(57)【要約】【課題】高出力、低製造コスト、回転子に軸方向への過大な力が加わらず、且つ、駆動コイルの利用効率の高いモータを提供する。【解決手段】回転軸を中心に前記複数の固定子コア１０３を均等な距離で配置し、固定子コア１０３の延在部１０３Ｂに駆動コイル１０３Ｃを巻き、端部１０３Ａと１０３Ａ’を磁極とする。磁極１０３Ａの径方向に対向する位置に回転子１０２Ａを配置し、磁極１０３Ａ’の径方向に対向する位置に回転子１０２Ｂを配置する。永久磁石を各回転子の表面に取り付け、或は各回転子の内部に埋め込むことにより各回転子の周方向に磁極を作り出し、或は、磁石の替わりに回転子の周方向に磁気リラクタンスを作り出し、回転軸１０１を挟んで位置する磁極１０３Ａと１０６Ａとが同極となるように各コイルに励磁電流を印加する。回転子に過大な力が加わらず、駆動コイル１０３Ｃの効率を高くできる形状とできるので、駆動コイルの効率を高くできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に沿って離間して配置された２つの回転子と、
前記回転軸と平行する軸方向に延在した延在部、および前記延在部の両端に配置され、前記２つの回転子のそれぞれの径方向において対向する一対の突極を備えた複数の固定子コアと、前記各延在部に巻いた駆動コイルからなる固定子と
を備えることを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記回転軸を中心に前記複数の固定子コアを均等な距離に保持するスペーサと、
前記回転子と前記固定子を収納するハウジングと
を備え、
前記固定子コアは、同一形状の磁性体固定子片を積層した構造を有することを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記回転軸を挟んで向かい合う２つの前記固定子コアの突極は、同じ極性になるように前記駆動コイルを励磁することを特徴とする請求項１または２に一項に記載のモータ。
【請求項４】
軸方向から見て、前記２つの回転子の極の位置が回転方向においてずれていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のモータ。
【請求項５】
前記ずれは、５〜１０°であることを特徴とする請求項４に記載のモータ。
【請求項６】
前記回転子は、多極に着磁された永久磁石を表面に備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のモータ。
【請求項７】
前記回転子は磁性材料により構成され、且つ、リラクタンストルクを発生させるためのスリットが形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のモータ。
【請求項８】
前記回転子は、磁性材料により構成され、永久磁石を埋め込んだ構造を有していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力パワーと効率を高めたモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレスモータの効率を高める技術として、以下の技術が知られている。その一つとして、磁気回路の効率を高めるために固定子コアと回転子との対向面を円錐面にする構成が知られている（例えば、特許文献１を参照）。また、隣接する駆動コイルの間に補助コイルを配置する構成も知られている（例えば、特許文献２を参照）。また、ロータコアを軸方向で分割し、分割したロータコアを回転方向にずらした構造も知られている（例えば、特許文献３を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００７−５２５９３７号公報
【特許文献２】特開平５−２９２７１６号公報
【特許文献３】特開２００３−２０４６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されている技術では、固定子コアの軸方向に流す磁束を利用して、固定子と回転子との間で磁気的な力を発揮させる。この技術では、固定子コアと両回転子との対向面同士間の距離を同様な値に保たないと、両側の吸引力に差が生じ、片側の軸方向に大きな力が加わり、回転子を保持するベアリングに過大な負荷が加わる。一般的に、部品の加工公差や組立公差や動作時の振動があるので、固定子コアと回転子と対向面の間の距離を上記の問題が生じない程度の精度で保つのは困難である。このため、特許文献１に記載した技術を利用する場合は、強固な構造を有するベアリングが必要となる。この点は、径方向（ラジアル方向）の磁束を利用する通常のブラシレスモータの方が有利となる。
【０００５】
また、特許文献１に記載の技術では、軸方向および径方向ともに磁力が働くので、トルクの生成に寄与しない磁束の割合が多い。つまり磁束の利用効率という点では不十分である。
【０００６】
また、特許文献１に記載の技術では、固定子コアを構成する複数の形状の異なる積層片を製造するには、数の多い金型が必要となり、モータの製造コストは高くなる。
【０００７】
特許文献２や特許文献３に記載された技術では、ある時刻で見た場合に通電がされていない駆動コイルの数が多く、すべての駆動コイルを通電する時刻がなく、規模の割に効率が高くない。これは、従来のモータにおいては回転子に対向する固定子コアのＮ磁極とＳ磁極の数を同じにして励磁を行わなければならない駆動方法に起因している。
【０００８】
以上のような背景において、本発明は、励磁電流を印加する際に固定子コアと回転子との対向面同士間に軸方向への過大な力が発生しなく、且つ、駆動コイルの利用効率の高い高出力モータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、（１）回転軸に沿って離間して配置された２つの回転子と、（２）前記回転軸と並行する軸方向に延在した延在部、および前記延在部の両端に配置され、前記２つの回転子のそれぞれの径方向において対向する一対の突極を備えた複数の固定子コアと、前記延在部に巻かれた駆動コイルからなる固定子とを備えることを特徴とするモータである。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、固定子は、駆動コイルが巻かれた複数の固定子コアからなり、固定子コアの軸方向の両端の部分に突極が有り、そのそれぞれが２つの回転子に対して、径方向（ラジアル方向）において対向する。駆動コイルに励磁電流を流すと、上記両端の突極の一方がＮ極、他方がＳ極となる。この２つの磁極のそれぞれの働きによって、２つの回転子を回転させる駆動力が生成される。固定子コアは複数あるので、各固定子コアに巻かれた駆動コイルの極性を切り換えることで、回転子の回転が継続される。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記回転軸を中心に前記複数の固定子コアを均等な距離に保持するスペーサと、前記回転子と前記固定子を収納するハウジングとを備え、前記固定子コアは、同一形状の磁性体固定子片を積層した構造を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記回転軸を挟んで向かい合う２つの前記固定子コアの突極は、同じ極性になるように前記駆動コイルを励磁することを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発明において、軸方向から見て、前記２つの回転子の極の位置が回転方向においてずれていることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記ずれは、５〜１０°であることを特徴とする。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発明において、前記回転子は、多極に着磁された永久磁石を表面に備えた構成を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発明において、前記回転子は磁性材料により構成され、且つ、リラクタンストルクを発生させるためのスリットが形成されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発明において、前記回転子は、磁性材料により構成され、永久磁石を埋め込んだ構造を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の発明によれば、従来モータのような磁気回路を持つほか、二つの回転子同士と対向する固定子コアにも磁気回路を構成できることで、コイルに励磁電流を印加する割合が大幅に増え、高出力化を実現できる。また、固定子の突極が回転子と径方向において対向するので、回転子と固定子の間に軸方向への過大な力を加わることがない構造になる。また、一つの駆動コイルで２つの固定子コアの突極を励磁するので、駆動コイルの利用効率を高くできる。また、固定子コアの延在部の断面形状を巻き線の磁束利用効率の良い形状とできるので、駆動コイルの効率を高くできる。更に、２つある回転子の間に駆動コイルを巻くスペースを確保できるため、太いマグネットワイヤを巻くことができるとともに、大励磁電流を印加することができ、小形のモータでも高出力化することができる。
【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、固定子が同一形状の磁性体固定子片を積層した構造により構成されるので、部品コストおよび製造コストを抑えることができる。
