WO1997005692A1 - Moteur electrique a reluctance - Google Patents

Description

明 細 書

リ ラ ク タ ン ス電動機

技 術 分 野

本発明は、 工作機械、 コ ンブレ ッサ、 電動車等の回転 軸の駆動原と して使用 される リ ラ クタ ンス電動機に係 り、 と く に トルク を増大させた リ ラクタ ンス電動機に関する。

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リ ラ ク タ ン ス電動撻にお いては、 固定電機子の内周面 に配設されたス ロ ッ 卜 に電機子コイ ルを捲着して磁極を 形成 し、 一方、 回転子の外周面に突極を配設し、 そ して、 突極と固定電機子の内周面と を僅かな空隙を介 して対向 させて磁極を励磁 し、 その結果発生する磁極と突極との 間の漏浅磁束に よ り、 トルク を発生させるよう に して い る。

し た がっ て、 こ の 卜 ''レ ク を増加させるためには、 （a ) 磁極と突極の間で発生する漏洩磁束を増加させるか、 或 いは（ b ) 突極と固定電搽子の内周面との空隙をできるだ け小さ く すればよ い こ とが考え られる。 （ a ) の場合は、 固定電機子のス ロ 'ソ ト に巻 く 電機子コイ ルの容量を増加 させなければな らな い力 電機子コ イ ルの容量増加は リ ラ ク タ ン ス電動機の大型化に結びつ く ので、 漏洩磁束の 増加に よ る ト ルク増大には限界がある。 一方、 （b )の場合 は、 加工精度を向上させなければな らず、 また回転子を 保持する軸受のわずかな摩耗によ り磁極と突極が接触 し て しま う ので、 空隙を小さ く する こ と によ る トルク増大 にも限界があった。

発 明 の 開 示

本発明の目的は、 固定電機子に形成 した磁極と回転子 に形成 した突極 との間の漏洩磁束を、 磁極を形成する電 機子コ イ ルの容量を大き く して電動機を大型化する と い う手段に よ らず、 ま た、 突極と固定電機子の内周面との 空隙をできるだけ小さ く し ょ う と して加工精度をあげる と う手段によ らずに、 増加させて トルク を増大させる こ とのでき る リ ラ クタ ンス電動機を提供する こ と にある。 上記目的を達成するため、 本発明による リ ラ ク夕 ンス 電動機は、 内周面に電気角で 9 0度の等 しい離間角で 8 n個 （ n は 1 ま たはそれ以上の整数） のス ロ ヅ 卜が形成 されて いる磁性体固定電機子と、 上記磁性体固定電機子 に形成さ れた ス ロ ッ 卜 の隣合う もの同士の間にそれぞれ 電機子コ イ ルを巻き付ける こ と によ り形成された 8 n個 の磁極 と、 外周面に電気等で 1 8 0度以上 2 7 0度以下 の幅で電気角で 9 0度以上 1 8 0度以下の離間角で配設 された 2 n個の突極が形成さ れて いる磁性体回転子と、 上記磁性体回転子の 2 n個の突極のそれぞれの外周面と 上記固定電機子の内周面と をわずかな空隙を介 して対向 するよ う に、 上記磁性体回転子を上記固定電機子に対 し て保持する手段と、 上記固定電機子のス ロ ッ ト各々 に対 する回転子の突極の回転位置を検出する回転位置検出手 段と、 上記回転位置検出か らの回転位置信号から、 4 n 組の相通電信号を、 1 の相の通電信号が他の相の通電信 号と電気角で 9 0 ° オーバラ ップするよ う に、 作り 出す 通電信号発生装置と、 上記 8 n個の磁極のうち直径方向 に対向する二つの磁極の電機子コイ ルを直列も し く は並 列に接続する こ と に よ り形成 した、 4 n個の相励磁コィ ルと、 上記 4 n個の相励磁コ イルのそれぞれに半導体ス イ ッチ ング素子を直列接続 して、 上記通電信号発生装置 か ら出力される各相の通電信号によ り その相の励磁コィ ルに対応する半導体ス ィ ツ チング素子を、 電気角で 1 8 0 ° の幅で導通する こ によ り、 各相の励磁コイ ルに次々 に通電するよ う に した、 通電制御回路とから構成される。 本発明の リ ラ クタ ン ス電動機は、 上記構成を有するこ と によ り、 ト ルク を発生する位置にある磁極の電機子コ ィ ルの励磁に よ る磁束に、 トルク を発生 しない位置にあ る磁極の電機子コイ ルの励磁による磁束が付加されて、 磁極と回転子の突起との間の漏洩磁束が増加し、 その結 果、 ト ルクが増大する。

