JPH02307391A - ３相片波リラクタンス電動機 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 従来の直流電動機及びインノ々−タ付の誘導電動機に代
替する駆動源として利用されるものである。

〔従来の技術〕

リラクタンス型の電動機は周知の技術であり、その大き
い出力トルクが得られるが、回転速度が著しく小さい為
に、１部で負荷の直接ｒライブ装置として、ロゼツトの
アームに利用された例があるが、現在市販実用化されて
いるものはない。

小型のステッピング電動機として少し利用されている程
度で、広い用途は未だ開発されていない。

〔本発明が解決しようとしている課題〕第１の課題 リラクタンス型の３相の電動機は、磁極と突極数が多（
、構成が錯雑となり、又励磁コイルが６系統となり１通
電制御回路も高価となる問題点がある。

第一の課題 励磁コイルに蓄積される磁気エネルギが著しく大きいの
で、その蓄積に時間を要するので、通電電流の立上りが
おくれて減トルクが発生する。

又上記した磁気エネルギの消滅にも時間を要し、これが
反トルクを発生する。回転速度の上昇とともに減トルク
、反トルクの発生が増大する。

従って、効率が劣化し、回転速度は著しく小さいものと
なる問題点がある。

第３の課題 出力トルクリプルが大きくなる問題点がある。

第ダの課題 回転中の機械振動が大きい問題点がある。

〔課題を解決する為の手段〕

本発明には、前述した課題となっている問題点の全部若
しくは、大部分を除去する為に次の手段が採用されてい
る。

第１の手段は、３相片波通電のリンクタンス型の電動機
において、回転子の突極の位置を位置検知素子により検
知して、電気角で１２０度の巾で互いに隣接するととも
に、第１の相の矩形波の第１の位置検知信号ならびに第
二。第３の相の第２゜第３の同形の位置検知信号を得る
位置検知装置と。

第１．第一、第３の相の各励磁コイルの両端に接続され
たスイッチング素子と、スイッチング素子と対応する励
磁コイルの直列接続体のそれぞれに逆接続されたダイオ
−ｒと、第１、第２、第３の相の励磁コイルに対応する
スイッチング素子をそれぞれ第１、第２、第３の位置検
知信号の巾だけ導通して励磁コイルに通電して駆動トル
クを発生せしめる通電制御回路と、前記した位置検知素
子の位置を調整して、各相の励磁コイルの通電による出
力トルクが最大で平坦となるように固定子側に固定する
手段と各励磁コイルの通ｆｆ１Ｗ流を基準電圧に対応し
た設定値に保持するチョッパ回路と、各励磁コイルの通
電初期の立上り部による減トルクと末期の降下部の延長
による反トルクの発生を最少値に保持する所要の大きさ
の印加直流電源の電圧とより構成されている。

第２の手段は、３相片波通電のリラクタンス型の電動機
において、回転子の突極の位置を位置検知素子により検
知して、電気角で１２０度の巾で互いに隣接するととも
忙、第１の相の矩形波の第１の位置検知信号ならびに第
二。第３の相の第２．第３の同形の位置検知信号を得る
位置検知装置と、第１、第２、第３の相の各励磁コイル
の両端に接続されたスイッチング素子と、スイッチング
素子と対応する励磁コイルの直列接続体のそれぞれに逆
接続されたダイオ−Ｐと、第１、第２、第３の相の励磁
コイルに対応するスイッチング素子をそれぞれ第１、第
２、第３の位置検知信号の巾だけ導通して励磁コイルに
通電して駆動トルクを発生せしめる通電制御回路と、前
記した位置検知素子の位置を調整して、各相の励磁コイ
ルの通電による出力トルクが最大で平坦となるように固
定子側に固定する手段と、印加直流電源の正極側Ｋ、順
方向に挿入された逆流防止用のダイオードにより。

隣接する位置検知信号の境界部において、前段の励磁コ
イルに蓄積された磁気エネルギを次段の励磁コイルの蓄
積磁気エネルギに急速に転換して。

各励磁コイルの通電初期の立上り部による減トルクと末
期の降下部の延長による反トルクの発生を最少値に保持
する手段とより構成されている。

〔作用〕

３相片波通電のリラクタンス電動機となっているので、
構成と通電制御が簡素化されるので、第１の課題が解決
される。

励磁コイルに蓄積された磁気エネルギを印加される高電
圧の直流電源に還流することにより、消滅を急速として
反トルクの発生を防止し、印加高電圧により、磁気エネ
ルギの蓄積を急速として減トルクの発生を防止している
。若しくは、通電が断たれた励磁コイルの蓄積磁気エネ
ルギの有する起電力を利用し゛て、次に通電すべき励磁
コイルの磁気エネルギの蓄積を急速化し、磁気エネルギ
の消滅と蓄積を急速化して減トルクと反トルクの発生を
防止している。従って、第一の課題を解決する作用があ
る。

