JPS6240047A - １相の半導体電動機 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、小出力の負荷の駆動源、例えば電子回路の冷
却用の電動ファンに利用されるもので、ｌ相の半導体電
動機に関するものであＺ〔従来の技術〕 従来のｌ相の半導体電動機は、大別して汐のｑつの技術
のｌ相の電動機となっている。

第ｌには、周知のｌ相の電動機が自起動できないので、
コギングトルクにより起動せしめる形式のものである。

第２には、米国特許第３．２冒、　Ｊｊｊ号に開示され
た技術で、マグネット回転子の磁極のＮ、Ｓ極の中間に
無磁界部を設けることにより、起動を容易としたもので
ある。

第３には、米国特許第グ、コ１１．ハ３号に開示された
技術で、マグネット回転子の主磁極に副磁極を付＋＋ｎ
　して、実質的に第２項の技術と同じ効果を有するもの
である。

ｉ＜ｉに、特開昭ｑｑ　−，５−θグ／／　　号及び特
開昭９−／４１１１Ｏ−２号（ともに日本国において公
開されたもの）により開示された技術で、その要旨の１
つは、主トルクの消失点にコギングトルクを付加すると
きに、主トルクとコギングトルクの。　　合成トルクを
平坦とする技術である。

他の１つは、電機子コイルの通電区間の両端を切除する
ことにより、例えば３相Ｙ型の電動機と同様に、電気角
で／、２０度の通電として、効率を上昇せしめる具体的
手段に関する技術である。

〔本発明が解決しよ５とする問題点〕 上述した従来のｌ相の半導体電動機においては、３つの
問題点がある。第１に、電気角で１５０度回転するとき
の末期においては、逆起電力が零であることに加えて、
磁心が磁気的に飽和することにより、過大な電機子Ｎ流
が流れ。

トルクに寄与しないジュール損失が大きくなり、効率の
低下を招いている。又飽和し、ない場合においても、磁
気エネルギを蓄積する為に大きい電流が流れているので
、同じく効率の低下を招いている。

第２に、これを防止する為に、前述した米国特許第Ｊ、
コック、３３３号及び第’ｌ、　２１１．　？Ａ、？号
の技術があるが、この技術においては、マグネット回転
子の磁界の全部をトルクに有効に利用できない為に効率
の低下を招く欠点がある。

第３に、電機子コイルの通電が断たれたときと、蓄積さ
れた磁気エネルギを放出する為に、電機子コイルに並列
にツェナダイオードが接続されている。このツェナダイ
オードのプンークダウン電圧は、電源電圧を超えている
必要がある。従って、磁気エネルギの大部分は、ツェナ
ダイオードの内部で消費されることになり、出力トルク
に寄与することなく無効な電力損失となる欠点がある。

３相のこの種の電動機の場合には、ダイオードが利用で
きるので、通電が断たれたときに、僅少な損失のみとな
り、大部分の磁気エネルギが出力トルクに転化できるも
のである。

上述した理由の為に、第１、第２。第３のいずれの場合
でも、効率が低下して、Ｊｊ　４位が限界となっている
不都合がある。

第グに、電機子コイルの通電区間を、３相Ｙ型の場合の
ように、電気角で１１０度とし、その両端を３０度ずつ
切除する手段があるが、これは、Ｙ型結線より必然的に
もたらされた技術で、磁心（コア）のある電動機の場合
は、後述するように、後縁部のみを３０度位切除した方
が効率が上昇するものである。従って、通電区間の両端
を等しい角度だけ切除することには問題がある。

〔問題点を解決する為の手段〕

電機子コイルの通電の末期において過大なジュール損失
を発生することを防止する為に、通電の末期の所定の区
間だけ通電を停止せしめている。かかる手段によると、
コギングトルクが正トルクのときに、電機子コイルによ
るトルクが零か若しくは小さくなっているので、起動が
困難となる。起動を確実とする為に、起動の初期におい
ては、通電区間を電気角でｌに０度とし、起動の完了後
に、通電の後縁部を所定角度だけ切除している。

更に又、電機子コイルに蓄積された磁気エネルギを出力
トルクに有効に転化する手段を採用して本発明の目的を
達成している。

〔作用〕

電機子コイルの通電の初期では、磁心即ちコアのある電
動機の場合にはそのインダクタンスはにミリへンリ位（
出力がｌ−２ワツトの電動機の場合）なので、電流の立
上りは比較的おそく、逆起電力は小さいが、電流値が小
さく、ジュール損失も小さく効率に与える影響は少ない
が、効率の低下を少し招くことになる。従って電気角で
７０度以内位通電を切断することは有効である。しかし
、これを越えると出力トルクが減少する不都合を生ずる
。