【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、全ての駆動コイルを同時に励磁するタイミングが存在する駆動を実現することができ、固定子コアに巻かれた駆動コイルの利用効率を高めることができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明によれば、軸方向に離間した２つの回転子に働く磁気トルクのピック値をずらすことで、コギングトルクを抑えることができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明によれば、効率が低下しない範囲でコギングトルクを抑えることができる。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、二つの回転子と対向する固定子コアより構成する磁気回路から高いトルクを出せるため、出力の高いモータを得ることができる。また、製造コストが低く、低速回転時の効率が良いモータを得ることができる。
【００２４】
請求項７に記載の発明によれば、回転子に永久磁石を用いない構造とできるので、低コストで、耐高温、耐振動性の高いモータを得ることができる。更に、特許文献１に記載されている技術で実現するのは、構造上困難であり、二つ回転子と対向する固定子コアから構成する磁気回路により、強いリラクタンストルクが出せるため、従来のリラクタンスモータより高い出力を得ることができる。
【００２５】
請求項８に記載の発明によれば、永久磁石に固定子の磁極との間で働く磁気力に起因する磁気トルクと、強いリラクタンストルクとを駆動力として回転子が回転するので、高い出力トルクを得ることができる。つまり、特許文献１に記載されている技術で実現できなく、二つ回転子と対向する固定子コアより構成する磁気回路から、従来の埋め込み永久磁石形モータより強いリラクタンストルクが出せるため、出力のより高いモータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施形態のモータの概念図である。
【図２】第１実施形態のモータを概念的に示す軸断面図（Ａ）と軸断面図（Ｂ）である。
【図３】第１実施形態のモータの電気的な構成を示すブロック図である。
【図４】第１実施形態のモータの軸に沿った断面構造を示す断面図（Ａ）と軸に垂直な方向で切った断面図（Ｂ）である。
【図５】第１実施形態のモータの回転子の構造を示す軸に沿った断面構造を示す断面図（Ａ）と、軸方向から見た正面図（Ｂ）および（Ｃ）である。
【図６】固定子のコアの構造を示す側面図（Ａ）と軸方向に垂直な方向で切った断面図（Ｂ）と平面図（Ｃ）である。
【図７】スペーサの構造を示す正面図（Ａ）と軸を含む面で切断した断面図（Ｂ）である。
【図８】第１実施形態のモータを駆動する際の励磁のタイミングを示す原理図である。
【図９】第２実施形態のモータの概念図である。
【図１０】第２実施形態のモータの回転子の構造を示す正面図（Ａ）と軸を含む面で切断した断面図（Ｂ）である。
【図１１】第２実施形態のモータの軸に沿った断面構造を示す断面図（Ａ）、軸に垂直な方向で切った断面図（Ｂ）および蓋部材を外した状態を軸方向から見た正面図（Ｃ）である。
【図１２】第２実施形態のモータを駆動する際の励磁のタイミングを示す原理図である。
【図１３】第３実施形態のモータの概念図である。
【図１４】第３実施形態のモータの回転子の軸に沿った断面構造を示す断面図（Ａ）、軸に垂直な方向で切った断面図（Ｂ）および（Ｃ）である。
【図１５】第３実施形態のモータの軸に沿った断面構造を示す断面図（Ａ）、軸に垂直な方向で切った断面図（Ｂ）および蓋部材を外した状態を軸方向から見た正面図（Ｃ）である。
【図１６】第３実施形態のモータを駆動する際の励磁のタイミングを示す原理図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（１）第１の実施形態
以下、本発明を利用した永久磁石型同期モータ（ＰＭモータ）の一例を説明する。本実施形態で示すＰＭモータは、回転子の表面に永久磁石を備えたＳＰＭ(Surface Permanent Magnet)モータに分類される。図１は、実施形態のＰＭモータの概念図であり、軸方向で切った断面の構造が概念的に示されている。図２（Ａ）は、図１に示されるモータをＧ−Ｇ面で切った断面を図１の左方向から見た状態が概念的に示され、図２（Ｂ）は、図１に示されるモータをＨ−Ｈ面で切った断面を図１の左方向から見た状態が概念的に示されている。
【００２８】
（回転子の構造）
図１および図２には、発明を利用したＰＭモータ１００が示されている。ＰＭモータ１００は、回転軸１０１を備え、回転軸１０１には、軸方向に離間した位置に回転子１０２Ａと１０２Ｂが取り付けられている。
【００２９】
図２（Ａ）には、図１の左方向から軸に沿って見た回転子１０２Ａの構造が示されている。回転子１０２Ａは、外周にラジアル方向において８極（１１〜１８）に着磁された円筒状永久磁石を備えた構造とされている。回転子１０２Ａの外周に配置された永久磁石は、軸方向から見て、外周側にＮ極とＳ極とが交互に現れる構造とされている。永久磁石の内側に、磁性材料製のホイールを備え、永久磁石を回転軸に固定するほか、永久磁石のバックヨークとして磁気回路を構成する。
【００３０】
回転子１０２Ｂも回転子１０２Ａと同様な構造を有している。図２には、回転子１０２Ｂがその外周部分に、ラジアル方向において８極（１１’〜１８’）に着磁された円筒状永久磁石を備えた構造が示されている。
【００３１】
図２に示すように、回転子１０２Ａと回転子１０２Ｂとは、軸回りに４５°から少しずれた角度で回転させた関係にある。この例では、回転子１０２Ａに対して、回転子１０２Ｂを相対的に４５°−７°＝３８°回転させた角度位置としている。この構成によれば、回転子１０２Ａと回転子１０２Ｂとは、磁極の位置が軸回りの角度で７°ずれた状態（捻れた状態）で配置される。このような微妙な角度ずれをもって、回転子１０２Ａと１０２Ｂとを配置するのは、コギングトルク（トルクの回転ムラ）を抑えるためである。このずれの角度は、５〜１０°程度とすることが好ましい。つまり、回転子１０２Ａに対して、回転子１０２Ｂを３５°〜４０°回転させた関係で配置することが望ましい。勿論、回転子１０２Ａに対して、回転子１０２Ｂを４５°回転させた関係で配置することも可能である。
【００３２】
（固定子の構造）
固定子は、６個の固定子コア、各固定子コアに巻かれた駆動コイルより構成される。図２（Ａ）には、６個の固定子コアの一方の端部により構成される６個の突極１０３Ａ〜１０８Ａが示されている。また、図２（Ｂ）には、上記の突極１０３Ａ〜１０８Ａに対する他方の磁極となる６個の突極１０３Ａ’〜１０８Ａ’が示されている。
【００３３】
６個の固定子コアは同じ構造であるので、その中の一つの固定子コア１０３（図１参照）について説明する。固定子コア１０３は、磁性材料である珪素鋼板を積層した構造とされている。固定子コア１０３は、中央が延在部１０３Ｂとされた長手形状を有し、両端が突極１０３Ａと１０３Ａ’とされている。延在部１０３Ｂには、駆動コイル１０３Ｃが巻かれている。駆動コイル１０３Ｃの両端は、後述する駆動回路Ａに接続されている。駆動コイル１０３Ｃに励磁電流を流すと、突極１０３ＡがＮ極となれば突極１０３Ａ’がＳ極となる。励磁電流の極性が反転すれば、この関係も反転する。
【００３４】
固定子コア１０３の突極１０３Ａは、回転子１０２Ａの外周に配置された永久磁石に径方向（ラジアル方向）において対向可能な位置関係とされている。また、固定子コア１０３の突極１０３Ａ’は、回転子１０２Ｂの外周に配置された永久磁石に径方向（ラジアル方向）において対向可能な位置関係とされている。
【００３５】
以上が図１に示す固定子コア１０３の構成であるが、他に軸方向から見て等角な位置に同様な構成を有する固定子コアが５個配置され、計６個の固定子コアが配置されている。図２（Ａ）には、図１の左方向から見た各固定子コアの突極１０３Ａ〜１０８Ａが示され、図２（Ｂ）には、図１の左方向から見た各固定子コアの突極１０３Ａ’〜１０８Ａ’が示されている。
【００３６】
（電気的な構成）
図３は、駆動回路から駆動コイルへの結線の状態を示すブロック図である。図３には、各固定子コアのそれぞれに巻かれた６組の駆動コイル１０３Ｃ〜１０８Ｃが示されている。ここで、駆動コイル１０３Ｃは、固定子コア１０３の延在部１０３Ｂ（図１参照）に巻かれた駆動コイルである。駆動コイル１０４Ｃは、固定子コア１０４の延在部（図示されていないが、図２の突極１０４Ａと１０４Ａ’の間に存在する）に巻かれた駆動コイルである。駆動コイル１０５Ｃは、固定子コア１０５の延在部（図示されていないが、図２の突極１０５Ａと１０５Ａ’の間に存在する）に巻かれた駆動コイルである。駆動コイル１０６Ｃは、固定子コア１０６の延在部（図示されていないが、図２の突極１０６Ａと１０６Ａ’の間に存在する）に巻かれた駆動コイルである。駆動コイル１０７Ｃは、固定子コア１０７の延在部（図示されていないが、図２の突極１０７Ａと１０７Ａ’の間に存在する）に巻かれた駆動コイルである。駆動コイル１０８Ｃは、固定子コア１０８の延在部（図示されていないが、図２の突極１０８Ａと１０８Ａ’の間に存在する）に巻かれた駆動コイルである。
【００３７】
なお、図３では、各駆動コイルを分かり易く表現するためにコイルの軸が周方向に沿ったように記載されているが、実際の各駆動コイルの軸は、図１に示すように回転軸の方向に向いている。
【００３８】
後述するように軸を挟んで位置する駆動コイルは、同極性で駆動されるので、駆動コイル１０３Ｃと駆動コイル１０６Ｃとが駆動回路Ａ（１３１）により駆動され、駆動コイル１０４Ｃと駆動コイル１０７Ｃとが駆動回路Ｂ（１３２）により駆動され、駆動コイル１０５Ｃと駆動コイル１０８Ｃとが駆動回路Ｃ（１３３）により駆動される。
【００３９】
駆動回路Ａ（１３１）〜駆動回路Ｃ（１３３）は、制御信号生成回路１３４からの制御信号に基づいて動作し、接続された駆動コイルに後述するタイミングでもってＰＷＭ信号を出力する。
【００４０】
（ＰＭモータ（永久磁石型同期モータ）の具体的な構造）
