JP2745407B2

JP2745407B2 - 直線的なトルク特性のリラクタンス型電動機

Info

Publication number: JP2745407B2
Application number: JP63164939A
Authority: JP
Inventors: 五紀伴
Original assignee: 株式会社セコー技研
Priority date: 1988-07-04
Filing date: 1988-07-04
Publication date: 1998-04-28
Anticipated expiration: 2013-04-28
Also published as: JPH0217890A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕一般の直流機より小型で高速高トルクの動力源として
使用されるものである。特に、トルク特性がトルクを指
定する電気信号に対して直線的に変化することが必要な
場合に利用されるものである。

〔従来の技術〕

公開された技術としては、特開昭61−161983号があ
る。

〔本発明が解決しようとしている課題〕

リラクタンス型の電動機は、高トルクであることは周
知である。しかし高速とならない欠点のあることも知ら
れている。

本件出願人による特願昭60−269520号に開示された技
術により、高トルクで高速とすることができる。

一般に直流機は、入力電流に比例して、直線的にトル
クが増大しているので、トルクの制御に好都合で、精度
の高いサーボ装置を作る場合等に有効である。

リラクタンス型の電動機は、上述したように、直流電
動機に比較して、速度と出力トルク特性はすぐれている
が、入力電流と出力トルクは、第１図（ａ）（ｂ）に示
すように、その初期において直線性が失なわれる問題点
となる課題がある。

〔課題を解決する為の手段〕

出力トルク即ち励磁コイルの通電電流を指定する基準
電圧源の電圧をＶとしたとき、Ｖが零から増大すると、
対応して励磁電流も増大して出力トルクが増大される
が、所定の電圧V₀までは、励磁電流の次乗にほぼ比例し
て出力トルクが増大し、V₀を越えると直線的に増大す
る。

出力トルクの全区間を直線的に増大せしめる為に、次
に手段が採用されている。

零からV₀までは、出力が非直線的に増大し、V₀を越え
るとＶに比例する出力の得られる第９図示の電気回路が
付加される。この電気回路の出力と位置検知信号を乗算
する乗算回路の出力即ち位置検知信号の高さを該電気回
路の出力に比例するように変更する。

乗算回路の出力に対応した励磁電流を各相の励磁コイ
ルに通電することにより目的が達成され、出力トルクは
全区間において通電電流に対して、直線的に増大する。

〔作用〕

出力トルクを指定する基準電圧がV₀を越えるとＶに対
応した通電されるので、電流対出力トルクは、直線的と
なり、V₀以下では、ROMに予め書き込まれたメモリを読
み出して、これに対応した通電となるので、電流対出力
トルクは、同じく直線的となる。

従って、出力トルクの全区間において、通電電流と出
力トルクの直線性が保持される作用がある。

又、出力トルクを指定する為の励磁電流の大きさを、
エネルギ損失のないインダクタンスによる制御を行なっ
て独立に処理している。従って、磁極の大きいインダク
タンスは出力トルクに有効に利用されている。通電巾を
電気角で180度内とし、設定された通電波形とする為
に、電源電圧を高くして、磁気エネルギを電源に還流し
て高速度とする為の目的を達成している。

以上の説明のように、電源電圧は、励磁電流と無関係
とした為に高い電源電圧を利用して、通電電流曲線の立
上りが急峻となり、又大きい蓄積磁気エネルギは、高い
電源電圧に急速に還流して、急速に放電できる。

又励磁コイルの通電区間は、電気角で180度以内とな
るようになっているので、上述した作用と併せて、高速
高トルクのリラクタンス型電動機のすぐれた特性を併せ
て保持している。

