JPH04351490A - 回生制動のできるリラクタンス型電動機 - Google Patents

回生制動のできるリラクタンス型電動機

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JPH04351490A
JPH04351490A JP3188369A JP18836991A JPH04351490A JP H04351490 A JPH04351490 A JP H04351490A JP 3188369 A JP3188369 A JP 3188369A JP 18836991 A JP18836991 A JP 18836991A JP H04351490 A JPH04351490 A JP H04351490A
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excitation coil
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】リラクタンス型の電動機を電動車
の駆動源として使用する場合に回生制動が必要となる。 かかる場合に本発明の技術が利用される。
【従来の技術】リラクタンス型電動機は、マグネット回
転子が無いので、発電力による回生制動が不可能である
と考えられていたので、従来の技術はない。本件出願人
による特願平成1−231433号があるが、技術手段
が異なっている。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】第1の課題  回転子
の突極の数が多く、インダクタンスが大きいので、磁極
と突極に蓄積され若しくは放出される磁気エネルギの量
が大きく、又1回転毎の蓄積と放出の回数が多い。従っ
て、出力トルクは大きい長所がある反面に低速となる問
題点がある。第2の課題  励磁コイルのインダクタン
スが著しく大きいので、通電初期の電流の立上がりがお
そく、又通電停止時の電流の降下がおくれる。前者は出
力トルクを減少し、後者は反トルクを発生する問題点が
ある。通電初期の立上がりを速くする為に電源を高電圧
とすると、磁気飽和点以降で鋭い電流の立上がりが発生
する。この為に、振動と電気ノイズを発生し、又上述し
た電流の立上がる区間は、トルクの小さい区間なので、
欠点のみが助長される問題点がある。上述した減トルク
と反トルクの発生することにより高速化(毎分数万回転
)は不可能となる問題点がある。一般に利用される回転
速度度(毎分数千回転)としても減トルクと反トルクが
発生して、効率が劣化する不都合がある。出力トルクを
大きくする為に電源電圧を上昇する手段を採用すると、
1000ボルト以上となり実用性が失なわれる。
【0003】第3の課題  リラクタンス型の電動機は
、回転子にマグネットがないので、回転中に発電力がな
い。従つて、電磁制動力を得ることが不可能なので、電
磁制動作用が得られない。又回生制動作用も得られない
。従って、サーボ電動機、電動車の駆動源として使用す
ることが困難となる問題点がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】第1の手段  3相片波
通電のリラクタンス型電動機において、磁性体回転子の
外周面に等しい巾と等しい離間角で配設された複数個の
突極と、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、等しいピッチで配設されるとともに、励磁コイ
ルの装着される磁極の円周方向の巾が電気角で120度
若しくは180度の巾の6n個(nは正整数)の磁極と
、該磁極に装着された第1,第2,第3の相の励磁コイ
ルと、突極の回転位置を検知して、電気角で120度の
巾で360度の位相差のある矩形波の第1の相の位置検
知信号ならびに第1の相の位置検知信号と同じ波形と位
相差を有し、第1の相の位置検知信号よりそれぞれ位相
が順次に電気角で120度おくれた第2,第3の相の位
置検知信号が得られる複数個の位置検知素子を含む位置
検知装置と、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、直
流電源に順方向に接続した逆流防止用の第1,第2,第
3のダイオードを介して、それぞれ第1,第2,第3の
相の励磁コイルに対して、両端に接続したスイッチング
素子を第1,第2,第3の相の位置検知信号によりそれ
ぞれ導通して電動機を正転せしめ、若しくは逆転トルク
を発生せしめる第1,第2,第3の相の位置検知信号に
より、第1,第2,第3の相の励磁コイルの両端に接続
したスイッチング素子をそれぞれ導通して電動機を逆転
せしめるように供電する第1,第2,第3の通電制御回
路と、第1,第2,第3の通電制御回路の第1,第2,
第3のダイオードのそれぞれに並列に接続して設けられ
た小容量の第1,第2,第3のコンデンサと、励磁コイ
ルの励磁雷流が設定値を越えたときに、励磁コイルの通
電を停止し、励磁電流が所定値まで降下したときに再び
通電を開始するチョッパ回路と、第1,第2,第3のダ
イオードにそれぞれ並列に接続されるとともに通電方向
が反対方向となっている短絡用の第1,第2,第3の半
導体スイッチング素子と、第1,第2,第3の相の励磁
コイルの通電される区間の始端部を所定巾だけ削除した
区間のみをそれぞれ第1,第2,第3の半導体スイッチ
ング素子を導通して保持する電気回路と、正転中におい
て、逆転モードに転換したときに、チョッパ回路による
通電の区間中の電流の立上り部を、励磁コイルと鎖交す
る磁束量の減少による起電力と直流電源電圧を加算して
急速とし、電流の降下部において、励磁コイルと鎖交す
る磁束量の減少による起電力と励磁コイルにより蓄積さ
れた磁気エネルギ放出による起電力を加算した電圧によ
り前記した短絡用半導体スイッチング素子を介して直流
電源正極側に電流を流入せしめて電力を回生して、電源
の降下部を緩慢として電磁制動を行なう電気回路と、前
記した位置検知素子の固定する位置を各励磁コイルによ
る出力トルクが増大する区間の励磁コイルの通電が行な
われるように調整して固定する手段とより構成されたも
のである。
【0005】第2の手段  3相全波通電のリラクタン
ス型電動機において、磁性体回転子の外周面に等しい巾
と等しい離間角で配設された複数個の突極と、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、等しいピ
ッチで配設されるとともに、励磁コイルの装着される磁
極の円周方向の巾が電気角で120度若しくは180度
の巾の12n個(nは正整数)の磁極と、該磁極に装着
された励磁コイルと、突極の回転位置を検知して、電気
角で120度の巾で360度の位相差のある矩形波の第
1の相の位置検知信号及び第1の相の位置検知信号と同
じ波形と位相差を有し、第1の位置検知信号よりそれぞ
れ位相が順次に電気角で120度おくれた第2,第3の
相の位置検知信号ならびに第1の相の位置検知信号と同
じ波形と位相差を有し、第1の相の位置検知信号より位
相が電気角で180度おくれた第1の相の位置検知信号
及び第1の相の位置検知信号と同じ波形と位相差を有し
、第1の相の位置検知信号よりそれぞれ位相が順次に電
気角で120度おくれた第2,第3の相の位置検知信号
が得られる複数個の位置検知素子を含む位置検知装置と
、第1の相の片波通電の励磁コイルの1組を第1,第1
の励磁コイルと呼称し、第2,第3の相のそれぞれの片
波通電の励磁コイルの各1組をそれぞれ第2,第2の励
磁コイル及び第3,第3の励磁コイルと呼称したときに
、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、固定電機子の磁
極に装着された第1,第2,第3の励磁コイルの両端に
接続されたスイッチング素子を、それぞれ第1,第2,
第3の相の位置検知信号の巾だけ導通せしめ、他の磁極
に装着された第1,第2,第3の励磁コイルの両端に接
続されたスイッチング素子を、それぞれ第1,第2,第
3の相の位置検知信号の巾だけ導通して電動機を正転せ
しめ、若しくは第1,第2,第3の励磁コイルの両端に
接続されたスイッチング素子を、それぞれ第1,第2,
第3の相の位置検知信号の巾だけ導通せしめ、第1,第
2,第3の励磁コイルの両端に接続されたスイッチング
素子を、それぞれ第1,第2,第3の相の位置検知信号
の巾だけ導通して電動機を逆転せしめる電気回路と、直
流電源に順方向に接続された逆流防止用の第1,第2,
第3のダイオードを介してそれぞれ第1,第1の励磁コ
イル及び第2,第2の励磁コイル及び第3,第3の励磁
コイルに対して、両端に接続したスイッチング素子の導
通により供電する第1,第2,第3の通電制御回路と、
第1,第2,第3の通電制御回路の第1,第2,第3の
ダイオードのそれぞれに並列に接続して設けられた小容
量の第1,第2,第3のコンデンサと、第1,第1の励
磁コイル及び第2,第2の励磁コイル及び第3,第3の
励磁コイルのそれぞれの励磁電流が設定値を越えたとき
に、対応する励磁コイルの通電を停止し、励磁電流が所
定値まで降下したときに再び通電を開始するチョッパ回
路と、第1,第2,第3のダイオードにそれぞれ並列に
接続されるとともに通電方向が反対方向となっている短
絡用の第1,第2,第3の半導体スイッチング素子と、
第1,第1の励磁コイル及び第2,第2の励磁コイル及
び第3,第3の励磁コイルの通電される区間の始端部を
所定巾だけ削除した区間のみをそれぞれ第1,第2,第
3の半導体スイッチング素子を導通して保持する電気回
路と、正転中において、逆転モードに転換したときに、
チョッパ回路による通電の区間の電流の立上り部を、励
磁コイルと鎖交する磁束量の減少による起電力と直流電
源電圧を加算して急速とし、電流の降下部において、励
磁コイルと鎖交する磁束量の減少による起電力と励磁コ
イルに蓄積された磁気エネルギの放出による起電力を加
算した電圧により前記した短絡用の第1,第2,第3の
半導体スイッチング素子を介して直流電源正極側に電流
を流入せしめて電力を回生して、電流の降下部を緩慢と
して電磁制動を行なう電気回路と、前記した位置検知素
子の固定する位置を各励磁コイルによる出力トルクが増
大する区間の励磁コイルの通電が行なわれるように調整
して固定する手段とより構成されたものである。
【0006】第3の手段  2相全波通電のリラクタン
ス型電動機において、磁性体回転子の外周面に等しい巾
と等しい離間角で配設された複数個の突極と、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、等しいピ
ッチで配設されるとともに、励磁コイルの装着される磁
極の円周方向の巾が電気角で120度若しくは180度
の巾の8n個(nは正整数)の磁極と、該磁極に装着さ
れた励磁コイルと、突極の回転位置を検知して、電気角
で90度〜150度の巾で360度の位相差のある矩形
波の第1の相の位置検知信号及び第1の相の位置検知信
号と同じ波形と位相差を有し、第1の相の位置検知信号
より位相が電気角で90度おくれた第2の相の位置検知
信号ならびに第1の相の位置検知信号より位相が電気角
で180度おくれた第1の相の位置検知信号及び第2の
相の位置検知信号と同じ波形と位相差を有し、第2の相
の位置検知信号より位相が電気角で180度おくれた第
2の相の位置検知信号が得られる複数個の位置検知素子
を含む位置検知装置と、第1の相の片波通電の励磁コイ
ルの1組を第1,第1の励磁コイルとし、第2の相の片
波通電の励磁コイルの1組を第2,第2の励磁コイルと
呼称したときに、各励磁コイルの両端に接続したスイッ
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1の励磁コイルの両端に接続されたスイッチン
グ素子をそれぞれ第1,第1の相の位置検知信号の巾だ
け導通せしめ、第2,第2の励磁コイルの両端に接続し
たスイッチング素子をそれぞれ第2,第2の相の位置検
知信号の巾だけ導通して電動機を正転せしめ、若しくは
