JPH0386095A - ３相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〕 従来の直流電動機及びインバー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。

特に、偏平型でなく細長型の電動機が必要な場合に利用
できるものである。

〔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、７部で負荷の直接ドライブ装置として、ロボットの
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Ｌ・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相全波の電動機は、磁極と突極数が
多く、構成が錯雑となり、又励磁コイルが２系統となる
。磁極と励磁コイルは、３相全波通電の場合に少なくと
も７２個となる。又回転子の突極数も多くなり少なくと
も／４個となる。

従って径の小さい電動機を構成することが困難となる問
題点がある。

又／回転するときの磁極と突極の磁気エネルギの出入回
数が増大するので、回転速度の上昇か困難となり、鉄損
が増大する不都合がある。

第２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為に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。

〔問題点を解決する為の手段〕

両側に側板を備えた外筺と、各側板の中央部に設けた軸
受と、該軸受に回動自在に支持された回転軸と、外筺内
側において、回転軸に固定された磁性体回転子と、該回
転子の外周面に等しい巾と等しいピッチで配設されたｇ
個の突極と、外筺内に外周部を固定して並置された第１
．第２の固定電機子と、第１の固定電機子の内周面より
突出され、軸対称の位置にある磁極が同相となり、突極
と僅かな空隙を介して対向し、３相片波通電により励磁
される６個の第１の磁極と、該磁極に捲着された第１の
励磁コイルと、第２の固定電機子の内周面より突出され
、軸対称の位置にある磁極が同相となり、突極と僅かな
空隙を介して対向し、３相片波通電により励磁される６
個の第２の磁極と、該磁極に捲着された第２の励磁コイ
ルと、突極の位置を検知して、電気角で７２０度の巾で
互いに連続した第１．第２．第３の相の矩形波の第１の
位置検知信号ならびに該位置検知信号より電気角で６部
度おくれ、互いに連続した電気角で７２０度の巾の矩形
波の第１．第２．第３の相の第２の位置検知信号が得ら
れる位置検知素子を含む位置検知装置と、第１．第２の
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の励磁
コイルに接続されたスイッチング素子をそれぞれ第１゜
第２の位置検知信号の巾だけ導通して、各励磁コイルに
通電して３相全波の出力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値となるよ
うに固定電機子側に固定する手段と、第１の磁極を介す
る出力トルクと第２の磁極を介する出力トルクの位相差
が電気角で６０度となるように回転子突極と対向する第
１゜第２の磁極の相対位置を調整して固定する手段と、
励磁コイルの通電初期の立上り部による減トルクと通電
末期の降下部の延長による反トルクの発生気エネルギの
蓄積を高速度で行なわしめる手段とより構成されたもの
である。

〔作用〕

３組片波通電のリラクタンス型の電動機を２個外筺内に
並置した構成となっているので、１個当りの磁極数と突
極数が％となり、第１の課題が解決される。３組片波通
電の電動機２個の構成となっているので、３組全波通電
と同じ出力トルクなる作用がある。

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
ルギが直流電源に還流することをダイオードにより阻止
し、そのときの大きい起電力を利用して、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２の課題を解決する作
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、本発明に使用される３組片波通電のりラフタ
ンスミ動機で、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、−１７）巾はｉｔｏ度、それぞれはＪｔＯ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ｔ・る。記号！は回転軸である。固定電機子／Ａに
は、磁極／Ａａ　、　ｌＡｂ、　／Ａｃ　、　／ＡｅＬ
　、　／Ａθ、／６ｆが、それ等の巾が１１０度で、等
しい離間角で配設されている。突極と磁極の巾は７１０
度で等しくされている。突極数は２個、磁極数は６個で
ある。電機子／６も回転子／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３組電動機の展開図
である。

第２図のコイル／θａ　、１０ｂ、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１０ｈ　、１０ｂ　、１０ｃはノコθ度離間して
いる。

コイルは！□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／Ｑａ、１０ｂ、／θＣ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／（７ａ、／θｂ、１０ｃ、抵
抗／古ａ、／＆ｂ、／＆ｃ、・・・／！ｅはブリッジ回
路となり、コイル１０ａ、１０ｂ、／θＣ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−ｒ／／ｃ、コンデンサ／２ｃより々るローパス
フィルタの出力は等しく、オペアンプ／、？ａの出力は
ローレベルとなる。

記号７は発振器で／メガサイクル位の発振が行なわれて
いる。コイルｌθａ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／Ｓａの電圧降下が大き
くなり、オペアンプ／Ｊａの出力はハイレベルとなる。

