JPH10108437A

JPH10108437A - スイッチドリラクタンスモータ

Info

Publication number: JPH10108437A
Application number: JP8258020A
Authority: JP
Inventors: Masashi Sakuma; 昌史佐久間
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 1998-04-24
Also published as: US5945761A; DE19743321C2; DE19743321A1

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成で、重量増加を招くことなく、ス
イッチドリラクタンスモータの騒音を低減すること。【解決手段】ステータポール部１３ａ、１３ｂ；１４
ａ、１４ｂ；１５ａ、１５ｂ；１６ａ、１６ｂ；１７
ａ、１７ｂ；１８ａ、１８ｂとロータポール部２２ａ、
２２ｂ；２３ａ、２３ｂ；２４ａ、２４ｂ；２５ａ、２
５ｂの軸方向中央部の隙間（Ｇ２）を軸方向両端部にお
ける隙間（Ｇ１）よりも大きくした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチドリラク
タンスモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般に知られているスイッチドリ
ラクタンスモータは、例えば、「ＳｗｉｔｃｈｅｄＲ
ｅｌｕｃｔａｎｃｅＤｒｉｖｅｓｆｏｒＥｌｅｃ
ｔｒｉｃａｎｄＨｙｂｒｉｄｅＶｅｈｉｃｌｅｓ
（１９９６ＳｏｃｉｅｔｙｏｆＡｕｔｏｍｏｔｉｖ
ｅＥｎｇｉｎｅｅｒｓ，Ｉｎｃ．）」に開示されてい
る。このスイッチドリラクタンスモータは、図７及び図
８に示すように、ハウジング１００と、電磁鋼板の積層
により形成されて、ハウジングの内孔内に固定されたス
テータ１０１と、電磁鋼板を積層されて成り、ハウジン
グ１００に固定されるブラケット１０４、１０５に回転
可能に支承された出力軸１０３に固定され、該出力軸１
０３と共にステータ内を回転可能に配設されるロータ１
０２を備えている。ロータ１０２は、径方向外方に突出
し且つ、軸方向に延びる３対のロータポール部１０２ａ
を有し、またステータ１０１は、径方向内方に互いに夫
々対向するように突出し且つ、軸方向に延びる４対のス
テータポール部１０１ａを有している。各ステータポー
ル部１０１ａは、ロータの回転に応じて各ロータポール
部１０２ａと対向し、対向しているポール間には所定の
均一な隙間が保たれている。また、ステータポール部１
０１ａには、夫々コイル１０７が巻回され、互いに対向
する対のステータポール部１０１ａに巻回されるコイル
１０７は、互いに接続されており、電流供給時に同対の
ステータポール部１０１ａ間に磁束を発生させる。該磁
束により、磁束が発生しているステータポール部１０１
ａに所定の隙間を介して対向しているロータポール部１
０２ａに吸引力が作用し、この吸引力を、ロータ１０２
の回転位置に応じてコイル１０７への電流供給をスイッ
チング素子等により制御することにより、変化させてモ
ータートルクを発生させている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来のモータ
において、２対のロータポール部１０２ａが近づきつつ
ある２対のステータポール部１０１ａに巻回されている
コイル１０７への供給電流は、パルス状にオン・オフさ
れる。通常、一対のロータポール部が夫々対のステータ
ポール部へ対向し始めたときにオンされ、完全に対向す
る前にオフされる。これにより、電流が供給されている
間、吸引力は増加し、電流供給がオフされると瞬時に吸
引力は消滅する。この吸引力の変化でモータートルクが
得られる一方、この吸引力により、ステータポール部が
ロータポール部に引き付けられ、ステータ及びステータ
が固定されるハウジングが歪む。この吸引力が消滅する
と、急激にステータの歪みが戻ると同時にハウジングが
急激に径方向外方にステータにより押される。このハウ
ジングの衝撃的な変動が、ロータの回転に応じて周期的
に生じ、それによりハウジングに振動が生じ、大きな騒
音を招いている。

