WO1992014297A1 - High-speed reluctance-type electric motor - Google Patents

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WO1992014297A1
WO1992014297A1 PCT/JP1992/000140 JP9200140W WO9214297A1 WO 1992014297 A1 WO1992014297 A1 WO 1992014297A1 JP 9200140 W JP9200140 W JP 9200140W WO 9214297 A1 WO9214297 A1 WO 9214297A1
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position detection
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coil
coils
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PCT/JP1992/000140
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English (en)
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Inventor
Itsuki Bahn
Original Assignee
Kabushikigaisya Sekogiken
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/08—Reluctance motors
    • H02P25/086—Commutation
    • H02P25/089—Sensorless control

Definitions

  • the present invention relates to a reluctance motor, and more particularly to a high-speed reluctance motor that can be used for various applications in place of a conventional brushless motor motor and an induction motor with an inverter.
  • a stator having a plurality of magnetic poles, a rotor concentrically arranged and rotatably supported and having a plurality of salient poles, the stator magnetic poles being sequentially excited, and the corresponding rotations
  • a reluctance motor in which a rotor is rotated by a magnetic attraction force acting between the salient poles.
  • Reluctance motors have the advantage of high output torque and no need for a magnet rotor.However, conventional reluctance motors have limited applications due to difficulties such as high-speed operation. There is a disadvantage called.
  • the exciting coil of the reluctance motor has a large inductance, and the magnetic energy stored in the exciting coil becomes extremely large. Therefore, it takes time for energy to accumulate and disappear, so that the rise and fall of the current flow is delayed, and the number of salient poles of the rotor is large. Many. A decrease in torque occurs due to a delay in the rise of the conduction current (torque decreases), and a counter torque occurs due to a delay in the fall of the conduction current. As a result, the motor operation efficiency is reduced and the rotation speed is significantly reduced.
  • Another object of the present invention is to provide a small reluctance motor.
  • Still another object of the present invention is to propose a reluctance motor in which generation of vibration is prevented.
  • a reluctance type having a motor main body including: a rotor having a plurality of salient poles; and an armature having a plurality of magnetic poles each fitted with an exciting coil.
  • An electric motor is provided.
  • the reluctance motor has a rotor in which a plurality of salient poles having equal circumferential widths have an outer peripheral surface formed in the circumferential direction at equal angular intervals and rotatably supported by an outer casing.
  • n is a positive integer
  • magnetic poles each having a circumferential width of 120 degrees or 180 degrees in electrical angle and facing the plurality of salient poles through a slight gap are equiangular.
  • a first-phase, a second-phase, and a third-phase excitation coil fitted to the magnetic pole and having an inner peripheral surface formed in a circumferential direction at a distance, and fixed to the inner peripheral surface of the outer casing; Armature,
  • a first-phase rectangular wave having a number of position sensing elements corresponding to the number of the exciting coils and spaced apart from each other, and having a predetermined signal level in a width of 120 degrees every electrical angle of 360 degrees.
  • a second phase position detection signal having a phase delay of 120 degrees in electrical angle with respect to the first phase position detection signal.
  • a position detection device for sequentially transmitting a position detection signal of a third phase, which is delayed by 120 degrees in electrical angle with respect to the position detection signal, in accordance with the rotational position of the rotor;
  • a switching element interposed between the DC power supply and the first, second and third phase excitation coils, respectively, and according to the first, second and third phase position detection signals,
  • An energization control circuit for sequentially energizing the first, second and third phase excitation coils by sequentially energizing and deactivating the switching elements;
  • the corresponding one of the first, second and third capacitors is connected to the corresponding one of the reverse-connected diodes by the magnetic energy stored in the excitation coil when the power supply to each of the excitation coils is stopped. To rapidly extinguish the stored magnetic energy and rapidly raise the exciting current flowing through the next exciting coil.
  • a position detection signal for starting energization is determined to be generated from the position detection device, and is controlled by three-phase single-wave energization.
  • the energization control circuit comprises: first, second, and third inductance coils energized by a width corresponding to the position detection signals of the first, second, and third phases, respectively, and An electric circuit is provided for charging stored magnetic energy into the corresponding first, second, and third capacitors when the energization of the second and third inductance coils is stopped.
  • the armature has 1 2 ⁇ ( ⁇ is a positive integer) magnetic poles, and the first phase, the second phase, and the third phase are respectively fitted to the magnetic poles.
  • Phase excitation coils and first, second, and third phase excitation coils, and the position detection device is different from the first, second, and third phase position detection signals in electrical angle, respectively.
  • the phase detection signals of the first phase, second phase and third phase delayed by 180 degrees are sequentially transmitted in accordance with the rotational position of the rotor, and the energization control circuit comprises a DC power supply and the DC power supply.
  • a switching element interposed between the first, second and third phase excitation coils and the first, second and third phase excitation coils, respectively, wherein the first, second and third phases;
  • the switching elements are sequentially turned on and off in accordance with the position detection signals of the first, second and third phases, thereby making the first, second and third phases more effective.
  • the first, second and third phase excitation coils are sequentially energized.
  • the reluctance type motor includes a diode connected in reverse to a connection body of the switching element and the excitation coil, and a first phase and a first phase excitation coil inserted in a forward direction with respect to the DC power supply, respectively.
  • First, second and third backflow prevention diodes associated with the second and second phase excitation coils and the third and third phase excitation coils, respectively; First, second and third capacitors connected in parallel to the second and third backflow prevention diodes, and the magnetic energy stored in the exciting coils when the energizing coils are de-energized. A corresponding one of the first, second and third capacitors is charged via a corresponding one of the reversely connected diodes to rapidly extinguish the stored magnetic energy and to a next exciting coil.
  • Is defined as a position detection signal for starting the energization of the exciting coil is fitted to the pole is generated from the position sensing device is controlled by the three-phase full-wave current supply.
  • the energization control circuit is energized by a width corresponding to the position detection signals of the first and first phases, the position detection signals of the second and first phases, and the position detection signals of the third and third phases, respectively.
  • the first, second, and third inductance coils are turned off, and when the first, second, and third inductance coils are cut off, the magnetic energy stored in the first and second inductance coils corresponds to the first and second inductance coils.
  • an electric circuit that flows into and charges the second and third capacitors.
  • the position detecting device in the reluctance motor controlled by the three-phase single-wave energization, includes first and second continuous electric motors each having a width of 120 degrees in electrical angle.
  • the first position detection signal of the rectangular wave of the third phase and the first position detection signal separated from each other by 60 degrees in electrical angle and 60 degrees in electrical angle in the first half of the first position detection signal.
  • Second, third phase square wave second position detection Signals are sequentially transmitted in accordance with the rotational position of the rotor, and the energization control circuit sequentially turns on and off the switching elements in response to the first position detection signal in a section at or below a set rotational speed.
  • the switching elements are sequentially turned on and off by the second position detection signal to sequentially turn on the exciting coils, and control is performed by 60-degree three-phase single-wave energization.
  • the energization control circuit includes one inductance coil energized by the second position detection signal of the first, second, and third phases; ⁇ equipped with an electric circuit for flowing stored magnetic energy into the capacitor and charging when the power supply is stopped.
  • a reluctance motor has an outer peripheral surface in which a plurality of salient poles having circumferential widths equal to each other are formed in the circumferential direction at equal angular intervals, and is rotated by an outer casing.
  • n is a positive integer
  • magnetic poles each having a circumferential width of 120 degrees or 180 degrees in electrical angle and facing the plurality of salient poles through a slight gap.
  • First, second, and third phase excitation coils having inner circumferential surfaces formed in the circumferential direction at angular intervals and fitted to the magnetic poles, and the first, second, and third phase excitation coils, respectively.
  • An armature fixed to an inner peripheral surface of the outer casing, including an exciting coil;
  • It has a number of position detecting elements spaced apart from each other corresponding to the number of the exciting coils, and is a rectangular wave having a predetermined signal level of a width of 60 degrees every electrical angle of 360 degrees, each having a position of about 120 degrees.
  • the position detection signals of the first, second, and third phases having a phase difference and the same rectangular wave having the electrical angle of 60 degrees between the position detection signals of the first, second, and third phases ⁇ , ⁇ 2.
  • a position detection device for sequentially transmitting the position detection signal of the third phase according to the rotational position of the rotor,
  • a switching element interposed between the DC power supply and the first, second, and third phase, and the first, second, and third phase excitation coils, respectively, wherein the first, second, and third phases are connected;
  • the switching elements are sequentially turned on and off in response to the position detection signals of the three phases, the first phase, the second phase, and the third phase, whereby the first phase, the second phase, the third phase, and the first phase are turned off.
  • An energization control circuit for sequentially energizing the second and third phase excitation coils,
  • Diodes respectively reversely connected to a connection body of the switching element and the excitation coil; and first, second, and third phase excitation coils and first and second excitation coils inserted in a forward direction with respect to the DC power supply, respectively.
  • the first and second backflow prevention diodes associated with the second and third phase excitation coils, respectively, and the first and second capacitors connected in parallel with the first and second backflow prevention diodes are connected.
  • a position detection signal for starting energization of the excitation coil is determined to be generated from the position detection device, and is controlled by three-phase full-wave energization.
  • the energization control circuit includes a first inductance coil energized by a width corresponding to the position detection signals of the first, second, and third phases, and a position detection signal of the second and third phases.
  • a first inductance coil energized by a width corresponding to the position detection signals of the first, second, and third phases, and a position detection signal of the second and third phases.
  • a high-speed reluctance motor driven by two-phase full-wave current has a plurality of salient poles having the same circumferential width and having an outer circumferential surface formed at equal angular intervals in a circumferential direction and rotatably supported by an outer casing. And 8 n (n is a positive integer) magnetic poles each having a circumferential width of 120 degrees or 180 degrees in electrical angle and facing the plurality of salient poles through a slight gap.
  • An armature fixed to the inner peripheral surface of the housing;
  • the two-phase position detection signal is a position detection device for sending the first phase and second phase position detection signals whose phases are delayed by 180 degrees in electrical angle according to the rotational position of the rotor.
  • a switching element interposed between the DC power supply and the first and second phases and the first and second phase excitation coils, respectively, and the positions of the first and second phases and the first and second phases;
  • An energization control circuit for sequentially energizing the first and second phases and the first and second phase excitation coils by sequentially energizing and deactivating the switching elements in response to the detection signal;
  • the switching element and the connection body of the excitation coil were respectively reversely connected.
  • a first and a second phase coil inserted in the forward direction with respect to the DC power supply and associated with the first and first phase excitation coils and the second and second phase excitation coils, respectively.
  • Backflow preventing diode, and first and second capacitors connected in parallel to the first and second backflow preventing diodes, respectively.
  • the corresponding one of the first and second capacitors is charged by the stored magnetic energy via the corresponding one of the reverse-connected diodes to rapidly extinguish the stored magnetic energy and then to turn on the current.
  • each of the position detecting elements is determined by changing the position of the exciting coil fitted to the one magnetic pole within an electrical angle of 45 degrees from the point at which each of the salient poles starts to enter one of the magnetic poles. It is determined that a position detection signal for starting energization is generated from the position detection device.
  • the energization control circuit includes a first inductance coil that is energized by a width corresponding to the position detection signal of the first and second phases, and a width corresponding to the position detection signal of the second and second phases. Energized first
  • the high-speed reluctance motor includes a rotor having a plurality of salient poles having a circumferential width equal to each other and having an outer circumferential surface formed at equal angular intervals in a circumferential direction and rotatably supported by an outer casing;
  • Each of the 8 n (n is a positive integer) magnetic poles having a circumferential width of 120 degrees or 180 degrees in angle and facing the plurality of salient poles through a slight gap is equiangular.
  • a first-phase and a second-phase excitation coil and a first-phase and a second-phase excitation coil each having an inner peripheral surface formed in a circumferential direction at an interval of degrees and fitted to the magnetic poles, respectively.
  • An armature fixed to the inner peripheral surface of the outer casing;
  • the two-phase position detection signal is a position detection device for sequentially transmitting the first-phase and second-phase position detection signals whose phases are carried by 180 electrical degrees in accordance with the rotational position of the rotor.
  • a switching element interposed between the DC power supply and the first and second phases and the first and second phase excitation coils, respectively, wherein the first and second phases and the first and second phase positions are included.
  • An energization control circuit for sequentially energizing the first and second phases and the first and second phase excitation coils by sequentially energizing and deactivating the switching elements in response to the detection signal;
  • a diode which is reversely connected to a connection body between the switching element and the excitation coil, respectively; and a first phase, a first phase, a second phase and a second phase which are inserted in a forward direction with respect to the DC power supply, respectively.
  • a first, a second, a third, and a fourth backflow preventing diode respectively associated with the first exciting coil; and a first, second, third, and fourth backflow preventing diode connected in parallel to the first, second, third, and fourth backflow preventing diodes.
  • 1, 2, 3, and 4 capacitors, and the first, second, third, and 4th capacitors are provided by magnetic energy stored in the exciting coils when power supply to each of the exciting coils is stopped.
  • the energization control circuit includes first, second, third, and fourth inductance coils energized by a width corresponding to the position detection signals of the first, second, and second phases; An electric circuit that charges stored magnetic energy into the corresponding first, second, third, and fourth capacitors when the energization of the second, third, and fourth inductance coils is stopped. Is provided.
  • in-phase magnetic poles are arranged in the diametrical direction of the armature to prevent generation of vibration.
  • energization is started within a section having an electrical angle of 30 degrees from the point at which the air pole starts to enter the magnetic pole, and further, when energization of one excitation coil is stopped.
  • the stored magnetic energy is converted into electrostatic energy of the capacitor, which is converted into the magnetic energy of the exciting coil to be energized next, so that the rising and falling of the energizing current is sharp. No torque is generated, high output torque can be obtained, and high-speed rotation (up to 100,000 rpm) is possible.
  • the magnetic energy stored in the inductance coil supplements the copper loss of the exciting coil and the iron loss of the magnetic core when the magnetic energy moves between the exciting coils, thereby increasing the current flowing through the exciting coil. And the descent can be remarkably rapid, so that a motor with high speed and large output torque can be obtained.
  • ripple current can be reduced by using full-wave energization.
  • FIG. 1 is a schematic side view showing a rotor and an armature of a three-phase single-wave reluctance motor according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic development view of the rotor and the armature of FIG. 1,
  • FIG. 3 is a schematic circuit diagram showing the position detecting device of the first embodiment
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing an energization control circuit of the first embodiment
  • FIG. 5 is a circuit diagram in which an inductance coil for improving the rise and fall of the exciting current is added to the circuit of FIG. 4,
  • FIG. 6 is a timing chart showing the output of the detection coil and the position detection signal of the position detection device
  • Fig. 7 shows the timing chart of the current flowing through the exciting coil.
  • FIG. 8 is a schematic side view showing a rotor and an armature of a three-phase single-wave and full-wave reluctance motor according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a development view of the rotor and the armature of FIG. 8,
  • FIG. 10 is a circuit diagram showing an energization control circuit of a second embodiment
  • Fig. 11 is a circuit diagram in which an inductance coil for improving the rise and fall of the exciting current is added to the circuit of Fig. 10;
  • FIG. 12 is a switching circuit diagram of a position detection signal in three-phase one-wave energization
  • FIG. 13 is a schematic development view of a rotor and an armature of a three-phase full-wave reluctance motor according to a fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 14 is a schematic longitudinal sectional view showing a main body of a three-phase full-wave reluctance motor according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a circuit diagram showing a current-carrying street circuit of the fourth embodiment
  • FIG. 16 is a circuit diagram in which an inductance coil for improving the rise and fall of the exciting current is added to the circuit of FIG.
  • FIG. 17 is a development view showing a rotor and an armature of a two-phase full-wave reluctance motor according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a circuit diagram showing the energization control circuit of the fifth embodiment.
  • Fig. 19 is a circuit diagram in which an inductance coil is added to Fig. 18 to improve the rise and fall of the exciting current.
  • FIG. 20 is a circuit diagram showing a position detecting device of a fifth embodiment
  • FIG. 21 is a timing chart showing a position detection signal in the fifth embodiment
  • FIG. 22 is a circuit diagram showing an energization control circuit in a modification of the fifth embodiment of the present invention
  • Fig. 23 is a circuit diagram in which an inductance coil is added to Fig. 22 to improve the rise and fall of the exciting current.
  • FIG. 24 is a circuit diagram showing an energization control circuit according to another modification of the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 25 is a circuit diagram in which an inductance coil for improving the rise and fall of the exciting current is added to FIG.
  • the three-phase single-wave reluctance motor includes the motor body shown in FIGS. 1 and 2.
  • the motor body is composed of a rotor 1 fitted to a rotating shaft 5 rotatably supported by bearings provided on an outer housing (not shown) (corresponding to the elements indicated by reference numeral 64b in FIG. 14).
  • an armature (stator) 16 fixed to a casing coaxially arranged with the rotor 1, both of which are made of a laminate of silicon mesh plates as conventionally known.
  • the armature 16 has an annular magnetic core 16 ′ that can freely form a magnetic path, and six magnetic poles 169 a to l 6 ⁇ each having a width of 180 degrees are formed on the inner peripheral surface of the magnetic core in the circumferential direction. It is formed at intervals, and faces salient poles la ⁇ : Lh of rotor 1 with a gap of 0.1 to 0.2 mm, for example, about 0.15 mm.
  • Excitation coils 17a to 17f are fitted to the magnetic poles 16a to 16f, respectively.
  • the exciting coils 17a and 17d are connected in series or in parallel to each other.
  • this connected body is referred to as a first-phase exciting coil pair 39a.
  • the excitation coils 17b, 17e and the excitation coils 17c, 17 # are similarly connected, and are referred to as second and third phase excitation coil pairs 39b, 39c, respectively.
  • the motor further includes a position detecting device shown in FIG. This position detection device is composed of three detection coils 10a to 10c (fifth diameters and approximately 100 turns) for detecting the rotational positions of the salient poles 1a to lh of the rotor 1.
  • the position detecting device includes an oscillator 10 having an oscillation frequency of about 1 MHz and a bridge circuit associated with each of the detecting coils 10a to 10c.
  • the bridge circuit related to the detection coil 10a is composed of the detection coil 10a and the resistors 15a to 15c, and is balanced when the detection coil 10a does not face any of the salient poles 1a to 1h. Has been adjusted as follows.
  • the bridge circuit includes two low-pass filters, each consisting of a diode 11a, lib and a capacitor 12a, 12; an operational amplifier 13; 18 is connected.
  • the logic circuit 18 is a circuit commonly used for a control circuit of a three-phase Y-type semiconductor motor, and has six output terminals 18a to 18f.
  • the diode 11a has an anode connected to the connection point between the coil 10a and the resistor 15a, and a power source connected to the other end of the capacitor 12a having one end grounded and the positive input terminal of the operational amplifier 13.
  • the diode 11b is connected to the node between the resistors 15b and 15c, and is connected between the other end of the capacitor 12b whose one end is grounded and the negative input terminal of the operational amplifier 13.
  • the cathode is connected.
  • the output terminal of the operational amplifier 13 is connected to the input side of the logic circuit 18 and to the input terminal of the inverting circuit 13a interposed therebetween.
  • reference numerals 14a and 14b denote circuits associated with the coils 10b and 10c, respectively, each of which is a circuit element corresponding to the bridge circuit, the single-pass filter, and the operational amplifier associated with the coil 10a. And connected to an oscillator 10 common to the three detection coils.
  • Reference numerals 13b and 13c represent inverting circuits corresponding to the inverting circuit 13a.
  • the bridge circuit is balanced when the detection coils 10a to 10c are not facing any of the salient poles 1a to lh of the rotor 1. Therefore, when the detection coil 10a is not opposed to the salient pole, the output of the low-pass filter consisting of the diode 11a and the capacitor 12a and the output of the one-pass filter consisting of the diode lib and the capacitor 12b are The output of the operational amplifier 13 becomes low level.
  • the detection coils faces one of the salient poles. Therefore, for example, if the detection coil 10a is opposed to the salient pole, the impedance of the detection coil 10a is reduced due to iron loss (overflow loss and hysteresis loss).
  • the output of the operational amplifier in the blocks 14a and 14b becomes high level (signs 34a and 34b). , 35a, 35b), the rectangular wave signals 34, 35 are transmitted from both operational amplifiers as the rotor 1 rotates.
  • the inverting circuits 13b and 13c transmit rectangular wave signals (not shown) corresponding to inverted rectangular wave signals 34 and 35.
  • the rectangular wave signals 33, 34 and 35 have a phase difference of 120 degrees from each other.
  • the motor further includes an energization control circuit shown in FIG. 4, and supplies an excitation current to the excitation coils 17a to 17f of the armature 16, that is, the excitation coil pairs 39a to 39c of the first to third phases. And cut off.
  • the input terminals 42 a to 42 c of the energization control circuit are connected on the one hand to the output terminals 18 a to l 8 c of the position detection device described above, and on the other hand, Is connected to one input terminal of each of the circuits 41 a, 41 b and 41 c £
  • the output terminals of the AND circuits 41a to 41c are connected to the backflow prevention diodes 49a, 49b and 49c respectively connected to the positive terminal 2a of the DC power supply and the first to third phases.
  • Transistors (switching elements) 20a, 20c, and 20e are interposed between one end of 39c and the base of each of the transistors 20a, 20c, and 20e via an inversion circuit.
  • Diodes 49a to 49c are inserted in the forward direction with respect to the DC power supply,
  • the other ends of the first to third phase excitation coil pairs are respectively connected to the collectors of the transistors 2 O b, 20 d, and 20 f, and the emitters of the respective transistors are operational amplifiers 4 O b, 40 c, respectively.
  • the input terminals 42a, 42b, and 42c are connected to the base of the transistors 20b, 20d, and 20f, respectively.
  • the emitters of the transistors 20b, 20d, and 20f are supplied with direct current through resistors 22a, 22b, and 22c for detecting the exciting current flowing through the first to third phase exciting coil pairs. Connected to negative terminal 2b of power supply.
  • the anodes of the diodes 21a, 21c, 21e are connected to the connection points between the negative terminal 2b and the respective resistors 22a, 22b, 22c. These diode cathodes are connected to one ends of the first to third phase excitation coils 39a to 39c, respectively, and the other ends of the first to third phase excitation coil pairs and the DC power supply positive terminal are connected to each other. Diodes 21 b, 21 d, and 21 f are interposed between them.
  • the transistor 20c is turned on, and the transistor 20d is also turned on by the high-level signal input through the input terminal 42b, so that the exciting coils 17b and 17e (the second-phase exciting coil pair 3 9 b) is energized.
  • the magnetic poles 16b and 16f of the armature 16 are magnetized, the salient poles lb and If are magnetically attracted, and the rotor 1 rotates in the direction indicated by the arrow A in FIG. Thereafter, when the rotor 1 rotates through 120 degrees, the second phase position detection signal 37 becomes low level, and at the same time, the high level third phase position detection signal 38a is applied to the input terminal 42c of the conduction control circuit. You. As a result, the transistors 20 c and 20 d are turned off and the excitation coil pair
  • the transistors 20e and 20f While the energization of 39b is cut off, the transistors 20e and 20f are turned on, and the excitation coil pair 39c is energized. When the rotor 1 rotates further 120 degrees, the transistors 20 e and 20 f are cut off and the excitation coil pair 39 c is de-energized. On the other hand, the transistors 20a and 20b conduct and the exciting coil pair 39a
  • the energization mode cyclically changes from excitation coil pair 393 ⁇ excitation coil pair 39 b ⁇ excitation coil pair 39 c at every 120 ° rotation, and as a result, The excitation coil pairs 39a to 39c are sequentially and continuously energized, and the motor generates an output torque.
