JPS6258891A - One-phase semiconductor motor - Google Patents

One-phase semiconductor motor

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JPS6258891A
JPS6258891A JP60193085A JP19308585A JPS6258891A JP S6258891 A JPS6258891 A JP S6258891A JP 60193085 A JP60193085 A JP 60193085A JP 19308585 A JP19308585 A JP 19308585A JP S6258891 A JPS6258891 A JP S6258891A
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Japan
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circuit
output
armature coil
armature
magnetic
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JP60193085A
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Itsuki Ban
伴 五紀
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Secoh Giken Co Ltd
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Secoh Giken Co Ltd
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Publication date
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/20Arrangements for starting

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

PURPOSE:To ensure starting while improving efficiency by bringing the conduction width of an armature coil to 180 deg. on starting and interrupting the initial stage and the last stage of conduction at rated speed. CONSTITUTION:An output from a Hall element 7 as a magnetoelectric device is amplifier by operational amplifiers 12a, 12b. Outputs from the operational amplifiers 12a, 12b are transmitted over + terminals for operational amplifiers 9a, 9b. The output from the operational amplifier 12b is differentiated by a differentiation circuit consisting of a capacitor 16b and a resistor 16a, and transmitted over an operational amplifier 16. An output from the operational amplifier 16 is given to a monostable circuit 18 through a differentiation circuit composed of a capacitor 17a and a resistor 17b, and a sample holding circuit 19 is controlled by an output from the circuit 18. An output from the sample holding circuit 19 is transmitted over one terminals for the operational amplifiers 9a, 9b through an operational amplifier 14. The conduction width of an armature coil on starting is brought to 180 deg. on the basis of outputs from terminals 10a, 10b, and approximately 30 deg. at the initial stage and the last stage of rated conduction respectively is interrupted.

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、例えばビデオカメラ
のオートフォーカス、ズーミング等の装置の駆動源及び
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る。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention is applicable to drive sources for small output loads, such as drive sources for devices such as autofocus and zooming of video cameras, and electric fans for cooling electronic circuits. It is used, l
The present invention relates to phase semiconductor motors.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の/相の半導体電動機は、大別して次の3つの技術
のl相の電動機となっている。
Conventional /phase semiconductor motors can be roughly divided into the following three types of l-phase motors.

第1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。
First, since the well-known l-phase motor cannot start automatically,
This type is activated by cogging torque.

第2には、米国特許第、3,299.33!;号は開示
された技術で、マグネット回転子の磁極のNS極の中間
に無磁界部を設けることによ抄、起動を容易としたもの
である。
Second, U.S. Patent No. 3,299.33! No. 1 is a technology disclosed in which a non-magnetic field section is provided between the north and south magnetic poles of a magnet rotor, thereby making it easier to extract and start the motor.

第3には、米国特許第り、、2/I、943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加
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。
The third technique is the technology disclosed in U.S. Patent No. 2/I, 943, which adds a sub magnetic pole to the main magnetic pole of the magnet rotor to achieve substantially the same effect as the second technique. It is something that you have.

〔本発明が解決しようとしている問題点〕上述した従来
の/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/10度回転するときの初期と末期
、特に末期においては、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
電流が流れ、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。
[Problems to be Solved by the Invention] There are three problems in the conventional/phase semiconductor motor described above. First, during the initial and final stages of rotation by 10 degrees in electrical angle, especially at the final stage, in addition to the back electromotive force being zero, the magnetic core is magnetically saturated, resulting in an excessive armature current. flows, increasing Joule loss that does not contribute to torque, leading to a decrease in efficiency.

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。
Furthermore, even when saturation does not occur, a large current flows to accumulate magnetic energy, which also causes a decrease in efficiency.

第2に、これを防止する為に、前述した米国特許第3,
299.333号及び第グ、ユ//、743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。
Second, in order to prevent this, the above-mentioned U.S. Patent No. 3,
There is a technique disclosed in No. 299.333 and No. 743, but this technique has the drawback that the entire magnetic field of the magnet rotor cannot be effectively used for torque, resulting in a decrease in efficiency.

第3に、電機子コイルの通電が断たれたときに、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
オードのプレークダウン電圧は、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。
Third, a Zener diode is connected in parallel to the armature coil to release the stored magnetic energy when the armature coil is de-energized. The breakdown voltage of this Zener diode must exceed the power supply voltage. Therefore, most of the magnetic energy is consumed inside the Zener diode, which has the disadvantage of not contributing to the output torque and resulting in ineffective power loss.

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。
In the case of this type of three-phase electric motor, since diodes can be used, there is only a small loss when the current is cut off, and most of the magnetic energy can be converted into output torque.

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、3j優位が限界となっている不
都合がある。
For the above-mentioned reasons, in any of the first, second, and third cases, there is a disadvantage that the efficiency decreases and the 3j advantage is at its limit.

更に又、この種の小型電動機の径は1.2θSミリート
ル内なので、回転速度が早くなり、減速歯車を含めて大
きい騒音が発生する。特に無負荷時には回転速度が上昇
する為に更に大きい騒音が発生する不都合がある。
Furthermore, since the diameter of this type of small electric motor is within 1.2θS millitorr, the rotational speed is high and a large noise is generated including the reduction gear. Particularly when there is no load, the rotational speed increases, which inconveniences the generation of even louder noise.

〔問題点を解決する為の手段〕[Means for solving problems]

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、通電の初期及び末期
の所定の区間だけ通電を停止せしめている。上述した通
電の停止の為に。
In order to prevent excessive joule loss from occurring at the end of energization of the armature coil, energization is stopped only during a predetermined section at the beginning and end of energization. For the above-mentioned cessation of electricity.

回転速度信号を利用し、又同時に、回転速度を比較的低
い速度(毎分2000回転以下)に抑止して、騒音の発
生を防止している。
The rotation speed signal is used and at the same time, the rotation speed is suppressed to a relatively low speed (2000 revolutions per minute or less) to prevent noise generation.

回転速度信号を利用して、起動時に電機子コイルの通電
の巾を010度(以降はすべて電気角で表示する。)と
して、コギングトルクによる起動を確実としている。
Using the rotational speed signal, the width of the energization of the armature coil at startup is set to 010 degrees (hereinafter, everything is expressed in electrical angles) to ensure startup by cogging torque.

C本発明の作用〕 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mミリヘン9位(
出力が/〜2ワットの電動機の場合)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、効率の低下を招くことになる。
C. Effect of the present invention] At the initial stage of energization of the armature coil, in the case of a motor with a magnetic core, its inductance is approximately 9 mm (m).
(for a motor with an output of /~2 watts), the current rise is relatively slow and the back electromotive force is small, but the current value is small and the joule loss is small, so it has little effect on efficiency, but it does cause a decrease in efficiency. It turns out.

