JP2002199676A - Motor - Google Patents

Motor

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JP2002199676A
JP2002199676A JP2000398180A JP2000398180A JP2002199676A JP 2002199676 A JP2002199676 A JP 2002199676A JP 2000398180 A JP2000398180 A JP 2000398180A JP 2000398180 A JP2000398180 A JP 2000398180A JP 2002199676 A JP2002199676 A JP 2002199676A
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JP
Japan
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magnetic
rotor
phase
coils
stator
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000398180A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinichiro Iwasaki
新一郎 岩崎
Akinori Hoshino
彰教 星野
Akiyoshi Okawa
明美 大川
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Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Publication date
Application filed by Aisin Seiki Co Ltd filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
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Priority to US09/882,054 priority patent/US20020047430A1/en
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  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the utilization efficiency of a magnetic pole by increasing the overlapped angle of the magnetic pole of a stator and the magnetic pole of a rotor for generating torque. SOLUTION: The stator is provided with a plurality of magnetic poles extending in the axial direction along the circumferential face opposite to the rotor and a plurality of slots formed between the adjacent magnetic poles, and forms a plurality of phases by grouping a plurality of coils wound in the axial direction between the slots every the plurality of the slots in regard to the circumferential direction. The rotor is provided with a plurality of magnetic materials arranged magnetically independently in the circumferential direction respectively along the circumferential face for the stator, magnetically couples a plurality of the magnetic poles when a magnetic materials structure is opposed to the plurality of the magnetic poles continued in the circumferential direction, generates rotating torque in the rotor by the magnetic flux of a magnetic closed path generated between the plurality of magnetic poles and the magnetic material structure when they are energized to each phase, and the energizing polarity of the coil wound on the adjacent slot in regard to the circumferential direction is equal in the different coil grouped on one phase.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、モータに関するも
のであり、例えば、電気自動車等に用いられるスイッチ
トリラクタンス型モータ(以下、SRモータと称す)に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor, for example, a switched reluctance type motor (hereinafter, referred to as an SR motor) used for an electric vehicle or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7は従来のSRモータのステータとロ
ータを示す図である。SRモータは円筒状のステータ1
と、ステータ1内の空間で同軸的に回転する円柱状のロ
ータ2とを含み、ロータ2はシャフト3に取り付けられ
ている。このSRモータは3相であり、ステータ1が6
極、ロータ2が4極で構成されており、ステータ1とロ
ータ2はともに磁性体で形成され、軸方向に積み重ねた
珪素鋼板よりなっている。
2. Description of the Related Art FIG. 7 is a view showing a stator and a rotor of a conventional SR motor. SR motor is a cylindrical stator 1
And a columnar rotor 2 that rotates coaxially in the space inside the stator 1, and the rotor 2 is attached to a shaft 3. This SR motor has three phases, and the stator 1 has six phases.
The poles and the rotor 2 have four poles, and both the stator 1 and the rotor 2 are made of a magnetic material, and are made of silicon steel sheets stacked in the axial direction.

【0003】ステータ1には、その内周の互いに60°
ずつずれた位置に内側に向かって突出する6つの磁極
(極部)Sa、Sb、Sc、Sd、Se、Sfが形成さ
れており、各磁極Sa〜Sfには励磁用のコイルLa〜
Lfが巻回されていて、各コイルLa〜Lfの接続及び
電流の流れる方向は図7に示すようになっている。
[0003] The stator 1 has an inner circumference of 60 °.
Six magnetic poles (polar portions) Sa, Sb, Sc, Sd, Se, and Sf projecting inward are formed at shifted positions, and each of the magnetic poles Sa to Sf has an exciting coil La to Sf.
Lf is wound, and the connection of each of the coils La to Lf and the direction of current flow are as shown in FIG.

【0004】一方、ロータ2には、その外周の互いに9
0°ずれた位置に、外側に向かって突出する4つの磁極
Ra、Rb、Rc、Rdが形成されている。
On the other hand, the rotor 2 is provided with
Four magnetic poles Ra, Rb, Rc, Rd projecting outward are formed at positions shifted by 0 °.

【0005】図8は図7に示したSRモータの基本的な
構造と巻線を含めた動作原理を示す図である。図8にお
いて、ロータ2の位置に対応してコイル、、のそ
れぞれに順次電流を流すことで、向かい合うステータ1
の磁極とロータ2の磁極との間で磁束の受渡しが行なわ
れ、ロータ2の磁極がステータ1の磁極に吸引されてロ
ータ2が回転し、トルクが発生する。尚、図8に示すコ
イル、、はステータ2のそれぞれ向かい合った磁
極に巻回されるコイル(図7のLaとLd、LbとL
e、LcとLf)である。
FIG. 8 is a diagram showing the basic structure and operation principle of the SR motor shown in FIG. 7 including windings. In FIG. 8, a current is sequentially passed through each of the coils corresponding to the position of the rotor 2 so that the facing stator 1
The magnetic flux is transferred between the magnetic poles of the rotor 2 and the magnetic poles of the rotor 2, the magnetic poles of the rotor 2 are attracted to the magnetic poles of the stator 1, and the rotor 2 rotates to generate torque. The coils shown in FIG. 8 are coils (La and Ld, Lb and L in FIG. 7) wound around the magnetic poles of the stator 2 facing each other.
e, Lc and Lf).

【0006】ロータ2の位置は、ロータ2に取付けられ
た位置センサ(図示せず)で検出され、コイルに電流
を流す状態1→コイルに電流を流す状態2→コイル
に電流を流す状態3→コイルに電流を流す状態1→・
・・のように異なるコイルへ通電することに伴う動作を
ステップと称する。この動作原理は本願発明にも適用さ
れる。
The position of the rotor 2 is detected by a position sensor (not shown) attached to the rotor 2, and a state 1 in which a current flows through the coil 2 → a state 2 in which a current flows through the coil 3 → a state 3 in which a current flows through the coil 3 → State 1 in which current flows through the coil
The operation involved in energizing different coils, such as..., Is referred to as a step. This operation principle is also applied to the present invention.

【0007】図9はコイルのインダクタンスとコイルに
供給する電流及びモータに発生するトルクを1相分につ
いて示した図である。図9から明らかなように、θuで
示すアンアライン位置にあるステータ1のある磁極とロ
ータ2のある磁極が、ロータ2の回転に伴って互いに近
づくにつれてコイルのインダクタンスが最小値から徐々
に増加していく。このロータ2の回転と平行してコイル
にa、b、c及びdと変化する電流を流すことでモータ
としてのトルクが発生する。そして、ステータ1の磁極
とロータ2の磁極が正対した位置、すなわちアライン位
置でインダクタンスが最大となる。コイルのインダクタ
ンス値はアライン位置周辺で略フラットになる。インダ
クタンスが最大になった後は、ロータ2の回転に伴って
ロータ2の磁極がステータ1の磁極から離れるに従って
インダクタンスが減少し、ステータ1の磁極がロータ2
の磁極から最も離れた位置でインダクタンスが最小値を
示す。これもアンアライン位置となる。
FIG. 9 is a diagram showing the inductance of the coil, the current supplied to the coil, and the torque generated in the motor for one phase. As is clear from FIG. 9, the inductance of the coil gradually increases from the minimum value as the certain magnetic pole of the stator 1 and the certain magnetic pole of the rotor 2 at the unaligned position indicated by θu approach each other as the rotor 2 rotates. Go. When a current that changes a, b, c, and d flows through the coil in parallel with the rotation of the rotor 2, torque as a motor is generated. The inductance is maximized at a position where the magnetic poles of the stator 1 and the rotor 2 face each other, that is, at the aligned position. The inductance value of the coil becomes substantially flat around the alignment position. After the inductance becomes maximum, the inductance decreases as the magnetic poles of the rotor 2 move away from the magnetic poles of the stator 1 as the rotor 2 rotates, and the magnetic poles of the stator 1
Shows the minimum value of the inductance at the position farthest from the magnetic pole. This is also the unaligned position.

