JPH11234997A - 無整流子直流電動機及び発電機 - Google Patents
無整流子直流電動機及び発電機Info
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- JPH11234997A JPH11234997A JP10186398A JP18639898A JPH11234997A JP H11234997 A JPH11234997 A JP H11234997A JP 10186398 A JP10186398 A JP 10186398A JP 18639898 A JP18639898 A JP 18639898A JP H11234997 A JPH11234997 A JP H11234997A
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- H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
- H02K29/14—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with speed sensing devices
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- H02K29/10—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using light effect devices
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- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
- H02P6/085—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor in a bridge configuration
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- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
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- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/16—Stator cores with slots for windings
-
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- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
- H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings
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- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Brushless Motors (AREA)
- Windings For Motors And Generators (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】低速から高速まで速度変換に優れコンスタント
パワーを得ることができ、さらにトルクリップルが無く
一定速度の運転が安定に得られ、低電圧で高出力ができ
省エネルギーの直流電動機を得る。 【解決手段】回転子２０と、固定子１０と、固定子に巻
線された巻線群１１−１５と、前記各巻線に選択的に励
磁電流を流すスイッチ素子群を含む電力スイッチ部６５
と、センサ基板５０に設けられ、オン時出力で対応する
相の２つのスイッチ素子をオンするセンサ群５１と、回
転子２０と同軸的に回転し回転方向へ感知区間と非感知
区間を有し、感知区間はｎ相分の前記センサ群のうち隣
り合うａ個のセンサをオンさせて、ａ個の巻線が励磁さ
れるように設定された整流エンコーダ３０とを有する。
パワーを得ることができ、さらにトルクリップルが無く
一定速度の運転が安定に得られ、低電圧で高出力ができ
省エネルギーの直流電動機を得る。 【解決手段】回転子２０と、固定子１０と、固定子に巻
線された巻線群１１−１５と、前記各巻線に選択的に励
磁電流を流すスイッチ素子群を含む電力スイッチ部６５
と、センサ基板５０に設けられ、オン時出力で対応する
相の２つのスイッチ素子をオンするセンサ群５１と、回
転子２０と同軸的に回転し回転方向へ感知区間と非感知
区間を有し、感知区間はｎ相分の前記センサ群のうち隣
り合うａ個のセンサをオンさせて、ａ個の巻線が励磁さ
れるように設定された整流エンコーダ３０とを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、一定パワー出力
を得る安定した動作の無整流子直流電動機及び発電機に
関する。
を得る安定した動作の無整流子直流電動機及び発電機に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電動機として種々のタイプの電動
機が開発されている。その中で、無整流子の直流電動機
は、ブラシと整流子を不要とするので摩耗の問題がな
く、注目されている。しかしながら、高速回転、トルク
リップル、回転の不均一、発熱などの問題が解決されて
いない。
機が開発されている。その中で、無整流子の直流電動機
は、ブラシと整流子を不要とするので摩耗の問題がな
く、注目されている。しかしながら、高速回転、トルク
リップル、回転の不均一、発熱などの問題が解決されて
いない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこでこの発明は、低
速から高速まで速度変換に優れ、コンスタントパワーを
得ることができ、さらにトルクリップルが無く、一定速
度の運転が安定に得られ、低電圧で高出力ができ省エネ
ルギーの無整流子直流電動機および発電機を提供するこ
とを目的とする。またこの発明の原理を用いた発電機を
得ることを目的とする。
速から高速まで速度変換に優れ、コンスタントパワーを
得ることができ、さらにトルクリップルが無く、一定速
度の運転が安定に得られ、低電圧で高出力ができ省エネ
ルギーの無整流子直流電動機および発電機を提供するこ
とを目的とする。またこの発明の原理を用いた発電機を
得ることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するために、円形面に磁束が集中する複数の極を有
した回転子と、前記回転子の円周面に対向する円周面を
有し、ｎ（ｎは整数）相を構成するための固定子と、前
記固定子の各相に独立的に巻線された巻線群と、各相を
形成する各巻線をそれぞれ含むｎ個のフルＨブリッジ
と、前記ｎ個のフルＨブリッジを並列に直流電源に接続
するラインと、前記フルＨブリッジの巻線に選択的に励
磁電流を流すために、前記フルＨブリッジにそれぞれ設
けられたスイッチ素子群と、固定基板に設けられてお
