JPH0251391A - リラクタンス型電動機 - 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〕 一般の直流機より小型で高速高トルクの動力源として使
用されるものである。例えば、ルームエアコンのシロッ
コファン及びコンデンサの駆動源である。又電動グライ
ンダ、工作機Ｐリルマシンのドリル駆動源に使用される
。特に誘導機の代りに一般的に使用することができるも
のである。

マグネットがないので、廉価に構成される。致方回転の
電動機とした場合に、焼結マグネットは遠心力により破
損するおそれがあるので、一般に補強の為の装置が必要
となるが、本発明装置では。

珪素鋼板のみの回転子となっているので、補強の必要が
なく、高速電動機とすることが容易なので高速電動機と
して利用できる。

〔従来の技術〕

リラクタンス型の電動機は、高出力であるが、磁極数が
増加し、又界磁マグネットがないので、磁極の蓄積磁気
エネルギが著しく大きく、該エネルギの出入に時間がか
かり、周知の重ね巻き多相直流電動機のように高速度と
することが不可能で、従って高トルク低速の電動機しか
得られていない現状にある。

同じ目的を達する高速高トルクの半導体電動機として界
磁磁極を、稀土属マグネットとすると出力トルクは大き
くなるが高価となり実用性が失なわれる。又発生する機
械振動が大きく実用性が失なわれている。

〔本発明が解決しようとしている課題〕第１の課題とし
て、リラクタンス型の電動機は、機械振動とそれによる
騒音の発生が大きい。この詳細については後述する。

特に、負荷が大きいと、対応して上述した欠点が著しく
なる。

第２の課題として、リラクタンス型の電動機は、回転子
の突極と界磁となる磁極間が磁路として互いに短絡状態
（突極と磁極の空隙が小さい為）に近いので、回転トル
クを発生すべき突極、磁極間の磁束が、他の磁極、突極
に流入して、反トルクを発生する。従って出力トルクを
減少し、又効率は、一般の整流子電動機のように相数を
多くできない。これは、各相の半導体回路の価格が高い
為に実用性が失なわれるからである。

従って、各磁極の蓄積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。

第弘の課題として、特に出力トルクの大きいリラクタン
ス型の電動機の場合には、電機子の磁極の数が多くなり
、又その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。

高トルクとする程この問題は解決不能となる。＊第弘の
課題として、ｌ相毎の通、電が電気角でｌ♂０度の通電
となっているので、通電の初期と末期で、出力トルクに
無効な通電が行なわれて効率を劣化せしめる。特に、末
期における損失が著しい。従って、３相Ｙ型接続の電動
機に比較して％位の効率となる不都合がある。又蓄積磁
気エネルギの放電の為に反トルクを発生し、出力と効率
の低下を招く不都合がある。

〔課題を解決する為の手段〕

突極と磁極間の磁気吸引力を１方向とし、この吸引力が
回転子と同期回転するようにして第１の課題を解決して
いる。

大出力の電動機の場合には、上述した磁気吸引力を３組
として、それ等の差のみが軸受の押圧力となるように構
成している。

出力トルクと回転数に対応した高い直流電源を使用し、
励磁電流の立上りを急峻とし、蓄積磁気エネルギを電源
に環流せしめることにより、急速に放電電流を消滅して
いる。従って、位置検知信号曲線の巾に対応した励磁コ
イルの通電を行なうことができるので、第３．第Ｖの問
題点となる課題を解決している。３相のりラフタンス型
の電動機の場合には、１２０度の通電角となるので、励
磁電流の巾は１８０度を越えることがないので、高速時
においても、反トルクの発生がない。従って第３、第弘
、第５の問題点となる課題が解決される。

２個／組の磁極の巾と離間角を突極の巾とし、かかる磁
極群により電機子磁心を構成している。

又２個１組の磁極は、Ｎ、Ｓ極に励磁されているので、
他磁極に対する洩れ磁束がなくなり、反トルクと効率の
減少が防止される。

２個１組の磁心と他の隣接する２個１組の磁心の間の磁
心による磁路の断面積を小さくして、出力トルクに有効
な磁束を大きくしている。

従って第２の課題が解決されるものである。

〔作用〕

本発明装置の作用の第１は、出力トルクに関係のない径
方向の磁極と突極間の磁気吸引力による機械振動の発生
を抑止したことである。

一般の手段によると、同相の磁極を回転軸に関して対称
の位置に配設して、上記した磁気吸引力を打消す手段が
採用されている。しかし、磁極と突極の空隙長がａ／〜
０．λ　ミリメートル位なので、量産時に、空隙長がア
ン・ζランスとなり機械振動の発生は避けられない。

本発明装置では、磁気吸引力を打消すことなく、回転子
が常に１方向の磁気吸引力を受けるように構成して、機
械振動を減少せしめている。又同時にかかる手段により
、磁極と突極数が周知のものの％の数となるので、小出
力、小型の電動機が構成できる作用がある。

大きい出力の場合には、磁気吸引力が、軸受を押圧して
、耐用時間を減少せしめる不都合がある。

リラクタンスの電動機３組を同一筐体に収納し、中央部
の１個とその両側の２個のりラフタンスミ動機の上記し
た磁気吸引力（径方向のもの）を互いに反対方向として
ノ々ランスすることにより、上記した不都合を除去して
いる。

本発明装置の作用の第２は、次の点にある。

出力トルクを指定する為の励磁電流の大きさを、エネル
ギ損失のないインダクタンスによる制御を行なって独立
に処理している。従って、磁極の大きいインダクタンス
は出力トルクに有効に利用されている。通電中を電気角
で７１０度内とし、設定された通電、波形とする為に、
電源電圧を高（して、磁気エネルギを電源に環流して高
速度とする為の目的を達成している。

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

又励磁コイルの通電区間は、電気角で１８０度以内とな
るようになっているので、上述した作用と併せて、高速
高トルクのリラクタンス半導体電動機を作ることができ
る。

３相のリラクタンス型電動機において、通電角を１２０
度としているので、上述した作用による効果は更に大き
くなる。

以上の説明のように、リラクタンス電動機の特徴である
高トルクの出力を保持して、しかも高速回転を可能とす
る作用がある。

本発明装置の作用の第３は、回転子が珪素鋼板の積層体
のみで構成されているので、高速度回転においても、焼
結マグネットのように遠心力により破損することがない
ことである。

作用の第グは、２個！組の磁極を、互いに異極となるよ
うに励磁しているので、対向する突極により磁路が閉じ
られてトルクを増大し、又他磁極に対する洩れ磁束が僅
少となり、反トルクを消滅する。従って効率が増大する
。

作用の第ｊは、２１固！組の磁極と隣接する他の２個）
組の磁極間の磁路の磁気抵抗が太き（なっているので、
洩れ磁束がなく、出力と効率を増大する作用がある。

〔実施例〕

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

第１図（ａ）は、本発明によるλ相のリラクタンス型電
動機の回転子の突極と固定電機子の磁極と励磁コイルの
平面図である。以降の角度表示はすべて電気角とする。

第１図（ａ）において、記号ｌは回転子で、その突極／
ａ、／ａ＋・・・の巾はｌ♂０度、それぞれは３１．０
度の位相差で等しいピッチで配設されている。

回転子ｌは、珪素鋼板を積層した周知の手段により作ら
れている。固定電機子／６には、磁極／６ａ／Ａｂ　、
／６ｃ　、／６ｄ、・・・／６ｈが、それ等の巾が１８
０度で、所定の離間角で配設されている。突極と磁極の
巾はｉｒｏ度で等しくされている。突極数は７個、磁極
数はｒ個である。記号ｊは回転軸である。

第２図（ａ）は、第１図（、）のリラクタンス型２相電
動機の展開図である。

第２図（ａ）のコイルＩａ、ｒｂ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
置で固定電機子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ｒａ　、ｒｂは９０度離間している。コイルは
ｊミリメートル径で３０タ一ン位の空心のものである。

