KR20160117569A

KR20160117569A - 싱크로너스 리럭턴스 모터

Info

Publication number: KR20160117569A
Application number: KR1020167024280A
Authority: KR
Inventors: 가즈마사 이토; 신이치 야마구치
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2014-03-05
Filing date: 2014-09-24
Publication date: 2016-10-10
Also published as: TW201535937A; WO2015132991A1; DE112014006430T5; KR101819848B1; CN106063094B; CN106063094A; US9825515B2; TWI538356B; JPWO2015132991A1; US20160329787A1; JP5866074B1; DE112014006430B4

Abstract

효율을 향상시킬 수 있는 싱크로너스 리럭턴스 모터를 얻는다. 로터 코어는, 1개 이상의 슬릿과 코어층을 지름 방향으로 교대로 배치하여 형성한 플럭스 배리어를 둘레 방향으로 극수만큼 갖고, 싱크로너스 리럭턴스 모터는, 슬릿의 q축 선상에 있어서의 지름 방향 폭의 총합과 자기 갭 길이의 비율을 k로 하고, d축으로부터의 리드 각도를 β로 한 위상의 전류가 권선에 통전되어 회전이 제어되고, 코어층 중, d축으로부터 ψ=arctan(tanβ/(1+0.2k))의 각도로 그어진 로터 중심을 통과하는 직선과 로터의 외주가 교차하는 점 P로부터 둘레 방향으로 가장 가까운 위치에 있는 코어층의 q축 선상에 있어서의 지름 방향의 폭이, 다른 코어층의 q축 선상에 있어서의 지름 방향의 폭보다 큰 것이다.

Description

싱크로너스 리럭턴스 모터{SYNCHRONOUS RELUCTANCE MOTOR}

본 발명은, 공장이나 공기 조화기, 자동차 등에 이용되고, 리럭턴스 토크를 이용하는 싱크로너스 리럭턴스 모터에 관한 것이고, 자세하게는, 싱크로너스 리럭턴스 모터의 구성에 관한 것이다.

싱크로너스 리럭턴스 모터는, 로터 코어에 슬릿 형상의 플럭스 배리어를 형성함으로써, 로터의 회전 방향으로 자기 저항이 상이한 구성으로 하고, 그것을 이용하여 토크를 발생시키는 모터이다. 인덕션 모터(유도기)와 비교하여, 회전자의 2차 동손이 발생하지 않는 등의 메리트가 평가되어, 공장이나 공기 조화기, 자동차 등에 사용하는 것이 주목받고 있다.

그렇지만, 싱크로너스 리럭턴스 모터는, 일반적으로 역률이 나쁘다고 여겨져, 상기의 용도에 사용하려면, 새로운 개선이 요구되고 있다. 또, 싱크로너스 리럭턴스 모터의 출력 토크는, 리럭턴스 토크 T라고 칭해지고, 상술한 로터의 회전 방향의 자기 저항의 차이를 발생 원리로 하고 있고, 다음 식 (1)과 같이 나타내어진다.

여기서, 식 (1)에 있어서, Pn은 극쌍(pole pair)의 수를 나타내고, Ld, Lq는 각각 d, q축 인덕턴스를 나타내고, id, iq는 각각 d, q축 전류를 나타내고 있다.

식 (1)에서, 싱크로너스 리럭턴스 모터의 전류당 토크를 크게 하여 효율을 높이려면, d, q축 인덕턴스의 차이 Ld-Lq를 크게 하는 것이 유효하다는 것을 알 수 있다.

또한, 싱크로너스 리럭턴스 모터에 있어서, 역률을 크게 하기 위해서는, d, q축 인덕턴스의 비 Ld/Lq를 크게 하면 되는 것이 알려져 있다. 또, d, q축 인덕턴스의 비 Ld/Lq의 값은, 일반적으로 돌극비(salient pole ratio)로 불리고 있다.

이와 같이, 싱크로너스 리럭턴스 모터에 있어서는, d, q축 인덕턴스의 차이 Ld-Lq나 돌극비 Ld/Lq를 크게 하기 위해, 로터 코어에 플럭스 배리어로 불리는 복수 층의 슬릿을 마련함으로써, 복수 층의 슬릿에 따른 방향으로 자속을 흘리기 쉽게 하는 d축 자로를 형성함과 아울러, 복수 층의 슬릿을 횡단하는 q축 자로의 자기 저항을 크게 하는 구성으로 하고 있었다.

또한, 상기의 플럭스 배리어 구조를 기본 구조로 하여, 토크를 크게 하여 효율을 높이기 위해, 이하와 같은 기술이 제안되어 있다.

예컨대, 스테이터로부터 로터에 흘러드는 자속이 로터 중심측을 흐르도록 스테이터를 제어하는 것을 전제로 하여, 중심측으로 볼록하도록 코어층(스트립)을 배치한 코어 시트를 로터 축 방향으로 적층하여 이루어지는 로터 코어에 있어서, 코어층의 반경 방향의 폭을, 로터 중심측의 코어층이 로터 바깥쪽의 코어층보다 넓고, 또한 슬릿의 반경 방향의 폭을, 로터 중심측의 슬릿이 로터 바깥쪽의 슬릿보다 넓거나, 또는 동일한 폭인 구성으로 한 싱크로너스 리럭턴스 모터가 제안되어 있다(예컨대, 특허 문헌 1(특히, 단락 0002~0017, 도 2) 참조).

이 싱크로너스 리럭턴스 모터에 의하면, 스테이터로부터 흐르는 자속이 집중되는 로터 중심측의 코어층을 굵게 하고 있으므로, 자기 포화가 생기게 하지 않고, 모터의 토크를 크게 할 수 있다.

또한, 예컨대, 1개의 플럭스 배리어(자로 조(magnetic path set))를 생성하는 복수의 코어층(분할 자로)의 폭을, 그 플럭스 배리어군 내의 중심부 및 최외부의 각각에서 좁고, 중앙부에서 넓게 함으로써, 토크 리플을 저감할 수 있는 싱크로너스 리럭턴스 모터가 제안되어 있다(예컨대, 특허 문헌 2(특히, 단락 0021, 도 4) 참조).