以下、図１〜３に概念的な構成を示したＰＭモータ１００の具体的な構造の一例を説明する。図４は、図１に示すＰＭモータの具体的な構造を示すものであり、図１と同じ符号部分は図１に関連して説明した部位を示している。図４には、軸を含む面で切断した断面の構造を示す断面図（Ａ）と、図４（Ａ）のＢ−Ｂ面で切った断面を（Ａ）の右方向から見た断面図（Ｂ）が示されている。図５には、回転軸に取り付けられた回転子を軸方向で切断した断面図（Ａ）、（Ａ）の左方向からホイール１１１を見た正面図（Ｂ）、（Ａ）の左方向からホイール１２６を見た正面図（Ｃ）が示されている。
【００４１】
図４および図５に示すように、ＰＭモータ１００は、回転軸１０１を備えている。回転軸１０１には、回転子１０２Ａを構成するベース部材となるホイール１１１と、回転子１０２Ｂを構成するホイール１２６とが離れた位置に固定されている。ホイール１１１とホイール１２６は低炭素鋼など磁性材料で製造され、永久磁石のバックヨークとして磁気回路を構成する。ホイール１１１には、空冷用の空気を通すための冷却孔１１２が設けられ、ホイール１２６にも同様な冷却孔１２７が設けられている。ホイール１１１の外周には、等角度な位置に着磁された８極（１１〜１８)の永久磁石が固定されて、ホイール１２６の外周にも等角度な位置に着磁された８極（１１’〜１８’）の永久磁石が固定されている。
【００４２】
図５（Ｃ）の符号Ｓにより示すように、ホイール１１１とホイール１２６とは、軸方向から見て永久磁石の磁極の位置が軸回りの角度にしてθ＝７°ずれるように配置されている。なお、ホイール１１１とホイール１２６に取り付けられた同極性の磁石同士を比べると、その位置は軸方向から見て角度にして４５°−７°＝３８°ずれた位置関係とされている。
【００４３】
図４（Ａ）に示す状態では、永久磁石の磁極１１の径方向で対向する位置に、隙間を有した状態で固定子コア１０３の突極１０３Ａが位置し、もう一つの永久磁石の磁極１１’の径方向で対向する位置に、隙間を有した状態で固定子コア１０３の突極１０３Ａ’が位置している。
【００４４】
また、永久磁石の磁極１５の径方向で対向する位置に、隙間を有した状態で固定子コア１０６の突極１０６Ａが位置し、もう一つの永久磁石の磁極１５’の径方向で対向する位置に、隙間を有した状態で固定子コア１０６の突極１０６Ａ’が位置している。
【００４５】
図４に示す状態において、固定子コア１０３および１０６は、円環形状の外周側スペーサ１１３および１１４により外周側から保持されている。外周側スペーサ１１３および１１４は、円筒形状のハウジング（ケーシング）１１５の内側に固定されている。ハウジング１１５の軸方向の前後の開口部は、蓋部材１１６と１１７によって塞がれている。蓋部材１１６には、冷却用の空気の通気孔となる冷却孔１１８が設けられ、蓋部材１１７にも同様な冷却孔１３０が設けられている。蓋部材１１６および１１７の中央には、孔が設けられ、そこから回転軸１０１が外側に突出している。
【００４６】
回転軸１０１は、ベアリング１１９および１２０を介してスペーサ１２１および１２２に回転可能な状態で支持されている。図７には、スペーサ１２１を図４の軸方向右側から見た正面図（Ａ）と軸を含む面で切断した断面図（Ｂ）が示されている。スペーサ１２１は、内周側にベアリング１１９を保持する凹部３１が設けられ、さらに外周側に６箇所の切り欠き部３２〜３７が設けられている。この切り欠き部３２〜３７のそれぞれに、固定子コア１０３〜１０８のそれぞれが嵌り込むことで、固定子コア１０３〜１０８の保持が行われる。なお、スペーサ１２２は、図７に示すスペーサ１２１と同じ構造であり、図７（Ｂ）の状態を反転させた状態で使用される。
【００４７】
スペーサ１２１および１２２には、冷却孔１２４および１２３が形成されている。スペーサ１２１および１２２は、内側から固定子コア１０３〜１０８を保持している。固定子コア１０３〜１０８は、スペーサ１２１および１２２によって内側から支えられ、ハウジング１１５に固定された外周側スペーサ１１３および１１４によって外側から支えられている。この構造により、回転軸１０１は、ハウジング１１５や固定子コア１０３〜１０８に対して回転可能な状態で保持されている。
【００４８】
図４（Ｂ）には、６個の固定子コア１０３〜１０８、これら固定子コアの延在部のそれぞれに巻かれた駆動コイル１０３Ｃ〜１０８Ｃが示されている。また図４（Ｂ）には、ハウジング１１５に一体となったフランジ１２８と、ＰＭモータ１００を支持する構造体にフランジ１２８を固定するためのボルト孔（ビス孔）１２９が示されている。
【００４９】
（固定子コアの構造）
固定子コア１０３〜１０８の具体的な構造の一例を説明する。図６は、固定子コアの側面図（Ａ）と断面図（Ｂ）および平面図（Ｃ）である。図６（Ａ）のＢ−Ｂの面で切った断面が図６（Ｂ）に示されている。軸方向から見た固定子コアの平面図が図６（Ｃ）に示されている。
【００５０】
各固定子コアは同じ構造であるので、以下、固定子コア１０３について説明する。図６には、固定子コア１０３が示されている。図６において、符号１４１は、軸中心から遠い位置にある外面であり、符号１４２は、軸中心に近い側の内面である。固定子コア１０３は、同じ形状とされた薄板状の磁性材料（この例では、珪素鋼板）を図６（Ｂ）や（Ｃ）に示すように外面１４１と内面１４２とが曲面となるように周方向に重ねた構造とされている。
【００５１】
軸方向から見た外面１４１と内面１４２とは、半径Ｒの円の円周に一致する構造とされている。ここで、内面１４２の曲率中心は、回転軸１０１（図４参照）の軸中心に略一致し、外面１４１の曲率中心は、回転軸１０１の軸中心から固定子コア１０３の厚み（ラジアル方向の厚み）Ｌの分だけ、外側にずれた位置とされている。
【００５２】
（ＰＭモータ（永久磁石型同期モータ）の動作）
図１〜図４に示すＰＭモータ１００の動作の一例を説明する。図８は、０°〜９０°の回転角度区域に、回転子の角度位置と、各固定子コアの突極の極性との関係とを示す原理図である。なお、図８の視点は、図２の場合と同じである。図８には、回転子１０２Ａと固定子コア側の突極１０３Ａ〜１０８Ａが示されている。また、図８に示す回転子１０２Ａの角度位置と固定子コアの突極の極性との関係を表にしたものを下記表１に示す。以下の説明において、固定子コアの突極の極性の選択は、各固定子コアの延在部に巻かれた駆動コイルへの励磁電流の向きを切り換えることで行われる。
【００５３】
【表１】
2010263725.tif 000003
【００５４】
（０〜５°）
まず、初期状態（モータはすでに定格速度で働き、回転子が角度位置０°に在る状態）において、回転中心から見ると、固定子コア１０３の突極１０３Ａは、永久磁石の磁極１１の右部分と、磁極１８の左部分と対向する。磁極１１と磁極１８の外周がそれぞれＮ極とＳ極なので、磁極１１の右部分はＮ極と励磁された突極１０３Ａからの反発力を受け、磁極１８の左部分は突極１０３Ａからの吸引力を受ける。よってこの状態において、反時計回り方向に動かさそうとする磁気トルクが永久磁石の磁極１１と１８に働く。永久磁石の磁極１１と１８が軸を挟んで対称な位置における永久磁石の磁極１４と１５においても同様に固定子コアの突極１０６Ａからの反時計回り方向に回そうとする磁気トルクが働く。
【００５５】
また、初期状態において、回転中心から見ると、固定子コア１０４の突極１０４Ａは、永久磁石の磁極１１の左部分と、磁極１２の右部分と対向し、突極１０７Ａは、永久磁石の磁極１５の左部分と、磁極１６の右部分と対向する。磁極１１と磁極１５の外周がＮ極、磁極１２と磁極１６の外周がＳ極なので、磁極１１と磁極１５は、それぞれＳ極と励磁された突極１０４Ａと１０７Ａからの吸引力を受け、磁極１２と磁極１６は、突極１０４Ａと１０７Ａからの反発力を受ける。同様に、外周がＮ極の磁極１３と磁極１７は、それぞれＳ極と励磁された突極１０５Ａと突極１０８Ａからの吸引力を受け、外周がＳ極の磁極１４と磁極１８は、それぞれ突極１０５Ａと突極１０８Ａからの反発力を受ける。よって、反時計回り方向に動かさそうとする磁気トルクが上記永久磁石を取り付けた回転子１０２Ａに働く。
【００５６】
一方、固定子コア１０３の突極１０３Ａ’、固定子コア１０４の突極１０４Ａ’、固定子コア１０５の突極１０５Ａ’、固定子コア１０６の突極１０６Ａ’、固定子コア１０７の突極１０７Ａ’、固定子コア１０８の突極１０８Ａ’は、それぞれ同一固定子コアに在る上記突極の極性に逆になっていて、回転子１０２Ｂに取り付けた永久磁石の各磁極の極性も同一角度位置に在る回転子１０２Ａに取り付けた永久磁石の各磁極の極性に逆になっているため、反時計回り方向に動かさそうとする磁気トルクが回転子１０２Ｂにも同様に働く。
【００５７】
以上の磁力は、０〜５°の角度範囲において作用し、この角度範囲において回転子１０２Ａと回転子１０２Ｂを反時計回り方向に回そうとする磁気トルクが継続して働く。
【００５８】
（５°〜７．５°）
図８と図２に示されるように、５°〜７.５°の角度範囲に、固定子コア１０５と固定子コア１０８の各突極は、それぞれ永久磁石の磁極１３、１７、１３’、１７’とほぼ真正面で対向し、他の磁極に対向しないとなり、回転子に磁気トルクの貢献が少ない。５°の角度位置で、駆動コイル１０５Ｃと駆動コイル１０８Ｃへの励磁電流を切り、５°〜７.５°の角度区域に通電しない。よって、この角度範囲には、表１に示されるように、二つの回転子に対して、両方とも２つの固定子コア巻かれるコイルへの電流を切り、４つ固定子コアに巻かれるコイルだけ励磁する。
【００５９】
（７.５°〜２０°）
図８、図２と表1に示されるように、この角度区域に、前から励磁しているコイルに巻かれた固定子コアの突極は、対向する永久磁石の磁極の極性が変わっていないために、このまま、通電し続ける。
【００６０】
一方、回転中心から見ると、この角度区域に、固定子コア１０５の突極１０５Ａは、永久磁石の外周N極の磁極１３の右側と外周Ｓ極の磁極１２の左側と対向し、固定子コア１０８の突極１０８Ａは、永久磁石の外周Ｎ極の磁極１７の右側と外周Ｓ極の磁極１６の左側と対向する。回転子が７．５°の角度位置に着く際、突極１０５Ａと突極１０８ＡがＮ極になるように、コイル１０５Ｃとコイル１０８Ｃに励磁電流を印加する。励磁電流の印加により、ともにＮ極になった固定子コア１０５の突極１０５Ａと固定子コア１０８の突極１０８Ａは、永久磁石の磁極１２と磁極１６に吸引力、磁極１３と磁極１７に反発力をかける。同様に、励磁電流の印加により、ともにＳ極になった突極１０５Ａ’と突極１０８Ａ’は磁極１２’と磁極１６’に吸引力、磁極１３’と磁極１７’に反発力をかける。
