(57)【要約】【課題】簡素な構造でトルクが大きく損失が少ないモータを実現すること。【解決手段】ＤＣコイルとＡＣコイルとをもつスイッチドリラクタンスモータの好適な各種形態が説明される。たとえば直流磁束をロータ２と授受する直流磁極４３，４５と、所定インタバルで磁束方向が逆転する交番磁束をロータ２と授受する交番磁極４２、４４とを、ヨーク４１により交互に結合してステータ１を構成する。これにより、リラクタンスモータを実現できる。たとえば直流磁極４３、４５は集中巻きされたＤＣコイルにより励磁される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコイルが巻かれた軟磁性のステータコアを有するステータと、前記ステータの周面に小ギャップを隔てて相対回転自在に配置されたロータと、前記ステータコイルを駆動するモータ駆動回路とを有し、
前記ロータのステータ対向面は、低磁気抵抗部と高磁気抵抗部とを周方向所定ピッチで交互に有し、前記ステータコアは、前記ロータに向けて突出する複数のステータ磁極を周方向所定ピッチで有するスイッチドリラクタンスモータにおいて、
前記モータ駆動回路は、前記ステータコイルとしてのＡＣコイルに略台形波又は略矩形波の交流電圧を印加し、
前記ステータは、前記ステータ磁極に集中巻き方式又はリングコイル巻き方式により巻かれたＤＣコイル又は前記ステータ磁極に固定された永久磁石により構成されて前記ステータ磁極に直流磁束を流す直流磁束源を有することを特徴とするスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項２】
前記ステータ磁極は、前記ＡＣコイルにより交番励磁される交番磁極と、前記直流磁束源により直流励磁される直流磁極とを略周方向に交互に有し、
前記ロータは、周方向に所定ピッチで配列される複数の軟磁性のロータセグメントを有し、
前記ロータセグメントの周方向長は、交番磁極の周方向幅Ｗａと直流磁極の周方向幅Ｗｓと交番磁極と直流磁極との間の間隙幅Ｗｇとの和よりも大きく、かつ、Ｗａ＋Ｗｓ＋３Ｗｇよりも小さく形成され、
前記ＡＣコイルは、前記交番磁極にそれぞれ集中巻きされて前記交番磁極を交番励磁する請求項１記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項３】
２Ｎ（Ｎは整数）個の前記交番磁極と、２Ｎ（Ｎは整数）個の前記直流磁極と、２Ｎ個の前記ロータセグメントを有する請求項２記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項４】
前記交番磁極、前記直流磁極及び前記ロータセグメントをそれぞれもつ複数の単相モータを軸方向に隣接配置し、前記複数の単相モータの前記ロータは同一の回転軸に固定されて、異なる位相の電流を通電される請求項３記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項５】
６Ｎ（Ｎは整数）個の前記交番磁極と、６Ｎ（Ｎは整数）個の前記直流磁極と、４Ｎ個の前記ロータセグメントとを有する請求項２記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項６】
前記直流磁束源は、前記直流磁極に集中巻きされたＤＣコイルを有する請求項２記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項７】
前記ステータコアは、周方向所定ピッチで配置されて略軸方向又は略径方向へそれぞれ延在する複数の軟磁性のステータセグメントを有し、
前記各ステータセグメントは、前記ステータコイルにより交番励磁される前記ステータ磁極としての交番磁極と、前記直流磁束源により直流励磁される前記ステータ磁極としての直流磁極とを略軸方向又は略径方向に交互に有し、
前記各ステータセグメントは、前記交番磁極と前記直流磁極とを合計３個以上有し、
前記ロータは、周方向に所定ピッチで配列されて略軸方向又は略径方向に延在する複数の軟磁性のロータセグメントを有し、
前記複数のロータセグメントは、略軸方向又は略径方向に隣接する前記各ステータセグメントの略軸方向又は略径方向における第１列及び第２列の前記ステータ磁極を磁気的に短絡可能な長さを有する第１の前記ロータセグメントと、略軸方向又は略径方向に隣接する前記各ステータセグメントの略軸方向又は略径方向における第２列及び第３列の前記ステータ磁極を磁気的に短絡可能な長さを有する第２の前記ロータセグメントとを含み、
前記第１、第２のステータ磁極と前記第１列のロータセグメントとの間の周方向相対位置は、前記第２、第３のステータ磁極と前記第２列のロータセグメントとの間の周方向相対位置に対して異なり、
前記ステータコイルは、互いに略軸方向又は略径方向に隣接する前記第１〜第３の前記ステータ磁極の間の２つのスロットに別々に収容して前記各ステータセグメントを略周方向に貫通する２つスロットに別々に収容されて軸心を囲むリング状の第１、第２のリングコイルを有し、
前記モータ駆動回路は、前記２つの周方向相対位置の差に応じた位相差を有する第１、第２の相電流を前記第１、第２のリングコイルに別々に通電する請求項１記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項８】
前記直流磁束源は、前記直流磁極に集中巻きされたＤＣコイルを有する請求項７記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項９】
前記直流磁束源は、互いに略軸方向又は略径方向に隣接する前記交番磁極と前記直流磁極との間に配置されて軸心を囲むリングコイルにより構成されるＤＣコイルを有する請求項７記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項１０】
前記ステータセグメント及び前記ロータセグメントは、軸方向に延在する複数の軟磁性鋼板を前記ロータの接線方向へ積層して形成され、
前記ステータセグメント及び前記ロータセグメントの径方向端部は、全体として近似的に円形となるように互いの間に段差を有して配列されている請求項７記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項１１】
前記ロータセグメントは、回転軸に嵌着された非磁性のボス部の外周面に固定されて前記ボス部の軸方向両側に突出し、
前記リングコイル及び前記ステータ磁極は、前記ロータセグメントの前記突出した部分の径方向両側に配置される請求項７記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項１２】
互いに略軸方向又は略径方向に異なる位置に配置されるＭ（Ｍは４以上の整数）個の前記ステータ磁極を有し、
前記ＡＣコイルは、前記各ステータ磁極の間に別々に配置されるＭ−１個の前記リングコイルを有し、
前記モータ駆動回路は、位相角が互いに所定電気角だけずれたＭ−１相の電流を前記Ｍ−１個の前記リングコイルに別々に通電する請求項７記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項１３】
前記ステータは、前記ステータコイルとしてのＡＣコイルの他に直流電流が通電されて前記ステータ磁極に直流磁束を形成するＤＣコイルを有し、
前記モータ駆動回路は、前記ＡＣコイルのインダクタンス増大期間に、前記ＤＣコイルが前記ステータ磁極に形成する直流磁束と同じ向きに前記ステータ磁極に交流磁束を形成し、前記ＡＣコイルのインダクタンス減少期間に前記直流磁束と逆向きに前記ステータ磁極に交流磁束を形成する請求項１記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項１４】
前記モータ駆動回路は、前記ＡＣコイルのインダクタンス減少期間に、前記直流磁束の量と略等しく、かつ、逆向きの前記交流磁束を形成する請求項１３記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項１５】
前記モータ駆動回路は、高効率運転モードにおいて前記ＡＣコイルのインダクタンス減少期間に、前記直流磁束の量と略等しく、かつ、逆向きの前記交流磁束を形成し、大トルク運転モードにおいて前記ＡＣコイルのインダクタンス減少期間に、前記直流磁束の量より２０〜５０％大きく、かつ、逆向きの前記交流磁束を形成する請求項１３記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項１６】
前記ＤＣコイル及び前記ＡＣコイルは、同一の前記ステータ磁極に集中巻きされる請求項１３記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項１７】
互いに異なる複数の前記ステータ磁極に別々に集中巻きされて互いに直列接続された複数の前記ＤＣコイルと並列に接続されたキャパシタを有する請求項１３載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項１８】
前記ＤＣコイルは、互いに略軸方向又は略径方向に隣接する前記２つの前記ステータ磁極の間に配置されて軸心を囲むリングコイルにより構成される請求項１３記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項１９】
互いに略径方向又は略軸方向に異なる位置に別々に配置されるとともに互いに直列接続された前記ＤＣコイルとしての複数の前記リングコイルと並列に接続されたキャパシタを有する請求項１３記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項２０】
前記ＡＣコイルは、互いに略軸方向又は略径方向に隣接する前記２つの前記ステータ磁極の間に配置されて軸心を囲むリングコイルにより構成される請求項１３記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項２１】
前記ステータコアは、６Ｎ（Ｎは整数）個のステータ磁極を有し、
前記ロータは、周方向に隣接する２つの前記ステータ磁極を磁気的に短絡可能な周方向長を有して周方向に延在する２Ｎ個の軟磁性のロータセグメントを有し、
前記ステータコイルは、周方向に順に配列された第１、第２、第３の前記ステータ磁極に別々に集中巻きされて互いに電気角２π／３離れた位相をもつ略台形波又は略矩形波の直流電流が通電されるＡＣコイルとしてのＵ相、Ｖ相、Ｗ相コイルを有し、
前記各相のステータ磁極は、前記各ステータ磁極に集中巻きされたＤＣコイルを有し、
前記ＤＣコイルは、同一の前記ステータ磁極に巻かれた前記ＡＣコイルのインダクタンス減少期間に、前記ステータ磁極の磁束量を低減させる方向へ直流電流が通電される請求項１３記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項２２】
ステータコイルが巻かれた軟磁性のステータコアを有するステータと、前記ステータの周面に小ギャップを隔てて相対回転自在に配置されたロータと、前記ステータコイルを駆動するモータ駆動回路とを有し、
前記ロータのステータ対向面は、低磁気抵抗部と高磁気抵抗部とを周方向所定ピッチで交互に有し、前記ステータコアは、前記ロータに向けて突出する複数のステータ磁極を周方向所定ピッチで有するスイッチドリラクタンスモータにおいて、
前記ステータコアは、周方向所定ピッチで配置されて略軸方向又は略径方向へそれぞれ延在する複数の軟磁性のステータセグメントを有し、
前記各ステータセグメントは、略軸方向又は略径方向に所定ピッチで形成される３個以上の前記ステータ磁極を有し、
前記ロータは、周方向に所定ピッチで配列されて略軸方向又は略径方向に延在する複数の軟磁性のロータセグメントを有し、
前記複数のロータセグメントは、略軸方向又は略径方向に隣接する前記各ステータセグメントの略軸方向又は略径方向における第１列及び第２列の前記ステータ磁極を磁気的に短絡可能な長さを有する第１の前記ロータセグメントと、略軸方向又は略径方向に隣接する前記各ステータセグメントの略軸方向又は略径方向における第２列及び第３列の前記ステータ磁極を磁気的に短絡可能な長さを有する第２の前記ロータセグメントとを含み、
