JPH0715928A - リラクタンスモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ブレーキングトルクの発生を抑制してトルクを
向上させることを目的とする。 【構成】ステータ２に設けられる複数の磁極片４ａ〜４
ｆに巻回される各励磁コイル８ａ〜８ｃ…励磁コイルを
順次励磁してロータ３の突極片６ａ〜６ｄを引きつける
ことにより該ロータ３を回転させるリラクタンスモータ
１において、前記ステータ２の磁極片４ａ〜４ｆとロー
タ３の突極片６ａ〜６ｄとが互いに対向する対向面５ａ
〜５ｆ，７ａ〜７ｄの大きさに差を設け、磁極片４ａ〜
４ｆに巻回される各励磁コイル８ａ〜８ｃのインダクタ
ンスが変化しないようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はリラクタンスモータに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のリラクタンスモータは図１４に示
すように、ケイ素鋼板を積層したステータ５１とロータ
５２とから構成されている。そして、ステータ５１の内
周面には６つの磁極片５１ａ〜５１ｆが一体に形成され
ている。又、ロータ５２には４つの突極片５２ａ〜５２
ｄが一体形成されている。互いに対向する磁極片５１
ａ，５１ｄには励磁コイル５３ａが巻回され、互いに対
向する磁極片５１ｂ，５１ｅには励磁コイル５３ｂが巻
回されている。同様に、互いに対向する磁極片５１ｃ，
５１ｆには励磁コイル５３ｃが巻回されている。

【０００３】そして、図示しない駆動装置はロータ５２
の突極片５２ａ〜５２ｄの位置検出を行い、その位置に
対応して励磁コイル５３ａ〜５３ｃに３相電力を供給し
て磁極片５１ａ〜５１ｆを順次励磁する。この励磁によ
る磁力によりロータ５２の突極片５２ａ〜５２ｄが引き
つけられ、該ロータ５２が回転する。

【０００４】ここで、突極片５２ａ，５２ｃを各磁極片
５１ａ〜５１ｆの磁力により引きつけてロータ５２を回
転させる制御について説明する。図１４に示すように、
駆動装置はロータ５２の突極片５２ａの角部と磁極片５
１ａの角部、突極片５２ｃの角部と磁極片５２ｄの角部
とが対向した状態を検出すると、該駆動装置は励磁コイ
ル５３ａを励磁する。この磁極片５１ａ，５１ｄの磁力
によりロータ５２の突極片５２ａ，５２ｃが磁極片５１
ａ，５１ｄに引きつけられてロータ５２が回転する。

【０００５】そして、図１５に示すように、突極片５２
ａ，５２ｃが磁極片５１ａ，５１ｄに一致するように対
向したことを駆動装置が検出すると、該駆動装置は励磁
コイル５３ａを消磁する。この場合、突極片５２ｂ，５
２ｄが磁極片５１ｃ，５１ｆに引きつけられて回転す
る。又、図１６に示すように、駆動装置はロータ５２の
突極片５２ａの角部と磁極片５１ｂの角部、突極片５２
ｃの角部と磁極片５２ｅの角部とが対向した状態を駆動
装置が検出すると、該駆動装置は励磁コイル５３ｂを励
磁する。すると、磁極片５１ｂ，５１ｅの磁力によりロ
ータ５２の突極片５２ａ，５２ｃが磁極片５１ｂ，５１
ｅに引きつけられてロータ５２が回転する。

【０００６】そして、図１７に示すように、突極片５２
ａ，５２ｃが磁極片５１ｂ，５１ｃに一致するように対
向したことを駆動装置が検出すると、該駆動装置は励磁
コイル５３ｂを消磁し突極片５２ｂ，５２ｄが磁極片５
１ｄ，５１ａに引きつけられて回転する。そして、図１
８に示すように、駆動装置はロータ５２の突極片５２ａ
の角部と磁極片５１ｃの角部、突極片５２ｃの角部と磁
極片５１ｆの角部とが対向した状態を検出すると、該駆
動装置は励磁コイル５３ｃを励磁する。すると、磁極片
５１ｃ，５１ｆの磁力によりロータ５２の突極片５２
ａ，５２ｃが磁極片５１ｃ，５１ｆに引きつけられてロ
ータ５２が回転する。

