JP2002272071A - スイッチトリラクタンスモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スイッチトリラクタンスモータにおいて、回
転子の極先端付近での磁束の漏洩を低減することを目的
とする。 【解決手段】 固定子１０の内側に回転子１１を配置
し、固定子１０の巻線１５により発生した磁束を回転子
１１に通すようにしてなるスイッチトリラクタンスモー
タにおいて、回転子１１をそれぞれ複数枚の積層した電
磁鋼板からなる第１ないし第３のコア部１２，１３，１
４で構成する。第１ないし第３のコア部１２、１３、１
４は、極先端を当該円周に沿った円弧形状とし、第１お
よび第２のコア部１２，１３は当該軸方向の両端側に配
置されて第３のコア部１４は第１のコア部と第２のコア
部の間に挟まれている。第１および第２のコア部の極先
端円弧の中心角は第３のコア部の極先端円弧の中心角よ
りも大きくしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和機や自動
車等に用いるスイッチトリラクタンスモータ（以下ＳＲ
モータと記す）のロータ構造に係り、特に詳しくは、固
定子からの磁束による回転子内の磁気飽和で発生する磁
束漏れを低減させるスイッチトリラクタンスモータのロ
ータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＳＲモータの回転子としては、例えば、
図６および図７に示す四極構成のものがある。図６およ
び図７において、ＳＲモータの回転子１は電磁鋼板を打
ち抜いて積層する際、突極部１ａを円周方向に等間隔に
４個形成するとともに、固定子の内側に配置する形状と
している。

【０００３】この場合、各突極部１ａの円周方向幅が例
えば固定子１の各歯の歯幅程度になるように、その極の
先端円弧形の中心角（以下、突極角と記す）αが決定さ
れている。なお、２はシャフト（回転軸）であり、ま
た、固定子は図示されていないが、例えば、６スロット
構造で各歯にそれぞれ巻線が施されている。

【０００４】上記構成のＳＲモータにおいて、固定子の
所定歯と回転子１の所定突極部１ａとが相対した状態に
ある場合には、固定子の極と回転子１の突極部１ａの極
との間の空隙が狭いだけでなく、それらの極幅の重なり
が最も多くなって磁気抵抗が小さくなる。このため、固
定子からの磁束が回転子１を介して同固定子に戻される
とき（図６の二点鎖線矢印参照）、その磁束が他の状態
と比較して通り易い。また、固定子の極と回転子１の突
極部１ａの極との間には、電磁力が働く。

【０００５】したがって、固定子の各相の巻線を順次通
電する際には、通電開始タイミングおよび通電終了タイ
ミングを適切に行えば、つまり短い所定幅のパルス電圧
を各相の巻線に順次印加して通電を切り替えれば、トル
クが発生し、回転子１が回転する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記ＳＲモータの回転
子構造では、主に突極部１ａの先端部（空隙側）付近に
おける磁気飽和で漏れ磁速が多く発生してしまう（図７
の矢印参照）。このため、固定子からの磁束が有効に利
用されず、当該モータのトルク特性が劣ることとにな
り、高トルク化、高効率化に悪影響を及ぼすという欠点
がある。

【０００７】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は、回転子の突極部の先端部付近での磁
束漏れを低減させ、トルク特性の向上を図ることができ
るようにしたスイッチトリラクタンスモータを提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、固定子の内側に回転子が配置され、その
固定子の巻線による磁束が上記回転子を介して同固定子
に戻されるようにしてなるスイッチトリラクタンスモー
タにおいて、上記回転子を複数のコア部で構成して各コ
ア部に当該極数の突極部を形成し、上記複数のコア部の
うち２つのコア部の各極の先端幅を、他のコア部の極の
先端幅より広くするようにしたことを特徴としている。

【０００９】本発明のスイッチトリラクタンスモータ
は、上記回転子を第１ないし第３のコア部で構成してこ
の第１ないし第３のコア部に当該極数の突極部を形成
し、上記第１および第２のコア部に複数枚の電磁鋼板を
それぞれ積層して当該軸方向の両端側に配置し、上記第
３のコア部に複数枚の電磁鋼板を積層して上記第１のコ
ア部と第２のコア部の間に挟み、上記第１ないし第３の
コア部の極先端を当該円周に沿った円弧形状にするとと
もに、上記第３のコア部の極先端円弧の中心角αを上記
回転子と同じとし、かつ、上記第１および第２のコア部
の極先端円弧の中心角βを第３のコア部の極先端円弧の
中心角αよりも大きくするようにしたことを特徴として
いる。

