JPH05219788A - 高速電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 高速、高トルクで効率の良いリラクタンス電
動機、ブラシレス直流電動機を得られる電動機の制御に
関する。 【構成】 １つの電機子コイル３２の通電をスイッチン
グ素子２０により停止した時、蓄積された磁気エネルギ
は、逆流防止用のダイオード４９の為に、小容量コンデ
ンサ４１を充電、高電圧に保持し、電流の降下が急速と
なる。次の電機子コイル３２の通電時、コンデンサ４１
の充電高電圧の為に、電機子電流の立上りが急速にな
る。また電機子コイルの通電、停止時に、銅損、鉄損の
エネルギ損失が発生するがチョッパ回路を付設しその作
用により電機子コイルの磁気エネルギをコンデンサ４１
に小量づゝ流入蓄積し、銅損、鉄損を補填して電機子電
流の立上りをより高速にする。以上により通電の立上
り、降下が急速となるので毎分数万回転の制御も可能に
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】周知のブラシレス電動機及びリラ
クタンス型電動機の高速化と出力トルクの減少の防止に
利用される。リラクタンス型電動機は高速回転が困難な
ので高速化することにより駆動源として広い用途を得る
ことができる。

【従来の技術】リラクタンス型電動機は、出力トルクが
大きく、マグネット回転子が不要であると言う利点があ
るが、反面に欠点も多いので実用化された例はほとんど
ない。ブラシレスの直流電動機は高速度回転のものが利
用される例があるが、効率が劣化するので広い使用例は
ない。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】第１の課題 従来の技
術によると、電機子コイルの通電制御の為のスイッチン
グ素子は電機子コイルの両端に挿入されているので、高
価なパワ素子の数が多くなり、コストが上昇する問題点
がある。又電源正極側のスイッチング素子は、導通制御
の為の入力電気信号が別電源となり、高価となる欠点が
ある。第２の課題 リラクタンス型電動機の場合には、
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。直流電動機の場合にも高速度の回
転とすると上述した同じ問題点がある。上記した低速と
は毎分３００回転位、又高速度とは毎分２万回転位を示
すものである。第３の課題 出力の大きい電動機の場合
に、電機子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（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。高速度と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。第４の課題 第１の課題を解決する為
に電機子コイルの負電圧側にのみ１個のスイッチング素
子を挿入して通電のオンオフ制御をすると、電機子コイ
ルの磁気エネルギの出入時間を小さくする為の電気回路
が必要となり回路を簡素化する目的が達成されなくなる
問題点がある。

【０００３】

【課題を解決するための手段】第１の手段 固定電機子
と磁性体回転子を備えた複数相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、電機子コイルの装着される磁極の円周
方向の巾が電気角で１２０度より１８０度までの巾の２
ｎ個（ｎは３以上の正整数）の磁極と、該磁極に装着さ
れた複数相の電機子コイルと、突極の回転位置を検知し
て、複数相の位置検知信号を得る位置検知装置と、各電
機子コイルの電源負極側に挿入された１個のスイッチン
グ素子と、各電機子コイルの電源正極側に順方向に挿入
された１個の第１のダイオードと、該ダイオードと電機
子コイルとスイッチング素子の直列接続体に供電する直
流電源と、複数相の位置検知信号によりそれぞれ対応す
る複数相の電機子コイルに接続したスイッチング素子を
位置検知信号の巾だけ導通して電機子コイルに通電して
出力トルクを得る通電制御回路と、スイッチング素子が
位置検知信号の末端で不導通に転化したときに、該スイ
ッチング素子と電機子コイルとの接続点より、第２のダ
イオードを介して電機子コイルに蓄積された磁気エネル
ギを小容量のコンデンサに流入充電して保持するように
各電機子コイルに並列に接続された小容量のコンデンサ
と第２のダイオードの直列接続体と、該小容量のコンデ
ンサと第２のダイオードの接続点と他の所定の電機子コ
イルと第１のダイオードとの接続点を接続して得られる
閉回路と、該閉回路に含まれる少なくとも２個の電機子
コイルと第１のダイオードの接続点と小容量のコンデン
サの正電圧端子との間に順方向に挿入された導通制御の
行なわれる半導体素子と、スイッチング素子が位置検知
信号の末端で不導通に転化したときに、付設された小容
量のコンデンサの第２のダイオードを介する前述した充
電により電機子コイルの通電電流の降下を急速とし、磁
性体回転子が設定された角度だけ回転して、位置検知信
号により導通されるスイッチング素子を介して電機子コ
イルの通電が開始されたときに、該スイッチング素子の
導通と同期してその導通初期の区間のみ導通される前記
した半導体素子を介して第１のダイオードと該電機子コ
イルの接続点より前記した小容量のコンデンサに蓄積し
た静電エネルギを流入せしめて通電電流の立上りを急速
とする電気回路と、電機子コイルの通電電流が所定値を
越えて増大したことを検出して検出電気信号を得る検出
回路と、該検出電気信号により該電機子コイルの通電を
停止し、所定時間後に通電を開始して通電電流を所定値
に保持持するチョッパ回路とより構成されたものであ
る。