り、各相用として２つの素子が用意されており、かつ、
各相用の素子が順次２サイクル円弧状に配置され、その
オン時出力で前記スイッチ素子群の中の対応する相の２
つのスイッチ素子をオンするセンサ群と、前記固定基板
に対向して配置され、かつ前記回転子と同軸的に回転す
るように設けられ、回転方向へ感知区間と非感知区間に
分けられ、感知区間は、ｎ相分の前記センサ群のうち隣
り合うａ個のセンサをオンさせて、ａ個の巻線が励磁さ
れるように設定されている整流エンコーダとを備えるも
のである。
達成するために、円形面に磁束が集中する複数の極を有
した回転子と、前記回転子の円周面に対向する円周面を
有し、ｎ（ｎは整数）相を構成するための固定子と、前
記固定子の各相に独立的に巻線された巻線群と、各相を
形成する各巻線をそれぞれ含むｎ個のフルＨブリッジ
と、前記ｎ個のフルＨブリッジを並列に直流電源に接続
するラインと、前記フルＨブリッジの巻線に選択的に励
磁電流を流すために、前記フルＨブリッジにそれぞれ設
けられたスイッチ素子群と、固定基板に設けられてお
り、各相用として２つの素子が用意されており、かつ、
各相用の素子が順次２サイクル円弧状に配置され、その
オン時出力で前記スイッチ素子群の中の対応する相の２
つのスイッチ素子をオンするセンサ群と、前記固定基板
に対向して配置され、かつ前記回転子と同軸的に回転す
るように設けられ、回転方向へ感知区間と非感知区間に
分けられ、感知区間は、ｎ相分の前記センサ群のうち隣
り合うａ個のセンサをオンさせて、ａ個の巻線が励磁さ
れるように設定されている整流エンコーダとを備えるも
のである。
【０００５】
【実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図面を参
照して説明する。図１はこの発明の一実施の形態を示す
もので、円筒状の固定子１０には、５相の巻線１１、１
２、１３、１４、１５が巻回されている。一方、２０は
回転子である。この回転子２０は、図示しないブラケッ
トの軸受けにより、その回転軸２１が支持され、固定子
１０の内部空間で同軸的に回転可能である。３０は、軸
２１に取り付けられて軸２１と一体に回転するた有底円
筒形の整流エンコーダである。更に４０も、軸２１に取
り付けられて、軸２１と一体に回転する有底円筒形の制
御エンコーダである。
照して説明する。図１はこの発明の一実施の形態を示す
もので、円筒状の固定子１０には、５相の巻線１１、１
２、１３、１４、１５が巻回されている。一方、２０は
回転子である。この回転子２０は、図示しないブラケッ
トの軸受けにより、その回転軸２１が支持され、固定子
１０の内部空間で同軸的に回転可能である。３０は、軸
２１に取り付けられて軸２１と一体に回転するた有底円
筒形の整流エンコーダである。更に４０も、軸２１に取
り付けられて、軸２１と一体に回転する有底円筒形の制
御エンコーダである。
【０００６】更に整流エンコーダ３０、制御エンコーダ
４０に対向するように、図示しないブラケットには、セ
ンサ基板５０が設けられている。このセンサ基板５０
は、前記整流エンコーダ３０に形成されている感知区間
及び非感知区間の回転軌跡上に、光センサ群５１を有
し、また、制御エンコーダ４０の感知区間及び非感知区
間の回転軌跡上に光センサ５２が設けられている。
４０に対向するように、図示しないブラケットには、セ
ンサ基板５０が設けられている。このセンサ基板５０
は、前記整流エンコーダ３０に形成されている感知区間
及び非感知区間の回転軌跡上に、光センサ群５１を有
し、また、制御エンコーダ４０の感知区間及び非感知区
間の回転軌跡上に光センサ５２が設けられている。
【０００７】センサ５２は、制御エンコーダ４０が回転
すると、制御エンコーダ４０の感知区間において、検出
パルスを得ることができる。この検出パルスは、制御回
路６２に入力される。またセンサ群５１の各センサは、
整流エンコーダ３０の感知区間において検出パルスを出
力する。この検出パルスは、整流回路６１に入力され
る。
すると、制御エンコーダ４０の感知区間において、検出
パルスを得ることができる。この検出パルスは、制御回
路６２に入力される。またセンサ群５１の各センサは、
整流エンコーダ３０の感知区間において検出パルスを出
力する。この検出パルスは、整流回路６１に入力され
る。
【０００８】図２（Ａ）には、整流エンコーダ３０の正
面図と側面図を示している。また図２（Ｂ）には、制御
エンコーダ４０の正面図と側面図を示している。そして
図２（Ｃ）には、センサ板５０の構成を示している。
面図と側面図を示している。また図２（Ｂ）には、制御
エンコーダ４０の正面図と側面図を示している。そして
図２（Ｃ）には、センサ板５０の構成を示している。
【０００９】整流エンコーダ３０は、その筒部に複数の
切り欠き部が形成され、この切り欠き部が感知区間、残
部が非感知区間として用いられる。また、制御エンコー
ダ４０もその筒部に多数の切り欠き部が形成され、この
切り欠き部が感知区間、残部が非感知区間として用いら
れる。整流エンコーダ３０と制御エンコーダ４０とはそ
の径が異なる。センサ板５０には、整流エンコーダ３０
の筒部の回転軌跡上に沿って、複数の光センサが配列さ
れたセンサ群５１が設けられており、各センサは、内周
側と外周側に受光素子、発光素子が配置され、この間を
感知区間、非感知区間が通過するようになっている。感
知区間ではセンサはその検出信号を出力する。センサ板
５０には、更に制御エンコーダ４０の筒部の回転軌跡上
に光センサ５２が設けられている。この光センサ５２も
内周側と外周側とに受光素子、発光素子が設けられてお
り、この間を感知区間、非感知区間が通過するようにな
っている。感知区間では光センサ５１はその検出信号を
出力する。
切り欠き部が形成され、この切り欠き部が感知区間、残
部が非感知区間として用いられる。また、制御エンコー
ダ４０もその筒部に多数の切り欠き部が形成され、この
切り欠き部が感知区間、残部が非感知区間として用いら
れる。整流エンコーダ３０と制御エンコーダ４０とはそ
の径が異なる。センサ板５０には、整流エンコーダ３０
の筒部の回転軌跡上に沿って、複数の光センサが配列さ
れたセンサ群５１が設けられており、各センサは、内周
側と外周側に受光素子、発光素子が配置され、この間を
感知区間、非感知区間が通過するようになっている。感
知区間ではセンサはその検出信号を出力する。センサ板
５０には、更に制御エンコーダ４０の筒部の回転軌跡上
に光センサ５２が設けられている。この光センサ５２も
内周側と外周側とに受光素子、発光素子が設けられてお
り、この間を感知区間、非感知区間が通過するようにな
っている。感知区間では光センサ５１はその検出信号を
出力する。
【００１０】図３は、電動機の外装筐体７０にセンサー
板５０が取り付けられた状態を示している。回転子の回
転軸２１は、外装筐体７０の軸受け部７１により回転自
在に支持されている。この回転軸２１には、先の整流エ
ンコーダ３０と制御エンコーダ４０とが取り付けられ、
一体に回転することができる。
板５０が取り付けられた状態を示している。回転子の回
転軸２１は、外装筐体７０の軸受け部７１により回転自
在に支持されている。この回転軸２１には、先の整流エ
ンコーダ３０と制御エンコーダ４０とが取り付けられ、
一体に回転することができる。