図 面 の 簡 単 な 説 明

図 1 は本発明の リ ラ クタ ン ス電動機の. 1実施例の横断 面図であ り、

図 2 は図 1 の電動搽の固定電機子、 回転子、 位置検知 回転子の展開図であ り、

図 3 は本発明の電動機を駆動するための通電制御回路 図であ り、

図 4 は位置検知素子のコイ ルの位置検知信号から通電 信号を得る回路図であ り、 図 5 は図 1 の電動機の回転子を図の矢印 R方向に回転 させる と き図 4 の回路よ り 得られる位置検知信号曲線及 び通電信号曲線のタ イ ムチヤー トであ り、

図 6 は図 1 の電動機の回転子を図の矢印 R と反対方向 に回転させる と き図 4 の回路よ り得られる位置検知信号 曲線及び通電信号曲線のタ イ ムチャー トであ り、

図 7 は図 1 の電動機の回転子を図の矢印 R方向に回転 させる場合、 第 4相の励磁コイ ルの通電中第 1相の励磁 コ イ ル に通電開始 した と きの磁束の説明図であ り、

図 8 は図 1 の電動機の回転子が図の矢印 R方向に第 1 相の中間迄回転 した と きの磁束の説明図であ り、 そ して、 図 9 は図 1 の電動機の回転子が図の矢印 R方向に回転 し第 4相の励磁コイ ルの通電が断たれ、 第 1相の励磁コ ィ ルの通電中第 2相の励磁コイルに通電開始した と きの 磁束の説明図である。

発明 を 実施 す る た めの最良の形態 本発明の 1 実施例による 4相の リ ラ クタ ン ス電動機を 図 1、 及び図 2 を参照 して説明する。

磁性体によ り 円筒状に形成された固定電機子 1 の内周 面には 8 個のス ロ ヅ ト l a、 l b、 l c、 l d、 l e、 1 f 、 1 g、 1 hが円周方向等間隔 （図 2 の Aで示す幅 であ り、 機械角で 4 5 ° 、 電気角で 9 0 ° である ） に形 成されて いる。

1 番目のス ロ ッ ト 1 a と 2番目のス ロ ヅ ト l b との間 には電機子コ イ ル 2 aが巻かれて磁極 4 aが形成される ま た、 5番目のス ロ ッ ト l e と 6番目のス ロ ッ ト I f と の間には電機子コイ ル 2 eが巻かれて磁極 4 eが形成さ れる。 これ ら電機子コ イ ル 2 a と電機子コィノレ 2 e とは 直列に接続さ れて第 1 の相の励磁コイ ル 3 a (図 3参照） を形成 して いる。

2番目のス ロ ヅ 卜 1 b と 3番目のス ロ ヅ ト 1 c との間 には電機子コ イ ル 2 bが巻かれて磁極 4 bが形成される。 ま た、 6番目のス ロ ッ ト I f と 7番目のス ロ ッ ト l gと の間には電機子コ イ ル 2 f が巻かれて磁極 4 f が形成さ れる。 これら電機子コ イ ル 2 b と電機子コイル 2 f とは 直列に接続されて第 2の相の励磁コイル 3 bを形成 して いる。

3番目のス ロ ッ ト 1 c と 4番目のス ロ ヅ ト I d との間 には電機子コ イ ル 2 c が巻かれて磁極 4 cが形成される。 ま た、 7番目のス ロ ッ ト l g と 8番目のス ロ ッ ト l h と の間には電機子コイ ル 2 gが巻かれて磁極 4 gが形成さ れる。 こ れら電機子コ イ ル 2 c と電機子コイル 2 gとは 直列に接続さ れて第 3 の相の励磁コイル 3 c を形成 して いる。

4番目のス ロ ッ ト I d と 5番目のス ロ ヅ ト l e との間 には電機子コ ィ ル 2 dが巻かれて磁極 4 dが形成される。 ま た、 8番目のス ロ ッ ト l h と 1番目のス ロ ッ ト l a と の間には電機子コイ ル 2 hが巻かれて磁極 4 hが形成さ れる。 こ れら電機子コ イ ル 2 d と電機子コ イ ル 2 hとは 直列に接続さ れて第 4の相の励磁コイ ル 3 d を形成 して いる。

