JP2005300506A

JP2005300506A - リードスイッチセンサとそれを利用する電気機械及びその制御装置

Info

Publication number: JP2005300506A
Application number: JP2004141675A
Authority: JP
Inventors: Toshiyasu Takura; 敏靖田倉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-04-09
Filing date: 2004-04-09
Publication date: 2005-10-27

Abstract

【課題】一方向磁界が検知できる半永久的な接点寿命を持つ単極リードセンサ１１と応答性良好な感熱リードセンサ２１と、電力損失のない過電流リードセンサ３１を発明し、電気機械の主磁極を直接検出可能として電気機械を小型にし、その制御回路を小型且つ安価にする。
【解決手段】リードスイッチのリード片封着部近傍にリード片を予め磁化させる板状磁石を取り付け、接点を互いに吸着して一方向磁界の判別ができる単極リードセンサとした。また、単極リードセンサ１１は、電気機械の励磁巻線５の近傍の巻線スロット開口部に、永久磁石が主磁極に対向するようにして設けた。また、過電流リードセンサを利用して、電源の平滑コンデンサを使わない脈動電圧に対応するソフトスタート回路とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、外部磁界を感知し、Ｎ極又はＳ極のいずれかの単極の磁極が検知できるリードスイッチを利用したセンサに関するものである。また、該センサを利用した電動機、送風機、ポンプ、駆動装置などの電気機械とその制御装置に関するものである。

従来のリードスイッチは、移動する永久磁石などにより接点間に起磁力を与え、接点を開閉動作させるものであるが、今までに単極の一方向磁界のみを検知することのできるリードスイッチは存在していなかった。同一方向の磁界を区別して永久磁石の極性を検知する方法が、
特開平５−３１２８７５マグネット検査装置に開示されているが、ここで使用されたセンサは、正逆両方向の磁界にたいして開閉動作する従来型リードスイッチである。又、多くの電気機器において磁界を検出する他の手段として、ホールＩＣなどの半導体素子を組み込んだセンサが広く使われている。

発明が解決しようとする課題

しかし、半導体素子は小型で信頼性は高い反面、素子には常に電流を通電しておくことが必要であり、また、専用の低電圧電源を用意する必要があった。また、検出信号が低電圧のため周辺からの電磁ノイズに極めて弱い欠点があった。特に、この素子をモータの回転位置検出用として利用しているブラシレスモータにおいて、主磁極の磁界を直接検知することを困難とさせ、そのために専用の永久磁石をモータ軸と同一軸上に取り付けることが必要となり、制御駆動回路は大きなスペースが必要となり、高価な回路となる欠点があった。

また、従来のリードスイッチでは、一方向の磁界を検知することは出来ないため、リードスイッチをモータ内に組み込み、モータの磁極を検知して、各相コイルの整流に利用することは困難で、前記半導体素子と同様に専用永久磁石を回転軸に取り付けることが必要となる欠点を有していた。

更にまた、リードスイッチはモータの整流用スイッチとして利用するには寿命時間が不十分で、１〜１０億回の開閉で接点間の抵抗値が急激に増大したり、接点の焼付けを起してしまったりするという欠点があった。そのため、より高速回転のモータや多極モータに利用することが困難となる欠点を持っていた。

本発明は、上記したモータやポンプなどの電気機械に利用される半導体利用センサの欠点を解決するために発明されたものであり、その課題とする所は、電磁気ノイズの影響を受け難いリードスイッチを改良し、モータへの埋め込みが容易で、その寿命時間を飛躍的に延長させることができ、磁極の極性が判別でき、さらに、磁極の強度の判別も可能となる単極リードセンサを提供することにある。

又、本発明の他の課題は、モータやポンプなどの電気機械の異常な温度上昇を高感度で検知して、誤動作のない安全性の高い感温リードセンサを提供することにある。更に又、本発明の他の課題は、電気機械の始動時に流れる突入電流を検知する過電流リードセンサと、商用交流電源を整流した脈動する高電圧電源に対して、始動時の突入電流を押さえてソフトスタートさせることの出来る電気機械とその制御装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

このため請求項１記載の発明は、磁性体のリード片をガラス管内に封入してなるリードスイッチのリード片の支点近傍のガラス管上に、前記ガラス管の外径方向に磁化された永久磁石を設け、単極リードセンサとしたことにある。

