JPH1094286A

JPH1094286A - 動力発生装置

Info

Publication number: JPH1094286A
Application number: JP8247363A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Asada; 和彦麻田; Hideki Morozumi; 英樹両角; Hidekazu Yamashita; 秀和山下
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-09-19
Filing date: 1996-09-19
Publication date: 1998-04-10

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の構成の動力発生装置は、特に高速域で
の制御が不自由であるという課題を有している。【解決手段】本発明は、第２の物体２が有している永
久磁石３・４の位置を検知する位置検知手段３４〜３６
の出力信号が、所定の周波数以上の場合には、位置検知
手段の出力信号に対して所定の位相差を持った信号を出
力し、所定の周波数未満の場合には、位置検知手段の出
力信号をそのまま出力するようにして、制御幅を広げた
動力発生装置としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家庭用や産業用に
使用されるモータやリニアモータ等の動力発生装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来使用している動力発生装置を図１７
に示す。この動力発生装置は、第１の物体１を構成する
固定子と、第１の物体１の内側に回転自在に設けた第２
の物体２を構成する回転子と、磁極の位置を検知する位
置検知手段３３と、位置検知手段３３の信号によって第
２の物体２の回転を制御する制御回路３０と、制御回路
３０の信号によって第２の物体２を回転させるインバー
タ１７とを備えている。

【０００３】第２の物体２は、磁性体５と、磁性体５の
表面に設けた永久磁石３および永久磁石４と、出力軸６
を有している。永久磁石３は磁性体５の表面にＮ極が外
側になるように接着しており、永久磁石４は磁性体５の
表面にＳ極が外側になるように接着している。第１の物
体１は、珪素鋼板等を積層して構成した鉄心７と、鉄心
７に構成したスロットの中に設けた巻線８ａ・９ａ・１
０ａ・８ｂ・９ｂ・１０ｂを有している。巻線８ａ・８
ｂと、巻線９ａ・９ｂと、巻線１０ａ・１０ｂとはそれ
ぞれ直列に接続しており、３相巻線を構成するように６
０゜ずつ離れた位置に配置している。

【０００４】前記各巻線は、インバータ１７とインバー
タ１７を制御する制御回路３０によって駆動されてい
る。またインバータ１７は、商用交流電源１１を整流す
る全波の整流回路１２と、この出力を波形成形するフィ
ルタ回路４０から電力の供給を受けている。整流回路１
２は、ダイオード１３・１４・１５・１６をブリッジ接
続して構成している。フィルタ回路４０は、電解式の平
滑コンデンサ４１とチョークコイル４２によって構成し
ており、整流回路１２の出力をリプルが少ない、ほぼ完
全な直流に波形成形している。インバータ１７は、６個
のトランジスタ１８〜２３と、６個のダイオード２４〜
２９とを３相に接続した構成としている。

【０００５】また制御回路３０は、駆動回路３１と論理
回路３２とを有しており、前記各トランジスタのベース
端子は、すべて駆動回路３１に接続されている。位置検
知手段３３は、第１の物体１と第２の物体２との間の空
隙部に設けたホールＩＣ３４・３５・３６によって構成
しており、第２の物体２が回転運動する際に、永久磁石
３・永久磁石４の位置を検知しているものであり、Ｎ極
と対向している状態においてはハイの論理を出力し、Ｓ
極と対向している状態においてはロウの論理を出力する
ものである。

【０００６】以上の構成で、制御回路３０が位置検知手
段３３の信号を受けて６個のトランジスタ１８〜２３を
順次駆動し、第２の物体２を回転させるものである。

【０００７】図１８は図１の動力発生装置各部の電圧波
形を示したものである。図１８において、（ア）はホー
ルＩＣ３４の信号波形、（イ）はホールＩＣ３５の信号
波形、（ウ）はホールＩＣ３６の信号波形、（エ）はト
ランジスタ１８への信号波形、（オ）はトランジスタ１
９への信号波形、（カ）はトランジスタ２０への信号波
形、（キ）はトランジスタ２１への信号波形、（ク）は
トランジスタ２２への信号波形、（ケ）はトランジスタ
２３への信号波形を示したものである。

【０００８】すなわち論理回路３２は、位置検知手段３
３を構成するホールＩＣ３３・３４・３５の３つの信号
を論理演算することによって、３相インバータを構成す
る６個のトランジスタ１８〜２３を駆動するハイ・ロウ
の信号を作成しているものである。

【０００９】駆動回路３１はこの信号が、ハイ信号の場
合には当該トランジスタにベース電流を供給してオンさ
せ、ロウ信号の場合にはベースに逆バイアスを印加して
オフ状態とするものである。

【００１０】このとき論理回路３２としては例えばＴＴ
ＬやＣＭＯＳ式のロジック回路などを使用するものであ
ることから、遅れ時間は、各ホールＩＣから入力される
信号の周期に比して極めて短い時間となっている。つま
り、各ホールＩＣの信号の立ち上がりのエッジもしくは
立ち下がりのエッジと、各トランジスタの駆動信号のエ
ッジ（立ち上がりもしくは立ち下がり）との時間差は、
数十ナノ秒〜数１００ナノ秒となっているものである。
従って図１８（エ）〜（ケ）に示しているように、ほぼ
同時にトランジスタの切り替えが行われるものとなって
いる。

【００１１】これによって、第１の物体１に設けている
３相に配置した巻線８ａ・９ａ・１０ａ・８ｂ・９ｂ・
１０ｂには、順次電流が流れるものである。この電流に
よって、第２の物体２を構成する永久磁石３または永久
磁石４との間に力が発生し、図１７の状態では反時計方
向のトルクが発生するものである。このトルクは出力軸
６を使用して、外部の負荷に供給することができるもの
である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の構成の動力
発生装置は、特に高速域での制御が不自由であるという
課題を有している。つまり、永久磁石を使用しているこ
とによって磁束値が固定され、速度制御のためには電圧
制御（ＰＷＭによる実効入力電圧の加減、静止形レオナ
ード制御等）によらざるを得ないものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、位置検知手段
の出力信号が所定の周波数以上の場合には位置検知手段
の出力に対して所定の位相差を持った信号を出力し、位
置検知手段の信号が所定の周波数未満の場合には、位置
検知手段の信号をそのまま出力する制御を行って、制御
幅を広めた動力発生装置としている。

【００１４】

【発明の実施の形態】請求項１に記載した発明は、第２
の物体が有している永久磁石の位置を検知する位置検知
手段の出力信号が、所定の周波数以上の場合には、位置
検知手段の出力信号に対して所定の位相差を持った信号
を出力し、所定の周波数未満の場合には、位置検知手段
の出力信号をそのまま出力する動力発生装置としてい
る。