(선행 기술 문헌)

(특허 문헌)

(특허 문헌 1) 일본 특허 공개 평 11-127560호 공보

(특허 문헌 2) 일본 특허 공개 2004-96808호 공보

그렇지만, 종래 기술에는, 이하와 같은 과제가 있다.

특허 문헌 1의 싱크로너스 리럭턴스 모터에서는, 로터의 중심측의 코어층일수록 다량의 자속이 흐르도록 스테이터를 제어하는 것이 전제가 되고 있지만, 이 제어가 토크를 크게 하여 효율을 높이기 위해 적합한 제어 조건인지 여부에 대해서는 음미되고 있지 않고, 또한 나타나 있지도 않다. 그 때문에, 효율을 높이기 위한 제어 조건을 포함한 검토가 과제로서 남겨져 있었다.

또한, 특허 문헌 2의 싱크로너스 리럭턴스 모터에서는, 토크 리플을 저감하는 것은 가능하지만, 그 평균적인 출력 토크의 대소나 효율에 대해서까지 검토가 행해지고 있지 않고, 보다 효율을 높이기 위한 구성에 대해서는 과제가 남겨져 있었다.

본 발명은, 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이고, 효율을 향상시킬 수 있는 싱크로너스 리럭턴스 모터를 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터는, 로터 코어를 샤프트에 고정하여 구성되는 로터와, 권선을 갖는 스테이터를 구비하고, 로터와 스테이터를, 자기 갭을 사이에 두고 상대적으로 회전이 자유롭게 배치한 싱크로너스 리럭턴스 모터로서, 로터 코어는, 1개 이상의 슬릿과 코어층을 지름 방향으로 교대로 배치하여 형성한 플럭스 배리어를 둘레 방향으로 극수(number of poles)만큼 갖고, 싱크로너스 리럭턴스 모터는, 슬릿의 q축 선상에 있어서의 지름 방향 폭의 총합과 자기 갭 길이의 비율을 k로 하고, d축으로부터의 리드 각도(lead angle)를 β로 한 위상의 전류가 권선에 통전되어 회전이 제어되고, 코어층 중, d축으로부터 ψ=arctan(tanβ/(1+0.2k))의 각도로 그어진 로터 중심을 통과하는 직선과 로터의 외주가 교차하는 점 P로부터 둘레 방향으로 가장 가까운 위치에 있는 코어층의 q축 선상에 있어서의 지름 방향의 폭이, 다른 코어층의 q축 선상에 있어서의 지름 방향의 폭보다 큰 것이다.

본 발명과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터에 의하면, d축으로부터 ψ의 각도로 그어진 로터 중심을 통과하는 직선과 로터의 외주가 교차하는 점 P로부터 둘레 방향으로 가장 가까운 위치에 있는 코어층의 q축 선상에 있어서의 지름 방향의 폭이, 다른 코어층의 q축 선상에 있어서의 지름 방향의 폭보다 큰 구성으로 되어 있다.

그 때문에, 스테이터로부터 로터에 흘러드는 자속이 최대가 되는 위치의 코어층을 굵게 한 것이 되고, 이 코어층의 자기 포화를 회피하는 것에 의해, d축 인덕턴스를 크게 할 수 있고, 큰 토크를 발생시킬 수 있다.

따라서, 싱크로너스 리럭턴스 모터의 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터를 이용할 때의 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터를 축선 방향을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터를, 도 2의 A-A선으로 절단한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터의 로터를 떼어내서 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터를 구동 제어하는 제어 장치를 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터를 구동 제어하는 제어 장치를 나타내는 다른 블록도이다.
도 7은 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터에 있어서의 전압, 전류 및 자속의 벡터를 나타내는 설명도이다.
도 8은 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터의 돌극비와 총 슬릿 폭의 자기 갭 폭에 대한 비율의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 9는 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터의 로터에 대하여, q축 선상에 있어서의 슬릿의 지름 방향 폭을 나타내는 설명도이다.
도 10은 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터의 갭면에 생성되는 자속 밀도의 분포를 나타내는 모식도이다.
도 11은 본 발명의 실시의 형태 2, 3과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터에 있어서의 총 슬릿 폭의 자기 갭 폭에 대한 비율과 효율의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 12는 본 발명의 실시의 형태 4와 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터의 일정 전류 통전시에 있어서의 통전 위상에 대한 출력 토크를 나타내는 설명도이다.
도 13은 본 발명의 실시의 형태 4와 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터에 있어서, 통전 위상이 45°인 경우에 있어서의 각도 ψ와 총 슬릿 폭의 자기 갭 폭에 대한 비율의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 14는 본 발명의 실시의 형태 5와 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터의 통전 위상과 역률의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 15는 도 14에 있어서의 역률의 극대값을 나타내는 통전 위상과, 총 슬릿 폭의 자기 갭 폭에 대한 비율의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 16은 본 발명의 실시의 형태 5와 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터에 있어서, 통전 위상이 도 15에 나타내는 값인 경우에 있어서의 각도 ψ와 총 슬릿 폭의 자기 갭 폭에 대한 비율의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 17은 본 발명의 실시의 형태 6과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터의 통전 위상과 총 슬릿 폭의 자기 갭 폭에 대한 비율의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 18은 본 발명의 실시의 형태 7과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터의 로터를 나타내는 사시도이다.
도 19는 본 발명의 실시의 형태 8과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터에 있어서의 로터 코어 조(組)의 압연(rolling) 방향을 나타내는 설명도이다.
도 20은 본 발명의 실시의 형태 9와 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터에 있어서, 로터 코어 시트의 크림프(crimp)를 형성하는 위치를 예시하는 설명도이다.
도 21은 본 발명의 실시의 형태 9와 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터에 있어서, 로터 코어 시트의 크림프를 형성하는 위치를 예시하는 다른 설명도이다.
도 22는 본 발명의 실시의 형태 11과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터의 로터를 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터의 적합한 실시의 형태에 대하여 도면을 이용하여 설명하지만, 각 도면에 있어서 동일, 또는 상당하는 부분에 대해서는, 동일 부호를 붙여서 설명한다.

