JPS62203590A

JPS62203590A - 半導体電動機

Info

Publication number: JPS62203590A
Application number: JP61045257A
Authority: JP
Inventors: Itsuki Ban; 伴　五紀
Original assignee: Secoh Giken Co Ltd
Current assignee: Secoh Giken Co Ltd
Priority date: 1986-03-04
Filing date: 1986-03-04
Publication date: 1987-09-08
Also published as: US4698563A

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、小型で強力な出力と高速回転を必要トスるル
ームエアコンのシロッコファンの駆動源若しくは、電動
回転研磨板の駆動源若しくはロボットの駆動源となるサ
ーボ装置等に利用されるものである。

本発明装置は、次に述べる特性が要求される駆動源の場
合に適用されるものである。

小型若しくは偏平な構成であることが必要なとき、なら
びに大きい出力トルクと高速回転若゛シクはそれ等のい
ずれかが必要であるとき、ならびに耐用時間を大きく必
要とするときに利用されるものである。又レーザミラー
の駆動源の場合のように、低トルクであるが特に高速度
回転の必要なときに有効な技術を提供できるものである
。

〔従来の技術〕

従来の技術において、代表的なものは、多相の整流子電
動機で、特に、界磁磁極として励磁コイルを利用したも
のが、出力トルクが大きく、高速回転である為に利用さ
れている。

しかし耐用時間が極めてみじかい欠点がある。

半導体電動機（ブラシレス電動機）とすると、耐用時間
は大きくなるが、出力トルクが大巾に減少するので使用
できない。

界磁磁極を希土属マグネットとすると出力トルクは大き
くなるが高価となり実用性が失なわれる。又高速度の電
動機として、誘導電動機が利用されている。この電動機
は、入力周波数を４１００サイクル〜１０００サイクル
位の交流とじているので、効率が劣化し、大型となり、
又インバータが必要となるので汎用性が失なわれる。

〔本発明が解決しようとしている問題点〕励磁フィルに
より励磁された界磁磁極は強力で、出力トルクも大きく
なる。耐用時間を大きくする為Ｋ、半導体電動機とする
と、界磁磁極が回転子となる為に、これを励磁する為の
回転トランスが大型となる第１の問題点がある。

第２の問題点としては、半導体電動機は、その電機子電
流制御回路が、価格の問題で、相数を大きくできない。

従って、電機子電流の断接により、蓄積磁気エネルギが
出入するのに時間がかかり、高速回転が不可能となる不
都合がある。

特に出力トルクの大きい励磁型の界磁磁極の場合には、
電機子の磁極の建路の空隙が小さいので、蓄積磁気エネ
ルギが大きく、上記した不都合は助長される。

高トルクとする程この問題は解決不能となるものである
。

第３の問題点として、ｌ用筋の通電が電気角でｔＷＯ度
の通電となっているので、通電の初期と末期で、出力ト
ルクに無効な通電が行なわれて効率を劣化せしめる。特
に、末期における損失が著しい。従って、３相Ｙ型接続
の電動機に比較して／／コ位の効率となる不都合がある
。又蓄積磁気エネルギの放電の為に反トルクを発生し、
出力と効率の低下を招く不都合がある。

以上の事実により、回転速度を毎分３０００回転位以上
とすると、著しい出力トルクの減少と効率の劣化を招く
ことになる。

第４の問題点として、回転速度を上昇する為に印加電圧
を大きくすると、出力トルクも増大する。電動機の制御
手段としては、上記した一つの特性が分離して制御でき
ることが好ましいが、これが不可能となっている不都合
がある。

〔問題点を解決する手段〕

第１の問題点を解決する為１１Ｃ，！ＩｒＯＥ位の高周
波交流を利用するフエライト製の回転トランスを使用し
て、界磁の励磁を行なう。

偏平に構成する為には回転トランスの２次側のコアを、
回転子の内部に収納固定する。又上述した手段により、
回転トランスより、ＳＮ比の良い位置検知信号を得るこ
とができる。

第２の問題点を解決する為に、位置検知信号を矩形波と
しないで、中央部の電圧が大きく、その両端部の電圧を
漸減する正弦波類似の波形表するか若しくは、１８０度
（電気角）の巾の位置検知信号の少くとも後縁部を所定
角だけ切断、した矩°形波とし、電動機のインダクタン
スと高電圧の電源を利用して、ジュール損失を伴なうこ
となく、電機子電流を位置検知信号と相似した波形で通
電する。

第３の問題点は、第２の問題点を解決する手段により同
時に解決できる。

第４の問題点は、位置検知信号の電圧に比例した出力ト
ルクを発生せしめる手段と電源電圧の大きさを変更する
ことにより回転速度を変更できる手段とを併用すること
により解決している。

〔作用〕

第１の問題点解決の為に、回転トランスの１次コイルの
入力を高周波交流（ＳＯＷ位）を利用しているので、小
型で大出力のものが得ら汰コ次コイルの出力により界磁
磁極の励磁電流を得ている。従って、出力トルクが大き
くなる。

出力トルクは、希土属マグネットとほぼ同じ位となり、
小型で廉価となる特徴がある。又コ次側のコアを回転子
の内部に収納できるので偏平で、径の大きい出力トルク
の大きい電動機が得られる。

第２及び第３の問題点の解決の為に、高電圧の電源と、
トランジスタブリッジ回路による電機子電流の通電制御
を行なっている。従って、ｌ用筋の電機子電流曲線を電
気角で１８０度の区間に制御しているので、その初期の
立上りのときには、印加電圧を大きくすることにより、
速い立上りとなり、末期では、電動機のインダクタンス
と電源電圧を利用した電流制御により、急速に電機子電
流値を降下している。

又通電中の電流値も、印加電圧に無関係に、電機子コイ
ルのインダクタンスと電源電圧を利用して、所定の値に
制御されている。

従って界磁磁極数を多（して、出力トルクを増大しても
、電機子電流は、その所要の電流値が保持され、又反ト
ルクを発生することがない。

従って、大きい出方トルクでしかも高速回転する電動機
が得られる。

通電の初期と末期の電機子電流値が小さいので、両端部
の出力トルクに無効な電機子電流が抑止されて効率が上
昇し、実測によると、電気角で１８０度の巾の矩形波通
電の場合の一倍の効率となっている。第４の問題点も又
上述した理由により同時に解決されている。

回転子の磁極を回転トランスを利用しないで、従来周知
の界磁マグネットを利用すると、出方トルクは小さいが
、高速度の回転（１０万回／毎分）を得ることも容易で
ある。

〔実施例〕

第１図を矢印Ａ方向よりみた図が第３図なので、両者を
併せて説明する。尚実施例の同一記号のものは同一部材
で、その作用も又同じである。従って重複した説明は省
略する。

第２図、第３図において、記号ｇは、珪素鋼板の積層体
よりなる周知の固定電機子で、その各スロットには、３
相の電機子コイルがスロットルα、６ｂ、・・・に装着
される。この詳細は第１図につき後述する。

プレス加工により作られたカップ状の外筐９と外筐１０
は、円周部で第３図示のように嵌合固定され、外ｆｉ　
？　、　１０の中央部には、軸承１ｈ。

／ｃＬが設けられ、これ等には回転軸ｌが回動自在に支
持されている。

珪素鋼板を積層して作られた回転子７のスロット−α、
　２−１ｈ　、・・・には、励磁コイルが装着され、該
コイルの励磁により、磁極７α、７ｂ。

・・・が、図示のようにＮ、Ｓ極に励磁されている。

スロット−αｌ−すには、励磁コイルＳαが、スロット
２コｂ　、　２２　ｃには励磁コイルｒｂが装着されて
いる。他のスロットにも同様に励磁コイルが装着されて
いるものである。

磁極７α、ｑｂ、・・・と突極Ｓα、ざす、・・・は、
僅かな空隙を介して対向している。

回転子７の中央空孔には、外側コア２ｈ、内側コアコα
よりなるつぼ型のコア（ソフトフェライト製）及び回転
軸ｌが、プラスチック材。

（記号／／で打点部として示されている。）により埋設
固着されている。上記したソフトフェライトは、渦流損
とヒステリシス損失の小さい磁性体を示すもので、以降
は単にフェライトと呼称する。