固定電機子 1 の内側には空隙を介 して磁性体回転子 5 が設け られて いる。 この回転子 5 の外周部には固定電機 子 1 の各々隣接するス ロ ッ ト l a、 l b、 、 l hの 離間角 Aの 2. 5倍の幅 B ( すなわち、 機械角で 1 1 2. 5 ° 、 電気角で 2 2 5 ° ) の 2個の突極 5 a、 5 bが等 しい離間角 （電気角で 1 3 5 ° 、 機械角で 6 7. 5 ° ) で配設されて いる。 図 1 に示すよ う に、 突極 5 aは端部 5 d、 5 f によ り画成され、 突極 5 bは端部 5 g、 5 e によ り 画成されて いる。

固定電機子 1 の外周 には円筒状の枠体 7が固定されて いる。 回転子 5 を固定 して いる回転軸 6 は、 上記枠体 7 の両端部に設けたブラ ケ ッ ト （図示せず） に軸受 （図示 せず） を介 して回動自在に支持されている。

各電機子コ イ ル 2 a - 2 hの通電によ る各磁極の磁化 極性は、 直径方向に対向する磁極同士を同極性とするよ う に磁化させるか （図 1 の例） 、 直径方向に対向する磁 極が互い に異極性となる よ う に磁化させる。

次に こ の リ ラ クタ ン ス電動機の固定電機子 1 のス ロ ッ ト l a、 l b、 ——、 l h に対する回転子 5の突極 5 a， 5 bの回転位置を検出する手段について図 2 を参照 して 説明する。

回転軸 6 には位置検知回転子 8が回転子 5 に近接させ て固定さ れて いる。 したがって、 位置検知回転子 8 と回 転子 5 と は回転軸 6 によって一体的に回転するので、 回 転子 5 の位置は位置検知回転子 8の位置を検出するこ と によって知る こ とができる。 この位置検知回転子 8 はァ ル ミ ニュームのよ う な金属導体で作られ、 その外周には、 回転子 5 の突極 5 a、 5 b と同 じ幅をもった突出部 8 a、 8 bが、 突極 5 a、 5 b間の離間幅と同 じ離間幅をもつ て形成さ れて いる。 すなわち、 位置検知回転子 8の突出 部 8 a、 8 bの幅は電気角で 2 2 5 ° 、 機械角で 1 1 2. 5 ° であ り、 突出部 8 a、 8 b間の離間の幅は電気角 1 3 5 ° 、 機械角で 6 7. 5 。 である。

リ ラ ク タ ンス電動機の枠体 7 にはブラケ ッ ト （図示せ ず） が固定され、 そのブラケ ッ 卜 には、 図 2 に示すよ う に、 小径の偏平なコ イ ル 9 a、 9 b、 9 c、 9 dが電気 角 9 0 ° の離間角で設置さ れている。 これら 4つのコィ ル 9 a - 9 d は位置検知素子のはた らきをする。 これら のコイ ル 9 a — 9 dの面は位置検知回転子 8の突出部 8 a、 8 b に空隙を介 して対向 して いる。

次に、 上記のよ う に搆成された 4相の リ ラ ク夕 ンス電 動機の駆動手段と しての通電制御回路の一例を図 3 を参 照 して説明する。

この図 3の通電制御回路において、 第 1、 第 2、 第 3、 第 4の相の励磁コ イ ル 3 a、 3 b、 3 c、 3 dは、 電源 正極端子 1 0 a に （ ダイ オー ド 1 3 a、 1 3 b、 1 3 c， 1 3 d を介 して ） 並列 に接続された正極側スィ ツチング 素子 1 1 a、 l l b、 1 1 c、 l i d と、 電源負極端子 1 0 b に並列 に接続さ れた負極側スイ ッチング素子 1 1 e、 l l f 、 l l g、 l l h と に、 それぞれ接続されて いる。

正極側スイ ッ チング素子 1 1 a、 1 1 b、 1 1 c、 1 1 dの正極側端子のそれぞれと電源正極端子 1 0 a との 間に、 コ ンデンサ 1 2 a、 1 2 b、 1 2 c、 1 2 d と順 方向接続のダイ オー ド 1 3 a、 1 3 b、 1 3 c、 1 3 d とが各々並列に接続さ れて いる。

ま た、 第 1 相の励磁コイ ル 3 a と第 1 の負極側ス ィ ヅ チング素子 1 1 e との接続点と第 1の正極側ス ィ ッ チン グ素子 1 1 aの正極側端子との間にダイ オー ド 1 3 f が 逆方向に接続さ れ、 第 2相の励磁コイル 3 b と第 2の負 極側スイ ッチ ング素子 1 1 f との接続点と第 2の正極側 ス ィ ツ チング素子 1 1 bの正極側端子との間にダイ ォー ド 1 3 hが逆方向に接続され、 第 3相の励磁コイル 3 c と第 3の負極側ス イ ッ チ ング素子 1 1 gとの接続点と第 3の正極側ス ィ ヅチ ング素子 1 1 cの正極側端子との間 にダイ オー ド 1 3 j が逆方向に接続され、 第 4相の励磁 コィ ノレ 3 d と第 4の負極側スィ ツチング素子 1 1 との 接続点と第 4の正極側スィ ツチング素子 1 1 dの正極側 端子との間にダイ ォー ド 1 3 1が逆方向に接続されてい る。

