JPH0343858B2 - - Google Patents
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- JPH0343858B2 JPH0343858B2 JP60139150A JP13915085A JPH0343858B2 JP H0343858 B2 JPH0343858 B2 JP H0343858B2 JP 60139150 A JP60139150 A JP 60139150A JP 13915085 A JP13915085 A JP 13915085A JP H0343858 B2 JPH0343858 B2 JP H0343858B2
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- position detection
- magnetic
- armature
- transistor
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、小出力の負荷の駆動源、例えば電子
回路の冷却用の電動フアンに利用されるもので、
1相の半導体電動機に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is applied to a drive source for a small output load, such as an electric fan for cooling an electronic circuit.
This relates to a one-phase semiconductor motor.
従来の1相の半導体電動機は、大別して次の3
つの技術の1相の電動機となつている。
Conventional single-phase semiconductor motors can be roughly divided into the following three types:
It is a one-phase electric motor with two technologies.
第1には、周知の1相の電動機が自起動できな
いので、コギングトルクにより起動せしめる形式
のものである。 Firstly, since the known one-phase electric motor cannot be started automatically, it is started by cogging torque.
第2には、米国特許第3299335号に開示された
技術で、マグネツト回転子の磁極のN,S極の中
間に無磁界部を設けることにより、起動を容易と
したものである。 The second technique is disclosed in US Pat. No. 3,299,335, which facilitates startup by providing a non-magnetic field section between the N and S magnetic poles of the magnet rotor.
第3には、米国特許第4211963号に開示された
技術で、マグネツト回転子の主磁極に副磁極を付
加して、実質的に第2項の技術と同じ効果を有す
るものである。 The third technique is disclosed in US Pat. No. 4,211,963, in which a sub magnetic pole is added to the main magnetic pole of the magnet rotor, and has substantially the same effect as the second technique.
上述した従来の1相の半導体電動機において
は、3つの問題点がある。第1に、電気角で180
度回転するときの初期と末期、特に末期において
は、逆起電力が零であることに加えて、磁心が磁
気的に飽和することにより、過大な電機子電流が
流れ、トルクに寄与しないジユール損失が大きく
なり、効率の低下を招いている。
The conventional one-phase semiconductor motor described above has three problems. First, 180 in electrical angle
During the initial and final stages of rotation, especially at the final stage, in addition to the back electromotive force being zero, the magnetic core is magnetically saturated, causing an excessive armature current to flow, resulting in joule loss that does not contribute to torque. becomes large, leading to a decrease in efficiency.
第2に、これを防止する為に、前述した米国特
許第3299335号及び第4211963号の技術があるが、
この技術においては、マグネツト回転子の磁界の
全部をトルクに有効に利用できない為に効率の低
下を招く欠点がある。コアレスの電動機において
は、上述した磁心が磁気的に飽和する現象はない
ので、効率の低下は小さいが、低下のあることに
変りはない。 Secondly, in order to prevent this, there are techniques in the aforementioned US Patent Nos. 3,299,335 and 4,211,963.
This technique has the drawback that the entire magnetic field of the magnet rotor cannot be effectively utilized for torque, resulting in a decrease in efficiency. In a coreless electric motor, the above-described phenomenon of magnetic saturation of the magnetic core does not occur, so the decrease in efficiency is small, but there is still a decrease.
第3に、電機子コイルの通電が断たれたとき
に、蓄積された磁気エネルギを放出する為に、電
機子コイルに並列にツエナダイオードが接続され
ている。このツエナダイオードのブレークダウン
電圧は、電源電圧を超えている必要がある。従つ
て、磁気エネルギの大部分は、ツエナダイオード
の内部で消費されることになり、出力トルクに寄
与することなく無効な電力損失となる欠点があ
る。3相のこの種の電動機の場合には、ダイオー
ドが利用できるので、通電が断たれたときに、僅
少な損失のみとなり、大部分の磁気エネルギが出
力トルクに転化できるものである。 Third, a Zener diode is connected in parallel to the armature coil to release the stored magnetic energy when the armature coil is de-energized. The breakdown voltage of this Zener diode must exceed the power supply voltage. Therefore, most of the magnetic energy is consumed inside the Zener diode, which has the drawback of being an ineffective power loss without contributing to the output torque. In the case of this type of three-phase electric motor, since diodes can be used, there is only a small loss when the current is cut off, and most of the magnetic energy can be converted into output torque.
上述した理由の為に、第1、第2、第3のいず
れの場合でも、効率が低下して、35%位が限界と
なつている不都合がある。 For the above-mentioned reasons, there is a problem in that the efficiency decreases and reaches a limit of about 35% in any of the first, second, and third cases.
第1の手段
マグネツト回転子と固定電機子を備え、固定電
機子に装着された電機子コイルの通電が行なわれ
ないときに、マグネツト回転子が死点の位置を避
けて停止する自起動手段を有する1相の半導体電
動機において、マグネツト回転子の円周面にそつ
て等しい巾のN極とS極の磁極が交互に配設さ
れ、該磁極の中央部が最も磁界が強く、両端部に
移行するに従つて強さが漸減するように磁化され
た偶数個のN,S磁極と、該N,S磁極に空隙を
介して対向して固定電機子側に固定され、N,S
磁極のそれぞれの磁界の強さに例する第1、第2
の位置検知信号が得られる1個の磁電変換素子8
aを含む位置検知装置と、起動時において基準電
圧を零電圧に保持し、設定時間後に設定電圧まで
上昇した基準電圧を出力保持する電気回路(鎖線
で囲まれたブロツク回路A)と、第1、第2の位
置検知信号がそれぞれ1つの入力信号となり、前
記した基準電圧が他の1つの共通の入力信号とな
る第1、第2の比較回路38a,39aと、第
1、第2の位置検知信号と設定電圧まで上昇して
保持された基準電圧を第1、第2の比較回路によ
り比較して、該基準電圧を越えた部分の区間のみ
が増巾出力された電気角で120度より小さい巾の
矩形波の電気信号の配列された第3、第4の位置
検知信号と、基準電圧が零電圧のときの第1、第
2の比較回路により増巾された電気角で180度の
巾の矩形波の電気信号の配列された第3、第4の
位置検知信号と、電機子コイル5a,5bに直列
に接続したトランジスタ14a及び電機子コイル
5b,5dに直列に接続したトランジスタ14b
に直流電源より供電するとともに、トランジスタ
14aのベースに第3、第3の位置検知信号を入
力して、各位置検知信号の巾だけ導通し、トラン
ジスタ14bのベースに第4、第4の位置検知信
号を入力して、各位置検知信号の巾だけ導通せし
めて電機子コイルの通電制御を行なう通電制御回
路(鎖線Cで囲まれたブロツク回路C)と、電機
子コイル5a,5cに並列に接続され、第4の位
置検知信号がベース入力となり、該位置検知信号
の巾だけ導通されて、電機子コイル5a,5cの
通が断たれたときに、その蓄積磁気エネルギを電
流に転換して放電消滅せしめるトランジスタ14
cと、電機子コイル5b,5dに並列に接続さ
れ、第3の位置検知信号がベース入力となり、該
位置検知信号の巾だけ導通されて、電機子コイル
5b,5dの通電が断たれたときに、その蓄積磁
気エネルギを電流に転換して放電消滅せしめるト
ランジスタ14dとより構成されたものである。
The first means includes a magnetic rotor and a fixed armature, and includes self-starting means for stopping the magnetic rotor avoiding the dead center position when the armature coil attached to the fixed armature is not energized. In a one-phase semiconductor electric motor, N and S magnetic poles of equal width are alternately arranged along the circumferential surface of a magnet rotor, and the magnetic field is strongest in the center of the magnetic poles and shifts to both ends. An even number of N, S magnetic poles are magnetized so that the strength gradually decreases as the magnetic field increases.
The first and second examples are the strength of the magnetic field of each magnetic pole.
One magnetoelectric transducer 8 that can obtain a position detection signal of
a, an electric circuit (block circuit A surrounded by a chain line) that maintains the reference voltage at zero voltage at startup and outputs and maintains the reference voltage that has increased to the set voltage after a set time; , first and second comparator circuits 38a and 39a, each of which has a second position detection signal as one input signal and the reference voltage described above as another common input signal; The detection signal and the reference voltage that has risen to the set voltage and is held are compared by the first and second comparator circuits, and only the section that exceeds the reference voltage is amplified and output from 120 degrees in electrical angle. 180 degree electrical angle amplified by the third and fourth position detection signals arranged as small-width rectangular wave electrical signals and the first and second comparison circuits when the reference voltage is zero voltage. a transistor 14a connected in series to the armature coils 5a, 5b, and a transistor 14b connected in series to the armature coils 5b, 5d;
At the same time, the third and third position detection signals are input to the base of the transistor 14a, conduction is made for the width of each position detection signal, and the fourth and fourth position detection signals are input to the base of the transistor 14b. An energization control circuit (block circuit C surrounded by a chain line C) that inputs a signal and controls the energization of the armature coil by making it conductive by the width of each position detection signal is connected in parallel to the armature coils 5a and 5c. The fourth position detection signal becomes the base input, and when the width of the position detection signal is made conductive and the armature coils 5a and 5c are disconnected, the stored magnetic energy is converted into a current and discharged. Transistor 14 to be extinguished
c is connected in parallel to the armature coils 5b, 5d, the third position detection signal becomes the base input, conduction is made by the width of the position detection signal, and the armature coils 5b, 5d are de-energized. and a transistor 14d that converts the stored magnetic energy into a current and causes the discharge to disappear.