位置検知素子の固定位置を調整して、出力トルクの平坦
な部分を含む通電区間とすることにより第３の課題を解
決する作用がある。

半周面の位置にある磁極と対向する突極間の径方向の磁
気吸引力と他の半周面の位置にある磁極と対向突極間の
径方向の磁気吸引力を異ならしめる手段により、回転軸
は、常にほぼ／方向に押圧されて回転する。従って回転
中の振動の発生が抑止されるので第９の課題が解決され
る作用がある。

〔実施例〕

第１図以降について本発明の詳細な説明する。

各図面の同一記号のものは同一部材なので、その重複し
た説明は省略する。

以降の角度表示はすべて電気角で表示する。

第１図は、本発明が適用されるＪ相のリラクタンス電動
機の７例で、その回転子の突極と固定電機子の磁極と励
磁コイルの構成を示す平面図である０ 第１図において、記号／は回転子で、その突極／ａ、／
ｂ、・・・の巾はｉｇｏ度、それぞれは３１０度の位相
差で等しいピッチで配設されている。

回転子／は１．珪素鋼板を積層した周知の手段により作
られている。記号５は回転軸である。固定電機子／Ａに
は、磁極／Ａａ　、　／＆ｂ　、　／＆ｃ　、　／Ａｄ
　、　／Ａｅ、／Ａｆが、それ等の巾が／ざ０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。突極数はざ個、礎極数は６個で
ある。電機子／６も回転子ｌと同じ手段により作られて
いる。

第２図は、第１図のリラクタンス型Ｊ相電動機の展開図
である。

第２図のコイル１０ｈ　、　ｌＯｂ　、　ＩＯｃは、突
極／ａ。

／ｂ、・・・の位置を検出する為の位置検知素子で、図
示の位置で電機子ｌ乙の側に固定され、コイル面は、突
極／ａ、／ｂ、・・・の側面に空隙を介して対向してい
る。

コイル１０ａ　、１０ｂ　、１０ｃは／２０度離間して
いる。

コイルは５ミリメートル径で１００ターン位の空心のも
のである。

第３図に、コイル１０ａ、１０ｂ、ＩＯＣ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、コイに／（７ａ　、　１０ｂ　、　１
０ｃ　、抵抗／３ａ、／ｊｂ　、／３ａ　、−１５ｅは
ブリッジ回路となり、コイル１０ａ、１０ｂ、１０ｃ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。

従って、ダイオード／／ａ、コンデンサ／２ａならびに
ダイオード／／Ｃ，コンデンサ／２ｃよりなるローパス
フィルタの出力は等しく、オペアンプ／、７ａの出力は
ローレベルとなる。

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１０ａが突極／ａ、／ｂ、・・・Ｋ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ｌＳａの電圧降下が太き
（なり、オペアンプ／、７ａの出力はハイレベルとなる
。

コイル１０ｂ、ＩＯＣが突極／　ａ　、　／　ｂ　、　
−の側面に対向したときにも、抵抗／！；ｂ、Ｂｃの電
圧降下が大きくなり、ローパスフィルタ／／ｂ、／２ｂ
と０う１組のローパスフィルタを介するオペアンプ／３
ｂ、／３ｃの子端子の入力により、それぞれハイレベル
の出力が得られる。

オペアンプ／ｊａ　、／３ｂ　、／３ｃの出力信号は位
置検知信号となり、それぞれ第６図のタイムチャートに
おいて、曲線、２ｊａ、コｂ、・・・及び曲線コＡａ。

コＡｂ、・・・及び曲線コクａ、２？ｂ、・・・として
示されている。

上述した３組の位置検知信号は、順次に／２０度位相が
おくれている。

第３図の微分回路ｆｆａ、ざす、にＣの出力は、第６図
で電気信号曲線３／ａ、Ｊｌｂ、・・・及び曲線３コａ
、？２ｂ、・・・及び曲線３３ａ、Ｊ３ｏ、・・・とし
て示される。

第３図の記号９ａ、９ｂ、９Ｃは、フリップフロップ回
路（以降は２回路と呼称する。）で、電源の投入ととも
°にリセット信号により、端子Ａａ。

４ｂ、６ｃの出力はローレベルとなるようにされている
。このときに、オペアンプ／、、？ａの出力がハイレベ
ルとすると、電気信号、７／ａが得られて、Ｆ回路９ａ
の端子６ａの出力はノ・イレペルとなる。

電動機が回転して、オペアンプ／３ｂの出力がノ＼イレ
ベルとなると、電気信号７ｕａ（第６図示）が得られて
、Ｆ回路９ａは反転して、端子６ａの出力はローレベル
となる。

同時に、Ｆ回路９ｂは付勢されて、端子６ｂの出力がハ
イレベルとなる。

次に、第６図の曲線２７ａの始端部の微分パルスである
電気信号ＪＪａが得られると、Ｆ回路９ｂは反転して、
端子Ａｂの出力がローレベルとなり、又２回路９Ｃが付
勢されて端子６Ｃの出力がハイレベルとなる。

