交流モータおよび電源装置
【課題】モータの制御回路などの電源を簡略化すること。
【解決手段】ステータコアティースに巻き回されたモータ励磁巻線３１−１，３１−２を有する交流モータ１のモータ部１６において、モータ励磁巻線３１−１，３１−２と共にステータコアティースに巻き回されてモータ励磁巻線３１−１，３１−２に通電される交流電圧によって発生する磁力線によって電圧が誘起される電源巻線３２−１，３２−２を有するモータ部１６を有する構成とする。
【解決手段】ステータコアティースに巻き回されたモータ励磁巻線３１−１，３１−２を有する交流モータ１のモータ部１６において、モータ励磁巻線３１−１，３１−２と共にステータコアティースに巻き回されてモータ励磁巻線３１−１，３１−２に通電される交流電圧によって発生する磁力線によって電圧が誘起される電源巻線３２−１，３２−２を有するモータ部１６を有する構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流モータおよび電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
単相交流同期モータなどの交流モータでは、同期運転中は電源周波数に同期するなど、モータの運転そのものに関する制御は必要としないが、正常回転検出や速度制御などを行うための制御回路を有するものがある（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
このような制御回路は、マイコン（マイクロ・コンピュータ）、センサ、ドライバなどの回路を内部に有する。そして、マイコンならば数十ミリアンペア程度のＤＣ（直流）３Ｖ〜５Ｖの電源を必要とし、センサまたはドライバならば数ミリアンペア程度のＤＣ７Ｖ〜１５Ｖの電源を必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２２８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したような制御回路のための電源回路は、たとえばＡＣ（交流）１００Ｖを入力とし、数十ミリアンペアのＤＣ３〜１５Ｖを出力するなど、入力電圧が高く、出力電圧および負荷電流が小さい。このため電源回路としての効率はきわめて低い（たとえば２０％程度）。さらには電源回路に要するコストおよび電源回路の寸法などがモータの低価格化および小型化を阻害する要因となっている。
【０００６】
さらに、電源回路に平滑用の電解コンデンサを用いる場合には、様々な電子デバイスの中で比較的寿命が短い電解コンデンサの寿命が電源回路の寿命となるため、電源回路の長寿命化が難しい。
【０００７】
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、モータの制御回路などの電源を簡略化することができる交流モータおよび電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの観点は、交流モータとしての観点である。すなわち、本発明の交流モータは、ステータコアティースに巻き回されたモータ励磁巻線を有する交流モータにおいて、モータ励磁巻線と共にステータコアティースに巻き回されてモータ励磁巻線に通電される交流電圧によって発生する磁力線によって電圧が誘起される電源巻線を有するモータ部を有するものである。
【０００９】
たとえば本発明の交流モータは、モータ部の電源巻線により誘起された電圧によって動作してモータ部を制御する制御回路を有することができる。
【００１０】
また、たとえば本発明の交流モータは、電源巻線により誘起された電圧を外部に供給するための電圧供給端子を有することができる。
【００１１】
さらに、本発明の交流モータは、ステータコアティースを複数有し、電源巻線を複数のステータコアティースの少なくとも２つに有することができる。このときに、複数の電源巻線が直列または並列に接続されるようにしてもよい。
【００１２】
本発明の他の観点は、電源装置としての観点である。すなわち、本発明の電源装置は、ステータコアティースに巻き回されたモータ励磁巻線を有するモータ部を有し、モータ部は、モータ励磁巻線と共にステータコアティースに巻き回されてモータ励磁巻線に通電される交流電圧によって発生する磁力線によって電圧が誘起される電源巻線を有し、電源巻線により誘起された電圧を外部に供給するための電圧供給端子を有するものである。
【００１３】
さらに、モータ部は、ステータコアティースを複数有し、本発明の電源装置は、電源巻線を複数のステータコアティースの少なくとも２つに有することができる。このときに、複数の電源巻線が直列または並列に接続されるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
各発明によれば、モータの制御回路などの電源を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第一の実施の形態の交流モータの構成を示す図である。
【図２】図１の交流モータが有するモータ部の構成図である。
【図３】図１のモータ部の電源電圧と出力電圧との関係を示す図である。
【図４】図１の電源回路の動作を説明するための図である。
【図５】図１の交流モータの電源巻線数とＤＣ出力電圧との関係を測定するための要部構成を示す図であり、単独巻線の場合を示す図である。
【図６】図１の交流モータの電源巻線数とＤＣ出力電圧との関係を測定するための要部構成を示す図であり、並列巻線（×２）の場合を示す図である。
【図７】図１の交流モータの電源巻線数とＤＣ出力電圧との関係を測定するための要部構成を示す図であり、並列巻線（×４）の場合を示す図である。
【図８】図１の交流モータの電源巻線数とＤＣ出力電圧との関係を示す図である。
【図９】図１のモータ部の電源巻線の巻き方と負荷変動との関係を測定するための要部構成を示す図であり、単独巻線（３００Ｔ）の場合を示す図である。
【図１０】図１のモータ部の電源巻線の巻き方と負荷変動との関係を測定するための要部構成を示す図であり、並列巻線（×２）（３００Ｔ×２）の場合を示す図である。
【図１１】図１のモータ部の電源巻線の巻き方と負荷変動との関係を測定するための要部構成を示す図であり、並列巻線（×４）（３００Ｔ×４）の場合を示す図である。
【図１２】図１のモータ部の電源巻線の巻き方と負荷変動との関係を測定するための要部構成を示す図であり、直列巻線（１５０Ｔ×２＝３００Ｔ）の場合を示す図である。
【図１３】図１のモータ部の電源巻線の巻き方と負荷変動との関係を示す図である。
【図１４】図１のモータ部の入出力特性を測定するための要部構成を示す図である。
【図１５】図１のモータ部の入出力特性を示す図である。
【図１６】従来の交流モータの電源回路を本発明の第一の実施の形態の交流モータにおける電源回路の比較例として示す図である。
【図１７】本発明の第二の実施の形態のモータ部の構成を示す図である。
【図１８】図１７のモータ部を有する本発明の第二の実施の形態の交流モータの要部構成を示す図である。
【図１９】本発明の第三の実施の形態のモータ部の構成を示す図である。
【図２０】図１９のモータ部を有する本発明の第三の実施の形態の交流モータの要部構成を示す図である。
【図２１】本発明の第四の実施の形態のモータ部の構成を示す図である。
【図２２】図２１のモータ部を有する本発明の第四の実施の形態の交流モータの要部構成を示す図である。
【図２３】本発明の第五の実施の形態のモータ部の構成を示す図である。
【図２４】図２３のモータ部を有する本発明の第五の実施の形態の交流モータの要部構成を示す図である。
【図２５】本発明の第六の実施の形態のモータ部の構成を示す図である。
【図２６】図２５のモータ部を有する本発明の第六の実施の形態の交流モータの要部構成を示す図である。
【図２７】本発明の第七の実施の形態のモータ部の構成を示す図である。
【図２８】図２７のモータ部を有する本発明の第七の実施の形態の交流モータの要部構成を示す図である。
【図２９】本発明の第八の実施の形態のモータ部の構成を示す図である。
【図３０】図２９のモータ部を有する本発明の第八の実施の形態の交流モータの要部構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（モータ部１６およびモータ部１６を有する交流モータ１の概要について）
本発明の第一の実施の形態の交流モータ１の構成例を図１に示し、この交流モータ１のモータ部１６の構成例を図２に示す。図２に示すモータ部１６を有する図１に示す交流モータ１は、モータ部１６とその周辺回路とによって構成される。図１に示す周辺回路は、たとえば図２に示すモータ部１６の筐体の周囲に別体に構成されて装着される。あるいは、図１に示す周辺回路は、たとえば図２に示すモータ部１６の筐体の内部に収容される。
【００１７】
モータ部１６は、モータ励磁巻線３１−１，３１−２に電源巻線３２−１，３２−２を巻き回す。これによりモータ励磁巻線３１−１，３１−２を一次側巻線とし、電源巻線３２−１，３２−２を二次側巻線とするトランスを構成する。
【００１８】
（交流モータ１の構成について）
図１は、本発明の第一の実施の形態としての交流モータ１の構成例を示すブロック図である。交流モータ１は、モータ制御回路１５の制御に従って、モータ部１６を回転駆動させる。詳細は後述するが、モータ制御回路１５には、モータ部１６の起動時には、電源回路１３およびレギュレータ１４を介して直流電源が供給されるが、同期駆動後は、モータ部１６により発生した電圧が整流器１７およびレギュレータ１４を介して直流電源として供給されるようになされている。
【００１９】
電源端子１１−１，１１−２には、交流モータ１に交流電源を供給する単相交流電源２が接続される。なお単相交流電源２は、たとえば１００Ｖ／５０Ｈｚ、１００Ｖ／６０Ｈｚ、１１０Ｖ／６０Ｈｚ、２３０Ｖ／５０Ｈｚなどの商用電源（正弦波）である。なお、交流モータ１に適用できる単相交流電源２の周波数としては、たとえば４０Ｈｚ〜７５Ｈｚの範囲内のいずれでも適用可能である。
【００２０】
電源端子１１−１，１１−２には、整流器１２およびモータ制御回路１５が接続される。すなわち電源端子１１−１，１１−２を介して整流器１２およびモータ制御回路１５に単相交流電源２の単相交流電圧が供給される。
【００２１】
整流器１２は、電源端子１１−１，１−２から供給される単相交流電圧を全波整流し、電源回路１３に供給する。
【００２２】
電源回路１３は、整流器１２により全波整流された電圧の大きさおよびコンデンサＣ１の充電電圧に基づいてスイッチング動作し、整流器１２により全波整流された電圧を断続的に出力する。電源回路１３の構成およびその動作については後述する。
【００２３】
コンデンサＣ１は、電源回路１３の出力電圧、および整流器１７からの電圧を充電するためのコンデンサである。なおモータの起動時は主に電源電圧１３の出力電圧が充電され、同期時は、整流器１７からの電源が主に充電される。この例では、コンデンサＣ１には７Ｖ程度の電圧が充電される。
【００２４】
レギュレータ１４は、たとえば三端子レギュレータであり、電源回路１３または整流器１７から出力された直流電圧（たとえばＤＣ７Ｖ程度）を入力し、モータ制御回路１５の制御系のＣＰＵ(Central processing Unit)が動作するための所定の電圧（たとえばＤＣ５Ｖ程度）を出力する。なおモータの起動時は主に電源電圧１３の出力電圧を入力し、同期時は、整流器１７からの電圧を主に入力する。
【００２５】
コンデンサＣ２は、レギュレータ１４の出力電圧を平滑化するためのコンデンサである。
【００２６】
モータ制御回路１５は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２、不図示の起動回路、回転検出回路、速度制御回路などを有する。起動回路は、モータ部１６が静止状態から起動する際に、整流器１２の全波整流された電圧から擬似交流を生成する。回転検出回路は、モータ部１６が同期駆動中に、回転速度を検出する。速度制御回路は、モータ部１６が同期駆動中に、回転検出回路の検出結果にしたがって回転速度を調整するなどの制御を行う。
【００２７】
また、モータ制御回路１５は、起動時は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を開放し、電源端子１１−１，１１−２から供給される単相交流電圧のモータ部１６への供給を停止し、電源回路１３を介して供給される整流器１２により全波整流された電圧から起動回路が生成した擬似交流をモータ部１６に供給する。すなわち起動時のモータ部１６は、供給された疑似交流によって発生した回転磁界により駆動を開始する。一方、モータ部１６の同期駆動中は、モータ制御回路１５は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を閉結し、電源端子１１−１，１１−２から供給される単相交流電圧をモータ部１６に直接供給する。すなわち同期時のモータ部１６は、単相交流電圧によって直接同期駆動される。
【００２８】
