JP2000341917A

JP2000341917A - モータ

Info

Publication number: JP2000341917A
Application number: JP11151012A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Tsukamoto; 雅裕塚本; Tadayuki Hatsuda; 匡之初田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-05-31
Filing date: 1999-05-31
Publication date: 2000-12-08
Anticipated expiration: 2019-05-31
Also published as: JP4172093B2

Abstract

(57)【要約】【課題】モータの出力を向上することである。【解決手段】ステータ３の複数の突極３ａにボビン８に
巻回された巻線コイル７をそれぞれ取り付ける。ロータ
２の複数の突極２ａはステータ３の内側同軸上に回転自
在に配置される。ボビン８の両側壁には、磁束遮蔽部材
として非磁性導電膜９ａ，９ｂを形成しており、これに
より、ロータ２の回転に寄与する磁束を増大させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチド・リラ
クタンス・モータ（ＳＲモータ）等のモータの改良技術
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のモータの一つとしてＳＲモータが
知られている。ＳＲモータは、筒状のヨークに複数の内
向きに突出する突極を一体形成してなるステータ（固定
子）と、外向きに突出する複数の突極を有するロータ
（回転子）とを同軸上に配置し、ステータの突極に巻線
（コイル）を巻回して構成される。

【０００３】ロータの突極とステータの突極の数は、相
互に倍数関係になっていない偶数個に設定される。例え
ば、ロータの突極の数が４に対してステータの突極の数
が６、ロータの突極の数が６に対してステータの突極の
数が８、ロータの突極の数が８に対してステータの突極
の数が１２、という如くである。

【０００４】ステータの一対の対向する巻線（場合によ
りさらに複数の巻線）に電流を流して、ステータの突極
からロータの突極へ向かう磁束を発生させ、ロータの突
極をステータの突極に引き付けることで、トルクを発生
させる。このとき、ステータとロータのある突極同士が
対向すると、他の突極同士にずれが生じており、逐次ず
れた突極を選んでその巻線に通電すればロータの突極が
連続的に引き付けられ、ロータを軸回りに回転させるこ
とができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、巻線に
通電することにより生じる磁束は、例えば、図３（ｂ）
に示されるように、そのほとんどが磁気抵抗の少ないス
テータ３及びロータ２の突極内を通過するが、ステータ
３及びロータ２の軸方向の端面近傍においては、ステー
タ３の突極の該軸方向の端面から外側の空気中に出たの
ちロータ２の突極の該軸方向の端面から該ロータ２の突
極内に進入する磁束Ｂやロータ２の突極に向かわず、巻
線７の周囲を回ってしまう磁束Ｂが生じる。

【０００６】したがって、ロータ及びステータの軸方向
の端面近傍においては、ロータを軸方向に引っ張る磁束
が発生し、ロータを回転させるのに有効なトルクを発生
させず、あるいは全くトルクに寄与しない磁束が生じ、
モータの出力を低下させるという問題があった。この現
象は、飽和磁束密度以上で使用するＳＲモータでは特に
顕著であり、とりわけ薄型のモータの場合には、回転ト
ルクの発生に寄与する磁束に対するこれに寄与しない磁
束の割合が大きくなるため、性能低下が著しい。

【０００７】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、モータの出力を向上するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るため、請求項１記載の本発明のモータは、内側に突出
する複数の突極を有するステータと、該ステータの突極
のそれぞれに巻回された巻線と、外側に突出する複数の
突極を有する前記ステータの内側に設けられたロータと
を備えたモータにおいて、前記ステータの突極及び前記
ロータの突極の少なくとも一方に、非磁性かつ導電性の
磁束遮蔽部材を設けたことを特徴とする。

【０００９】請求項１記載の本発明のモータによると、
非磁性かつ導電性の磁束遮蔽部材を設けたので、該磁束
遮蔽部材に巻線に通電することにより生じる磁束の一部
が進入すると、該磁束遮蔽部材内に渦電流が生じ、この
渦電流は、該磁束の変化を妨げる向きに流れるので、こ
の磁束遮蔽部材を設ける位置を適宜に設定することによ
り、トルクの発生に有効に寄与しないような磁束を、本
来的に磁束が発生して欲しい位置に誘導することが可能
であり、ロータの突極を軸回り方向に引っ張る回転トル
クの発生に寄与させることができるようになる。

