JPS6091894A - 誘導出力を位置検知信号とする半導体電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、誘導出力を位置検知信号として回転する半導
体電動機の正逆いづれかの方法の起動手段に関するもの
である。

界磁若しくは、これと同期回転するマグネット回転子の
磁界内にあるコイル（１般には電機子コイルが代用され
る。）の誘導出力は、位置検知信号となるので、これを
利用して電機子コイルの通電制御を行ない、回転トルク
を得て回転する半導体電動機はよく知られている。

かかる電動機は、ホール素子のように、高価で端子が多
く、取付位置が正確な必要のあるものを使用しないです
むので、廉価で構成が簡素化され、又耐熱性があυ有効
な技術的手段と考えられている。しかし、自起動しない
ことが欠点となって用途が制限されて実用される例は余
シない。

本発明は、上述した欠点を除去する手段に関するもので
、電磁石着しくはフェライトマグネット（本明細書では
、両者をいづれもマグネットと呼称する。）の、Ｎ、Ｓ
極のいづれかの単一の磁極を、マグネット回転子の磁極
面に対向して載置することにより、電機子と界磁マグネ
ットとなるマグネット回転子との間の相対位置を所定の
相対位置に定位し、対応する電機子コイルに通電するこ
とにより、所望の方向に起動することに特徴を有するも
のである。

上述した構成より理解されるように、構成が簡素化され
、小型軽量、しかも安定な起動と回転を行ない、廉価で
耐熱性のある半導体電動機の得られる特徴がある。

上記した諸特徴を有する本発明の詳細を第１図以下の実
施例について次に説明する。

本発明の適用される磁心（コア）のある電動機とコアレ
スの電動機について、第１図〜第４図につき説明する。

第１図は、コアレス型のもので、円板状の磁性体２は、
マグ浄ント回転子５の磁路（ヨーク）となるものである
。磁性体３の上部には、電機子コイル６が載置されてい
る。電機子コイル６は、１般に扇型で、２〜４個のもの
が、放射状に配設されている。磁性体３は、ソフトフェ
ライトが使用されている。又強度を増加し、後述する軸
承部となる円筒状の筺体８を圧入し易くする為に、打点
部３ａに示されるように、磁性体３、電機子コイル６を
インジェクション成型によシ、プラスチック材に埋設し
て固定電機子を構成することもできる。出力トルクが小
さいものの場合には、ヨーク３を除去し、電機子コイル
６をグラスチック材に埋設成型して円板状の電機子コイ
ルとして使用することもできる。この場合には、界磁ｍ
束は１部２位に減少するが、％様子コイル６の倦回数を
多くできるので、即ち厚み方向がヨーク３によシ制限を
受けることがないので、磁界の減少分を補償できるもの
である。小型のファンモータ管では充分に実用性がある
。

記号５は、界磁となるべきマグネット回転子であるが、
この詳糺が第２図に示されている。即ち円板状のフェラ
イトマクネットには、９０度の開角で、ＮＸＳ極５ａ、
５ｂ、５ｃ、５ｄが交互に磁化して配例されている。

マグネット回転子５は、その回転中心が、第１図の回転
軸１となるように、円板状の磁性体板２に粘着されてい
る。又磁性体板２の中央部は、回転軸１の上部に固定さ
れている。回転軸１の上部よシ、電動（致の出力をとり
出すことができる。又ターンテーブルの場合には、回転
軸ｌの上端は、テーパ部となり、レコードを載置すべき
ターンテーブルが嵌着される。又キャプスタンとなる場
合もある。フロンビデスフの場合には、その取付部が設
けられているものである。又、小型のファンモータとな
る場合もある。

特に、後述するように、電機子コイルの誘導出力を位置
検知出力として、周知の手段により、電機子コイルの通
電制御を行なって、回転トルクを発生せしめると、ホー
ル素子が除去されるので、電動機は、固定電（成子と、
マグネット回転子５とその回転軸１及び軸承のみとなる
もので、高温で、しかも環境の悪い場所で使用できる特
徴がある。

又構成が簡素化され、故障なく、廉価に構成することが
でき、又更に２相コイル、３相コイルのように相数を増
加した場合に、対応するホール素子の数が不要となる特
徴がある。

α体８は、円筒状で、ヨーク３及びグラスチック材３ａ
の中央空孔に圧入されている。回転軸１の下端１ｂは、
スチールボールｉｏａ、ｉｕｂにより回動自在に支持さ
れ、上端は、オイルレスベアリング９ａ、９ｂにより支
持されている。かかる軸承は、いかなる周知の手段でも
よい。筐体８の内部打点部１２には、潤滑油が充されて
いる。

第３図に示すものは、コアのある電動機の例で、記号１
４は、円板状の珪素鋼板を積層した偏平な磁性体よりな
る電機子で、その周縁には、１部が記号１４ａで示され
るスロットが設けられている。又スロットには、１相若
しくは２相の電機子コイルが装着されているが省略して
図示していない。

上述した円板状の磁性体及び電機子コイルは、固定電機
子１４を構成し、その上面は、本体デンキ１５が嵌着さ
れている。円筒状軸承１５の上面には、油洩れを防止す
る為のコムシールキャンプ１６が被冠され、下面にも同
じ目的の為のキャンフ状の底板１５ｂ（点線で示す）が
被冠されている。尚記号１３ａは空孔である。

回転軸１は、円筒状軸承１５によシ、回動自在に支持さ
れ、その下端には、円筒状の軟鋼板よりなる回転子１７
の中央部が固定され、回転子１７０円周部の内面には、
マグネット回転子１８（円環状）が、電機子１４の外周
と窒隙を保持して貼着されている。

従って、マグネット回転子１８の磁束は、スロットにあ
る電機子コイルを貫挿して、回転トルクを発生して回転
する外転型の電動機を構成している。

第４図には、電機子１４、回転子１７及びマグネット回
転子１８の平面図が第３図と同一記号で示されている。

マグネット回転子１８には、９０度の開角のＮ、　Ｓの
磁極が設けられ、又電機子１４には、スロン）　１４ａ
、１４ｂ、・・・・・（１部は点線で示しである。）が
設けられ、図示していないが、スロット１４ａ、１４ｂ
。