外筐ｌＯにも、同じ構成のっぽ型コア３α、３ｂの底面
が、第３図示のように固定されている。

外側コア：１ｈと３ｈ及び内側コアコα、３αの磁路開
放端は、第３図示のように、空隙（ＳＯミクロン位）を
介して対向している。

−コアコα、コｈ及びコア３α、３ｂには、励磁コイル
ｌα、４Ｉｈが装着されている。

上述した１組のコアは、周知の回転トランス。

となるものであるが、第１図につき更にその詳細を説明
する。

第弘図（α）において、外側コア２ｂには、径方向の突
出外側リング／Ａα、／６ｂが設けられている。第１図
（句の外側コア３ｈには、径方向の突出部３ｃ、３ｄ、
Ｊｇが設けられ、円柱ａｆ。

３９、．７ｋが突出している。

円柱３ｆには、第５図のコイイル／７αの中央空孔が嵌
合されている。円柱３ｇ、、ｙｈには同じくコイ／Ｉ／
／りす、ｉｔｃが嵌合されている。

円柱（ソフトフェライト）３ｆ、　３ｇ、３には、第１
図（α）の突出外側リングノルα、ｌＡｂに対向してい
る。

従って、回転子７と同期して、コアコα、コｂが回転す
ると、円柱３ｆ、ｙｇ、３ｋを通る磁束は変化して、コ
イル／’１α、ｔｑｈ、ｔｙｃに誘導出力が発生する。

この出力は位置検知出力となるものである。

１次コイルｙｈには、第３図に示すように、トランジス
タよりなる発振回路１９のｓ；ｏｇＢ位の交流が通電さ
れている。かかる発振回路は、例えば電子発光器（スト
ロボライト）の発振回路がそのまま利用され、この場合
には、１次コイルｒｉｂは発振コイルも兼ねている。

２次コイルｑαの出力は、整流回路２Ｄ（回転子７に固
定されている。）で整流され、第２図の励磁コイル５α
、５ｂ、・・・に通電されている。

励磁コイルＳα、ｓｈ、・・・は、各スロットに装着さ
れて、各磁極をＮ、Ｓ極に交互に励磁している。

回転子７の骨産手段は周知であり、又磁界の強さは、一
般の界磁励磁型の整流子電動機と全く同様なので、フェ
ライトマグネットの３倍以上の磁界が得られる。従って
出力トルクが増大する効果がある。

つぼ型コアコα、コｂ及びコア３ａ、３ｂの磁路開放端
の空隙は、Ｏ１λ〜ｏ、　ｓ　ミ＋Ｊメートルで対向し
、電力の伝送効率は、ｔ、ＯＳ以上となる。

又１次コイルｌＩｈの通電は、高周波交流が利用されて
いるので、１０ワツトの伝送を行なうのに必要なつぼ型
コアの径はｊミリメートル位ですみ、比較的小型の出力
の電動機にも適用することができる効果がある。

第１図（α）ｌ第５図のコイル／りαＩ／りｈ　ｔ　／
７　ａには、第１図（α）の突出外側リング／４α、／
Ａｈ％−と円柱３ｆ、３ダ、３ｈが対向したときに誘導
出力が発生することは前述した通りである。

かかる出力は、第５図の整流平滑回路２ｎα、コ／ｂ、
コｉｅにより直流平滑化され、右側端子より矩形波の位
置検知信号として出力される。

上述した位置検知信号は、第７図（α）のタイムチャー
トで曲線ムα、２Ａｂ、・・・及び曲線コクα。

２７ｂ、・・・及び曲線Ｕα、２ざす、・・・として得
られている。

第１図（α）の突出外側リング／Ａ　（１、／４　ｂの
巾は９０度で、互いに９０度離間している。又コイルｌ
りα、　／？　ｂ　、　／？　ｃの間隔はそれぞれ６０
度となっているので、曲線２ｎｓ　（７，、２Ａｈ　、
・・・の巾は電気角で１８０度となる。曲線コクα、　
、２？　ｈ　、・・・及び曲線コα、λｔｈ、・・・も
同じ構成となっている。

又曲線２６αとコアαと２ｇαの位相差は電気角で１２
０度となっている。

以降の角度表示はすべて電気角で行ない、電気角の表示
は省略する。

次に、第２図の回転子７．電機子コイルノコ、α。

／、２ｈ、・・・の展開図につき説明する。

第１図において、回転子７には、スロツ）Ｕα、　ｗ　
ｂ　、・・・及び等しい巾の磁極ｔａ、ｑｂ。

・・・がｙ側設けられ、励磁フィルタα、！、ｈ、・・
・が各スロットに装着されている。

第１図の固定電機子ｔには、スロット６α。

６ｈ、・・・及び等しい巾の突極ｔα、ｇｂ、・・・が
／ｊ個測寸られ、電機子コイルがそれぞれスロットルα
、６ｂ、・・に装着されている。

本実施例では、磁極７α、７ｂ、・・・はダ個であるが
、乙、に、１０．・・・個のいずれでもよい。

上述した電機子コイルが第１図において、記号１２α、
ｌコロ、・・・、ｌコｆとして示されている。

電機子コイルｌ−α、／２ｈ及び／コＣ９１２ｄ及びｌ
＋２ｃ、ｉコｄ及び／コｇ、１２ｆはそれぞれ直列に接
続されているが並列接続でもよい。又各電機子コイルの
導出端子が記号／３　ＣＬ　、　／、３　ｈ及び／４１
α、／りｂ及び／ｊα、　／ｊ　ｂとして示されている
。

本実施例は内転型となっているが、外転型としても本発
明は実施できる。記号／ルα　／Ａ　ｂ　＆Ｌ第４図（
α）の突出外側リングで、巾は１８０度で互いに７ｇＯ
度離間している。回転子７と同期して矢印Ｂ方向に回転
しているものである。突出外側リングにコイル１７α、
／’／ｈ、／りＣが対向し、コイル間の間隔は１８０度
となっている。

本実施例は、３相重ね巻きの電機子コイルを示したが、
周知の突極型の電機子として構成することもできる。

電機子コイル／Ｊα、１２ｂ及び／２Ｃ，／ｌｄ及び／
２　ｇ　、　／コｆには、位相がｌ−Ｏ変異なる通電が
行なわれて、回転子７を矢印Ｂ方向に駆動するものであ
るが、第Ｓ図につき各電機子コイルの通電制御回路の詳
細を説明する。

第Ｓ図（ｈ）において、記号７３α、７３ｈは直流電源
の正負端子である。

電機子コイル／Ｕα、ｌコｂ及びトランジスタ悴α、７
１Ａｈ、７弘ＣＩ７弘ｄは、トランジスタブリッジ回路
を構成し、各トランジスタには、ダイオード７ｇα、　
７ｔｈ　、　７ｇＣ、７１！ｄが逆接続されている。

抵抗７５は電機子電流の検出の為のもので、端子７６の
出力電圧は、電機子電流に比例している。

トランジスタ７ＩＡα、７’Ａｂ、・・・は、同じ目的
を達するものであれば他のスイッチング素子でもよい。

第９図（ａ）の回路は、電機子電流の大きさを制御する
為のもので、次に第３図（Ａ）の回路と組合せて使用す
る場合につき説明する。

Ｃの入力は、位置検知信号であるが、この詳細を第６図
につき説明する。

第６図において、回路ｔ：、ｐ、ｃ；ば、第Ｓ図のコイ
ル／７α、／７　ｂ、／？ｃ及び整流平滑回路２ｎαコ
ｔ　ｂ　、　２／　ｃを示すもので、回路Ｅは、コイル
／？αと整流平滑回路２ｎαを示している。回路Ｆ。

Ｇはそれぞれコイル／？ｂと回路２ｎｂ及びコイル／？
Ｃと回路２／　ｃを示すものである。

端子３．１　、　、？４　、　Ｊ！；の出力は、反転回
路コ３α、コ３ｈ　、ｐｃを介し若しくは介することな
く直接にアンド回路、２ｎα、　！４（ｂ　、・・・、
ｘｆの入力となり、図示のように接続されている。

