(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎを整数としたとき、回転軸を挟んで対称に配置された２ｎ個の回転突極を有する回転子と、
Ｋを３以上の整数としたとき、前記回転突極に対向配置された２ｎＫ個の固定突極を有し、該固定突極それぞれに巻回された界磁巻線を並列又は直列に接続して複数の界磁巻線組が形成された固定子と、
半径が所定の大きさのｎ個の小径部及び該小径部より半径が大きいｎ個の大径部が交互に形成されて前記回転子と同期回転する回転体、並びに前記固定突極のうち隣接する複数個と対応する該回転体の非接触位置に配置され、該大径部又は該小径部を検出する２Ｋ個のセンサを具備し、前記回転突極それぞれが前記固定突極それぞれを通過するタイミングを検出して前記界磁巻線組それぞれの励磁電流を制御する制御信号を出力する検出部と、
前記制御信号に基づいてオンオフ動作する複数の制御回路を有し、直流電源から給電される前記励磁電流の方向及び大きさを制御する給電制御部と、を備え、
前記回転突極それぞれは、前記固定突極のうちの少なくとも２個と対向し、該回転突極それぞれが対向する固定突極のうち、該回転突極それぞれの回転方向後端と対向するものを除外したもの及び該回転突極それぞれの回転方向先端が通過したものより少なくとも１個先のものは同一方向の磁界が生じ、該回転突極それぞれの回転方向後端と対向するものは磁界が消滅するように、前記励磁電流を制御し、前記回転突極それぞれは回転位置の如何にかかわらず常に同じ磁極に磁化されて回転することを特徴とする磁気誘導定磁極回転子モータ。
【請求項２】
前記センサそれぞれは、隣接する２Ｋ個の前記固定突極それぞれと対応させて、前記回転体中心からの距離が前記小径部の径よりも長くかつ前記大径部の径よりも短い前記位置に配置された該回転体の回転方向ｔ番目（ｔは、１以上かつＫ以下の整数とする。）のセンサと（ｔ＋Ｋ）番目のセンサとが組み合わされてＫ個のセンサ対を形成し、
前記回転体は、前記センサ対のうちの少なくとも１対は前記大径部を検出せず、残余のセンサ対は該大径部を検出するように該大径部の大きさが設定されたものであることを特徴とする請求項１記載の磁気誘導定磁極回転子モータ。
【請求項３】
前記センサそれぞれは、隣接するＫ個の前記固定突極それぞれと対応させて、前記回転体中心からの距離が前記大径部径より短くかつ前記小径部の径より長い前記位置に配置された第１センサと、該回転体中心からの距離が該小径部の径より短い該位置の、該回転体中心及び該第１センサを結ぶ線上に配置された第２センサとが組み合わされてＫ個のセンサ対を形成し、
前記回転体は、前記小径部と前記大径部との間に半径が該小径部の径より小さい休止部を有し、前記センサ対のうちの少なくとも１対は該休止部を検出し、残余のセンサ対は該小径部及び該大径部の何れか一方又は双方を検出するように該休止部及び該大径部の大きさが設定されたものであることを特徴とする請求項１記載の磁気誘導定磁極回転子モータ。
【請求項４】
前記センサそれぞれは、前記大径部若しくは前記小径部で反射した反射光、又は該大径部には遮られるが該小径部は通過する通過光を検出して検出信号を出力する２Ｋ個の光センサであって、
前記検出部は、前記光センサそれぞれが組み合わされたそれぞれの光センサ対から出力される前記検出信号に応じて前記励磁電流を一方向に通電する前記制御信号と該励磁電流を他方向に通電する該制御信号とを出力するＫ個の制御信号生成部を有することを特徴とする請求項２又は３記載の磁気誘導定磁極回転子モータ。
【請求項５】
前記センサそれぞれは、前記大径部又は前記小径部で遮蔽されたときのインダクタンス変化を検出して検出信号を出力する２Ｋ個のコイルセンサであって、
前記検出部は、前記コイルセンサそれぞれが組み合わされたそれぞれのコイルセンサ対から出力される前記検出信号に応じて前記励磁電流を一方向に通電する前記制御信号と該励磁電流を他方向に通電する該制御信号とを出力するＫ個の制御信号生成部を有することを特徴とする請求項２又は３記載の磁気誘導定磁極回転子モータ。
【請求項６】
前記制御信号生成部それぞれは、前記光センサ対それぞれ又は前記コイルセンサ対それぞれが前記大径部を検出しないとき、又は前記休止部を検出したときは前記制御信号を停止するものであり、
前記検出部は、前記回転突極それぞれのうちの、一の該回転突極における回転方向後端が対向する前記固定突極を励磁する前記励磁電流は停止し、該一の回転突極における回転方向先端が通過した該固定突極及び該固定突極より少なくとも１個先の該固定突極それぞれを励磁する該励磁電流は同一方向に通電されるように前記制御信号それぞれを出力することを特徴とする請求項４又は５記載の磁気誘導定磁極回転子モータ。
【請求項７】
前記回転突極それぞれの前記固定突極との対向面における回転方向の長さをＬ０、該固定突極の回転方向の長さをＬ１、該固定突極相互間のスロットの回転方向の長さをＬ２、該回転突極相互間のスロットそれぞれと対向する該固定突極の数をｍ、前記制御信号生成部それぞれのうち前記制御信号が同時に停止される数をｐとしたとき、
ｐは、１以上、かつｍ以下であり、
前記大径部又は前記小径部によって形成される円周が、前記回転突極の前記対向面によって形成される円周に等しいと仮定した場合における該大径部又は該小径部の周長Ｗは、［Ｌ０＋Ｌ２＋（ｍ―ｐ）＊（Ｌ１＋Ｌ２）］に設定されることを特徴とする請求項６記載の磁気誘導定磁極回転子モータ。
【請求項８】
前記回転子の回転を加速する第１指令信号、及び該回転を減速する第２指令信号を生成する指令信号生成部と、
前記第１指令信号に応じたデューティ比の回転信号を生成し、前記制御信号生成部それぞれに入力する回転信号生成部と、
前記第２指令信号に応じたデューティ比の回生信号を生成する回生信号生成部と、
前記界磁巻線組それぞれに誘起される電力を前記回生信号のデューティ比に応じて整流し、蓄電器に蓄電する回生電力制御部とを備え、たことを特徴とする請求項１から７のうち何れか１項記載の磁気誘導定磁極回転子モータ。
【請求項９】
前記界磁巻線組それぞれに通電される前記励磁電流が閾値を超えたときは過負荷信号を出力する過負荷検出部を備え、
前記回転信号生成部は、前記過負荷信号が入力すると前記回転信号のデューティ比を減少させ、該過負荷信号が消滅すると、減少させた該回転信号のデューティ比を前記第１指令信号に応じたデューティ比まで増加させることを特徴とする請求項８記載の磁気誘導定磁極回転子モータ。
【請求項１０】
前記界磁巻線組それぞれに誘起された電圧による電流が閾値を超えたときは過電流信号を出力する過電流検出部を備え、
前記回生信号生成部は、前記過電流信号が入力すると前記回生信号のデューティ比を減少させ、該過電流信号が消滅すると、減少させた該回生信号のデューティ比を、前記第２指令信号に応じたデューティ比まで増加させることを特徴とする請求項８記載の磁気誘導定磁極回転子モータ。
【請求項１１】
前記検出部から出力される一の前記制御信号の入力先を、前記制御回路それぞれのうちの予め定められた一の制御回路から、予め定められた他の一の制御回路に切り替える切替部を備え、
前記回転子を正回転方向から逆回転方向に、又は逆回転方向から正回転方向に反転させる指令を受けたとき、前記切替部を切り替えることを特徴とする請求項１から１０のうち何れか１項記載の磁気誘導定磁極回転子モータ。
【請求項１２】
前記２Ｋ個のセンサは、所定の電力が給電されたときに起動し、前記回転突極それぞれが正回転する際の前記タイミングを検出する正回転用センサであり、
前記検出部は、前記回転軸を挟んで前記正回転用センサそれぞれと対称な前記回転体の非接触位置に逆回転用センサとして、さらに２Ｋ個のセンサを具備するものであって、
前記回転子の回転方向に関する指令を受けたとき、該回転方向の如何に応じて、前記電力が給電されるセンサを前記正回転用センサ及び前記逆回転用センサのうちの何れか一方に切り換える給電切換手段を備えたことを特徴とする請求項１から１０のうちの何れか１項記載の磁気誘導定磁極回転子モータ。
【請求項１３】
前記２Ｋ個のセンサは、前記回転信号生成部から出力される前記回転信号が前記制御信号生成部に入力しているとき、前記回転突極それぞれが前記固定突極それぞれを通過するタイミングを検出する正回転用センサであり、
前記検出部は、前記回転軸を挟んで前記正回転用センサそれぞれと対称な前記回転体の非接触位置に逆回転用センサとして、さらに２Ｋ個のセンサを具備するものであって、
前記回転子の回転方向に関する指令を受けたとき、該回転方向の如何に応じて、前記回転信号の入力先の前記制御信号生成部を前記正回転用センサに係るものと前記逆回転用に係るものとの何れか一方に切り換えるセンサ切換手段を備えたことを特徴とする請求項８から１０のうち何れか１項記載の磁気誘導定磁極回転子モータ。
【請求項１４】
前記切替部は、正回転方向から逆回転方向に反転させる指令を受けたとき、前記回転突極それぞれが対向する前記固定突極と、該回転突極それぞれの正回転方向先端が通過した該固定突極の少なくとも一つ先の該固定突極とにおいて正回転方向に生滅する磁界の分布状態が、そのまま逆回転方向に生滅する磁界の分布状態となるように、前記検出部から出力される前記制御信号それぞれの入力先の前記制御回路を切替えることを特徴とする請求項１１記載の磁気誘導定磁極回転子モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子と固定子双方が突極構造を有し、直流電源から界磁巻線に通電する励磁電流の方向と大きさを制御して回転子を常に定磁極に磁気誘導すると共に、常時リラクタンストルクを得る磁気誘導定磁極回転子モータに関し、特に回転子の回転方向の切替え、及び回生制動が可能な磁気誘導定磁極回転子モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、回転子、固定子共に突極があり、固定子突極に巻回した界磁巻線に非正弦波電流を流し、界磁巻線の磁気吸引力によって回転子を回転駆動するスイッチトリラクタンスモータ（ＳＲモータ）が知られている。このモータは、回転子に積層電磁鋼板が用いられるので、回転子の発熱や熱減磁といった問題がなく、低コストで高速運転が可能であるという特長を有する。しかし、２相駆動のＳＲモータは、回転子と固定子の突極が完全に対向する場合には、回転方向のインダクタンス変化がないので、トルクが発生しない。そこで、回転子突極の回転方向の長さに段差を設けたり、テ―パ状に変化させ、回転方向に対するインダクタンスの変化をつけることで解決したステップドギャップ型やカム型ＳＲモータが紹介されているが、これらのＳＲモータは、インダクタンスが変化する回転方向は、一方向に限られるので、逆回転が困難である。また、３相以上で駆動する第１のスイッチト・リラクタンス・モータ部と、２相で駆動する第２のスイッチト・リラクタンス・モータ部とで構成したスイッチト・リラクタンス・モータが提案されている（特許文献１参照）。しかし、３相スイッチト・リラクタンス・モータにおいては、励磁されたステータの突極に対し、リラクタンスが最小となるようにロータの突極が移動する形でトルクを発生させるので、トルクが脈動し、ロータ位置によっては始動トルクが小さく、負荷が大きい場合には回転しないことや、大きな回転ムラが生じることがある。そのうえ、逆回転させようとすると、突極同士が重なり、さらに行き過ぎてから励磁相を切換えることになるので、始動できない場合が生じる。そこで、回転子の回転位置センサを３個設け、この３個から得られる６種類の位置信号の組み合わせパターンをロータが１５度回転する毎に変えるスイッチト・リラクタンス・モータが提案されている（特許文献２参照）。
また、回転子の回転位置の検知方法としては、同期回転する回転体によって磁束が遮られる３つのコイルのインダクタンス変化を捕捉する方法や、回転突極と対応させて回転体に配置された磁石の磁界を、固定突極と対応させて回転体の周囲に配置されたホール素子で検出する方法などが開示されている（特許文献３、７、８参照）
【０００３】
一方、電気自動車においては、エネルギー消費を抑えて走行距離を延ばすことやエネルギー効率を高めるために、走行時の余剰な運動エネルギーを電気変換して二次電池に充電する方法や、減速時の余剰な運動エネルギーを電気変換して回収・消費する、いわゆる回生制動が有効である。そこで、回生制動で生じた電力をバッテリに充電する際に、長い下り坂でバッテリが過充電とならないよう、初期充電の容量制限値を満充電未満に設定する一方、走行中に過充電となったら、車速の上限値を下方に設定する方法が提案されている（特許文献４参照）。また、トルクを積算処理することにより、基準値を超える高トルクが出力された後は回生トルクの使用を制限又は禁止してモータの巻線が過熱するのを防止すると共に、十分な動力性能を確保し、降坂時の回生制動で巻線温度が上昇して電流が制限され、その後の登坂時に必要なトルクが得られなくなるという不都合を解消する方法が提案されている（特許文献５参照）。
さらに、燃費をよくするため、ブレーキペダルの操作による要求制動力が回生制動力よりも小さいときは、回生制動のみを使用し、要求制動力が回生制動力よりも大きいときは回生制動と摩擦制動を併用し、急制動が必要なときは、回生制動力の比率を小さくする方法などが提案されている（特許文献６参照）。
しかしながら、特許文献１又は特許文献２記載の方法では、ロータに作用するトルクのラジアル方向成分のアンバランスにより騒音や振動が生じるおそれがあり、またロータの回転角に応じて主励磁相と補助励磁相とを組み合わせる特殊なロジック回路が必要になる。
さらに、特許文献４から特許文献６に開示された方法では、エネルギー効率の向上や燃費の向上は図れても、エンジン自動車に慣れている運転者がエンジンブレーキと同様の感覚を期待してアクセルペダルを緩め、解放したときに、回生制動が機能しないと、不安感から慌ててブレーキペダルを踏み込んでしまう恐れがある。
そこで、本出願人は、回転子と同期回転する回転体に設置した磁石の磁極をホール素子などの磁気センサで検出して回転子の回転位置を検知し、固定子の磁極に巻回された界磁巻線に通電する励磁電流を制御することにより高トルクで低トルクリップルを得る一方、エンジンブレーキと同様の感覚を得るため、同一手段、同一操作で加速、減速することが可能な非正弦波駆動電動機を発明し、特許権を取得した（特許文献７、８参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２４４０２４号公報
【特許文献２】特開２００３−６１３８１号公報
【特許文献３】特開特開平０７−１９４１７８号公報
【特許文献４】特開２００８−５４４４１号公報
【特許文献５】特開２００８−１６７５９９号公報
【特許文献６】特開２００１−８３０６号公報
【特許文献７】特許第５０６３８２２号公報
【特許文献８】特許第５１２８７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献７記載の発明は、正回転用磁気センサと逆回転用磁気センサとをそれぞれ複数設置する一方、各磁気センサで検知して得た制御信号で各界磁巻線の励磁電流を制御するため、制御回路が２倍必要になる。また、特許文献８記載の発明は、回転方向を切り替える手段を有していない。さらに、励磁電流を制御する制御信号の生成には、回転体に設置した磁石の磁極を磁気センサで検出して生成する方法の他にも好適な方法が考えられる。
本発明は、上記事情に鑑み、回転子の回転位置をセンサ（磁気センサを除く。）で検知して得た制御信号で励磁電流を制御する一方、何れの回転方向へも切替が自在で、何れの回転方向についても円滑な起動と強力なリラクタンストルクが得られ、かつ回転ムラも少ない磁気誘導定磁極回転子モータを提供することを第一の目的とする。また、同じ機器操作によって加速と減速が可能であり、減速時には回生制動で生じた電力を蓄電し、エネルギー効率を高めることが可能な磁気誘導定磁極回転子モータを提供することを第二の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の磁気誘導定磁極回転子モータは、ｎを整数としたとき、回転軸を挟んで対称に配置された２ｎ個の回転突極を有する回転子と、Ｋを３以上の整数としたとき、上記回転突極に対向配置された２ｎＫ個の固定突極を有し、それらの固定突極それぞれに巻回された界磁巻線を並列又は直列に接続して複数の界磁巻線組が形成された固定子と、半径が所定の大きさのｎ個の小径部及びそれら小径部より半径が大きいｎ個の大径部が交互に形成されて上記回転子と同期回転する回転体、並びに上記固定突極のうち隣接する複数個と対応させてその回転体の非接触位置に配置され、上記大径部又は小径部を検出する２Ｋ個のセンサを具備し、上記回転突極それぞれが上記固定突極それぞれを通過するタイミングを検出して上記界磁巻線組それぞれの励磁電流を制御する制御信号を出力する検出部と、上記制御信号に基づいてオンオフ動作する複数の制御回路を有し、直流電源から給電される上記励磁電流の方向及び大きさを制御する給電制御部と、を備え、上記回転突極それぞれは、上記固定突極のうちの少なくとも２個と対向し、その回転突極それぞれの回転方向後端が対向するものを除外したものと、その回転突極それぞれの回転方向先端が通過したものより少なくとも１個先のものとには同一方向の磁界が生じ、その回転突極それぞれの回転方向後端が対向するものは磁界が消滅するように、上記励磁電流を制御し、上記回転突極それぞれは回転位置の如何にかかわらず常に同じ磁極に磁化されて回転することを特徴とする。
