JPH10304632A - スイッチドリラクタンスモータ - Google Patents

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径方向吸引力の変動によ
る騒音を低減すること。 【解決手段】 ステータ１２の外周部の全周又は一部に
軸方向に屈曲する屈曲部１２ａを設け、該屈曲部１２ａ
を支持部材１１ａ、１１ｂに径方向に係止した。

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、 「Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｒ
ｅｌｕｃｔａｎｃｅ Ｄｒｉｖｅｓ ｆｏｒ Ｅｌｅｃ
ｔｒｉｃ ａｎｄ Ｈｙｂｒｉｄｅ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ
（１９９６ Ｓｏｃｉｅｔｙｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖ
ｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，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８及び図
９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に固定される支持部材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１０
３と共にステータ内を回転可能に配設されるロータ１０
２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１０
１ａ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１
０７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１０１ａ
に所定の隙間を介して対向しているロータポール部１０
２ａ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９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、電磁
鋼板の積層により形成され、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し、そ
の軸方向両端にて支持部材に回転可能に支承されるロー
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、前記ステータの外周部の全周又は一部に軸方
向に屈曲する屈曲部を設け、該屈曲部を前記支持部材に
径方向に係止したことである。

【０００７】上記した手段において、前記屈曲部は、前
記ステータの軸方向中央部にてその屈曲方向を軸方向に
反転されても良い。

【０００８】また、上記した手段において、２つの前記
支持部材の径方向剛性に応じて、前記屈曲部の屈曲方向
が互いに反転される前記ス電磁鋼板の積層厚が変えられ
ても良い。

【０００９】上記した手段によれば、ステータに作用す
る径方向吸引力の一部を屈曲部を介して支持部材で保持
することができるので、重量増加することなく、最大振
動振幅を減らし、騒音を低減できる。

【００１０】

【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。

【００１１】図１乃至図４において、ステータ１２は、
電磁鋼板の積層により形成され、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
３対のステータポール部１３ａ、１３ｂ；１４ａ、１４
ｂ；１５ａ、１５ｂを有している。一対のステータポー
ル部、例えば、ステータポール部１３ａ、１３ｂには、
夫々コイル３６が巻回されており、各ポール部１３ａ、
１３ｂに巻回されたコイル１６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及び１５ａ、１５ｂ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２３に接続されている。

【００１２】本実施形態では、図２及び図３に示すよう
に、ステータ１２を構成する各電磁鋼板の外周部（バッ
クヨークの一部の外周部分）に軸方向に屈曲された屈曲
部１２ａが形成されている。本実施形態では、図４に示
すように、ステータ１２の軸長（積層厚）の半分のとこ
ろでステータポール部が不連続とならないように、屈曲
部１２ａの屈曲方向が反転されて積層されている。

【００１３】電磁鋼板の積層により形成されるロータ１
７は、その軸心に内孔を有し、該内孔内に、その両端に
て支持部材であるブラケット１１ａ、１１ｂに軸受２
４、２５を介して回転可能に支持される出力軸１８が圧
入固定されている。これにより、ロータ１７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１７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２対のロータポール部
１９ａ、１９ｂ；２０ａ、２０ｂを有している。これら
各ロータポール部１９ａ、１９ｂ；２０ａ、２０ｂは、
図１に示されるように、ロータ１７の回転に応じて、各
ステータポール部１３ａ、１３ｂ；１４ａ、１４ｂ；１
５ａ、１５ｂに対向する際、両者間に隙間を保つ。

【００１４】本実施形態では、図４に示すように、ブラ
ケット１１ａ側のステータ１２の屈曲部１２ａはブラケ
ット１１ａ側に向けて軸方向に屈曲しており、ブラケッ
ト１１ｂ側のステータ１２の屈曲部１２ａはブラケット
１１ｂ側に向けて屈曲している。ブラケット１１ａ、１
１ｂには、夫々ステータ１２の屈曲部１２ａに対応する
円錐面が形成されており、これらブラケット１１ａ、１
１ｂの円錐面間にステータ１２は挟持されている。これ
により、ステータ１２は屈曲部１２ａによりブラケット
１１ａ、１１ｂに径方向内方に係止される。尚、ステー
タ１２はブラケット１１ａ、１１ｂ間に挟持された状態
にて軸方向に貫通する図示しない複数本の貫通ボルト等
により締め上げ固定される。

【００１５】出力軸１８の端部には、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２１が配設されている。該回転セ
ンサ２１は、コントローラ２２に電気的に接続されてお
り、回転センサ２１により検出されたロータ１７の位置
信号及び角度信号は、コントローラ２２に送られる。

【００１６】コントローラ２２は、各ステータポール部
１３ａ、１３ｂ；１４ａ、１４ｂ；１５ａ、１５ｂに巻
回されるコイルが接続される駆動回路２３に電気的に接
続されており、回転センサ２１の位置信号及び角度信号
に応じて出力信号を駆動回路２３に伝える。駆動回路２
３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２１により検出されたロータ１７の位置信号及
び角度信号に応じたコントローラ２２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。