【００６１】
これらの軸対称の磁気偶力は回転子に働く磁気トルクである。この角度区域には、すべてのコイルを励磁する。
【００６２】
（２０°〜２２．５°）
図８と図２に示されるように、２０°〜２２．５°の角度範囲に、固定子コア１０６と固定子コア１０３の各突極は、それぞれ永久磁石の磁極１４、１８、１４’、１８’とほぼ真正面で対向し、他の磁極に対向しないとなり、回転子に磁気トルクの貢献が少ない。２０°の角度位置で、駆動コイル１０６Ｃと駆動コイル１０３Ｃへの励磁電流を切り、２０°〜２２．５°の角度区域に通電しない。よって、この角度範囲には、表１に示されるように、二つの回転子に対して、両方とも２つの固定子コアに巻かれるコイルへの電流を切り、４つ固定子コアに巻かれるコイルだけ励磁する。
【００６３】
（２２．５°〜３５°）
図８、図２と表1に示されるように、この角度区域に、前から励磁しているコイルに巻かれた固定子コアの突極は、対向する永久磁石の磁極の極性が変わっていないために、このまま、通電し続ける。
【００６４】
一方、回転中心から見ると、この角度区域に、固定子コア１０６の突極１０６Ａは、永久磁石の外周Ｓ極の磁極１４の右側と外周Ｎ極の磁極１３の左側と対向し、固定子コア１０３の突極１０３Ａは、永久磁石の外周S極の磁極１８の右側と外周Ｎ極の磁極１７の左側と対向する。回転子が２２．５°の角度位置に着く際、突極１０３Ａと突極１０６ＡがＳ極になるように、コイル１０３Ｃとコイル１０６Ｃに励磁電流を印加する。励磁電流の印加により、ともにS極になった固定子コア１０６の突極１０６Ａと固定子コア１０３の突極１０３Ａは、永久磁石の磁極１３と磁極１７に吸引力、磁極１４と磁極１８に反発力をかける。同様に、励磁電流の印加により、ともにＮ極になった突極１０３Ａ’と突極１０６Ａ’は磁極１３’と磁極１７’に吸引力、磁極１４’と磁極１８’に反発力をかける。
【００６５】
これらの軸対称の磁気偶力は回転子に働く磁気トルクである。この角度区域には、すべてのコイルを励磁する。
【００６６】
（３５°〜３７．５°）
図８と図２に示されるように、３５°〜３７．５°の角度範囲に、固定子コア１０７と固定子コア１０４の各突極は、それぞれ永久磁石の磁極１５、１１、１５’、１１’とほぼ真正面で対向し、他の磁極に対向しないとなり、回転子に磁気トルクの貢献が少ない。３５°の角度位置で、駆動コイル１０７Ｃと駆動コイル１０４Ｃへの励磁電流を切り、３５°〜３７．５°の角度区域に通電しない。よって、この角度範囲には、表１に示されるように、二つの回転子に対して、両方とも２つの固定子コアに巻かれるコイルへの電流を切り、４つ固定子コアに巻かれるコイルだけ励磁する。
【００６７】
（３７．５°〜５０°）
図８、図２と表1に示されるように、この角度区域に、前から励磁しているコイルに巻かれた固定子コアの突極は、対向する永久磁石の磁極の極性が変わっていないために、このまま、通電し続ける。
【００６８】
一方、回転中心から見ると、この角度区域に、固定子コア１０７の突極１０７Ａは、永久磁石の外周N極の磁極１５の右側と外周S極の磁極１４の左側と対向し、固定子コア１０４の突極１０４Ａは、永久磁石の外周N極の磁極１１の右側と外周S極の磁極１８の左側と対向する。回転子が３７．５°の角度位置に着く際、突極１０４Ａと突極１０７ＡがＮ極になるように、コイル１０４Ｃとコイル１０７Ｃに励磁電流を印加する。励磁電流の印加により、ともにN極になった固定子コア１０７の突極１０７Ａと固定子コア１０４の突極１０４Ａは、永久磁石の磁極１４と磁極１８に吸引力、磁極１５と磁極１１に反発力をかける。同様に、励磁電流の印加により、ともにＳ極になった突極１０４Ａ’と突極１０７Ａ’は磁極１４’と磁極１８’に吸引力、磁極１５’と磁極１１’に反発力をかける。
【００６９】
これらの軸対称の磁気偶力は回転子に働く磁気トルクである。この角度区域には、すべてのコイルを励磁する。
【００７０】
（５０°〜５２．５°）
図８と図２に示されるように、５０°〜５２．５°の角度範囲に、固定子コア１０８と固定子コア１０５の各突極は、それぞれ永久磁石の磁極１６、１２、１６’、１２’とほぼ真正面で対向し、他の磁極に対向しないとなり、回転子に磁気トルクの貢献が少ない。５０°の角度位置で、駆動コイル１０８Ｃと駆動コイル１０５Ｃへの励磁電流を切り、５０°〜５２．５°の角度区域に通電しない。よって、この角度範囲には、表１に示されるように、二つの回転子に対して、両方とも２つの固定子コアに巻かれるコイルへの電流を切り、４つ固定子コアに巻かれるコイルだけ励磁する。
【００７１】
（５２．５°〜６５°）
図８、図２と表1に示されるように、この角度区域に、前から励磁しているコイルに巻かれた固定子コアの突極は、対向する永久磁石の磁極の極性が変わっていないために、このまま、通電し続ける。
【００７２】
一方、回転中心から見ると、この角度区域に、固定子コア１０８の突極１０８Ａは、永久磁石の外周Ｓ極の磁極１６の右側と外周Ｎ極の磁極１５の左側と対向し、固定子コア１０５の突極１０５Ａは、永久磁石の外周S極の磁極１２の右側と外周Ｎ極の磁極１１の左側と対向する。回転子が５２．５°の角度位置に着く際、突極１０５Ａと突極１０８ＡがＳ極になるように、コイル１０５Ｃとコイル１０８Ｃに励磁電流を印加する。励磁電流の印加により、ともにS極になった固定子コア１０８の突極１０８Ａと固定子コア１０５の突極１０５Ａは、永久磁石の磁極１５と磁極１１に吸引力、磁極１６と磁極１２に反発力をかける。同様に、励磁電流の印加により、ともにＮ極になった突極１０５Ａ’と突極１０８Ａ’は磁極１５’と磁極１１’に吸引力、磁極１６’と磁極１２’に反発力をかける。
【００７３】
これらの軸対称の磁気偶力は回転子に働く磁気トルクである。この角度区域では、すべてのコイルを励磁する。
【００７４】
（６５°〜６７．５°）
図８と図２に示されるように、６５°〜６７．５°の角度範囲に、固定子コア１０６と固定子コア１０３の各突極は、それぞれ永久磁石の磁極１３、１７、１３’、１７’とほぼ真正面で対向し、他の磁極に対向しないとなり、回転子に磁気トルクの貢献が少ない。６５°の角度位置で、駆動コイル１０６Ｃと駆動コイル１０３Ｃへの励磁電流を切り、６５°〜６７．５°の角度区域に通電しない。よって、この角度範囲には、表１に示されるように、二つの回転子に対して、両方とも２つの固定子コアに巻かれるコイルへの電流を切り、４つ固定子コアに巻かれるコイルだけ励磁する。
【００７５】
（６７．５°〜８０°）
図８、図２と表1に示されるように、この角度区域に、前から励磁しているコイルに巻かれた固定子コアの突極は、対向する永久磁石の磁極の極性が変わっていないために、このまま、通電し続ける。
【００７６】
一方、回転中心から見ると、この角度区域に、固定子コア１０６の突極１０６Ａは、永久磁石の外周N極の磁極１３の右側と外周S極の磁極１２の左側と対向し、固定子コア１０３の突極１０３Ａは、永久磁石の外周N極の磁極１７の右側と外周S極の磁極１６の左側と対向する。回転子が６７．５°の角度位置に着く際、突極１０６Ａと突極１０３ＡがＮ極になるように、コイル１０６Ｃとコイル１０３Ｃに励磁電流を印加する。励磁電流の印加により、ともにＮ極になった固定子コア１０６の突極１０６Ａと固定子コア１０３の突極１０３Ａは、永久磁石の磁極１２と磁極１６に吸引力、磁極１３と磁極１７に反発力をかける。同様に、励磁電流の印加により、ともにＳ極になった突極１０６Ａ’と突極１０３Ａ’は磁極１２’と磁極１６’に吸引力、磁極１３’と磁極１７’に反発力をかける。
【００７７】
これらの軸対称の磁気偶力は回転子に働く磁気トルクである。この角度区域には、すべてのコイルを励磁する。
【００７８】
（８０°〜８２．５°）
図８と図２に示されるように、８０°〜８２．５°の角度範囲に、固定子コア１０７と固定子コア１０４の各突極は、それぞれ永久磁石の磁極１４、１８、１４’、１８’とほぼ真正面で対向し、他の磁極に対向しないとなり、回転子に磁気トルクの貢献が少ない。８０°の角度位置で、駆動コイル１０７Ｃと駆動コイル１０４Ｃへの励磁電流を切り、８０°〜８２．５°の角度区域に通電しない。よって、この角度範囲には、表１に示されるように、二つの回転子に対して、両方とも２つの固定子コアに巻かれるコイルへの電流を切り、４つ固定子コアに巻かれるコイルだけ励磁する。
【００７９】
（８２．５°〜９０°）
図８、図２と表1に示されるように、この角度区域に、前から励磁しているコイルに巻かれた固定子コアの突極は、対向する永久磁石の磁極の極性が変わっていないために、このまま、通電し続ける。
【００８０】
一方、回転中心から見ると、この角度区域に、固定子コア１０７の突極１０７Ａは、永久磁石の外周Ｓ極の磁極１４の右側と外周Ｎ極の磁極１３の左側と対向し、固定子コア１０４の突極１０４Ａは、永久磁石の外周S極の磁極１８の右側と外周Ｎ極の磁極１７の左側と対向する。回転子が８２．５°の角度位置に着く際、突極１０７Ａと突極１０４ＡがＳ極になるように、コイル１０７Ｃとコイル１０４Ｃに励磁電流を印加する。励磁電流の印加により、ともにS極になった固定子コア１０７の突極１０７Ａと固定子コア１０４の突極１０４Ａは、永久磁石の磁極１３と磁極１７に吸引力、磁極１４と磁極１８に反発力をかける。同様に、励磁電流の印加により、ともにＳ極になった突極１０６Ａ’と突極１０３Ａ’は磁極１３’と磁極１７’に吸引力、磁極１４’と磁極１８’に反発力をかける。
【００８１】
これらの軸対称の磁気偶力は回転子に働く磁気トルクである。この角度区域には、すべてのコイルを励磁する。
【００８２】
（９０°〜）