【００１５】請求項２に記載した発明は、移相回路は、
位置検知手段が出力する信号から所定の時間遅延した時
点で信号を出力するようにして、特に起動時の加速性能
を良好にした動力発生装置としている。

【００１６】請求項３に記載した発明は、移相回路は、
位置検出手段が出力する信号に同期した鋸波を発生する
鋸波発生回路と、前記鋸波の振幅をほぼ一定に保つ振幅
制御回路と、前記鋸波と所定値とを比較する比較器とを
有して、同様に起動時の加速性能を良好にした動力発生
装置としている。

【００１７】請求項４に記載した発明は、位置検知手段
が出力する信号の周波数が所定値以上の場合には、位置
検知手段の信号に対して進み位相差を有するように制御
して、第１の物体と第２の物体との間に発生する電磁力
が第２の物体の移動方向に対して逆極性となる瞬間が発
生せず、出力のリプルが小さくまた出力パワーが大きい
動力発生装置としている。

【００１８】請求項５に記載した発明は、位置検知手段
の出力周波数が所定値以上の場合には、前記位置検知手
段の出力信号に対して遅れの位相差を設定し、３相巻線
による電流ベクトルが正の直軸成分を有するようにし
て、加速性能の良好な動力発生装置としている。

【００１９】請求項６に記載した発明は、第２の物体が
突極特性を有することによって、特に遅れの位相差を設
定している状態においてリラクタンストルクを発生さ
せ、より高トルクを発生できる動力発生装置としてい
る。

【００２０】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の実施例について説明する。

【００２１】図１は本実施例の動力発生装置の構成を示
すブロック図である。本実施例の動力発生装置は、第１
の物体１である固定子と、第１の物体１の内側に回転自
在に設けた第２の物体２である回転子と、磁極の位置を
検知する位置検知手段３３と、位置検知手段３３の信号
によって第２の物体２の回転を制御する制御回路５０
と、制御回路５０の信号によって第１の物体１を構成す
る巻線に電流を供給するインバータ１７とを備えてい
る。

【００２２】第２の物体２は、図１７で述べた従来の技
術と同様に、磁性体５と、磁性体５の表面に設けた永久
磁石３および永久磁石４と、出力軸６を有している。永
久磁石３は磁性体５の表面にＮ極が外側になるように接
着しており、永久磁石４は磁性体５の表面にＳ極が外側
になるように接着している。第１の物体１は、珪素鋼板
等を積層して構成したスロットを有する鉄心７と、スロ
ットの中に設けた巻線８ａ・９ａ・１０ａ・８ｂ・９ｂ
・１０ｂを有している。巻線８ａ・８ｂと、巻線９ａ・
９ｂと、巻線１０ａ・１０ｂとはそれぞれ直列に接続し
ており、３相巻線を構成するように６０゜ずつ離れた位
置に配置している。

【００２３】前記各巻線は、インバータ１７とインバー
タ１７を制御する制御回路５０によって駆動されてい
る。またインバータ１７には、商用交流電源１１を整流
する全波の整流回路１２と、整流回路１２の出力波形を
成形するフィルタ回路４０が電源を供給している。整流
回路１２は、ダイオード１３・１４・１５・１６をブリ
ッジ接続して構成している。フィルタ回路４０は、電解
式の平滑コンデンサ４１とチョークコイル４２によって
構成しており、整流回路１２の出力をリプルが少ない、
ほぼ完全な直流に波形成形している。インバータ１７
は、６個のスイッチング素子１８〜２３と、６個のダイ
オード２４〜２９とを有している。制御回路５０は、駆
動回路３１と、移相回路５１と、論理回路３２とを有し
ており、前記各スイッチング素子のベース端子は、すべ
て駆動回路３１に接続されている。

【００２４】位置検知手段３３は、第１の物体１と第２
の物体２との間の空隙部に設けたホールＩＣ３４・３５
・３６によって構成しており、第２の物体２が回転運動
する際に、永久磁石３・永久磁石４の位置を検知してい
るものである。つまり、Ｎ極と対向している状態におい
てはハイの論理信号を、Ｓ極と対向している状態におい
てはロウの論理信号を出力している。

【００２５】以上の構成で制御回路５０は、位置検知手
段３３の信号を受けて６個のスイッチング素子１８〜２
３を順次駆動し、第２の物体２を構成する巻線８ａ・９
ａ・１０ａ・８ｂ・９ｂ・１０ｂに電流を供給してい
る。

【００２６】図２は、図１の動力発生装置を２４０００
ｒ／ｍで運転させている状態における各部の動作波形を
示している。（ア）・（イ）・（ウ）は、それぞれホー
ルＩＣ３４の出力ａ、ホールＩＣ３５の出力ｂ、ホール
ＩＣ３６の出力ｃの電圧波形を示している。この信号は
移相回路５１に伝達されている。この信号の繰り返し周
期は、１／４００秒、すなわち２．５ミリ秒となってい
るものである。また、（エ）・（オ）・（カ）はそれぞ
れ本実施例の移相回路５１の出力電圧波形ｄ・ｅ・ｆを
示している。

【００２７】図２に示しているように、本実施例の移相
回路５１の出力信号ｄ・ｅ・ｆは、ホールＩＣ３４の出
力ａ・ホールＩＣ３５の出力ｂ・ホールＩＣ３６の出力
ｃの周波数が２００Ｈｚ、すなわち周期にして５ミリ秒
よりも短い場合には、前記各信号に対してＴβだけ進ん
だ進み移相となる信号としている。

【００２８】この進み時間Ｔβは、本実施例ではホール
ＩＣ３４・３５・３６の出力信号の周波数によって変化
させるものとしている。つまり、第２の物体２の回転速
度に応じて変化させているものである。

【００２９】図３は、論理回路３２および駆動回路３１
の動作を説明する波形図である。すなわち、（ア）・
（イ）・（ウ）は図２に示した信号ｄ・ｅ・ｆを示して
いる。また（エ）・（オ）・（カ）・（キ）・（ク）・
（ケ）は、スイッチング素子１８・１９・２０・２１・
２２・２３の駆動信号を示す電圧波形である。これらの
信号がハイの期間でスイッチング素子をオンし、ロウの
期間でスイッチング素子をオフしている。

【００３０】また図４は、第２の物体２が６０００ｒ／
ｍで回転している状態での移相回路５１の動作を示す波
形図である。この信号波形の繰り返し周期は、１０ミリ
秒となっている。前記しているように本実施例において
は、各ホールＩＣからの信号の繰り返し周期が５ミリ秒
以下となった場合には、移相回路５１は各ホールＩＣか
らの信号よりも位相を進めた出力信号を出力している
が、この場合には周期が１０ミリ秒と長いため、各ホー
ルＩＣから入力された信号ａ・ｂ・ｃを、そのまま信号
ｄ・信号ｅ・信号ｆとして出力しているものである。正
確には、信号ｄ・信号ｅ・信号ｆは、移相回路５１内部
の素子（ゲート等）によって信号ａ・信号ｂ・信号ｃに
対して数十ナノ秒程度の遅延時間は存在している。しか
しこの程度の時間は、各ホールＩＣからの信号の周期と
比べて無視できる程度のものであり、実質上位相の遅延
なしで動作している。