【０００４】この騒音分布を上記した従来のモータで測
定すると、図８においてＡ部での騒音が最も大きくな
る。これは、モータ回転に伴い、作用する径方向の吸引
力に対して剛性が、ブラケットに固定されるハウジング
の両端は高く、軸方向中央部は最も低くなり、振動振幅
が大きくなるからである。したがって、騒音を低減する
ためには、振動の大きい部位の剛性を高めると良いが、
上記した従来のモータにおいて、この対策を施すには、
Ａ部でステータのバックヨーク厚Ｗｓｃ及びハウジング
厚Ｗ_Hを増すことになる。一般にハウジングはアルミ材
で形成されることが多く、少々の厚さ増では剛性ｕｐは
期待できない。また、ステータのバックヨーク厚Ｗｓｃ
を増すにしても軸方向の一部のみ増すのは製造上容易で
はなく、更に各部の厚さを増すことによる重量増加は避
けられない。

【０００５】それゆえ、本発明は当該スイッチドリラク
タンスモータにおいて、簡単な構成にてモータの重量増
加を招くことなく、上記騒音を低減することを、その課
題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記した技術的課題を解
決するために本発明において講じた技術的手段は、ハウ
ジングと、該ハウジングに保持され、径方向内方に互い
に夫々対向するように突出し且つ、軸方向に延びる複数
個の対のステータポール部を有するステータと、該ステ
ータ内に回転可能に配設されると共に、径方向外方に突
出して前記ステータポール部と所定の隙間を保ちながら
対向可能で且つ、軸方向に延びる複数個のロータポール
部を有するロータと、前記各対のステータポール部に巻
回される複数個のコイルとを備えてなるスイッチドリラ
クタンスモータにおいて、前記ステータポール部と前記
ロータポール部の軸方向中央部の前記隙間を軸方向両端
部における前記隙間よりも大きくしたことである。

【０００７】上記した手段によれば、剛性の高いハウジ
ング及びステータの軸方向両端部では騒音原因の径方向
吸引力を大きくし、また剛性の低いハウジング及びステ
ータの軸方向中央部で騒音原因の径方向吸引力を小さく
できるので、回転力を変化させることなく、最大振動振
幅を減らし、騒音を低減できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に従ったスイッチド
リラクタンスモータの実施の形態を図面に基づき、説明
する。

【０００９】図１において、スイッチドリラクタンスモ
ータ１０は、アルミニウムから成る円筒状のハウジング
１１を有している。ハウジング１１は、円筒部１１ａ
と、該円筒部１１ａの端部に固定される図示しないブラ
ケットから成っている。円筒部１１ａの内孔１１ｄ内に
は、円筒状のステータ１２が配設されている。ステータ
１２は、円環状の電磁鋼板の積層により形成されてお
り、その外周部をハウジング１１の内孔１１ｄに焼きば
めにより固定されている。尚、圧入又は、接着剤等によ
り固定してもよい。

【００１０】ステータ１２は、径方向内方に互いに夫々
対向するように等間隔に突出し且つ、軸方向に延びる６
対のステータポール部１３ａ、１３ｂ；１４ａ、１４
ｂ；１５ａ、１５ｂ；１６ａ、１６ｂ；１７ａ、１７
ｂ；１８ａ、１８ｂを有している。各対のステータポー
ル部、例えば、ステータポール部１３ａ、１３ｂ；１６
ａ、１６ｂには、夫々コイル３６が巻回されており、巻
回されたコイル３６は直列に接続されている。尚、図１
に図示はされていないが、各ステータポール部１４ａ、
１４ｂ；１７ａ、１７ｂ及び１５ａ、１５ｂ；１８ａ、
１８ｂにも同様にコイルが巻回されており、これら各対
のステータポール部に巻回されるコイルは、直列に接続
される。また、各コイルは、後述する駆動回路３０に接
続されている。

