WO1993009594A1 - High speed motor - Google Patents

Description

明 糸田 高速電動機 技術分野

本発明は、 高速回転し、 出力 ト ルクの減少が防止されたブラシレ ス電動機、 リ ラクタ ンス型電動機、 ステ ッ ピング電動機、 および、 一般の直流電動機の高速電動機に関する。

W景技術

従来、 リ ラクタ ンス型電動機は、 出力 トルクが大き く 、 マグネッ ト回転子が不要であると言う利点があるが、 反面に欠点も多いので 実用化された例はほとんどない。 出力の大きいステ ッ ピング電動機 は、 歩進速度が低い為に特殊な目的に使用されているのみである。 直流電動機は高速度回転のものが利用される例があるが、 効率が劣 化するので広い使用例はない。

ブラシレスの直流電動機は高速度回転のものが利用される例があ るが、 効率が劣化するので広い使用例はない。

しかし、 上述の従来の技術によると、 電機子コイルの通電制御の 為のスィ ツ チング素子は電機子コイ ルの両端に挿入されているの で、 高価なパヮ素子の数が多く な り、 コス トが上昇する第 1 の問題 点がある。

又電源正極側のスイ ッ チング素子は、 導通制御の為の入力電気信 号が別電源となり、 高価となる欠点がある。

さらに、 リ ラクタ ンス型電動機の場合には、 回転子の突極の数が 多く 、 イ ンダクタ ンスが大きいので、 磁極と突極に蓄積され若しく は放出される磁気エネルギの量が大きく 、 又 1 回転毎の蓄積と放出 の回数が多い。 従って、 出力 トルクは大きい長所がある反面に低 速となる第 2の問題点がある。

直流電動機の場合にも高速度の回転とすると上述した同じ問題点 がある。 上記した低速とは毎分 3 0 0回転位、 又高速度とは毎分 2万回転位を示すものである。

さらに、 出力の大きい電動機の場合に、 電機子コイルのイ ンダク 夕ンスが著しく大きいので、 通電初期の電流の立上がりがおそく、 又通電停止時の電流の降下がおく れる。 前者は出力 トルクを減少 し、 後者は反トルクを発生する問題点がある。 通電初期の立上が りを速く する為に電源を高電圧とすると、 磁気飽和点以降で鋭い電 流の立上がりが発生する。 この為に、 振動と電気ノ イ ズを発生 し、 又上述した電流の立上がる区間は、 トルクの小さい区間なの で、 欠点のみが助長される第 3の問題点がある。

上述した減トルクと反トルクの発生することによ り高速化 （毎分 数万回転） は不可能となる問題点がある。 一般に利用される回転 速度 （毎分数千回転) としても減トルクと反 トルクが発生して、 効 率が劣化する不都合がある。 高速度とする為に電源電圧を上昇する 手段を採用する と、 1 0 0 0ボル 卜以上とな り実用性が失なわれ る。

さらに、 第 1の課題を解決する為に電機子コイルの負電圧側にの み 1個のスイ ッチング素子を揷入して通電のオンオフ制御をする と、 電機子コイルの磁気エネルギの出入時間を小さくする.為の電気 回路が必要となり回路を簡素化する目的が達成されなく なる第 4の 問題点がある。

そこで、 本発明は、 高速 高 トルクで効率の良い電動機を得るこ とを目的とする。 発明の開示

本発明は、 固定電機子と磁性体回転子を備えた複数相の リ ラクタ ンス型電動機において、

該磁性体回転子の外周面に等しい巾と等しい離間角で配設された 複数個の突極と、

該固定電機子の内周面よ り突出され、 軸対称の位置にある磁極が 同相となり、 該突極と僅かな空隙を介して対向し、 等しいピッチで 配設される と ともに、 電機子コイルの装着される該磁極の円周方向 の巾が電気角で 1 2 0度よ り 1 8 0度までの巾の 2 n個 （ nは 3以 上の正整数） の磁極と、

該磁極に装着された複数相の電機子コイルと、

該突極の回転位置を検知して、 複数相の位置検知信号を得る位置 検知装置と、

各々の該電機子コイルの電源正極側に挿入された 1 個の半導体ス イ ツチング素子と、

各々の該電機子コイルの該電源正極側と該半導体スィ ツチング素 子の間において順方向に挿入された第 1 のダイォー ド と、

該第 1 のダイオー ド と該半導体スイ ッチング素子と該電機子コィ ルの直列接続体に供電する直流電源と、

複数相の該位置検知信号によ りそれぞれ対応する複数相の該電機 子コイルに接続した該半導体スイ ッ チング素子を該位置検知信号の 巾だけ導通して該電機子コイルに通電して出力 トルクを得る通電制 御回路と、

該半導体スィ ッチング素子が該位置検知信号の末端で不導通に転 化したときに、 該半導体スィ ッチング素子と該電機子コィルとの接 続点よ り、 第 2のダイオー ドを介して該電機子コイルによ り蓄積さ れた磁気エネルギを小容量のコンデンサに流入充電して保持し、 該 電機子コイルの通電電流の降下を急速とする第 1 の電気回路と、 設定された角度だけ該磁性体回転子が回転して次に通電される該 電機子コイルが該位置検知信号によ りその巾だけ通電される と き に、 その通電の開始されると同時に前記した小容量のコンデンサに 蓄積された静電工ネルギを、 該第 1 のダイオー ドと該半導体スィ ッ チング素子の接続点よ り、 該位置検知信号によ り導通される該半導 体スィ ツチング素子を介して該電機子コイルに流入せしめて、 通電 電流の立上がりを急速とする第 2の電気回路と、

によ り構成されたことを特徵とする高速電動機である。

さらに、 本発明は、 固定電機子とマグネッ 卜回転子を備えた 3相 の直流電動機において、

該マグネッ ト回転子の外周面に等しい巾で N , S磁極が交互に配 設された複数個の N， S磁極と、

該 Ν , S磁極と僅かな空隙を介して対向し、 等しいピッチで配設 されるとともに、 電機子コィルの装着される磁極の円周方向の巾が 電気角で 1 2 0度〜 1 8 0度の巾の 3 η個 （ ηは正整数） の界磁磁 極と、

該磁極に装着された 3相のバイ ファラ巻きされた電機子コイル と、 該 N， S磁極の回転位置を検知して、 3相の電気角で 1 2 0度の 巾の位置検知信号を得る位置検知装置と、

各々の該電機子コイ ルの電源正極側に挿入された 1 個の半導体ス イ ツチング素子と、

各々の該電機子コイルの該電源正極側と該半導体スィ ッチ ング素 子の間において順方向に挿入された第 1 のダイオー ド と、

該第 1 のダイォー ド と該半導体スィ ツチング素子と該電機子コィ ルの直列接続体に供電する直流電源と、

3相の該位置検知信号によ りそれぞれ対応する 3相のバイ ファラ 巻きされた 6組の該電機子コイルに接続した該半導体スイ ッ チ ング 素子を該位置検知信号の巾だけ導通するこ とによ り 、 該電機子コィ ルに通電して出力 トルクを得る通電制御回路と、

該半導体スィ ツチング素子が該位置検知信号の末端で不導通に転 化したときに、 該半導体スイ ッチング素子と該電機子コイ ルの接続 点よ り、 第 2のダイオー ドを介して該電機子コイルによ り蓄積され た磁気エネルギを小容量のコ ンデンサに流入充電して保持し、 該電 機子コイルの通電電流の降下を急速とする第 1 の電気回路と、

設定された角度だけマグネッ 卜回転子が回転して次に通電される 該電機子コイルが該位置検知信号の巾だけ通電される ときに、 その 通電の開始と同時に前記した小容量のコ ンデンサに蓄積された静電 エネルギを該第 1 のダイォ一 ドと該半導体スィ ツチング素子の接続 点よ り、' 該位置検知信号によ り導通される該半導体スイ ッ チ ング素 子を介して該電機子コイルに流入せしめて、 通電電流の立上りを急 速とする第 2の電気回路と、

によ り構成されたこ とを特徴とする高速電動機である。 さらに、 本発明は、 固定電機子と磁性体回転子を備えた複数相の リラクタンス型のステツ ビング電動機において、

該磁性体回転子の外周面に等しい巾と等しいピッチで配設された 複数個の突極と、

該固定電機子の内周面よ り突出され、 軸対称の位置にある磁極が 同相となり、 突極と僅かな空隙を介して対向するとともに、 電機子 コイルの装着される磁極の円周方面の巾が電気角で 1 2 0度よ り 1 8 0度までの巾の 2 n個 （ nは 3以上の正整数） の磁極と、 該磁極に装着された複数相の電機子コイルと、

電気角で 1 8 0度の巾で、 互いに 1 8 0度離間した電気信号とこ れょ り所定の位相差で配設された電気信号よ りなる複数相のステツ ピング電気信号を発生するパルス発振器及びパルス分配器と、 各々の該電機子コイルの電源正極側に挿入された 1個の半導体ス イ ツチング素子と、

各々の該電機子コィルの電源正極側と該半導体スィ ッチング素子 との間において順方向に揷入された第 1 のダイオー ドと、

該ダイォ一 ドと該半導体スィ ツチング素子と該電機子コイルの直 列接鐃体に供電する直流電源と、

複数相のステツ ビング電気信号によ りそれぞれ対応する複数相の 該電機子コイルに接続した該半導体スィ ツチング素子をステツ ピン グ電気信号の巾だけ導通して該電機子コイルに通電し、 ステツ ピン グトルクを得る通電制御回路と、

該半導体スィッチング素子がステツ ピング電気信号の末端で不導 通に転化したときに、 該半導体スィ ツチン'グ素子ど該電機子コイル の接続点より、 第 2のダイオー ドを介して該電機子コイルによ り蓄 積された磁気エネルギを小容量の該コ ンデ ンサに流入充電して保持 し、 該電機子コイルの通電電流の降下を急速とする第 1 の電気回路 と、

次のステツ ビング電気信号によ り該電機子コィルが該ステ ッ ピン グ電気信号の巾だけ通電される と きに、 その通電の開始と同時に前 記した小容量のコ ンデンサに蓄積された静電工ネルギを該第 1 のダ ィオー ドと該半導体スイ ッ チ ン グ素子の接続点よ り 、 該ステ ツ ピ ン グ電気信号によ り導通される該半導体スィ ツチング素子を介して該 電機子コイルに流入せしめて、 通電電流の立上がりを急速とする第 2の電気回路と、

より構成されたこ とを特徴とする高速電動機である。

さらに、 本発明は、 固定電機子と磁性体回転子を備えた複数相の リ ラクタ ンス型電動機において、

該磁性体回転子の外周面に等しい巾と等しい離間角で配設された 複数個の突極と、

該固定電機子の内周面よ り突出され、 軸対称の位置にある磁極が 同相とな り、 該突極と僅かな空隙を介して対向し、 等しいピッチで 配設されると と もに、 電機子コイルの装着される該磁極の円周方向 の巾が電気角で 1 2 0度よ り 1 8 0度までの巾の 2 n個 （ nは 3以 上の正整数） の磁極と、

該磁極に装着された複数相の電機子コイルと、

該突極の回転位置を検知して、 複数相の位置検知信号を得る位置 検知装置と、

各.々の該電機子コイルの電源負極側に挿入された 1 個のスィ ツ チ ング素子と、 各々の該電機子コイルの電源正極側に順方向に揷入された 1 個の 第 1 のダイオー ドと、

該第 1のダイオー ドと該電機子コイルと該スィ ツチング素子の直 列接続体に供電する直流電源と、

複数相の該位置検知信号によりそれぞれ対応する複数相の該電機 子コイルに接鐃した該スイ ツチング素子を該位置検知信号の巾だけ 導通して該電機子コイルに通電して出力 トルクを得る通電制御回路 と、

該スイ ツチング素子が該位置検知信号の末端で不導通に転化した ときに、 該スイ ッチング素子と該電機子コイルとの接続点よ り、 第 2のダイォ一 ドを介して該電機子コイルに蓄積された磁気エネルギ を小容量のコンデンサに流入充電して保持し、 該電機子コイルの通 電電流の降下を急速とする第 1の電気回路と、

該磁性体回転子が設定された角度だけ回転して、 該位置検知信号 によ り導通される該スィ ッチング素子を介して該電機子コイルの通 電が開始されたときに、 該スィ ツチング素子の導通と同期して導通 される半導体素子を介して、 該第 1のダイオー ドと該電機子コイル の接続点よ り前記した小容量のコンデンサに蓄積した静電工ネルギ を流入せしめて通電電流の立上りを急速とする第 2の電気回路と、 該電機子コイルの通電電流が所定値を越えて増大したことを検出 して検出電気信号を得る検出回路と、

該検出電気信号により該電機子コィルに接続された該スィ ッチン グ素子を不導通に転化し、 所定時間後に導通せしめることによ り通 電電流を所定値に保持するチヨ ツバ回路と、

該チヨ ッパ回路の作動中において、 該スイ ッ チング素子が不導通 に転化したときに、 第 2のダイオー ドを介して小容量のコ ンデンサ に磁気エネルギを流入して静電工ネルギをチ ヨ ッパ周波数に対応し て順次に充電して保持する第 3の電気回路と、

よ り構成されたこ とを特徴とする高速電動機である。

さらに、 本発明は、 固定電機子とマグネ 、ソ ト回転子を備えた複数 相の直流電動機において、

該マグネッ ト回転子の外周面に等しい巾で N , S磁極が交互に配 設された複数個の N， S磁極と、

該 N， S磁極と僅かな空隙を介して対向し、 等しいピッ チで配設 されると と もに、 電機子コイルの装着される該磁極の円周方向の巾 が電気角で 1 2 0度よ り 1 8 0度までの巾の 3 n個 （ nは正整数） の界磁磁極と、

該磁極に装着された複数相のバイ ファラ巻きされた電機子コイル と、

該 N , S磁極の回転位置を検知して、 電気角で 1 2 0度の巾で 3 6 0度の位相差のある矩形波の第 1 の相の位置検知信号ならびに 第 1 の相の位置検知信号と同じ波形と位相差を有し、 第 1 の相の位 置検知信号よ りそれぞれ位相が順次に電気角で 1 2 0度おく れた第 2 , 第 3の相の位置検知信号が得られる複数個の位置検知素子を含 む位置検知装置と、

各々の該電機子コイルの電源負極側に挿入された 1 個のスィ ツチ ング素子と、

各々の該電機子コイルの電源正極側に順方向に接続された 1 個の 第 1 のダイオー ド と、

該第 1 のダイオー ド と該電機子コイルと該スイ ッチング素子の直 列接綾体に供電する直流電源と、

該第 1 , 第 2 , 第 3の相の位置検知信号によ りそれぞれ対応する 第 1 , 第 2， 第 3の相のバイファラ巻きされた該電機子コイルに接 続した該スイ ツチング素子を該位置検知信号の巾だけ導通して該電 機子コイルに通電して出力トルクを得る通電制御回路と、

該スィ ッチング素子が該位置検知信号の末端で不導通に転化した ときに、 該スイ ッ チング素子と該電機子コイルの接続点よ り、 第 2のダイオー ドを介して該電機子コイルに蓄積された磁気エネルギ を小容量のコンデンサに流入充電して保持し、 該電機子コィルの通 電電流の降下を急速とする第 1 の電気回路と、

該マグネッ 卜回転子が設定された角度だけ回転して、 該位置検知 信号によ り導通される該スィ ツチング素子を介して該電機子コイル の通電が開始されたときに、 該スィ ッチング素子と同期して導通さ れる半導体素子を介して、 第 1のダイオー ドと該電機子コィルの接 続点よ り前記した小容量のコンデンザに蓄積した静電工ネルギを流 入せしめて通電電流の立上りを急速とする第 2の電気回路と、

該電機子コイルの通電電流が所定値を越えて増大したことを検出 して検出電気信号を得る検出回路と、

該検出電気信号によ り該電機子コイルに接続された該スィ ッチン グ素子を不導通に転化し、 所定時間後に導通せしめることによ り通 電電流を所定値に保持するチヨ ツバ回路と、

該チヨ ツバ回路の作動中において、 該スイ ツチング素子が不導通 に転化したときに、 第 2のダイォ一 ドを介して小容量のコンデンサ に磁気エネルギを流入して静電工ネルギをチョ ッパ周波数に対応し て順次に充電して保持する第 3の電気回路と、 よ り構成されたこ とを特徴とする高速電動機である。

さらに、 本発明は、 固定電機子と磁性体回転子を備えた複数相の リ ラクタ ンス型のステツ ビング電動機において、

該磁性体回転子の外周面に等しい巾と等しいピッ チで配設された 複数個の突極と、

該固定電機子の内周面よ り突出され、 軸対称の位置にある磁極が 同相とな り、 該突極と僅かな空隙を介して対向すると と もに、 電機 子コイルの装着される該磁極の円周方面の巾が電気角で 1 8 0度の 巾の 2 n個 （ nは 3以上の正整数） の磁極と、

該磁極に装着された複数相の電機子コイルと、

所定の時間巾で、 互いに同じ時間巾だけ離間した電気信号と これ よ り所定の位相差で配設された電気信号よ りなる複数相のステ ツ ピ ング電気信号を発生するパルス発振器及びパルス分配器と、

各々の該電機子コイルの電源負極側に挿入された 1 個のスィ ツチ ング素子と、

各々の該電機子コィルの電源正極側に順方向に挿入された 1 個の 第 1 のダイオー ドと、

該第 1 のダイォ一 ド と該電機子コイルと該スィ ツチング素子の直 列接続体に供電する直流電源と、

複数相の該ステ ッ ピング電気信号によ りそれぞれ対応する複数相 の該電機子コイルに接続した該スィ ツ チング素子を該ステツ ビング 電気信号の巾だけ導通して該電機子コイルに通電し、 ステ ッ ピング トルクを得る通電制御回路と、

該スィ ッチング素子が該ステッ ビング電気信号の末端で不導通に 転化したときに、 該スイ ッ チング素子と該電機子コイ ルの接続点よ り、 第 2のダイォー ドを介して該電機子コィルに蓄積された磁気ェ ネルギを小容量のコンデンザに流入充電して保持し、 該電機子コィ ルの通電電流の降下を急速とする第 1 の電気回路と、

次に到来する該ステツ ビング電気信号によ り該電機子コイルに接 続された該スイ ッ チング素子が導通されて通電が開始されたとき に、 該スイ ッチング素子と同期して導通される半導体素子を介し て、 該第 1 のダイオー ドと該電機子コィルの接続点よ り前記した小 容量のコンデンサに蓄積された静電工ネルギを流入せしめて通電電 流の立上りを急速とする第 2の電気回路と、

該電機子コィルの通電電流が所定値を越えて増大したことを検出 して検出電気信号を得る検出回路と、

該検出電気信号により該電機子コィルに接続された該スィ ッチン グ素子を不導通に転化し、 所定時間後に導通せしめることによ り通 電電流を所定値に保持するチョ ヅパ回路と、

該チヨ ッパ回路の作動中において、 該スイ ッチング素子が不導通 に転化したときに、 該第 2のダイォ一 ドを介して小容量のコンデン サに磁気エネルギを流入して静電工ネルギをチョ ッパ周波数に対応 して順次に充電して保持する第 3の電気回路と、

よ り構成されたことを特徵とする高速電動機である。

さらに、 本発明は、 固定電機子と磁性体回転子を備えた複数相の リラクタンス型電動機において、

該磁性体回転子の外周面に等しい巾と等しい離間角で配設された 複数個の突極と、

該固定電機子の内周面よ り突出され、 軸対称の位置にある磁極が 同相となり、 該突極と僅かな空隙を介して対向し、 等しいピッチで 配設されると と もに、 電機子コイルの装着される磁極の円周方向の 巾が電気角で 1 2 0度よ り 1 8 0度までの巾の 2 η個 （ ηは 3以上 の正整数） の磁極と、

該磁極に装着された複数相の電機子コィルと、

該突極の回転位置を検知して、 複数相の位置検知信号を得る位置 検知装置と、

各々の該電機子コイルの電源負極側に挿入された 1 個のスィ ツチ ング素子と、

各々の該電機子コイルの電源正極側に順方向に揷入された 1 個の 第 1 のダイオー ドと、

該第 1 のダイォー ド と該電機子コイルと該スィ ツチング素子の直 列接続体に供電する直流電源と、

複数相の位置検知信号によ りそれぞれ対応する複数相の該電機子 コイルに接続した該スィ ツ チング素子を該位置検知信号の巾だけ導 通して該電機子コイ ルに通電して出力 トルクを得る通電制御回路 と、

該スィ 、ソチング素子が該位置検知信号の末端で不導通に転化した ときに、 該スイ ッチング素子と該電機子コイルとの接続点よ り、 第 2のダイォ一 ドを介して該電機子コイルに蓄積された磁気エネルギ を小容量のコ ンデンサに流入充電して保持するよう に各々の該電機 子コイルに並列に接続された小容量のコンデンサと第 2のダイォー ドの直列接続体と、

該小容量のコ ンデンサと該第 2のダイォー ドの接続点と他の所定 の電機子コイルと第 1 のダイオー ド との接続点を接続して得られる 閉回路と、 該閉回路に含まれる少なく とも 2個の該電機子コイルと該第 1 の ダイォ一 ドの接続点と小容量のコンデンザの正電圧端子との間に順 方向に揷入された導通制御の行なわれる半導体素子と、

該スィ ッチング素子が該位置検知信号の末端で不導通に転化した ときに、 付設された小容量のコ ンデンサの該第 2のダイオー ドを介 する前述した充電により該電機子コィルの通電電流の降下を急速と し、 該磁性体回転子が設定された角度だけ回転して、 該位置検知信 号によ り導通される該スィ ッチング素子を介して該電機子コイルの 通電が開始されたときに、 該スィ ッチング素子の導通と同期してそ の導通初期の区間のみ導通される前記した半導体素子を介して該第 1 のダイォ一 ドと該電機子コィルの接続点よ り前記した小容量のコ ンデンザに蓄積した静電工ネルギを流入せしめて通電電流の立上り ' を急速とする電気回路と、

該電機子コィルの通電電流が所定値を越えて増大したことを検出 して検出電気信号を得る検出回路と、

該検出電気信号によ り該電機子コイルの通電を停止し、 所定時間 後に通電を開始して通電電流を所定値に保持持するチヨ ツバ回路 と、

より構成されたことを特徴とする高速電動機である。

さらに、 本発明は、 固定電機子とマグネ、ソ ト回転子を備えた複数 相の直流電動機において、

該マグネッ ト回転子の外周面に等しい巾で N， S磁極が交互に配 設された複数個の N , S磁極と、

該 N , S磁極と僅かな空隙を介して対向し、 等しいピッチで配設 されるとともに、 該電機子コイルの装着される磁極の円周方向の巾 が電気角で 1 2 0度よ り 1 8 0度までの巾の 3 n個 （ nは正整数） の界磁磁極と、