次に、第１図（ａ）、第２図（ａ）の同一記号の部材に
ついて説明する。

磁極／６ａ、／＆ｂ、・・・、／Ａｈには、それぞれ励
磁コイル／７ａ　、／７ｂ　、・・・、／７ｈが捲着さ
れている。

磁極／Ａａ、／Ａｂは、突極／ａ、／ｂに同位相で、図
示のように対向している。

他の磁極／Ｇｃ、／６ｄ及び磁甑／＆ｅ　、／６ｆ及び
磁極／Ａｇ、／Ａｈも、それぞれ隣接する突極に、回転
子ｌの回転とともに同じ位相関係で対向する。

磁極／Ａａ、／６ｂ及、び磁極／Ａｅ、／Ａｆは、／相
の磁極を構成しているので、励磁コイル／７ａ、／７ｂ
及び励磁コイル／７ｅ、／７ｆもｌ相の励磁コイルとな
る。

磁極／Ａｃ、／＆ｄ及び磁極／Ａｇ、／Ａｈは他のｌ相
の磁極となり、これ等に設けた励磁コイル／７ｃ。

／７ｄ及び励磁コイル／７ｇ、／７ｈも他のｌ相の励磁
コイルとなる。

第２図（ａ）に示すように、励磁コイル／７ａ、／７ｂ
は同時に通電され、磁極／６ａ、／Ａｂは、図示のよう
にＮＳ極に励磁される。

磁束のＺ位は、突極／ａ、／ｂを介して閉じられるが、
他の％位は、他の磁極と突極な介して閉じられる。しか
し、それ等はすべての突極と磁極について反対方向の磁
束となり、打消し合って、トルクは殆んど発生しない。

出力トルクが発生するのは、図示の位置より１８０度右
方に回転子ｌがあるときに、次の７２０度の回転する区
間だけ、励磁コイル／７ａ、／７ｂに通電されることに
より、矢印Ａ−／方向のトルクが得られて回転する。

他の磁極１ｂｃ、／ｌ、ｄと対向する突極及び磁極／６
θ、／６ｆと対向する磁極及び磁極／６ｇ、／Ａｈと対
向する突極についても上述した事情は全く同じである。

第１図（ａ）に点線３ａ、！ｂ、Ｊｃ、３ｄに示す部分
（斜線部）を除去した形状で固定電機子１６を構成する
と、次に述べる作用効果がある。

面積）の断面積が他の磁路に対して小さくなるので、励
磁コイル／７ａ、／７ｂによる磁束の大部分が磁極１６
ａと／ｊｔ１間を貫　することになる。

従って、出力トルクが増大する効果がある。

磁極／Ａｂと／ｌ、ｃ及び磁極／６（ｉと／Ａｅ及び磁
極／６ｆと／Ａｇ及び磁極／Ａｇと／Ａａの間の空隙は
、図示のように小さくなるので、励磁コイルの装着空間
が小さくなり、巻線が細線となり銅損な増大する欠点が
ある。これを防止するには、２つの手段がある。

第１の手段として、電機子１６をλつの部分に分割して
構成する。そのλつの部分の境界が点線夕ａ、ｊｂで示
され、斜線部が空隙となっている。

次に、励磁コイル／７ａ、／７ｂの代りに１個の励磁コ
イル＆ａ（点線で示す）が捲着される。

従って励磁コイルμａの装着空間が増大するので上記し
た欠点が除去される。他の励磁コイル弘す、≠Ｃ１≠ｄ
についても上記した事情は同じで、それぞれ励磁コイル
／７ｃ　、　／７ｃｌ　、励磁コイル／７ｅ。

／７ｆ　、励磁コイル／７ｇ、／７ｈの代りとなるもの
である。励磁コイルの捲着後に、図示の位置で外筐（図
示せず）に電機子／６が固着される。

磁極と突極の対向空隙は、０．２ミリメートル位なので
、磁極と突極の対向面は研摩仕上げが必要となる。

第２の手段は、第２図（ｂ）に展開図のみが示されてい
る。第２図（ｂ）において、突極／ａ、／ｂ、・・・は
り個となり、磁極はｇ個で、第２図（ａ）と同じ数であ
る。

かかる手段によると、磁極／ｊ？）と／Ａｃの空隙中は
、磁極中の／、３倍となるので、励磁コイル捲着空間は
充分の大きさとなり、前述した欠点が除去される。他の
磁極についても同じ作用効果がある。

第Ｖ図（ａ）に、コイルｆａより、位置検知信号を得る
為の装置が示されている。コイルｒａ、抵抗１５ａ　、
／ｊｂ　、／３ｃ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／−ｊメガサイ
クル位となっている。

コイルＩｈ（零功は空心コイルで、固定電機子側に固定
され、第１図（ａ）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／ｊａの電圧降下が大きくなる。

コンデンサ／２ａ、ダイオード／／ａよりなるローパス
フィルタにより平滑化された抵抗／３ａの電圧降下はオ
ペアンプ１３の十端子に入力される。

コンデンサｚ２ｂ、／イオード／／１）よりなるローパ
スフィルタによる抵抗／ｊｂの出力は、オペアンプ１３
の一端子の入力となっている。

オペアンプ１３は飽和増巾器となりているので、端子／
３ｄの出力は次のようになる。即ち１８０度の巾の矩形
波の位置検知信号となり、第を図（ｂ）のタイムチャー
トにおいて、曲線７０ａ、７０ｂ、・・・として示され
る。反転回路／Ｊａを介する端子１３θの出力は、曲線
７Ｊａ、７Ｊｂ、・・・となる。

上記した２つの位置検知信号は／相の位置検知信号とな
って、それぞれ／１０度位相差がある。

第Ｖ図（、）のコイル♂ａの代りにｒｂを置換すると、
端子／３ｄ、／３ｅの出力は、９０度位相の差のある第
ｒ図（ａ）の曲線？Ｊａ　、　？！ｂ、・・・及びこれ
等を反のではない。

発振器７の周波数が高いので、オペアンプ／３のトラン
ジスタの容量により平滑化されるからである。

リラクタンス型の電動機は次に述べる欠点がある。

第１に、出力トルクとは無関係な磁極と突極間の磁気吸
引力が大きいので機械振動を誘発する。

これを防止する為に、１般に同相で励磁される磁極を、
回転軸に関し対称の位置に２個１組配設して、上記した
磁気吸引力をノ々ランスしている。

しかし磁極と突極間の空隙はｏ、／−０，２ミ！Ｊメー
トル位なので、この精度を保持して回転させることは困
難な技術となる。

従って１回転中に、磁極と突極間の空隙長の僅かな差に
よるアンノ々ランスの為の径方向の残留磁気吸引力がラ
ンダムに発生して機械振動を発生せしめる欠点がある。

負荷トルクが太き（なると、アンノ々ランスな磁気吸引
力も対応して増大し著しい機械振動を発生する・ 第２に、第ｇ図（ａ）のタイムチャートの点線曲線りで
示すように、突極が磁極に対向し始める初期はトルクが
著しく大きく、末期では小さくなる。

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

第３図は、突極／ａと磁極／Ａａとの間の出力トルクと
なる磁気吸引力の発生する状態を図示したものである。

突極／ａの巾（図面の上下方向の巾）は、磁極／６ａの
巾より大きくされている。他の突極と磁極も同じ構成と
されているので、突極／ａと磁極ｉｂａについて、その
出力トルクの説明をする。突極／ａを矢印Ａ−／方向に
駆動するトルクは、矢印Ｊ及び点線矢印で示す磁束であ
る。この大きさは、突極／ａと磁極／Ａａの対向面積が
小さいとき即ち初期は大きく、末期では小さ（なる。

従って出力トルクは非対称となる。例えば、第ｇ図（ａ
）の曲線ＩＡ２のようになる。しかし矢印に、Ｌで示す
磁力線は、初期は少なく、末期が多（なるので、両者の
対向の初期より末期の方がトルクが増大する。

従って、出力トルク曲線はほぼ対称形となり、第ｒ図（
ａ）の点線≠２ａの曲線となる。

他の突極と磁極との間にも同じ手段が採用されているの
で、出力トルクも対称形となる。

第３に効率が劣化する欠点がある。

励磁電流曲線は、第ｇ図（ａ）において、曲線弘６のよ
うになる。

通電の初期は、励磁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（なる
。末期では、逆起電力が小さいので、急激に上昇し、曲
線ケルのようになる。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ｔ６は１ｔｒｏ度の巾となっているの
で、磁気エネルギは点線≠６ａのように放電し、これが
反トルクとなるので更に効率が劣化する。

第≠に、出力トルクを太き５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（なる欠点がある。

一般に、リラクタンス型の電動機では、出力トルクを増
大するには、第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（ａ）の磁
極／４ａ　、　／Ａｂ　、　−と突極／ａ。