第1,第1の励磁コイルの両端に接続されたスイッチン
グ素子をそれぞれ第1,第1の相の位置検知信号の巾だ
け導通せしめ、第2,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をそれぞれ第2,第2の相の位置
検知信号の巾だけ導通して電動機を逆転せしめる電気回
路と、直流電源に順方向に接続された逆流防止用の第1
,第2のダイオードを介して、それぞれ第1,第1の励
磁コイル及び第2,第2の励磁コイルに対して、両端に
接続したスイッチング素子の導通により供電する第1,
第2の通電制御回路と、第1,第2の通電制御回路の第
1,第2のダイオードのそれぞれに並列に接続して設け
られた小容量の第1,第2のコンデンサと、第1,第1
の励磁コイル及び第2,第2の励振コイルのそれぞれの
励磁電流が設定値を越えたときに、対応する励磁コイル
の通電を停止し、励磁電流が所定値まで降下したときに
再び通電を開始するチョッパ回路と、第1,第2のダイ
オードにそれぞれ並列に接続されるとともに通電方向が
反対方向となっている短絡用の第1,第2の半導体スイ
ッチング素子と、第1,第1の励磁コイル及び第2,第
2の励磁コイルの通電される区間の始端部を所定巾だけ
削除した区間のみをそれぞれ第1,第2の半導体スイッ
チング素子を導通して保持する電気回路と、正転中にお
いて、逆転モードに転換したときに、チョッパ回路によ
る通電の区間の電流の立上り部を、励磁コイルと鎖交す
る磁束量の減少による起電力と直流電源電圧を加算して
急速とし、電流の降下部において、励磁コイルと鎖交す
る磁束量の減少による起電力と励磁コイルに蓄積された
磁気エネルギの放出による起電力を加算した電圧により
前記した短絡用の第1,第2,第3の半導体スイッチン
グ素子を介して直流電源正極側に電流を流入せしめて電
力を回生して、電流の降下部を緩慢として電磁制動を行
なう電気回路と、前記した位置検知素子の固定する位置
を各励磁コイルによる出力トルクが増大する区間の励磁
コイルの通電が行なわれるように調整して固定する手段
とより構成されたものである。
【0007】第4の手段  2相全波通電のリラクタン
ス型電動機において、外周面に等しい巾と等しい離間角
で配設された複数個の突極と、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、等しいピッチで配設され
るとともに、励磁コイルの装着される磁極の円周方向の
巾が電気角で120度若しくは180度の巾の8n個(
nは正整数)の磁極と、該磁極に装着された励磁コイル
と、突極の回転位置を検知して、電気角で90度〜15
0度の巾で360度の位相差のある矩形波の第1の相の
位置検知信号及び第1の相の位置検知信号と同じ波形と
位相差を有し、第1の相の位置検知信号より位相が電気
角で90度おくれた第2の相の位置検知信号ならびに第
1の相の位置検知信号より位相が電気角で180度おく
れた第1の相の位置検知信号及び第2の相の位置検知信
号と同じ波形と位相差を有し、第2の位置検知信号より
位相が電気角で180度おくれた第2の相の位置検知信
号が得られる複数個の位置検知素子を含む位置検知装置
と、第1の相の片波通電の励磁コイルの1組を第1,第
1の励磁コイルと呼称し、第2の相の片波通電の励磁コ
イルの1組を第2,第2の励磁コイルと呼称したときに
、各励磁コイルの両端に接続し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1の励
磁コイルの両端に接続されたスイッチング素子をそれぞ
れ第1,第1の相の位置検知信号の巾だけ導通せしめ、
第2,第2の励磁コイルの両端に接続したスイッチング
素子をそれぞれ第2,第2の相の位置検知信号の巾だけ
導通して電動機を正転せしめ、若しくは第1,第1の励
磁コイルの両端に接続されたスイッチング素子をそれぞ
れ第1,第1の相の位置検知信号の巾だけ導通せしめ、
第2,第2の励磁コイルの両端に接続されたスイッチン
グ素子をそれぞれ第2,第2の相の位置検知信号の巾だ
け導通して電動機を逆転せしめる電気回路と、直流電源
に順方向に接続された逆流防止用の第1,第2,第3,
第4のダイオードを介して、それぞれ第1の励磁コイル
、第1の励磁コイル、第2の励磁コイル、第2の励磁コ
イルに対して、両端に接続したスイッチング素子の導通
により供電する第1,第2,第3,第4の通電制御回路
と、第1,第2,第3,第4の通電制御回路の第1,第
2,第3,第4のダイオードのそれぞれに並列に接続し
て設けられた小容量の第1,第2,第3,第4のコンデ
ンサと、第1,第1の励磁コイル及び第2,第2の励磁
コイルのそれぞれの励磁電流が設定値を越えたときに、
対応する励磁コイルの通電を停止し、励磁電流が所定値
まで降下したときに再び通電を開始するチョッパ回路と
、第1,第2,第3,第4のダイオードにそれぞれ並列
に接続されるとともに通電方向が反対方向となっている
第1,第2,第3,第4の短絡用の半導体スイッチング
素子と、第1,第1,第2,第2の励磁コイルの通電さ
れる区間の始端部を所定巾だけ削除した区間のみをそれ
ぞれ第1,第2,第3,第4の半導体スイッチング素子
を導通して保持する電気回路と、正転中において、逆転
モードに転換したときに、チョッパ回路による通電の区
間の電流の立上り部を、励磁コイルと鎖交する磁束量の
減少による起電力と直流電源電圧を加算して急速とし、
電流の降下部において、励磁コイルと鎖交する磁束量の
減少による起電力と励磁コイルに蓄積された磁気エネル
ギの放出による起電力を加算した電圧により前記した短
絡用の半導体スイッチング素子を介して直流電源正極側
に電流を流入せしめて電力を回生して、電流の降下部を
緩慢として電磁制動を行なう電気回路と、前記した位置
検知素子の固定する位置を各励磁コイルによる出力トル
クが増大する区間の励磁コイルの通電が行なわれるよう
に調整して固定する手段とより構成されたものである。
【0008】
【作用】位置検知信号の巾だけ励磁コイルが通電され、
その末端で通電が停止されたときに、励磁コイルの蓄積
磁気エネルギが小容量のコンデンサに流入充電して高電
圧となる。従って磁気エネルギの消滅時間は著しく小さ
くなるので反トルクの発生が防止される。所定時間後に
到来する次の位置検知信号により励磁コイルの通電が開
始されるが、このときの印加電圧は、前記したコンデン
サの充電電圧と電源電圧が加算されたものとなるので通
電電流の立上がりが急速となる。従って減トルクの発生
が防止される。以上の説明より判るように、リラクタン
ス型の電動機の回転速度の上昇が不可能となる欠点を除
去できる作用があり、第1,第2の課題を解決する作用
がある。
【0009】正転中に逆転モードとしたときに、チョッ
パ回路が作動しているので、励磁コイルの印加電圧が、
直流電源電圧と逆起電力の加算されたものとなり、励磁
電流の立上りが急速となり、設定値の電流となると、通
電が断たれると、励磁コイルの蓄積磁気エネルギの降下
が緩慢となり、この区間では、逆流防止用のダイオード
に並列に接続されたトランジスタにより、電力が電源に
流入して回生される。従って、回生制動ができる作用が
ある。従って、第3の課題が解決される。
【0010】
【実施例】図1以降について本発明の実施例を説明する
。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。次に本発明が適用される3相片波のリラクタ
ンス型の電動機の構成について説明する。図1は、固定
電機子と回転子の平面図である。図1において、記号1
は回転子で、その突極1a,1b,…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1は、珪素鋼板を積層した周知の手段に
より作られている。記号5は回転軸である。固定電機子
16には、磁極16a,16b,16c,16d,16
e,16fが、それ等の巾が180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8個、磁極数は6個である。 電機子16も回転子1と同じ手段により作られている。 磁極16a,16b,…には、励磁コイル17a,17
b,…がそれぞれ捲着されている。
【0011】図5は、図1の磁極と回転子の展開図であ
る。図1において、円環部16及び磁極16a,16b
,…は、図示しない外筺に固定されて固定電機子となる
。記号16の部分は磁路となる磁心である。励磁コイル
17a,17d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39aと呼称する。励磁コイル17b
,17e及び励磁コイル17c,17fも同様に接続さ
れ、これ等をそれぞれ励磁コイル39b,励磁コイル3
9cと呼称する。励磁コイル39bが通電されていると
、突極1b,1fが吸引されて、矢印A方向に回転子1
が回転する。120度回転すると、励磁コイル39bの
通電が断たれ、励磁コイル39cが通電される。更に1
20度回転すると、励磁コイル39cの通電が断たれて
、励磁コイル39aが通電される。通電モードは120
度の回転毎に、励磁コイル39a→励磁コイル39b→
励磁コイル39c→とサイクリツクに交替され、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。
【0012】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,16dをそれぞれ2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
、他の磁極において打消されて消滅して、洩れ磁束が殆
んど無くなる。他の磁極16b,16c,…16f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1a,1b,…の数は、16個とな
る。この場合の出力トルクは2倍となる。励磁コイル3
9a,39b,39cをそれぞれ第1,第2,第3の相
の励磁コイルと呼称する。図1の回転子1の突極の数は
8個であるが、回転子1の径を小さくする為に突極数を
4個としても本発明を実施することができる。磁極数は
6個となる。図5のコイル10a,10b,10cは、
突極1a,1b,…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16の側に固定され、コイル面
は、突極1a,1b,…の側面に空隙を介して対向して
いる。コイル10a,10b,10cは120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。図7に、コイル10a,10b,1
0cより、位置検知信号を得る為の装置が示されている
。図7において、コイル10a,抵抗15a,15b,
15cはブリッジ回路となり、コイル10aか突極1a
,1b,…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11a,コンデンサ
12aならびにダイオード11b,コンデンサ12bよ
りなるローパスフイルタの出力は等しく、オペアンプ1
3の出力はローレベルとなる。記号10は発振器で1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1a,1b,…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13の出
力はハイレベルとなる。
【0013】ブロック回路18の入力は、図18のタイ
ムチヤートの曲線25a,25b,…となり、反転回路
13aを介する入力は、曲線25a,25b,…を反転
したものとなる。図7のブロック回路14a,14bは
、それぞれコイル10b,10cを含む上述したブロッ
ク回路と同じ構成のものを示すものである。発振器10
は共通に利用することができる。ブロック回路14aの
出力及び反転回路13bの出力は、ブロック回路18に
入力され、それらの出力信号は、図18において、曲線
