JPH02142386A

JPH02142386A - 正逆方向に回転できるリラクタンス型電動機

Info

Publication number: JPH02142386A
Application number: JP63293548A
Authority: JP
Inventors: Itsuki Ban; 伴　五紀
Original assignee: Secoh Giken Co Ltd
Current assignee: Secoh Giken Co Ltd
Priority date: 1988-11-22
Filing date: 1988-11-22
Publication date: 1990-05-31

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】〔産業上の利用分野〕従来周知の誘導電動機、半導体電動機（ブラシレスモー
タ）に代って使用できるものである。

特に、正逆回転が必要な場合に利用すると有効である。

例えば、サーボ電動機及び電動車の駆動電動機として利
用される。

〔従来の技術〕

リラクタンス型の電動機は、その出力トルクが大きいが
、低速度となり、又その他の欠点もあるので、実用化さ
れた例は少ない。

特に高速度の回転が要求される用途に使用された例は少
ない。

又、正逆転を行なう必要のある場合及び電磁制動が必要
な場合に使用された例はない。

〔本発明が解決しようとしている諌題〕第１に、電動機
用の電源となるフンバータ若しくはインバータは大型、
高価となる問題点となる課題がある。

又入力交流の電圧サイン波のピーク値のｉ部のみが通電
されるので１通電のオンオフ時に大きい電気ノイズを発
生する。

又供電する交流の電流はパルス的なものとなって、供電
側からみた場合に好ましい通電とはなっていない。電流
の変化は最少限とすることが好ましいものである。波高
値の高いパルス的な通電となっているので、これを平滑
化して直流電源とする平滑コンデンサの容量が著しく大
きくなり、大型高価となる。

第２の課題として、リラクタンス型の電動機は、一般の
整流子電動機のように相数を多くできない。これは、各
相の半導体回路の価格が高い為に実用性が失なわれるか
らである。

従って、各磁極の蓄積研気エネルギは大きくなり、その
放出と蓄積に時間がかかり、高トルクとなるが高速とな
らない問題点がある。

同じ問題点として、特に出力トルクの大きいリラクタン
ス型の電動機の場合には、電機子の磁極の数が多くなり
、又その硼路の空隙が小さいので、蓄積磁気エネルギが
大きく、上記した不都合は助長される。

高トルクとする程この問題は解決不能となるものである
。

第３の課題として、リラクタンス型の電動機は、回転子
にマグネットがないので、回転中に発電力がない。従っ
て、電磁制動力を得ることが不可能なので、電磁制動作
用が得られない。

又回生制動作用も得られない。

従って、サーボ電動機、電動車の駆動源として使用する
ことが困難となる問題点がある。

第参のｉ！題として、一般的手段によると、反コイルの
通電を開始し、通電中を電気角で１１０度より小さくし
ている。

従って、逆転モードに転化したときに、励磁コイルの通
電開始点がおくれ、通電の停止点もおくれるので、減ト
ルクと反トルクを発生して、正逆転時のトルク特性が変
化する不都合がある。

〔課題を解決する為の手段〕

述するように、単ｌの相の励磁コイルとして処理するこ
とができる。

従って、Ａ相を独立にチョッパ回路により処理して、設
定電流で駆動することができる。

従って、チョッパ回路は、ｌ系統のみでよい。

３相のリラクタンス型の電動機の場合も上述した事情は
同様で、第９図（４Ｊ　知で後述するようにＡ相、Ｂ相
のコ系統のチョッパ回路となる。

上述したチョッパ回路は、単一の相若しくはＡ相、Ｂ相
のそれぞれについて、励磁電流を検出回路で検出して、
励磁電流が設定値を越えたときから所定値まで降下する
区間だけ、直流電源より、Ａ相、８相に対する供電を停
止している。

第コの手段。

電動機の励ａ′ｒ４を流の制御を位置検知信号により行
なう慣用されている手段に付加して、前記したチョッパ
回路により、指定された励磁電流値とし、印加電圧と無
関係に励磁電流を基準電圧により制御する。印加電圧は
回転速度を上昇せしめる為に利用されている。

第３の手段。

交流電源の電圧のピーク値のシコ以下の電圧によって前
記した励磁電流値が得られるように交流電源の電圧を選
択する。

巾の通電制御を行なう場合に、励磁コイルに蓄積された
磁気エネルギを、その末端で電源に環流して、急速に消
滅せしめて、反トルクの発生を防止するとともに、蓄積
磁気エネルギにより、次段の励磁コイルの通電の立上り
を急速として、減トルクの発生を防止する。

この為に、単／の相の場合、Ａ相、／Ｊ相の場合に、各
励磁コイルを通電する為の位置検知信号は、重畳するこ
となく、連続したものが使用される。

従って高速度の電動機とすることができる。

第５の手段。

Ａ相の電動機の場合には、位置検知信号を電気角で９０
度の巾とされ、互いに連続して、重畳することのない電
気信号とする。

３相の電動機の場合には、位置検知信号は。

電気角で１２０度の巾とされ、互いに連続して、重畳す
ることのないＡ相の位置検知信号ならびに、同じ構成で
、Ａ相より電気角で６０度だけ位相差のあるＢ相の位置
検知信号が使用される。

位置検知素子の固定位置を調整して、Ａ相の電動機の場
合には、励磁コイルの通電の開始点を突極が磁極に電気
角でほぼ轄度侵入した点とし、Ａ相の電動機の場合には
、励磁コイルの通電の開始点を突極が磁極に電気角でほ
ぼ、７０度侵入した点とする。

第６の手段。

正転モードを逆転モードに転換したときに、チョッパ回
路による通電の停止時の励磁コイルの蓄積磁気エネルギ
による放電電圧と励磁コイルの鎖交６束量の減少による
起電力の加算された電圧を発生せしめ、この電圧による
通電を制御して、回生制動を行なう。

又必要あれば、上記した逆転モードのときに、基準電圧
（励磁電流をチョッパ回路により指定する電圧）を回転
速度に比例した電圧に切換えると、回生制動を行なうと
ともに自動的に所定時開後に停止せしめることができる
。

〔作用〕

チョッパ回路により、負荷に対応した励磁電流値となる
ように制御されているので、電動機の印加電圧が、設定
値を越えていれば、印加電圧に無関係に電機子電流は負
荷に対応する設定値に保持される。従って、交流の雷、
圧のピーク値を前記した設定値が得られる電圧のコ倍以
上のものとすることにより、励磁電流の通電に寄与する
電圧の巾は、半サイクルの全巾のり３位となる。

従って、供電交流側の通電中が広くなり１周知のコンバ
ータのように電圧のピーク値の近傍のみのパルス的通電
が避けられ、機械的、電気的なノイズの発生が防止され
る。従って直流電源の構成が簡素化され、第１の課題が
解決される作用がある。

第ｑの手段により、第コの課題が解決される作用がある
。即ち、位置検知信号のある区間では、チョッパ制御に
より、励磁電流を設定値に保持し、その末端でのみ、励
磁コイルの蓄積磁気エネルギを急速に消滅せしめている
ので、反トルクの発生が防止され、又始端部でも高い印
加電圧により急速に通電電流を増大せしめている。

従って、高速高トルクの電動機を効率良く構成すること
ができる。

位置検知信号は、重畳することなく、シかも連続してい
るので、磁極の蓄積磁気エネルギは、次に励磁される磁
極の蓄積すべき磁気エネルギに転化することができる。

又この転化は急速に行なわれるので、減トルクと反トル
クの発生が抑止される。従って、高、連化と高効率化さ
れる作用がある。

第ｊ、第６の手段により、正転モードの運転中に逆転モ
ードに転換することにより１回生制動を行なうことがで
きるので、Ｍ３，第４の課題を解決できる作用がある。

（実施例〕第１図以降について本発明の詳細な説明する。各図面の
同一記号のものは同一部材なので、その重複した説明は
省略する。

第１図は、本発明が適用される３相のリラクタンス型電
動機の７例で、その回転子の突極と固定電機子の磁極と
励磁コイルの構成を示す平面図である。以降の角度表示
はすべて電気角とする。

第１図において、記号Ｉは回転子で、その突極ｌ［相］
、ｌｂ　　・・・の巾は／１０度、それぞれは３６０度
の位相差で等しいピッチで配設されている。

回転子ｌは、珪素鋼板を積層した周知の手段により作ら
れている。記号５は回転軸である。

固゛定電機子／乙には、磁極／６喀、　／Ａ　ｂ　、　
／６　ｅ／６　ｄ　、　／Ａ　ｇ　、　ｉｂ　ｆが、そ
れ等の巾が１１０度で、等しいｐ１１間隔で配設されて
いる。突極と磁極の巾はｉｔｏ度で等しくされている。

突極数は７個。

磁極数は６個である。

第３図（りは、第１図のリラクタンス型３相電動機の展
開図である。

第３図（りのコイル１０＠、１０６，１０ｅは、突極／
＠、　ｉｂ　　・・・の位置を検出する為の位置検知素
子で、図示の位置で固定電機子／６の側に固定され、コ
イル面は、突極／＠　　１ｂ　　・・・の側面に空隙を
介して対向している。