コイル１０ｂ、／θＣが突極／ａ、／ｂ、・・・の側面
に対向したときにも、抵抗１５’ｂ、／ｊｃの電圧降下
が大きくなり、ローパスフィルタＩ／ｂ、／２ｂともう
１組のローパスフィルタを介するオペアンプ／３ｂ＋／
Ｊｃ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　、／ｊｂ　、／Ｊｃ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Ｑｔａ　、　社ｂ　、・・・及び曲線２６
ａ。

２６ｂ、・・・及び曲線２りａ、、２７ｂ、・・・とじ
て示されている。

上述した３組の位置検知信号は、順次に７２０度位相が
おくれでいる。

記号ｇは、３相Ｙ型の直流電動機に慣用されている論理
回路で、端子Ａａ、４ｂ、・・・より、７２０度の巾の
連続した位置検知信号が得られるものである。例えば、
第６図の曲線味ａ　、　ｎｂ　、・・・と曲線ｕ４ａ、
２Ａｂ、・・・を反転した出力とのアンド回路により、
曲線−）Ｊｒ　ａ　＋　Ａｔ　ｔ＋　＋・・・の電気信
号を得ることができる。ブロック回路ざの端子ｊａ、Ａ
ｂ。

・・・、＆ｆの出力は、それぞれ第６図のタイムチャー
トで、曲線２１　ａ　＊　２ｇ　ｂ　ｒ　・”　ｒ曲）
ｉｉ　２９　ａ　、−２ｑｂ　＋・・１曲線３θａ　＋
　３０　ｋ＋　＋　・”　＋曲線３／　ａ　、　３／　
１）　ｒ　””曲線３２ａ、３２ｂ＋　”’＊曲線３．
３ｔｓ　、　、３３ｂ　、　−として示されている。曲
線２ｇａ、２９４，３０ａは連続した／、２０度の巾の
第１．第２．第３の相の位置検知信号となる。

曲線Ｊ／ａ　、　３２ａ、　３．３ｈも同じく連続した
７２０度の巾の第１．第２．第３の相の位置検知信号と
なる。

コイル／θａ　、　／（７ｂ　、　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１０ｔＬ　、　１０ｂ　、　／
θＣ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太きい
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かできないので、
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、３組片波の電動機とす
ることにより、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には、次の手段によると有効
である。

即ち突極と磁極の対向面の回転軸の方向の巾を異ならし
める手段とする。かかる手段により対向面の洩れ磁束に
より、出力トルク曲線は第１図のタイムチャートの点線
曲線ｌＩ／ａ、Ｑ／’ｂ、・・・のヨウに平坦部が増大
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。

従って欠点を少なくすることができる。

或いは、他の周知の手段により、７つの磁極のトルク曲
線を対称形とすることにより、ブラシス直流機と同じ手
段即ち中央部の７２０度の巾の通電を行なって同じ目的
を達成することができる。

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、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　、
　／Ａ　ｂ　、−＝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
、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、上述した欠点か除去されろか、そ
の詳細については、実施例につき後述する。

第１図の平面図及び第２図の展開図において、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、図示しない外筺に固
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／４ａ。

／Ａｂ、・・・を電機子若しくは固定電機子と呼称する
。

第２図において、磁極／Ａａ、／Ａｂ、・・・には、励
磁コイル／７ａ　、／７ｂ、・・・が装着されている。

励磁コイル／７ａ　、／７ｄ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／７ｂ、／７ｅ及び励磁コイル／７　ｃ　、
　／７ｆも同様に接続され、これ等をそれぞれ励磁コイ
ルＬ、励磁コイルＭと呼称する。

励磁コイルＬが通電されていると、突極／ｂ。

／ｆが吸引されて、矢印Ａ方向に回転子／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。

更に／、２０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Ｋか通電される。

通電モードは７２０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、
３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。

磁極／Ａａ、／Ａｂ、・・・に等しい巾と等しいピッチ
の突出したｎ個（ｎ＝２．３．・・・）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。

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

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

トランジスタｌａ　、　２０ｂ＋　Ｘ）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。

直流電源正負端子ｊａ、Ｊｂより供電が行なわれている
。

アンド回路／４１ａの下側の入力がハイレベルのときに
、端子ｌａ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Ｘ）　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ψｂ、ψＣ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ｘＣ２
ωｄ及びトランジスタ２０ｅ。