【００１０】（２）請求項２記載のように、請求項１記
載のモータにおいて、前記磁束遮蔽部材は前記ステータ
の前記突極の前記巻線よりも前記ロータ側（該突極の先
端部又はその近傍）に設けることができる。

【００１１】このようにすることにより、ステータの突
極の軸方向の端面から外側の空気中に出たのちロータの
突極の該軸方向の端面から該ロータの突極内に進入する
ような磁束の発生やロータの突極に向かわずに巻線の周
囲を回ってしまうような磁束の発生が当該磁束遮蔽部材
により抑制されるので、本来的な回転トルクの発生に寄
与する磁束を増加することができる。

【００１２】（３）請求項３記載のように、請求項１又
は２記載のモータにおいて、前記磁束遮蔽部材を前記巻
線を巻回するボビンの壁面に一体的に設け、該ボビンを
前記ステータの前記突極に取り付けるようにでき、この
ようにすれば、ボビンをステータの突極に取り付けるこ
とにより、磁束遮蔽部材も同時に取り付けることができ
るので製造が容易化される。

【００１３】（４）請求項４記載のように、請求項３記
載のモータにおいて、前記磁束遮蔽部材は前記ボビンの
壁面に蒸着又はめっき形成された非磁性導電膜から構成
することができ、かかる製膜方法は容易であるので、磁
束遮蔽部材を設けるための製造工数を削減することがで
きる。

【００１４】（５）請求項５記載のように、請求項４記
載のモータにおいて、前記非磁性導電膜はアルミニウム
蒸着膜又は銅めっき膜とすることができ、このようにす
ることにより、低い抵抗で効果的に渦電流を発生させる
ことができる。

【００１５】（６）請求項６記載のように、請求項１記
載のモータにおいて、前記磁束遮蔽部材は前記ロータの
軸方向の端面に一体的に取り付けられた非磁性導電板と
することができる。

【００１６】磁束遮蔽部材として非磁性導電板をロータ
の端面に取り付けるようにしたので、例えば、ロータが
積層鋼板から構成される場合に、かかる非磁性導電板を
該積層鋼板の固定板（端板）としても機能させる、即ち
兼用することができ、構成を複雑化させることなく、本
来的な回転トルクの発生に寄与する磁束を増加させるこ
とができ高効率的である。

【００１７】（７）請求項７記載のように、請求項６記
載のモータにおいて、前記非磁性導電板は前記ロータの
回転径とほぼ等しいかそれりも大きい径に設定された円
板状の部材とすることができる。

【００１８】円板（非磁性導電板）の径をロータの回転
径とほぼ等しくすることにより、ロータの端面部分を遮
蔽することができ、トルクの発生に有効に寄与する磁束
を増やすことができるとともに、この場合には、ロータ
に非磁性導電板を一体的に取り付けた状態で、ステータ
に組み付けることができるので、製造作業が容易とな
る。

【００１９】また、円板（非磁性導電板）の径をロータ
の回転径より大きくすることにより、ロータの端面部分
のみならず、ロータの突極とステータの突極の間の部
分、さらにはステータの突極の一部をも遮蔽することが
できるので、トルクの発生に有効に寄与する磁束をさら
に増加させることができる。

【００２０】（８）請求項８記載のように、請求項６又
は７記載のモータにおいて、前記非磁性導電板としてア
ルミニウム板を採用することができ、こうすることで、
慣性モーメントや重量の増加を最小限に抑えつつ、低い
抵抗で効果的に渦電流を発生させることができる。

【００２１】

【発明の効果】（１）請求項１記載の発明によれば、非
磁性かつ導電性の磁束遮蔽部材を設けたので、回転トル
クの発生に有効に寄与する磁束を増加することができ
る。従って、増大した磁束によりモータの出力トルクを
増大することができる。なお、モータの出力トルクを一
定とする場合には、モータを小型化することができる。