以上の動作が行なわれて、端子４ａ、６ｂ、６Ｃの出力
は、第６図の曲線２ｇａ、２ｇｂ、・・・、及び曲線２
９ａ　、　２９ｂ　、　−、曲線、ＩＯａ　、　、３０
ｂ　、−で示される矩形波の位置検知信号が得られる。

上述した位置検知信号は、周知のＹ型接続の直流電動機
のものと同じなので、７７１回路を利用する周知の手段
によって得ることもできる。しかしこの手段によると、
隣接する曲線例えば曲線−ｇａと２ｑａ間に時間的な空
隙を発生し易く、Ｊ相片波通電の場合には、起動トルク
が無（なり不都合を生ずる場合がある。

第３図の回路では、？回路？ａ　、９ｂ　、９ｃを利用
したので、上述した不都合が除去される特徴がある。

コイル１０ａ、１０ｂ　、１０ｃの対向する回転子／の
代りに同形のアルミニューム板を同期回転させ、その突
出部に、コイル１０ｈ　、１０ｂ　、１０ｃを対向させ
ても同じ作用効果のある位置検知信号が得られる。回転
子／と同期回転するマグネット回転子を利用し、その磁
極に対向する磁気抵抗素子の出力変化を利用しても同様
な位置検知信号を得ることができる。

リラクタンス型の電動機は、出力トルクが著しく大きい
という長所があるが、反面に次に述べる欠点の為に実用
化が阻止されている。

第１の欠点は、励磁コイルの往復通電ができないので、
電気回路が高価となり、又磁極、突極数が多くなり構成
が錯雑となる。本発明装置では、Ｊ相片波の電動機とす
ることたより、上述した欠点を除去するとともに゛片波
通電による不都合も除去している。

第２の欠点は、突極が磁極に対向し始める初期はトルク
が著しく大きく、末期では小さくなる。

従って合成トルクも大きいりプルトルクを含む欠点があ
る。かかる欠点を除去するＫは、次の手段によると有効
である。

即ち突極と磁極の対向面の回転軸の方向の巾を異ならし
める手段とする。かかる手段により対向面の洩れ磁束に
より、出力トルク曲線は第Ｓ図のタイムチャートの点線
曲線ｌＩ／ａ、ｌ／ｂ、・・・のように平坦部が増大す
るので、後述する手段により、合成トルクのりプル分を
小さくすることができる。

従って欠点を除去することができる。

第３の欠点は、低速度の運転しかできないことである。

即ち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
なり、効率も劣化する欠点がある。

一般に、リラクタンス型の電動機では、出力トルクを増
大するには、第１図の磁極と突極の数を増加し、又両者
の対向空隙を小さくすることが必要となる。このときに
回転数を所要値に保持すると、第１図の磁極／Ａａ　、
　／Ａｂ　、　＝と突極／ａ、／ｂ、・・・に蓄積され
る磁気エネルギにより、励磁電流の立上り傾斜が相対的
にゆるくなり、又通電が断たれても、磁気エネルギによ
る放電電流が消滅する時間が相対的に延長され、従って
、大きい反トルクが発生する。

かかる事情により、励磁電流値のピーク値は小さくなり
１反トルクも発生するので、回転速度が小さい値となる
。又効率も劣化する。

本発明装置によると、上述した欠点が除去されるが、そ
の詳細については、実施例につき後述する。

第１図及び第２図の展開図において、円環部１６及び磁
極／Ａａ、／６ｂ、・・・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／Ａの部分は磁路となる磁心である
。記号／Ａ及び記号／Ａａ、／６ｂ、・・・を電機子若
しくは固定子と呼称する。

コイル／７ａ、／？ｄは直列若しくは並列に接続され。

この接続体を励磁コイルにと呼称する。

励磁コイル／’）ｂ、／７θ及び励磁コイル／７ｃ、／
？ｆも同様に接続され、これ等をそれぞれ励磁コイルＬ
、励磁コイ／ｌ／Ｍと呼称する。

励磁コイルＬが通電されていると、突極ｌｂ。

／ｆが吸引されて、矢印Ａ、力方向回転子ｌが回転する
。９０度回転すると、励磁コイルＬの通電が断たれ、励
磁コイルＭが通電される。

更Ｋ　／：ｌＯ度回転すると、励磁コイルＭの通電が断
たれて、励磁コイルにが通電される。

通電モードは１２０度の回転毎に、励磁コイルに→励磁
コイルＬ→励磁コイルＭ→とサイクリックに交替され、
Ｊ相片波の電動機として駆動される。

このときに軸対称の位置にある磁極は、図示のようにＮ
、Ｓ極に着磁されている。

励磁される一個の磁極が常に異極となっている為Ｋ、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。

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／６ａ、／Ａ改をそれぞれ一個１組とし、それぞれ
を励磁コイルの通電により、Ｎ、Ｓ磁極に励磁する。そ
れぞれの２個１組の磁極による洩れ磁束は、他の磁極に
おい【打消されて消滅して、洩れ磁束が殆んど無（なる
。