【００３１】以上のように本実施例は、制御回路５０が
位置検知手段３３の出力信号が所定の周波数以上の場合
には、位置検知手段３３が出力する信号に対して所定の
進み位相差Ｔβを持った信号を出力し、位置検知手段３
３が出力する信号が所定の周波数未満の場合には、位置
検知手段３３が出力する信号をそのまま出力する移相回
路５１を有する構成として、所定の回転数以上の高速回
転時には直軸電流をゼロにする制御を行わせることがで
き、さらに進み時間Ｔβを大とすることにより、巻線に
負の直軸電流を供給し、永久磁石による磁束を等価的に
低下させ、無負荷条件付近での速度を高めることも可能
となるものである。

【００３２】またこの移相回路５１についても、入力信
号の周波数の下限を２００Ｈｚとしているために、設計
が容易で、簡単な構成とすることができるものである。

【００３３】なお本実施例においてはＴβを進み時間と
しているが、遅れ時間としてもよく、この場合には、電
流ベクトルには正の直軸成分が含まれ、永久磁石３４・
３５による磁束を強める作用が期待できることから、第
２の物体２に対する回転トルクを大きくできる、またイ
ンバータ１９を構成するスイッチング素子１８〜２３の
電流定格の低減等が可能となるものとなる。

【００３４】（実施例２）次に本発明の動力発生装置の
第２の実施例について説明する。

【００３５】図５は、本実施例の動力発生装置に使用し
ている移相回路の構成を示している。なお図５に示して
いる構成は、図１に示した位置検知手段３３を構成する
ホールＩＣ３４の出力信号ａを処理する部分のみについ
て示している。従って実際には、同様の回路をさらに２
つ設け、それぞれをホールＩＣ３５、およびホールＩＣ
３６に接続するようにして、移相回路５１の全体を構成
しているものである。

【００３６】本実施例の移相回路５１は、入力端子ａに
接続したエッジ検出回路６０と、この出力に接続した遅
延回路６４、ＮＯＴ回路６８・６９、およびＤフリップ
フロップ７０、Ｄフリップフロップ７０のＱ出力端子と
移相回路の入力信号ａとを切り換える選択器７１、入力
信号ａの周波数が２００Ｈｚ以上か未満かを判定し、選
択器７１の切り替え信号を出力する周波数検知器７２を
備えている。選択器７１の出力は、移相回路５１の出力
端子ｄとしている。

【００３７】エッジ検出回路６０は、抵抗６１・コンデ
ンサ６２・ＥＸＯＲ回路６３によって構成しており、遅
延回路６４は、単安定マルチバイブレータＩＣ６５・コ
ンデンサ６６・抵抗６７によって構成している。

【００３８】なお、本実施例においては、Ｄフリップフ
ロップ７０は、ＣＭＯＳ形の集積回路であるμＰＤ４０
１３Ｂを使用し、また単安定マルチバイブレータＩＣ６
５については、μＰＤ４５３８Ｂで構成しているもので
ある。

【００３９】また図７は、前記周波数検知器７２の具体
例を示している。この具体例では周波数検知器７２は、
単安定マルチバイブレータＩＣ７３・コンデンサ７４・
抵抗７５・７６・７８・７９と、トランジスタ７７・Ｄ
フリップフロップ８０によって構成している。Ｄフリッ
プフロップ８０としては、リトリガブル（再トリガ可
能）のμＰＤ４５３８Ｂを使用している。抵抗７８・７
９は、トランジスタ７７の駆動用に設けられたものであ
る。

【００４０】以上の構成で、Ｄフリップフロップ８０の
出力端子Ｑの出力信号がロウとなった場合には、トラン
ジスタ７７がオンし、抵抗７６が＋１５Ｖの電源に接続
される。この結果、抵抗７５と抵抗７６との並列抵抗値
とコンデンサ７４の静電容量の積が単安定マルチバイブ
レータＩＣ７３の時定数となる。また逆に、Ｄフリップ
フロップ８０の出力端子Ｑの出力信号がハイの場合に
は、トランジスタ７７がオフとなり、抵抗７６が切り離
された状態となる。このため、抵抗７５とコンデンサ７
４との積が単安定マルチバイブレータＩＣ７３の時定数
となる。

【００４１】従って単安定マルチバイブレータＩＣ７３
の出力端子Ｑの出力信号は、入力信号ａの周波数が低い
場合には、一旦はハイとなるが、次の立ち上がりまでに
はロウとなっている。よって、Ｄフリップフロップ８０
の入力端子Ｄには、常にロウが読み込まれることになっ
て、従って出力端子Ｑの信号はロウとなる。

【００４２】また入力信号ａの周波数が高い場合には、
単安定マルチバイブレータＩＣ７３の出力端子Ｑの出力
信号は入力信号ａの立ち上がりによってハイとなり、こ
のハイの状態が次の立ち上がり時刻まで保たれ、再トリ
ガされることになる。このため、Ｄフリップフロップ８
０の入力端子Ｄには、常にハイが読み込まれることにな
る。従って出力端子Ｑの信号はハイとなる。

【００４３】ここで、前述のトランジスタ７７の作用に
よって、周波数が高い場合には単安定マルチバイブレー
タＩＣ７３の時定数は長くなり、周波数が低い場合には
単安定マルチバイブレータＩＣ７３の時定数は短くな
る。

【００４４】図８は、前記周波数検知器７２の動作特性
を示したグラフであり、横軸には入力信号ａの周波数、
縦軸にはＤフリップフロップ８０の出力電圧をとってい
る。図に示しているように、入力信号ａの周波数を上げ
ていくと、周波数ｆ₁において出力はロウからハイに切
り替わるが、ハイの状態から周波数を下げた場合には、
周波数ｆ₂において出力はロウに切り替わるものであ
る。つまり本実施例の周波数検知器７２は、ｆ₁＞ｆ₂と
いうヒステリシスを有する特性となる。なお本実施例に
おいては、ｆ₁＝２１０Ｈｚ、ｆ₂＝２００Ｈｚとしてい
る。