従って、通電の初期において、通電を切断することは、
特に意味のあることではない。

しかし通電の末期では、マグネット回転子のω束により
、コアがほぼ飽和し、コイルのみのインダクタンスとな
るので、５ミリへンリ位にインダクタンスが減少する。

従って界磁磁界が小さく若しくは零のときの通電の末期
では、著しく大きい電機子電流は流れ、しかもこれはト
ルクに寄与しないので効率を劣化する主因となる。

コアが飽和しない場合でも、蓄積される磁気エネルギの
為に電力消費を伴ない効率の劣化を引起す事情に変りは
ない。かかる不都合を除去する為に、通電の末期の通電
を遮断して効率を周知のこの種の電動機より、２Ｑ　、
　ｌｒ　％位上昇せしめているのが本発明の作用である
。

又上述した手段によると、前項において説明したように
、自起動が困難となる。従って、起動の初期では、通電
区間を電気角で１８０度とし、起動の完了後において、
通電の末期を切断する手段を採用したものである。

更に又電機子コイルに蓄Ｑ　Ｌ、た磁気エネルギをトラ
ンジスタのようなスイッチング素子を利用して、出力ト
ルクに転化して更に効率を上昇（ｌＩ、ｒ％効率が増大
する。）せしめる手段を付加したものである。

更た又、第２図（α）について後述するように、電機子
コイルの通電の末期の切断と、起動の初期の通電区間の
延長即ち上記した切断作用の停止作用を組合せて、安定
確実な本発明装置の実施を可能としたものである。

〔実施例〕

次に、本発明装置を図面に示す実施例により、その詳細
を説明する。尚図面中の同一記号のものは同一の部材な
ので、その説明は省略する。

第１図は磁心（コア）のある電動機の全体の構成を示す
正面図である。

第１図において、記号ｌは、珪素鋼板を積層し、て作っ
た電機子磁心である。グボールの構成となり、突極は記
号グα、ｌｌｂ、グＣ，ダｄとして示され、それ等の巾
は９０度より少し小さくされ、９０度離間している。

各突極忙は、電機子コイルＳα、ｇｂ、ｓａ。

りｄが装着されている。磁心ｑの中央部は空孔となり、
金属円筒コが嵌着され、この円筒−によシ、磁心ｑは本
体（図示せず）に固定されて、固定電機子を構成してい
る。

円筒コの内部には、ボール軸承３の外輪が嵌着され、内
輪には、回転軸ｌが回動自在に支持されている。

回転軸ｌのｌ端には、カップ状にプレス加工された軟鋼
カップ／３の底面中央部が固定されている。

カップ１３の内側には、円環状のマグネット回転＋６が
固定され、マグネット回転＋６には、ｑｏ度の開角のＮ
、Ｓ磁極が図示のように配設され、その磁極は、空隙を
介して突極ｑａ、Ｑｂ、・・・（最も大きい部分で０．
ｇミ＋）メートル位）を介その長さは０．３ミリメート
ルである。）を介して磁極６ａと対向している。

上述した空隙は、他の突極４Ａ、４ｅ、６ｄにも同様に
設けられている。かかる手段により、コギングトルクが
発生して自起動できるものである。コギングトルクによ
る自起動手段は他の周知のものを使用することもできる
。矢印Ｙは回転方向である。

上述した構成は、周知のｌ相の半導体電動機であるが、
これ等は、次に述べる理由により、効率が劣化し、入力
が／〜ルーワットのもので、その効率は、？ユチ〜３Ｓ
チ位となっている。３相のこの種のものは、６０〜７０
　％の効率となっているのに比較すると、効率は著しく
劣化し、ている。

本発明装置は、かかる効率の劣化する原因を除去して、
効率を２０チ〜コチ上昇せし、めて、６０ｔｌＩ〜６５
チ位とした構成としたものである。次にその詳細を説明
する。

第２図（α）は、−第１図の電動機の電機子コイルタα
、ｓｂ、・・・、５ｄの通電制御回路である。

第２図（α）において、磁電変換素子となるホール素子
７の出力は、オペアンプ９に入力され、リニヤに増巾さ
れるので、３点の出力は、第３図（ｂ）のタイムチャー
トの記号Ａで示す曲線、２７α。

２７　ｂ　、・・・のようになる。ホール素子りは、マ
グネット回転＋６の磁極に対向しているので、その磁界
に比例した曲線となる。図示のように矩形波に近い形状
とするのは、出力トルクを増大して効率を上昇せしめる
為である。

４点の出力は、オペアンプ１０の一端子に入力されてい
るので、その出力部Ｂ点の出力は、第３図（Ａ）の同一
記号の点の曲線３α、　２ｔｂ　、・・・となり、反転
された矩形波となっている。

オペアンプ／／ＩＥの出力は、矩形波となる筈であるが
、コンデンサ／３αにより積分され、初期の緩い立上り
の曲線を有する第３図（Ａ）の曲線コ９ａで示スものと
なる。曲線ｘｂのハイレベルの部分により、トランジス
タ／ｊαが導通するので、コンデンサ／３　ａは放電す
る。