このように、大径部と小径部とを備えて回転子と同期回転する回転体の非接触位置に複数のセンサを設け、大径部又は小径部を検出することにすれば、回転子の各突極が固定子の各突極を通過するタイミングを容易に検出することができる。そして、その検出結果に基づいて生成された制御信号により界磁巻線の励磁電流を制御すれば、各固定突極を通過する際の各回転突極の磁界分布を一定に保つことができると共に、その磁界分布を各回転突極の回転に合わせてそのまま回転移動させることができる。従って、回転突極と対向する複数の固定突極のうち、回転突極後端と対向するものは磁化を休止し、残余のものと回転突極先端より少なくとも１個先のものの磁界の方向が同一になるように励磁すれば、各回転突極には常に回転方向の吸引力が作用するので、高トルクで、トルクリップルの少ないモータが得られる。
【０００７】
ここで、上記センサそれぞれは、上記固定突極のうち隣接する２Ｋ個と対応させて、上記回転体中心からの距離が上記小径部の径よりも長くかつ上記大径部の径よりも短い上記非接触位置に配置された回転体回転方向ｔ番目（ｔは、１以上かつＫ以下の整数とする。）のセンサと（ｔ＋Ｋ）番目のセンサとが組み合わされてＫ個のセンサ対を形成し、上記回転体は、上記センサ対のうちの少なくとも１対は上記大径部を検出せず、残余のセンサ対は該大径部を検出するように該大径部の大きさが設定されたものであってもよいし、上記センサそれぞれは、隣接するＫ個の上記固定突極それぞれと対応させて、上記回転体中心からの距離が上記大径部の径より短くかつ上記小径部の径より長い上記非接触位置に配置された第１センサと、上記回転体中心からの距離が上記小径部の径より短い上記非接触位置の、上記回転体中心及び上記第１センサを結ぶ線上に配置された第２センサとが組み合わされてＫ個のセンサ対を形成し、上記回転体は、上記小径部と上記大径部との間に半径が該小径部の径より小さい休止部を有し、上記センサ対のうちの少なくとも１対はその休止部を検出し、残余のセンサ対は上記小径部及び上記大径部の何れか一方又は双方を検出するようにその休止部及びその大径部の大きさが設定されたものであってもよい。
その場合、上記センサそれぞれは、上記大径部若しくは上記小径部で反射した反射光、又は上記大径部には遮られるが上記小径部は通過する通過光を検出して検出信号を出力する２Ｋ個の光センサであって、上記検出部は、上記光センサそれぞれが組み合わされたそれぞれの光センサ対から出力される上記検出信号に応じて上記励磁電流を一方向に通電する上記制御信号と該励磁電流を他方向に通電する該制御信号とを出力するＫ個の制御信号生成部を有することにしてもよいし、上記センサそれぞれは、導電性回転体における上記大径部又は上記小径部で遮蔽されたときのインダクタンス変化を検出して検出信号を出力する、高周波電流が通電された２Ｋ個のコイルセンサであって、上記検出部は、上記コイルセンサそれぞれが組み合わされたそれぞれのコイルセンサ対から出力される上記検出信号に応じて上記励磁電流を一方向に通電する上記制御信号と該励磁電流を他方向に通電する該制御信号とを出力するＫ個の制御信号生成部を有することにしてもよい。
このように、回転体の同一円周上に直列に配置した２Ｋ個のセンサをＫ個置きに組み合わせてＫ個のセンサ対を構成し、大径部を検出するようにすることも出来るし、回転体に放射線状に２個ずつ配置してＫ個のセンサ対を構成し、外側に配置されたセンサで大径部を検出することもできる。また、センサには、発光素子と受光素子とが一体化された光センサや、発光素子と受光素子とが分離された光センサを用いることや、ホイートストンブリッジの一辺をコイルで構成したコイルセンサを用いることができるが、それらを２個ずつ組み合わせたセンサ対から出力される大径部や小径部の検出信号によって界磁巻線の励磁電流を制御する制御信号を生成することができる。すなわち、回転トルクを調整するＰＷＭ信号が入力する端子とセンサ対から検出信号が入力する２つの端子とを有する制御信号生成部に、例えば２つの出力端子を設け、小径部を検出した検出信号が入力したときは一方の端子からＰＷＭ信号（ＰＷＭ制御信号）を出力し、大径部を検出した検出信号が入力したときは他方の端子からＰＷＭ信号（ＰＷＭ制御信号）を出力するように構成することができる。
【０００８】
さらに、上記制御信号生成部それぞれは、上記光センサ対それぞれ又は上記コイルセンサ対それぞれが上記大径部を検出しないとき、又は上記休止部を検出したときは上記制御信号を停止するものであり、上記検出部は、上記回転突極それぞれのうちの、任意の回転突極の回転方向後端が対向する固定突極における励磁電流は停止し、その回転突極の回転方向先端が通過した固定突極とその固定突極より少なくとも１個先の固定突極における該励磁電流は同じ方向に通電されるように制御信号それぞれを出力することができる。
その場合、回転突極それぞれの固定突極との対向面における回転方向の長さをＬ０、固定突極の回転方向の長さをＬ１、固定突極相互間のスロットの回転方向の長さをＬ２、回転突極相互間のスロットそれぞれと対向する固定突極の数をｍ、上記制御信号生成部それぞれのうち制御信号を同時に停止する個数をｐとしたとき、ｐは、１以上、かつｍ以下であり、上記大径部又は上記小径部によって形成される円周が、回転突極の上記対向面によって形成される円周に等しいと仮定した場合における大径部又は小径部の周長Ｗは、［Ｌ０＋Ｌ２＋（ｍ―ｐ）＊（Ｌ１＋Ｌ２）］に設定されることが好ましい。
このように、センサ対が大径部を検出しないとき、又は休止部を検出したときに制御信号を停止すれば、回転突極の回転方向後端が対向する固定突極を磁化休止にすることができる。そして、回転突極１個につき、同時に磁化休止となる固定突極の数を、回転突極相互間のスロットと対向する固定突極数以下にし、大径部又は小径部の周長Ｗを上記の式によって設定すれば、回転突極それぞれが、回転位置の如何にかかわらず常に同一磁極に磁化され、かつ回転突極に回転方向とは逆向きの吸引力が作用することなく、常に回転方向の吸引力が作用して、低トルクリップルで、高トルクを得ることができる。
【０００９】
また、上記検出部から出力される各制御信号の入力先を、各制御回路のうちの予め定められた制御回路から、予め定められた他の制御回路に切り替える切替部を備え、上記回転子を正回転方向から逆回転方向に、又は逆回転方向から正回転方向に反転させる指令を受けたときは、その切替部を切り替えればその指令を実行することができる。
その場合、上記切替部は、正回転方向から逆回転方向に反転させる指令を受けたとき、回転突極それぞれが対向する固定突極と、その回転突極それぞれの正回転方向先端が通過した固定突極の少なくとも１個先の固定突極とにおいて、正回転方向に生滅する磁界の分布状態が、そのまま逆回転方向に生滅する磁界の分布状態となるように、検出部から出力される各制御信号の入力先となる制御回路を切替えるようにすればよい。
また、上記２Ｋ個のセンサは、所定の電力が給電されたときに起動し、上記回転突極それぞれが正回転する際の上記タイミングを検出する正回転用センサであり、上記検出部は、上記回転軸を挟んで上記正回転用センサそれぞれと対称な上記回転体の非接触位置に逆回転用センサとして、さらに２Ｋ個のセンサを具備するものであって、上記回転子の回転方向に関する指令を受けたとき、その回転方向の如何に応じて、上記電力が給電されるセンサを上記正回転用センサ及び上記逆回転用センサのうちの何れか一方に切り換える給電切換手段を備えることによっても上記回転子を正回転方向から逆回転方向に、又は逆回転方向から正回転方向に反転させることができる。さらに、上記２Ｋ個のセンサは、上記光センサ若しくは上記コイルセンサであって、上記回転信号生成部から出力される上記回転信号が上記制御信号生成部に入力しているとき、上記回転突極それぞれが上記固定突極それぞれを通過するタイミングを検出する正回転用センサであり、上記検出部は、上記回転軸を挟んで上記正回転用センサそれぞれと対称な上記回転体の非接触位置に逆回転用センサとして、さらに２Ｋ個の上記光センサ若しくは２Ｋ個の上記コイルセンサを具備するものであって、上記回転子の回転方向に関する指令を受けたとき、該回転方向の如何に応じて、上記回転信号の入力先の上記制御信号生成部を上記正回転用センサに係るものと上記逆回転用に係るものとの何れか一方に切り換えるセンサ切換手段を備えることによっても、回転方向を自在に変えることが出来る。
【００１０】
さらに、上記回転子の回転を加速する第１指令信号、及び該回転を減速する第２指令信号を生成する指令信号生成部と、上記第１指令信号に応じたデューティ比の回転信号を生成し、上記制御信号生成部それぞれに入力する回転信号生成部と、上記第２指令信号に応じたデューティ比の回生信号を生成する回生信号生成部と、上記界磁巻線組それぞれに誘起される電力を上記回生信号のデューティ比に応じて整流し、蓄電器に蓄電する回生電力制御部と、を備えることができる。
また、上記界磁巻線組それぞれに通電される上記励磁電流が閾値を超えたときは過負荷信号を出力する過負荷検出部を備え、上記回転信号生成部は、上記過負荷信号が入力すると上記回転信号のデューティ比を減少させ、該過負荷信号が消滅すると、減少させた該回転信号のデューティ比を上記第１指令信号に応じたデューティ比まで増加させることもできるし、上記界磁巻線組それぞれに誘起された電圧による電流が閾値を超えたときは過電流信号を出力する過電流検出部を備え、上記回生信号生成部は、上記過電流信号が入力すると上記回生信号のデューティ比を減少させ、該過電流信号が消滅すると、減少させた該回生信号のデューティ比を、上記第２指令信号に応じたデューティ比まで増加させることもできる。
これにより、一つの指令手段を用いて加速することや減速することができるので、例えば電気自動車のアクセルペダルに適用すれば、速度を自在に変えることができるうえ、エンジンブレーキと同様の感覚で回生制動を行うことができる。また、回生制動で得た電力を大容量キャパシタに蓄電し、２次電池に充電すればエネルギー効率を高めることもできる。さらに、励磁電流や過電流を監視することにより、何らかの異常が生じても、界磁巻線の焼損やモータの暴走を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の磁気誘導定磁極回転子モータによれば、光センサ又はコイルセンサなどの複数のセンサを組み合わせたセンサ対により同期回転する回転体の部分を検出して励磁電流を制御することにより、回転突極は常に同じ磁極に磁化される一方、回転突極それぞれが対向する固定突極のうち、回転方向後端が対向する固定突極は磁界が消滅し、回転方向先端が対向する固定突極の少なくとも１つ先の固定突極から回転突極に吸引力が常に作用するので、回転子は回転方向の如何にかかわらずムラのない大きなトルクを得ることができる。従って、回転子にレアアースを使用する必要がなく、強磁性体（永久磁石を含む）を成形したもの、あるいは電磁鋼板を積層したものなどを用いて低コストで製造することが可能である。また、正回転から逆回転、逆回転から正回転への切替は、切替部の切替操作、あるいは正逆回転用センサへの給電切換や、正逆回転用制御信号生成部への指令信号切換により行うので、回転方向毎に通電制御回路を設ける必要がない。さらに、指令信号生成手段、回生制御手段等を設け、例えば電気自動車のアクセルペダルに適用すれば、速度を自在に変更できるうえ、エンジンブレーキと同様の感覚で回生制動を行うことができる。また、回生制動で得た電力を大容量キャパシタに蓄電し、２次電池に充電すればエネルギー効率を高めることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第１の実施形態の磁気誘導定磁極回転子モータを示す図である。
【図２】図２は、電動機本体の一例を示す図である。
【図３】図３は、検出部の第１実施例を示す図である。
【図４】図４は、検出部の第１実施例の回転体と光センサとがモータに配置された状態を示す断面図である。
【図５】図５は、検出部の第１実施例の制御信号生成部を示す図である。
【図６】図６は、検出部の第２実施例の１０個の光センサが配置された回転体をモータに配置した断面図である。
【図７】図７は、検出部の第２実施例の制御信号生成部を示す図である。
【図８】図８は、検出部の第３実施例における一例のコイルセンサを示す図である。
【図９】図９は、検出部の第３実施例における他の例のコイルセンサを示す図である。
【図１０】図１０は、検出部の第４実施例を示すセンサが配置された回転体を示す図である。
【図１１】図１１は、検出部の第５実施例を示す１０個のセンサが配置された回転体を示す図である。
【図１２】図１２は、検出部の第５実施例を示す制御信号生成部を示す図である。
【図１３】図１３は、ｎが２、Ｋが５、ｍが１、Pが１に設定されたモータ本体を矢印Ｒ方向に回転させる場合の一例を示す模式図である。
【図１４】図１４は、ｎが２、Ｋが５、ｍが１、Pが１に設定されたモータ本体を矢印Ｒ方向に回転させる場合の一例を示す模式図である。
【図１５】図１５は、ｎが２、Ｋが５、ｍが２、Pが２に設定されたモータ本体を矢印Ｌ方向に回転させる場合の一例を示す模式図である。
【図１６】図１６は、ｎが２、Ｋが５、ｍが２、Pが２に設定されたモータ本体を矢印Ｌ方向に回転させる場合の一例を示す模式図である。
【図１７】図１７は、第２の実施形態の磁気誘導定磁極回転子モータを示す図である。
【図１８】図１８は、界磁巻線組の励磁電流を５個のセンサ対で制御する場合に適用される切替部の一例を示す図である。
【図１９】図１９は、界磁巻線組の励磁電流を５個のセンサ対で制御する場合に適用される切替部の他の例を示す図である。
【図２０】図２０は、図２で示したモータ本体を逆回転させる場合を示す模式図である。
【図２１】図２１は、図１４で示した回転位置において切替部を切り替えた状態を示す図である。
【図２２】図２２は、図２１で示した回転位置から矢印L方向に固定突極1個分移動した状態を示す図である。
【図２３】図２３は、図１６で示した回転位置において切替部を切り替えた状態を示す図である。
【図２４】図２４は、図２３で示した回転位置から矢印L方向に固定突極1個分移動した状態を示す図である。
【図２５】図２５は、第３の実施形態の磁気誘導定磁極回転子モータを示す機能ブロック図である。
【図２６】図２６は、本実施形態の指令信号生成部の一例を示すアクセルペダルの側面図である。
【図２７】図２７は、アクセルペダルに連動する摺動抵抗器の展開図である。
【図２８】図２８は、本実施形態の回転信号生成部の一例を示すパワーコントローラである。
【図２９】図２９は、本実施形態の回生信号生成部の一例を示す回生ブレーキコントローラである。
【図３０】図３０は、本実施形態の過負荷検出部及び過電流検出部それぞれの一例を示す過負荷信号発生器（又は過電流信号発生器）である。
【図３１】図３１は、本実施形態の回生電力制御部の１例を示す回生電力制御器である。
【図３２】図３２は、本実施形態の充電部の１例を示すバッテリチャージ電圧コントローラである。
【図３３】図３３は、第４の実施形態の磁気誘導定磁極回転子モータを示す機能ブロック図である。
【図３４】図３４は、正回転用センサと逆回転用センサとが配置された回転体の例を示す図である。
【図３５】図３５は、正回転用センサと逆回転用センサとが配置された回転体の例を示す図である。
【図３６】図３６は、正回転用センサと逆回転用センサとが配置された回転体の例を示す図である。
【図３７】図３７は、給電切換器による切換の作用を一例として示す図である。
【図３８】図３８は、給電切換器による切換の作用を一例として示す図である。
【図３９】図３９は、モータ本体を正回転又は逆回転させる場合の作用を示す模式図である。
【図４０】図４０は、モータ本体を正回転又は逆回転させる場合の作用を示す模式図である。