・・・・・・には、２相の電機子コイルが装着されてい
る。

尚ｍｅ号１９は、第３図の軸承１５の圧入される空孔で
ある。

回転板１ａは、回転軸１に固定され、その上には、磁気
ティスフ又はファン等の負荷Ａを設けることができるも
のである。

第３図の装置についても、第１図の場合と欠点及び％徴
はほぼ同一なので、その説明は省略する。

電機子１４に固定したマグネット１１は、図示のように
Ｎ、ＳＫ（ホ）化されたフェライトマグネットであるが
、詳細については後述する。

第５図に示すものは、第１図示の電機子コイル及び電機
子を同一記号で示したものである。記号３ｂは空孔で、
筐体（軸承部）８が出入される空孔である。

第５図（ａ）において、扇型のコイル６ａ、、６ｂの奉
トルクに有効な導体部の開角は、９０度で、界磁磁極の
巾と同じである。又電機子コイル６　ａ、６　ｂは１８
０度だけ離間して装着されている。

フエライトマダイ・ント２０は、第６図（Ｃ）に示す形
状のもので、そのＮ極のみが、第１図のマグイ・ット回
転子５に対向するように、プラスチック材３ａに埋設さ
れている。

次に第６図（ａ）及び第９図につき、回転原理につき説
明する。

第６図（ａ）は、マグネット回転子５及び電機子コイル
６、ａ、６ｂの展開図、第９図（ａ）は、電機子コイル
６ａ、６ｂの通電制御回路である。

第９図（ａ）において、電機子コイルＯａ、５ｂは、ト
ランジスタ２８ａ、２８ｂとともにフリンプフロツプ回
路を構成している。

電動機の回転中において、電機子コイル６ａが、トラン
ジスタ２８ａの導通によシ、矢印に方向に通電している
と、逆起電力の方向は、矢印り方向である。このときに
、電機子コイル６ｂには、矢印Ｊ方向の逆起電力が発生
するようになっている。

マグネント回転子５０回転によシ、電機子コイル６ｂが
次の磁極の磁界に侵入すると、逆起電力は反転して、矢
印Ｊと反対方向となるので、トランジスタ２８ａのベー
ス電圧が降下して不導通となり、従ってトランジスタ２
８　ｂが導通して、を様子コイル６ｂが通電されて同方
向のトルクが発生する。上述したように、電機子コイル
６ａ、６ｂは、互いに他方の逆起電力を位置検知出力と
して通電されて、１方向の回転をする。逆方向に回転し
ている場合にも事情は全く同様である。

第６図（ａ）に戻り、マグネット２０の磁極Ｎの為に、
マグネット回転子５は、矢印Ｃ方向に力を受けて回転し
、磁極５ａの巾の１／２だけ回転すると、安定な平衡点
となり停止する。当然であるが負荷のトルク以上の力で
、上記した磁極間の吸引、反撥力が得られる必要がある
。

マグネット２０のＮ極が、マグネット回転子５のＮ極と
対向している場合には、不安定な平衡状態となるので、
自動的にずれて、ＮＸＳ極の対向点まで、マグネット回
転子５は回転する。

以上のように、マクネット回転子５のＳＴｈが必ずマグ
ネット２０ＯＮ極と対向する位置で停止する。

この事実の為に、このときに、電機子コイル６ａ６ｂの
いづれかに通電することにより、対応して電動機は正逆
いづれかの方向に回転する。次に第９図（ａ）につきそ
の通電手段の説明をする。

電気スイッチ２７　ａを閉じると、電源正極２°、より
、が通電されるので、設定された方向に起動し、その彼
は、フリンフフロンプ回路の反転により、同方向に通電
される。又切換スイッチ４２を切換えて、最初の電気信
号をトランジスタ２８　ｂのベース入力とすると、電機
子コイル６ｂが通電されて、電動機は逆方向に起動され
る。

記号Ｍで示す回路は、次のように構成されている。第６
図（ａ）の電機子に更に１相の電機子コイル２組が、霜
、気角で９０度位相がづれて配設され、この２組の′電
機子コイルにより、同様なフリツプフロンプ回路が構成
されているものが記号Ｍで示されている。

従って前記した起動により、フリンプフロソブ回路Ｍの
電機子コイルの通電が交替されて、２相の牛導体電動槻
となる。同じ理論によシ、３相の電動機を構成すること
もできる。かかる手段によシ、出力トルクを犬きく、又
トルクリプルを少ならしめることができて有効である。

第６図（ａ）に示すように、マグインド２０の代りに、
マグ不ント４１を使用すると、マグネット回転子５が、
その磁極中の１／２だけ右方に移動したときに安定点が
あるが、左方に１／２だけ後動した点に、初期位置があ
ると、この点でも安定した平衡点が得られる。このとき
に起動すると、逆方向のトルクと々る不都合がある。

理論的には、かかる後者の安定な平衡点では、マグネッ
ト回転子５は、左右いづれかに移動する筈であるが、負
荷トルクの存在の為に、安定して停止する機会がある。

マグネット４１を軟鋼片とすると、上述したマグネット
回転子の安定な平衡点は２個所となるので採用できない
。

マグネン）４１の横方向の長さが、正確に磁極中に等し
いときにのみ、不安定な平衡点があるが、第５図（ａ）
の電機子の図面よシ推察されるように、コイルｌ］の為
に、マグネット４１の長さを、磁極１Ｊと等しくするこ
とは、実質的に困難となる。

従ってマグネット４１は、磁極中よシみじかくなって、
安定な平衡点が２個所となシ、正逆いづれに回転するか
が、遇発的となシ採用することができない。

第６図（ａ）で、電機子コイル６　ａ、’　６　ｂは２
個となっているが、これを１個とし、その中間タップに
よ９２分し、中間タップを、第９図の電源正極２７１Ｎ
、１ｉとし、他端にトランジスタ２８ａ、２８ｂを設け
ても同じ効果がある。