該磁極に装着された複数相のバイ ファラ巻きされた電機子コィル と、

該 N , S磁極の回転位置を検知して、 電気角で 1 2 0度の巾で 3 6 0度の位相差のある矩形波の第 1 の相の位置検知信号ならびに 第 1 の相の位置検知信号と同じ波形と位相差を有し、 第 1 の相の位 置検知信号よ りそれぞれ位相が順次に電気角で 1 2 0度おく れた第 2 ， 第 3の相の位置検知信号が得られる複数個の位置検知素子を含 む位置検知装置と、

各々の該電機子コイルの電源負極側に挿入された 1 個のスィ ツ チ ング素子と、

各々の該電機子コイルの電源正極側に順方向に接続された 1 個の 第 1 のダイオー ドと、

該第 1 のダイオー ド と該電機子コイルと該スイ ッチング素子の直 列接続体に供電する直流電源と、

該第 1 ， 第 2 ， 第 3の相の位置検知信号によ りそれぞれ対応する 第 1 ， 第 2 ， 第 3の相のバイ ファラ巻きされた該電機子コイルに接 続した該スィ ツチング素子を位置検知信号の巾だけ導通して該電機 子コイルに通電して出力 トルクを得る通電制御回路と、

該スィ ツチング素子が該位置検知信号の末端で不導通に転化した と きに、 該スイ ッ チ ング素子と該電機子コイ ルの接続点よ り 、 第 2のダイオー ドを介して該電機子コイルに蓄積された磁気エネルギ を小容量のコンデンサに流入充電して保持するように各々の該電機 子コイルに並列に接続された小容量のコ ンデンサと第 2のダイ ォー ドの直列接続体と、

該小容量のコンデンサと該第 2のダイォー ドの接続点と他の所定 の該電機子コイルと該第 1 のダイオー ドとの接続点を接続して得ら れる閉回路と、

該閉回路に含まれる少なく とも 2個の該電機子コイルと該第 1 の ダイォー ドの接鐃点と小容量のコ ンデンサの正電圧端子との間に順 方向に揷入された導通制御の行なわれる半導体素子と、

該スィ ッチング素子が該位置検知信号の末端で不導通に転化した ときに、 付設された小容量のコンデンサの該第 2のダイォー ドを介 する前述した充電によ り該電機子コィルの通電電流の降下を急速と し、 該マグネッ ト回転子が設定された角度だけ回転して、 該位置検 知信号により導通される該スィ ツチング素子を介して該電機子コィ ルの通電が開始されたときに、 該スイ ッチング素子と同期してその 導通初期の区間のみ導通される前記した半導体素子を介して該第 1 のダイォー ドと該電機子コイルの接続点よ り前記した小容量のコ ンデンザに蓄積した静電工ネルギを流入せしめて通電電流の立上り を急速とする第 1の電気回路と、

該電機子コィルの通電電流が所定値を越えて増大したことを検出 して検出電気信号を得る検出回路と、

該検出電気信号により該電機子コイルの通電を停止し、 所定時間 後に通電を開始して通電電流を所定値に保持するチョ ツパ回路と、 より構成されたことを特徴とする高速電動機である。

本発明によれば、 ステヅ ビング電気信号若しく は位置検知信号の 巾だけ電機子コイルが通電され、 その末端で通電が停止されたとき に、 電機子コイルの蓄積磁気エネルギが小容量のコ ンデンサに流入 充電して高電圧となる。

従って、 磁気エネルギの消滅時間は著し く 小さ く なるので反 トル クの発生が防止される。 所定時間後に到来する次の位置検知信号に よ り電機子コイルの通電が開始される力 ^s、 このと きの印加電圧は、 前記したコ ンデンサの充電電圧と電源電圧が加算されたものとなる ので通電電流の立上がりが急速となる。

従って減 トルクの発生が防止される。 以上の説明よ り判るよ う に、 リ ラクタ ンス型の電動機の回転速度の上昇が不可能となる欠点 を除去できる作用があ り 、 第 2 , 第 3 の課題を解決する作用があ る。 チヨ ッパ回路を付設すると次に述べる作用が付加される。 電機子コイルの電流値が所定値を越えると該電機子コイルに接続 したスイ ッチング素子が不導通に転化するので、 電機子コイ ルの磁気エネルギの 1部が小容量のコ ンデンサに充電される。

従ってチヨ ッパ周波数に比例した静電エネルギが充電して保持さ れる。 位置検知信号の末端で通電が断たれたと きの磁気エネルギ が更に加算して小容量のコ ンデンサに充電される。

このコンデンサの静電工ネルギが次に通電される電機子コィルの 電流の立上りをよ り急速と している。

電機子コイル間を磁気エネルギが移動するときに、 磁極の鉄損と 電機子コイルの銅損によ り、 電流の立上りが中途でゆる く なる不都 合があるが、 上述した手段によ り、 立上りが充分に速く な り矩形波 に近い通電電流とするこ とのできる作用がある。 電源電圧が低い 場合に特に有効である。 電機子コイルの通電制御の為のスィ ッチン グ素子は電源負極側に 1 個が挿入されているのみなので、 高価な回 路素子の数を 1 / 2 とするこ とができ、 又電源負極側にスィ ッ チン グ素子があるので、 その導通制御の回路が簡素化される。

従って第 1の課題を解浃する作用がある。

更に前述した小容量のコ ンデンサの放電回路に揷入される半導体 素子を電機子コイルの数よ り少なく できるので第 4の課題を解決す る作用がある。

本発明は、 以上説明したように、 電機子コイルの通電制御の為の パヮ素子が電源負極側に 1個ですみ廉価となる。

さらに、 高速回転 （毎分 1 0万回転位までの回転） の電動機が得 られ、 減トルクと反トルクの発生を防止できるので高効率が得られ る。

さらに、 1つの電機子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 次に通電すべき電機子コイルの磁気エネルギに転化している。 従つ て、 該コンデンサの容量を変更することによ り、 通電電流の立上が り と降下を必要な速さで制御できるので、 高速回転で効率の良い電 動機を得ることができる。

さらに、 チヨ ツバ回路により電機子電流を設定値に保持し若しく は定速制御を行なうことができるとともに、 チヨ ッパ作用を利用し て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、 電機子 コイル間を磁気エネルギが移動するときの電機子コイルの銅損と磁 心の鉄損を補填している。 従って、 電機子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 卜 ルクの大きい電動機が得られる。 又低電圧電源でも駆動することが できる。 図面の簡単な説明

図 1 は、 本発明による 3相片波 リ ラクタ ンス型電動機の平面図、 図 2 は、 本発明による 3相全波 リ ラ ク タ ンス型電動機の平面図、 図 3は、 図 1 の電動機の電機子と回転子の展開図、 図 4は、 図 2の電 動機の電機子と回転子の展開図、 図 5は、 2相全波通電の リ ラクタ ンス型電動機の電機子と回転子の展関図、 図 6は、 2相の位置検知 装置の電気回路図、 図 7は、 3相の位置検知装置の電気回路図、 図 8は、 従来の電機子コイルの通電制御回路図、 図 9は、 3相全波通 電の電機子コイルの通電制御回路図、 図 1 0は、 2相全波通電の電 機子コイルの通電制御回路図、 図 1 1 は、 3相片波若し く は全波通 電の リ ラ ク タ ンス型電動機の通電制御回路図の他の実施例、 図 1 2は、 3相片波若し く は全波通電の リ ラクタ ンス型電動機の通電 制御回路の他の実施例、 図 1 3は、 マグネッ 卜回転子を有する 3相 直流電動機の通電制御回路図、 図 1 4は、 位置検知信号と電機子コ ィルの通電電流のタイムチヤ一 卜、 図 1 5は、 3相の位置検知信号 のタイ ムチャー ト、 図 1 6は、 2相の位置検知信号のタイムチヤ一 ト、 図 1 7は、 3相全波通電の リ ラクタ ンス型電動機の電機子コィ ルの通電制御回路図、 図 1 8は、 2相全波通電の リ ラクタ ンス型電 動機の電機子コイルの通電制御回路図、 図 1 9は、 3相全波通電の リ ラクタ ンス型電動機の電機子コイルの通電制御回路の他の実施例 の回路図、 図 2 0 は、 図 1 9の通電制御回路の他の実施例の回路 図、 図 2 1 は、 3相全波通電の リ ラクタ ンス型電動機の通電制御回 路図の他の実施例の回路図、 図 2 2は、 5相ステッ ピング電動機の 電機子コイルの通電制御回路図、 図 2 3は、 3相片波若し く は全波 の リ ラ ク タ ンス型電動機の電機子コ イ ルの通電制御回路図、 図 2 4は、 図 2 3の通電制御回路の他の実施例の回路図、 図 2 5は、 図 2 3の通電制御回路の更に他の実施例の回路図、 図 2 6は、 マグ ネッ ト回転子を有する 3相直流電動機の電機子コィルの通電制御回 路図、 図 2 7は、 図 2 6の通電制御回路の他の実施例の回路図、 図 2 8 は、 図 2 6 の通電制御回路の更に他の実施例の回路図、 図 2 9は、 マグネッ ト回転子を有する 3相直流電動機の固定電機子と マグネッ ト回転子の展開図、 図 3 0は、 3相全波若しく は片波通電 の リ ラ クタ ンス型電動機の電機子コイルの通電制御回路図、 図 3 1 は、 3相片波通電のリラクタンス型電動機の電機子コィルの通 電制御回路回路図、 図 3 2は、 2相全波通電の リ ラクタンス型電動 機の電機子コイルの通電制御回路図、 図 3 3は、 3相全波通電のリ ラクタンス型電動機の第 1 の相の電機子コイルの通電制御回路図で ある。 発明を実施するための最良の形態

図 1以降について本発明の実施例を説明する。 各図面の同一記 号のものは同一部材なので、 その重複した説明は省略する。 以降 の角度表示はすべて電気角で表示する。

次に本発明が適用される 3相片波のリ ラクタンス型の電動機の構 成について説明する。

図 1 は、 固定電機子と回耘子の平面図である。 図 1 において、 記 号 1 は回転子で、 その突極 l a， l b , …の巾は 1 8 0度、 それぞ れは 3 6 0度の位相差 等しいピッチで配設されている。 回転子 1は、 珪素鐧板を積層した周知の手段によ り作られている。 記号 5は回転軸である。 固定電機子 1 6'には、 磁極 1 6 a， 1 6 b , 1 6 c , 1 6 d , 1 6 e , 1 6 f 力 、 それ等の巾力 1 8 0度で、 等 しい離間角で配設されている。 突極と磁極の巾は 1 8 ◦度で等し く されている。 突極数は 8個、 磁極数は 6個である。 電 機 子 1 6 も回転子 1 と 同 じ手段によ り 作られている。 磁極 1 6 a , 1 6 b， …には、 電機子コ イ ル 1 7 a， 1 7 b， …がそれぞれ捲着 されている。

図 3は、 図 1 の磁極と回転子の展開図である。 図 1 において、 円環部 1 6及び磁極 1 6 a , 1 6 b , …は、 図示しない外筐に固定 されて固定電機子となる。 記号 1 6の部分は磁路となる磁心であ る。 電機子コイル 1 7 a , 1 7 dは直列若し く は並列に接続され、 この接続体を電機子コイル 3 2 a と呼称する。 電 機 子 コ ィ ル 1 7 b , 1 7 e及び電機子コイル 1 7 c , 1 7 f も同様に接続さ れ、 これ等をそれぞれ電機子コ イ ル 3 2 b， 電機子コ イ ル 3 2 c と 呼称する。

電機子コイル 3 2 bが通電されていると 突極 1 b， 1 f が吸引 されて、 矢印 A方向に回転子 1 が回転する 1 2 0 度回転す る と、 電機子コイル 3 2 bの通電が断たれ、 電機子コイル 3 2 cが通 電される。 更に 1 2 0度回転すると、 電機子コイル 3 2 cの通電 が断たれて、 電機子コイル 3 2 aが通電される。 通電 モ ー ド は 1 2 0度の回転毎に、 電機子コイル 3 2 a→電機子コイル 3 2 b— 電機子コイル 3 2 c—とサイ ク リ ックに交替され、 3相片波の電動 機として駆動される。 このと きに軸対称の位置にある磁極は、 図 示のように、 N， S極に着磁されている。 励磁される 2個の磁極 が常に異極となっている為に、 非励磁磁極を通る洩れ磁束は互いに 反対方向となり、 反 トルクの発生が防止される。 上述した洩れ磁束を更に小さ く する為には、 第 1 の相の磁極 1 6 a , 1 6 dをそれぞれ 2個 1組と し、 それぞれを電機子コイル の通電によ り、 N， S磁極に励磁する。 それぞれの 2個 1組の磁 極による洩れ磁束は、 他の磁極において打消されて消滅して、 洩れ 5 磁束が殆んど無く なる。 他の磁極 1 6 b , 1 6 c , ··· 1 6 f も、 それぞれ 2個 1組の構成となり、 N , S極に励磁される 2個 1組の 磁極となる。 効果も同様で洩れ磁束が消滅する。 この場合の突極 a , l b , ···の数は、 1 6個となる。 この場合の出力 トルクは 2倍となる。 電機子コイル 3 2 a , 3 2 b , 3 2 cをそれぞれ第 0 1 ， 第 2 , 第 3の相の電機子コイルと呼称する。

図 1の回転子 1の突極の数は 8個であるが、 回転子 1の径を小さ く する為に突極数を 4個とした場合にも、 磁極数は 6個となる。 図 3は図 1の電動機の突極と磁極の展開図である。

図 3のコイル 1 0 &， 1 0 b， 1 0 cは、 突極 l a， l b , ■··のδ 位置を検出する為の位置検知素子で、 図示の位置で電機子 1 6の側 に固定され、 コイル面は、 突極 1 a， 1 b， …の側面に空隙を介し て対向している。 コイル 1 0 a， 1 0 b , 1 0 cは 1 2 0度離間 している。 コイルは 5 ミ リメートル径で 1 0 0ターン位の空心の ものであ^。

0 図 7に、 コイル 1 0 a, 1 0 b , 1 0 cよ り、 位置検知信号を得 る為の装置が示されている。 図 7において、 コイル 1 0 a , 抵抗 1 5 a , 1 5 b , 1 5 cはブリ ッジ回路となり、 コイル 1 0 aか突 極 l a , l b , …に対向していないときには平衡するように調整さ れている。 従って、 ダイオー ド 1 1 a， コンデンサ 1 2 aならびE にダイオー ド l i b , コンデンサ 1 2 bよりなる口一パスフィルタ の出力は等し く 、 オペアンプ 1 3の出力は口一レベルとなる。

記号 1 0は発振器で 1 メ ガサイ クル位の発振が行なわれている。 コイル 1 0 aが突極 1 a， 1 b , …に対向すると、 鉄損 （渦流損と ヒステ リ シス損） によ り イ ン ピーダンスが減少するので、 抵抗 1 5 aの電圧降下が大き く な り、 オペアンプ 1 3の出力はハイ レべ ルとなる。

ブロ ッ ク回路 1 8の入力は、 図 1 5 のタ イ ムチャー ト の曲線 3 3 a , 3 3 b , …とな り、 反転回路 1 3 aを介する入力は、 曲線 3 3 a , 3 3 b , …を反転したものとなる。 図 7のブロ ッ ク回路 1 4 a , 1 4 bは、 それぞれコイル 1 0 b , 1 0 cを含む上述した ブロ ッ ク回路と同じ構成のものを示すものである。 発振器 1 0は 共通に利用するこ とができる。 ブロ ッ ク回路 1 4 aの出力及び反 転回路 1 3 bの出力は、 ブロ ッ ク回路 1 8に入力され、 それらの出 力信号は、' 図 1 5 において、 曲線 3 4 a， 3 4 b , …， 及び曲線 3 4 a , 3 4 b , …を反転したものとなる。 ブ 口 ッ ク 回 路 1 4 bの出力及び反転回路 1 3 cの出力は、 ブロ ッ ク回路 1 8に入 力され、 それらの出力信号は、 図 1 5 において、 曲線 3 5 a ， 3 5 b , …及びこれを反転したものとなる。 曲 線 3 3 a ， 3 3 b , …に対して、 曲線 3 4 a， 3 4 b , …は位相力 1 2 0度お く れ、 曲線 3 4 a， 3 4 b , …に対して、 曲線 3 5 a， 3 5 b , … は位相が 1 2 0度おく れている。

ブロ ッ ク回路 1 8は、 3相 Y型の半導体電動機の制御回路に慣用 されている回路で、 上述 し た位置検知信号の入力に よ り 端子 1 8 a , 1 8 b , ··· , 1 8 f よ り 1 2 0度の巾の矩形波の電気信号 が得られる論理回路である。 端子 1 8 a， 1 8 b , 1 8 cの出力 は、 図 1 5 において、 それぞれ曲線 3 6 a , 3 6 b , ···， 曲線

3 7 a , 3 7 b , …， 曲線 3 8 a , 3 8 b , … と して示されてい る。 端子 1 8 d， 1 8 e , 1 8 f の出力は、 それぞれ曲線

4 3 a , 4 3 b , ··· , 曲線 4 4 a , 4 4 b , …， 曲線 4 5 a , 4 5 b , ···として示されている。 端子 1 8 a と 1 8 dの出力信 号、 端子 1 8 b と 1 8 eの出力信号， 端子 1 8 c と 1 8 f の出力信 号の位相差は 1 8 0度である。 又端子 1 8 a , 1 8 b , 1 8 cの 出力信号は、 順次に 1 2 0度お く れ、 端子 1 8 d , 1 8 e , 1 8 f の出力信号も同じく順次に 1 2 0度おく れている。 コイル 1 0 a , 1 0 b , 1 0 Gの対向する突極 1 a， 1 b…の代りに、 図 1の回転子 1 と同期回転する同じ形状のアルミニューム板を用いて も同じ効果がある。 · 励磁される軸対称の磁極と突極との径方向の磁気吸引力はバラン スするので振動の発生が抑止される。 電機子コイルの通電手段を図 1 2にっき次に説明する。

電機子コイル 3 2 a， 3 2 b , 3 2 cの上端には、 それぞれトラ ンジス夕 2 0 a , 及び 2 0 b及び 2 0 cが揷入されている。 トラ ンジスタ 2 0 a , 2 0 b , 2 0 cは、 半導体スィ 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。 本実施例では、 ト ラ ンジスタ 2 0 a， 2 0 b , 2 0 cは電機子コイルの上端即ち電源 正極側に 1個のみあるので、 その導通制御の入力回路は簡素化され る特徴がある。 図 8に示すものが従来周知の手段で、 電機子コィ ル 6 a， 6 bの両端にトランジスタ 1 9 a , 1 9 b , …が揷入され ている。 従って電機子コィルの 2倍の数の トランジスタ となる。 ト ラ ンジスタ 1 9 a , 1 9 b . …は、 パヮ素子と なるので、 この 回路が高価となる欠点がある。 本発明装置による と この欠点が除 去される特徴がある。

電機子コイルの通電時に、 その大きいィ ンダク夕 ンスの為に立上 がりがおく れ、 又通電の停止時に、 ダイオー ド 6 c ， 6 dを介して 蓄積磁気エネルギが電源側に還流するが、 このと きの電流の降下も おくれる。 この為に回転速度と効率が低下する。 電源電圧を上昇 すると上述した不都合が除去されるが、 1 K w出力で 1 万回転ノ毎 分とすると、 印加電圧は 1 0 0 0ボル 卜以上とな り実用性がなく な る。 本発明による と、 かかる欠点も除去される。 端子 1 9 一 1 , 1 9一 2は位置検知信号による導通制御入力端子である。

次に図 1 2 にっき詳細を説明する。 端 子 4 2 a , 4 2 b , 4 2 cよ り、 図 1 5の位置検知信号曲線 3 6 a， 3 6 b， ···， 曲線 3 7 a , 3 7 b , …， 曲線 3 8 a， 3 8 b , …が入力される。

上述した入力信号によ り、 アン ド回路 2 4 a， 2 4 b， 2 4 cを 介して ト ラ ンジスタ 5 a， 5 b ， 5 c及び ト ラ ンジスタ 2 0 a， 2 0 b ， 2 0 c カ'導通 し て、 電機子 コ イ ル 3 2 a ， 3 2 b ， 3 2 cが通電される。

端子 4 0 は電機子電流を指定する為の基準電圧である。 端子 4 0の電圧を変更するこ とによ り、 出力 トルクを変更するこ とがで きる。 電源スィ ッ チ （図示せず） を投入する と 、 オペア ンプ 4 0 aの +端子の入力は一端子のそれよ り低いので、 オペアンプ 4 0 aの出力はローレベルに保持される。 このと きに単安定回路 28- aの出力はローレベルなので反転回路 2 8 bの出力はハイ レべ ルとなっている。 従ってアン ド回路 2 4 aの下側の入力がハイ レ ベルとなり、 上側の入力があるときに トラ ンジスタ 5 a , 2 0 aが 導通しているので、 電機子コイル 3 2 aの通電が行なわれている。 抵抗 2 2 aは、 電機子コイル 3 2 a , 3 2 b , 3 2 cの電機子電流 を検出する為の抵抗である。

上述した位置検知信号曲線の 1 つが図 1 4のタイムチャー トの 1段目に曲線 3 6 aとして示されている。 この曲線 3 6 aの巾だ け電機子コイル 3 2 aが通電される。 矢 印 2 3 a は 通 電 角 1 2 0度を示している。 通電の初期では、 電機子コイルのイ ンダ クタンスの為に立上がりがおくれ、 通電が断たれると、 蓄積された 磁気エネルギが、 図 8の場合にはダイオー ド 6 c , 6 dを介して電 源に還流放電されるので、 点線 Hの右側の曲線 2 5の後半部のよう に降下する。 正 ト ルク の発生す る 区間 は、 矢印 2 3 で示す 1 80度の区間なので、 反トルクの発生があり、 出力 トルクと効率 を減少する。 高速回転となるとこの現象は著しく大きくなり使用 に耐えられぬものとなる。

反トルク発生の時間巾は、 高速となっても変化しないが、 正トル ク発生の区間 2 3の時間巾は回転速度に比例して小さく なるからで ある。 他の位置検知信号 3 7 a , 3 8 aによる電機子コイ ル 3 2 b , 3 2 cの通電についても上述した事情は同様である。 曲 線 2 5の立上がり もおくれるので、 出力 トルクが減少する。 即ち 減トルクが発生する。 これは、 磁極と突極によ り磁路が閉じられ ているので大きいインダク夕ンスを有しているからである。 リラ クタンス型の電動機は大きい出力 トルクを発生する利点がある反面 に回転速度を上昇せしめることができない欠点があるのは、 上述し た反トルクと減トルクの発生の為である。 本発明装置は、 図 1 2 の逆流防止用の ダイ ォー ド 4 9 a , 4 9 b , 4 9 c及び小容量のコ ンデンサ 4 6 a， 4 6 b , 4 6 c及 びダイオー ド 2 1 a , 2 1 b , 2 1 cを付設して上述した欠点を除 去し、 又電機子コイルの通電制御の半導体スイ ッチング素子 （記号 2 0 a , 2 0 b , 2 0 c ) を電源正電圧側に 1 個のみ使用したこ と に特徵を有するものである。