【図４１】図４１は、モータ本体を正回転又は逆回転させる場合の作用を示す模式図である。
【図４２】図４２は、第５の実施形態の磁気誘導定磁極回転子モータを示す機能ブロック図である。
【図４３】図４３は、センサ切換器の切り換え作用を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の磁気誘導定磁極回転子モータの実施形態について図に基づいて説明する。
[第１の実施形態]
図１は、第１の実施形態の磁気誘導定磁極回転子モータを示す図であり、図２は、図１に現れていない電動機本体の一例（回転突極が４個、固定突極が１２個の場合）を示す図である。
図１及び図２に示す磁気誘導定磁極回転子モータ１００は、回転突極１ｂを具備した回転子１、及び界磁巻線が巻回された固定突極２ｂを具備した固定子２を有するモータ本体１０と、回転体３及び２Ｋ個のセンサ４を具備し、回転突極１ｂが固定突極２ｂを通過するタイミングを検出する検出部２０と、電源入力端子Ｐinを介し直流電源から各界磁巻線組２ｃに通電される励磁電流を制御する給電制御部３０と、を備えている。
回転子１は、ｎを整数としたとき、回転軸１aを挟んで対称に配置された２ｎ個の回転突極1ｂを有する。
固定子２は、Ｋを３以上の整数としたとき、回転突極１ｂのＫ倍、２ｎＫ個の固定突極２ｂが回転突極１ｂに対向配置されている。そして、２ｎＫ個の固定突極２ｂに巻回された２ｎＫ個の界磁巻線をＫ個おきに順次組み合わせた２ｎ個の界磁巻線を、生じる磁界の方向が順次逆向きになるように始終端を入れ替えて並列に接続し、Ｋ組の界磁巻線組２ｃが形成されている。
ここで、本実施形態の界磁巻線組２ｃは、２ｎ個の界磁巻線それぞれの巻き始め、巻き終わり、配置位置を考慮し、並列に接続して形成されるが、必ずしも２ｎ個の界磁巻線それぞれを並列に接続する必要はなく、ｎ個の界磁巻線それぞれを並列に接続して形成してもよいし、２ｎ個又はｎ個の界磁巻線それぞれを直列に接続して形成してもよい。
また、本実施形態の回転子１は、強磁性体（永久磁石を含む）を成形加工したものを用いているが、必ずしも強磁性体で構成する必要はなく、電磁鋼板を打ち抜いて積層したものを用いることもできる。
【００１４】
検出部２０は、半径が比較的小さいｎ個の小径部３a、及びそれよりも半径が大きいｎ個の大径部３ｂが交互に形成され、回転子１に軸着されて同期回転する回転体３と、各固定突極２ｂのうち隣接する２Ｋ個の固定突極２ｂそれぞれの対応位置に配置された２Ｋ個のセンサ４とを有し、２Ｋ個のセンサ４は２個ずつ組み合わされてＫ個のセンサ対を構成している。そして、各センサ対は、それぞれのセンサが小径部３a又は大径部３ｂを検出したとき、それぞれの出力端子から検出信号を出力する。また、検出部２０は、センサ対から出力された検出信号が入力する入力端子（Ｘ、Ｙ）と、入力した検出信号に応じて各界磁巻線組２ｃに通電される励磁電流の方向及び大きさを制御する制御信号（以下、「ＰＷＭ制御信号」と称する。）を何れか一方から出力する出力端子（Ａ、Ｂ）とを有するＫ個の制御信号生成部５を備えている。
給電制御部３０は、制御信号生成部５それぞれに対応するＫ個の制御回路３０ａを備えており、各制御回路３０ａは、４つのスイッチング素子３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを備え、各スイッチング素子３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄには、サージ電圧等をバイパスするフリーホイールダイオード３５が並列に接続されている。
そして、各制御回路３０ａに、制御信号生成部５の出力端子（Ａ）からＰＷＭ制御信号が入力した場合は、スイッチング素子３１ａ、３１ｃが作動し、出力端子（Ｂ）からＰＷＭ制御信号が入力した場合は、スイッチング素子３１ｂ、３１ｄが作動するように構成されている。従って、各界磁巻線組２ｃに各制御回路３０ａを一対一で対応させれば、各界磁巻線組２ｃに通電される励磁電流ａの方向及び大きさを制御することができる。
すなわち、制御信号生成部５の出力端子（Ａ、Ｂ）の何れからＰＷＭ制御信号が入力したかによって、各界磁巻線組２ｃに直流電源から給電される励磁電流の方向が制御され、ＰＷＭ制御信号のデューティ比によって励磁電流の大きさが制御される。従って、各界磁巻線組２ｃに対応する２ｎ個の固定突極２ｂには、界磁巻線それぞれの巻き始め、巻き終わりが並列に接続される接続形態に応じて、方向の異なる磁界（Ｎ、Ｓ）が生じる。
一方、ＰＷＭ制御信号が入力しない場合には各制御回路３０ａは作動しないので、励磁電流が停止し、界磁巻線組２ｃに対応する２ｎ個の固定突極２ｂには磁界が生じない（以下、「磁化休止」と称する。）。
なお、磁化休止した界磁巻線組２ｃには逆起電圧が誘起されるが、並列に接続されたフリーホイールダイオード３５を経由して、他の界磁巻線組２ｃの励磁電流として活用することも可能である。
ここで、本実施形態の制御信号生成部５は、センサ対の何れのセンサから入力した検出信号かによって制御信号を出力端子（Ａ、Ｂ）の何れかから出力する構成を採用しているが、制御信号生成部５は、必ずしもこの構成に限定されない。
【００１５】
図３〜図５は、検出部の第１実施例を示す図であり、図３は、反射した光を検出する１０個の光センサが配置された第１実施例の回転体を示す図、図４は、回転体と光センサとがモータに配置された状態の一例を示す断面図、図５は、制御信号生成部の一例を示す図である。
図３に示す回転体３−１は、回転軸１aと、半径が比較的小さい２個の小径部３aと、それよりも半径が大きい２個の大径部３ｂとを有する。そして回転体３−１のモータ本体１０側には、隣接する１０個の固定突極２ｂそれぞれと対応させた１０個の光センサ４ａが配置されている。
光センサ４ａは、発光素子４ａｘと受光素子４ａｙとからなり、回転軸１ａが貫通する回転体３−１の中心からの距離が小径部３ａの半径（本発明の「小径部の径」に相当する。）より長く、かつ大径部３ｂの径（本発明の「大径部径」に相当する。）よりも短い非接触位置に配置されている。発光素子４ａｘの光は回転体３−１の大径部３ｂで反射し、その反射光を受光素子４ａｙで受光したとき検出信号が出力される。
そして、矢印Ｒ方向において、１番目の光センサ４ａ１と６番目の光センサ４ａ６とが第1光センサ対４ｂ１をなし、２番目の光センサ４ａ２と７番目の光センサ４ａ７とが第２光センサ対４ｂ２をなしている。以下、ｔ番目（ｔは１以上の整数）光センサ４ａｔと（ｔ＋５）番目の光センサ４ａ（ｔ＋５）とが第ｔ光センサ対４ｂｔをなし、５番目の光センサ４ａ５と１０番目の光センサ４ａ１０とが第５光センサ対４ｂ５をなしている。
一方、本実施形態の大径部３ｂの周長は、小径部の周長よりも固定突極２ｂで１乃至２個分短く設定されているので、図３に示す回転位置の第1光センサ対４ｂ１は、光センサ４ａ１、４ａ４が反射光を受光せず、対応する制御信号生成部５は検出信号が入力しないので、ＰＷＭ制御信号を出力しない。その結果、対応する固定突極の２ｂには磁界が生じない（以下、「磁化休止」と称する。）。そして、回転体３−１が、矢印Ｒ方向に回転すると、ＰＷＭ制御信号を出力しない光センサ対４ｂが矢印Ｒ方向に１個ずつ移動し、磁化休止となる固定突極２ｂも矢印Ｒ方向に１個ずつ移動する。
ここで、本例の回転体３−１は、光の反射率が高い、例えばアルミニウムやすず等をプラスチック板あるいは金属板に蒸着したものを用いているが、必ずしもこれに限定されない。また、光センサ４ａは、ＬＥＤ等の発光素子とフォトダイオード等の受光素子とが一体化した反射光を受光する光センサを用いているが、必ずしもこれに限定されず、発光素子と受光素子とが回転体の正面側と背面側とに分離配置され、小径部３aより外側で大径部３ｂより内側にある空間部分を通過する光を受光する光センサを用いてもよい。
また、大径部３ｂの周長は、小径部の周長よりも固定突極２ｂで１乃至２個分短く設定されているが、同時に磁化休止する固定突極２ｂの個数如何によって、周長を任意に設定することができる。
図４に断面を示すように、モータ本体１０は、回転軸１aを挟んで回転突極が対称に配置された回転子１と、界磁巻線組２ｃが巻回された固定子２と、筐体１０aとを有する。また、回転軸１aには、同期回転するように回転体３−１が軸着されている。
筐体１０ａには、回転体３−１との間にホルダー１０ｂが取付けてあり、ホルダー１０ｂ内部には、隣接する１０個の固定突極２ｂそれぞれと対応させた１０個の光センサ４ａが設置されている。
従って、回転軸１ａが回転すると回転体３−１が回転し、大径部３ｂがホルダー１０ｂ内の各光センサ４ａを通過すると、それぞれが反射光による検出信号を出力し、回転子１の回転位置を検知することができる。
【００１６】
図５に示す制御信号生成部５−１は、２つのトランジスタ５aと、光センサ対４ｂから検出信号が入力する入力端子（Ｘ、Ｙ）と、回転トルクの大きさを制御するＰＷＭ回転信号が外部から入力する入力端子ＰＷＭinと、励磁電流を順方向に通電するＰＷＭ制御信号を出力するＡ端子と、励磁電流を逆方向に通電するＰＷＭ制御信号を出力するＢ端子とを有し、２つのトランジスタ５aのコレクタそれぞれは入力端子ＰＷＭinに接続され、エミッタそれぞれは、Ａ端子又はＢ端子に接続され、ベースそれぞれは、抵抗ｒを介して、入力端子（Ｘ）及びアース又は入力端子（Ｙ）及びアースに接続されている。
入力端子ＰＷＭinからＰＷＭ回転信号が入力しているとき、Ｘ端子から検出信号が入力すると、一方のトランジスタ５a１のベースに所定のバイアス電圧が印加されるため、コレクタとエミッタとの間が導通状態となり、励磁電流が順方向に通電されるＰＷＭ制御信号がＡ端子から出力される。
他方、Ｙ端子から検出信号が入力すると、他方のトランジスタ５a２のベースに所定のバイアス電圧が印加されるため、コレクタとエミッタとの間が導通状態となり、励磁電流が逆方向に通電されるＰＷＭ制御信号がＢ端子から出力される。
なお、ここで示した制御信号生成部５−１は一例であって、必ずしもこの例に限定されない。
【００１７】
図６及び図７は、検出部の第２実施例を示す図であり、図６は、発光素子と受光素子が分離された１０個の光センサが配置された回転体をモータに配置した断面図、図７は、検出信号の入力端子（Ｘ、Ｙ）がレバースされた制御信号生成部を示す。なお、光センサが配置された回転体は第１実施例で示したものと同じであることから省略する。
図６に断面を示すように、モータ本体１０は、回転軸１aを挟んで対称に配置された回転子１と、界磁巻線組２ｃが巻回された固定子２と、筐体１０aとを有する。また、回転軸１aには、同期回転するように回転体３−１が軸着されている。
筐体１０ａには、回転体３の両側にホルダー１０ｂが取付てあり、ホルダー１０ｂ内部には、回転体を挟んで両側に、１０個の隣接配置された固定突極２ｂそれぞれと対応させた、１０個の発光素子４ａｘと受光素子４ａｙが対称に設置されている。
従って、回転軸１ａが回転すると回転体３−１が回転し、ホルダー１０ｂ内の光センサ４ａそれぞれを小径部３ａが通過するときは、その光センサ対４ｂからは検出信号が出力され、大径部３ｂが通過するときは、その光センサ対４ｂからは検出信号が出力されない。
図７に示す制御信号生成部５−１は、図５に示す制御信号生成部５−１に比べて、検出信号が入力するＸ端子とＹ端子がレバースされている以外は、共通である。すなわち、図６に示すように、本例の光センサ４ａは、小径部３ａを検出すると検出信号が出力され、大径部３ｂを検出すると検出信号が出力されず、図４に示す場合に比べ、検出信号が出力される検出対称が反対になることに由来する。
【００１８】
図８及び図９は、検出部の第３実施例としてコイルセンサを示す図であり、図８は、一例のコイルセンサを示し、図９は、他の例のコイルセンサを示す。なお、１０個のコイルセンサが配置された回転体を示す図、回転体とコイルセンサとがモータ本体に配置された状態を示す断面図、制御信号生成部を示す図は、第１実施例で示した図３、図４、及び図５と同じなので、図及び説明を省略する。
なお、図３に示す回転体３−１においては、光の反射率が高い、例えばアルミニウムやすず等をプラスチック板あるいは金属板に蒸着したものを用いているが、本例においては、コイルの磁束が遮られたときインダクタンスが変化する金属板、銅・ニッケル等のメッキ層あるいは伝導層が形成された板が用いられる。
図８に示す一例のコイルセンサ４ｃは、高周波のバイアス電圧が入力する入力端子ＨFinを有し、３つの抵抗Ｒと１つのコイル４ｃｘとからなるホイートストーンブリッジと、低レベル雑音をカットするノイズ・リミッター４０ｃ及びダイオード４０ｄを介してホイートストーンブリッジの出力側端子間に接続されたオペアンプ４０ｂとを有し、オペアンプ４０ｂには検出信号の出力端子（Ｘ又はＹ）がある。
コイルセンサ４ｃを構成するコイル４ｃｘは、回転軸１ａが貫通する回転体３−１の中心から小径部３ａの半径より距離が長く、かつ大径部３ｂの径よりも距離が短い非接触位置に配置されてので、コイル４ｃｘは、大径部３ｂにより磁束が遮られるとインダクタンスが変化し、ホイートストーンブリッジの出力側端子間に電位差が生じ、オペアンプ４０ｂから大径部３ｂの検出信号が出力される。反面、小径部３ａが通過することによりコイル４ｃｘの磁束が遮られないときはインダクタンスが変化しないので、ホイートストーンブリッジはバランスし、オペアンプ４０ｂから検出信号が出力されない。
図９に示す他の例のコイルセンサ４ｃは、高周波のバイアス電圧が入力する入力端子ＨFinを有し、３つの抵抗Ｒと１つのコイル４ｃｘとからなるホイートストーンブリッジと、ホイートストーンブリッジの出力側端子間に接続されたパルストランス４０aとを有し、パルストランス４０aの出力側には、低レベル雑音をカットするノイズ・リミッター４０ｃ及びダイオード４０ｄを介してトランジスタ５a４のベースが接続されている。そして、トランジスタ５a４のコレクタには電源電圧Ｐを分圧した所定電圧が印加され、エミッタには検出信号の出力端子（Ｘ又はＹ）が接続されている。
コイルセンサ４ｃを構成するコイル４ｃｘは、回転軸１ａが貫通する回転体３−１の中心から小径部３ａの半径より距離が長く、かつ大径部３ｂの径よりも距離が短い非接触位置に配置されてので、コイル４ｃｘは、大径部３ｂにより磁束が遮られるとインダクタンスが変化し、ホイートストーンブリッジの出力側端子間に電位差が生じるので、パルストランス４０aの出力側に所定電圧が加わる。その結果、トランジスタ５a４のベースにバイアス電圧が加わるので、コレクタとエミッタ間が導通状態となり、エミッタに接続された出力端子（Ｘ又はＹ）から検出信号が出力される。反面、小径部３ａが通過することによりコイル４ｃｘの磁束が遮られないときはインダクタンスが変化しないので、ホイートストーンブリッジはバランスし、トランジスタ５a４から検出信号が出力されない。
なお、ここで示すコイルセンサ４ｃは一例であって、必ずしもこの例に限定されない。
【００１９】
図１０は、検出部の第４実施例を示すセンサが配置された回転体を示す図である。
ここで、センサ４としては、反射した光を検出する光センサ４aであっても発光素子と受光素子とが分離配置された光センサ４aであっても、インダクタンス変化を検出するコイルセンサ４ｃであってもよい。ただし、回転体３とセンサ４とがモータ本体１０に配置された状態を示す断面図は、発光素子と受光素子とが分離配置された光センサ４aにおいては、図６に示したものと同じであり、それ以外のセンサ（コイルセンサを含む）においては、図４に示したものと同じである。また、制御信号生成部５−１は、発光素子と受光素子とが分離配置された光センサ４aにおいては、図７に示したものと同じであり、それ以外のセンサ（コイルセンサを含む）においては、図５に示したものと同じなので、図及び説明は省略する。
図１０に示す回転体３−２は、回転軸１aと、半径が比較的小さい２個の小径部３aと、それよりも半径が大きい２個の大径部３ｂとを有し、小径部３aと大径部３ｂとの間に半径が小径部３ａの径より小さい休止部３ｃが形成されているが、大径部３ｂは、小径部３aと同径の一部分が取り除かれている。
本例の回転体３−２においては、小径部３aと大径部３ｂの周長は等しく、休止部３ｃは、周長が、固定突極２ｂの１乃至２個分に設定されている。
センサ４それぞれは、隣接する５個の固定突極２ｂそれぞれと対応させて、回転体３−２の中心からの距離が大径部３ｂの径よりも短く、小径部３aの径よりも長い、回転体３−２の正面側又は背面側の非接触位置に配置された第１センサ４−１と、回転体３−２の中心と第１センサ４−１とを結ぶ線上の、小径部３aの径より短い、回転体３−２の正面側又は背面側の非接触位置に配置された第２センサ４−２とが組み合わされて５個のセンサ対４ｐが形成されている。
