JP2013066360A - スイッチドリラクタンスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】回転のための別途のマグネットが不要であり、コスト低減を達成することができるスイッチドリラクタンスモータを提供する。
【解決手段】本発明のスイッチドリラクタンスモータ１００は、磁性体のブラケット１１０と、ブラケット１１０の上部に装着されて電気力を印加する各種電子回路が装着された回路基板１３０と、回路基板１３０の上部に装着されて多数の突極が放射状に形成され、前記突極にコイルが巻回されたステータアセンブリ１２０と、側面に突出部１４１と溝部１４２が等間隔で形成され、ステータアセンブリ１２０の外径に結合され、前記コイルに電源が印加されてステータアセンブリ１２０に電磁気力が発生して回転するロータケース１４０と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、スイッチドリラクタンスモータに関する。

一般的なスイッチドリラクタンスモータ（Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ Ｍｏｔｏｒ；ＳＲＭ）は、固定子と回転子の両方とも突極（ｓａｌｉｅｎｔ）である磁気構造を有する。

また、固定子に集中巻のコイルが巻回されており、回転子は、いかなる励磁装置（巻線または永久磁石など）もなく鉄心のみで構成されているため価格競争力に優れている。また、速度可変型スイッチドリラクタンスモータは、電力半導体を用いたコンバータと位置センサのサポートにより、連続したトルクを安定的に発生し、各応用分野から要求される性能に合わせて制御が容易であるという長所を有している。

また、スイッチドリラクタンスモータは、回転子の構造が簡単で安価であるが、リラクタンストルクを発生するために、半導体スィッチからなるコンバータを使用しなければならず、全体システムの価格が上昇するという問題点、高速駆動時に適切な制御を行うために、迅速な演算が可能な高価の制御回路が備えられていなければならないという問題点を有している。

また、掃除機、電動工具などの分野において主に使用されるユニバーサルモータの場合、簡単な機械的構造の整流子とブラシを使用してコンバータと位置センサなしにトルクを発生し、制御による性能向上よりは低価のモータ構造が長所として認められ、その分野において広く使用されているが、コイルが固定子だけでなく回転子にも巻回されているため材料費が高くなり、そのため回転子の銅損（ｃｏｐｐｅｒ ｌｏｓｓ）が発生し、モータの効率を低減するため高効率が要求される高級型モデルに適用し難い問題点を有している。

従来技術によるスイッチドリラクタンスモータのアウトロータタイプ（Ｏｕｔ ｒｏｔｏｒ ｔｙｐｅ）モータでは、ロータにマグネットが取り付けられてマグネットとセンタ固定側におけるステータアセンブリとの間の電磁気作用によりロータが回転する。

即ち、アウトロータタイプモータは、ステータアセンブリの電磁気力とマグネットの磁力により回転力を得る。より具体的に、ステータアセンブリは、固定されており、マグネットの回転体であるロータケースと組み立てられ、ロータケースは、磁気力の相互作用により回転する。

しかし、最近、中国でのマグネット規制により、マグネット価額が上昇し続けており、今後の資源の枯渇に備えてマグネットのない構造に対する研究が急務である。

本発明は、前記のような問題点を解決するために導き出されたものであって、その目的とするところは、回転のための別途のマグネットが不要であり、コスト低減を達成することができるスイッチドリラクタンスモータを提供することにある。

本発明の好ましい一実施例によるスイッチドリラクタンスモータは、磁性体のブラケットと、前記ブラケットの上部に装着されて電気力を印加する各種電子回路が装着された回路基板と、前記回路基板の上部に装着されて多くの突極が放射状に形成され、前記突極にコイルが巻回されたステータアセンブリと、側面に突出部と溝部が形成され、前記ステータアセンブリの外径に結合され、前記コイルに電源が印加されて前記ステータアセンブリに電磁気力が発生して回転するロータケースと、を含むことを特徴とする。