【００１１】図１に戻って説明する。制御エンコーダ４
０の回転により検出されたパルス列は、制御回路６２に
入力される。制御回路６２は、パルス成形を行い、その
出力をパルス幅変調回路６３に与える。制御回路６２
は、マイクロプロセッサ６７の制御信号により、パルス
の分周比を変えることも可能である。パルス幅変調回路
６３には、入力バッファ回路６４からの制御信号が与え
られている。パルス幅変調回路６３は、入力バッファ回
路６４からの制御信号に基づいて、制御回路６２から与
えられたパルスのパルス幅を調整し、電力スイッチ部６
５に与えている。この電力スイッチ部６５では、パルス
幅変調回路６３からのパルス幅に応じて、直流電源６６
から巻線に流れ込む電流量が調整される。したがって、
パルス幅を調整することにより、回転パワーの制御が可
能となる。従って、入力バッファ回路６４に外部、例え
ばマイクロプロセッサ６７から調整信号を与えると、出
力パワーを可変できることになる。所定の速度になると
安定して一定の回転速度と、回転パワーを保つことがで
きる。
０の回転により検出されたパルス列は、制御回路６２に
入力される。制御回路６２は、パルス成形を行い、その
出力をパルス幅変調回路６３に与える。制御回路６２
は、マイクロプロセッサ６７の制御信号により、パルス
の分周比を変えることも可能である。パルス幅変調回路
６３には、入力バッファ回路６４からの制御信号が与え
られている。パルス幅変調回路６３は、入力バッファ回
路６４からの制御信号に基づいて、制御回路６２から与
えられたパルスのパルス幅を調整し、電力スイッチ部６
５に与えている。この電力スイッチ部６５では、パルス
幅変調回路６３からのパルス幅に応じて、直流電源６６
から巻線に流れ込む電流量が調整される。したがって、
パルス幅を調整することにより、回転パワーの制御が可
能となる。従って、入力バッファ回路６４に外部、例え
ばマイクロプロセッサ６７から調整信号を与えると、出
力パワーを可変できることになる。所定の速度になると
安定して一定の回転速度と、回転パワーを保つことがで
きる。
【００１２】次に、整流エンコーダ３０が回転すること
により発生するセンサ群５１からのパルス群の影響につ
いて説明する。整流回路６１では、パルス群の波形成形
が行われ、このパルス群は、電力スイッチ部６５のハー
フＨブリッジのスイッチ素子に与えられる。また整流回
路６１では、必要に応じて、入力パルスとこれを供給す
るスイッチ素子との関係の組み替えを行うこともでき
る。
により発生するセンサ群５１からのパルス群の影響につ
いて説明する。整流回路６１では、パルス群の波形成形
が行われ、このパルス群は、電力スイッチ部６５のハー
フＨブリッジのスイッチ素子に与えられる。また整流回
路６１では、必要に応じて、入力パルスとこれを供給す
るスイッチ素子との関係の組み替えを行うこともでき
る。
【００１３】図４は、電力スイッチ部６５と、巻線１
１，１２，１３，１４，１５と、センサ板５０のセンサ
群５１との関係を示している。巻線１１は、第１のフル
Ｈブリッジ１０１に含まれており、巻線１２は、第２の
フルＨブリッジ１０２に含まれており、巻線１３は、第
３のフルＨブリッジ１０３に含まれており、巻線１４
は、第４のフルＨブリッジ１０４に含まれており、巻線
１５は、第５のフルＨブリッジ１０５に含まれている。
１，１２，１３，１４，１５と、センサ板５０のセンサ
群５１との関係を示している。巻線１１は、第１のフル
Ｈブリッジ１０１に含まれており、巻線１２は、第２の
フルＨブリッジ１０２に含まれており、巻線１３は、第
３のフルＨブリッジ１０３に含まれており、巻線１４
は、第４のフルＨブリッジ１０４に含まれており、巻線
１５は、第５のフルＨブリッジ１０５に含まれている。
【００１４】フルＨブリッジ１０１，１０２，１０３，
１０４，１０５は、並列に電源ライン＋Ｖ，−Ｖ間に接
続されている。フルＨブリッジ１０１にはスイッチ素子
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４が設けられ、Ｑ１，Ｑ４がオン
すると巻線１１に図示の矢印の方向へ電流が流れ、Ｑ
２，Ｑ３がオンすると巻線１１に矢印とは逆の方向へ電
流が流れる。他のフルＨブリッジ１０２，１０３，１０
４，１０５も同様な構成であり、それぞれのブリッジに
スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８，Ｑ９〜Ｑ１２，Ｑ１３〜Ｑ１
６、Ｑ１７〜Ｑ２０が設けられている。
１０４，１０５は、並列に電源ライン＋Ｖ，−Ｖ間に接
続されている。フルＨブリッジ１０１にはスイッチ素子
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４が設けられ、Ｑ１，Ｑ４がオン
すると巻線１１に図示の矢印の方向へ電流が流れ、Ｑ
２，Ｑ３がオンすると巻線１１に矢印とは逆の方向へ電
流が流れる。他のフルＨブリッジ１０２，１０３，１０
４，１０５も同様な構成であり、それぞれのブリッジに
スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８，Ｑ９〜Ｑ１２，Ｑ１３〜Ｑ１
６、Ｑ１７〜Ｑ２０が設けられている。
【００１５】次に、各スイッチ素子と、センサとの関係
を説明する。センサとしては、各相用として２つの素子
が用意されており、かつ、各相用の素子が順次２サイク
ル円弧状に配置され、そのオン時出力で対応する相の２
つのスイッチ素子をオンする。
を説明する。センサとしては、各相用として２つの素子
が用意されており、かつ、各相用の素子が順次２サイク
ル円弧状に配置され、そのオン時出力で対応する相の２
つのスイッチ素子をオンする。
【００１６】即ち、センサＰＡ１，ＰＢ１，ＰＣ１、Ｐ
Ｄ１，ＰＥ１、ＰＡ２，ＰＢ２，ＰＣ２，ＰＤ２，ＰＥ
２が回転方向へ沿って順次配置されている。センサＰＡ
１の出力端子は、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４の制御端子に
接続され、センサＰＢ１の出力端子は、スイッチ素子Ｑ
５，Ｑ８の制御端子に接続され、センサＰＣ１の出力端
子は、スイッチ素子Ｑ９，Ｑ１２の制御端子に接続さ
れ，センサＰＤ１の出力端子は、スイッチ素子Ｑ１３，
Ｑ１６の制御端子に接続され，センサＰＥ１の出力端子
は、スイッチ素子Ｑ１７，Ｑ２０の制御端子に接続され
ている。また、センサＰＡ２の出力端子は、スイッチ素
子Ｑ２，Ｑ３の制御端子に接続され、センサＰＢ２の出
力端子は、スイッチ素子Ｑ６，Ｑ７の制御端子に接続さ
れ、センサＰＣ２の出力端子は、スイッチ素子Ｑ１０，
Ｑ１１の制御端子に接続され，センサＰＤ２の出力端子
は、スイッチ素子Ｑ１４，Ｑ１５の制御端子に接続さ
れ，センサＰＥ２の出力端子は、スイッチ素子Ｑ１８，
Ｑ１９の制御端子に接続されている。
Ｄ１，ＰＥ１、ＰＡ２，ＰＢ２，ＰＣ２，ＰＤ２，ＰＥ
２が回転方向へ沿って順次配置されている。センサＰＡ
１の出力端子は、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４の制御端子に
接続され、センサＰＢ１の出力端子は、スイッチ素子Ｑ
５，Ｑ８の制御端子に接続され、センサＰＣ１の出力端
子は、スイッチ素子Ｑ９，Ｑ１２の制御端子に接続さ