【０００４】第２の手段 固定電機子とマグネット回転
子を備えた複数相の直流電動機において、マグネット回
転子の外周面に等しい巾でＮ，Ｓ磁極が交互に配設され
た複数個のＮ，Ｓ磁極と、該Ｎ，Ｓ磁極と僅かな空隙を
介して対向し、等しいピッチで配設されるとともに、電
機子コイルの装着される磁極の円周方向の巾が電気角で
１２０度より１８０度までの巾の３ｎ個（ｎは正整数）
の界磁磁極と、該磁極に装着された複数相のバイフアラ
巻きされた電機子コイルと、Ｎ，Ｓ磁極の回転位置を検
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、各電機子コイ
ルの電源負極側に挿入された１個のスイッチング素子
と、各電機子コイルの電源正極側に順方向に接続された
１個の第１のダイオードと、該ダイオードと電機子コイ
ルとスイッチング素子の直列接続体に供電する直流電源
と、第１，第２，第３の相の位置検知信号によりそれぞ
れ対応する第１，第２，第３の相のバイフアラ巻きされ
た電機子コイルに接続したスイッチング素子を位置検知
信号の巾だけ導通して電機子コイルに通電して出力トル
クを得る通電制御回路と、スイッチング素子が位置検知
信号の末端で不導通に転化したときに、該スイッチング
素子と電機子コイルの接続点より、第２のダイオードを
介して電機子コイルに蓄積された磁気エネルギを小容量
のコンデンサに流入充電して保持するように各電機子コ
イルに並列に接続された小容量のコンデンサと第２のダ
イオードの直列接続体と、該小容量のコンデンサと第２
のダイオードの接続点と他の所定の電機子コイルと第１
のダイオードとの接続点を接続して得られる閉回路と、
該閉回路に含まれる少なくとも２個の電機子コイルと第
１のダイオードの接続点と小容量のコンデンサの正電圧
端子との間に順方向に挿入された導通制御の行なわれる
半導体素子と、スイッチング素子が位置検知信号の末端
で不導通に転化したときに、付設された小容量のコンデ
ンサの第２のダイオードを介する前述した充電により電
機子コイルの通電電流の降下を急速とし、マグネット回
転子が設定された角度だけ回転して、位置検知信号によ
り導通されるスイッチング素子を介して電機子コイルの
通電が開始されたときに、該スイッチング素子と同期し
てその導通初期の区間のみ導通される前記した半導体素
子を介して第１のダイオードと該電機子コイルの接続点
より前記した小容量のコンデンサに蓄積した静電エネル
ギを流入せしめて通電電流の立上りを急速とする電気回
路と、電機子コイルの通電電流が所定値を越えて増大し
たことを検出して検出電気信号を得る検出回路と、該検
出電気信号により該電機子コイルの通電を停止し、所定
時間後に通電を開始して通電電流を所定値に保持するチ
ョッパ回路とより構成されたものである。

【０００５】第３の手段 請求項１若しくは請求項２の
いすれかの特許請求の範囲において、電機子コイルの通
電電流が所定値を越えて増大したことを検出して検出電
気信号を得る検出回路と、該検出電気信号により該電機
子コイルに接続されたスイッチング素子を不導通に転化
し、所定時間後に導通せしめることにより通電電流を所
定値に保持するチョッパ回路と、該チョッパ回路の作動
中において、スイッチング素子が不導通に転化したとき
に、第２のダイオードを介して小容量のコンデンサに磁
気エネルギを流入して静電エネルギをチョッパ周波数に
対応して順次に充電して保持する電気回路とより構成さ
れたものである。

【０００６】

【作用】位置検知信号の巾だけ電機子コイルが通電さ
れ、その末端で通電が停止されたときに、電機子コイル
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電機子コイルの
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２，第３の課題を解決
する作用がある。

【０００７】チョッパ回路を付設すると次に述べる作用
が付加される。電機子コイルの電流値が所定値を越える
と該電機子コイルに接続したスイッチング素子が不導通
に転化するので、電機子コイルの磁気エネルギの１部が
小容量のコンデンサに充電される。従ってチョッパ周波
数に比例した静電エネルギが充電して保持される。位置
検知信号の末端で通電が断たれたときの磁気エネルギが
更に加算して小容量のコンデンサに充電される。このコ
ンデンサの静電エネルギが次に通電される電機子コイル
の電流の立上りをより急速としている。電機子コイル間
を磁気エネルギが移動するときに、磁極の鉄損と電機子
コイルの銅損により、電流の立上りが中途でゆるくなる
不都合があるが、上述した手段により、立上りが充分に
速くなり矩形波に近い通電電流とすることのできる作用
がある。電源電圧が低い場合に特に有効である。電機子
コイルの通電制御の為のスイッチング素子は電源負極側
に１個が挿入されているのみなので、高価な回路素子の
数を１／２とすることができ、又電源負極側にスイッチ
ング素子があるので、その導通制御の回路が簡素化され
る。従って第１の課題を解決する作用がある。更に前述
した小容量のコンデンサの放電回路に挿入される半導体
素子を電機子コイルの数より少なくできるので第４の課
題を解決する作用がある。

【０００８】

【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，
１６ｅ，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、電機子コイル１７ａ，１
７ｂ，…がそれぞれ捲着されている。

【０００９】図３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，１６
ｂ，…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。電機子コ
イル１７ａ，１７ｄは直列若しくは並列に接続され、こ
の接続体を電機子コイル３２ａと呼称する。電機子コイ
ル１７ｂ，１７ｅ及び電機子コイル１７ｃ，１７ｆも同
様に接続され、これ等をそれぞれ電機子コイル３２ｂ，
電機子コイル３２ｃと呼称する。電機子コイル３２ｂ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、電
機子コイル３２ｂの通電が断たれ、電機子コイル３２ｃ
が通電される。更に１２０度回転すると、電機子コイル
３２ｃの通電が断たれて、電機子コイル３２ａが通電さ
れる。通電モードは１２０度の回転毎に、電機子コイル
３２ａ→電機子コイル３２ｂ→電機子コイル３２ｃ→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。

【００１０】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、それぞれを電機子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ａ，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。電機子コイ
ル３２ａ，３２ｂ，３２ｃをそれぞれ第１，第２，第３
の相の電機子コイルと呼称する。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個とした場合にも、磁極数は６個となる。図３
は図１の電動機の突極と磁極の展開図である。図３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，１０ｃ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１３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。

【００１１】ブロック回路１８の入力は、図１５のタイ
ムチヤートの曲線３３ａ，３３ｂ，…となり、反転回路
１３ａを介する入力は、曲線３３ａ，３３ｂ，…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１
０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１５において、曲
線３４ａ，３４ｂ，…，及び曲線３４ａ，３４ｂ，…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１５において、曲線３５ａ，３
５ｂ，…及びこれを反転したものとなる。曲線３３ａ，
３３ｂ，…に対して、曲線３４ａ，３４ｂ，…は位相が
１２０度おくれ、曲線３４ａ，３４ｂ，…に対して、曲
線３５ａ，３５ｂ，…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１５において、
それぞれ曲線３６ａ，３６ｂ，…，曲線３７ａ，３７
ｂ，…，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。

