JP2004229404A - リラクタンスモータおよびリラクタンスモータ用ステータの磁石 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化と振動の低減を可能にすると共に製造コストの上昇を押さえ、従来の小型ＤＣモータとの置き換えが容易な新規な構成のリラクタンスモータを提供すること。
【解決手段】このリラクタンスモータは、突極数を２ｍ（ｍは１以上の自然数）とし、各突極１１の先端の隣接する隙間に、対向する磁極が同極となり、かつその磁極が突極１１の先端の横部に接するように計２ｍ個の磁石１２を配置し、または配置したと仮定した状態から一部の磁石を取り除き、突極に巻線が施されたステータと、突起部２１の数をｎ（ｎは１以外の自然数）としたとき、ｎ／ｍが２以下の自然数とならないようにした突起部２１であって、突極１１に対向して設けられる極歯または磁気抵抗減少部を有するロータと、を有している。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全く新規な構造のリラクタンスモータおよびリラクタンスモータ用ステータの磁石に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高価な永久磁石を使用する必要がないスイッチドリラクタンスモータ（以下ＳＲモータという）が知られている（技術文献１参照）。このＳＲモータは、固定子（ステータ）と集中巻きされた相巻き線を持ち、向かい合う突極がＮとＳの逆極となるように、その相巻き線が巻かれている。各相は、半導体パワースイッチで切り替え運転される。
【０００３】
ＳＲモータの回転子には相巻き線がなく、一般的に、回転子は固定子の磁極数より２個少ない突極数となっていると言われているが他の組み合わせのものも知られている。すなわち、３相機では、固定子６極、回転子４極、４相機では固定子８極、回転子６極の組み合わせが広く用いられているが、他の組み合わせのものも良く用いられている。このＳＲモータは、相電流のパルス電流と同期させるため、回転子の位置を検出するためのエンコーダ信号を必要としている。すなわち、ＳＲモータは、回転子の位置センサ検出信号によって、固定子の相巻き線のパルス信号を半導体スイッチで同期させるという制御によって回転子を回転させている。
【０００４】
このＳＲモータの優位性は、運転効率の高さにある。また、ブラシレスＤＣモータと比較した場合、ＳＲモータでは、ロータに永久磁石を使用していないので、高遠心力対応（磁石の飛散防止）、運転効率の向上、製造コストの面で有利とされる（技術文献１参照）。このようなＳＲモータの分野では、最近センサレスのものも現れてきている（特許文献１、２参照）。
【０００５】
本出願の発明者は、先に小型高トルク化のために、コイルと永久磁石の両方を備えたハイブリッド型のモータ（ステッピングモータ）を開発した（特許文献３）。
【０００６】
その後、さらにその基本アイデアを展開し、Ｅ字型突極を有する複数の磁気ヨークを備え、そのＥ字型の突極間に筒状磁性体を配置することで、エネルギー効率を向上させた自己起動型同期電動機を発明した（特許文献４参照。また、本発明者は、さらなる小型高トルクを追求したハイブリッド磁石型直流モータを開発し、提案した（特許文献５）。
【０００７】
【技術文献１】日経メカニカル １９９７年２月３日発行 Ｎｏ．４９９ Ｐ５０〜６１「ＳＲモータが欧米で急成長」
【特許文献１】特開２００１−３０９６９１号公報（要約書）
【特許文献２】特開２００２−１８６２８３号公報（要約書）
【特許文献３】特開２０００−１５０２２８号公報（要約書）
【特許文献４】特開２００１−２５８２２１号公報（図１）
【特許文献５】特開２００２−２４７８２５号公報（要約書）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＳＲモータは、磁気抵抗を利用して回転させるモータであるため、トルクを大きくするにはエアギャップを小さくする必要がある。このような原理を用いたＳＲモータを小型化するにはエアギャップを極小とする必要があるため、小型化がきわめて難しい。また、ＳＲモータは振動が大きくなりがちで、高機能の電子機器には適さないとされている。
【０００９】
本出願の発明者の１人である荻野は、上述したように、ハイブリッド型磁石を発明し、さらには、そのハイブリッド型磁石を展開してステッピングモータ、自己起動型同期電動機、さらにはハイブリッド磁石型直流機を創作してきた。
【００１０】
しかしながら、モータへの展開は思ったようには成功していない。これは特許文献３、４、５のステッピングモータ、同期電動機、直流機は特殊な構成となりすぎ、製造コストが高くなりすぎることが主な原因と考えられる。また、構成が特殊なため展開がしづらく、従来のモータ、特に小型ＤＣモータからの置き換えが容易ではないことも原因の１つと思われる。
【００１１】
また、本出願の発明者たちは、１つのハイブリッド型磁石を１つの突極として構成し、複数の同形状のハイブリッド型磁石を円形状に配置したモータを開発し、雑誌に発表した（２００２年１２月２０日発行の「ＷＥＤＧＥ」１月号 Ｐ８０〜Ｐ８１）。しかし、このハイブリッド型磁石を単にモータに展開した構成のものは、振動面で十分満足できるものとはなっていない。また、モータに展開する場合には、磁束の効率的利用を十分考慮する必要があるが、その面でも不十分となっている。
【００１２】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、小型化と振動の低減を可能にすると共に製造コストの上昇を押さえ、従来の小型ＤＣモータとの置き換えが容易な新規な構成のリラクタンスモータを提供することを目的とする。また、他の発明は、モータに展開した場合にも、磁束の効率的利用が十分可能となるリラクタンスモータを提供することを目的とする。さらに、他の発明は、ハイブリッド型磁石を利用したリラクタンスモータのステータの製造を効率化でき、リラクタンスモータを低価格化できるリラクタンスモータ用ステータの磁石を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明のリラクタンスモータは、突極数を２ｍ（ｍは１以上の自然数）とし、各突極の先端の隣接する隙間に、対向する磁極が同極となり、かつその磁極が突極の先端の横部に接するように計２ｍ個の磁石を配置し、または配置したと仮定した状態から一部の磁石を取り除き、突極に巻線２を施したステータと、突起部の数をｎ（ｎは１以外の自然数）としたとき、ｎ／ｍが２以下の自然数とならないようにした突起部であって、突極に対向して設けられる極歯または磁気抵抗減少部を有するロータと、を有している。
【００１４】
本発明のリラクタンスモータは、ステータの突極数が偶数で機械的バランスの良いステータとすることができる。しかも、磁石を各突極間にはさみ込んでいるので、ステータが略円形状となり、より一層機械的にバランスの良いものとなる。これらの構成によって振動低減の面で有利なものとなる。
【００１５】
また、本発明のリラクタンスモータは、磁石をいわゆる同極対向的に入れているので、磁石のＮ極とＮ極にはさまれた突極をＮ極となるように励磁し、磁石のＳ極とＳ極にはさまれた突極をＳ極となるように励磁することで、励磁時には励磁の磁束と磁石の磁束との協働関係がきわめて強力となり、ロータに働く力がパワーアップされる。このため、ステータとロータの間のエアギャップを広くすることができ、リラクタンスモータでありながら、小型化が可能となる。
【００１６】
また、本発明のリラクタンスモータは、従来の小型ＤＣモータやリラクタンスモータとほとんど同一構造とすることができるので、製造コストは上昇せず小型ＤＣモータからの置き換えも容易となる。
【００１７】
また、他の発明は、上述の発明のリラクタンスモータに加え、磁石のＮ極とＮ極にはさまれる突極の励磁される際の極がＮ極となり、磁石のＳ極とＳ極にはさまれる突極の励磁される際の極がＳ極となるように、かつＮ極に励磁された突極とＳ極に励磁された突極が少なくとも１組形成されるように巻線に電流を流して回転駆動させている。
【００１８】
本発明では、磁石のＮ極とＮ極にはさまれた突極をＮ極となるように励磁し、同時に磁石のＳ極とＳ極にはさまれた突極をＳ極となるように励磁している。このため、励磁時には磁束の流れがスムーズとなると共に励磁の磁束と磁石の磁束との協働関係がきわめて強力となり、ロータに働く力がパワーアップされる。このため、ステータとロータの間のエアギャップを広くすることができ、リラクタンスモータでありながら、小型化が可能となる。
【００１９】
また、他の発明は、上述の各発明に加え、ｍを２とし、駆動相数を４とし、各巻線を巻線毎に同一方向に巻かれたものとし、各巻線に流す電流の方向を各巻線毎に常に同一方向としている。
【００２０】
この発明のリラクタンスモータは、４つの突極を有する４相駆動モータとなる。しかも巻線がそれぞれ同一方向に巻かれ、常に同一方向の電流が流されるため、簡易な機械的構成、簡易な回路構成とすることができる。
【００２１】
また、ｍを４以上の整数とし、駆動相数を４以上とするのが好ましい。この構成を採用すると、ステータの突極が８個以上となり、しかも４相以上の駆動となるので、トルクリップルの影響がきわめて小さくなり、振動低減が一層達成されることとなる。
【００２２】
また、他の発明は、上述の各発明のリラクタンスモータに加え、ロータの回転位置を検出して、巻線に流す電流を切り替えている。この発明によれば、いわゆるスイッチドリラクタンスモータとなり、高度なプログラミングによって巻線に流す電流を制御することで、スムーズな回転を有するモータとすることができる。なお、ロータの回転位置の検出としては、エンコーダ等の位置検出部材を利用するものや、巻線に発生する逆起電流や逆起電力を検出することで回転位置を検出するいわゆるセンサレス方式等を採用することができる。
【００２３】
さらに、他の発明は、上述の発明に加え、ｍを３の倍数（１を含む）とし、駆動相数を３相とし、またはｍを２の倍数（１を含む）とし、駆動相数を４相とし、ステッピングモータとして動作させている。この構成とすることで、駆動相数が低くてもモータとしての使用が可能となる。よって、このモータの展開範囲を広くすることができ、各部品の低価格化を図ることができる。また、４相駆動の倍は、小型ＤＣモータとしても兼用できる。