順次に到来するオペアンプ／／αの出力も同一の形状の
曲線に変化され、曲線２９　ｂ　、　、３０　ｂ　、・
・・として示されている。

オペアンプ７９　ａは比較回路となり、１点の出力と０
点の出力を比較し、Δ点の出力電圧が、０点の出力電圧
より大きいときのみに出力があるので、０点の出力は、
第３図Ｃｂ）の同一記号の点の曲線３／α、　、３／　
ｈ　、・・・として示されている。

ホール素子７は、第３図（ｂ）のタイムチャートより理
解されるように突極４１ａ、ＱＡ、・・・の隣接するも
のの中央部に固定されている。従って、ホール出力曲線
と、出力トルク曲線は同じ位相となっているものである
。

ホール素子７は、温度により、又不平衡電圧により大き
く感度が異なっている。

しかし１、矢印点線、７９　ａ　、　、ｙｑ　ｂ　（等
しい長さとなる。）の長さが変化すると、比例して曲線
３０ａの点線矢印３９　ｅの長さも変化するので、曲線
１Ｑ− 碌テ咬右端の矢印で示す巾は３０度となり、常にこの値
に保持される特徴がある。３０度の巾は、必ずし、もこ
の値とすることはなく、３０度〜ＪＳ度位の間が一般に
効果的である。曲線３／　Ａについても上記した事情は
全く同じである。

オペアンプ／／ｂの出力は、第３図（ｂ）の曲線３コα
、　、？ｕ　ｂ　、・・・となる。

曲線、？−ａ　、　、？２　ｂ　、・・・の後縁は、ト
ランジスタＢＡにより、コンデンサ７．７　ｂが放電す
ることにより切断されている。

二つの抵抗により配分された電圧がＥ点より得られ、こ
れが曲線、７．７　ｍ　、　、７．？　ｂ　、・・・と
して示されている。

オペアンプ／ｑｈの入力は、３点の出力とＥ点の出力と
なっているので、Ｅ点の出力は、曲線３７１１　、　ｊ
７　ｂ　、−・・となる。尚記号ｔａ、ｔｂは電源上負
極である。又曲線、７７１１．．７りす、・・・の後縁
部が電気角で３０度切断され、この角度が、ホール素子
７の出力の変化により、影響を受けない事情については
、曲線３／　＠、３／　Ａ　、・・・と全く同じ事情に
ある。

オペアンプ／９　ａ　、／９　ｂの出力は、トランジス
タｘｂ、　Ｈのペース入力となり、これ等の導通制御を
行ない、電機子コイルｊ　ａ　、　ｊ　ｃ及び！；ｂ、
！ｄの通電の交替を行なっている。電機子コイルｊ；　
ａ　、　ｇ　ｅ及び！ｒｂ、！ｒｄは、直列着しくは並
列に接続されている。

電機子コイルの通電区間の末期を切除することが効率を
上昇せしめる事情の詳細を第９．５図について説明する
。

第９図のグラフの曲線グθα、　Ｆ／ｌ　ｂ　、・・・
ハ、一般のｌ相の電動機の出力トルク曲線である。又曲
線ｔＩ＜ｚは、前述したコギングトルク曲線で、両者の
合成トルク曲線には死点がなく、自起動できる。

電機子電流の曲線は、曲線ｔｌ／α、　４（／　ｂ　、
・・・として示される。この曲線について、第５図につ
き説明する。

第Ｓ図は、マグネット回転子６の１部の磁極６α、ｌ、
ｂ、Ａｄ及びこれに対向する突極１７　ａ。

電機子コイル５αの展開図を示している。

突極りｌＩが磁極４ａに正対したときの図面が示されて
いる。電機子コイル！１１が通電され、Ｎ％に励磁され
、磁極６ａが矢印Ｙ方向に回転する場合を考えると、磁
極６αによる磁束は矢印、７コの方向となシ、又電機子
コイル５αによる磁束の方向は矢印、７コと反対方向と
なり、通電とともに急速に矢印３コの方向の磁束は減少
するので、大きい逆起電力が発生し、電機子電流は、第
９図の曲線夕／ａの左端の立上り部となシ、過大な電流
は抑止される。従って、この部分の界磁磁界は零若しく
は小さく、出力トルクも小さいが、ジュール損失も僅少
となり、効率に大きい影響を与えることはない。

次にマグネット回転子６が矢印Ｙ方向に機械角でｑＳ度
回転する間に、磁極６ａによる矢印、？２の方向の磁束
は減少し、て零となる。又この間に電機子コイルＳ１１
による矢印、７−と反対方向の磁束は、はぼ一定なので
、合成磁界は、矢印、？２と反対方向に漸増し、これに
よる逆起電力も増加して、幻度回転したときに逆起電力
は増大する。