しかし通電の末期では、マグネット回転子の磁束により
、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、Sミリへンリ位にインダクタンスが減少する。
However, at the end of energization, the core is almost saturated by the magnetic flux of the magnet rotor, and the inductance is only the coil, so the inductance decreases to about S mm.

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が流れ、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。
Therefore, at the end of energization when the field magnetic field is small or zero, a significantly large armature current flows, and since this does not contribute to torque, it becomes the main cause of deterioration of efficiency.

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、通電の初期と末期
の通電を遮断して効率を周知のこの稲の電動機より、2
117− n %位上昇せしめているのが本発明の作用
である。
Even if the core does not saturate, the stored magnetic energy still consumes power and causes efficiency degradation. In order to eliminate this inconvenience, we developed a 2-volt electric motor, which is known for its efficiency by cutting off the current at the beginning and end of energization.
The effect of the present invention is to increase the temperature by about 117-n%.

又上述した手段によると、自起動が困難となる。この欠
点を除去する為に、回転速度信号を利用して、起動時に
、電機子コイルの通電中を1gO度として起動を確実と
し、定格速度では、通電の初期と末期の30度位を遮断
して効率を上昇せしめている。
Further, according to the above-mentioned means, self-starting becomes difficult. In order to eliminate this drawback, the rotation speed signal is used to ensure startup by setting the armature coil energized at 1gO degrees at startup, and at rated speed, the initial and final stages of energization are cut off at about 30 degrees. This increases efficiency.

又同時に回転速度信号を利用して、損失のない速度制御
を行ない、定格運転時の速度を低下せしめて、減速歯車
も含めて騒音の発生を防止している。
At the same time, the rotational speed signal is used to perform speed control without loss, reducing the speed during rated operation and preventing the generation of noise, including from the reduction gear.

前記した効率は、60〜7oチ位となり、J相電動機の
効率とほぼ等しい効率を得ている。
The efficiency described above is approximately 60 to 7 degrees, which is approximately the same as the efficiency of a J-phase motor.

更に又電機子コイルlIC8積し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(ll、5%効率が増大
する。)せしめる手段を付加したものである。
Furthermore, a means has been added to convert the magnetic energy multiplied by the armature coil IC8 into output torque using a switching element such as a transistor, thereby further increasing the efficiency (5% efficiency increase). be.

〔実施例〕〔Example〕

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。
Next, details of the apparatus of the present invention will be explained with reference to embodiments shown in the drawings. Components with the same symbols in the drawings are the same members, so a description thereof will be omitted.

第1図は磁心のある電動機の全体の構成を示す正面図で
ある。
FIG. 1 is a front view showing the overall structure of an electric motor with a magnetic core.

第1図において、記号ダは、珪素鋼板を積層して作った
電機子磁心である。qボールの構成となり、突極は記号
4(a、!is、 Ilo、’ldとして示され、それ
等の巾はqo度より少し小さくされ、90度離間してい
る。
In FIG. 1, the symbol DA is an armature core made by laminating silicon steel plates. The configuration is a q-ball, and the salient poles are designated as 4(a, !is, Ilo,'ld), and their width is a little less than qo degrees and they are 90 degrees apart.

各突極には、電機子コイルタa、sb、sc。Each salient pole has an armature coiler a, sb, sc.

5dが装着されている。磁心りの中央部は空孔となり、
金属円筒スが嵌着され、この円筒λにより、磁心りは本
体(図示せず)に固定されて、固定電機子を構成してい
る。
5d is installed. The center of the magnetic core becomes a hole,
A metal cylinder λ is fitted, and the magnetic core is fixed to the main body (not shown) by this cylinder λ, thereby forming a fixed armature.

円筒二の内部には、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。
An outer ring of a ball bearing 3 is fitted inside the cylinder 2, and a rotating shaft 1 is rotatably supported on the inner ring.

回転軸lのl端には、カップ状にブV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。
The center portion of the bottom surface of a mild steel cup/3 which is V-shaped and processed into a cup shape is fixed to the l end of the rotating shaft l.

カップ/、?の内側には、円環状のマグネット回転子6
が固定され、マグネット回転子乙には、90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qσ、ah。
cup/,? Inside is an annular magnet rotor 6.
is fixed, and N and S magnetic poles with an opening angle of 90 degrees are arranged on the magnet rotor B as shown in the figure, and the magnetic poles form salient poles qσ and ah through an air gap.

・・・と対向して、回転軸lとともに回転する。...and rotates along with the rotation axis l.

突極グαの左側矢印Bは、磁極1.aと空隙(最も大き
い部分でo、gミリメートル位)を介して、磁極611
と対向し、右側C点も空隙(等しい長さの空隙部が全空
隙の約l/3となって、その長さはθ、Sミリメートル
である。)を介して磁極乙1と対向している。
The left arrow B of the salient pole α indicates the magnetic pole 1. The magnetic pole 611 is connected to the
, and point C on the right side also faces magnetic pole B 1 via a gap (the gap of equal length is about 1/3 of the total gap, and its length is θ, S mm). There is.

上述した空隙は、他の突極Ah、A’a、l、d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。突極の数は!、 41.A等を任意に選択できる
The above-described voids are similarly provided in the other salient poles Ah, A'a, l, and d. With this means, cogging torque is generated and self-starting is possible. Other known self-starting means using cogging torque can also be used. The number of salient poles! , 41. A etc. can be selected arbitrarily.

第2図は、第1図の電動機の3AO度(機械角)の展開
図である。以降は角度はすべて電気角により表示するも
のとする。
FIG. 2 is a developed view of the electric motor shown in FIG. 1 at 3AO degrees (mechanical angle). From now on, all angles shall be expressed in electrical angles.

第2図において、矢印で示す空隙5eはθ0gミリメー
トル、空隙5fは0. j ミ、 17メートルである
。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l−2ワット位のもので、その効率は3コチ〜33
%位となっている。
In FIG. 2, the gap 5e indicated by the arrow is θ0g mm, and the gap 5f is 0.0g. j Mi, it is 17 meters. The above-mentioned configuration is a well-known l-phase semiconductor motor, but these have degraded efficiency due to the following reasons, and the input is about l-2 watts, and the efficiency is 3 to 33 watts.
It is about %.

J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。
Compared to this type of J-phase, which has an efficiency of 60 to 70%, the efficiency has significantly deteriorated.

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21)%〜、lu%上昇せしめて、60%〜t、
siy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。
The device of the present invention eliminates the cause of such efficiency deterioration, and
Increase the efficiency by 21)%~, lu% to 60%~t,
The configuration is as follows. Next, the details will be explained.

第を図(α)は、第1図の電動機の電機子コイル左α、
5h、・・・、3dの通電制御回路である。
Figure 1 (α) is the left α of the armature coil of the motor in Figure 1,
5h, . . . , 3d are energization control circuits.