【００１２】電機子コイルの通電手段を図１０につき次
に説明する。電機子コイル３２ａ，３２ｂ，３２ｃの下
端には、それぞれトランジスタ２０ａ，及び２０ｂ及び
２０ｃが挿入されている。トランジスタ２０ａ，２０
ｂ，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２
ａ，２ｂより供電が行なわれている。本実施例では、ト
ランジスタ２０ａ，２０ｂ，２０ｃは電機子コイルの下
端即ち電源負極側にあるので、その導通制御の入力回路
は簡素化される特徴がある。図８に示すものが従来周知
の手段で、電機子コイル６ａ，６ｂの両端にトランジス
タ１９ａ，１９ｂ，…が挿入されている。従って電機子
コイルの２倍の数のトランジスタとなる。トランジスタ
１９ａ，１９ｂ，…は、パワ素子となるので高価とな
り、電源正極側のトランジスタ１９ａ，１９ｃは、端子
１９−１，１９−２の入力により導通制御をする場合
に、別電源が必要となり、この回路が高価となる。上述
した２つの欠点がある。本発明装置によるとこの欠点が
除去される特徴がある。電機子コイルの通電時に、その
大きいインダクタンスの為に立上がりがおくれ、又通電
の停止時に、ダイオード６ｃ，６ｄを介して蓄積磁気エ
ネルギが電源側に還流するが、このときの電流の降下も
おくれる。この為に回転速度と効率が低下する。電源電
圧を上昇すると上述した不都合が除去されるが、１Ｋｗ
出力で１万回転／毎分とすると、印加電圧は１０００ボ
ルト以上となり実用性がなくなる。本発明によると、か
かる欠点も除去される。

【００１３】次に図１０につき詳細を説明する。端子４
２ａ，４２ｂ，４２ｃより、図１５の位置検知信号曲線
３６ａ，３６ｂ，…，曲線３７ａ，３７ｂ，…，曲線３
８ａ，３８ｂ，…が入力される。上述した入力信号によ
り、トランジスタ２０ａ，２０ｂ，２０ｃがアンド回路
２４ａ，２４ｂ，２４ｃを介してベース入力が得られて
導通して、電機子コイル３２ａ，３２ｂ，３２ｃが通電
される。端子４０は電機子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４０ａの＋端子の入力は
−端子のそれより低いので、オペアンプ４０ａの出力は
ローレベルとなり、微分回路４０ｂの出力がなく、単安
定回路２８ａの出力もローレベルとなり、反転回路２８
ｂの入力がローレベルなのでその出力はハイレベルとな
り、トランジスタ２０ａが導通して、電圧が電機子コイ
ルの通電制御回路に印加される。抵抗２２ａは、電機子
コイル３２ａ，３２ｂ，３２ｃの電機子電流を検出する
為の抵抗である。

【００１４】上述した位置検知信号曲線の１つが図１４
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。図８において、この曲線３６ａの巾だけ電機子コ
イルが通電される。矢印２３ａは通電角１２０度を示し
ている。通電の初期では、電機子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、図８の場合にはダイオード６ｃ，
６ｄを介して電源に還流放電されるので、点線Ｊ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。

【００１５】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。図１０の位置検
知信号３６ａ，３７ａ，３８ａによる電機子コイルの通
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。本発明装置は、図１０の逆流防
止用のダイオード４９ａ，４９ｂ，４９ｃ及び小容量の
コンデンサ４１ａ，４１ｂ，４２ｃ及びダイオード２１
ａ，２１ｂ，２１ｃ及び半導体素子５ａ，５ｂ，５ｃ等
を付設して上述した欠点を除去し、又電機子コイルの通
電制御のスイッチング素子（記号２０ａ，２０ｂ，２０
ｃ）を電源負電圧側に１個のみ使用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、電機子コイル３２ａに蓄積された磁気エネルギは、
逆流防止用ダイオード４９ｃにより、直流電源側に還流
しないでダイオード２１ａを介して、コンデンサ４１ａ
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。

【００１６】図１４のタイムチヤートの１段目の曲線２
７，２７ａ，２７ｂは、電機子コイル３２ａを流れる電
流曲線でその両側の点線間が１２０度となっている。通
電電流は曲線２７ｂ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４１ａは高電圧に充電して
保持される。端子４２ｂ，４２ｃの位置検知信号の入力
信号の末端でトランジスタ２０ｂ，２０ｃの通電が断た
れると同様な理由でコンデンサ４１ｂ，４１ｃは高電圧
に充電され、通電電流の降下が急速となる。又トランジ
スタ２０ｃの導通時に、コンデンサ４１ａの高電圧が電
機子コイル３２ｃに電源電圧とともに印加されるので通
電電流の立上りが急速となる。ダイオード２１ｄ，２１
ｅ，２１ｆは必ずしも必要なものでないが、コンデンサ
４１ａ，４１ｂ，４１ｃの放電時に電源端子２ａ，２ｂ
を通らないで放電せしめる為のものである。トランジス
タ２０ａ，２０ｂ，２０ｃの代りにＩＧＢＴを利用する
と大きい電流の場合に有効な手段となる。他の電機子コ
イルの通電電流の立上りと降下が同じ理由により急速と
なる。従って図１４の曲線２７のように急速に立上る。
立上りの通電曲線２７は中途で図示のように立上りがお
そくなる。これは磁気エネルギが電機子コイル間を移動
するときに、コイルの銅損と磁極の鉄損により熱エネル
ギに転化して消滅するからである。かかる不都合を除去
する手段については後述する。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。上述した場合の
ＳＣＲ（制御整流素子）５ａとトランジスタ５ｂ，５ｃ
の作用を次に説明する。端子４２ｂに位置検知信号が入
力されるとトランジスタ２０ｂが導通する。このときに
端子４にも端子４２ｂの入力信号が入力されるので、微
分回路４ａによりその始端部の微分パルスが得られ、こ
れにより単安定回路４ｂより所定の巾の電気パルスが得
られ、これによりトランジスタ５ｂ，５ｃがその巾だけ
導通する。従ってＳＣＲ５ａのゲート電流が得られて導
通する。従ってコンデンサ４１ｃの＋極→ＳＣＲ５ａ→
電機子コイル３２ｂ→トランジスタ２０ｂ→ダイオード
２１ｆ→コンデンサ４１ｃの−極の順で放電される。放
電の終了とともに、ＳＣＲ５ａ，トランジスタ５ｂ，５
ｃは不導通に転化する。