曲線 3 6 aの末端で通電が断たれる と、 電機子コイル 3 2 aに蓄 積された磁気エネルギは、 逆流防止用ダイオー ド 4 9 aによ り、 直 流電源側に還流しないでダイオー ド 2 1 a， 2 1 dを介して、 コ ン デンサ 4 6 aを図示の極性に充電して、 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急速に降下する。

図 1 4 の タ イ ム チ ャ ー ト の 1 段 目 の曲線 2 7 ， 2 7 a ， · 2 7 bは、 電機子コイル 3 2 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 6 aは高電圧 に充電して保持される。 次に位置信号曲線 3 6 bによ り、 卜 ラ ン ジスタ 5 a , 2 0 aが導通して再び電機子コイル 3 2 aが通電され るが、 このときの印加電圧は、 コ ンデンサ 4 6 aの充電電圧と電源 電圧 （端子 2 a， 2 bの電圧） の両者となるので、 電機子コイル 3 2 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 示のように立上がりがおそく なる。 これは磁気エネルギが電機子 コイル間を移動するときに、 コイルの銅損と磁心の鉄損によ り熱ェ 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 卜ルクが増大する。

コンデンサ 4 6 aの +極よ り ダイオー ド 4 9 a と トラ ンジスタ 2 0 aの接続点に放電電流が流入し、 次に電機子コイル 3 2 a と S C R (制御整流素子） 4 7 aを通って一極に流入して放電回路が 閉じられる。 S C R 4 7 aのゲー ト入力端子 4 7— ； I には、 端子 4 2 aの入力位置検知信号の立上りの部分によ り得られる微分パル スによ り作動する単安定回路の出力パルスが入力されている。 こ の出力パルスによ り S C R 4 7 aが導通している区間内にコンデン サ 4 6 aが放電されて電機子コイル 3 2 aの通電の立上りを急速と している。 ダイオード 2 1 dは、 トラ ンジスタ 2 0 aを通る放電 電流が、 電機子コイル 3 2 aを通らないで、 直接にコ ンデンサ 4 6 aの一極に流入することを防止する為のものである。

次にチヨ ッパ回路について説明する。 電機子コイル 3 9 aの電 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 aの一端子の入力電圧） を 越えると、 オペアンプ 4 0 aの出力がハイ レベルとなるので、 微分 回路 4 0 bの微分パルスによ り単安定回路 2 8 aが付勢され、 その 出力はみじかい巾の電気パルスとなる。 この出力電気パルスは反 転回路 2 8 bによ り口一レベルの電気パルスとなるので、 アン ド回 路 2 4 aの出力は、 設定されたみじかい巾のローレベルの出力とな り、 トランジスタ 5 a， 2 0 aはこの区間だけ不導通となる。

従って、 電機子コイル 3 2 aの電流が減少し、 この電流はダイ オー ト' 2 1 a， 2 1 dを介してコンデンサ 4 6 aを充電する。 単 安定回路 2 8 aの出力がハイ レベルに復帰すると、 再び卜ラ ンジス 夕 5 a , 2 0 aは導通して通電電流が増大する。 ォ ぺ ァ ン ブ 4 0 aの +端子の入力が -端子 （基準電圧端子 4 0の電圧） を越え ると再び ト ラ ンジスタ 5 a , 2 0 aは設定されたみじかい時間巾だ け不導通に転化する。 かかるサイ クルを繰返すチ ヨ ツ バ回路と な る。

図 1 4の曲線 2 7 aで示す区間がチ ヨ 、ソパ制御の行なわれている 区間である。 曲線 2 7 aの高さは基準電圧端子 4 0の電圧によ り 規制される。 図 1 2の電機子コ イ ル 3 2 bは、 端子 4 2 b よ り入 力される位置検知信号曲線 3 7 a , 3 7 b . …によ り、 その巾だけ の ト ラ ンジスタ 5 b ， 2 0 bの導通によ り通電され、 オペア ンプ 4 0 a , 抵抗 2 2 aによ りチヨ ツバ制御が行なわれる。 ダイ ォ一 ド 4 9 b， 2 1 b , 2 l e コ ンデンサ 4 6 bの作用効果も電機子コ ィル 3 2 aの場合と同様である。

電機子コイル 3 2 cについても上述した事情は全く 同様で、 端子 4 2 cに図 1 5の位置検知信号曲線 3 8 a , 3 8 b， …が入力され て電機子コイ ル 3 2 c の通電制御が行なわれる。 ト ラ ン ジスタ 5 c , 2 0 cオペアンプ 4 0 a , 抵抗 2 2 a , ダイオー ド 4 9 c， 2 1 c , 2 1 f コ ンデンサ 4 6 cの作用効果も前述した場合と全く 同様である。 端子 4 2 b， 4 2 cの入力位置検知信号の立上り部 で得られる単安定回路を介する所定の巾の電気パルスがそれぞれ ゲ一 卜端子 4 7 - 2 ， 4 7 — 3 よ り入力されている。

その作用効果は前述した S C R 4 7 aのゲー ト端子 4 7 - 1 の場 合と全く 同様である。 従って、 導通する S C R 4 7 b， 4 7 cの 作用効果も S C R 4 7 aの導通の場合と全く 同様である。

電機子コイル 3 2 aの通電のチヨ ッパ制御区間中に、 その周波数 と電流の減少巾に対応した充電がコ ンデンサ 4 6 aに行なわれて電 圧が上昇している。 位置検知信号の末端で通電が断たれたと き に、 電機子コイル 3 2 aの蓄積磁気エネルギの全部がコ ンデンサ 4 7 aに流入して更に高電圧となる。

次に電機子コイル 3 2 aが、 トラ ンジスタ 2 0 aの導通によ り通 電されたときに、 コ ンデンサ 4 6 aの高電圧によ り電流は急速に立 上るが、 コンデンサ 4 6 aの静電工ネルギは 上述したチヨ ツバ作 用によるものが加算されているので、 立上がりが更に急速となる。

図 1 4の曲線 2 7にっき前述したように、 中途で鉄損と銅損によ り立上がりがおくれるが、 チヨ ツバ作用によ り加算された静電エネ ルギによ り、 点線曲線 2 7 cに示すように急速に立上がり矩形波に 近い通電曲線となり、 本発明による手段を更に有効とする作用効果 がある。

他の電機子コイル 3 2 b , 3 2 cについても同じ作用効果があ る。

電機子コイルの通電は、 突極が磁極に侵入する点よ り 3 0度の区 間のいずれの点でもよい。 回転速度， 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 1 0 a , 1 0 b , 1 0 cの固 定電機子側に固定する位置を変更する。

以上の説明より理解されるように 3相片波通電の電動機として効 率良く 、 大きい出力と高速回転を行なう ことができるので本発明の 目的が達成される。 3相全波通電の場合には、 片波づつを上述し た手段により構成すれば同じ目的が達成できる。

図 1 4の 1段目の曲線 2 6 a , 2 6 b , 2 6 cは電機子コイルの 通電曲線を示し、 点線 2 6— 1 と 2 6 - 2の間隔は位置検知信号の 1 2 0度の巾で、 点線 2 6 - 1 と 2 6 - 3の間隔は 1 8 0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 2 6 - ：！ の点で通電が開始され、 同時に突極が磁極に侵 入しはじめる。 曲線 9 aは電機子コイ 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 ピーク値は、 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 3 0度おく れた区間の中間の 点となるように位置検知コイル 1 0 a , 1 0 b , 1 0 cの固定位置 を調整するこ とがよい。

コ ンデンサ 4 6 a， 4 6 b , 4 6 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。

図 1 2の電気回路によ り、 ステッ ピング電動機を構成するこ とが できる。 この為に周知の手段によ り 3相片波通電のステツ ビング 信号を得て、 第 1 の相のステ ッ ピング電気信号を端子 4 2 aよ り入 力 し、 第 2 ， 第 3 の相のス テ ッ ピ ン グ電気信号を端子 4 2 b， 4 2 cよ りそれぞれ入力する。 上述 し たステ ツ ビン グ電気信号 は、 周知のパルス発振器のパルス出力をパルス分配器に入力するこ とによ り得るこ とができる。 第 1 の相のステツ ビング電気信号は 1 8 0度の巾で互いに 1 8 0度離間している。 第 2 ， 第 3の相のス テツ ビング電気信号も同じ構成の電気信号で、 第 1 の相の電気信号 よ りそれぞれ 1 2 0度づっ順次に位相がおく れている。

図 1の構成の回転子 1 は 3相片波のステッ ピング電動機と して回 転される。

各電機子コイ ルの磁気エネルギの蓄積と消滅は、 コ ンデンサ 4 6 a , 4 6 b , 4 6 cによ り急速となるので、 高速度のステツ ビ ング電動機が得られる作用効果がある。 従つて本発明の目的が達 成される。

本実施例は 3相であるが、 4相以上のステツ ビング電動機を同様 な手段によ り得ることができる。

ステッ ピング電動機の場合には、 チヨ ッパ回路は 1個でなく各相 の電機子コィルに独立にチヨ ッパ回路を設ける必要がある。

次に 3相全波通電の電動機に本発明を実施した場合につき説明す る。 図 2は平面図、 図 4は展開図である。 図 2 ， 図 4 におい て、 回転軸 5に固定した磁性体回転子 1 には、 1 8 0度の巾で等し い離間角の突極 l a， l b， — 1 0個が設けられる。 固定電機子 1 6 には、 電機子コイルの捲着部の巾が 1 2 0度の磁極 1 6 a , 1 6 b , ··· 1 2個が等しいピッチで配設される。 電機子 1 6は外 筐 9の内側に固定され、 外筐 9の両側の側板に設けた軸受によ り、 回転軸 5は回動自在に支持されている。 磁極 1 6 a， 1 6 b , …に は、 それぞれ電機子コィル 1 7 a， 1 7 b , …が装着されている。 位置検知用のコイル 1 0 a， 1 0 b , 1 0 cは、 1 2 0度離間し て図示の位置で電機子 1 6の側に固定され、 突極 1 a， 1 b， …の 側面に対向している。 コイル 1 0 a , 1 0 b , 1 0 cよ り位置検 知信号を得る電気回路は、 前述した図 7の電気回路で、 図 1 5のタ ィムチャートの各曲線で示す位置検知信号が得られる。 各磁極は、 電機子コイルによ り図示したよう に N , S磁極に励磁 される。 電機子コイル 1 7 a , 1 7 gの直列若し く は並列に接続 したものを電機子コイル 3 2 a と呼称する。 他の電機子 コ イ ル 1 7 b , 1 7 h , 電機子コ イ ル 1 7 c , 1 7 i , 電機子コ イ ル 1 7 d , 1 7 j ， 電機子 コ イ ル 1 7 e ， 1 7 k , 電機子コ イ ル 1 7 f , 1 7 1 の同様に接続されたものをそれぞれ電機子コイル 3 2 b， 3 2 c , 3 2 d , 3 2 e , 3 2 f と呼称する。

図 1 5 の位置検知信号曲線 3 6 a , 3 6 b , … ， 3 7 a ,

3 7 b , …， 3 8 a , 3 8 b , …によ り、 その巾だけ、 電機子コィ ル 3 2 a ， 3 2 b ， 3 2 c を通電 し 、 位置検知信号 4 3 a ，

4 3 b , …， 4 4 , 4 4 b , …， 4 5 a , 4 5 b , …によ り、 そ の巾だけ電機子コイル 3 2 d， 3 2 e , 3 2 f をそれぞれ通電する 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。

電機子コイル 3 2 a , 3 2 b， 3 2 cをそれぞれ第 1 , 第 2 ， 第 3の相の電機子コイ ルと呼称し、 電機子コイル 3 2 d， 3 2 e , 3 2 f をそれぞれ望 _丄， _2 ， _3の相の電機子コイ ルと呼称す る。 両者それぞれ片波の通電となっている。 1相の電機子コイル は第 1 , 第 _丄の相の電機子コイルで構成され、 2， 3相の電機子コ ィルは、 それぞれ第 2 , 室 _ の相の電機子コイル第 3 , 第 3の相の 電機子コイルによ り構成される。

位置検知信号曲線 3 6 a， 3 6 b , …， 3 7 a , '3 7 b , 3 8 a , 3 8 b , …をそれぞれ第 1 ， 第 2 ， 第 3の相の位置検知信 号と呼称し、 位置検知信号曲線 4 3 a , 4 3 b , …， 曲線 4 4 a， 44 b , ··· , 曲線 4 5 a , 4 5 b…をそれぞれ室丄， W> 2 , 篕 の 相の位置検知信号と呼称する。 第 1 ， 第 2 , 第 3の位置検知信号 によ り、 それぞれ第 1 , 第 2 , 第 3の相の電機子コイルが通電さ れ、 墓 _1， M2 , 室 _ の相の位置検知信号によ り、 それぞれ室丄，

2 , 第 3の相の電機子コィルが通電される。

図 1 2の電機子コイル 3 2 a , 3 2 b , 3 2 cの通電制御回路 は、 上述した 3相全波通電の場合の片波通電に相当するものとな る。 ブロ ック回路 Gは電機子コイル 3 2 d , 3 2 e , 3 2 f の通 電制御回路で、 電機子コイル 3 2 a , 3 2 b , 3 2 c と同様な回路 となり、 端子 42 d , 4 2 e , 4 2 f の入力信号は、 図 1 5の曲線 4 3 a , 4 3 b , 曲線 44 a， 44 b , 曲線 4 5 a , 4 5 b ,

…となり、 それぞれの曲線の巾だけ電機子コイルは通電され、 オペ ア ンプ 4 0 a , 単安定回路 2 8 a , 微分回路 4 0 b ， 反転回路

2 8 b , 基準電圧端子 4 0 と同様な回路によ り制御されるチヨ ツバ 回路が設けられて電機子電流を設定値としている。

以上の説明より判るように、 3相全波通電の電動機となり、 通電 電流の立上がり と降下が急速となり、 高速度で効率の良い、 リプル トルクの少ない電動機が得られる効果がある。

次に図 9の実施例につき、 3相全波通電の電動機につき説明す る。 図 9において、 端子 42 a , 42 dよ り、 位置検知信号曲線

3 6 a , 3 6 b , "-と曲線 4 3 a , 4 3 b , …の電気信号が入力さ れる。 従って、 電機子コイル 3 2 a と 3 2 dには 1 2 0度の巾で 1 80度の位相差のある通電が行なわれる。

基準電圧端子 40、 オペアンプ 40 a， 微分回路 4 0 b , 単安定 回路 2 8 a等は、 図 1 2の場合と同様にチヨ ツバ回路となり、 電機 子電流を設定値に保持している。 電機子コ イ ル 3 2 aの通電が断 たれると蓄積磁気エネルギはダイオー ド 2 1 aを介して小容量のコ ンデンサ 4 6 aに流入充電され高電圧に保持する。 回 転 子 が 6 0度回転すると、 電機子コイル 3 2 dの通電が開始される力 こ の と き に、 ト ラ ン ジス タ 2 0 b 力 i導通す るので、 コ ンデ ンサ 4 6 aの高電圧が印加されて通電電流の立ち上がり を急速とする。 電機子コイル 3 2 dの通電が断たれる と、 蓄積磁気エネルギは、 コ ンデンサ 4 6 b にダイ オー ド 2 1 bを介して流入充電して保持さ れ、 次に電機子コイル 3 2 aの通電が開始されたと きに、 高電圧が 印加し、 通電電流の立上がりを急速とする。 電 機 子 コ イ ル

3 2 a , 3 2 dの通電が断たれた と きには、 コ ンデンサ 4 6 a ,

4 6 bの充電による高電圧によ り、 電流は急速に降下する。 従つ て、 減 トルク と反 トルクの発生が防止される作用効果がある。

S C R 4 7 a , 4 7 b の作用効果は、 図 1 2 の同 じ記号の S C R と同様で、 コ ンデンサ 4 6 a， 4 6 bの放電回路を閉じるこ とができる。 チヨ ッパ作用のある間は、 図 1 2の場合と同様に、 電流の降下しているときにコンデンサ 4 6 aが繰返して充電されて 静電工ネルギを蓄積している。 従って電機子コイル 3 2 a と電機 子コイル 3 dの間を磁気エネルギが移動するときに鉄損と銅損に 'よ りエネルギの損失が発生して、 通電の立上りは図 1 4の 1 段目の 曲線 2 7 のよ う に中途で立上 り がお く れる こ と を防止し、 曲線 2 7 cのように急速に立上る作用効果がある。

本実施,例では、 電機子コ イ ルの通電制御の為に ト ラ ン ジ ス タ 2 0 a , - 2 0 bを利用している力 、 I G B Tのような半導体スイ ツ チング素子を使用するこ とができる。 ブロック回路 B , Cは、 電機子ユイル 3 2 b , 3 2 e と電機子コ ィル 3 2 c , 3 2 f の通電を、 端子 4 2 bの入力 （図 1 5の曲線 3 7 a , 3 7 b , .·· ) 端子 4 2 eの入力 （曲線 4 4 a， 4 4 b , ··· ) 端子 4 2 cの入力 （曲線 3 8 a , 3 8 b , ― ) 端子 4 2 f の入 力 （曲線 4 5 a , 4 5 b , …） によ り行なう通電制御回路で、 電機 子コイル 3 2 a , 3 2 dの場合と同じ構成である。

電機子電流のチョ ッパ回路も同じ構成となっている。 従って作用 効果も同様である。

図 1 4 の タ イ ム チ ヤ 一 卜 にお いて、 曲線 3 l a , 3 1 b , 3 1 cは、 位置検知信号曲線 3 6 a , 3 6 b , …と曲線 4 3 a , - による電機子コイル 3 2 a， 3 2 dの通電曲線である。 曲 線 3 I d , 3 1 eは同じく電機子コイル 3 2 b , 3 2 eの通電曲線で ある。 曲線 3 1 f , 3 1 g , 3 1 hも同じく電機子コイル 3 2 c , 3 2 f の通電曲線を示している。

以上の説明より判るようにリラクタンス型の 3相全波電動機が得 られ、 リプルトルクが小さく、 出力 トルクが大きく 、 高速高効率の 電動機となるので本発明の目的が達成される。

次に図 1 1 にっき本発明による 3相片波通電の場合の通電制御回 路の実施例を説明する。

端子 4 2 a , 4 2 b , 4 2 cの位置検知信号の入力は、 それぞれ 図 1 5の曲線 3 6 a， 3 6 b , ···， 曲線 3 7 a， 3 7 b , ··· , 曲線 3 8 a , 3 8 b， "'である。 電機子 コ イ ル 3 2 a ， 3 2 b , 3 2 cは、 1 2 0度の巾で順次に連続して通電される。 オペアン ブ 4 0 a , 微分回路 40 b， 単安定回路 2 8 a , 反転回路 2 8 b , アン ド回路 2 4 a , 2 4 b , 2 4 c , 抵抗 2 2 a , 基準電圧端子 4 0は、 前実施例の同一記号の部材と同じ部材で、 電機子電流を設 定値に保持するチヨ ツバ回路となる。 端子 4 2 aの入力によ り通 電されている電機子コイル 3 2 aの通電が断たれると、 蓄積磁気ェ ネルギは、 ダイオー ド 2 1 aを介して小容量のコ ンデンサ 4 6 aを 図示の極性に高電圧に充電する。 こ の と き に ト ラ ン ジ ス タ

2 0 a , 5 aは不導通に保持されている。 回転子が 2 4 0度回転 すると、 端子 4 2 cの入力によ り、 トラ ンジスタ 2 0 c , 5 cが導 通して電機子コイル 3 2 cの通電が開始されるが同時にコ ンデンサ

4 6 aの高電圧が印加されて通電電流の立上がりが急速となる。 コ ンデンサ 4 6 aの容量は小さい程電流の立上がり は急速となる 力 高電圧に充電されるので、 他の半導体素子の耐電圧を考慮して 小容量のコ ンデンサとする必要がある。 電機子コイル 3 2 cの通 電が断たれると、 蓄積磁気エネルギはダイオー ド 2 1 cを介してコ ンデンサ 4 6 cを充電して高電圧に保持する。 回転子が 2 4 0度 回転する と 、 端子 4 2 b の入力によ り 、 ト ラ ン ジスタ 2 0 b ,

5 bが導通して電機子コイル 3 2 bの通電が開始されるが、 同時に 電機子コイル 3 2 bに、 コ ンデンサ 4 6 cの高電圧が印加され通電 電流の立上がりが急速となる。

電機子コイル 3 2 bの通電が断たれると、 ダイオー ド 2 l bを介 してコンデンサ 4 6 bが高電圧に充電される。 回転子が 2 4 0度 回転すると、 端子 4 2 aの入力によ り トラ ンジスタ 2 0 a， 5 aが 導通するので、 コ ンデンサ 4 6 bの高電圧によ り 、 電機子コイル

3 2 aの通電電流の立上がりが急速となる。 各電機子コイルの通 電が断たれたときに、 磁気エネルギが対応する小容量のコ ンデンサ に流入'充電するので、 通電電流の降下が急速となる。 以上の説明によ り判るように、 減トルクと反 トルクの発生が防止 され、 高速、 高効率の電動機が得られ、 高価なパヮ素子が電機子コ ィルの正極側に 1個揷入されているのみなので廉価となり本発明の 目的が達成される。

前述した他の実施例も 同様であるが、 ダイ オー ド 4 9 a， 4 9 b， 4 9 cは、 コンデンサ 4 6 a , 4 6 b , 4 6 cの高電圧に よ り電源側に通電されることを防止する為のものである。 3相両 波通電の場合には、 ブロック回路 Dが付加される。

ブロック回路 Dは電機子コイル 3 2 d , 3 2 e , 3 2 f の通電制 御をする前述した回路と同じ構成のものである。 端子 4 2 d， 4 2 e , 4 2 f には、 それぞれ図 1 5の位置検知信号曲線 4 3 a , 4 3 b， …とその下段の 2系列の曲線の電気信号が入力され、 各電機 子コイルに 1 2 0度の巾の通電を行なうように構成されている。

電機子コイル 3 2 d， 3 2 e , 3 2 f の通電制御の為のチヨ ッパ 回路も同じ手段によ り付設されている。

S C R 4 7 a , 47 b , 4 7 cのゲ一 卜端子はそれぞれトランジ スタ 2 0 a， 2 0 b , 2 0 Gのコレクタ側に接続されて、 対応する 卜ランジス夕の導通によ りゲー卜電流が得られて導通する。 従つ てコンデンサ 4 6 a， 4 6 b , 4 6 cが放電するときに放電回路を 閉じる作用がある。

3相両波通電の場合には、 図 2の構成の電動機となるが、 次に示 す他の手段によ り 3相全波通電の電動機とすることができる。

即ち図 1の回転子 1 を細長型のものとし、 固定電機子 1 6を回転 子 5の外周に固定して設け、 同じ構成の固定電機子を併置して、 回 転子 1の外周部に固定して設ける。 このときに両固定電機子の磁 極を 1 8 0度の位相差を有するよう に固定する。 付加した固定電 機子の第 1 ， 第 2 ， 第 3 の相の磁極に図 1 2 の電機子 コ イ ル

