JPS63114553A - 回転４相励磁直流電動機 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、回転４相励磁直流電動機に関するものである
。

〔従来技術とその問題点〕

回転電動機は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換
する効率の良い方法であるが、常に発熱が伴う厄介な代
物として扱われ、種々対策が計られているのが実状であ
った。付き纏う発熱を少なくするために、容量を大きく
したり、電流を制限して効率を落としたり等の姑息的な
手段を労しているのが精−杯であり、このための改善は
強く要望されている。発熱以外でも種々問題があり、全
体的の総合改善がない限り、信頼は得られない。

主たる原因に磁気回路構造と、回転トルク不足があり、
回転トルクむら、騒音発生もこれに付随する。従来は、
構造に開放磁気回路の状態が多分にあり、励磁される界
磁極より遠く離れた異極の回転子磁極を引き付けなけれ
ばならず、励磁電流は無制限に必要とし、消費電力は電
線容量を越える励磁線輪の蓄熱、更に、被覆の焼損につ
ながり、波及する被害は甚大となる。開放磁気回路励磁
による磁化は、更に発熱を促進する。回転電動機の始動
時、及び、負荷を持つ回転立ち上がり時は、過大電流の
励磁通電は当然の様に扱われ、回転電動機の宿命であり
、致し方ないものとの考えが定説であった。これらの理
由で、回転電動機をどれにしたら良いか迷う選定、果た
してこれで大丈夫であるか、信頼性に対する疑念、裏切
られる突然の故障による不安感、予想より少ない回転ト
ルク等は避けられないのが実状であった。

〔発明の目的〕

本発明は、かかる点に鑑み発明されたもので、回転電動
機における、閉磁気回路に基づいた磁化理論を究明して
、省電力でより効率の良い強力な回転トルクを得て、更
に、回転電動機の性能を向上することにより、これまで
の諸種の問題点を駆出出来るものである。地域的環境問
題にランクされている公害発生源の自動車エンジンに代
わる、緊急、尚かつ強く期待が望まれる車載用原動機の
回転４相励磁直流電動機を提供せんとするものである。

〔発明の構成〕

本発明は、上述した従来のものの問題点を解消するため
になされたもので、これらの目的を達成するため、本発
明による閉磁気回路の磁気反発力と磁気吸引力を構成す
る磁極に、隣接磁力を併せ利用する界磁極と、同相の別
励磁された界磁極に対応する回転子極どうしの間に永久
磁石を装着する。この方法による回転子磁極を多数組み
にし、軽合金フレームに取り付けて回転子にする。−ヒ
記の構造である回転電動機の界磁極相励磁に自起高電圧
を重畳、回転４相通電することで、閉磁気回路内の回転
理論を最大限に活用出来る。限定された電源電力で磁気
効率を高め、界磁アンペアターンを低下させ、発熱の原
因や諸種の問題点を軽減する。３種類のＲＣＤ信号で回
転相励磁開始位（次と励磁時間幅を指示、一方向の回転
制御回路を付与する高効率の回転電動機を特徴とするも
のである。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第４
図において、界磁極を、界磁極番号毎に第１相より第４
相にわたり通電相励磁した界磁極（Ｓ、、Ｎ極〕を図示
している。第１相励磁の時、界磁極１番。２番のＮ極を
内側にして、界磁極２４番。３番の両側はＳ極になる。

同相励磁の隣接界磁極も同様の磁極に磁化され、第４図
に点線枠で示す様な磁化極になる。第３図は第１相励磁
された磁化状態図で〔第３図。Ｉ　Ａ−Ｉ　Ｆｏの線輪
に通電。２４界磁極構成〕界磁極ブロツク〔界磁極番号
２４−３゜の４極をｌブロックとする。〕は第１相励磁
と同相であるため、同様に磁化され全体がＳ、、Ｎ、Ｎ
６Ｓ極の繰り返し磁極になる。

第３図（２Ａ−２Ｆ、）（第４図。第２相図〕の第２相
励磁に進相すると、全体が界磁極１極分ずつ時計回転方
向に磁化ブロックが移行する。第３相。第４相と励磁の
場合、前記と同様に磁化が進み、第１相え契る回転４相
の励磁方法〔第４図。

