JPH06153582A

JPH06153582A - 回生制動のできる直流電動機

Info

Publication number: JPH06153582A
Application number: JP4330862A
Authority: JP
Inventors: Itsuki Ban; 五紀伴
Original assignee: Secoh Giken Co Ltd
Current assignee: Secoh Giken Co Ltd
Priority date: 1992-10-29
Filing date: 1992-10-29
Publication date: 1994-05-31

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型
電動機乃びブラシレス直流電動機を得ることができ、回
生制動が可能になる。【構成】１つの励磁コイル３９ａの通電が停止された
ときに、磁心に蓄積された磁気エネルギを、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を防止
して、小容量のコンデンサ４７ａに流入充電して高電圧
に保持するので、電流の降下が急速となる。所定時間後
に次の励磁コイル３９ｂが通電されるが、このときの印
加電圧はコンデンサ４７ａの充電高電圧となるので、急
速に電流が立上がる。通電の立上がりと降下が急速とな
るので毎分数万回転とすることができるとともに、正転
中に逆電モードに転化することにより、チョッパ回路に
より任意の逆トルクを発生して回生制動を行なうことが
できる。

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。又ブラシレス
直流電動機を同じ目的に使用する場合には周知の手段が
あるが構成が錯雑となり高価となる問題点がある。

【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。直流電動機
についても同じ手段はない。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】

第１の課題リラクタンス型の電動機の場合には、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。ブラシレス直流電動機の場合にも大出力
のものとなると同じ問題が発生する。第２の課題リラクタンス型の電動機の場合には、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（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。ブラシレス直流電動機の場合にも大出力の
ものとなると同じ問題が発生する。

【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の相の
励磁コイルの通電が位置検知信号の末端で停止されたと
きにそれぞれの蓄積磁気エネルギを励磁コイルの負電圧
側に一端が接続されたダイオードを介して流入充電して
通電電流の降下を急速とする小容量の第１，第２，第３
のコンデンサと、充電された第１，第２，第３のコンデ
ンサの高電圧を次に通電される励磁コイルに電源電圧と
ともに印加して通電電流の立上りを急速とする電気回路
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のダイオードの通電回路のそれぞれ並列に接続
されるとともに通電方向が該通電回路と反対方向となっ
ている第１，第２，第３の半導体スイッチング素子と、
第１，第２，第３の相の位置検知信号に対応する所定の
巾だけそれぞれ第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、突
極が磁極に侵入し始める点より電気角で３０度の区間内
において、設定された角度を経過した点で該磁極に捲着
された励磁コイルの通電が開始されるように、前記した
位置検知素子を固定電機子側に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１２
０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
コイルの通電が位置検知信号の末端で停止されたときに
それぞれの蓄積された磁気エネルギを励磁コイルの負電
圧側に一端が接続されたダイオードを介して流入充電し
て通電電流の降下を急速とする小容量の第１，第２，第
３のコンデンサと、充電された第１，第２，第３のコン
デンサの高電圧を次に通電される励磁コイルに電源電圧
とともに印加して通電電流の立上りを急速とする電気回
路と、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
ードの通電回路のそれぞれに並列に接続されるとともに
通電方向が該通電回路と反対方向となっている第１，第
２，第３の半導体スイッチング素子と、第１，第１の相
の位置検知信号及び第２，第２の相の位置検知信号及び
第３，第３の相の位置検知信号に対応する所定の巾だけ
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、突極が磁極に
侵入し始める点より電気角で３０度の区間内において、
設定された角度を経過した点で該磁極に捲着された励磁
コイルの通電が開始されるように、前記した位置検知素
子を固定電機子側に固定する手段とより構成されたもの
である。