モータ制御回路１５の制御系（たとえば、速度制御回路、起動回路、回転検出回路）の電源として、ＤＣ５Ｖ程度の直流電源が必要となり、これは、レギュレータ１４を介して供給される。また、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を構成するスイッチング素子（たとえばＦＥＴ：電界効果トランジスタなど）の電源としては、ＤＣ７Ｖ程度の電源が必要であり、これは、コンデンサＣ１の放電により直接供給される。
【００２９】
モータ部１６は、たとえば単相交流同期モータである。モータ部１６は、図２に示すように、モータ励磁巻線３１−１〜３１−４、電源巻線３２−１，３２−２、磁極数４極のロータマグネット３３−１〜３３−４、４極のステータコアティース３４−１〜３４−４、回転軸３５、ロータヨーク３６、およびステータヨーク３７を有する。ロータマグネット３３−１〜３３−４の内側には回転軸３５が設けられる。回転軸３５とロータマグネット３３−１〜３３−４との間には、ロータヨーク３６が設けられる。
【００３０】
ステータコアティース３４−１〜３４−４にはモータ励磁巻線３１−１〜３１−４が巻き回されており、モータ励磁巻線３１−１〜３１−４に通電されると隣接するステータコアティース３４−１〜３４−４は互いに異なる極性に磁化される。また、ステータコアティース３４−１〜３４−４は、ステータヨーク３７によって連結されている。また、ステータヨーク３７は、モータ部１６の筐体を構成する。
【００３１】
モータ励磁巻線３１−１〜３１−４が通電されると、モータ励磁巻線３１−１〜３１−４に回転磁界が発生し、回転軸３５が回転する。
【００３２】
モータ励磁巻線３１−１，３１−２には、電源巻線３２−１，３２−２が巻き回されている。電源巻線３２−１は、整流器１８に接続されている。電源巻線３２−２は、整流器１７に接続されている。
【００３３】
コンデンサＣ３は、整流器１８の出力電圧を平滑化するためのコンデンサである。
【００３４】
整流器１７は、電源巻線３１−２に励起した電圧を全波整流し、レギュレータ１４に供給する。なお、整流器１７の出力電圧は、その詳細は後述するが、電源巻線の巻線数、個数等により調整される。
【００３５】
整流器１８は、電源巻線３１−１に励起した電圧を全波整流し、外部電源端子１９−１，１９−２に供給する。なお整流器１８の出力電圧は、その詳細は後述するが、電源巻線の巻線数、個数等により調整される。
【００３６】
外部電源端子１９−１，１９−２には、直流電圧を使用するセンサなどの外部機器２０が接続されている。すなわち整流器１８によって全波整流され、コンデンサＣ３によって平滑化された直流電圧が、外部電源端子１９−１，１９−２を介して外部機器２０に供給される。
【００３７】
図３は、モータ励磁巻線３１−１，３１−２に供給される電源電圧とその電源電圧により電源巻線３２−１，３２−２において発生する電圧（出力電圧）を示す図である。図３は、横軸に時間をとり、右側の縦軸に出力電圧（Ｖ）をとり、左側の縦軸に電源電圧（Ｖ）をとる。
【００３８】
モータ部１６のモータ励磁巻線３１−１，３１−２に電源電圧が通電されると、これに応じて電源巻線３２−１，３２−２に出力電圧が発生する。図３では、モータ励磁巻線３１−１，３１−２はそれぞれ８５０Ｔ（ターン）とし、電源巻線３２−１，３２−２はそれぞれ３００Ｔとしている。この場合、電源電圧の実効値を１００Ｖとすると実効値８．８Ｖの出力電圧が出力される。
【００３９】
出力電圧＝
（入力電圧／磁極数）×（電源巻線のターン数／モータ励磁巻線のターン数）
であり、図２および図３の例では、
（１００Ｖ／４）×（３００Ｔ／８５０Ｔ）＝８．８Ｖ
である。
【００４０】
このようにモータ部１６の電源巻線３２−１，３２−２に発生した出力電圧が整流器１７により全波整流され、コンデンサＣ１およびレギュレータ１４に供給される。
【００４１】
（電源回路１３について）
電源回路１３は、ダイオードＤ１，Ｄ２、スイッチング素子Ｑ１、トランジスタＱ２、抵抗Ｒ１〜Ｒ５、およびツェナーダイオードＺＤを有する。
【００４２】
スイッチング素子Ｑ１は、整流器１２から供給される電圧の出力を制御するスイッチング素子である。スイッチング素子Ｑ１がオンのとき、整流器１２から供給される電圧は、電源回路１３の出力電圧として取得され、オフのとき、整流器１２から供給される電圧の出力は停止する。
【００４３】
スイッチング素子Ｑ１には、抵抗Ｒ１に発生する電圧がゲート電圧として印加される。なお、前述したように、スイッチング素子Ｑ１は、一例としてＮチャネルのＭＯＳ型ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）の記号を示したがスイッチング素子Ｑ１の種類をこれに限定するものではない。
【００４４】
抵抗Ｒ２，Ｒ３および抵抗Ｒ４，Ｒ５は、それぞれ、トランジスタＱ２のベースに対する抵抗分圧回路を構成し、トランジスタＱ２のベースには、整流器１２からの入力電圧が抵抗Ｒ２，Ｒ３の値に応じて分圧された所定の大きさの電圧が供給される。すなわち抵抗Ｒ２，Ｒ３を所定の値にすることにより、整流器１２からの入力電圧が所定の値以上に上昇したときに、トランジスタＱ２のベースに、トランジスタＱ２をＯＮする電圧が供給されるようにすることができる。
【００４５】
トランジスタＱ２のベースに所定の電圧が通電されてトランジスタＱ２がＯＮすると、抵抗Ｒ１に発生するスイッチング素子Ｑ１のゲート電圧は接地電位に降下するのでスイッチング素子Ｑ１はＯＦＦになる。なお、ツェナーダイオードＺＤは、温度特性を改善するためのものであり、その役割については後述する。
【００４６】
このことから、抵抗Ｒ２，Ｒ３により、スイッチング素子Ｑ１がオンとなる入力電圧の上限を決定することができる。
【００４７】
トランジスタＱ２のベースにはまた、コンデンサＣ１に充電された電圧が抵抗Ｒ４，Ｒ５の値に応じて分圧された所定の大きさの電圧が供給される。抵抗Ｒ４，Ｒ５を所定の値にすることにより、コンデンサＣ１に充電された電圧が所定の値以上に上昇したときに、トランジスタＱ２をＯＮする電圧が供給されるようにすることができる。
【００４８】
トランジスタＱ２のベースに所定の電圧が通電されてＯＮすると、上述したようにスイッチング素子Ｑ１はオフになる。スイッチング素子Ｑ１がＯＦＦになると、コンデンサＣ１への充電が停止する。
【００４９】
このことから、抵抗Ｒ４，Ｒ５、およびコンデンサＣ１の容量により、電源回路１３の電圧出力を制御することができる。
【００５０】
図４は、整流器１２から電源回路１３への入力電圧、電源回路１３の出力電圧、およびスイッチング素子Ｑ１のゲート電圧の関係を示す図である。抵抗Ｒ２，Ｒ３は、整流器１２からの入力電圧が所定の値（この例の場合、Ｖｉｎ＿ｍａｘ＝７５Ｖ）以上に上昇したときに、トランジスタＱ２をＯＮする電圧が供給されるような値を有し、抵抗Ｒ４，Ｒ５は、コンデンサＣ１に充電された電圧が所定の値（この例の場合、Ｖｓ＝７Ｖ）以上に上昇したときに、トランジスタＱ２をＯＮする電圧が供給されるような値を有しているものとする。
【００５１】
整流器１２から電源回路１３に供給される入力電圧がＶｉｎ＿ｍａｘ（７５Ｖ）より小さく、かつコンデンサＣ１への充電電圧（出力電圧）がＶｓ（７Ｖ）より小さい区間では、トランジスタＱ２のベースには、トランジスタＱ２をＯＮ状態にする電圧が供給されていないので、トランジスタＱ２はＯＦＦ状態になる。これにより、スイッチング素子Ｑ１はＯＮ状態になり、整流器１２からの電圧が電源回路１３の出力電圧として出力される。その間、電源回路１３の出力電圧は、コンデンサＣ１に充電される（図中、「コンデンサＣ１充電区間」）。
【００５２】
一方、整流器１２から電源回路１３に供給される入力電圧がＶｉｎ＿ｍａｘ（７５Ｖ）以上であるとき、またはコンデンサＣ１への充電電圧（出力電圧）がＶｓ（７Ｖ）以上であるとき、トランジスタＱ２のベースには、トランジスタＱ２をＯＮ状態にする電圧が供給されて、トランジスタＱ２がＯＮ状態になり、スイッチング素子Ｑ１がＯＦＦ状態になる。これにより、電源回路１３からの電圧出力は停止する。たとえば、区間Ｔoffでは、整流器１２から電源回路１３に供給される入力電圧がＶｉｎ＿ｍａｘ（７５Ｖ）より小さいが、コンデンサＣ１への充電電圧（出力電圧）がＶｓ（７Ｖ）以上となり、電源回路１３からの電圧出力は停止する。
【００５３】
なお、コンデンサＣ１の容量は、たとえば充電されていない間の放電でも、要求電圧（たとえば、７Ｖ）を出力できる大きさとなっている。
【００５４】
ここで、モータ起動時およびモータ同期時の電源回路１３の動作について説明する。起動が開始され、図４に示したようにスイッチング素子Ｑ１のＯＮ／ＯＦＦが繰り返され、断続的に整流器１２からの電圧が出力され、コンデンサＣ１に充電される。ここでコンデンサＣ１に充電された電圧が、直接またはレギュレータ１４を介してモータ制御回路１５に供給される。
【００５５】
その後、同期状態に入ると、図３に示したようなモータ部１６から出力された電圧が、整流器１７を介して、継続的にコンデンサＣ１が供給されて充電される。その結果、コンデンサＣ１が、Ｖｓ以上の電圧になりトランジスタＱ２がＯＮ状態になり、スイッチング素子Ｑ１がＯＦＦ状態になる。その結果電源回路１３の電圧出力は停止し、モータ制御回路１５への電源供給は、モータ部１６で発生した電圧により充電されたコンデンサＣ１からの放電により行われる。
【００５６】
なお、その後、何らかの原因によってモータ部１６の同期運転が停止されると、電源巻線３２−２が発生する電圧が低下し、コンデンサＣ１の充電電圧が電圧Ｖｓ以下になる場合が生じる。そのときは、電源回路１３からの電源供給が開始される。
【００５７】
電源回路１３を図１に示す構成とすることにより以下のような関係式が成り立つ。すなわち、スイッチング素子Ｑ１がＯＮ状態になる上限の入力電圧（入力電圧の上限に相当する）をＶｉｎ＿ｍａｘ、出力電圧をＶｓ、トランジスタＱ２のベースとエミッタとの間の電圧をＶｂｅ、ダイオードＤ１の順方向電圧をＶｆ１、ダイオードＤ２の順方向電圧をＶｆ２、抵抗Ｒ２，Ｒ３の抵抗値をそれぞれＲ２，Ｒ３、ツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧をＶｚとすれば、スイッチング素子Ｑ１がＯＮ状態になる上限の入力電圧Ｖｉｎ＿ｍａｘは、抵抗Ｒ２，Ｒ３の抵抗値を適宜選択することにより、
Ｖｉｎ＿ｍａｘ＝（Ｖｚ＋Ｖｂｅ＋Ｖｆ１）×（１＋（Ｒ２／Ｒ３））
として設定することができる。また、出力電圧Ｖｓは、抵抗Ｒ４，Ｒ５の抵抗値を適宜選択することにより、
Ｖｓ＝（Ｖｚ＋Ｖｂｅ＋Ｖｆ２）×（１＋（Ｒ４／Ｒ５））
として設定することができる。
【００５８】
また、ツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧Ｖｚの温度特性は、トランジスタＱ２のベースとエミッタとの間の電圧Ｖｂｅの温度特性とダイオードＤ１，Ｄ２の順方向電圧Ｖｆ１，Ｖｆ２の温度特性とが互いにキャンセルするような乗数を選択することにより良好なものとすることができる。たとえばトランジスタＱ２のベースとエミッタとの間の電圧Ｖｂｅが−２ｍＶ／℃であり、ダイオードＤ１，Ｄ２の順方向電圧Ｖｆ１，Ｖｆ２の温度特性が−２ｍＶ／℃であるとすれば、ツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧Ｖｚの温度特性を＋４ｍＶ／℃とすることがよい。
【００５９】
（電源巻線の巻線数とＤＣ出力電圧との関係について）
次に、電源巻線３２−１〜３２−４の巻線数とＤＣ出力電圧との関係について図５〜図８を参照して説明する。一例として、図５に示すように、モータ部１６の１つのモータ励磁巻線３１−１に１つの電源巻線３２−１を巻き回した場合（単独巻線）、図６に示すように、モータ部１６の２つのモータ励磁巻線３１−１，３１−２にそれぞれ１つずつ電源巻線３２−１および電源巻線３２−２をそれぞれ同じ巻線数ずつ巻き回し、電源巻線３２−１，３２−２を並列接続した場合（並列巻線（×２））、図７に示すように、モータ部１６の４つのモータ励磁巻線３１−２〜３１−４にそれぞれ１つずつ電源巻線３２−１、電源巻線３２−２、電源巻線３２−３、および電源巻線３２−４を同じ巻線数ずつ巻き回し、電源巻線３２−１〜３２−４を並列接続した場合（並列巻線（×４））のそれぞれについて、モータ部１６にＡＣ１００Ｖ６０Ｈｚの単相交流電圧を通電して同期駆動状態とし、モータ励磁巻線３１−１〜３１−４に２０ｍＡの電流が流れるような負荷を与え、外部電源端子１９−１，１９−２のＤＣ出力電圧を測定した結果を図８に示す。モータ励磁巻線３１−１〜３１−４の巻線数は８５０Ｔとする。図８は、横軸に電源巻線数（Ｔ）をとり、縦軸にＤＣ出力電圧（Ｖ）をとる。
【００６０】
実線（単独巻線）は、モータ部１６の１つのモータ励磁巻線３１−１に１つの電源巻線３２−１を巻き回した場合（図５相当）の電源巻線３２−１の巻線数と外部電源端子１９−１，１９−２のＤＣ出力電圧との関係を示している。
【００６１】
破線（並列巻線（×２））は、モータ部１６の２つのモータ励磁巻線３１−１，３１−２にそれぞれ１つずつ電源巻線３２−１および電源巻線３２−２を同じ巻線数ずつ巻き回し、２つの電源巻線３２−１，３２−２を並列に接続した場合（図６相当）の電源巻線３２−１，３２−２の巻線数と外部電源端子１９−１，１９−２のＤＣ出力電圧との関係を示している。