【００１０】上記第１ないし第３のコア部は、第１のコ
ア部の極先端円弧の中点と当該回転中心とを結ぶ線、第
２のコア部の極先端円弧の点心とその回転中心とを結ぶ
線、および第３のコア部の極先端円弧の中点とその回転
中心とを結ぶ線とが一致してなり、上記第１および第２
のコア部の当該軸方向の長さを、上記第３のコア部の当
該軸方向の長さの半分にするとよい。これにより、回転
子自体の重量バランスがよくなり、回転子の回転に影響
が与えられることなく回転がスムーズに行われる。

【００１１】上記固定子は６スロットで巻線を施し、上
記回転子は４極としてなり、あるいは、上記固定子は１
２スロットで巻線を施し、上記回転子は８極としてな
り、もしくは上記固定子はｍスロット（ｎ；正の整数）
で巻線を施し、上記回転子はｎ極（ｎ；正の整数）とす
るとよい。これにより、現実的なＳＲモータが得られる
ことになり、高トルク、高効率の可能な最適なＳＲモー
タが得られる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
ないし図５を参照して詳しく説明する。なお、図中、図
６および図７と同一部分には同一符号を付して重複説明
を省略する。

【００１３】図１ないし図３において、本発明の第１の
実施例を示すＳＲモータは、固定子１０の内側に回転子
１１を配置し、固定子１０にはヨーク部から当該中心方
向に延びた６個の歯１０ａが円周方向に等間隔で形成さ
れている。

【００１４】回転子１１には、４極の突極部１１ａ，１
１ｂが円周方向に等間隔に形成され、その軸方向（シャ
フト２の方向）の両端側には突極部１１ａの幅を従来よ
り広くした第１および第２のコア部１２，１３が配置さ
れ、第１および第２のコア部１２，１３の間には突極部
１１ｂの幅を従来と同様の値とした第３のコア部１４が
配置されている。

【００１５】このため、上記第１および第２のコア部１
２，１３は突極部１１ａの先端円弧形の中心角（以下、
突極角と記す）βが従来の突極角αより広くなってお
り、第３のコア部１４の先端部の突極角αが従来と同じ
となっている。

【００１６】回転子１１は、電磁鋼板を打ち抜いて積層
され、第１および第２のコア部１２，１４をそれぞれ電
磁鋼板の複数枚で構成するとともに、残りの部分を第３
のコア部１４で構成される。

【００１７】また、固定子１０は、回転子１１と同様
に、電磁鋼板を打ち抜いて積層して６スロット構造と
し、相対向する１対の歯に巻線１５を施すとともに、通
電時に対向する極を異極とし、残りの２対の歯にも同様
の巻線１５を施す。

【００１８】そして、３対の巻線１５に通電を行う。例
えば、図１に示すように、各対をなす巻線１５をＵ相、
Ｖ相およびＷ相とした場合では、その順（Ｕ相、Ｖ相お
よびＷ相の順）に通電を行う一方、回転子２の位置を検
出し、この位置検出をもとにして通電を切り替える。こ
れにより、ＳＲモータには、トルクが発生し、回転子１
１が回転する。

【００１９】上記構成の回転子１１によると、当該軸方
向（シャフト２の方向）の両端側に位置する第１および
第２のコア部１２，１３の突極部１１ａの突極角βが第
３のコア部１４の突極部１１ｂの突極角αより大きい
（突極部１１ａの幅が従来より広い）。したがって、当
該ＳＲモータにおいて、通電を行うと、図２の二点鎖線
矢印に示すように、固定子１０からの磁束は、回転子１
１を通って同固定子１０に戻る。

【００２０】このとき、第１および第２のコア部１２，
１３の極先端の形状により、回転子１１の極先端部（空
隙）付近における磁気飽和が緩和され、図３に示す矢印
の磁束漏れが低減される。すなわち、その磁気飽和の緩
和により、固定子１０からの磁束が回転子１１を通って
同固定子１０に効率よく戻るようになるからである。

【００２１】なお、図２に示すように、第１および第２
のコア部１２，１３の突極部１１ａの先端円弧の半径と
第３のコア部１４の突極部１１ｂの先端円弧の半径とは
等しく、それら先端円弧の中点と当該回転中心（シャフ
ト２の中心）とを結ぶ線は一致している。また、図３に
示すように、回転子１１の軸方向の長さがＬである場
合、第１および第２のコア部１２，１３の軸方向の長さ
はそれぞれＬ／４であり、第３のコア部１４の軸方向の
長さはＬ／２とされている。