【０００６】第３の手段固定電機子とマグネット回転
子を備えた３相全波通電の直流電動機において、電機子
の磁極に装着された第１，第２，第３の相の電機子コイ
ルと、第１の相の正方向の通電モードのときに第１の相
の電機子コイルと呼称し、逆方向の通電モードのときに
第１の相の電機子コイルと呼称し、第２，第３の正方向
の通電モードのときにそれぞれ第２，第３の相の電機子
コイル、又逆方向の通電モードのときにそれぞれ第２，
第３の相の電機子コイルと呼称したときに、マグネット
回転子のＮ，Ｓ磁極の位置を検知して、電気角で１２０
度の巾で３６０度位相差のある矩形波の第１の相の位置
検知信号とこれよりそれぞれ位相が順次に電気角で１２
０度おくれた第２，第３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巾と位相差を有し、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，第１，第２，第２，第
３，第３の各電機子コイルの両端に接続された６個のス
イッチング素子と、スイッチング素子と対応する電機子
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６のダイオードを介して、それぞれ第１，
第２，第３，第１，第２，第３の相の電機子コイルの両
端に接続したスイッチング素子を対応する第１，第２，
第３，第１，第２，第３の相の位置検知信号によりそれ
ぞれ導通して通電することにより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，
第１，第２，第３の相の位置検知信号により、第１，第
２，第３，第１，第２，第３の相の電機子コイルの両端
に接続したスイッチング素子を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，第１，第２，第３の相の電機子
コイルの通電が位置検知信号の末端で停止されたときに
それぞれの蓄積磁気エネルギを電機子コイルの負電圧側
に１端が接続されたダイオードを介して流入充電して通
電電流の降下を急速とする小容量の第１，第２，…，第
６のコンデンサと、充電された第１，第２，…，第６の
コンデンサの高電圧を次に通電される電機子コイルに電
源電圧とともに印加し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設定値を越えた
ときに、電機子コイルの通電を停止し、通電電流が所定
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１の電機子コイルの負電圧側よりそれぞれ
ダイオードを介して直流電源正極に接続する第１の半導
体スイッチング素子と、第２，第２の電機子コイル及び
第３，第３の電機子コイルの負電圧側よりそれぞれダイ
オードを介して直流電源正極に接続する第２，第３の半
導体スイッチング素子と、第１，第２，第３の半導体ス
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、第２，第２の相の位置検知信号、第３，第３の相の
位置検知信号に対応する所定の巾だけ導通する電気回路
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、電
機子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、
電機子コイルと鎖交する磁束量の減少による起電力と電
機子コイルにより蓄積された磁気エネルギー放出による
起電力を加算した電圧により前記した第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う電気回路と、各電機子コイルの電
気角で１２０度の通電区間を最大トルクが得られるよう
に前記した位置検知素子を固定電機子側に固定する手段
とより構成されたものである。

【０００７】

【作用】位置検知信号の巾だけ励磁コイル若しくは電機
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、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。大出力のブラシレス直流
電動機についても上述作用は同様である。

【０００８】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。上述した手段
により、ブラシレス直流電動機の回生制動作用の場合に
は電気回路が簡素化される効果がある。

【０００９】

【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、励磁コイル１７ａ，１７
ｂ，…がそれぞれ捲着されている。

【００１０】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、図示しない外筐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１７
ｂ，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
３９ｃ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
１２０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１２
０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。

【００１１】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３９ａ，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３０ターン位
の空心のものである。図６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６において、コイル１０ａ，抵抗１５ａ，１５
ｂ，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１２
ｂ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１０
ａ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１
３の出力はハイレベルとなる。

【００１２】ブロック回路１８の入力は、図１４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６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１４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１４において、曲線２９ａ，２
９ｂ，…及びこれを反転したものとなる。曲線２５ａ，
２５ｂ，…に対して、曲線２７ａ，２７ｂ，…は位相が
１２０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１４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。

【００１３】図１の平面図及び図３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１０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。

【００１４】端子４２ａの入力信号は、図１４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８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３９
ａ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、図１０のダイオード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。

【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。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。

【００１６】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１０の逆流防止用のダイオー
ド４９ａ，４９ｂ，４９ｃとコンデンサ４７ａ，４７
ｂ，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。

【００１７】図８のタイムチヤートの１段目の曲線２６
ａ，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３６ｂ
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２
ａ，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
２６ａ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。

【００１８】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，２０
ｂ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８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１０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１４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。

【００１９】各励磁コイルの通電は、突極が磁極に侵入
する点若しくは３０度の区間を経過した点のいずれでも
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。

【００２０】図８の１段目の曲線２６ａ，２６ｂ，２６
ｃは励磁コイルの通電曲線を示し、点線２６−１と２６
−２の間隔は位置検知信号の１２０度の巾で、点線２６
−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９−１，９−２，９−３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９−１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９−２，９−３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，４７
ｂ，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。