【0008】図10はSRモータの磁化曲線を示し、横
軸はコイルに流す電流を示し、縦軸はコイルに鎖交する
鎖交磁束を示す。図10において、ロータ2の磁極がス
テータ1の磁極から最も離れたときにインダクタンスの
値は小さくなり、ロータ2の磁極がステータ1の磁極に
近づくにつれてインダクタンスが上昇し、インダクタン
スが最大になった後、鉄材の磁気飽和によりインダクタ
ンスは頭打ちになり、特性はほぼ平坦に近くなる。
FIG. 10 shows the magnetization curve of the SR motor, the horizontal axis shows the current flowing through the coil, and the vertical axis shows the flux linkage interlinking the coil. In FIG. 10, when the magnetic pole of the rotor 2 is farthest from the magnetic pole of the stator 1, the value of the inductance decreases, and as the magnetic pole of the rotor 2 approaches the magnetic pole of the stator 1, the inductance increases, and after the inductance becomes maximum. In addition, the inductance reaches a plateau due to the magnetic saturation of the iron material, and the characteristics become almost flat.

【0009】アライン位置θAでのコイルの鎖交磁束と
アンアライン角度θuでの鎖交磁束と電流ラインImに
囲まれた面積が磁気エネルギであり、この磁気エネルギ
をWとし、ロータ2が1回転する間にNst回通電を切
換えるとすると、SRモータの平均トルクTAはW×N
st/2πで表される。平均トルクTAを増大させるた
めには、磁気エネルギWを増大するかまたは1回転あた
りの通電切換え回数Nstを増大させればよい。後者に
ついて、切換え回数Nstを増大させるためにはステー
タ1及びロータ2の磁極の数を増やすか、コイルの相数
を増やせばよい。磁極の増加については、例えばステー
タ1の磁極を12個、ロータ2の磁極を8個、或いはス
テータ1の磁極を18個、ロータ2の磁極を12個とし
て組み合せればよいが、一般的には、磁極数を増大させ
ると磁気エネルギWもそれに比例して減少してしまうた
め、平均トルクTAの増大にはつながらない。また、相
数の増加は駆動回路の大型化やモータからの配線の増加
によるモータの大型化を引き起こすので、好ましくな
い。従って、本質的には1ステップあたりの磁気エネル
ギWそのものの増大が必須となる。
The area surrounded by the flux linkage of the coil at the alignment position θA, the flux linkage at the unaligned angle θu, and the current line Im is magnetic energy. The magnetic energy is W, and the rotor 2 makes one rotation. If the current is switched Nst times during this time, the average torque TA of the SR motor is W × N
It is represented by st / 2π. In order to increase the average torque TA, the magnetic energy W may be increased, or the number Nst of times of energization switching per rotation may be increased. In the latter case, in order to increase the number of switching Nst, the number of magnetic poles of the stator 1 and the rotor 2 may be increased, or the number of phases of the coil may be increased. The number of magnetic poles can be increased, for example, by combining 12 magnetic poles of the stator 1, 8 magnetic poles of the rotor 2, or 18 magnetic poles of the stator 1 and 12 magnetic poles of the rotor 2. When the number of magnetic poles is increased, the magnetic energy W is also reduced in proportion thereto, so that the average torque TA is not increased. Also, an increase in the number of phases is not preferable because it causes an increase in the size of the drive circuit and an increase in the size of the motor due to an increase in wiring from the motor. Therefore, it is essentially necessary to increase the magnetic energy W per step.

【0010】磁気エネルギWを増大させる具体的手段と
して、磁化曲線上の (1)非飽和アラインインダクタンスの増大 (2)最大鎖交磁束の増大 (3)アンアラインインダクタンスの減少 (4)変曲点鎖交磁束の増大 を実施する必要がある。これらの特性は以下の基本式を
用いて算定される。
As concrete means for increasing the magnetic energy W, (1) increase in unsaturated alignment inductance on the magnetization curve (2) increase in maximum interlinkage magnetic flux (3) decrease in unaligned inductance (4) inflection point It is necessary to increase the linkage flux. These characteristics are calculated using the following basic equations.

【0011】(1)非飽和アラインインダクタンスLa La=μo×S1×N×A/LG ここで、μoは真空の透磁率、S1はステータコイル1
とロータ2のオーバーラップ面積、Nはコイルの巻数、
Aはコイルが巻回される磁極の数、LGはロータ2とス
テータ1とのエアギャップ長さ (2)最大鎖交磁束Pm Pm=S2×Bm×N×A ここで、S2は磁路中における最小の磁路断面積、Bm
は最大磁束密度 (3)アンアラインインダクタンスLu Lu=k×N×C ここで、kは隣り合うロータ2の磁極間(スロット)で
の漏れインダクタンス定数、Cはスロットの数 (4)変曲点鎖交磁束Ps Ps=Bs×LG/(μo×N) ここで、Bsは飽和磁束密度 上述した各パラメータを最適化することは、設計時点の
必須要件であり、例えばコイルの巻数Nを増大すること
が考えられる。巻数Nを増大すると、上記の算定式から
明らかなように非飽和時アラインインダクタンスLaお
よび最大さ鎖交磁束Pmが増大して磁気エネルギWの増
大に寄与する。しかし、算定式から明らかなように減少
すべきアンアラインインダクタンスLuも増大するた
め、増大すべき変曲点鎖交磁束Psは減少してしまう。
アンアラインインダクタンスLuの増大はモータの高速
回転時(最高駆動周波数時)における電流の立上りを阻
害し、高速回転時のモータの発生トルクが低減してしま
うという問題がある。
(1) Unsaturated alignment inductance La La = μo × S1 × N 2 × A / LG where μo is the magnetic permeability of vacuum, and S1 is the stator coil 1
And the overlap area of the rotor 2, N is the number of turns of the coil,
A is the number of magnetic poles around which the coil is wound, and LG is the air gap length between the rotor 2 and the stator 1. (2) Maximum interlinkage magnetic flux Pm Pm = S2 × Bm × N × A where S2 is the magnetic path. Magnetic path cross section at Bm
Is the maximum magnetic flux density. (3) Unaligned inductance Lu Lu = k × N 2 × C where k is a leakage inductance constant between magnetic poles (slots) of adjacent rotors 2, C is the number of slots (4) Inflection Point linkage flux Ps Ps = Bs × LG / (μo × N) Here, Bs is the saturation magnetic flux density. Optimizing the above-described parameters is an essential requirement at the time of design. For example, the number of turns N of the coil is increased. It is possible to do. As the number of turns N increases, the unsaturated align inductance La and the maximum interlinkage magnetic flux Pm increase, which contributes to an increase in the magnetic energy W, as is clear from the above calculation formula. However, as is clear from the calculation formula, the unaligned inductance Lu to be reduced also increases, so that the inflection point interlinkage magnetic flux Ps to be increased decreases.
The increase in the unaligned inductance Lu hinders the rise of current at the time of high-speed rotation of the motor (at the highest drive frequency), and causes a problem that the generated torque of the motor at high-speed rotation is reduced.