  • the pair of magnetic poles located at the symmetrical positions of the sleeve are magnetized to the N pole and the S pole, respectively, as shown in FIG.
  • the leakage fluxes passing through the non-excited magnetic poles are in opposite directions to each other, thereby preventing generation of a counter torque.
  • phase excitation coil pair 39 When the above-mentioned phase excitation coils are energized, for example, while the high-level first phase position detection signal 36a is generated and the first phase excitation coil pair 39a is energized, the excitation coil pair 39 The voltage across the resistor 22 a representing the exciting current flowing through a is applied to the positive input terminal of the operational amplifier 40 b via the reference voltage input terminal 40 of the conduction control circuit shown in FIG. 4 and can be variably set. When the voltage exceeds the reference voltage, the output of the operational amplifier becomes a single level, the gate of the AND circuit 41a is closed, and the transistor 20a is turned off.
  • the operational amplifier 40 b cooperates with the AND circuit 41 a to turn on and off the transistor 20 a in accordance with the magnitude relationship between the exciting current and the above set value, and to change the magnetizing current to the reference voltage. Control is performed according to the voltage applied to the terminal 40, thereby controlling the output torque of the motor. Also, the exciting current has a rectangular waveform, and a large output torque can be obtained. The same applies to the second and third phases.
  • the operational amplifiers 4 Ob to 40 d are connected together with the AND circuits 41 a to 41 c. Functions as a chopper circuit.
  • the magnetic excitation coil pair 39 The return of the magnetic energy stored in a to the DC power supply is prevented by the backflow prevention diode 49a, and the magnetic energy charges the capacitor 47a to the polarity shown in FIG. As a result, the magnetic energy disappears rapidly, and the exciting current decreases sharply.
  • Curves 27, 27a, and 27b in the first stage of the time chart in FIG. 7 are current curves flowing through the exciting coil 39a, and the interval between the dotted lines on both sides thereof is 120 degrees.
  • the conduction current drops rapidly as shown by the curve 27b to prevent the generation of anti-torque, and the capacitor 47a is charged and held at a high voltage.
  • the transistors 20a and 20b are turned on by the position detection signal 36b (Fig. 6), and the excitation coil 39a is energized again.
  • the applied voltage is Since the charging voltage of a and the power supply voltage (the voltages of the terminals 2a and 2b) are added, the current of the exciting coil pair 39a rises rapidly. Due to this phenomenon, it rises rapidly like curve 27.
  • the rising curve shown in the figure is slow in the middle of the energization curve 27. This is because when the magnetic energy moves between the excitation coils, it is converted to heat energy and extinguished due to coil loss and core loss. The means for removing such inconvenience will be described later. As described above, the generation of the reduced torque and the anti-torque is eliminated, and the energization becomes almost a rectangular wave, so that the output torque increases.
  • the exciting current of the exciting coil pair 39a increases, the voltage drop of the resistor 22a increases and exceeds the voltage of the reference voltage terminal 40 (the input voltage of the positive terminal of the operational amplifier 40b), Since the lower input of the load circuit 41a becomes low level, The transistor 20a is turned off, and the exciting current decreases.
  • the negative terminal input voltage decreases to a predetermined value due to the hysteresis characteristic of the operational amplifier 40b
  • the output of the operational amplifier 40b returns to a high level, and the transistors 20a and 20b conduct to increase the exciting current. By repeating such a cycle, the excitation current is maintained at the set value.
  • the section indicated by the curve 27a in FIG. 7 is the section in which the control is performed.
  • the height of the curve 27a is regulated by the voltage of the reference voltage terminal 40.
  • each excitation coil may be at any point within a 30 ° section from the point where the salient pole enters the magnetic pole. Adjustment is made in consideration of the speed, efficiency, and output torque, and by changing the position of the coils 10a, 10b, and 10c, which are position detection elements, fixed to the fixed armature side.
  • the rise of the current of the excitation coils 39a to 39c is delayed halfway (see reference numeral 27 in FIG. 7), but a circuit for detecting the point at which the rise of the current is delayed is added. An example will be described.
  • This embodiment employs the energization control circuit shown in FIG.
  • the circuit indicated by reference numeral A-3 displays all the electric circuits on the left side of the one-dot chain line N in FIG.
  • the conductors indicated by reference numerals 4a, 4b, 4c and 4 are indicated by the same reference numerals in FIG.
  • the diodes 49a to 49c and the capacitors 47a to 47c shown in FIG. 5 are the same as the diodes 49a to 49c and the capacitors 47a to 47c shown in FIG.
  • Inductance coils 24a, 24b, 24c are coils wound around a closed magnetic core, and their inductance is a pair of excitation coils 39a, 39b, 39 Those approximately equal to c are used.
  • the collectors of the transistors 20 m and 20 ⁇ are connected to both ends of the inductance coil 24 a, the emitter of the transistor 20 m is connected to the positive terminal of the DC power supply, and the output of the AND circuit 41 g is connected to the base at the base. Connected through.
  • the emitter of the transistor 20n is connected to the negative terminal 2b of the DC power supply via the resistor 22f, and the base is connected to the terminal 42g, which is one input terminal of the AND circuit 41g.
  • the output of the operational amplifier 40 f is connected to the other input terminal of the AND circuit 41 g.
  • the negative input terminal of the operational amplifier 40 f is connected to the connection point between the transistor 2 On and the resistor 22 f, and the positive input terminal is connected to the reference voltage terminal 40.
  • connection point between the inductance coil 24a and the transistor 20n is connected via a diode 21e to the conducting wire 4a, that is, to the emitter of the transistor 20a.
  • a diode 20f is connected in the opposite direction between the connection point between the inductance coil 24a and the transistor 20m and the negative terminal 2b of the DC power supply.
  • the inductance coils 24b and 24c have the same circuit configuration as the inductance coil 24a. That is, a circuit equivalent to the circuit provided with the inductor coil 24a, including the transistor 20m, 20 ⁇ , the diode 21f, the operational amplifier 40f, the AND circuit 41g, and the inverter is provided. Reference numerals 24-2, 24-3 are shown and details are omitted.
  • Terminals 21-2 and 21-4 (connection points between the inductances 24b and 24c and the lower transistor (transistor corresponding to transistor 20 ⁇ )) are connected to terminals 21-1 and 21-3 respectively. It is connected to conductors 4b and 4c via a diode 21g and 2lh.
  • terminal 42g has the same input as terminal 42a in FIG. 4, that is, The position detection signal 36 is input.
  • the output of the operational amplifier 40 f is initially at a high level, and when the high-level position detection signal 36 is input, the output of the AND circuit 41 g becomes high and the transistors 20 m and 2 On conduct.
  • the inductance coil 24a is energized.
  • the output becomes high level due to the hysteresis characteristic of the amplifier 40f, the transistor 2Om conducts, and the current of the inductance coil 24a increases. This energization is repeated, and the energization current is regulated to the voltage of the reference voltage terminal 40, thereby forming a circuit.
  • the input of the terminal 42g disappears, so that the transistors 20m and 2On are turned off, and the accumulated magnetic energy of the inductance coil 24a becomes the diode 21e and 2d. Flow into capacitor 47a through 1 f and charge.
  • the stored magnetic energy of the exciting coil 39a in Fig. 4 also flows into and charges the capacitor 47a, so that when the inductance coil 24a is not added to the capacitor 47a, Twice as much electrostatic energy is charged. Therefore, the current drop is rapid.
  • the current flowing through the exciting coil 39a by the next incoming position detection signal (curve 36b) rises rapidly because the applied voltage is the sum of the high voltage of the capacitor 47a and the power supply voltage.
  • curve 27 in Fig. 7 As shown by the line 27c, the electric power quickly rises, and thereafter, the electric current becomes flat due to the action of Chitsubasa.
  • the inductance coils 24b and 24c in FIG. 5 have the same configuration as the inductance coil 24a.
  • the block circuits 24-2 and 24-3 are electric circuits that control the conduction of the inductances 24b and 24c in exactly the same manner as the inductance coil 24a.
  • the inductance coils 24b and 24c are energized by that width according to the position detection signals 37 and 38 which are input to the terminals 42b and 42c in Fig. 4, respectively.
  • the first-stage curves 26a, 26b, 26c in Fig. 7 show the energization curves of the exciting coil.
  • the interval between the dotted lines 26-1 and 26-2 is the 120-degree width of the position detection signal, and the dotted line 26-
  • the interval between 1 and 26-3 is a section where the output torque is 180 degrees.
  • Curves 9a, 9b, and 9c are output torque curves.
  • energization starts, and at the same time, salient poles begin to enter the magnetic poles.
  • Curve 9a is when the current of the exciting coil is small and the torque is flat, but as the current increases, the peak value of the torque moves to the left as shown in curves 9b and 9c, and the peak value The width of the paper becomes too small.
  • the point at which energization starts is such that the position detecting coils 10a and 10a are at the middle point of the section 30 degrees behind the point where the salient pole enters the magnetic pole. It is good to adjust the fixed position of b, 10c.
  • the capacitors 47a, 47b, and 47c have higher charging voltage Because of the pressure, the rise and fall of the current-carrying curve are made rapid, so that a high-speed rotating motor can be obtained, and the disadvantage of low speed, which is a disadvantage of the reluctance motor, can be eliminated. It is preferable to use a capacitor having a small capacity as long as the charging voltage does not damage the transistor of the circuit.
  • each of the magnetic poles 16a to 16f may be constituted by a pair of magnetic poles, and the two magnetic poles forming each magnetic pole pair may be excited to the N pole and the S pole, respectively.
  • the rotor 1 has a salient pole of 16 ⁇ . Note that the output torque of the electric motor of this modified example is twice the output torque of the above embodiment.
  • an aluminum plate that is rotatable in synchronization with the rotor 1 and has the same shape as the salient pole forming portion of the rotor 1 may be used.
  • transistors 20a to 20f, 20m, and 2On serve as switching elements, other semiconductor elements having the same effect may be used.
  • three diodes 49a, 49b, and 49c, three capacitors 47a, 47b, and 47c, and three inductance coils 24a and 24b are used for high-speed rotation.
  • the circuit is simplified by using one diode and one capacitor in the case of a three-phase single-wave reluctance motor.
  • the three-phase full-wave reluctance motor uses two sets of three-phase single waves.
  • a magnetic rotor 1 is fixed to a rotating shaft 5 rotatably supported by bearings provided on both side plates of the outer casing 9.
  • the fixed armature 16 fitted inside the outer casing 9 is provided with 12 magnetic poles 16a to 16 £ each having a width of 120 degrees and fitted with the excitation coils 17a to 17 at an equal pitch. ing.
  • the magnetic poles 16a to l6 ⁇ are excited to the polarities shown in FIG. 9 by the excitation coils 17a to lin.
  • the exciting coils 17a and 17g are connected in series or in parallel with each other to form an exciting coil pair 32a.
  • the exciting coils 17c and 17h constitute the exciting coil pair 32b
  • the exciting coils 17c and 17i constitute the exciting coil pair 32c
  • the exciting coils 17d and 17j constitute the exciting coil pair 32d. are doing.
  • the exciting coils 17 e and 17 k form an exciting coil pair 32 e
  • the exciting coils 17 f and 1 li form an exciting coil pair 32 f.
  • the excitation coil pairs 32a, 32c, and 32e are referred to as the first, second, and third phase excitation coil pairs, respectively, and the excitation coil bodies 32d, 32b, and 32f are referred to as excitation coil bodies 32d, 32b, and 32f, respectively. These are called the first, second and third phase excitation coil pairs.
  • the position detecting coils 10a to 10c are fixed to the armature 16 at the positions shown in FIG. 9, and face the side surfaces of the salient poles 1a to 1j.
  • the electric circuit constituting the position detecting device together with the coils 10a to 10c has the same configuration as that shown in the third phase, and generates the position detecting signals 36 to 38 and 43 to 45 shown in FIG. It is.
  • the position detection signals 36, 37, and 38 are referred to as the first, second, and third phase position detection signals, and the position detection signals 43 to 45 are used for the first, second, and third phases. These are referred to as position detection signals.
  • the position detection signals 36 to 38 are applied to the input terminals 42a, 42b and 42c of the conduction control circuit shown in Fig. 10, and the position detection signals 43 to 45 are applied to the input terminals 42d, 42e and 42f, respectively. Is done.
  • the excitation coil pair 3 according to the high-level position detection signals 36 a, 36 b,..., 37 a, 37 b,... and 38 a, 38 b,... 2a, 32c and 32e are respectively energized and excited according to the high-level position detection signals 45a, 45b,..., 43a, 43b,... and 44a, 44b,...
  • the coil pairs 32b, 32d and 32f are energized, and the rotor 1 rotates in the direction of arrow A. That is, energization of the first, second, and third phase excitation coil pairs and energization of the first, second, and third phase excitation coil pairs are single-wave energization, respectively. If a three-phase, first-phase, second-phase, second-phase, and third- and third-phase excitation coils are energized, a three-phase full-wave reluctance motor can be obtained.
  • the power switch (not shown) is turned on, the input of the negative terminal of the operational amplifier 40b is lower than that of the positive terminal, so that the output of the operational amplifier 40b becomes high level, and the lower side of the AND circuit 41a Becomes high level.
  • the transistors 20a and 20b conduct, and the excitation coil pair 32a is energized.
  • the transistors 20c, 20d and the transistors 20e, 20f are turned on. Pairs 32c and 32e are energized.
  • the magnetic energy stored in the excitation coil 32a is used to prevent backflow.
  • the capacitor 47a is charged by the diode 49a via the diodes 21b and 2la without returning to the DC power supply side, and this is set to a high voltage. Therefore, the magnetic energy disappears rapidly and the current drops.
  • the transistor 20c 20d is already conducting by the position detection signal curve 37a, the voltage of the capacitor 47a is applied to the exciting coil pair 32c, and the exciting current rises rapidly. It is energized as.
  • the excitation coil pair 32c is de-energized and the excitation coil pair 32e is energized
  • the rising and falling portions of the exciting current curve become rapid for the same reason.
  • the resistor 22a is a resistor for detecting the exciting current of each exciting coil pair 32a, 32c, 32e, and a voltage corresponding to the exciting current detected by the resistor 22a. Is input to the negative terminal of the operational amplifier 40 b, and the reference voltage is input to the positive terminal of the operational amplifier 40 b from the terminal 40.
  • the output torque can be changed by the reference voltage input from the terminal 40.
  • the exciting current of the exciting coil pair 32a increases, the voltage drop of the resistor 22a for the detection increases, and the voltage of the reference voltage terminal 40 (input voltage of the positive terminal of the operational amplifier 40b) Is exceeded, the lower input of the AND circuit 41a goes low, so that the transistor 20a is turned off and the exciting current decreases. Due to the hysteresis characteristic of the operational amplifier 40b, the output of the operational amplifier 40b returns to a high level, and the transistors 20a and 20b conduct to increase the exciting current. The same applies to the other exciting coil pairs 32b and 32c. By repeating such a cycle, the exciting current is maintained at the set value.
  • the position detection signals input from terminals 42a, 42b, and 42c are signals 58, 59, and 60 shown in Fig. 6.
  • the position detection signal of the signal 58 can be obtained as an output of an AND circuit having the signal 44 and the signal 36 as inputs.
  • the position detection signals of the signals 59 and 60 can be obtained.
  • the width of each position detection signal is 60 degrees and is 60 degrees apart from each other.
  • the electric signals of signals 58, 59 and 60 are input from terminals 42a, 42b and 42c in FIG. 10, respectively.
  • the third-stage curves 58a, 59a, and 60a in FIG. 7 are the input position detection signals described above.
  • Curves 28a, 28b, 28c are energization curves of the exciting coils 32a, 32c, 32e.
  • the rise and fall of the current of the curves 28a, 28b,... Become rapid as shown in FIG.
  • An almost flat current value proportional to the difference between the voltage and the back electromotive force can be obtained.
  • the power supply is a low voltage such as a battery power supply
  • the above-described means can be employed.
  • the current value must be limited to the set value.
  • a chitsubasa circuit is provided.
  • the portion between signals 58, 59, and 60 has no excitation coil, no torque, and a dead center. Therefore, it cannot be started.
  • the activation means will be described.
  • FIG. 12 from the terminals 6 d, 6 e, and 6 f, the above-mentioned 60-degree width curves 58 a, 58 b,..., 59 a, 59 b,..., 60 a, 60 b,. ⁇
  • the position detection signal of is input and the terminal 6a, 6b, 6c
  • the position detection signals of the curves 36a, 36b, ⁇ , 37a, 37b, ⁇ , 38a, 38b, ... are input.
  • Reference numeral 8 denotes a rotation speed detection device.
  • the output of the speed generator is input from the terminal 8a, and the output of the terminal 8b is at the low level until the rotation speed of the motor reaches the set speed, and thereafter the high level. It is configured so that Therefore, at the time of startup, the lower input of the AND circuit 7a, 7b, 7c becomes high level due to the inverting circuit, and a position detection signal having a width of 120 degrees is output from the terminals 19a, 19b, 19c. This output is input to the terminals 42a, 42b, and 42c in FIG. 10, respectively, and the three-phase single-wave energization without dead center is started as described above.
  • the output of terminal 8b changes to high level, so the lower inputs of AND circuits 7d, 7e, and 7f become high level, and the position of the excitation coil
  • the energization control is performed, and the energization indicated by the third-stage curves 28a, 28b, 28c in FIG. 7 is performed.
  • the rise of the curves 28a, 28b, ... is made rapid by the backflow prevention diode 49a and the capacitor 47a in Fig. 10.
  • the diode 49a and the capacitor 47a correspond to the diode 49a and the capacitor 47a described above with reference to FIG. Since there is a portion where there is no signal at 60 degrees between the position detection signal curves 58a, 59a, and 60a in Fig.
  • the capacitor 47a has the magnetic energy when the excitation coil is cut off. Is necessary to temporarily store the current, and the capacitor 47a charged to a high voltage makes the rising of the current flowing through the next exciting coil rapid. Also, the descending part of the energization coil of the former stage is made rapid. Therefore, there is a function and effect that the generation of reduced torque and anti-torque is prevented even at high speed.
  • the three-phase single-wave motor described above has the magnetic poles 16a, 16c, 16 Although the description has been made using only e,..., the same technical means can be applied to the motor having the configuration shown in FIG.
  • the excitation coils 32a, 32c, 32e are extended by that width.
  • the rotor 1 rotates in the direction of arrow A as a three-phase full-wave energized motor.
  • the energization mode described above can also be expressed as follows.
  • the excitation coils 32a, 32b, 32c, ..., 32e are energized at a conduction angle of 60 degrees by the position detection signal curves 58a, 63a, 59a, 61a, 60a, 62a. It is a thing.
  • the details of the energization described above with reference to FIG. 10 will be described.
  • the energization curves of the excitation coils 32a, 32c, and 32e are as shown by the third-stage curves 28a, 28b, and 28c in FIG.
  • the position detection signal curves 61a, 62a, and 63a are input from the terminals 42d, 42e, and 42f
  • the energization curves of the excitation coils 32b, 32d, and 32f become the four-step curve in Fig. 7. Eye curves 29a, 29b, and 29c are shown, and the phases are delayed by 60 degrees from curves 28a, 28b, and 28c, respectively.
  • the characteristics of the conduction curves of both are exactly the same.
  • the excitation coils 32a, 32c, 32e and the excitation coils 32b, 32d, 32f are independently supplied with power from the power supply via the backflow prevention diodes 49a, 49b, respectively.
  • the former energization is a three-phase single wave in the case of the aforementioned 60 degree energization angle. The operation is carried out in exactly the same way as for an energized motor.
  • the three-phase single-wave energization through the diode 49 b at an energization angle of 60 degrees is similarly performed.
  • the energization of the excitation coils 32a, 32c, 32e is controlled by the position detection signal curves 58a, 59a, 60a in Fig. 6, so that the energization current curves are the curves 28a, 28 in Fig. 7. b, 28 c,..., and in the 60-degree section between the curves 58 a, 59 a, and 60 a, each transistor becomes non-conductive.
  • the magnetic energy of the exciting coil is stored in the capacitor 47 a shown in FIG. Is stored as an electric charge and is released to the next exciting coil, which makes the energization rise rapidly.
  • the capacitor 47a is charged, the voltage becomes high, so the current drop when the excitation coil is stopped is reduced rapidly.
  • the same effects apply to the backflow preventing diode 49b and the capacitor 47b during the energization control of the exciting coils 32b, 32d, 32f.
  • energization is started from the point where the salient poles start to enter the magnetic poles.
  • the energization angle is small at 60 degrees.
  • the section where the torque curve has the maximum value can be selected and energized. Therefore, a more efficient motor can be obtained. For example, the efficiency is maximized by energizing the section indicated by the arrow 26-4 in the second row in FIG.
  • the electric circuit on the left side of the dotted line N in FIG. 10 is shown as a block circuit A-1 in FIG. 11, and the cut portions of the conductors are shown as symbols 4, 4a and 4b.
  • the inductance coils 24a and 24b have the same configuration as that of the same symbol in FIG. 5 described above.
  • the electric circuit indicated by the diode 49a, the capacitor 47a, the transistor 20m, 20 ⁇ , the resistor 22f, the AND circuit 41g, the operational amplifier 40f, and the reference voltage terminal 40 is also the electric circuit indicated by the same symbol in FIG. Performs the same function as. Therefore, by inputting the position detection signal having a width of 60 degrees to the terminals 42a, 42b, and 42c of FIG.
  • the excitation coil 32a is energized, and at the same time, the inductance coil 24a is also energized with a predetermined current.
  • the current is cut off at the end of the curve 58a, the stored magnetic energy of the excitation coil 32a and the inductance coil 24a is transferred to the capacitor 47a via the diodes 21a and 21b and the diodes 21e and 21f. Charged and maintained as high voltage.
  • the excitation coil 32c and the inductance coil 24a are energized.
  • the voltage applied to the excitation coil 32c of the capacitor 47a rapidly rises because of the high voltage of the capacitor 47a, and the loss due to heat loss and iron loss is replenished by the magnetic energy of the inductance coil.
  • the energization curve of each excitation coil becomes a substantially square wave, and the output torque increases.
  • the above-described embodiment of the three-phase single-wave conduction with a conduction angle of 60 degrees a higher-speed and more efficient motor can be obtained for the above-described reason.
  • the exciting coil 32b and the inductance coil 24b When the current is stopped and the current is stopped at the end of the curve 61a, the magnetic energy stored in both coils flows into the capacitor 47b to be charged and is maintained at a high voltage.
  • the position detection signal curve 62a is input to the terminals 42e and 42h, the energization of the excitation coil 32d and the inductance coil 24b is started, and the excitation coil 32d is applied. Since the voltage is a high voltage obtained by adding the voltage of the capacitor 47b and the power supply voltage, the current rises rapidly. Since the copper loss and the iron loss during the transfer of the magnetic energy are supplemented by the accumulated magnetic energy of the inductance coil 24b, the current rising characteristics are improved. As described above, in the case of three-phase full-wave energization, there is an effect of increasing the output torque and efficiency by making the energization waveform of each excitation coil close to a square wave.
  • FIG. 13 is a development view of the fixed armature and the rotor of the fourth embodiment.
  • FIG. 14 is a sectional view showing the configuration.
  • Ball bearings 70a, 70b are provided at the center of side plates 64a, 64b fixed to both sides of the cylindrical housing 64, and the rotating glaze 5 is supported by the glaze receiver.
  • Rotors 111, 1 and 2 are fixed to the rotating glaze 5, and their salient poles are not shown in the drawing, but four salient poles la, 1b,... are shown in FIG. SB is established by means similar to child 1.