【００２１】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１０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。従って、トランジスタ２４ａ，２８ａは、
曲線３６ａ，３６ｂ，…の巾だけ導通される。トランジ
スタ２４ｂ，２８ｂ及びトランジスタ２４ｃ，２８ｃは
それぞれ図１４の曲線３７ａ，３７ｂ，…及び曲線３８
ａ，３８ｂ，…の巾の区間のみがそれぞれ導通される。
励磁コイル３９ａ，３９ｂ，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２
０ｂ，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１２０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。

【００２２】逆転をする場合には、端子４２ａ，４２
ｂ，４２ｃの入力信号を図１４の位置検知信号曲線４３
ａ，４３ｂ，…，曲線４４ａ，４４ｂ，…，曲線４５
ａ，４５ｂ，…にそれぞれ切換える。電動機を逆転せし
めたときには、図１４の上から３段目までの位置検知信
号曲線は、位相が１８０度左方に移動するので、反転し
た曲線となる。従って曲線４３ａ，４３ｂ，…を得る為
には、１段目の曲線と２段目の曲線を反転した曲線を２
つの入力とするアンド回路の出力が使用される。曲線４
４ａ，４４ｂ，…，曲線４５ａ，４５ｂ，…を得る為に
も同様な手段が使用される。正転中に逆転モードとして
制動する場合には上述した手段は必要ない。

【００２３】次に正転中に逆転モードに転化して回生制
動を行う場合につき説明する。正転のときの励磁コイル
３９ａの通電の説明をする。グラフ図９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３
８−１は１２０度の巾を示している。図１０のトランジ
スタ２８ａの導通角も矢印３８−１となっている。励磁
コイル３９ａの電流の立上り部は、曲線３９ａ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３９ａの前半部では、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３９ａ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３９ｂ
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３９ａ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３９ｃ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。

【００２４】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、ダイオード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９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９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。オペアンプ４０ｂの出力がロ
ーレベルとなると、トランジスタ２０ａ，２０ｂ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２
８ａ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９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９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，３５ｃ，…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３の
突極１ａ，１ｂ，…の数を数倍とし、磁極１６ａ，１６
ｂ，…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１０のトランジスタ２８ａ，ダイオード４
９ａ，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。

【００２５】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。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１４の
タイムチヤートにおいて、最下段の曲線４２，４２−１
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４２−１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４２−１）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３
４ｃ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。

【００２６】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１０
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。

【００２７】図１１は、図１０のコンデンサ４７ａ，４
７ｂ，４７ｃの接続位置を変更した実施例である。図１
０と同じ記号のものは同じ部材でその作用効果も同じな
のでそれ等の説明は省略する。図１１において、励磁コ
イル３９ａの通電が停止されると、その蓄積磁気エネル
ギは小容量のコンデンサ４７ａを充電するので通電電流
は急速に降下する。次に到来する位置検知信号の始端部
でトランジスタ２０ａ，２０ｂが導通すると、コンデン
サ４７ａの高電圧が励磁コイル３９ａに印加されるので
通電電流の立上りが急速となる。抵抗２２ａ，絶対値回
路２６ａ，オペアンプ４０ｂ，基準電圧端子４０がチョ
ッパ回路となることは図１０の場合と全く同様である。
端子４０の電圧に対応した励磁電流となり、出力トルク
も対応したものとなる。他の励磁コイル３９ｂ，３９ｃ
についても全く同様な励磁電流の制御が行なわれる。端
子４２ｂ，４２ｃより入力される図１４の位置検知信号
曲線３７ａ，３７ｂ，…と曲線３８ａ，３８ｂ，…によ
り、トランジスタ２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆの導
通制御が行なわれて励磁コイル３９ｂ，３９ｃが通電さ
れる。抵抗２２ｂ，２２ｃ，絶対値回路２６ｂ，２６ｃ
オペアンプ２０ｃ，２０ｄ，基準電圧端子４０によるチ
ョッパ作用も同様に行なわれる。励磁電流の立上りと降
下を急速とするコンデンサ４７ｂ，４７ｃの作用も同様
である。

