WO2014097432A1

WO2014097432A1 - モータシステム、モータおよび駆動回路

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Publication number: WO2014097432A1
Application number: PCT/JP2012/082971
Authority: WO
Inventors: 野中　剛
Original assignee: Yaskawa Electric Corp; Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2014-06-26
Anticipated expiration: 2015-06-19
Also published as: CN204810091U; US20150288314A1; JPWO2014097432A1

Abstract

　このモータシステム（１１０）は、移動子側突出部（２２）を有する移動子（２）と、２組の３相のコイル（３４）が固定子側突出部（３３）に巻回される固定子（３）とを含むモータ（１００）と、２組の３相駆動回路（１０ａ、１０ｂ）を含む駆動回路（１０）とを備え、固定子側突出部（３３）は、２組の３相のコイル（３４）のうちの一方の組のコイルが巻回される第１固定子側突出部（３３ａ）と、他方の組のコイルが巻回される第２固定子側突出部（３３ｂ）とを有し、第１固定子側突出部（３３ａ）の周方向の中心と移動子側突出部（２２）の周方向の中心とが一致する際に、第２固定子側突出部（３３ｂ）の周方向の中心と移動子側突出部（２２）の周方向の中心とがずれるように構成し、トルクリップルを低減することを可能とする。

Description

モータシステム、モータおよび駆動回路

　この発明は、モータシステム、モータおよび駆動回路に関する。

　従来、複数の突出部を含む移動子と、複数の突出部を含み突出部にコイルが巻回されるステータとを備えるスイッチトリラクタンスモータが知られている。このようなスイッチトリラクタンスモータは、たとえば、特開２００７－２４４０２４号公報に開示されている。

　上記特開２００７－２４４０２４号公報に開示されているスイッチトリラクタンスモータでは、ステータの突出部に５相のコイルが巻回されるとともに、５相のコイルには、各相のコイルに独立して電流を流す駆動回路が接続されている。すなわち、このスイッチトリラクタンスモータは、５相で駆動されるように構成されている。そして、スイッチトリラクタンスモータを５相で駆動することにより、トルクリップル（スイッチトリラクタンスモータが駆動する際のトルクの変動幅）が低減されるように構成されている。

特開２００７－２４４０２４号公報

　しかしながら、上記特開２００７－２４４０２４号公報に記載のスイッチトリラクタンスモータでは、５相の駆動回路を別途形成する必要があるという問題点がある。

　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、５相の駆動回路を別途形成しなくても、トルクリップルを低減することが可能なモータシステム、モータおよび駆動回路を提供することである。

　第１の局面によるモータシステムは、モータと、モータを駆動する駆動回路とを備え、モータは、複数の移動子側突出部を有する移動子と、複数の固定子側突出部を有し、２組の３相のコイルが固定子側突出部に巻回される固定子とを含み、固定子側突出部は、２組の３相のコイルのうちの一方の組のコイルが巻回される第１固定子側突出部と、他方の組のコイルが巻回される第２固定子側突出部とを有し、第１固定子側突出部の周方向の中心と、移動子側突出部の周方向の中心とが一致する際に、第２固定子側突出部の周方向の中心と、移動子側突出部の周方向の中心とがずれるように構成されており、駆動回路は、２組の３相のコイルにそれぞれ電流を流すための２組の３相駆動回路を含む。

　第１の局面によるモータシステムでは、上記のように、固定子側突出部に２組の３相のコイルが巻回される固定子と、２組の３相のコイルにそれぞれ電流を流すための２組の３相駆動回路とを備える。これにより、モータシステムが実質的に６相（＝２×３相）で駆動されるので、３相や５相で駆動される場合と比べて、よりトルクリップルを低減することができる。また、２組の３相のコイルに２組の３相駆動回路により電流を流すことにより、たとえば５相の駆動回路を別途形成することなく、一般的な３相駆動回路によりモータシステムを駆動することができる。その結果、５相の駆動回路を別途形成しなくても、トルクリップルを低減することができる。

　第２の局面によるモータは、複数の移動子側突出部を含む移動子と、複数の固定子側突出部を含み、２組の３相駆動回路からそれぞれ電流が流される２組の３相のコイルが固定子側突出部に巻回される固定子とを備え、固定子側突出部は、２組の３相のコイルのうちの一方の組のコイルが巻回される第１固定子側突出部と、他方の組のコイルが巻回される第２固定子側突出部とを含み、第１固定子側突出部の周方向の中心と、移動子側突出部の周方向の中心とが一致する際に、第２固定子側突出部の周方向の中心と、移動子側突出部の周方向の中心とがずれるように構成されている。

　第２の局面によるモータでは、上記のように、２組の３相駆動回路からそれぞれ電流が流される２組の３相のコイルが固定子側突出部に巻回される固定子を備える。これにより、モータが実質的に６相（＝２×３相）で駆動されるので、３相や５相で駆動される場合と比べて、よりトルクリップルを低減することができる。また、２組の３相のコイルに２組の３相駆動回路により電流を流すことにより、たとえば５相の駆動回路を別途形成することなく、一般的な３相駆動回路によりモータシステムを駆動することができる。その結果、５相の駆動回路を別途形成しなくても、トルクリップルを低減することができるモータを提供することができる。

　第３の局面による駆動回路は、複数の移動子側突出部を含む移動子と、複数の固定子側突出部を含み、２組の３相駆動回路からそれぞれ電流が流される２組の３相のコイルが固定子側突出部に巻回される固定子とを備え、固定子側突出部は、２組の３相のコイルのうちの一方の組のコイルが巻回される第１固定子側突出部と、他方の組のコイルが巻回される第２固定子側突出部とを含み、第１固定子側突出部の周方向の中心と、移動子側突出部の周方向の中心とが一致する際に、第２固定子側突出部の周方向の中心と、移動子側突出部の周方向の中心とがずれるように構成されている、モータに用いられる。