【０００７】その後、励磁コイル５３ａ〜５３ｃの励磁
により突極片５２ａは磁極片５１ｄ〜５１ｆに引きつけ
られ、突極片５２ｃは磁極片５１ａ〜５１ｃに引きつけ
られてロータ５２が回転する。

【０００８】又、励磁コイル５３ａには駆動装置のＵ相
電流が図示しないトランジスタのスイッチングにより供
給されが、そのときの励磁コイル５３ａのインダクタン
スの変化及び励磁コイル５３ａに流れる電流の特性を図
２０に示す。

【０００９】励磁コイル５３ａに対する突極片５２ａを
例に挙げてみると、励磁コイル５３ａのインダクタンス
は突極片５２ａが磁極片５１ａに近づくにつれて増加
し、磁極片５１ａの対向面が突極片５２ａの対向面と一
致したとき、励磁コイル５３ａのインダクタンスは最大
値を示す。そして、磁極片５１ａから突極片５２ａが遠
ざかると、励磁コイル５３ａのインダクタンスは減少す
る。

【００１０】一方、励磁コイル５３ａのインダクタンス
の影響により励磁コイル５３ａに流れる電流の立上がり
及び立下がりには遅れが発生する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、リラクタン
スモータに流れる電流及び励磁コイル５３ａ〜５３ｃの
インダクタンスとトルクの間には次のような関係が成立
する。

【００１２】Ｔ∝Ｉ² （ｄＬ／ｄθ）・・・式１ Ｔ：トルク Ｉ：励磁コイル５３ａ〜５３ｃにそれぞれ流れる電流 Ｌ：励磁コイル５３ａ〜５３ｃのインダクタンス θ：ロータ５２の回転角 即ち、トルクはインダクタンスの変化と電流との積に比
例することが分かる。

【００１３】そのため、突極片５２ａの対向面が磁極片
５１ａの対向面と一致したとき、励磁コイル５３ａの励
磁を停止してもインダクタンスの影響により電流が流れ
ている。又、突極片５２ａは磁極片５１ａから遠ざかる
ため、励磁コイル５３ａのインダクタンスは減少する。

【００１４】従って、インダクタンスが減少すると式１
のｄＬ／ｄθが負となり、そのときに電流が流れている
と、トルクは負のトルクとなってしまう。即ち、磁極片
５１ａには負のトルクが発生し、突極片５２ａを引きつ
けてロータ５２を回転させないようにするブレーキング
トルクが発生することになる。そして、このブレーキン
グトルクは各磁極片５１ａ〜５１ｆにそれぞれ発生する
ため、リラクタンスモータのトルクが低下するという問
題がある。

【００１５】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであって、その目的はブレーキングトルクの
発生を抑制してトルクを向上させることができるリラク
タンスモータを提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するため、ステータに設けられる複数の磁極片に巻回
される各励磁コイルを順次励磁してロータの突極片を引
きつけることにより該ロータを回転させるリラクタンス
モータにおいて、前記ステータの磁極片とロータの突極
片とが互いに対向する対向面の大きさを円周方向に差を
設け、磁極片に巻回される各励磁コイルのインダクタン
スが変化しない部分を形成したことをその要旨とする。

【００１７】

【作用】ステータの磁極片とロータの突極片とが互いに
対向する対向面の大きさを円周方向に差を設けたので、
突極片又は磁極片のいずれかが、突極片又は磁極片に覆
われることになる。 例えば、磁極片の対向面を突極片
の対向面より小さく形成することにより、磁極片の対向
面は突極片の対向面に覆われる。従って、ロータの回転
により突極片の対向面が磁極片の対向面を通過する際、
磁極片の対向面に突極片の対向面が覆われてしまう状態
が発生する。このとき、励磁コイルのインダクタンスが
変化しないため、インダクタンスの変化率（ｄＬ／ｄ
θ）は０となる。よって、式１よりリラクタンスモータ
のトルクは、電流の大きさに拘わらず０となり、ブレー
キングトルクは生じなくなる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図１〜
図１２に基づいて説明する。図１に示すように、リラク
タンスモータ１はケイ素鋼板の積層により構成された円
筒形状のステータ２と、該ステータ２の内部に対して回
転可能に配設され、同じくケイ素鋼板の積層により構成
されたロータ３とにより構成されている。