【００２８】正転中に逆転モードに転化したときの回生
制動作用が、トランジスタ２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２
４ａ，２４ｂ，２４ｃにより行なわれることも図１０の
場合と同様である。ブロック回路４０−１は回転速度に
比例した直流電圧を得る電気回路なので、切換スイッチ
４０ａを切換えることにより、回生制動中の制動トルク
は回転速度に比例して降下し、停止すると零となる。従
って、回生制動を行なうことにより、負荷の運動エネル
ギは電源に回生されて自動的に停止する作用効果が得ら
れる。本実施例では、端子４ａ，４ｂ，４ｃの入力信号
は、端子４２ａ，４２ｂ，４２ｃに入力される位置検知
信号の始端部を所定巾だけ削除したものとする必要があ
る。各励磁コイルの通電が開始されたときに、コンデン
サ４７ａ，４７ｂ，４７ｃの電荷が、トランジスタ２８
ａ，２８ｂ，２８ｃを介して電源端子２ａ側に流入する
ことを防止する為である。

【００２９】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、それぞれ励磁コイル１７ａ，１７
ｂ，…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６の電気回路で、
図１４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。

【００３０】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，１７１の同様
に接続されたものをそれぞれ励磁コイル３２ｂ，３２
ｃ，３２ｄ，３２ｅ，３２ｆと呼称する。図１４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３２ａ，３２ｃ，３２ｅを通電し、位置検知信号４５
ａ，４５ｂ，…，４３ａ，４３ｂ，…，４４ａ，４４
ｂ，…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３２ａ，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，３
２ｂ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。

【００３１】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，…，３
７ａ，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１２につき説明する。

【００３２】図１２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，４２
ｅ，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３２ａ，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３２
ｅ，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の励磁コイルと呼称する。端子４
２ａ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２１ａ，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。

【００３３】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１４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，２０
ｂ，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８のタイムチヤートの３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。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。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。

【００３４】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８の通電曲線３１ａ，３１
ｂ，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
４２ｂ，４２ｅの入力，ダイオード４９ｂ，コンデンサ
４７ｂ，アンド回路４１ｂ，４１ｅ，トランジスタ２０
ｅ，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，３２
ｄ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４１
ｃ，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。

【００３５】図８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，３２
ｆ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４
７ａ，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。チョッパ作用の区間中に励磁コイルの
通電が断たれたときに、磁気エネルギによりコンデンサ
４７ａ，４７ｂ，４７ｃの電圧が上昇する。従って励磁
コイルが次に通電されたときに通電の立上りを良好とす
る作用効果がある。

【００３６】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。上述した入力切換え手段を図
７につき説明する。図７において、端子８ａ，８ｂ，
…，８ｆには、それぞれ図１４の位置検知信号曲線３６
ａ，３６ｂ，…，曲線３７ａ，３７ｂ，．．，曲線３８
ａ，３８ｂ，…，曲線４３ａ，４３ｂ，…，曲線４４
ａ，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，６６ｃ，６６ｅ，６６ｇ，６６ｉ，６６ｋ
の下側の入力がハイレベルとなり、オア回路６５ａ，６
５ｂ，…，６５ｆ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，、９ｆの出力信号は、図１２の端子４２ａ，４２
ｂ，…，４２ｆ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１１の実施例と全く同様
で、その作用効果も同様である。端子２８−１，２８−
２，２８−３はそれぞれ端子３１−１，３１−２，３１
−３に接続されている。端子４ａ，４ｂ，４ｃの入力信
号はそれぞれ端子４２ａ，４２ｄと端子４２ｂ，４２ｅ
と端子４２ｃ，４２ｆの入力信号と同じ信号となってい
る。従って前実施例と同様に、正転中に逆転モードに転
化することにより回生制動を行なうことができる。

【００３７】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１２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。図１０，図１
２において、コンデンサ４７ａ，４７ｂ，４７ｃを電源
負極側に設けても本発明を実施することができる。

【００３８】次に本発明の手段をブラシレス直流電動機
に適用した実施例につき説明する。図５は、マグネット
回転子１と固定電機子１６の展開図である。記号１−
１，１−３，…はＳ極に、記号１−２，１−４，…はＮ
極に磁化され、各Ｎ，Ｓ磁極は軟鋼円筒により磁路が閉
じられ、磁路開放端は界磁となる磁極１６ａ，１６ｂ，
…に対向している。磁極１６ａ，１６ｂ，…には、電機
子コイル１７ａ，１７ｂ，…が捲着されている。上述し
た構成は、３相全波通電の周知のブラシレス直流電動機
の構成となっている。ホール素子７ａ，７ｂ，７ｃは１
２０度離間してＮ，Ｓ磁極１−１，１−２，…に対向し
ている。ホール出力は周知の回路により論理処理が行な
われて、図１４に示す各位置検知信号が得られる。電機
子コイル１７ａ，１７ｄの直列若しくは接続体を電機子
コイルＫと呼称する。電機子コイル１７ｂ，１７ｅ及び
電機子コイル１７ｃ，１７ｆの同様な接続体をそれぞれ
電機子コイルＬ，Ｍと呼称する。

