JPH02155490A - High-speed motor - Google Patents
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- JPH02155490A JPH02155490A JP63308843A JP30884388A JPH02155490A JP H02155490 A JPH02155490 A JP H02155490A JP 63308843 A JP63308843 A JP 63308843A JP 30884388 A JP30884388 A JP 30884388A JP H02155490 A JPH02155490 A JP H02155490A
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- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
比較的出力の大きいリラクタンス型若しくは、3相直流
電動機に利用されるものである。特に、設定された出力
トルクか若しくは高速度の回転を行なう場合に利用され
るものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] This invention is used in a reluctance type or three-phase DC motor with a relatively large output. In particular, it is used when rotating at a set output torque or at a high speed.
リラクタンス型電動機を高速(毎分7万回位)で運転す
る技術はないが、イン・々−夕を利用して高い周波数の
交流とし、誘導電動機を駆動して、電動グライソ≧を生
j里1例がある。しかし、目的は同じでも本発明技術と
はその手段が異なっている。他に、交流電源を使用した
比較的出力の大きい高速直流電動機が数多くあるが、こ
れ等も目的は同じであるf、″−1本発明装置とはその
手段が異なっている。Although there is no technology to operate a reluctance type electric motor at high speed (approximately 70,000 cycles per minute), it is possible to generate high-frequency alternating current using an induction motor to drive an electric griso motor There is one example. However, although the purpose is the same, the means for achieving the same are different from the technology of the present invention. There are many other high-speed DC motors that use an AC power source and have a relatively large output, but these also have the same purpose, but differ in their means from the device of the present invention.
〔本発明が解決しようとしている課題〕現在商品化され
゛〔いる電動機用のコンバータには、次に述べる解決す
べき問題点となる課題がある。[Problems to be Solved by the Invention] Currently commercialized converters for electric motors have the following problems to be solved.
第1に、入力交流の電圧サイン波のピーク値の7部のみ
が通電されるので、通電のオ/芽)時に大きい電気ノイ
ズを発生する。First, since only 7 parts of the peak value of the input AC voltage sine wave are energized, large electrical noise is generated when energization is turned on.
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。Furthermore, the supplied alternating current is pulse-like, which is not desirable from the viewpoint of the power supply side. It is preferable to minimize changes in current.
第2に、波高値の高い・ぐ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。Secondly, since the current is flowing in a gust-like manner with a high peak value, the capacity of the smoothing capacitor that smooths this to provide a DC power source becomes extremely large, making it large and expensive.
第3に、上記したコンノ々−夕の出力により作動される
イン・々−夕は高価、大型となる問題点がある。Thirdly, the above-mentioned inverters operated by the output from the inverters have the problem of being expensive and large.
第≠に、リラクタンス型の電動機とすると、次に述べる
問題点となる課題がある。First, if a reluctance type electric motor is used, there are problems that will be described below.
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。Reluctance type motors cannot have a large number of phases like general commutator motors. This is because the semiconductor circuits for each phase are expensive, making them impractical.
従って、各磁極の蓄積磁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。Therefore, the magnetic energy stored in each magnetic pole becomes large, and it takes time to release and store it, resulting in high torque but not high speed.
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、電機子の磁極の叙が多くなり
、又その磁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。As for the same problem, especially in the case of a reluctance type electric motor with a large output torque, the armature has many magnetic poles and the gap in the magnetic path is small, so the accumulated magnetic energy is large, and the above-mentioned disadvantages are exacerbated. be done.
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
。This problem becomes more difficult to solve as the torque increases.
同様な課題となる問題点は、出力の大きい直流電動機、
(特に無刷子モータ即ち半導体電動機)にも同じく存在
する。A similar problem is that of high-output DC motors,
The same applies to brushless motors (particularly brushless motors, ie semiconductor motors).
第jの課題となる問題点は次に述べることである。The j-th problem is as follows.
上述した第1〜第グの課題を解決する為に、チョッパ回
路が使用されるが、この為の/般的な手段によると、電
気回路が錯雑となり、大型高価となる。In order to solve the above-mentioned problems 1 to 3, a chopper circuit is used, but the conventional means for this purpose makes the electric circuit complicated, large and expensive.
第1の手段は、コ相の電動機は、各/相をA相。 The first means is that in a co-phase electric motor, each phase is the A phase.
B相と呼称すると、各/相を独立にチヨノ・2回路によ
り通電制御を行なうことができる。従って、チヨノ・2
回路は、第6図(b)につき後述するように、A相、B
相の2系統ですむ。If it is called phase B, each phase can be independently energized by two circuits. Therefore, Chiyono 2
As will be described later with reference to FIG. 6(b), the circuit consists of a
Only two phase systems are required.
3相の電動機も上述した事情は同じである。即ち、リラ
クタンス型若しくはブラシレスの半導体を動機において
は、第6図(C)、第7図について詳説するように人相
とB相の2系統の通電と考えることができる。従ってチ
ヨッ・2回路も2系統ですむ・
上述したチョッ・2回路は、A相、B相のそれぞれにつ
いて、電機子電流を検出回路で検出して、電機子電流が
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、B相に対す供電を停止し、停屯中
に、電機子コイルに蓄積された磁気エネルギをダイオー
ドを介して放電し、放電電流が所定値だけ降下すると再
び供電が開始されるように構成されている。The above-mentioned situation is the same for a three-phase electric motor. That is, when using a reluctance type or brushless semiconductor as a motive, it can be considered that there are two systems of energization, a human phase and a B phase, as will be explained in detail with reference to FIGS. 6(C) and 7. Therefore, two circuits are required for two circuits. The two circuits described above detect the armature current for each of the A phase and B phase using the detection circuit, and when the armature current exceeds the set value, Only in the section where it drops to a predetermined value,
The DC power supply stops supplying power to phases A and B, and during the standstill, the magnetic energy stored in the armature coil is discharged through the diode, and when the discharge current drops by a predetermined value, power supply starts again. is configured to be
従って、電動機の電機子電流即ち励磁電流の制御を位置
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、指定された電機子電流値
とし、印加電圧と無関係に電機子電流(励磁電流)を基
準電圧により制御する。Therefore, in addition to the conventional means of controlling the armature current, that is, the excitation current of the motor, using position detection signals,
The chopper circuit described above controls the armature current (exciting current) to a specified armature current value using a reference voltage regardless of the applied voltage.
第1の手段は、交流電源の電圧のピーク値のH以下の電
圧によって前記した電機子電流値が得られるように交流
電源の電圧を選択する。The first means is to select the voltage of the AC power source so that the above-mentioned armature current value is obtained by a voltage that is H or less than the peak value of the voltage of the AC power source.
第3の手段は、電機子コイルの位置検知信号による電気
角で島定の巾の通電制御を行なう場合に、電機子コイル
に蓄積された磁気エネルギを1次に通電される1機子コ
イルの蓄積磁気エネルギに転化する手段が採用されてい
る。この為に1位置検知信号が次に述べる配設となって
いる。The third means is to transfer the magnetic energy accumulated in the armature coil to the primary energized first armature coil when performing energization control with a fixed width in electrical angle based on the position detection signal of the armature coil. Means for converting into stored magnetic energy is employed. For this purpose, the 1-position detection signal is arranged as described below.
A相のリラクタンス型の電動機の場合には、2つの手段
がある。In the case of an A-phase reluctance motor, there are two methods.
第1の手段は、位置検知信号が電気角で90度の巾とな
り、時間的に重畳することなく、連続したものとなり、
単相の位置検知信号となっている。The first means is that the position detection signal has a width of 90 degrees in electrical angle and is continuous without being superimposed in time,
It is a single-phase position detection signal.
第2の手段は、位置検知信号が電気角でiro度位の巾
となり、時間的に重畳しないA相の位置検知信号ならび
に、これ等と電気角でqo度の位相差のあるB相の位置
検知信号となっている。The second means is that the position detection signal has a width of iro degrees in electrical angle and does not overlap in time, as well as the position detection signal of phase B, which has a phase difference of qo degrees in electrical angle. It is a detection signal.
3相のリラクタンス型若しくはブラシレス電動機の場合
には、位置検知信号が電気角で120度の巾となり、時
間的に重畳することなく、連続した人相の位置検知信号
ならびに、これ等と電気角で60度の位相差のあるB相
の位置検知信号となっている。In the case of a three-phase reluctance type or brushless electric motor, the position detection signal has a width of 120 degrees in electrical angle, and the position detection signal of a continuous human face and these in electrical angle are not overlapped in time. This is a B-phase position detection signal with a phase difference of 60 degrees.
チョッパ回路により、負荷に対応した電機子電流値とな
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、印加電圧に無関係忙電機子電流は
負荷に対応する所定値に保持される。従って、交流の電
圧のピーク値を前記した設定置が得られる電圧の2倍以
上のものとすることにより、電機子電流の通電に寄与す
る電圧の巾は、半サイクルの食中の%位となる。Since the armature current is controlled by the chopper circuit so that the armature current value corresponds to the load, if the applied voltage of the motor exceeds the set value, the busy armature current will be set to the predetermined value corresponding to the load, regardless of the applied voltage. held in value. Therefore, by setting the peak value of the AC voltage to be more than twice the voltage at which the above-mentioned setting is obtained, the width of the voltage that contributes to the armature current can be reduced to about % during the half cycle. Become.
従って、供電交流側の通電中が広くなり、周知ノコン/
々−夕のように電圧のピーク値の近傍のみのノルス的通
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。Therefore, the energized period on the power supply AC side becomes wider, and the
Norse-like energization only in the vicinity of the voltage peak value, which happens every day, is avoided, and the generation of mechanical and electrical noise is prevented.
従って、第1.第2.第3の課題が解決される。Therefore, the first. Second. The third problem is solved.
第1.第2の手段により、第≠、第5の課題を解決する
作用がある。位置検知信号のある区間では、チョッパ制
御により、電機子電流を設定値に保持し、その末端での
み、電機子コイルの蓄積磁気エネルギを次に通電すべき
電機子コイルの蓄積磁気エネルギに転換することにより
、放電電流を急速に消滅せしめ、又同時に次の電機子コ
イルの通電電流の立上りを急速としている。従って、高
速、高トルクの電動機とすることができる。1st. The second means has the effect of solving the fifth problem. In the section where the position detection signal is present, the armature current is maintained at the set value by chopper control, and only at the end of the period, the stored magnetic energy of the armature coil is converted to the stored magnetic energy of the armature coil to be energized next. As a result, the discharge current is rapidly extinguished, and at the same time, the rise of the current flowing through the next armature coil is made rapid. Therefore, a high-speed, high-torque electric motor can be achieved.
上記した作用の為に、印加直流電源より、ダイオードを
介して供電し、若しくは、これに付加して電源に並列に
接続されたコンデンサが使用されている。高速、高トル
クとする為の周知の手段は印加電圧を上昇せしめて目的
を達しているが、この手段によると、効率が劣化する不
都合があり、又高速にも限界があり、1般に7000回
転毎回転風上は不可能である。For the above-mentioned effect, power is supplied from the applied DC power source via a diode, or a capacitor connected in parallel to the power source is used in addition to this. A well-known means for achieving high speed and high torque achieves the objective by increasing the applied voltage, but this means has the disadvantage of deteriorating efficiency and has a limit to high speed, generally 7000 Upwind every rotation is not possible.
本発明の手段によると、上述したように、位置検知信号
の始端部の通電電流の立上りと末端部の降下電流の巾を
小さくできるので、減トルクと反トルクの発生が抑止さ
れ、90万回毎分位の電動機が得られる作用がある。According to the means of the present invention, as described above, since the width of the rising current at the starting end of the position detection signal and the width of the falling current at the terminal end can be made small, the occurrence of reduced torque and counter torque is suppressed, and 900,000 times It has the effect of obtaining a motor speed of about 100% per minute.
第1図以降について本発明の詳細な説明する。 The present invention will be described in detail with reference to FIG. 1 and subsequent figures.
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。Components with the same symbols in each drawing are the same members, so a duplicate description thereof will be omitted.
以降の角度表示はすべて電気角で表示する。All angles shown below are shown in electrical angles.
第1図(1)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1jL機子コイルの構成を示す平面図である。FIG. 1 (1) is a plan view showing the configuration of the salient poles of the rotor, the magnetic poles of the fixed armature, and the 1jL armature coil in seven examples of three-phase reluctance type electric motors to which the present invention is applied. .
第1図(a)において、記号/は回転子で、その突%/
a、/b、・・・の巾は/♂O度、それぞれは360度
の位相差で等しいピンチで配設されている。In Fig. 1(a), the symbol / is the rotor, and its sudden %/
The widths of a, /b, . . . are /♂O degrees, and they are arranged with equal pinches with a phase difference of 360 degrees.
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。記号夕は回転軸である。固定電機子/乙には
、磁極/6a 、/Ab 、/lrc 、 /6d 、
/6e、/&fが、それ等の巾がiro度で、等しい離
間角で配設されている。突極と磁極の巾は180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。The rotor 1 is made by known means of laminating silicon steel plates. The symbol Yu is the axis of rotation. Fixed armature/B has magnetic poles /6a, /Ab, /lrc, /6d,
/6e, /&f, their widths are iro degrees and are arranged at equal separation angles. The widths of the salient pole and the magnetic pole are equal at 180 degrees. The number of salient poles is 7 and the number of magnetic poles is 6.
第2図(a)は、第1図(a)のリラクタンス型3相電
動1幾の展開図である。FIG. 2(a) is a developed view of the reluctance type three-phase electric motor 1 shown in FIG. 1(a).
第2図(alのコイル90a 、90b、90cは、突
極/a、/b、・・・の位置を検出する為の位置検知素
子で1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/a、/1>、・・・の側面に空隙を介
して対向している。Figure 2 (al coils 90a, 90b, 90c are position detection elements for detecting the positions of the salient poles /a, /b, etc. 1) They are fixed on the side of the fixed armature /6 at the positions shown in the figure. The coil surfaces face the side surfaces of the salient poles /a, /1>, . . . with gaps in between.
コイル/(/a 、 /□b 、 90 cは/λO度
離間している。The coils /(/a, /□b, 90c are separated by /λO degrees.
コイルはtミリメートル径で900ターン位の空心のも
のである。The coil is an air-core coil with a diameter of t millimeter and approximately 900 turns.
第グ図に、コイル/□a 、/□b 、90cより、位
置検知信号を得る為の装置が示されている。FIG. 3 shows a device for obtaining position detection signals from coils /□a, /□b, and 90c.