コイル１０　ａ　、　１０　ｂ　、　１０　ｅは１２０
Ｉｔ離間している。

コイルはＳミリメートル径で１００ターン位の空心のも
のである。

第参図（＠）　Ｋ　、コイル１０　＠、　１０　ｂ　、
　１０　ｅより。

位置検知信号を得る為の装置が示されている。

第４図（すにおいて、コイル１０　ｍ　、　抵抗ｌｓ　
＠／３ｂ、／！ｅはブリッジ回路となり、コイルｉｏ　
ｇが突極／４１．／６．・・・に対向していないときＫ
は平衡するように調整されている。

従って、ダイオード／）番、コンデンサノコ醪ならびに
ダイオードｉｉ　ｂ　　コンデンサｌＪ　ｂよりなるロ
ーパスフイ・ルタの出力は等しり、オペアンプ１３の出
力はローレベルとなる。

記号ＩＯは発振器でｌメガサイクル位の発振が行なわれ
ている。コイルｌＯ６が突極１ｍ　　ｉｂ・・・に対向
すると、鉄損（渦流損とヒステリシス損）九より、イン
ピーダンスが減少するので、抵抗／Ｓ＠の電圧降下が大
きくなり、オペアンプ／３の出力はノ・イレペルとなる
。

ブロック回路ｉｔの入力は、第ｉｉ図（叫のタイムチャ
ートの曲線ａ　鴫、ａＡ　　・・・となり１反転回路１
３＠を介する入力は、曲線ム曝、ムｂ、・・・となる。

第参図（勾のブロック回路／４（＠　、　／４’　Ａは
、それぞれコイルｉｏ　ｂ　、　ｌｏ　ｅを含む上述し
たブリッジ回路と同じ構成のものを示すものである。

発振器ｔＯＳｔ共通に利用することができる。

プロツク回路揮酪の出力及び反転回路／３　ｂの出力は
、ブロック回路／１に入力され、それらの出力信号は、
第ｉｉ図＜６）のタイムチャートにおいて、曲線コア　
藝、　２７　ｂ　　・・・８曲線コｓ　、　Ｈｂ　、・
・・として示される。

ブロック回路ｌｔｂの出力及び反転回路／Ｊ　ｅの出力
は、ブロック回路／ＩＫ入力され、それらの出力信号は
、第１／図（勾において、曲線コ９曝。

コ９ｂ　・・・１曲線、７０　ｍ　、　、？／）　ｂ　
　・・・とじて示される。

曲線ａ　ｇ　、　ａ　ｂ　　・・・に対して、曲線２７
＠、コクｂ　・・・は位相が１１０度お（れ、曲線コア
４．コ？６・・・に対して１曲線２９＠、コ９６　　・
・・は位相がｈＷ度おくれている。

ブロック回路７ｇは、Ｊ相Ｙ型の半導体電動機の制御回
路に慣用されている回路で、上述した位置検知信号の入
力により端子ｙｔ＠ｌｔｂ　　・・・Ｉｌ　ｆよりｈＷ
度の巾の矩形波の電気信号が得られる論理回路である。

端子／１港、　Ｉｌ　ｂ　、　Ｉｌ　ｅの出力は、第１
／図（＠）において、それぞれ曲線ｙｉ　ａ　、　、ｙ
ｔ　ｂ　　・・・９曲線３λａ　、　ＪＪ　ｂ　、・・
・１曲線３３虐、３３ｂ　・・・として示されている。

端子ｎ　ｄ　、　ｔｔ　ｅ　、　ｉｔ　ｆの出力は、第
１／図（りにおいて、それぞれ曲線３４１４　、　Ｊｌ
ｂ・・・９曲線３！ｒ　＠　、　３３　ｂ　　・・・８
曲線３４　ｃｓ　、　３４　ｂ　、・・・として示され
ている。

端子ｉｔ　＠と１ｇ　（ｔの出力信号、端子ｉｉｒ　ｂ
と７ｇ４の出力信号、端子／ｌ　ｅとｎ　ｆの出力信号
の位相差はｉｔｏ度である。

又端子ｌざ＊　、　Ｉｌ　ｂ　、　１ｔ　ｅの出力信号
は、順次に１２０度おくれ、端子ｎ　ｄ　、　ｌｔ　ｇ
　、　ｔｔ　ｆの出力信号も同じく順次に１００度おく
れでいる。コイル１０　＠　、　１０　ｂ　、　１０　
ｅの対向する突極１４　ｌｂ。

・・・の代りに、第１図の回転子ｌと同期回転する同じ
形状のアルミニューム板を用いても同じ効果がある。

リラクタンス型の電動機は、次に述べる一般的な欠点が
ある。

第１に、出力トルクとは無関係な磁極と突極間の磁気吸
引力が大きいので機械振動を誘発するーこれを防止する為に、一般に同相で励磁される磁極を、
回転軸に関し対称の位置忙コ個／ｍ配設して、上記した
磁気吸引力をバランスしている。　　　　　　　　　　
　　　　　　　　・・第コに、第１／図（＠）のタイム
チャートの点線曲線値で示すように、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り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。

即ち突極と磁極の対向面の回転軸の方向の巾を異ならし
める手段とする。かかる手段忙より対向面の洩れ６束に
より、出力トルク曲線は第１／図（りの曲線４１コＳの
ように平坦となる。第６図は、突極／ＩＩと磁極／６−
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ｌ＠の巾（図面の上下方向の巾）は、磁極７番畳の
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ｌ＠と磁極ｌＡ＠について、その
出力トルクの説明をする。

突極ｌ＠を矢印Ａ方向に駆動するトルクは、矢印Ｐ及び
点線矢印Ｇで示す磁束である。この大きさは、突極／ａ
と磁極／Ａ　４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１／図（勾の曲線ｑ２のようになる。しかし矢印Ｈ９
Ｊで示すＳ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１／図（４）の点線ｑコ１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。

第３に効率が劣化する欠点がある。励磁電流曲線は、第
１１図（ロ）において、曲線４１４のようになにより電
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ｌＩ６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、ジュール損失のみと
なり、効率を大巾に減少せしめる欠点がある。曲＃４’
Ａは１１０度の巾ζなっているので、磁気エネルギは点
線４Ｉ６＠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。

第ダに、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、第７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２図の磁極／Ａ　４　
、　／Ａ　ｂ　、・・・と突極／４　１６　　・・・に
蓄積される磁気エネルギにより、励磁電流の立上り傾斜
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、励磁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１回転速度が小さい値となる
。

１回転する間に、１つの磁極に出入する磁気エネルギ回
数は、周知の３相Ｙ型の直流電動機に比較して著しく多
（なることも、リラクタンス型の電動機の回転速度が低
下する原因となっている。

第Ｓに、界磁マグネットがないので、減速若しくは停止
せしめる為の電流制動を行なうことが不可能となり、又
、回生制動もできない欠点がある。従って、サーボ電動
機、電動車用の駆動電動機として使用することができな
い。

本発明装置によれば、上述した諸欠点が除去され、簡素
な励磁；イルの通電制御回路により目的が達成される特
徴がある。

第１図及び第３図（＠）の展開図において、円環部１６
及び磁極ｉｂ　＠、　／Ａ　ｂ　　・・・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
ＵＫ固定されて電機子となる。記号１６の部分はａ路と
なる磁心である。記号１６及び記号／６１　、　／＆　
ｂ　　・・・を電機子と呼称する。

突極は７個となり、等しい巾と等しい離間角となってい
る。磁極／Ａ　ＩＫ　、　／６ｂ　、・・・の巾は突極
中と等しく、６個が等しいピッチで配設されている。

励磁コイル／’７　ｂ　、　／’）　ｅが通電されると
、突極１ｂ、１ｅが吸引されて、矢印Ａ方向に回転する
。

、７０度回転すると、励磁コイル／７　Ａの通電が停止
され、励磁コイル／７ｄが通電されるので、突ｗＬ／　
ｄＫよるトルクが発生する。

回転子ｌが６０度回転する毎に、励磁コイルの通電モー
ドが変更され、磁極の励磁極性は、磁極ｌｂ　ｂ　（／
Ｖ極）、ｔｈｅ（Ｓ極）→磁極／ｈｅ（Ｓ極）、ｚａｄ
（／Ｖ極）→磁極ｔ４ｄ（Ｎ極）　、　／Ａ　ｄ（Ｓ極
）→磁極ｔｂ　ｇ　（Ｓ極）、／ＡｆＣＮ極）→磁極／
Ａ／（／Ｖ極）　、／４　ａ　（Ｓ極）→とサイクリッ
クに交替されて、矢印Ａ方向に回転子／が駆動される３
相のリラクタンス型電動機となる。