【００２２】（２）請求項２記載の発明によれば、ステ
ータの突極の軸方向の端面から外側の空気中に出たのち
ロータの突極の該軸方向の端面から該ロータの突極内に
進入するような磁束の発生を抑制できることに加えて、
ロータの突極に向かわず、巻線の周囲を回ってしまうよ
うな磁束の発生をより確実に防止でき、回転トルクの発
生に有効に寄与する磁束を多くすることができる。

【００２３】（３）請求項３記載の発明によれば、磁束
遮蔽部材を巻線を巻回するボビンの壁面に設けたので、
磁束遮蔽部材を別途取り付ける作業の必要がなくなり、
製造が容易化され、製造コストを低減することができ
る。

【００２４】（４）請求項４記載の発明によれば、磁束
遮蔽部材をボビンの壁面に蒸着又はめっき形成された非
磁性導電膜としたので、別途板状体などを設ける場合と
比較して、磁束遮蔽部材を安定的に設けることができる
とともに、かかるボビンに対する膜の形成は比較的に容
易であるから、製造工数を低減することができる。

【００２５】（５）請求項５記載の発明によれば、低い
抵抗で効果的に渦電流を発生させることができる。

【００２６】（６）請求項６記載の発明によれば、磁束
遮蔽部材を板状体としてロータの端面に取り付けるよう
にしたので、例えば、ロータが積層鋼板から構成される
場合に、かかる磁束遮蔽部材を該積層鋼板の固定板（端
板）としても機能させる、即ち兼用することができるな
ど、構成を複雑化させることなく、回転トルクの発生に
有効に寄与する磁束を増加させることができる。

【００２７】（７）請求項７記載の発明によれば、非磁
性導電板の径をロータの回転径とほぼ等しくすることに
より、トルクの発生に有効に寄与する磁束を増やすこと
ができることに加えて、ロータに磁束遮蔽部材を一体的
に取り付けた状態で、ステータに組み付けることができ
るので、製造作業が容易となる。

【００２８】また、非磁性導電板の径をロータの回転径
より大きくすることにより、ロータの端面部分のみなら
ず、ロータの突極とステータの突極の間の部分、さらに
はステータの突極の一部をも遮蔽することができるの
で、トルクの発生に有効に寄与する磁束をさらに増加さ
せることができる。

【００２９】（８）請求項８記載の発明によれば、慣性
モーメントや重量の増加を最小限に抑えつつ、低い抵抗
で効果的に渦電流を発生させることができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。

【００３１】第１実施形態図１は本発明に係るＳＲモータ（スイッチド・リラクタ
ンス・モータ）の第１実施形態の要部を示す平面図、図
２は図１の要部を拡大した斜視図、図３（ａ）は図１の
III−III線に沿う断面図である。この第１実施形態のＳ
Ｒモータ１は、ステータの突極の数を６、ロータの突極
の数を４とした三相のＳＲモータである。

【００３２】ＳＲモータ１は、回転子としてのロータ
２、固定子としてのステータ３及びこれらを収容する図
示しないモータハウジングなどを備えて構成される。

【００３３】ロータ２は複数（この実施形態では４つ）
の突極２ａを有するロータコア４の中心に形成された貫
通穴に出力軸（シャフト）５を挿入して一体的に固定し
て構成され、この出力軸５はモータハウジングにベアリ
ングを介して支持されている。ロータコア４は、この実
施形態では、プレス装置により打ち抜き加工された複数
の磁性鋼板４ａを積層して一体化することにより構成さ
れている。

【００３４】ステータ３はステータコア６及び複数の巻
線コイル７を備えて構成される。ステータコア６は略円
筒状のヨーク部の内側に半径方向に突出する複数（この
実施形態では６つ）の突極３ａを一体的に設けて構成さ
れている。ステータコア６は、この実施形態では、プレ
ス装置により打ち抜き加工された複数の磁性鋼板６ａを
積層して一体化することにより構成されている。ステー
タ３はモータハウジングの内側に固定される。