27a,27b,…,及び曲線27a,27b,…を反
転したものとなる。ブロック回路14bの出力及び反転
回路13cの出力は、ブロック回路18に入力され、そ
れらの出力信号は、図18において、曲線29a,29
b,…及びこれを反転したものとなる。曲線25a,2
5b,…に対して、曲線27a,27b,…は位相が1
20度おくれ、曲線27a,27b,…に対して、曲線
29a,29b,…は位相が120度おくれている。 ブロック回路18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18a,18b,…,18fより120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18a,18b,18cの出力は、図18において、
それぞれ曲線36a,36b,…,曲線37a,37b
,…,曲線38a,38b,…として示されている。 端子18d,18e,18fの出力は、それぞれ曲線4
3a,43b,…,曲線44a,44b,…,曲線45
a,45b,…として示されている。端子18aと18
dの出力信号、端子18bと18eの出力信号,端子1
8cと18fの出力信号の位相差は180度である。又
端子18a,18b,18cの出力信号は、順次に12
0度おくれ、端子18d,18e,18fの出力信号も
同じく順次に120度おくれている。コイル10a,1
0b,10cの対向する突極1a,1b…の代りに、図
1の回転子1と同期回転する同じ形状のアルミニユーム
板を用いても同じ効果がある。
【0014】図1の平面図及び図5の展開図において、
円環16及び磁極16a,16b,…は、外筺に固定さ
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。記号16及び記号16a,16b,…を電機子若
しくは固定電機子と呼称する。励磁される軸対称の磁極
と突極との径方向の磁気吸引力はバランスするので振動
の発生が抑止される。励磁コイルの通電手段を図14に
つき次に説明する。励磁コイル39a,39b,39c
の両端には、それぞれトランジスタ20a,20b及び
20c,20d及び20e,20fが挿入されている。 トランジスタ20a,20b,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。直流電源正負端子2a,2b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42a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20a,20bが導通して、
励磁コイル39aが通電される。同様に端子42b,4
2c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20e,20f
が導通して、励磁コイル39b,39cが通電される。 端子40は励磁電流を指定する為の基準電圧である。端
子40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。電源スイッチ(図示せず)を投入す
ると、オペアンプ40bの−端子の入力は+端子のそれ
より低いので、オペアンプ40bの出力はハイレベルと
なり、トランジスタ20a,20bが導通して、電圧が
励磁コイル39aの通電制御回路に印加される。抵抗2
2aは、励磁コイル39aの励磁電流を検出する為の抵
抗である。記号26aは絶対値回路である。
【0015】端子42aの入力信号は、図18の位置検
知信号36a,36b…又端子42b,42cの入力信
号は、位置検知信号37a,37b,…及び38a,3
8b,…となっている。上述した位置検知信号曲線の1
つが図11のタイムチヤートの1段目に曲線36aとし
て示されている。この曲線36aの巾だけ励磁コイル3
9aが通電される。矢印23aは通電角120度を示し
ている。通電の初期では、励磁コイルのインダクタンス
の為に立上がりがおくれ、通電が断たれると、蓄積され
た磁気エネルギが、ダイオード49aが除去されている
と、ダイオード21a,21bを介して電源に還流放電
されるので、点線Gの右側の曲線25の後半部のように
降下する。正トルクの発生する区間は、矢印23で示す
180度の区間なので、反トルクの発生があり、出力ト
ルクと効率を減少する。高速回転となるとこの現象は著
しく大きくなり使用に耐えられぬものとなる。
【0016】反トルク発生の時間巾は、高速となっても
変化しないが、正トルク発生の区間23の時間巾は回転
速度に比例して小さくなるからである。他の位置検知信
号37a,38aによる励磁コイル39b,39cの通
電についても上述した事情は同様である。曲線25の立
上がりもおくれるので、出力トルクが減少する。即ち減
トルクが発生する。これは、磁極と突極により磁路が閉
じられているので大きいインダクタンスを有しているか
らである。リラクタンス型の電動機は大きい出力トルク
を発生する利点がある反面に回転速度を上昇せしめるこ
とができない欠点があるのは、上述した反トルクと減ト
ルクの発生の為である。かかる欠点を除去する為の周知
の手段は、突極が磁極に侵入する以前に進相して、励磁
コイルの通電を始めることである。
【0017】進相通電をすると、磁極のインダクタンス
が著しく小さいので、急速に立上がるが、出力トルクの
発生する点即ち突極が磁極に侵入し始めると、インダク
タンスが急速に大きくなり、電流も急速に降下する。従
って出力トルクが減少する欠点がある。正逆転の運転を
する場合には、位置検知素子の数が2倍必要となる欠点
がある。本発明装置は、図14の逆流防止用のダイオー
ド49a,49b,49cとコンデンサ47a,47b
,47cを付設することにより、上述した欠点を除去し
たことに特徴を有するものである。曲線36aの末端で
通電が断たれると、励磁コイル39aに蓄積された磁気
エネルギは、逆流防止用ダイオード49aにより、直流
電源側に還流しないでダイオード21b,21aを介し
て、コンデンサ47aを図示の極性に充電して、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
電流が急速に降下する。
【0018】図11のタイムチヤートの1段目の曲線2
6a,26b,26cは、励磁コイル39aを流れる電
流曲線でその両側の点線26−1,26−2間が120
度となっている。通電電流は曲線26bのように急速に
降下して反トルクの発生が防止され、コンデンサ47a
は高電圧に充電して保持される。次に位置信号曲線36
bにより、トランジスタ20a,20bが導通して再び
励磁コイル39aが通電されるが、このときの印加電圧
は、コンデンサ47aの充電電圧と電源電圧(端子2a
,2bの電圧)が加算されるので、励磁コイル39aの
電流の立上がりが急速となる。この現象により、曲線2
6aのように急速に立上がる。以上の説明のように、減
トルクと反トルクの発生が除去され、又矩形波に近い通
電となるので、出力トルクが増大する。
【0019】次にチョッパ回路について説明する。励磁
コイル39aの励磁電流が増大して、その検出の為の抵
抗22aの電圧降下が増大し、基準電圧端子40の電圧
(オペアンプ40bの+端子の入力電圧)を越えると、
アンド回路41aの下側の入力がローレベルとなるので
、トランジスタ20a,20bは不導通に転化し、励磁
電流が減少する。オペアンプ40bのヒステリシス特性
により、所定値の減少により、オペアンプ40bの出力
はハイレベルに復帰して、トランジスタ20a,20b
を導通して励磁電流が増大する。かかるサイクルを繰返
して、励磁電流は設定値に保持される。図11の曲線2
6cで示す区間がチョッパ制御の行なわれている区間で
ある。曲線26cの高さは基準電圧端子40の電圧によ
り規制される。図14の励磁コイル39bは、端子42
bより入力される位置検知信号曲線37a,37b,…
により、その巾だけトランジスタ20c,20dの導通
により通電され、オペアンプ40c,抵抗22b,絶対
値回路26b,アンド回路41bによりチョッパ制御が
行なわれる。ダイオード49b,コンデンサ47bの作
用効果も励磁コイル39aの場合と同様である。励磁コ
イル39cについても上述した事情は全く同様で、端子
42cに図18の位置検知信号曲線38a,38b,…
が入力されて励磁コイル39cの通電制御が行なわれる
。トランジスタ20e,20f,アンド回路41c,オ
ペアンプ40d,抵抗22c,絶対値回路26c,ダイ
オード49c,コンデンサ47cの作用効果も前述した
場合と全く同様である。
【0020】各励磁コイルの通電は、突極が磁極に侵入
する点より30度の区間のいずれの点でもよい。回転速
度,効率,出力トルクを考慮して調整し、位置検知素子
となるコイル10a,10b,10cの固定電機子側に
固定する位置を変更する。以上の説明より理解されるよ
うに3相片波通電の電動機として効率良く、大きい出力
と高速回転を行なうことができるので本発明の目的が達
成される。3相全波通電の場合には、片波づつを上述し
た手段により構成すれば同じ目的が達成できる。
【0021】図11の1段目の曲線26a,26b,2
6cは励磁コイルの通電曲線を示し、点線26−1と2
6−2の間隔は位置検知信号の120度の巾で、点線2
6−1と26−3の間隔は180度で出力トルクのある
区間である。曲線9a,9b,9cは出力トルク曲線で
、点線26−1の点で通電が開始され、同時に突極が磁
極に侵入し始める。曲線9aは励磁コイルの電流が小さ
いときで、トルクは平坦であるが、電流の増大とともに
トルクのピーク値は、曲線9b,9cに示すように左方
に移動し、ピーク値の巾もせまくなる。通電の開始され
る点は、上述したトルク特性と通電電流値を考慮して突
極が磁極に侵入する点より30度おくれた区間の中間の
点となるように位置検知コイル10a,10b,10c
の固定位置を調整することがよい。コンデンサ47a,
47b,47cは小容量の方が充電電圧が高電圧となる
ので、通電曲線の立上がりと降下を急速とし、高速回転
の電動機を得ることができ、リラクタンス型電動機の欠
点となっている低速度となる欠点が除去できる。上述し
たコンデンサの容量は充電電圧が回路のトランジスタを
破損しない範囲で小容量のものを使用することがよい。
【0022】界磁マグネットがないので、減速若しくは
停止せしめる為の電磁制動を行なうことが不可能となり
、また、回生制動もできない欠点がある。従つて、サー
ボ電動機,電動車用の駆動電動機として使用することが
できない。本発明により上述した欠点が除去される。 次にその詳細を説明する。図14において、ダイオード
49a,49b,49cには、半導体スイッチング素子
となるトランジスタ28a,28b,28cが並列に接
続されている。端子4a,4b,4cより、それぞれ端
子42a,42b,42cに入力される位置検知信号が
入力される。ブロック回路31aは次に示すように構成
されている。端子4aに入力される位置検知信号となる
図18の曲線36a,36b,…の電気信号が入力され
ると、その始端部の微分パルスが微分回路により得られ
、この微分パルスにより単安定回路が付勢されて、所定
の巾の電気パルスが出力される。この電気信号が反転回
路により反転され、この反転出力と曲線36a,36b
,…を2つの入力とするアンド回路の出力がトランジス
タ24aのベース入力となっている。このベース入力信
号は、曲線36a,36b,…の始端部を所定の巾(上
記した単安定回路の出力巾)だけ削除した電気信号とな
っている。
【0023】ブロック回路31aは上述した微分回路、
単安定回路、反転回路、アンド回路を含んだ回路構成と
なっている。従って、トランジスタ24a,28aは、
曲線36a,36b,…の始端部を所定の巾だけ削除し
た区間だけ導通される。ブロック回路31b,31cも
ブロック回路31aと同じ構成となっているので、トラ
ンジスタ24b,28b及びトランジスタ24c,28
cはそれぞれ図18の曲線37a,37b,…及び曲線