第グ図において、コイルloa、抵抗/!;a、/:S
b。In the diagram, coil loa, resistance/! ;a, /:S
b.
15cはブリッジ回路となり、コイル/□aが突極/a
、/b、・・・に対向していないときには平衡するよう
に調整されている。15c is a bridge circuit, and coil /□a is a salient pole /a
, /b, . . . are adjusted so that they are balanced when they are not facing each other.
従って、ダイオ−)’//a、コンデンサ/2aならび
にダイオ−(’Hb、コンデンサ/2bよりなるローノ
?スフイルタの出力は等しく、オペアンプ13の出力は
ローレベルとなる。Therefore, the outputs of the Ronos filter consisting of the diode ()'//a, the capacitor/2a, and the diode ('Hb) and the capacitor/2b are equal, and the output of the operational amplifier 13 is at a low level.
記号7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90aが突極/FL、/b、・・・に対向
すると、鉄損(渦流損とヒステリシス損)により、イン
ピーダンスが減少するので、抵抗15aの電圧降下が大
きくなり、オペアンプ/3の出方はハイレベルとなる。Symbol 7 is an oscillator which oscillates for about 1 megacycle. When the coil 90a faces the salient poles /FL, /b, ..., the impedance decreases due to iron loss (eddy current loss and hysteresis loss), so the voltage drop across the resistor 15a increases, and the output of the operational amplifier /3 increases. is at a high level.
ブロック回路りの入力は、第70図(a)のタイムチャ
ートの曲i#a 、xb、・・・となり、反転回路13
dを介する入力は、曲線JJ、 a 、 23; b
、・・・となる。The inputs to the block circuit are the songs i#a, xb, . . . in the time chart of FIG.
The input through d is the curve JJ, a, 23; b
,... becomes.
第μ図のブロック回路7a 、7bは、それぞれコイル
90b、90cを含む上述したブリッジ回路を示すもの
である。Block circuits 7a and 7b in FIG. μ show the above-mentioned bridge circuits including coils 90b and 90c, respectively.
発振器7は共通に利用することができる。Oscillator 7 can be used in common.
ブロック回路7aの出力及び反転回路/Jeの出力は、
ブロック回路りに入力され、それらの出力信号は、第9
0図(atにおいて、曲線27a 、 27b 、 −
曲線21a、2ざす、・・・として示される。The output of the block circuit 7a and the output of the inverting circuit/Je are as follows:
are input to the block circuits, and their output signals are the ninth
Figure 0 (in at, curves 27a, 27b, -
The curves are shown as curves 21a, 2 points, .
ブロック回路7bの出力及び反転回路/3fの出力は、
ブロック回路りに入力され、それらの出力信号は、第1
O図(a)において、曲線ノγa、2?b、・・・曲線
30a、JOb、・・・とじて示される。The output of the block circuit 7b and the output of the inverting circuit/3f are:
are input to the block circuits, and their output signals are the first
In diagram O (a), the curve γa, 2? b, . . . curves 30a, JOb, .
曲線Jja 、 xb 、−・・に対して、曲i27
a 、 27 b 。For the curves Jja, xb, --..., the song i27
a, 27 b.
・・・は位相が120度お(れ、曲線27a、27b、
・・・に対して、曲線J?a 、J9b、・・・は位相
が720度おくれている。... has a phase of 120 degrees (curves 27a, 27b,
For ..., curve J? a, J9b, . . . are delayed in phase by 720 degrees.
ブロック回路りは、3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
により端子りa、りす、・・・、りfより720度の巾
の′也形彼の1気信号が得られる論理回路である。The block circuit is a circuit commonly used in the control circuit of a three-phase Y-type semiconductor motor, and when the above-mentioned position detection signal is input, the block circuit ri is a circuit whose width is 720 degrees from the terminals a, ris, ..., ri. It is also a logic circuit that can obtain the first signal.
端子りa、りす、9cの出力は、第1O図(a)におい
て、それぞれ曲493/a、31b、 ・、曲@32a
。The outputs of terminals a, squirrel, and 9c are songs 493/a, 31b, and song @32a, respectively, in Figure 1O (a).
.
32b、・・・1曲d、73 a 、 33 b 、・
・・として示されている端子りd、りθ、りfの出力は
、第70図(alにおいて、それぞれ曲線3’A a
+ ’j’A b 、・・・r曲H,j!fa。32b,...1 song d, 73a, 33b,...
The outputs of the terminals d, θ, and f, shown as .
+ 'j'A b ,... r song H, j! fa.
35b、・・・1曲+娠04 a 、 JA b 、・
・・として示されている。35b,...1 song + Pregnancy 04 a, JA b,...
It is shown as...
端子りaとりdの出力信号、端子りbとりθの出力信号
、端子りCとりfの出力信号の位相差は190度である
。The phase difference between the output signal of the terminal a and d, the output signal of the terminal b and θ, and the output signal of the terminal C and f is 190 degrees.
又端子りa、りす、9cの出力信号は、順次に、重畳す
ることなく、120度おくれ、端子’?d、9θ、りf
の出力信号も同じく順次に120度おくれている。コイ
ル90a、90b 、90cの対向する突極/a、/b
、・・・の代りに、第2図の回転子/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。In addition, the output signals of terminals a, squirrel, and 9c are sequentially delayed by 120 degrees without being superimposed. d, 9θ, rif
Similarly, the output signals are sequentially delayed by 120 degrees. Opposing salient poles /a, /b of coils 90a, 90b, 90c
, . . . The same effect can be obtained by using an aluminum plate having the same shape as the rotor shown in FIG. 2 and rotating in synchronization with the rotor.
リラクタンス型の電動機は、次に述べる欠点がある。Reluctance type electric motors have the following drawbacks.
第1に、第90図(a)のタイムチャートの点線曲線弘
2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。First, as shown by the dotted curve 2 in the time chart of FIG. 90(a), the torque is extremely large at the beginning when the salient pole begins to oppose the magnetic pole, and becomes small at the end.
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。Therefore, there is a drawback that the resultant torque is also large and includes pull torque. The following means are effective in eliminating such drawbacks.
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。かかる手段により対向面の洩れ磁束に
より、出力トルク曲線は第1O図(a)の曲線≠2aの
ように平坦となる。In other words, the width of the facing surfaces of the salient pole and the magnetic pole in the direction of the rotation axis is made different. By such means, the output torque curve becomes flat as shown in curve ≠ 2a in FIG. 1O(a) due to the leakage magnetic flux of the opposing surfaces.
第2に効率が劣化する欠点がある。Second, there is a drawback that efficiency deteriorates.
′電機子電流曲線は、第90図(a)において1曲線’
AAのようになる。'The armature current curve is one curve in Fig. 90(a)'
Be like AA.
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J6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。曲線≠6は190度の巾となっているの
で、磁気エネルギは点線lA&a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。At the beginning of energization, the current value is small due to the inductance of the armature coil, and becomes even smaller in the center due to the back electromotive force. In the final stage, the back electromotive force is small, so it rises rapidly,
It becomes like curve J6. This final peak value is equal to the current value at startup. In this section, since there is no output torque, there is only a joule loss, which has the disadvantage of greatly reducing efficiency. Since the curve≠6 has a width of 190 degrees, the magnetic energy is discharged as shown by the dotted line lA&a, and this becomes a counter-torque, further degrading the efficiency.
第3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。Thirdly, when the output torque is increased, that is, when the number of salient poles and magnetic poles is increased and the excitation current is increased, there is a drawback that the rotation speed becomes significantly smaller.
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1図(a)の磁極と突極の数を増加し、
又両者の対向空隙を小さ(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1図の磁極/6
a、/6b、・・・と突極/a。Generally, in a reluctance type electric motor, in order to increase the output torque, the number of magnetic poles and salient poles shown in Fig. 1(a) is increased,
It is also necessary to make the opposing air gap between the two small. At this time, if the rotation speed is maintained at the required value, the magnetic pole /6 in Figure 1
a, /6b,... and the salient pole /a.
/kl、・・・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[h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。The magnetic energy accumulated in /kl,... makes the rising slope of the excitation current relatively gentle, and even if the current is cut off, the time for the magnetic energy to dissipate [h current is relatively extended] Therefore, a large counter torque is generated.
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。Due to these circumstances, the peak value of the armature current value becomes small and counter torque is also generated, so that the rotational speed becomes a small value.
上述した第2.第3の欠点は、ブラシレスの電動機(以
降は半導体電動機と呼称する。)についても同じで、高
速、高トルク、高効率とすることが不可能となるもので
ある。The second point mentioned above. The third drawback is the same for brushless motors (hereinafter referred to as semiconductor motors), which makes it impossible to achieve high speed, high torque, and high efficiency.
第1図(a)及び第2図(alの展開図において、円環
部/6及び磁極/6a、/Ab+・・・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/6の部分は磁路とな
る磁心である。記号16及び記号/6a、/Ab。In the developed views of FIG. 1(a) and FIG. 2(al), the annular portion /6 and the magnetic poles /6a, /Ab+... are made by the well-known means of laminating and solidifying silicon steel plates, and external parts (not shown) It is fixed to the casing and becomes an armature. The part with symbol /6 is the magnetic core which becomes the magnetic path. Symbol 16 and symbols /6a and /Ab.
・・・を電機子と呼称する。...is called an armature.
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/6a 、 /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。There are seven salient poles, which have the same width and the same angle of separation. The width of the magnetic poles /6a, /6b, . . . is equal to that of the salient poles, and six of them are arranged at an equal pitch.
電機子コイル/7b、/7cが通電されると、突極/b
、/cが吸引されて、矢印A方向に回転する。When armature coils /7b and /7c are energized, salient pole /b
, /c are attracted and rotate in the direction of arrow A.
30度回転すると、電機子コイル/71)の通電が停止
され、電機子コイル/7dが通電されるので、突極/d
によるトルクが発生する。When rotated by 30 degrees, the armature coil /71) is de-energized and the armature coil /7d is energized, so the salient pole /d
Torque is generated.
回転子lが60度回転する毎に、電機子コイルの通電モ
ードが変更され、磁極の励磁極性は、磁極16b(N極
)、/6c(S極)→磁極/6c(S極)、/6d(N
極)→磁極/6d(N極)、/6e(S極)→磁極/A
θ(S極) 、tb f(N極)→磁極/6f(N極)
、/Aa(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相のリラクタンス電動
機となるう
励磁される2個の磁極が常に異極となっている為に、非
励磁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。Every time the rotor l rotates 60 degrees, the energization mode of the armature coil is changed, and the excitation polarity of the magnetic poles changes from magnetic pole 16b (N pole), /6c (S pole) to magnetic pole /6c (S pole), / 6d(N
Pole) → Magnetic pole/6d (N pole), /6e (S pole) → Magnetic pole/A
θ (S pole), tb f (N pole) → magnetic pole/6f (N pole)
, /Aa (S pole) → are cyclically alternated to form a three-phase reluctance motor in which the rotor / is driven in the direction of arrow A. The two excited magnetic poles are always different poles. Therefore, the leakage magnetic fluxes passing through the non-excited magnetic poles are in opposite directions, and the generation of counter torque is prevented.
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16aを2個1組とし、それぞれを電機子コイルの
通電により、N、S磁極に励磁する。In order to further reduce the above-mentioned leakage magnetic flux, the magnetic poles 16a of the first phase are made into a set of two, and each is excited to the N and S magnetic poles by energizing the armature coil.
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て、洩れ磁束が無くなる。The leakage magnetic flux caused by each of the two magnetic poles is canceled out and disappears at the other magnetic pole, so that there is no leakage magnetic flux.
他の磁極/6b、/Ac、・・・/6fも、それぞれ2
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。The other magnetic poles /6b, /Ac, ... /6f are also 2
The magnetic poles are configured as a set, and each magnetic pole is excited to the N and S poles. The effect is the same, and the leakage magnetic flux disappears.
この場合の突極/a 、 /b、・・・の数は、71個
となる。In this case, the number of salient poles /a, /b, . . . is 71.
次に、電機子コイル/7a 、 /7b 、・・・の通
電手段について説明する。Next, the means for energizing the armature coils /7a, /7b, . . . will be explained.
第6図(c)において、電機子コイル/7a 、 /7
c 。In Fig. 6(c), armature coils /7a, /7
c.
/7θの両端には、それぞれトランッスタユ。a、20
b及びユOc昌ZOd及び20e、20fが挿入されて
いる。トランジスタ20a、 ab 、 20c 、・
・・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。/7θ has transstayu at both ends. a, 20
b and YuOcChangZOd and 20e and 20f are inserted. Transistors 20a, ab, 20c, .
. . . are switching elements, and other semiconductor elements having the same effect may be used.
直流電源正負端子ua、2bより供電が行なわれている
。Power is supplied from the DC power supply positive and negative terminals ua and 2b.
アンド回路’AJaの下側の入力がハイレベルのときに
、端子≠a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21) a 、 X) bが導通して、電
機子コイル/7aが通電される。端子4?b、4(c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
20c、20d及びトランジスタコOe、2.Ofが導
通して、電機子コイル/7c、/7eが通電される。ブ
ロック回路り、E、Fは、電機子コイル77に+ 、
/7d 、 /”)fの通電制御回路で、電機子コイル
/7aの通電制御回路と全く同じ構成のものである。When the lower input of AND circuit 'AJa is at high level, if a high level electrical signal is input from terminal ≠ a,
Transistors 21)a, X)b become conductive, and the armature coil /7a is energized. Terminal 4? b, 4(c) When a high-level electrical signal is input from c, transistors 20c, 20d and transistors Oe, 2.Of become conductive, and armature coils /7c, /7e are energized. , E, F are + to the armature coil 77,
The energization control circuit for /7d, /”)f has exactly the same configuration as the energization control circuit for armature coil /7a.
従って、アンド回路≠3d、’A3e、1A3fの下側
の入力がハイレベルのときに端子μd、≠e、≠fに・
・イレベルの入力があると、それぞれ電機子コイル/7
b 、/?d 、/1fが通電される。Therefore, when the lower input of the AND circuit ≠3d, 'A3e, 1A3f is at high level, the terminals μd, ≠e, ≠f.
・When there is an input level, each armature coil/7
b,/? d, /1f are energized.
端子りは、励磁電流(電機子電流)を指定する為の基準
電圧である。端子旬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。The terminal voltage is a reference voltage for specifying the excitation current (armature current). By changing the voltage at the terminals, the output torque can be changed.