次に、端子おα、　２！；　ｂ　、・・・、ｔｓｆの出
力を、第７図（α）め゛タイムチャートにつき説明する
。

第７図（α）の曲線コロα、　、２Ａｂ　、・・・１曲
線コアα。

コクｂ、・・・１曲線コα、コｔｒｂ、・・・は、第４
図の端子ｊ、？　、　Ｊ’ｔ　、　３！；の出力である
。

端子コαの出力は、曲線、ｚｑａ、ｎｂ、・・・となり
、端子ｘｈの出力は、曲線３０　ａ、　３０　ｂ　、・
・・とたる。

端子ｘ　ｃ　、　ｌ！；　ｄ　、　２ｓ　ｔ　、ユｑｆ
の各出力はそれぞれ曲線３／α、　Ｊ／　ｈ　、・・・
及び曲線、？コα、　、７２　ｂ　。

・・・及び曲線３．？α、　３．１　ｈ、・・・及び曲
線評ａ、、ｙｔｔｈ。

・・・どなる。例えば、第１図のｔ機子コイル／、２Ｃ
。

ｌコｄが磁極７α、７ｈ、・・・の全巾即ちｌざ０度を
通過するとき、磁極の全巾の間で通電されたとすると、
電機子電流の曲線は曲線３Ｓとなり、通電の初期は、電
機子コイルのインダクタンスにより立上りがおくれ、末
期では、磁束の飽和と逆起電力が小さくなることにより
、電流値が急速に増加する。従って、トルクに無効な銅
損が増加して効率が劣化し、又更に、磁気エネルギが増
大し、これは電機子電流として放電されるので、この分
は反トルクとなる。

以上の理由により、効率が劣化し、トルクが減少する不
都合がある。３相Ｙ型電動機の場合には、通電区間は、
一般にｌλθ度となるので、電機子電流の立上りは曲線
３Ｓα、降下部は曲線ＪＳｈとなり、上述した欠点は除
去される。

しかし、大きいトルクと高速回転の場合には、立上り部
３Ｓαは更に傾斜を増加し、曲線３Ｓｂは更に右方に伸
びるので、効率の減少及び反トルクが増加することにな
り、理論的に考えて、高トルク高速のこの種の電動機は
製作することが不可能である。他の電機子コイルについ
ても事情は全く同じである。本発明装置は、上述した問
題を解決して、高速、高トルクの電動機が得られること
に特徴を有するものである。

尚上述した説明より判るように、曲線ムα。

ムｂ、・・・を得る為のコイル１７αは、第１図の電機
子コイル／２　ｈの右側即ちスロット６ノ（第２図示）
より右側に３０度ずれた位置において固定電機子に固定
されている。

他のコイル１？ｂ、／りＣについても事情は全く同じで
ある。

第７図（α）の曲線λ９α、３０α、　Ｊ／αの巾は１
２０度で互いに隣接している。又曲線３コα、３３α。

３ｅαも上記した事情は同じである。

曲線コ９αと３，２α及び曲線ＪＯαと３３α及び曲線
３１αと３１αはそれぞれ１１８０度の位相差がある。

第６図の端子コα、おｄの出力即ち曲線コ９α。

２９ｂ、・・・と曲線３コα、３２ｂ・・・は、第９図
（ａ）の端子Ａｌｔ、６♂Ｃにそれぞれ入力されている
。

端子Ａｌｔの入力は曲線コブα、　２９　ｈ　、・・・
となるが、その１つを第１０図において曲線Ｓフとして
示しである。

０次に位置検知信号である曲線Ｓ７が入力されたときの
電機子コイルノコα、ｉｓｂの通電波形につの出力が入
力されている。

第９図（α）の発振回路ＳＳ　、単安定回路Ｓ６の出力
は、第１０図で記号６２α、　４２　ｂ　、・・・とし
て示されている。両回路はパルス発振器となっているも
のである。電気パルス６２　ｈが、フリップフロップ回
路５３α、５３ｈを付勢して、アンド回路６７αの下段
の入力がハイレベルとなるので、電機子電流は、第１Ｏ
図の曲線６ｔαに示すように増大する。

点線６３のレベルは、端子ｓｒｏの電圧である。従って
、電機子電流が増大して抵抗７Ｓの電圧降下が、端子５
０のそれを越えると、オペアンプＡ９の出力はローレベ
ルとなり、フリップフロップ回路５３α、３３４は反転
して、アンド回路６７αの下段の入力がローレベルとな
る。

端子６Ｉαの出力は、第を図（ｂ）の端子７７αに入力
されているので、端子６Ｓαの出力及び端子６ＩＣがハ
イレベルのときには、トランジスタ７弘α。

７ＩＡｈ力導通して、電機子コイルノコα、／２ｂは右
方に通電され、ローレベルとなると、トランジスタルの
ときＫは、トランジスタ７ｕｃ、７ＩＡｄが導通して、
電機子コイルｌコα、／コｂは左方に通電され、ローレ
ベルとなると通電が断たれる。

第を図（α）に戻り、フリップフロップ回路Ｓ３α。

５３Ａの出力が前述したようにローレベルとなると、ア
ンド回路６７αの出力もローレベルとなるので、電機子
コイル１２α、ｌコｂの右方の通電が断たれる。しかし
トランジスタ７ＩＡ　ｈは導通している。従って、電機
子コイル／、２ｎ２．／コｂの蓄積磁気エネルギは、ト
ランジスタ’ｚ＜ｔｂ、抵抗７５　。

ダイオードＭｄを介して放電される。電源を通らない放
電なので、降下する曲線６ｐ　ｈは漸減するものとなる
。再び電気パルス６２　Ｃが到来スルと、フリップフロ
ップ回路Ｓ３α、５３ｈは付勢されて、アンド回路Ａ７
αの出力は、ハイレベルとなるので、電機子コイルｌコ
１２．／コｂの通電電流は増大し、曲線ｔ、ａ　Ｃのよ
うになる。

かかるサイクルを繰返して、電流値の上限は点線６３即
ち第７図（α）の端子ｇｏの入力信号により規制される
。

第７０図の電圧曲線５７の末端即ち第７図（α）の曲線
コ９αの末期で、アンド回路６７αと端子ＡＩ　Ｃの出
力もローレベルとなるので、トランジスタ７１Ａα、７
１Ａｈは不導通となる。従って、電機子コイル１２α、
Ｄｂの蓄積磁気エネルギは、ダイオード？ＪＣ，［源、
ダイオード７ざｄを介して放電される。この放電は、電
源を充電する形式となるので、急速に放電電流は減少し
、第７０図の曲線６’ｌｄのようになる。

平坦部の電流の増減は、曲＠６１１ｂの降下が小さいの
で、増減周波数が小さくなり、この為にトランジスタの
スイッチング損失が小さくなり、又リプル電流分が少な
（なる効果がある。

電源電圧が高いので、曲線６ｔαの立上り部が急峻で、
その後は、電機子コイルのインダクタンスにより、通電
電流が抑止され、降下部６ｑｄも電源電圧が高い為に、
急速に降下する。

従って、大きい出力トルクのときに、大きい電機子のイ
ンダクタンスが存在している場合でも、電機子電流の曲
線６４！ｃｔ　、　１．ｌＩｈ　、−４１１ｄは、電気
角で１８：０度の区間内にあるようにすることができ、
従って出力トルクと効率の上昇に寄与するものである。

又回転速度を上昇したい場合にも高電圧を使用すること
により、上述した特性により、大きい回転速度を得るこ
とができる。

次に、アンド回路６７ｈの入力端子６ざＣＫ第７図（α
）の曲線３コαの電気信号が入力されると、その出力は
ハイレベルとなるので、トランジスタ７弘Ｃ，７４Ｌｄ
が導通して電機子コイル／、２α、／、２ｂは左方に通
電される。そのときの電機子電流の立上り部は急峻とな
り、その後は、フリップフロップ回路Ｓ３α、３３ｈ、
オペアンプＡｑ、回路５５゜Ｓ６の作用により、トラン
ジスタ？４　ｃはオンオフを繰返して、端子ｒｏの入力
電圧に対応する電機子電流となり、曲線３コαの末端で
通電が停止される。その後は、電機子コイルノコα、ｉ
ａｈの蓄積磁気エネルギが急速に放電されて、電流が急
減する事情は、曲線、２９αの場合と全（同じである。