【００２２】したがって、回転子１１を製造する場合に
は、電磁鋼板を打ち抜いて積層し、第１および第２のコ
ア部１２，１３の積層枚数を同じとして第１および第２
のコア部１２，１３によって挟まれて積層される第３の
コア部の積層枚数を、第１および第２のコア部１２，１
３の枚数の２倍とすればよい。

【００２３】このように、第１および第２のコア部１
２，１３の積層枚数が多くされることにより、極の先端
部（空隙）付近での磁気飽和がより緩和され、上述した
漏れ磁束の低減が効果的に行われるだけでなく、回転子
１１の重量バランスがよくなる。したがって、回転子１
１の回転に影響が与えられることなく回転がスムーズに
行われる。

【００２４】次に、上記回転子１１の製造について補足
的に説明する。本実施の態様における回転子１１は、金
型を用いて自動プレスで電磁鋼板を打ち抜いて一体的に
形成する自動積層方式を採用する。このプレス加工工程
において、当該回転子１１の外形およびシャフト２の孔
を打ち抜き（自動的にプレスし）、打ち抜いたコアシー
ト１１ｃを積層するとともに、その積層時にかしめ部等
を形成してコアシート１１ｃをかしめる。

【００２５】このように、既に公知の（従来まま）自動
的プレスによって回転子１１が得られることから、ＳＲ
モータの特徴である簡単な構造や低コストが阻害される
こともない。なお、上記回転子１１の製造においては、
第１および第２のコア部１２，１３を得るための金型と
第３のコア部１４を得るための金型が異なる。

【００２６】ところで、上述した実施例は、図１ないし
図３から明かなように、６スロット４極なるＳＲモータ
について説明したが、図４および図５に示す１２スロッ
ト８極なるＳＲモータにも適用される。また、ｍスロッ
トｎ極（ｍ，ｎ；正の整数）なるＳＲモータに適用する
ことができる。なお、図中、図１ないし図３と同一部分
には同一符号を付して重複説明を省略する。

【００２７】図４および図５に示す第２の実施例は１２
スロット８極のＳＲモータであり、このＳＲモータの固
定子２０には、上記実施例のＳＲモータの固定子１０と
同様に、１２個の歯毎に巻線を施す。

【００２８】この場合、相対する歯には、同じ方向の巻
線２１を施して同極（例えばＮ極）とし、それら歯から
３スロット置いた相対する歯には同じ方向の巻線２２を
施して同極（例えばＳ極）にするとともに、巻線２１を
施した歯と巻線２２を施した歯とを異なる極とし、残り
の歯にも同様に巻線２１，２２を施す。

【００２９】また、固定子２０の内側に配置する回転子
２３には、上記実施例の回転子１１と同様に、８極の突
極部２３ａ，２３ｂが円周方向に等間隔に形成されてい
る。また、回転子２３は、第４および第５のコア部２
４，２５と、第４および第５のコア部２４，２５の間に
配置した第６のコア部２６から構成されている。

【００３０】上記第４および第５のコア部２４，２５
は、第１および第２のコア部１２，１３と同じく、それ
らの突極部２３ａの先端円弧の中心角（突極角）を従来
の突極角（１２スロット８極のＳＲモータのもの）より
大きくしている。上記第６のコア部２６は、第３のコア
部１４と同じく、突極部２３ｂの先端円弧の中心角（突
極角）を従来の突極角（１２スロット８極のＳＲモータ
のもの）と同じにしてなる。

【００３１】そして、回転子２３の軸方向（シャフト２
の方向）の長さをＬＬとした場合、第４および第５のコ
ア部２４，２５の長さはそれぞれＬＬ／４とし、第６の
コア部２６の長さはＬＬ／２としている。

【００３２】上記構成としたＳＲモータにおいて、通電
を行うと、固定子２０による磁束が図４の二点鎖線矢印
に示すように、回転子２３内を通って固定子２０に戻
る。このとき、第１の実施例と同様に、第４および第５
のコア部２４，２５の極先端形状により、極の先端部
（空隙）付近での磁気飽和が緩和され、その先端部付近
での磁束の漏洩が低減される。なお、本実施例において
は、第１の実施例で述べた効果を奏することはいうまで
もない。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下に述べる効果を奏する。本発明は、固定子の内側に回
転子を配置してなるスイッチトリラクタンスモータにお
いて、回転子を複数のコア部で構成するとともに、それ
らコア部のうち２つのコア部の各極の先端幅を、他のコ
ア部の極先端幅よりも広くしていることから、２つのコ
ア部の極先端付近での磁気飽和が緩和されるため、回転
子の突極部の先端部付近での磁束漏れが低減され、当該
モータのトルク特性の向上を図ることができ、高トル
ク、高効率化を実現できるという効果がある。