【0012】また、コイルの配設スペースが同一である
限り、コイルの抵抗値は巻数の2乗に比例して増大する
ため、コイルの電力損失(銅損)のおおきなモータとな
ってしまう。このようにコイルの巻数を増大させること
はモータの低速回転時の発生トルクの増大に貢献できる
ものの、高速回転時の性能及び効率が劣化してしまう。
[0012] Further, as long as the arrangement space of the coil is the same, the resistance value of the coil increases in proportion to the square of the number of turns, so that the motor has a large power loss (copper loss) of the coil. Increasing the number of turns of the coil in this way can contribute to an increase in the generated torque at the time of low-speed rotation of the motor, but deteriorates the performance and efficiency at high-speed rotation.

【0013】一方、非飽和時アンアラインインダクタン
スLaおよび最大鎖交磁束Pmを増大させる手段とし
て、ステータ1とロータ2のオーバーラップ面積S1お
よび磁路中の最小の磁路断面積S2を増大させる方法が
ある。更に、アンアライン時のインダクタンスLuを低
減する手段として、アンアライン時の磁束の漏れkを低
減するように、磁極の対向距離(ステータ1の磁極間、
ロータ2の磁極間、ステータ1とロータ2の磁極間)を
長くする方法がある。しかしながら、従来のモータで
は、以下に述べるように構造上で大きな制約があり、発
生トルクが大きく、銅損が小さいモータを構成するには
モータを大型化しなければならない。
On the other hand, as means for increasing the non-saturated unaligned inductance La and the maximum linkage flux Pm, a method of increasing the overlap area S1 of the stator 1 and the rotor 2 and the minimum magnetic path cross-sectional area S2 in the magnetic path is used. There is. Further, as means for reducing the inductance Lu during unalignment, the distance between the magnetic poles (between the magnetic poles of the stator 1,
There is a method of increasing the distance between the magnetic poles of the rotor 2 and the magnetic poles of the stator 1 and the rotor 2). However, the conventional motor has significant structural limitations as described below, and the motor must be increased in size to form a motor with a large generated torque and a small copper loss.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】図11はモータの中心
からのステータ磁極角度とロータ磁極角度を示してお
り、図12はステータ磁極角度とロータ磁極角度との関
係を示す図である。図11および図12は、参考文献と
してのSwitched Reluctance Motors and their Control
(T.J.E.Miller. MAGNA PHYSICS PUBLISHING)に掲載さ
れているものである。この文献には、図12の三角形A
BCで表される領域の角度内でそれぞれロータ磁極角度
とステータ磁極角度を設定するのがよいとされている
が、モータの発生トルク、出力、効率、トルクリップル
を総合的に考慮すると、一般的にはロータ磁極角度およ
びステータ磁極角度が30°〜36°の範囲内が実用範
囲となる。つまり、従来のSRモータでは、ロータの1
回転(360°)あたりのステータとロータのオーバー
ラップ角度の割合は8.33〜10%ということにな
る。
FIG. 11 shows the stator magnetic pole angle and the rotor magnetic pole angle from the center of the motor, and FIG. 12 shows the relationship between the stator magnetic pole angle and the rotor magnetic pole angle. Figures 11 and 12 show Switched Reluctance Motors and their Control as references.
(TJEMiller. MAGNA PHYSICS PUBLISHING). This document includes the triangle A in FIG.
It is said that it is better to set the rotor magnetic pole angle and the stator magnetic pole angle within the angle of the area represented by BC, however, when the generated torque, output, efficiency, and torque ripple of the motor are comprehensively considered, general The practical range is that the rotor magnetic pole angle and the stator magnetic pole angle are in the range of 30 ° to 36 °. That is, in the conventional SR motor, the rotor 1
The ratio of the overlapping angle of the stator and the rotor per rotation (360 °) is 8.33 to 10%.

【0015】この割合が従来構成のSRモータの性能を
制限している要因であると言える。これは、ステータ1
とロータ2の磁極数を増やしてもオーバーラップ角度の
割合は変化するものではないので解決策にはならない。
逆に、不用意にステータ1とロータ2の磁極数を増やす
と、アンアライン時の磁極の長さが短くなり、漏れ磁束
が増大するとともに、巻線が形成されるスロットの数が
増大し、アンアラインインダクタンスを増加させる原因
となり、結果的にトルクを増大させるにも限界がある。
It can be said that this ratio is a factor limiting the performance of the conventional SR motor. This is stator 1
However, even if the number of magnetic poles of the rotor 2 is increased, the ratio of the overlap angle does not change, so that it is not a solution.
Conversely, if the number of magnetic poles of the stator 1 and the rotor 2 is carelessly increased, the length of the magnetic poles at the time of unalignment becomes shorter, the leakage magnetic flux increases, and the number of slots in which windings are formed increases. This causes an increase in the alignment inductance, and consequently there is a limit in increasing the torque.

【0016】さらに、各相の磁極はその相が通電されて
いるときにはインダクタンスの発生に寄与しているが、
他の相が通電されているときには何もしておらず、有効
に使われていない。
Furthermore, the magnetic pole of each phase contributes to the generation of inductance when the phase is energized.
When the other phases are energized, they do nothing and are not being used effectively.

【0017】それ故、本発明の主たる目的は、トルクを
発生するためのステータの磁極とロータの磁極とのオー
バーラップ角度を増大させて磁極の利用効率を向上する
ことを技術的課題とする。
Therefore, a main object of the present invention is to increase the overlap angle between the magnetic pole of the stator and the magnetic pole of the rotor for generating torque to improve the utilization efficiency of the magnetic poles.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項1の発明は、いずれか一方がステータとなり、
他方がロータとなる第1の部材構造および第2の部材構
造を含み、ロータがステータに対して回転するモータに
おいて、第1の部材構造は、第2の部材構造に対向する
周面に沿って軸方向に延在する複数の磁極と、隣接する
磁極の間に形成される複数のスロットを備えるとともに
周方向に関して複数個おきのスロット間の軸方向に巻回
される複数のコイルをグループ化して複数の相が形成さ
れており、第2の部材構造は、第1の部材構造に対向す
る周面に沿ってそれぞれが周方向に磁気的に独立して配
置される磁性体構造を備え、磁性体構造が周方向に連続
する複数の磁極に対向したとき、複数の磁極を磁気的に
結合し、各相に通電したとき複数の磁極と磁性体構造と
の間に生じる磁気閉路の磁束によってロータに回転トル
クが発生し、1つの相にグループ化された異なるコイル
において、周方向に関して隣接するスロットに巻回され
るコイルの通電極性が等しくなるようにした。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 has one of the functions as a stator,
The other includes a first member structure and a second member structure serving as a rotor, and in a motor in which the rotor rotates with respect to the stator, the first member structure extends along a peripheral surface facing the second member structure. A plurality of magnetic poles extending in the axial direction, and a plurality of slots formed between adjacent magnetic poles, and a plurality of coils wound in the axial direction between every other slot in the circumferential direction are grouped. A plurality of phases are formed, and the second member structure includes a magnetic body structure, each of which is magnetically independently arranged in a circumferential direction along a peripheral surface facing the first member structure. When the body structure faces a plurality of magnetic poles that are continuous in the circumferential direction, the plurality of magnetic poles are magnetically coupled, and when a current is supplied to each phase, the magnetic flux generated between the plurality of magnetic poles and the magnetic body structure causes the rotor to rotate. Rotation torque is generated In grouped different coil phases, energization polarity of the coils wound around the slots adjacent in the circumferential direction is set to be equal.