【００４５】以上の構成で本実施例の動力発生装置は、
以下のように動作する。図６は、本実施例の動力発生装
置が２４０００ｒ／ｍで回転している時の、各部の動作
波形を示している。すなわち（ア）は移相回路の入力信
号ａを、（イ）はエッジ検出回路６０の出力信号ｇを、
（ウ）は遅延回路６４の出力信号ｈを、（エ）はＮＯＴ
回路６８の出力信号ｉを、（オ）はＮＯＴ回路６９の出
力信号ｊを、（カ）はＤフリップフロップ７０の出力信
号ｋを示している。

【００４６】エッジ検出回路６０は、図６（イ）に示し
ているように、抵抗６１とコンデンサ６２の時定数によ
って、信号ａの立ち上がりの瞬間と立ち下がりの瞬間に
おいて、いずれも１μ秒のパルスを発生する。

【００４７】遅延回路６４は、コンデンサ６６と抵抗６
７との時定数によって、図６（ウ）に示しているよう
に、信号ｇの立ち上がりの瞬間からＴｗ時間だけパルス
を出力している。さらにこの信号波形は、ＮＯＴ回路６
８によって図６（エ）に示す波形となるものである。

【００４８】ここで本実施例ではＴｗは予め進み時間Ｔ
βに対して、１．２５ミリ秒−Ｔβの値に設定してい
る。このため、ＮＯＴ回路６８の出力信号ｉのパルス幅
はＴβの時間幅を持ったものとなり、その立ち上がりの
タイミングは、入力信号ａのエッジからＴβだけ進んだ
時刻となる。

【００４９】一方ＮＯＴ回路６９の出力信号ｊは、図６
（オ）に示しているように、入力信号ａのハイとロウを
逆にインバートした波形となることから、Ｄフリップフ
ロップ７０は、信号ｉの立ち上がりエッジにて信号ｊを
読み取ることができ、図６（カ）に示す信号ｋを出力し
ているものである。

【００５０】このとき周波数検知器７２は入力信号ａの
周波数を検知しているもので、この周波数が２００Ｈｚ
を越えていることを検知した場合には、選択器７１の接
点を７１ａ側とし、前記信号ｋを選択器７１の出力とし
て移相回路５１の出力端子ｄに出力する。また、動力発
生装置の速度が１２０００ｒ／ｍ以下で、信号ａの周波
数が２００Ｈｚ以下の場合には、周波数検知器７２は選
択器７１を７１ｂ側とし、信号ａを出力端子ｄに出力す
る。

【００５１】つまり回転数の低い起動時には信号ａを用
いてスイッチング素子１８〜２３を制御でき、正常な起
動を行うことができるものである。また回転数が１２０
００ｒ／ｍに達した時点では、進み時間をＴβとした制
御が行えるものである。

【００５２】以上のように本実施例では、遅延回路６４
を有する移相回路を使用することによって、高速回転時
には位置検知手段３３が出力する信号に対して進み時間
をＴβとした制御を、起動時には位置検知手段３３の信
号をそのまま使用した制御を行うようにして、速度制御
幅が広く、特に起動時の加速性能を良好にした動力発生
装置としている。

【００５３】なお本実施例では、周波数検知器７２に対
する入力信号は１つのホールＩＣの出力信号をそのまま
使用しているが、３相のインバータとした場合には、３
個のホールＩＣの出力信号を論理的に処理し、１回転当
たりのパルス数を増した信号を生成し、この信号を周波
数検知器に入力する構成とすれば、同様の効果が期待で
きるものである。

【００５４】また本実施例の周波数検知器７２を使用し
た場合には、徐々に速度が上昇する際にも、確実にハイ
とロウの切り替えを行うことができ、ノイズ等によるチ
ャタリング動作を防止することができる（実施例３）次に本発明の第３の実施例について説明す
る。本実施例では、図１に示した移相回路５１として、
図９に示した構成のものを使用している。

【００５５】すなわち本実施例の移相回路は、鋸波発生
回路１１１・振幅制御回路１１２・比較器１０４と、抵
抗１０３・１０５・１０６・１０７、トランジスタ１０
８・Ｄフリップフロップ１０９・電圧源１１０・選択器
７１・周波数検知器７２を備えているものである。

【００５６】鋸波発生回路１１１は、抵抗８１・８６・
８７・８９と、コンデンサ８２・９２、トランジスタ８
８、ＮＯＴ回路８３・８５、ＥＸＯＲ回路８４によって
構成している。振幅制御回路１１２は、抵抗９０・９６
・９７・９８・１０１・１０２、コンデンサ９３・９
５、トランジスタ９１・９４、ＯＰアンプ９９、ツェナ
ダイオード１００によって構成している。

【００５７】以下本実施例の動作について説明する。図
１０は、第２の物体２を２４０００ｒ／ｍで運転してい
る状態での移相回路各部の動作波形を示している。すな
わち図１０（ア）は入力端子Ａの、（イ）は鋸波発生回
路を構成するＥＸＯＲ回路８４の出力信号ｍを、（ウ）
は鋸波発生回路の出力であるコンデンサ９２の信号電圧
ｎを、（エ）は比較器１０４の＋入力端子に入力される
信号ｘを、（オ）は比較器１０４の出力信号ｙを、
（カ）はＤフリップフロップ１０９の入力端子Ｄへの入
力信号ｚを、（キ）はＤフリップフロップ１０９の出力
端子Ｑからの出力信号ｋを示している。なお出力信号ｋ
は、本実施例の移相回路の出力信号ｄと等しいものとな
る。

【００５８】出力信号ｍは、入力端子Ａに入力される位
置検知手段３３を構成するホールＩＣの検知信号ａの立
ち上がり時と立ち下がり時に、抵抗８１とコンデンサ８
２の時定数による５０μ秒のロウ期間を有したものとな
っている。コンデンサ９２の信号電圧ｎは、ピーク値Ｖ
ｐｅａｋが１０Ｖの鋸歯状波となっている。

【００５９】比較器１０４の＋入力端子に入力される信
号電圧ｘは、前記出力信号ｍがロウである期間中にトラ
ンジスタ１０８がオンしていることから、この期間には
移相回路の電源電圧である＋１５Ｖまで引き上げられて
おり、その他の期間では、トランジスタ１０８がオフで
あることからとなることから抵抗１０３の電圧降下はゼ
ロとなり、前記信号電圧ｎと同じ電圧となっている。ま
た比較器１０４の−入力端子に加わる信号電圧ｚは、電
圧源１１０によって所定の電圧値Ｖｃｏｎｔとなってい
る。このため比較器１０４の出力信号ｙは、（オ）に示
しているように検知信号ａの前に立ち上がりを有した波
形となる。