請求項２記載の発明は、磁性体のリード片をガラス管内に封入してなるリードスイッチのリード片の支点近傍のガラス管上に、該ガラス管の外径方向に磁化した永久磁石を設け、且つ、該永久磁石の近傍に感温磁性体を設けて、感温リードセンサとしたことにある。

請求項３記載の発明は、磁性体のリード片をガラス管内に封入してなるリードスイッチのリード片の支点近傍のガラス管上に、前記ガラス管の外径方向に磁化した永久磁石を設け、且つ該永久磁石に減磁界または増磁界を付与する励磁コイルを設けて、過電流リードセンサとしたことにある。

請求項４記載の発明は、複数磁極を有する回転子または移動子と、励磁コイルを有する固定子と、該励磁コイルへの通電電流を制御する半導体スイッチを具備してなる電気機械において、前記永久磁石の磁化方向が前記回転子または移動子の磁極に対向する如くして単極リードセンサを設け、該単極リードセンサの磁極位置検出信号により、前記半導体スイッチを制御する如くしたことにある。

請求項５記載の発明は、前記固定子は磁極間にスロット開口部を有する集中巻き磁極とし、前記スロット開口部に前記単極リードセンサを設けてなる請求項４記載の電気機械としたことにある。

請求項６記載の発明は、鉄心を有しないコアレス構造とした固定子と、２極の回転子とを具備する電気機械において、前記固定子には１相の励磁コイルを設けると共に、該励磁コイルに隣接して、前記回転子磁極面に対向する永久磁石を備えた前記単極リードセンサを設けてなる請求項４記載の電気機械としたことにある。

請求項７記載の発明は、請求項４記載の電気機械において、前記半導体スイッチはＦＥＴトランジスタとし、該トランジスタのゲートに正電圧を印加制御する上サイドトランジスタと、ゼロ電圧を印加制御する下サイドトランジスタとを具備し、請求項１記載の単極リードセンサにより、前記上下２つのトランジスタのベース電圧を制御する如くしたことにある。

請求項８記載の発明は、請求項４記載の電気機械において、入力交流電圧のゼロクロス時刻から一定時間遅延したパルス信号を発生する遅延パルス発生回路と、請求項３記載の過電流リードセンサを具備し、前記遅延パルス発生回路のパルス信号をトリガとして閉接点状態とするサイリスタにより、前記過電流リードセンサの励磁コイルを駆動して、前記請求項１記載の単極リードセンサと共同して、前記半導体スイッチを導通せしめる如くしたことにある。

発明の効果

請求項１記載の発明によれば、単独の磁極極性の接近を検出することができ、その検出のために特別な駆動用電源を準備する必要がなく、機械的磨耗や、チャタリングによる電気的磨耗が防止でき、長寿命の単極リードセンサが得られる。

また、請求項２記載の発明によれば、電気機械の巻線スロット部の狭いスペースに収納することができ、発熱コイルに近接して設置でき、熱容量が小さく熱応答性の良好な長寿命で安価な温度プロテクタが得られる。

また、請求項３記載の発明は、スイッチの応答速度を上げることができ、連続使用が可能で、ヒステリシス特性を持つチョッパー回路やソフトスタート回路などの小型化と低価格化に有効な過電流リードセンサが得られる。

さらにまた、請求項４記載の発明は、主磁極磁界を直接検知でき、位置検出専用マグネットを設ける必要がなくなり、電気機械の小型化が図れ、しかも、極性が判別されるので、励磁コイルのスイッチング制御が簡単となり、制御回路が小型、低価格にできる。

さらにまた、請求頃５記載の発明は、位置検出専用マグネットを設ける必要がなくなると同時に、センサ形状に最もマッチしたモータのデッドスペースが最も有効に活用でき、電気機械の小型高性能化が図れる。

さらにまた、請求項６記載の発明は、１相の励磁コイルでトルク発生に最適な回転子位置での励磁による加速が容易になり、１コイルだけで連続回転が可能な極めて安価な回転機が得られる。

さらにまた、請求項７記載の発明は、脈流電源に容易に対応でき、ノイズによる誤動作の心配がなく、電源回路が簡単化され、小型で安価な制御回路が得られる。

さらにまた、請求項８記載の発明は、突入過電流が防止でき、小容量、低電圧の電気機器に対して、トランスを使用する回路とする必要をなくすことができ、大容量で高耐圧のコンデンサの使用も不要として、制御回路の小型化と低価格化が図れる効果を有している。