【００３９】電機子コイルＫ，Ｌ，Ｍに図１４の位置検
知信号曲線３６ａ，３６ｂ，…，曲線３７ａ，３７ｂ，
…，曲線３８ａ，３８ｂ，…の巾だけそれぞれ正方向に
通電し、電機子コイルＫ，Ｌ，Ｍに図１４の位置検知信
号曲線４３ａ，４３ｂ，…，曲線４４ａ，４４ｂ，…，
曲線４５ａ，４５ｂ，…の巾だけそれぞれ逆方向に通電
すると、マグネット回転子１は矢印Ａ方向に回転する３
相直流電動機となる。次に図１３により、各電機子コイ
ルの通電制御回路を説明する。トランジスタ２０ａ，２
０ｂが導通すると電機子コイルＫは右方（正方向）に通
電され、トランジスタ２０ｃ，２０ｄが導通すると、左
方（逆方向）に通電される。電機子コイルＬ，Ｍについ
ても上述した事情は全く同様で、対角線の位置にあるト
ランジスタ２個づつを導通することにより電機子コイル
Ｌ，Ｍはそれぞれ正逆方向に通電される。図１３につき
電機子コイルの通電制御手段につき説明する。電機子コ
イルＬ，Ｍの通電制御回路は、電機子コイルＫのものと
全く同様な手段なのでそれぞれブロック回路Ｐ，Ｑとし
て略示してある。端子４２ａ，４２ｂ，４２ｃよりそれ
ぞれ図１４の位置検知信号曲線３６ａ，３６ｂ，…，曲
線３７ａ，３７ｂ，…，曲線３８ａ，３８ｂ，…が入力
され、端子４２ｄ，４２ｅ，４２ｆよりそれぞれ図１４
の位置検知信号曲線４３ａ，４３ｂ，…及びその下段の
曲線の２段に示される電気信号が入力される。端子４２
ａ，４２ｂ，４２ｃの入力により、対応するトランジス
タが導通するので、電機子コイルＫ，Ｌ，Ｍは正方向に
通電される。

【００４０】従って３相片波で、通電角が１２０度の直
流電動機として駆動される。電機子コイルＫ，Ｌ，Ｍは
正方向の通電のモードとなり、このときの電機子コイル
Ｋ，Ｌ，Ｍをそれぞれ第１の相の電機子コイル、第２の
相の電機子コイル、第３の相の電機子コイルと呼称す
る。端子４２ｄ，４２ｅ，４２ｆの入力により、対応す
るトランジスタが導通して、電機子コイルＫ，Ｌ，Ｍは
逆方向に通電される。従って３相片波で、通電角が１２
０度の直流電動機として駆動される。

【００４１】抵抗２２ａ，絶対値回路２６ａ，オペアン
プ４０ｂ，基準電圧端子４０，アンド回路４１ａ，４１
ｄは前実施例の同じ記号の部材と同じ作用があるのでチ
ョッパ回路が構成される。従って電機子コイルＫの通電
電流は端子４０の電圧に規制されたものとなる。電機子
コイルＫの右方若しくは左方の通電が停止されると、蓄
積磁気エネルギは小容量のコンデンサ４７ｄ，４７ａに
流入して高電圧に充電するので、電流の降下が急速とな
る。次に通電が開始されると、コンデンサ４７ｄ，４７
ａの高電圧がそれぞれ電機子コイルＫの右方向と左方向
の通電時に印加されて通電電流の立上りを急速とする。
従って前実施例と同様に反トルクの発生がなく高速回転
が可能となる作用効果がある。電機子コイルのインダク
タンスの大きい高出力の電動機の場合に有効な技術を供
与できる特徴がある。ブロック回路Ｐ，Ｑについても上
述した作用効果がある。ブロック回路Ｐ，Ｑにもチョッ
パ回路が含まれ、端子４０の電圧に規制された電機子電
流が得られる構成となっている。逆転をする為には、端
子４２ａ，４２ｂ，４２ｃの入力信号と端子４２ｄ，４
２ｅ，４２ｆの入力信号を交換することにより行なうこ
とができる。