２ｏｆが導通して、励磁コイルＬ、Ｍが通電される。

端子ｑθは励磁電流を指定する為の基準電圧である。端
子ｑθ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’
ＩＯａ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ｌ１０ａの出力はハイレベルとなり、トランジ
スタ２０ａ　、　２０ｂ　、・・・、にｆ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、！２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ψａの入力信号は、第６図の位置検知信号２ｇａ、
２ｇｂ・・・又端子ｐｂ、ψＣの入力信号は、位置検知
信号コ９ａ、、２ｑｂ、・・・及び３０ａ、３０ｂ、・
・・どなっている。

上記した曲線は同一記号で、第ｓ図のタイムチャートの
／段目に示されている。曲線２ｇ　ａ　＋　２９　ａ　
。

３０ａ、・・・は連続している。

次に、第！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Ｌに位置検知信号２９ａ
の巾（矢印３６で示され１２０度の巾となる。）だけ、
一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二連電電流の立上りがおくれて点線
曲線３Ｓ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３Ｓの後半部の
ようになる。

正トルクを発生するｉｒｏ度の区間は矢印、？Ａｂで示
されている。従って、曲線３Ｓ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７つの特
徴となっている。次にその説明をする。

端子ｊａの印加電圧を高くすると、励磁電流は、点線曲
線、７ｊｂ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３ｓａの立上りが
急速となる。

高速度となるに従って、曲線２ｇ　ａ　ｔ　２ｑａ　＋
　３０ａ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。

励磁電流が設定値（第２図の端子ｑｏの基準電圧により
指定される。）を越えると、オペアンプダＯａの出力が
ローレベルとなるので、アンド回路／ｇａの出力がロー
レベルとなり、トランジスタａａは不導通となる。

従って、励磁コイルＫ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２０ｂ、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１Ｉｏａ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ｅｏにより規制される設定値まで増大すると、
オペアンプ１ＩＯｈの出力がローレベルとなり、トラン
ジスタＪｌ１７ａ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ｆｆａの末端において、第６図の端子ψａの入力が
消滅する。従って、励磁コイルＫに蓄積された磁気エネ
ルギは、トランジスタＪａ　、　Ｘ）　ｂがともに不導
通となるので、ダイオ−ｒ２／ｂ→電源端子Ｊａ、Ｚｂ
号垂毛孟→ダイオード、２／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、一般に整流の為の容
量の犬ぎ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３Ｓａの降
下部の巾が小さくなる。降下部の巾が３０度（矢印、７
／、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３３；ｂ、Ｊ！；ｃに、ついても上述した
事情は全く同じで、作用効果も同様である。

高速度となるに従って、曲線２ｇａ、　２９ａ　、　３
０ａの巾が小さくなるので、曲線Ｊｊａ　、　３！；　
ｂ　、　Ｊｊｃの立上り部、降下部の巾も対応して小さ
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図の基準電圧切の
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、３相片波通電の電動機として回転することが特徴
となっている。励磁コイルＬの位置検知信号（端子ψｂ
の入力信号）による制御電流の制御は、第６図のオペア
ンプψＯａ。

アンド回路１ｔｔｂのチョッパ作用により、第３図の点
線ｔｔｂで示すように、トランジスタＸ）ｃのオンオフ
により変化し、曲線２ｑａ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３０ａが、第６図の端子ｇｃ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。

トランジスタｌａ　、Ｘｃ　、　２Ｄｅ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ｌηａ。

／ｌｔｂ、／ｌｔｃの出力によりそれぞれトランジスタ
２０　ａ　＋　２０　ｂ及びトランジスタｘｃ、ωｄ及
びトランジスタＪｌ）　ｅ　、　Ｘ）　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線（Ｎ
、Ｓ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。

出力トルク曲線を上述したように対称形とする手段もあ
る。例えば磁極と突極との対向面の形状を変更すればよ
い。この場合には、第３図の矢印３ｘｂ（ｌ♂θ度）は
、正トルクの発生する区間なので、その中央部の１２０
度の巾（矢印３６）だけ励磁コイルの通電を行なうこと
により出力トルクを大きく、又トルクリプルを小さくす
ることができる。

次に出力トルク曲線が非対称の場合について説明する。

回転軸方向の磁極山を異ならしめると、トルク曲線は、
第！図の曲線ｕ／ａ、ｌＩ／ｂ、・・・のように平坦な
部分が増大する。しかし、励磁電流の増大とともに、曲
線ｌｌ／ａ、４１／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１図の３段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。曲
線４（／ａ、＋／ｂ、・・・の順で励磁電流は増大して
も・る。