38a,38b,…の始端部より所定巾だけ削除された
区間のみがそれぞれ導通される。励磁コイル39a,3
9b,39cはそれぞれ120度の巾だけ連続して通電
されているので、トランジスタ20b,20d,20f
のエミッタ側を接続し、絶対値回路26b,26c及び
抵抗22b,22c及びオペアンプ40c,40dを除
去しても同じ作用効果がある。励磁コイルの通電角を1
20度以上とすると、上述した手段を採用することはで
きない。
【0024】逆転をする場合には、端子42a,42b
,42cの入力信号を図18の位置検知信号曲線43a
,43b,…,曲線44a,44b,…,曲線45a,
45b,…にそれぞれ切換える。次に正転中に逆転モー
ドとして回生制動を行なうときの詳細を説明する。 正転モードのときの励磁コイル39aの通電の説明をす
る。グラフ図12において、曲線36aは端子42aの
入力位置検知信号である。矢印38−1は120度の巾
を示している。図14のトランジスタ28aの導通角は
、点線39の左側が削除されているので、矢印38−2
となっている。励磁コイル39aの電流の立上り部は、
曲線38aに示すように、コンデンサ47aの高電圧に
より急速となる。曲線38aの前半部では、トランジス
タ28aは不導通に保持されているので、コンデンサ4
7aは短絡放電されることなく、その蓄積静電エネルギ
は励磁コイル39aの磁気エネルギに転換される。 曲線38aの後半部では、電源より磁気エネルギが補充
される。オペアンプ40bの出力がローレベルに転化す
ると、トランジスタ20a,20bは不導通に転化する
ので、曲線38bに示すように、トランジスタ28aを
介して磁気エネルギが電源側に還流され励磁コイル39
aの電流が減少し、所定値まで減少すると、オペアンプ
40bのヒステリシス特性により出力がハイレベルとな
り、トランジスタ20a,20bが導通して曲線38c
のように電流が増大する。かかるサイクルを繰返すチョ
ッパ回路となる。かかるチョッパ回路は他の周知の手段
でもよい。
【0025】曲線36aの末端でトランジスタ20a,
20b,28aが不導通となるので、蓄積磁気エネルギ
の放出による電流は、ダイオート49aにより電源に還
流することが阻止されて、コンデンサ47aを充電する
ので急速に降下する。従つて前述したように、減トルク
と反トルクの発生が防止されて高速高効率の電動機が得
られる。励磁電流値は基準電圧端子40の電圧により制
御することができる。他の励磁コイル39b,39cに
ついても上述した事情は全く同様である。正転中に逆転
モードに転換して減速する場合を図12の下段の曲線に
ついて説明する。出力の大きい電動機の場合には、回生
制動を行ない、回転子及び負荷の運動エネルギを電源に
帰還する必要がある。次にその手段を説明する。正転中
に減速若しくは停止の為に、逆転モードに転換すること
によりその目的が達成される構成となっている。逆転モ
ードの場合の、励磁コイル39aについて説明すると、
起電力は矢印30の方向となり、励磁コイル39aに印
加される電圧は、V+Eとなる。Vは端子2a,2bの
電圧,Eは逆起電力即ち励磁コイル39aに鎖交する磁
束量が回転とともに減少することによる起電力である。 従って、図12のタイムチヤートの2段目の曲線36a
の位置検知信号により、点線35a,35c,…のよう
に急速に設定値まで増大すると、オペアンプ40bの出
力がローレベルとなるので、トランジスタ20a,20
bが不導通に転化し、励磁コイル39aの蓄積磁気エネ
ルギ放出による通電方向と逆起電力の方向は同方向とな
る。正転中には、上記した通電方向は反対方向となって
いるが、逆転モードの為に、制動トルクが発生している
ので、通電方向が同方向となるものである。従って、ダ
イオード21a,21bを介して流れる電流は、V−E
の電圧に転化した電源電圧に蓄積磁気エネルギをトラン
ジスタ28aを介して還流することになるので、通電電
流の減少度合は、正回転時の場合より小さく、降下部の
巾が大きくなる。従って、図12の点線35b,35d
に示すようになる。所定値まで減少すると、オペアンプ
40bのヒステリシス特性により、その出力がハイレベ
ルとなり、再びトランジスタ20a,20bが導通して
励磁電流は急速に増大する。かかるサイクルを繰返すチ
ョッパ回路となる。各位置検知信号の始端と末端におけ
るダイオード49a及びトランジスタ28a,コンデン
サ47aの作用効果は正転時の場合と全く同様である。 図12の点線35a,35c,…の巾は、点線35b,
35d,…の巾より小さくなっている。点線35a,3
5c,…の区間では、電力を消費するが、時間巾が小さ
いので電力は小量である。点線35b,35d,…では
、回転子と負荷のエネルギが電力に変換されて電源に還
流されている。この時間巾は大きいので回生制動が行な
われる効果がある。所定の減速が完了したときに、正転
に復帰すると正常な正転の運転に復帰することができる
。印加電圧を上昇せしめると、例えば毎分3万回転位と
することができる。サーボ電動機として使用する場合に
は、図5の突極1a,1b,…の数を数倍とし、磁極1
6a,16b,…の突極との対向部に、突極巾と同じ巾
の歯を設ける周知の手段により、毎分3000回転とし
、出力トルクを数倍とすることができ、有効な手段を供
与できる効果がある。図14のトランジスタ28a,ダ
イオード49a,コンデンサ47aは電源正極2a側に
設けられているが、電源負極2b側に設けても同じ目的
が達成される。
【0026】上述した作用効果は、励磁コイル39b,
39cの場合にも全く同様である。図12の矢印38−
2は、図14のトランジスタ28aの通電巾を示してい
る。位置検知信号曲線36aの始端部が所定巾だけ削除
されている。この削除巾は電動機の構成により異なるの
で、図14のコンデンサ47a,47b,47cの高電
圧の静電エネルギがトランジスタ28a,28b,28
cの導通により放電されて、励磁コイルの通電の立上り
の為の磁気エネルギに転化することを阻害することを防
止できる最少限の削除巾とすることが必要な手段となる
。次に、突極と磁極による180度の区間の出力トルク
を説明する。図18のタイムチヤートにおいて、最下段
の曲線42,42aは矢印34a(180度)の出力ト
ルクを示している。励磁電流が小さいときには、曲線4
2aで示すように出力トルクは対称形で、平坦なトルク
特性となる。励磁電流が大きく磁束が飽和値に近づくと
、曲線42で示すように非対称のトルク曲線となる。 即ち突極が磁極に侵入し始めると急速にトルクが増大し
、次に平坦となり、次に漸減する。更に励磁電流が増大
すると平坦部が殆ど消滅する。前述した正逆転のモード
のときに、中央部の巾の励磁コイルの通電の場合に、ト
ルク曲線が対称形(曲線42a)のときには、正逆転時
の出力トルク特性は変化しない。しかし、非対称の場合
には、出力トルク特性が変化する不都合がある。しかし
逆転モードの減速時に減速トルクが減少するのみなので
実用上差支えはない。120度の通電の場合に、正転モ
ードのときには、矢印34bの巾だけ励磁コイルの通電
をすることが一般的手段であるが、位置検知信号の始端
部より矢印34cで示すように120度の通電をする場
合もある。後者の場合は毎分数万回転の高速度回転の場
合に有効である。
【0027】上述した説明より理解されるように、正転
中に逆転モードとすることにより回生制動が行なわれて
電動機が減速することができる。減速のトルクは図14
の端子40の電圧により規制することができる。減速し
て停止せしめる為には次の手段が採用される。減速モー
ドにすると同時に端子40の電圧を回転速度に比例する
電圧とすると、減速するに従がって減速トルクが減少し
、停止すると励磁コイルの電流も零となり、停止せしめ
ることができる。次に3相全波通電の電動機の実施例に
ついて説明する。この場合の電動機の構成の1つの実施
例が図2に示されている。図4はその展開図である。 図2,図4において、回転軸5に固定した磁性体回転子
1には、180度の巾で等しい離間角の突極1a,1b
,…10個が設けられる。固定電気子16には、励磁コ
イルの捲着部の巾が120度の磁極16a,16b,…
12個が等しいピッチで配設される。電機子16は外筺
9の内側に固定され、外筐9の両側の側板に設けた軸受
により、回転軸5は回動自在に支持されている。磁極1
6a,16b,…には、それぞれ励磁コイル17a,1
7b,…が装着されている。位置検知用のコイル10a
,10b,10cは、120度離間して図示の位置で電
機子16の側に固定され、突極1a,1b,…の側面に
対向している。コイル10a,10b,10cより位置
検知信号を得る電気回路は、前述した図7の電気回路で
、図18のタイムチヤートの各曲線で示す位置検知信号
が得られる。
【0028】各磁極は、励磁コイルにより図示したよう
にN,S磁極に励磁される。励磁コイル17a,17g
の直列若しくは並列に接続したものを励磁コイル32a
と呼称する。他の励磁コイル17b,17h,励磁コイ
ル17c,17i,励磁コイル17d,17j,励磁コ
イル17e,17k,励磁コイル17f,17lの同様
に接続されたものをそれぞれ励磁コイル32b,32c
,32d,32e,32fと呼称する。図18の位置検
知信号曲線36a,36b,…,37a,37b,…,
38a,38b,…により、その巾だけ、励磁コイル3
2a,32c,32eを通電し、位置検知信号45a,
45b,…,43a,43b,…,44a,44b,…
により、その巾だけ励磁コイル32b,32d,32f
をそれぞれ通電すると、3相全波通電の電動機として、
回転子1は矢印A方向に回転する。上述した通電のモー
ドは次のように表現することもできる。励磁コイル32
a,32c,32eをそれぞれ第1,第2,第3の励磁
コイルと呼称し、励磁コイル32d,32f,32bを
それぞれ第1,第2,第3の励磁コイルと呼称する。両
者それぞれ片波の通電となっている。
【0029】1相の励磁コイルは第1,第1の励磁コイ
ルで構成され、2,3相の励磁コイルは、それぞれ第2
,第2の励磁コイルと第3,第3の励磁コイルにより構
成される。位置検知信号曲線36a,36b,…,37
a,37b,…,38a,38b,…をそれぞれ第1,
第2,第3の相の位置検知信号と呼称し、位置検知信号
曲線43a,43b,…,曲線44a,44b,…,曲
線45a,45b…をそれぞれ第1,第2,第3の相の
位置検知信号と呼称する。励磁コイルの通電巾は、上述
した120度の巾でなく、それより大きい巾の場合にも
本発明の技術を適用することができる。励磁コイルの通
電手段を図13につき説明する。
【0030】図13において、端子42a,42b,4
2cより入力される位置検知信号をそれぞれ第1,第2
,第3相の位置検知信号と呼称し、端子42d,42e
,42fより入力される位置検知信号をそれぞれ第1,
第2,第3の位置検知信号と呼称する。又励磁コイル3
2a,32dをそれぞれ第1の相の第1,第1の励磁コ
イル、励磁コイル32c,32fと励磁コイル32e,
32bをそれぞれ第2と第3の相の第2,第2の励磁コ
イル、第3,第3の励磁コルと呼称する。端子42aの
入力信号があるとトランジスタ20a,20bが導通し
て、順方向に接続したダイオード49aを介して励磁コ
イル32aが通電され、入力信号(曲線36a)の末端
でトランジスタ20a,20bは不導通に転化する。励
磁コイル32aの蓄積磁気エネルギは、ダイオード21
a,21bを介して電源(端子2a,2b)に還流する
ことがダイオード49aにより防止されて、コンデンサ
47aに充電される。従って急速に蓄積磁気エネルギに
よる放電電流が消滅する。
【0031】コンデンサ47aの容量を調整して、突極
が60度回転する時間即ち図18の曲線36aの右端と
曲線43aの左端の巾内に上記した放電電流が消滅する
ように小さい容量のものが使用される。容量が小さすぎ
ると充電電圧が高すぎて、トランジスタ20a,20b
,20c,20dの耐電圧を越えるからである。従って
反トルクの発生が防止される作用がある。突極が60度