  • the outer periphery of the fixed armature 16 is fitted to the outer casing 64, and the magnetic pole faces the salient poles of the rotor 11 via a gap. Only the magnetic poles 16a and 16d and the exciting coils 1a and 17d are shown.
  • the aluminum disk 3 is fixed to the rotating shaft 5, and on the outer periphery of the disk 3, there are projected portions 3 a, 3 b, which are the same shape as the salient poles 1 a, lb,... and protrude.
  • the coils 10a, 10b, and 10c serving as position detection elements fixed to a part of the side plate 64b face the outer peripheral surface. Only coil 10a is shown.
  • FIG. 13 is a development view of the fixed armatures 16, 16 and the rotor of the electric motor described above.
  • the fixed armature 16 has six magnetic poles 16a, 16b,... Protruding therefrom. Exciting coils 17a, 17b,.
  • the rotor is shown as symbol 1 in FIG. 13, but as a set of two as shown in FIG. 14, it is shown as symbols 1 _ 1 and 1-2.
  • the fixed armature 16 has six magnetic poles 16a, 16b,... Protruding therefrom. Exciting coils 17a, 17b,.
  • the magnetic poles 16a, 16b,... Are opposed to salient poles la, l,.
  • Magnetic pole 6a, 16b,... have moved 60 degrees to the left with respect to magnetic poles 16a, 16b,....
  • the magnetic pole width is 120 degrees, and the salient pole width is 180 degrees.
  • a series or parallel connection of the excitation coils 16a and 16d is called a pair of excitation coils 32a, and a pair of the same connection of the excitation coils 16b and 16e and the excitation coils 16c and 16f is respectively a pair of excitation coils. They are called 32c and 32e.
  • Excitation coil 16 a Excitation coil 16 a
  • excitation coil pairs 32 b, 32 d, and 32 f are each 120 degrees by the position detection signal curves 36a, 36b,..., 37a, 37b, ' ⁇ , 38a, 38b,... in Fig. 6.
  • excitation coils 32 b, 32 d, and 32 f are respectively set to position detection signal curves 43 a, 43 b, ..., 44 a, 44 b, ..., 45 a, 45 b, ...
  • the position detection signals input from terminals 42a, 42b and 42c are the position detection signals 36, 37 and 38 in FIG. 6, and the input signals at terminals 42d, 42e and 42f are These are the position detection signals 43, 44, and 45 in FIG.
  • Output torque The same as in the case of three-phase full-wave, with the characteristic that a dead center and torque ripple are reduced and a slender motor can be obtained.
  • the phases of the salient poles of the rotors 111 and 112 are the same, and the phases of the magnetic poles of the fixed armatures 16 and 16 are shifted by 60 degrees.
  • the rotor may not be divided but may be common and may be one. Even if the phases of the magnetic poles of the fixed armatures 16 and 16 are the same, the rotor 1 is divided into two (symbols 1-1, 1-1-2), and the same effect is obtained even if the phases of the salient poles are shifted by 60 degrees.
  • the position detection signals input from terminals 42a, 42b, and 42c are referred to as position detection signals of the first, second, and third phases, respectively, and terminals 42d, 42e, and 42f are referred to as position detection signals.
  • the input position detection signals are referred to as first, second, and third position detection signals, respectively.
  • the exciting coil pairs 32a and 32d are the first and first exciting coils of the first phase, respectively, and the exciting coil pairs 32b and 32d and the exciting coil pairs 32e and 32f are the second and third coils, respectively.
  • the second and second excitation coils of the first phase and the third and third excitation coils are referred to.
  • the discharge current due to the stored magnetic energy disappears rapidly.
  • a small capacity such that the discharge current described above disappears within the time required for the salient pole to rotate 60 degrees, that is, within the width of the right end of the curve 36a and the left end of the curve 43a in FIG. Things are used. If the capacity is too small, the charging voltage is too high and exceeds the withstand voltage of the transistors 20a, 20b, 20c, and 20d. Therefore, there is an effect that generation of anti-torque is prevented.
  • the position detection signal of the curve 43a is input to the terminal 42d, so that the transistors 20c and 20d are turned on and the excitation coil pair 32d is energized. Since the applied voltage at this time is the high voltage of the capacitor 47a, the current rises rapidly. It rises as shown by the curve 31b in the seventh tier of the time chart in FIG. Thereafter, current is supplied at the current value set by the chopper circuit described later, and at the end of the curve 43a, the transistors 20c and 20c are turned on.
  • the magnetic energy stored in the exciting coil is prevented from returning to the power supply side by the diode 49a for backflow prevention, flows into the capacitor 47a and is charged, and the high-voltage To charge.
  • the current flowing through the exciting coil pair 32a rapidly rises.
  • the stored magnetic energy of the exciting coils 32a and 32 is charged to the capacitor 47a when the energization is stopped, so that it disappears rapidly and the generation of anti-torque is prevented.
  • the coil has an effect of reducing the degree of decrease in energization current in opposition to the electromotive force due to the increase in the magnetic flux of the magnetic pole. Therefore, there is an effect of preventing the torque from decreasing.
  • the energization of the exciting coil pair 32d is cut off, the stored magnetic energy is rapidly charged to the capacitor 47a, and the current due to the discharge is also rapidly reduced to within 60 degrees even at high speed rotation. Disappears. After a predetermined time, energization of the excitation coil pair 32a is started, and the current rapidly increases due to the high voltage of the capacitor 47a.
  • the time width is also within the time required for the 60 ° salient pole to rotate. However, this is the case where the copper loss and the iron loss of the excitation coil were ignored.
  • the voltage obtained by subtracting the voltage drop due to the resistance of the excitation coil from the voltages at terminals 2a and 2b and the back electromotive force due to the increase in inductance are balanced. As a result, an output torque corresponding to the back electromotive force can be obtained.
  • the processing time of the stored magnetic energy using the capacitor 47a as a medium can be estimated and understood from the fact that the frequency of the LC series resonance circuit is proportional to lZ ⁇ jLC.
  • the AND circuit 4 la, 41 d, the operational amplifier 40 b, the reference voltage terminal 40, and the resistor 22 a have the same function as the previous embodiment for turning on and off the transistors 20 a and 20 c ⁇ Due to such a chopper action, the energization curves 31a, 31b, 31c in FIG. 7 become almost square curves.
  • the dotted line is the section where the current value was set by the Chitoseba action.
  • Curves 3 ld and 31 e in FIG. 7 are the conduction curves of the excitation coil pairs 32 b and 32 e by the position detection signals 37 a and 44 a, respectively.
  • Curves 31 g, 31 h, and 31 f are energization curves of the excitation coil pairs 32 c and 32 f by the position detection signals 38 a, 45 a, and 45 b, respectively.
  • the capacitors 47a, 47b, 47c are provided in parallel with the diodes 49a, 49b, 49c and the power supply, but in parallel with the diodes 49a, 49b, 49c as in the previous embodiment. The present invention can be practiced even if it is provided.
  • the energization angle is 120 degrees, but if the energization angle is made smaller than 120 degrees by deleting the end of the position detection signal, there will be no anti-torque even if the descending part of the energization curve exceeds 60 degrees.
  • the use of an armature core, a rotor and an inductance coil, made by mixing powder core and plastic, press-molding and thermosetting, has a high specific resistance, which reduces overcurrent loss and improves efficiency even at high speeds. It can be good.
  • the means of this embodiment can be applied to the three-phase full-wave energized motor described above with reference to FIG.
  • the circuit on the left side of the one-dot chain line N in FIG. 15 is shown as a block circuit A-2 in FIG. 16, and symbols 4, 4a, 4b, and 4c indicate connection points of the respective conductors.
  • the circuit on the right is modified and configured as shown in FIG.
  • the inductance coils 24a, 24b, 24c and the control circuit thereof have the same configuration as the circuit of the same symbol described in FIG. Terminals 21-1 are connected to terminals 21-2.
  • the magnetic energy stored in the inductance coils 24a, 24b and 24c charges the capacitors 47a, 47b and 47c via the diodes 21e, 21g and 21h, respectively.
  • the input signals of the terminals corresponding to the terminals 42 g of the block circuits 24-2 and 24-3 are the input signals of the terminals 42 b and 42 e and the terminals 42 c and 42 f in FIG. 15, respectively.
  • FIG. 17 the annular portion 16 and the magnetic poles 16a, 16b,... Are made by a well-known means for laminating silicon layers, and are fixed to an outer casing (not shown) to form an armature.
  • Reference numeral 16 denotes a magnetic core serving as a magnetic path. Excitation coils 17a, 17b, ... are wound around the magnetic poles 16a, 16b, ....
  • salient poles 1 a, lb,... which face the magnetic poles 16 a, 16,.
  • the rotor 1 is also made by the same means as the armature 16.
  • the number of salient poles is 6, which is the same separation angle.
  • the width of the tip of the magnetic poles 16a, 16b, ... is 120 degrees, and eight poles are arranged at the same pitch.
  • Magnetic poles 16b and 16c have N poles, and magnetic poles 16f and 168 have 3 poles.
  • the magnetization of such polarity is to reduce the anti-torque due to the leakage of magnetic flux.
  • the magnetic poles 16d and 1611 have the 1 ⁇ , S polarity shown.
  • each pole is magnetized to the polarity shown next to the face.
  • the rotor 1 rotates in the direction of arrow A to become a two-phase full-wave conduction motor. Even if the width of the energized section is larger than 90 degrees, it rotates in the same way. Since the width of the magnetic pole around which the magnetic excitation coil is wound is 120 degrees, the winding space becomes large.
  • the magnetic excitation coils K and M represent the excitation coils 17a, 176 and 17j and 17g of FIG. 17, respectively. They are connected in series or in parallel.
  • Transistors 20a, 20b, 20c, and 20d are inserted at both ends of the exciting coils ⁇ and M, respectively.
  • Transistors 20a, 20b, 20c, and 20d serve as semiconductor switching elements, and may be other semiconductor elements having the same effect. Power is supplied from the DC power supply positive and negative terminals 2a and 2b. When a high-level electric signal is input from the terminal 42a, the transistors 20a and 20b conduct, and the exciting coil K is energized. When a high-level electric signal is input from the terminal 42c, the transistors 20c and 20d conduct, and the exciting coil M is energized.
  • the rotor 3 in FIG. 17 is made of a conductive plate, and is coaxially rotated with the rotor 1. The rotor 3 is provided with protrusions 3a, 3b, ..., and the width of the protrusion is 150 degrees.
  • the coils 10 d, 10 e, 10 d, and 10 e have the same configuration as the coils 10 a, 10 b, and 10 c described above, and face the protrusions 3 a, 3 b,. 10 e is 90 degrees apart, and coils: L 0 d and 10 e are 180 degrees apart from coils 10 d and 10 e, respectively.
  • FIG. 20 is an electric circuit for obtaining a position detection signal from the above-described coil.
  • the oscillator 10, the coil 10d, the resistors 15a, 15b,..., And the operational amplifier 13 are the same members as those of the same signal in FIG. Therefore, a rectangular electric signal having the same width and phase difference as the protruding portions 3a, 3b,... Is obtained from the terminal 7a.
  • the position detection signal obtained from the coil 10d is shown as curves 50a, 50b,... In the time chart of FIG.
  • a position detection signal is obtained from the terminals 7b, 7c, 7d of the same configuration block circuit 8a including the coil 10e and the same configuration block circuit 8b, 8c including the coils 10d, 10e. .
  • the output signal at terminal 7b is shown in FIG. 21 as curves 51a, 51b,...
  • the output signal at terminals 7c, 7d is shown as curves 52a, 52b,.
  • the width of each curve is 150 degrees, and the phases are sequentially shifted 90 degrees.
  • the position detection signals obtained from the coils 10d, 10e, 10d, and 10e are obtained in the time chart of FIG. , Curves 54a, 54b, ..., curves 55a, 55b, ..., curves 56a, 56b, ..., curves 57a, 57b, ... .
  • the width of each curve is 120 degrees, and the phase is shifted 90 degrees in order.
  • Arrow 50 indicates a 180 degree section.
  • the first and first position detection signals of the first phase input from the terminals 42a and 42c in FIG. 18 are represented by curves 50a, 50b,... And curves 52a, 52b,. I have.
  • the second and second position detection signals of the second phase input to the terminals 42b and 42d are curves 51a, 51b, ... and curves 53a, 53b, ..., respectively. Since the first and first position detection signals are input to the terminals 42a and 42c, respectively, the conduction control of each transistor is performed, and the excitation coil K and the excitation coil M of the first phase detect each position. In response to the signal, a 15-degree signal is transmitted.
  • the current supplied to the exciting coil K by the position detection signal 51a can be represented by the first curve 27a in FIG. However, the width between the dotted lines is 150 degrees.
  • the state of torque generation and its characteristics are exactly the same as in the above-described embodiment.
  • the same operation as in the previous embodiment is performed by the operational amplifier 4 Ob, the voltage of the reference voltage terminal 40, the resistance 22a, and the chopper control of the conduction current by the AND circuits 41a, 41c to obtain a predetermined current value. .
  • the effect of the diode 49a and the capacitor 47a is the same, with the effect that the rise of the curve 27 is made rapid and the fall of the curve 27b is made rapid.
  • Terminals 42b and 42d receive the second and second position detection signals, respectively, to control the conduction of each transistor, and to connect the excitation coil L of the second phase to the excitation coil L.
  • the coil S is energized by the width of each position detection signal.
  • the functions and effects of the diode 49b, the capacitor 47b, the operational amplifier 40c, the resistor 22b, and the AND circuits 41b and 41d are the same as the energization of the first-phase excitation coil described above. With the above configuration, it is a two-phase full-wave energized motor.
  • the first and first position detection signal curves 54a, 54b,... and the curves 56a, 56b,... in FIG. 21 are input to the terminals 42a, 42c in FIG.
  • the second phase position detection signal curves 55a, 55b, ... and curves 57a, 57b, ... are input, and the excitation angle of the exciting coil becomes 120 degrees.
  • the angle at which energization starts after the salient poles penetrate the magnetic poles can be changed as necessary from 0 to 45 degrees. With the above configuration, it is a two-phase full-wave motor.
  • the width of the position detection signal is 150 degrees and 120 degrees
  • the width is 90 degrees
  • the output torque decreases, but high-speed operation (1Kw output and 100,000 rotations per minute) is possible.
  • the width is 150 degrees
  • the rotation speed decreases to the 12th place, but the output torque increases.
  • the magnetic pole width can be set to 180 degrees and the number of salient poles can be set to 10. It is also possible to set the magnetic pole width to 120 degrees and the number of magnetic poles to 8 n (n is a positive integer). In this case, the number of salient poles increases correspondingly. Increasing the number of magnetic poles increases the output torque. However, the rotation speed decreases.
  • the curves 30a, 30b, ... in the fifth row in Fig. 7 show the currents flowing through the exciting coils K and M, and the curves 30c and 30d show the currents flowing through the exciting coils L and S. I have.
  • Curves 54a, 55a, 56a, and 57a are position detection signal curves. There is a characteristic that the output torque is continuous at 90 degrees in the energized section and the ripple torque is reduced because there is no overlapping part.
  • the output torque is reduced by providing teeth on the magnetic poles and salient poles.
  • the present invention can be implemented with 6 n magnetic poles (n is a positive integer). The number of salient poles increases correspondingly. This has the effect of increasing the output torque and not reducing the rotation speed. This is an effective technique for large diameter motors.
  • the circuit on the left side of the one-dot chain line N in FIG. 18 is shown in FIG. 19 as a block circuit A-4.
  • the circuit on the right side of FIG. 18 is modified by adding inductance coils 24a and 24b.
  • the inductance coils 24a and 24b have the same configuration as in the previous embodiment, and these energization control circuits 24-1 and 24-2 also have the energization control shown in FIG. It has the same configuration as the circuit. Terminals 2 1-1 and 2 1-2 are connected. While the magnetic excitation coil M is energized, the inductance coil 24a is also energized, and when the power supply to both is cut off, the magnetic energy stored in both of them charges the capacitor 47a to a high voltage. Therefore, the conduction current drops rapidly. Next, when the exciting coil M is energized, the voltage of the capacitor 47a causes the rising J: rebound to be rapid.
  • the magnetic energy of the inductance coil supplements the copper loss of the exciting coil and the iron loss of the magnetic core.
  • the inductance coil 24b and the exciting coils L and S Since the stored magnetic energy of the inductance coils 24a and 24b is for capturing the heat loss and the iron loss, the current supplied may be a current value sufficient to supplement the current.
  • the same object can be achieved by applying a voltage inversely proportional to the rotation speed, and the same object can be achieved even when the energized section is smaller than the width of the position detection signal.
  • the energization control circuit in Fig. 22 divides the energization of the first and second phase excitation coils into four independent circuits in a two-phase full-wave energization reluctance motor.
  • power is supplied from a DC power supply via diodes 49a, 49b, 49c, and 49d and capacitors 47a, 47b, 47c, and 47d. Terminal 42a,
  • the first, second, ⁇ 1, and second position detection signals are input from 42b, 42c, and 42d, respectively.
  • the width of each position detection signal can be from 90 degrees to 150 degrees as in the above-described embodiment, and the obtained characteristics are the same. Therefore, the width of each position detection signal is 150 degrees, that is, the position detection signal of each curve in FIG. explain.
  • the electric signals of the curves 50a, 50b ... in FIG. 21 are input to the terminal 42a. According to the input signal of the curve 5a, the transistors 20a and 20b conduct, the exciting coil K is energized, and when the energizing is cut off, the stored magnetic energy passes through the diodes 2la and 21b. Since the capacitor 47a is charged to a high voltage, the discharge current disappears rapidly. By the input signal of the next curve 50b, the charged voltage of the capacitor 47a is held until the exciting coil K is energized again.
  • the block circuits D, E, and F indicate the energization control circuits for the excitation coils L, M, and S using the same transistor as the excitation coil K.
  • the resistances 22a, 22b, 22c, and 22d are resistances for detecting the current flowing through the exciting coils K, L, M, and S.
  • FIG. 24 shows an embodiment in which the diodes 49a, 49b,... And the capacitors 47a, 47b,.
  • the block circuits N-1, N-2, N-3. N-4 are the same circuits as in FIG. 22 for controlling the energization of the excitation coils K, L, M, S.
  • the resistors 22a, 22b, 22c, 22d and the operational amplifiers 40b, 40c, 40d, 40e are for chopper control as in FIG.
  • the lower sides of the resistors 22a, 22b, ... are independently separated, and are connected to the power supply negative electrode through forward-connected diodes 49a, 49b, ....
  • the present invention can be carried out by setting the energizing section of the exciting coil to a section of 90 degrees to 150 degrees.
  • the position detection signals can also be obtained by well-known means using encoders.
  • the circuit on the left side of the one-dot chain line N in FIG. 22 is shown as a block circuit A-5 in FIG.
  • the circuit on the right has inductance coils 24a, 24b, 24 c, 24 d energization control circuits are shown as block circuits 24.
  • the connection points of the conductors are indicated by the symbols 4, 4a, 4b, ....
  • the block circuit 24 shows four sets of circuits which are exactly the same as those in the previous embodiment for controlling the energization of the inductance coils 24a, 24b, ....
  • a description will be given by taking the excitation coil K as an example.
  • the inductance coil 24a is energized to the set value by the same position detection signal.
  • the stored magnetic energy is returned to the power supply side by the diode 49a.
  • the capacitor 47a is charged to a high voltage and held.
  • the exciting coil K is energized again, the applied voltage becomes the sum of the capacitor 47a and the power supply voltage, and the current rises rapidly. Therefore, the power supply stops and rises rapidly, so that the curve 27 in the first stage of FIG. 7 at the time of the rise is prevented from being bent halfway, and rises rapidly as shown by a dotted line 27c. Therefore, there is an operational effect that the output torque can be prevented from decreasing.
  • Diodes 21 e, 21 g, 21 h, and 21 i transfer stored magnetic energy to diodes 47 a, 47 b,... when the inductance coils 24 a, 24 b,... are cut off. It is for inflow charging.
  • the circuit on the left side of the one-dot chain line N in FIG. 24 is shown as a block circuit A-6 in FIG.
  • an energization control circuit for the inductance coils 24a, 24b, ... is added.
  • the block circuits 24-2, 24-3, and 24-4 are the same circuits as the inductance coil 24a that controls the conduction of the inductance coils 24b, 24c, and 24d.
  • Symbols 4, 4a, 4b, ... indicate connection points of the conductors.
  • the circuit for controlling the energization of the inductance coil 24a performs the same operation as the circuit of the member having the same symbol in FIG.
  • the stored magnetic energy when the conduction of the conductance coil 24a is stopped charges the capacitor 47a to a high voltage through the diode 21e and through the positive and negative electrodes 2a and 2b. Since the magnetic energy stored in the exciting coil K also charges the capacitor 47a, the current drops rapidly. Next, when energization of the excitation coil is started again, the applied voltage is the sum of the charging voltage of the capacitor 47a and the power supply voltage, so that the rising current becomes rapid, and at this time, when the magnetic energy moves. Barbecue loss and iron loss are supplemented by the magnetic energy of the inductance coil 24a.
  • the effects described above are exactly the same for the other magnetizing coils L, M, S and the inductance coils 24b, 24c, 24d.
  • the object of the present invention is achieved.
  • the other inductance coils are also energized only in the energizing section of the corresponding excitation coil.