励磁コイルＬを例として説明すると、タイムチャートの
３段目のトルク曲線の始端部近傍で通電が開始されるよ
うに、第２図のコイル／θａ、／θｂ／θＣの固定位置
を調整する。

励磁電流は、点線曲線３Ｓｂのようになる。

矢印３６は曲線２９ａの巾で１２０度、矢印３１．ｃは
／ざ０度で正トルクの得られる巾である。

曲線３ｒｂの降下部の巾が、矢印３Ａｄより小さければ
反トルクの発生はない。この巾は、矢印３１ａ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
リグ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３！；ａ、３！；ｃで示さ
れているが、これ等の作用効果も全く同様である。

トルク曲１１Ｊｔｔ／　ａ　、　ＩＩ／　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、磁極に対向す
る突極の形状を変更して、トルクの平坦部をできるだけ
長くすることがよい。

第１図（ｂ）の実施例は、第Ｖ図（ａ）の電気回路より
、記号１７０　Ｍ　、　ｌｉｄ　ａ　、　ｌｉｄ　ｂ　
、　／Ｉｔ　ｃで示すチョ７バ回路を除去し、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Ｖ図（ｂ）の電気回路の詳細を説明する。

端子＋＋ａ、≠ｂ、ｕｃより、第１図の７段目の位置検
知信号曲線ｘａ　ｌ　ｕｆａ　Ｉ　３０＆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相片波通電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３図の曲線Ｊｊａのようにな
る。曲線Ｊｊａの中央の平坦部の高さは、直流電源端子
２ａ、λｂの電圧より逆起電力（これは出力トルク曲線
Ｑ／ａ　、　１Ｉｕａ　、・・・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Ｑ／ａ、ｌ
Ｉ／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Ｋに
蓄積された磁気エネルギは、逆流防止用ダイオード／ｇ
により、直流電源側に還流しないでダイオ−）’２／ｂ
、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、７５ａの降下部のように電流が降下する。このと
きすでに１位置検知信号曲線２９ａにより、トランジス
タＸ）　ｃ　、　２０　ｄが導通しているので、励磁コ
イルＬにコンデンサ／ｑの電圧が印加されて、励磁電流
の立上りを急速とし、曲ａ３ｓｂ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、曲線３Ｓａ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、Ｂｂ、３！ｒｃ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／９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ωａ、ωｂ、・・・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
流電源に還流しないので、端子２ａ、２ｂの電圧は、−
設置流電動機と同様に低電圧でよく、従って、バッテリ
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大きい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１図（１）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ｖ図（１））の実施例では、ダイオ−Ｆ″／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ψ図（ａ）の回路の正電圧端子２ａ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１図のタイムチャートについて前述したように、第ψ
図（１，、）の回路においても、突極が磁極に侵入始め
たＢ点より、／、！θ度の通電を行なっても同じ効果が
ある。

第１図（ｂ）の逆流防止用ダイオ−Ｉ′ｉｇは電源正極
２ａの側に設けられているが、電源負極２ｂの側に設け
ても同じ効果がある。

この場合には、ダイオード７ｇはコンデンサ／ｑの下側
の極と電源負極２ｂの間に順方向（励磁電流の流れる方
向）に挿入される。コンデンサｉｑの容量を０．７マイ
クロフアラツド以下とすると、励磁コイルの磁気エネル
ギの消滅と蓄積に要する時間巾は、３００ワツト出力の
電動機でＪマイククセカフ１位となり、毎分／θ万回転
の高速回転とすることができる。

通常の回転速度の場合には、コンデンサ／ｑの容量を大
きくして、反トルクの発生を防止できる範囲内とするこ
とがよい。

かかる手段により、鉄損に含まれる渦流損失を減少する
ことができるので、効率が上昇する。

この場合には、励磁電流の立上りがおくれるので、通電
開始点を第１図の０点とＢ点の中間の所要の位置となる
ように、位置検知素子１０ａ、１０ｂ。

／θＣの固定位置を調整することがよい。

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、例えば磁極／Ａａと／Ａｄ
が突極／ａ、／ｅを径方向に吸引する力は打消し合うよ
うに構成され、円周方向の吸引力により出力トルクが得
られるように構成されている。

第１図の３相片波通電の電動機を２個使用して３相全波
通電の電動機として構成したのが本発明の技術の要旨で
ある。

第１図の断面図につきその詳細を説明する。

第１図において、記号４ｕは円筒形の外筺で、その両側
に固着した側板ダｕａ、４ｊｂの中央部には、ボール軸
受＆、？ａ、ダ３ｂが設けられ、該軸受には、回転軸夕
が支持されている。