【００１７】ブロック回路４６ｂはＳＣＲ５ａ，トラン
ジスタ５ｂ，５ｃと同じ回路で、端子４６−２より端子
４２ａの位置検知信号が入力される。従ってトランジス
タ２０ａの導通により、コンデンサ４１ｂの高電圧が電
機子コイル３２ａに印加されて通電電流の立上りを急速
とする作用効果がある。ブロック回路４６ｂが挿入され
ていないと、トランジスタ２０ｂが不導通に転化すると
同時にトランジスタ２０ｃが導通するので、電機子コイ
ル３２ｂの蓄積磁気エネルギは、ダイオード２１ｂ→電
機子コイル３２ａ→ダイオード２１ａ→電機子コイル３
２ｃ→トランジスタ２０ｃ→ダイオード２１ｅ→電機子
コイル３２ｂの順で放電される。従ってコンデンサ４１
ｂの高電圧の充電作用が消滅して本発明の目的は達成さ
れないことになる。ＳＣＲ５ａを含む回路についても上
述した事情は同様である。電機子コイル３２ａの磁気エ
ネルギの放出時には、ＳＣＲ５ａが不導通となっている
ので上述したブロック回路４６ｂと同じ回路を挿入する
必要がない。以上の説明より理解されるように、電機子
コイル３２ａ→ダイオード２１ａ→電機子コイル３２ｃ
→ダイオード２１ｃ→電機子コイル３２ｂ→ダイオード
２１ｂ→電機子コイル３２ａで示される閉回路を、ＳＣ
Ｒ５ａとブロック回路４６ｂの２個所で遮断のみでコン
デンサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ３個の高電圧の充電が行
なわれる特徴がある。従って回路が簡素化される特徴が
ある。

【００１８】次にチョッパ回路について説明する。電機
子コイル３２ａの電流が増大して、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４０ａの−端子の入力電圧）を越えると、
オペアンプ４０ａの出力がハイレベルに転化するので、
微分回路４０ｂより微分パルスが得られ、単安定回路２
８ａを付勢して所定の巾のパルス電気信号が得られる。
反転回路２８ｂの出力はローレベルにその巾だけ転化す
るので、アンド回路２４ａの出力も同じ巾だけローレベ
ルとなり、トランジスタ２０ａもその巾だけ不導通に転
化する。従って電機子コイルの電流（電機子電流）は降
下し、ダイオード２１ａを介してコンデンサ４１ａを充
電する。単安定回路２８ａの出力信号が消滅すると、反
転回路２８ｂ，アンド回路２４ａの出力は再びハイレベ
ルに転化して、トランジスタ２０ａが導通して電機子電
流が増大し始める。電機子電流が設定値を越えると、オ
ペアンプ４０ａの出力が再びハイレベルに転化してトラ
ンジスタ２０ａは、単安定回路２８ａの出力パルス巾だ
け不導通に転化して電機子電流は降下する。かかるサイ
クルを繰返すチョッパ回路となり、電機子電流は基準電
圧端子４０の電圧に規制された電流値となる。図１４の
曲線２７ａはチョッパ制御の電流を示している。基準電
圧端子４０の電圧を回転速度に比例した電圧により制御
する周知の手段により定速制御を行なうこともできる。

【００１９】上述したチョッパ作用があるときに、単安
定回路２８ａの出力パルスの回数だけコンデンサ４１ａ
は繰返して充電されて電圧が上昇し、静電エネルギが蓄
積される。位置検知信号の末端で、トランジスタ２０ａ
が不導通に転化すると、電機子コイル３２ａの磁気エネ
ルギの全部がコンデンサ４１ａに充電される。コンデン
サ４１ａの静電エネルギは、チョッパ周波数と電機子電
流の降下時間に対応した静電エネルギが更に付加され
る。かかる静電エネルギにより、電機子コイル３２ｃが
次に通電されたときの電流が立上るので、前述した電機
子コイルの銅損と磁極の鉄損によるエネルギ損失を補填
することができる。従って電機子電流は図１４の１段目
の点線曲線２７ｃのように急速に立上り、ほぼ矩形波に
近いものとなり出力トルクを増大する作用効果がある。
コンデンサ４１ａの容量、チョッパ電流の周波数、単安
定回路２８ａの出力パルス巾は上述した作用効果がある
ように調整する必要がある。電機子コイル３２ｂ，３２
ｃもアンド回路２４ｂ，２４ｃ，トランジスタ２０ｂ，
２０ｃにより同じく電機子電流のチョッパ制御が行なわ
れる。従って電機子電流の立上りと降下を急速とする通
電制御が行なわれる。

【００２０】電機子コイルの通電は、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。図１４の１段目の曲線２６ａ，２６ｂ，２６
ｃは電機子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
磁極に侵入しはじめる。曲線９ａは電機子コイルの電流
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，１
０ｃの固定位置を調整することがよい。コンデンサ４１
ａ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。図１０のブロ
ック回路Ｇを付加すると３相全波通電を行なうことがで
きる。電機子コイル３２ｄ，３２ｅ，３２ｆの通電制御
回路とチョッパ回路は、それぞれ電機子コイル３２ａ，
３２ｂ，３２ｃのそれと全く同じ構成となっている。従
って、端子４２ｄ，４２ｅ，４２ｆの位置検知信号入力
により電機子電流の制御が行なわれる。端子４２ｄ，４
２ｅ，４２ｆの入力信号は、それぞれ図１５の曲線４３
ａ，４３ｂ，…，曲線４４ａ，４４ｂ，…，曲線４５
ａ，４５ｂ，…の位置検知信号となっている。

【００２１】上述した３相全波通電の電動機の構成を説
明する。図２は平面図、図４は展開図である。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。固定電機子１６には、電機子コイルの
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、外筺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１６
ａ，１６ｂ，…には、それぞれ電機子コイル１７ａ，１
７ｂ，…が装着されている。位置検知用のコイル１０
ａ，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１５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。