〔実施例〕

次に、第１図以下につき本発明による実施例の詳細の
説明する。各図面中の同一記号のものは同一部材なの
で、重複した説明は省略する。

第１図（ａ）は、周知の２相のリラクタンス型電動機
のトルク特性を示すものである。

第１図（ａ）において、よこ軸は、通電電流値で、た
て軸は出力トルクで、曲線2a,2bのようになる。曲線2b
の区間（ａ点までで、このときの出力トルクはｂであ
る。）は、電流のほぼ次乗に比例して増大し、ａ点をす
ぎると直線的に増大する。この理由については後述す
る。

第１図（ｂ）は、曲線2bの区間を拡大して示したもの
である。この区間の説明は後述する。

上述したトルク特性のリラクタンス型電動機の１つの
例として、２相のリラクタンス型電動機を、第２図以下
につき、次に説明する。

第３図，第４図示の記号8a,8b,9a,9bは、位置検知素
子となるコイルである。以降の角度表示はすべて電気角
で表示する。

コイル8a,8bは180度離間し、コイル9a,9bはコイル8a,
8bより、それぞれ90度離間している。

コイルは５ミリメートル径で100ターン位の空心のも
のである。

第２図に、コイル8a,8bより、位置検知信号を得る為
の装置が示されている。第２図において、コイル8a,8b,
抵抗15a,15bばブリッジ回路となっている。記号７は発
振回路で、その出力周波数は１〜５メガサイクル位とな
っている。

コイル8a,8bは空心コイルで、固定電機子側に固定さ
れ、第４図の突極1a,1b…に対向すると、渦流損失の為
に、そのインピーダンスが小さくなり、抵抗15a若しく
は抵抗15bの電圧降下が大きくなる。

コンデンサ12a,ダイオード11aよりなるローパスフイ
ルタにより平滑化された抵抗15aの電圧降下はオペアン
プ13の＋端子に入力される。

コンデンサ12b,ダイオード11bよりなるローパスフイ
ルタによる抵抗15bの出力は、オペアンプ13の−端子の
入力となっている。

オペアンプ13,13bはリニヤ増巾器となっているので、
端子13aの出力は次のようになる。

第６図のグラフにおいて、突極1bの両側に、コイル8
a,8bが対向していると、第２図の抵抗15a,15bの電圧降
下は等しいので、端子13aの出力はアースレベルとな
る。第６図の突極1bが矢印Ａ−１方向に移動すると、オ
ペアンプ13の＋端子の入力は減少し、−端子の入力が増
大するので、端子13aの出力はアースレベルに保持され
る。

オペアンプ13bの＋端子の入力は増大し、−端子の入
力は減少するので、端子13cの出力が増大する。

コイル8bが、突極1bに完全に対向すると、コイル8aは
突極1bより完全に離脱する。このときの端子13cの出力
が最大となり、その後は、この値を保持する。

コイル8bの中心が、突極1bの左端に対向するときに
は、コイル8aの中心は突極1aの右端に対向するので、端
子13cの出力はアースレベルとなる。次に、突極1aが、
矢印Ａ−１方向に移動すると、コイル8aは完全に突極1a
に対向するので、端子13aの出力は増大し、端子13cの出
力は、アースレベルに保持される。

以上の説明のように、回転子１が回転するに従って、
180度毎に端子13a,13cの出力は交替し、その出力は、第
６図の曲線24のようになる。

曲線24の両端の立上りと降下部は漸増，漸減するもの
であるが、この程度は、コイル8a,8bの径を変更するこ
とにより、自由に選択できる。

コイル8a,8bの対向する突極の代りに、回転子１及び
その突極と同形のアルミニユーム板を作り、回転子１と
同期回転せしめ、アルミニユーム板の突出部とコイル8
a,8bの面を対向せしめると、渦流損が増大するので、位
置検知信号の出力が大きくなる。又、このときに、突出
部のコイル面と対向する部分の形状を第６図の曲線22の
ように変形すると、オペアンプ13bの出力は、曲線22aの
ように非対称とすることができる。かかる位置検知信号
が必要な場合を次に説明する。