【００１１】電磁鋼板の積層により形成されるロータ２
０は、その両端にて図示しないブラケットに図示しない
軸受を介して回転可能に支持される出力軸２１に固定さ
れている。これにより、ロータ２０は、ステータ１２内
を出力軸２１と一体に回転可能となっている。更に、ロ
ータ２０は、径方向外方に互いに逆方向に等間隔に突出
し且つ、軸方向に延びる４対のロータポール部２２ａ、
２２ｂ；２３ａ、２３ｂ；２４ａ、２４ｂ；２５ａ、２
５ｂを有している。これら各ロータポール部２２ａ、２
２ｂ；２３ａ、２３ｂ；２４ａ、２４ｂ；２５ａ、２５
ｂは、図１に示されるように、ロータ２０の回転に応じ
て、各ステータポール部１３ａ、１３ｂ；１４ａ、１４
ｂ；１５ａ、１５ｂ；１６ａ、１６ｂ；１７ａ、１７
ｂ；１８ａ、１８ｂに対向する際、両者間に隙間を保
つ。

【００１２】本実施形態では、この隙間は図２に示すよ
うに不均一にされており、各ステータポール部１３ａ、
１３ｂ；１４ａ、１４ｂ；１５ａ、１５ｂ；１６ａ、１
６ｂ；１７ａ、１７ｂ；１８ａ、１８ｂ及び各ロータポ
ール部２２ａ、２２ｂ；２３ａ、２３ｂ；２４ａ、２４
ｂ；２５ａ、２５ｂの軸長（ステータ１２の積層厚）Ｌ
１に対して軸方向中央部の所定の長さＬ２における隙間
Ｇ２が両端部における隙間Ｇ１よりも大きくされてい
る。尚、この軸方向中央部（Ｌ２）に位置するハウジン
グ１１の中央部分は、図示しないブラケットに固定され
るその両端部に比し、剛性の低い部分である。この隙間
Ｇ１及びＧ２の設定は、本実施形態では、図２に示すよ
うに、各ステータポール部の内径を均一にし、ロータポ
ール部の外径を軸方向両端部に比し軸方向中央部（Ｌ
２）で小さくすることによりなされる。しかしながら、
この隙間の設定には、これに限定されるものではなく、
図３〜図５に示すような変形例を適宜用いることができ
る。

【００１３】図３に示す変形例では、各ステータポール
部の内径を均一にし、ロータポール部の外径を軸方向両
端部に比し軸方向中央部が漸次小さくされている。ま
た、図４に示す変形例では、各ロータポール部の外径は
軸方向に均一で、ステータポール部の外径が軸方向両端
部に比し軸方向中央部（Ｌ２）で大きくされている。ま
た、更に図５に示す変形例では、各ロータポール部の内
径を均一にし、ステータポール部の外径を軸方向両端部
に比し軸方向中央部が漸次大きくされている。尚、これ
ら図２〜図５に示される隙間Ｇ１及びＧ２の設定は、図
示される例に限られるものではなく、また図示した例を
組み合わせても良い。

【００１４】出力軸２１の図示しない端部には、ロータ
２０の回転位置を検出するために、エンコーダ又はレゾ
ルバ等から成る周知の回転センサ３１が配設されてい
る。該回転センサ３１は、コントローラ３２に電気的に
接続されており、回転センサ３１により検出されたロー
タ２０の位置信号及び角度信号は、コントローラ３２に
送られる。

【００１５】コントローラ３２は、各ステータポール部
１３ａ、１３ｂ；１４ａ、１４ｂ；１５ａ、１５ｂ；１
６ａ、１６ｂ；１７ａ、１７ｂ；１８ａ、１８ｂに巻回
されるコイルが接続される駆動回路３０に電気的に接続
されており、回転センサ３１の位置信号及び角度信号に
応じて出力信号を駆動回路３２に伝える。駆動回路３０
は、トランジスタ又はサイリスタのようなスイッチング
素子から成るインバーターにより構成されており、回転
センサ３１により検出されたロータ２０の位置信号及び
角度信号に応じたコントローラ３２の出力信号に応じ、
各コイルへ電流をパルス状に供給する。