励磁される一個の磁極が常に異極となっている為に、非
動Ｓ磁極を通る洩れ磁束は互いに反対方向となり、反ト
ルクの発生が防止される。

上述した洩れ磁束を更に小さくする為には、第１の相の
磁極／Ｌ６を２個ノ組とし、それぞれを電機子コイルの
通電により％Ｎ　Ｓｓ極に励磁する。それぞれの２個の
磁極による洩れ磁束は、他の磁極において打消されて消
滅し℃、洩れ磁束が無くなる。

他の磁極／ｌ、　ｂ　、　／Ａ　ｅ　　−・・、／６ｆ
も、それぞれ−組の構成となり、Ｎ、Ｓ極に励磁される
一個１組の磁極となる。効果も同様で洩れ磁束が消滅す
る。この場合の突極／４１ｂ　　・・・の数は。

１１個となる。

次に、本発明の適用されるコ相のりラクタン７４６　　
・・・は、珪素鋼板を積層化する周知の手段により作ら
れ１図示しない外筐に固定されて電機子となる。記号１
６０部分は磁路となる磁心である。

磁極７４　ｍ　、　１６　ｂ　　・・・忙は、励磁コイ
Ａ／　／７　＠／りｂ　・・・が捲着されている。

回転子ｌの外周部には、突極／畢、／ｂ　　・・・が設
けられ、磁極／６　＠　、　／Ａ　ｂ　　・・・と０．
７〜０．２４９メートル位を空隙を介して対向している
。

回転子ｌも、電機子１６と同じ手段により作られている
。

突極り１０個となり、等しい離間角となっている。磁極
ｔｂ＠ｔｂｂ　　・・・の巾は突極中と等しく、を個が
等しいピッチで配設されている。

励磁コイル／？　ｂ　、　／りｆ　、　／７　ｑ　、　
／７　ｇが通電されると、突極ｔｂ　　ｔｇ、ｉｅ、／
Ａが吸引されて、矢印Ａ方向に回転する。

１０度回転すると、励磁コイル／７　ｂ　、　／７　ｆ
の通電が停止され、励磁；イルｔｑｄ、ｉｔｈが通電さ
れるのでζ突極ｔｄ、／ｉによるトルクが発生する。磁
極／６　ｈ　、　／Ａ　ｅはＮ極、Ｓ極ｔｂ　ｆ　、　
ｔｂ　ｙ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度の回転では、磁極／ｌ、ｌ？　、　１６　（
Ｌと１６！。

／Ａ　Ａは図示のＮＳ極性となる。

次の９０度の回転、その次の９０度の回転では各磁極は
、順次に図示の極性に磁化される。

上述した励磁により１回転子ｌは、矢印Ａ方向に回転し
てコ相の電動機となるものである。

各磁極間の巾は、突極中の／、１倍となっている。

又励磁コイルを装着する空間が、大きくなっているので
、太い電線を利用することができ。

銅損を減少して効率を上昇せしめる効果がある。

リラクタンス型の電動機は、界研マグネットがないので
、その磁束分まで磁極による発生ω束を大きくする必要
がある。従って、磁極間の空間の大きいことは重要な意
味を有するものでのこの種のものより多い。従って、各
磁極に励磁により蓄積された磁気エネルギの放電により
反トルクを発生し、出力トルクは大きくなるが。

回転速度が低下して問題点が残り、実用化できなくなる
。しかし、本発明の手段によると、上述した不都合が除
去され、出力トルクが増大する効果のみが付加される。

その詳細については後述する。

第９図（句において、励磁コイルに、Ｌは、第３図（ｅ
）の励磁コイル／７　＠　、　／？−及び／？　ｂ　、
　／？　ｆをそれぞれ示し、−個の励磁コイルは、直列
若しくは並列に接続されている。

いる。

トランジスター＠　、　ｕ　ｂ　、　ＪＪ　ｆｆ　、　
ｕ　ｄは、半導体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。

直流電源正負端子コ曝　コｂより供電が行なわれている
。

端子ｕ／　＠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ｗ　＠、ｗｈが導通して、励磁コイルＫ
が通電される。端子４４１　ｂよりハイレベルの電気信
号が入力されると、トランジスタコ２０．ｎ（Ｌが導通
して、励磁コイルＬが通電される。

第を図（つのコイル１０ｄ、１０ａは、前述したコイル
１０α、　１０　ｂ　、　／θＣと同じ構成のもので、
突極１ｍ、／ｂ　　・・・の側面に対向し℃、位置検知
信号を得る為のものである。

次に、端子ｑ／＠ｔｌ／ｂ、・・・より入力される位置
検知信号を得る手段について説明する。

第９図（ｅ）において、コイル／Ｑ　ｄ　、　１０　＃
は、第３図（りの位置で、固定電機子ｌ乙に固定されて
いる。記号１０は、周波数がｌメガサイクル位の発振器
である。

コイル１０（ｔ、１０８、抵抗ｉｑ藝、　／？　ｂ　、
　／？　／’／？ｄは、ブリッジ回路となり、コイル１
０　ｄｌｏ　ｔが、突極ｔｓ、ｔｂ、・・・に対向した
ときに、ブリッジ回路は平衡して、オペアンプＸＯＳ２
４１６の一つの入力は等しくなる。

上述した入力は、ダイオードにより整流されて直流化さ
れる。第ダ図（旬に示した平滑用のコンデンサｌ−ｇ　
、　／２　ｂを付加すると、整流は完全となるが、必ず
しも必要なものではない。コンデンサを除去すると集積
回路化するときに有効な手段となる。

コイル／θｄによるオペアンプ２４ＬｅＬの出力は、反
転回路／３９．ｌＪｈにより２回反転され、アンド回路
ＵＯＳ、ダＯｂの入力となっている。この入力信号は矩
形波となり、第１１図（句のタイムチャートで、曲線り
ＯｅＬ　、　！Ｉ：ＯＡ　　・・・として示される。

オペアンプ２４１ｂの出力は、コイル／θｅによる位置
検知信号で、コ個の反転回路を介して、アンド回路ｅｏ
ｂｙθＯに入力されている。この入力信号は、第１１図
（勾で曲線ｓｉα、　ｓ／ｂ　　・・・として示されて
いる。

コイル１０ｄ、ＩＯ＃は、（／ｌＯ＋９０）変能間して
いる。従って、曲線５０α、　！Ｏｂ　、・・・と曲線
ｒｔ　ａ　、　ｘｉ　ｂ、、・・・との位相差は９０度
となる。

反転回路／３ｊｉ、／、３にとの間の出力（アンド回路
ダ□ｅ、１ｌＯｄの下側の入力）は、曲線髭４゜３２　
ｂ　　・・・となる。

アンド回路ｒｉｏ　＊の下側の人力と、アンド回路ｕｏ
　ｃｌの上側の入力は、曲線！；３　＠　、　５ｊ　ｂ
　、・・・となる。

アンド回路ＱＯＣの端子すｇｌの出力は、曲線！０＠、
夕Ｑｂ、・・・と曲線！Ｊ　＠　、り３ｂ　・・・の重
畳する部分のみとなるので、第１１図（ｂ）の曲線３４
１ａ　。

５４１ｂ　　・・・となり、　１０度の巾でＪｌ、０変
能間している。

アンド回路蓼ｏｈ、ｕＯｅ、’ｌ０ｃＬの出力端子ｑｇ
　ｂｑに０．何ｄの出力信号は、同様な理由で、第１／
図Ｃｂ）の曲線Ｈ４、３，ｇ　ｂ　　＋ｍ＋０曲線ｇ６
　ｇ　、　見ｂ・・・１曲線３７ｇ、Ｓ７ｂ　　・・・
となる。

第ψ図（−）の反転回路ｉ、ｙｇ、ｉ、ｙｈを２個使用
す使用されるものである。その詳細を次に説明する。

第り図Ｃｂ）のブロック回路Ｂ、Ｃは、励磁コイルＭ（
励磁コイル／７　ｏ　、　／７ダの直列若しくは並列回
路）及び励磁コイルＮ（励磁コイル１ｑｔｔ／７　Ａの
直列若しくは並列回路）の通電制御をする為の回路で、
励磁コイルにのものと同じ構成となっている。

第９図（ｂ）の端子ｕ／　＠　、　ｕ／　ｂ　、　４！
／　ｅ　、　！／　ｄに入力される位置検知信号は、第
１／図（ｂ）の曲線タダ４ｓｑ　ｈ　　・・・及びその
下段の曲線の電気信号となっている。

一トに、曲線５１Ｉ＠　、タ５１１．昼場、！り曝とし
て示されている。曲線Ｓダ１の電気信号が、端子ｑｌ＠
に入力されると、励磁コイルＫが通電され１点線３１１
　＠　Ｋ示すように励磁電流が流れる。

曲線タリ曝の末端で、トランジスタｎ導、ｎｂが不導通
に転化するので、励磁コイルｆＫ蓄積された磁気エネル
ギは１点線のように放電される。この放電電流の区間が
長り４１Ｓ度を越えると反トルクとなる。