以下、本発明の実施の形態を、図１ないし図１５を参照して説明する。

本発明の実施例１を図１，図２，図３により説明する。図１は本発明の単極リードセンサが電気機械の代表とも云える電動機の磁極位置検知センサとして利用される場合の１実施例を示す縦断面図である。固定子２は円筒状筐体９ａ，９ｂに固定され複数の巻線５が巻装され、その巻線スロットの開口部に回転位置検出用として機能する単極リードセンサ１１が設けられている。図２は本発明単極リードセンサの接点開閉状態を示す１実施例である。本単極リードセンサ１１は弾性的に可動する１対のリード片１３（左リード１３−１，右リード１３−２）の一端を一定の重なりと間隔を持たせた接点１７（左接点１７−１，右接点１７−２）とし、不活性ガスとともにガラス管１２に封入し、さらに、該ガラス管１２上に、該ガラス管１２と直交する方向に磁化された平板永久磁石１４が接着固定され、熱収縮チューブ１５によって保護され、リード１６が引き出されている。前記ガラス管１２上に固定された永久磁石１４は、図２（ａ）に示すように、表面磁極をＮ極（またはＳ極）とし、接着固定面の極性をＳ極（またはＮ極）となるよう着磁されている。前記永久磁石１４の接着固定部近傍の磁性体リード片１３−１は、Ｎ極（またはＳ極）に磁化され、さらに、遠方の右接点１７−１はＳ極（またはＮ極）に磁化される。該右接点１７−１がＳ極（またはＮ極）に磁化されることにより、近接した左接点１７−２はＮ極に磁化されることになる。左右の接点１７−１と１７−２は互いに吸引し合い、この吸引力がリード片１３−１と１３−２の弾性力より強いとき両接点が閉じた状態となる。このとき、前記永久磁石の磁界が強力な場合は図２（ａ）に示すように接点が閉じた状態となり、弱い場合あるいは前方の磁石によって減磁界が加えられた場合は、図２（ｂ）のように開放状態となる。磁界が中程度に調節されていると、接点は数ｋΩの接触抵抗の状態にすることができる。

図３は、初期状態では接点間の接触抵抗を大な値となるように永久磁石の磁界が調節された単極リードセンサ１１とし、コンパレータ１８によって外部磁界強度を検知する如くした場合の出力回路例である。本案の単極リードセンサ１１では永久磁石を適当な磁界強さとした初期状態として置き、前方に被検知磁石のＳ極（またはＮ極）が対向されると、永久磁石１４は増磁（または減磁）されて接点部の接触力は強め（または減じ）られ、例えば、初期値の接触抵抗が１０ＫΩから５ＫΩ（または２０ＫΩ）などへ、低下（または増加）することになる。この抵抗変化を図３に示すようなコンパレータ出力回路において、基準電圧と比較して出力電圧として取り出すものである。可変抵抗１９を調節することで、外部磁界の強度レベルを任意のレベルに設定して取出すことができる。このような使い方により、接点の磨耗が全く起こらない、半永久的な寿命が期待できるセンサとすることが出来、さらに、応答速度は数１０００Ｈｚ以上とすることができ、高速モータや多極モータに応用することが出来る。

前記の図２に示した単極リードセンサ１１は初期に接点の閉じられているＢ接点タイプを示したものであるが、永久磁石１４の保持力を小さくするか、あるいは、ガラス管１２と永久磁石１４の間にスペーサを設けるなどし、リード片１３−１近傍の磁界を弱めておくことにより、初期の接点を開放状態としたＡ接点タイプとすることもできる。この場合、永久磁石外部の前方に、外部磁極と同極性の磁極が近づいた場合、接点は開放状態のままとなり、逆極性の磁極が来た場合には、接点が閉じすようにした単極リードセンサとすることもできる。

図４は、本案単極リードセンサの永久磁石２４とガラス管２２の間に、感温磁性体（フェライト）２７を設けて、感温リードセンサ２１とする１実施例である。該感温磁性体２７は、キューリー点以下の温度では、図４（ａ）のように、リード片２３−１，２３−２を強く磁化することができ、接点は閉じた状態とされている。今、電気機械が異常な温度上昇を起こし、前記感温磁性体２７の温度が磁性体材料のキューリー点以上の温度に上昇すると、該感温磁性体２７は磁性を失い、図４（ｂ）のように、永久磁石２４の磁束は、リード片２３−１を通らない磁石表面間でのもれ磁束が増加し、リード片２３−１を磁化する作用の磁界強度が低下し、接点部の接触力は弱められ、接点の接触吸引力がリードの弾性力に負けて、右接点２３−１と左接点２３−２が分離されて、リード片２３−１と２３−２は開放状態となる。

