CN1053328A - 三相磁阻式电动机 - Google Patents

Abstract

三相磁阻式电动机，转子上有8个凸极，第1、2 固定电枢上各有6个相位分别相同的磁极，由三相半 波电流励磁。本电机还有位置检测装置、开关元件、 反向串联在开关元件和励磁线圈之间的二极管和用 来产生三相全波输出转矩的通电控制电路。调节位 置检测元件的位置，能使输出转矩最大，励磁线圈中 的磁能可快速蓄积与放出，能使阻尼转矩和反向转矩 保持最小。因凸极和磁极少，故可高效，高速旋转。

Description

本发明的电动机可用来作为驱动源，代替原有的直流电机及带反相器的感应电机，特别是当需要细长型而非扁平型电机时更适用。

磁阻式电机是一种众所周知的技术，可以得到很大的输出转矩，但转速非常小，所以虽然也有使用一部电机作为负荷的直接驱动装置而用于机械手的例子，但目前还没有能达到实用化程度的市售产品。偶而被用作小型步进式电动机，而更为广泛的用途尚未开发。

磁阻式三相全波电机的磁极和凸极数很多，结构复杂，而且励磁线圈有6个系统。在三相全波通电的情况下，磁极和励磁线圈至少有12个。另外转子的凸极数也很多，至少有14个。因此，问题在于很难构成直径小的电机。

另外，旋转时由于磁极和凸极的磁能转换次数多，所以很难达到较高的转速，铁损增大也不合算。

问题之二是由于励磁线圈蓄积的磁能很大，而蓄能时需要时间，所以通电电流上升延迟，产生阻尼转矩。

另外，上述的磁能消失时也需要时间，且磁能消失时产生反向转矩。随着转速的上升，所产生的阻尼转矩和反向转矩都增大。因此效率低，转速也很小。

解决上述问题的方法是使电机具有如下结构，即在外框的两侧装有侧板，在各侧板的中央部分装有轴承，转轴被旋转自如地支承在上述轴承上。在外框内侧，磁性转子固定在轴承上，沿该转子的外围表面等宽、等间距地配置着8个凸极。並排安装的第1和第2固定电枢的外周部分固定在外框内，比第1固定电枢的内周表面凸出、且呈轴对称配置的磁极是同相的，由三相半波电流励磁的6个第1磁极通过微小的间隙与凸极相对，在第1磁极上缠绕着第1磁励线圈。比第2固定电枢的内周表面凸出、且呈轴对称配置的磁极也是同相的，由三相半波电流励磁的6个第2磁极通过微小的间隙与凸极相对，在第2磁极上缠绕着第2励磁线圈。位置检测装置用来检测凸极的位置，它包括能获得第1位置检测信号和第2位置检测信号的位置检测元件，第1位置检测信号是彼此之间的角度达120度相位角的连续的第1、第2、第3相的矩形波，第2位置检测信号比第1位置检测信号的相位角延迟60度，其彼此之间的角度也是120度相位角的连续的第1、第2、第3相的矩形波。第1、第2励磁线圈的两端连接着开关元件，开关元件与对应的励磁线圈相串联的连接件分别是反向连接的二极管，与第1、第2励磁线圈连接的开关元件分别只由第1、第2位置检测信号的角度导通，导通后电流流过各励磁线圈，並产生三相全波输出转矩，这就是通过电控制回路。通过调节前面所述的位置检测元件的位置，将其固定在固定电枢侧，以使各相励磁线圈通电时所产生的输出转矩达到最大值。通过调节並固定转子的凸极和相对的第1、第2磁极的相对位置，使第1磁极产生的输出转矩和第2磁极产生的输出转矩之间的相位差达到60度。为了使励磁线圈通电初期电流上升时产生的阻尼转矩和通电末期由于电流下降的延长而产生的反向转矩都保持在最小值，则使励磁线圈蓄积的磁能由反向连接的二极管放出，並使磁能的蓄积过程高速进行。

本发明的电机是将两个三相半波通电的磁阻式电机並排安装在外框内，每一个电机的磁极和凸极数都为 1/2 ，这样便解决了第一个问题。因为是由两个三相半波通电的电机构成，所以其输出转矩与三相全波通电的电机相同。