第2の手段
マグネツト回転子と固定電機子を備え、固定電
機子に装着された電機子コイルの通電が行なわれ
ないときに、マグネツト回転子が死点の位置を避
けて停止する自起動手段を有する1相の半導体電
動機において、マグネツト回転子の円周面にそつ
て等しい巾のN極とS極の磁極が交互に配設さ
れ、該磁極の中央部が最も磁界が強く、両端部に
移行するに従つて強さが漸減するように磁化され
た偶数個のN,S磁極と、該N,S磁極に空隙を
介して対向して固定電機子側に固定され、N,S
磁極のそれぞれの磁界の強さに例する第1、第2
の位置検知信号が得られる1個の磁電変換素子8
aを含む位置検知装置と、起動時において基準電
圧を零電圧に保持し、設定時間後に設定電圧まで
上昇した該基準電圧を出力保持する電気回路(鎖
線で囲まれたブロツク回路A)と、第1、第2の
位置検知信号がそれぞれ1つの入力信号となり、
前記した基準電圧が他の1つの共通の入力信号と
なる第1、第2の比較回路38a,39aと、第
1、第2の位置検知信号と設定電圧まで上昇して
保持された基準電圧を第1、第2の比較回路によ
り比較して、該基準電圧を越えた部分の区間のみ
が増巾出力された電気角で120度より小さい巾の
矩形波の電気信号の配列された第3、第4の位置
検知信号と、基準電圧が零電圧のときの第1、第
2の比較回路により増巾された電気角で180度の
巾の矩形波の電気信号の配列された第3、第4の
位置検知信号と、1相の電機子コイルBに往復し
て通電するように、トランジスタ4個47a,4
7b,47c,47dよりなるトランジスタブリ
ツジ回路(鎖線で囲まれたブロツク回路D)と、
該トランジスタブリツジ回路に供電する直流電源
と、該トランジスタブリツジ回路の対角線の位置
にあるトランジスタ47a,47cのベース入力
制御を第3、第3の位置検知信号により行なつ
て、各位置検知信号の巾だけ導通して電機子コイ
ルBを1方向に通電し、他方の対角線の位置にあ
るトランジスタ47b,47dのベース入力制御
を第4、第4の位置検知信号により行なつて、各
位置検知信号の巾だけ導通して電機子コイルBを
反対方向に通電する電気回路と、電機子コイルB
に並列に接続され、第4の位置検知信号がベース
入力となり、該位置検知信号の巾だけ導通され
て、電機子コイルBの通電が断たれたときに、そ
の蓄積磁気エネルギを電流に転換して放電消滅せ
しめるトランジスタ48aと、電機子コイルBに
同じく並列に接続され、第3の位置検知信号がベ
ース入力となり、該位置検知信号のだけ導通され
て、電機子コイルの通電が断たれたときに、その
蓄積磁気エネルギを電流に転換して放電消滅せし
めるトランジスタ48bとより構成されたもので
ある。The second means includes a magnetic rotor and a fixed armature, and includes a self-starting means for stopping the magnetic rotor avoiding the dead center position when the armature coil attached to the fixed armature is not energized. In a one-phase semiconductor electric motor, N and S magnetic poles of equal width are alternately arranged along the circumferential surface of a magnet rotor, and the magnetic field is strongest in the center of the magnetic poles and shifts to both ends. An even number of N, S magnetic poles are magnetized so that the strength gradually decreases as the magnetic field increases.
The first and second examples are the strength of the magnetic field of each magnetic pole.
One magnetoelectric transducer 8 that can obtain a position detection signal of
a, an electric circuit (block circuit A surrounded by a chain line) that maintains the reference voltage at zero voltage at startup and outputs and maintains the reference voltage that has increased to the set voltage after a set time; 1 and the second position detection signal each become one input signal,
The first and second comparison circuits 38a and 39a have the reference voltage as another common input signal, and the first and second position detection signals and the reference voltage that has risen to the set voltage and are held there. A third array of rectangular wave electrical signals having a width smaller than 120 degrees in electrical angle, in which only the section exceeding the reference voltage is amplified and output as compared by the first and second comparison circuits; A fourth position detection signal, and a third and a third array of rectangular wave electrical signals having a width of 180 electrical degrees amplified by the first and second comparator circuits when the reference voltage is zero voltage. Four transistors 47a, 4
A transistor bridge circuit (block circuit D surrounded by a chain line) consisting of 7b, 47c, and 47d,
The DC power supply that supplies power to the transistor bridge circuit and the base input control of the transistors 47a and 47c located on the diagonal lines of the transistor bridge circuit are controlled by third and third position detection signals, and each position detection signal is The armature coil B is energized in one direction by conducting only the width of An electric circuit that conducts only the width of the signal and energizes armature coil B in the opposite direction, and armature coil B
is connected in parallel to the fourth position detection signal as a base input, conducts by the width of the position detection signal, and converts the stored magnetic energy into a current when the armature coil B is de-energized. The transistor 48a that causes the discharge to disappear is connected in parallel with the armature coil B, and the third position detection signal becomes the base input, and when the current is turned on by the position detection signal and the armature coil is de-energized. Additionally, a transistor 48b converts the stored magnetic energy into a current and causes the discharge to disappear.
電機子コイルの通電の初期では、磁心即ちコア
のある電動機の場合にはそのインダクタンスは20
ミリヘンリ位(出力が1〜2ワツトの電動機の場
合)なので、電流の立上りは比較的おそく、逆起
電力は小さいが、電流値が小さく、ジユール損失
も小さく効率に与える影響は少ないが、効率の低
下を招くことになる。
When the armature coil is initially energized, its inductance is 20 in the case of a motor with a magnetic core.
Since it is on the order of millihenries (for a motor with an output of 1 to 2 watts), the rise of the current is relatively slow and the back electromotive force is small, but the current value is small and the joule loss is small, so it has little effect on efficiency. This will lead to a decline.
しかし通電の末期では、マグネツト回転子の磁
束によりコアがほぼ飽和し、コイルのみのインダ
クタンスとなるので、5ミリヘンリ位にインダク
タンスが減少する。従つて界磁磁界が小さく若し
くは零の通電の末期では、著しく大きい電機子電
流が流れ、しかもこれはトルクに寄与しないので
効率を劣化する主因となる。 However, at the end of energization, the core is almost saturated by the magnetic flux of the magnet rotor, and the inductance is reduced to only the coil, so the inductance decreases to about 5 millihenry. Therefore, at the end of energization when the field magnetic field is small or zero, a significantly large armature current flows, and since this does not contribute to torque, it becomes the main cause of deterioration of efficiency.
かかる不都合を除去する為に、位置検知素子1
個を用いて、通電の初期と末期の通を切断して、
効率を周知のこの種の電動機より15〜20%上昇せ
しめているので本発明の作用である。コアレスの
電動機の場合には、インダクタンスが4〜5ミリ
ヘンリ位なので、効率の低下の原因となるものが
小さいが、上述した手段により、効率の上昇する
事情は全く同様である。従つて同じ手段により同
じ作用を有するものである。 In order to eliminate this inconvenience, the position sensing element 1
Using a piece, cut off the initial and final stages of energization,
The efficiency is increased by 15 to 20% over known electric motors of this type, which is a function of the present invention. In the case of a coreless electric motor, the inductance is about 4 to 5 millihenry, so the cause of the decrease in efficiency is small, but the circumstances in which efficiency is increased by the above-mentioned means are exactly the same. Therefore, they have the same effect using the same means.
又上述した手段によると、コギングトルクによ
る起動が困難となるので、起動時においては、か
かる手段を不作用に保持する手段を付加したもの
である。更に又電機子コイルに蓄積した磁気エネ
ルギをトランジスタのようなスイツチング素子を
利用して、出力トルクに転化して更に効率を上昇
(3〜4%効率が増大する。)せしめる手段を付加
したものである。 Furthermore, according to the above-mentioned means, it is difficult to start up using cogging torque, so a means is added to keep such means inactive at the time of start-up. Furthermore, a means has been added to convert the magnetic energy accumulated in the armature coil into output torque using a switching element such as a transistor, further increasing the efficiency (efficiency increases by 3 to 4%). be.
次に、本発明装置を図面に示す実施例により、
その詳細を説明する。尚図面中の同一記号のもの
は同一の部材なので、その説明は省略する。
Next, according to an embodiment of the device of the present invention shown in the drawings,
The details will be explained below. Components with the same symbols in the drawings are the same members, so a description thereof will be omitted.
第1図は磁心のある電動機の全体の構成を示す
正面図である。 FIG. 1 is a front view showing the overall structure of an electric motor with a magnetic core.
第1図において、記号4は、珪素鋼板を積層し
て作つた電動機磁心である。4ボールの構成とな
り、突極は記号4a,4b,4c,4dとして示
され、それ等の巾は90度より少し小さくされ、90
度離間している。 In FIG. 1, symbol 4 is a motor magnetic core made by laminating silicon steel plates. It has a 4-ball configuration, and the salient poles are shown as symbols 4a, 4b, 4c, and 4d, and their widths are slightly smaller than 90 degrees.
They are far apart.
各突極には、電機子コイル5a,5b,5c,
5dが装着されている。磁心4の中央部は突孔と
なり、金属円筒2が嵌着され、この円筒2によ
り、磁心4は本体(図示せず)に固定されて、固
定電機子を構成している。 Each salient pole has armature coils 5a, 5b, 5c,
5d is installed. The central part of the magnetic core 4 is a protruding hole into which a metal cylinder 2 is fitted, and the cylinder 2 fixes the magnetic core 4 to a main body (not shown) to form a fixed armature.
円筒2の内部には、ボール軸承3の外輪が嵌着
され、内輪には、回転軸1が回動自在に支持され
ている。 An outer ring of a ball bearing 3 is fitted inside the cylinder 2, and a rotating shaft 1 is rotatably supported on the inner ring.
回転軸1の1端には、カツプ状にプレス加工さ
れた軟鋼カツプ13の底面中央部が固定されてい
る。 A bottom center portion of a mild steel cup 13 pressed into a cup shape is fixed to one end of the rotating shaft 1.
カツプ13の内側には、円環状のマグネツト回
転子6が固定され、マグネツト回転子6には、90
度の開角のN,S磁極が図示のように配設され、
その磁極は、空隙(0.5ミリメートル位)を介し
て突極4a,4b,……と対向して、回転軸1と
ともに回転する。 An annular magnet rotor 6 is fixed inside the cup 13, and the magnet rotor 6 has a 90 mm
N and S magnetic poles with an opening angle of 100 degrees are arranged as shown in the diagram,
The magnetic poles rotate together with the rotating shaft 1, facing the salient poles 4a, 4b, . . . with gaps (about 0.5 mm) interposed therebetween.
突極7a,7b,7c,7dを備え、軟鋼板若
しくは珪素鋼板を型抜きして、図示の形状に作ら
れた磁心7の中央部リングは、磁心4に重ねて固
着されている。 A central ring of a magnetic core 7, which includes salient poles 7a, 7b, 7c, and 7d and is made into the shape shown in the figure by die-cutting a mild steel plate or a silicon steel plate, is fixed to the magnetic core 4 in an overlapping manner.
突極7a,7b,……の巾は、磁極4a,4
b,……のほぼ1/2となつて、90度ずつ互いに
離間し、突極4a,4b,……と45度ずらして配
設されている。突極7bの基部7eは、図示のよ
うに、電機子コイル5bと5cの中間にあるよう
に設定されている。 The width of the salient poles 7a, 7b, ... is the width of the magnetic poles 4a, 4.
The salient poles 4a, 4b, . . . are spaced apart from each other by approximately 1/2 of 90 degrees, and the salient poles 4a, 4b, . As shown in the figure, the base 7e of the salient pole 7b is set to be located midway between the armature coils 5b and 5c.
従つて電機子コイル5b,5cに基部7eが重
なることが避けられるので、電動機の厚さ(紙面
に垂直方向の長さ)を小くできる効果がある。他
の突極7a,7c,7dの基部についても、上述
した事情は全く同じである。 Therefore, since the base portion 7e is prevented from overlapping the armature coils 5b, 5c, there is an effect that the thickness (length in the direction perpendicular to the plane of the drawing) of the motor can be reduced. The above-mentioned situation is exactly the same for the bases of the other salient poles 7a, 7c, and 7d.