3 2 d , 3 2 e , 3 2 f を装着するこ とによ り 目的が達成される。 かかる構成とするこ とによ り細長型の 3相全波の電動機を構成する こ とができる。

図 1 1 におレ、て、 チ ヨ ッ ノ《作用 に よ り 、 コ ンデンサ 4 6 a，

4 6 b , 4 6 cには磁気エネルギが流入して静電工ネルギが蓄積さ れているので、 各電機子コイルの通電の交替時の銅損と鉄損のエネ ルギ損失が補填される。 従って通電電流の立上りが急速となる作 用効果がある。

図 1 1 の端子 4 2 a， 4 2 b , 4 2 c よ り 3相片波のステツ ピン グ電気信号を入力し、 端子 4 2 d , 4 2 e , 4 2 f よ り他の 1 8 0 度の位相差のある 3相片波のステツ ビング電気信号を入力する と、 3相全波ステッ ピング電動機と して駆動され、 高速度のステツ ピン グを行なう ものが得られる効果がある。

本発明の技術は 2相全波通電の電動機に適用するこ とができる。 次にその詳細を説明する。 この場合の平面図は省略してあるが、 展開図が図 5に示されている。

図 5において、 円環部 1 6及び磁極 1 6 a， 1 6 b , …は、 珪素 鋼板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 1 6の部分は磁路となる磁心である。 磁極 1 6 a， 1 6 b , …には、 電機子コイル 1 7 a， 1 7 b , …が 捲着されている。 回転子 1 の外周部には、 突極 1 a , 1 b， …が 設けられ、 磁極 1 6 a， 1 6 b , …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 1 6 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 1 6 a， 1 6 b , …の先端部の巾は 1 2 0度で 8個が等しいピッチで配設されている。 電機子コ イ ル 1 7 b ， 1 7 ： f が通電されると、 突極 1 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、 電機子コイル 1 7 b， 1 7 f の通 電が停止され、 電機子コィル 1 7 c， 1 7 gが通電されるので、 突 極 l c， 1 f による トルクが発生する。 磁極 1 6 b ， 1 6 c は N極， 磁極 1 6 f ， 1 6 gは S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 1 6 d， 1 6 hは図示の N , S極性となる。 次 の 9 0度の回転、 その次の 9 0度の回転では各磁極は、 順次に図示の 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 9 0度よ り 大きくても同じく 回転する。 電機子コイルの捲着される磁極の巾 は 1 2 0度となっているので、 捲着空間が大きく なる。

次に図 1 0について電機子コィルの通電制御を説明する。

図 1 0 において、 電機子コイル K， Mは、 図 5の電機子コイル 1 7 a , 1 7 e及び 1 7 c， 1 7 gをそれぞれ示し、 2個の電機子 コイルは、 直列若しく は並列に接続されている。 電機子 コ イ ル K _r Mの上端には、 それぞれトランジスタ 2 0 a , 2 0 b , が揷入 されている。 トランジスタ 2 0 a， 2 0 b , は、 半導体スィ ヅチ 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 4 2 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 2 0 a , 5 bが導通して、 電機子コイル Kが通電される。 端 子

4 2 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 2 0 b， 5 aが導通して、 電機子コイル Mが通電される。 図 5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 には突出部 3 a , 3 b , …が設けられ、 突出 部の巾は 9 0度乃至 1 5 0度である。 コ イ ル 1 0 d , 1 0 e , 1 0 d， 1 0 eは、 前述したコイル 1 0 a， 1 0 b , 1 0 c と同じ 構成のもので、 突出部 3 a， 3 b , …に対向 し、 コイ リレ 1 0 d， 1 0 e は 9 0度離間し、 コ イ ル 1 0 d， 1 0 e はそれぞれコイ ル 1 0 d， 1 0 e よ り 1 8 0度離間している。

図 6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 1 0， コイル 1 0 d， 抵抗 1 5 a， 1 5 b , …， オペアンプ 1 3等は、 図 7の同一記号のものと同じ部材である。 従って端子 7 aよ り、 1 2 0度の巾の突出部 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 1 0 d よ り得られ る位置検知信号が図 1 6のタイムチヤ一 卜において、 曲線 5 0 a ,

5 0 b , …と して示されている。 コイル 1 0 eを含む同じ構成の ブロ ッ ク回路 8 a， コイル 1 0 d , 1 0 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、 図 1 6 において曲線 5 2 a， 5 2 b , …と して示され、 端子 7 c， 7 dの出力信号は， それぞれ 曲線 5 1 a， 5 1 b , …及び曲線 5 3 a， 5 3 b , …と して示され ている。 各曲線の巾は 1 2 0度で、 順次に位相が 9 0度おく れて いる。 図 5の突出部 3 a , 3 b， …の巾を 9 0度に変更すると、 コイル 1 0 d , 1 0 e , 1 0 d , 1 0 e よ り得られる位置検知信号 3054

4 2

は図 1 6のタイムチヤ一 卜において、 曲線 5 4 a， 5 4 b , ···， 曲 線 5 5 a， 5 5 b , '··， 曲線 5 6 a， 5 6 b , …， 曲線 5 7 a , 5 7 b , …として示されている。 各曲線の巾は 9 0度で、 順次に 位相が 9 0度おくれている。 矢印 5 0は 1 8 0度の区間を示してい る。

図 1 0の端子 4 2 a _T 4 2 cよ り入力される第 1 の相の第 1 ， 第 1位置検知信号はそれぞれ曲線 5 0 a， 5 0 b , …と曲線 5 1 a， 5 1 b , …となっている。 端子 4 2 b , 4 2 dに入力される第 2 の相の第 2 , m_2 の位置検知信号は、 それぞれ曲線 5 1 a , 5 1 b , -と曲線 5 3 a , 5 3 b， ···となる。 第 1 ， 第 1 の位置 検知信号がそれぞれ端子 4 2 a , 4 2 cに入力されるので、 各トラ ンジス夕の導通制御が行なわれて、 第 1 の相の電機子コイル Kと電 - 機子コイル Mが各位置検知信号に対応して 1 2 0度の巾の通電が行 なわれる。 位置検知信号 5 0 aによる電機子コイル Kの通電電流 は、 図 1 4の 1段目の曲線 2 7 aで示すことができる。 ただし点 線間の巾は 1 2 0度とする。 トルク発生の状態とその特徴は、 前 述した実施例図 9 と全く 同様である。

オペアンプ 4 0 a , 抵抗 2 2 a， 基準電圧端子 4 '0， 単安定回路 2 8 a等を含む回路はチヨ ッパ回路で、 その作用は前実施例と同様 である。

以上の説明よ り理解されるように、 各電機子コイルの通電の立上 り と降下は急速となり本発明の目的が達成される。

電機子コイル L， Nの通電制御をするブロ ック回路 Fは、 電機子 コイル ， Mの通電制御の回路と同じ構成のもので、 オペアンプ 40 a、 基準電圧端子 4 0等によるものと同様な回路によ り電機子 電流を設定値に保持する 。 電機子 コ イ ル L は、 図 1 6 の曲線 5 2 a , 5 2 b , …の巾だけ通電され、 電機子コ イ ル Nは、 曲線 5 3 a , 5 3 b , …の巾だけ通電され、 通電電流の立上がり と降下 は急速となる。 以上の説明のよう に、 2相全波通電の リ ラクタ ンス 型電動機とな り、 本発明の目的が達成される。

端子 4 2 a， 4 2 c に図 1 6の曲線 5 4 a , 5 4 b , … と曲線 5 6 a , 5 6 b， …の電気信号を入力し、 端子 4 2 b， 4 2 dに曲 線 5 5 a， 5 5 b , …と曲線 5 7 a , 5 7 b , …の電気信号を入力 すると、 9 0度の巾の通電とするこ とができる。 9 0度の巾の通 電のと きには、 出力 トルクは減少するが、 高速度 （出力 1 K wで 1 0万回転毎分） の運転が可能である。 1 2 0 度の巾の と き に は、 回転速度が 1 Z 2位に低下するが、 出力 トルクが増大する特徴 がある。

図 5において、 磁極巾を 1 8 0度と し、 突極数を 1 0個と しても 実施するこ とができる。 又磁極巾を 1 2 0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。

図 1 4の 3段目の曲線 3 0 a， 3 0 b , …は、 励磁コイ ル K， Μの通電電流を示し、 曲線 3 0 c， 3 0 dは励磁コイル L， Nの通 電電流を示している。 曲線 5 4 a， 5 5 a , 5 6 a , 5 7 aは位 置検知信号曲線である。 通電区間は 9 0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。 チヨ ヅパ回路による電機子コイ ルの通電電流の制御及び電機子コ ィル間を磁気エネルギが移動する と きの鉄損と銅損によるエネルギ 損失を補填して電流の立上りを急速とする作用効果も前実施例と同 様である。

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。

図 1 の実施例において、 磁極数を 2 n個 （ n = 6 ) としても実施 できる。 突極数は対応して多く なる。 出力 トルクが增大して、 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。

次に本発明の手段をマグネッ 卜回転子を有する周知の直流ブラシ レス 3相電動機に適用した実施例につき説明する。

図 1 3において、 電機子コイル 3 2 a , 3 2 dは、 第 1の相の磁 極にパイファラ巻きされた電機子コィルで、 一般には 1個の電機子 コイルとなり往復通電が行なわれているものである。 電機子コィ ル 3 2 aが通電される と磁極は N極に励磁され、 電機子コイ ル 3 2 dが通電されるとその磁極は S極に励磁される。 第 2の相の 電機子コィル 3 2 b， 3 2 e及び第 3の相の電機子コィル 3 2 c， 3 2 f についても上記した事情は全く 同様である。 端子 4 2 a , 4 2 dには、 図 1 5の位置検知信号曲線 3 6 a , 3 6 b , …と曲線 4 3 a , 43 b , ···がそれぞれ入力される。 図 9の回路と同一の 構成となっているので、 その作用効果も同様である。

ブロック回路 B， Cはそれぞれ電機子コイル 3 2 b， 3 2 e と電 機子コイル 3 2 c， 3 2 f の通電制御の為の回路で、 上述した回路 と同じ構成である。 端子 4 2 b， 4 2 e には、 図 1 5の曲線 3 7 a， 3 7 b， …と曲 線 4 4 a , 4 4 b , …の電気信号が入力 さ れ、 端子 4 2 c ， 4 2 f には、 曲線 3 8 a， 3 8 b , …と曲線 4 5 a， 4 5 b , …の 電気信号が入力される。

以上の構成なので、 図 9の場合と同様に、 減 トルク と反 トルクの 発生が高速回転でもなく 、 効率の良い高速電動機が得られる。 高価 なパヮ素子の数が従来の手段即ち 3組の ト ラ ンジスタプリ ッ ジ回路 の場合の 1 2 となる特徴がある。

S C R 4 7 a , 4 7 bのゲー トはそれぞれ ト ラ ンジスタ 2 0 a , 2 0 bのコ レクタ側に接続され、 これ等の導通によ りゲー ト電流が 得られて導通する。 従って、 コ ンデンサ 4 6 a， 4 6 bの放電電 流回路を閉じるこ とができる。

本実施例は、 図 9 の手段と 同 じ通電制御 と なっているが、 図 1 1 ， 図 1 2の通電手段を適用するこ と もできる。

チ ヨ ッ パ回路も前実施例の同一記号のものと 同 じ作用効果があ る。 チヨ ッパ回路を利用して周知の手段によ り定速制御を行なう こ ともできる。 リ ラクタ ンス型の電動機と異な り、 本実施例のよう な直流電動機の場合には毎分数千回転の電動機はすでに周知であ る。 従って高速電動機の回転数とは毎分数万回転のものを本明細 書では示すものである。

次に、 他の実施例について説明するが、 図 1 、 図 3 については既 に説明されているためその説明を省略する。

電機子コイルの通電手段を図 2 1 にっき次に説明する。 電機子 コイル 3 2 a， 3 2 b， 3 2 cの下端には、 それぞれ ト ランジスタ 2 0 a , 及び 2 0 b及び 2 0 cが挿入されている。 トラ ンジスタ 2 0 a， 2 0 b， 2 0 cは、 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。 本実施例では、 ト ラ ンジスタ 2 0 a , 2 0 b , 2 0 cは電機子コイルの下端即ち電源負極側にあ るので、 その導通制御の入力回路は簡素化される特徴がある。

図 8に示すものが従来周知の手段で、 電機子コイル 6 a， 6 わの 両端に トラ ンジスタ 1 9 a， 1 9 b , …が揷入されている。 従つ て電機子コイルの 2倍の数の トランジスタとなる。 トラ ンジスタ 1 9 a , 1 9 b , …は、 パヮ素子となるので高価となり、 電源正極 側の トランジスタ 1 9 a， 1 9 cは、 端子 1 9一 1 ， 1 9一 2の入 力によ り導通制御をする場合に、 別電源が必要となり、 この回路が 高価となる。 上述した 2つの欠点がある。

本発明装置によるとこの欠点が除去される特徴がある。 電機子コ ィルの通電時に、 その大きいイ ンダクタンスの為に立上がりがおく れ、 又通電の停止時に、 ダイオー ド 6 c， 6 dを介して蓄積磁気ェ ネルギが電源側に還流するが、 このときの電流の降下もおくれる。 この為に回転速度と効率が低下する。 電源電圧を上昇すると上述 した不都合が除去されるが、 I K w出力で 1万回転 Z毎分とする と、 印加電圧は 1 0 0 0ボルト以上となり実用性がなく なる。 本発 明によると、 かかる欠点も除去される。

次に図 2 1 にっき詳細を説明する。 端子 4 2 a ， 4 2 b , 4 2 cより、 図 1 5の位置検知信号曲線 3 6 a， 3 6 b , ···， 曲線 3 7 a , 3 7 b , ·'·， 曲線 3 8 a， 3 8 b , 一が入力される。 上 述した入力信号によ り、 トランジスタ 2 0 a， 2 0 b , 2 0 cがァ ンド问路 2 4 a， 2 4 b , 2 4 cを介してベース入力が得られて導 通して、 電機子コイ ル 3 2 a , 3 2 b , 3 2 cが通電される。 端 子 4 0は電機子電流を指定する為の基準電圧である。 端子 4 0の 電圧を変更するこ とによ り、 出力 トルクを変更するこ とができる。

電源スィ ッ チ （図示せず） を投入する と、 オペア ンプ 4 0 aの +端子の入力は一端子のそれよ り低いので、 オペアンプ 4 0 aの出 力はローレベルとな り、 反転回路 2 8 bの入力もローレベルなので その出力はハイ レベルとな り、 ト ラ ンジスタ 2 0 aが導通して、 電 圧が電機子コイルの通電制御回路に印加される。 抵抗 2 2 aは、 電機子コイル 3 2 a， 3 2 b , 3 2 cの電機子電流を検出する為の 抵抗である。 ブロ ッ ク 回路 G ， H は、 電機子コ イ ル 3 2 b ， 3 2 cの通電制御の為の電気回路で、 電機子コイル 3 2 aの通電制 御回路と同様な構成となっている。 ト ラ ン ジス タ 2 0 a ， ダイ オー ド 4 9 aに対応する部材となるダイオー ド 4 9 b , 4 9 c及び トラ ンジスタ 2 0 b， 2 0 cのみがブロ ッ ク回路 G， Hに付加され ている。 上述した位置検知信号曲線の 1 つが図 1 4のタイム チャー トの 1段目に曲線 3 6 a と して示されている。 図 8におい て、 この曲線 3 6 aの巾だけ電機子コイルが通電される。 矢 印 2 3 aは通電角 1 2 0度を示している。 通電の初期では、 電機子コ ィルのイ ンダクタ ンスの為に立上が りがお く れ、 通電が断たれる と、 蓄積された磁気エネルギが、 図 8のダイオー ド 6 c， 6 dを介 して電源に還流放電されるので、 点線 Jの右側の曲線 2 5の後半部 のように降下する。 正 トルクの発生する区間は、 矢印 2 3で示す 1 8 0度の区間なので、 反 トルクの発生があり、 出力 トルク と効率 を減少する。 高速回転となると この現象は著し く 大き く な り使用に 耐えられぬものとなる。 反トルク発生の時間巾は、 高速となっても変化しないが、 正 トル ク発生の区間 2 3の時間巾は回転速度に比例して小さく なるからで ある。

図 2 1 の位置検知信号 3 6 a， 3 7 a , 3 8 aによる電機子コィ ルの通電についても上述した事情は同様である。 曲線 2 5の立上 がり もおくれるので、 出力 トルクが減少する。 即ち減トルクが発 生する。 これは、 磁極と突極によ り磁路が閉じられているので大き いイ ンダクタンスを有しているからである。 リ ラクタンス型の電 動機は大きい出力 卜ルクを発生する利点がある反面に回転速度を上 昇せしめることができない欠点があるのは、 上述した反トルクと減 卜ルクの発生の為である。

本発明装置は、 図 2 1 の逆流防止用のダイォ一ド 4 9 a及び小容 量のコ ンデンサ 4 1 a及びダイオー ド 4 9 a， 4 9 b , 2 1 a , 2 1 b及び半導体素子 4 a， 4 b , 5 a等を付設して上述した欠点 を除去し、 又電機子コイルの通電制御のスイ ッチング素子 （記号 2 0 a , 2 0 b， 2 0 c ) を電源負電圧側に 1個のみ使用したこと に特徴を有するものである。

曲線 3 6 aの末端で通電が断たれると、 電機子コィル 3 2 aに蓄 積された磁気エネルギは、 逆流防止用ダイォード 4 9 aによ り、 直 流電源側に還流しないでダイオー ド 2 1 aを介して、 コンデンサ 4 1 aを図示の極性に充電して、 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急速に降下する。

図 1 4 の タ イ ムチャー ト の 1 段目 の曲線 2 7 , 2 7 a , 2 7 bは、 電機子コイル 3 2 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 l aは高電圧 に充電して保持される。 次に、 位置信号曲線 3 6 bによ り、 トラ ンジスタ 2 0 aが導通して再び電機子コ イ ル 3 2 aが通電される 、 このと きの印加電圧は、 コ ンデンサ 4 1 aの充電電圧と電源電 圧 （端子 2 a ， 2 b の電圧） の両者と なるので、 電機子コ イ ル 3 2 aの電流の立上りが急速となる。 こ の 現 象 に よ り 、 曲 線 2 7のように急速に立上る。 立上りの通電曲線 2 7は中途で図示 のように立上りがおそく なる。 これは磁気エネルギが電機子コィ ル間を移動するときに、 コイルの銅損と磁極の鉄損によ り熱ェネル 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。

上述した場合の S C R (制御整流素子） 5 a と ト ラ ン ジス タ 4 a , 4 bの作用を次に説明する。 端子 4 2 aに位置検知信号が 入力されると トランジスタ 2 0 aが導通する。 このときにブロ ッ ク回路 4にも位置検知信号が入力される。 ブロ ッ ク回路 4には微 分回路と単安定回路が含まれ、 位置検知信号の始端部の微分パルス によ り単安定回路が付勢され、 設定された巾の電気パルスの出力で トランジスタ 4 b ,' 4 aがその巾だけ導通する。 従 っ て S C R 5 aのゲー ト電流が得られて導通する。 従ってコ ンデンサ 4 1 aの +極— S C R 5 a—電機子コ イ ル 3 2 a— ト ラ ンジスタ 2 0 a—ダイオー ド 2 1 d→コ ンデンサ 4 1 aの一極の順で放電さ れる。 放電の終了 と と も に、 S C R 5 a ， ト ラ ン ジス タ 4 a ， 4 bは不導通に転化する。 次にチヨ ッパ回路について説明する。 電機子コイル 3 2 aの電 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 aの一端子の入力電圧） を 越えると、 オペアンプ 4 0 aの出力がハイ レベルに転化するので、 微分回路 4 0 bよ り微分パルスが得られ、 単安定回路 2 8 aを付勢 して所定の巾のパルス電気信号が得られる。 反転回路 2 8 bの出 力はローレベルにその巾だけ転化するので、 アン ド回路 2 4 aの出 力も同じ巾だけローレベルとなり、 トランジスタ 2 0 aもその巾だ け不導通に転化する。 従って電機子コイルの電流 （電機子電流） は降下し、 ダイオー ド 2 l aを介してコ ンデンサ 4 l aを充電す る。 単安定回路 2 8 a の出力信号が消滅する と 、 反転回路 2 8 b , アン ド回路 2 4 aの出力は再びハイ レベルに転化して、 卜 ランジス夕 2 0 aが導通して電機子電流が増大し始める。 電機子 電流が設定値を越えると、 オペアンプ 4 0 aの出力が再びハイ レべ ルに転化して トランジスタ 2 0 aは、 単安定回路 2 8 aの出力パル ス巾だけ不導通に転化して電機子電流は降下する。 かかるサイク ルを繰返すチヨ ツバ回路となり、 電機子電流は基準電圧端子 4 0の 電圧に規制された電流値となる。 図 1 4の曲線 2 7 aはチヨ ッパ 制御の電流を示している。 基準電圧端子 4 0の電圧を回転速度に 比例した電圧によ り制御する周知の手段によ り定速制御を行なうこ ともできる。

上述したチヨ ッパ作用があるときに、 単安定回路 2 8 aの出力パ ルスの回数だけコ ンデンサ 4 1 aは繰返して充電されて電圧が上昇 し、 静電^ ·ネルギが蓄積される。 位置検知信号の末端で、 トラン ジスタ 2 0 aが不導通に転化すると、 電機子コイル 3 2 aの磁気ェ ネルギの全部がコ ンデンサ 4 1 aに充電される。 コ ン デ ン サ 4 l aの静電工ネルギは、 チヨ ッパ周波数と電機子電流の降下時間 に対応した静電工ネルギが更に付加される。 かかる静電工ネルギ によ り、 電機子コイル 3 2 aが次に通電されたときの電流の立上る ので、 前述した電機子コイルの銅損と磁極の鉄損によるエネルギ損 失を補填するこ とができる。 従って電機子電流は図 1 4の 1 段目 の点線曲線 2 7 cのように急速に立上り、 ほぼ矩形波に近いものと なり出力 トルクを増大する作用効果がある。 コ ンデンサ 4 l aの 容量、 チヨ ッパ電流の周波数、 単安定回路 2 8 aの出力パルス巾は 上述した作用効果があるよ う に調整する必要がある。

電機子コイル 3 2 b， 3 2 c もア ン ド回路 2 4 b， 2 4 c , ト ラ ンジスタ 2 0 b， 2 0 cによ り同じ く電機子電流のチヨ ッパ制御が 行なわれる。 又ブロ ッ ク回路 G， Hによ り電機子電流の立上り と 降下を急速とする通電制御が行なわれる。

電機子コイルの通電は、 突極が磁極に侵入する点よ り 3 0度の区 間のいずれの点でもよい。 回転速度， 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 1 0 a， 1 0 b , 1 0 cの固 定電機子側に固定する位置を変更する。