従って、５個のセンサ対４ｐのうちの少なくとも１個のセンサ対４ｐでは休止部３ｃが検出され、残余の４個のセンサ対４ｐでは小径部３a及び大径部３ｂの何れか一方が検出される。
よって、回転体３−２が回転すると、制御信号生成部５は、ＰＷＭ制御信号をA端子から出力した後、一旦停止し、次にB端子から出力した後、一旦停止するというサイクルを繰り返すので、磁化休止する固定突極２ｂが回転方向に１個ずつ移動する。
ここで、本例の回転体３−２の休止部３ｃは、周長が固定突極２ｂの１乃至２個分に設定されているが、必ずしもこれに限定されず、同時に磁化休止する固定突極２ｂの数に応じて休止部３ｃの周長を任意に設定することができる。
【００２０】
図１１及び図１２は、検出部の第５実施例を示す図であり、図１１は、１０個のセンサが配置された回転体を示す図、図１２は、制御信号生成部を示す図である。
ここで、センサ４としては、反射した光を検出する光センサ４aであっても発光素子と受光素子とが分離配置された光センサ４aであっても、インダクタンス変化を検出するコイルセンサ４ｃであってもよい。ただし、回転体３とセンサ４とがモータ本体１０に配置された状態を示す断面図は、発光素子と受光素子とが分離配置された光センサ４aにおいては、図６に示したものと同じであり、それ以外のセンサ（コイルセンサを含む）においては、図４に示したものと同じであることから、図及び説明は省略する。
図１１に示す回転体３−３は、回転軸１aと、半径が比較的小さい２個の小径部３aと、それよりも半径が大きい２個の大径部３ｂとを有し、小径部３aと大径部３ｂとの間に半径が小径部３ａの径より小さい休止部３ｃが形成されている。本例の回転体３−３においては、小径部３aと大径部３ｂの周長は等しく、休止部３ｃは、周長が、固定突極２ｂの１乃至２個分に設定されている。
センサ４それぞれは、隣接する５個の固定突極２ｂそれぞれと対応させて、回転体３−３の中心からの距離が大径部３ｂの径よりも短く、小径部３aの径よりも長い、回転体３−２の正面側又は背面側の非接触位置に配置された第１センサ４−１と、回転体３−２の中心と第１センサ４−１とを結ぶ線上の、小径部３aの径より短い、回転体３−２の正面側又は背面側の非接触位置に配置された第２センサ４−２とが組み合わされて５個のセンサ対４ｐが形成されている。
従って、発光素子と受光素子とが分離配置された光センサ４aを除いて、５個のセンサ対４ｐのうちの少なくとも１個のセンサ対４ｐでは休止部３ｃが検出され、残余の４個のセンサ対４ｐは小径部３及び大径部３ｂが検出される（Ｘ端子とＹ端子に同時に検出信号が出力される）場合と、大径部３ｂのみが検出される（Ｘ端子のみに検出信号が出力される）場合とがある。
ここで、本例の回転体３−２の休止部３ｃは、周長が固定突極２ｂの１個分に設定されているが、必ずしもこれに限定されず、同時に磁化休止する固定突極２ｂの数に応じて休止部３ｃの周長を任意に設定することができる。
【００２１】
図１２に示すＰＷＭ制御信号生成部５−２は、３つのトランジスタ５aと、センサ対４から検出信号が入力する入力端子（Ｘ、Ｙ）と、ＰＷＭ回転信号が入力する入力端子ＰＷＭinと、励磁電流が順方向に通電されるＰＷＭ制御信号が出力されるＡ端子と、励磁電流が逆方向に通電されるＰＷＭ制御信号が出力されるＢ端子とを有する。そして、２つのトランジスタ５a１、５a２のコレクタそれぞれは入力端子ＰＷＭinに接続され、エミッタそれぞれは、Ａ端子又はＢ端子に接続され、ベースそれぞれは、２つの抵抗ｒを介して、Ｘ端子及びアース又はＹ端子及びアースに接続されている。また、１つのトランジスタ５a３は、コレクタがトランジスタ５a１のベースに接続され、エミッタがアースに接続され、ベースがトランジスタ５a２のベースに接続されている。
入力端子ＰＷＭinからＰＷＭ回転信号が入力しているとき、Ｘ端子のみから検出信号が入力すると、トランジスタ５a１のベースに所定のバイアス電圧が印加されるため、コレクタとエミッタとの間が導通状態となり、励磁電流が順方向に通電されるＰＷＭ制御信号がＡ端子から出力される。
他方、Ｘ端子及びＹ端子双方から検出信号が入力すると、トランジスタ５a２、５a３それぞれのコレクタとエミッタとの間が導通状態となる。従ってトランジスタ５a１のバイアス電圧は低下又はゼロになるため、トランジスタ５a１のコレクタとエミッタ間が非導通状態となるのに対し、トランジスタ５a２のコレクタとエミッタ間の導通状態は維持される。その結果、Ａ端子からはＰＷＭ制御信号が出力されず、Ｂ端子のみからＰＷＭ制御信号が出力される。なお、センサ対４が休止部３ｃを検出した場合には、Ｘ端子、Ｙ端子双方から検出信号が入力せず、Ａ端子及びＢ端子の何れからもＰＷＭ制御信号が出力されない。
【００２２】
次に、図２に示すモータ本体を例として、本実施形態の磁気誘導定磁極回転子モータを矢印Ｒ方向に回転させる作用を説明する。
図２に示すモータ本体１０は、回転軸１ａを挟んで４個の回転突極（T１，T２，T３，T４）１ｂが対称に配置された回転子１と、回転突極１ｂの３倍の１２個の固定突極（Ｆ１１，Ｆ１２，Ｆ１３，Ｆ２１，Ｆ２２，Ｆ２３，…，Ｆ４1…Ｆ４３）２ｂが回転突極１ｂと対向配置された固定子２と、を有する。
各固定突極２ｂには、界磁巻線が巻回されているので、固定子２には、１２個の界磁巻線（ｃ１１，ｃ１２，ｃ１３，ｃ２１，ｃ２２，ｃ２３，…ｃ４1…ｃ４３）がある。それらを順次３個おきに組み合わせた４個の界磁巻線について、巻き始め、巻き終わりを交互に並列に接続して３組の界磁巻線組（Ｃ１,Ｃ２,Ｃ３）２ｃが形成されている。
【００２３】
図２に示す検出部２０は、２個の小径部３ａとその小径部３ａよりも半径が大きい２個の大径部３ｂが交互に形成され回転子１と共通の回転軸１ａを有する回転体３と、６個の隣接する固定突極２ｂそれぞれと対応する回転体背面側の非接触位置に設置された６個の光センサ４ａからなる３個の光センサ対４ｂを有し制御信号生成部５は省略されている。
６個の光センサ４ａは、矢印Ｒ方向に向かって１番目の光センサ４ａ１と４番目の光センサ４ａ４とが第1の光センサ対４ｂ１を構成し、２番目の光センサ４ａ２と５番目の光センサ４ａ５とが第２の光センサ対４ｂ２を構成し、３番目の光センサ４ａ３と６番目の光センサ４ａ６とが第３の光センサ対４ｃ３を構成している。
図の回転位置においては、第1の光センサ対４ｂ１は、何れも大径部３ｂの反射光を検出しないので、検出信号が出力されず、制御信号生成部のＡ端子、Ｂ端子何れからもＰＷＭ制御信号は出力されない。そのため、そのＰＷＭ制御信号により制御される界磁巻線組２ｃによって励磁される固定突極（F１１、F２１、F３１、F４１）は磁化休止となる。
一方、第２の光センサ対４ｂ２は、光センサ４ａ５が大径部３ｂで反射した光を検出し、制御信号生成部５のＢ端子からＰＷＭ制御信号が出力される。そのため、そのＰＷＭ制御信号で励磁電流が制御され、励磁される固定突極（F１２、F２２、F３２、F４２）のうち、固定突極（F１２、F３２）は、例えばＳ極に磁化され、界磁巻線が逆向きに接続された固定突極（F２２、F４２）は、例えばＮ極に磁化される。
同様に、第３の光センサ対４ｂ３は、光センサ４ａ６が大径部３ｂで反射した光を検出し、制御信号生成部５のＢ端子からPWM制御信号が出力されるので、固定突極（F１３、F３３）は、例えばＳ極に磁化され、界磁巻線が逆向きに接続された固定突極（F２３、F４３）は、例えばＮ極に磁化される。その結果、回転突極１ｂは矢印Ｒ方向の吸引力を受けて回転し、回転体３もそれに同期回転する。そして、第1の光センサ対４ｂ１は、反射光を検出し、Ａ端子からＰＷＭ制御信号が出力され、第２の光センサ対４ｂ２は、ＰＷＭ制御信号が出力されず、第３の光センサ対４ｂ３は、反射光をするが、以前としてＢ端子からＰＷＭ制御信号が出力される。以下、大径部３ｂで反射した光を検出する光センサ対４ｂも順次移動して、ＰＷＭ制御信号が出力される端子がＡ端子からＢ端子、Ｂ端子からＡ端子へと変化する一方、端子が変化する直前には、制御電流が停止する。
従って、固定突極２ｂそれぞれに生じる磁界の方向（Ｎ、Ｓ）も矢印Ｒ方向に順次移動し、回転突極（Ｔ１，Ｔ３）と回転突極（Ｔ２，Ｔ４）は、常に同じ磁極、例えば回転突極（Ｔ１，Ｔ３）はＮ極、回転突極（Ｔ２，Ｔ４）は、Ｓ極に磁化される。また、回転突極（Ｔ１，Ｔ３）の回転方向後端１ｂｘが対向する固定突極２ｂは、磁化休止となり、回転突極（Ｔ１，Ｔ３）の回転方向先端１ｂｙが対向する固定突極２ｂ、及びその固定突極２ｂよりも１つ先の固定突極２ｂは、（Ｓ）方向の磁界が生じ、Ｎ極に磁化された回転突極（Ｔ１，Ｔ３）１ｂは、吸引されて回転する。さらに、Ｓ極に磁化された回転突極（Ｔ２，Ｔ４）の回転方向後端１ｂｘが対向する固定突極２ｂは、磁化休止となり、回転突極（Ｔ２，Ｔ４）の回転方向先端１ｂｙが対向する固定突極２ｂ、及びその固定突極２ｂよりも１つ先の固定突極２ｂは、（Ｎ）方向の磁界が生じるので、回転突極（Ｔ２，Ｔ４）１ｂは、吸引されて回転する。
【００２４】
ここで、回転突極１ｂそれぞれが、回転位置の如何にかかわらず常に同一磁極に磁化され、かつ回転突極１ｂに回転方向とは逆向きの吸引力が作用することなく、常に回転方向の吸引力が作用して、低トルクリップルで、高トルクが得られる場合の回転突極１ｂ、固定突極及２ｂ及び回転体３の大径部３ｂの大きさの条件を求める。
今、固定突極２ｂとの対向面における回転突極１ｂの回転方向の長さをＬ０、固定突極２ｂの回転方向の長さをＬ１、固定突極２ｂ相互間の回転方向のスロット長をＬ２とすれば、固定突極２ｂと回転突極１ｂの対向面におけるクリアランスは極めて小さいので、回転突極１ｂの対向面によって形成される円周の長さ２ｎ＊（Ｌ０＋Ｌｓ）と、固定突極２ｂの対向面によって形成される円周の長さ２ｎＫ＊（Ｌ１＋Ｌ２）とは等しいと見なすことができる。
また、回転体３の正面側又は背面側に配置されたセンサ対４ｐが回転突極１ｂの対向面と同じ円周上に配置されていると見なした場合に大径部３ｂを検出する周長をＷ、センサ対４ｐの何れもが大径部３ｂを検出しない周長をＧとすれば、センサ４によって形成された見かけの円周長は、ｎ＊（Ｗ＋Ｇ）となり、２ｎ＊（Ｌ０＋Ｌｓ）、又は２ｎＫ＊（Ｌ１＋Ｌ２）に等しいと見なすことができる。
また、２Ｋ個のセンサ４それぞれは、固定突極２ｂそれぞれと対応する位置に隣接配置されているので、センサ４が回転突極１ｂの対向面と同じ円周上に配置されていると見なした場合のＫ個のセンサ４が配列された全長Ｄは、（２Ｋ−１）＊（Ｌ１＋Ｌ２）である。
【００２５】
今、回転突極１ｂそれぞれが、回転位置の如何にかかわらず常に同一磁極に磁化されるには、回転突極１ｂは、固定突極２ｂの少なくとも２個に跨がる（例えば、二つの固定突極２ｂの半分ずつに対向する）必要があり、回転方向の長さＬ０は、少なくとも（Ｌ１＋Ｌ２）以上でなければならない（条件１）。
また、回転突極の回転方向後端１ｂｘが固定突極２ｂの回転方向後端を通過した後に、その固定突極２ｂの磁界の方向がそのままであると、回転突極の回転方向後端１ｂｘに逆回転方向の吸引力が作用する。さらに、回転突極の回転方向先端１ｂｙが固定突極２ｂを通過した後も、その固定突極２ｂの磁界の方向がそのままであり、かつ回転突極の回転方向先端１ｂｙが通過した固定突極２ｂよりも１つ先の固定突極２ｂの磁界が消滅しているか、あるいは通過した固定突極２ｂの磁界と方向が逆向であると、回転突極の回転方向先端１ｂｙにも逆回転方向の吸引力が作用するので、回転突極１ｂは、回転しない。
従って、回転突極１ｂが対向する複数の固定突極２ｂ（例えば４個）のうち、回転突極の回転方向後端１ｂｘが対向する固定突極２ｂ（例えば１個）を除外した固定突極２ｂ（例えば３個）と、回転突極の回転方向先端１ｂｙが通過したものより少なくとも一つ先の固定突極２ｂ（例えば１個）には、同じ方向の磁界（Ｎ又はＳ）が生じ、回転突極の回転方向後端１ｂｘが対向する固定突極２ｂには、磁界が生じない（消滅する）、いわゆる生滅する磁界の分布状態にすればよい。
今、回転突極１ｂ相互間のスロットと対向する固定突極２ｂの個数をｍ、センサ対４ｐを構成するそれぞれのセンサ４が同時に大径部３ｂを検出しない数（本発明の「制御信号を同時に停止する制御信号生成部の数」に相当し、休止部を設けている場合には、概ね、休止部の周長を固定突極２ｂの幅に換算した個数に等しい）をｐとすれば、Ｌ０は、概ね（Ｋ−ｍ）＊（Ｌ１＋Ｌ２）あるいは概ね（Ｋ−ｐ）＊（Ｌ１＋Ｌ２）に設定すること（条件２）、ｐは、１以上、かつｍ以下に設定し、Ｗを［Ｌ０＋Ｌ２＋（ｍ−ｐ）＊（Ｌ１＋Ｌ２）に設定すること（条件３）により満たすことができる。
【００２６】
以下に、ｎが２、Ｋが５の場合を例として、センサが配置された回転体と、モータ本体における回転突極及び固定突極との関係について説明する。
図１３及び図１４は、ｎが２、Ｋが５、ｍが１、Ｐが１に設定されたモータ本体を矢印Ｒ方向に回転させる場合の一例を示す模式図である。
図１３及び図１４において、Ｌ０は、（Ｋ−ｍ）＊（Ｌ１＋Ｌ２）、すなわち４＊（Ｌ１＋Ｌ２）に設定され、Ｗは、［Ｌ０＋Ｌ２＋（ｍ−ｐ）＊（Ｌ１＋Ｌ２）］、すなわち［４＊（Ｌ１＋Ｌ２）＋Ｌ２］に設定されている。従って、５個のセンサ４が配列された全長Ｄよりも大径部３ｂの周長の方が長くなっている。
なお、本例においては、各センサ４は固定子２のスロットＳLの対応位置に配置され、大径部３ｂは、回転方向後端３ｂｘが、回転突極の回転方向後端１ｂｘと同じ回転位置に、回転方向先端３ｂｙが回転突極の回転方向先端１ｂｙよりもＬ２だけ前方に位置するように配置されている。従って、回転突極１ｂが対向する固定突極２ｂそれぞれ、及び回転突極の回転方向先端１ｂｙが通過した固定突極２ｂよりも１つ前方の固定突極２ｂそれぞれに、方向の同じ磁界を生じさせることができる。また、回転突極の回転方向後端１ｂｘそれぞれが対向する固定突極２ｂそれぞれを磁化休止にすることができる。
【００２７】
図１３において、センサ対４ｐ１は、大径部３ｂを検出しないので、センサ対４ｐ１と対応する固定突極（F１１，F２１，F３１，Ｆ４１）は磁化休止となる。また、センサ対４ｐ２、４ｐ３、４ｐ４、４ｐ５は、大径部３ｂを検出しＢ端子にＰＷＭ制御信号を出力するので、対応する固定突極（Ｆ１２，Ｆ１３，Ｆ１４，Ｆ１５，Ｆ３２，…Ｆ３５）２ｂには（Ｓ）方向の磁界が生じ、始終端が逆向きに並列接続された界磁巻線組によって励磁される固定突極（Ｆ２２…Ｆ２５，Ｆ４２…Ｆ４５）２ｂには（Ｎ）方向の磁界が生じる。
一方、回転突極（Ｔ１、Ｔ３）１ｂは、常にＮ極に、回転突極（Ｔ２、Ｔ４）１ｂは、常にＳ極に磁化されるので、回転突極（Ｔ１、Ｔ３）１ｂ及び回転突極（Ｔ２、Ｔ４）１ｂは、矢印Ｒ方向に吸引される。
【００２８】
図１４は、図１３で示した回転体３及び回転子１が矢印Ｒ方向に（Ｌ１＋Ｌ２）移動した状態を示す図である。
図１４において、センサ対４ｐ１は、大径部３ｂを検出しＡ端子にＰＷＭ制御信号を出力するので、対応する固定突極（
Ｆ１１，Ｆ３１）には（Ｎ）方向の磁界が生じ、始終端が逆向きに並列接続された界磁巻線組によって励磁される固定突極（F２１，Ｆ４１）には（Ｓ）方向の磁界が生じる。そして、センサ対４ｐ２は、大径部３ｂを検出しないので、対応する固定突極（Ｆ１２，Ｆ２２，Ｆ３２，Ｆ４２）は磁化休止となる。また、センサ対４ｐ３、４ｐ４、４ｐ５は、大径部３ｂを検出しＢ端子にＰＷＭ制御信号を出力するので、対応する固定突極（Ｆ１３，Ｆ１４，Ｆ１５，Ｆ３２，…Ｆ３５）２ｂには（Ｓ）方向の磁界が生じ、始終端が逆向きに並列接続された界磁巻線組によって励磁される固定突極（Ｆ２３…Ｆ２５，Ｆ４３…Ｆ４５）２ｂには（Ｎ）方向の磁界が生じる。
また、回転突極（Ｔ１、Ｔ３）１ｂは、常にＮ極に、回転突極（Ｔ２、Ｔ４）１ｂは、常にＳ極に磁化されるので、図１３と同様に回転突極（Ｔ１、Ｔ３）１ｂ及び回転突極（Ｔ２、Ｔ４）１ｂは、矢印Ｒ方向に吸引される。以下、同様の動作を繰り返すことにより、回転体３及び回転子１は矢印Ｒ方向に回転移動する。
【００２９】
図１５及び図１６は、ｎが２、Kが５、ｍが２、Pが２に設定されたモータ本体を矢印Ｒ方向に回転させる場合の例を示す模式図である。
図１５及び図１６において、Ｌ０は、（Ｋ−ｍ）＊（Ｌ１＋Ｌ２）、すなわち３＊（Ｌ１＋Ｌ２）に設定され、Ｗは、［Ｌ０＋Ｌ２＋（ｍ−ｐ）＊（Ｌ１＋Ｌ２）］、すなわち［３＊（Ｌ１＋Ｌ２）＋Ｌ２］に設定されている。
本例においても、各センサ４は固定子２のスロットＳＬに配置され、大径部３ｂは、回転方向後端３ｂｘが、回転突極の回転方向後端１ｂｘと同じ位置に、回転方向先端３ｂｙが回転突極の回転方向先端１ｂｙよりもＬ２だけ前方に位置するように設定されている。従って、本例においても、回転突極の回転方向先端１ｂｙが通過した固定突極２ｂよりも１つ先の固定突極２ｂそれぞれに、同じ方向の磁界が生じ、回転突極の回転方向後端１ｂｘそれぞれが対向する固定突極２ｂそれぞれは磁化休止にすることができる。