前記第１、第２のステータ磁極と前記第１列のロータセグメントとの間の周方向相対位置は、前記第２、第３のステータ磁極と前記第２列のロータセグメントとの間の周方向相対位置に対して異なり、
前記ステータコイルは、互いに略軸方向又は略径方向に隣接する前記第１〜第３の前記ステータ磁極の間の２つのスロットに別々に収容して前記各ステータセグメントを略周方向に貫通する２つスロットに別々に収容される第１、第２のリングコイルを有し、
前記モータ駆動回路は、前記２つの周方向相対位置の差に応じた位相差を有する第１、第２の相電流を前記第１、第２のリングコイルに別々に通電することを特徴とするスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項２３】
前記ステータセグメント及び前記ロータセグメントは、軸方向に延在する複数の軟磁性鋼板を前記ロータの接線方向へ積層して形成され、
前記ステータセグメント及び前記ロータセグメントの径方向端部は、全体として近似的に円形となるように互いの間に段差を有して配列されている請求項２２記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項２４】
前記ロータセグメントは、回転軸に嵌着された非磁性のボス部の外周面に固定されて前記ボス部の軸方向両側に突出し、
前記リングコイル及び前記ステータ磁極は、前記ロータセグメントの前記突出した部分の径方向両側に配置される請求項２２記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項２５】
互いに略軸方向又は略径方向に隣接する前記２つの前記ステータ磁極の間に配置されて軸心を囲むリングコイルにより構成されて直流電流が通電されるＤＣコイルを有する請求項２２記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項２６】
互いに略径方向又は略軸方向に異なる位置に別々に配置されるとともに互いに直列接続された前記ＤＣコイルとしての複数の前記リングコイルと並列に接続されたキャパシタを有する請求項２５記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項２７】
前記リングコイルは、前記ステータセグメントの複数の前記ステータ磁極の配列方向である略軸方向又は径方向に略一定厚さを有する長尺の絶縁被覆導電金属板を螺旋巻きして形成され、
前記リングコイルの各ターンは、前記ステータセグメントの複数の前記ステータ磁極の配列方向である略軸方向又は径方向に積層される請求項２２記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項２８】
前記ステータコアは、前記リングコイルの前記ロータ側以外の部分を包むＣ字状断面を有して前記リングコイルから離れる方向へ軟磁性鋼板を積層して構成されたＣ形コアを有する請求項２２記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項２９】
前記Ｃ形コアは、前記ステータ磁極を構成するための突出部が幅方向両側に突出する長尺の軟磁性鋼板を螺旋巻きし、かつ、前記突出部を前記ロータ側へ曲げて構成されている請求項２８記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項３０】
ステータコイルが巻かれた軟磁性のステータコアを有するステータと、前記ステータの周面に小ギャップを隔てて相対回転自在に配置されたロータと、前記ステータコイルを駆動するモータ駆動回路とを有し、
前記ロータのステータ対向面は、低磁気抵抗部と高磁気抵抗部とを周方向所定ピッチで交互に有し、前記ステータコアは、前記ロータに向けて突出する複数のステータ磁極を周方向所定ピッチで有するスイッチドリラクタンスモータにおいて、
前記ステータコイルをなす複数の相コイルに互いに異なるタイミングで略台形波又は略矩形波の直流電圧を印加するユニポーラタイプのモータ駆動回路を有し、
前記モータ駆動回路は、前記相コイルへ通電する相電流の立ち上がり期間又は立ち下がり期間を加速する加速回路を有することを特徴とするスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項３１】
前記加速回路は、直流電源の高電位端と相コイルの高電位端とを接続するハイサイドスイッチと、前記直流電源の低電位端と前記相コイルの低電位端とを接続するローサイドスイッチと、前記直流電源の低電位端と前記相コイルの高電位端とを接続するローサイドダイオードと、直列接続されたリアクトルとハイサイドダイオードとを有するとともに前記直流電源の高電位端と前記相コイルの低電位端とを接続するハイサイドバイパス回路とを備える請求項３０記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項３２】
前記リアクトルの一端は、前記直流電源の高電位端に接続され、
前記リアクトルの他端は、互いに異なる前記ハイサイドダイオードを通じて互いに異なる相コイルの低電位端に接続される請求項３１記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項３３】
前記加速回路は、直流電源の高電位端と相コイルの高電位端とを接続するハイサイドスイッチと、前記直流電源の低電位端と前記相コイルの低電位端とを接続するローサイドスイッチと、一端が前記直流電源の高電位端に接続されたリアクトルと、前記リアクトルの他端と前記直流電源の低電位端とを接続する加速スイッチと、前記リアクトルと前記加速スイッチとの接続点を前記相コイルの高電位端に接続するハイサイドダイオードとを有する請求項３０記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項３４】
前記リアクトルと前記加速スイッチとの接続点は、前記互いに異なる前記ハイサイドダイオードを通じて互いに異なる相コイルの他端に接続される請求項３３記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項３５】
前記加速回路は、前記相コイルの低電位端と低位電源母線とを接続するスイッチング素子と、逆流防止用のダイオードとを有し、
、前記相コイルの低電位端と前記スイッチング素子の高電位端との接続点と前記アシストコイルの高電位端とを前記逆流防止用のダイオードを通じて接続して、前記スイッチング素子のオフ時に前記相コイルの磁気エネルギーを前記アシストコイルに流す請求項３０記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項３６】
ステータコイルが巻かれた軟磁性のステータコアを有するステータと、前記ステータの周面に小ギャップを隔てて相対回転自在に配置されたロータと、前記ステータコイルを駆動するモータ駆動回路とを有し、
前記ロータのステータ対向面は、低磁気抵抗部と高磁気抵抗部とを周方向所定ピッチで交互に有し、前記ステータコアは、前記ロータに向けて突出する複数のステータ磁極を周方向所定ピッチで有するスイッチドリラクタンスモータにおいて、
前記ステータコイルをなす複数の相コイルに互いに異なるタイミングで略台形波又は略矩形波の直流電圧を印加するユニポーラタイプのモータ駆動回路を有し、
前記モータ駆動回路は、前記相コイルのインダクタンス増大期間の開始時点前に前記相コイルへの通電電流の最大値の所定％以上の電流を通電し、かつ、前記相コイルのインダクタンス増大期間の終了時点後に前記相コイルへの通電電流の最大値の所定％以上の電流を減衰させることを特徴とするスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項３７】
前記相コイルのインダクタンスは、前記ロータの回転時に、略フラットな小値が所定期間続くボトム期間と、略フラットな大値が所定期間続くピーク期間と、前記ボトム期間から前記ピーク期間まで増大する増大期間と、前記ピーク値から前記ボトム期間まで減少する減少期間とを有して略台形形状の時間波形を有し、
前記モータ駆動回路は、前記ボトム期間に前記相コイルへの通電を開始し、その後の前記ピーク期間に前記通電を終了する請求項３６記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変速高速回転モータやそれに好適なモータ駆動回路の改良に関する。好適には、本発明はスイッチドリラクタンスモータ（ＳＲＭ）に適用される。
【背景技術】
【０００２】
（従来のセグメント型ＳＲＭの説明）
特殊なＳＲＭとして、各ロータ磁極が互いに磁気的に独立するセグメントに分割されたＳＲＭが知られている。以下、このＳＲＭをセグメント型ＳＲＭと称する。
特許文献１（Ｍｅｃｒｏｗ）は、１２個のステータ磁極と１０個のセグメント（ロータ磁極）とをもつセグメント型ＳＲＭを記載している。各相コイルは、奇数番目のステータ磁極にのみ集中巻きされ、偶数番目のステータ磁極にはコイルは巻かれない。しかし、このＳＲＭは、ロータ磁極の形状が複雑であるという問題点を有している。
特許文献２（Ｈｉｇｕｃｈｉ）は、６個のステータ磁極と４個のセグメントとをもつセグメント型ＳＲＭを記載している。各相コイルはフルターン巻き（全節巻き）されている。
特許文献３（Ｇａｒｙ）は、８個のステータ磁極と４個のセグメントとをもつセグメント型ＳＲＭを提案している。Ｇａｒｙの他の態様では、４つのステータ磁極と２つのセグメントと全節巻きされた２相ステータコイルとをもつ。
しかしながら、全節巻きコイルをもつモータは長いコイルエンドをもつので銅損の増大とモータの体格及び重量の増大が生じる。本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、小型軽量化でき、銅損が少ないセグメント型ＳＲＭを提供することをその目的としている。
【０００３】
特殊なＳＲＭとして、ステータコイルとして、直流巻線をもつＳＲＭが知られている。以下、このＳＲＭをダブルコイル型ＳＲＭと称する。
特許文献４（Ｐｏｌｌｏｃｋ）は、４つのステータ磁極と２つのロータ磁極とをもち、各ステータ磁極の間のスロットに全節巻きされた直流巻線と交流巻線とをもつダブルコイル型ＳＲＭを提案している。しかし、このＳＲＭは全節巻きコイルをもつので、そのコイルエンドが長くなり、銅損の増大とモータの体格及び重量の増大を招く不利をもつ。
【０００４】
特許文献５、６（Ｎａｓｈｉｋｉ）及び特許文献７（Ｖｉｃｔｏｒ）は、台形波電流が通電されるトルクコイル（位相コイル）と、直流電流が通電される励磁コイルとをもつダブルコイル型ＳＲＭを提案している。特許文献５（Ｎａｓｈｉｋｉ）は、一定の直流電流が通電される励磁コイルと、台形波直流電流が通電されるトルクコイルとが同一のステータ磁極に巻かれたＳＲＭを提案している。このＳＲＭは、それぞれ直流巻線である励磁コイル及びトルクコイルがそれぞれ集中巻きされた６つのステータ磁極と４つのロータ磁極とをもつ。特許文献５、６（Ｎａｓｈｉｋｉ）は、それぞれ直流巻線である励磁コイル及びトルクコイルがそれぞれ集中巻きされた６つのステータ磁極と２つのロータ磁極とをもつＳＲＭを提案している。特許文献５、６において、各励磁コイルは直列接続されてＤＣ電流制御用のスイッチング素子により電流制御される。特許文献７は、直列接続された各励磁コイルと並列に接続されたフライホイルダイオードをもつ。このフライホイルダイオードは、スイッチング素子のスイッチングサージ電圧を低減する。特許文献５〜７において、各相のトルクコイルは、通常のＳＲＭと同じくユニポーラ型のＳＲＭ駆動回路から台形波状の直流電流を受け取る。
【０００５】
