vibration and increase the output torque.
  • the Liberation torque can be reduced.
  • a high-speed motor can be obtained, and even if the number of magnetic poles is increased, the speed does not become low, so that a high-torque motor can be obtained. Also, a high-speed motor can be obtained efficiently.
  • the energization of one armature coil is stopped, the accumulated magnetic energy is converted into electrostatic energy of the capacitor, which is converted into the magnetic energy of the armature coil to be energized next. ing. Therefore, by changing the capacity of the capacitor, the rise and fall of the current can be controlled at a required speed, so that an efficient motor can be obtained with high speed rotation. .
  • the magnetic energy stored in the inductance coil supplements the copper loss of the armature coil and the iron loss of the magnetic core when the magnetic energy moves between the armature coils. Therefore, the rise and fall of the current flowing through the armature coil can be remarkably rapid, and a motor having a high speed and a large output torque can be obtained. It can also be driven with a low voltage power supply.
  • FIG. 1 is a plan view of a three-phase single-wave reluctance motor according to the present invention
  • FIG. 2 is a plan view of a three-phase full-wave reluctance motor according to the present invention
  • Fig. 5 is an exploded view of the fixed armature and magnet rotor of a DC motor having a magnet rotor.
  • FIG. 6 is an electric circuit diagram of the three-phase position detecting device
  • FIG. 6 is an electric circuit diagram of the three-phase position detecting device
  • Figure 8 is a time chart of the position detection signal and the excitation current
  • Figure 9 is a circuit diagram of the energization control of the armature coil with three-phase full-wave current
  • Figure 10 is a diagram of the current and output torque.
  • 9 is an electric circuit diagram in which an inductance coil is added to the circuit of FIG. 9.
  • FIG. 11 is a circuit diagram of an energization control circuit of an armature coil of a DC motor having a magnet rotor.
  • FIG. 12 is a time chart of a position detection signal.
  • Fig. 13 is an exploded view of the armature and rotor of a two-phase full-wave reluctance motor, Fig.
  • FIG. 14 is an electric circuit diagram of a two-phase position detection device
  • Fig. 15 is a three-phase
  • the electric circuit diagram of the position detecting device of Fig. 16 is a conventional energization control circuit diagram of the armature coil
  • Fig. 17 is the energization control circuit diagram of the three-phase full-wave energization armature coil
  • Fig. 18 is The electric circuit diagram including the inductance coil added to the circuit of Fig. 17 is shown in Fig.
  • FIG. 20 is an electric circuit diagram that consumes an inductance coil added to the circuit of FIG. 21, and
  • FIG. 21 is a three-phase full-wave energization circuit.
  • FIG. 22 is a circuit diagram of the conduction control of the armature coil of the two-phase full-wave reluctance motor
  • FIG. Fig. 24 shows the energization control circuit diagram of the armature coil of a three-phase DC motor having a magnet rotor
  • Fig. 24 shows the energization control circuit diagram of the armature coil of a stepping motor
  • Fig. 25 shows the position detection.
  • Figure 26 shows the timing chart of the position detection signal of a two-phase reluctance motor.
  • Figure 1 is a plan view of the fixed armature and rotor.
  • the width of the salient poles 1 a, lb, ... of the rotor 1 is 180 degrees, and each is arranged at an equal pitch with a phase difference of 360 degrees.
  • the rotor 1 is made by a known means in which silicon steel sheets are laminated, and has a rotating shaft 5.
  • the fixed armature 16 has magnetic poles 16a, 16b, 16c, 16d, 16e, and 16f, and their width is 180 degrees, and they are arranged at equal separation angles. Have been.
  • the widths of the salient pole and the magnetic pole are made equal at 180 degrees.
  • the number of salient poles is 8, and the number of magnetic poles is 6.
  • Armature 16 is also made by the same means as rotor 1. Armature coils 17a, 17b, ... are wound around the magnetic poles 16a, 16b, ..., respectively.
  • FIG. 3 is a development view of the magnetic poles and the rotor of FIG.
  • the circular section 16 and the magnetic poles 16a, 16b, ... are fixed to an outer casing (not shown) to form a fixed armature.
  • the portion of the annular portion 16 is a magnetic core that becomes a magnetic path.
  • the armature coils 17a and 17d ' are connected in series or in parallel, and this connection is called an armature coil 32a.
  • the armature coils 17b and 17e and the armature coils 17c and 17f are connected in the same manner, and are connected to the armature coils 32b and 32c, respectively. Call it.
  • the armature coil 32b When the armature coil 32b is energized, the salient poles 1b and 1f are attracted, and the rotor 1 rotates in the direction of arrow A. When rotated by 120 degrees, the armature coil 32b is de-energized, and the armature coil 32c is energized. When the armature coil is further rotated by 120 degrees, the energization of the armature coil 32 c is cut off, and the armature coil 32 a is energized. The energizing mode is cyclically changed every time the motor rotates 120 °, with the armature coil 32 a ⁇ armature coil 32 b-armature coil 32 c ⁇ It is driven.
  • the magnetic poles at the axially symmetric positions are magnetized to the N and S poles as shown in the figure. Since the two magnetic poles to be excited are always of different polarities, the leakage magnetic fluxes passing through the non-excited magnetic poles are in opposite directions, thereby preventing the generation of anti-torque.
  • the magnetic poles 16a and 16d of the first phase are formed as a set of two magnetic poles, each of which is energized by an armature coil to form N and S magnetic poles. Excitation. Leakage magnetic flux due to each pair of magnetic poles is canceled out at the other magnetic poles and disappears, so that there is almost no leakage flux.
  • Each of the other magnetic poles 16b, 16c, ... 16f also has a set of two magnetic poles, and a set of two magnetic poles excited in the N and S poles. The effect is the same, and the leakage magnetic flux disappears.
  • the armature coils 32a, 32b, and 32c are called the first, second, and third phase armature coils, respectively.
  • the number of salient poles of rotor 1 in Fig. 1 is eight, but the number of salient poles can be four to reduce the diameter of rotor 1. In this case, the number of magnetic poles is 6.
  • FIG. 3 is a development view of salient poles and magnetic poles of the motor of FIG.
  • the coils 10a, 10b, 10c in FIG. 3 are position detecting elements for detecting the positions of the salient poles la, lb,... , And the coil surface faces the side surfaces of the salient poles 1 a, 1 b,.
  • the coils 10a, 10b, and 10c are 120 degrees apart.
  • the coil is an air-core coil with a diameter of 5 millimeters and about 100 turns.
  • Figure 6 shows a device for obtaining position detection signals from coils 10a, 10b, and 10c.
  • the coil 10a and the resistors 15a, 15b, 15c form a bridge circuit, and are balanced when not facing the coil 10a or the salient poles 1a, 1b, ... It has been adjusted as follows. Therefore, the output of the low-pass filter composed of the diode 11a and the capacitor 12a and the diode lib and the capacitor 12b is equal, and the output of the operational amplifier 13 is equal to the one-level level. Become.
  • Oscillator 10 oscillates on the order of 1 megacycle.
  • coil 10a faces salient poles la, lb,...
  • the impedance decreases due to iron loss (eddy current loss and hysteresis loss), and the voltage drop across resistor 15a increases. That is, the output of the operational amplifier 13 becomes a high level.
  • Block circuits 14a and 14b in FIG. 6 have the same configuration as the above-described block circuit including coils 10b and 10c, respectively.
  • the oscillator 10 can be commonly used.
  • the block circuit 18 is a circuit commonly used in the control circuit of a three-phase Y-type brushless motor.
  • the terminals 18a, 18b,..., 18f This is a logic circuit that can obtain a square-wave electric signal with a width of more than 120 degrees.
  • the outputs of the terminals 18a, 18b, and 18c are shown in FIG. 12 as curves 36a, 36b,.
  • FIG. 5 In the plan view of FIG. 5 and the development of FIG. I 6 a, 16 b, ... are fixed to the outer casing to form an armature.
  • the portion of the annular portion 16 is a magnetic core that becomes a magnetic path.
  • the ring 16 and the magnetic poles 16a, 16b, ... are called armatures or fixed armatures.
  • Transistors 20a, 20b and 20c, 20d and 20e, and 20f force are inserted into both ends of the armature coils 32a, 32b and 32c, respectively. ing.
  • the transistors 20 a, 20 b, 20 c,... Are switching elements, and may be other semiconductor elements having the same effect. Power is supplied from the positive and negative DC power supply terminals 2a and 2b. When the lower input of the AND circuit 41a is at a high level and a high-level electric signal is input from the terminal 42a, the transistors 20a and 2Ob are turned on. The excitation coil 32a is energized.
  • Terminal 40 is a reference voltage for specifying the armature current.
  • the input of one terminal of the operational amplifier 40b is lower than that of the + terminal, so that the output of the operational amplifier 4Ob becomes a high level, and the transistors 20a, 20b conducts, and the voltage is applied to the conduction control circuit of the armature coil 32a.
  • the resistor 22a is a resistor for detecting the exciting current of the armature coils 32a, 32b, 32c.
  • the input signal of the terminal 42a is the position detection signal 36a, 36b in Fig. 12 and the input signal of the terminal 42b, 42c is the position detection signal 37a, 37b, ... And 38 a, 38 b, ....
  • the armature coil 32a is energized by the width of the curve 36a.
  • the arrow 23a indicates a conduction angle of 120 degrees.
  • the rise is delayed due to the inductance of the armature coil, and when the energization is cut off, the stored magnetic energy is generally discharged back to the power supply. Fall down like the second half of curve 25 on the right.
  • the section in which the positive torque is generated is the section at 180 degrees as shown by the arrow 23. Therefore, there is the generation of the counter torque, and the output torque and the efficiency are reduced. At high speeds, this phenomenon becomes so large that it cannot be used.
  • the reluctance type motor has the advantage of obtaining a large output torque, but has the disadvantage of reduced rotational speed because the above-mentioned counter torque and reduced torque are generated.
  • diodes 49a, 49b, 49c for preventing backflow and capacitors 47a, 47b, 47c shown in FIG. 9 are provided.
  • the present invention has a feature in that the above-mentioned disadvantages have been eliminated.
  • the magnetic energy accumulated in the armature coil 39a is not returned to the DC power supply side by the backflow prevention diode 49a, but is returned to the diode.
  • the capacitor 47a is charged to the polarity shown in the figure via the nodes 21b and 2la, and this is set to a high voltage. Therefore, the magnetic energy disappears rapidly and the current drops rapidly.
  • Curves 27, 27a, and 27b of the time chart in FIG. 7 are current curves flowing through the armature coil 32a, and the interval between the dotted lines on both sides is 120 degrees.
  • the conduction current drops rapidly as shown by the curve 27b, preventing the occurrence of anti-torque, and the capacitor 47a is charged and held at a high voltage.
  • the position detecting signal (curve 38a) is input to the terminal 42c, so that the exciting coil 32G is turned on by the conduction of the transistors 20e and 20f. Is energized. At this time, since the charging voltage of the capacitor 47a is applied, the voltage becomes high and the current rises rapidly. Even if the capacitor 47a is removed and a capacitor is added, the above-described operation and effect are the same.
  • the charged electrostatic energy of the capacitor 47c is input to the terminal 42b when the position detection signal (curve 57a) is input, and the transistors 20c and 20d conduct to make the armature coil 3c conductive.
  • the energization of 2b is started, it simultaneously flows into the armature coil 32b to make the current rise rapidly.
  • the backflow prevention diode 49b prevents the above-mentioned static electricity energy from returning to the power supply side, and the voltage of the capacitor 47c is applied to the terminals 2a and 2b.
  • the power is supplied from the power supply only when the power supply becomes equal to and the energization of the armature coil is started.
  • the capacitor 47b When energization of 32b is cut off, the capacitor 47b is charged and held at a high voltage via the diodes 21c and 21d, and the current drops rapidly.
  • Capacitors 47 a, 47 b, and 47 c have a small capacity and the smallest capacity in consideration of the withstand voltage characteristics of the circuit element. An energized motor can be obtained.
  • the input of the position detection signal at terminals 42a, 42b, ... should be exchanged to generate reverse torque.
  • the output of the operational amplifier 40b conducts three transistors each, and the output of the terminals 39a, 39b, and 39c is returned to the power supply side via the transistor.
  • the armature coil current of the armature coil 32a increases and the voltage drop of the resistor 22a for detection increases, the voltage of the reference voltage terminal 40 (input voltage of the + terminal of the operational amplifier 40b) increases. Pressure), the lower input of the AND circuit 41 a becomes low level, so that the transistors 20 a and 20 b are turned off and the exciting current decreases.
  • the output of the operational amplifier 40b returns to the high level due to the decrease of the predetermined value, and conducts through the transistors 20a and 20b to excite.
  • the current increases. By repeating such a cycle, the exciting current is maintained at the set value.
  • the section indicated by the curve 27a in FIG. 7 is the section where chopper control is performed.
  • the height of the curve 27a is regulated by the voltage of the reference voltage terminal 40.
  • the armature coil 32b in FIG. 9 has a transistor 20c, 20d corresponding to its width according to the position detection signal curve 37a, 37b, ... input from the terminal 42b.
  • the chopper control is performed by the operational amplifier 40b and the resistor 22a AND circuit 41b.
  • the situation described above is completely the same for the armature coil 32c, and the position detection signal curves 38a, 38b,... in FIG.
  • the energization control of 32 c is performed.
  • each armature coil may be at any point in the section 30 degrees before or after the point where the salient pole enters the magnetic pole. Adjustment is made in consideration of rotation speed, efficiency, and output torque, and coils 10a, 10b, Change the fixed position of 10 c to the fixed armature side.
  • the object of the present invention is achieved because a three-phase single-wave energized motor can efficiently perform large output and high-speed rotation.
  • the same object can be achieved if each of the single waves is constituted by the above-described means, but the details will be described later.
  • the first-stage curves 36a, 37a, ... in the time chart of Fig. 8 are position detection signals, and the curves 31a, 31b, ... are the energization curves of the corresponding armature coils. .
  • Curves 26 a, 26 b, and 26 c of the first stage in Fig. 7 show the conduction curves of the armature coil, and the interval between the dotted lines 26-1 and 26-2 is 1 2 0 of the position detection signal. The interval between the dotted lines 2 6-1 and 2 6-3 is 180 degrees and the section with output torque. .
  • Curves 9a, 9b, and 9c are output torque curves, and energization starts at the point indicated by the dotted line 26-1. At the same time, salient poles begin to enter the magnetic poles. Curve 9a is when the current in the armature coil is small, and the torque is flat. With the increase in the force current, the torque peak value moves to the left as shown by curves 9b and 9c. The width of the peak value also decreases.
  • the point at which energization starts is determined by considering the torque characteristics and energizing current value described above so that the position detection coil 10 is located at the middle point of the section 30 degrees away from the point where the salient pole enters the magnetic pole. It is advisable to adjust the fixed positions of a, 10b, and 10c.
  • FIG. Figure 4 shows the development.
  • the magnetic rotor 1 fixed to the rotating shaft 5 is provided with salient poles 1 a, lb, —10 pieces having a width of 180 degrees and an equal separation angle.
  • the fixed armature 16 is provided with magnetic poles 16 a, 16 b, and ⁇ 12 having a winding width of an armature coil of 120 degrees at the same pitch.
  • the armature 16 is fixed inside the outer casing 9, and the rotating shaft 5 is rotatably supported by bearings provided on side plates on both sides of the outer casing 9.
  • the armature coils 17a, 17b, ... are mounted on the magnetic poles 16a, 16b, ..., respectively.
  • the position detecting coils 10a, 10b, 10c are fixed to the armature 16 at the position shown in the figure at a distance of 120 degrees, and the side surfaces of the salient poles 1a, 1b, ... Facing.
  • the electric circuit that obtains the position detection signal from the coils 10a, 10b, and 10c is the electric circuit in Fig. 6 described above, and the position detection signal shown by each curve in the time chart in Fig. 12 is obtained. .
  • Each magnetic pole is armatured by an armature coil into N and S magnetic poles as shown.
  • Armature coils 17a and 17g connected in series or in parallel are called armature coils 32a.
  • the energization mode described above can also be expressed as follows.
  • the armature coils 32a, 32b, and 32c are referred to as first, second, and third armature coils, respectively, and the armature coils 32d, 32e, and 32f are respectively referred to. It is called the armature coil of _ ⁇ , 2, chamber_. Both have single-wave conduction.
  • the one-phase armature coil is composed of the first and second armature coils, and the two- and three-phase armature coils are composed of the second and second armature coils, the third and _3. Armature coils, respectively. It is composed of The position detection signal curves 36, 36b, ..., 37a, 37b, ..., 38a, 38b, ... are the positions of the first, second, and third phases, respectively. These are called detection signals, and the position detection signal curves 43a, 43b, ..., curves 44a, 44b, ..., and curves 45a, 45b ... are ⁇ _ ⁇ , 2, and 3rd, respectively. Is called the position detection signal of the phase.
  • the power supply width of the armature coil is 120 degrees.
  • the means for energizing the armature coil is described in FIG.
  • the means for controlling the energization of the armature coils 32a, 32b, 32c is exactly the same as in the case of the three-phase, single-wave energization described above, and a description thereof is omitted.
  • the current-carrying curves 28a, 28b, ... of the armature coils 32a, 32b, 32c by the position detection signals 36a, 37a, ... are the two stages of the time chart in Fig. 8. Shown in the eyes.
  • the block circuit N in Fig. 9 is an energization control circuit for the armature coils 32d, 32e, 32f, and has exactly the same configuration as the left armature coils 32a, 32b, 32c. belongs to.
  • the position signal curves 43 a, 4 3 b,..., Curves 44 a, 44 b,..., Curves 45 a, 45 b,... are respectively input and armature coils 32 d, 32 e, 32 f
  • the 120-degree current supply is performed, and the rise and fall of the current supply are rapid due to a diode for preventing backflow and a small-capacity capacitor.
  • the energization curves based on the position detection signal curves 43a, 44a, 45a, ... are shown as curves 29a, 29b, 29c, ... in Fig. 8.
  • the output torque is the sum of the torques generated by energizing the armature coils.
  • the dotted lines of the curves 28a, 28b, ..., and the curves 29a, 29b, ... have the current values regulated by the above-described chopper circuit.
  • the dotted line portion can have a substantially flat current value proportional to the difference between the power supply voltage and the back electromotive force.
  • the curves 58a, 5b are obtained from the outputs of the AND circuit having the curves 36a, 36b, ... and the curves 44a, 44b, ... as two inputs.
  • An electrical signal with a width of 60 degrees of 8 b, ... is obtained.
  • An electrical signal with a width of 60 degrees and a phase difference of 360 degrees is obtained as shown by b,..., curves 63 a, 63 b,....
  • the curves 58a, 58b,..., the curves 59a, 59b, ..., the electric signals of the curves 60a, 60b, ... are input, the transistors 20m, 2On conduct, and the inductance coil 24a conducts. Is done.
  • the inductance coil 24a is a coil wound around a closed magnetic core, and the inductance of the coil is approximately equal to that of the armature coils 32a, 32b,.... You.
  • the voltage drop of the resistor 22 f increases, and when the input of the + terminal of the operational amplifier 40 f, that is, the voltage of the reference voltage terminal 40 is exceeded, the output of the operational amplifier 4 Of becomes low level. Since the output is inverted, the output of the AND circuit 41g is also at the triangular level, and the transistor 2Om is turned nonconductive. Energization by the magnetic energy stored in the inductance coil 24a is performed via the transistor 20 ⁇ , the resistor 22f, and the diode 21m, and the conduction is reduced. When the value decreases to a predetermined value, the output goes high due to the hysteresis characteristic of the operational amplifier 40f, the transistor 20m conducts, and the inductance coil 24a The current increases.
  • This energization is repeated, and the energization current is regulated to the voltage of the reference voltage terminal 40, thereby forming a circuit.
  • the input of the terminal 42g disappears, so that the transistors 20m and 20 ⁇ are turned off and the inductance coil 2 is turned off.
  • the stored magnetic energy of 4a is output from the terminal 41 through the diode and the transistor 4a.
  • the transistors 4a, 4b conduct only during a section where the input is present. Therefore, when the above-described inductance coil 24a is de-energized, it is located at the center of the curves 36a, 36b,.... An output is obtained from the terminal 41 through the capacitor 4a, and this output is input to the terminal 39a in FIG. 9, so that the capacitor 47a is charged. It compensates for the aforementioned heat loss when magnetic energy moves between the coils. Therefore, there is an effect that the rising of the curve 27 in FIG. 7 is made rapid as shown by the curve 2c.
  • the block circuits B and C in FIG. 10 have the same configuration as the circuits of the transistors 4a and 4b, and the terminals 43, 4-5 have position detection signal curves 37a, 37b, ... and the curves 38a, 38b, ... are input, respectively, and the outputs of the terminals 414, 416 are input to the terminals 39b, 39c in Fig. 9, respectively.
  • Terminals 4-1 and 4-1 and 5 correspond to terminals 4-2, and terminals 4-1 and 4-1 and 6 correspond to terminals 4-1. Therefore, the same effect is obtained when the energization of the armature coils 32b and 32c is stopped, and the current rises rapidly.
  • the above description is for the case of three-phase single-wave conduction.
  • Curves 6 1 a, 6 1 b,-..., Curves 6 2 a, 6 2 b,..., curves 6 3 a, 6 3 b,... of FIG. Terminals 4 1 2, 4 — 7, 4 — 9 have curves 43 a, 43 b,-", curves 44 a, 44 b,..., Curves 45 a, 45 b,..., respectively. Is input.
  • the operational amplifier 40 g, the AND circuit 41 h, the transistor 20 p, 20 q, and the resistor 22 g constitute a chopper circuit, and energization control regulated to the reference voltage terminal 40 is performed. Is the same as the inductance coil 24a.
  • Block circuits D and E have the same structure as the circuits of transistors 4c and 4d.
  • Terminals 4-1 8 and 4-1 0 correspond to terminals 411, and terminals 417 and 419 correspond to terminals 4-1 12.
  • Terminals 4-12, 4-7, and 4-9 have curves 43 a, 43 b,..., curves 44 a, 44 b,..., curves 45 a, 45, respectively, in Fig.
  • the electrical signals of b,... are input, and the outputs of terminals 4-1 0, 4-8, 4-1 10 are applied to each of the armature coils 3 2d, 32 e, and 32 f in Fig. 9.
  • Three capacitors that charge and hold magnetic energy are being charged. Therefore, heat loss when magnetic energy moves between the armature coils can be supplemented.
  • the object of the present invention is achieved also in the case of three-phase full-wave energization.
  • a force that causes a rise in the middle as shown by the curve 27 in FIG. 7 In this embodiment, the force rises rapidly as shown by a dotted line 27c, and thereafter, the force is increased by the chopper action.
  • the current is flat. Therefore, since the power supply is performed in a substantially rectangular wave shape, the output torque is increased and the ripple torque is reduced.
  • FIG. 5 is a development view of the magnet rotor ⁇ and the fixed armature 16.
  • the parts 111, 113,... are magnetized to the S pole, and the parts 112, 1-4,... are magnetized to the N pole.
  • Each N, S magnetic pole is closed by a mild steel cylinder, and the magnetic path is closed.
  • the open end of the road faces the magnetic poles 16a, 16b,.
  • Armature coils 17a, 17b, ... are wound around magnetic poles 16a, 16b, ..., respectively.
  • the configuration described above is a configuration of a known DC motor of three-phase full-wave energization.
  • the Hall elements 7a, 7b, and 7c are separated from each other by 120 Opposing poles 1 1, 1 1 2,....
  • the hall output is subjected to logic processing by a well-known circuit, and the position detection signals shown in FIG. 12 are obtained.
  • the series or parallel connection of armature coils 17a and 17d is called armature coil K.
  • Similar connection bodies of armature coils 17b, 17e and 17c, 17f are called armature coils L, M, respectively.
  • the armature coils K, L, and M have the position detection signal curves 36a,
  • Terminals 20 — 2 and 20 — 4 are connected to terminals 42b and 42c, respectively. Have been. The input of terminals 42a, 42b and 42c conducts the corresponding transistors, so that the armature coils K, L and M are conducted in the positive direction.
  • the armature coils K, L, and ⁇ ⁇ ⁇ are in the forward energization mode, and the armature coils K, L, and ⁇ at this time are the first-phase armature coil and the second-phase armature coil, respectively.
  • the coil is called the third phase armature coil.
  • Terminals 20-1 and 20-3 are connected to terminals 42e and 42f, respectively.
  • the input of terminals 42d, 42e, and 42f conducts the corresponding transistor, and the armature coils K, L, and M are energized in the opposite direction. .
