JPH0622589A - Reluctance motor to be regeneratively braked - Google Patents
Reluctance motor to be regeneratively brakedInfo
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- JPH0622589A JPH0622589A JP4209374A JP20937492A JPH0622589A JP H0622589 A JPH0622589 A JP H0622589A JP 4209374 A JP4209374 A JP 4209374A JP 20937492 A JP20937492 A JP 20937492A JP H0622589 A JPH0622589 A JP H0622589A
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Abstract
Description
【0001】[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。[Industrial application] Regenerative braking is required when a reluctance type electric motor is used as a drive source for an electric vehicle.
In such a case, the technique of the present invention is used.
【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号及び特願平成3−1
88367号があるが、技術手段が異なっている。2. Description of the Related Art Since a reluctance type electric motor has no magnet rotor, it was considered impossible to perform regenerative braking by generating electric power, and thus there is no conventional technique. Japanese Patent Application No. 231433/1993 and Japanese Patent Application No. 3-1 / 1993 by the applicant
88367, but the technical means are different.
【0002】[0002]
【発明が解決しようとする課題】第1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(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。The first problem is that since the inductance of the exciting coil is extremely large, the current rises slowly at the beginning of energization, and the current drops when the energization is stopped. The former has a problem that the output torque is reduced, and the latter has a problem that counter torque is generated. When the power supply is set to a high voltage in order to speed up the rising at the beginning of energization, a sharp rising of the current occurs after the magnetic saturation point. For this reason, there is a problem that vibration and electric noise are generated, and the above-described section where the current rises is a section where the torque is small, so that only defects are promoted.
There is a problem that the speed increase (tens of thousands of revolutions per minute) becomes impossible due to the generation of the above-described torque reduction and counter torque. Even at a commonly used rotation speed (several thousands of revolutions per minute), there is a disadvantage that reduced torque and anti-torque are generated and efficiency is deteriorated. If a means for increasing the power supply voltage is used to increase the output torque, the voltage becomes 1000 V or more and the utility is lost.
【0003】第2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。第3の課題 励磁
コイルのインダクタンスが大きいので、一般的手段によ
ると、励磁コイルの両端にそれぞれ1個のスイッチング
素子を挿入して励磁コイルの通電制御を行なっている。
このスイッチング素子は大電流の開閉を行なっているの
で、容量が大きく高価となる問題点がある。Second problem The reluctance type electric motor is
Since there is no magnet on the rotor, there is no power generation during rotation. Therefore, since it is impossible to obtain the electromagnetic braking force, the electromagnetic braking action cannot be obtained. Also, regenerative braking action cannot be obtained. Therefore, there is a problem that it is difficult to use it as a drive source for a servomotor or an electric vehicle. Third Problem Since the inductance of the exciting coil is large, according to general means, one switching element is inserted at each end of the exciting coil to control the energization of the exciting coil.
Since this switching element opens and closes a large current, there is a problem that the capacity is large and the cost is high.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】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、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
励磁コイルと、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、各励磁コイルの1端
に挿入された1個の第1のスイッチング素子と、励磁コ
イルと第1の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
する複数相の励磁コイルに接続した第1のスイッチング
素子を位置検知信号の巾だけ導通して励磁コイルに通電
して出力トルクを得る通電制御回路と、第1のスイッチ
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、該励磁コイルの負極側よりダイオードを介して励磁
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し、励磁コイルの通電電流の降下を
急速とする電気回路と、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第1のス
イッチング素子を介して励磁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導通され
る半導体素子を介して、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該励磁コイルの正電圧側より流
入せしめて通電電流の立上がりを急速とする電気回路
と、前記した複数相の位置検知信号により対応する第1
のスイッチング素子を導通して正転若しくは逆転のモー
ドに転換する切換装置と、励磁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励磁コイルに接続
された第1の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、励磁コイルの負極側→前記した
ダイオード→第2のスイッチング素子→電源正極→電源
負極→励磁コイルに逆接続されたダイオード→励磁コイ
ルの正極側よりなる電気閉回路と、各相の励磁コイルの
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
を対応する第2の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が
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2のスイッチ
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制動を行な
う電気回路とより構成されたものである。In a multi-phase reluctance type electric motor provided with a fixed armature and a magnetic rotor, a plurality of magnetic reluctance motors are arranged on an outer peripheral surface of the magnetic rotor at equal widths and at equal separation angles. The salient poles and the magnetic poles projecting from the inner peripheral surface of the fixed armature, which are in axial symmetry, have the same phase, face the salient poles with a slight gap, and are arranged at equal pitches. The width of the magnetic pole to be mounted in the circumferential direction is 2n (n is 3) with an electrical angle of 120 to 180 degrees.
(A positive integer above), exciting coils of a plurality of phases attached to the magnetic poles, a position detecting device for detecting a rotational position of the salient poles to obtain a position detecting signal of a plurality of phases, and 1 of each exciting coil. One first switching element inserted at the end, a DC power supply for supplying a series connection of the exciting coil and the first switching element, and a plurality of phase exciting coils corresponding to the plurality of phase position detection signals, respectively. An energization control circuit that conducts the connected first switching element for the width of the position detection signal to energize the exciting coil to obtain an output torque, and when the first switching element is turned off at the end of the position detection signal. In addition, the magnetic energy accumulated in the exciting coil from the negative electrode side of the exciting coil is charged and held in the small-capacity capacitor by flowing through the diode, and the electric current is rapidly reduced in the exciting coil. When the magnetic rotor is rotated by a set angle and the energization of the exciting coil is started via the first switching element which is conducted by the position detection signal, it is synchronized with the conduction of the switching element. Through a semiconductor element that is electrically conducted, the electrostatic energy stored in the small-capacity capacitor described above flows in from the positive voltage side of the exciting coil to rapidly raise the conduction current, and Corresponding to the position detection signal of
A switching device which conducts a switching element to switch the mode to a normal rotation or reverse rotation mode, a detection circuit which detects that the energizing current of the exciting coil exceeds a predetermined value and obtains a detection electric signal, and the detection electric circuit. A chopper circuit that holds the energizing current at a predetermined value by converting the first switching element connected to the exciting coil to a non-conducting state by a signal and making it conductive after a prescribed time, and the negative side of the exciting coil → the diode described above → Second switching element → power supply positive electrode → power supply negative electrode → diode reversely connected to the exciting coil → an electrically closed circuit consisting of the positive electrode side of the exciting coil and the start end of the energized section of the exciting coil of each phase for a predetermined width An electric circuit that keeps the corresponding second switching element conductive only in the deleted section and a chopper rotation when the mode is changed to the reverse mode during the forward rotation. The rising portion of the current during the energization period is made rapid by adding the electromotive force and the DC power supply voltage due to the decrease in the amount of magnetic flux that links the exciting coil, and at the current drop portion, the amount of magnetic flux that links the exciting coil. Of the electromotive force due to the decrease of the electromotive force and the electromotive force due to the release of the magnetic energy accumulated by the exciting coil, a current is caused to flow through the second switching element to the positive electrode side of the DC power source to regenerate the electric current, It is composed of an electric circuit for slowing down the descending part of the vehicle for braking.
【0005】[0005]
【作用】励磁コイルの正電圧側若しくは負電圧側に挿入
した1個のスイッチング素子の開閉のみにより、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、高価なスイッチング素子が1個のみなので、第
1,第3の課題を解決する作用がある。[Function] The excitation coil is energized for the width of the position detection signal only by opening / closing one switching element inserted on the positive voltage side or the negative voltage side of the excitation coil, and when the energization is stopped at the end, the excitation coil is excited. The magnetic energy stored in the coil flows into a small-capacity capacitor and is charged to become a high voltage. Therefore, the disappearance time of the magnetic energy is remarkably reduced, so that the generation of the anti-torque is prevented. Energization of the exciting coil is started by the next position detection signal that arrives after a predetermined time, but the applied voltage at this time is the sum of the charging voltage of the capacitor and the power supply voltage, so that the rise of the energizing current does not occur. It will be rapid. Therefore, the generation of torque reduction is prevented.
As can be seen from the above description, there is an effect of eliminating the drawback that the rotation speed of the reluctance type electric motor cannot be increased, and since only one expensive switching element is provided, the first and third problems are solved. It has an effect.
【0006】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
電流の立上がりが急速となり、設定値の電流となり、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、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2の課題が解決される。When the reverse mode is set during normal rotation, the chopper circuit is operating, so the applied voltage to the exciting coil is
The DC power supply voltage and the back electromotive force are added, the rising of the exciting current becomes rapid, the current reaches the set value, and when the energization is cut off, the magnetic energy stored in the exciting coil slows down. , Power flows into the power source and is regenerated. Therefore, there is an effect that regenerative braking can be performed. Therefore, the second problem is solved.
【0007】[0007]
【実施例】第1図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。Embodiments of the present invention will be described with reference to FIG. Since the same symbols in the drawings are the same members, duplicate description thereof will be omitted. All subsequent angle displays will be displayed in electrical angles. Next, a configuration of a three-phase single-wave reluctance type motor to which the present invention is applied will be described. FIG. 1 is a plan view of a fixed armature and a rotor. In FIG. 1, symbol 1 is a rotor, and the salient poles 1a, 1b, ... Width is 180
, They are arranged at equal pitches with a phase difference of 360 degrees. The rotor 1 is made by a well-known means in which silicon steel plates are laminated. Symbol 5 is a rotation axis. The fixed armature 16 has magnetic poles 16a, 16b, 16c, 16d,
The widths of 16e and 16f are 180 degrees and are arranged at equal intervals. The salient poles and the magnetic poles have the same width of 180 degrees. The number of salient poles is 8 and the number of magnetic poles is 6.
The armature 16 is also made by the same means as the rotor 1.
The magnetic poles 16a, 16b, ...
b, ... Are wound respectively.
【0008】図3は、図1の磁極と回転子の展開図であ
る。図3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。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32a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32b,励磁コイル
32cと呼称する。励磁コイル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、励磁コイル32b
の通電が断たれ、励磁コイル32cが通電される。更に
120度回転すると、励磁コイル32cの通電が断たれ
て、励磁コイル32a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32a→励磁コイル32b
→励磁コイル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。FIG. 3 is a development view of the magnetic pole and the rotor shown in FIG. In FIG. 3, the annular portion 16 and the magnetic poles 16a, 16
b, ... Are fixed armatures by being fixed to an outer casing (not shown). The part of symbol 16 is a magnetic core that serves as a magnetic path. The exciting coils 17a and 17d are connected in series or in parallel, and this connected body is referred to as an exciting coil 32a. Excitation coil 17
Similarly, b and 17e and exciting coils 17c and 17f are also connected, and these are referred to as exciting coil 32b and exciting coil 32c, respectively. When the exciting coil 32b is energized, the salient poles 1b and 1f are attracted and the rotor 1 rotates in the direction of arrow A. When rotated 120 degrees, the exciting coil 32b
Is turned off and the exciting coil 32c is turned on. When it is further rotated 120 degrees, the exciting coil 32c is de-energized and the exciting coil 32a is energized. Energization mode is 12
Excitation coil 32a → excitation coil 32b every 0 degree rotation
The exciter coil 32c is replaced by a cycle, and the exciter coil 32c is driven as a three-phase single-wave electric motor. At this time, the magnetic poles located at the axisymmetric positions are magnetized to the N and S poles as shown in the figure. Since the two excited magnetic poles are always of different polarities, the leakage magnetic fluxes passing through the non-excited magnetic poles are in opposite directions to each other, thus preventing generation of anti-torque.
【0009】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32a,32b,32c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100ターン
位の空心のものである。図6に、コイル10a,10
b,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,1
5b,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1
2b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1
0a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。In order to further reduce the above-mentioned leakage magnetic flux, two pairs of the first phase magnetic poles 16a and 16d are set, and the magnetic poles are energized to excite the N and S magnetic poles. The leakage magnetic flux due to each pair of magnetic poles is canceled by the other magnetic poles and disappears, and the leakage magnetic flux is almost eliminated. Other magnetic poles 16b, 16c, ... 16f
Also has a set of two magnetic poles each, and a pair of magnetic poles is excited by the N and S poles. The effect is the same, and the leakage magnetic flux disappears. In this case, the number of salient poles 1a, 1b, ... Is 16. The output torque in this case is doubled. The exciting coils 32a, 32b, 32c are respectively connected to the first, second, and third coils.
It is called a phase excitation coil. Although the number of salient poles of the rotor 1 in FIG. 1 is eight, the present invention can be implemented with four salient poles in order to reduce the diameter of the rotor 1. The number of magnetic poles is six. Coil 10a, 10b, 10c of FIG.