【0019】請求項1によると、各磁性体構造は第1の
部材構造の周方向に関してそれぞれ絶縁され、且つ隣接
する複数の磁極と対向してコイルに通電したときに磁気
的に結合するので、各相間の干渉を受けることなくモー
タがトルクを連続的に発生できる。さらに、隣接する1
つの相における異なるコイルの通電極性が等しいので、
1つの相への通電に際して隣接する同じ相での異なるコ
イルに発生する磁束がそれぞれ打ち消し合う方向に流れ
る。すなわち、1つの相において異なるコイルがそれぞ
れ発生する磁束の影響は、隣接するこれらコイル間では
非常に小さくなる。
According to the first aspect, each magnetic body structure is insulated in the circumferential direction of the first member structure, and is magnetically coupled when a coil is energized facing a plurality of adjacent magnetic poles. The motor can continuously generate torque without interference between the phases. In addition, the adjacent 1
Since the energization polarities of different coils in two phases are equal,
When energizing one phase, magnetic fluxes generated in different coils in the same adjacent phase flow in directions to cancel each other. That is, the influence of the magnetic flux generated by each of the different coils in one phase is very small between the adjacent coils.

【0020】モータの構成によっては、請求項2に示す
ように、異なる相におけるコイルの端部同士が磁極上で
交差し、端部同士が交差する異なる相のコイルの通電極
性が等しくなるようにしてもよい。
Depending on the configuration of the motor, the ends of the coils in different phases intersect on the magnetic poles, and the coils of different phases in which the ends intersect have the same conduction polarity. It may be.

【0021】また、請求項3に示すように、偶数個のコ
イルをグループ化して各相を形成すると、1つの相にお
いて異なるコイル同士が隣接する全ての箇所で、コイル
の通電極性が等しくなるように構成することが可能にな
る。したがって、1つの相において異なるコイルがそれ
ぞれ発生する磁束の影響は、隣接するこれらすべてのコ
イル間で非常に小さくなり、好適である。
Further, when an even number of coils are grouped to form each phase, the energization polarities of the coils become equal at all places where different coils are adjacent to each other in one phase. It can be configured as follows. Therefore, the influence of the magnetic flux generated by each of the different coils in one phase is very small between all these adjacent coils, which is preferable.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1は本実施の形態におけるSR
(Switched Reluctance)モータの
基本的な構成であるロータとステータとコイルを示す径
方向の断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the SR according to the present embodiment.
FIG. 2 is a radial cross-sectional view showing a rotor, a stator, and a coil, which are basic components of a (Switched Reluctance) motor.

【0023】図1に示した実施の形態は、ロータ20が
ステータ10の外周を回転するアウターロータ型で構成
されているが、ロータがステータの内側を回転するイン
ナーロータ型のモータであっても本発明を適用できる。
尚、ステータ10とロータ20はいずれか一方が第1の
部材構造を構成し、他方が第2の部材構造を構成してい
る。
In the embodiment shown in FIG. 1, the rotor 20 is of an outer rotor type in which the outer periphery of the stator 10 is rotated. However, an inner rotor type motor in which the rotor rotates inside the stator may be used. The present invention can be applied.
One of the stator 10 and the rotor 20 constitutes a first member structure, and the other constitutes a second member structure.

【0024】ステータ10は予め定められた外径を有す
る円柱状の磁性体から形成されていて、その外周に沿っ
て径方向外側に突出する12個の磁極S1〜S12と、
隣り合う各磁極間に形成される12個のスロットSR1
〜SR12がそれぞれ周方向に等間隔に交互に形成され
ている。各磁極S1〜S12はステータ10の軸方向に
延在していて、ステータ10の中心から径方向外側に向
かって徐々に狭くなり、先端部では広がった形状を呈し
ている。尚、スロットSR1〜SR12はステータ10
内で軸方向にねじれていてもよい。
The stator 10 is formed of a columnar magnetic body having a predetermined outer diameter, and has twelve magnetic poles S1 to S12 protruding radially outward along the outer periphery thereof.
12 slots SR1 formed between adjacent magnetic poles
To SR12 are alternately formed at equal intervals in the circumferential direction. Each of the magnetic poles S <b> 1 to S <b> 12 extends in the axial direction of the stator 10, gradually narrows from the center of the stator 10 to the outside in the radial direction, and has a widened shape at the tip end. Note that the slots SR1 to SR12 are
May be axially twisted within.

【0025】コイルAa、Ab、Ba、Bb、Ca、C
bはスロットSR1〜SR12内で、図1に示すように
磁極およびスロットをそれぞれ2個ずつ飛ばした状態で
磁極に巻回される。本実施の形態のSRモータは3相制
御されるものであり、1相あたりコイルAaとAb、コ
イルBaとBb、コイルCaとCbとでそれぞれグルー
プ化され、各相でコイルは直列あるいは並列に接続され
る。図1において、各コイルに記される×、・はコイル
Aa〜Cbの巻線の極性、すなわち電流が流れたときの
極性を示している。×は手前から紙面に向かって流れる
電流を示し、・は紙面から手前に流れる電流を示す。
尚、図1はモータの作動中常に全てのコイルに電流が流
れていることを示すものではない。
Coil Aa, Ab, Ba, Bb, Ca, C
b is wound around the magnetic pole in the slots SR1 to SR12 with two magnetic poles and two slots being skipped as shown in FIG. The SR motor according to the present embodiment is controlled by three phases. Each phase is grouped by coils Aa and Ab, coils Ba and Bb, and coils Ca and Cb. In each phase, the coils are connected in series or in parallel. Connected. In FIG. 1, x and. In each coil indicate the polarity of the windings of the coils Aa to Cb, that is, the polarity when a current flows. × indicates a current flowing from the near side toward the paper surface, and · indicates a current flowing from the near side to the paper surface.
Note that FIG. 1 does not show that a current always flows through all coils during operation of the motor.

【0026】ロータ20はステータ10の外径よりも所
定のギャップ分だけ大きな内径を有する円筒状に形成さ
れており、ステータ10の外周に沿って同軸的に回転す
る。ロータ20はリング状の断面を有する回転体21と
して示されている。回転体21の内周面には8個の磁性
体ピースJ1〜J8が等間隔に固定されている。回転体
21は非磁性体またはステータ10よりも非常に弱い磁
性体によって形成されており、磁性体ピースJ1〜J8
間の周方向の磁気的な遮断を行なう。したがって、各磁
性体ピースJ1〜J8は周方向で磁気的に独立してお
り、周方向に隣接する磁性体ピース間では実質的に磁路
が形成されることはないかまたは磁路が形成され難くな
っている。
The rotor 20 is formed in a cylindrical shape having an inner diameter larger than the outer diameter of the stator 10 by a predetermined gap, and rotates coaxially along the outer circumference of the stator 10. The rotor 20 is shown as a rotating body 21 having a ring-shaped cross section. Eight magnetic pieces J1 to J8 are fixed at equal intervals on the inner peripheral surface of the rotating body 21. The rotating body 21 is formed of a non-magnetic material or a magnetic material that is much weaker than the stator 10, and includes magnetic material pieces J 1 to J 8.
A circumferential magnetic interception is performed. Therefore, the magnetic material pieces J1 to J8 are magnetically independent in the circumferential direction, and substantially no magnetic path is formed between the magnetic material pieces adjacent in the circumferential direction, or the magnetic path is formed. It has become difficult.