ｌｂ、・・・に蓄積される磁気エネルギにより、電磁子
電流の立上り傾斜が相対的にゆるくなり、又通電が断た
れても、磁気エネルギによる放電電流が消滅する時間が
相対的に延長され、従って、大きい反トルクが発生する
。

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

第５に、突極と磁極間の洩れ磁束が多く、これ等が反ト
ルクを発生し、又トルクに寄与しない磁束となるので、
効率を減少せしめる欠点がある。

この欠点は、第１図（ａ）につき説明したように、同じ
位相で励磁磁極をＮ、Ｓ極として、洩れ磁束を小さくし
て除去している。

第２図（ａ）において、励磁コイル／７ｃ、／７ｃｌが
通電されて、図示のＮ、Ｓ極に磁極／６ｃ、／Ａｄが励
磁されると、突極／Ｃ，／（ｌが吸引されて、矢印Ａ−
／方向に回転子ｌが回転する。

又同時に、励磁コイル１７θ、／７ｆも通電され、磁極
１６θ、／Ａｆの図示の極性の励磁により、突極／ｅ、
／ｆが吸引されて同方向に回転子ｌを回転する。

り０度回転すると、励磁コイル／７ｃ、／７ｄの通電が
停止され、励磁コイル／７ｇ、／７ｈが通電されるので
、突極’ｇｏ／ａによるトルクが発生する。

回転子ｌが９０度回転する毎に、磁極の励磁は磁極（／
ｘｃ　、　ｔｂｄ、／６８．１ｂｆ）　、→磁極（／６
ｅ。

ｔｔ、ｆ、／６ｇ、１Ａｈ）→磁極（１ｇｇ　、／Ａｈ
　、　ｔｔ、ａ。

１ｘｂ）−＋磁極（ｚｇａ　、／ＡＩ）　、ｔｇｃ　、
／１ｒｄ）→　とサイクリックに変更されてコ相の電動
機として回転する。

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。

第２図（ｂ）の上段の展開図の電動機についても、各磁
極の励磁コイルによる通電の順序は同様に行なわれて、
回転子ｌを回転せしめることができる。

異なっている点は、回転方向（矢印Ａ−／の方向）が、
第２図（ａ）の場合と反対方向となっていることと、前
述したように励磁コイルを捲着する空間が太き（なって
いることである。

又点線３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄで示す切欠部は、第１図
（ａ）の同一記号と同じ構成のもので、励磁コイルの洩
れ磁束を少なくして出力トルクを増大する効果がある。

第２図（ａ）の位置検知素子となるコイルＩａ、ｒｂは
９０度離間している。その検出出力は、第グ図（ａ）の
回路により得られ、位置検知信号は、第ｇ図（ｂ）にお
いて、曲線７０ａ、？（７ｂ、・・・及び９０度の位相
差のある曲線７．２ａ、？２ｂ、・・・どなる。コイル
Ｊ’ａより、３０度〜６０度（本実施例の場合には３０
度）位相の進んだ位置にもう７つのコイルが設けられ、
これによる位置検知信号が、曲線７／ａ、７／ｂ、・・
・として示されている。

曲線７０ａ　、　７０．ｂ　、　−と曲線７／　ａ　＋
　７／　ｂ　＋　”’をアンド回路により位相の一致し
た部分のみをとり出すと、曲線７３ａ　、　７ｊｂ、・
・・となる。

曲線７０ａ、７０ｂ、　・−と曲線７／ａ　、　７／　
’ｂ　、　・・・を反転回路により、反転したものが、
曲線７３ｅ、、７３ｂ。

・・・及び曲線７４Ｌａ　、　７１Ａｂ　、・・・であ
る。両者のアンド回路による出力は、曲線７Ａａ、７Ａ
ｂ、・・・となる。

曲線７３；ａ、　？ｊｂ　、−及び曲線７Ａａ　、　７
６ｂ　、−は、末端が３０度削除されたｌ相の位置検知
信号となる。

他の相の位置検知信号の曲線７２ａ　、　？２ｂ　、・
・・についても、コイル♂ｂにコイル１個を付加して、
３０度〜６０度位相の進んだ位置検知信号を得て、同じ
処理をすることにより、曲線７７ａ　、　７７ｂ　、・
・・及び曲線７ざａ、７ざす、・・・で示す他の相の位
置検知信号が得られる。それぞれの曲線の末端は３０度
削除されている。

次に上述した位置検知信号により通電制御が行なわれる
第７図（ａ）の回路につき説明する。

第７図（ａ）において、励磁コイルに、Ｍは、それぞれ
第２図（ａ）の励磁コイル／７ａ、／７ｂの直列接続体
及び励磁コイル／７ｅ、／７ｆの直列接続体を示してい
る。励磁コイルＲ，Ｓは、それぞれ励磁コイル／７ａ、
／７ｄの直列接続体及び励磁コイル／７ｇ　。

／７ｈの直列接続体を示している。

励磁コイルに、Ｍの両端には、トランジスタ弘６ａ、弘
Ａｂ及びトランジスタ’ＡＡａ、’Ａ＆ｄが接続されて
いる。

ブロック回路Ｈは、励磁コイルＲ，８の通電制御する為
の上述した励磁コイルに、Ｍの通電制御回路と全く同じ
構成の回路である。

第ｇ図価）の位置検知信号曲線７ｊａ、７５’ｂ、・・
・と曲線７６ａ　、　７Ａｂ　、　・−は、第７図（ａ
）の端子３３　ａ　、　５３ｂより入力され、曲線７７
ａ　、　７７ｂ　、・・・と曲線７ｆｆａ。

７ざす、・・・は、端子！；３ｃ、！；！；ｄより、そ
れぞれ入力されている。

第７図（ａ）の端子３ｊａに位置検知信号曲線７ｊａが
入力されると、トランジスタ１Ａｌａ、ＩＡＡｂが導通
して、インダクタンスの為に、第を図（ａ）のタイムチ
ヤードの点線曲線２弘ａのように増大する。

従って、励磁電流も増大し、第７図（ａ）の抵抗ＩＡ９
ａの電圧降下が小さく、基準正電圧端子句の電圧より低
いときには、オペアンプ４１６ａの出力はローレベルと
なり、トランジスタ弘ｌａが導通している。

しかし基準正電圧端子卿の電圧を越えると、オペアンプ
ｔＡＯａの子端子の入力電圧が、一端子のそれを越える
ので、オペアンプＵａの出力はハイレベルとなり、トラ
ンジスタｔＡ／ａを不導通とする。

従ってコンデンサ弘ざａより励磁電流が供給されて漸減
する。励磁電流の検出手段となる抵抗’Ａ９ａの電圧降
下が、オペアンプＩ／−Ｏａのヒステリシス特性により
定められている所定値となると、オペアンプＵａの出力
は再びローレ堅ルとなり、トランジスタ弘／ａが導通し
て励磁電流が増大する。従って、抵抗Ｑｑａの電圧降下
も増大する。

抵抗弘９ａの電圧降下が端子功の電圧を越えると、トラ
ンジスタ弘／ａは不導通に再び転化する。

かかるサイクルを繰返して、励磁電流は、端子りの電圧
に規制されたりプルを含むものとなる。

即ちチヨッ・ξ制御が行なわれる。

上述した通電の制御区間が、第６図（ａ）で矢印りａと
して示されている。

曲線７ｊａの末端で、トランジスタ瘍ａ、弘Ａｂは不導
通となるので、励磁コイルＫに蓄積された磁気エネルギ
は、ダイオード弘７ｂ、抵抗４’ｑａ　＋ダイオード鈎
ａを介してコンデンサ４’ｇａを充電する。

コンデンサ弘＆ａは電源正電圧端子２ａと同じ電圧なの
で、磁気エネルギは急速に消滅し、その為の励磁電流は
、第６図（ａ）の点線曲線２ｐｂのようになる。

曲線２ＩＡｂが右方に延長されると反トルクとなり、曲
線２弘ａの立上りがおくれると減トルクとなる。

上述した理由により、リラクタンス型の電動機は、出力
トルクの大きい利点があるが高速とならない前述した欠
点を持ち実用性が失なわれている。

本実施例によると、前述したように、周知のリラクタン
ス型の電動機より高トルクとなり、電源電圧を高くする
ことにより、曲線２弘ａの立上りは急速となり、曲線！
’４ｂの巾も小さ（できるので、高速度とすることがで
きる特徴がある。