しかしながら、このダブルコイル型ＳＲＭでは、励磁コイルが形成する磁束は、ロータ磁極がステータ磁極に接近するインダクタンス増加時にはトルク形成（磁束形成）に有益であるが、ロータ磁極がステータ磁極から離れるインダクタンス減少時にはロータを逆向きに吸引するため有害となる。本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、少ない交流電流成分により大きなトルクを発生可能で、かつ、損失が小さいＲＭ駆動回路を提供することをその目的としている。
しかしながら、２種類の直流巻線をもつ特許文献５、６のダブルコイル型ＳＲＭは、インダクタンス減少期間Ｔｄに励磁コイルがステータ磁極を励磁するため、逆トルクが発生するという問題点を有している。つまり、このダブルコイル型ＳＲＭにおいて、励磁コイルが形成する磁束はロータ磁極がステータ磁極に接近するインダクタンス増加時にはトルク形成（磁束形成）に有益であるが、ロータ磁極がステータ磁極から離れるインダクタンス減少時にはロータを逆向きに吸引するため有害となる。本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、トルクを増大可能なダブルコイル型ＳＲＭを提供することをその目的としている。
【０００６】
その他、特許文献８（Ｎｉｓｈｉｍｕｒａ）は、１２個のステータ磁極と８個のセグメント（ロータ磁極）とをもつセグメント型でダブルコイル型のＳｙｎＲＭを提案している。奇数番目のステータ磁極は直流巻線が巻かれて直流磁極を構成し、偶数番目のステータ磁極には交流巻線が巻かれて交番磁極を構成している。しかしながら、このモータは、本質的にシンクロナスリラクタンスモータであってトルクが小さいという問題点があった。また、セグメント数が多いため、小型モータではセグメント間の隙間を大きくすることができず、セグメント間の磁束漏洩が大きいという問題があった。
その他、特許文献９は、共通のステータヨークからロータへ向けて突出する４つのステータ磁極をもつＳＲＭにおいて、ステータ磁極間のステータヨークの部分、すなわち周方向に隣接する２つのステータ磁極の間の合計４つのヨーク部分の２つにそれぞれ永久磁石を設け、残りの２つのヨーク部分に２つのコイルを別々に巻いたＳＲＭを開示する。しかし、このＳＲＭは、ヨークにコイルを巻くため、コイルの利用効率が低く、かつ、モータ径が増大するという問題があった。
【０００７】
（従来のリングコイルモータの説明）
特殊なモータとして、ロータを囲むリング状のコイル（以下、リングコイルとも言う）をもつモータが知られている。このリングコイルモータは、コイル構造が簡単になる利点をもつ。しかしながら、このリングコイルモータは、たとえばラジアルギャップモータでは磁束が軸方向に流れるため、鉄損が大きくなるという問題があった。本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、鉄損を低減可能なリングコイルモータを提供することをその目的としている。
【０００８】
（従来のＳＲＭ駆動回路の説明）
電機子コイルに台形波状の直流電流を通電するユニポーラＳＲＭ駆動回路は、交流電流を通電する交流インバータ回路に比べてスイッチング損失が大きいという問題がある。本発明は本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、鉄損を低減可能なリングコイルモータを提供することをその目的としている。
【０００９】
【特許文献１】ＵＳＰ７２０５６９４（Ｍｅｃｒｏｗ）
【特許文献２】特開２００６−２４６５７１（Ｈｉｇｕｃｈｉ）
【特許文献３】ＵＳＰ５１１１０９６（Ｇａｒｙ）
【特許文献４】ＵＳＰ６１４０７２９（Ｐｏｌｌｏｃｋ）
【特許文献５】ＵＳＰ６２５２３２５（Ｎａｓｈｉｋｉ）
【特許文献６】ＵＳＰ６１９４８０４（Ｎａｓｈｉｋｉ）
【特許文献７】ＵＳＰ７２５０７３４（Ｖｉｃｔｏｒ）
【特許文献８】ＵＳＰ６４９５９４１（Ｎｉｓｈｉｍｕｒａ）
【特許文献９】特開２００７−２８２３２３
【発明の開示】
【００１０】
（発明の目的）
率直に言うと、他の型式のモータに比べて、スイッチドリラクタンスモータ（ＳＲＭ）の生産量は非常に少ない。この原因の一つは、トルクリップルや騒音が大きいためである。また、ステータの相電流の頻繁なスイッチングにより、磁気回路に蓄積された磁気エネルギーの回収と再注入を頻繁に行う必要があり、それに伴う損失が無視できないという問題もあった。
本発明は、小型で高トルクを出力できるスイッチドリラクタンスモータを提供することを目的としている。本発明は、トルクリップルが少ないスイッチドリラクタンスモータを提供することを目的としている。
【００１１】
電動ターボチャージャに用いられるラジアルコンプレッサは、１０〜３０万ｒｐｍといった高速回転を要求する。従来の電動ラジアルコンプレッサでは、ラジアルギャップモータを用いているため、その軸方向長が長く、かつ、イナーシャが大きいという問題があった。軸方向長の増大は、回転軸の振動が増大するという問題が生じ、イナーシャの増大は、ラジアルコンプレッサや電動ターボチャージャの加速性を悪化させる。本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、高速回転性と耐遠心力性に優れ、損失が小さいモータ特に好適にはスイッチドリラクタンスモータを提供することをその目的としている。
【００１２】
本発明は、軸長を短縮でき、かつ、イナーシャが小さい電動ラジアルコンプレッサ用のモータ特に好適にはスイッチドリラクタンスモータを提供することをその目的としている。本発明で開示するリラクタンスモータは、リニアモータや電動ラジアルコンプレッサとして特に好適に適用可能である。
従来のクローポールコアやランデル型ロータコアは、リングコイルが巻かれるので、コイル巻装が容易となる。しかし、従来のクローポールコアやランデル型ロータコアは、通常のラジアルギャップモータの軸方向積層コアに比べて渦電流損失とそれによる発熱が大きい欠点を有していた。また、爪極が磁気力又は遠心力により径方向に変形するため、ロータとステータとの間の電磁ギャップの幅を比較的大きく確保しなければならなかった。電磁ギャップ幅の増大は、トルク及び効率が低下するという欠点をあった。また、製造しやすい板状の爪極を用いる場合には、その曲げ加工が困難となるため、爪極の厚さを増大することが難しく、磁束量の増大が困難であった。本発明は、リングコイルを用いるモータ特に好適にはスイッチドリラクタンスモータのステータの鉄損及び銅損を低減することをその目的としている。
【００１３】
従来のインホイルモータは、ばね下重量の大幅な軽減を要求されている。本発明は、小型軽量でトルクが大きいモータ特に好適にはスイッチドリラクタンスモータを提供することをその目的としている。
スイッチドリラクタンスモータを高速回転させる場合、そのユニポーラモータ駆動回路によりステータコイル電流の急速な立ち上げ、立ち下げが必要となる。本発明は、高速駆動が可能なスイッチドリラクタンスモータ用のユニポーラ型モータ駆動回路を提供することをその目的としている。
【００１４】
（発明の要約）
下記の説明は、円筒状のステータコアをもつインナーロータ型モータ構造を例として説明される。アウターロータ型、アキシャルギャップ型、リニアモータ型、斜めギャップ型などの各種変形モータ構造に本発明を適用することは、当業者にとって容易に理解されるため、それらの例示は省略される。
【００１５】
下記の各発明は、ステータコイルが巻かれた軟磁性のステータコアを有するステータと、前記ステータの周面に小ギャップを隔てて相対回転自在に配置されたロータと、前記ステータコイルを駆動するモータ駆動回路とを有し、前記ロータのステータ対向面は、低磁気抵抗部と高磁気抵抗部とを周方向所定ピッチで交互に有し、前記ステータコアは、前記ロータに向けて突出する複数のステータ磁極を周方向所定ピッチで有するスイッチドリラクタンスモータに適用される。ただし、一部の発明は、スイッチドリラクタンスモータ（ＳＲＭ）以外の各種モータにも採用が可能である。
【００１６】
（第１発明の説明）
第１発明のＳＲＭは、前記モータ駆動回路が前記ステータコイルとしてのＡＣコイルに略台形波又は略矩形波の交流電圧を印加し、前記ステータが前記ステータ磁極に集中巻き方式又はリングコイル巻き方式により巻かれたＤＣコイル又は前記ステータ磁極に固定された永久磁石により構成されて前記ステータ磁極に直流磁束を流す直流磁束源を有することを特徴とする。
すなわち、この発明のＳＲＭは、ステータ磁極に巻かれたＤＣコイル又は永久磁石により形成される直流磁束とＡＣコイルの交流磁束との合成磁束により軟磁性のロータにトルクを与える。このようにすれば、ロータに永久磁石やコイルを設ける必要がないので、その高速回転性能を向上することができる。また、ロータにより変調される直流磁束分布を有するため発電が可能となる。
【００１７】
また、この発明のＳＲＭは、略台形波又は略矩形波の交流電圧（又は交流電流）により形成される交流磁束と、直流磁束源が形成する直流磁束との合成磁束によりトルクを発生するので、正弦波波形の交流電圧（又は交流電流）により形成される交流磁束と、直流磁束源が形成する直流磁束との合成磁束によりトルクを発生するのに比較して、トルクを大幅に向上することができ、トルクリップルを低減することができる。この効果については、実施例説明の末尾にて具体的に説明する。
【００１８】
（主要態様１）
（直流磁極及び交番磁極を有する周方向延在セグメントＳＲＭ」周方向延在セグメントモータ）  
主要態様１のＳＲＭにおいて、前記ステータ磁極は、前記ＡＣコイルにより交番励磁される交番磁極と、前記直流磁束源により直流励磁される直流磁極とを略周方向に交互に有し、前記ロータは、周方向に所定ピッチで配列される複数の軟磁性のロータセグメントを有し、前記ロータセグメントの周方向長は、交番磁極の周方向幅Ｗａと直流磁極の周方向幅Ｗｓと交番磁極と直流磁極との間の間隙幅Ｗｇとの和よりも大きく、かつ、Ｗａ＋Ｗｓ＋３Ｗｇよりも小さく形成され、前記ＡＣコイルは、前記交番磁極にそれぞれ集中巻きされて前記交番磁極を交番励磁する。
すなわち、この発明は、交番磁極と直流磁極とを周方向交互に配置するラジアルギャップＳＲＭであって、２つのステータ磁極（交番磁極又は直流磁極）を磁気短絡するロータセグメントを交番磁極の磁束変更により周方向へ駆動する。交番磁極は集中巻きされているため、モータの軸方向長を短縮することができる。また、ロータセグメントの周方向長が、Ｗａ＋Ｗｓ＋Ｗｇよりも大きく、Ｗａ＋Ｗｓ＋３Ｗｇよりも小さく形成されているため、このモータをスイッチドリラクタンスモータとして駆動する場合に、ロータセグメントと必要なステータ磁極との間の磁束量を増大でき、かつ、ロータセグメントと無効なステータ磁極との間の磁束量を低減することができる。
【００１９】
この態様によれば、ロータセグメント以外の部分を比重が小さい非磁性材料により形成することができるので、低イナーシャをもち高速回転が可能なスイッチドリラクタンスモータを実現することができる。
主要態様１の好適態様において、２Ｎ（Ｎは整数）個の前記交番磁極と、２Ｎ（Ｎは整数）個の前記直流磁極と、２Ｎ個の前記ロータセグメントを有する。このようにすれば、単相ＳＲＭを構成することができる。
主要態様１の好適態様において、前記交番磁極、前記直流磁極及び前記ロータセグメントをそれぞれもつ複数の単相モータを軸方向に隣接配置し、前記複数の単相モータの前記ロータは同一の回転軸に固定されて、異なる位相の電流を通電される。これにより、多相ＳＲＭを構成することができるので、トルクリップルを低減することができる。
【００２０】
主要態様１の好適態様において、６Ｎ（Ｎは整数）個の前記交番磁極と、６Ｎ（Ｎは整数）個の前記直流磁極と、４Ｎ個の前記ロータセグメントを有する。このようにすれば、３相ＳＲＭを構成することができる。また、このモータは、既述したＮｉｓｈｉｍｕｒａのＳｙｎＲＭと比べてロータセグメントの数を半減することができるため、ロータを小型化してもロータセグメント間の磁束漏れを低減することができる。