又、図示してはいないが、この感温フェライトは永久磁石とガラス管の間に設けるのでなく、永久磁石の周囲に設けることによって、常温時の初期状態で永久磁石間の漏洩磁束を最大の状態として、開放接点（Ａ接点）の状態として置き、感温磁性体のキューリー点を越える高温時に、該感温磁性体が磁性を失うことによって、磁石間起磁力を増加させ、リード片に対する磁化力が強められるようにして、接点を閉じようにすることもできる。

図５は本発明の過電流リードセンサの１実施例である。図５（ａ），５（ｂ）ではリード片３３−１，３３−２の長手方向と直行する方向に磁化された平板状永久磁石３４が、ガラス管３２上のリード片封着部近傍に固着されている。これにより、磁性体リード片３３−１は平板状永久磁石３４のガラス管表面磁極と反対の極性を持つ磁極に磁化され、接点は閉じた状態に維持されている。（Ｂ接点タイプ）また、本過電流リードセンサ３１のガラス管３２の外周には励磁コイル３７が巻装されている。このコイル両端子は、ここに図示されていない電源端子と負荷端子の間に直列に接続され、定常電流が流されるようになされている。図５（ｂ）は、過電流が流されて、リード片３３−１，３３−２に永久磁石３４の磁界方向とは逆方向の減磁界が作用している状態を示した図で、接点はリード片の復元弾性力が磁界による吸引力より強くなり、開放状態となっている状態を示している。

図６は本発明の過電流リードセンサの他の実施例を示した図で、永久磁石４４に対向したガラス管４２と直交する方向にボビン４７が設けられ、該ボビン４７には励磁コイル４８が巻装されている。図６（ａ）は、前記励磁コイル４８に負荷（図示省略）と直列に流す電流が十分に小さく、永久磁石４４に加わる減磁界が小さい場合を示した図である。このときの接点は閉じた状態となっている。図６（ｂ）は、励磁コイル４８に負荷と直列の電流Ｉ_Ｌが流れている場合を示す図である。その電流に基づく減磁界により、永久磁石４４の起磁力は減少し、リード片４３−１の磁化作用が減少して、接点は開放状態になっている。ボビン４７は非磁性体としても磁性体であっても良いが、後者とする方がコイル巻き数を減少させ小型にする利点が得られる。

図７は本発明の過電流リードセンサを接触抵抗を数ＫΩ〜数１０ＫΩとして用いる他の１実施例を示している。本過電流リードセンサ５１は、前記の過電流リードセンサ３１と同一構造で示しているが、過電流リードセンサ４１の構造としても良い。この過電流リードセンサ５１の出力リード線と抵抗５２が直列に接続され、一定電圧＋Ｅが加えられ、リード接点の端子電圧がコンパレータ５８の抵抗５３，５５，５６で分圧させた基準電圧と比較され、出力電圧が取り出されるように結線されている。さらに、抵抗５７により、基準電圧にポジティブフィードバックがかかるように結線されている。これにより、励磁コイル５９に流れる負荷電流が増大し、接点間の接触抵抗が増大して、コンパレータ５８への入力電圧が上昇するときと、逆に電流が減少し、接触抵抗が減少して入力電圧が減少するときで、出力電圧が反転する値が異なるようにヒステリシス特性を持たせている。このようなヒステリシス特性を待った回路とすることにより、主電流が一定の電流値を超えると、前記出力電圧によって主電流制御用のトランジスタスイッチを切断し、その切断に伴って電流が低下すると、一定時間が経過した後、再度接続されるようにして、負荷の主電流を一定電流値の幅内に保持することのできる安価な定電流回路とすることができる。