他の磁極／Ａｂ　、　／６ｃ　、・・・／Ａｆも、それ
ぞれ２個１組の構成となり、Ｎ、Ｓ極に励磁される２個
１組の磁極となる。効果も同様で洩れ磁束が消滅する。

この場合の突極／ａ、／ｂ、・・・の数は、７６個とな
る。この場合の出力トルクはコ倍となる。

磁極／Ａａ　、　／Ａｂ　、・・・に等しい巾と等しい
ピッチの突出したｎ個（ｎ−コ、Ｊ、・・・）の歯を設
ける周知の手段によると、出力トルクはｎ倍となる。突
極数は対応して多くなる。

次に励磁コイルに、Ｌ、Ｍの通電手段について説明する
。第９図（ａ）において、励磁コイルに、Ｌ。

Ｍの両端には、それぞれトランジスタＸ）　ａ　、　、
２１）ｂ及びＸ）　ｃ　、　Ｘ）　ｄ及び２０　ｅ　、
　Ｘ）　ｆが挿入されている。

トランジスタｌａ　、　２０ｂ　、　２Ｄｃ　、・・・
は、スイッチング素子となるもので、同じ効果のある他
の半導体素子でもよい。

直流電源正負端子２ａ、２ｂより供電が行なわれている
。

アンｒ回路／Ｕａの下側の入力がハイレベルのときに、
端子９ａ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２０　ａ　、　Ｘ）　ｂが導通して。

励磁コイルＫが通電される。同様に端子ｐｂ、弘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２
０　ｃ　、　２０　ｄ及びトランジスタ〃θ、〃ｆが導
通して、励磁コイルＬ、Ｍが通電される。

端子ｙｏは励磁電流を指定する為の基準電圧である。端
子卯の電圧を変更することにより、出力トルクを変更す
ることができる〇 電源スィッチ（図示せず）を投入すると、オペアンプ１
Ｉ０ａの一端子の入力は子端子のそれより低いので、オ
ペアンプ１ＩＯａの出力はハイレベルとなり、トランジ
スタ２Ｄａ　、　Ｊｂ　、・・・、２０ｆが導通して、
電圧が励磁コイルに、Ｌ、Ｍの通電制御回路に印加され
る。抵抗ｎは、それぞれ励磁コイルＫ。

Ｌ、Ｍの励磁電流を検出する為の抵抗である。

端子ｌＩａの入力信号は、第６図の位置検知信号Ｍ　ａ
　、　Ｍ　ｂ・・・又端子ｌｌｂ、４１ｃの入力信号は
、位置検知信号コ９ａ、コタｂ、・・・及び３０ｈ、３
０ｂ、・・・となっている。

上記した曲線は同一記号で、第Ｓ図のタイムチャートの
１段目に示されている。曲線ｊｊａ　、　２９ａ　。

３０ａ、・・・は連続している。

次に、第Ｓ図のタイムチャートにつき、各励磁コイルの
通電の説明をする。励磁コイルＬＫ位置検知信号Ｊ？ａ
の巾（矢印３６で示され１２０度の巾となる。）だけ、
１般的手段により通電する゛と、励磁コイルＬの大きい
インダクタンスの為に１通電電流の立上りがお（れて点
線曲線、７１Ｉの前半部のようになる。又降下部は、大
きい磁気エネルギの放出により延長され、曲線３７の後
半部のようになる。

正トルクを発生する／ざ０度の区間は矢印３７で示され
ている。従って、曲線３１Ｉの前半部では、トルクが減
少し、後半部では、大きい反トルクを発生する。トルク
が減少することを減トルクが発生すると表現する。従っ
て、効率が劣化し、低速度の回転となる。

本発明装置は、かかる不都合を除去したことが１つの特
徴となっている。次にその説明をする。

端子−ａの印加電圧を高くすると、励磁電流は、点線曲
線３４１ｂのように立上りが急速となり、減トルクの発
生が抑止される。

位置検知信号曲線２ｇａによる励磁コイルＫについても
上述した事情は同じで、励磁電流曲線３’ｌａの立上り
が急速となる。

高速度となるに従って、曲線２ｇｈ　、２９ａ　、３０
ａの巾は小さくなるので、端子Ｕａの電圧を対応して高
電圧のものを使用する必要がある。

励磁電流が設定値（第６図の端子ダ０の基準電圧により
指定される。）を越えると、オペアンプｌＩ。

ａの出力がローレベルとなるので、アンド回路／ダａの
出力がローレベルとなり、トランジスタ２Ｄ＆は不導通
となる。

従って、励磁コイルＫＫ蓄積された磁気エネルギは、ダ
イオ−ｔ’２／ａ、ｈランジスタ〃ｂ、抵抗ｎ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＋Ｏａのヒステリシス特性により、出力がハイレベル
に復帰し、トランジスタＪａは再び導通して、励磁電流
が増大する。