電源スィッチ(図示せず)を投入すると、オペアンプ<
4Qaの一端子の入力は子端子のそれより低いので、オ
ペアンブリaの出力はハイレベルトナリ、トランジスタ
20a、20b、・・・、、ZOfが導通して、電圧が
電機子コイル/7a 、/7c 、/7θの通電制御回
路に印加される。When the power switch (not shown) is turned on, the operational amplifier <
Since the input of one terminal of 4Qa is lower than that of the child terminal, the output of operational assembly a is a high level tone, transistors 20a, 20b, . , /7θ is applied to the energization control circuit.
抵抗、!、2a、、1−2bは、それぞれ電機子コイル
/7a。resistance,! , 2a, , 1-2b are armature coils/7a, respectively.
/7c、/7e及び/7b 、/7d 、/7fの励磁
電流(電機子電流)を検出する為の抵抗である。This is a resistor for detecting the excitation current (armature current) of /7c, /7e, /7b, /7d, and /7f.
オペアンプtAObについても事情は全く同じで、電源
の投入とともにブロック回路り、E、Fに電圧が印加さ
れる。The situation is exactly the same for the operational amplifier tAOb, and when the power is turned on, voltage is applied to the block circuits E and F.
端子4aの入力信号は、第1o図(alの位置検知信号
3/a、31b・・・又端子’i’b、44cの入力信
号は、位置検知信号32 a 、 32 b 、−及び
33a、33b、−どなっている。The input signals of the terminal 4a are the position detection signals 3/a, 31b of FIG. 33b, - howling.
上記した曲線は同一記号で、第5図(b)のタイムチャ
ートに示されている。曲線、7/a 、32a、JJa
。The above-mentioned curves have the same symbols and are shown in the time chart of FIG. 5(b). Curve, 7/a, 32a, JJa
.
・・・は連続しているので、それ等の境界が太線で示さ
れている。... are continuous, so their boundaries are shown with thick lines.
又第90図(a)の位置検知信号JAa 、 3Ab、
−、、?<4a 、3tAb 、 ”’ 、 、?5
a 、3jb 、 −は、それぞれ第6図(C)の端子
≠d、弘e、4?fに入力されている。Also, the position detection signals JAa, 3Ab, in FIG. 90(a),
-,,? <4a, 3tAb, ”', ,?5
a, 3jb, - are the terminals of Fig. 6(C)≠d, Hiroe, 4?, respectively. It is input to f.
第5図(b)には、曲線J6a(JAbと同じである。FIG. 5(b) shows a curve J6a (same as JAb).
)3ψa 、 Jj a T・・・が示され、それ等は
重畳することなく連続し、境界は太線で示されている。)3ψa, Jj a T... are shown, which are continuous without overlapping, and the boundaries are shown with thick lines.
第5図(blの位置検知信号曲線3/aが、第6図fc
)の端子≠aに入力された場合について説明する。Fig. 5 (position detection signal curve 3/a of bl is shown in Fig. 6 fc
) is input to the terminal ≠a.
第5図(b)において、励磁電流は、点線37aのよう
に増大する。リラクタンス型の電動機では、インダクタ
ンスが大きいので、曲線3/aの始端部の立上りはおそ
くなる。従って端子2aの印加電圧を大きくする必要が
ある。高速度となるに従って、曲線、?/aの巾は小さ
くなるので、端子2aの電圧を対応して高電圧のものを
使用する必要がある。In FIG. 5(b), the excitation current increases as indicated by a dotted line 37a. In a reluctance type electric motor, the inductance is large, so the rise of the starting end of the curve 3/a is slow. Therefore, it is necessary to increase the voltage applied to the terminal 2a. The curve, as the speed increases? Since the width of /a becomes small, it is necessary to use a correspondingly high voltage terminal 2a.
励磁電流が設定値(第6図(C)の端子りの基準電圧に
より指定される。)を越えると、オペアンプ’AOaの
出力がローレベルとなるので、アンド回路4’Jaの出
力がローレイルとなり、トランジスタ2゜aは不導通と
なる。When the excitation current exceeds the set value (specified by the reference voltage at the terminal in Figure 6 (C)), the output of the operational amplifier 'AOa becomes low level, so the output of the AND circuit 4'Ja becomes low rail. , transistor 2°a becomes non-conductive.
従って、電機子コイル/7aに蓄積された磁気エネルギ
は、ダイオード2/a、トランジスタコ。b。Therefore, the magnetic energy stored in the armature coil /7a is transferred to the diode 2/a and the transistor. b.
抵抗Uaを介して放電され、放電電流が所定値まで低下
すると、オペアンプImaのヒステリンス特性により、
出力がハイレベルに復帰し、トランジスタ、20a、2
0bは再び導通して、電機子電流が増大する。When the discharge current is discharged through the resistor Ua and the discharge current decreases to a predetermined value, due to the hysteresis characteristics of the operational amplifier Ima,
The output returns to high level and transistors 20a, 2
0b becomes conductive again and the armature current increases.
基準電圧りにより規制される設定値まで増大すると、オ
ペアンプl1−Oaの出方がローレベルとなり、トラン
ジスタJaが不導通に転化して、電機子電流が降下する
。When the voltage increases to a set value regulated by the reference voltage, the output of the operational amplifier l1-Oa becomes low level, the transistor Ja becomes non-conductive, and the armature current drops.
かかるサイクルを繰返すチヨノ・ぞ回路となり、第5図
(b)の矢印3ざaの区間を経過する。The circuit becomes a circuit that repeats such a cycle, and passes through the section indicated by arrow 3a in FIG. 5(b).
曲線J/aの末端において、第6図(C)の端子≠aの
入力が消滅する。従って、電機子コイル/7aに蓄積さ
れた磁気エネルギは、トランジスタコ。a20bがとも
に不導通となるので、ダイオード、!/b→コンデンサ
4’7a→抵抗Ua→ダイオ−1’!/aの順で通電さ
れ、コンデンサ≠7aを充電する。At the end of the curve J/a, the input of terminal≠a in FIG. 6(C) disappears. Therefore, the magnetic energy stored in the armature coil 7a is transferred to the transistor coil 7a. Since both a20b become non-conductive, the diode,! /b → Capacitor 4'7a → Resistor Ua → Dio-1'! The current is applied in the order of /a to charge the capacitor≠7a.
しかし、このときすでに第5図(b)の位置検知信号曲
線、?2aが、第6図(C)の端子gbに入力されてい
るので、電機子コイル/7aの蓄積磁気エネルギは、電
機子コイル/7cの磁気エネルギに転化し、電機子電流
の立上り(第5図(b))の点線39a)を急速とする
。However, at this time, the position detection signal curve in FIG. 5(b) has already been changed to ? 2a is input to the terminal gb in FIG. Dotted line 39a) in figure (b)) is defined as rapid.
コンデンサ≠7aは、トランジスタの導通、不導通のタ
イミングの差があるときに有効であるが、必ずしも必要
なものではない。The capacitor≠7a is effective when there is a difference in timing between conduction and non-conduction of the transistor, but is not necessarily required.
第5図(b)の点線37bは、上記した電機子コイル/
7aの磁気エネルギの放出による電流曲線である。The dotted line 37b in FIG. 5(b) indicates the armature coil/
7a is a current curve due to the release of magnetic energy.
矢印3ざbの巾は、点線?7bと点線39aの降下と立
上り部の巾を示している。矢印31bの巾が30度を越
えると反トルクが発生し、又トルクも減少する。高速度
となるに従って、曲線32aの巾が小さくなるので、矢
印3ざbの巾も対応して小さくする必要がある。この為
には、端子Uaの電圧を上昇するとともに、ダイオード
弘/已により、電機子コイル/7aの蓄積磁気エネルギ
が、電源2a、2bに流入することを防止することによ
り目的が達成される。Is the width of arrow 3 b the dotted line? 7b and the width of the descending and rising portions of the dotted line 39a. When the width of the arrow 31b exceeds 30 degrees, counter torque occurs and the torque also decreases. As the speed increases, the width of the curve 32a decreases, so the width of the arrow 3b also needs to decrease accordingly. This purpose is achieved by increasing the voltage at the terminal Ua and by preventing the magnetic energy stored in the armature coil 7a from flowing into the power supplies 2a and 2b by means of diodes.
電源は、交流を整流した直流が使用されるので、tm子
コイル/7aの磁気エネルギが電源に流入すると、点線
37bで示す降下部の巾が大きくなり、電機子コイル/
7cの印加電圧も電源2a、2bの電圧となるので、立
上り部の点線J9aの巾も大きくなる。従って、高速度
の電動機とすることが不可能となる。Since the power source uses direct current obtained by rectifying alternating current, when the magnetic energy of the tm child coil/7a flows into the power source, the width of the descending portion shown by the dotted line 37b increases, and the armature coil/7a increases in width.
Since the applied voltage of 7c also becomes the voltage of the power supplies 2a and 2b, the width of the dotted line J9a at the rising portion also increases. Therefore, it becomes impossible to create a high-speed electric motor.
当然であるが、電源電圧を上昇しても同じ目的が達成で
きるが、この手段は、実用的に問題があり、本発明によ
る手段が有効となるものである。Naturally, the same objective can be achieved by increasing the power supply voltage, but this means has practical problems, and the means according to the present invention is effective.
又出力トルクを増大する為には、第6図(C)の基準電
圧りの電圧を上昇すればよい。Furthermore, in order to increase the output torque, it is sufficient to increase the voltage above the reference voltage shown in FIG. 6(C).
以上の説明のように、本発明装置では、高速回転の限度
は、印加電圧により制御され、出力トルクは、基準電圧
(出力トルクの指令電圧)により、それぞれ独立に制御
されることが特徴となっている。As described above, the device of the present invention is characterized in that the limit of high-speed rotation is controlled by the applied voltage, and the output torque is independently controlled by the reference voltage (output torque command voltage). ing.
電機子コイル/7cの位置検知信号による制御電流の制
御は、第6図(C)のオペアンプ1AOa、アンド回路
≠3bのチョッパ作用により、第5図(b)の点線Jq
bで示すように、トランジスタ20cのオンオフにより
変化し、曲線、7ユaの末端において、点線のように急
速に降下する。The control current by the position detection signal of the armature coil/7c is controlled by the chopper action of the operational amplifier 1AOa in FIG. 6(C) and the AND circuit≠3b, as shown by the dotted line Jq in FIG. 5(b).
As shown by b, it changes as the transistor 20c is turned on and off, and at the end of the curve 7a, it rapidly drops as shown by the dotted line.
次に、位置検知信号JJaが、第6図(C)の端子≠3
0に入力されると、電機子コイル/7eの通電が同様に
行なわれる。Next, the position detection signal JJa is applied to the terminal ≠ 3 in FIG. 6(C).
When input to 0, armature coil /7e is energized in the same way.
以上のように、電機子コイル/7a 、 /7c 、
/7eは、順次に連続して通電されて出力トルクが発生
する・
以上の通電のモードをA相の通電モードと呼称する。位
置検知信号なA相の位置検知信号と呼称する。As mentioned above, armature coils /7a, /7c,
/7e is energized sequentially and output torque is generated. The above energization mode is called the A-phase energization mode. This is called the A-phase position detection signal.
第70図ta+の位置検知信号3ルa 、36b、 =
−,31ta。Fig. 70 ta+ position detection signal 3a, 36b, =
-, 31ta.
344b 、−= 、Jja 、3!;b、−=は、そ
れぞれ第6図(C)の端子≠a、gθ、4Zfに入力さ
れ、ブロック回路り、E、Fに含まれる電機子コイル/
7b 、/7a 。344b,-=,Jja,3! ;b, -= are input to terminals ≠a, gθ, 4Zf in FIG. 6(C), respectively, and the armature coils included in block circuit E and F
7b, /7a.
/1fの通電を制御する。/1f energization is controlled.
第5図(b)に1曲線3ba、、?/4a 、3!;h
が示されている。これ等は120度の巾で隣接し、上段
の曲線より90度位相がお(れている。In Fig. 5(b), one curve 3ba...? /4a, 3! ;h
It is shown. These are adjacent to each other with a width of 120 degrees, and are 90 degrees out of phase with the upper curve.
曲線3Aa、3≠a、Jjaの両端の点線部は、電機子
電流の立上りと降下部を示している。立上りと降下部の
巾は、電源正端子コaの電圧及びダイオード弘/b、コ
ンデンサ≠7bにより規制されることは、A相の場合と
同様である。The dotted line portions at both ends of the curves 3Aa, 3≠a, and Jja indicate the rise and fall portions of the armature current. As in the case of the A phase, the widths of the rising and falling portions are regulated by the voltage of the power supply positive terminal core a, the diode Hiroshi/b, and the capacitor≠7b.
又、アンド回路’AJa 、’A3e 、弘Jf 、オ
ペアンプub、基準電圧端子りの電圧による各曲線の中
間部のチョッパ制御もA相の場合と同様である。Further, the chopper control in the middle part of each curve by the AND circuits 'AJa, 'A3e, Hiro Jf, the operational amplifier ub, and the voltage at the reference voltage terminal is the same as in the case of the A phase.
作用効果も又同様である。The effects are also similar.
曲線3Aa、、?4b 、−,31Ah 、31Ab
、・−、Jr& 。Curve 3Aa...? 4b, -, 31Ah, 31Ab
,・-,Jr&.
3!;b、・・・による電機子コイル/7b、/7d
、/7fの通電制御なり相の通電モーPと呼称する。曲
線界a 、Jja 、JAa 、・・・の電気信号をB
相の位置検知信号と呼称する。3! ;b, armature coil /7b, /7d by...
, /7f is called the energization mode P of the energization control phase. The electrical signals of the curve fields a, Jja, JAa, ... are expressed as B
This is called the phase position detection signal.
本実施例のような3相の電動機は、第1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、2つに分離してA相、B相の通電モーP
と呼称している。A three-phase electric motor like the one in this example is generally expressed as being in the first, second, and third phase energization modes.
In this specification, the energization mode P is divided into two, A phase and B phase.
It is called.
電機子コイル/7a 、 /7 c 、 /7 e及び
/7b、/7d 。Armature coils /7a, /7c, /7e and /7b, /7d.
/7fをそれぞれA相及びB相の電機子コイルと呼称す
る。/7f are called A-phase and B-phase armature coils, respectively.