【００４２】次に回生制動の説明をする。電機子コイル
Ｋ，Ｌ，Ｍは全く同様な通電制御が行なわれるので、電
機子コイルＫについて説明する。正転中に逆転モードに
転換すると、電機子コイルＫは逆方向に通電されるの
で、通電方向と逆起電力の方向が同方向となるので電流
は急速に立上り、図９の曲線３５ａ，３５ｃ，…のよう
になる。トランジスタ２０ａ，２０ｂ若しくはトランジ
スタ２０ｃ，２０ｄが不導通に転化すると、電機子コイ
ルの磁気エネルギは電源電圧より逆起電力を差引いた電
源にトランジスタ２８ａを介して還流されることにな
る。従って電流の降下は図９の曲線３５ｂ，３５ｄ，…
に示すように緩慢となり降下時間が延長される。端子４
ａには、端子４２ａ，４２ｄに入力される位置検知信号
が入力されているのでそれらの区間だけトランジスタ２
４ａ，２８ａは導通されている。曲線３５ａ，３５ｃ，
…の区間が、みじかいので電力消費は僅少で、曲線３５
ｂ，３５ｄ，…の区間では、回転子１とその負荷の力学
的エネルギが電力として回生される作用がある。制御ト
ルクは端子４０の電圧により規制することができる。

【００４３】以上の説明のように前実施例と同様な作用
効果がある。コンデンサ４７ａを図１０の実施例のよう
に正電圧側（端子２ａの側）に設けても本発明を実施す
ることができる。各実施例において、トランジスタ２８
ａ，２８ｂ，２８ｃを回生制動のときのみ通電すると次
に述べる作用効果がある。チョッパ作用により、励磁コ
イル若しくは電機子コイルの通電が断たれたときに各コ
イルの磁気エネルギがチョッパ回数に対応してコンデン
サ４７ａ，４７ｂ，４７ｃを充電して高電圧とするの
で、通電電流の立上りをより急速とすることができる。
従ってより高速度の回転を行なうことが可能となる作用
効果がある。図５の実施例は集中巻きの３相直流電動機
の場合であるが、周知の３相Ｙ型重ね巻きのブラシレス
直流電動機の場合にも図１３の通電制御手段が適用でき
る。

【００４４】

【発明の効果】

第１の効果１つの励磁コイル若しくは電機子コイルの
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
べき励磁コイル若しくは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２の効果回生制動が可能で、制動トルクを自由に制
御できる直流電動機を得ることができる。

【００４５】

【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の電動機の磁極と突極の展開図

【図４】図２の電動機の磁極と突極の展開図

【図５】マグネット回転子を有する３相直流電動機の
マグネット回転子と固定電機子の展開図

【図６】３相の位置検知装置の電気回路図

【図７】３相電動機の位置検知信号の正逆転モードの
切換回路

【図８】位置検知信号、通電電流、出力トルクのタイ
ムチャート

【図９】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１０】３相片波通電の励磁コイルの通電制御回路

【図１１】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１２】３相全波通電の励磁コイルの通電制御回路

【図１３】マグネット回転子を有する３相直流電動機
の通電制御回路図

【図１４】３相直流電動機の位置検知信号のタイムチ
ャート

【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，１７ｂ，…，３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，Ｋ，
Ｌ，Ｍ，Ｓ… 励磁コイル９外筐１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，７ａ，７ｂ，７ｃ… 位置検
知コイル２５ａ，２６ａ，２６ｂ，…，３１ａ，３１ｂ，…，３
５ａ，３５ｂ，…，３９ａ，３９ｂ，… 励磁電流曲線９−１，９−２，９−３，４２，４２−１トルク曲線Ｐ，Ｑ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１０，１４ａ，１４ｂ，１８ブロック回路