れ，センサＰＤ１の出力端子は、スイッチ素子Ｑ１３，
Ｑ１６の制御端子に接続され，センサＰＥ１の出力端子
は、スイッチ素子Ｑ１７，Ｑ２０の制御端子に接続され
ている。また、センサＰＡ２の出力端子は、スイッチ素
子Ｑ２，Ｑ３の制御端子に接続され、センサＰＢ２の出
力端子は、スイッチ素子Ｑ６，Ｑ７の制御端子に接続さ
れ、センサＰＣ２の出力端子は、スイッチ素子Ｑ１０，
Ｑ１１の制御端子に接続され，センサＰＤ２の出力端子
は、スイッチ素子Ｑ１４，Ｑ１５の制御端子に接続さ
れ，センサＰＥ２の出力端子は、スイッチ素子Ｑ１８，
Ｑ１９の制御端子に接続されている。
【００１７】ここで、整流エンコーダ３０の感知区間
は、ｎ（＝５）相分のセンサ群のうち隣り合うａ（＝
３）（ａ＜ｎ）個のセンサをオンさせて、ａ（＝３）個
の巻線が励磁されるように設定されている。
は、ｎ（＝５）相分のセンサ群のうち隣り合うａ（＝
３）（ａ＜ｎ）個のセンサをオンさせて、ａ（＝３）個
の巻線が励磁されるように設定されている。
【００１８】図の例であると，センサＰＡ１，ＰＢ１，
ＰＣ１がオンしている。このために、スイッチ素子Ｑ
１，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１２がオンし、巻線１
１，１２，１３に電流が流れ励磁されていることにな
る。このような励磁動作が各巻線１４，１５，１１，１
２，１３、…とシフトしていく。
ＰＣ１がオンしている。このために、スイッチ素子Ｑ
１，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１２がオンし、巻線１
１，１２，１３に電流が流れ励磁されていることにな
る。このような励磁動作が各巻線１４，１５，１１，１
２，１３、…とシフトしていく。
【００１９】図５には、上記のセンサ群の出力パルス
と、巻線１１，１２，１３，１４，１５に流れる電流位
相との関係と、電動機を全体的にみた場合の総合トルク
の様子を示している。
と、巻線１１，１２，１３，１４，１５に流れる電流位
相との関係と、電動機を全体的にみた場合の総合トルク
の様子を示している。
【００２０】なお閉ループ時の動作を説明したが、開ル
ープ時の動作は、制御エンコーダ４０、光センサ５２、
制御回路６２は、不要である。また、安定した回転数に
引込むような制御を不要とする場合、例えば電気自動
車、電動自転車等に用いる場合は、開ループで使用する
ことが好ましい。要は速度制御が得られればよい。
ープ時の動作は、制御エンコーダ４０、光センサ５２、
制御回路６２は、不要である。また、安定した回転数に
引込むような制御を不要とする場合、例えば電気自動
車、電動自転車等に用いる場合は、開ループで使用する
ことが好ましい。要は速度制御が得られればよい。
【００２１】図４に戻ってさらに説明する。整流エンコ
ーダ３０の設計及び極数と感知区間との関係について説
明すると、以下のようになる。
ーダ３０の設計及び極数と感知区間との関係について説
明すると、以下のようになる。
【００２２】ｎ個の相のうち、いくつの相を励磁するか
は前記感知区間の角度幅により決められ、 感知区間の角度幅＝（２π×励磁しようとする相数）／
（回転子の極数×電動機の相数）（度） の式で決められ、整流エンコーダに設けられる前記感知
区間の数は、 感知区間の数＝回転子の極数／２ の式で決められ、前記センサ板のセンサ群の各センサの
間隔は センサの間隔＝２π／（回転子の極数×電動機の相数）
度 の式で決められる。これにより、ｎ個の相のうちａ個の
相が常時励磁され、ｂ個の相は非励磁状態である。また
上記ｂ個の相はｂ＞１である上記した実施の形態では、
６極電動機の場合、感知区間は３個である。また感知区
間の角度幅は、３６度である。さらに１０個の上記光セ
ンサの配置間隔は、１２度である。また各相の２つの光
センサの間隔は、２π／回転子の極数であり、ＰＡ１，
ＰＡ２の間隔は６０度である。
は前記感知区間の角度幅により決められ、 感知区間の角度幅＝（２π×励磁しようとする相数）／
（回転子の極数×電動機の相数）（度） の式で決められ、整流エンコーダに設けられる前記感知
区間の数は、 感知区間の数＝回転子の極数／２ の式で決められ、前記センサ板のセンサ群の各センサの
間隔は センサの間隔＝２π／（回転子の極数×電動機の相数）
度 の式で決められる。これにより、ｎ個の相のうちａ個の
相が常時励磁され、ｂ個の相は非励磁状態である。また
上記ｂ個の相はｂ＞１である上記した実施の形態では、
６極電動機の場合、感知区間は３個である。また感知区
間の角度幅は、３６度である。さらに１０個の上記光セ
ンサの配置間隔は、１２度である。また各相の２つの光
センサの間隔は、２π／回転子の極数であり、ＰＡ１，
ＰＡ２の間隔は６０度である。
【００２３】また励磁される電気の角度は π×（励磁
される相の数／相の数）度−−−−かつ各相の非励磁の
間隔は π×（非励磁の相の数／相の数）度 よって、上記した例であると、励磁される電気の角度は
１０８度、非励磁の電気の角度は７２度である。
される相の数／相の数）度−−−−かつ各相の非励磁の
間隔は π×（非励磁の相の数／相の数）度 よって、上記した例であると、励磁される電気の角度は
１０８度、非励磁の電気の角度は７２度である。
【００２４】整流エンコーダ３０の感知区間の間隔によ
り各光センサが送り出すパルスと同一な間隔の電流が巻
線に流れ、トルクが発生する。したがって、矩形波、部
分波の電流が入力され、矩形トルクスキームのパワーを
得ることができる。そして、トルクの合計は直線トルク
スキームとなる。
り各光センサが送り出すパルスと同一な間隔の電流が巻
線に流れ、トルクが発生する。したがって、矩形波、部
分波の電流が入力され、矩形トルクスキームのパワーを
得ることができる。そして、トルクの合計は直線トルク
スキームとなる。
【００２５】図６には、上記した固定子１０の断面構造
を示している。この固定子１０においては、５相６極型
の固定子の積層板１０１がコアとして構成され、このコ
アでは巻き取り用スロット１０ａの間に細いスロット１
０ｂが形成されている。この細かいスロット１０ｂは、
各相の巻線への通電時に発生する磁束の衝突を取り除い
て電動機の能力効率を高めている。
を示している。この固定子１０においては、５相６極型
の固定子の積層板１０１がコアとして構成され、このコ
アでは巻き取り用スロット１０ａの間に細いスロット１
０ｂが形成されている。この細かいスロット１０ｂは、
各相の巻線への通電時に発生する磁束の衝突を取り除い
て電動機の能力効率を高めている。
【００２６】図７は、各相の巻線１１，１２，１３，１
４，１５と極との関係を示している。各相の巻線は、そ
れぞれ各極（６極）に対応するように巻回されている。
図８は、回転子３０の断面構成を示している。非磁性体
によるハブ３１の周りに略円筒状の積層タイプの珪素鋼
板３２が配置され、この珪素鋼板３２の内周には６つの
永久磁石３３，３４，３５，３６，３７，３８が等間隔
で挿入されて保持されている。また珪素鋼板３２の内周
で、磁石と磁石の間には空洞３９が形成されている。
４，１５と極との関係を示している。各相の巻線は、そ
れぞれ各極（６極）に対応するように巻回されている。
図８は、回転子３０の断面構成を示している。非磁性体