  • the armature coils K, L, and M at this time are referred to as a first phase armature coil, a U_ phase armature coil, and a third phase armature coil, respectively.
  • the first and upper armature coils indicate the forward and reverse energizing modes of the armature coil K
  • the second, third, and third phase armature coils are armature coils L and M, respectively. Indicates the forward / reverse energization mode of.
  • each armature coil is a pair of armature coils. Therefore, the first and first armature coils described above are bifilar-wound two pairs.
  • the armature coil K is shown, and other armature coils can be similarly considered.
  • the armature coils of the first, second, and third phases correspond to the excitation coils 32a, 32b, and 32c of Fig. 9, respectively.
  • the components for controlling the energization of the excitation coil 32a include an AND circuit 4la, transistors 20a and 20b, a diode 2la and 2lb, a diode 49a, and a capacitor 47a.
  • the same effect is obtained for the energization of the armature coil of the first phase, that is, the armature coil in the positive direction. That is, the current is supplied for the width of the input signal to the terminal 42a, and the current drops rapidly.
  • the members for controlling the energization of the excitation coils 32b and 32c in FIG. 9 and the circuits thereof are the armature coils of the second and third phases in FIG.
  • the energizing circuit has exactly the same effect.
  • the chopper circuit composed of the operational amplifier 40b and the resistor 22a and the chopper circuit composed of the operational amplifier 40c and the resistor 22b have the same operational effects as in FIG. Therefore, it is driven as a three-phase full-wave DC motor, and if necessary, it is possible to perform current control restricted to the voltage of the reference voltage terminal 40 by a chopper circuit. Since the rise and fall of the energization of the armature coils K, L and M in the forward and reverse directions are rapid, counter torque and decrease torque are prevented, and a high-speed and efficient motor is obtained, achieving the object of the present invention. Is done.
  • Capacitors 47a, 47a-1 and 47b-1, 47b-1 and so on are removed and capacitors 47a, 47a-1 and 47b and 47b-1. The same effect can be obtained by adding.
  • FIGS. 1 to 3 have already been described above, their description will be omitted.
  • FIG. 15 shows a device for obtaining a position detection signal from the coils 10 a, 10 b, and 10 c. However, the configuration is the same as that of FIG. Is omitted.
  • Block circuits 14a and 14b in FIG. 15 show the same configuration as the above-described block circuit including coils 10b and 10c, respectively. The description is omitted here.
  • Transistors 20a, 20b, and 20c are inserted at the lower ends of the armature coils 32a, 32b, and 32c, respectively.
  • the transistors 20a, 20b, and 20c are switching elements, and may be other semiconductor elements having the same effect. Power is supplied from the DC power supply positive and negative terminals 2a and 2b.
  • the transistors 20a, 20b, and 20c are located at the lower end of the armature coil, that is, the power supply negative electrode, the input circuit for conduction control is simplified.
  • the one shown in Fig. 16 is a conventionally known means, and transistors 19a, 19b, ... are inserted at both ends of the armature coils 6a, 6b.
  • Trungis ... 19 a, 19 b,... are expensive because they are diode elements, and transistors 19 a, 19 c on the positive side of the power supply are connected to the inputs of terminals 19, 11, 19-2. To control conduction more, a separate power supply is required, and this circuit becomes expensive. There are two disadvantages mentioned above.
  • the device of the present invention there is a feature that this disadvantage is eliminated.
  • the armature coil When the armature coil is energized, the rise is delayed due to its large inductance.
  • the energization is stopped, the stored magnetic energy returns to the power supply side via the diodes 6c and 6d. At this time, the current drops. This results in reduced rotational speed and efficiency.
  • the power supply voltage is increased, the above-mentioned disadvantages are eliminated.
  • the output power is set to 10000 watts and 10,000 revolutions per minute, the applied voltage becomes 1 ⁇ 100 volts or more, and the practicality is lost. According to the present invention, such a disadvantage is also eliminated.
  • the position detection signal curves 36 a, 36 b,..., curves 37 a, 37 b,..., curves 38 a, of FIG. 3 8 b,... is input. Due to the input signal described above, the transistors 20a, 20b, and 20c conduct, and the armature coils 32a, 32b, and 32c are energized.
  • Terminal 40 is a reference voltage for specifying the armature current. By changing the voltage of terminal 40, the output torque can be changed.
  • the power switch (not shown) is turned on, the input of one terminal of the operational amplifier 40a is lower than that of the + terminal, so that the output of the operational amplifier 40b becomes high level, and the transistor 4a is turned on.
  • the resistance 22a is a resistance for detecting the armature current of the armature coils 32a, 32b, and 32c.
  • Symbol 40b is a current amplifier circuit.
  • One of the above-mentioned position detection signal curves is shown as a curve 36a in the first stage of the time chart of FIG.
  • the armature coil 32a is energized by the width of this curve 36a.
  • the arrow 23a indicates a conduction angle of 120 degrees.
  • the rise is made due to the inductance of the armature coil, and when the energization is cut off, the stored magnetic energy is passed through diodes 6c and 6d in Fig. 16. Since it is discharged back to the power supply, it falls like the latter half of the curve 25 on the right side of the dotted line G.
  • the section where the positive torque is generated is a section of 180 degrees indicated by the arrow 23, and therefore, there is the generation of the counter torque and the output torque and the efficiency are reduced. At high speeds, this phenomenon becomes so large that it cannot be used.
  • Reluctance motors have the advantage of generating large output torque, but have the disadvantage of not being able to increase the rotation speed because of the above-mentioned counter torque and reduced torque.
  • the device of the present invention is composed of diodes 49a, 49b, 49c for preventing backflow and small-capacity capacitors 47a, 47b, 47c and switches shown in FIG.
  • a semiconductor element symbol 5a, 5b,..., 48a, 48b
  • the feature is that only one switching element 20a, 20b, 20c for control is used on the negative voltage side of the power supply.
  • the first-stage curves 27, 27a, and 27b of the time chart shown in Fig. 25 are the current curves flowing through the armature coil 32a, with the dotted lines on both sides thereof being 120 degrees. Has become. The conduction current drops rapidly as shown by the curve 27b to prevent the generation of anti-torque, and the capacitor 47a is charged and held at a high voltage.
  • the force at which the transistor 20a conducts and the armature coil 32a is energized again is the charging voltage of the capacitor 47a. Since the power supply voltage (the voltages at terminals 2a and 2b) is used, the current of the armature coil 39a rises rapidly.
  • the base input of the transistor 5c becomes the curves 58a, 58b,... in FIG. Only the first half of the curves 36a, 36b, ... are input, and the transistors 5a, 5c conduct.
  • the electric signals of the curves 58a, 58b,... are obtained as the output of the AND circuit that receives the curves 36a, 36b,... and the curves 44a, 44b,... be able to.
  • the high voltage of the capacitor 47a is configured to be applied to the armature coil 32a only by the conduction of the transistors 5a and 5c only at the initial stage of energization of the armature coil 32a. It has been.
  • the current of the armature coil 32a increases, and the voltage drop of the resistor 22a for the detection increases, exceeding the voltage of the reference voltage terminal 40 (input voltage of the + terminal of the operational amplifier 40a). Then, the output of the operational amplifier 41a becomes low level, so that the transistor 4a is turned off and the current flowing through the diode 21c decreases. Due to the hysteresis characteristic of the operational amplifier 40a, the output of the operational amplifier 40a returns to the high level due to the decrease of the predetermined value, and the transistor 4a conducts to increase the current. By repeating such a cycle, the armature current is maintained at the set value.
  • the section indicated by the curve 27a in FIG. 25 is the section where chopper control is performed.
  • the height of the curve 27a is regulated by the voltage of the reference voltage terminal 40.
  • the armature coil 32b in Fig. 21 is connected to the transistor 20b by the width by the position detection signal curve 37a, 37b, ... input from the terminal 42b.
  • the power is further supplied, and the operational amplifier 40a and the resistor 22a control the discharge.
  • the functions and effects of the diodes 49b and 21b capacitors 47b are the same as those of the armature coil 32a.
  • the situation described above is exactly the same for armature coil 3 2 c.
  • the position detection signal curves 38a, 38b, ... in Fig. 12 are input to 42c, and the energization control of the armature coil 32c is performed.
  • the operational effects of the transistors 20c, 4a operational amplifier 40a, resistor 22a, diode 49c, and capacitor 47c are exactly the same as those described above.
  • the base input of the transistor 5d becomes the curves 59a, 59b,... In FIG. 12, and this input causes the transistors 5d and 5b to conduct, and the capacitor 47b to conduct.
  • the high voltage causes the armature coil 32b current to rise rapidly.
  • the above-described operation of the armature coil 32c can be performed by a transistor, but can also be performed by an SCR (control rectifying element) 48a.
  • the SCR 48a Since the conduction of the transistor 48b is performed by the conduction of the transistor 20c, the SCR 48a is conducted at the same time as the energization of the armature coil 32c is started, and the capacitor 4c is turned on. By applying a high voltage of 7 c to the armature coil 32 c, it is possible to make the rise of the conduction current rapid. SCR48a is an effective means because, in a short time, it can conduct 100 times the rated value.
  • the armature coil is energized 30 degrees from the point where the salient pole enters the magnetic pole. Any point in between. .Adjust in consideration of rotational speed, efficiency, and output torque, and change the position of coils 10a, 10b, and 10c, which are position detection elements, to be fixed to the fixed armature side.
  • the object of the present invention is achieved because a three-phase single-wave energized motor can efficiently perform large output and high-speed rotation.
  • the same object can be achieved by configuring each half-wave by the means described above. The details will be described later.
  • the terminal 29 a has the curves 58 a, 58 b,..., Curves 59 a, 59 b,..., curves 60 a, 60 b of FIG. , '"Are input through the OR circuit.
  • the curves 59 a, 59 b, ... are the curves 37 a, 37 b, ... and the curves 45 a, 45 b," It is obtained as the output of the AND circuit that performs this operation.
  • the curves 60a, 60b, ... can be obtained by similar means.
  • the transistor 20d is turned on by the electric signal described above, so that the inductance coil 24a is energized.
  • the inductance coil 24a is a coil wound around a closed magnetic core, and its inductance is approximately equal to that of the armature coils 32a, 32b,....
  • the voltage drop of the resistor 22c increases, and when the voltage of the + terminal of the operational amplifier 40d exceeds the voltage of the reference voltage terminal 40, the output of the operational amplifier 40d becomes low level. Therefore, the output of the amplifier circuit 40e also becomes low level, and the transistor 4f is turned off.
  • the conduction by the magnetic energy stored in the inductance coil 24a is performed via the transistor 20d, the resistor 22c, and the diode 28b, and the current decreases.
  • the transistor 4f conducts, and the current of the inductance coil 24a increases.
  • This energization is repeated, and the energization current is regulated to the voltage of the reference voltage terminal 40, thereby forming a circuit of a circuit.
  • the input of the terminal 29a disappears, so that the transistor 20d is turned off, and the magnetic energy stored in the inductor coil 24a is changed to the diode 28d. It flows into the small-capacitance capacitor 39 via a and is charged and held at a high voltage.
  • the transistor 39b Since the base input of the transistor 39b is a differential pulse at the end of the position detection signal curve 36a, 36b, ..., the transistors 39a and 39b conduct and the terminal 4 Electrostatic energy of the capacitor 39 flows into the armature coil 32a via the terminal 41a in FIG. 21 connected to 6a. At this time, the electrostatic energy of the capacitor 47a also flows into the armature coil 32a at the same time, so that the flowing current rises more rapidly.
  • the block circuits 39-1 and 39-2 in Fig. 20 are transistors. Circuits that operate in the same way as 39a and 39b, and the timing at which the electrostatic energy of the capacitor 39 flows out from the terminals 46b and 46c is the position detection signal curve 37a, respectively. , 37 b,..., the end of the curve 38 a, 38 b,.... Terminals 46b and 46c are connected to terminals 41b and 41c, respectively, in FIG. 21 to achieve the same purpose.
  • the curves 26a, 26b, 26c in the first row in Fig. 25 show the energization curves of the armature coil, and the interval between the dotted lines 26-1 and 26-2 is the position detection signal.
  • Curves 9a, 9b, and 9c are output torque curves, and energization starts at the point indicated by the dotted line 26-1. At the same time, salient poles begin to enter the magnetic poles.
  • Curve 9a shows that when the current of the armature coil is small, the torque is flat, but as the current increases, the torque peak value moves to the left as shown by curves 9b and 9c. And the width of the peak value becomes narrower.
  • the point at which energization starts is determined by considering the torque characteristics and energizing current value described above so that the position detection coil 10 is located at the middle point of the section 30 degrees away from the point where the salient pole enters the magnetic pole. It is advisable to adjust the fixed positions of a, 10b, and 10c.
  • the disadvantage of low speed which is a disadvantage of the reluctance motor, can be eliminated. It is preferable to use a capacitor with a small capacity as long as the charging current does not damage the transistor of the circuit.
  • Fig. 2 is a plan view and Fig. 4 is an exploded view. Abbreviate.
  • the energization control circuit for the armature coils 32a, 32b, and 32c in Fig. 21 corresponds to the single-wave energization in the case of the three-phase full-wave energization described above.
  • the block circuit E is an energization control circuit for the armature coils 32 d, 32 e, and 32 f.
  • the circuit is similar to the armature coils 32 a, 32 b, and 32 c.
  • the input signals of 2d, 42e, and 42 are the curves 45a, 45b,-", the curves 43a, 43b, the curves 44a, 44b,... in FIG.
  • the armature coil is energized by the width of each curve, and the base of the transistor 4b is controlled by a circuit similar to the operational amplifier 40a, the amplifier circuit 40b, and the reference voltage terminal 40.
  • a chopper circuit is provided to set the armature current as the set value.
  • the motor is a three-phase full-wave energized motor, the rise and fall of the energized current are rapid, and there is an effect that a high-speed, efficient, and low-torque motor can be obtained.
  • a block circuit 24-3 shown in FIG. 20 is an energization control circuit of the inductance coil 24b, and has a configuration similar to that of the inductance coil 24a.
  • the outputs of the terminals 46d, 46e, and 46f are connected to the required terminals of the block circuit E in FIG.
  • the base of the transistor 4 g is controlled by a circuit having the same configuration as the operational amplifier 40 d, the amplifier circuit 40 e, and the reference voltage terminal 40, and the current value set in the inductance coil 24 b is set.
  • the circuit is as follows. Therefore, there is an effect that the rise and fall of the conduction of the armature coils 32 d, 32 e, and 32 f are made faster. Next, a three-phase full-wave energized motor will be described with reference to the embodiment of FIG.
  • the electric signals of the position detection signal curves 36a, 36b, ... and the curves 43a, 43b, ... are input. Therefore, the armature coils 32a and 32e are energized with a width of 120 degrees and a phase difference of 180 degrees.
  • the reference voltage terminal 40, the operational amplifier 40a, the amplifier circuit 40b, and the transistor 4a form a chopper circuit as in the case of Fig. 21 and hold the armature current at the set value. I have.
  • the stored magnetic energy flows into the small capacity capacitor 47a via the diode 21a and is charged and maintained at a high voltage.
  • the pro- cess circuits B and C apply current to the armature coils 32b and 32f and the armature coils 32c and 32d at the input of the terminal 42b (curve 37a in Fig. 12). , 37 b,...;) Input of terminal 42 e (curve 44 a, 44 b, ... *) Input of terminal 42 G (curve 38 a, 38 b,) Input of terminal 42 f
  • the armature current chopping circuit by transistors 4b and 4c has the same configuration. Therefore, the operation and effect are the same.
  • the curves 31a, 31b, 31c are the position detection signal curves 36a, 36b,... and the curves 43a,.... It is an energization curve of the armature coils 32a and 32e according to FIG.
  • Curves 31 d and 31 e are the energization curves of armature coils 32 b and 32 f, respectively.
  • Curves 31 f, 31, and 31 f also show the energization curves of the armature coils 32 c and 32 d.
  • FIG. 18 members having the same symbols as those in FIG. 20 described above are the same members, and have the same functions.
  • the input signals of the terminals 42a and 42d in FIG. 17 are input via the OR circuit. Therefore, the inductance coil 24a is energized with a width of 120 degrees at a distance of 60 degrees, and the energization of the armature coils 32a and 32e in Fig. 17 is performed. At the same time, the current to the inductance coil 24a is cut off. Therefore, the magnetic energy stored in the inductance coil is transferred to the terminal via diode 28a. Output from 4 6 a. Since the terminal 46a is connected to the terminal 41 in Fig.17, the electrostatic energy of the capacitor 47a is the sum of the magnetic energy of the armature coil and the inductance coil. . Therefore, the rise of the current flowing through the armature coil becomes rapid, and the object of the present invention is achieved.
  • Block circuits 24-1 and 24-2 are energization control circuits for inductance coils 24b and 24c, and have the same configuration as the energization control circuit for induction coil 24a. It has become.
  • the transistors 4g and 4h correspond to the transistor 4f, respectively, and have a circuit connected to them, and hold the current at a set value.
  • Terminal 29b receives the input signals of terminals 42b and 42e in Fig. 17 and terminal 29c receives the input signals of terminals 42c and 42f in Fig. 17 You.
  • the output signals at terminals 46b and 46c correspond to the output signals at terminal 46a, and the small-capacitance capacitors included in block circuits B and C in Fig. 17 connected to these, respectively. It is configured to charge capacitors. Therefore, there is an effect that the rise of the current flowing through the armature coil is made rapid.
  • FIG. 19 shows an embodiment of an energization control circuit in the case of three-phase single-wave energization according to the present invention.
  • the input of the position detection signals of the terminals 42a, 42b, and 42c is shown by the curves 36a, 36b,..., the curves 37a, 37b,..., the curves 38 in Fig. 12, respectively. a, 38 b,....
  • the armature coils 32a, 32b, and 32c are energized sequentially and continuously at a width of 120 degrees.
  • the transistor 4 a, the op amp 40 a, the amplifier circuit 40 b, the resistor 22 a, and the reference voltage terminal 40 are the same as those in the previous embodiment.
  • This is a chopper circuit that keeps the armature current at the set value.
  • the armature coil 32a which is energized by the input of the terminal 42a, is de-energized, the stored magnetic energy is transferred to the small capacitor 47a via the diode 21a as shown in the figure. Charge to high voltage with polarity.
  • the transistor 5a is kept non-conductive.
  • the input of the terminal 42c causes the conduction of the transistor 20c and the energization of the armature coil 32c, but at the same time the transistor 5a is turned on. Since conduction occurs, the high voltage of the capacitor 47a is applied, and the rise of the conduction current becomes rapid. The smaller the capacitance of the capacitor 47a, the faster the current rises, but since it is charged to a high voltage, it is necessary to use a small-capacitance capacitor in consideration of the withstand voltage of other semiconductor elements. .
  • the stored magnetic energy charges the capacitor 47 c via the diode 21 c and keeps it at a high voltage.
  • the input of the terminal 42b causes the transistor 20b to conduct and the energization of the armature coil 32b to start, but at the same time, the transistor 5c Since the conduction occurs, the high voltage of the capacitor 47c is applied to the armature coil 32b, and the rise of the conduction current becomes rapid.
  • the same effect can be obtained by removing the capacitors 47a, 47b and 47c and adding the capacitors 47a, 47b and 47c.
  • the diodes 49a, 49b, and 49c are energized on the power supply side by the high voltage of the capacitors 47a, 47b, and 47c. This is to prevent the situation.
  • the block circuit D has the same configuration as the above-mentioned circuit that controls the energization of the armature coils 32d, 32e, and 32f.
  • the terminals 42 d, 42 e, and 42 f receive the position detection signal curves 43 a, 43 b, ... in Fig. 12 and the lower two series of electric signals, respectively.
  • the armature coil is configured to be energized with a width of 120 degrees.
  • the base of the transistor 4b is provided with the same circuit as the chopper circuit including the operational amplifier 40a, and holds the armature current at a set value.
  • the circuit shown in Fig. 20 is used as a means to make the rise of the current flowing through the armature coil more rapid.
  • the operation of the circuit shown in FIG. 20 is as described above, and a description thereof will be omitted.
  • Terminals 46a, 46b, and 46c in FIG. 20 are connected to terminals 41a, 41b, and 41c, respectively, in FIG. Capacitor 39 High voltage The pressure causes the current to rise more rapidly.
  • the output power of terminals 46 d, 46 e, and 46 f in Fig. 20 is input to the corresponding terminals of block circuit D in Fig. 19.
  • the annular portion 16 and the magnetic poles 16a, 16b,... are formed by known means for laminating silicon steel plates, and are fixed to an outer casing (not shown) to form an armature.
  • the portion of the annular portion 16 is a magnetic core that becomes a magnetic path.
  • Armature coils 17a, 17b, ... are wound around magnetic poles 16a, 16b,.
  • Salient poles 1 a, 1 b, ... are provided on the outer periphery of rotor 1, and magnetic poles 16 a, 16 b, ... are opposed to each other through a gap of 0.1 to 0.2 mm. are doing.
  • Rotor 1 is also made by the same means as armature 16.
  • the width of the tip of the magnetic poles 16a, 16b, ... is 120 degrees, and eight poles are arranged at the same pitch.
  • Magnetization of such a polarity is to reduce the anti-torque due to magnetic flux leakage.
  • the magnetic poles 16 d and 16 h are the N and S poles shown. And sex.
  • each magnetic pole is sequentially magnetized to the polarity shown.
  • the rotor 1 rotates in the direction of arrow A to become a two-phase full-wave energized motor. Even if the width of the energized section is larger than 90 degrees, it rotates in the same way. Since the width of the magnetic pole to be wound on the armature coil is 120 degrees, the winding space becomes large.
  • Armature coils K and M indicate armature coils 17a, 17e and 17c and 17g, respectively, in Fig. 13 and the two armature coils are connected in series or in parallel. It is connected.
  • Transistors 20a and 20b are inserted at the lower ends of the armature coils K and M, respectively.
  • Transistors 20a and 20b which are semiconductor switching elements, may be other semiconductor elements having the same effect.
  • Power is supplied from the DC power supply positive and negative terminals 2a and 2b.
  • the transistor 20a When a high-level electric signal is input from the terminal 42a, the transistor 20a conducts, and the armature coil K is energized.
  • the transistor 20b When a noisy level electric signal is input from the terminal 42c, the transistor 20b conducts and the armature coil M is energized.
  • the rotor 3 in Fig. 13 is made of a conductive plate and is coaxially rotated with the rotor 1.
  • the rotor 3 is provided with protrusions 3a, 3b,..., And the width of the protrusions is 90 degrees to 150 degrees.
  • the coils 10 d, 10 e, 10 d, and 10 e have the same configuration as the coils 10 a, 10 b, and 10 c described above, and the protrusions 3 a, 3 b , ..., coils 10d and 10e are 90 degrees apart, and coils 10d and 10_e are 180 degrees from coils 10d and 10e, respectively. Separation are doing.
  • FIG. 14 shows an electric circuit for obtaining a position detection signal from the above-described coil.
  • Oscillator 10, coil 10 d, resistor 15 a, 15 b,..., Operational amplifier 13, etc. are the same members as those with the same symbols in FIG. 15 o
  • a rectangular wave electric signal having the same width and phase difference as the protrusions 3a, 3b,... Having a width of 120 degrees can be obtained from the terminal 7a.
  • the position detection signal obtained from coil 1 O d is shown as curves 50 a, 50 b,...
  • Terminals 7b, 7c, 7d of the same configuration block circuit 8a, including coil 10e, and coil circuits 8b, 8c, including coil 10d, 10e, have the same configuration.
  • the position detection signal is obtained.
  • the output signal at terminal 7b is shown as curves 52a, 52b, ... in Figure 26, and the output signals at terminals 7c, 7d are curves 51a, 51b, ... respectively. And the curves 53a, 53b, .... The width of each curve is 120 degrees, and the phases are sequentially shifted 90 degrees.
  • the position detection signals obtained from the coils 10d, 10e, 10d, and 10e are as shown in Fig. 2.
  • the width of each curve is 90 degrees, and the phases are sequentially shifted 90 degrees.
  • Arrow 50 indicates a section at 180 degrees.
  • the first and ⁇ 1 position detection signals of the first phase input from the terminals 42 a and 42 c of FIG. 22 are curves 50 a, 50 b,. 5 1 b, ...
  • the second and m_2 position detection signals of the second phase input to the terminals 42b and 42d are curves 51a, 51b, ... and curves 53a, 53b, ..., respectively. Become.
  • the current flowing through the armature coil K due to the position detection signal 50a can be represented by the first-stage curve 27a in FIG. However, the width between the dotted lines is 120 degrees.
