JP2000324886A - リラクタンス型電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 残留励磁電流をコンデンサに充分充電しない
うちに、励磁電流の供給が再開されることのないリラク
タンス型電動機を提供する。 【解決手段】 固定電機子の磁極に捲回した電機子コイ
ル９ａ，９ｂに接続したスイッチング素子１０，１１へ
の通電を制御する通電制御回路を備え、通電中の電機子
コイル９ａ，９ｂへの通電電流を監視して、所定値以上
になったことを検出すると、スイッチング素子１０，１
１をオフ状態にし、電機子コイル９ａ，９ｂに蓄積した
磁気エネルギーをコンデンサ２６に充電して保持し、電
機子コイル９ａ，９ｂの通電電流の降下を急速になさし
める一方、コンデンサ２６への充電にともなう電機子コ
イル９ａ，９ｂの通電電流が所定値以下になったことを
検出すると、スイッチング素子１０，１１をオン状態に
し、コンデンサ２６に蓄積した静電エネルギーを電機子
コイル９ａ，９ｂに流入し、電機子コイル９ａ，９ｂの
通電電流の立ち上がりを急速になさしめる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リラクタンス型電
動機に関し、特に、確実なチョッパ制御をなしうるリラ
クタンス型電動機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のリラクタンス型電動機のチョッパ
制御としては、特開平８−１４０３２０号に関示された
ものが知られている。すなわち、モータの駆動相の励磁
電流の上限値を監視して、所定値以上となったら励磁電
流をトランジスタなどのスイッチング素子で遮断し、残
留励磁電流を小容量のコンデンサに充電し、一定時間経
過後に、再び前記スイッチング素子を導通させて、電源
電圧よりも高くなった前記コンデンサの高電圧を利用し
て急速に励磁電流を供給するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところがこの従来例に
よると、励磁電流の上限値のみを監視し、チョッパ回路
のオフ時の制御は、オペアンプの特性を利用した一定時
間であるため、スイッチング素子がオフの際にコンデン
サの充電を行って低下する励磁電流の下限値を監視でき
なかった。このため、残留励磁電流をコンデンサに充分
充電しないうちに、前記スイッチング素子が導通されて
しまい、前記コンデンサの高電圧を利用できない状態
で、励磁電流の供給が再開されてしまうという問題があ
った。また、電動機においては回転とともに励磁コイル
のインダクタンスが変化して、励磁電流の下限値が変動
し、この変動は直接回転トルクの変動につながるもので
あるが、前記励磁電流の下限値の変動を検知できないと
いう問題もあった。

【０００４】本発明は、励磁電流の上限値のみならず下
限値をも測定することにより、上述した従来技術の問題
点を解消したリラクタンス型電動機を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の請求項１に記載したリラクタンス型電動機
は、固定子と回転子とを備え、固定子又は回転子の一方
に設けた磁極に捲回した電機子コイルに接続したスイッ
チング素子への通電を制御する通電制御回路を備えてな
り、通電中の電機子コイルへの通電電流を監視して、そ
の増大が所定値以上になったことを検出すると、前記通
電制御回路により前記スイッチング素子をオフ状態にし
て、前記電機子コイルに蓄積した磁気エネルギーをコン
デンサに充電して保持し、前記電機子コイルの通電電流
の降下を急速になさしめる一方、前記コンデンサへの充
電にともなう前記電機子コイルの通電電流の減少が所定
値以下になったことを検出すると、前記通電制御回路に
より前記スイッチング素子をオン状態にして、前記コン
デンサに蓄積した静電エネルギーを前記電機子コイルに
流入し、前記電機子コイルの通電電流の立ち上がりを急
速になさしめるものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基いて本発明を
リラクタンス型３相電動機に適用した場合の好適な実施
形態を説明する。ここにおいて、図１は電動機の全体を
示す断面図、図２は図１の軸受部分の拡大図、図３は固
定電機子と磁性体回転子とを示す平面図、図４は電気系
統を示すブロック図である。

【０００７】図１及び図２に示すように、プリント基板
１００の円孔１０１に、固定電機子１の下面に設けた円
形の下面突出盤２ａを嵌合して固定し、この固定電機子
１の上面に設けた円形の上面突出盤２ｂにはボール軸受
３を連係している。このボール軸受３に取り付けた回転
軸４には、基板５と回転子６を回転軸線が一致するよう
に固定し、前記回転子６を前記固定電機子１に対して回
転可能に支持している。また、前記回転子６の内側面に
は、前記固定電機子１の側周面に間隔をおいて対向する
ように、磁性体回転子７を固定している。

