JP2005012920A - 三相シンクロナスリラクタンスモータ - Google Patents
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Abstract
【課題】バックヨーク部分の磁気通路において磁気抵抗が大きくなりすぎることを防止した三相シンクロナスリラクタンスモータを提供する。
【解決手段】ロータ２００及びロータ２００と対向する複数の歯部を内面の周方向に沿って有するステータを備え、ロータが有する複数のロータ磁極の１個当たりに６個の歯部がそれぞれ相対し、６個の歯部の内の５個の歯部をコイルピッチとするステータ巻線を巻回した三相シンクロナスリラクタンスモータであって、三相駆動時において、同相で互いに異なる極性の磁極を形成する隣接した２つのステータ巻線の間の歯部に隣接する隣接歯部に対応するステータ１００のバックヨーク部側の磁気通路部の幅を、他の歯部のステータ１００のバックヨーク部側の磁気通路部の幅よりも狭くさせる幅狭部が少なくとも１個設けられている。
【選択図】 図１
【解決手段】ロータ２００及びロータ２００と対向する複数の歯部を内面の周方向に沿って有するステータを備え、ロータが有する複数のロータ磁極の１個当たりに６個の歯部がそれぞれ相対し、６個の歯部の内の５個の歯部をコイルピッチとするステータ巻線を巻回した三相シンクロナスリラクタンスモータであって、三相駆動時において、同相で互いに異なる極性の磁極を形成する隣接した２つのステータ巻線の間の歯部に隣接する隣接歯部に対応するステータ１００のバックヨーク部側の磁気通路部の幅を、他の歯部のステータ１００のバックヨーク部側の磁気通路部の幅よりも狭くさせる幅狭部が少なくとも１個設けられている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は三相シンクロナスリラクタンスモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、様々な装置の小型化、高性能化などを達成するために、駆動装置であるモータに対しても小型、高トルク、低騒音振動といった特性が要求されている。モータにも多数の種類があるが、その内のリラクタンスモータは磁気的に突極性を持たせたロータをステータの内周側に回転可能に支持した構成であり、小型化が可能であるとされている。例えば、図１４には一般的なリラクタンスモータのステータ３１０の断面構造を例示する。リラクタンスモータにおいて回転するロータに発生するトルクを均等にさせるためには、ステータの歯部３１１のバックヨーク部側の磁気通路幅Ｗを全周にわたって均等な幅に設定することが要求される。しかし、図示するようなボルト穴３１２が、このリラクタンスモータを固定するため及びロータ軸受け部を備えるブラケット（図示せず）と固定するために、つまりはハンドリング性の向上のために設けられており、その部分ではバックヨーク部側の磁気通路幅Ｗを全周にわたって均等に設定することはできない。
【０００３】
また、図１５の部分断面図で例示するような構造のステータも提案されている（例えば、特許文献１を参照）。この特許文献１に記載のリラクタンスモータでは、材料コストの低減及びハンドリング性の向上を図る目的で、ステータ４１０の外周部分にコアカット部４１２を形成している。そして、コアカット部４１２を形成したことに伴い、ステータ４１０の磁気通路幅Ｗをコアカット前と同程度に確保する目的でステータ４１０の内周側の歯部４１１の側部にせり出し部４１３を設けている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３５０３９０号公報（図１０）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載のリラクタンスモータでは、磁気通路幅Ｗを全周にわたって実質的に均等にすることはできるものの、本来はステータ巻線が巻回されるべき歯部の側部がせり出し、その部位にはステータ巻線を巻回することができなくなる。その結果、このステータではステータ巻線の巻線量が減少し、鎖交磁束が減少してトルクが減少するという問題が発生する。従って、十分なトルクを出力させるためにはモータを大型化せざるを得ない。
【０００６】
また従来は、特許文献１に記載のコアカット部のような形状をステータの外周面上のどの位置に設けることが好ましいのか（つまり、モータの性能低下を避けることができるのか）といった問題点に関する対策が施されていない。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ステータのバックヨーク部を部分的に幅狭に形成してそのステータの小型化を可能にしながらも、バックヨーク部分の磁気通路において磁気抵抗が大きくなりすぎることを防止した三相シンクロナスリラクタンスモータを提供する点にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するための本発明に係る三相シンクロナスリラクタンスモータの特徴構成は、ロータ及び前記ロータと対向する複数の歯部を内面の周方向に沿って有するステータを備え、前記ロータが有する複数のロータ磁極の１個当たりに６個の前記歯部がそれぞれ相対し、前記６個の歯部の内の５個の前記歯部をコイルピッチとするステータ巻線を巻回した三相シンクロナスリラクタンスモータであって、三相駆動時において、同相で互いに異なる極性の磁極を形成する隣接した２つの前記ステータ巻線の間の前記歯部に隣接する隣接歯部に対応する前記ステータのバックヨーク部側の磁気通路部の幅を、他の前記歯部に対応する前記ステータのバックヨーク部側の磁気通路部の幅よりも狭くさせる幅狭部が少なくとも１個設けられている点にある。
【０００９】
上記特徴構成によれば、上記幅狭部が、同相で互いに異なる極性の磁極を形成するように前記５個の歯部にそれぞれ巻回された隣接する２つの前記ステータ巻線の間の前記歯部に隣接する隣接歯部の前記ステータのバックヨーク部側の磁気通路部に設けられ、三相駆動が行われる場合、その幅狭部が設けられた磁気通路部は最も磁束が集中する場所を避けて設けられている。その結果、三相駆動時において、幅狭部を設けた位置のバックヨーク部分の磁気通路部で大幅に磁気抵抗が増大することがないので、結果として鎖交磁束が大きく減少することがなく、この三相シンクロナスリラクタンスモータが出力するトルクを十分に確保することができる。
【００１０】
この目的を達成するための本発明に係る三相シンクロナスリラクタンスモータの特徴構成は、ロータ及び前記ロータと対向する複数の歯部を内面の周方向に沿って有するステータを備え、前記ロータが有する複数のロータ磁極の１個当たりに６個の前記歯部がそれぞれ相対し、前記６個の歯部の内の５個の前記歯部をコイルピッチとするステータ巻線を巻回した三相シンクロナスリラクタンスモータであって、二相矩形波駆動時において、同相で互いに異なる極性の磁極を形成する隣接した２つの前記ステータ巻線の間の前記歯部に対応する前記ステータのバックヨーク部側の磁気通路部の幅を、他の前記歯部に対応する前記ステータのバックヨーク部側の磁気通路部の幅よりも狭くさせる幅狭部が少なくとも１個設けられている点にある。