第90図(a)の曲線鉢は、A相の電機子コイルによる
トルク曲線を示し、曲線IA5(点a)はB相の電機子
コイルによるトルク曲線を示し、両回線の合成トルクが
出力トルクとなる。又その下段の太線のトルク曲線/7
a 、/7c 、/7e 、・・・は、同一記号の電機
子コイルによるトルク曲線を示し、細線のトルク曲線/
7b 、 /7(1、11fは同一記号の電機子コイル
のトルク曲線を示している。The curved line in Fig. 90(a) shows the torque curve due to the A-phase armature coil, and the curve IA5 (point a) shows the torque curve due to the B-phase armature coil, and the combined torque of both lines is the output torque. becomes. Also, the lower thick line torque curve/7
a, /7c, /7e, ... indicate torque curves by armature coils with the same symbol, and the thin line torque curves /
7b, /7 (1 and 11f indicate the torque curves of the armature coils with the same symbols.
矢印の線分41a、4’jaは、位置検知信号3コa(
電機子コイル/7cによるもの)及び位置検知信号、?
tAa(電機子コイル/7dによるもの)によるトルク
曲線の区間を示している。The line segments 41a and 4'ja of the arrow indicate the position detection signal 3 cores a (
armature coil/7c) and position detection signal, ?
It shows the section of the torque curve due to tAa (by armature coil/7d).
3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。It has a torque curve similar to that of a three-phase Y-connection semiconductor motor, and is characterized by efficient and relatively flat torque characteristics.
上述した説明より理解されるように、第1Q図(alの
位置検知信号曲線J/a’ 、J/b 、 −、曲線、
?2a。As can be understood from the above explanation, the position detection signal curves J/a', J/b, -, curves,
? 2a.
32b、・・・1曲線33a、 33 b 、・・・は
、電機子コイル/7a 、/7c 、/7eの720度
の巾の通電iti制御を行ない、又位置検知信号曲線J
Aa、J6b、・・・2曲線埠a13<’b+”’+曲
@33; a 、 3!; b 、−は、電機子コイル
/7b 、 /7d 、 /7fの720度の巾の通電
制御を行なっている。32b, . . . 1 curves 33a, 33 b, .
Aa, J6b,...2 curved line a13<'b+'''+ song @33; a, 3!; b, - is 720 degree width energization control of armature coils /7b, /7d, /7f is being carried out.
出力トルク即ち電機子電流値を指定するのは、基線電圧
(第6図(c)の端子蜀の電圧)のみなので、印加電圧
に無関係となる。従って、第6図(C)の゛電源端子j
a、、2bのリシル電圧は余り関係がないので、整流の
為のコンデンサは小さい容量のものでもよく、又交流電
源が3相の場合には、整流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。What specifies the output torque, that is, the armature current value, is only the base voltage (the voltage at the terminal Shu in FIG. 6(c)), so it is independent of the applied voltage. Therefore, the power supply terminal j in Fig. 6(C)
Since the rectification voltages of a, 2b have little to do with each other, the capacitor for rectification can be of a small capacity, and if the AC power supply is 3-phase, the rectification capacitor has an even smaller capacity, simplifying the power supply. There are features that allow it.
上述した事情は、後述する実施例の場合にも、整流コン
デンサについて同じである。次に、コ相のリラクタンス
型電動機に本発明を通用した場合につき説明する。The above-mentioned circumstances are the same for the rectifying capacitors in the embodiments described later. Next, a case where the present invention is applied to a co-phase reluctance type electric motor will be explained.
第1図(b)は、2相のリラクタンス型電動機の乎面図
、第2図(b)は、その突極、磁権、電機子コイルの展
開図である。第1図(b)において、円環部/6及び磁
極/Aa、/Ab、・・・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
。FIG. 1(b) is a top view of a two-phase reluctance type electric motor, and FIG. 2(b) is a developed view of its salient poles, magnetic poles, and armature coil. In FIG. 1(b), the annular portion /6 and the magnetic poles /Aa, /Ab, . Become. The part indicated by symbol 16 is a magnetic core that becomes a magnetic path.
磁極/Aa、/Abには、電機子コイル/7a、/7b
が捲着されている。他の電機子コイルは省略されて図示
していない。Armature coils /7a, /7b are attached to magnetic poles /Aa and /Ab.
is wrapped. Other armature coils are omitted and not shown.
外筐に設けた軸受には、回転軸jが回動自在に支持され
、これに回転子lが固着されている。A rotating shaft j is rotatably supported by a bearing provided in the outer casing, and a rotor l is fixed to this.
回転子lの外周部には、突極/a、/b、・・・が設け
られ、磁極/Aa 、/Ab 、−と0./〜0.2ミ
リメートル位を空隙を介して対向している。回転子/も
、電機子/6と同じ手段により作られている。On the outer periphery of the rotor l, salient poles /a, /b, . They face each other with a gap of about 0.2 mm between them. The rotor/is also made by the same means as the armature/6.
この展開図が第2図(blに示されている。This developed view is shown in FIG. 2 (bl).
第2図(b)において、突極は70個となり、等しい巾
と離間角となっている。磁極/Aa、/Ab、・・・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。In FIG. 2(b), there are 70 salient poles, and they have the same width and separation angle. The width of the magnetic poles /Aa, /Ab, . . . is equal to that of the salient poles, and they are arranged at equal pitches.
電機子コイに/7b、/7f 、/7c 、/7gが通
電されると、突極/b、/g、/C,/hが吸引されて
、矢印A方向に回転する。When the armature coils /7b, /7f, /7c, and /7g are energized, the salient poles /b, /g, /C, and /h are attracted and rotate in the direction of arrow A.
90度回転すると、電機子コイル/’lb、/”)fの
通電が停止され、電機子コイル/1d、/’lhが通電
されるので、突極/d 、/ iによるトルクが発生す
る。矢印/ざaは、図示の状態よりqo度回転する励磁
極性を示すもので磁極/6b、/AcはN極、磁極/6
f、/6g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。When rotated 90 degrees, the armature coil /'lb, /'')f is de-energized and the armature coil /1d, /'lh is energized, so that torque is generated by the salient poles /d and /i. The arrow /a indicates the excitation polarity which is rotated by qo degrees from the state shown in the figure, magnetic pole /6b, /Ac is N pole, magnetic pole /6
f, /6g becomes the south pole. The purpose of such polar magnetization is to reduce counter torque due to leakage of magnetic flux.
次の90度の回転即ち矢印/ざb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。During the next 90 degree rotation, ie, between the arrows/b, each magnetic pole assumes the N and S polarities shown. The display of 0 indicates non-excitation.
次の90度の回転、その次の90度の回転は矢印/ざc
、/ざdの間の極性に磁化される。The next 90 degree rotation, the next 90 degree rotation is an arrow/zac
, /zad.
上述した励磁により、回転子/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。Due to the above-mentioned excitation, the rotor / rotates in the direction of arrow A and becomes a co-phase electric motor.
各磁極間の巾は、突極中の/、5倍となっている。The width between each magnetic pole is 5 times that of the salient pole.
又電機子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。Furthermore, since the space in which the armature coil is installed is larger, thicker wires can be used, which has the effect of reducing copper loss and increasing efficiency.
リラクタンス型の電動機は、界磁マグネットがないので
、その磁束分まで磁極による発生磁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
味を有するものである。Since a reluctance type electric motor does not have a field magnet, it is necessary to increase the magnetic flux generated by the magnetic poles by the amount of magnetic flux. Therefore, the large space between the magnetic poles has an important meaning.
第2図(b)の突極数は、70個となり、従来周知のこ
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。The number of salient poles in FIG. 2(b) is 70, which is larger than the conventionally known structure of this type. Therefore, counter-torque is generated by discharging the magnetic energy accumulated in each magnetic pole due to excitation, and although the output torque becomes large, the rotational speed decreases and problems remain, making it impossible to put it into practical use.
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。However, according to the means of the present invention, the above-mentioned disadvantages are eliminated and only the effect of increasing the output torque is added. The details will be described later.
第6図(blにおいて、電機子コイルに、Lは、第1図
(b)の電機子コイル/7a、/7e及び/7c、/7
gをそれぞれ示し、2組の電機子コイルは、直列若しく
は並列に接続されている。FIG. 6 (In bl, L is the armature coil /7a, /7e and /7c, /7 of FIG. 1(b).
g respectively, and the two sets of armature coils are connected in series or in parallel.
N、機子コイルに、Lの両端には、それぞれトランジス
タ20a、20b及び20c、20dが挿入されている
。Transistors 20a, 20b, 20c, and 20d are inserted into the N and armature coils and at both ends of L, respectively.
トランジスタ:lOa 、 20 b 、 20c 、
20d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。Transistor: lOa, 20b, 20c,
20d is a switching element, and may be another semiconductor element having the same effect.
@流電源正負端子2a、2bより供電が行なわれている
。端子4Zaより7・イレベルの電気信号が入力される
と、トランジスタma、20bが導通して、電機子コイ
ルKが通電される。端子ψCより・・イレベルの電気信
号が入力されると、トランジスタ20c、20dが導通
して、電機子コイルLが通電される。Power is supplied from the positive and negative terminals 2a and 2b of the @ current power supply. When an electric signal of level 7 is inputted from the terminal 4Za, the transistors ma and 20b become conductive, and the armature coil K is energized. When an electric signal of level .
位置検知信号を得る為の手段を次に説明する。Next, the means for obtaining the position detection signal will be explained.
第6図(a)と第6図(b)の場合に、位置検知信号を
得る手段が異なる。前者の場合には、笛2図(b)のコ
イル♂a、fbが利用され、後者の場合にはコイル7a
、アa、7b、7bが利用される。In the cases of FIG. 6(a) and FIG. 6(b), the means for obtaining the position detection signal are different. In the former case, coils ♂a and fb of whistle 2 (b) are used, and in the latter case, coil 7a is used.
, a, 7b, and 7b are used.
上述した各コイルは、コイル/(7a 、 /□b 、
90cと同じ構成のものである。コイル♂a、♂bは
、突極/a、/b、・・・の側面に対向して、電機子側
に固定されている。Each of the above-mentioned coils is coil/(7a, /□b,
It has the same configuration as 90c. The coils ♂a, ♂b are fixed to the armature side, facing the side surfaces of the salient poles /a, /b, .
コイル♂a、lrbは、第2図(b)に示されるように
、突極/a、/b、・・・の側面に空隙を介して対向し
、突極1u11面に対向すると、鉄損(渦流損を含み、
この損失が大きい)の為に、コイルのインピーダンスが
小さくなる。As shown in FIG. 2(b), the coils ♂a, lrb face the side surfaces of the salient poles /a, /b, . (Including eddy current loss,
This loss is large), so the impedance of the coil becomes small.
コイルra、Ibは(no −4−qo )度離間して
いる。コイル♂a、♂bはjミリメートル径で900タ
ーン位の空心のものである。Coils ra and Ib are separated by (no −4−qo ) degrees. Coils ♂a and ♂b are air-core with a diameter of J mm and approximately 900 turns.
第3図に、コイルItx、rbより、位置検知信号を得
る為の装置が示されている。第3図において、コイルI
a、rb、抵抗15a 、 /jb 、 15c 。FIG. 3 shows a device for obtaining position detection signals from coils Itx and rb. In Figure 3, coil I
a, rb, resistance 15a, /jb, 15c.
15dは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/〜5メガサイクル位となってい
る。15d is a bridge circuit. Symbol 7 is an oscillation circuit whose output frequency is about 5 megacycles.
コイルIa、Ibは空心コイルで、固定電機子11tl
lに固定され、第2図(b)の突極/a 、 /b 、
・・・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の電圧降下が大きくなる
。コイルfaが突極に対向すると、ダイオード//a、
コンデンサ/2aよりなるローノξスフイルタにより平
滑化された電気信号が、オペアンプ/、?aの十端子に
入力される。Coils Ia and Ib are air-core coils, fixed armature 11tl
l, and the salient poles /a, /b, in Fig. 2(b)
..., the impedance becomes small due to eddy current loss, and the voltage drop across the resistor 15a becomes large. When the coil fa faces the salient pole, the diode //a,
The electrical signal smoothed by the Rono ξ filter consisting of the capacitor/2a is sent to the operational amplifier/? It is input to the ten terminal of a.
抵抗/3bの電圧降下も、ダイオード//b、コンデン
サ/jbよりなるローノξスフイルタにより直流化され
た電気信号がオペアンプ/、?bの十端子に入力される
。コイルra、lfbが、突極に対向しないときに、ブ
リッジ回路が平衡するように調整されているので、この
ときにオペアンプ/ja、/jbの出力はない。コイル
Iraが突極に対向すると、オペアンプ/Jaの出力は
、igo度の巾の矩形波の出力となり、この信号が第7
0図(c)のタイムチャートで、曲線7(7a、701
)、・・・とじて示されている。The voltage drop across the resistor /3b is also determined by the electrical signal converted into DC by the Rono ξ filter consisting of the diode /b and capacitor /jb. It is input to the ten terminal of b. Since the bridge circuit is adjusted to be balanced when the coils ra and lfb do not face the salient poles, there is no output from the operational amplifiers /ja and /jb at this time. When the coil Ira faces the salient pole, the output of the operational amplifier/Ja becomes a rectangular wave with a width of igo degrees, and this signal
In the time chart of Figure 0 (c), curve 7 (7a, 701
),... are shown closed.
抵抗15cの電圧降下は、オペアンプ/、?a、/、?
bの一端子に入力されている。端子&aの出力が上述し
た曲線7(1)a、70b、・・・となり、端子6bの
出力は、白粉7Ja 、 7Jb 、・・・となり、そ
れぞれの曲線の巾はigo度である。The voltage drop across the resistor 15c is the operational amplifier/? a, /,?
It is input to one terminal of b. The outputs of terminal &a are the above-mentioned curves 7(1)a, 70b, . . . , and the outputs of terminal 6b are white powder 7Ja, 7Jb, . . . , and the width of each curve is igo degree.
反転回路を介する端子6c 、Adの出力は、曲i7J
a 、 73 b 、 =−及び曲線7qa、7qb
、−となる。The output of terminal 6c and Ad via the inverting circuit is the tune i7J.
a, 73 b, =- and curves 7qa, 7qb
, -.
第70図fc)の曲線7(7a 、 ?(7b 、−と
曲線7デa、79b、・・・の信号の合致した部分をア
ンド回路により得ると、曲線!2 a 、 12 b
、・・・となる。When the matched parts of the signals of curve 7 (7a, ?(7b, -) of Fig. 70fc) and curves 7dea, 79b, . . . are obtained by an AND circuit, curves !2a, 12b are obtained.
,... becomes.