主要態様１の好適態様において、前記直流磁束源は、前記直流磁極に固定された永久磁石を有する。これにより、損失無しに直流磁極を実現することができる。なお、永久磁石の周方向幅を縮小し、直流磁極にＤＣコイルを巻くことにより、ＤＣコイルの銅損を低減することができる。
主要態様１の好適態様において、前記直流磁束源は、前記直流磁極に集中巻きされたＤＣコイルを有する。これにより、直流磁束量の調整によりトルクや発電量の調整を行うことができる。
【００２１】
（主要態様２）
（直流磁極及び交番磁極を有する軸方向延在セグメントＳＲＭ）  
主要態様２のＳＲＭにおいて、前記ステータコアは、周方向所定ピッチで配置されて略軸方向又は略径方向へそれぞれ延在する複数の軟磁性のステータセグメントを有し、前記各ステータセグメントは、前記ステータコイルにより交番励磁される前記ステータ磁極としての交番磁極と、前記直流磁束源により直流励磁される前記ステータ磁極としての直流磁極とを略軸方向又は略径方向に交互に有し、前記各ステータセグメントは、前記交番磁極と前記直流磁極とを合計３個以上有し、前記ロータは、周方向に所定ピッチで配列されて略軸方向又は略径方向に延在する複数の軟磁性のロータセグメントを有し、前記複数のロータセグメントは、略軸方向又は略径方向に隣接する前記各ステータセグメントの略軸方向又は略径方向における第１列及び第２列の前記ステータ磁極を磁気的に短絡可能な長さを有する第１の前記ロータセグメントと、略軸方向又は略径方向に隣接する前記各ステータセグメントの略軸方向又は略径方向における第２列及び第３列の前記ステータ磁極を磁気的に短絡可能な長さを有する第２の前記ロータセグメントとを含み、前記第１、第２のステータ磁極と前記第１列のロータセグメントとの間の周方向相対位置は、前記第２、第３のステータ磁極と前記第２列のロータセグメントとの間の周方向相対位置に対して異なり、前記ステータコイルは、互いに略軸方向又は略径方向に隣接する前記第１〜第３の前記ステータ磁極の間の２つのスロットに別々に収容して前記各ステータセグメントを略周方向に貫通する２つスロットに別々に収容されて軸心を囲むリング状の第１、第２のリングコイルを有し、前記モータ駆動回路は、前記２つの周方向相対位置の差に応じた位相差を有する第１、第２の相電流を前記第１、第２のリングコイルに別々に通電する。
【００２２】
すなわち、この発明のＳＲＭは、交番磁極と直流磁極とが軸方向（又は径方向）交互に配置されるラジアルギャップ（又はアキシャルギャップ）ＳＲＭである。このＳＲＭは、２つのステータ磁極（交番磁極又は直流磁極）を磁気短絡するロータセグメントを交番磁極の磁束変更により周方向へ駆動する。また、この発明では、ステータコアが軸方向（又は径方向）に延在するステータセグメントにより構成することができるため、上記した周方向延在セグメントＳＲＭと比較して、ステータコアを軽量化することができ、鉄損も低減することができる。更に、第１のロータセグメントと第２のロータセグメントとを別位相で駆動するため、トルクリップルを減らし、直流磁極の直流磁束を有効利用することができる。たとえば、第１のＡＣコイルの電流と第２のＡＣコイルの電流とは逆位相とされる。更に、交流電流が通電されるステータコイルとしてのＡＣコイルをリングコイルにより構成できるので、コイルエンドを省略してモータの軸方向長やモータの径を縮小して、モータをコンパクトに構成することができるとともに、ステータコイルとしてのＡＣコイルにより覆われるステータセグメントの外側面を面積を減らすことができるので、ステータセグメントの機械的支持が容易となる。
【００２３】
主要態様２の好適態様において、前記直流磁束源は、前記直流磁極に固定された永久磁石を有する。これにより、損失無しに直流磁極を実現することができる。なお、永久磁石の周方向幅を縮小し、直流磁極にＤＣコイルを巻くことにより、ＤＣコイルの銅損を低減することができる。
主要態様２の好適態様において、前記直流磁束源は、前記直流磁極に集中巻きされたＤＣコイルを有する。これにより、直流磁束量の調整によりトルクや発電量の調整を行うことができる。
【００２４】
主要態様２の好適態様において、前記直流磁束源は、互いに略軸方向又は略径方向に隣接する前記交番磁極と前記直流磁極との間に配置されて軸心を囲むリングコイルにより構成されるＤＣコイルを有する。これにより、ＤＣコイルをモータにコンパクトに収容できるとともに、ＤＣコイルにより覆われるステータセグメントの外側面を面積を減らすことができるので、ステータセグメントの機械的支持が容易となる。
主要態様２の好適態様において、前記ステータセグメント及び前記ロータセグメントは、軸方向に延在する複数の軟磁性鋼板を前記ロータの接線方向へ積層して形成され、前記ステータセグメント及び前記ロータセグメントの径方向端部は、全体として近似的に円形となるように互いの間に段差を有して配列されている。この態様は、ＳＲＭ以外に、軸方向延在セグメントを用いる他の形式のモータにも採用することができる。このようにすれば、比較的簡素な製造工程と安価な材料を用いて軸方向延在セグメントＳＲＭの鉄損を低減することができる。この態様は、ＳＲＭ以外に、軸方向延在セグメントを用いる他の形式のモータにも採用することができる。
【００２５】
主要態様２の好適態様において、前記ロータセグメントは、回転軸に嵌着された非磁性のボス部の外周面に固定されて前記ボス部の軸方向両側に突出し、前記リングコイル及び前記ステータ磁極は、前記ロータセグメントの前記突出した部分の径方向両側に配置される。この態様では、モータの軸方向長を短縮することができる。この態様は、ＳＲＭ以外に、軸方向延在セグメントを用いる他の形式のモータにも採用することができる。
主要態様２の好適態様において、互いに略軸方向又は略径方向に異なる位置に配置されるＭ（Ｍは４以上の整数）個の前記ステータ磁極を有し、前記ＡＣコイルは、前記各ステータ磁極の間に別々に配置されるＭ−１個の前記リングコイルを有し、前記モータ駆動回路は、位相角が互いに所定電気角だけずれたＭ−１相の電流を前記Ｍ−１個の前記リングコイルに別々に通電する。このようにすれば、多相の軸方向延在セグメントＳＲＭを簡素に構成することができ、トルクリップルを低減することができる。
【００２６】
（主要態様３）
（ダブルコイル型ＳＲＭ）  
主要態様４のＳＲＭにおいて、前記ステータは、前記ステータコイルとしてのＡＣコイルの他に直流電流が通電されて前記ステータ磁極に直流磁束を形成するＤＣコイルを有し、前記モータ駆動回路は、前記ＡＣコイルのインダクタンス増大期間に、前記ＤＣコイルが前記ステータ磁極に形成する直流磁束と同じ向きに前記ステータ磁極に交流磁束を形成し、前記ＡＣコイルのインダクタンス減少期間に前記直流磁束と逆向きに前記ステータ磁極に交流磁束を形成する。このようにすれば、ＤＣコイルが形成する直流磁界（アンペアターン）とＡＣコイルが形成する交番磁界（アンペアターン）の和により大きなトルクをインダクタンス増大期間に発生させることができる。更に、ＡＣコイルのインダクタンス減少期間にＡＣコイルのが形成する交番磁界（アンペアターン）をＤＣコイルが形成する直流磁界（アンペアターン）により相殺することができるため、インダクタンス減少期間における逆トルクを低減することができる。また、ＤＣ電流の制御によりトルク制御や発電制御を実現することができる。
【００２７】
主要態様３の好適態様において、前記モータ駆動回路は、前記ＡＣコイルのインダクタンス減少期間に、前記直流磁束の量と略等しく、かつ、逆向きの前記交流磁束を形成する。これにより、インダクタンス減少期間にステータ磁極の磁束量をほぼ０とすることができるので、ＡＣコイルを用いるにもかかわらずインダクタンス減少期間の逆トルクをほぼ０とすることができる。
主要態様３の好適態様において、前記モータ駆動回路は、高効率運転モードにおいて前記ＡＣコイルのインダクタンス減少期間に、前記直流磁束の量と略等しく、かつ、逆向きの前記交流磁束を形成し、大トルク運転モードにおいて前記ＡＣコイルのインダクタンス減少期間に、前記直流磁束の量より２０〜５０％大きく、かつ、逆向きの前記交流磁束を形成する。これにより、大トルクが必要な場合に、トルクを増大することができる。
【００２８】
主要態様３の好適態様において、前記ＤＣコイル及び前記ＡＣコイルは、同一の前記ステータ磁極に集中巻きされる。これにより、このダブルコイル型ＳＲＭをコンパクトに構成することができる。
主要態様３の好適態様において、互いに異なる複数の前記ステータ磁極に別々に集中巻きされて互いに直列接続された複数の前記ＤＣコイルと並列に接続されたキャパシタを有する。これにより、ＤＣコイルに流れる直流電流をスイッチング制御する時に生じるスイッチングノイズを低減するとともに、ＤＣコイルに誘導される交流誘導電圧を低減することができる。
主要態様３の好適態様において、前記ＤＣコイルは、互いに略軸方向又は略径方向に隣接する前記２つの前記ステータ磁極の間に配置されて軸心を囲むリングコイルにより構成される。これにより、ダブルコイル型ＳＲＭをコンパクトに構成することができるとともに、ＤＣコイルにより覆われるステータセグメントの外側面の面積を減らすことができるので、ステータセグメントの機械的支持が容易となる。
【００２９】
主要態様３の好適態様において、互いに略径方向又は略軸方向に異なる位置に別々に配置されるとともに互いに直列接続された前記ＤＣコイルとしての複数の前記リングコイルと並列に接続されたキャパシタを有する。これにより、ＤＣコイルに流れる直流電流をスイッチング制御する時に生じるスイッチングノイズを低減するとともに、ＤＣコイルに誘導される交流誘導電圧を低減することができる。
主要態様３の好適態様において、前記ＡＣコイル（ステータコイル）は、互いに略軸方向又は略径方向に隣接する前記２つの前記ステータ磁極の間に配置されて軸心を囲むリングコイルにより構成される。これにより、ダブルコイル型ＳＲＭをコンパクトに構成することができるとともに、ＡＣコイル（ステータコイル）により覆われるステータセグメントの外側面の面積を減らすことができるので、ステータセグメントの機械的支持が容易となる。
【００３０】
主要態様３の好適態様において、前記ステータコアは、６Ｎ（Ｎは整数）個のステータ磁極を有し、前記ロータは、周方向に隣接する２つの前記ステータ磁極を磁気的に短絡可能な周方向長を有して周方向に延在する２Ｎ個の軟磁性のロータセグメントを有し、前記ステータコイルは、周方向に順に配列された第１、第２、第３の前記ステータ磁極に別々に集中巻きされて互いに電気角２π／３離れた位相をもつ略台形波又は略矩形波の直流電流が通電されるＡＣコイルとしてのＵ相、Ｖ相、Ｗ相コイルを有し、前記各相のステータ磁極は、前記各ステータ磁極に集中巻きされたＤＣコイルを有し、前記ＤＣコイルは、同一の前記ステータ磁極に巻かれた前記ＡＣコイルのインダクタンス減少期間に、前記ステータ磁極の磁束量を低減させる方向へ直流電流が通電される。これにより、発電も可能なダブルコイル型３相ＳＲＭを実現することができる。
なお、このＳＲＭのＤＣコイルを省略してステータコイルに略台形波又は略矩形波状の直流電流が通電される通常の３相ＳＲＭを実現することができる。
【００３１】
（第２発明の説明）
第２発明のＳＲＭは、上記した第１発明の主要態様２の「直流磁極及び交番磁極を有する軸方向延在セグメントＳＲＭ」の他に、「直流磁極をもたない軸方向延在セグメントＳＲＭ」を含む構成のＳＲＭである。