第7図(a)において、磁電変換素子となるホール素子
りの出力は、オペアングlユa 、 /u bにより増
1】される。記号gα、gbは電源圧負極である。オペ
アンプ/、2α、Ohは、リニヤ増巾器となっている。
In FIG. 7(a), the output of the Hall element serving as the magnetoelectric conversion element is increased by the operating angles l a and /ub. Symbols gα and gb are power supply voltage negative electrodes. The operational amplifier /, 2α, and Oh are linear amplifiers.

4.13点の電圧は、第5図ツタイムチャートで同一記
号で示され、それぞれの電気信号は、曲線19及びso
 a 、 go b 、・・・で示されている。
4. The voltages at 13 points are indicated by the same symbols in the time chart of FIG.
They are indicated by a, go b, .

コンデンサ/4b、抵抗/乙αは、微分回路を構成して
いるので、0点の電圧は、第5図のタイムチャー1− 
cの曲線52となり、曲線S/と90度位相がずれてい
る。又オペアンプ/Aの出力は、第左図の点線ffJ 
a 、 33 bとなる。コンデンサ/7α。
Since the capacitor/4b and the resistor/Ot α constitute a differentiating circuit, the voltage at the 0 point is determined by the time chart 1- in Fig. 5.
It becomes a curve 52 of c, which is 90 degrees out of phase with the curve S/. Also, the output of the operational amplifier/A is indicated by the dotted line ffJ in the left diagram.
a, 33 b. Capacitor/7α.

抵抗/7 bは微分回路となり、コンデンサ17αの容
量が小さいので、微分出力は、単安定回路/gにより、
所定の巾の電気パルスとなり、第5図のタイムチャート
Dの曲線外α、arabとなる。
Resistor /7b becomes a differentiating circuit, and since the capacitance of capacitor 17α is small, the differential output is generated by monostable circuit /g,
The electric pulse becomes an electric pulse of a predetermined width, and is outside the curve α, arab of the time chart D in FIG.

端子iq aの入力は、次のようにして得られている。The input to terminal iqa is obtained as follows.

第9図(C)は、電機子コイルj a 、 j; a及
び3b、!dの通電制御回路である。電機子コイルSα
、re及びjrb、!rdは、それぞれ直列若しくは並
列に接続されている。トランジスタ39゜弼のベース端
子3qα、錆αには、1gO度の巾若しくは、これより
小さい電気角の電気信号が交互に入力されているので、
入力時にトランジスタ3q、tIθは導通して、電機子
コイルの通電を交替する。
FIG. 9(C) shows armature coils j a, j; a and 3b,! d is the energization control circuit. Armature coil Sα
,re and jrb,! rd are connected in series or in parallel, respectively. Electrical signals with a width of 1 gO degree or smaller electrical angle are alternately input to the base terminal 3qα and rust α of the transistor 39゜\, so
At the time of input, transistors 3q and tIθ are conductive to alternately energize the armature coil.

トランジスタ3qの導通時には、電機子コイル!h、!
dは通電されないので、矢印方向の銹導出力釦より、ト
ランジスタダ3は付勢され、端子件より、誘導出力に比
例する電圧即ち回転速度信号が得られる。
When transistor 3q is conductive, the armature coil! H,!
Since d is not energized, the transistor d3 is energized by the induction output button in the direction of the arrow, and a voltage proportional to the induction output, that is, a rotational speed signal, is obtained from the terminal.

又ホール素子りは、第2図に示すように、突極ダα、y
bの中間において、固定電機子に固定されているので、
ホール出力と上記した誘導゛出力は同位相で、類似した
波型となる。第5図の曲線roα、 so bと同じ位
相となる。
In addition, the Hall element has salient poles α, y, as shown in Figure 2.
Since it is fixed to the fixed armature in the middle of b,
The Hall output and the above-mentioned induced output are in phase and have similar waveforms. It has the same phase as the curves roα and sob in FIG.

D点の出力により、アナログスイッチ/9が閉じるので
、曲線よθa 、 !rOh、 −%−り値がサンプル
ホールドされて、コンデンサにに記憶される。従って抵
抗〃α、 J bにより、所定の比で分割された電圧は
、回転速度に比例するものとなり、オペアンプ/りの子
端子に入力されている。
The analog switch /9 closes due to the output at point D, so the curve θa, ! The rOh, -% value is sampled and held and stored in a capacitor. Therefore, the voltage divided at a predetermined ratio by the resistors α and Jb becomes proportional to the rotational speed, and is input to the operational amplifier/Rinoko terminal.

この入力電圧は回転速度に比例し、又速度変化があると
、マグネット回転+6がtgo度回転する毎に、入力電
圧が変更される。即ち時定数の非常に小さい応答性の良
い回転速度信号の得られる特徴がある。
This input voltage is proportional to the rotation speed, and if there is a change in speed, the input voltage is changed every time the magnet rotation +6 rotates by tgo degrees. That is, it has the characteristic that a rotational speed signal with a very small time constant and good responsiveness can be obtained.

端子/左より規準電圧が入力されているので、差動増巾
回路となっているオペアンプiaの出力は、第5図の点
線siとなり、回転速度が設定値(本実施例では、毎分
1000〜ユOOθ回転)を越えると、点線51は増大
し、降下すると減少する。
Since the reference voltage is input from the terminal / left, the output of the operational amplifier ia, which is a differential amplification circuit, becomes the dotted line si in Fig. 5, and the rotation speed reaches the set value (in this example, 1000 per minute). ~YOOθ rotation), the dotted line 51 increases, and as it descends, it decreases.

オペアンプqa、qbの一端子の入力は、オペアンプ/
qの出力となり、子端子の入力は、B。
One terminal input of operational amplifier qa, qb is connected to operational amplifier/
It becomes the output of q, and the input of the child terminal is B.

イ点の電圧となっているので、F、8点の電圧は、第S
図のタイムチャートFゎEの曲線信α。
Since the voltage at point A is the voltage at point F, the voltage at point F is the voltage at point S.
The curve belief α of the time chart FゎE in the figure.

s!;b 、・・・となる。これ等の曲線の巾はlコ0
度位となっている。
s! ;b,... The width of these curves is lko0
It is a degree.

なっているものである。This is what has become.

端子IOA 、 10αの出力は、それぞれ、第9図(
CJの端子3911 、1777αの入力となっている
ので、電機子コイルSα、50及び!;h、!;dは、
曲線夕5111寸hl・・・及び曲線M a 、 st
 b 、第2、…の巾に対応する電気角の通電が交替し
て行なわれる。
The outputs of terminals IOA and 10α are shown in Fig. 9 (
Since it is input to CJ terminals 3911 and 1777α, the armature coils Sα, 50 and ! ;h,! ;d is
Curve 5111 inch hl... and curve Ma, st
The electrical angles corresponding to the widths b, 2nd, . . . are alternately energized.