  • the state of torque generation and its characteristics are exactly the same as those of the embodiment of FIG. 17 described above.
  • the operation of setting the current value to a predetermined value is also performed. It is the same as the embodiment.
  • the effect of the diode 49a, capacitor 47a, and transistor 5a, 5b is the same, and the effect is that the rise of the curve 27 is rapid and the fall of the curve 27b is rapid. effective.
  • the block circuit F for controlling the energization of the armature coils L and N has the same configuration as the circuit for controlling the energization of the armature coils M.
  • the base control of the transistor 4b is performed by an operational amplifier 40a and an amplifier. This is performed by a circuit similar to that of the circuit 40b and the reference voltage terminal 40, and holds the armature current at the set value. The same operation and effect can be obtained by removing the capacitor 47a and adding the capacitor 47a.
  • diode 4d it is necessary to add diode 4d.
  • a diode is also attached to transistor 4b.
  • the armature coil L is energized by the width of the curve 52a, 52b, ... in Fig. 26, and the armature coil L N is energized by the width of the curves 53a, 53b, ..., and the rising and falling of the flowing current becomes rapid.
  • a two-phase full-wave reluctance motor is provided, and the object of the present invention is achieved.
  • the present invention can be implemented even when the magnetic pole width is set to 180 degrees and the number of salient poles is set to 10. It is also possible to set the magnetic pole width to 120 and the number of magnetic poles to 8 n (n is a positive integer). In this case, the number of salient poles increases correspondingly. Increasing the number of magnetic poles increases the output torque. However, the rotation speed decreases.
  • the curves 30a, 30b, ... in the third row of Fig. 25 show the currents flowing through the exciting coils K and M, and the curves 30c and 30d show the currents flowing through the exciting coils L and S. Is shown.
  • Curves 54a, 55a, 56a, and 57a are position detection signal curves. In the energized section, the output torque is continuous at 120 degrees, and there is no overlap, so that ripple torque is reduced.
  • the output torque can be increased by providing the magnetic pole and the salient pole with teeth. Since the device of the present invention is configured to be capable of high-speed rotation, only the advantage that the output torque can be increased is obtained, and effective technical means can be provided.
  • the number of magnetic poles is 2 n (n is a positive integer of 3 or more).
  • the number of salient poles increases correspondingly. This has the effect of increasing the output torque and not reducing the rotation speed. This is an effective technique for large diameter motors.
  • each armature coil is independently provided with a diode 49a, 49b, ... for backflow prevention and one capacitor 47a, 47b, ...
  • the present invention can be implemented as a control circuit.
  • the input signal of terminal 29a uses the input of terminals 42a and 42c in Fig. 22.
  • the input signal of terminal 29b uses the terminals 42b and 42 in Fig. 22.
  • the d input is used.
  • the terminals 46a and 46b in FIG. 18 are connected to the terminal 41 in FIG. 22 and the corresponding terminal of the block circuit F, respectively. Block circuits 24-2 are removed.
  • the inductance coil 24 a While the armature coil K is energized, the inductance coil 24 a is also energized, and when the energization of both is cut off, the magnetic energy stored in both of them charges the capacitor 47 a to a high voltage. . Therefore, the drop of the conduction current is assumed to be rapid. Next, when the armature coil M is energized, the voltage rises rapidly due to the voltage of the capacitor 47a. This is because the magnetic energy of the inductance coil supplements the copper loss of the armature coil and the iron loss of the magnetic core.
  • the energizing current may be a current value enough to supplement, and the same purpose can be achieved even if the energizing means is not a chopper circuit but other means, for example, a voltage inversely proportional to the rotation speed is applied. The same purpose can be achieved even if the energizing section is smaller than the width of the position detection signal.
  • the armature coils 32a and 32e are armature coils wound biphasically on the first phase poles, and are generally one armature coil, and reciprocating energization is performed. Things.
  • the motor coil 32a When the motor coil 32a is energized, the magnetic pole is excited to the N pole, and when the armature coil 32e is energized, the magnetic pole is excited to the S pole.
  • the situation described above is exactly the same for the armature coils 32b and 32f of the second phase and the armature coils 32c and 32d of the third phase.
  • the terminals 42 a and 42 d receive the position detection signal curves 36 a, 36 b,... And the curves 34 a, 34 b,.
  • Block circuits B and C are armature coils 32b,
  • the electric signals of the curves 37a, 37b,... and the curves 44a, 44b,... of FIG. 12 are input to the terminals 42b, 42e, respectively.
  • the generation of reduced torque and anti-torque is not high-speed rotation, and an efficient high-speed motor can be obtained.
  • High The feature is that the number of expensive power elements is 12 in the case of conventional means, that is, three sets of transistor-prediction circuits.
  • Means for holding the armature current at the set value is not necessarily required, but the means of the present embodiment is different from the previous embodiment. Next, the explanation will be given.
  • the voltage drop of the resistor 22a exceeds the voltage of the reference voltage terminal 40, and the output of the operational amplifier 40a is high. Convert to a level.
  • This output is pulsed by the differential circuit 40-1 and becomes a pulse signal of a fixed width by the monostable circuit 40-2, which turns off the transistor 4a only during that section. .
  • the magnetic energy of the armature coil is equivalent to the diode 21c or
  • the transistor 4a When the output of the monostable circuit 40-12 changes to low level, the transistor 4a conducts again and the armature current increases. When the voltage increases to the set value, the transistor 4a is turned off for a predetermined time. This is a chopper circuit that repeats such a cycle. Since a similar chopper circuit is provided for the transistors 4b and 4c, the current value of each armature coil is maintained at the set value.
  • the configuration shown in Fig. 3 has three phases and the configuration shown in Fig. 4;
  • the output of the terminal 65a is a pulse train in which predetermined square-wave electric pulses are separated by the width thereof.
  • the output pulses at terminals 65b, 65c, and 65d are pulse trains having the same shape and the same separation angle as the output pulses at terminal 65a, and are sequentially phase-shifted by 90 degrees.
  • the configuration of the four-phase reluctance stepping motor is shown in Fig. 13 as a development. The rotor 3 and the position detection coils 10a, 10b, ... are eliminated.
  • the armature coil K is energized only during the conductive section of the transistor 20a.
  • the energization control of the coil 32 a of the same symbol of the line described above and the energization control of the armature coil K according to the present embodiment are exactly the same. The difference is that the transistor 5c in FIG. 21 is removed, and a transistor 20a having the same function is used. Therefore, the operation and effect are the same, and a rectangular wave similar to the rectangular electric signal serving as the base input of the transistor 20a is conducted.
  • the transistor 4 a, the operational amplifier 40 a, the amplifier circuit 40 b, and the reference voltage terminal 40 also perform the same operations as the members with the same symbols in FIG. 13, so that the armature current is maintained at the set value.
  • the energization control of the armature coil L is exactly the same as that of the armature coil 32b in FIG. Transistor 5d has been removed and transistor 20b has the same effect.
  • the circuit composed of the op amp 40c, the amplifier circuit 40d, the transistor 4b, and the resistor 22b is a chopper circuit, which is regulated by the voltage of the reference voltage terminal 40.
  • the current value is applied to the armature coil L.
  • Capacitors 47a and 47b are removed, and capacitors 47a and 47b are removed.
  • the block circuits 64a and 64b are electric circuits that control the energization of the armature coils M and N, respectively.
  • Terminals 66a and 66b are connected to terminals 65c and 65d, respectively, and the armature coils M and N are approximated by a stepping electric signal as square waves by the width of those electric signals. Power supply is performed.
  • Each of the transistors 4c and 4d is a chopper circuit controlled by a circuit similar to the chopper circuit including the above-described op amp 40a. Therefore, the set current value is applied to the armature coils M and N.
  • the motor is driven as a four-phase stepping motor.
  • the rise and fall of the energization of each armature coil become rapid, so that even at high speeds, there is little decrease in the output torque, and there is an operational effect that does not cause disturbance.
  • there is only one power element for controlling the energization of each armature coil it has the feature of being inexpensive.
  • the SCR 48a described in FIG. 21 can be used instead of the transistors 5a and 5b.
  • the step pins The logging speed can be further increased.
  • a chopper circuit that keeps the armature current at the set value is not always necessary. In the case of a low-voltage power supply such as a battery power supply, the chopper circuit may be removed when constant-speed control is not required.

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Description

曰月 糸田 高速電動機
本発明は、 周知のブラシレス電動機及びリ ラクタ ンス型電動機の 高速化と出力 トルクの減少の防止に利用され、 又比較的出力の大き い高速ステッ ピング電動機と して利用され、 同じ目的で一般の直流 電動機にも利用される高速電動機に関する。
リ ラク夕 ンス型電動機は、 出力 トルクが大き く 、 マグネ ッ 卜回転 子が不要であると言う利点があるが、 反面に欠点も多いので実用化 された例はほとんどない。 出力の大きいステ ッ ピング電動機は、 步 進速度が低い為に特殊な目的に使用されているのみである。 直流電 動機は高速度回転のものが利用される例があるが、 効率が劣化する ので広い使用例はない。
第 1 の課題と しては、 電機子コイルの通電制御の為のスィ ッチン グ素子は電機子コイルの両端に挿入されているので、 高価なパヮ素 子の数が多く な り、 コス トが上昇する問題点がある。 又電源正極側 のスィ ツチング素子は、 導通制御の為の入力電気信号が別電源とな り、 高価となる欠点がある。
第 2の課題と しては、 リ ラクタ ンス型電動機の場合には、 回転子 の突極の数が多く 、 イ ンダク夕 ンスが大きいので、 磁極と突極に蓄 積され若し く は放出される磁気エネルギの量が大き く 、 又 1 回点毎 の蓄積と放出の回数が多い。 従って、 出力 トルクは大きい長所があ る反面に低速となる問題点がある。 直流電動機の場合にも高速度の 回転とすると上述した同じ問題点がある。
第 3の課題と しては、 出力の大きい電動機の場合に、 電機子コィ ルのィ ンダクタンスが著し く大きいので、 通電初期の電流の立上が りがおそく 、 又通電停止時の電流の降下がおくれる。 前者は出力 卜 ルクを減少し、 後者は反 トルクを発生する問題点がある。 通電初期 の立上がりを速く する為に電源を高電圧とすると、 磁気飽和点以降 で鋭い電流の立上がりが発生する。 この為に、 振動と電気ノ イズを 発生し、 又上述した電流の立上がる区間は、 トルクの小さい区間な ので、 欠点のみが助長される問題点がある。 上述した減 トルク と反 トルクの発生するこ とによ り高速化 （毎分数万回転） は不可能とな る問題点がある。 一般に利用される回転速度度 （毎分数千回転） と しても減トルク と反 トルクが発生して、 効率が劣化する不都合があ る。 出力 トルクを大き く する為に電源電圧を上昇する手段を採用す ると、 1 0 0 0ボル 卜以上となり実用性が失なわれる。
ブラシレス直流電動機の場合にも、 よ り高速とする場合に同じ問 題点が発生する。
そこで、 本発明は、 高速、 高トルクで効率の良い電動機を提供す るこ とを目的とする。
本発明は、 固定電機子と磁性体回転子を備えた 3相片波通電のリ ラクタンス型電動機において、
該磁性体回転子の外周面に等しい巾と等しい離間角で配設された 複数個の突極と、 該固定電機子の内周面よ り突出され、 軸対称の位 置にある磁極が同相となり、 該突極と僅かな空隙を介して対向し、 等しいピッチで配設されると ともに、 電機子コイルの装着される磁 極の円周方向の巾が電気角で 1 2 0度若し く は 1 8 0度の巾の 6 η個 （ ηは正整数） の磁極と、 該磁極に装着された第 1 ， 第 2， 第 3の相の電機子コイルと、 該突極の回転位置を検知して、 電気角 で 1 2 0度の巾で 3 6 0度の位相差のある矩形波の第 1 の相の位置 検知信号ならびに該第 1 の相の位置検知信号と同じ波形と位相差を 有し、 該第 1 の相の位置検知信号よ りそれぞれ位相が順次に電気角 で 1 2 0度おく れた第 2 ， 第 3の相の位置検知信号が得られる複数 個の位置検知素子を含む位置検知装置と、 各々の該電機子コイルの 両端に接続されたスイ ッ チング素子と、 該スイ ッチング素子と対応 する該電機子コィルの直列接続体の直流電源負電圧側に並列に逆接 続された第 1 のダイオー ドならびに該電機子コイルの負電圧側に一 端が逆接続された第 2のダイ オー ドと、 直流電源に順方向に接続し た逆流防止用の第 3 , 第 4 , 第 5のダイオー ドを介して、 それぞれ 該第 1 ， 第 2 ， 第 3の相の電機子コイルに対して、 両端に接続した 該スイ ッチング素子が該第 1 ， 第 2 , 第 3の相の位置検知信号によ りそれぞれ導通せしめられるるこ とによ り供電する第 1 ， 第 2 ， 第 3の通電制御回路と、 該第 1 ， 第 2 ， 第 3の通電制御回路に含まれ る前記した負電圧側に一端が逆接続された該第 1 および第 2 のダイ オー ドを介して、 該第 1 ， 第 2 , 第 3の相の電子機コイ ルの通電が 断たれたと きに、 蓄積された磁気エネルギをそれぞれ流入充電して 保持する小容量の第 1 ， 第 2 ， 第 3のコ ンデンサと、 該第 3の相の 電子機コイルの通電の開始と同時に該第 1 のコ ンデンサに充電され た静電工ネルギを該電機子コイルに流入放電し、 該第 2の相の電子 機コイルと該第 1 の相の電機子コイ ルの通電の開始と同時に該第 2のコ ンデンサと該第 3のコ ンデンサに充電された静電工ネルギを それぞれ該第 2の相の電機子コイルと該第 1 の相の電機子コイルに 流入放電せしめる電気回路と、 該突極が磁極に侵入し始める点よ り 電気角で 3 0度前後の区間内において、 設定された角度を経過した 点で該磁極に捲着された該電機子コイルの通電が開始されるよ う に、 前記した位置検知素子を該固定電機子側に固定する手段と、 よ り構成される。
さらに、 上述の手段において、 該第 1 ， 第 2 ， 第 3の相の位置検 知信号の巾の前半部の所定巾だけ通電されるイ ンダクタ ンスコイル と、 該イ ンダクタンスコイルの通電が断たれたときに、 その蓄積磁 気エネルギをそれぞれ該第 3 ， 第 4， 第 5のコンデンサに流入充電 する電気回路とよ り構成される。
さらに、 本発明は、 固定電機子と磁性体回転子を備えた 3相全波 通電の リ ラクタ ンス型電動機において、
該磁性体回転子の外周面に等しい巾と等しい離間角で配設された 複数個の突極と、 該固定電機子の内周面よ り突出され、 軸対称の位 置にある磁極が同相となり、 該突極と僅かな空隙を介して対向し、 等しいピッチで配設されると ともに、 電機子コイルの装着される磁 極の円周方向の巾が電気角で 1 2 0度若し く は 1 8 0度の巾の 1 2 n個 （ nは正整数） の磁極と、 該磁極に装着された電機子コィ ルと、 該突極の回転位置を検知して、 電気角で 1 2 0度の巾で 3 6 0度の位相差のある矩形波の第 1 の相の位置検知信号及び該第 1 の相の位置検知信号と同じ波形と位相差を有し、 第 1 の位置検知 信号よ りそれぞれ位相が順次に電気角で 1 2 0度おく れた第 2 , 第 3の相の位置検知信号ならびに該第 1 の相の位置検知信号と同じ波 形と位相差を有し、 該第 1 の相の位置検知信号よ り位相が電気角で 1 8 0度おくれた簠 _上の相の位置検知信号及び該達 _丄の相の位置検 知信号と同じ波形と位相差を有し、 該第 1 の相の位置検知信号よ り それぞれ位相が順次に電気角で 1 2 0度おく れた第 2 , 第 3の相の 位置検知信号が得られる複数個の位置検知素子を含む位置検知装置 と、 第 1 の相の片波通電の該電機子コイルの 1 組を第 1 , 第 1 の電 機子コイルと呼称し、 第 2 ， 第 3の相のそれぞれの片波通電の該電 機子コ イ ルの各 1 組をそれぞれ第 2 ， _2 の電機子コイ ル及び第 3 ， の電機子コイルと呼称したと きに、 各々の該電機子コイル の両端に接続されたスィ ツ チング素子と対応する該電機子コイルの 直列接続体の直流電源負電圧側に並列に逆接続された第 1 のダィ ォー ドならびに電子コイルの負電圧側に一端が逆接続された第 2の ダイオー ド と、 該固定電機子の磁極に装着された該第 1 ， 第 2 ， 第 3の電機子コイルの両端に接続された該スイ ッ チング素子を、 それ ぞ'れ該第 1 ， 第 2 , 第 3の相の位置検知信号の巾だけ導通せしめ、 他の磁極に装着された達ー丄， 2 , 第 3の励磁コイルの両端に接続 されたスイ ッチング素子を、 それぞれ簠_丄， W. 2 , 第 3の相の位置 検知信号の巾だけ導通せしめる第 1 の電気回路と、 直流電源に順方 向に接続された逆流防止用の第 3 ， 第 4， ， 第 8のダイ ォー ドを介して該第 1 , 第 2 , 第 3の電機子コイルと該1_1 , 1_2 . M の電機子コイルに対して、 両端に接続した該スイ ッチング素子の 導通によ り、 それぞれ通電する第 1 ， 第 2の通電制御回路と、 該第 1 , 第 2の通電制御回路に含まれる前記した負電圧側に一端が逆接 続された該第 1 および第 2のダイ オー ドを介して該第 1 , 第 2 ， 第
3の相の電機子コイルと該望_丄， 2 , 第 3の相の電機子コイルの 通電が断たれたと きに、 蓄積された磁気エネルギをそれぞれ流入充 電して保持する小容量の第 1 , 第 2 , 第 3のコ ンデンサと _J_ , 1 2 ， 1_3のコ ンデンサと、 該第 3 , 1_3の相の電機子コイルの通電 の開始と同時に該第 1 , 第 1 のコ ンデンサに充電された静電工ネル ギを該第 3 ， 達 の相の電機子コイルにそれぞれ流入放電し、 該第 2 , 連 _ の枏の電機子コイ ルの通電の開始と同時に該第 3， 第 3の コ ンデンサに充電された静電工ネルギを該第 2， 第 2の相の電機子 コイルにそれぞれ流入放電し、 該第 1 ， 第 1 の相の電機子コィルの 通電の開始と同時に該第 2， _2のコ ンデンサに充電された静電工 ネルギを該第 1 ， 簠_丄の相の電機子コイルにそれぞれ流入放電せし める第 2の電気回路と、 該突極が磁極に侵入し始める点よ り電気角 で 3 0度前後の区間内において、 設定された角度を経過した点で該 磁極に捲着された該電機子コイルの通電が開始されるように、 前記 した位置検知素子を該固定電機子側に固定する手段と、 よ り構成さ れる。
さらに、 上述の手段において、 該第 1 ， 第 2， 第 3の相の位置検 知信号の巾の前半の所定巾だけ通電される第 1 のイ ンダクタ ンスコ ィルと、 室 _丄， 第 2 , .第 3の位置検知信号の巾の前半の巾だけ通電 される第 2のイ ンダクタンスコイルと、 該第 1 のイ ンダクタ ンスコ ィルの通電が断たれたときに、 その蓄積磁気エネルギをそれぞれ第 1 ， 第 2， 第 3のコ ンデンサに流入充電し、 該第 2のイ ンダクタ ン スコイルの通電が断たれたときに'、 その蓄積磁気エネルギをそれぞ れ該達 J_， 2 , 達 のコ ンデンザに流入充電する電気回路とよ り 構成される。
さらに、 本発明は、 固定電機子とマグネッ ト回転子を備えた 3相 全波通電の直流電動機において、