リラクタンス電動機の１相の出力トルクは、一般に左
右対称でないので、後述するように、位置検知信号を曲
線22aのように、非対称として、出力トルクを調整する
ことにより、リプルトルクの制御を行なうことができる
ものである。リラクタンス型の電動機は、次に述べる欠
点がある。

第１に、第１図（ａ）について説明したように、出力
トルクと通電電流の直線性が失なわれることである。

第２に、第７図のタイムチヤートの点線曲線29で示す
ように、突極が磁極に対向し始める初期はトルクが著し
く大きく、末期では小さくなる。従って合成トルクも大
きいリプルトルクを含む欠点がある。かかる欠点を除去
するには、次の手段によると有効である。

第５図は、突極1aと磁極16aとの間の磁気吸引力の発
生する状態を図示したものである。

突極1aの巾（図面の上下方向の巾）は、磁極16aの巾
より大きくされている。他の突極と磁極も同じ構成とさ
れているので、突極1aと磁極16aについて、その出力ト
ルクの説明をする。

突極1aを矢印Ａ−１方向に駆動するトルクは、矢印Ｊ
及び点線矢印で示す磁束である。この大きさは、突極1a
と磁極16aの対向面積が小さいとき即ち初期は大きく、
末期では小さくなる。従って出力トルクは非対称とな
る。例えば、第７図の曲線29のようになる。しかし矢印
K,Lで示す磁力線は、初期は少なく、末期が多くなるの
で、両者の対向の初期より末期の方がトルクが増大す
る。

従って、出力トルク曲線はほぼ対称形となり、第７図
の点線29aの曲線となる。

他の突極と磁極との間にも同じ手段が採用されている
ので、出力トルクも対称形となる。かかるトルク曲線
が、第７図のタイムチヤートで、曲線32a,32b,…として
示されている。又第６図で説明したように、位置検知信
号を曲線22aのようにして、この信号電圧に比例した励
磁電流とすると、曲線29（第７図）で示すトルク曲線を
対称形とすることができ、リプルトルクが減少される効
果がある。

第３に効率が劣化する欠点がある。励磁電流曲線は、
第７図において、曲線46のようになる。

通電の初期は、電機子コイルのインダクタンスにより
電流値は小さく、中央部は逆起電力により、更に小さく
なる。末期では、逆起電力が小さいので、急激に上昇
し、曲線46のようになる。この末期のピーク値は、起動
時の電流値と等しい。この区間では、出力トルクがない
ので、ジユール損失のみとなり、効率を大巾に減少せし
める欠点がある。曲線46は180度の巾となっているの
で、磁気エネルギは点線46aのように放電し、これが反
トルクとなるので更に効率が劣化する。

第４に、出力トルクを大きくすると、即ち突極と磁極
数を増加し、励磁電流を増加すると、回転速度が著しく
小さくなる欠点がある。

一般に、リラクタンス型の電動機では、出力トルクを
増大するには、後述する第３図の磁極と突極の数を増加
し、又両者の対向空隙を小さくすることが必要となる。
このときに回転数を所要値に保持すると、第３図の磁極
16a,16b,…に蓄積される磁気エネルギにより、電磁子電
流の立上り傾斜が相対的にゆるくなり、又通電が断たれ
ても、磁気エネルギによる放電電流が消滅する時間が相
対的に延長され、従って、大きい反トルクが発生する。

かかる事情により、電機子電流値のピーク値は小さく
なり、反トルクも発生するので、回転速度が小さい値と
なる。

上述した第１の欠点即ちトルク特性の直線性が失なわ
れる理由は、実測によると次の点にある。

第５図に示すように、出力トルクは矢印J,K,Lに示す
洩れ磁束によるものが大部分である。

洩れ磁束は、磁極16aと突極1aが磁気的に飽和すると
増大する。従って、初期の電流値（第１図（ａ）のａ点
より小さい区間）では、ほぼ次乗曲線となる。ａ点の電
流値が磁束の飽和する電流値である。ａ点を越えると洩
れ磁束が急増するので、出力トルクが直線的な特性とな
るものである。