即ち電機子コイルＳｌｌを貫通する磁束の大きさの時間
忙対する変化率が大きくなるものである。

従って電機子電流は、第１図の曲線グ／αの中央部の低
い値となる。

次のダタ度の回転時には、その初期において、磁極Ａｄ
（Ｓ極）により、矢印３．？の方向の磁束が突極１ＩＩ
Ｉに流入し１、この方向は電機子コイルｊｇによる磁束
と方向が一致するので、合成磁束の時間に対する変化率
は最大となり、従って逆起電力も最大値となり、電機子
電流も最低値となシ、又効率も最大となる。この点がｉ
ｐ図の点線轄の少し左側の点となっている。

更にマグネット回転子６が回転すると、矢印３、？で示
す磁極ｔ＆ｌ　ｄ　Ｋよる磁束が急速に増加して、磁心
は飽和に近づくので、誘導常数が急速に零に近づき、イ
ンダクタンスが急減する。実測によると、曲線Ｉｌｌ　
ａの左端部ではインダクタンスがＪミリヘンリ、右端で
は、５ミリへンリ位となる。ただし、入力がｌワット〜
λワット位の電動機の場合である。従って、逆起電力も
急減して電機子電流は急増する。更に又インダクタンス
に比例する磁気エネルギも急減するので、放出された磁
気エネルギは電機子電流を増大せしめる結果となる。従
って、第を図の曲線←４１Ｉの右端の曲線のように、電
機子電流が急増し、ｑｏ度回転したときに、電機子電流
は切断されるが、このときのピーク値は実°測゛による
と、起動電流と１１は同じ値となる。

この近傍では、界磁磁界は小さいか零となっているので
、出力トルクは殆んどなく、無効なジュール損失が急増
する。

他の磁極ｌＩ４．ｌｉｅ、’Ａｄについても事情は全く
同じである。

マグネット回転子６が回転するに従って、第９図の曲線
４／α、　弘／　ｂ　、・・・に示す曲線の電機子電流
となる。

毎分Ｊｏｏｏ書回転の電動機とすると、１回転毎にり個
の曲線り／　ａｇ、　４１／　Ａ　、・・・が得られる
ので、毎分１１０００個の曲線ｔＩ／ａ　、　ｔＩ／　
ｈ　、・・・で示す通電が行なわれる。この事実゛は極
端な表現をすると。

１分間に！２０００　　回起動が行なわれる直流電動機
となり、効率の劣化を招く主原因となっていることが理
解される筈である。

上述した欠点を除去するには、第を図の点線社で示す点
で電機子電流の通電会停止することが最適の手段となる
。即ち点線ｑりの点で電流を切断することがよい。

上述した事情は、マグネット回転モルの磁極数及び対応
して突極の数を増加した場合においても全く同様である
。

点線ｌｌりと点線ｌＩＳαとの間の電機子電流が切断さ
れると、電機子電流曲線は、曲線侵α、’１２ｂ。

・・・となる。上述した切断区間は、電気角で約３０度
位が最適となる。実質的には、（３０±５）変位である
。前述したように、第２図（ａ）の回路による通電は、
上述した条件を満足するものとなっているので、効率を
従来の技術に比較して大巾に上昇することのできる効果
を有するものである。

第１図のタイムチャートより推定されるように、出力ト
ルク曲線の末期の所定区間のトルクがないので、コギン
グトルク鉾による起動は困難となる。

かかる困難を除去する手段について次に説明する。

第２図（α）において、起動時に、即ち電源スィッチが
閉成されたときに、トランジスタ１６αは、コンデンサ
ｉｔ　ａと抵抗よりなる時定数回路により、ペース電流
が得られて導通している。従って抵抗／７　ｂは短絡さ
れた形となるので、オペアンプ／ｑ１１の一端子の入力
電圧は僅少となる。従って、第３図（υの曲線３０αの
右端の電圧が低下することになるので、曲線−ンも巾は
増大して、電気角で１８０度に近い値となる。

トランジスタ／Ａ　ｂ　、コンデンサ／ｒ　ｂによる作
用も全く同じ作用なので、第３図（Ａ）の曲線３７１１
゜３りす、・・・の巾も同じく増大する。

従って、周知のｌ相の半導体電動機のように、自起動す
ることができ、又それが確実となる。

起動後において、コンデンサ／ｇ　ａ　、　／ｒ　Ａの
充電の完了とともに、　　トランジスタｌルα、ｌル６
は不導通となり、通電区間の末期が切断されて運転され
るので効率の大巾な上昇を行なうことができるものであ
る。