該電機子の磁極に装着された第 1 ， 第 2， 第 3の相の電機子コィ ルと、 第 1 の相の正方向の通電モー ドのときに第 1 の相の電機子コ ィルと呼称し、 逆方向の通電モー ドのときに第 1 の相の電機子コィ ルと呼称し、 第 2 ， 第 3の正向の通電モー ドのと きにそれぞれ第 2 ， 第 3の相の電機子コイル、 又逆方向の通電モー ドのと きにそれ ぞれ 1_2_， 1 ^の相の電機子コイルと呼称したときに、 該マグネッ ト回転子の N， S磁極の位置を検知して、 電気角で 1 2 0度の巾で 3 6 0度位相差のある矩形波の第 1 の相の位置検知信号と これよ り それぞれ位相が順次に電気角で 1 2 0度おく れた第 2 ， 第 3の位置 検知信号ならびに該第 1 の相の位置検知信号と同じ巾と位相差を有 し、 該第 1 の相の位置検知信号よ り位相が電気角で 1 8 0度おく れ た の相の位置検知信号及び第一上の相の位置検知信号よ りそれぞ れ位相が順次に電気角で 1 2 0度おく れた該連 , 第 3の相の位置 検知信号が得られる複数個の位置検知素子を位置検知装置と、 各々 の該電機子コイ ルの両端に接続されたスイ ッ チング素子と、 該ス ィ ツチング素子と対応する該電機子コイルの直列接続体の直流電源 負電圧側に並列に逆接続された第 1 のダイォー ドならびに電機子コ ィ ルの負電圧側に 1 端が逆接続された第 2のダイオー ド と、 該第 1 ， 第 2 , 第 3の電機子コイルの両端に接続された該スイ ッチング 素子をそれぞれ該第 1 ， 第 2 , 第 3の相の位置検知信号の巾だけ導 通せしめ、 室 _丄， 2 , 皇 の電機子コイルの両端に接続された該 スイ ッチング素子を、 それぞれ該達 _丄， 2 , 第 3の相の位置検知 信号の巾だけ導通せしめる第 1 の電気回路と、 該直流電源に順方向 に接続された逆流防止用の第 3 ， 第 4， …， 第 8のダイオー ドを介 して該第 1 ， 第 2 , 第 3の電機子コイルと該！ _1， W, 2 , 第 3の電 機子コイルに対して、 両端に接続した該スイ ッチング素子の導通に よ り、 それぞれ通電する第 1 ， 第 2の通電制御回路と、 該第 1 , 第 2の通電制御回路に含まれる前記した負電圧側に一端が逆接続され た該第 1 および第 2のダイオー ドを介して、 該第 1 ， 第 2 ， 第 3の 相の電機子コイルと該達 _丄， 2 , 第 3の相の電機子コイルの通電 が断たれたときに、 蓄積された磁気エネルギをそれぞれ流入充電し て保持する小容量の第 1 ， 第 2 ， 第 3のコ ンデンサと塞 _上， 第 2 , 室一 のコ ンデンサと、 該第 3 ， 第 3の相の電機子コイルの通電の開 始と同時に該第 1 ， _ のコンデンザに充電された静電工ネルギを 該第 3 ， ^ 3.の電機子コイ ルにそれぞれ流入放電し、 該第 2 ， の相の電機子コイルの通電の開始と同時に該第 3 ， ^のコ ンデ ンサに充電された静電工ネルギを該第 2 , 簋 の相の電機子コィル にそれぞれ流入放電し、 該第 1 ， 第 1 の相の電機子コイルの通電の 開始と同時に該第 2 ， 箄一 のコ ンデンサに充電された静電工ネルギ を該第 1 , 室一上の相の電機子コイ ルにそれぞれ流入放電せしめる第 2の電気回路と、 各々の該電機子コイルの通電によ り発生する出力 トルクが最大値となるように前記した位置検知素子を該固定電機子 側に固定する手段と、 よ り構成される。
さらに、 本発明は、 固定電機子と磁性体回転子を備えた複数相の リ ラクタ ンス型電動機において、
磁性体回転子の外周面に等しい巾と等しい離間角で配設された複 数個の突極と、 該固定電機子の内周面よ り突出され、 軸対称の位置 にある磁極が同相となり、 該突極と僅かな空隙を介して対向し、 等 しいピッチで配設されると ともに、 電機子コイルの装着される磁極 の円周方向の巾が電気角で 1 2 0度若し く は 1 8 0度の巾の 2 n個 ( nは 3以上の正整数） の磁極と、 該磁極に装着された複数相の電 機子コイルと、 該突極の回転位置を検知して、 複数相の位置検知信 号を得る位置検知装置と、 各々の該電機子コイルの電源負極側に揷 入された 1 個のスイ ッ チング素子と、 各々の該電機子コイルの電源 正極側に順方向に挿入された 1 個の第 1 のダイ オー ドと、 該第 1 の ダイォー ド と該電機子コイルと該スィ 、ソ チング素子の直列接続体に 供電する直流電源と、 複数相の該位置検知信号によ りそれぞれ対応 する複数相の該電機子コイルに接続した該スイ ッチング素子を該位 置検知信号の巾だけ導通して該電機子コイルに通電して出力 トルク を得る通電制御回路と、 該スイ ッ チング素子が該位置検知信号の末 端で不導通に転化したと きに、 該スイ ッ チング素子と該電機子コィ ルとの接続点よ り 、 第 2のダイオー ドを介して該電機子コイルに蓄 積された磁気エネルギを小容量のコ ンデンサに流入充電して保持 し、 該電機子コイルの通電電流の降下を急速とする第 1 の電気回路 と、 所定時間後に該電機子コイルが該位置検知信号によ り通電が開 始されたと きに、 同時に前記した小容量の該コ ンデンサに蓄積され た静電工ネルギを、 該位置検知信号の入力によ り導通される半導体 素子を介して該電機子コイルに流入せしめて、 通電電流の立上がり を急速とする第 2の電気回路と、 よ り構成される。
さらに、 上述の手段において、 複数相の該位置検知信号の始端部 よ り設定された巾だけ通電されるィ ンダクタ ンスコイルと、 該ィ ン ダクタンスコイルの通電が断たれたときに、 蓄積磁気エネルギを小 容量のコンデンサに流入充電して、 該電機子コイ ルの蓄積磁気エネ ルギの流入充電による静電工ネルギに加算して保持するこ とによ り 、 該電機子コイル間の磁気エネルギの移動時における該電機子コィ ルの銅損と磁心の鉄損を補充して、 該電機子コイルの通電電流の立 上がりを急速とする第 3の電気回路と、 よ り構成される。
さらに、 本発明は、 固定電機子とマグネ ッ ト回転子を備えた複数 相の直流電動機において、
該マグネッ ト回転子の外周面に等しい巾で N， S磁極が交互に配 設された複数個の N， S磁極と、 該 N， S磁極と僅かな空隙を介し て対向し、 等しいピッチで配設されると ともに、 電機子コイルの装 着される磁極の円周方向の巾が電気角で 1 2 0度〜 1 8 0度の巾の 3 η個 （ ηは正整数） の界磁磁極と、 該磁極に装着された複数相の バイ ファラ巻きされた電機子コイルと、 該 N， S磁極の回転位置を 検知して、 電気角で 1 2 0度の巾で 3 6 0度の位相差のある矩形波 の第 1 の相の位置検知信号ならびに該第 1 の相の位置検知信号と同 じ波形と位相差を有し、 該第 1 の相の位置検知信号よ'りそれぞれ位 相が順次に電気角で 1 2 0度おく れた第 2 ， 第 3の相の位置検知信 号が得られる複数個の位置検知素子を含む位置検知装置と、 各々の 該電機子コィルの電源負極側に挿入された 1個のスイ ッ チング素子 と、 各々の該各電機子コイ ルの電源正極側に順方向に接続された 1 個の第 1 のダイオー ドと、 該第 1 のダイオー ドと該電機子コイル と該スイ ッ チング素子の直列接続体に供電する直流電源と、 該第 1 , 第 2 ， 第 3 の相の位置検知信号によ りそれぞれ対応する該第 1 ， 第 2， 第 3の相の電機子コイルに接続した該スイ ッチング素子 を位置検知信号の巾だけ導通して該電機子コイルに通電して出力 ト ルクを得る通電制御回路と、 該スイ ッチング素子が位置検知信号の 末端で不導通に転化したときに、 該スイ ッ チング素子と該電機子コ ィルの接続点よ り、 第 2のダイオー ドを介して該電機子コイルに蓄 積された磁気エネルギを小容量のコ ンデンサに流入充電して保持 し、 該電機子コイルの通電電流の降下を急速とする第 1 の電気回路 と、 所定時間後に該電機子コイルが該位置検知信号によ り通電が開 始されたと きに、 同時に前記した小容量のコ ンデンサに蓄積された 静電工ネルギを、 該位置検知信号の入力によ り導通する半導体素子 を介して該電機子コイルに流入せしめて、 通電電流の立上がりを急 速とする第 2の電気回路と よ り構成される。
さらに、 本発明は、 固定電機子と磁性体回転子を備えた複数相の リ ラクタ ンス型のステツ ビング電動機において、
該磁性体回転子の外周面に等しい巾と等しいピッチで配設された 複数個の突極と、 該固定電機子の内周面よ り突出され、 軸対称の位 置にある磁極が同相とな り、 該突極と僅かな空隙を介して対向する と と もに、 該電機子コイルの装着される磁極の円周方面の巾が電気 角で 1 2 0度若し く は 1 8 0度の巾の 2 n個 （ nは 3以上の正整 数） の磁極と、 該磁極に装着された複数相の電機子コイルと、 電気 角で 1 8 0度の巾で、 互いに 1 8 0度離間した電気信号と これよ り 所定の位相差で配設された電気信号よ りなる複数相のステツ ビング 電気信号を発生するパルス発振器及びパルス分配器と、 各々の該電 機子コィルの電源負極側に挿入された 1 個のスィ ツ チング素子と、 各々の該電機子コイルの該電源負極側に順方向に挿入された 1 個の 第 1 のダイオー ドと、 該第 1 のダイオー ドと該電機子コイルと該ス イ ッ チング素子の直列接続体に供電する直流電源と、 複数相のス テツ ビング電気信号によ りそれぞれ対応する複数相の該電機子コィ ルに接続した該スィ ツチング素子をステツ ビング電気信号の巾だけ 導通して該電機子コイルに通電し、 ステ ッ ピング トルクを得る通電 制御回路と、 該スィ ッ チ ング素子が位置検知信号の末端で不導通に 転化したと きに、 該スイ ッチング素子と該電機子コイルの接続点よ り 、 第 2のダイ オー ドを介して該電機子コイルに蓄積された磁気ェ ネルギを小容量のコ ンデンザに流入充電して保持し、 該電機子コィ ルの通電電流の降下を急速とする第 1 の電気回路と、 次に到来する ステツ ビング電気信号によ り該電機子コィルの通電が開始された きに、 同時に前記した小容量のコンデンサに蓄積された静電工ネル ギを該ステッ ピング電気信号によ り導通する半導体素子を介して該 電機子コィルに流入せしめて、 通電電流の立上がりを急速とする第 2の電気回路と、 よ り構成される。
さらに、 上述の手段において、 複数相の該ステ ッ ピング電気信号 の始端部部よ り設定された巾だけ通電されるイ ンダクタンスコイル と、 該イ ンダクタンスコイルの通電が断たれたときに、 蓄積磁気ェ ネルギを小容量のコ ンデンザに流入充電して、 該電機子コイルの蓄 積磁気エネルギの流入充電による静電工ネルギに加算して保持する こ とによ り、 該電機子コイル間の磁気エネルギの移動時における該 電機子コイルの銅損と磁心の鉄損を補充して、 該電機子コイルの通 電電流の立上がり を急速とする第 3の電気回路と、 よ り構成され る。
本発明によれば、 ステツ ビング電気信号若しく は位置検知信号の 巾だけ電機子コィルが通電され、 その末端で通電が停止されたと き に、 電機子.コィルの蓄積磁気エネルギが小容量のコンデンサに流入 充電して高電圧となる。 従って磁気エネルギの消滅時間は著し く小 さく なるので反 トルクの発生が防止される。
所定時間後に到来する次の位置検知信号によ り電機子コイルの通 電が開始されるが、 このときの印加電圧は、 前記したコ ンデンサの 充電電圧と電源電圧が加算されたものとなるので通電電流の立上が りが急速となる。 従って減 トルクの発生が防止される。 以上の説明よ り判るよう に、 リ ラクタ ンス型の電動機の回転速度 の上昇が不可能となる欠点を除去できる作用があり、 第 2 ， 第 3の 課題を解決する作用がある。
又上述したコ ンデンサの充電エネルギを増大する為に、 イ ンダク タ ンスコイ ルに蓄積した磁気エネルギを、 電機子コイ ルに蓄積した 磁気エネルギに加算したものによ り コ ンデンサを充電している。 従って充電時の鉄損と銅損による電機子コイルの磁気エネルギの減 少を補充し、 次に通電される電機子コイ ルの磁気エネルギに転化で きるので、 通電電流の立上がり と降下を高速化できる。 従って高速 度の回転が得られる作用がある。 電源電圧が低い場合に特に有効で ある。
電機子コィルの通電制御の為のスィ ッ チング素子は電源負極側に 1 個が挿入されているのみなので、 高価な回路素子の数を 1 ノ 2 と するこ とができ、 又電.源負極側にスイ ッ チング素子があるので、 そ の導通制御の回路が簡素化される。 従って第 1 の課題を解決する作 用がある。
本発明は、 以上説明したよう に、 振動が少なく 、 出力 トルクを増 大するこ とができる。 3相全波通電の電動機とするこ とによ り リ ブ ルトルクを減少できる。
さらに、 マグネ ッ 卜回転子を有するブラシレス 3相直流電動機の 場合に高速電動機が得られ、 磁極数を増加しても低速とならないの で、 高 トルクの電動機が得られる。 又効率良く高速度の電動機が得 られる。
さらに、 電機子コィルの通電制御の為のパヮ素子が電源負極側に 1 個ですみ廉価となる。 さらに、 高速回転 （毎分 1 0万回転位まで） の電動機を得るこ と ができる。 高速回転時においても減 トルク， 反 トルクの発生がない ので有効な技術が得られる。 ステッ ピング電動機の場合には、 高い 周波数のステッ ピング電気信号に対応して駆動することができ、 こ のときにも出力 トルクの減少がなく 、 乱調が防止される。
さらに、 1 つの電機子コイルの通電が停止されたと きに、 その蓄 積磁気エネルギをコ ンデンサの静電工ネルギと して転化し、 それを 次に通電すべき電機子コイルの磁気エネルギに転化している。 従つ て、 該コ ンデンサの容量を変更するこ とによ り、 通電電流の立上が り と降下を必要な速さで制御できるので、 高速回転で効率の良い電 動機を得ることができる。
さ らに、 イ ンダクダンスコイルに蓄積された磁気エネルギによ り、 電機子コイル間を磁気エネルギが移動するときの電機子コイル の銅損と磁心の鉄損を補充している。 従って、 電機子コイルの通電 電流の立上がり と降下を著し く急速とするこ とができるので、 高速 で出力 トルクの大きい電動機が得られる。 又低電圧電源でも駆動す ることができる。 図面の簡単な説明
図 1 は、 本発明による 3相片波リ ラクタンス型電動機の平面図、 図 2は、 本発明による 3相全波リ ラクタンス型電動機の平面図、 図 3は、 図 1 の電動機の電機子と回転子の展開図、 図 4は、 図 2の電 動機の電機子と回転子の展開図、 図 5は、 マグネッ 卜回転子を有す る直流電動機の固定電機子とマグネッ 卜回転子の展開図、 図 6は、 3相の位置検知装置の電気回路図、 図 7は、 電機子コイルの通電電 流、 出力 トルクのタイムチャー ト、 図 8は、 位置検知信号と励磁電 流のタイムチャー ト、 図 9は、 3相全波通電の電機子コイルの通電 制御回路図、 図 1 0は、 図 9の回路にイ ンダクタ ンスコイルを付加 した電気回路図、 図 1 1 は、 マグネッ ト回転子を有する直流電動機 の電機子コイルの通電制御回路図、 図 1 2は、 位置検知信号のタイ ムチャー ト、 図 1 3は、 2相全波通電の リ ラクタ ンス型電動機の電 機子と回転子の展開図、 図 1 4は、 2相の位置検知装置の電気回路 図、 図 1 5は、 3相の位置検知装置の電気回路図、 図 1 6は、 従来 の電機子コイルの通電制御回路図、 図 1 7は、 3相全波通電の電機 子コイルの通電制御回路図、 図 1 8は、 図 1 7の回路に付加するィ ンダク夕 ンスコイルを含む電気回路図、 図 1 9は、 3相全波通電の 電機子 コ イ ルの通電制御回路図の他の実施例、 図 2 0 は、 図 2 1 の回路に付加するイ ンダクタ ンスコイルを食む電気回路図、 図 2 1 は、 3相全波通電の リ ラクタ ンス型電動機の電機子コイルの通 電制御回路図の他の実施例、 図 2 2は、 2相全波通電の リ ラクタ ン ス型電動機の電機子コイルの通電制御回路図、 図 2 3は、 マグネッ 卜回転子を有する 3相直流電動機の電機子コ イ ルの通電制御回路 図、 図 2 4は、 ステ ッ ピング電動機の電機子コイルの通電制御回路 図、 図 2 5は、 位置検知信号と電機子電流のタイ ムチャー ト 、 図 2 6は、 2相の リ ラクタ ンス型電動機の位置検知信号のタイ ムチ ヤー 卜である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明を添付図面を参照してその実施例に基づいて説明す 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。
次に本発明が適用される 3相片波の リ ラクタ ンス型の電動機の構 成について説明する。 図 1 は、 固定電機子と回転子の平面図であ る。
回転子 1 の突極 1 a , l b , …の巾は 1 8 0度、 それぞれは 3 6 0度の位相差で等しいピッチで配設されている。 回転子 1 は、 珪素鋼板を積層した周知の手段によ り作られ、 回転軸 5を有する。 固定電機子 1 6 には、 磁極 1 6 a , 1 6 b， 1 6 c， 1 6 d , 1 6 e , 1 6 f 力 それ等の巾が 1 8 0度で、 等しい離間角で配設 されている。 突極と磁極の巾は 1 8 0度で等しく されている。 突極 数は 8個、 磁極数は 6個である。 電機子 1 6 も回転子 1 と同じ手段 によ り作られている。 磁極 1 6 a， 1 6 b , …には、 電機子コイル 1 7 a , 1 7 b , …が.それぞれ捲着されている。
図 3は、 図 1 の磁極と回転子の展開図である。 図 1 において、 円 璟部 1 6及び磁極 1 6 a , 1 6 b， …は、 図示しない外筐に固定さ れて固定電機子となる。 円環部 1 6の部分は磁路となる磁心であ る。 電機子コィル 1 7 a , 1 7 d'は直列若しく は並列に接続され、 こ の接続体を電機子 コ イ ル 3 2 a と 呼称する。 電機子コ イ ル 1 7 b , 1 7 e及び電機子コ イ ル 1 7 c， 1 7 f も同様に接続さ れ、 これ等をそれぞれ電機子コイル 3 2 b , 電機子コイル 3 2 c と 呼称する。 電機子コイル 3 2 bが通電されている と、 突極 1 b， 1 f が吸引されて、 矢印 A方向に回転子 1 が回転する。 1 2 0度回 転する と 、 電機子コ イ ル 3 2 bの通電が断たれ、 電機子コ イ ル 3 2 cが通電される。 更に 1 2 0度回転する と 、 電機子コイル 3 2 cの通電が断たれ て、 電機子コイル 3 2 aが通電される。 通電モー ドは 1 2 0度の回 転毎に、 電機子コイル 3 2 a→電機子コイル 3 2 b—電機子コイル 3 2 c→とサイク リ ックに交替され、 3相片波の電動機と して駆動 される。 このと き に軸対称の位置にある磁極は、 図示のよ う に、 N , S極に着磁されている。 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 1 6 a , 1 6 dをそれぞれ 2個 1 組と し、 それぞれを電機子コィル の通電によ り、 N， S磁極に励磁する。 それぞれの 2個 1 組の磁極 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 束が殆んど無く なる。 他の磁極 1 6 b， 1 6 c , … 1 6 f も、 それ ぞれ 2個 1組の構成とな り、 N , S極に励磁される 2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 l a , l b , …の数は、 1 6個となる。 この場合 の出力 ト ルク は 2 倍 と なる。 電機子 コ イ ル 3 2 a , 3 2 b ， 3 2 cをそれぞれ第 1 , 第 2 , 第 3 の相の電機子コイルと呼称す る。
図 1 の回転子 1 の突極の数は 8個であるが、 回転子 1 の径を小さ く する為に突極数を 4個とするこ と もできる。 この場合には、 磁極 数は 6個となる。
図 3は図 1 の電動機の突極と磁極の展開図である。
図 3のコイル 1 0 a， 1 0 b , 1 0 cは、 突極 l a， l b , …の 位置を検出する為の位置検知素子で、 図示の位置で電機子 1 6の側 に固定され、 コイル面は、 突極 1 a , 1 b， …の側面に空隙を介し て対向している。 コイル 1 0 a， 1 0 b , 1 0 cは 1 2 0度離間し ている。 コイルは 5 ミ リメー トル径で 1 0 0ターン位の空心のもの である。
図 6に、 コイル 1 0 a， 1 0 b , 1 0 cよ り、 位置検知信号を得 る為の装置が示されている。 コイル 1 0 a , 抵抗 1 5 a， 1 5 b , 1 5 cはブリ ッ ジ回路となり、 コイル 1 0 aか突極 1 a， 1 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。 従つ て、 ダイ オー ド 1 1 a ， コ ンデンサ 1 2 aならびにダイ オー ド l i b , コ ンデンサ 1 2 bよ りなるローパスフィル夕の出力は等し く 、 オペアンプ 1 3の出力は口一レベルとなる。
発振器 1 0では 1 メガサイクル位の発振が行なわれている。 コィ ル 1 0 aが突極 l a , l 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 1 5 aの 電圧降下が大き く な り、 オペアンプ 1 3の出力はハイ レベルとな る。
ブロ ッ ク回路 1 8の入力は、 図 1 2 のタイ ムチャー ト の曲線 3 3 a， 3 3 b， …となり、 反転回路 1 3 aを介する入力は、 曲線 3 3 a , 3 3 b , …を反転したものとなる。 図 6のブロ ッ ク回路 1 4 a， 1 4 bは、 それぞれコイル 1 0 b , 1 0 cを含む上述した ブロ ック回路と同じ構成のものを示すものである。 発振器 1 0は共 通に利用することができる。
ブロ ック回路 1 4 aの出力及び反転回路 1 3 bの出力は、 ブロ ッ ク回路 1 8に入力され、 それらの出力信号は、 図 1 2 において、 曲 線 3 4 a , 3 4 b , …， 及び曲線 3 4 a， 3 4 b , …を反転したも のとなる。
プロ ッ ク回路 1 4 bの出力及び反転回路 1 3 cの出力は、 プロ V ク回路 1 8に入力され、 それらの出力信号は、 図 1 2 において、 曲 線 3 5 a ， 3 5 b , …及び こ れを反転 した もの と なる。 曲線 3 3 a , 3 3 b , …に対して、 曲線 3 4 a , 3 4 b , …は位相が 1 2 0度おく れ、 曲線 3 4 a， 3 4 b , …に対して、 曲線 3 5 a , 3 5 b , …は位相が 1 2 0度おく れている。
ブロ ッ ク回路 1 8は、 3相 Y型のブラシレス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 1 8 a， 1 8 b , …， 1 8 f よ り 1 2 0度の巾の矩形波の電気信号 が得られる論理回路である。 端子 1 8 a , 1 8 b , 1 8 cの出力 は、 図 1 2 におレヽて、 それぞれ曲線 3 6 a , 3 6 b , …， 曲線
3 7 a , 3 7 b , …， 曲線 3 8 a， 3 8 b , … と して示されてい る。
端子 1 8 d， 1 8 e , 1 8 f の出力は、 それぞれ曲線 4 3 a ,
4 3 b , …， 曲線 4 4 a , 4 4 b , …， 曲線 4 5 a， 4 5 b , ·"と して示されている。 端子 1 8 a と 1 8 dの出力信号、 端子 1 8 b と 1 8 e の出力信号， 端子 1 8 c と 1 8 f の出力信号の位相差は 1 8 0度である。 又端子 1 8 a , 1 8 b , 1 8 cの出力信号は、 順 次に 1 2 0度おく れ、 端子 1 8 d , 1 8 e , 1 8 f の出力信号も同 じ く 順次に 1 2 0 度お く れて いる。 コ イ ル 1 0 a ， 1 0 b , 1 0 cの対向する突極 l a， l b…の代り に、 図 1 の回転子 1 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。
図 〗 の平面図及び図 3 の展開図において、 円環部 1 6及び磁極 I 6 a , 1 6 b , …は、 外筐に固定されて電機子となる。 円環部 1 6の部分は磁路となる磁心である。 円環部 1 6及び磁極 1 6 a， 1 6 b , …を電機子若しく は固定電機子と呼称する。
励磁される軸対称の磁極と突極との径方向の磁気吸引力はバラ ン スするので振動の発生が抑止される。 電機子コイルの通電手段を図 9にっき次に説明する。
電機子コイル 3 2 a， 3 2 b , 3 2 cの両端には、 それぞれトラ ンジスタ 2 0 a， 2 0 b及び 2 0 c， 2 0 d及び 2 0 e， 2 0 f 力 s 揷入されている。 トラ ンジスタ 2 0 a， 2 0 b , 2 0 c , …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 2 a， 2 bよ り供電が行なわれている。 ア ン ド回路 4 1 aの下側の入力がハイ レベルのと き に、 端子 4 2 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 2 0 a , 2 O bが導通して、 励磁コイル 3 2 aが通電される。
同様に端子 4 2 b , 4 2 G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 2 0 c， 2 0 d及び ト ラ ンジスタ 2 0 e , 2 0 f が導通して、 電機子コイル 3 2 b， 3 2 cが通電される。 端 子 4 0は電機子電流を指定する為の基準電圧である。 端子 4 0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 4 0 bの 一端子の入力は +端子のそれよ り低いので、 オペアンプ 4 O bの出 力はハイ レベルとなり、 トランジスタ 2 0 a , 2 0 bが導通して、 電圧が電機子コ イ ル 3 2 aの通電制御回路に印加される。 抵抗 2 2 aは、 電機子コイル 3 2 a , 3 2 b , 3 2 cの励磁電流を検出 する為の抵抗である。 端子 4 2 a の入力信号は、 図 1 2 の位置検知信号 3 6 a , 3 6 b …又端子 4 2 b ， 4 2 c の入力信号は、 位置検知信号 3 7 a , 3 7 b , …及び 3 8 a , 3 8 b , …となっている。
上述した位置検知信号曲線の 1 つが図 7のタイムチャー トの曲線 3 6 a と して示されている。 この曲線 3 6 aの巾だけ電機子コイル 3 2 aが通電される。 矢印 2 3 aは通電角 1 2 0度を示している。 通電の初期では、 電機子コイルのイ ンダクタ ンスの為に立上がり がおく れ、 通電が断たれると、 蓄積された磁気エネルギが、 電源に 還流放電されるのが一般的手段なので、 点線 Gの右側の曲線 2 5の 後半部のよ う に降下する。 正 トルクの発生する区間は、 矢印 2 3で 示す 1 8 0度の区間なので、 反 トルクの発生があり、 出力 トルク と 効率を減少する。 高速回転となると この現象は著し く 大き く な り使 用に耐えられぬものとなる。
反 トルク発生の時間巾は、 高速となっても変化しないが、 正 トル ク発生の区間 2 3の時間巾は回転速度に比例して小さ く なるからで ある。 他の位置検知信号 3 7 a ， 3 8 a に よ る電機子 コ イ ル 3 2 b , 3 2 cの通電についても上述した事情は同様である。 曲線 2 5の立上がり もおく れるので、 出力 トルクが減少する。 即ち減 卜 ルクが発生する。 これは、 磁極と突極によ り磁路が閉じられている ので大きいイ ンダクタ ンスを有しているからである。
リ ラクタ ンス型の電動機は大きい出力 トルクが得られる利点があ る反面に回転速度が低下する欠点があるのは、 上述した反 トルク と 減 トルクの発生があるからである。
本発明装置では、 図 9 に示す逆流防止用のダイオー ド 4 9 a， 4 9 b， 4 9 c と コ ンデンサ 4 7 a， 4 7 b， 4 7 cを付設するこ と によ り 、 上述した欠点を除去したこ とに特徵を有するものであ る。
曲線 3 6 aの末端で通電が断たれると、 電機子コイル 3 9 aに蓄 積された磁気エネルギは、 逆流防止用ダイオー ド 4 9 aによ り、 直 流電源側に還流しないでダイオー ド 2 1 b， 2 l aを介して、 コ ン デンサ 4 7 aを図示の極性に充電して、 これを高電圧とする。 従つ て、 磁気エネルギは急速に消滅して電流が急速に降下する。
図 7のタイムチヤ一 卜の曲線 2 7， 2 7 a , 2 7 bは、 電機子コ ィル 3 2 aを流れる電流曲線で、 その両側の点線間が 1 2 0度と なっている。 通電電流は曲線 2 7 bのように急速に降下して反 トル クの発生が防止され、 ユンデンサ 4 7 aは高電圧に充電して保持さ れる。
所定時間後に位置検知信号 （曲線 3 8 a ) が端子 4 2 cに入力さ れる こ と に よ り 励磁コ イ ル 3 2 G が、 ト ラ ンジス タ 2 0 e , 2 0 f の導通によ り通電される。 このときにコ ンデンサ 4 7 aの充 電電圧が印加されるので、 高電圧となり電流は急速に立上がる。 コ ンデンサ 4 7 aを除去して、 コンデンサ を付設しても上述し た作用効果は同じである。
かかる作用によ り、 曲線 2 7のように急速に立あがる。 立上がり の通電曲線 2 7は中途で図示の立上がりがおそく なる。 これは磁気 エネルギが電機子コイル間を移動するときに、 コイルの銅損と磁心 の鉄損によ り熱エネルギに転化して消滅するからである。 かかる不 都合を除去する手段については後述する。 以上の説明のように、 減 トルクと反 トルクの発生が除去され、 又矩形波に近い通電となるの で、 出力 トルクが増大する。 電機子コイル 3 2 cの通.電が停止されると、 その蓄積磁気エネル ギは、 ダイオー ド 2 1 e， 2 I f を介して、 コ ンデンサ 4 7 c に流 入充電して高電圧に保持する。 コ ンデンサ 4 7 cの充電された静電 エネルギは、 端子 4 2 bに位置検知信号 （曲線 5 7 a ) が入力され て、 トラ ンジスタ 2 0 c， 2 0 dが導通して電機子コイル 3 2 bの 通電が開始されたと きに、 同時に電機子コイル 3 2 bに流入して電 流の立上がりを急速とする。
この区間では逆流防止用のダイオー ド 4 9 bによ り、 上述した静 電工ネルギは電源側に還流す る こ と が防止され、 コ ン デ ンサ 4 7 cの電圧が端子 2 a， 2 bに等し く なつて始めて電源よ り電力 が供電されて電機子コ イ ルの通電が開始される。 電機子コ イ ル
3 2 bの通電が断たれると、 ダイオー ド 2 1 c， 2 1 dを介してコ ンデンサ 4 7 bが高電圧に充電されて保持され、 電流の降下が急速 となる。
次に電機子コイル 3 2 aの通電が開始されたと きに、 コ ンデンサ
4 7 bの充電された高電圧によ り電流の立上がりを急速とする。 コ ンデンサ 4 7 a , 4 7 b， 4 7 c を除去してコ ンデンサ 4 7 a , 4 7 b , _U ^を付設しても上述した作用効果は同様である。
以上の説明よ り理解されるように、 各電機子コイルの通電の立上 がり と降下は急速と な り本発明の目的が達成される。 コ ンデンサ 4 7 a , 4 7 b , 4 7 cは小容量と し、 回路素子の耐電圧特性を考 えて最も小さい容量とするこ とによ り、 よ り高速で高 トルクの 3相 片波通電の電動機を得るこ とができる。
正転中に電磁制動をかける場合には、 端子 4 2 a， 4 2 b , …の 位置検知信号の入力を交換して逆転 トルクを発生せしめればよい。 又オペアンプ 4 0 bの出力によ り、 それぞれ 3個の ト ラ ンジス夕 を導通し、 この トラ ンジスタを介して端子 3 9 a , 3 9 b , 3 9 c の出力を電源側に還流するこ とによ り 目的が達成できる。
次にチヨ ッパ回路について説明する。 電機子コイル 3 2 aの電機 δ 子電流が増大して、 その検出の為の抵抗 2 2 aの電圧降下が増大 し、 基準電圧端子 4 0の電圧 （オペアンプ 4 0 bの +端子の入力電 圧） を越えると、 アン ド回路 4 1 aの下側の入力がローレベルとな るので、 トラ ンジスタ 2 0 a , 2 0 bは不導通に転化し、 励磁電流 が減少する。
0 オペアンプ 4 0 bのヒステリ シス特性によ り、 所定値の減少によ り、 オペアンプ 4 0 bの出力はハイ レベルに復帰して、 卜ランジス 夕 2 0 a , 2 0 bを導通して励磁電流が増大する。 かかるサイ クル を繰返して、 励磁電流は設定値に保持される。
図 7の曲線 2 7 aで示す区間がチヨ ッパ制御の行なわれている区 間である。 曲線 2 7 aの高さは基準電圧端子 4 0の電圧によ 規制 される。 図 9の電機子コイル 3 2 bは、 端子 4 2 bよ り入力される 位置検知信号曲線 3 7 a , 3 7 b , …によ り、 その巾だけ トランジ • スタ 2 0 c , 2 0 dの導通によ り通電され、 オペアンプ 4 0 b , 抵 抗 2 2 aアン ド回路 4 1 bによ りチヨ ッパ制御が行なわれる。 電機 子コ イ ル 3 2 c について も上述 し た事情は全 く 同様で、 端子 . 4 2 cに図 1 2の位置検知信号曲線 3 8 a， 3 8 b , …が入力され て電機子コイル 3 2 cの通電制御が行なわれる。
各電機子コイルの通電は、 突極が磁極に侵入する点よ り 3 0度前 後の区間のいずれの点でもよい。 回転速度， 効率， 出力 トルクを考 慮して調整し、 位置検知素子 と なる コ イ ル 1 0 a , 1 0 b , 1 0 cの固定電機子側に固定する位置を変更する。
以上の説明よ り理解されるように 3相片波通電の電動機と して効 率良く 、 大きい出力と高速回転を行なう こ とができるので本発明の 目的が達成される。 3相全波通電の場合には、 片波づつを上述した 手段によ り構成すれば同 じ目的が達成できるがその詳細は後述す る。
図 8のタイムチャー トの 1段目の曲線 3 6 a， 3 7 a , …は位置 検知信号で、 曲線 3 1 a， 3 1 b , …は、 対応する電機子コイルの 通電曲線である。 .