第2図bは、突極4a,4b,4c,4d及び
7a,7b,7c,7dの360度に亘る展開図で
ある。詳細については後述するが、記号8aはホ
ール素子即ち位置検知素子で、固定電機子4に適
宜な支持体を介して固定され、マグネツト回転子
6の磁極面に対向しているものである。 FIG. 2b is a 360 degree development view of the salient poles 4a, 4b, 4c, 4d and 7a, 7b, 7c, 7d. As will be described in detail later, reference numeral 8a denotes a Hall element, ie, a position detection element, which is fixed to the fixed armature 4 via a suitable support and faces the magnetic pole surface of the magnetic rotor 6.
突極4a,4b,……と突極7a,7b,……
との間は、矢印で示す空隙7fがあるが、密接し
て配置しても差支えない。 Salient poles 4a, 4b, ... and salient poles 7a, 7b, ...
Although there is a gap 7f shown by an arrow between them, there is no problem even if they are arranged closely.
第2図aは、マグネツト回転子6の磁極6a,
6b,……の360度に亘る展開図である。点線で
示す突極4a,4b,……及び突極7a,7b,
……及びホール素子8aは、それぞれの部材とマ
グネツト回転子6との対向状態を示すものであ
る。 FIG. 2a shows the magnetic poles 6a of the magnet rotor 6,
6b,... is a 360 degree development view. Salient poles 4a, 4b, ... and salient poles 7a, 7b, indicated by dotted lines.
. . . and the Hall element 8a show a state in which the respective members and the magnet rotor 6 are opposed to each other.
ホール素子8aの出力により、これがN極下に
あるかS極下にあるかを区別して、電機子コイル
5a,5c及び電機子コイル5b,5dを交替し
て通電すると、周知の1相の半導体電動機とな
り、小型の電動フアンの駆動源として広い用途に
使用されている。 The output of the Hall element 8a distinguishes whether it is under the N pole or the S pole, and when the armature coils 5a, 5c and the armature coils 5b, 5d are alternately energized, the well-known one-phase semiconductor It becomes an electric motor and is used in a wide range of applications as a drive source for small electric fans.
突極7a,7b,……の為に、マグネツト回転
子6にコギングトルクが発生して、矢印G方向に
所定角度だけ回転しているので、自起動すること
ができる。上述した電動機は、次に述べる理由に
より、効率が劣化し、入力が1〜2ワツト位のも
ので、その効率は32%−35%位となつている。3
相のこの種のものは、60〜70%の効率となつてい
るのに比較すると、効率は著しく劣化している。 Cogging torque is generated in the magnetic rotor 6 due to the salient poles 7a, 7b, . The efficiency of the above-mentioned electric motor deteriorates due to the following reasons, and when the input power is about 1 to 2 watts, the efficiency is about 32% to 35%. 3
Compared to this type of phase, which has an efficiency of 60-70%, the efficiency is significantly degraded.
本発明装置は、かかる効率の劣化する原因を除
去して、効率を20%〜25%上昇せしめて、55%〜
60%位とした構成としたものである。次にその詳
細を説明する。 The device of the present invention eliminates the causes of such efficiency deterioration, increases efficiency by 20% to 25%, and increases efficiency by 55% to 55%.
The composition was set at around 60%. Next, the details will be explained.
第9図のグラフの曲線22a,22b,……
は、一般の1相の電動機の出力トルク曲線であ
る。又曲線23は、前述したコギングトルク曲線
で、両者の合成トルク曲線には死点がなく、自起
動できる。 Curves 22a, 22b, . . . in the graph of FIG.
is an output torque curve of a general one-phase electric motor. Curve 23 is the above-mentioned cogging torque curve, and the combined torque curve of both has no dead center and can be started automatically.
電機子電流の曲線は、曲線25a,25b,…
…として示される。この曲線について、第10図
につき説明する。 The armature current curves are curves 25a, 25b,...
It is shown as... This curve will be explained with reference to FIG.
第10図は、マグネツト回転子6の1部の磁極
6a,6b,6d及びこれに対向する突極4a、
電機子コイル5aの展開図を示している。 FIG. 10 shows the magnetic poles 6a, 6b, 6d of a part of the magnet rotor 6 and the salient poles 4a facing thereto,
A developed view of the armature coil 5a is shown.
突極4aが磁極6aに正対したときの図面が示
されている。電機子コイル5aが通電され、N極
に励磁され、磁極6aが矢印G方向に回転する場
合を考えると、磁極6aによる磁束は矢印32の
方向となり、又電機子コイル5aによる磁束の方
向は矢印32と反対方向となり、通電とともに急
速に矢印32の方向の磁束は減少するので、大き
い逆起電力が発生し、電機子電流は、第6図の曲
線25aの左端の立上り部となり、過大な電流は
抑止される。従つて、この部分の界磁磁界は零若
しくは小さく、出力トルクも小さいが、ジユール
損失も僅少となり、効率に大きい影響を与えるこ
とはない。 The drawing is shown when the salient pole 4a directly faces the magnetic pole 6a. Considering the case where the armature coil 5a is energized and excited to the N pole and the magnetic pole 6a rotates in the direction of arrow G, the magnetic flux due to the magnetic pole 6a is in the direction of arrow 32, and the direction of the magnetic flux due to armature coil 5a is as shown by the arrow. 32, and the magnetic flux in the direction of arrow 32 rapidly decreases as the current is applied, so a large back electromotive force is generated, and the armature current becomes the rising part of the left end of the curve 25a in FIG. 6, causing an excessive current. is suppressed. Therefore, although the field magnetic field in this part is zero or small and the output torque is also small, the joule loss is also small and does not have a large effect on the efficiency.
次にマグネツト回転子6が矢印G方向に45度回
転する間に、磁極6aよる矢印32の方向の磁束
は減少して零となる。又この間に電機子コイル5
aによる矢印32と反対方向の磁束は、ほぼ一定
なので、合成磁界は、矢印32と反対方向に漸増
し、これによる逆起電力も増加して、45度回転し
たときに逆起電力は増大する。即ち電機子コイル
5aを貫通する磁束の大きさの時間に対する変化
率が大きくなるものである。従つて電機子電流
は、第9図の電動機25aの中央部の低い値とな
る。 Next, while the magnet rotor 6 rotates 45 degrees in the direction of arrow G, the magnetic flux in the direction of arrow 32 due to the magnetic poles 6a decreases to zero. Also, during this time, armature coil 5
Since the magnetic flux in the direction opposite to the arrow 32 indicated by a is almost constant, the composite magnetic field gradually increases in the direction opposite to the arrow 32, and the counter electromotive force due to this also increases, and when rotated by 45 degrees, the counter electromotive force increases. . That is, the rate of change in the magnitude of the magnetic flux passing through the armature coil 5a with respect to time becomes large. Therefore, the armature current has a low value at the center of the motor 25a in FIG.
次の45度の回転時には、その初期において、6
d(S極)により、矢印33の方向の磁束が突極
4aに流入し、この方向は電機子コイル5aによ
る磁束と方向が一致するので、合成磁束の時間に
対する変化率は最大となり、従つて逆起電力も最
大値となり、電機子電流も最低値となり、又効率
も最大となる。この点が第6図の点線27bの少
し左側の点となつている。 During the next 45 degree rotation, at the beginning, 6
d (S pole) causes the magnetic flux in the direction of the arrow 33 to flow into the salient pole 4a, and this direction coincides with the magnetic flux from the armature coil 5a, so the rate of change of the composite magnetic flux with respect to time is maximum, and therefore The back electromotive force also reaches its maximum value, the armature current also reaches its minimum value, and the efficiency also reaches its maximum value. This point is a point slightly to the left of the dotted line 27b in FIG.
更にマグネツト回転子6が回転すると、矢印3
3で示す磁極6dによる磁束が急速に増加して、
磁心は飽和に近づくので、誘導常数が急速に1に
近づき、インダクタンスが急減する。実測による
と、曲線25aの左端部ではインダクタンスが20
ミリヘンリ、右端では、5ミリヘンリ位となる。
ただし、入力が1ワツト〜2ワツト位の電動機の
場合である。従つて、逆起電力も急減して電機子
電流は急増する。更に又インダクタンスに比例す
る磁気エネルギも急減するので、放出された磁気
エネルギは電機子電流を増大せしめる結果とな
る。従つて、第6図の曲線25aの右端の曲線の
ように、電機子電流が急増し、90度回転したとき
に、電機子電流は切断されるが、このときのピー
ク値は実測によると、起動電流とほぼ同じ値とな
る。 When the magnet rotor 6 further rotates, the arrow 3
The magnetic flux due to the magnetic pole 6d indicated by 3 increases rapidly,
As the magnetic core approaches saturation, the induction constant rapidly approaches 1 and the inductance rapidly decreases. According to actual measurements, the inductance at the left end of curve 25a is 20
millimeters, and at the right end it is about 5 millimeters.
However, this applies to a motor with an input of about 1 to 2 watts. Therefore, the back electromotive force also decreases rapidly and the armature current increases rapidly. Furthermore, since the magnetic energy, which is proportional to the inductance, also decreases rapidly, the released magnetic energy results in an increase in the armature current. Therefore, as shown in the rightmost curve of curve 25a in FIG. 6, when the armature current increases rapidly and rotates 90 degrees, the armature current is cut off, but according to actual measurements, the peak value at this time is: The value is almost the same as the starting current.
この近傍では、界磁磁界は小さいか零となつて
いるので、出力トルクは殆んどなく、無効なジユ
ール損失が急増する。 In this vicinity, the field magnetic field is small or zero, so there is almost no output torque and the ineffective Joule loss increases rapidly.
他の磁極4b,4c,4dについても事情は全
く同じである。 The situation is exactly the same for the other magnetic poles 4b, 4c, and 4d.
マグネツト回転子6が回転するに従つて、第9
図の電動機25a,25b,……に示す曲線の電
機子電流となる。 As the magnet rotor 6 rotates, the ninth
The armature currents are curved as shown in the motors 25a, 25b, . . . in the figure.
毎分3000回転の電機子とすると、1回転毎に4
個の電動機25a,25b,……が得られるの
で、毎分12000個の曲線25a,25b,……で
示す通電が行なわれる。この事実は極端な表現を
すると、1分間に12000回起動が行なわれる直流
電機子となり、効率の劣化を招く主原因となつて
いることが理解される筈である。 Assuming that the armature rotates at 3000 revolutions per minute, 4
Since 12,000 electric motors 25a, 25b, . . . are obtained, energization shown by the curves 25a, 25b, . Expressed in extreme terms, this fact results in a DC armature that is activated 12,000 times per minute, which should be understood to be the main cause of deterioration in efficiency.