以上の説明よ り理解されるように 3相片波通電の電動機と して効 率良く 、 大きい出力と高速回転を行なう こ とができるので本発明の 目的が達成される。

3相全波通電の場合には、 片波づつを上述した手段によ り構成す れば同じ目的が達成できる。 この詳細については後述する。

図 1 4の 1段目の曲線 2 6 a， 2 6 b， 2 6 cは電機子コイ ルの 通電曲線を示し、 点線 2 6 — 1 と 2 6 - 2の間隔は位置検知信号の 1 2 0度の巾で、 点線 2 6 — 1 と 2 6 — 3の間隔は 1 8 0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 2 6 - 1の点で通電が開始され、 同時に突極が磁極に侵 入しはじめる。 曲線 9 aは電機子コィルの電流が小さいときで、 卜 ルクは平坦であるが、 電流の増大と ともに トルクピーク値は、 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 3 0度おくれた区間の中間の 点となるように位置検知コイル 1 0 a , 1 0 b， 1 0 cの固定位置 を調整することがよい。 コンデンサ 4 1 a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 卜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。 コンデンサ 4 1 aを除去し、 その 代りに点線で示すように小容量のコ ンデンサ 4 7 aを設けても本発 明を実施することができる。 作用効果は同様である。

2相の電動機の場合には、 図 1 8 にっき後述する電機子コイル K , L , M， Nにっき、 本実施例と同じ手段による通電制御回路を 利用することによ り本発明を実施することができる。

次に 3相全波通電の電動機に本発明を実施した場合につき説明す る。 図 2は平面図、 図 4は展開図であるが、 既に説明されているた め、 異なる点のみを説明する。

図 2 1 の電機子コイル 3 2 a , 3 2 b , 3 2 cの通電制御回路 は、 上述した 3相全波通電の場合の片波通電に相当するものとな る。 ブロ ッ ク回路 I は電機子コイ ル 3 2 d， 3 2 e , 3 2 f の通 電制御回路で、 電機子コイル 3 2 a , 3 2 b， 3 2 c と同様な回路 となり、 端子 4 2 d， 4 2 e , 4 2 f の入力信号は、 図 1 5の曲線 4 3 a， 4 3 b , …， 曲線 4 4 a , 4 4 b , 曲線 4 5 a， 4 5 b , …となり、 それぞれの曲線の巾だけ電機子コイルは通電され、 オペ アンプ 4 0 a , 基準電圧端子 4 0を含む同様な回路によ り制御され るチヨ ッパ回路が設けられて電機子電流を設定値と している。

以上の説明よ り判るよう に、 3相全波通電の電動機となり、 通電 電流の立上がり と降下が急速とな り、 高速度で効率の良い、 リ プル トルクの少ない電動機が得られる効果がある。

次に図 1 7の実施例につき、 3相全波通電の電動機につき説明す る。

図 1 7 において、 端子 4 2 a， 4 2 d よ り 、 位置検知信号曲線 3 6 a , 3 6 b , …と曲線 4 3 a， 4 3 b , …の電気信号が入力さ れる。 従って電機子コイ ル 3 2 a と 3 2 d には 1 2 0度の巾で 1 8 0度の位相差のある通電が行なわれる。 基準電圧端子 4 0、 オペアンプ 4 0 a， 微分回路 4 0 b , 単安定回路 2 8 a， 反転回路 2 8 b， アン ド回路 2 4 a， 2 4 bは図 2 1 の場合と同様にチヨ ッ パ回路とな 、 電機子電流を設定値に保持している。 電機子コィ ル 3 2 a の通電が断たれる と 蓄積磁気エネルギは ダイ ォー ド 2 1 a , 2 1 dを介して小容量のコ ンデンサ 4 7 aに流入充電され 高電圧に保持する。

回転子が 6 ひ度回転すると、 電機子コイル 3 2 dの通電が開始さ れ！)が、 このときに、 S C R 5 a， トラ ンジスタ 4 a， 4 bが導通 するので、 コ ンデンサ 4 7 aの高電圧が印加されて通電電流の立上 りを急速とする。 電機子コイル 3 2 dの通電が断たれると、 蓄積 磁気エネルギは、 コンデンサ 4 7 aにダイオー ド 2 1 b， 2 1 eを 介して流入充電して保持され、 次に電機子コィル 3 2 aの通電が開 始されたときに、 コンデンサ 4 7 aの高電圧がブロ ック回路 3 2を 介して電機子コィル 3 2 aの通電の立上りを急速とする。

ブロ ック回路 4は、 図 2 1 の同一記号のものと同じ回路なので、 トランジスタ 2 0 bが導通して電機子コィル 3 2 dの通電が開始さ れたときに所定の巾だけ トランジスタ 4 a， 4 b , S C R 5 aを導 通し、 コンデンサ 4 7 aの放電を行ない通電電流の立上りを急速と することができる。

ブロック回路 3 2は、 S C R 5 a， トランジスタ 4 a， 4 bの回 路と全く 同じ構成の回路で、 端子 4 2 aの入力信号によ り付勢さ れ、 トランジスタ 2 0 aが導通したときに、 所定のみじかい時間導 通して、 コンデンサ 4 7 aを電機子コイル 3 2 aを通って放電して 通電電流の立上りを急速とする。 従って反 トルクと減トルクの発 生が防止される作用効果がある。

チヨ ッパ回路による電流の制御の行なわれているときには、 トラ ンジスタ 2 0 a， 2 O bはオンオフを前実施例と同じく繰返してい る。 従って、 電機子コイル 3 2 a， 3 2 dの磁気エネルギは小量 づっコンデンサ 4 7 aを充電して静電工ネルギに転化している。 この静電工ネルギが、 電機子コィル間を磁気エネルギが移動すると きの銅損と鉄損によるエネルギ損失を補填するので、 電機子電流の 立上りを急速として矩形波に近い通電とし、 高速でトルク減少のな い電動機を得ることができる効果がある。

ブロック回路 B， Cは、 電機子コイル 3 2 b， 3 2 e と電機子コ ィ ル 3 2 c , 3 2 f の通電を、 端子 4 2 bの入力 （図 1 5の曲線 3 7 a， 3 7 b , …：） 端子 4 2 e の入力 （曲線 4 4 a， 4 4 b， ··· ) 端子 4 2 cの入力 （曲線 3 8 a， 3 8 b , …） 端子 4 2 f の入 力 （曲線 4 5 a， 4 5 b , 〜） で行なう通電制御回路で、 電機子コ ィル 3 2 a， 3 2 dの場合と同じ構成である。

電機子電流のチヨ ッパ回路も同じ構成となっている。 従って作 用効果も同様である。

図 1 4 の タ イ ム チ ヤ 一 卜 に ぉ レヽ て 、 曲線 3 1 a , 3 1 b ， 3 1 cは、 位置検知信号曲線 3 6 a , 3 6 b , …と曲線 4 3 a， … による電機子コイル 3 2 a , 3 2 dの通電曲線である。 曲 線 3 1 d , 3 l eは同じく電機子コイル 3 2 b， 3 2 eの通電曲線で ある。 曲線 3 1 f , 3 1 g , 3 1 h も同じ く 電機子コイ ル 3 2 c， 3 2 f の通電曲線を示している。

図 1 7の トラ ンジスタ 2 0 a， 2 0 bは、 出力の大きい電動機の 場合には I G B Tのようなパヮ素子を使用するこ とがよい。

チ ヨ ッ パ回路は同 じ目的を達する ものであれば他の手段でもよ い。

次に図 2 3にっき本発明による 3相片波通電の場合の通電制御回 路の実施例を説明する。

端子 4 2 a， 4 2 b , 4 2 cの位置検知信号の入力は、 それぞれ 図 1 5の曲線 3 6 a， 3 6 b , …， 曲線 3 7 a， 3 7 b , …， 曲線 3 8 a， 3 8 b , …である。 電機子 コ イ ル 3 2 a , 3 2 b , 3 2 cは、 1 2 0度の巾で順次に連続して通電される。 オペアン ブ 4 0 a， 微分回路 4 0 b， 抵抗 2 2 a， 基準電圧端子 4 0等は、 前実施例の同一記号の部材と同じ部材で、 電機子電流を設定値に保 持するチヨ ッパ回路となる。 端子 4 2 aの入力によ り通電されて いる電機子コイル 3 2 aの通電が断たれると、 蓄積磁気エネルギ は、 ダイ オー ド 2 1 a， 2 1 d を介して小容量の コ ンデンサ

4 7 aを図示の極性に高電圧に充電する。 このときに トランジス タ 2 0 aは不導通に保持されている。 回転子が 2 4 0度回転する と、 端子 4 2 cの入力によ り、 トランジスタ 2 0 cが導通して電機 子コイル 3 2 cの通電が開始されるが同時に トラ ンジスタ 2 0 cが 導通するので、 コ ンデンサ 4 7 aの高電圧が印加されて通電電流の 立上がりが急速となる。 コ ンデンサ 4 7 aの容量は小さい程電流 の立上がりは急速となるが、 高電圧に充電されるので、 他の半導体 素子の耐電圧を考慮して小容量のコンデンサとする必要がある。 コ ンデンサ 4 7 aの放電電流は、 電機子コイル 3 2 c， 卜ラ ンジス タ 2 0 c , 抵抗 2 2 a , ダイオード 2 1 gを介して行なわれる。 ト ラ ンジスタ 2 0 aが不導通に転化したと きに、 電機子コイ ル 3 2 aの蓄積磁気エネルギは、 ダイ オー ド 2 l a , 2 1 d ,

5 C R 2 3 aを介してコ ンデンサ 4 7 aを高電圧に充電する。

S C R 2 3 aのゲートには、 端子 4 2 aの位置検知信号が入力され て導通モー ドにあるので、 ト ランジスタ 2 0 aのオンオフによる チヨ ヅパ作用のあるときにコ ンデンサ 4 7 aには小量づっ電機子コ ィル 3 2 aの磁気エネルギが蓄積される。

しかし後述するように、 コンデンサ 4 7 bが高電圧に充電された ときに、 その電荷が電機子コィル 3 2 a， ダイオード 2 1 aを介し て、 コンデンサ 4 7 aを充電して、 コンデンサ 4 7 bの静電工ネル ギが放出されるが、 このときに S C R 2 3 aは不導通に転化してい るので放出を防止することができる。 ト ラ ンジスタ 2 0 cが導通している と き には、 S C R 2 3 Cの ゲー トには端子 4 2 cの入力信号が入力されているので導通してい る。 従ってチヨ ッパ作用のある区間で、 コ ンデンサ 4 7 cは電機 子コイル 3 2 cの磁気エネルギが小量づっ流入して静電工ネルギと して保存されている。 電機子コイル 3 2 cの通電が断たれると、 蓄積磁気エネルギはダイオー ド 2 1 c， 2 I f を介してコ ンデンサ 4 7 cを充電して高電圧に保持する。 回転子が 2 4 0度回転する と、 端子 4 2 bの入力によ り、 ト ラ ンジスタ 2 0 bが導通して電機 子コイル 3 2 bの通電が開始されるが、 電機子コイル 3 2 bに、 コ ンデンサ 4 7 cの高電圧が印加され通電電流の立上がりが急速とな る。 このと きの放電電流はダイオー ド 2 1 i を通る。

電機子コイル 3 2 bの通電が断たれる と、 ダイ オー ド 2 1 b , 2 1 eを介してコ ンデンサ 4 7 bが高電圧に充電される。 回転子が 2 4 0 度回転する と 、 端子 4 2 a の入力に よ り ト ラ ン ジス タ 2 0 aが導通するので、 コ ンデンサ 4 7 bの高電圧によ り電機子コ ィル 3 2 aがダイオー ド 2 1 hを介して通電される。 電機子コィ ル 3 2 aの通電電流の立上がりが急速となる。 各電機子コイ ルの 通電が断たれたと きに、 磁気エネルギが対応する小容量のコ ンデン ザに流入充電するので、 通電電流の降下が急速となる。

以上の説明によ り判るよう に、 減 トルク と反 トルクの発生が防止 され、 高速、 高効率の電動機が得られ、 高価なパヮ素子が電機子コ ィルの負極側に 1個挿入されているのみなので廉価となり本発明の 目的が達成される。 コ ンデンサ 4 7 a , 4 7 b , 4 7 cの高電圧 によ りそれぞれ電機子コイル 3 2 c， 3 2 a , 3 2 bの通電の立上 りが急速となる。 S C R 2 3 a , 2 3 b， 2 3 cのベースにはそ れぞれ端子 4 2 a , 4 2 b , 4 2 cの入力信号 （位置検知信号） が 入力されている。 従ってトラ ンジスタ 2 0 a， 2 0 b， 2 0 cの オンオフの行なわれているチヨ ッパ制御の行なわれているときに、 コンデンサ 4 7 a， 4 7 b , 4 7 Gには対応する電機子コイルの磁 気エネルギが小量づっチヨ ヅ パ周波数に対応して流入充電される。

従って、 電機子コィル間を磁気エネルギが移動するときに発生す る銅損と鉄損によるエネルギ損失を補填して電機子電流の立上りが よ り急速となる作用効果がある。

コ ンデンサ 4 7 a， 4 7 b , 4 7 cを除去して点線で接続された コンデンサ 4 6 a， 4 6 b , 4 6 cを設けても同じ目的が達成され る。 コ ン デ ン サ 4 6 a , 4 6 b , 4 6 c の負極側 に は、 S C R 2 3 a , 2 3 b， 2 3 c、 および、 ダイ オー ド 2 1 g , 2 1 , 2 1 i で示す回路と同じ作用を行う回路が挿入されるが、 省略して図示しない。

前述した他の実施例も 同様であるが、 ダイ オー ド 4 9 a， 4 9 b， 4 9 cは、 コンデンサ 4 7 a， 4 7 , 4 7 cの高電圧に よ り電源側に通電されることを防止する為のものである。

3相両波通電の場合には、 ブロ ック回路 Dが付加される。 ブ ロック回路 Dは電機子コイル 3 2 d , 3 2 e , 3 2 f の通電制御を する前述した回路と同じ構成のものである。 端 子 4 2 d ， 4 2 e , 42 f には、 それぞれ図 1 5の位置検知信号曲線 4 3 a， 4 3 b , 一とその下段の 2系列の曲線の電気信号が入力され、 各電 機子コィルに 1 2 0度の巾の通電を行なうように構成されている。 チヨ ッパ回路も独立に付設されている。

以上の構成なので発明の目的が達成される 3相全波通電のリラク タンス型電動機が得られる。

図 2 4は、 図 2 3の回路の 1 部を変更した実施例である。

位置検知信号の末端で、 ト ラ ンジスタ 2 0 a， 2 0 b , 2 0 cが不 導通に転化すると、 コ ンデンサ 4 1 a， 4 1 b , 4 1 cはそれぞれ ダイオー ド 2 1 a， 2 1 b , 2 1 cを介して高電圧に充電されて保 持される。 このと きに端子 4 2 cの入力位置検知信号の始端部で 得られる所定の巾の電気パルス （図 1 7のブロ ッ ク回路 4 と同じ構 成のブロ ッ ク回路 4 によ り得られる） に付勢されて ト ラ ンジスタ 4 a , 4 b， S C R 5 aが導通する と、 コ ンデンサ 4 l aの高電圧 が電機子コイル 3 2 cに印加されて電流の立上りを急速とする。 このと きに トラ ンジスタ 2 0 cは導通している。

ト ラ ンジスタ 4 b， 4 cのベース端子 4一 2， 4一 3は、 同様な 手段によ り得られる端子 4 2 a， 4 2 bの入力位置検知信号の始端 部の電気パルスが入力 さ れて いるので、 電気パルスの巾だけ S C R 5 b， 5 cは導通する。 従 っ て 、 コ ン デ ンサ 4 1 b ， 4 1 cの高電圧によ り電機子コイル 3 2 a , 3 2 bの通電の立上り が急速となる。

チヨ ヅパ回路の作用も図 2 3 と同様である。 従って図 2 3 と同 じ通電制御が行なわれて本発明の目的が達成される。

ブロ ッ ク回路 Dの電機子コイル 3 2 d , 3 2 e , 3 2 f の通電制 御は前述した電機子コイ ル 3 2 a， 3 2 b , 3 2 c と同じ手段と なっている。 従って 3相全波通電となり本発明の目的が達成され 図 2 5のコ ンデンサ 4 7 a , 4 7 b， 4 7 c及びこれ等に代替さ れるコ ンデンサ 4 6 a， 4 6 b , 4 6 cの対応する電機子コイルの 通電が断たれたときの磁気エネルギによる充電手段は、 図 2 3 と同 様である。 高電圧に充電された コ ンデンサ 4 7 a , 4 7 b ，

4 7 cを電機子コィルに通電して放電する手段は図 2 4 と同様と なっている。 ト ラ ンジスタ 4 bのべ一ス端子 4一 1 には、 端子 4 2 cの入力位置検知信号の始端部の電気パルスが入力されてその 巾だけ トランジスタ 4 b , 4 a , S C R 5 aを導通している。

従って トランジスタ 2 0 cが導通したときの電機子コイルの通電の 立上りを急速とする。

ブロ ック回路 5 8 a， 5 8 bも上述した S C R 5 aの駆動回路と 同じ構成のもので、 ブロ ック回路 5 8 aは、 端子 4 2 aの入力信号 の始端部の電気パルスによ り その巾だけ導通し、 プロ ッ ク回路

5 8 bは端子 4 2 bの入力信号の始端部の電気パルスによ りその巾 だけ導通される。 従って対応する電機子コィルの通電の立上りを 急速とする。 チヨ ツバ回路も前実施例と同じ作用がある。

ブロ ック回路 Dも同じ事情にある。 従って本発明の目的が達成さ れる。

本発明の技術は 2相全波通電の電動機に適用することができる。 次にその詳細を説明する。 この場合の平面図は省略してある 力 展開図が図 5に示されているが、 この説明は既に上述されてい るため、 異なる部分のみを説明する。

次に図 1 8について電機子コィルの通電制御を説明する。

図 1 8 において、 電機子コイル ， Mは、 図 5の電機子コイル 1 7 a , 1 7 e及び 1 7 c , 1 7 gをそれぞれ示し、 2個の電機子 コイルは、 直列若しぐは並列に接続されている。 電機子 コ イ ル K， Mの下端には、 それぞれトランジスタ 2 0 a， 2 0 b , が挿入 されている。 トラ ンジスタ 2 0 a， 2 0 b , は、 半導体スィ 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 4 2 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 2 0 aが導通して、 電機子コイル Kが通電される。 端 子 4 2 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 2 0 bが導通して、 電機子コイル Mが通電される。

図 5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 には突出部 3 a， 3 b， …が設けら れ、 突出部の巾は 9 0度乃至 1 5 0度である。 コ イ ル 1 0 d , 1 0 e , 1 0 d， 1 0 e は、 前述した コ イ ル 1 0 a， 1 0 b， 1 0 c と同じ構成のもので、 突出部 3 a， 3 b , …に対向し、 コィ ル 1 0 d， 1 0 eは 9 0度離間し、 コイル 1 0 d， 1 0 eはそれぞ れコイリレ 1 0 d， 1 O e よ り 1 8 0度離間している。

図 6 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 力 既に上述されているためその説明を省略する。

図 1 8の端子 4 2 a， 4 2 c よ り入力される第 1 の相の第 1 ， 簠 丄の位置検知信号はそれぞれ曲線 5 0 a ， 5 0 b , … と 曲線 5 1 a， 5 1 b , …となっている。 端子 4 2 b， 4 2 dに入力さ れる第 2 の相の第 2 ， 達 の位置検知信号は、 それぞれ曲線 5 1 a , 5 1 b , …と曲線 5 3 a， 5 3 b , …となる。 第 1 ， 塞 丄の位篋検知信号がそれぞれ端子 4 2 a， 4 2 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 の相の電機子コ ィル Kと電機子コイル Mが各位置検知信号に対応して 1 2 0度の巾 の通電が行なわれる。 位置検知信号 5 0 a による電機子コ イ ル Kの通電電流は、 図 2 1の 1段目の曲線 2 7 aで示すことができ る。 ただし点線間の巾は 1 2 0度とする。

トルク発生の状態とその特徴は、 前述した図 1 7の実施例と全く 同様である。 オペアンプ 40 a, 基準電圧端子 40の電圧、 抵抗 2 2 a , 微分回路 40 b， 単安定回路 2 8 a， 反転回路 2 8 b， ァ ン ド回路 24 a, 24 b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。 コ ンデンサ 47 a _r トラ ンジスタ 4 a， 4 b， S C R 5 a , ブロ ック回路 4の 作用効果も同様で、 曲線 2 7の立上がりを急速と し、 曲線 2 7 b部 の降下を急速とする作用効果がある。

ブロ ック回路 3 2は、 S C R 5 bを導通制御するもので、 前述し た トランジスタ 4 a, 4 b， S C R 5 a , ブロ ック回路 4と全く構 成のもので、 端子 42 aの入力位置検知信号の始端部の所定の巾の 電気パルスによ り S C R 5 bを導通して、 コンデンサ 47 aの高電 圧を電機子コイル Kに印加する為のものである。

チヨ ッパ回路によ り、 コ ンデンサ 47 aの静電工ネルギを増大し て、 電機子コイル間の磁気エネルギ移動時の銅損と鉄損によるエネ ルギ損失を補填する作用も前実施例と同様である。

電機子コイル L， Nの通電制御をするブロ ック回路 Fは、 電機子 コイル K， Μの通電制御の回路と同じ構成のもので、 図示していな いが同じ構成のチヨ ッパ回路が付設されている。 コ ン デ ン サ 47 aを除去して、 コンデンサ 4 6 aを設けても同じ作用効果があ る

電機子コイル Lは、 図 1 6の曲線 5 2 a， 5 2 b , "'の巾だけ通 電され、 電機子コィル Nは、 曲線 53 a， 5 3 b , …の巾だけ通電 され、 通電電流の立上がり と降下は急速となる。 以上の説明のよう に、 2相全波通電の リ ラクタ ンス型電動機とな り、 本発明の目的が 達成される。

端子 4 2 a， 4 2 c に図 1 6の曲線 5 4 a， 5 4 b , … と曲線 5 6 a , 5 6 b , …の電気信号を入力し、 端子 4 2 b , 4 2 dに曲 線 5 5 a， 5 5 b , …と曲線 5 7 a， 5 7 b , …の電気信号を入力 すると、 9 0度の巾の通電とするこ とができる。 9 0度の巾の通 電のと きには、 出力 トルクは減少するが、 高速度 （出力 1 K wで 1 0万回転毎分） の運転が可能である。 1 2 0 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。

図 5 において、 磁極巾を 1 8 0度と し、 突極数を 1 0個と しても 実施する こ とができ る。 又磁極巾を 1 2 0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。

図 1 4の 3段目の曲線 3 0 a， 3 0 b , …は、 励磁コイ ル K， Mの通電電流を示し、 曲線 3 0 c , 3 0 dは励磁コイル L， Nの通 電電流を示している。 曲線 5 4 a , 5 5 a , 5 6 a , 5 7 aは位 置検知信号曲線である。 通電区間は 9 0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転ができる構成と な—つているので、 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 図 1 の実施例において、 磁極数を 2 n個 （ nは 3以上の正整数） 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。

