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    公开号:WO1990004283A1
    申请号:PCT/JP1989/001033
    申请日:1989-10-06
    公开日:1990-04-19
    发明作者:Itsuki Bahn
    申请人:Kabushikigaisya Sekogiken；
    IPC主号:H02P6-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 害
    [0002] リラクタンス型電動機
    [0003] 技 術 分 野
    [0004] 本発明は、 リラク タンス型電動機に関し、 特に、 従来 の誘導電動機および半導体電動機 （プラシ レスモータ） に代えて各種用途に使用可能なリラク タンス型電動機に 関する。
    [0005] 背 景 技 術
    [0006] 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。 しかし、 リラク タンス型電動機には応用分野が限 定される と云う不都合がある。 すなわち、 ロボッ ト ァー ムのダイ レク ト ドライプ式駆動源および小型のステツビ ングモータとして実用化された例があるが、 高回転速度 が要求される用途， バッテリを電源とする自動車用動力 源等に適用するこ とは困難である。
    [0007] 詳し く は、 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 に時間を要し通電電流の立ち上がり， 立ち下がりが遅れ、 減 トルクが発生する （ ト ルクが減少する） と共に反 トル クが発生し、 電動機回転速度の増大に伴って減トルクお よび反トルクが増大する。 また、 3相 Y結線型の直流電 動機に比べて、 回転子が 1回転する間に一つの磁極につ いての磁気エネルギの蓄積， 放出回数が い。 そして、 励磁コイルのインダクタンスに起因して、 出力トルクの 発生に寄与しない励磁コイルへの通電末期において励磁 電流が増大し、 大きいジュール損失が発生する。 結果と して、 効率が低下し、 回転速度が著しく小さくなる。 特 に、 電動機の出力トルクを増大させるベく突極および磁 極の配設数を増加し、 或は、 突極ど磁極間の間隙を小さ くすると、 回転速度が顕著に減少する。 すなわち、 斯か る場合、 蓄積磁気エネルギに起因して励磁電流の立ち上 がり， 立ち下がりに要する時間が更に増大する。 また、 励磁電流を増大させ、 或は、 約 1 2ないし 2 4ボルトの バッチリ電源を用いた場合にもモータ回転速度が低下す る。
    [0008] さらに、 マグネッ ト回転子を有する直流電動機のトル ク曲線 （ N， S磁極によるもの） が対称であるのに対し て、 リラクタンス型電動機ではこれが非対称となる。 即 ち、 突極が磁極に接近するときに著しく大きい トルクが 発生する一方で、 突極が磁極から離反するときのトルク が小さい。 従って、 電動機出力トルクに脈動が生.じる。 そして、 直流電動機での通常の運転技法に従って、 磁極 を通る磁束が飽和した状態でも励磁電流に比例して大き い出力 トルクを発生可能なリラクタンス型電動機を磁束 飽和状態で運転可能とすると、 磁束飽和前後において励 磁コイルのインダクタンスが大き く変化する。 この結果、 励磁電流制御が困難になる。
    [0009] そして、 リラク タンス型電動機の出力 トルクを増大さ せるために磁極および突極の数を増大させると、 電動機 本体の構成が複雑となる。 また、 励磁コイルの往復通電 ができずかつ複数系統の励磁コイルを要するので高価な 通電制御回路が必要になる。 さらに、 交流電源出力を整 流するための直流電源裝箧に例えばコンバータまたはィ ンバ一 夕を用いると、 電動機が大型かつ高価になる。 こ れに加えて、 入力交流電圧のビーク値付近のみが通電さ れ、 すなわち、 波高値の高いパルス通電が行われ、 通電 開始時， 通電停止時に大きい電気ノイズが発生すると共 にパルス通電を平滑するために、 大容量の、 従って、 大 型でかつ高価な平滑コンデンサを設ける必要が生じる。 また、 斯かるパルス通電を行う こ とは給電側にも負担と なり望ま し く ない。
    [0010] 更に、 リラク タンス型電動機では出力 トルクの発生に 寄与しない方向に大きい磁極一突極間磁気吸引力が作用 し、 振動が発生する。
    [0011] 発 明 の 関 示
    [0012] 本発明の目的は、 小型かつ廉価で、 高速運転が可能で ある等の各種運転特性に優れ、 しかもバッテリ電源によ り駆動可能で、 従って、 各種装置の駆動源として使用可 能なリ ラク タンス型電動機を提供することにある。
    [0013] 上述の目的を達成するため、 本発明によれば、 複数の 突極を有する回転子と励磁コイルが夫々嵌装された複数 の磁極を有する電機子とを有するリラクタンス型電動機 が提供され、 該電動機は、 前記複数の励磁コイルに対応 する数の位置検出信号を前記回転子の回転位 gに応じて 順次送出するための位 g検出装置と、 直流電源に接統さ れ前記位置検出信号に応じて前記励磁コィルを順次通電 させるための通電制御回路と、 各前記励磁コイルへの通 電の停止時に当該通電停止された励磁コイルに蓄積され た磁気エネルギを前記通電停止時に通電開始される別の 励磁コイルに流入させることによ り、 当該蓄積磁気エネ ルギを急速に消滅させると共に前記別の励磁コイルに流 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 を備える。
    [0014] 上述のように、 本発明は、 通電停止された励磁コイル に蓄積された磁気エネルギを通電開始される別の励磁コ ィルに流入させることにより励磁コイルに蓄積された磁 気エネルギを急速に消滅させると共に通電開始された別 の励磁コイルに流れる励磁電流を急速に立ち上がらせる ようにしたので、 蓄積磁気エネルギに起因する反トルク の発生および励磁電流の立ち上がりの遅れに起因する ト ルクの減少 （減トルクの発生） を防止できる。 結果とし て、 高速度で運転可能等の各種性能に優れたリラクタン ス型電動機が提供される。
    [0015] 図 面 の 簡 単 な 説 明
    [0016] 第 1 図は本発明の第 1 の実施例による 3相片波リラク タンス型電動機の本体を示す概略断面図、
    [0017] 第 2図は第 1 図の回転子および電機子を位置検出素子 と共に示す展開図、
    [0018] 第 3図は第 1 図の電動機本体と共に用いられる位置検 出装置を示す概略回路図、
    [0019] 第 4図は第 3図の検出装蚩と共に用いられる通電制御 回路を示す概略回路図、
    [0020] 第 5図は第〗 図の電動機本体の励磁電流曲線および出 力トルク曲線を示すグラフ、
    [0021] 第 6図は第 3図の位置検出裝萤における各種信号の時 間経過に伴う変化を示すタイミングチヤ一 ト、
    [0022] 第 7図は本発明の第 2の実施例の電動機の通電制御回 路を示す概略回路図、
    [0023] 第 8図は本発明の第 3の実施例による 3相リラクタン ス型電動機の本体を示す断面図、
    [0024] 第 9図は第 8図の回転子および電機子を示す展開図、 第 1 0図は第 8図の電動機本体と共に用いられる位蚩 検出装萤を示す回路図、
    [0025] 第 1 1 図は第 1 0図の装置と共に用いられる通電制御 回路の回路図、
    [0026] 第 1 2図は第〗 0図の位萤検出裝 gにおける各種信号 を示すタイ ミングチャー ト、
    [0027] 第 1 3図は第 8図の電動機本体についての第 5図と同 様のグラフ、
    [0028] 第 1 4図は本発明の第 4の実施例の 2相リラクタンス 型電動機の本体を示す概略図、
    [0029] 第 1 5図は第 1 4図の電動機本体を位置検出素子と共 に示す展開図、
    [0030] 第 1 6図は第 1 4図の電動機本体と共に用いられる通 電制御回路を示す回路図、
    [0031] 第 1 7図は第 4及び第 5の実施例において用いられる 位置検出装箧における各種信号を示すタイ ミングチヤ一 卜、
    [0032] 第 1 8図は第 4及び第 5の実施例における励磁電流曲 線を示すグラフ、
    [0033] 第 1 9図は本発明の第 5の実施例の電動機に装備され る通電制御回路を示す概略回路図、
    [0034] 第 2 0図は本発明の第 6の実施例において用いられる 通電制御回路の回路図、
    [0035] 第 2 1 図は本発明の第 7の実施例における通電制御回 路を示す回路図、
    [0036] 第 2 2図は本発明の第 8の実施例の 3相リラクタンス 型電動機の本体を示す軸方向断面図、
    [0037] 第 2 3図は第 2 2図の回転子及び電機子を示す展開図、 第 2 4図は第 2 2図の環状マグネッ トを示す概略平面 図、
    [0038] 第 2 5図は第 2 2図の回転体周壁に設けた誘導コイル を示す概略平面図、
    [0039] 第 2 6図は環状マグネッ ト及び誘導コィルよりなる周 波数発電機を舍む定速制御系の概略回路図、 第 2 7図は第 8の実施例における位匿検出装 gを示す 回路図、
    [0040] 第 2 8図は第 2 2図の回転子突極と電機子磁極間での トルク発生原理を説明するための図、
    [0041] 第 2 9図は本発明の第 9の実施例による電動機に装備 される通電制御回路の回路図、
    [0042] 第 3 0図は第 9の実施例における励磁電流変化を示す グラフ、
    [0043] 第 3 1 図は第 9の実施例の電動機に装備される位置検 出装置の変形例を示す部分回路図、
    [0044] 第 3 2図は位置検出装 gの別の変形例を示す部分回路 図、
    [0045] 第 3 3図は本発明の第 1 0の実施例による電動機の本 体を示す図、
    [0046] 第 3 4図は第 3 3図の電動機本体を展開して示す図、 第 3 5図は第 1 0の実施例で用いられる通電制御回路 の回路図、
    [0047] 第 3 6図は本発明の第 1 1の実施例による電動機の本 体を示す図、
    [0048] 第 3 7図は本発明の第 1 2の実施例による電動機に搭 载される位置検出器を示す回路図、
    [0049] 第 3 8図は第 1 2の実施例における通電制御回路を示 す回路図、 '
    [0050] 第 3 9図は第 3 7図の位 g検出器からの位置検出信号 及び励磁電流を示すグラフ、 および 第 4 0図は磁極形状の変形例を示す図である。
    [0051] 発明を実施するための最良の形態
    [0052] 本発明の第 1 の実施例による 3相片波リラクタンス型 電動機は第 1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に設けた軸受け （図示略） 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、 該回転子と同軸状に配され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 素鑲板の積層体よ りなる。 回 ¾子 1の外周面には夫々 1 8 0度電気角 （以下、 各種角度パラメータを電気角で 示す。 ） の幅を有する 8つの突極 1 a〜 1 hが 3 6 0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 1 6は磁路を形成自在の環状磁心 1 6 ' を有し、 磁心内周面には夫々 1 8 0度の幅を有する 6つの磁極 1 6 a〜 1 6 f が周方向に等間隔に形成され、 回転子 1の 突極 l a〜； 1 11と 0. ：!〜 0. 2 mm例えば約 0. 1 5 mmの空隙をおいて対向している。 そして、 磁極 1 6 a 〜 1 6 f には励磁コイル 1 7 a〜 1 Ί f が夫々嵌装され ている。 励磁コイル 1 7 a， 1 7 dは互いに直列に接続 され、 以下、 この接続体を第 1栢の励磁コイル対 Kと云 う。 励磁コイル 1 7 b， 1 7 eおよび励磁コイル 1 7 c， 1 7 f 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 L， Mと云う。
    [0053] そして、 後述の回転振動防止作用を達成すべく、 回転 軸 5に閲して対称に配された一対の磁極の一方への励磁 コイル卷回数は他方の磁極へのコイル卷回数よりも所定 数だけ大き くざれている。 さらに、 突極 l a〜 l hおよ び磁極 1 6 a〜 1 6 f は、 両者の対向面の回転軸方向幅 が互いに異り、 両対向面間に漏れ磁束を発生させて電動 機の出力曲線 （後述） が平坦になるようにしている。
    [0054] 電動機は第 3図に示す位置検出装匿をさらに備えてい る。 この位瑟検出装置は、 回転子 1の突極 1 a〜 1 hの 回転位置を検出するための、 5mm直径でかつ約 1 00 ターンの空心コイルより夫々なる 3つの位 g検出素子 1 O a〜 l O c (第 3図） を含み、 これらの検出素子 （以 下、 検出コイルと云う） は互いに 1 20度離間すると共 に夫々のコィル面が突極 1 a〜 1 hの側面に空隙を介し て対向可能なように電機子 1 6に固定されている。 また、 位置検出裝蚩は発振周波数が約 1 〜 5MH zの発振器 7 を備え、 発振器 7の出力側は検出コイル 1 0 a〜 1 0 c と抵抗 1 5 a〜 1 5 eとよりなるブリッジ回路に接統さ れている。 このブリッジ回路は、 コイル 1 0 a〜 1 0 c のいずれもが回転子 1の突極 1 a〜 l hに対向していな い状態で平衡するように調整されている。 そして、 ブリ ッジ回路は、 ダイオー ド 1 1 a〜 ： I 1 dとコンデンサ 1 2 a〜 1 2 dとよ り夫々なるローバスフィルタ， ォベア ンブ 1 3 a〜 1 3 cおよび微分回路 8 a〜 8 cを介して フリップフロップ回路 （以下 F F回路と云う） 9 a〜 9 cに接統ざれている。