Is a position detecting element for detecting the positions of the salient poles 1a, 1b, ..., It is fixed to the armature 16 side at the position shown in the drawing, and the coil surface has a gap on the side surface of the salient poles 1a, 1b ,. Are facing through. The coils 10a, 10b, 10c are separated by 120 degrees. The coil is an air-core coil having a diameter of 5 millimeters and having about 100 turns. In FIG. 6, the coils 10a, 10
b and 10c, a device for obtaining a position detection signal is shown. In FIG. 6, a coil 10a, resistors 15a, 1
5b and 15c form a bridge circuit, and are adjusted so as to be balanced when not facing the coil 10a or the salient poles 1a, 1b, .... Therefore, the diode 11a, the capacitor 12a and the diode 11b, the capacitor 1
The outputs of the low-pass filters composed of 2b are equal, and the output of the operational amplifier 13 is at a low level. Reference numeral 10 is an oscillator, which oscillates about 1 megacycle. Coil 1
When 0a faces salient poles 1a, 1b, ..., Impedance decreases due to iron loss (eddy current loss and hysteresis loss), so that the voltage drop of the resistor 15a increases and the operational amplifier 1
The output of 3 becomes high level.
【0010】ブロック回路18の入力は、図16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16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16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16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。The input of the block circuit 18 is the curves 25a, 25b, ... Of the time chart of FIG. 16, and the input via the inversion circuit 13a is the inversion of the curves 25a, 25b ,. Block circuits 14a and 14b of FIG.
Shows the same configuration as the above-mentioned block circuit including the coils 10b and 10c, respectively. Oscillator 1
0 can be commonly used. Block circuit 14a
Of the block circuit 18 and the output of the inverting circuit 13b.
, And their output signals are the inversions of the curves 27a, 27b, ... And the curves 27a, 27b ,. The output of the block circuit 14b and the output of the inverting circuit 13c are input to the block circuit 18,
These output signals are represented by the curves 29a, 2 in FIG.
9b, ... And an inverted version thereof. Curve 25a,
The phases of the curves 27a, 27b, ... Are delayed by 120 degrees with respect to 25b, ..., The phases of the curves 29a, 29b ,.
The block circuit 18 is a circuit commonly used in a control circuit of a three-phase Y-type semiconductor motor, and is a rectangular wave electric signal having a width of 120 degrees from the terminals 18a, 18b, ..., 18f by the input of the position detection signal described above. Is a logic circuit that can be obtained. The outputs of the terminals 18a, 18b, 18c are as shown in FIG.
Curves 36a, 36b, ..., Curves 37a, 37, respectively
b, ..., Curves 38a, 38b ,.
The outputs of the terminals 18d, 18e and 18f are the curves 4 respectively.
3a, 43b, ..., Curves 44a, 44b, ..., Curve 45
a, 45b, ... Terminals 18a and 18
d output signal, terminals 18b and 18e output signal, terminal 1
The phase difference between the output signals of 8c and 18f is 180 degrees. The output signals from the terminals 18a, 18b and 18c are 12 in sequence.
The output signals of the terminals 18d, 18e, and 18f are also sequentially delayed by 120 degrees. Coils 10a, 1
The same effect can be obtained by using aluminum plates of the same shape that rotate synchronously with the rotor 1 of FIG. 1, instead of the salient poles 1a, 1b ...
【0011】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12につき次に説明する。励磁コイル32a,3
2b,32cの下端には、それぞれトランジスタ20
a,20b及び20c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。本実
施例では、トランジスタ20a,20b,20cは励磁
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。In the plan view of FIG. 1 and the development view of FIG.
The circular ring 16 and the magnetic poles 16a, 16b, ... Are fixed to the outer casing to form an armature. Symbol 16 and symbols 16a, 16b,
... is called an armature or a fixed armature. The radial magnetic attraction between the magnetized axisymmetric magnetic pole and the salient pole is balanced, so that vibration is suppressed. The energizing means of the exciting coil will be described below with reference to FIG. Exciting coils 32a, 3
Transistors 20 are provided at the lower ends of 2b and 32c, respectively.
a, 20b and 20c are inserted. The transistors 20a, 20b, 20c serve as switching elements and may be other semiconductor elements having the same effect. Power is supplied from the DC power source positive / negative terminals 2a and 2b. In this embodiment, since the transistors 20a, 20b, 20c are located at the lower end of the exciting coil, that is, the power supply negative electrode side, the input circuit for conduction control thereof is characterized by being simplified.
【0012】端子42a,42b,42cより、図16
の位置検知信号曲線36a,36b,…,曲線37a,
37b,…,曲線38a,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、励磁コイル32a,32
b,32c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40aの−
端子の入力は+端子のそれより低いので、オペアンプ4
0aの出力はハイレベルとなり、トランジスタ20aが
導通して、電圧が励磁コイルの通電制御回路に印加され
る。抵抗22,絶対値回路27は、励磁コイル32a,
32b,32cの励磁電流を検出する為の抵抗である。From the terminals 42a, 42b and 42c, as shown in FIG.
Position detection signal curves 36a, 36b, ..., Curve 37a,
37b, ..., Curves 38a, 38b ,. By the input signal described above, the transistors 20a, 20b,
20c receives the base input via the AND circuits 24a, 24b, 24c and becomes conductive, and the excitation coils 32a, 32
b and 32c are energized. The terminal 40 is a reference voltage for designating the exciting current. The output torque can be changed by changing the voltage of the terminal 40. When the power switch (not shown) is turned on,
Since the input of the terminal is lower than that of the + terminal, operational amplifier 4
The output of 0a becomes high level, the transistor 20a becomes conductive, and the voltage is applied to the energization control circuit of the exciting coil. The resistor 22 and the absolute value circuit 27 include an exciting coil 32a,
It is a resistor for detecting the exciting currents of 32b and 32c.
【0013】上述した位置検知信号曲線の1つが図10
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10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、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、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。One of the position detection signal curves described above is shown in FIG.
The curve 36a is shown in the first row of the time chart of FIG. In FIG. 10, the armature coil is energized by the width of the curve 36a. The arrow 23a indicates a conduction angle of 120 degrees. In the initial stage of energization, the rise is delayed due to the inductance of the exciting coil, and when the energization is cut off, the stored magnetic energy is recirculated and discharged to the power source, so that the latter half of the curve 25 on the right side of the dotted line J appears. Descend to. Since the section where the positive torque is generated is the section of 180 degrees indicated by the arrow 23, the counter torque is generated and the output torque and the efficiency are reduced. At high speeds, this phenomenon becomes extremely large and unusable.
【0014】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16の位置検
知信号36a,37a,38aによる励磁コイルの通電
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12の小容量の
コンデンサ47a及びダイオード21a及び半導体素子
4a,4b,5a等を付設して上述した欠点を除去し、
又励磁コイルの通電制御のスイッチング素子(記号20
a,20b,20c)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、励磁コイル32aに蓄積された磁気
エネルギは、直流電源側に還流しないでダイオード21
a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。This is because the time width of anti-torque generation does not change even at high speeds, but the time width of the positive torque generation section 23 decreases in proportion to the rotation speed. The above-mentioned circumstances are the same as for energization of the exciting coil by the position detection signals 36a, 37a, 38a of FIG. Since the rising of the curve 25 is delayed, the output torque is reduced. That is, a reduction torque is generated. This is because the magnetic path is closed by the magnetic poles and the salient poles, and thus has a large inductance. The reluctance type electric motor has the advantage of generating a large output torque, but has the drawback of not being able to increase the rotation speed because of the above-described generation of the counter torque and the reduced torque. The device of the present invention is provided with the small-capacity capacitor 47a, the diode 21a, the semiconductor elements 4a, 4b, 5a, etc. of FIG.
Further, a switching element for controlling energization of the exciting coil (symbol 20
a, 20b, 20c) is used only on the negative voltage side of the power source. When the energization is cut off at the end of the curve 36a, the magnetic energy accumulated in the exciting coil 32a does not flow back to the DC power supply side, but the diode 21
The capacitor 47a is charged to the polarity shown in FIG. Therefore, the magnetic energy disappears rapidly and the current drops rapidly.
【0015】図10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32aを流れる電
流曲線でその両側の点線26−1と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が導通して再び励磁コイ
ル32a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)の両者となるので、励磁コイル32a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。この理由を次に説明する。図12
のブロック回路4により位置検知信号36bの始端部の
微分パルスが得られ、これを入力とする単安定回路によ
りみじかい巾の電気パルスが得られる。この電気パルス
によりトランジスタ4b,4a,SCR5aが導通する
ので、コンデンサ47aの高電圧が励磁コイル32aに
印加されて立上がりの電流を急速とし、その後は直流電
源の電圧により曲線26c(図10)の電流が得られ
る。コンデンサ47aの放電の終了とともに、SCR5
aは不導通に転化する。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。他の励磁コイル32
b,32cとダイオード21b,21cとコンデンサ4
7b,47cとSCR5b,5cの作用についても上述
した事情は全く同様である。端子5d,5eより、対応
する位置検知信号の始端部で得られる電気パルスの巾だ
けの電気信号が入力されるものである。ダイオード33
a,33b,33cは励磁コイル32a,32b,32
cの磁気エネルギの放電を行なう為のものである。First curve 2 of the time chart of FIG.
6a, 26b, and 26c are current curves which flow through the exciting coil 32a, and 120 is between the dotted lines 26-1 and 26-2 on both sides thereof.
It is a degree. The energizing current rapidly drops as shown by the curve 26b to prevent the generation of anti-torque, and the condenser 47a
Is charged and held at a high voltage. Next, the position signal curve 36
The transistor 20a is turned on by b, and the exciting coil 32a is again energized. Since the applied voltage at this time is both the charging voltage of the capacitor 47a and the power supply voltage (voltage of the terminals 2a and 2b), the exciting coil The current of 32a rises rapidly. This phenomenon causes a rapid rise as shown by the curve 26a. The reason for this will be described below. 12
The block circuit 4 provides a differential pulse at the beginning of the position detection signal 36b, and a monostable circuit having the differential pulse as an input produces an electric pulse of a very small width. Since the transistors 4b, 4a and SCR5a are turned on by this electric pulse, the high voltage of the capacitor 47a is applied to the exciting coil 32a to make the rising current rapid, and thereafter, the current of the curve 26c (FIG. 10) is generated by the voltage of the DC power supply. Is obtained. Upon completion of discharging the capacitor 47a, the SCR5
a is converted into non-conduction. As described above, the generation of the reduced torque and the counter torque is eliminated, and the current is supplied in the shape of a rectangular wave, so that the output torque is increased. Other exciting coil 32
b, 32c, diodes 21b, 21c and capacitor 4
The above-mentioned circumstances are exactly the same for the actions of 7b, 47c and SCRs 5b, 5c. From the terminals 5d and 5e, an electric signal having the width of the electric pulse obtained at the beginning of the corresponding position detection signal is input. Diode 33
a, 33b, 33c are excitation coils 32a, 32b, 32
It is for discharging the magnetic energy of c.
【0016】次にチョッパ回路の説明をする。励磁コイ
ル32aの励磁電流が増大して、その検出の為の抵抗2
2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、アンド
回路24aの下側の入力がローレベルとなるので、トラ
ンジスタ20aは不導通に転化し、励磁電流が減少す
る。オペアンプ40a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40aの出力はハイレベル
に復帰して、トランジスタ20a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10の曲線26c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12
の励磁コイル32bは、端子42bより入力される位置
検知信号曲線37a,37b,…により、その巾だけの
トランジスタ20bの導通により通電され、オペアンプ
40a,抵抗22,絶対値回路27アンド回路24bに
よりチョッパ制御が行なわれる。励磁コイル32cにつ
いても上述した事情は全く同様で、端子24cに図16
の位置検知信号曲線38a,38b,…が入力されて励
磁コイル32cの通電制御が行なわれる。トランジスタ
20c,アンド回路24c,オペアンプ40a,抵抗2
2,絶対値回路27の作用効果も前述した場合と全く同
様である。Next, the chopper circuit will be described. The exciting current of the exciting coil 32a increases, and the resistance 2 for detecting it increases.
When the voltage drop of 2 increases and exceeds the voltage of the reference voltage terminal 40 (the input voltage of the + terminal of the operational amplifier 40a), the lower input of the AND circuit 24a becomes low level, so that the transistor 20a is turned off. However, the exciting current decreases. Due to the hysteresis characteristic of the operational amplifier 40a, the output of the operational amplifier 40a returns to the high level due to the decrease of the predetermined value, the transistor 20a is turned on, and the exciting current increases. By repeating this cycle, the exciting current is maintained at the set value. The section indicated by the curve 26c in FIG. 10 is the section where the chopper control is performed. The height of the curve 26c is regulated by the voltage of the reference voltage terminal 40. 12
The exciting coil 32b is energized by the position detection signal curves 37a, 37b, ... Inputted from the terminal 42b by the conduction of the transistor 20b having the width, and the operational amplifier 40a, the resistor 22, the absolute value circuit 27 and the circuit 24b chopper. Control is performed. The above-described situation is exactly the same for the exciting coil 32c, and the terminal 24c is connected to the terminal shown in FIG.