【0027】各磁性体ピースJ1〜J8はそれぞれの内
周面が回転体21の内周面よりもわずかに径方向内側に
突出し、適度なギャップを介してステータ10の各磁極
S1〜S12と対向し、機械的に安定し且つ磁気回路的
に低い磁気抵抗でステータ10とロータ20とを磁気的
に結合させるように構成されている。本実施の形態で
は、各磁性体ピースJ1〜J8の内周面側の幅は、各磁
極S1〜S12のそれぞれの幅よりも大きく形成されて
いる。
Each of the magnetic pieces J1 to J8 has its inner peripheral surface slightly projecting radially inward from the inner peripheral surface of the rotating body 21, and faces the magnetic poles S1 to S12 of the stator 10 via an appropriate gap. Then, the stator 10 and the rotor 20 are magnetically coupled with mechanical stability and low magnetic resistance in a magnetic circuit. In the present embodiment, the width on the inner peripheral surface side of each of the magnetic body pieces J1 to J8 is formed larger than the width of each of the magnetic poles S1 to S12.

【0028】図2〜図4は図1に示したSRモータの各
ステップ毎の動作を説明するための図である。先ず、図
2においてステータ10とロータ20の位置関係で電流
が第1相のコイルAaおよびAbに図示するように流れ
ると、コイルAa、Abが2スロット飛びに巻回されて
いるため、ステータ10の中心からみて90°の角度毎
にコイルAaが収容されるスロットSR1、SR4と、
コイルAbが収容されるスロットSR7、SR10の回
りに磁束が発生する。この磁束は隣り合う磁極S1とS
2(S4とS5、S7とS8、S10とS11)と磁性
体ピースJ2(J4、J6、J8)との間でスロットS
R1(SR4、SR7、SR10)を囲むような閉ルー
プの磁路を流れる。そして、磁極の組合せS1とS2、
S4とS5、S7とS8、S10とS11と磁性体ピー
スJ2、J4、J6、J8との間を流れる磁束が増大す
る方向、つまりコイルに結合する磁束が最大値(コイル
のインダクタンスが最大値)となる方向に回転トルクが
発生する。図2〜図4ではトルクの方向を矢印で示す。
これを前述の図10で示すと、コイルのインダクタンス
はLuからLAに向かって変化する方向を表す。
FIGS. 2 to 4 are diagrams for explaining the operation of each step of the SR motor shown in FIG. First, when a current flows through the first-phase coils Aa and Ab as shown in FIG. 2 due to the positional relationship between the stator 10 and the rotor 20, the coils Aa and Ab are wound in two-slot intervals. Slots SR1 and SR4 in which the coils Aa are housed at every 90 ° angle as viewed from the center of
Magnetic flux is generated around the slots SR7 and SR10 in which the coil Ab is housed. This magnetic flux is generated by the adjacent magnetic poles S1 and S1.
2 (S4 and S5, S7 and S8, S10 and S11) and the magnetic piece J2 (J4, J6, J8)
It flows through a closed loop magnetic path surrounding R1 (SR4, SR7, SR10). And the combination of magnetic poles S1 and S2,
The direction in which the magnetic flux flowing between S4 and S5, S7 and S8, S10 and S11 and the magnetic pieces J2, J4, J6 and J8 increases, that is, the magnetic flux coupled to the coil has a maximum value (the coil inductance has a maximum value). A rotational torque is generated in the following direction. 2 to 4, the direction of the torque is indicated by an arrow.
If this is shown in FIG. 10 described above, the inductance of the coil indicates a direction that changes from Lu to LA.

【0029】図3は図2から歩進した状態を示してお
り、コイルAaとAbからなる第1相への通電からコイ
ルBaとBbからなる第2の相への通電に切換える途中
の状態である。図3ではコイルBa、Bbに電流が流れ
はじめているが、このときのコイルBa、Bbのインダ
クタンスはロータ20の磁性体ピースによる磁気抵抗が
コイルBa、Bbに対して最小値をとる。すなわち、第
2相は、図10でアンアラインθuの位置にあり、イン
ダクタンスLuをとる。
FIG. 3 shows a state advanced from FIG. 2 in a state in which the energization to the first phase composed of the coils Aa and Ab is switched to the energization to the second phase composed of the coils Ba and Bb. is there. In FIG. 3, the current starts flowing through the coils Ba and Bb. At this time, the inductance of the coils Ba and Bb is such that the magnetic resistance of the magnetic material piece of the rotor 20 has a minimum value with respect to the coils Ba and Bb. That is, the second phase is located at the position of the unaligned θu in FIG. 10 and takes the inductance Lu.

【0030】図4は更に歩進して、ステータ10の磁極
の組合せS1とS2、S4とS5、S7とS8,S10
とS11および磁性体ピースJ2、J4、J6、J8に
おける磁束が最大値をとり、第1相のコイルAa、Ab
は図10においてアライン位置θAにあり、インダクタ
ンスは最大値LAをとる。この状態においては、第2相
のコイルBaとBbのインダクタンスが増加途中にあ
り、図4の矢印方向に示すトルクを第1相に引続いて発
生している。このとき第1相による発生トルクは0にな
っている。第1相のコイルAa、Abについてアライン
位置θAを過ぎた後は、第1相のコイルAa、Abに供
給する電流を遮断してロータ20の回転方向とは逆向き
のトルクの発生を防止する。同様に、第2相→第3相
(コイルCaとCb)→第1相とステップが進むことで
回転トルクが継続して発生する。
FIG. 4 shows a further step, wherein the combinations of the magnetic poles of the stator 10 are S1 and S2, S4 and S5, S7 and S8, S10.
And the magnetic flux in S11 and the magnetic pieces J2, J4, J6, J8 take the maximum value, and the first phase coils Aa, Ab
Is at the align position θA in FIG. 10, and the inductance takes the maximum value LA. In this state, the inductance of the coils Ba and Bb of the second phase is in the process of increasing, and the torque shown in the arrow direction of FIG. 4 is generated following the first phase. At this time, the torque generated by the first phase is zero. After the first-phase coils Aa and Ab have passed the alignment position θA, the current supplied to the first-phase coils Aa and Ab is cut off to prevent the generation of torque in the direction opposite to the rotation direction of the rotor 20. . Similarly, as the steps progress from the second phase to the third phase (the coils Ca and Cb) and the first phase, the rotation torque is continuously generated.