　第３の局面による駆動回路では、上記のように、２組の３相駆動回路からそれぞれ電流が流される２組の３相のコイルが固定子側突出部に巻回される固定子を備えるモータに用いられる。これにより、モータが実質的に６相（＝２×３相）で駆動されるので、３相や５相で駆動される場合と比べて、よりトルクリップルを低減することができる。また、２組の３相のコイルに２組の３相駆動回路により電流を流すことにより、たとえば５相の駆動回路を別途形成することなく、一般的な３相駆動回路によりモータを駆動することができる。その結果、５相の駆動回路を別途形成しなくても、トルクリップルを低減することができるモータに用いられる駆動回路を提供することができる。

　上記モータシステム、モータおよび駆動回路によれば、５相の駆動回路を別途形成しなくても、トルクリップルを低減することができる。

第１実施形態によるスイッチトリラクタンスモータの断面図である。第１実施形態によるスイッチトリラクタンスモータのステータおよびロータの正面図である。第１実施形態によるスイッチトリラクタンスモータのステータの分解斜視図である。第１実施形態によるスイッチトリラクタンスモータの駆動回路の回路図である。第１実施形態によるスイッチトリラクタンスモータの動作を説明するための図である。第２実施形態によるスイッチトリラクタンスモータのステータおよびロータの斜視図である。第２実施形態によるスイッチトリラクタンスモータのコイルおよびロータの斜視図である。第２実施形態によるスイッチトリラクタンスモータの反負荷側のステータおよびロータの正面図である。第２実施形態によるスイッチトリラクタンスモータの負荷側のステータおよびロータの正面図である。第２実施形態によるスイッチトリラクタンスモータの動作を説明するための図である。第３実施形態によるスイッチトリラクタンスモータの断面図である。第３実施形態によるスイッチトリラクタンスモータの磁石の斜視図である。

　以下、実施形態を図面に基づいて説明する。

　（第１実施形態）
　まず、図１～図４を参照して、第１実施形態によるモータシステム１１０の構成について説明する。モータシステム１１０は、スイッチトリラクタンスモータ１００（図１～図３参照）と、駆動回路１０（図４参照）とを含む。なお、スイッチトリラクタンスモータ１００は、「モータ」の一例である。

　図１に示すように、スイッチトリラクタンスモータ１００は、シャフト１と、ロータ２と、ステータ３と、負荷側ブラケット４と、反負荷側ブラケット５と、フレーム６と、エンコーダ７とを備える。ステータ３は、フレーム６に取り付けられている。また、ロータ２とステータ３とは、対向するように配置されているとともに、負荷側ブラケット４と反負荷側ブラケット５とに覆われている。また、エンコーダ７は、シャフト１の矢印Ｘ２方向側に配置されている。なお、ロータ２は、「移動子」の一例である。また、ステータ３は、「固定子」の一例である。

　ロータ２は、積層鋼板からなり、略円筒形状のロータコア２１を含む。また、ロータ２（ロータコア２１）は、シャフト１に取り付けられている。また、シャフト１の矢印Ｘ１方向側と矢印Ｘ２方向側とは、ぞれぞれ、負荷側軸受８ａと反負荷側軸受８ｂとに回転可能に支持されている。これにより、ロータ２は、回転可能に構成されている。

　また、第１実施形態では、図２に示すように、ロータ２（ロータコア２１）は、複数（第１実施形態では、１０個）の突出部２２を含む。すなわち、ロータ２の突出部２２の数である極数は、１０である。なお、突出部２２は、「移動子側突出部」の一例である。

　また、ステータ３は、積層鋼板からなるステータコア３１を含む。また、図３に示すように、ステータコア３１は、複数（第１実施形態では、１２個）に分割されており、分割された各々のステータコア３１には、ボルト締結孔３２が設けられている。また、負荷側ブラケット４には、ステータコア３１のボルト締結孔３２に対応するように、複数（第１実施形態では、１２個）のタップ孔４１が設けられている。そして、ボルト９がステータコア３１のボルト締結孔３２を介してタップ孔４１に締結されることにより、分割された個々のステータコア３１が、負荷側ブラケット４に固定されるように構成されている。

　また、第１実施形態では、図２に示すように、ステータ３（ステータコア３１）は、複数（第１実施形態では、１２個）の突出部３３を含み、突出部３３に２組の３相（Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の組、ｕ相、ｖ相およびｗ相の組）のコイル３４が巻回されている。そして、ステータ３は、隣接する突出部３３の間に配置されコイル３４が配置される複数（第１実施形態では１２個）のスロット３５を含む。すなわち、ステータ３のスロット数は、１２である。なお、突出部３３は、「固定子側突出部」の一例である。

　また、第１実施形態では、２組の３相のコイル３４のうちの一方の組は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相を含み、他方の組は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相とは電流の流れる方向が反対であるｕ相、ｖ相およびｗ相を含む。そして、突出部３３は、２組の３相のコイル３４のうちの一方の組のコイル３４（Ｕ相、Ｖ相およびＷ相）が巻回される突出部３３ａと、他方の組のコイル３４（ｕ相、ｖ相およびｗ相）が巻回される突出部３３ｂとを含む。また、突出部３３ａの周方向の中心と、ロータ２の突出部２２の周方向の中心とが一致する際に、突出部３３ｂの周方向の中心と、ロータ２の突出部２２の周方向の中心とがずれるように構成されている。図２では、Ｖ相のコイル３４が巻回される突出部３３ａの周方向の中心と突出部２２との周方向の中心とが一致している一方、ｕ相、ｖ相およびｗ相のコイル３４が巻回される突出部３３ｂの周方向の中心と突出部２２との周方向の中心とがずれている。なお、突出部３３ａは、「固定子側突出部」および「第１固定子側突出部」の一例である。また、突出部３３ｂは、「固定子側突出部」および「第２固定子側突出部」の一例である。