上述した欠点を除去するには、第9図の点線2
7bで示す点で電機子電流の通電を停止すること
が最適の手段となる。即ち点線27bの点で電流
を切することがよい。又第8図aにつき後述する
理由により、通電の初期においても点線27aの
点で通電が切断される。点線27aより左方のト
ルクは小さいので、効率に与える影響は僅少であ
る。 To eliminate the above-mentioned drawbacks, follow the dotted line 2 in Figure 9.
The optimum means is to stop the armature current at the point indicated by 7b. That is, it is preferable to cut off the current at the point indicated by the dotted line 27b. Furthermore, for the reason described later with reference to FIG. 8a, the current supply is cut off at the dotted line 27a even in the initial stage of the current supply. Since the torque to the left of the dotted line 27a is small, its influence on efficiency is small.
上述したように、通電の初期と末期において通
電が遮断されているので、ホール素子8aの位置
が若干ずれていても反トルクの混入がなく、製造
が容易となる利点がある。 As described above, since the current is cut off at the beginning and end of the current, there is no counter torque mixed in even if the position of the Hall element 8a is slightly shifted, and there is an advantage that manufacturing is easy.
従つて通電の曲線は、曲線26a,26b,…
…のようになる。 Therefore, the energization curves are curves 26a, 26b,...
…become that way.
上述した事情は、マグネツト回転子6の磁極数
及び対応して突極の数を増加した場合においても
全く同様である。 The above-mentioned situation is exactly the same even when the number of magnetic poles of the magnet rotor 6 and the corresponding number of salient poles are increased.
以上不都合を除去する為の制御回路を第8図a
について、次に説明する。 Figure 8a shows a control circuit to eliminate the above problems.
This will be explained next.
第8図aにおいて、直流電源正極10aにより
通電されているホール素子8a(第2図に同一記
号で示す)の出力は、オペアンプ38bにより増
巾され、E点の出力波形は、第6図のグラフの曲
線15a,15b,……で示される。 In FIG. 8a, the output of the Hall element 8a (indicated by the same symbol in FIG. 2), which is energized by the DC power supply positive electrode 10a, is amplified by the operational amplifier 38b, and the output waveform at point E is as shown in FIG. It is shown by curves 15a, 15b, . . . in the graph.
ホール素子8aは、第2図に示したように、磁
極6a,6b,……に対向しているので、その出
力が得られる。トランジスタ37aの出力即ちF
点の出力は、第6図の20,20aのようにな
る。かかる非対称の出力を得る為には、第7図に
示すように、磁極6a,6b,……の着磁を行な
う必要がある。即ち、各磁極の境界部を互いに、
点線の間の矢印21で示す巾だけ侵入せしめて着
磁する。 Since the Hall element 8a faces the magnetic poles 6a, 6b, . . . as shown in FIG. 2, its output can be obtained. The output of the transistor 37a, that is, F
The outputs of the points are as shown in 20 and 20a in FIG. In order to obtain such an asymmetrical output, it is necessary to magnetize the magnetic poles 6a, 6b, . . . as shown in FIG. That is, the boundaries of each magnetic pole are
The magnet is penetrated by the width indicated by the arrow 21 between the dotted lines and magnetized.
ホール素子8aは、記号8で示す長方形の軟鋼
片の中央部に固定される。軟鋼片8を磁極6a,
6b,……の全巾に亘つて対向せしめると、図示
の位置より、マグネツト回転子6が回転し始めた
とすると、磁極6bにより、第6図の曲線20の
点線27aのある部分のように、ホール素子8a
の出力は急速に立上り、ピーク値となり、次に軟
鋼片8が、矢印21で示す部分に達すると、N,
S極は軟鋼片8により短絡されて磁が閉じられる
ので、ホール素子8aを通る磁束は減少する。従
つて第6図の曲線20の点線27bのある側は、
図示のようにゆるい曲線で降下する。 The Hall element 8a is fixed to the center of a rectangular piece of mild steel indicated by symbol 8. The soft steel piece 8 is connected to the magnetic pole 6a,
6b, . Hall element 8a
The output of N rapidly rises to a peak value, and then when the mild steel billet 8 reaches the part indicated by the arrow 21, the output of N,
Since the south pole is short-circuited by the soft steel piece 8 and the magnetic field is closed, the magnetic flux passing through the Hall element 8a decreases. Therefore, the side of the curve 20 in FIG. 6 with the dotted line 27b is
It descends in a gentle curve as shown.
以上の説明のように、ホール素子8aの出力曲
線は、非対称の曲線となる。 As described above, the output curve of the Hall element 8a is an asymmetric curve.
磁極6a,6b,……は、慣用される磁化曲線
とし、磁極6a,6b,……の側面に、磁化曲線
が曲線20の形状となるように端面着磁を行な
い、ホール素子8aを磁極の側面に対向せしめて
も同じ目的が達成できる。この場合には、第9図
の電動機22a,22b,……のような対称形の
出力トルクが得られるように、磁極6a,6b,
……を着磁することができる。オペアンプ38a
は、比較回路となつている。 The magnetic poles 6a, 6b, . . . have conventional magnetization curves, and the side surfaces of the magnetic poles 6a, 6b, . The same purpose can be achieved by facing the sides. In this case, the magnetic poles 6a, 6b, .
... can be magnetized. operational amplifier 38a
serves as a comparison circuit.
端子10bに正電圧が印加されると同時に、端
子40にも規準電圧が印加されるように構成され
ているので、このときに、オペアンプ38aの一
端子は、抵抗41aの電圧降下の為にローレベル
となり、H点の出力は、第6図の曲線15a,1
5b,……と同じ出力となる。従つてトランジス
タ14aの導通は、電気角で180度の区間づつ同
じ角度だけ離間した区間だけ行なわれ、従つて該
導区間だけ電機子コイル5a,5cは矢印方向に
通電される。 Since the configuration is such that a reference voltage is applied to the terminal 40 at the same time as the positive voltage is applied to the terminal 10b, at this time, one terminal of the operational amplifier 38a becomes low due to the voltage drop across the resistor 41a. level, and the output at point H is the curve 15a, 1 in FIG.
5b, . . . have the same output. Therefore, the conduction of the transistor 14a is performed only in sections separated by the same angle in each section of 180 electrical degrees, and therefore, the armature coils 5a and 5c are energized in the direction of the arrow only in the conduction sections.
トランジスタ37bによるオペアンプ39aの
+端子の入力と−端子の入力によるオペアンプ3
9aの1点の出力も全く同じ事情により、H点の
出力と位相が180度(電気角)で異なる180度毎の
矩形波の出力が得られ、この出力によりトランジ
スタ14bが導通される。 Operational amplifier 3 by inputting the + terminal and - terminal of the operational amplifier 39a by the transistor 37b
Due to exactly the same circumstances, the output at one point 9a produces a rectangular wave output every 180 degrees whose phase differs by 180 degrees (electrical angle) from the output at point H, and this output turns on the transistor 14b.
従つて、電機子コイル5a,5c及び5b,5
dは交互に通電されて、1相の電動機として回転
される。 Therefore, armature coils 5a, 5c and 5b, 5
d is alternately energized and rotated as a one-phase motor.
所定時間後に、オペアンプ38a,39aの一
端子の入力は、抵抗41aと41cとコンデンサ
41bにより、規準電圧となり、この電圧は、第
6図の点線16aで示す値となる。 After a predetermined time, the input to one terminal of the operational amplifiers 38a and 39a becomes a reference voltage due to the resistors 41a and 41c and the capacitor 41b, and this voltage becomes the value shown by the dotted line 16a in FIG.
オペアンプ38aのH点の出力は、点線27
a,27bの間の区間の出力となり、第6図の電
動機18a,18b,……となり、又オペアンプ
39aのI点の出力は曲線19a,19b,……
のようになる。 The output of the H point of the operational amplifier 38a is indicated by the dotted line 27
The output of the section between a and 27b is the motor 18a, 18b, . . . in FIG. 6, and the output at point I of the operational amplifier 39a is the curve 19a, 19b, .
become that way.
点線27a,27bは、第9図の点線27a,
27bと対応する位置となるように、規準電圧1
6aが設定されているので、第9図につき前述し
たように、効率が上昇する。 The dotted lines 27a and 27b are the dotted lines 27a and 27b in FIG.
27b, so that the reference voltage 1
6a increases efficiency, as discussed above with respect to FIG.
電機子コイル5a,5c及び5b,5dは直列
並列のいずれの接続でもよい。ホール素子8a
は、磁電変換素子となるものであるが同じ目的を
達するものであれば他の位置検知素子でもよい。 The armature coils 5a, 5c and 5b, 5d may be connected in series or in parallel. Hall element 8a
is a magnetoelectric transducer, but any other position sensing element may be used as long as it achieves the same purpose.
前述したように、突極7a,7b,……により
コツギングトルクにより自起動することができ
る。 As mentioned above, the salient poles 7a, 7b, . . . can be self-started by the jerking torque.
本実施例によるコギングトルクの曲線は、第9
図で記号23として示したものなので、突極7
a,7b,……の厚みを増加することにより、出
力トルクを大きくすることができる。従つて曲線
22a,22b,……と曲線23の合成トルクを
ほぼ平坦とすることもできる効果がある。 The cogging torque curve according to this example is the 9th
Since it is shown as symbol 23 in the figure, the salient pole 7
By increasing the thickness of a, 7b, . . . , the output torque can be increased. Therefore, there is an effect that the resultant torque of the curves 22a, 22b, . . . and the curve 23 can be made almost flat.
又突極4a,4b,……の巾が90度に近いの
で、出力トルクが大きく、しかもこれ等によるコ
ギングトルクが僅少となるので、起動が確実とな
り、又機械騒音の少なくなる効果がある。 Also, since the width of the salient poles 4a, 4b, . . . is close to 90 degrees, the output torque is large, and the cogging torque caused by these poles is small, so starting is ensured and machine noise is reduced.
効率を良好とする為に、第9図の点線27bの
点で電機子電流を切断する必要がある。かかる手
段よると、点線27と27bの間の出力トルクが
無くなるので、点線27bの点では、コギングト
ルク曲線23によるトルクもなく、起動できな
い。従つて前述した手段により起動し、起動後に
点線27a,27bの点の外側で電流を遮断する
必要がある。 In order to obtain good efficiency, it is necessary to cut off the armature current at the point indicated by the dotted line 27b in FIG. According to this means, there is no output torque between the dotted lines 27 and 27b, so at the point of the dotted line 27b, there is no torque according to the cogging torque curve 23, and the engine cannot be started. Therefore, it is necessary to start by the above-mentioned means and cut off the current outside the dotted lines 27a and 27b after starting.
以上の説明より判るように、起動時において
は、各電機子コイルに電気角で180度の通電が交
互に行なわれるので、前述したコギングトルクに
より正確に起動することができ、増速されるに従
つて、通電の初期がおくれ、末期が早く終了し、
通電は180度より小さくなり、定格運転時には、
第9図の点線27a,27bの位置の外側で通電
が断たれる。 As can be seen from the above explanation, during startup, each armature coil is energized alternately through 180 electrical degrees, so the cogging torque described above allows accurate startup, and speed increases. Therefore, the initial stage of energization is delayed, the final stage is completed early,
The current flow is less than 180 degrees, and during rated operation,
The current is cut off outside the positions of dotted lines 27a and 27b in FIG.