【００３５】ロータ２はステータ３の突極３ａとの間に
所定のギャップをもつように、同軸上に挿入配置されて
いる。ステータ３の突極３ａには、それぞれボビン８に
巻回された巻線コイル７が装着されている。ボビン８は
その断面形状がコの字状で矩形環状に形成された部材で
あり、樹脂などの絶縁性の材料から形成されている。

【００３６】そして、この実施形態のボビン８の一対の
側壁の外面にはそれぞれ非磁性導電膜（磁束遮蔽部材）
９ａ，９ｂが形成されている。この非磁性導電膜９ａ，
９ｂは、この実施形態ではアルミニウムを蒸着すること
により形成されている。但し、銅めっき、あるいはその
他の非磁性導電材料を蒸着、めっき、若しくは他の製膜
方法により形成するようにしてもよい。

【００３７】ボビン８にはその両側壁の間の部分に巻線
コイル７が巻回され、その内側の矩形状の穴にステータ
３の突極３ａが挿入又は嵌入されることにより、該突極
３ａに固定される。

【００３８】互いに対向する一対の巻線コイル７に電流
を流して、ステータ３の突極３ａからロータ２の突極２
ａへ向かう磁束を発生させ、その近傍に存在するロータ
２の突極２ａを引き付けることで、トルクを発生させ
る。ステータ３とロータ２のある突極２ａ，３ａ同士が
対向すると、他の突極２ａ，３ａ同士にずれが生じてお
り、逐次ずれた突極を選んでその巻線コイル７に通電す
ることにより、ロータ２の突極２ａが連続的に引き付け
られ、ロータ２を軸回りに回転させることができる。

【００３９】巻線コイル７に通電すると、図２に示され
ているように、ステータ３の突極３ａからロータ２の突
極２ａに向かう磁束Ｂが発生し、その一部はボビン８の
側壁部分を通過する。ボビン８の側壁には非磁性導電膜
９ａ，９ｂが形成されているので、この非磁性導電膜９
ａ，９ｂを通過する磁束の変化に伴い、この膜９ａ，９
ｂ内に渦電流Ｉが生じ、この渦電流Ｉは、該磁束の変化
を妨げる向きに流れるので、この非磁性導電膜９ａ，９
ｂの存在により、図３（ａ）に矢印で示されているよう
に、磁束Ｂの流れがステータ３の突極３ａの端面から外
側（同図では上側）に大きく逸脱することが少なくな
り、ロータ２の突極２ａ側に誘導される。

【００４０】これにより、回転トルクの発生に有効に寄
与する磁束を増加することができ、ＳＲモータ１の出力
トルクを向上することができる。特に、磁束変化が激し
い高回転域においてトルクの増大が顕著となる。

【００４１】ここで、比較のため、ボビン８に非磁性導
電膜９ａ，９ｂを形成しない場合を、図３（ｂ）に示
す。この非磁性導電膜９ａ，９ｂがない場合には、ステ
ータ３及びロータ２の軸方向の端面近傍において、ステ
ータ３の突極３ａの該端面から外側の空気中に出たのち
ロータ２の突極２ａの該端面から進入する経路を進行す
るような磁束Ｂやステータ３の内部を通らずに巻線コイ
ル７の外側から後端に回ってしまうような磁束Ｂが発生
し、その分だけ、回転トルクの発生に寄与しない磁束が
生じていた。これに対し、この第１実施形態では、かか
る点が改善され、回転トルクの発生に寄与する磁束を増
加することができることが理解される。

【００４２】上述した第１実施形態では、ボビン８の両
側壁の外面に非磁性導電膜９ａ，９ｂを形成している
が、効果はやや低下するものの、いずれか一方の側壁に
のみ非磁性導電膜を形成するようにしてもよい。また、
非磁性導電膜を直接的にボビン８の側壁に形成するので
はなく、非磁性かつ導電性の環状（ボビンの側壁に対応
する形状）の板状体をボビン８の側壁に接着などにより
固定するようにしても、同様の効果を得ることができ
る。

【００４３】第２実施形態図４は本発明に係るＳＲモータ（スイッチド・リラクタ
ンス・モータ）の第２実施形態の要部を示す平面図、図
５は図４の要部を拡大した斜視図、図６（ａ）は図４の
VI−VI線に沿う断面図である。上述した第１実施形態と
実質的に同一の構成部分については同一の番号を付し
て、その説明は省略することにする。