【００２４】
また、他の発明は、上述の発明に加え、ｍを４以上の整数とし、駆動相数を２以上ｍ以下としている。この発明のリラクタンスモータでは、基本相数を２組以上有するものとなり、しかもステータの突極が８個以上となるので、電磁気バランスが良くなると共に、トルクリップルや機械的バランスの面で有利なものとなる。
【００２５】
また、他の発明のリラクタンスモータは、磁性部材からなる複数の突極の先端の隣接する隙間に磁石を先端の横部に接するように配置し、または配置したと仮定した状態から一部の磁石を取り除いた構成とすると共に突極を励磁するための巻線を有するステータと、突極に対向して設けられる極歯または磁気抵抗減少部となる突起部を有するロータと、を有するリラクタンスモータにおいて、磁石の残留磁束密度をａとし、磁性部材からなる突極の飽和磁束密度をｂとし、突極の磁石側に飛び出た部分のロータと対向する部分の面積をＷとし、磁石の突極との接触部分の面積をＺとしたとき、（ａ／ｂ）×Ｚ×１／３≦Ｗ≦（ａ／ｂ）×Ｚ×２となるようにステータの突極を形成している。
【００２６】
この発明のリラクタンスモータでは、突極部分での磁束の効率的な利用が可能となり、モータとしての動作がスムーズとなり、効率が向上する。
【００２７】
さらに、他の発明は、上述の各発明のリラクタンスモータを加え、ロータは、筒状の極歯形成体を有するものとし、この極歯形成体に、磁気抵抗が大きくなる貫通孔を周方向にｎ個設け、各貫通孔の周方向の隣接部分をｎ個の磁気抵抗減少部としている。
【００２８】
このようにロータを構成すると、ロータを効率的かつ安価に製造することが可能となる。また、ロータのイナーシャも容易に低減化でき、応答スピードの速いリラクタンスモータとすることができる。
【００２９】
また、他の発明のリラクタンスモータ用ステータの磁石は、円形状に配置される２ｍ（ｍは１以上の自然数）個の柱状部と、この柱状部の一端側を連結する円形状の円形連結部と、を有し、各柱状部は、隣接する柱状部に対向する面の一方側がＮ極に、他方側がＳ極に、かつ隣接する柱状部の相対向する部分が同極となるように着磁されている。
【００３０】
この発明の磁石は、空隙を介して対向する部分が同極となるように着磁されたものを一体的に扱うことが可能となり、ステータの突極間に磁石を入れ込む作業が極めて効率化され製造コストが大幅に低減する。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係るリラクタンスモータを図を参照しながら説明する。なお、まず第１の実施の形態について図１から図８に基づいて説明する。
【００３２】
このリラクタンスモータは、従来のＳＲモータの良い部分と、ハイブリッド型磁石の良い点を合わせ持つものであり、しかも両者を単に組み合わせただけではなく、マグネットの配置、固定子の突極数、電流の流し方等、特にマグネットの配置を適切に配置することで、振動面で改善され、かつ従来の小型ＤＣモータと置き換えることが容易に可能となるようにしたものである。
【００３３】
この第１の実施の形態のリラクタンスモータは、上述したように、ＳＲモータとハイブリッド型磁石を応用したものであり、以下ＨＢ−ＳＲモータと呼ぶこととする。図１および図２に示すように、このＨＢ−ＳＲモータ１０は、いわゆる５相駆動のモータで、ステータ１と、ロータ２と、ホルダ部３と、エンコーダ部４と、フレーム５とを有している。この第１の実施の形態のＨＢ−ＳＲモータ１０は、その高さＨが３０ｍｍで、その本体の直径Ｒが７９ｍｍとされる小型のモータとされている。
【００３４】
ステータ１は、図２に示すように、１０個の突極１１ａ〜１１ｊと、各突極１１ａ〜１１ｊの先端の隣接する隙間に配置される１０個の磁石１２ａ〜１２ｊと、各突極１１ａ〜１１ｊの根元側にコイルを巻くことで設置される１０個の巻線１３ａ〜１３ｊとを有している。なお、以下、突極１１ａ〜１１ｊ、磁石１２ａ〜１２ｊおよび巻線１３ａ〜１３ｊのそれぞれについて、特に特定の突極、磁石および巻線を意味しないときは、突極１１、磁石１２および巻線１３と呼ぶこととする。
【００３５】
ステータ１の突極１１を形成するステータ素材は、高透磁率材料、すなわち軟磁性材料であり、飽和磁束密度が２．１５テスラときわめて高い純鉄で構成され、各突極１１をつなぐ連結部１４の中央には、ホルダ部３が差し込まれる係合孔１５を有している薄板とされている。この薄板が積層されることで、ステータ鉄心を形成している。ステータ１の各突極１１の先端幅となる機械的角度（スロット角）は、２４度とされている。突極１１の巻線１３が施される根元側は、先端に比べ約半分の細さとされている。
【００３６】
磁石１２は、ロータ２に面する側が反対側の面に比べ長くされた断面台形の棒状とされ、また、突極１１に対向する面の径方向長さが突極１１の先端の径方向長さと同一または若干小さくされている。この磁石１２は、ネオジウムを使用し残留磁束密度が１．２０テスラとなる希土類磁石で、隣り合う磁石１２の対向する磁極が同極となるように着磁されており、かつその磁極が突極１１の先端の横部に接するように配置されている。各磁石１２の幅は、突極１１の半分の１２度とされている。また、各磁石１２の固定は、接着材にて突極１１に接着することにより行われる。
【００３７】
磁石１２の軸方向長さは、図１に示すように、ステータ鉄心の軸方向長さと同一とされ、径方向の長さは、突極１１の先端の径方向の幅と同一とされている。ここで、磁石１２の径方向の長さ、すなわち突極１１の先端の径方向の幅をＬ１とし、突極１１の磁石１２側に飛び出た部分であってロータ２に対向する部分の長さをＬ２としたとき、Ｌ１：Ｌ２＝１：０．６となっている。また、このＬ１は、ＨＢ−ＳＲモータ１０のすべての対応する部分で同一長であり、Ｌ２もこのＨＢ−ＳＲモータ１０のすべての対応する部分で同一長となっている。なお、磁石１２の残留磁束密度をａとし、突極１１の飽和磁束密度をｂとし、突極１１の磁石１２側に飛び出た部分のロータ２と対向する部分の面積をＷとし、磁石１２の突極１１との接触部分の面積をＺとしたとき、（ａ／ｂ）×Ｚ×１／３≦Ｗ≦（ａ／ｂ）×Ｚ×２となるようにステータ１を形成すると、突極１１が巻線１３で励磁され飽和したとき、磁石１２の磁束を有効利用でき、効率の良いリラクタンスモータとなる。
【００３８】
この実施の形態では、ａ＝１．２０テスラで、ｂ＝２．１５テスラで、磁石１２とステータ鉄心の軸方向長さが同一のため、Ｗ＝Ｌ２、Ｚ＝Ｌ１として把握できる。このため、０．１９×Ｌ１≦Ｌ２≦１．１２×Ｌ１となり、Ｌ１＝１とすると、０．１９≦Ｌ２≦１．１２となり、突極１１の先端が磁石１２側に飛び出る部分の幅は、突極１１の先端の径方向の幅の０．１９倍から１．１２倍が好ましい値となる。なお、磁石１２のさらなる有効活用を考慮すると、（ａ／ｂ）×Ｚ≦Ｗ≦（ａ／ｂ）×Ｚ×１．５がさらに好ましものとなる。
【００３９】
巻線１３は、各々、ステータ鉄心の連結部１４側から突極１１の先端に向かって同一方向にコイルが巻かれることで形成される。コイルのターン数は１００〜２００程度とされる。なお、コイルの巻き方向は、突極１１の先端側を起点にして連結部１４側に向けて巻くようにしても良い。巻き方は、整列巻きが好ましいが、他の巻き方でも良い。
【００４０】
ロータ２は、６個の突起部２１と、磁気ディスクを載置するためのハブ部２２と、ホルダ部３内の軸受に支持される回転軸２３とを有している。なお、以下では、突起部２１について個別のものを指示する場合は、突起部２１ａ〜２１ｊのいずれかの符号を利用することとする。この突起部２１は、極歯となるもので、突極１１と対向することで、磁束の流れに安定点をもたらすものである。また、各突起部２１は、機械的角度で２４度の範囲に渡る大きさとされている。
【００４１】
ロータ２の突起部２１を形成するロータ素材は、高透磁率材料、すなわち軟磁性材料である純鉄で構成された薄板とされている。この薄板が積層されることでロータ鉄心を形成している。ロータ２の各突起部２１の機械的角度は、２４度とされ、各突起部２１間の間隔は、３６度とされている。また、フレーム５の図１の上面からハブ部２２のディスク載置面２２ａまでの幅Ｗは、１８．５ｍｍとされている。
【００４２】
ハブ部２２は、アルミニウムで構成されているが、シリコンが２０〜３０重量％程度でアルミを６５〜７５重量％としたアルミシリコン合金で構成するようにしても良い。このハブ部２２に回転軸２３が圧入され固定されている。よって、このＨＢ−ＳＲモータ１０は、いわゆる軸回転型モータとなっている。しかし、回転軸２３をホルダー部３またはフレーム５に圧入し固定し、固定軸とし、その固定軸を中心としてロータ２（ロータ鉄心やハブ部２２）が回転する、いわゆる軸固定型のモータとしても良い。
【００４３】
ホルダ部３は、ステータ２を支持すると共に軸受を保持するものであり、この実施の形態ではアルミニウムまたは上述と同様なアルミシリコン合金で形成している。エンコーダ部４は、ロータ２の回転位置を検知するもので、ロータ２の外周に設けられたマークをフォトセンサで検知するようになっている。このエンコーダ部４は、フレーム５に載置されている回路基板６の上に設置されている。
【００４４】
フレーム５は、ホルダ部３にその中央の孔が嵌合し、ホルダ部３の図１の下端が外方にかしめられることでホルダ部３に係止される。フレーム５としては、アルミその他の非磁性部材を採用しても良いが、磁性部材としたり、機能性樹脂材等としても良い。
【００４５】
各巻線１３の接続は、図３に示すとおりとなっている。スイッチ制御部３１は、マイクロコンピュータで構成されており、エンコーダ部４にて検出される信号に基づいて巻線１３へ流す電流のスイッチタイミングや、電流波形を決めるプログラムがその内部に記憶されている。図３に示されるように、各巻線１３に流れる電流は、流れる際には常にその電流が一定方向に流れるように制御される。
【００４６】
図４に、各巻線１３に流される電流波形を示す。図４に示すように、電流は急激に増加し、時間△Ｔ１を経過すると、最大量ＬＡとなり、時間ｔＡ−△ｔの間、その最大量ＬＡを維持する。この電流は、時刻がｔＡを経過すると急激に減少し、時刻がｔＡ＋△ｔ２となると最大量ＬＡの１／３以下となり、その後徐々に減少していき、時刻が２×ｔＡで零となる。
【００４７】