The position detection signal curves 38a, 38b, ... Of are input to control the energization of the exciting coil 32c. Transistor 20c, AND circuit 24c, operational amplifier 40a, resistor 2
2. The operation and effect of the absolute value circuit 27 are exactly the same as those described above.
【0017】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。The energization of each exciting coil may be performed either at the point where the salient pole enters the magnetic pole or at the point of 30 degrees. Adjustment is performed in consideration of the rotation speed, efficiency, and output torque, and the positions of the coils 10a, 10b, and 10c serving as position detection elements fixed on the fixed armature side are changed. As can be understood from the above description, the object of the present invention is achieved because a large output and high speed rotation can be efficiently performed as a three-phase single-wave electric motor. In the case of three-phase full-wave energization, the same purpose can be achieved by constructing each one wave by the above-mentioned means.
【0018】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16a,16b,16c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16a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16b,16c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,1
0b,10cの固定位置を調整することが理想的であ
る。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。Curves 26a, 26b, 2 in the first stage of FIG.
6c shows the energization curve of the exciting coil, which is indicated by dotted lines 26-1 and 2
The interval of 6-2 is the width of 120 degrees of the position detection signal, and the dotted line 2
The interval between 6-1 and 26-3 is 180 degrees, which is a section with output torque. Curve 16 a, 16 b, 16 c in the output torque curve, current in terms of the dotted line 26-1 is started and begins to penetrate the pole salient pole at the same time. The curve 16 a is when the current of the exciting coil is small and the torque is flat, but the peak value of the torque moves to the left as shown by the curves 16 b and 16 c as the current increases, and the width of the peak value increases. It becomes awkward. The position detection coils 10a and 1a are set so that the point where the energization is started is an intermediate point of the section that is 30 degrees apart from the point where the salient pole enters the magnetic pole in consideration of the torque characteristic and the energized current value described above.
It is ideal to adjust the fixed positions of 0b and 10c. Since the charging voltage of the capacitors 47a, 47b, 47c is higher when the capacitance is smaller, the rising and falling of the energization curve can be made rapid, and a high-speed motor can be obtained, which is a drawback of the reluctance motor. The drawback of low speed can be eliminated. It is preferable to use a capacitor having a small capacity as long as the charging voltage does not damage the transistor of the circuit.
【0019】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12において、コンデンサ
47a,47b,47cには、半導体スイッチング素子
となるトランジスタ17a,17b,17cが並列に接
続されている。回生制動の場合にはトランジスタ41が
挿入される。Since there is no field magnet, electromagnetic braking for decelerating or stopping cannot be performed, and regenerative braking cannot be performed. Therefore, it cannot be used as a servomotor or a drive motor for an electric vehicle. The invention eliminates the above-mentioned drawbacks.
The details will be described below. In FIG. 12, transistors 17a, 17b and 17c, which are semiconductor switching elements, are connected in parallel to capacitors 47a, 47b and 47c. In the case of regenerative braking, the transistor 41 is inserted.
【0020】正転中に制動の為に逆転する為には、端子
42a,42b,42cの入力信号を図16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32aの通
電の説明をする。図11において、曲線36aは端子4
2a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12のトランジスタ17a,1
8aはベース端子27aの入力により導通されるが、導
通角は図11の矢印38−2の巾となり、始端部の所定
角が除去されている。上述した入力信号を得る為には、
曲線36aの始端部の微分パルスにより単安定回路を付
勢し、その出力として所定巾の電気信号を得る。この電
気信号と位置検知信号を2つの入力とするオア回路の出
力として得ることができる。他のトランジスタ17b,
18bのベース端子27bの入力信号ならびにトランジ
スタ17c,18cのベース端子27cの入力信号もそ
れぞれ対応する位置検知信号より、同じ手段により得る
ことができる。上述したトランジスタ17a,17b,
17cの制御は回生制動時の逆転モードのときに行なわ
れ、正転モードのときには、ベース端子27a,27
b,27cはアースレベルに保持され各トランジスタは
不導通に保持しても若しくは正転モードのときにも逆転
モードと同じ導通制御をしても本発明の目的を達成する
ことができる。In order to reverse the rotation for braking during the normal rotation, the input signals of the terminals 42a, 42b, 42c are input to the position detection signal curves 43a, 43b, ..., Curves 44a, 44b of FIG.
.., curves 45a, 45b, .. Next, details will be described when regenerative braking is performed in the reverse rotation mode during forward rotation. The energization of the exciting coil 32a in the normal rotation mode will be described. In FIG. 11, the curve 36a indicates the terminal 4
2a is an input position detection signal. Arrow 38-1 is 120
Shows the range of degrees. Transistors 17a, 1 of FIG.
8a is conducted by the input of the base terminal 27a, but the conduction angle is the width of the arrow 38-2 in FIG. 11, and the predetermined angle at the starting end is removed. In order to obtain the above input signal,
The differential pulse at the starting end of the curve 36a energizes the monostable circuit to obtain an electric signal of a predetermined width as its output. This electric signal and the position detection signal can be obtained as outputs of an OR circuit having two inputs. The other transistor 17b,
The input signal of the base terminal 27b of 18b and the input signal of the base terminal 27c of the transistors 17c and 18c can be obtained from the corresponding position detection signals by the same means. The transistors 17a and 17b described above,
The control of 17c is performed in the reverse rotation mode during regenerative braking, and in the forward rotation mode, the base terminals 27a, 27
The objects of the present invention can be achieved even if b and 27c are held at the ground level and the respective transistors are held in the non-conducting state or the conduction control is performed in the forward rotation mode as in the reverse rotation mode.
【0021】励磁コイル32aの電流の立上がり部は、
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の始端部では、トランジス
タ17a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32aの磁気エネルギに転換される。オペ
アンプ40aの出力がローレベルに転化すると、トラン
ジスタ20a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17aを介して磁気エネルギが
電源側に還流され励磁コイル32aの電流が減少し、所
定値まで減少すると、オペアンプ40a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20
a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。The rising portion of the current of the exciting coil 32a is
As shown by the curve 38a, the high voltage of the capacitor 47a causes the speed to increase. At the beginning of the curve 38a, the transistor 17a is held in a non-conducting state, so that the capacitor 4
The accumulated electrostatic energy of 7a is converted into the magnetic energy of the exciting coil 32a without short-circuit discharge. When the output of the operational amplifier 40a is converted to the low level, the transistor 20a is converted to non-conduction, so that the magnetic energy is returned to the power supply side via the transistor 17a and the current of the exciting coil 32a is reduced, as shown by the curve 38b. When it decreases to a predetermined value, the output becomes high level due to the hysteresis characteristic of the operational amplifier 40a, and the transistor 20
When a is conducted, the current increases as shown by the curve 38c. It becomes a chopper circuit that repeats such a cycle. Such a chopper circuit may be another well-known means.
【0022】曲線36aの末端でトランジスタ20a,
17a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、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32b,32c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11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32a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32a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32a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
11のタイムチヤートの2段目の曲線43a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40aの出力がローレ
ベルとなるので、トランジスタ20aが不導通に転化
し、励磁コイル32a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,
33a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17a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11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40a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11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。At the end of the curve 36a, the transistor 20a,
Since 17a becomes non-conductive, the current due to the release of the stored magnetic energy rapidly drops because it charges the capacitor 47a. Therefore, as described above, the reduction torque and the counter torque are prevented from being generated, and a high-speed and high-efficiency electric motor is obtained. The exciting current value can be controlled by the voltage of the reference voltage terminal 40. The above-mentioned circumstances are exactly the same for the other exciting coils 32b and 32c. A case where the mode is changed to the reverse mode during the normal rotation to decelerate will be described with reference to the lower curve of FIG. In the case of a motor with a large output, it is necessary to perform regenerative braking and return the kinetic energy of the rotor and the load to the power supply. Next, the means will be described. In order to decelerate or stop during the forward rotation, the purpose is achieved by switching to the reverse rotation mode. Explaining the exciting coil 32a in the reverse rotation mode, the electromotive force is in the direction of arrow 30, and the voltage applied to the exciting coil 32a is V + E. V is the voltage of the terminals 2a and 2b, and E is the counter electromotive force, that is, the electromotive force due to the decrease in the amount of magnetic flux interlinking the exciting coil 32a with rotation. Therefore, when the position detection signal of the second stage curve 43a of the time chart in FIG. 11 rapidly increases to the set value as indicated by the dotted lines 35a, 35c, ..., The output of the operational amplifier 40a becomes low level, so that the transistor 20a. Becomes non-conductive, and the energization direction due to the release of the accumulated magnetic energy of the exciting coil 32a and the direction of the counter electromotive force are the same. During forward rotation,
Although the energizing directions are opposite to each other, since the braking torque is generated because of the reverse rotation mode, the energizing directions are the same. Therefore, the diodes 21a,
The current flowing through 33a causes the stored magnetic energy to recirculate through the transistor 17a to the power supply voltage converted into the voltage of V−E, so the degree of decrease in the energizing current is
It is smaller than the case of normal rotation, and the width of the descending part becomes larger.
Therefore, it becomes as shown by the dotted lines 35b and 35d in FIG. When it decreases to a predetermined value, its output becomes high level due to the hysteresis characteristic of the operational amplifier 40a, the transistor 20a becomes conductive again, and the exciting current rapidly increases. It becomes a chopper circuit that repeats such a cycle. The function and effect of the capacitor 47a at the beginning and the end of each position detection signal are exactly the same as in the normal rotation. The width of the dotted lines 35a, 35c, ... In FIG. 11 is smaller than the width of the dotted lines 35b, 35d ,. Electric power is consumed in the section of the dotted lines 35a, 35c, ..., However, since the time width is small, the electric power is small. In the dotted lines 35b, 35d, ..., Energy of the rotor and the load is converted into electric power and is returned to the power source. Since this time width is large, there is an effect that regenerative braking is performed. When the predetermined deceleration is completed, the normal operation can be resumed by returning to the normal operation. When the applied voltage is increased, it can be set to about 30,000 rpm, for example. When used as a servomotor, the number of salient poles 1a, 1b, ... Of FIG.
By a well-known means in which teeth having the same width as the salient pole width are provided at the portions of the b, ... effective.
【0023】上述した作用効果は、励磁コイル32b,
32cの場合にも全く同様である。図11の矢印38−
2は、図12のトランジスタ17aの通電巾を示してい
る。位置検知信号曲線43a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12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17a,17b,17
cの導通により放電されて、励磁コイルの通電の立上が
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。正転モードのときには、トランジスタ41aのベー
ス端子41bはハイレベルに保持され、逆転モードに転
化すると、端子41bよりオペアンプ40aの出力端子
がハイレベルとなったときの出力が入力される。従って
図11の曲線35a,35c,…の時間巾だけトランジ
スタ41a,41が導通するので、電源より励磁コイル
32aの供電が行なわれ、曲線35b,35d,…の巾
だけトランジスタ41は不導通となり、トランジスタ1
7aを介して電力が電源側に回生することができる。他
の励磁コイル32b,32cについても上述した事情は
同様である。The above-mentioned effects are obtained by the exciting coil 32b,
The same applies to 32c. Arrow 38- in FIG.
Reference numeral 2 indicates the conduction width of the transistor 17a in FIG. The starting end of the position detection signal curve 43a is deleted by a predetermined width. Since this elimination width differs depending on the configuration of the motor, the high voltage electrostatic energy of the capacitors 47a, 47b, 47c in FIG.
It is necessary to have a minimum width of deletion that can prevent the discharge from being caused by the conduction of c and prevent it from being converted into magnetic energy for the rise of energization of the exciting coil. In the normal mode, the base terminal 41b of the transistor 41a is held at the high level, and when the mode is converted to the reverse mode, the output when the output terminal of the operational amplifier 40a becomes the high level is input from the terminal 41b. Therefore, since the transistors 41a, 41 are made conductive for the time width of the curves 35a, 35c, ... In FIG. 11, the exciting coil 32a is supplied from the power supply, and the transistor 41 is made non-conductive for the width of the curves 35b, 35d ,. Transistor 1
Electric power can be regenerated to the power source side via 7a. The above-mentioned circumstances are the same for the other exciting coils 32b and 32c.
【0024】次に回生制動でなく電磁制動の場合につい
て説明する。この場合にはトランジスタ41は除去され
る。逆転モードの場合に、図11の曲線35a,35
c,…の立上がりが急速となり、曲線35b,35d,
…の巾が大きくなり、この区間においては、各励磁コイ
ルの蓄積磁気エネルギは、ダイオード21a,21b,
21cとトランジスタ17a,17b,17cを介し
て、各励磁コイルのジユール損失となり、1部が電源に
回生される。Next, the case of electromagnetic braking instead of regenerative braking will be described. In this case, the transistor 41 is removed. In the case of the reverse rotation mode, the curves 35a, 35 of FIG.
c, ... rises rapidly, and curves 35b, 35d,
The width of ... Becomes large, and in this section, the accumulated magnetic energy of each exciting coil is the diode 21a, 21b,
Via 21c and the transistors 17a, 17b, 17c, there is a Juille loss in each exciting coil, and a part is regenerated to the power supply.