起動時においては、オペアンプ9α、9bの一端子の入
力電圧がアース、レベルなので、端子IO& 、 10
 bの出力中は、110度となる。従って前述したフギ
ングトルクによる起動が確実となる効果がある。
At startup, the input voltage of one terminal of operational amplifiers 9α and 9b is at ground level, so terminals IO & , 10
During the output of b, the angle is 110 degrees. Therefore, there is an effect that the start-up by the above-mentioned fugging torque is ensured.

又速度が上昇して、設定速度を越えると、第S図の点線
5/の高さが増大するので、曲線5Sα。
Furthermore, when the speed increases and exceeds the set speed, the height of the dotted line 5/ in Fig. S increases, resulting in a curve 5Sα.

ssb、・・・及び56 g 、 j4 h 、第2、
…の巾が急速に減少して出力トルクの平均値が減少する
ので定速制御を行なうことができる特徴がある。
ssb, ... and 56 g, j4 h, second,
Since the width of ... rapidly decreases and the average value of the output torque decreases, it has the characteristic that constant speed control can be performed.

端子/りの規準電圧を変更すると、定速制御の回転速度
は自由に変更できるものである。
By changing the reference voltage of the terminal /, the rotation speed of constant speed control can be changed freely.

第9図(α)において、回転速度の検出信号の時定数は
、サンプルホールド回路を利用しているので、小さいも
のとなり、応答性が良好となる。
In FIG. 9 (α), the time constant of the rotational speed detection signal is small because a sample and hold circuit is used, resulting in good response.

しかし、早い応答性を必要としない場合には。But if you don't need fast response.

第9図(1)のトランジスタlI3を利用する逆起電力
検出回路を、電機子コイル5a jc側にも設け、両者
の電圧をコンデンサにより平滑化して、第9図(α)の
オペアンプ/lIの子端子の入力としても本発明の目的
が達成されるものである。
A back electromotive force detection circuit using the transistor lI3 of FIG. 9(1) is also provided on the armature coil 5a jc side, and the voltages on both sides are smoothed by a capacitor, and the operational amplifier/lI of FIG. 9(α) is The object of the present invention can also be achieved by inputting a child terminal.

次に第3図につき、本発明装置一般のl相の電動機に比
較して著しく効率が上昇される理由を説明する。
Next, referring to FIG. 3, the reason why the efficiency of the apparatus of the present invention is significantly increased compared to a general l-phase electric motor will be explained.

第3図は、マグネット回転+6の1部の磁学ba、t、
、b、乙d及びこれに対向する突極lIa。
Figure 3 shows the magnetism ba, t, of a part of magnet rotation +6.
, b, Ot d and the salient pole IIa opposite thereto.

電機子コイル5aの展開図を示している。A developed view of the armature coil 5a is shown.

突極Qaが磁極乙αに正対したときの図面が示されてい
る。電機子コイルタαが通電され、N極に励磁され、磁
極6αが矢印Y方向に回転する場合を考えると、磁極6
αによる磁束は矢印、?コの方向となり、又電機子コイ
ルSαによる磁束の方向は矢印、?コと反対方向となり
、通電とともに急速に矢印、?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5
図の曲線39 aの左端の立上り部とセリ、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。
A drawing is shown in which the salient pole Qa directly faces the magnetic pole Oα. Considering the case where the armature coiler α is energized and excited to the N pole, and the magnetic pole 6α rotates in the direction of arrow Y, the magnetic pole 6
The magnetic flux due to α is indicated by the arrow, ? The direction of the magnetic flux due to the armature coil Sα is indicated by the arrow, ? The direction is opposite to that of the arrow, and as the current is turned on, the arrow rapidly moves, ? Since the magnetic flux in the direction C decreases, a large back electromotive force is generated, and the armature current
An excessive current is suppressed at the rising edge at the left end of curve 39a in the figure. Therefore, although the field magnetic field in this portion is zero or small and the output torque is also small, the Joule loss is also small and does not have a large effect on efficiency.

次にマグネット回転子6が矢印Y方向に90度(機械角
ではq度)回転する間に、磁極6aによる矢印、?ユの
方向の磁束は減少して零となる。
Next, while the magnet rotor 6 rotates 90 degrees (q degrees in mechanical angle) in the direction of the arrow Y, the arrow ? The magnetic flux in the direction of Y decreases to zero.

又この間に電機子コイル5αによる矢印、?−と反対方
向の磁束は、はぼ一定なので、合成碍界は、矢印、?コ
と反対方向に漸増し、これによる逆起電力も増加して、
qo度回転したときに逆起電力は最も増大する。即ち電
機子コイルSαを貫通する磁束の大きさの時間に対する
変化率が大きくなるものである。従って電機子電流は、
第5図の曲線59 gの中央部の低い値となる。
Also, during this time, the arrow by armature coil 5α, ? The magnetic flux in the opposite direction to - is almost constant, so the resultant field is the arrow, ? The counter electromotive force increases gradually in the opposite direction,
The back electromotive force increases the most when rotated by qo degrees. That is, the rate of change in the magnitude of the magnetic flux passing through the armature coil Sα with respect to time becomes large. Therefore, the armature current is
The low value is at the center of curve 59g in FIG.

次のqo度の回転時には、その初期において、磁極i、
d(s極)により、矢印3.?の方向の磁束が突極グα
に流入し、この方向は電機子コイル多α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
も最低値となり、又効率も最大となる。この点が第S図
の曲線59αの中央部の少し右側の点と力っている。
At the time of the next rotation of qo degrees, at the beginning, the magnetic pole i,
d (s pole), arrow 3. ? The magnetic flux in the direction of the salient pole α
This direction coincides with the magnetic flux due to the armature coil multi-α, so the rate of change of the composite magnetic flux with respect to time is the maximum, the back electromotive force is also the maximum value, the armature current is also the minimum value, and Efficiency is also maximized. This point is in contact with a point slightly to the right of the center of the curve 59α in FIG.

更にマグネット回転+6が回転すると、矢印3、?で示
す磁極Adに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sq aの左端部
ではインダクタンスが3ミリヘンリ、右端では、左ミリ
ヘンリ位とな一′る。ただし、入力が/ワット〜コワッ
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、
第り図の曲線5911の右端に示されるように、電機子
電流が急増し、lKO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
動電流とほぼ同じ値となる。
When magnet rotation +6 rotates further, arrow 3, ? The magnetic flux caused by the magnetic pole Ad rapidly increases and the magnetic core approaches saturation, so the induction constant rapidly approaches zero and the inductance rapidly decreases. According to actual measurements, the inductance is 3 millihenries at the left end of the curve sqa, and about a left millihenry at the right end. However, this applies to a motor with an input of about 1 watt to 1 watt. Therefore, the back electromotive force also decreases rapidly and the armature current increases rapidly. Furthermore, since the magnetic energy, which is proportional to the inductance, also decreases rapidly, the released magnetic energy results in an increase in the armature current. Therefore,
As shown at the right end of curve 5911 in the diagram, the armature current increases rapidly and is cut off when the armature rotates by 1 KO degree.According to actual measurements, the peak value at this time is equal to the starting current. The values are almost the same.