図５に、各巻線１３に流される電流の時間的変化および電流合計ならびに切り替えステップとその各ステップのステータ１内の磁束の流れを示す。なお、図５から図８では、突極１１ａ〜１１ｊの幅に対応させて区画領域Ｕ〜Ｚ、Ａ〜Ｄを割り当てている。
【００４８】
まず、たとえば巻線１３ａ，１３ｆに電流を流す（図５のＴ１６）。その際、突極１１ａ，１１ｆは逆極となるように電流が流される。この実施の形態では、突極１１ａはＮ極、突極１１ｆはＳ極に励磁される。次に、Ｔ１時に、巻線１３ｃ，１３ｈに電流を流し始める。このとき、巻線１３ａ，１３ｆにも電流が流れている。そして、時刻Ｔ１からＴ２の間（＝ステップＳ１）では、巻線１３ａ，１３ｃ，１３ｆ，１３ｈに電流が流れる。
【００４９】
その後、Ｔ２時点で巻線１３ａ，１３ｆの電流を切ると共に巻線１３ｅ，１３ｊに電流を流し始める。このとき、巻線１３ｃ，１３ｈにも電流が流れている。その後、Ｔ３時点で巻線１３ｃ，１３ｈの電流を切ると同時に、巻線１３ｂ，１３ｇへ電流を流す。
【００５０】
以上のようにして順次電流を流していくと共に切っていく。なお、図５（Ｂ）のステップＳ２は、時刻Ｔ２〜Ｔ３に相当し、ステップＳ３は時刻Ｔ３〜Ｔ４に相当し、ステップＳ４は時刻Ｔ４〜Ｔ５に相当し、ステップＳ５は時刻Ｔ５〜Ｔ６に相当する。
【００５１】
図３中に、各巻線１３ａ〜１３ｊによって各突極１１ａ〜１１ｊが励磁される磁極（Ｎ，Ｓ）を明示した。このように、この第１の実施の形態では、各巻線１３に流される電流の方向は各巻線１３について常に一定であり、励磁によって形成される極も常に一定となる。しかも励磁によって形成される極は、ＮＳ交互の配置となる。
【００５２】
また、トルクリップルの原因となる電流の脈動は、図５の「合計」に示されるように、ほとんど上下動せず平行となり、トルクリップルもほとんど発生しない。
【００５３】
次に、以上のように構成されるＨＢ−ＳＲモータ１０の回転動作を説明すると共に、併せて磁束の流れについて説明する。
【００５４】
図６に、図５の時刻Ｔ１〜Ｔ２の間の磁束の流れを示す。また、この図６の状態を回転初期位置として説明する。ここで、▲１▼〜（１０）（図では、１０も丸つき数字で示すが、明細書では、括弧付き数字で示す）の数字は、突極１１ａ〜１１ｊに対応させた数字である。図６に示されるように、Ｔ１〜Ｔ２時点では、巻線１３ａ（▲１▼）と巻線１３ｃ（▲３▼）と巻線１３ｆ（▲６▼）と巻線１３ｈ（▲８▼）に電流が流される。このとき、巻線１３ａには、突極１１ａ（▲１▼）がＮ極となるように電流が流され、巻線１３ｃには突極１１ｃ（▲３▼）がＮ極となるように電流が流される。また、巻線１３ｆと巻線１３ｈには、各突極１１ｆ（▲６▼），１１ｈ（▲８▼）がそれぞれＳ極となるように電流が流される。
【００５５】
この励磁によって、ステータ１内を流れる磁束は、突極１１ｈ（▲８▼）から突極１１ａ（▲１▼）へ流れると共に、突極１１ｆ（▲６▼）から突極１１ｃ（▲３▼）へ流れる。このようにして、突極１１ｈはＳ極に、突極１１ａはＮ極に、突極１１ｆはＳ極に、突極１１ｃはＮ極に励磁される。
【００５６】
なお、回転速度との関係で、ロータ２とステータ１との配置関係が図６の状態となっているときは、電流波形的には、既にＴ２時点を超えていることもあり得るが、説明のしやすさを考え、この図６の状態は、時刻Ｔ２の直前とする。
【００５７】
図６には、上述の励磁による磁束の他に、磁石１２による磁束も示す。磁石１２による磁束を含め、全ての磁束は対称的に配置されており、磁気バランスの良い状態となっている。このような磁気バランスは、他の状態でも同様となっており、常に磁気バランスの良い状態を保ちながらロータ２が回転していく。
【００５８】
この図６に示す状態では、突極１１ｃ（▲３▼）と突起部２１ｂとがわずかにずれ、かつ突極１１ｈ（▲８▼）と突起部２１ｅとが同様にわずかにずれている。この両部分では、安定点となる位置、すなわち突極１１ｃ（▲３▼）と突起部２１ｂとが完全に対向し、突極１１ｈ（▲８▼）と突起部２１ｅとが完全に対向する位置に移行しようとする力が働く。他方、突極１１ａ（▲１▼）と突起部２１ａとが完全に対向し、突極１１ｅ（▲６▼）と突起部２１ｄとが完全に対向しているので、この両部分では最も安定的な位置となっている。
【００５９】
このため、ロータ２全体としては、図６のロータ２の外周に示す矢示の方向の力を受け、図６で時計方向に回転しようとする。なお、この図６の状態の励磁状態を維持すると、ロータ２は回転していく。ロータ２が回転をさらに行うと、完全に対向している部分がずれていくこととなり、その部分で、反対方向に回転させようとする力が働く。そのような矢示方向とは逆の方向の力が働く以前に、電流を流す巻線１３を切り替える。
【００６０】
図７に、図６の直後の状態を示す。図７は、Ｔ２時点直後の磁束の流れを示す。この図７では、巻線１３ａ（▲１▼）と巻線１３ｆ（▲６▼）への電流が遮断され、代わりに巻線１３ｅ（▲５▼）と巻線１３ｊ（（１０））に電流が流される。その電流方向は、突極１１ｅ（▲５▼）がＮ極に、突極１１ｊ（（１０））がＳ極となるようにされる。この結果、突極１１ｈ（▲８▼）からのステータ１内の磁束は突極１１ｅ（▲５▼）に流れ、突極１１ｃ（▲３▼）に流れる磁束は突極１１ｊ（（１０））から流れてくることとなる。
【００６１】
図７の状態では、図６と比較し、突極１１ｃ（▲３▼）と突起部２１ｂ、突極１１ｈ（▲８▼）と突起部２１ｅの位置関係と、それらに流れる磁束の流れは共に変わっておらず、ロータ２には、図６と同様に矢示方向（時計方向）に回転させようとする力が働く。一方、電流の切り替えによって、突極１１ｅ（▲５▼）がＮ極に、突極１１ｊ（（１０））がＳ極に励磁され始めるので、突起部２１ｃは、突極１１ｅ（▲５▼）に対して安定的な位置となろうとし、突起部２１ｆは、突極１１ｊ（（１０））に対して安定な位置となろうとする。このため、ロータ２には、４点で矢示方向（図７で時計方向）に回転させようとする力が働く。
【００６２】
以後、図５に示すタイムチャートのとおりに電流を切り替えていく。励磁による磁束の流れと各相の切り替えの状態を図８にまとめて示す。図８でＳ１〜Ｓ５は、第１相駆動〜第５相駆動に相当する。また、このＳ１〜Ｓ５は、切り替えステップにも相当する。
【００６３】
図８に示されるように、突極１１ａ（▲１▼）は第１相駆動時（Ｓ１）と第５相駆動時（Ｓ５）のときに励磁され、その際はＮ極となる。このＮ極からロータ２側に射出される磁束は、両側の磁石１２ａ，１２ｂの対向するＮ極からの磁束と一体となってロータ２側へ射出していく。このため、ロータ２側に作用する力は、単に励磁された際の突極１１ａ（▲１▼）の磁力作用のみに比べ大幅に向上する。
【００６４】
突極１１ｂ（▲２▼）は、第３相駆動時（Ｓ３）と第４相駆動時（Ｓ４）のときに励磁され、その際はＳ極となる。このＳ極に入ってくるロータ２側からの磁束は、両側の磁石１２ｂ，１２ｃの対向するＳ極にも向かうこととなる。このため、流れてくる磁束をより大きなものとすることができる。この結果、ロータ２側に作用する力は、単に励磁された際の突極１１ｂ（▲２▼）の磁力作用のみに比べ大幅に向上する。
【００６５】
他の突極である突極１１ｃ（▲３▼），１１ｅ（▲５▼），１１ｇ（▲７▼），１１ｉ（▲９▼）は、突極１１ａ（▲１▼）と同様にＮ極に励磁され、その作用も同様となる。一方、突極１１ｄ（▲４▼），１１ｆ（▲６▼），１１ｈ（▲８▼），１１ｊ（（１０））は、突極１１ｂ（▲２▼）と同様にＳ極に励磁され、その作用も同様となる。
【００６６】
この第１の実施の形態のＨＢ−ＳＲモータ１０は、ステータ１の突極数が１０で２の５倍（偶数個）となっているので、機械的なバランスの良いものとなっている。また、駆動相数は５相となっており、しかも５相が２組あるものとなっている。このため、電磁気的にバランスの良いものとなっている。また、各突極１１の間に、磁石１２がはさみ込まれているので、機械的なバランスが一層良くなり、振動も発生しにくいものとなっている。
【００６７】
また、ロータ２の突起部（極歯）２１の数が６で、突起部２１の数をｎ（１以外の自然数）としたとき、ｎ／ｍ（ｍは１以上の自然数で突極数の１／２）が６／５＝１．２となり、１や２とはならないので、スムーズに回転することができる。
【００６８】
また、各巻線１３は、すべて同一方向、すなわち突極１１の根元から先端またはその逆の方向のいずれか一方の方向に巻かれかついわゆる磁極集中巻きがなされている。しかも各巻線１３にはそれぞれ常に一方向のみの電流が流される。このため、巻線作業がしやすくなり、かつスイッチングのための回路構成が簡易化される。
【００６９】
また、上述したように磁石１２ではさまれる突極１１は、対向する磁石１２の磁極と同一極となるように励磁されるので、ロータ２に作用する力が大幅にアップすることとなり、ロータ２とステータ１とのエアギャップを広げることができ、モータの小型化が可能となる。しかも、先に定義したａ，ｂ，Ｗ，Ｚの関係で言うと、（ａ／ｂ）×Ｚ≦Ｗ≦（ａ／ｂ）×Ｚ×１．５の範囲、すなわち０．５６≦０．６＝Ｗ≦０．８４となり、磁石１２の磁束の有効利用という面で非常に好ましいものとなる。
【００７０】
さらに、エンコーダ部４によってロータ２の回転位置を検出して、巻線１３に流す電流を切り替えているので、ロータ２の回転はスムーズなものとなる。加えて、エンコーダ部４は、光学式であるため、外磁界やモータ自体の磁界の影響を受けにくいものとなっている。
【００７１】
このＨＢ−ＳＲモータ１０は、巻線１３に流れる電流が常に一定方向となり、流す電流が、図４に示すように、急激に電流が増加する引っ張り波形となり、かつ機械バランスが良い。また、このＨＢ−ＳＲモータ１０は、電磁気バランスが良く、トルクリップルも少ない。しかも、単なる５相モータに比較し、パワーアップしている。
【００７２】
次に、第２の実施の形態のＨＢ−ＳＲモータ４０について、図９から図１１に基づいて説明する。
【００７３】
第２の実施の形態のＨＢ−ＳＲモータ４０は、第１の実施の形態のＨＢ−ＳＲモータ１０とは、構造について全く同様であり、巻線１３に流す電流のスイッチングが異なるのみである。具体的には、５相モータをいわゆる１−２相励磁によって駆動しているものである。よって、以下では、そのスイッチングのみを説明し、構成の説明は省略すると共に、第１の実施の形態と同一部材については同一の符号を利用することとする。
【００７４】