【００１１】
上記特徴構成によれば、上記幅狭部が、同相で互いに異なる極性の磁極を形成するように前記５個の歯部にそれぞれ巻回された隣接する２つの前記ステータ巻線の間の前記歯部の前記ステータのバックヨーク部側の磁気通路部に設けられ、二相矩形波駆動が行われる場合、その幅狭部が設けられた磁気通路部は最も磁束が集中する場所を避けて設けられている。その結果、二相矩形波駆動時において、幅狭部を設けた位置のバックヨーク部分の磁気通路部で大幅に磁気抵抗が増大することがないので、結果として鎖交磁束が大きく減少することがなく、この三相シンクロナスリラクタンスモータが出力するトルクを十分に確保することができる。
【００１２】
本発明に係る三相シンクロナスリラクタンスモータの別の特徴構成は、前記ステータの周方向に沿った前記幅狭部の形成範囲が、周方向に沿った中央位置を前記歯部の中央位置と同じくして、前記歯部の２ピッチ分以下である点にある。
【００１３】
上記特徴構成によれば、上記幅狭部が上記歯部の２ピッチ分以下の範囲に形成されるため、磁気抵抗が増大される範囲に制限が設けられ、元来磁束の集中する位置の磁気通路幅を更に狭めてしまうことを避けることができるので、磁気抵抗が増大することが最も好ましくないバックヨーク部の磁気抵抗まで大きく増加することを避けつつ、幅狭部を適当な位置に配置することができる。
【００１４】
本発明に係る三相シンクロナスリラクタンスモータの更に別の特徴構成は、前記ステータの周方向に沿った複数の前記幅狭部のピッチが、前記ロータ磁極のピッチのｎ／３（ｎは自然数）である点にある。
【００１５】
上記特徴構成によれば、ロータ磁極の１個当たりに６個のステータ磁極が形成されているこの三相シンクロナスリラクタンスモータでは、二相矩形波駆動時及び三相駆動時においてバックヨーク部で磁束の最も集中する位置はロータ磁極のピッチの１／３毎のピッチで存在するので、幅狭部をロータ磁極のピッチのｎ／３毎のピッチに設けていれば、バックヨーク部で磁束の最も集中する位置と幅狭部の位置とが重畳することを避けることができる。その結果、磁気通路での磁気抵抗が大幅に増大することが避けられ、結果として鎖交磁束が大きく減少することがなく、この三相シンクロナスリラクタンスモータが出力するトルクを十分に確保することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明に係るリラクタンスモータについて説明する。
図１（ａ）に例示するのは本発明に係る三相シンクロナスリラクタンスモータを構成するステータ１００の断面図であり、図１（ｂ）に例示するのはロータ２００の断面図である。ステータ１００は、ロータ２００と対向する複数の歯部１０３を内面の周方向に沿って有し、歯部１０３には後述するような形態でステータ巻線（図示せず）が巻回され、ステータ磁極が形成される。ロータ２００は、回転軸２０２を中心としてステータ１００の内面に沿って回転可能である。
【００１７】
ロータ２００は高透磁率材のロータコア２０１で形成され、そのロータコア２０１には外周側永久磁石２０３ａと内周側永久磁石２０３ｂとが設けられており、外周側永久磁石２０３ａには外周側スリット２０４ａが隣接して設けられ、内周側永久磁石２０３ｂには内周側スリット２０４ｂが隣接して設けられ、磁力線の通り道が規制されている。また、外周側永久磁石２０３ａ及び内周側永久磁石２０３ｂは、同一の径方向で対向する部位が互いに異極に着磁され、所定間隔を空けて配列されて一組の磁極（以下、「ロータ磁極」と記載する）を構成している。尚、ロータ２００の外周面に沿って隣接するロータ磁極は互いに異なる極性を形成している。そして、ロータ２００は８個のロータ磁極を有している。
【００１８】
ステータ１００は、ステータ１００をその外側から保持して固定する際の回り止め用や、複数のステータ１００を重ねて互いに溶接する際に利用される小さな溝部１０２が形成されている。そして、ステータ１００の外周面のバックヨーク部側の少なくとも１箇所には（図中では４箇所には）、そのステータ１００を略長方形に切り欠き、ステータ１００のバックヨーク部分の幅を狭くさせる形状の幅狭部１０１が設けられており、それにより、ステータ１００の径を大きくとることなくシンクロナスリラクタンスモータの小型化、軽量化、ハンドリングの簡易性の向上といった効果が得られる。そして、図１（ａ）及び図１（ｂ）に例示するステータ１００及びロータ２００では、ステータ１００の磁極数は４８個であり、ロータ２００の磁極数は８個である。つまり、ロータ磁極の１個当たりに６個の歯部１０３（ステータ磁極）がそれぞれ相対している。尚、互いに異なる形状で図示している幅狭部１０１及び溝部１０２の両方を回り止め用や、溶接用の溝として自在に利用することができる。従って、幅狭部１０１及び溝部１０２の作用は実質的に互いに同じであるため、以下の説明では幅狭部１０１をどの位置に設ければよいのかについてのみ説明するが、その説明は溝部１０２に関しても適用可能である。
【００１９】
次に図２及び図３を参照してステータ巻線の巻回方式について説明する。尚、図２はステータ巻線の巻回方式の全体図であり、図３は図２を部分的に拡大した図である。
第１相は、ステータ磁極（２）〜ステータ磁極（６）、ステータ磁極（８）〜ステータ磁極（１２）、ステータ磁極（１４）〜ステータ磁極（１８）、ステータ磁極（２０）〜ステータ磁極（２４）、ステータ磁極（２６）〜ステータ磁極（３０）、ステータ磁極（３２）〜ステータ磁極（３６）、ステータ磁極（３８）〜ステータ磁極（４２）、ステータ磁極（４４）〜ステータ磁極（４８）のそれぞれをコイルピッチとしてステータ巻線が巻回されて電源端子Ｃ、Ｆから所定の位相の交流電流の通電が行われる。
【００２０】
同様に、第２相は、ステータ磁極（６）〜ステータ磁極（１０）、ステータ磁極（１２）〜ステータ磁極（１６）、ステータ磁極（１８）〜ステータ磁極（２２）、ステータ磁極（２４）〜ステータ磁極（２８）、ステータ磁極（３０）〜ステータ磁極（３４）、ステータ磁極（３６）〜ステータ磁極（４０）、ステータ磁極（４２）〜ステータ磁極（４６）、ステータ磁極（４８）〜ステータ磁極（４）のそれぞれをコイルピッチとしてステータ巻線が巻回されて電源端子Ｂ、Ｅから所定の位相の交流電流の通電が行われる。
【００２１】