回転子１０２Ａの回転角が９０°となったら、回転角０°の場合と同様な励磁を各駆動コイルに対して行う。そして、以後９０°毎に上記と同じ順序で励磁の組合せを切り換える。
【００８３】
（動作のまとめ）
この例では、表１に記載されているように、軸を挟んで対称な位置にある固定子の突極は、同極性になるようにそのコイルが励磁される。そして表１に示す切り換えのパターンが９０°毎に繰り替えされる。
【００８４】
なお、もう一つの回転子１０２Ｂの側における磁極の切換の状態は、図８に示す回転子側および固定子側における磁極の極性を反転させたものとなる（ただし、回転子１０２Ｂが回転子１０２Ａに対して、少しずれた回転角の位置関係にある）。
【００８５】
（優位性）
図１〜図４に示すＰＭモータ１００の優位性を説明する。以上述べたように、ＰＭモータ１００では、回転子１０３の延在部１０３Ｂに駆動コイル１０３Ｃを巻き、端部の突極１０３Ａと１０３Ａ’を磁極として利用している。また、突極１０３Ａの径方向に対向する位置に回転子１０２Ａを配置し、突極１０３Ａ’の径方向に対向する位置に回転子１０２Ｂを配置している。また、各回転子の表面には、永久磁石を取り付け、回転軸１０１を挟んで位置する突極１０３Ａと突極１０６Ａとが同磁極となるように励磁を行う。
【００８６】
この構成によれば、固定子コアの突極と回転子の磁極が径方向で対向しているので、回転子に過大な力が加わらず、高コストな強固なベアリングを必要としない。また、この点で耐久性および信頼性を高くできる。
【００８７】
３６０°の角度範囲において、６個の固定子に巻かれたコイルへの非通電（つまり通電が行われず休止する）期間は従来のモータより短い。例えば、従来のモータを矩形波電圧電源で駆動する場合、コイルを機械角度１２０°の区域に通電、６０°の区域に非通電、１２０°の区域に逆方向に通電、また、６０°の区域に非通電と繰り返す。一方、本発明のモータは、二つの回転子が有り、同一角度位置に二つ回転子の表面に永久磁石の磁極の極性が逆になっているため、回転子同士も固定子コアと一緒に磁気回路を構成する。一つの回転子に対して、矩形波電圧で駆動する場合にも、Ｎ極とＳ極の数が違うことができ、コイルの通電できる期間は長くなる。また、従来のモータに比較して、コイルの巻き線スペースが大きいため、太いマグネットワイヤでコイルを巻くことができ、ターン数の少ない太い巻き線で作ったコイルに大電流を通ることにより、同じ磁束を出せるコイルのインダクタンスを減らすことができる。このため、同じ体積の従来の構造のモータに比較して、本発明のモータは、高い出力を得ることができる。
【００８８】
図６に示すように固定子のコアの軸方向から見た断面の形状を正方形に近い形とできる。このため、コイルの効率（励磁電流の生成磁束への寄与効率）を高くでき、モータの効率を高くできる。
【００８９】
本発明の集中巻き線駆動コイルは、分布巻き線コイルのような複雑な巻き方とする必要がないので、回転トルクに寄与しない渡り線を減らせる。このため、線材での銅損を減らすことができる共に、線材を節約できる。またコイル巻きの作業が簡略化され、製造コストを抑えることができる。
【００９０】
回転子１０２Ａと１０２Ｂとの軸方向から見た磁極の位置関係を少しずらした角度位置とすることで、２つの固定子に働くトルクの切り替わりのタイミングをずらし、回転のムラとなるコギングトルクを減少させることができる。なお、上記のずれは、５〜１０°程度の範囲が好ましい。５°を下回ると、コギングトルクの減少効果が低く、１０°を上回ると、理想的な動作状態からのずれが増大し、効率の低下が目立つようになる。
【００９１】
（２）第２の実施形態
本実施形態は、本発明を利用した同期リラクタンス型モータ（ＳｙｎＲ形モータ）の一例である。本実施形態で示す同期リラクタンス型モータは、第１の実施形態で説明したＰＭモータ１００に比較して、回転子の構造および駆動方法が異なる。なお、それ以外の構造および駆動回路の構成は、第１の実施形態で説明したＰＭモータ１００と同じである。
【００９２】
図９は、本実施形態の同期リラクタンス型モータの概念図である。図９には、同期リラクタンス型モータ２００が示されている。同期リラクタンス型モータ２００が図１に示すＰＭモータ１００と異なるのは、回転子の構造である。なお、固定子その他の構造は、ＰＭモータ１００と同じである。以下、特に第１の実施形態の場合との違いを説明しない部分は、第１の実施形態の同じである。
【００９３】
同期リラクタンス型モータ２００は、回転軸１０１を備え、回転軸１０１の軸方向に離間した２箇所の部分に回転子２０１と回転子２０２が取り付けられている。回転子２０１および２０２は、磁性材料により構成されており、以下に示す構造を有している。
【００９４】
図１０は、回転子２０１を図９の左方向から見た外観を示す正面図（Ａ）と、軸を含む面で切断した断面図（Ｂ）である。回転子２０１は、磁性材料により構成され、複数のスリット（隙間）２０４が形成されている。スリット２０４は、図示する形状を有し、回転子２０１の一方の端面から他方の端面に向かって軸方向に延在している。
【００９５】
また、中心には、回転軸１０１が貫通する軸孔２０３が設けられている。図示するようなデザインでスリット２０４が形成されることで、回転子２０１に磁束が通り易い部分（低磁気抵抗部分）と磁束が通り難い部分（高磁気抵抗部分）が形成される。固定子コアに巻かれたコイルを通電により発生する回転磁場の磁束の流れは、回転子２０１の外周にこれらの周期的に現れる部分を通過することで、回転子２０１と外側の固定子側の６極の突極との間に回転子を回転させるトルク（リラクタンストルク）が発生する。
【００９６】
（同期リラクタンス型モータの具体的な構造）
図１１は、軸を含む面で同期リラクタンス型モータ２００を切断した断面図（Ａ）、（Ａ）におけるＢ−Ｂの面で切断した断面を（Ａ）の右方向から見た断面図（Ｂ）、および蓋部材１１６を外した状態を（Ａ）の左方向から見た正面図（Ｃ）である。図１１に示す構造において、図４と同じ符号の部分は、図４に関連して説明したのと同じである。
【００９７】
図１１に示す同期リラクタンス型モータ２００は、回転軸１０１の軸上の離間した位置に回転子２０１と２０２が取り付けられた構造を有している。回転子２０１と２０２は、図１０に示す構造を有し、一方が他方に対して、７°回転した（捻れた）角度位置の関係とされている。２つの回転子の角度位置を少しずらすのは、実施形態１の場合と同様にコギングトルクを低減するためである。この角度のずれの範囲は、実施形態１の場合と同様に５〜１０°の範囲とすることが好ましい。
【００９８】
（動作例）
図１２は、回転子の回転角度位置と、固定子コアの突極の極性の関係とを示す原理図である。図１２は、図１１を左方向から見た概要（つまり図２と同じ視点から見た概要）が示され、回転子２０１と対向する固定子側の突極１０３Ａ〜１０８Ａの極性の関係が示されている。図では記載を簡略化するために、突極１０３Ａ〜１０８Ａに符号Ａ〜Ｆに割り振っている。また、回転子２０１表面の符号１〜４の４箇所の領域（磁束の通り易い部分として機能する領域）は、図１０に示す符号１〜４の領域に対応している。また、以下において、回転子２０２の対応する領域を１’〜４’と表記する。
【００９９】
表２には、回転子２０１の各角度位置における固定子側の各突極は、コイルの通電により現れた極性の組合せが示されている。なお、表２では、一つの通電周期が示されている。
【０１００】
【表２】
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【０１０１】
まず、回転子２０１の初期角度位置（回転子２０１の角度位置が０°）では、駆動コイル１０５Ｃと駆動コイル１０８Ｃが励磁されておらず、突極Ａと突極Ｄは、それぞれ駆動コイル１０３Ｃと駆動コイル１０６Ｃの通電によりＮ極になり、突極Ｂと突極Ｅは、それぞれ駆動コイル１０４Ｃと駆動コイル１０７の通電によりＳ極になり、回転子がすでに定格速度で働く。この状態において、回転子２０１の領域１と領域３に着目する。領域１と領域３は、それぞれ固定子コア１０３の突極Ａと固定子コア１０６の突極Ｄに正対する位置にある。
【０１０２】
仮に、回転子２０１がこの位置から反時計回り方向に少し回転すると、突極Ａから回転子２０１の領域１を経て突極Ｂへ、突極Ｄから回転子２０１の領域３を経て突極Ｅへの磁束の通り易さは増大する。
【０１０３】
つまり、固定子コア１０３、回転子２０１の領域１、固定子コア１０４、回転子２０２の領域１’から構成された直列磁気回路の磁気抵抗（リラクタンス）は、回転子の反時計回り方向への回転と共に下がる。この磁気回路に、突極Ａから領域1を経て突極Ｂへ、そして、突極Ｂから固定子コア１０４の延在部を経て固定子コア１０４の突極１０４Ａ’へ、そして、突極１０４Ａ’から回転子２０２の領域１’を経て突極１０３Ａ’へ、最後、突極１０３Ａ’から固定子コア１０３の延在部を経て突極１０３Ａに戻る磁束は、回転子の反時計回り方向への回転と共に増大する。
【０１０４】
この結果、駆動コイル１０３Ｃと駆動コイル１０４Ｃが通電により発生した磁束がこの磁気回路に通る際に、上記磁気回路のリラクタンスがより低くなるようにする力が発生し、この力が回転子２０１と回転子２０２に働く。この力をリラクタンストルクという。  
【０１０５】
同様の状況は、固定子コア１０６、回転子２０１の領域３、固定子コア１０７、回転子２０２の領域３’から構成された直列磁気回路においても同じである。つまり、駆動コイル１０６Ｃと駆動コイル１０７Ｃが通電により発生した磁気力は、この磁気回路のリラクタンスがより低くなるように、回転子２０１と回転子２０２を反時計回り方向に回転させようとするトルクが働く。
【０１０６】
以上の理由により、回転子２０１と回転子２０２の角度位置が０°〜１０°において、回転子２０１と回転子２０２を反時計回り方向に回転させようとするリラクタンストルクが発生する。
【０１０７】
上記磁気回路において、回転子２０１が角度位置０°から１０°へ回転すると共に、領域１と突極Ｂ、領域１’と突極Ｂ’との対向面積の増加により、磁気回路のリラクタンスの下がりが鈍くなり、よって、リラクタンストルクは徐々に下がる。