次に図 1 9の実施例について説明する。

図 1 9の回路は、 図 2の 3相全波通電の電動機の電機子コィルの 通電制御回路である。

電機子コイル 3 2 a , 3 2 b , 3 2 Gは第 1 , 第 2， 第 3の相の 電機子コイルとなり、 又電機子コイル 3 2 d , 3 2 e , 3 2 f は簠 丄， ^J_， ^^の相の電機子コイルとなる。 端 子 4 2 a ， 4 2 dには、 図 1 5の位置検知信号の曲線 3 6 a， 3 6 b , …と曲 線 4 3 a， 4 3 b , …が入力される。 この と き に ト ラ ン ジス タ 2 0 a , 2 0 bが導通して電機子コ イ ル 3 2 a， 3 2 d には 1 2 0度の通電が行なわれ、 位相差は 1 8 0度となる。 電機子コ ィル 3 2 aの磁気エネルギは、 トランジスタ 2 0 aが不導通に転化 すると、 コ ンデンサ 4 1 aに流入して高電圧に充電する。

次に 6 0度回転する と、 端子 4 2 dの入力信号 （図 1 5の曲線 4 3 a， 4 3 b， ···） によ り トラ ンジスタ 2 0 bが導通する。

ト ラ ンジスタ 2 O b のベース入力は前記した図 1 5 の'曲線 4 3 a， 4 3 b， 〜となっている。 曲線 4 3 a， 4 3 b， …の始 端部の微分パルスによ り付勢される単安定回路の所定の巾の出力電 気パルスを反転回路によ り反転した電気信号が端子 4 - 1 に入力さ れている。 従って、 トランジスタ 4 a， S C R 5 aが導通するの で、 コンデンサ 4 l aの高電圧が電機子コイル 3 2 dに印加されて 通電の立上りを急速とす'る。 その後は、 前実施例と同 じ構成の チヨ ッパ回路によ り電機子電流は基準電圧端子 4 0の電圧によ り規 制された値となる。 チヨ ッパ作用によ り、 コ ンデンサ 4 1 bには 静電工ネルギが蓄積される。 ト ラ ンジスタ 2 0 bが不導通に転化す ると、 電機子コイル 3 2 dの磁気エネルギは、 ダイオー ド 2 l bを 介してコ ンデンサ 4 l bを更に高電圧に充電する。

6 0度回転すると、 曲線 3 6 a， 3 6 b , …の位置検知信号によ り 、 ト ラ ンジスタ 2 0 aが導通する。 曲線 3 6 a， 3 6 b , …の 始端部の微分パルスによ り付勢される単安定回路の所定の巾の出力 電気パルスを反転回路によ り反転した電気信号が端子 4 - 2 に入力 されている。 従って、 該電気パルスの巾だけ トラ ンジスタ 4 d , S C R 5 dが導通して、 コ ンデンサ 4 1 bの高電圧を電機子コイ ル

3 2 aに印加して通電の立上りを急速とする。

その後の 1 2 0度の区間は、 チヨ ッパ回路によ り電機子電流は設 定値に保持され、 又コ ンデンサ 4 1 aにチヨ ッパ周波数 （チヨ ッパ 回数） に対応した静電工ネルギが蓄積される。 '

ブロ ッ ク回路 B， Cはそれぞれ電機子コイ ル 3 2 b， 3 2 e及び 電機子コイル 3 2 c , 3 2 f の通電制御回路で、 前述した電機子コ ィル 3 2 a， 3 2 dと全く 同じ構成のものとなっている。 端 子

4 2 b , 4 2 c には、 図 1 5 の曲線 3 7 a， 3 7 b , … と 曲線 3 8 a , 3 8 b , …の電気信号が入力され、 端子 4 2 e， 4 2 f に は曲線 4 4 a， 4 4 b , …と曲線 4 5 a， 4 5 bの電気信号が入力 される。 以上の説明よ り理解されるよう に本発明の目的が達成さ れる。 ダイ オー ド 2 1 d , 2 1 e は、 コ ン デ ン サ 4 1 a ， 4 l bの放電回路となるものである。 コ ン デ ン サ 4 1 a ， 4 1 bを除去し、 この代り にコ ンデンサ 4 7 a， 4 7 bを点線で示 すように設けても本発明を実施することができる。

ブロ ッ ク回路 Cを除去し、 電機子コイ ル 3 2 a， 3 2 dを図 1 8 の電機子コ イ ル K， M と置換し、 電機子コ イ ル 3 2 b , 3 2 eを図 1 8の電機子コイル L , Nと置換して図 1 6の位置検知 信号によ り通電制御を行なう と 2相の電動機となり、 本発明の目的 を達成することができる。

図 2 0の回路は、 図 1 9の回路のコンデンサ 4 7 a， 4 7 bの放 電回路を変更した実施例である。

図 2 0において、 端子 4 2 aよ り入力される位置検知信号の曲線 3 6 a , 3 6 b， ···によ り、 トランジスタ 2 0 aが導通して電機子 コイル 3 2 aは 1 2 0度の巾の通電が行なわれる。 S C R 2 3 a のゲ一 ト端子 2 3一 1 には端子 4 2 aの入力電気信号となっている ので、 上記した電機子電流の通電区間のチヨ ッパ作用のある間は、 図 1 9の場合と同じく チヨ ヅパ周波数に対応した静電工ネルギの蓄 積がコンデンサ 4 7 aに行なわれる。

位置検知信号の末端で ト ラ ンジスタ 2 0 aが不導通に転化する と、 電機子コィル 3 2 aの磁気エネルギは全部コンデンサ 4 7 aに 充電されて高電圧とする。 6 0度回転すると、 端子 4 2 dに位置 検知信号 4 3 a， 4 3 b , - "が入力されて ト ラ ンジスタ 2 0 bが導 通する。 コンデンサ 4 7 aの放電は、 電機子コイル 3 2 d， トラ ンジスタ 2 0 b， 抵抗 2 2 a， ダイオード 2 1 gの順で行なわれる ので、 電機子電流の立上りを急速とし、 又銅損と鉄損によるエネル ギ損失を補填できるので立上りはよ り急速となる。

その後の 1 2 0度の区間の通電は電源よ り行なわれて、 チヨ ヅ パ 回路によ り電機子電流は設定値となる。 こ の 間 内 に お け る チヨ ッパ作用によ り、 コ ンデンサ 4 7 bには静電工ネルギが蓄積さ れる。

ト ラ ン ジス タ 2 O b が不導通に転ィヒす る と 、 電機子 コ イ ル

3 2 dの磁気エネルギは、 ダイオー ド 2 1 b， 2 1 eを介してコ ン デンサ 4 7 bに充電されて更に高電圧に保持される。 次の位置検 知信号に よ り ト ラ ン ジス タ 2 0 a が導通する と 、 コ ンデ ンサ

4 7 bの放電は電機子コ イ ル 3 2 a ， ト ラ ンジス タ 2 0 a， 抵抗

2 2 a， ダイォー ド 2 1 hの順で行なわれるので電機子電流の立上 りが急速となる。 端子 4 2 b， 4 2 6及び端子 4 2 。 ， 4 2 f の 入力位置検知信号によ り通電制御に行なわれるブロ ッ ク回路 B (電 機子コイ ル 3 2 b， 3 2 e を含む） ブロ ッ ク回路 （電機子コ イ ル 3 2 c ， 3 2 f を含む） は、 上述 し た電機子 コ イ ル 3 2 a ,

3 2 dの通電制御回路と全く 同じ構成となっている。

以上の説明よ り理解されるよう に、 3相全波通電が行なわれて本 発明の目的が達成される作用効果がある。

図 1 9の実施例で説明したよ う に、 ブロ ッ ク回路 Cを除去して 2相全波通電の電動機とするこ とができる。 図 1 9 と図 2 0の実 施例において、 端子 4 0の電圧を回転速度検出信号によ り変更する 周知の手段によ り定速制御を行なう こ とができる。

図 2 2は、 本発明による技術をステッ ピング電動機に適用した実 施例である。 本実施例は 5相の リ ラ ク タ ンス型の電動機である 力 複数相のステッ ビング電動機を同じ手段によ り構成するこ と も できる。 端子 4 2 a , 4 2 b， 4 2 c , 4 2 g , 4 2 hには 5相 のステッ ビング電気信号が入力される。 ス テ ッ ピ ン グ電気信号 は、 パルス発振器の出力パルス分配器に入力して得るこ とができ る。

端子 4 2 aの入力信号は、 所定の時間巾で互いに同じ時間巾だけ 離間した矩形波のステツ ビング電気信号である。 端子 4 2 b ， 4 2 c , …の入力信号は、 端子 4 2 aの入力信号よ り位相が順次に パルス巾の 1 / 5だけおく れたステツ ビング電気信号となってい る。 アン ド回路 2 4 a， 基準電圧端子 4 0 , オペアンプ 4 0 a , 微分回路 4 0 b， 単安定回路 2 8 a， 反転回路 2 8 bはチヨ ツバ回 路となり、 電機子コィル 3 2 aの電流を設定値に保持している。

電機子コイル 3 2 aの通電制御回路は、 図 2 1 の電機子コイル 3 2 aのものと全く 同じである。 従ってその作用効果も全く 同じ である。 従って端子 4 2 aの入力波形に近い通電が行なわれてい る。 ブロ ック回路 5 9 a， 5 9 b , ···， 5 9 dは、 基準電圧端子 4 0が共通で、 オペアンプ 4 0 a.， 微分回路 4 0 bその他を含む チヨ ッパ回路で、 アン ド回路 2 4 b， 2 4 c , 2 4 g , 2 4 h及び 抵抗 2 2 b， 2 2 c , ···， 2 2 hと ともにチヨ ヅパ回路となって、 対応する電機子コイルを設定値に保持している。 端子 4 f には、 ブロック回路 4 と同じ構成の回路を介して端子 4 2 bの入力信号が 入力されている。 S C R 5 b , トランジスタ 4 d， 4 eはそれぞ れ S C R 5 a， トランジスタ 4 a， 4 b と対応する作用を行なって いるので、 電機子コイル 3 2 bは端子 4 2 bの入力ステッ ピング信 号に対応して通電され、 高速度の回転でも電機子電流をステツ ピン グ信号の波形に近い形状とすることができる。

ブロック回路 P , Q, Rは、 電機子コイル 3 2 a， 3 2 bと同じ 通電制御回路で、 ダイオード 4 9 a , 4 9 bに対応するダイオード 4 9 c , 49 g , 4 9 h及びトランジスタ 2 0 a， 2 0 bに対応す る トラ ンジスタ 2 0 c， 2 0 g , 2 0 hが分離して示されている。 以上の構成なので、 端子 4 2 a， 4 2 b , …， 4 2 hに 5相のス テツ ビング電気信号を入力するこ とによ りステ ッ ピング電動機と し て駆動され、 周波数の大きい例えば数万サイ クルのステッ ピング電 気信号によっても対応する回転が可能とな り、 リ ラクタ ンス型のス テツ ビング電動機の長所のみを保存し、 欠点を除去できる作用効果 があ 。

電機子コイル 3 2 a , 3 2 b， 3 2 cのみの回路と し、 図 1 の構 成の リ ラクタンス型電動機とすると、 3相のステッ ピング電動機を 構成するこ とができる。 図 1 の磁極に歯を複数個設けるこ とによ り、 ステップ角の小さいものが得られ、 しかも回転数を增大するこ とができる。

次に本発明の手段をマグネッ ト回転子を有する周知の直流ブラシ レス 3相電動機に適用した実施例につき説明する。

図 2 6において、 電機子コイル 3 2 a， 3 2 dは、 第 1 の相の磁 極にバイ ファラ巻きされた電機子コイルで、 一般には 1 個の電機子 コイルとなり往復通電が行なわれているものである。 電機子コイル 3 2 aが通電される と 磁極は N極に励磁され、 電機子 コ イ ル β 2 dが通電されるとその磁極は S極に励磁される。

第 2の相の電機子コイル 3 2 b， 3 2 e及び第 3の相の電機子コ ィル 3 2 c， 3 2 f についても上記した事情は全く 同様である。 端子 4 2 a， 4 2 dには、 図 1 5の位置検知信号曲線 3 6 a， 3 6 b , …と曲線 4 3 a， 4 3 b , …がそれぞれ入力される。 図 1 7の回路と同一の構成となっているので、 その作用効果も同様で ある。 ブロック回路 B， Cはそれぞれ電機子コイル 3 2 b， 3 2 e と電 機子コィル 3 2 c， 3 2 f の通電制御の為の回路で、 上述した回路 と同じ構成である。 コ ンデンサ 4 7 aの高電圧は、 端子 4 2 aに 入力される位置検知信号の始端部において導通する S C R 5 aを介 して電機子コィル 3 2 aに印加されて電機子電流の立上りを急速と し、 又コンデンサ 4 7 aの高電圧は、 端子 4 2 dに入力される位置 検知信号の始端部において導通する S C R 5 bを介して電機子コィ ル 3 2 dの電機子電流の立上りを急速とする。

ブロ ック回路 3 2は、 S C R 5 a， トラ ンジスタ 4 a， 4 b， ブ ロック回路 4 と同じ構成のもので、 端子 4 2 dの入力信号の始端部 の電気パルスによ り付勢されて、 S C R 5 bをその巾だけ導通する ものである。 チヨ ッパ回路によ り、 コ ンデンサ 4 7 aをその周波数に対応した充電を行ない、 電機子コィル間を磁気エネルギが移動 するときの銅損と鉄損を補填して電機子電流をよ り急速とする作用 も図 1 7と同様である。 端子 4 2 b， 4 2 eには、 図 1 5の曲線

3 7 a , 3 7 b , …と曲線 44 a， 44 b , …の電気信号が入力さ れ、 端子 4 2 c , 4 2 f には、 曲線 3 8 a， 3 8 b , 一 と曲線

4 5 a , 4 5 b , ···の電気信号が入力される。

以上の構成なので、 図 1 7の場合と同様に、 減トルクと反トルク の発生が高速回転でもなく、 効率の良い高速電動機が得られる。 高 価なパヮ素子の数が従来の手段即ち 3組の トランジスタプリ ッジ回 路の場合の 1 Z2 となる特徴がある。

図 2 7は、 図 1 9のリ ラクタンス型 3相全波通電の電動機の通電 制御手段をマグネッ 卜回転子を有する 3相直流電動機に適用した実 施例である。 作用効果は図 1 1の場合と全く 同様なので説明を省略 する

図 2 8は、 図 2 0の リ ラクタ ンス型 3相全波通電の電動機の通電 制御手段をマグネッ ト回転子を有する 3相直流電動機に適用した実 施例である。 作用効果は図 2 0の場合と全く 同様なので説明を省 略する。

図 2 7， 図 2 8の通電制御回路によ り本発明の目的が達成される こ とは明らかである。 図 2 3， 2 4， 2 5 に示す通電制御手段をマ グネッ ト回転子を有する直流電動機に適用しても本発明を実施する こ とができる。

次に、 本発明の他の実施例について説明するが、 図 1 、 図 3 につ いては既に上述されているため、 その説明を省略する。

電機子コイルの通電手段を図 3 0 にっき次に説明する。

電機子コイル 3 2 a， 3 2 b , 3 2 cの下端には、 それぞれ トラ ンジス夕 2 0 a , 及び 2 0 b及び 2 0 cが揷入されている。 トラ ンジスタ 2 0 a， 2 0 b， 2 0 cは、 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。

本実施例では、 ト ラ ンジスタ 2 0 a， 2 0 b , 2 0 cは電機子コ ィルの下端即ち電源負極側にあるので、 その導通制御の入力回路は 簡素化される特徴がある。 図 8に示すものが従来周知の手段で、 電機子コイル 6 a， 6 bの両端に ト ラ ンジスタ 1 9 a， 1 9 b , … が挿入きれている。 従って電機子コイルの 2倍の数の ト ラ ンジス タとなる。 トラ ンジスタ 1 9 a， 1 9 b , …は、 パヮ素子となる ので高価となり、 電源正極側の トラ ンジスタ 1 9 a， 1 9 cは、 端 子 1 9 - 1 ， 1 9一 2の入力によ り導通制御をする場合に、 別電源 が必要となり、 この回路が高価となる。 上述した 2つの欠点があ る。 本発明装置によるとこの欠点が除去される特徴がある。

電機子コィルの通電時に、 その大きいィ ンダクタンスの為に立上 がりがおくれ、 又通電の停止時に、 ダイオー ド 6 c， 6 dを介して 蓄積磁気エネルギが電源側に還流するが、 このときの電流の降下も おくれる。 この為に回転速度と効率が低下する。 電源電圧を上 昇すると上述した不都合が除去されるが、 1 K w出力で 1万回転 Z 毎分とすると、 印加電圧は 1 0 0 0ボルト以上となり実用性がなく なる。 本発明によると、 かかる欠点も除去される。

次に図 3 0にっき詳細を説明する。

端子 4 2 a , 4 2 b , 4 2 Gよ り、 図 1 5の位置検知信号曲線 3 6 a , 3 6 b , ···， 曲線 3 7 a， 3 7 b , ···， 曲線 3 8 a， 3 8 b , …が入力される。 上述した入力信号によ り、 卜ランジス タ 2 0 a， 2 0 b , 2 0 cがアン ド回路 2 4 a， 2 4 b , 2 4 cを 介してベース入力が得られて導通して、 電機子コイル 3 2 a， 3 2 b , 3 2 cが通電される。 端子 4 0は電機子電流を指定する 為の基準電圧である。 端子 4 0の電圧を変更することによ り、 出 力トルクを変更することができる。 電源スィ ッチ （図示せず） を 投入すると、 オペアンプ 4 0 aの +端子の入力は一端子のそれよ り 低いので、 オペアンプ 40 aの出力はローレベルとなり、 微分回路 4 0 bの出力がなく 、 単安定回路 2 8 aの出力もローレベルとな り、 反転回路 2 8 bの入力が口一レベルなのでその出力はハイ レべ ルとなり、 トランジスタ 2 0 aが導通して、 電圧が電機子コイルの 通電制御回路に印加される。 抵抗 2 2 a は 、 電機子 コ イ ル 3 2 a , 3 2 b , 3 2 cの電機子電流を検出する為の抵抗である。 上述した位置検知信号曲線の 1 つが図 1 4のタイ ムチヤ一 卜の 1段目に曲線 3 6 a と して示されている。

図 8において、 この曲線 3 6 aの巾だけ電機子コイルが通電され る。 矢印 2 3 aは通電角 1 2 0度を示している。 通電の初期で は、 電機子コイルのイ ンダクタ ンスの為に立上がりがおく れ、 通電 が断たれる と、 蓄積された磁気エネルギが、 図 8の場合にはダイ オー ド 6 c， 6 dを介して電源に還流放電されるので、 点線 Hの右 側の曲線 2 5の後半部のよう に降下する。 正 トルクの発生する区 間は、 矢印 2 3で示す 1 8 0度の区間なので、 反 トルクの発生があ り、 出力 トルク と効率を減少する。 高速回転となる と この現象は著 し く大き く なり使用に耐えられぬものとなる。

反 トルク発生の時間巾は、 高速となっても変化しないが、 正 トル ク発生の区間 2 3の時間巾は回転速度に比例して小さ く なるからで ある。 図 3 0の位置検知信号 3 6 a， 3 7 a， 3 8 aによる電機 子コイルの通電についても上述した事情は同様である。 曲 線 2 5の立上がり もおく れるので、 出力 トルクが減少する。 即ち減 トルクが発生する。 これは、 磁極と突極によ り磁路が閉じられて いるので大きいィ ンダクタ ンスを有しているからである。

リ ラクタ ンス型の電動機は大きい出力 トルクを発生する利点があ る反面に回転速度を上昇せしめるこ とができない欠点があるのは、 上述した反 トルク と減 トルクの発生の為である。

本発明装置は、 図 3 0 の逆流防止用 の ダイ オー ド 4 9 a , 4 9 b , 4 9 c及び小容量のコ ンデンサ 4 1 a， 4 1 b , 4 2 c及 びダイオー ド 2 1 a , 2 1 b , 2 1 c及び半導体素子 5 a， 5 b , 5 c等を付設して上述した欠点を除去し、 又電機子コイルの通電制 御のスィ ッチング素子 （記号 2 0 a , 2 0 b , 2 0 c ) を電源負電 圧側に 1個のみ使用したこ とに特徴を有するものである。 曲 線 3 6 aの末端で通電が断たれると、 電機子コイル 3 2 aに蓄積され た磁気エネルギは、 逆流防止用ダイオー ド 4 9 cによ り、 直流電源 側に還流しないでダイオード 2 1 aを介して、 コ ンデンサ 4 1 aを 図示の極性に充電して、 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急速に降下する。

図 1 4 の タ イ ム チャ ー ト の 1 段目 の 曲線 2 7 ， 2 7 a , 2 7 bは、 電機子コイル 3 2 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 1 aは高電圧 に充電して保持される。 端子 4 2 b， 4 2 cの位置検知信号の入 力信号の末端で卜ランジス夕 2 0 b， 2 0 cの通電が断たれると同 様な理由でコンデンサ 4 1 b， 4 1 Gは高電圧に充電され、 通電電 流の降下が急速となる。 又トラ ンジスタ 2 0 cの導通時に、 コン デンサ 4 1 aの高電圧が電機子コイル 3 2 cに電源電圧とともに印 加されるので通電電流の立上りが急速となる。 ダ イ ォ ー ド 2 1 d， 2 1 e , 2 1 ： f は必ずしも必要なものでないが、 コンデン サ 4 1 a， 4 1 b , 4 1 Gの放電時に電源端子 2 a， 2 bを通らな いで放電せしめる為のものである。 ト ラ ン ジ ス タ 2 0 a , 2 0 b， 2 O cの代りに I G B Tを利用すると大きい電流の場合に 有効な手段となる。

他の電機子コイルの通電電流の立上り と降下が同じ理由によ り急 速となる。 従って図 1 4の曲線 2 7のように急速に立上る。 立 上りの通電曲線 2 7は中途で図示のように立上りがおそく なる。 これは磁気エネルギが電機子コイル間を移動する と きに、 コイ ルの 銅損と磁極の鉄損によ 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。 上述した場 合の S C R (制御整流素子） 5 a と ト ラ ンジスタ 5 b , 5 cの作用 を次に説明する。

端子 4 2 bに位置検知信号が入力されると ト ラ ンジスタ 2 0 bが 導通する。 このときに端子 4にも端子 4 2 bの入力信号が入力さ れるので、 微分回路 4 aによ りその始端部の微分パルスが得られ、 これによ り単安定回路 4 bよ り所定の巾の電気パルスが得られ、 こ れによ り トラ ンジスタ 5 b， 5 cがその巾だけ導通する。 従って S C R 5 aのゲー ト電流が得られて導通する。 従ってコ ンデンサ 4 1 cの +極— S C R 5 a—電機子コ イ ル 3 2 b— ト ラ ン ジス タ 2 0 b→ダイオー ド 2 1 f —コ ンデンサ 4 1 cの一極の順で放電さ れる。 放電の終了 と と も に、 S C R 5 a ， ト ラ ン ジス タ 5 b , 5 cは不導通に転化する。