また同様に、第３相は、ステータ磁極（４）〜ステータ磁極（８）、ステータ磁極（１０）〜ステータ磁極（１４）、ステータ磁極（１６）〜ステータ磁極（２０）、ステータ磁極（２２）〜ステータ磁極（２６）、ステータ磁極（２８）〜ステータ磁極（３２）、ステータ磁極（３４）〜ステータ磁極（３８）、ステータ磁極（４０）〜ステータ磁極（４４）、ステータ磁極（４６）〜ステータ磁極（２）のそれぞれをコイルピッチとしてステータ巻線が巻回されて電源端子Ａ、Ｄから所定の位相の交流電流の通電が行われる。尚、第１相コイル、第２相コイル、及び第３相コイルをＹ結線構成とするには、電源端子Ｄ、Ｅ、Ｆを短絡して、中性点とする。
【００２２】
以上のように、例えば第１相では、電源端子Ｃ、Ｆに接続して交流電流の通電が行われることで、同相で互いに異なる磁極を形成している隣接する２つのステータ巻線の間に、ステータ巻線の巻回されていないステータ磁極（１）、ステータ磁極（７）、ステータ磁極（１３）、ステータ磁極（１９）、ステータ磁極（２５）、ステータ磁極（３１）、ステータ磁極（３７）、及びステータ磁極（４３）が存在する。第２相及び第３相の場合についても同様にステータ巻線の巻回されていないステータ磁極が存在するが、説明は省略する。
【００２３】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に例示した構成のリラクタンスモータに対して、図２及び図３で示したような三相分のステータ巻線を巻回し、三相駆動させた場合の動作について以下に説明する。三相駆動させる場合に通電される交流電流波形は、図４（ａ）に例示する三相矩形波、又は図４（ｂ）に例示する三相正弦波である。
【００２４】
図５及び図６には、ある時点でのロータ２００とステータ１００との位置関係を示し、そして図４（ａ）及び図４（ｂ）に示した三相矩形波又は三相正弦波の交流電流をステータ巻線に通電させてロータ２００を駆動させた場合の磁束の状態（磁力線の疎密）を示している。以下に、図５及び図６を参照して、ステータ１００のバックヨーク部に設けられる幅狭部１０１の好ましい形成位置について説明する。尚、図面の簡略化のために１個のロータ磁極の部分と、その１個のロータ磁極に相対する６個の歯部１０３（ステータ磁極）のみを例示し、ステータ巻線と電源端子との接続関係も概略的に同時に示す。
【００２５】
図示するように、磁束はステータ１００のバックヨーク部分を磁気通路として通るため、この磁気通路の幅（磁束の有効な通路として作用し、その磁力線に直交する幅）の大小によって、磁気抵抗の大小が決定される。従って、描かれている磁力線が疎らになっている部分に幅狭部１０１を設ける方が、磁力線が密集している部分に設けるよりも好ましいと言える。
【００２６】
図５の実施例に示すステータ１００では、幅狭部１０１はステータ磁極（４８）のバックヨーク部側の位置に設けられている。言い換えると、同相で互いに異なる磁性の磁極を形成している２つステータ巻線の間の歯部に隣接する隣接歯部のバックヨーク部側に幅狭部１０１が設けられている。例えば、図２、図３及び図５を参照すると、ステータ磁極（２）〜ステータ磁極（６）に巻回されたステータ巻線に電源端子Ｃ、Ｆにより通電されることによって、そこにステータ１００の内周側から外周側に向かう磁極が形成され、ステータ磁極（４４）〜ステータ磁極（４８）に巻回されたステータ巻線に電源端子Ｃ、Ｆにより通電されることによって、そこにステータ１００の外周側から内周側に向かう磁極が形成される。そして、隣接するこれら２つのステータ巻線の間の歯部（ステータ磁極（１））に隣接する隣接歯部（ステータ磁極（４８））のバックヨーク部側に幅狭部１０１が設けられており、図５から分かるようにこの位置は磁束の最も集中する位置とは別である。
【００２７】
尚、本実施形態ではある特定の位相での磁束の状態を図示しているが、他の位相であっても同様の説明が成立する。例えば、上述の説明では電源端子Ｃ、Ｆにより通電される２つのステータ巻線に挟まれた歯部（ステータ磁極（１））に隣接する隣接歯部（ステータ磁極（４８））に対応するステータ１００のバックヨーク部側に幅狭部１０１が設けられている場合について説明したが、位相が変化したとしても、電源端子Ｂ、Ｅにより通電される２つのステータ巻線に挟まれた歯部（ステータ磁極（４７））に隣接する隣接歯部（ステータ磁極（４８））に対応するステータ１００のバックヨーク部側に幅狭部１０１が設けられている場合の説明に適用することもできる。
【００２８】
他方で、図６に例示する比較例では、幅狭部１０１はステータ磁極（１）のバックヨーク部側の位置に設けられている。言い換えると、同相で互いに異なる極性の磁極を形成している２つのステータ巻線の間の歯部のバックヨーク部側に幅狭部１０１が設けられている。例えば、図２、図３及び図６を参照すると、ステータ磁極（２）〜ステータ磁極（６）に巻回されたステータ巻線に通電されることによって、そこにステータ１００の内周側から外周側に向かう磁極が形成され、ステータ磁極（４４）〜ステータ磁極（４８）に巻回されたステータ巻線に通電されることによって、そこにステータ１００の外周側から内周側に向かう磁極が形成される。そして、隣接する２つのステータ巻線の間の歯部（ステータ磁極（１））のバックヨーク部側に幅狭部１０１が設けられており、図６から分かるようにこの位置は磁束の最も集中する位置の一つである。
【００２９】
次に、図５の実施例のステータ１００と図６の比較例のステータ１００とを三相駆動させて、三相シンクロナスリラクタンスモータを動作させた場合の、通電電流とコイル鎖交磁束との関係を図７に示す。図７の実線は図５に例示したステータ１００を用いた場合の実施例であり、破線は図６に例示したステータ１００を用いた場合の比較例である。
【００３０】
図中から分かるように、コイル鎖交磁束の最小値は実施例及び比較例で変化はないが（図中では実施例の結果を示す実線と比較例の結果を示す破線とが重畳して描かれている）、コイル鎖交磁束の最大値は実施例のステータ１００を用いた方が大きくなる。この結果、実施例のステータ１００を用いた方がロータ２００に加わるトルクが大きくなることが分かる。従って、上記幅狭部１０１を設ける場合、それをステータ１００のバックヨーク部側のどこに設ければよいのか（つまり、モータの性能低下を如何にして防ぐことができるか）を見出すことができた。
【００３１】
図８に例示するステータ１００は、ステータ磁極と幅狭部１０１の位置関係が図１（ａ）に例示して説明したステータ１００とは異なるように形成されている。このステータ１００のステータ磁極に対するステータ巻線の巻回状態は図２及び図３に例示したのと同様である。そして、このステータ巻線には図９に例示する二相矩形波の交流電流が通電される。
【００３２】
図１０には、ある時点でのロータ２００とステータ１００との位置関係を示し、そして図９に示した二相矩形波の交流電流をステータ巻線に通電させてロータ２００を駆動させた場合の磁束の状態を示している。以下に、図１０を参照して幅狭部１０１の形成位置を説明する。尚、図面の簡略化のために１個のロータ磁極の部分と、その１個のロータ磁極に相対する６個の歯部（ステータ磁極）とを例示し、ステータ巻線と電源端子との接続関係も同時に示す。