【0025】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16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。Next, the output torque of the salient pole and the magnetic pole in the 180-degree section will be described. In the time chart of FIG. 16, the curves 42 and 42-1 at the bottom are indicated by arrows 34a (180
Output torque is shown in degrees. When the exciting current is small, the output torque is symmetrical as shown by the curve 42-1 and has a flat torque characteristic. When the exciting current is large and the magnetic flux approaches the saturation value, an asymmetric torque curve is obtained as shown by the curve 42. That is, when the salient pole begins to enter the magnetic pole, the torque rapidly increases, then becomes flat, and then gradually decreases. When the exciting current further increases, the flat portion almost disappears. In the normal / reverse rotation mode, when the exciting coil having the width of the central portion is energized, and the torque curve is symmetrical (curve 42-1), the output torque characteristic during the normal / reverse rotation does not change. However, in the case of asymmetry, there is a disadvantage that the output torque characteristic changes. However, there is no practical problem because the deceleration torque only decreases during deceleration in the reverse rotation mode. In the case of 120 degree energization, in the normal rotation mode, it is a general means to energize the exciting coil by the width of the arrow 34b.
It may be energized once. The latter case is effective for high-speed rotation of tens of thousands of revolutions per minute.
【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12
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。図12のブロック回路28は、電動
機の回転速度に比例して+端子40cの入力電圧を変更
する回路である。回生制動の為に逆転モードに変更した
ときに、同時に切換スイッチ40bを切換えて、ブロッ
ク回路28の出力電圧がオペアンプ40aに入力される
ようにすると、電動機の減速とともに端子40cの電圧
が降下し、従って励磁電流も減少する。かかる制動によ
り電動機は停止する。マグネット回転子を有する電動機
の電機子コイルを短絡した場合の制動停止作用と相似し
た停止特性を得ることができる。As can be understood from the above description, by setting the reverse rotation mode during the forward rotation, regenerative braking is performed and the electric motor can be decelerated. Fig. 12 shows the deceleration torque.
It can be regulated by the voltage of the terminal 40. The following means are used to decelerate and stop. If the voltage of the terminal 40 is set to a voltage proportional to the rotation speed at the same time as the deceleration mode, the deceleration torque decreases as the speed is reduced, and when the motor is stopped, the exciting coil current also becomes zero, and the motor can be stopped. The block circuit 28 of FIG. 12 is a circuit that changes the input voltage of the + terminal 40c in proportion to the rotation speed of the electric motor. When the changeover switch 40b is switched at the same time when the mode is changed to the reverse rotation mode for regenerative braking so that the output voltage of the block circuit 28 is input to the operational amplifier 40a, the voltage of the terminal 40c drops as the motor decelerates. Therefore, the exciting current also decreases. The electric motor is stopped by such braking. It is possible to obtain a stopping characteristic similar to the braking stopping action when the armature coil of the electric motor having the magnet rotor is short-circuited.
【0027】次に図13の実施例について説明する。図
13の実施例と図12の実施例の異なる点は次に述べる
構成である。トランジスタ20a,20b,20cは、
各励磁コイルの正電圧側に挿入されて励磁電流の制御を
している。即ちアンド回路24a,24b,24cの出
力により、トランジスタ22a,22b,22cを介し
てトランジスタ20a,20b,20cの開閉制御をし
ている。オペアンプ40aによるチョッパ回路も図12
と全く同様な作用効果がある。SCR5a,5b,5c
及び小容量のコンデンサ47a,47b,47cによ
り、対応する励磁コイルの立上がりと降下を急速として
高速度高効率とする作用効果も図12の同一記号の部材
によるものと同様である。図12と異なっているのは回
生制動を行なうことはできるが、単なる電磁制動を行な
うことは不可能なことである。次にその説明をする。他
も同様なので、励磁コイル32aを例として説明する。
正転モードのときに逆転モードとすると、トランジスタ
20aが導通したときに励磁電流は図12の場合と同様
に急速に立上がり、端子40c若しくは40の正電圧に
規制された励磁電流値でトランジスタ20aは不導通に
転化する。従って励磁コイル32aの蓄積磁気エネルギ
は、ダイオード21a→トランジスタ17a→直流電源
→ダイオード33aの順で放出されて逆転トルクにより
減速され、磁気エネルギは電源に還流されて回生制動が
行なわれる。トランジスタ17a,17b,17c,1
8a,18b,18cの導通制御は図12の場合と全く
同様に行なわれる。Next, the embodiment shown in FIG. 13 will be described. The difference between the embodiment of FIG. 13 and the embodiment of FIG. 12 is the configuration described below. The transistors 20a, 20b, 20c are
It is inserted on the positive voltage side of each exciting coil to control the exciting current. That is, the outputs of the AND circuits 24a, 24b, 24c control the opening / closing of the transistors 20a, 20b, 20c via the transistors 22a, 22b, 22c. The chopper circuit by the operational amplifier 40a is also shown in FIG.
It has exactly the same effect as. SCR 5a, 5b, 5c
Also, with the small-capacity capacitors 47a, 47b, and 47c, the action and effect that the rise and fall of the corresponding exciting coils are made rapid to achieve high speed and high efficiency are the same as those by the members with the same symbols in FIG. The difference from FIG. 12 is that regenerative braking can be performed, but mere electromagnetic braking cannot be performed. Next, the explanation will be given. Since the others are similar, the exciting coil 32a will be described as an example.
If the reverse rotation mode is set in the forward rotation mode, the exciting current rises rapidly when the transistor 20a conducts, as in the case of FIG. 12, and the exciting current value regulated to the positive voltage of the terminal 40c or 40 causes the transistor 20a to operate. Convert to non-conducting. Therefore, the magnetic energy accumulated in the exciting coil 32a is released in the order of diode 21a → transistor 17a → DC power source → diode 33a and is decelerated by the reverse torque, and the magnetic energy is returned to the power source for regenerative braking. Transistors 17a, 17b, 17c, 1
The conduction control of 8a, 18b and 18c is performed in exactly the same way as in the case of FIG.
【0028】コンデンサ47a,47b,47cを除去
し、その代りにコンデンサ46a,46b,46cを付
設しても同じ目的が達成できる。正転モードのときにつ
き説明する。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、励磁コイル32aの蓄積磁気エ
ネルギは、小容量のコンデンサ46aを充電して高電圧
とする。従って電流の降下は急速となる。正転モードの
ときにはトランジスタ17a,17b,17c,18
a,18b,18cは不導通に保持されている。次に到
来する位置検知信号の始端部でトランジスタ20aが導
通すると、このときにSCR5a,トランジスタ4a,
4bが所定時間だけ導通するので、コンデンサ46aの
高電圧が励磁コイル32aに印加されて電流の立上がり
を急速とする。他の励磁コイル32b,32cの通電制
御も同様に行なわれるので本発明の目的が達成される。
正転中に逆転モードとすると、このときにトランジスタ
17a,17b,17cの導通制御が前実施例と同様に
行なわれるように、位置検知信号とともに切換えられる
ので回生制動を行なうことができる。The same purpose can be achieved by removing the capacitors 47a, 47b, 47c and replacing them with capacitors 46a, 46b, 46c. The case of the normal rotation mode will be described. Transistor 20a at the end of the position detection signal
Is converted to non-conduction, the magnetic energy stored in the exciting coil 32a charges the small-capacity capacitor 46a to a high voltage. Therefore, the current drops rapidly. In the normal mode, the transistors 17a, 17b, 17c, 18
a, 18b and 18c are held in a non-conductive state. When the transistor 20a becomes conductive at the beginning of the next position detection signal, the SCR 5a, transistor 4a,
Since 4b is conducting for a predetermined time, the high voltage of the capacitor 46a is applied to the exciting coil 32a to make the rise of the current rapid. Since the energization control of the other exciting coils 32b and 32c is performed in the same manner, the object of the present invention is achieved.
When the reverse rotation mode is set during the normal rotation, the regenerative braking can be performed since the conduction control of the transistors 17a, 17b, 17c is switched at the same time as the position detection signal so that the conduction control is performed in the same manner as in the previous embodiment.
【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5に示されている。図5はその展開図である。図5に
おいて、回転軸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は外筺の内側に固定さ
れ、外筺の両側の側板に設けた軸受により、回転軸は回
動自在に支持されている。磁極16a,16b,…に
は、それぞれ励磁コイル17a,17b,…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16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。Next, an embodiment of a three-phase full-wave electric motor will be described. One example of the configuration of the electric motor in this case is shown in FIG. FIG. 5 is a development view thereof. In FIG. 5, the magnetic rotor 1 fixed to the rotary shaft has 180
.., 10 salient poles 1a, 1b, ... The fixed armature 16 is provided with 12 magnetic poles 16a, 16b, ..., 12 having a width of the winding portion of the exciting coil of 120 degrees at equal pitches. The armature 16 is fixed inside the outer casing, and the rotary shaft is rotatably supported by bearings provided on the side plates on both sides of the outer casing. Excitation coils 17a, 17b, ... Are attached to the magnetic poles 16a, 16b ,. Coil 10a, 10b, 10c for position detection
Are fixed to the armature 16 side at 120 ° apart from each other and face the side surfaces of the salient poles 1a, 1b ,. The electric circuit for obtaining the position detection signal from the coils 10a, 10b, 10c is the electric circuit of FIG. 6 described above, and the position detection signal shown by each curve of the time chart of FIG. 16 is obtained.
【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,17lの同様
に接続されたものをそれぞれ励磁コイル32f,32
b,32d,32c,32eと呼称する。図16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,32b,32c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32f,32d,
32e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,32b,32c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,32e,3
2f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。Each magnetic pole is excited by the exciting coil into N and S magnetic poles as shown in the figure. Excitation coil 17a, 17g
Connected in series or in parallel with the exciting coil 32a
I call it. Other exciting coils 17b and 17h, exciting coils 17c and 17i, exciting coils 17d and 17j, exciting coils 17e and 17k, exciting coils 17f and 17l, which are connected in the same manner, are exciting coils 32f and 32, respectively.
They are referred to as b, 32d, 32c and 32e. Position detection signal curves 36a, 36b, ..., 37a, 37b of FIG.
, 38a, 38b, ... Energize the exciting coils 32a, 32b, 32c by the width, and detect the position detection signal 45.
a, 45b, ..., 43a, 43b, ..., 44a, 44
b, ... Excitation coils 32f, 32d,
When 32e is energized, the rotor 1 rotates in the direction of arrow A as a three-phase full-wave energizing motor. The above-described energization mode can also be expressed as follows. The exciting coils 32a, 32b, 32c are respectively connected to the first, second, and third coils.
Excitation coil 32d, 32e, 3
2f are referred to as the first , second and third exciting coils, respectively. Both are energized with a single wave.
【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。図14において、端子
42a,42b,42c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32b,32eと
励磁コイル32c,32f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。The one-phase excitation coil of consists of the first, the first exciting coil, the exciting coil of the 2,3-phase, respectively the second, the second exciting coil and the third, constituted by a third exciting coils To be done. Position detection signal curves 36a, 36b, ..., 3
, 7a, 37b, ..., 38a, 38b, ... Are referred to as position detection signals of the first, second, and third phases, respectively, and position detection signal curves 43a, 43b ,.
..., the curves 45a, 45b ... are respectively denoted by the first , second and third curves.
It is called a position detection signal of the phase. In FIG. 14, the position detection signals input from the terminals 42a, 42b, and 42c are referred to as position detection signals of the first, second, and third phases, respectively,
The position detection signals input from the terminals 42d, 42e and 42f are referred to as first , second and third position detection signals, respectively. The exciting coils 32a, first a first phase 32d respectively, the first exciting coil, the exciting coil 32 b, 32e and exciting coils 32c, second 32f and the second respectively the third phase, the second excitation The coil is referred to as a third and third exciting coil.