    [0055] より詳しくは、 ダイオー ド 1 1 a〜 1 1 cのアノー ド は、 コイル 1 0 a〜 1 0 cと抵抗 1 5 a〜： I 5 c との接 統点に夫々接統ざれ、 これらダイオード 1 1 a〜 l l c の力ソー ドは、 一端が接地されたコンデンサ 1 2 a〜 1 2 cの他端およびオペアンプ 1 3 a〜 l 3 cの正入力端 子に夫々接続ざれている。 そして、 ダイオー ド l i dは 抵抗 1 5 d， 1 5 eの接続点にアノー ドが接統され、 ま た、 一端が接地されたコンデンサ 1 2 dの他端およびォ ペアンブ 1 3 a〜 1 3 cの負入力端子にカソードが接続 されている。 オペアンプ 1 3 a〜 1 3 cの出力端子は微 分回路 8 a〜 8 cの入力端子に夫々接銃され、 微分回路 8 a〜 8 cの出力端子は、 F F回路 9 a〜 9 cの対応す る一つのセッ ト入力端子とこれら F F回路の対応する別 の一つのリセッ ト入力端子とに夫々接銃されている。 F F回路 9 a〜9 cのセッ ト出力端子は、 位 g検出装 gの 出力端子 6 a〜 6 cに夫々接銃されている。
    [0056] 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 1 6の励磁コイル 1 7 a〜 1 7 f すなわち第 1〜 第 3相の励磁コィル対 K〜Mへの励磁電流を供給および 遮断するようになっている。
    [0057] 通電制御回路の入力端子 4 a〜 4 cは、 一方では上述 の位置検出装 gの出力端子 6 a〜 6 cに接繞され、 他方 では通電制御回路の AN D回路 1 4 a〜 1 4 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 AN D回路の他方の入力端子は、 当該 AN D回路と協働して 後述のチヨツバ回路を成すオペアンブ 40 a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に接统されている。 また、 A N D回路 1 4： a〜 1 4 cの夫々の出力端子は、 反転回 路を介して、 直流電源の正端子 2 aと第 1〜第 3相の励 磁コイル対 K〜Mの一端との間に介在する トランジスタ (スイ ッチング素子） 20 a， 20 c, 20 eのベース 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 トランジスタ 20 b， 20 d, 20 f を介して 直流電源の負端子 2 bおよびオペアンプ 40 aの負入力 端子に接銃されている。 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の一端 が接続され、 その他端がダイオー ド 2 1 a, 2 1 c, 2 1 eのアノー ドに接統されている。 これらダイオー ドの カソー ドは第 1〜第 3相の励磁コイル K〜Mの一端に接 続され、 第 1〜第 3相の励磁コイル対の他端と直流電源 正端子との間にはダイオー ド 2 1 b， 2 1 d, 2 1 f が 介在している。
    [0058] 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。
    [0059] 電動機に装備された位萤検出裝 g (第 3図〉 のプリツ ジ回路は、 検出コイル 1 0 a〜 1 0 cが回転子 1の突極 1 a〜 1 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 1 0 aが突極に 対向していないときは、 ダイオー ド 1 1 a, コンデンサ 1 2 aからなるローバスフィルタの出力とダイオー ド 1 l d， コンデンサ 1 2 dからなるローパスフィルタの出 力とは互いに等し く、 オペアンプ 1 3 a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 1 0 aが突極に対向 していると、 鉄損 （渦流損とヒスチリシス損） に起因し て検出コイル 1 0 aのインビーダンスが減少するので抵 抗 1 5 aでの電圧降下が大きくなり、 オペアンプ 1 3 a の正入力端子への印加電圧が増大してオペアンブ出力 2 5はハイ レベルとなる （第 6図に符号 25 a， 25 bで 例示する）。 すなわち、 回転子 1 の回転に伴ってォベア ンブ 1 3 aからは矩形波信号 25が送出ざれる。
    [0060] 検出コイル 1 0 b， 1 0 cの夫々が突極 l a〜 l hの いずれかの側面に対向したときにも、 抵抗 1 5 b， 1 5 cでの電圧降下が大きくなりローパスフィルタ 1 1 b， 1 2 bおよび 1 1 c， 1 2 cを介して印加される入力電 圧が増大してオペアンプ 1 3 b， 1 3 cの出力 26， 2 7 (第 6図） がハイレベルとなり （第 6図に符号 26 a, 26 b, 27 a, 27 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 26， 27が送出 される。 上記矩形波信号 25〜27は互いに 1 20度の 位相差を有している。
    [0061] 微分回路 8 a〜 8 cはオペアンプ出力 2 5〜 27の立 ち上がりを検出する度にパルス信号 （第 6図に符号 3 1 a， 3 1 b， 32 a， 32 b, 33 a， 33 bで例示す る） を夫々発生する。 これらパルス信号を入力する F F 回路 9 a〜9 cは、 電動機電源投入時にリセッ トざれ位 置検出装置の出力端子 6 a〜6 cにローレベル出力が現 れる。 その後、 オペアンプ 1 3 aからハイ レベル出力 2
    [0062] 5 aが供耠されると、 パルス信号 3 1 aが発生して出力 端子 6 aにハイ レベル出力が現れる。 電動機の回転に伴 つてオペアンプ 1 3 bからハイレベル出力 26 aが送出 されると、 パルス信号 32 aが F F回路 9 aのリセッ ト 入力端子に印加ざれて位 g検出装 gの出力端子 6 aの出 力がローレベルとなる。 これと同時に、 パルス信号 32 aが F F回路 9 bのセッ ト入力端子に印加されて端子 6 bの出力がハイ レベルとなる。 その後、 パルス信号 33 aが発生して F F回路 9 bのリセッ ト入力端子および F F回路 9 cのセッ ト入力端子に夫々印加ざれると、 端子
    [0063] 6 b， 6 cの出力が夫々ローレベルおよびハイ レベルと なる。 結局、 電動機の回転に伴って、 位置検出装置の出 力端子 6 a〜6 cから矩形波出力すなわち第 1〜第 3相 の励磁コイル対 K〜Mに閬連する回転子の突極の位置を 表す信号 （第 6図に矩形曲線 28〜30で夫々示し、 以 下、 第 1〜第 3相の位置検出信号と云う） が送出される。
    [0064] さて、 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 への給電が行われる。 また、 オペアンプ 40 a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 4 0 aからハイレベル出力が A N D回路 1 4 a〜 ： 1 4 cに印加され、 これら A N D回路のゲー ト が開く。 上述のように、 電動機の起動時、 位蚩検出装箧 の検出コイル 1 0 a〜 1 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。
    [0065] 斯かる状態において、 例えば、 位匿検出装蚩からハイ レベルの第 2相の位置検出信号 2 9 aが通電制御回路 (第 4図） の入力端子 4 bに印加されると、 このハイレ ベル信号 2 9 aがトランジスタ 2 0 dのベースに印加さ れると共にゲー ト開状態にある A N D回路 1 4 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にトランジスタ 2 0 cのベースに印 加ざれる。 従って、 トランジスタ 2 0 c， 2 0 dが導通 して励磁コイル 1 7 b， 1 7 e (第 2相の励磁コイル対 L ) が通電される。 この結果、 電機子 1 6の磁極 1 6 b， 1 6 f が磁化されて突極 1 b， 1 f が磁気的に吸引され、 回耘子 1 が第 1 図に矢印 A— 1で示す方向に回転する。 その後、 回転子 1 が 9 0度にわたり回転すると、 第 2相 の位 g検出信号 2 9がローレベルがなると同時にハイレ ベルの第 3相の位箧検出信号 3 0 aが通電制御回路の入 力端子 4 c に印加される。 すなわち、 励磁コイル対しの 通電が断たれ、 励磁コイル対 Mが通電される。 回転子 1 がざらに 1 2 0度回転すると、 励磁コイル対 Mの通電が 断たれて励磁コイル対 Kが通電される。 この様に、 通電モー ドは 1 2 0度の回転毎に、 励磁コ ィル対 K 励磁コ イル対 L→励磁コイル対 Mとサイク リ ックに交替し、 結果と して、 励磁コイル対 K〜Mが順次 かつ連銃して通電されて電動機は出力トルクを発生する。 このとき軸対称の位置にある磁極同士は、 第 2図に示す ように、 N極および S極に磁化される。 このように、 励 磁される 2つの磁極が常に逆極性になっているため、 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。
    [0066] 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相の位置検出信号 2 8 aが発生して第 1相の励磁コ ィル対 Kが通電されている間、 励磁コイル対 Kに流れる 励磁電流が、 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 aの正入力端子に印加 されかつ可変設定可能な基準電圧に対応する設定値を越 えると、 オペアンプ出力がロー レベルとなり、 A N D回 路 1 4 aのゲー ト が閉じ、 ト ランジスタ 2 0 aが不導通 となる。 このと き、 励磁コイル対 Kに蓄積ざれている磁 気エネルギは、 ダイオー ド 2 1 a， ト ランジスタ 2 0 b および抵抗 2 2を介して流れる電流と して放出され、 そ の後、 当該電流がオペアンプ 4 0 aのヒスチリシス特性 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 aは A N D回路 1 4 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、 励磁電流すなわち電動機の出力トルクを制御す る。 その他の相についても同様で、 結局、 オペアンプ 4 0 aは A N D回路 1 4 a〜 1 4 c と共にチヨツバ回路と して機能する。
    [0067] 次に、 第 5図を参照して、 本実施例による電動機の作 動上の特徴をさらに説明する。
    [0068] 従来の電動機において、 例えば、 矢印 3 6で示す第 2 相の位置検出信号 2 9 aの幅 1 8 0度に等しい区間にわ たり第 2相の励磁コイル対 Lに通電すると、 励磁コイル 対 Lの大きいインダクタンスのために、 通電電流の立ち 上がりにおいて破線曲線 3 4の前半部で示す遅れが生じ る。 また、 大きい磁気エネルギを放出するので、 通電電 流の下降部が曲線 3 4の後半部で示すように延長される。 ここで、 矢印 3 7は正トルクを発生する 1 8 0度の区間 を示す。 従って、 曲線 3 4の前半部ではトルクが減少し (以下、 減トルクの発生と云う） 、 後半部では大きい反 トルクを発生する。 従って、 従来の電動機は効率が低下 しかつ回転速度が低くなる。
    [0069] 本実施例の電動機によれば、 斯かる不都合が除去され る。 以下、 その理由を説明する。 例えば、 第 2相の位 g 検出信号 2 9 aに応じた第 2相の励磁コイル対 Lの通電 時、 直流電源端子 2 aから高い電圧が印加されるので、 励磁電流は第 5図に破線で示す通電曲線 3 4 bのように 急速に立ち上がり、 これにより減トルクの発生が防止さ れる。 その他の相の励磁コイルについても同様である。 電動機を高速回耘させる場合、 位 g検出信号の幅が小さ くなるので、 これに応じて通電曲線の立ち上がり部の幅 を小さ くすべく、 より端子電圧の高い直流電源を用いる。
    [0070] また、 各相位 g検出信号例えば第 1相の信号 2 8 aの 立ち下がり時、 ト ランジスタ 2 0 a， 2 0 bが共に不導 通となり、 励磁コイル対 Kに蓄積された磁気エネルギに 起因してダイォー ド 2 1 b—電源端子 2 a， 2 b—抵抗 2 2→ダイォー ド 2 1 aなる経路に沿って電流が流れ、 即ち、 電源にエネルギが還流される。 結果として、 励磁 電流は急速に減少する （第 2相の信号 2 9 aの立ち下が り時についての曲線 3 4を参照〉 。 斯く還流される磁気 エネルギは、 一般には、 直流電源に内蔵された大容量の 整流用コンデンサに蓄積される。 ここで、 通電曲線 3 4 の降下部の幅 （矢印 3 7 aで示す） は電源電圧が高いほ ど小さ くなり、 この降下部の幅が 3 0度を越えなければ 実質的な反トルクが発生しない。 その他の通電曲線 3 4 b , 3 4 cについても同様である。 電動機を高速回転さ せる場合、 位置検出信号幅が小さくなるのに対応して通 電曲線の降下部の幅を小さくすべく、 端子電圧がより高 い直流電源を用いる。
    [0071] ここで注目すべきは、 本実施例装萤によれば、 電動機 の可能最大回転速度を直流電源電圧の値に応じて決定可 能な一方、 電動機の出力トルクを基準電圧入力端子 4 0 に印加する基準電圧の値に応じて制御可能な点にある。 すなわち、 電動機の最大回転速度および出力トルクを独 立に制御できる。
    [0072] さらに、 本実施例装置によれば、 平坦な出力トルクを 得ることができる。 すなわち、 上述のように、 回転子 1 の突極 1 a〜 1 hの回転軸方向幅と電機子 1 6の磁極 1 6 a〜 1 6 f のそれとは互いに大きさが異なり、 突極と 磁極の対向面間に漏れ磁束が発生し、 その結果、 第 5図 に破線曲線 4 1 a〜4 1 cで示すように電動機の出力ト ルクは時点 B以降で平坦になる。 但し、 電動機の回転速 度が増大するにつれて出力特性は曲線 4 1 aから 4 1 c に向けて変化し、 トルク平坦部の幅が狭くなる。
    [0073] そこで、 出力トルク特性をさらに平坦にするため、 好 ましく は、 通電開始時期が早まるように、 すなわち、 ト ルク曲線の立ち上がり近傍で通電が開始されるように検 出コイル 1 O a〜 l O cの配設位置を調節することによ り、 第 5図に破線で表した励磁電流曲線 3 5 a〜 3 5 c で示すように、 平坦でかつ大きい出力トルクを得ている。 図中、 矢印 3 8， 3 9はハイレベルの第 1相の位 g検出 信号 2 9 aの幅 （ 1 2 0度） および正トルクの得られる 幅 （ 1 8 0度） を夫々表す。 ここで、 励磁電流曲線 3 5 bの降下部の幅が矢印 3 9 aで示す区間の幅よりも小さ ければ反トルクは発生しない。 区間 3 9 aの幅は、 区間 3 7 aの幅の 2倍で （曲線 3 5 a， 3 5 c についても同 様） 、 従って、 出力トルクの平坦部が長く出力トルクの リツブルが小さくなると共に、 電動機をよ り高速度で回 転可能になる。 なお、 電機子 1 6の磁極に対向する回転 子 1の突極の形状を変更することにより、 トルク曲線の 平坦部をより長くできる。