前述したように、単一の磁極の場合でも不安定な平衡点
の為に稀であるが、起動ミス即ち反対方向に起動するこ
とが考えられるが、これをより完全な起動とする為に、
第６図（ｅ）、（ｆ）に示す手段を採用すると効果的で
ある。

マグネット２０のＮ極端部を斜面２０　Ｃとすると、磁
束が集中し、又左右がアンバランスとなるので、起動ミ
スの機会を著しく減少することができる。

又第６図（ｆ）で示す’ｄｆ　ｈ、Ｌとすると、完全に
起動ミスが除去できる。マグネット２０のＳ極側は、板
ばね２３により、電機子側２２に対して左右にゆれるよ
うにされている。不安定な平衡点では、矢印り方向の力
が作用するので、マダイ・ント２０は、例えば矢印Ｅ方
向に若干角だけふれる。従ってマグネット回転子５は右
方に力を受けて移動して、不安定な平衡点を脱出できる
ものである。矢印五方向に、マダイ・ント２０がふれた
ときにも、同じ理由で脱出することができるものである
。

マグネット２０の磁極Ｎによシ、マグネット回転子５に
コギングによるトルクリプルが発生する。

これを電機子コイルによるトルクより小さくしておかな
いと、トルクリプルが大きくなり、不都合を生ずる。か
かる不都合を解消する手段については後述する。

第５図（ｂ）に示すものは、他の実施例で、電機子コイ
ルの形状を図示のような十字型としたものである。前実
施例と同一記号のものは同一部材なのの挿入される十字
型の溝を成型時に作り、この溝に、枠巻きされたコイル
を装着して電機子が構成されている。

マグインド回転子５の磁極は、８極となシ、点線Ｂで図
示したように、４５匿の磁極中の磁極Ｎ１Ｓが交互に配
設されている。

上記したｍＷ子コイル２１には、中間タップが引出され
ているが、これと、マグネット回転子５の展開図が、第
６図（ｂ）に示されている。中間タップは記号２１　ｃ
により示され、これが第９図（ａ）の電気スイッチ２７
ａに接続され、他の両端子２１　ｄ、２１ｅは、トラン
ジスタ２８ａ、２８　ｂに接続され、フリップフロップ
回路を構成している。

マグインド２０の存在の為に、マグネット回転子５は右
方に磁極中の１７２だけ移動している。次に電源を投入
すると、マグネット回転子５は、矢印Ｃ方向に回転して
、本発明の目的が達成されるものである。もし中間タッ
プを除去し、電機子コイル２１に、トランジスタ４個よ
シなるプリンジ回路により、往復して通電する形式のも
のとし、逆起電力Ｖ０よシ、往復通電を制御する形式と
して構成すると、１１向のコイルによシ、最も出力トル
クの大きいこの種の電動機を得ることができる特徴があ
る。

マグ不ント２０の代りに、第６図（ｄ）に示す電砒石ケ
利用しても同じ効果がある。軟銅磁心２Ｕａには、励磁
コイル３０が装着され、これに通電することによシ、磁
極Ｎ、Ｓが端面に得られる。これをフェライトマグネッ
ト２０の位置に装着することにより同じ効果が得られ、
又後述するように、他の特別な効果が得られるものであ
る３、 第９図（ｂ）において、前実施例と同一記号のものは同
一部桐なので、その説明は省略する。

第６図（ｄ）の励磁コイル３０は、中間タンプが導出さ
れて、コイル３０ａ、３（ｌｂとなり、第９図（ｂ）の
ように、電源正極２７に接続されている。

電気スイッチ３１ｂを閉じると、磁心２Ｕａの正面には
Ｎ極となり、電気スイッチ３１ａを閉じると、磁心２υ
ａの正面はＳ極となる。従って、磁心２０　ａを、第６
図（ａ）のマグ不ント２０の位１巾に埋設しておくこと
により、次に電気スイッチ２７ａを閉じると、電動機を
正逆いづれの方向にも選択して起動できる効果がある。

槁９図（Ｃ）に示す回路は、電機子コイル５ａ、６ｂを
トランジスタａｒｉａ、３３ｂよシなるシーソー回路に
よシ、交替して通電する手段を示すものである。

誘導コイル３２は、第５図（ａ）の同一記号のコイルで
、円形に倦かれてプラスチック成型拐３ａに埋設されて
いるものである。マグイ、ット回転子５が回転すると、
誘導出力が得られるので、第９図（ｅ）のオペアンプ３
４ａｅ付勢して、その出力は、例えば％様子コイル６ａ
がＮ極の磁界下にあるときに、トランジスタ３３ｂを導
通する。このときにトランジスタ３．３ａは不導通に保
持されでいる。しかしＳ極の磁界下に誘導コイル３２が
あると、オペアンプ３４　ａの出力によるトランジスタ
３３　ｂのベース入力は断たれて不導通となり、トラン
ジスタ３３ａが導通して、電機子コイル６ｂが通電する
。

以上のように、電機子コイル６ａ、６ｂの通電が交替す
るので、駆動トルクが得られて電動機は回転する。この
場合には、第６図（ａ）のマグネット２０が使用されて
起動トルクが得られるものである。

ｗ　６１女１（ｈ）σ’Ｉ　％（Ｗｖ　半：ｌイル９１
　ａ　、　２１　ｂの騙介にも、同様な手段により、第
９図（ｃ）のｔ根子コイル５ａ。

６ｂの代シに′電機子コイル２１ａ、２１ｂを置換する
ことによシ目的が達成されるものである。

又第９図（Ｃ）の回路において、オペアンプ３４ａ１誘
橋コイル３２を除去し、その代りにメペアンプ３４ｂケ
伺加して、点線で示すように配線する。

電機子コイル６ｂに、矢印Ｎ方向に通電するように、誘
導出力があ′るときには、オペアンプ３４　ｂの出力に
よシ、トランジスタ３３ｂは導通して、電機子コイル６
ａが通電され、矢印Ｎと反対方向に誘導出力があるとき
には、トランジスタ３３ｂのベース入力が断たれて不導
通となる。従ってトランジスタ３３ａが導通して、電機
子フィル６ｂが通電する。以上のように電機子コイル６
ａ、６ｂの通−電が交替するので、電動機は駆動トルク
が得られて回転するものである。