曲線72a、7コb 、 ・・・と曲線70a 、 7
0b 、 −についても同じ手段により、曲@g3a、
ざ3b、・・・が得られる。Curves 72a, 7b, ... and curves 70a, 7
By the same means for 0b, -, songs @g3a,
Za3b, . . . are obtained.
同様な手段で、曲線7Ja 、 72b 、−と曲線7
3a。By similar means, curves 7Ja, 72b, - and curve 7
3a.
73b、・・・より、曲線ざ4a、評す、・・・が、又
曲線73a 、 7jb 、−と曲線7qa、7qb、
−・−より曲線ざ!;a。From 73b, . . . , the curve 4a is evaluated, .
−・−More curves! ;a.
ざjb、・・・が得られる。The results are as follows.
以上の位置検知信号は、第6図(a)の回路に使用され
るものである。The above position detection signal is used in the circuit shown in FIG. 6(a).
次に、第6図(b)の回路に使用される位置検知信号を
得る手段について説明する。Next, the means for obtaining the position detection signal used in the circuit of FIG. 6(b) will be explained.
位置検知信号は、回転子/と同期回転するアルミニュー
ム回転子より得られ、この回転子が第一図(blに記号
3として示されている。記号3a、3b、・・・は等し
いピンチで、それ等の巾が130度とされている突出部
である。突出部3a、3b、・・・には、コイル7a、
7a 、7b 、7bが対向し、渦流損失により、イン
ピーダンスが小さくなるようになっている。コイル7a
とア1及びコイル7bと5の離間角は/♂O度である。The position detection signal is obtained from an aluminum rotor that rotates synchronously with the rotor, and this rotor is shown as symbol 3 in Figure 1 (bl). Symbols 3a, 3b, . . . , are protrusions having a width of 130 degrees.The protrusions 3a, 3b, . . . have a coil 7a,
7a, 7b, and 7b face each other, and impedance is reduced due to eddy current loss. Coil 7a
The separation angle between A1 and coils 7b and 5 is /♂O degrees.
突極Ja。Salient pole Ja.
Jb、・・・の巾は、750度より小さくても差支えな
い。ただし/170度位までである。The width of Jb, . . . may be smaller than 750 degrees. However, it is up to about 170 degrees.
第3図のコイルfa、♂bをコイル7a、’7bと置換
すると端子6aの出力は、第70図(blのタイムチャ
ートの曲線73;a、7jb、・・・となり、端子乙C
の出力は、曲%177a 、 77b 、・・・となる
。When coils fa and ♂b in Fig. 3 are replaced with coils 7a and '7b, the output of terminal 6a becomes curve 73; a, 7jb, ... of the time chart in Fig. 70 (bl), and terminal O C
The output will be songs %177a, 77b, .
コイル?a、J’bをコイル7a、7bと置換すると、
端子6aの出力は、曲17Aa 、 ”)A b 、・
・・となり、端子6111の出力は、曲線7ざa、7g
b、・・・どなる。各曲線の巾はiso度となり、7段
目と2段目及び3段目と≠段目の曲線の位相差は、それ
ぞれigo度となり、7段目と3段目の位相差は9a度
である。coil? If a and J'b are replaced with coils 7a and 7b,
The output of the terminal 6a is the song 17Aa, ”)A b , ・
..., and the output of the terminal 6111 is the curve 7za, 7g
b... yell. The width of each curve is iso degrees, and the phase difference between the 7th and 2nd rows and between the 3rd and ≠ rows is igo degrees, and the phase difference between the 7th and 3rd rows is 9a degrees. be.
位置検知信号となる曲+i7j a 、 7j ’b
、・・・及び曲線?Aa、76b、・・・は、それぞれ
第6図(b)の端子弘a、μCに入力される。又曲89
77 a 、 77 b 、 山と曲線7ga、71b
、・・・は、端子弘す、!dに入力される。Song that serves as a position detection signal + i7j a, 7j 'b
,...and curve? Aa, 76b, . . . are input to terminals a and μC in FIG. 6(b), respectively. Song 89
77a, 77b, mountains and curves 7ga, 71b
,...is, terminal Hirosu! d.
抵抗)、2 a 、 n bの電圧降下は、電機子コイ
ルK。resistance), 2 a, n b voltage drop across the armature coil K.
L及び電機子コイルM、Nの電流に比例した検知制御を
する為の回路で、電機子コイルに、Lのものと同じ構成
となっている。This is a circuit for detecting and controlling the current proportional to L and armature coils M and N, and the armature coil has the same configuration as L.
第5図(a)のタイムチャートに、上述した位置検知信
号曲線75a、?Aa、・・・と曲線77a、7ざa、
・・・が同一記号で示されているので、これ等により第
6図(b)の電機子コイルの通電制御の説明をする。The time chart of FIG. 5(a) shows the above-mentioned position detection signal curve 75a, ? Aa, ... and curves 77a, 7zaa,
. . are indicated by the same symbols, so the energization control of the armature coil in FIG. 6(b) will be explained using these.
端子<ja、4tcより、曲線?、5a、?Aaの信号
が入力され1曲線??aと曲線7ざaは、端子弘す、4
Zdより、それぞれ入力されている。From terminal <ja, 4tc, curve? ,5a,? 1 curve when Aa signal is input? ? a and curve 7za are terminals, 4
Each is input from Zd.
/相の電機子コイルに、Lの通電制御を行なう回路は、
第6図(c)の回路と同一記号の部材の電機子コイルの
通電制御回路と同様に示され、又回路構成も同一なので
同じ作用効果がある。例えば。The circuit that controls the energization of L to the armature coil of /phase is as follows:
This circuit is shown in the same manner as the armature coil energization control circuit having the same symbol as the circuit in FIG. 6(c), and the circuit configuration is also the same, so that it has the same effect. for example.
位置検知信号曲線75a 、 76a (第5図(a)
)による電機子コイルに、Lの通電波形は、第5図(a
lのタイムチャートの曲線75a、?Aaに点線2tA
a、)、’Ac(立上り部)2ub(降下部)のように
なる。矢印2tdの巾の部分は、第6図(b)のオペア
ンプQ−Oa。Position detection signal curves 75a and 76a (Fig. 5(a)
), the energizing waveform of L in the armature coil is shown in Figure 5 (a
Curve 75a of the time chart of l, ? Dotted line 2tA to Aa
a, ), 'Ac (rising part), 2ub (falling part). The width of the arrow 2td is the operational amplifier Q-Oa in FIG. 6(b).
トランジスタ20a、アンド回路≠3aよりなるチヨン
・9回路により、基準電圧りの電圧により規制された電
機子電流となっている。The armature current is regulated by a voltage equal to the reference voltage by the Chillon-9 circuit consisting of the transistor 20a and the AND circuit≠3a.
上述した通電は、電源側よりみたときに、連続した通電
となるので、これをA相の電機子コイルの通電と呼称す
る。他の相の電機子コイルM、Nは、端子44b 、
4!dに、第j図fa)の位置検知信号曲線77a及び
曲線7ざaがそれぞれ入力され、これ等の電気信号によ
り、電機子コイルM、Nの通電を制御する回路は、電機
子コイルに、Lの通電制御の回路と同一なので、ブロッ
ク回路Cとして示され、その作用効果も又同じである。The above-mentioned energization is continuous energization when viewed from the power supply side, so this is referred to as energization of the A-phase armature coil. The armature coils M and N of other phases are connected to terminals 44b,
4! The position detection signal curve 77a and the curve 7zaa of Fig. J fa) are input to d, respectively, and the circuit that controls the energization of the armature coils M and N based on these electric signals causes the armature coils to Since it is the same as the energization control circuit of L, it is shown as block circuit C, and its operation and effect are also the same.
電機子コイルM、Hの通電は、連続した通電となるので
、これをB相の通電モードと呼称する。Since the armature coils M and H are energized continuously, this is called the B-phase energization mode.
位置検知信号77a、7ざaによる電機子コイルM。Armature coil M based on position detection signals 77a and 7zaa.
Nの通電波形は、第5図(a)において、曲線77a。The energization waveform of N is a curve 77a in FIG. 5(a).
7gaの始端と末端に点線で示されている。中間部では
、アンド回路弘3c 、ψ3dとオペアンブリbによる
チヨノ・3作用による通電となっている。The beginning and end of 7ga are indicated by dotted lines. In the middle part, current is supplied by the Chiyono-3 action of the AND circuits 3c and ψ3d and the operational amplifier b.
上述した通電モードをB相の通電モーPと呼称する・
第90図(b)の曲線ざ□a、ざOb 、・・・は、A
相の電機子コイルの通電による出力トルク曲線、又B相
の電機子コイルによる出力トルク曲線は、曲線r/a。The above-mentioned energization mode is called the B-phase energization mode P. The curves □a, Ob, . . . in FIG. 90(b) are A
The output torque curve due to energization of the phase armature coil and the output torque curve due to the B phase armature coil are curves r/a.
ざ/b・・・となる。It becomes za/b...
第6図(b)のコンデンサ1A7a、弘7bは前実施例
と異なり、必要な部材となる。The capacitors 1A7a and 7b in FIG. 6(b) are different from the previous embodiment and are necessary members.
電機子コイルにの通電が断たれて、第5図(a)の点線
24cbに示すように、蓄積磁気エネルギが放電された
ときに、コンデンサ67aが充電され、放電電流を急速
に消滅し、この充電電圧が電機子コイルLの通電の立上
りを急速とする。When the power to the armature coil is cut off and the stored magnetic energy is discharged as shown by the dotted line 24cb in FIG. The charging voltage causes the armature coil L to start energizing rapidly.
従って、矢印2弘θの巾が小さくなり、反トルクと減ト
ルクの発生を抑止して、高速、高効率の電動機が得られ
る効果がある。コンデンサ’+7bの作用効果も同様で
、矢印2’Afの巾を小さくするものである。Therefore, the width of the arrow 2H θ becomes smaller, suppressing the generation of counter torque and reduced torque, and producing a high-speed, high-efficiency electric motor. The effect of the capacitor '+7b is also similar, and it reduces the width of the arrow 2'Af.
・IJオード≠/a、4’/bは上述したコンデンサ弘
7a、Mbの充電エネルギを電源側に流入することを防
止する為のものである。- IJ odes≠/a, 4'/b are for preventing the charging energy of the capacitors 7a and Mb mentioned above from flowing into the power supply side.
以上の説明より判るように、本実施例は、前実施例と同
様な作用効果を有するものである。As can be seen from the above description, this embodiment has the same effects as the previous embodiment.
次に、第6図(a)の回路について説明する。第6図(
a)は、2相の電動機に本発明を実施した場合の例であ
る。Next, the circuit shown in FIG. 6(a) will be explained. Figure 6 (
a) is an example in which the present invention is implemented in a two-phase electric motor.
第6図(a)において、電機子コイルに、Lの通電制御
回路及び電機子コイルM、Nの通電制御回路Cは、第6
図(b)の同一記号の部材と同じである。In FIG. 6(a), the energization control circuit L for the armature coil and the energization control circuit C for the armature coils M and N are connected to the sixth
It is the same as the member with the same symbol in Figure (b).
異なっているのは、端子≠a 、 弘b 、 !d 、
Itθより入力される位置検知信号である。The difference is that terminal≠a, Hirob, ! d,
This is a position detection signal input from Itθ.
前述した第1O図(C)の位置検知信号曲線ざ2a 、
♂2b、・・・と曲線F3 a 、ざ3b、・・・と曲
線界a、ざ弘す。The position detection signal curve 2a of FIG. 1O (C) mentioned above,
♂2b, . . . and curve F3 a, za 3b, . . . and curve field a, zahiro.
・・・と曲線ざja、ざjb、・・・は、それぞれ端子
≠a。... and the curves zaja, zajb, . . . are terminals ≠ a.
≠b、≠C9≠dより入力される。Input from ≠b, ≠C9≠d.
従って、電機子コイルは、90度づつ通電され、その順
序は、電機子コイルK −) M→L−+Nとなる。Therefore, the armature coils are energized 90 degrees at a time, and the order is armature coil K-)M→L-+N.
曲線♂2a、ざ、?a 、を弘a、g!;aのそれぞれ
の中央部が各磁極による最大トルクが得られる点と合致
するように、位置検知用のコイルの位置が選択されてい
る。位置検知信号曲線ざ2a、♂Ja、評a。Curve ♂2a, za? a, Hiroa, g! ; The positions of the position detection coils are selected so that the center portion of each of a coincides with the point where the maximum torque is obtained by each magnetic pole. Position detection signal curve Za2a, ♂Ja, evaluation a.
ざjaが、第5図(a)に同一記号で示されている。The holes are shown with the same symbols in FIG. 5(a).
第6図(a)において、電源が投入されたときに、端子
≠aより曲線!2aの位置検知信号が入力されていると
、トランジスタ20a、20bが導通して、電機子コイ
ルMの通電が開始され、この曲線が第5図(a)に点線
2Jaとして示されている。In Fig. 6(a), when the power is turned on, the curve ! from terminal ≠ a! When the position detection signal 2a is input, the transistors 20a and 20b become conductive and energization of the armature coil M is started, and this curve is shown as a dotted line 2Ja in FIG. 5(a).
従って抵抗nK電圧降下が発生し、オペアンプ1Aoa
の子端子の入力である基準電圧りの電圧を越えると、オ
ペアンプll0aの出力はローレベルとなり、アンド回
路tAJaの出力もローレベルに転化するので、トラン
ジスタ:1.Oaは不導通となる。Therefore, a voltage drop occurs in the resistance nK, and the operational amplifier 1Aoa
When the voltage exceeds the reference voltage input to the child terminal of , the output of the operational amplifier ll0a becomes a low level, and the output of the AND circuit tAJa also changes to a low level. Oa becomes non-conductive.
トランジスタlbは導通しているので、電機子コイルK
に蓄積された磁気エネルギは、ダイオ−rJ/a、抵抗
nを介して放電される。抵抗nの電圧降下が減少して、
所定値を越えると、オペアンプIAOaのヒステリシス
特性により、その出力がハイレイルに復帰する。Since transistor lb is conducting, armature coil K
The magnetic energy stored in is discharged through the diode rJ/a and the resistor n. The voltage drop across resistor n decreases,
When the predetermined value is exceeded, the output returns to high rail due to the hysteresis characteristic of the operational amplifier IAOa.
従って、トランジスタ20aは再び導通して、電機子電
流が増大し、基準電圧りにより規制される電流を越える
と、トランジスタにaは再び不導通となる。Therefore, transistor 20a becomes conductive again and when the armature current increases and exceeds the current regulated by the reference voltage, transistor 20a becomes non-conductive again.