出力トルクは、基準正電圧端子旬の電圧のみにより決定
されるので、電源電圧端子Ｊａの電圧を高くすることに
より高速とすることができる。

第７図（ａ）の端子ｓｓｂには、第５図（ｂ）の曲線７
Ａａの電気信号が入力されているので、上述した場合と
同じ励磁電流の制御が行なわれる。トランジスタ’ＩＡ
ｃ、４’Ａｄの導通による励磁コイルＭの励磁電流は、
点線曲線コ弘Ｃのように立上り、曲線７Ａａの末端で励
磁電流は点線のように減少する。このときの磁気エネル
ギは、ダイオード弘７ｃ、ｖ７ａを介して、コンデンサ
φざａを充電する。

作用効果は、励磁コイルにの通電の場合と全く同じであ
る。

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相の励磁コイルの通電と呼称する
。他の相の励磁コイルＲ，Ｓは、端子ｓｓｃ、ｓｓｄに
、第５図（ｂ＞の位置検知信号曲線７７ａ　、　７７ｂ
　、・・・及び曲線７ざａ、７ざす、・・・がそれぞれ
入力され、これ等の電気信号により、励磁コイルＲ，Ｓ
の通電を制御する回路は、励磁コイルＫ。

Ｍの通電制御の回路と同一なので、ブロック回路■とし
て示され、その作用効果も又同じである。

電機子コイルＲ，Ｓ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。

位置検知信号７７ａ、７ｔａによる励磁コイルＲ０Ｓの
通電波形は、第を図（ａ）において、曲線７７ａ。

７ざａの始端と末端に点線で示されている。中間部作用
による通電となっている。

上述した通電モードなり相の通電モードと呼称する・ 第ｒ図（ｂｌの曲線ざＯａ、♂ｏｂ、・・・は、Ａ相の
励磁コイルの通電による出力トルク曲線、又Ｂ相の励磁
コイルによる出力トルク曲線は、曲線ｔ／　ａ　、　ｇ
／ｂ・・・となる。Ａ相とＢ相の通電のりプル電流（脈
流電流）の性質は、コンデンサ弘ざａ、４’ｔｂの容量
。

励磁電流、電源電圧、励磁コイルのインダクタンスによ
り変化するので、電動機の特性により変更する必要があ
る。

上述した説明より理解されるように、電源が交流の場合
に、ダイオ−Ｐブリッジにより整流して直流電源を得て
、コンデンサにより平滑化して端子、２ａ、２ｂの正負
の電圧とするときに、端子２ａ、２ｂの電圧に大きいり
ゾル電圧があっても差支えないので、電源の平滑用コン
デンサが小容量となり、小型廉価とすることができる特
徴がある。

第２図（ｂ）の上段の展開図の実施例の場合にも、上述
した通電制御を行なうことが同様な手段により行なうこ
とができる。

又次に述べる特別な通電制御を行なうこともできる。

位置検知信号を得るコイルはＩａ、ｒｂの２個となる。

第２図（ｂ）コイルｆｆａ　、　ｆｆｂは、３０度位右
方に移動されている。

第７図（ａ）の端子３３ａ、！；３ｂにはそれぞれ第ｇ
図（ｂ）の曲線７０ａ　、　７０ｂ、−・・及び曲線７
．７ａ、７．７１）、・・・の電気信号をそれぞれ入力
し、端子ｊｊｃ、ｊｊａに、曲線７２ａ　＋　７−２　
ｂ　＋　・・’　＊及び曲線７Ｊａ　、　７２ｂ、−を
反転した電気信号を入力せしめてもコ相の電動機として
駆動することができる。

この場合には、電機子コイルの磁気エネルギの放出によ
る通電により、通電巾が７１０度を越えるので、反トル
クが発生する欠点がある。これを避ける為に、前述した
ように第２図（ｂ）の位置検知の為のコイルｆａ、♂ｂ
を右方に３０度位進相し、突極が磁極に侵入する３０度
位手前で通電を開始する必要がある。励磁コイルの出力
トルクに有効な通電巾が大きくなるので出力トルクが増
大する。

第２図（ａ）　、　（ｂ）の電動機において、隣接する
磁極が２個１組となり、１方向に順次に励磁されて行く
ので、磁極と突極間の径方向の磁気吸引力の力のベクト
ルも、第７図（ａ）の記号Ｊａに示すように、回転軸夕
のまわりに回転子ｌの回転とともに矢印６（第１図（ａ
））の方向に回転する。従って、回転軸ｊは軸受（図示
せず）に／方向に押付けられて回転する。

従って、リラクタンス型の電動機の欠点である振動の発
生が防止される作用と効果がある。

大きい出力トルクの場合には、押圧力が大きく軸受を破
損するので次に述べる手段を採用することがよい。

第５図において、外筐／ｒの右側には側板ｌざａが嵌着
されている。外筐／ｒは、軟鋼板をプレス加工により、
円筒形としたものである。外筐ｌざの左側底面には、ポ
ール軸受／ｑ１）が嵌着され、側板／ざａにもポール軸
受／ｑａが嵌着されている。

ボール軸受／９ａ、／ｑｂには、回転軸！が回動自在に
支持されている。

記号Ｂ、Ｏは電機子で、その外周面が外筐ｌざの内面に
固定される。電機子Ｂ、Ｃは、第１図（ａ）の電機子１
６と同じ構成の電機子である、回転軸ｊには、回転子／
と回転子りが固定されている。

回転子ｌは、第１図（ａ）の同一記号の回転子と同じ構
成のものである。回転子りは、回転子ｌと同じ構成のも
ので、両者の突極の数と位相も同一となっている。又電
機子Ｂ、Ｃの各磁極も同位相になるように配設されてい
る。従って、励磁コイルＢは、第２図（ａ）の励磁コイ
ル／７ａ　、　／７ｂ　、・・・の１部の断面を示して
いる。

励磁コイルＣも、励磁コイル／７　ａ　＋　／７　’ｂ
　Ｔ・・・と同じ構成のものである。励磁コイルｉとｄ
を第７図（ａ）の回路２組を使用して通電すると、回転
子／とＤは同期して回転する。

位置検知用のコイルＪ’ａ　、　ｆｂは７組のみでよ（
、回転子／若しくはＤの突極の位置を検知して位置検知
信号が得られ、かかる位置検知信号は、上述した第７図
（ａ）と同じコ相の回路の両者に共通に利用することが
できる。

第５図の両端の電動機は、出力トルクが等しくなるよう
に調整されている。

中央部の電機子２／の磁極２／ａ、Ｊ／ｂ、・・・及び
励磁コイルｕａ　、　ｕｂ　、・・・は、第２図（ａ）
の展開図の下段に示されている。

電機子Ｊ／　、　Ｂ　、　（：！の磁極はすべて同位相
の位置に配設されている。回転子ｍの突極２（：ｌａ　
、　ｌｂ　。

・・・のみが１２０度右方にずれている。

回転子ｍは、第５図に同一記号で示され、回転軸ｊの中
央部に固定されている。

電機子２／２回転子Ｊは、コ相のリラクタンス電動機と
なる。磁極２／　ａ　＋　２／　ｂ　ｅ・・・に捲着さ
れた励磁コイル２Ｊａ　、ＪＪｂ　、・・・には、第７
図（ａ）と同じ回路により通電され、このときの位置検
知信号は、コイル♂ａ、♂ｂより得られる位置検知信号
が共通に利用され、矢印Ａ−／方向方向側端の電動機と
同じ方向に駆動される。

中央部の電動機も同じ位置検知信号により、各励磁コイ
ルの通電が行なわれて同一方向に回転するが、その理由
を次に説明する。

励磁コイル／７ｃ、１７（１と励磁コイル／７ｅ、／７
ｆを通電すべき第を図（１，）の位置検知信号は、それ
ぞれ励磁コイル：Ｌ２　ｃ　、　２２　ｄと励磁コイル
２２　ｅ　、　２２　ｆを通電する位置検知信号と同一
となっているので、回転子２０．１はともに矢印Ａ−／
方向に駆動されてり０度回転する。