又、次に端子ｑｉ　ｂに曲線ＳＳ　ａの電気信号が入力
されるので、励磁コイルＬが通電される。この上昇する
電流の立上りがおくれると減トルクとなる。

上述したように、降下部と立上り部の区間の時間が長い
と５反トルクと減トルクを発生する不都合がある。

本実施例では、トランジスタｎ　ａ　、　２．２　ｂが
不導通になったときに、ダイオード２Ｊｂ、抵抗ｐｏ。

ダイオードｎ＠を介して、直流電源正負端子コｅｘ　　
２ｂより、電源に磁気エネルギを還流するように構成さ
れている。上記した磁気エネルギは、励磁コイルＫに蓄
積された磁気エネルギである。コンデンサｌりは必ずし
も必要なものではないが、磁気エネルギを充電する為と
、交流電源を整流して直流電源とする場合の平滑作用の
為のものである。従つ℃通電の末期の降下が急速となる
。

このときに、同時に、トランジスタｎｅ２．１ｄは、端
子ダｉｂの入力があるので導通し、励磁コイルＬの通電
が開始される。

従って、励磁コイルにの磁気エネルギは、励磁コイルＬ
の磁気エネルギに転化されて、励磁コイルＬの通電の立
上りは急速となり、減トルクの発生が抑止される。

通電の降下部の巾と立上りの巾をはぼ等しくなるよう１
に、電源電圧を調整することにより。

出力トルクのりプル分を減少することができる。

降下部の巾はＩｎ度以内となるようＫすることにより、
反トルクは消滅する。

高速度となると１曲線ｓｌＩ＠、　ｓｒ　ａ　、　−・
・の巾が小さくなるので、高速度とする為には、端子２
ａ　　２ｂの電圧を高くする必要がある。

後述するように、印加電圧を高くしても、励磁電流は増
加することなく、回転速度の効率の良い上昇手段が得ら
れる作用がある。

曲線見ｇ、５７＠の電気信号が、第を図（ｂ）の４子ｒ
４／ｅＵｄに入力された場合の励磁コイルＭ。

Ｎの通電時においても、励磁電流（点線５ＳＣ３１ｄで
示す）の立上りと降下部の区間が、同様に小さくされて
、反トルクと減トルクの発生が抑止されるものである。

各励磁コイルの通電区間が９０度なので、第３図（Ｃ）
のコイル／θｄ、／θ−の位置を調整して、最大トルク
の発生する区間とすることにより、効率を上昇せしめる
ことができる効果がある。

この為（、突極が磁極に侵入し始めた点より、り、ヤ度
侵入したときに、励磁コイルが通電されるように前記し
たコイル１０ｄ、／θＧの位置調整が行なわれる。

又上述した手段は、正逆転を行なう場合にも必要となる
が、これＫついては後述する。

又第２図（句の通電制御回路は、周知の２相のリラクタ
ンス型の電動機の通電制御回路より簡素化される特徴が
ある。これは、位置検知信号曲線Ｓダａ　、　３３４．
・・・が連続している為である。

曲線！’Ｉ　４　、　！３　Ｇ　、・・・の境界部（第
７θ図で太線で示されている。）に空隙があると、起動
時に励磁電流が通電されなく、起動が不安定となる。

かかる空隙を消滅する手段が、第弘図（ｅ）について前
述した反転回路７３ダ、ｉ３ｈである。

コイル／θｄ　、　１０−の径が有限の大きさなので、
オペアンプ２Ｑ　曝、　Ｊ４１　ｂの出力信号の立上り
と降下部に傾斜が発生し、この為に反転回路１３ダ。

／、？　Ａがないと、位置検知信号の矩形波の出力を論
理処理をしたときに、曲線並曝、タタ６　・・・の上述
した欠点を除去することができるものである。

第９図（ｈ）のオペアンプ４！ａ　＠、絶対値回路すｌ
（抵抗Ｉ１０の電圧降下を整流する回路）、アンド回路
Ｂ；　＠、　／ｊ　ｂ等は、チョッパ回路となるもので
、次にその説明をする。

端子ｕ／　ＩＩ　４Ｃ入力される位置検知信号曲線Ｓダ
６が拡大されて、第１０図の上から３段目に同一記号で
示されている。

点８３１６部は、励磁コイルにの励磁電流の立上り部で
ある。

励磁電流が増大して、抵抗ｒｉｏの電圧降下即ち絶対値
回路９１の出力がオペアンブリ６４の子端子の電圧即ち
基準電圧源ｑ乙の電圧を越えると、オペアンブリ６４の
出力がローレベルとなり、アンド回路／！　ＣＬの出力
もローレベルとなり、トランジスタ：Ｌ２４　、　ｕ　
６は不導通に転化する。従って、励磁電流は、ダイオー
ド２．Ｉｂ　、電源、ダイオード２３４を介して、電源
に磁気エネルギを帰還するように流れる。この曲線が、
第１Ｏ図で点線、７Ｊ　ｂとし℃示されている。

所定値まで降下すると、オペアンプｔｉｔ　ａのヒステ
リシス特性により、オペアンブリ６αの出力はハイレベ
ルに転化して、トランジスタ２λ１２コｂが導通して、
点線３１　ｆｔのように励磁電流が増大する。

設定値まで増大すると、再びオペアンプ４１６４の出力
はローレベルに転化し、トランジスタｎａ、　ｎｂは不
導通に転化する。

上述したサイクルを繰返すチョツノく作用が行なわれ、
曲線Ｓダ４の末端でトランジスタ２２ｇ　。

ｎｂが不導通となるので、励磁電流は急速に降下する。

他の励磁コイルについても上述したチョッパ作用が同様
に行なわれるものである。

励磁電流の値は、基準電圧源４１乙の電圧により規制さ
れ、出力トルクも同じく制御される。

印加電圧（端子２α　２ｂの電圧）を高くすると、チョ
ッパ周波数が上昇するのみで、出力トルクに無関係とな
る。

印加電圧を高くすると高速回転の電動機とすることがで
きる。励磁電流の立上り部と降下部が急速となるからで
ある。

第３図（・ンの磁極／６＠と／Ｍが同時に励磁されるの
で、突極との磁気吸引力（径方向で出力トルクに無関係
なもの）はバランスして軸受に衝撃を与えることな（、
従って機械音の発生が抑止される作用がある。他の磁極
についても軸対称のものが励磁されているので同じ作用
効果がある。

又磁極の励磁される区間は、第１Ｏ図の励磁電流曲線３
１　ｍ　、　３１　ｂ　、　５Ｊ　ｅ　、　！；ｌ　ｄ
より判るように９０度を越えているので、隣接する硼極
間の径方向の磁気吸引力は、重畳している。従って機械
音の発生が抑止される特徴がある。

逆転を行なう為には、端子ダ７　ｓ　、　＠７　ｈ　、
　４１／　ｅ’ＩＩ　ｄの入力信号をそれぞれ端子４Ｉ
ｉｅｔＩ／ｄＩＩ／　ａ　、　４１／　ｂに入力すれば
よい。この為の切換え回路が必要となるが省略して図示
していない。

逆転モードの場合−も、励磁電流の制御は。

正転モードの場合と同様に行なわれる。

しかし、正転中に逆転モードに切換えると、大きい衝撃
音が発生し、励磁コイルが焼損する場合がある。これは
、逆転モードとしたときに、被動＄コイルの逆起電力の
方向が通電方向と同一となり、大きい励磁電流が流れる
からである。

本発明装置では、逆転モードにした場合で本、チョッパ
作用があるので、励磁電流は設定値に保持され、上述し
た不都合は発生しない。

従って、正転中に逆転モードとした場合に減速すること
ができ、減速のトルクは、基準電圧源す６の電圧を制御
することにより変更できる。

従ってサーボ電動機若しくは電動車の駆動源として利用
することができる。

周知のリラクタンス型の電動機では、反トルクの発生を
防止する為に、突極が磁極に侵入する手前で通電を開始
している。かかる電動機を逆転すると、出力トルクが太
き（減少する不都合を生じて使用できない。

本発明装置では、逆転時においても、突極が＜１．１度
だけ磁極に侵入した点より励磁コイルが通電されるので
、出力トルクは、正転逆転いずれの場合でも変化なく、
上述した欠点が除去される特徴がある。