【0031】以上の動作説明から明らかなように、各ス
ロットに巻回されたコイルの周りに発生する磁束は、そ
れぞれ磁気的に他とは周方向に絶縁された磁性体ピース
と向かい合う磁極との間で閉回路を形成するように流
れ、次の相に相当する隣のスロットに巻回されたコイル
に通電することで発生する磁束は、磁気的に前の相とは
絶縁されているため、各相間の干渉を受けることなくト
ルクを連続的に効率よく発生できる。
As is clear from the above description of the operation, the magnetic flux generated around the coil wound around each slot is formed between the magnetic pole piece facing the magnetic pole piece which is magnetically insulated circumferentially from the other. Since the magnetic flux generated by energizing the coil wound on the adjacent slot corresponding to the next phase flows magnetically so as to form a closed circuit between them, since the magnetic flux is magnetically insulated from the previous phase, Torque can be continuously and efficiently generated without receiving interference between the phases.

【0032】すなわち、第1の実施の形態においては、
ステータ10の1つの磁性体ピースと、これに向かい合
うロータ20の1つのスロットの両側の磁極の間で磁束
を流すことができるため、ロータ20の周上において従
来のSRモータよりも多くの箇所で磁極と磁性体ピース
を用いることができるためや、ステータ10の磁極S1
〜S12を他の相と共有するため、図2〜図5から理解
できるように、アライン時のステータ10とロータ20
のオーバラップ面積、および最大鎖交磁束を決定する断
面積がともに従来のSRモータに対して、約2倍とれる
ことが理解できる。さらに言うと、ロータ20の磁性体
ピースJ1〜J8が周方向で磁気的に絶縁されているの
で、アンアライン時に他の磁性体ピースへの磁気漏れが
抑えられ、アンアライン時のインダクタンスが低くなる
という利点も併せ持つものである。
That is, in the first embodiment,
Since a magnetic flux can flow between one magnetic piece of the stator 10 and magnetic poles on both sides of one slot of the rotor 20 facing the same, the magnetic flux can flow at more places on the circumference of the rotor 20 than the conventional SR motor. Since the magnetic pole and the magnetic piece can be used, the magnetic pole S1 of the stator 10 can be used.
2 to 5, the stator 10 and the rotor 20 in the aligned state can be understood from FIGS.
It can be understood that the overlap area of the above and the cross-sectional area for determining the maximum interlinkage magnetic flux can be about twice that of the conventional SR motor. Furthermore, since the magnetic material pieces J1 to J8 of the rotor 20 are magnetically insulated in the circumferential direction, magnetic leakage to other magnetic material pieces during unalignment is suppressed, and the inductance during unalignment is reduced. It also has.

【0033】これによって、図10に示す磁化エネルギ
Wを大きくとることが可能になる。すなわち、コイルの
巻数を増大することなく、大きなトルクを確保できると
同時に、アンアライン時のインダクタンスを低く抑える
ことが出来、低速回転時のみならず高速回転時でのトル
クを高く確保できるとともに、高い効率を確保できる。
This makes it possible to increase the magnetization energy W shown in FIG. In other words, a large torque can be secured without increasing the number of turns of the coil, and at the same time, the inductance at the time of unalignment can be suppressed to a low value. Can be secured.

【0034】更に、図3及び図4で示すように、第1相
と第2相が同時に通電するタイミング、例えば第1相の
コイルAa、Abと第2相のコイルBa、Bbが同時に
通電するとき、第1相と第2相の間の漏れ磁束による影
響(他の相に流れた電流による起電力)が、互いに打ち
消す方向となるように各コイルに流れる電流の極性を設
定している。すなわち、漏れ磁束による影響は隣接する
スロット同士で生じるものであるが、先ず、第1相のコ
イルAaに着目すると、スロットSR1への第2相から
の漏れ磁束による影響はコイルBaのスロットSR2か
らのものであり、同じコイルAaのスロットSR4への
第2相からの漏れ磁束による影響はコイルBbのスロッ
トSR5によるものである。この漏れ磁束はコイルAa
において互いに逆方向であるので、漏れ磁束による起電
力が打ち消される。同様に第1相の別のコイルAbに着
目すると、スロットSR8とSR11からの漏れ磁束は
コイルAbにおいて互いに逆方向であり、同様に起電力
が打ち消される。また、第2相のコイルBa、Bbにそ
れぞれ着目しても、第1相からの漏れ磁束による影響は
打ち消される。つまり、コイルAa、Abが第1相、コ
イルBa、Bbが第2相としてそれぞれグループ化さ
れ、互いに並列もしくは直列に接続されているため、第
1相から第2相、或いは第2相から第1相への漏れ磁束
の影響は打ち消されることになる。これにより、第1相
と第2相とが同時に通電するいわゆるオーバーラップ期
間において、相間の逆起電力が小さい値に抑えられるこ
とになり、各相での電流の立上り及び立ち下がり速度は
各相の自己インダクタンスによってのみ支配されるの
で、他の相からの影響を受けて電流の立上りや立ち下が
りの速度が遅れることがなくなり、所望のタイミングで
最適な電流を流すことができるため、電流の立上り速度
が遅れて発生トルクが低減したり、また、電流の立ち下
がり速度が遅れて逆トルクが発生することにより、モー
タのトータルトルクの低減が最小に抑えることができ
る。この効果はコイルCa、Cbにてグループ化される
第3相と、第1相、または第3相と第2相の関係におい
ても上述と同様である。
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the timing at which the first phase and the second phase are simultaneously energized, for example, the first phase coils Aa and Ab and the second phase coils Ba and Bb are simultaneously energized. At this time, the polarity of the current flowing through each coil is set so that the influence of the leakage magnetic flux between the first phase and the second phase (electromotive force due to the current flowing in the other phase) is in a direction to cancel each other. That is, the influence of the leakage magnetic flux occurs between adjacent slots. First, focusing on the first phase coil Aa, the influence of the leakage magnetic flux from the second phase to the slot SR1 is affected by the slot SR2 of the coil Ba. The influence of the leakage flux from the second phase to the slot SR4 of the same coil Aa is due to the slot SR5 of the coil Bb. This leakage flux is the coil Aa
, The directions are opposite to each other, so that the electromotive force due to the leakage magnetic flux is canceled. Similarly, focusing on another coil Ab of the first phase, the leakage magnetic fluxes from the slots SR8 and SR11 are in opposite directions in the coil Ab, and the electromotive force is canceled out similarly. Further, even if attention is paid to the second phase coils Ba and Bb, the influence of the leakage magnetic flux from the first phase is negated. That is, since the coils Aa and Ab are grouped as the first phase and the coils Ba and Bb are grouped as the second phase and connected in parallel or in series with each other, the first phase to the second phase or the second phase to the second phase The effect of the leakage magnetic flux on one phase will be cancelled. Thereby, during the so-called overlap period in which the first phase and the second phase are energized simultaneously, the back electromotive force between the phases is suppressed to a small value, and the rising and falling speeds of the current in each phase are reduced in each phase. Is controlled only by the self-inductance of the current, so that the speed of the rise and fall of the current is not delayed by the influence of other phases, and the optimal current can be flown at a desired timing, so that the rise of the current can be performed. A reduction in the generated torque due to a delay in the speed or a generation of a reverse torque in a delay in the fall speed of the current can minimize the reduction in the total torque of the motor. This effect is the same as described above in the relationship between the third phase grouped by the coils Ca and Cb, the first phase, or the third phase and the second phase.

【0035】図5は本発明の第2の実施の形態を示して
おり、ステータの磁極数を24個、ロータの磁性体ピー
ス数を16個としたものであり、図1の実施の形態のモ
ータに比べてコイルの長さを短くできるとともに、より
精度良くSRモータの回転を制御できるという利点があ
る。
FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention, in which the number of magnetic poles of the stator is 24 and the number of magnetic pieces of the rotor is 16 and is different from that of the embodiment of FIG. There is an advantage that the length of the coil can be made shorter than that of the motor and the rotation of the SR motor can be controlled more accurately.