【００１７】以上の構成から成る本実施形態の作用を説
明する。

【００１８】回転センサ２１により、２対のロータポー
ル部１９ａ、１９ｂ；２０ａ、２０ｂの内の１つが、３
対のステータポール部１３ａ、１３ｂ；１４ａ、１４
ｂ；１５ａ、１５ｂの内の１つに対向し始める所定位置
にロータ１７があることが検出されると、コントローラ
２２は回転センサ２１の検出信号に応じた出力信号を駆
動回路２３に送る。コントローラ２２の出力信号に応
じ、駆動回路２３は、１対のロータポール部に対向し始
めている１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１７
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。

【００１９】このトルクによりロータ１７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１７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１７があ
ることが回転センサ２１により検出されると、回転セン
サ２１のこの検出信号に応じたコントローラ２２の出力
信号によって、駆動回路２３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、１対のロータポール部が対向している
１対のステータポール部に巻回されているコイルへの電
流は、駆動回路２３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５
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。

【００２０】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１９ａ、１９ｂに対向して
いるステータポール部１３ａ、１３ｂは、コイル１６へ
の電流供給により磁化され、ロータポール部１９ａ、１
９ｂ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の歪みが戻る。これにより、ス
テータ１２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；１５ａ、１
５ｂの磁化により周期的に生じる。上記したステータ１
２の歪は、ステータ１２の剛性が、ブラケット１１ａ、
１１ｂ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。

【００２１】本実施形態においては、上記したように、
ステータ１２は屈曲部１２ａによりブラケット１１ａ、
１１ｂに径方向内方に係止されている。これにより、ス
テータ１２に作用する径方向吸引力の一部がブラケット
１１ａ、１１ｂにて受けられ、上記した径方向の吸引力
によるステータ１２の最大歪、即ち、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、重量増加することなく、また回転力を変化させるこ
となく、騒音が低減される。

【００２２】尚、ステータ１２の屈曲部１２ａの曲げ角
度、曲げ範囲は、モータ出力、要求騒音値、ブラケット
１１ａ、１１ｂの剛性等に応じて適宜設定される。

【００２３】また、本実施形態では、ステータ１２の軸
長（積層厚）の半分のところでステータポール部が不連
続とならないように、屈曲部１２ａの屈曲方向が反転さ
れて積層されているが、本発明はこれに限定されるもの
ではない。例えば、図６、図７に示す変形実施形態のよ
うに積層することは可能である。図６においては、ブラ
ケット２１１ａ、２１１ｂの径方向の剛性に応じて、屈
曲部２１２ａの屈曲方向が互いに反転される電磁鋼板の
積層厚が変えられている。即ち、剛性の高いブラケット
２１１ａに屈曲部２１２ａを介して径方向に係止される
ステータ２１２の積層厚は、剛性の低いブラケット２１
１ｂ側に比し、大きくされている。これにより、ブラケ
ット２１１ａ、２１１ｂの剛性に応じて、径方向吸引力
の一部が分配されてブラケット２１１ａ、２１１ｂに受
けられ、ステータ２１２の最大振動振幅が適確に小さく
される。また、図７においては、屈曲部３１２ａの屈曲
方向がステータ３１２の全長に渡り同一にされている。

【００２４】また、上記した実施形態では、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
ータに本発明を適用したが、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等の他のタ
イプにも本発明を適用することは可能である。

【００２５】また、本実施形態では、ステータの外周に
ハウジングを有していない構成のスイッチドリラクタン
スモータに本発明を適用したが、その両端部にブラケッ
トが固定される１０は円筒状のハウジングを有し、該ハ
ウジングの内孔内に、ステータがその外周部を焼きば
め、圧入又は、接着剤等により固定されたスイッチドリ
ラクタンスモータ等の他のタイプにも本発明を適用する
ことは可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、ステータ
に作用する径方向吸引力の一部を屈曲部を介して支持部
材で保持することができるので、重量増加することなく
且つ、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。

【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の電磁鋼板の
平面図である。

【図３】図２の縦断面図である。

【図４】図１に示す一実施形態の縦断面図である。

【図５】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６】本発明に従ったスイッチドリラクタンスモータ
の変形実施形態の縦断面図である。

【図７】本発明に従ったスイッチドリラクタンスモータ
の別の変形実施形態の縦断面図である。

【図８】従来のスイッチドリラクタンスモータの横断面
図である。

【図９】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 １１ａ、１１ｂ ブラケット １２ ステータ １２ａ 屈曲部 １３ａ、１３ｂ；１４ａ、１４ｂ；１５ａ、１５ｂ ス
テータポール部 １６ コイル １７ ロータ １９ａ、１９ｂ；２０ａ、２０ｂ ロータポール部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁鋼板の積層により形成され、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
   ポール部を有し、その軸方向両端にて支持部材に回転可
   能に支承されるロータと、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、前記ステータの外周部の
   全周又は一部に軸方向に屈曲する屈曲部を設け、該屈曲
   部を前記支持部材に径方向に係止したことを特徴とする
   スイッチドリラクタンスモータ。
2. 【請求項２】 前記屈曲部は、前記ステータの軸方向中
   央部にてその屈曲方向を軸方向に反転されていることを
   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。
3. 【請求項３】 ２つの前記支持部材の径方向剛性に応じ
   て、前記屈曲部の屈曲方向が互いに反転される前記電磁
   鋼板の積層厚が変えら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。