ブロ ッ ク回路 4 6 bは S C R 5 a , 卜ラ ンジス夕 5 b， 5 c と同 じ回路で、 端子 4 6 — 2 よ り端子 4 2 aの位置検知信号が入力され る。 従っ て ト ラ ン ジス タ 2 0 a の導通 に よ り 、 コ ン デ ン サ 4 1 bの高電圧が電機子コイル 3 2 aに印加されて通電電流の立上 りを急速とする作用効果がある。 ブロ ッ ク回路 4 6 bが挿入され ていないと、 トランジスタ 2 0 bが不導通に転化すると同時に トラ ンジスタ 2 0 cが導通するので、 電機子コイル 3 2 bの蓄積磁気ェ ネルギは、 ダイ オー ド 2 1 b→電機子コイル 3 2 a■→ダイ オー ド 2 1 a→電機子コイル 3 2 c— ト ラ ンジスタ 2 0 c—ダイ オー ド 2 l e—電機子コイル 3 2 bの順で放電される。 従ってコンデン サ 4 1 bの高電圧の充電作用が消滅して本発明の目的は達成されな いことになる。

S C R 5 aを含む回路についても上述した事情は同様である。 電機子コイル 3 2 aの磁気エネルギの放出時には、 S C R 5 aが不 導通となっているので上述したブロ ック回路 4 6 b と同じ回路を挿 入する必要がない。

以上の説明よ り理解されるよう に、 電機子コイル 3 2 a—ダイ オー ド 2 1 a—電機子コィル 3 2 c→ダイオー ド 2 1 c→電機子コ ィル 3 2 b→ダイオード 2 1 b—電機子コイル 3 2 aで示される閉 回路を、 S C R 5 aとブロ ック回路 4 6 bの 2個所で遮断のみでコ ンデンサ 4 1 a， 4 1 b , 4 1 c 3個の高電圧の充電が行なわれる 特徴がある。 従って回路が簡素化される特徴がある。

次にチヨ ツパ回路について説明する。 電機子コイル 3 2 aの電 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 aの一端子の入力電圧） を 越えると、 オペアンプ 40 aの出力がハイ レベルに転化するので、 微分回路 4 0 bよ り微分パルスが得られ、 単安定回路 2 8 aを付勢 して所定の巾のパルス電気信号が得られる。 反転回路 2 8 bの出 力は口一レベルにその巾だけ転化するので、 アン ド回路 2 4 aの出 力も同じ巾だけローレベルとなり、 トランジスタ 2 0 aもその巾だ け不導通に転化する。 従って電機子コイルの電流 （電機子電流） は降下し、 ダイオー ド 2 1 aを介してコ ンデンサ 4 1 aを充電す る。 単安定回路 2 8 a の出力信号が消減ザる と 、 反転回路 2 8 b， アン ド回路 2 4 aの出力は再びハイ レベルに転化して、 ト ラ ンジスタ 2 0 aが導通して電機子電流が増大し始める。

電機子電流が設定値を越えると、 オペアンプ 4 0 aの出力が再び ハイ レベルに転化して トラ ンジスタ 2 0 aは、 単安定回路 2 8 aの 出力パルス巾だけ不導通に転化して電機子電流は降下する。 かか るサイ クルを繰返すチヨ ッパ回路とな り、 電機子電流は基準電圧端 子 4 0の電圧に規制された電流値となる。 図 1 4の曲線 2 7 aは チヨ ッパ制御の電流を示している。 基準電圧端子 4 0の電圧を回 転速度に比例した電圧によ り制御する周知の手段によ り定速制御を 行なう こ と もできる。

上述したチヨ ッパ作用があるときに、 単安定回路 2 8 aの出力パ ルスの回数だけコ ンデンサ 4 1 aは繰返して充電されて電圧が上昇 し、 静電工ネルギが蓄積される。 位置検知信号の末端で、 トラ ン ジス夕 2 0 aが不導通に転化する と、 電機子コイル 3 2 aの磁気ェ ネルギの全部がコ ンデンサ 4 1 aに充電される。 コ ン デ ン サ 4 1 aの静電工ネルギは、 チヨ ッパ周波数と電機子電流の降下時間 に対応した静電工ネルギが更に付加される。 かかる静電工ネルギ によ り、 電機子コイル 3 2 cが次に通電されたと きの電流が立上る ので、 前述した電機子コイルの銅損と磁極の鉄損によるエネルギ損 失を補填するこ とができる。 従って電機子電流は図 1 4の 1 段目の 点線曲線 2 7 cのように急速に立上り、 ほぼ矩形波に近いものとな り出力 トルクを増大する作用効果がある。 コ ンデンサ 4 1 aの容 量、 チヨ ヅパ電流の周波数、 単安定回路 2 8 aの出力パルス巾は上 述した作用効果があるように調整する必要がある。 電機子コイル 3 2 b , 3 2 c も ア ン ド 回路 2 4 b , 2 4 c , ト ラ ン ジ ス タ 2 0 b , 2 0 cによ り同じく電機子電流のチョ パ制御が行なわれ る。 従って電機子電流の立上り と降下を急速とする通電制御が行 なわれる。

電機子コイルの通電は、 突極が磁極に侵入する点よ り 3 0度の区 間のいずれの点でもよい。 回転速度， 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 1 0 a， 1 0 b , 1 0 cの固 定電機子側に固定する位置を変更する。

以上の説明よ り理解されるように 3相片波通電の電動機と して効 率良く、 大きい出力と高速回転を行なうことができるので本発明の 目的が達成される。

図 1 4の 1段目の曲線 2 6 a， 2 6 b , 2 6 cは電機子コイルの 通電曲線を示し、 点線 2 6 — 1 と 2 6— 2の間隔は位置検知信号の 1 2 0度の巾で、 点線 2 6 — 1 と 2 6 — 3の間隔は 1 8 0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 2 6— 1 の点で通電が開始され、 同時に突極が磁極に侵入 しはじめる。 曲線 9 aは電機子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 ピーク値は、 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 3 0度おくれた区間の中間の 点となるように位置検知コィル 1 0 a , 1 0 b , 1 0 cの固定位置 を調整することがよい。 コンデンサ 4 1 a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。

図 3 0のブロ ッ ク回路 Gを付加すると 3相全波通電を行なう こ と ができる。 電機子コイル 3 2 d , 3 2 e , 3 2 f の通電制御回路 と チ ヨ ッ ノ、'回路は、 それぞれ電機子 コ イ ル 3 2 a , 3 2 b , 3 2 cのそれと全く 同じ構成となっている。 従 つ て 、 端 子 4 2 d , 4 2 e , 4 2 f の位置検知信号入力によ り電機子電流の制 御が行なわれる。 端子 4 2 d， 4 2 e , 4 2 f の入力信号は、 そ れぞれ図 1 5の曲線 4 3 a， 4 3 b , …， 曲線 4 4 a， 4 4 b , …， 曲線 4 5 a， 4 5 b , …の位置検知信号となっている。

上述した 3相全波通電の電動機の構成を説明する。 図 2 は平面 図、 図 4は展開図である力 既に上述しているため、 相違点のみ説 明する。

図 3 0の電機子コイ ル 3 2 a ， 3 2 b ， 3 2 cの通電制御回路 は、 上述した 3相全波通電の場合の片波通電に相当する ものとな る。 ブロ ッ ク回路 Gは電機子コイル 3 2 d， 3 2 e , 3 2 f の通電 制御回路で、 電機子コイル 3 2 a， 3 2 b , 3 2 c と同様な回路と な り、 端子 4 2 d , 4 2 e , 4 2 f の入力信号は、 図 1 5の曲線 4 3 a , 4 3 b , …， 曲線 4 4 a， 4 4 b , 曲線 4 5 a， 4 5 b , …となり、 それぞれの曲線の巾だけ電機子コイルは通電され、 オペ アンプ 4 0 a， 基準電圧端子 4 0を含む同様な回路によ り制御され るチヨ ッパ回路が設けられて電機子電流を設定値と している。

以上の説明よ り判るように、 3相全波通電の電動機となり、 通電電 流の立上がり と降下が急速となり、 高速度で効率の良い、 リ プル ト ルクの少ない電動機が得られる効果がある。 図 3 0のチヨ ッパ回路のみを変更した実施例が図 3 1 に示され る。 図 3 1 におレ、て 、 ブ ロ ッ ク 回路 4 6 a は、 図 3 0 の S C R 5 a , ト ラ ンジスタ 5 a， 5 bを含む回路を示し、 端子 4 6一 1 の入力信号は図 3 0の端子 4 と同じ入力信号となってい る。 従って電機子コイル 3 2 a , 3 2 b , 3 2 cの位置検知信号 による通電制御は図 3 0の場合と全く 同様となる。 電機子コイル のチヨ ッパ制御はすべて同様なので、 電機子コイル 3 2 aを例とし て説明する。

電機子コイル 3 2 aの電流が増大して、 オペアンプ 4 0 aの +端 子の入力電圧が基準電圧端子 4 0 の電圧を越える と、 反転回路

2 8 bの出力は所定時間だけローレベルに転化するので、 トラ ンジ スタ 4 7は不導通に転化する。 従って電機子コィル 3 2 aの電流' は減少し、 次に増大し再び減少するチヨ ツパ回路となる。 通電電流 値は端子 4 0の電圧によ り規制される。 チヨ ッパ制御中に電機子 コイル 3 2 aの磁気エネルギはダイォー ド 4 7 aを介して放電され るので図 3 0の場合のコンデンサ 4 1 aに静電工ネルギとして蓄積 される作用効果はない。

図 1 4 のタ イ ムチャー ト において、 曲線 3 1' a , 3 1 b , 3 1 cは、 位置検知信号曲線 3 6 a， 3 6 b , 〜と曲線 4 3 a , ··' による電機子コイル 3 2 a , 3 2 dの通電曲線である。 曲 線 3 I d , 3 1 eは同じく電機子コイル 3 2 b， 3 2 eの通電曲線で ある。 曲線 3 1 f ， 3 1 s, 3 1 hも同じく電機子コィル 3 2 c，

3 2 f の通電曲線を示している。

本究明の技術は 2相全波通電の電動機に適用することができる。 次にその詳細を説明する。 この場合の平面図は省略してあるが、 展開図が図 5に示されている力 ^s、 既に上述されているため、 相違点 以外の説明を省略する。

次に図 3 2 について電機子コイ ルの通電制御を説明する。

図 3 2 において、 電機子コイ ル K， Μは、 図 5の電機子コイ ル 1 7 a , 1 7 e及び 1 7 c， 1 7 gをそれぞれ示し、 2個の電機子 コイルは、 直列若し く は並列に接続されている。 電機子 コ ィ ル K， Μの下端には、 それぞれ トラ ンジスタ 2 0 a , 2 0 c , が挿入 されている。 トラ ンジスタ 2 0 a， 2 0 c , は、 半導体スィ 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 4 2 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 2 0 aが導通して、 電機子コイル Kが通電される。 端子 4 2 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 2 0 cが導 通して、 電機子コイル Mが通電される。 図 5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には突出部 3 a , 3 b， …が設けられ、 突出部の巾は 9 0度乃 至 1 5 0度である。 コイル 1 0 d， 1 0 e , 1 0 d， 1 0 eは、 前述したコイル 1 0 a， 1 0 b , 1 0 c と同じ構成のもので、 突出 部 3 a， 3 b , …に対向し、 コイ ル 1 0 d， 1 0 e は 9 0度離間 し、 コイル 1 0 d， 1 0 e はそれぞれコイル 1 0 d， 1 0 e よ り 1 8 0度離間している。

図 6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 が、 既に上述しているため、 相違点以外の説明を省略する。

2の端子 4 2 a , 4 2 cよ り入力される第 1 の相の第 1 ， 筻 1 の位置検知信号はそれぞれ曲線 5 0 a , 5 0 b , … と 曲線 5 1 a , 5 1 b , ···となっている。 端子 4 2 b , 4 2 dに入力さ れる第 2 の相の第 2 ， m_2 の位置検知信号は、 それぞれ曲線

5 2 a , 5 2 b , …と曲線 5 3 a , 5 3 b , …となる。 第 1 ， 簠 丄の位置検知信号がそれぞれ端子 4 2 a， 4 2 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 の相の電機子コ ィル Kと電機子コィル Mが各位置検知信号に対応して 1 2 0度の巾 の通電が行なわれる。 第 2 ， 第 2の位置検知信号が端子 4 2 b， 4 2 dに入力されるので、 ト ラ ンジスタ 2 0 b， 2 0 dの通電制御 が行なわれて、 第 2の相の電機子コィル Lと Nが 1 2 0度の巾の通 電となる。

例えば、 電機子コイ ル Nの通電電流は図 1 4の 1 段目の曲線 2 7 a , 2 7 b , 2 7 cで示される。 トルク発生の状態とその特 徵は、 前述した実施例図 3 0 と全く同様である。 オ ペ ア ン プ 4 0 a , 基準電圧端子 4 0の電圧、 抵抗 2 2 a， 微分回路 4 0 b , 単安定回路 2 8 a， 反転回路 2 8 b， アン ド回路 2 4 a， 2 4 b , 〜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。

トランジスタ 5 b， 5 c S C R 5 a , ブロ ック回路 4 a， 4 bの 作用効果も同様で、 曲線 2 7の立上がりを急速と し、 曲線 2 7 b部 の降下を急速とする作用効果がある。 端 子 4 の 入 力 は 端 子

4 2 Gの入力と同じ位置検知信号となっているので、 コ ンデンサ 4 1 dの高電圧が電機子コィル Mに印加されて通電電流の立上りを 急速とする。 ブロ ック回路 4 6 bは、 トラ ンジスタ 5 b， 5 c ,

5 C R 5 aと同じ回路で回路で端子 4 6 - 2には端子 4 2 bの入力 信号と同じ位置検知信号が入力される。 従って、 端子 4 2 bの入 力位置検知信号の始端部の所定の巾の電気パルスによ り ブロ ッ ク回 路 4 6 bを導通して、 コ ンデンサ 4 1 c の高電圧を電機子コイ ル Lに印加する。

チ ヨ ッ ノ \°回路によ り 、 コ ン デ ンサ 4 1 a , 4 1 b ， 4 1 c , 4 1 dの静電工ネルギを增大して、 電機子コイル間の磁気エネルギ 移動時の銅損と鉄損によるエネルギ損失を補填する作用も前実施例 と同様である。

プロ ッ ク回路 4 6 b及び S C R 5 aの回路が削除された場合を次 に説明する。

この場合には、 各電機子コイルの 1 つの通電が断たれたと きにそ の磁気エネルギは、 電機子コイル K—ダイオー ド 2 1 a→電機子コ ィル N→ダイオー ド 2 1 d→電機子コイル M→ダイオー ド 2 1 c→■ 電機子コイ ル L→ダイオー ド 2 1 b -→電機子コイル Kの閉回路を介 し て放電 さ れる の で、 コ ン デ ン サ 4 1 a ， 4 1 b ， 4 1 c ， 4 1 dを高電圧に充電するこ とが不可能とな り本発明の目的が失な われる。 電機子コイルは 4個あるが、 上述した不都合を防止する 為の手段はブロ ッ ク回路 4 6 b と S C R 5 aを含む回路 2個です み、 従って回路が簡素化される.こ とが本発明の特徴となっている。

端子 4 2 a， 4 ≤ c に図 1 6の曲線 5 4 a， 5 4 b , … と曲線 5 6 a , 5 6 b , …の電気信号を入力し、 端子 4 2 b， 4 2 dに曲 線 5 5 a， 5 5 b , …と曲線 5 7 a， 5 7 b , …の電気信号を入力 すると、 9 0度の巾の通電とするこ とができる。 9 0度の巾の通 電のと きには、 出力 トルクは減少するが、 高速度 （出力 1 K wで 1 0万回転毎分） の運転が可能である。 1 2 0 度の巾の と き に は、 回転速度が 1 Z 2位に低下するが、 出力 トルクが増大する特徴 がある。 図 5において、 磁極巾を 1 8 0度と し、 突極数を 1 0個 としても実施することができる。 又磁極巾を 1 2 0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。

図 1 4の 3段目の曲線 3 0 a， 3 0 b , ···は、 励磁コイル K , Mの通電電流を示し、 曲線 3 0 c， 3 0 dは励磁コイル L， Nの通 電電流を示している。 曲線 5 4 a， 5 5 a , 5 6 a , 5 7 aは位 置検知信号曲線である。 通電区間は 9 0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。

図 1 の実施例において、 磁極数を 2 n個 （ nは 3以上の正整数） 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。

次に図 3 3の実施例について説明する。 本実施例は 2相， 3相の 全波通電の電動機に適用できる手段で、 図 3 3 は 3相の場合の第 1 の相の第 1， 1_ の電機子コイル 3 2 a， 3 2 dを例として示し たものである。 他の第 2， 第 3の相の電機子コイルも同じ手段によ り 目的が達成されるものである。 図 3 3 において、 ブロ ッ ク回路 Cは図 3 2のアン ド回路 2 4 a， 2 4 b , ···を略示したものであ る。 ブロック回路 Dは同じく オペアンプ 4 0 a， 微分回路 4 0 b， 単安定回路 2 8 a等を略示したものである。 従ってチヨ ッ パ回路を 構成して電機子コイル 3 2 a， 3 2 dの電流を所定値に保持してい る。

電機子コイル 3 2 a—ダイォー ド 2 1 a—電機子コイル 3 2 d→ ダイオー ド 2 I d—電機子コイル 3 2 aで示す閉回路は S C R 5 a によ り遮断されている。

従って、 前実施例と同様に、 端子 4に端子 4 2 aの入力位置検知 信号を入力せしめるこ とによ り同じ目的が達成され、 ト ラ ンジスタ 2 0 a , 2 0 dが不導通に転化したと きに電機子コイ ル 3 2 a , 3 2 dの蓄積磁気エネルギはそれぞれコ ンデンサ 4 l a , 4 I dを 充電して高電圧に保持し、 この高電圧によ り通電電流の立上りを急 速とする作用効果がある。

図示していない他の第 2 ， 第 3の相の 2組の電機子コイルについ ても同じ手段が採用され、 その作用効果も同様である。

'以上の説明よ り判るよ うに、 閉回路を遮断する手段 （ S C R 5 a ) は電機子コイルの数の 1 Z 2でよ く 回路が簡素化される特徴があ る

次に本発明の手段をマグネッ ト回転子を有する 3相直流電動機に 適用した実施例を図 2 9の展開図につき説明する。

図 2 9において、 記号 1 6はマグネッ ト回転子で矢印 A方向に回 転する。 その N , S磁極は記号 1 6 a， 1 6 b , … と して示され る。 マグネッ 卜回転子 1 6は、 励磁コイルで励磁される電磁石の場 合もある。 第 1 の相の電機子コイル 3 2 a , 3 2 dはバイ フ ァラ巻 きされて直流電源正極 2 aよ り ダイオー ド （図示していない） を介 して供電される。 このダイオー ドは前実施例のダイ オー ド 4 9 a , 4 9 b , …に対応するものである。

電機子コイル 3 2 a , 3 2 dは矢印方向に通電されるので往復通 電と同じ作用効果がある。

第 2， 第 3の相も同じく バイファラ巻きされた 2個 1組の電機子 コイル 3 2 b， 3 2 e及び電機子コイル 3 2 c， 3 2 f によ り構成 されているが点線で略示してある。 位置検知信号はマグネッ 卜回転 子 1 6の各磁極に対向する 3個のホール素子によ り周知の手段によ り得ることができる。 位置検知信号は図 1 5の曲線と同じもので、 電機子コイル 3 2 a , 3 2 dの通電制御をする位置検知信号は曲線 3 6 a , 3 6 b , 一と曲線 4 3 a， 4 3 b， '"となる。

電機子コイル 3 2 b， 3 2 e と電機子コイル 3 2 c， 3 2 f の通 電制御をする位置検知信号は曲線 3 5 a ， 3 5 b , … ， 曲線 4 4 a , 4 4 b , ··· と曲線 3 6 a， 3 6 b , ···， 曲線 4 5 a，

4 5 b…となる。

通電制御回路は 3相全波のリ ラクタンス型の同一記号の電機子コ ィルと全く 同じで前述した図 3 0若しく は図 3 3の手段を使用する ことによ り本発明の目的が達成される。

図 2 9のブロック回路 Sは図 3 0若しく は図 3 3の トランジスタ

2 0 a , 2 0 b， ···， ダイオード 2 1 a， 2 1 b , ···， コンデンサ 4 1 a , 4 1 b , …等の電流制御手段を含む回路を示しいてるもの である。 電機子コィルの通電電流の立上り と降下を急速とする

5 C R 5 aを含む回路の数は図 3 0の回路の場合は電機子コイルの 数の 2Z3ですみ 図 3 3の回路の場合には 1 2ですむので回路 が簡素化される特徴がある。 S C R 5 aの代りに他の半導体素子 を利用しても本発明の目的を達成することができる。

Claims

清 求 の 範 囲

1 . 固定電機子と磁性体回転子を備えた複数相の リ ラクタ ンス型 電動機において、

該磁性体回転子の外周面に等しい巾と等しい離間角で配設された 複数個の突極と、

該固定電機子の内周面よ り突出され、 軸対称の位置にある磁極が 同相となり、 該突極と僅かな空隙を介して対向し、 等しいピッ チで 配設されると と もに、 電機子コイルの装着される該磁極の円周方向 の巾が電気角で 1 2 0度よ り 1 8 0度までの巾の 2 n個 （ nは 3以 上の正整数） の磁極と、

該磁極に装着された複数相の電機子コイルと、

該突極の回転位置を検知して、 複数相の位置検知信号を得る位置 検知装置と、

各々の該電機子コイルの電源正極側に挿入された 1 個の半導体ス イ ツチング素子と、

各々の該電機子コイルの該電源正極側と該半導体スィ ツチング素 子の間において順方向に揷入された第 1 のダイォー ドと、

該第 1 のダイオー ドと該半導体スィ ツチング素子と該電機子コィ ルの直列接続体に供電する直流電源と、

複数相の該位置検知信号によ りそれぞれ対応する複数相の該電機 子コイルに接続した該半導体スィ ツチング素子を該位置検知信号の 巾だけ導通して該電機子コイルに通電して出力 トルクを得る通電制 御回路と、

該半導体スイ ッチング素子が該位置検知信号の末端で不導通に転 化したときに、 該半導体スィ ッチング素子と該電機子コイルとの接 繚点よ り、 第 2のダイォ一 ドを介して該電機子コイルによ り蓄積さ れた磁気エネルギを小容量のコ ンデンザに流入充電して保持し、 該 電機子コィルの通電電流の降下を急速とする第 1 の電気回路と、 設定された角度だけ該磁性体回転子が回転して次に通電される該 電機子コイルが該位置検知信号によ りその巾だけ通電される と き に、 その通電の開始されると同時に前記した小容量のコ ンデンザに 蓄積された静電工ネルギを、 該第 1のダイオー ドと該半導体スィ ッ チング素子の接続点よ り、 該位置検知信号によ り導通される該半導 体スイ ッチング素子を介して該電機子コイルに流入せしめて、 通電 電流の立上がりを急速とする第 2の電気回路と、