Landscapes

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Description

明 細 書
高速リラクタンス型電動機
技 術 分 野
本発明は、 リラクタンス型電動機に関し、 特に、 従来のブラシレスモー タ電動機及びィンバータ付き誘導電動機に代えて各種用途に使用可能な高 速リラクタンス型電動機に関する。
背 景 技 術
複数の磁極を有する固定子と、 これと同心状に配されかつ回転自在に支 持されると共に複数の突極を有する回転子とを備え、 順次励磁される固定 子磁極とこれに対応する回転子突極との間に作用する磁気吸引力で回転子 を回転させるようにしたリラクタンス型電動機が知られている。 リラクタ ンス型電動機は、 出力トルクが大きく、 マグネッ 卜回転子が不要であると 云う利点があるが、 従来のリラクタンス型電動機には、 高速運転が困難で ある等の理由で応用分野が制限されると云う欠点がある。
即ち、 リラクタンス型電動機の励磁コイルはインダクタンスが大きく、 励磁コイルに蓄積される磁気エネルギが著しく大きくなる。 従って、 エネ ルギ蓄積， 消滅に時間を要して通電電流の立ち上がり， 立ち下がりが遅れ、 しかも、 回転子の突極の数が多いため、 回転子 1回転毎の磁気エネルギの 蓄積， 放出回数が多い。 通電電流の立上がりの遅れにより減トルクが発生 し （トルクが減少する） 、 通電電流の立下がりの遅れにより反トルクが発 生する。 結果として、 電動機運転効率が低下し、 回転速度が著しく小さく なる。 電動機の出力トルクを増大させるベく突極及び磁極の配設数を増加 すると、 蓄積磁気エネルギに起因して励磁電流の立上がり， 立下がりに要 する時間が増大して回転速度が顕著に減少し、 又、 電動機の構成が複雑に なると共に電動機が大型になる。 特に、 多数の突極及び磁極を要する 3相 全波リラクタンス電動機では、 突極と磁極の数が 2倍以上となり、 高速運 転及び小型化が困難である。 そして、 励磁コイルへの通電初期における励 磁電流の立上がりを急唆にすべく高電圧電源を用いると、 磁極が磁気飽和 点に達したときに励磁電流が急唆に立上がつて振動及び電気ノィズを発生 すると云う問題が生じる。
又、 出力トルクを増大させるベく、 電源電圧を上昇させても、 一般に利 用される回転速度 （毎分数千回転） を得るには 1 0 0 0ボルト以上の電源 電圧を必要とし、 実用性が失なわれる。
発 明 の 開 示
本発明の一つの目的は、 高速運転可能でかつ高出力トルクを発生できる リラクタンス型電動機を提供することにある。
本発明の別の目的は、 小型のリラクタンス型電動機を提供することにあ る o
本発明の更に別の目的は、 振動発生を防止したリラクタンス型電動機を 提案することにある。
上記目的を達成するため、 本発明の一つの態様によれば、 複数の突極を 有する回転子と励磁コィルが夫々嵌装された複数の磁極を有する電機子と を含む電動機本体を有するリラクタンス型電動機が提供される。 リラクタ ンス型電動機は、 互いに等しい周方向幅を有する複数の突極が等角度間隔 で周方向に形成された外周面を有すると共に外筐により回転自在に支持さ れた回転子と、
電気角で 1 2 0度或は 1 8 0度の周方向幅を各々有しかつ前記複数の突 極と僅かな空隙を介して対向する 6 n個 （nは正整数） の磁極が等角度間 隔で周方向に形成された内周面を有すると共に前記磁極に夫々嵌装された 第 1相， 第 2相及び第 3相の励磁コイルを含み、 前記外筐の内周面に固定 された電機子と、
前記励磁コイルに対応する数の互いに離間して配された位置検知素子を 有し、 電気角 3 6 0度毎に 1 2 0度の幅だけ所定信号レベルになる矩形波 である第 1相の位置検知信号， 同様の矩形波からなり前記第 1相の位置検 知信号に対して電気角で 1 2 0度位相が遅れた第 2相の位置検知信号及び 同様の矩形波からなり前記第 2の位置検知信号に対して電気角で 1 2 0度 位相が遅れた第 3相の位置検知信号を前記回転子の回転位置に応じて順次 送出するための位置検知装置と、
直流電源と前記第 1相， 第 2相及び第 3相の励磁コィル間に夫々介在す るスイッチング素子を含み、 前記第 1相， 第 2相及び第 3相の位置検知信 号に応じて、 前記スイッチング素子を順次導通、 遮断させることにより前 記第 1相， 第 2相及び第 3相の励磁コィルを順次通電させるための通電制 御回路と、
前記スィツチング素子と前記励磁コイルとの接続体に夫々逆接続された ダイォードと、 前記直流電源に対して夫々順方向に挿入され前記第 1相， 第 2相及び第 3相の励磁コイルに夫々関連する第 1 , 第 2及び第 3の逆流 防止用ダイォードと、 前記第 1 , 第 2及び第 3の逆流防止用ダイォードと 並列に接続された第 1， 第 2及び第 3のコンデンサとを含み、 各前記励磁 コィルの通電停止時に当該励磁コィルに蓄積された磁気エネルギにより前 記第 1 , 第 2及び第 3のコンデンサの対応する一つを前記逆接続されたダ ィォ一ドの対応するものを介して充電して当該蓄積磁気エネルギを急速に 消滅させると共に次に通電される励磁コイルに流れる励磁電流を急速に立 ち上がらせるための回路手段とを備え、
前記夫々の位置検知素子の配設位置を、 各前記突極がいずれか一つの磁 極に侵入し始める点より電気角で 3 0度の区間内において当該一つの磁極 に嵌装された励磁コイルの通電を開始させる位置検知信号が前記位置検知 装置から発生するように定められ、 3相片波通電で制御される。
さらに好ましくは、 通電制御回路は、 前記第 1 , 第 2 , 第 3の相の位置 検知信号に対応する巾だけ夫々通電される第 1 , 第 2 , 第 3のインダクタ ンスコイルと、 第 1 , 第 2 , 第 3のインダクタンスコイルの通電が停止さ れたときに、 蓄積された磁気エネルギを夫々対応する前記第 1 , 第 2 , 第 3のコンデンサに流入充電する電気回路を備える。
又、 本発明の別な態様によれば、 電機子は、 1 2 η個 （ηは正整数） の 磁極を有し、 前記磁極に夫々嵌装された第 1相， 第 2相及び第 3相の励磁 コイル並びに第 1相， 第 2相及び第 3相の励磁コイルを備え、 位置検知装 置は、 前記第 1相， 第 2相及び第 3相の位置検知信号とは夫々電気角で 1 8 0度位相が遅れた第 1相， 第 2相及び第 3相の位置検知信号を前記回転 子の回転位置に応じて顾次送出するようにされ、 通電制御回路は、 直流電 源と前記第 1相， 第 2相及び第 3相並びに第 1相, 第 2相及び第 3相の励 磁コイル間に夫々介在するスイッチング素子を含み、 前記第 1相， 第 2相 及び第 3相並びに第 1相， 第 2相及び第 3相の位置検知信号に応じて、 前 記スイッチング素子を順次導通， 遮新させることにより前記第 1相， 第 2 相及び第 3相並びに第 1相, 第 2相及び第 3相の励磁コィルを順次通電さ せるようにされる。 さらに、 リラクタンス型電動機は、 前記スイッチング 素子と前記励磁コイルとの接続体に夫々逆接続されたダイォードと、 前記 直流電源に対して夫々順方向に挿入され前記第 1相及び第 1相の励磁コィ ル， 前記第 2相及び第 2相の励磁コィル及び前記第 3相及び第 3相の励磁 コイルに夫々関連する第 1 , 第 2及び第 3の逆流防止用ダイオードと、 前 記第 1 , 第 2及び第 3の逆流防止用ダイォードに並列に接続された第 1 , 第 2及び第 3のコンデンサとを含み、 各前記励磁コィルの通電停止時に当 該励磁コイルに蓄積された磁気エネルギにより前記第 1 , 第 2及び第 3の コンデンサの対応する一つを前記逆接続されたダイォードの対応するもの を介して充電して当該蓄積磁気エネルギを急速に消滅させると共に次に通 電される励磁コイルに流れる励磁電流を急速に立上がらせるための回路手 段とを備え、 前記夫々の位置検知素子の配設位置を、 各前記突極がいずれ か一つの磁極に侵入し始める点より電気角で 3 0度の区間内において、 当 該一つの磁極に嵌装された励磁コイルの通電を開始させる位置検知信号が 前記位置検知装置から発生するように定められて、 3相全波通電で制御さ れる。
好ましくは、 通電制御回路は第 1 , 第 1の相の位置検知信号, 第 2 , 1 の相の位置検知信号， 第 3 , 第 3の相の位置検知信号に夫々対応する巾 だけ夫々通電される第 1 , 第 2 , 第 3のインダクタンスコイルと、 第 1， 第 2 , 第 3のインダクタンスコイルの通電が断たれたときに、 これ等に蓄 積された磁気エネルギを夫々対応する前記第 1 , 第 2， 第 3のコンデンサ に流入充電する電気回路を備える。
さらに、 本発明の別な態様にはよれば、 前記 3相片波通電で制御される リラクタンス型電動機において、 位置検知装置は、 電気角で 1 2 0度の巾 で互いに連続した第 1 , 第 2 , 第 3の相の矩形波の第 1の位置検知信号並 びに該第 1の位置検知信号の夫々の前半部の電気角で 6 0度の巾で互いに 電気角で 6 0度離間した第 1 , 第 2 , 第 3の相の矩形波の第 2の位置検知 信号を前記回転子の回転位置に応じて順次送出するようにされ、 通電制御 回路は、 設定された回転速度以下の区間においては前記第 1の位置検知信 号により前記スイッチング素子を順次導通， 遮断させ、 設定回転速度を越 えると前記第 2の位置検知信号により前記スィッチング素子を順次導通， 遮断させて各励磁コイルを順次通電させ、 6 0度の 3相片波通電で制御す る。 このリラクタンス型電動機においても、 好ましくは、 通電制御回路は、 第 1 , 第 2， 第 3の相の第 2の位置検知信号により通電される 1個のイン ダク夕ンスコイルと、 該ィンダクタンスコイルの通電が停止されたときに、 蓄積された磁気エネルギを前記コンデンサに流入充電する電気回路を備え る ο
又、 本発明の別な態様によれば、 リラクタンス型電動機は、 互いに等し い周方向巾を有する複数の突極が等角度間隔で周方向に形成された外周面 を有すると共に外筐により回転自在に支持された回転子と、
電気角で 1 2 0度或は 1 8 0度の周方向巾を各々有しかつ前記複数の突 極と僅かな空隙を介して対向する 1 2 n個 （nは正整数） の磁極が等角度 間隔で周方向に形成された内周面を有すると共に前記磁極に夫々嵌装され た第 1相， 第 2相及び第 3相の励磁コイル並びに第 1相， 第 2相及び第 3 相の励磁コイルを含み、 前記外筐の内周面に固定された電機子と、
前記励磁コイルに対応する数の互いに離間して配された位置検知素子を 有し、 電気角 3 6 0度毎に 6 0度の巾だけ所定信号レベルになる矩形波で 夫々 1 2 0度位相差のある第 1 , 第 2 , 第 3の相の位置検知信号と、 同様 の矩形波で、 第 1 , 第 2， 第 3の相の位置検知信号間にある電気角 6 0度 の巾の^, ^ 2., 第 3の相の位置検知信号を前記回転子の回転位置に応 じて順次送出するための位置検知装置と、 直流電源と前記第 1相， 第 2相及び第 3相並びに第 1相， 第 2相及び第 相の励磁コイル間に夫々介在するスィツチング素子を含み、 前記第 1相, 第 2相， 及び第 3相並びに第 1相, 第 2相及び第 3相の位置検知信号に応 じて、 前記スイッチング素子を順次導通， 遮断させることにより前記第 1 相， 第 2相及び第 3相並びに第 1相, 第 2相及び第 3相の励磁コイルを順 次通電させるための通電制御回路と、
前記スィッチング素子と前記励磁コイルとの接続体に夫々逆接続された ダイオードと、 前記直流電源に対して夫々順方向に挿入され前記第 1 , 第 2， 第 3相の励磁コイル及び第 1 , 第 2 , 第 3相の励磁コイルと夫々関連 する第 1， 第 2の逆流防止用ダイオードと、 第 1 , 第 2の逆流防止用ダイ オードと並列に接続された第 1 , 第 2のコンデンサとを含み、 各前記励磁 コィルの通電停止時に当該励磁コィルに蓄積された磁気エネルギにより前 記第 1 , 第 2のコンデンサの対応する一つを前記逆接続されたダイォード の対応するものを介して充電して当該蓄積磁気エネルギを急速に消滅させ ると共に次に通電される励磁コイルに流れる励磁電流を急速に立上がらせ るための回路手段とを備え、
前記夫々の位置検知素子の配設位置を、 各前記突極がいずれか一つの磁 極に侵入し始める点より電気角で 3 0度の区間内において、 当該一つの磁 極に嵌装された励磁コイルの通電を開始させる位置検知信号が前記位置検 知装置から発生するように定められ、 3相全波通電で制御される。
好ましくは、 通電制御回路は、 第 1 , 第 2 , 第 3の相の位置検知信号に 対応する巾だけ通電される第 1のイングクタンスコイルと、 第 2 , 第 3の相の位置検知信号に対応する巾だけ通電される第 2のィンダクタン スコイルと、 第 1 , 第 2のインダクタンスコイルの通電が断たれたときに、 これらに蓄積された磁気エネルギを夫々対応する第 1 , 第 2のコンデンサ に流入充電する電気回路を備える。
又、 本発明の別な態様によれば、 2相全波通電の高速リラクタンス型電 動機が提供される。 2相全波通電の高速リラクタンス型電動機は、 互いに 等しい周方向巾を有する複数の突極が等角度間隔で周方向に形成された外 周面を有すると共に外筐により回転自在に支持された回転子と、 電気角 で 1 2 0度若しくは 1 8 0度の周方向巾を各々有しかつ前記複数の突極と 僅かな空隙を介して対向する 8 n個 （nは正整数） の磁極が等角度間隔で 周方向に形成された内周面を有すると共に前記磁極に夫々嵌装された第 1 相及び第 2相の励磁コイル並びに第 1相及び第 2相の励磁コイルを含み、 前記外筐の内周面に固定された電機子と、
前記励磁コイルに対応する数の互いに離間して配された位置検知素子を 有し、 電気角 3 6 0度毎に 9 0度〜 1 5 0度の巾だけ所定信号レベルにな る矩形波である第 1相の位置検知信号及び同様の矩形波からなり前記第 1 相の位置検知信号に対して電気角で 9 0度位相が遅れた第 2相の位置検知 信号並びに前記第 1相及び第 2相の位置検知信号とは夫々位相が電気角で 1 8 0度遅れた第 1相及び第 2相の位置検知信号を前記回転子の回転位置 に応じて顧次送出するための位置検知装置と、
直流電源と前記第 1相及び第 2相並びに第 1相及び第 2相の励磁コィル 間に夫々介在するスィツチング素子を含み、 前記第 1相及び第 2相並びに 第 1相及び第 2相の位置検知信号に応じて、 前記スィツチング素子を順次 導通， 遮断させることにより前記第 1相及び第 2相並びに第 1相及び第 2 相の励磁コイルを順次通電させるための通電制御回路と、
前記スイッチング素子と前記励磁コイルとの接続体に夫々逆接続された ダイォ一ドと、 前記直流電源に対して夫々順方向に挿入され前記第 1相及 び第 1相の励磁コィル及び前記第 2相及び第 2相の励磁コィルに夫々関連 する第 1及び第 2の逆流防止用ダイォードと、 前記第 1及び第 2の逆流防 止用ダイォードに夫々並列に接続された第 1及び第 2のコンデンサとを含 み、 各前記励磁コイルの通電停止時に当該励磁コイルに蓄積された磁気ェ ネルギにより前記第 1及び第 2のコンデンサの対応する一つを前記逆接続 されたダイォードの対応するものを介して充電して当該蓄積磁気エネルギ を急速に消滅させると共に次に通電される励磁コイルに流れる励磁電流を 急速に立上がらせるための回路手段とを備え、
前記夫々の位置検知素子の配設位置を、 各前記突極がいずれか一つの磁 極に侵入し始める点より電気角 4 5度の区間内において当該一つの磁極に 嵌装された励磁コイルの通電を開始させる位置検知信号が前記位置検知装 置から発生するように定められる。 好ましくは、 通電制御回路は第 1 , 室 丄の相の位置検知信号に対応する巾だけ通電される第 1のィンダクタンス コイルと、 第 2 , 第 2の相の位置検知信号に対応する巾だけ通電される第
2のインダクタンスコイルと、 第 1 , 第 2のインダクタンスコィルの通電 が断たれたときに、 これ等に蓄積された磁気エネルギを夫々対応する第 1 , 第 2のコンデンサに流入充電する電気回路を備える。
さらに、 本発明の別の態様によれば、 2相全波通電の別な態様の高速リ ラクタンス型電動機が提供される。 この高速リラクタンス型電動機は、 互 いに等しい周方向巾を有する複数の突極が等角度間隔で周方向に形成され た外周面を有すると共に外筐により回転自在に支持された回転子と、 電気角で 1 2 0度若しくは 1 8 0度の周方向巾を各々有しかつ前記複数 の突極と僅かな空隙を介して対向する 8 n個 （nは正整数） の磁極が等角 度間隔で周方向に形成された内周面を有すると共に前記磁極に夫々嵌装さ れた第 1相及び第 2相の励磁コィル並びに第 1.相及び第 2相の励磁コィル を含み、 前記外筐の内周面に固定された電機子と、
前記励磁コイルに対応する数の互いに離間して SSされた位置検知素子を 有し、 電気角 3 6 0度毎に 9 0度〜 1 5 0度の巾だけ所定信号レベルにな る矩形波である第 1相の位置検知信号及び同様の矩形波からなり前記第 1 相の位置検知信号に対して電気角で 9 0度位相が遅れた第 2相の位置検知 信号並びに前記第 1相及び第 2相の位置検知信号とは夫々位相が電気角で 1 8 0度運れた第 1相及び第 2相の位置検知信号を前記回転子の回転位置 に応じて順次送出するための位置検知装置と、
直流電源と前記第 1相及び第 2相並びに第 1相及び第 2相の励磁コィル 間に夫々介在するスィッチング素子を含み、 前記第 1相及び第 2相並びに 第 1相及び第 2相の位置検知信号に応じて、 前記スィツチング素子を順次 導通， 遮断させることにより前記第 1相及び第 2相並びに第 1相及び第 2 相の励磁コイルを順次通電させるための通電制御回路と、
前記スイッチング素子と前記励磁コイルとの接続体に夫々逆接続された ダイォ一ドと、 前記直流電源に対して夫々順方向に挿入され前記第 1相， 第 1栢， 第 2相及び第 2相の励磁コイルに夫々関連する第 1 , 第 2， 第 3 及び第 4の逆流防止用ダイオードと、 前記第 1 , 第 2 , 第 3及び第 4の逆 流防止用ダイオードに並列に接続された第 1 , 第 2 , 第 3及び第 4のコン デンサとを含み、 各前記励磁コィルの通電停止時に当該励磁コィルに蓄積 された磁気エネルギにより前記第 1 , 第 2 , 第 3及び第 4のコンデンサの 対応する一つを前記逆接続されたダイォ一ドの対応するものを介して充電 して当該蓄積磁気エネルギを急速に消滅させると共に次に通電される励磁 コイルに流れる励磁電流を急速に立ち上がらせるための回路手段とを備え、 前記夫々の位置検知素子の配設位置を、 各前記突極がいずれか一つの磁 極に侵入し始める点より電気用 4 5度の区間内において当該一つの磁極に 嵌装された励磁コイルの通電を開始させる位置検知信号が前記位置検知装 置から発生するように定める。 好ましくは、 通電制御回路は、 第 1 , 第 2 , 第 2の相の位置検知信号に対応する巾だけ通電される第 1， 第 2， 第 3 , 第 4のインダクタンスコイルと、 第 1 , 第 2 , 第 3 , 第 4のインダ ク夕ンスコイルの通電が停止されたときに、 蓄積された磁気エネルギを夫 々対応する第 1 , 第 2 , 第 3 , 第 4のコンデンサに流入充電する電気回路 を備える。
さらに、 好ましくは、 振動発生を防止するために電機子の直径方向に対 向して、 同相の磁極を配設する。
以上のように、 本発明によれば、 空極が磁極に侵入し始める点より電気 角 3 0度の区間内において、 通電を開始させ、 さらに、 1つの励磁コイル の通電が停止されたときに、 その蓄積磁気エネルギをコンデンサの静電工 ネルギとして転化し、 それを次に通電すべき励磁コイルの磁気エネルギに 転化して、 通電電流の立上がりと立下がりを急峻にしたから、 減トルク， 反トルクが発生せず、 高出力トルクを得ることができると共に、 高速回転 (毎分 1 0万回転位まで） で運転できる。 特に、 ィンダクタンスコイルに 蓄積された磁気エネルギにより、 励磁コイル間を磁気エネルギが移動する ときの励磁コイルの銅損と磁心の鉄損を補充するようにすることにより、 励磁コイルの通電電流の立上がりと降下を著しく急速とすることができる ので、 高速で出力トルクの大きい電動機が得られる。
また、 全波通電にすることにより、 リプルトルクを減少させることがで さ ^ ) ο
図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の第 1実施例による 3相片波リラクタンス型電動機の 回転子及び電機子を示す概略側面図、
第 2図は第 1図の回転子及び電機子の概略展開図、
第 3図は第 1実施例の位置検知装置を示す概略回路図、
第 4図は第 1実施例の通電制御回路を示す回路図、
第 5図は、 第 4図の回路に励磁電流の立上り， 立下がりをよくするイン ダクタンスコイルを付加した回路図、
第 6図は、 検出コイルの出力及び位置検知装置の位置検知信号を示すタ ィ ミ ングチヤ一ト、
第 7図は、 励磁コイルの通電電流のタイミ ングチヤ一卜、
第 8図は、 本発明の第 2実施例による 3相片波及び全波リラクタンス型 電動機の回転子及び電機子を示す概略側面図、
第 9図は、 第 8図の回転子及び電機子の展開図、
第 1 0図は第 2実施例の通電制御回路を示す回路図、
第 1 1図は、 第 1 0図の回路に励磁電流の立上がり， 立下がりをよくす るインダクタンスコイルを付加した回路図、
第 1 2図は、 3相片波通電における位置検知信号の切換回路図、 第 1 3図は、 本発明の第 4実施例による 3相全波リラクタンス型電動機 の回転子及び電機子概略展開図、
第 1 4図は、 本発明の第 4実施例による 3相全波リラクタンス型電動機 の本体を示す概略長手方向断面図、
第 1 5図は第 4実施例の通電制街回路を示す回路図、 第 1 6図は、 第 1 5図の回路に励磁電流の立上がり， 立下がりをよくす るィンダクタンスコイルを付加した回路図、
第 1 7図は、 本発明の第 5実施例による 2相全波リラクタンス型電動機 の回転子及び電機子を示す展開図、
第 1 8図は第 5実施例の通電制御回路を示す回路図、
第 1 9図は、 第 1 8図に励磁電流の立上がり， 立下がりをよくするイン ダクタンスコイルを付加した回路図、
第 2 0図は、 第 5実施例の位置検知装置を示す回路図、
第 2 1図は、 第 5実施例での位置検知信号を示すタイミ ングチャート、 第 2 2図は、 本発明の第 5実施例の変形例での通電制御回路を示す回路 図、
第 2 3図は、 第 2 2図に励磁電流の立上がり， 立下がりをよくするイン ダクタンスコイルを付加した回路図、
第 2 4図は、 本発明の第 5の実施例の別な変形例の通電制御回路を示す 回路図、 及び
第 2 5図は、 第 2 4図に励磁電流の立上がり立下がりをよくするインダ クタンスコイルを付加した回路図である。
発明を実施するための最良の形態