かかるサイクルを繰返すチョッパ回路が構成されている
。位置検知信号n1の末端で、トランジスタ20a、二
〇bはともに不導通となるので、電機子コイルにの蓄積
磁気エネルギは、ダイオード21a、2/bを介して、
コンデンサ弘7を充電する。A chopper circuit that repeats this cycle is configured. At the end of the position detection signal n1, both transistors 20a and 20b are non-conductive, so the magnetic energy stored in the armature coil is transferred via diodes 21a and 2/b to
Charge capacitor Hiro 7.
この充電電圧により、次に通電される電機子コイルMの
印加電圧が上昇するので、通電電流は急速に立上る。こ
のとぎに、端子弘Jbに入力される第5図(atの位置
検知信号曲線ざ3aにより、電機子コイルMに電圧が印
加されているものである。This charging voltage increases the voltage applied to the armature coil M to be energized next, so that the energizing current rapidly rises. At this time, a voltage is applied to the armature coil M according to the position detection signal curve 3a of FIG. 5 (at) input to the terminal Jb.
コンデンサ≠7は小容量のものでよい。小容量のものの
方が充電電圧が急速に上昇して、電機子コイルMの通電
の立とりが急速となり、又同時に電機子コイルにの電流
の降下部の巾(第5図(a)の点iubの巾)を小さく
することができる。The capacitor≠7 may have a small capacity. With a smaller capacity, the charging voltage rises more rapidly and the energization of the armature coil M becomes more rapid. IUB width) can be reduced.
電機子コイルにの立上り部は点線Uaにより、電機子コ
イルMの立上り部が点線2.jcにより示されている。The rising portion of the armature coil is indicated by the dotted line Ua, and the rising portion of the armature coil M is indicated by the dotted line 2. It is indicated by jc.
矢印Jの巾が、tAS度を越えると、反トルクと減トル
クを発生するので、上述したように、矢印Jの巾を小さ
くして高速度の電動機とすることができる作用効果があ
る。When the width of arrow J exceeds tAS degrees, counter torque and reduced torque are generated, so as mentioned above, there is an effect that the width of arrow J can be reduced to provide a high-speed electric motor.
電機子コイルにの蓄積磁気エネルギが、電機子コイルM
の磁気エネルギに転換することにより、矢印Jの巾が小
さくなると考えることができる。The magnetic energy stored in the armature coil is
It can be considered that the width of arrow J becomes smaller by converting it into magnetic energy.
ダイオ−1弘/は、蓄積磁気エネルギが、電源に流入し
て、上述した作用が行なわれなくなることを防止する為
のものである。コンデンサ初を除去しても、上述した磁
気エネルギの転換を行なうことができる。The purpose of the diode is to prevent stored magnetic energy from flowing into the power supply and preventing the above-mentioned action from occurring. Even if the capacitor is removed, the magnetic energy conversion described above can still be achieved.
電機子コイルMの通電は、オペアンゾtA0a、アンド
回路’A3cにより、電機子コイルにの場合と同様に行
なわれる。基準電圧りにより規制された電流値となるチ
ョッパ作用が行なわれるものである。The armature coil M is energized by the operational amplifier tA0a and the AND circuit 'A3c in the same manner as the armature coil. A chopper action is performed in which the current value is regulated by the reference voltage.
チョッパ作用による電機子電流の脈流部分は省略して図
示していない。The pulsating part of the armature current due to the chopper action is omitted and not shown.
端子≠C,#aに、第5図(a)の位置検知信号径多 a、r!;hが入力されたときにも、アンP回路旬(。Terminal ≠ C, #a, the position detection signal diameter of Fig. 5 (a) a, r! ; Even when h is input, the amplifier circuit is activated (.
ψ3d及びオペアンプtAOaによる電機子電流の制御
が同様に行なわれ、それ等の立上り部と降下部が点線で
示されている。作用効果も同様である。The armature current is similarly controlled by ψ3d and operational amplifier tAOa, and their rising and falling parts are shown by dotted lines. The action and effect are also the same.
従って、/方向のトルクが得られて回転する。Therefore, a torque in the / direction is obtained and the motor rotates.
前述したように通電中がqo度で、最大トルクの点が選
択されているので効率が最高となる効果がある。しかし
1曲線♂2a、!rja、・・・の境界(太線部)に空
隙があると自起動しない不都合がある。As mentioned above, since the point of maximum torque is selected during energization at qo degree, the efficiency is maximized. But 1 curve ♂ 2a,! If there is a gap at the boundary (bold line part) between rja, .
従って空隙がないように構成する必要がある。Therefore, it is necessary to configure the structure so that there are no voids.
本実施例は、コ相の電動機であるが、通電のモードはA
相のみ若しくはB相のみと考えてもよい。This embodiment is a co-phase electric motor, but the energization mode is A.
It may be considered to be only the phase or only the B phase.
又1つの同相の通電モードと考えることができる。従っ
て、通電制御回路が藺素化される特徴がある・
次に、Y型接続の3相の半導体電動機に本発明を適用し
た例について説明する。It can also be considered as one in-phase energization mode. Therefore, there is a feature that the energization control circuit is integrated.Next, an example in which the present invention is applied to a three-phase semiconductor motor with a Y-type connection will be described.
第2図は、上述した電動機のマグネット回転子60と電
機子コイルA/a 、 Alb 、 A/Cの展開図で
ある。位置検知素子となるホール素子62a、A2b。FIG. 2 is a developed view of the magnet rotor 60 and armature coils A/a, Alb, and A/C of the electric motor described above. Hall elements 62a and A2b serve as position detection elements.
62cは、/20度離間して図示の位置で、電機子側に
固定され、磁極AOa、40bに対向している。62c is fixed to the armature side at the illustrated position at a distance of /20 degrees, and faces the magnetic poles AOa and 40b.
ホール素子の出力は、周知の手段により増巾され、矩形
波の電気信号となる。The output of the Hall element is amplified by well-known means to become a rectangular wave electrical signal.
上述した電気信号は、3相すラクタンス電動機について
、前述したコイル90a 、90b 、90cと全く同
じ信号となるので、第70図(a)のタイムチャートに
より詳細を説明する。Since the above-mentioned electric signal is exactly the same signal as the above-mentioned coils 90a, 90b, and 90c for the three-phase lactance motor, details will be explained with reference to the time chart of FIG. 70(a).
第70図(a)の曲線−15a 、−1−3b + ・
・・1曲線27a、27b、・・・1曲線Jqa 、2
9b、・・・は、それぞれホール素子62a、AJb
、 6Jcが磁極60b(S極)の磁界内にあるときの
出力である。曲線#a、、2Ab、・・・曲線2ざa+
2gb+”’を曲1線、?□ a 、 30 b 、−
・−は、それぞれの上段の電気信号を反転したものであ
る。Curves -15a, -1-3b + in Fig. 70(a)
...1 curve 27a, 27b, ...1 curve Jqa, 2
9b, . . . are Hall elements 62a and AJb, respectively.
, 6Jc is within the magnetic field of the magnetic pole 60b (S pole). Curve #a,,2Ab,...Curve 2zaa+
2gb+"' is a curved line, ?□ a, 30 b, -
・− is the inversion of the respective upper electrical signals.
第7図の端子A3h 、AJb 、A3cには、それぞ
れ上記した曲線Δa、Jjb、・・・及び曲1%127
a 、 27 b・・・及び曲線29 a 、 29
1) 、・・・で示される電気信号が入力されている。The terminals A3h, AJb, A3c in FIG. 7 have the above-mentioned curves Δa, Jjb, .
a, 27 b... and curves 29 a, 29
1) Electric signals indicated by , . . . are input.
各電気信号の位相差は120度である。ブロック回路H
は、入力された電気信号より、Y型接続された半導体電
動機を駆動する為のiio度の巾の6系列の位置検知信
号を得る為の論理回路で、周知の手取となっているもの
である。The phase difference between each electrical signal is 120 degrees. Block circuit H
is a logic circuit that obtains six series of position detection signals with a width of IIO degrees to drive a Y-type connected semiconductor motor from an input electric signal, and is a well-known trick. .
従って、端子AQa、評す、A4<cの出力は、それぞ
れ第90図(a)の曲IN、?/ a 、 31 b
、−及び曲線3ユa。Therefore, the outputs of terminals AQa, A4<c, and A4<c are respectively the songs IN and ? of FIG. 90(a). / a, 31 b
, - and curve 3 ua.
32b、・・・及び曲@33a、33b、・・・となる
。32b, . . . and songs @ 33a, 33b, .
端子11Ad、A’lθj4tfの出力は、それぞれ曲
線3tAa、、?tAb 、 −=及び曲線3ja 、
Jjb 、 −及び曲線、、?6a、J6b、・・・
の電気信号となる。The outputs of terminals 11Ad and A'lθj4tf are respectively curves 3tAa, ? tAb, -= and curve 3ja,
Jjb, - and curve, ? 6a, J6b,...
becomes an electrical signal.
曲線、?/a 、 、?/b 、・・・の位置検知信号
を第1の位置検知信号と呼称し、第90図(a)の順次
に次の段の位置検知信号を第2.第3.・・・、第6の
位置検知信号と呼称する。curve,? /a, ,? The position detection signals of /b, . Third. . . . will be referred to as the sixth position detection signal.
第1.第2.第3の位置検知信号は、第7図の端子弘ざ
a、弘ざす、4−ざCにそれぞれ入力され、第≠。1st. Second. The third position detection signal is input to terminals a, a, and 4-c in FIG.
第5.第6の位置検知信号は、それぞれ端子≠gd 。Fifth. The sixth position detection signals are each terminal≠gd.
←Je、φざfに入力される。←Je is input to φzaf.
第7図の回路は、第2図の電機子コイルA/a。The circuit of FIG. 7 is the armature coil A/a of FIG.
61b、A/Qの通電制御回路である。61b is an A/Q energization control circuit.
電機子コイル4/a、)ランジスタSOa 、job。Armature coil 4/a,) transistor SOa, job.
!;Oc、30dは、ブリッジ回路となり、電機子コイ
ルA/b、トランジスタ50e 、50f 、!Og、
、!;Ohもブリッジ回路となっている。! ;Oc, 30d is a bridge circuit, armature coil A/b, transistors 50e, 50f, ! Og,
,! ;Oh is also a bridge circuit.
ブロック回路Gも、電機子コイルArcの上述したブリ
ッジ回路と同じ構成のブリッジ回路である。The block circuit G is also a bridge circuit having the same configuration as the above-mentioned bridge circuit of the armature coil Arc.
端子/14f a、≠gbにノ・イレベルの電気信号が
入力されると、トランジスタSOa、!;Od及びトラ
ンジスタ50θ、sohが導通して、電機子コイル6/
a。When an electric signal of a no-e level is input to terminal /14f a,≠gb, the transistor SOa, ! ;Od and the transistors 50θ and soh are conductive, and the armature coil 6/
a.
Albは右方に通電される。Alb is energized to the right.
同様に、端子ψgcにハイレベルの電気信号が入力され
ると、電機子コイル6/cも右方に通電される。右方の
通電を正方向、左方の通電を逆方向の通電と呼称する。Similarly, when a high-level electrical signal is input to the terminal ψgc, the armature coil 6/c is also energized to the right. The energization to the right is referred to as forward energization, and the energization to the left is referred to as reverse energization.
従って、端子弘ざd、≠ざeにハイレベルの電気信号が
入力されると、トランジスタ30c、50b及びトラン
ジスタ50g、、50fが導通して、電機子コイル6/
a、Albは逆方向に通電され、又端子≠gfのハイレ
ベルの電気信号により、電機子コイルArcも逆方向に
通電される。Therefore, when a high-level electrical signal is input to the terminals d and ≠zae, the transistors 30c and 50b and the transistors 50g and 50f become conductive, and the armature coil 6/
A and Alb are energized in the opposite direction, and the armature coil Arc is also energized in the opposite direction due to the high-level electrical signal of the terminal≠gf.
端子ψざa、≠ざす、4’gcの入力信号は、第90図
(→の曲線J/ a 、 31 b 、・・・及びその
下段の電気信号及び更にその下段の電気信号となる。The input signals of the terminals ψza, ≠zasu, 4'gc become the electrical signals of the curves J/a, 31b, . . . of the → in FIG.
端子弘ざd、弘ざe、弘ざfの入力信号は、曲@、?t
Aa 。The input signals of terminal Hiroza d, Hiroza e, and Hiroza f are songs @, ? t
Aa.
、7ψb、・・・及びその下段の2系列の電気信号が入
力される。, 7ψb, . . . and the lower two series of electrical signals are input.
上述した位置検知信号が、第5図(b)に同一記号で示
されているので、これにより詳細を説明する。The above-mentioned position detection signals are indicated by the same symbols in FIG. 5(b), and will be explained in detail using these symbols.
直流電源端子ja、コbより、第7図の回路に電圧が印
加されているときに、端子ダざaに、曲線、7/aの電
気信号が入力されると、アンド回路+qaの下側の入力
(オペアンプ4Qaの出力)は、ハイレベルなので、ト
ランジスタ30a、!;Odが導通して、電機子コイル
A/aは正方向に通電し始める。When voltage is applied to the circuit shown in Fig. 7 from DC power terminals ja and ko b, when an electric signal of curve 7/a is input to terminal za, the lower side of AND circuit +qa Since the input (output of operational amplifier 4Qa) is at high level, transistor 30a, ! ; Od becomes conductive, and armature coil A/a starts to be energized in the positive direction.
電機子電流が増大して、抵抗Uaの電圧降下が、基準電
圧りを越えると、オペアンプUaの出力がローレベルと
なり、771回路←りaの出力もローレベルとなる。When the armature current increases and the voltage drop across the resistor Ua exceeds the reference voltage, the output of the operational amplifier Ua becomes low level, and the output of the 771 circuit ←a also becomes low level.
トランジスタ50aは不導通に転化する。従って、電機
子コイルA/aの蓄積磁気エネルギは、トランジスタ5
0d、ダイオードj/b、抵抗)2 aを介して放電さ
れる。放電電流が所定値以下に減少すると、オペアンプ
1lOaのヒステリシス特性により、オペアンブリaの
出力はハイレベルに転化する。Transistor 50a turns non-conductive. Therefore, the stored magnetic energy in armature coil A/a is
0d, diode j/b, resistor) 2a. When the discharge current decreases below a predetermined value, the output of the operational amplifier a changes to a high level due to the hysteresis characteristic of the operational amplifier 1lOa.