【００１９】そして、ステータ２の内周面には６つの磁
極片４ａ〜４ｆが突出形成されている。この磁極片４ａ
〜４ｆの先端には内側に円弧状となる対向面５ａ〜５ｆ
が形成されている。又、ロータ３には４つの突極片６ａ
〜６ｄが一体形成されている。この突極片６ａ〜６ｄの
先端には外側に円弧状となる対向面７ａ〜７ｄが形成さ
れ、これら対向面５ａ〜５ｆは対向面７ａ〜７ｄと対向
するようになっている。

【００２０】又、磁極片４ａ〜４ｆにおける対向面５ａ
〜５ｆの円周方向の長さは次のようにして求め、設定さ
れている。まず、ロータ３の回転中心から対向面７ａま
での距離を半径とする円周を突極数（この場合、６つ）
の２倍（６つ×２＝１２）で割った値を対向面５ａ〜５
ｆの円周方向の長さとして設定し、その長さとなるよう
に磁極片４ａ〜４ｆの幅が設定されている。

【００２１】更に、磁極片４ａ，４ｄには励磁コイル８
ａが巻回され、磁極片４ｂ，４ｅには励磁コイル８ｂが
巻回されている。そして、磁極片４ｃ，４ｆにも励磁コ
イル８ｃが巻回されている。

【００２２】又、突極片６ａ〜６ｄにおける対向面７ａ
〜７ｄの長さは磁極片４ａ〜４ｆにおける対向面５ａ〜
５ｆの長さより短く形成されている。従って、図２に示
すように、例えば磁極片４ａの一方の角部と突極片６ａ
の一方の角部とを一致させると、磁極片４ａの他方の角
部と突極片６ａの他方の角部との間には差が発生する。

【００２３】この差によってロータ３の回転中心から突
極片６ａの他方の角部までをラインＬ１にて結ぶことが
でき、ロータ３の回転中心から磁極片４ａの他方の角部
までをラインＬ２にて結ぶことができる。このため、ラ
インＬ１とらラインＬ２との間の角度θ１、即ち、磁極
片４ａより突極片６ａを短くした分だけの角度θ１が発
生する。

【００２４】従って、図２の状態で、例えばロータ３を
反時計方向に角度θ１だけ回転させても突極片６ａの対
向面７ａは磁極片４ａの対向面５ａに完全に覆われるよ
うになっている。

【００２５】前記リラクタンスモータ１には該リラクタ
ンスモータ１を回転制御する回転制御装置９が接続され
ている。回転制御装置９は励磁コイル８ａ〜８ｃを順次
励磁するようになっている。回転制御装置９はリラクタ
ンスモータ１におけるロータ３の回転量を検出する。回
転制御装置９は検出した回転量に基づいてロータ３の突
極片６ａ〜６ｄが磁極片４ａ〜４ｆに対してどの位置に
あるかを求め、その位置に基づいて励磁コイル８ａ〜８
ｃを励磁する。このとき、図３に示すように、励磁コイ
ル８ａ〜８ｃに流れる電流は各励磁コイル８ａ〜８ｃが
持つインダクタンスにより立上がり及び立下がりが遅れ
る。

【００２６】次に、上記のように構成されたリラクタン
スモータ１の作用について説明する。尚、各励磁コイル
８ａ〜８ｃの励磁により突極片６ａ〜６ｄが引き寄せら
れ、ロータ３が回転するのは同じであるので、突極片６
ａが励磁コイル８ａ〜８ｃの励磁により回転する動作の
みを説明する。