効果も又同じである。

端子りＯの入力電圧を増減することにより出力トルクを
印加電圧に関係なく制御できる効果がある。

第９図（α）のＦＧ回回路、ＦＶ回路ｔＩｇ　、誤差増
巾回路４４９は定速制御の為のものである。

電動機の回転速度は、ＦＧ回路ｔＩ７により、エンコー
ダを利用して電気パルスの周波数に変換され、ＦＶ回路
Ｆｆにより電圧信号に変更される。

端子４１？αより、定速度を指令する規準電圧が入力さ
れている。

設定速度を越えて、増加すると、回路俊の出力電圧は降
下するので、オペアンプルデの出力電圧も減少して、回
転速度が降下し、出力トルクも減少して、負荷トルクと
バランスした回転速度となる。

設定速度を越えて、減少したときには、反対の制御が行
なわれて定速度が保持される。

上述した説明より判るように、電機子電流の制御は、電
機子コイルのインダクタンスにより行なわれているので
、ジュール損失が無（有効である。

本実施例では、界磁磁界を得る為に回転トランスを利用
して励磁型としているので、大きい出力トルクが得られ
るが、反面に電機子に蓄積される磁気エネルギが大きく
なり高速回転を得ることができない。

従って、本発明装置のように、高い印加電圧により急速
に磁気エネルギを電源に還流する手段カ不可欠のものと
なるものである。

次に第３図（α）につき、電機子コイル／＝α、ｌコｂ
の他の通電手段につき説明する。

１第５図（α）において、第に図（ｂ）と同一記号のも
のは同一部材で、その作用効果も又同じである。

トランジスタ悴α、　％　ｈ　、　７弘゛Ｃ１７≠ｄは
、電機子コイルｌλα、ｉ、ｌｈとともに、周知のトラ
ンジスタブリッジ回路となっている。

端子７６αよりハイレベルの入力があると、トランジス
タ悼α、ｔｔＡｂは導通して、電機子コイルノコα、１
１ｂは右方に通電される。又端子７４　ｈよりハイレベ
ルの入力があると、トランジスタ７４’　Ｃ、、７弘ｄ
が導通して、電機子コイルｌコα、ｌコｂは左方に通電
される。

第ｒ図（α）と第を図（α）の回路を組合せて使用した
場合を次に説明する。第９図（α）の端子６ｇα。

ｔｔｂの出力は、第を図（α）の端子７６α、７６ｈに
それぞれ入力される。本実施例では、端子６ｇ　ｃ　。

ｔ、ｚ　ｆの出力は使用されない。第９図（α）の端子
６Ｓｄ　、　Ｒ−には、第７図（α）の曲線コ９α、　
２９　ｈ　、・・・及び曲線３コα、Ｊコｂ、・・・の
位置検知信号が入力されることは前実施例の場合と同様
である。

曲線コ９α、コｑｂ、・・・ｉｔつを例として説明する
と、この曲線は、第１０図において、曲線ｓ７として示
されている。

曲線Ｓ７の電気信号が、第９図（ａ）の端子６♂ｄＩＣ
入力されるが、このときの端子６♂αの出力による第を
図（α）の電機子コイル／コαＩ／コｂの電流は、第ｉ
ｏ図の曲線６ダα、　ｔ、１１ｂ　、・・・、６４＋ｄ
のようになることは前実施例と同様で、その作用効果も
同じである。

異なっている点は次に述べることである。第Ｓ図（α）
の端子７６αの入力がローレベルとなると、トランジス
タ７弘α、７１Ａｂは同時に不導通に転化するので、電
機子コイル１２α、ｌコｂの蓄積磁気エネルギは、ダイ
オード７ｇｅ、電源、ダイオード７Ｓｄを介し【放電さ
れる。

従って、電源を端子７３α、７３ｂを介して充電すると
とｋなる。即ち磁気エネルギは電源に還流されるので、
蓄積磁気エネルギは急速に消滅して、第７０図の曲線ｔ
、ｕ　ｈの傾斜角が大きくなる。

従って、電機子電流のオンオフの周波数が大きくなる。

第を図（α）の端子６１Ｃに、第７図（ＩＺ）の曲線３
コα、３コｈ、・・・の電気信号が入力された場合にも
、全く同じ制御が電機子電流に行なわれて、第１Ｏ図の
曲線評α、ｕ−ｂ、・・・のような電流どなる。この場
合の作用効果も又同じである。又曲線６ダｂの傾斜が大
きくなることも同じである。

第８図Ｃｈ）の回路と第９図（ａ）の回路を組合せた回
路が第１／図に起号７９αとして示され、電機子コイル
／ｊα、ｌコｂは、この回路７ｑαにより、前述した通
電制御が行なわれている。

を図（ｂ）の同一記号の端子を示している。端子７６も
第３図（ｈ）の同一記号の端子を示している。上述した
各端子に第９図（ａ）の端子６ｇα、６ざｂ　、　Ａ＃
ｃ、６ざｆ、６９αに接続されて、前述した電機子コイ
ルノコα、／、ｉｈの通電制御が行なわれている。

第１／図の回路？？　ｂは、第３図（ｈ）と全く同じト
ランジスタブリッジ回路で、電機子コイルｔＳＣ，。

ｌコｄの通電制御が行なわれている。

端子ざＱｃＬ、１／１．ｔθｂ　、　ｌ／　ｈ　、フロ
Ｃは、第を図（α）と全く同じ構成の回路の端子６ｇα
、ｔｔｒｂ。

根子”：１４．ＩＬ／１２Ｃ，／ｌ（Ｌとなり、端子Ａ
ｚｃｔ、ｇｔには、第を図（α）の曲線３０α、　３０
　ｈ　、・・・及び曲線３Ｊα、　Ｊ３　ｂ　、・・・
で示す位置検知信号がそれぞれ入力され【いる。

従って、電機子コイルｌコｃ、ｔコｄは、電機子コイル
ｌコα、ｌコｂと全く同じ通電制御が行なわれ、その作
用効果も又同じである。

第１／図の“回路７デＣは、第３図（句と全く同じトラ
ンジスタブリッジ回路で、電機子コイル／４１゜／コｆ
の通電制御が行なわれている。

端子ｒ２　α、　ｔＪ　（Ｌ　、　１２　ｈ　、　１３
　ｈ　、　７６ｄは、第９図（α）と全く同じ構成の回
路の端子６１α、６♂ｂ。

電機子コイルノコｇ、／ｉｆとなり、端子Ａｔ　ｄ、　
６１−には、第７図（勾の曲線３１α、　３ｉ　ｂ　、
・・・及び曲線、ｓ　ａ　、　３ｘ　ｈ　、・・・で示
す位置検知信号がそれぞれ入力されている。

従って、電機子コイル／２　ｇ　、　／コｆは、電機子
コイルノコα、／２ｂと全く同じ通電制御が行なわれ、
その作用効果も又同じである。

電機子コイルｌコα、／コｂ、ｔコｃ、ｉコｄｌｌ−一
。

ｌ：１　ｆは、第１図に同一記号で示すものなので、第
１１図の回路により、電動機は３相の直流電動機として
、回転子７を駆動する。この場合の効果は、電機子コイ
ルｌコα、ｌコｂの説明において述べた効果と同じ効果
がある。第１／図の回路において、第９図（α）の点線
Ｔで囲んだ回路と端子りＯの入力電圧及びＦＧ回路ｔｎ
、ＦＧ回回路に、誤差増巾回路４１９は共通に同一回路
が利用できるものである。次に、第を図（ｈ）と第９図
（ｂ）の回路を第９図（ｂ）の端子７０ｃ　、　７０１
　、７０ｇ　、　７０ｋ　、　７コＣに接続されている
。

端子７０ｄ、？Ｏｆには、第７図（α）の曲線コ９α。

ユ９ｂ、・・・及び曲線３．２α、３コｂ、・・・で示
す位置検知信号が入力されている。端子７２αには、出
力トルクを指令する電気信号が入力されている。

前記した位置検知信号コ９α、　２９　ｂ　、・・・が
端子ｔｏ　ｄに入力された場合の詳細を次に説明する。

この信号は、第１Ｏ図で曲線５７として示しである。

その始端部が入力され、端子７２Ｃの電流検出信号より
、端子７コαの出力トルク指令信号の方が大きいときに
は、オペアンプ７２の出力は・・イレペルとなるので、
アンド回路７０αの出力即ち端子７０　Ｃの出力はハイ
レベルとなり、端子７０１゜７００の出力は、第ｊ図（
ｂ）の端子７７　ｈ　、　７７αにそれぞれ入力されて
いるので、トランジスタ７弘α。