さ ら に、 第 1 相の励磁コ イ ル 3 a と第 1 の正極側スィ ツチング素子 1 1 a との接続点と電源負極端子 1 0 b と の間にダイ オー ド 1 3 eが逆方向接続され、 第 2相の励 磁コイ ル 3 b と第 2の正極側スイ ッチング素子 1 1 b と の接続点と電源負極端子 1 0 b との間にダイ ォ一 ド 1 3 gが逆方向接続され、 第 3相の励磁コイ ル 3 c と第 3の 正極側ス ィ ツ チング素子 1 1 c との接続点と電源負極端 子 1 0 b との間にダイ ォ一 ド 1 3 iが逆方向接続され、 第 4相の励磁コ イ ル 3 d と第 4の正極側スィ ヅチング素 子 1 1 d との接続点と電源負極端子 1 0 b との間にダイ ォ一 ド 1 3 kが逆方向接続されて いる。

次に、 位置検知回転子 8の突出部 8 a、 8 b と相対す る位置検知コ イ ル 9 a、 9 b、 9 c、 9 d よ り位置検知 信号お よび通電信号を得る手段について図 4を参照して 説明する。

図 4 において、 位置検知コィノレ 9 a、 9 b、 9 c、 9 d及び抵抗 1 6 f と、 抵抗 1 6 a、 1 6 b、 1 6 c、 1 6 d、 1 6 e とはブ リ ッ ジ回路を構成している。 このブ リ ッ ジ回路は、 位置検知コイ ル 9 a、 9 b、 9 c、 9 d が位置検知回転子 8の突出部 8 a、 8 b に対向 していな い と き に平衡するよ う に調整されている。 なお、 符号 1 9 は発振回路で、 1 メ ガサイ クル位の発振を行なう。

したがって、 位置検知コ イ ル 9 aが位置検知回転子 8 の いずれの突出部 8 a、 8 b と も対向していない と きは， ダイ ォー ド 1 3 m及びコ ンデンサ 1 2 e よ り なる口一パ ス フ ィ ルタの出力は、 抵抗 1 6 f 及び抵抗 1 6 e によつ て分圧さ れ且つダイ ォ一 ド 1 3 q及びコ ンデンサ 1 2 i に よ り 平滑さ れる電圧 と等 し く な り、 その結果、 ォペア ンプ 1 8 aの出力はロ ー レベルとなる。 一方、 位置検知 コ イ ル 9 aが位置検知回転子 8のいずれかの突出部 8 a , 8 b と対向すれば、 位置検知コイ ル 9 aは渦電流損によ り ィ ン ピ一ダンスが減少するので、 抵抗 1 6 aの電圧降 下が大き く な り、 その結果、 オペアンプ 1 8 aの +端子 への入力が一端子への入力を越えるので、 オペアンプ 1 8 aの出力端子 1 7 aから はハイ レベルの出力が得られ る。 以上の位置検知コイ ル 9 aについての説明は、 他の 位置検知コイ ル 9 b、 9 c、 9 d についても適用され、 同様の出力がオペアンプ 1 8 b、 1 8 c、 1 8 dの出力 端子 1 7 b、 1 7 c、 1 7 dから得られる。

以上説明 したよ う に、 オペアンプ 1 8 a、 1 8 b、 1 8 c、 1 8 dの出力端子 1 7 a、 1 7 b、 1 7 c、 1 7 dからの出力信号は位置検知信号である。 この位置検知 信号は、 回転子 1 の回転方向が図 1、 図 2の矢印 R方向 である と きは、 図 5 において上段 （範囲 P ) 4列のタ イ ムチャ ー ト と して示す 二 とができる。 すなわち、 ォペア ンプ 1 8 aの出力端子 1 7 aからは曲線 2 0 a、 2 0 b. ——、 オペア ンプ 1 8 bの出力端子 1 7 bからは曲線 2 l a、 2 1 b、 ——、 オペアンプ 1 8 cの出力端子 1 7 cか ら は曲線 2 2 a、 2 2 b、 ——、 オペアンプ 1 8 d の出力端子 1 7 dか らは曲線 2 3 a、 2 3 b、 と し て、 それぞれ位置検知信号が出力される。 これ らの位置 検知信号の幅はいずれも電気角 2 2 5。 でそれぞれ電気 角 1 3 5 ° 離間 して いる。 ま た、 曲線 2 0 aと 2 1 a、 曲線 2 l a と 2 2 a、 曲線 2 2 a と 2 3 a、 曲線 2 3 a と 2 0 b、 ——は電気角で 9 0 ° の位相差がある。