【０００８】図３に示すように、電気角で１２０度の巾
の６個の磁極８ａ〜８ｆを有する固定電機子１の磁心
は、鋼板を複数枚積層してなり、各磁極８ａ〜８ｆには
それぞれ電機子コイル９ａ〜９ｆを巻き付けて、巻き付
け後に合成樹脂内に埋設成型して、上述の固定電機子１
としている。また、電機子コイル９ａ，９ｄ及び電機子
コイル９ｂ，９ｅ及び電機子コイル９ｃ，９ｆを直列接
続し、これら３組の電機子コイルが第１、第２、第３の
相の電機子コイルとなる。各磁極は軸対象の磁極が異極
となるように磁化される。

【０００９】なお、上述の磁性体回転子７も鋼板を複数
枚積層してなるもので、その突極７ａ，７ｂの巾は電気
角で１８０度となり、１８０度離間している。そして、
電機子コイル９ａ〜９ｆの通電制御をすることにより、
前記突極７ａ，７ｂは磁気吸引力により吸引されて、回
転子６は図３上、時計回転方向に回転する。

【００１０】すなわち、第１の相の電機子コイル９ａ，
９ｄに通電すると、突極７ａ，７ｂは磁極８ａ，８ｄに
より磁気的に吸引されて、図３上時計回転方向に回転す
る。１２０度回転したところで、電機子コイル９ａ，９
ｄへの通電を停止し、第２の相の電機子コイル９ｂ，９
ｅに通電すると、さらに同方向へ回転する。同様に、１
２０度回転したところで、電機子コイル９ｂ，９ｅへの
通電を停止し、第３の相の電機子コイル９ｃ，９ｆに通
電すると、さらに同方向へ回転する。このように、第
１、第２、第３の相の電機子コイル９ａ〜９ｆに１２０
度の区間だけ順次通電することにより、回転子３は図３
上時計回転方向に回転するものである。

【００１１】続いて、電機子コイル９ａ〜９ｆへの通電
手段について説明するが、各相への通電手段は同一構成
なので、第１の相の電機子コイル９ａ，９ｄについての
み図４に基づいて説明する。図４に示すように、前記電
機子コイル９ａ，９ｄの両端には、スイッチング素子と
して機能するトランジスタ１０，１１を挿入し、直流電
源正負端子１２ａ，１２ｂからダイオード１３を介して
供電する。ナンド回路１３の入力端１４ａの入力がハイ
レベルのとき、第１相切換信号が他方の入力端１４ｂに
入力すると、各ナンド回路１４，１５を介して各トラン
ジスタ１０，１１が導通し、前記電機子コイル９ａ，９
ｄが通電する。

【００１２】一方、端子１６は励磁電流を指定するため
の基準電圧を供給するもので、この電圧を変化させて、
出力トルクを変化させるものであり、この電圧信号がト
ルクコントロール信号となっている。トルクコントロー
ル信号が入力する、励磁電流の上限値を検出する比較器
１７の出力端は論理回路１８に接続し、論理回路１８の
出力端は、ナンド回路１４の入力端１４ａに接続してい
る。前記論理回路１８には、励磁電流の下限値を検出す
る比較器１９からの出力信号も入力する。前記比較器１
７には、プラス電流検知回路２０から励磁電流が電機子
コイル９ａ，９ｄに通電中における上限電流値信号を入
力する一方、前記比較器１９には、マイナス電流検知回
路２１から励磁電流が非通電状態となってコンデンサ２
６に磁気エネルギーを充電中における下限電流値信号を
入力するよう構成している。また、前記比較器１９には
下限値設定器２２を接続している。

【００１３】抵抗２３は、電機子コイル９ａ，９ｂの電
流を検出するためのもの、各ダイオード２４，２５は、
前記電機子コイル９ａ，９ｂに蓄積された磁気エネルギ
ーを前記コンデンサ２６に充電するためのものである。
すなわち、比較器１７から上限電流値がトルクコントロ
ール信号として設定した基準値を超えたことを検出した
検出信号が出力されて、前記電機子コイル９ａ，９ｂへ
の通電が断たれると、蓄積された磁気エネルギーは、ダ
イオード１３により電源側への逆流を阻止されて、前記
各ダイオード２４，２５を介して前記コンデンサ２６を
充電することにより、前記磁気エネルギーは急速に消滅
して電流が急速に降下し、反トルクの発生を防止する。