【００６０】この出力信号ｙと前記信号電圧Ｚが、Ｄフ
リップフロップ１０９の入力端子ＣＫと入力端子Ｄに入
力されると、Ｄフリップフロップは、出力信号ｙの立ち
上がりのタイミングで、信号電圧ｚを読み込むことにな
る。このため、Ｄフリップフロップの出力端子Ｑから
は、出力信号ｋが出力される。この出力信号ｋは、検知
信号ａに対して、Ｔβだけの進み期間を有する信号とな
る。

【００６１】選択器７１は周波数検知器７２の信号によ
って動作しており、この速度条件においては図９に示し
ているように、前記出力信号ｋを出力信号ｄとするよう
に接点が閉じているものである。このため、移相回路の
出力信号ｄも、出力信号ｋと同じ波形となるものであ
る。

【００６２】次に振幅制御回路１１２の動作について説
明する。トランジスタ９４・コンデンサ９５・抵抗９６
は、ピークホールド回路を構成している。従ってコンデ
ンサ９５の両端からは、前記鋸波発生回路のコンデンサ
９２の信号電圧ｎのピーク値に応じた直流電圧が出力さ
れる。なお、トランジスタ９４のベース・エミッタ間電
圧は約０．７Ｖであり、これによってこのピーク電圧と
コンデンサ９５の電圧の間には若干の差が生ずるもので
ある。このピーク電圧はＯＰアンプ９９の＋入力端子に
入力される。またＯＰアンプ９９の−入力端子には、抵
抗９７と抵抗９８で＋１５Ｖ電源を分圧した出力（約
９．３Ｖ）が入力されている。従ってＯＰアンプ９９
は、ピーク電圧の方が−入力端子に入力されている電圧
より低い場合には、出力電圧を低下させ、ツェナダイオ
ード１００のアノード端子を引き下げるように作用す
る。つまり、抵抗１０２を通じてトランジスタ９１のベ
ース電位を引き下げるように動作する。従って抵抗９０
の両端の電圧は高くなり（抵抗９０の両端子間電圧は、
コンデンサ９３の両端電圧からトランジスタ９１のベー
ス・エミッタ間電圧である０．７Ｖを差し引いた値とな
る）、コンデンサ９２に供給される電流（充電電流）は
大きくなって、図１０（ウ）・（エ）に示している信号
電圧ｎ・信号電圧ｘの傾斜部分の傾きが大きくなるもの
である（すなわち電圧の上昇速度が速くなるものであ
る）。すなわち、信号電圧ｎのピーク電圧が上昇し、約
１０Ｖとなった時点で安定するという負帰還動作を行う
ものとなっている。

【００６３】また信号電圧ｎのピーク電圧値Ｖｐｅａｋ
が１０Ｖ以上になっている場合には、振幅制御回路１１
２が、上記と逆の制御を行うことによって、結果的に信
号電圧ｎのピーク値Ｖｐｅａｋの値は、検知信号ａの周
期が変化しても、常に１０Ｖに保たれるものとなる。

【００６４】このように信号電圧ｎの振幅であるＶｐｅ
ａｋの値をほぼ一定に保つことから、本実施例の移相回
路においては、Ｖｃｏｎｔの値は、Ｔβそのものではな
く、Ｔβを検知信号ａの周期で除した値、すなわち進み
位相角βを設定することが可能となるものである。この
ことは、巻線電流のベクトルを制御したりする場合に極
めて有効なものである。

【００６５】図１１は、図９に示した移相回路のＶｃｏ
ｎｔ値と進み位相角βとの関係を示している。すなわち
本実施例の移送回路は、Ｖｃｏｎｔ＝１０Ｖで、ちょう
どβ＝０となり、Ｖｃｏｎｔが低下するに従って次第に
βが増加し、Ｖｃｏｎｔ＝５Ｖにおいて、ほぼβ＝９０
度となる特性を有しているものである。なお本実施例に
おいては、Ｖｃｏｎｔが１０Ｖを越えた場合には、比較
器１０４の＋入力端子に入力されている信号電圧ｘが図
１０（エ）に示しているように１０Ｖから１５Ｖまで上
昇しているため、結果としてβ＝０に固定される。つま
り本実施例によれば、Ｖｃｏｎｔを１０Ｖ以上に設定し
た場合の誤動作は発生しないものである。

【００６６】弱め磁束制御などを行う場合には、０＜β
＜９０度の範囲で制御することが考えられるので、この
場合には、Ｖｃｏｎｔの下限を制限する回路を追加して
設け、βが過大となることによる電流ベクトルの進み過
ぎを防止し、速度の上がりすぎや、巻線電流値を制限し
ても良いものである。

【００６７】また本実施例では、検知信号ａの周波数が
２００Ｈｚよりも低い場合、すなわち動力発生装置の回
転速度が１２０００ｒ／ｍ未満となっている場合におい
ては、選択器７１の接点は、入力端子Ａに入力されてい
る検知信号ａがそのまま出力信号ｄとなるように切り替
えているものである。このため、この場合には移送回路
の出力信号ｄは検知信号ａとなって、位相差はなくなる
ものである。

【００６８】本実施例では、このように所定の周波数よ
りも高い周波数域でのみ、進み位相βを設定した制御を
行うものである。またこのため、振幅制御回路１１２を
構成しているピークホールド回路・ＯＰアンプ９９・抵
抗１０２・コンデンサ９３・抵抗９０・トランジスタ９
１による補償動作の周波数特性が、周波数検知器７２で
設定している所定周波数以上の領域に限定されるもので
あり、振幅制御回路１１２の構成および設計が簡素化で
きるものである。

【００６９】（実施例４）次に図１２に基づいて、本発
明の第４の実施例について説明する。第１の物体１６０
は、単相の巻線１６７を鉄心１６８に巻回した構成とし
ている。第２の物体１６１は、第１の物体１６０に対し
て相対的に可動に設けており永久磁石１６９・１７０と
出力軸１５９とを有している。前記巻線１６７には、４
個のスイッチング素子を有しているインバータ１６４か
ら電流を供給している。また１６５は、ホールＩＣによ
って構成した位置検知手段１６６の信号を受けてインバ
ータ１６４を制御する制御回路である。位置検知手段１
６６は、第２の物体１６１の永久磁石１６９・１７０の
磁極の位置を検知しており、Ｎ極を検知しているときは
ハイ信号を、Ｓ極を検知しているときはロウ信号を発生
する。

【００７０】またインバータ１６４は、トランジスタに
よって構成したスイッチング素子１７１〜１７４と、各
スイッチング素子に逆並列に接続したシリコン形のダイ
オード１７５〜１７８と、直流電源１６３とを有してい
る。制御回路１６５は、位置検知手段１６６からの信号
ｐを受けて、スイッチング素子１７１〜１７４を駆動す
る駆動信号ａ・ｂ・ｃ・ｄを出力している。各スイッチ
ング素子は、駆動信号ａ・ｂ・ｃ・ｄがハイであるとき
にオン状態となり、ロウであるときはオフ状態となるも
のである。