次に第１０図につき説明する。

第１Ｏ図（ａ）は、を板子コイル６ａ、５ｂ及びマグネ
ット回転子５の展開図である。

第５図（ａ）のマグネット２ｏの位謔益、軟鋼磁心３７
及びそれに装着された励（野コイル３５が埋設されてい
る。かかる電磁石が第１０図（ａ）に同一記号で示され
ている。

電機子コイル６ａ、６ｂ及び励磁コイル３５の制御回路
が、第１０図（ｂ）に示されでいる。

本実施例において、第９図（ｃ）と同じ記号のものは同
一部材で、その作用効果も同一である。回転中において
は、計等コイル３２の出力にょシ、電機子コイル６ａ、
６ｂの通電が交替されて↑ａ電動機回転する。

Ｒ８型のフリンフフロノブ回路４ｏの端子４０ａに矩形
波の電気侶号３９を入力すると、フリンプフロソプ回路
４０の下側の出力はハイレベルに、又上側の出力はロー
レベルとなるので、ｌ−ランジスタ３８ｂ３８ａはとも
に導通ずる。

従って、トランジスタ３３ａ１３３ｂは不導通に、励磁
コイル３５は通電され、第１０図（ａ）の機上３７のＳ
極がマグイ・ント回転子５に対向するので、これが右方
に一極［１］の１／２だけ移動する。

端子４（Ｊａの入力の消滅とともに、フリンプフロツプ
回路４０は反転して、トランジスタ３ｄＪ３８ａは、と
もに不導通となる。

響ｄ 従って、オペアンプ３４の出力により、トランジスタ３
３ｂが導通して、ｗ、様子コイル６ｂが通電され、次に
６ａが通電される。かくして電機子コイル６ａ、６ｂの
通電の交替により、電動機は、所定の方向に回転する。

上記した回転時におけるトルク出力の曲線のグラフが、
第１０図（ａ）において、曲線２ｂ　ａ　、　２５ｂ　
ｚ　”・・・として示されている。

励磁コイル３ｂを通電したままに保持すると、これによ
る出力トルク曲線は点線３６ａ、３６ｂのようになり、
２５ｅの点では正トルクとなるが、２５ｆの点では反ト
ルクとなり、トルクリプルを増大する欠点がある。

本実施例によれば、励ｂｂコイル３５０通電は、起動時
のみなので、上述した欠点が除去できる効果がある。

第１０図に示された制御手段は、前述したすべての実施
例に適用できることは明白である。

次に第７図の実施例について説ψ」する。

第７図（ａ）の展開図は、第１図のコアレス電動機のマ
グネット回転子５を若干変形したものである。

マグイント回転子２４の磁極は、６０度で６分割され、
ｍ榛２４　ａ　％　２４　ｂ　、　、−、、、となり、
一極２４ｃ、２４ｆは、図示のように無磁極となってい
る。

電機子コイル５ａ、５ｂの導体部の開角は、磁極中より
若干大きくされている。

マグネット２０のＮ極により、マグネット回転子２４は
、右方に磁極ｌ］の１／２だけ移動する。

このときに、電佳子コイル６ａ、６ｂのいづれかに通電
すると、例えば電機子コイル６ａに通電して、電機子コ
イル６ａの左側の導体部が、磁極２４ｃ、２４ｂを通過
する間だけ、矢印Ｃ方向の駆動トルクを発生する。この
区間は、電気角で２４０度となる。即ち１８０度を越え
ていることが周知の事実である。

以上のようなトルク曲線が、第８図のグラフに示されて
いる。

第８図において、よこ軸は回転角、たて軸は出力トルク
である。曲線２５ａ、２５Ｊ　・・・・・・は、第１０
図（ａ）において、すでに説明した同一記号の曲線で、
１般の１相の電動機のトルク曲線である。

曲線２６ａ、２６Ｊ　・・・・・・が、上述した第７図
（ａ）の場合のトルク曲線を示すものである。

無媛界の磁極２４ｃ、２４ｆを作ることは、着磁手段に
困難な点があるので、マグネット回転子の外周部を、９
０度−角で、第７図（ｂ）の記号４３で示すように、Ｎ
、Ｓ極に着磁し、内周部を記号４４で示すように、Ｎ１
　Ｓ極に開角を４５度で着磁し、電機子コイルの導体部
が両者の磁界を通過するようにして、実質的に、第７図
（ａ）の磁界分布と同じものとして使用する場合がある
。このときに、電機子コイル６ａ、５ｂの通電制御を、
第９図（ｃ）で示すものを使用する場合を説明する。誘
導コイル３２は、第７図（ｂ）で、マグネット回転子４
３の（み界内におかれ、同一記号で示されている。

以上のような構成なので、誘導フィル３２の出力は、電
気角で１８０度毎に反転するので、第８図の点線Ｇ、Ｈ
の点で、電機子コイル６ａ、６ｂの通電が交替されて、
出力トルクが得られる。従って零トルクの点が除去され
る効果がある。マグイ・ント２０ｆＬ、所太の位置で、
マグイ・ント回転子４３に対向しておかれる必要がある
。

本発明装置において、誘導コイル３２を使用すると、次
のような付加された利点がある。第１に事故によシ篭動
機が停止すると、誘導フィル３２の出力が消滅するので
、この検知回路を付設することによシ再起動をし、又は
警報を出すことができる。

第２に、誘導コイル３２と同じ構成のものを、電気角で
９０度離れた点に付設しておいて、両コイルの位相差を
周知の手段によシ検出することによシ、電＠＋機か正転
しているか、逆転しているかを検知することができるの
で、カー逆転した場合の処置をすることができるもので
ある。