７Ｑ　ｈが導通して、電機子コイル／コα、／コｂは右
方に通電される。この曲線が第７０図で曲線６６αとし
て示されている。

電源端子７３α、７よりに印加される電圧は高電圧（一
般の電動機の場合の数倍の電圧）となってい金ので、電
機子電流曲線６６αの立上り部は急峻となり、電流検出
の為の抵抗７５の電圧降下が、端子７ユαの入力即ち規
準電圧（出力トルクを指定する為の電圧）より大きくな
ると、オペアンプ７２の出力は、ローレベルに転化して
、アンド回路７０α、７０ｈの出力をともにローレベル
とする。

従って、トランジスタ７１Ａαのみを不導通とする。従
って蓄積磁気エネルギの放電により、曲線６４　Ａにそ
って電流が減少する。所定値に減少すると、オペアンプ
７２の出力は再びハイレベルとなり、トランジスタ７ｔ
Ａ（Ｌが導通して、電流は曲線ｔｂ　ｃにそって増大す
る。かかるサイクルは、正帰還回路となっているオペア
ンプ７ユのヒステリシス特性により繰返される。電流の
上限と下限は、第１Ｏ図の点線Ａｓ　ＣＬ　、　６５　
ｈになる。点線６５α、６ｓｈの高さの差は、オペアン
プ７２のヒステリシス特性で規制され、又それ等の高さ
は、端子７２αの出力トルク指令の信号により規制され
ている。

曲線５７の末端部で、アンド回路７０α及び端子７０　
ｇの出力はローレベルとなるので、トランジスタ７弘α
、７１ａｈはともに不導通となり、励磁電流は、曲線Δ
６ｄに従って降下する。降下点は反トルクの混入を防ぐ
為に、電気角でｌざ０度の区間内にあることが必要であ
る。

前述したように、この部分の通電は、ダイオード１８０
．電源、ダイオード７＆　ｄを介して行なわれるもので
あるが、電源電圧が高いので、急速に放電が消滅する特
徴がある。電源を充電する為にエネルギが必要となるか
らである。

電源電圧が高いので、曲線６６αの立上り部が急峻で、
その後は、電機子コイル１２α、／コｂのインダクタン
スにより、通電電流が抑止され、降下部も電源電圧が高
い為に、急速に降下する。

第７図（α）の位置検知信号３コα、、３２ｈ、・・・
は、第を図（句のアンド回路７０　ｈの端子７ｏ　ｆに
入力され、端子７０ｅの出力と端子７０　ｇの出力によ
り、第Ｓ図（Ａ）のトランジスタ７弘ｃ、７＜ｃｄが同
様に制御されているので、電機子コイル／λα、ｌコｂ
の通電は左方に行なわれる。

第７θ図の曲線４６ｈの通電は、次の理由により、降下
の傾斜がゆるくなるので、オンオフの周波数とトルクリ
プルを減少せしめることができる。

即ち、第３図（ｈ）の端子７７αに第９図Ｃｈ）のアン
ド回路７０αの出力を入力し、端子？７　ｂには、位置
検知信号コ９α、　２９　ｂ　、・・・が独立に入力さ
れている。

電機子コイルｌコα、ｌコｂの通電が断たれると、その
蓄積磁気エネルギは、トランジスタ７１Ａαが不導通に
なっても、トランジスタ％ｂは導通しているので、トラ
ンジスタ７弘Ａ、抵抗７Ｓ＃ダイオード７１ｄを介して
放電される。この放電は、電源を通らないので、電源に
エネルギが還流されることなく、従って曲線Ａ６ｈの傾
斜がゆるくなるものである。

電機子コイル／：ｌ　ａ、　／コｂのトランジスタフ弘
Ｃ０７４！　ｄによる通電についても上記した事情は全
く同じである。又このときに、抵抗７ｊには下向きに通
電されているので、端子７６の出力電圧は、励磁電流に
比例して減少し、設定値に達すると、オペアンプ７コの
出力をハイレベルに転化せしめることができる特徴があ
る。若し３）図（１１）の回路を使用すると、抵抗７Ｓ
の電圧降下はトランジスタ７ＩＡα、７’Ａｂが不導通
となると同時に逆転するので使用することができない。

従って第を図（α）の回路は、第９図（α］の回路と組
合せた場合のみ使用することができるものである。

Ｆ、Ｇ回路ダク、ＦＶ回回路Ｉｌ：、誤差増巾回路グ９
による制御は第９図（α）の同一記号のものと同じく、
速度制御を行なうことができるものである。端子７コα
の入力も端子！０と同じに、出力トルクを指令する信号
となる。大きい出力トルクのときに、大きい電機子のイ
ンダクタンスが存在し【いる場合でも、電機子電流の曲
線は、電気角で１８０度の範囲内となり、反トルクの混
入が防止され、高速、高トルクの電動機を得ることがで
きる。

第１．第３の相の電機子コイル／２Ｃ’、／２ｄ及び電
機子コイルｌコｅ、ｌコｆＫついても全く同じ通電制御
が、第を図（ｂ）と第を図Ｃｂ）の回路により行なうこ
とができるので、Ｊ相の直流電動機とし【回転子７が駆
動回転されるものである。この場合に１、第７図（α）
の位置検知信号３０α、３ｏｂ。

・・・とＪ３１！　、　３３　ｂ　、・・・は第１相の
電機子コイル１２’？、ｌｔｄの通電制御を行な５為に
使用される。

又位置検知信号３／α、　、７／　ｂ　、・・・及び３
ダα、３ａｋ。

・・・は電機子コイル／コｔ、ｉコｆの通電制御の為に
使用されるものである。

次に第７図（句のタイムチャートについて説明する。こ
の電動機はコ相の電動機の場合なので、第１図の展開図
において、電機子コイルノコα。

／２　ｂは第１の相のもので、その位置は変らない。

電機子コイルノコＱ、／２（ｔは３０度左方に移動して
、電機子コイル／ｊα、７コｂと９０度の位相差となる
＠又電根子コイル／コｇ、／コｆは削除される。

従って電機子コイルノコＱ、／２ｄは第２の相の電機子
コイルとなる。

第２図、第３図の回転トランスは、第９図（ｅ）（ｄ）
に示すように変更される。即ち第９図（りの外側コアＪ
Ａの突出外側リング／Ａ　Ｑ　、　／Ａ　ｄ、の巾は１
２０度となり、互いに対称の位置に設けられている。

第７図（ｄ）の外側コア３ｈには、突出部が９０度のピ
ッチでｑ偏設けられ、各突出部の円柱にＦＬ位置検知素
子となるコイルｉｔｒα、　ｔｇ　ｂ　、　ｉｔ　ｃ　
。

ｌｔｄが図示のように装着されている。

上記した円柱が、突出外側リング／Ａ　ａ　、　’ｉｔ
、　ｄに対向する毎に、コイル／ざα、／１ｂ、・・・
、／１ａｄＫは誘導出力が得られるので、この出力より
第Ｓ図で前述した手段と全く同じ手段により、矩形波の
位置検知信号を得ることができる。

第７図（句の曲線３１１：　ａ　、　３１　ｃ　、・・
・は、前記したコイル／ｌ　（ｌ　ｉｃよる位置検知信
号を、又曲線Ｊｒｈ。

３ざｄ、・・・はコイル１ｇｈによる位置検知信号を示
している。

又曲線３９α、　Ｊ？　Ｏ、・・・及び曲線、７９　ｂ
　、　３ｑｄ　。

・・・は、それぞれコイルｉｔ　ｒｙ及びコイル／ｇ　
ｄによる位置検知信号を示している。

曲線３Ｓα、　３１　Ａ　、・・・及び曲線３９α、　
、７？　ｈ　、・・・の巾は１２０度で、曲線、３ｔα
、　３ｔ　Ｑ　、・・・と曲線Ｊｔｂ、３ｇｔ、・・・
はｔｐｒｏ度の位相差がある。曲線３りα、　３９　Ｑ
　、…と曲線３９　ｂ　、　３９　ｄ　、川も／ざ０度
の位相差があり、又曲線３ｇα、　３ｇ−ｂ　、・・・
と曲線３９α３？ｈ、・・・は９０度の位相差がある。