回転軸夕には、回転子／が固定され、その突極は省略し
て図示していないが、２個の突極／ａ。

／ｂ、・・・が第２図に示すように配設されている。

固定電機子ｌ乙の外周は、外筺ｑ２に嵌着され、磁極は
回転子ｌの突極に空隙を介して対向している。

磁極／６ａ、／／、ａと励磁コイル／７ａ　、／７ｄの
みが図示されている。

アルミニューム製の円板３は、回転軸！に固定され、円
板３の外周には、突極／ａ、／ｂ、・・・と同じ位相　
同形の突出部２個が突出して設けられ、その外周面に、
側板４２ｂの１部に固定した位置検知素子となるコイル
１０ｈ　、１０ｂ、１０ｃが対向している。コイル／／
）ａのみが示されている。

コイル／／７ａ　、　／／７ｂ　、　／ρＣより得られ
る位置検知信号は、第３図で説明した手段により得られ
た位置検知信号と全く同じものとｋる。

従って、回転子／、固定電機子／６は、第１図（ａ）。

第２図（ｂｌで説明した３相片波通電の電動機として運
転することができる。

外筺ｑλに外周が固定された固定電機子／Ａの詳細を第
２図につき次に説明する。

固定電機子／６には、６個の磁極／Ａａ　、　／Ａｂ　
、・・・が突出し、これ等には、励磁コイル／７ａ　、
　／７ｂ　。

・・・が捲着されている。

回転子ｌは、第１図に示すように、固定電機子１６と共
通となり、磁極／ｂ　ａ　＋　／４　ｂ　＋・・・は、
僅かな空隙を介して突極／ａ、／ｂ、・・・に対向して
いる。

磁極／Ａａ　、　／Ａ　ｂ　、−は、磁極／Ａａ、／Ａ
ｂ　、−に対して右方に６０度移動している。

第１図ｃａ＞　（ｂ）の通電制御回路と同じ構成の回路
により、励磁コイル／ｚａ　Ｉ　／７ｂ　、・・・の通
電制御を行なうことにより、３相片波の電動機として駆
動される。

第ψ図（ａｌ（ｂ）の励磁コイルに、Ｌ、Ｍはそれぞれ
励磁コイル／７ａ、／７ｄ及び励磁コイル／７ｂ、／７
ｅ及び励磁コイル／７ｃ、／７ｆどなる。

端子Ｆａ、！ｂ、ＩＩｃより入力される位置検知骨とな
る。

第３図に曲線３３ａ、　、、？／ａ　、　３ユａのみが
示され、励磁電流は、点線、？ｊｄ　、　、３！；ｅ　
、　３！；ｆで示されている。通電による作用効果は、
固定電機子／６を含む３相片波通電の電動機と同様であ
る。

固定電機子ｌ乙の磁極によるトルク曲線（実線Ｊ９ａ）
固定電機子πの磁極によるトルク曲線（点線３＋ｂ）が
第６図に示されている。

以上の説明より理解されるように、第１図の電動機は、
３相全波のリラクタンス電動機と同じ作用、同じ効果を
有し、磁極と突極の数は、３相片波の電動機と同じとな
る特徴がある。

従って、径を小さく構成することができ、細長型の電動
機を得ることができる効果がある。又高速度の回転が得
られる効果がある。

本実施例では、回転子／を共通とし、固定電機子／６．
πの磁極の位相を６０度ずらしている。

この代りに、固定電機子／ｌ、、／Ａの磁極の位相を同
一とし、回転子／を２個に分割し、それぞれの突極の位
相を６０度ずらしても同じ作用効果がある。

第１図の回転子／が７万回以上の高速度で回転すると、
突極／　ａ　＋　／　ｂ　＋・・・により、空気の渦流
が発生して、サイレンのような音を発生する。

これを防止する為には、各突極間の溝をプラスチック材
により充填して、回転円周面の凹凸を除去すると、上記
したサイレンのように音は消滅する。充填したプラスチ
ック材が遠心力により、剥離することを防止する為に、
突極間の溝部に凹溝を設け、該凹溝にもグラスチック材
を充填することがよい。