第１相−第４相磁化説明図〕である。界磁極４極構成磁
化１ブロツクと、回転子のＮ。Ｓ＠極間における対向の
磁気関係は閉磁気組成回路となる。

本発明の実施例である回転基本原理を第５図に示す。相
励磁された界磁極ブロックに対向する回転子磁極との磁
気関係図で、界磁極を相励磁ずろと、Ｓ、Ｎ、Ｎ、、Ｓ
極に磁化する。時計回転方向後尾のＳ極中心と、回転子
Ｓ磁極中心が合致する点を相励磁開始位置にすると、回
転子Ｓ磁極は、界磁極ＳＭｉ極間に反発力が働き、回転
子はどちらかの方向に弾かれ様とするが、回転子Ｓ磁極
左側は隣接する同相励磁の界磁極Ｓ磁極に４半分が同極
にあるため反発力が存在、回転子Ｓ磁極右側は界磁極Ｎ
極に４半分あるため、磁気吸引される。

回転子Ｓ磁極は、前記の反発と吸引力のアンバランスで
方向を決められ時計回転方向え急激な回転をなし、更に
、界磁極Ｎ磁極に向かって一方向の回転をする。一方の
回転子Ｎ磁極は、界磁極Ｎ磁極の２４４！中間より４半
分回転方向先に中心があり、同磁極の片寄り反発力で右
に押しやられ、時計回転方向先頭にある界磁極Ｓ磁極に
吸引される。

次相励磁開始点位置に回転子磁極が到達すると、前相励
磁と同様の磁気回転作用を繰り返し行う。

相励磁はｌ相より４相えと励磁する回転方式である。相
励磁開始位置に回転到達する面後の磁気力は、回転子の
回転慣性力として働き、界磁極吸着位置に安定しようと
する残存力として存在する。

〔第５図。７゜相励磁終了後の慣性波及位置〕この慣性
回転力は次相励磁回転力に加算され、回転トルク向上に
寄与する。〔第５図。８゜相励磁開始位置〕の相励磁は
、回転子と同軸にあるＢＣＤ符号板の位置検出信号で制
御するため、励磁通電開始より次相励磁位置まで、回転
速度に関係なく正確に励磁ができる特徴を活用している
。〔第６図ＢＣＤ符号板信号図〕に示すＢＣＤ符号板は
、１個号。２個号。４個号。パルス信号を配設された検
出器で、回転相励磁＠御と重畳高電圧発生回路制御に用
いる。〔第３図。４゜回転子磁極〕は界磁極ＩＡ相励磁
の磁化ブロックとＩＢブロック磁化界磁極に渉り対向し
ているが、磁極構成に永久磁石を装着しやすくするため
の方法で、磁気関係は０７１記とは変わらない。この磁
気作用はｌΔグループ励磁回路、ＩＢ−ＩＦ各ダグルー
プ励磁回路共に閉磁気回路を構成するものである。〔第
５図。説明図〕は、相励磁線輪を主体として、界磁極磁
化ブロックに対向する回転子磁極関係を図示するもので
ある。〔第３図。ＩＡ−ＩＦ、）相励磁線輪の１八通電
は、第１相励磁にあるＩＢ、、ＩＣ，、ＩＤ、−ＩＦｏ
と共々に同相励磁にあり、回転子磁極のＮ極。Ｓ極〔第
５図。４゜〕と、界磁極磁化ブロックに対して、隣接磁
化ブロックにまたがり兼用する磁極構造を特徴としてい
る。〔第５図。説明図〕の磁気作用は、界磁極磁化ブロ
ックと回転子磁極は閉磁気回路範囲内から次相励磁閉磁
気回路範囲えとの回転相励磁作用か行なわれるため、励
磁消費電力が極端に少なく、発熱の原因を軽減、磁気効
果を上げる構成を特徴とする。