由于使励磁线圈中蓄积的磁能返回施加高压的直流电源，使得磁能迅速消失，防止产生反向转矩，由于所施加的是高压，使得磁能迅速蓄积，就防止了产生阻尼转矩。或者，用二极管阻止断电时励磁线圈中所蓄积的磁能返回直流电源，这时利用较大的电动势，使下一应该通电的励磁线圈迅速蓄积磁能，这样磁能的消失和蓄积都迅速地进行，防止了阻尼转矩和反向转矩的产生。因此第二个问题也得以解决决。

图1是三相半波磁阻式电动机的结构说明图，

图2是上述电机转子、磁极、励磁线圈的展开图，

图3是由线圈获得位置检测信号的电路图，

图4是励磁线圈的通电控制电路图，

图5和图6是位置检测信号、励磁电流、输出转矩的时间图，

图7是本发明装置的总体结构说明图。

16、 16－－固定电枢

16a、 16a、16b、 16b，……16f、 16f-磁极

5-转轴

1-转子

1a、1b、1c-凸极

K、L、M、17a， 17a、17b、 17b-励磁线圈

10a、10b、10c-线圈

7-振荡器

13a、13b、13c、40a-运算放大器

20a、20b、……20f-三极管

40-标准电压

2a、2b-直流电源正负端子

25a、25b、……26a、26b、……27a、27b、……28a、28b、……29a、29b、……30a、30b、……31a、31b-位置检测信号曲线

34a、34b、41a、41b、……41d-转矩曲线

35a、35b、……35f、35-励磁电流曲线

42、42a、42b-外框和侧板

3-铝制转子

43a、43b-滚珠轴承

下面说明本发明的实施例。各图中同一符号表示同一部件，不再重复说明。

以下的角度均表示相位角。

图1所示为本发明使用的三相半波电流磁阻式电动机，这是表示其转子的凸极、固定电枢的磁极和励磁线圈结构的平面图。

图1中符号1是转子，其凸极1a、1b……的角度为180度，分别以360度的相位差等间距地配置着。

转子1是采用众所周知的叠加硅钢片的方法制作的。符号5是转轴。在固定电枢16上，各磁极16a、16b、16c、16d、16e、16f以180度相同的角度及等角间距配置着。凸极和磁极的幅度都相等，都是180度。凸极有8个，磁极有6个。电枢16的制作方法与转子1相同。

图2是图1所示的磁阻式三相电动机的展开图。

图2中的线圈10a、10b、10c是用来检测凸极1a、1b、……等的位置的检测元件，图中所示的位置是固定在电枢16的旁侧，线圈平面通过间隙与凸极1a、1b、……的侧面相对。

线圈10a、10b、10c的间隔为120度。

线圈是直径为5毫米的100匝空心线圈。

图3示出了由线圈10a、10b、10c获得位置检测信号的装置。

图3中，线圈10a、10b、10c及电阻15a、15b、15c……15e构成桥式回路，当线圈10a、10b、10c与凸极1a、1b、……没有对正时，可调整桥路达到平衡。

因此由二极管11a、电容器12a，以及由二极管11c、电容器12c构成的低通滤波器，其输出相等，则运算放大器13a的输出电平低。

符号7是振荡器，能产生1兆赫的振荡。如果线圈10a与凸极1a、1b、……正对，由于铁损（涡流损失和磁滞损失），阻抗减小，所以电阻15a上的电压降增大，运算放大器13a的输出达到高电平。

即使线圈10b、10c朝向凸极1a、1b、……的侧面时，电阻15b、15c上的电压降仍增大，通过低通滤波器11b、12b和已经通过一组低通滤波器的运算放大器13b、13c的正（+）端输入，可以分别获得高电平输出。

运数放大器13a、13b、13c的输出信号用作位置检测信号，分别示于图6所示的时间图上，如曲线25a、25b，……及26a、26b、……及27a、27b、……所示。

上述三组位置检测信号。其相位依次滞后120度。

符号8是三相Y型直流电动机常用的逻辑电路。由端子6a、6b、……可以获得角度为120的连续位置检测信号。例如，利用“与”回路将图6所示的曲线25a、25b、……及曲线26a、26b、……转换后的输出、可获得曲线28a、28b、……所示的电信号。程序电路8的端子6a、6b、……6f的输出，分别如图6的时间曲线28a、28b、……，29a、29b、……，30a、30b，……，31a、31b、……，32a、32b、……，33a、33b、……所示。曲线28a、29a、30a就是连续的角度为120度的第1、第2、第3相的位置检测信号。