このＳＲＭにおいて、前記ステータコアは、周方向所定ピッチで配置されて略軸方向又は略径方向へそれぞれ延在する複数の軟磁性のステータセグメントを有し、前記各ステータセグメントは、略軸方向又は略径方向に所定ピッチで形成される３個以上の前記ステータ磁極を有し、前記ロータは、周方向に所定ピッチで配列されて略軸方向又は略径方向に延在する複数の軟磁性のロータセグメントを有し、前記複数のロータセグメントは、略軸方向又は略径方向に隣接する前記各ステータセグメントの略軸方向又は略径方向における第１列及び第２列の前記ステータ磁極を磁気的に短絡可能な長さを有する第１の前記ロータセグメントと、略軸方向又は略径方向に隣接する前記各ステータセグメントの略軸方向又は略径方向における第２列及び第３列の前記ステータ磁極を磁気的に短絡可能な長さを有する第２の前記ロータセグメントとを含み、前記第１、第２のステータ磁極と前記第１列のロータセグメントとの間の周方向相対位置は、前記第２、第３のステータ磁極と前記第２列のロータセグメントとの間の周方向相対位置に対して異なり、前記ステータコイルは、互いに略軸方向又は略径方向に隣接する前記第１〜第３の前記ステータ磁極の間の２つのスロットに別々に収容して前記各ステータセグメントを略周方向に貫通する２つスロットに別々に収容される第１、第２のリングコイルを有し、前記モータ駆動回路は、前記２つの周方向相対位置の差に応じた位相差を有する第１、第２の相電流を前記第１、第２のリングコイルに別々に通電することを特徴としている。
【００３２】
すなわち、この発明のＳＲＭは、３個以上のステータ磁極が軸方向（又は径方向）に配置されるラジアルギャップ（又はアキシャルギャップ）ＳＲＭであって、軸方向（又は径方向）に隣接する２つのステータ磁極（交番磁極又は直流磁極）を磁気短絡するロータセグメントをステータ磁極の磁束位置の変更により周方向へ駆動する。
この発明では、ステータコアが軸方向（又は径方向）に延在するステータセグメントにより構成することができるため、上記した周方向延在セグメントＳＲＭと比較して、ステータコアを軽量化することができ、鉄損も低減することができる。更に、第１のロータセグメントと第２のロータセグメントとを別位相で駆動するため、トルクリップルを減らし、直流磁極の直流磁束を有効利用することができる。たとえば、第１のリングコイルの電流と第２のリングコイルの電流とは逆位相とされる。更に、ステータコイルがリングコイルにより構成できるので、コイルエンドを省略してモータの軸方向長やモータの径を縮小して、モータをコンパクトに構成することができるとともに、ステータコイルにより覆われるステータセグメントの外側面を面積を減らすことができるので、ステータセグメントの機械的支持が容易となる。
【００３３】
好適態様１において、前記ステータセグメント及び前記ロータセグメントは、軸方向に延在する複数の軟磁性鋼板を前記ロータの接線方向へ積層して形成され、前記ステータセグメント及び前記ロータセグメントの径方向端部は、全体として近似的に円形となるように互いの間に段差を有して配列されている。この態様は、ＳＲＭ以外に、軸方向延在セグメントを用いる他の形式のモータにも採用することができる。このようにすれば、比較的簡素な製造工程と安価な材料を用いて軸方向延在セグメントＳＲＭの鉄損を低減することができる。この態様は、ＳＲＭ以外に、軸方向延在セグメントを用いる他の形式のモータにも採用することができる。
好適態様２において、前記ロータセグメントは、回転軸に嵌着された非磁性のボス部の外周面に固定されて前記ボス部の軸方向両側に突出し、前記リングコイル及び前記ステータ磁極は、前記ロータセグメントの前記突出した部分の径方向両側に配置される。この態様では、モータの軸方向長を短縮することができる。この態様は、ＳＲＭ以外に、軸方向延在セグメントを用いる他の形式のモータにも採用することができる。
【００３４】
好適態様３において、互いに略軸方向又は略径方向に隣接する前記２つの前記ステータ磁極の間に配置されて軸心を囲むリングコイルにより構成されて直流電流が通電されるＤＣコイルを有する。これにより、直流磁束を利用することができる。好適には、直流電流が流れるＤＣコイル及び交流電流が流れるＡＣコイルがそれぞれリングコイルにより設けられる。これにより、発電が可能となり、直流電流によるトルク制御が可能となる。
好適態様４において、互いに略径方向又は略軸方向に異なる位置に別々に配置されるとともに互いに直列接続された前記ＤＣコイルとしての複数の前記リングコイルと並列に接続されたキャパシタを有する。これにより、ＤＣコイルに流れる直流電流をスイッチング制御する時に生じるスイッチングノイズを低減するとともに、ＤＣコイルに誘導される交流誘導電圧を低減することができる。
【００３５】
好適態様５において、前記リングコイルは、前記ステータセグメントの複数の前記ステータ磁極の配列方向である略軸方向又は径方向に略一定厚さを有する長尺の絶縁被覆導電金属板を螺旋巻きして形成され、前記リングコイルの各ターンは、前記ステータセグメントの複数の前記ステータ磁極の配列方向である略軸方向又は径方向に重ねられる。これにより、リングコイルを容易にステータセグメントのスロットに収容することができるとともに、ステータコイルの放熱性も向上する。この態様は、ＳＲＭ以外に、軸方向延在セグメントを用いる他の形式のモータにも採用することができる。
好適態様６において、前記ステータコアは、前記リングコイルの前記ロータ側以外の部分を包むＣ字状断面を有して前記リングコイルから離れる方向へ軟磁性鋼板を積層して構成されたＣ形コア（クローポールコアとも言う）を有する。このようにすれば、リングコイルをもつＳＲＭのステータコアの鉄損を簡単な製法により低減ことができる。なお、この発明は、ＳＲＭ以外に、リングコイルを用いる他の形式のモータにも採用することができる。
【００３６】
好適態様７において、前記Ｃ形コアは、前記ステータ磁極を構成するための突出部が幅方向両側に突出する長尺の軟磁性鋼板を螺旋巻きし、かつ、前記突出部を前記ロータ側へ曲げて構成されている。このようにすれば、周方向へ所定ピッチで配列される多数のＣ形コア（クローポールコア）を簡単な製法により一挙に製造することができる。なお、この態様では、周方向に配列された各Ｃ形コアは、軟磁性鋼板により連結され、ステータコアの機械的強度が増大する。リングコイルの磁界に影響を与えることはない。Ｃ形コアを軸方向（アキシャルギャップモータでは径方向）に隣接配置させることにより、多相ＳＲＭが可能となる。この態様は、ＳＲＭ以外の他のモータのコアにも採用することができる。
好適態様８において、互いに略軸方向又は略径方向に異なる位置に配置されるＭ（Ｍは３以上の整数）個の前記ステータ磁極を有し、前記ＡＣコイルは、前記各ステータ磁極の間に別々に配置されるＭ−１個の前記リングコイルを有し、前記モータ駆動回路は、位相角が互いに所定電気角だけずれたＭ−１相の電流を前記Ｍ−１個の前記リングコイルに別々に通電する。このようにすれば、Ｍ−１相の軸方向延在セグメントＳＲＭを簡素に構成することができ、トルクリップルを低減することができる。
【００３７】
たとえば、前記ステータコアは、６Ｎ（Ｎは整数）個のステータ磁極を有し、前記ロータは、周方向に隣接する２つの前記ステータ磁極を磁気的に短絡可能な周方向長を有して周方向に延在する２Ｎ個の軟磁性のロータセグメントを有し、前記ステータコイルは、周方向に順に配列された第１、第２、第３の前記ステータ磁極に別々に集中巻きされて互いに電気角２π／３離れた位相をもつ略台形波又は略矩形波の直流電流が通電されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相コイルを有する。たとえば、１２個のステータ磁極と４個の軟磁性のロータセグメントを有する３相ＳＲＭを実現することができる。１２個のステータ磁極と４個の軟磁性のロータセグメントを有する３相のリラクタンスモータは、従来知られていなかった。この１２個のステータ磁極と４個の軟磁性のロータセグメントを有する３相のリラクタンスモータは、一つのロータセグメントの周方向幅を増大し、ロータセグメントの間の間隙を増大することができる。
【００３８】
（第３発明の説明）
第３発明のＳＲＭにおいて、前記ステータコイルをなす複数の相コイルに互いに異なるタイミングで略台形波又は略矩形波の直流電圧を印加するユニポーラタイプのモータ駆動回路を有し、前記モータ駆動回路は、前記相コイルへ通電する相電流の立ち上がり期間又は立ち下がり期間を加速する加速回路を有することを特徴とする。これにより、インダクタンス増大期間における平均電流値を向上することができるため、高速運転時にインダクタンス増大期間が短縮されても、トルクを増大することができる。
好適態様１において、前記モータ駆動回路は、直流電源の高電位端と相コイルの高電位端とを接続するハイサイドスイッチと、前記直流電源の低電位端と前記相コイルの低電位端とを接続するローサイドスイッチと、前記直流電源の低電位端と前記相コイルの高電位端とを接続するローサイドダイオードと、直列接続されたリアクトルとハイサイドダイオードとを有するとともに前記直流電源の高電位端と前記相コイルの低電位端とを接続するハイサイドバイパス回路とを備えることを特徴とする。
【００３９】
このようにすれば、ハイサイドスイッチ又はローサイドスイッチのオフにより直流電源から相コイルへの通電を遮断すると、相コイルに蓄積されたエネルギーにより、ローサイドダイオード、相コイル、ハイサイドバイパス回路を通じて直流電源の低電位端から高電位端への電力回生が生じる。この時、ハイサイドバイパス回路のリアクトルが逆起電力が生じるため、相コイルは直流電源の電圧よりも高電圧を発生する必要があり、その分だけ回生電流が減少し、相コイルの磁気エネルギーは急速に減少する。なお、リアクトルには磁気エネルギーが蓄積されるが、このリアクトルエネルギーは、ローサイドスイッチと逆並列接続されたダイオードなどを通じて直流電源の低電位端から高電位端へと回生されることができる。この態様によれば、回生期間を短縮できるため、回生期間の前の励磁電流通電期間を延長することができる。これにより、トルクを増大することができる。
【００４０】
なお、この発明は、その他の公知のスイッチドリラクタンスモータにも適用することができる。また、上記ハイサイドスイッチは、アノードが直流電源の高電位端に接続されたダイオードでもよい。
好適な態様２において、前記リアクトルの一端は、前記直流電源の高電位端に接続され、前記リアクトルの他端は、互いに異なる前記ハイサイドダイオードを通じて互いに異なる相コイルの低電位端に接続される。これにより、リアクトルの数を減らすことができる。
好適態様３において、前記モータ駆動回路は、直流電源の高電位端と相コイルの高電位端とを接続するハイサイドスイッチと、前記直流電源の低電位端と前記相コイルの低電位端とを接続するローサイドスイッチと、一端が前記直流電源の高電位端に接続されたリアクトルと、前記リアクトルの他端と前記直流電源の低電位端とを接続する加速スイッチと、前記リアクトルと前記加速スイッチとの接続点を前記相コイルの高電位端に接続するハイサイドダイオードとを有することを特徴としている。
【００４１】
このようにすれば、相コイルへの通電を開始直前に、まず加速スイッチを通電して、リアクトルに磁気エネルギーを蓄積する。その後、加速スイッチをオフし、ローサイドスイッチのオンにより直流電源から相コイルへの通電を開始する。相コイルの高電位端には、直流電源の高電位端の電位よりもリアクトルの電圧だけ高い電圧が印加される。その結果、相コイルには急速に電流が流れ、励磁電流の立ち上がり期間を短縮することができる。これにより、その後の励磁電流通電期間を延長することができ、トルクを増大することができる。
なお、この発明は、その他の公知のスイッチドリラクタンスモータにも適用することができる。また、ハイサイドスイッチは、アノードが直流電源の高電位端に接続されたダイオードでもよい。
【００４２】
好適態様４において、リアクトルと加速スイッチとの接続点は、互いに異なる逆流防止ダイオードを通じて互いに異なる相コイルの他端に接続される。これにより、リアクトルの数を減らすことができる。好適な態様５において、上記した電流立ち上げを加速するためのリアクトルと電流立ち下げを加速するリアクトルとは共通とされる。