【００２２】各磁極は、電機子コイルにより図示したよ
うにＮ，Ｓ磁極に励磁される。電機子コイル１７ａ，１
７ｇの直列若しくは並列に接続したものを電機子コイル
３２ａと呼称する。他の電機子コイル１７ｂ，１７ｈ，
電機子コイル１７ｃ，１７ｉ，電機子コイル１７ｄ，１
７ｊ，電機子コイル１７ｅ，１７ｋ，電機子コイル１７
ｆ，１７ｌの同様に接続されたものをそれぞれ電機子コ
イル３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ，３２ｆと呼称す
る。図１５の位置検知信号曲線３６ａ，３６ｂ，…，３
７ａ，３７ｂ，…，３８ａ，３８ｂ，…により、その巾
だけ、電機子コイル３２ａ，３２ｂ，３２ｃを通電し、
位置検知信号４３ａ，４３ｂ，…，４４ａ，４４ｂ，
…，４５ａ，４５ｂ，…により、その巾だけ電機子コイ
ル３２ｄ，３２ｅ，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。電機子コイル３２ａ，３２ｂ，３２ｃをそれ
ぞれ第１，第２，第３の電機子コイルと呼称し、電機子
コイル３２ｄ，３２ｅ，３２ｆをそれぞれ第１，第２，
第３の電機子コイルと呼称する。両者それぞれ片波の通
電となっている。１相の電機子コイルは第１，第１の電
機子コイルで構成され、２，３相の電機子コイルは、そ
れぞれ第２，第２の電機子コイル第３，第３の電機子コ
イルにより構成される。位置検知信号曲線３６ａ，３６
ｂ，…，３７ａ，３７ｂ，…，３８ａ，３８ｂ，…をそ
れぞれ第１，第２，第３の位置検知信号と呼称し、位置
検知信号曲線４３ａ，４３ｂ，…，曲線４４ａ，４４
ｂ，…，曲線４５ａ，４５ｂ…をそれぞれ第１，第２，
第３の位置検知信号と呼称する。図１０の電機子コイル
３２ａ，３２ｂ，３２ｃの通電制御回路は、上述した３
相全波通電の場合の片波通電に相当するものとなる。ブ
ロック回路Ｇは電機子コイル３２ｄ，３２ｅ，３２ｆの
通電制御回路で、電機子コイル３２ａ，３２ｂ，３２ｃ
と同様な回路となり、端子４２ｄ，４２ｅ，４２ｆの入
力信号は、図１５の曲線４３ａ，４３ｂ，…，曲線４４
ａ，４４ｂ，曲線４５ａ，４５ｂ，…となり、それぞれ
の曲線の巾だけ電機子コイルは通電され、オペアンプ４
０ａ，基準電圧端子４０を含む同様な回路により制御さ
れるチョッパ回路が設けられて電機子電流を設定値とし
ている。以上の説明より判るように、３相全波通電の電
動機となり、通電電流の立上がりと降下が急速となり、
高速度で効率の良い、リプルトルクの少ない電動機が得
られる効果がある。

【００２３】図１０のチョッパ回路のみを変更した実施
例が図１１に示される。図１１において、ブロック回路
４６ａは、図１０のＳＣＲ５ａ，トランジスタ５ａ，５
ｂを含む回路を示し、端子４６−１の入力信号は図１０
の端子４と同じ入力信号となっている。従って電機子コ
イル３２ａ，３２ｂ，３２ｃの位置検知信号による通電
制御は図１０の場合と全く同様となる。電機子コイルの
チョッパ制御はすべて同様なので、電機子コイル３２ａ
を例として説明する。電機子コイル３２ａの電流が増大
して、オペアンプ４０ａの＋端子の入力電圧が基準電圧
端子４０の電圧を越えると、反転回路２８ｂの出力は所
定時間だけローレベルに転化するので、トランジスタ４
７は不導通に転化する。従って電機子コイル３２ａの電
流は減少し、次に増大し再び減少するチョッパ回路とな
る。通電電流値は端子４０の電圧により規制される。チ
ョッパ制御中に電機子コイル３２ａの磁気エネルギはダ
イオード４７ａを介して放電されるので図１０の場合の
コンデンサ４１ａに静電エネルギとして蓄積される作用
効果はない。図１４のタイムチャートにおいて、曲線３
１ａ，３１ｂ，３１ｃは、位置検知信号曲線３６ａ，３
６ｂ，…と曲線４３ａ，…による電機子コイル３２ａ，
３２ｄの通電曲線である。曲線３１ｄ，３１ｅは同じく
電機子コイル３２ｂ，３２ｅの通電曲線である。曲線３
１ｆ，３１ｇ，３１ｈも同じく電機子コイル３２ｃ，３
２ｆの通電曲線を示している。

【００２４】本発明の技術は２相全波通電の電動機に適
用することができる。次にその詳細を説明する。この場
合の平面図は省略してあるが、展開図が図５に示されて
いる。図５において、円環部１６及び磁極１６ａ，１６
ｂ，…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
１．６の部分は磁路となる磁心である。磁極１６ａ，１
６ｂ，…には、電機子コイル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６個となり、等しい離間角となっている。磁極１６
ａ，１６ｂ，…の先端部の巾は１２０度で８個が等しい
ピッチで配設されている。電機子コイル１７ｂ，１７ｆ
が通電されると、突極１ｂ，１ｅが吸引されて、矢印Ａ
方向に回転する。９０度回転すると、電機子コイル１７
ｂ，１７ｆの通電が停止され、電機子コイル１７ｃ，１
７ｇが通電されるので、突極１ｃ，１ｆによるトルクが
発生する。磁極１６ｂ，１６ｃはＮ極，磁極１６ｆ，１
６ｇはＳ極となる。かかる極性の磁化は磁束の洩れによ
る反トルクを小さくする為である。次の９０度の回転で
は、磁極１６ｄ，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。

【００２５】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相の全波通電の電動機となるものであ
る。通電区間の巾が９０度より大きくても同じく回転す
る。電機子コイルの捲着される磁極の巾は１２０度とな
っているので、捲着空間が大きくなる。次に図１２につ
いて電機子コイルの通電制御を説明する。図１２におい
て、電機子コイルＫ，Ｍは、図５の電機子コイル１７
ａ，１７ｅ及び１７ｃ，１７ｇをそれぞれ示し、２個の
電機子コイルは、直列若しくは並列に接続されている。
電機子コイルＫ，Ｍの下端には、それぞれトランジスタ
２０ａ，２０ｃ，が挿入されている。トランジスタ２０
ａ，２０ｃ，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４
２ａ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が導通して、電機子コイル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が導通して、電機子コイルＭが
通電される。図５の回転子３は導体板で作られ、回転子
１と同軸で同期回転しているものである。回転子３には
突出部３ａ，３ｂ，…が設けられ、突出部の巾は９０度
乃至１５０度である。コイル１０ｄ，１０ｅ，１０ｄ，
１０ｅは、前述したコイル１０ａ，１０ｂ，１０ｃと同
じ構成のもので、突出部３ａ，３ｂ，…に対向し、コイ
ル１０ｄ，１０ｅは９０度離間し、コイル１０ｄ，１０
ｅはそれぞれコイル１０ｄ，１０ｅより１８０度離間し
ている。