    [0074] 次に、 第 1図を再び参照して、 本実旌例による電動機 の回耘振動防止作用を説明する。 回転軸 5に閬して対称 に配された一対の磁極への励磁コイル卷回数を上述のよ うに互いに異ならせて振動防止を図っている。 すなわち、 通常のように一対の磁極に同一卷回数の励磁コイルを嵌 装した場合、 例えば、 磁極 1 6 a, 1 6 dが突極 l a, 1 eを半径方向に磁気的に吸引する力は理想的には互い に相殺され、 円周方向の吸引力により出力トルクが発生 する。 しかしながら、 半径方向吸引力が著しく大きいの で、 回転子 1の回転中に夫々の磁極とこれに対向する突 極との空隙の寸法に僅かでも相違があったり回転軸 5の 軸受けに僅かでも加工誤差があると、 回転子 1は、 例え ば矢印 3 a方向またはこれと反対方向に作用するカを受 けて振動する。 回転子 1 の突極 1 a〜 1 hと電機子 1 6 の磁極 1 6 a〜 ： I 6 f とは約 0. 1 5mmの小さい空隙 をおいて対向して配されているので、 斯かる振動を解消 することが望ましい。
    [0075] そこで例えば、 回転軸 5に関して対称に配されかつ互 いに直列に接続した励磁コイル対の一方 1 7 a， 1 7 b, 1 7 cの卷数を他方 1 7 b， 1 7 e, 1 7 f の卷数より も所定数だけ多く した構成の各相励磁コイル対 K〜Mに 順次通電すると、 回転中に回転子 1 は矢印 3 a， 3 b， 3 c方向にのみに作用する力を受ける。 結局、 回転子 1 に加わる力の作用方向は矢印で示す方向 3 a→ 3 b→ 3 c→3 aへと順次変化するものの、 回転子 1 は破線 3に 関して片側 （右上方） に向う同一方向領域に作用する力 のみを受け、 従って、 回転子 1の回転軸 5は軸受けに押 圧されたまま回耘し、 振動を生じない。 但し、 回転軸 5 により駆動される負荷により加えられる力が矢印 3 bの 方向に作用するようにする。
    [0076] 以下、 本発明の第 2の実施例による 3相片波リラクタ ンス型電動機を説明する。
    [0077] 第 2の実施例の装置は、 第 1 の実施例のものに比べて、 端子電圧の低い直流電源例えばバッテリを使用した場合 にも作動可能で、 従って、 バッチリを電源とする電気自 動車等の駆動源として供し得る点が異なる。 このため、 第 2の実施例のリラクタンス型電動機は第 4図の通電制 御回路に代えて第 7図に示す回路を装備し、 この通電制 御回路は第 4図に示すオペアンプ 4 0 aおよび A N D回 路 1 4 a〜 l 4 c に代えて逆流防止用ダイオード 1 8お よびコンデンサ 1 9を備えている。
    [0078] 第 1 の実施例の場合と同様、 位 g検出装置から通電制 御回路の入力端子 4 a〜 4 cのいずれかにハイレベルの 位 g検出信号たとえば信号 2 8 a， 2 9 a , 3 0 aが印 加されると、 各相励磁コイル対 K〜Mが順次通電され、 電動機が回転する。 このとき、 励磁電流は、 直流電源端 子 2 a， 2 b間の電圧と第 5図に示す出力 トルク曲線 4 1 a〜 4 1 cに比例する逆起電力との差を励磁コイルの 抵抗値で除した値をとる。 従って、 励磁電流は、 逆起電 力が平坦になる通電期間の中央部において略一定値をと る。 一方、 逆起電力が減少する通電期間の後半部では励 磁電流が増大し、 出力トルクが増大して出力トルク曲線 の後半部に示す トルク減少を補償する。
    [0079] そして、 例えばハイ レベルの第 1の位置検出信号 2 8 aの立ち下がりに伴って第 1相の励磁コイル対 Kへの通 電が断たれると、 励磁コイル対 Kに蓄積された磁気エネ ルギに起因して励磁コイル対 K， ダイオー ド 2 1 b， コ ンデンサ 1 9およびダイオー ド 2 1 aからなる経路に沿 つて電流が流れ （第 7図）、 コンデンサ 1 9を高電圧に まで充電する。 この結果、 蓄積磁気エネルギが急速に消 滅し、 曲線 3 4 a (第 5図） で示すように励磁電流が減 少する。 このとき通電制御回路の入力端子には第 2の位 箧検出信号 2 9 aが既に印加されトランジスタ 2 0 C , 2 0 dが導通しているので、 直流電源電圧と共にコンデ ンサ 1 9の充電電圧が第 2相の励磁コイル対 Lに印加さ れる。 結果として、 励磁コイル対 Lに流れる励磁電流が 第 5図に曲線 3 5 bで示すように急速に立ち上がり、 そ の後、 上述のように略一定値となる。 第 3相の励磁コィ ル対 Mについても同様である。
    [0080] ここで、 コンデンサ 1 9の容量が小さいと、 これに応 じて励磁電流の立ち上がり部および立ち下がり部の夫々 の幅が小さくなり、 電動機を高速運転した場合にも滅ト ルクおよび反トルクの発生が防止ざれる。 即ち、 電動機 を高速かつ高効率で運転できる。 さらに、 各相励磁コィ ルの相隣るものの一方の トランジスタ対のオフ動作と同 時に他方のトランジスタ対のオン動作する場合は、 コン デンサ 1 9を除去可能である。
    [0081] 本実施例の電動機は、 励磁コイルの蓄積した磁気エネ ルギを直流電源に還流させる上記第 1の実施例とは異な り、 直流電源に内蔵の平滑コンデンサへの蓄積磁気エネ ルギの還流を逆流防止用ダイォー ド 1 8により阻止する 一方で、 コンデンサ 1 9を介して上記蓄積磁気エネルギ を次に通電される励磁コイルに蓄積させて相隣る励磁コ ィルの夫々において磁気エネルギを急速に消滅および蓄 積させる。 従って、 直流電源電圧は低くても良い。
    [0082] 本実施例による出力 3 0 O Wの電動機においてコンデ ンサ 1 9の容量を 0 . 1 x F以下にした場合、 上記磁気 エネルギの消滅， 蓄積に要する時間は 2 0 /i s e c以内 となり、 電動機を毎分 1 0万回転の速度で運転可能であ る。 但し、 通常の回耘速度で運転する場合にはコンデン サ容量を反トルク発生を確実に防止可能な値以上に設定 し、 鉄損の一部をなす渦流損失を低減して効率向上を図 ることが望ましい。
    [0083] 第 8図ないし第 1 1図を参照して、 本発明の第 3の実 施例による 3相リラクタンス型電動機を説明する。
    [0084] この実施例の電動機は、 第 1図の電動機本体と基本的 に同一構成の電動機本体 （第 8図） と、 第 2図の検出コ ィル 1 0 a〜 1 0 cに対応する検出コイル 1 1 0 a〜 1 1 0 c (第 9図） とを備えている。 電動機本体は、 7つ の突極 1 0 1 a〜 1 0 1 gを有する回転子 1 0 1 と、 励 磁コイル 1 1 7 a〜 l 1 7 f を夫々嵌装した 6つの磁極 1 1 6 a〜 1 1 6 f を有する電機子 1 1 6と、 回転軸 1 05とを備えている。 また、 電動機は第 3図の位置検出 装置に対応する位置検出装置 （第 1 0図） を備え、 この 位置検出装瑟は、 第 1の検出コイル 1 1 0 aに関連して、 当該コ イルと抵抗 1 1 5 a〜 1 1 5 c とよ りなるプリッ ジ回路を有している。 そして、 ブリ ッジ回路には、 ダイ オー ド l l l a， 1 1 1 bとコンデンサ 1 1 2 a， 1 1 2 bと よ りなるローパスフ ィルタ， オペアンプ 1 1 3お よび論理回路 1 1 8が接銃され、 この論理回路は 3相 Y 型半導体電動機の制御回路に憤用されている回路からな り、 6つの出力端子 1 1 8 a〜 1 1 8 f を有している。 よ り詳し く は、 ローバスフ ィルタの一方のダイオー ド 1 1 1 aはコイル 1 1 0 aと抵抗 1 1 5 aとの接統点にァ ノー ドが接続され、 また、 一端が接地ざれたコンデンサ 1 1 2 aの他端とオペアンプ 1 1 3の正入力端子とに力 ソー ドが接続されている。 そして、 他方のダイオー ド 1 1 1 bは抵抗 1 1 5 b， 1 1 5 cの接統点にァノ一ドが 接続され、 また、 一端が接地されたコンデンサ 1 1 2 b の他端とオペアンプ 1 1 3の負入力端子とに力ソー ドが 接铳されている。 オペアンプ 1 1 3の出力端子は論理回 路 1 1 8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 1 1 3 aの入力端子に接銃されている。
    [0085] 第 1 0図中、 符号 1 1 4 a， 1 1 4 bはコイル 1 1 0 b, 1 1 0 cに夫々閲連する回路を示し、 各該回路はコ ィル 1 1 0 aに関連するプリツジ回路， ローパスフィル タおよびオペアンプに対応する要素からなり、 3つのコ ィルに共通でかつ第 3図の要素 7に対応する発振器 1 1 0に接銃されている。
    [0086] 符号 1 1 3 b， 1 1 3 cは反耘回路 1 1 3 aに対応する 反転回路を表す。
    [0087] 電動機は、 第 4図の回路に対応する通電制御回路 （第 1 1図） をさらに備えている。 透電制御回路の入力端子 1 55 a〜： I 55 f は、 位置検出装匿の出力端子 1 1 8 a〜 1 1 8 f に夫々接銃されている。 そして、 入力端子 1 55 a〜： 1 5 5 cは、 一方では トランジスタ 1 20 b， 1 20 d, 1 20 f のベースに接続され、 他方ではダイ オー ド 1 49 aおよびト ランジスタ 1 4 1 aを介して直 流電源の正端子 1 02 aに接続されたェミッタを夫々有 する 3つのトランジスタ （スイッチング素子） 1 20 a, 1 20 c, 1 20 eのベースに反転回路を介して夫々接 铳されている。 各スイッチングト ランジスタのコレクタ は、 一端がスイッチングトランジスタ 1 20 b， 1 20 d， 1 2 0 f の対応するもの及び励磁電流検出用の抵抗 1 22 aを介して直流電源の負端子 1 02 bに夫々接続 された励磁コイル 1 1 7 a， 1 1 7 c, 1 1 7 eの対応 するものの他端に接統されている。 そして、 励磁コイル 1 1 7 a及びト ランジスタ 1 20 bの直列体にはダイォ ー ド 1 2 1 aが、 また、 この励磁コイル及びトランジス タ 1 2 0 aの直列体にはダイォー ド 1 2 1 bが夫々並列 に接統されている。 励磁コィル 1 1 7 c及び 1 1 7 eに ついても同様にダイオー ド 1 2 1 c， 1 2 1 d及び 1 2 1 e, 1 2 1 f が接統されている。
    [0088] さらに、 トランジスタ 1 20 b， 1 20 d, 1 20 f と抵抗 1 22 aとの接統点はオペアンプ 1 40 aの正入 力端子に接統され、 該アンプの負入力端子は、 励磁電流 (電動榇出力トルク） 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 1 40に接統ざれ、 出力端 子はォべアンプ 1 40 aと協働して後述のチヨヅパ回路 をなす ト ランジスタ 1 4 1 aのベースに接銃されている。
    [0089] 励磁コィル 1 1 7 b， 1 1 7 d及び 1 1 7 f について も励磁コイル 1 1 7 a， 1 1 7 c及び 1 1 7 eに関連す る上述の各種回路要素に対応し第 1 1図に符号 D〜Fで 夫々示す回路要素が設けられている。 そして、 符号 1 2 2 b, 1 0 , 1 1 b, 1 8 a, 1 48 b及び 1 49 bは、 上述の要素 1 22 a， 1 0 a, 1 1 , 1 47 a, 1 47 b及び 1 49 aに夫々対応する要素を 示す。
    [0090] 以下、 第 1 2図及び第 1 3図を参照して、 第 8図〜第 1 1図に示す第 3の実施例による ラクタンス型電動機 の作動を説明する。
    [0091] 電動機の運転閲始時、 検出コイル 1 1 0 a〜 1 1 0 c のいずれか一つが回転子 1 0 1の突極 1 0 1 a〜 l 0 1 gのいずれか一つに対向している。 例えば、 検出コイル 1 1 0 aが突極に対向していると、 第 1の実施例の場合 と同様、 オペアンプ 1 1 3の出力 1 25はハイレベルと なる （第 1 2図に符号 1 25 a, 1 25 bで例示する）。 すなわち、 回転子 1 0 1 の回転に伴ってオペアンプ 1 1 3からは矩形波信号 1 25が送出される。 第 1 2図中、 符号 1 2 6は反転回路 1 1 3 aの出力を示す。 同様に、 検出コイル 1 1 0 b， 1 1 0 cの夫々がいずれかの突極 に対向したときにも、 プロック 1 1 4 a， 1 1 4 b中の 図示しないオペアンプの出力 1 2 7， 1 29がハイレべ ルとなり （第 6図に符号 1 27 a， 1 27 b, 1 29 a, 1 29 bで例示する）、 回転子 1 0 1の回転に伴って両 オペアンプから矩形波信号 1 27， 1 29が夫々送出さ れる。 また、 反転回路 1 1 3 b， 1 1 3 cから矩形波信 号 1 2 8， 1 3 0が夫々送出される。 上記矩形波信号 1 25， 1 27及び 1 29は互いに 1 20度の位相差を有 している。 信号 1 26， 1 28， 1 30についても同様 である。
    [0092] これら矩形波信号 1 2 5〜 1 3 0を入力する論理回路 1 1 8の出力端子 1 1 8 a〜： I 1 8 f からは、 回転子の 回転位置を表す矩形波の位置検出信号 1 3 1〜 1 36 (第 1 2図） が夫々送出される。 信号 1 3 1及び 1 34 同士， 信号 1 3 2及び 1 35同士ならびに信号及び 1 3 3及び 1 36同士は互いに 1 80度の位相差を有し、 信 号 1 3 1〜 1 3 3同士および信号 1 3 4〜 1 3 6同士は 互いに 1 2 0度の位相差を有している。
    [0093] さて、 電動機電源の投入時、 直流電源の正負端子 1 0 2 a, 1 0 2 bから通電制御回路 （第 1 1 図） への給電 が行われる。 また、 オペアンプ 1 40 a, 1 40 bの負 入力端子に正入力端子に加わる電圧よりも高い電圧が夫 々印加され、 両オペアンプからローレベル出力がトラン ジスタ 1 4 1 a， 1 4 1 bに夫々印加され、 これら トラ ンジスタが導通する。 さらに、 検出コイル 1 1 0 a〜 1 1 0 cのいずれか一つが回転子突極 1 0 1 a〜： 1 0 1 f のいずれか一つに対向している。