【００７１】制御回路１６５は、駆動回路１９０と移相
回路１９１によって構成され、移相回路１９１は、選択
器７１・進相回路１９２・周波数検知回路７２を有して
いる。この移相回路１９１は、実施例２や実施例３で使
用したものと同様の構成となっており、信号ｑを出力し
ている。

【００７２】選択器７１は周波数検知器７２の信号を受
けて作動しており、速度が低い場合には周波数検知器７
２の出力がロウとなって、図１２に示しているように信
号ｐを直接駆動回路１９０に出力するする側に接点が閉
じるものである。また速度が高い場合には、周波数検知
器７２の出力がハイとなって、進相回路１９２の出力ｑ
を駆動回路１９０に出力する側に接点を閉じるものであ
る。

【００７３】こうして各スイッチング素子は、巻線１６
７に電流を供給する。この結果、第２の物体１６１は第
１の物体１６０に対して時計方向に回転するものであ
る。つまり、時計方向のトルクが発生するものである。

【００７４】以下本実施例の動作について説明する。図
１３は、動力発生装置が回転速度２４０００ｒ／ｍで回
転している状態における動作を示す波形図である。図１
３（ア）は位置検知手段１６６の出力信号電圧ｐを、
（イ）はスイッチング素子１７１に対する駆動信号ａの
波形を、（ウ）はスイッチング素子１７２に対する駆動
信号ｂの波形を、（エ）はスイッチング素子１７３に対
する駆動信号ｃの波形を、（オ）はスイッチング素子１
７４に対する駆動信号ｄの波形を、（カ）は巻線１６７
に流れる電流ｉ_Mの波形を示している。

【００７５】図１３から分かるように本実施例の制御回
路１６５は、スイッチング素子への駆動信号ａ・ｂ・ｃ
・ｄのハイ・ロウのタイミングが、位置検知手段１６６
の出力信号ｐのハイ・ロウのタイミングに対して、時間
的にＴβだけ進んだものとなるように制御しているもの
である。つまり、位置検知手段１６６の出力ｐが、ロウ
からハイに立ち上がる時刻ｔ₂のＴβ前の時刻ｔ₁におい
て、信号ａとｂがロウからハイに立ち上がっており、同
時にｂとｃがハイからロウに立ち下がっている。また逆
に位置検知手段１６６の出力ｐがハイからロウに立ち下
がる時刻ｔ₄のＴβ前の時刻ｔ₃において、ａとｂがハイ
からロウに立ち下がっており、同時にｂとｃがロウから
ハイに立ち上がっている。

【００７６】このようにＴβの時間を設定した結果巻線
１６７に流れる電流ｉ_Mは、ｔ２・ｔ４・ｔ６・ｔ８の
各時刻に丁度電流が０となるものである。つまり信号ａ
・ｂ・ｃ・ｄによってスイッチング素子１７１・１７２
・１７３・１７４がオンオフされているが、巻線１６７
が有するインダクタンス分のために、電流波形が遅れて
前記電流０のタイミングとなるものである。従って結果
的には図１３（ア）に示した位置検知手段１６６の信号
のハイ・ロウのタイミングと、巻線電流ｉ_Mの零点とが
同一時刻となるものである。

【００７７】これによって、位置検知手段１６６の出力
信号ｐがハイの期間には、常にｉ_M＞０となっているも
のである。このため、この期間の鉄心１６８内の磁束Φ
は正方向となっているものである。逆に、位置検知手段
１６６の出力信号ｐがロウの期間には常にｉ_M＜０とな
っており、この期間の鉄心１６８内の磁束Φは負方向と
なっている。すなわち、永久磁石１６９・１７０の位置
と鉄心１６８内の磁束Φの方向とは同期が取れた状態で
変化しているものである。この結果いずれの瞬間におい
ても発生するトルクの方向は正となるものであり、つま
り時計方向であり、逆方向のトルクが発生する瞬間は存
在しない。

【００７８】発明者らによる実験によれば、制御回路１
６５が、位置検知手段１６６の出力信号ｐに対して、２
π×Ｔβ／Ｔ₀（ｒａｄ）の進み位相でインバータ１６
４を制御すると（Ｔ₀は、位置検知手段１６６の出力信
号ｐの１周期であり、図１３においては、２．５ミリ
秒）、前記の状態を実現できるものである。また、この
ように逆方向のトルクが発生することがなくなるように
Ｔβを設定した場合には、効率がほぼ最大となるもので
ある。

【００７９】スイッチング素子の切り替えを行ってか
ら、モータ電流ｉ_Mが０になるまでの時間は、巻線１６
７のインダクタンスの大きさによって決まってくるもの
であり、特に高速運転時においては、Ｔ₀に対するこの
時間の比率が大となる傾向がある。したがって、特に高
速回転時においては、図１３に示しているように進み時
間をＴβとする制御を実行することが、効率や出力を高
める上で重要である。

【００８０】本実施例においては、周波数検知器７２を
使用して２００Ｈｚ以上の入力周波数で動作する場合
（回転速度にして１２０００ｒ／ｍ以上）について、前
記制御を実行しているものである。また、起動時から１
２０００ｒ／ｍ未満の低速時においてはＴβ＝０とする
制御を実行しているが、この範囲においては、逆トルク
による影響は、それほど大きなものではない。

【００８１】また本実施例においては、図１２に示して
いるように、第１の物体１６０を構成する鉄心１６８
と、第２の物体１６１との間のギャップを、一定ではな
く、傾斜を有した形に設定している。このため、永久磁
石１６９・１７０による磁束が、なるべくギャップ１７
９の小さい部分（磁気抵抗が小の部分）を通ろうとする
ことによって発生する「リラクタンス」によって、第２
の物体１６１の停止時には図１２に示すような位置で停
止するものである。従って、巻線１６７に対する通電に
よって確実に起動するものである。

【００８２】以上のように本実施例によれば、第１の物
体１６０と第２の物体１６１との間に発生する電磁力が
第２の物体１６１の移動方向に対して逆極性となる瞬間
が発生せず、出力のリプルが小さくまた出力パワーが大
きい動力発生装置を実現するものである。

【００８３】なお本実施例の動力発生装置は、例えばフ
ァン負荷など、静止状態における必要トルクが非常に小
さいものとしているので、前記リラクタンストルクで、
起動可能な位置に引きつけるトルクが十分得られるもの
である。また、低周波領域においては進相回路１９２の
動作が不要であり、従って進相回路１９２の構成を簡単
なものとできる。