図８は本発明の単極リードセンサを用いた電動機１（図１）の固定子２を示す１実施例で、図９は該固定子２の内部に挿入される回転子３の横断面を示す１実施例である。図８において、磁極２０〜２５には、それぞれ対向する磁極ごとに、３相の磁極集中巻線が施され、Ａ相巻線５ａ１，５ａ２がトランジスタスイッチＴｒ１に、またＢ相巻線５ｂ１，５ｂ２がトランジスタスイッチＴｒ２に、さらにＣ相巻線５ｃ１，５ｃ２がトランジスタスイッチＴｒ３に直列接続されている。また、各相巻線スロットの磁極開口部には、前記単極リードセンサ１１（１１ａ１１ｂ，１１ｃ）が前記センサの永久磁石１４（図２）を内周方向に向けて、固定子３と永久磁石４に対向する如く、接着固定されている。

いま、図９に示す回転子３に埋め込まれて着磁された４極の永久磁石４のＮ極が図８の単極リードセンサ１１ａに対向する位置に来て、十分強い減磁界を受けると、該単極リードセンサ６ａの接点は開放状態になる。図１４は本電動機制御回路の１実施例で、単極リードセンサ１１ａは、ＲＳ１に対応して表わされている。この接点ＲＳ１が開放されると、トランジスタＴｒ７のベース電圧はハイに変わり、Ｔｒ７はオフし、Ｔｒ４がオンの状態に切り替わる。これにより、Ａ相コイル５ａのスイッチングトランジスタＴｒ１がオンして、Ａ相コイルに励磁電流が流れることになる。図８固定子の磁極２０と２３にはＮ極が生じることになるので、回転子３のＮ極は反発、Ｓ極は吸引力を受け反時計方向に回転する。以下同様に、単極リードセンサ６ｂ．６ｃが順次Ｎ極を検知して、Ｂ相，Ｃ相コイルが励磁されて連続的な反時計方向の回転が行われる。図１４の制御回路実施例では直接トランジスタのベース電圧をオンオフさせている図としているが、前記図３のコンパレータ回路による出力電圧によって制御するとより、より高速に回転させることができ、半永久的長寿命とすることができる。

図１０は本発明による別の固定子と回転子の組合せとした別の１実施例である。更に、図１１は回転子を外周に設けた別の実施例である。両者の実施例とも、磁極数は回転子が２極、固定子が３極となるようになされ、前記した電動機の６極固定子と４極回転子における回転原理と同様に、回転子のＮ極を単極リードセンサ１１ａが検知すると、Ａ相励磁コイル５ａが励磁され、Ａ相磁極はＮ極とされ、永久磁石回転子４は時計方向に回転する。このような磁極数の少ない電動機では制御回路が安価にでき、より高速のモータとすることができる。

図１２は本発明の単極リードセンサを用いた電気機械の他の実施例を示すパイプポンプ横断面で、図１３は、図１２のＡＡ断面を示す縦断面図である。本ポンプは非磁性円筒体６１の内側に、２極の永久磁石６５と渦巻きバネ７０と軸受６６ａ，６６ｂから成る回転子が設けられ、前記円筒体６１の外周には１個の励磁コイル６４と単極リードセンサ６２と停止位置規制用の永久磁石６３が設けられている。前記回転子軸受は固定シャフト６８とスリーブ６７ａ，６７ｂとに摺動して、端部フレーム６９ａと６９ｂによって支えられている。回転子の正逆回転により、内部液体が渦巻パネ７０により左右方向に移送できるポンプとされている。

いま、図１２に示す回転子位置で単極リードセンサ６２が回転子の永久磁石６５のＮ極を検知すると＜開接点に変化し、図示していないが、前記単極リードセンサ６２の電圧信号により励磁コイル６４と直列接続されたトランジスタスイッチをオンさせて、励磁コイル６４をコイルの内周側がＳ極となるように励磁される。その結果、回転子永久磁石６５は時計方向に回転し、回転子と一体の渦巻きバネ７０も回転する。ポンプ内にある液体はバネのリード角斜面によって、左軸方向に押し出される。前記回転子は約１２０°〜１５０°回転すると、Ｎ極の磁界強度が弱くなる為、単極リードセンサ６２の接点が閉じて、励磁コイル６４への通電も停止される。しかし、回転子は慣性力によって回転が持続され、単極リードセンサ６２とＮ極が対向する位置まで回転すると再び加速される。電源スイッチが切られて励磁コイル６４への印加電圧がゼロにされると、停止位置規制用永久磁石６３と回転子永久磁石６５の吸引作用によって、図１２に示す位置で停止する。