電機子コイルノコα、／、２ｈの通電制御を第３図（ｈ
）と第９図（α）の回路により行なう場合を次に説明す
る。

位置検知信号３ｇ　ａ　、　、３ｇ　ｃ　、　・−・と
ｙｇ　ｈ　、　３ｔｒ　ｃ　。

・・・は、それぞれ第９図（ａ）の端子６ｇｄとｔ、ｇ
　ｅに入力される。

前述した場合と全く同じに、端子！０のトルク指令の電
圧に比例した高さの電機子電流が通電され、その巾はほ
ぼ／、２０度で、第７図（Ａ）の曲線４ｔ／α、　ｔｌ
／　ｌ？　、・・・に示す右方への通電が電機子コイル
ｌコα、ｌコｂに行なわれ、曲線ｔｉｔ　ｈ　、　ａｔ
　ｃｌ　。

・・・に示す左方への通電が電機子コイル／コα、ｌコ
ｂに行なわれる。

曲線Ｕ／　ａのりプル電流は、第７０図で、曲線６ｔｈ
、６ｐｃ、・・・で示されるリプル電流を示すものであ
る。

通電の巾は、点線Ｊ、にの間でほぼ１２０度の巾となっ
ているので、一般の場合の通電曲線すθの両端が削除さ
れ、従って効率の上昇に効果がある。他の曲線ｔＩｉ　
ｂ　、　ｌＩ／ｃ　、・・・は上記したりプル電流を省
略して点線で図示しである。

電機子コイル／２Ｑ、／２ｄについても第Ｓ図（句と第
７図（α）の回路が使用される。即ち電機子コイルｌ−
α、／λｂはｌコぐ、／コｄとなり、端子ＩＪｄ。

６ｇ−には、第７図Ｃｈ）の曲線３ｑＬＺ　、　３９　
Ｑ　、　−・・及び曲線３ｑ　ｂ　、　３ｑ　ｄ　、・
・・が入力される。

従って、位置検知信号ｙｑα、　Ｊ９　（？　、・・・
に比例した電機子電流曲線りコα、　ｌＩ２　（？　、
・・・が得られ【右方に通電される。

又位置検知信号ｙｑ　ｂ　、　３ｙ　ｄ　、・・・に比
例した電機子電流曲線’Ｉｌｌ　Ａ　、　タコｄ、・・
・が得られ左方に通電される。

以上に述べた通電により、λ相の電動機となるもので、
作用効果は、前述した３相の電動機と同様である。

次に第７図（＋？）のタイムチャートについて説明する
。

第７３図（α）は、第２図の回転子７を励磁型のもので
なく、フェライトマグネットｓノを利用した場合の実施
例である。

マグネット回転子！；ｌは、Ｎ、Ｓの磁極が等しいピッ
チでダ個着磁され、回転軸ｌに中心軸が固定され、図示
していないが、回転軸ｌとマグネット回転子５１の間は
軟鋼円柱となっている。

Ｎ、Ｓ磁極の磁界は、第２図の電機子コイルを貫挿して
いる。

ホール素子Ｓ２α、ｓｓｈは９０度度量間て、電機子側
に固定され、Ｎ、Ｓ磁極の磁界により位置検知信号が得
られている。

第７３図（ｂ）は、ホール素子タコαを含む電気回路で
ある。ホール素子タコαが、上記したＮ、Ｓ極の磁界下
にある毎に、それ等の出力は、トランジスタ７０α、７
０ｈにより増巾され、端子７０”。

７０　ｄ、より位置検知信号が得られる。

Ｎ極及びＳ極に対向したときの出力曲線が、第７図（Ｃ
）のタイムチャートで、それぞれ曲線４Ｉ３α、ｑ３り
、・・・及び曲線ｙ、ｙ　ｂ　、　１１．ｙ　ｄ　、・
・・とじて示されている。磁界に比例した曲線となって
いる。

ホール素子ｆｆ、２　ｈも第１３図Ｃｂ）と同じ回路に
よりホール出力が得られて、Ｎ、Ｓ磁極に対向する毎に
、その位置検知信号は、第７図（ｃ）の曲線ｔＩ４（α
、ｔＩダぐ、・・・及び曲線件す、グダｄ、・・・とな
る。

曲線４ｃＪα、　ｙ３　ｂ　、・・・と曲線ダ弘α、ｔ
Ｉダｂ、・・・の巾は７ｇＯ度である。又曲線ｑ３α、
　ｕ３ｂ　、・・・と曲線ｌＩりα、　鉢ｂ　、・・・
との位相差は９０度となる。

コ相の電動機となるので、第７図（ｂ）の場合と同様に
、第１図の電機子コイルは／コα、ｌコｂ及び／ｕ　ｅ
　、　／コｄのみとなり、それ等の位相差はｑ。

度となっている。

次に第１−図につき、電機子コイル／コα、ｌコｂ及び
ｌコぐ、Ｉ２（ｔの通電制御回路につき説明する。

電機子コイルノコα、Ｏｈ及びトランジスタ悴ａ、７弘
り、・・・よりなるブリッジ回路は第に図（ｈ）の同一
記号のものと同じ回路で１、その作用効果も又同じであ
る。電機子コイルｌコｃ、１２ｄ、トランジスタｔざα
Ｉざｌｈ、・・・ｇ♂ｄ、ダイオートダ個よりなるブリ
ッジ回路も第３図（／ｌ）のものと同じ作用効果のある
回路である。端子ｇ６α、ｓ：６ｈには、第７図（ぐ）
の曲線ダ３α、　ｔｉ、３　（’　＋・・・及び曲線ｕ
　ｈ　、　ｔｔ３ｄ　、・−に示す位置検知信号がそれ
ぞれ入力されている。端子ｇ６α、ざ６ｂの入力は乗算
回路１７の１つの入力となり、又同時に増巾回路ｔ５α
、ｔｓｂを介して矩形波に整形されてから、アンド回路
６７α、６７ｈの１つの入力とされ【いる。

記号Ｔで示すものは、第９図（α）の同一記号の回路で
、オペアンブル９の出力がローレベルとなると、アンド
回路６７α、≦７ｂの下側の入力をローレベルに転化し
、第１Ｏ図の電気信号６コα、６２ｂ、・・・により、
アンド回路６７α、６７ｂの下側の入力をハイレベルに
保持する制御作用を行なっている。異なっているのは、
アンド回路６７α、′６７ｂの出力により、それぞれト
ランジスタ７μａ。

％ｈ及びトランジスタ７弘り、？’４１１！が同時に制
御されていることである。端子ＳＯよりの入力は、出力
トルクを指定する規準電圧が入力されているので、この
入力電圧に比例して、オペアンプ６９の子端子の入力信
号の波高値が変更される。

第７図（Ｃ）の曲線ダ３αの信号が入力された場合を説
明・する。この信号は端子ｌｒ６αより入力されている
ので、アンド回路６７αの上側の入力はノーイレベルに
保持される。

第１Ｏ図の電気信号５７０代りに点線で示す電気信号Ｓ
７α（乗算回路ｔ７の出力となる。）がオペアンプ６ｑ
に入力され、抵抗７Ｓによる電流検出信号と比較されて
、オペアンブル９のノ・イレペル。

ローレベルの信号が得られている。

電機子電流値が増大して、曲線５ｔａ（乗算回路１７の
出力）を越えると、アンド回路６７αの出力はローレベ
ルとなり、トランジスタ悴α、悴すは不導通となり、次
に第１０図の電気信号６２ｂ。

≦２ｃ、・・・により、トランジスタ７ＩＡα、７１Ａ
ｈは導通する。かかる動作の繰返しにより電機子電流が
制御されるので、曲線５７　（１を越えて通電されるこ
とな（、はぼ比例した同一波形の通電が行なわれる。こ
の波形の曲線が第７図（−？）で曲線ａＳαとして示さ
れている。

以上の説明より判るように、曲線ｕＪ　（Ｌ　、弘３Ｃ
２・・・が端子ｔ６αに入力されることにより、電機子
コイルｌΩα、／コｂは、曲線４Ｉ３αＩ　”　’　Ｉ
・・９に示す波形の通電が右方に行なわれる。