【0032】次に図14につき本発明による3相片波通
電の場合の通電制御回路の実施例を説明する。端子42
a,42b,42cの位置検知信号の入力は、それぞれ
図16の曲線36a,36b,…,曲線37a,37
b,…,曲線38a,38b,…である。電機子コイル
32a,32b,32cは、120度の巾で順次に連続
して通電される。オペアンプ40a,絶対値回路27,
抵抗22,基準電圧端子40等は、前実施例の同一記号
の部材と同じ部材で、電機子電流を設定値に保持するチ
ョッパ回路となる。端子43aの入力により通電されて
いる電機子コイル32aの通電が断たれると、蓄積磁気
エネルギは、ダイオード21a,33aを介して小容量
のコンデンサ46aを図示の極性に高電圧に充電する。
このときにトランジスタ20aは不導通に保持されてい
る。回転子が240度回転すると、端子42cの入力に
より、トランジスタ20cが導通して電機子コイル32
cの通電が開始されるが同時にトランジスタ4a,4
b,SCR5aが導通するので、コンデンサ46aの高
電圧が印加されて通電電流の立上がりが急速となる。コ
ンデンサ46aの容量は小さい程電流の立上がりは急速
となるが、高電圧に充電されるので、他の半導体素子の
耐電圧を考慮して小容量のコンデンサとする必要があ
る。コンデンサ46aの放電電流は、電機子コイル32
c,トランジスタ20c,抵抗22を介して行なわれ
る。トランジスタ20aが不導通に転化したときに、電
機子コイル32aの蓄積磁気エネルギは、ダイオード2
1a,33a,抵抗22を介してコンデンサ46aを高
電圧に充電する。Next, referring to FIG. 14, an embodiment of the energization control circuit in the case of three-phase single-wave energization according to the present invention will be described. Terminal 42
The position detection signals of a, 42b, 42c are input to the curves 36a, 36b, ..., Curves 37a, 37 of FIG. 16, respectively.
b, ..., Curves 38a, 38b ,. The armature coils 32a, 32b, 32c are sequentially energized with a width of 120 degrees. Operational amplifier 40a, absolute value circuit 27,
The resistor 22, the reference voltage terminal 40, and the like are the same members as the members with the same symbols in the previous embodiment, and form a chopper circuit that holds the armature current at a set value. When the armature coil 32a, which is energized by the input of the terminal 43a, is de-energized, the stored magnetic energy charges the small-capacity capacitor 46a to a high voltage to the polarity shown in the figure via the diodes 21a and 33a.
At this time, the transistor 20a is kept non-conductive. When the rotor rotates 240 degrees, the transistor 20c becomes conductive due to the input of the terminal 42c, and the armature coil 32
The energization of c is started, but at the same time, the transistors 4a, 4
Since b and the SCR 5a become conductive, the high voltage of the capacitor 46a is applied and the rising of the energizing current becomes rapid. The smaller the capacitance of the capacitor 46a, the more rapidly the current rises, but since it is charged to a high voltage, it is necessary to consider the withstand voltage of other semiconductor elements and use a capacitor having a small capacitance. The discharge current of the capacitor 46a is
c, the transistor 20c, and the resistor 22. When the transistor 20a is turned off, the accumulated magnetic energy in the armature coil 32a is transferred to the diode 2
The capacitor 46a is charged to a high voltage via 1a, 33a and the resistor 22.
【0033】端子42cの位置検知信号の入力によりト
ランジスタ20cが導通するが、このときにその始端部
の電気パルスがブロック回路4(前実施例の同一記号の
作用を有するもの)より得られて、トランジスタ4b,
4a,SCR5を導通するので、コンデンサ46aの高
電圧が励磁コイル32cに印加されて通電の立上がりを
急速とする効果がある。端子42bの位置検知信号の入
力によりトランジスタ20bが導通すると、その始端部
の電気パルスが、ブロック回路4,トランジスタ4a,
4bと同じ構成の回路により端子5eに入力されてSC
R5cを導通する。従ってコンデンサ46cの高電圧が
励磁コイル32bに印加されて電流の立上がりを急速と
する。端子42aの位置検知信号の入力によりトランジ
スタ20aが導通したときにも、端子5dの電気パルス
の入力によりSCR5bが導通するので、コンデンサ4
6bの高電圧が励磁コイル32aに印加されて電流の立
上がりを急速とする。トランジスタ20a,20b,2
0cが位置検知信号の末端で不導通に転化したときに、
各励磁コイルの蓄積磁気エネルギが小容量のコンデンサ
46a,46b,46cに充電されて電流の降下を急速
とする。以上の説明のように、本発明の目的が達成され
る。The transistor 20c is rendered conductive by the input of the position detection signal at the terminal 42c. At this time, an electric pulse at the starting end of the transistor 20c is obtained from the block circuit 4 (having the same function as in the previous embodiment), Transistor 4b,
Since the 4a and the SCR 5 are turned on, the high voltage of the capacitor 46a is applied to the exciting coil 32c, which has the effect of making the rise of energization rapid. When the transistor 20b is turned on by the input of the position detection signal of the terminal 42b, the electric pulse at the start end of the transistor 20b causes the block circuit 4, the transistor 4a,
The circuit having the same configuration as that of 4b inputs SC to the terminal 5e.
Conduct R5c. Therefore, the high voltage of the capacitor 46c is applied to the exciting coil 32b to make the rise of the current rapid. Even when the transistor 20a is made conductive by the input of the position detection signal of the terminal 42a, the SCR 5b is made conductive by the input of the electric pulse of the terminal 5d.
The high voltage of 6b is applied to the exciting coil 32a to make the rise of the current rapid. Transistors 20a, 20b, 2
When 0c is converted to non-conduction at the end of the position detection signal,
The magnetic energy accumulated in each exciting coil is charged in the small-capacity capacitors 46a, 46b, 46c to make the current drop rapidly. As described above, the object of the present invention is achieved.
【0034】トランジスタ17a,17b,17c,1
8a,18b,18c,端子27a,27b,27cの
回路は前実施例の同一記号の部材と同じ作用を行なうも
のである。従って、正転中に制動の為に逆転モードとし
たときに、チョッパ回路の作動中に回生制動が行なわれ
る。ブロック回路Gは図12のトランジスタ41,41
aと同じ作用を行なうもので逆転モードのときにブロッ
ク回路Gにより回路を遮断すると回生制動となり、回路
を導通すると制動は運動エネルギが励磁コイルの発生熱
エネルギに転化することにより行なわれる。切換回路4
0bの作用も前実施例と同じである。3相両波通電の場
合にはブロック回路Bが付加される。ブロック回路Bは
電機子コイル32d,32e,32fの通電制御をする
前述した回路と同じ構成のものである。端子42d,4
2e,42fには、それぞれ図16の位置検知信号曲線
43a,43b,…とその下段の2系列の曲線の電気信
号が入力され、各電機子コイルに120度の巾の通電を
行なうように構成されている。チョッパ回路も独立に付
設されている。以上の構成なので発明の目的が達成され
る3相全波通電のリラクタンス型電動機が得られる。図
12,図13の実施例の場合にもブロック回路Bを付加
することにより3相全波通電の電動機を構成することが
できる。Transistors 17a, 17b, 17c, 1
The circuits of 8a, 18b, 18c and terminals 27a, 27b, 27c perform the same operations as the members with the same symbols in the previous embodiment. Therefore, when the reverse rotation mode is set for braking during normal rotation, regenerative braking is performed during operation of the chopper circuit. The block circuit G is the transistors 41, 41 of FIG.
When the block circuit G interrupts the circuit in the reverse rotation mode, the regenerative braking is performed. When the circuit is turned on, the braking is performed by converting kinetic energy into heat energy generated by the exciting coil. Switching circuit 4
The action of 0b is also the same as in the previous embodiment. A block circuit B is added in the case of three-phase dual wave energization. The block circuit B has the same configuration as the above-mentioned circuit for controlling the energization of the armature coils 32d, 32e, 32f. Terminals 42d, 4
The electric signals of the position detection signal curves 43a, 43b, ... Of FIG. 16 and the lower two series of curves are input to 2e and 42f, respectively, and each armature coil is energized with a width of 120 degrees. Has been done. The chopper circuit is also attached independently. With the above configuration, a three-phase full-wave energized reluctance type electric motor that achieves the object of the invention can be obtained. Also in the case of the embodiments of FIGS. 12 and 13, the addition of the block circuit B makes it possible to construct a three-phase full-wave electric motor.
【0035】図10の曲線31a,31b,31cはそ
れぞれ位置検知信号36a,43a,36bによる励磁
コイル32a,32dの通電曲線である。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32b,32eの通電曲線である。曲線31
g,31h,31fはそれぞれ位置検知信号38a,4
5a,45bによる励磁コイル32c,32fの通電曲
線である。電動機を正転モードより逆転モードに転化す
る手段について次に説明する。端子42a,42b,4
2c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,4
2f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9につき説明する。図9におい
て、端子8a,8b,…,8fには、それぞれ図16の
位置検知信号曲線36a,36b,…,曲線37a,3
7b,…,曲線38a,38b,…,曲線43a,43
b,…,曲線44a,44b,…,曲線45a,45
b,…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,66
g,66i,66kの下側の入力がハイレベルとなり、
オア回路65a,65b,…,65fを介して、端子9
a,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14
の端子42a,42b,…,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,66d,…,66lの下側に入力される
ので、オア回路65a,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。Curves 31a, 31b and 31c in FIG. 10 are energization curves of the exciting coils 32a and 32d by the position detection signals 36a, 43a and 36b, respectively. Curve 31d,
Reference numeral 31e is an energization curve of the exciting coils 32b and 32e by the position detection signals 37a and 44a, respectively. Curve 31
g, 31h, 31f are position detection signals 38a, 4 respectively.
5a and 45b are energization curves of exciting coils 32c and 32f. Means for converting the electric motor from the normal rotation mode to the reverse rotation mode will be described below. Terminals 42a, 42b, 4
The position detection signals input to 2c are input to terminals 42d,
42e, 42f, and terminals 42d, 42e, 4
The position detection signals input to 2f are input to terminals 42a,
When input to 42b and 42c, the electric motor reverses. The input switching means described above will be described with reference to FIG. In FIG. 9, terminals 8a, 8b, ..., 8f have position detection signal curves 36a, 36b ,.
7b, ..., Curves 38a, 38b, ..., Curves 43a, 43
b, ..., Curves 44a, 44b, ..., Curves 45a, 45
b, ... Are input. When the input of the terminal 66 is high level, the AND circuits 66a, 66c, 66e, 66
The lower input of g, 66i, 66k becomes high level,
, 65f through the OR circuits 65a, 65b, ..., 65f
A position detection signal for normal rotation is obtained from a, 9b, ..., 9f. The output signals of the terminals 9a, 9b, ...
, 42f are input to the terminals 42a, 42b, ... When the input of the terminal 66 is set to the low level, the high level electric signal is input to the lower side of the AND circuits 66b, 66d, ..., 66l by the inverting circuit 66a, so that the OR circuits 65a, 65b ,. ,
A position detection signal for reverse rotation is obtained from the terminals 9a, 9b, ..., 9f. Therefore, forward / reverse rotation can be performed by the input signal of the terminal 66.
【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る
と、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12,13,14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2
a,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。When the salient pole enters the magnetic pole and the energization of the exciting coil is started at a point of 30 degrees, and the energization is stopped by rotating the energization coil by 120 degrees, the coils 10a, 10 serving as position detecting elements are stopped.
When the positions of b and 10c are adjusted and fixed to the armature side, the salient poles enter the magnetic poles and the exciting coil is energized at a point of 30 degrees to rotate 120 degrees in both forward and reverse rotations. Since the power supply is stopped due to this, there is an effect that the output torques during forward and reverse rotation become substantially equal. The output torque is regulated only by the reference voltage (the voltage at the terminal 40 in FIGS. 12, 13, and 14), and is thus independent of the applied voltage. Therefore, the power supply terminal 2
Since the ripple voltages of a and 2b are not so related to each other, the capacitor for rectifying the AC power supply does not need to have a large capacity, and the capacitor has a smaller capacity when the AC power supply has three phases. The feature is that the power supply can be simplified.
【0037】次に2相の電動機の実施例につき説明す
る。図2は構成を示す平面図、図4は展開図である。図
2及び図4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,16
b,…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
10個となり、等しい離間角となっている。磁極16
a,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,1
7c,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1
d,1i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1
6g,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4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
みが付加されるとともに回生制動を行なうことができる
効果がある。その詳細については後述する。Next, an embodiment of a two-phase electric motor will be described. 2 is a plan view showing the configuration, and FIG. 4 is a development view. 2 and 4, the annular portion 16 and the magnetic poles 16a, 16
b, ... Are made by well-known means for stacking silicon steel plates, and fixed to an outer casing (not shown) to form an armature. Symbol 1
A portion 6 is a magnetic core that serves as a magnetic path. Magnetic poles 16a, 16
Exciting coils 17a, 17b, ... Are wound around b ,. The salient poles 1a, 1b, ... Are provided on the outer peripheral portion of the rotor 1 and face the magnetic poles 16a, 16b ,. Rotor 1
Is also made by the same means as the armature 16. The number of salient poles is 10, and the spacing angles are equal. Magnetic pole 16
The widths of a, 16b, ... Are equal to the salient pole width, and eight pieces are arranged at the same pitch. Exciting coils 17b, 17f, 1
When 7c and 17g are energized, the salient poles 1b, 1g, 1c,
1 h is sucked and rotated in the direction of arrow A. When rotated 90 degrees, the energization of the exciting coils 17b and 17f is stopped,
Since the exciting coils 17d and 17h are energized, the salient pole 1
Torque is generated by d and 1i. Magnetic poles 16b and 16c
Is an N pole, and the magnetic poles 16f and 16g are S poles. This is because the magnetization of this polarity reduces the anti-torque due to the leakage of magnetic flux. In the next rotation of 90 degrees, the magnetic poles 16c, 16d and 1
6g and 16h have the illustrated N and S polarities. In the next 90 degree rotation, and in the next 90 degree rotation, each magnetic pole is sequentially magnetized to the illustrated polarity. Due to the above-mentioned excitation, the rotor 1
Is a two-phase electric motor that rotates in the direction of arrow A. The width between the magnetic poles is 1.5 times the width of the salient pole.