リラクタンス型の電動機は、界磁マグネットがないので
、電源を断ったときに１回転子ｌを電磁制動する手段が
ない。

次に、かかる不都合を除去する手段について説明する。

第を図（６）のブロック回路４１７は、回転速度を検知
して、回転速度に比例する電圧を発生する周知の回路で
ある。

正転モードのとＩ！Ｋ、逆転モードに転換した場合に、
連動する電気スイッチ４（？も切換えられるように構成
されている。

従って、オペアンプ１１４　ｇの子端子の入力は、速度
検知回路ｑ７の出力電圧に転換される。

逆転モードにより、電動機は減速し、オペアンプ４’Ａ
　４の子端子の入力電圧が減少するので。

対応して逆転トルクも減少する。

従って、直流電動機の電機子コイルを短絡した場合と同
じ電磁制動作用が発生して停止する。

停止時には、オペアンプｌｉｔ　４の子端子の入力電圧
が消滅するので、出力トルクも消滅して停止する。

再起動の為には、電気スイッチ４ｔ９１に復帰すればよ
い。

出力の大きい電動機の場合には、回生制動を行ない、回
転子及び負荷の運動エネルギを電源に帰還する必要があ
る。

次にその手段を説明する。

正転中に減速若しくは停止の為に、逆転モードに転換す
ること罠よりその目的が達成される構成となっている。

逆転モードの場合の、励磁コイルＫについて説明すると
、逆起電力は矢印６０の方向となり、励磁コイルＫに印
加される電圧は、Ｖ＋Ｅとなる。Ｖは端子コ＠　コｂの
電圧、Ｅは逆起電力即ち励磁コイルにに鎖交する６束量
が減少することによる起電力である。従って、第７０図
のタイムチャートの弘段目の曲線ｓｕ　ｔｓの位置検知
信号により、点線３９　ｇ　、　３９　ｅ　、・・・の
ように急速に励磁電流が増大する。

設定値まで増大すると、オペアンプ４Ｉ６＠の出力がロ
ーレベルとなるので、トランジスターＳｗｂが不導通に
転化し、励磁コイルにの蓄積＄気エネルギによる通電方
向と逆起、電力の方向は同方向となる。正転中には、上
記した通電方向は反対方向となっているが、逆転モード
の為に、制動トルクが発生しているので、通電方向が同
方向となるものである。

従って、ダイオード、ｚｊ　番、　２Ｊ　ｂを介して流
れる電流は、Ｖ十Ｈの電圧により、電源電圧に蓄積磁気
エネルギを帰還することになるので１通電電流の減少度
合は、正回転時の場合より小さく、降下部の巾が大きく
なる。

従って、第１０図の点線３９　ｂ　、　、３９　ｄに示
すようになる。所定値まで減少すると、オペアンプダみ
ａのヒステリシス特性により、その出力が／％イレベル
となり、再びトランジスタＷ　４　、２２　ｂが導通し
て励磁電流は急速に増大する。

かかるサイクルを繰返すチョッパ回路となる。

各位置検知信号の始端と末端におけるダイオ−トコ、、
７　＠　、　２ＪＡ　　・・・の作用効果は正転時の場
合と全く同様である。

第１Ｏ図の点線７９　ＩＩ　、　Ｊｑｅ　　・・・の巾
は、点線、？？　ｂ　、　ｊ？　ｄ　、・・・の巾より
小さ（なっている。

点線ｊ？　４　、．７？　ｅ　、・・・の区間では、電
力を消費するが、時間巾が小さいので電力は小量である
。

点線、７ｑｂ　、　Ｊ？　ｄ　　・・・では、回転子と
負荷のエネルギが電力に変換されて電源に帰還されてい
る。

この時間巾は大きいので回生制動が行なわれる効果があ
る。

所定の減速が完了したときに、正転に復帰すると正常な
正転の運転に復帰することができる＠印加電圧を上昇せ
しめると、毎分３万回転位とすることができる。・サー
ボ電動機として使用する場合には、第３図（Ｃ）の突極
１ａ、１に、・・・の数を数倍とし、磁極／ｌ、　ａ　
、　／Ａ　ｂ　　・・・の突極との対向部に、突極中と
同じ巾の歯を設ける周知の手段により、毎分３０００回
とし、出力トルクを数倍とすることができ、有効な手段
を供与できる効果がある。

次に、第９図（勾につき、第を図（ｂ）と同じ思想を３
相の電動機に適用した手段を説明する。

第１図と第３図（４）の３相の電動機を第を図（３）の
回路により、Ｊ相の電動機として運転する場合を説明す
る。

第を図（りにおいて、励磁コイル／７　ｇ　、　／？　
６１？−の両端には、それぞれトランジスタＪ＠Ｊ１０
６及びｘ　ｏ　、　２０ｃＬ及び２０　ａ　、　Ｘ）　
ｆが挿入されている。トランジスタ、２６１　、　ｒ　
ｂ　、　、１０／ｌ　、・・・屯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スイッチング素子
でもよい。

直流電源正負端子２藝　コｂまり供電が行なわれ℃いる
。

端子４（、？　Ｉよりハイレベルの位置検知信号が入力
されると、トランジスタＸｚ　＠、　２０　ｂが導通し
て、励のコイル／り曝が通電される。端子１１Ｊ　ｂｕ
ｊ　６よりハイレベルの位置検知信号が入力されると、
トランジスタｘａ　、　２０ｄ及びトランジスタＸ）　
ｅ　、　Ｘ）　ｆが導通して、励磁コイルｉ’ｔ　ｅ／
？１が通電される。

ブロック回路り、Ｅ、Ｆは、励磁コイル／りｂ／’）ｄ
、／’）ｆの通電制御回路で、励磁コイル／？　４の通
電制御回路と全く同じ構成のものである。

従っテ、　端子＠、３ｄ　、　ｒ１３ｔ　、　ｔ１３ｆ
　ｉ’ｆ！ハイレベルの位置検知信号の入力があると、
それぞれ励磁コイル／？ｂ　、／ｌｄ　、／７ｆが通電
される。

端子ｑ６は、励磁電流を指定する為の基準電圧源である
。端子ダ６の電圧を変更することにより。

出力トルクを変更することができる。

記号ｕ／　＠　、　４ｊ／　ｂは絶対値回路で、抵抗り
Φ。

く・ｔ、ｔｏｓの電圧降下即ち励ＥＢ′ＩＬ流に比例する電
圧を整流する為の回路で、その出力がオペアンプＩＩ＆
拳、　！Ｉ（、ｂの一端子の入力とな、つている。

第７０図の曲線Ｊｌ　＠、　ｊ＋２４　、．７７α、　
、７６Ｋ　、　、７４’　４３ｊ８は、それぞれ第１／
図（４）の同一記号の曲線を示している。

端子ｑ３α、　４（、？　ｂ　、ダ３Ｃには、第７θ図
の曲線３／　４　、３２　＠　、　３３４の電気信号が
それぞれ入力されている。

端子ダ３＠に入力があると、トランジスタ〃α２０ｂが
導通して、励磁コイル／り曝が通電され。

励磁電流が設定値まで増大すると、オペアンプｔＩＬα
の一端子の入力電圧が、子端子のそれを越えるので、出
力がローレベルとなり、アンド回路／！；　Ｉｍの出力
がローレベルに転化する。

トランジスタ２０ａ　、　２Ｄｂは不導通となり、励磁
コイルの蓄積Ｓ気エネルギは、ダイオード２１　ｂ　、
　２／αを介して、直流電源に端子コ導。

コｂにより帰還される。整流平滑用のコンデンサｑりが
あるときには、これを充電する。

従って、電流は急速に減少し、所定値まで減少すると、
夫ベアンプダ４αのヒステリシス特性により、出力がハ
イレベルに転化して、トランジスタｒａ　、ｓｂは導通
し、励磁コイル１７辱の通電が開始される。設定値まで
電流が増大すると、オペアンプａｈ　ｇの入力はローレ
ベルに転化して、トランジスタ２０＠、　２０ｂは不導
通となり、電流は減少する。

上述した通電がサイクリックに行なわれるチョッパ回路
となっている。

曲１８３／＠の末端で、アンド回路／、ｔ＠の出力が消
滅するので、励磁コイル／’１　ｇの通電が断たれる。

上述した通電が点線３７４として示されている。

矢印、７９　ｉの区間は脈流となっているが省略しであ
る。

次Ｋ［ｔｌｌ＃Ｊ、７コ曝の信号が端子ａ３ｂに入力さ
れるので、点線Ｊ７　ｂに示すように励磁コイル／７　
ｅが。

トランジスタＸ）ｅ、Ｘ）ｄ、アンド回路／！ｂ、オペ
アンプ４１６４により同様に通電される。

次に端子４ｔ（／　ｅに曲線３Ｊ↓の信号が入力され、
トランジスタ２０／’　、　２Ｄｄ　、アンド回路／り
Ｃ，オペアンプダ６４により、点線３７６に示す通電が
同様に行なわれる。矢印３ｑ　ｂの巾は１点線、７７４
と３７　ｂの降下部と立上り部の巾で、この巾が、７Ｏ
度を越えると反トルクと減トルクを発生する。

従って、端子２ａ　　２ｂの電圧を上昇して、回転速度
に対応する矢印Ｊ９　ｂの時間巾とする必要がある。

通電が断たれたときに、励磁コイルの蓄積磁気エネルギ
は電源に帰還されるので、電源電圧を高くすることによ
り、降下部の時間巾を小さくできる。

又電源電圧を高くすることにより、通電開始時の立上り
部の時間巾が小さ（できる。従って高速度回転が得られ
る。

端子ｒｉ３１　、４３ｔ　、　ｕ、？　ｆニ、第１Ｏ図
の位置検知信号曲線、３＆　ａ　、　３９　ａ　、　Ｊ
Ａ　４が入力された場合の励磁電流は、点線のようにな
り、前述した場合と同様となる。