　そして、第１実施形態では、ステータ３には、周方向に、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相が巻回される突出部３３ａと、ｕ相、ｖ相およびｗ相のコイル３４が巻回される突出部３３ｂとが交互に配置されている。具体的には、ステータ３（ステータコア３１）の突出部３３には、ｗ相、Ｖ相、ｕ相、Ｗ相、ｖ相、Ｕ相、ｗ相、Ｖ相、ｕ相、Ｗ相、ｖ相およびＵ相がこの順で周方向に（時計回りに）配置されている。そして、後述する２組の３相駆動回路１０ａおよび１０ｂ（図４参照）を交互に切り替えることにより、周方向に隣接する突出部３３ａに巻回されるコイル３４のいずれかと突出部３３ｂに巻回されるコイル３４のいずれかとに電流を流すことにより、ロータ２を駆動するように構成されている。具体的には、駆動回路１０（２組の３相駆動回路１０ａおよび１０ｂ）は、Ｕ相からＷ相、ｖ相からｕ相、Ｗ相からＶ相、ｕ相からｗ相、Ｖ相からＵ相、ｗ相からｖ相の順（図５参照）で、コイル３４に流す電流を切り替えるように構成されている。

　また、図３に示すように、コイル３４は、１２個の集中巻により巻回されている空芯コイル３４ａから形成されている。空芯コイル３４ａは、金型で加圧されて矩形の円環形状に形成されている。そして、１２個の空芯コイル３４ａの軸方向の端部側には、結線基板３４ｂが設けられるとともに、１２個の空芯コイル３４ａおよび結線基板３４ｂは、モールド樹脂により覆われている。

　また、第１実施形態では、図４に示すように、駆動回路１０は、２組の３相のコイル３４にそれぞれ電流を流すための２組の３相駆動回路１０ａおよび１０ｂを含むように構成されている。なお、駆動回路１０には、電源２００が接続されている。３相駆動回路１０ａは、スイッチング素子１１ａ、１１ｂおよび１１ｃと、ダイオード１２ａ、１２ｂおよび１２ｃとを含む。また、３相駆動回路１０ｂは、スイッチング素子１１ｄ、１１ｅおよび１１ｆと、ダイオード１２ｄ、１２ｅおよび１２ｆとを含む。そして、２組の３相のコイル３４には、それぞれ、３相駆動回路１０ａのスイッチング素子１１ａ、１１ｂおよび１１ｃ、および、３相駆動回路１０ｂのスイッチング素子１１ｄ、１１ｅおよび１１ｆが直列に接続されている。具体的には、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のコイル３４には、それぞれ、スイッチング素子１１ａ、１１ｂおよび１１ｃが接続されている。また、ｕ相、ｖ相およびｗ相のコイル３４には、それぞれ、スイッチング素子１１ｄ、１１ｅおよび１１ｆが接続されている。そして、スイッチング素子１１ａ～１１ｆをオンオフすることにより、ロータ２を駆動するように構成されている。

　また、第１実施形態では、２組の３相駆動回路１０ａおよび１０ｂのうちの一方の組の出力側と、他方の組の入力側とが接続されている。具体的には、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のコイル３４に電流を流す３相駆動回路１０ａの出力側と、ｕ相、ｖ相およびｗ相のコイル３４に電流を流す３相駆動回路１０ｂの入力側とが中性点Ｎにおいて接続されている。そして、２組の３相駆動回路１０ａおよび１０ｂは、３相駆動回路１０ａから、他方の組の３相駆動回路１０ｂに電流が流れるように構成されている。また、２組の３相駆動回路１０ａおよび１０ｂを交互に切り替えることにより、ロータ２（スイッチトリラクタンスモータ１００）を駆動するように構成されている。

　次に、図５を参照して、第１実施形態によるスイッチトリラクタンスモータ１００の動作について説明する。なお、図５では、横方向に、１０極のロータ２の突出部２２の番号（０～９）が記されている。また、縦方向に、期間ｔ１～ｔ６が記されている。また、図５の右側の欄には、各期間ｔ１～ｔ６において、電流が流されている相が示されている。また、図５では、現在電流が流されている相には、細かいハッチングが付されている。また、電流を流し終えた相など少量の電流が流れる相には、粗いハッチングが付されている。

　まず、期間ｔ１では、３相駆動回路１０ａ（図３参照）が駆動されることにより、Ｕ相のコイル３４に電流が流される。その後、３相駆動回路１０ｂが駆動されることにより、ｖ相のコイル３４に電流が流される。すなわち、第１実施形態では、２組の３相駆動回路１０ａおよび１０ｂを交互に切り替えることにより、周方向に隣接する突出部３３ａに巻回されるコイル３４のいずれかと突出部３３ｂに巻回されるコイル３４のいずれかとに電流が流される。そして、期間ｔ１では、５および０番目の突出部２２がＮ極に磁化される。また、１、４、６および９番目の突出部２２がＳ極に磁化される。

　また、期間ｔ２では、Ｗ相のコイル３４に電流が流された後、ｖ相のコイル３４に電流が流される。そして、期間ｔ２では、３、５、８および０番目の突出部２２がＮ極に磁化される。また、４および９番目の突出部２２がＳ極に磁化される。また、期間ｔ３では、Ｗ相のコイル３４に電流が流された後、ｕ相のコイル３４に電流が流される。そして、期間ｔ３では、３および８番目の突出部２２がＮ極に磁化される。また、２、４、７および９番目の突出部２２がＳ極に磁化される。また、期間ｔ４では、Ｖ相のコイル３４に電流が流された後、ｕ相のコイル３４に電流が流される。そして、期間ｔ４では、１、３、６および８番目の突出部２２がＮ極に磁化される。また、２および７番目の突出部２２がＳ極に磁化される。

　また、期間ｔ５では、Ｖ相のコイル３４に電流が流された後、ｗ相のコイル３４に電流が流される。そして、期間ｔ５では、１および６番目の突出部２２がＮ極に磁化される。また、０、２、５および７番目の突出部２２がＳ極に磁化される。また、期間ｔ６では、Ｕ相のコイル３４に電流が流された後、ｗ相のコイル３４に電流が流される。そして、期間ｔ６では、１、４、６および９番目の突出部２２がＮ極に磁化される。また、０および５番目の突出部２２がＳ極に磁化される。上記のように電流が流される（期間ｔ１～ｔ６が繰り返される）ことにより、ロータ２が図５の右方向に回転される。