次に励磁コイル／７ｅ、／７ｆと励磁コイル７７ｇ　。

１７ｈならびに励磁コイル２２　ｅ　、　２２　ｆと励
磁コイルｕｇ、ｕｈは同一の位置検知信号により通電さ
れて駆動トルクが発生して１０度回転する。

上述した説明のように、同一の位置検知信号により、位
相が機械角でｌｒＯ度異異心電機子１６と２１の励磁コ
イルが順次に通電されて同一方向の出力トルクが得られ
る。

通電制御回路（第７図（ａ））は、共通に３個の電動機
に使用できる特徴がある。例えば第７図（ａ）の励磁コ
イルには、第２図（ａ）の励磁コイル／７ａ、／７ｂ若
しくは電機子Ｊ／　（第２図（ａ））の励磁コイルｎａ
、ｕｂに対応するものを直列又は、並列に接続したもの
となる。

以上の説明より理解されるように、第５図の両側の電動
機の回転子／、Ｄの径方向の磁気吸引力と中央部の回転
子２０の径方向の磁気吸引力の方向は反対方向となる。

従って、両側の電動機の出力トルクを同じく構成し、中
央部の電動機の出力トルクをそれ等の２倍より少し大き
く構成すると、径方向の磁気吸引力の大部分は打消され
て、／方向の小量の磁気吸引力となる。

従って大きい出力の電動機としても、径方向の磁気吸引
力によるビール軸受／？ａ、／９ｂに対する押圧力は小
さくなり、本実施例の目的が達成される効果がある。

第２図（ｂ）に示す実施例を利用して、上述した３個の
電動機を構成しても同じ目的が達成される。

第２図（ｂ）の下段の展開図の構成は、上段のものと同
じであるが、回転子ｌの突極に対して、回転子２０の突
極は右方に位相がｌｒＯ度ずれている。

各磁極は同位相の位置にある。

第５図の電機子Ｂ、Ｏは、第２図（ｂ）の展開図の上段
の電機子となり、同じ構成の電動機となる。

電機子Ｂ、Ｃの各磁極は記号／＆ａ、／Ａｂ、・・・で
示されるものとなる。

第５図の回転子ｌは、第２図（ｂ）の同一記号の回転子
となり、回転子りも全く同じ構成で、各突極は同位相の
位置に配設されている。

第５図の回転子辺は、同一記号の第２図（１，）の回転
子と同じ構成のものとなる。

第５図の電機子２／は、第２図（ｂ）の同一記号の電機
子と同じ構成のものとなる。又第２図（ｂ）の磁極１６
ａ、／６ｂ、・・・と磁極！／　ｅ　、　／２　ｆ　−
、・・・は同相の位置にある。位置検知用のコイルＩａ
、Ｉｂより得られる位置検知信号による第５図の励磁コ
イルＢ。

Ｃ，ｊＪａは、前述した第２図（ａ）の場合と全く同様
に第７図（ａ）の回路と同じ構成の回路により通電制御
回路が大きくなり、又ｌ♂Ｏ度の巾の位置検知信号が利
用できることである。本実施例は、第５図の回転子／、
Ｄの突極と回転子Ｊの突極の位相をｉｒｏ度ずらしてい
るが、回転子１．Ｄ、２０の突極を同相の位置とし、電
機子２／の磁極を電機子Ｂ。

Ｃの磁極に対して、１８０度位相をずらして配設しても
同じ目的が達成できるものである。

第１図（ｂ）は、本発明による３相のリラクタンス電動
機の実施例で、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。

第１図（ｂ）において、記号ｌは回転子で、その突極／
ａ、／ｂ、・・・の巾は１８０度、それぞれは３６０度
の位相差で等しいピッチで配設されている。

回転子／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ｊは回転軸である。固定電機子／６には
、磁極／Ａａ　、／６ｂ、／＆ｃ　、”’　＋／６ｅが
、それ等の巾が７２０度で、所定の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／１個、磁極数は７２個である。

第２図（Ｃ）は、第１図（ｂ）のリラクタンス型３相電
動機の展開図である。

第２図（Ｃ）のコイル１０ａ、１０ｂ　、１０ａは、突
極／ａ、／ｂ、・・・の位置を検出する為の位置検知素
子で、図示の位置で固定電機子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はノコθ度離間して
いる。

コイルはｊミリメートル径で１００ターン位の空心のも
のである。

第ψ図（ｂ）に、コイに１０ａ、１０ｂ　、１０ｃより
、位置検知信号を得る為の装置が示されている。

第ｖ図（ｂ）において、コイに／Ｑａ、抵抗／３ａ、１
５ｂ、／３ｃ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。

従って、ダイオ−１’／／ａ、コンデンサ１２ａならび
にダイオードｉ／ｂ、コンデンサ／２ｂよりなるローパ
スフィルタの出力は等しく、オペアンプ１３の出力はロ
ーレベルトナル。

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、・・・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／３ａの電圧降下が大き
くなり、オペアンプ−／３の出力はハイレベルとなる。

ブロック回路りの入力は、第２図（ａ）のタイムチャー
トの曲線ｎａ、２Ｊｂ、・・・となり、反転回路１３ａ
を介する入力は、曲線！ａ　、　２Ａ　ｂ　、・・・と
なる。

第弘図（ｂ）のブロック回路／ψａ、／４１ｂは、それ
ぞレコイル１０ｂ、１０ｃを含む上述したブリッジ回路
を示すものである。

発振器７は共通に利用することができる。

ブロック回路ｌ弘ａの出力及び反転回路／３０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
２図（ａ）において、曲線２７ａ、Ｊ７ｂ、・・・曲線
２１ａ、２ｇｂ、・・・として示される。

ブロック回路／４’ｌ）の出力及び反転回路／Ｊｃ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２図（ａ）において、曲線２ｑａ、２９ｂ、・・・
曲線３０ａ、３０ｂ、・・・として示される。

曲Ｉｆｓ２！；　ａ　、　２３ｂ　、−に対して、曲線
２７ａ、２７ｂ。

・・・は位相が７２０度おくれ、曲線２７ａ　、　２７
ｂ　、・・・に対して、曲線２９ａ、２９ｂ、・・・は
位相が１２０度お（れている。

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）、・・・、りｆより７３度の巾の
矩形波の電気信号が得られる論理回路である。

端子りａ、りす、りＣの出力は、第２図（ａ）において
、それぞれ曲線３／　ａ　＋　Ｊ／　ｂ＋　”’　＋曲
Ｊｉ３ｘａ。

Ｊｕｂ、・・・１曲線３３ａ、３３ｂ、・・・として示
されている端子りｄ、りｅ、りｆの出力は、第２図（ａ
）において、それぞれ曲＋１１．７１Ｉａ　、　３０、
−、曲線３ｊａ。

、？ｊｔ）、・°・９曲線、７Ａａ、Ｊ６ｂ、・・・と
して示されている。端子りａとりｄの出力信号、端子り
ｂと９０の出力信号、端子りＣとりｆの出力信号の位相
差は１８０度である。

又端子りａ、９ｂ、りＣの出力信号は、順次に１２０度
おくれ、端子りｄ、りｅ、りｆの出力信号も同じく順次
に１２０度おくれでいる。コイル１０ａ。

１０ｂ、１０ｃの対向する突極／　ａ　、　／　ｂ　＊
・・・の代りに、第７図（ｂ）の回転子ｌと同期回転す
る同じ形状のアルミニューム板を用いても同じ効果があ
る。

第１図（ｂ）及び第２図（ｃ）の展開図において、円環
部１６及び磁極／Ａ　ａ　＊　／Ａ　ｂ　＋・・・は、
珪素鋼板を積層固化する周知の手段により作られ、図示
しない外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／６及び記号／６ａ　、
／Ａｂ　。

・・・を電機子と呼称する。

突極は７７個となり、等しい巾と等しい離間角となって
いる。磁極／Ａａ、／＆ｂ、・・・の巾は突極中と等し
く、Ｎ、Ｓ極に励磁される６組の磁極即ち記号／Ａａ、
／Ａｂ及び／Ａｃ、／Ａｄ及び／Ａｅ、／Ａｆ及び／Ａ
ｇ、／Ａｈ及び／Ａｉ、／Ａｊ及び／Ａｋ、／６１が等
しいピッチで配設されている。