従つて、効率が上昇し、周知のこの種の電動機
に比較して、15〜20%加算された効率が得られる
特徴がある。 Therefore, the efficiency is increased, and compared to known electric motors of this type, there is a feature that an additional efficiency of 15 to 20% can be obtained.
尚第6図の規準電圧となる点線16aの高さを
調整することにより、上述した通電の末期の位置
を変更できるので、最大の効率の点を選択するこ
とができる。 Incidentally, by adjusting the height of the dotted line 16a which is the reference voltage in FIG. 6, the position at the end of the energization described above can be changed, so that the point of maximum efficiency can be selected.
本実施例では、突極7a,7b,……によりコ
ギングトルクを得ているが、他の周知の手段によ
り実施することもできる。 In this embodiment, the cogging torque is obtained by the salient poles 7a, 7b, . . . , but it can also be achieved by other known means.
第6図の曲線20を対称形としても、通電に初
期と末期も対称的となる。従つて通電区間を例え
ば電気角で120度とすることもできる。かかる手
段によると、3相のY型結線による半導体電動機
の1相の部分のコイルによる通電と同じ通電とな
る。従つて出力トルクは1/2となるが、効率は同
等となり、60%に近い効率を得ることができるも
のである。 Even if the curve 20 in FIG. 6 is symmetrical, the initial and final stages of energization will also be symmetrical. Therefore, the current-carrying section can be set to, for example, 120 electrical degrees. According to this means, the current is supplied in the same way as the coil in the one phase portion of a semiconductor motor with a three-phase Y-connection. Therefore, although the output torque is halved, the efficiency is the same, and it is possible to obtain an efficiency close to 60%.
次に第8図bに示す回路につき説明する。 Next, the circuit shown in FIG. 8b will be explained.
第8図bにおいて、記号43は単安定回路であ
る。第8図aの端子10bに電圧が印加されると
同時に、端子42にも電気パルスが入力されて、
単安定回路43が作動し始め、その出力は反転回
路44を介して端子44aはローレベルトとな
る。端子44aの出力は、第8図aのオペアンプ
38a,39aの一端子に入力されているので、
その出力により、トランジスタ14a,14b
は、電気角で180度毎に交互に導通して、電機子
コイル5a,5c及び5b,5dを通電する。 In FIG. 8b, symbol 43 is a monostable circuit. At the same time as a voltage is applied to the terminal 10b in FIG. 8a, an electric pulse is also input to the terminal 42,
The monostable circuit 43 starts to operate, and its output is passed through the inverting circuit 44, and the terminal 44a becomes a low level. Since the output of the terminal 44a is input to one terminal of the operational amplifiers 38a and 39a in FIG. 8a,
By its output, transistors 14a and 14b
conducts alternately every 180 electrical degrees to energize the armature coils 5a, 5c and 5b, 5d.
従つて、コンデンサ41b、抵抗41a,41
cによる時定数回路の場合と同じ自起動する。 Therefore, capacitor 41b, resistors 41a, 41
It starts automatically in the same way as the time constant circuit using c.
設定時間後に即ち単安定回路43の出力の消滅
したときに、端子44aは、設定電圧即ち第6図
の点線16aの電圧となるので、トランジスタ1
4a,14bの導通の初期と末期が停止されるの
で、同じ目的が達成されるものである。 After the set time, that is, when the output of the monostable circuit 43 disappears, the terminal 44a becomes the set voltage, that is, the voltage indicated by the dotted line 16a in FIG.
Since the initial and final stages of conduction of 4a and 14b are stopped, the same objective is achieved.
第8図cに示すものは、上述した目的と同じ目
的を達成する他の手段である。 Illustrated in FIG. 8c is another means of achieving the same object as that described above.
第8図cにおいて、端子45の入力は、電動機
の回転速度に比例する電圧が入力されている。か
かる電圧は周知の手段により得ることができる。
起動時に端子45の入力はアースレベルとなつて
いる。 In FIG. 8c, a voltage proportional to the rotational speed of the motor is input to the terminal 45. Such voltage can be obtained by known means.
At startup, the input to the terminal 45 is at ground level.
このときに、トランジスタ45,46は不導通
となつているので、端子46aの出力はローレベ
ルとなり、この出力がオペアンプ38a,39a
の一端子に入力されているので、前実施例と同様
に自起動できる。 At this time, since the transistors 45 and 46 are non-conductive, the output of the terminal 46a becomes a low level, and this output becomes the operational amplifier 38a and 39a.
Since it is input to one terminal of , it can be started automatically as in the previous embodiment.
電動機の回転速度が上昇すると、トランジスタ
45,46が導通するので、端子46aの出力
は、端子40の電圧まで上昇する。端子40の電
圧は、規準電圧即ち第6図の点線16aと同じ電
圧となつているので、第8図aのオペアンプ38
a,39aの出力は、電気角で180度より小さく
なり同じ目的が達成されて、効率の良好な1相の
半導体電動機を得ることができる。 When the rotational speed of the motor increases, transistors 45 and 46 become conductive, so that the output at terminal 46a increases to the voltage at terminal 40. Since the voltage at the terminal 40 is the reference voltage, that is, the same voltage as the dotted line 16a in FIG. 6, the operational amplifier 38 in FIG. 8a
The output of a, 39a becomes smaller than 180 degrees in electrical angle, the same objective is achieved, and a highly efficient one-phase semiconductor motor can be obtained.
次に第8図aにつき、電機子コイルに蓄積され
た磁気エネルギを出力トルクに有効に転化する手
段について説明する。 Next, referring to FIG. 8a, a means for effectively converting the magnetic energy stored in the armature coil into output torque will be described.
オペアンプ38b,39bの出力は、それぞれ
トランジスタ14d,14cのベース入力となつ
ている。オペアンプ38b,39bの出力がロー
レベルのときのみに、トランジスタ14a,14
cは導通される。 The outputs of the operational amplifiers 38b and 39b serve as base inputs of transistors 14d and 14c, respectively. Only when the outputs of the operational amplifiers 38b and 39b are at low level, the transistors 14a and 14
c is made conductive.
従つて、オペアンプ39bに正の出力のあると
きには、トランジスタ14cは不導通となり、こ
のときに電機子コイル5b,5dが通電されてい
る。オペアンプ39bの出力がローレベルとなる
と、トランジスタ14cは導通状態にあるが、電
機子コイル5a,5cが通電されているので、ト
ランジスタ14cのコレクタ電流はない。しかし
電機子コイル5a,5cの通電が断たれると、矢
印方向に流れる磁気エネルギの放出による電流
は、トランジスタ14cを流れ、有効なトルクと
なるので目的が達成される。 Therefore, when the operational amplifier 39b has a positive output, the transistor 14c becomes non-conductive, and at this time the armature coils 5b and 5d are energized. When the output of the operational amplifier 39b becomes low level, the transistor 14c is in a conductive state, but since the armature coils 5a and 5c are energized, there is no collector current of the transistor 14c. However, when the armature coils 5a, 5c are de-energized, the current flowing in the direction of the arrow due to the release of magnetic energy flows through the transistor 14c and becomes effective torque, so that the purpose is achieved.
オペアンプ38bの出力によるトランジスタ1
4dのベース制御の効果も全く同じ事情にあるの
で、その作用効果も又同じである。 Transistor 1 by the output of operational amplifier 38b
Since the effect of the base control of 4d is under exactly the same circumstances, its operation and effect are also the same.
以上の説明より理解されるように、第9図の点
線27bの点で電機子電流が断たれたときには、
大きい磁気エネルギーが電機子コイルに蓄積され
ているが、この磁気エネルギは正トルクに転化さ
れるので、更に効率が上昇する。 As can be understood from the above explanation, when the armature current is cut off at the point indicated by the dotted line 27b in FIG.
Although large magnetic energy is stored in the armature coil, this magnetic energy is converted into positive torque, further increasing efficiency.
この種の電動機においては、電機子コイルに蓄
積された磁気エネルギの放出の為に、ツエナダイ
オードが利用されている。又このブレークダウン
電圧は、電源電圧より大きい必要がある為に、磁
気エネルギの大部分が、ツエナダイオードの内部
で消費され、他の部分は反トルクとなる。かかる
手段に比較して、本発明の手段は上述したように
電機子コイルに蓄積された磁気エネルギの大部分
を有効なトルクに転化できる特別な効果を有する
ものである。 In this type of motor, a Zener diode is used to release the magnetic energy stored in the armature coil. Also, since this breakdown voltage needs to be higher than the power supply voltage, most of the magnetic energy is consumed inside the Zener diode, and the other part becomes a counter-torque. Compared to such measures, the measures of the invention have the special advantage of converting a large part of the magnetic energy stored in the armature coils into useful torque, as described above.
本発明は、コアレスの電機子に適用することも
できる。次にその説明をする。第3図は、軸方向
空隙型のコアレス電機子の電機子を示すものであ
る。 The present invention can also be applied to coreless armatures. Next, I will explain it. FIG. 3 shows an armature of an axial gap type coreless armature.
第3図に戻り本体(図示せず)に植立した円筒
形の支持体15には、ボールベアリング28aが
圧入され、これには回転軸28が回動自在に支持
されている。 Returning to FIG. 3, a ball bearing 28a is press-fitted into the cylindrical support 15 set up on the main body (not shown), and a rotary shaft 28 is rotatably supported by the ball bearing 28a.
回転軸28の上端には、第4図b示すように、
軟鋼円板31の中心部が固着され、軟鋼円板31
が磁路を形成するように円板状のマグネツト30
が固着されている。 At the upper end of the rotating shaft 28, as shown in FIG. 4b,
The center of the mild steel disc 31 is fixed, and the mild steel disc 31
A disc-shaped magnet 30 is arranged so that it forms a magnetic path.
is fixed.
第4図aは、マグネツト30の正面図で、N,
S磁極が90度の等しいピツチで交互に磁化され、
磁極は記号30a,30b,30c,30dで表
示されている。マグネツト30の磁界は、電機子
コイル11a,11b,……,11dを貫挿し
て、その下側の磁性体円板12(一般に軟鋼板が
使用されているが、回転数が300回/毎分を越え
る場合には、渦流損失のないように、磁性体粉を
プラスチツク材で成型したもの若しくは、珪素鋼
の粉末の焼結体が利用される。)により、その磁
路が閉じられる。磁性体円板12には、プラスチ
ツク材のような絶縁皮膜が設けられ、この上に電
機子コイル11a,11b,……が、接着剤によ
り固定されている。上述した電機子コイルは、1
相のコイルとなるものである。 FIG. 4a is a front view of the magnet 30, with N,
The S magnetic poles are alternately magnetized at equal pitches of 90 degrees,
The magnetic poles are labeled 30a, 30b, 30c, 30d. The magnetic field of the magnet 30 penetrates the armature coils 11a, 11b, . In the case where the magnetic flux exceeds 100%, the magnetic path is closed using a molded magnetic powder made of plastic material or a sintered body of silicon steel powder to avoid eddy current loss. The magnetic disc 12 is provided with an insulating film such as a plastic material, and the armature coils 11a, 11b, . . . are fixed thereon with an adhesive. The armature coil described above is 1
This is the phase coil.