前者をＡ相の励磁コイルの通電、後者を８相の励磁コイ
ルの通電と呼称する。

オペアンプ侘す、アンド回路１ｓｔｔ、ｉｓｇ／ｓ　ｆ
によるチョッパ作用も前述した場合と同様に行なわれ、
その作用効果も又同様である。印加電圧を高くすると、
チョッパ周波数が多くなり、第１０図の矢印３９　ｂの
時間巾も小さくなるので、高速度の回転が得られ、又基
準電圧源１６の電圧により、出力トルクが制御される特
徴がある。

曲線３４　＠　、　ＪＡ　ｂ　　−、３４ｓ　、　３１
１　ｂ　　−、３！ｒ　１１３３　ｂ　　・・・による
励磁コイル／？　ｂ　、　／りｄ　、　／？　ｆの通電
制御をＢ相の通電モードと呼称する。

曲線Ｊ／　４　、　、ｊ／　ｂ　　・・・、３コ曝、３
コｂ　・・・、３Ｊ１ｊ３ｂ　　・・・による励磁コイ
ル／７　ｍ　　／？　ｅ　、　／７　ｔの通電制御をＡ
相の通電モードと呼称する。

本実施例のよりなＡ相の電動機は、第７相。

第２相、第３相の通電モードとなることが一般的な表現
であるが、本明細書では、一つに分離してＡ相、Ｂ相の
通電モードと呼称している。

Ａ相、Ｂ相の上述した通電により１回転子ｌは矢印Ａ方
向（・第３図（＠））に回転し、出力トルクを増大する
為には、第９図（叫の基準電圧端子軸の電圧を上昇せし
めればよい。

以上の説明のように、本実施例では、印加電圧により回
転速度が制御され、基準電圧源の電圧により出力トルク
が制御されることが特徴となっている。

端子＋ｊ　＠、　ｔＩｊ　ｂ　、　ｔＩｊ　ｎに入力さ
れる位置検知信号をそれぞれ端子ダＪｌ、ダ３ｆ、ダ３
ｆに人力せしめ、端子’１．）ａ　、　Ｑｆ、　１ＩＪ
ｄ［入力サレル位置検知信号を、端子４１．７α、　４
１Ｊ　ｂ　、ダ３Ｃに入力せしめると逆転する。

上述した入力切換手段を第を図につき説明する。

第を図において、端子１ｍ、ｇｈ　　・・・　ｔｆには
、それぞれ第１／図（司の位置検知信号曲線、ｙｉ　ａ
　、　３ｔ　ｂ　、・・・１曲線ｊ、２　＠　、　Ｊコ
ｂ　・・・５曲線ＪＪ＠、３３６　　”−、曲ｌＩａｊ
Ａｇ、ｊＡｂ、、、、曲線３４　＠、　３ダｂ　・−・
１曲線３Ｂ　＠、　Ｊ！Ｉ；　ｂＩ”・呻が入力辱れて
いる。

端子６１の入力がハイレベルのときには、アンド回路／
＋４４　、６６Ｃ，６４ｇ　、　４４５　、６４　Ｌ　
、　４４　ｋの下側の入力がハイレベルとなり、オア回
路６５４ｂｓ　ｈ　　−、ｂｓ　ｆを介して、端子９ｉ
、９６　　・・−ｑｆより正転する為の位置検知信号が
得られる。

端子ｑｇ　　ｑｂ　　・・・　９ｆの出力信号は、第９
図（りの端子４１Ｊ　＋１　、　ｔＩｊ　ｂ　　・・・
、　４（，７ｆにそれぞれ入力され℃いるものである。

端子６６の入力をローレベルとすると、反転回路６１１
　ｇによりハイレベルの電気信号が、アンド回路ｂｉｂ
、Ａｂｅｔ　　・・−，６６１の下側に入力されるので
、オア回路６３　ａ　、　＆！；　ｂ　　・・・、ｔ、
ｓｆを介して、４子９４　９ｂ　　・・・　９ｆより逆
転する為の位置検知信号が得られる。

従って、端子６６の入力信号により正逆転を行なうこと
ができる。正転中に、端子６６の入力をローレベルとす
ると逆転トルクが発生し、チョッパ回路による励磁電流
の上昇部の時間巾は、降下部の時間巾より小さくなり、
回生制動が行なわれることは、コ相の電動機につき第９
図（ｂ）で説明した理由と同様である。

第９図（＠）の切換スイッチｐ、ｒ　、回転速度検知回
路り７による作用効果は、第を図（句の同一記号の部材
によるものと同じ作用効果即ち回生制動により電動機を
停止せしめることができる。

突極が磁極に侵入して、３０度の点で励磁コイルの通電
が開始され、１２０度回転し℃通電が停止されるように
、位置検知素子となるコイルｌθ１８１０６．１０６の
位置が調整されて電機子側に固定されている。

従つ℃、正逆転のいずれの場合でも、突極が磁極に侵入
して、３０度の点で励磁コイルが通電され、ｌａＯ度回
転して通電が停止されるので。

正逆転時の出力トルクが等しくなる効果がある。

第１１図（＠）の曲線ｌｌ４Ｉは、Ａ相の励磁コイルに
よるトルク曲線を示し、曲＃ｉ！４１．ｔ（点線）はＢ
相の励磁コイルによるトルク曲線を示し、両曲線の合成
トルクが出力トルクさなる。

矢印の線分ｕ　ａ　、　４１ｓ　ａは、位置検知信号Ｊ
コ藝（ｖＪ磁コイル／７　ｅによるもの）及び位置検知
信号３＊ａ（励磁コイル１ｑｔＬによるもの）によるト
ルク曲線の区間を示し℃いる。

Ｊ相Ｙ型接続の半導体電動機に相似したトルク曲線とな
り、効率良く、比較的平坦なトルク特性となる特徴があ
る。

出力トルクを規制するのは基準電圧（第９図（−）　＜
ｂ）の端子ダ乙の電圧）のみなので、印加電圧に無関係
となる。従って、電源端子コク　２６のりプル電圧は余
り関係がないので、交流電源の場合に、その整流の為の
コンデンサは大容量の必要がなく、又交流電源が３相の
場合には、コンデンサは更に小容量となり、電源を簡素
化できる特徴がある。

第３図（６）のコ相の電動機では、磁極が軸対称に配設
され、対称の位置にある一個の磁極が同時に励磁される
ので、径方向の磁気吸引力がバランスして、回転中の振
動が抑止される。

しかし、対称の位置にある磁極と突極との対向空隙を等
しくすることは困難なので撮動は避けられない。

第１図９電動機では、隣接するＳ極がコ個１組となり、
１方向に順次に励磁されて行くので、Ｓ極と突極間の径
方向の磁気吸引力の力のベクトルも、回転軸ｊのまわり
回転子ｌの回転速ざに対応して回転する。従つ℃、回転
子ｌは常に軸受に押し付けられて回転するので、振動の
発生が防止される特徴がある。しかし、大きい出力の電
動機となると、回転軸ｊが軸受のボールを押圧する力が
大きくなり耐用時間を短かくする不都合がある。

この不都合を除去する手段を第７図につき説明する。

第７図において、円筒形の外筐りの両側には、側板７＠
　７ｂが嵌着され、側板７１１　７ｂの中央部に設けた
ボール軸受１ｍ　　３＆には回転軸Ｓが回動自在に支持
されている。

回転軸ｊには、回転子ｌが固定され、その突極り省略し
である。回転子ｌの突極に、空隙を介してＳ極が対抗し
℃いる。７ｆｆｉの固定電機子／４゜／Ａ−１，／＆−
２の外周部は、外筺７の内側に嵌着される。磁極は省略
して図示していない。

各電機子には、励磁コイルが装着されている。

電機子／４は、第１図、第３図（司に示す屯のである。

前述したように１回転子）が回転したときＫ、突極と磁
極の径方向の磁気吸引力のベクトルは、回転軸Ｉのまわ
りを回転して、回転軸は軸受に１方向に押圧される。

出力トルクの大きい電動機の場合には、上記した押圧力
も大きくなり、ボール軸受Ｓ＠ｌｂを損傷して耐用時間
をみじかくする欠点がある。

本実施例では、回転子の両側に電機子／Ａと同じ構成の
電機子ｔｂ−ｉ、ｉｔ−コが設けられている。

電機子／６−７と１６−コの出力トルクを加算したトル
クと電機子ｌ乙の出力トルクに所定の差があるように構
成されている。従って１両者の径方向の磁気吸引力も所
定の差が発生する。電機子／Ａ−／、／Ｉｓ−コは、と
も忙励磁される磁極の位置が、電機子１６に対して、機
械角で１１０度位相差があるように構成されている。