　第１実施形態では、上記のように、突出部３３に２組の３相のコイル３４が巻回されるステータ３と、２組の３相のコイル３４にそれぞれ電流を流すための２組の３相駆動回路１０ａおよび１０ｂとを備える。これにより、スイッチトリラクタンスモータ１００が実質的に６相（＝２×３相）で駆動されるので、３相や５相で駆動される場合と比べて、よりトルクリップルを低減することができる。また、２組の３相のコイル３４に２組の３相駆動回路１０ａおよび１０ｂにより電流を流すことにより、たとえば５相の駆動回路を別途形成することなく、一般的な３相駆動回路１０ａおよび１０ｂによりスイッチトリラクタンスモータ１００を駆動することができる。その結果、５相の駆動回路を別途形成しなくても、トルクリップルを低減することができる。

　また、第１実施形態では、上記のように、３相駆動回路１０ａおよび１０ｂを、スイッチング素子１１ａ～１１ｆを含むように構成して、２組の３相のコイル３４に、それぞれ、３相駆動回路１０ａおよび１０ｂのスイッチング素子１１ａ～１１ｆを直列に接続し、スイッチング素子１１ａ～１１ｆをオンオフすることにより、ロータ２を駆動するように構成する。これにより、容易に、３相駆動回路１０ａおよび１０ｂにより、２組の３相のコイル３４に電流を流すことができる。

　また、第１実施形態では、上記のように、２組の３相駆動回路１０ａおよび１０ｂのうちの一方の組の出力側と、他方の組の入力側とを接続する。これにより、２組の３相駆動回路１０ａおよび１０ｂにより、ブリッジ回路を構成することができる。

　また、第１実施形態では、上記のように、２組の３相駆動回路１０ａおよび１０ｂを、３相駆動回路１０ａから、３相駆動回路１０ｂに電流が流れるように構成する。これにより、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相を流れた電流を、容易に、ｕ相、ｖ相およびｗ相に流すことができる。

　また、第１実施形態では、上記のように、２組の３相駆動回路１０ａおよび１０ｂを交互に切り替えることにより、ロータ２を駆動するように構成する。これにより、２組の３相駆動回路１０ａおよび１０ｂが不規則に駆動される場合と異なり、２組の３相駆動回路１０ａおよび１０ｂの制御を容易に行うことができる。

　また、第１実施形態では、上記のように、ステータ３に、周方向に突出部３３ａと突出部３３ｂとを交互に配置する。これにより、２組の３相駆動回路１０ａおよび１０ｂを交互に切り替えて、突出部３３ａに巻回されるコイル３４のいずれかと突出部３３ｂに巻回されるコイル３４のいずれかとに電流を流すことにより、ロータ２を回転させることができる。

　また、第１実施形態では、上記のように、２組の３相駆動回路１０ａおよび１０ｂを交互に切り替えることにより、周方向に隣接する突出部３３ａに巻回されるコイル３４のいずれかと突出部３３ｂに巻回されるコイル３４のいずれかとに電流を流すことにより、ロータ２を駆動するように構成する。これにより、電流が流れるコイル３４が周方向に順次切り替わるので、ロータ２をスムーズに回転させることができる。

　また、第１実施形態では、ロータ２の突出部２２の数である極数を、１０にするとともに、ステータ３のスロット数を、１２にする。これにより、容易に、突出部３３ａの周方向の中心と、突出部２２の周方向の中心とが一致する際に、突出部３３ｂの周方向の中心と、突出部２２の周方向の中心とがずれるように構成することができるとともに、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のコイル３４と、ｕ相、ｖ相およびｗ相のコイル３４とを周方向に交互に配置することができる。

　また、第１実施形態では、ステータ３に、ｗ相、Ｖ相、ｕ相、Ｗ相、ｖ相、Ｕ相、ｗ相、Ｖ相、ｕ相、Ｗ相、ｖ相およびＵ相のコイル３４をこの順で周方向に配置する。これにより、同相のコイル３４が対向するように（１８０度間隔で）ステータ３に配置される（たとえば、Ｖ相のコイル３４とＶ相のコイル３４とが対向する）ので、ロータ２をバランスよく回転させることができる。

　また、第１実施形態では、上記のように、２組の３相駆動回路１０ａおよび１０ｂを、Ｕ相からＷ相、ｖ相からｕ相、Ｗ相からＶ相、ｕ相からｗ相、Ｖ相からＵ相、ｗ相からｖ相の順で、コイル３４に流す電流を切り替えるように構成する。これにより、ステータ３に、ｗ相、Ｖ相、ｕ相、Ｗ相、ｖ相、Ｕ相、ｗ相、Ｖ相、ｕ相、Ｗ相、ｖ相およびＵ相のコイル３４がこの順で周方向に配置されている場合において、ロータ２をスムーズに回転させることができる。サーボモータ用途など、特にトルクリップルの低減が求められる場合には、電流の強弱制御によるトルクリップルの低減技術を、本実施形態に併用すれば効果が大きい。

　（第２実施形態）
　次に、図６～図９を参照して、第２実施形態によるモータシステム１１１（スイッチトリラクタンスモータ１０１）の構成について説明する。この第２実施形態では、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のコイル３４と、ｕ相、ｖ相およびｗ相のコイル３４とがステータ３の周方向に交互に配置されていた上記第１実施形態と異なり、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のコイル３４と、ｕ相、ｖ相およびｗ相のコイル３４とが軸方向に隣接するように配置されている。なお、スイッチトリラクタンスモータ１０１は、「モータ」の一例である。

　図６および図７に示すように、第２実施形態によるスイッチトリラクタンスモータ１０１は、シャフト１と、ロータ１２０（ロータ１２０ａおよび１２０ｂ（図９参照））と、ステータ１３０（ステータ１３０ａおよび１３０ｂ）とを備える。なお、図６および図７では、負荷側ブラケット４（図１参照）と、反負荷側ブラケット５と、フレーム６と、エンコーダ７とは、省略されている。また、ロータ１２０ａは、「移動子」および「第１移動子」の一例である。また、ロータ１２０ｂは、「移動子」および「第２移動子」の一例である。