【０１０８】
回転子２０１の回転角が１０°となったら、駆動コイル１０５Ｃと駆動コイル１０８Ｃを励磁し始め、突極Ｃと突極ＦをＳ極とする。突極ＣがＳ極となると、隣接する突極Ｂも同じＳ極であるので、固定子コア１０５は、回転子２０１の領域４と回転子２０２の領域４’を経て固定子コア１０４に至る並列磁気回路を構成する。この並列磁気回路が、回転子２０１の領域１、固定子コア１０３、回転子２０２の領域１’から構成された直列磁気回路に加わる。
【０１０９】
駆動コイル１０５Ｃと駆動コイル１０４Ｃから発生する磁束は、固定子コア１０４の突極Ｂ’で合流してから、回転子２０２の領域１’を経て固定子コア１０３の突極Ａ’へ、そして、固定子コア１０３の延在部を経て駆動コイル１０３Ｃより発生する磁束と合流して固定子コア１０３の突極Ａへ、そして、突極Ａから回転子２０１の領域１を経て固定子コア１０４の突極Ｂへ、最後、固定子コア１０４の突極Ｂから上記並列回路に戻る。
【０１１０】
１０〜２７．５°の角度範囲において、磁気回路に上記励磁された固定子コアが加わることにより、回転子２０１の領域１と回転子２０２の領域１’における磁束密度は増える。回転子２０１と回転子２０２の回転と共に、リラクタンスの下がりが徐々に鈍くなるが、コイルのインダクタンスが下がると共に励磁電流が徐々に増えて行くため、リラクタンストルクの大きい変動はない。
【０１１１】
同様に、励磁され始めた固定子コア１０８は、回転子２０１の領域２と回転子２０２の領域２’に経て固定子コア１０７に至る並列磁気回路を構成する。この並列磁気回路が、回転子２０１の領域３、固定子コア１０６、回転子２０２の領域３’から構成された直列磁気回路に加わる。この状態において、回転子２０１と回転子２０２に対して反時計回り方向への駆動力が働く。
【０１１２】
なお、この状態において、領域１と３には、０°〜１０°の角度範囲と同じ原理により反時計回り方向へのリラクタンストルクが働く。
【０１１３】
こうして、１０°〜２７．５°の角度範囲において、固定子の全てのコアに巻かれたコイルが励磁され、反時計回り方向への駆動力が回転子２０１と回転子２０２に加わる。
【０１１４】
回転子２０１の角度位置が、２７．５°に達した段階で、駆動コイル１０４Ｃと駆動コイル１０７Ｃの励磁を停止する。これは、この角度位置で、固定子コア１０３、回転子２０１の領域１、固定子コア１０４、回転子２０２の領域１’から構成された磁気回路と、固定子コア１０６、回転子２０１の領域３、固定子コア１０７、回転子２０２の領域３’から構成された磁気回路のリラクタンスが最小から増加傾向へと転じ、励磁を継続すると、時計方向への逆駆動トルクが生成し始めるからである。
【０１１５】
この状態で、回転子の反時計回り方向に回転と共に、領域４と突極Ｄと、領域４’と突極Ｄ’と対向し始め、回転子の反時計回り回転と共にこれらの対向面積の増える率が高くなる。この際、固定子コア１０５、回転子２０１の領域４、固定子コア１０６、回転子２０２の領域４’から構成された磁気回路のリラクタンスの下がる率も大きいため、４組の駆動コイルだけ励磁しても、反時計回り方向へのリラクタンストルクは大きい。同様な理由で、回転子の反時計回り方向に回転と共に、領域２と突極Ａ、領域２’と突極Ａ’との対向面積の増える率も大きく、固定子コア１０８、回転子２０１の領域２、固定子コア１０３、回転子２０２の領域２’から構成された磁気回路のリラクタンスの下がる率も大きい。このため、この磁気回路からの反時計回り方向へのリラクタンストルクも大きい。よって、この角度範囲で４組のコイルだけ励磁しても、大きいリラクタンストルクを出せる。
【０１１６】
回転子２０１と回転子２０２の角度位置が４０°に到達したら、突極Ｂと突極ＥがＮ極になるように、駆動コイル１０４Ｃと駆動コイル１０７Ｃを励磁し始める。この際、１０°〜２７．５°角度範囲の状態に似て、固定子コア１０４は、回転子２０１の領域１と回転子２０２の領域１’に経て固定子コア１０３により構成される並列磁気回路を構成する。この並列磁気回路が、回転子２０１の領域２、固定子コア１０８、回転子２０２の領域２’から構成された直列磁気回路に加わる。
【０１１７】
駆動コイル１０４Ｃと駆動コイル１０３Ｃから発生する磁束は、固定子コア１０３の突極Ａで合流してから、回転子２０１の領域２を経て固定子コア１０８の突極Ｆへ、そして、固定子コア１０８の延在部を経て固定子コア１０８に巻かれたコイルより発生する磁束と合流して固定子コア１０８の突極Ｆ’へ、そして、突極Ｆ’から回転子２０１の領域２’を経て固定子コア１０３の突極Ａ’へ、最後、固定子コア１０３の突極Ａ’から上記並列回路に戻る。
【０１１８】
４０〜５７．５°の角度範囲において、磁気回路に上記励磁された固定子コアが加わることで、回転子２０１の領域１と回転子２０２の領域１’における磁束密度は増える。回転子２０１と回転子２０２の回転と共に、リラクタンスの下がりが徐々に鈍くなるが、コイルのインダクタンスが下がると共にコイルへの励磁電流が徐々に増えて行くため、リラクタンストルクの大きい変動はない。
【０１１９】
同様に、励磁され始めた固定子コア１０７は、回転子２０１の領域３と回転子２０２の領域３’に経て固定子コア１０６により構成される並列磁気回路を構成する。この並列磁気回路が、回転子２０１の領域４、固定子コア１０５、回転子２０２の領域４’から構成された直列磁気回路に加わる。この結果、回転子２０１と回転子２０２に対して反時計回り方向への駆動力が働く。
【０１２０】
こうして、４０°〜５７．５°の角度範囲において、固定子の全てのコアに巻かれたコイルが励磁され、反時計回り方向への駆動力が回転子２０１と回転子２０２に加わる。
【０１２１】
回転子２０１の角度位置が、５７．５°に達した段階で、駆動コイル１０３Ｃと駆動コイル１０６Ｃの励磁を停止する。これは、この角度位置で、固定子コア１０８、回転子２０１の領域２、固定子コア１０３、回転子２０２の領域２’から構成された磁気回路と、固定子コア１０５、回転子２０１の領域４、固定子コア１０６、回転子２０２の領域４’から構成された磁気回路のリラクタンスが最小から増加傾向へと転じ、励磁を継続すると、時計方向への逆駆動トルクが生成し始めるからである。
【０１２２】
一方、５７．５°〜７０°の角度範囲では、回転子の反時計回り方向に回転と共に、領域１と突極Ｃと、領域１’と突極Ｃ’と対向し始め、回転子の反時計回り回転と共にこれらの対向面積の増える率が高い。このため、固定子コア１０４、回転子２０１の領域１、固定子コア１０５、回転子２０２の領域１’から構成された磁気回路のリラクタンスの下がる率も大きく、反時計回り方向へのリラクタンストルクが大きい。同様な理由で、回転子の反時計回り方向に回転と共に、領域３と突極Ｆ、領域３’と突極Ｆ’との対向面積の増える率も大きく、固定子コア１０７、回転子２０１の領域３、固定子コア１０８、回転子２０２の領域３’から構成された磁気回路のリラクタンスの下がる率も大きい。よって、この磁気回路からの反時計回り方向へのリラクタンストルクも大きく、この角度範囲で、４組コイルだけ励磁しても、大きいリラクタンストルクを出せる。
【０１２３】
７０°の角度位置で、突極Ａと突極ＤがＳ極になるように、駆動コイル１０３Ｃと駆動コイル１０６Ｃを励磁し始める。１０°〜２７．５°角度範囲に似て、７０°〜８７．５°の角度範囲では、固定子コア１０３は、回転子２０１の領域２と回転子２０２の領域２’に経て固定子コア１０８により構成される並列磁気回路を構成する。この並列磁気回路が回転子２０１の領域３、固定子コア１０７、回転子２０２の領域３’から構成された直列磁気回路に加わる。
【０１２４】
駆動コイル１０８Ｃと駆動コイル１０３Ｃから発生する磁束は、固定子コア１０８の突極Ｆ’で合流してから、回転子２０２の領域３’を経て固定子コア１０７の突極Ｅ’へ、そして、固定子コア１０７の延在部を経て固定子コア１０７に巻かれたコイルより発生する磁束と合流して固定子コア１０７の突極Ｅへ、そして、突極Ｅから回転子２０１の領域３を経て固定子コア１０８の突極Ｆへ、最後、固定子コア１０８の突極Ｆから上記並列回路に戻る。
【０１２５】
同様な理由で、励磁され始めた固定子コア１０６は、回転子２０１の領域４と回転子２０２の領域４’に経て固定子コア１０５により構成される並列磁気回路を構成する。この並列磁気回路が、回転子２０１の領域１、固定子コア１０４、回転子２０２の領域１’から構成された直列磁気回路に加わる。
【０１２６】
７０°〜８７．５°の角度範囲において、磁気回路に上記励磁された固定子コアが加わることで、回転子２０１の領域１と領域３、回転子２０２の領域１’と領域３’における磁束密度は増える。回転子２０１と回転子２０２の回転と共に、リラクタンスの下がりが徐々に鈍くなるが、コイルのインダクタンスが下がると共に励磁電流が徐々に増えて行くため、リラクタンストルクの大きい変動はない。
【０１２７】
８７．５°の角度位置で、駆動コイル１０５Ｃと駆動コイル１０８Ｃへの励磁電流を切る。この状態で、回転子２０１と回転子２０２の角度位置が０°の場合と類似な状態となり、０°〜１０°の場合に関連して説明したのと同様な原理により、回転子２０１と回転子２０２は更に反時計回り方向に回転する。
【０１２８】
以後、表２に示す切換に従って、回転角度１８０°まで、回転子２０１と回転子２０２への反時計回り方向への駆動が行われる。そして、１８０°以降の角度範囲になった段階で、１８０°の周期で、図１２および表２に示す駆動手順が繰り返される。
【０１２９】
なお、図１２では示されていない各固定子コアの反対側の突極の極性は、図１２に示された各角度範囲の極性と反対である。
【０１３０】
（動作上の特徴）
従来の集中巻き線型リラクタンスモータは、例えば電圧型ＰＷＭインバータによる通電方式で駆動する場合、常に１／３のコイルしか通電できなく、固定子コアの突極を等しい数のＮ極とＳ極にしか励磁できない。本発明のモータは、二つの回転子とそれに対向する固定子コアから構成される磁気回路を利用して、固定子コアの突極を異なる数のＮ極とＳ極に励磁でき、常に２／３或は全部のコイルを励磁できる。