好適態様５において、前記モータ駆動回路は、前記相コイルと並列に前記ステータコアに巻かれたアシストコイルと、前記相コイルの低電位端と低位電源母線とを接続するスイッチング素子と、逆流防止用のダイオードとを有し、前記相コイルの低電位端と前記スイッチング素子の高電位端との接続点と前記アシストコイルの高電位端とを前記逆流防止用のダイオードを通じて接続して、前記スイッチング素子のオフ時に前記相コイルの磁気エネルギーを前記アシストコイルに流すことを特徴としている。このようにすれば、通電遮断時の相コイルに蓄積された磁気エネルギーを次に励磁される相コイルと一緒に巻かれたアシストコイルに供給するため、電流リップルを減らすとともに、回生すべき磁気エネルギーを急速に消滅させ、かつ、励磁磁束を急速に増大させることができるため、トルクを増大することができる。なお、この発明は、その他の公知のスイッチドリラクタンスモータにも適用することができる。
【００４３】
（第４発明の説明）
第４発明のＳＲＭは、前記ステータコイルをなす複数の相コイルに互いに異なるタイミングで略台形波又は略矩形波の直流電圧を印加するユニポーラタイプのモータ駆動回路を有し、前記モータ駆動回路は、前記相コイルのインダクタンス増大期間の開始時点前に前記相コイルへの通電電流の最大値の所定％（好適には８０％）以上の電流を通電し、かつ、前記相コイルのインダクタンス増大期間の終了時点後に前記相コイルへの通電電流の最大値の所定％（好適には８０％）以上の電流を減衰させることを特徴としている。
【００４４】
すなわち、この発明では、相コイルの電流が大きく変化する相電流の立ち上がり期間及び立ち下がり期間を、相コイルのインダクタンスが大きく増大する期間（モータの場合）から除外して設定する。このようにすれば、相電流の立ち上がり期間及び立ち下がり期間におけるトルクを大幅に小さくすることができる。このため、一つの相コイルに流れる相電流によるトルクを急峻に立ち上げ、立ち下げることができる。したがって、この角形のトルクを各相順次に連続させることにより、トルクリップルを大幅に低減することができる。なお、この態様は、その他の公知のスイッチドリラクタンスモータにも適用することができる。
【００４５】
好適な態様１において、前記相コイルのインダクタンスは、前記ロータの回転時に、略フラットな小値が所定期間続くボトム期間と、略フラットな大値が所定期間続くピーク期間と、前記ボトム期間から前記ピーク期間まで増大する増大期間と、前記ピーク値から前記ボトム期間まで減少する減少期間とを有して略台形形状の時間波形を有し、前記モータ駆動回路は、前記ボトム期間に前記相コイルへの通電を開始し、その後の前記ピーク期間に前記通電を終了する。これにより、トルクリップルと容易に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、本発明の好適な実施形態を、インナーロータのラジアルギャップモータ型式を例として説明する。ただし本発明は下記の実施形態に限定解釈されるべきではなく、当業者は、この明細書の記載事項に基づいて想起される公知の他の技術に基づいて本発明の技術思想を実現することができることは当然である。たとえば、以下の実施形態は、ラジアルギャップモータだけを開示していると限定解釈されるべきではなく、当業者にとって容易に理解可能な既述のアキシャルギャップモータ、リニアモータ及び斜めギャップモータ、アウターロータ構造などに適用されることができる。更に、ステータ磁極数を変更したり、モータ動作の代わりに発電機動作を行わせたりできる。実施例のラジアルギャップモータにおける軸方向はアキシャルギャップモータでは径方向となることは当業者にとって周知事項である。
【００４７】
多数の実施例が下記に記載されている。しかし、すべての実施形態において、ロータは周方向へ所定ピッチで磁気突極性をもつ軟磁性材により構成されている点である。このため、各実施形態のモータは、リラクタンスモータとみなされる。略台形波又は略矩形波状の磁束を用いるＳＲＭは、正弦波交流電流を使用するＳｙｎＲＭに比べてトルクが大きい利点をもつ。このため、以下において、ＳＲＭの各実施例が説明される。一部の実施例は、ＳｙｎＲＭ、さらにはＲＭ以外の他の形式のモータにも採用することができる。
多くの実施例のロータは、周方向へ所定ピッチで配列され、それぞれ軸方向に延在する多数の軟磁性セグメントをもつ。このセグメントは、ロータセグメントと呼ばれる。ロータセグメントは、周方向に延在する形態と、軸方向に延在する形態とをもつ。前者のＳＲＭは周方向延在セグメントＳＲＭと呼ばれ、後者のＳＲＭは軸方向延在セグメントＳＲＭと呼ばれる。なお、ここで言う略軸方向は、ロータセグメントやステータセグメントをスキューさせる例を含む。ラジアルギャップモータの場合、ロータセグメントをスキューさせる場合、軸方向及び周方向に対して斜めに延在させる時、ねじることが好ましい。ねじることにより、セグメントの径方向端面を略円筒面とすることができる。
【００４８】
周方向延在セグメントＳＲＭでは、輪板状の軟磁性鋼板を軸方向に積層したステータコアが採用することができる。軸方向延在セグメントＳＲＭでは、周方向に所定ピッチで配列されてそれぞれ軸方向へ延在する多数の軟磁性セグメントによりステータコアを構成する。これらのセグメントはステータセグメントと呼ばれる。軸方向延在セグメントＳＲＭにおいて、ステータコイルはステータ磁極に集中巻きする代わりに回転軸を囲んでリング状に巻かれたステータコイルを採用することができる。このコイルはリングコイルと呼ばれる。
軸方向延在セグメントＳＲＭの磁束は、ロータ及びステータを軸方向に流れる。交流磁束が通常の輪板状軟磁性鋼板中を軸方向に流れると鉄損が増大する。このため、軸方向延在セグメントＳＲＭに好適な２つのステータコア構造が以下に開示される。第１の軸方向延在セグメントＳＲＭは、軸方向延在ロータセグメントと、周方向（接線方向）積層軟磁性鋼板により構成されたステータセグメントとを採用する。第２の軸方向延在セグメントＳＲＭは、螺旋巻きされたクローポールコア（Ｃ形コア）を採用する。この実施形態のＳＲＭが採用する新規なクローポールコア構造は、従来のモータ（たとえばランデル型モータのロータなど）においても利用可能である。
【００４９】
一部の実施例のステータコアは、直流磁極と呼ばれる直流磁界を形成するためのステータ磁極と、交番磁極と呼ばれる交流磁界が形成されるステータ磁極とをもつ。交番磁極は、磁束が周期的に反転する磁極を言う。直流磁極は磁束が定常的に主として一方向へ流れる磁極を言う。直流磁極は、永久磁石により又は直流コイル（ＤＣコイル）により磁束を形成することができる。直流磁極は、ステータ磁極に永久磁石を固定することにより形成されるか、ＤＣコイルによりステータ磁極に直流磁界を与えることにより実施される。
一部の実施例において、ＤＣコイルとＡＣコイルとが同一のステータ磁極に集中巻きされる。又はＤＣコイルとＡＣコイルとが、同一のステータ磁極に直流磁束及び交流磁束を形成するリングコイルによりそれぞれ構成される。このモータをダブルコイルＲＭと呼ぶ。
その他、ＳＲＭを駆動するための新規なユニポーラＳＲＭ駆動回路の実施例と、軸方向延在セグメントＳＲＭのステータコア及びステータコイルの好適な製造方法も開示される。
【００５０】
（各実施形態の主要な特徴の要約）
（１）  実施形態１（図１）は、「周方向交互に配置された直流磁極及び交番磁極を合計４つ有するステータと、周方向に延在して互いに異なる直流磁極と交番磁極とのペアを磁気的に短絡する第１、第２のロータセグメントとを有し、２つの交番磁極が、それぞれ集中巻きされた単相ＡＣコイルにより交流励磁されるスイッチドリラクタンスモータ（ＳＲＭ）」を開示する。第１のロータセグメントと磁気結合する第１の単相ＡＣコイルの電流位相は、第２のロータセグメントと磁気結合する第２の単相ＡＣコイルの電流位相と電気角πずれている。
このＳＲＭを「直流磁極及び交番磁極を有する単相駆動周方向延在セグメントＳＲＭ」と称する。
（２）  実施形態２（図５）は、実施形態１（図１）のＳＲＭにおいて、「直流磁極が、集中巻きされて直流電流が通電されるＤＣコイルによりＤＣ励磁される」点を開示する。
【００５１】
（３）  実施形態３（図７）は、実施形態１（図１）のＳＲＭを軸方向に複数列配置した」点を開示する。
（４）  実施形態６（図１０）は、「軸方向交互に配置された直流磁極及び交番磁極を合計３つ有して軸方向に延在するステータセグメントと、軸方向に延在して互いに異なる直流磁極と交番磁極とのペアを磁気的に短絡する第１、第２のロータセグメントとを有し、第１、第２のロータセグメントは軸方向異なる位置に配置され、２つの交番磁極が、ＡＣコイルにより交流励磁されるＳＲＭ」を開示する。第１のロータセグメントにより磁気的に短絡される直流磁極及び交番磁極の第１ペアとこの第１のロータセグメントとの周方向相対位置は、第２のロータセグメントにより磁気的に短絡される直流磁極及び交番磁極の第２のペアとこの第２のロータセグメントとの周方向相対位置に対してずれており、２つの単相ＡＣコイルの電流位相は逆相となっている。
このＳＲＭを「直流磁極及び交番磁極を有する単相駆動軸方向延在セグメントＳＲＭ」と称する。
【００５２】
図１０は、「ＡＣコイルが、回転軸を囲んでリング状に配置されたリングコイルにより構成されている」点を開示する。図１１、図１９は、「ステータセグメント及びロータセグメントが、周方向（又は接線方向）に積層された多数の軟磁性鋼板により構成され、更に各軟磁性鋼板の径方向端が略円弧状に形成されている」点を開示する。
（５）  図１４は、実施形態３（図１０）のＳＲＭにおいて、「複数のステータセグメントを周方向所定ピッチで配置する」点、「軸方向同位置に配置されるて周方向に隣接する２つのステータセグメントの直流磁極が逆極性をもつ」点を開示する。図１７、図１８は、その他、「各ステータセグメントの直流磁極は種々の二次元配置をもつことができる」点を開示する。
【００５３】
（６）  実施例７（図１５）は、実施形態３（図１０）のＳＲＭにおいて、「直流磁極が、集中巻きされて直流電流が通電されるＤＣコイルによりＤＣ励磁される」点を開示する。
（７）  実施例１１（図２１）は、「軸方向交互に配置された直流磁極及び交番磁極を合計７つ有して軸方向に延在するステータセグメントと、軸方向に延在して直流磁極と交番磁極とをそれぞれ磁気的に短絡する３対のロータセグメントとを有し、上記３対のロータセグメントは軸方向異なる位置に配置され、交番磁極は、回転軸を囲んでリング状に配置されたリングコイルからなるＡＣコイルにより励磁される３相ＳＲＭ」を開示する。
このＳＲＭを「直流磁極及び交番磁極を有する３相駆動軸方向延在セグメントＳＲＭ」と称する。
【００５４】
図２１は、「軸方向配列された７つのステータ磁極（交番磁極＋直流磁極）と、６つのリングコイル（ＡＣコイル）とを有する。このＳＲＭは、実施形態６（図１０）記載の「直流磁極及び交番磁極を有する単相駆動軸方向延在セグメントＳＲＭ」を軸方向に３つタンデム配置し、これら３つの単相ＳＲＭのステータセグメントを一体化した構造をもつ。３相のＡＣコイル（リングコイル）の電気角は２π／３ずれており、各単相ＳＲＭのステータ磁極とロータセグメントとの周方向相対位置も互いに電気角２π／３だけずれている（図２２参照）。
（８）  図２３は、実施例１１（図２１）のＳＲＭにおいて、軸方向に隣接する各相の単相ＳＲＭのロータセグメントが一体化されている」点を開示する。
【００５５】
（９）  図２４は、実施例１１（図２１）のＳＲＭにおいて、リングコイルの代わりに交番磁極にＡＣコイルを集中巻きすること、及び、直流磁極を、ステータ磁極の磁極面に永久磁石を固定して構成することを開示する。
（１０）  図２４は、実施例１１（図２１）のＳＲＭにおいて、リングコイルの代わりに交番磁極にＡＣコイルを集中巻きすること、及び、直流磁極を、ステータ磁極の磁極面に永久磁石を固定して構成することを開示する。
（１１）  図２５は、実施例１１（図２１）のＳＲＭにおいて、６つの相のリングコイルの軸方向配列を変更した例を開示する。図２１の６つの相のリングコイルは、逆相の２つのリングコイルが軸方向に隣接するが、図２５では隣接しない。
【００５６】
