JPH01270759A - 多相対称単極性無整流子直流電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多相対称単極性無整流子直流電動機（ＭＵＬＴ
Ｉ−Ｐ）ＩＡＳＥ　ＳＹＭＭＥＴＲＩＣＡＬ　ＵＮＩＰ
ＯＬＡＲＢ／Ｌ　ＤＣＭＯＴＯＲＷＩＴＨＢＯＯ５ＴＩ
ＮＧ　ＭＡＧＮＥＴ　）を構成させるたメニ相別に駆動
回路部（ＥＬＥｃｒＢｏＮｒｃ　ＤＲＩＶＩＮＧ　（：
ＯＭＭ［ＩＤＡＴＯＲ）及び固定子の界磁極ユニットコ
イル部（ＥＸ（：ＴＴＥＤＣＯＩＬ　ＷＩＴ）Ｉ　ＢＯ
Ｏ５ＴＩＮＧ　ＭＡＧＮＥＴ）と回転子極（ＲＯＴＡＲ
Ｙ　ＭＡＣ：ＨＩＮＥ）および位置検出部（ＰＯＳＩＴ
−１０８ＳＥＭＳＯＲ）を有する各相を直流電源（Ｄ［
：　５ＩＩＰＬＹＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ）に並列接続し
て回転子の位置をセンサーが感知して駆動回路部に信号
を送ることにより、各相に直流電気の順次的電流を流れ
るようにして電磁化された界磁極ユニットの磁力と磁力
増幅用磁石の磁力との総和で積算された最大のエネルギ
により起動および回動できるようにした多相対称単極性
無整流子直流電動機に関するものである。

上記のように構成されて高い効率でトルクを非常に向上
させる電動機の構成を詳細に説明すれば次のとおりであ
る。

一番目に、回転子極と固定子部（本文では界磁極ユニッ
トと称する）の構成は表（Ｉ）のとおりである。

回転子極数ＰＲｘ４ｎ 界磁極ユニット数Ｐｓ＝６ｎ（ボオステエングマグネッ
ト（ｂｏｏｓｔｉｎｇ　Ｍａｇｎｅｔ）を含む）相の数
ｐ）Ｉ＝３ｎ　　ｎは１．２、Ｓ１−３．４　　・−・
−ｎの正数二番目、相の数（ｐＨ−３ｎ）と同一数の順
次的ブリッジ（ｂｒｉｄｇｅ）回路を直流電源へ並列に
連結接続され、 三番目、各相毎の位置検出感知センサーの付着と論理回
路、駆動回路界磁励磁コイルユニット等の閉回路および
回転子と位置検出板等を有するように構成させ、 四番目、回転子と位置検出板および位置検出センサーよ
り送出される位置信号により、稼動のときには３相であ
る場合２相１励磁の位相差で順次的一定方向電流で動作
するように構成され、五番目、第１図および第３図は本
発明の３槽６極の構成を示すものであって、基本的に固
定子（１０）と回転子（１１）に構成され、回転子（１
１）には４個の永久磁石からなる回転子磁極（１２）が
固定リング（１３）で固定するように配設させ、固定子
（１０）は６個の界磁極ユニット組合体（１４）に構成
され、各対向相の界磁極ユニット（１４）が一つの相を
構成して３相になる。

界磁極ユニット組合体（１４）は更に磁力増幅用磁石（
１５）と、その先端に界磁極ユニットコイル（１６）が
設けられた鉄心（１７）から構成され、鉄心（１７）内
には前方に向けられた界ｌ１ｆ１極ユニット（１８）が
挿入配設されている。

第３図に示すように回転子（１１）の回転軸（１９）に
はその−側端に回転子極ＦＪ（１２）の配列方向と同一
な４個の信号検出磁極（２０）が設けられ、これに近接
するハウジング（２１）の−側に信号検出ｌ１ｉｉ極（
１９）とは３°−５°程度傾斜した四個の信号検出感知
センサー（２２）が配設される。

第２図は６極３相の捲線状態を示すものであって、一定
方向の電流を通電することができるように捲線連結接続
したものであり、第３図は回転子極（１２）と界磁極ユ
ニット組合体（１４）の構成図でありて、対称単極の形
成で磁力増幅用磁石（１５）を密着させたことを示すも
のであり、第４図はモーターの位置検出板と位置感知セ
ンサーの配列形状を示すものであり、第５図は６極３相
基本構成電気回路図であって、回路動作は表（ＩＩ　）
に示した。