によるハブ３１の周りに略円筒状の積層タイプの珪素鋼
板３２が配置され、この珪素鋼板３２の内周には６つの
永久磁石３３，３４，３５，３６，３７，３８が等間隔
で挿入されて保持されている。また珪素鋼板３２の内周
で、磁石と磁石の間には空洞３９が形成されている。
【００２７】上記の実施の形態では、回転子が固定子の
内部に配置された、いわゆるインナーロータータイプで
あるが、この発明は、その逆のアウターロータータイプ
であっても適用できるものである。
内部に配置された、いわゆるインナーロータータイプで
あるが、この発明は、その逆のアウターロータータイプ
であっても適用できるものである。
【００２８】図９には、アウターローターの構成例を示
している。外形は、非磁性体による中空のホルダー３０
０により構成され、このホルダー３００には、永久磁石
３０１，３０２，３０３、…が取り付けられ、またホル
ダー３００の内周側には、珪素鋼板３２０が組み付けら
れている。
している。外形は、非磁性体による中空のホルダー３０
０により構成され、このホルダー３００には、永久磁石
３０１，３０２，３０３、…が取り付けられ、またホル
ダー３００の内周側には、珪素鋼板３２０が組み付けら
れている。
【００２９】図１０には、回転子の別の例を示してい
る。この回転子３３０は、スリップ環状電気磁石回転子
であり、軸には磁性ハブ３３１が取り付けられ、この磁
性ハブ３３１の周囲に巻線３３２を巻き付けるための６
分割された珪素鋼板３３３，３３４，３３５、…が設け
られている。巻線３３２には、同図（Ｂ）に示すように
軸に取り付けられた導電体を介して電流が供給される。
る。この回転子３３０は、スリップ環状電気磁石回転子
であり、軸には磁性ハブ３３１が取り付けられ、この磁
性ハブ３３１の周囲に巻線３３２を巻き付けるための６
分割された珪素鋼板３３３，３３４，３３５、…が設け
られている。巻線３３２には、同図（Ｂ）に示すように
軸に取り付けられた導電体を介して電流が供給される。
【００３０】この発明は上記の実施の形態に限定される
ものではない。上記の実施の形態では、５相６極の電動
機を説明したが、８相６極でもよい。図１１（Ａ）、図
１１（Ｂ）には８相６極の電動機の励磁巻線と、非励磁
巻線の例を示している。図１１（Ａ）は同時励磁巻線が
５、非励磁巻線が３の場合を示し、図１１（Ｂ）は同時
励磁巻線が３、非励磁巻線が５の場合を示している。こ
のような同時励磁、非励磁の巻線数の設定は、整流エン
コーダの感知区間を適宜設定することにより可能であ
る。
ものではない。上記の実施の形態では、５相６極の電動
機を説明したが、８相６極でもよい。図１１（Ａ）、図
１１（Ｂ）には８相６極の電動機の励磁巻線と、非励磁
巻線の例を示している。図１１（Ａ）は同時励磁巻線が
５、非励磁巻線が３の場合を示し、図１１（Ｂ）は同時
励磁巻線が３、非励磁巻線が５の場合を示している。こ
のような同時励磁、非励磁の巻線数の設定は、整流エン
コーダの感知区間を適宜設定することにより可能であ
る。
【００３１】図１２には、本発明の電動機による回転力
の出力パワー特性を示している。この発明の電動機によ
ると、この特性からわかるように回転速度が変わっても
常に安定した一定パワーを得ることができる。パワー
（トルク）の調整を行うときは、パルス幅変調出力のパ
ルス幅を調整すればよい。
の出力パワー特性を示している。この発明の電動機によ
ると、この特性からわかるように回転速度が変わっても
常に安定した一定パワーを得ることができる。パワー
（トルク）の調整を行うときは、パルス幅変調出力のパ
ルス幅を調整すればよい。
【００３２】上記したようにこの発明の電動機は、ｎ相
のうちａ相を常に励磁状態とし、残りの相（１つ以上の
相）を非励磁とするもので、この選択は、整流エンコー
ダの感知区間の角度幅を選択することにより可能であ
る。特に非励磁の相が存在するために、高速回転時にお
いて、移相の遅れが生じても、この非励磁の相でその遅
れ分を吸収できる（このことをアドバンス整流と呼ぶこ
とにする）。この結果、駆動力の低下が無く、従来のよ
うな極変更区間で発生するリップルが防止される。
のうちａ相を常に励磁状態とし、残りの相（１つ以上の
相）を非励磁とするもので、この選択は、整流エンコー
ダの感知区間の角度幅を選択することにより可能であ
る。特に非励磁の相が存在するために、高速回転時にお
いて、移相の遅れが生じても、この非励磁の相でその遅
れ分を吸収できる（このことをアドバンス整流と呼ぶこ
とにする）。この結果、駆動力の低下が無く、従来のよ
うな極変更区間で発生するリップルが防止される。
【００３３】また、超高速電動機を実現する場合、整流
回路６１においてマイクロプロセッサ（図示せず）によ
り、各光センサのオンするタイミングが早くなるよう
に、移相制御することにより高速から低速まで可変範囲
の広いモータとして用いることができる。つまり、セン
サとスイッチ素子の対応関係を固定とせずに、速度に合
わせて順次当該対応関係を切りかえることで、速度制御
を行うことができる。このような制御を行っても、非励
磁の相があるために、同一極内で位相的に余裕をもって
速度制御を行うことができ、リップルが発生することは
ない。
回路６１においてマイクロプロセッサ（図示せず）によ
り、各光センサのオンするタイミングが早くなるよう
に、移相制御することにより高速から低速まで可変範囲
の広いモータとして用いることができる。つまり、セン
サとスイッチ素子の対応関係を固定とせずに、速度に合
わせて順次当該対応関係を切りかえることで、速度制御
を行うことができる。このような制御を行っても、非励
磁の相があるために、同一極内で位相的に余裕をもって
速度制御を行うことができ、リップルが発生することは
ない。
【００３４】また、通常の使用時にはこの発明の電動機
は、非励磁のコイルがあるので温度上昇が少ない。整流
回路において光センサと電力スイッチ部のスイッチ素子
との対応関係を切り換え制御することにより、回転方向
を正方向、逆方向自由に切り換えることができる。この
ように切り換えても安定して円滑に起動し回転する。ま
た前記対応関係を５／１０００（ｓｅｃ）以内に繰り返
すと、両方向性作用も円滑になる。また、固定子をリニ
ア型にし、回転子をリニア作用タイプに設計変更すれ
ば、理想的なリニア電動機を得ることができる。
は、非励磁のコイルがあるので温度上昇が少ない。整流
回路において光センサと電力スイッチ部のスイッチ素子
との対応関係を切り換え制御することにより、回転方向
を正方向、逆方向自由に切り換えることができる。この
ように切り換えても安定して円滑に起動し回転する。ま
た前記対応関係を５／１０００（ｓｅｃ）以内に繰り返
すと、両方向性作用も円滑になる。また、固定子をリニ
ア型にし、回転子をリニア作用タイプに設計変更すれ
ば、理想的なリニア電動機を得ることができる。
【００３５】上記した電動機によると、巻線の通電の開
始から終わりまで電流は変動せず、均一な通電になり、
電動機はトルクリップルが無く安定した回転を得ること
ができる。また固定子では、巻線が相別、極別に巻回さ
れ、並列になり、巻線同士を互いに接続することがな
い。このために、低電圧における高出力の電動機を実現
することが可能である。また製作が容易であり自動生産
に有利であり、費用低減に有利である。