オペア ンプ 1 8 a、 1 8 b、 1 8 c、 1 8 dの出力端 子 1 7 a、 1 7 b、 1 7 c、 1 7 dからの信号は、 アン ド回路を用 いた通電信号回路 2 9へ入力される。 その結 果、 この通電信号回路 2 9の出力端子 2 8 a、 2 8 b、 2 8 c、 2 8 dから は、 図 5 の下段 （範囲 Q ) 4列の夕 ィ ムチヤ一 卜 に示される曲線の出力が得られる。 すなわ ち、 通電信号回路 2 9 の出力端子 2 8 aからは曲線 2 4 a、 2 4 b、 ——、 出力端子 2 8 bからは曲線 2 5 a、 2 5 b、 ——、 出力端子 2 8 cからは曲線 2 6 a、 2 6 b、 ——、 出力端子 2 8 dからは曲線 2 7 a、 2 7 b、 ——、 がそれぞれ出力 される。 これらの曲線の幅はいず れも電気角 1 8 0 ° でそれぞれ電気角 1 8 0 ° 離間 して いる。 ま た、 曲線 2 4 a と 2 5 a、 曲線 2 5 a と 2 6 a、 曲線 2 6 a と 2 7 a、 曲線 2 7 a と 2 4 b、 ——は電気 角で 9 0 ° の位相差があ り、 したがって電気角で 9 0 ° の幅だけお互い に ォ 一 ノ ラ ッブして いる。

通電信号回路 2 9 の出力端子 2 8 aか らの出力信号 ( 曲線 2 4 a、 2 4 b、 ——、 ) は図 3の通電制御回路 の第 1 の入力端子 1 5 aに入力され、 出力端子 2 8 bか らの出力信号 （ 曲線 2 5 a、 2 5 b、 ——、 ) は第 2の 入力端子 1 5 b に入力され、 出力端子 2 8 cからの出力 信号 （ 曲線 2 6 a、 2 6 b、 · · · ·、 ） は第 3の入力端子 1 5 c に入力 され、 出力端子 2 8 dからの出力信号 （曲 線 2.7 a、 2 7 b、 ——、 ) は第 4の入力端子 1 5 d に 入力さ れる。

次に、 この リ ラ クタ ンス電動機の作用について説明す る。

回転子 5 を図 1 及び図 7 に矢印 Rで示す方向に回転さ せる場合、 図 1 及び図 7 に示されるよう に、 突極 5 aの 回転方向側の端部 5 dが固定電機子 1のス ロ ッ ト 1 aの 中央に位置 し、 それと同時に突極 5 bの回転方向側の端 部 5 eがス ロ ッ ト l e の中央に位置 している と き、 図 3 の通電制御回路の第 1 の入力端子 1 5 a に通電信号 2 4 bが入力 して、 スイ ッ チング素子 1 1 a、 l i eが導通 して第 1 相の励磁コ イ ル 3 aが通電励磁される。 する と、 図 7 に示すよ う に、 磁極 4 a と突極 5 aの端部 5 d との 間に漏洩磁束 F a力 、 また、 磁極 4 e と突極 5 bの端部 5 e との間に漏洩磁束 F bが発生する。 その結果、 これ ら漏洩磁束 F a、 F b によ って突極 5 a、 5 bが磁極 4 a、 4 e側に吸引 さ れて、 回転子 5が矢印 R方向に回転 する こ と になる。

この と き、 既に通電制御回路の第 4の入力端子 1 5 d には通電信号 2 7 aが入力 しているので、 スイ ッチング 素子 l i d、 l l hが導通 してお り、 それによ り第 4相 の励磁コ イ ル 3 dが通電励磁されている。 したがって、 ト ルク を発生する磁極 4 a には、 図 7の矢印曲線で示す よ う に、 磁極 4 aの電機子コイ ル 2 aの励磁による磁束 と、 ト ルク を発生 しな い磁極 4 hの電機子コイ ル 2 hの 励磁 よ る磁束の半分と、 さ ら に トルク を発生 しない磁 極 4 dの電機子コイ ル 2 dの励磁による磁束の半分とが 通る。 同時に、 トルク を発生する磁極 4 e には、 図 7の 矢印曲線で示すよ う に、 磁極 4 eの電機子コイ ル 2 eの 励磁によ る磁束と、 ト ルク を発生 しない磁極 4 dの電機 子コイ ル 2 dの励磁に よ る磁束の半分と、 さ ら に トルク を発生 しない磁極 4 hの電機子コイ ル 2 hの励磁による 磁束の半分とが通る。