    [0094] 電源投入時、 例えば、 位 g検出装置からハイ レベルの 位萤検出信号 1 3 4 a， 1 3 2 aが通電制御回路の入力 端子 1 5 5 b， 1 5 5 aに印加される場合、 トランジス タ 1 2 0 c， 1 2 0 d及びプロック D内の 2つのト ラン ジスタが夫々導通して励磁コイル 1 1 7 b， 1 1 7 cが 通電される。 この結果、 電機子 1 6の磁極 1 1 6 b， 1 1 6 cが磁化されて突極 1 0 1 b， 1 0 1 cが磁気的に 吸引され、 回転子 1 0 1 が第 8図に矢印 A— 3で示す方 向に回転する。 その後、 回転子が 3 0度にわたり回転す ると、 励磁コイル 1 1 7 bの通電が断たれ、 励磁コイル 1 1 7 dが通電され、 突極 1 0 1 dが吸引されて回転ト ルクが発生する。
    [0095] この様に、 回転子 1 0 1が 6 0度回転する毎に通電モ ー ドが変化し、 換言すれば、 電機子の磁極の励磁極性が 磁極 1 1 6 b (N極） ， 1 1 6 c ( S極） →磁極 1 1 6 c ( S極） ， 1 1 6 d (N極） —磁極 1 6 d (N極） ， 1 1 6 e ( S極〉 →磁極 1 1 6 e ( S極） ， 1 1 6 f ( N極） →磁極 1 1 6 f (N極） ， 1 1 6 a (S極〉 とサ イクリックに交替する。 結果として、 回転子 1 0 1が矢 印 A— 3方向に駆動される。 このとき、 励磁される 2つ の磁極が常に逆極性になっているため、 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。
    [0096] 上述の位置検出信号例えばハィ レベルの位置検出信号 1 3 1 aの発生時、 励磁コイル 1 1 7 aへの通電が開始 される。 ここで、 第 1の実施例の場合と同様、 高出力電 圧の直流電源 1 02 a, 1 02 bを用いて励磁コイルの イングクタンスに起因するコイル 1 1 7 aに流れる励磁 電流の立ち上がり （符号 1 37 aで示す） の遅れを改善 している。 その後、 励磁電流を表す抵抗 1 22 aの両端 電圧が、 通電制御回路の基準電圧入力端子 1 40を介し てオペアンプ 1 40 aの負入力端子に印加されかつ可変 設定可能な基準電圧に対応する設定値を越えると、 オペ アンブ出力がハイ レベルとなり ト ランジスタ 1 4 1 aを 不導通とし、 直流電源から励磁コイル 1 1 7 aへの通電 が中断する。 このとき、 コンデンサ 1 47 aから励磁コ ィル 1 1 7 aに電流が供給される。 その後、 抵抗 1 22 aの両端電圧がオペアンプ 1 0 a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 力がロー レベルに復帰して ト ランジスタ 1 4 1 aが再び 導通し、 励磁コイル 1 1 7 aへの通電が再開される。 こ のように、 オペアンプ 1 40 aは ト ランジスタ 1 4 1 a と協働して、 励磁電流と上記設定値との大小簡係に応じ て励磁電流すなわち電動機の出力 トルクを制御する。 そ の他の励磁コイルについても同様で、 オペアンブ 1 40 a, 1 40 bは ト ランジスタ 1 4 1 a, 1 4 1 bと共に チヨツバ回路と して機能する。 これによ り、 上記各実施 例の場合と同様、 電動機の最大運転速度と電動機出力 ト ルクとを互いに別個独立に制御可能である。
    [0097] ここで、 注目すべきは、 磁極を通る磁束量の変化に伴 う励磁コイルのイ ンピーダンス変化に起因してチヨツバ 周波数が変化する従来の不安定なチヨツバ回路と異なり、 主にコンデンサ 1 47 a， 1 47 bの容量に応じて定ま るチヨ ツバ周波数は変動しないこ とにある。 また、 チヨ ツバ回路は、 作動上、 直流電源電圧と関連を有しないの で、 直流電源電圧の変動の影響を受けない。 従って、 整 流コンデンサを用いて交流から直流を得る タイプの電源、 特に 3相電源において、 整流コンデンサに大容量のもの を用いる必要がなく、 電源の構成を簡易にできる。 しか も、 交流電源電圧のビーク値を前記基準電圧に関連する 設定励磁電流値に対応する値の 2倍以上に設定した場合、 励磁電流の通電に寄与する交流電源電圧の幅は、 交流電 源電圧の半サイ クル幅の約 3分の 2となる。 結果と して、 ピーク電圧近傍でのパルス的通電を行う従来のコンパ一 タを用いた場合と異なり、 交流電源側における通電幅が 広くなり、 機械的， 電気的ノイズの発生を防止できる。
    [0098] さて、 第 1 3図中、 太い縦線で示す時点でハイレベル の位置検出信号 1 3 1 aが消滅すると、 当該信号に閬連 する励磁電流が立ち下がる。 これと同時にハイレベルの 位 g検出信号 1 3 2 aが発生して励磁コイル 1 1 7 cへ の通電が開始され、 当該コイルに流れる励磁電流は破線 1 39 aで示すように立ち上がる。 このとき、 第 2の実 施例の場合と同様、 励磁コイル 1 1 7 aに蓄積された磁 気エネルギはダイオード 1 2 1 b， コンデンサ 1 48 a， 抵抗 1 22 a， ダイオー ド 1 2 1 aおよび励磁コイル 1 1 7 aからなる経路に沿って流れる電流として放出され、 これに伴ってコイル 1 1 7 aに流れる励磁電流は破線 1 37 bで示すように迅速に減少すると共に、 コンデンサ 1 48 aを充電する。 ダイオード 1 49 aは蓄積磁気ェ ネルギに起因する電流の直流電源への流入を阻止する。 このコンデンサ充電電圧が励磁コイル 1 1 7 cに印加さ れ、 当該コイルの励磁電流を迅速に立ち上がらせる。 こ の結果、 直流電源電圧を増大させた場合と同様の効果が 奏され、 コイル 1 1 7 aの励磁電流の立ち下がり及びコ ィル 1 1 7 cの励磁電流の立ち上がりの双方の幅 1 38 aは、 反トルクの発生を招来する電気角 3 0度を上回ら ない。 なお、 オペアンプ 1 40 a びトランジスタ 1 4 1 aによるチヨッパ制御によりコイル 1 1 7 aの励磁電 流は符号 1 39 bで示すように変化する。 その後、 ハイ レベルの位 g検出信号 1 33 aの発生および消滅に応じ て励磁コ イル 1 1 7 eについての通電制御が上述の場合 と同様に行われる。
    [0099] そして、 位置検出信号 1 34〜 1 36の発生時および 消滅時においても同様の通電制御が行われる。 この通電 制御中、 オペアンプ 1 40 b及び ト ランジスタ 1 4 1 b によるチヨツバ制御が行われると共にコンデンサ 1 47 bが充放電し、 励磁コイル 1 1 7 b， 1 1 7 dおよび 1 1 7 f に励磁電流が流れる。
    [0100] 第 1 2図中、 曲線 1 1 7 a， 〜 ： I 1 7 f ， は励磁コィ ル 1 1 7 a〜 1 1 7 f への通電によ り発生する トルクを 時間経過と共に示し、 曲線 1 44は励磁コイル 1 1 7 a， 1 1 7 c, 1 1 7 eからなる第 1の励磁コイル群への通 電によ り発生する トルクを示し、 さらに、 曲線 1 45は 励磁コ イル 1 1 7 b， 1 1 7 d, 1 1 7 f からなる第 2 の励磁コ イル群への通電によ り発生する トルクを示す。 又、 符号 1 44 a， 1 45 aはコ イル 1 1 7 c， 1 1 7 dに流れる励磁電流に関連する トルク発生区間を表す。 電動機の発生出力 トルク は トルク 1 44， 1 45を合成 したものに等し く、 3相 Y型接铳の半導体電動機の出力 トルク に類似して時間経過に伴う変動が小さい。 なお、 曲線 1 46は従来のリラク タンス型電動機の励磁電流特 性を示し、 励磁電流は、 通電初期では励磁コイルのイン ダク タ ンスに起因して小さい値をと り、 通電期間中央部 では逆起電力の発生に起因して更に小さい値をとる。 ま た、 通電末期において逆起電力の減少に伴って急増する 励磁電流は、 電動機の出力トルクに寄与せず、 ジュール 損失を招来する。 そして、 破線 1 4 6 aで示すように放 出される磁気エネルギに起因して反トルクが発生する。 そして、 従来のリラクタンス型電動機では、 回転子突極 が電機子磁極に対向し始めるときに著しく大きい トルク 1 4 2が発生する一方で、 突極が磁極から離反するとき にトルクが減少する。 本実施例によれば、 第 1の実施例 の場合と同様、 突極の回転軸方向幅と磁極のそれとは互 いに異なり、 結果として、 平坦な出力トルク特性 1 4 2 aを得ている。
    [0101] また、 注目すべきは、 相隣接する一対の磁極が発生す る磁気吸引力によ り回転子 2 0 1 を回転させるので、 磁 極と回転子突極間において半径方向に作用する力のべク トルが回耘子の回転に同期して回転する点で、 結果とし て、 回転子の回転中、 回転軸 2 0 5が軸受けに常時押し 付けられて振動が発生しない。
    [0102] 第 1 4図ないし第 1 6図を参照して、 本発明の第 4の 実施例による 2相リラクタンス型電動機を説明する。
    [0103] 電動機は、 第 1 図及び第 8図の電動機本体と基本的に は同一構成の電動機本体を備え、 該本体は、 第 1 4図に 示すように、 回転軸 2 0 5に嵌着されかつ 1 0個の突極 2 0 1 a〜 2 0 1 j を有する回転子 2 0 1 と、 励磁コィ ル （ 2つの励磁コイルを符号 2 1 7 a， 2 1 7 bで示す） が夫々嵌裝された 8個の磁極 2 1 6 a〜2 1 6 と環状 磁心 2 1 6， とを有する電機子 2 1 6とを備えている。 そして、 励磁コイルを太い電線で構成して励磁コイルに おける銷損を低減させて電動機の効率向上を図ると共に 界磁マグネッ ト を有しないリラクタンス型電動機におい ても所要の磁束を発生可能とし、 更に、 斯かる励磁コィ ルを収容するに足る容積のコイル装着空間を設けている。 励磁コィル 2 1 7 a， 2 1 7 eは互いに直列又は並列に 接続され、 以下、 この接統体を第 1の励磁コイル対 K， (第 1 6図） と云う。 励磁コイル 2 1 7 b， 2 1 7 f、 励磁コイル 2 1 7 c， 2 1 7 gおよび励磁コイル 2 1 7 d， 2 1 7 hも互いに接統され、 これらを夫々第 2〜第 4の励磁コイル対 L， ， M， ， S， （第 1 6図） と云う。 電動樣は、 第 1 0図のものと基本的には同一構成の位 置検出装置を備えている。 但し、 第 1 0図の論理回路 1 1 8， プロック回路 1 1 4 bおよび反転回路 1 1 3 cに 対応する要素を含まず、 検出コイル 1 1 0 a， 1 1 0 b に代えて、 第 1 5図に示す検出コイル 20 8 a， 208 bを用いている。 両検出コイルは第 9図に示すものと同 一で、 互いに電気角で 9 0度だけ離隔して配されると共 に、 突極 20 1 a〜 20 1 j の側面と対向可能に配され ている。 なお、 後述の理由で、 両検出コイル 208 a， 208 bは突極が磁極に侵入する約 30度手前で検出信 号を発生するように配されている。
    [0104] 電動機は第 1 6図の通電制御回路を更に備えている。 この通電制御回路は、 6種類の位 g検出信号に応じて 6 つの励磁コイルへの通電を制御する第 1 1 図の回路に比 ベ、 4種類の位置検出信号に応じて 4対の励磁コイルへ の通電を制御する点が異なる。 しかしながら、 基本的に は第 1 1 図のものと同一構成であるので、 詳細な構成説 明を省略する。 第 1 6図中、 第 1 1図の要素に対応する 要素を類似の符号で示す。 例えば、 要素 2 02 aは第 1 1図の要素 1 0 2 aに対応する。 また、 符号 C ' で示す プロックは、 2つの励磁コイル対 M， および S， ならび にその周辺要素を含む。
    [0105] 第 1 7図及び第 1 8図を参照すると、 第 1 4図〜第 1 6図の電動機の運転中、 通電制御回路は、 入力端子 25 5 a〜 2 55 dに夫々印加される検出コイル 208 aの 出力及び反転出力ならびに検出コィル 20 8 bの出力及 び反転出力すなわち位置検出信号 27 1〜 274に応じ て第 1 〜第 4の励磁コイル対 K， 〜S， への通電を制御 する。 例えば、 ハイ レベルの位 g検出信号 27 1 aの発 生時、 第 1の励磁コイル対 K， への通電が開始されてコ ィル対 K ' に流れる励磁電流が曲線 224 aで示すよう に立ち上がり、 符号 27 0で示す区間においてオペアン ブおよびトランジスタによるチヨツバ制御が実行され、 また、 信号 27 1 aの消滅時にコイル対 K ' の励磁電流 が曲線 224 bで示すように立ち下がる。 第 1 8図中、 曲線 224 cは、 ハイレベルの位 g検出信号 273 aに 応じてコイル対 L， に流れる励磁電流の立ち上がり部分 を示す。 同様に、 信号 272 a及び 274 aに関連する 励磁電流も破線で示すように立ち上がり、 また、 立ち下 がる。
    [0106] なお、 本実施例では励磁コイルに蓄積された磁気エネ ルギの放出に起因して通電幅が 1 80度を上回り、 反ト ルク発生要因となる。 そこで、 上述のように検出コイル 208 a, 20 8 bを約 30度位相進み方向に配して通 電閬始時期を早めて反トルクの発生を防止している。
    [0107] 次に、 本発明の第 5の実施例による 2相リラクタンス 型電動機を説明する。
    [0108] 電動機は、 第 1 0図の装 gと類似のかつ上記第 4の実 施例において用いた位 g検出装匿に類似する位蚩検出装 置 （図示略） と、 第 1 9図に示す通電制御回路とを備え ている。 位置検出装箧は複数の論理和回路を備え、 第 4 の実施例における位置検出信号 2 7 1， 2 74の論理和， 信号 2 7 1， 2 7 2の論理和， 信号 272， 273の論 理和および信号 273， 274の論理和に夫々対応する 位置検出信号 3 8 2〜3 85 (第 1 7図） を発生させて 通電制御回路の入力端子 355 a〜 355 dに夫々印加 するようになつている。 そして、 第 1 5図の要素 208 a, 2 0 8 bに夫々対応する位置検出コイルは、 ノヽィ レ ベルの位 g検出信号の発生期間の中央部と、 夫々の励磁 コ イルへの通電に伴って発生する電動機出力トルクが最 大値をとる時点とが合致するよう 位匿に配設されてい る。