실시의 형태 1.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)를 이용할 때의 시스템을 나타내는 구성도이다. 도 1에 있어서, 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)는, 전원 공급 라인(3)을 통해서 제어 장치(2)와 접속되고, 제어 장치(2)로부터 공급되는 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하는 전기 기계이다.

도 2는 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)를 축선 방향을 따라 절단한 단면도이다. 도 2에 있어서, 프레임(15)에 압입(press-fitting)이나 수축 끼워맞춤(shrink-fitting) 등의 방법에 의해 삽입되어 고정된 스테이터(6)와, 로터(9)가, 베어링(14)을 이용하여, 기계적인 극간(자기 갭)을 사이에 두고, 상대적으로 회전이 자유롭게 배치되어 있다.

스테이터(6)는, 철심으로 이루어지는 스테이터 코어(4)에 권선(5)을 입혀서 구성된다. 이 권선(5)에 제어 장치(2)로부터 공급되는 전기 에너지를 주는 것에 의해, 자기 갭 중에 회전 자계가 발생된다. 또한, 로터(9)는, 철심으로 이루어지는 로터 코어(7)의 중심에, 샤프트(8)를 압입이나 수축 끼워맞춤 등의 방법에 의해 삽입하여 일체로 한 것이다.

도 3은 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)를, 도 2의 A-A선으로 절단한 단면도이다. 도 3에 있어서, 스테이터(6)와 로터(9)는, 기계적인 극간의 지름 방향 거리 g(갭 길이)를 유지하고, 거의 동심원 형상으로 배치되어 있다.

도 4는 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)의 로터(9)(도 3의 로터 부분)를 떼어내서 나타내는 단면도이다. 도 4에 있어서, 로터 코어(7)에는, 동일 형상의 플럭스 배리어(12)가, 둘레 방향으로 4개가 거의 동일한 간격으로 형성되어 있다. 따라서, 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)는, 4극의 모터로서 구동할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 플럭스 배리어(12)는, 로터 코어(7)를 형성하는 철심과는 상이한 재료로 형성된 슬릿(11)이, 지름 방향으로 5개(11a~11e)가 열을 이루어 배치되고, 남겨진 철심 부분이 코어층(10a~10f)을 형성하고 있다. 또, 슬릿(11)의 수는, 5개로 한정되지 않고, 다른 수이더라도 좋다.

여기서, 1개의 슬릿(11)은, 적어도 q축 선상의 지름 방향 폭이 가장 커지도록 형성되어 있고, 바람직하게는, 슬릿(11)의 긴 방향의 끝에서 끝까지 동일 폭을 유지하는 것이 바람직하다. 그렇지만, 예컨대 슬릿(11e)과 같이, 로터(9)의 최외주측은, 동일 폭을 유지할 수 없는 경우도 있다. 또한, 슬릿(11)의 끝이 원호 형상으로 챔퍼(chamfer) 처리되는 경우도 있지만, 그것은 허용 범위이다.

또한, 도 4에 있어서, 로터 코어(7)의 단면상에는, 자속을 통과시키기 쉬운 방향으로서 d축이 정의되고, 자속을 통과시키기 어려운 방향으로서 q축이 정의되어 있다. 또, d축과 q축은, 전기적으로 90도의 위상차가 있다. 여기에, d축으로부터 전기적으로 각도 ψ만큼 회전한 로터 중심 O를 통과하는 직선과, 로터(9)의 외주의 교점 P를 정의한다. 이때, 교점 P로부터 둘레 방향을 따라 가장 가까운 위치에 형성되어 있는 코어층(10b)의 q축 선상에 있어서의 지름 방향의 폭은, 다른 코어층(10)의 q축 선상에 있어서의 지름 방향의 폭과 비교하여 굵게 형성되어 있다.

계속하여, 각도 ψ에 대하여 설명한다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)는, 도 1에 나타낸 제어 장치(2)에 의해, 스테이터(6)의 권선(5)에 통전하는 전류가 제어된다.

도 5는 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)를 구동 제어하는 제어 장치(2)를 나타내는 블록도이다. 또한, 도 6은 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)를 구동 제어하는 제어 장치(2)를 나타내는 다른 블록도이다. 도 5, 6은 이른바 벡터 제어의 블록도이다.

도 5에서는, 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)와 연결되어 로터(9)의 회전 위치를 검출하는 회전 위치 검출기(20)에 의해, 회전 위치 θ를 제어 장치(2)에 전송하고 있다. 또, 회전 위치 검출기(20)는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 제어 장치(2) 내에 배치한 회전 위치 추정기(26)와 교체할 수도 있다.

회전 위치 검출기(20)를 이용하는 경우에는, 검출되는 위치의 정밀도를 높일 수 있다고 하는 메리트가 있다. 한편, 회전 위치 추정기(26)를 이용하는 경우에는, 검출 정밀도는 회전 위치 검출기(20)와 비교하여 뒤떨어지지만, 부품의 수를 줄이는 것에 의한 경제적인 메리트가 있어, 어플리케이션에 따라 선택함으로써 적합한 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)를 제공할 수 있다.

또한, 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)의 제어에 있어서는, 제어 장치(2)의 내부 또는 외부로부터 주어지는 전류 지령 id^* 및 iq^*에 근거하여 전류가 제어된다. 구체적으로는, 우선, 전류 검출기(25)로부터 얻어지는 3상 전류 iu, iv, iw의 값이, 회전 위치 θ와 함께 3상→2상 변환기(24)에 입력된다.

계속하여, 3상→2상 변환기(24)의 출력으로서 연산되는 2상의 전류 id 및 iq가, 피드백 정보로서 전류 제어기(21)에 입력된다. 다음으로, 전류 제어기(21)의 내부에서는, 2상의 전류 id 및 iq, 및 전류 지령 id^* 및 iq^*에 근거하여, PID 제어 등의 방법에 의해, 전압 지령 Vd^* 및 Vq^*가 연산되어 출력된다.