【０１３１】
（優位性）
図１２および表２に示す本発明のモータの駆動の方法では、二つの回転子とそれに対向する固定子コアから構成される磁気回路を利用して、固定子の全てのコイルが同時に励磁される期間が全期間の半分以上の割合で存在する。このため、常に１／３のコイルしか働けない従来の集中巻き線型リラクタンスモータに比べ、同じ体積のモータの出力パワーは著しく高い。特許文献１に記載されている技術で、本発明の二つ回転子を持つリラクタンスモータを実現するのは、構造上困難である。なお、強固な推力ベアリングを必要としない点、および駆動コイルの効率を高くできる点は、第１の実施形態の場合と同じである。
【０１３２】
（３）第３の実施形態
本実施形態は、本発明を利用したＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータの一例である。ＩＰＭモータは、磁性材料により構成される回転子に永久磁石を埋め込んだ構造を有し、リラクタンストルクと永久磁石に働く磁力によるトルクとを利用して回転トルクを発生させる形態を有する。ＩＰＭモータは、実施形態２で説明した同期リラクタンスモータと同様に、リラクタンストルクを利用するので、リラクタンスモータの一形態として捉えることができる。
【０１３３】
図１３は、本実施形態のＩＰＭモータを軸方向で切断した断面構造を示す概念図である。図１３には、ＩＰＭモータ３００が示されている。ＩＰＭモータ３００は、図１に示すＰＭモータ１００あるいは図９に示す同期リラクタンス型モータ２００と、回転子の構造を除いて同様な構造を有している。以下、ＰＭモータ１００や同期リラクタンス型モータ２００と異なる部分について説明する。
【０１３４】
ＩＰＭモータ３００は、回転軸１０１に軸方向に離間した位置関係で取り付けられた回転子３０１と回転子３０２を備えている。図１４は、回転子を回転軸に取り付けた状態において、軸を含む面で切断した断面図（Ａ）と、各回転子を軸に垂直な面で切断した断面を（Ａ）の左方向から見た断面図（Ｂ）および（Ｃ）である。
【０１３５】
回転子３０１と３０２は、同じ構造を有している。回転子３０１と３０２は、軸方向から見た場合に磁極の位置が少しずれるように、０°から少しずれた角度位置（この例では０°から６°ずれた角度位置）とされている。これは、コギングトルクを低減するためである。回転子３０１と３０２は、図１４に示すように板状の永久磁石３０３を埋め込んだ構造とされている。図１４（Ｂ）には、軸回りに４等分された領域６１〜６４が示されている。なお、以下において、回転子３０１の領域６１〜６４に対応する回転子３０２の部分を符号６１’〜６４’で示す。
【０１３６】
図１５は、ＩＰＭモータ３００の具体的な構造の一例を示すもので、軸を含む面で切断した断面の構造を示す断面図（Ａ）と、（Ａ）のＢ−Ｂの面で切った断面を（Ａ）の右方向から見た断面図（Ｂ）と、蓋部材を取り外した状態を（Ａ）の左方向から見た正面図（Ｃ）が示されている。図１５において、図４と同じ符号の部分は、図４に関連して説明した部分と同じである。
【０１３７】
（動作）
ＩＰＭモータ３００の動作の一例を説明する。図１６は、ＩＰＭモータ３００の駆動手順を示す原理図である。図１６には、回転子３０１の回転角度位置とそれに対向する各固定子コアの突極の励磁状態が段階的に記載されている。なお、回転子３０１内に記載された符号６１〜６４は、図１４（Ｂ）に示す４つの領域を示している。また、固定子コアの突極Ａ〜Ｆは、図２の固定子コア１０３Ａ〜１０８Ａに対応している。
【０１３８】
表３は、図１６に示す駆動制御における回転子３０１の角度位置と固定子コアの突極Ａ〜Ｆの励磁状態との関係を示す表である。
【０１３９】
【表３】
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【０１４０】
まず、回転子３０１の角度位置０°を初期値とし、モータがすでに定格速度で働く。この位置で、突極Ａと突極ＤがＮ極になるように、駆動コイル１０３Ｃと駆動コイル１０６Ｃに励磁電流を印加し始める。ここで、ほかの４組のコイルはすでに前から通電しておき、突極Ｂ、Ｃ、Ｅ、Ｆの極性は図１６に示される極性とされている。
【０１４１】
この角度位置０°において、回転子３０１の領域６１と領域６３には、それぞれ異極性の突極Ｂと突極Ｅに吸引され、同極性の突極Ｆと突極Ｃから反発され、領域６４と領域６２には、それぞれ異極性の突極Ｃと突極Ｆに吸引され、同極性の突極Ｂと突極Ｅに反発される永久磁石に起因する反時計回り方向への磁気トルクが働く。同様な理由で、回転子３０２の領域６１’と領域６３’には、それぞれ異極性の突極Ｂ’と突極Ｅ’に吸引され、同極性の突極Ｆ’と突極Ｃ’から反発され、領域６４’と領域６２’には、それぞれ異極性の突極Ｃ’と突極Ｆ’に吸引され、同極性の突極Ｂ’と突極Ｅ’から反発される永久磁石に起因する反時計回り方向への磁気トルクが働く。
【０１４２】
固定子コア１０３、回転子３０１の領域６１、固定子コア１０４、回転子３０２の領域６１’から構成された磁気回路において、領域６１が突極Ｂと対向し始め、領域６１’が突極Ｂ’と対向し始めるため、回転子の反時計回り方向への回転と共に対向面積の拡大率が大きく、この磁気回路のリラクタンスの下がる率は大きい。よって、コイルの通電により、この磁気回路から発生する反時計回り方向へのリラクタンストルクは大きい。同様な理由で、コイルの通電により、固定子コア１０６、回転子３０１の領域６３、固定子コア１０７、回転子３０２の領域６３’から構成された磁気回路から発生する反時計回り方向へのリラクタンストルクも大きい。
【０１４３】
一方、角度位置０°において、固定子コア１０４、回転子３０１の領域６４、固定子コア１０５、回転子３０２の領域６４’から構成された磁気回路のリラクタンスが最小値であり、回転子の反時計回り方向への回転と共に、リラクタンスが増えて行き、時計回り方向へのリラクタンストルクは発生する。しかし、回転子の回転による二つの回転子領域と４つの固定子コアの突極との対向面積の変化率が小さいため、この磁気回路から発生する時計回り方向へのリラクタンストルクは小さい。同様な理由で、この角度位置で、固定子コア１０７、回転子３０１の領域６２、固定子コア１０８、回転子３０２の領域６２’から構成された磁気回路から発生する時計回り方向へのリラクタンストルクも小さい。
【０１４４】
回転子３０１と回転子３０２の角度位置が０°〜１０°の範囲において、上記２種類の駆動トルクが回転子３０１と回転子３０２に働き、固定子の全てのコイルが励磁されている状態での回転子３０１と回転子３０２の反時計回り方向への駆動が行われる。
【０１４５】
回転子３０１と回転子３０２の角度位置が１０°の段階で、駆動コイル１０５Ｃと駆動コイル１０８Ｃへの励磁を停止する。この段階で、領域６１と領域６１’には、それぞれ突極Ｂと突極Ｂ’に吸引され、突極Ａと突極Ａ’に反発される永久磁石に起因する反時計回り方向への磁気トルクが働く。同様に、領域６３と領域６３’には、それぞれ突極Ｅと突極Ｅ’に吸引され、突極Ｄと突極Ｄ’に反発される永久磁石に起因する反時計回り方向への磁気トルクが働く。また、領域６２と領域６２’は、それぞれ同極性の突極Ｅと突極Ｅ’から反発され、領域６４と領域６４’は、それぞれ同極性の突極Ｂと突極Ｂ’から反発される。この結果、回転子３０１と回転子３０２は、更に反時計回り方向に回転する。
【０１４６】
この状態が３０°の角度位置まで続き、３０°の角度位置となった段階で、突極Ｃと突極ＦがＳ極になるように駆動コイル１０５Ｃと駆動コイル１０８Ｃを励磁する。３０°から４０°までの角度範囲に、領域６１と領域６１’において、突極Ａと突極Ａ’からの反発力、突極Ｂと突極Ｂ’からの吸引力が反時計回り方向への永久磁石に起因する磁気トルクとなる。同様に、領域６３と領域６３’において、突極Ｄと突極Ｄ’からの反発力、突極Ｅと突極Ｅ’からの吸引力が反時計回り方向への永久磁石に起因する磁気トルクとなる。
【０１４７】
また、固定子コア１０５、領域６４、固定子コア１０６、領域６４’から構成された磁気回路において、回転子の反時計回り回転と共に、領域６４と突極Ｄとの対向面積および、領域６４’と突極Ｄ’との対向面積の拡大率が大きいため、発生する反時計回りへのリラクタンストルクは大きい。同様に、固定子コア１０８、領域６２、固定子コア１０３、領域６２’に構成された磁気回路から発生する反時計回りへのリラクタンストルクも大きい。
【０１４８】
一方、固定子コア１０３、領域６１、固定子コア１０４、領域６１’に構成された磁気回路から時計回り方向へのリラクタンストルクが発生するが、この磁気回路のリラクタンス変化が小さいため、時計回り方向へのリラクタンストルクは小さい。同様に、固定子コア１０６、領域６３、固定子コア１０７、領域６３’に構成された磁気回路から発生する時計回り方向へのリラクタンストルクも小さい。
【０１４９】
よって、優勢となる反時計回りへのトルクは、３０°から４０°までの区間に回転子３０１と回転子３０２を反時計回りへ駆動する。
【０１５０】
４０°の角度位置に達した段階で、駆動コイル１０４Ｃと駆動コイル１０７Ｃの励磁を停止する。４０°から６０°までの間での角度範囲に、領域６２と領域６２’には、それぞれ突極Ａと突極Ａ’に吸引され、突極Ｆと突極Ｆ’に反発される永久磁石に起因する反時計回り方向への磁気トルクが働く。同様に、領域６４と領域６４’には、それぞれ突極Ｄと突極Ｄ’に吸引され、突極Ｃと突極Ｃ’に反発される永久磁石に起因する反時計回り方向への磁気トルクが働く。
【０１５１】
また、領域６１と領域６１’は、それぞれ同極性の突極Ａと突極Ａ’から反発され、領域６３と領域６３’は、それぞれ同極性の突極Ｄと突極Ｄ’から反発される。この結果、回転子３０１と回転子３０２は、更に反時計回り方向に回転する。
【０１５２】