【００１６】以上の構成から成る本実施形態の作用を説
明する。

【００１７】回転センサ３１により、４対のロータポー
ル部２２ａ、２２ｂ；２３ａ、２３ｂ；２４ａ、２４
ｂ；２５ａ、２５ｂの内の２つが、６対のステータポー
ル部１３ａ、１３ｂ；１４ａ、１４ｂ；１５ａ、１５
ｂ；１６ａ、１６ｂ；１７ａ、１７ｂ；１８ａ、１８ｂ
の内の２つに対向し始める所定位置にロータ２０がある
ことが検出されると、コントローラ３２は回転センサ３
１の検出信号に応じた出力信号を駆動回路３０に送る。
コントローラ３２の出力信号に応じ、駆動回路３０は、
２対のロータポール部に対向し始めている２対のステー
タポール部に巻回されたコイルへ電流を供給する。これ
により、同コイルが巻回されたステータポール部が磁化
され、同ステータポール部間にその間に位置するロータ
ポール部を介して磁束が生じる。この磁束によりステー
タポール部とロータポール部間に吸引力が作用し、この
吸引力の分力により、ロータ２０にロータポール部をス
テータポール部に対向させるようにトルクが作用する。

【００１８】このトルクによりロータ２０が回転し、磁
化しているステータポール部に完全に対向する直前の所
定位置、換言すれば、上記トルクをロータ２０に作用さ
せる上記分力が作用する最終有効位置にロータ２０があ
ることが回転センサ３１により検出されると、回転セン
サ３１のこの検出信号に応じたコントローラ３２の出力
信号によって、駆動回路３０が磁化しているステータポ
ール部に巻回されているコイルへの電流供給を停止す
る。このように、各対のロータポール部が対向している
ステータポール部の各対に巻回されているコイルへの電
流は、駆動回路３０によりパルス状にスイッチオン及び
オフ（供給）され、上記した吸引力の作用により所定の
モータートルクが得られる。上記した一つのコイルへの
電流供給時におけるトルク、電流、吸引力の変化を図６
に示す。尚、上記した電流供給開始及び停止のタイミン
グは、回転数及びトルクの要求に応じて決められる。

【００１９】一方、この径方向吸引力により、ロータポ
ール部に対向しているステータポール部が同ロータポー
ル部に引き付けられ、ステータ１２が歪む。例えば、図
１において、ロータポール部２２ａ、２２ｂ；２４ａ、
２４ｂに対向しているステータポール部１３ａ、１３
ｂ；１６ａ、１６ｂは、コイル３６への電流供給により
磁化され、ロータポール部２２ａ、２２ｂ；２４ａ、２
４ｂに引き付けられる。これにより、ステータ１２が歪
む。そして、この吸引力が電流供給停止により消滅する
と、急激にステータ１２の歪みが戻り、ハウジング１１
がステータ１２により径方向外方に押される。これによ
り、ハウジング１１の衝撃的な変動（振動）が、各対の
ステータポール部１３ａ、１３ｂ；１４ａ、１４ｂ；１
５ａ、１５ｂ；１６ａ、１６ｂ；１７ａ、１７ｂ；１８
ａ、１８ｂの磁化により周期的に生じる。上記したステ
ータ１２の歪は、ステータ１２の外周が固定されるハウ
ジング１１の剛性が、図示しないブラケットに固定され
る軸方向両端部に比し中央部が低いことから、対向する
ポール部間の隙間が均一で均等に径方向吸引力が作用す
る場合には軸方向中央部が大きくなる。