　ここで、第２実施形態では、図８に示すように、ロータ１２０ａ（ロータコア１２１ａ）は、複数（第２実施形態では、４個）の突出部１２２ａを含む。すなわち、ロータ１２０ａの突出部１２２ａの数である極数は、４である。また、図９に示すように、ロータ１２０ｂ（ロータコア１２１ｂ）は、複数（第２実施形態では、４個）の突出部１２２ｂを含む。すなわち、ロータ１２０ｂの突出部１２２ｂの数である極数は、４である。そして、図６および図７に示すように、ロータ１２０ａと、ロータ１２０ｂとが軸方向（シャフト１が延びる方向）に隣接するように配置されている。なお、突出部１２２ａおよび１２２ｂは、「移動子側突出部」の一例である。

　また、第２実施形態では、図８および図９に示すように、ステータ１３０は、突出部１３２ａを有するステータ１３０ａ（ステータコア１３１ａ）と、突出部１３２ｂを有するステータ１３０ｂ（ステータコア１３１ｂ）とを含むように構成されている。そして、図６および図７に示すように、ステータ１３０ａ（Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のコイル３４）と、ステータ１３０ｂ（ｕ相、ｖ相およびｗ相のコイル３４）とが軸方向（シャフト１が延びる方向）に隣接するように配置されている。なお、ロータ１２０ａとロータ１２０ｂとは、それぞれ、ステータ１３０ａとステータ１３０ｂとに対向するように配置されている。また、図８および図９に示すように、ステータ１３０ａと、ステータ１３０ｂとは、軸方向から見て、ステータ１３０ａの突出部１３２ａと、ステータ１３０ｂの突出部１３２ｂとが交互に配置されるように構成されている。また、ロータ１２０ａの突出部１２２ａと、ロータ１２０ｂの突出部１２２ｂとは、軸方向から見て、オーバーラップするように配置されている。なお、ステータ１３０ａは、「固定子」および「第１固定子」の一例である。また、ステータ１３０ｂは、「固定子」および「第２固定子」の一例である。また、突出部１３２ａは、「固定子側突出部」および「第１固定子側突出部」の一例である。また、突出部１３２ｂは、「固定子側突出部」および「第２固定子側突出部」の一例である。

　また、軸方向に隣接するように配置されている突出部１３２ａに巻回されるコイル３４と突出部１３２ｂに巻回されるコイル３４とには、それぞれ、３相駆動回路１０ａおよび１０ｂ（図４参照）が接続されている。そして、２組の３相駆動回路１０ａおよび１０ｂを交互に切り替えることにより、ロータ１２０ａおよび１２０ｂを駆動するように構成されている。

　また、第２実施形態では、ステータ１３０ａ（ステータ１３０ｂ）は、隣接する突出部１３２ａ（突出部１３２ｂ）の間に配置されコイル３４が配置される複数（第２実施形態では、６個）のスロット１３３ａ（１３３ｂ）を含む。すなわち、ステータ１３０ａおよびステータ１３０ｂのスロット数は、それぞれ、６である。そして、図８に示すように、ステータ１３０ａには、Ｕ相、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相、Ｗ相およびＶ相のコイル３４がこの順で周方向に（時計回りに）配置されている。また、図９に示すように、ステータ１３０ｂには、ｕ相、ｗ相、ｖ相、ｕ相、ｗ相およびｖ相のコイル３４がこの順で周方向に（時計回りに）配置されている。そして、２組の３相駆動回路１０ａおよび１０ｂは、Ｖ相からＵ相、ｗ相からｖ相、Ｕ相からＷ相、ｖ相からｕ相、Ｗ相からＶ相、ｕ相からｗ相の順（図１０参照）で、コイル３４に流す電流を切り替えるように構成されている。

　次に、図１０を参照して、第２実施形態によるスイッチトリラクタンスモータ１０１の動作について説明する。なお、図１０では、図５（第１実施形態）と同様に、横方向に、８極（２×４極）のロータ１２０の突出部１２２ａおよび突出部１２２ｂの番号（１～８）が記されている。また、縦方向に、期間ｔ１～ｔ６が記されている。

　まず、期間ｔ１では、３相駆動回路１０ａ（図３参照）が駆動されることにより、Ｖ相のコイル３４に電流が流される。その後、３相駆動回路１０ｂが駆動されることにより、ｗ相のコイル３４に電流が流される。そして、期間ｔ１では、３、４、７および８番目の突出部１２２ａ（突出部１２２ｂ）がＮ極に磁化される。また、１、２、５および６番目の突出部１２２ａ（突出部１２２ｂ）がＳ極に磁化される。

　また、期間ｔ２では、Ｖ相のコイル３４に電流が流された後、ｗ相のコイル３４に電流が流される。そして、期間ｔ２では、１、４、５および８番目の突出部１２２ａ（突出部１２２ｂ）がＮ極に磁化される。また、２、３、６および７番目の突出部１２２ａ（突出部１２２ｂ）がＳ極に磁化される。また、期間ｔ３では、Ｕ相のコイル３４に電流が流された後、ｖ相のコイル３４に電流が流される。そして、期間ｔ３では、１、４、５および８番目の突出部１２２ａ（突出部１２２ｂ）がＮ極に磁化される。また、２、３、６および７番目の突出部１２２ａ（突出部１２２ｂ）がＳ極に磁化される。

　また、期間ｔ４では、Ｕ相のコイル３４に電流が流された後、ｖ相のコイル３４に電流が流される。そして、期間ｔ４では、１、２、５および６番目の突出部１２２ａ（突出部１２２ｂ）がＮ極に磁化される。また、３、４、７および８番目の突出部１２２ａ（突出部１２２ｂ）がＳ極に磁化される。また、期間ｔ５では、Ｗ相のコイル３４に電流が流された後、ｕ相のコイル３４に電流が流される。そして、期間ｔ５では、１、２、５および６番目の突出部１２２ａ（突出部１２２ｂ）がＮ極に磁化される。また、３、４、７および８番目の突出部１２２ａ（突出部１２２ｂ）がＳ極に磁化される。

　また、期間ｔ６では、Ｗ相のコイル３４に電流が流された後、ｕ相のコイル３４に電流が流される。そして、期間ｔ６では、２、３、６および７番目の突出部１２２ａ（突出部１２２ｂ）がＮ極に磁化される。また、１、４、５および８番目の突出部１２２ａ（突出部１２２ｂ）がＳ極に磁化される。上記のように電流が流される（期間ｔ１～ｔ６が繰り返される）ことにより、ロータ１２０が図１０の右方向に回転される。