【００４４】即ち、この第２実施形態では、ボビン８の
側壁に非磁性導電膜９ａ，９ｂは形成せずに、一対の非
磁性導電板１０をロータコア４の両端面にそれぞれ一体
的に固定している。この非磁性導電板１０は、これらの
図に示されているように、円板状であり、この第２実施
形態では、アルミニウム板から形成している。この非磁
性導電板１０の径は、ステータ３の突極３ａの先端部に
その一部が重複するように、ロータ２の回転径よりも大
きな値に設定している。

【００４５】ロータコア４は上述の第１実施形態と同様
に複数の磁性鋼板４ａを積層してなる積層鋼板から構成
されているが、非磁性導電板１０はこれらの積層鋼板４
ａの固定板（端板）としても機能させている。即ち、積
層鋼板４ａを一対の非磁性導電板１０で挟持した状態で
出力軸５に固定することにより、積層鋼板４ａが一体性
を損なうこと、即ち、ばらけることを防止している。な
お、非磁性導電板１０のステータ３の突極３ａの端面
（出力軸に沿う方向の端面）に対向する部分と該端面と
の間のギャップは、出力軸５を支持するベアリングのス
ラスト方向の可動量と取付精度を考慮して、互いに接触
しない範囲でなるべく狭く設定すべきである。

【００４６】なお、このＳＲモータ１の組み立てに際し
ては、非磁性導電板１０はロータ２の回転径よりも大き
いので、積層鋼板４ａを一対の非磁性導電板１０で挟持
したのちに、ステータ３の内側に配置することができな
い場合があるが、この場合には、非磁性導電板１０の一
方は取り外した状態で、ロータ２をステータ３の内側に
挿入配置したのちに他方を固定することになる。

【００４７】巻線コイル７に通電すると、ステータ３の
突極３ａからロータ２の突極２ａに向かう磁束が発生す
るが、ロータ２には非磁性導電板１０が取り付けられて
いるので、この非磁性導電板１０を通過する磁束の変化
に伴い、図５に示されているように、この非磁性導電板
１０内に渦電流Ｉが生じ、この渦電流Ｉは、該磁束の変
化を妨げる向きに流れるので、この非磁性導電板１０の
存在により、図６（ａ）に矢印で示されているように、
磁束Ｂの流れがステータ３の突極３ａの端面から外側
（同図では上側）に至ることがほとんどなく、ロータ２
の突極２ａ側に誘導される。

【００４８】これにより、回転トルクの発生に有効に寄
与する磁束を増加することができ、ＳＲモータ１の出力
トルクを向上することができる。特に、磁束変化が激し
い高回転域においてトルクの増大が顕著となる。

【００４９】ここで、比較のため、ロータ２に非磁性導
電板１０を取り付けない場合を、図６（ｂ）に示す。こ
の非磁性導電板１０がない場合には、ステータ３及びロ
ータ２の軸方向の端面近傍において、ステータ３の突極
３ａの該端面から外側の空気中に出たのちロータ２の突
極２ａの該端面から進入する経路を進行するような磁束
Ｂが発生し、その分だけ、回転トルクの発生に寄与しな
い磁束が生じていた。これに対し、この第２実施形態で
は、かかる磁束Ｂは非磁性導電板１０によりロータ２の
突極２ａ側に戻されるので、回転トルクの発生に寄与す
る磁束を増加することができることが理解される。

【００５０】上述した第２実施形態では、非磁性導電板
１０をロータコア４の両端にそれぞれ取り付けている
が、効果はやや低下するものの、いずれか一方のみに非
磁性導電板１０を取り付けるようにしてもよい。また、
非磁性導電板１０の径は、ロータ２の回転径よりも大き
く設定して、その一部がステータ３の突極３ａに重複す
るようにしているが、その一部がステータ３の突極３ａ
に至らない程度の径としてもよく、あるいはロータ２の
回転径とほぼ同じ径に設定してもよい。