출력된 전압 지령 Vd^* 및 Vq^*는, 회전 위치 θ와 함께 2상→3상 변환기(22)에 입력되고, 3상분의 전압 지령 Vu^*, Vv^*, Vw^*가 연산되어 출력된다. 이들 3상분의 전압 지령 Vu^*, Vv^*, Vw^*가 전력 변환기(23)에 입력되고, 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)에 공급하는 전력이 출력된다. 이와 같이 하여, 2상의 전류 id 및 iq와 전류 지령 id^* 및 iq^*의 차분이 작아지도록 제어된다.

다음으로, 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)에 인가, 통전되는 전압, 전류에 대하여, 벡터도를 이용하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)에 있어서의 전압, 전류 및 자속의 벡터를 나타내는 설명도이다.

제어 장치(2)에 의해 2상의 전류 id 및 iq가 통전되면, 모터의 d축 인덕턴스 Ld 및 q축 인덕턴스 Lq가 있는 것에 의해, 자속 Ldid 및 Lqiq가 발생한다. 또한, 이들의 벡터합인 자속 φ가 싱크로너스 리럭턴스 모터(1) 내에 흐르게 되고, 이것이 회전하는 것에 의해, 유도 전압 E가 자속 φ보다 전기적으로 90도 앞서서 유도되게 된다.

이때, 자속 φ를 나타내는 벡터와 d축이 이루는 각이 각도 ψ이다. 각도 ψ는, 자속 Ldid 및 Lqiq를 이용하여, 다음 식 (2)와 같이 나타내어진다.

여기서, 2상의 전류 id 및 iq의 벡터합을 전류 ia로 하면, 전류 id와 전류 ia가 이루는 각도 β가 정의되고, 이것을 통전 위상(리드 각도) β로 칭한다. 또한, 이 각도 β를 이용한 다음 식 (3), (4)가 성립한다.

또한, 이들 식 (3), (4)를 상기 식 (2)에 대입하는 것에 의해, 다음 식 (5)를 얻을 수 있다.

또한, d축 인덕턴스 Ld와 q축 인덕턴스 Lq의 비율을 돌극비 ζ로서 다음 식 (6)과 같이 정의하고, q축 선상에 있어서의 슬릿(11)의 지름 방향 폭의 총합과 갭 길이의 비율을 k로서 정의한다.

또한, 유한 요소법에 의한 전자계 해석에 의해, 돌극비 ζ와 비율 k의 사이에, 도 8과 같은 관계, 즉 다음 식 (7)과 같은 관계가 있는 것을 도출했다. 도 8은 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)의 돌극비 ζ와 총 슬릿 폭의 자기 갭 폭에 대한 비율 k의 관계를 나타내는 설명도이다.

또한, 이들 식 (6), (7)을 이용하여 상기 식 (5)를 정리하는 것에 의해, 다음 식 (8)을 얻을 수 있다.

여기서, 비율 k는, 도 9를 참조하여, 다음 식 (9)로 나타내어진다. 도 9는 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)의 로터(9)에 대하여, q축 선상에 있어서의 슬릿(11)의 지름 방향 폭(a~e)을 나타내는 설명도이다.

식 (9)에 있어서, g는 갭 길이를 나타내고 있다. 또, 도 9에서는, 플럭스 배리어(12)에 있어서의 슬릿(11)이 5개인 예를 나타내고 있으므로, 비율 k가 식 (9)로 나타내어지지만, 슬릿(11)이 5개 이외인 경우에도, 비율 k를 q축 선상에 있어서의 슬릿(11)의 지름 방향 폭의 총합과 갭 길이의 비라고 정의하고 있으므로, 슬릿(11)의 수가 상이하더라도, 비율 k는 동일한 식으로 나타내어진다.

도 10은 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)의 갭면에 생성되는 자속 밀도, 즉 자기 갭 중에 유도되는 자속 밀도의 분포를 나타내는 모식도이다.

도 10에 있어서, 자기 갭 중의 자속 밀도는, 거의 정현파 형상으로 분포하고, 그 피크는, d축으로부터 각도 ψ만큼 떨어진 위치에 존재하게 된다. 이때, 코어층(10)에 흐르는 자속량은, 자속 밀도의 적분이 되기 때문에, 이 각도 ψ만큼 떨어진 위치에 흘러드는 자속량이 다른 위치에 비하여 커져, 자기 포화를 일으키고, 출력 토크가 저하하여 버린다고 하는 과제가 있는 것을 발견했다.

그래서, 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)는, d축으로부터 전기적으로 각도 ψ만큼 회전한 로터 중심 O를 통과하는 직선과, 로터(9)의 외주의 교점 P를 정의했을 때, 교점 P로부터 둘레 방향을 따라 가장 가까운 위치에 형성되어 있는 코어층(10b)의 q축 선상에 있어서의 지름 방향의 폭을, 다른 코어층(10)의 q축 선상에 있어서의 지름 방향의 폭과 비교하여 굵게 형성했다. 이때, 각도 ψ는, 통전 위상 β와 q축 선상에 있어서의 총 슬릿의 지름 방향 폭의 갭 길이에 대한 비율 k로부터, 상기 식 (8)과 같이 나타내어지는 각도이다.

이와 같이 구성하면, 자속 φ가 유도되는 중심의 위치에 가장 가까운 위치의 코어층(10)의 지름 방향 폭이 굵게 형성되게 되고, 자기 포화에 의한 토크 저하를 막을 수 있어, 종래보다 양호한 효율을 얻을 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

이상과 같이, 실시의 형태 1에 의하면, d축으로부터 ψ의 각도로 그어진 로터 중심을 통과하는 직선과 로터의 외주가 교차하는 점 P로부터 둘레 방향으로 가장 가까운 위치에 있는 코어층(10)의 q축 선상에 있어서의 지름 방향의 폭이, 다른 코어층(10)의 q축 선상에 있어서의 지름 방향의 폭보다 큰 구성으로 되어 있다.