Moreover, since the space for mounting the exciting coil is large, it is possible to use a thick electric wire, which has the effect of reducing copper loss and increasing efficiency. Since the reluctance type electric motor has no field magnet, it is necessary to increase the magnetic flux generated by the magnetic poles up to the magnetic flux. Therefore, the large space between the magnetic poles has an important meaning.
The number of salient poles in FIG. 4 is ten, which is larger than that of this type known in the related art. Therefore, although the counter torque is generated by the discharge of the magnetic energy accumulated in each magnetic pole due to the excitation, the output torque is increased, but the rotation speed is reduced, and the problem remains and it cannot be put to practical use. However, according to the means of the present invention, the above-mentioned inconvenience is eliminated, only the effect of increasing the output torque is added, and the effect of regenerative braking can be achieved. The details will be described later.
【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4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の下端には、トラ
ンジスタ20aが挿入されている。トランジスタ20a
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,2
bより供電が行なわれている。ブロック回路P,Q,R
はそれぞれ励磁コイルL,M,Nの通電制御をする為の
もので、励磁コイルKのものと全く同じ構成となってい
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、トランジスタが導通して、励磁コイルMが通
電される。図4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7において、コイル10d,10eは、図4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10
d,10e,抵抗19a,19b,19c,19dは、
ブリッジ回路となり、コイル10d,10eが、突極1
a,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6に示した平滑用のコンデンサ12a,1
2b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17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の出力即ち、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17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。The energization angle of the exciting coil can be 90 to 120 degrees. The case of the energization angle of 90 degrees will be described below with reference to FIG. In FIG. 15, exciting coils K and M
Is the excitation coils 17a, 17e and 17c, 17 of FIG.
g, respectively, and the two exciting coils are connected in series or in parallel. A transistor 20a is inserted at the lower end of the exciting coil K. Transistor 20a
Is a semiconductor switching element and may be another semiconductor element having the same effect. DC power supply positive / negative terminals 2a, 2
Power is being supplied from b. Block circuit P, Q, R
Are for controlling energization of the exciting coils L, M, N, respectively, and have exactly the same configuration as that of the exciting coil K. When a high-level electric signal is input from the terminal 42a, the transistor 20a becomes conductive and the exciting coil K is energized. When a high-level electric signal is input from the terminal 42c, the transistor becomes conductive and the exciting coil M is energized. The coils 10d and 10c in FIG. 4 have the same structure as the coils 10a, 10b and 10c described above, and are for facing the side surfaces of the salient poles 1a, 1b, ... To obtain a position detection signal. Next, a means for obtaining the position detection signal input from the terminals 42a, 42b, ... Will be described.
In FIG. 7, the coils 10d and 10e are fixed to the fixed armature 16 at the positions shown in FIG. Symbol 10 is an oscillator having a frequency of about 1 megacycle. Coil 10
d, 10e, resistors 19a, 19b, 19c, 19d are
It becomes a bridge circuit, and coils 10d and 10e are salient poles 1.
When facing a, 1b, ..., The bridge circuit is balanced and the two inputs of the operational amplifiers 46a, 46b become equal. The input described above is rectified by the diode and converted into direct current. The smoothing capacitors 12a and 1 shown in FIG.
With the addition of 2b, rectification is complete, but not necessary. Removing the capacitor becomes an effective means when integrated into an integrated circuit. The output of the operational amplifier 46a by the coil 10d is 2 by the inverting circuits 13g and 13h.
It is inverted once and is input to the AND circuits 29a and 29b. This input signal becomes a rectangular wave and is shown as curves 50a, 50b, ... In the time chart of FIG. The output of the operational amplifier 46b, that is, the position detection signal curves 52a, 52b, ...
It is input to the AND circuits 29b and 29c. This input signal is shown as curves 52a, 52b, ... In FIG. The coils 10d and 10e are separated by (360 + 90) degrees. Therefore, the phase difference between the curves 50a, 50b, ... And the curves 52a, 52b ,.
【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51
a,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,5
3b,…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,53
b,…の重畳する部分のみとなるので、図17の曲線5
4a,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
48b,48c,48dの出力信号は、同様な理由で、
図17の曲線55a,55b,…,曲線56a,56
b,…,曲線57a,57b,…となる。図7の反転回
路13g,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1
7b,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Nと呼称する。図15の励磁コ
イルL,Nの下端には、通電制御の為のトランジスタが
接続されている。端子42a,42b,42c,42d
には、図7の端子48a,48b,48c,48dの出
力がそれぞれ入力されている。The output between the inverting circuits 13g and 13h (the lower input of the AND circuits 29c and 29d) is the curve 51.
a, 51b, ... The lower input of the AND circuit 29a and the upper input of the AND circuit 29d are the curves 53a, 5
3b, ... The output of the output terminal 48a of the AND circuit 29a is the curves 50a, 50b, ... And the curves 53a, 53.
Since only the part where b, ...
4a, 54b, ... And are separated by 360 degrees with a width of 90 degrees. The output signals from the output terminals 48b, 48c, and 48d of the AND circuits 29b, 29c, and 29d are the same for the same reason.
Curves 55a, 55b, ..., Curves 56a, 56 of FIG.
b, ..., Curves 57a, 57b ,. The reason for using the two inverting circuits 13g and 13h in FIG. 7 will be described later. The position detection signal described above is used in the circuit of FIG. The details will be described below. Excitation coil 1
7b and 17f connected in series or in parallel are referred to as exciting coil L, and those having the same connection of exciting coils 17d and 17h are referred to as exciting coil N. Transistors for energization control are connected to the lower ends of the exciting coils L and N in FIG. Terminals 42a, 42b, 42c, 42d
The outputs of the terminals 48a, 48b, 48c and 48d of FIG.
【0040】励磁コイルKは、端子42aに入力される
位置検知信号の巾だけ通電され、通電の立上がりと降下
は、ダイオード21a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。アンド回路24a,
抵抗22,絶対値回路27,オペアンプ40a,基準電
圧端子40,40c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の通電電流を、チョッパ回路に
より端子40若しくは40cの電圧に比例した値に保持
している。図10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,Nの通電
も、抵抗22,絶対値回路27,オペアンプ40aによ
り同様に制御され、通電の立上が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若しくは40
cの電圧により規制される。図10の曲線30c,30
dは、位置検知信号曲線55a,57aの入力による励
磁コイルL,N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。The exciting coil K is energized by the width of the position detection signal input to the terminal 42a, and the rise and fall of the energization are rapid due to the diode 21a and the capacitor 47a, as in the previous embodiment. AND circuit 24a,
The operation of the resistor 22, the absolute value circuit 27, the operational amplifier 40a, and the reference voltage terminals 40 and 40c is the same as that of the previous embodiment with the same symbols, and the energizing current of the exciting coil K is changed to the voltage of the terminal 40 or 40c by the chopper circuit. The value is held in proportion. Curves 30a and 30b in FIG. 10 represent the energizing currents of the exciting coils K and M due to the input of the position detection signal curves 54a and 56a, respectively. The dotted line shows the section where the chopper control is performed. The energization of the excitation coils L and N by the position detection signals input to the terminals 42b and 42d is similarly controlled by the resistor 22, the absolute value circuit 27, and the operational amplifier 40a, and the rise and fall of energization become rapid, and the current value is chopper. Depending on the circuit, terminal 40 or 40
It is regulated by the voltage of c. Curves 30c and 30 of FIG.
d shows the energizing currents of the exciting coils L and N by the input of the position detection signal curves 55a and 57a, respectively, and the dotted line shows the section where the chopper control is performed.
【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Nが、各位置検知信号の巾
だけ通電される。The first and first position detection signals of the first phase input from the terminals 42a and 42c of FIG.
4a, 54b, ... And curves 56a, 56b ,. The second phase of the second phase input to the terminals 42b and 42d
The second position detection signals are curves 55a, 55b,
, And curves 57a, 57b ,. Since the first and first position detection signals are input to the terminals 42a and 42c, respectively, conduction control of each transistor is performed, and the exciting coil K and the exciting coil M of the first phase correspond to each position detection signal. Then, energization with a width of 90 degrees is performed. Terminals 42b, 42
The second and second position detection signals are input to d, the conduction control of each transistor is performed, and the excitation coil L and the excitation coil N of the second phase are energized by the width of each position detection signal. To be done.
【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度若しくは45度に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。図4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。The angle at which the energization is started after the salient pole enters the magnetic pole can be changed to 0 degree or 45 degrees as required. With the above configuration, the motor is a two-phase full-wave motor. In FIG. 4, the magnetic pole width may be 120 degrees and the number of magnetic poles may be 8n (n is a positive integer). In this case, the number of salient poles correspondingly increases. The output torque increases as the number of magnetic poles increases. However, the rotation speed decreases.
【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7について
前述した反転回路13g,13hである。コイル10
d,10eの径が有限の大きさなので、オペアンプ46
a,46bの出力信号の立上が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5
4a,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。If there is a gap at the boundary between the curves 54a, 55a, ..., Exciting current is not supplied at the time of starting, and the starting becomes unstable. The means for eliminating such a gap is the inverting circuits 13g and 13h described above with reference to FIG. Coil 10
Since the diameters of d and 10e are finite, the operational amplifier 46
When the output signals of a and 46b are inclined at the rising and falling portions thereof and therefore the inversion circuits 13g and 13h are not provided, when the output of the rectangular wave of the position detection signal is logically processed, the curve 5
Voids may be generated at the boundaries of 4a, 55a, .... By using the inversion circuits 13g and 13h, the above-mentioned defects can be eliminated.
【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8に示されている。逆転モード
の場合にも、励磁電流の制御は、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40c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
45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。Next, regenerative braking will be described in which the motor is decelerated in the reverse rotation mode during normal rotation. To perform reverse rotation, terminal 4
The input signals of 1a, 41b, 41c and 41d may be input to the terminals 41c, 41d, 41a and 41b, respectively.
A switching circuit for this purpose is shown in FIG. Also in the reverse rotation mode, the excitation current is controlled in the same manner as in the normal rotation mode. However, if the mode is switched to the reverse rotation mode during the normal rotation, a loud shock noise may be generated and the exciting coil may be burned. This is because when the reverse rotation mode is set, the direction of the counter electromotive force of the excited coil becomes the same as the energization direction, and a large exciting current flows. In the device of the present invention, even when the reverse rotation mode is set, since the chopper action is maintained, the exciting current is held at the set value, and the above-mentioned inconvenience does not occur.
Therefore, it is possible to decelerate in the reverse rotation mode during the forward rotation, and the deceleration torque can be changed by controlling the voltage of the reference voltage terminal 40c. Therefore, it can be used as a drive source for a servomotor or an electric vehicle.
In a well-known reluctance type electric motor, in order to prevent generation of a counter torque, energization is started before the salient pole enters the magnetic pole. If the electric motor is rotated in the reverse direction, the output torque is greatly reduced and the torque ripple is increased, which is unusable. In this embodiment, since the exciting coil is energized from the point where the salient pole penetrates the magnetic pole by 45 degrees even during reverse rotation, the output torque hardly changes in either forward or reverse rotation, and the above-mentioned drawbacks are eliminated. There is a feature to be.
Since the reluctance type electric motor has no field magnet, there is no means for electromagnetically braking the rotor 1 when the power is turned off. Next, a means for eliminating such inconvenience will be described.
【0045】端子58a,58b,58c,58dの入
力は、それぞれ図17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58
a,58b,…,58dの出力が、図15の端子42
a,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8において端子58
a,58b,58c,58dの入力は、それぞれ図17
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,42
d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,…,59
d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,5
9g,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,56
b,…,曲線57a,57b,…,曲線54a,54
b,…,曲線55a,55b,…となるので、電動機は
逆転する。The inputs to the terminals 58a, 58b, 58c, 58d are the electric signals of the curves 54a, 54b, ... Of FIG. Terminals 61a, 6
The outputs of 1b, 61c and 61d are the terminals 42a,
42b, 42c, 42d, respectively. When the input of the terminal 62 is high level, the AND circuit 59
Outputs a, 59b, ..., 59d are obtained, and the terminals 58
Outputs of a, 58b, ..., 58d are output from the terminal 42 of FIG.