凭って、トランジスタSOaは再び導通して、電機子コ
イル6/ a (7’)電流は増大する。Then, transistor SOa becomes conductive again and the current in armature coil 6/a (7') increases.
増大して設定値を越えると、オペアンプ1AOaの出力
は、ローレベルに転化して、電機子電流が減少する。When it increases and exceeds the set value, the output of the operational amplifier 1AOa changes to a low level, and the armature current decreases.
上述したサイクルを繰返すチヨノ・9回路となる。This becomes a Chiyono-9 circuit that repeats the above-mentioned cycle.
電機子電流は、基準正電圧りにより規制される。The armature current is regulated by the reference positive voltage.
第5図(b)の矢印3ざaの区間がチヨノ・2作用の行
なわれる区間となる。チヨッ・2作用による通電の脈流
は図示していない。端子l−ざbに5曲線32aの電気
信号が入力された場合にも、アンド回路IA9b、抵抗
na、オペアンプ4Ja、トランジスタ50eにより、
同様なチヨノ・2作用が行なわれる。The section indicated by arrow 3a in FIG. 5(b) is the section where the Chiyono-2 action takes place. The pulsating current flow due to the Chiyo-2 action is not shown. Even when an electrical signal of 5 curves 32a is input to the terminals l-zab, the AND circuit IA9b, the resistor na, the operational amplifier 4Ja, and the transistor 50e,
A similar Chiyono-2 action takes place.
点酬、??aは、電流の立上り部1点1tqJ?bは降
下部を示している。端子9ざCに、曲@33aの電気信
号が入力されたときにおける電機子コイル6/cのチヨ
ノ・2作用も同様に行なわれる。Point reward? ? a is 1 point 1 tqJ at the rising edge of the current? b indicates the descending part. When the electric signal of the song @33a is input to the terminal 9C, the armature coil 6/c performs the same action.
端子1声ざd、gざe、!4fffに1曲Hqtta、
3!;a、、uaの電気信号が入力されると、アンド回
路≠″Id 。Terminal 1 voice zad, gzae,! 1 song Hqtta on 4fff,
3! ; When the electric signals of a, ua are input, the AND circuit≠"Id.
4t9e、φ9fと抵抗ubの電圧降下とオペアンブリ
bにより、規準電圧りに対応した電機子電流のチヨノノ
ξ作用が行なわれる。4t9e, φ9f, the voltage drop across the resistor ub, and the operational amplifier b cause the armature current to be affected in accordance with the reference voltage.
このときに、電機子コイルA/ a’ 、 Al b
、 6/ cは逆方向に通電される。端子4’ffaの
入力信号の末端で、トランジスタ!;Oa、SQdはと
もに不導通となるので、電機子コイル6/aの蓄積磁気
エネルギは、ダイオ−)’、5/c、j/bを介して、
コンデンサ≠70を充電するとともに、すでに通電が開
始されている電機子コイル4/bの正方向の通電の為の
電圧となる。At this time, armature coil A/ a', Al b
, 6/c are energized in the opposite direction. At the end of the input signal of terminal 4'ffa, the transistor! ; Since Oa and SQd are both non-conductive, the stored magnetic energy of armature coil 6/a is transferred via diodes )', 5/c, and j/b,
This voltage is used to charge the capacitor≠70 and to energize the armature coil 4/b in the positive direction, which has already started energizing.
従って、電機子コイルA/bの電流の立上り部、7qa
は急速となる。Therefore, the rising part of the current in armature coil A/b, 7qa
becomes rapid.
又、降下部、?7bの降下を急速とする。Also, the descent part? Make the descent of 7b rapid.
電機子コイルA/aの蓄積磁気エネルギが、電機子コイ
ルA/bの磁気エネルギに転換されるので、矢印3gb
の巾が小さくなる。The stored magnetic energy of armature coil A/a is converted to the magnetic energy of armature coil A/b, so arrow 3gb
width becomes smaller.
このとぎに、ダイオードψICがある為に、磁気エネル
ギが電源に流入することが防止されるので、点H3qF
Lの立上り部を急速とすることができるものである。At this point, the presence of the diode ψIC prevents magnetic energy from flowing into the power supply, so the point H3qF
This allows the rising edge of L to be rapid.
矢印3ざbの巾が30度を越えると、減トルクと反トル
クを発生するので、高速回転が不可能となる。If the width of the arrow 3b exceeds 30 degrees, a reduced torque and a counter torque are generated, making high-speed rotation impossible.
又同時に効率も劣化する。At the same time, efficiency also deteriorates.
高速度の回転に対応して、電源電圧を上昇し、又ダイオ
ードtA/cが必要となる。In response to high speed rotation, the power supply voltage is increased and a diode tA/c is required.
端子・トざa、4’J’b4ざCの入力信号による通電
をA相の電機子コイルによる通電と呼称する。The energization by input signals to the terminals a, 4'J'b4 and 4C is called energization by the A-phase armature coil.
端子弘td、弘ざe、弘ざdの入力信号による′電機子
コイルの通電も同様に行なわれる。この通電をB相の電
機子コイルの通電と呼称する。The armature coils are energized in the same way by the input signals of the terminals td, e, and d. This energization is called energization of the B-phase armature coil.
B相の通電モーrにおいても、曲線、7μa、33a。In the B-phase energization mode r, the curve is 7μa, 33a.
JAaの末端と始端部の降下と立上りの巾は、コンデン
サ≠7d、ダイオード弘/dにより小さくすることがで
きる。The width of the fall and rise at the end and start end of JAa can be made smaller by capacitor≠7d and diode Hiro/d.
コンデンサ+7c、47dは小容量のものとなるが、除
去しても差支えない。Although the capacitors +7c and 47d have a small capacity, there is no problem in removing them.
従って、上記した通電の減少と増大は急速に行なわれる
。これ等の中間では、チヨノ・ξ作用が行なわれ、励?
a′t!L流は基準電圧≠0の電圧により設定された値
に保持される。Therefore, the above-mentioned reduction and increase in current flow occur rapidly. In between these, the Chiyono-ξ action takes place, and the excitation?
a't! The L current is held at a set value by a voltage where the reference voltage≠0.
各電機子コイルの正方向の通電をA相の同相の通電モー
ドと呼称し、逆方向の通電をB相の同相の通電モードと
呼称する。A相の通電モードの出力トルクは、第90図
(a)の曲線鉾として、B相の通電モードは点線曲線桔
として示されている。曲線u4 、96aについて前述
したように、通電中が120度なので効率が上昇する。The energization in the positive direction of each armature coil is referred to as the A-phase in-phase energization mode, and the reverse energization is referred to as the B-phase in-phase energization mode. The output torque in the A-phase energization mode is shown as a curved line in FIG. 90(a), and the B-phase energization mode is shown as a dotted curved line. As described above with respect to curves u4 and 96a, the temperature is 120 degrees during energization, so the efficiency increases.
第7図の抵抗22aは、A相の通電モードのときの各電
機子コイルの電機子電流の検出抵抗となり、抵抗ubは
B相の通電モードのときの各電機子コイルの電機子電流
の検出抵抗となるものである。The resistor 22a in FIG. 7 serves as a detection resistance for the armature current of each armature coil in the A-phase energization mode, and the resistor ub serves as a detection resistance for the armature current in each armature coil in the B-phase energization mode. It is a resistance.
作用効果は、前述したリラクタンス型の電動機の場合に
相似したものとなる。The effects are similar to those of the reluctance type electric motor described above.
端子Jaの印加電圧を上昇すると、第5図(b)の矢印
31bの区間を小さくできるので、高速高トルクの電動
機が得られる効果がある。又出力トルクは、第7図の基
準電圧りの電圧により自由に独立に制御できる効果があ
る。If the voltage applied to the terminal Ja is increased, the section indicated by the arrow 31b in FIG. 5(b) can be made smaller, which has the effect of providing a high-speed, high-torque electric motor. Further, the output torque can be freely and independently controlled by the reference voltage shown in FIG.
端子ja、λbの電圧に、大きいりゾル電圧があっても
、出力トルクに彩管を与えないので、交流を整流して直
流電源とした場合に、平滑用のコンデンサの容量を小さ
くすることができる特徴がある。Even if the voltage at terminals ja and λb is large or has a sol voltage, it does not affect the output torque, so when rectifying alternating current and using it as a direct current power source, it is possible to reduce the capacity of the smoothing capacitor. There are features that allow it.
3相交流の場合には、更に小容量の平滑コンデンサとな
る特徴がある。In the case of three-phase AC, there is a feature that the smoothing capacitor has a smaller capacity.
直流電動機は、リラクタンス型の電動機のように、電機
子コイルのインダクタンスが大きくな(・ので、高速と
することが容易である。しかし更に高速とし、反トルク
の混入することなく、効率良く使用する為に第7図の回
路が使用されるものである。DC motors, like reluctance motors, do not have a large inductance in the armature coil, so it is easy to achieve high speeds. The circuit shown in FIG. 7 is used for this purpose.
第7図の回路より判るように、A相とB相の電機子コイ
ルに分割して通電制御が行なわれるので、制御回路が簡
素化される効果がある。As can be seen from the circuit of FIG. 7, since the energization control is performed by dividing the armature coils into the A-phase and B-phase armature coils, the control circuit can be simplified.
第6図(a)(b)(cl及び第7図の回路において、
アンド回路≠?a 、 +qb 、 ・49 fと’A
Ja、弘j b 、−4’、? fによるチヨノ・に制
御を、下側のトランジスタ(”I(7b 、 Xld
、!;Of 、 30h)と20b、20d昌2Qfに
行なっても同じ目的が達成される。In the circuit of FIG. 6(a)(b) (cl and FIG. 7),
AND circuit≠? a, +qb, ・49 f and 'A
Ja, Hiroj b, -4',? The lower transistor (I(7b, Xld
,! ;Of, 30h), 20b, 20d, and 2Qf, the same objective is achieved.
第1の効果として、電源が単相交流の場合には、コンデ
ンサ(平滑用)の容量が、従来の技術に比較して小容量
のものでよい。The first effect is that when the power source is single-phase AC, the capacitance of the capacitor (for smoothing) may be smaller than that of the conventional technology.
第2の効果として、3相交流を電源とする場合には、平
滑用のコンデンサ3が更に著しく小さくなるので電源が
簡素化される。As a second effect, when a three-phase alternating current is used as a power source, the smoothing capacitor 3 becomes much smaller, so that the power source is simplified.
第3の効果として、電機子コイルを単相若しくはA相と
B相に分割して処理することにより、通電制御回路が簡
素化され、小型、廉価となる。特に、高速誘導機(エア
コンに使用されている)のイン・々−夕に比較して上記
した効果は著しい。As a third effect, by processing the armature coil by dividing it into a single phase or an A phase and a B phase, the energization control circuit can be simplified, and it can be made smaller and less expensive. In particular, the above-mentioned effects are remarkable compared to the high-speed induction machines (used in air conditioners) that are used indoors.
第qの効果として、基準正電圧りの電圧を変更すること
により、出力トルクが変更でき、印加電圧を高くするこ
とにより、対応して高速度高トルクとすることができる
。特に低速運転しか考えられなかったリラクタンス型電
動機の場合に有効な技術となり、その大きい欠点が除去
される。As a qth effect, by changing the voltage of the reference positive voltage, the output torque can be changed, and by increasing the applied voltage, high speed and high torque can be correspondingly achieved. This technology is particularly effective in the case of reluctance-type motors, which could only be operated at low speeds, and eliminates their major drawbacks.
以上の効果は、直流電動機の直流電源を構成する場合に
も同じく有効な手段となるものである。The above effects are also effective when configuring a DC power supply for a DC motor.
かかる場合に、電源の構成が簡素化され、電源交流を整
流する為のダイオードブリッジ1個のみを付加すればよ
いので、慣用されているコンノ々−タに比較して著しく
小型廉価に生産することができる効果がある。In such a case, the configuration of the power supply is simplified, and only one diode bridge for rectifying the power supply alternating current needs to be added, so it can be produced significantly smaller and at lower cost than conventional converters. It has the effect of
第jの効果として、通電制御回路は、単一の相(第6図
(a)の場合)若しくはA相とB相に分割されているの
で、電機子コイルの制御手段が前述したように簡素化さ
れ、電源側に逆流防止の為のダイオード、コンデンサを
付加することにより、高速、高効率の電動機を得ること
ができる。The j-th effect is that the energization control circuit is divided into a single phase (in the case of Fig. 6 (a)) or a phase A and a phase B, so that the armature coil control means can be simplified as described above. By adding a diode and a capacitor to the power supply side to prevent backflow, a high-speed, high-efficiency motor can be obtained.
第1図(a)は、3相リラクタンス型の電動機の構成の
説明図、第1図(b)は、λ相すラクタンス型の電動機
の構成の説明図、第2図は、同じく3相とコ相の電動機
の回転子、磁極、励磁コイルの展開図、第3図及び第を
図は、コイルより位置検知信号を得る電気回路図、第5
図は1位置検知信号曲線と励磁電流のタイムチャート、
第6図及び第7図は、電機子コイルの通電制御回路図、
第g図は、3相亘流電動機のマグネット回転子と1機子
コイルの展開図、第り図は、位置検知信号を得る電気回
路図、第70図は、位置検知信号、電機子電流。
出力トルクのタイムチャートをそれぞれ示す。
/A ・・・電機子、 /6a 、/6b 、−、/
6f−磁極、ハ・・回転子、 Ia、/c、・・・、
1g・・・突極、 j −・・回転軸、 K、L、
M、N、/7a。
/4Ca、/4Cb・・・コイル90b、90cより位
置検知信号を得るブロック回路、 ja、、2b・・
・電源正負極、 3・・・回転子、 3 a 、
j b 、−・・、 J j・・・突出部、 20a
、、!0b 、 −、、!Of 、30a、3;Ob
、 ・、 !;0h−)ランジスタ、 4Ja 、
IAOb 。
/、?a 、 jjb 、 /3・・・オペアンプ、
リ・・・基準電圧端子、 D、E、F、Ci、G・
・・電機子コイルの通電制御の為のブロック回路、
9.H・・・位置検知信号を得るブロック回路、 I
a 、jjb 。
=−、ua 、易b 、−,27a 、27b 、 −
,2ざa。
!、rb 、・= 、29a、J9b 、 ・−,30
a、30b、−,3/a 、3/b 、−,32a、、
?Jb、=−,33a、33b、−3≠a 、、7tA
b 、=−,33a、3jb 、・=、jAa 、3A
b 。
・・・、7(1)a 、70b、−・−,7/a、7/
b 、・=、7.2a 、72b 、−,7,7a 、
73b、−,74’a 、7弘す、−,7ja。
Bb 、−−−,76a 、7Ab 、−・・、77a
、77b 、−,7ざa、7.8′b、・・・ざコa
、 g2b、−、IJa 、ざJb、・・・ざlAa
、ff4(b、・・・、♂ra、ざjb 、・・・位置
検知信号曲線、 lA2,1A2a、41.’A3;
、I□a 、ざ(:lb、−、ざIa、ざlb、・・・
トルク曲線、 ’AA 、 ’46 a・・・電機子
電流曲線、Figure 1 (a) is an explanatory diagram of the configuration of a three-phase reluctance type electric motor, Figure 1 (b) is an explanatory diagram of the configuration of a λ-phase luctance type electric motor, and Figure 2 is an explanatory diagram of the configuration of a three-phase reluctance type electric motor. Figures 3 and 5 are developed diagrams of the rotor, magnetic poles, and exciting coils of a co-phase motor, and Figures 5 and 5 are electrical circuit diagrams for obtaining position detection signals from the coils.