同样，曲线31a、32a、33a也是连续的角度为120度的第1、第2、第3相的位置检测信号。

用与转子1形状相同的铝板代替与线圈10a、10b、10c相对的转子1，使其同步旋转，並使线圈10a、10b、10c正对其凸出部分，也能获得作用效果相同的位置检测信号。利用与转子1同步旋转的磁铁转子，並利用与其磁极正对的磁阻元件的输出变化，也能获得同样的位置检测信号。

磁阻式电动机虽然具有输出转矩大的优点，另一方面也有如下所述的缺点，妨碍了它的实际应用。

第一个缺点是励磁线圈不能往复通电，所以电路造价高，另外，磁极和凸极数目多，结构复杂。在本发明的装置中，由于是三相半波电动机，所以在排除上述缺点的同时，也排除了半波电流的不足之处。

第二个缺点是凸极开始面对磁极的初期，转矩显著的变大，而在未期又变小。因此合成转矩也含有很大的脉动转矩，这是很不好的。为了除去上述缺点，采取下述方法是有效的。

即采取使凸极和磁极面对的转轴方向的宽度不同的方法。由于所采用的这种方法产生的相对面之间的漏磁，使得输出转矩曲线如图5中的时间图上的虚线41a、41b、……所示，平坦的部分增大了，所以可用下述方法使合成转矩的脉动分量减小，从而可减小上述的缺点。

或者采用其它众所周知的方法，使一个磁极的转矩曲线呈对称形，也就是采用与有利直流电机相同的方法，即在中间部分使通电幅度达120度，就可以达到同样的目的。

第三个缺点是只能低速运转。也就是说如果增大输出转矩，凸极和磁极数都要增加，如果增加励磁电流，转速就会明显变小，效率也降低了。

一般来说，在磁阻式电机的情况下，为了增大输出转矩，必须增加图1中的磁极和凸极的数目，另外还要缩小两者之间的间隙。这时如果使转速保持所需要的值，则由于图1中的磁极16a、16b、……和凸极1a、1b、……中蓄积的磁能，使励磁电流上升斜度变缓，而且即使断电，由于电磁能产生的放电电流消失的时间相对地延长，因此会产生很大的反向转矩。

由于这个原因，励磁电流的峰值变小，又因为产生反向转矩，使得转速变小。效率也低。

如果采用本发明的装置，就能排除上述的缺点，其详细情况，后面通过实施例加以说明。

在图1所示的平面图和图2所示的展开图中，圆环部分16及磁极16a、16b、……是用众所周知的方法，将硅钢片叠加固定制成，将其固定在图中未示出的外框中，这就是电枢。符号16所示的部分是作为磁路的磁芯。符号16及符号16a、16b、……称作电枢或固定电枢。

图2中，在磁极16a、16b、……上装有励磁线圈17a、17b、……。励磁线圈17a、17d串联或並联起来，将该连接体称作励磁线圈K。

同样将励磁线圈17b、17e，以及将励磁线圈17c、17f也连接起来，並将其分别称作励磁线圈L和励磁线圈M。

当励磁线圈L通电时，凸极1b、1f被吸引，转子1沿箭头A的方向旋转。转过90度后，励磁线圈L断电，励磁线圈M通电。

继续旋转120度后，励磁线圈M断电，励磁线圈K通电。

通电形式是每旋转120度，励磁线圈K→励磁线圈L→励磁线圈M→周期性地循环交替通电，驱动着三相半波电动机。

这时位于轴对称位置的磁极，如图所示，被磁化为N极和S极。

因为被磁化的两个磁极始终保持异性极，所以通过非励磁极泄漏的磁力线方向彼此相反，从而防止了反向转矩的发生。

如果采取众所周知的方法，设计成与磁极16a、16b、……宽度相等、且等间距的几个（n＝2、3、……）凸出的齿，则输出转矩变成n倍。

下面说明励磁线圈K、L、M的通电方法。在图4（a）中，在励磁线圈K、L、M的两端分别接入三极管20a、20b;20c、20d及20e、20f。三极管20a、20b、20c……就是开关元件，也可以使用具有相同效果的其它导体元件。