【００３３】
図１０の実施例に示すステータ１００では、幅狭部１０１はステータ磁極（１）のバックヨーク部側の位置に設けられている。言い換えると、同相で互いに異なる磁性の極性を形成している２つのステータ巻線の間の歯部のバックヨーク部側に幅狭部１０１が設けられている。例えば、図２、図３及び図１０を参照すると、ステータ磁極（２）〜ステータ磁極（６）に巻回されたステータ巻線に通電されることによって、そこにステータ１００の内周側から外周側に向かう磁極が形成され、ステータ磁極（４４）〜ステータ磁極（４８）に巻回されたステータ巻線に通電されることによって、そこにステータ１００の外周側から内周側に向かう磁極が形成される。そして、隣接するこれら２つのステータ巻線の間の歯部（ステータ磁極（１））のバックヨーク部側に幅狭部１０１が設けられており、図１０から分かるようにこの位置は磁束の最も集中する位置とは別である。
【００３４】
他方で、図１１に例示する比較例では、幅狭部１０１はステータ磁極（４８）のバックヨーク部側の位置に設けられている。言い換えると、同相で互いに異なる極性の磁極を形成している２つのステータ巻線の間の歯部に隣接する隣接歯部のバックヨーク部側に幅狭部１０１が設けられている。例えば、図２、図３及び図１１を参照すると、ステータ磁極（２）〜ステータ磁極（６）に巻回されたステータ巻線に通電されることによって、そこにステータ１００の内周側から外周側に向かう磁極が形成され、ステータ磁極（４４）〜ステータ磁極（４８）に巻回されたステータ巻線に通電されることによって、そこにステータ１００の外周側から内周側に向かう磁極が形成される。そして、隣接する２つのステータ巻線の間の歯部（ステータ磁極（１））に隣接する隣接歯部（ステータ磁極（４８））のバックヨーク部側に幅狭部１０１が設けられており、図１１から分かるようにこの位置は磁束の最も集中する位置の一つである。
【００３５】
次に、図１０の実施例のステータ１００と図１１の比較例のステータ１００とを用いて、三相シンクロナスリラクタンスモータを動作させた場合の、通電電流とコイル鎖交磁束との関係を図１２に示す。図１２の実線は図１０に例示したステータ１００を用いた場合の実施例であり、破線は図１１に例示したステータ１００を用いた場合の比較例である。
【００３６】
図中から分かるように、コイル鎖交磁束の最小値は実施例及び比較例で変化はないが（図中では実施例の結果を示す実線と比較例の結果を示す破線とが重畳して描かれている）、コイル鎖交磁束の最大値は実施例のステータ１００を用いた方が大きくなる。この結果、実施例のステータ１００を用いた方がロータ２００に加わるトルクが大きくなることが分かる。従って、上記幅狭部１０１を設ける場合、それをステータ１００のバックヨーク部側のどこに設ければよいのか（つまり、モータの性能低下を如何にして防ぐことができるか）を見出すことができた。
【００３７】
次に図１３に示すのは、ロータ磁極ピッチ：ＷＲ、ステータ磁極ピッチ：ＷＳ、幅狭部１０１の形成範囲：ＷＧ１、幅狭部１０１のピッチ：ＷＧ２の関係を説明する図である。本実施形態ではロータ磁極は８個設けられているので、ロータ磁極ピッチ：ＷＲは４５°（＝３６０°／８）である。また、ステータ磁極は４８個設けられているので、ステータ磁極ピッチ：ＷＳは７．５°（＝３６０°／４８）である。
【００３８】
ステータ１００の周方向に沿った幅狭部１０１の形成範囲：ＷＧ１は、その周方向に沿った中央位置を歯部（ステータ磁極）の中央位置と同じくして、歯部（ステータ磁極）の２ピッチ分（１５°）以下であるように設計されている。その結果、幅狭部１０１がバックヨーク部に設けられている歯部（例えば、図１においてステータ磁極４８を構成する歯部）と隣接する歯部（例えば、図１においてステータ磁極１、４７を構成する歯部）のバックヨーク部側の全てにわたって幅狭部１０１が形成されることはない。
【００３９】
幅狭部１０１のピッチ：ＷＧ２は、ロータ磁極のピッチ：ＷＲ（本実施形態ではＷＲ＝４５°）のｎ／３（ｎは自然数）に設計され、本実施形態ではｎ＝６としてＷＧ２＝４５°×６／３＝９０°である。
本実施形態では、ロータ磁極の１個当たりに６個のステータ磁極が形成されている三相シンクロナスリラクタンスモータであるので、バックヨーク部で磁束の最も集中する位置はロータ磁極のピッチの１／３毎のピッチで存在する。従って、幅狭部１０１をロータ磁極のピッチのｎ／３毎の位置に設けていれば、バックヨーク部で磁束の最も集中する位置と幅狭部１０１の位置とが重畳することを避けることができ、磁気通路での磁気抵抗が大幅に増大することが避けられ、発生するトルクを十分に確保することができる。
【００４０】
尚、図中では幅狭部１０１の形状を略長方形で描いているが、その形状に制限は無い。例えば、溝部１０２のような形状や、図１５に示しているような半円形や、他にも半楕円形や半菱形など様々な形状で形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は三相シンクロナスリラクタンスモータのステータの断面図であり、（ｂ）は三相シンクロナスリラクタンスモータのロータの断面図である。
【図２】３相分のステータ巻線の状態を説明する図である。
【図３】図２で示したステータ巻線の状態の拡大図である。
【図４】（ａ）は三相矩形波の１周期分の波形を示すグラフであり、（ｂ）は三相正弦波の１周期分の波形を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例における幅狭部の形成位置を説明する図である。
【図６】本発明の比較例における幅狭部の形成位置を説明する図である。
【図７】通電電流とコイル鎖交磁束との関係を示すグラフである。
【図８】三相シンクロナスリラクタンスモータのステータの断面図である。
【図９】二相矩形波の１周期分の波形を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施例における幅狭部の形成位置を説明する図である。
【図１１】本発明の比較例における幅狭部の形成位置を説明する図である。
【図１２】通電電流とコイル鎖交磁束との関係を示すグラフである。
【図１３】ステータ及びロータの断面図である。
【図１４】従来のリラクタンスモータのステータの断面図である。
【図１５】従来のリラクタンスモータのステータの部分断面図である。
【符号の説明】
１〜４８ ステータ磁極
１００ ステータ
１０１ 幅狭部
１０２ 溝部
１０３ 歯部
２００ ロータ
２０１ ロータコア
２０２ 回転軸
２０３ａ 磁石
２０３ｂ 磁石
２０４ａ スリット
２０４ｂ スリット
３１０ ステータ
３１１ 歯部
３１２ ボルト穴
４１０ ステータ
４１１ 歯部
４１２ コアカット部
４１３ せり出し部
【発明の属する技術分野】
本発明は三相シンクロナスリラクタンスモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、様々な装置の小型化、高性能化などを達成するために、駆動装置であるモータに対しても小型、高トルク、低騒音振動といった特性が要求されている。モータにも多数の種類があるが、その内のリラクタンスモータは磁気的に突極性を持たせたロータをステータの内周側に回転可能に支持した構成であり、小型化が可能であるとされている。例えば、図１４には一般的なリラクタンスモータのステータ３１０の断面構造を例示する。リラクタンスモータにおいて回転するロータに発生するトルクを均等にさせるためには、ステータの歯部３１１のバックヨーク部側の磁気通路幅Ｗを全周にわたって均等な幅に設定することが要求される。しかし、図示するようなボルト穴３１２が、このリラクタンスモータを固定するため及びロータ軸受け部を備えるブラケット（図示せず）と固定するために、つまりはハンドリング性の向上のために設けられており、その部分ではバックヨーク部側の磁気通路幅Ｗを全周にわたって均等に設定することはできない。
【０００３】
また、図１５の部分断面図で例示するような構造のステータも提案されている（例えば、特許文献１を参照）。この特許文献１に記載のリラクタンスモータでは、材料コストの低減及びハンドリング性の向上を図る目的で、ステータ４１０の外周部分にコアカット部４１２を形成している。そして、コアカット部４１２を形成したことに伴い、ステータ４１０の磁気通路幅Ｗをコアカット前と同程度に確保する目的でステータ４１０の内周側の歯部４１１の側部にせり出し部４１３を設けている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３５０３９０号公報（図１０）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載のリラクタンスモータでは、磁気通路幅Ｗを全周にわたって実質的に均等にすることはできるものの、本来はステータ巻線が巻回されるべき歯部の側部がせり出し、その部位にはステータ巻線を巻回することができなくなる。その結果、このステータではステータ巻線の巻線量が減少し、鎖交磁束が減少してトルクが減少するという問題が発生する。従って、十分なトルクを出力させるためにはモータを大型化せざるを得ない。
【０００６】
また従来は、特許文献１に記載のコアカット部のような形状をステータの外周面上のどの位置に設けることが好ましいのか（つまり、モータの性能低下を避けることができるのか）といった問題点に関する対策が施されていない。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ステータのバックヨーク部を部分的に幅狭に形成してそのステータの小型化を可能にしながらも、バックヨーク部分の磁気通路において磁気抵抗が大きくなりすぎることを防止した三相シンクロナスリラクタンスモータを提供する点にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するための本発明に係る三相シンクロナスリラクタンスモータの特徴構成は、ロータ及び前記ロータと対向する複数の歯部を内面の周方向に沿って有するステータを備え、前記ロータが有する複数のロータ磁極の１個当たりに６個の前記歯部がそれぞれ相対し、前記６個の歯部の内の５個の前記歯部をコイルピッチとするステータ巻線を巻回した三相シンクロナスリラクタンスモータであって、三相駆動時において、同相で互いに異なる極性の磁極を形成する隣接した２つの前記ステータ巻線の間の前記歯部に隣接する隣接歯部に対応する前記ステータのバックヨーク部側の磁気通路部の幅を、他の前記歯部に対応する前記ステータのバックヨーク部側の磁気通路部の幅よりも狭くさせる幅狭部が少なくとも１個設けられている点にある。
【０００９】
上記特徴構成によれば、上記幅狭部が、同相で互いに異なる極性の磁極を形成するように前記５個の歯部にそれぞれ巻回された隣接する２つの前記ステータ巻線の間の前記歯部に隣接する隣接歯部の前記ステータのバックヨーク部側の磁気通路部に設けられ、三相駆動が行われる場合、その幅狭部が設けられた磁気通路部は最も磁束が集中する場所を避けて設けられている。その結果、三相駆動時において、幅狭部を設けた位置のバックヨーク部分の磁気通路部で大幅に磁気抵抗が増大することがないので、結果として鎖交磁束が大きく減少することがなく、この三相シンクロナスリラクタンスモータが出力するトルクを十分に確保することができる。
【００１０】
この目的を達成するための本発明に係る三相シンクロナスリラクタンスモータの特徴構成は、ロータ及び前記ロータと対向する複数の歯部を内面の周方向に沿って有するステータを備え、前記ロータが有する複数のロータ磁極の１個当たりに６個の前記歯部がそれぞれ相対し、前記６個の歯部の内の５個の前記歯部をコイルピッチとするステータ巻線を巻回した三相シンクロナスリラクタンスモータであって、二相矩形波駆動時において、同相で互いに異なる極性の磁極を形成する隣接した２つの前記ステータ巻線の間の前記歯部に対応する前記ステータのバックヨーク部側の磁気通路部の幅を、他の前記歯部に対応する前記ステータのバックヨーク部側の磁気通路部の幅よりも狭くさせる幅狭部が少なくとも１個設けられている点にある。
【００１１】
上記特徴構成によれば、上記幅狭部が、同相で互いに異なる極性の磁極を形成するように前記５個の歯部にそれぞれ巻回された隣接する２つの前記ステータ巻線の間の前記歯部の前記ステータのバックヨーク部側の磁気通路部に設けられ、二相矩形波駆動が行われる場合、その幅狭部が設けられた磁気通路部は最も磁束が集中する場所を避けて設けられている。その結果、二相矩形波駆動時において、幅狭部を設けた位置のバックヨーク部分の磁気通路部で大幅に磁気抵抗が増大することがないので、結果として鎖交磁束が大きく減少することがなく、この三相シンクロナスリラクタンスモータが出力するトルクを十分に確保することができる。
【００１２】
本発明に係る三相シンクロナスリラクタンスモータの別の特徴構成は、前記ステータの周方向に沿った前記幅狭部の形成範囲が、周方向に沿った中央位置を前記歯部の中央位置と同じくして、前記歯部の２ピッチ分以下である点にある。
【００１３】
上記特徴構成によれば、上記幅狭部が上記歯部の２ピッチ分以下の範囲に形成されるため、磁気抵抗が増大される範囲に制限が設けられ、元来磁束の集中する位置の磁気通路幅を更に狭めてしまうことを避けることができるので、磁気抵抗が増大することが最も好ましくないバックヨーク部の磁気抵抗まで大きく増加することを避けつつ、幅狭部を適当な位置に配置することができる。
【００１４】
本発明に係る三相シンクロナスリラクタンスモータの更に別の特徴構成は、前記ステータの周方向に沿った複数の前記幅狭部のピッチが、前記ロータ磁極のピッチのｎ／３（ｎは自然数）である点にある。
【００１５】