前述したプラスチツク皮膜の上には、プリント
配線が施され、電機子コイル11a,11c及び
11b,11dは、それぞれ直列若しくは並列に
接続されるように、各導出端子は、プリント配線
により接続される。このプリント配線は省略して
図示していないが、各コイルに供電する導出端子
12a,12b,12cのみが図示されている。 Printed wiring is provided on the plastic film described above, and each lead-out terminal is connected by the printed wiring so that the armature coils 11a, 11c and 11b, 11d are connected in series or in parallel, respectively. This printed wiring is omitted and not shown, but only lead-out terminals 12a, 12b, and 12c that supply power to each coil are shown.
高速の回転の場合には、磁性体円板20に渦流
損失が発生するので、点線Kで示すように、中央
部に空孔を設けるか、若しくは、磁性体円板12
を除去して、プラスチツク基板とし、これにプリ
ント配線を行なつて所要の配線を行なう手段を採
用することもある。しかし出力トルクは減少す
る。磁性体円板12には、ホール素子8aが、電
機子コイル11b,11cの中間部に固定されて
いる。 In the case of high-speed rotation, eddy current loss occurs in the magnetic disc 20. Therefore, as shown by the dotted line K, a hole is provided in the center, or the magnetic disc 12 is
In some cases, a method is adopted in which the substrate is removed to form a plastic substrate, and printed wiring is performed on this to perform the required wiring. However, the output torque decreases. A Hall element 8a is fixed to the magnetic disk 12 at an intermediate portion between the armature coils 11b and 11c.
図示の形状の軟鋼板29a,29bは、電機子
コイル11aと11cの内部に固定されている。
軟鋼板29a,29bは、前実施例の突極7a,
7b,……(第2図示)に対応する作用を行なう
ものである。 Mild steel plates 29a and 29b having the shape shown are fixed inside the armature coils 11a and 11c.
The mild steel plates 29a and 29b are the salient poles 7a and 7a of the previous embodiment.
7b, . . . (shown in the second diagram).
ホール素子8aの出力により、電機子コイル1
1a,11b,……の通電を制御する回路は、第
8図aと全く同じものが使用される。第8図aの
電機子コイル5a,5b,……を電機子コイル1
1a,11b,……と読み替えることにより、1
相の半導体電動機として運転することができる。
次に、第5図、第11図につき、本実施例の特徴
について説明する。 The output of the Hall element 8a causes the armature coil 1 to
The circuit for controlling the energization of 1a, 11b, . . . is exactly the same as that shown in FIG. 8a. The armature coils 5a, 5b, . . . in Fig. 8a are
By reading it as 1a, 11b, ..., 1
It can be operated as a phase semiconductor motor.
Next, the features of this embodiment will be explained with reference to FIGS. 5 and 11.
第8図aの端子10bに電圧が印加されると同
時に端子40より規準電圧が印加される。このと
きに、オペアンプ38a,29aの一端子はロー
レベルに保持されるので、H点の出力は、180度
(電気角)の巾の矩形波の出力が、ホール素子8
aがマグネツト回転子30のN極下にある毎に得
られる。S極に磁界下にホール素子8aがある毎
に、同じ巾の矩形波の出力が、オペアンプ39a
のI点より得られる。従つて、トランジスタ14
a,14bは、マグネツト回転子30が90度回転
する毎に交互に導通して、これ等に直列に接続さ
れている電機子コイル11a,11c及び電機子
コイル11b,11dを交互に通電する。 At the same time as a voltage is applied to the terminal 10b in FIG. 8a, a reference voltage is applied from the terminal 40. At this time, since one terminal of the operational amplifiers 38a and 29a is held at a low level, the output at point H is a rectangular wave with a width of 180 degrees (electrical angle).
is obtained each time a is below the north pole of the magnet rotor 30. Every time there is a Hall element 8a under the magnetic field at the S pole, a rectangular wave of the same width is output from the operational amplifier 39a.
It is obtained from point I of . Therefore, transistor 14
a and 14b are alternately conductive every time the magnet rotor 30 rotates 90 degrees, thereby alternately energizing the armature coils 11a and 11c and the armature coils 11b and 11d connected in series thereto.
従つて、第3図示の軟鋼片29a,29bによ
るコギングトルクの作用により自起動して回転す
る。 Therefore, the soft steel pieces 29a and 29b shown in FIG. 3 self-start and rotate due to the effect of cogging torque.
設定時間後に、コンデンサ41bが充電される
ので、オペアンプ38a,39aの一端子は、規
準電圧となる。この電圧が第5図のグラフで点線
16aとして示されている。 After the set time, the capacitor 41b is charged, so one terminal of the operational amplifiers 38a and 39a becomes the reference voltage. This voltage is shown as a dotted line 16a in the graph of FIG.
トランジスタ37aを介するホール出力(F点
の出力)は、第5図で曲線16b,16cとして
示されているので、点線17cと17dの間のみ
が、オペアンプ38aの出力となり、第5図の曲
線18a,18b,……となる。従つて電機子コ
イル11a,11cの通電の巾は120度位(電気
角)となる。界磁磁界を出力トルクを大きくする
為に、矩形波に近い形の磁界としてきには、ホー
ル素子8aを磁極面より少し離間して設けること
により、ホール出力を曲線16b,16cのよう
にすることができる。トランジスタ37b、オペ
アンプ39aを介するI点の出力も全く理由によ
り、第5図の曲線19a,19b,……となり、
その巾は120度位(電気角)となり、トランジス
タ14bにより、電機子コイル11b,11dが
通電される。 Since the Hall output (output at point F) through the transistor 37a is shown as curves 16b and 16c in FIG. 5, only the output between the dotted lines 17c and 17d is the output of the operational amplifier 38a, and the output is the curve 18a in FIG. , 18b, .... Therefore, the energization width of the armature coils 11a and 11c is about 120 degrees (electrical angle). In order to increase the output torque of the field magnetic field, when the magnetic field has a shape close to a rectangular wave, the Hall element 8a is provided a little apart from the magnetic pole face, so that the Hall output is made as shown in curves 16b and 16c. be able to. For some reason, the output at point I via the transistor 37b and the operational amplifier 39a becomes curves 19a, 19b, . . . in FIG.
Its width is about 120 degrees (electrical angle), and the armature coils 11b and 11d are energized by the transistor 14b.
以上の回転の場合における、出力トルクと電機
子コイルの通電電流の曲線が第11図のグラフに
されている。 The curve of the output torque and the current flowing through the armature coil in the case of the above rotation is shown in the graph of FIG.
第11図において、第9図と同一記号の曲線2
2a,22b,……及び曲線23は、それぞれに
電機子コイル11a,11c及び11b,11d
により交互に得られる出力トルク及び軟鋼片29
a,29bによるコギングトルクである。これ等
の出力トルクは、起動時における出力トルクであ
るが、死点がないので自起動する。 In Figure 11, curve 2 with the same symbol as in Figure 9
2a, 22b, ... and the curve 23 are the armature coils 11a, 11c and 11b, 11d, respectively.
The output torque and mild steel piece 29 obtained alternately by
This is the cogging torque due to a and 29b. These output torques are the output torques at the time of startup, but since there is no dead center, they start automatically.
電機子電流は、曲線35a,35b,……とし
て示されている。各曲線の初期に小さいピーク値
があり、末期に大きいピーク値がある。コアレス
の電動機の場合には、電機子コイルのインダクタ
ンスが4ミリヘンリ位(入力が1〜2ワツト位の
場合)なので、第9図の曲線25a,25b,…
…と異なり、初期にピーク値が付加される。 The armature currents are shown as curves 35a, 35b, . There is a small peak value at the beginning of each curve, and a large peak value at the end. In the case of a coreless electric motor, the inductance of the armature coil is about 4 millihenry (when the input is about 1 to 2 watts), so the curves 25a, 25b, . . . in FIG.
Unlike ..., a peak value is added at the beginning.
起動後においては、第5図のグラフの曲線18
aの巾の通電となるので、点線34a,34bの
外側部の通電が除去されて、出力トルクは曲線3
6aのようになる。この巾は120度位となつてい
る。 After startup, curve 18 of the graph in FIG.
Since the current is energized by the width of a, the energization outside the dotted lines 34a and 34b is removed, and the output torque is equal to the curve 3.
It will look like 6a. This width is about 120 degrees.
曲線35aの左右の電流のピーク値の部分は、
界磁磁界が小さく、出力トルクが小さく、ジユー
ル損失が大きく、効率を劣化せしめる原因となつ
ている。120度位((電気角)の通電となつている
ので、かかる原因が除去されて効率が良好となる
効果がある。 The peak value portions of the current on the left and right sides of the curve 35a are:
The field magnetic field is small, the output torque is small, and the Joule loss is large, which causes efficiency to deteriorate. Since the current is energized at approximately 120 degrees (electrical angle), this cause is removed and efficiency is improved.
他の電機子電流の曲線35b,35c,……及
び36b,36c,……についても事情は全く同
様で、効率が上昇する。 The situation is exactly the same for the other armature current curves 35b, 35c, . . . and 36b, 36c, . . . and the efficiency increases.
電気角で120度位の通電とすると、Y型結線の
3相の半導体電動機と全く同じ効率まで上昇する
特徴がある。ただし出力トルクは1/2となる。 When energized at an electrical angle of about 120 degrees, the efficiency increases to exactly the same level as a three-phase semiconductor motor with a Y-type connection. However, the output torque will be 1/2.
コアレスの電動機の場合には、曲線35aの両
端にピーク値があるので、初期と末期の通電を切
断する区間は等しく電気角で30度とすることが最
も効率が上昇する。第3図の電機子コイル3c,
3dを除去しても、又マグネツト回転子の磁極を
6個としても本発明を実施することができる。第
9図で説明したコアのある電動機の場合にも同じ
手段により、曲線25a,25b,……の両端を
切断すると、効率の低下はあるが、実用上差支え
はない。第11図のトルク曲線22aの両端で
は、磁界が電機子コイルに直角に鎖交しないの
で、第3図の紙面に垂直の方向の力が発生して振
動を誘発する欠点がある。本実施例では、この両
端部では通電が行なわれないので上記した振動が
除去されて、コアレス電動機の1つの欠点である
機械ノイズの発生が抑止される効果がある。 In the case of a coreless electric motor, there are peak values at both ends of the curve 35a, so the efficiency is maximized by setting the initial and final energization sections equally at 30 electrical degrees. Armature coil 3c in Fig. 3,
The present invention can be implemented even if 3d is removed or the magnetic rotor has six magnetic poles. If both ends of the curves 25a, 25b, . At both ends of the torque curve 22a in FIG. 11, the magnetic field does not interlink the armature coil at right angles, so there is a drawback that a force is generated in a direction perpendicular to the plane of the paper of FIG. 3, inducing vibration. In this embodiment, since no current is applied to both ends, the above-mentioned vibrations are eliminated and the generation of mechanical noise, which is one of the drawbacks of coreless motors, is suppressed.