基準電圧ダ０により規制される設定値まで増大すると、
オペアンプ１ｌＯｈの出力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、励磁電流が降下
する。

かかるサイクルを繰返すチョッパ回路となる。

曲線２ｇａの末端において、第６図の端子ｔａの入力が
消滅する。従って、励磁コイルＸに蓄積された磁気エネ
ルギは、トランジスタ２０　ａ　、　２０　ｂがともに
不導通となるので、ダイオードＵ／ｌ）→電源端子λａ
、Ｊｂ→抵抗ココ→ダイオード’Ｊ／ａの順で通電され
、電源にエネルギが還流される。電源には、／般に整流
の為の容量の大きいコンデンサがあるので、磁気エネル
ギはコンデンサに蓄積される。電源電圧が高い程曲線３
ｑａの降下部の巾が小さくなる。降下部の巾が３０度（
矢印Ｊ？ａの巾）を越えないようにすれば反トルクの発
生が防止される。

他の通電曲線、？９ｂ、、７ＬｃＫついても上述した事
情は全（同じで、作用効果も同様である。

高速度となるに従って、曲線コａ、コ９ａ、ＪＱａの巾
が小さくなるので、曲線Ｊｌａ　、３’ｌｂ、３ｅａの
立上り部、降下部の巾も対応し【小さくする必要がある
。即ち印加直流電圧を高くする必要がある。

しかし、チョッパ制御による電流値即ち出力トルクは変
化しない特徴がある。

又出力トルクを増大する為には、第６図の基準電圧ｙｏ
の電圧を上昇すればよい。

以上の説明のように１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。励
磁コイルＬの位置検知信号（端子ｌｌｂの入力信号）に
よる制御電流の制御は、第６図のオペ７７１９０４．７
７１回路／９ｂのチョッパ作用によ、　　リ、第Ｓ図の
点線ＪＩＩｂで示すように、トランジスタＪＣのオンオ
フにより変化し、曲線２９ａの末端において、点線のよ
うに急速に降下する。

次に、位置検知信号ＪＯｈが、第６図の端子ｌＩｃに入
力されると、励磁コイルＭの通電が同様に行なわれる。

以上のように、励磁コイルに、Ｌ、Ｍは、順次に連続し
て通電されて出力トルクが発生する。

第Ｓ図の位置検知信号曲線２ｇｂ、２９ｈ、・・・の境
界部には、前述したよ５に空隙がないので、起動時に励
磁コイルのいづれか１つが通電される。従って起動は確
実となる。

トランジスタＪａ　、　Ｘ）Ｑ　、　ｚｅのオンオフに
よるチョッパ制御の説明したが、アンド回路／ｌＩａ。

／ｌｌｂ、／’Ｉｃの出力によりそれぞれトランジスタ
ｒａ　、ｚｂ及びトランジスタｘｃ、、ｗｄ及びトラン
ジスタＸ）　ｅ　、　ｍ　ｆのオンオフの制御を行なう
チョッパ回路によっても本発明の目的が達成される。

マグネット回転子を有する直流電動機のトルク曲ｉ（Ｎ
、８磁極によるもの）は対称形であるが、リラクタンス
型の電動機では非対称となり、突極が磁極に侵入する初
期では著しく大きく、末期では急速に減少する。

回転軸方向の磁極中を異ならしめると、トルク曲線は、
第５図の曲線４４／ａ、ダｌｂ、・・・のように平坦な
部分が発生する。しかし、励磁電流の増大とともに、曲
線ｌＩ／ａ、＆／ｂ、・・・で判るようにトルクの平坦
部が減少する不都合がある。

従って、トルク曲線の中央部の１２０度の通電（前述し
た場合）より、通電の開始点を早くした方が、出力トル
クも大きく、又出力トルク曲線の平坦性が良好となる。

次にその説明を第５図のＶ−目のタイムチャートにつき
説明する。点線Ｂの点より右方でトルクが平坦となり、
励磁電流が大きい程平坦部の巾が小さくなっている。

電が開始されるよ５に、第２図のコイル１０ａ、１０ｂ
、１０ａの固定位置を調整する。

従って、励磁ｘｉは、点線曲線、？ｊｂのようＫなる。

矢印３ｇは曲線λ９ａの巾で１２０度、矢印３９はｉｔ
ｏ度で正トルクの得られる巾である。

曲線、ｔｔｂの降下部の巾が、矢印、７９ａより小さけ
れば反トルクの発生はない。この巾は、７段目の矢印、
？？ａの２倍となっているので、更に高速度の電動機を
得ることができる。又出力トルクの平坦部も長くなるの
で、出力トルクリプルが小さくなる特徴がある。