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。
In this vicinity, the field magnetic field is small or zero, so there is almost no output torque and the ineffective Joule loss rapidly increases.

他の磁極4Ib、グC,’Idについても事情は全く同
じである。
The situation is exactly the same for the other magnetic poles 4Ib, 4C, and 4Id.

マグネット回転子6が回転するに従って、第5図の曲線
sq aと同じ形の曲線の電機子電流となる。
As the magnet rotor 6 rotates, the armature current has a curve similar to the curve sqa in FIG.

毎分、3000回転の電動機とすると、/回転毎にq個
の曲線59α、・・・が得られるので、毎分!二〇00
  個の曲線59α、・・・で示す通電が行なわれる。
Assuming that the electric motor rotates at 3000 revolutions per minute, q curves 59α, etc. are obtained for each revolution, so every minute! 2000
The energization shown by the curves 59α, . . . is performed.

この事実は極端な表現をすると、1分間にlユ000 
 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。
Expressed in an extreme way, this fact can be expressed as 1,000 units per minute.
It should be understood that this results in a DC motor that is repeatedly started, which is the main cause of deterioration in efficiency.

上述した欠点を除去するには、第S図の直線6(7(l
で示す点で電機子電流の通電を停止することが最適の手
段となる。即ち点線60 Cの点で電流を切断すること
がよい。又前述した理由により、通電の初期においても
直線/、Odの点まで通電が切断される。直線60dよ
り左方のトルクは小さいので、効率に与える影響は僅少
である。
To eliminate the above-mentioned drawbacks, straight line 6 (7(l
The optimal means is to stop the armature current at the point indicated by . That is, it is preferable to cut off the current at the point indicated by the dotted line 60C. Further, for the reason mentioned above, even in the initial stage of energization, the energization is cut off to the point of the straight line /, Od. Since the torque to the left of the straight line 60d is small, the effect on efficiency is small.

点線60αが通電の立上り時の曲線となる。A dotted line 60α is a curve at the start of energization.

上述したように、通電の初期と末期において通電が、7
0度ずつ遮断されている。
As mentioned above, at the beginning and end of energization, 7
It is blocked by 0 degrees.

上述した理由により、効率が上昇して%ダo%〜り3チ
位とすることができる特徴がちる。
Due to the above-mentioned reasons, the efficiency can be increased to about 3% to 3%.

第9図Cd)に示すように、電機子フィルタα。As shown in FIG. 9Cd), the armature filter α.

sh、第2、…の直列若しくは並列の接続体ダに往復し
て通電I−でも本発明の目的が達成できる。
The object of the present invention can also be achieved by energizing I- by reciprocating the series or parallel connections of sh, second, and so on.

第9図Cd)において、トランジスタg、t a 、 
pりす、耐D 、 Q! dは、電機子コイルSととも
にトランジスタブリッジ回路となる。
In FIG. 9Cd), transistors g, t a ,
p squirrel, resistance D, Q! d becomes a transistor bridge circuit together with the armature coil S.

端子轄α、tubに、ハイレベルの信号が入力されると
、反転回路を介してトランジスタ健α。
When a high level signal is input to the terminal α, tube, the transistor Kenα is input through the inverting circuit.

qr bが導通する。トランジスタqりαが導通ずると
、トランジスタグjdも導通するので、電機子コイル3
は右方に通電される。又トランジスタqりbが導通する
と、トランジスタtt−s aも導通するので、電機子
コイルSは左方に通電される。
qr b becomes conductive. When transistor q and α become conductive, transistor g and jd also become conductive, so armature coil 3
is energized to the right. Furthermore, when transistor q-b becomes conductive, transistor tt-sa also becomes conductive, so that armature coil S is energized to the left.

次に、端子l!にα、 +、r hの入力信号の詳細を
、第9図(b)について説明する。
Next, terminal l! The details of the input signals α, +, rh will be explained with reference to FIG. 9(b).

第9図(h)において、オペアンプ21α、コ/hは、
IJ ニヤ増巾回路となっているので、ホール素子りの
N、S極に対向したときの出力が、磁界の強さに比例し
て得られる。K点の電圧は、第3図のタイムチャー)J
の曲線q9の正の部分のみとなる。又1点の電圧は、タ
イムチャートBの曲線50α、りθb、・・・となる。
In FIG. 9(h), the operational amplifier 21α, co/h is
Since the IJ is a near-width amplifier circuit, the output when facing the N and S poles of the Hall element can be obtained in proportion to the strength of the magnetic field. The voltage at point K is shown in the time chart in Figure 3) J
is only the positive part of the curve q9. Further, the voltage at one point becomes curve 50α, θb, . . . in time chart B.

K点の電圧は、オペアンプコにより矩形波に整形され、
その出力は、定電流回路2gにより、矩形波のパルス巾
の間だけ、トランジスタ3Aαのベース電流となる。コ
ンデンサ3Sは定電流の放電が行なわれる。
The voltage at point K is shaped into a rectangular wave by an operational amplifier,
The output becomes the base current of the transistor 3Aα only during the pulse width of the rectangular wave by the constant current circuit 2g. The capacitor 3S is discharged with a constant current.

記号g・は規準電圧であるト揃圧により、コンデンサ3
りは、トランジスタ、3A bの導通時に充電される。
The symbol g is the reference voltage, which is the uniform voltage, and
is charged when transistor 3Ab is conductive.

電源スィッチの投入と同時に、端子6/に正電圧が印加
されるが、抵抗6/h、コンデンサ4/ +1よりなる
運動回路により、単安定回路30は、はぼ1秒位作動の
為の電圧の印加がおくれ、従ってその間は作動しない。
At the same time as the power switch is turned on, a positive voltage is applied to the terminal 6/, but due to the motion circuit consisting of the resistor 6/h and the capacitor 4/+1, the monostable circuit 30 maintains the voltage for approximately 1 second of operation. The application of is delayed, so it does not operate during that time.

畦安定回路30の出力パルスにより閉じられるアナログ
スイッチ3りも、その間は開放されたままとなる。
The analog switch 3, which is closed by the output pulse of the ridge stabilizing circuit 30, also remains open during that time.