【００２７】図４に示すように、回転制御装置９がロー
タ３の回転により突極片６ａの角部と磁極片４ａの角部
とが対向したことを検出すると、該回転制御装置９は励
磁コイル８ａを励磁する。そのため、磁極片４ａの磁力
により突極片６ａは引き寄せられてロータ３が回転す
る。

【００２８】そして、図５，図６に示すように、回転制
御装置９が磁極片４ａの対向面５ａに対して突極片６ａ
の対向面７ａ全体が覆われたことを検出すると、該回転
制御装置９は励磁コイル８ａを消磁する。このとき、ロ
ータ３は惰性で回転するのではなく、突極片６ｂ，６ｄ
が磁極片４ｃ，４ｆに引きつけられて回転する。

【００２９】そして、図７に示すように、回転制御装置
９がロータ３の回転により突極片６ａの角部と磁極片４
ｂの角部とが対向したことを検出すると、該回転制御装
置９は励磁コイル８ｂを励磁する。そのため、磁極片４
ｂの磁力により突極片６ａは引き寄せられてロータ３が
回転する。

【００３０】又、図８，図９に示すように、回転制御装
置９が磁極片４ｂの対向面５ｂに対して突極片６ａの対
向面７ａ全体が覆われたことを検出すると、該回転制御
装置９は励磁コイル８ｂを消磁する。このとき、ロータ
３は惰性で回転するのではなく、突極片６ｂ，６ｄが磁
極片４ｄ，４ａに引きつけられて回転する。

【００３１】更に、図１０に示すように、回転制御装置
９がロータ３の回転により突極片６ａの角部と磁極片４
ｃの角部とが対向したことを検出すると、該回転制御装
置９は励磁コイル８ｃを励磁する。そのため、磁極片４
ｃの磁力により突極片６ａは引き寄せられてロータ３が
回転する。

【００３２】又、図１１，図１２に示すように、回転制
御装置９が磁極片４ｃの対向面５ｃに対して突極片６ａ
の対向面７ａ全体が覆われたことを検出すると、該回転
制御装置９は励磁コイル８ｃを消磁する。このとき、ロ
ータ３は惰性で回転するのではなく、突極片６ｂ，６ｄ
が磁極片４ｅ，４ｂに引きつけられて回転する。

【００３３】以下、ロータ３の突極片６ａは上記と同様
の励磁コイル８ａ〜８ｂの励磁により、磁極片４ｄ〜４
ｆに順次引き寄せられる。又、この手順と同様に、ロー
タ３の他の突極片６ｂ〜６ｄも引き寄せられる。この結
果、ロータ３が回転する。

【００３４】ここで、例えば突極片６ａにのみ着目して
みると、図５に示すように、突極片６ａの対向面７ａ全
体が磁極片４ａに覆われたとき、回転制御装置９が励磁
コイル８ａを消磁する。すると、励磁コイル８ａに流れ
る電流は直ちに遮断されず、インダクタンスの影響によ
り立ち下がりに遅れが発生する。

【００３５】このとき、ロータ３は回転しているが、該
ロータ３が角度θ１まで回転する間は突極片６ａの対向
面７ａ全体が磁極片４ａの対向面５ａに覆われている。
従って、このとき、励磁コイル８ａのインダクタンスは
変化せず、０となって平坦部が発生する。

【００３６】この結果、励磁コイル８ａのインダクタン
スの変化が０となると、式１に基づいて励磁コイル８ａ
にどれだけ電流が流れても発生するトルクは０となる。
つまり、励磁コイル８ａのインダクタンスの変化が０と
なるときに、励磁コイル８ａを消磁し、立下がりに遅れ
が生じている電流によりトルクを発生させないようにす
ることができる。

【００３７】この結果、立下がりに遅れが生じている電
流によってロータ３を回転方向とは逆方向となるブレー
キングトルクを発生させないようにすることができるの
で、ロータ３のトルクを向上させることができる。