【００１４】一方、この電流の降下により、比較器１９
から下限電流値が下限値設定器２２で設定した下限値を
超えたことを検出した検出信号が出力されると、すなわ
ち、電機子コイル９ａ，９ｂに蓄積された磁気エネルギ
ーが十分に放出されたことを示す所定の電流値になる
と、前記検出信号が論理回路１８から各ナンド回路１
４，１５を介して各トランジスタ１０，１１を導通し、
電機子コイル９ａ，９ｂへの通電を再開する。このと
き、前記電機子コイル９ａ，９ｂに対する印加電圧は、
コンデンサ２６の充電電圧と電源電圧とが加算されたも
のとなるので、前記電機子コイル９ａ，９ｂの電流の立
ち上がりは急速となり、減トルクの発生を防止する。

【００１５】続いて、チョッパ回路の作用を説明する。
電機子コイル９ａ，９ｂの電流が増大して、抵抗２３の
電圧降下が増大し、基準電圧端子１６の電圧を超えたこ
とを比較器１７が検出すると、ナンド回路１４の入力端
子１４ａへの入力がローレベルとなって、各トランジス
タ１０，１１は不導通になって励磁電流が減少する。こ
の減少は抵抗２３の電圧降下の減少をもたらし、これが
下限値設定器２２で設定した所定値以下になったことを
比較器１９で検出すると、この検出信号は論理回路１８
を介して前記ナンド回路１４の入力端子１４ａへの入力
をハイレベルとし、各トランジスタ１０，１１は導通
し、電機子コイル９ａ，９ｂの電流が増大する。このよ
うにして、励磁電流は所定の設定値に保持される。

【００１６】なお、本発明は上述した各実施形態に限定
されるものではなく、例えば、電動機は３相のものに限
らない。また、電機子コイル９ａ〜９ｆを回転子６側に
設けてもよい。

【００１７】

【発明の効果】本願の請求項１の発明によれば、励磁電
流の上限値のみならず、コンデンサの充電を行って低下
する励磁電流の下限値も監視できるので、残留励磁電流
をコンデンサに充分充電しないうちに、スイッチング素
子が導通されることがなく、コンデンサの高電圧を利用
できない状態で、励磁電流の供給が再開されることがな
く、励磁コイルのインダクタンスの変化による励磁電流
の下限値の変動を検知し、この変動にともなう回転トル
クの変動に対処できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】電動機の全体を示す断面図。

【図２】図１の軸受部分の拡大図。

【図３】固定電機子と磁性体回転子とを示す平面図。

【図４】電気系統を示すブロック図。

【符号の説明】

１ 固定電機子 ６ 回転子 ７ 磁性体回転子 ７ａ，７ｂ 突極 ８ａ〜８ｆ 磁極 ９ａ〜９ｆ 電機子コイル １０，１１ トランジスタ １３，２４，２５ ダイオード ２０ プラス電流検知回路 ２１ マイナス電流検知回路 ２２ 下限値設定器 ２６ コンデンサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定子と回転子とを備え、固定子又は回
   転子の一方に設けた磁極に捲回した電機子コイルに接続
   したスイッチング素子への通電を制御する通電制御回路
   を備えてなり、通電中の電機子コイルへの通電電流を監
   視して、その増大が所定値以上になったことを検出する
   と、前記通電制御回路により前記スイッチング素子をオ
   フ状態にして、前記電機子コイルに蓄積した磁気エネル
   ギーをコンデンサに充電して保持し、前記電機子コイル
   の通電電流の降下を急速になさしめる一方、前記コンデ
   ンサへの充電にともなう前記電機子コイルの通電電流の
   減少が所定値以下になったことを検出すると、前記通電
   制御回路により前記スイッチング素子をオン状態にし
   て、前記コンデンサに蓄積した静電エネルギーを前記電
   機子コイルに流入し、前記電機子コイルの通電電流の立
   ち上がりを急速になさしめることを特徴とするリラクタ
   ンス型電動機。