以上のよ う に、 この リ ラ クタ ンスモ一夕では、 特定方 向 （図 7 で矢印 Rで示す方向） の トルクを発生する位置 にある磁極 4 a、 4 eの電機子コイ ル 2 a、 2 eの励磁 によ る磁束に対 して、 さ ら に、 トルクを発生 しない位置 にある磁極 4 h及び 4 dの電機子コイル 2 h、 2 dの励 磁による磁束が付加さ れるので、 この トルク を発生する 位置にあ る磁極 4 a、 4 e を通る磁束は 2倍にな り、 そ の結果、 磁極 4 a、 4 e と回転子 5の突起 5 a、 5 b と の間の漏洩磁束 F a、 F bは増加 して、 トルクが増大す る。

回転子 5が、 漏洩磁束 F a、 F b によって図 7の回転 位置か ら図 7 の矢印 R方向にさ ら に電気角で 4 5 ° 回転 する と、 図 8 に示す状態になる。 この位置ではまだ磁極

4 a、 4 e を通る磁束に変化はないので （通電信号 2 4 b、 2 7 aが共にまだハイ レベルの期間にあるので） 、 図 8 に示すよ う に磁極 4 a、 4 e と回転子 5の突起 5 a.

5 b との間に漏洩磁束 F a、 F bが発生 して トルクは維 持され、 回転子 5 は同方向に回転され続ける。 回転子 5が図 7の位置から電気角で 9 0 。 （図 8の位 置から電気角で 4 5 ° ) 回転する と、 図 9 に示すよ う に、 突極 5 aの回転方向側の端部 5 bが固定電機子 1 のスロ ッ ト 1 bの中央に位置 し、 それと同時に突極 5 bの回転 方向側の端部 5 eがス ロ ッ 卜 1 f の中央に位置する。

この図 9 に示す回転子 5 の位置では、 通電制御回路の 第 4の入力端子 1 5 dへの通電信号 2 7 aが断たれてス イ ッチ ング素子 1 1 d、 1 1 hは不導通とな り、 第 4相 の励磁コイ ル 3 dの通電が断たれる。 その結果、 磁極 4 d、 4 hを通る磁束は消滅する。 と ころで、 各突極 5 a, 5 bの幅は電気角で 2 2 5 ° であ り、 また、 各磁極 4 a — 4 hの幅は電気角で 9 0 ° であるため、 図 9 に示すよ う に、 突極 5 aの回転方向の端部 5 dが磁極 4 a と磁極 4 b との境界にある と、 この突極 5 aの回転方向と反対 側の端部 5 f は磁極 4 gの中央に位置する （ 9 0 + 9 0 + 9 0 / 2 = 2 2 5 ) 。 突極 5 bの場合も同様である。 その結果、 回転子 5が図 9 の位置からさ ら に矢印 R方向 に電気各で 4 5 ° 回転する まで突極 5 a、 5 bは磁極 4 h、 4 d と対向 し続ける。 したがって、 図 9の位置で励 磁コイ ル 3 dの通電が断たれた後、 突極 5 a、 5 bは、 磁極 4 d、 4 hにおけるイ ンダクタ ンス による磁束が消 滅する ま での間、 その磁極 4 h、 4 d と対向 し続ける こ と にな るため、 反 トルクは生 じない。

励磁コ イ ル 3 dの通電が断たれる （信号 2 7 aの立ち 下がり ） と同時に通電制御回路の第 2の入力端子 1 5 b に通電信号 2 5 bが入力さ れて、 スイ ッチング素子 1 1 b、 1 I f が導通 し、 それによ り第 2相の励磁コイル 3 bが通電励磁される。 その結果、 図 9 に示すよ う に、 磁 極 4 b、 4 f と回転子 5の突起 5 a、 5 b との間に漏洩 磁束 F a、 ： F bが発生 して、 突起 5 a、 5 bは磁極 4 b、 4 f の方に吸引 されて回転子 5 は同方向に回転され続け る。