他の励磁コイルに、Ｍによる励磁電流は、点線曲線、Ｐ
ｒｈ、Ｊ３ｃで示されているが、これ等の作用効果も全
（同様である。

トルク曲線ｌＩ／ａ、＃／ｂ、・・・の平坦部の長さは
、励磁電流が大きいと即ち上方にある曲線となるに従っ
て、みじかくなるので、磁極た対向する突極の形状を変
更して、トルクの平坦部をできるだけ長くすることが必
要である。

第９図（ｂ）の実施例は、第を図（ａ）の電気回路より
。

記号ダ０．１１／ａ　、／ｌＩａ　、／＃ｂ　、／４１
ｃで示すチョッパ回路を除去し、ダイオード７ｇ、コン
デンサ／９を付加したものである。

次に第９図（ｂ）の電気回路の詳細を説明する。

端子グａ、ダｂ、ｔｌｃより、第Ｓ図の７段目の位置検
知信号面＃１Ｊｆｆａ　、２９ａ、Ｊθａがそれぞれ入
力されている。従って、励磁コイルに、Ｌ、Ｍは、順次
に通電されて、３相片波のリラクタンス電動機として回
転する。

このときの励磁電流は、第５図の１段目の曲線Ｊ４１ａ
のようになる。曲線Ｊ４Ｃａの中央の平坦部の高さは、
直流電源端子コａ、２ｂの電圧より逆起電力（これは出
力トルク曲線ダ／ａ、１Ｉ２ａ、・・・に比例している
。）の差を励磁コイルの抵抗で除算した値となる。従っ
て平坦となり、後半部では上昇する。かかる電流値の上
昇はトルクを増大するので。

トルク曲線ｌｌ／ａ、ｌＩ／ｂ、・・・の後半部のトル
クの減少を防止する作用がある。

曲線２ｇａの末端で通電が断たれると、励磁コイルＫＫ
蓄積された磁気エネルギは、ダイオード２１ｂ、、２／
ａを介して、コンデンサ／９を充電して、これを高電圧
とする。従って、磁気エネルギは急速に消滅して曲線３
１１ａの降下部のように電流が降下する。このときすで
ｋ、位置検知信号曲線２９ｈにより、トランジスタ２０
　ｃ　、　２１）　ｄが導通しているので、励磁コイル
Ｌに電圧が印加されて、励磁電流の立上りを急速とし、
曲線ＪＩｌｂに示すように通電される。立上り後の通電
が平坦となるのは１曲線ＪＩＩａの場合と全く同じ事情
である。

励磁コイルＬの通電が断たれ、励磁コイルＭが通電され
るときの励磁電流曲線３’ｌｂ、３ダＣの立上りと降下
部も同じ理由により急速となる。コンデンサ１９の容量
を小さくすると、上記した立上り部と降下部の巾は対応
して小さくなるので、高速度としても減トルクと反トル
クの発生が防止され、効率良く高速回転ができる特徴が
ある。トランジスタＪａ　、　Ｊｂ　、・・・のオンオ
フに時間差がなければ、コンデンサ／９を除去すること
もできる。

前実施例のように、励磁コイルの蓄積磁気エネルギを直
流電源に還流する必要がないので、端子コａ、Ｊｂの電
圧は、一般直流電動機と同様に低電圧でよく、従って１
，６ツテリを電源とする電動車の駆動源として有効な手
段を供与できる。

リラクタンス型の電動機では、出力トルクが大きい原因
となる励磁コイルの蓄積磁気エネルギの消滅と蓄積が回
転速度の低下を招き、これが重欠点となっている。

しかし、第９図（ａ）の実施例では、チョッパ回路と高
い電源電圧により各励磁コイルの励磁電流の立上りと降
下を急速として重欠点を除去している。

第９図（ｂ）の実施例では、ダイオード／ｇにより、蓄
積磁気エネルギの電源に対する還流を防止し、この磁気
エネルギの起電力を利用して次に通電すべき励磁コイル
の磁気エネルギの蓄積を行なっている。従って、磁気エ
ネルギの消滅と蓄積が急速となり上記した重欠点を除去
することができ、しかも電源を低電圧とすることができ
る作用がある。

第４図（ａ）の回路の正電圧端子Ｕａに逆流防止用のダ
イオードを挿入すると、チョッパ回路により、電流を制
御して、しかも電源電圧を低下しても上述した場合と同
じ作用効果がある。

第Ｓ図のタイムチャートの二段目について前述したよう
に、第を図（ｂ）の回路においても、突極が磁極に侵入
始めた点より、１２０度の通電を行なっても同じ効果が
ある。