まず、切り替えステップＳ１では、巻線１３ａ（▲１▼）と巻線１３ｆ（▲６▼）に電流を流し、突極１１ａ（▲１▼）をＮ極に、突極１１ｆ（▲６▼）をＳ極に励磁する。次に、この励磁を継続すると共に、巻線１３ｃ（▲３▼）と巻線１３ｈ（▲８▼）に電流を流し、突極１１ｃ（▲３▼）をＮ極とし、突極１１ｈ（▲８▼）をＳ極とする。この切り替えステップＳ１２では、４つの巻線１３ａ，１３ｃ，１３ｆ，１３ｈに電流が流される。次の切り替えステップＳ２では、巻線１３ａ，１３ｆへの電流が切断され、巻線１３ｃ（▲３▼），１３ｈ（▲８▼）のみに電流が流れる。この状態では２つの巻線１３ｃ，１３ｈのみに電流が流される。以後、図９および図１０に示すような順に電流が切り替えられていく。
【００７５】
このＨＢ−ＳＲモータ４０に使用される電流波形は、図１１に示すものとなっている。すなわち、時刻０からｔＡまでは徐々に電流が増加し、時刻ｔＡから時刻２ｔＡまでの間はその最大電流を維持し、時刻２ｔＡから時刻３ｔＡまでの間で徐々に電流が減少し、時刻３ｔＡで零となる。このような電流波形であるため、電流合計値が平準化され、トルクリップルはほとんどなくなる。なお、電流波形としては、図４に示すような引っ張り波形としたり、矩形波としても良い。
【００７６】
この第２の実施の形態のＨＢ−ＳＲモータ４０は、第１の実施の形態のＨＢ−ＳＲモータ１０と同様な作用効果を保有する。なお、この第２の実施の形態で採用している切り替えステップにおける、Ｓ１２，Ｓ２３，Ｓ３４，Ｓ４５，Ｓ５１の５ステップを無くし、図１２に示す５つのステップのみとしても良い。この場合、電流波形として矩形波を採用すると、いわゆるステッピングモータ的な駆動となる。
【００７７】
また、切り替えステップを図１３に示すようにしても良い。すなわち、各ステップにおける励磁突極は１つのみとして、ステータ１には、Ｎ極、Ｓ極が交互に発現するように所定の巻線１３に電流を流す。この図１３の場合、いわゆる１０相モータとなり、電磁気バランスは他の例に比べ若干悪化するが他の有用な効果を維持するものとなる。
【００７８】
次に、第３の実施の形態のＨＢ−ＳＲモータ５０を、図１４から図２２に基づいて説明する。
【００７９】
このＨＢ−ＳＲモータ５０は、いわゆる４相駆動モータであり、４つの突極５１（５１ａ〜５１ｄ）を備えるステータ１Ａと、３つの突起部（極歯）５４（５４ａ〜５４ｃ）を備えるロータ２Ａとを有している。各突極５１ａ〜５１ｄは、それぞれ６０度の開角度を有し、十字状に配置されている。ステータ１Ａは、各突極５１間に磁石５２をはさみ込んだ構造とされ、各突極５１の根元側の細くなっている部分に巻線５３が施されている。なお、全体形状は、図１に示すものと同様とされている。
【００８０】
４つの磁石５２（５２ａ〜５２ｄ）は、断面台形で角柱状とされている。なお、図１７から図２２では、磁石５２の形状が断面台形ではなく、突極５１の形状に沿った曲面を有する形状とされているが、図面の作成上、曲面としたのであって、実際は、断面直角四角形となっている。ただし、図面のように、突極５１の形状に沿った曲面を有する形状としたり、断面直角四角形としたりしても良い。各磁石５２の突極５１と接する部分は、一方がＮ極に他方がＳ極に着磁されていると共にその接触部分の径方向長さは、突極５１の径方向の幅と同一とされている。この磁石もネオジ磁石（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ）とされているが、サマコバ磁石（Ｓｎ−Ｃｏ）等他の希土類磁石やフェライト等の磁石としても良い。この点は第１の実施の形態の磁石１２も同様である。また、磁石５２の軸方向長さは、ステータ２Ａのステータ鉄心の軸方向長さと同一とされ、磁石５２の側面全体がステータ鉄心の突極５１の側面全体に当接している。さらに、各磁石５２の幅は、３０度とされている。
【００８１】
各巻線５３ａ〜５３ｄは、それぞれ集中巻きとされ、連結部１４側から突極先端側に向けてコイルが巻かれることで形成されている。突極５１や連結部１４等を形成するステータ鉄心は、飽和磁束密度が２．０テスラとなる１枚の珪素鋼板で構成されているが、第１の実施の形態のＨＢ−ＳＲモータ１０のステータ鉄心と同様に、純鉄の薄板を積層したものとしても良い。なお、珪素鋼板の薄板を積層することでステータ鉄心としても良い。
【００８２】
このステータ１Ａは、磁石５２の残留磁束密度が１．２テスラで突極５１の飽和磁束密度が上述のように２．０テスラで、突極５１の先端の磁石５２側に飛び出た部分の径方向長さＬ１と、その突出部分のロータ２Ａに面する部分の周方向の長さＬ２との比、すなわちＬ１：Ｌ２が１：１．２となっている。また、Ｌ１は、このＨＢ−ＳＲモータ５０のすべての対応部分で同一長となっており、さらにＬ２も同様となっている。
【００８３】
ロータ２Ａの鉄心は、パーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ合金）の薄板を重ね合わせて形成されている。ロータ２Ａの突起部５４は、それぞれ６０度の範囲に渡って等間隔をもって構成されている。ロータ２Ａの鉄心材料は、純鉄、珪素鋼板等他の軟磁性材料としても良い。
【００８４】
このロータ２Ａは、第１や第２の実施の形態およびそれらの変形例とは異なり、補極５５（５５ａ〜５５ｃ）が設けられている。この補極５５は、突起部５４の先端の一方側、図１４では右側に３０度の範囲に渡って設けられているが、他の値、たとえば１５〜２９度の範囲のいずれかの値を採用しても良い。この補極５５は、積層された薄板の中央の１枚または２枚に形成され、しかも突起部５４の先端側方が最もステータ１Ａ側に突出し、徐々にステータ１Ａから遠ざかるように一定の傾きを有するスロープとして形成されている。この補極５５を設けることによってロータ２Ａの回転をなめらかなものとすることができる。
【００８５】
図１５および図１６に磁束の流れる方向と切り替えステップ（Ｓ１〜Ｓ４）との対応関係について示す。また、図１７から図２１にステータ１Ａおよびロータ２Ａに流れる磁束の状態を示す。
【００８６】
第１相駆動時（＝Ｓ１）、巻線５３ａ，５３ｄに電流が流れ、ステータ１Ａ内の磁束は突極５１ｄから突極５１ａに流れる（図１７参照）。この結果、磁石５２ａのＮ極と磁石５２ｂのＮ極にはさまれた突極５１ａはＮ極に励磁され、磁石５２ａのＳ極と磁石５２ｄのＳ極にはさまれた突極５１ｄはＳ極に励磁される。ロータ２Ａに対しては、突極５１ｄと突起部５４ｃのずれ関係の存在によって、図１７の矢示方向（図１７で時計方向）の力が作用する。
【００８７】
次に、第２相駆動時（＝Ｓ２）では、突極５１ｄをＳ極に維持し、かつ突極５１ｃをＮ極とするように、巻線５３ｃ，５３ｄに電流が流される。そのときの磁束の状態を図１８に示す。突極５１ｄと突起部５４ｃとの間でロータ２Ａを時計方向に回転させようとする力が働いているが、一方、突極５１ｃと突起部５４ｂとは全く重なり合う部分がないので、この部分では、ロータ２Ａに作用する力はほとんど発生しない。しかし、補極５５ｂの存在によって突極５１ｃからロータ２Ａ側に射出された磁束は、補極５５ｂによってロータ２Ａの内部に取り込まれ、ロータ２Ａに対して時計方向へ回転させようとする力を発生させる。
【００８８】
これらの力によって、ロータ２Ａは各図で時計方向に３０度回転し、図１９の状態となる。すると、第３相駆動（＝Ｓ３）の状態となり、巻線５３ｂ，５３ｃに電流が流され、ステータ１Ａ内の磁束は突極５１ｂから突極５１ｃへ流れていく（図２０参照）。このとき、図１８の状態と同様に、突極５１ｄと突起部５４ｂとの間の作用力と、突極５１ｂと補極５５ａとの間の作用力の両者によって、ロータ２Ａは時計方向の回転を継続する。
【００８９】
この回転によってロータ２Ａがさらに３０度回転したときの状態を図２１に示す。その後、図２２に示す第４相駆動（＝Ｓ４）の状態となり、ロータ２Ａを時計方向へ回転させようとする力を継続して発生させる。以上のようにして、ロータ２Ａは、回転を継続する。
【００９０】
この第３の実施の形態のＨＢ−ＳＲモータ５０は、ステータ１Ａの突極数が４で、２の２倍（偶数個）となっているので、機械的バランスの良いものとなっている。また、突極数が４でかつ４相駆動であり、しかも巻線５３がそれぞれ同一方向に巻かれ、同一方向に電流が流されるので、簡易なメカ構成、簡易な回路構成とすることができる。
【００９１】
また、補極５５の設置によってスムーズな回転と磁束の有効活用を図ることが可能となり、効率の良いモータとなる。また、上述したように、磁石５２ではさまれる突極５１は、対向する磁石５２の磁極と同一極となるように励磁されるので、ロータ２Ａに作用する力が大幅にアップすることとなり、ロータ２Ａとステータ１Ａとのエアギャップを広げることができ、モータの小型化が可能となる。
【００９２】
さらに、エンコーダ部４によってロータ２Ａの回転位置を検出して、巻線５３に流す電流を切り替えているので、ロータ２Ａの回転はスムーズなものとなる。加えて、エンコーダ部４は、光学式であるため、外磁界やモータ自体の磁界の影響を受けにくいものとなっている。
【００９３】
次に、第４の実施の形態のＨＢ−ＳＲモータ６０を図２３から図２７に基づいて説明する。
【００９４】
このＨＢ−ＳＲモータ６０は、いわゆる４相駆動モータであり、８つの突極６１ａ〜６１ｈを備えるステータ１Ｂと、６つの突起部（極歯）６４ａ〜６４ｆを備えるロータ２Ｂとを有している。各突極６１ａ〜６１ｈは、それぞれ３０度の開角度を有し、等間隔に配置されている。ステータ１Ｂは、各突極６１間に磁石６２をはさみ込んだ構造とされ、各突極６１の根元側の細くなっている部分に巻線６３が施されている。なお、全体形状は、図１に示すものと同様とされている。
【００９５】
８つの磁石６２ａ〜６２ｈは、幅が１５度の断面直角四角形で角柱状とされているが、図では、その形状が断面直角四角形ではなく、突極６１の形状に沿った曲面を有する形状とされている。これは、図面の作成上、曲面としたのであって、実際は、断面直角四角形となっている。ただし、図面のように、磁石６２を突極６１の形状に沿った曲面を有する形状としても良い。各磁石６２の突極６１と接する部分は、一方がＮ極に他方がＳ極に着磁されている。また、各磁石６２の軸方向の長さは、ステータ１Ｂの鉄心部分の軸方向の長さと同一であり、磁石６２の側面全体が突極６１の先端の側面全体と当接している。この磁石もネオジ磁石（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ）とされ、その残留磁束密度は、１．１０テスラとされているが、サマコバ磁石（Ｓｎ−Ｃｏ）等他の希土類磁石やフェライト等の磁石としても良い。