このときに、同一の位置検知信号氾よる位置検知信号に
より、３組の電機子／Ａ、　／Ａ−／　、　／Ａ−コの
励磁コイルの通電制御を行なうと、を機子Ｉｔ、　−／
　＊’　／Ａ−コの突極と磁極による径方向の磁気吸引
力のベクトルは同相で同期して回転し。

電機子／Ａによる磁気吸引力のベクトルに対して反対方
向となる。

従って、回転軸ｌが軸受５＠、５ｂを押圧する力は小さ
くなり、欠点が除去され℃耐久性が増大する。又両ベク
トルの差のベクトルは回転軸ｌのまわりを回転して、回
転軸ｌが軸を１方向忙押圧したまま回転するので、機械
振動の発生が抑止される作用効果がある。

サーボ電動機の場合には、数万回の回転は必要なく、一
般に数千回の回転でよい。しかし出力トルクは大きいこ
とが有効である。この為には、第７図の励磁されている
磁極の数を多くすることが必要となる。

例えば、第３図（＠）の各磁極の磁路開放端に等しい巾
で同じ角度離間した突出部（肉と呼称しているもの）を
設ける。第３図（りの磁極／Ａ　ｅを例として説明する
と、斜線部ｌｂｎ＆の四部を設ける。他の磁極も同じ凹
部が設けられる。

突極／ａ、／ｂ　　・・・も／、７の巾となり、突極間
の離間角も突極部と等しくされる。上述した構成により
出力トルクを２倍とすることができる。当然であるが、
回転速度は′／２となる。

歯の数を１倍（ル＝２．３．・・・）とすると、出力ト
ルクはル倍となる。

かかる手段によると、コイルを位置検知素子として使用
することが不可能となる。コイルの径は小さくすること
に限界があり、突極部が小さくなると、位置検知信号の
分解能が劣化するからである。

かかる問題を解決するには、周知の磁気エンコーダに利
用されている磁気抵抗素子を位置検知手段として利用す
ればよい。

次にその例を、第Ｓ図につき説明する。

回転軸Ｓに固定した軟鋼円板５ｅの外周には、プラスチ
ックマグネット内項３が固着される。

該円環３の外周には、突出部Ｊ＠　３ｅ　　ｊｇ・・・
及び凹部３ｈ　　３ｔ　　・・・が設けられる。突出部
と凹部の巾は等しくされる。

突極部３ｇ、Ｊｅ　　３ｇ　　・・・は、交互にＮ。

Ｓｓ極に、図示のように着磁されている。下側の点線部
も同じ構成の突出部磁極が設けられては半導体素子のい
ずれでもよい。

て対向され℃いるので、時計方向に回転軸Ｓが回転する
と、磁気抵抗素子４１４　ｐｂ、４１１！より得られる
位置検知信号は、コイル／θｎ　、　１０ｂ１０　ｅの
場合と同じものとなる。

位置検知信号を得る為の電気回路が、第を図（ｂ）　Ｋ
示されている。第弘図（ｂ）において、ブロック回路１
．ａ　　ｌ、ｂ　　４６は、それぞれ磁気抵抗素子ダα
　ＩＩ６　　ダＣがＮＳ磁極に対向したときに、ハイレ
ベルの′電気信号が得られる周知の回路である。

従って、ブロック回路６α　Ａｂ　　４ｅの出力は、第
１／図（りの曲線＃　４　、　ａ　ｂ　、・・・及び曲
線コア＠２７ｂ　　−及び曲＋１８！コ９　ｇ　、　２
９　ｂ　、　・＝となる。

従って、第参図（＠）のブロック回路／ｇと同じ回路（
同一記号で示しである）により、端子／ｌ　＠ｉｇ　ｂ
　　・・・、ｔｔｆより、第９図（＠）の同一記号の端
転子で、回転軸ｊに固定され、外周部の突出部の磁極に
磁気抵抗素子ψらが対向していることを示しているもの
である。

第３図（＠）の電動機に適用した場合には、コイル１０
　＠、　１０　ｂ　、　１０　ａは、それぞれ磁気抵抗
素子ψα　ダｂ　弘−となり、回転子ｌと同期回転する
プラスチックマグネット回転子Ｊの突出部のＮＳ磁極は
、突極１ｍ、１ｈ、・・・と同じ位相で同じ巾となる。

コ相の電動機の場合にも同じ位置検知手段を採用するこ
とができる。第３図（ｂ）の展開図は、第３図（＠）の
３相の電動機の磁極数をコ倍として出力トルクを２倍と
し、ａ負抵抗素子１１＠ｌＩｂ　ψＣを位置検知素子と
した場合である。

回転子ｌと同期回転するプラスチックマグネット回転子
３の磁極Ｊ１１　３１？　　、７−　・・・は図示の極
性に磁化され、凹部Ｊｂ　　３ｄ　　・・・は０の表示
となっている。各磁極の巾は突極部と等しくされている
。

第２図（勾の回路により、励磁コイル／７　ｇ／７　Ａ
　　・・・の通電制御が行なわれると、回転子ｌは矢印
Ａ方向に回転される。

励磁される磁極の順序は、記号のみで表示すると、　／
Ａｈ　　／６Ａ　、　／ｂｅ　、　／Ａ　ｉ−＋／ｂｅ
　、　／Ａｉ　。

／Ａ　ｄ　、　／Ａ）０．を寥１ミ芝＝左括→となり、
回転の事情は、第３図（りと同じであるが、出力トルク
がコ倍となる。

異なっている点は、励磁磁極は、例えば磁極／Ａ　＋ｔ
　、　／Ａ　ｇのように対称の位置にある磁極が励磁さ
れるので、出力トルクの大きい電動機の場合にも、軸受
の損傷がない。しかし機械振動が発生し易い欠点がある
。

〔効果〕

第１の効果。

出力トルクが太き（、回転速度の大きいリンクタンス型
電動機が得られ、出力トルクは基準電圧により制御され
、回転速度を上昇する為に印加電圧を高くすればよい。

第２の効果。

正逆転を行なうことができ、両者の出力トルクは等しい
。

回生制動を行なって減速することができる。

又必要あれば回生制動を行なって停止せしめることがで
角る。

第３の効果。

３相の電動機は、Ａ相、Ｂ相の励磁コイルの制御のみで
駆動することができ、コ相の電動機は、単相の励磁コイ
ルの制御となるので、制御回路が簡素化されて廉価とな
る。

第参の効果。

交流を整流して電源とする場合に、平滑用のコンデンサ
の容量が小さくなり、交流の各半波のシ２位の巾の電圧
が利用できるので、力率が良好となり、電気ノイズが小
さくなる。従って、電源を廉価に、小型軽量とすること
ができる。

第５の効果。

第を図に示す手段により、出力トルクが大きく、運転中
の機械振動が少なく、軸受の損傷の小さい電動機を得る
ことができる。

仏図面の簡単な説明第７図は、３相リラクタンス型の電動機の構成の説明図
、第２図は、コ相リラクタンス型の電動機の構成の説明
図、第３図は、同じく３相と２相の電動機の回転子、磁
極、励磁コイルの展開図、第４図は、コイル若しくは磁
気抵抗素子より位置検知信号を得る電気回路図、第Ｓ図
は、プラスチックマグネット回転子の説明図、第６図は
、出力トルクを平坦とする為の突極と磁極の説明図、第
７図は、本発明装置の他の実施例の構成の説明図、第Ｓ
図は、正逆転制御の為の電気回路図、第９図は、励磁コ
イルの通電制御回路図、第１Ｏ図は５位置検知信号と励
磁電流のタイムチャート、第１１図は、第２図の回路の
各部の電気信号のタイムチャートをそれぞれ示す。

／Ａ　、　／Ａ　−／　、　／Ａ−コ・・・電機子、　
　／６＠／Ａ　ｂ　、・・・、ｌｂＬ・・・磁極、　　
　ｌ・・・回転子。

／＠　　ｊｅ　　・・・、／！Ｉ・・・突極、　　　Ｓ
・・・回転軸、Ｋ　　１．　、　Ｍ　　Ｎ　、　／７　
＠、　／？　ｈ　　・・・、ｔｔｆ・・・励磁コイル、
　　／θ４．／θｂ、／θＣ・・・コイル、１０・・・
発振器、　　／Ｑ　ａ　、　／４１ｂ・・・コイルｌθ
ｂ１０１？より位置検知信号を得るブロック回路、２＠
　コｂ・・・電源圧負極、　　６喝　番ｂ６ａ・・・＄
負抵抗素子ダ４　ダｂ　参０を含む電気回路、　　　、
ｙ　　３＠、Ｊｈ　　・・・プラスチックマグネット回
転子、　　　ｊｅ・・・軟鋼円板、コ０１１　、−θ　
ｈ　　　　・・・　、　　ｘ　ｆ　　、　　ココ　拳　
、　ココ　ｂ　　　　・・−、ココ　ｄ、１・・・トラ
ツクスタ、　　　／３．ζ１．２Ｑ　ｂ　、　４ＩＡ　＠、
　４’Ａ　ｂ　、昧膓昧豊〒ｉ≦・・・オペアンプ、＃
／　＠、　４（／　ｂ・・・絶対値回路、　　ｑ７・・
・回転速度検知回路、ダ６・・・基準電源、　　　り・
・・外筺、　　　７ａ　　７ｂ・・・側板、　　ｒ＠、
１ｋ・・・軸受、　　１）、　Ｅ。