この方法により、界磁極、回転子磁極の磁気回路長を適
度に出来、磁気発熱や永久磁石の減磁を少なくする効果
がある。〔第７図。〕は、界界磁極励磁駆動路の主要部
を図示するものである。〔第７図。１０．）は、自起高
電圧発生回路耶で、回転子と同軸にあるＢＣＤ符号板信
号で可変制御され、高電圧を得て〔第７図。８゜〕の整
流器で高圧直流パルスに変換し、励磁電流に重畳して界
磁極を相励磁する。〔第８図。〕は、！相通電時の１例
をグラフで示すものである。高電圧パルスを励磁電流と
重畳させ、円回転相界磁極の磁気効果をより向上させる
。ＢＣＤ符号板信号は、パルス数列とパルス電圧を制御
して、励磁電流と共に速度及び回転トルクを変える。〔
第９図。〕は、実施例の界磁極励磁駆動回路〔界磁極２
４極〕の全体を図示する。〔第９図。菫。−２゜〕４相
不可逆回転回路を経て〔第９図。６゜〕の界磁極線線輪
励磁線輪は２４個。〕に通電励磁を行う。〔第９図。３
−１１．１を８分割のブロックに分け、ｌ相当たり２ブ
ロツクを〔同相励磁線輪６個。〕並列駆動する４相励磁
回路である。〔第１図。〕に実施例全体構造図を図示す
る。〔第１図。４゜回転子磁極取付台〕は剛性軽合金構
造に回転子磁極を装着することで、軸芯を支点とする遠
い位置に回転力発生の駆動磁極があり、相励磁による合
成回転トルクでより強力な回転力が得られる。全体が閉
磁気回路構造であるため、磁極は細身構造に出来、従来
にみられる様な、重厚重量構造と違い、軽晴な回転電動
機として強力の回転トルク、高効率の性能を発揮出来る
ものである。〔第１図５゜１７゜１８゜構造体〕は、Ｂ
ＣＤ符号板信号による内回転励磁の方法であり、消耗す
る電極刷子が無く、密閉構造が可能であり、自冷換気通
風式の冷却で発熱を押さえられる。〔第１図。１０固定
界磁極〕の界磁極は分割積層の鉄芯で構成され、大口径
界磁極の組成を容易にし、製作時の省資源化ができる。

〔第１図。１０゜１１゜＋２゜１４゜励磁位置検出器〕
は、無接触構造の光電子検出装置で１３ＣＤ符号板信号
と、自起高電圧パルス信号を取り出し、回転相界磁極の
励磁制御を行う。〔第１図。ＩＯ０〕の検出器取付台は
、励磁位置の微調整が出来、調整後は固定されて、以後
は、調整を必要としないものである。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明による磁気関係の閉磁気回路内
に於ける回転４相励磁の方法は、磁気損失を軽減し、省
電力化を可能とする回転４相励磁直流電動機を提供出来
る。この発明は、一方向の回転を目的としているため、
逆回転は出来ない。

の 時計回転方向に相励−Ｉｈ＠Ａ回転をする。全円周の相
回転はすべて、閉磁気回路内の磁気回転が行なわれる為
、界磁極励磁電流は、従来にみられるような開放磁気回
路的な過大通電がなく、励磁に必要な最小限の電力で発
熱量も非常に少なく、効率の良い回転電動機を特徴とし
ている。磁気回路構成を多数組みに構成することにより
、小形から大口径に至る強力回転トルクの回転電動機が
得られる他、多重構造や複合構成ができ、用途がこれら
により利用範囲も広く、発明の効果が多くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による回転４相励磁直流電
動機を示す断面図。第２図は、励磁線輪の装着と、回転
子磁極構造図。第３図は、界磁極の第！相励磁通電時に
おける磁化極状態と、対向する回転子磁極が励磁開始位
置にある説明図。第４図は、界磁極の相励磁時の極が磁
化される説明図。第５図には、本発明の回転相励磁基本
原理を説明する図を示す。第６図は、回転子と同軸に装
着する励磁用、ＢＣＤ符号板を説明する図。第７図。第
８図は、回転励磁駆動回路の１ブロツクと自起高電圧の
重畳磁化通電グラフの説明図。第９図は、回転励磁駆動
回路全体を図示している。 第９図の１−２゜は不可逆回路。３−４゜は相励磁切り
替えパワートランジスター。５−６ｏは界磁極線輪。８
−９−１０−１１．は自起高電圧回路。！２−１３−１
４゜は電源部、継電器、電源開閉器。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔イ〕回転相励磁される界磁極と、これに対応する回転
   子磁極との閉磁気回路に於ける関係で、同磁極の場合は
   反発し、異なる磁極間で吸引する磁極構造を特徴とする
   回転４相励磁直流電動機。 〔ロ〕回転４相励磁の界磁極と閉磁気回路的に対向する
   回転子極を多数組みとし、合成回転トルクを得ると共に
   、大口径軽量構造を特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の回転４相励磁直流電動機。 〔ハ〕界磁極の回転相励磁には、４相励磁信号を変形Ｂ
   ＣＤ符号により行う。回転子と同軸にあるＢＣＤ符号板
   の検出信号で、界磁極の励磁開始位置及び励磁通電時間
   幅を制御する。ＢＣＤ符号３種類の信号で、４相励磁の
   回転制御を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の回転
   ４相励磁直流電動機。 〔ニ〕回転界磁極励磁線輪の直流通電に、自己起電によ
   る高電圧重畳励磁を特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の回転４相励磁直流電動機。