各１組の磁極は突極中だけ離間している。

各磁極には、励磁コイル／７ａ　、　／７ｂ　、・・・
、１７１が捲着されている。

上述した構成なので、７組の励磁コイル、例えば励磁コ
イル／７ａ　、　１７ｂ　（直列に接続される。）が通
電されると、λ相の電動機の場合と同様に、他磁極と突
極に対する洩れ磁束は打消されて反トルクの発生が防止
される。他の組の磁極の励磁（Ｎ、Ｓ極）の場合も同じ
効果がある。点線ｊａ。

３ｂ、・・・、！！で示す部分の切欠部を設けると、例
えば磁極／６ｃ、／ＡｄＩ：Ｊ″−Ｎ、Ｓ極に励磁され
たときに、切欠部３ａ、、３ｂにより、磁気抵抗が大き
くなり、他磁極に対する洩れ磁束が小さくなり、従って
、磁極／Ａｃ、／Ａｄの磁束が増加して出力トルクが増
大する効果がある。

他の組の磁極の励磁の場合にも切欠部により同じ作用効
果がある。

励磁コイル／７ｃ、／７ｄと励磁コイル／７ｅ　、／７
ｆが通電されると、突極／ｃ、Ｉｄと突極／ｅ、／ｆが
吸引されて、矢印Ａ−／方向に回転する。

３０度回転すると、励磁コイル／７ｃ　、　／７ｄの通
電が停止され、励磁コイル／７ｇ　、／７ｈが通電され
るので、突極／ｇ　、　／ｈによるトルクが発生する。

回転子ｌが６０度回転する毎に、励磁コイルの通電モー
ドが変更され、磁極とその励磁極性は、磁極１６ｃ、１
ｘａ（Ｎ、Ｓ極）、磁極ｌｘｅ、１ｘｆ（ｕ。

Ｓ極）→磁極／６ｅ　、／ｂｆ（Ｎ　、Ｓ極）、磁極／
６ｇ。

１６ｈ（Ｎ、Ｓ極）→磁極ｔｔ、ｇ、１６ｈ　（Ｎ　、
　Ｓ極）、磁極１６１，１６ｊ（Ｎ、Ｓ極）→磁極／ｘ
１．１ｇ、＋（Ｎ、Ｓ極）、磁極ｔｂｋ、ｔｔ、１（Ｎ
　、　Ｓ極）、→磁極ｔｔ、に、ｔｔｒｌ（Ｎ、Ｓ極）
、磁極／＆ａ　、／Ａｂ　（Ｎ　。

Ｓ極）→磁極／Ａａ　、／６ｂ　（Ｎ　、　Ｓ極）、磁
極／Ａｃ。

１６ａ（Ｎ、Ｓ極）→とサイクリックに交替されて矢印
Ａ−／方向に回転子ｌが駆動される３相のリラクタンス
電動機となる。

励磁される２個１組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。

次に、励磁コイル／　７　ａ　＋　／　７　ｂ＋・・・
の通電手段について説明する。

第７図（ｂ）において、励磁コイルｊ□ａ　、　３０ａ
　、　３０ｅの両端には、それぞれトランジスタ弘Ａａ
、弘６ｂ及び弘４ｃ、１ＩＡｄ及びＩＡ／ｙｅ、ＩＩＡ
ｆが挿入されている。

トランジスタ＜４Ａａ　、４ＣＡｂ　、侘ｃ　、・・・
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。例えば・ぞワモスＰＥＴが使用
される。直流電源正負端子Ｊａ、、２ｂより供電が行な
われている。

上述した励磁コイル３０ａ、３０ｂ、・・・、　！Ｏｆ
は、それぞれ第２図（ｃ）の励磁コイル／７ａ、／７ｂ
の直列接続体及び励磁コイル／７ｃ、／７（１の直列接
続体（以降は直列接続体の記載を省略する。）及び励磁
コイル１７θ、／７ｆ及び励磁コイル／７ｇ、／７ｈ及
び励磁コイル／７１．／７ｊ及び励磁コイル７７に、７
７１を示している。

端子ｊｊａ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ψ＆ａ、弘Ａｂが導通して、励磁コイル３
０ａが通電される。端子ｊｊｂ、ｔｊｃ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４１Ａｃ、弘
６ｄ及びトランジスタ’ＡＡｅ、’Ａ６ｆが導通し、て
、励磁コイル３０ｃ、３０ｅが通電される。

ブロック回路に、Ｆ、Ｇは、励磁コイルＳＯｂ。

３０ｄ、３０ｆの通電制御回路で、励磁コイル３０ａの
通電制御回路と全く同じ構成のものである。

従って、端子３！；ｄ、３！；ｅ　、３３ｆにハイレベ
ルの入力があると、それぞれ励磁コイルｓｏｂ、ｓｏｄ
。

ＳＯｆが通電される。

端子りは、励磁電流を指定する為の基準電圧である。端
子句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。

電源スィッチ（図示せず）を投入すると、オペアンプＩ
ＡＯａの子端子の入力は一端子のそれより低いので、オ
ペアンプ１Ａｏａの出力はローレベルとなり、トランジ
スタ弘／ａが導通して、電圧が励磁コイル３０ａ、３０
ｂ、・・・の通電制御回路に印加される。

抵抗ＩＡｑａ、４’？ｂは、それぞれ励磁コイル３０ａ
。

ＳＯｃ、！；Ｏｅ及び３０’Ｆ）　、　３０６　、３Ｏ
ｆの励磁電流な検出する為の抵抗である。

オペアンプｕｂ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Ｅ、Ｆ’、Ｇに電圧が印加され
る。

端子ｊｊａの入力信号は、第ｒ図（ａ）の位置検知信号
Ｊ／　ａ　、　３１　ｂ−又端子！；ｊｂ、５ｊｃの入
力信号は、位置検知信号３２ｈ、３ユｂ、・・・及び３
３ａ、３３ｂ、・・・どなっている。

上記した曲線は同一記号で、第を図（ｂ）のタイムチャ
ートに示されている。曲線Ｊ／ａ　、ＪＪａ　、３Ｊａ
。

・・・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。

又第を図（ａ）の位置検知信号３Ａａ、３Ａｂ、・・・
、界ａ　、　３Ｆｂ　、　−、、？５ａ　、　、？５ｂ
　、　”・は、それぞれ第７図（ｂ）の端子３；３ｄ、
　ｊｊ　ｅ　、　！；！；ｆに入力されている。

ζ 第６図（ｂ）には、曲線りり、３弘ａ、３３ａ、・・・
が示され、それ等は連続し、境界は太線で示されている
。第６図（ｂｌの位置検知信号曲線、？／ａが、第７図
（ｂ）の端子Ｓｊａに入力された場合について説明する
。

第を図（ｂ）において、励磁電流は、点線Ｊ７ａ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Ｊ／ａの巾は小さ
くなるので、端子λａ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７図（ｂ）の端子初の基準電圧に
より指定される。）を越えると、オペアンプＵａの出力
がハイレベルとなるので、トランジスタフ／ａは不導通
となる。

従って、コンデンサ弘ざａより、励磁電流が供与され、
励磁電流値が減少し、所定値だけ減少すると、オペアン
プＩＡＯａのヒステシシス特性により、オペアンプＩＡ
Ｏａの出力は再びローレベルに転化する。従って、再び
励磁電流が増大する。設定値を越えると減少する。かか
るサイクルを繰返して、第６図（ｂ）の矢印Ｊｆａの区
間を経過する。

曲線、？／ａの末端において、第７図（ｂ）の端子５３
；ａの入力が消滅する。従って、励磁コイル３０ａに蓄
積された磁気エネルギは、トランジスタ４’Ａａ。

弘６ｂがともに不導通となるので、ダイオード弘７ｂ→
電源（コンデンサｌＡざａ）→抵抗’Ａ９ａ→ダイオー
ド弘７ａの順で通電されて消滅する。

電源に環流して電源電圧に充電されたコンデンサｔざａ
を充電することになるので急速に消滅する。

次に、位置検知信号３コａにより、トランジスタ’ＡＡ
ｃ、’ＡＡｄが導通するので、励磁コイル３０ｃの通電
が開始され、第６図（ｂｌの点線３ｑａのように、電流
が増大する。次にオペアンプｌ／−ｏａの出力がハイレ
イルとなることによる励磁電流の減小曲線は、点線Ｊｑ
１）として示される。