第8図aのオペアンプ38a,39b及びトラ
ンジスタ14c,14dにより、第11図の点線
34bの点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を出力トルクに転化する
効果は前実施例と全く同じである。 The operational amplifiers 38a, 39b and transistors 14c, 14d in FIG. 8a have the effect of converting the magnetic energy stored in the armature coil into output torque when the current supply is stopped at the point indicated by the dotted line 34b in FIG. 11. Exactly the same as the example.
第8図b,cに示す手段を本実施例に適用でき
ることも明らかなので、その説明は省略する。 It is also obvious that the means shown in FIGS. 8b and 8c can be applied to this embodiment, so a description thereof will be omitted.
第8図dは、電機子コイルに往復して通電する
場合の実施例である。第8図dにおいて、第8図
aと同一記号のものは同じ作用を行なう部材であ
る。端子49a,49bには、第8図aのF点と
D点の出力が入力される。 FIG. 8d shows an embodiment in which the armature coil is energized back and forth. In FIG. 8d, the same symbols as in FIG. 8a indicate members that perform the same functions. The outputs of points F and D in FIG. 8a are input to the terminals 49a and 49b.
記号Bは、前述した電機子コイル5a,5b,
5c,5d若しくは電機子コイル11a,11
b,11c,11dの並列若しくは直列接続体を
示すものである。トランジスタ47a,47b,
47c,47dは、電機子コイルBを往復して通
電する為の周知のトランジスタブリツジ回路であ
る。 Symbol B indicates the armature coils 5a, 5b,
5c, 5d or armature coil 11a, 11
b, 11c, and 11d are connected in parallel or in series. Transistors 47a, 47b,
47c and 47d are well-known transistor bridge circuits for energizing the armature coil B back and forth.
オペアンプ38a,39aの出力は、反転回路
44a,44bを介して、それぞれトランジスタ
47a,47bのベース入力となつている。 The outputs of the operational amplifiers 38a and 39a serve as base inputs of transistors 47a and 47b, respectively, via inverting circuits 44a and 44b.
起動時においては、前実施例と同様に、オペア
ンプ38a,39aの一端子の入力はローレベル
なので、トランジスタ47a,47bは、電気角
で180度毎にその導通が交替され、従つて電機子
コイルBは往復して通電される。 At startup, as in the previous embodiment, since the input to one terminal of the operational amplifiers 38a and 39a is at a low level, the conduction of the transistors 47a and 47b is alternated every 180 electrical degrees, and therefore the armature coil B is energized back and forth.
コギングトルクにより自起動できることも前実
施例と同じである。 It is also the same as the previous embodiment that it can be started automatically by cogging torque.
起動時においては、オペアンプ38a,39a
の一端子の入力は規準電圧(第5図,6図で点線
16aとして示した電圧)となるので、電機子コ
イルBの通電の初期と末期が遮断されて効率が上
昇する。第8図aの実施例と同じ電機子電流を通
電すると、出力トルクは2倍となるが効率の上昇
は前実施例と同様である。 At startup, the operational amplifiers 38a and 39a
Since the input to one terminal of the armature coil B is a reference voltage (voltage shown as a dotted line 16a in FIGS. 5 and 6), the initial and final stages of energization of the armature coil B are cut off, increasing efficiency. If the same armature current is applied as in the embodiment of FIG. 8a, the output torque will be doubled, but the increase in efficiency will be the same as in the previous embodiment.
トランジスタ47aが導通して、電機子コイル
Bが右方に通電しているときには、トランジスタ
48aが導通しているが、逆電圧が印加されてい
るので通電されない。末期で、電機子コイルBの
通電が停止されると、蓄積磁気エネルギは、トラ
ンジスタ48aを介して放出され、この電流によ
るトルクは正トルクなので、効率を上昇せしめ
る。 When transistor 47a is conductive and armature coil B is energized to the right, transistor 48a is conductive, but is not energized because a reverse voltage is applied. At the end, when armature coil B is de-energized, the stored magnetic energy is released through transistor 48a, and the torque due to this current is positive, increasing efficiency.
トランジスタ47bが導通して、電機子コイル
Bが左方に通電している場合にも事情は全く同じ
で、トランジスタ48bにより、通電の末期にお
いて、磁気エネルギは放出されて有効なトルクと
なり効率を上昇せしめる効果がある。 The situation is exactly the same when the transistor 47b is conductive and the armature coil B is energized to the left, and at the end of the energization, the magnetic energy is released by the transistor 48b and becomes an effective torque, increasing the efficiency. It has a coercive effect.
本発明装置を、入力が1〜2ワト位の軸流フア
ンの駆動源として利用した場合に、同一形状の従
来のものの効率が35%位であるのに比較して、効
率が50%〜55%位に向上し、又騒音が減少され、
当然電動機自身の発熱も減少して冷却効果を大き
くできる。銅損が損失の大きい部分を占める小型
1相電動機に本発明を適用すると有効である。又
電機子コイルに蓄積された磁気エネルギを出力ト
ルクに有効に転化できるので、更に付加して効率
を3〜4%上昇せしめることができる効果があ
る。
When the device of the present invention is used as a drive source for an axial flow fan with an input of about 1 to 2 watts, the efficiency is about 50% to 55% compared to the efficiency of a conventional device of the same shape, which is about 35%. %, and noise is reduced.
Naturally, the heat generated by the electric motor itself is reduced, and the cooling effect can be increased. It is effective to apply the present invention to a small one-phase motor in which copper loss accounts for a large portion of the loss. Further, since the magnetic energy stored in the armature coil can be effectively converted into output torque, there is an effect that the efficiency can be further increased by 3 to 4%.
第1図は、磁心(コア)のある本発明装置の正
面図、第2図は、マグネツト回転子と固定電機子
の突極の展開図、第3図は、磁心(コア)のない
本発明装置の固定電機子の正面図、第4図は、同
じくそのマグネツト回転子の説明図、第5図及び
第6図は、第8図のE,F,H,I点の出力電圧
のグラフ、第7図は、磁極とホール素子の展開
図、第8図は、電機子コイルの通電制御回路図、
第9図は、第1図の実施例の出力トルクと電機子
電流のグラフ、第10図は、マグネツト回転子の
磁極と対向する突極間の磁束変化を示す説明図、
第11図は、第3図の実施例の出力トルクと電機
子電流のグラフをそれぞれ示す。
1,28……回転軸、2,28a……ボール軸
承、3,15……円筒、4,4a,4b,4c,
4d……固定電機子及びその突極、B,5a,5
b,5c,5d,11a,11b,11c,11
d……電機子コイル、6,30……マグネツト回
転子、6a,6b,6c,6d,30a,30
b,30c,30d……磁極、7,7a,7b,
7c,7d……コギングトルク発生の為の突極、
13……軟鋼カツプ、8a……ホール素子、10
a,10b……電源正極、38a,38b,39
a,39b……オペアンプ、14a,114b,
14c,14d,17a,17b,45,46,
47a,47b,47c,47d,48a,48
b……トランジスタ、15a,15b……E点の
出力曲線、16b,16c,20,20a……ホ
ール素子8aの出力曲線、16a……規準電圧、
18a,18b……H点の出力曲線、19a,1
9b……I点の出力曲線、22a,22b……ト
ルク曲線、23……コギングトルク曲線、25
a,25b,25c,……,26a,26b,2
6c,35a,35b,36a,36b……通電
曲線、32,33……磁束の方向、31……軟鋼
円板、12a,12b,12c……端子、8……
軟鋼片、43……単安定回路、44,44a,4
4b……反転回路。
Figure 1 is a front view of the device of the present invention with a magnetic core, Figure 2 is a developed view of the salient poles of the magnetic rotor and fixed armature, and Figure 3 is the device of the present invention without a core. FIG. 4 is a front view of the fixed armature of the device; FIG. 4 is an explanatory diagram of the magnetic rotor; FIGS. 5 and 6 are graphs of the output voltages at points E, F, H, and I in FIG. 8; Fig. 7 is a developed view of the magnetic pole and Hall element, Fig. 8 is a energization control circuit diagram of the armature coil,
FIG. 9 is a graph of the output torque and armature current of the embodiment shown in FIG. 1, and FIG. 10 is an explanatory diagram showing changes in magnetic flux between the magnetic poles of the magnet rotor and the opposing salient poles.
FIG. 11 shows graphs of the output torque and armature current of the embodiment of FIG. 3, respectively. 1, 28... Rotating shaft, 2, 28a... Ball bearing, 3, 15... Cylinder, 4, 4a, 4b, 4c,
4d...Fixed armature and its salient pole, B, 5a, 5
b, 5c, 5d, 11a, 11b, 11c, 11
d... Armature coil, 6, 30... Magnetic rotor, 6a, 6b, 6c, 6d, 30a, 30
b, 30c, 30d...magnetic pole, 7, 7a, 7b,
7c, 7d... Salient poles for generating cogging torque,
13... Mild steel cup, 8a... Hall element, 10
a, 10b...Power supply positive electrode, 38a, 38b, 39
a, 39b... operational amplifier, 14a, 114b,
14c, 14d, 17a, 17b, 45, 46,
47a, 47b, 47c, 47d, 48a, 48
b...transistor, 15a, 15b...output curve at point E, 16b, 16c, 20, 20a...output curve of Hall element 8a, 16a...standard voltage,
18a, 18b... Output curve at point H, 19a, 1
9b... Output curve at point I, 22a, 22b... Torque curve, 23... Cogging torque curve, 25
a, 25b, 25c, ..., 26a, 26b, 2
6c, 35a, 35b, 36a, 36b... Current curve, 32, 33... Direction of magnetic flux, 31... Mild steel disc, 12a, 12b, 12c... Terminal, 8...
Mild steel piece, 43... Monostable circuit, 44, 44a, 4
4b...Inversion circuit.