    [0109] 電動機は上記第 4の実施例のものと基本的には同様に 作動する。 すなわち、 上述の位置検出信号 3 8 2〜3 8 5に応じて 4つの励磁コイル対 K， ， M， ， L， および S ' がこの順序で順次 9 0度の電気角にわたって通電さ れる。 結果として、 電動機は高トルクかつ高速で、 しか も高効率で運転可能である。
    [0110] 詳し く は、 電動機への電源投入時、 例えばハイレベル の位置検出信号 3 8 2 a (第 1 7図〉 が通電制御回路に 印加されると、 励磁コイル対 K， への通電が開始されて 励磁電流が曲線 3 2 3 aで示すように立ち上がる （第 1 8図） 。 その後、 上述の各実施例の場合と同様、 ォペア ンプ 3 5 0及びト ランジスタ 3 4 1 により励磁電流につ いてのチヨツバ制御が行われると共にこれに伴ってコン デンサ 3 4 7が充放電する。 ハイ レベル信号 3 8 2 aが 消滅すると、 励磁コイル対 K， に蓄積された磁気エネル ギに起因する電流がダイオー ド 3 2 1 a， 3 2 1 bを含 む轻路に沿って流れてコンデンサ 3 4 8を充電し、 蓄積 磁気エネルギは曲線 3 2 3 bで示すように消滅する。
    [0111] そして、 信号 3 8 2 aの消滅と同時に発生する位 g検 出信号 3 8 3 aに応じて励磁コイル対 M， への通電が開 始される。 このとき、 励磁コイル対 K， に蓄積ざれた磁 気エネルギが励磁コイル対 Μ， での蓄稹磁気エネルギに 転化され、 符号 3 2 3により夫々示すコイル対 Κ， の励 磁電流の立ち下がり時間及びコイル対 M ' の励磁電流の 立ち上がり時間が短縮される。 すなわち、 コイル対 Μ， の励磁電流が破線 3 2 3 cで示すように迅速に立ち上が る。 なお、 上述の実施例の場合と同様、 期間 3 2 3の幅 は、 コンデンサ 3 4 8の容量を調整することにより可変 で、 電動機の運転速度に応じた好適値に設定される。 そ して、 励磁電流は、 通電期間中、 チヨツバ制御により設 定値に保持され、 位置検出信号 3 8 3 aの消滅に伴って 急減する。 励磁コイル対 L， 及び S， に係る通電制御も 同様に行われる。
    [0112] 次に、 本発明の第 6の実施例の電動機を説明する。 この電動機の通電制御回路 （第 2 0図） は、 基本的に は第 1 9図のものと同一構成で、 但しチヨツバ回路を除 去して樣成を簡易にした点が異なる。 第 2 0図中、 第 1 9図の要素に対応する要素を類似の符号を付して示す。 例えば、 符号 4 5 5 aは第 1 9図の要素 3 5 5 aに対応 する要素を表す。 そして、 この電動機はバッチリ電源等 の低電圧電源によ り作動可能で、 小型の電動自動車の駆 動源として有用である。 好ましく は、 正確な電動機出力 トルク制御を伴わない単なる駆動源として供される。 電動機への電源投入時、 例えば、 通電制御回路の入力 端子 4 5 5 aに第 1 8図の位匿検出信号 3 8 2 aに対応 する信号が印加されると、 曲線 3 2 3 aに対応する曲線 に沿って励磁電流が増大する。 励磁コイル対 K ' のイン ダクタンスが大きいので励磁電流の立ち上がり時間は長 くなる。 但し、 電動機を低速回転させるに充分でかつ直 流電源 4 0 2 a， 4 0 2 bからの供耠電圧に応じた励磁 電流が流れ、 電動機が起動する。 次に、 入力端子 4 5 5 cに信号 3 8 3 aに対応する位置検出信号が印加されて 励磁コイル対 M， が通電される。 その後、 信号 3 8 4 a， 3 8 5 aに対応する位置検出信号の印加に応じて電動機 が加速運転される。
    [0113] その後、 例えば信号 3 8 2 aに対応する位蚩検出信号 が立ち下がると ト ランジスタ 4 2 0 a， 4 2 0 bが不導 通となる。 このとき、 励磁コイル対 K， に蓄積された磁 気エネルギは、 時間経過に伴って曲線 3 2 3 bに対応す る曲線に沿って変化する電流として放出される。 しかし、 ダイオー ド 4 4 9及びコンデンサ 4 4 8の作用により、 放出 ¾気エネルギの大部分は、 当該時点において既に導 通している励磁コイル対 M， に流入する。 結果として、 当該コィル対に流れる励磁電流は曲線 3 2 3 Gに対応す る曲線に沿って迅速に立ち上がる。 これにより、 減トル ク及び反トルクの発生が抑制され、 電動機は高速運転可 能である。
    [0114] 以下、 本発明の第 7の実施例を説明する。
    [0115] この実施例の電動機は第 2 1図に示す通電制御回路を 備え、 この回路は第 2 0図の通電制御回路に比べてチヨ ツバ回路を含む点が異なる。 また、 このチヨツバ回路は 単安定回路を用いた点で上述の実施例のものと相違する。 図中、 第 2 0図中の要素に対応する要素に類似の符号を 付して示す。
    [0116] 電動機の運転時、 例えば励磁コイル対 K " に流れる励 磁電流の増大に伴って、 当該励磁電流を表す抵抗 5 2 2 の両端電圧すなわちオペアンプ 550の正入力端子に加 わる電圧が当該アンブの負入力端子に加わる基準電圧を 上回ると、 オペアンプ 550からハイ レベル出力が単安 定回路 503に送出される。 このハイレベル出力によつ て付勢された単安定回路から送出ざれるハイ レベル出力 は、 反転回路においてレベル反転された後に A N D回路
    [0117] 506 aの一方の入力端子に印加される。 結果として、 AN D回路 506 aのゲー トが閉じてハイ レベルの位匮 検出信号の供袷が遮断されて トランジスタ 520 bが不 導通になり、 励磁電流が滅少する。 所定時間後、 単安定 回路 503の出力がローレベルになり、 AN D回路 50
    [0118] 6 aのゲー トが開き、 トランジスタ 520 bが導通して 励磁電流が増大する。 結局、 オペアンブ 550， 単安定 回路 503及び AN D回路 506 aからなるチヨツバ回 路が上述の作動を繰り返し、 励磁電流は基準電圧端子に 印加される基準電圧に制御される。 その他の励磁コイル 対 L" ， M" ， S" についても、 要素 550, 503及 びこれら要素と協働する AN D回路 506 b， ブロック C" に内蔵され入力端子 507 a, 507 bに夫々接統 した A N D回路 （図示略） からなるチヨツバ回路により 同様の制御が行われる。
    [0119] 第 22図〜第 27図を参照して、 本発明の第 8の実施 例による 3相リラクタンス型電動機を説明する。 この電 動機は電動機本体を小型かつ偏平に構成した点および 3 つではなく 2つの位置検出素子を用いることにより装置 構成を簡略にした点とに特徴がある。
    [0120] 第 2 2図に示すように、 電動機本体は基板 603を備 え、 この基板の中心に穿設した孔に嵌入した円筒体 6 1 0内に配されたボール軸受け 60 5， 60 6により回転 軸 604が回転自在に支持されている。 回転軸 604の 上端には、 逆カップ状に形成されかつ軟鋼製の回転体 6 02の中心が固定され、 該回転体 602の周壁内周面に は回転子 60 1 が固定されている。 なお、 回転体 602 をアルミニューム板で構成することにより後述の渦流損 失すなわち位置検出出力を増大させても良い。
    [0121] 積層珪素銷板よ り夫々なる回転子 60 1及び固定子 6 1 6は 7つの突極 60 1 a〜60 1 g及び 6つの磁極 6 1 6 a〜 6 1 6 f を夫々有し、 突極および磁極は互いに 約 0. 1 5mmの間隙をおいて対向している。 突極及び 磁極の幅は、 例えば 2 Ommおよび 1 5mmに設定され ている。 そして、 磁極には励磁コイル 6 1 7 a〜 6 1 7 f が装着されている。
    [0122] 回転体周壁の屈曲延長部 6 1 4の底面に固定した環状 のマグネッ ト 6 0 9には 40個の N， S磁極が着磁され (第 24図）、 符号 6 1 1 は図示を省略した N， S磁極 を表す。 マグネッ ト 60 9に対向する基板 603の面上 には誘導コイル 6 1 3 (第 25図） が配され、 当該誘導 コイルはブリン ト配線技術により形成された屈曲導体よ りなる。 符号 6 1 2は図示を省略した屈曲導体を表す。 マグネッ ト 60 9及び誘導コイル 6 1 3は、 回転体 60 2の回転速度に比例する周波数の電気信号を発生するた めの阇波数発電機 （第 2 6図に符号 6 5 6で示す） を構 成している。 周波数発電機 6 5 6の出力端子は周波数一 電圧変換回路 6 5 7の入力端子に接続され、 回路 6 5 7 の出力端子は、 正入力端子に端子 6 5 9から設定回転速 度を表す基準正電圧が印加されるオペアンプ 6 5 8の負 入力端子に接統されている。 さらに、 オペアンプ 6 5 8 の出力端子 6 5 8 aは、 第 1 1図の通電制御回路の基準 電圧端子 1 4 0に対応する端子に接統ざれている。
    [0123] また、 電動機は第 2 7図の位 g検出装置を有し、 当該 検出装置は基板 6 0 3に固定された検出コイル 6 0 8 a, 6 0 8 bを含む。 両該検出コイルは、 回転体周壁の屈曲 延長部 6 1 4に設けた段付き導体 6 1 4 a〜 6 1 4 c (第 2 3図） に対向してかつ互いに所定角度 6 0 + 1 2 O n (ここで、 nは 0または正の整数で、 本実施例では n = 1 〉 だけ離隔して配ざれている。 段付き導体は、 ブ レス成形により形成され夫々 1 2 0度の幅を有し、 導体 6 1 4 aが検出コイルから最も離隔し、 また、 導体 6 1 4 cが最も近接して配されている。 第 2 3図中、 符号 R は段付き導体の図示省略部分を表す。
    [0124] 検出コイル 6 0 8 a， 6 0 8 bは抵抗 6 43 a〜 64 3 d と協働して夫々ブリ ッジ回路を構成し、 各該ブリツ ジ回路の入力側は発振周波数が 1〜 5 M H zの発振器 6 0 7に接続され、 出力側はコンデンサ及びダイオー ドか らなるローパスフ ィルタを介してオペアンプ 6 4 6 a， 646 bの対応するものに接統されている。 オペアンプ 646 aの出力端子はオペアンプ 6 1 8 a〜 6 1 8 cの 夫々の正入力端子に接銃され、 これらオペアンプの負入 力端子は基準電圧端子 640に接統されている。 図中、 符号 640 a〜 640 cは分圧抵抗である。
    [0125] そして、 オペアンプ 6 1 8 aの出力端子は位 g検出装 置の出力端子 6 23 aに接統され、 また、 反転回路を介 して A N D回路 6 1 9 aの一方の入力端子に接統されて いる。 オペアンプ 6 1 8 bの出力端子は A N D回路 6 1 9 aの他方の入力端子に接続されると共に反転回路を介 して A N D回路 6 1 9 bの一方の入力端子に接続されて いる。 また、 オペアンプ 6 1 8 cの出力端子は AN D回 路 6 1 9 bの他方に接続されている。 AN D回路 6 1 9 a, 6 1 9 bの出力端子は位蚩検出装匿の出力端子 62 3 b， 6 23 c に夫々接続されている。 さらに、 ォベア ンブ 646 bの出力端子は上記各種要素 6 1 8 a〜 6 1 8 c, 6 1 9 a, 6 1 9 b及び 640 a〜 640 cに対 応する要素を含むプロック B， の入力側に接铳され、 該 ブロック B ' の出力側は位蚩検出装萤の出力端子 623 d〜 6 2 3 f に接統されている。
    [0126] 電動機は第 1 1 図に示す通電制御回路ど同一構成の通 電制御回路 （図示略） を備え、 この通電制御回路の 6つ の入力端子には上記位置検出装置の出力端子 623 a〜 623 f が夫々接続されている。
    [0127] 第 2 2図〜第 2 7図に示す第 8の実施例の電動機は、 上記第 3の実施例の電動機と略同様に作動する。 従って、 以下、 簡略に作動を説明する。
    [0128] 電動機の起動時、 オペアンプ 6 5 8の正入力端子に印 加される電圧が負入力端子への印加電圧を上回り、 通電 制御回路の基準電圧入力端子 （第 1 1図の端子 1 4 0に 対応） に供耠される電圧が最大となる。 この結果、 励磁 電流が最大となり、 電動機は起動特性に優れる。 その後、 電動機回転数が設定回転数付近に達すると、 オペアンプ 6 5 8の負入力端子への印加電圧が正入力端子への印加 電圧に近付く。 これに伴って励磁電流を决定するォベア ンブ出力が減少し、 電動機は負荷に応じた出力トルクで 定速運転される。
    [0129] 電動機の運転時、 回転子突極と電機子磁極間に磁気的 吸引力が発生し、 電動機出力トルクが発生する。 すなわ ち、 突極 6 0 1 a及び磁極 6 1 6 aを例にとると、 第 2 8図に示す磁束 P， G及び H間の相互作用により突極 6 0 1 aを回転させる力が発生する。 これら磁束は洩れ磁 束と考えられる。 図中、 破線は突極 6 0 1 aの裏面を通 る磁束を表す。 突極 6 0 1 aが磁極 6 1 6 aに侵入開始 したとき、 発生磁束は P， Gのみであり、 第 1 2図の曲 線 1 4 2に対応する トルクが発生する。 その後、 突極の 侵入に伴って磁束 Hすなわち発生トルクが増大する。 こ のときの発生トルクは平坦な曲線 1 4 2 aで表される。
    [0130] 次に、 位 g検出信号の発生について説明する。 検出コ ィル 6 0 8 aが導体 6 1 4 aに対向すると、 オペアンプ 646 aからオペアンプ 6 1 8 a〜 6 1 8 cの正入力端 子に供給ざれる電圧がオペアンブ 6 1 8 a〜 6 1 8 cの 負入力端子への印加電圧を上回り、 オペアンプ 6 1 8 a 〜 6 1 8 cはハイ レベル出力を発生する。 この結果、 A N D回路 6 1 9 a， 6 1 9 bのゲー トが閉じ、 位 g検出 装置の出力端子 623 aのみからハィレベルの位 g検出 信号が送出される。 その後、 回転子 60 1及び回転体 6 02の回耘に伴い検出コイル 60 8 aが導体 6 1 4 bに 対向すると、 オペアンプ 6 1 8 a〜 6 1 8 cの正入力端 子への印加電圧がォベアンブ 6 1 8 aの負入力端子への 印加電圧を下回る一方で、 オペアンプ 6 1 8 b， 6 1 8 cの負入力端子への印加電圧を依然として上回る。 結果 として、 オペアンプ 6 1 8 aの出力がローレベルに変化 する一方で、 オペアンブ 6 1 8 b， 6 1 8 cの出力はハ ィレベルに維持される。 この結果、 出力端子 623 bの みからハイ レベルの位置検出信号が送出される。 検出コ ィル 6 0 8 aが導体 6 1 4 cに対向すると、 オペアンプ 6 1 8 a〜6 1 8 cの正入力端子への印加電圧がォベア ンブ 6 1 8 a， 6 1 8 bの負入力端子への印加電圧を下 回る一方、 オペアンプ 6 1 8 cの負入力端子への印加電 圧を上回る。 従って、 出力端子 6 23 cのみからハイ レ ベルの位置信号が送出される。 検出コイル 608 bにつ いても同様で、 結果として、 幅 1 20度のハイレベル位 置検出信号が端子 623 d〜62 3 f から順次送出ざれ る。 これ以降の電動機の作動は、 第 1 2図及び第 1 3図 を参照して説明した第 3の実施例の場合と同様であるの で、 説明を省略する。