〔効果〕

第１の効果 突極と磁極数が少ないので、／回転したときの磁気エネ
ルギの出入の回数が少ない。従って高速。

高効率の電動機を得ることができる。

第２の効果 突極と磁極数が少ないので、径を小さくすることができ
、細長型の電動機を構成することができる。

第３の効果 ３相片波の電動機の構成であるがこ２実質的に３相全波
の電動機と同じ出力トルク特性が得られる。

第ψ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
と蓄積を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
側にダイオードを付加するのみで電源電圧を低くしても
同じ効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、３相片波リラクタンス型の電動機の構成の説
明図、第２図は、同じく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ψ図は、励磁コイルの通電制
御回路図、第！図及び第６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、第１図は、本発明装
置の全体の構成の説明図をそれぞれ示す。 ／Ａ　、　／Ａ−−・固定電機子、　／乙ａ、／乙ａ、
／Ａｂ、／Ａｂ、・・・、／Ａｆ　、／Ａｆ・・・磁極
、　！・・・回転軸、／・・・回転子、　／ａ、／ｂ＋
　／ａｔ・・・突極、　Ｋ。 Ｌ、Ｍ、／７ａ、／りａ　、　／？ｂ　、　／’７ｂ　
、　−＝励磁コイル。 ＃Ｑａ　、　／／７ｂ　、　１０ｃ　−：ｆｆイル、　
　７・・・発振器、／ｊａ　、　／、？ｂ　、　／３ｃ
　、　１１０ａ−＝オペアンフ、　、２／）ａ。 にす、・・・２Ｏｆ・・−トランジスタ、　ｔＩｏ・・
・基準電圧、ｊａ、ｊｂ・・・直流電源正負端子、　χ
ａ　１２−３１）　＋”’＋２Ａａ　、２Ａｂ　、−−
−，２７ａ　、２７ｂ　、・−，２ｇｈ、Ｘｂ　　、　
””　＋　２９　ａ　　、　２９　ｂ＋　”’　＋　Ｊ
θａ、Ｊθｂ　＋　”’　＋　Ｊ／　ａ　　。 、３／　１）　、　−・・位置検知信号曲線、　Ｊ４！
ａ　＋　Ｊ’ｌｂ、　！／ａ　。 グ／ｂ、・・コＱ／ｄ・・・トルク曲線、　３！；ａ、
３！ｒｂ、・・・３！；ｆ、３ｋ・・・励磁電流曲線、
　ダコ、ｙコａ、ダコｂ・・・外筺と側板、　３・・・
アルミニューム回転子、　１ｌＪａ。 ｑ３ｂ・・・ボール軸受。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　両側に側板を備えた外筺と、各側板の中央部に設けた
   軸受と、該軸受に回動自在に支持された回転軸と、外筺
   内側において、回転軸に固定された磁性体回転子と、該
   回転子の外周面に等しい巾と等しいピッチで配設された
   ８個の突極と、外筺内に外周部を固定して並置された第
   １、第２の固定電機子と、第１の固定電機子の内周面よ
   り突出され、軸対称の位置にある磁極が同相となり、突
   極と僅かな空隙を介して対向し、３相片波通電により励
   磁される６個の第１の磁極と、該磁極に捲着された第１
   の励磁コイルと、第２の固定電機子の内周面より突出さ
   れ、軸対称の位置にある磁極が同相となり、突極と僅か
   な空隙を介して対向し、３相片波通電により励磁される
   ６個の第２の磁極と、該磁極に捲着された第２の励磁コ
   イルと、突極の位置を検知して、電気角で１２０度の巾
   で互いに連続した第１、第２、第３の相の矩形波の第１
   の位置検知信号ならびに該位置検知信号より電気角で６
   ０度おくれ、互いに連続した電気角で１２０度の巾の矩
   形波の第１、第２、第３の相の第２の位置検知信号が得
   られる位置検知素子を含む位置検知装置と、第１、第２
   の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の励
   磁コイルに接続されたスイッチング素子をそれぞれ第１
   、第２の位置検知信号の巾だけ導通して、各励磁コイル
   に通電して３相全波の出力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値となる
   ように固定電機子側に固定する手段と、第１の磁極を介
   する出力トルクと第２の磁極を介する出力トルクの位相
   差が電気角で６０度となるように回転子突極と対向する
   第１、第２の磁極の相対位置を調整して固定する手段と
   、励磁コイルの通電初期の立上り部による減トルクと通
   電末期の降下部の延長による反トルクの発生を最少値に
   保持する為に、励磁コイルの蓄積磁気エネルギの逆接続
   したダイオードによる放出及び磁気エネルギの蓄積を高
   速度で行なわしめる手段とより構成されたことを特徴と
   する３相リラクタンス型電動機。