前記位置検出用永久磁石６３は必ずしも用いる必要はなく、単極リードセンサ６２の磁極と回転子永久磁石６５が吸引力を有する異極となるようにして、常に一定位置に停止するようにすることができる。回転子永久磁石６５の単極リードセンサ６２と対向する磁極の極性がＮ極であった場合には、励磁コイル６４の内側の磁極がＳ極となるように制御して回転させる如くすることも可能である。また、図１２では図示されていないが、外周に軟磁性体のバックヨークを取り付けて出力の向上を図ることもできる。

図１５は本発明の単極リードセンサと過電流センサによるソフトスタート制御回路を示す１実施例である。図８〜図１１に示した３相モータに用いられる回路として示しているが、図１２のポンプにもこのソフトスタート回路部は共通で、パワースイッチング回路部は１相分のみとして用いられる。図１５において、固定子巻線５ａ，５ｂ，５ｃはパワーＦＥＴスイッチＴｒ１，Ｔｈ２，Ｔｒ３に直列に接続され、過電流リードセンサＲＳ４を介して、商用電源を全波整流したブリッジダイオードＤ５〜Ｄ８のプラス端子に接続されている。該過電流リードセンサＲＳ４は、同時に２つの励磁コイル３９と４０を備えたＡ接点タイプとされ、通常時にオフの状態にされている。励磁コイル４０に電流が流されるとオン状態となり、別の励磁コイル３９に過大な電流が流れると、減磁界を与えてオフ状態とするようにされている。単極リードセンサＲＳ１，ＲＳ２，Ｒｓ３は、図８〜図１１に示された所定のスロット開口部に配置された位置センサであって、前記した通り、回転子の磁極位置により接点が短絡あるいは開放状態に切り替わるようにされている。また、前記単極リードセンサＲＳ１，ＲＳ２，Ｒｓ３と過電流リードセンサＲＳ４とは直列に接続されてアースされている。

いま、電源電圧が供給されると、コンデンサＣ２に抵抗Ｒ２３，Ｒ２４によって分圧された一定電圧が可変抵抗ＶＲ１を通してコンデンサＣ１に充電される。また全波整流された脈流電圧は抵抗Ｒ１９とＲ２０により分圧され、トランジスタＴｒ１７をオンさせるが脈流電圧が零付近になるとＴｒ１７はオフし、Ｔｒ１６をオンさせることになる。するとＣ１は放電され、脈流電圧が上昇を始めるとＴｒ１７はオンし、Ｔｒ１６がオフする。すると一定の時定数にしたがってＣ１の端子電圧が上昇し（遅延回路）、ダイアック４１からパルス電流が流れ、サイリスタＳＣＲ１が導通して、過電流リードセンサＲＳ４の励磁コイル４０に励磁電流が流れる。該過電流リードセンサはＡ接点タイプで、接点開放状態から閉接点状態となるので、そのとき、Ｂ接点タイプの単極リードセンサＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３の内いずれかの単極リードセンサ、例えば、ＲＳ１が閉接点に変わると、Ｔｒ１０はオフし、従ってＴｒ４がオン、Ｔｒ１がオンとなり、固定子巻線５ａに電流が流れる。このときの印加電圧はゼロクロス点から可変抵抗ＶＲ１とコンデンサＣ１の相乗積によって定まる一定の時間だけ遅れた電流となるので、前記可変抵抗ＶＲ１を調節することにより突入電流を抑制することができる。また、もし固定子巻線５ａに流れる電流が過大となった場合は、この過電流リードセンサはオフし、Ｔｒ１０オン、Ｔｒ７オンとして、Ｔｒ１を切断することができる。

本発明の活用例として、単極リードセンサは、回転型電動機を示したが、リニアーモータやリニアー搬送機、オートドアなど、多くの電気機器に活用できるものである。また、過電圧リードセンサは、高電圧電源に対しトランスレスで小容量機器を簡便に運転できる定電流装置などへの活用が期待できるものである。