回転速度検出装置を付設し、この出力により、回転数が
小さいときには、トランジスタｌルａｈｉｔ、　ｂのペ
ース入力を大きくし、回転数が大きくなると、ベース入
力を小さくして、不導通状態に転化せしめる電気回路に
よっても同じ目的が達成できる。

次に、第２図（りにつき、電機子コイルに蓄積された磁
気エネルギを出力トルクに有効に転化する手段について
説明する。− オペアンプ／２　ｍ　、　１２　Ａの出力は、それぞれ
トランジスタ／Ｑα、ｉｅｂのベース入力となっている
。オペアンプｌコ（１、／ｊ　ｂの出力がローレベルの
ときのみに、トランジスタ／Ｑ　ａ　、　／’Ｉ　ｂは
導通される。

オペアンプ／２１＋の２つの入力は、ホール素子りの出
力により得られているので、１１０度の巾の電気信号と
なり、第３図（Ａ）において、曲線３１αの右方の巾を
３０度延長したもので、延長部は点線３／として示され
ている。

オペアンプ１２ｂの一つの入力もホール素子７の出力に
よシ得られているので、その出力は、第３図（ｂ）の曲
線３７αの右端を点線３７で示すように、　３０度延長
された電気信号となっている。曲線、７／　ｂ　、・・
・及び曲線３７ｈ、・・・についても同様である。

従って、オペアンプ１２１１に正の出力のあるときには
、トランジスタｌダａは不導通となシ、このときに電機
子コイル！ｊ’ｂ、！ｄが通電されている。このときに
、オペアンプノコｂの出力はローレベルとなっているの
で、トランジスタ／４ｃＡが導通している。

電機子コイル！ｒｂ、！ｄが通電されて込る間は、トラ
ンジスタ／ダｂを流れる電流がないが、第３図Ｃｂ）の
点線３１までの矢印の部分では、電機子コイルの通電が
断たれるので、矢印方向の蓄積磁気エネルギの放出によ
る通電があるが、これは、トランジスタ／Ｑ　Ａによる
閉回路を流れる。

この通電の曲線が、第ダ図の通電電流曲線侵−。

ダコｂ、・・・の後縁部の点線で示されている。従って
出力トルクを増大できる。

一般に、上述した通電は、ツェナダイオードにより行な
われているが、ツェナダイオードのブレークダウン電圧
は、電源電圧忙はぼ等しくされているので、その内部損
失が大きく、磁気エネルギの大部分はジュール損失とな
シ、出力トルクに寄与する部分は僅少となる。

このときに、電機子コイルｊ　ａ　、　ｊ；　ｅは、ト
ランジスタｒａが不導通となっているので、矢印方向の
誘導出力が発生している。しかしトランジスタ／９　ｇ
が不導通に保持されているので、反トルクの発生はない
。電機子コイル！α、５Ｃが通電されているときにも上
述した事情は、全く同じで、通電の停止とともに、トラ
ンジスタ／４　ｇにより、磁気エネルギは有効なトルク
に転化される。

以上の説明より理解されるように、第１図の点線Ｑ魚の
点で電機子電流が断たれたときには、大きい磁気エネル
ギが電機子コイルに蓄積されているが、この磁気エネル
ギは正トルクに転化されるので、更に効率が上昇する。

この種の一般の電動機においては、電機子コイルに蓄積
された磁気エネルギの放出の為に、ツェナダイオードが
利用されている。又このブレークダウン電圧は、電源電
圧より大きい必要がある為に、磁気エネルギの大部分が
、ツェナ夛イオードの内部で消費され、他の部分は反ト
ルクとなる。かかる手段に比較して、本発明の手段は上
述したように電機子コイルに蓄積されきるものである。

第２図（α）におけるトランジスタ／ｌα、／ダｂは、
ＳＣＲを使用してもよい。この場合に、これ等のゲート
入力がローレベル入力により、トリガされるものの場合
には、トランジスタ／’Ｉ　ｌ＋、　／４Ｃｂの代りに
ＳＣＲとし、ベース入力をそのままゲート入力とし、て
利用することができる。

第２図（ｂ）は、ホール素子−個を利用して、位置検知
装置を得る他の実施例である。

第２図（ｂ）において、ホール素子７ａ、７ｂの出力は
、それぞれオペアンプ３りα、３ｕｂにより、増巾整形
されて、第３図（・ンのタイムチャートの曲線−α、　
ｕ’　ｈ　、・・・及び曲線ｕ　１１　、　ｕ　ｂ　、
・・・となる。これはｆ、６点の出力となっている。

アンド回路３！　、　、？＆の出力即ちＵ、を点の出力
は、第３図（αンで、同一記号の点の曲線２Ｑ　ａ　、
評す、・・・及び曲ｆｉ１ｍα、ｎｂ・・・となる。

ホール素子７ｍ、’）ｂは、電気角で３０度離間し、第
３図（りの点線で示すように、ホール素子りａの位置は
、出力トルク曲線の始端の位置即ち突極間の中間の位置
となっている。