上記特徴構成によれば、ロータ磁極の１個当たりに６個のステータ磁極が形成されているこの三相シンクロナスリラクタンスモータでは、二相矩形波駆動時及び三相駆動時においてバックヨーク部で磁束の最も集中する位置はロータ磁極のピッチの１／３毎のピッチで存在するので、幅狭部をロータ磁極のピッチのｎ／３毎のピッチに設けていれば、バックヨーク部で磁束の最も集中する位置と幅狭部の位置とが重畳することを避けることができる。その結果、磁気通路での磁気抵抗が大幅に増大することが避けられ、結果として鎖交磁束が大きく減少することがなく、この三相シンクロナスリラクタンスモータが出力するトルクを十分に確保することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明に係るリラクタンスモータについて説明する。
図１（ａ）に例示するのは本発明に係る三相シンクロナスリラクタンスモータを構成するステータ１００の断面図であり、図１（ｂ）に例示するのはロータ２００の断面図である。ステータ１００は、ロータ２００と対向する複数の歯部１０３を内面の周方向に沿って有し、歯部１０３には後述するような形態でステータ巻線（図示せず）が巻回され、ステータ磁極が形成される。ロータ２００は、回転軸２０２を中心としてステータ１００の内面に沿って回転可能である。
【００１７】
ロータ２００は高透磁率材のロータコア２０１で形成され、そのロータコア２０１には外周側永久磁石２０３ａと内周側永久磁石２０３ｂとが設けられており、外周側永久磁石２０３ａには外周側スリット２０４ａが隣接して設けられ、内周側永久磁石２０３ｂには内周側スリット２０４ｂが隣接して設けられ、磁力線の通り道が規制されている。また、外周側永久磁石２０３ａ及び内周側永久磁石２０３ｂは、同一の径方向で対向する部位が互いに異極に着磁され、所定間隔を空けて配列されて一組の磁極（以下、「ロータ磁極」と記載する）を構成している。尚、ロータ２００の外周面に沿って隣接するロータ磁極は互いに異なる極性を形成している。そして、ロータ２００は８個のロータ磁極を有している。
【００１８】
ステータ１００は、ステータ１００をその外側から保持して固定する際の回り止め用や、複数のステータ１００を重ねて互いに溶接する際に利用される小さな溝部１０２が形成されている。そして、ステータ１００の外周面のバックヨーク部側の少なくとも１箇所には（図中では４箇所には）、そのステータ１００を略長方形に切り欠き、ステータ１００のバックヨーク部分の幅を狭くさせる形状の幅狭部１０１が設けられており、それにより、ステータ１００の径を大きくとることなくシンクロナスリラクタンスモータの小型化、軽量化、ハンドリングの簡易性の向上といった効果が得られる。そして、図１（ａ）及び図１（ｂ）に例示するステータ１００及びロータ２００では、ステータ１００の磁極数は４８個であり、ロータ２００の磁極数は８個である。つまり、ロータ磁極の１個当たりに６個の歯部１０３（ステータ磁極）がそれぞれ相対している。尚、互いに異なる形状で図示している幅狭部１０１及び溝部１０２の両方を回り止め用や、溶接用の溝として自在に利用することができる。従って、幅狭部１０１及び溝部１０２の作用は実質的に互いに同じであるため、以下の説明では幅狭部１０１をどの位置に設ければよいのかについてのみ説明するが、その説明は溝部１０２に関しても適用可能である。
【００１９】
次に図２及び図３を参照してステータ巻線の巻回方式について説明する。尚、図２はステータ巻線の巻回方式の全体図であり、図３は図２を部分的に拡大した図である。
第１相は、ステータ磁極（２）〜ステータ磁極（６）、ステータ磁極（８）〜ステータ磁極（１２）、ステータ磁極（１４）〜ステータ磁極（１８）、ステータ磁極（２０）〜ステータ磁極（２４）、ステータ磁極（２６）〜ステータ磁極（３０）、ステータ磁極（３２）〜ステータ磁極（３６）、ステータ磁極（３８）〜ステータ磁極（４２）、ステータ磁極（４４）〜ステータ磁極（４８）のそれぞれをコイルピッチとしてステータ巻線が巻回されて電源端子Ｃ、Ｆから所定の位相の交流電流の通電が行われる。
【００２０】
同様に、第２相は、ステータ磁極（６）〜ステータ磁極（１０）、ステータ磁極（１２）〜ステータ磁極（１６）、ステータ磁極（１８）〜ステータ磁極（２２）、ステータ磁極（２４）〜ステータ磁極（２８）、ステータ磁極（３０）〜ステータ磁極（３４）、ステータ磁極（３６）〜ステータ磁極（４０）、ステータ磁極（４２）〜ステータ磁極（４６）、ステータ磁極（４８）〜ステータ磁極（４）のそれぞれをコイルピッチとしてステータ巻線が巻回されて電源端子Ｂ、Ｅから所定の位相の交流電流の通電が行われる。
【００２１】
また同様に、第３相は、ステータ磁極（４）〜ステータ磁極（８）、ステータ磁極（１０）〜ステータ磁極（１４）、ステータ磁極（１６）〜ステータ磁極（２０）、ステータ磁極（２２）〜ステータ磁極（２６）、ステータ磁極（２８）〜ステータ磁極（３２）、ステータ磁極（３４）〜ステータ磁極（３８）、ステータ磁極（４０）〜ステータ磁極（４４）、ステータ磁極（４６）〜ステータ磁極（２）のそれぞれをコイルピッチとしてステータ巻線が巻回されて電源端子Ａ、Ｄから所定の位相の交流電流の通電が行われる。尚、第１相コイル、第２相コイル、及び第３相コイルをＹ結線構成とするには、電源端子Ｄ、Ｅ、Ｆを短絡して、中性点とする。
【００２２】
以上のように、例えば第１相では、電源端子Ｃ、Ｆに接続して交流電流の通電が行われることで、同相で互いに異なる磁極を形成している隣接する２つのステータ巻線の間に、ステータ巻線の巻回されていないステータ磁極（１）、ステータ磁極（７）、ステータ磁極（１３）、ステータ磁極（１９）、ステータ磁極（２５）、ステータ磁極（３１）、ステータ磁極（３７）、及びステータ磁極（４３）が存在する。第２相及び第３相の場合についても同様にステータ巻線の巻回されていないステータ磁極が存在するが、説明は省略する。
【００２３】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に例示した構成のリラクタンスモータに対して、図２及び図３で示したような三相分のステータ巻線を巻回し、三相駆動させた場合の動作について以下に説明する。三相駆動させる場合に通電される交流電流波形は、図４（ａ）に例示する三相矩形波、又は図４（ｂ）に例示する三相正弦波である。
【００２４】
図５及び図６には、ある時点でのロータ２００とステータ１００との位置関係を示し、そして図４（ａ）及び図４（ｂ）に示した三相矩形波又は三相正弦波の交流電流をステータ巻線に通電させてロータ２００を駆動させた場合の磁束の状態（磁力線の疎密）を示している。以下に、図５及び図６を参照して、ステータ１００のバックヨーク部に設けられる幅狭部１０１の好ましい形成位置について説明する。尚、図面の簡略化のために１個のロータ磁極の部分と、その１個のロータ磁極に相対する６個の歯部１０３（ステータ磁極）のみを例示し、ステータ巻線と電源端子との接続関係も概略的に同時に示す。