従ってオペアンブムの出力も、その間はローレベルに保
持されるので、オペアンプ23 a、 23bの出力は
、/;0度の巾で交互に出力される矩形波となる。端子
、24Lα、 !41 bの出力は、それぞれ第7図(
d)の端子lIg b 、 <i、tαに入力されてい
るので、電機子フィルタは、1gO度の通電巾で往復し
て通電される。
Therefore, since the output of the operational amplifier is also held at a low level during that time, the output of the operational amplifiers 23a and 23b becomes a rectangular wave that is alternately output with a width of /;0 degrees. Terminal, 24Lα, ! The outputs of 41b are shown in Figure 7 (
d) is input to the terminal lIg b , <i, tα, so the armature filter is energized back and forth with an energization width of 1 gO degrees.

従って、/相の電動機として起動する。前実施例と同様
に、コギングトルクにより、確実に起動できる特徴があ
る。
Therefore, it starts as a /phase motor. Similar to the previous embodiment, the cogging torque allows reliable activation.

起動後において、オペアンプコ3αの出力により、コン
デンサ3ケを含む微分回路を介して、矩形波の電気信号
の立上り時に、単安定回路30による電気信号が、アナ
ログスイッチ37を閉じる。
After startup, an electrical signal from the monostable circuit 30 closes the analog switch 37 at the rise of a rectangular wave electrical signal via a differential circuit including three capacitors by the output of the operational amplifier 3α.

又降下時には、単安定回路コ9及び反転回路を介して、
トランジスタ3A bを閉じるので、コンデンサ3!r
は充電されて規準電圧となる。
Also, when descending, via the monostable circuit 9 and the inverting circuit,
Since transistor 3A b is closed, capacitor 3! r
is charged to the standard voltage.

オペアンプnaの出力は、第5図のタイムチンリスタJ
A bを一時的に導通するので、コンデンサ3Sは充電
され、電圧は矢印(タイムチャートGに示される。)の
高さとなる。次の点線N5(Dtvo度の区間は、トラ
ンジスタ3Aαにより、コンデンサ3!rは定電流の放
電が行なわれて、その電圧は降下して、曲線sb bの
ようになる。
The output of the operational amplifier na is the time chin lister J in Figure 5.
Since Ab is temporarily made conductive, the capacitor 3S is charged and the voltage reaches the height of the arrow (shown in time chart G). In the next section of dotted line N5 (Dtvo degrees), the capacitor 3!r is discharged with a constant current by the transistor 3Aα, and its voltage drops to become as shown by the curve sb b.

″隠線Pの位置で、アナログスイッチ37が閉じて、コ
ンデンサ3Sの電圧は、サンプルホールドされるので、
コンデンサ3gの電圧は、第S図の曲線t9のゼロクロ
ス点の巾即ち回転速度に比例する電圧となる。この電圧
は、抵抗3g 11 +、 3g bにより分割され、
オペアンプ2乙の十端子の入力となる。
``At the position of the hidden line P, the analog switch 37 is closed and the voltage of the capacitor 3S is sampled and held, so
The voltage across the capacitor 3g becomes a voltage proportional to the width of the zero-crossing point of the curve t9 in FIG. S, that is, the rotation speed. This voltage is divided by resistors 3g 11 +, 3g b,
This is the input to the ten terminal of operational amplifier 2B.

端子、27より規準電圧が入力されているので、差動増
巾される。
Since the reference voltage is input from terminal 27, differential amplification is performed.

H点の電圧は、第5図のタイプチャート〃の曲線57で
示される。回転速度が上昇すると、点線5.fで示すよ
うに電圧が高くなるものである。
The voltage at point H is shown by curve 57 in the type chart of FIG. As the rotational speed increases, the dotted line 5. The voltage increases as shown by f.

オペアンプ2乙の出力は、曲線57の電圧が、設定値を
越えると1.急速に上昇する。かかる電圧は、第5図の
タイムチャー)、4.Bの直線51に対応するものなの
で、前実施例と同様に、電機子コイルjの通電巾を制御
する曲線ssa、ssh。
When the voltage of the curve 57 exceeds the set value, the output of the operational amplifier 2B is 1. rise rapidly. This voltage is shown in the time chart in FIG. 5), 4. Since they correspond to the straight line 51 of B, the curves ssa and ssh control the energization width of the armature coil j, as in the previous embodiment.

・・・及び曲線56α、 56A 、・・・が、第1図
(b)の端子評す、評Gより出力される。端子評す、評
αの出力は、第9図(d)の端子グにα、 lI、? 
bに入力されて執るので、電機子コイルSに所要の通電
が行なわれるとともに、前実施例と同じく応答性の早い
定速度制御が行なわれる効果がある。
. . . and curves 56α, 56A, . . . are output from the terminal G in FIG. 1(b). The output of the terminal evaluation α is input to the terminal terminal α, lI, ? in FIG. 9(d).
Since the signal is inputted to b, the armature coil S is energized as required, and constant speed control with quick response is performed as in the previous embodiment.

本実施例では、第3図のタイムチャー)Aの曲線ダヂの
ゼロクロス点の巾をコンデンサの時定数により検出して
いるが、計数回路を利用して、ゼロクロス点の巾の時間
帯だけ、クロックパルスを計数しても同じ目的が達成さ
れるものである。
In this embodiment, the width of the zero-crossing point of the curve A in time chart A in FIG. Counting clock pulses would accomplish the same purpose.

次に第弘図(0)のトランジスタ4/、4ff−の作用
を説明する。
Next, the operation of the transistors 4/ and 4ff- in FIG. 0 will be explained.

端子’7/11,92aの入力は、それぞれ第9図(α
)の端子// a 、 // bの出力となっている。
The inputs to terminals '7/11 and 92a are shown in Figure 9 (α
) terminals //a and //b are output.

端子l/α、// Aの出力を矩形波に整形してから端
子列lα、クコαに入力せしめる方がよいが、必ずしも
必要なことではない。
It is better to shape the output of the terminal l/α, //A into a rectangular wave and then input it to the terminal array lα and the terminal array α, but this is not always necessary.

第S図の通電曲線3q aを例として説明すると、曲線
591+の今市(1gO度)の間は、トランジスタpt
 (、第9図(0))が導通している。しか1−1この
間の誘導出力は、第7図(C)の矢印Tと反対方向とな
っているので、トランジスタ<//け不導通となる。1
.かじ、第5図の点線60d、606の間に通電中が制
御されると、点線/、Oeの点で過電力停止さ第1るの
で5蓄積磁気エネルギによる電圧は、矢印Tの方向とな
るので、トランジスタ+77を介して電機子コイルSα
 3eの通電電流に転化し1点線t、、Oaのように通
電され、これが出力トルクに寄与する。トランジスタq
/の電圧降下は小さいので、前述したツェナダイオード
を利用する手段に比較して、大部分の磁気エネルギが出
力トルクに転化できる効果がある。
Taking the energization curve 3qa in FIG. S as an example, the transistor pt
(, FIG. 9(0)) is conductive. However, the induced output during this period is in the opposite direction to the arrow T in FIG. 7(C), so the transistor becomes non-conductive. 1
.. When the current is controlled between the dotted lines 60d and 606 in Fig. 5, the overpower is stopped at the dotted line / and Oe, so the voltage due to the stored magnetic energy is in the direction of the arrow T. Therefore, armature coil Sα is connected via transistor +77.
The current is converted to energizing current 3e and is energized as indicated by dotted lines t, , Oa, which contributes to the output torque. transistor q
Since the voltage drop at / is small, most of the magnetic energy can be converted into output torque compared to the method using the Zener diode described above.