表（ＴＩ） 第６図は回転子の回転を固定子の原理構成により説明し
たものであり、図示した構成回路図により電動機の駆動
状態を説明すれば次の通りである。

各相は１個の位置感知センサーと１個のサイリスター（
Ｇ−Ｔ−０）およびセンサーより送出される入力信号に
よりそれぞれサイリスター（Ｇ・Ｔ−０）を開閉動作さ
せる補助回路と界磁励磁コイルユニットで構成し、便宜
上各相をＡ、Ｂ、Ｃ相に定め位置感知センサー（Ｓｌ）
はＡ相論理回路で、Ａ相駆動回路およびＡ相界磁極ユニ
ット励磁コイルでは回転子及び位置検出板で、位置感知
センサー（Ｓ２）はＢ和論理回路で、Ｂ相駆動回路及び
Ｂ相界磁極ユニット励磁コイルでは回転子および位置検
出板で、位置感知センサー（Ｓ、）はＣ相論理回路で、
Ｃ相駆動回路及びＣ相界磁極ユニット励磁コイルでは回
転子および位置検出板でそれぞれ独立させた閉回路を構
成し、３個の順次ブリッジ回路は直流電源へ並列に連結
し開閉動作するようにして各相の界磁極ユニット励磁コ
イルの電流方向を常に一定方向のみに流れるようにし各
界磁極ユニットコイルに電流の流れが中断することなく
通電させることにより界磁極ユニットが励磁されて磁力
増幅用磁石と順方向へ統一磁路を形成して界磁極ユニッ
トの磁力が増幅増大されるように構成し、回転子と位置
検出板及び位置感知センサー（Ｓｌ、　Ｓ２＋　５３）
の配列は第４図に示す如く、検出板の位置信号発生磁極
は回転子の磁石（磁極）が配列された同−位置および回
転子軸線上に有し、位置感知センサー（Ｓｌ、　Ｓ２、
Ｓ１−　ｈ）を感知する位置は各相間の機械角（２π／
ｐｌ−１＝１２０℃）の位相差を有するようにして回転
子が円滑に回転できるようにしたのである。

動作においては、上記の如き作動原理を適用する実施例
を例にして説明すると次の通りである。

回転子が回転のための信号発生は回転子を構成する対称
永久磁石の極数又は、これに対応する位置検出板を選択
することができ、位置検出感知センサーはホール（ＨＡ
ＬＬ）素子および光素子（ＰＨＯＴＯ５ＥＮＳＯＲ）を
使用することができるが、本発明ではホール素子の場合
を例にして説明する。

（１）回転子軸の一端に付着した位置信号を発生する位
置検出板を回転子極数と同極数を有する磁石Ｎ極の４個
極に形成させ、 （２）位置検出感知センサー（ＳＬ、　Ｓ２、Ｓ１−　
Ｓ３）は機械角（２π／ｐＨ＝１２０℃）が位相差Ａに
配列し、位置検出感知センサー（Ｓｌ、Ｓ２＋　５３１
をそれぞれの論理回路に連結する。

（３）電源をＯＮシて位置検出感知センサーを動作させ
るとセンサー（ＳＬ、　Ｓ２、Ｓ１−　Ｓ、）は位置検
出板で感知して得られた信号をそれぞれの論理回路へ送
ることになり回転位置方向を事前に入力された論理回路
は補助回路を通じてブリッジ回路を順次的にＯＮ又はＯ
ＦＦさせる。ブリッジ回路のサイリスター（Ｇ−Ｔ−Ｃ
）が信号を受けてＯＮすれば界磁極ユニット励磁コイル
に電流が流れ界磁極ユニットは励磁されると共に磁力増
幅用永久磁石（ＢＯＯＴＩＮＧＭＡＧＮＥＴ）　と順方
向へ統一磁路を形成して高密度の磁力が増幅され大きな
トルクを発生して電動機を駆動させることになる。した
がって起動した後には回転ごとに１２度（相の数×回転
子の極数）の界磁極ユニット励磁コイルを通電励磁させ
て円滑な回転をするのである。