    [0131] 本実施例によれば、 例えば、 直径 5 0 m m， 高さ 8 m m， 出力トルクが約 3 0 0〜 5 0 0 g c mの、 希土類金 厲製マグネッ トを用いた直流電動機よりも優れた性能の 電動機を製造可能である。 従って、 本実施例の電動機は、 例えばフロッピィディスクの駆動源に好適である。
    [0132] 本発明の第 9の実施例による電動機は、 第 8図〜第 1 0図の電動機本体， 位匮検出素子及び位 g検出装箧と構 成が夫々同一の電動機本体， 位置検出素子及び位 g検出 装箧 （いずれも図示省略） と、 第 2 9図に示す通電制御 回路とを備えている。 通電制御回路は第 1 1図の回路に 対応し、 但し、 チヨツバ回.路を欠く。 第 2 9図中、 第 1 1図の要素に対応する要素を類似の符号を付して示す。 本実旌例の電動機は、 第 8図〜第 1 1図に示す第 3の実 施例のものと基本的には同様に作動する。 通電制御にお ける励磁電流の時間経過に伴う変化を第 1 3図に対応す る第 3 0図に示す。
    [0133] 第 3 1 図及び第 3 2図を参照して、 上記第 9の実施例 の電動機に搭載される位匿検出装 gの 2つの変形例を説 明する。 これら変形例の位置検出装瑟は、 一連のハイ レ ベルの位 g検出信号を時間的間隔をおく ことなく確実に 連続発生可能とすることによって電動機起動特性の向上 を企図している。
    [0134] 第 3 1 図において、 符号 7 1 8 a， 7 1 8 c， 7 1 8 d及び 7 1 8 f は、 第 1 0図の位置検出装 gの出力端子 1 1 8 a〜 l 1 8 f のうちの対応する端子を夫々示し、 また、 符号 7 1 8 a， 〜 7 1 8 f ， は第 2 9図の通電制 御回路の入力端子 755 a〜755 f に夫々接铳された 端子を示す。 端子 7 1 8 aは、 端子 7 1 8 a， に接統さ れると共にァノー ドが両端子に接続されたダイオー ド及 び反転回路 70 8 aを介して端子 7 1 8 b ' に接続され ている。 端子 7 1 8 cは、 端子 7 1 8 c ， に接続される と共にアノー ドが両端子に接銃されたダイオー ド及び反 転回路 7 08 aを介して端子 7 1 8 b ' に接続されてい る。 同様に、 端子 7 1 8 dは端子 7 1 8 d ' に接統され ると共にダイォー ド及び反耘回路 708 bを介して端子 7 1 8 e ' に接統され、 端子 7 1 8 f は端子 7 1 8 f ， に接続されると共にダイオー ド及び反転回路 708 bを 介して端子 7 1 8 e， に接続されている。
    [0135] 上記構成によれば、 端子 7 1 8 a ' 及び 7 1 8 c ' か ら通電制御回路へハイ レベルの位置検出信号が送出され ない場合に限り端子 7 1 8 b， からハイレベルの位置検 出信号が送出され、 又、 端子 7 1 8 d， 及び 7 1 8 f ， から位置検出信号が送出ざれない場合に限り端子 7 1 8 e ' から位 g検出信号が送出ざれる。 この結果、 一連の 信号が間断なく送出される。
    [0136] 第 3 2図において、 符号 7 1 3， 7 1 a, 7 1 b, 7 1 8及び 7 1 8 a〜7 1' 8 f は、 第 1 0図の要素 1 1 3， 1 1 a, 1 1 b, 1 1 8及び 1 1 8 a〜： 1 1 8 f に夫々対応する要素を示す。 第 32図の位置検出装箧 は、 第 1 0図のものに比べ、 オペアンプ 7 1 3及びプロ 、ソク 7 1 4 a， 7 1 4 bの夫々に内蔵のオペアンプ （図 示略） と論理回路 7 1 8間に 2つの反転回路を夫々介設 した点が異なる。 第 1 0図及び第 32図に示すタイプの 装蚩において、 各オペアンプに閧連する検出コイルは突 極の幅に対して無視できない大きさの直径を有し、 従つ て、 各オペアンプ出力の立ち上がり曲線及び立ち下がり 曲線は傾斜する。 結果として、 第 1 0図の端子 1 1 8 a 〜 1 1 8 f から送出される一連のハイ レベルの位置検出 信号間に時間的な間隙が発生する可能性がある。 一方、 第 32図の装 gでは 3対の反転回路において互いに位相 が反対でかつ完全な矩形波を生成し、 これを論理回路 7 1 8に供耠している。 この結果、 上述の信号間の時間的 間隙が除去される。
    [0137] 第 3 3図〜第 3 5図を参照して、 本発明の第 1 0の実 施例による 3相片波電動機を説明する。
    [0138] 本実施例の電動機は、 上記第 9の実施例のものに比べ、 電動機本体を小型にした点が主に相違する。
    [0139] 第 3 3図及び第 34図に示すように、 電動機本体は、 4つの突極 80 1 a〜8 0 1 d及び回転軸 805を有す る回転子 80 1 と、 第 1相〜第 3相の励磁コイル 8 1 7 a〜 8 1 7 cが夫々嵌装された第 1相〜第 3相の磁極 8 1 6 a〜 8 1 6 c を有する電機子 8 1 6とを備え、 電機 子には第 1 0図， 第 3 1 図または第 32図に示す回路に 対応しかつ例えば端子 1 1 8 a〜 1 1 8 cに対応する 3 つの出力端子を有する回路 （図示略） と協働して位置検 出装置をなす検出コイル 8 1 0 a〜 8 1 0 cが固定され ている。 そして、 位置検出装置の出力端子は、 第 35図 の通電制御回路の入力端子 804 a〜 804 cに夫々接 銃されている。 この通電制御回路は第 7図のものと略同 —構成で、 第 7図のコンデンサ 1 9に対応する要素を有 しない点のみが相違する。 第 35図中、 第 7図の要素に 対応する要素を類似の符号で示す。 通電制御回路は、 第 1 2図に示す信号 1 3 1 〜 1 33に対応する位箧検出信 号に じて上記各実施例の場合と略同様の通電制御を行 い、 励磁電流を第 1 3図に対応する第 30図に示すよう に制御する。 第 1 3図を参照した上記第 3の実施例の説 明から明かなので、 第 3 0図の説明を省略する。
    [0140] 次に、 沐発明の第 1 1 の実施例による電動機を説明す る。
    [0141] この実施例の電動機は、 上記第 1 0の実施例のものに 比べ、 出力トルクを大幅に増大させた点が異なる。 即ち、 本実施例の電動機は、 第 36図に展閲して示すように、 電動機本体の電機子が夫々一対の磁極片を有する磁極 8 1 6 a， 〜 8 1 6 c ， を備え、 一対の磁極片は、 突極 (—部を符号 8 0 1 a， 〜80 1 d ' で示す） の幅と同 一の電気角だけ互いに離隔している。 そして、 電機子 8 1 6 ' の、 相隣る磁極同士の間隙の中央に対応する部分 には切り欠き 8 0 3 a， 〜 803 c ， が夫々形成されて いる。
    [0142] 電動機の運転時、 上記第 1 0の実施例のものにあって は、 例えば磁極 8 1 6 bが N極に励磁されたとき磁極 8 1 6 bを通る磁束は突極 80 1 a， 80 1 dを介して分 流し、 また、 磁極 8 1 6 c と突極 80 1 d間の相互作用 によ り発生する ト ルクは反トルク と して作用し、 出力 ト ルクを減少させる。 一方、 本実施例の電動機では、 例え ば励磁コ イル 8 1 7 b， への通電時、 磁極 8 1 6 b， を 通る磁束は突極を介して閉じ、 従って、 磁気抵抗が小さ く なる。 結果と して、 一対の磁極と突極間に作用する磁 気吸引力が増大する。 そして、 電機子 8 1 6 ' の切り欠 き 80 3 a， 〜 8 03 c ' 形成部位において磁気抵抗が 増大するので、 磁極を通る磁束が別の磁極に分流しない。 この結果、 第 34図に示す磁極構成を用いた場合に比べ、 出力 ト ルクが約 4倍になる。
    [0143] 好ま し く は、 各々の磁極の一対の磁極片間の幅を増大 させて突極数を減少しかつ励磁コイル装着空間の容積を 増大させるよう にする。 また、 本実施例の電動機本体は、 例えば第 34図の検出コイル及び第 35図の通電制御回 路と共に用いられる。
    [0144] 以下、 本発明の第 1 2の実施例による 2相リラク タン ス型電動機を説明する。
    [0145] この電動機は、 上記第 4の実施例で用いた第 1 4図の 電動機本体に対応する電動機本体 （図示略） と、 第 1 0 図の位萤検出装匿に対応する位蚩検出装蚩 （第 37図〉 と、 第 1 6図の通電制御回路に対応する通電制御回路 (第 3 8図） とからなる。
    [0146] 第 3 7図の位 g検出装置において、 検出コイル 9 1 0 a, 9 1 0 bは互いに （ 1 80 + 90 ) 度だけ離間して 配されている。 そして、 第 1 0図のコンデンサ 1 1 2 a， 1 1 2 bに対応する整流用の平滑コンデンサは除去され ている。 オペアンブ 9 1 3 a， 9 1 3 bへの入力はその 前段に配されたダイォー ドにより整流されるのでコンデ ンサは必須要素ではない一方で、 コンデンサ除去により 回路の集積化が容易になるからである。 また、 第 32図 の反転回路 7 1 3 d， 7 1 3 eに対応する反転回路 9 1 3 d， 9 1 3 eがオペアンプ 9 1 3 aの後段に設けられ、 オペアンブ 9 1 3 bについても同様の反転回路が設けら れている。 A N D回路 940 a〜 940 dは第 32図の 論理回路 7 1 8と同様に機能する。 第 38図の通電制御 回路の基本構成は第 1 6図の回路と同一で、 但しチヨッ パ回路が除去されている。 図中、 符号 B" 及び C" は励 磁コイル対 M' 及び S， についての通電制御用回路を表 す。
    [0147] 本実施例の電動機の作用は上記第 4の実施例のものと 略同様である。 例えば、 第 37図のオペアンブ 9 1 3 a， 9 1 3 bは第 1 7図の信号 27 1， 272に夫々対応す る矩形波信号を出力する。 オペアンプ 9 1 3 aの後段に 配された反転回路 9 1 3 d及びオペアンプ 9 1 3 bの後 段の反転回路からは、 第 1 7図の信号 27 3， 274に 夫々対応する矩形波信号が送出される。 そして、 AN D 回路 940 a〜 940 dからは第 1 7図の信号 382〜 385に対応する矩形波信号が送出され、 各々の信号は 360度周期でハイ レベル （第 39図に符号 982 a〜 985 aで例示する） となり、 各ハイ レベル信号は 90 度の幅を有する。 上記各実施例の場合と同様、 これら一 連のハイ レベル信号に応じて励磁コイル対 K， ， し， ， M， 及び S ' の対応するものが通電されて第 39図の破 線曲線に沿って変化する励磁電流が流れる。 しかも、 第 32図の位置検出装置について説明したように、 一連の ハイ レベル信号は時間的間隔をおかずに連続して発生す る。 結果と して、 電動機の起動性能が担保される。
    [0148] そして、 上記各実施例の場合と同様、 ダイオー ド 92 1 a, 92 l b等を介して励磁コィル対に蓄積された磁 気エネルギによ り コンデンサ 947が電源電圧を上回る 電圧まで充電され、 これによ り、 通電停止したコイル対 に流れる励磁電流が迅速に立ち下がり、 反 トルクの発生 を防止する。 また、 コンデンサ充電電圧は通電開始した コイル対に流入して当該コイル対に流れる励磁電流の立 ち上がり を迅速にし、 減 トルクの発生を防止する。
    [0149] 説明の便宜上、 上記各実施例の説明では各実施例の構 成， 作用， 効果上の特徴を特に指摘しない場合があるが、 各実施例は、 勿論、 これに関連する実施例について説明 した特徴を備える。
    [0150] 本発明は上述の実施例に限定されず、 種々の変形が可 能である。
    [0151] 例えば、 上記各実施例において、 スイッチング素子と しての ト ランジスタ （例えばトランジスタ 20 a ) に代 えてその他の半導体素子を使用しても良い。 また、 上記 第 1の実施例ではチヨツバ制御により トランジスタ 20 a, 2 0 c， 2 0 eをオンオフさせたが、 トランジスタ 20 a, 20 bおよびト ランジスタ 20 c， 20 dなら びにト ランジスタ 20 e， 20 f をオンオフさせても良 い。 その他の実施例についても同様の変形が可能である。 また、 各相位置検出信号を従来の Y型接統直流電動機に 装備される AN D回路からなる公知の手段により発生可 能である。 但し、 この場合には位萤検出信号間たとえば 信号 2 8 a， 2 9 a間に時間的な空隙が発生し易く、 3 相片波電動機では起動トルクが発生できないと云う不都 合を生じることがある。
    [0152] 上記各実施例では位置検出信号を得るべく検出コイル を回転子の突極に臨んで配したが、 回転子と同一形状の アルミニューム板を回転子と同期回転可能に設けると共 に検出コイルをアルミニューム板の突部に対向して配し ても良い。 また、 回転子と同期回転するマグネッ ト回転 子の磁極に磁気抵抗素子を対向して配し、 磁気抵抗素子 の出力変化を位置検出信号として検出しても良い。
    [0153] さらに、 各相励磁コイルへの通電時における非励磁磁 極を通る漏れ磁束をさらに小さくすべく、 電機子の磁極 の各々を互いに幅が等し くかつ等間隔に配される一対の 磁極歯で構成すると共に一対の磁極齒を夫々 N極， S極 に磁化して一方の磁極歯からの漏れ磁束を他方の磁極歯 で消滅させるようにしても良い。 この場合、 例えば第 1 の実施例では回転子 1 に 1 6個の突極を設ける。 電動機 の出力 トルクは 2倍になる。 さらに、 電機子の磁極の各 々を、 互いに幅が等しくかつ等間隔に配された n対の磁 極歯で構成すると共に、 回転子の突極の数をこれに応じ て増加させても良く、 この場合、 出力トルクは n倍にな る。