図 7の 1 段目の曲線 2 6 a , 2 6 b , 2 6 cは電機子コイルの通 電曲線を示し、 点線 2 6 — 1 と 2 6 — 2 の間隔は位置検知信号の 1 2 0度の巾で、 点線 2 6 — 1 と 2 6 — 3の間隔は 1 8 0度で出力 トルクのある区間である。 .
曲線 9 a， 9 b , 9 cは出力 トルク曲線で、 点線 2 6 — 1 の点で 通電が開始され、 同時に突極が磁極に侵入し始める。 曲線 9 aは電 機子コイルの電流が小さいと きで、 トルクは平坦である力 電流の 増大と と もに トルク ピーク値は、 曲線 9 b， 9 c に示すよう に左方 に移動し、 ピーク値の巾もせま く なる。
通電の開始される点は、 上述した トルク特性と通電電流値を考慮 して突極が磁極に侵入する点よ り 3 0度おく れた区間の中間の点と なるように位置検知コイル 1 0 a， 1 0 b , 1 0 cの固定位置を調 整するこ とがよい。
次に 3相全波通電の リ ラクタ ンス型電動機に本発明を適用した実 施例につき説明する。 この場合の電動機の構成の 1 つの実施例が図 2 に示されている。 図 4はその展開図である。 図 2， 図 4において、 回転軸 5に固定した磁性体回転子 1 には、 1 8 0度の巾で等しい離間角の突極 1 a , l b , — 1 0個が設けら れる。 固定電気子 1 6には、 電機子コイルの捲着部の巾が 1 2 0 度の磁極 1 6 a , 1 6 b , - 1 2個が等しいピッチで配設される。 電機子 1 6は外筐 9の内側に固定され、 外筐 9の両側の側板に設け た軸受によ り、 回転軸 5は回動自在に支持されている。 磁 極 1 6 a , 1 6 b , …には、 それぞれ電機子コイル 1 7 a， 1 7 b , …が装着されている。
位置検知用のコイル 1 0 a， 1 0 b， 1 0 cは、 1 2 0度離間し て図示の位置で電機子 1 6の側に固定され、 突極 1 a， 1 b， …の 側面に対向している。 コイル 1 0 a , 1 0 b , 1 0 cよ り位置検知 信号を得る電気回路は、 前述した図 6の電気回路で、 図 1 2のタイ ムチャー トの各曲線で示す位置検知信号が得られる。
各磁極は、 電機子コイルによ り図示したように N , S磁極に電機 子される。 電機子コイル 1 7 a， 1 7 gの直列若しく は並列に接続 したものを電機子コイル 3 2 aと呼称する。
他の電機子 コ イ ル 1 7 b , 1 7 h , 電機子コ イ ル ； I 7 c ， 1 7 i ， 電機子コ イ ル 1 7 d , 1 7 j , 電機子コ イ リレ 1 7 e , 1 7 k , 電機子コイル 1 7 f , 1 7 1 の同様に接続されたものをそ れぞれ電機子コイル 3 2 d , 3 2 b , 3 2 e , 3 2 c , 3 2 f と呼 称する。
図 1 2 の位置検知信号曲線 3 6 a , 3 6 b , .·· , 3 7 a ， 3 7 b , ， 3 8 a , 3 8 b , …によ り、 その巾だけ、 電機子コィ ル 3 2 a , 3 2 b ， 3 2 c を通電 し、 位置検知信号 4 3 a， 4 3 b , ·'· , 44 a , 44 b , …， 4 5 a , 4 5 b , …によ り、 そ の巾だけ電機子コイル 3 2 d , 3 2 e , 3 2 f をそれぞれ通電する と、 3相全波通電の電動機と して、 回転子 1 は矢印 A方向に回転す る。
上述した通電のモー ドは次のよう に表現するこ ともできる。 電機 子コイル 3 2 a， 3 2 b， 3 2 cをそれぞれ第 1 , 第 2 ， 第 3の電 機子コィルと呼称し、 電機子コイル 3 2 d， 3 2 e , 3 2 f をそれ ぞれ望 _丄， 2 , 室 _ の電機子コイルと呼称する。 両者それぞれ片 波の通電となっている。
1 相の電機子コイルは第 1 ， の電機子コイルで構成され、 2， 3相の電機子コイルは、 それぞれ第 2 , 第 2の電 子コィル第 3 ， _3.の電機子コ イ ルに よ り 構成される。 位置検知信号曲線 3 6 , 3 6 b , ··· , 3 7 a , 3 7 b , ··· , 3 8 a , 3 8 b , …を それぞれ第 1 , 第 2 , 第 3の相の位置検知信号と呼称し、 位置検知 信号曲線 4 3 a , 4 3 b , …， 曲線 4 4 a， 4 4 b , …， 曲線 4 5 a , 4 5 b…をそれぞれ簠_丄， 2 , 第 3の相の位置検知信号 と呼称する。 電機子コイルの通電巾は、 1 2 0度の巾となる。
電機子コイルの通電手段を図 9 にっき説明する。 図 9 において、 電機子コイル 3 2 a， 3 2 b , 3 2 cの通電制御手段は、 前述した 3相片波通電の場合と全く 同様なので説明を省略する。
位置検知信号 3 6 a , 3 7 a , …による電機子コイル 3 2 a , 3 2 b , 3 2 cの通電電流曲線 2 8 a , 2 8 b , …が図 8のタイム チャー トの 2段目に示されている。 図 9のブロ ッ ク回路 Nは、 電機 子コイル 3 2 d， 3 2 e , 3 2 f の通電制御回路で、 左側の電機子 コイル 3 2 a , 3 2 b , 3 2 c と全く 同じ構成のものである。
端子 4 2 d ， 4 2 e , 4 2 f よ り 、 位置信号曲線 4 3 a ， 4 3 b , ··· , 曲線 44 a , 44 b , ··· , 曲線 4 5 a， 4 5 b , …が それぞれ入力されて電機子コ イ ル 3 2 d， 3 2 e , 3 2 f の 1 2 0度の通電が行なわれ、 逆流防止用のダイオー ドと小容量のコ ンデンサによ り、 通電の立上がり と降下が急速となっている。
位置検知信号曲線 4 3 a , 44 a , 4 5 a , …による通電曲線が 図 8 において曲線 2 9 a， 2 9 b , 2 9 c , …と して示されてい る。 各電機子コイルの通電による トルクを合成したものが出力 トル クとなる。 曲線 2 8 a , 2 8 b , …， 曲線 2 9 a， 2 9 b , …の点 線部は、 前述したチヨ ッパ回路によ り規制された電流値となってい る。 電源電圧が低く 、 例えばバ ヅテリ電源の場合には、 点線部は、 電源電圧と逆起電力の差に比例したほぼ平坦な電流値とするこ とが できる。
上述した 3相片波若しく は全波のいづれの場合においても電機子 コイル間をコンデンサを介して磁気エネルギの移動するときに、 銅 損と鉄損の為にエネルギが減少し電機子コィルの立上がりの特性が 劣化し、 図 7の 1段目の曲線 2 7に示すようになる。 立上がりの特 性を曲線 2 7 cに示すように良好とする手段を次に説明する。
図 1 2 におレヽて、 曲線 3 6 a， 3 6 b , … と 曲線 4 4 a , 4 4 b , …を 2 つの入力 と する ア ン ド回路の出力に よ り 曲線 5 8 a , 5 8 b , ···の 6 0度の巾の電気信号が得られる。
同様な手段によ り 、 曲線 5 9 a , 5 9 b , ···， 曲線 6 0 a， 6 0 b , …曲線 6 1 a , 6 1 b , ··· , 曲線 6 2 a , 6 2 b , …， 曲 線 6 3 a , 6 3 b , …で示す 6 0度の巾で 3 6 0度の位相差のある 電気信号が得られる。
図 1 0 の端子 4 2 g には、 曲線 5 8 a , 5 8 b , … ， 曲線 5 9 a , 5 9 b , ···， 曲線 6 0 a， 6 0 b , …の電気信号が入力さ れ、 トランジスタ 2 0 m , 2 O nが導通してイ ンダクタンスコイル 2 4 aが通電される。 イ ンダクタ ンスコイル 2 4 aは、 閉じた磁心 に捲着された コ イ ルで、 そのイ ン ダク タ ンス は電機子 コ イ ル 3 2 a , 3 2 b , …のそれとほぼ等しいものが使用される。
通電電流が増大すると、 抵抗 2 2 f の電圧降下が増大して、 オペ アンプ 4 0 f の +端子の入力即ち基準電圧端子 4 0の電圧を越える と、 オペアンプ 4 O f の出力はローレベルに反転するので、 アン ド 回路 4 1 gの出力も口一レベルとな り、 ト ラ ンジスタ 2 O mは不導 通に転化する。 イ ンダクタ ンスコイル 2 4 aに蓄積された磁気エネ ルギによる通電は ト ラ ンジスタ 2 0 η , 抵抗 2 2 f ， ダイ オー ド 2 1 mを介して行なわれて電導が減少する。 所定値まで減少する と、 オペアンプ 4 0 f のヒステ リ シス特性によ り出力がハイ レベル と な り ト ラ ン ジス タ 2 0 mが導通して、 イ ンダク タ ンス コ イ ル 2 4 aの電流が増大する。
かかる通電が繰返されて通電電流が、 基準電圧端子 4 0の電圧に 規制される チ ヨ ツ バ回路を構成 し ている。 位置検知信号曲線 5 8 a , 5 9 a , 6 0 aの末端において、 端子 4 2 gの入力が消滅 するので、 トランジスタ 2 0 m , 2 0 ηは不導通に転化し、 イ ンダ クタ ンスコイル 2 4 aの蓄積磁気エネルギは、 ダイオー ド と トラ ン ジス夕 4 aを介して端子 4一 1 よ り出力される。
端子 4一 2 には、 位置検知信号曲線 3 6 a， 3 6 b , …が入力さ れているので、 入力がある区間だけ トラ ンジスタ 4 a , 4 bが導通 する。 従って上述したイ ンダクタ ンスコイル 2 4 aの通電が停止さ れたときは、 曲線 3 6 a， 3 6 b , …の中央部なので、 ト ラ ンジス タ 4 aを介して端子 4一 1 よ り出力が得られ、 この出力は図 9の端 子 3 9 aに入力されるので、 コンデンサ 4 7 aを充電し、 この静電 エネルギは、 電機子コィル間を磁気エネルギが移動するときの前述 した熱損失を補充する。 従って、 図 7の曲線 2 7の立上がりを曲線 2 了 cのように急速とする作用効果がある。
図 1 0のブロ ッ ク回路 B， Cは トランジスタ 4 a， 4 bの回路と 同じ構成のもので、 端子 4一 3 , 4 — 5 には、 位置検知信号曲線 3 7 a , 3 7 b , …と曲線 3 8 a， 3 8 b , …がそれぞれ入力さ れ、 端子 4一 4 , 4 一 6 の出力はそれぞれ図 9 の端子 3 9 b， 3 9 cに入力されている。 端子 4一 3， 4一 5は端子 4一 2 に対応 し、 嬙子 4一 4， 4一 6は端子 4一 1 に対応するものである。 従つ て電機子コイル 3 2 b， 3 2 cの通電の停止時に同じ作用効果があ り、 電流の立上がりを急速とする。 上述した説明は、 3相片波通電 の場合である。
3相全波通電の場合には、 イ ンダクタ ンスコイル 2 4 bを含む回 路が付加される。 端子 4 2 hには、 図 1 2の曲線 6 1 a , 6 1 b , -·· , 曲線 6 2 a , 6 2 b , …， 曲線 6 3 a , 6 3 b , …が入力さ れ、 端子 4一 1 2 ， 4 — 7 , 4 — 9 にはそれぞれ曲線 4 3 a， 4 3 b , -"， 曲線 4 4 a , 44 b , ···， 曲線 4 5 a , 4 5 b , …の 電気信号が入力される。
オペアンプ 4 0 g , アン ド回路 4 1 h， ト ラ ンジスタ 2 0 p , 2 0 q , 抵抗 2 2 gはチヨ ッパ回路となり、 基準電圧端子 4 0に規 制された通電制御が行なわれる こ と は、 イ ンダクタ ンス コイ ル 2 4 aと同様である。
ブロック回路 D , Eは、 トランジスタ 4 c , 4 dの回路と同じ構 成のもので、 端子 4一 8， 4 - 1 0は端子 4一 1 1 に対応し、 端子 4一 7， 4一 9 は端子 4一 1 2 に対応している。 端子 4 — 1 2， 4一 7， 4一 9 にはそれぞれ図 1 2の曲線 4 3 a , 4 3 b , …， 曲 線 4 4 a， 4 4 b , …， 曲線 4 5 a , 4 5 b , …の電気信号が入力 され、 端子 4一 1 0， 4 — 8， 4一 1 0の出力によ り、 図 9の電機 子コイル 3 2 d , 3 2 e , 3 2 f のそれぞれの磁気エネルギを充電 して保持する 3個のコ ンデンサを充電している。 従って、 電機子コ ィル間を磁気エネルギが移動するときの熱損失を補充するこ とがで きる。
以上の説明よ り理解されるよ うに、 3相全波通電の場合にも本発 明の目的が達成される。 前実施例では、 図 7の曲線 2 7のよ う に中 途で、 立上がりがおく れる力 本実施例では点線 2 7 cで示すよう に急速に立上がり 、 その後はチ ヨ ッパ作用によ り平坦な通電と な る。 従ってほぼ矩形波に近い形状の通電が行なわれるので出力 トル クを増大し、 又リプル トルクを減少する作用効果がある。
次に、 マグネッ 卜回転子を有する 3相直流電動機に本発明を適用 した実施例につき説明する。
図 5は、 マグネッ 卜回転子丄と固定電機子 1 6の展開図である。 部分 1 一 1 , 1 一 3 , …は S極に、 部分 1 一 2， 1 - 4 , …は N極 に磁化され、 各 N， S磁極は軟鋼円筒によ り磁路が閉じられ、 磁路 開放端は界磁となる磁極 1 6 a， 1 6 b , …に対向している。 磁極 1 6 a , 1 6 b , …には、 電機子コィル 1 7 a， 1 7 b , …が捲着 されている。
上述した構成は、 3相全波通電の周知の直流電動機の構成となつ ている。 ホール素子 7 a， 7 b , 7 cは 1 2 0度離間して N， S磁 極 1 一 1 , 1 一 2 , …に対向しいる。 ホール出力は周知の回路によ り論理処理が行なわれて、 図 1 2 に示す各位置検知信号が得られ る。 電機子コイル 1 7 a， 1 7 dの直列若しく は並列接続体を電機 子コイル Kと呼称する。 電機子コイル 1 7 b， 1 7 e及び電機子コ ィル 1 7 c , 1 7 f の同様な接続体をそれぞれ電機子コ イル L , Mと呼称する。
電機子コイル K , L , Mに図 1 2 の位置検知信号曲線 3 6 a ,
3 6 b , ··-， 曲線 3 7 a , 3 7 b , …， 曲線 3 8 a， 3 8 b , …の 巾だけそれぞれ正方向に通電し、 電機子コイル K， L， Mに図 1 2 の位置検知信号曲線 4 3 a ， 4 3 b , …， 曲線 4 4 a ,
44 b , ··· , 曲線 4 5 a， 4 5 b , …の巾だけそれぞれ逆方向に通 電すると、 マグネッ ト回転子 1 は矢印 A方向に回転する 3相直流電 動機となる。 次に図 1 1 によ り、 各電機子コイルの通電制御回路 を説明する。 トラ ンジスタ 2 0 a， 2 0 bが導通すると電機子コィ ル Kは右方 （正方向） に通電され、 トランジスタ 2 0 c， 2 0 d力 導通すると、 左方 （逆方向） に通電される。
電機子コイル L , Mについても上述した事情は全く 同様で、 対角 線の位置にある トラ ンジスタ 2個づっを導通することによ り電機子 コイル ]： , Mはそれぞれ正逆方向に通電される。
端子 4 2 a , 4 2 b , 4 2 cよ りそれぞれ図 1 2の位置検知信号 曲線 3 6 a , 3 6 b , …， 曲線 3 7 a， 3 7 b , …， 曲線 3 8 a ,
3 8 b , …が入力され、 端子 4 2 d , 4 2 e , 4 2 f よ りそれぞれ 図 1 2の位置検知信号曲線 4 3 a， 4 3 b , …及びその下段の曲線 の 2段に示される電気信号が入力される。
端子 2 0— 2 , 2 0 — 4はそれぞれ端子 4 2 b , 4 2 cに接続さ れている。 端子 4 2 a， 4 2 b， 4 2 cの入力によ り、 対応する 卜 ラ ンジス夕が導通するので、 電機子コイル K , L , Mは正方向に通 電される。
従って 3相片波で、 通電角が 1 2 0度の直流電動機と して駆動さ れる。 電機子コイル K， L , Μは正方向の通電のモー ドとなり、 こ のと きの電機子コイル K， L , Μをそれぞれ第 1 の相の電機子コィ ル、 第 2の相の電機子コイル、 第 3の相の電機子コイルと呼称す る。 端子 2 0— 1 , 2 0— 3はそれぞれ端子 4 2 e， 4 2 f に接続 される。 端子 4 2 d， 42 e , 42 f の入力によ り、 対応する トラ ンジス夕が導通して、 電機子コイル K， L， Mは逆方向に通電され る。.