同様に、曲線Ｑ３　ｂ　、　Ｑ３　ｄ　、・・・が端子
ざ６ｂに入力されることにより、電機子コイル／Ｊα、
／２ｂは、曲線４１ｓ　ｈ　、　ｑｓ　ｄ　、・・・に
示す波形の通電が左方に行なわれる。点線で示す曲線ｐ
ｇ　ｂ　、　ａｓ　１？。

・・・及びダ６α、　ｔＩＡ　ｈ　、・・・は曲線ｑＳ
αと同じに鋸歯状の波形であるが省略して点線で示しで
ある。

第７−図の端子ｒｑα、　１９　ｈ　、　１ｑりの入力
回路は省略して図示していないが、点線Ｍで囲む回路と
全く同じ回路が利用される。

従って、端子ｒ９１？の出力は、オペアンプＡ９１Ｃ対
応するオペアンプの一端子に′入力され、端子ｔｑα、
ｇｑｂの入力は、アンド回路６７α、６７ｂに対応する
アンド回路の出力となっている。

端子１１α、ｔｒｔ、ｈに対応する端子には、それぞれ
第７図（り）の曲線ダグα。鉢Ｃ９・・・及び曲線ダダ
ｂ。

Ｆｅｄ、・・・の電気信号が入力される。従って、電機
子コイルノコｃ、ｌ：２ｄは、曲線部α、　’ＩＡ　１
？　。

に示す波形の通電が右方に行なわれ、曲線ｑｂｂ。

ａｔｔｏ、・・・に示す波形の通電が左方に行なわれる
。

電機子コイルｌλα、ｌコｂ及びｌコＣ，／２ｄに対す
る上述した通電により、コ相の直流電動機として運転さ
れることは明らかである。

第１３図のホール素子Ｓコα、ｓｓｂを３個使用し、周
知の手段により、１２０度の位相の差の３組の位置検知
信号を得て、第１ユ図と同じ制御回路（この場合には、
更に１つのトランジスタブリッジ回路を付加する。）Ｋ
より、３相の電機子コイルの通電制御を行なうことによ
り、３相の直流電動機が得られるものである。コ相、３
相の電動機の場合に、規準電圧の端子！ｒＯの入力電圧
は、各相について共通とすることができる。

第７図（Ｑ）の通電波形より判るように、通電の初期と
末期の電流値が小さく抑止されているので、出力トルク
に無効な銅損が減少して効率が上昇する効果がある。

端子３０の入力電圧を大きくすると出力トルクが増大す
るが、電機子コイルに蓄積される磁気エネルギが増大し
て、通電中が１８０度を越えて反トルクを発生する。又
立上りがおくれて出力トルクを減少する。しかし端子７
３α、７３ｂの印ｌｔＯ度とし、又立上りが急峻となり
、高トルク。

高速の電動機が得られる効果がある。

低トルクでも高速（毎分１０万回転位）とすると反トル
クが発生して、同じ不都合を生ずるが、印加電圧を高電
圧とすることにより、かかる不都合が除去される効果が
ある。

第７図（Ｃ）の位置検知信号４（，７α＃　ｔＩ３ｂＩ
・・・、鉢すると、出力トルクはサイン曲線の次乗曲線
となる。９０度位相の異なるサイン曲線の次乗曲線の和
は一定となるので、トルクリプルのない出力トルクの電
動機が得られ、サーボモータとして利用して有効な手段
が得られる。回転軸ｌと同期回転する他の周知の手段に
より、第７図（句の位置検知信号ｑ３α、　ｔＩ３１？
　、・・・０件α、　４１４１　ｂ　。

・・・の波形を変更することにより、出力トルクリプル
を制御して、トルクリプルを除去することもできる。

本実施例では界磁マグネットを回転子として使用した場
合を説明したが、第２、３図に示す回転トランスを利用
した励磁型の回転子を使用しても本発明の目的を達成す
ることができる。

この場合には、第７図（Ｃ）に示す位置検知信号を得る
為に、回転軸ｌと同期回転する別設したマグネット回転
子とホール素子を利用する必要がある。

上述した各実施例より理解されるように、本発明装置の
特徴は次の点にある。

電機子コイルのインダクタンスを利用して、電機子電流
即ち出力トルクを印加電圧に対して独立に制御すること
ができる。

大きい出力トルクとなると、電機子コイルの蓄積磁気エ
ネルギが大きくなり、そのｈ・し理の為に回転速度が低
下することになる。しかし印加電圧を高（することによ
り、電機子電流の立上りと降下を急速として、高速回転
を可能としたことである。

〔効果〕

本発明電動機の効果は、電源電圧を高（することにより
、ジュール損失を伴なうことなく、高トルク、高速回転
の半導体電動機が得られることである。

出力トルクの大きいものは、電機子コイルのインダクタ
ンスが大きくなり、高速回転が不可能となる欠点がある
。励磁型の界磁磁極を有するものは、リラクタンス型の
電動機と同じく高トルクのものが得られる。しかし電機
子に蓄積される磁気エネルギが大きい為に低速度となる
欠点がある。

本発明装置によると、高い印加電圧と大きい電機子コイ
ルのインダクタンスを利用して、ジュール損失なしに、
電機子電流を所定の形状で、その巾と高さに設定できる
ので、大きい出力トルクと高速回転の半導体電動機が得
られる効果。