また、固定子コア１０８、回転子３０１の領域６２、固定子コア１０３、回転子３０２の領域６２’から構成された磁気回路において、回転子の反時計回り方向への回転と共に、リラクタンスが下がる。即ち、この角度範囲に、駆動コイル１０８Ｃと駆動コイル１０３Ｃの通電により、反時計回り方向へリラクタンストルクは発生する。同様に、駆動コイル１０５Ｃと駆動コイル１０６Ｃの通電により、固定子コア１０５、回転子３０１の領域６４、固定子コア１０６、回転子３０２の領域６４’から構成された磁気回路において、反時計回り方向へのリラクタンストルクが発生する。この結果、回転子３０１と回転子３０２は、更に反時計回り方向に回転する。
【０１５３】
この状態が６０°まで続き、６０°の角度位置に達した段階で、突極Ｂと突極ＥがＮ極になるように、休止していた駆動コイル１０４Ｃと駆動コイル１０７Ｃを励磁する。６０°から７０°までの角度範囲では、領域６２と領域６２’において、突極Ａと突極Ａ’からの吸引力、突極Ｆと突極Ｆ’からの反発力が反時計回り方向への永久磁石に起因する磁気トルクとなる。同様に、領域６４と領域６４’において、突極Ｃと突極Ｃ’からの反発力、突極Ｄと突極Ｄ’から吸引力が反時計回り方向への永久磁石に起因する磁気トルクとなる。
【０１５４】
また、固定子コア１０４、領域６１、固定子コア１０５、領域６１’から構成された磁気回路において、回転子の反時計回り回転と共に、領域６１と突極Ｃとの対向面積および、領域６１’と突極Ｃ’との対向面積の拡大率が大きいため、発生する反時計回りへのリラクタンストルクは大きい。同様に、固定子コア１０７、領域６３、固定子コア１０８、領域６３’に構成された磁気回路から発生する反時計回りへのリラクタンストルクも大きい。
【０１５５】
一方、固定子コア１０８、領域６２、固定子コア１０３、領域６２’に構成された磁気回路から時計回り方向へのリラクタンストルクが発生するが、回転子の反時計回りへの回転と共に領域６２と突極Ｆとの対向面積、領域６２’と突極Ｆ’との対向面積の減少率が小さく、この磁気回路のリラクタンスの増える率が小さいため、時計回り方向へのリラクタンストルクは小さい。同様に、固定子コア１０５、領域６４、固定子コア１０６、領域６４’に構成された磁気回路から発生する時計回り方向へのリラクタンストルクも小さい。よって、優勢となる反時計回りへのトルクは、６０°から７０°までの区間に回転子３０１と回転子３０２を反時計回りへ駆動する。
【０１５６】
７０°の角度位置に達した段階で、駆動コイル１０３Ｃと駆動コイル１０６Ｃの励磁を停止する。７０°から９０°までの角度範囲において、回転子３０１の領域６１と領域６３には、それぞれ異極性の突極Ｃと突極Ｆに吸引され、同極性の突極Ｂと突極Ｅから反発され、領域６２と領域６４には、それぞれ同極性の突極Ｆと突極Ｃに反発される永久磁石に起因する反時計回り方向への磁気トルクが働く。同様に、回転子３０２の領域６１’と領域６３’には、それぞれ異極性の突極Ｃ’と突極Ｆ’に吸引され、同極性の突極Ｂ’と突極Ｅ’から反発され、領域６２’と領域６４’には、それぞれ同極性の突極Ｆ’と突極Ｃ’ に反発される永久磁石に起因する反時計回り方向への磁気トルクが働く。
【０１５７】
また、固定子コア１０４、回転子３０１の領域６１、固定子コア１０５、回転子３０２の領域６１’から構成された磁気回路において、回転子の反時計回り方向への回転と共に、領域６１と突極Ｃ、領域６１’と突極Ｃ’との対向面積の拡大が続き、この磁気回路のリラクタンスが下がり続く。よって、コイルの通電により、この磁気回路に反時計回り方向へのリラクタンストルクが発生する。同様な理由で、コイルの通電により、固定子コア１０７、回転子３０１の領域６３、固定子コア１０８、回転子３０２の領域６３’から構成された磁気回路にも反時計回り方向へのリラクタンストルクが発生する。この結果、回転子３０１と回転子３０２は、更に反時計回り方向に回転する。
【０１５８】
９０°の角度位置に達した段階で、休止していた駆動コイル１０３Ｃと駆動コイル１０６Ｃを励磁する。９０°から１８０°までの角度範囲では、０°から９０°までの角度範囲における回転子３０１と回転子３０２の各領域の極性が逆になる。これに対応して、回転子３０１の角度位置が９０°を超えた段階での制御は、０°以降の制御における励磁の極性を反転させた制御により行われる。そして、角度位置が１８０°となった段階で、０°の状態と同じとなり、以後同じ動作が繰り返される（表３参照）。
【０１５９】
図１６に示されていないもう一つ回転子３０２の各領域の磁気極性は、角度位置に対応する回転子３０１の各領域の磁気極性と逆になっている。
【０１６０】
なお、図１６では示されていない各固定子コアの反対側の突極は、以上説明した場合と同一固定子コアの突極の極性を反転させた励磁が行われる。
【０１６１】
（動作上の特徴）
本発明のモータは、二つの回転子と対向する固定子コアから構成される磁気回路を利用できる。駆動制御には、２／３の期間は２／３のコイルを励磁し、１／３の期間はすべてのコイルを励磁する。図１６に示す駆動制御では、固定子の回転軸を挟んだ向かい合う突極（例えば突極Ａと突極Ｄ）を励磁する場合には、常に同極性としている。
【０１６２】
（優位性）
二つ回転子と対向する固定子コアより構成する磁気回路からの強いリラクタンストルクと永久磁石に働く磁力によるトルクとを利用して回転トルクを発生させるので、大きなトルクを発生することができる。また、固定子の全てのコイルが同時に動作する期間が全期間の１／３の割合で存在し、残りの期間も２／３のコイルが機能するので、従来技術のＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータに比較して高出力、高い効率を得ることができる。特許文献１に記載されている技術は、本発明の二つ回転子を持つＩＰＭモータを構造上実現できない。なお、強固なベアリングを必要としない点、および駆動コイルの効率を高くできる点は、第１の実施形態の場合と同じである。
【０１６３】
（全体のまとめ）
実施形態１〜３の３つのタイプのモータの比較について以下述べる。図１の表面永久磁石型同期モータ（ＰＭモータ）１００は、構造が簡単であり、低速回転時のトルクが大きく、効率が良い。この優位性から、高出力トルク、低速回転用（約３０００ｒｐｍ以下）に適している。
【０１６４】
図９の同期リラクタンス型モータ２００は、永久磁石がないため低コストで得られ、高速回転する際に永久磁石による逆起電力が起さなく、また回転子に永久磁石を固定するような構造が必要とされず、また減磁の影響がないので、耐久性に優れている。このため、高速回転、低コスト、および高温、振動への耐久性が要求されるモータに適している。
【０１６５】
図１３の永久磁石を回転子に埋め込んだ構造のＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータ３００は、出力トルクが強く、希土類永久磁石を使用しなくても、高い出力パワーが得られる。また、高速回転（約５０００ｒｐｍ以上）時における永久磁石による逆起電力は表面永久磁石形モータより小さく、高出力、高速、低価格の永久磁石モータに適している。
【０１６６】
（他の例）
以上の説明で例示した構成において、回転子の磁極の数を更に増やす、固定子の磁極の数を更に増やす、回転子および固定子の磁極の数を更に増やすことも可能である。図１に示すＰＭモータ１００の回転子の磁極は、永久磁石を取り付けた構造ではなく、着磁により永久磁石として機能する領域を設けた構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１６７】
本発明は、ブラシレスモータに利用することができる。例えば、図１の永久磁石型同期モータ（ＰＭモータ）１００は、小型、効率の高さ、振動と騒音の低さ、出力トルクの強さといった事項が要求されるエアコンなどに利用できる。図９のリラクタンス型モータ２００は、高温、激しい振動への耐久性、強い出力パワーといった事項が要求される戦車などに利用できる。図１３の埋め込み永久磁石形モータ３００は、出力と効率の高さ、高速、コストの低さといった事項が要求されるハイブリッド車や鉄道車両の駆動などに利用できる。
【符号の説明】
【０１６８】
１００…ＰＭモータ（永久磁石型同期モータ）、１０１…回転軸、１０２Ａ…回転子、１０２Ｂ…回転子、１０３…固定子コア、１０３Ａ…突極、１０３Ａ’…突極、１０３Ｂ…延在部、１０３Ｃ…駆動コイル、１０４…固定子コア、１０４Ａ…突極、１０４Ａ’…突極、１０４Ｂ…延在部、１０４Ｃ…駆動コイル、１０５…固定子コア、１０５Ａ…突極、１０５Ａ’…突極、１０５Ｂ…延在部、１０５Ｃ…駆動コイル、１０６…固定子コア、１０６Ａ…突極、１０６Ａ’…突極、１０６Ｂ…延在部、１０６Ｃ…駆動コイル、１０７…固定子コア、１０７Ａ…突極、１０７Ａ’…突極、１０７Ｂ…延在部、１０７Ｃ…駆動コイル、１０８…固定子コア、１０８Ａ…突極、１０８Ａ’…突極、１０８Ｂ…延在部、１０８Ｃ…駆動コイル、１１１…ホイール、１１２…冷却孔、１１３…外周側スペーサ、１１４…外周側スペーサ、１１５…ハウジング（ケーシング）、１１６…蓋部材、１１７…蓋部材、１１８…冷却孔、１１９…ベアリング、１２０…ベアリング、１２１…スペーサ、１２２…スペーサ、１２３…冷却孔、１２４…冷却孔、１２６…ホイール、１２７…冷却孔、１２８…フランジ、１２９…ボルト孔（ビス孔）、１３０…冷却孔、１３１〜１３３…駆動回路Ａ〜駆動回路Ｃ、１３４…制御信号生成回路、２００…同期リラクタンス型、２０１…回転子、２０２…回転子、２０３…軸孔、２０４…スリット、３００…ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータ、３０１…回転子、３０２…回転子、３０３…永久磁石、１１〜１８…永久磁石、１１’〜１８’…永久磁石、３１…凹部、３２〜３７…切り欠き部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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