従って 3相片波で、 通電角が 1 2 0度の直流電動機と して駆動さ れる。 このと きの電機子コイル K , L , Mをそれぞれ第 1の相の電 機子コイル、 U_の相の電機子コイル、 第 3の相の電機子コイルと 呼称する。 第 1 , 望 _上の電機子コイルは電機子コイル Kの正逆方向 の通電モー ドを示し、 第 2 , 及び第 3 , 第 3の相の電機子コィ ルはそれぞれ電機子コイル L , Mの正逆方向の通電モー ドを示して レヽる。
電機子コイル K， L， Mがバイ ファラ巻きの場合には、 それぞれ 2個 1組の電機子コイルとなるので、 上述した第 1 ， 第 1 の電機子 コイルはバイファラ巻きされた 2個 1組の電機子コイル Kを示し、 他の電機子コイルも同様に考えるこ とができる。
以上の説明よ り判るように、 第 1 , 第 2， 第 3の相の電機子コィ ルは、 図 9の励磁コイル 3 2 a， 3 2 b , 3 2 cにそれぞれ対応す るものとなる。 励磁コイル 3 2 aの通電制御の為の部材は、 アン ド回路 4 l a , トランジスタ 2 0 a， 2 0 b， ダイオー ド 2 l a , 2 l b， ダォ一 ド 4 9 a， コ ンデンサ 4 7 aである力 同一記号の図 1 1 の部材と 対比して考えると、 第 1 の相の電機子コイル即ち電機子コイル の 正方向の通電について全く 同じ作用効果がある。 即ち端子 4 2 aの 入力信号の巾だけ通電され、 電流の降下は急速となる。
図 9の励磁コイル 3 2 b， 3 2 cの通電を制御する部材とその回 路は、 図 1 0の第 2 , 第 3の相の電機子コイル即ち電機子コイル L , Mの正方向の通電回路は全く 同様な作用効果がある。
図 1 1 の塞 _丄， 2 , 第 3の相の電機子コイル即ち電機子コイル K , L , Mの逆方向の通電の場合の通電制御の為の部材 （ダイォー ド 4 9 a , 4 9 b， 4 9 c， コ ンデンサ 4 7 a— 1 , 4 7 b— 1 , 4 7 c - 1 , ト ラ ン ジス タ 2 0 c ， 2 0 d , … ， ダイ オー ド 2 1 d , 2 1 f , …等） も同じ作用効果がある。
オペアンプ 4 0 b , 抵抗 2 2 aによるチヨ ッパ回路及びオペアン プ 4 0 c， 抵抗 2 2 bによるチヨ ッパ回路も図 9 と同じ作用効果が ある。 従って、 3相全波の直流電動機と して駆動され、 必要あれば チヨ ッパ回路によ り基準電圧端子 40の電圧に規制された電流制御 を行なう こ とができる。 電機子コイル K， L , Mの正逆方向の通電 の立上がり と降下が急速となるので反 トルクと減ん トルクの発生が 防止され高速で効率の良い電動機が得られて本発明の目的が達成さ れる。
コ ンデンサ 4 7 a， 4 7 a— 1 , 4 7 b , 4 7 b— 1 ， …を除去 して、 コ ンデンサ 4 7 a , 4 7 a - 1 , 4 7 b , 4 7 b - 1.…を付 設しても作用効果は同様である。 次に本発明が適用される 3相片波の リ ラクタ ンス型の電動機の構 成について説明する力 図 1 から図 3 については既に上述されてい るため、 その説明を省略する。
図 1 5 に、 コイル 1 0 a， 1 0 b , 1 0 c よ り、 位置検知信号を 得る為の装置が示されているが、 図 6 と構成が同じで、 上述されて いるためその説明を省略する。
ブロ ッ ク回路 1 8 の入力は、 図 1 2 のタ イ ムチャー ト の曲線 3 3 a , 3 3 b , …とな り 、 反転回路 1 3 aを介する入力は、 曲線 3 3 a , 3 3 b , …を反転したものとなる。 図 1 5のブロ ク回路 1 4 a , 1 4 bは、 それぞれコイル 1 0 b , 1 0 cを含む上述した ブロ ッ ク回路と同じ構成のものを示すもので、 図 6 と同じ構成で上 述されているためその説明を省略する。
励磁される軸対称の磁極と突極との径方向の磁気吸引力はバラ ン スするので振動の発生が抑止される。 電機子コイルの通電手段を図 2 1 にっき次に説明する。
電機子コイル 3 2 a， 3 2 b， 3 2 cの下端には、 それぞれ トラ ンジスタ 2 0 a， 及び 2 0 b及び 2 0 cが揷入されている。 卜 ラ ン ジス夕 2 0 a， 2 0 b , 2 0 c 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 2 a , 2 bよ り供電が行なわれている。 本実施例では、 卜 ラ ンジス 夕 2 0 a， 2 0 b , 2 0 cは電機子コイルの下端即ち電源負極がわ にあるので、 その導通制御の入力回路は簡素化される特徴がある。 図 1 6 に示す ものが従来周知の手段で、 電機子コ イ ル 6 a , 6 bの両端に ト ラ ンジスタ 1 9 a， 1 9 b , …が挿入されている。 従って電機子コイルの 2倍の数の ト ラ ンジスタ となる。 ト ラ ンジス タ 1 9 a , 1 9 b , …は、 ノ ヮ素子となるので高価となり、 電源正 極側の トラ ンジスタ 1 9 a , 1 9 cは、 端子 1 9 一 1 , 1 9 — 2の 入力によ り導通制御をする場合に、 別電源が必要とな り、 この回路 が高価となる。 上述した 2つの欠点がある。
本発明装置によるとこの欠点が除去される特徴がある。 電機子コ ィルの通電時に、 その大きいイ ンダクタ ンスの為に立上がりがおく れ、 又通電の停止時に、 ダイオー ド 6 c， 6 dを介して蓄積磁気ェ ネルギが電源側に還流するが、 このときの電流の降下もおく れる。 この為に回転速度と効率が低下する。 電源電圧を上昇すると上述し た不都合が除去されるが、 1 K w出力で 1万回転 Z毎分とすると、 印'加電圧は 1 ◦ 0 0ボル 卜以上となり実用性がなく なる。 本発明に よると、 かかる欠点も除去される。
次に図 2 1 にっ き詳細を説明する 。 端子、 4 2 a ， 4 2 b , 4 2 cよ り、 図 1 2 の位置検知信号曲線 3 6 a， 3 6 b , …， 曲線 3 7 a , 3 7 b , …， 曲線 3 8 a， 3 8 b , …が入力される。 上述 した入力信号によ り、 トランジスタ 2 0 a， 2 0 b , 2 0 cが導通 して、 電機子コイリレ 3 2 a， 3 2 b , 3 2 cが通電される。
端子 4 0 は電機子電流を指定する為の基準電圧である。 端子 4 0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 4 0 aの一端子の入力は +端子のそれよ り低いので、 オペアンプ 4 0 bの出力はハイ レベルとなり、 トランジスタ 4 aが導通して、 電圧が電機子コィルの通電制御回路に印加される。 抵抗 2 2 aは、 電機子コイル 3 2 a , 3 2 b , 3 2 cの電機子電流を検出する為の 抵抗である。 記号 4 0 bは電流増幅回路である。 上述した位置検知信号曲線の 1 つが図 2 5 のタイ ムチヤ一 卜の 1 段目に曲線 3 6 a と して示されている。 この曲線 3 6 aの巾だけ 電機子コイ ル 3 2 aが通電される。 矢印 2 3 aは通電角 1 2 0度を 示している。
通電の初期では、 電機子コイルのイ ンダクタ ンスの為に立上がり がお く れ、 通電が断たれる と 、 蓄積された磁気エネルギが、 図 1 6のダイ オー ド 6 c , 6 dを介して電源に還流放電されるので、 点線 Gの右側の曲線 2 5の後半部のよ う に降下する。 正 トルクの発 生する区間は、 矢印 2 3で示す 1 8 0度の区間なので、 反 トルクの 発生があり、 出力 トルク と効率を減少する。 高速回転となる と この 現象は著し く 大き く な り使用に耐えられぬものとなる。
反 トルク発生の時間巾は、 高速となっても変化しないが、 正 トル ク発生の区間 2 3の時間巾は回転速度に比例して小さ く なるからで ある。 他の位置検知信号 3 7 a , 3 8 a に よ る電機子 コ イ ル 3 2 b , 3 2 cの通電についても上述した事情は同様である。 曲線 2 5の立上がり もおく れるので、 出力 トルクが減少する。 即ち減 ト ルクが発生する。 これは、 磁極と突極によ り磁路が閉じられている ので大きいィ ンダク夕 ンスを有しているからである。
リ ラクタ ンス型の電動機は大きい出力 トルクを発生する利点があ る反面に回転速度を上昇せしめるこ とができない欠点があるのは、 上述した反 トルク と減 トルクの発生の為である。
本発明装置は 、 図 2 1 の逆流防止用の ダイ ォー ド 4 9 a , 4 9 b , 4 9 c及び小容量のコ ンデンサ 4 7 a , 4 7 b， 4 7 c及 びスイ ッチ ング用の半導体素子 （記号 5 a， 5 b , …， 4 8 a , 4 8 b ) を付設して上述した欠点を除去し、 又電機子コイルの通電 制御のスイ ッ チング素子 2 0 a， 2 0 b , 2 0 cを電源負電圧側に 1 個のみ使用したこ とに特徴を有するものである。
曲線 3 6 aの末端で通電が断たれると、 電機子コイル 3 2 aに蓄 積された磁気エネルギは、 逆流防止用ダイオー ド 4 9 aによ り、 直 流電源側に還流しないでダイ オー ド 2 1 aを介して、 コ ンデンサ
4 7 aを図示の極性に充電して、 これを高電圧とする。 従って、 磁 気エネルギは急速に消滅して電流が急速に降下する。
図 2 5 の タ イ ム チャ ー ト の 1 段 目 の曲線 2 7 ， 2 7 a , 2 7 bは、 電機子コイル 3 2 aを流れる電流曲線でその両側の点線 間が 1 2 0度となっている。 通電電流は曲線 2 7 bの'ように急速に 降下して反 トルクの発生が防止され、 コンデンサ 4 7 aは高電圧に 充電して保持される。
次に位置信号曲線 3 6 bによ り、 ト ラ ンジスタ 2 0 aが導通して 再び電機子コイル 3 2 aが通電される力 このときの印加電圧は、 コ ンデンサ 4 7 aの充電電圧と電源電圧 （端子 2 a， 2 bの電圧） の両者となるので、 電機子コイル 3 9 aの電流の立上がりが急速と なる。
この現象によ り、 曲線 2 7のように急速に立上がる。 立上がりの 通電曲線 2 7は中途で図示のように立上がりがおそく なる。 これは 磁気エネルギが電機子コイル間を移動するときに、 コイルの銅損と 磁心の鉄損によ り熱ェネルギに転化して消滅するからである。 かか る不都合を除去する手段については後述する。
以上の説明のように、 減 トルクと反 トルクの発生が除去され、 又 矩形波に近い通電となるので、 出力 トルクが増大する。 トラ ンジス タ 5 cのベース入力は、 図 1 2の曲線 5 8 a， 5 8 b , …とな り、 曲線 3 6 a , 3 6 b ， …の前半部のみが入力され、 ト ラ ンジスタ 5 a , 5 cが導通する。 曲線 5 8 a， 5 8 b , …の電気信号は、 曲 線 3 6 a， 3 6 b , …と曲線 4 4 a， 4 4 b , …を入力とするアン ド回路の出力と して得るこ とができる。 コ ンデンサ 4 7 aの高電圧 は、 電機子コイル 3 2 aの通電の初期のみに、 ト ラ ンジスタ 5 a , 5 cの導通によ り電機子コイル 3 2 aに印加されるよ う に構成され ている。
次にチヨ ツバ回路について説明する。 電機子コイル 3 2 aの電流 が増大して、 その検出の為の抵抗 2 2 aの電圧降下が増大し、 基準 電圧端子 4 0の電圧 （オペアンプ 4 0 aの +端子の入力電圧） を越 える と、 オペアンプ 4 1 aの出力がローレベルとなるので、 ト ラ ン ジスタ 4 aは不導通に転化し、 ダイ オー ド 2 1 cを介して流れる電 流が減少する。 オペアンプ 4 0 aのヒステ リ シス特性によ り 、 所定 値の減少によ り 、 オペア ンプ 4 0 aの出力はハイ レベルに復帰し て、 ト ラ ンジスタ 4 aを導通して電流が増大する。 かかるサイ クル を繰返して、 電機子電流は設定値に保持される。
図 2 5の曲線 2 7 aで示す区間がチヨ ッパ制御の行なわれている 区間である。 曲線 2 7 aの高さは基準電圧端子 4 0の電圧によ り規 制される。
図 2 1 の電機子コイル 3 2 bは、 端子 4 2 bよ り入力される位置 検知信号曲線 3 7 a， 3 7 b , …によ り、 その巾だけ ト ラ ンジスタ 2 0 bの導通によ り通電され、 オペアンプ 4 0 a， 抵抗 2 2 aによ りチヨ ツバ制御が行なわれる。 ダイオー ド 4 9 b , 2 1 b コ ンデン サ 4 7 bの作用効果も電機子コイル 3 2 aの場合と同様である。 電機子コイル 3 2 c についても上述した事情は全く 同様で、 端子 4 2 cに図 1 2の位置検知信号曲線 3 8 a， 3 8 b , …が入力され て電機子コ イル 3 2 c の通電制御が行なわれる。 ト ラ ン ジスタ 2 0 c , 4 aオペアンプ 4 0 a， 抵抗 2 2 a , ダイオー ド 4 9 c , コ ンデンサ 4 7 cの作用効果も前述した場合と全く 同様である。
ト ラ ン ジスタ 5 d のベース入力は、 図 1 2 の曲線 5 9 a ， 5 9 b， …となり、 この入力によ り ト ランジスタ 5 d， 5 bが導通 して、 コ ンデンサ 4 7 bの高電圧によ り電機子コイル 3 2 bの電流 の立上がりが急速となる。 電機子コイル 3 2 cについて上述した作 用は、 トランジスタによ り行なう ことができるが、 S C R (制御整 流素子） 4 8 aによ り行なう こ ともできる。
ト ンジスタ 4 8 bの導通は、 トラ ンジスタ 2 0 cの導通によ り 行なわれるので、 電機子コ イ ル 3 2 cの通電の開始と 同時に、 S C R 4 8 aは導通して、 コ ンデンサ 4 7 cの高電圧を電機子コィ ル 3 2 cに印加して、 通電電流の立上がりを急速とするこ とができ る。 S C R 4 8 aは、 短時間の場合には、 定格値の 1 0 0倍位の通 電ができるので有効な手段となる。
コ ンデンサ 4 7 cの放電と ともに S C R 4 S aは自動的に不導通 に転化する。
コ ンデンサ 4 7 a， 4 7 b , 4 7 c を除去して、 コ ンデンサ 4 7 a , 4 7 b , 4 7 cを図示のように接続しても同じ作用効果力 ある。 この場合には、 電機子コイル 3 2 aの蓄積磁気エネルギは、 ダイオー ド 2 1 a , 電源， ダイオー ド 2 1 cを介して、 コ ンデンサ 4 7 aを充電するので、 ト ラ ンジスタ 4 aに並列にダイ ォ一 ド 4 dを接続して設ける必要がある。
電機子コイルの通電は、 突極が磁極に侵入する点よ り 3 0度の区 間のいずれの点でもよい。 .回転速度， 効率， 出力 トルクを考慮して 調整し、 位置検知素子となるコイル 1 0 a， 1 0 b , 1 0 cの固定 電機子側に固定する位置を変更する。
以上の説明よ り理解されるよう に 3相片波通電の電動機と して効 率良く 、 大きい出力と高速回転を行なう こ とができるので本発明の 目的が達成される。 3相全波通電の場合には、 片波づつを上述した 手段によ り構成すれば同じ目的が達成できる。 この詳細については 後述する。
次に端子 4 l a , 4 1 b , 4 1 c よ り入力される電気信号につい て説明する。
図 2 0 にお レ、て 、 端子 2 9 a に は 、 図 1 2 の曲線 5 8 a ， 5 8 b , …， 曲線 5 9 a , 5 9 b , …， 曲線 6 0 a， 6 0 b , '"が オア回路を介して入力される。 曲線 5 9 a， 5 9 b , …は、 曲線 3 7 a， 3 7 b , … と曲線 4 5 a， 4 5 b , "·を入力とするアン ド 回路の出力と して得られる。 曲線 6 0 a， 6 0 b， …も同様な手段 によ り得られる。
上述した電気信号によ り 、 トラ ンジスタ 2 0 dが導通するので、 ィ ンダクタ ンスコイル 2 4 aが通電される。
イ ンダクタ ンスコイル 2 4 aは、 閉じた磁心に捲着されたコイル でそのイ ンダク夕 ンスは電機子コイル 3 2 a， 3 2 b , …のそれと ほぼ等 し い も のが使用 さ れる 。 通電電流が増大する と 、 抵抗 2 2 cの電圧降下が増大して、 オペアンプ 4 0 dの +端子の入力即 ち基準電圧端子 4 0の電圧を越えると、 オペアンプ 4 0 dの出力は ローレベルに反転するので、 増幅回路 4 0 eの出力もローレベルと なり、 ト ラ ン ジス タ 4 f は不導通に転化する。 ィ ンダクタンスコイル 2 4 aに蓄積された磁気エネルギによる通 電は ト ラ ンジスタ 2 0 d， 抵抗 2 2 c， ダイオー ド 2 8 bを介して 行なわれて電流が減少する。 所定値まで減少する と、 オペア ンブ 4 0 dのヒステ リ シス特性によ り出力がハイ レベルとなり 卜 ラ ンジ スタ 4 f が導通して、 イ ンダクタ ンスコイル 2 4 aの電流が増大す る。
かかる通電が繰返されて通電電流が、 基準電圧端子 4 0の電圧に 規制されるチヨ ツバ回路を構成している。 位置検知信号の末端にお いて、 端子 2 9 aの入力が消滅するので、 トラ ンジスタ 2 0 dは不 導通に転化し、 イ ンダク タ ンスコイ ル 2 4 aの蓄積磁気エネルギ は、 ダイオー ド 2 8 aを介して小容量のコ ンデンサ 3 9 に流入充電 されて高電圧に保持される。
トランジスタ 3 9 bのベース入力は、 位置検知信号曲線 3 6 a， 3 6 b , …の末端の微分パルス となっているので、 ト ラ ンジスタ 3 9 a , 3 9 bが導通して、 端子 4 6 aと接続された図 2 1 の端子 4 1 aを介して、 コ ンデンサ 3 9の静電工ネルギが電機子コイ ル 3 2 aに流入する。 このとき同時にコンデンサ 4 7 aの静電気エネ ルギも電機子コイル 3 2 aに流入するので通電電流の立ち上がり更 には急速となる。
前実施例では、 図 2 5の曲線 2 7のように中途で、 立上がりおく れるが、 本実施例では点線 2 7 cで示すよう に急速に立上がり、 そ の後はチヨ 、ソパ作用によ り平坦な通電となる。 従ってほぼ矩形波に 近い形状の通電が行なわれるので出力 トルクを増大し、 又リ プル 卜 ルクを減少する作用効果がある。
図 2 0 のブロ ッ ク回路 3 9 — 1 , 3 9 — 2 は、 ト ラ ン ジスタ 3 9 a , 3 9 b と同じ作用をする回路で、 端子 4 6 b， 4 6 c よ り コ ンデンサ 3 9の静電工ネルギを流出せしめるタイ ミ ングをそれぞ れ位置検知信号曲線 3 7 a， 3 7 b , …， 曲線 3 8 a， 3 8 b , … の末端とする為のものである。 端子 4 6 b， 4 6 cは図 2 1 の端子 4 1 b , 4 1 cにそれぞれ接続されているので同じ目的が達成され る。 図 2 5の 1 段目の曲線 2 6 a， 2 6 b , 2 6 cは電機子コィ ルの通電曲線を示し、 点線 2 6 — 1 と 2 6 — 2の間隔は位置検知信 号の 1 2 0度の巾で、 点線 2 6 — 1 と 2 6 — 3の間隔は 1 8 0度で 出力 トルクのある区間である。 曲線 9 a， 9 b , 9 cは出力 トルク 曲線で、 点線 2 6 — 1 の点で通電が開始され、 同時に突極が磁極に 侵入しはじめる。
曲線 9 aは電機子コイルの電流が小さいと きで、 トルクは平坦で あるが、 電流の増大と と もに トルク ピーク値は、、 曲線 9 b， 9 cに 示すよ う に左方に移動し、 ピーク値の巾もせま く なる。
通電の開始される点は、 上述した トルク特性と通電電流値を考慮 して突極が磁極に侵入する点よ り 3 0度おく れた区間の中間の点と なるように位置検知コイル 1 0 a， 1 0 b , 1 0 cの固定位置を調 整するこ とがよい。 コ ンデンサ 4 7 a， 4 7 b , 4 7 cは小容量の 方が充電電圧が高電圧となるので、 通電曲線の立上がり と降下を急 速と し、 高速回転の電動機を得るこ とができ、 リ ラクタ ンス型電動 機の欠点となっている低速度となる欠点が除去できる。 上述したコ ンデンザの容量は充電電流が回路の ト ラ ンジスタを破損しない範囲 で小容量のものを使用するこ とがよい。
次に 3相全波通電の電動機に本発明を実施した場合につき説明す る。 図 2 は平面図、 図 4は展開図であるが上述の共通した説明は省 略する。
図 2 1 の電機子コイル 3 2 a， 3 2 b , 3 2 cの通電制御回路 は、 上述した 3相全波通電の場合の片波通電に相当するものとな る。 ブロ ッ ク回路 Eは電機子コイル 3 2 d , 3 2 e , 3 2 f の通電 制御回路で、 電機子コイル 3 2 a， 3 2 b， 3 2 c と同様な回路と な り 、 端子 4 2 d， 4 2 e , 4 2 ΐの入力信号は、 図 1 2の曲線 4 5 a , 4 5 b , -"， 曲線 4 3 a， 4 3 b , 曲線 4 4 a， 4 4 b , …となり、 それぞれの曲線の巾だけ電機子コイルは通電され、 ト ラ ンジス夕 4 bのベースには、 オペアンプ 4 0 a， 増幅回路 4 0 b， 基準電圧端子 4 0 と同様な回路によ り制御されるチヨ ッパ回路が設 けられて電機子電流を設定値と している。
以上の説明よ り判るように、 3相全波通電の電動機となり、 通電 電流の立上がり と降下が急速となり、 高速度で効率の良い、 リ プル トルクの少ない電動機'が得られる効果がある。
図 2 0 のブロ ッ ク 回路 2 4 — 3 は、 イ ン ダク タ ンス コ イ ル 2 4 bの通電制御回路で、 イ ンダクタ ンスコイル 2 4 aと同様な構 成となっている。 端子 2 9 bには、 図 1 2の曲線 6 1 a , 6 1 b , ··- , 曲線 6 2 a， 6 2 b , …， 曲線 6 3 a , 6 3 b , …の電気信号 が入力され、 端子 4 6 d， 4 6 e , 4 6 f の出力は、 図 2 1 のブ ロ ッ ク回路 Eの所要の端子に接続されている。
ト ラ ンジスタ 4 gのベースは、 オペア ンプ 4 0 d， 増幅回路 4 0 e , 基準電圧端子 4 0 と同様な構成の回路によ り制御され、 ィ ンダクタ ンスコイル 2 4 bを設定された電流値とするチヨ ツバ回路 となっている。 従って、 電機子コイル 3 2 d， 3 2 e , 3 2 f の通 電の立上がり と降下をよ り高速とする作用効果がある。 次に図 1 7の実施例につき、 3相全波通電の電動機につき説明す る。
端子 4 2 a， 4 2 dよ り、 位置検知信号曲線 3 6 a， 3 6 b , … と曲線 4 3 a， 4 3 b , …の電気信号が入力される。 従って電機子 コイル 3 2 a と 3 2 e には 1 2 0度の巾で 1 8 0度の位相差のある 通電が行なわれる。
基準電圧端子 4 0、 オペアンプ 4 0 a， 増幅回路 4 0 b， ト ラ ン ジス夕 4 aは図 2 1 の場合と同様にチヨ ッパ回路となり、 電機子電 流を設定値に保持している。 電機子コイル 3 2 aの通電が断たれる. と蓄積磁気エネルギはダイオー ド 2 1 aを介して小容畺のコ ンデン サ 4 7 aに流入充電され高電圧に保持する。