第３図において、円環部16及び磁極16a,16b,…は、珪
素鋼板を積層固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。記号16の部分は磁
路となる磁心である。

磁極16a,16bには、励磁コイル17a,17bが捲着されてい
る。他の励磁コイルは省略されて図示していない。

外筐に設けた軸受には、回転軸８が回動自在に支持さ
れ、これに回転子１が固着されている。

回転子１の外周部には、突極1a,1b,…が設けられ、磁
極16a,16b,…と0.1ミリメートル位を空隙を介して対向
している。回転子１も、電機子16同じ手段により作られ
ている。

本実施例は、内転型であるが、外転型として構成する
ことができる。第３図の展開図が第４図に示されてい
る。

第４図において、突極は10個となり、等しい巾と等し
い離間角となっている。磁極16a,16b,…の巾は突極巾と
等しく、８個が等しいピッチで配設されている。

励磁コイル17b,17f,17c,17gが通電されると、突極1b,
1g,1c,1hが吸引されて、矢印Ａ−１方向に回転する。

90度回転すると、励磁コイル17b,17fの通電が停止さ
れ、励磁コイル17d,17hが通電されるので、突極1d,1iに
よるトルクが発生する。矢印18aは、図示の状態より90
度回転する励磁極性を示すもので磁極16b,16cはＮ極，
磁極16f,16gはＳ極となる。かかる極性の磁化は、磁束
の洩れによる反トルクを小さくする為である。

次の90度の回転即ち矢印18bの間では、各磁極は図示
のN,S極性となる。０の表示は無励磁のものを示してい
る。

次の90度の回転、その次の90度の回転は矢印18c,18d
の間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−１方向に
回転して２相の電動機となるものである。

上述した励磁コイルの通電制御の為の電気信号は位置
検知素子より得られるものである。本実施例では、コイ
ル8a,8b,9a,9bが使用されている。

上述した位置検知信号は、第２図の回路の端子13a,13
cより得られる。第２図のコイル8a,8bを9a,9bとして置
換えると、90度位相の異なる位置検知信号が得られる。
従って、位置検知信号は、第７図のタイムチヤートにお
いて、曲線25a,25b,…及び曲線26a,26b,…として示され
ている。両者の位相差は90度である。曲線27a,27b,…及
び曲線28a,28b,…は、曲線25a,25b,…及び曲線26a,26b,
…とそれぞれ180度の位相差がある。

曲線25a,25b,…と曲線27a,27b,…の位置検知信号によ
り、励磁コイル17c,17gと励磁コイル17a,17eを通電し、
曲線26a,26b,…と曲線28a,28b,…の位置検知信号によ
り、励磁コイル17b,17fと励磁コイル17d,17hを通電する
ことにより２相のリラクタンス電動機として回転トルク
が得られるものである。

次に励磁コイルの通電制御手段について説明する。

第10図において、励磁コイルA,Bは、第４図の励磁コ
イル17a,17e及び17c,17gをそれぞれ示し、２組の励磁コ
イルは、直列若しくは並列に接続されている。

励磁コイルA,Bの両端には、それぞれトランジスタ10
a,10c及び10b,10dが挿入されている。トランジスタ10a,
10b,10c,10d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68a,68bより供電が行なわれてい
る。

アンド回路65a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10a,10cが導通して、励磁コイルＡ
が通電される。アンド回路65b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10b,10dが導通して、
励磁コイルＢが通電される。

端子51a,51bには、第２図の端子13a,13cの出力がそれ
ぞれ入力されている。

本実施例においては、コイル8a,8b,9a,9bは、突極1a,
1b,…の側面に対向し、珪素鋼板の銅損，ヒステリシス
損により位置検知信号が得られている。前述したように
突極1a,1b,…と同形のアルミニユーム板を積層して、各
コイル面をこれに対向すると、よりSN比のよい電気信号
を得ることができる。