がある。更に又出力トルク指令電圧の変更により、印加
電圧に無関係に出力トルクの変更ができる効果がある。

従ってシロッコファン、電動研摩板、サーボ装置等の駆
動源として有効な電動機が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の界磁磁極と電機子コイルの展開
図、第２図は、本発明装置の正面図、第３図は、同じく
その側面図、第８、第９図は、回転トランスの説明図、
第３図は、位置検知用のコイル出力による位置検知装置
及び電気回路図、ａｌｉｋ図はφ？相の位置検知信号を
得る為の論理回路、第７図は、Ｊ相及びコ相の位置検知
信号ならびにこれにより得られる電機子コイルの通電電
流のタイムチャート、第Ｓ図は、電機子コイルの通電制
御回路図、第を図は、第Ｓ図の回路と組合せて電機子電
流の制御を行なう為の通電制御回路図、第１０図は、第
ｆｆ、？図の回路の電機子電流のタイムチャート、第１
／図は、Ｊ相の本発明電動機の電機子電流制御回路のプ
ロッり図、第１コ図は、コ相の本発明電動機の電機子電
流制御回路図、第１３図は、マグネット回転子による位
置検知装置の説明図をそれぞれ示す。ｌ・・・回転軸、　　コα、コｂ、３α、３ｂ・・・つ
ホ型コア、　　ダα、４ｔｈ・・・１次コイル、−次コ
イル、　　５α、ｚｈ、・・・励磁コイル、ｌコα、／
コｂ、・・・、ｌコク・・・電機子コイル、６α、６ｈ
、・・・、　−ａ　、　ｎ　ｂ　、・φ・スロット、７
・・・回転子、　　ｔ・・・電機子、　　９　、１０・
・・外筐、　　　／／・・・プラスチック部材、１６α
　ｉｔｂ、・・・、／Ａｄ、・・・外側リング、　　　
ｌα、／ｈ・・・軸承、　　　りａ・、りす、・・・磁
極、　　　Ｓα。ｆ　ｈ　、　、、、　、突極、　　／？　ｅｘ　、　／
’）　Ａ　、−、／１１：α。ｉｔｂ、・・・、コイル、　　３　ｅ　、　３　ｄ＃　
’−・・・突出部、　　　３ｆ　＊　Ｊ！１　ｍ　’ん
・・・円柱、　　／９　。５Ｓ・・・発振器、　　Ｊ、コ／α、コ／ｂ、コｌＯ・
・・整流平滑回路、　　Ｅ、Ｆ、Ｇ・・・位置検知回路
、コクα、　２ｎ１ｈ、　・−、１ｌｌｆ　、　Ａ？ａ
、　Ａ’）ｈ、　７０ａ、　７０ｂ・・・アン）’　回
路、　　　　コ４　ａ　、　２４　ｈ　、　　・・・、
コクα。コク　Ａ　　、　　　・・・　、　コｒａ、　　コｔｈ
、　　　・　　、　　２ｑ　　α　、　コ？　　ｈ　、
、、、。ＪＯｔＬ　、　ＪＯｈｋ′ニー、　３／（Ｌ　、　３１
ｂ　、　−１６，ｔ？コａ、、ｙｘｂ。 −、，７Ｊ　ｔｔ　、　、？Ｊ　ｂ、　・、　ｊ４　ａ
　、　、７４　Ａ　、　・、　９３　ｅｘ　。信、６．、、、、ｌＩダα、舛す、・・・、３７，５７
α・・・位置検知信号曲線、　　３Ｓ、ダ０．弘ｌα、
　ｌＩｔ　ｂ　、・・・、侵α、タコｂ、…、　４１５
α、ダｓｂ、　　・・・、ダ６α、ダＡｈ。＊−、６４！ａ　、　４Ｑ’ｂ　、　・−、＆！；ａ　
、　ｕｈ　、　＝通電曲線、７４ｃα、　７４１．　　
・、　　７４４ｄ、　１ｒｌｔａ、　ｌｌｂ、　　ｒｇ
ｃＬ、７（７ａ　、　７０　ｂ　・・・）ランジスタ、
　　７ｊ　ａｍ　７１　ｂ＋　”’＋７８ｄ’・・・ダ
イオード、　　７Ｓ・・・抵抗、　　ｑり・・・ＦＧ回
路、　　４Ｉｒ・・・ＦＶ回回路　　４１？・・・誤差
増巾回路、　　７３α、７３ｂ・・・直流電源端子、！
ｒ＆…単安定回路、５３α、Ｓ３ｈ・・・７リツプフロ
ツプ回路、６９．７２・・・オペアンプ、ｔフ・・・乗
算回路、　　７９ａ、’１９ｂ、？９ｅ・・・トランジ
スタブリッジ回路、　　Ｓ／・・・マグネット回転子、
　　　５２α、！；コｂ・・・ホール素子。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）界磁磁極が回転子となるｍ相（ｍ＝２、３、・・
・）の半導体電動機において、等しい巾の２ｎ個（ｎは
１以上の正整数）のＮ、Ｓ磁極が交互に円周部に配設さ
れるように磁性体で作られた回転子と、該回転子を回動
自在に支持する回転軸及びその軸承と、前記した回転子
に配設したＮ、Ｓ磁極に僅かな空隙を介して対向すると
ともに、ｍ相の電機子コイルを装着した磁性体により作
られた固定電機子と、中央部の電圧値が大きく、左右に
電圧値が漸減して、巾が電気角で１８０度であつて、互
いに電気角で１８０度離間する第１の位置検知信号なら
びにこれ等と位相が電気角で１８０変異なり、等しい波
形の第２の位置検知信号よりなる１相の位置検知信号の
ｍ組を備えたｍ相の位置検知信号を発生する位置検知装
置と、各相の電機子コイルの通電を対応する第１、第２
の位置検知信号を介して制御するｍ組のトランジスタブ
リッジ回路ならびに各トランジスタに逆接続されたダイ
オードと、出力トルクを指令する規準電圧と、該規準電
圧とｍ相の位置検知信号を乗算する乗算回路と、各相の
電機子コイルの電機子電流を検出する電機子電流検出回
路の出力と乗算回路の出力とを比較して、前者が後者よ
り大きいときには電機子電流を遮断し、蓄積磁気エネル
ギを前記したダイオードを介して直流電源に還流し、前
者が後者より設定値だけ小さくなつたときには電機子コ
イルの通電を復帰する制御回路と、前記した乗算回路の
出力に比例した電機子電流値ならびに電機子電流の通電
区間を電気角で１８０度の巾とするように、出力トルク
と回転速度に対応して設定された電圧の前記した直流電
源とより構成されたことを特徴とする半導体電動機。
（２）界磁磁極が回転子となる３相の半導体電動機にお
いて、等しい巾の２ｎ個（ｎは１以上の正整数）のＮ、
Ｓ磁極が交互に円周部に配設されるように磁性体で作ら
れた回転子と、該回転子を回動自在に支持する回転軸及
びその軸承と、前記した回転子に配設したＮ、Ｓ磁極に
僅かな空隙を介して対向するとともに、３相の電機子コ
イルを装着した磁性体により作られた固定電機子と、回
転子の位置を検出して、電気角で１８０度の巾で互いに
１８０度離間した第１の位置検知信号を得る第１の位置
検知素子ならびに第１の位置検知信号より電気角で順次
に１２０度の位相差を有する第２、第３の位置検知信号
を得る第２、第３の位置検知素子と、第１、第２、第３
の位置検知信号より、電気角で１２０度の巾で相互に隣
接する第４、第５、第６の矩形波の位置検知信号ならび
に第４、第５、第６の位置検知信号よりそれぞれ電気角
で１８０度位相のおくれた１２０度の巾の矩形波の第７
、第８、第９の位置検知信号が出力される論理回路と、
各相の電機子コイルの通電を位置検知信号を介して制御
する第１、第２、第３のトランジスタブリッジ回路なら
びに各トランジスタに逆接続されたダイオードと、第４
、第７の位置検知信号により、第１のトランジスタブリ
ッジ回路のトランジスタを付勢して、電気角で１８０度
の巾の出力トルク曲線のほぼ中央部の電気角で１２０度
の巾の通電を第１相の電機子コイルに往復して行なう第
１の通電制御回路と、電機子電流の検出回路の出力と出
力トルクを指令する規準電圧とを比較して、前者が後者
より大きいときには電機子電流を遮断し、蓄積磁気エネ
ルギをダイオードを介して放電するか若しくはダイオー
ドを介して直流電源に還流し、前者が後者より設定値だ
け小さくなつたときには通電を復帰する第２の通電制御
回路と、前記した規準電圧に比例した電機子電流値なら
びに電機子電流の通電区間を設定された巾とするように
、出力トルクと回転速度に対応して設定された電圧の前
記した直流電源と、第２相の電機子コイルの通電を第５
、第８の位置検知信号により、第１相の電機子コイルと
全く同様に行なう第３、第４の通電制御回路と、第３相
の電機子コイルの通電を第６、第９の位置検知信号によ
り、第１相の電機子コイルと全く同様に行なう第５、第
６の通電制御回路とより構成されたことを特徴とする半
導体電動機。
（３）界磁磁極が回転子となる２相の半導体電動機にお
いて、等しい巾の２ｎ個（ｎは１以上の正整数）のＮ、
Ｓ磁極が交互に円周部に配設されるように磁性体で作ら
れた回転子と、該回転子を回動自在に支持する回転軸及
びその軸承と、前記した回転子に配設したＮ、Ｓ磁極に
僅かな空隙を介して対向するとともに、２相の電機子コ
イルを装着した磁性体により作られた固定電機子と、回
転子の位置を検出して、電気角でほぼ１２０度の巾で互
いに２４０度離間した矩形波の第１の位置検知信号を得
る第１の位置検知素子ならびに第１の位置検知信号より
電気角で１８０度位相がおくれた矩形波の第２の位置検
知信号を得る第２の位置検知素子と、第１、第２の位置
検知信号より、それぞれ位相が電気角で９０度おくれた
同じ波形で電気角でほぼ１２０度の巾の第３、第４の位
置検知信号を得る第３、第４の位置検知素子と、各相の
電機子コイルの通電を位置検知信号を介して制御する第
１、第２のトランジスタブリッジ回路ならびに各トラン
ジスタに逆接続されたダイオードと、第１、第２の位置
検知信号により、第１のトランジスタブリッジ回路のト
ランジスタを付勢して、電気角で１８０度の巾の出力ト
ルク曲線のほぼ中央部の電気角で１２０度の巾の通電を
第１相の電機子コイルに往復して通電する第１の通電制
御回路と、電機子電流の検出回路の出力と出力トルクを
指令する規準電圧とを比較して、前者が後者より大きい
ときには電機子電流を遮断し、蓄積磁気エネルギをダイ
オードを介して放電するか若しくはダイオードを介して
直流電源に還流し、前者が後者より設定値だけ小さくな
つたときには通電を復帰する第２の通電制御回路と、前
記した規準電圧に比例した電機子電流値ならびに電機子
電流の通電区間を設定された巾とするように、出力トル
クと回転速度に対応して設定された電圧の前記した直流
電源と、第２相の電機子コイルの通電を第３、第４の位
置検知信号により、第１相の電機子コイルと全く同様に
行なう第３、第４の通電制御回路とより構成されたこと
を特徴とする半導体電動機。