によ り構成されたことを特徴とする高速電動機。

2 . 各々の該電機子コィルの通電電流値を検出して検出電気信号 を得る検出回路と、

該検出電気信号が基準電圧を越えたときに導通モー ドの該半導体 スイ ツチング素子を不導通に転化して小容量の該コンデンサに該第 2のダイォ一ドを介して該電機子コィルによ り蓄積された磁気エネ ルギの 1部を流入せしめ、 所定時間後に再び該半導体スィ ヅチング 素子を導通せしめるチヨ ッパ回路と、

該電機子コイルによ り蓄積された該磁気エネルギの 1部を小容量 の該コ ンデンサにチヨ ッパ周波数に対応した回数だけ流入して静電 エネルギとして蓄積し、 該静電工ネルギによ り、 該電機子コイル間 を蓄積磁気エネルギが移動するときに発生する鉄損と銅損によ り失 なわれるエネルギ損失を補填する手段と、 よ り構成される請求項 1 記載の範囲高速電動機。

3 . 固定電機子とマグネッ ト回転子を備えた 3相の直流電動機に おいて、

該マグネッ ト回転子の外周面に等しい巾で N， S磁極が交互に配 設された複数個の N， S磁極と、

該 N， S磁極と僅かな空隙を介して対向し、 等しいピッチで配設 されると と もに、 電機子コイルの装着される磁極の円周方向の巾が 電気角で 1 2 0度〜 1 8 0度の巾の 3 n個 （ nは正整数） の界磁磁 極.と、

該磁極に装着された 3相のバイ ファラ卷き された電機子コイル と、

該 N， S磁極の回転位置を検知して、 3相の電気角で 1 2 0度の 巾の位置検知信号を得る位置検知装置と、

各々の該電機子コイルの電源正極側に挿入された 1 個の半導体ス ィ 、ソチング素子と、

各々の該電機子コイルの該電源正極側と該半導体スィ ツチング素 子の間において順方向に挿入された第 1 のダイオー ドと、

該第 1 のダイオー ド と該半導体スイ ッ チング素子と該電機子コィ ルの直列接続体に供電する直流電源と、

3相の該位置検知信号によ りそれぞれ対応する 3相のパイ ファラ 巻きされた 6組の該電機子コイルに接続した該半導体スィ ツチング 素子を該位置検知信号の巾だけ導通するこ とによ り、 該電機子コィ ルに通電して出力 トルクを得る通電制御回路と、

該半導体スィ ツチング素子が該位置検知信号の末端で不導通に転 化したときに、 該半導体スィ ッチング素子と該電機子コィルの接続 点よ り、 第 2のダイォー ドを介して該電機子コイルによ り蓄積され た磁気エネルギを小容量のコンデンザに流入充電して保持し、 該電 機子コイルの通電電流の降下を急速とする第 1 の電気回路と、 設定された角度だけマグネッ 卜回転子が回転して次に通電される 該電機子コィルが該位置検知信号の巾だけ通電されるときに、 その 通電の開始と同時に前記した小容量のコンデンサに蓄積された静電 エネルギを該第 1のダイオー ドと該半導体スィ ッチング素子の接続 点より、 該位置検知信号によ り導通される該半導体スィ ツチング素 子を介して該電機子コイルに流入せしめて、 通電電流の立上りを急 速とする第 2の電気回路と、

によ り構成されたことを特徴とする高速電動機。

4 . 固定電機子と磁性体回転子を備えた複数相の リラクタンス型 のステッ ピング電動機において、

該磁性体回転子の外周面に等しい巾と等しいピッチで配設された 複数個の突極と、

該固定電機子の内周面より突出され、 軸対称の位置にある磁極が 同相となり、 突極と僅かな空隙を介して対向するとともに、 電機子 コイルの装着される磁極の円周方面の巾が電気角で 1 2 0度よ り 1 8 0度までの巾の 2 n個 （ nは 3以上の正整数） の磁極と、 該磁極に装着された複数相の電機子コィルと、

電気角で 1 8 0度の巾で、 互いに 1 8 0度離間した電気信号とこ れょ り所定の位相差で配設された電気信号よ りなる複数相のステツ ビング電気信号を発生するパルス発振器及びパルス分配器と、 各々の該電機子コイルの電源正極側に挿入された 1 個の半導体ス イ ツチング素子と、

各々の該電機子コイルの電源正極側と該半導体スィ ツチング素子 との間において順方向に挿入された第 1 のダイォ一 ド と、

該ダイオー ドと該半導体スィ ツ チング素子と該電機子コイルの直 列接続体に供電する直流電源と、

複数相のステツ ビング電気信号によ りそれぞれ対応する複数相の 該電機子コイルに接続した該半導体スィ ツチング素子をステ ツ ピン グ電気信号の巾だけ導通して該電機子コイルに通電し、 ステ ツ ピン グ トルクを得る通電制御回路と、

該半導体スィ ツチング素子がステツ ビング電気信号の末端で不導 通に転化したときに、 該半導体スイ ッチング素子と該電機子コイル の接続点よ り、 第 2のダイオー ドを介して該電機子コイルによ り蓄 積された磁気エネルギを小容量の該コ ンデンサに流入充電して保持 し、 該電機子コイルの通電電流の降下を急速とする第 1 の電気回路 と、

次のステツ ビング電気信号によ り該電機子コイルが該ステツ ピン グ電気信号の巾だけ通電されると きに、 その通電の開始と同時に前 記した小容量のコ ンデンザに蓄積された静電工ネルギを該第 1 のダ ィオー ドと該半導体スイ ッチング素子の接続点よ り、 該ステツ ピン グ電気信号によ り導通される該半導体スイ ッチング素子を介して該 電機子コイルに流入せしめて、 通電電流の立上がり を急速とする第 2の電気回路と、

よ り構成されたこ とを特徴とする高速電動機。

5 . 各々の該電機子コィルの通電電流値を検出して検出電気信号 を得る検出回路と、

該検出電気信号が基準電圧を越えたときに導通モー ドの該半導体 スイ ツチング素子を不導通に転化して小容量の該コンデンサに該第 2のダイオードを介して該電機子コィルによ り蓄積された磁気エネ ルギの 1部を流入せしめ、 所定時間後に再び該半導体スィ ツチング 素子を導通せしめるチョ ッパ回路と、

該電機子コイルにより蓄積された磁気エネルギの 1部を小容量の 該コ ンデンサにチヨ ヅパ周波数に対応した回数だけ流入して静電工 ネルギとして蓄積し、 該静電工ネルギによ り、 該電機子コイル間を 蓄積磁気エネルギが移動するときに発生する鉄損と銅損によ り失な われるエネ'ルギ損失を補填する手段と、

よ り構成された請求項 4記載の高速電動機。

6 , 固定電機子と磁性体回転子を備えた複数相のリ ラクタンス型 電動機において、

該磁性体回転子の外周面に等しい巾と等しい離間角で配設された 複数個の突極と、

該固定電機子の内周面よ り突出され、 軸対称の位置にある磁極が 同相となり、 該突極と僅かな空隙を介して対向し、 等しいピッチで 配設されるとともに、 電機子コィルの装着される該磁極の円周方向 の巾が電気角で 1 2 0度より 1 8 0度までの巾の 2 n個 （ nは 3以 上の正整数） の磁極と、

該磁極に装着された複数相の電機子コイルと、

該突極の回転位置を検知して、 複数相の位置検知信号を得る位置 検知装置と、

各々の該電機子コィルの電源負極側に挿入された 1 個のスィ ッチ ング素子と、

各々の該電機子コイルの電源正極側に順方向に挿入された 1 個の 第 1 のダイオー ドと、

該第 1 のダイオー ドと該電機子コイルと該スィ ツ チング素子の直 列接続体に供電する直流電源と、

複数相の該位置検知信号によ りそれぞれ対応する複数相の該電機 子コイルに接続した該スィ ツチング素子を該位置検知信号の巾だけ 導通して該電機子コイルに通電して出力 トルクを得る通電制御回路 と、

該スィ ッチング素子が該位置検知信号の末端で不導通に転化した ときに、 該スイ ッ チング素子と該電機子コイルとの接続点よ り、 第

2のダイオー ドを介して該電機子コイルに蓄積された磁気エネルギ を小容量のコ ンデンサに流入充電して保持し、 該電機子コイルの通 電電流の降下を急速とする第 1 の電気回路と、

該磁性体回転子が設定された角度だけ回転して、 該位置検知信号 によ り導通される該スイ ッチング素子を介して該電機子コイルの通 電が開始されたと きに、 該スイ ッ チング素子の導通と同期して導通 される半導体素子を介して、 該第 1 のダイオー ドと該電機子コイル の接続点よ り前記した小容量のコ ンデンサに蓄積した静電工ネルギ を流入せしめて通電電流の立上りを急速とする第 2の電気回路と、 該電機子コイルの通電電流が所定値を越えて増大したこ とを検出 して検出電気信号を得る検出回路と、

該検出電気信号によ り該電機子コイ ルに接続された該スィ ッ チン グ素子を不導通に転化し、 所定時間後に導通せしめることによ り通 電電流を所定値に保持するチョ ッパ回路と、

該チヨ ッパ回路の作動中において、 該スイ ツチング素子が不導通 に転化したときに、 第 2のダイォー ドを介して小容量のコンデンサ に磁気エネルギを流入して静電工ネルギをチヨ ッパ周波数に対応し て順次に充電して保持する第 3の電気回路と、

よ り構成されたことを特徴とする高速電動機。

7 . 固定電機子とマグネッ 卜回転子を備えた複数相の直流電動機 において、

該マグネッ 卜回転子の外周面に等しい巾で N， S磁極が交互に配 設された複数個の N， S磁極と、

該 N， S磁極と僅かな空隙を介して対向し、 等しいピッチで配設 されるとともに、 電機子コィルの装着される該磁極の円周方向の巾 が電気角で 1 2 0度よ り 1 8 0度までの巾の 3 n個 （ nは正整数） の界磁磁極と、

該磁極に装着された複数相のバイファラ巻きされた電機子コィル と、

該 N， S磁極の回転位置を検知して、 電気角で 1 2 0度の巾で 3 6 0度の位相差のある矩形波の第 1の相の位置検知信号ならびに 第 1の相の位置検知信号と同じ波形と位相差を有し、 第 1の相の位 置検知信号よ りそれぞれ位相が順次に電気角で 1 2 0度おく れた第 2， 第 3の相の位置検知信号が得られる複数個の位置検知素子を含 む位置検知装置と、

各々の該電機子コィルの電源負極側に揷入された 1個のスィ ツチ ング素子と、

各々の該電機子コイルの電源正極側に順方向に接続された 1 個の 第 1のダイオー ドと、

該第 1 のダイオー ドと該電機子コイルと該スィ ツチング素子の直 列接続体に供電する直流電源と、

該第 1 , 第 2 ， 第 3の相の位置検知信号によ りそれぞれ対応する 第 1 ， 第 2 , 第 3の相のパイ ファラ巻きされた該電機子コイ ルに接 続した該スィ ツチング素子を該位置検知信号の巾だけ導通して該電 機子コイルに通電して出力 トルクを得る通電制御回路と、

該スィ チング素子が該位置検知信号の末端で不導通に転化した と きに、 該スイ ッ チ ング素子と該電機子コ イ ルの接続点よ り 、 第 2のダイオー ドを介して該電機子コイルに蓄積された磁気エネルギ を小容量のコ ンデンサに流入充電して保持し、 該電機子コイ ルの通 電電流の降下を急速とする第 1 の電気回路と、

該マグネッ 卜回転子が設定された角度だけ回転して、 該位置検知 信号によ り導通される該スイ ッ チング素子を介して該電機子コ イ ル の通電が開始されたときに、 該スイ ッチング素子と同期して導通さ れる半導体素子を介して、 第 1 のダイオー ド と該電機子コイルの接 続点よ り前記した小容量のコ ンデンザに蓄積した静電工ネルギを流 入せしめて通電電流の立上りを急速とする第 2の電気回路と、

該電機子コィルの通電電流が所定値を越えて増大したこ とを検出 して検出電気信号を得る検出回路と、

該検出電気信号によ り該電機子コイルに接続された該スィ ッチン ― グ素子を不導通に転化し、 所定時間後に導通せしめるこ とによ り通 電電流を所定値に保持するチョ ッパ回路と、 該チヨ ッパ回路の作動中において、 該スィ ツチング素子が不導通 に転化したときに、 第 2のダイオー ドを介して小容量のコ ンデンサ に磁気エネルギを流入して静電工ネルギをチヨ ッパ周波数に対応し て順次に充電して保持する第 3の電気回路と、

よ り構成されたことを特徴とする高速電動機。

8 . 固定電機子と磁性体回転子を備えた複数相のリ ラクタンス型 のステツ ビング電動機において、

該磁性体回転子の外周面に等しい巾と等しいピッチで配設された 複数個の突極と、

該固定電機子の内周面よ り突出され、 軸対称の位置にある磁極が 同相となり、 該突極と僅かな空隙を介して対向するとともに、 電機 子コイルの装着される該磁極の円周方面の巾が電気角で 1 8 0度の 巾の 2 n個 （ nは 3以上の正整数） の磁極と、

該磁極に装着された複数相の電機子コイルと、

所定の時間巾で、 互いに同じ時間巾だけ離間した電気信号とこれ よ り所定の位相差で配設された電気信号よりなる複数相のステッ ピ ング電気信号を発生するパルス発振器及びパルス分配器と、

各々の該電機子コィルの電源負極側に挿入された 1個のスィ ツチ ング素子と、

各々の該電機子コイルの電源正極側に順方向に挿入された 1個の 第 1のダイオードと、

該第 1のダイオードと該電機子コイルと該スィ ツチング素子の直 列接続体に供電する直流電源と、

複数相の該ステツ ビング電気信号によ りそれぞれ対応する複数相 の該電機子コイルに接続した該スィ ツチング素子を該ステツ ビング 電気信号の巾だけ導通して該電機子コィルに通電し、 ステツ ピング トルクを得る通電制御回路と、

該スィ ツチング素子が該ステツ ビング電気信号の末端で不導通に 転化したと きに、 該スイ ッ チング素子と該電機子コイ ルの接続点よ り、 第 2のダイオー ドを介して該電機子コイルに蓄積された磁気ェ ネルギを小容量のコ ンデンサに流入充電して保持し、 該電機子コィ ルの通電電流の降下を急速とする第 1 の電気回路と、

次に到来する該ステツ ビング電気信号によ り該電機子コイルに接 続された該スイ ッ チング素子が導通されて通電が開始されたと き に、 該スイ ッ チング素子と 同期して導通される半導体素子を介し て、 該第 1 のダイオー ドと該電機子コイ ルの接続点よ り前記した小 容量のコ ンデンサに蓄積された静電工ネルギを流入せしめて通電電 流の立上りを急速とする第 2の電気回路と、

該電機子コイルの通電電流が所定値を越えて増大したこ とを検出 して検出電気信号を得る検出回路と、

該検出電気信号によ り該電機子コイ ルに接続された該スィ ッチン グ素子を不導通に転化し、 所定時間後に導通せしめるこ とによ り通 電電流を所定値に保持するチヨ ッパ回路と、

該チヨ ッパ回路の作動中において、 該スイ ッ チング素子が不導通 に転化したときに、 該第 2のダイオー ドを介して小容量のコ ンデン サに磁気エネルギを流入して静電工ネルギをチヨ ッパ周波数に対応 して順次に充電して保持する第 3の電気回路と、

よ り構成されたこ とを特徴とする高速電動機。

9 . 固定電機子と磁性体回転子を備えた複数相のリ ラクタンス型 電動機において、

該磁性体回転子の外周面に等しい巾と等しい離間角で配設された 複数個の突極と、

5 該固定電機子の内周面より突出され、 軸対称の位置にある磁極が 同相となり、 該突極と僅かな空隙を介して対向し、 等しいピッチで 配設されるとともに、 電機子コイルの装着される磁極の円周方向の 巾が電気角で 1 2 0度よ り 1 8 0度までの巾の 2 n個 （ nは 3以上 の正整数） の磁極と、

10 該磁極に装着された複数相の電機子コィルと、

該突極の回転位置を検知して、 複数相の位置検知信号を得る位置 検知装置と、 - 各々の該電機子コィルの電源負極側に挿入された 1個のスィ ツチ ' ング素子と、

5 各々の該電機子コィルの電源正極側に順方向に揷入された 1個の 第 1のダイオードと、

該第 1 のダイオー ドと該電機子コイルと該スィ ッチング素子の直 列接続体に供電する直流電源と、

複数相の位置検知信号によ りそれぞれ対応する複数相の該電機子 0 コイルに接続した該スィ ツチング素子を該位置検知信号の巾だけ導 通し 該電機子コイルに通電して出力 トルクを得る通電制御回路 と、

該スィ ツチング素子が該位置検知信号の末端で不導通に転化した ときに、 該スイッチング素子と該電機子コイルとの接続点よ り、 第5 2のダイォードを介して該電機子コィルに蓄積された磁気エネルギ を小容量のコ ンデンサに流入充電して保持するよう に各々の該電機 子コイルに並列に接続された小容量のコ ンデンサと第 2のダイ ォ一 ドの直列接続体と、

該小容量のコ ンデンサと該第 2のダイオー ドの接続点と他の所定 の電機子コイルと第 1 のダイオー ド との接続点を接続して得られる 閉回路と、

該閉回路に含まれる少なく と も 2個の該電機子コイルと該第 1 の ダイオー ドの接続点と小容量のコ ンデンサの正電圧端子との間に順 方向に挿入された導通制御の行なわれる半導体素子と、

該スィ ツチング素子が該位置検知信号の末端で不導通に転化した と きに、 付設された小容量のコ ンデンサの該第 2のダイオー ドを介 する前述した充電によ り該電機子コイルの通電電流の降下を急速と し、 該磁性体回転子が設定された角度だけ回転して、 該位置検知信 号によ り導通される該スイ ッ チング素子を介して該電機子コイ ルの 通電が開始されたと きに、 該スイ ッチング素子の導通と同期してそ ' の導通初期の区間のみ導通される前記した半導体素子を介して該第 1 のダイオー ドと該電機子コイルの接続点よ り前記した小容量のコ ンデンザに蓄積した静電工ネルギを流入せしめて通電電流の立上り を急速とする電気回路と、

該電機子コイルの通電電流が所定値を越えて増大したこ とを検出 して検出電気信号を得る検出回路と、

該検出電気信号によ り該電機子コイルの通電を停止し、 所定時間 後に通電を開始して通電電流を所定値に保持持するチ ヨ ッパ回路 と、

よ り構成されたこ とを特徴とする高速電動機。

1 0 . 固定電機子とマグネ、ソ 卜回転子を備えた複数相の直流電動 機において、

該マグネッ ト回転子の外周面に等しい巾で N， S磁極が交互に配 設された複数個の N， S磁極と、

該 N , S磁極と僅かな空隙を介して対向し、 等しいピッチで配設 されるとともに、 該電機子コィルの装着される磁極の円周方向の巾 が電気角で 1 2 0度よ り 1 8 0度までの巾の 3 n個 （ nは正整数） の界磁磁極と、

該磁極に装着された複数相のバイファラ巻きされた電機子コィル と、

該 N , S磁極の回転位置を検知して、 電気角で 1 2 0度の巾で 3 6 0度の位相差のある矩形波の第 1の相の位置検知信号ならびに 第 1の相の位置検知信号と同じ波形と位相差を有し、 第 1の相の位 置検知信号よ りそれぞれ位相が順次に電気角で 1 2 0度おくれた第 2， 第 3の相の位置検知信号が得られる複数個の位置検知素子を含 む位置検知装置と、

各々の該電機子コイルの電源負極側に挿入された 1個のスィ ッチ ング素子と、

各々の該電機子コイルの電源正極側に順方向に接続された 1個の 第 1のダイオードと、

該第 1のダイオードと該電機子コィルと該スイ ッチング素子の直 列接続体に供電する直流電源と、

該第 1 ， 第 2， 第 3の相の位置検知信号によ りそれぞれ対応する 第 1 ， 第 2， 第 3の相のバイファラ巻きされた該電機子コイルに接 続した該スィ ツチング素子を位置検知信号の巾だけ導通して該電機 子コイルに通電して出力 トルクを得る通電制御回路と、

該スィ ッチング素子が該位置検知信号の末端で不導通に転化した と き に、 該スイ ッ チ ング素子と該電機子コ イ ルの接続点よ り 、 第

2のダイォー ドを介して該電機子コイルに蓄積された磁気エネルギ を小容量のコ ンデンサに流入充電して保持するよ う に各々の該電機 子コイルに並列に接続された小容量のコ ンデンザと第 2のダイォー ドの直列接続体と、

該小容量のコ ンデンサと該第 2のダイォー ドの接続点と他の所定 の該電機子コイルと該第 1 のダイオー ド との接続点を接続して得ら れる閉回路と、

該閉回路に含まれる少なく と も 2個の該電機子コイルと該第 1 の ダイオー ドの接続点と小容量のコ ンデンサの正電圧端子との間に順 方向に挿入された導通制御の行なわれる半導体素子と、

該スィ ツチング素子が該位置検知信号の末端で不導通に転化した ときに、 付設された小容量のコ ンデンサの該第 2のダイオー ドを介 する前述した充電によ り該電機子コイルの通電電流の降下を急速と し、 該マグネッ ト回転子が設定された角度だけ回転して、 該位置検 知信号によ り導通される該スイ ッチング素子を介して該電機子コィ ルの通電が開始されたときに、 該スイ ッチング素子と同期してその 導通初期の区間のみ導通される前記した半導体素子を介して該第 1 のダイオー ドと該電機子コイルの接続点よ り前記した小容量のコ ンデンザに蓄積した静電工ネルギを流入せしめて通電電流の立上り を急速とする第 1 の電気回路と、

該電機子コイルの通電電流が所定値を越えて増大したこ とを検出 して検出電気信号を得る検出回路と、 該検出電気信号によ り該電機子コィルの通電を停止し、 所定時間 後に通電を開始して通電電流を所定値に保持するチョ ッパ回路と、 よ り構成されたことを特徴とする高速電動機。

1 1 . 該電機子コィルの通電電流が所定値を越えて増大したこ と を検出して検出電気信号を得る検出回路と、

該検出電気信号によ り該電機子コイルに接続された該スィ ッチン グ素子を不導通に転化し、 所定時間後に導通せしめることによ り通 電電流を所定値に保持するチヨ ッパ回路と、

該チヨ ッパ回路の作動中において、 該スイ ッチング素子が不導通 に転化したときに、 該第 2のダイォードを介して小容量のコンデン サに磁気エネルギを流入して静電工ネルギをチョ ッパ周波数に対応 して順次に充電して保持する電気回路と、

より構成された請求項 9、 若しく は、 1 0記載の高速電動機。