【００３０】
図１５において、センサ対４ｐ１、４ｐ５は、大径部３ｂを検出しないので、対応する固定突極（F１１，F２１，F３１，Ｆ４１，Ｆ１５，Ｆ２５，Ｆ３５，Ｆ４５）は磁化休止となる。
また、センサ対４ｐ２、４ｐ３、４ｐ４は、大径部３ｂを検出しＢ端子にＰＷＭ制御信号を出力するので、対応する固定突極（Ｆ１２，Ｆ１３，Ｆ１４，Ｆ３２，…Ｆ３４）には（Ｓ）方向の磁界が生じ、始終端が逆向きに並列接続された界磁巻線組によって励磁される固定突極（Ｆ２２…Ｆ２４，Ｆ４２…Ｆ４４）には（Ｎ）方向の磁界が生じる。
一方、回転突極（Ｔ１、Ｔ３）１ｂは、常にＮ極に、回転突極（Ｔ２、Ｔ４）１ｂは、常にＳ極に磁化されるので、回転突極（Ｔ１、Ｔ３）１ｂ及び回転突極（Ｔ２、Ｔ４）１ｂは、矢印Ｒ方向に吸引される。
【００３１】
図１６は、図１５で示した回転体３及び回転子１が矢印Ｒ方向に（Ｌ１＋Ｌ２）移動した状態を示す図である。
図１６において、センサ対４ｐ１、４ｐ２は、大径部３ｂを検出しないので、対応する固定突極（F１１，F２１，F３１，Ｆ４１，Ｆ１２，Ｆ２２，Ｆ３２，Ｆ４２）は磁化休止となる。
また、センサ対４ｐ３、４ｐ４、４ｐ５は、大径部３ｂを検出しＢ端子にＰＷＭ制御信号を出力するので、対応する固定突極（Ｆ１３，Ｆ１４，Ｆ１５，Ｆ３３，…Ｆ３５）には（Ｓ）方向の磁界が生じ、始終端が逆向きに並列接続された界磁巻線組によって励磁される固定突極（Ｆ２３…Ｆ２５，Ｆ４３…Ｆ４５）には（Ｎ）方向の磁界が生じる。
一方、回転突極（Ｔ１、Ｔ３）１ｂは、常にＮ極に、回転突極（Ｔ２、Ｔ４）１ｂは、常にＳ極に磁化されるので、回転突極（Ｔ１、Ｔ３）１ｂ及び回転突極（Ｔ２、Ｔ４）１ｂは、矢印Ｒ方向に吸引される。
【００３２】
以上、説明したように、本実施形態の磁気誘導定磁極回転子モータは、各回転突極が複数の固定突極と対向し、それら固定突極には同一方向の磁界が生じる一方、回転子の回転に従って順次移動するので、各回転突極は、回転位置の如何に関わらず常に同一磁極に磁化される。また、各回転突極の回転方向後端が対向する固定突極は磁化休止となり、また各回転突極の回転方向先端が固定突極の先端を通過しても、その固定突極より先方の固定突極には同一方向の磁界が生じるので、各回転突極には常に回転方向の吸引力が作用し、低トルクリップルで、高トルクが得られる。また、回転突極１ｂ及び固定突極２ｂが偶数で回転軸１ａを中心にして対称に配置され、回転突極それぞれは、常に同じ磁極に磁化される一方、対向する固定突極２ｂそれぞれから回転位置にかかわらず吸引力を受けるので、回転むら、騒音、振動が抑制される。
本実施形態の磁気誘導定磁極回転子モータは、逆回転させる制御や回生制御の機能は有しないが、後退機能が不要な、電動二輪車やアシスト自転車、あるいは空調機、ファン、ディスクドライブなどの電動機として利用できる。
【００３３】
［第２の実施形態］
第２の実施形態の磁気誘導定磁極回転子モータは、第１の実施形態の磁気誘導定磁極回転子モータに較べて、センサ対から出力されたＰＷＭ制御信号が入力される制御回路を切替える切替部を有し、その切替部により回転子の回転方向を自在に転換できる点が相違する。しかしながら、モータ本体及び検出部、界磁巻線組への給電制御部、及び磁気誘導定磁極回転子モータ本体が正回転する場合の作用は、第一の実施形態の磁気誘導定磁極回転子モータと共通する。従って、重複する説明は省き、相違点について以下に説明する。
図１７は、第２の実施形態の磁気誘導定磁極回転子モータを示す図である。
図１７に示す本実施形態の磁気誘導定磁極回転子モータ１０１は、回転子１及び固定子２を有するモータ本体１０と、小径部３aと大径部３ｂとを有しＫ個のセンサ対４ｐ（図示していない）が配置された回転体３及びＫ個の制御信号生成部５を備えた検出部２０と、Ｋ個の制御回路（Ｓ１，Ｓ２…Ｓｋ）３０ａを有する制御部３０と、回転子の回転方向を正逆切り替える切替部６とを有する。
回転子１は、２ｎ個の回転突極を有し、固定子２は、２ｎＫ個の固定突極を有する。そして、各固定突極は、巻回されたＫ組の界磁巻線組（Ｃ１，Ｃ２，…Ｃｋ）２ｃに給電される励磁電流の方向に応じてＮ極又はＳ極に磁化される。
センサ対４ｐは、隣接した２Ｋ個の固定突極に対応させて回転体３の正面側又は背面側における非接触位置にそれぞれ配置された２Ｋ個のセンサ４を２個ずつ組み合わせたもので、大径部３ｂを検出するとＸ端子又はＹ端子から検出信号を出力する。なお、センサ４は、第１の実施形態において図６〜図１３を用いて説明した光センサ４ａ、あるいはコイルセンサ４ｃの何れかが用いられている。
制御信号生成部５は、Ａ端子とＢ端子とを備え、入力端子ＰＷＭｉｎからＰＷＭ回転信号が入力しているとき、センサ対４ｐから出力される検出信号に応じて各界磁巻線組２ｃに直流電源から給電される励磁電流の方向及び大きさを制御するＰＷＭ制御信号をＡ、Ｂ何れかの端子から出力する。
制御回路３０ａは、制御信号生成部５から入力するＰＷＭ制御信号によりスイッチング素子がオンオフ動作し、直流電源Ｐｉｎから各界磁巻線組２に給電される励磁電流の方向及び大きさを制御し、各固定突極をＮ極又はＳ極に磁化する。
切替部６は、回転方向の指令を受けたとき、制御信号生成部５から出力されるＰＷＭ制御信号の入力先を正回転用の制御回路３０ａから逆回転用の制御回路３０ａ制御回路３０ａに、若しくは逆回転用制御回路３０ａから正回転用に切り替える切替部６とを有する。
ここで、本実施形態の切替部６は、多数の接点を有する継電器により構成されているが、必ずしも継電器で構成する必要はなく、例えばＩＣチップ上に形成された電子回路やマイコンにより構成してもよい。
【００３４】
図１８は、界磁巻線組の励磁電流を５個のセンサ対で制御する場合に適用される切替部の一例を示す図である。
図１８において、切替部６は、５組の入力端子（６ａ１，６ａ２，…６ａ５）と、入力端子（６ａ１，６ａ２，…６ａ５）それぞれから入力されたＰＷＭ制御信号の出力先を二者のうちの何れか一方に一斉に切り替える１０組の切替接点（６ｂ１，６ｃ１,６ｂ２，６ｃ２…６ｂ５,６ｃ５）と、を備えている。
１組の切替接点（６ｂ１，６ｃ１）の一方の切替接点（６ｂ１）は、制御回路（Ｓ１）３０に接続され、他方の切替接点（６ｃ１）は、制御回路（Ｓ５）３０に接続されている。その場合、他方の切替接点（６ｃ１）により、本来巻き始め、又は巻き終わりが異なる界磁巻線の励磁電流を制御する通電制御回路（Ｓ５）３０に、巻き始め、又は巻き終わりが同じ界磁巻線の励磁電流を制御するためのＰＷＭ制御信号が入力することとなるため、配線上でＡ端子とＢ端子とをレバースしている。
また、１組の切替接点（６ｂ２,６ｃ２）の一方の切替接点（６ｂ２）は、制御回路（Ｓ２）３０に接続され、他方の切替接点（６ｃ２）は、制御回路（Ｓ１）３０に接続されている。
以下同様に、１組の切替接点（６ｂ５,６ｃ５）の一方の切替接点（６ｂ５）は、制御回路（Ｓ５）３０に接続され、他方の切替接点（６ｃ５）は、制御回路（Ｓ４）３０に接続されている。
正回転の指令を受けたときは、切替部６を、一斉に一方の切替接点（６ｂ１，６ｂ２，…６ｂ５）側に切替え、逆回転の指令を受けたときは、切替器スイッチ６を、一斉に他方の切替接点（６ｃ１，６ｃ２，…６ｃ５）側に切替える。
その結果、制御信号生成部５のＡ端子又はＢ端子から出力されるＰＷＭ制御信号それぞれの入力先の通電制御回路（Ｓ１、Ｓ２．Ｓ３．Ｓ４．Ｓ５）３０ａが一斉に切替わり、各固定突極２ｂにおいて生滅する磁界の分布状態は、正回転させるときの分布状態をそそまま逆回転方向に１つずつ移動したのと同じになる。
すなわち、回転突極１ｂそれぞれが対向する固定突極２ｂ、及び回転突極の正回転方向先端１ｂｙそれぞれが通過した固定突極２ｂの一つ先の固定突極２ｂにおいて正回転方向に生滅する磁界の分布状態に近似した磁界の分布状態が、そのまま逆回転方向に生滅する磁界の分布状状態となり、回転突極１ｂそれぞれは、逆回転方向（矢印Ｌ方向）に吸引されて逆回転する。
ここでは、５個の制御信号生成部５それぞれから出力されるＰＷＭ制御信号が入力される５組の通電制御回路３０ａの入力先を、モータ本体１０の回転をＲ方向からＬ方向に切替える指令に応じて、Ｒ方向における本来の入力先よりも、Ｌ方向１つ先のセンサ対５から出力される回転信号の本来の入力先の通電制御回路３０ａに切替える切替部６の例を示しているが、切替部６は、必ずしもこの例に限定する必要はなく、３個以上の制御信号生成部５と３組以上の制御回路３０ａを有する場合についても同様に適用することができる。
【００３５】
図１９は、界磁巻線組の励磁電流を５個のセンサ対で制御する場合に適用される切替部の他の例を示す図である。
図１９において、切替部６は、図１８に示したものと同様に、５組の入力端子（６ａ１，６ａ２，…６ａ５）と、入力端子（６ａ１，６ａ２，…６ａ５）それぞれから入力されたＰＷＭ信号の出力先を二者のうちの何れか一方に一斉に切り替える１０組の切替接点（６ｂ１，６ｃ１,６ｂ２，６ｃ２…６ｂ５,６ｃ５）と、を備え、１組の切替接点（６ｂ１，６ｃ１）の切替接点（６ｂ１）は、制御回路（Ｓ１）３０に、１組の切替接点（６ｂ２,６ｃ２）の切替接点（６ｂ２）は、制御回路（Ｓ２）３０に接続されている。これに対し、切替接点（６ｃ１）は、制御回路（Ｓ４）３０に、切替接点（６ｃ２）は、制御回路（Ｓ５）３０にそれぞれ接続されるが、Ａ端子とＢ端子が反対に接続されるように配線されている。これは、本来巻き始め、又は巻き終わりが異なる界磁巻線の励磁電流を制御する通電制御回路（Ｓ４,Ｓ５）３０にＰＷＭ信号が入力されることとなるためである。
他の組の切替接点（６ｂ３，６ｃ３）の切替接点（６ｂ３）は、制御回路（Ｓ３）３０に、切替接点（６ｃ３）は、制御回路（Ｓ１）３０に、切替接点（６ｂ４，６ｃ４）のうちの切替接点（６ｂ４）は、制御回路（Ｓ４）３０に、切替接点（６ｃ４）は、制御回路（Ｓ２）３０に、切替接点（６ｂ５，６ｃ５）のうちの切替接点（６ｂ５）は、制御回路（Ｓ５）３０に、切替接点（６ｃ５）は、制御回路（Ｓ３）３０にそれぞれ接続される。これらの場合は、
巻き始め、又は巻き終わりが同じ界磁巻線の励磁電流を制御する通電制御回路（Ｓ１,Ｓ２，Ｓ３）３０にＰＷＭ制御信号が入力されることとなるため、Ａ端子とＢ端子は、反対に接続する必要はない。
正回転の指令を受けたときは、切替部６を、一斉に一方の切替接点（６ｂ１，６ｂ２，…６ｂ５）側に切替え、逆回転の指令を受けたときは、切替器スイッチ６を、一斉に他方の切替接点（６ｃ１，６ｃ２，…６ｃ５）側に切替える。
その結果、制御信号生成部５から出力されるＰＷＭ制御信号それぞれの入力先の通電制御回路３０ａが一斉に切替わり、各固定突極２ｂにおいて生滅する磁界の分布状態は、正回転させるときの分布状態をそそまま逆回転方向に２つずつ移動したのと同じになる。
磁界の方向は、正回転の場合に較べ、逆回転方向に２つずつ移動したのと同じ状態になる。
すなわち、本例の切替部６においては、ＰＷＭ制御信号の入力先がＲ方向における本来の入力先よりも、Ｌ方向における２つ先の入力先に切替えられるので、回転突極１ｂそれぞれが対向する固定突極２ｂ、及び回転突極の正回転方向先端１ｂｙそれぞれが通過した固定突極２ｂの一つ乃至二つ先の固定突極２ｂにおいて正回転方向に生滅する磁界の分布状態を、そのまま逆回転方向に生滅する磁界の分布状状態とすることができる。
【００３６】
図２０は、図２で示したモータ本体を逆回転させる場合を示す模式図である。
ここでは、正回転における磁界の分布状態をそそまま逆回転方向に２つずらす必要があるため、図１９に示す切替部６において切替接点が３組までのものを使用する。
従って、モータ本体を逆回転させるために切替部６を切り替えると、切替接点（６ｃ３）は、制御回路（Ｓ１）３０に、切替接点（６ｃ１）は、制御回路（Ｓ２）３０に、切替接点（６ｃ２）は、制御回路（Ｓ３）３０にそれぞれ接続されるが、切替接点（６ｃ１，６ｃ２）は、Ａ端子とＢ端子とを反転させて接続される。その結果、各固定突極２ｂにおいて生滅する磁界の分布状態は、図２における分布状態をそそまま逆回転方向（矢印Ｌ方向）に２つずつ移動したのと同じになる。
従って、Ｎ極に磁化された回転突極（Ｔ１、Ｔ３）１ｂは、矢印Ｌ方向に吸引され、Ｓ極に磁化された回転突極（Ｔ２、Ｔ４）１ｂも、同様に矢印Ｌ方向に吸引されて逆回転する。
【００３７】
図２１及び図２２は、第１の実施形態において図１４で示したモータ本体を逆回転させる場合を示す模式図であり、図２１は、図１４で示した回転位置において切替部を切り替えた状態を示し、図２２は、図２１で示した回転位置から矢印L方向に固定突極1個分移動した状態を示す。
ここでは、正回転における磁界の分布状態をそそまま逆回転方向に１つずらす必要があるため、図１８に示す切替部６を使用する。
図２１に示すように、センサ対４ｐ１は、大径部３ｂを検出し、制御信号生成部５は、Ａ端子にＰＷＭ制御信号を出力する。センサ対４ｐ２は、大径部３ｂを検出しないので、制御信号生成部５は、ＰＷＭ制御信号を出力しない。そして、センサ対４ｐ３、４ｐ４、４ｐ５は、大径部３ｂを検出するので、制御信号生成部５は、Ｂ端子にＰＷＭ制御信号を出力する。
今、モータ本体を逆回転させるために切替部６を切り替えると、切替接点（６ｃ１）は、配線上でＡ端子とＢ端子とをレバースして制御回路（Ｓ５）３０に接続され、切替接点（６ｃ２）は、制御回路（Ｓ１）３０に接続され、以下同様に、切替接点（６ｃ３、…６ｃ５）は、制御回路（Ｓ２、…Ｓ４）３０に接続される。従って、ＰＷＭ制御信号は、正回転の場合に比べて、逆回転方向1つ先の制御回路３０ａに入力される。
その結果、各固定突極２ｂにおいて生滅する磁界の分布状態は、図１４における分布状態をそそまま逆回転方向（矢印Ｌ方向）に１つずつ移動したのと同じになる。
従って、Ｎ極に磁化された回転突極（Ｔ１、Ｔ３）１ｂは、矢印Ｌ方向に吸引され、Ｓ極に磁化された回転突極（Ｔ２、Ｔ４）１ｂも、同様に矢印Ｌ方向に吸引されて逆回転する。
【００３８】
図２２は、図２１で示した回転体３及び回転子１が矢印Ｌ方向に（Ｌ１＋Ｌ２）移動した状態を示す図である。
図２２に示すように、センサ対４ｐ１は、大径部３ｂを検出しないので、制御信号生成部５は、ＰＷＭ制御信号を出力しないが、センサ対４ｐ２、４ｐ３、４ｐ４、４ｐ５は、大径部３ｂを検出するので、制御信号生成部５は、Ｂ端子にＰＷＭ制御信号を出力する。図２１と同様に、ＰＷＭ制御信号は、正回転の場合に比べて、逆回転方向1つ先の制御回路３０ａに入力されるので、各固定突極２ｂにおいて生滅する磁界の分布状態は、図２１における分布状態をそそまま逆回転方向（矢印Ｌ方向）に固定突極１個分移動したのと同じになる。
従って、Ｎ極に磁化された回転突極（Ｔ１、Ｔ３）１ｂは、矢印Ｌ方向に吸引され、Ｓ極に磁化された回転突極（Ｔ２、Ｔ４）１ｂも、同様に矢印Ｌ方向に吸引されて逆回転する。
【００３９】
図２３及び図２４は、第１の実施形態において図１６で示したモータ本体を逆回転させる場合を示す模式図であり、図２３は、図１６で示した回転位置において切替部を切り替えた状態を示し、図２４は、図２３で示した回転位置から矢印L方向に固定突極1個分移動した状態を示す。
ここでは、正回転における磁界の分布状態をそそまま逆回転方向に２つずらす必要があるため、図１９に示す切替部６を使用する。
図２３に示すように、センサ対４ｐ１、４ｐ２は、大径部３ｂを検出しないので、制御信号生成部５は、ＰＷＭ制御信号を出力しないが、センサ対４ｐ３、４ｐ４、４ｐ５は、大径部３ｂを検出するので、制御信号生成部５は、Ｂ端子にＰＷＭ制御信号を出力する。
今、モータ本体を逆回転させるために切替部６を切り替えると、切替接点（６ｃ１、６ｃ２）は、配線上でＡ端子とＢ端子とをレバースしてそれぞれ制御回路（Ｓ４）３０、制御回路（Ｓ５）３０に接続され、切替接点（６ｃ３、…６ｃ５）は、それぞれ制御回路（Ｓ１、…Ｓ３）３０に接続される。従って、ＰＷＭ制御信号は、正回転の場合に比べて、逆回転方向２つ先の制御回路３０ａに入力される。
その結果、各固定突極２ｂにおいて生滅する磁界の分布状態は、図１６における分布状態をそそまま逆回転方向（矢印Ｌ方向）に２つずつ移動したのと同じになる。
従って、Ｎ極に磁化された回転突極（Ｔ１、Ｔ３）１ｂは、矢印Ｌ方向に吸引され、Ｓ極に磁化された回転突極（Ｔ２、Ｔ４）１ｂも、同様に矢印Ｌ方向に吸引されて逆回転する。
【００４０】
図２４は、図２３で示した回転体３及び回転子１が矢印Ｌ方向に（Ｌ１＋Ｌ２）移動した状態を示す図である。