그 때문에, 스테이터로부터 로터에 흘러드는 자속이 최대가 되는 위치의 코어층(10)을 굵게 한 것이 되고, 이 코어층(10)의 자기 포화를 회피하는 것에 의해, d축 인덕턴스를 크게 할 수 있고, 큰 토크를 발생시킬 수 있다.

실시의 형태 2.

본 발명의 실시의 형태 2에서는, 실시의 형태 1로부터, q축 선상에 있어서의 총 슬릿의 지름 방향 폭의 갭 길이에 대한 비율 k를 67보다 작은 값으로 한 것을 특징으로 하고 있다.

도 11은 본 발명의 실시의 형태 2, 3과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)에 있어서의 총 슬릿 폭의 자기 갭 폭에 대한 비율 k와 효율의 관계를 나타내는 설명도이다. 도 11에서는, q축 선상에 있어서의 총 슬릿의 지름 방향 폭의 갭 길이에 대한 비율 k를 가로축으로 하고, 효율을 세로축으로 한 그래프를 나타내고 있다.

도 11에 있어서, q축 선상에 있어서의 총 슬릿의 지름 방향 폭의 갭 길이에 대한 비율 k가 67보다 큰 영역에서는, 효율이 저하하고 있다. 이것은 다음과 같이 설명할 수 있다. 즉, q축 선상에 있어서의 총 슬릿의 지름 방향 폭의 갭 길이에 대한 비율 k를 크게 하면, 로터 코어(7) 중의 슬릿 폭이 커지는 것에 의해, 코어층(10)이 상대적으로 좁아진다. 코어층(10)이 좁아지면, d축 자로의 자로 폭이 좁아지는 것에 의해, 자기 포화하기 쉬워진다.

상기 실시의 형태 1에서 설명한 바와 같이, d축으로부터 전기적으로 각도 ψ만큼 회전한 로터 중심 O를 통과하는 직선과, 로터(9)의 외주의 교점 P를 정의했을 때, 교점 P로부터 둘레 방향을 따라 가장 가까운 위치에 형성되어 있는 코어층(10b)의 q축 선상에 있어서의 지름 방향의 폭을, 다른 코어층(10)의 q축 선상에 있어서의 지름 방향의 폭과 비교하여 굵게 형성했다고 하더라도, q축 선상에 있어서의 총 슬릿의 지름 방향 폭의 갭 길이에 대한 비율 k가 67을 넘어 커져 버리면, 자기 포화가 일어나 버리고, 토크가 저하하여 효율이 악화되어 버린다.

그래서, q축 선상에 있어서의 총 슬릿의 지름 방향 폭의 갭 길이에 대한 비율 k는, 67보다 작은 값으로 억제하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성함으로써, 자기 포화를 억제하여, 양호한 효율을 얻을 수 있다.

실시의 형태 3.

본 발명의 실시의 형태 3에서는, 실시의 형태 1로부터, q축 선상에 있어서의 총 슬릿의 지름 방향 폭의 갭 길이에 대한 비율 k를 34보다 큰 값으로 한 것을 특징으로 하고 있다.

상술한 도 11에 있어서, q축 선상에 있어서의 총 슬릿의 지름 방향 폭의 갭 길이에 대한 비율 k가 34보다 작은 영역에서는, 효율이 저하하고 있다. 이것은, 다음과 같이 설명할 수 있다. 즉, q축 선상에 있어서의 총 슬릿의 지름 방향 폭의 갭 길이에 대한 비율 k를 작게 하면, 로터 코어(7) 중의 슬릿 폭이 작아지는 것에 의해, q축 자속의 흐름을 방해하는 효과가 감소한다. 바꾸어 말하면, q축 인덕턴스 Lq가 커져 버려, 토크를 양호하게 출력할 수 없는 구성이 되어 버린다.

상기 실시의 형태 1에서 설명한 바와 같이, d축으로부터 전기적으로 각도 ψ만큼 회전한 로터 중심 O를 통과하는 직선과, 로터(9)의 외주의 교점 P를 정의했을 때, 교점 P로부터 둘레 방향을 따라 가장 가까운 위치에 형성되어 있는 코어층(10b)의 q축 선상에 있어서의 지름 방향의 폭을, 다른 코어층(10)의 q축 선상에 있어서의 지름 방향의 폭과 비교하여 굵게 형성했다고 하더라도, q축 선상에 있어서의 총 슬릿의 지름 방향 폭의 갭 길이에 대한 비율 k가 34보다 작아져 버리면, q축 인덕턴스 Lq가 증대하여 토크가 저하하고, 효율이 악화되어 버린다.

그래서, q축 선상에 있어서의 총 슬릿의 지름 방향 폭의 갭 길이에 대한 비율 k는, 34보다 큰 값이 되도록 슬릿(11)을 구성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성함으로써, q축 인덕턴스 Lq를 작게 할 수 있고, 양호한 효율을 얻을 수 있다.

또, q축 선상에 있어서의 총 슬릿의 지름 방향 폭의 갭 길이에 대한 비율 k를, 34보다 크고, 67보다 작은 값으로 설정하는 것에 의해, q축 인덕턴스 Lq를 작게 함과 아울러, 자기 포화를 억제하여, 양호한 효율을 얻을 수 있다.

실시의 형태 4.

상기 실시의 형태 1에서는, 통전 위상 β에 대하여 상술하지 않았지만, 본 발명의 실시의 형태 4에서는 통전 위상 β에 대하여 설명한다. 상술한 바와 같이, d축 전류 id와 q축 전류 iq의 벡터합인 전류 ia가 이루는 각이 β이지만, 회전 토크를 출력하기 위해서는, 통전 위상 β는, 다음 식 (10)의 범위에서 운전할 필요가 있다.

상기 특허 문헌 1에는, 「로터의 중심측의 코어층일수록 다량의 자속이 흐르도록」이라고 기재되어 있는 것으로부터, 통전 위상 β는, 0도에 가까운 것을 추정할 수 있다. 이것에 비하여, 본 발명의 실시의 형태 4에서는, 보다 바람직하게는, 전류당 토크를 최대로 하기 위해, 통전 위상 β를, 거의 45°로 하는 것이 바람직하다.