【００６２】
一点鎖線は、モータ部１６の４つのモータ励磁巻線３１−１〜３１−４にそれぞれ１つずつ電源巻線３２−１、電源巻線３２−２、電源巻線３２−３、および電源巻線３２−４を同じ巻線数ずつ巻き回し、４つの電源巻線３２−１〜３２−４を並列に接続した場合（図７相当）の電源巻線３２−１〜３２−４の巻線数と外部電源端子１９−１，１９−２のＤＣ出力電圧との関係を示している。
【００６３】
図８に示すように、電源巻線３２−１〜３２−４の個々の巻線数を増減（１００Ｔ〜４００Ｔ）させることによって、ＤＣ出力電圧を調整することができる。さらに、単独巻線、並列巻線（×２）、並列巻線（×４）とすることにより、個々の電源巻線３２−１〜３２−４については同じ巻線数であっても並列数が増えるほど出力電圧を上昇させることができる。電源巻線３２−１〜３２−４の個々の巻線数が同じでも並列数が増えるほど出力電圧を上昇させることができるのは、並列数が増えるほどモータ励磁巻線３１−１〜３１−４と電源巻線３２−１〜３２−４との間の磁気結合が良好になるためである。
【００６４】
（モータ部１６の電源巻線３２−１〜３２−４の巻き方と負荷変動との関係について）
次に、モータ部１６の電源巻線３２−１〜３２−４の巻き方と負荷変動との関係について図９〜図１３を参照して説明する。一例として、図９に示すように、モータ部１６の１つのモータ励磁巻線３１−１に１つの電源巻線３２−１を３００Ｔ巻き回した場合（単独巻線：３００Ｔ）、図１０に示すように、モータ部１６の２つのモータ励磁巻線３１−１，３１−２にそれぞれ１つずつ電源巻線３２−１および電源巻線３２−３をそれぞれ３００Ｔずつ巻き回し、電源巻線３２−１，３２−２を並列接続した場合（並列巻線（×２）：３００Ｔ×２）、図１１に示すように、モータ部１６の４つのモータ励磁巻線３１−２〜３１−４にそれぞれ１つずつ電源巻線３２−１、電源巻線３２−２、電源巻線３２−３、および電源巻線３２−４をそれぞれ３００Ｔずつ巻き回し、電源巻線３２−１〜３２−４を並列接続した場合（並列巻線（×４）：３００Ｔ×４）、および図１２に示すように、モータ部１６の２つのモータ励磁巻線３１−１，３１−２にそれぞれ１つずつ電源巻線３２−１および電源巻線３２−２をそれぞれ１５０Ｔずつ巻き回し、電源巻線３２−１，３２−２を直列接続した場合（直列巻線：１５０Ｔ×２＝３００Ｔ）のそれぞれについて、モータ部１６に１００Ｖ６０Ｈｚの単相交流電圧を通電して同期駆動状態とし、電源巻線３２−１〜３２−４のＡＣ出力電圧を測定した結果を図１３に示す。
【００６５】
図１３は、横軸に負荷電流（ｍＡ）をとり、縦軸にＡＣ出力電圧（Ｖ）をとる。モータ励磁巻線３１−１〜３１−４は８５０Ｔとし、同期駆動状態のモータ部１６にＡＣ１００Ｖ６０Ｈｚの単相交流電圧を通電する。
【００６６】
図１３の実線は、モータ部１６の１つのモータ励磁巻線３１−１に１つの電源巻線３２−１を３００Ｔ巻き回した場合（図９相当）のモータ部１６の負荷変動とＡＣ出力電圧との関係を示す（単独巻線：３００Ｔ）。
【００６７】
図１３の破線は、モータ部１６の２つのモータ励磁巻線３１−１，３１−２にそれぞれ１つずつ電源巻線３２−１および電源巻線３２−２をそれぞれ１５０Ｔずつ巻き回し、２つの電源巻線３２−１，３２−２を直列に接続した場合（図１２相当）のモータ部１６の負荷変動とＡＣ出力電圧との関係を示す（直列巻線：１５０Ｔ×２＝３００Ｔ）。
【００６８】
図１３の一点鎖線は、モータ部１６の２つのモータ励磁巻線３１−１，３１−２にそれぞれ１つずつ電源巻線３２−１および電源巻線３２−２をそれぞれ３００Ｔずつ巻き回し、２つの電源巻線３２−１，３２−２を並列に接続した場合（図１０相当）のモータ部１６の負荷変動とＡＣ出力電圧との関係を示す（並列巻線（×２）：３００Ｔ×２）。
【００６９】
図１３の二点鎖線は、モータ部１６の４つのモータ励磁巻線３１−１〜３１−４にそれぞれ１つずつ電源巻線３２−１、電源巻線３２−２、電源巻線３２−３、および電源巻線３２−４をそれぞれ３００Ｔずつ巻き回し、４つの電源巻線３２−１〜３２−４を並列に接続した場合（図１１相当）のモータ部１６の負荷変動とＡＣ出力電圧との関係を示す（並列巻線（×４）：３００Ｔ×４）。
【００７０】
図１３に示すように、単独巻線３００Ｔの場合と直列巻線（１５０Ｔ×２＝３００Ｔ）の場合とは負荷電流の増加に伴うＡＣ出力電圧の変動については殆ど変わらない。一方、単独巻線３００Ｔまたは直列巻線（１５０Ｔ×２＝３００Ｔ）の場合と比較し、並列巻線（×２）（３００Ｔ×２）、並列巻線（×４）（３００Ｔ×４）の順に負荷電流の増加に伴うＡＣ出力電圧の変動が小さくなっている。このように多数の並列した電源巻線３２−１〜３２−４を有するモータ部１６の方が単独巻線または直列巻線に比べて負荷変動に対するＡＣ出力電圧の変動が少ないことがわかる。
【００７１】
（入出力特性について）
次に、モータ部１６の入出力特性について図１４、図１５を参照して説明する。一例として、図１４に示すように、モータ部１６の２つのモータ励磁巻線３１−１，３１−２にそれぞれ１つずつ電源巻線３２−１および電源巻線３２−２をそれぞれ３００Ｔずつ巻き回し、２つの電源巻線３２−１，３２−２を並列に接続する。そしてモータ部１６に、ＡＣ９０Ｖ６０Ｈｚ，ＡＣ１００Ｖ６０Ｈｚ，ＡＣ１１０Ｖ６０Ｈｚの単相交流電圧をそれぞれ通電して同期駆動状態とし、それぞれの場合の電源巻線３２−１，３２−２のＡＣ出力電圧を測定した結果を図１５に示す。
【００７２】
図１５は、横軸に負荷電流（ｍＡ）をとり、縦軸にＤＣ出力電圧（Ｖ）をとる。図１５の実線は、モータ部１６に、ＡＣ９０Ｖ６０Ｈｚを入力した場合であり、図１５の破線は、モータ部１６に、ＡＣ１００Ｖ６０Ｈｚを入力した場合であり、図１５の一点鎖線は、モータ部１６に、ＡＣ１１０Ｖ６０Ｈｚを入力した場合である。
【００７３】
図１５に示すように、モータ部１６は、モータ励磁巻線３１−１，３１−２の入力電圧の変化に応じて電源巻線３２−１，３２−２の出力電圧が広い負荷領域にわたり忠実に変化していることがわかる。これによりモータ部１６におけるモータ励磁巻線３１−１，３１−２と電源巻線３２−１，３２−２とはトランスの一次側巻線、二次側巻線として良好に機能していることがわかる。
【００７４】
（第一の実施の形態の効果について）
モータ部１６は、同期運転中には交流モータ１のモータ制御回路１５に電源巻線３２−２から電源を供給することができるので、電源回路１３は起動運転時のみ運転すればよい。これにより電源回路１３を簡略化することができる。
【００７５】
さらに、交流モータ１は、電源装置としての機能も有し、外部電源端子１９−１，１９−２を利用して外部機器２０として、たとえばセンサなどへ電源を供給できる。すなわち、外部電源端子１９−１，１９−２は、数ミリアンペア程度のＤＣ１０Ｖ〜１５Ｖの電源をセンサに供給することができる。これによれば別途、センサ用の電源装置を用意する必要がなく、交流モータ１の設置スペースを小さくすることができると共に、センサ用の電源装置に要するコストを削減できる。また、別途、センサ用の電源装置を設置して配線を施すなどの工数が削減できるためユーザの利便性を向上させることができる。
【００７６】
（比較例）
ここで電源回路１３の比較例を図１６を参照して説明する。図１６は、交流モータ５０の構成図であり、電源回路１３に代えてＤＣ−ＤＣコンバータ５３を使用する比較例である。図１６の交流モータ５０の構成部材において、交流モータ１の構成と同じ部材については同一の符号を付した。図１６の例では、モータ制御回路１５は、モータ励磁巻線５１−１，５１−２を有する交流モータ５０を制御している。整流器１２および平滑コンデンサＣ５２の出力がＤＣ−ＤＣコンバータ５３に入力される。ＤＣ−ＤＣコンバータ５３は、所定の出力電圧を出力する。
【００７７】
図１６の比較例では、ＤＣ−ＤＣコンバータ５３を動作させるために、平滑コンデンサＣ５２が必須の構成要素になる。平滑コンデンサＣ５２は、全波整流された最大１４０Ｖ付近の電圧に耐える必要がある。したがって、通常、平滑コンデンサＣ５２として高耐圧の電解コンデンサが用いられる。このような高耐圧の平滑コンデンサＣ５２は、一般的に大型であり高価格である。さらに、電解コンデンサは、様々な電子デバイスの中で比較的寿命が短い。
【００７８】
一方、電源回路１３は、整流器１２の全波整流された電圧によって動作するので平滑コンデンサＣ５２を必要としない。これにより電源回路１３を利用することにより、交流モータ１の周辺構成を小型化、低価格化、および長寿命化することができる。
【００７９】
全波整流されている入力電圧は、０Ｖ付近から１４０Ｖ付近までの電圧を有するが、電源回路１３は、その内の比較的低い電圧の領域（１０Ｖ付近〜７５Ｖ付近）のみを利用してコンデンサＣ１に充電する。これにより、所望する７Ｖ付近の出力電圧を得るのに際し、無効となる高い電圧を用いることなく効率良く所望する出力電圧を得ることができる。
【００８０】
（本発明の第二の実施の形態のモータ部１６Ａおよび交流モータ１Ａについて）
次に、本発明の第二の実施の形態のモータ部１６Ａおよび交流モータ１Ａについて図１７および図１８を参照して説明する。図１８では、交流モータ１Ａの構成におけるモータ部１６Ａおよび整流器１７以外の構成は図示を省略した。第一の実施の形態のモータ部１６および交流モータ１と第二の実施の形態のモータ部１６Ａおよび交流モータ１Ａとは一部が異なる。よって、モータ部１６および交流モータ１と同一または同種の部材については同一または同一系の符号を付し、その説明を簡略化または省略し、主として異なる部材について説明する。
【００８１】
交流モータ１Ａのモータ部１６Ａは、モータ部１６から電源巻線３２−１を除去したものである。これによりモータ部１６Ａは、レギュレータ１４を介してモータ制御回路１５の電源のみを供給する。
【００８２】
（第二の実施の形態の効果について）
交流モータ１Ａは、単に、モータ制御回路１５に電源を供給するための電源巻線３２−２のみを有する。これにより第一の実施の形態と同様に、モータ部１６Ａは、同期運転中には交流モータ１Ａのモータ制御回路１５に電源巻線３２−２から電源を供給することができる。これにより交流モータ１Ａは、第一の実施の形態と同様に、簡略化、高効率化された電源回路１３を用いて周辺回路を構成できる。
【００８３】
また、交流モータ１Ａは、１つのモータ励磁巻線３１−２のみに電源巻線３２−２を巻き回せばよいため、製造工数を削減できる。したがって、交流モータ１Ａの単価は、交流モータ１よりも安価にできる。たとえば別途センサ電源などを必要としない用途であれば、交流モータ１Ａは交流モータ１よりも適する。
【００８４】
（本発明の第三の実施の形態のモータ部１６Ｂおよび交流モータ１Ｂについて）
次に、本発明の第三の実施の形態のモータ部１６Ｂおよび交流モータ１Ｂについて図１９および図２０を参照して説明する。図２０では、交流モータ１Ｂの構成におけるモータ部１６および整流器１７，１８−１，１８−２、コンデンサＣ３，Ｃ４、外部出力端子１９−１〜１９−４以外の構成は図示を省略した。第一の実施の形態のモータ部１６および交流モータ１と第三の実施の形態のモータ部１６Ｂおよび交流モータ１Ｂとは一部が異なる。よって、モータ部１６および交流モータ１と同一または同種の部材については同一または同一系の符号を付し、その説明を簡略化または省略し、主として異なる部材について説明する。
【００８５】
交流モータ１Ｂのモータ部１６Ｂは、モータ部１６のモータ励磁巻線３１−４に電源巻線３２−４を追加したものである。これによりモータ部１６Ｂは、２組の外部電源端子１９−１，１９−２および１９−３，１９−４を有する。
【００８６】
（第三の実施の形態の効果について）
交流モータ１Ｂは、２組の外部電源端子１９−１，１９−２および１９−３，１９−４を有するので、センサ電源の他に、他の用途に電源を供給することができる。たとえば外部電源端子１９−３，１９−４にパイロットランプを接続すれば、モータ部１６Ｂが同期運転中には点灯し、それ以外では消灯する表示器を構成することができる。これによればユーザは、この表示器を監視することによって交流モータ１Ｂの運転状況を容易に把握することができる。その他にも外部電源端子１９−３，１９−４には、様々な機器を接続することができる。
【００８７】
なお、外部接続端子１９−１，１９−２および１９−３，１９−４に接続する機器に応じて適宜、電源巻線３２−１，３２−４の巻線数を可変することによって、外部接続端子１９−１，１９−２および１９−３，１９−４の出力電圧を個々に所望する電圧に設定することができる。
【００８８】
（本発明の第四の実施の形態のモータ部１６Ｃおよび交流モータ１Ｃについて）
次に、本発明の第四の実施の形態のモータ部１６Ｃおよび交流モータ１Ｃについて図２１および図２２を参照して説明する。図２２では、交流モータ１Ｃの構成におけるモータ部１６Ｃ、整流器１７，１８、外部電源端子１９−１，１９−２以外の構成の図示は省略した。第一の実施の形態のモータ部１６および交流モータ１と第四の実施の形態のモータ部１６Ｃおよび交流モータ１Ｃとは一部が異なる。よって、モータ部１６および交流モータ１と同一または同種の部材については同一または同一系の符号を付し、その説明を簡略化または省略し、主として異なる部材について説明する。