図２４に示すように、センサ対４ｐ１、４ｐ５は、大径部３ｂを検出しないので、制御信号生成部５は、ＰＷＭ制御信号を出力しないが、センサ対４ｐ２、４ｐ３、４ｐ４は、大径部３ｂを検出するので、制御信号生成部５は、Ｂ端子にＰＷＭ制御信号を出力する。図２３と同様に、ＰＷＭ制御信号は、正回転の場合に比べて、逆回転方向２つ先の制御回路３０ａに入力されるので、各固定突極２ｂにおいて生滅する磁界の分布状態は、図２３における分布状態をそそまま逆回転方向（矢印Ｌ方向）に固定突極１個分移動したのと同じになる。
従って、Ｎ極に磁化された回転突極（Ｔ１、Ｔ３）１ｂは、矢印Ｌ方向に吸引され、Ｓ極に磁化された回転突極（Ｔ２、Ｔ４）１ｂも、同様に矢印Ｌ方向に吸引されて逆回転する。
【００４１】
上述した通り、本実施形態の磁気誘導定磁極回転子モータは、各回転突極が複数の固定突極と対向し、それら固定突極には同一方向の磁界が生じる一方、回転子の回転に従って順次移動するので、各回転突極は、回転位置の如何に関わらず常に同一磁極に磁化される。また、各回転突極の回転方向後端が対向する固定突極は磁化休止となり、また各回転突極の回転方向先端が固定突極の先端を通過しても、その固定突極より先方の固定突極には同一方向の磁界が生じるので、各回転突極には常に回転方向の吸引力が作用し、低トルクリップルで、高トルクが得られる。また、回転突極１ｂ及び固定突極２ｂが偶数で回転軸１ａを中心にして対称に配置され、回転突極それぞれは、常に同じ磁極に磁化される一方、対向する固定突極２ｂそれぞれから回転位置にかかわらず吸引力を受けるので、回転むら、騒音、振動が抑制される。
本実施形態の磁気誘導定磁極回転子モータは、回転方向を自在に変えられるので、電気自動車、各種産業用機械の動力として利用できる。
【００４２】
［第３の実施形態］
第３の実施形態の磁気誘導定磁極回転子モータは、モータ本体、検出部及び給電制御部を備える点は第１の実施形態の磁気誘導定磁極回転子モータと共通し、回転子の回転方向を切替える切替部を備える点は第２の実施形態の磁気誘導定磁極回転子モータと共通する。しかしながら、指令に応じて指令信号を生成する手段、界磁巻線に誘起される電力を回生し、充電する手段、界磁巻線の焼損を防止する手段などを備える点が相違する。従って、相違する点を中心にして以下に説明する。
図２５は、第３の実施形態の磁気誘導定磁極回転子モータを示す機能ブロック図である。
図２５に示す本実施形態の磁気誘導定磁極回転子モータ１０２は、モータ本体１０、検出部２０、給電制御部３０、及び切替部６のほか、指令信号生成部８と、回生信号生成部７と、回生電力制御部９と、過負荷検出部１３aと、過電流検出部１３ｂと、充電部１５と、チョッパ信号生成部１４と、回転信号生成部１１と、を備えている。
モータ本体１０は、２ｎ個の回転突極を有する回転子１と、界磁巻線が巻回された２ｎＫ個の固定突極を有する固定子２と、を備え、界磁巻線は、Ｋ個おきに２ｎ個ずつ組み合わせて並列（あるいは直列）に接続され、Ｋ組の界磁巻線組２ｃが形成される。
【００４３】
チョッパ信号生成部１４は、所定周期の矩形波を生成し、全波整流してチョッパ信号を生成し、生成されたチョッパ信号を指令信号生成部８に入力する。
指令信号生成部８は、回転を加速する指令として所定の閾値（例えば、自動車のアクセルペダルのニュートラル）を超える力が加わると、その力の大きさに比例して線形素子の特性値が変化する第１指令信号と、一旦閾値を超えた力が、閾値以下となったとき、回転を減速する指令として、その閾値を下回る力の大きさに比例して線形素子の特性値が変化する第２指令信号とを生成する。
回転信号生成部１１は、指令信号生成部８から第１指令信号が入力すると、その第１指令信号に応じたデューティ比のＰＷＭ回転信号（本発明の「回転信号」に相当する。）を出力し、検出部２０に入力する。
検出部２０は、半径が比較的小さいｎ個の小径部３aと、それよりも半径が大きいｎ個の大径部３ｂとが交互に形成され、回転子１に軸着されて同期回転する回転体３と、各固定突極２ｂのうち隣接する２Ｋ個の固定突極２ｂそれぞれと対応する位置に配置され、回転信号生成部１１から入力するＰＷＭ信号で動作する２Ｋ個のセンサ４と、２Ｋ個のセンサ４が２個ずつ組み合わされたＫ個のセンサ対４ｐそれぞれから出力される検出信号の入力端子（Ｘ、Ｙ）を有し、入力した検出信号に応じて各界磁巻線組２ｃに通電される励磁電流の方向及び大きさを制御するＰＷＭ制御信号を出力端子（Ａ、Ｂ）の何れか一方から出力するＫ個の制御信号生成部５とを有する。そして、Ｋ個のセンサ対４ｐにより大径部３ｂが検出されるとＰＷＭ制御信号を出力し、大径部３ｂが検出されないとＰＷＭ制御信号を出力しない。また、センサ対４ｐのうち大径部３ｂを検出したセンサ４に応じて、制御信号生成部５は、出力端子（Ａ、Ｂ）の何れか一方からＰＷＭ制御信号を出力する。
給電制御部３０は、K個のスイッチング回路３０ａを有し、各スイッチング回路３０ａは、対応する制御信号生成部５から入力するＰＷＭ制御信号がＡ端子か、Ｂ端子かによって界磁巻線組２ｃに直流電源１２から通電される励磁電流の方向を制御し、ＰＷＭ制御信号のパルス幅に応じて通電する時間を制御する。
スイッチング回路３０ａは、４個のスイッチング素子を有し、入力したＰＷＭ制御信号がＡ端子か、Ｂ端子かによってオンオフするスイッチが変わり、それによって界磁巻線組２ｃに通電する励磁電流の方向が切り換わり、ＰＷＭ制御信号が入力しないときは、励磁電流の通電を停止する。
切替部６は、Ｋ個の制御信号生成部５それぞれから出力されるＰＷＭ制御信号を入力するスイッチング回路３０ａを、予め定められた正回転用及び逆回転用の何れか一方に一斉に切り替わるＫ組の切替接点を有する。
回生信号生成部７は、指令信号生成部８から第２指令信号が入力すると、その第２指令信号に応じたデューティ比のパルス幅変調信号（本発明の「回生信号」に相当する。以下、ＰＷＭ回生信号と称する。）を出力する。
【００４４】
回生電力制御部９は、直流電源１２から界磁巻線組２ｃへの通電が停止された後、その界磁巻線組２ｃに誘起される電力を、回生信号生成部７から入力したＰＷＭ回生信号に基づいて整流し、大容量キャパシタに蓄電する。
充電部１５は、回生電力制御部９の大容量キャパシタに蓄電された電荷を直流電源１２の２次電池に充電する。
過負荷検出部１３aは、界磁巻線組２ｃを流れる励磁電流の大きさを検出し、閾値を超える場合には、回転信号生成部１１から出力されるPＷＭ回生信号のデューティ比を下げて励磁電流を抑止し、励磁電流が閾値以下になった場合は、ＰＷＭ信号のデューティ比を復元する。
また、過電流検出部１３ｂは、直流電源１２から界磁巻線組２ｃへの給電が停止した後、界磁巻線組２ｃに流れる回生電流を検出し、検出された回生電流が閾値を超えた場合には、回生信号生成部７から出力されるＰＷＭ回生信号のデューティ比を下げて、回生電流を抑制し、回生電流が閾値以下になった場合は、ＰＷＭ回生信号のデューティ比を復元する。
【００４５】
本実施形態の磁気誘導定磁極回転子モータ１０２を例えば電気自動車に搭載した場合に、発進するために本実施形態の「指令信号生成部８」に相当するアクセルペダルを踏むと、線形素子の特性値が変化する第１指令信号が生成され、その第１指令信号が回転信号生成部１１に入力すると、回転を加速するトルクに応じたデューティ比のＰＷＭ回転信号が生成される。生成されたＰＷＭ回転信号は、界磁巻線組２ｃに給電される励磁電流を制御するＰＷＭ制御信号を生成する制御信号生成部５入力される。制御信号生成部５は、回転体３の大径部３ｂ又は小径部３ａを検出したときにセンサ対４ｐから出力される検出信号がＸ端子又はＹ端子から入力すると、検出信号が入力した端子（Ｘ，Ｙ）に対応してＡ端子又はＢ端子からＰＷＭ制御信号を出力し、検出信号が入力しないときは、ＰＷＭ制御信号は出力されない。ＰＷＭ制御信号それぞれは、対応する正回転用の制御回路３０aそれぞれに入力され、各制御回路３０aは、ＰＷＭ制御信号が制御信号生成部５のＡ端子から入力したか、Ｂ端子から入力したかによって界磁巻線組２ｃに通電する励磁電流の方向を制御し、ＰＷＭ制御信号が入力しないときは、励磁電流を停止する。
その結果、各界磁巻線組２ｃの励磁電流によって励磁される固定突極２ｂはＮ極又はＳ極とに磁化される一方、磁極が変わる際に一旦磁化休止となる。そして、各回転突極と対向する複数の固定突極のうち、各回転突極の回転方向後端と対向するものは磁界が消滅し、残余のものと、各回転突極の回転方向先端が通過したものより少なくとも１個先のものとには同一方向の磁界が生じるので、回転突極それぞれは回転位置の如何にかかわらず同じ磁極に磁化され、常に吸引力が作用して回転する。
アクセルペダルを解放すると、第1指令信号が停止し、ＰＷＭ回転信号も停止するので界磁巻線組２ｃへの通電が停止する。一方、アクセルペダルを解放すると第２指令信号が生成されるので、回生信号生成部７は、第２指令信号に応じたＰＷＭ回生信号を生成し、そのＰＷＭ回生信号は回生電力制御部９に入力される。また、通電停止後も惰性で回転する運動エネルギーによって界磁巻線組２ｃには電力が誘起される。回生電力制御部９は、界磁巻線組２ｃに誘起された電力をＰＷＭ回生信号に基づいて大容量キャパシタに蓄電し、消費する。その結果、モータ本体１０に回生ブレーキが働き、エンジンブレーキ類似の回生制動が加わる。
また、回転方向を逆回転させて後進するため、切替部６を切替えると、制御信号生成部５から出力されるＰＷＭ制御信号は、逆回転用の制御回路３０aに入力され、以下、正回転の場合と同様の動作を行う。
【００４６】
次に、図２５で説明した第３の実施形態の磁気誘導定磁極回転子モータの主要な機能ブロックを実現する電子回路についてその一例を説明する。
図２６は、本実施形態の指令信号生成部の一例を示すアクセルペダルの側面図であり、図２７は、アクセルペダルに連動する摺動抵抗器の展開図である。
図２６に側面図を示すコントロールペダル８０は、ドラム外周の、ニュートラルゾーンを挟んだ両周縁に設けられた摺動抵抗器８２と、自在に回転するドラム回転軸８３と、回転軸８３が回転するのに合わせて回転して摺動抵抗器８２をスライドするスライドリード８４と、一端は棒状体８５に結合され、中間はフレキシブルチューブ８６で支持され、ドラムの巻取ガイド８１に巻き取られた他端は、スライドリード８４に接続されたワイヤ８７と、を備えている。そして、回転軸８３は、図に現れないスプリングで反時計回りに付勢され、棒状体８５は、中間を支点８８で支持され、他端には、外力を受けるペダル８９が設けてある。
ペダル８９が矢印方向に押されて力を受けると、受けた力の大きさに応じてワイヤ８７が引き出され、スライドリード８４と回転軸８３とが時計回りに回転してスライドリード８４が摺動抵抗器８２をスライドする。そのとき、スライドリード８４のリード線８４a、８４ｂと摺動抵抗器８２のリード線８２a、８２ｂとの間の抵抗値が変化する。
なお、ここではドラムが固定され、回転軸８３がスライドリード８４とともに回転するように構成されているが、ドラム自体が回転するように構成してもよい。また、摺動抵抗器８２は、必ずしもドラム外周に設ける必要はない。
【００４７】
図２７に展開図を示す摺動抵抗器８２は、ニュートラルゾーン８２ｃを挟んで両側の一方の辺縁それぞれに、抵抗体を有する帯状の摺動面８２ｄが設けられ、スライドリード８４が摺動面８２ｄをスライドすることにより、スライドリード８４のリード線８４a、８４ｂと摺動抵抗器８２のリード線８２a、８２ｂとの間の抵抗値が変化するように構成されている。図の上側の摺動面８２ｄは、第１指令信号を生成し、図の下側の摺動面８２ｄは、第２指令信号を生成するためのものである。上側の摺動面８２ｄには、ニュートラルゾーン８２ｃまでは、抵抗体が形成されておらず、ニュートラルゾーン８２ｃから右方には、抵抗体が形成されている。一方、下側の摺動面８２ｄには、ニュートラルゾーン８２ｃまでは、抵抗体が形成され、ニュートラルゾーン８２ｃから右方には、抵抗体が形成されていない。
図２７において、スライドリード８４が右方（矢印方向）に移動すると、上側の摺動面８２ｄにおいては、ニュートラルゾーン８２ｃまでは、抵抗値は最大値のまま変わらず、ニュートラルゾーン８２ｃからさらに右方に移動すると、抵抗値は最大値から次第に小さくなり、０になる。一方、下側の摺動面８２ｄにおいては、ニュートラルゾーン８２ｃまでは、抵抗値は０から次第に大きくなり、ニュートラルゾーン８２ｃ以降は最大値になる。次に、スライドリード８４が右方から左方に移動すると、上側の摺動面８２ｄは、抵抗値がゼロから次第に大きくなり、ニュートラルゾーン８２ｃ付近で最大値となり、ニュートラルゾーン８２ｃを超えても抵抗値は最大値のまま変わらない。一方、下側の摺動面８２ｄは、ニュートラルゾーン８２ｃまでは、抵抗値が最大値のままで、ニュートラルゾーン８２ｃからさらに左方に移動すると、抵抗値が次第に小さくなり、０になる。
上側の摺動面８２ｄの抵抗値の変化は、回転信号生成部６０に反映され、出力される回転信号のデューティ比が変化する。また、下側の摺動面８２ｄの抵抗値の変化は、回生信号生成部７に反映される。
ここで、回転信号生成部６０及び回生信号生成部７は、例えば時定数回路を備え、その時定数回路に供給される電圧を摺動抵抗器８２の抵抗値が変化することにより、パルス幅変調されて出力される回転信号及び回生信号のデューティ比を変化させることができる。なお、本実施形態では、指令信号の生成に当たり、受けた力の大きさを摺動抵抗器８２の抵抗値の変化に変換しているが、必ずしも抵抗値の変化に変換する必要はなく、キャパシタンスの変化、インダクタンスの変化、電圧の変化などに変換して回転信号生成部６０や回生信号生成部７に反映させることもできる。
【００４８】
図２８は、本実施形態の回転信号生成部の一例を示すパワーコントローラである。
図２８に示すパワーコントローラ６０は、ＳＣＲ（サイリスタ）６１と、サージ電圧をバイパスするフリーホイールダイオード６２と、ＳＣＲ６１のゲート電圧を得る抵抗器６３と、ＳＣＲ６１によるチョッパ信号のデューティ比をコントロールするＰＵＴ（プログラマブルユニジャンクショントランジスタ）６４と、分圧抵抗器６５と、ダミー負荷抵抗器６６と、ＰＵＴ６４の立ち上がり時間をコントロールする時定数回路６７と、時定数回路６７に供給される電圧を調整する可変抵抗器（抵抗値の変化が第1指令信号に対応する）６８と、チョッパ信号発振器５０から出力されたチョッパ信号を入力する入力端子ＩＮと、所定のデューティ比の回転信号を出力する出力端子ＯＵＴと、界磁巻線を流れる励磁電流が過剰であることを知らせる過負荷信号の入力端子C1ＩＮと、により構成されている。
コントロールペダル８０のペダル８９に一定以上の力が加わると、摺動抵抗器８２の抵抗値が変化する第１指令信号が出される。それによって、可変抵抗器６８の抵抗値が変化すると、時定数回路６７の電圧が変化し、ＰＵＴ６４の立ち上がり時間も変化するので、ＳＣＲ６１によるチョッパ信号のデューティ比が変化する。その結果、出力端子ＯＵＴから第１指令信号に応じたデューティ比の回転信号が出力される。
また、入力端子C1ＩＮから過負荷信号が入力すると、ＰＵＴ６４の作動電圧が上昇するので、第１指令信号で設定されたＰＵＴ６４の立ち上がり電圧が上昇し、デューティ比が減少する。その結果、出力端子ＯＵＴからはデューティ比が減少した回転  信号が出力される。
【００４９】
図２９は、本実施形態の回生信号生成部の一例を示す回生ブレーキコントローラである。
図２９に示す回生ブレーキコントローラ７０は、パワーコントローラ６０に類似する回路である。パワーコントローラ６０と較べてダミー抵抗器６６にパルストランス７９が接続される点、過電流信号の入力端子C２ＩＮには、回生電流が過剰であることを知らせる過電流信号が入力する点は相違するが、それ以外の点は共通する。したがって、共通する回路部品については、６０番台を７０番台に代え、一桁の数字は共通の番号を付して説明を省略し、相違点についてのみ説明する。
入力端子ＩＮからチョッパ信号が入力すると、第２指令信号（可変抵抗器７８の抵抗値の変化が第2指令信号に対応する）に応じたデューティ比の高圧チョッパ信号（高圧回生信号）を第１出力端子ＨＯＵＴに、低圧チョッパ信号（低圧回生信号）を第２出力端子ＬＯＵＴにそれぞれ出力する。パルストランス７９は、１次側に、所定デューティ比の回生信号が入力すると、２次側に、高圧回生信号と低圧回生信号とを別個に出力する。なお、２次側には、逆流を阻止するダイオード７９ａが接続されている。なお、入力端子C2ＩＮに過電流信号が入力したときの回生ブレーキコントローラ７０の作用は、パワーコントローラ６０に過負荷信号電圧が入力したときの作用と同じであり、説明を省略する。
【００５０】
図３０は、本実施形態の過負荷検出部及び過電流検出部それぞれの一例を示す過負荷信号発生器（又は過電流信号発生器）である。