, 42d are input, so that the electric motor rotates in the normal direction. When the input of the terminal 62 is converted to the low level, the outputs of the AND circuits 59e, 59f, 59g, 59h are obtained, and the outputs of the terminals 61a, 61b, 61c, 61d are the curves 56a, 56b, ..., The curve 57a, respectively. 57b,
..., curves 54a, 54b, ..., curves 55a, 55b, ...
Therefore, the electric motor reverses. In FIG. 8, the terminal 58
The inputs of a, 58b, 58c and 58d are shown in FIG.
, And the electric signals of the curves in the lower stage in sequence. Terminals 61a, 61b, 61c, 61d
Is output from the terminals 42a, 42b, 42c, 42 of FIG.
It is input to each d. When the input of the terminal 62 is at high level, the AND circuits 59a, 59b, ..., 59
The output of d is obtained and the terminals 58a, 58b, ..., 58d
, Which is the input of the terminals 42a, 42b, ..., 42d in FIG. 15, the electric motor rotates in the normal direction. When the input of the terminal 62 is converted to the low level, the AND circuits 59e, 59f, 5
Outputs of 9g and 59h are obtained, and terminals 61a, 61b,
The outputs of 61c and 61d are the curves 56a and 56d, respectively.
b, ..., Curves 57a, 57b, ..., Curves 54a, 54
.., curves 55a, 55b, ..., the motor is reversed.
【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11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8の回路により、逆転モードとす
ると、図11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40c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17a,18aの作用は前
実施例と同様である。ブロック回路41a,41b,4
1cはそれぞれ励磁コイルL,M,Nの磁気エネルギの
回生を行なう為のもので、励磁コイルKの場合と同様な
回路となっている。ブロック回路Gも前実施例の同一記
号のものと同じ作用効果を有する回路で、ブロック回路
Gの開閉により、それぞれ回生制動と力学エネルギを励
磁コイルの熱エネルギに転化する2つのモードに転換す
ることができる。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。During the forward rotation, the current of the exciting coil is changed by the chopper circuit as in the previous embodiment by the curves 38a, 38 of FIG.
It is energized as indicated by b, .... In this embodiment, the energization section is 90 degrees. When the reverse rotation mode is set by the circuit of FIG. 8, the current is supplied as indicated by the curves 35a, 35b, ...
Regenerative braking is performed in the section c, .... Since the energizing current can be changed by the voltage of the terminal 40c, the reverse rotation torque can also be changed. Therefore, deceleration can be controlled, and braking can be stopped. The operation of the transistors 17a and 18a in FIG. 15 in the case of regenerative braking is the same as in the previous embodiment. Block circuits 41a, 41b, 4
Reference numeral 1c is for regenerating the magnetic energy of the exciting coils L, M and N, respectively, and has a circuit similar to that of the exciting coil K. The block circuit G is also a circuit having the same effect as that of the same symbol in the previous embodiment, and by opening and closing the block circuit G, regenerative braking and conversion into two modes for converting mechanical energy into heat energy of the exciting coil, respectively. You can In each embodiment, the output torque can be increased by providing teeth on the magnetic poles and salient poles. Since the device of the present invention is configured to rotate at high speed, only the advantage that the output torque can be increased can be obtained and an effective technical means can be provided. In the embodiment of FIG. 1, the number of magnetic poles may be 6n (n is a positive integer). The number of salient poles correspondingly increases. There is an effect that the output torque increases and the rotation speed does not decrease. This is an effective technology for electric motors with large diameters.
【0047】各励磁コイルの通電制御のトランジスタを
励磁コイルの上端に挿入しても図13の実施例と同様な
手段により実施することができる。図15の励磁コイル
K,Mは90度の巾で交互に通電されている。励磁コイ
ルL,Nも同様である。かかる作用を利用すると、次に
述べる手段により本発明を実施することができる。励磁
コイルK,Mについて説明する。図15の励磁コイル
K,Mの通電が停止したときに、ダイオードを介してコ
ンデンサ47aに磁気エネルギを蓄積して電流の立上が
りを急速とする。励磁コイルMの通電が開始されたとき
にコンデンサ47aの高電圧により電流の立上がりを急
速とする。又励磁コイルKの通電が開始されたときにも
コンデンサ47aの高電圧により電流の立上がりを急速
とする。以上の手段により、コンデンサ47aに対応す
るコンデンサは2個となり、回生制動の為にこれに並列
に接続するトランジスタ(記号17a,18aで示すも
の)も2組となり、回路が簡素化される効果もある。図
12において、トランジスタ17a,17b,17cの
エミッタ側を点線17−1,17−2,17−3に示す
ように、励磁コイル32a,32b,32cの負電圧側
にそれぞれ接続しても同じ目的を達成することができ
る。この場合には、ベース端子27a,27b,27c
の入力信号はそれぞれ対応する入力位置検知信号の巾と
することができる。即ち図11の矢印38−2の巾とす
る必要はない。他の実施例についても上述した事情は全
く同様である。Even if a transistor for controlling the energization of each exciting coil is inserted in the upper end of the exciting coil, it can be implemented by the same means as the embodiment of FIG. The exciting coils K and M in FIG. 15 are alternately energized with a width of 90 degrees. The same applies to the exciting coils L and N. By utilizing such action, the present invention can be implemented by the means described below. The exciting coils K and M will be described. When the energization of the exciting coils K and M of FIG. 15 is stopped, magnetic energy is accumulated in the capacitor 47a via the diode to make the rise of the current rapid. When the energization of the exciting coil M is started, the high voltage of the capacitor 47a causes the current to rise rapidly. Further, even when the energization of the exciting coil K is started, the rising of the current is made rapid by the high voltage of the capacitor 47a. By the above means, the number of capacitors corresponding to the capacitor 47a becomes two, and the number of transistors (indicated by symbols 17a and 18a) connected in parallel for regenerative braking becomes two, which also simplifies the circuit. is there. In FIG. 12, the emitters of the transistors 17a, 17b, 17c are connected to the negative voltage sides of the exciting coils 32a, 32b, 32c, respectively, as shown by dotted lines 17-1, 17-2, 17-3, and the same purpose is achieved. Can be achieved. In this case, the base terminals 27a, 27b, 27c
Each of the input signals can be the width of the corresponding input position detection signal. That is, the width of the arrow 38-2 in FIG. 11 does not have to be set. The above-mentioned circumstances are exactly the same for the other embodiments.
【0048】[0048]
【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 リプルトルクの少ない電動機を得ることが
できる。 第3の効果 励磁コイルの通電制御のパワ素子が1個で
すみ制御回路が簡素化されて廉価となる。 第4の効果 チョッパ回路により励磁電流を設定値に保
持することができるとともに、回生制動若しくは電磁制
動を行なうことができる。EFFECT OF THE INVENTION First Effect When energization of one exciting coil is stopped, the stored magnetic energy is converted into electrostatic energy of a capacitor, which is then converted into magnetic energy of the exciting coil to be energized next. is doing. Therefore, by changing the capacity of the capacitor, rise and fall of the energizing current can be controlled at a required speed, so that an efficient electric motor can be obtained at high speed rotation. Second effect An electric motor with low ripple torque can be obtained. Third effect Only one power element for controlling the energization of the exciting coil is required, and the control circuit is simplified and the cost is reduced. Fourth Effect The chopper circuit can hold the exciting current at a set value and can perform regenerative braking or electromagnetic braking.
【0049】[0049]
【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FIG. 1 is a plan view of a three-phase single-wave reluctance motor according to the present invention.
【図2】 本発明による2相全波リラクタンス型電動機
の平面図FIG. 2 is a plan view of a two-phase full-wave reluctance motor according to the present invention.
【図3】 図1の電動機の磁極と突極の展開図3 is a development view of magnetic poles and salient poles of the electric motor of FIG.
【図4】 図2の電動機の磁極と突極の展開図4 is a development view of magnetic poles and salient poles of the electric motor of FIG.
【図5】 3相全波リラクタンス型電動機の磁極と突極
の展開図FIG. 5 is a development view of magnetic poles and salient poles of a three-phase full-wave reluctance motor.
【図6】 3相の位置検知装置の電気回路図FIG. 6 is an electric circuit diagram of a three-phase position detection device.
【図7】 2相の位置検知装置の電気回路図FIG. 7 is an electric circuit diagram of a two-phase position detection device.
【図8】 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FIG. 8: Switching circuit for forward / reverse rotation mode of position detection signal of two-phase full-wave motor
【図9】 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FIG. 9: Switching circuit for forward / reverse rotation mode of position detection signal of three-phase full-wave motor
【図10】 位置検知信号、通電電流、出力トルクのタ
イムチャートFIG. 10 is a time chart of a position detection signal, a conduction current, and an output torque.
【図11】 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FIG. 11 is a graph of the energizing current of the exciting coil in the forward / reverse mode.
【図12】 3相片波通電の励磁コイルの通電制御回路FIG. 12: Energization control circuit for exciting coil of three-phase single-wave energization
【図13】 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FIG. 13 is another embodiment of the energization control circuit for the exciting coil for three-phase single-wave energization.
【図14】 3相全波通電の励磁コイルの通電制御回路FIG. 14: Energization control circuit for exciting coil for three-phase full-wave energization
【図15】 2相全波通電の励磁コイルの通電制御回路FIG. 15: Energization control circuit for excitation coil for two-phase full-wave energization
【図16】 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FIG. 16: Time chart of position detection signal of three-phase reluctance type electric motor
【図17】 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FIG. 17 is a time chart of a position detection signal of a two-phase reluctance electric motor.
【0050】[0050]
1,1a,1b,… 回転子と突極 5 回転軸 16,16a,16b,… 電機子と磁極 17a,17b,…,32a,32b,32c,K,
L,M,N… 励磁コイル 10a,10b,10c,10d,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16 a,16b,16c,42,42−1 トルク曲線 B,P,Q,R 励磁コイルの通電制御をするブロック
回路 27… 絶対値回路 4,28,G,41a,41b,41c ブロック回路 2a,2b 直流電源正負極1, 1a, 1b, ... Rotor and salient pole 5 Rotating shafts 16, 16a, 16b, ... Armature and magnetic poles 17a, 17b, ..., 32a, 32b, 32c, K,
L, M, N ... Excitation coil 10a, 10b, 10c, 10d, 10e ... Position detection coil 25a, 26a, 26b, ..., 30a, 30b, ..., 3
1a, 31b, ..., 35a, 35b, ..., 38a, 38
b, ... exciting current curve 16 a, 16 b, 16 c , 42,42-1 torque curve B, P, Q, block circuit 27 ... absolute value circuit 4, 28 for the energization control of R excitation coil, G, 41a , 41b, 41c Block circuit 2a, 2b DC power supply positive / negative
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成4年10月8日[Submission date] October 8, 1992
【手続補正1】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0004[Correction target item name] 0004
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】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、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
励磁コイルと、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、各励磁コイルの1端
に挿入された1個の第1のスイッチング素子と、励磁コ
イルと第1の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
する複数相の励磁コイルに接続した第1のスイッチング
素子を位置検知信号の巾だけ導通して励磁コイルに通電
して出力トルクを得る通電制御回路と、第1のスイッチ
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、該励磁コイルの負極側よりダイオードを介して励磁
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し、励磁コイルの通電電流の降下を
急速とする電気回路と、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第1のス
イッチング素子を介して励磁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導通され
る半導体素子を介して、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該励磁コイルの正電圧側より流
入せしめて通電電流の立上がりを魚速とする電気回路
と、前記した複数相の位置検知信号により対応する第1
のスイッチング素子を導通して正転若しくは逆転のモー
ドに転換する切換装置と、励磁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励磁コイルに接続
された第1の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、励磁コイルの負極側→前記した
ダイオード→第2のスイッチング素子→電源正極→電源
負極→励磁コイルに逆接続されたダイオード→励磁コイ
ルの正極側よりなる電気閉回路と、各相の励磁コイルの
通電される区間に対応する区間だけ第2のスイッチング
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
記した第2の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
緩慢として制動を行なう電気回路とより構成されたもの
である。In a multi-phase reluctance type electric motor provided with a fixed armature and a magnetic rotor, a plurality of magnetic reluctance motors are arranged on an outer peripheral surface of the magnetic rotor at equal widths and at equal separation angles. The salient poles and the magnetic poles projecting from the inner peripheral surface of the fixed armature, which are in axial symmetry, have the same phase, face the salient poles with a slight gap, and are arranged at equal pitches. The width of the magnetic pole to be mounted in the circumferential direction is 2n (n is 3) with an electrical angle of 120 to 180 degrees.