第７図の装置において、第９し１（ａ）のフリンプフロ
ング回路を使用した場合について説明する。

第８図のトルク曲線２６ａ、２６Ｊ　・・・・・・は、
原理的に逆起電力の曲線と考えてもよいので、トルク曲
線は逆起電力曲線となる。

即ち曲線２６ａが、％様子コイル６ａによるトルク曲線
とすると、その末期において、曲線２０ｅで示す部分の
逆起電力が発生し始め、この方向は、第９図（ａ）で、
矢印Ｊと反対方向となるので、トランジスタ２８ａのベ
ース電圧を降下して不導通として、フリツブフロンブ回
路を反転して、電機子コイル６ｂの通電に交替される。

交替の時期を回路常数を調整して、点線Ｇ１Ｈ１・・・
・・の点の近傍とすることにより本発明の目的が達成さ
れるものである。

次に第３図示のコアのある電動機に本発明を適用した場
合について説明する。

第４図において、スロット１４ａとスｏ７）１４Ｃに１
個のコイルを巻き、これをＴＩ３．’　ｅｔ子コイル６
ａと呼称し、スロット１４ｅとスロット１４ｇに他の１
個のコイルを巻き、これを電機子コイル６ｂと呼称する
と、この展開図は、第６図（ａ）と全く同じものとなる
。従って起動手段若しくは、その後°の回転原理も全く
同様となるので、その説明は省略する。

マクイント２Ｕの代９に、マクイ・ット１１か使用され
ているが、効果は全く同じである。マダイ・ントの下側
に固定され、Ｎ極がマグネット回転子１８の一極面に対
向している。従って、第４図のマグネット回転子１８は
、時計方向に、約２２．５度だけ回転して停止し、第９
図（ａ）若しくは、第９図（Ｃ）に示す制御回路により
、電機子コイルの通電を開始すると、半導体電動（歳と
して回転する。従って本発明の目的が達成されるもので
ある。

コイルのないスロット１４Ｊ１４ｄ、・・・・・・ハ、
コギングを減少する為に必要なものであるが、スロット
１４ｂと１４ｄ及びスロット１４　ｆと１４ｈに、それ
ぞれ２個の電（・ぞ・子コイルを装着し、第９　ＦＭＩ
　（ａ）と同じフリンブフロンプ回路を構成して、交互
に通電すると、２相の電動機となり、出力トルクを壇太
し、トルクリプルを減少する効果がある。又仏者の２個
の電做子コイルの通電制御回路を、前述したように、第
９図（ａ）　においては、記号Ｍとして、両者を並列に
接続したが、直列に点線で示すように、辿′眠制御回路
Ｍ−１（記号Ｍと同じ構成のもの）を、電源に対して接
続すると、次のような効果がある。

通電制御回路Ｍ−１の電機子コイルが界媚の零磁界下に
あるときには、逆起電力がない為に、過大な無効電流が
通電されて効率を劣化する原因となる。出力の大きい電
動機の場合には、この弊害が著しい欠点となる。しかし
通電制御回路が直列に接続されていると、前者の電機子
コイルが零磁界下にあるときには、後者の電機子コイル
は、最大の岐界下にあるので通電電流が、常に逆起電力
の影響を受け、上記した欠点が除去される効果がある。

第１図の形式の電動機においても小情は全く同じで、２
相の電機子コイルの通電制御回路を直列に接続すること
によシ、上述した欠点は除去される効果がある。

第３図の電動機を突極型の電動機として構成したものが
第１１図に示されている。

第１１図において、前実施例と同一記号のものは同一部
相なので、その説明は省略する。

第３図のマク゛ネント回転子１８は同一記号で示されて
いる。固定室機子４５は、（聞知の構成で、突極４ｂ　
ａ　、　４ｂ　ｂ　、　４ｂ　ｃ　、　４５　ｄは、９
０度の開角で、それぞれの中間に補極４６　ａ　、　４
（ｊ　ｂ　、　４６　ｃ　、　４６　ｄが設けられ、珪
素銅板を積層して作られている。

補極４６ａ、４６ｂ、・・・・・・は、コンギングを小
さくする為に設けられているものである。

突極４５＋１Ｌ１４５ｂ、・・・・・・には、それぞれ
電機子コイ／ｌ／　４７　ａ　、　４８ａ　、　４７　
ｂ　、　４８　ｂが装着されている。

電機子コイル４７ａ、４７ｂは、直列に又は並列に接続
され、電機子コイル４８ａ、４８ｂも同様に接続されて
いる。前者に通電すると、突極４５　ａ　、４ｂ　ｃは
Ｎ極に、仏者に通電すると突＆４５ｂ、４５ｄもＮ極と
なる。

第１１図（ｂ）で、電機子コイル４７ａ、４７ｂは電機
子コイル４７として、又電機子コイル４８ａ、４８ｂは
、電機子コイル４８として表示されている。

第１１図（ｂ）において、電機子コイル４８と抵抗３個
によりブリッジ回路が構成され、その不平衡電圧ハ、メ
ヘアンプ５２よシ出力されて、トランジスタ３３ｂのベ
ースを付勢している。上記したブリッジ回路は、を板子
コイル４８が通電され、しかも零磁界下にあるときに、
本実施例では、電機子コイル北を通過する磁束に変化が
ないときに、即ち最大の磁界を通過するときに、平衡し
ている。

電動機が回転し、トランジスタ３３ａが導通していると
、その逆起電力によシ、電機子電流が減少するので、オ
ペアンプ５２の反転端子の電圧が上昇して、その出力は
負となシ、トランジスタ３３　ｂは不導通に保持される
。電機子コイル４８を貫通する磁束が、減少する位置に
侵入すると、電機子電流が増大するので、オペアンプ５
２の反転端子の入力電圧が降下するので、出力は正とな
り、トランジスタ３３ｂを導通する。従ってトランジス
タ３３ａは不導通に転化して、電機子コイル４７が通電
される。