回転すると、端子42dに曲線43aの位置検知信号が
入力されるので、トランジスタ20c,20dが導通し
て励磁コイル32dの通電が開始される。このときの印
加電圧は、コンデンサ47aの高電圧なので電流は急速
に立上がる。図11のタイムチヤートの5段目の曲線3
1bで示すように立上がる。その後は、後述するチョッ
パ回路により設定された電流値で通電され、曲線43a
の末端で、トランジスタ20c,20dが不導通に転化
するので励磁コイルに蓄積された磁気エネルギは、逆流
防止用のダイオード49aにより電源側に還流すること
が阻止されて、コンデンサ47aに流入充電されて高電
圧に充電する。次に端子42aより曲線36bの入力信
号があるので、励磁コイル32aの通電電流は急速に立
上がる。上述した説明より判るように、励磁コイル32
a,32dの蓄積磁気エネルギは、通電の停止とともに
、コンデンサ47aに充電されるので急速に消滅して反
トルクの発生が防止される。又励磁コイル32a,32
dの通電開始の立上がりとその後の通電の初期において
も、磁極の磁束の増大による起電力に対向して通電電流
の降下度を小さくする作用がある。従って、トルクの減
少することを防止する作用がある。励磁コイル32dの
通電が断たれると、その蓄積磁気エネルギは急速にコン
デンサ47aに充電されて、その放出による電流も急速
に減少して高速度の回転でも60度以内に消滅する。 所定時間後に励磁コイル32aの通電が開始され、コン
デンサ47aの高電圧により電流は急速に増大する。そ
の時間巾も60度突極が回転する時間内となる。ただし
励磁コイルの銅損と鉄損を無視した場合である。その後
は、端子2a,2bの電圧より励磁コイルの抵抗による
電圧降下を差引いた電圧とインダクタンスの増大(突極
と磁極の対向面積の増加によるもの)による逆起電力が
バランスすることにより、逆起電力に対応した出力トル
クが得られる。上述したコンデンサ47aを媒体とする
蓄積磁気エネルギの処理時間は、 ることである。
【0032】次にチョッパ作用のある場合につき説明す
る。アンド回路41a,41d,オペアンプ40b,基
準電圧端子40,抵抗22a,絶対値回路26aにより
、トランジスタ20a,20b,20c,20dをオン
オフするチョッパ作用は前実施例と同様である。かかる
チョッパ作用により、図11の通電曲線31a,31b
,31cは方形に近い曲線となる。点線部がチョッパ作
用により設定された電流値となった区間である。端子4
2b,42eの入力,ダイオード49b,コンデンサ4
7b,アンド回路41b,41e,トランジスタ20e
,20f,…,抵抗22b,オペアンプ40c,絶対値
回路26bにより、励磁コイル32c,32fの通電が
制御される作用は、前述した励磁コイル32a,32d
と全く同様である。又端子42c,42fの入力、ダイ
オード49c,コンデンサ47c,アンド回路41c,
41f,トランジスタ20i,20j,…,オペアンプ
40d,抵抗22c,絶対値回路26cにより、励磁コ
イル32e,32bの通電が制御される作用も上述した
場合と全く同様である。従って、3相全波通電の行なわ
れるリラクタンス型電動機が得られ、出力トルクの大き
い長所を保存し、回転速度が小さいという重欠点を除去
する作用がある。又リプルトルクも小さくなる。
【0033】図11の曲線31d,31eはそれぞれ位
置検知信号37a,44aによる励磁コイル32c,3
2fの通電曲線である。曲線31g,31h,31fは
それぞれ位置検知信号38a,45a,45bによる励
磁コイル32e,32bの通電曲線である。コンデンサ
47a,47b,47cを、ダイオード49a,49b
,49cと電源に並列に並置して設けても本発明を実施
することができる。粉末磁心とプラスチックを混合し、
加圧成形し熱硬化して作った電機子磁心と回転子とを使
用すると比抵抗が大きいので、渦流損が減少して高速時
でも効率を良好とすることができる。
【0034】図13の端子4aには、位置検知信号曲線
36a,36b,…と曲線43a,43b,…の電気信
号が入力され、ブロック回路31a(図14の同じ記号
のものと同じ構成の回路)により各曲線の始端部が所定
巾だけ削除されて、その巾だけトランジスタ24a,2
8aを導通する。端子4b,4cには、位置検知信号曲
線37a,37b,…と曲線44a,44b,…及び曲
線38a,38b,…と曲線45a,45b,…の電気
信号が入力され、ブロック回路31b,31cを介して
、トランジスタ24b,28b及びトランジスタ24c
,28cを導通制御を行なっている。従って各トランジ
スタは、位置検知信号の巾よりその始端部が所定巾だけ
削除された巾の区間だけ導通される。正転時のチョッパ
電流の降下部において励磁コイルの蓄積磁気エネルギを
電源に還流する作用効果は図14の場合と同様である。 電動機を逆転せしめる手段について次に説明する。 端子42a,42b,42cに入力される位置検知信号
をそれぞれ端子42d,42e,42fに入力せしめ、
端子42d,42e,42fに入力される位置検知信号
をそれぞれ端子42a,42b,42cに入力すると電
動機は逆転する。
【0035】上述した入力切換え手段を図10につき説
明する。図10において、端子8a,8b,…,8fに
は、それぞれ図18の位置検知信号曲線36a,36b
,…,曲線37a,37b,…,曲線38a,38b,
…,曲線43a,43b,…,曲線44a,44b,…
,曲線45a,45b,…が入力されている。端子66
の入力がハイレベルのときには、アンド回路66a,6
6c,66e,66g,66i,66kの下側の入力が
ハイレベルとなり、オア回路65a,65b,…,65
fを介して、端子9a,9b,…,9fより正転する為
の位置検知信号が得られる。端子9a,9b,‐‐‐9
fの出力信号は、図13の端子42a,42b,…,4
2fにそれぞれ入力されているものである。 端子66の入力をローレベルとすると、反転回路66a
によりハイレベルの電気信号がアンド回路66b,66
d,…,66lの下側に入力されるので、オア回路65
a,65b,…,65fを介して、端子9a,9b,…
,9fより逆転する為の位置検知信号が得られる。従っ
て、端子66の入力信号により正逆転を行なうことがで
きる。正転中に、端子66の入力をローレベルとすると
逆転トルクが発生し、チョッパ回路による励磁電流の上
昇部の時間巾は、降下部の時間巾より小さくなり、回生
制動が行なわれることは、図14の実施例と全く同様で
、その作用効果も同様である。
【0036】突極が磁極に侵入して、30度の点で励磁
コイルの通電が開始され、120度回転して通電が停止
されるように、位置検知素子となるコイル10a,10
b,10cの位置が調整されて電機子側に固定されてい
る。従って、正逆転のいずれの場合でも、突極が磁極に
侵入して、30度の点で励磁コイルが通電され、120
度回転して通電が停止されるので、正逆転時の出力トル
クがほぼ等しくなる効果がある。出力トルクを規制する
のは基準電圧(図13の端子40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
のリプル電圧は余り関係がないので、交流電源の場合に
、その整流の為のコンデンサは大容量の必要がなく、又
交流電源が3相の場合には、コンデンサは更に小容量と
なり、電源を簡素化できる特徴がある。
【0037】次に2相の電動機の実施例につき説明する
。図3は構成を示す平面図、図6は展開図である。図3
及び図6において、円環部16及び磁極16a,16b
,…は、珪素鋼板を積層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16
の部分は磁路となる磁心である。磁極16a,16b,
‐‐‐には、励磁コイル17a,17b,…が捲着され
ている。回転子1の外周部には、突極1a,1b,…が
設けられ、磁極16a,16b,…と0.1〜0.2ミ
リメートル位の空隙を介して対向している。回転子1も
、電機子16と同じ手段により作られている。突極は1
0個となり、等しい離間角となっている。磁極16a,
16b,…の巾は突極巾と等しく、8個が等しいピッチ
で配設されている。励磁コイル17b,17f,17c
,17gが通電されると、突極1b,1g,1c,1h
が吸引されて、矢印A方向に回転する。90度回転する
と、励磁コイル17b,17fの通電が停止され、励磁
コイル17d,17hが通電されるので、突極1d,1
iによるトルクが発生する。磁極16b,16cはN極
,磁極16f,16gはS極となる。かかる極性の磁化
は、磁束の洩れによる反トルクを小さくする為である。 次の90度の回転では、磁極16c,16dと16g,
16hは図示のN,S極性となる。次の90度の回転、
その次の90度の回転では各磁極は、順次に図示の極性
に磁化される。上述した励磁により、回転子1は、矢印
A方向に回転して2相の電動機となるものである。各磁
極間の巾は、突極巾の1.5倍となっている。 又励磁コイルを装着する空間が、大きくなっているので
、太い電線を利用することができ、銅損を減少して効率
を上昇せしめる効果がある。リラクタンス型の電動機は
、界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。 図6の突極数は、10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。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。
【0038】励磁コイルの通電角は90度〜120度と
することができるが、90度の通電角の場合を図15に
つき次に説明する。図15において、励磁コイルK,M
は、図6の励磁コイル17a,17e及び17c,17
gをそれぞれ示し、2個の励磁コイルは、直列若しくは
並列に接続されている。励磁コイルK,Mの両端には、
それぞれトランジスタ20a,20b,20c,20d
が挿入されている。トランジスタ20a,20b,20
c,20dは、半導体スイッチング素子となるもので、
同じ効果のある他の半導体素子でもよい。直流電源正負
端子2a,2bより供電が行なわれている。端子42a
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20a,20bが導通して、励磁コイルKが通電され
る。端子42c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が導通して、励磁コイ
ルMが通電される。図6のコイル10d,10cは、前
述したコイル10a,10b,10cと同じ構成のもの
で、突極1a,1b,…の側面に対向して、位置検知信
号を得るためのものである。次に、端子42a,42b
,…より入力される位置検知信号を得る手段について説
明する。図8において、コイル10d,10eは、図6
の位置で、固定電機子16に固定されている。記号10
は、周波数が1メガサイクル位の発振器である。コイル
10d,10e,抵抗19a,19b,19cは、ブリ
ッジ回路となり、コイル10d,10eが、突極1a,
1b,…に対向したときに、ブリッジ回路は平衡して、
オペアンプ46a,46bの2つの入力は等しくなる。 上述した入力は、ダイオードにより整流されて直流化さ
れる。図7に示した平滑用のコンデンサ12a,12b
を付加すると、整流は完全となるが、必ずしも必要なも
のではない。コンデンサを除去すると集積回路化すると
きに有効な手段となる。コイル10dによるオペアンプ
46aの出力は、反転回路13g,13hにより2回反
転され、アンド回路29a,29bの入力となっている
。この入力信号は矩形波となり、図19のタイムチャー
トで、曲線50a,50b,…として示される。オペア
ンプ46bの出力は、コイル10eによる位置検知信号
曲線52a,52b,…は、反転回路を介して、アンド
回路29b,29cに入力されている。この入力信号は
、図19で曲線52a,52b,…として示されている