【００９６】
各巻線６３ａ〜６３ｈは、それぞれ集中巻きとされ、連結部１４側から突極先端側に向けてコイルが巻かれることで形成されている。突極６１や連結部１４等を形成するステータ鉄心は、複数枚の飽和磁束密度が１．９テスラとなる珪素鋼板で構成されているが、第１の実施の形態のＨＢ−ＳＲモータ１０のステータ鉄心と同様に、純鉄の薄板を積層したものとしても良い。
【００９７】
このＨＢ−ＳＲモータ６０は、磁石６２の径方向の長さ、すなわち、突極６１と磁石６２の接触部分の長さＬ１と、突極６１の磁石６２側に飛び出た部分のロータ２Ｂに対応する部分の幅Ｌ２との比は、１：０．８とされている。これにより、各突極６１が巻線６３への通電によって励磁された際、励磁による磁束が突極６１を通過していくときでも、磁石６２のほとんどの磁束が、ロータ２Ｂに作用するように、突極６１の磁石６２側に飛び出た部分を通過していくことが可能となる。
【００９８】
ロータ２Ｂの鉄心は、飽和磁束密度が１．９ステラとなる珪素鋼板の薄板を重ね合わせて形成されている。ロータ２Ｂの突起部６４は、それぞれ３０度の範囲に渡って等間隔をもって構成されている。ロータ２Ｂの鉄心材料は、純鉄、パーマロイ等他の軟磁性材料としても良い。
【００９９】
このロータ２Ｂは、第３の実施の形態と同様に、補極６５（６５ａ〜６５ｆ）が設けられている。この補極６５は、突起部６４の先端の一方側、図２３では右側に１５度の範囲に渡って設けられているが、他の値、たとえば、７〜１４度の範囲のいずれかの値としても良い。この補極６５は、積層された薄板の中央の１枚または２枚に形成され、しかも突起部６４の先端側方が最もステータ１Ｂ側に突出し、徐々にステータ１Ｂから遠ざかるように一定の傾きを有する直線状のスロープとして形成されている。
【０１００】
この補極６５を設けることによってロータ２Ｂの回転をなめらかなものとすることができる。なお、この補極６５や先の補極５５を直線状のスロープを有するものとせず、円形状に突出したスロープとしたり、逆に曲線状に凹んだスロープとしても良い。
【０１０１】
図２４および図２５に磁束の流れる方向と切り替えステップ（Ｓ１〜Ｓ４）との対応関係について示す。また、図２６および図２７に、ステータ１Ｂおよびロータ２Ｂに流れる磁束の状態を示す。このＨＢ−ＳＲモータ６０の詳細な動作については、その説明を省略するが、励磁の変化やロータ２Ｂの動きは、第１、第２、第３の実施の形態のＨＢ−ＳＲモータ１０，４０，５０と基本的には同一の思想に基づいて動作する。
【０１０２】
次に、第５の実施の形態のＨＢ−ＳＲモータ７０について、図２８から図３０を参照しながら説明する。
【０１０３】
このＨＢ−ＳＲモータ７０は、図２８に示すような構成のステータ７１を有するいわゆる３相駆動モータであると共にブラシとコミュテータとで電流を切り替えるブラシ付きモータである。コミュテータ７２は、ロータ（図示省略）と共に一体回転する。このコミュテータ７２は、平面構造で、ブラシ７３，７４がコミュテータ７２に接触している。このコミュテータ７２とブラシ７３，７４がスイッチ制御部３１を構成している。
【０１０４】
巻線や磁石の配置関係は、上述した他の実施の形態と同様であり、ここでは特にその説明を行わない。なお、突極数は６個であり、ロータ（図示省略）の突起部は２個、４個、５個のいずれでも良く、さらには７個以上でも良い。
【０１０５】
第１相駆動時（＝Ｓ１）では、ステータ７１内の磁束が区画領域Ｕに相当する突極（以下、単に突極Ｕという）から区画領域Ｘに相当する突極（以下、単に突極Ｘという）に流れるように、各突極Ｕ，Ｘに巻かれた巻線に電流を流す。この状態をコミュテータ７２の部分で見ると、図２９で示す状態となる。すなわち、αで表されるブラシ７３がコミュテータ７２のＵ領域に接触し、βで表されるブラシ７４がコミュテータ７２のＸ領域に接触している。
【０１０６】
コミュテータ７２のＵ領域は、突極Ｕの巻線に接続され、ブラシ７３が接触することで突極ＵがＳ極となるように突極Ｕの巻線中を電流が流れる。コミュテータ７２のＸ領域は、突極Ｘの巻線に接続され、ブラシ７４が接触することで突極ＸがＮ極となるように突極Ｘの巻線中を電流が流れる。この結果、ステータ７１内の磁束は、図２８の矢示Ｓ１で示す方向に流れることとなる。
【０１０７】
第２相駆動時（Ｓ２）では、磁束は図２８の矢示Ｓ２の方向に流れる。すなわち、ロータの回転と共にコミュテータ７２も図２９の矢示方向に回転し、ブラシ７３がＹ領域にブラシ７４がＹ領域に接触することとなる。この結果、区画領域Ｙに相当する突極がＳ極に、区画領域Ｖに相当する突極がＮ極に励磁される。
【０１０８】
ロータと共にコミュテータ７２がさらに回転すると、ブラシ７３がＷ領域に、ブラシ７４がＺ領域に接触し、第３相駆動状態となる。第３相駆動時（Ｓ３）では、磁束は図２８の矢示Ｓ３の方向に流れる。以上の状態を繰り返すことで、ロータは回転すると共に、巻線に流れる電流は切り替えられていく。
【０１０９】
次に、本発明の第６の実施の形態のＨＢ−ＳＲモータ８０について、図３１および図３２ならびに図１４から図１６に基づいて説明する。
【０１１０】
このＨＢ−ＳＲモータ８０は、第３の実施の形態の突極数が４で突起部数が４の４相駆動モータのスイッチングをブラシで切り替えるものである。このため、突極５１や磁石５２や巻線５３の配置関係およびロータ２Ａの突起部５４の配置関係は、第３の実施の形態と同様となっている。また、ブラシの構成は、第５の実施の形態のブラシ７３，７４と同様となっている。
【０１１１】
ロータ２Ａと一体回転するコミュテータ８１は、外周にＸ領域とＶ領域を有し、内周にＵ領域とＷ領域を有している。しかも、外周と内周の切り替え部分が９０度ずれて配置されている。ブラシ７３は、コミュテータ８１の外周部分（Ｘ領域とＶ領域）に接触し、ブラシ７４はコミュテータ８１の内周部分（Ｕ領域とＷ領域）に接触する。
【０１１２】
第１相駆動時（Ｓ１）では、ブラシ７３がコミュテータ８１のＸ領域に接触し、巻線５３ｄに電流が流れ、突極５１ｄ（区画領域Ｘに相当）がＳ極に励磁される。また、ブラシ７４がＵ領域に接触し、巻線５３ａに電流が流れ、突極５１ａ（区画領域Ｕに相当）がＮ極に励磁される。この結果、ステータ１Ａ内には、図１５の矢示Ｓ１で示す磁束（突極５１ｄから突極５１ａに流れる磁束）が形成される。
【０１１３】
その後、コミュテータ８１の回転によってブラシ７４は、Ｗ領域に接触することとなる。このため、巻線５３ｃに電流が流れ、突極５１ｃ（区画領域Ｗに相当）がＮ極に励磁されることとなる。このため、ステータ１Ａ内には、図１５の矢示Ｓ２で示す磁束（突極５１ｄから突極５１ｃに流れる磁束）が形成される。
【０１１４】
ロータ２Ａがさらに回転し、コミュテータ８１もさらに回転すると、第３相駆動時（Ｓ３）となる。この第３相駆動時では、ブラシ７３がＸ領域からＶ領域へと接触位置が切り替わっている。ブラシ７４は、Ｗ領域との接触を継続している。この結果、突極５１ｃではＮ極への励磁が継続される一方、突極５１ｂ（区画領域Ｖに相当）が新たにＳ極に励磁されることとなる。これにより、ステータ１Ａ内には、図１５の矢示Ｓ３で示される磁束（突極５１ｂから突極５１ｃに流れる磁束）が形成される。
【０１１５】
コミュテータ８１がさらに回転すると、ブラシ７４がＷ領域からＵ領域へと切り替わる。これらによって突極５１ａが再びＮ極に励磁され、ステータ１Ａ内の磁束は突極５１ｂから突極５１ａへと流れていく（図１５の矢示Ｓ４参照）。以上のようにして、ロータ２Ａの回転と共にコミュテータ８１によって巻線５３に流れる電流が切り替えられ、ロータ２Ａの回転を継続させる。
【０１１６】
第５および第６の実施の形態のＨＢ−ＳＲモータ７０，８０は、いわゆる平面型のコミュテータ７２，８１を有するブラシ付きモータとなっており、薄型化に好適で、かつスパークが少ないものとなっている。また、他のＨＢ−ＳＲモータ１０，４０，５０，６０と同様にコギングが無いものとなっている。なお、コミュテータとしては平面型ではなく、一般的な軸方向型、すなわち筒型（回転軸の軸方向の周囲に設置される構造のもの）としても良い。
【０１１７】
次に、第７の実施の形態のリラクタンスモータ９０を図３３および図３４に基づいて説明する。
【０１１８】
このリラクタンスモータ９０は、ステッピングモータとしても、小型ＤＣモータとしても使用できる兼用モータで、４相駆動のインナロータモータとされている。リラクタンスモータ９０は、ステータ１Ｃと、ロータ２Ｃと、２つの軸受部９１と、２つの軸受保持ケース部９２と、ケース９３とを有している。このリラクタンスモータ９０の外径φ１は、１５ｍｍとされ、高さＨ１は１３ｍｍとされている。しかし、この高さＨ１を６ｍｍとし、超小型モータとしても良い。
【０１１９】
ステータ１Ｃは、第４の実施の形態のＨＢ−ＳＲモータ６０のステータ１Ｂと同一構造で、異なる点はステータ１Ｂがロータ２Ｂの中央に配置されているのに対し、ステータ１Ｃがロータ２Ｃの外周に配置される点である。このため、以下の説明では、ＨＢ−ＳＲモータ６０に対応する部分には、そのＨＢ−ＳＲモータ６０の説明の際に利用した符号を使用することとする。
【０１２０】
ステータ１Ｃは、８つの突極６１と、８つの磁石６２Ａと、各突極６１の根元の幅狭部分に巻回される８つの巻線６３とを有している。なお、磁石６２Ａは、突極６１の先端幅Ｗ１が１．７ｍｍとされているのに対し、約１／３の０．６ｍｍの磁石幅Ｗ２とされている。また、磁石６２Ａは、焼結により製造されたネオジ磁石とされ、その磁力はＢＨｍａｘで、４０ＭＧＯｅ程度となっていると共に残留磁束密度が１．２６テスラとされている。
【０１２１】
また、ステータ１Ｃは、飽和磁束密度が１．８テスラとなる８層以上の珪素鋼板の薄板から構成されている。なお、高さＨ１を６ｍｍ程度としたときは、３層または４層程度となる。また、ステッピングモータと小型ＤＣモータの兼用とするため、この先端幅Ｗ１と磁石幅Ｗ２の比を１：１／２〜１：１／４とするのが好ましい。さらに、先に示したＬ１とＬ２に比を全ての場所で１：０．３５としている。
【０１２２】
ロータ２Ｃは、珪素鋼板の薄板を８枚以上重ねて形成され、その外周に６つの突起部６４を有するものとなっている。このインナロータ型のモータは、イナーシャが小さくなり起動しやすいものとなる。また、ステータ１Ｃとロータ２Ｃとが共に珪素鋼板の積層とされているので、渦電流が低減されている。