【００２５】
図示するように、磁束はステータ１００のバックヨーク部分を磁気通路として通るため、この磁気通路の幅（磁束の有効な通路として作用し、その磁力線に直交する幅）の大小によって、磁気抵抗の大小が決定される。従って、描かれている磁力線が疎らになっている部分に幅狭部１０１を設ける方が、磁力線が密集している部分に設けるよりも好ましいと言える。
【００２６】
図５の実施例に示すステータ１００では、幅狭部１０１はステータ磁極（４８）のバックヨーク部側の位置に設けられている。言い換えると、同相で互いに異なる磁性の磁極を形成している２つステータ巻線の間の歯部に隣接する隣接歯部のバックヨーク部側に幅狭部１０１が設けられている。例えば、図２、図３及び図５を参照すると、ステータ磁極（２）〜ステータ磁極（６）に巻回されたステータ巻線に電源端子Ｃ、Ｆにより通電されることによって、そこにステータ１００の内周側から外周側に向かう磁極が形成され、ステータ磁極（４４）〜ステータ磁極（４８）に巻回されたステータ巻線に電源端子Ｃ、Ｆにより通電されることによって、そこにステータ１００の外周側から内周側に向かう磁極が形成される。そして、隣接するこれら２つのステータ巻線の間の歯部（ステータ磁極（１））に隣接する隣接歯部（ステータ磁極（４８））のバックヨーク部側に幅狭部１０１が設けられており、図５から分かるようにこの位置は磁束の最も集中する位置とは別である。
【００２７】
尚、本実施形態ではある特定の位相での磁束の状態を図示しているが、他の位相であっても同様の説明が成立する。例えば、上述の説明では電源端子Ｃ、Ｆにより通電される２つのステータ巻線に挟まれた歯部（ステータ磁極（１））に隣接する隣接歯部（ステータ磁極（４８））に対応するステータ１００のバックヨーク部側に幅狭部１０１が設けられている場合について説明したが、位相が変化したとしても、電源端子Ｂ、Ｅにより通電される２つのステータ巻線に挟まれた歯部（ステータ磁極（４７））に隣接する隣接歯部（ステータ磁極（４８））に対応するステータ１００のバックヨーク部側に幅狭部１０１が設けられている場合の説明に適用することもできる。
【００２８】
他方で、図６に例示する比較例では、幅狭部１０１はステータ磁極（１）のバックヨーク部側の位置に設けられている。言い換えると、同相で互いに異なる極性の磁極を形成している２つのステータ巻線の間の歯部のバックヨーク部側に幅狭部１０１が設けられている。例えば、図２、図３及び図６を参照すると、ステータ磁極（２）〜ステータ磁極（６）に巻回されたステータ巻線に通電されることによって、そこにステータ１００の内周側から外周側に向かう磁極が形成され、ステータ磁極（４４）〜ステータ磁極（４８）に巻回されたステータ巻線に通電されることによって、そこにステータ１００の外周側から内周側に向かう磁極が形成される。そして、隣接する２つのステータ巻線の間の歯部（ステータ磁極（１））のバックヨーク部側に幅狭部１０１が設けられており、図６から分かるようにこの位置は磁束の最も集中する位置の一つである。
【００２９】
次に、図５の実施例のステータ１００と図６の比較例のステータ１００とを三相駆動させて、三相シンクロナスリラクタンスモータを動作させた場合の、通電電流とコイル鎖交磁束との関係を図７に示す。図７の実線は図５に例示したステータ１００を用いた場合の実施例であり、破線は図６に例示したステータ１００を用いた場合の比較例である。
【００３０】
図中から分かるように、コイル鎖交磁束の最小値は実施例及び比較例で変化はないが（図中では実施例の結果を示す実線と比較例の結果を示す破線とが重畳して描かれている）、コイル鎖交磁束の最大値は実施例のステータ１００を用いた方が大きくなる。この結果、実施例のステータ１００を用いた方がロータ２００に加わるトルクが大きくなることが分かる。従って、上記幅狭部１０１を設ける場合、それをステータ１００のバックヨーク部側のどこに設ければよいのか（つまり、モータの性能低下を如何にして防ぐことができるか）を見出すことができた。
【００３１】
図８に例示するステータ１００は、ステータ磁極と幅狭部１０１の位置関係が図１（ａ）に例示して説明したステータ１００とは異なるように形成されている。このステータ１００のステータ磁極に対するステータ巻線の巻回状態は図２及び図３に例示したのと同様である。そして、このステータ巻線には図９に例示する二相矩形波の交流電流が通電される。
【００３２】
図１０には、ある時点でのロータ２００とステータ１００との位置関係を示し、そして図９に示した二相矩形波の交流電流をステータ巻線に通電させてロータ２００を駆動させた場合の磁束の状態を示している。以下に、図１０を参照して幅狭部１０１の形成位置を説明する。尚、図面の簡略化のために１個のロータ磁極の部分と、その１個のロータ磁極に相対する６個の歯部（ステータ磁極）とを例示し、ステータ巻線と電源端子との接続関係も同時に示す。
【００３３】
図１０の実施例に示すステータ１００では、幅狭部１０１はステータ磁極（１）のバックヨーク部側の位置に設けられている。言い換えると、同相で互いに異なる磁性の極性を形成している２つのステータ巻線の間の歯部のバックヨーク部側に幅狭部１０１が設けられている。例えば、図２、図３及び図１０を参照すると、ステータ磁極（２）〜ステータ磁極（６）に巻回されたステータ巻線に通電されることによって、そこにステータ１００の内周側から外周側に向かう磁極が形成され、ステータ磁極（４４）〜ステータ磁極（４８）に巻回されたステータ巻線に通電されることによって、そこにステータ１００の外周側から内周側に向かう磁極が形成される。そして、隣接するこれら２つのステータ巻線の間の歯部（ステータ磁極（１））のバックヨーク部側に幅狭部１０１が設けられており、図１０から分かるようにこの位置は磁束の最も集中する位置とは別である。
【００３４】
他方で、図１１に例示する比較例では、幅狭部１０１はステータ磁極（４８）のバックヨーク部側の位置に設けられている。言い換えると、同相で互いに異なる極性の磁極を形成している２つのステータ巻線の間の歯部に隣接する隣接歯部のバックヨーク部側に幅狭部１０１が設けられている。例えば、図２、図３及び図１１を参照すると、ステータ磁極（２）〜ステータ磁極（６）に巻回されたステータ巻線に通電されることによって、そこにステータ１００の内周側から外周側に向かう磁極が形成され、ステータ磁極（４４）〜ステータ磁極（４８）に巻回されたステータ巻線に通電されることによって、そこにステータ１００の外周側から内周側に向かう磁極が形成される。そして、隣接する２つのステータ巻線の間の歯部（ステータ磁極（１））に隣接する隣接歯部（ステータ磁極（４８））のバックヨーク部側に幅狭部１０１が設けられており、図１１から分かるようにこの位置は磁束の最も集中する位置の一つである。