このときに、電機子コイル４８には矢印方向に通電する
誘導出力が、すでに発生しているので、オペアンプ５２
の出力は、正の出力となシ、引続いてトランジスタ３３
ｂは導通されている。電機子コイル４８が次の反対磁界
に侵入すると、矢印方向の誘導出力は反転するので、オ
ペアンプ５ｚの出力は負に転化して、トランジスタ３３
ｂは不導通となる。従って自動的にトランジスタ３３ａ
が導通して、電機子コイル４７が通電される。

以上の説明のように、Ｎ１　Ｓ極の磁界の１つを通過す
る旬に、電機子コイル４７．４８の通電が父替される。

従って引続いた回転を行なうことができるものである。

第９図（Ｃ）のオペアンプ３４ｂについても、本実施例
のように、ブリッジ回路を構成すると、動作はよシ安定
するものである。

次に起動手段について説明する。

電気スイッチ２７　ａを閉じると、コンデンサ５１で定
められる時間だけ、トランジスタ５０の導通によりＦＪ
ＪＪ６Ｂコイル４９が通電され、又トランジスタ３８ａ
−）通するので、トランジスタ３３ａは不導通に、又ト
ランジスタ３３ｂもベース入力がないので不導通となっ
ている。

励磁コイル４９は、第１１図（ａ）で同一記号で示され
の充電の完了とともに、トランジスタ５０は不導通とな
るので、トランジスタ３８ａのベース電圧が上昇して不
導通となる。従って、トランジスタ３３ａは導通して、
電機子コイル４８が通電されるので、マグイ・ット回転
子１８は穂時計方向に回転して起動される。その後の回
転の持続は前述した通電である。このときに、すてに補
極４６ｄの励磁は消滅しているので、これによるトルク
リプルの発生はない。

第１１図（ｂ）の制御回路は、前実施例において、起動
の為のマグイントとして、電磁石を利用したものにも適
用できることは明らかである。

第１１図（Ｃ）の制御回路は、（ｂ）図の回路ｒ着干駕
更したものでおる。即ち電機子コイル４８の逆起電力の
検出の為のブリッジ回路の不平衡出力は、オベアンプ（
比較回路）５２よシ出力されて、トランジスタ３３ｂの
導通、不導通を制御している。この回路の動作は、（ｂ
）図の場合と全く同様である。又電機子コイル４７を含
む逆起電力の検出の為のブリッジ回路の不平衡出力は、
オペアンプ５２ａ（比較回路）より出力されて、ｌ・ラ
ンジスタ３３ａのベースに入力され、トランジスタ３３
ａの導通、不導通を制御している。かかる制御は、電機
子コイル４８の通電制御と全く同様である。

以上の構ｈｚなので、電機子コイル４８．４７は、突極
が１磁極の巾を通過する旬に、通電が交替され、（ｂ）
図の回路若しくは、前述したフリソブフロンプ回路と全
く同じ動作をする。従って第１１図（ｂ）の励磁コイル
４９を含む起動手段を付加することにより、本発明の目
的が達成される特徴がある。

又第１１図（ｅ）の制御回路は、第９図（ａ）、（ｂ）
、（ｃ）及び第１０図（ｂ）の電機子コイルの通電の交
替の為の回路としてオリ用することができることも明ら
かである。