【００８９】
交流モータ１Ｃのモータ部１６Ｃは、モータ部１６のモータ励磁巻線３１−４に電源巻線３２−４を追加し、電源巻線３２−１と電源巻線３２−４とを直列に接続したものである。これにより電源巻線３２−１と電源巻線３２−４とが発生する電圧を加算した電圧が外部出力端子１９−１，１９−２に供給される。
【００９０】
（第四の実施の形態の効果について）
交流モータ１Ｃは、電源巻線３２−１と電源巻線３２−４とが直列に接続されているため、電源巻線３２−１と電源巻線３２−４とが発生する電圧を加算した電圧が外部出力端子１９−１，１９−２に供給される。このようにして、ユーザが所望する電圧を外部電源端子１９−１，１９−２から取り出すことができる。特に、比較的高い電圧を必要とする機器に対して外部電源端子１９−１，１９−２から電源を供給する場合に適する。
【００９１】
たとえばモータ励磁巻線３１−１，３１−４はそれぞれ８５０Ｔとし、電源巻線３２−１，３２−４はそれぞれ３００Ｔとすれば、単相交流電源２の電圧実効値を１００Ｖとすると、上述したように、個々の電源巻線３２−１，３２−４にはそれぞれ実効値８．８Ｖの出力電圧が発生する。よって、外部電源端子１９−１，１９−２からは８．８Ｖ×２＝１７．６Ｖの電圧が出力される。
【００９２】
（本発明の第五の実施の形態のモータ部１６Ｄおよび交流モータ１Ｄについて）
次に、本発明の第五の実施の形態のモータ部１６Ｄおよび交流モータ１Ｄについて図２３および図２４を参照して説明する。図２４では、交流モータ１Ｄの構成におけるモータ部１６Ｄ、整流器１７，１８−１，１８−２，１８−３，コンデンサＣ３〜Ｃ５、外部電源端子１９−１〜１９−６以外の構成の図示は省略した。第一の実施の形態のモータ部１６および交流モータ１と第五の実施の形態のモータ部１６Ｄおよび交流モータ１Ｄとは一部が異なる。よって、モータ部１６および交流モータ１と同一または同種の部材については同一または同一系の符号を付し、その説明を簡略化または省略し、主として異なる部材について説明する。
【００９３】
交流モータ１Ｄのモータ部１６Ｄは、モータ部１６のモータ励磁巻線３１−３，３１−４に電源巻線３２−３，３２−４を追加したものである。これにより３組の外部電源端子１９−１，１９−２、１９−３，１９−４、および１９−５，１９−６を有する。
【００９４】
（第五の実施の形態の効果について）
交流モータ１Ｄは、３組の外部電源端子１９−１，１９−２、１９−３，１９−４、および１９−５，１９−６を有するので、異なる３つの機器に対して電源を供給することができる。たとえば外部電源端子１９−１，１９−２は、センサに対して電源を供給し、外部電源端子１９−３，１９−４は、パイロットランプに対して電源を供給し、外部電源端子１９−５，１９−６は、その他の機器に対して電源を供給することができる。
【００９５】
なお、外部接続端子１９−１，１９−２、１９−３，１９−４、および１９−５，１９−６に接続する機器に応じて適宜、電源巻線３２−１，３２−３，３２−４の巻線数を可変することによって、外部接続端子１９−１，１９−２、１９−３，１９−４、および１９−５，１９−６の出力電圧を個々に所望する電圧に設定することができる。
【００９６】
（本発明の第六の実施の形態のモータ部１６Ｅおよび交流モータ１Ｅについて）
次に、本発明の第六の実施の形態のモータ部１６Ｅおよび交流モータ１Ｅについて図２５および図２６を参照して説明する。図２６では、交流モータ１Ｅの構成におけるモータ部１６Ｅ、整流器１７，１８、コンデンサＣ３、外部電源端子１９−１，１９−２以外の構成の図示は省略した。第一の実施の形態のモータ部１６および交流モータ１と第六の実施の形態のモータ部１６Ｅおよび交流モータ１Ｅとは一部が異なる。よって、モータ部１６および交流モータ１と同一または同種の部材については同一または同一系の符号を付し、その説明を簡略化または省略し、主として異なる部材について説明する。
【００９７】
交流モータ１Ｅのモータ部１６Ｅは、モータ部１６のモータ励磁巻線３１−３，３１−４に電源巻線３２−３，３２−４を追加し、電源巻線３２−１，３２−３，３２−４を直列に接続したものである。これにより電源巻線３２−１と電源巻線３２−３と電源巻線３２−４とに発生する電圧を加算した電圧を外部電源端子１９−１，１９−２に供給することができる。
【００９８】
（第六の実施の形態の効果について）
交流モータ１Ｅは、電源巻線３２−１、電源巻線３２−３、および電源巻線３２−４が直列に接続されているため、電源巻線３２−１，３２−３，３２−４が発生する電圧を加算した電圧が外部出力端子１９−１，１９−２に供給される。このようにして、ユーザが所望する電圧を外部電源端子１９−１，１９−２から取り出すことができる。特に、比較的高い電圧を必要とする機器に対して外部電源端子１９−１，１９−２から電源を供給する場合に適する。
【００９９】
たとえばモータ励磁巻線３１−１，３１−３，３１−４はそれぞれ８５０Ｔとし、電源巻線３２−１，３２−３，３２−４はそれぞれ３００Ｔとすれば、単相交流電源２の電圧実効値を１００Ｖとすると、上述したように、個々の電源巻線３２−１，３２−３，３２−４にはそれぞれ実効値８．８Ｖの出力電圧が発生する。よって、外部電源端子１９−１，１９−２からは８．８Ｖ×３＝２６．４Ｖの電圧が出力される。
【０１００】
（本発明の第七の実施の形態のモータ部１６Ｆおよび交流モータ１Ｆについて）
次に、本発明の第七の実施の形態のモータ部１６Ｆおよび交流モータ１Ｆについて図２７および図２８を参照して説明する。図２８では、交流モータ１Ｆの構成におけるモータ部１６Ｆ、整流器１８，１８−１，１８−２、コンデンサＣ３，Ｃ５、外部電源端子１９−１，１９−２，１９−５，１９−６以外の構成の図示は省略した。第一の実施の形態のモータ部１６および交流モータ１と第七の実施の形態のモータ部１６Ｆおよび交流モータ１Ｆとは一部が異なる。よって、モータ部１６および交流モータ１と同一または同種の部材については同一または同一系の符号を付し、その説明を簡略化または省略し、主として異なる部材について説明する。
【０１０１】
交流モータ１Ｆのモータ部１６Ｆは、モータ部１６のモータ励磁巻線３１−３，３１−４に電源巻線３２−３，３２−４を追加し、電源巻線３２−１，３２−４を直列に接続すると共に、電源巻線３２−３に整流器１８−２を接続したものである。これにより電源巻線３２−１と電源巻線３２−４とに発生する電圧を外部電源端子１９−１，１９−２に供給することができると共に、外部電源端子１９−５，１９−６を有することができる。
【０１０２】
（第七の実施の形態の効果について）
交流モータ１Ｆによれば、外部電源端子１９−１，１９−２と外部電源端子１９−５，１９−６とで大きく異なる電圧を出力することができる。よって、大きく異なる電圧を要する２つの異なる機器に対してそれぞれ電源を供給することができる。
【０１０３】
たとえばモータ励磁巻線３１−１，３１−３，３１−４はそれぞれ８５０Ｔとし、電源巻線３２−１，３２−３，３２−４はそれぞれ３００Ｔとすれば、単相交流電源２の電圧実効値を１００Ｖとすると、上述したように、個々の電源巻線３２−１，３２−３，３２−４にはそれぞれ実効値８．８Ｖの出力電圧が発生する。よって、外部電源端子１９−１，１９−２からは８．８Ｖ×２＝１７．６Ｖの電圧が出力される。一方、外部電源端子１９−５，１９−６からは８．８Ｖの電圧が出力される。
【０１０４】
（本発明の第八の実施の形態のモータ部１６Ｇおよび交流モータ１Ｇについて）
次に、本発明の第八の実施の形態のモータ部１６Ｇおよび交流モータ１Ｇについて図２９および図３０を参照して説明する。図３０では、交流モータ１Ｇの構成におけるモータ部１６Ｇ、整流器１７，１８、コンデンサＣ５、外部電源端子１９−５，１９−６以外の構成の図示は省略した。第一の実施の形態のモータ部１６および交流モータ１と第七の実施の形態のモータ部１６Ｇおよび交流モータ１Ｇとは一部が異なる。よって、モータ部１６および交流モータ１と同一または同種の部材については同一または同一系の符号を付し、その説明を簡略化または省略し、主として異なる部材について説明する。
【０１０５】
交流モータ１Ｇのモータ部１６Ｇは、モータ部１６のモータ励磁巻線３１−３，３１−４に電源巻線３２−３，３２−４を追加し、電源巻線３２−１，３２−３，３２−４を並列に接続すると共に、電源巻線３２−１に整流器１８を接続したものである。これにより電源巻線３２−１，３２−３，３２−４に発生する電圧を外部電源端子１９−１，１９−２に供給することができる。
【０１０６】
（第八の実施の形態の効果について）
図８で説明したように、単独巻線の場合と比較すると、並列巻線数が増えるほどＤＣ出力電圧が高くなっていることがわかる。これは並列巻線数が増えるほどモータ励磁巻線３１−１，３１−３，３１−４と電源巻線３２−１，３２−３，３２−４との間の磁気結合が良好になるためである。また、図１３で説明したように、単独巻線の場合と比較すると、多数の並列した電源巻線３２−１，３２−３，３２−４を有するモータ部１６Ｇの方が負荷変動に対するＡＣ出力電圧の変動が少ない。これにより、交流モータ１Ｇによれば、外部電源端子１９−１，１９−２に、並列に接続された３つの電源巻線３２−１，３２−３，３２−４の電圧を供給することができるため、比較的高負荷の機器に電源を供給するのに適する。
【０１０７】
（その他の実施の形態について）
上述した第八の実施の形態では、３つの電源巻線３２−１，３２−３，３２−４を並列に接続したが、２つの電源巻線３２−１，３２−３または３２−３，３２−４または３２−１，３２−４を並列に接続してもよい。このときには、余った電源巻線３２−２または３２−１または３２−２については、単独で整流器および外部電源端子を設けてもよい。
【０１０８】
また、上述した第一〜第八の実施の形態では、電源巻線３２−２にレギュレータ１４へ電源を供給する整流器１７を有したが、この代わりに外部電源端子を設けてもよい。あるいは、電源巻線３２−２を含めて全ての電源巻線３２−１〜３２−４を直列に接続、または並列に接続するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１０９】
また、上述した第一〜第八の実施の形態では、インナーローター型の交流モータ１〜１Ｇを例に挙げて説明したが、交流モータ１〜１Ｇをアウターローター型に置き換えても同様に説明することができる。
【０１１０】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ…交流モータ、１３…電源回路、１５…モータ制御回路（制御回路）、１６，１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅ，１６Ｆ，１６Ｇ…モータ部、１９−１〜１９−６…外部電源端子（電圧供給端子）、３１−１〜３１−４…モータ励磁巻線、３２−１〜３２−４…電源巻線、３４−１〜３４−４…ステータコアティース
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流モータおよび電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
単相交流同期モータなどの交流モータでは、同期運転中は電源周波数に同期するなど、モータの運転そのものに関する制御は必要としないが、正常回転検出や速度制御などを行うための制御回路を有するものがある（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
このような制御回路は、マイコン（マイクロ・コンピュータ）、センサ、ドライバなどの回路を内部に有する。そして、マイコンならば数十ミリアンペア程度のＤＣ（直流）３Ｖ〜５Ｖの電源を必要とし、センサまたはドライバならば数ミリアンペア程度のＤＣ７Ｖ〜１５Ｖの電源を必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２２８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したような制御回路のための電源回路は、たとえばＡＣ（交流）１００Ｖを入力とし、数十ミリアンペアのＤＣ３〜１５Ｖを出力するなど、入力電圧が高く、出力電圧および負荷電流が小さい。このため電源回路としての効率はきわめて低い（たとえば２０％程度）。さらには電源回路に要するコストおよび電源回路の寸法などがモータの低価格化および小型化を阻害する要因となっている。
【０００６】
さらに、電源回路に平滑用の電解コンデンサを用いる場合には、様々な電子デバイスの中で比較的寿命が短い電解コンデンサの寿命が電源回路の寿命となるため、電源回路の長寿命化が難しい。
【０００７】