端子51a,51bの入力は、矩形波に、増巾回路64a,64bに
より整形されて、アンド回路65a,65bの入力となってい
る。

第10図（ａ）の端子58aより出力トルクを指定する電
圧が入力されている。従って、乗算回路58の出力は、第
２図の端子13a,13cの電気信号と相似し、しかも端子58a
の入力により高さの異なる電気信号となる。

オペアンプ57の＋端子には、第10図の抵抗70aの電圧
降下即ち励磁電流の検出電圧が入力されている。

第８図のタイムチヤートは、励磁コイルＡを流れる電
流曲線を示すものである。

第８図の点線曲線48は、第７図の位置検知信号25a
に、乗算回路58の端子58aの入力電圧を乗算したものを
示している。

第10図の反転回路55の入力はローレベルなので、アン
ド回路65aの入力がハイレベルとなっている。このと
き、端子51aに位置検知信号が入力されると、アンド回
路65aの上側の入力もハイレベルとなるので、その出力
がハイレベルとなり、トランジスタ10a,10cが導通す
る。

抵抗70aの電圧降下が、励磁コイルのインダクタンス
により漸増し、第８図の曲線49aに示すように励磁電流
が増大する。

オペアンプ57の＋端子の入力電圧が、−端子のそれ即
ち第８図の曲線48を越えると、オペアンプ59の出力はハ
イレベルに転化し、この信号の始端部の微分パルスが、
微分回路57aにより得られる。

この微分パルスにより、単安定回路56が付勢され、そ
の出力が短時間だけ、ハイレベルとなるので、反転回路
55の出力が対応する時間だけローレベルに転化して、ト
ランジスタ10a,10cを不導通とする。

従って、励磁コイルＡに蓄積された磁気エネルギは、
ダイオード67b,電源，抵抗70a,ダイオード67aを介して
放電され、この曲線が第８図で曲線49bとして示され
る。

電源を充電する形式となっているので、印加電圧を高
くすることにより、曲線49bは急速に降下する。又曲線4
9aの上昇も急速となる。短時間後に、単安定回路56の出
力はローレベルに復帰するので、アンド回路65aの出力
もハイレベルとなり、励磁コイルＡの通電が開始され、
この通電曲線が第８図で曲線49cとして示される。

上述した通電サイクルが繰返され、位置検知信号曲線
48の右端で通電が停止する。

通電曲線は、位置検知信号に相似した形となり、端子
58aの入力により通電電流を制御できる。

第８図の点線間の矢印47が、単安定回路56のハイレベ
ルとなる時間巾である。オペアンプ57は少しヒステリシ
ス特性を有するものがよい。この特性を利用すると、微
分回路57aを除去することができる。

全く同じ事情で、端子51bより入力される位置検知信
号により、トランジスタ10b,10dが制御されて、励磁コ
イルＢの通電が制御され、同形の通電曲線となる。端子
58aの入力によりその大きさを変更できることも同様で
ある。以上の説明より判るように、１相の電動機として
回転する。

第10図の励磁コイル，は、第４図の励磁コイル17
b,17f及び励磁コイル17d,17hをそれぞれ示すものであ
る。２組を励磁コイルは、直列若しくは並列に接続され
ている。

コイル9a,9bによる位置検知信号は、第７図の曲線26
a,26b,…及び曲線28a,28b,…となっている。

かかる位置検知信号は、第10図のアンド回路65a,65b,
乗算回路58,オペアンプ57等と全く同じ構成の電気回路
の端子51a,51bに対応するものに入力される。このとき
のアンド回路65a,65bに対応するアンド回路の上側の入
力信号が、第７図の曲線26a,26b,…及び曲線28a,28b,…
を矩形波に整形したものとなっている。かかる制御回路
のアンド回路65a,65bに対応する回路の出力を、端子69
a,69より入力せしめて、トランジスタ10e,10g,10f,10h
のオンオフを制御して、全く同様に励磁電流の制御を行
なうことができ、その作用効果も又同じである。