【００２６】図６は上述したコイルより位置検知信号を
得る電気回路である。発振器１０，コイル１０ｄ，抵抗
１５ａ，１５ｂ，…，オペアンプ１３等は、図７の同一
記号のものと同じ部材である。従って端子７ａより、１
２０度の巾の突出部３ａ，３ｂ，…と同じ巾と位相差を
有する矩形波の電気信号が得られる。コイル１０ｄより
得られる位置検知信号が図１６のタイムチヤートにおい
て、曲線５０ａ，５０ｂ，…として示されている。コイ
ル１０ｅを含む同じ構成のブロック回路８ａ，コイル１
０ｄ，１０ｅを含む同じ構成のブロック回路８ｂ，８ｃ
の端子７ｂ，７ｃ，７ｄより位置検知信号が得られる。
端子７ｂの出力信号は、図１６において曲線５２ａ，５
２ｂ，…として示され、端子７ｃ，７ｄの出力信号は，
それぞれ曲線５１ａ，５１ｂ，…及び曲線５３ａ，５３
ｂ，…として示されている。各曲線の巾は１２０度で、
順次に位相が９０度おくれている。図５の突出部３ａ，
３ｂ，…の巾を９０度に変更すると、コイル１０ｄ，１
０ｅ，１０ｄ，１０ｅより得られる位置検知信号は図１
１のタイムチヤートにおいて、曲線５４ａ，５４ｂ，
…，曲線５５ａ，５５ｂ，…，曲線５６ａ，５６ｂ，
…，曲線５７ａ，５７ｂ，…として示されている。各曲
線の巾は９０度で、順次に位相が９０度おくれている。
矢印５０は１８０度の区間を示している。

【００２７】図１２の端子４２ａ，４２ｃより入力され
る第１の相の第１，第１の位置検知信号はそれぞれ曲線
５０ａ，５０ｂ，…と曲線５１ａ，５１ｂ，…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５２ａ，５２
ｂ，…と曲線５３ａ，５３ｂ，…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
の相の電機子コイルＫと電機子コイルＭが各位置検知信
号に対応して１２０度の巾の通電が行なわれる。第２，
第２の位置検知信号が端子４２ｂ，４２ｄに入力される
ので、トランジスタ２０ｂ，２０ｄの通電制御が行なわ
れて、第２の相の電機子コイルＬとＮが１２０度の巾の
通電となる。例えば電機子コイルＮの通電電流は図１４
の１段目の曲線２７ａ，２７ｂ，２７ｃで示される。ト
ルク発生の状態とその特徴は、前述した実施例図１０と
全く同様である。オペアンプ４０ａ，基準電圧端子４０
の電圧、抵抗２２ａ，微分回路４０ｂ，単安定回路２８
ａ，反転回路２８ｂ，アンド回路２４ａ，２４ｂ，…に
よる通電電流のチョッパ制御により、所定の値の電流値
とする作用も前実施例と同様である。トランジスタ５
ｂ，５ｃＳＣＲ５ａ，ブロック回路４ａ，４ｂの作用効
果も同様で、曲線２７の立上がりを急速とし、曲線２７
ｂ部の降下を急速とする作用効果がある。端子４の入力
は端子４２ｃの入力と同じ位置検知信号となっているの
で、コンデンサ４１ｄの高電圧が電機子コイルＭに印加
されて通電電流の立上りを急速とする。ブロック回路４
６ｂは、トランジスタ５ｂ，５ｃ，ＳＣＲ５ａと同じ回
路で回路で端子４６−２には端子４２ｂの入力信号と同
じ位置検知信号が入力される。従って、端子４２ｂの入
力位置検知信号の始端部の所定の巾の電気パルスにより
ブロック回路４６ｂを導通して、コンデンサ４１ｃの高
電圧を電機子コイルＬに印加する。チョッパ回路によ
り、コンデンサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄの静電
エネルギを増大して、電機子コイル間の磁気エネルギ移
動時の銅損と鉄損によるエネルギ損失を補填する作用も
前実施例と同様である。

【００２８】ブロック回路４６ｂ及びＳＣＲ５ａの回路
が削除された場合を次に説明する。この場合には、各電
機子コイルの１つの通電が断たれたときにその磁気エネ
ルギは、電機子コイルＫ→ダイオード２１ａ→電機子コ
イルＮ→ダイオード２１ｄ→電機子コイルＭ→ダイオー
ド２１ｃ→電機子コイルＬ→ダイオード２１ｂ→電機子
コイルＫの閉回路を介して放電されるので、コンデンサ
４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄを高電圧に充電するこ
とが不可能となり本発明の目的が失なわれる。電機子コ
イルは４個あるが、上述した不都合を防止する為の手段
はブロック回路４６ｂとＳＣＲ５ａを含む回路２個です
み、従って回路が簡素化されることが本発明の特徴とな
っている。

【００２９】端子４２ａ，４２ｃに図１６の曲線５４
ａ，５４ｂ，…と曲線５６ａ，５６ｂ，…の電気信号を
入力し、端子４２ｂ，４２ｄに曲線５５ａ，５５ｂ，…
と曲線５７ａ，５７ｂ，…の電気信号を入力すると、９
０度の巾の通電とすることができる。９０度の巾の通電
のときには、出力トルクは減少するが、高速度（出力１
Ｋｗ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５において、磁極巾
を１８０度とし、突極数を１０個としても実施すること
ができる。又磁極巾を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。図１４の３段
目の曲線３０ａ，３０ｂ，…は、励磁コイルＫ，Ｍの通
電電流を示し、曲線３０ｃ，３０ｄは励磁コイルＬ，Ｎ
の通電電流を示している。曲線５４ａ，５５ａ，５６
ａ，５７ａは位置検知信号曲線である。通電区間は９０
度で出力トルクも連続し、重なる部分がないのでリプル
トルクも少なくなる特徴がある。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２ｎ個（ｎは３以上の正整数）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。