始から終わりまで電流は変動せず、均一な通電になり、
電動機はトルクリップルが無く安定した回転を得ること
ができる。また固定子では、巻線が相別、極別に巻回さ
れ、並列になり、巻線同士を互いに接続することがな
い。このために、低電圧における高出力の電動機を実現
することが可能である。また製作が容易であり自動生産
に有利であり、費用低減に有利である。
【００３６】また回転子の領域が磁束集中されるような
構成であり、固定子が活性磁束、回転子が非活性磁束と
なるように構成し、永久磁石を持つ回転子とし、大出力
の電動機を実現できた。また回転子の表面を機械加工
し、固定子との間の空隙を最小化し電動機の効率を向上
した。回転子の極数、大きさ、スタイルに拘わらず構成
できるので、細長の電動機やパンケーキ型の電動機を用
途に応じて自由に構成することができる。
構成であり、固定子が活性磁束、回転子が非活性磁束と
なるように構成し、永久磁石を持つ回転子とし、大出力
の電動機を実現できた。また回転子の表面を機械加工
し、固定子との間の空隙を最小化し電動機の効率を向上
した。回転子の極数、大きさ、スタイルに拘わらず構成
できるので、細長の電動機やパンケーキ型の電動機を用
途に応じて自由に構成することができる。
【００３７】通常の電動機のように、フルサイン波やフ
ル矩形波を使うあらゆる電動機は、極変更区間で制動ト
ルク、逆起動力、リアクタンス（インダクティブリアク
タンス、キャパシタンスリアクタンス）高調波が発生し
て電動機に鉄損や銅損を生じじる。また電動機には熱が
発生し、冷却システムが必要で効率が悪い。
ル矩形波を使うあらゆる電動機は、極変更区間で制動ト
ルク、逆起動力、リアクタンス（インダクティブリアク
タンス、キャパシタンスリアクタンス）高調波が発生し
て電動機に鉄損や銅損を生じじる。また電動機には熱が
発生し、冷却システムが必要で効率が悪い。
【００３８】しかしこの発明の電動機では、極変更区間
に位置した相には電流を与えず、高調波の発生や熱発生
を抑圧している。また部分矩形波は、ｒｍｓトルク容量
とピークトルク容量を最大化させている。従ってこの発
明の電動機は、軽量薄型化も実現し得るものである。
に位置した相には電流を与えず、高調波の発生や熱発生
を抑圧している。また部分矩形波は、ｒｍｓトルク容量
とピークトルク容量を最大化させている。従ってこの発
明の電動機は、軽量薄型化も実現し得るものである。
【００３９】また制御器としては、クロスファイヤ防止
連動機構も不要となり、回路として簡素化が得られ、か
つ安全であり信頼性に優れ、かつ費用も低減できる。ま
た固定子や回転子に同じ珪素鋼板を積層して使用したの
で、磁束密度や透磁率を同一にし、電流とトルクのみな
らず、電流と速度の関係特性も極めて良好な特性が得ら
れる。よって、電動機は無変出力能力を有し、あらゆる
速度領域に亘って効率が一定となる。
連動機構も不要となり、回路として簡素化が得られ、か
つ安全であり信頼性に優れ、かつ費用も低減できる。ま
た固定子や回転子に同じ珪素鋼板を積層して使用したの
で、磁束密度や透磁率を同一にし、電流とトルクのみな
らず、電流と速度の関係特性も極めて良好な特性が得ら
れる。よって、電動機は無変出力能力を有し、あらゆる
速度領域に亘って効率が一定となる。
【００４０】また本発明の電動機では、各相の巻線に部
分矩形波を与えるので、各相は矩形トルクスキムを具現
し、合計トルクは直線トルクスキムになるので、リップ
ルの無い円滑な回転や起動を得る電動機となる。また無
変出力無整流子の直流電動機は、ｎ相のうちｂ相は非励
磁であり、ｂ個の相の間隔の分、アドバンス整流を得ら
れることになる。
分矩形波を与えるので、各相は矩形トルクスキムを具現
し、合計トルクは直線トルクスキムになるので、リップ
ルの無い円滑な回転や起動を得る電動機となる。また無
変出力無整流子の直流電動機は、ｎ相のうちｂ相は非励
磁であり、ｂ個の相の間隔の分、アドバンス整流を得ら
れることになる。
【００４１】上記の実施の形態は、回転子が固定子の内
側に位置する電動機として説明したが、回転子が固定子
の外側に位置するような電動機であってもよい。図１３
は、この発明の他の実施の形態を示している。図１３
（Ａ）はこの発明の電動機の基本的構成図であり、図１
３（Ｂ）は、図１３（Ａ）の回転子と固定子とを取り出
して示している。
側に位置する電動機として説明したが、回転子が固定子
の外側に位置するような電動機であってもよい。図１３
は、この発明の他の実施の形態を示している。図１３
（Ａ）はこの発明の電動機の基本的構成図であり、図１
３（Ｂ）は、図１３（Ａ）の回転子と固定子とを取り出
して示している。
【００４２】図１３において、４００は固定軸であり、
この固定軸４００には、固定子４０１が同軸的に取り付
けられている。固定子４０１は、内周側に非磁性体のハ
ブ４０２を有し、その外側に積層タイプの珪素鋼板によ
り構成したコア４０３を有し、このコア４０３に巻線４
０４が巻回されている。そして、ハブ４０２の一方の面
には、センサ板４０５が取り付けられている。
この固定軸４００には、固定子４０１が同軸的に取り付
けられている。固定子４０１は、内周側に非磁性体のハ
ブ４０２を有し、その外側に積層タイプの珪素鋼板によ
り構成したコア４０３を有し、このコア４０３に巻線４
０４が巻回されている。そして、ハブ４０２の一方の面
には、センサ板４０５が取り付けられている。
【００４３】一方５００は、回転子であり、有底筒型で
あり、軸４００に回転自在に取り付けられる。この回転
子５００の内部に同軸的に上記固定子４０１が挿入され
た状態で組み立てられる。回転子５００は、非磁性体金
属により構成され、筒部の内側には、永久磁石５０１，
５０２，５０３…が取り付けられている。例えば図９で
説明したような構成である。
あり、軸４００に回転自在に取り付けられる。この回転
子５００の内部に同軸的に上記固定子４０１が挿入され
た状態で組み立てられる。回転子５００は、非磁性体金
属により構成され、筒部の内側には、永久磁石５０１，
５０２，５０３…が取り付けられている。例えば図９で
説明したような構成である。
【００４４】そして、前記センサ板４０５に対向するよ
うに、底の内側には、整流エンコーダ５０４が取り付け
られている。この整流エンコーダ５０４と、センサ板４
０５とは、先の実施の形態で説明したものと同じ原理で
機能する。
うに、底の内側には、整流エンコーダ５０４が取り付け
られている。この整流エンコーダ５０４と、センサ板４
０５とは、先の実施の形態で説明したものと同じ原理で
機能する。
【００４５】このように構成しても先の実施の形態と同
様な効果を得ることができる。この発明の電動機は、あ
らゆる分野の電動機に利用することが可能である。な
お、制御エンコーダ４０、制御回路６２は、例えば電気
自動車や電気自転車にこの電動機を用いる場合、制御エ
ンコーダ４０、制御回路６２は、省略してもよい。
様な効果を得ることができる。この発明の電動機は、あ
らゆる分野の電動機に利用することが可能である。な
お、制御エンコーダ４０、制御回路６２は、例えば電気
自動車や電気自転車にこの電動機を用いる場合、制御エ
ンコーダ４０、制御回路６２は、省略してもよい。
【００４６】またこの発明の装置は、常に休止中のコイ
ルが存在することから、整流回路６１のロジック回路を