【０１２３】
次に、本発明の第８の実施の形態のＨＢ−ＳＲモータ１００を、図３５から図３８を参照して説明する。
【０１２４】
このＨＢ−ＳＲモータ１００は、モータをポンプとして利用するポンプモータである。ＨＢ−ＳＲモータ１００は、ボビン構造の３層のステータ１０１と、ステータ１０１に対向しそのステータ１０１の中央に配置されるポンプ羽根を兼ねるスクリュー型のロータ１０２と、ロータ１０２を囲むケース１０３と、対象となる液体を導入する導入管１０４と、液体を排出する排出管１０５とを有している。
【０１２５】
ロータ１０２が組み込まれる空間は、凹状のケース体１０３ａと蓋体１０３ｂからなるケース１０３によって外界と遮断されている。ロータ１０２は、両端の軸受１０６，１０７によって支持されている。ロータ１０２が組み込まれる空間、すなわち円柱形の空間には、液体が注入されている。
【０１２６】
ステータ１０１は、３つのステータ構成部１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃと、各ステータ構成部１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃを分離する２つのドーナッツ状の樹脂部１０８を有している。各ステータ構成部１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ（以下、代表して１０１ａという）は、図３６に示すように、凹状でかつ円形の孔１１１とＮ極に励磁される極歯１１２を有し純鉄で構成されたＮ極用ステータ１１３と、全体がドーナッツ状の平板形状で円形の孔１１４とＳ極に励磁される極歯１１５を有し純鉄で構成されたＳ極用ステータ１１６と、円弧状の２つの磁石１１７，１１７を備えている。なお、Ｎ極用ステータ１１３とＳ極用ステータ１１６との間には、図３５に示すように、円柱状に巻回されたコイルを有する３つのボビン巻線１１８が配置されている。
【０１２７】
磁石１１７は、両端の一方がＮ極に、他方がＳ極に着磁された残留磁束密度が１．１０テスラのネオジ磁石とされている。その磁石１１７の軸方向の長さＬ１１は、突極となる極歯１１２，１１５の両横部の軸方向長さＬ１２と同一とされ、径方向の幅も同一とされている。そして、極歯１１２，１１５の軸方向延長部１２１，１２１と磁石１１７，１１７とで１つの円筒リングを形成するように、磁石１１７，１１７が極歯１１２，１１５に接着される。
【０１２８】
なお、極歯１１２，１１５は、１８０度対称に配置され、それぞれの極歯１１２，１１５は径方向に突出する根元部１２２と、その根元部１２２から延長され軸方向に伸びる軸方向延長部１２１とで構成されている。先に示したＬ１１（Ｌ１２）と、根元部１２２から周方向に突出している飛び出し部分の長さＬ２との比は、１：０．５２とされている。Ｎ極用ステータ１１３の外周壁部１２３がＳ極用ステータ１１６の外周の平面部に当接している。
【０１２９】
ロータ１０２は、純鉄で構成され、かつ６０度ずつずらして配置された３つの棒状の鉄心１２５，１２６，１２７と各鉄心１２５，１２６，１２７の中心を貫くと共にそれらが固定される回転中心軸１２８と、各鉄心１２５，１２６，１２７をインサートするように取り囲む樹脂材からなる円柱状樹脂部１２９と、円柱状樹脂部１２９に形成されている２筋の螺旋溝１３０，１３１とを備えている。各鉄心１２５，１２６，１２７の外周面は、円柱状樹脂部１２９の外周面と同一曲面となっており、ロータ１０２には突起は形成されていないが、各鉄心１２５，１２６，１２７の部分は、いわゆる磁気抵抗減少部となり、突起部の一種となっている。
【０１３０】
このＨＢ−ＳＲモータ１００は、その直径φ２が６ｍｍとされ、超小型のモータとなっている。直径φ２を６ｍｍとせず、３〜１０ｍｍ程度としても良い。また、ステータ１０１の樹脂部１０８を各ステータ構成部１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃを覆うように、すなわちステータ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃをインサート成形するように形成しても良い。また、この樹脂部１０８を設けないようにしても良い。さらに図３５等では、ステータ１０１を覆うケースを設けていないが、ケース１０３とステータ１０１を覆うと共に、それらを固定するモータケースを設けても良い。
【０１３１】
ＨＢ−ＳＲモータ１００のロータ１０２を回転駆動させるには、まずステータ構成部１０１ａのボビン巻線１１８に電流を流し、突極となる極歯１１２をＮ極に、突極となる極歯１１５をＳ極に励磁し、鉄心１２５を両極歯１１２，１１５と対向する位置に引き込む。次に、ステータ構成部１０１ｂのボビン巻線１１８に電流を流すことで、同様の励磁を行い、鉄心１２６をステータ構成部１０１ｂの両極歯１１２，１１５に対向する位置まで回転させる。このとき、ステータ構成部１０１ａへの電流供給はなされていない。
【０１３２】
次に、ステータ構成部１０１ｂへの電流供給を断つと共に、ステータ構成部１０１ｃへの電流供給を行う。これにより、ステータ構成部１０１ｃの極歯１１２はＮ極に、極歯１１５はＳ極に励磁される。この結果、鉄心１２７が両極歯１１２，１１５に引きつけられ回転する。以上を繰り返すことで、ロータ１０２は回転を継続する。なお、電流の切り替え毎にロータ１０２は６０度回転する。ロータ１０２が一定方向に回転することで、液体は螺旋溝１３０，１３１を伝わって導入管１０４側から排出管１０５側へ流れていく。
【０１３３】
上述の第８の実施の形態のＨＢ−ＳＲモータ１００は、そのロータ１０２が２筋の螺旋溝１３０，１３１を有したものとなっているが、螺旋溝は１本（１筋）としても良く、また３本以上としても良い。また、ステータ構成部を４層以上に重ね、一方ロータ１０２の鉄心を４個以上ずらしながら重ねたものとしても良い。また、ロータ１０２の鉄心をずらすことなく同一位置関係で重ねて配置し、一方、ステータ構成部をずらして重ねるようにしても良い。
【０１３４】
また、ステータ１０１の各ステータ構成部１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃに、Ｎ極用の極歯１１２を２個とＳ極用の極歯１１５を２個、それぞれ設けるようにし、鉄心１２５，１２６，１２７をそれぞれ十字形としても良い。また、他の実施の形態のように、さらに多数の突極と突起部（鉄心面）を設けるようにしても良い。また、ポンプモータとして利用する場合、他の実施の形態のリラクタンスモータを採用しても良い。また、ロータとポンプ羽根を別体とすると共にポンプ羽根を液体中に置き、ロータは液体と接触しないように配置しても良い。
【０１３５】
次に、本発明の第９の実施の形態のリラクタンスモータ１４０を図３９および図４０に基づいて説明する。
【０１３６】
このリラクタンスモータ１４０は、ビデオカメラ等のレンズの送り機構やノートパソコンのＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）駆動機構中のＣＤピックアンプレンズを送るレンズ送り機構等に採用されるステッピングモータである。
【０１３７】
このリラクタンスモータ１４０は、１２個の突極を有するステータ１Ｄと、１０個の突起部となる磁気抵抗減少部１４１を有するロータ２Ｄと、ロータ２Ｄと一体回転するスクリュー軸１４２と、スクリュー軸１４２の軸受被支持部１４３を支持する軸受部１４４と、を有している。なお、このリラクタンスモータ１４０は、モータ保持体１４５でスクリュー軸１４２と軸受部１４４とを保持している。
【０１３８】
なお、突極を６個とし、磁気抵抗減少部１４１を８個とし、２４分割（１ステップ１５度）のステッピングモータとしたり、他の極数や突起部として４８分割（１ステップ７．５度）のステッピングモータとしても良い。このようなステッピングモータとすると、低コギング、低コストのステッピングモータとすることができる。
【０１３９】
スクリュー軸１４２の図で右側部には、スクリュー溝が形成され図示しないレンズ送り機構が係合している。スクリュー軸１４２は、スラスト方向を両端のボール軸受１４６，１４７で支持され、径方向については２つのラジアル軸受１４８，１４９で支持されている。
【０１４０】
ステータ１Ｄの鉄心は、珪素鋼板の薄板を積層したもので、他の実施の形態に示すように、各突極の先端の隙間に磁石がはさみ込まれ、かつその磁石は対向する部分が同極となるように設置されている。磁石は、ネオジ磁石、サマコバ磁石等が採用されている。また、磁石の残留磁束密度をａとし、ステータ１Ｄの鉄心の飽和磁束密度をｂとし、突極の磁石側に飛び出た部分のロータ２Ｄと対向する部分の面積をＷとし、磁石の突極との接触部分の面積をＺとしたとき、（ａ／ｂ）×Ｚ×１／３≦Ｗ≦（ａ／ｂ）×Ｚ×２となるように、ステータ１Ｄの突極を形成している。
【０１４１】
ロータ２Ｄは、純鉄からなる極歯形成体１５１で構成されている。この極歯形成体１５１は、平板を絞り加工することによって筒状とし、その後、周方向に１０個の貫通孔１５２を設けることで、各貫通孔１５２の周方向の隣接部分を磁気抵抗減少部１４１としたものである。貫通孔１５２の軸方向の長さは、ステータ１Ｄの軸方向長さおよび磁石の軸方向長さと同一とされ、各貫通孔１５２がステータ１Ｄと対向できるように配置されている。
【０１４２】
このリラクタンスモータ１４０の径方向の長さφ３は、この実施の形態では、３ｍｍとされている。この長さφ３を２〜５ｍｍとすると、超小型のレンズ送り機構に適用することが可能となる。また、スクリュー軸１４２には、スクリューが形成され、スクリュー軸１４２とロータ２Ｄとが一対化されているので高精度なステッピングモータとなる。
【０１４３】
次に本発明の第１０の実施の形態のリラクタンスモータ１６０を、図４１および図４２に基づいて説明する。
【０１４４】
このリラクタンスモータ１６０は、上述した各種のＨＢ−ＳＲモータ１０，４０，５０，６０，７０，８０，１００やリラクタンスモータ９０，１４０やその他の変形例のモータにおける磁石部分の形状を変更したものである。このため、以下では、その磁石部分についてのみ説明する。
【０１４５】