回転子が 6 0度回転する と、 電機子コイル 3 2 eの通電が開始さ れるカ このと きに、 卜 ラ ンジス夕 2 O b , 5 bが導通するので、 コ ンデンサ 4 7 aの高電圧が印加されて通電電流の立上がり を急速 とする。 電機子コイル 3 ·2 eの通電が立たれると、 蓄積磁気エネル ギは、 コ ンデンサ 4 7 aにダイ オー ド 2 l bを介して流入充電して 保持され、 次に電機子コイル 3 2 aの通電が開始されたと きに、 高 電圧が トラ ンジスタ 5 aを介して印加し、 通電電流の立上がり を急 速とする。 電機子コ イ ル 3 2 a， 3 2 e の通電が断たれた と きに は、 コンデンサ 4 7 aの充電による高電圧によ り、 電流は急速に降 下する。 従って、 減 トルク と反 トルクの発生が防止される作用効果 がある。
ト ラ ン ジス タ 5 a ， 5 b の代 り に図 2 1 で説明 し た S C R 4 8 a , ト ラ ンジスタ 4 8 bを利用した回路とすると、 実用的な回 路とする こ とができる。 コ ンデンサ 4 7 aを除去し、 コ ンデンサ 4 7 a を付設 して も 同 じ 目 的が達成でき る。 こ の場合には、 ダイオー ド 4 eが必要となる。
プロ ク回路 B， Cは、 電機子コイル 3 2 b , 3 2 f と電機子コ ィル 3 2 c， 3 2 dの通電を、 端子 4 2 bの入力 （図 1 2の曲線 3 7 a , 3 7 b , …；） 端子 4 2 eの入力 （曲線 4 4 a， 4 4 b， ··* ) 端子 4 2 Gの入力 （曲線 3 8 a， 3 8 b , ) 端子 4 2 f の入 力 （曲線 4 5 a , 4 5 b , 一） に行なう通電制御回路で、 電機子コ ィル 3 2 a , 3 2 eの場合と同じ構成である。
トラ ンジスタ 4 b , 4 cによる電機子電流のチョ ツバ回路も同じ 構成となっている。 従って作用効果も同様である。
図 2 5 の タ イ ム チ ャ ー ト にお レヽて 、 曲線 3 1 a， 3 1 b , 3 1 cは、 位置検知信号曲線 3 6 a , 3 6 b , …と曲線 4 3 a， … に よ る電機子コ イ ル 3 2 a , 3 2 e の通電曲線である 。 曲線 3 1 d , 3 1 eは同じ く電機子コイル 3 2 b， 3 2 f の通電曲線で ある。 曲線 3 1 f ， 3 1 , 3 1 f も同じく電機子コイル 3 2 c， 3 2 dの通電曲線を示している。
次に図 1 7の端子 4 1 の入力信号にっき、 図 1 8にっき説明す る。 図 1 8において、 前述した図 2 0 と同一記号の部材は同一部材 で、 その作用も同じである。
端子 2 9 aの入力は、 図 1 7の端子 4 2 a， 4 2 dの入力信号が オア回路を介して入力される。 従って、 イ ンダク タ ンス コ イ ル 2 4 aには、 1 2 0度の巾の通電が 6 0度離間して行なわれ、 図 1 7の電機子コイル 3 2 a， 3 2 eの通電が断たれたと きに同時に イ ンダクタ ンスコイル 2 4 aの通電が断たれる。 従ってイ ンダクタ ンスコイルの蓄積磁気エネルギは、 ダイオー ド 2 8 aを介して端子 4 6 aよ り出力される。 端子 4 6 aは図 1 7の端子 4 1 に接続され ているので、 コ ンデンサ 4 7 aの静電工ネルギは、 電機子コイルと ィ ンダクタ ンス コ イ ルの磁気エネルギが加算されたものと なる。 従って、 電機子コイ ルの通電電流の立上がりが急速とな り本発明の 目的が達成される。
ブロ ッ ク 回路 2 4 — 1 ， 2 4 — 2 は、 イ ンダク タ ンス コ イ ル 2 4 b， 2 4 cの通電制御回路で、 イ ンダク夕 ンスコイル 2 4 aの 通電制御回路 と 同 じ構成 と な っ て いる 。 ト ラ ン ジス タ 4 g ， 4 hは、 ト ラ ンジスタ 4 f に対応するもので、 それぞれチ ヨ ツバ回 路が付設され通電電流を設定値に保持している。 端子 2 9 bには、 図 1 7の端子 4 2 b， 4 2 eの入力信号が入力され、 端子 2 9 c に は図 1 7の端子 4 2 c , 4 2 f の入力信号が入力される。
端子 4 6 b , 4 6 cの出力信号は、 端子 4 6 aの出力信号に対応 するもので、 これ等にそれぞれ接続した図 1 7のブロ ッ ク回路 B， C に含まれる小容量のコ ンデンサを充電するよ う に構成されてい る。 従って、 電機子コイ ルの通電電流の立上がりを急速とする作用 幼果カ sある。
次に図 1 9 にっき本発明による 3相片波通電の場合の通電制御回 路の実施例を説明する。
端子 4 2 a， 4 2 b , 4 2 cの位置検知信号の入力は、 それぞれ 図 1 2 の曲線 3 6 a， 3 6 b , …， 曲線 3 7 a， 3 7 b , …， 曲線 3 8 a , 3 8 b ， … で ある 。 電機子 コ イ ル 3 2 a ， 3 2 b ， 3 2 cは、 1 2 0度の巾で順次に連続して通電される。
ト ラ ンジスタ 4 a ， オペア ンプ 4 0 a， 増幅回路 4 0 b ， 抵抗 2 2 a , 基準電圧端子 4 0は、 前実施例の同一記号の部材と同じ部 材で、 電機子電流を設定値に保持するチ ヨ ッパ回路となる。 端子 4 2 aの入力によ り通電されている電機子コイル 3 2 aの通電が断 たれると、 蓄積磁気エネルギは、 ダイオー ド 2 1 aを介して小容量 のコンデンサ 4 7 aを図示の極性に高電圧に充電する。
このときに トラ ンジスタ 5 aは不導通に保持されている。 回転子 が 2 4 0度回転する と、 端子 4 2 cの入力によ り、 卜ラ ンジス夕 2 0 cが導通して電機子コイル 3 2 cの通電が開始されるが同時に トランジスタ 5 aが導通するので、 コ ンデンサ 4 7 aの高電圧が印 加されて通電電流の立上がりが急速となる。 コ ンデンサ 4 7 aの容 量は小さい程電流の立上がりは急速となるが、 高電圧に充電される ので、 他の半導体素子の耐電圧を考慮して小容量のコ ンデンサとす る必要がある。
電機子コイル 3 2 cの通電が断たれると、 蓄積磁気エネルギはダ ィオー ド 2 1 cを介してコ ンデンサ 4 7 cを充電して高電圧に保持 する。 回転子が 2 4 0度回転すると、 端子 4 2 bの入力によ り、 ト ランジスタ 2 0 bが導通して電機子コイル 3 2 bの通電が開始され るが、 同時に ト ラ ンジスタ 5 cが導通するので、 電機子コ イル 3 2 bに、 コ ンデンサ 4 7 cの高電圧が印加され通電電流の立上が りが急速となる。
電機子コイル 3 2 bの通電が断たれると、 コ ンデンサ 4 7 bが高 電圧に充電される。 回転子が 2 4 0度回転すると、 端子 4 2 aの入 力によ り トランジスタ 2 0 aが導通するので、 トラ ンジスタ 5 bも 導通し、 電機子コイル 3 2 aの通電電流の立上がりが急速となる。
各電機子コィルの通電が断たれたときに、 磁気エネルギが対応す る小容量のコ ンデンサに流入充電するので、 通電電流の降下が急速 となる。 以上の説明によ り判るよう に、 減 トルク と反 トルクの発生 が防止され、 高速、 高効率の電動機が得られ、 高価なパヮ素子が電 機子コイルの負極側に 1 個挿入されているのみなので廉価とな り本 発明の目的が達成される。
コ ンデ ンサ 4 7 a , 4 7 b , 4 7 c を除去 し 、 コ ン デ ンサ 4 7 a , 4 7 b , 4 7 cを付設しても同じ作用がある。 前述した他 の実施例も同様である力 ダイオー ド 4 9 a， 4 9 b， 4 9 cは、 コ ンデンサ 4 7 a， 4 7 b , 4 7 cの高電圧によ り電源側に通電さ れるこ とを防止する為のものである。
3相両波通電の場合には、 ブロ ッ ク回路 Dが付加される。 ブロ ッ ク回路 Dは電機子コイル 3 2 d， 3 2 e , 3 2 f の通電制御をする 前述した回路と同じ構成のものである。
端子 4 2 d， 4 2 e , 4 2 f には、 それぞれ図 1 2の位置検知信 号曲線 4 3 a , 4 3 b , …とその下段の 2系列の曲線の電気信号が 入力され、 各電機子コイルに 1 2 0度の巾の通電を行なう よ う,に構 成されている。 ト ラ ンジスタ 4 bのベースは、 オペアンプ 4 0 aを 含むチヨ ッパ回路と同じ回路が付設されて、 電機子電流を設定値に 保持している。
以上の構成なので本発明の目的が達成される 3相全波通電の リ ラク 夕ンス型電動機が得られる。
電機子コ イルの通電電流の立上がりを更に急速とする手段と して 図 2 0の回路が使用される。 図 2 0の回路の作用は前述した通 り な ので説明は省略する。
図 2 0の端子 4 6 a , 4 6 b， 4 6 cはそれぞれ図 1 9の端子 4 1 a， 4 1 b , 4 1 c に接続されている。 コ ンデンサ 3 9の高電 圧によ り通電電流の立上がりがよ り急速となる。 3相全波通電の場 合には、 図 2 0の端子 4 6 d， 4 6 e , 4 6 f の出力力 図 1 9の ブロ ッ ク回路 Dの対応する端子に入力されている。
本発明の技術は 2相全波通電の電動機に適用するこ とができる。 次にその詳細を説明する。 この場合の平面図は省略してある力 展 開図が図 1 3に示されている。
円環部 1 6及び磁極 1 6 a， 1 6 b , …は、 珪素鋼板を積層化す 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。 円環部 1 6の部分は磁路となる磁心である。 磁極 1 6 a , 1 6 b , 一には、 電機子コイル 1 7 a， 1 7 b , …が捲着されてい る。
回転子 1 の外周部には、 突極 1 a , 1 b， …が設けられ、 磁極 1 6 a , 1 6 b , …と 0. 1〜 0. 2 ミ リメー トル位の空隙を介し て対向している。 回転子 1 も、 電機子 1 6 と同じ手段によ り作られ ている。 突極は 6個 と な り 、 等しい離間角 と なっている。 磁極 1 6 a , 1 6 b , …の先端部の巾は 1 2 0度で 8個が等しいピッチ で配設されている。
電機子コイル 1 7 b， 1 7 f が通電されると、 突極 l b , 1 e力 >' 吸引されて、 矢印 A方向に回転する。 9 0度回転すると、 電機子コ ィ ル 1 7 b， 1 7 f の通電が停止され、 電機子コ イ ル 1 7 c , 1 7 gが通電されるので、 突極 l c， I f による トルクが発生す る。 磁極 1 6 b， 1 6 cは N極， 磁極 1 6 f , 1 6 gは S極とな る。
かかる極性の磁化は磁束の洩による反 トルクを小さ く する為であ る。 次の 9 0度の回転では、 磁極 1 6 d , 1 6 hは図示の N， S極 性となる。 次の 9 0度の 転、 その次の 9 0度の回転では各磁極 は、 順次に図示の極性に磁化される。
上述した励磁によ り 、 回転子 1 は、 矢印 A方向に回転して 2相の 全波通電の電動機となるものである。 通電区間の巾が 9 0度よ り大 き く ても同 じ く 回転する。 電機子コ イ ルの捲着される磁極の巾は 1 2 0度となっているので、 捲着空間が大き く なる。
次に図 2 2 について電機子コイルの通電制御を説明する。
電機子コイル K， Mは、 図 1 3の電機子コィル 1 7 a， 1 7 e及 び 1 7 c， 1 7 gをそれぞれ示し、 2個の電機子コイルは、 直列若 し く は並列に接続されている。 電機子コイル K， Mの下端には、 そ れぞれ トラ ンジスタ 2 0 a， 2 0 b， が揷入されている。 トラ ンジ ス夕 2 0 a , 2 0 b , は、 半導体スイ 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 2 a , 2 b よ り供電が行なわれている。 端子 4 2 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 2 0 aが導通して、 電機子コィル Kが通電される。 端子 4 2 c よ り ノヽィ レベルの電気信号が入力されると、 トラ ンジスタ 2 0 bが導通 して、 電機子コイル Mが通電される。
図 1 3の回転子 3は導体板で作られ、 回転子 1 と同軸で同期回転 しているものである。 回転子 3 には突出部 3 a , 3 b， …が設けら れ、 突出部の巾は 9 0度乃至 1 5 0度である。
コ イ ル 1 0 d , 1 0 e , 1 0 d， 1 0 e は、 前述 した コ イ ル 1 0 a， 1 0 b , 1 0 c と同じ構成のもので、 突出部 3 a , 3 b， ··· に対向 し 、 コ イ ル 1 0 d , 1 0 e は 9 0 度離間 し、 コ イ ル 1 0 d , 1 0_eはそれぞれコイル 1 0 d， 1 0 e よ り 1 8 0度離間 している。 図 1 4は上述したコイルよ り位置検知信号を得る電気 回路である。 発振器 1 0 , コイル 1 0 d , 抵抗 1 5 a , 1 5 b , ···， オペアンプ 1 3等は、 図 1 5の同一記号のものと同じ部材であ る o
従って端子 7 aよ り、 1 2 0度の巾の突出部 3 a， 3 b , …と同 じ 巾 と位相差を有する矩形波の電気信号が得られる。 コ イ ル 1 O dよ り得られる位置検知信号が図 2 6のタイムチャー トにおい て、 曲線 5 0 a , 5 0 b , …と して示されている。 コイリレ 1 0 eを 含む同じ構成のブロ ッ ク回路 8 a， コィル 1 0 d， 1 0 eを含む同 じ構成のブロ ック回路 8 b , 8 cの端子 7 b， 7 c , 7 dよ り位置 検知信号が得られる。
端子 7 bの出力信号は、 図 2 6において曲線 5 2 a , 5 2 b , … と して示され、 端子 7 c , 7 d の出力信号は， それぞれ曲線 5 1 a , 5 1 b , …及び曲線 5 3 a， 5 3 b , …と して示されてい る。 各曲線の巾は 1 2 0度で、 順次に位相が 9 0度おく れてレ）る。 図 1 3の突出部 3 a , 3 b , …の巾を 9 0度に変更すると、 コィ ル 1 0 d， 1 0 e , 1 0 d , 1 0 eよ り得られる位置検知信号は図 2 6のタイムチヤ一 卜 において、 曲線 5 4 a , 5 4 b , ··· , 曲線 5 5 a , 5 5 b , …， 曲線 5 6 a， 5 6 b , …， 曲線 5 7 a , 5 7 b , …と して示されている。 各曲線の巾は 9 0度で、 順次に位 相が 9 0度おく れている。 矢印 5 0 は 1 8 0度の区間を示してい る。
図 2 2の端子 4 2 a , 4 2 cよ り入力される第 1 の相の第 1 , 筻 1位置検知信号はそれぞれ曲線 5 0 a， 5 0 b , …と曲線 5 1 a， 5 1 b , …となっている。 端子 4 2 b , 4 2 dに入力される第 2の 相の第 2， m_2の位置検知信号は、 それぞれ曲線 5 1 a , 5 1 b , …と曲線 5 3 a， 5 3 b , …となる。
第 1 ， 室 _丄の位置検知信号がそれぞれ端子 4 2 a， 4 2 c に入力 されるので、 各 卜ラ ンジス夕の導通制御が行なわれて、 第 1 の相の 電機子コ イ ル K と電機子コ イ ル Mが各位置検知信号に対応 して 1 2 0度の巾の通電が行なわれる。
位置検知信号 5 0 a に よ る電機子コ イ ル Kの通電電流は、 図 2 5の 1 段目の曲線 2 7 aで示すこ とができる。 ただし点線.間の巾 は 1 2 0度とする。 トルク発生の状態と その特徴は、 前述した図 1 7の実施例と全く 同様である。 オペア ンプ 4 0 a， 基準電圧端子 4 0 の電圧、 抵抗 2 2 a , ト ラ ン ジスタ 4 a に よ る通電電流の チヨ ッパ制御によ り、 所定の値の電流値とする作用も前実施例と同 様である。 ダイオー ド 4 9 a， コ ンデンサ 4 7 a， 卜ラ ンジス夕 5 a , 5 bの作用効果も同様で、 曲線 2 7の立上がりを急速と し、 曲線 2 7 b部の降下を急速とする作用効果がある。
電機子コイル L， Nの通電制御をするブロ ッ ク回路 Fは、 電機子 コイル ， Mの通電制御の回路と同じ構成のもので、 トラ ンジスタ 4 bのベース制御は、 オペアンプ 4 0 a、 増幅回路 4 0 b， 基準電 圧端子 4 0によるものと同様な回路によ り行なわれて、 電機子電流 を設定値に保持する。 コ ンデンサ 4 7 aを除去して、 コ ンデンサ 4 7 aを付設しても同じ作用効果がある。
この場合には、 ダイオー ド 4 dを付設する必要がある。 卜ラ ンジ スタ 4 bにも同じく ダイォー ドが付設される。 電機子コィル Lは、 図 2 6の曲線 5 2 a， 5 2 b , …の巾だけ通電され、 電機子コ イル Nは、 曲線 5 3 a , 5 3 b , …の巾だけ通電され、 通電電流の立上 がり と降下は急速となる。 以上の説明のように、 2相全波通電のリ ラクタンス型電動機となり、 本発明の目的が達成される。
端子 4 2 a , 4 2 c に図 2 6の曲線 5 4 a , 5 4 b , … と曲線 5 6 a , 5 6 b , …の電気信号を入力し、 端子 4 2 b , 4 2 dに曲 線 5 5 a , 5 5 b , …と曲線 5 7 a , 5 7 b , …の電気信号を入力 すると、 9 0度の巾の通電とするこ とができる。
9 0度の巾の通電のときには、 出力 トルクは減少するが、 高速度 (出力 I K wで 1 0万回転毎分） の運転が可能である。 1 2 0度の 巾のときには、 回転.速度が 1 Z2位に低下するが、 出力 トルクが増 大する特徴がある。
図 1 3において、 磁極巾を 1 8 0度と し、 突極数を 1 0個と して も実施するこ とができる。 又磁極巾を 1 2 0 と して、 磁極数を 8 n個 （ nは正整数） と しても実施できる。 この場合には対応して 突極数も増大する。 磁極数を増加すると出力 トルクが増大する。 し かし回転速度は低下する。
図 2 5の 3段目の曲線 3 0 a， 3 0 b , …は、 励磁コイル K , Mの通電電流を示し、 曲線 3 0 c , 3 0 dは励磁コイル L， Sの通 電電流を示している。 曲線 5 4 a， 5 5 a , 5 6 a , 5 7 aは位置 検知信号曲線である。 通電区間は 1 2 0度で出力 トルクも連続し、 重なる部分がないのでリプル卜ルクも少なく なる特徴がある。
各実施例において、 磁極と突極に歯を設けるこ とによ り、 出力 トルクを増大できる。 本発明装置では高速回転転ができる構成と なっているので、 出力 トルクの増大できる利点のみが得られて有効 な技術手段を供与できる。 図 1 の実施例において、 磁極数を 2 n個 ( nは 3以上の正整数） と しても実施できる。 突極数は対応して多 く なる。 出力 トルクが増大して、 しかも回転速度を低下しない作用 効果がある。 径の大きい電動機に有効な技術となる。
図 2 2 の ト ラ ン ジスタ 5 a， 5 b の代 り に、 図 2 1 で示 し た S C R 4 8 aを利用するこ と もできる。 図 2 1 で示したよ う に、 各 電機子コイルに独立に逆流防止用のダイオー ド 4 9 a , 4 9 b , … と コ ンデンサ 4 7 a , 4 7 b , …を 1 個づっ設けた通電制御回路と しても本発明を実施するこ とができる。
電機子コイルの通電電流の立上がりをよ り高速とする為には、 前 述した図 1 8の回路が使用される。 端子 2 9 aの入'力信号は、 図 2 2の端子 4 2 a， 4 2 cの入力が使用され、 端子 2 9 bの入力信 号は、 図 2 2の端子 4 2 b， 4 2 dの入力が使用される。 図 1 8の 端子 4 6 a , 4 6 bは、 図 2 2の端子 4 1 及びブロ ッ ク回路 Fの対 応する端子とそれぞれ接続される。 ブロ ッ ク回路 2 4 — 2 は除去さ れる。
電機子コイル Kの通電中には、 ィ ンダク夕 ンスコイル 2 4 a も通 電され、 両者の通電が断たれると、 両者の蓄積磁気エネルギはコ ン デンサ 4 7 aを充電し高電圧となる。 従って通電電流の降下を急速 とする。 次に電機子コイル Mが通電されると、 コ ンデンサ 4 7 aの 電圧によ り、 立上がりが急速となる。 これは電機子コイルの銅損と 磁心の鉄損をイ ンダクタ ンスコイルの磁気エネルギが補充するから である。
イ ンダク夕 ンスコイル 2 4 b， 電機子コイル L , Sについても上 述 した事情は全 く 同様である。 イ ンダク タ ンス コ イ ル 2 4 a， 2 4 bの蓄積磁気エネルギは、 銅損と鉄損を補充する為のものなの で、 通電電流は補充するだけの電流値でよ く 、 通電手段は、 チヨ ッ パ回路でなく他の手段例えば回転速度に反比例した電圧を印加して も同じ目的が達成される。 通電区間は位置検知信号の巾よ り小さく ても同じ目的が達成できる。
次に本発明の手段をマグネッ ト回転子を有する周知の直流ブラシ レス 3相電動機に適用した実施例につき説明する。
図 2 3 において、 電機子コイル 3 2 a , 3 2 eは、 第 1 の相の磁 極にバイファラ巻きされた電機子コイルで、 一般には 1個の電機子 コイルとなり往復通電が行なわれているものである。 電機干コイル 3 2 aが通電される と 磁極は N極に励磁され、 電機子 コ イ ル 3 2 eが通電されるとその磁極は S極に励磁される。
第 2の相の電機子コイル 3 2 b， 3 2 f 及び第 3の相の電機子コ ィル 3 2 c , 3 2 dについても上記した事情は全く 同様である。 端子 4 2 a , 4 2 d には、 図 1 2 の位置検知信号曲線 3 6 a， 3 6 b , …と曲線 3 4 a， 3 4 b , …がそれぞれ入力される。
図 1 7の回路と同一の構成となっているので、 その作用効果も同 様である。 ブロ ッ ク回路 B , Cはそれぞれ電機子コイル 3 2 b ,
3 2 ： P と電機子コイル 3 2 c , 3 2 dの通電制御の為の回路で、 上 述した回路と同じ構成である。
端子 4 2 b , 4 2 eには、 図 1 2の曲線 3 7 a， 3 7 b , …と曲 線 4 4 a， 4 4 b , …の電気信号が入力され、 端子 4 2 c ,
4 2 f には、 曲線 3 8 a , 3 8 b , …と曲線 4 5 a , 4 5 b , …の 電気信号が入力される。
以上の構成なので、 図 1 7の場合と同様に、 減 トルクと反 トルク の発生が高速回転でもなく 、 効率の良い高速電動機が得られる。 高 価なパヮ素子の数が従来の手段即ち 3組の トランジスタプリ ッ ジ回 路の場合の 1 2 となる特徴がある。
上述した手段の外に、 図 1 9 ， 図 2 1 で前述した制御回路手段に よっても同じ目的が達成できる。
電機子電流を設定値に保持する手段は必ずしも必要でないが、 本 実施例の手段は前実施例と異なっている。 次にその説明をする。
電機子コイル 3 2 a， 3 2 eの通電電流が設定値を越えると、 抵 抗 2 2 aの電圧降下が、 基準電圧端子 4 0の電圧を越えるので、 ォ ペアンプ 4 0 aの出力がハイ レベルに転化する。 この出力は微分回 路 4 0 — 1 でパルス化され、 単安定回路 4 0 — 2 によ り、 一定の巾 のパルス信号とな り、 その区間だけ ト ラ ンジスタ 4 aを不導通とす る。 電機子コ イ ルの磁気エネルギはダイ オー ド 2 1 c若し く は
2 1 dを介して放電されその電流は漸減する。
単安定回路 4 0一 2の出力がローレベルに転化すると再び 卜 ラ ン ジス夕 4 aは導通して電機子電流は増大する。 設定値まで増大する と トランジスタ 4 aは所定時間不導通となる。 かかるサイクルを繰 返すチヨ ッパ回路となっている。 トラ ンジスタ 4 b , 4 cにも同様 なチヨ ツパ回路が付設されているので、 各電機子コイルの電流値は 設定値に保持される。