トランジスタクコについても事情は全く同じで、効率け
3チ〜左チ上昇する効果がある。
The situation is exactly the same with transistor Kuko, which has the effect of increasing efficiency by 3 to 3 points.

5q図(d)のトランジスタ4’A 、 4(7の作用
も上述したトランジスタ+4/、弘λと同じ作用と効果
を有するものである。
The functions of the transistors 4'A and 4(7) shown in FIG.

端子侭α、 lI7 aの入力は、第1図(b)の端子
2コα、2.:lbの出力となっている。端子prαよ
り入力があね、電機子コイル!が右方に通電されている
ときに、端子lI/、αの入力により、トランジスタl
16は導通状態にあるが、誘導出力は矢印方向なので通
電されない。
The input to the terminal α, lI7a is the terminal 2 α, 2. in FIG. 1(b). :The output is lb. There is an input from terminal prα, armature coil! is energized to the right, the input of terminal lI/, α causes transistor l
16 is in a conductive state, but the induction output is in the direction of the arrow, so it is not energized.

しかし、末期で通電が断たれると、蓄積磁気エネルギに
よる出力電圧は矢印と反対方向となるので、トランジス
タIIAを介して通電放出される。これが出力トルクに
寄与するので、前実施例と同様な作用効果がある。
However, when the current is cut off at the final stage, the output voltage due to the stored magnetic energy is in the opposite direction to the arrow, so that the current is discharged through the transistor IIA. Since this contributes to the output torque, it has the same effect as the previous embodiment.

トランジスタダクについても事情は全く同じである。The situation is exactly the same for transistor DACs.

〔作用〕[Effect]

本発明装置を、入力がl−二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314位であるのに比較して、効率がりOチル53
4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/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!r1位上昇せしめることができる効果がある。
When the device of the present invention is used as a drive source for an axial fan with an input of about 1-2 watts, the efficiency is 53% higher than that of a conventional device of the same shape, which is 314th.
This has been improved to 4th place, noise has been reduced, and of course the heat generation of the electric motor itself has also been reduced, making it possible to increase the cooling effect. It is effective to apply the present invention to small-sized/induced motors in which copper loss accounts for a large portion of the loss. In addition, the magnetic energy stored in the armature coil can be effectively converted into output torque, further increasing efficiency! It has the effect of raising r1 rank.

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
、ツェナダ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た磁気エネルギの
大部分を有効なトルクに転化できる特別な効果を有し、
効率を更に上昇できるものである。
In this type of general motor, a Zener diode is used to release the magnetic energy stored in the armature coil. Also, since this breakdown voltage needs to be greater than the power supply voltage, the present invention is advantageous compared to such means, in which most of the magnetic energy is dissipated inside the Zener diode, and the other part becomes a counter-torque. As mentioned above, this means has the special effect of converting most of the magnetic energy stored in the armature coil into useful torque;
This can further increase efficiency.

本発明装置は、回転速度検出手段により、次の、3つの
作用を行なっていることに特徴を有するものである。
The device of the present invention is characterized in that the rotational speed detection means performs the following three functions.

第1に、起動時において、通電角をtgo度として、コ
ギングトルクによる起動を確実としている。
First, at startup, the energization angle is set to tgo degrees to ensure startup by cogging torque.

第、2:で、回転速度信号により、通電角を制御して効
率をと昇せしめている。
Second, the energization angle is controlled by the rotational speed signal to increase efficiency.

第3に、損失なしに、応答性の早い定速制御を行なって
いる。
Third, constant speed control with quick response is performed without loss.