本発明の第 1実施例による 3相片波リラクタンス型電動機は、 第 1図及 び第 2図に示す電動機本体を備えている。 電動機本体は、 図示しない外側 筐体 （第 1 4図に参照符号 6 4 bで示す要素に対応） に設けた軸受けによ り回転自在に支持した回転軸 5に嵌着された回転子 1と、 該回転子 1と同 軸状に配された筐体に固定された電機子 （固定子） 1 6とを備え、 両者は 従来公知のように珪素網板の積層体よりなる。 回転子 1の外周面には夫々 180度電気角 （以下、 各種角度パラメータ を電気角で示す。 ） の巾を有する 8つの突極 1 a〜l hが 360度の位相 差をおいて周方向に等間隔で形成されている。 又、 電機子 16は磁路を形 成自在の環状磁心 16 'を有し、 磁心内周面には夫々 180度の巾を有す る 6つの磁極 169 a〜l 6 ίが周方向に等間隔に形成され、 回転子 1の 突極 l a〜： L hと 0. 1〜0. 2mm例えば約 0. 15mmの空隙をおい て対向している。 そして、 磁極 16 a〜l 6 f には励磁コイル 17 a〜l 7 f が夫々嵌装されている。 励磁コイル 17 a, 17 dは互いに直列又は 並列に接続され、 以下、 この接続体を第 1相の励磁コイル対 39 aと云う。 励磁コイル 17b, 17 e及び励磁コイル 17 c, 17 ίも同様に接続さ れ、 これらを夫々第 2, 第 3相の励磁コイル対 39 b, 39 cと云う。 電動機は、 第 3図に示す位置検知装置を更に備えている。 この位置検知 装置は、 回転子 1の突極 1 a〜l hの回転位置を検出するための、 5mm 直径でかつ約 100ターンの空心コイルより夫々なる 3つの検出コイル 1 0 a〜10 c (第 2図） を含み、 これらの検出コイルは互いに 120度離 間すると共に夫々のコイル面が突極 1 a〜l hの側面に空隙を介して対向 可能なように電機子 16に固定されている。 又、 位置検知装置は、 発振周 波数が約 1MH zの発振器 10と、 検出コイル 10 a〜 10 cの夫々に関 連するプリッジ回路とを有している。
検出コイル 10 aに関連するプリッジ回路は、 検出コイル 10 aと抵抗 15 a〜 15 cとよりなり、 検出コイル 10 aが突極 1 a〜 1 hのいずれ にも対向していない状態において平衡するように調整されている。 このブ リッジ回路には、 ダイオード 11 a， l i bとコンデンサ 12 a， 12 とより夫々なる 2つのローパスフィル夕と、 オペアンプ 13と、 論理回路 18とが接続されている。 論理回路 18は、 3相 Y型半導体電動機の制御 回路に慣用されている回路からなり、 6つの出力端子 18 a〜l 8 f を有 している。 より詳しく、 ダイオード 11 aはコイル 10 aと抵抗 15 aと の接続点にアノードが接続され、 又、 一端が接地されたコンデンサ 12 a の他端とォプアンプ 13の正入力端子とに力ソードが接続されている。 そ して、 ダイオード 11 bは、 抵抗 15 b, 15 cの接続点にァノ一ドが接 続され、 又、 一端が接地されたコンデンサ 12 bの他端とオペアンプ 13 の負入力端子とにカソードが接続されている。 オペアンプ 13の出力端子 は、 論理回路 18の入力側に接続されると共に両者間に介在する反転回路 13 aの入力端子に接続されている。
第 3図中、 符号 14 a, 14 bはコイル 10 b, 10 cに夫々関連する 回路を示し、 各該回路はコイル 10 aに関連するブリッジ回路， 口一パス フィルタ及びオペアンプに対応する回路要素からなり、 3つの検出コイル に共通の発振器 10に接続されいる。 符号 13 b, 13 cは反転回路 13 aに対応する反転回路を表す。
上述のように、 プリッジ回路は、 検出コイル 10 a〜 10 cが回転子 1 の突極 1 a〜l hのいずれにも対向していない場合に平衡するようになつ ている。 従って、 検出コイル 10 aが突極に対向していないとき、 ダイォ ード 11 a, コンデンサ 12 aからなるローパスフィルタの出力とダイォ ード l i b, コンデンサ 12 bからなる口一パスフィル夕の出力とは互い に等しく、 オペアンプ 13の出力はローレベルとなる。 但し、 実際には、 電動機の回転停止時、 検出コイルのいずれか一つが突極のいずれか一つに 対向している。 従って例えば、 検出コイル 10 aが突極に対向していると、 鉄損 （過流損とヒステリシス損） に起因して検出コイル 10 aのィンピー ダンスが減少するので抵抗 15 aでの電圧降下が大きくなり、 オペアンプ 13の正入力端子への印加電圧が増大してオペアンプ出力は第 6図に符号 33 a, 33 bで例示するようにハイレベルとなる。 即ち、 回転子 1の回 転にともなって、 オペアンプ 13からは矩形波信号 33が送出される。 そ して、 反転回路 13 aからは矩形波信号 33を反転したものに対応する矩 形波信号 （図示略） が送出される。
検出コイル 10 b， 10 cの夫々が突極 1 a〜l hのいずれかの側面に 対向したときにも、 ブロック 14 a, 14 b内のオペアンプの出力がハイ レベルとなり （符号 34 a, 34 b, 35 a, 35 bで例示する） 、 回転 子 1の回転に伴って両オペアンプから矩形波信号 34， 35が送出される。 又、 反転回路 13 b、 13 cからは矩形波信号 34, 35を反転したもの に対応する矩形波信号 （図示略） が送出される。 上記矩形波信号 33, 3 4及び 35は互いに 120度の位相差を有している。
矩形波信号 33〜35及びこれらを反転したものに対応する矩形波信号 を入力する論理回路 18の出力端子 18 a〜l 8 f からは、 回転子 1の回 転位置を表す矩形波の位置検知信号 36〜 38及び 43〜 45 (第 6図） が夫々送出される。 信号 36及び 43同士、 信号 37及び 44同士並びに 信号 38及び 45同士は互いに 180度の位相差を有し、 信号 36〜38 同士及び信号 43〜45同士は互いに 120度の位相差を有している。 電動機は、 第 4図に示す通電制御回路をさらに備え、 電機子 16の励磁コ ィル 17 a〜 17 fすなわち第 1〜第 3相の励磁コイル対 39 a〜39 c への励磁電流を供給および遮断するようになっている。
通電制御回路の入力端子 42 a〜42 cは、 一方では上述の位置検知装 置の出力端子 18 a〜l 8 cに接続され、 他方では通電制御回路の AND 回路 41 a, 41 b及び 41 cの夫々の一方の入力端子に接続されている £ そして、 これら AND回路の他方の入力端子は、 当該 AND回路と協働し て後述のチヨツバ回路をなすオペアンプ 40 b, 40 c及び 40 dを介し て、 電動機出力トルクを可変制御するための基準電圧が印加される基準電 圧入力端子 40に接続されている。 また、 AND回路 41 a〜 41 cの夫 々の出力端子は、 直流電源の正端子 2 aに夫々接続された逆流防止用ダイ オード 49 a, 49 b及び 49 cと第 1〜第 3相の励磁コイル対 39 a〜
39 cの一端との間に夫々介在するトランジスタ （スイッチング素子） 2 0 a, 20 c, 20 eのベースに反転回路を介して接続されている。 ダイ オード 49 a〜49 cは直流電源に対して順方向に挿入され、 コンデンサ
47 a, 47 b及び 47 cがダイォード 49 a〜49 cと並列に接続され ている。 第 1〜第 3相の励磁コイル対の夫々の他端は夫々 トランジスタ 2 O b, 20 d, 20 f のコレクタに接続され、 各トランジスタのェミ ッタ は夫々オペアンプ 4 O b, 40 c, 40 dの負入力端子に接続され、 トラ ンジス夕 20 b, 20 d, 20 f のベースには入力端子 42 a， 42 b, 42 cが接続されている。 そして、 トランジスタ 20 b, 20 d, 20 f のェミ ッタには第 1〜第 3相の励磁コィル対に流れる励磁電流を検出する ための抵抗 22 a, 22 b及び 22 cを介して直流電源の負端子 2 bに接 続されている。 負端子 2 bと各抵抗 22 a, 22 b, 22 cの接続点には ダイオード 21 a, 21 c, 21 eのアノードが夫々接続されている。 こ れらダイォードのカソ一ドは第 1〜第 3相の励磁コイル 39 a〜39 cの 一端に夫々接続され、 第 1〜第 3相の励磁コィル対の他端と直流電源正端 子との間にはダイオード 21 b, 21 d, 21 f が介在している。
以下、 上述の構成のリラクタンス型電動機の作動を説明する。 電動機電源の投入時、 通電制御回路 （第 4図） において、 直流電源の正 負端子 2 a， 2 bから当該回路への給電が行なわれる。 又、 オペアンプ 4 0 b〜40 dの負入力端子に正入力端子に加わる電圧よりも低い電圧が印 加され、 オペアンプ 40 b〜40 dからハイレベル出力が AND回路 41 a〜41 cに印加され、 これら AND回路のゲートが開く。 なお、 電動機 の起動時、 位置検知装置の検出コイル 10 a〜l 0 cのいずれか一つが電 動機本体の回転子 1の突極 1 a〜l hのいずれか一つに対向している。 かかる状態において、 例えば、 位置検知装置からハイレベルの第 2相の 位置検知信号 37 aが通電制御回路 （第 4図） の入力端子 42 bに印加さ れると、 このハイレベル信号 37 aがトランジスタ 20 dのベースに印加 されると共にゲート開状態にある AND回路 41 bから送出されたハイレ ベル出力が反転回路においてローレベル出力に変換された後トランジスタ
20 cのベースに印加される。 従って、 トランジスタ 20 cが導通し、 又 入力端子 42 bを介して入力されたハイレベルの信号により トランジスタ 20 dも導通して、 励磁コイル 17 b, 17 e (第 2相の励磁コイル対 3 9 b) が通電される。 この結果、 電機子 16の磁極 16 b, 16 f が磁化 されて突極 l b， I f が磁気的に吸引され、 回転子 1が第 1図に矢印 Aで 示す方向に回転する。 その後、 回転子 1が 120度にわたり回転すると、 第 2相の位置検知信号 37がローレベルになると同時にハイレベルの第 3 相の位置検知信号 38 aが通電制御回路の入力端子 42 cに印加される。 このため、 トランジスタ 20 c, 20 dが遮断状態になって励磁コイル対
39 bの通電が断たれる一方、 トランジスタ 20 e, 20 f が導通して励 磁コイル対 39 cが通電される。 回転子 1が更に 120度回転すると、 ト ランジスタ 20 e, 20 f が遮断されて励磁コイル対 39 cの通電が断た れる一方、 トランジスタ 2 0 a , 2 0 bが導通して励磁コイル対 3 9 aが
®¾される
この様に、 通電モ一ドは 1 2 0度の回転毎に、 励磁コイル対 3 9 3→磁 励コイル対 3 9 b→励磁コイル対 3 9 cとサイクリックに交替し、 結果と して、 励磁コイル対 3 9 a〜3 9 cが順次かつ連続して通電されて電動機 は出力トルクを発生する。 このとき、 袖対称の位置にある一対の磁極は、 第 2図に示すように、 N極及び S極に夫々磁化される。 この様に、 励磁さ れる 2つの磁極が常に逆極性になつているため、 非励磁磁極を通る漏れ磁 束は互いに反対方向となり、 反トルクの発生が防止される。
上述の各相励磁コイルの通電時、 例えばハイレベルの第 1相の位置検知 信号 3 6 aが発生して第 1相の励磁コイル対 3 9 aが通電されている間、 励磁コイル対 3 9 aに流れる励磁電流を表す抵抗 2 2 aの両端電圧が、 第 4図に示す通電制御回路の基準電圧入力端子 4 0を介してオペアンプ 4 0 bの正入力端子に印加されかつ可変設定可能な基準電圧を越えると、 オペ アンプ出力が口一レベルとなり、 A N D回路 4 1 aのゲートが閉じ、 トラ ンジスタ 2 0 aが不導通となる。 その後、 励磁電流がオペアンプ 4 0 bの ヒステリシス特性に応じて定まる所定値まで低下したときにオペアンプ出 力が、 ハイレベルに復帰してトランジスタ 2 0 aが再び導通し、 励磁電流 が流れる。 このように、 オペアンプ 4 0 bは A N D回路 4 1 aと協働して、 励磁電流と上記設定値との大小関係に応じてトランジスタ 2 0 aを導通， 遮断させ、 磁励電流を、 基準電圧端子 4 0への印加電圧に対応して制御し、 もって電動機の出力トルクを制御する。 又、 励磁電流は矩形波状になり、 大きい出力トルクが得られる。 第 2相及び第 3相についても同様である。 この様にオペアンプ 4 O b〜4 0 dは A N D回路 4 1 a〜 4 1 cと共にチ ョヅパ回路として機能する。
次に、 第 7図を参照して、 本実施例による電動機の作動上の特徽を更に 説明する。
逆流防止用ダイォード 4 9 a〜4 9 c及びコンデンサ 4 7 a〜4 7 cを 含まない従来の電動機において、 例えば、 第 7図に矢印 2 3 aで示す第 1 相の位置検知信号 3 6 aの巾 1 2 0度に等しい区間にわたって第 1相の励 班コイル対 3 9 aに通電すると、 通電開始時点では既に突極が磁極に侵入 し始めて突極と磁極間で磁路が閉じているために大きいィンダクタンスが 生じて、 通電電流の立上がりにおいて曲線 2 5の前半部で示す遅れが生じ る。 このため、 電動機出力トルクが減少する。 即ち、 減トルクが発生する。 又、 通電停止時には、 励磁コイル対 3 9 aに蓄積された磁気エネルギが直 流電源に還流されるので、 通電電流の下降部が曲線 2 5の後半部で示すよ うに、 矢印 2 3で示す 1 8 0度の正トルク発生区間を越えて緩慢に立下が り、 反トルクを発生する。 従って、 従来の電動機は運転効率が悪く、 出力 トルクが減少する。 特に、 反トルク発生区間の時間巾が変化しない一方で、 正トルク発生区間全体の時間巾が電動機回転速度に反比例する電動機の高 速運転時には、 この現象が顕著に現れ、 実用性が損なわれる。 第 2相及び 第 3枏の励磁コイル対 3 9 b , 3 9 cの場合も同様である。
上記従来の電動機において、 突極が磁極に侵入する前に励磁コイルの通 電を開始する云わゆる進相通電を行った場合、 励磁電流は、 通電初期にあ つては磁極の磁路が閉じられていないので、 急速に立上がる。 そして、 突 極が磁極に侵入する時点においてィンダクタンスが増大するので、 磁励電 流は急減する。 従って出力トルクが減少するという欠点がある。
そこで、 本実施例では、 逆流防止用ダイォード 4 9 a〜4 9 c及びコン デンサ 4 7 a〜4 7 cを設けることにより上記欠点を除去する。 この場合, ハイレベルの位置検知信号 3 6 aが消滅してトランジスタ 2 0 a , 2 0 b が遮断されて第 1相の励磁コイル対 3 9 aに対する通電が停止すると、 磁 励コイル対 3 9 aに蓄積された磁気エネルギの直流電源への還流が逆流防 止用ダイオード 4 9 aによって阻止され、 磁気エネルギはコンデンサ 4 7 aを第 4図に示す極性に充電する。 この結果、 磁気エネルギが急速に消滅 し、 励磁電流が急減する。
第 7図のタイムチャートの 1段目の曲線 2 7， 2 7 a , 2 7 bは、 励磁 コイル 3 9 aを流れる電流曲線でその両側の点線間が 1 2 0度となってい る。 通電電流は曲線 2 7 bのように急速に降下して反トルクの発生が防止 され、 コンデンサ 4 7 aは高電圧に充電して保持される。 次に位置検知信 号 3 6 b (第 6図） により、 トランジスタ 2 0 a , 2 0 bが導通して再び 励磁コイル 3 9 aが通電されるが、 このときの印加電圧は、 コンデンサ 4 7 aの充電電圧と電源電圧 （端子 2 a , 2 bの電圧） が加算されるので、 励磁コイル対 3 9 aの電流の立上がりが急速となる。 この現象により、 曲 線 2 7のように急速に立上がる。 立上がりの通電曲線 2 7は中途で図示の 立上がりがおそくなる。 これは磁気エネルギが磁励コイル間を移動すると きに、 コィルの鋦損と磁心の鉄損により熱エネルギに転化して消滅するか らである。 かかる不都合を除去する手段については後述する。 以上の説明 のように、 減トルクと反トルクの発生が除去され、 又矩形波に近い通電と なるので、 出力トルクが増大する。
励磁コイル対 3 9 aの励磁電流が増大して、 抵抗 2 2 aの電圧降下が増 大し、 基準電圧端子 4 0の電圧 （オペアンプ 4 0 bの正端子の入力電圧） を越えると、 アン ド回路 4 1 aの下側の入力がローレベルとなるので、 ト ランジスタ 20 aは不導通に転化し、 励磁電流が減少する。 オペアンプ 4 0 bのヒステリシス特性により、 負端子入力電圧が所定値まで減少すると、 オペアンプ 40 bの出力ハイレベルに復帰して、 トランジスタ 20 a, 2 0 bを導通して励磁電流が増大する。 かかるサイクルを緣返して、 励磁電 流は設定値に保持される。 第 7図の曲線 27 aで示す区間がチヨツバ制御 の行なわれている区間である。 曲線 27 aの高さは基準電圧端子 40の電 圧により規制される。
第 2相及び第 3相の励磁コイル対 39 b, 39 cの場合も同様である。 各励磁コイルの通電は、 突極が磁極に侵入する点より 30度の区間のい ずれの点でもよい。 回 ¾δ速度， 効率， 出力トルクを考慮して調整し、 位置 検知素子となるコイル 10 a, 10 b, 10 cの固定電機子側に固定する 位置を変更することによつて調整する。
上記実施例においては、 励磁コイル 39 a〜 39 cの電流の立上がりが、 その中途で遅くなつたが （第 7図符号 27参照） 、 この電流の立上がりが 遅くなる点を捕正する回路を付加した実施例について説明する。
本実施例は第 5図に示す通電制御回路を傭えている。
第 5図において、 符号 A— 3で示す回路は、 第 4図の 1点鎖線 Nの左側 の電気回路のすべてを表示するものである。 第 4図において、 符号 4 a, 4 b, 4 c, 4で示す導線の部分が第 5図において同一符号で示されてい る。 また、 第 5図に示すダイオード 49 a〜49 c， コンデンサ 47 a〜 47 cは第 4図に示したダイォード 49 a〜 49 c, コンデンサ 47 a〜 47 cと同一である。
インダクタンスコイル 24 a, 24 b, 24 cは、 閉じた磁心に捲着さ れたコイルで、 そのイングクタンスは励磁コイル対 39 a, 39 b, 39 cと夫々ほぼ等しいものが使用される。
インダクタンスコイル 24 aの両端にはトランジスタ 20 m, 20 ηの コレクタが接続され、 トランジスタ 20mのエミ ッ夕は直流電源の正端子 に接続され、 ベースには AND回路 41 gの出力がィンバ一夕を介して接 続されている。 また、 トランジスタ 20 nのェミッタは抵抗 22 f を介し て直流電源の負端子 2 bに接続され、 ベースには、 AND回路 41 gの一 方の入力端子である端子 42 gに接続されいる。 AND回路 41 gの他方 の入力端子にはオペアンプ 40 f の出力が接続されている。 オペアンプ 4 0 f のマイナス入力端子は、 トランジスタ 2 O nと抵抗 22 f の接続点に 接続され、 プラス入力端子は基準電圧端子 40に接続されている。
また、 インダクタンスコイル 24 aと トランジスタ 20 nの接続点は、 ダイォード 21 eを介して導線 4 a、 即ち、 トランジスタ 20 aのエミ ッ 夕に接続されている。 又インダク夕ンスコイル 24 aと トランジスタ 20 mの接続点と直流電源の負端子 2 b間にダイォード 20 f が逆方向に接続 されている。 なお、 イングクタンスコイル 24 b, 24 cに対してもイン ダクタンスコイル 24 aと同等な回路構成を有している。 即ち、 ィンダク 夕ンスコイル 24 aに対して設けられた、 トランジスタ 20m， 20 η, ダイオード 21 f , オペアンプ 40 f、 AND回路 41 g、 ィンバ一夕等 がなる回路と同等な回路が設けられており、 符号 24 - 2, 24— 3とし て示し詳細は省略している。 なお、 端子 21— 2, 21— 4 (インダク夕 ンス 24 b, 24 cと下側の トランジスタ （トランジスタ 20 ηに対応す るトランジスタ） の接続点） は、 夫々端子 21— 1, 21— 3と接続され、 ダイオード 21 g, 2 l hを介して導線 4 b, 4 cと接続されている。 第 5図において、 端子 42 gには、 第 4図の端子 42 aと同じ入力即ち 位置検知信号 3 6が入力される。 オペアンプ 4 0 f の出力は初めはハイレ ベルであり、 ハイレベルの位置検知信号 3 6が入力されると、 A N D回路 4 1 gの出力はハイレベルとなり、 トランジスタ 2 0 m, 2 O nが導通し てインダクタンスコイル 2 4 aが通電される。 通電電流が増大すると、 抵 抗 2 2 f の電圧降下が増大して、 オペアンプ 4 0 f の +端子の入力即ち基 準電圧端子 4 0の電圧を越えると、 オペアンプ 4 0 f の出力はローレベル に反転するので、 アンド回路 4 1 gの出力も口一レベルとなり、 トランジ スタ 2 0 mは不導通に転化する。 ィンダクタンスコイル 2 4 aに蓄積され た磁気エネルギによる通電はトランジスタ 2 0 n , 抵抗 2 2 f , ダイォー ド 2 1 f を介して行なわれて電流が減少する。 所定値まで減少すると、 ォ ぺアンプ 4 0 f のヒステリシス特性により出力がハイレベルとなり 卜ラン ジスタ 2 O mが導通して、 ィンダクタンスコイル 2 4 aの電流が増大する。 かかる通電が繰返されて通電電流が、 基準電圧端子 4 0の電圧に規制され るチヨツバ回路を構 ^¾している。 位置検知信号の末端において、 端子 4 2 gの入力が消滅するので、 トランジスタ 2 0 m， 2 O nは不導通に転化し、 インダクタンスコイル 2 4 aの蓄積磁気エネルギは、 ダイォード 2 1 e , 2 1 f を介してコンデンサ 4 7 aに流入充電する。
又同時に前述したように、 第 4図の励磁コイル 3 9 aの蓄積磁気エネル ギもコンデンサ 4 7 aに流入充電するので、 コンデンサ 4 7 aには、 イン ダクタンスコイル 2 4 aを付加しないときと比べ 2倍位の静電工ネルギが 充電される。 従って、 通電電流の降下は急速となる。 次に到来する位置検 知信号 （曲線 3 6 b ) による励磁コイル 3 9 aの通電電流は、 印加電圧が コンデンサ 4 7 aの高電圧と電源電圧を加算したものとなるので急速に立 上がる。 第 7図の曲線 2 7のように中途で、 立上がりおくれたものが、 点 線 27 cで示すように急速に立上がり、 その後はチヨツバ作用により平坦 な通電となる。 従ってほぼ矩形波に近い形状の通電が行なわれるので出力 トルクを増大し、 又リプルトルクを減少する作用効果がある。 第 5図のィ ンダクタンスコイル 24 b, 24 cは、 インダクタンスコイル 24 aと同 じ構成のものである。 ブロック回路 24— 2, 24— 3は、 インダクタン ス 24 b, 24 cの通電制御をィンダクタンスコイル 24 aと全く同様に 行なう電気回路である。 インダクタンスコイル 24 b, 24 cは夫々第 4 図の端子 42 b, 42 cの入力となる位置検知信号 37, 38により、 そ の巾だけ通電され、 通電が断たれたときに、 それらの蓄積磁気エネルギは 端子 21—2とこれに接続した端子 21— 1, ダイオード 21 g並びに端 子 21—4とこれに接続した端子 21 -3, ダイオード 21 hを介して、 コンデンサ 47 b, 47 cに流入充電される。 従ってその作用効果もィン ダクタンスコイル 24 aの場合と同様である。