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、モータの制御回路などの電源を簡略化することができる交流モータおよび電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの観点は、交流モータとしての観点である。すなわち、本発明の交流モータは、ステータコアティースに巻き回されたモータ励磁巻線を有する交流モータにおいて、モータ励磁巻線と共にステータコアティースに巻き回されてモータ励磁巻線に通電される交流電圧によって発生する磁力線によって電圧が誘起される電源巻線を有するモータ部を有するものである。
【０００９】
たとえば本発明の交流モータは、モータ部の電源巻線により誘起された電圧によって動作してモータ部を制御する制御回路を有することができる。
【００１０】
また、たとえば本発明の交流モータは、電源巻線により誘起された電圧を外部に供給するための電圧供給端子を有することができる。
【００１１】
さらに、本発明の交流モータは、ステータコアティースを複数有し、電源巻線を複数のステータコアティースの少なくとも２つに有することができる。このときに、複数の電源巻線が直列または並列に接続されるようにしてもよい。
【００１２】
本発明の他の観点は、電源装置としての観点である。すなわち、本発明の電源装置は、ステータコアティースに巻き回されたモータ励磁巻線を有するモータ部を有し、モータ部は、モータ励磁巻線と共にステータコアティースに巻き回されてモータ励磁巻線に通電される交流電圧によって発生する磁力線によって電圧が誘起される電源巻線を有し、電源巻線により誘起された電圧を外部に供給するための電圧供給端子を有するものである。
【００１３】
さらに、モータ部は、ステータコアティースを複数有し、本発明の電源装置は、電源巻線を複数のステータコアティースの少なくとも２つに有することができる。このときに、複数の電源巻線が直列または並列に接続されるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
各発明によれば、モータの制御回路などの電源を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第一の実施の形態の交流モータの構成を示す図である。
【図２】図１の交流モータが有するモータ部の構成図である。
【図３】図１のモータ部の電源電圧と出力電圧との関係を示す図である。
【図４】図１の電源回路の動作を説明するための図である。
【図５】図１の交流モータの電源巻線数とＤＣ出力電圧との関係を測定するための要部構成を示す図であり、単独巻線の場合を示す図である。
【図６】図１の交流モータの電源巻線数とＤＣ出力電圧との関係を測定するための要部構成を示す図であり、並列巻線（×２）の場合を示す図である。
【図７】図１の交流モータの電源巻線数とＤＣ出力電圧との関係を測定するための要部構成を示す図であり、並列巻線（×４）の場合を示す図である。
【図８】図１の交流モータの電源巻線数とＤＣ出力電圧との関係を示す図である。
【図９】図１のモータ部の電源巻線の巻き方と負荷変動との関係を測定するための要部構成を示す図であり、単独巻線（３００Ｔ）の場合を示す図である。
【図１０】図１のモータ部の電源巻線の巻き方と負荷変動との関係を測定するための要部構成を示す図であり、並列巻線（×２）（３００Ｔ×２）の場合を示す図である。
【図１１】図１のモータ部の電源巻線の巻き方と負荷変動との関係を測定するための要部構成を示す図であり、並列巻線（×４）（３００Ｔ×４）の場合を示す図である。
【図１２】図１のモータ部の電源巻線の巻き方と負荷変動との関係を測定するための要部構成を示す図であり、直列巻線（１５０Ｔ×２＝３００Ｔ）の場合を示す図である。
【図１３】図１のモータ部の電源巻線の巻き方と負荷変動との関係を示す図である。
【図１４】図１のモータ部の入出力特性を測定するための要部構成を示す図である。
【図１５】図１のモータ部の入出力特性を示す図である。
【図１６】従来の交流モータの電源回路を本発明の第一の実施の形態の交流モータにおける電源回路の比較例として示す図である。
【図１７】本発明の第二の実施の形態のモータ部の構成を示す図である。
【図１８】図１７のモータ部を有する本発明の第二の実施の形態の交流モータの要部構成を示す図である。
【図１９】本発明の第三の実施の形態のモータ部の構成を示す図である。
【図２０】図１９のモータ部を有する本発明の第三の実施の形態の交流モータの要部構成を示す図である。
【図２１】本発明の第四の実施の形態のモータ部の構成を示す図である。
【図２２】図２１のモータ部を有する本発明の第四の実施の形態の交流モータの要部構成を示す図である。
【図２３】本発明の第五の実施の形態のモータ部の構成を示す図である。
【図２４】図２３のモータ部を有する本発明の第五の実施の形態の交流モータの要部構成を示す図である。
【図２５】本発明の第六の実施の形態のモータ部の構成を示す図である。
【図２６】図２５のモータ部を有する本発明の第六の実施の形態の交流モータの要部構成を示す図である。
【図２７】本発明の第七の実施の形態のモータ部の構成を示す図である。
【図２８】図２７のモータ部を有する本発明の第七の実施の形態の交流モータの要部構成を示す図である。
【図２９】本発明の第八の実施の形態のモータ部の構成を示す図である。
【図３０】図２９のモータ部を有する本発明の第八の実施の形態の交流モータの要部構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（モータ部１６およびモータ部１６を有する交流モータ１の概要について）
本発明の第一の実施の形態の交流モータ１の構成例を図１に示し、この交流モータ１のモータ部１６の構成例を図２に示す。図２に示すモータ部１６を有する図１に示す交流モータ１は、モータ部１６とその周辺回路とによって構成される。図１に示す周辺回路は、たとえば図２に示すモータ部１６の筐体の周囲に別体に構成されて装着される。あるいは、図１に示す周辺回路は、たとえば図２に示すモータ部１６の筐体の内部に収容される。
【００１７】
モータ部１６は、モータ励磁巻線３１−１，３１−２に電源巻線３２−１，３２−２を巻き回す。これによりモータ励磁巻線３１−１，３１−２を一次側巻線とし、電源巻線３２−１，３２−２を二次側巻線とするトランスを構成する。
【００１８】
（交流モータ１の構成について）
図１は、本発明の第一の実施の形態としての交流モータ１の構成例を示すブロック図である。交流モータ１は、モータ制御回路１５の制御に従って、モータ部１６を回転駆動させる。詳細は後述するが、モータ制御回路１５には、モータ部１６の起動時には、電源回路１３およびレギュレータ１４を介して直流電源が供給されるが、同期駆動後は、モータ部１６により発生した電圧が整流器１７およびレギュレータ１４を介して直流電源として供給されるようになされている。
【００１９】
電源端子１１−１，１１−２には、交流モータ１に交流電源を供給する単相交流電源２が接続される。なお単相交流電源２は、たとえば１００Ｖ／５０Ｈｚ、１００Ｖ／６０Ｈｚ、１１０Ｖ／６０Ｈｚ、２３０Ｖ／５０Ｈｚなどの商用電源（正弦波）である。なお、交流モータ１に適用できる単相交流電源２の周波数としては、たとえば４０Ｈｚ〜７５Ｈｚの範囲内のいずれでも適用可能である。
【００２０】
電源端子１１−１，１１−２には、整流器１２およびモータ制御回路１５が接続される。すなわち電源端子１１−１，１１−２を介して整流器１２およびモータ制御回路１５に単相交流電源２の単相交流電圧が供給される。
【００２１】
整流器１２は、電源端子１１−１，１−２から供給される単相交流電圧を全波整流し、電源回路１３に供給する。
【００２２】
電源回路１３は、整流器１２により全波整流された電圧の大きさおよびコンデンサＣ１の充電電圧に基づいてスイッチング動作し、整流器１２により全波整流された電圧を断続的に出力する。電源回路１３の構成およびその動作については後述する。
【００２３】
コンデンサＣ１は、電源回路１３の出力電圧、および整流器１７からの電圧を充電するためのコンデンサである。なおモータの起動時は主に電源電圧１３の出力電圧が充電され、同期時は、整流器１７からの電源が主に充電される。この例では、コンデンサＣ１には７Ｖ程度の電圧が充電される。
【００２４】
レギュレータ１４は、たとえば三端子レギュレータであり、電源回路１３または整流器１７から出力された直流電圧（たとえばＤＣ７Ｖ程度）を入力し、モータ制御回路１５の制御系のＣＰＵ(Central processing Unit)が動作するための所定の電圧（たとえばＤＣ５Ｖ程度）を出力する。なおモータの起動時は主に電源電圧１３の出力電圧を入力し、同期時は、整流器１７からの電圧を主に入力する。
【００２５】
コンデンサＣ２は、レギュレータ１４の出力電圧を平滑化するためのコンデンサである。
【００２６】
モータ制御回路１５は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２、不図示の起動回路、回転検出回路、速度制御回路などを有する。起動回路は、モータ部１６が静止状態から起動する際に、整流器１２の全波整流された電圧から擬似交流を生成する。回転検出回路は、モータ部１６が同期駆動中に、回転速度を検出する。速度制御回路は、モータ部１６が同期駆動中に、回転検出回路の検出結果にしたがって回転速度を調整するなどの制御を行う。
【００２７】
また、モータ制御回路１５は、起動時は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を開放し、電源端子１１−１，１１−２から供給される単相交流電圧のモータ部１６への供給を停止し、電源回路１３を介して供給される整流器１２により全波整流された電圧から起動回路が生成した擬似交流をモータ部１６に供給する。すなわち起動時のモータ部１６は、供給された疑似交流によって発生した回転磁界により駆動を開始する。一方、モータ部１６の同期駆動中は、モータ制御回路１５は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を閉結し、電源端子１１−１，１１−２から供給される単相交流電圧をモータ部１６に直接供給する。すなわち同期時のモータ部１６は、単相交流電圧によって直接同期駆動される。
【００２８】
モータ制御回路１５の制御系（たとえば、速度制御回路、起動回路、回転検出回路）の電源として、ＤＣ５Ｖ程度の直流電源が必要となり、これは、レギュレータ１４を介して供給される。また、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を構成するスイッチング素子（たとえばＦＥＴ：電界効果トランジスタなど）の電源としては、ＤＣ７Ｖ程度の電源が必要であり、これは、コンデンサＣ１の放電により直接供給される。
【００２９】
モータ部１６は、たとえば単相交流同期モータである。モータ部１６は、図２に示すように、モータ励磁巻線３１−１〜３１−４、電源巻線３２−１，３２−２、磁極数４極のロータマグネット３３−１〜３３−４、４極のステータコアティース３４−１〜３４−４、回転軸３５、ロータヨーク３６、およびステータヨーク３７を有する。ロータマグネット３３−１〜３３−４の内側には回転軸３５が設けられる。回転軸３５とロータマグネット３３−１〜３３−４との間には、ロータヨーク３６が設けられる。
【００３０】
ステータコアティース３４−１〜３４−４にはモータ励磁巻線３１−１〜３１−４が巻き回されており、モータ励磁巻線３１−１〜３１−４に通電されると隣接するステータコアティース３４−１〜３４−４は互いに異なる極性に磁化される。また、ステータコアティース３４−１〜３４−４は、ステータヨーク３７によって連結されている。また、ステータヨーク３７は、モータ部１６の筐体を構成する。
【００３１】
モータ励磁巻線３１−１〜３１−４が通電されると、モータ励磁巻線３１−１〜３１−４に回転磁界が発生し、回転軸３５が回転する。
【００３２】
モータ励磁巻線３１−１，３１−２には、電源巻線３２−１，３２−２が巻き回されている。電源巻線３２−１は、整流器１８に接続されている。電源巻線３２−２は、整流器１７に接続されている。
【００３３】
コンデンサＣ３は、整流器１８の出力電圧を平滑化するためのコンデンサである。
【００３４】
整流器１７は、電源巻線３１−２に励起した電圧を全波整流し、レギュレータ１４に供給する。なお、整流器１７の出力電圧は、その詳細は後述するが、電源巻線の巻線数、個数等により調整される。
【００３５】
整流器１８は、電源巻線３１−１に励起した電圧を全波整流し、外部電源端子１９−１，１９−２に供給する。なお整流器１８の出力電圧は、その詳細は後述するが、電源巻線の巻線数、個数等により調整される。
【００３６】
外部電源端子１９−１，１９−２には、直流電圧を使用するセンサなどの外部機器２０が接続されている。すなわち整流器１８によって全波整流され、コンデンサＣ３によって平滑化された直流電圧が、外部電源端子１９−１，１９−２を介して外部機器２０に供給される。
【００３７】
図３は、モータ励磁巻線３１−１，３１−２に供給される電源電圧とその電源電圧により電源巻線３２−１，３２−２において発生する電圧（出力電圧）を示す図である。図３は、横軸に時間をとり、右側の縦軸に出力電圧（Ｖ）をとり、左側の縦軸に電源電圧（Ｖ）をとる。