利用して、休止中のコイルの発生電流を利用し、その電
流値で速度計算等を行うようにしてもよい。また積極的
にこの休止中のコイルを駆動とは別の目的で活用するよ
うにしてもよい。例えば制動用の電流を流してもよい。
このように整流回路６１のロジックを切り換えて使用す
ることにより、種々の応用が可能である。
ルが存在することから、整流回路６１のロジック回路を
利用して、休止中のコイルの発生電流を利用し、その電
流値で速度計算等を行うようにしてもよい。また積極的
にこの休止中のコイルを駆動とは別の目的で活用するよ
うにしてもよい。例えば制動用の電流を流してもよい。
このように整流回路６１のロジックを切り換えて使用す
ることにより、種々の応用が可能である。
【００４７】上記した実施の形態では、図１に示すよう
にセンサ板５０と、整流回路６１、制御回路６２、パル
ス幅変調回路６３、入力バッファ回路６４、マイクロプ
ロセッサ６７等とは別の個所に設けられているように示
している。しかしセンサ板５０を回路基板として利用
し、この回路基板に整流回路６１、制御回路６２、パル
ス幅変調回路６３、入力バッファ回路６４、マイクロプ
ロセッサ６７を設けても良い。
にセンサ板５０と、整流回路６１、制御回路６２、パル
ス幅変調回路６３、入力バッファ回路６４、マイクロプ
ロセッサ６７等とは別の個所に設けられているように示
している。しかしセンサ板５０を回路基板として利用
し、この回路基板に整流回路６１、制御回路６２、パル
ス幅変調回路６３、入力バッファ回路６４、マイクロプ
ロセッサ６７を設けても良い。
【００４８】但し、モータの小型化が必要な場合には、
図１の形態のようにセンサ板５０に必要最小限の部品を
取りつけてフレキシブル配線で他の回路に接続する方が
好ましい。
図１の形態のようにセンサ板５０に必要最小限の部品を
取りつけてフレキシブル配線で他の回路に接続する方が
好ましい。
【００４９】上記の説明では、本発明は電動機の構成で
あるとして説明しているが、本発明の原理は、発電機と
して利用できることは勿論のことである。図１４には、
この発明を発電機として用いた場合の構成図を示し、図
１５には、発電機としてして動作した場合の動作タイミ
ングチャートを示している。外部からの動力、例えば水
力、あるいは風力等の動力が回転子２０に与えらえる。
この回転子２０の回転により、巻線１１〜１５には、図
１５で示すようなタイミングで電流が発生し、接続ライ
ン１０６，１０７間には電圧が発生する。接続ライン１
０６には負荷１０８が接続されており、この負荷１０８
に電力供給を行うことができる。
あるとして説明しているが、本発明の原理は、発電機と
して利用できることは勿論のことである。図１４には、
この発明を発電機として用いた場合の構成図を示し、図
１５には、発電機としてして動作した場合の動作タイミ
ングチャートを示している。外部からの動力、例えば水
力、あるいは風力等の動力が回転子２０に与えらえる。
この回転子２０の回転により、巻線１１〜１５には、図
１５で示すようなタイミングで電流が発生し、接続ライ
ン１０６，１０７間には電圧が発生する。接続ライン１
０６には負荷１０８が接続されており、この負荷１０８
に電力供給を行うことができる。
【００５０】さらに負荷１０８と並列に可変抵抗手段１
０９が接続されていてもよい。この可変抵抗手段１０９
は、制動制御手段として機能することができる。つまり
可変抵抗手段１０９を無限大にしておけば、負荷１０８
に出力電力が供給されるが、可変抵抗手段１０９の抵抗
値を調整すれば、ここに流れる電流量が可変される。こ
の結果、発電機には制動がかかることになる。
０９が接続されていてもよい。この可変抵抗手段１０９
は、制動制御手段として機能することができる。つまり
可変抵抗手段１０９を無限大にしておけば、負荷１０８
に出力電力が供給されるが、可変抵抗手段１０９の抵抗
値を調整すれば、ここに流れる電流量が可変される。こ
の結果、発電機には制動がかかることになる。
【００５１】さらにまた、図１６に示すように負荷１０
８と平行に短絡手段１１１を設けて、この短絡手段１１
１が外部の非常保護器１１２、あるいは操作器１１３に
より、自動的あるいは操作により短絡され、制動がかか
るようにしてもよい。
８と平行に短絡手段１１１を設けて、この短絡手段１１
１が外部の非常保護器１１２、あるいは操作器１１３に
より、自動的あるいは操作により短絡され、制動がかか
るようにしてもよい。
【００５２】非常時に制動をかける手段としては、セン
サ群からスイッチに接続されている接続ラインのすべて
を短絡できるショート回路１２０を設けてもよい。この
ようにすると、すべての巻線と回転子の永久磁石とが制
動手段として機能し、制動効果がよい。つまり、フリー
状態の巻線がなくすべてが制動手段の要素として機能す
ることになる。勿論、このショート回路１２０にも非常
事態検知手段からの制御信号が与えらるようになってい
る。
サ群からスイッチに接続されている接続ラインのすべて
を短絡できるショート回路１２０を設けてもよい。この
ようにすると、すべての巻線と回転子の永久磁石とが制
動手段として機能し、制動効果がよい。つまり、フリー
状態の巻線がなくすべてが制動手段の要素として機能す
ることになる。勿論、このショート回路１２０にも非常
事態検知手段からの制御信号が与えらるようになってい
る。
【００５３】図１７には、固定子１０の他の例を示して
いる。図６では、上記した固定子１０の断面構造を示し
ている。この固定子１０においては、５相６極型の固定
子の積層板１０１がコアとして構成され、このコアでは
巻き取り用スロット１０ａの間に細いスロット１０ｂが
形成されている（図７（Ａ））。この細かいスロット１
０ｂは、各相の巻線への通電時に発生する磁束の衝突を
取り除いて電動機の能力効率を高めている。
いる。図６では、上記した固定子１０の断面構造を示し
ている。この固定子１０においては、５相６極型の固定
子の積層板１０１がコアとして構成され、このコアでは
巻き取り用スロット１０ａの間に細いスロット１０ｂが
形成されている（図７（Ａ））。この細かいスロット１
０ｂは、各相の巻線への通電時に発生する磁束の衝突を
取り除いて電動機の能力効率を高めている。
【００５４】しかし、電動機、あるいは発電機の効率を
高めるために、磁束の衝突を防ぐ手段としては、各種の
方式が可能である。要は、隣り合う巻線の間の磁束が干
渉しないような手段をスロット１０ａの間に形成すれば
よい。図７（Ｂ）のように、スロット１０ａを形成する
仕切り壁の中に巣のように空間部１０ｃを形成してもよ
い。また、図７（Ｃ）のように先の細いスロットの部分
に非磁性材１０ｄを充填した構造にしてもよい。さらに
また、図７（Ｄ）に示すように、仕切り壁の中に多数の
巣１０ｅを形成した構成でもよい。
高めるために、磁束の衝突を防ぐ手段としては、各種の
方式が可能である。要は、隣り合う巻線の間の磁束が干
渉しないような手段をスロット１０ａの間に形成すれば
よい。図７（Ｂ）のように、スロット１０ａを形成する
仕切り壁の中に巣のように空間部１０ｃを形成してもよ
い。また、図７（Ｃ）のように先の細いスロットの部分
に非磁性材１０ｄを充填した構造にしてもよい。さらに
また、図７（Ｄ）に示すように、仕切り壁の中に多数の