    [0154] 上記各実施例では回転振動防止のために一対の励磁コ ィルの卷数を互いに相違させたが、 これに代えて、 例え ば第 1 の実旌例において回転軸 5を第 1図の破線 3の片 側 （右上方） に約 2 0 偏心させた状態で軸受けにより 支持するようにしても良い。 この場合、 磁極 1 6 bと突 極 1 b間の空隙が一番小さくなり、 磁極 1 6 aと突極 1 a間および磁極 1 6 c と突極 1 d間の空隙が少し大きく なる。 従って、 回転子 1 は回転中に破線 3に関して右上 方に作用する力のみを受け、 回転振動防止が図られる。 また、 磁極 1 6 a〜 1 6 cの突出長さをその他の磁極の 長さよ りも約 2 0 2だけ長く して空隙長を小さく し、 同 様の回転振動防止作用を達成するようにしても良い。
    [0155] なお、 上記第 1 の実施例の通電制御回路 （第 4図） の 直流電源正端子 2 a側に上記逆流 止用ダイオー ド 1 8 に対応するダイオー ドを挿入することによ り、 第 1の実 施例に係る電動機をして低電圧の直流電源を用いた場合 にも作動可能としても良い。 そして、 上記各実施例では 所要数の逆流防止用ダイオ- ドを直流電源正端子側に挿 入したが、 当該ダイオー ドを直流電源負端子側に挿入し ても良い。
    [0156] 又、 第 2の実施例においても、 第 1の実施例の場合と 同様、 通電開始時期を早めて出力トルク特性を平坦化し ても良い。
    [0157] 第 4の実施例の電動機の通電制御回路において、 オペ アンプ 2 4 0 aの出力端子に微分回路を設けると共に出 力側を ト ランジスタ 2 4 1 aのべ一スに接繞した単安定 回路を微分回路の後段に設け、 更に、 オペアンプ 2 4 0 bと ト ランジスタ 2 4 1 b間に同様の微分回路及び単安 定回を介設しても良い。 この場合、 励磁コイル対 K， に 流れる励磁電流が端子 2 4 0に印加される基準電圧に対 応する設定値を上回ったときにオペアンプ 2 4 0 aから 送出されるハイ レベル出力に応じて微分回路からパルス が送出されると、 単安定回路から所定幅のハイレベル出 力がト ランジスタ 2 4 1 aのベースに印加され、 該トラ ンジスタが不導通になる。 その後、 励磁電流が設定値を 下回ると トランジスタが再び導通する。 斯かる動作が繰 り返されてチヨツバ制御が行われる。 その他の励磁コィ ル対についても同様のチヨツバ制御が行われる。 第 3の 実施例についても同様の変形が可能である。
    [0158] 上記第 5の実施例において、 第 4の実施例における位 置検出信号の相隣るもの同士の論理和を位 g検出信号と したが、 これら信号の一方の立ち上がり及び他方の立ち 下がりに応じて発生する微分パルスをフリヅブフロッブ 回路のセッ ト入力端子及びリセッ ト入力端子に印加し、 当該フリ ップフロップ回路のセッ ト出力端子からの信号 を位 g検出信号として用いても良く、 これにより、 一連 のハイ レベルの位置検出信号を連統的に発生でき、 電動 機が確実に自起動する。 この場合、 励磁電流の立ち下が りが遅延しても、 この遅延に起因して反トルクは発生し ない。
    [0159] 第 6の実施例において、 第 5の実施例の通電制御回路 からチヨツバ回路を除去した通電制御回路を説明したが、 この通電制御回路は第 3及び第 4の実施例にも適用可能 である。 また、 第 7の実施例において説明したチヨツバ 回路を第 4及び第 5の実施例に装備可能である。
    [0160] 第 8の実施例では回転子を電機子の半径方向外方に設 けたが、 電機子の半径方向内方に設けても良い。 また、 第 8の実施例ではコス ト低減および耐熱性向上のために 位置検出素子と して 2つの検出コイルを用いたが、 これ に限定されない。 例えば、 夫々 1 2 0度の幅の N極， S 極， 無磁極部を設けた回転体と 2つのホール素子との組 合せを用いても良い。
    [0161] また、 第 4 0図に示す形状の磁極を用いて電動機出力 トルクの増大を図っても良い。 即ち、 リラクタンス型電 動機は、 励磁された磁極が磁気的に飽和した後にも励磁 電流に比例しかつマグネッ ト型直流電動機の出力トルク よりも大きい出力トルクを発生可能で、 この出力トルク は第 2 8図を参照して説明したように洩れ磁束に起因し て発生する。 第 4 0図の磁極 1 6 aの形状は上記特性に 着目して創案したもので、 回転子の回転方向における磁 極 1 6 aの磁路開放端間の幅 Zは磁極の幅よりも小さく されている。 この場合、 磁極コイル 1 7 aの或る部分が 飽和したとき磁極開放端は過飽和となり、 洩れ磁束ひい ては出力トルクが増大する。
    [0162] 上記夫々の変形例は、 上述の変形例説明において説明 の便宜上特に指摘しない実施例にも適用可能である。
    权利要求:
    Claims

    請 求 の 範 囲
    複数の突極を有する回転子と励磁コイルが夫々嵌装 された複数の磁極を有する電機子とを有するリラクタ ンス型電動機において、 前記複数の励磁コイルに対応 する数の位匿検出信号を前記回転子の回転位箧に応じ て順次送出するための位 S検出装置と、 直流電源と、 前記直流電源に接続され前記位置検出信号に応じて前 記励磁コイルを順次通電させるための通電制御回路と、 各前記励磁コイルへの通電の停止時に当該通電停止さ れた励磁コィルに蓄積された磁気エネルギを前記通電 停止時に通電開始される別の励磁コイルに流入させる ことによ り、 当該蓄稹磁気エネルギを急速に消滅させ ると共に前記別の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ることを特 徴とするリラク タンス型電動機。
    . 複数の突極を有する回転子と励磁コイルが夫々嵌装 された複数の磁極を有する電機子とを有する リラク タ ンス型電動機において、 複数の位置検知信号よ りなる 第 1 の位置検知信号群および前記複数の位 g検知信号 の対応するものに対して夫々所定の位相差を有する複 数の位箧検知信号よ り なる第 2の位置検知信号群を前 記回転子の回転位置に応じて嬾次送出するための位蚩 検知装置と、 直流電源と、 前記直流電源に接続され前 記第 1 の位 g検知信号群に応じて第 1 の励磁コイル群 をなす励磁コ イルを順次通電させると共に前記第 2の 位 g検知信号群に応じて第 2の励磁コイル群をなす励 磁コイルを順次通電させるための通電制御回路と、 各 前記励磁コィルへの通電の停止時に当該通電停止され た励磁コイルに蓄積された磁気エネルギを前記通電停 止時に通電開始される別の励磁コィルに流入させるこ とによ り、 当該蓄積磁気エネルギを急速に消滅させる と共に前記別の電機子コィルに流れる電機子電流を急 速に立ち上がらせるための回路手段とを備えるリラク タンス型電動機。
    3 . 各前記励磁コイルに流れる励磁電流が上限値を上回 つたときに当該励磁コ イルへの通電を停止させると共 に前記励磁電流が下限値を下回ったときに通電を再開 させるためのチヨツバ回路を含む請求の範囲第 1項ま たは第 2項記載のリラクタンス型電動機。
    4 . 前記位箧検知装 gは、 前記位 g検知信号の夫々を時 間的に互いに重畳させることなくかつ連続的に順次発 生するようにされ、 各該位 g検知信号は所定電気角の 幅を有する請求の範囲第 1項または第 2項記載のリラ クタンス型電動機。
    5 . 前記位 g検知装置は、 互いに所定の電気角だけ離間 して前記電機子に固定され前記位置検知信号を発生す るための複数の位置検知素子を含む請求の範囲第 1項 または第 2項記載のリラクタン'ス型電動機。
    6 . 前記夫々の位置検知素子は、 前記位匿検出装蚩をし て最大トルク発生区間において各前記励磁コィルへの 通電を行わせるに足る前記位置検知信号を発生可能と する配設位匿に固定される請求の範囲第 5項記載のリ ラク タ ンス型電動機。
    . 前記通電制御回路は、 各前記励磁コイルに夫々接統 された ト ランジスタを含み、 各前記位 g検出信号に応 じて前記 ト ランジスタを導通， 遮断させる請求の範囲 第 1 項または第 2項記载のリラク タンス型電動機。
    . 前記回路手段は、 前記直流電源と各前記励磁コイル 間に介在し前記磁気エネルギの前記直流電源への還流 を阻止するためのダイオー ドを含む請求の範囲第 1 項 または第 2項記載のリ ラクタンス型電動機。
    . 互いに 1 2 0度電気角の間隔をおいて配された 3つ の位置検出素子を有し回転子の突極の回転位 gに応じ て第 1 〜第 3相の位置検出信号を発生させるための位 置検出装置と、 第 1 〜第 3相の励磁コイルの両端に夫 々接続されると共に各々がこれに対応する励磁コイル と接統体を構成するスイッチング素子と、 前記スイ ツ チング素子の対応するものに夫々逆接続ざれたダイォ ー ド と、 各前記位置検出信号に応じて前記スィッチン グ素子の対応するものを当該位 g検出信号の幅に対応 する期間にわた り導通させて前記第 1 〜第 3相の励磁 コイルの対応するものを通電させるための通電制御回 路と、 各前記励磁コイルの通電電流を基準電圧に対応 する設定値に保持するためのチヨツバ回路と、 各前記 励磁コ イルの通電開始時及び通電停止時に夫々発生す る減トルクおよび反トルクを抑制するに足る大きさの 電圧を前記通電制御回路に供耠するための直流電源と を備え、 前記位置検出素子は、 固定子に固定されると 共に前記位箧検出装置をして前記第 1〜第 3相の励磁 コイルの通電に伴って最大かつ平坦な電動機出力トル クを発生させるに足る前記位置検出信号を発生可能と する配設位匿に配される 3相片波通電のリラクタンス 型電動機。
    1 0 . 前記直流電源に対して順方向に挿入された逆流防 止用ダイオー ドをざらに含み、 相ついで発生する位 g 検出信号の一方が消滅しかつ他方が発生するときに前 記一方の位 g検出信号に閬連する励磁コィルに蓄積さ れた磁気エネルギが前記直流電源に還流することを前 記逆流防止用ダイォー ドにより阻止すると共に前記磁 気エネルギを前記他方の位箧検出信号に関連する励磁 コイルでの蓄積磁気エネルギに急速に転換し、 これに より前記減トルク及び反トルクを最小にする請求の範 囲第 9項記載の 3相片波通電のリラクタンス型電動機。
    1 1 . 前記回転子は、 互いに同一の幅を有しかつ等間隔 で配された 8つの突極を有し、 前記固定子は、 前記突 極と同一の幅を夫々有すると共に互いに等間隔かつ前 記突極と僅かな間隙をおいて夫々配された 6'つの磁極 を有する請求の範囲第 9項または第 1 0項記載の 3相 片波通電のリラクタンス型電動機。
    1 2 . 前記回転子の回転軸に関して互いに対称に配され た 2つの磁極に夫々装着され互いに接統された 2つの 励磁コイルから夫々なる 3つの励磁コイル対を設け、 各該励磁コイル対の一方の励磁コイルの卷数を他方の 励磁コ イルの卷数よりも所定巻数だけ大きく設定し、 これにより磁極と突極間において回転子半径方向に作 用する磁気吸引力が機械角 1 8 0度以内の領域でのみ 変化可能とした請求の範囲第 9項または第 1 0項記载 の 3相片波通電のリラクタンス型電動機。
    3 . 前記突極と前記固定子の一側半周に配された磁極 との間において回転子半径方向に作用する磁気吸引力 と、 前記突極と前記固定子の他側半周に配された磁極 との間において前記回転子半径方向に作用する磁気吸 引力とに僅かな差が発生するように、 前記磁極と前記 突極間の夫々の間隙長を設定した請求の範囲第 9項ま たは第 1 0項記载の 3相片波通電のリラクタンス型電 動機。
    4. 互いに 9 0度電気角の間隔をおいて配された 2つ の位置検出素子を有し、 回転子の突極の回転位箧に応 じて、 互いに時間的に重昼せずかつ互いに連続しかつ 9 0度電気角の幅を夫々有する第 1 〜第 4の位置検出 信号を発生させるための位置検出装置と、 第〗相の励 磁コ イル対をなす第 1 及び第 2の励磁コイルと、 第 2 相の励磁コイル対をなす第 3及び第 4の励磁コイルと、 前記第 1〜第 4の励磁コイルの両端に夫々接統ざれた ト ランジスタと、 前記第 1 〜第 4の位匮検出信号に応 じて前記夫々の トランジスタをサイクリックに付勢し て直流電源から前記第 1〜第 4の励磁コ イルの対応す るものへの通電を行い、 一方向の電動機出力トルクを 発生させるための通電制御回路と、 各前記励磁コイル と前記トランジスタのこれに対応するものとの接続体 に夫々並列に逆接統されたダイオー ドと、 前記直流電 源と前記通電制御回路間において前記直流電源に対し て順方向に挿入された逆流防止用ダイオードと、 前記 通電制御回路と前記直流電源間において前記直流電源 と並列に接統されたコンデンサと、 前記位置検出装匿 をして各前記励磁コィルの通電区間を最大トルク発生 区間に合致させるに足る前記位 g検出信号を発生可能 とする配設位置に前記位 g検出素子が固定された電機 子と、 各前記位置検出信号の消滅時に、 前記逆接続ざ れたダイォー ドを介する当該位 g検出信号に関連する 励磁コ イルに蓄積された磁気エネルギの前記直流電源 への還流を前記逆流防止用ダイオー ドと協働して阻止 すると共に前記蓄積磁気エネルギを前記信号消滅時に 発生する別の位置検出信号に関連する別の励磁コイル に流入させるための回路手段とを備え、 これにより、 前記蓄積磁気エネルギの放出に伴う反トルクの発生及 び前記別の励磁コイルに流れる励磁電流の立ち上がり の遅れに伴う減トルクの発生を除去して高速で運転可 能と した 2相リ ラクタンス型電動機。
    1 5 . 前記通電制御回路と前記直流電源間に順方向接統 されたダイオー ドと、 前記通電制御回路と前記直流電 源間に挿入された半導体スイ ッチング素子と、 前記半 導体スイ ッチング素子を導通， 遮断させて各前記励磁 コイルの励磁電流を所定範囲内に制御するためのチヨ ツバ回路とを含む請求の範囲第 1 4項記載の 2相リラ ク タンス型電動機。