第１１図（ｅ）のトランジスタ３３ａ、３３ｂのベース
入力は交替しても同じ作動を行なうことができるもので
ある。

以上の各実施例の説明より判るように、本発明によれば
、冒頭において述べた目的が達成されて効果著しきもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の適用されるコアレス電動機の説
明図、第２図は、同じくそのマグネット回転子の説明図
、第３図は、本発明装置の適用されるコアのある電動機
の説明図、第４図は、同じくその固定電機子の説明図、
第５図は、電機子の説明図、第６図は、電機子コイル及
びマグネット回転子の展開図及びマグネットの説明図、
第７図は、他の実施例の電機子コイル及びマグネット回
転子の展開図、第８図は、トルク曲線のグラフ、第９図
は、電機子フィルの制御回路図、第１０図（ａ）は、他
の実施例の電機子コイル及びマダイ・ント回転子の展開
図、及びその通電制御回路図、第１１図は、異なる実施
例の電動機の説明図及びその電機子コイルの通電制御回
路図をそれぞれ示す。 １・・・回転軸、２・・・軟鋼板、３・・・ヨーク、３
ａ　プラスチック成型材、５．１４．１８、Ｂ・・・マ
グネット回転子、６．６ａ、６ｂ、２１．２１ａ１２１
ｂ、４７．４８．４’／ａ、４７ｂ、４８ａ、４８ｂ・
・・電機子コイル、９　ｂ、　１５”−軸承、　１０　
ａ　％　１０　ｂ−ｘテールボール、８・・・円筒筐体
、２０．１１．４１・・・マグネット、Ａ・・負荷、１
３・・・基板、１７・・・軟銅円筒、　１４ａ、１４ｂ
・・スｏ７ト、　１９．９ｂ・・・空孔、３２・・誘導
コイル、３４．２０ａ・・・軟鋼磁心、イ ３０、’、’ｒｂ、　４９．３０　ａ　、　３０　ｂ　
＝−励磁コ≠−ル、２３　・・・板ばね、　２４．４３
．４４・・・マグイント回転子、　２５ａ１２５　ｂ　
）　−−−−・−１２６ａ　、　２６　ｂ　、　２（ｉ
　ｃ　、　２（５ｄ　−）　ｋり曲線、　Ｍ、Ｍ　−１
・−・通電制御回路、　２８Ｂ、、２８ｂ。 ３３ａ、３３ｂ、３８ａ、３８ｂ、５０−　トランジス
タ、４２．３１　ａ　、　３１　ｂ　、　２’／　ａ−
・・電気スイツチ、３４ｂ１３４ａ、３４．５２．５２
　ａ　・・・オペアンプ、　４０−・・フリツプフロン
プ回路、　４５・・・電機子、　４５ａ、４Ｅ）ｂ。 ４ｂ　ｃ　、　４ｂ　ｄ　−突極、　４６ａ１４６ｂ、
４６ｃ、４６ｄ−補極。 茶１図 を 牟　２　園 第　３　園 第　４　回 第５　図 （Ｊ） 第　７　図 （ａ−） 第　６　園 手続補正書（自発） 昭和５８年１り月〃日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示　昭和５８年１０月２４日差出しの特許
出願 ２、発明の名称　誘導出力を位随検知信号とする半導体
電動機 ａ補正をする者 事件との関係　特許出願人 ４、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の楠及び図面の簡単な説明の
観及び添付図面の第７図、第９図。 （１）明細書第１８頁上から第１６行目「Ｉ！０１転す
るものである。」の次に下記の文を加入する。 記 第９図（ｄ）、（ｅ）に示す回路は、電機子コイル５ａ
。 ６ｂの通電制御手段の他の実施例である。 第９図（ｄｉ、（ｅ）において、前実施例と同一記号の
ものは同一部材なので、その説明を省略する。 第９図（ｄ）において、電機子コイル６ａは、そのｉ　
＃ｊｉ時に、中間タップが導出されて、オペアンプ３４
　ｃの非反転端子に入力される。又コイル６ｄの部分は
、コイル６ａの部分に対して反対方向に倦かれている。 電気スイッチ２７　ａが投入され、しかも電動機が回転
しないときに、オペアンプ３４　ｃの反転、非反転の入
力端子の入力電圧に差がないように、即ち出力が零とな
るように、コイル６ａ、６ｄを含むブリッジ回路は平衡
されている。 このときに、トランジスタ３３ａは、導通しているので
、電機子コイル６ｂは辿ｔちれている。 電動機が回転しているときには、電機子コイル６ａには
、矢印方向の誘導出力があるので、オペアンプ３４ｃの
出力は負で、トランジスタ３Ｊ　ｂは不導通に保持され
ている。しかし、次の異なる端極に電機子コイル６ａが
侵入すると、誘導出力の方向は反転して、オペアンプ３
４　ｃの出力は正となシ、電は交替する。電動機が回転
して、更に次の磁界下に電機子フィル６ａが侵入すると
、誘導出方の方向が復帰して、トランジスタ３３ｂは不
導通、トランジスタ３３ａは導通状態となシ、電機子コ
イル６ａ、６ｂの通電は交替する。 以上のように、電機子コイル６ａ、６ｂの通電が交替し
て、電動機は、引続いて同一方向の駆動トルクが得られ
て回転する。従って前実施例と同一の目的を達すること
ができる。起動の為の第６図示のマクイント２０にょシ
、回転方向を指定して起動することができること社明ら
かである。 前記したコイル５ａ、５ｄを含むブリッジ回路のコイル
６ｄは、単なる抵抗でもよいが、電機子コイル６ａの１
ｓを分割してコイル６ｄの抵抗分を、ブリッジ回路の１
部の抵抗としたので、淵度俊化があった場合にも、ブリ
ッジ回路の平衡条件が乱れることがない特徴がある。従
って、電気スイッチ２７ａを閉じて、電機子コイル６ｂ
が通電されて、起動したときに、電動機の回転速度が小
さい場合でも、オペアンプ３４　ｃによるトランジスタ
３３ｂのペース入力制御を完全に行なうことが可能とな
り、起動動作がよシ正確となる効果がある。 第５図示のマグネット２０の構成を次のように変巣する
と、回転中のりプルトルクを減少せしめることができる
。 即ち、マグネット２０の上端に軟鋼片２にＣを固着し、
これに励磁コイル２０ｄを装着する。ＦＪ）Ｊ磁コイル
２０ｄの通電により、図示のように上端に誘導された（
ホ）＆Ｎが消去されて、無磁極に転化されるように構成
されている。 上記した磁気誘導によるＮ磁極は、第５．６図のマクネ
ット２０と同じ作用を行なうように、電機子に１足され
ている。 第９図（ｄ）の軟鋼片２０　ｅのＮ（ｍ極の作用で、マ
グネット（ロ）転子５は、所定の位置に停止する。即ち
界（ホ）となるマグネット回転子５のＳ極が対向する位
置で停止する。Ｎ極に対向する位置も不安定な平衡位置
となるが、通電を停止して、マグネット回転子５が停止
せんとするときに、上記した不安偶発的に、Ｎ極で不安
定な平衡点で停止するような慣性エイ・ルギーを持って
いる場合ても、平衡することなく、反撥力で逆行して、
マグネット回転子５の次のＳ極の位置で停止する。 特に、第１１図（ａ）のような実施例では、補極４６ａ
、４６　ｂ　、・・・・によるコギングの為に、マクネ
ット２゜が、マグイ・ソト回転子のＮ極に対向する不安
定な平衡位置で停止する機会はない。又コアレスの電動