端子70cは、抵抗70bの電圧降下即ち励磁電流の検出端
子となり、又端子58aの電圧は共通に利用できる。

ダイオード67e,67f,…の作用も同じである。

従って、２相のリラクタンス型の電動機として回転子
１は回転するものである。

励磁コイルA,Bによるトルクは、第７図の曲線32a,32
b,…として、又励磁コイル，によるトルクは、曲線
33a,33b,…となり、合成トルクが出力トルクとなる。

本発明装置の特徴は次の点にある。

第１に、出力トルクは、端子58aの電圧により規制さ
れて、印加電圧に無関係である。印加電圧は、磁気エネ
ルギの急速な蓄積と放出に効果を挙げている。

リラクタンス型の電動機は、高トルクとすると、大き
い磁気エネルギの蓄積があるので、回転速度が著しく低
下する。しかし位置検知信号に相似した通電が強制的に
印加電圧を大きくすることにより出来るので、反トルク
の混入と、電流の立上りのおくれが除去される。

従って高速高トルクの電動機が得られ、有効な技術が
供与できる効果がある。

第２に、180度の通電の初期と末期は電流値が小さく
抑止されているので第７図の通電曲線46について前述し
た効率の低下が防止でき、一般の直流機と同等な効率の
得られる効果がある。

上述した理由により、前述した第2,第3,第４の欠点が
除去される。

本発明の要旨の第１の欠点の除去は、次に説明する手
段により除去される。

第１図（ｂ）において、曲線2a部は、出力トルクが直
線的に、通電電流に比例して増加する部分で、曲線2b部
は、通電電流のほぼ次乗に比例して出力トルクが増加す
る部分である。

理論的には、曲線2bは次乗曲線となる筈であるが、商
品化された電動機では若干異なることが事実である。

又曲線2aと2bの境界点（ａ点がその電流値、ｂ点がそ
の出力トルクを示している。）も、電動機の構成の差に
より移動する。この境界の電流値は、磁極が磁気的に飽
和した点であることは、実測により明らかである。

電流が零のときは、出力トルクも零で、電流が増大し
てｄ点になると、ｅ点即ちｈ点の出力トルクとなり、電
流が更に増大して、ｆ点,a点となると、出力トルクは、
それぞれｇ点及びｂ点の出力トルクとなる。直線2aを下
方に延長した曲線を2cとすると、2a,2cは直線となる。

前述した出力トルクを指定する電圧（第10図の端子58
aの入力電圧）を直線的に増加しないように制御する電
気回路を利用し、該電気回路の入力電圧（以降はＶと表
示する。）が直線的に増大したときに、端子58aの入力
電圧を非直線的に増大せしめることにより、出力トルク
は、基準電圧Ｖに正比例するものとすることができる。

例えば、Ｖは、ｉ点とｃ点の距離であるが、上述した
電気回路の出力即ち端子58aの入力電圧が０点とｄ点の
距離の電流値に対応するものとなるようにすればよい。
ｉ点のＶは零なので、電気回路の出力即ち端子58aの入
力電圧は零となるようにされる。

又ｇ点のＶは、ｉ点とｇ点の距離であるが、電気回路
の出力即ち端子58aの入力電圧は０点とｆ点の距離の電
流値に対するものとなるようにされる。

上述した関係を満足するように、端子58aの入力電圧
とｖを電気回路により変換することにより、基準電圧Ｖ
と出力トルクを直線的な比例関係とすることができる。

上述した電気回路の実施例を第９図につき説明する。
第９図において、端子61aより、出力トルクを指定する
基準電圧Ｖが入力され、端子58bの出力は、第10図の端
子58aに入力されている。