。コイル10d,10eは、(360+90)度離間し
ている。従って、曲線50a,50b,…と曲線52a
,52b,…との位相差は90度となる。
【0039】反転回路13g,13hとの間の出力(ア
ンド回路29c,29dの下側の入力)は、曲線51a
,51b,…となる。アンド回路29aの下側の入力と
、アンド回路29dの上側の入力は、曲線53a,53
b,…となる。アンド回路29aの出力端子48aの出
力は、曲線50a,50b,…と曲線53a,53b,
…の重畳する部分のみとなるので、図19の曲線54a
,54b,…となり、90度の巾で360度離間してい
る。アンド回路29b,29c,29dの出力端子48
b,48c,48dの出力信号は、同様な理由で、図1
9の曲線55a,55b,…,曲線56a,56b,…
,曲線57a,57b,…となる。図8の反転回路13
g,13hを2個使用する理由については後述する。上
述した位置検知信号は、図15の回路に使用されるもの
である。その詳細を次に説明する。励磁コイル17b,
17fの直列若しくは並列に接続されたものを励磁コイ
ルLと呼称し、励磁コイル17d,17hの同じ接続の
ものを励磁コイルSと呼称する。図15の励磁コイルL
,Sの両端には、トランジスタ20e,20f,…,2
0hが接続されている。端子42a,42b,42c,
42dには、図8の端子48a,48b,48c,48
dの出力がそれぞれ入力されている。端子4a,4bに
は、それぞれ図19の曲線54a,54b,…と曲線5
6a,56b,…の電気信号及び曲線55a,55b,
…と曲線57a,57b,…の電気信号が入力される。 ブロック回路31a,31bは前実施例の同一記号のも
のと同じ構成の回路なので、トランジスタ24a,28
aとトランジスタ24b,28bの導通区間は対応する
位置検知信号曲線の初期の所定巾の区間を削除したもの
となる。
【0040】励磁コイルK,Mは、端子42a,42c
に入力される位置検知信号の巾だけ通電され、通電の立
上りと降下は、ダイオード49aとコンデンサ47aに
より急速となることは前実施例と同様である。励磁コイ
ルの磁気エネルギを静電エネルギに転化するコンデンサ
は、ダイオード49aと電源端子2a,2bの直列接続
体に並列に並置して接続されていることが前実施例と異
なるが、その作用効果は同様である。アンド回路41a
,41c,抵抗22a,絶対値回路26a,オペアンプ
40b,基準電圧端子40の作用は同一記号の前実施例
のものと同様で、励磁コイルK,Mの通電電流を、チョ
ッパ回路により端子40の電圧に比例した値に保持して
いる。図11の曲線30a,30bは、位置検知信号曲
線54a,56aの入力による励磁コイルK,Mの通電
電流をそれぞれ示している。点線部はチョッパ制御の行
なわれている区間である。端子42b,42dに入力さ
れる位置検知信号による励磁コイルL,Sの通電も、ア
ンド回路41b,41d,抵抗22b,絶対値回路26
b,オペアンプ40cにより同様に制御され、通電の立
上りと降下が急速となり、電流値はチョッパ回路により
端子40の電圧により規制される。図11の曲線30c
,30dは、位置検知信号曲線55a,57aの入力に
よる励磁コイルL,Sの通電電流をそれぞれ示し、点線
部はチョッパ制御の行なわれている区間を示している。
【0041】図15の端子42a,42cより入力され
る第1の相の第1,第1位置検知信号はそれぞれ曲線5
4a,54b,…と曲線56a,56b,…となってい
る。端子42b,42dに入力される第2の相の第2,
第2の位置検知信号は、それぞれ曲線55a,55b,
…と曲線57a,57b,…となる。第1,第1の位置
検知信号がそれぞれ端子42a,42cに入力されるの
で、各トランジスタの導通制御が行なわれて、第1の相
の励磁コイルKと励磁コイルMが各位置検知信号に対応
して90度の巾の通電が行なわれる。端子42b,42
dには、第2,第2の位置検知信号がそれぞれ入力され
、各トランジスタの導通制御が行なわれて、第2の相の
励磁コイルLと励磁コイルSが、各位置検知信号の巾だ
け通電される。
【0042】突極が磁極に侵入してから通電が開始され
る角度は、0度より45度まで必要に応じて変更できる
。以上の構成なので、2相全波の電動機となるものであ
る。位置検知信号の巾は90度の場合を説明したが、9
0度より120度の間の巾で実施することができる。 90度の巾のときには、出力トルクは減少するが、高速
度(出力1Kwで10万回転毎分)の運転が可能である
。120度の巾のときには、回転速度が1/2位に低下
するが、出力トルクが増大する特徴がある。図6におい
て、磁極巾を120度として、磁極数を8n個(nは正
整数)としても実施できる。この場合には対応して突極
数も増大する。磁極数を増加すると出力トルクが増大す
る。しかし回転速度は低下する。通電角が90度の場合
には、各励磁コイルの通電が重畳する部分がないので、
図15の抵抗22b,絶対値回路26b,オペアンプ4
0cを除去し、トランジスタ20f,20hのエミッタ
側を抵抗22aの上端に接続しても本発明を実施できる
【0043】曲線54a,55a,…の境界部に空隙が
あると、起動時に励磁電流が通電されなく、起動が不安
定となる。かかる空隙を消滅する手段が、図8について
前述した反転回路13g,13hである。コイル10d
,10eの径が有限の大きさなので、オペアンプ46a
,46bの出力信号の立上りと降下部に傾斜が発生し、
この為に反転回路13g,13hがないと、位置検知信
号の矩形波の出力を論理処理をしたときに、曲線54a
,55a,…の境界部に空隙を発生する場合がある。反
転回路13g,13hを使用することにより、上述した
欠点を除去することができるものである。
【0044】次に正転中に逆転モードとして減速する回
生制動について説明する。逆転を行なう為には、端子4
1a,41b,41c,41dの入力信号をそれぞれ端
子41c,41d,41a,41bに入力すればよい。 この為の切換え回路が図9に示されている。逆転モード
の場合にも、励振電流の制御は、正転モードの場合と同
様に行なわれる。しかし、正転中に逆転モードに切換え
ると、大きい衝撃音が発生し、励磁コイルが焼損する場
合がある。これは、逆転モードとしたときに、被励磁コ
イルの逆起電力の方向が通電方向と同一となり、大きい
励磁電流が流れるからである。本発明装置では、逆転モ
ードにした場合でも、チョッパ作用があるので、励磁電
流は設定値に保持され、上述した不都合は発生しない。 従って、正転中に逆転モードとした場合に減速すること
ができ、減速のトルクは、基準電圧端子40の電圧を制
御することにより変更できる。従って、サーボ電動機若
しくは電動車の駆動源として利用することができる。周
知のリラクタンス型の電動機では、反トルクの発生を防
止する為に、突極が磁極に侵入する手前で通電を開始し
ている。かかる電動機を逆転すると、出力トルクが大き
く減少し、トルクリプルが増大する不都合を生じて使用
できない。本実施例では、逆転時においても、突極が4
5度だけ磁極に侵入した点より励磁コイルが通電される
ので、出力トルクは、正転逆転いずれの場合でもほとん
ど変化なく、上述した欠点が除去される特徴がある。リ
ラクタンス型の電動機は、界磁マグネットがないので、
電源を断ったときに、回転子1を電磁制動する手段がな
い。次に、かかる不都合を除去する手段について説明す
る。
【0045】端子58a,58b,58c,58dの入
力は、それぞれ図19の曲線54a,54b,…及び順
次にその下段の曲線の電気信号である。端子61a,6
1b,61c,61dの出力は、図15の端子42a,
42b,42c,42dにそれぞれ入力されている。端
子62の入力がハイレベルのときには、アンド回路59
a,59b,…,59dの出力が得られて、端子58a
,58b,…,58dの出力が、図15の端子42a,
42b,…,42dの入力となるので電動機は正転する
。端子62の入力をローレベルに転化すると、アンド回
路59e,59f,59g,59hの出力が得られて、
端子61a,61b,61c,61dの出力は、それぞ
れ曲線56a,56b,…,曲線57a,57b,…,
曲線54a,54b,…,曲線55a,55b,…とな
るので、電動機は逆転する。図9において端子58a,
58b,58c,58dの入力は、それぞれ図19の曲
線54a,54b,…及び順次にその下段の曲線の電気
信号である。端子61a,61b,61c,61dの出
力は、図15の端子42a,42b,42c,42dに
それぞれ入力されている。端子62の入力がハイレベル
のときには、アンド回路59a,59b,…,59dの
出力が得られて、端子58a,58b,…,58dの出
力が、図15の端子42a,42b,…,42dの入力
となるので電動機は正転する。端子62の入力をローレ
ベルに転化すると、アンド回路59e,59f,59g
,59hの出力が得られて、端子61a,61b,61
c,61dの出力は、それぞれ曲線56a,56b,…
,曲線57a,57b,…,曲線54a,54b,…,
曲線55a,55b,…となるので、電動機は逆転する
【0046】正転中には、前実施例と同様に励磁コイル
の電流はチョッパ回路により図12の曲線38a,38
b,…に示すように通電される。本実施例では、通電区
間は90度となる。図9の回路により、逆転モードとす
ると、図12の曲線35a,35b,…に示すように通
電され、逆転トルクにより減速され、曲線35b,35
c,…の区間において回生制動が行なわれる。通電電流
は端子40の電圧により変更できるので、逆転トルクも
変更することができる。従って減速の制御をすることが
でき、又制動して停止することもできる。回生制動の場
合の図15のトランジスタ24a,28a,24b,2
8bの作用効果は前実施例と同様である。各実施例にお
いて、磁極と突極に歯を設けることにより、出力トルク
を増大できる。本発明装置では高速回転転ができる構成
となっているので、出力トルクの増大できる利点のみが
得られて有効な技術手段を供与できる。図1の実施例に
おいて、磁極数を6n個(nは正整数)としても実施で
きる。突極数は対応して多くなる。出力トルクが増大し
て、しかも回転速度を低下しない作用効果がある。径の
大きい電動機に有効な技術となる。
【0047】次に図16につき、2相全波通電の他の実
施例について説明する。図16の通電制御回路は、2相
全波通電のリラクタンス型電動機において、第1,第2
の相の励磁コイルの通電を4つの独立の回路に分割して
、ダイオードとコンデンサを介して直流電源より供電す
る実施例である。端子端子42a,42b,42c,4
2dよりそれぞれ第1,第2,第1,第2の位置検知信
号が入力される。各位置検知信号の巾は、前述した実施
例と同様に90度より120度まで可能で、得られる特
徴も同様なので、90度の場合即ち図19の各曲線の位
置検知信号の場合につき説明する。端子42aに、図1
9の曲線54a,54b,…の電気信号が入力されてい
る。曲線54aの入力信号により、トランジスタ20a
,20bが導通して、励磁コイルKが通電され、通電が
断たれると、蓄積磁気エネルギは、ダイオード21a,
21bを介して、ブロック回路49−1に含まれるコン
デンサを充電するので放電電流は急速に消滅する。 ブロック回路49−1は、図15のダイオード49a,
コンデンサ47a,トランジスタ24a,28a,ブロ
ック回路31aと全く同じ構成の電気回路で、その作用
効果も同様である。ブロック回路49−2,49−3も
同じ構成の電気回路である。励磁コイルKは上述したよ
うに通電が断たれるが、次の曲線54bの入力により、
再び励磁コイルKが通電されるまでコンデンサは充電電
圧が保持されている。
【0048】曲線54bが入力されると、ブロック回路
49−1のコンデンサの高電圧と電源電圧が加算された
電圧により、電流は急速に立上がる。曲線54bの末端
で通電が断たれると、再びコンデンサを充電するので、
蓄積磁気エネルギの放電電流は急速となる。アンド回路