이것은, 도 12에 나타낸 상기 식 (1)의 그래프로부터, 그 유효성을 설명할 수 있다. 도 12는 본 발명의 실시의 형태 4와 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)의 일정 전류 통전시에 있어서의 통전 위상 β에 대한 출력 토크를 나타내는 설명도이다. 도 12에서는, 통전 위상 β에 대하여 출력 토크가 어떻게 변화하는지를 나타내고 있다. 도 12로부터 분명한 바와 같이, 통전 위상 β가 45°에서 극대값을 취하는 것이 나타나 있고, 실질적으로는, 45°±5°에 있어서, 양호한 효율을 얻을 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 도 13은 본 발명의 실시의 형태 4와 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)에 있어서, 통전 위상 β가 45°인 경우에 있어서의 각도 ψ와 총 슬릿 폭의 자기 갭 폭에 대한 비율 k의 관계를 나타내는 설명도이다.

도 13에 있어서, 상기 실시의 형태 2, 3에서 적합하다고 설명한 q축 선상에 있어서의 총 슬릿의 지름 방향 폭의 갭 길이에 대한 비율 k가 34~67의 범위에서는, 각도 ψ=4~7.5°의 범위가 된다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 제어 장치(2)와의 조합에 의한 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)의 구동 효율을 보다 한층 향상시킬 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

실시의 형태 5.

상기 실시의 형태 4에 대하여, 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)의 역률을 크게 하기 위해서는, 이하와 같은 통전 위상 β로 하는 것이 바람직하다. 우선, 역률 PF는, 다음 식 (11)로 나타내어진다.

여기서, 식 (11)을 그래프로 나타낸 것이 도 14이다. 도 14는 본 발명의 실시의 형태 5와 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)의 통전 위상 β와 역률 PF의 관계를 나타내는 설명도이다. 도 14에서는, 가로축에 통전 위상 β를 취하고, 세로축에 역률 PF를 취하고 있다.

도 14에는, q축 선상에 있어서의 총 슬릿의 지름 방향 폭의 갭 길이에 대한 비율 k가 각각 20에서 80까지의 각 경우의 곡선이 나타나 있다. 각 비율 k의 값에 있어서, 곡선은 66°에서 75° 부근에 극대값을 취하고 있고, 이 범위 내에서의 통전이 가장 역률이 좋은 것을 나타내고 있다. 또, 실용적으로는, 56°에서 85°까지의 범위에서 통전하는 것에 의해, 보다 높은 역률로 운전하는 것이 가능하다.

도 15는 도 14에 있어서의 역률의 극대값을 나타내는 통전 위상 β와, 총 슬릿 폭의 자기 갭 폭에 대한 비율 k의 관계를 나타내는 설명도이다. 즉, 역률이 최대가 될 때의 통전 위상 β를, q축 선상에 있어서의 총 슬릿의 지름 방향 폭의 갭 길이에 대한 비율 k의 함수로서 다시 플롯한 도면이다. 또, 상하 ±10°는, 실용상 문제가 일어나지 않는 범위로서 해칭 표시하고 있다.

또한, 도 16은 본 발명의 실시의 형태 5와 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)에 있어서, 통전 위상이 도 15에 나타내는 값(즉, 역률이 최대가 될 때의 통전 위상 β)인 경우에 있어서의 각도 ψ와 총 슬릿 폭의 자기 갭 폭에 대한 비율 k의 관계를 나타내는 설명도이다.

도 16에 있어서, 상기 실시의 형태 2, 3에서 적합하다고 설명한 q축 선상에 있어서의 총 슬릿의 지름 방향 폭의 갭 길이에 대한 비율 k가 34~67의 범위에서는, 각도 ψ=15~20°의 범위가 된다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 역률을 크게 함과 아울러, 제어 장치(2)와의 조합에 의한 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)의 구동 효율을 보다 한층 향상시킬 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

실시의 형태 6.

상기 실시의 형태 4, 5에 대하여, 일정한 인가 전압 아래에 토크를 최대로 하여 효율을 높이기 위해서는, 통전 위상 β를 다음 식 (12)와 같이 설정하는 것이 바람직하다.

또, 일정한 인가 전압 V를 인가한 경우의 토크는, 다음 식 (13)으로 나타내어진다.

상기 식 (12)는, 식 (13)으로 나타내어지는 토크가 최대가 되는 경우, 즉 sin 함수의 항이 1이 될 때에, 그때의 통전 위상 β와 q축 선상에 있어서의 총 슬릿의 지름 방향 폭의 갭 길이에 대한 비율 k의 관계를 유도하는 것에 의해 얻어진다. 또한, 식 (13)에 있어서, Pn은 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)의 극쌍의 수를 나타내고, ω는 전기적인 각주파수를 나타내고 있다. 상기 식 (12)와 같이 통전 위상 β를 제어한 경우에, 일정한 전압 조건 아래에서의 토크를 가장 크게 할 수 있으므로, 나아가서는 효율을 향상시킬 수 있다.

여기서, 식 (13)을 그래프로 나타낸 것이 도 17이다. 도 17은 본 발명의 실시의 형태 6과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)의 통전 위상과 총 슬릿 폭의 자기 갭 폭에 대한 비율의 관계를 나타내는 설명도이다. 또, 상하 ±5°는, 실용상 문제가 일어나지 않는 범위로서 해칭 표시하고 있다.

이때, 각도 ψ는, 상기 식 (8)과 식 (12)로부터, 다음 식과 같이 계산되고, 단위를 바꾸어 표현하면, 45°가 된다.

따라서, 본 발명의 실시의 형태 6은, d축으로부터 전기적으로 각도 ψ=45°만큼 회전한 로터 중심 O를 통과하는 직선과, 로터(9)의 외주의 교점 P를 정의했을 때, 교점 P로부터 둘레 방향을 따라 가장 가까운 위치에 형성되어 있는 코어층(10b)의 q축 선상에 있어서의 지름 방향의 폭을, 다른 코어층(10)의 q축 선상에 있어서의 지름 방향의 폭과 비교하여 굵게 형성하는 예이다. 이와 같이 구성함으로써, 한정된 전압 조건 아래에서도, 제어 장치(2)와의 조합에 의한 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)의 구동 효율을 보다 한층 향상시킬 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

실시의 형태 7.