第１の実施の形態を示す単極リードセンサを利用する電動機の全体の構造を示す縦断面図である。第１の実施の形態を示す単極リードセンサを示す断面図である。第１の実施の形態を示す単極リードセンサの出力回路を示す１実施例である。第２の実施の形態を示す感温リードセンサ全体の構造を示す縦断面図である。第３の実施の形態を示す過電圧リードセンサ全体の構造を示す縦断面図である。第３の実施の形態を示す過電圧リードセンサの別の１実施例の全体の構造を示す縦断面図である。第３の実施の形態を示す過電圧リードセンサ出力回路を示す１実施例である。第４，５の実施の形態を示す電気機械の固定子磁極と固定子巻線を示す横断面図である。第４，５の実施の形態を示す電気機械の回転子を示す横断面図である。第４，５の実施の形態を示す電気機械の固定子磁極と固定子巻線及び回転子を示す横断面図である。別の第４，５の実施の形態を示す電気機械の固定子磁極と固定子巻線及び回転子を示す横断面図である。第６の実施の形態を示す電気機械の全体構造を示す横断面図である。第６の実施の形態を示す電気機械の全体構造を示す縦断面図である。第７の実施の形態を示す電気機械の通電制御装置を示す回路図である。第８の実施の形態を示す電気機械の制御装置を示す回路図である。

符号の説明

１電動機
２固定子
３回転子
４，６４回転子永久磁石
５（５ａ，５ｂ，５ｃ）固定子巻線
６シャフト
７軸受
１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ），６２単極リードセンサ
１２２２，３２，４２ガラス管
１３（１３−１，１３−２）（２３−１，２３−２）（３３−１，３３−２）（４３−１，４３，２）リード片
１４２４，３４，４４，５４リード永久磁石
１５２５，３５，４５熱収縮チューブ
１６リード引き出し線
１７接点
１８コンパレータ
１９可変抵抗
２０，２１，２２，２３，２４，２５，固定子磁極
２１感温リードセンサ
２７感温磁性体
３１，４１，５１過電流リードセンサ
６０パイプポンプ
６１非磁性円筒体
６３ホールドマグネット
６４単極励磁コイル

Claims

磁性体のリード片をガラス管内に封入してなるリードスイッチのリード片の支点近傍のガラス管上に、該ガラス管の外径方向に磁化された永久磁石を設けてなることを特徴とする単極リードセンサ。
磁性体のリード片をガラス管内に封入してなるリードスイッチのリード片の支点近傍のガラス管上に、該ガラス管の外径方向に磁化した永久磁石を設け、且つ該永久磁石の近傍に感温磁性体を設けてなることを特徴とする感温リードセンサ。
磁性体のリード片をカラス管内に封入してなるリードスイッチのリード片の支点近傍のガラス管上に、前記ガラス管の外径方向に磁化した永久磁石を設け、且つ該永久磁石に減磁界または増磁界を付与する励磁コイルを設けてなることを特徴としる過電流リードセンサ。
複数磁極を有する回転子または移動子と、励磁コイルを有する固定子と、該励磁コイルへの通電電流を制御する半導体スイッチを具備してなる電気機械において、前記永久磁石の磁化方向が前記回転子または移動子の磁極に対向する如くして、請求項１記載の単極リードセンサを設け、該単極リードセンサの磁極位置検出信号により、前記半導体スイッチを制御する如くしたことを特徴とする電気機械。
前記固定子は磁極間にスロット開口部を有する集中巻き磁極とし、前記スロッド開口部に前記単極リードセンサを設けてなることを特徴とする請求項４記載の電気機械。
鉄心を有しないコアレス構造とした固定子と、２極の回転子とを具備する電気機械において、前記固定子には１相の励磁コイルを設けると共に、該励磁コイルに隣接して、前記回転子磁極面に対向する永久磁石を備えた前記単極リードセンサを設けてなることを特徴とする請求項４記載の電気機械。
請求項４記載の電気機械において、前記半導体スイッチはＦＥＴトランジスタとし、該トランジスタのゲートに正電圧を印加制御する上サイドトランジスタと、ゼロ電圧を印加制御する下サイドトランジスタとを具備し、請求項１記載の単極リードセンサにより、前記上下２つのトランジスタのベース電圧を制御する如くしたことを特徴とする請求項４記載の電気機械の通電制御装置。
請求項４記載の電気機械において、入力交流電圧のゼロクロス時刻から一定時間遅延したパルス信号を発生する遅延パルス発生回路と、請求項３記載の過電流リードセンサを具備し、前記遅延パルス発生回路のパルス信号をトリガとして閉接点状態とするサイリスタにより、前記過電流リードセンサの励磁コイルを駆動して、前記請求項１記載の単極リードセンサと共同して、前記半導体スイッチを導通せしめることを特徴とする請求項４記載電気機械の制御装置。