41a,抵抗22a,絶対値回路26a,オペアンプ4
0b,基準電圧端子40は前実施例の同一記号の回路と
作用効果は同じで、励磁コイルKの通電電流を規制する
チョッパ回路となる。ブロック回路D,E,Fはそれぞ
れ励磁コイルL,M,Sの通電制御の為の電気回路で、
励磁コイルKの場合と同じ構成の電気回路である。端子
42b,42c,42dより、図19の位置検知信号曲
線55a,55b,…,曲線56a,56b,…,曲線
57a,57b,…がそれぞれ入力される。アンド回路
41b,41c,41d,絶対値回路26b,26c,
26d,オペアンプ40c,40d,40eの作用効果
も励磁コイルKの場合と同様である。
【0049】励磁コイルSの通電が断たれると、その蓄
積磁気エネルギは、ダイオード47dにより電源に還流
することが阻止され、コンデンサ47dを高電圧に充電
する。従って急速に電流は消滅する。次に端子42dに
入力される位置検知信号により励磁コイルSの通電の立
上りは、コンデンサ47dと電源電圧の加算された電圧
により急速となる。端子4dの入力は図19の曲線57
a,57b,…の電気信号で、ブロック回路31dによ
り、それ等の始端部の所定の巾が削除されているので、
トランジスタ24d,28dは、励磁コイルSの通電が
断たれてから、次に通電が開始されて電流が立上がるま
で不導通に保持されている。従って励磁コイルSの磁気
エネルギの放出と蓄積をコンデンサ47aにより急速に
行なうことができる作用効果がある。正転中に端子42
a,42cの入力を交換し、端子42b,42dの入力
を交換すると逆転モードに転化して回生制動が行なわれ
ることも前実施例と同様なので本発明の目的が達成され
る。90度の通電角の場合には、各励磁コイルの通電は
重畳する部分がないので、チョッパ回路は4組の必要は
なく1組で各励磁コイルの通電のチョッパ作用を行なう
ことができる。位置検知素子としてコイル10a,10
b,…を利用して位置検知信号を得ているが、エンコー
ダを利用する周知の手段により位置検知信号を得ること
もできる。
【0050】次に図17につき、3相片波通電の場合の
他の実施例につき説明する。図17は、図14のダイオ
ード49a,49b,49c,コンデンサ47a,47
b,47cを含む電気回路を電源負極側に設けた電気回
路である。ブロック回路G,H,Iは励磁コイル39a
,39b,39cの通電制御の電気回路で図14のもの
と同じ構成である。チョッパ回路も図14のものと同じ
で、その作用効果も同様である。通電角が120度なの
で、チョッパ回路の3組を1組とすることができること
も図14の場合と同様である。端子4a,4b,4cに
はそれぞれ図18の曲線36a,36b,…,37a,
37b,…,曲線38a,38b…の電気信号が入力さ
れ、ブロック回路31a,31b,31cによりそれ等
の始端部の所定の巾が削除されている。従ってトランジ
スタ33a,33b,33cは、各励磁コイルの通電が
コンデンサ47a,47b,47cの高電圧により急速
に立上がる区間だけ不導通に保持されている。コンデン
サ47aは、励磁コイル39aの通電が断たれたときに
図示の極性の高電圧に充電され、次に通電が開始された
ときに、コンデンサ47aの電圧と電源電圧が加算され
た電圧が励磁コイル39aに印加されるので通電の立上
がりが急速となる。励磁コイル39a,39b,39c
の通電を制御する端子42a,42b,42cの入力を
変更すると逆転する。正転中には、端子42a,42b
,42cには、それぞれ図18の曲線36a,…,曲線
37a,…,曲線38a,…の電気信号が入力されてい
る。このときに端子42a,42b,42cの入力をそ
れぞれ曲線43a,…,曲線44a,…,曲線45a,
…とすると逆転モードに転化して回生制動が行なわれる
ことも図14の場合と同様である。以上の説明より判る
ように本発明の目的が達成される。
【0051】
【発明の効果】第1の効果  1つの励磁コイルの通電
が停止されたときに、その蓄積磁気エネルギをコンデン
サの静電エネルギとして転化し、それを次に通電すべき
励磁コイルの磁気エネルギに転化している。従って、該
コンデンサの容量を変更することにより、通電電流の立
上がりと降下を必要な速さで制御できるので、高速回転
で効率の良い電動機を得ることができる。第2の効果 
 振動の少ない電動機とすることができる。第3の効果
  回生制動の可能なリラクタンス型の電動機を得るこ
とができる。
【0052】
【図面の簡単な説明】
【図1】  本発明による3相片波リラクタンス型電動
機の平面図
【図2】  本発明による3相全波リラクタンス型電動
機の平面図
【図3】  本発明による2相全波リラクタンス型電動
機の平面図
【図4】  図2の電動機の磁極と突極の展開図
【図5
】  図1の電動機の磁極と突極の展開図
【図6】  
図3の電動機の磁極と突極の展開図
【図7】  3相の
位置検知装置の電気回路図
【図8】  2相の位置検知
装置の電気回路図
【図9】  2相全波電動機の位置検
知信号の正逆転モードの切換回路
【図10】  3相全波電動機の位置検知信号の正逆転
モードの切換回路
【図11】  位置検知信号、通電電流、出力トルクの
タイムチャート
【図12】  正逆転のモードのときの励磁コイルの通
電電流のグラフ
【図13】  3相全波通電の励磁コイルの通電制御回
【図14】  3相片波通電の励磁コイルの通電制御
回路
【図15】  2相全波通電の励磁コイルの通電制
御回路
【図16】  2相全波通電の励磁コイルの通電
制御回路の他の実施例
【図17】  3相片波通電の励磁コイルの通電制御回
路の他の実施例
【図18】  3相のリラクタンス型電動機の位置検知
信号のタイムチヤート
【図19】  2相のリラクタンス型電動機の位置検知
信号のタイムチヤート
【符号の説明】
1,1a,1b,…  回転子と突極 5  回転軸 16,16a,16b,…  電機子と磁極17a,1
7b,…,39a,39b,39c,K,L,M,S…
  励磁コイル9  外筺10a,10b,10c,1
0d,10e…  位置検知コイル 25a,26a,26b,…,30a,30b,…,3
1a,31b,…,35a,35b,…,38a,38
b,…  励磁電流曲線 9a,9b,9c,42,42a  トルク曲線D,E
,F,G,H,I  励磁コイルの通電制御をするブロ
ック回路 26a,26b,…  絶対値回路 49−1,49−2,49−3,31a,31b,31
c,31d  ブロック回路 2a,2b  直流電源正負極

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】3相片波通電のリラクタンス型電動機にお
    いて、磁性体回転子の外周面に等しい巾と等しい離間角
    で配設された複数個の突極と、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、等しいピッチで配設され
    るとともに、励磁コイルの装着される磁極の円周方向の
    巾が電気角で120度若しくは180度の巾の6n個(
    nは正整数)の磁極と、該磁極に装着された第1,第2
    ,第3の相の励磁コイルと、突極の回転位置を検知して
    、電気角で120度の巾で360度の位相差のある矩形
    波の第1の相の位置検知信号ならびに第1の相の位置検
    知信号と同じ波形と位相差を有し、第1の相の位置検知
    信号よりそれぞれ位相が順次に電気角で120度おくれ
    た第2,第3の相の位置検知信号が得られる複数個の位
    置検知素子を含む位置検知装置と、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、直流電源に順方向に接続した逆流防
    止用の第1,第2,第3のダイオードを介して、それぞ
    れ第1,第2,第3の相の励磁コイルに対して、両端に
    接続したスイッチング素子を第1,第2,第3の相の位
    置検知信号によりそれぞれ導通して電動機を正転せしめ
    、若しくは逆転トルクを発生せしめる第1,第2,第3
    の相の位置検知信号により、第1,第2,第3の相の励
    磁コイルの両端に接続したスイッチング素子をそれぞれ
    導通して電動機を逆転せしめるように供電する第1,第
    2,第3の通電制御回路と、第1,第2,第3の通電制
    御回路の第1,第2,第3のダイオードのそれぞれに並
    列に接続して設けられた小容量の第1,第2,第3のコ
    ンデンサと、励磁コイルの励磁電流が設定値を越えたと
    きに、励磁コイルの通電を停止し、励磁電流が所定値ま
    で降下したときに再び通電を開始するチョッパ回路と、
    第1,第2,第3のダイオードにそれぞれ並列に接続さ
    れるとともに通電方向が反対方向となっている短絡用の
    第1,第2,第3の半導体スイッチング素子と、第1,
    第2,第3の相の励磁コイルの通電される区間の始端部
    を所定巾だけ削除した区間のみをそれぞれ第1,第2,
    第3の半導体スイッチング素子を導通して保持する電気
    回路と、正転中において、逆転モードに転換したときに
    、チョッパ回路による通電の区間中の電流の立上り部を
    、励磁コイルと鎖交する磁束量の減少による起電力と直
    流電源電圧を加算して急速とし、電流の降下部において
    、励磁コイルと鎖交する磁束量の減少による起電力と励
    磁コイルにより蓄積された磁気エネルギ放出による起電
    力を加算した電圧により前記した短絡用半導体スイッチ
    ング素子を介して直流電源正極側に電流を流入せしめて
    電力を回生して、電源の降下部を緩慢として電磁制動を
    行なう電気回路と、前記した位置検知素子の固定する位
    置を各励磁コイルによる出力トルクが増大する区間の励
    磁コイルの通電が行なわれるように調整して固定する手
    段とより構成されたことを特徴とする回生制動のできる
    リラクタンス型電動機。
  2. 【請求項2】3相全波通電のリラクタンス型電動機にお
    いて、磁性体回転子の外周面に等しい巾と等しい離間角
    で配設された複数個の突極と、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、等しいピッチで配設され
    るとともに、励磁コイルの装着される磁極の円周方向の
    巾が電気角で120度若しくは180度の巾の12n個
    (nは正整数)の磁極と、該磁極に装着された励磁コイ
    ルと、突極の回転位置を検知して、電気角で120度の
    巾で360度の位相差のある矩形波の第1の相の位置検
    知信号及び第1の相の位置検知信号と同じ波形と位相差
    を有し、第1の位置検知信号よりそれぞれ位相が順次に
    電気角で120度おくれた第2,第3の相の位置検知信
    号ならびに第1の相の位置検知信号と同じ波形と位相差
    を有し、第1の相の位置検知信号より位相が電気角で1
    80度おくれた第1の相の位置検知信号及び第1の相の
    位置検知信号と同じ波形と位相差を有し、第1の相の位
    置検知信号よりそれぞれ位相が順次に電気角で120度
    おくれた第2,第3の相の位置検知信号が得られる複数
    個の位置検知素子を含む位置検知装置と、第1の相の片
    波通電の励磁コイルの1組を第1,第1の励磁コイルと
    呼称し、第2,第3の相のそれぞれの片波通電の励磁コ
    イルの各1組をそれぞれ第2,第2の励磁コイル及び第
    3,第3の励磁コイルと呼称したときに、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、固定電機子の磁極に装着された
    第1,第2,第3の励磁コイルの両端に接続されたスイ
    ッチング素子を、それぞれ第1,第2,第3の相の位置
    検知信号の巾だけ導通せしめ、他の磁極に装着された第