　第２実施形態では、上記のように、ステータ１３０を、突出部１３２ａを有するステータ１３０ａと、突出部１３２ｂを有するステータ１３０ｂとを含むように構成して、ステータ１３０ａと、ステータ１３０ｂとを軸方向に隣接するように配置する。これにより、トルクリップルが比較的大きい一般的なステータ１３０ａおよびステータ１３０ｂ（スイッチトリラクタンスモータ）を用いて、容易に、スイッチトリラクタンスモータ１０１を実質的に６相（＝２×３相）で駆動することができるので、スイッチトリラクタンスモータ１０１を３相や５相で駆動する場合と比べて、よりトルクリップルを低減することができる。

　また、第２実施形態では、上記のように、ステータ１３０ａと、ステータ１３０ｂとを、軸方向から見て、ステータ１３０ａの突出部１３２ａと、ステータ１３０ｂの突出部１３２ｂとを交互に配置するように構成する。これにより、２組の３相駆動回路１０ａおよび１０ｂを交互に切り替えて、突出部１３２ａと突出部１３２ｂとに交互に電流を流すことにより、ロータ１２０を回転させることができる。

　また、第２実施形態では、上記のように、軸方向に隣接するように配置されている突出部１３２ａに巻回されるコイル３４と突出部１３２ｂに巻回されるコイル３４とに、それぞれ、３相駆動回路１０ａおよび１０ｂを接続して、２組の３相駆動回路１０ａおよび１０ｂを交互に切り替えることにより、ロータ１２０を駆動するように構成する。これにより、トルクリップルが比較的大きくなる一般的なスイッチトリラクタンスモータと、一般的な３相駆動回路１０ａおよび１０ｂとを用いて、容易に、トルクリップルを低減することができる。

　また、第２実施形態では、上記のように、ロータ１２０の突出部１２２ａ（突出部１２２ｂ）の数である極数を、４にするとともに、ステータ１３０ａおよびステータ１３０ｂのスロット数を、６にする。これにより、容易に、突出部１３２ａの周方向の中心と、突出部１２２ａの周方向の中心とが一致する際に、突出部１３２ｂの周方向の中心と、突出部１２２ｂの周方向の中心とがずれるように構成することができるとともに、軸方向から見て、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のコイル３４と、ｕ相、ｖ相およびｗ相のコイル３４とを周方向に交互に配置することができる。

　また、第２実施形態では、上記のように、ステータ１３０ａには、Ｕ相、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相、Ｗ相およびＶ相のコイル３４をこの順で周方向に配置するとともに、ステータ１３０ｂには、ｕ相、ｗ相、ｖ相、ｕ相、ｗ相およびｖ相のコイル３４をこの順で周方向に配置する。これにより、同相のコイル３４が対向するように（１８０度間隔で）ステータ１３０ａおよびステータ１３０ｂに配置される（たとえば、Ｖ相のコイル３４とＶ相のコイル３４とが対向する）ので、ロータ１２０をバランスよく回転させることができる。

　また、第２実施形態では、上記のように、２組の３相駆動回路１０ａおよび１０ｂを、Ｖ相からＵ相、ｗ相からｖ相、Ｕ相からＷ相、ｖ相からｕ相、Ｗ相からＶ相、ｕ相からｗ相の順で、コイル３４に流す電流を切り替えるように構成する。これにより、ステータ１３０ａに、Ｕ相、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相、Ｗ相およびＶ相のコイル３４をこの順で周方向に配置するとともに、ステータ１３０ｂに、ｕ相、ｗ相、ｖ相、ｕ相、ｗ相およびｖ相のコイル３４をこの順で周方向に配置する場合において、ロータ１２０をスムーズに回転させることができる。

　（第３実施形態）
　次に、図１１を参照して、第３実施形態によるモータシステム１１２（スイッチトリラクタンスモータ１０２）の構成について説明する。この第３実施形態では、第２実施形態のスイッチトリラクタンスモータ１０１のロータ１２０ａとロータ１２０ｂとの間に磁石１４１が配置されている。なお、スイッチトリラクタンスモータ１０２は、「モータ」の一例である。

　図１１に示すように、第３実施形態によるスイッチトリラクタンスモータ１０２は、シャフト１と、ロータ１２０（ロータ１２０ａおよび１２０ｂ）と、ステータ１３０（ステータ１３０ａおよび１３０ｂ）とを備える。なお、ステータ１３０ａとステータ１３０ｂとの間には、ステータ１３０ａに巻回されるコイル３４と、ステータ１３０ｂに巻回されるコイル３４とを結線するための結線基板１４２が設けられている。

　ここで、第３実施形態では、ロータ１２０ａとロータ１２０ｂとの間のシャフト１の部分には、シャフト１を取り囲むように、ダイナミックブレーキ（コイル３４を短絡することにより働く制動力）を機能させるための磁石１４１が配置されている。また、磁石１４１は、図１２に示すように、円環状に形成されている。また、シャフト１は、非磁性の部材（たとえば、ステンレス、ＳＵＳ３１６）からなる。なお、第３実施形態のその他の構成および動作は、上記第２実施形態と同様である。

　第３実施形態では、上記のように、ステータ１３０ａに対向するようにシャフト１に接続されるロータ１２０ａと、ステータ１３０ｂに対向するようにシャフト１に接続されるロータ１２０ｂとを設けて、ロータ１２０ａとロータ１２０ｂとの間のシャフト１の部分に、シャフト１を取り囲むように、ダイナミックブレーキを機能させるための磁石１４１を配置する。これにより、一般的には、ダイナミックブレーキ機能を有しないスイッチトリラクタンスモータを、容易に、ダイナミックブレーキ機能を有するように構成することができる。

　また、第３実施形態では、上記のように、シャフト１を取り囲むように、円環状の磁石１４１を配置する。これにより、シャフト１の周囲が磁石１４１により取り囲まれるので、効果的にダイナミックブレーキを機能させることができる。