第 7図の 1段目の曲線 26 a, 26 b, 26 cは励磁コイルの通電曲線 を示し、 点線 26— 1と 26— 2の間隔は位置検知信号の 120度の巾で、 点線 26— 1と 26— 3の間隔は 180度で出力トルクのある区間である。 曲線 9 a、 9 b, 9 cは出力トルク曲線で、 点線 26— 1の点で通電が開 始され、 同時に突極が磁極に侵入し始める。 曲線 9 aは励磁コイルの電流 が小さいときで、 トルクは平坦であるが、 電流の増大とともにトルクのピ —ク値は、 曲線 9 b, 9 cに示すように左方に移動し、 ピーク値の巾もせ まくなる。 通電の開始される点は、 上述したトルク特性と通電電流値を考 慮して突極が磁極に侵入する点より 30度遅れた区間の中間の点となるよ うに位置検知コイル 10 a, 10 b, 10 cの固定位置を調整することが よい。 コンデンサ 47 a， 47 b, 47 cは小容量の方が充電電圧が高電 圧となるので、 通電曲線の立上がりと降下を急速とし、 高速回転の電動機 を得ることができ、 リラクタンス型電動機の欠点となっている低速度とな る欠点が除去できる。 上述したコンデンサの容量は充電電圧が回路のトラ ンジスタを破損しない範囲で小容量のものを使用することがよい。
上記各実施例は種々に変形可能である。 例えば、 漏れ磁束を更に低減す ベく、 磁極 16 a〜16 f の各々を一対の磁極で構成し、 各々の磁極対を 成す 2つの磁極を夫々 N極及び S極に励磁しても良い。 これにより、 磁極 対による漏れ磁束はその他の磁極において相殺されて殆ど無くなる。 この 場合、 回転子 1には 16侗の突極を形成する。 なお、 この変形例の電動機 の出力トルクは、 上記実施例での出力トルクの 2倍になる。
又、 回転子 1の位置の検出のため、 回転子 1と同期回転自在でかつ回転 子 1の突極形成部と同一形状のアルミニューム板を用いても良い。
又、 トランジスタ 20 a〜20 f, 20m, 2 O nはスイッチング素子 となるものであるから、 同じ効果のある他の半導体素子でもよい。
次に、 第 8図〜第 11図を参照して、 本発明の第 2実施例による 3相片 波及び 3相全波リラクタンス型電動機を説明する。
上述した第 1の実施例では、 高速回転とする為にダイオード 49 a, 4 9 b, 49 c 3個とコンデンサ 47 a, 47 b, 47 c 3個、 さらにはィ ンダクタンスコイル 24 a, 24 b, 24 c 3個を使用しているが、 この 第 2実施例では、 3相片波リラクタンス型電動機の場合で、 ダイオード， コンデンサを各 1個として回路を簡略化したものである。 また、 3相全波 リラクタンス型電動機は、 3相片波を 2組使用するものである。
第 8図及び第 9図に示すように、 外筐 9の両側板に設けた軸受けにより 回転自在に支持された回転軸 5には磁性体回転子 1が固定され、 回転子 1 には各々 180度の巾を有する 10個の突極 1 a〜l jが等角度間隔で形 成されている。 外筐 9に内嵌された固定電機子 16には、 各々 120度の 巾を有しかつ励磁コイル 17 a〜l 7 を装着した 12個の磁極 16 a〜 16£が等ピッチで配設されている。 磁極 16 a〜l 6^ は励磁コイル 1 7 a〜l inにより、 第 9図に示す極性に励磁される。 励磁コイル 1 7 a, 17 gは互いに直列又は並列に接続されて励磁コイル対 32 aを成す。 同 様に、 励磁コイル 17 c, 17 hは励磁コイル対 32 bを、 励磁コイル 1 7 c, 17 iは励磁コイル対 32 cを、 励磁コイル 17 d, 17 j は励磁 コイル対 32 dを成している。 更に、 励磁コイル 17 e， 17 kは励磁コ ィル対 32 eを、 励磁コイル 17 f , 1 liは励磁コイル対 32 f を成す。 又、 以下の説明において、 励磁コイル対 32 a, 32 c及び 32 eを第 1 相， 第 2相及び第 3相の励磁コイル対と夫々称し、 励磁コイル体 32 d, 32 b及び 32 f を第 1相， 第 2相及び第 3相の励磁コイル対と称する。 位置検知コイル 10 a〜l 0 cは、 第 9図に示す位置で電機子 1 6に固 定され、 突極 1 a〜l jの側面に対向している。 コイル 1 0 a〜 1 0 cと 共に位置検知装置を構成する電気回路は第 3相に示すものと同一構成で、 第 6図に示す位置検知信号 36〜 38及び 43〜 45を発生するようにな つている。 以下の説明において位置検知信号 36, 37及び 38を第 1相， 第 2相及び第 3相の位置検知信号と称し、 位置検知信号 43〜45を第 1 相、 第 2相及び第 3相の位置検知信号と夫々称する。 位置検知信号 36〜 38は第 10図に示す通電制御回路の入力端子 42 a, 42 b及び 42 c に印加され、 位置検知信号 43〜45は入力端子 42 d, 42 e及び 42 f に夫々印加される。 そして、 ハイレベルの位置検知信号 36 a, 36 b, …， 37 a, 37 b, …及び 38 a, 38 b, …に応じて励磁コイル対 3 2 a, 3 2 c及び 3 2 eが夫々通電され、 ハイレベルの位置検知信号 45 a, 45 b, …， 4 3 a, 43 b, …及び 44 a, 44 b, …に応じて励 磁コイル対 32 b, 3 2 d及び 32 f が通電されて、 回転子 1が矢印 A方 向に回転する。 即ち、 第 1相， 第 2相及び第 3相の励磁コイル対への通電 と第 1相, 第 2相及び第 3相の励磁コィル対への通電は夫々片波の通電で あり、 第 1相， 第 1相, 第 2相， 第 2相， 及び第 3相， 第 3相の各励磁コ ィルを通電すれば 3相全波リラクタンス型電動機が得られる。
詳しくは、 電源スィツチ （図示せず） を投入すると、 オペアンプ 4 0 b の負端子の入力は正端子のそれより低いので、 オペアンプ 4 0 bの出力は ハイレベルとなり、 アンド回路 41 aの下側の入力がハイレベルとなる。 このとき、 端子 42 aよりハイレベルの電気信号 3 6が入力されると、 ト ランジスタ 2 0 a, 2 0 bが導通して、 励磁コイル対 3 2 aが通電される。 同様に端子 42 b, 42 cよりハイレベルの電気信号 3 7, 3 8が入力さ れると、 トランジスタ 2 0 c, 2 0 d及びトランジスタ 2 0 e, 2 0 f 力《 導通して、 励磁コイル対 3 2 c, 3 2 eが通電される。
励磁コイル対 32 aが位置検知信号 3 6 aにより、 その巾だけ通電され、 曲線 3 6 aの末端で通電が断たれると、 励磁コイル 32 aに蓄積された磁 気エネルギは、 逆流防止用ダイオード 49 aにより、 直流電源側に還流し ないでダイオード 2 1 b， 2 l aを介して、 コンデンサ 47 aを充電し、 これを高電圧とする。 従って、 磁気エネルギは急速に消滅して電流が降下 する。 このときすでに、 位置検知信号曲線 3 7 aにより、 トランジスタ 2 0 c 2 0 dが導通しているので、 励磁コイル対 32 cにコンデンサ 4 7 aの電圧が印加されて、 励磁電流の立上がりを急速として通電される。 励 磁コイル対 32 cの通電が断たれ、 励磁コイル対 32 eが通電されるとき の励磁電流曲線の立上がりと降下部も同じ理由により急速となる。
次に、 チヨツバ回路の説明をする。
抵抗 2 2 aは、 夫々各励磁コイル対 3 2 a , 3 2 c , 3 2 eの励磁電流 を検出する為の抵抗であり、 該抵抗 2 2 aで検出された励磁電流に対応す る電圧がオペアンプ 4 0 bの負端子に入力され、 オペアンプ 4 0 bの正端 子には基準電圧が端子 4 0から入力されている。
この端子 4 0から入力される基準電圧によって出力トルクを変更するこ とができる。
励磁コイル対 3 2 aの励磁電流が増大して、 その検出の為の抵抗 2 2 a の電圧降下が増大し、 基準電圧端子 4 0の電圧 （オペアンプ 4 0 bの正端 子の入力電圧） を越えると、 アンド回路 4 1 aの下側の入力がローレベル となるので、 トランジスタ 2 0 aは不導通に転化し、 励磁電流が減少する。 オペアンプ 4 O bのヒステリ シス特性により、 オペアンプ 4 0 bの出力は ハイレベルに復帰して、 トランジスタ 2 0 a , 2 0 bを導通して励磁電流 が増大する。 他の励磁コイル対 3 2 b , 3 2 cについても上記した事情は 同様である。 かかるサイクルを繰返して、 励磁電流は設定値に保持される。 また、 第 1相， 第 2相及び第 3相の励磁コイル対に対する励磁動作にお いても、 同様であり、 端子 4 2 e， 4 2 f , 4 2 dに位置検知信号 4 3 , 4 4 , 4 5を入力することにより、 励磁コイル対 3 2 d , 3 2 f , 3 2 b を励磁する。 励磁終了時に、 コイルに蓄積された磁気エネルギをコンデン サ 4 7 bに充電し、 励磁電流の立上がりを急速とすると共に、 次に励磁さ れる励磁コイルにこのコンデンサ 4 7 bの電圧を印加して、 電流の立上が りを急速とする。 また、 チヨツバ作用は抵抗 2 2 b , オペアンプ 4 0 cに よつて行なわれる。 次に、 上記第 2の実施例において、 励磁コイルの励磁巾を 60度にした 第 3の実施例について説明する。
各励磁コイルを 60度の巾で励磁する場合、 3相片波リラクタンス電動 機においては、 端子 42 a, 42 b, 42 cより入力される位置検知信号 は、 第 6図の信号 58， 59, 60となる。 信号 58の位置検知信号は、 信号 44と信号 36を入力とするアンド回路の出力として得ることができ る。 信号 45と信号 37並びに信号 43と信号 38の夫々より同様な手段 により、 信号 59， 60の位置検知信号を得ることができる。 各位置検知 信号の巾は 60度で互いに 60度離間している。 信号 58, 59, 60の 電気信号は、 第 10図の端子 42 a， 42 b, 42 cより夫々利入力され ている。 第 7図の 3段目の曲線 58 a， 59 a, 60 aは、 上述した入力 位置検知信号である。 曲線 28 a, 28 b, 28 cは、 励磁コイル 32 a , 32 c, 32 eの通電曲線である。 この場合には、 第 11図につき後述す る手段を併用することにより、 曲線 28 a， 28 b, · · ·の電流の立上 がりと降下は図示のように急速となり、 点線部は、 電源電圧と逆起電力の 差に比例したほぼ平坦な電流値とすることができる。 特に電源がバッテリ 電源のように低電圧の場合には上述した手段を採用することができる。 し かし電源が高電圧の場合には電流値を設定値に制限する必要がある。 この 為にチヨツバ回路が付設される。
起動時には、 信号 58, 59， 60の間の部分は励磁コイルが励磁され ず、 トルクがなく死点となる。 従って起動できない。 次に起動手段を説明 する。 第 12図において、 端子 6 d， 6 e， 6 f より、 前述した 60度の 巾の曲線 58 a, 58 b, ···, 59 a, 59 b, …， 60 a, 60 b, ·■· の位置検知信号が入力され、 端子 6 a， 6 b, 6 cより、 120度の巾の 曲線 36 a, 36 b, ·■·, 37 a, 37 b, ···, 38 a, 38 b, …の位 置検知信号が入力されている。 符号 8は、 回転速度検出装置で、 例えば速 度発電機の出力が端子 8 aより入力され、 電動機の回転速度が設定速度に 達するまでは端子 8 bの出力はローレベルで、 その後はハイレベルとなる ように構成されている。 従って、 起動時は、 反転回路により、 アンド回路 7 a, 7 b, 7 cの下側の入力がハイレベルとなり、 120度の巾の位置 検知信号が端子 19 a, 19 b, 19 cより出され、 この出力が第 10図 の端子 42 a, 42 b, 42 cに夫々入力されて前述したように死点のな い 3相片波通電の起動が行なわれる。 設定速度となると、 端子 8 bの出力 がハイレベルに転化するので、 アンド回路 7 d, 7 e, 7 f の下側の入力 がハイレベルとなり、 60度の巾の位置検知信号により励磁コイルの通電 制御が行なわれ、 第 7図の 3段目の曲線 28 a, 28 b, 28 cで示す通 電が行なわれる。 曲線 28 a, 28 b, …の立上がりは、 第 10図の逆流 防止用ダイォード 49 aとコンデンサ 47 aにより急速となる。 ダイォー ド 49 a, コンデンサ 47 aは、 第 4図について前述したダイオード 49 a, コンデンサ 47 aに対応するもので同じ作用効果がある。 第 7図の位 置検知信号曲線 58 a, 59 a, 60 aの間には 60度の信号のない部分 があるので、 コンデンサ 47 aは、 励磁コイルの通電が断たれたときの磁 気エネルギを 1時的に蓄積しておく為に必要な素子となり、 又高電圧に充 電されたコンデンサ 47 aにより、 次に通電される励磁コイルの通電電流 の立上がりを急速とする。 又前段の励磁コイルの通電の降下部を急速とす る。 従って、 高速度でも減トルクと反トルクの発生が防止される作用効果 力、ある。
上述した 3相片波通電の電動機は、 第 9図の磁極 16 a, 16 c, 16 e， …のみを利用して説明したが、 第 1図の構成の電動機にも同じ技術手 段を適用することができる。
次に 3相全波通電の場合を第 10図について説明する。 第 6図の位置検 知信号曲線 58 a， 58 b, ···, 59 a, 59 b, 60 a, 60 b, …に より、 その巾だけ、 励磁コイル 32 a, 32 c, 32 eを通電し、 位置検 知信号曲線 6 l a, 61 b, '··, 62 a, 62 b, ···, 63 a, 63 b, …により、 その巾だけ励磁コイル 32 b, 32 d, 32 f を夫々通電する と、 3相全波通電の電動機として、 回転子 1は矢印 A方向に回転する。 上 述した通電のモードは次のように表現することもできる。 励磁コイル 32 a, 32 b, 32 c， ···， 32 eは、 位置検知信号曲線 58 a , 63 a, 59 a, 61 a, 60 a, 62 aにより、 60度の通電角で通電されてい るものである。 次に第 10図につき上述した通電の詳細を説明する。 端子 42 a, 42 b, 42 cより、 位置検知信号曲線 58 a， 58 b, ···, 5 9 a, 59 b, ···, 曲線 60 a, 60 b, …が入力されると、 前述したよ うに、 励磁コイル 32 a, 32 c, 32 eの通電曲線は、 第 7図の 3段目 の曲線 28 a, 28 b, 28 cに示すものとなる。 端子 42 d， 42 e, 42 f より、 位置検知信号曲線 61 a, 62 a, 63 aが入力されると、 励磁コイル 32 b, 32 d, 32 f の通電曲線は、 第 7図の 4段目の曲線 29 a, 29 b, 29 cに示すものとなり、 曲線 28 a， 28 b, 28 c より、 位相が夫々 60度遅れている。 両者の通電曲線の特性は全く同様で ある。
励磁コイル 32 a, 32 c, 32 e及び励磁コイル 32 b, 32 d, 3 2 f は夫々逆流防止用ダイォ一ド 49 a, 49 bを介して電源より独立に 通電されている。 前者の通電は前述した 60度の通電角の場合の 3相片波 通電の電動機と全く同様に行なわれる。 後者のダイォード 49 bを介する 60度の通電角の場合の 3相片波通電も同様に行なわれる。 チヨツバ回路 は 2組となり、 オペアンプ 40 b， 40 cと抵抗 22 a, 22 bによるチ ョツバ作用も、 上述した 2組の励磁コイルの通電制御について夫々独立し て行なわれている。 励磁コイル 32 a, 32 c, 32 eの通電制御は、 第 6図の位置検知信号曲線 58 a, 59 a, 60 aにより行なわれるので、 通電電流の曲線は第 7図の曲線 28 a, 28 b, 28 c, …となり、 曲線 58 a, 59 a, 60 aの中間の 60度の区間では、 各トランジスタは不 導通となり、 従って第 10図に示すコンデンサ 47 aに、 励磁コイルの磁 気エネルギは電荷として保存され、 次に通電される励磁コイルに放出され て、 通電の立上がりを急速とする。 又コンデンサ 47 aを充電すると高電 圧となるので、 励磁コイルの通電の停止時の通電電流の降下を急速とする。 励磁コイル 32 b, 32 d, 32 f の通電制御のときの逆流防止用ダイォ ード 49 b, コンデンサ 47 bの作用効果も同様である。
一般に、 この種の電動機では、 突極が磁極に侵入し始めた点より通電を 開始しているが、 第 3の実施例では、 通電角が 60度で小さいので、 通電 開始点を移動して、 トルク曲線の最大値となる区間を選んで通電できる。 従ってより効率の良い電動機とすることができる。 例えは第 7図の 2段目 の矢印 26— 4の区間を通電すると効率が最大となる。 励磁コイルの 1つ の通電か断たれると、 蓄積磁気エネルギは逆流防止用のダイオードにより 電源側に還流することが阻止され、 コンデンサに流入充電して保持される。 充電された電源電圧を加算した高電圧が印加されて次の励磁コィルが通電 される。 従って通電電流の立上がりと降下が急速となり高速回転ができる 作用効果がある。 又 3相全波通電となるので、 リプルトルクも少なくなる 特徵がある。 しかし、 磁気エネルギの移動するときに、 鏑損と鉄損の為に ェネルギが減少し励磁コィルの立上がりの特性が劣化し、 第 7図の 1段目 の曲線 27に示すようになる。 立上がりの特性を曲線 27 cに示すように 良好とする手段を次に説明する。
第 10図の点線 Nの左側の電気回路が第 11図でプロック回路 A— 1と して示され、 導線の切断部が記号 4, 4 a, 4 bとして示されている。 ィ ンダクタンスコイル 24 a, 24 bは、 前述した第 5図の同一記号のもの と同じ構成のものである。 ダイオード 49 a, コンデンサ 47 a, トラン ジスタ 20m, 20 η, 抵抗 22 f , アンド回路 41 g, オペアンプ 40 f , 基準電圧端子 40で示される電気回路も第 5図の同一記号の部材の電 気回路と同じ作用を行なうものである。 従って、 端子 42 gに第 10図の 端子 42 a, 42 b, 42 cに入力される 60度の巾の位置検知信号を順 次オア回路を利用して入力せしめることにより次に述べる作用効果がある。 例えば第 6図の曲線 58 aが入力されると、 励磁コイル 32 aが通電され、 同時にィンダクタンスコイル 24 aも所定値の電流の通電が行なわれる。 曲線 58 aの末端で通電が断たれると、 励磁コイル 32 aとインダクタン スコイル 24 aの蓄積磁気エネルギは、 ダイォード 21 a, 21 bとダイ オード 21 e, 21 f を介してコンデンサ 47 aを充電して高電圧として 保持される。
次に位置検知信号曲線 59 aが第 10図の端子 42 bと第 11図の端子 2 gに入力されると、 励磁コイル 32 cとィンダクタンスコイル 24 a の通電が開始されるが、 このときの励磁コイル 32 cの印加電圧は、 コン デンサ 47 aの高電圧なので急速に立上がり、 鋦損と鉄損による損失はィ ンダクタンスコイルの磁気エネルギにより補充されているので、 立上がり 特性が良好となり立上がりの中途で立上がりがおくれることが防止される 作用効果がある。 以上の説明のように、 3相片波通電の場合に各励磁コィ ルの通電曲線はほぼ方形波となり出力トルクが増大する。 前述した 6 0度 の通電角の 3相片波通電の実施例の場合には、 上述した理由により、 より 高速で効率の良い電動機を得ることができる。
次にィンダクタンスコイル 2 4 bを付加した通電角 6 0度の 3相全波通 電の場合につき説明する。 第 1 1図のィンダクタンスコイル 2 4 b , ダイ オード 4 9 b , コンデンサ 4 7 b , トランジスタ 2 0 p , 2 0 q , 抵抗 2 2 g , アンド回路 4 1 h , オペアンプ 4 0 gを含む電気回路は、 インダク タンスコイル 2 4 aの通電制御回路と同じ作用を行なっている。 端子 4 2 hには第 6図の位置検知信号 6 1 , 6 2 , 6 3がオア回路を介して入力さ れている。 例えば第 7図の位置検知信号曲線 6 1 aが第 1 0図の端子 4 2 dと第 1 1図の端子 4 2 hに入力されると、 励磁コイル 3 2 bとインダク 夕ンスコイル 2 4 bが通電され、 曲線 6 1 aの末端で通電が停止しされる と、 両コイルの蓄積磁気エネルギはコンデンサ 4 7 bに流入充電して高電 圧に保持される。 次に位置検知信号曲線 6 2 aが端子 4 2 eと 4 2 hに入 力されると、 励磁コイル 3 2 dとインダクタンスコイル 2 4 bの通電が開 始され、 励磁コイル 3 2 dの印加電圧は、 コンデンサ 4 7 bの電圧と電源 電圧が加算された高電圧となるので、 電流の立上がりが急速となる。 イン ダクタンスコイル 2 4 bの蓄積磁気エネルギにより、 磁気エネルギの移動 時の銅損と鉄損が補充されているので電流の立上がり特性は良好となる。 以上の説明のように、 3相全波通電の場合に各励磁コイルの通電波形を方 形波に近く して出力トルクと効率を増大する作用効果がある。
次に通電角が 1 2 0度の 3相全波通電の第 4の実施例につき説明する。 第 13図は第 4の実施例の固定電機子と回転子の展開図である。 第 14図 はその構成を示す断面図である。 円筒伏の外筐 64の両側に固着した側板 64 a, 64 bの中央部には、 ボール軸受 70 a, 7 O bが設けられ、 該 釉受には、 回転釉 5が支持されている。 回転釉 5には、 回転子 1一 1, 1 —2が固定され、 その突極は省略して図示していないが、 4個の突極 l a， 1 b, …が第 1図に示す回転子 1と相似した手段により SB設されている。 固定電機子 16の外周は、 外筐 64に嵌着され、 磁極は回転子 1一 1の突 極に空隙を介して対向している。 磁極 16 a， 16 dと励磁コイル 1 Ί a, 17 dのみが図示されている。 アルミニューム製の円板 3は、 回転軸 5に 固定され、 円板 3の外周には、 突極 1 a, l b, …と同じ同形の突出部 3 a, 3 b, —4個が突出して設けられ、 その外周面に、 側板 64 bの 1部 に固定した位置検知素子となるコイル 10 a， 10 b, 10 cが対向して いる。 コイル 10 aのみが示されている。 コイル 10 a, 10 b, 10 c より得られる位置検知信号は、 第 3図で説明した手段により得られた位置 検知信号と全く同じものとなる。 第 13図は上述した電動機の固定電機子 16, 16と回転子の展開図である。 固定電機子 16には 6個の磁極 16 a, 1 6 b, …が突出し、 これ等には励磁コイル 17 a， 17 b, …が捲 着されている。 回転子は第 13図に記号 1として示されているが、 第 14 図に示されているように 2個 1組となり記号 1 _ 1， 1— 2として示され ている。 回転子 1 _ 1の 4個の突極 1 a, l b, ·'·と回転子 1一 2の同じ 構成の突極が夫々固定電機子 16と ϋ_に対向している。 固定電機子 16 には、 6個の磁極 16 a, 16 b, …が突出し、 これ等には、 励磁コイル 17 a, 17 b, …が捲着されている。 磁極 16 a, 16 b, …は、 僅か な空隙を介して突極 l a, l , …と同相の突極に対向している。 磁極 6 a, 16 b, …は、 磁極 16 a, 16 b, …に対して左方に 60度移動 している。 磁極巾は 120度、 突極の巾は 180度である。 励磁コイル 1 6 a, 16 dの直列若しくは並列接続のものを励磁コイル対 32 aと呼称 し、 励磁コイル 16 b, 16 e及び励磁コイル 16 c, 16 f の同じ接続 のものを夫々励磁コイル対 32 c, 32 eと呼称する。 励磁コイル 16 a,