このリラクタンスモータ用ステータの磁石１６１は、図４１に示すように、円形状に配置された２ｍ（ｍは１以上の自然数）個の柱状部１６２（この図４１では６個の柱状部）と、この柱状部１６２の一端側を連結する円形状の円形連結部１６３とを有している。各柱状部１６２は、隣接する柱状部１６２に対向する面の一方側がＮ極に、他方側がＳ極に着磁され、かつ隣接する柱状部１６２の相対向する部分が同極となるように着磁されている。
【０１４６】
各柱状部１６２への着磁は、たとえば図４２に示されるような着磁治具１６５を利用して行われる。この着治は、着磁治具１６５を利用して同時に各柱状部１６２に対してなされる。着磁された磁石１６１は、図４１（Ａ）の状態のまま、突極間にその柱状部１６２がはまり込むように組み込まれる。柱状部１６２の幅Ｌ１が上述してきた突極との接触幅である長さＬ１に相当する。
【０１４７】
突極の軸方向長さは、柱状部１６２の突出長である長さＬ３と同一としている。このため、磁石１６１を突極に組み込むと、円形連結部１６３側が突極から外方に突出するものの柱状部１６２の先端側はステータ鉄心と同一平面を形成することとなる。
【０１４８】
以上、第１から第１０の実施の形態のリラクタンスモータを説明してきたが、本発明のリラクタンスモータのステータ側の突極の数とロータ側の突起部の数に基づいて、回転、非回転の関係をまとめると図４２に示すとおりとなる。
【０１４９】
図４３に示す関係を数式でまとめると、以下のとおりとなる。すなわち、突極数を２ｍ（ｍは１以上の自然数）とし、各突極の先端の隣接する隙間に、対向する磁極が同極となり、かつその磁極が突極の先端の横部に接するように計２ｍ個の磁石を配置し、各突極に巻線が施されたステータと、突起部の数をｎ（ｎは１以外の自然数）としたとき、ｎ／ｍが２以下の自然数とならないようにした突起部であって、突極に対向して設けられる極歯または磁気抵抗減少部を有するロータと、を有するようなリラクタンスモータであることが回転することの条件となる。
【０１５０】
なお、磁石をすべての突極間に配置する構成とするのではなく、その一部を取り除いた構成としても良い。たとえば、すべての突極間に配置したら上述のような関係となる磁石を、１つおきに取り除く（間引く）ようにしても良い。また、全体から１つまたは２つの磁石のみを取り除くようにしても良い。また、逆に、１つまたは２つもしくは３つのみの磁石が配置される構成としても良い。
【０１５１】
また、各実施の形態や変形例で示すリラクタンスモータは、図４４に示すように、単なる突極と巻線からなるモータの場合に比べ大きなトルクを発生させ得るものとなる。図４４に示すグラフは、第１の実施の形態のＨＢ−ＳＲモータ１０の場合を示しているが、他の実施の形態のリラクタンスモータにおいても、同様に従来のリラクタンスモータより大きなトルクを発生するという傾向が現れている。
【０１５２】
また、図４５に示すように、本発明のリラクタンスモータは、トルクが非常に大きくなる範囲まで回転を継続する。この図４５は、ＨＢ−ＳＲモータ１０のトルクに対する速度、効率、電流を示すグラフであり、トルクが３００ｍＮ・ｍのときでも２００ｒｐｍの回転を維持する。このようなトルク大のときでも回転維持が可能となる現象は、他の実施の形態のリラクタンスモータにも発生する。
【０１５３】
本発明の各リラクタンスモータでは、励磁時の各突極の根元部分を通る磁束がその突極の飽和磁束密度以上となるように各突極を励磁することで、磁石の磁束をロータ側に出射させている。また、各突極の励磁を切ることで、磁石の磁束は、ロータ側には向かわず、突極内、すなわちステータ内に入ってくる。このように突極の励磁、非励磁の繰り返しによって、ステータの突極を磁化、非磁化させると共に磁化の際にステータ内の磁束（特に、磁石の磁束）を有効活用することで、ロータを効率的に回転させている。
【０１５４】
以上、各実施の形態で示す、リラクタンスモータは、本発明の好適な実施の例であるが、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更実施可能である。たとえば、ステータ鉄心やロータ鉄心としては、純鉄、珪素鋼の他に、パーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ合金）、電磁ステンレス、鉄系アモルファスやＣｏ系アモルファス等のアモルファス、ナノ結晶合金、センダスト（Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金）等の他の軟磁性材料（高透磁率材料）としても良い。また、ステータ鉄心やロータ鉄心としては、薄板の積層の他に積層を行わない単一部材としても良い。
【０１５５】
また、磁石の残留磁束密度をａとし、磁性部材からなる突極の飽和磁束密度をｂとし、突極の磁石側に飛び出た部分のロータと対向する部分の面積をＷとし、磁石の突極との接触部分の面積をＺとしたとき、（ａ／ｂ）×Ｚ×１／３≦Ｗ≦（ａ／ｂ）×Ｚ×２となるようにステータの突極を形成するのが好ましいが、（ａ／ｂ）×Ｚ≦Ｗ≦（ａ／ｂ）×Ｚ×１．５の範囲とすると、モータとしてさらに好ましものとなる。これは、突極を飽和磁束密度以上の磁束が発生するように励磁すると、磁石の磁束は、励磁による磁束が流れていく部分には流れ込めなくなり、磁石の磁束は突極の飛び出た部分を通ってロータ側に向かうためである。その流路を十分とらないと、磁石の磁束の有効活用は不十分となる。
【０１５６】
また、突極の飛び出た部分をあまり長くないようにすると、磁石の占める割合が高まり、磁石をはさみ込んだ効果がより一層現れてくるようになると共に、リラクタンスモータのステータを小型化できることとなる。なお、上述の範囲、すなわち （ａ／ｂ）×Ｚ×１／３≦Ｗ≦（ａ／ｂ）×Ｚ×２の範囲を外れた場合であっても、従来のリラクタンスモータに比べ、モータとして良い性能を持つものとなる。
【０１５７】
さらに、上述の範囲にステータの突極や磁石を設定した構成は、本発明のいわゆる磁石同極対向型のリラクタンスモータばかりでなく、本発明を行う以前に創作したハイブリッド型磁石を１つの突極として構成し、複数の同じ形状のハイブリッド型磁石を円形状に順に配置したモータにも採用することができる。すなわち、本発明者が過去に創作したハイブリッド型磁石を単に組み込むことで構成したモータであっても、ステータの突極等の関係を（ａ／ｂ）×Ｚ×１／３≦Ｗ≦（ａ／ｂ）×Ｚ×２の範囲としたり、（ａ／ｂ）×Ｚ≦Ｗ≦（ａ／ｂ）×Ｚ×１．５とすることで、効率良く回転するモータとすることができる。すなわち、上述の各範囲とすることは、磁石の並べ方や突極の並べ方に依存することなく、十分な効果を常に発生する。
【０１５８】
また、上述の各実施の形態では、磁石の軸方向長さとステータ鉄心の軸方向長さを同一とし、ぴったり当接させ端部が平面構造となるものとしたが、磁石の軸方向長さをステータ鉄心より短くしたり長くしたりしても良い。また、磁石の径方向の長さとステータの突極の先端の径方向長さを同一とし、ぴったり当接させるものとしたが、磁石の径方向の長さを突極の先端の径方向の長さより短くしたり長くしたりしても良い。
【０１５９】
また、上述の各実施の形態では、１つの突極に１つの巻線を施すものとしたが、２つの突極に対して１つの巻線を施すようにしたり、１つの突極部分に、バイファイラ巻きをして流す方向を変え、流す電流の方向によって磁化される極を変化させるようにしても良い。
【０１６０】
また、上述の各実施の形態では、ロータとステータが径方向に配置されるいわゆる周対向型モータとして説明したが、ロータとステータを軸方向に重ねて配置する。いわゆる平面対向型モータとしても良い。また、インナーロータ型とアウターロータ型の例をそれぞれ示したが、アウターロータ型として示したものをインナーロータ型とし、インナーロータ型として示したものをアウターロータ型にそれぞれ変更するようにしても良い。
【０１６１】
また、ステータ鉄心としては、複数の突極が予め一体的に設置されているものの他に、突極を１個ずつ独立に構成し、それらを円形状に配置することで、ステータ鉄心を構成したり、２つの突極または３つ以上の突極を独立に構成し、それらを円形状に配置することでステータ鉄心を構成したりするものとしても良い。
【０１６２】
さらに、リラクタンスモータ用ステータの磁石１６１としては、形状的には、同一形状の構成とした上で、着磁を各柱状部１６２で全く同一、すなわちＮ極とＳ極が常に同一関係となるように施したものとしても良い。このような着磁を施したリラクタンスモータ用ステータの磁石は、いわゆる同極対向型の磁石を利用した本発明のリラクタンスモータではなく、異極対向型の磁石を利用したリラクタンスモータに適用することが可能となる。
【０１６３】
また、リラクタンスモータ１４０のロータ２Ｄは、本発明のリラクタンスモータ以外に、従来からのリラクタンスモータにも適用できると共に、上述したいわゆる異極対向型の磁石を利用したリラクタンスモータにも適用することができる
。
【０１６４】
さらに、本発明の各リラクタンスモータの突極、磁石、突起部の各機械的角度（幅）は、上述した各値ではなく、他の値としても良い。たとえば、１群の突極、磁石、突起部の各値のいずれか１つまたは複数を上述した値のプラスマイナス１０％の範囲内のものとしたり、１群のものの中でいずれか１つまたは複数をプラスマイナス１０％を越える値のものとしても良い。
【０１６５】
【発明の効果】
本発明のリラクタンスモータは、小型化と振動の低減を可能にすると共に製造コストの上昇を押さえ、従来の小型ＤＣモータとの置き換えが容易となる。また、他の発明では、モータに展開した場合にも、磁束の効率的利用が十分可能となるリラクタンスモータを提供することができる。
【０１６６】