図３０に示す過負荷信号発生器（又は過電流信号発生器）１３０は、励磁電流（又は回生電流）に応じて検知された過電圧が入力する入力端子ＩＮと、全波整流器１３１と、分圧抵抗器１３２と、ツェナーダイオード１３３と、逆流阻止用ダイオード１３４と、出力端子ＯＵＴとを備えている。
入力端子に過電圧が入力すると、全波整流器１３１で全波整流され、分圧抵抗器１３２で分圧される。そしてその分圧がツェナーダイオード１３３の作動電圧（本発明の閾値に相当する。）を超えると、ツェナーダイオード１３３が導通する。そして、逆流阻止用ダイオード１３４を経由して、出力端子ＯＵＴに過負荷信号（又は過電流信号）が出力される。
【００５１】
図３１は、本実施形態の回生電力制御部の一例を示す回生電力制御器である。 
図３１に示す回生電力制御器９０は、界磁巻線組２ｃに誘起される回生電力を倍電圧整流して出力するもので、回生電力が入力される入力端子ＲＩＮと、回生ブレーキコントローラ７０から出力される高圧回生信号と低圧回生信号とを入力する入力端子ＨＩＮ、ＬＩＮと、回生電流を検出する検出トランス９２と、検出された回生電流を出力する出力端子C2ＯＵＴと、高圧回生信号及び低圧回生信号それぞれにより導通する1対のスイッチング素子９３、９４と、1対のスイッチング素子９３、９４それぞれのゲートとカソードの電流をコントロールする安全抵抗器９５と、回生電力の正負それぞれの回生電流を全波整流する４つのダイオード９６と、整流された正負それぞれの電流を個別にチャージする１次コンデンサ９７と、１次コンデンサ９７にチャージされた電荷により倍電圧の電荷を得る大容量キャパシタ９８と、倍電圧の出力端子ＶＯＵＴと、を備えている。
1対のスイッチング素子９３、９４は、高圧回生信号及び低圧回生信号が入力すると、回生信号のデューティ比に応じて間欠的に導通し、導通したときだけ回生電力が１次コンデンサ９７にチャージされる。そして、１次コンデンサ９７にチャージされた電荷は、ダイオード９９ａ、９９ｂを経由して大容量キャパシタ９８に蓄えられる。
ここで、出力を倍電圧にしているのは、大容量キャパシタ９８の電荷を直流電源１４の２次電池に充電する際、充電電圧を２次電池の電圧よりも高い、適正電圧とするためである。
本実施形態の指令信号生成部８における押圧部材８９を一定以上に踏み込んだ後、押圧部材８９に加わる力を弱めると、第２指令信号が出され、回生ブレーキが作用する。回生ブレーキの強弱は、回生電力の消費量に応じて変化するので、スイッチング素子９３、９４が間欠的に導通する時間が短いとき（デューティ比が小さいとき）は、弱く作用し、間欠的に導通する時間が長いとき（デューティ比が大きいとき）は、強く作用するので、電気自動車のアクセルペダルに適用すれば、エンジンブレーキと同様の感覚が得られる。
【００５２】
図３２は、本実施形態の充電部の一例を示すバッテリチャージ電圧コントローラである。
図３２に示すバッテリチャージ電圧コントローラ１５０は、回生電力制御器９０の出力端子ＶＯＵＴから倍電圧が入力される入力端子ＶＩＮと、２次電池に接続する出力端子ＢＡＴと、２つのスイッチング素子１５１、１５２と、第１のスイッチング素子１５１のゲート電圧を０に保つ抵抗器１５３、１５４と、２次電池の電圧を分圧し、充電電圧を設定する分圧抵抗器１５５、１５６と、ツェナーダイオード１５７と、ツェナーダイオード１５７がＯＦＦのときに第２のスイッチング素子１５２のゲート電圧を０に保つ抵抗器１５８と、負荷変動に対応する電荷を蓄える大容量キャパシタ１５９と、を備えている。
２次電池の電圧が上昇し、分圧抵抗器１５５、１５６の電圧が充電完了電圧になり、ツェナーダイオード１５７が通電すると、第２のスイッチング素子１５２が導通し、第１のスイッチング素子１５１のゲート電圧が０になり、充電が停止する。
【００５３】
［第４の実施形態］
第４の実施形態の磁気誘導定磁極回転子モータは、第３の実施形態の磁気誘導定磁極回転子モータと比べると、回転方向の切換方法が相違するが、それ以外の点は共通する。すなわち、第３の実施形態においては、２Ｋ個のセンサを有する検出部から出力される２Ｋ個の制御信号の入力先の制御回路を、回転方向の指令に応じて切替部で切り換える方法を用いるのに対し、第４の実施形態においては、２Ｋ個の正回転用センサのほかにさらに２Ｋ個の逆回転用センサを備え、回転方向の指令に応じて、給電切換器でセンサへの給電を正回転用センサと逆回転用センサの何れか一方に切り換える方法を用いる点が相違する。従って、４Ｋ個のセンサを有する検出部や給電切換器による回転方向の転換方法を中心に、以下に説明する。
図３３は、第４の実施形態の磁気誘導定磁極回転子モータを示す機能ブロック図である。
図３３に示す本実施形態の磁気誘導定磁極回転子モータ１０３は、モータ本体１０と、大径部及び小径部を有する回転体３並びに２Ｋ個の正回転用センサ４Ｒと２Ｋ個の逆回転用センサ４Ｌ及び各センサの検出信号に応じて制御信号を出力する制御信号生成部５を具備した検出部２０と、起動用電源の給電を正回転用センサ４Ｒ及び逆回転用センサ４Ｌの何れか一方に切り換える給電切換器１６と、励磁電流の方向及び大きさを制御する給電制御部３０と、チョッパ信号生成部１４と、加速・減速指令信号を生成する指令信号生成部８と、加速指令信号に基づく回転信号を生成する回転信号生成部１１と、減速指令信号に基づく回生信号を生成する回生信号生成部７と、回生電力制御部９と、過負荷検出部１３aと、過電流検出部１３ｂと、充電部１５と、を備えている。
【００５４】
モータ本体１０は、２ｎ個の回転突極を有する回転子１と、界磁巻線が巻回された２ｎＫ個の固定突極を有する固定子２と、を備え、界磁巻線は、Ｋ個おきに２ｎ個ずつ組み合わせて並列（あるいは直列）に接続され、Ｋ組の界磁巻線組２ｃが形成される。
回転信号生成部１１は、指令信号生成部８から第１指令信号が入力すると、その第１指令信号に応じたデューティ比のＰＷＭ回転信号（本発明の「回転信号」に相当する。）を出力し、検出部２０の制御信号生成部５に入力する。
検出部２０は、半径が比較的小さいｎ個の小径部３aと、それよりも半径が大きいｎ個の大径部３ｂとが交互に形成され、回転子１に軸着されて同期回転する回転体３と、各固定突極２ｂのうち隣接する２Ｋ個の固定突極２ｂそれぞれと対応する位置に配置され、給電切換器１６から給電される電力で起動し、小径部３ａ又は大径部３ｂを検出する２Ｋ個の正回転用センサ４Ｒと、２Ｋ個の逆回転用センサ４Ｌとを備えている。
ここで、２Ｋ個の正回転用センサ４Ｒ及び逆回転用センサ４Ｌそれぞれは、予め定められたｋ個の制御信号生成部５に共通に接続されている。
なお、正回転用センサ４Ｒ及び逆回転用センサ４Ｌそれぞれの２Ｋ個のセンサ４は、２個ずつ組み合わされてＫ個のセンサ対４ｐを形成している。
給電切換器１６は、切替接点を有し、回転方向の指令を受けたとき、正回転の場合には、その切替接点を正回転用センサ４ａ側に切り換え、逆回転の場合には、その切替接点を逆回転用センサ４ｂ側に切り換える。すなわち、給電された側のセンサが起動し、各回転突極が各固定突極を通過するタイミングを検出する。
制御信号生成部５は、Ｋ個のセンサ対４ｐそれぞれから出力される検出信号の入力端子（Ｘ、Ｙ）と、入力した検出信号に応じて各界磁巻線組２ｃに通電される励磁電流の方向及び大きさを制御するＰＷＭ制御信号を何れか一方から出力する出力端子（Ａ、Ｂ）とを有する。すなわち、Ｋ個のセンサ対４ｐにより大径部３ｂが検出されるとＰＷＭ制御信号が出力され、大径部３ｂが検出されないとＰＷＭ制御信号は出力されない。従って、制御信号生成部５は、センサ対４ｐのうち大径部３ｂを検出したセンサ４に対応する出力端子（Ａ、Ｂ）からＰＷＭ制御信号が出力される。
給電制御部３０は、Ｋ個のスイッチング回路３０ａを有し、各スイッチング回路３０ａは、対応する制御信号生成部５から入力するＰＷＭ制御信号がＡ端子か、Ｂ端子かによって界磁巻線組２ｃに直流電源１２から通電される励磁電流の方向を制御し、ＰＷＭ制御信号のパルス幅に応じて通電する時間を制御する。
【００５５】
図３４〜図３６は、正回転用センサと逆回転用センサとが配置された回転体の例を示す図である。
図３４に示す回転体３−１は、図３に示したものと同様に、回転軸１aと、半径が比較的小さい２個の小径部３aと、それよりも半径が大きい２個の大径部３ｂとを有する。そして回転体３−１のモータ本体１０側には、隣接する１０個の固定突極２ｂそれぞれと対応させた１０個の正回転用センサ４Ｒと、それら正回転用センサ４Ｒそれぞれと回転軸１ａを挟んで対称に１０個の逆回転用センサＬとが配置されている。
ここで示す４Ｋ個のセンサは、発光素子４ａｘと受光素子４ａｙとからなる光センサで、時計回りに、１番目の光センサ４ａ１と６番目の光センサ４ａ６とが第1光センサ対４ｂ１をなし、２番目の光センサ４ａ２と７番目の光センサ４ａ７とが第２光センサ対４ｂ２をなしている。以下、５番目の光センサ４ａ５と１０番目の光センサ４ａ１０とが第５光センサ対４ｂ５をなし、正回転用センサ４Ｒを構成している。本実施形態においては、さらに、１１番目の光センサ４ａ１１と１６番目の光センサ４ａ１６とが第６光センサ対４ｂ６をなし、１２番目の光センサ４ａ１２と１７番目の光センサ４ａ１７とが第７光センサ対４ｂ７をなしている。以下、１５番目の光センサ４ａ１５と２０番目の光センサ４ａ２０とが第１０光センサ対４ｂ１０をなし、逆回転用センサ４Ｌを構成している。正回転用センサ４Ｒと逆回転用センサ４Ｌとは対称になっており、例えば第１光センサ対４ｂ１と第６光センサ対４ｂ６、第５光センサ対４ｂ５と第１０光センサ対４ｂ１０が検出する検出物(大径部又は小径部)は同じになる。
ここでは、センサが光センサの場合を示すが、コイルセンサであってもよい。
【００５６】
図３５に示す回転体３−２は、図１０に示したものと同様に、回転軸１aと、半径が比較的小さい２個の小径部３aと、それよりも半径が大きい２個の大径部３ｂとを有し、小径部３aと大径部３ｂとの間に半径が小径部３ａの径より小さい休止部３ｃが形成されているが、大径部３ｂは、小径部３aと同径の一部分が取り除かれている。
センサ４それぞれは、隣接する５個の固定突極２ｂそれぞれと対応させて、回転体３−２の中心からの距離が大径部３ｂの径よりも短く、小径部３aの径よりも長い、回転体３−２の正面側又は背面側の非接触位置に配置された５個の第１センサ４−１と、回転体３−２の中心と第１センサ４−１とを結ぶ線上の、小径部３aの径より短い、回転体３−２の正面側又は背面側の非接触位置に配置された５個の第２センサ４−２とが組み合わされ５個のセンサ対（４ｐ１〜４ｐ５）からなる正回転用の１０個の正回転用センサ４Ｒが配置されている。そして、正回転用センサ４Ｒを構成する５個のセンサ対（４ｐ１〜４ｐ５）それぞれと回転軸１ａを挟んで対称に１０個の逆回転用センサＬが配置され、５個のセンサ対（４ｐ６〜４ｐ１０）が形成されている。従って、センサ対４ｐ１とセンサ対４ｐ６、以下センサ対４ｐ５とセンサ対４ｐ１０が検出する検出物は同じになる。なお、センサは、光センサであっても、コイルセンサであっても適用される。
【００５７】
図３６に示す回転体３−３は、回転軸１aと、半径が比較的小さい２個の小径部３aと、それよりも半径が大きい２個の大径部３ｂとを有し、小径部３aと大径部３ｂとの間に半径が小径部３ａの径より小さい休止部３ｃが形成されている。
センサ４それぞれは、隣接する５個の固定突極２ｂそれぞれと対応させて、回転体３−３の中心からの距離が大径部３ｂの径よりも短く、小径部３ａの径よりも長い、回転体３−３の正面側又は背面側の非接触位置に配置された第１センサ４−１と、回転体３−２の中心と第１センサ４−１とを結ぶ線上の、小径部３ａの径より短い、回転体３−２の正面側又は背面側の非接触位置に配置された第２センサ４−２とが組み合わされて５個のセンサ対（４ｐ１〜４ｐ５）からなる正回転用の１０個の正回転用センサ４Ｒが配置されている。そして、正回転用センサ４Ｒを構成する５個のセンサ対（４ｐ１〜４ｐ５）それぞれと回転軸１ａを挟んで対称に１０個の逆回転用センサＬが配置され、５個のセンサ対（４ｐ６〜４ｐ１０）が形成されている。
従って、センサ対４ｐ１とセンサ対４ｐ６、以下センサ対４ｐ５とセンサ対４ｐ１０が検出する検出物は同じになる。なお、センサは、光センサであっても、コイルセンサであっても適用される。
【００５８】
図３７及び図３８は、給電切換器による切換の作用を一例として示す図である。
図３７は、図３４で示したように、回転体３−１に５個のセンサ対（４ｂ１〜４ｂ５）を形成する１０個の正転用センサ４Ｒ（４ａ１〜４ａ１０）と、５個のセンサ対（４ｂ５〜４ｂ１０）を形成する１０個の逆転用センサ４Ｌ（４ａ１１〜４ａ２０）とが配置された場合の例である。正回転用の５個のセンサ対（４ｂ１〜４ｂ５）と逆回転用の５個のセンサ対（４ｂ５〜４ｂ１０）とがそれぞれ、５個の制御信号生成部（５−１〜５−５）に接続され、５個の制御信号生成部（５−１〜５−５）それぞれは、５個の制御回路（Ｓ１〜Ｓ５）それぞれに接続され、５個の制御回路（Ｓ１〜Ｓ５）それぞれは、５つの界磁巻線組（Ｃ１〜Ｃ２）に接続されている。５個の制御回路（Ｓ１〜Ｓ５）それぞれは、直流電源Ｐｉｎから給電され、５個の制御信号生成部（５−１〜５−５）それぞれは、パルス幅変調された回転信号ＰＷＭｉｎが入力し、５個のセンサ対（４ｂ１〜４ｂ５）と５個のセンサ対（４ｂ５〜４ｂ１０）には、給電切換器１６を介して別個の系統から起動用の電力が給電される。
本例においては、センサ対４ｂ１とセンサ対４ｂ７とが制御信号生成部５−１を共有し、センサ対４ｂ２とセンサ対４ｂ８とが制御信号生成部５−２を共有し、センサ対４ｂ３とセンサ対４ｂ９とが制御信号生成部５−３を共有し、センサ対４ｂ４とセンサ対４ｂ１０とが制御信号生成部５−４を共有し、センサ対４ｂ５とセンサ対４ｂ６とが制御信号生成部５−５を共有するように配線がなされている。従って、給電切換器１６を正回転から逆回転に切り換えた場合には、各センサ対４ｂで検出される検出信号は、正回転の場合に比べて、逆回転方向に１つずつ進んだ位置に配置されたセンサ対４ｂによって検出されたものと見なされて制御信号生成部５から制御信号が出力される。
ここで、本例では、図３４で示したように、回転体３−１に２０個のセンサ４が一列に配列され、５個置きに１０個のセンサ対が形成される場合を示すが、センサは必ずしもこの配列に限定する必要は無く、図３５及び図３６で示した、回転体３−１の中心から放射状に２個ずつのセンサが配置されたものであっても、センサ対（４ｂ１〜４ｂ１０）に代えてセンサ対（４Ｐ１〜４Ｐ１０）と置き換えることにより同様に適用することができる。
【００５９】
図３８は、図３７における例に比べて、センサ対４ｂ１とセンサ対４ｂ８とが制御信号生成部５−１を共有し、センサ対４ｂ２とセンサ対４ｂ９とが制御信号生成部５−２を共有し、センサ対４ｂ３とセンサ対４ｂ１０とが制御信号生成部５−３を共有し、センサ対４ｂ４とセンサ対４ｂ６とが制御信号生成部５−４を共有し、センサ対４ｂ５とセンサ対４ｂ７とが制御信号生成部５−５を共有するように配線がなされている。従って、給電切換器１６を正回転から逆回転に切り換えた場合には、各センサ対４ｂで検出される検出信号は、正回転の場合に比べて、逆回転方向に２つずつ進んだ位置に配置されたセンサ対４ｂによって検出されたものと見なされて制御信号生成部５から制御信号が出力される。
本例においても、センサ対（４ｂ１〜４ｂ１０）に代えてセンサ対（４Ｐ１〜４Ｐ１０）と置き換えることにより、図３５及び図３６で示した、回転体３−１の中心から放射状に２個ずつのセンサが配置されたものであっても同様に適用することができる。
【００６０】
図３９〜図４１は、モータ本体を正回転又は逆回転させる場合の作用を示す模式図である。
図３９及び図４０は、ｎが２、Ｋが５、ｍが１、Ｐが１に設定されたモータ本体を正回転又は逆回転させる場合の模式図である。
図３９及び図４０において、回転突極は４個（T１〜T４）、固定突極は２０個（F１１〜F４５）、回転体の大径部３ｂは２個、小径部３aは２個であり、回転突極の長さＬ０は、（Ｋ−ｍ）＊（Ｌ１＋Ｌ２）、すなわち４＊（Ｌ１＋Ｌ２）に設定され、大径部の長さＷは、［Ｌ０＋Ｌ２＋（ｍ−ｐ）＊（Ｌ１＋Ｌ２）］、すなわち［４＊（Ｌ１＋Ｌ２）＋Ｌ２］に設定され、５個のセンサ４が配列された全長Ｄよりも大径部３ｂの周長の方が長く設定されている。
なお、本例においては、各センサ４は固定子２のスロットＳLの対応位置に配置され、大径部３ｂは、正回転方向後端３ｂｘが、回転突極の回転方向後端１ｂｘと同じ回転位置に、回転方向先端３ｂｙが回転突極の回転方向先端１ｂｙよりもＬ２だけ前方に位置するように配置されている。従って、回転突極１ｂが対向する固定突極２ｂそれぞれ、及び回転突極の回転方向先端１ｂｙが通過した固定突極２ｂよりも１つ前方の固定突極２ｂそれぞれに、同じ方向の磁界を生じさせることができる。また、回転突極の回転方向後端１ｂｘそれぞれが対向する固定突極２ｂそれぞれを磁化休止にすることができる。