第１図において、軸対称の位置にある磁極が励磁コイル
により励磁されているので１例えば磁極／６ａと／６ｄ
が突極／ａ、／θを径方向に吸引する力は打消し合うよ
うに構成され、円周方向の吸引力圧より出力トルクが得
られるように構成されている。

上述した径方向の磁気吸引力は著しく大きいので、磁極
と対向突極の空隙の微少な差により、回転子／は、矢印
Ｊａの方向若しくは反対方向に力を受は振動を誘発する
不都合がある。

回転軸５の軸受の空隙によっても同じ（不都合を生ずる
。

磁極と突極との間の空隙が０．Ｂ；ミリメートル位であ
ることからも上述した問題は理解される筈である。かか
る振動の発生を抑止する手段について説明する。

対称の位置による励磁コイル／７ａの巻数を設定値だけ
、励磁コイル／７ｃｌより多（して両励磁コイルを直列
に接続して供電すると１回転中に回転子ｌは矢印Ｊａの
方向にのみ力を受ける。

励磁コイル／７ｂと／７θ及び励磁コイル／？ｃと／７
ｆについても同様な手段を採用すると、回転中に回転子
ｌは、矢印Ｊｊｂ、Ｊｃの方向にのみ力を受ける。従っ
て、回転子ｌは、点線Ｊの片側（右上方）にのみ力を受
け、回転軸／は、矢印Ｊ　ａ　＋Ｊ　ｂ→Ｊ・−８４シ
ーとほぼ７つの方向に軸受に押圧されたまま回転する。

従って、振動が抑止されて有効な手段となる。

又同じ作用効果を有する手段として次の手段を採用する
こともできる。

回転軸Ｓを点線Ｊの片側（右上方）にｘｔミクロン位偏
心して軸受により支持すると、磁極／Ａｂと突極／ｂ間
の空隙は１番小さく、磁極／Ａａと突極／ａならびに磁
極／Ａｃと突極／（１間の空隙は少し大きくなる。

回転中に、回転子／は、点線Ｊの右上方に力を受けてい
るので、前実施例と同じ効果がある。

空隙長を美運ベシても同じ作用効果がある。

上述した各手段を採用する場合には、回転軸Ｓより動力
をとり出して負荷を駆動するときに、負荷により加えら
れる力の方向を矢印Ｊｂの方向とする注意が必要である
。

〔効果〕

第１の効果。

Ｊ相片波通電のリラクタンス型の電動機とした為に、高
価なパワー半導体素子が６個となり、磁極、突極の構成
が簡素化され廉価となる。

第２の効果。

印加電圧を高くし、励磁電流をチョッパ制御により設定
値に保持して、励磁コイルの大きい蓄積エネルギの消滅
と蓄積な急速したので高速回転を可能とし、しかも高い
効率と出力トルクが得られる。又必要によっては、電源
正極側にダイオードを付加するのみで電源電圧を低（し
ても同じ効果が得られる。