Claims (1)
電機子に装着された電機子コイルの通電が行なわ
れないときに、マグネツト回転子が死点の位置を
避けて停止する自起動手段を有する1相の半導体
電動機において、マグネツト回転子の円周面にそ
つて等しい巾のN極とS極の磁極が交互に配設さ
れ、該磁極の中央部が最も磁界が強く、両端部に
移行するに従つて強さが漸減するように磁化され
た偶数個のN,S磁極と、該N,S磁極に空隙を
介して対向して固定電機子側に固定され、N,S
磁極のそれぞれの磁界の強さに比例する第1、第
2の位置検知信号が得られる1個の磁電変換素子
8aを含む位置検知装置と、起動時において基準
電圧を零電圧に保持し、設定時間後に設定電圧ま
で上昇した該基準電圧を出力保持する電気回路A
と、第1、第2の位置検知信号がそれぞれ1つの
入力信号となり、前記した基準電圧が他の1つの
共通の入力信号となる第1、第2の比較回路38
a,39aと、第1、第2の位置検知信号と設定
電圧まで上昇して保持された基準電圧を第1、第
2の比較回路により比較して、該基準電圧を越え
た部分の区間のみが増巾出力された電気角で120
度より小さい巾の矩形波の電気信号の配列された
第3、第4の位置検知信号と、基準電圧が零電圧
のときの第1、第2の比較回路により増巾された
電気角で180度の巾の矩形波の電気信号の配列さ
れた第3、第4の位置検知信号と、電機子コイル
5a,5cに直列に接続したトランジスタ14a
及び電機子コイル5b,5dに直列に接続したト
ランジスタ14bに直流電源より供電するととも
に、トランジスタ14aのベースに第3、第3の
位置検知信号を入力して、各位置検知信号の巾だ
け導通し、トランジスタ14bのベースに第4、
第4の位置検知信号を入力して、各位置検知信号
の巾だけ導通せしめて電機子コイルの通電制御を
行なう通電制御回路Cと、電機子コイル5a,5
cに並列に接続され、第4の位置検知信号がベー
ス入力となり、該位置検知信号の巾だけ導通され
て、電機子コイル5a,5cの通電が断たれたと
きに、その蓄積磁気エネルギを電流に転換して放
電消滅せしめるトランジスタ14cと、電機子コ
イル5b,5dに並列に接続され、第3の位置検
知信号がベース入力となり、該位置検知信号の巾
だけ導通されて、電機子コイル5b,5dの通電
が断たれたときに、その蓄積磁気エネルギを電流
に転換して放電消滅せしめるトランジスタ14d
とより構成されたことを特徴とする1相の半導体
電動機。 2 マグネツト回転子と固定電機子を備え、固定
電機子に装着された電機子コイルの通電が行なわ
れないときに、マグネツト回転子が死点の位置を
避けて停止する自起動手段を有する1相の半導体
電動機において、マグネツト回転子の円周面にそ
つて等しい巾のN極とS極の磁極が交互に配設さ
れ、該磁極の中央部が最も磁界が強く、両端部に
移行するに従つて強さが漸減するように磁化され
た偶数個のN,S磁極と、該N,B磁極に空隙を
介して対向して固定電機子側に固定され、N,S
磁極のそれぞれの磁界の強さに例する第1、第2
の位置検知信号が得られる1個の磁電変換素子8
aを含む位置検知装置と、起動時において基準電
圧を零電圧に保持し、設定時間後に設定電圧まで
上昇した該基準電圧を出力保持する電気回路A
と、第1、第2の位置検知信号がそれぞれ1つの
入力信号となり、前記した基準電圧が他の1つの
共通の入力信号となる第1、第2の比較回路38
a,39aと、第1、第2の位置検知信号と設定
電圧まで上昇して保持された基準電圧を第1、第
2の比較回路により比較して、該基準電圧を越え
た部分の区間のみが増巾出力された電気角で120
度より小さい巾の矩形波の電気信号の配列された
第3、第4の位置検知信号と、基準電圧が零電圧
のときの第1、第2の比較回路により増巾された
電気角で180度の巾の矩形波の電気信号の配列さ
れた第3、第4の位置検知信号と、1相の電機子
コイルBを往復して通電するように、トランジス
タ4個47a,47b,47c,47dよりなる
トランジスタブリツジ回路と、該トランジスタ
ブリツジ回路に供電する直流電源と、該トランジ
スタブリツジ回路の対角線の位置にあるトランジ
スタ47a,47cのベース入力制御を第3、第
3の位置検知信号により行なつて、各位置検知信
号の巾だけ導通して電機子コイルBを1方向に通
電し、他方の対角線の位置にあるトランジスタ4
7b,47dのベース入力制御を第4、第4の位
置検知信号により行なつて、各位置検知信号の巾
だけ導して電機子コイルBを反対方向に通電する
電気回路と、電機子コイルBに並列に接続され、
第4の位置検知信号がベース入力となり、該位置
検知信号の巾だけ導通されて、電機子コイルBの
通電が断たれたときに、その蓄積磁気エネルギを
電流に転換して放電消滅せしめるトランジスタ4
8aと、電機子コイルBに同じく並列に接続さ
れ、第3の位置検知信号がベース入力となり、該
位置検知信号の巾だけ導通されて、電機子コイル
の通電が断たれたときに、その蓄積磁気エネルギ
を電流に転換して放電消滅せしめるトランジスタ
48bとより構成されたことを特徴とする1相の
半導体電動機。[Scope of Claims] 1. A magnetic rotor and a fixed armature, which automatically stop the magnetic rotor avoiding the dead center position when the armature coil attached to the fixed armature is not energized. In a one-phase semiconductor electric motor having a starting means, N and S magnetic poles of equal width are arranged alternately along the circumferential surface of a magnet rotor, and the magnetic field is strongest in the center of the magnetic poles, and An even number of N, S magnetic poles are magnetized so that their strength gradually decreases as they move to the lower part, and an N, S magnetic pole is fixed to the fixed armature side facing the N, S magnetic poles with an air gap between them.
A position detection device including one magnetoelectric transducer 8a that can obtain first and second position detection signals proportional to the strength of the magnetic field of each of the magnetic poles, and a reference voltage that is maintained at zero voltage at the time of startup and set. Electric circuit A that outputs and maintains the reference voltage that has risen to the set voltage after a period of time
and the first and second comparison circuits 38 in which the first and second position detection signals each serve as one input signal, and the reference voltage mentioned above serves as another common input signal.
a, 39a, the first and second position detection signals, and the reference voltage that has risen to the set voltage and is held, are compared by the first and second comparison circuits, and only the section where the reference voltage has been exceeded is compared. is 120 in electrical angle with amplified output
The electrical angle amplified by the third and fourth position detection signals, which are arrayed rectangular wave electrical signals with a width smaller than 180°, and the first and second comparison circuits when the reference voltage is zero voltage. a transistor 14a connected in series to the armature coils 5a and 5c;
The transistor 14b connected in series to the armature coils 5b and 5d is supplied with power from the DC power supply, and the third and third position detection signals are input to the base of the transistor 14a, so that conduction is established for the width of each position detection signal. , a fourth at the base of the transistor 14b,
An energization control circuit C receives a fourth position detection signal and controls the energization of the armature coils by making the width of each position detection signal conductive, and the armature coils 5a, 5
c, the fourth position detection signal becomes the base input, conduction is made by the width of the position detection signal, and when the armature coils 5a and 5c are de-energized, the stored magnetic energy is transferred to the current. The transistor 14c is connected in parallel to the armature coils 5b and 5d, and the third position detection signal becomes the base input, and the armature coils 5b and 5d are electrically connected by the width of the position detection signal. A transistor 14d converts the accumulated magnetic energy into a current and causes the discharge to disappear when the current to the transistor 5d is cut off.
A one-phase semiconductor motor characterized by comprising: 2. A one-phase motor that is equipped with a magnetic rotor and a fixed armature, and has a self-starting means that stops the magnetic rotor avoiding the dead center position when the armature coil attached to the fixed armature is not energized. In a semiconductor electric motor, N and S magnetic poles of equal width are arranged alternately along the circumferential surface of a magnet rotor, and the magnetic field is strongest at the center of the magnetic poles and increases as it moves toward both ends. An even number of N, S magnetic poles magnetized so that the strength gradually decreases, and an N, S
The first and second examples are the strength of the magnetic field of each magnetic pole.
One magnetoelectric transducer 8 that can obtain a position detection signal of
A position detection device including A, and an electric circuit A that maintains the reference voltage at zero voltage at the time of startup and outputs and maintains the reference voltage that has increased to the set voltage after a set time.
and the first and second comparison circuits 38 in which the first and second position detection signals each serve as one input signal, and the reference voltage mentioned above serves as another common input signal.
a, 39a, the first and second position detection signals, and the reference voltage that has risen to the set voltage and is held, are compared by the first and second comparison circuits, and only the section where the reference voltage has been exceeded is compared. is 120 in electrical angle with amplified output
The electrical angle amplified by the third and fourth position detection signals, which are arrayed rectangular wave electrical signals with a width smaller than 180°, and the first and second comparison circuits when the reference voltage is zero voltage. Four transistors 47a, 47b, 47c, 47d are connected to the third and fourth position detection signals, which are arrayed rectangular wave electric signals with a width of 100°C, to energize the one-phase armature coil B in a reciprocating manner. A transistor bridge circuit consisting of a transistor bridge circuit, a DC power supply supplied to the transistor bridge circuit, and base input control of transistors 47a and 47c located diagonally of the transistor bridge circuit by third and third position detection signals. conduction for the width of each position detection signal, energizing the armature coil B in one direction, and transistor 4 at the other diagonal position.
7b and 47d based on the fourth and fourth position detection signals, and conducts the armature coil B by the width of each position detection signal to energize the armature coil B in the opposite direction; connected in parallel to
The fourth position detection signal becomes the base input, and when the width of the position detection signal is conductive and the armature coil B is de-energized, the transistor 4 converts the stored magnetic energy into a current and causes the discharge to disappear.
8a and armature coil B in parallel, the third position detection signal becomes the base input, conduction is made for the width of the position detection signal, and when the armature coil is de-energized, the accumulation occurs. A one-phase semiconductor motor characterized by comprising a transistor 48b that converts magnetic energy into a current and causes discharge to disappear.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13915085A JPS622844A (en) | 1985-06-27 | 1985-06-27 | Semiconductor motor of single phase |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13915085A JPS622844A (en) | 1985-06-27 | 1985-06-27 | Semiconductor motor of single phase |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS622844A JPS622844A (en) | 1987-01-08 |
| JPH0343858B2 true JPH0343858B2 (en) | 1991-07-04 |
Family
ID=15238729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13915085A Granted JPS622844A (en) | 1985-06-27 | 1985-06-27 | Semiconductor motor of single phase |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS622844A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5762691A (en) * | 1995-03-21 | 1998-06-09 | Sikorsky Aircraft Corporation | Aerodynamic-electrostatic particulate collection system |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5855747B2 (en) * | 1972-12-08 | 1983-12-12 | パプスト モト−レン カ−ゲ− | Brushless rotary motor |
| JPS59139846A (en) * | 1983-01-26 | 1984-08-10 | Matsushita Electric Works Ltd | Brushless motor |
-
1985
- 1985-06-27 JP JP13915085A patent/JPS622844A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS622844A (en) | 1987-01-08 |
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