矢印コＡが、電気角で１１０度となり、通電は末期が３
０度切断されている。曲線ａｇについても事情は同じで
ある。

第２図（ｂ）のオア回路ｑｑａ　、　Ｑ９　ｂを介する
端子、３！；　＠　、　ｊＡ　ａの出力を、第２図（−
）のトランジスタｒＡ　、ｒ＠のベース入力とすること
により、ｌ相の半導体電動機を駆動することができ、又
効率を良好とする効果のあることも前実施例と同様であ
る。

アンド回路ｔｓ　ｇ　、　ｔ、ｓ　ｂの出力は、第３図
＜ｂ）において、曲線ｑｔ、　ａ　、ダ６ｂｌ・・・及
び曲線４’？　ａ　、・・・として示しである。゛各面
線の巾は電気角で３０度である。

端子ＡＡ　１！　、　ＡＡ　ｂの出力を、第２図（−）
のトランジスタ／９ＬＡ　、　／ｌＩａのベース入力と
すると、電機子コイルｊｈ、Ｊ−ｄの通電の終了と同時
にトランジスタ／Ｑ　ｂが導通するので、蓄積磁気エネ
ルギが有効なトルクに転化される。又電機子コイル！ｒ
ａ、！ｒｅの通電の終了と同時にトランジスタ／弘６が
導通して、蓄積磁気エネルギが有効なトルクに転化され
る。従って、前実施例と同様に、ｓ％位の効率の上昇が
得られる効果がある。

起動時には、コンデンサ１０による時定数回路により、
トランジスタダｇ　ａ　、　＜＜、ｒ　ｂは、所定時間
だけ導通するので、オア回路ｔＩ？　ａ　、　ｌＩ９　
ｂを介して、第３図（ａ）の電気信号曲線幅α、　’１
４　ｂ　、・・・及び１７α、・・・が、それぞれに曲
線詐α、　２１４　ｈ　、・・・及び曲線Δα、　８　
ｂ　、・・・の右端に付加される。

従って通電区間は、電気角で１１０度となるので、前実
施例の場合と同様に起動が確実となる効果がある。

第２図（Ｃ）に示す回路は、電機子フィルタα。

ｓｂ、・・・、ｒｄに往復して通電する場合の実施例で
ある。

電機子コイルＳα、りす、りｅ、ｇｄは、直列若しくは
並列に接続されて、記号５ｇとして示されている。

トランジスタ！；Ｉｔ　１１　、３１１　Ａ　、　５Ｊ
　ｅ　、　Ｍ　ｄは、トランジスタブリッジ回路を構成
しているので、端子６０αが、ハイレベルとなると、ト
ランジスタＭ　１１　、５ざｂが導通して、電機子コイ
ル３ｇは右方通電される。

又端子６０ｂがハイレベルとなると、トランジスタ３１
ｆ　ｅ　、　！；ｌ　ｄが導通して電機子コイルｆｆ＆
は左方に通電される。

第２図（α）、（ｂ）のり、Ｆ点の出力若しくは、端子
３３　ａ　、　Ｊ＆αの出力をそれぞれ端子１．Ｑａ、
６０ｂに入力せしめることにより、電機子コイル５１！
は往復して通電され、通電の末期の電気角で３０度だけ
は通電が切断されているので、前実施例と同様に効率ば
ＳＯ〜５５チとなる特徴がある。

往復して通電しているので、出力トルクは倍加する。

トランジスタｓｑａ、ｓｑｂは、電機子コイル３１１に
互いに逆接続されている。端子６０αが、ハイレベルの
ときに、電機子コイルＳＳは右方に通電されているが、
通電が断たれたときに、第２図（ｂ）の端子ＡＡ　ｇの
出力が、トランジスタ５９ｂのペース端子／、ＯｄＫ入
力されていると、蓄積磁気エネルギは、トランジスタ３
ｑ　ｈを介して放出されて、有拗トルクに寄与する。

端子ｂｏ　ｂが、ハイレベルの入力で、端子ｂｏ　ａの
入力が、第２図（ｂ）の端子４ｔ　ｈにより供与されて
いる場合にも同じ効果があるので、両者併せて効率が３
チ位上昇する特徴がある。

第２図（１１Ｊの回路の場合に第２図（Ｃ）の回路を適
用しても同じ作用と効果がある。

〔作用〕

本発明装置を、入力が／−２ワット位の軸流ファンの駆
動源として利用した場合に、同一形状の従来のものの効
率が３Ｊ％位であるのに比較して、効率がりＯＳ〜５５
１位に向上し、又騒音が減少され、当然゛電動機自身の
発熱も減少して冷却効果を大きくできる。銅損が損失の
大きい部分を占める小型ｌ招電動機に本発明を適用する
と有効である。又電機子コイルに蓄積された磁気エネル
ギを出力トルクに有効に転化できるので、更に付加して
効率を５俤位上昇せしめることができる効果がある。