由直流电源正负极2a、2b供电。当“与”电路14a的下侧输入为高电平时，则由端子4a输入高电平信号，于是三极管20a、20b导通，励磁线圈K通电。同样，由端子4b、4c输入高电平电信号时，三极管20c、20d及三极管20e、20f导通，于是励磁线圈L、M通电。

端子40的电压是用来决定励磁电流的标准电压。可以通过改变端子40的电压来改变输出转矩的大小。

接通电源开关（图中未示出）时，运算放大器40a的负端的输入正端的输入低，所以运算放大器40a的输出呈高电平，三极管20a、20b、……20f导通，电压加在励磁线圈K、L、M的通电控制电路上。电阻22是检测各励磁线圈K、L、M的励磁电流用的电阻。

端子4a的输入信号就是图6中的位置检测信号28a、28b、……，而端子4b、4c的输入信号，分别为位置检测信号29a、29b、……及30a、30b、……。

上述曲线用同一符号示于图5中的时间图上的第一段。曲线28a、29a、30a、……连续下去。

其次，由图5的时间图来说明各励磁线圈的通电情况。在励磁线圈L上，检测信号29a的幅度仅为用箭头36表示的120度，如果采用一般的方法通电，由于励磁线圈L有较大的电感，使得通电电流上升延迟，如虚线35的前半部分所示。另外其下降部分由于有较大磁能的放出而被延长，如曲线35的后半部分所示。用箭头36b表示产生正向转矩的180度的区间。因此，在曲线35的前半部分，转矩减小，而在后半部分，产生较大的反向转矩。呈现出使转矩减小的阻尼转矩的发生。因此效率劣化，转速低。

消除上述的不良现象是本发明装置的特征之一。下面对此加以说明。

增大加在端子2a上的电压时，励磁电流将像虚线35b所示迅速上升，抑制了阻尼转矩的发生。

由位置检测信号曲线28a作用的励磁线圈K也与上述情况相同，励磁电流曲线35a迅速上升。

随着速度的加快，曲线28a、29a、30a的幅度变小，对应于端子2a的电压，必须使用高压。

如果励磁电流超过给定值（根据图6中的端子40的标准电压来确定）时，运算放大器40a的输出呈低电平，所以“与”电路114a的输出也是低电平的，则三极管20a不导通。

因此，蓄积在励磁线圈K中的磁能，通过二极管21a、三极管20b和电阻22放电，当放电电流下降到给定值时，根据运算放大器40a的磁滞特性，输出又回到高电平，三极管20a再次导通，励磁电流增大。

当励磁电流增大到由标准电压40规定的给定值时，运算放大器40a的输出变成低电平，三极管20a变成不导通状态，励磁电流下降。

如此构成周期性反复进行的断续开关电路。

在曲线28a的末端，图6中的端子4a的输入消失。因此，由于三极管20a、20b都不导通，所以励磁线圈K中蓄积的磁能沿二极管21b→电源端子2a、2b→二极管21a的顺序通电，能量回到电源。一般来说，电源中有整流用的容量很大的电容器，磁能被蓄积在电容器中。电源电压高的曲线35a的下降部分的幅度变小。如果使下降部分的幅度不超过30度（箭头36a的幅度），使能防止反向转矩的发生。

其它通电曲线35b、35c也与上述情况完全相同，作用效果也一样。

随着速度变高，曲线28a、29a、30a的幅度变小，所以也必须相应地使曲线35a、35b、35c的上升部分和下降部分的幅度变小。即必须增大外加的直流电压。

然而其特征是，由断续开关电路控制的电流值，即输出转矩不变。

另外，为了增大输出转矩，也可以提高图6中的标准电压40的电压值。

如上所述，在本发明装置的情况下，高速旋转的限度由外加电压控制，输出转矩由标准电压（输出转矩的指令电压）控制，即两者分别进行独立控制，这是三相半波通电的电动机旋转的特征。由励磁线圈L的位置检测信号（端子4b的输入信号）对电流进行的控制，是通过图4中的运算放大器40a和“与”电路14b的断续开关进行作用，如图5中的虚线35b所示，随着三极管20c的通断而变化，在曲线29a的末端，如虚线所示那样急速下降。