6 d及び励磁コイル 16 b, 16 e及び励磁コイル 16 c, 16 ίの同 じ接続のものを夫々励磁コイル対 32 b, 32 d, 32 f と呼称する。 励磁コイル対 32 a, 32 c, 32 eを夫々第 6図の位置検知信号曲線 36 a、 36 b, …， 37 a, 37 b, '··, 38 a, 38 b, …により 1 20度の区間だけ通電し、 励磁コイル 32 b, 32 d, 32 f を夫々位置 検知信号曲線 43 a, 43 b, ···, 44 a, 44 b, ···, 45 a, 45 b, …の巾だけ通電すると、 回転子 1は矢印 A方向に回転し、 3相全波通電の 電動機となる。
次に第 15図につき各励磁コイルの通電制御の詳細を説明する。 第 15 図において、 端子 42 a, 42 b, 42 cより入力される位置検知信号は、 第 6図の位置検知信号 36, 37, 38で、 端子 42 d， 42 e, 42 f の入力信号は第 6図の位置検知信号 43, 44, 45となる。 出力トルク 3相全波の場合と同じとなり、 死点とトルクリプルが減少し、 細長型の電 動機が得られる特徴がある。 本実施例では、 回転子 1一 1, 1一 2の突極 の位相を同位相とし、 固定電機子 16, 16の磁極の位相を 60度ずらし ている。 又回転子を分割しないで、 共通とし 1個としてもよい。 固定電機 子 16, 16の磁極の位相を同一とし、 回転子 1を 2個 （記号 1— 1, 1 一 2) に分割し、 夫々の突極の位相を 60度ずらしても同じ作用効果があ る o 第 15図において、 端子 42 a, 42 b, 42 cより入力される位置検 知信号を夫々第 1， 第 2, 第 3相の位置検知信号と呼称し、 端子 42 d, 42 e, 42 f より入力される位置検知信号を夫々第 1， 第 2, 第 3の位 置検知信号と呼称する。 又励磁コイル対 32 a, 32 dを夫々第 1の相の 第 1, 第 1の励磁コイル、 励磁コイル対 32 b, 32 dと励磁コイル対 3 2 e, 32 f を夫々第 2と第 3の相の第 2, 第 2の励磁コイル、 第 3, 筻 の励磁コイルと呼称する。 端子 42 aの入力信号があるとトランジスタ 20 a, 20 bが導通して、 順方向に接続したダイォード 49 aを介して 励磁コイル 32 aが通電され、 入力信号 （曲線 36 a) の末端でトランジ スタ 20 a, 20 bは不導通に転化する。 励磁コイル対 32 aの蓄積磁気 エネルギは、 ダイオード 21 a, 21 bを介して電源 （端子 2 a， 2 b) に還流することがダイォード 49 aにより防止されて、 コンデンサ 47 a に充電される。 従つて急速に蓄積磁気ェネルギによる放電電流が消滅する。 コンデンサ 47 aの容量を調整して、 突極が 60度回転する時間即ち第 6図の曲線 36 aの右端と曲線 43 aの左端の巾内に上記した放電電流が 消滅するように小さい容量のものが使用される。 容量が小さすぎると充電 電圧が高すぎて、 トランジスタ 20 a, 20 b, 20 c, 20 dの耐電圧 を越えるからである。 従って反トルクの発生が防止される作用がある。 突 極が 60度回転すると、 端子 42 dに曲線 43 aの位置検知信号が入力さ れるので、 トランジスタ 20 c， 20 dが導通して励磁コイル対 32 dの 通電が開始される。 このときの印加電圧は、 コンデンサ 47 aの高電圧な ので電流は急速に立上がる。 第 7図のタイムチャートの 7段目の曲線 31 bで示すように立上がる。 その後は、 後述するチヨッパ回路により設定さ れた電流値で通電され、 曲線 43 aの末端で、 トランジスタ 20 c, 20 dが不導通に転化するので励磁コイルに蓄積された磁気エネルギは、 逆流 防止用のダイォード 4 9 aにより電源側に還流することが阻止されて、 コ ンデンサ 4 7 aに流入充電されて高電圧に充電する。 次に端子 4 2 aより 曲線 3 6 bの入力信号があるので、 励磁コイル対 3 2 aの通電電流は急速 に立上がる。 上述した説明より判るように、 励磁コイル 3 2 a , 3 2 の 蓄積磁気エネルギは、 通電の停止とともに、 コンデンサ 4 7 aに充電され るので急速に消滅して反トルクの発生が防止される。 又励磁コイル 3 2 a , 3 2 dの通電開始の立上がりとその後の通電の初期においても、 磁極の磁 束の増大による起電力に対向して通電電流の降下度を小さくする作用があ る。 従って、 トルクの減少することを防止する作用がある。 励磁コイル対 3 2 dの通電が断たれると、 その蓄積磁気エネルギは急速にコンデンサ 4 7 aに充電されて、 その放出による電流も急速に減少して高速度の回転で も 6 0度以内に消滅する。 所定時間後に励磁コイル対 3 2 aの通電が開始 され、 コンデンサ 4 7 aの高電圧により電流は急速に増大する。 その時間 巾も 6 0度突極が回転する時間内となる。 ただし励磁コイルの銅損と鉄損 を無視した場合である。 その後は、 端子 2 a， 2 bの電圧より励磁コイル の抵抗による電圧降下を差引いた電圧とインダク夕ンスの増大 （突極と磁 極の対向面積の増加によるもの） による逆起電力がバランスすることによ り、 逆起電力に対応した出力トルクが得られる。 上述したコンデンサ 4 7 aを媒体とする蓄積磁気エネルギの処理時間は、 L Cの直列共振回路の周 波数が l Z^j L Cに比例することから推定して理解できることである。 次にチヨツバ作用のある場合に付き説明する。 アンド回路 4 l a , 4 1 d , オペアンプ 4 0 b , 基準電圧端子 4 0 , 抵抗 2 2 aにより、 トランジ スタ 2 0 a， 2 0 cをオンオフするチヨツバ作用は前実施例と同様である < かかるチヨッパ作用により、 第 7図の通電曲線 31 a, 31 b, 31 cは 方形に近い曲線となる。 点線部がチヨツバ作用により設定された電流値と なった区間である。 端子 42 b, 42 eの入力， ダイオード 49 b, コン デンサ 47 b, アンド回路 41 b， 41 e, トランジスタ 20 e， 20 f , …， 抵抗 22 b, オペアンプ 40 cにより、 励磁コイル対 32 b, 32 e の通電が制御される作用は、 前述した励磁コイル対 32 a, 32 dと全く 同様である。 又端子 42 c， 42 f の入力、 ダイオード 49 c， コンデン サ 47 c， アンド回路 41 c, 4 I f, トランジスタ 20 i, 20 j， ·'·， オペアンプ 40 d, 抵抗 22 cにより、 励磁コイル対 32 c, 32 f の逋 電が制御される作用も上述した場合と全く同様である。 従って、 3相全波 通電の行なわれるリラクタンス型電動機が得られ、 出力トルクの大きい長 所を保存し、 回転速度が小さいという重欠点を除去する作用がある。 又リ プルトルクも小さくなる。 本実施例では、 第 10図と異なり、 コンデンサ 47 a, 47 b, 47 cはダイオード 49 a , 49 b, 49 cと直流電源 に並列に接続されているが、 その作用効果に差は殆どない。
第 7図の曲線 3 l d， 31 eは夫々位置検知信号 37 a, 44 aによる 励磁コイル対 32 b， 32 eの通電曲線である。 曲線 31 g, 31 h, 3 1 f は夫々位置検知信号 38 a, 45 a, 45 bによる励磁コイル対 32 c, 32 f の通電曲線である。 コンデンサ 47 a, 47 b, 47 cは、 ダ ィオード 49 a, 49 b, 49 cと電源に並列に設けられているが、 前実 施例と同様にダイオード 49 a, 49 b, 49 cに並列に設けても本発明 を実施することができる。 通電角は 120度であるが、 位置検知信号の末 端を削除して通電角を 120度より小さくすると、 通電曲線の降下部の巾 が 60度を越えても反トルクの発生がないので、 より高速の電動機とする ことができる。 粉末磁心とプラスチックを混合し、 加圧成形し熱硬化して 作つた電機子磁心と回転子とインダクタンスコイルの磁心を使用すると比 抵抗が大きいので、 過流損が減少して高速時でも効率を良好とすることが できる。 本実施例の手段は、 第 9図で前述した 3相全波通電の電動機にも 適用することができる。
第 15図の 1点鎖線 Nの左側の回路が第 16図にブロック回路 A— 2と して示され、 記号 4, 4 a, 4 b, 4 cは各導線の接続点を示している。 右側の回路は変更されて第 16図に示すように構成される。 第 16図にお いて、 インダクタンスコイル 24 a, 24 b, 24 c及びその制御回路は 第 5図で説明した同一記号の回路と全く同じ構成の回路である。 端子 21 一 1は端子 21— 2に接続されている。 インダクタンスコイル 24 a， 2 4 b, 24 cに蓄積された磁気エネルギは、 夫々ダイオード 21 e, 21 g, 21 hを介して夫々コンデンサ 47 a, 47 b, 47 cを充電する。 端子 42 gには、 第 15図の端子 42 a， 42 dに入力される位置検知信 号がオア回路を介して入力される。 ブロック回路 24— 2, 24— 3の端 子 42 gに対応する端子の入力信号は夫々第 15図の端子 42 b, 42 e 及び端子 42 c 42 f の入力信号となっている。 以上の構成なので、 励 磁コイルの通電が断たれたときにィンダクタンスコイルの通電も同時に通 電が断たれるので、 両者の磁気エネルギがコンデンサを充電してその静電 エネルギが大きくなる。 従って次の励磁コイルが通電されたときに、 静電 エネルギにより通電の立上がりが急速となり高速回転の場合でも出力トル クの減少することが防止される作用効果がある。 以上の作用は、 第 5図の 場合と同様である。
本発明を 2相全波通電の電動機に適用した第 5の実施例について説明す る。 この場合の平面図は省略してあるが、 展開図が第 17図に示されてい る。 第 17図において、 円環部 16及び磁極 16 a, 16 b, …は、 珪素 調扳を積層化する周知の手段により作られ、 図示しない外筐に固定されて 電機子となる。 記号 16の部分は磁路となる磁心である。 磁極 16 a, 1 6b, 〜には、 励磁コイル 17 a, 17b, …が捲着されている。 回転子 1の外周部には、 突極 1 a, l b, …が設けられ、 磁極 16 a, 16 , …と 0. 1~0. 2ミリメートル位の空隙を介して対向している。 回転子 1も、 電機子 16と同じ手段により作られている。 突極は 6個となり、 等 しい離間角となっている。 磁極 16 a， 16 b, …の先端部の巾は 120 度で 8個が等しいピッチで配設されている。 励磁コイル 17 b, 17 ίが 通電されると、 突極 l b, 1 eが吸引されて、 矢印 A方向に回転する。 9 0度回転すると、 励磁コイル 17 b, 17 f の通電が停止され、 励磁コィ ル 17 c, 17 gが通電されるので、 突極 1 c, I f によるトルクが発生 する。 磁極 16 b, 16 cは N極， 磁極 16 f , 168は3極となる。 か かる極性の磁化は磁束の洩による反トルクを小さくする為である。 次の 9 0度の回転では、 磁極 16 d, 1611は図示の1^, S極性となる。 次の 9 0度の回転、 その次の 90度の回転では各磁極は、 顔次に図示の極性に磁 化される。
上述した励磁により、 回転子 1は、 矢印 A方向に回転して 2相の全波通 電の電動機となるものである。 通電区間の巾が 90度より大きくても同じ く回転する。 磁励コイルの捲着される磁極の巾は 120度となっているの で、 捲着空間が大きくなる。 次に第 18図を参照し励磁コイルの通電制御 を説明する。 第 18図において、 磁励コイル K, Mは、 第 17図の励磁コ ィル 17 a, 176及び17じ， 17 gを夫々示し、 2個の励磁コイルは、 直列若しくは並列に接続されている。 励磁コイル Κ, Mの両端には、 夫々 トランジスタ 20 a, 20 b, 20 c, 20 dが挿入されている。 トラン ジス夕 20 a, 20 b, 20 c, 20 dは、 半導体スイッチング素子とな るもので、 同じ効果のある他の半導体素子でもよい。 直流電源正負端子 2 a, 2 bより供電が行なわれている。 端子 42 aよりハイレベルの電気信 号が入力されると、 トランジスタ 20 a, 20 bが導通して、 励磁コイル Kが通電される。 端子 42 cよりハイレベルの電気信号が入力されると、 トランジスタ 20 c, 20 dが導通して、 励磁コイル Mが通電される。 第 17図の回転子 3は導体板で作られ、 回転子 1と同軸で同期回転している ものである。 回転子 3に突出部 3 a, 3 b, …が設けられ、 突出部の巾は 150度である。 コイル 10 d, 10 e, 10 d, 10 eは、 前述したコ ィル 10 a, 10b， 10 cと同じ構成のもので、 突出部 3 a, 3 b, … に対向し、 コイル 10 d, 10 eは 90度離間し、 コイル: L 0 d， 10 e は夫々コイル 10 d, 10 eより 180度離間している。
第 20図は上述したコイルより位置検知信号を得る電気回路である。 発 振器 10, コイル 10 d， 抵抗 15 a, 15 b, ···, オペアンプ 13等は、 第 3図の同一信号のものと同じ部材である。 従って端子 7 aより、 突出部 3 a, 3 b, …と同じ巾と位相差を有する矩形波の電気信号が得られる。 コイル 10 dより得られる位置検知信号が第 21図のタイムチャートにお いて、 曲線 50 a, 50 b, …として示されている。 コイル 10 eを含む 同じ構成のブロック回路 8 a, コイル 10 d, 10 eを含む同じ構成のブ ロック回路 8 b, 8 cの端子 7 b, 7 c, 7 dより位置検知信号が得られ る。 端子 7 bの出力信号は、 第 21図において曲線 51 a， 51 b, …と して示され、 端子 7 c, 7 dの出力信号は、 夫々曲線 52 a, 52 b, … 及び曲線 53 a, 53 b, …として示されている。 各曲線の巾は 150度 で、 順次に位相が 90度おくれている。 第 17図の突出部 3 a, 3 b, … の巾を 120度に変更すると、 コイル 10 d, 10 e, 10 d, 10 eよ り得られる位置検知信号は第 21図のタイムチヤ一卜において、 曲線 54 a, 54 b, ···, 曲線 55 a, 55 b, ···， 曲線 56 a, 56 b, ···, 曲 線 57 a, 57 b, ···として示されている。 各曲線の巾は 120度で、 順 次に位相が 90度おくれている。 矢印 50は 180度の区間を示している。 第 18図の端子 42 a, 42 cより入力される第 1の相の第 1, 第 1位 置検知信号は夫々曲線 50 a, 50 b, …と曲線 52 a, 52 b, …とな つている。 端子 42 b, 42 dに入力される第 2の相の第 2, 第 2の位置 検知信号は、 夫々曲線 51 a, 51 b, …と曲線 53 a， 53 b, …とな る。 第 1， 第 1の位置検知信号が夫々端子 42 a, 42 cに入力されるの で、 各トランジスタの導通制御が行なわれて、 第 1の相の励磁コイル Kと 励磁コイル Mが各位置検知信号に対応して 15ひ度の巾の逋電が行なわれ る。 位置検知信号 51 aによる励磁コイル Kの通電電流は、 第 7図の 1段 目の曲線 27 aで示すことができる。 ただし点線間の巾 150度とする。 トルク発生の状態とその特徵は、 前述した実施例と全く同様である。 オペ アンプ 4 Ob, 基準電圧端子 40の電圧、 抵抗 22 a, アン ド回路 41 a, 41 cによる通電電流のチヨッパ制御により、 所定の値の電流値とする作 用も前実施例と同様である。 ダイオード 49 a， コンデンサ 47 aの作用 効果も同様で、 曲線 27の立上がりを急速とし、 曲線 27 b部の降下を急 速とする作用効果がある。
端子 42b, 42 dには、 第 2, 第 2の位置検知信号が夫々入力され、 各トランジスタの導通制御が行なわれて、 第 2の相の励磁コイル Lと励磁 コイル Sが各位置検知信号の巾だけ通電される。 ダイオード 49 b, コン デンサ 47 b, オペアンプ 40 c, 抵抗 22 b, アンド回路 41 b, 41 dの作用効果は、 前述した第 1の相の励磁コイルの通電と同様である。 以 上の構成なので、 2相全波通電の電動機となるものである。 第 18図の端 子 42 a, 42 cに第 21図の第 1, 第 1の位置検知信号曲線 54 a， 5 4 b, …と曲線 56 a, 56 b, …を入力し、 端子 42 b, 42 dに第 2 の相の位置検知信号曲線 55 a, 55 b, …と曲線 57 a, 57 b, …を 入力せしめると、 励磁コイルの通電角は 120度となる。 突極が磁極に侵 入してから通電が開始される角度は、 0度より 45度まで必要に応じて変 更できる。 以上の構成なので、 2相全波の電動機となるものである。
位置検知信号の巾は 150度と 120度の場合を説明したが、 90度よ り 150度の間の巾で実施することができる。 90度の巾のときには、 出 力トルクは減少するが、 高速度 （出力 1 Kwで 10万回転毎分） の運転が 可能である。 150度の巾のときには、 回転速度が 1 2位に低下するが、 出力トルクが増大する特徴がある。 第 17図において、 磁極巾を 180度 とし、 突極数を 10個としても実施することができる。 又磁極巾を 120 度として、 磁極数を 8 n個 （nは正整数） としても実施できる。 この場合 には対応して突極数も増大する。 磁極数を増加すると出力トルクが増大す る。 しかし回転速度は低下する。 第 7図の 5段目の曲線 30 a, 30 b, …は、 磁励コイル K, Mの通電電流を示し、 曲線 30 c, 30 dは励磁コ ィル L, Sの通電電流を示している。 曲線 54 a, 55 a, 56 a, 57 aは位置検知信号曲線である。 通電区間は 90度で出力トルクも連続し、 重なる部分がないのでリプルトルクも少なくなる特徴がある。
各実施例において、 磁極と突極に歯を設けることにより、 出力トルクを 増大できる。 本発明装置では高速回転ができる構成となっているので、 出 力トルクの増大できる利点のみが得られて有効な技術手段を供与できる。 第 1図の実施例において、 磁極数 6 n個 （nは正整数） としても実施でき る。 突極数は対応して多くなる。 出力トルクが増大して、 しかも回転速度 を低下しない作用効果がある。 径の大きい電動機に有効な技術となる。 第 1 8図の 1点鎖線 Nの左側の回路がブロック回路 A— 4として第 1 9 図に示される。 第 1 8図の右側の回路は、 インダクタンスコイル 2 4 a , 2 4 bが付加されて変更される。 第 1 9図において、 インダクタンスコィ ル 2 4 a , 2 4 bは前実施例と同じ構成のもので、 これ等の通電制御回路 2 4 - 1 , 2 4— 2も第 1 1図の通電制御回路と同じ構成となっている。 端子 2 1—1と 2 1—2は接続されている。 磁励コイル Mの通電中には、 インダクタンスコイル 2 4 aも通電され、 両者の逋電が断たれると、 両者 の蓄積磁気エネルギはコンデンサ 4 7 aを充電し高電圧となる。 従って通 電電流の降下を急速とする。 次に励磁コイル Mが通電されると、 コンデン サ 4 7 aの電圧により、 立 J:がりが急速となる。 これは励磁コイルの銅損 と磁心の鉄損をィンダクタンスコイルの磁気エネルギが補充するからであ る。 インダクタンスコイル 2 4 b , 励磁コイル L , Sについても上述した 事情は全く同様である。 インダクタンスコイル 2 4 a , 2 4 bの蓄積磁気 エネルギは、 鋇損と鉄損を捕充する為のものなので、 通電電流は補充する だけの電流値でよく、 通電手段は、 チヨツバ回路でなく他の手段例えば回 転速度に反比例した電圧を印加しても同じ目的が達成され通電区間は位置 検知信号の巾より小さくても同じ目的が達成できる。
第 2 2図の通電制御回路は、 2相全波通電のリラクタンス型電動機にお いて、 第 1 , 第 2の相の励磁コイルの通電を 4つの独立の回路に分割して、 ダイオード 49 a, 49 b, 49 c, 49 dとコンデンサ 47 a , 47 b, 47 c, 47 dを介して直流電源より供電する実施例である。 端子 42 a,
42 b, 42 c, 42 dより夫々第 1, 第 2, ^1, 第 2の位置検知信号 が入力される。 各位置検知信号の巾は、 前述した実施例と同様に 90度よ り 150度まで可能で、 得られる特徵も同様なので、 150度の場合即ち 第 21図の各曲線の位置検知信号の場合につき説明する。 端子 42 aに、 第 21図の曲線 50 a, 50 b…の電気信号が入力されている。 曲線 5ひ aの入力信号により、 トランジスタ 20 a, 20 bが導通して、 励磁コィ ル Kが通電され、 通電が断たれると、 蓄積磁気エネルギは、 ダイオード 2 l a, 21 bを介して、 コンデンサ 47 aを高電圧に充電するので放電電 流は急速に消滅する。 次の曲線 50 bの入力信号により、 再び励磁コイル Kが通電されるまでコンデンサ 47 aは充電電圧が保持されている。
曲線 50 bが入力されると、 コンデンサ 47 a (図示の +—極性に充電 されている。 ） の高電圧と電源電圧が加算された電圧により、 電流は急速 に立上がる。 曲線 50 bの末端で通電が断たれると、 再びコンデンサ 47 aを充電するので、 蓄積磁気エネルギの放電電流は急速となる。 端子 42 b, 42 c, 42 dに入力される第 2, , 第 2の位置検知信号 51 a,
51 b, ···, 曲線 52 a, 52 b, …曲線 53 a, 53 b, …による励磁 コイル L， M, Sの通電についても、 対応するダイオード 49 b， 49 c, 49 dとコンデンサ 47 b, 47 c, 47 dの作用により、 通電電流の制 御は励磁コイル Kの場合と同様に制御される。 プロック回路 D, E, Fは、 励磁コイル Kと同じトランジスタによる励磁コイル L, M, Sの通電制御 回路を示している。 抵抗 22 a, 22 b, 22 c, 22 dは、 励磁コイル K, L, M, Sの通電電流の検出抵抗である。 アン ド回路 41 a， 41 b, 41 c, 41 d, オペアンプ 40 b， 40 c, 40 d, 40 eにより各励 磁コイルの電流はチヨッパ制御が行なわれる。 基準電圧端子 40の電圧に より通電電流の制御が行なわれる。 チヨッパ回路による作用効果は前実施 例と同様である。 以上の構成なので、 2相全波通電の電動機が構成されて 本発明の目的が達成される。