更に又起動が確実となり、電機子コイルに往復通電をす
ることにより、出力トルクを倍加することのできる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、磁心（コア）のある本発明装置の正面図、第
２図は、電機子コイルの通電を制御する通電制御回路図
、第３図は、第２図の通電制御回路の各部の電気信号の
タイムチャート、第９図は、出力トルクと電機子電流の
タイムチャート（グラフ）、第５図は、マグネット回転
子の磁極と突極間の磁束変化を示す説明図をそれぞれ示
す。 ｌ・・・回転軸、　　コ・・・ボール軸承、３・・・円
筒、　　　ｑ　グα、　ｌＩｂ、　ｌＩｃ、ゲｄ・・・
固定電機子及びその突極、　　まα、ｊＡ、ＪＣ９りｄ
　、　３ｇ・・・電機子コイル、　　　み・・・マグネ
ット回転子、　　　Ａａ、４Ａ、Ａ（！、Ａｄ−・・磁
極、　　／Ｊ・・・軟鋼カップ、　　ｔａ、ｇｈ・・・
電源圧負極、　　　？、７ｇ、７ｂ・・・ホール素子、
？　、　１０　、　／／　ａ　、　／／　Ａ　、　／ｕ
　ｅｘ　、　／コｂ　、　／９　ａ　、　／９　ｈ。 ３４１　Ｉ＋　、　、７１ＡＡ・・・オペアンプ、　　
１５α、　１５　ｂ　、　／ｔａ　、　／ｌＩｂ　、　
２０　ａ　、　２０　ｈ　、　ＩＡ　ａ　、　／４　ｂ
　、　’ＩＩ　ａ　、　’ＩＦｈ　、　５．ｆα、　！
ｉｌ　ｂ　、　３ＡＩ　Ｃ，３８ｄ　、　３９α、ｓｑ
ｂ・・・トランジスタ　　　６Ｓα、　訂Ａ　、　Ｊ！
；　、　、７Ａ　・・・アンド回路、　　＜＜９８　、
　’７？　ｂ・・・オア回路、　　ａコα。 ：Ｌ２　ｂ　、　・・−、２Ｊ　ＬＸ　、　、２Ｊ　ｂ
　、　・・・第２図Ｃｂ）のに、Ｇ点の出力曲線、　　
Ｊα、評す、・・・、コα、コｈ。 ・・・第２図（ｂ）のＵ、７点の出力曲線、　　Ｉｌｌ
、　ａ　。 Ｉｌｌ、　ｂ　、・・・、ダ７α、・・・第コ図Ｃｂ）
のアンド回路訂α。 ６！；ｂの出力曲線、１　　ｘ’ｚａ、ｘりす、−、，
２ｇａ。 コｔｂ、・・・第２図（りの４．８点の出力曲線、２９
α、　２９′ｂ　、・・・、３０α、３０ｂｌ・・・第
２図（りのＣ１Ｄ点の出力曲線、　　３／　ａ　、　３
１　ｂ　、　・−、３２ａ　。 、７．７１１．　　・・・、３．？　α、　　、７．？
　ｂ　、　　・・・、３７α　、　　、７７　ｂ　　、
　　・・・第２図（ｂ）のり、Ｅ、Ｆ点の出力曲線、　
　ｑθα。 ｙｎ　ｂ　、・・・、鉢・・・／相の電動機のトルク曲
線′、ｑ／α、り／ｂ、・・・、　ｌＩ２　ｇ　、　Ｆ
−す、・・・電機子電流曲線。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）マグネット回転子ならびに磁心（コア）を有する
   固定電機子を備えた１相の半導体電動機において、固定
   電機子に装着された複数個の第１、第２、第３、・・・
   の電機子コイルと、該電機子コイルに対向して、等しい
   ピッチで、異極が隣接するようにＮ、Ｓ磁極に着磁され
   た前記したマグネット回転子と、該マグネット回転子の
   磁極面に対向して固定電機子側に固定され、該回転子の
   位置を検出して、磁極の磁界の強さに比例した位置検知
   信号を発生する磁電変換素子と、出力トルクと位相がほ
   ぼ一致した位置検知信号を発生せしめるように、隣接す
   る電機子コイルの中央部において、固定電機子側に固定
   された前記した磁電変換素子を含む位置検知装置と、該
   変換素子のＮ、Ｓ磁極による出力をリニヤ増巾をして第
   １の位置検知信号を、又増巾して矩形波の第２の位置検
   知信号を得る第１の電気回路と、奇数番目及び偶数番目
   の第１の位置検知信号によりそれぞれ独立に充電される
   第１、第２のコンデンサと、第１、第２のコンデンサに
   並列接続された第３、第４のスイッチング素子と、該ス
   イッチング素子を第２の位置検知信号により付勢して交
   互に導通せしめる第２の電気回路と、第１、第２のコン
   デンサの充電電圧を設定された比率で減少して、第１、
   第２の電圧を得る第３の電気回路と、第１、第２の電圧
   と第１の位置検知信号の奇数番目のものと偶数番目のも
   のを比較する比較回路の出力により、それぞれ対応する
   奇数番目の電機子コイルならびに偶数番目の電機子コイ