本発明の構成は上述する如くであるが高い効率の出力増
大のために固定子の界磁極ユニット構成において第６図
を参照してより詳細にこれを説明すると、相互同一性質
の二極である対称子種（回転子種Ｎ１−磁力増幅用磁極
Ｎ２）間には反発力が作用するが、その対称極間に１個
の磁化され易い鉄心（界磁極ユニット）を挿入させると
両対称極（Ｎ＋−Ｎ２）は極間に挿入された鉄心の三極
磁化（Ｓ−Ｎ−３）による吸引力を発生して二極を相互
吸引することになり二極間に鉄心（界磁極ユニット）を
二対称極の成る一側の磁極（固定子の磁力増幅用永久磁
極と密着させて、両対称極間に有る鉄心（界磁極ユニッ
ト）に励磁コイルを巻線し、その励磁電流の方向を固定
子の磁力増幅用磁極との順方向に通電させれば、両対称
極間の界磁極ユニットが有する磁性の微粒子（ＳＰＩＮ
）の集合体は磁力増幅用磁極が保有したスピンの方向と
同一方向に配列整頓されたスピンの総和による合成磁力
で界磁極ユニットと磁力増幅用磁極（Ｎ２）は同一磁路
（Ｎ−３−Ｎ−３）を形成し、他方の対称極（回転極Ｎ
ｌ）を強力に反発することになる。したがって矢印方向
の回転トルクに回転子は駆動することになる。

このような基本的構成により非励磁時の固定子の界磁極
ユニットはＳ極磁性に回転子種（Ｎ、）を吸引し、反対
に励磁時にはＮ極磁性に回転子種（Ｎ１）を反発させて
各相（Ａ、Ｂ、Ｃ）は第４図の如く回転進角（θ＝＝３
°−５°）位置の地点に到達したとき各相の界磁極ユニ
ット励磁コイルが励磁されボースティングマグネットと
の積算された最大のエネルギでトルクを発生して順次的
工程に起動および回転をさせることになる。

上述したことを図表により整理すれば表（Ｉｌｌ）の通
りである。

本発明の効果においては、先ず界磁極ユニット励磁コイ
ルに流れる電力により磁化された界磁極ユニットの磁力
とボースティングマグネットとの磁力の総和が固定子の
各相の積算された最大のエネルギでモーターの効率を大
幅に向上させることであり、次には、表（Ｉｌｌ　）に
表示する如く非励磁のときにおいて回転子種（Ｎ１）に
より界磁極ユニットがＳ極６１１性に自然（自己励磁）
的三極磁化（Ｓ−Ｎ−３）で吸引力を発生させて効率を
なお一層向上させるし、その次には、回転子種の数と相
（ＰＨ）の数を表（Ｉ）の如く増加させると界磁極ユニ
ットの相互間の幅が狭くなるから制御区間が狭くなって
応答性が向上して回転力が円滑になる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明回転子極と固定子部の基本構成配列図、
第２図は本発明の三相の場合の巻線を示す状態図、第３
図は本発明の回転子と固定子部界１ｉｆｉ極ユニットの
構成図、第４図はモーターの位置検出板と位置感知セン
サーの配列を示す状態図、第５図は三相６極の基本回路
を示す構成図、第６図は回転子と固定子の相互動作の原
理を示す説明図、第７図は固定千部界１ｉｉｉ極ユニッ
トを詳細に示す構造図である。 Ｆ／６６゜ Ｆ／Ｇ、７゜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、モーターの回転子を対称単極永久磁石 （Ｎ＿１−Ｎ＿２、Ｓ＿１−Ｓ＿２）で構成し、回転子
   の極数（Ｐ＿Ｒ＝４ｎ）と同一な個数を有する磁極で形
   成される位置検出板を回転子軸の一端に、回転子極と同
   一方向位置に検出板磁極が位置するように装着し、モー
   ターを形成する相の数（Ｐ＿Ｈ＝３ｎ）と同一個数を有
   する位置検出感知センサーを各相に機械的位相差（２π
   ／ｐＨ）を有するように配列し、位置検出感知センサー
   より送出される信号を相別に駆動回路部に送り相別に独
   立された励磁コイルを界磁極鉄心に捲線して形成した界
   磁極片ユニットに磁力増幅用永久磁石を密着させて構成
   した固定子の対称単極界磁極ユニット（Ｎ＿１−Ｎ＿２
   、Ｓ＿１−Ｓ＿２）の励磁コイルへ正方向の電流を送れ
   ば電磁化による界磁極ユニットの磁力と磁力増幅用永久
   磁石の磁力との総和で積算された最大のエネルギで回転
   子を駆動させ効率が大幅に向上するように構成した多相
   対称単極性無整流子直流電動機。