其次，位置检测信号30a从图4中的端子4C输入时，励磁线圈M的通电情况也与上述相同。

如上所述，励磁线圈K、L、M依次连续通电，产生输出力矩。

以上说明了由三极管20a、20c、20e的通断进的断续开关控制。利用“与”电路14a、14b、14c的输出分别对三极管20a、20b;20c、20d及20e、20f的通断进行控制的断续开关电路，也能用来达到本发明的目的。

具有磁铁转子的直流电动机的转矩曲线（由磁极N、S形成的曲线）呈对称形，而磁阻式电机的转矩曲线则是非对称形的，凸极进入磁极的初期很大，而末期迅速减小。

也有办法使输出转矩曲线呈上述的对称形。例如，将磁极和凸极的相向面的形状改变一下就可以了。这时，图5中的箭头36b（180度）是产生正向转矩的区间，其中间部分的幅度（箭头36）仅120度，通过使励磁线圈通电，就能使输出转矩大，又能减小转矩的脉动。

下面说明输出转矩曲线为非对称的情况。

如果使转轴方向的磁极宽度不同，则转矩曲线如图5中的曲线41a、41b、……所示，平坦的部分增大。但是，随着励磁电流的增大，由曲线41a、41b、……可知，转矩的平坦部分减小，这是不适宜的。

因此，使通电的起始点比转矩曲线中间部分的120度提前一些，也能使输出转矩增大，而且输出转矩曲线的平坦性变好。

下面就图5中的第三段时间图对此加以说明。由虚线B处开始向右，转矩变得平坦，励磁电流大的平坦部分的幅度变小。励磁电流按曲线41a、41b、……的顺序依次增大。

现以励磁线圈L为例来说明，即调节图2中的线圈10a、10b、10c的固定位置，使开始通电的位置在时间图的第三段转矩曲线的起始部位附近。

励磁电流如虚线35b所示。

箭头36是曲线29a的幅度，为120度，箭头36c为180度，是获得正向转矩的幅度。

如果曲线35b的下降部分的幅度比箭头36d小，就不会产生反向转矩。这个幅度是箭头36a的二倍，所以能获得速度更高的电动机。另外由于输出转矩的平坦部分也变长，所以其特征是输出转矩的脉动变小。由其它励磁线圈K、M产生的励磁电流，用虚线35a、35c表示，它们的作用效果也完全相同。

随着励磁电流的增大，即随着曲线变成上方所示的形状，转矩曲线线41a、41b、……的平坦部分的长度变短，所以改变与磁极相向的凸极的形状，也能尽量使转矩的平坦部分变长。

图4（b）所示的实施例，是以图4（a）的电路中去掉用符40、40a、14a、14b、14c表示的断续开关电路，而装入二极管18和电容器19以后的电路图。

下面对图4（b）所示的电路进行详细说明。

图5中的第一段位置检测信号曲线28a、29a、30a分别由端子4a、4b、4c输入。因此，励磁线圈K、L、M依次通电，三相半波通电磁阻式电机便可运转。

这时的励磁电流如图5中的曲线35a所示。曲线35a的中央平坦部分的高度等于由直流电源端子2a、2b的电压减去反电动势（反电动势与输出转矩曲线41a、42a、……成比例）。所得之差，再除以励磁线圈的电阻后求得之值。因此变得平坦了，后半部分有所上升。该电流值的上升，使转矩增大，所以具有防止转矩曲线41a、41b、……的后半部分的转矩减小的作用。

如果在曲线28a的末端断电，励磁线圈K中蓄积的磁能，被防逆流用的二极管18所阻止，不能流回直流电源，而是通过二极管21b、21a，使电容器19充电，产生高压。因此磁能迅速消失，如曲线35a的下降部分所示，电流下降。这时正当位置检测信号曲线29a将三极管20c、20d导通，所以电容器19的电压加到了励磁线圈L上，使励磁电流迅速上升，通电情况如曲线35b所示。上升后电流变得平坦了，所以与曲线35a的情况完全相同。

当励磁线圈L断电、励磁线圈M通电时，基于同样原因，励磁电流曲线35b、35c的上升和下降部分也变得迅速了。如果减小电容器19的容量，上述的上升部分和下降部分的幅度相应地变小，所以即使速度高，也能防止产生阻尼转矩和反向转矩，具有既能高速旋转，又有良好的效率的特征。如果三极管20a、20b、……的通断没有时间差，也可以不要电容器19。