Ｆ、ＩＩ、Ｃ・・・電機子コイルの通電制御の為のブロ
ック回路、　　／ｌ・・・位置検知信号を得るブロック
回路、　　お曝、コｂ　…、ム１．ムｂ…　、　　ｕ？
　　ｍ　　、　　２り　ｂｌ　　　””　　ａ　　　”
　　”　　＊　　　コｇｂ、、、　　、　　コ９１２９
　Ａ　　・・・、　３０　＠、　Ｊｏｂ　　・・・ｅ　
３／　ａ　、　Ｊ／　ｂ　、・・・３コロ、３コｂ　・
・・、３Ｊ藝、　ＪＪ　ｂ　、・”　＃　”　＠、　７
４ｔ　ｂ−−−、ｎ　ａ　、　ｎ　ｂ　　−−−、３４
ａ　、　３４　ｂ　　＝　、　３０　ｉ１！ｆＯｂ　　
　　　　−−−、Ｓ／　　＠　　　、　　　！／　　ｂ
　　　　　　−−−、１２＠　　、　　　ｊＪ　　ｂ　
　　　　　−−−３Ｊ　＠、　、ｔｊ　ｈ　　＝　、　
！Ｑ　＠　、　ｉ　ｂ　　…、　！３　ｍ　、　！ｒ！
；　ｂ・・・ｌりＡ　＠　、　！ｆＡ　＆　　・拳・、
　！？　＠、　５７６　　・・・位置検知信号曲線、　
　９２．４Ａ２藝０件、４１．ｔ、・・・トルク曲線、
　　ＩＩ６　、４１４　＠・・・励磁電流曲線。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　２相のリラクタンス型の電動機において、設定
された離間角で固定電機子側に固定された２個の位置検
知素子により、回転子の突極の位置を検知して、時間的
に重畳しなく，しかも連続した電気角で、９０度の巾の
第１，第２，第３，第４の位置検知信号がサイクリツク
に配設された電気信号を得る位置検知装置と、第１，第
２の相の励磁コイルを、それぞれ第１，第■の励磁コイ
ル及び第２，第■の励磁コイルと呼称したときに、第１
，第２，第３，第４の位置検知信号により、それぞれ第
１，第２，第■，第■の励磁コイルに直列に接続された
半導体スイツチング素子を付勢して、各励磁コイルに直
流電源より通電して、電動機を正転せしめ，若しくは、
第１，第２，第３，第４の位置検知信号により、それぞ
れ第■，第■，第１，第２の励磁コイルに直列に接続さ
れた前記した半導体スイツチング素子を付勢して、各励
磁コイルに前記した直流電源より通電して、電動機を逆
転せしめる通電制御回路と、各励磁コイルの励磁電流に
比例した検知信号が得られる検知回路と、該検知回路の
検知信号出力により、励磁電流が設定値を越えたときに
、励磁コイルの通電を停止し、励磁電流が所定値まで降
下したときに再び通電を開始する単一のチヨツパ回路と
、前記した位置検知信号のそれぞれの末端において、対
応する励磁コイルの通電が断たれたときに、該励磁コイ
ルに蓄積された磁気エネルギを、前記した半導体スイツ
チング素子に並置されたダイオードを介して、次の位置検知信号により通電され
る励磁コイルに流入せしめて急速に消滅せしめ、前記し
た磁気エネルギの放出による通電及び位置検知信号の始
端部で、励磁電流が所定値まで立上がるまでの通電のそ
れぞれによる反トルクと減トルクを除去する電気回路と
、正転中において、逆転モードに転換したときに、チヨ
ツパ回路による通電の区間中の電流の立上り部を、励磁
コイルと鎖交する磁束量の減少による起電力と直流電源
電圧を加算して急速とし、励磁コイルと鎖交する磁束量
の減少による起電力と励磁コイルに蓄積された磁気エネ
ルギ放出による起電力を加算した電圧により直流電源に
電力を回生して、電流の降下部を緩慢として電磁制動を
行なう電気回路と、前記した位置検知素子の固定位置を
調整して各励磁コイルの通電開始点を、突極が磁極に電
気角でほぼ４５度侵入した点とする手段とより構成され
たことを特徴とする正逆方向に回転できるリラクタンス
型電動機。
（２）　第（１）項記載の特許請求の範囲において、励
磁コイルの励磁電流をチヨツパ回路により設定値に保持
する基準電圧と、回転速度に比例した速度検知電圧を得
る回転速度検知回路と、正転中において、基準電圧を速
度検知電圧に切替えるとともに逆転モードの通電制御回
路に転換する電気回路とより構成されたことを特徴とす
る正逆方向に回転できるリラクタンス型電動機。
（３）　３相のリラクタンス型電動機において、回転子
の突極の位置を検知して、電気角で１２０度の巾で、時
間的に重畳しなく、しかも順次に連続した第１，第２，
第３の位置検知信号がサイクリツクに配設されるＡ相の
位置検知信号及びＡ相の位置検知信号と電気角で６０度
の位相差のある同じ構成のＢ相の第４，第５，第６の位
置検知信号がサイクリツクに配設されて得られるように
互いに電気角で１２０度離間して設けられた位置検知素
子３個を含む位置検知装置と、第１の相の励磁コイル１
組を第１，第■の励磁コイル、第２の相の励磁コイルを
第２．第■の励磁コイル，第３の相の励磁コイルを第３
，第■の励磁コイルと呼称し、又、第１，第２，第３の
励磁コイルをＡ相の励磁コイル、第■，第■，第■の励
磁コイルをＢ相の励磁コイルと呼称したときに、Ａ相の
位置検知信号により、Ａ相の励磁コイルのそれぞれに直
列に接続された半導体スイツチング素子をサイクリツク
に付勢して対応する励磁コイルを直流電源より通電し、
Ｂ相の位置検知信号により、Ｂ相の励磁コイルのそれぞ
れに直列に接続された半導体スイツチング素子をサイク
リツクに付勢して対応する励磁コイルを直流電源より通
電して、電動機を正転せしめ、若しくは、Ａ相の位置検
知信号により、Ｂ相の励磁コイルのそれぞれに直列に接
続する前記した半導体スイツチング素子をサイクリツク
に付勢して対応する励磁コイルを直流電源より通電し、
Ｂ相の位置検知信号により、Ａ相の励磁コイルのそれぞ
れに直列に接続する前記した半導体スイツチング素子を
サイクリツクに付勢して対応する励磁コイルを直流電源
より通電して、電動機を逆転せしめる通電制御回路と、
Ａ相とＢ相の励磁コイルの励磁電流に比例した第１，第
２の検知信号が得られる第１，第２の検知回路と、第１
，第２の検知回路の第１，第２の検知信号出力により、
Ａ相とＢ相の励磁コイルの励磁電流が設定値を越えたと
きに、励磁コイルの通電を停止し，励磁電流が所定値ま
で降下したときに再び通電を開始する第１，第２のチヨ
ツパ回路と、Ａ相，Ｂ相の位置検知信号のそれぞれの末
端において、対応する励磁コイルの通電が断たれたとき
に、該励磁コイルに蓄積された磁気エネルギを、前記し
た半導体スイツチング素子に並置されたダイオードを介
して、次の位置検知信号により通電される励磁コイルに
流入せしめて急速に消滅せしめ、前記した磁気エネルギ
の放出による通電及び位置検知信号の始端部で、励磁電
流が所定値まで立上がるまでの通電のそれぞれによる反
トルクと減トルクを除去する電気回路と、正転中におい
て、逆転モードに転換したときに、第１，第２のチヨツ
パ回路による通電の区間の電流の立上り部を、励磁コイ
ルと鎖交する磁束量の減少による起電力と直流電源電圧
を加算して急速とし、励磁コイルと鎖交する磁束量の減
少による起電力と励磁コイルに蓄積された磁気エネルギ
の放出による起電力を加算した電圧により直流電源に電
力を回生して、電流の降下部を緩慢として電磁制動を行
なう電気回路と、前記した位置検知素子の固定位置を調
整して、各励磁コイルの通電開始点を突極が磁極に電気
角でほぼ３０度侵入した点とする手段とより構成された
ことを特徴とする正逆転方向に回転できるリラクタンス
型電動機。
（４）　第（３）項記載の特許請求の範囲において、励
磁コイルの励磁電流を第１，第２のチヨツパ回路により
設定値に保持する基準電圧と、回転速度に比例した速度
検知電圧を得る回転速度検知回路と、正転中において，
基準電圧を速度検知電圧に切換えるとともに逆転モード
の通電制御回路に転換する電気回路とより構成されたこ
とを特徴とする正逆方向に回転できるリラクタンス型電
動機。