【００３８】
モータ部１６のモータ励磁巻線３１−１，３１−２に電源電圧が通電されると、これに応じて電源巻線３２−１，３２−２に出力電圧が発生する。図３では、モータ励磁巻線３１−１，３１−２はそれぞれ８５０Ｔ（ターン）とし、電源巻線３２−１，３２−２はそれぞれ３００Ｔとしている。この場合、電源電圧の実効値を１００Ｖとすると実効値８．８Ｖの出力電圧が出力される。
【００３９】
出力電圧＝
（入力電圧／磁極数）×（電源巻線のターン数／モータ励磁巻線のターン数）
であり、図２および図３の例では、
（１００Ｖ／４）×（３００Ｔ／８５０Ｔ）＝８．８Ｖ
である。
【００４０】
このようにモータ部１６の電源巻線３２−１，３２−２に発生した出力電圧が整流器１７により全波整流され、コンデンサＣ１およびレギュレータ１４に供給される。
【００４１】
（電源回路１３について）
電源回路１３は、ダイオードＤ１，Ｄ２、スイッチング素子Ｑ１、トランジスタＱ２、抵抗Ｒ１〜Ｒ５、およびツェナーダイオードＺＤを有する。
【００４２】
スイッチング素子Ｑ１は、整流器１２から供給される電圧の出力を制御するスイッチング素子である。スイッチング素子Ｑ１がオンのとき、整流器１２から供給される電圧は、電源回路１３の出力電圧として取得され、オフのとき、整流器１２から供給される電圧の出力は停止する。
【００４３】
スイッチング素子Ｑ１には、抵抗Ｒ１に発生する電圧がゲート電圧として印加される。なお、前述したように、スイッチング素子Ｑ１は、一例としてＮチャネルのＭＯＳ型ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）の記号を示したがスイッチング素子Ｑ１の種類をこれに限定するものではない。
【００４４】
抵抗Ｒ２，Ｒ３および抵抗Ｒ４，Ｒ５は、それぞれ、トランジスタＱ２のベースに対する抵抗分圧回路を構成し、トランジスタＱ２のベースには、整流器１２からの入力電圧が抵抗Ｒ２，Ｒ３の値に応じて分圧された所定の大きさの電圧が供給される。すなわち抵抗Ｒ２，Ｒ３を所定の値にすることにより、整流器１２からの入力電圧が所定の値以上に上昇したときに、トランジスタＱ２のベースに、トランジスタＱ２をＯＮする電圧が供給されるようにすることができる。
【００４５】
トランジスタＱ２のベースに所定の電圧が通電されてトランジスタＱ２がＯＮすると、抵抗Ｒ１に発生するスイッチング素子Ｑ１のゲート電圧は接地電位に降下するのでスイッチング素子Ｑ１はＯＦＦになる。なお、ツェナーダイオードＺＤは、温度特性を改善するためのものであり、その役割については後述する。
【００４６】
このことから、抵抗Ｒ２，Ｒ３により、スイッチング素子Ｑ１がオンとなる入力電圧の上限を決定することができる。
【００４７】
トランジスタＱ２のベースにはまた、コンデンサＣ１に充電された電圧が抵抗Ｒ４，Ｒ５の値に応じて分圧された所定の大きさの電圧が供給される。抵抗Ｒ４，Ｒ５を所定の値にすることにより、コンデンサＣ１に充電された電圧が所定の値以上に上昇したときに、トランジスタＱ２をＯＮする電圧が供給されるようにすることができる。
【００４８】
トランジスタＱ２のベースに所定の電圧が通電されてＯＮすると、上述したようにスイッチング素子Ｑ１はオフになる。スイッチング素子Ｑ１がＯＦＦになると、コンデンサＣ１への充電が停止する。
【００４９】
このことから、抵抗Ｒ４，Ｒ５、およびコンデンサＣ１の容量により、電源回路１３の電圧出力を制御することができる。
【００５０】
図４は、整流器１２から電源回路１３への入力電圧、電源回路１３の出力電圧、およびスイッチング素子Ｑ１のゲート電圧の関係を示す図である。抵抗Ｒ２，Ｒ３は、整流器１２からの入力電圧が所定の値（この例の場合、Ｖｉｎ＿ｍａｘ＝７５Ｖ）以上に上昇したときに、トランジスタＱ２をＯＮする電圧が供給されるような値を有し、抵抗Ｒ４，Ｒ５は、コンデンサＣ１に充電された電圧が所定の値（この例の場合、Ｖｓ＝７Ｖ）以上に上昇したときに、トランジスタＱ２をＯＮする電圧が供給されるような値を有しているものとする。
【００５１】
整流器１２から電源回路１３に供給される入力電圧がＶｉｎ＿ｍａｘ（７５Ｖ）より小さく、かつコンデンサＣ１への充電電圧（出力電圧）がＶｓ（７Ｖ）より小さい区間では、トランジスタＱ２のベースには、トランジスタＱ２をＯＮ状態にする電圧が供給されていないので、トランジスタＱ２はＯＦＦ状態になる。これにより、スイッチング素子Ｑ１はＯＮ状態になり、整流器１２からの電圧が電源回路１３の出力電圧として出力される。その間、電源回路１３の出力電圧は、コンデンサＣ１に充電される（図中、「コンデンサＣ１充電区間」）。
【００５２】
一方、整流器１２から電源回路１３に供給される入力電圧がＶｉｎ＿ｍａｘ（７５Ｖ）以上であるとき、またはコンデンサＣ１への充電電圧（出力電圧）がＶｓ（７Ｖ）以上であるとき、トランジスタＱ２のベースには、トランジスタＱ２をＯＮ状態にする電圧が供給されて、トランジスタＱ２がＯＮ状態になり、スイッチング素子Ｑ１がＯＦＦ状態になる。これにより、電源回路１３からの電圧出力は停止する。たとえば、区間Ｔoffでは、整流器１２から電源回路１３に供給される入力電圧がＶｉｎ＿ｍａｘ（７５Ｖ）より小さいが、コンデンサＣ１への充電電圧（出力電圧）がＶｓ（７Ｖ）以上となり、電源回路１３からの電圧出力は停止する。
【００５３】
なお、コンデンサＣ１の容量は、たとえば充電されていない間の放電でも、要求電圧（たとえば、７Ｖ）を出力できる大きさとなっている。
【００５４】
ここで、モータ起動時およびモータ同期時の電源回路１３の動作について説明する。起動が開始され、図４に示したようにスイッチング素子Ｑ１のＯＮ／ＯＦＦが繰り返され、断続的に整流器１２からの電圧が出力され、コンデンサＣ１に充電される。ここでコンデンサＣ１に充電された電圧が、直接またはレギュレータ１４を介してモータ制御回路１５に供給される。
【００５５】
その後、同期状態に入ると、図３に示したようなモータ部１６から出力された電圧が、整流器１７を介して、継続的にコンデンサＣ１が供給されて充電される。その結果、コンデンサＣ１が、Ｖｓ以上の電圧になりトランジスタＱ２がＯＮ状態になり、スイッチング素子Ｑ１がＯＦＦ状態になる。その結果電源回路１３の電圧出力は停止し、モータ制御回路１５への電源供給は、モータ部１６で発生した電圧により充電されたコンデンサＣ１からの放電により行われる。
【００５６】
なお、その後、何らかの原因によってモータ部１６の同期運転が停止されると、電源巻線３２−２が発生する電圧が低下し、コンデンサＣ１の充電電圧が電圧Ｖｓ以下になる場合が生じる。そのときは、電源回路１３からの電源供給が開始される。
【００５７】
電源回路１３を図１に示す構成とすることにより以下のような関係式が成り立つ。すなわち、スイッチング素子Ｑ１がＯＮ状態になる上限の入力電圧（入力電圧の上限に相当する）をＶｉｎ＿ｍａｘ、出力電圧をＶｓ、トランジスタＱ２のベースとエミッタとの間の電圧をＶｂｅ、ダイオードＤ１の順方向電圧をＶｆ１、ダイオードＤ２の順方向電圧をＶｆ２、抵抗Ｒ２，Ｒ３の抵抗値をそれぞれＲ２，Ｒ３、ツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧をＶｚとすれば、スイッチング素子Ｑ１がＯＮ状態になる上限の入力電圧Ｖｉｎ＿ｍａｘは、抵抗Ｒ２，Ｒ３の抵抗値を適宜選択することにより、
Ｖｉｎ＿ｍａｘ＝（Ｖｚ＋Ｖｂｅ＋Ｖｆ１）×（１＋（Ｒ２／Ｒ３））
として設定することができる。また、出力電圧Ｖｓは、抵抗Ｒ４，Ｒ５の抵抗値を適宜選択することにより、
Ｖｓ＝（Ｖｚ＋Ｖｂｅ＋Ｖｆ２）×（１＋（Ｒ４／Ｒ５））
として設定することができる。
【００５８】
また、ツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧Ｖｚの温度特性は、トランジスタＱ２のベースとエミッタとの間の電圧Ｖｂｅの温度特性とダイオードＤ１，Ｄ２の順方向電圧Ｖｆ１，Ｖｆ２の温度特性とが互いにキャンセルするような乗数を選択することにより良好なものとすることができる。たとえばトランジスタＱ２のベースとエミッタとの間の電圧Ｖｂｅが−２ｍＶ／℃であり、ダイオードＤ１，Ｄ２の順方向電圧Ｖｆ１，Ｖｆ２の温度特性が−２ｍＶ／℃であるとすれば、ツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧Ｖｚの温度特性を＋４ｍＶ／℃とすることがよい。
【００５９】
（電源巻線の巻線数とＤＣ出力電圧との関係について）
次に、電源巻線３２−１〜３２−４の巻線数とＤＣ出力電圧との関係について図５〜図８を参照して説明する。一例として、図５に示すように、モータ部１６の１つのモータ励磁巻線３１−１に１つの電源巻線３２−１を巻き回した場合（単独巻線）、図６に示すように、モータ部１６の２つのモータ励磁巻線３１−１，３１−２にそれぞれ１つずつ電源巻線３２−１および電源巻線３２−２をそれぞれ同じ巻線数ずつ巻き回し、電源巻線３２−１，３２−２を並列接続した場合（並列巻線（×２））、図７に示すように、モータ部１６の４つのモータ励磁巻線３１−２〜３１−４にそれぞれ１つずつ電源巻線３２−１、電源巻線３２−２、電源巻線３２−３、および電源巻線３２−４を同じ巻線数ずつ巻き回し、電源巻線３２−１〜３２−４を並列接続した場合（並列巻線（×４））のそれぞれについて、モータ部１６にＡＣ１００Ｖ６０Ｈｚの単相交流電圧を通電して同期駆動状態とし、モータ励磁巻線３１−１〜３１−４に２０ｍＡの電流が流れるような負荷を与え、外部電源端子１９−１，１９−２のＤＣ出力電圧を測定した結果を図８に示す。モータ励磁巻線３１−１〜３１−４の巻線数は８５０Ｔとする。図８は、横軸に電源巻線数（Ｔ）をとり、縦軸にＤＣ出力電圧（Ｖ）をとる。
【００６０】
実線（単独巻線）は、モータ部１６の１つのモータ励磁巻線３１−１に１つの電源巻線３２−１を巻き回した場合（図５相当）の電源巻線３２−１の巻線数と外部電源端子１９−１，１９−２のＤＣ出力電圧との関係を示している。
【００６１】
破線（並列巻線（×２））は、モータ部１６の２つのモータ励磁巻線３１−１，３１−２にそれぞれ１つずつ電源巻線３２−１および電源巻線３２−２を同じ巻線数ずつ巻き回し、２つの電源巻線３２−１，３２−２を並列に接続した場合（図６相当）の電源巻線３２−１，３２−２の巻線数と外部電源端子１９−１，１９−２のＤＣ出力電圧との関係を示している。
【００６２】
一点鎖線は、モータ部１６の４つのモータ励磁巻線３１−１〜３１−４にそれぞれ１つずつ電源巻線３２−１、電源巻線３２−２、電源巻線３２−３、および電源巻線３２−４を同じ巻線数ずつ巻き回し、４つの電源巻線３２−１〜３２−４を並列に接続した場合（図７相当）の電源巻線３２−１〜３２−４の巻線数と外部電源端子１９−１，１９−２のＤＣ出力電圧との関係を示している。
【００６３】
図８に示すように、電源巻線３２−１〜３２−４の個々の巻線数を増減（１００Ｔ〜４００Ｔ）させることによって、ＤＣ出力電圧を調整することができる。さらに、単独巻線、並列巻線（×２）、並列巻線（×４）とすることにより、個々の電源巻線３２−１〜３２−４については同じ巻線数であっても並列数が増えるほど出力電圧を上昇させることができる。電源巻線３２−１〜３２−４の個々の巻線数が同じでも並列数が増えるほど出力電圧を上昇させることができるのは、並列数が増えるほどモータ励磁巻線３１−１〜３１−４と電源巻線３２−１〜３２−４との間の磁気結合が良好になるためである。
【００６４】
（モータ部１６の電源巻線３２−１〜３２−４の巻き方と負荷変動との関係について）
次に、モータ部１６の電源巻線３２−１〜３２−４の巻き方と負荷変動との関係について図９〜図１３を参照して説明する。一例として、図９に示すように、モータ部１６の１つのモータ励磁巻線３１−１に１つの電源巻線３２−１を３００Ｔ巻き回した場合（単独巻線：３００Ｔ）、図１０に示すように、モータ部１６の２つのモータ励磁巻線３１−１，３１−２にそれぞれ１つずつ電源巻線３２−１および電源巻線３２−３をそれぞれ３００Ｔずつ巻き回し、電源巻線３２−１，３２−２を並列接続した場合（並列巻線（×２）：３００Ｔ×２）、図１１に示すように、モータ部１６の４つのモータ励磁巻線３１−２〜３１−４にそれぞれ１つずつ電源巻線３２−１、電源巻線３２−２、電源巻線３２−３、および電源巻線３２−４をそれぞれ３００Ｔずつ巻き回し、電源巻線３２−１〜３２−４を並列接続した場合（並列巻線（×４）：３００Ｔ×４）、および図１２に示すように、モータ部１６の２つのモータ励磁巻線３１−１，３１−２にそれぞれ１つずつ電源巻線３２−１および電源巻線３２−２をそれぞれ１５０Ｔずつ巻き回し、電源巻線３２−１，３２−２を直列接続した場合（直列巻線：１５０Ｔ×２＝３００Ｔ）のそれぞれについて、モータ部１６に１００Ｖ６０Ｈｚの単相交流電圧を通電して同期駆動状態とし、電源巻線３２−１〜３２−４のＡＣ出力電圧を測定した結果を図１３に示す。
【００６５】
図１３は、横軸に負荷電流（ｍＡ）をとり、縦軸にＡＣ出力電圧（Ｖ）をとる。モータ励磁巻線３１−１〜３１−４は８５０Ｔとし、同期駆動状態のモータ部１６にＡＣ１００Ｖ６０Ｈｚの単相交流電圧を通電する。
【００６６】