    1,第2,第3の励磁コイルの両端に接続されたスイッ
    チング素子を、それぞれ第1,第2,第3の相の位置検
    知信号の巾だけ導通して電動機を正転せしめ、若しくは
    第1,第2,第3の励磁コイルの両端に接続されたスイ
    ッチング素子を、それぞれ第1,第2,第3の相の位置
    検知信号の巾だけ導通せしめ、第1,第2,第3の励磁
    コイルの両端に接続されたスイッチング素子を、それぞ
    れ第1,第2,第3の相の位置検知信号の巾だけ導通し
    て電動機を逆転せしめる電気回路と、直流電源に順方向
    に接続された逆流防止用の第1,第2,第3のダイオー
    ドを介してそれぞれ第1,第1の励磁コイル及び第2,
    第2の励磁コイル及び第3,第3の励磁コイルに対して
    、両端に接続したスイッチング素子の導通により供電す
    る第1,第2,第3の通電制御回路と、第1,第2,第
    3の通電制御回路の第1,第2,第3のダイオードのそ
    れぞれに並列に接続して設けられた小容量の第1,第2
    ,第3のコンデンサと、第1,第1の励磁コイル及び第
    2,第2の励磁コイル及び第3,第3の励磁コイルのそ
    れぞれの励磁電流が設定値を越えたときに、対応する励
    磁コイルの通電を停止し、励磁電流が所定値まで降下し
    たときに再び通電を開始するチョッパ回路と、第1,第
    2,第3のダイオードにそれぞれ並列に接続されるとと
    もに通電方向が反対方向となっている短絡用の第1,第
    2,第3の半導体スイッチング素子と、第1,第1の励
    磁コイル及び第2,第2の励磁コイル及び第3,第3の
    励磁コイルの通電される区間の始端部を所定巾だけ削除
    した区間のみをそれぞれ第1,第2,第3の半導体スイ
    ッチング素子を導通して保持する電気回路と、正転中に
    おいて、逆転モードに転換したときに、チョッパ回路に
    よる通電の区間の電流の立上り部を、励磁コイルと鎖交
    する磁束量の減少による起電力と直流電源電圧を加算し
    て急速とし、電流の降下部において、励磁コイルと鎖交
    する磁束量の減少による起電力と励磁コイルに蓄積され
    た磁気エネルギの放出による起電力を加算した電圧によ
    り前記した短絡用の第1,第2,第3の半導体スイッチ
    ング素子を介して直流電源正極側に電流を流入せしめて
    電力を回生して、電流の降下部を緩慢として電磁制動を
    行なう電気回路と、前記した位置検知素子の固定する位
    置を各励磁コイルによる出力トルクが増大する区間の励
    磁コイルの通電が行なわれるように調整して固定する手
    段とより構成されたことを特徴とする回生制動のできる
    リラクタンス型電動機。
  3. 【請求項3】2相全波通電のリラクタンス型電動機にお
    いて、磁性体回転子の外周面に等しい巾と等しい離間角
    で配設された複数個の突極と、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、等しいピッチで配設され
    るとともに、励磁コイルの装着される磁極の円周方向の
    巾が電気角で120度若しくは180度の巾の8n個(
    nは正整数)の磁極と、該磁極に装着された励磁コイル
    と、突極の回転位置を検知して、電気角で90度〜15
    0度の巾で360度の位相差のある矩形波の第1の相の
    位置検知信号及び第1の相の位置検知信号と同じ波形と
    位相差を有し、第1の相の位置検知信号より位相が電気
    角で90度おくれた第2の相の位置検知信号ならびに第
    1の相の位置検知信号より位相が電気角で180度おく
    れた第1の相の位置検知信号及び第2の相の位置検知信
    号と同じ波形と位相差を有し、第2の相の位置検知信号
    より位相が電気角で180度おくれた第2の相の位置検
    知信号が得られる複数個の位置検知素子を含む位置検知
    装置と、第1の相の片波通電の励磁コイルの1組を第1
    ,第1の励磁コイルと称し、第2の相の片波通電の励磁
    コイルの1組を第2,第2の励磁コイルと呼称したとき
    に、励磁コイルの両端に接続し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1の励
    磁コイルの両端に接続されたスイッチング素子をそれぞ
    れ第1,第1の相の位置検知信号の巾だけ導通せしめ、
    第2,第2の励磁コイルの両端に接続したスイッチング
    素子をそれぞれ第2,第2の相の位置検知信号の巾だけ
    導通して電動機を正転せしめ、若しくは第1,第1の励
    磁コイルの両端に接続されたスイッチング素子をそれぞ
    れ第1,第1の相の位置検知信号の巾だけ導通せしめ、
    第2,第2の励磁コイルの両端に接続されたスイッチン
    グ素子をそれぞれ第2,第2の相の位置検知信号の巾だ
    け導通して電動機を逆転せしめる電気回路と、直流電源
    に順方向に接続された逆流防止用の第1,第2のダイオ
    ードを介して、それぞれ第1,第1の励磁コイル及び第
    2,第2の励磁コイルに対して、両端に接続したスイッ
    チング素子の導通により供電する第1,第2の通電制御
    回路と、第1,第2の通電制御回路の第1,第2のダイ
    オードのそれぞれに並列に接続して設けられた小容量の
    第1,第2のコンデンサと、第1,第1の励磁コイル及
    び第2,第2の励磁コイルのそれぞれの励磁電流が設定
    値を越えたときに、対応する励磁コイルの通電を停止し
    、励磁電流が所定値まで降下したときに再び通電を開始
    するチョッパ回路と、第1,第2のダイオードにそれぞ
    れ並列に接続されるとともに通電方向が反対方向となっ
    ている短絡用の第1,第2の半導体スイッチング素子と
    、第1,第1の励磁コイル及び第2,第2の励磁コイル
    の通電される区間の始端部を所定巾だけ削除した区間の
    みをそれぞれ第1,第2の半導体スイッチング素子を導
    通して保持する電気回路と、正転中において、逆転モー
    ドに転換したときに、チョッパ回路による通電の区間の
    電流の立上り部を、励磁コイルと鎖交する磁束量の減少
    による起電力と直流電源電圧を加算して急速とし、電流
    の降下部において、励磁コイルと鎖交する磁束量の減少
    による起電力と励磁コイルに蓄積された磁気エネルギの
    放出による起電力を加算した電圧により前記した短絡用
    の半導体スイッチング素子を介して直流電源正極側に電
    流を流入せしめて電力を回生して、電流の降下部を緩慢
    として電磁制動を行なう電気回路と、前記した位置検知
    素子の固定する位置を各励磁コイルによる出力トルクが
    増大する区間の励磁コイルの通電が行なわれるように調
    整して固定する手段とより構成されたことを特徴とする
    回生制動のできるリラクタンス型電動機。
  4. 【請求項4】2相全波通電のリラクタンス型電動機にお
    いて、外周面に等しい巾と等しい離間角で配設された複
    数個の突極と、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、等しいピッチで配設されるとともに、励
    磁コイルの装着される磁極の円周方向の巾が電気角で1
    20度若しくは180度の巾の8n個(nは正整数)の
    磁極と、該磁極に装着された励磁コイルと、突極の回転
    位置を検知して、電気角で90度〜150度の巾で36
    0度の位相差のある矩形波の第1の相の位置検知信号及
    び第1の相の位置検知信号と同じ波形と位相差を有し、
    第1の相の位置検知信号より位相が電気角で90度おく
    れた第2の相の位置検知信号ならびに第1の相の位置検
    知信号より位相が電気角で180度おくれた第1の相の
    位置検知信号及び第2の相の位置検知信号と同じ波形と
    位相差を有し、第2の位置検知信号より位相が電気角で
    180度おくれた第2の相の位置検知信号が得られる複
    数個の位置検知素子を含む位置検知装置と、第1の相の
    片波通電の励磁コイルの1組を第1,第1の励磁コイル
    と呼称し、第2の相の片波通電の励磁コイルの1組を第
    2,第2の励磁コイルと呼称したときに、各励磁コイル
    の両端に接続し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1の励磁コイルの両端
    に接続されたスイッチング素子をそれぞれ第1,第1の
    相の位置検知信号の巾だけ導通せしめ、第2,第2の励
    磁コイルの両端に接続したスイッチング素子をそれぞれ
    第2,第2の相の位置検知信号の巾だけ導通して電動機
    を正転せしめ、若しくは第1,第1の励磁コイルの両端
    に接続されたスイッチング素子をそれぞれ第1,第1の
    相の位置検知信号の巾だけ導通せしめ、第2,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をそれぞ
    れ第2,第2の相の位置検知信号の巾だけ導通して電動
    機を逆転せしめる電気回路と、直流電源に順方向に接続
    された逆流防止用の第1,第2,第3,第4のダイオー
    ドを介して、それぞれ第1の励磁コイル、第1の励磁コ
    イル、第2の励磁コイル、第2の励磁コイルに対して、
    両端に接続したスイッチング素子の導通により供電する
    第1,第2,第3,第4の通電制御回路と、第1,第2
    ,第3,第4の通電制御回路の第1,第2,第3,第4
    のダイオードのそれぞれに並列に接続して設けられた小
    容量の第1,第2,第3,第4のコンデンサと、第1,
    第1の励磁コイル及び第2,第2の励磁コイルのそれぞ
    れの励磁電流が設定値を越えたときに、対応する励磁コ
    イルの通電を停止し、励磁電流が所定値まで降下したと
    きに再び通電を開始するチョッパ回路と、第1,第2,
    第3,第4のダイオードにそれぞれ並列に接続されると
    ともに通電方向が反対方向となっている第1,第2,第
    3,第4の短絡用の半導体スイッチング素子と、第1,
    第1,第2,第2の励磁コイルの通電される区間の始端
    部を所定巾だけ削除した区間のみをそれぞれ第1,第2
    ,第3,第4の半導体スイッチング素子を導通して保持
    する電気回路と、正転中において、逆転モードに転換し
    たときに、チョッパ回路による通電の区間の電流の立上
    り部を、励磁コイルと鎖交する磁束量の減少による起電
    力と直流電源電圧を加算して急速とし、電流の降下部に
    おいて、励磁コイルと鎖交する磁束量の減少による起電
    力と励磁コイルに蓄積された磁気エネルギの放出による
    起電力を加算した電圧により前記した短絡用の半導体ス
    イッチング素子を介して直流電源正極側に電流を流入せ
    しめて電力を回生して、電流の降下部を緩慢として電磁
    制動を行なう電気回路と、前記した位置検知素子の固定
    する位置を各励磁コイルによる出力トルクが増大する区
    間の励磁コイルの通電が行なわれるように調整して固定
    する手段とより構成されたことを特徴とする回生制動の
    できるリラクタンス型電動機。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6867561B1 (en) * 1999-08-17 2005-03-15 Black & Decker, Inc. Electrical machine

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