ここで、前記ステータアセンブリの前記突極の数は、１２個であることを特徴とする。

また、前記ステータアセンブリの前記突極は、３相の構造を有することを特徴とする。

また、前記ステータアセンブリの前記突極は、ｕ、ｖ、ｗ極が順に形成された３ｎ相の構造を有することを特徴とする。

また、前記ロータケースの突出部の数は、８個であることを特徴とする。

また、前記ロータケースは、磁性体であることを特徴とする。

また、前記突極のｖ極のみに電源を印加すると、前記ステータアセンブリのｖ極の位置から発生した電磁気力により前記ロータケースが回転することを特徴とする。

また、前記突極のｕ極のみに電源を印加すると、前記ステータアセンブリのｕ極の位置から発生した電磁気力により前記ロータケースが回転することを特徴とする。

また、前記突極のｗ極のみに電源を印加すると、前記ステータアセンブリのｗ極の位置から発生した電磁気力により前記ロータケースが回転することを特徴とする。

また、前記ロータケースの上部に装着されたチャックアセンブリをさらに含むことを特徴とする。

本発明の特徴及び利点は、添付図面に基づいた以下の詳細な説明によってさらに明らかになるであろう。

本発明の詳細な説明に先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に用いられた用語や単語は、通常的かつ辞書的な意味に解釈されてはならず、発明者が自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則にしたがって本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されるべきである。

本発明のスイッチドリラクタンスモータは、ステータアセンブリのコイルに順に電源を印加するとロータケースは持続的な回転力を得て回転する。

即ち、本発明のスイッチドリラクタンスモータは、マグネットを使用せずに突出部と溝部が形成されてステータアセンブリの外径に装着されたロータケースを備え、ステータアセンブリのコイルに順に電流を印加してロータケースを回転することにより、回転のための別途のマグネットが不要となる。

本発明の好ましい実施例によるスイッチドリラクタンスモータの分解斜視図である。 本発明の好ましい実施例によるスイッチドリラクタンスモータのロータケースの断面図である。 本発明の好ましい実施例によるスイッチドリラクタンスモータのロータケースのＡ−Ａ´断面図である。 本発明の好ましい実施例によるスイッチドリラクタンスモータの電流印加点によるロータケースの断面図である。 本発明の好ましい実施例によるスイッチドリラクタンスモータの電流印加点によるロータケースの断面図である。 本発明の好ましい実施例によるスイッチドリラクタンスモータの電流印加点によるロータケースの断面図である。 本発明の好ましい実施例によるスイッチドリラクタンスモータの電流印加点によるロータケースの断面図である。

本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は、添付図面に係わる以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、本発明を説明するにあたり、係わる公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。

以下、添付の図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の好ましい実施例によるスイッチドリラクタンスモータの分解斜視図、図２Ａは、本発明の好ましい実施例によるスイッチドリラクタンスモータのロータケースの断面図であり、図２Ｂは、本発明の好ましい実施例によるスイッチドリラクタンスモータのロータケースのＡ−Ａ´断面図である。

図３〜図６は、本発明の好ましい実施例によるスイッチドリラクタンスモータの電流印加点によるロータケースの断面図である。

図１に図示されたように、本発明の好ましい実施例によるスイッチドリラクタンスモータ１００は、アウトロータタイプ（Ｏｕｔｅｒ ｒｏｔｏｒ ｔｙｐｅ）モータであって、ブラケット１１０、ステータアセンブリ１２０、回路基板１３０、ロータケース１４０、チャックアセンブリ１５０、ラバー１６０を含む。

ブラケット１１０は、モータの下部を全体的に支持するものであって、磁性体からなる。

ステータアセンブリ１２０は、ブラケット１１０の上部に装着されたものであって、多数の突極からなっている。突極の個数は、様々であってもよく、突極には、コイルが巻回され、突極は、順にｕ、ｖ、ｗ極に構成され、それぞれの極に順に電流を印加する。突極及び電流印加に対する具体的な内容は、以下で図面を参照して、より詳細に説明する。

回路基板１３０は、ブラケット１１０とステータアセンブリ１２０との間に装着されるものであって、電気力を印加するために、各種電子素子及び電気回路が備えられている。

回路基板１３０は、ステータアセンブリ１２０のコイルに対する駆動信号を印加するための制御素子が実装されており、下部に装着されたブラケット１１０から延長された円筒形支持部（不図示）によって底部から空間をおいて支持されている。この空間には、回路基板１３０の下部面に実装される制御素子が位置する。

ロータケース１４０は、ステータアセンブリ１２０の上部に装着されたものであって、回転板と前記回転板の外径に軸方向に突出部１４１と溝部１４２が等間隔に形成されている。