【００３４】本発明のスイッチトリラクタンスモータ
は、回転子を当該軸方向の両端側に配置した第１および
第２のコア部と、その第１のコア部と第２のコア部の間
に挟まれる第３のコア部とから構成され、第１ないし第
３のコア部の極先端を当該円周に沿った円弧形状にする
とともに、第３のコア部の極先端円弧の中心角を上記回
転子と同じとし、第１および第２のコア部の極先端円弧
の中心角を第３のコア部の極先端円弧の中心角よりも大
きくしていることから、上述した効果を奏するほか、回
転子の重量バランスに影響を与えることがない。特に、
シャフトの軸方向についてのバランスがとれるため、当
該回転へ影響を及ぼすこともない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すＳＲモータの概略
的平面図。

【図２】図１に示すＳＲモータの回転子を説明するため
の概略的平面図。

【図３】図１に示すＳＲモータの回転子を説明するため
の概略的側面図。

【図４】本発明の第２の実施例を示すＳＲモータの概略
的平面図。

【図５】図４に示すＳＲモータの回転子を説明するため
の概略的側面図。

【図６】従来のＳＲモータの回転子を説明する概略的平
面図。

【図７】図６に示す回転子を説明するための概略的側面
図。

【符号の説明】

１０，２０ 固定子 １０ａ，２０ａ 歯 １１，２３ 回転子 １１ａ 突極部（突極角β） １１ｂ 突極部（突極角α） １１ｃ コアシート １２ 第１のコア部 １３ 第２のコア部 １４ 第３のコア部 １５，２１、２２ 巻線 ２３ａ，２３ｂ 突極部 ２４ 第４のコア部 ２５ 第５のコア部 ２６ 第６のコア部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定子の内側に回転子が配置され、その
   固定子の巻線による磁束が前記回転子を介して同固定子
   に戻されるようにしてなるスイッチトリラクタンスモー
   タにおいて、前記回転子を複数のコア部で構成して該各
   コア部に当該極数の突極部を形成し、前記複数のコア部
   のうち２つのコア部の各極の先端幅を、他のコア部の極
   の先端幅より広くするようにしたことを特徴とするスイ
   ッチトリラクタンスモータ。
2. 【請求項２】 固定子の内側に回転子が配置され、その
   固定子の巻線による磁束が前記回転子を介して同固定子
   に戻されるようにしてなるスイッチトリラクタンスモー
   タにおいて、前記回転子を第１ないし第３のコア部で構
   成して該第１ないし第３のコア部に当該極数の突極部を
   形成し、前記第１および第２のコア部に複数枚の電磁鋼
   板をそれぞれ積層して当該軸方向の両端側に配置し、前
   記第３のコア部に複数枚の電磁鋼板を積層してその第１
   のコア部と第２のコア部の間に挟み、前記第１ないし第
   ３のコア部の極先端を当該円周に沿った円弧形状にする
   とともに、前記第３のコア部の極先端円弧の中心角αを
   前記回転子と同じとし、かつ、前記第１および第２のコ
   ア部の極先端円弧の中心角βを第３のコア部の極先端円
   弧の中心角αよりも大きくするようにしたことを特徴と
   するスイッチトリラクタンスモータ。
3. 【請求項３】 前記第１ないし第３のコア部は、第１の
   コア部の極先端円弧の中点と当該回転中心とを結ぶ線、
   第２のコア部の極先端円弧の点心とその回転中心とを結
   ぶ線、および第３のコア部の極先端円弧の中点とその回
   転中心を結ぶ線とが一致してなり、前記第１および第２
   のコア部の当該軸方向の長さを、前記第３のコア部の当
   該軸方向の長さの半分としてなる請求項２に記載のスイ
   ッチトリラクタンスモータ。
4. 【請求項４】 前記固定子は６スロットで巻線を施し、
   前記回転子は４極としてなり、あるいは、前記固定子は
   １２スロットで巻線を施し、前記回転子は８極としてな
   り、もしくは、前記固定子はｍスロット（ｎ；正の整
   数）で巻線を施し、前記回転子はｎ極（ｎ；正の整数）
   としてなる請求項１，２または３に記載のスイッチトリ
   ラクタンスモータ。