曲線３７ｔ）は、上記した励磁コイルＳＯａの磁気エネ
ルギの放出による電流曲線である。

矢印３ざｂの巾は、点線３７ｂと点線３９ａの立上り部
の巾を示している。矢印３ｒｂ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３コａの巾が小さくなるの
で、矢印３８：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Ｊａの電圧を上昇することにより目
的が達成される。

又出力トルクを増大する為には、第７図（ｂ）の基準電
圧端子初の電圧を上昇すればよい。

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。

励磁コイル５０ｃの位置検知信号による制御電流の制御
は、第７図（ｂ）のオペアンプＱ−Ｏａ、）ジンジスタ
弘／ａのチョッノξ作用により、第６図（ｂ）の点線Ｊ
９ａ、、？９ｂで示すように、トランジスタ、ｌＡ／　
ａのオンオフにより変化し、曲線３２ａ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３３ａが、第７図（ｂ）の端子５３
Ｃに入力されると、励磁コイルＳＯｅの通電が同様に行
なわれる。

以上のように、励磁コイル！；Ｏａ　、　！；Ｏｃ　、
　！；Ｏｅは、顆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人相の通電モーＰと呼称する。

第ｒ図（ａ）の位置検知信号３Ａｈ　、３Ａｂ、・”　
、３１Ａａ。

３ｔｂ　＊　”’　、　３３ａ、　３３　ｂ、　”’は
、それぞれ第７図（ｂ）の端子３！；ｄ、！；３ｅ　、
３！；ｆに入力され、ブロック回路Ｅ、Ｆ、Ｇに含まれ
る励磁コイルｓｏｂ、ｓｏｄ。

ＳＯｆの通電を制御する。

第６図（１，、）に、曲線３に、　３１Ａ　ａ　、　Ｊ
ｊ　ａ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度位相がおくれている。

曲線３ｉ　、３μａ、３３ａの両端の点線部は、励磁電
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２ａの大きさにより規制されることは、
人相の場合と同様である。

又コンデンサＩＡざす、トランジスタ弘／１）、オペア
ンプＱ−Ｏｂ、基準電圧端子幻の電圧による各曲線の中
間部のチヨノ・ｑ制御も人相の場合と同様である。

作用効果も又同様である。

曲線３Ａａ、３Ａｂ　、−・・、３ｔ１．ａ　、Ｊｊｂ
　、　・−、３３ａ。

Ｊｊｂ、・・・による励磁コイル３０ｂ、３０ｄ、３０
ｆの通電制御なり相の通電モードと呼称する。

本実施例のような３相の電動機は、第１相、第コ相、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つに分離して人相、Ｂ相の通電モード
と呼称している。

又Ａ相及びＢ相のそれぞれの３個の通電制御回路、例え
ば第７図（１：１）のブロック回路ＩＩ’　、Ｄ　、Ｇ
による通電を同相の通電モードと呼称する。

又抵抗Ｕ？ａに流れる電流、抵抗４１９ｂに流れる電流
をそれぞれ同相の励磁電流と呼称する。

第２図（ａ）の曲線停は、Ａ相の励磁コイルによるトル
ク曲線を示し、曲線帖（点線）はＢ相の励磁コイルによ
るトルク曲線を示し、両画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３０ａ、！；Ｏ
ｃ　、３０ｅ　、・・・は、同一記号の励磁コイルによ
るトルク曲線を示し、細線のトルク曲線ｊ（７ｂ　、　
３０ｄ、　！；Ｏｆは同一記号の励磁コイルのトルク曲
線を示している。

矢印の線分鉾ａ　、　’Ａ！；　ａは、位置検知信号３
２ａ（励磁コイル３０ｃによるもの）及び位置検知信号
３１Ａａ（励磁コイル５０（１によるもの）によるトル
ク曲線の区間を示している。

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。

上述した説明より理解されるように、第２図（ａ）の位
置検知信号曲線Ｊ／ａ、Ｊ／ｂ、・・・１曲線３２ａ。

３ユｂ、・　、曲線、？３ａ　、３３ｂ、−・−は、励
磁コイル３０ａ　、！；Ｏｃ　、！；Ｏｅの１２０度の
巾の通電制御を行ない又位置検知信号曲線Ｊ６ａ、ＪＡ
ｂ、・・・２曲線、？ｔＡａ＋３弘す、・・・１曲線Ｊ
Ｓａ　、　３３ｂ、・・・は、励磁コイルＳＯｂ、３０
ｄ、！；Ｏｆの１２０度の巾の通電制御を行なっている
。

上述したＡ相とＢ相の通電モードにより、第２図（Ｃ）
の励磁コイル／７ａ　、　／７　ｂ　、　−、／７１の
通電が行なわれるので、３相リラクタンス型の電動機と
して駆動される。第弘図（ｂ）の位置検知信号を得る手
段は、他の周知の手段を利用することもできるものであ
る。

励磁コイルの通電制御により回転するときに、回転トル
ク以外に励磁磁極と突極間に強い電磁吸引力が発生し、
この吸引力は回転子／の径方向の力となっている。

第１図（１：１）において、磁極／Ａｃ、／Ａｄと磁極
／６ｅ。

／６ｆが励磁されているときの上述した吸引力のベクト
ルは記号乙ａ、４ｂ、４ｃ、乙ｄとなり、回転子ｌが矢
印Ａ−／方向に回転すると、磁極／６ｃ。

／Ａｄの励磁が消失し、磁極１６ｇ、／Ａｈが励磁され
、これによる吸引力が付加される。

従って、回転子ｌの回転とともに、回転軸ｊが軸受（図
示せず）を押圧する力は常に１方向となり、この方向も
矢印ｔで示す方向に回転するので、リラクタンス型の電
動機に特有な回転中の強い振動が消滅する特徴がある。

しかし、出力トルクの大きい電動機では、軸受に強い押
圧力が加えられるので摩耗が早く耐用時間がみじかくな
る不都合がある。

かかる不都合を除去する為に、Ａ相のリラクタンス型電
動機の場合には、第５図示の構成としたが、３相の上述
した電動機についても同じ手段を採用することにより同
じ目的が達成される。

即ち第２図（ｃ）と同じ構成の電動機を第！図の両側の
電動機とし、中央の電動機を第２図（Ｃ）の回転子の突
極な／♂Ｏ度だけ右方に移動して設けることにより同じ
作用効果を得ることができる。

出力トルク即ち励磁電流値を指定するのは、基準電圧（
第７図（ｂ）の端子旬の電圧）のみなので、印加電圧に
無関係となる。従って、電源端子２ａ。

２ｂのりプル電圧は余り関係がないので、交流を整流し
て直流電源とする場合に、平滑用のコンデンサが小容量
ですむ効果がある。従って電源装置が小型、廉価となる
特徴がある。

上述した事情は、第２図（ａ）（ｂ）の２相の電動機の
場合にも同様で、同じ効果がある。

〔効果〕

第１に、運転中の機械振動と騒音の発生が防止される。

又小出力の電動機の場合には、突極数が少なく、小型、
小径の電動機の得られる効果がある。

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

特に、回転子が単なる珪素鋼板の積層体となるので、第
５図に示すように細長型とすることができ、小さい慣性
となるので有効である。又回転子に高価な稀土属マグネ
ットを使用しないで、同等の出力トルクが得られる効果
がある。