ロータケース１４０は、上部に回転軸１４３が装着されており、モータの回転を支持する。

ロータケース１４０の突出部１４１は、ステータアセンブリ１２０の突極の間に配置されるように形成される。ステータアセンブリ１２０の形状と突極との配置関係は、以下で図面を参照して、より詳細に説明する。

チャックアセンブリ１５０は、ロータケース１４０の上部に装着され、内径が回転軸１４３に装着されてロータケース１４０の回転を上部で支持する。

ラバー１６０は、ロータケース１４０の外径に装着されて他部品との摩擦を防止するためのものであって、通常、弾性材質が装着される。ラバー１６０は、ロータケース１４０の外径に容易に装着するためにリング状からなる。

図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の好ましい実施例によるスイッチドリラクタンスモータ１００のロータケース１４０の断面図と、ロータケース１４０のＡ−Ａ´断面図を示すものである。

ロータケース１４０は、磁性鋼板が積層されて形成されたものであって、ステータアセンブリ１２０の外部に一定間隙離隔して回転可能に配置されている。

図２Ａは、ロータケース１４０の側面を示すものであって、ロータケース１４０の側面は、突出部１４１と溝部１４２が順に形成されている。

図２Ｂは、ロータケース１４０のＡ−Ａ´断面図を示すものであって、ロータケース１４０は、ステータアセンブリ１２０の外径に装着され、この際、ロータケース１４０の突出部１４１は、Ｂ部分に配置される。

図２Ｂに示されたように、ロータケース１４０の突出部１４１が配置されるＢ部分は、ステータアセンブリ１２０の突極の外周面に、また突極の間の外周面に形成される。

本発明の好ましい実施例によるスイッチドリラクタンスモータ１００のステータアセンブリ１２０の突極は、１２個からなり、回転軸１４３を中心に放射状に形成される。

ステータアセンブリ１２０の突極には、コイル１２１が巻回され、コイル１２１に流れる電流は、隣接したコイルと反対方向に流れるように構成される。

モータに電源が印加されると、ロータケース１４０が回転し、この際、ステータアセンブリ１２０のコイル１２１のうち一部に電源を印加するとロータケース１４０の位置部が磁気力により回転進行方向に沿って回転する。

従って、アウトロータタイプのＳＲＭモータにおいて、前記のようなＳＲＭモータは、別途のマグネットを使用する必要なしにモータの回転を可能とし、材料費を大幅に低減することができる。

図３〜図６は、本発明の好ましい実施例によるスイッチドリラクタンスモータ１００のロータケース１４０の回転を詳細に示すものである（図２Ｂ参照）。

図３は、ステータアセンブリ１２０の１２突極に順にｕ、ｖ、ｗ極を示したものであり、１２突極のｖ、ｖ´、ｖ´´、ｖ´´´ 位置に巻回されたコイル１２１のみに電源を印加するとｖ、ｖ´、ｖ´´、ｖ´´´ 位置のステータアセンブリ１２０に電磁気力が発生し、磁石につく金属系からなるロータケース１４０のａ、ｃ、ｅ、ｇ位置部が磁気力によって矢印方向（Ｒ）に回転する。

従って、突極に巻回された一部コイル１２１に電源を印加することにより、ロータケース１４０を回転することができるため、回転のための別途のマグネットが不要である。

図４は、ステータアセンブリ１２０の１２突極に、順にｕ、ｖ、ｗ極を示したものであって、ロータケース１４０の回転するａ、ｃ、ｅ、ｇ位置部とステータアセンブリ１２０のｖ、ｖ´、ｖ´´、ｖ´´´位置の間のセンタ位置付近の最適の地点でｖ、ｖ´、ｖ´´、ｖ´´´位置に巻回されたコイル１２１に印加される電源を切る。その後、コイル１２１のｗ、ｗ´、ｗ´´、ｗ´´´のみに電源を印加するとロータケース１４０のｂ、ｄ、ｆ、ｈの位置部が磁気力により回転進行方向（Ｒ）に沿って回転する。

従って、突極に巻回された一部コイル１２１に電源を印加することにより、ロータケース１４０を回転することができるため、回転のための別途のマグネットが不要である。

図５において、ロータケース１４０の回転するｂ、ｄ、ｆ、ｈ位置部とステータアセンブリ１２０のｗ、ｗ´、ｗ´´、ｗ´´´位置の間のセンタ位置付近の最適の地点でｗ、ｗ´、ｗ´´、ｗ´´´位置に巻回されたコイル１２１に印加される電源を切り、ｕ、ｕ´、ｕ´´、ｕ´´´位置に巻回されたコイル１２１のみに電源を印加するとロータケース１４０のａ、ｃ、ｅ、ｇの位置部が磁気力によって回転方向（Ｒ）に回転する。