【００３０】次に図１３の実施例について説明する。本
実施例は２相，３相の全波通電の電動機に適用できる手
段で、図１３は３相の場合の第１の相の第１，第１の電
機子コイル３２ａ，３２ｄを例として示したものであ
る。他の第２，第３の相の電機子コイルも同じ手段によ
り目的が達成されるものである。図１３において、ブロ
ック回路Ｃは図１２のアンド回路２４ａ，２４ｂ，…を
略示したものである。ブロック回路Ｄは同じくオペアン
プ４０ａ，微分回路４０ｂ，単安定回路２８ａ等を略示
したものである。従ってチョッパ回路を構成して電機子
コイル３２ａ，３２ｄの電流を所定値に保持している。
電機子コイル３２ａ→ダイオード２１ａ→電機子コイル
３２ｄ→ダイオード２１ｄ→電機子コイル３２ａで示す
閉回路はＳＣＲ５ａにより遮断されている。従って、前
実施例と同様に、端子４に端子４２ａの入力位置検知信
号を入力せしめることにより同じ目的が達成され、トラ
ンジスタ２０ａ，２０ｄが不導通に転化したときに電機
子コイル３２ａ，３２ｄの蓄積磁気エネルギはそれぞれ
コンデンサ４１ａ，４１ｄを充電して高電圧に保持し、
この高電圧により通電電流の立上りを急速とする作用効
果がある。図示していない他の第２，第３の相の２組の
電機子コイルについても同じ手段が採用され、その作用
効果も同様である。以上の説明より判るように、閉回路
を遮断する手段（ＳＣＲ５ａ）は電機子コイルの数の１
／２でよく回路が簡素化される特徴がある。

【００３１】次に本発明の手段をマグネット回転子を有
する３相直流電動機に適用した実施例を図９の展開図に
つき説明する。図９において、記号１６はマグネット回
転子で矢印Ａ方向に回転する。そのＮ，Ｓ磁極は記号１
６ａ，１６ｂ，…として示される。マグネット回転子１
６は、励磁コイルで励磁される電磁石の場合もある。第
１の相の電機子コイル３２ａ，３２ｄはバイファラ巻き
されて直流電源正極２ａよりダイオード（図示していな
い）を介して供電される。このダイオードは前実施例の
ダイオード４９ａ，４９ｂ，…に対応するものである。
電機子コイル３２ａ，３２ｄは矢印方向に通電されるの
で往復通電と同じ作用効果がある。第２，第３の相も同
じくバイファラ巻きされた２個１組の電機子コイル３２
ｂ，３２ｅ及び電機子コイル３２ｃ，３２ｆにより構成
されているが点線で略示してある。位置検知信号はマグ
ネット回転子１６の各磁極に対向する３個のホール素子
により周知の手段により得ることができる。位置検知信
号は図１５の曲線と同じもので、電機子コイル３２ａ，
３２ｄの通電制御をする位置検知信号は曲線３６ａ，３
６ｂ，…と曲線４３ａ，４３ｂ，…となる。電機子コイ
ル３２ｂ，３２ｅと電機子コイル３２ｃ，３２ｆの通電
制御をする位置検知信号は曲線３５ａ，３５ｂ，…，曲
線４４ａ，４４ｂ，…と曲線３６ａ，３６ｂ，…，曲線
４５ａ，４５ｂ…となる。

【００３２】通電制御回路は３相全波のリラクタンス型
の同一記号の電機子コイルと全く同じで前述した図１０
若しくは図１３の手段を使用することにより本発明の目
的が達成される。図９のブロック回路Ｓは図１０若しく
は図１３のトランジスタ２０ａ，２０ｂ，…，ダイオー
ド２１ａ，２１ｂ，…，コンデンサ４１ａ，４１ｂ，…
等の電流制御手段を含む回路を示しいてるものである。
電機子コイルの通電電流の立上りと降下を急速とするＳ
ＣＲ５ａを含む回路の数は図１０の回路の場合は電機子
コイルの数の２／３ですみ、図１３の回路の場合には１
／２ですむので回路が簡素化される特徴がある。ＳＣＲ
５ａの代りに他の半導体素子を利用しても本発明の目的
を達成することができる。

【００３３】

【発明の効果】第１の効果 第１の効果 電機子コイルの通電制御の為のパワ素子が
電源負極側に１個ですみ廉価となる。 第２の効果 高速回転（毎分１０万回転位までの回転）
の電動機が得られ、減トルクと反トルクの発生を防止で
きるので高効率が得られる。１つの電機子コイルの通電
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
電機子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３の効果 チョッパ回路により電機子電流を設定値に
保持し若しくは定速制御を行なうことができるととも
に、チョッパ作用を利用してインダクタンスコイルに蓄
積された磁気エネルギにより、電機子コイル間を磁気エ
ネルギが移動するときの電機子コイルの銅損と磁心の鉄
損を補填している。従って、電機子コイルの通電電流の
立上がりと降下を著しく急速とすることができるので、
高速で出力トルクの大きい電動機が得られる。又低電圧
電源でも駆動することができる。

【００３４】

【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】図１の電動機の固定電機子と回転子の展開図

【図４】図２の電動機の固定電機子と回転子の展開図

【図５】２相全波通電のリラクタンス型電動機の固定電
機子と回転子の展開図

【図６】２相の位置検知装置の電気回路図

【図７】３相の位置検知装置の電気回路図

【図８】従来の電機子コイルの通電制御回路図

【図９】マグネット回転子を有する３相直流電動機の固
定電機子とマグネット回転子の展開図

【図１０】３相全波若しくは片波通電のリラクタンス型
電動機の電機子コイルの通電制御回路図

【図１１】３相片波通電のリラクタンス型電動機の電機
子コイルの通電制御回路回路図

【図１２】２相全波通電のリラクタンス型電動機の電機
子コイルの通電制御回路図

【図１３】３相全波通電のリラクタンス型電動機の第１
の相の電機子コイルの通電制御回路図

【図１４】位置検知信号と電機子電流のタイムチャート

【図１５】３相のリラクタンス型電動機の位置検知信号
のタイムチャート

【図１６】２相のリラクタンス型電動機の位置検知信号
のタイムチャート

【００３５】

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ，…、３，３ａ，３ｂ，… 回転子と突
極 ５ 回転軸 １６，１６ａ，１６ｂ，… 電機子と磁極 １７ａ，１７ｂ，…、６ａ，６ｂ 電機子イル ９ 外筺 １０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｄ，１
０ｅ…位置検知コイル ３２ａ，３２ｂ，…，３２ｆ 電機子コイル Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎ 電機子コイル Ｓ，Ｇ 電機子コイルの通電制御をするブロック回路 ４６ａ，４６ｂ ブロック回路 ４０ 基準電圧端子 ２ａ，２ｂ 直流電源端子 ４０ｂ 微分回路 ２８ａ 単安定回路 Ｃ，Ｄ チョッパ作用を有するブロック回路 １８，８ａ，８ｂ，８ｃ１４ａ，１４ｂ 位置検知信号
を得るブロック回路 ９ａ，９ｂ，９ｃ… トルク曲線 １６，１６ａ，１６ｂ，… マグネット回転子と磁極