【００８４】また本実施例の進相回路１９２は、Ｔβを
一定に設定しているものを示しているが、図９に示すよ
うに進み位相角βを設定するものとした上で、Ｖｃｏｎ
ｔを可変とし、回転速度に応じた進み位相角βの設定を
行うようにしても良い。また、例えば0.1Ω等の抵抗器
を設けてモータ電流ｉ_Mのゼロ点の検知を行い、このゼ
ロ点の時刻と位置検知手段１６６の出力信号との時間差
がゼロになるように、負帰還の制御を行うようにしても
良い。この場合は、例えば直流電源１６３の電圧の変
動、負荷のトルク−速度特性の変化、部品バラツキなど
が発生した場合でも、負帰還制御を実行しているため、
常に逆トルクとなる電流が発生しない状態を保つことが
できる。

【００８５】（実施例５）続いて本発明の第５の実施例
について説明する。本実施例では、図１４に示している
移相回路を使用している。すなわち本実施例の移相回路
は、遅相回路２００・選択器７１・周波数検知器７２に
よって構成している。遅相回路２００は、抵抗２０１〜
２０４・コンデンサ２０５・コンパレータ２０６を備え
ており、抵抗２０１とコンデンサ２０５の時定数によっ
てコンデンサ２０５を充放電している。このコンデンサ
２０５の電圧は、コンパレータ２０６の＋入力端子に入
力されており、コンパレータ２０６の−入力端子に入力
されている抵抗２０２・抵抗２０３の分圧で設定された
電圧と比較されている。従ってコンパレータ２０６の出
力は、入力端子Ａに入力されている検知信号ａの波形を
一定期間だけ遅らせたものとなる。

【００８６】なお周波数検知器７２は、前記各実施例で
説明したものと同様、選択器７１の出力を所定周波数以
上の場合には遅相回路２００の出力を移相回路の出力ｄ
とするように、また所定周波数より低い場合には検知信
号ａを移相回路の出力ｄとするように切り換えているも
のである。

【００８７】図１５は、遅れ位相角をβとした場合の動
作ベクトル図である。遅れ位相角βは、遅れ時間をＴβ
とすると、２π×Ｔβ／Ｔ₀［ｒａｄ］にて計算される
ものとなる。ただし、Ｔ₀は一周期の時間であり、イン
バータの動作周波数ｆに対して、１／ｆに相当するもの
である。

【００８８】本実施例では図１５に示しているように３
相の巻線に供給される電流の位相が９０度に対して位相
角βだけ遅れていることから、巻線電流にｓｉｎβを乗
じた電流による起磁力φ_Idが、永久磁石によって生ずる
磁束φ₀に対して同相となる。つまりこのφ_Idは、もと
の磁束φ₀を強めるように作用するものである。よって
巻線に発生する誘導起電力の値は、φ₀がそのまま作用
する場合と比べて大きくなるものである。従ってこの場
合には、図１に示している平滑コンデンサ４１から流入
する電流を抑制できると共に、発生するトルクが大きく
なるものである。つまり、永久磁石の磁束が等価的に強
められたのと同様の効果があることから、トルクも大き
くとることが可能となるものである本実施例においては、遅相回路２００は、抵抗２０１と
コンデンサ２０５の積によって定まった時間だけ、検知
信号ａの波形を遅らせるようにしているが、時間を一定
とするのではなく、可変としたり、遅れの電気角（遅れ
位相角）βの値が速度の変化においても、常に一定に制
御されるような構成としても良く、また必要な加速トル
クを得るために必要な遅れ位相角βをその都度変えて制
御を行う構成としても良いものである。この場合は、さ
らに加速特性の優れた動力発生装置の実現が可能とな
り、効果を顕著に上げることができるものとなる。

【００８９】なお静止状態からの起動する場合には、周
波数検知器７２が動作することから、遅相回路は動作し
ないものである。つまり位置検知手段の信号ａを使用し
た制御を実行するものであり、第２の物体がいかなる位
置で静止していたとしても、確実に正の起動トルクが確
保できるものとなる。

【００９０】（実施例６）次に本発明の第６の実施例に
ついて説明する。図１６は本実施例の動力発生装置に使
用している第２の物体２を示す断面図である。なお本実
施例の回路構成については、図１および図１４と同一の
ものを使用している。

【００９１】本実施例で使用している第２の物体２は、
円柱を直線で切り落とした形状の磁性体２１０の両側の
曲面部分に、永久磁石２１１と永久磁石２１２を張り合
わせた構成としている。永久磁石２１１と永久磁石２１
２は、いずれも、Ｃ側がＳ極Ｄ側がＮ極となっている。
この構成によれば、Ｃ−Ｄ軸方向の磁束は、磁性体２
１０の部分を長く通って流れることになることから、磁
気抵抗が小であり、よってこの方向のインダクタンスＬ
ｄは大きくなる。逆にＡ−Ｂ軸方向の磁束は、空隙部分
を長く通ることから、磁気抵抗が大であり、よってこの
方向のインダクタンスＬｑは小さくなる。このように、
Ｌｄ＞Ｌｑとなるような構成は、一般には突極構成と称
している。

【００９２】このような突極構成を有する第２の物体２
としているために、リラクタンストルクを有効に利用で
きるものである。すなわち、Ｌｄ＝Ｌｑの非突極構造で
あれば斜め方向からの磁束に対しては反応しないもので
あるが、Ｌｄ＞Ｌｑの突極構造となっているために、斜
め方向からの磁束に対してもリラクタンストルクが発生
するものである。このリラクタンストルクの向きは、巻
線電流と永久磁石による磁束により、フレミングの左手
の法則によって発生しているトルク（ＢＩＬトルクとも
呼ばれる）の方向と同一となる。

【００９３】したがって、特に遅れ位相角βを正にとっ
ている状態においては、フレミングの左手の法則によっ
て発生しているトルクに、リラクタンストルクが手伝う
形となり、トータルとしてのトルクが大きくなるもので
ある。

【００９４】なお前記各実施例では回転運動を行う動力
発生装置を示しているが、特に回転運動に限るものでは
なく、例えばリニアモータなどのように直線運動をさせ
るものであっても良く、要するに機械的なパワーを取り
だすもので有ればどのようなものにも適用できる。

【００９５】

【発明の効果】請求項１に記載した発明は、巻線を有す
る第１の物体と、第１の物体に対して相対的に可動に設
けた永久磁石を有する第２の物体と、前記巻線に電流を
供給する少なくとも１個のスイッチング素子を有するイ
ンバータと、インバータを制御する制御回路と、永久磁
石の位置を検出する位置検知手段とを備え、前記制御回
路は位置検知手段の出力信号が所定の周波数以上の場合
には、位置検知手段が出力する信号に対して所定の進み
位相差を持った信号を出力し、位置検知手段が出力する
信号が所定の周波数未満の場合には、位置検知手段が出
力する信号をそのまま出力する移相回路を有する構成と
して、制御幅を広めた動力発生装置を実現するものであ
る。