【００６１】
図３９においては、回転体３に一列に配列された２０個のセンサのうちの１０個ずつを５個置きに組み合わせて正回転用の５個のセンサ対（４ｂ１〜４ｂ５）と逆回転用の５個のセンサ対（４ｂ６〜４ｂ１０）が形成されている。
他方、図４０においては、回転体の中心から放射状に伸びる線上に２個ずつ配列された、１０個ずつのセンサにより５個のセンサ対（４ｐ１〜４ｐ５）と逆回転用の５個のセンサ対（４ｐ６〜４ｐ１０）が形成されている。
本例におけるモータ本体における制御信号生成部の正回転用センサ４Ｒ及び逆回転用センサ４Ｌによる共有は、図３７に示した例が適用される。
給電切換器１６の切替接点が正回転用センサ４Ｒ側にあるときは、センサ対（４ｂ１，４ｐ１）は、大径部３ｂを検出しないので、各固定突極の上段に磁界の方向を示すようにセンサ対（４ｂ１，４ｐ１）と対応する固定突極（F１１，F２１，F３１，Ｆ４１）は磁化休止となる。また、センサ対（４ｂ２〜４ｂ５、４ｐ２〜４ｐ５）は、大径部３ｂを検出しＢ端子にＰＷＭ制御信号を出力するので、対応する固定突極（Ｆ１２〜Ｆ１５，Ｆ３２〜Ｆ３５）２ｂには（Ｓ）方向の磁界が生じ、始終端が逆向きに並列接続された界磁巻線組によって励磁される固定突極（Ｆ２２〜Ｆ２５，Ｆ４２〜Ｆ４５）２ｂには（Ｎ）方向の磁界が生じる。
一方、回転突極（Ｔ１、Ｔ３）１ｂは、常にＮ極に、回転突極（Ｔ２、Ｔ４）１ｂは、常にＳ極に磁化されるので、回転突極（Ｔ１、Ｔ３）１ｂ及び回転突極（Ｔ２、Ｔ４）１ｂは、図の右方向に吸引される。
そして、回転突極（Ｔ１〜Ｔ４）が時計回りに回転（図の右方向に移動）すると、それに合わせて各固定突極（Ｆ１１〜Ｆ４５）の磁界分布も移動するので、継続して時計回りに正回転する。
【００６２】
一方、給電切換器１６の切替接点が逆回転用センサ４Ｌ側にあるときは、センサ対による検出信号は、正回転用センサ４Ｒそれぞれよりも、逆回転方向１つ先の制御信号生成部５に入力される。従って、界磁巻線組によって励磁される固定突極の磁界分布は、正回転の場合に比べて逆回転方向に１つずつ移動したものと同じになる。すなわち、センサ対４ｂと対応する各固定突極２ｂの磁界方向は、各固定突極の下段に示す通りになるので、回転突極（Ｔ１、Ｔ３）１ｂ及び回転突極（Ｔ２、Ｔ４）１ｂは、図の左方向に吸引される。
そして、回転突極（Ｔ１〜Ｔ４）が反時計回りに回転（図の左方向に移動）すると、それに合わせて各固定突極（Ｆ１１〜Ｆ４５）の磁界分布も移動するので、継続して反時計回りに逆回転する。
【００６３】
図４１は、ｎが２、Ｋが５、ｍが２、Ｐが２に設定されたモータ本体を回転させる場合の作用を示す模式図である。なお、回転体及び回転体に配列されたセンサは、図３９に示したものと同様に配置されているが、必ずしもこれに限定されない。
図４１において、回転突極は４個（T１〜T４）、固定突極は２０個（F１１〜F４５）、回転体の大径部３ｂは２個、小径部３aは２個で、回転突極の長さＬ０は、（Ｋ−ｍ）＊（Ｌ１＋Ｌ２）、すなわち３＊（Ｌ１＋Ｌ２）に設定され、大径部３ｂの周長Ｗは、［Ｌ０＋Ｌ２＋（ｍ−ｐ）＊（Ｌ１＋Ｌ２）］、すなわち［３＊（Ｌ１＋Ｌ２）＋Ｌ２］に設定されている。従って、大径部の周長Ｗは、５個のセンサ４が配列された全長Ｄよりも短く設定されている。
なお、本例においても、各センサ４は固定子２のスロットＳLの対応位置に配置され、大径部３ｂは、正回転方向後端３ｂｘが、回転突極の回転方向後端１ｂｘと同じ回転位置に、回転方向先端３ｂｙが回転突極の回転方向先端１ｂｙよりもＬ２だけ前方に位置するように配置されている。従って、回転突極１ｂが対向する固定突極２ｂそれぞれ、及び回転突極の回転方向先端１ｂｙが通過した固定突極２ｂよりも１つ前方の固定突極２ｂそれぞれに、同じ方向の磁界を生じさせることができる。また、回転突極の回転方向後端１ｂｘそれぞれが対向する固定突極２ｂそれぞれを磁化休止にすることができる。
【００６４】
本例におけるモータ本体における制御信号生成部の正回転用センサ４Ｒ及び逆回転用センサ４Ｌによる共有は、図３８に示した例が適用される。
給電切換器１６の切替接点が正回転用センサ４Ｒ側にあるときは、センサ対４ｂ１、４ｂ５は、大径部３ｂを検出しないので、各固定突極の上段に磁界の方向を示すようにセンサ対（４ｂ１，４ｂ５）と対応する固定突極（F１１，Ｆ１５、F２１，Ｆ２５，F３１，Ｆ３５，Ｆ４１，Ｆ４５）は磁化休止となる。また、センサ対（４ｂ２〜４ｂ４）は、大径部３ｂを検出しＢ端子にＰＷＭ制御信号を出力するので、対応する固定突極（Ｆ１２〜Ｆ１４，Ｆ３２〜Ｆ３４）２ｂには（Ｓ）方向の磁界が生じ、始終端が逆向きに並列接続された界磁巻線組によって励磁される固定突極（Ｆ２２〜Ｆ２４，Ｆ４２〜Ｆ４４）２ｂには（Ｎ）方向の磁界が生じる。
一方、回転突極（Ｔ１、Ｔ３）１ｂは、常にＮ極に、回転突極（Ｔ２、Ｔ４）１ｂは、常にＳ極に磁化されるので、回転突極（Ｔ１、Ｔ３）１ｂ及び回転突極（Ｔ２、Ｔ４）１ｂは、図の右方向に吸引される。
そして、回転突極（Ｔ１〜Ｔ４）が時計回りに回転（図の右方向に移動）すると、それに合わせて各固定突極（Ｆ１１〜Ｆ４５）の磁界分布も移動するので、継続して時計回りに正回転する。
【００６５】
一方、給電切換器１６の切替接点が逆回転用センサ４Ｌ側にあるときは、センサ対による検出信号は、正回転用センサ４Ｒそれぞれよりも、逆回転方向２つ先の制御信号生成部５に入力される。従って、界磁巻線組によって励磁される固定突極の磁界分布は、正回転の場合に比べて逆回転方向に２つずつ移動したものと同じになる。すなわち、センサ対４ｂと対応する各固定突極２ｂの磁界方向は、各固定突極の下段に示す通りになるので、回転突極（Ｔ１、Ｔ３）１ｂ及び回転突極（Ｔ２、Ｔ４）１ｂは、図の左方向に吸引される。
そして、回転突極（Ｔ１〜Ｔ４）が反時計回りに回転（図の左方向に移動）すると、それに合わせて各固定突極（Ｆ１１〜Ｆ４５）の磁界分布も移動するので、継続して反時計回りに逆回転する。
【００６６】
［第５の実施形態］
第５の実施形態の磁気誘導定磁極回転子モータは、第４の実施形態の磁気誘導定磁極回転子モータと比べると、回転方向の切換方法が相違するが、それ以外の点は共通する。すなわち、第４の実施形態においては、２Ｋ個の正回転用センサと２Ｋ個の逆回転用とを備え、回転方向の指令に応じて、給電切換器でセンサへの給電を正回転用センサと逆回転用センサの何れか一方に切り換え、制御信号生成部以下は、正回転用と逆回転用とを共有する方法を用いるが、第５の実施形態においては、正回転用センサと逆回転用センサとがそれぞれ別個に制御信号生成部を保有し、回転方向の指令に応じて、センサ切換器で制御信号生成部への回転信号の入力を正回転用と逆回転用の何れか一方に切り換え、給電制御部（制御回路）以下は、正回転用と逆回転用とを共有する方法を用いる点が相違する。従って、相違する誘導定磁極回転子モータ全体の構成と、センサ切換器による回転方向の転換方法について説明し、検出部の構成やモータ本体を正回転又は逆回転させる場合の作用などの重複する説明は省略する。
図４２は、第５の実施形態の磁気誘導定磁極回転子モータを示す機能ブロック図である。
図４２示す本実施形態の磁気誘導定磁極回転子モータ１０４は、モータ本体１０と、大径部及び小径部を有する回転体３並びに２Ｋ個の正回転用センサ４Ｒ及び２Ｋ個の逆回転用センサ４Ｌ並びに各センサの検出信号に応じて制御信号を出力する制御信号生成部５を具備した検出部２０と、励磁電流の方向及び大きさを制御する給電制御部３０と、チョッパ信号生成部１４と、加速・減速指令信号を生成する指令信号生成部８と、加速指令信号に基づく回転信号を生成する回転信号生成部１１と、減速指令信号に基づく回生信号を生成する回生信号生成部７と、回生電力制御部９と、過負荷検出部１３aと、過電流検出部１３ｂと、充電部１５と、回転信号生成部１１で生成された回転信号の入力先の制御信号生成部５を正回転用センサ４Ｒ側と逆回転用センサ４Ｌ側とに切り換えるセンサ切換器１７とを備えている。
従って、回転方向の指令を受けてセンサ切換器１７を正回転用センサ４Ｒ側から逆回転用センサ４Ｌ側逆回転用センサ４Ｌ側に切り換えると、正回転用センサ４Ｒに代わって逆回転用センサ４Ｌが起動し、逆回転用センサ４Ｌから出力される制御信号が、予め定められた給電制御部３０に入力する。その結果、各界磁巻線組（Ｃ１〜Ｃ５）の励磁電流の方向及び大きさが制御され、各固定突極の磁界分布が、正回転における磁界分布と比べて１つ又は２つ逆回転方向にずれるので、図３９〜図４１に示すように、回転子は逆回転する。
【００６７】
図４３は、センサ切換器の切り換え作用を示す図である。
図４３は、図３４に示すように、回転体３−１に５個のセンサ対（４ｂ１〜４ｂ５）を形成する１０個の正転用センサ４Ｒ（４ａ１〜４ａ１０）と、５個のセンサ対（４ｂ５〜４ｂ１０）を形成する１０個の逆転用センサ４Ｌ（４ａ１１〜４ａ２０）とが配置された場合の例である。
正回転用の５個のセンサ対（４ｂ１〜４ｂ５）と逆回転用の５個のセンサ対（４ｂ５〜４ｂ１０）とがそれぞれ制御信号生成部（５−１〜５−１０）に接続され、５個の制御信号生成部（５−１〜５−５）それぞれは、５個の制御回路（Ｓ１〜Ｓ５）それぞれに接続され、５個の制御回路（Ｓ１〜Ｓ５）それぞれは、５つの界磁巻線組（Ｃ１〜Ｃ２）に接続されている。
５個の制御回路（Ｓ１〜Ｓ５）それぞれは、直流電源Ｐｉｎから給電され、５個の正回転用の制御信号生成部（５−１〜５−５）それぞれと５個の逆回転用の制御信号生成部（５−６〜５−１０）それぞれとは、センサ切換器１７を介して別系統でパルス幅変調された回転信号ＰＷＭｉｎが入力し、１０個のセンサ対（４ｂ１〜４ｂ１０）には、起動用の電力Ｖｉｎが給電される。
本例においては、センサ対４ｂ１とセンサ対４ｂ７とが制御回路Ｓ１を共有し、センサ対４ｂ２とセンサ対４ｂ８とが制御回路ｓ２を共有し、センサ対４ｂ３とセンサ対４ｂ９とが制御回路Ｓ３を共有し、センサ対４ｂ４とセンサ対４ｂ１０とが制御回路Ｓ４を共有し、センサ対４ｂ５とセンサ対４ｂ６とが制御回路Ｓ５を共有するように配線がなされている。従って、センサ切換器１７を正回転用センサ４Ｒ側から逆回転用センサ側４Ｌに切り換えた場合は、各制御信号生成部５から出力される制御信号は、正回転の場合に比べて、逆回転方向に１つずつ進んだ位置に配置されたセンサ対４ｂで検出された場合と同じ制御信号が制御回路に入力する。従って、正逆何れの回転方向においても、各固定突極における磁界分布は、図３９及び図４０で説明したのと同様になるので回転子は、何れの回転方向においても自在に回転する。
なおここでは、正回転の場合に比べて、逆回転方向に１つずつ進んだ位置に配置されたセンサ対４ｂで検出された場合と同じ制御信号が制御回路に入力することができるセンサ切換器１７の例を示したが、同様にして逆回転方向に２つずつ進んだ位置にすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明の磁気誘導定磁極回転子モータは、電車、電気で駆動する自動車、自動二輪車、自転車のみならず、ＯＡ機器、ＡＶ機器、ＰＣ周辺機器、家電機器、産業用機器などに幅広く利用可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１    回転子
１ａ  回転軸
１ｂ  回転突極
１ｂｘ  回転突極の回転方向後端
１ｂｙ  回転突極の回転方向先端
２    固定子
２ｂ  固定突極
２ｃ  界磁巻線組
３，３−１，３−２  回転体
３ａ  小径部
３ｂ  大径部
４    センサ
４Ｒ  正回転用センサ
４Ｌ  逆回転用センサ
４−１  第１センサ
４−２  第２センサ
４ｐ  センサ対
４ａ    光センサ
４ａｘ  発光素子
４ａｙ  受光素子
４ｂ  光センサ対
４ｃ  コイルセンサ
４ｃｘ  コイル
４ｃｙ  検出信号出力部
４ｄ  コイルセンサ対
５    制御信号生成部
５ａ  トランジスタ 
６    切替部
６ａ  入力端子
６ｂ、６ｃ  切替接点
７    回生信号生成部
８    指令信号生成部
９    回生電力制御部
１０  モータ本体
１０ａ  筐体
１１  回転信号生成部
１２  直流電源
１３a  過負荷検出部
１３ｂ  過電流検出部
１４  チョッパ信号生成部
１５  充電部
１６  給電切換器
１７  センサ切換器
２０  検出部
３０  給電制御部
３０ａ  制御回路
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ  スイッチング素子
３５  フリーホイールダイオード
４０ａ  パルストランス  
４０ｂ  オペアンプ
４０ｃ  ノイズフィルタ
４０ｄ  ダイオード
６０  パワーコントローラ
７０  回生ブレーキコントローラ
８０  コントロールペダル
９０  回生電力制御器
１００，１０１，１０２  磁気誘導定磁極回転子モータ
１３０  過負荷信号発生器（又は過電流信号発生器）
１５０  バッテリーチャージ電圧コントローラ
【要約】
【課題】いずれの回転方向についても円滑な起動と強力なリラクタンストルクが得られるうえ、回転ムラによる振動や騒音の低減化も可能、同じ機器操作で加速と減速が可能で、回生制動で生じた電力を蓄電し、エネルギー効率を高めることが可能。
【解決手段】半径が所定の大きさのｎ個の小径部及び該小径部より半径が大きいｎ個の大径部が交互に形成されて回転子と同期回転する回転体、並びに固定突極のうち隣接する複数個それぞれと対応する回転体の非接触位置に配置され、大径部又は小径部を検出する２Ｋ個のセンサを具備し界磁巻線組それぞれの励磁電流を制御する制御信号を出力する検出部と、直流電源から給電される前記励磁電流の方向及び大きさを制御する給電制御部とを備え、回転突極それぞれが対向する固定突極などに同一方向の磁界が生じ、回転突極それぞれの回転方向後端が対向する固定突極は磁界が消滅するように制御する。
【選択図】図１【図１】
0005522873.tif 000002
【図２】
0005522873.tif 000003
【図３】
0005522873.tif 000004
【図４】
0005522873.tif 000005
【図５】
0005522873.tif 000006
【図６】
0005522873.tif 000007
【図７】
0005522873.tif 000008
【図８】
0005522873.tif 000009
【図９】
0005522873.tif 000010
【図１０】
0005522873.tif 000011
【図１１】
0005522873.tif 000012
【図１２】
0005522873.tif 000013
【図１３】
0005522873.tif 000014
【図１４】
0005522873.tif 000015
【図１５】
0005522873.tif 000016
【図１６】
0005522873.tif 000017
【図１７】
0005522873.tif 000018
【図１８】
0005522873.tif 000019
【図１９】
0005522873.tif 000020
【図２０】
0005522873.tif 000021
【図２１】
0005522873.tif 000022
【図２２】
0005522873.tif 000023
【図２３】
0005522873.tif 000024
【図２４】
0005522873.tif 000025
【図２５】
0005522873.tif 000026
【図２６】
0005522873.tif 000027
【図２７】
0005522873.tif 000028
【図２８】
0005522873.tif 000029
【図２９】
0005522873.tif 000030
【図３０】
0005522873.tif 000031
【図３１】
0005522873.tif 000032
【図３２】
0005522873.tif 000033
【図３３】
0005522873.tif 000034
【図３４】
0005522873.tif 000035
【図３５】
0005522873.tif 000036
【図３６】
0005522873.tif 000037
【図３７】
0005522873.tif 000038
【図３８】
0005522873.tif 000039
【図３９】
0005522873.tif 000040
【図４０】
0005522873.tif 000041
【図４１】
0005522873.tif 000042
【図４２】
0005522873.tif 000043
【図４３】
0005522873.tif 000044