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定電機子と磁性体回転子を備えた複数相
   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、電機子コイル
   の装着される磁極の円周方向の巾が電気角で１２０度よ
   り１８０度までの巾の２ｎ個（ｎは３以上の正整数）の
   磁極と、該磁極に装着された複数相の電機子コイルと、
   突極の回転位置を検知して、複数相の位置検知信号を得
   る位置検知装置と、各電機子コイルの電源負極側に挿入
   された１個のスイッチング素子と、各電機子コイルの電
   源正極側に順方向に挿入された１個の第１のダイオード
   と、該ダイオードと電機子コイルとスイッチング素子の
   直列接続体に供電する直流電源と、複数相の位置検知信
   号によりそれぞれ対応する複数相の電機子コイルに接続
   したスイッチング素子を位置検知信号の巾だけ導通して
   電機子コイルに通電して出力トルクを得る通電制御回路
   と、スイッチング素子が位置検知信号の末端で不導通に
   転化したときに、該スイッチング素子と電機子コイルと
   の接続点より、第２のダイオードを介して電機子コイル
   に蓄積された磁気エネルギを小容量のコンデンサに流入
   充電して保持するように各電機子コイルに並列に接続さ
   れた小容量のコンデンサと第２のダイオードの直列接続
   体と、該小容量のコンデンサと第２のダイオードの接続
   点と他の所定の電機子コイルと第１のダイオードとの接
   続点を接続して得られる閉回路と、該閉回路に含まれる
   少なくとも２個の電機子コイルと第１のダイオードの接
   続点と小容量のコンデンサの正電圧端子との間に順方向
   に挿入された導通制御の行なわれる半導体素子と、スイ
   ッチング素子が位置検知信号の末端で不導通に転化した
   ときに、付設された小容量のコンデンサの第２のダイオ
   ードを介する前述した充電により電機子コイルの通電電
   流の降下を急速とし、磁性体回転子が設定された角度だ
   け回転して、位置検知信号により導通されるスイッチン
   グ素子を介して電機子コイルの通電が開始されたとき
   に、該スイッチング素子の導通と同期してその導通初期
   の区間のみ導通される前記した半導体素子を介して第１
   のダイオードと該電機子コイルの接続点より前記した小
   容量のコンデンサに蓄積した静電エネルギを流入せしめ
   て通電電流の立上りを急速とする電気回路と、電機子コ
   イルの通電電流が所定値を越えて増大したことを検出し
   て検出電気信号を得る検出回路と、該検出電気信号によ
   り該電機子コイルの通電を停止し、所定時間後に通電を
   開始して通電電流を所定値に保持持するチョッパ回路と
   より構成されたことを特徴とする高速電動機。
2. 【請求項２】固定電機子とマグネット回転子を備えた複
   数相の直流電動機において、マグネット回転子の外周面
   に等しい巾でＮ，Ｓ磁極が交互に配設された複数個の
   Ｎ，Ｓ磁極と、該Ｎ，Ｓ磁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、電機子コイル
   の装着される磁極の円周方向の巾が電気角で１２０度よ
   り１８０度までの巾の３ｎ個（ｎは正整数）の界磁磁極
   と、該磁極に装着された複数相のバイフアラ巻きされた
   電機子コイルと、Ｎ，Ｓ磁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、各電機子コイルの電源負
   極側に挿入された１個のスイッチング素子と、各電機子
   コイルの電源正極側に順方向に接続された１個の第１の
   ダイオードと、該ダイオードと電機子コイルとスイッチ
   ング素子の直列接続体に供電する直流電源と、第１，第
   ２，第３の相の位置検知信号によりそれぞれ対応する第
   １，第２，第３の相のバイフアラ巻きされた電機子コイ
   ルに接続したスイッチング素子を位置検知信号の巾だけ
   導通して電機子コイルに通電して出力トルクを得る通電
   制御回路と、スイッチング素子が位置検知信号の末端で
   不導通に転化したときに、該スイッチング素子と電機子
   コイルの接続点より、第２のダイオードを介して電機子
   コイルに蓄積された磁気エネルギを小容量のコンデンサ
   に流入充電して保持するように各電機子コイルに並列に
   接続された小容量のコンデンサと第２のダイオードの直
   列接続体と、該小容量のコンデンサと第２のダイオード
   の接続点と他の所定の電機子コイルと第１のダイオード
   との接続点を接続して得られる閉回路と、該閉回路に含
   まれる少なくとも２個の電機子コイルと第１のダイオー
   ドの接続点と小容量のコンデンサの正電圧端子との間に
   順方向に挿入された導通制御の行なわれる半導体素子
   と、スイッチング素子が位置検知信号の末端で不導通に
   転化したときに、付設された小容量のコンデンサの第２
   のダイオードを介する前述した充電により電機子コイル
   の通電電流の降下を急速とし、マグネット回転子が設定
   された角度だけ回転して、位置検知信号により導通され
   るスイッチング素子を介して電機子コイルの通電が開始
   されたときに、該スイッチング素子と同期してその導通
   初期の区間のみ導通される前記した半導体素子を介して
   第１のダイオードと該電機子コイルの接続点より前記し
   た小容量のコンデンサに蓄積した静電エネルギを流入せ
   しめて通電電流の立上りを急速とする電気回路と、電機
   子コイルの通電電流が所定値を越えて増大したことを検
   出して検出電気信号を得る検出回路と、該検出電気信号
   により該電機子コイルの通電を停止し、所定時間後に通
   電を開始して通電電流を所定値に保持するチョッパ回路
   とより構成されたことを特徴とする高速電動機。
3. 【請求項３】請求項１若しくは請求項２のいずれかの特
   許請求の範囲において、電機子コイルの通電電流が所定
   値を越えて増大したことを検出して検出電気信号を得る
   検出回路と、該検出電気信号により該電機子コイルに接
   続されたスイッチング素子を不導通に転化し、所定時間
   後に導通せしめることにより通電電流を所定値に保持す
   るチョッパ回路と、該チョッパ回路の作動中において、
   スイッチング素子が不導通に転化したときに、第２のダ
   イオードを介して小容量のコンデンサに磁気エネルギを
   流入して静電エネルギをチョッパ周波数に対応して順次
   に充電して保持する電気回路とより構成されたことを特
   徴とする高速電動機。