【0036】これは、1つの相が周方向に4等分する位
置にある4つのコイル(Aa〜Ad、Ba〜Bd、Ca
〜Cd)をグループ化して第1相、第2相、第3相をそ
れぞれ形成したものである。各磁極、スロットおよび磁
性体ピースに関しては説明はしないが、特に磁性体ピー
ス(図5のハッチングで示す部材)は図1の磁性体ピー
スJ1〜J8とは形状が異なるが、単に設計上の問題の
みであるので、説明を省略する。
This is because four coils (Aa-Ad, Ba-Bd, Ca) are located at positions where one phase is divided into four equal parts in the circumferential direction.
To Cd) to form a first phase, a second phase, and a third phase, respectively. Although the magnetic poles, slots and magnetic pieces are not described, the magnetic piece (the member indicated by hatching in FIG. 5) is different in shape from the magnetic pieces J1 to J8 in FIG. Since this is only the case, the description is omitted.

【0037】図1と図5に示す実施の形態では、第1
相、第2相、第3相は、偶数個のコイルをグループ化し
て形成されるように構成されるSRモータであったが、
寸法、トルク、出力、効率等によって必ずしも各相が偶
数個のコイルをグループ化して形成されるとは限らな
い。そのような実施の形態を以下に示す。図6は本発明
の第3の実施の形態を示しており、ステータの磁極数を
18個、ロータの磁性体ピース数を12個としたもので
あり、図1の実施の形態のモータに比べてコイルの長さ
を短くできるという利点がある。
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 5, the first
The phase, second and third phases were SR motors configured to be formed by grouping an even number of coils,
Each phase is not necessarily formed by grouping an even number of coils depending on dimensions, torque, output, efficiency, and the like. Such an embodiment is described below. FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention, in which the number of magnetic poles of the stator is 18 and the number of magnetic pieces of the rotor is 12, which is different from the motor of the embodiment of FIG. Therefore, there is an advantage that the length of the coil can be shortened.

【0038】第2の実施の形態のSRモータでは、周方
向を3等分するような位置にある3つのコイル(Aaと
AbとAc、BaとBbとBc、CaとCbとCc)を
グループ化して第1相、第2相および第3相を形成して
いる。そのため、各相のそれぞれの異なるコイル(第1
相の場合はコイルAa、Ab、Ac)において、ステー
タ10の周方向に関して隣接するスロットに巻回される
コイルのうち、2組は極性が軸方向に関して等しくなる
が、1組は極性が軸方向逆向きになってしまう。つまり
図5の第1相では、コイルAaとコイルAbとが巻回さ
れるスロットのうちの隣接する2つのスロットでは極性
が・、コイルAbとコイルAcとが巻回されるスロット
のうちの隣接する2つのスロットでは極性が×、とそれ
ぞれ軸方向に等しい極性となるが、コイルAcとコイル
Aaとが巻回されるスロットのうちの隣接する2つのス
ロットでは極性が異なるため、このスロット間では第1
相の通電によって発生する磁束が増大し、漏れ磁束によ
る影響が大きくなってしまう。しかしながら、第2の実
施の形態では、1つの相における3つのコイルが隣接す
る3つの位置のなかで1ヶ所だけで磁束の影響が生じ、
2ヶ所では磁束の影響が生じないので、第1の実施の形
態のsrモータに比べて発生トルクの低下は若干生じて
しまうが、漏れ磁束の影響が低減され実用上使用可能と
なる。
In the SR motor according to the second embodiment, three coils (Aa, Ab, and Ac, Ba, Bb, and Bc, Ca, Cb, and Cc) at positions that divide the circumferential direction into three equal parts are grouped. To form a first phase, a second phase and a third phase. Therefore, each different coil of each phase (first
In the case of the phase, in the coils Aa, Ab, Ac), two sets of the coils wound in the slots adjacent to each other in the circumferential direction of the stator 10 have the same polarity in the axial direction, but one set has the same polarity in the axial direction. It will be reversed. That is, in the first phase of FIG. 5, the polarity of two adjacent slots among the slots around which the coil Aa and the coil Ab are wound is... And the adjacent slot among the slots around which the coil Ab and the coil Ac are wound. The two slots have the same polarity in the axial direction as x, but the adjacent two of the slots around which the coil Ac and the coil Aa are wound have different polarities. First
The magnetic flux generated by the energization of the phase increases, and the influence of the leakage magnetic flux increases. However, in the second embodiment, the influence of the magnetic flux occurs only at one of three adjacent positions of three coils in one phase,
Since the influence of the magnetic flux does not occur at two places, the generated torque is slightly reduced as compared with the sr motor of the first embodiment, but the effect of the leakage magnetic flux is reduced and the motor can be used practically.

【0039】尚、図1、図5および図6に示した実施の
形態では、ステータ10に磁極とスロットを設けてコイ
ルを巻回し、ロータに磁性体ピースを取りつけたが、こ
れと逆にステータに磁性体ピースを取りつけ、ロータに
磁極とスロットを設けてコイルを巻回し、ロータのコイ
ルへの電流の供給をブラシを介して行なうようにしても
よい。
In the embodiment shown in FIGS. 1, 5 and 6, the stator 10 is provided with magnetic poles and slots, and the coil is wound, and the rotor is fitted with a magnetic material piece. The magnetic piece may be attached to the rotor, the rotor may be provided with magnetic poles and slots, the coil may be wound, and the current may be supplied to the coil of the rotor via a brush.

【0040】また、図1、図5および図6に示した実施
の形態は径方向に突出した磁極にコイルを巻回した場合
について説明しているので、周方向に関して隣接するス
ロットに巻回されるコイルの通電極性が軸方向に関して
等しくなるように構成されているが、コイルの巻回の向
きは磁極の構成によって変化するものであり、モータの
構造によっては周方向に関して隣接するスロットに巻回
されるコイルの通電極性が径方向に関して等しくなる場
合も考えられる。
The embodiment shown in FIGS. 1, 5 and 6 describes the case where the coil is wound around the magnetic pole protruding in the radial direction, so that the coil is wound around the adjacent slot in the circumferential direction. However, the winding direction of the coil varies depending on the configuration of the magnetic poles, and depending on the structure of the motor, the coil may be wound around adjacent slots in the circumferential direction. It is conceivable that the energization polarities of the turned coils become equal in the radial direction.