この と き、 第 1相の励磁コイ ル 3 aの通電励磁は、 通 電制御回路の第 1 の入力端子 1 5 aへの通電信号 2 4 b の入力がま だ行われて いるため、 継続されている。 した がって、 トルク を発生する磁極 4 b には、 図 9の矢印曲 線で示すよ う に、 磁極 4 bの電機子コイ ル 2 bの励磁に よ る磁束と、 ト ルク を発生 しない磁極 4 aの電機子コィ ル 2 aの励磁に よ る磁束の半分と、 さ ら に トルクを発生 しない磁極 4 e の電機子コ イ ル 2 eの励磁による磁束の 半分とが通る。 同時に、 ト ルク を発生する磁極 4 f には、 図 9の矢印曲線で示すよ う に、 磁極 4 f の電機子コイ ル 2 f の励磁によ る磁束と、 トルク を発生 し.ない磁極 4 e の電機子コイ ル 2 eの励磁による磁束の半分と、 さ ら に トルク を発生 しない磁極 4 aの電機子コイ ル 2 aの励磁 による磁束の半分とが通る。

したがって、 図 9 で矢印 Rで示す方向の トルクを発生 する位置にある磁極 4 b、 4 f の電機子コイル 2 b、 2 f の励磁によ る磁束に対 して、 さ ら に、 トルク を発生 し な い位置にあ る磁極 4 a及び 4 eの電機子コイ ル 2 a、 2 eの励磁によ る磁束が付加されるので、 この トルク を 発生する位置にある磁極 4 b、 4 f を通る磁束は 2倍に な り、 その結果、 磁極 4 b、 4 f と回転子 5の突起 5 a、 5 b との間の漏洩磁束 F a、 F bは増加 して、 トルクが 増大する。

以上のよ う に して、 回転子 5 は図 7の位置か ら図 9の 位置ま で電気角で 9 0 ° 、 機械角で 4 5 ° 回転 したこ と になるが、 この後は各相の励磁コイ ルに上記と同様の通 電を繰 り 返すこ と によ り、 回転子 5 は矢印 R方向に回転 し続ける こ と になる。

以上の説明は、 回転子 5が図 2、 図 7 — 9 に矢印 Rで 示す方向に回転する場合であつたが、 その方向と反対の 方向に回転子 5 を回転させる場合を以下に説明する。

位置検知信号は、 図 6 において上段 （範囲 P ' ) 4列 のタイ ムチャー ト と して示すこ とができるものが得られ る。 すなわち、 オペア ンプ 1 8 aの出力端子 1 7 aから は曲線 3 0 a、 3 0 b、 ——、 オペアンプ 1 8 bの出力 端子 1 7 bか らは曲線 3 1 a、 3 1 b、 、 オペアン ブ 1 8 c の出力端子 1 7 c か らは曲線 3 2 a、 3 2 b、 ——、 オペア ンプ 1 8 dの出力端子 1 7 dからは曲線 3 3 a、 3 3 b、 ——と して、 それぞれ位置検知信号が出 力される。

ま た、 通電信号回路 2 9 の出力端子 2 8 a、 2 8 b、 2 8 c、 2 8 dから は、 図 6の下段 （範囲 Q ' ) 4列の ダイムチャー ト に示される曲線の出力が得られる。 すな わち、 通電信号回路 2 9の出力端子 2 8 aからは曲線 3 4 a、 3 4 b、 ——、 出力端子 2 8 bからは曲線 3 5 a、 3 5 b、 ——、 出力端子 2 8 cからは曲線 3 6 a、 3 6 b、 · ' · ·、 出力端子 2 8 dか らは曲線 3 7 a、 3 7 b、 ——、 がそれそれ出力 される。