出力トルクに無効な励磁電流が遮断されているので、効
率を上昇せしめることができる。

回転速度と出力トルクを独立に自由に変更できるので、
かかる特性を利用して、トルクと回転速度の特性を良好
とすることができる。

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

第≠に、交流電源を整流して直流電源とする場合に、平
滑用コンデサが小容量のものでよく、電源を小型、廉価
とすることができる。

第ｊに、高出力の電動機の場合には、第５図に示すよう
に、３個の電動機を並置して構成することにより、振動
が小さく、ぜ−ル軸受の耐用時間を延長することができ
る。

第６に、λ個／組の磁極を同時に同相で励磁するので、
非励磁磁極と突極に対する洩れ磁束が少なく、出力トル
クと効率を上昇することができる。

又、第１図（ａ）（ｂ）に示すように、電機子に切欠部
３ａ、３ｂ、・・・を設けることにより、上記した洩れ
磁束量を小さくして、出力トルクを増大することができ
る。

第７に、位置検知素子としてコイルを利用できるので、
耐熱性があり、高出力の電動機の場合に有効な技術手段
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるリラクタンス電動・機の構成の
説明図、第２図は、本発明装置の磁極と突極と励磁コイ
ルの展開図、第３図は、出力トルクを平坦とする為の手
段の説明図、第μ図は、位置検知信号を得る電気回路図
、第５図は、大きい出力の電動機の構成の説明図、第を
図は、位置検知信号と励磁電流のタイムチャート、第７
図は、励磁コイルの通電制御回路図、第２図は、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。 ／・・・回転子、　／ａ、／ｂ、／ｃ、−、Ｚ５＋ａ。 ：ｗｂ、・・・突極、　Ｉ　ａ　、　ｒ　ｂ　、１０ａ
　、１０ｂ　、１０ｃ・・−：ｆｆイル、　／Ａａ　、
／Ａｂ、”’　、２／ａ　、２／ｂ　＋”’磁極、　／
６，２／　、　Ｂ　、　Ｃ・・・電機子、　　／、：ｗ
、Ｄ・・・回転子、　！・・・回転軸、　３ａ、ｊｂ、
・・・、３ｆ−・・切欠部、　／７ａ　、　／７ｂ　、
　−、／７’ｌ　、　２２ａ　、　２．１ｂ＋”・、、
２２ｈ＋に＋Ｍ＋Ｒ＋Ｓ、Ｂ、０．５０ａ。 ！；Ｏｂｌ・・・、！；Ｏｆ・・・励磁コイル、　／ざ
、／ｇａ・・・外筐円筒、　／ｑａ、／？ｂ・・・ゼー
ル軸受、　７・・・発援回路、　／３　、１８０　ａ　
、　ＩＡＯｂ　・・−オぼアンプ、　ｌ弘ａ、／ＩｉＵ
ｂ、り・・・位置検知信号を得るブロック回路、　ｊａ
　、２ｊｂ　、　・・・、、２Ａａ　、２Ａｂ、−，２
７ａ　、！７ｂ　＊−ＪＪａ、２ざｂ　、−−−，２り
ａ　　、２９ｂ　　、　　・・・　、３０　ａ　、３０
ｂ　。 ”’＋Ｊ／ａ　、Ｊｉｂ、”’、３２ａ、３Ｚｂ　、−
・・、３３ａ、Ｊ、？ｂ　、−−−，３１Ａｈ　、３１
Ａｂ、−・−，３３ｈ　＋ｊｊｂ　、−・、、％ａ　。 ３６ｂ、・・・、７０ａ、７０ｂ、・・・、７／ａ１７
１ｂ、・・・、７２ａ　、７２ｂ、−、？、７ａ　、７
Ｊｂ　、・・・、７１Ａａ　、７４’ｂ　、−７５ａ　
、７ｊｂ　、−，７６ａ、？Ａｂ　、−，７７ａ　、７
７ｂ　。 ・・・、７ざａ、７ざす、・・・１位置検知信号曲線、
　鉾。 弘３；、ｌＡ２．ｌＡ２　ａ　、ＩＯａ　、ＩＯｂ　、
　　−・・　、ｆｆ／ａ　　、Ｊｉｂ　　、　　−トル
ク曲線、　、２ａ、Ｊｂ・・・電源正負極、　リ・・・
基準正電圧端子、　、）９ａ　、　ＪＣｂ　、　−、ｊ
７ａ　、Ｊ７ｂ　。 Ｊ９ａ　、　３９ｂ、　−、４’６．４４Ａａ・・・励
磁電流曲線、　弘６ａ　、４’＆ｂ　、・＝、’ＡＡｆ
　、４’／ａ　、弘／ｂ・・・）ランジスタ。 Ｈ，Ｅ、？、（）・・・励磁コイル通電制御のブロック
回路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）リラクタンス型の電動機において、外筐に設けた
   軸受により回動自在に支持された回転軸に中央部が固定
   された磁性体の回転子と、該回転子の回転面において、
   等しい巾と等しいピッチで配設された複数個の磁性体突
   極と、円環状の磁性体により作られ、外筐に固定された
   固定電機子磁心と、僅かな空隙を介して突極に対向する
   とともに、電機子磁心より突出し、突極と同じ巾で、突
   極と同じ巾だけ離間した２個１組の磁極が回転子の回転
   円周面にそって、等しいピッチで配設された複数相の磁
   極と、該磁極のそれぞれに捲着され、通電により前記し
   た２個１組の磁極が互いに異極となるように励磁される
   複数相の励磁コイルと、前記した電機子磁心側に固定さ
   れ、回転子の突極の位置を検知して複数相の位置検知信
   号を出力する位置検知装置と、複数相の励磁コイルのそ
   れぞれに直列に接続された半導体スイッチング素子と、
   複数相の位置検知信号により、それぞれ対応する半導体
   スイッチング素子を付勢導通せしめ、対応する励磁コイ
   ルの通電が停止されたときに、これに蓄積された磁気エ
   ネルギを半導体スイッチング素子に並置して設けられた
   ダイオードを介して直流電源に環流消滅せしめることに
   より、励磁コイルに電気角で１８０度を越えない巾の励
   磁電流を直流電源より通電して、回転子に１方向の駆動
   トルクを発生せしめる通電制御回路とより構成されたこ
   とを特徴とするリラクタンス型電動機。
2. （２）第（１）項記載の特許請求の範囲において、２個
   １組の磁極とこれに隣接する他の２個１組の磁極との間
   の円環状磁性体の断面積を、磁極の断面積より小さくし
   て、大部分の磁束が２個１組の磁極と対向突極間を通過
   するように構成したことを特徴とするリラクタンス型電
   動機。
3. （３）リラクタンス型の電動機において、外筐の両側に
   設けた１組の軸受により回動自在に支持された回転軸と
   、該回転軸の左右端部に中心部が固定された同形の磁性
   体で作られた第１、第２の回転子と、第１、第２の回転
   子の回転面において、等しい巾と等しいピッチで配設さ
   れた複数個の同位相の磁性体突極と、回転軸の中央部に
   中心部が固定された磁性体で作られた第３の回転子と、
   第３の回転子の回転面において、前記した突極と同じ構
   成で配設された磁性体突極と、第１、第２、第３の回転
   子にそれぞれ対向して、外筐内側に固定された第１、第
   ２、第３の磁性体により作られた第１、第２、第３の電
   機子磁心と、僅かな空隙を介して第１、第２の回転子の
   突極にそれぞれ対向するとともに、第１、第２の電機子
   磁心より突出し、突極と同じ巾で、突極と同じ巾だけ離
   間した２個１組の磁極が回転子の回転円周面にそって、
   等しいピッチで配設された同位相の第１群と第２群の磁
   極と、該磁極群のそれぞれの磁極に捲着され、通電によ
   り前記した２個１組の磁極が互いに異極となるように励
   磁される複数相の第１群と第２群の励磁コイルと、前記
   した電機子磁心側に固定され、回転子の突極の位置を検
   知して複数相の位置検知信号を出力する位置検知装置と
   、僅かな空隙を介して第３の回転子の突極に対向すると
   ともに、第３の電機子磁心より突出し、突極と同じ巾で
   、突極と同じ巾だけ離間した２個１組の磁極が回転子の
   回転円周面にそって等しいピッチで配設された複数相の
   第３群の磁極と、該磁極群のそれぞれに捲着され通電に
   より前記した２個１組の磁極が互いに異極となるように
   励磁される複数相の第３群の励磁コイルと、複数相の第
   １、第２、第３群の励磁コイルのそれぞれに直列に接続
   された半導体スイッチング素子と、複数相の位置検知信
   号により、それぞれ対応する半導体スイッチング素子を
   付勢導通せしめ、対応する励磁コイルの通電が停止され
   たときに、これに蓄積された磁気エネルギを半導体スイ
   ッチング素子に並置して設けられたダイオードを介して
   直流電源に環流消滅せしめることにより、励磁コイルに
   電気角で１８０度を越えない巾の励磁電流を直流電源よ
   り通電し、第１、第２の回転子と対向する第１、第２群
   の磁極間の径方向の磁気吸引力と第３の回転子と対向す
   る第３群の磁極間の径方向の磁気吸引力が逆方向で所定
   の差を保持せしめて、回転子に１方向の駆動トルクを発
   生せしめる通電制御回路とより構成されたことを特徴と
   するリラクタンス型電動機。