（１２）  図２７は、実施例１１（図２１）の３相ＳＲＭにおいて、４つのステータ磁極を軸方向に配置し、それぞれリングコイルからなる３相のＡＣコイルを配置した点を開示する。
（１３）  図２８は、図２７の３相ＳＲＭの直流磁極の配列を変更した点を開示する。
（１４）  図２９は、図２２の３相ＳＲＭの直流磁極の配列を変更した点を開示する。
（１５）  実施例１４（図３０）は、「軸方向に配置された４つのステータ磁極を有して軸方向に延在するステータセグメントと、軸方向に延在して互いに異なるステータ磁極のペアを磁気的に短絡するＵ相、Ｖ相、Ｗ相のロータセグメントとを有し、これらＵ相、Ｖ相、Ｗ相のロータセグメントは軸方向異なる位置に配置され、上記４つのステータ磁極は、軸方向に配列された３つのリングコイルにより励磁される３相ＳＲＭ」を開示する。
このＳＲＭを「直流磁極をもたない３相駆動軸方向延在セグメントＳＲＭ」と称する。
各相のリングコイルは、互いに対面するロータセグメントとステータ磁極との間の周方向相対位置に合わせて通電される。各相のロータセグメントは一体化されている。周方向に隣接する２つのステータセグメントの間には、略ステータセグメントの周方向幅に等しい磁気的ギャップが設けられる。各相のロータセグメントは、一体化されている。
【００５７】
（１６）  実施例１６（図３４）は、「リングコイルと、軸方向に延在するステータセグメントと、軸方向に延在するロータセグメントとをもつセグメント型ＳＲＭにおいて、「ステータセグメント及びロータセグメントが、周方向（又は接線方向）に積層された多数の軟磁性鋼板により構成され、更に各軟磁性鋼板の径方向端が略円弧状に形成されている」点を開示する。
（１７）  実施例１７（図３４）は、「ラジアルギャップコンプレッサの背面に固定されたロータと、それに対面するステータとをもつアキシャルギャップモータにおいて、ロータがラジアルギャップコンプレッサの背面から突出する少なくとも２つのロータセグメントを有することと、ステータが軸方向に突出する３つのステータ磁極を有して径方向に延在するステータセグメントとこのステータセグメントに巻かれたリングコイルとを有する」点を開示する。
【００５８】
（１８）  図３５は、「ラジアルギャップコンプレッサの背面に固定されたロータと、それに対面するステータとをもつアキシャルギャップモータにおいて、ロータがラジアルギャップコンプレッサの背面に露出して径方向に延在する少なくとも２つのロータセグメントを有することと、ステータが軸方向に突出する３つのステータ磁極を有して径方向に延在するステータセグメントとこのステータセグメントに巻かれたリングコイルとを有する」点を開示する。
（１９）  実施形態１８（図３７）は、「周方向交互に配置された直流磁極及び交番磁極を合計８つ有するステータと、周方向に延在して互いに異なる直流磁極と交番磁極とのペアを磁気的に短絡する４つのロータセグメントとを有し、４つの交番磁極が、それぞれ集中巻きされた４つのＡＣコイルにより交流励磁される「直流磁極及び交番磁極を有する単相駆動周方向延在セグメントＳＲＭ」を開示する。
このＳＲＭは、実施例１（図１）の「直流磁極及び交番磁極を有する単相駆動周方向延在セグメントＳＲＭ」のステータ磁極数とロータセグメント数とを２倍としたものである。
また、奇数番目のロータセグメントの周方向幅は、偶数番目のロータセグメントの周方向幅より大きく形成されている。周方向幅が大きい奇数番目のロータセグメントの周方向中心位置は、周方向両側の偶数番目のロータセグメントの周方向中心位置の一方側に偏っている。
【００５９】
（２０）  実施形態１９（図４１）は、「周方向に順番に配置された第１〜第６ステータ磁極を有するステータと、周方向に延在する第１、第２のロータセグメントとを有し、第１のロータセグメントは第１、第２のステータ磁極を磁気短絡し、第２のロータセグメントは第４、第５のステータ磁極を磁気短絡し、各ステータ磁極に順番に集中巻きされたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の相コイルにより励磁される３相ＳＲＭ」を開示する。
このセグメントＳＲＭは、６ステータ磁極と２ロータセグメントとをもつ３相駆動周方向延在セグメントＳＲＭ」と呼ばれる。
（２１）  実施形態２０（図４６）は、「周方向交互に配置された直流磁極及び交番磁極からなる合計１２個のステータ磁極を有するステータと、周方向に延在して互いに異なる直流磁極と交番磁極とのペアを磁気的に短絡する４つのロータセグメントとを有し、６つの交番磁極が、それぞれ集中巻きされた６つのＡＣコイルにより３相交流励磁される「直流磁極及び交番磁極を有する３相駆動周方向延在セグメントＳＲＭ」を開示する。
【００６０】
（２２）  実施形態２１（図５０）は、「周方向に順番に配置された６つのステータ磁極を有するステータと、根本が磁気短絡された４つのロータ磁極とを有するロータコアとをを有し、各ステータ磁極に３相のＡＣコイルが順番に集中巻きされて交流励磁され、更に各ステータ磁極にＤＣコイルが集中巻きされている３相ＳＲＭ」を開示する。
このセグメントＳＲＭは、ダブルコイル型３相駆動ＳＲＭ」と呼ばれる。
ＡＣコイルはそのインダクタンス増大期間に同一のステータ磁極に巻かれたＤＣコイルの直流磁束と同じ向きの磁束を形成し、インダクタンス減少期間に同一のステータ磁極に巻かれてたＤＣコイルの逆向きの磁束を形成する。
好適には、ＡＣコイルがインダクタンス減少期間に形成する逆向きの磁束の大きさはＤＣコイルが形成する直流磁束の大きさと略（８０％以上）等しくされる。
【００６１】
（２３）  図５４は、実施形態２１（図５０）のＳＲＭにおいて、３相のＡＣコイルを３相インバータで駆動することを開示する。
（２４）  図５４は、実施形態２１（図５０）のＳＲＭにおいて、直列接続された各ＤＣコイルにキャパシタを並列接続することを開示する。
（２５）  実施形態２２（図５５）は、回生電流の減衰を早めるためのリラクタンス素子を有するユニポーラＳＲＭ駆動回路を開示する。
（２６）  実施形態２３（図５６）は、電流立ち上がりを早めるためのリラクタンス素子を有するユニポーラＳＲＭ駆動回路を開示する。
（２７）  実施形態２４（図５７）は、回生電流の減衰を早め、電流立ち上がりを早めるための回路を有するユニポーラＳＲＭ駆動回路を開示する。
（２８）  図５９は、従来のユニポーラＳＲＭ駆動回路において、相電流の振幅の６０％以上が、インダクタンス増大期間の開始前のインダクタンスボトム期間に立ち上げられ、インダクタンス増大期間の終了後のインダクタンスピーク期間に減衰される点を開示する。リラクタンストルクが生じるインダクタンス増大期間の電流変化が抑制されるため、インダクタンス増大期間の初期及び終期のリラクタンストルク落ち込みが小さい。
【００６２】
（２９）  実施形態２６（図６０）は、一つの相の回生電流により次の相の電流立ち上げをアシストするアシストコイルをもつユニポーラＳＲＭ駆動回路を開示する。
（３０）  実施形態２７（図６２）は、軟磁性鋼板を径方向及び軸方向に積層して形成されたＣ字形の軸方向断面をもつクローポールコアとリングコイルとをもつ単相駆動軸方向延在セグメントＳＲＭを開示する。
（３１）  図６３は、実施形態２７（図６２）はクローポールコアの先端部をスロット開口を狭める向きに曲げた構造を開示する。
（３２）  図６４は、軟磁性鋼板を径方向及び軸方向に積層して形成されたランデル型コア（ステータ磁極の先端部が周方向にずれ、軸方向に重なっているコア構造）とリングコイルとをもつステータをもつモータを開示する。
【００６３】
（３３）  図６５は、軟磁性鋼板を径方向及び軸方向に積層して形成されたランデルコア（ステータ磁極の先端部が周方向にずれ、軸方向に重なっているコア構造）とリングコイルとをもつステータをもつモータを開示する。
（３４）  図６８は、幅方向に両側に突出するステータ磁極をもつ長い軟磁性鋼板を巻き、ステータ磁極を径方向に曲げることにより図６４のランデルコアを形成する製造方法を開示する。
軟磁性鋼板の長さ方向同じ位置で２つのステータ磁極を幅方向両側に突出させ、その先端部（４４、４５）を省略することにより、図６２のクローポールコアも同じ製造方法により形成することができる。
（３５）  図６９は、図６８の製造方法で形成されたクローポールコアを用いたハイブリッド型ステッピングモータのステータを開示する。
【００６４】
（３６）  図７２は、図６８の製造方法で形成されたランデルコアとリングコイルとにより構成されたロータを有するモータを開示する。
（３７）  実施形態３１（図７３、図７４）は、軸方向に延在するステータセグメント及びロータセグメントをもつインナーロータラジアルギャップ型の３相駆動軸方向延在セグメントＳＲＭを開示する。
各相のロータセグメントは一体化されて軸方向に延在する。ロータセグメントはロータの非磁性のボス部から軸方向両側に突出している。一部の相のステータセグメント及びリングコイルがロータセグメントの軸方向突出部の径方向内側に配置される。リングコイルは、ＤＣコイルとＡＣコイルとをもつ。各相のステータセグメントは、周方向に２π／３ずれて配置される。
【００６５】
（３８）  実施形態３２（図７５、７６）は、軸方向に延在するステータセグメント及びロータセグメントをもつインナーロータラジアルギャップ型の３相駆動軸方向延在セグメントＲＭを開示する。
互いに周方向異なる位置に配置される各相のロータセグメントは一体化されて軸方向に延在する。ステータセグメントは軸方向に延在する。それぞれリングコイルにより構成された６つのＡＣコイルと６つのＤＣコイルとをもつ。
（３９）  実施形態３３（図７７、図７８）は、軸方向に延在するステータセグメント及びロータセグメントをもつインナーロータラジアルギャップ型の軸方向延在セグメントＳＲＭにおいて、軸方向螺旋巻き輪板状コイルからなるリングコイルの各ターンを各ステータセグメントのスロットに順次挿入するリングコイル巻装法を開示する。
【００６６】
（４０）  実施形態３３（図７９）は、径方向に延在するステータセグメント及びロータセグメントをもつアキシャルギャップ型の径方向延在セグメントＳＲＭにおいて、径方向螺旋巻き輪板状コイルからなるリングコイルの各ターンを各ステータセグメントのスロットに順次挿入するリングコイル巻装法を開示する。
（４１）  実施形態３４（図８０）は、ＤＣコイルとＡＣコイルとが集中巻きされた３相周方向延在セグメントＳＲＭを開示する。
（４２）  実施形態３５（図８１）は、ＤＣコイルとＡＣコイルとをなす２つのリングコイルをもつ３相軸方向延在セグメントＳＲＭを開示する。
（４３）  比較例としての正弦波電流が通電されるＡＣコイルとＤＣコイルとをもつリラクタンスモータの電流及びインダクタンスの波形を示す。
【００６７】
以下、本発明の好適な実施形態を、インナーロータのラジアルギャップモータ型式を例として説明する。ただし、その他、本発明は下記の実施形態に限定解釈されるべきではなく、当業者は、この明細書の記載事項に基づいて想起される公知の他の技術に基づいて本発明の技術思想を実現することができることは当然である。たとえば、以下の実施形態は、ラジアルギャップモータだけを開示していると限定解釈されるべきではなく、当業者にとって容易に理解可能な既述のアキシャルギャップモータ、リニアモータ及び斜めギャップモータ、アウターロータ構造などに適用されることができる。更に、ステータ磁極数を変更したり、モータ動作の代わりに発電機動作を行わせたりできることは明白である。
【００６８】
（実施形態１）
第１実施形態１を図１〜図４を参照して説明する。
（構造）
図１は、インナーロータ型モータの径方向模式断面図を示す。１はステータ、２はロータ、３は回転軸である。ステータ１は、円筒状のステータコア４と、このステータコア４に設けられたコイル５、６と、永久磁石７、８を有している。コイル５、６はステータコイルを構成している。ステータ１は図示しないモータフレームに固定されている。ロータ２は、円筒状のステータ１の径方向内側に収容されて回転軸３に嵌着、固定されている。回転軸３の両端は、ハウジングに回転自在に支承されている。