次に図 2 4にっき、 本発明の手段を 4相のステッ ピング電動機に 適用した実施例につき説明する。 1
図 3の構成のものは 3相、 図 4の構成のもので、 磁極 1 6 a，
1 6 b , …の巾を 1 8 0度と したものは 6相のステッ ピング電動機 となる。 と もに リ ラクタ ンス型である。 本実施例は 4相の場合で、 図 1 3の構成の塲合である。 図 2 4において、 クロ ッ クパルス発振 器 6 6の所定周波数の出力パルスは周知のパルス分配器 6 5 に入力 され、 端子 6 5 a， 6 5 b , …よ り 4相のステツ ピング電気信号が 出力される。
端子 6 5 aの出力は、 所定の矩形波の電気パルスが、 その巾だけ 離間したパルス列となっている。 端子 6 5 b , 6 5 c , 6 5 dの出 力パルスは、 端子 6 5 aの出力パルスと同じ形状同じ離間角のパル ス列で、 順次に位相が 9 0度づつおく れている。 4相のリ ラクタン ス型のステッ ピング電動機の構成は、 展開図と して図 1 3 に示した ものとなる。 回転子 3 と位置検知コイル 1 0 a， 1 0 b , …は除去 される。
前述'した電機子コイル K , L , M， Nを 4相のステッ ピング電気 信号によ り、 その巾だけ通電すると、 4相のステッ ピング電動機と して駆動される。
図 2 4において、 電機子コイル Kは、 トランジスタ 2 0 aの導通 している区間だけ通電される。 図 2 1 において前述した回線の同一 記号コイル 3 2 aの通電制御と本実施例による電機子コイル Kの通 電制御は全く 同様である。 異なっているのは、 図 2 1 の 卜ラ ンジス タ 5 cが除去され、 同じ作用をする トラ ンジスタ 2 0 aが利用され ている こ と である。 従っ て作用効果も 同様で、 ト ラ ン ジスタ 2 0 aのベース入力となる矩形波の電気信号に相似した矩形波の通 電が行なわれる。
トラ ンジスタ 4 a , オペアンプ 4 0 a , 増幅回路 4 0 b , 基準電 圧端子 4 0も図 1 3の同一記号の部材と同じ作用を行なうので、 電 機子電流を設定値に保持する。 電機子コイル Lの通電制御も、 図 2 1 の電機子コイル 3 2 b と全く 同様なので同じ作用効果がある。 トラ ンジスタ 5 dが除去され、 トラ ンジスタ 2 0 bが同じ作用を行 なっている。
オペア ンプ 4 0 c ， 増幅回路 4 0 d， ト ラ ン ジス タ 4 b , 抵抗 2 2 b によ り構成された回路はチ ヨ ッ パ回路で、 基準電圧端子 4 0の電圧に規制された電流値の通電を電機子コイル Lに行なって いる。 コ ンデンサ 4 7 a , 4 7 bを除去し、 コ ンデンサ 4 7 a，
UZ_^を付設しても同じ目的が達成される。 この場合には、 卜ラ ン ジス夕 4 a , 5 bに並列にダイオー ドを接続する必要がある。
ブロ ッ ク回路 6 4 a , 6 4 bは、 それぞれ電機子コイル M， Nの 通電制御を行なう電気回路である。 端子 6 6 a， 6 6 bはそれぞれ 端子 6 5 c , 6 5 dに接続され、 ステ ッ ピ ング電気信号によ り電機 子コイル M , Nはそれ等の電気信号の巾だけ矩形波に近似した通電 が行なわれる。
ト ラ ンジスタ 4 c , 4 dは、 前述したオペア ンプ 4 0 aを含む チヨ ッパ回路と同様な回路によ り制御されるチヨ ッパ回路となって いる。 従って電機子コイル M， Nには設定'された電流値の通電が行 なわれる。
以上の説明よ り理解されるように、 4相のステッ ピング電動機と して駆動される。 このと きに、 各電機子コイルの通電の立上がり と 降下が急速となるので高速度においても出力 トルクの減少が少な く 、 乱調を引起すこ とのない作用効果がある。 又各電機子コイルの 通電制御の為のパヮ素子はそれぞれ 1個のみなので廉価となる特徴 がある。
トラ ンジスタ 5 a , 5 bの代り に図 2 1 で説明した S C R 4 8 a を利用するこ とができる。 図 1 8の回路を利用すると、 ステ ツ ピン グ速度を更に速く するこ とができる。 電機子電流を設定値に保持す るチヨ ッパ回路は必ずしも必要ではない。 バッテ リ電源のように低 電圧電源の場合、 定速制御が不要なときには、 チヨ ッパ回路を除去 する場合がある。 産業上の利用可能性
周知のブラシレス電動機及びリ ラクタンス型電動機の高速化と出 力 トルクの減少の防止に利用される。 また、 比較的出力の大きい高 速ステッ ピング電動機および一般の直流電動機と して利用される。

Claims

言青 求 の 範 囲
1 . 固定電機子と磁性体回転子を備えた 3相片波通電の リ ラクタ ンス型電動機において、
該磁性体回転子の外周面に等しい巾と等しい離間角で配設された 複数個の突極と、
該固定電機子の内周面よ り突出され、 軸対称の位置にある磁極が 同相とな り、 該突極と僅かな空隙を介して対向し、 等しいピッ チで 配設されると と もに、 電機子コ イ ルの装着される磁極の円周方向の 巾が電気角で 1 2 0度若し く は 1 8 0度の巾の 6 n個 （ nは正整 数） の磁極と、
該磁極に装着された第 1 , 第 2 ， 第 3の相の電機子コイルと、 該突極の回転位置を検知して、 電気角で 1 2 0度の巾で 3 6 0度 の位相差のある矩形波の第 1 の相の位置検知信号ならびに該第 1 の 相の位置検知信号と同じ波形と位相差を有し、 該第 1 の相の位置検 知信号よ りそれぞれ位相が順次に電気角で 1 2 0度おく れた第 2 ， 第 3の相の位置検知信号が得られる複数個の位置検知素子を含む位 置検知装置と、
各々の該電機子コイルの両端に接続されたスィ ツチング素子と、 該スィ ツチング素子と対応する該電機子コイルの直列接続体の直 流電源負電圧側に並列に逆接続された第 1 のダイオー ドならびに該 電機子コイ ルの負電圧側に一端が逆接続された第 2のダィ オー ド と、
直流電源に順方向に接続した逆流防止用の第 3 ， 第 4 ， 第 5のダ ィオー ドを介して、 それぞれ該第 1 , 第 2 ， 第 3の相の電機子コ ィ ルに対して、 両端に接続した該スイ ッチング素子が該第 1 ， 第 2 , 第 3の相の位置検知信号によ りそれぞれ導通せしめられるることに よ り供電する第 1 ， 第 2， 第 3の通電制御回路と、
該第 1 ， 第 2， 第 3の通電制御回路に含まれる前記した負電圧側 に一端が逆接続された該第 1 および第 2のダイオー ドを介して、 該 第 1 ， 第 2 , 第 3の相の電子機コ イルの通電が断たれたときに、 蓄 積された磁気エネルギをそれぞれ流入充電して保持する小容量の第 1 ， 第 2， 第 3のコ ンデンサと、
該第 3の相の電子機コ イルの通電の開始と同時に該第 1 のコ ンデ ンサに充電された静電工ネルギを該電機子コ ィルに流入放電し、 該 第 2の相の電子機コイルと該第 1 の相の電機子コ イルの通電の開始 と同時に該第 2のコ ンデンサと該第 3のコ ンデンサに充電された静 電工ネルギをそれぞれ該第 2の相の電機子コイルと該第 1 の相の電 機子コイルに流入放電せしめる電気回路と、
該突極が磁極に侵入し始める点よ り電気角で 3 0度前後の区間内 において、 設定された角度を経過した点で該磁極に捲着された該電 機子コイルの通電が開始されるように、 前記した位置検知素子を該 固定電機子側に固定する手段と、 よ り構成されたこ とを特徴とする 高速電動機。
2 . 該第 1 ， 第 2 , 第 3の相の位置検知信号の巾の前半部の所定 巾だけ通電される ィ ンダク夕 ンスコイルと、 該ィ ンダクタ ンスコ ィ ルの通電が断たれたときに、 その蓄積磁気エネルギをそれぞれ該第 3， 第 4， 第 5のコ ンデンサに流入充電する電気回路とよ り構成さ れた請求の範 11第 1 項記載の高速電動機。
3 . 固定電機子と磁性体回転子を備えた 3相全波通電の リ ラクタ ンス型電動機において、
該磁性体回転子の外周面に等しい巾と等しい離間角で配設された 複数個の突極と、
該固定電機子の内周面よ り突出され、 軸対称の位置にある磁極が 同相とな り、 該突極と僅かな空隙を介して対向し、 等しいピッ チで 配設されると と もに、 電機子コイルの装着される磁極の円周方向の 巾が電気角で 1 2 0度若し く は 1 8 0度の巾の 1 2 η個 （ ηは正整 数） の磁極と、
該磁極に装着された電機子コイルと、
該突極の回転位置を検知して、 電気角で 1 2 0度の巾で 3 6 0度 の位相差のある矩形波の第 1 の相の位置検知信号及び該第 1 の相の 位置検知信号と同じ波形と位相差を有し、 第 1 の位置検知信号よ り それぞれ位相が順次に電気角で 1 2 0度おく れた第 2 ， 第 3の相の 位置検知信号ならびに該第 1 の相の位置検知信号と同じ波形と位相 差を有し、 該第 1 の相の位置検知信号よ り位相が電気角で 1 8 0度 おくれた墨 _上の相の位置検知信号及び該簠 _上の相の位置検知信号と 同じ波形と位相差を有し、 該 U_の相の位置検知信号よ りそれぞれ 位相が順次に電気角で 1 2 0度おくれた U_， 第 3の相の位置検知 信号が得られる複数個の位置検知素子を含む位置検知装置と、
第 1 の相の片波通電の該電機子コ イルの 1組を第 1 , 第 1 の電機 子コ イルと呼称し、 第 2 ， 第 3の相のそれぞれの片波通電の該電機 子コ イ ルの各 1組をそれぞれ第 2 , 第 2の電機子コィル及び第 3， の電機子コ イルと呼称したと きに、 各々の該電機子コ イルの両 端に接続されたスイ ッ チング素子と対応する該電機子コ イルの直列 接続体の直流電源負電圧側に並列に逆接続された第 1 のダイオー ド ならびに電子コイ ルの負電圧側に一端が逆接続された第 2 のダイ オー ドと、
該固定電機子の磁極に装着された該第 1 ， 第 2 ， 第 3の電機子コ ィルの両端に接続された該スイ ッ チング素子を、 それぞれ該第 1 , 第 2， 第 3の相の位置検知信号の巾だけ導通せしめ、 他の磁極に装 着された塞 _i , 2 , 第 3の励磁コイルの両端に接続されたスイツ チング素子を、 それぞれ室 _丄， 2 , 簠_ の相の位置検知信号の巾 だけ導通せしめる第 1 の電気回路と、
直流電源に順方向に接続された逆流防止用の第 3 , 第 4， …… …， '第 8のダイオー ドを介して該第 1 ， 第 2， 第 3の電機子コイル と該！ _1， 2 , の電機子コイルに対して、 両端に接続した該 スイ ッチング素子の導通によ り、 それぞれ通電す、る第 1 , 第 2の通 電制御回路と、
該第 1 , 第 2の通電制御回路に含まれる前記した負電圧側に一端 が逆接続された該第 1 および第 2のダイオー ドを介して該第 1 ， 第 2 , 第 3の相の電機子コイルと該蓮ー丄， 2 , 第 3の相の電機子コ ィルの通電が断たれたときに、 蓄積された磁気エネルギをそれぞれ 流入充電して保持する小容量の第 1 , 第 2 ， 第 3のコ ンデンサと簠 丄， 第 2， 第 3のコ ンデンサと、
該第 3 , ^の相の電機子コイルの通電の開始と同時に該第 1 ， 第 1 のコンデンサに充電された静電工ネルギを該第 3 , 第 3の相の 電機子コイルにそれぞれ流入放電し、 該第 2 ， 第 2の相の電機子コ ィルの通電の開始と同時に該第 3 , U_のコ ンデンサに充電された 静電工ネルギを該第 2， 第 2の相の電機子コイルにそれぞれ流入放 電し、 該第 1 , 第 1 の相の電機子コイルの通電の開始と同時に該第 2 ， _2のコ ンデンサに充電された静電工ネルギを該第 1 ， 望 _丄の 相の電機子コイルにそれぞれ流入放電せしめる第 2の電気回路と、 該突極が磁極に侵入し始める点よ り電気角で 3 0度前後の区間内 において、 設定された角度を経過した点で該磁極に捲着された該電 機子コイルの通電が開始されるよう に、 前記した位置検知素子を該 固定電機子側に固定する手段と、 よ り構成されたこ とを特徴とする 高速電動機。
4 . 該第 1 ， 第 2 ， 第 3の相の位置検知信号の巾の前半の所定巾 だけ通電される第 1 のィ ンダクタ ンスコィルと、 室 _丄， _2 ， _3 の位置検知信号の巾の前半の巾だけ通電される第 2のィ ンダクタ ン スコイルと、 該第 1 のイ ンダクタ ンスコイルの通電が断たれたとき に、 その蓄積磁気エネルギをそれぞれ第 1 ， 第 2 , 第 3のコ ンデン ザに流入充電し、 該第 2のイ ンダクタ ンスコイルの通電が断たれた ときに、 その蓄積磁気エネルギをそれぞれ該達 _上， 2 , 第 3のコ ンデンサに流入充電する電気回路とよ り構成された請求の範囲第 3 項記載の高速電動機。
5 . 固定電機子とマグネッ ト回転子を備えた 3相全波通電の直流 電動機において、
該電機子の磁極に装着された第 1 ， 第 2 , 第 3の相の電機子コ ィ ルと、
第 1 の相の正方向の通電モー ドのと きに第 1 の相の電機子コイル と呼称し、 逆方向の通電モー ドのと きに第 1 の相の電機子コイ ルと 呼称し、 第 2 , 第 3の正向の通電モー ドのときにそれぞれ第 2 ， 第 3の相の電機子コイル、 又逆方向の通電モー ドのときにそれぞれ簠 2. , の相の電機子コィルと呼称したと きに、 該マグネッ 卜回転 子の N , S 磁極の位置を検知 して、 電気角で 1 2 0 度の巾で 3 6 0度位相差のある矩形波の第 1 の相の位置検知信号とこれよ り それぞれ位相が順次に電気角で 1 2 0度おく れた第 2， 第 3の位置 検知信号ならびに該第 1 の相の位置検知信号と同じ巾と位相差を有 し、 該第 1 の相の位置検知信号よ り位相が電気角で 1 8 0度おくれ た室 _上の相の位置検知信号及び _lの相の位置検知信号よ りそれぞ れ位相が順次に電気角で 1 2 0度おく れた該^， 第 3の相の位置 検知信号が得られる複数個の位置検知素子を位置検知装置と、
各々の該電機子コ ィルの両端に接続されたスィ ツチング素子と、 該スィ ツチング素子と対応する該電機子コイルの直列接続体の直 流電源負電圧側に並列に逆接続された第 1 のダイォー ドならびに電 機子コィルの負電圧側に 1端が逆接続された第 2のダイォ一 ドと、 該第 1 ， 第 2 , 第 3の電機子コイルの両端に接続された該スイ ツ チング素子をそれぞれ該第 1 , 第 2， 第 3の相の位置検知信号の巾 だけ導通せしめ、 丄， 2 , 簠_ の電機子コイルの両端に接続さ れた該スイ ッ チング素子を、 それぞれ該簠 _丄， 2 , 第 3の相の位 置検知信号の巾だけ導通せしめる第 1 の電気回路と、
該直流電源に順方向に接続された逆流防止用の第 3 , 第 4， …， 第 8のダイオー ドを介して該第 1 ， 第 2 ， 第 3の電機子コ イルと該 第 1 ， _2， 1_3 の電機子コイ ルに対して、 両端に接続した該ス イ ッチング素子の導通によ り、 それぞれ通電する第 1 ， 第 2の通電 制御回路と、 該第 1 ， 第 2の通電制御回路に含まれる前記した負電圧側に 1 端 が逆接続された該第 1 および第 2のダイオー ドを介して、 該第 1 , 第 2 , 第 3の相の電機子コイルと該 丄， 2 , 第 3の相の電機子 コイルの通電が断たれたと きに、 蓄積された磁気エネルギをそれぞ れ流入充電して保持する小容量の第 1 , 第 2 ， 第 3のコ ンデンサと 第 1 ， _2， _3 のコ ンデンサと、
該第 3 , 1_3の相の電機子コ イルの通電の開始と同時に該第 1 , 第 1 のコ ンデンサに充電された静電工ネルギを該第 3 ， 第 3の電機 子コィルにそれぞれ流入放電し、 該第 2 , の相の電機子コ ィル の通電の開始と同時に該第 3， __3のコ ンデンサに充電された静電 エネルギを該第 2 , m_2 の相の電機子コイ ルにそれぞれ流入放電 し、 該第 1 , _lの相の電機子コ イ ルの通電の開始と同時に該第 2， _2のコ ンデンサに充電された静電工ネルギを該第 1 ， 塞 _丄の 相の電機子コ イルにそれぞれ流入放電せしめる第 2の電気回路と、 各々の該電機子コイルの通電によ り発生する出力 トルクが最大値 となるよう に前記した位置検知素子を該固定電機子側に固定する手 段と、 よ り構成されたこ とを特徴とする高速電動機。
6 . 固定電機子と磁性体回転子を備えた複数相の リ ラクタ ンス型 電動機において、
磁性体回転子の外周面に等しい巾と等しい離間角で配設された複 数個の突極と、
該固定電機子の内周面よ り突出され、 軸対称の位置にある磁極が 同相となり、 該突極と僅かな空隙を介して対向し、 等しいピッチで 配設されると と もに、 電機子コイルの装着される磁極の円周方向の 巾が電気角で 1 2 0度若しく は 1 8 0度の巾の 2 η個 （ ηは 3以上 の正整数） の磁極と、
該磁極に装着された複数相の電機子コィルと、
該突極の回転位置を検知して、 複数相の位置検知信号を得る位置 検知装置と、
各々の該電機子コイルの電源負極側に挿入された 1個のスィ ツチ ング素子と、
各々の該電機子コイルの電源正極側に順方向に挿入された 1個の 第 1 のダイオー ドと、
該第 1 のダイオー ドと該電機子コイルと該スィ ツチング素子の直 列接鐃体に供電する直流電源と、
複数相の該位置検知信号によ りそれぞれ対応する複数相の該電機 子コイルに接続した該スィ ッチング素子を該位置検知信号の巾だけ 導通して該電機子コィルに通電して出力 トルクを得る通電制御回路 と、
該スィ ッチング素子が該位置検知信号の末端で不導通に転化した ときに、 該スイ ッチング素子と該電機子コイルとの接続点よ り、 第 2のダイォー ドを介して該電機子コィルに蓄積された磁気エネルギ を小容量のコンデンザに流入充電して保持し、 該電機子コイルの通 電電流の降下を急速とする第 1 の電気回路と、
所定時間後に該電機子コィルが該位置検知信号によ り通電が開始 されたときに、 同時に前記した小容量の該コンデンサに蓄積された 静電工ネルギを、 該位置検知信号の入力によ り導通される半導体素 子を介して該電機子コイルに流入せしめて、 通電電流の立上がりを 急速とする第 2の電気回路と、 よ り構成されたこ とを特徴とする 高速電動機。
7 . 複数相の該位置検知信号の始端部よ り設定された巾だけ通電 されるイ ンダクタ ンスコイルと、
該イ ンダクタ ンスコイルの通電が断たれたと きに、 蓄積磁気エネ ルギを小容量のコ ンデンサに流入充電して、 該電機子コイルの蓄積 磁気エネルギの流入充電による静電工ネルギに加算して保持するこ とによ り、 該電機子コイル間の磁気エネルギの移動時における該電 機子コイルの銅損と磁心の鉄損を補充して、 該電機子コイルの通電 電流の立上がりを急速とする第 3の電気回路と、 よ り構成された請 求の範囲第 6項記載の高速電動機。
8 . 固定電機子とマグネッ ト回転子を備えた複数相の直流電動機 において、 .
該マグネ ッ ト回転子の外周面に等しい巾で N， S磁極が交互に配 設された複数個の N， S磁極と、
該 N , S磁極と僅かな空隙を介して対向し、 等しいピッ チで配設 されると と もに、 電機子コイルの装着される磁極の円周方向の巾が 電気角で 1 2 0度〜 1 8 0度の巾の 3 n個 （ nは正整数） の界磁磁 極と、
該磁極に装着された複数相のバイファラ巻きされた電機子コイル と、
該 N， S磁極の回転位置を検知して、 電気角で 1 2 0度の巾で 3 6 0度の位相差のある矩形波の第 1 の相の位置検知信号ならびに 該第 1 の相の位置検知信号と同じ波形と位相差を有し、 該第 1 の相 の位置検知信号よ りそれぞれ位相が順次に電気角で 1 2 0度おく れ た第 2 , 第 3の相の位置検知信号が得られる複数個の位置検知素子 を含む位置検知装置と、
各々の該電機子コイルの電源負極側に挿入された 1 個のスィ ッチ δ ング素子と、
各々の該各電機子コイルの電源正極側に順方向に接続された 1個 の第 1 のダイオー ドと、
該第 1 のダイオー ドと該電機子コイルと該スイ ッ チング素子の直 列接続体に供電する直流電源と、
該第 1 , 第 2 ， 第 3の相の位置検知信号によ りそれぞれ対応する 該第 1 ， 第 2， 第 3の相の電機子コイルに接続した該スイ ッ チング 素子を位置検知信号の巾だけ導通して該電機子コイルに通電して出 力 トルクを得る通電制御回路と、
該スィ ッチング素子が位置検知信号の末端で不導通に転化したと きに、 該スイ ッ チング素子と該電機子コイルの接続点よ り、 第 2の ダイオー ドを介して該電機子コイルに蓄積された磁気エネルギを小 容量のコ ンデンサに流入充電して保持し、 該電機子コイルの通電電 流の降下を急速とする第 1 の電気回路と、
所定時間後に該電機子コィルが該位置検知信号によ り通電が開始 されたときに、 同時に前記した小容量のコ ンデンサに蓄積された静 電工ネルギを、 該位置検知信号の入力によ り導通する半導体素子を 介して該電機子コイルに流入せしめて、 通電電流の立上がりを急速 とする第 2の電気回路とよ り構成されたことを特徴とする高速電動 機。
9 . 固定電機子と磁性体回転子を備えた複数相のリ ラクタ ンス型 のステツ ビング電動機において、
該磁性体回転子の外周面に等しい巾と等しいピッ チで配設された 複数個の突極と、
該固定電機子の内周面よ り突出され、 軸対称の位置にある磁極が 同相となり、 該突極と僅かな空隙を介して対向する と と もに、 該電 機子コイルの装着される磁極の円周方面の巾が電気角で 1 2 0度若 し く は 1 8 0度の巾の 2 n個 （ nは 3以上の正整数） の磁極と、 該磁極に装着された複数相の電機子コイルと、
電気角で 1 8 0度の巾で、 互いに 1 8 0度離間した電気信号とこ れよ り所定の位相差で配設された電気信号よ りなる複数相のステツ ピ'ング電気信号を発生するパルス発振器及びパルス分配器と、 各々の該電機子コイルの電源負極側に挿入された 1 個のスィ ツチ ング素子と、 、
各々の該電機子コイ ルの該電源負極側に順方向に挿入された 1 個 の第 1 のダイオー ドと、
該第 1 のダイオー ドと該電機子コイルと該スイ ッ チング素子の直 列接続体に供電する直流電源と、
複数相のステッ ピング電気信号によ りそれぞれ対応する複数相の 該電機子コイルに接続した該スィ ツチング素子をステツ ビング電気 信号の巾だけ導通して該電機子コイルに通電し、 ステッ ピング トル クを得る通電制御回路と、
該スィ ツチング素子が位置検知信号の末端で不導通に転化したと きに、 該スイ ッチング素子と該電機子コイルの接続点よ り 、 第 2の ダイオー ドを介して該電機子コイルに蓄積された磁気エネルギを小 容量のコ ンデンサに流入充電して保持し、 該電機子コイルの通電電 流の降下を急速とする第 1 の電気回路と、
次に到来するステツ ビング電気信号によ り該電機子コイルの通電 が開始されたときに、 同時に前記した小容量のコ ンデンザに蓄積さ れた静電工ネルギを該ステツ ビング電気信号によ り導通する半導体 素子を介して該電機子コイルに流入せしめて、 通電電流の立上がり を急速とする第 2の電気回路と、 よ り構成されたこ とを特徴とする 高速電動機。
1 0 . 複数相の該ステッ ビング電気信号の始端部部よ り設定され た巾だけ通電されるイ ンダクタンスコイルと、 該イ ンダクタ ンスコ ィルの通電が断たれたときに、 蓄積磁気エネルギを小容量のコ ンデ ンサに流入充電して、 該電機子コイルの蓄積磁気エネルギの流入充 電による静電工ネルギに加算して保持することによ り、 該電機子コ ィル間の磁気エネルギの移動時における該電機子コイルの銅損と磁 心の鉄損を補充して、 該電機子コイルの通電電流の立上がりを急速 とする第 3の電気回路とよ り構成された請求の範囲第 9項記載の高 速電動機。
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