図１３の実線は、モータ部１６の１つのモータ励磁巻線３１−１に１つの電源巻線３２−１を３００Ｔ巻き回した場合（図９相当）のモータ部１６の負荷変動とＡＣ出力電圧との関係を示す（単独巻線：３００Ｔ）。
【００６７】
図１３の破線は、モータ部１６の２つのモータ励磁巻線３１−１，３１−２にそれぞれ１つずつ電源巻線３２−１および電源巻線３２−２をそれぞれ１５０Ｔずつ巻き回し、２つの電源巻線３２−１，３２−２を直列に接続した場合（図１２相当）のモータ部１６の負荷変動とＡＣ出力電圧との関係を示す（直列巻線：１５０Ｔ×２＝３００Ｔ）。
【００６８】
図１３の一点鎖線は、モータ部１６の２つのモータ励磁巻線３１−１，３１−２にそれぞれ１つずつ電源巻線３２−１および電源巻線３２−２をそれぞれ３００Ｔずつ巻き回し、２つの電源巻線３２−１，３２−２を並列に接続した場合（図１０相当）のモータ部１６の負荷変動とＡＣ出力電圧との関係を示す（並列巻線（×２）：３００Ｔ×２）。
【００６９】
図１３の二点鎖線は、モータ部１６の４つのモータ励磁巻線３１−１〜３１−４にそれぞれ１つずつ電源巻線３２−１、電源巻線３２−２、電源巻線３２−３、および電源巻線３２−４をそれぞれ３００Ｔずつ巻き回し、４つの電源巻線３２−１〜３２−４を並列に接続した場合（図１１相当）のモータ部１６の負荷変動とＡＣ出力電圧との関係を示す（並列巻線（×４）：３００Ｔ×４）。
【００７０】
図１３に示すように、単独巻線３００Ｔの場合と直列巻線（１５０Ｔ×２＝３００Ｔ）の場合とは負荷電流の増加に伴うＡＣ出力電圧の変動については殆ど変わらない。一方、単独巻線３００Ｔまたは直列巻線（１５０Ｔ×２＝３００Ｔ）の場合と比較し、並列巻線（×２）（３００Ｔ×２）、並列巻線（×４）（３００Ｔ×４）の順に負荷電流の増加に伴うＡＣ出力電圧の変動が小さくなっている。このように多数の並列した電源巻線３２−１〜３２−４を有するモータ部１６の方が単独巻線または直列巻線に比べて負荷変動に対するＡＣ出力電圧の変動が少ないことがわかる。
【００７１】
（入出力特性について）
次に、モータ部１６の入出力特性について図１４、図１５を参照して説明する。一例として、図１４に示すように、モータ部１６の２つのモータ励磁巻線３１−１，３１−２にそれぞれ１つずつ電源巻線３２−１および電源巻線３２−２をそれぞれ３００Ｔずつ巻き回し、２つの電源巻線３２−１，３２−２を並列に接続する。そしてモータ部１６に、ＡＣ９０Ｖ６０Ｈｚ，ＡＣ１００Ｖ６０Ｈｚ，ＡＣ１１０Ｖ６０Ｈｚの単相交流電圧をそれぞれ通電して同期駆動状態とし、それぞれの場合の電源巻線３２−１，３２−２のＡＣ出力電圧を測定した結果を図１５に示す。
【００７２】
図１５は、横軸に負荷電流（ｍＡ）をとり、縦軸にＤＣ出力電圧（Ｖ）をとる。図１５の実線は、モータ部１６に、ＡＣ９０Ｖ６０Ｈｚを入力した場合であり、図１５の破線は、モータ部１６に、ＡＣ１００Ｖ６０Ｈｚを入力した場合であり、図１５の一点鎖線は、モータ部１６に、ＡＣ１１０Ｖ６０Ｈｚを入力した場合である。
【００７３】
図１５に示すように、モータ部１６は、モータ励磁巻線３１−１，３１−２の入力電圧の変化に応じて電源巻線３２−１，３２−２の出力電圧が広い負荷領域にわたり忠実に変化していることがわかる。これによりモータ部１６におけるモータ励磁巻線３１−１，３１−２と電源巻線３２−１，３２−２とはトランスの一次側巻線、二次側巻線として良好に機能していることがわかる。
【００７４】
（第一の実施の形態の効果について）
モータ部１６は、同期運転中には交流モータ１のモータ制御回路１５に電源巻線３２−２から電源を供給することができるので、電源回路１３は起動運転時のみ運転すればよい。これにより電源回路１３を簡略化することができる。
【００７５】
さらに、交流モータ１は、電源装置としての機能も有し、外部電源端子１９−１，１９−２を利用して外部機器２０として、たとえばセンサなどへ電源を供給できる。すなわち、外部電源端子１９−１，１９−２は、数ミリアンペア程度のＤＣ１０Ｖ〜１５Ｖの電源をセンサに供給することができる。これによれば別途、センサ用の電源装置を用意する必要がなく、交流モータ１の設置スペースを小さくすることができると共に、センサ用の電源装置に要するコストを削減できる。また、別途、センサ用の電源装置を設置して配線を施すなどの工数が削減できるためユーザの利便性を向上させることができる。
【００７６】
（比較例）
ここで電源回路１３の比較例を図１６を参照して説明する。図１６は、交流モータ５０の構成図であり、電源回路１３に代えてＤＣ−ＤＣコンバータ５３を使用する比較例である。図１６の交流モータ５０の構成部材において、交流モータ１の構成と同じ部材については同一の符号を付した。図１６の例では、モータ制御回路１５は、モータ励磁巻線５１−１，５１−２を有する交流モータ５０を制御している。整流器１２および平滑コンデンサＣ５２の出力がＤＣ−ＤＣコンバータ５３に入力される。ＤＣ−ＤＣコンバータ５３は、所定の出力電圧を出力する。
【００７７】
図１６の比較例では、ＤＣ−ＤＣコンバータ５３を動作させるために、平滑コンデンサＣ５２が必須の構成要素になる。平滑コンデンサＣ５２は、全波整流された最大１４０Ｖ付近の電圧に耐える必要がある。したがって、通常、平滑コンデンサＣ５２として高耐圧の電解コンデンサが用いられる。このような高耐圧の平滑コンデンサＣ５２は、一般的に大型であり高価格である。さらに、電解コンデンサは、様々な電子デバイスの中で比較的寿命が短い。
【００７８】
一方、電源回路１３は、整流器１２の全波整流された電圧によって動作するので平滑コンデンサＣ５２を必要としない。これにより電源回路１３を利用することにより、交流モータ１の周辺構成を小型化、低価格化、および長寿命化することができる。
【００７９】
全波整流されている入力電圧は、０Ｖ付近から１４０Ｖ付近までの電圧を有するが、電源回路１３は、その内の比較的低い電圧の領域（１０Ｖ付近〜７５Ｖ付近）のみを利用してコンデンサＣ１に充電する。これにより、所望する７Ｖ付近の出力電圧を得るのに際し、無効となる高い電圧を用いることなく効率良く所望する出力電圧を得ることができる。
【００８０】
（本発明の第二の実施の形態のモータ部１６Ａおよび交流モータ１Ａについて）
次に、本発明の第二の実施の形態のモータ部１６Ａおよび交流モータ１Ａについて図１７および図１８を参照して説明する。図１８では、交流モータ１Ａの構成におけるモータ部１６Ａおよび整流器１７以外の構成は図示を省略した。第一の実施の形態のモータ部１６および交流モータ１と第二の実施の形態のモータ部１６Ａおよび交流モータ１Ａとは一部が異なる。よって、モータ部１６および交流モータ１と同一または同種の部材については同一または同一系の符号を付し、その説明を簡略化または省略し、主として異なる部材について説明する。
【００８１】
交流モータ１Ａのモータ部１６Ａは、モータ部１６から電源巻線３２−１を除去したものである。これによりモータ部１６Ａは、レギュレータ１４を介してモータ制御回路１５の電源のみを供給する。
【００８２】
（第二の実施の形態の効果について）
交流モータ１Ａは、単に、モータ制御回路１５に電源を供給するための電源巻線３２−２のみを有する。これにより第一の実施の形態と同様に、モータ部１６Ａは、同期運転中には交流モータ１Ａのモータ制御回路１５に電源巻線３２−２から電源を供給することができる。これにより交流モータ１Ａは、第一の実施の形態と同様に、簡略化、高効率化された電源回路１３を用いて周辺回路を構成できる。
【００８３】
また、交流モータ１Ａは、１つのモータ励磁巻線３１−２のみに電源巻線３２−２を巻き回せばよいため、製造工数を削減できる。したがって、交流モータ１Ａの単価は、交流モータ１よりも安価にできる。たとえば別途センサ電源などを必要としない用途であれば、交流モータ１Ａは交流モータ１よりも適する。
【００８４】
（本発明の第三の実施の形態のモータ部１６Ｂおよび交流モータ１Ｂについて）
次に、本発明の第三の実施の形態のモータ部１６Ｂおよび交流モータ１Ｂについて図１９および図２０を参照して説明する。図２０では、交流モータ１Ｂの構成におけるモータ部１６および整流器１７，１８−１，１８−２、コンデンサＣ３，Ｃ４、外部出力端子１９−１〜１９−４以外の構成は図示を省略した。第一の実施の形態のモータ部１６および交流モータ１と第三の実施の形態のモータ部１６Ｂおよび交流モータ１Ｂとは一部が異なる。よって、モータ部１６および交流モータ１と同一または同種の部材については同一または同一系の符号を付し、その説明を簡略化または省略し、主として異なる部材について説明する。
【００８５】
交流モータ１Ｂのモータ部１６Ｂは、モータ部１６のモータ励磁巻線３１−４に電源巻線３２−４を追加したものである。これによりモータ部１６Ｂは、２組の外部電源端子１９−１，１９−２および１９−３，１９−４を有する。
【００８６】
（第三の実施の形態の効果について）
交流モータ１Ｂは、２組の外部電源端子１９−１，１９−２および１９−３，１９−４を有するので、センサ電源の他に、他の用途に電源を供給することができる。たとえば外部電源端子１９−３，１９−４にパイロットランプを接続すれば、モータ部１６Ｂが同期運転中には点灯し、それ以外では消灯する表示器を構成することができる。これによればユーザは、この表示器を監視することによって交流モータ１Ｂの運転状況を容易に把握することができる。その他にも外部電源端子１９−３，１９−４には、様々な機器を接続することができる。
【００８７】
なお、外部接続端子１９−１，１９−２および１９−３，１９−４に接続する機器に応じて適宜、電源巻線３２−１，３２−４の巻線数を可変することによって、外部接続端子１９−１，１９−２および１９−３，１９−４の出力電圧を個々に所望する電圧に設定することができる。
【００８８】
（本発明の第四の実施の形態のモータ部１６Ｃおよび交流モータ１Ｃについて）
次に、本発明の第四の実施の形態のモータ部１６Ｃおよび交流モータ１Ｃについて図２１および図２２を参照して説明する。図２２では、交流モータ１Ｃの構成におけるモータ部１６Ｃ、整流器１７，１８、外部電源端子１９−１，１９−２以外の構成の図示は省略した。第一の実施の形態のモータ部１６および交流モータ１と第四の実施の形態のモータ部１６Ｃおよび交流モータ１Ｃとは一部が異なる。よって、モータ部１６および交流モータ１と同一または同種の部材については同一または同一系の符号を付し、その説明を簡略化または省略し、主として異なる部材について説明する。
【００８９】
交流モータ１Ｃのモータ部１６Ｃは、モータ部１６のモータ励磁巻線３１−４に電源巻線３２−４を追加し、電源巻線３２−１と電源巻線３２−４とを直列に接続したものである。これにより電源巻線３２−１と電源巻線３２−４とが発生する電圧を加算した電圧が外部出力端子１９−１，１９−２に供給される。
【００９０】
（第四の実施の形態の効果について）
交流モータ１Ｃは、電源巻線３２−１と電源巻線３２−４とが直列に接続されているため、電源巻線３２−１と電源巻線３２−４とが発生する電圧を加算した電圧が外部出力端子１９−１，１９−２に供給される。このようにして、ユーザが所望する電圧を外部電源端子１９−１，１９−２から取り出すことができる。特に、比較的高い電圧を必要とする機器に対して外部電源端子１９−１，１９−２から電源を供給する場合に適する。
【００９１】
たとえばモータ励磁巻線３１−１，３１−４はそれぞれ８５０Ｔとし、電源巻線３２−１，３２−４はそれぞれ３００Ｔとすれば、単相交流電源２の電圧実効値を１００Ｖとすると、上述したように、個々の電源巻線３２−１，３２−４にはそれぞれ実効値８．８Ｖの出力電圧が発生する。よって、外部電源端子１９−１，１９−２からは８．８Ｖ×２＝１７．６Ｖの電圧が出力される。
【００９２】
（本発明の第五の実施の形態のモータ部１６Ｄおよび交流モータ１Ｄについて）
次に、本発明の第五の実施の形態のモータ部１６Ｄおよび交流モータ１Ｄについて図２３および図２４を参照して説明する。図２４では、交流モータ１Ｄの構成におけるモータ部１６Ｄ、整流器１７，１８−１，１８−２，１８−３，コンデンサＣ３〜Ｃ５、外部電源端子１９−１〜１９−６以外の構成の図示は省略した。第一の実施の形態のモータ部１６および交流モータ１と第五の実施の形態のモータ部１６Ｄおよび交流モータ１Ｄとは一部が異なる。よって、モータ部１６および交流モータ１と同一または同種の部材については同一または同一系の符号を付し、その説明を簡略化または省略し、主として異なる部材について説明する。
【００９３】
交流モータ１Ｄのモータ部１６Ｄは、モータ部１６のモータ励磁巻線３１−３，３１−４に電源巻線３２−３，３２−４を追加したものである。これにより３組の外部電源端子１９−１，１９−２、１９−３，１９−４、および１９−５，１９−６を有する。
【００９４】
（第五の実施の形態の効果について）
交流モータ１Ｄは、３組の外部電源端子１９−１，１９−２、１９−３，１９−４、および１９−５，１９−６を有するので、異なる３つの機器に対して電源を供給することができる。たとえば外部電源端子１９−１，１９−２は、センサに対して電源を供給し、外部電源端子１９−３，１９−４は、パイロットランプに対して電源を供給し、外部電源端子１９−５，１９−６は、その他の機器に対して電源を供給することができる。