    6 . 2つの位蚩検出素子を有し、 回転子の突極の回転 位萤に応じて、 互いに時間的に重昼せずかつ互いに連 統しかつ 1 8 0度電気角の幅を夫々有する複数の位置 検出信号からなる第 1 の位置検出信号群及び互いに時 間的に重畳せずかつ互いに連続しかつ 9 0度電気角の 幅を夫々有する複数の位匿検出信号からなる第 2の位 置検出信号群を発生させるための位置検出装 gと、 第 1 及び第 2の励磁コイルからなる第 1 相の励磁コイル 対と、 第 3及び第 4の励磁コイルからなる第 2相の励 磁コ イル対と、 前記第 1 〜第 4の励磁コ イルの両端に 夫々接続された ト ランジスタと、 前記第 1 の位蚩検出 信号群に応じて前記 ト ランジスタのうちの前記第 1， 第 2の励磁コ イルに夫々関連するものを交互に付勢す ると共に前記第 2の位 g検出信号群に応じて前記 ト ラ ンジスタのうちの前記第 3， 第 4の励磁コイルに夫々 関連するものを交互に付勢して直流電源から前記第 1 〜第 4の励磁コ イルの対応する のへの通電を行い、 —方向の電動機出力 ト ルクを発生させるための通電制 御回路と、 各前記励磁コイルと前記 ト ランジスタのこ れに対応するものとの接続体に夫々並列に逆接続され たダイオー ドと、 前記直流電源と前記通電制御回路間 において前記直流電源に対して夫々順方向に挿入され た逆流防止用ダイオー ドと、 前記通電制御回路と前記 直流電源間において前記直流電源と夫々並列に接統さ れたコンデンサと、 前記第 1〜第 4の励磁コイルが夫 々装着された磁極を有すると共に、 前記位置検出装置 をして各前記磁極への前記突極の任意の一つが侵入す る回転子回転位箧よりも所定電気角だけ手前の回転位 置において各前記励磁コイルへの通電を開始させるに 足る位置検出信号を発生可能とする配設位 gに前記位 箧検出素子が固定された電機子と、 各前記位置検出信 号の消滅時に、 前記逆接繞されたダイオー ドを介する 当該位置検出信号に閬連する励磁コイルに蓄積された 磁気エネルギの前記直流電源への遣流を前記逆流防止 用ダイオー ドと協働して阻止すると共に前記蓄積磁気 エネルギを前記信号消滅時に発生する別の位匿検出信 号に関連する別の励磁コイルに流入させるための回路 手段とを備え、 これによ り、 前記蓄稹磁気エネルギの 放出に伴う反トルクの発生及び前記別の励磁コィルに 流れる励磁電流の立ち上がりの遅れに伴う減トルクの 発生を除去して電動機の高速運転を可能とした 2相リ ラク タンス型電動機。
    7 . 各前記逆流防止用ダイオー ドと前記直流電源間に 夫々挿入された半導体スイッチング素子と、 前記夫々 の半導体スイ ッチング素子を導通， 遮断させて各前記 励磁コ イルの励磁電流を所定範囲内に制御するための チヨ ツバ回路とを含む請求の範囲第 1 6項記載の 2相 リラク タンス型電動機。
    8 . 互いに 1 2 0度電気角だけ離隔して配された 3つ の位 g検出素子を有し、 回転子の突極の回転位匱に応 じて、 互いに時間的に重畳せずかつ互いに連統した複 数の位置検出信号からなる第 1 の位蚩検出信号群及び 互いに時間的に重畳せずかつ互いに連統しかつ前記第 1 の位置検出信号群の対応するものと 6 0度電気角の 位相差を夫々有する複数の位蚩検出信号からなる第 2 の位置検出信号群を発生ざせるための位置検出装萤と、 第 1 及び第 2の励磁コイルからなる第 1 相の励磁コィ ル対と、 第 3及び第 4の励磁コ イルからなる第 2相の 励磁コ イル対と、 第 5及び第 6の励磁コイルからなる 第 3相の励磁コ イル対と、 前記第 1 〜第 6の励磁コィ ルの両端に夫々接統された ト ランジスタ と、 前記第 1 の位 g検出信号群に応じて前記 ト ランジスタのうちの 前記第 1， 第 3及び第 5の励磁コイルに夫々関連する ものをサイク リ ックに付勢すると共に前記第 2の位 g 検出信号群に応じて前記 ト ランジスタのうちの前記第 2 , 第 4及び第 6の励磁コイルに夫々関連するものを サイ ク リ ック に付勢して直流電源から前記第 1 〜第 6 の励磁コイルの対応するものへの通電を行い、 一方向 の電動機出力 ト ルクを発生させるための通電制御回路 と、 各前記励磁コイルと前記 ト ランジスタのこれに対 応するものとの接続体に夫々並列に逆接続されたダイ ォー ドと、 前記直流電源と前記通電制御回路間におい て前記直流電源に対して夫々順方向に挿入ざれた逆流 防止用ダイオー ドと、 前記通電制御回路と直流電源間 δ において前記直流電源と夫々並列に接続されたコンデ ンサと、 前記位蚩検出装置をして各前記励磁コイルの 通電区間を最大トルク発生区間に合致させるに足る前 記位箧検出信号を発生可能とする配設位置に前記位置 検出素子が固定された電機子と、 各前記位匿検出信号0 の消滅時に、 前記逆接統されたダイオー ドを介する当 該位萤検出信号に閬連する励磁コイルに蓄積された磁 気エネルギの前記直流電源への還流を前記逆流防止用 ダイオー ドと協働して阻止すると共に前記蓄積磁気ェ ネルギを前記信号消滅時に発生する別の位 g検出信号5 に閬連する別の励磁コイルに流入させるための回路手 段とを備え、 これによ り、 前記蓄積磁気エネルギの放 出に伴う反トルクの発生及び前記別の励磁コィルに流 れる励磁電流の立ち上がりの遅れに伴う減トルクの発 生を除去して高速で運転可能とした 3相リラクタンス0 型電動機。
    1 9 . 各前記逆流防止用ダイオー ドと前記直流電源間に 夫々挿入された半導体スイッチング素子と、 前記夫々 の半導体スイッチング素子を導通， 遮断させて各前記 励磁コ イルの励磁電流を所定範囲内に制御するための5 チヨツバ回路とを含む請求の範囲第 1 8項記載の 3相 リラク タンス型電動機。
    0 . 互いに （ 6 0 + 1 2 0 n ) 度電気角 （ nは正の整 数） だけ離隔して配された 2つの位置検出素子および 回転子と同期回転自在にされた位置検出用の回転体に 設け られると共に各前記位 g検出素子との問での物理 的相互作用の度合を互いに異にしかつ夫々 1 2 0度電 気角の幅を有する 3つの被検出部材を n組含んでなる 被検出部を有し、 前記回転体の回転位置に応じて、 夫 々 1 2 0度電気角の幅を有すると共に互いに時間的に 重疊せずかつ互いに連続した複数の位 S検出信号から なる第 1 の位！:検出信号群及び互いに時間的に重昼せ ずかつ互いに連統しかつ前記第 1 の位置検出信号群の 対応するものと 6 0度電気角の位相差を夫々有する複 数の位 g検出信号からなる第 2の位箧検出信号群を発 生させるための位置検出装匿と、 第 1 及び第 2の励磁 コイルからなる第 1 相の励磁コ イル対と、 第 3及び第 4の励磁コイルからなる第 2相の励磁コ イル対と、 第 5及び第 6の励磁コイルからなる第 3相の励磁コイル 対と、 前記第 1 〜第 6の励磁コ イルの両端に夫々接統 された ト ランジスタと、 前記第 1 の位置検出信号群に 応じて前記 ト ランジスタのうちの前記第 1， 第 3及び 第 5の励磁コ イルに夫々閬連するものをサイク リ ック に付勢すると共に前記第 2の位萤検出信号群に応じて 前記 ト ランジスタのうちの前記第 2 , 第 4及び第 6の 励磁コ イルに夫々関連するものをサイク リ ックに付勢 して直流電源から前記第 1〜第 6の励磁コイルの対応 するものへの通電を行い、 一方向の電動機出力トルク を発生させるための通電制御回路と、 前記直流電源と 前記通電制御回路間に夫々順方向に挿入されたダイォ ー ドと、 前記通電制御回路の直流電源側に夫々並列に 接铳された小容量のコンデンサと、 前記直流電源と前 記ダイォー ド間に夫々挿入された半導体スィツチング 素子と、 前記夫々の半導体スイッチング素子を導通， 遮靳させて各前記励磁コィルの励磁電流を所定範囲内 に制御するためのチヨツバ回路とを備え、 前記位箧検 出素子を電機子に固定すると共に前記位箧検出装置を して各前記励磁コイルの通電区間を最大トルク発生区 間に合致させるに足る前記位置検出信号を発生可能と する配設位蛋に配した 3相リラクタンス型電動機。 2 1 . 前記回転体は偏平な逆カップ状に形成されると共 に中央部が回転軸の上端が固定され、 前記回転子は前 記回転体の内周面に固定されると共に互いに等間隔で 配された 7つの突極を有し、 前記電機子は前記第 1 〜 第 6の励磁コイルが夫々装着されると共に互いに等間 隔で配された磁極を有する請求の範囲第 2 0項記載の 3栢リ ラクタンス型電動機。
    2 2 . 前記回転体の回転速度を表す信号を発生するため の速度検出器を含み、 前記チヨ パ回路は、 前記速度 検出器の出力に基づいて各前記励磁コイルの励磁電流 を前記電動機の負荷に応じて制御して前記電動機を定 速運転させる請求の範囲第 2 0項または第 2 1 項記載 の 3相リラク タンス型電動機。
    3 . 2つの位置検出素子を有し、 回転子の突極の回転 位置に応じて、 互いに時間的に重昼せずかつ互いに連 統しかつ 9 0度電気角の幅を夫々有する第 1 〜第 4の 位 g検出信号を発生させるための位蚩検出装置と、 第 1 相の励磁コイル対をなす第 1 及び第 2の励磁コィル と、 第 2相の励磁コイル対をなす第 3及び第 4の励磁 コイルと、 前記第 1 〜第 4の励磁コイルの両端に夫々 接铳された ト ランジスタと、 前記第 1 〜第 4の位置検 出信号に応じて前記第 1， 第 3， 第 2及び第 4の励磁 コイルに夫々接続した前記ト ランジスタを導通させる ための通電制御回路と、 直流電源と、 前記直流電源か ら各前記励磁コイルへの通電を許容するように直流電 源に対して順方向に挿入ざれた逆流防止用ダイオー ド と、 前記位 g検出装置をして各前記励磁コイルの通電 区間を最大 トルク発生区間に合致させるに足る前記位 置検出信号を発生可能とする配設位置に前記位蚩検出 素子が固定された電機子と、 各前記位匿検出信号の消 滅時に、 当該位 g検出信号に関連する励磁コイルに蓄 積ざれた磁気エネルギの前記直流電源への還流を前記 逆流防止用ダイオー ド と協働して阻止すると共に前記 蓄積磁気エネルギを前記信号消滅時に発生する別の位 匿検出信号に関連する別の励磁コィルでの蓄積磁気ェ ネルギに転化させるための回路手段とを備え、 これに より、 各前記励磁コイルの励磁電流の立ち上がり及び 立ち下がりを迅速として反トルク及び減トルクの発生 を抑制すると共に前記直流電源に低電圧タイブのもの を使用可能とした 2相リラクタンス型電動機。
    2 4. 3つの位 g検出素子を有し、 回転子の突極の回転 位匿に応じて、 互いに時間的に重畳せずかつ互いに連 铳すると共に夫々 1 2 0度電気角の幅を有する第 1 〜 第 3の位置検出信号及び互いに時間的に重畳せずかつ 互いに連続すると共に夫々 1 2 0度電気角の幅を有し かつ前記第 1の位置検出信号群の対応するものと 6 0 度電気角の位相差を夫々有する第 4〜第 6の位置検出 信号を発生させるための位蚩検出装 gと、 前記第 1 〜 第 6の励磁コイルの両端に夫々接続された トランジス タと、 前記第 1 〜第 6の位 g検出信号に応じて前記ト ランジスタの前記第 1， 第 3， 第 5， 第 2， 第 4及び 第 6の励磁コイルに夫々関連するものを導通させるた めの通電制御回路と、 直流電源と、 前記直流電源と前 記通電制御回路間において前記直流電源に対して夫々 順方向に挿入され前記直流電源から前記通電制御回路 への電力供給を許容する逆流防止用ダイオー ドと、 前 記位置検出装置をして各前記励磁コイルの通電区間を 最大トルク発生区間に合致させるに足る前記位置検出 信号を発生可能とする配設位置に前記位置検出素子が 固定された電機子と、 各前記位蚩検出信号の消滅時に、 当該位置検出信号に関連する励磁コイルに蓄積された 磁気エネルギの前記直流電源への還流を前記逆流防止 用ダイオー ドと協働して阻止すると共に前記蓄積磁気 エネルギを前記信号消滅時に発生する別の位置検出信 号に関連する別の励磁コイルに流入させるための回路 手段とを備え、 これにより、 各前記励磁コイルの励磁 電流の立ち上がり及び立ち下がりを迅速として反トル ク及び減トルクの発生を抑制すると共に前記直流電源 に低電圧タイプのものを使用可能とした 3相リラクタ ンス型電動機。
    2 5 . 3つの位 g検出素子を有し、 回転子の突極の回転 位'置に応じて、 互いに時間的に重畳せずかつ互いに連 続すると共に夫々 1 2 0度電気角の幅を有する第 1 〜 第 3の位匿検出信号を発生させるための位蚩検出装 g と、 前記第 1 〜第 3の位箧検出信号に応じて第 1〜第 3の励磁コイルの両端に夫々接統された トランジスタ を導通させるための通電制御回路と、 直流電源と、 前 記直流電源と前記通電制御回路間において前記直流電 源に対して順方向に挿入され前記直流電源から前記通 電制御回路への電力供給を許容する一つの逆流防止用 ダイオー ドと、 前記位置検出装置をして各前記励磁コ ィルの通電区間を最大 トルク発生区間に合致させるに 足る位置検出信号を発生可能とする配設位 gに前記位 匿検出素子が固定された電機子と、 各前記位置検出信 号の消滅時に、 当該位萤検出信号に関連する励磁コィ ルに蓄積された磁気エネルギの前記直流電源への還流 を前記逆流防止用ダイオー ドと協働して阻止すると共 に前記蓄積磁気エネルギを前記信号消滅時に発生する 別の位置検出信号に閬連する別の励磁コイルに流入さ せるための回路手段とを備え、 これによ り、 各前記励 磁コイルの励磁電流の立ち上がり及び立ち下がりを迅 速と して反トルク及び減トルクの発生を抑制すると共 に前記直流電源に低電圧タイプのものを使用可能とし た 3相リラクタンス型電動機。
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    1990-04-19| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    1990-06-07| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1989911086 Country of ref document: EP |
    1991-04-17| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1989911086 Country of ref document: EP |
    1996-05-15| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1989911086 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP63251855A|JPH02101988A|1988-10-07|1988-10-07|Three-phase reluctance motor|
    JP63/251855||1988-10-07||
    JP63266114A|JPH02114884A|1988-10-24|1988-10-24|Reluctance type motor driven at low voltage|
    JP63/266114||1988-10-24||
    JP1/124406||1989-05-19||
    JP1124406A|JPH02307391A|1989-05-19|1989-05-19|Three-phase polarized-wave reluctance motor|DE68926503T| DE68926503T2|1988-10-07|1989-10-06|Reluktanz-motor|
    EP89911086A| EP0422226B1|1988-10-07|1989-10-06|Reluctance motor|
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