機の場合には、コギングを供与する為に、を根子の１部
に、別に軟鋼片を埋設する也とにより同じ効果を得るこ
とができるものである。 第９図（ｄ）に戻り、電源スイフチ２７　ａを投入する
と、軟鋼片２０ｃのＮ極が、マグネット回転子５のＳ極
に対向しているので、所定の方向に起動され、同時に、
励磁コイル２０　ｄが通電されるので、軟鋼片２０Ｃ（
ＯＮ磁極は消磁される。従ってその後の回転において反
トル久（第１θ図（ａ）のトルク曲線３（）ａによるも
の）の混入が除去される効果がある。かかる手段は、前
述した第９図若しくはそれに類似したシーソー回路に適
用できるものである。 次に第９図（ｅ）の電気回路について説明する。 電松子コイル６ａ、６ｂは、通電が交替することにより
、１方向の駆動トルクを発生する１相の電機子コイルと
なっている。又誘導コイル６ｅは、第５図の電機子コイ
ル６ａの外周若しくは、内部に巻かれたコイルで、電機
子コイル６ａの巻線を行なうときに、同一コイル枠によ
シ同時に巻かれたコイルである。ｔｍ子コイル６ｂが矢
印方向に通電されたときに、′ＷｊＬ機子コ帽子コイル
６ａ下方矢印の方向に誘導出力が、又誘導コイル６ｅに
は、上方矢印の方向に誘導出力が得られるように集成さ
れている。 起動手段としては、例えば第９図（ｄ）に示すマグイ・
ット２１」、２０Ｃが使用されているとすると、電源ス
ィッチ２７　ａを閉じると、電機子コイル６ｂが通電さ
れて起動する。 次の磁界に、電機子コイル６ａ及び誘導コイル６ｅが侵
入すると、誘導コイル６ｅの誘導出力は、反転するので
、トランジスタ３３ｂのベース人力が、コンデンサと抵
抗を介して入力されて導通する。 従って電機子コイルｆ５ａ、（５ｂの通電が交替されて
、同方向の駆動トルクが得られる。 以上の説明のように、電機子コイル６ａ、６ｂの通電が
、誘導コイル６ｅの誘導出力により交替されて駆動され
る１相の電動機を得ることができる。尚ダイオード３３
ｃは、上述した通電の交替を低速時においても可能とす
る為のものである。誘導コイル６ｅの代シに、誘導コイ
ル６ｆを、電機子コイル６ｂの外周若しくは内周に設け
、この出力により、点線で示すように、トランジスタ３
３ｂのベースを付勢しても同じ目的が達成できる。 次に、第９図（ｆ）について説明する。前実施？１」と
同一記号のものは同一部材でおる。 ｍｅ号Ａ示すものは、第９図（ｄ）の電機子コイル５ａ
、コイル６ｄ及びオペアンプ３４　ｃを含む電気回路で
、オペアンプ３４Ｃの出力は、トランジスタ３３ｂのベ
ース入力となっている。 第９図（ｄ）のマグネン）２０．２０ｃ若しくは第６図
のマグネット２０が使用されて、初期におけるマクィ・
ット回転子５の位置定めが行なわれるものであるが省略
して図示していない。 電源スィッチ２７　ａを閉じると、電機子コイル６ｂが
通電されるので起動することは前述した通りである。こ
のときに、トランジスタ２７　ｂは導通している。若し
何等かの理由で、起動に失敗すると、を様子コイル６ｂ
は導通されたままとなる。従って、コンデンサ３３ｆは
、トランジスタ３３ｅが導通しているので充電され、ト
ランジスタ３３　ｅのベース入力が得られると、導通す
るので、トランジスタ２°７ｂは、不導通に転化する。 従って前述したマクネント２０．２０ｃにより、マグネ
ント回転子は起動前の位置に復帰する。コンデンサ３．
３ｆが放電すると、トランジスタ３３０は不導通に、ト
ランジスタ２７　ｂは導通しで、再起動が行なわれる。 かかる動作は、起動が成功するまで繰返して行なわれる
ものである。起動が行なわれて、正常な運転のときには
、電機子コイル６ｂは通電、非通電を繰返すが、この周
期はみじかいので、コンデンサ３．３ｆの電圧は、僅か
に上昇するのみで、トランジスタ３３Ｃを導通せしめる
ことはない。従ってトランジスタ２’／　ｂは、導通し
て保持されるものである。 以上の説明のように、本実施例によれば、起動に万一失
敗した場合でも、その原因が除去されると起動できる効
果かある。 又トリガダイオード３３ｇを挿入すると、トランジスタ
２゛７　ｂの不導通の状態を長い時間保持できるので、
起動失敗時に電動機の焼損事故を防止することができる
。 （２）明細書の第３３頁上から第１Ｏ行目ｒ　３ｚ・・
・・・・誘導コイル、３４．２０ａ・・・・軟鋼磁心」
の記載を「３２．６　ｅ、６　ｆ−誘導コイル、　３４
．２０　ａ。 ２ＵＣ・・・・・・軟鋼磁心、　２０ｄ・・・・励磁コ
イル、と補正する。 （３）添付図ｍ１の第７図（ａ）を次に示すように袖正
し、又第９図（ｄ）、第９図（ｅ）、第９図（ｆ）を次
に示すように加入する。 以　上。 　７　Ｍ （ａ） 第　９　図 （ｄ） 弗　θ　図 手続補正書（自発） 昭和５９年１月７′ｚ日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 ■、事件の表示　昭和５８年特許願第１９７５７０号２
、発明の名称　誘導出力を位置検知信号とする半祷体電
動機 ３袖正をする者 事件との関係　特許出願人 〒１５０　東京都渋谷区神宮前１丁目２０番３号４、補
正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄及び図面の簡単な説明の
榴 ５、補正の内容 （１）明紬普第１２頁上から第１１行目「負荷トルク」
の記載を「負荷トルク特に摩擦トルク」と補正する。 （２）明細書第１２頁上から第１５竹目〜第１３頁上か
ら第３付目「マク坏ット４１の横方向の・・・・・・・
・・・採用することができない、」の記載を削除する。 （３）明細書第１６頁上から第１５行目「にはＮ極」の
記載を「はＮ極」と補正する。 （４）明細書第１９頁上から第１１行目「Ｒ８型のフリ
ップフロンプ回路４０」の記載を［ンユミソト回跪４（
１」と祁１正する。 （５）ψｊ細細組第１９負上ら第２０行目〜第２υ頁上
から第１１］目「フリンプフロンブ回路４（）」の記載
を［ンユミソト回路４（ｊ」と補正する。 （６）明細書第１２頁上から第１７竹目〜第１８行目「
フリンフフロンプ回路」の記載を「シュミット回路」と
補正する。 以　上。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 界磁若しくは、これと同期回転するマグネット回転子の
   磁界内におかれたコイルの誘導出力を位置検知信号とし
   て電機子コイルの通電制御を行なって回転する半導体電
   動機において、本体に固定ているＮ、Ｓの磁極を有する
   マグ不ントと、前記した単一の磁極の極性に対応する所
   定の電機子コイルに通電を開始して起動せしめるととも
   に、引続いて前記したコイルの誘導出力により回転を持
   続する誘導出力を位置検知信号とする半導体電動機。