如上面的实施例所述，因励磁线圈中蓄积的磁能不返回直流电源，所以端子2a、2b上的电压可以与一般直流电机的电压一样低，因此作为以电池为电源的电动车的动力源，本发明的装置是一种有效的供电手段。

磁阻式电动机的输出转矩大、而转速低，是由励磁线圈中很大的磁能的消失和蓄积导致的，这是个很大的缺点。

但是，在图4（a）的实施例中，利用断续开关电路和高压电源，使各励磁线圈的励磁电流的上升和下降快速进行，消除了上述的重大缺点。

在图4（b）的实施例中，利用二极管18，防止被蓄积的磁能返回电源，並利用磁能的电动势，使下一个应该通电的励磁线圈进行磁能的蓄积。因此，磁能的消失和蓄积能快速进行，並能消除上述的重大缺点。而且还可以使用低压电源。

在图4（a）的电路中，在正电压端子2a上接入防止逆流用的二极管，由断续开关电路控制电流，而且即使降低电源电压，也具有与上述同样的效果。关于图5的时间图，如前面所述，在图4（b）的电路中，从凸极进入磁极的B点开始，也通电120度，也具有同样的效果。

图4（b）中用来防止逆流的二极管18安装在电源正极2a上，但即使安装在电源负极2b上，也具有同样效果。

这时将二极管18顺向（励磁电流的方向）接入电容器19的下端引线和电源负极2b之间。如果将电容器19的容量设定在0.1微法以下，则励磁线圈中磁能的消失和蓄积所需时间幅度，对于输出功率为300瓦的电动机来说，约为20微秒，可以达到每分钟10万转的高速旋转。

在一般转速的情况下，电容器19的容量取得较大，只要在能防止产生反向转矩的范围内就可以。

由于采用这种方法，可以减少包括铁损在内的涡流损失，因而提高了效率。

这时励磁电流上升滞后，可以调节位置检测元件10a、10b、10c的固定位置，使通电的起点位于图5中的c点与B点之间所需要的位置。

在图1中，处于轴对称位置的磁极被励磁线圈励磁，例如磁极16a和16d沿径向对凸极1a、1e的吸引力互相抵消，利用沿圆周方向的吸引力获得输出转矩。

使用两个图1所示的三相半波通电的电动机构成三相全波通电的电动机是本发明的技术要旨。

现就图7所示的剖面图详细说明如下。

图7中，符号42是圆筒形的外框，在其两侧固定安装着侧板42a、42b，在两侧板的中央部分装有滚珠轴承43a、43b，转轴5就支承在这两个轴承上。

转子1固定在转轴5上，转子的凸极图中未示出，所配置的8个凸极1a、1b、……如图2所示。

固定电枢16的外缘嵌装在外框42上，磁极相隔一间隙与转子1的凸极相对。图中只示出了磁极16a、16d和励磁线圈17a、17d。

铝制的圆板3固定在转轴5上，沿圆板3的外围周边没有8个与凸极1a、1b、……同相位、同形状的凸出部分，它的外围表面与固定在侧板42b的一部分上作为位置检测元件的线圈10a、10b、10c相对。图中只示出了线圈10a。