Claims

【特許請求の範囲】

【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の相の
励磁コイルの通電が位置検知信号の末端で停止されたと
きにそれぞれの蓄積磁気エネルギを励磁コイルの負電圧
側に一端が接続されたダイオードを介して流入充電して
通電電流の降下を急速とする小容量の第１，第２，第３
のコンデンサと、充電された第１，第２，第３のコンデ
ンサの高電圧を次に通電される励磁コイルに電源電圧と
ともに印加して通電電流の立上りを急速とする電気回路
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のダイオードの通電回路のそれぞれ並列に接続
されるとともに通電方向が該通電回路と反対方向となっ
ている第１，第２，第３の半導体スイッチング素子と、
第１，第２，第３の相の位置検知信号に対応する所定の
巾だけそれぞれ第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、突
極が磁極に侵入し始める点より電気角で３０度の区間内
において、設定された角度を経過した点で該磁極に捲着
された励磁コイルの通電が開始されるように、前記した
位置検知素子を固定電機子側に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直流電動機。
【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が
位置検知信号の末端で停止されたときにそれぞれの蓄積
された磁気エネルギを励磁コイルの負電圧側に一端が接
続されたダイオードを介して流入充電して通電電流の降
下を急速とする小容量の第１，第２，第３のコンデンサ
と、充電された第１，第２，第３のコンデンサの高電圧
を次に通電される励磁コイルに電源電圧とともに印加し
て通電電流の立上りを急速とする電気回路と、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のダイオードの通電回路
のそれぞれに並列に接続されるとともに通電方向が該通
電回路と反対方向となっている第１，第２，第３の半導
体スイッチング素子と、第１，第１の相の位置検知信号
及び第２，第２の相の位置検知信号及び第３，第３の相
の位置検知信号に対応する所定の巾だけそれぞれ第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、突極が磁極に侵入し始める点
より電気角で３０度の区間内において、設定された角度
を経過した点で該磁極に捲着された励磁コイルの通電が
開始されるように、前記した位置検知素子を固定電機子
側に固定する手段とより構成されたことを特徴とする回
生制動のできる直流電動機。
【請求項３】固定電機子とマグネット回転子を備えた３
相全波通電の直流電動機において、電機子の磁極に装着
された第１，第２，第３の相の電機子コイルと、第１の
相の正方向の通電モードのときに第１の相の電機子コイ
ルと呼称し、逆方向の通電モードのときに第１の相の電
機子コイルと呼称し、第２，第３の正方向の通電モード
のときにそれぞれ第２，第３の相の電機子コイル、又逆
方向の通電モードのときにそれぞれ第２，第３の相の電
機子コイルと呼称したときに、マグネット回転子のＮ，
Ｓ磁極の位置を検知して、電気角で１２０度の巾で３６
０度位相差のある矩形波の第１の相の位置検知信号とこ
れ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の位置検知信号ならびに第１の相の位置検知
信号と同じ巾と位相差を有し、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，第１，第２，第２，第３，第３の各電
機子コイルの両端に接続された６個のスイッチング素子
と、スイッチング素子と対応する電機子コイルの直列接
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６
のダイオードを介して、それぞれ第１，第２，第３，第
１，第２，第３の相の電機子コイルの両端に接続したス
イッチング素子を対応する第１，第２，第３，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通
電することにより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，第１，第２，第
３の相の位置検知信号により、第１，第２，第３，第
１，第２，第３の相の電機子コイルの両端に接続したス
イッチング素子を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，第１，第２，第３の相の電機子コイルの通電
が位置検知信号の末端で停止されたときにそれぞれの蓄
積磁気エネルギを電機子コイルの負電圧側に１端が接続
されたダイオードを介して流入充電して通電電流の降下
を急速とする小容量の第１，第２，…，第６のコンデン
サと、充電された第１，第２，…，第６のコンデンサの
高電圧を次に通電される電機子コイルに電源電圧ととも
に印加し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設定値を越えたときに、電機
子コイルの通電を停止し、通電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
１の電機子コイルの負電圧側よりそれぞれダイオードを
介して直流電源正極に接続する第１の半導体スイッチン
グ素子と、第２，第２の電機子コイル及び第３，第３の
電機子コイルの負電圧側よりそれぞれダイオードを介し
て直流電源正極に接続する第２，第３の半導体スイッチ
ング素子と、第１，第２，第３の半導体スイッチング素
子をそれぞれ第１，第１の相の位置検知信号、第２，第
２の相の位置検知信号、第３，第３の相の位置検知信号
に対応する所定の巾だけ導通する電気回路と、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、電機子コイルと
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、電機子コイル
と鎖交する磁束量の減少による起電力と電機子コイルに
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
を行う電気回路と、各電機子コイルの電気角で１２０度
の通電区間を最大トルクが得られるように前記した位置
検知素子を固定電機子側に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直流電動機。