　また、第３実施形態では、上記のように、シャフト１を、非磁性の部材であるステンレスから構成する。これにより、シャフト１が磁性の部材から構成されている場合と異なり、磁石１４１の磁束の一部がシャフト１側に流入する（磁石１４１の磁束が弱まる）のが抑制されるので、ダイナミックブレーキの機能（ブレーキとしての機能）が低減されるのを抑制することができる。

　なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

　また、上記第１～第３実施形態では、２組の３相駆動回路は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のコイルに電流を流す３相駆動回路から、ｕ相、ｖ相およびｗ相のコイルに電流を流す３相駆動回路に電流が流れるように構成されている例を示したが、たとえば、ｕ相、ｖ相およびｗ相のコイルに電流を流す３相駆動回路から、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のコイルに電流を流す３相駆動回路に電流を流すように構成してもよい。

　また、上記第１～第３実施形態では、回転型モータに本発明を適用する例を示したが、たとえば、リニアモータなど、回転型以外のモータに本発明を適用してもよい。

　また、上記第１実施形態では、ロータの極数が１０であり、ステータのスロット数が１２である例を示したが、たとえば、ロータの極数が１０ｎ（ｎは、２以上の自然数）であり、ステータのスロット数が１２ｎ（ｎは、２以上の自然数）であってもよい。

　また、上記第１実施形態では、ステータに、周方向に、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のコイルとｕ相、ｖ相およびｗ相のコイルとが交互に配置される例を示したが、たとえば、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のコイルとｕ相、ｖ相およびｗ相のコイルとが、周方向に交互に配置されていなくてもよい。

　また、上記第２実施形態では、軸方向から見て、ステータ１３０ａの突出部１３２ａと、ステータ１３０ｂの突出部１３２ｂとを交互に配置する例を示したが、たとえば、軸方向から見て、ステータ１３０ａの突出部１３２ａと、ステータ１３０ｂの突出部１３２ｂとをオーバーラップさせるとともに、軸方向から見て、ロータ１２０ａの突出部１２２ａとロータ１２０ｂの突出部１２２ｂとを交互に配置するようにしてもよい。

　また、上記第２実施形態では、ロータ１２０の極数が４であり、ステータ１３０ａおよびステータ１３０ｂのスロット数が、それぞれ６である例を示したが、たとえば、ロータ１２０の極数を２ｎ（ｎは、１または３以上の自然数）とするとともに、ステータ１３０ａおよびステータ１３０ｂのスロット数を、それぞれ３ｎ（ｎは、１または３以上の自然数）としてもよい。

　また、上記第３実施形態では、シャフトが非磁性の部材であるステンレスから構成される例を示したが、たとえば、シャフトを、ステンレス以外の非磁性の部材から構成してもよい。

　１　シャフト
　２　ロータ（移動子）
　３　ステータ（固定子）
　１０　駆動回路
　１０ａ、１０ｂ　３相駆動回路
　１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ　スイッチング素子
　２２　突出部（移動子側突出部）
　３３　突出部（固定子側突出部）
　３３ａ　突出部（固定子側突出部、第１固定子側突出部）
　３３ｂ　突出部（固定子側突出部、第２固定子側突出部）
　３４　コイル
　３５、１３３ａ、１３３ｂ　スロット
　１００、１０１、１０２　スイッチトリラクタンスモータ（モータ）
　１１０、１１１、１１２　モータシステム
　１２０ａ　ロータ（移動子、第１移動子）
　１２０ｂ　ロータ（移動子、第２移動子）
　１２２ａ、１２２ｂ　突出部（移動子側突出部）
　１３０ａ　ステータ（固定子、第１固定子）
　１３０ｂ　ステータ（固定子、第２固定子）
　１３２ａ　（固定子側突出部、第１固定子側突出部）
　１３２ｂ　（固定子側突出部、第２固定子側突出部）
　１３３ａ、１３３ｂ　スロット
　１４１　磁石