【００９６】請求項２に記載した発明は、移相回路は、
位置検知手段が出力する信号から所定の時間遅延した時
点で信号を出力する構成として、速度制御幅が広く、特
に起動時の加速性能を良好にした動力発生装置を実現す
るものである。

【００９７】請求項３に記載した発明は、移相回路は、
位置検出手段が出力する信号に同期した鋸波を発生する
鋸波発生回路と、前記鋸波の振幅をほぼ一定に保つ振幅
制御回路と、前記鋸波と所定値とを比較する比較器とを
有する構成として、起動時の加速性能を良好にした動力
発生装置を実現するものである。

【００９８】請求項４に記載した発明は、単相の巻線を
有する第１の物体と、第１の物体に対して相対的に可動
に設けた永久磁石を有する第２の物体と、前記巻線に電
流を供給する少なくとも１個のスイッチング素子を有す
るインバータと、インバータを制御する制御回路と、永
久磁石の位置を検出する位置検知手段とを備え、前記制
御回路は位置検知手段が出力する信号の周波数が所定値
以上の場合には、位置検知手段の信号に対して進み位相
差を有する信号を出力する移相回路を有する構成とし
て、第１の物体と第２の物体との間に発生する電磁力が
第２の物体の移動方向に対して逆極性となる瞬間が発生
せず、出力のリプルが小さくまた出力パワーが大きい動
力発生装置を実現するものである。

【００９９】請求項５に記載した発明は、３相の巻線を
有する第１の物体と、第１の物体に対して相対的に可動
に設けた永久磁石を有する第２の物体と、前記巻線に電
流を供給する少なくとも１個のスイッチング素子を有す
るインバータと、インバータを制御する制御回路と、永
久磁石の位置を検出する位置検知手段とを備え、前記制
御回路は位置検知手段が出力する信号の周波数が所定値
以上の場合には、位置検知手段の信号に対して遅れ位相
差を有する信号を出力する移相回路を有する構成とし
て、加速性能の良好な動力発生装置を実現するものであ
る。

【０１００】請求項６に記載した発明は、第２の物体
は、直軸インダクタンス値が横軸インダクタンス値より
も大である突極特性を有する構成として、特に遅れの位
相差を設定している状態において発生するリラクタンス
トルクを利用して高トルクを発生できる動力発生装置を
実現するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例である動力発生装置の構
成を示す回路図

【図２】同、高速回転時の移相回路の動作を示す波形図

【図３】同、論理回路および駆動回路の動作を示す波形
図

【図４】同、低速回転時の移相回路の動作を示す波形図

【図５】本発明の第２の実施例である動力発生装置の移
相回路の構成を示す回路図

【図６】同、移相回路の動作を示す波形図

【図７】同、移相回路に使用している周波数検知器の構
成を示す回路図

【図８】同、周波数検知器の動作を示す特性図

【図９】本発明の第３の実施例である動力発生装置の移
相回路の構成を示す回路図

【図１０】同、移相回路の動作を示す波形図

【図１１】同、移相回路の動作を示す特性図

【図１２】本発明の第４の実施例である動力発生装置の
構成を示す回路図

【図１３】同、高速回転時の動力発生装置の各部の動作
を示す波形図

【図１４】本発明の第５の実施例である動力発生装置に
使用している移相回路の構成を示す回路図

【図１５】同、動力発生装置の動作を示すベクトル図

【図１６】本発明の第６の実施例である動力発生装置に
使用している第２の物体の構成を示す断面図

【図１７】従来の動力発生装置の構成を示す回路図

【図１８】同、各部の動作を示す波形図

【符号の説明】

１第１の物体２第２の物体３永久磁石４永久磁石８ａ巻線８ｂ巻線９ａ巻線９ｂ巻線１０ａ巻線１０ｂ巻線１７インバータ１８〜２３スイッチング素子３３位置検知手段３４〜３６ホールＩＣ５０制御回路５１移相回路６０エッジ検出回路６４遅延回路６８〜６９ＮＯＴ回路７０Ｄフリップフロップ７１選択器７２周波数検知器１０４比較器１１１鋸波発生回路１１２振幅制御回路１６０第１の物体１６１第２の物体１６４インバータ１６５制御回路１６９〜１７０永久磁石１６７単相の巻線１７１〜１７４スイッチング素子１９１移相回路２００遅相回路２１０磁性体２１１〜２１２永久磁石

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】巻線を有する第１の物体と、第１の物体
に対して相対的に可動に設けた永久磁石を有する第２の
物体と、前記巻線に電流を供給する少なくとも１個のス
イッチング素子を有するインバータと、インバータを制
御する制御回路と、永久磁石の位置を検出する位置検知
手段とを備え、前記制御回路は位置検知手段の出力信号
が所定の周波数以上の場合には、位置検知手段が出力す
る信号に対して所定の進み位相差を持った信号を出力
し、位置検知手段が出力する信号が所定の周波数未満の
場合には、位置検知手段が出力する信号をそのまま出力
する移相回路を有する動力発生装置。
【請求項２】移相回路は、位置検知手段が出力する信
号から所定の時間遅延した時点で信号を出力する請求項
１記載の動力発生装置。
【請求項３】移相回路は、位置検出手段が出力する信
号に同期した鋸波を発生する鋸波発生回路と、前記鋸波
の振幅をほぼ一定に保つ振幅制御回路と、前記鋸波と所
定値とを比較する比較器とを有する請求項１記載の動力
発生装置。
【請求項４】単相の巻線を有する第１の物体と、第１
の物体に対して相対的に可動に設けた永久磁石を有する
第２の物体と、前記巻線に電流を供給する少なくとも１
個のスイッチング素子を有するインバータと、インバー
タを制御する制御回路と、永久磁石の位置を検出する位
置検知手段とを備え、前記制御回路は位置検知手段が出
力する信号の周波数が所定値以上の場合には、位置検知
手段の信号に対して進み位相差を有する信号を出力する
移相回路を有する動力発生装置。
【請求項５】３相の巻線を有する第１の物体と、第１
の物体に対して相対的に可動に設けた永久磁石を有する
第２の物体と、前記巻線に電流を供給する少なくとも１
個のスイッチング素子を有するインバータと、インバー
タを制御する制御回路と、永久磁石の位置を検出する位
置検知手段とを備え、前記制御回路は位置検知手段が出
力する信号の周波数が所定値以上の場合には、位置検知
手段の信号に対して遅れ位相差を有する信号を出力する
移相回路を有する動力発生装置。
【請求項６】第２の物体は、直軸インダクタンス値が
横軸インダクタンス値よりも大である突極特性を有する
請求項５記載の動力発生装置。