さらに、他の発明では、ハイブリッド型磁石を利用したリラクタンスモータのステータの製造を効率化でき、リラクタンスモータを低価格化できるリラクタンスモータ用ステータの磁石を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るリラクタンスモータの端面断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るリラクタンスモータのステータ鉄心部分とロータ鉄心部分の平面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るリラクタンスモータの巻線の接続関係を示すと共にスイッチ制御部とその周辺の回路を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るリラクタンスモータの巻線に流される電流波形を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るリラクタンスモータの各巻線に流される電流状況を示す図で、（Ａ）は各巻線に流される電流の時間的変化および電流合計を示し、（Ｂ）は切り替えステップとその各ステップのステータ内の磁束の流れをまとめた表である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係るリラクタンスモータの磁束の流れを示す図で、時刻Ｔ１〜Ｔ２間における磁束の流れを示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係るリラクタンスモータの磁束の流れを示す図で、時刻Ｔ２時点直後における磁束の流れを示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係るリラクタンスモータのの励磁による磁束の流れと各相の切り替えの状態をまとめて示す図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係るリラクタンスモータの励磁磁束の流れをまとめて示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係るリラクタンスモータの切り替えステップと各ステップの際に励磁される突極を○印で示した図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係るリラクタンスモータの巻線に流される電流波形を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係るリラクタンスモータの変形例を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係るリラクタンスモータの他の変形例を示す図である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態に係るリラクタンスモータのステータ鉄心部分とロータ鉄心部分の平面図である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態に係るリラクタンスモータのステータ内を流れる磁束と切り替えステップを示す図である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態に係るリラクタンスモータのステータ内の磁束の流れと、切り替えステップと、突極の磁化状態とを対応させてまとめた表である。
【図１７】本発明の第３の実施の形態に係るリラクタンスモータの磁束の流れを示す図で、第１相駆動時の状態を示す図である。
【図１８】本発明の第３の実施の形態に係るリラクタンスモータの磁束の流れを示す図で、第２相駆動開始時の状態を示す図である。
【図１９】本発明の第３の実施の形態に係るリラクタンスモータの磁束の流れを示す図で、第２相駆動終了時の状態を示す図である。
【図２０】本発明の第３の実施の形態に係るリラクタンスモータの磁束の流れを示す図で、第３相駆動開始時の状態を示す図である。
【図２１】本発明の第３の実施の形態に係るリラクタンスモータの磁束の流れを示す図で、第３相駆動終了時の状態を示す図である。
【図２２】本発明の第３の実施の形態に係るリラクタンスモータの磁束の流れを示す図で、第４相駆動開始時の状態を示す図である。
【図２３】本発明の第４の実施の形態に係るリラクタンスモータのステータ鉄心部分とロータ鉄心部分の平面図である。
【図２４】本発明の第４の実施の形態に係るリラクタンスモータのステータ内を流れる磁束と切り替えステップを示す図である。
【図２５】本発明の第４の実施の形態に係るリラクタンスモータのステータ内の磁束の流れと、切り替えステップと、突極の磁化状態とを対応させてまとめた表である。
【図２６】本発明の第４の実施の形態に係るリラクタンスモータの磁束の流れを示す図で、第１相駆動時の状態を示す図である。
【図２７】本発明の第４の実施の形態に係るリラクタンスモータの磁束の流れを示す図で、第２相駆動時の状態を示す図である。
【図２８】本発明の第５の実施の形態に係るリラクタンスモータのステータ内を流れる磁束と切り替えステップを示す図である。
【図２９】本発明の第５の実施の形態に係るリラクタンスモータに使用されるコミュテータ部分を示す図である。
【図３０】本発明の第５の実施の形態に係るリラクタンスモータの切り替えステップと、励磁される突極と、ブラシとを対応させてまとめた表である。
【図３１】本発明の第６の実施の形態に係るリラクタンスモータに使用されるコミュテータ部分を示す図である。
【図３２】本発明の第６の実施の形態に係るリラクタンスモータの切り替えステップと、励磁される突極と、ブラシとを対応させてまとめた表である。
【図３３】本発明の第７の実施の形態に係るリラクタンスモータの端面断面図である。
【図３４】本発明の第７の実施の形態に係るリラクタンスモータのステータ鉄心部分とロータ鉄心部分の平面図である。
【図３５】本発明の第８の実施の形態に係るリラクタンスモータの端面断面図である。
【図３６】本発明の第８の実施の形態に係るリラクタンスモータの１つのステータ構成部（ボビン巻線を除く）の分解斜視図である。
【図３７】図３５のＡ−Ａ線断面図である。
【図３８】本発明の第８の実施の形態に係るリラクタンスモータのロータを示す図で、鉄心を実線で示し、他の部分を一点鎖線で示した図である。
【図３９】本発明の第９の実施の形態に係るリラクタンスモータの断面図である。
【図４０】本発明の第９の実施の形態に係るリラクタンスモータのロータとなる極歯形成体の斜視図である。
【図４１】本発明の第１０の実施の形態に係るリラクタンスモータのステータに組み込まれる磁石の斜視図である。
【図４２】本発明の第１０の実施の形態に係るリラクタンスモータ用ステータの磁石の着磁方法を説明するための図である。
【図４３】本発明の第１から第１０の実施の形態に係るリラクタンスモータにおけるステータの突極の数と、ロータの突起部の数との関係をまとめた表で、表中の○印を付されたモータが本発明に該当することを示す図である。
【図４４】本発明のリラクタンスモータが従来に比べ、トルクアップしていることを示すデータをグラフ化した図である。
【図４５】本発明のリラクタンスモータが従来に比べ、大きなトルク範囲まで回転可能であることを示すデータをグラフ化した図である。
【符号の説明】
１ ステータ
２ ロータ
１０ ＨＢ−ＳＲモータ（リラクタンスモータ）
１１ 突極
１２ 磁石
１３ 巻線
２１ 突起部
１４１ 軸抵抗減少部
１５１ 極歯形成体
１５２ 貫通孔
１６１ リラクタンスモータ用ステータの磁石
１６２ 柱状部
１６３ 円形連結部

Claims (10)

1. 突極数を２ｍ（ｍは１以上の自然数）とし、各突極の先端の隣接する隙間に、対向する磁極が同極となり、かつその磁極が上記突極の先端の横部に接するように計２ｍ個の磁石を配置し、または配置したと仮定した状態から一部の磁石を取り除き、突極に巻線を施したステータと、
   突起部の数をｎ（ｎは１以外の自然数）としたとき、ｎ／ｍが２以下の自然数とならないようにした突起部であって、上記突極に対向して設けられる極歯または磁気抵抗減少部を有するロータと、
   を有することを特徴とするリラクタンスモータ。
2. 前記磁石のＮ極とＮ極にはさまれる前記突極が励磁される際にＮ極となり、前記磁石のＳ極とＳ極にはさまれる前記突極が励磁される際にＳ極となるように、かつＮ極に励磁された突極とＳ極に励磁された突極が少なくとも１組形成されるように前記巻線に電流を流して回転駆動させることを特徴とする請求項１記載のリラクタンスモータ。
3. ｍを２とし、駆動相数を４とし、前記各巻線を巻線毎に同一方向に巻かれたものとし、各巻線に流す電流の方向を各巻線毎に常に同一方向としたことを特徴とする請求項１または２記載のリラクタンスモータ。
4. ｍを４以上の整数とし、駆動相数を４以上としたことを特徴とする請求項１または２記載のリラクタンスモータ。
5. 前記ロータの回転位置を検出して、前記巻線に流す電流を切り替えることを特徴とする請求項１、２、３または４記載のリラクタンスモータ。
6. ｍを３の倍数（１を含む）とし、駆動相数を３相とし、またはｍを２の倍数（１を含む）とし、駆動相数を４相とし、ステッピングモータとして動作させることを特徴とする請求項１記載のリラクタンスモータ。
7. ｍを４以上の整数とし、駆動相数を２以上ｍ以下としたことを特徴とする請求項１記載のリラクタンスモータ。
8. 磁性部材からなる複数の突極の先端の隣接する隙間に磁石を上記先端の横部に接するように配置し、または配置したと仮定した状態から一部の磁石を取り除いた構成にすると共に上記突極を励磁するための巻線を有するステータと、上記突極に対向して設けられる極歯または磁気抵抗減少部となる突起部を有するロータと、を有するリラクタンスモータにおいて、
   上記磁石の残留磁束密度をａとし、上記磁性部材からなる突極の飽和磁束密度をｂとし、上記突極の上記磁石側に飛び出た部分の上記ロータと対向する部分の面積をＷとし、上記磁石の上記突極との接触部分の面積をＺとしたとき、（ａ／ｂ）×Ｚ×１／３≦Ｗ≦（ａ／ｂ）×Ｚ×２となるように、上記ステータの上記突極を形成したことを特徴とするリラクタンスモータ。
9. 前記ロータは、筒状の極歯形成体を有するものとし、この極歯形成体に、磁気抵抗が大きくなる貫通孔を周方向にｎ個設け、上記各貫通孔の周方向の隣接部分を前記ｎ個の磁気抵抗減少部としたことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載のリラクタンスモータ。
10. 円形状に配置される２ｍ（ｍは１以上の自然数）個の柱状部と、この柱状部の一端側を連結する円形状の円形連結部と、を有し、上記各柱状部は、隣接する柱状部に対向する面の一方側がＮ極に、他方側がＳ極に、かつ隣接する柱状部の相対向する部分が同極となるように着磁されたリラクタンスモータ用ステータの磁石。

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