Claims

　モータ（１００、１０１、１０２）と、
　前記モータを駆動する駆動回路（１０）とを備え、
　前記モータは、
　複数の移動子側突出部（２２、１２２ａ、１２２ｂ）を有する移動子（２、１２０ａ、１２０ｂ）と、
　複数の固定子側突出部（３３、１３２ａ、１３２ｂ）を有し、２組の３相のコイル（３４）が前記固定子側突出部に巻回される固定子（３、１３０ａ、１３０ｂ）とを含み、
　前記固定子側突出部は、前記２組の３相のコイルのうちの一方の組のコイルが巻回される第１固定子側突出部（３３ａ、１３２ａ）と、他方の組のコイルが巻回される第２固定子側突出部（３３ｂ、１３２ｂ）とを有し、
　前記第１固定子側突出部の周方向の中心と、前記移動子側突出部の周方向の中心とが一致する際に、前記第２固定子側突出部の周方向の中心と、前記移動子側突出部の周方向の中心とがずれるように構成されており、
　前記駆動回路は、前記２組の３相のコイルにそれぞれ電流を流すための２組の３相駆動回路（１０ａ、１０ｂ）を含む、モータシステム（１１０、１１１、１１２）。
　前記３相駆動回路は、スイッチング素子（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ）を含み、
　前記２組の３相のコイルには、それぞれ、前記３相駆動回路のスイッチング素子が直列に接続されており、
　前記スイッチング素子をオンオフすることにより、前記移動子を駆動するように構成されている、請求項１に記載のモータシステム。
　前記２組の３相駆動回路のうちの一方の組の出力側と、他方の組の入力側とが接続されている、請求項１に記載のモータシステム。
　前記２組の３相駆動回路は、前記２組の３相駆動回路のうちの一方の組の３相駆動回路から、他方の組の３相駆動回路に電流が流れるように構成されている、請求項３に記載のモータシステム。
　前記２組の３相駆動回路を交互に切り替えることにより、前記移動子を駆動するように構成されている、請求項１に記載のモータシステム。
　前記固定子には、周方向に、前記第１固定子側突出部と、前記第２固定子側突出部とが交互に配置されるように構成されている、請求項１に記載のモータシステム。
　前記２組の３相駆動回路を交互に切り替えることにより、前記周方向に隣接する前記第１固定子側突出部に巻回されるコイルのいずれかと前記第２固定子側突出部に巻回されるコイルのいずれかとに電流を流すことにより、前記移動子を駆動するように構成されている、請求項６に記載のモータシステム。
　前記固定子は、隣接する前記固定子側突出部の間に配置され、前記コイルが配置される複数のスロット（３５）を含み、
　前記移動子の移動子側突出部の数である極数は、１０ｎ（ｎは、１以上の自然数）であり、前記固定子のスロット数は、１２ｎ（ｎは、１以上の自然数）である、請求項１に記載のモータシステム。
　前記移動子の極数は、１０であり、前記固定子のスロット数は、１２であり、
　前記２組の３相のコイルのうちの一方の組は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相を含み、他方の組は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相とは電流の流れる方向が反対であるｕ相、ｖ相およびｗ相を含み、
　前記固定子には、ｗ相、Ｖ相、ｕ相、Ｗ相、ｖ相、Ｕ相、ｗ相、Ｖ相、ｕ相、Ｗ相、ｖ相およびＵ相のコイルがこの順で周方向に配置されるように構成されている、請求項８に記載のモータシステム。
　前記２組の３相駆動回路は、Ｕ相からＷ相、ｖ相からｕ相、Ｗ相からＶ相、ｕ相からｗ相、Ｖ相からＵ相、ｗ相からｖ相の順で、前記コイルに流す電流を切り替えるように構成されている、請求項９に記載のモータシステム。
　前記固定子は、前記第１固定子側突出部を有する第１固定子（１３０ａ）と、前記第２固定子側突出部を有する第２固定子（１３０ｂ）とを含み、
　前記第１固定子と、前記第２固定子とが軸方向に隣接するように配置されている、請求項１に記載のモータシステム。
　前記第１固定子と、前記第２固定子とは、軸方向から見て、前記第１固定子の第１固定子側突出部と、前記第２固定子の第２固定子側突出部とが交互に配置されるように構成されている、請求項１１に記載のモータシステム。
　軸方向に隣接するように配置されている前記第１固定子側突出部に巻回される前記コイルと前記第２固定子側突出部に巻回される前記コイルとには、それぞれ、前記３相駆動回路が接続され、
　前記２組の３相駆動回路を交互に切り替えることにより、前記移動子を駆動するように構成されている、請求項１１に記載のモータシステム。
　前記固定子は、隣接する前記固定子側突出部の間に配置され、前記コイルが配置される複数のスロット（１３３ａ、１３３ｂ）を含み、
　前記移動子の移動子側突出部の数である極数は、２ｎ（ｎは、１以上の自然数）であり、前記第１固定子および前記第２固定子のスロット数は、３ｎ（ｎは、１以上の自然数）である、請求項１１に記載のモータシステム。
　前記移動子の極数は、４であり、前記第１固定子および前記第２固定子のスロット数は、それぞれ、６であり、
　前記２組の３相のコイルのうちの一方の組は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相を含み、他方の組は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相とは電流の流れる方向が反対であるｕ相、ｖ相およびｗ相を含み、
　前記第１固定子には、Ｕ相、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相、Ｗ相およびＶ相のコイルがこの順で周方向に配置されるとともに、前記第２固定子には、ｕ相、ｗ相、ｖ相、ｕ相、ｗ相およびｖ相のコイルがこの順で周方向に配置されるように構成されている、請求項１４に記載のモータシステム。
　前記２組の３相駆動回路は、Ｖ相からＵ相、ｗ相からｖ相、Ｕ相からＷ相、ｖ相からｕ相、Ｗ相からＶ相、ｕ相からｗ相の順で、前記コイルに流す電流を切り替えるように構成されている、請求項１５に記載のモータシステム。
　前記移動子は、前記第１固定子に対向するようにシャフト（１）に接続される第１移動子（１２０ａ）と、前記第２固定子に対向するように前記シャフトに接続される第２移動子（１２０ｂ）とを含み、
　前記第１移動子と前記第２移動子との間の前記シャフトの部分には、前記シャフトを取り囲むように磁石（１４１）が配置されている、請求項１１に記載のモータシステム。
　前記シャフトは、非磁性の部材からなる、請求項１７に記載のモータシステム。
　複数の移動子側突出部（２２、１２２ａ、１２２ｂ）を含む移動子（２、１２０ａ、１２０ｂ）と、
　複数の固定子側突出部（３３、１３２ａ、１３２ｂ）を含み、２組の３相駆動回路（１０ａ、１０ｂ）からそれぞれ電流が流される２組の３相のコイル（３４）が前記固定子側突出部に巻回される固定子（３、１３０ａ、１３０ｂ）とを備え、
　前記固定子側突出部は、前記２組の３相のコイルのうちの一方の組のコイルが巻回される第１固定子側突出部（３３ａ、１３２ａ）と、他方の組のコイルが巻回される第２固定子側突出部（３３ｂ、１３２ｂ）とを含み、
　前記第１固定子側突出部の周方向の中心と、前記移動子側突出部の周方向の中心とが一致する際に、前記第２固定子側突出部の周方向の中心と、前記移動子側突出部の周方向の中心とがずれるように構成されている、モータ（１００、１０１、１０２）。
　複数の移動子側突出部（２２、１２２ａ、１２２ｂ）を含む移動子（２、１２０ａ、１２０ｂ）と、複数の固定子側突出部を含み、２組の３相駆動回路（１０ａ、１０ｂ）からそれぞれ電流が流される２組の３相のコイルが前記固定子側突出部に巻回される固定子（３、１３０ａ、１３０ｂ）とを備え、前記固定子側突出部は、前記２組の３相のコイルのうちの一方の組のコイルが巻回される第１固定子側突出部（３３ａ、１３２ａ）と、他方の組のコイルが巻回される第２固定子側突出部（３３ｂ、１３２ｂ）とを含み、前記第１固定子側突出部の周方向の中心と、前記移動子側突出部の周方向の中心とが一致する際に、前記第２固定子側突出部の周方向の中心と、前記移動子側突出部の周方向の中心とがずれるように構成されている、モータに用いられる、駆動回路（１０）。