【００５１】非磁性導電板は円板に限られるものでもな
く、例えば、ロータコア４を構成する積層鋼板４ａと同
じ形状の板状体とすることができる。加えて、この第２
実施形態では、非磁性導電板をロータ２に一体的に取り
付けているが、ロータ２に接触しないように、ステータ
３の突極３ａの先端に取り付けてもよい。

【００５２】また、上述の第２実施形態では、ボビン８
の側壁には非磁性導電膜９ａ，９ｂは形成していない
が、第２実施形態の構成において、第１実施形態と同様
にボビン８の側壁に非磁性導電膜９ａ，９ｂを形成すれ
ば、非磁性導電膜９ａ，９ｂと非磁性導電板１０との相
互作用によって、回転トルクに有効に寄与する磁束をさ
らに増大することが可能である。

【００５３】さらに、上述の第２実施形態においては、
ボビン８に巻線コイル７を巻回しているが、ステータ３
の突極３ａにボビンを用いずに巻回した巻線コイルを装
着する、あるいは該突極３ａに直接的にコイル線を巻回
して巻線コイルとする構成であっても同様に適用するこ
とができる。

【００５４】なお、以上説明した実施形態は、本発明の
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技
術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨
である。

【００５５】例えば、上述した第１及び第２実施形態で
は、ＳＲモータに本発明を適用したものについて説明し
ており、これは飽和磁束密度以上で使用するＳＲモータ
に適用することが特に好ましいためであり、勿論、他の
型式のモータであっても適用することができる。また、
ステータ及びロータの突極の数や相数も上述の第１及び
第２実施形態に限定されることはなく、他のものであっ
ても同様に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＳＲモータの第１実施形態の要部
を示す平面図である。

【図２】図１の要部を拡大した斜視図である。

【図３】図１のIII−III線に沿う断面図（ａ）及びこれ
に対応する従来技術の構成を示す断面図（ｂ）である。

【図４】本発明に係るＳＲモータの第２実施形態の要部
を示す平面図である。

【図５】図４の要部を拡大した斜視図である。

【図６】図４のVI−VI線に沿う断面図（ａ）及びこれに
対応する従来技術の構成を示す断面図（ｂ）である。

【符号の説明】１…ＳＲモータ２…ロータ２ａ…突極３…ステータ３ａ…突極４…ロータコア５…出力軸６…ステータコア７…巻線コイル８…ボビン９ａ，９ｂ…非磁性導電膜１０…非磁性導電板Ｂ…磁束Ｉ…渦電流

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内側に突出する複数の突極を有するステ
ータと、該ステータの突極のそれぞれに巻回された巻線
と、外側に突出する複数の突極を有する前記ステータの
内側に設けられたロータとを備えたモータにおいて、前記ステータの突極及び前記ロータの突極の少なくとも
一方に、非磁性かつ導電性の磁束遮蔽部材を設けたこと
を特徴とするモータ。
【請求項２】前記磁束遮蔽部材は前記ステータの前記
突極の前記巻線よりも前記ロータ側に設けたことを特徴
とする請求項１記載のモータ。
【請求項３】前記磁束遮蔽部材を前記巻線を巻回する
ボビンの壁面に一体的に設け、該ボビンを前記ステータ
の前記突極に取り付けることを特徴とする請求項１又は
２記載のモータ。
【請求項４】前記磁束遮蔽部材は前記ボビンの壁面に
蒸着又はめっき形成された非磁性導電膜であることを特
徴とする請求項３記載のモータ。
【請求項５】前記非磁性導電膜はアルミニウム蒸着膜
又は銅めっき膜であることを特徴とする請求項４記載の
モータ。
【請求項６】前記磁束遮蔽部材は前記ロータの軸方向
の端面に一体的に取り付けられた非磁性導電板であるこ
とを特徴とする請求項１記載のモータ。
【請求項７】前記非磁性導電板は前記ロータの回転径
とほぼ等しいかそれりも大きい径に設定された円板状の
部材であることを特徴とする請求項６記載のモータ。
【請求項８】前記非磁性導電板はアルミニウム板であ
ることを特徴とする請求項６又は７記載のモータ。