第３の効果。

出力トルクリプルな減少できる。

第ｑの効果。

回転中における機械振動の発生を減少することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、Ｊ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（上述した電動機の回転子、磁極、励
磁コイルの展開図、第３図は、コイルより位置検知信号
を得る電気回路図、第１図は、励磁コイルの通電制御回
路図、第Ｓ図及び第６図は１位置検知信号、励磁電流、
出力トルクのタイムチャートをそれぞれ示す。 ／Ａ−・・電機子、　／Ａａ　、　／４ｂ　、　−、／
ｌ、ｆ−磁極、ハ・・回転子、　　／ａ、／ｃ、・・・
、／ｈ・・・突極、５・・・回転軸、　Ｋ　、　Ｌ　、
　Ｍ　、／？ａ　、／？ｂ　、＋＋＋。 ／？　ｆ　・・・励磁コイル、　１０ａ、１０ｂ、１０
０　、　・・・コイル、　　７・・・発振器、　／、７
ａ　、　／、７ｂ　、　／、７ｃ　、　１ＩＯａ−オペ
アンプ、　ｇｈ、ｇｂ、ざＣ・・・微分回路、りａ、５
’ｂ、りＣ・・・フリップフロップ回路、　〃ａ、ｌｂ
、・・・、２Ｄｆ・・・トランジスタ、ｌＩθ・・・基
準電圧、　２ａ　、　、２１）・・・直流電源正負端子
、　コａ。 ２３ｂ　、”・　、２Ａａ　　、２６ｂ　　、−，２７
ａ　　、Ｊ？ｂ　　、・＝、２ｇａ　、２ざｂ　　、　
　・・・　、、２９ａ　　、２９　ｂ　、・・・　、３
０　ａ　、ＪＯｂ　、−位置検知信号曲線、　、７／ａ
、、？／ｂ、、７コａ、７２ｂ。 Ｊ３ａ、、、？、？ｂ−微分パルス信号、　ｌＩ／ａ、
ｌＩ／ｂ、４（／ｃ　−トルク曲線、　Ｊ’ｌａ、　、
？ｌｌｂ　、　Ｊ’ｌｃ　、　、７ｊａ　、　Ｊ！ｒｂ
、Ｊ５ｃ、Ｊ＃・・・励磁電流曲線。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）３相片波通電のリラクタンス型の電動機において
   、回転子の突極の位置を位置検知素子により検知して、
   電気角で１２０度の巾で互いに隣接するとともに、第１
   の相の矩形波の第１の位置検知信号ならびに第２、第３
   の相の第２、第３の同形の位置検知信号を得る位置検知
   装置と、第１、第２、第３の相の各励磁コイルの両端に
   接続されたスイッチング素子と、スイッチング素子と対
   応する励磁コイルの直列接続体のそれぞれに逆接続され
   たダイオードと、第１、第２、第３の相の励磁コイルに
   対応するスイッチング素子をそれぞれ第１、第２、第３
   の位置検知信号の巾だけ導通して励磁コイルに通電して
   駆動トルクを発生せしめる通電制御回路と、前記した位
   置検知素子の位置を調整して、各相の励磁コイルの通電
   による出力トルクが最大で平坦となるように固定子側に
   固定する手段と、各励磁コイルの通電電流を基準電圧に
   対応した設定値に保持するチョッパ回路と、各励磁コイ
   ルの通電初期の立上り部による減トルクと末期の降下部
   の延長による反トルクの発生を最少値に保持する所要の
   大きさの印加直流電源の電圧とより構成されたことを特
   徴とする３相片波リラクタンス電動機。
2. （２）３相片波通電のリラクタンス型の電動機において
   、回転子の突極の位置を位置検知素子により検知して、
   電気角で１２０度の巾で互いに隣接するとともに、第１
   の相の矩形波の第１の位置検知信号ならびに第２、第３
   の相の第２、第３の同形の位置検知信号を得る位置検知
   装置と、第１、第２、第３の相の各励磁コイルの両端に
   接続されたスイッチング素子と、スイッチング素子と対
   応する励磁コイルの直列接続体のそれぞれに逆接続され
   たダイオードと、第１、第２、第３の相の励磁コイルに
   対応するスイッチング素子をそれぞれ第１、第２、第３
   の位置検知信号の巾だけ導通して励磁コイルに通電して
   駆動トルクを発生せしめる通電制御回路と、前記した位
   置検知素子の位置を調整して、各相の励磁コイルの通電
   による出力トルクが最大で平坦となるように固定子側に
   固定する手段と、印加直流電源の正極側に順方向に挿入
   された逆流防止用のダイオードにより、隣接する位置検
   知信号の境界部において、前段の励磁コイルに蓄積され
   た磁気エネルギを次段の励磁コイルの蓄積磁気エネルギ
   に急速に転換して、各励磁コイルの通電初期の立上り部
   による減トルクと末期の降下部の延長による反トルクの
   発生を最少値に保持する手段とより構成されたことを特
   徴とする３相片波リラクタンス電動機。
3. （３）第（１）項若しくは第（２）項のいづれかの特許
   請求の範囲において、回転子の突極の数を８個とし、等
   しい巾と等しいピッチで配設し、固定子の磁極の数を６
   個とし、突極と同じ巾で等しいピッチで、突極と僅かな
   空隙を介して配設した磁極とより構成されたことを特徴
   とする３相片波リラクタンス電動機。
4. （４）第（１）項若しくは第（２）項のいづれかの特許
   請求の範囲において、第１、第２、第３の相の磁極をそ
   れぞれ軸対称の位置にある２個１組の磁極として構成し
   、第１、第２、第３の相の２個１組の磁極に捲着された
   励磁コイルをそれぞれ第１、第１の励磁コイル、第２、
   第２の励磁コイル、第３、第３の励磁コイルと呼称した
   ときに、第１、第１の励磁コイルの直列接続体、第２、
   第２の励磁コイルの直列接続体及び第３、第３の励磁コ
   イルの直列接続体をそれぞれ第１、第２、第３の相の励
   磁コイルとして構成し、第１、第２、第３の励磁コイル
   の巻数を等しく、第１、第２、第３の励磁コイルの巻数
   を等しくするとともに、前者の巻数を後者の巻数より設
   定値だけ大きくし、軸対称の位置にある磁極による対向
   する突極に対する径方向の磁気吸引力のベクトルの方向
   の変化を機械角で１８０度以内に保持する手段とより構
   成されたことを特徴とする３相片波リラクタンス電動機
   。
5. （５）第（１）項若しくは第（２）項のいづれかの特許
   請求の範囲において、半周面の磁極と突極の径方向の磁
   気吸引力と他の半周面の磁極と突極の径方向の磁気吸引
   力とに僅かな差を有するように、磁極と対向突極間の空
   隙長を異ならしめて設けたことを特徴とする３相片波リ
   ラクタンス電動機。