(A positive integer above), exciting coils of a plurality of phases attached to the magnetic poles, a position detecting device for detecting a rotational position of the salient poles to obtain a position detecting signal of a plurality of phases, and 1 of each exciting coil. One first switching element inserted at the end, a DC power supply for supplying a series connection of the exciting coil and the first switching element, and a plurality of phase exciting coils corresponding to the plurality of phase position detection signals, respectively. An energization control circuit that conducts the connected first switching element for the width of the position detection signal to energize the exciting coil to obtain an output torque, and when the first switching element is turned off at the end of the position detection signal. In addition, the magnetic energy accumulated in the exciting coil from the negative electrode side of the exciting coil is charged and held in the small-capacity capacitor by flowing through the diode, and the electric current is rapidly reduced in the exciting coil. When the magnetic rotor is rotated by a set angle and the energization of the exciting coil is started via the first switching element which is conducted by the position detection signal, it is synchronized with the conduction of the switching element. An electric circuit in which the electrostatic energy accumulated in the small-capacitance capacitor flows in from the positive voltage side of the exciting coil via a semiconductor element that is conducted to make the rise of the energizing current a fish speed; The first corresponding by the position detection signal of the phase
A switching device which conducts a switching element to switch the mode to a normal rotation or reverse rotation mode, a detection circuit which detects that the energizing current of the exciting coil exceeds a predetermined value and obtains a detection electric signal, and the detection electric circuit. A chopper circuit that holds the energizing current at a predetermined value by converting the first switching element connected to the exciting coil to a non-conducting state by a signal and making it conductive after a prescribed time, and the negative side of the exciting coil → the diode described above → Second switching element → Power supply positive electrode → Power supply negative electrode → Diode reversely connected to the exciting coil → Electrically closed circuit consisting of the positive electrode side of the exciting coil and only the section corresponding to the section where the exciting coil of each phase is energized Electrical circuit that keeps the switching element of and conductive, and during normal rotation,
When switching to the reverse mode, the rising portion of the current during the energization by the chopper circuit is made rapid by adding the electromotive force and the DC power supply voltage due to the decrease in the amount of magnetic flux interlinking with the exciting coil, and the current drop portion. In the above, a voltage obtained by adding an electromotive force due to a decrease in the amount of magnetic flux interlinking with the exciting coil and an electromotive force due to the release of magnetic energy accumulated by the exciting coil causes a current to flow to the positive side of the DC power source through the second switching element. It is composed of an electric circuit that performs inflow to regenerate electric power and slows down the current drop portion to perform braking.
【手続補正2】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0018[Correction target item name] 0018
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0018】図10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16a,16b,16c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16a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16b,16c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,1
0b,10cの固定位置を調整することが理想的であ
る。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。The first stage curves 26a, 26b, 2 in FIG.
6c shows the energization curve of the exciting coil, which is indicated by dotted lines 26-1 and 2
The interval of 6-2 is the width of 120 degrees of the position detection signal, and the dotted line 2
The interval between 6-1 and 26-3 is 180 degrees, which is a section with output torque. Curve 16 a, 16 b, 16 c in the output torque curve, current in terms of the dotted line 26-1 is started and begins to penetrate the pole salient pole at the same time. The curve 16 a is when the current of the exciting coil is small and the torque is flat, but the peak value of the torque moves to the left as shown by the curves 16 b and 16 c as the current increases, and the width of the peak value increases. It becomes awkward. The position detection coils 10a and 1a are set so that the point where the energization is started is an intermediate point of the section that is 30 degrees apart from the point where the salient pole enters the magnetic pole in consideration of the torque characteristic and the energized current value described above.
It is ideal to adjust the fixed positions of 0b and 10c. Since the charging voltage of the capacitors 47a, 47b, 47c is higher when the capacitance is smaller, the rising and falling of the energization curve can be made rapid, and a high-speed motor can be obtained, which is a drawback of the reluctance motor. The drawback of low speed can be eliminated. It is preferable to use a capacitor having a small capacity as long as the charging voltage does not damage the transistor of the circuit.
【手続補正3】[Procedure 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0038[Correction target item name] 0038
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【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4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の下端には、トラ
ンジスタ20aが挿入されている。トランジスタ20a
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,2
bより供電が行なわれている。ブロック回路P,Q,R
はそれぞれ励磁コイルL,M,Nの通電制御をする為の
もので、励磁コイルKのものと全く同じ構成となってい
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、トランジスタが導通して、励磁コイルMが通
電される。図4のコイル10d,10e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7において、コイル10d,10eは、図4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10
d,10e,抵抗19a,19b,19c,19dは、
ブリッジ回路となり、コイル10d,10eが、突極1
a,1b,…に対向しない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6に示した平滑用のコンデンサ12a,1
2b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17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の出力即ち、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17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。The energization angle of the exciting coil can be 90 to 120 degrees. The case of the energization angle of 90 degrees will be described below with reference to FIG. In FIG. 15, exciting coils K and M
Is the excitation coils 17a, 17e and 17c, 17 of FIG.
g, respectively, and the two exciting coils are connected in series or in parallel. A transistor 20a is inserted at the lower end of the exciting coil K. Transistor 20a
Is a semiconductor switching element and may be another semiconductor element having the same effect. DC power supply positive / negative terminals 2a, 2
Power is being supplied from b. Block circuit P, Q, R
Are for controlling energization of the exciting coils L, M, N, respectively, and have exactly the same configuration as that of the exciting coil K. When a high-level electric signal is input from the terminal 42a, the transistor 20a becomes conductive and the exciting coil K is energized. When a high-level electric signal is input from the terminal 42c, the transistor becomes conductive and the exciting coil M is energized. The coils 10d and 10e in FIG. 4 have the same configuration as the coils 10a, 10b and 10c described above, and are for facing the side surfaces of the salient poles 1a, 1b, ... To obtain a position detection signal. Next, a means for obtaining the position detection signal input from the terminals 42a, 42b, ... Will be described.
In FIG. 7, the coils 10d and 10e are fixed to the fixed armature 16 at the positions shown in FIG. Symbol 10 is an oscillator having a frequency of about 1 megacycle. Coil 10
d, 10e, resistors 19a, 19b, 19c, 19d are
It becomes a bridge circuit, and coils 10d and 10e are salient poles 1.
When not facing a, 1b, ..., The bridge circuit is balanced and the two inputs of the operational amplifiers 46a, 46b become equal. The input described above is rectified by the diode and converted into direct current. The smoothing capacitors 12a and 1 shown in FIG.
With the addition of 2b, rectification is complete, but not necessary. Removing the capacitor becomes an effective means when integrated into an integrated circuit. The output of the operational amplifier 46a by the coil 10d is 2 by the inverting circuits 13g and 13h.
It is inverted once and is input to the AND circuits 29a and 29b. This input signal becomes a rectangular wave and is shown as curves 50a, 50b, ... In the time chart of FIG. The output of the operational amplifier 46b, that is, the position detection signal curves 52a, 52b, ...
It is input to the AND circuits 29b and 29c. This input signal is shown as curves 52a, 52b, ... In FIG. The coils 10d and 10e are separated by (360 + 90) degrees. Therefore, the phase difference between the curves 50a, 50b, ... And the curves 52a, 52b ,.
【手続補正4】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図12[Name of item to be corrected] Fig. 12
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図12】 [Fig. 12]
Claims (1)
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励磁コイルと、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、各励磁コイルの1端に挿入された1個の
第1のスイッチング素子と、励磁コイルと第1のスイッ
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励磁コ
イルに接続した第1のスイッチング素子を位置検知信号
の巾だけ導通して励磁コイルに通電して出力トルクを得
る通電制御回路と、第1の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、該励磁コイルの
負極側よりダイオードを介して励磁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
し、励磁コイルの通電電流の降下を急速とする電気回路
と、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第1のスイッチング素子を介
して励磁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導通される半導体素子を介し
て、前記した小容量のコンデンサに蓄積した静電エネル
ギを該励磁コイルの正電圧側より流入せしめて通電電流
の立上がりを急速とする電気回路と、前記した複数相の
位置検知信号により対応する第1のスイッチング素子を
導通して正転若しくは逆転のモードに転換する切換装置
と、励磁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
気信号により該励磁コイルに接続された第1のスイッチ
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、励磁コイルの負極側→前記したダイオード→第2の
スイッチング素子→電源正極→電源負極→励磁コイルに
逆接続されたダイオード→励磁コイルの正極側よりなる
電気閉回路と、各相の励磁コイルの通電される区間に対
応する区間だけ第2の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
上がり部を、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2のスイ
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制動を
行なう電気回路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。1. A multi-phase reluctance motor comprising a fixed armature and a magnetic rotor, and a plurality of salient poles arranged on the outer peripheral surface of the magnetic rotor at equal widths and at equal spacing angles. The magnetic poles projecting from the inner peripheral surface of the fixed armature and in axial symmetry have the same phase, face the salient poles with a slight air gap, are arranged at equal pitches, and have magnetic poles to which the exciting coil is attached. Of 2n (n is a positive integer not less than 3) magnetic poles having a width in the circumferential direction of 120 to 180 degrees in electrical angle, a plurality of phases of exciting coils mounted on the magnetic poles, and salient poles. A position detection device that detects a rotational position to obtain a position detection signal of a plurality of phases, one first switching element inserted at one end of each excitation coil, and a series connection of the excitation coil and the first switching element. For the DC power supply that supplies power to the connector and the position detection signals of multiple phases An energization control circuit that conducts the first switching elements connected to the corresponding multi-phase excitation coils for the width of the position detection signal to energize the excitation coils to obtain output torque, and the first switching elements detect the position. When the signal is converted to non-conductivity at the terminal, the magnetic energy accumulated in the exciting coil is charged from the negative side of the exciting coil through the diode into the small-capacity capacitor and held to hold the energizing current of the exciting coil. When the electric circuit that makes the descent rapidly and the magnetic rotor rotate by a set angle and the energization of the exciting coil is started via the first switching element that is conducted by the position detection signal, The electrostatic energy stored in the small-capacitance capacitor flows from the positive voltage side of the exciting coil through the semiconductor element that is turned on in synchronism with the turning on of the switching element. At least an electric circuit that makes the rise of the energizing current rapid, a switching device that conducts the corresponding first switching element by the position detection signals of the above-mentioned multiple phases to switch the mode to the normal rotation or reverse rotation mode, and the excitation coil A detection circuit that detects that the energizing current has increased beyond a predetermined value and obtains a detection electric signal, and the detection electric signal converts the first switching element connected to the exciting coil to non-conduction for a predetermined time. A chopper circuit that holds the energizing current at a predetermined value by making it conductive later, and the negative side of the exciting coil → the diode described above → the second switching element → the positive electrode of the power source → the negative electrode of the power source → the diode reversely connected to the exciting coil → the exciting coil The electrically closed circuit consisting of the positive electrode side and the second switching element are held in conduction only in the section corresponding to the section in which the excitation coil of each phase is energized. The electric circuit and the DC power supply voltage due to the decrease in the amount of magnetic flux interlinking with the exciting coil at the rising part of the current during the energization section by the chopper circuit when switching to the reverse mode during forward rotation. The second switching element is added by the voltage obtained by adding the electromotive force due to the decrease of the amount of magnetic flux interlinking with the exciting coil and the electromotive force due to the release of the magnetic energy accumulated by the exciting coil in the current drop portion. A reluctance-type electric motor capable of regenerative braking, which is configured by an electric circuit that causes a current to flow through a positive electrode side of a DC power source to regenerate electric power and slows a current drop portion to perform braking.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4209374A JPH0622589A (en) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | Reluctance motor to be regeneratively braked |
US08/196,261 US5432420A (en) | 1992-06-29 | 1993-04-22 | Reluctance-type motor and a DC motor capable of performing regenerative braking |
PCT/JP1993/000521 WO1994000909A1 (en) | 1992-06-29 | 1993-04-22 | Reluctance motor capable of regenerative braking and direct current motor |
EP93909408A EP0601189A4 (en) | 1992-06-29 | 1993-04-22 | Reluctance motor capable of regenerative braking and direct current motor. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP4209374A JPH0622589A (en) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | Reluctance motor to be regeneratively braked |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0622589A true JPH0622589A (en) | 1994-01-28 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP4209374A Pending JPH0622589A (en) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | Reluctance motor to be regeneratively braked |
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---|---|
JP (1) | JPH0622589A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009150714A1 (en) * | 2008-06-10 | 2009-12-17 | Umemori Takashi | Regenerative switched reluctance motor driving system |
JP2012044816A (en) * | 2010-08-20 | 2012-03-01 | Tokyo Univ Of Science | Driving circuit |
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1992
- 1992-06-29 JP JP4209374A patent/JPH0622589A/en active Pending
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JP4993389B2 (en) * | 2008-06-10 | 2012-08-08 | 株式会社Evモーター・システムズ | Regenerative switched reluctance motor drive system |
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