巣１０ｅを形成した構成でもよい。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明は、低速か
ら高速まで速度変換に優れ、コンスタントパワーを得る
ことができ、さらにトルクリップルが無く、一定速度の
運転が安定に得られ、低電圧で高出力ができ、かつ省エ
ネルギーの無整流子直流電動機および発電機を提供する
ことができる。
ら高速まで速度変換に優れ、コンスタントパワーを得る
ことができ、さらにトルクリップルが無く、一定速度の
運転が安定に得られ、低電圧で高出力ができ、かつ省エ
ネルギーの無整流子直流電動機および発電機を提供する
ことができる。
【図１】この発明の一実施の形態を示す図。
【図２】図１の整流エンコーダ、制御エンコーダ、セン
サ板の説明図。
サ板の説明図。
【図３】同じく図１の図１の整流エンコーダ、制御エン
コーダ、センサ板の説明図。
コーダ、センサ板の説明図。
【図４】巻線と電子スイッチ部のスイッチ素子と光セン
サとの関係を示す説明図。
サとの関係を示す説明図。
【図５】図４の回路部の動作を説明するために示したタ
イミングチャート。
イミングチャート。
【図６】固定子の例を示す図。
【図７】各相の巻線と極との関係を示す図。
【図８】図１の回転子の例を示す図。
【図９】アウタータイプの回転子の例を示す図。
【図１０】回転子のさらに他の例を示す図。
【図１１】この発明の電動機のさらに他の例を示す図。
【図１２】この発明の電動機の出力特性の例を示す図。
【図１３】この発明のさらに他の実施の形態を示す図。
【図１４】この発明を発電機に用いた場合の説明図。
【図１５】図１４の発電機の動作を説明するために示し
たタイミングチャート。
たタイミングチャート。
【図１６】この発明を発電機に用いた場合の他の例を示
す図。
す図。
【図１７】この発明の電動機及び発電機に用いられる固
定子の他の例を示す図。
定子の他の例を示す図。
１０…固定子、２０…回転子、３０…整流エンコーダ、
４０…制御エンコーダ、５０…センサ板、５１…光セン
サ群、５２…光センサ、６１…整流回路、６２…制御回
路、６３…パルス幅変調回路、６４…入力バッファ回
路、６５…電力スイッチ部、６６…直流電源、６７…マ
イクロプロセッサ。
４０…制御エンコーダ、５０…センサ板、５１…光セン
サ群、５２…光センサ、６１…整流回路、６２…制御回
路、６３…パルス幅変調回路、６４…入力バッファ回
路、６５…電力スイッチ部、６６…直流電源、６７…マ
イクロプロセッサ。
Claims (12)
- 【請求項１】 円形面に磁束が集中する複数の極を有し
た回転子と、 前記回転子の円周面に対向する円周面を有し、ｎ（ｎは
整数）相を構成するための固定子と、 前記固定子の各相に独立的に巻線された巻線群と、 各相を形成する各巻線をそれぞれ含むｎ個のフルＨブリ
ッジと、 前記ｎ個のフルＨブリッジを並列に直流電源に接続する
ラインと、 前記フルＨブリッジの巻線に選択的に励磁電流を流すた
めに、前記フルＨブリッジにそれぞれ設けられたスイッ
チ素子群と、 センサ基板に設けられており、各相用として２つの素子
が用意されており、かつ、各相用の素子が順次２サイク
ル円弧状に配置され、そのオン時出力で前記スイッチ素
子群の中の対応する相の２つのスイッチ素子をオンする
センサ群と、 前記センサ基板に対向して配置され、かつ前記回転子と
同軸的に回転するように設けられ、回転方向へ感知区間
と非感知区間に分けられ、感知区間は、ｎ相分の前記セ
ンサ群のうち隣り合うａ個のセンサをオンさせて、ａ個
の巻線が励磁されるように設定されている整流エンコー
ダとを具備したことを特徴とする無整流子直流電動機。 - 【請求項２】 上記固定子の巻線が巻かれるコアには、
細いスロットなど磁気抵抗差を付ける部分を設けられて
いることを特徴とする無整流子直流電動機。 - 【請求項３】 ｎ個の相のうち、いくつの相を励磁する
かは前記感知区間の角度幅により決められ、 感知区間の角度幅＝（２π×励磁しようとする相数）／
（回転子の極数×電動機の相数）（度） の式で決められ、 整流エンコーダに設けられる前記感知区間の数は、 感知区間の数＝回転子の極数／２ の式で決められ、前記固定板のセンサ群の各センサの間
隔は センサの間隔＝２π／（回転子の極数×電動機の相数）
度 の式で決められ、ｎ個の相のうちａ個の相が常時励磁さ
れ、ｂ個の相は非励磁状態であることを特徴とする請求
項１記載の無整流子直流電動機。 - 【請求項４】 上記ｂ個の相はｂ＞１であることを特徴
とする請求項３記載の無整流子直流電動機。 - 【請求項５】 上記センサ群のセンサ出力を前記スイッ
チ素子群に供給する経路には、ロジック回路を含む整流
回路が設けられていることを特徴とする請求項１記載の
無整流子直流電動機。 - 【請求項６】 前記整流回路は、前記センサ群のセンサ
と、前記スイッチ素子群のスイッチ素子との対応関係を
ロジック回路により切り換え可能であることを特徴とす
る請求項５記載の無整流子電動機。 - 【請求項７】 動力源からの回転力が与えられ、円形面
に磁束が集中する複数の極を有した回転子と、 前記回転子の円周面に対向する円周面を有し、ｎ（ｎは
整数）相を構成するための固定子と、 前記固定子の各相に独立的に巻線された巻線群と、 各相を形成する各巻線をそれぞれ含むｎ個のフルＨブリ
ッジと、 前記ｎ個のフルＨブリッジを並列に接続し、電力出力を
得るための接続するラインと、 前記フルＨブリッジの巻線に選択的に励磁電流を流すた
めに、前記フルＨブリッジにそれぞれ設けられたスイッ
チ素子群と、 センサ基板に設けられており、各相用として２つの素子
が用意されており、かつ、各相用の素子が順次２サイク
ル円弧状に配置され、そのオン時出力で前記スイッチ素
子群の中の対応する相の２つのスイッチ素子をオンする
センサ群と、 前記センサ基板に対向して配置され、かつ前記回転子と
同軸的に回転するように設けられ、回転方向へ感知区間
と非感知区間に分けられ、感知区間は、ｎ相分の前記セ
ンサ群のうち隣り合うａ個のセンサをオンさせて、ａ個
の巻線が励磁されるように設定されている整流エンコー
ダとを具備したことを特徴とする無整流子直流発電機。 - 【請求項８】 前記接続ラインには、外部負荷が接続さ
れていることを特徴とする請求項７記載の無整流子発電
機。 - 【請求項９】 前記接続ラインには、制動を行うために
抵抗値を可変できる負荷が接続されていることを特徴と
する請求項７記載の無整流子発電機。 - 【請求項１０】 前記接続ラインには、非常停止あるい
は回転停止維持のための短絡スイッチが設けられてお
り、この短絡スイッチは、外部の非常停止検出信号ある
いは操作信号により制御されることを特徴とする請求項
７記載の無整流子発電機。 - 【請求項１１】 前記整流回路は、前記センサ群のセン
サと、前記スイッチ素子群のスイッチ素子との接続対応
関係をロジック回路により切り換え可能であることを特
徴とする請求項７記載の無整流子発電機。 - 【請求項１２】 前記センサ群のセンサと、前記スイッ
チ素子群のスイッチ素子との接続ラインには、すべてを
短絡することができるショート回路が設けられているこ
とを特徴とする請求項７記載の無整流子発電機。
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