電機子コイルに往復して通電すると、電機子コイルダ個
が利用できる。3相Y型のものの電機子コイルは、3突
極の場合に2 (vALか利用できないので、同型のも
のに比して2倍に近い出力トルクが得られる効果がある
。特に、径が咥ミIJメートル位の小型電動機に適用す
ると有効である。
When the armature coil is energized back and forth, the armature coil can be used. The armature coil of the 3-phase Y type has the effect of obtaining nearly twice the output torque compared to the same type of armature coil because 2 (vAL) cannot be used in the case of 3 salient poles. It is effective when applied to small electric motors of the order of 1.5 mm.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、磁心(コア)のある本発明装置の正面図、第
2図は、マグネット回転子と固定電機子の突極の展開図
、第3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、第q図は、電機子コイルの通電を制御
する通電制御回路図、第り図は、第y図の通電制御回路
の各部の電気信号のタイムチャートをそれぞれ示す。 l・・・回転軸、  コ・・・ボール軸承、   J・
・・円筒、  グ /la、jib、’l’、弘d・・
・固定電機子及びその突極、  !rg、sb、re−
。 !d、!;・・・電機子コイル、   6・・・マグネ
ット回転子、   ta、tb、乙e、Ad・・・磁極
、/J・・・軟鋼カップ、   7・・・ホール素子、
gt、gb−・・電源圧負極、  D !1 、 /2
 b 、 IQ。 /l、  9a、 qh、2/l、21b、2!;、2
A、nLx。 3b・・・オペアンプ、  /l 、 2q、 30・
・・単安定回路、   /9. #、 、77、.7g
・・・サンプルホールド回路、  、2g・・・定電流
回路、  3A a 、 、jA h 、 39゜lj
/)、 g/、 41J、 gりg 、 #5 b 、
−、95d 、 ’J、? 、 46゜tI7・・・ト
ランジスタ、  /左、 、27. A/、 g e・
・・規準電圧端子。
Figure 1 is a front view of the device of the present invention with a magnetic core, Figure 2 is a developed view of the magnetic rotor and the salient poles of the fixed armature, and Figure 3 is the magnetic poles and salient poles of the magnetic rotor. FIG. . l...rotating shaft, c...ball bearing, J.
・・Cylindrical, gu /la, jib, 'l', hirod...
・Fixed armature and its salient poles, ! rg, sb, re-
. ! d,! ;... Armature coil, 6... Magnet rotor, ta, tb, e, Ad... magnetic pole, /J... mild steel cup, 7... Hall element,
gt, gb-...power supply voltage negative pole, D! 1, /2
b. IQ. /l, 9a, qh, 2/l, 21b, 2! ;,2
A, nLx. 3b... operational amplifier, /l, 2q, 30.
... Monostable circuit, /9. #, ,77,. 7g
...sample hold circuit, ,2g...constant current circuit, 3A a, ,jA h, 39゜lj
/), g/, 41J, gg, #5 b,
-,95d,'J,? , 46°tI7...transistor, /left, , 27. A/, g e・
...Reference voltage terminal.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)マグネット回転子ならびに互いに等しいピッチで
離間した1個(n=2、4、6)の突極を備えた固定電
機子よりなる1相の半導体電動機において、突極のそれ
ぞれに装着された第1、第2、…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単一
のホール素子と、コギングを利用して自起動せしめる自
起動手段と、前記したホール素子が1つの極性の磁極に
対向したときに得られる第1の位置検知信号と、N、S
の2つの磁極に対向したときに得られる第2の位置検知
信号と、該位置検知信号を微分する微分回路と、該微分
回路の出力信号のゼロクロス点において、小さい巾の電
気信号を発生する電気回路と、該電気回路より得られる
電気信号により、非通電電機子コイルに発生する誘導出
力をサンプルホールドする回転速度検出回路と、該回路
の出力を非反転端子の入力とし、規準電圧を反転端子の
入力とする差動増巾回路となるオペアンプと、該オペア
ンプの出力と第1、第2の位置検知信号を比較して、後
者の電圧が前者の電圧より大きい部分のみを矩形波の第
1、第2の電気信号として出力する第1、第2の比較回
路と、第1の比較回路による第1の電気信号を奇数番目
の電機子コイルに直列に接続されたトランジスタのベー
ス入力として、これを導通して、当該電機子コイルを通
電し、第2の比較回路による第2の電気信号を偶数番目
の電機子コイルに直列に接続したトランジスタのベース
入力として、これを導通して、当該電機子コイルを通電
する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。
(1) In a one-phase semiconductor motor consisting of a fixed armature equipped with a magnetic rotor and one salient pole (n = 2, 4, 6) spaced apart from each other at an equal pitch, a a first armature coil, a second armature coil, and the aforementioned magnet rotor which is magnetized to N and S magnetic poles so that different poles are adjacent to each other at an equal pitch, facing the armature coil; a single Hall element that is fixed to the fixed armature side facing the magnetic pole surface of the magnet rotor, detects the position of the rotor, and generates a position detection signal proportional to the strength of the magnetic field of the magnetic pole; , a self-starting means that uses cogging to self-start, a first position detection signal obtained when the Hall element faces a magnetic pole of one polarity, and N, S.
A second position detection signal obtained when the two magnetic poles face each other, a differentiation circuit that differentiates the position detection signal, and an electric signal that generates a small width electrical signal at the zero-crossing point of the output signal of the differentiation circuit. a rotational speed detection circuit that samples and holds the induced output generated in the non-energized armature coil using an electric signal obtained from the electric circuit; the output of the circuit is input to a non-inverting terminal, and a reference voltage is input to an inverting terminal The output of the operational amplifier is compared with the first and second position detection signals, and only the portion where the voltage of the latter is larger than the voltage of the former is detected as the first signal of the rectangular wave. , the first and second comparison circuits output as a second electrical signal, and the first electrical signal from the first comparison circuit is used as the base input of a transistor connected in series to the odd-numbered armature coil. conducts, the armature coil is energized, and the second electrical signal from the second comparison circuit is used as the base input of the transistor connected in series to the even-numbered armature coil. 1 characterized in that it is composed of an energization control circuit that energizes the child coil.
phase semiconductor motor.
(2)マグネット回転子ならびに互いに等しいピッチで
離間したn個(n=2、4、6)の突極を備えた固定電
機子よりなる1相の半導体電動機において、突極のそれ
ぞれに装着された第1、第2、…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単一
のホール素子と、コギングを利用して自起動せしめる自
起動手段と、前記したホール素子が1組の同極の磁極に
対向したときに得られる第1の位置検知信号ならびに他
の異極の磁極に対向したときに得られる第2の位置検知
信号と、第1の位置検知信号列の1つの巾に反比例する
回転速度信号を得る回転速度検出回路と、第1、第2、
第3、第4のトランジスタにより、第1、第2、…の電
機子コイルの直列若しくは並列接続体に往復して通電せ
しめるトランジスタブリッジ回路と、回転速度検出回路
より得られる回転速度信号を非反転端子の入力とし、規
準電圧を反転端子の入力とする差動増巾回路となるオペ
アンプと、該オペアンプの出力と第1、第2の位置検知
信号を比較して、後者の電圧が前者の電圧より大きい部
分のみを矩形波の第1、第2の電気信号として出力する
第1、第2の比較回路と、第1の比較回路による第1の
電気信号を第1のトランジスタのベース入力とし、第2
の比較回路による第2の電気信号を第2のトランジスタ
のベース入力として、第1、第2、…の電機子コイルの
直列若しくは並列接続体に往復して通電せしめる通電制
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。
(2) In a one-phase semiconductor motor consisting of a magnetic rotor and a fixed armature with n salient poles spaced at equal pitches (n = 2, 4, 6), the a first armature coil, a second armature coil, and the aforementioned magnet rotor which is magnetized to N and S magnetic poles so that different poles are adjacent to each other at an equal pitch, facing the armature coil; a single Hall element that is fixed to the fixed armature side facing the magnetic pole surface of the magnet rotor, detects the position of the rotor, and generates a position detection signal proportional to the strength of the magnetic field of the magnetic pole; , a self-starting means that uses cogging to self-start, and a first position detection signal obtained when the Hall element is opposed to a pair of magnetic poles of the same polarity, and a first position detection signal obtained when the Hall element is opposed to another magnetic pole of a different polarity. a rotation speed detection circuit that obtains a rotation speed signal that is inversely proportional to the width of one of the first position detection signal sequences;
The third and fourth transistors non-invert the rotational speed signal obtained from the transistor bridge circuit that reciprocates and energizes the series or parallel connections of the first, second, ... armature coils, and the rotational speed detection circuit. The output of the operational amplifier is compared with the first and second position detection signals, and the voltage of the latter is the voltage of the former. first and second comparison circuits that output only the larger portion as first and second electrical signals of a rectangular wave, and a first electrical signal from the first comparison circuit as a base input of a first transistor; Second
an energization control circuit that uses the second electric signal from the comparison circuit as the base input of the second transistor to reciprocate and energize the series or parallel connection of the first, second, ... armature coils. A one-phase semiconductor motor characterized by:
JP60193085A 1985-09-03 1985-09-03 One-phase semiconductor motor Pending JPS6258891A (en)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5944992A (en) * 1982-09-03 1984-03-13 Citizen Watch Co Ltd Drive circuit for motor
JPS6062893A (en) * 1983-09-02 1985-04-11 Toyo Denki Kk Drive circuit for dc fan motor

Patent Citations (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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