도 18은 본 발명의 실시의 형태 7과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)의 로터(9)를 나타내는 사시도이다. 도 18에 있어서, 로터 코어(7)는, 전자기 강판 등의 박판 강판을 프레스하고, 슬릿(11)을 뚫어 형성한 로터 코어 시트(37)를, 슬릿(11)의 위치를 정렬하여 소망하는 매수만큼 적층하는 것에 의해 구성된다. 이때, 슬릿(11)의 위치가 둘레 방향으로 서서히, 또는 소망하는 양만큼 계단 형상으로 어긋나게 하는 스큐(skew)를 실시하고 있더라도 좋다.

제어 장치(2)로부터 통전되는 전류에 회전수와 동기하지 않는 성분이 포함되는 경우에 있어서, 로터 코어(7)가 무구재 등과 같이 축 방향으로 이어진 재료로 형성되면, 와전류가 흐르는 것에 의해 손실이 발생하고, 효율이 악화된다고 하는 문제가 있다.

그래서, 본 발명의 실시의 형태 7에서는, 박판 강판을 적층하는 것에 의해, 로터 코어(7)에 생기는 와전류의 경로를 끊을 수 있다. 이것에 의해, 와전류 손실을 현격히 저감할 수 있고, 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)의 효율을 향상시킨다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

실시의 형태 8.

상기 실시의 형태 7에 대하여, 바람직하게는, 적층하는 로터 코어 시트(37)를 복수 매씩으로 나누어 로터 코어 조(組)(38)를 형성하고, 이하에 설명하는 바와 같이 적층하는 것이 바람직하다. 또한, 보다 바람직하게는, 조를 나누는 로터 코어 조(38)의 수를, 극수의 약수로서 1이 아닌 수의 자연수배로 하는 것이 바람직하다.

예컨대, 상기 도 18에 나타낸 바와 같이, 로터 코어 시트(37)를 4개의 로터 코어 조(38A, 38B, 38C, 38D)로 나누고, 각각의 폭이 동일하게 되도록 한다. 이때, 4는 본 발명의 실시의 형태 8의 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)의 극수와 동일하다.

또한, 도 19는 본 발명의 실시의 형태 8과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)에 있어서의 로터 코어 조(38)의 압연 방향을 나타내는 설명도이다. 계속하여, 박판 강판을, 압연 방향이 도 19에 나타낸 방향을 향하도록 정렬해서 적층하여, 1개의 로터 코어 조(38)로 한다. 또한, 각각의 로터 코어 조(38)를, 도 19에 나타난 바와 같은 압연 방향인 채로 적층함으로써, 도 18에 나타내는 로터 코어(7)를 구성한다.

이때, 도 19의 예에서는, 서로 90° 압연 방향을 회전시키고 있고, 회전시키는 각도는, 로터 코어 조(38) 사이에서 등분할로 한다. 또, 스큐를 실시하고 있는 경우에는, 압연 방향이 완전하게는 정렬되지 않고, 스큐 각도만큼 어긋나게 되지만, 실용의 범위 내이다. 이와 같이 구성함으로써, 박판 강판의 판 두께의 편차에 의한 로터 코어(7)의 형상 불균형을 저감할 수 있고, 효율이 높은 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)를 얻을 수 있다.

또, 본 발명의 실시의 형태 8에 있어서, 더 바람직하게는, 조를 나누는 로터 코어 조(38)의 수를, 극수의 자연수배로 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성은, 도 18에 나타낸 것과 동일하지만, 극수의 약수의 자연수배의 수를 제외한 것이 상이하다. 이와 같이 구성하면, 극의 불균형을 저감할 수 있으므로, 효율이 높은 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)를 얻을 수 있다.

실시의 형태 9.

본 발명의 실시의 형태 9에서는, 상기 실시의 형태 6~8의 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)에 대하여, 적층된 로터 코어 시트(37)를 샤프트(8)의 방향으로 체결하기 위해, 크림프(39)를 실시한 것을 특징으로 하고 있다.

도 20은 본 발명의 실시의 형태 9와 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)에 있어서, 로터 코어 시트(37)의 크림프(39)를 형성하는 위치를 예시하는 설명도이다. 도 20에 있어서, d축으로부터 전기적으로 각도 ψ만큼 회전한 로터 중심 O를 통과하는 직선과, 로터(9)의 외주의 교점 P를 정의했을 때, 교점 P로부터 둘레 방향을 따라 가장 가까운 위치에 형성되어 있는 코어층(10b)의 영역에, 적어도 1개의 크림프(39)가 마련되어 있다.

또, 크림프(39)를 형성하면, 그 주위의 코어의 자기 특성이 열화하는 것이 알려져 있다. 그래서, 본 발명의 실시의 형태 9에서는, 가장 굵게 형성된 코어층(10)에 크림프(39)를 형성함으로써, 자기 특성의 열화의 영향을 현격히 억제하여, 효율이 높은 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)를 얻을 수 있다.

또, 본 발명의 실시의 형태 9에 있어서, 바람직하게는, 크림프(39)의 형태가 슬릿(11)의 형태에 따르도록 형성하는 것이 바람직하다. 상기 도 20에서는, 각 코어층(10)에 대하여 1개의 크림프(39)를 마련한 예를 나타냈지만, 소망하는 체결 강도를 얻을 수 있도록, 예컨대 도 21에 나타나는 바와 같이, 복수의 크림프(39)를 동일한 배치로 마련하더라도 좋다.

도 21은 본 발명의 실시의 형태 9와 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)에 있어서, 로터 코어 시트(37)의 크림프(39)를 형성하는 위치를 예시하는 다른 설명도이다. 도 21에 나타나 있는 바와 같이, 복수의 크림프(39)를 마련하는 경우에는, 바람직하게는, q축의 축선에 대하여 선대칭이 되도록 크림프(39)를 배치하면 된다.

실시의 형태 10.