端子61aの入力は、トランジスタ52b,抵抗30bを介して
端子58bの出力となり、同時に又Ａ−Ｄ変換回路63a,ROM
（リードオンメモリ回路）63、Ｄ−Ａ変換回路63b,トラ
ンジスタ52a,抵抗30aを介して端子58bの出力となってい
る。

端子62aには、V₀の電圧が入力されている。V₀は第１
図（ｂ）のａ点の電圧で、トルク曲線が、次乗曲線2bか
ら直線部2aに転化する点の電流値に対応する端子58aの
入力電圧を示している。

端子61aの入力電圧ＶがV₀に達するまでは、オペアン
プ62の出力はローレベルとなっているので、トランジス
タ52bは不導通に、トランジスタ52aは導通している。

ＶがV₀を越えると、オペアンプ62の出力がハイレベル
となるので、トランジスタ52a,52bの導通、不導通が交
替される。

従って、Ｖ＞V₀のときには、トランジスタ52bを介す
る出力が端子58bより得られ、Ｖ＜V₀のときには、トラ
ンジスタ52aを介する出力が端子58bより得られる。

Ｖ＜V₀の場合を説明する。

このときに、端子61aの入力電圧（基準電圧）Ｖは、
Ａ−Ｄ変換回路63aにより、０からV₀まで、例えば100分
割され、それぞれの部分に対応するデシタル化された電
気信号が出力され、ROM63に入力される。

ROM63には、100番地のメモリがある。上述した100分
割されたデジタル化された電気信号は１〜100番地のメ
モリを読み出す為のものとなっている。

ROM63の１番地のメモリはＶ＝０に対応するもので、
Ｄ−Ａ変換回路63bの出力も零となっている。

100番地のメモリは、Ｖ＝V₀に対応するもので、Ｄ−
Ａ変換回路63bの出力はV₀となるようになっている。

可変抵抗30a,30bは、トランジスタ52aを介して読み出
された電気信号とトランジスタ52bを介するV₀の電気信
号を等しい値に調整する為のものである。

第１図（ｂ）のc,g点の番地をそれぞれ例えば15番
地、40番地とすると、ROM63より読み出されたメモリを
Ｄ−Ａ変換回路63bによりアナログ量に変換された電圧
は、第１図（ｂ）の０点とｄ点及び０点とｆ点の距離
（電流値）が得られる端子58b（第10図の端子58aに接続
されている。）の出力電圧となるように、ROM63の各番
地のメモリが書き込まれているものである。この書き込
みの信号は、実測のデータにより行なわれている。

以上の説明より判るように、端子61aの入力基準電圧
に正比例して、第１図（ｂ）の曲線2cに従って出力トル
クが増大し、ａ点を過ぎると、曲線2aに従って出力トル
クが増大するので本発明の目的が達成される。

第４図のコイル8a,8b,9a,9bを第３図に同一記号によ
り示すように、コイル面を突極1a,1b,…の回転面に対向
しても同じ作用がある。この場合には、突極の励磁磁束
により、電気ノイズが混入する欠点があるが、電動機を
偏平に構成できる利点がある。

〔効果〕

第１に、基準電圧に対するトルク特性が直線的とな
り、サーボ装置に利用して有効な手段を供与できる。

第２に、実施例の説明より理解されるように、回転速
度は印加電圧により、又出力トルクは、励磁電流により
独立に制御できるので、使用目的に応じて、高速，高ト
ルクのリラクタンス電動機を自由に設計することができ
る。従って直流電動機として利用して有効な手段を提供
できる。

特に、回転子が単なる珪素鋼板の積層体となるので、
細長型とすることができ、小さい慣性となるので有効で
ある。又回転子に高価な稀土属マグネットを使用しない
で、同等の出力トルクが得られる効果がある。