由线圈10a、10b、10c获得的位置检测信号与由图3说明的方法获得的位置检测信号完全相同。

因此，转子1、固定电枢16作为由图1（a）和图2（b）说明的三相半波通电电动机，便可以运转了。

其外围周边固定在外框42上的固定电枢16的详细情况，就图2加以说明如下。

在固定电枢 16上有6个凸出的磁极 16a、 16b、……，在这些磁极上缠绕着励磁线圈 17a、 17b、……。

转子1如图7所示，为固定电枢16所共有，磁极 16a、 16b、……通过微小的间隙与凸极1a、1b、……相对。

磁极 16a、 16b、……相对于磁极16a、16b、……向右偏移60度。

由与图4（a）（b）所示的通电控制电路的结构相同的电路，对励磁线圈 17a、 17b、……的通电状态进行控制，驱动着三相半波电动机。

图4（a）（b）所示的励磁线圈K、L、M，分别由励磁线圈 17a、 17d; 17b、 16e及 16c、 16f充当。

由端子4a、4b、4c输入的位置检测信号，就是图所示的位置检测信号曲线31a、32a、33a，成为图3中的端子6d、6e、6f的输出信号。

图5中只示出了曲线33a、31a、32a，励磁电流用虚线35d、35e、35f表示。通电产生的作用效果与具有固定电枢16的三相半波通电的电动机相同。

由固定电枢16的磁极产生的转矩曲线（实线34a）和由固定电枢 16的磁极产生的转矩曲线（虚线34b）示于图6。

根据以上的说明可以理解，图7所示的电动机具有与三相全波磁阻电机相同的作用、相同的效果，而磁极和凸极的数目则具有与三相半波电机相同的特征。

因此，可以制成直径小、细长形的电机。而且具有能获得高速旋转的效果。

在本实施例中，转子1公用，固定电枢16和 16的磁极的相位偏移60度。

换一种情况，使固定电枢16和 16的磁极的相位相同，而将转子1分成两个，並使它们的凸极的相位偏移60度，也具有同样的效果。

图1所示的转子1以每分钟1万转以上的高速旋转时，由凸极1a、1b、……产生空气涡流，发出像汽笛一样的声音。

为了防止这一现象的发生，用塑料填充各凸极之间的沟，消除旋转圆周表面的凹凸，就可消除上述汽笛似的声音。为了防止因离心力的作用而将所填充的塑料剥离，将凸极间的沟部设计成凹沟形，也用塑料填充该凹沟就可以了。

效果1：

因凸极和磁极数目少，所以每旋转1周磁能的出入次数少。因此能获得高速、高效电动机。

效果2：

因凸极和磁极数目少，所以能使直径缩小，可制成细长形的电动机。

效果3：

虽然其结构为三相半波电动机，但实质上可以得到与三相全波电动机相同的输出转矩特性。

效果4：

提高外加电压，利用断续开关电路控制励磁电流，使其保持设定值，並使励磁线圈中很大的蓄积能快速消失和蓄积，因此能高速旋转转，而且可高效获得输出转矩。另外，根据需要，只需在电源侧安装二极管，即使降低电源电压，也可得到相同的效果。

Claims (1)

1. 三相磁阻式电动机，其特征为：在外框的两侧装有侧板，在各侧板中央装有轴承，转轴旋转自如地支承在轴承上，在外框内，磁性转子固定在转轴上，沿该转子外缘等宽度、等间距地配置着8个凸极，第1和第2固定电枢並排固定在外框内表面，从第1固定电枢的内周面在轴对称位置凸出设置的磁极，其相位都相同，並通过微小的间隙与凸极相对，共有6个利用三相半波通电励磁的第1磁极，在这些磁极上缠绕着第1励磁线圈，从第2固定电枢的内周面在轴对称位置凸出设置的磁极，其相位也都相同，且通过微小的间隙与凸极相对，共有6个利用三相半波通电励磁的第2磁极，在这些磁极上缠绕着第2励磁线圈，本发明的装置还包括含有位置检测元件的位置检测装置，用来检测凸极位置，並能获得幅度为120度相位角的互相连续的第1、第2、第3相的呈矩形波的第1位置检测信号，以及比该位置检测信号延迟60度、互相连接的幅度为120度相位角的呈矩形波的第1、第2、第3相的第2位置检测信号，在第1、第2励磁线圈的两端，连接着开关元件，各开关元件和对应的励磁线圈之间分别反向串联着二极管，与第1、第2励磁线圈连接的开关元件，分别只由第1、第2位置检测信号的幅度导通，还有使各励磁线圈通电，以便产生三相全波输出转矩的通电控制电路，通过调节上述位置检测元件固定在电枢侧的位置的方法，使各相励磁线圈通电时产生的输出转矩达到最大值，通过调节转子的凸极和与其相对的第1、第2磁极的相对位置的方法，使第1磁极的输出转矩和第2磁极的输出转矩的相位差达到60度的相位角，为了使励磁线圈通电初期电流上升时产生的阻尼转矩和通电末期电流下降时产生的反向转矩保持在最小值，使励磁线圈中蓄积的磁能通过反向连接的二极管放出，並使磁能的蓄积恢速进行。

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