【0041】以上、本発明を実施の形態を用いて説明し
たが、本発明は上述した実施の形態に限定されるもので
はなく、例えば、磁極やスロットの数、磁性体ピースの
数を発生トルク、出力、効率、トルク変動等の要因に基
づいて変更してもよく、本発明の主旨に沿った形態であ
ればよい。
Although the present invention has been described with reference to the embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the number of magnetic poles and slots, the number of magnetic material pieces, , Output, efficiency, torque fluctuation, etc., and may be changed as long as it is in a form in accordance with the gist of the present invention.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明によると、各磁性体構造は第1の
部材構造の周方向に関してそれぞれ絶縁され、且つ隣接
する複数の磁極と対向してコイルに通電したときに磁気
的に結合するので、各相間の干渉を受けることなくモー
タがトルクを連続的に発生できる。さらに、隣接する1
つの相における異なるコイルの通電極性が等しいので、
1つの相への通電に際して隣接する同じ相での異なるコ
イルに発生する磁束がそれぞれ打ち消し合う方向に流れ
る。すなわち、1つの相において異なるコイルがそれぞ
れ発生する磁束の影響は、隣接するこれらコイル間では
非常に小さくなる。これにより、異なる相への通電の切
替え途中の2相通電時において、一方の相に流れる電流
は他方の相に流れる電流の影響に依らずに常に安定して
流れる。そのため、一方の相への通電の上昇および他方
の相への非通電への立ち下がりが素早く行なわれ、一方
の相への通電開始によるトルクを素早く発生できるとと
もに、他方の相への通電保持による逆トルクの発生を抑
えることができ、好適である。
According to the present invention, each magnetic body structure is insulated in the circumferential direction of the first member structure, and is magnetically coupled when a coil is energized facing a plurality of adjacent magnetic poles. In addition, the motor can continuously generate torque without receiving interference between the phases. In addition, the adjacent 1
Since the energization polarities of different coils in two phases are equal,
When energizing one phase, magnetic fluxes generated in different coils in the same adjacent phase flow in directions to cancel each other. That is, the influence of the magnetic flux generated by each of the different coils in one phase is very small between the adjacent coils. Thus, at the time of two-phase energization during energization switching to different phases, the current flowing in one phase always flows stably irrespective of the influence of the current flowing in the other phase. Therefore, the energization of one phase rises and the other phase de-energizes quickly, so that the torque can be quickly generated by starting the energization of one phase, and the energization of the other phase can be maintained. This is preferable because generation of reverse torque can be suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態のSRモータの基本
的な構成であるロータとステータとコイルを示す径方向
断面図である。
FIG. 1 is a radial cross-sectional view showing a rotor, a stator, and a coil, which are basic components of an SR motor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のSRモータの第1のステップの動作を説
明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining an operation of a first step of the SR motor in FIG. 1;

【図3】図1のSRモータの第2のステップの動作を説
明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining an operation of a second step of the SR motor in FIG. 1;

【図4】図1のSRモータの第3のステップの動作を説
明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining an operation of a third step of the SR motor in FIG. 1;

【図5】本発明の第2の実施の形態のSRモータを示す
図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an SR motor according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3の実施の形態のSRモータを示す
径方向断面図である。
FIG. 6 is a radial sectional view showing an SR motor according to a third embodiment of the present invention.

【図7】従来のSRモータのステータとロータを示す図
である。
FIG. 7 is a diagram showing a stator and a rotor of a conventional SR motor.

【図8】図7のSRモータの基本的な構造とコイルを含
めた動作原理を示す図である。
8 is a diagram showing a basic structure of the SR motor of FIG. 7 and an operation principle including coils.

【図9】コイルのインダクタンスと電流および発生トル
クを1相分について示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing the inductance, current, and generated torque of a coil for one phase.

【図10】SRモータの磁化曲線を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a magnetization curve of an SR motor.

【図11】ステータ磁極角度とロータ角度を示す図であ
る。
FIG. 11 is a diagram showing a stator magnetic pole angle and a rotor angle.

【図12】ステータ磁極角度とロータ角度との関係を示
す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a relationship between a stator magnetic pole angle and a rotor angle.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10・・ステータ 20・・・ロータ 21・・・回転体 Aa、Ab、Ac、Ad、Ba、Bb、Bc、Bd、C
a、Cb、Cc、Cd・・・コイル J1〜J8・・・磁性体ピース S1〜S12・・・磁極 SR1〜SR12・・・スロット
10 ... stator 20 ... rotor 21 ... rotating body Aa, Ab, Ac, Ad, Ba, Bb, Bc, Bd, C
a, Cb, Cc, Cd: coil J1 to J8: magnetic piece S1 to S12: magnetic pole SR1 to SR12: slot

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H002 AA09 AB07 AC04 AE08 5H603 AA01 BB01 BB07 BB09 BB12 CA01 CA05 CB05 CC05 CC11 CC17 CD05 5H619 AA01 BB01 BB06 BB13 BB15 BB24 PP02 PP05 PP06 PP08 PP14 5H621 AA03 BB10 GA01 GA04 GA16 HH01 JK02 JK05  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5H002 AA09 AB07 AC04 AE08 5H603 AA01 BB01 BB07 BB09 BB12 CA01 CA05 CB05 CC05 CC11 CC17 CD05 5H619 AA01 BB01 BB06 BB13 BB15 BB24 PP02 PP05 PP06 PP08 JP14 JK05

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 いずれか一方がステータとなり、他方が
ロータとなる第1の部材構造および第2の部材構造を含
み、前記ロータが前記ステータに対して回転するモータ
において、 前記第1の部材構造は、前記第2の部材構造に対向する
周面に沿って軸方向に延在する複数の磁極と、隣接する
前記磁極の間に形成される複数のスロットを備えるとと
もに周方向に関して複数個おきの前記スロット間の軸方
向に巻回される複数のコイルをグループ化して複数の相
が形成されており、 前記第2の部材構造は、前記第1の部材構造に対向する
周面に沿ってそれぞれが周方向に磁気的に独立して配置
される複数の磁性体構造を備え、 前記磁性体構造が周方向に連続する前記複数の磁極に対
向したとき、前記複数の磁極を磁気的に結合し、前記各
相に通電したとき前記複数の磁極と前記磁性体構造との
間に生じる磁気閉路の磁束によって前記ロータに回転ト
ルクが発生し、 1つの相にグループ化された異なるコイルにおいて、周
方向に関して隣接するスロットに巻回されるコイルの通
電極性が等しいことを特徴とするモータ。
1. A motor comprising a first member structure and a second member structure, one of which serves as a stator and the other serves as a rotor, wherein the rotor rotates with respect to the stator. Has a plurality of magnetic poles extending in the axial direction along the peripheral surface facing the second member structure, and a plurality of slots formed between the adjacent magnetic poles, and a plurality of magnetic poles are provided in the circumferential direction. A plurality of phases are formed by grouping a plurality of coils wound in the axial direction between the slots, and the second member structure is respectively formed along a peripheral surface facing the first member structure. Comprises a plurality of magnetic material structures that are arranged magnetically independently in the circumferential direction. When the magnetic material structure faces the plurality of magnetic poles that are continuous in the circumferential direction, the plurality of magnetic poles are magnetically coupled. , Energize each phase In this case, a rotating torque is generated in the rotor by magnetic flux of a magnetic closed circuit generated between the plurality of magnetic poles and the magnetic body structure, and different coils grouped into one phase are wound around slots adjacent in the circumferential direction. A motor characterized in that the energized polarities of the turned coils are equal.
【請求項2】 異なる相におけるコイルの端部同士が前
記磁極上で交差し、端部同士が交差する異なる相のコイ
ルの通電極性が等しいことを特徴とする、請求項1に記
載のモータ。
2. The motor according to claim 1, wherein ends of coils in different phases intersect on the magnetic pole, and coils of different phases in which the ends intersect have the same conduction polarity. .
【請求項3】 前記各相は、偶数個のコイルをグループ
化して形成されることを特徴とする、請求項1或いは請
求項2のモータ。
3. The motor according to claim 1, wherein each phase is formed by grouping an even number of coils.
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