通電信号回路 2 9 の出力端子 2 8 aか らの出力信号 (曲線 3 4 a、 3 4 b、 ——、 ) は図 3の通電制御回路 の第 1 の入力端子 1 5 a に入力され、 出力端子 2 8 bか らの出力信号 （ 曲線 3 5 a、 3 5 b、 ——、 ） は第 2の 入力端子 1 5 b に入力され、 出力端子 2 8 cからの出力 信号 （ 曲線 3 6 a、 3 6 b、 · · · ·、 ） は第 3の入力端子 1 5 c に入力さ れ、 出力端子 2 8 dからの出力信号 （曲 線 3 7 a、 3 7 b、 ——、 ) は第 4の入力端子 1 5 d に 入力される。 その結果、 回転子 5 は矢印 Rで示す方向と は反対の方向に回転する こ と になるが、 その原理は図 7 一 9 を参照 して上に説明 した矢印 Rで示す方向に回転子 5 を回転する場合と類似するので、 その説明は省略する < 以上、 本実施例は 4相の リ ラ クタ ンスモ一夕であるた め、 固定電機子 1 の内周面には 8個のス ロ ッ ト （ したが つて、 8個の磁極） を設け、 一方、 磁性体回転子 5 には 2個の突極を設けた力 本発明の リ ラクタ ンスモ一夕 は 4相に限定さ れない。 例えば、 固定電機子 1の内周面に 1 6個のス ロ ッ ト （ したがって、 1 6個の磁極） を設け 一方、 磁性体回転子 5 には 4個の突極を設けて、 8相の リ ラ ク タ ンスモー夕 とする こ とができる。 さ ら に一般的にいえば、 本発明による リ ラ クタ ンスモ 一夕 は、 円筒状の磁性体固定電機子の内周面に電気角で 9 0度の等 しい離間角で配設された 8 n個 （ nは 1 ま た はそれ以上の整数） のス ロ ッ ト と、 各々隣接するス ロ ヅ ト に捲着 して 8 η個の磁極を形成させる 8 n個の電機子 コイ ル と、 磁性体回転子の外周面に電気等で 1 8 0度以 上 2 7 0 度以下の幅で電気角で 9 0度以上 1 8 0度以下 の離間角で配設された 2 n個の突極と、 2 n個の突極の それぞれをわずかな空隙を介 して固定電機子の内周面と 対向 して保持する手段と、 各々ス ロ ッ ト に対する突極の 回転位置を検出 して電気角で 9 0度の幅で互いに連続し た 4 n相の位置検知信号が得られる装置と、 直径方向に 対向する各々の電機子コ イ ルを直列若 し く は並列に接続 した 4 n相の励磁コ ィ ル と、 4 n相の励磁コ イ ル に直列 接続 した半導体ス イ ッ チ ン グ素子と、 4 n相の位置検知 信号を介 して 4 n相の励磁コイ ルに直列接続した半導体 ス ィ ツ チング素子を位置検知信号から電気角で 1 8 0度 の幅で導通 して励磁コ イ ルに通電する通電制御回路と よ り 搆成さ れる。

以上説明 したよ う に、 本発明によ る リ ラ ク タ ンス電動 機は、 機体を大き く する こ とな く、 又、 加工精度を向上 させる こ と もな く 容易 に ト ルク を増大させるこ とが可能 である と い う利点を有する。

Claims

請 求 の 範 囲

内周面に電気角で 9 0度の等 しい離間角で 8 n個 ( n は 1 ま たはそれ以上の整数） のス ロ ッ ト が形成さ れて い る磁性体固定電機子と、

上記磁性体固定電機子に形成されたス ロ ッ ト の隣合 う もの同士の間にそれぞれ電機子コイ ルを巻き付ける こ と によ り形成さ れた 8 n個の磁極と、

外周面に電気等で 1 8 0度以上 2 7 0度以下の幅で 電気角で 9 0度以上 1 8 0度以下の離間角で配設され た 2 n個の突極が形成されている磁性体回転子と、 上記磁性体回転子の 2 n個の突極のそれぞれの外周 面と上記固定電機子の内周面と をわずかな空隙を介 し て対向する よ う に、 上記磁性体回転子を上記固定電機 子に対 して保持する手段と、

上記固定電機子のス ロ ッ ト各々 に対する回転子の突 極の回転位置を検出する回転位置検出手段と、

上記回転位置検出からの回転位置信号から、 4 n組 の相通電信号を、 1 の相の通電信号が他の相の通電信 号と電気角で 9 0 ° オーバラ ヅブするよ う に、 作り 出 す通電信号発生装置と、

上記 8 n個の磁極のう ち直径方向に対向する二つの 磁極の電機子コィ ルを直列も し く は並列に接続する こ と によ り形成 した、 4 n個の相励磁コイ ルと、

上記 4 n個の相励磁コ イ ルのそれぞれに半導体ス ィ チ ング素子を直列接続 して、 上記通電信号発生装置 から出力される各相の通電信号によ り その相の励磁コ ィ ルに対応する半導体ス イ ッチング素子を、 電気角で 1 8 0 ° の幅で導通する こ によ り、 各相の励磁コイ ル に次々 に通電する よ う に した、 通電制御回路と から構成される リ ラ クタ ン ス電動機。

上記回転位置検出手段は、 回転子の回転軸に固定さ れ外周 には回転子の突極 と同 じ幅をも った突出部が形 成されている円筒状の位置検知回転子と、 電動機の枠 体に この位置検知回転子の突出部と対向 し得る位置に 固定された位置検知コイ ル とからなる、 請求の範囲第 1 項記載の通電制御回路。