【００２０】本実施形態においては、上記したように、
径方向吸引力に対して剛性の高い各ステータポール部１
３ａ、１３ｂ；１４ａ、１４ｂ；１５ａ、１５ｂ；１６
ａ、１６ｂ；１７ａ、１７ｂ；１８ａ、１８ｂの軸方向
両端部で、吸引力及び回転力ともに大きくなるようにス
テータポール部とロータポール部間の隙間Ｇ１を小さく
設定し、剛性の低い各ステータポール部１３ａ、１３
ｂ；１４ａ、１４ｂ；１５ａ、１５ｂ；１６ａ、１６
ｂ；１７ａ、１７ｂ；１８ａ、１８ｂの軸方向中央部
で、吸引力及び回転力ともに小さくなるようにステータ
ポール部とロータポール部間の隙間Ｇ２を大きく設定し
ている。これにより、上記した径方向の吸引力によるス
テータ１２の最大歪及びハウジング１１の最大振動振幅
（剛性の低い軸方向中央部における）を小さくすること
ができ、回転力を変化させることなく、騒音が低減され
る。

【００２１】尚、ステータ１２の積層厚Ｌ１に対するＬ
２の長さ、隙間Ｇ１及びＧ２は各モータの仕様、要求騒
音に対して適宜設定される。また、上記した実施形態で
は、６対のステータポール部を有するステータと、４対
のロータポール部を有するロータとを備えたスイッチド
リラクタンスモータに本発明を適用したが、３対のステ
ータポール部を有するステータと、２対のロータポール
部を有するロータとを備えたスイッチドリラクタンスモ
ータ等の他のタイプにも適用することは可能である。

【００２２】

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、剛性の高
いハウジング及びステータの軸方向両端部では騒音原因
の径方向吸引力を大きくし、また剛性の低いハウジング
及びステータの軸方向中央部で騒音原因の径方向吸引力
を小さくできるので、回転力を変化させることなく且
つ、モータの重量増大を招くことなく、最大振動振幅を
減らし、騒音を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従ったスイッチドリラクタンスモータ
の一実施形態の概略図である。

【図２】図１に示す一実施形態のステータ及びロータの
断面図である。

【図３】ステータ及びロータの変形例の断面図である。

【図４】ステータ及びロータの変形例の断面図である。

【図５】ステータ及びロータの変形例の断面図である。

【図６】上記実施形態の一つのコイルへの電流供給時に
おけるトルク、電流、吸引力の変化を示すグラフであ
る。

【図７】従来のスイッチドリラクタンスモータの横断面
図である。

【図８】従来のスイッチドリラクタンスモータの縦断面
図である。

【符号の説明】

１０スイッチドリラクタンスモータ１１ハウジング１２ステータ１３ａ、１３ｂ；１４ａ、１４ｂ；１５ａ、１５ｂ；１
６ａ、１６ｂ；１７ａ、１７ｂ；１８ａ、１８ｂステ
ータポール部２０ロータ２２ａ、２２ｂ；２３ａ、２３ｂ；２４ａ、２４ｂ；２
５ａ、２５ｂロータポール部３６コイルＧ１、Ｇ２隙間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジングと、該ハウジングに保持さ
れ、径方向内方に互いに夫々対向するように突出し且
つ、軸方向に延びる複数個の対のステータポール部を有
するステータと、該ステータ内に回転可能に配設される
と共に、径方向に突出して前記ステータポール部と所定
の隙間を保ちながら対向可能で且つ、軸方向に延びる複
数個のロータポール部を有するロータと、前記各対のス
テータポール部に巻回される複数個のコイルとを備えて
なるスイッチドリラクタンスモータにおいて、前記ステ
ータポール部と前記ロータポール部の軸方向中央部の前
記隙間を軸方向両端部における前記隙間よりも大きくし
たことを特徴とするスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項２】前記ステータポール部の内径は軸方向に
均一で、前記ロータポール部の外径が軸方向両端部に比
し軸方向中央部で小さくされてい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。
【請求項３】前記ロータポール部の外径は軸方向に均
一で、前記ステータポール部の外径が軸方向両端部に比
し軸方向中央部で大きくされてい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。
【請求項４】前記ロータポール部の外径は軸方向両端
部に比し軸方向中央部でで小さくされ、前記ステータポ
ール部の内径は軸方向両端部に比し軸方向中央部で大き
くされてい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。