【００３８】本実施例においては、３つの励磁コイル８
ａ〜８ｃにより６つの磁極片４ａ〜４ｆを順次励磁して
ロータ３を回転させるように構成したが、図１３に示す
ように、２つの励磁コイル８ａ，８ｂにより磁極片４ａ
〜４ｄを順次励磁し、２つの突極片６ａ，６ｂを引き寄
せてロータ３を回転させるように構成することも可能で
あり、磁極片の数及び突極片の数はこれに限定されるも
のではない。

【００３９】又、本実施例においは、磁極片４ａ〜４ｆ
における対向面５ａ〜５ｆの円周方向の長さを突極片６
ａ，６ｂの対向面７ａ〜７ｄ円周方向の長さをより短く
したが。これとは逆に、図１３に示すように、磁極片４
ａ〜４ｄにおける対向面５ａ〜ｄの円周方向の長さより
突極片６ａ，６ｂにおける対向面７ａ，７ｂの円周方向
の長さを長くするように構成しても励磁コイル８ａ，８
ｂのインダクタンスの変化が０となる部分を形成するこ
とができる。

【００４０】更に、本実施例においては、励磁コイル８
ａ〜８ｃに流れる電流の立下がりに遅れが発生している
間、インダクタンスの変化率を０とするように対応させ
たが、電流の立下がり領域における電流値の高い部分に
のみインダクタンスの変化率が０となる部分を対応させ
るようにしてもよい。

【００４１】この場合、立下がり領域において大きい電
流が流れているとき、トルクを発生させないようにする
ことができるので、大きなブレーキングトルクを発生を
抑制することができる。

【００４２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ブ
レーキングトルクの発生を抑制してトルクを向上させる
ことができる優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るリラクタンスモータに回転制御装
置を接続した構成図である。

【図２】磁極片と突極片との互いの対向面に差を設けた
ことを示す部分図である。

【図３】励磁コイルのインダクタンスの特性及び励磁コ
イルに流れる電流特性を示す特性図である。

【図４】リラクタンスモータの動作を説明する説明図で
ある。

【図５】リラクタンスモータの動作を説明する説明図で
ある。

【図６】リラクタンスモータの動作を説明する説明図で
ある。

【図７】リラクタンスモータの動作を説明する説明図で
ある。

【図８】リラクタンスモータの動作を説明する説明図で
ある。

【図９】リラクタンスモータの動作を説明する説明図で
ある。

【図１０】リラクタンスモータの動作を説明する説明図
である。

【図１１】リラクタンスモータの動作を説明する説明図
である。

【図１２】リラクタンスモータの動作を説明する説明図
である。

【図１３】リラクタンスモータの別例を示す構成図であ
る。

【図１４】従来のリラクタンスモータの動作を説明する
説明図である。

【図１５】従来のリラクタンスモータの動作を説明する
説明図である。

【図１６】従来のリラクタンスモータの動作を説明する
説明図である。

【図１７】従来のリラクタンスモータの動作を説明する
説明図である。

【図１８】従来のリラクタンスモータの動作を説明する
説明図である。

【図１９】従来のリラクタンスモータの動作を説明する
説明図である。

【図２０】励磁コイルのインダクタンスの特性及び励磁
コイルに流れる電流特性を示す特性図である。

【符号の説明】

１…リラクタンスモータ、２…ステータ、３…ロータ、
４ａ〜４ｆ…磁極片、５ａ〜５ｆ，７ａ〜７ｄ…対向
面、６ａ〜６ｄ…突極片、８ａ〜８ｃ…励磁コイル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステータに設けられる複数の磁極片に巻
   回される各励磁コイルを順次励磁してロータの突極片を
   引きつけることにより該ロータを回転させるリラクタン
   スモータにおいて、 前記ステータの磁極片とロータの突極片とが互いに対向
   する対向面の大きさを円周方向に差を設け、磁極片に巻
   回される各励磁コイルのインダクタンスが変化しない部
   分を形成したことを特徴とするリラクタンスモータ。