본 발명의 실시의 형태 10에서는, 슬릿(11)과 로터 코어(7)의 외주의 사이에 형성되는 브리지(13)(도 20, 21 참조)의 지름 방향 폭을, 박판 강판의 판 두께의 2배 이하로 한 것을 특징으로 하고 있다. 구체적으로는, 박판 강판의 판 두께는, 0.35~1.0㎜ 정도를 이용하고, 브리지(13)의 지름 방향의 폭은, 0.5~2㎜ 정도로 형성하는 것이 바람직하다.

또, 전자기 강판은, 프레스에 의해 펀칭되면, 압연된 평면에 있어서, 펀칭 파단면으로부터 판 두께의 거의 반의 거리의 자기 특성이 열화하는 것이 알려져 있다. 또한, 브리지(13)는, 슬릿(11)을 뚫는 것에 의해 형성된 복수의 코어층(10a~10f)을 물리적으로 고정시켜 일체로 하는 역할을 하는 한편, q축 자로를 형성하고 있다.

여기서, q축 인덕턴스 Lq는, 상기의 기술에 있어서 작은 쪽이 좋은 것이 명백하고, 브리지(13)는, 전자기적인 관점으로부터는 불필요한 부분이다. 그 때문에, 브리지(13)의 지름 방향 폭을 박판 강판의 판 두께의 2배 이하로 하는 것에 의해, 브리지(13)의 대부분의 영역은, 프레스의 펀칭에 의해 자기 특성이 열화한 상태가 된다. 이와 같이 구성함으로써, q축 인덕턴스 Lq의 증가를 막을 수 있으므로, 출력 토크를 크게 할 수 있고, 나아가서는 모터 효율이 향상된다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

실시의 형태 11.

도 22는 본 발명의 실시의 형태 11과 관련되는 싱크로너스 리럭턴스 모터(1)의 로터(9)를 나타내는 단면도이다. 상기 실시의 형태 1~10에서는, 슬릿(11)을 원호 형상으로 하고 있었지만, 도 22에 나타내는 바와 같이, 직선으로 구성된 슬릿(11)으로 하더라도 좋고, 실시의 형태 1~10과 동일한 구성으로 하는 것에 의해, 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 이것과 유사한, 예컨대 원호와 직선을 조합한 슬릿 형상이더라도 마찬가지이다.

Claims

로터 코어를 샤프트에 고정하여 구성되는 로터와, 권선을 갖는 스테이터를 구비하고, 상기 로터와 상기 스테이터를, 자기 갭을 사이에 두고 상대적으로 회전이 자유롭게 배치한 싱크로너스 리럭턴스 모터로서,
상기 로터 코어는, 1개 이상의 슬릿과 코어층을 지름 방향으로 교대로 배치하여 형성한 플럭스 배리어를 둘레 방향으로 극수(number of poles)만큼 갖고,
상기 싱크로너스 리럭턴스 모터는, 상기 슬릿의 q축 선상에 있어서의 지름 방향 폭의 총합과 상기 자기 갭 길이의 비율을 k로 하고, d축으로부터의 리드 각도(lead angle)를 통전 위상 β로 한 위상의 전류가 상기 권선에 통전되어 회전이 제어되고,
상기 코어층 중, d축으로부터 ψ=arctan(tanβ/(1+0.2k))의 각도로 그어진 로터 중심을 통과하는 직선과 상기 로터의 외주가 교차하는 점 P로부터 둘레 방향으로 가장 가까운 위치에 있는 코어층의 q축 선상에 있어서의 지름 방향의 폭이, 다른 코어층의 q축 선상에 있어서의 지름 방향의 폭보다 큰
싱크로너스 리럭턴스 모터.
제 1 항에 있어서,
상기 비율 k가, 67보다 작은 값으로 설정되어 있는 싱크로너스 리럭턴스 모터.
제 1 항에 있어서,
상기 비율 k가, 34보다 큰 값으로 설정되어 있는 싱크로너스 리럭턴스 모터.
제 1 항에 있어서,
상기 비율 k가, 34보다 크고, 67보다 작은 값으로 설정되어 있는 싱크로너스 리럭턴스 모터.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 통전 위상 β가, 0°보다 크고, 90°보다 작은 값으로 설정되어 있는 싱크로너스 리럭턴스 모터.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 통전 위상 β가, 55°에서 85°의 범위로 설정되어 있는 싱크로너스 리럭턴스 모터.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 통전 위상 β가 arctan(1+0.2k)±5[°]로 설정되어 있는 싱크로너스 리럭턴스 모터.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 로터 코어는, 박판 강판을 상기 샤프트의 축 방향으로 적층하여 형성되어 있는 싱크로너스 리럭턴스 모터.
제 8 항에 있어서,
상기 로터 코어는, 상기 박판 강판의 압연 방향을 정렬한 로터 코어 시트를 적층하여 형성한 로터 코어 조(組)를 복수 개 이용하고, 각 상기 로터 코어 조의 압연 방향을 동일한 각도만큼 회전시켜 적층하여 형성되는 싱크로너스 리럭턴스 모터.
제 9 항에 있어서,
상기 로터 코어 조의 개수는, 상기 로터 코어의 극수의 약수의 자연수배의 개수인 싱크로너스 리럭턴스 모터.
제 9 항에 있어서,
상기 로터 코어 조의 개수는, 상기 로터 코어의 극수의 자연수배의 개수인 싱크로너스 리럭턴스 모터.
제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 로터 코어 시트는, d축으로부터 상기 ψ의 각도로 그어진 로터 중심을 통과하는 직선과 상기 로터의 외주가 교차하는 점 P로부터 둘레 방향으로 가장 가까운 위치에 있는 코어층에, 1극당 적어도 1개 형성된 크림프(crimp)에 의해, 축 방향으로 체결되어 있는 싱크로너스 리럭턴스 모터.
제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 슬릿과 상기 로터 코어의 외주의 사이에 형성되는 브리지의 지름 방향 폭이, 상기 박판 강판의 판 두께의 2배 이하인 싱크로너스 리럭턴스 모터.