図６において、ロータケース１４０の回転するａ、ｃ、ｅ、ｇ位置部とステータアセンブリ１２０のｕ、ｕ´、ｕ´´、ｕ´´´位置の間のセンタ位置付近の最適の地点でｕ、ｕ´、ｕ´´、ｕ´´´位置に巻回されたコイル１２１に印加される電源を切り、ｖ、ｖ´、ｖ´´、ｖ´´´位置に巻回されたコイル１２１のみに電源を印加するとロータケース１４０のｂ、ｄ、ｆ、ｈの位置部が磁気力によって回転方向（Ｒ）に回転する。

このように前記に明示したように、ステータアセンブリ１２０のコイル１２１に順に電源を印加すると、ロータケース１４０は、持続的な回転力を得て回転する。位置をセンシングしてコイル１２１に電圧を印加する方法に対する説明は、本明細書では省略する。

従って、前記のような構造を有するスイッチドリラクタンスモータ１００は、マグネットを使用せずに突出部１４１と溝部１４２が形成されてステータアセンブリ１２０の外径に装着されたロータケース１４０を備え、ステータアセンブリ１２０のコイル１２１に順に電流を印加してロータケース１４０を回転することにより回転のための別途のマグネットが不要である。

以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは、本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明によるスイッチドリラクタンスモータは、これに限定されず、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。

本発明の単純な変形乃至変更は、いずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は、添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。

本発明は、回転のための別途のマグネットが不要であり、コスト低減を達成することができるスイッチドリラクタンスモータに適用可能である。

１００ スイッチドリラクタンスモータ
１１０ ブラケット
１２０ ステータアセンブリ
１２１ コイル
１３０ 回路基板
１４０ ロータケース
１４１ 突出部
１４２ 溝部
１４３ 回転軸
１５０ チャックアセンブリ
１６０ ラバー

Claims (10)

1. 磁性体のブラケットと、
   前記ブラケットの上部に装着されて電気力を印加する各種電子回路が装着された回路基板と、
   前記回路基板の上部に装着されて多数の突極が放射状に形成され、前記突極にコイルが巻回されたステータアセンブリと、
   回転板と前記回転板の外径に軸方向に突出部と溝部が等間隔で形成され、前記ステータアセンブリの外径に結合され、前記コイルに電源が印加されて前記ステータアセンブリに電磁気力が発生して回転するロータケースと、を含むことを特徴とするスイッチドリラクタンスモータ。
2. 前記ステータアセンブリの前記突極の数は１２個であることを特徴とする請求項１に記載のスイッチドリラクタンスモータ。
3. 前記ステータアセンブリの前記突極は３相の構造を有することを特徴とする請求項１に記載のスイッチドリラクタンスモータ。
4. 前記ステータアセンブリの前記突極はｕ、ｖ、ｗ極が順に形成された３ｎ相の構造を有することを特徴とする請求項３に記載のスイッチドリラクタンスモータ。
5. 前記ロータケースの突出部の数は８個であることを特徴とする請求項１に記載のスイッチドリラクタンスモータ。
6. 前記ロータケースは磁性体であることを特徴とする請求項１に記載のスイッチドリラクタンスモータ。
7. 前記突極のｖ極のみに電源を印加すると前記ステータアセンブリのｖ極の位置から発生した電磁気力により前記ロータケースが回転することを特徴とする請求項４に記載のスイッチドリラクタンスモータ。
8. 前記突極のｕ極のみに電源を印加すると前記ステータアセンブリのｕ極の位置から発生した電磁気力により前記ロータケースが回転することを特徴とする請求項４に記載のスイッチドリラクタンスモータ。
9. 前記突極のｗ極のみに電源を印加すると前記ステータアセンブリのｗ極の位置から発生した電磁気力により前記ロータケースが回転することを特徴とする請求項４に記載のスイッチドリラクタンスモータ。
10. 前記ロータケースの上部に装着されたチャックアセンブリをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のスイッチドリラクタンスモータ。

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