【００３５】
次に、図１０の実施例のステータ１００と図１１の比較例のステータ１００とを用いて、三相シンクロナスリラクタンスモータを動作させた場合の、通電電流とコイル鎖交磁束との関係を図１２に示す。図１２の実線は図１０に例示したステータ１００を用いた場合の実施例であり、破線は図１１に例示したステータ１００を用いた場合の比較例である。
【００３６】
図中から分かるように、コイル鎖交磁束の最小値は実施例及び比較例で変化はないが（図中では実施例の結果を示す実線と比較例の結果を示す破線とが重畳して描かれている）、コイル鎖交磁束の最大値は実施例のステータ１００を用いた方が大きくなる。この結果、実施例のステータ１００を用いた方がロータ２００に加わるトルクが大きくなることが分かる。従って、上記幅狭部１０１を設ける場合、それをステータ１００のバックヨーク部側のどこに設ければよいのか（つまり、モータの性能低下を如何にして防ぐことができるか）を見出すことができた。
【００３７】
次に図１３に示すのは、ロータ磁極ピッチ：ＷＲ、ステータ磁極ピッチ：ＷＳ、幅狭部１０１の形成範囲：ＷＧ１、幅狭部１０１のピッチ：ＷＧ２の関係を説明する図である。本実施形態ではロータ磁極は８個設けられているので、ロータ磁極ピッチ：ＷＲは４５°（＝３６０°／８）である。また、ステータ磁極は４８個設けられているので、ステータ磁極ピッチ：ＷＳは７．５°（＝３６０°／４８）である。
【００３８】
ステータ１００の周方向に沿った幅狭部１０１の形成範囲：ＷＧ１は、その周方向に沿った中央位置を歯部（ステータ磁極）の中央位置と同じくして、歯部（ステータ磁極）の２ピッチ分（１５°）以下であるように設計されている。その結果、幅狭部１０１がバックヨーク部に設けられている歯部（例えば、図１においてステータ磁極４８を構成する歯部）と隣接する歯部（例えば、図１においてステータ磁極１、４７を構成する歯部）のバックヨーク部側の全てにわたって幅狭部１０１が形成されることはない。
【００３９】
幅狭部１０１のピッチ：ＷＧ２は、ロータ磁極のピッチ：ＷＲ（本実施形態ではＷＲ＝４５°）のｎ／３（ｎは自然数）に設計され、本実施形態ではｎ＝６としてＷＧ２＝４５°×６／３＝９０°である。
本実施形態では、ロータ磁極の１個当たりに６個のステータ磁極が形成されている三相シンクロナスリラクタンスモータであるので、バックヨーク部で磁束の最も集中する位置はロータ磁極のピッチの１／３毎のピッチで存在する。従って、幅狭部１０１をロータ磁極のピッチのｎ／３毎の位置に設けていれば、バックヨーク部で磁束の最も集中する位置と幅狭部１０１の位置とが重畳することを避けることができ、磁気通路での磁気抵抗が大幅に増大することが避けられ、発生するトルクを十分に確保することができる。
【００４０】
尚、図中では幅狭部１０１の形状を略長方形で描いているが、その形状に制限は無い。例えば、溝部１０２のような形状や、図１５に示しているような半円形や、他にも半楕円形や半菱形など様々な形状で形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は三相シンクロナスリラクタンスモータのステータの断面図であり、（ｂ）は三相シンクロナスリラクタンスモータのロータの断面図である。
【図２】３相分のステータ巻線の状態を説明する図である。
【図３】図２で示したステータ巻線の状態の拡大図である。
【図４】（ａ）は三相矩形波の１周期分の波形を示すグラフであり、（ｂ）は三相正弦波の１周期分の波形を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例における幅狭部の形成位置を説明する図である。
【図６】本発明の比較例における幅狭部の形成位置を説明する図である。
【図７】通電電流とコイル鎖交磁束との関係を示すグラフである。
【図８】三相シンクロナスリラクタンスモータのステータの断面図である。
【図９】二相矩形波の１周期分の波形を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施例における幅狭部の形成位置を説明する図である。
【図１１】本発明の比較例における幅狭部の形成位置を説明する図である。
【図１２】通電電流とコイル鎖交磁束との関係を示すグラフである。
【図１３】ステータ及びロータの断面図である。
【図１４】従来のリラクタンスモータのステータの断面図である。
【図１５】従来のリラクタンスモータのステータの部分断面図である。
【符号の説明】
１〜４８ ステータ磁極
１００ ステータ
１０１ 幅狭部
１０２ 溝部
１０３ 歯部
２００ ロータ
２０１ ロータコア
２０２ 回転軸
２０３ａ 磁石
２０３ｂ 磁石
２０４ａ スリット
２０４ｂ スリット
３１０ ステータ
３１１ 歯部
３１２ ボルト穴
４１０ ステータ
４１１ 歯部
４１２ コアカット部
４１３ せり出し部
Claims (4)
- ロータ及び前記ロータと対向する複数の歯部を内面の周方向に沿って有するステータを備え、
前記ロータが有する複数のロータ磁極の１個当たりに６個の前記歯部がそれぞれ相対し、前記６個の歯部の内の５個の前記歯部をコイルピッチとするステータ巻線を巻回した三相シンクロナスリラクタンスモータであって、
三相駆動時において、同相で互いに異なる極性の磁極を形成する隣接した２つの前記ステータ巻線の間の前記歯部に隣接する隣接歯部に対応する前記ステータのバックヨーク部側の磁気通路部の幅を、他の前記歯部に対応する前記ステータのバックヨーク部側の磁気通路部の幅よりも狭くさせる幅狭部が少なくとも１個設けられている三相シンクロナスリラクタンスモータ。 - ロータ及び前記ロータと対向する複数の歯部を内面の周方向に沿って有するステータを備え、
前記ロータが有する複数のロータ磁極の１個当たりに６個の前記歯部がそれぞれ相対し、前記６個の歯部の内の５個の前記歯部をコイルピッチとするステータ巻線を巻回した三相シンクロナスリラクタンスモータであって、
二相矩形波駆動時において、同相で互いに異なる極性の磁極を形成する隣接した２つの前記ステータ巻線の間の前記歯部に対応する前記ステータのバックヨーク部側の磁気通路部の幅を、他の前記歯部に対応する前記ステータのバックヨーク部側の磁気通路部の幅よりも狭くさせる幅狭部が少なくとも１個設けられている三相シンクロナスリラクタンスモータ。 - 前記ステータの周方向に沿った前記幅狭部の形成範囲が、周方向に沿った中央位置を前記歯部の中央位置と同じくして、前記歯部の２ピッチ分以下である請求項１又は請求項２に記載の三相シンクロナスリラクタンスモータ。
- 前記ステータの周方向に沿った複数の前記幅狭部のピッチが、前記ロータ磁極のピッチのｎ／３（ｎは自然数）である請求項１から請求項３の何れか１項に記載の三相シンクロナスリラクタンスモータ。
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