第 22図のダイオード 49 a, 49 b, …とコンデンサ 47 a, 47 b, …を電源負極 2 bの側に設けた実施例が第 24図に示されている。 第 24 図において、 ブロック回路 N—1, N-2, N- 3. N— 4は、 励磁コィ ル K, L, M, Sの通電を制御する第 22図と同じ回路である。 抵抗 22 a, 22 b, 22 c, 22 dとオペアンプ 40 b, 40 c, 40 d, 40 eは、 第 22図と同じくチヨヅパ制御の為のものである。 抵抗 22 a, 2 2b, …の下側は独立に分離され、 順方向に接続されたダイォード 49 a, 49 b, …を介して電源負極に接続されている。 例えば励磁コイル Lの通 電が断たれると、 対応するコンデンサ 47bに、 放出磁気エネルギによる 電流が充電されるので、 電流は急速に消滅し、 高電圧に保持され、 所定時 間後に通電される励磁コイル Lに、 コンデンサ 47 bの充電電圧と電源 2 a, 2 bの電圧が加算されて印加されるので、 電流の立上がりが急速とな る。 従って本発明の目的が達成されるものである。 励磁コイルの通電区間 は 90度〜 150度の区間として本発明を実施することができる。
位置検知素子としてコイル 10 a, 10 b, …を利用して位置検知信号 を得ているが、 ェンコ一ダを利用する周知の手段により位置検知信号を得 ることもできる。
第 22図の 1点鎖線 Nの左側の回路が、 第 23図のブロック回路 A— 5 として示される。 右側の回路には、 ィンダクタンスコイル 24 a, 24 b, 24 c, 24 dの通電制御回路がプロック回路 24として示されている。 導線の接続点は記号 4, 4 a, 4 b, …として示される。 ブロック回路 2 4は、 インダクタンスコイル 24 a, 24 b, …の通電制御する前実施例 と全く同じ 4組の回路を示している。 励磁コイル Kの通電を例として説明 する。 励磁コイル Kの通電中は同じ位置検知信号によりインダクタンスコ ィル 24 aも設定値の通電が行なわれ、 両者の通電の停止とともに、 それ らの蓄積磁気エネルギは、 ダイオード 49 aにより電源側に還流すること が阻止されて、 コンデンサ 47 aを高電圧に充電して保持される。 次に再 び励磁コイル Kが通電されると、 その印加電圧は、 コンデンサ 47 aと電 源電圧が加算されたものとなり、 電流の立上がりが急速となる。 従って通 電の停止と立上がりが急速となり、 立上がりのときの第 7図の 1段目の曲 線 27の中途の折曲りが防止されて点線 27 cのように急速に立上がる。 従って出力トルクの減少を防止できる作用効果がある。 他の励磁コイルに ついても上述した事情は全く同様で本発明の目的が達成できる。 ダイォ一 ド 21 e, 21 g, 21 h, 21 iは、 インダクタンスコイル 24 a, 2 4 b, …の通電が断たれたときに、 蓄積磁気エネルギをダイォ一ド 47 a, 47 b, …に流入充電する為のものである。
第 24図の 1点鎖線 Nの左側の回路が第 25図にプロック回路 A— 6と して示される。 右側の回路には、 インダクタンスコイル 24 a， 24 b， …の通電制御回路が付加されている。 ブロック回路 24— 2, 24— 3, 24— 4は、 インダクタンスコイル 24 b, 24 c, 24 dの通電を制御 するインダクタンスコイル 24 aと同様な回路である。 記号 4, 4 a, 4 b, …は導線の接続点を示している。 インダクタンスコイル 24 aの通電 を制御する回路は、 第 5図の同一記号の部材の回路と同作用を行ない、 ィ ンダクタンスコイル 2 4 aの通電の停止時の蓄積磁気エネルギは、 ダイォ ード 2 1 eを介し、 又電源正負極 2 a , 2 bを介してコンデンサ 4 7 aを 高電圧に充電する。 励磁コイル Kの蓄積磁気エネルギも同じくコンデンサ 4 7 aを充電するので電流の降下は急速となる。 次に再び励磁コイル の 通電が開始されると、 コンデンサ 4 7 aの充電電圧と電源電圧が加算され た印加電圧となるので、 立上がり電流は急速となり、 このときに、 磁気ェ ネルギの移動時の鏑損と鉄損は、 ィンダクタンスコイル 2 4 aの磁気エネ ルギにより補充される。 他の磁励コイル L , M, Sとインダクタンスコィ ル 2 4 b， 2 4 c , 2 4 dについても上述した作用効果は全く同様である。 従って本発明の目的が達成される。 インダクタンスコイル 2 4 aは端子 4 2 gに第 2 4図の端子 4 2 aの入力信号と同じ位置検知信号が入力されて その区間だけ通電される。 他のィンダクタンスコイルも対応する励磁コィ ルの通電区間だけ通電される。

Claims

請 求 の 範 囲
. 互いに等しい周方向幅を有する複数の突極が等角度間隔で周方向に形 成された外周面を有すると共に外筐により回転自在に支持された回転子 電気角で 1 2 0度或は 1 8 0度の周方向幅を各々有しかつ前記複数の 突極と僅かな空隙を介して対向する 6 n個 （nは正整数） の磁極が等角 度間隔で周方向に形成された内周面を有すると共に前記磁極に夫々嵌装 された第 1相， 第 2相及び第 3相の励磁コイルを含み、 前記外筐の内周 面に固定された電機子と、
前記励磁コイルに対応する数の互いに離間して配された位置検知素子 を有し、 電気角 3 6 0度毎に 1 2 0度の幅だけ所定信号レベルになる矩 形波である第 1相の位置検知信号， 同様の矩形波からなり前記第 1相の 位置検知信号に対して電気角で 1 2 0度位相が遅れた第 2相の位置検知 信号及び同様の矩形波からなり前記第 2の位置検知信号に対して電気角 で 1 2 0度位相が遅れた第 3相の位置検知信号を前記回転子の回転位置 に応じて順次送出するための位置検知装置と、
直流電源と前記第 1相， 第 2相及び第 3相の励磁コィル間に夫々介在 するスイッチング素子を含み、 前記第 1相， 第 2相及び第 3相の位置検 知信号に応じて、 前記スイッチング素子を順次導通、 遮断させることに より前記第 1相， 第 2相及び第 3相の励磁コイルを順次通電させるため の通電制御回路と、
前記スィッチング素子と前記励磁コイルとの接続体に夫々逆接続され たダイォードと、 前記直流電源に対して夫々順方向に挿入され前記第 1 相， 第 2相及び第 3相の励磁コイルに夫々関連する第 1， 第 2及び第 3 の逆流防止用ダイオードと、 前記第 1， 第 2 , 及び第 3の逆流防止用ダ ィォードと並列に接続された第 1， 第 2及び第 3のコンデンサとを含み、 各前記励磁コィルの通電停止時に当該励磁コィルに蓄積された磁気エネ ルギにより前記第 1 , 第 2及び第 3のコンデンザの対応する一つを前記 逆接続されたダイォ一ドの対応するものを介して充電して当該蓄積磁気 エネルギを急速に消滅させると共に次に通電される励磁コイルに流れる 励磁電流を急速に立ち上がらせるための回路手段とを備え、
前記夫々の位置検知素子の配設位置を、 各前記突極がいずれか一つの 磁極に侵入し始める点より電気角で 3 0度の区間内において当該一つの 磁極に嵌装された励磁コィルの通電を開始させる位置検知信号が前記位 置検知装置から発生するように定めたことを特徴とする、 3相片波通電 の高速リラクタンス型電動機。
. 前記第 1， 第 2 , 第 3の相の位置検知信号に対応する巾だけ夫々通電 される第 1 , 第 2 , 第 3のインダクタンスコイルと、 第 1 , 第 2， 第 3 のインダクタンスコィルの通電が停止されたときに、 蓄積された磁気ェ ネルギを夫々対応する前記第 1 , 第 2， 第 3のコンデンサに流入充電す る電気回路を備える請求項 1記載の高速リラクタンス型電動機。
. 互いに等しい周方向幅を有する複数の突極が等角度間隔で周方向に形 成された外周面を有すると共に外筐により回転自在に支持された回転子 電気角で 1 2 0度或は 1 8ひ度の周方向幅を各々有しかつ前記複数の 突極と僅かな空隙を介して対向する 1 2 n個 （nは正整数） の磁極が等 角度間隔で周方向に形成された内周面を有すると共に前記磁極に夫々嵌 装された第 1相， 第 2相及び第 3相の励磁コイル並びに第 1相， 第 2相 及び第 3相の励磁コイルを含み、 前記外筐の内周面に固定された電機子 と、
前記励磁コイルに対応する数の互いに離間して Kされた位置検知素子 を有し、 電気角 3 6 0度毎に 1 2 0度の幅だけ所定信号レベルになる矩 形波である第 1相の位置検知信号， 同様の矩形波からなり前記第 1相の 位置検知信号に対して電気角で 1 2 0度位相が遅れた第 2相の位置検知 信号及び同様の矩形波からなり前記第 2の位置検知信号に対して電気角 で 1 2 0度位相が遅れた第 3相の位置検知信号並びに前記第 1相， 第 2 相及び第 3相の位置検知信号とは夫々電気角で 1 8 0度位相が遅れた 1相， 第 2相及び第 3相の位置検知信号を前記回転子の回転位置に応じ て順次送出するための位置検知装置と、
直流電源と前記第 1相， 第 2相及び第 3相並びに第 1相, 第 2相及び 第 3相の励磁コイル間に夫々介在するスィツチング素子を含み、 前記第 1相， 第 2相及び第 3相並びに第 1相, 第 2相及び第 3相の位置検知信 号に応じて、 前記スイッチング素子を順次導通， 遮断させることにより 前記第 1相， 第 2相及び第 3相並びに第 1相, 第 2相及び第 3相の励磁 コイルを順次通電させるための通電制御回路と、
前記スィッチング素子と前記励磁コイルとの接続体に夫々逆接続され たダイォードと、 前記直流電源に対して夫々順方向に挿入され前記第 1 相及び第 1相の励磁コィル， 前記第 2相及び第 2相の励磁コィル及び前 記第 3相及び第 3相の励磁コイルに夫々関連する第 1 , 第 2及び第 3の 逆流防止用ダイオードと、 前記第 1 , 第 2及び第 3の逆流防止用ダイォ —ドに並列に接続された第 1 , 第 2及び第 3のコンデンサとを含み、 各 前記励磁コイルの通電停止時に当該励磁コイルに蓄積された磁気エネル ギにより前記第 1 , 第 2及び第 3のコンデンサの対応する一つを前記逆 接続されたダイォードの対応するものを介して充電して当該蓄積磁気ェ ネルギを急速に消滅させると共に次に通電される励磁コイルに流れる励 磁電流を急速に立上がらせるための回路手段とを傭え、
前記夫々の位置検知素子の配設位置を、 各前記突極がいずれか一つの 磁極に侵入し始める点より電気角で 3 0度の区間内において、 当該一つ の磁極に嵌装された励磁コイルの通電を開始させる位置検知信号が前記 位置検知装置から発生するように定めたことを特黴とする、 3相全波通 電の高速リラクタンス型電動機。
4. 第 1， 第 1の相の位置検知信号， 第 2， 第 2の相の位置検知信号， 第
3 , 第 3の相の位置検知信号に夫々対応する巾だけ夫々通電される第 1， 第 2 , 第 3のインダクタンスコイルと、 第 1 , 第 2 , 第 3のインダクタ ンスコィルの通電が断たれたときに、 これ等に蓄積された磁気エネルギ を夫々対応する前記第 1 , 第 2 , 第 3のコンデンサに流入充電する電気 回路を備える請求項 3記載の高速リラクタンス型電動機。
. 互いに等しい周方向幅を有する複数の突極が等角度間隔で周方向に形 成された外周面を有すると共に外筐により回転自在に支持された回転子 電気角で 1 2 0度或は 1 8 0度の周方向幅を各々有しかつ前記複数の 突極と僅かな空隙を介して対向する 6 n個 （nは正整数） の磁極が等角 度間隔で周方向に形成された内周面を有すると共に前記磁極に夫々嵌装 された第 1相， 第 2相及び第 3相の励磁コイルを含み、 前記外筐の内周 面に固定された電機子と、
前記励磁コイルに対応する数の互いに離間して配された位置検知素子 を有し、 電気角で 1 2 0度の巾で互いに連続した第 1， 第 2 , 第 3の相 の矩形波の第 1の位置検知信号並びに該第 1の位置検知信号の夫々の前 半部の電気角で 6 0度の巾で互いに電気角で 6 0度離間した第 1， 第 2， 第 3の相の矩形波の第 2の位置検知信号を前記回転子の回転位置に応じ て順次送出するための位置検知装置と、
直流電源と前記第 1相， 第 2相及び第 3相の励磁コィル間に夫々介在 するスィツチング素子を含み、 設定された回転速度以下の区間において は、 前記第 1の位置検知信号により前記スィツチング素子を順次導通， 遮断させ、 設定回転速度を越えると前記第 2の位置検知信号により前記 スイッチング素子を順次導通， 遮断させて各励磁コイルを順次通電させ るための通電制御回路と、
前記スイッチング素子と前記励磁コイルとの接続体に夫々逆接続され たダイォードと、 前記直流電源に対して順方向に挿入され前記通電制御 回路に通電する逆流防止用ダイォ—ドと、 前記逆流防止用ダイォードと 並列に接続されたコンデンサとを含み、 各前記励磁コイルの通電停止時 に当該 磁コイルに蓄積された磁気エネルギを前記コンデンサに充電し て当該蓄積磁気エネルギを急速に消滅させると共に次に通電される励磁 コイルに流れる励磁電流を急速に立ち上がらせるための回路手段とを備 え、
前記夫々の位置検知素子の配設位置を、 各前記突極がいずれか一つの 磁極に侵入し始める点より電気角で 3 0度の区間内において当該一つの 磁極に嵌装された励磁コィルの通電を開始させる位置検知信号が前記位 置検知装置から発生するように定めたことを特徴とする、 3相片波通電 の高速リラクタンス型電動機。
6 . 第 1， 第 2， 第 3の相の第 2の位置検知信号により通電される 1個の ィンダクタンスコイルと、 該ィンダクタンスコイルの通電が停止された ときに、 蓄積された磁気エネルギを前記コンデンサに流入充電する電気 回路を備えた請求項 5記載の高速リラクタンス型電動機。
7. 互いに等しい周方向巾を有する複数の突極が等角度間隔で周方向に形 成された外周面を有すると共に外筐により回転自在に支持された回転子 電気角で 1 2 0度或は 1 8 0度の周方向巾を各々有しかつ前記複数の 突極と僅かな空瞭を介して対向する 1 2 n個 （nは正整数） の磁極が等 角度間隔で周方向に形成された内周面を有すると共に前記磁極に夫々嵌 装された第 1相， 第 2相及び第 3相の励磁コイル並びに第 1相， 第 2相 及び第 3相の励磁コィルを含み、 前記外筐の内周面に固定された電機子 と、
前記励磁コィルに対応する数の互いに離間して配された位置検知素子 を有し、 電気角 3 6 0度毎に 6 0度の巾だけ所定信号レベルになる矩形 波で夫々 1 2 0度位相差のある第 1 , 第 2 , 第 3の相の位置検知信号と、 同様の矩形波で、 第 1 , 第 2 , 第 3の相の位置検知信号間にある電気角 6 0度の巾の 1， 第 3の相の位置検知信号を前記回転子の回転 位置に応じて順次送出するための位置検知装置と、
直流電源と前記第 1相， 第 2相及び第 3相並びに第 1相, 第 2相及び 第 3相の励磁コイル間に夫々介在するスィツチング素子を含み、 前記第 1相， 第 2相， 及び第 3相並びに第 1相, 第 2相及び第 3相の位置検知 信号に応じて、 前記スイッチング素子を順次導通， 遮断させることによ り前記第 1相， 第 2相及び第 3相並びに第 1相， 第 2相及び第 3相の励 磁コイルを順次通電させるための通電制御回路と、
前記スィッチング素子と前記励磁コイルとの接続体に夫々逆接続され たダイォードと、 前記直流電源に対して夫々順方向に挿入され前記第 1 , 第 2 , 第 3相の励磁コイル及び第 1 , 第 2 , 第 3相の励磁コイルと夫々 関連する第 1 , 第 2の逆流防止用ダイオードと、 第 1 , 第 2の逆流防止 用ダイオードと並列に接続された第 1 , 第 2のコンデンサとを含み、 各 前記励磁コイルの通電停止時に当該励磁コイルに蓄積された磁気エネル ギにより前記第 1 , 第 2のコンデンサの対応する一つを前記逆接続され たダイォ一ドの対応するものを介して充電して当該蓄積磁気エネルギを 急速に消滅させると共に次に通電される励磁コイルに流れる励磁電流を 急速に立上がらせるための回路手段とを備え、
前記夫々の位置検知素子の紀設位置を、 各前記突極がいずれか一つの 磁極に侵入し始める点より電気角で 3 0度の区間内において、 当該一つ の磁極に嵌装された励磁コイルの通電を開始させる位置検知信号が前記 位置検知装置から発生するように定めたことを特徵とする、 3相全波通 電の高速リラクタンス型電動機。
. 第 1 , 第 2 , 第 3の相の位置検知信号に対応する巾だけ通電される第 1のイングクタンスコイルと、 ^, _2 , 第 3の相の位置検知信号に 対応する巾だけ通電される第 2のインダクタンスコイルと、 第 1 , 第 2 のインダクタンスコイルの通電が断たれたときに、 これらに蓄積された 磁気エネルギを夫々対応する第 1 , 第 2のコンデンサに流入充電する電 気回路を備えた請求項 7記載の高速リラクタンス型電動機。
. 互いに等しい周方向巾を有する複数の突極が等角度間隔で周方向に形 成された外周面を有すると共に外筐により回転自在に支持された回転子 電気角で 1 2 0度若しくは 1 8 0度の周方向巾を各々有しかつ前記複 数の突極と僅かな空隙を介して対向する 8 n個 （nは正整数） の磁極が 等角度間隔で周方向に形成された内周面を有すると共に前記磁極に夫々 嵌装された第 1相及び第 2相の励磁コィル並びに第 1相及び第 2相の励 磁コイルを含み、 前記外筐の内周面に固定された電機子と、
前記励磁コイルに対応する数の互いに離間して Eされた位置検知素子 を有し、 電気角 3 6 0度毎に 9 0度〜 1 5 0度の巾だけ所定信号レベル になる矩形波である第 1相の位置検知信号及び同様の矩形波からなり前 記第 1相の位置検知信号に対して電気角で 9 0度位相が遅れた第 2相の 位置検知信号並びに前記第 1相及び第 2相の位置検知信号とは夫々位相 が電気角で 1 8 0度遅れた第 1相及び第 2相の位置検知信号を前記回転 子の回転位置に応じて順次送出するための位置検知装置と、
直流電源と前記第 1相及び第 2相並びに第 1相及び第 2相の励磁コィ ル間に夫々介在するスイッチング素子を含み、 前記第 1相及び第 2相並 びに第 1相及び第 2相の位置検知信号に応じて、 前記スィツチング素子 を顒次導通， 遮断させることにより前記第 1相及び第 2相並びに第 1相 及び第 2相の励磁コイルを順次通電させるための通電制御回路と、 前記スイッチング素子と前記励磁コイルとの接続体に夫々逆接続され たダイオードと、 前記直流電源に対して夫々躓方向に挿入され前記第 1 相及び第 1相の励磁コィル及び前記第 2相及び第 2相の励磁コィルに夫 々関連する第 1及び第 2の逆流防止用ダイォ一ドと、 前記第 1及び第 2 の逆流防止用ダイォードに夫々並列に接続された第 1及び第 2のコンデ ンサとを含み、 各前記励磁コイルの通電停止時に当該励磁コイルに蓄積 された磁気エネルギにより前記第 1及び第 2のコンデンサの対応する一 つを前記逆接続されたダイォードの対応するものを介して充電して当該 蓄積磁気エネルギを急速に消滅させると共に次に通電される励磁コイル に流れる励磁電流を急速に立上がらせるための回路手段とを備え、 前記夫々の位置検知素子の配設位置を、 各前記突極がいずれか一つの 磁極に侵入し始める点より電気角 4 5度の区間内において当該一つの磁 極に嵌装された励磁コイルの通電を開始させる位置検知信号が前記位置 検知装置から発生するように定めたことを特徵とする、 2相全波通電の 高速リラクタンス型電動機。
0 . 第 1 , 第 1の相の位置検知信号に対応する巾だけ通電される第 1の イングクタンスコイルと、 第 2 , 第 2の相の位置検知信号に対応する巾 だけ通電される第 2のインダクタンスコイルと、 第 1 , 第 2のインダク タンスコイルの通電が断たれたときに、 これ等に蓄積された磁気エネル ギを夫々対応する第 1 , 第 2のコンデンサに流入充電する電気回路を備 えた請求項 9記載の高速リラクタンス型電動機。
1 . 互いに等しい周方向巾を有する複数の突極が等角度間隔で周方向に 形成された外周面を有すると共に外筐により回転自在に支持された回転 子と、
電気角で 1 2 0度若しくは 1 8 0度の周方向巾を各々有しかつ前記複 数の突極と僅かな空隙を介して対向する 8 n個 （nは正整数） の磁極が 等角度間隔で周方向に形成された内周面を有すると共に前記磁極に夫々 嵌装された第 1相及び第 2相の励磁コィル並びに第 1相及び第 2相の励 磁コイルを含み、 前記外筐の内周面に固定された電機子と、
前記励磁コイルに対応する数の互いに離間して配された位置検知素子 を有し、 電気角 3 6 0度毎に 9 0度〜 1 5 0度の巾だけ所定信号レベル になる矩形波である第 1相の位置検知信号及び同様の矩形波からなり前 記第 1相の位置検知信号に対して電気角で 9 0度位相が遅れた第 2相の 位置検知信号並びに前記第 1相及び第 2相の位置検知信号とは夫々位相 が電気角で 1 8 0度遅れた第 1相及び第 2相の位置検知信号を前記回転 子の回転位置に応じて順次送出するための位置検知装置と、
直流電源と前記第 1相及び第 2相並びに第 1相及び第 2相の励磁コィ ル間に夫々介在するスィツチング素子を含み、 前記第 1相及び第 2相並 びに第 1相及び第 2相の位置検知信号に応じて、 前記スィツチング素子 を順次導通， 遮断させることにより前記第 1相及び第 2相並びに第 1相 及び第 2相の励磁コィルを蹶次通電させるための通電制御回路と、 前記スイッチング素子と前記励磁コイルとの接続体に夫々逆接続され たダイォ一ドと、 前記直流電源に対して夫々順方向に挿入され前記第 1 相， 第 1相, 第 2相及び第 2相の励磁コイルに夫々関連する第 1 , 第 2 , 第 3及び第 4の逆流防止用ダイオードと、 前記第 1， 第 2， 第 3及び第 4の逆流防止用ダイオードに並列に接続された第 1 , 第 2， 第 3及び第 4のコンデンサとを含み、 各前記励磁コィルの通電停止時に当該励磁コ ィルに蓄積された磁気エネルギにより前記第 1 , 第 2 , 第 3及び第 4の コンデンサの対応する一つを前記逆接続されたダイォードの対応するも のを介して充電して当該蓄積磁気エネルギを急速に消滅させると共に次 に通電される励磁コイルに流れる励磁電流を急速に立ち上がらせるため の回路手段とを備え、
前記夫々の位置検知素子の配設位置を、 各前記突極がいずれか一つの 磁極に侵入し始める点より電気用 4 5度の区間内において当該一つの磁 極に嵌装された励磁コイルの通電を開始させる位置検知信号が前記位置 検知装置から発生するように定めたことを特徴とする、 2相全波通電の 高速リラクタンス型電動機。
12. 第 1, 1,第 2, 第 2の相の位置検知信号に対応する巾だけ通電 される第 1, 第 2， 第 3, 第 4のインダクタンスコイルと、 第 1, 第 2， 第 3, 第 4のインダクタンスコイルの通電が停止されたときに、 蓄積さ れた磁気エネルギを夫々対応する前記第 1, 第 2, 第 3, 第 4のコンデ ンサに流入充電する電気回路を備えた請求項 11記載の高速リラクタン ス型電動機。
13. 前記電機子の直径方向に対向して、 同相の磁極を紀設した請求項第 1項ないし第 12項のいずれかに記載の高速リラクタンス型電動機。
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