【００９５】
なお、外部接続端子１９−１，１９−２、１９−３，１９−４、および１９−５，１９−６に接続する機器に応じて適宜、電源巻線３２−１，３２−３，３２−４の巻線数を可変することによって、外部接続端子１９−１，１９−２、１９−３，１９−４、および１９−５，１９−６の出力電圧を個々に所望する電圧に設定することができる。
【００９６】
（本発明の第六の実施の形態のモータ部１６Ｅおよび交流モータ１Ｅについて）
次に、本発明の第六の実施の形態のモータ部１６Ｅおよび交流モータ１Ｅについて図２５および図２６を参照して説明する。図２６では、交流モータ１Ｅの構成におけるモータ部１６Ｅ、整流器１７，１８、コンデンサＣ３、外部電源端子１９−１，１９−２以外の構成の図示は省略した。第一の実施の形態のモータ部１６および交流モータ１と第六の実施の形態のモータ部１６Ｅおよび交流モータ１Ｅとは一部が異なる。よって、モータ部１６および交流モータ１と同一または同種の部材については同一または同一系の符号を付し、その説明を簡略化または省略し、主として異なる部材について説明する。
【００９７】
交流モータ１Ｅのモータ部１６Ｅは、モータ部１６のモータ励磁巻線３１−３，３１−４に電源巻線３２−３，３２−４を追加し、電源巻線３２−１，３２−３，３２−４を直列に接続したものである。これにより電源巻線３２−１と電源巻線３２−３と電源巻線３２−４とに発生する電圧を加算した電圧を外部電源端子１９−１，１９−２に供給することができる。
【００９８】
（第六の実施の形態の効果について）
交流モータ１Ｅは、電源巻線３２−１、電源巻線３２−３、および電源巻線３２−４が直列に接続されているため、電源巻線３２−１，３２−３，３２−４が発生する電圧を加算した電圧が外部出力端子１９−１，１９−２に供給される。このようにして、ユーザが所望する電圧を外部電源端子１９−１，１９−２から取り出すことができる。特に、比較的高い電圧を必要とする機器に対して外部電源端子１９−１，１９−２から電源を供給する場合に適する。
【００９９】
たとえばモータ励磁巻線３１−１，３１−３，３１−４はそれぞれ８５０Ｔとし、電源巻線３２−１，３２−３，３２−４はそれぞれ３００Ｔとすれば、単相交流電源２の電圧実効値を１００Ｖとすると、上述したように、個々の電源巻線３２−１，３２−３，３２−４にはそれぞれ実効値８．８Ｖの出力電圧が発生する。よって、外部電源端子１９−１，１９−２からは８．８Ｖ×３＝２６．４Ｖの電圧が出力される。
【０１００】
（本発明の第七の実施の形態のモータ部１６Ｆおよび交流モータ１Ｆについて）
次に、本発明の第七の実施の形態のモータ部１６Ｆおよび交流モータ１Ｆについて図２７および図２８を参照して説明する。図２８では、交流モータ１Ｆの構成におけるモータ部１６Ｆ、整流器１８，１８−１，１８−２、コンデンサＣ３，Ｃ５、外部電源端子１９−１，１９−２，１９−５，１９−６以外の構成の図示は省略した。第一の実施の形態のモータ部１６および交流モータ１と第七の実施の形態のモータ部１６Ｆおよび交流モータ１Ｆとは一部が異なる。よって、モータ部１６および交流モータ１と同一または同種の部材については同一または同一系の符号を付し、その説明を簡略化または省略し、主として異なる部材について説明する。
【０１０１】
交流モータ１Ｆのモータ部１６Ｆは、モータ部１６のモータ励磁巻線３１−３，３１−４に電源巻線３２−３，３２−４を追加し、電源巻線３２−１，３２−４を直列に接続すると共に、電源巻線３２−３に整流器１８−２を接続したものである。これにより電源巻線３２−１と電源巻線３２−４とに発生する電圧を外部電源端子１９−１，１９−２に供給することができると共に、外部電源端子１９−５，１９−６を有することができる。
【０１０２】
（第七の実施の形態の効果について）
交流モータ１Ｆによれば、外部電源端子１９−１，１９−２と外部電源端子１９−５，１９−６とで大きく異なる電圧を出力することができる。よって、大きく異なる電圧を要する２つの異なる機器に対してそれぞれ電源を供給することができる。
【０１０３】
たとえばモータ励磁巻線３１−１，３１−３，３１−４はそれぞれ８５０Ｔとし、電源巻線３２−１，３２−３，３２−４はそれぞれ３００Ｔとすれば、単相交流電源２の電圧実効値を１００Ｖとすると、上述したように、個々の電源巻線３２−１，３２−３，３２−４にはそれぞれ実効値８．８Ｖの出力電圧が発生する。よって、外部電源端子１９−１，１９−２からは８．８Ｖ×２＝１７．６Ｖの電圧が出力される。一方、外部電源端子１９−５，１９−６からは８．８Ｖの電圧が出力される。
【０１０４】
（本発明の第八の実施の形態のモータ部１６Ｇおよび交流モータ１Ｇについて）
次に、本発明の第八の実施の形態のモータ部１６Ｇおよび交流モータ１Ｇについて図２９および図３０を参照して説明する。図３０では、交流モータ１Ｇの構成におけるモータ部１６Ｇ、整流器１７，１８、コンデンサＣ５、外部電源端子１９−５，１９−６以外の構成の図示は省略した。第一の実施の形態のモータ部１６および交流モータ１と第七の実施の形態のモータ部１６Ｇおよび交流モータ１Ｇとは一部が異なる。よって、モータ部１６および交流モータ１と同一または同種の部材については同一または同一系の符号を付し、その説明を簡略化または省略し、主として異なる部材について説明する。
【０１０５】
交流モータ１Ｇのモータ部１６Ｇは、モータ部１６のモータ励磁巻線３１−３，３１−４に電源巻線３２−３，３２−４を追加し、電源巻線３２−１，３２−３，３２−４を並列に接続すると共に、電源巻線３２−１に整流器１８を接続したものである。これにより電源巻線３２−１，３２−３，３２−４に発生する電圧を外部電源端子１９−１，１９−２に供給することができる。
【０１０６】
（第八の実施の形態の効果について）
図８で説明したように、単独巻線の場合と比較すると、並列巻線数が増えるほどＤＣ出力電圧が高くなっていることがわかる。これは並列巻線数が増えるほどモータ励磁巻線３１−１，３１−３，３１−４と電源巻線３２−１，３２−３，３２−４との間の磁気結合が良好になるためである。また、図１３で説明したように、単独巻線の場合と比較すると、多数の並列した電源巻線３２−１，３２−３，３２−４を有するモータ部１６Ｇの方が負荷変動に対するＡＣ出力電圧の変動が少ない。これにより、交流モータ１Ｇによれば、外部電源端子１９−１，１９−２に、並列に接続された３つの電源巻線３２−１，３２−３，３２−４の電圧を供給することができるため、比較的高負荷の機器に電源を供給するのに適する。
【０１０７】
（その他の実施の形態について）
上述した第八の実施の形態では、３つの電源巻線３２−１，３２−３，３２−４を並列に接続したが、２つの電源巻線３２−１，３２−３または３２−３，３２−４または３２−１，３２−４を並列に接続してもよい。このときには、余った電源巻線３２−２または３２−１または３２−２については、単独で整流器および外部電源端子を設けてもよい。
【０１０８】
また、上述した第一〜第八の実施の形態では、電源巻線３２−２にレギュレータ１４へ電源を供給する整流器１７を有したが、この代わりに外部電源端子を設けてもよい。あるいは、電源巻線３２−２を含めて全ての電源巻線３２−１〜３２−４を直列に接続、または並列に接続するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１０９】
また、上述した第一〜第八の実施の形態では、インナーローター型の交流モータ１〜１Ｇを例に挙げて説明したが、交流モータ１〜１Ｇをアウターローター型に置き換えても同様に説明することができる。
【０１１０】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ…交流モータ、１３…電源回路、１５…モータ制御回路（制御回路）、１６，１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅ，１６Ｆ，１６Ｇ…モータ部、１９−１〜１９−６…外部電源端子（電圧供給端子）、３１−１〜３１−４…モータ励磁巻線、３２−１〜３２−４…電源巻線、３４−１〜３４−４…ステータコアティース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアティースに巻き回されたモータ励磁巻線を有する交流モータにおいて、
上記モータ励磁巻線と共に上記ステータコアティースに巻き回されて上記モータ励磁巻線に通電される交流電圧によって発生する磁力線によって電圧が誘起される電源巻線を有するモータ部を有する、
ことを特徴とする交流モータ。
【請求項２】
請求項１記載の交流モータであって、
前記モータ部の前記電源巻線により誘起された電圧によって動作して前記モータ部を制御する制御回路を有する、
ことを特徴とする交流モータ。
【請求項３】
請求項１または２記載の交流モータであって、
前記電源巻線により誘起された電圧を外部に供給するための電圧供給端子を有する、
ことを特徴とする交流モータ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項記載の交流モータであって、
前記モータ部は、前記ステータコアティースを複数有し、
前記電源巻線を複数の前記ステータコアティースの少なくとも２つに有する、
ことを特徴とする交流モータ。
【請求項５】
請求項４記載の交流モータであって、
複数の前記電源巻線が直列または並列に接続される、
ことを特徴とする交流モータ。
【請求項６】
ステータコアティースに巻き回されたモータ励磁巻線を有するモータ部を有し、
上記モータ部は、上記モータ励磁巻線と共に上記ステータコアティースに巻き回されて上記モータ励磁巻線に通電される交流電圧によって発生する磁力線によって電圧が誘起される電源巻線を有し、
上記電源巻線により誘起された電圧を外部に供給するための電圧供給端子を有する、
ことを特徴とする電源回路。
【請求項７】
請求項６記載の電源装置であって、
前記モータ部は、前記ステータコアティースを複数有し、
前記電源巻線を複数の前記ステータコアティースの少なくとも２つに有する、
ことを特徴とする電源装置。
【請求項８】
請求項７記載の電源装置であって、
複数の前記電源巻線が直列または並列に接続される、
ことを特徴とする電源装置。
【請求項１】
ステータコアティースに巻き回されたモータ励磁巻線を有する交流モータにおいて、
上記モータ励磁巻線と共に上記ステータコアティースに巻き回されて上記モータ励磁巻線に通電される交流電圧によって発生する磁力線によって電圧が誘起される電源巻線を有するモータ部を有する、
ことを特徴とする交流モータ。
【請求項２】
請求項１記載の交流モータであって、
前記モータ部の前記電源巻線により誘起された電圧によって動作して前記モータ部を制御する制御回路を有する、
ことを特徴とする交流モータ。
【請求項３】
請求項１または２記載の交流モータであって、
前記電源巻線により誘起された電圧を外部に供給するための電圧供給端子を有する、
ことを特徴とする交流モータ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項記載の交流モータであって、
前記モータ部は、前記ステータコアティースを複数有し、
前記電源巻線を複数の前記ステータコアティースの少なくとも２つに有する、
ことを特徴とする交流モータ。
【請求項５】
請求項４記載の交流モータであって、
複数の前記電源巻線が直列または並列に接続される、
ことを特徴とする交流モータ。
【請求項６】
ステータコアティースに巻き回されたモータ励磁巻線を有するモータ部を有し、
上記モータ部は、上記モータ励磁巻線と共に上記ステータコアティースに巻き回されて上記モータ励磁巻線に通電される交流電圧によって発生する磁力線によって電圧が誘起される電源巻線を有し、
上記電源巻線により誘起された電圧を外部に供給するための電圧供給端子を有する、
ことを特徴とする電源回路。
【請求項７】
請求項６記載の電源装置であって、
前記モータ部は、前記ステータコアティースを複数有し、
前記電源巻線を複数の前記ステータコアティースの少なくとも２つに有する、
ことを特徴とする電源装置。
【請求項８】
請求項７記載の電源装置であって、
複数の前記電源巻線が直列または並列に接続される、
ことを特徴とする電源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【公開番号】特開２０１２−１６１５２（Ｐ２０１２−１６１５２Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４９３９１（Ｐ２０１０−１４９３９１）
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【出願人】（５０７２０１１１９）スタンダード電気株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【出願人】（５０７２０１１１９）スタンダード電気株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]