The figure shows the time chart of the 1-position detection signal curve and exciting current.
6 and 7 are armature coil energization control circuit diagrams,
Fig. g is a developed view of the magnet rotor and single armature coil of a three-phase current motor, Fig. 2 is an electric circuit diagram for obtaining a position detection signal, and Fig. 70 is a position detection signal and armature current. The time charts of output torque are shown respectively. /A...armature, /6a, /6b, -, /
6f-magnetic pole, C... rotor, Ia, /c,...
1g... Salient pole, j -... Rotating shaft, K, L,
M, N, /7a. /4Ca, /4Cb...Block circuits that obtain position detection signals from coils 90b, 90c, ja, 2b...
・Power supply positive and negative poles, 3...rotor, 3a,
j b , -..., J j... protrusion, 20a
,,! 0b, -,,! Of ,30a,3;Ob
, ・, ! ;0h-) transistor, 4Ja,
IAOb. /,? a, jjb, /3... operational amplifier,
Re...Reference voltage terminal, D, E, F, Ci, G.
・Block circuit for energization control of armature coil,
9. H...Block circuit that obtains a position detection signal, I
a, jjb. =-, ua, ib, -, 27a, 27b, -
,2zaa. ! , rb , ・= , 29a, J9b , ・−, 30
a, 30b, -, 3/a, 3/b, -, 32a,,
? Jb,=-,33a,33b,-3≠a,,7tA
b, =-, 33a, 3jb, ・=, jAa, 3A
b. ..., 7(1)a, 70b, ---, 7/a, 7/
b, .=,7.2a,72b,-,7,7a,
73b, -, 74'a, 7 Hirosu, -, 7ja. Bb, ---, 76a, 7Ab, ---, 77a
,77b ,-,7zaa,7.8'b,...zakoa
, g2b, -, IJa, zaJb,...zalAa
, ff4(b,...,♂ra,zajb,...position detection signal curve, lA2, 1A2a, 41.'A3;
,I□a,za(:lb,-,zaIa,zalb,...
Torque curve, 'AA, '46 a...armature current curve,
Claims (3)
、時間的に重畳しない連続した電気角で120度の巾の
位置検知信号の配設されたA相の位置検知信号ならびに
、これ等と電気角で60度の位相差のある位置検知信号
の配設されたB相の位置検知信号が得られる位置検知装
置と、第1の相、第2の相及び第3の相の電機子コイル
の両端に挿入された第1群及び第2群の半導体スイッチ
ング素子をA、B相の位置検知信号により導通制御を行
なって、それぞれA相の電機子コイルとB相の電機子コ
イルに、所定の順序の通電制御をして、1方向の出力ト
ルクを発生せしめる第1の通電制御回路と、A相、B相
の電機子コイルにそれぞれ第1、第2のダイオードを介
して供電する直流電源と、第1群の半導体スイッチング
素子のみ若しくは対応する電機子コイルを含んで逆接続
されたダイオードならびに第2群の半導体スイッチング
素子のみ若しくは対応する電機子コイルを含んで逆接続
されたダイオードと、A相、B相の電機子コイルの電機
子電流をそれぞれ検知して、電機子電流に比例する第1
、第2の検知電圧を発生せしめる第1、第2の電機子電
流検知回路と、第1、第2の検知電圧が設定値を越えて
増大すると、対応する1個の半導体スイッチング素子を
不導通に転化し、電機子コイルに蓄積された磁気エネル
ギを逆接続されたダイオードと導通している他の1個の
半導体スイッチング素子を介して放電し、放電電流が所
定値以下に減少すると、不導通に転化している半導体ス
イッチング素子を再び導通して、電機子電流を設定値に
保持するチョッパ回路と、位置検知信号により通電制御
が行なわれている電機子コイルが、該位置検知信号の末
端において、通電が停止されたときに、電機子コイルに
蓄積された磁気エネルギが逆接続されたダイオードを介
して直流電源に帰還されることを第1、第2のダイオー
ドにより阻止して、次に通電されるべき電機子コイルの
蓄積磁気エネルギに転換せしめる第2の通電制御回路と
より構成されたことを特徴とする高速電動機。(1) In a DC motor including a three-phase reluctance type, the A-phase position detection signal is provided with a position detection signal with a width of 120 degrees in continuous electrical angles that do not overlap in time, and the electrical angle A position detection device that can obtain a B-phase position detection signal in which a position detection signal with a phase difference of 60 degrees is provided, and both ends of the armature coils of the first phase, second phase, and third phase. conduction control is performed on the first and second groups of semiconductor switching elements inserted into the A-phase and B-phase armature coils, respectively, in a predetermined order. a first energization control circuit that performs energization control to generate output torque in one direction; a DC power source that supplies power to the A-phase and B-phase armature coils via first and second diodes, respectively; A phase A, a reversely connected diode including only the first group of semiconductor switching elements or the corresponding armature coil, and a reversely connected diode including only the second group of semiconductor switching elements or the corresponding armature coil; The armature current of each B-phase armature coil is detected, and the first
, the first and second armature current detection circuits that generate the second detection voltage, and when the first and second detection voltages increase beyond the set value, the corresponding one semiconductor switching element is rendered non-conductive. , the magnetic energy stored in the armature coil is discharged through another semiconductor switching element that is in conduction with the reversely connected diode, and when the discharge current decreases below a predetermined value, it becomes non-conductive. A chopper circuit that again conducts the semiconductor switching element that has been converted into a current state and maintains the armature current at a set value, and an armature coil whose energization is controlled by the position detection signal are activated at the end of the position detection signal. , when the energization is stopped, the first and second diodes prevent the magnetic energy accumulated in the armature coil from being fed back to the DC power supply via the reversely connected diode, and then the energization is stopped. 1. A high-speed motor comprising: a second energization control circuit for converting stored magnetic energy in an armature coil to be energized;
に重畳しない電気角で150度位の巾で互いに180度
の位相差のある位置検知信号が配設されたA相の位置検
知信号ならびに、これ等と電気角で90度の位相差のあ
るB相の位置検知信号が得られる位置検知装置と、第1
の相及び第2の相の電機子コイルの両端に挿入された第
1群及び第2群の半導体スイッチング素子をA、B相の
位置検知信号により導通制御を行なって、それぞれA相
の電機子コイルとB相の電機子コイルに、所定の順序の
通電制御をして、1方向の出力トルクを発生せしめる第
1の通電制御回路と、A相、B相の電機子コイルにそれ
ぞれ第1、第2のダイオードを介して供電する直流電源
と、第1群の半導体スイッチング素子と対応する電機子
コイルを含んで逆接続されたダイオードならびに第2群
の半導体スイッチング素子と対応する電機子コイルを含
んで逆接続されたダイオードと、A相、B相の電機子コ
イルの電機子電流をそれぞれ検知して、電機子電流に比
例する第1、第2の検知電圧を発生せしめる第1、第2
の電機子電流検知回路と、第1、第2の検知電圧が設定
値を越えて増大すると、対応する1個の半導体スイッチ
ング素子を不導通に転化し、電機子コイルに蓄積された
磁気エネルギを逆接続されたダイオードと導通している
他の1個の半導体スイッチング素子を介して放電し、放
電電流が所定値以下に減少すると、不導通に転化してい
る半導体スイッチング素子を再び導通して、電機子電流
を設定値に保持するチョッパ回路と、位置検知信号によ
り通電制御が行なわれている電機子コイルが、該位置検
知信号の末端において、通電が停止されたときに、電機
子コイルに蓄積された磁気エネルギが逆接続されたダイ
オードを介して直流電源に帰還されることを第1、第2
のダイオードにより阻止するとともに、これらを第1、
第2のコンデンサに充電して保持し、次に通電されるべ
き電機子コイルの蓄積磁気エネルギに転換せしめる第2
の通電制御回路とより構成されたことを特徴とする高速
電動機。(2) In a two-phase reluctance type electric motor, an A-phase position detection signal in which position detection signals having a phase difference of 180 degrees with a width of about 150 degrees in electrical angle that do not overlap in time, and A position detection device that can obtain a B-phase position detection signal having a phase difference of 90 degrees in electrical angle from these;
The first group and the second group of semiconductor switching elements inserted at both ends of the phase and second phase armature coils are controlled to be conductive by the A and B phase position detection signals, respectively. A first energization control circuit controls the energization of the coil and the B-phase armature coil in a predetermined order to generate output torque in one direction, and a first energization control circuit controls the A-phase and B-phase armature coils respectively. A DC power source supplied via a second diode, a reversely connected diode including an armature coil corresponding to the first group of semiconductor switching elements, and an armature coil corresponding to the second group of semiconductor switching elements. diodes connected in reverse, and armature currents of the A-phase and B-phase armature coils, respectively, and generate first and second detection voltages proportional to the armature current.
When the armature current detection circuit and the first and second detection voltages increase beyond the set value, one corresponding semiconductor switching element is turned non-conducting, and the magnetic energy stored in the armature coil is dissipated. Discharge occurs through another semiconductor switching element that is in conduction with the reversely connected diode, and when the discharge current decreases below a predetermined value, the semiconductor switching element that has become non-conductive is made conductive again. A chopper circuit that maintains the armature current at a set value and an armature coil whose energization is controlled by a position detection signal accumulate electricity in the armature coil when energization is stopped at the end of the position detection signal. The first and second
diodes, and these are blocked by the first,
A second capacitor is charged and held and converted into stored magnetic energy for the armature coil to be energized next.
A high-speed electric motor characterized by comprising an energization control circuit.
に重畳しない連続した電気角で90度の巾の位置検知信
号が配設された単相の位置検知信号が得られる位置検知
装置と、第1の相及び第2の相の電機子コイルの両端に
挿入された第1群及び第2群の半導体スイッチング素子
を単相の位置検知信号により導通制御を行なって、第1
の相及び第2の相の電機子コイルに所定の順序の通電制
御をして、1方向の出力トルクを発生せしめる第1の通
電制御回路と、第1の相及び第2の相の電機子コイルに
帰還防止ダイオードを介して供電する直流電源と、第1
群の半導体スイッチング素子と対応する電機子コイルを
含んで逆接続されたダイオードならびに第2群の半導体
スイッチング素子と対応する電機子コイルを含んで逆接
続されたダイオードと、各電機子コイルの電機子電流を
それぞれ検知して、電機子電流に比例する検知電圧を発
生せしめる電機子電流検知回路と、検知電圧が設定値を
越えて増大すると、対応する1個の半導体スイッチング
素子を不導通に転化し、電機子コイルに蓄積された磁気
エネルギを逆接続されたダイオードと導通している他の
1個の半導体スイッチング素子を介して放電し、放電電
流が所定値以下に減少すると、不導通に転化している半
導体スイッチング素子を再び導通して、電機子電流を設
定値に保持するチョッパ回路と、位置検知信号により通
電制御が行なわれている電機子コイルが、該位置検知信
号の末端において、通電が停止されたときに、電機子コ
イルに蓄積された磁気エネルギが逆接続されたダイオー
ドを介して直流電源に帰還されることを帰還防止ダイオ
ードにより阻止して、次に通電されるべき電機子コイル
の蓄積磁気エネルギに転換せしめる第2の通電制御回路
とより構成されたことを特徴とする高速電動機。(3) In a two-phase reluctance type electric motor, a position detection device that can obtain a single-phase position detection signal in which position detection signals with a width of 90 degrees are arranged in continuous electrical angles that do not overlap in time; The conduction of the first and second groups of semiconductor switching elements inserted at both ends of the first and second phase armature coils is controlled by a single-phase position detection signal.
a first energization control circuit that controls energization of the armature coils of the first phase and the second phase in a predetermined order to generate output torque in one direction; and the armature coils of the first phase and the second phase. A DC power supply that supplies power to the coil via a feedback prevention diode, and a first
a reversely connected diode including a group of semiconductor switching elements and a corresponding armature coil, and a reversely connected diode including a second group of semiconductor switching elements and a corresponding armature coil, and an armature of each armature coil; An armature current detection circuit detects each current and generates a detection voltage proportional to the armature current, and when the detection voltage increases beyond a set value, converts one corresponding semiconductor switching element into non-conductivity. , the magnetic energy stored in the armature coil is discharged through another semiconductor switching element that is in conduction with the reversely connected diode, and when the discharge current decreases below a predetermined value, it becomes non-conductive. A chopper circuit that once again conducts the semiconductor switching element that is in contact to maintain the armature current at a set value, and an armature coil that is energized by the position detection signal are de-energized at the end of the position detection signal. When the armature coil is turned off, the feedback prevention diode prevents the magnetic energy accumulated in the armature coil from being fed back to the DC power supply via the reversely connected diode, and the armature coil to be energized next is A high-speed electric motor comprising a second energization control circuit that converts stored magnetic energy into stored magnetic energy.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63308843A JPH02155490A (en) | 1988-12-08 | 1988-12-08 | High-speed motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63308843A JPH02155490A (en) | 1988-12-08 | 1988-12-08 | High-speed motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02155490A true JPH02155490A (en) | 1990-06-14 |
Family
ID=17985949
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63308843A Pending JPH02155490A (en) | 1988-12-08 | 1988-12-08 | High-speed motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02155490A (en) |
-
1988
- 1988-12-08 JP JP63308843A patent/JPH02155490A/en active Pending
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