効果の第３は次の点にある。即ち高トルクとすると、
特にリラクタンス型の電動機では、励磁コイルのインダ
クタンスが大きくなり、反トルクを発生するので、低速
となる。これを防止して高速高トルクの特性を得る為
に、励磁コイルに蓄積された磁気エネルギを電源に急速
に還流して、励磁電流曲線を180度の巾の間にあるよう
に規制して目的を達成しているものである。

第４に、位置検知素子としてコイルを利用できるの
で、耐熱性があり、高出力の電動機とすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の通電電流と出力トルクのグラ
フ、第２図は、位置検知装置の電気回路図、第３図は、
本発明装置の構成の説明図、第４図は、本発明装置の磁
極と突極と励磁コイルの展開図、第５図は、出力トルク
曲線を対称形とする為の手段の説明図、第６図は、位置
検知信号曲線のグラフ、第７図は、位置検知信号、出力
トルク、励磁電流のタイムチヤート、第８図は、励磁電
流曲線のタイムチヤート、第９図は、励磁コイルの１部
の通電制御回路図、第10図は、同じく励磁コイルの他の
部分の通電制御回路図をそれぞれ示す。１……回転子、1a,1b,1c,……突極、8a,8b,9a,9b……コ
イル、A,B,，……励磁コイル、16……固定電機子、
８……回転軸、７……発振回路、13,13b,57,62……オペ
アンプ、16a,16b,……磁極、17a,17b,……励磁コイル、
22……突出部、24,25a,25b,…,26a,26b,…,27a,27b,…,
28a,28b,……位置検知信号、29,29a,32a,32b,…,33a,33
b,……トルク曲線、46,46a,49a,49b,……励磁電流曲
線、68a,68b……電源正負極、10a,10b,10c,10d……トラ
ンジスタ、64a,64b……矩形波成型回路、58……乗算回
路、2a,2b,2c……トルク曲線、63a……Ａ−Ｄ変換回
路、63b……Ｄ−Ａ変換回路、63……ROM、52a,52b……
トランジスタ、56……単安定回路、

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】リラクタンス型の電動機において、外筐に
設けた軸受により回動自在に支持された回転軸に中央部
が固定された回転子と、該回転子の回転面において、等
しい巾と等しいピッチで配設された複数個の磁性体突極
と、磁性体により作られ、外筐に固定された固定電機子
磁心と、僅かな空隙を介して突極に対向するとともに、
電機子磁心より突出して配設された複数相の磁極及びこ
れ等に捲着された複数相の励磁コイルと、回転子の突極
の位置を検知する位置検知素子の出力により、複数相の
位置検知信号が得られる位置検知装置と、複数相の位置
検知信号により、対応する複数相の励磁コイルの通電制
御を行なって、１方向の出力トルクを発生せしめる通電
制御回路と、出力トルク即ち励磁コイルの通電電流を指
定する基準電圧をＶとし、Ｖが零から増大したときに、
励磁コイルの通電電流のほぼ次乗に比例して出力トルク
が増大し、次に正比例して出力トルクが増大する境界の
電圧をV₀としたときに、V₀より小さい値のＶのときに
は、Ｖの値に対応して、Ｖ＝０からＶ＝V₀までの電圧を
ｎ（ｎは正整数）分割して読み出しの番地として、ROM
のメモリを読み出したものをアナログ量に変換して出力
するとともに、ＶがV₀を越えると出力が消滅してＶに正
比例する出力に転換される電気回路と、該電気回路の出
力と複数相の位置検知信号を乗算する乗算回路と、該乗
算回路の出力に対応した通電を各相の励磁コイルに行な
う通電制御回路と、基準電圧Ｖが、零のときは出力トル
クが零で、これより増大したときに出力トルクが直線状
となるように前記したROMの各番地のメモリを予め書き
込む手段とより構成されたことを特徴とする直線的なト
ルク特性のリラクタンス型電動機。