   ルに直列に接続された第１、第２のトランジスタを付勢
   して両電機子コイル群を交互に通電するとともに、通電
   の末期の電気角で３０度位の区間の通電を遮断する通電
   制御回路と、第３の電気回路による第１、第２の電圧を
   、起動の初期においては小さい値に抑止して、電機子コ
   イルの通電の巾を電気角で１８０度とし、起動の終了と
   ともに正常な値に復帰するコギングを利用する自起動手
   段とより構成されたことを特徴とする１相の半導体電動
   機。
2. （２）マグネット回転子ならびに磁心（コア）を有する
   固定電機子を備えた１相の半導体電動機において、固定
   電機子に装着された複数個の第１、第２、第３、・・・
   の電機子コイルと、該電機子コイルに対向して、等しい
   ピッチで、異極が隣接するようにＮ、Ｓ磁極に着磁され
   た前記したマグネット回転子と、該マグネット回転子の
   磁極面に対向して固定電機子側に固定され、該回転子の
   位置を検出して、磁極の磁界の強さに比例した位置検知
   信号を発生する磁電変換素子と、コギングを利用して起
   動せしめる自起動手段と、前記した磁電変換素子の出力
   により、等しいピッチで、電気角で巾が１５０度位の位
   置検知信号列を発生せしめる電気回路を含む位置検知装
   置と、該電気回路より得られる奇数番目の位置検知信号
   及び偶数番目の位置検知信号によりそれぞれ対応する奇
   数番目の電機子コイルならびに偶数番目の電機子コイル
   に直列に接続された第１、第２のトランジスタを付勢し
   て両電機子コイル群を交互に通電するとともに、通電の
   末期の電気角で３０度位の区間の通電を遮断する第１の
   通電制御回路と、奇数番目ならびに偶数番目の電機子コ
   イルのそれぞれに並列に接続された第１、第２のスイッ
   チング素子と、前記した磁電変換素子の位置検知信号を
   電気角で所要の巾の矩形波に整形する回路と、該回路の
   出力により、第１のトランジスタの導通位相時には、第
   １のスイッチング素子を付勢して導通し、第２のトラン
   ジスタの導通位相時には、第２のスイッチング素子を付
   勢して導通せしめる第２の通電制御回路とより構成され
   たことを特徴とする１相の半導体電動機。
3. （３）マグネット回転子ならびに磁心（コア）を有する
   固定電機子を備えた１相の半導体電動機において、固定
   電機子に装着された複数個の第１、第２、第３、・・・
   の電機子コイルと、該電機子コイルに対向して、等しい
   ピッチで、異極が隣接するようにＮ、Ｓ磁極に着磁され
   た前記したマグネット回転子と、該マグネット回転子の
   磁極面に対向して固定電機子側に固定され、該回転子の
   位置を検出して、磁極の磁界の強さに比例した位置検知
   信号を発生する磁電変換素子と、コギングを利用して起
   動せしめる自起動手段と、第１、第２、第３、・・・の
   電機子コイルの並列若しくは直列接続体と、該接続体に
   供電して、往復して通電せしめる第３、第４、第５、第
   ６のトランジスタよりなるブリッジ回路と、前記した磁
   電変換素子の出力により、等しいピッチで、電気角で１
   ８０度互いに離間するとともに、巾が電気角で１５０度
   位の位置検知信号列を発生せしめる電気回路を含む位置
   検知装置と、該電気回路より得られる奇数番目の位置検
   知信号及び偶数番目の位置検知信号により、それぞれ前
   記した電機子コイルの接続体を含むブリッジ回路の第３
   、第４のトランジスタを付勢して、電機子コイルの接続
   体に往復して、通電するとともに、通電の末期の電気角
   で３０度位の区間の通電を遮断する第１の通電制御回路
   と、前記した電機子コイルの後続体に並列に互いに逆接
   続された第５、第６のスイッチング素子と、前記した磁
   電変換素子の位置検知信号を電気角で所要の巾の矩形波
   に整形する回路と、該回路の出力により、第３のトラン
   ジスタの導通位相時には第５のスイッチング素子を付勢
   して導通し、第４のトランジスタの導通位相時には第６
   のスイッチング素子を付勢して導通せしめる第２の通電
   制御回路とより構成されたことを特徴とする１相の半導
   体電動機。