【００６９】
ステータコア４は、軸方向に積層した電磁鋼板により形成されている。ステータコア４は、円筒状のヨーク４１と、ヨーク４１の内周面からロータ２に向けて突出する４つのステータ磁極４２〜４５とを有している。コイル５は交番磁極であるステータ磁極４２に巻かれ、コイル６は交番磁極であるステータ磁極４４に巻かれている。永久磁石７は、磁石磁極であるステータ磁極４３に内蔵され、永久磁石８は磁石磁極であるステータ磁極４５に内蔵されている。この実施形態では、永久磁石７は、ステータ磁極４３の磁極面であるロータ対向面をＳ極面とし、永久磁石８は、ステータ磁極４５の磁極面であるロータ対向面をＮ極面としている。永久磁石７、８の磁極面は、径方向と直角に延在している。なお、永久磁石７、８は、ステータ磁極４３、４５に埋設することは必須ではなく、ステータ磁極４３、４５にサンドイッチしたり、張り付けたりしてもよく、ステータ磁極４３、４５全体を永久磁石として製造してもよい。ステータ磁極４２、４４と、ステータ磁極４３、４５とは周方向交互に配置されている。ただし、永久磁石は、磁石磁極であるステータ磁極４３、４５のロータ対向面である磁極面を少ない磁石量で強く磁化するように配置されることが効率的である。図１の埋め込み磁石構造は、若干の漏れ磁束が生じるが、磁石保護の点で好適である。以下の説明では、周方向に隣接する２つのステータ磁極の間の凹部をスロット４６と称する。
【００７０】
ロータ２は、回転軸３に嵌着、固定された非磁性のボス部２０と、ボス部２０の外周面に固定された軟磁性のセグメント２１、２２とを有している。この実施形態では、セグメント２１、２２は、ほぼステータ磁極幅の周方向幅の２倍とスロットの周方向幅とを加算した周方向幅をもつ。もちろん、セグメント２１、２２の周方向幅はこれに限定されるものではなく、トルク条件などに応じて適宜設定することができる。
変形態様において、直流磁極であるステータ磁極４３、４５には、直流電流が通電されるＤＣコイル５１、６１が集中巻きされる。永久磁石７、８の周方向幅は図１の永久磁石７、８よりも小さくされる。これは、ＤＣコイル５１、６１が形成する直流磁束を流すためのバイパス磁路４３０、４５０を、永久磁石７、８に隣接してステータ磁極４３、４５内に設けるためである。これにより、ＤＣコイル５１、６１に通電する直流電流量を減らすことができる。
ボス部２０がアルミニウム円筒体などの導電部材により形成される場合、その外周面は渦電流を低減するために、ステータ磁極４２〜４５の磁極面から離すことが好適である。
【００７１】
磁石磁極であるステータ磁極４５から出た磁石磁束がセグメント２１又はセグメント２２を通じて磁石磁極であるステータ磁極４３に流れないように、セグメント２１、２２の周方向幅は、スロット４６の周方向幅の２倍とステータ磁極の周方向幅との和より大きくないことが好適である。更に、セグメント２１、２２の周方向幅は、スロット４６の周方向幅よりも大きいことが好適であり、更にはスロット４６の周方向幅とステータ磁極の周方向幅との和よりも大きくいことが好適である。なお、ここで言うステータ磁極の周方向幅は、ステータ磁極４２〜４５のロータ対向面における周方向幅である。したがって、ステータ磁極４２〜４５が周方向両側に周方向外側へ飛び出す爪部をもつ場合には、その分だけ、セグメント２１、２２の周方向幅を短縮することが好適である。同じく、ここで言うスロット４６の周方向幅は、ステータ磁極４のロータ対向面の等径位置での幅を意味し、したがって、ステータ磁極４２〜４５が上記爪をもつ場合、スロット幅はその分だけ小さくなると考えることが好適である。
【００７２】
（動作）
このＳＲＭの動作を図３、図４を参照して説明する。ただし、説明を簡単化するため、リニアモータ構造すなわち周方向展開構造を例として説明する。ただし、図示を簡素化するために、ボス部２０は省略されている。なお、図３において、Ｗｓはスロット４６の周方向幅、Ｗｔは、ステータ磁極の周方向幅、ｄはセグメント２１、２２の間の周方向幅、ｇはロータ２とステータ磁極４２〜４５との間の径方向幅である。
（状態Ａ）
図３に示す状態Ａでは、セグメント２１がステータ磁極４３、４４を磁気的に結合し、セグメント２２がステータ磁極４５、４２を磁気的に連結する回転位置に、ロータ２が存在している。この状態では、交番磁極であるステータ磁極４２は、磁石磁極であるステータ磁極４５の磁石磁束を吸収し、ステータ磁極４３は、磁石磁極であるステータ磁極４３の磁石磁束を吸収している。
【００７３】
（状態Ａから状態Ｂへの移行）
この状態でコイル５、６に逆向きに通電する。これにより、ステータ磁極４２のロータ対向面である磁極面はＮ極に、ステータ磁極４４の磁極面はＳ極に磁化される。セグメント２１、２２内には、磁石磁極の磁束である磁石磁束Φｍと、交番磁極の磁束である電流磁束Φｉとの和が流れる。それに応じた磁極がセグメント２１、２２の表面に形成される。これにより、セグメント２１は前側のステータ磁極４２により吸引され、前方へのスラストを受ける。同じく、セグメント２２は前側のステータ磁極４４により吸引され、前方へのスラストを受ける。この状態を図２に状態Ｂとして示す。状態Ａから状態Ｂへの移行期間においてコイル５、６への電流は増大することが好適である。
（状態Ｂから状態Ｃへの移行）
この状態が持続すると、セグメント２１、２２は更に前進して図４に示す状態Ｃに達する。電流は徐々に減少して状態Ｃでは０となる。この状態では、セグメント２１、２２内に磁石磁束Φｍだけが流れる。
【００７４】
（状態Ｃから状態Ｄへの移行）
状態Ｃに達するとコイル５、６の電流は反転される。これにより、ステータ磁極４２のロータ対向面である磁極面はＳ極に、ステータ磁極４４の磁極面はＮ極に磁化される。セグメント２１、２２内には、磁石磁極の磁束である磁石磁束Φｍと、交番磁極の磁束である電流磁束Φｉとの和が流れる。それに応じた磁極がセグメント２１、２２の表面に形成される。これにより、セグメント２１は前側のステータ磁極４５により吸引され、前方へのスラストを受ける。同じく、セグメント２２は前側のステータ磁極４３により吸引され、前方へのスラストを受ける。この状態を図２に状態Ｄとして示す。状態Ｃから状態Ｄへの移行期間においてコイル５、６への電流は増大することが好適である。
（状態Ｄから状態Ａへの移行）
この状態が持続すると、セグメント２１、２２は更に前進して状態Ａに達する。電流は徐々に減少して状態Ａでは０となる。この状態では、セグメント２１、２２内に磁石磁束Φｍだけが流れる。上記状態を繰り返すことにより、ロータ２を回転させることができる。
【００７５】
（駆動回路）
次に、駆動回路について説明する。コイル５、６の電流変化タイミングは等しいため、単相交流電流によりモータを駆動することができる。このことは、モータ駆動回路を簡素化することができることを意味する。たとえば、コイル５、６には、フルブリッジ型のインバータ回路により駆動されることができる。つまり、図１のモータはハイブリッド型単相ＳＲＭと考えることができる。
（効果）
図３、図４に示すこの実施形態のＳＲＭと従来のステータ磁極を６個、ロータ磁極を４個もつ基本のＳＲＭとを比較すると、基本のＳＲＭではコイルに電流が流れないステータ磁極が存在することと、３つのステータ磁極が存在するため一つのステータ磁極の磁束量が少ないという問題とがあった。これらの問題は、この実施形態のＳＲＭでは解決される。
セグメント２１、２２は、磁石磁束（直流磁束）Φｍ及び電流磁束Φｉの和により吸引されるため、少ない電流で大きな吸引力を得ることができる。ただし、永久磁石７、８の比透磁率はほぼ真空比透磁率に等しいため、図３、図４に示す電流磁束Φｉはそれほど大きくない。このことは、セグメント２１、２２が１ステータ磁極ピッチ移動すると、交番磁極であるステータ磁極４２、４４に巻かれたコイル５、６の形成磁界の差だけ、磁石磁極であるステータ磁極４３、４５からでた磁石磁束の向きがセグメント２１、２２の移動とともに反転すると考えることができる。この実施形態では、コイル５、６に流す電流が形成する磁界が永久磁石７、８を減磁させることは防ぐ必要があるが、この実施形態では、コイル５、６の一方が磁石磁束を阻止する向きの磁界を形成する場合には、コイル５、６の他方は磁石磁束を吸収する向きに磁界を形成するため、問題とはならない。つまり、永久磁石７、８の磁石磁束は、コイル５、６の電流向きによりその方向が変化するのみであり、コイル５、６の電流が形成する電流磁界により永久磁石７、８に減磁界が強く作用することはない。
【００７６】
損失について考える。損失は、銅損と鉄損とからなる。この実施形態では、磁石磁極であるステータ磁極４３、４５にはコイルを巻装する必要がない。このことは、スロット４６をコイル５、６の巻装にだけ用いることができるため、コイル５、６の銅損を減らし、そのアンペアターンを増大することができる。また、磁石磁極であるステータ磁極４３、４５にはコイルを巻装する必要がないことは、磁石磁極であるステータ磁極４３、４５の磁束形成のために必要な電流が不要であることを意味する。言い換えると、電流のほとんどは、セグメント２１、２２とステータ磁極４２〜４５との間の径方向ギャップｇに磁界を形成するために消費される。この実施形態では、この磁界形成の一部は永久磁石７、８が形成するため、必要な電流を減らせるため、必要な電流量を減らせることを意味する。
【００７７】
鉄損について考える。ヨーク４１の各部には、一方向にのみ磁束が流れる。このことは、ヨーク４１のヒステリシス損及び渦電流損失を減らせることを意味する。もちろん、磁石磁極であるステータ磁極４３、４３５の鉄損は無視することができる。これらの事実は、たとえば電動ターボチャージャなどに用いる高速回転モータにおいて大きな問題となる鉄損を減らせることを意味する。
【００７８】
（実施形態２）
実施形態２のモータを図５を参照して説明する。
（構造）
この実施形態は、図１において、永久磁石７、８を省略してステータ磁極４３、４５を軟磁性材により構成し、更にステータ磁極４３にコイル５１を、ステータ磁極４５にコイル６１を巻装したものである。ただし、コイル５１、６１には直流電流が流される。これにより、ステータ磁極４３、４５は図１に示す磁石磁極と同等となり、動作は同じとなる。
（効果）
ステータ磁極４３、３５を直流電流により形成される直流交番磁極とすることは、一般のＳＲＭと比べて励磁電力を低減できる利点がある。すなわち、少ない電力で磁石磁束相当の磁束を発生させることができる。この点について、更に説明する。ただし、説明を簡素化するために、式は近似的な式を用いる。
【００７９】
直流電流磁束Φｆは ほぼＮ・Ｉｆ／Ｒとなる。Ｎはコイル５１、６１のターン数、Ｉｆはコイル５１、６１の電流、Ｒはステータ磁極４３、４５を通過する磁気回路の磁気抵抗である。コイル５１、６１の消費電力Ｐは、コイル５１、６１の電気抵抗ｒにより消費される。つまり、Ｐ＝Ｉｆ・Ｉｆ・ｒの式が成立する。したがって、Φｆ＝Ｎ／Ｒ（Ｐ／ｒ）の式が成立する。ただし、（）は平方根を示す。つまり、Ｐを一定とすれば、直流電流磁束Φｆは、コイル５１、６１の巻数Ｎに比例し、磁気回路の磁気抵抗Ｒに反比例し、コイル５１、６１の電気抵抗ｒの平方根に反比例する。このことは、コイル５１、６１の導体断面積を減らして巻数Ｎをできる限り増大すると、その平方根に比例して単位励磁電力Ｐ当たりの界磁束量が増大することを意味する。このことは、スロット４６の空間容積の一部を使用して細い導体線からをステータ磁極４３、４５に巻いて、コイル５１、６１を形成できることを意味する。この実施形態では、コイル５１、６１の電流を変更することにより、トルクを変更することができる。
【００８０】
（リップル電圧）
ただし、この実施形態では、セグメント２１、２２の移動により、コイル５１、６１の磁気回路の磁気抵抗が変化し、それに応じて変化する。この磁気抵抗の変化は磁束変化を生み出すため、コイル５１、６１に交流誘導電圧を発生させる。
コイル５１、６１への電流供給回路を図６に示す。９１はコンデンサ、９２はフライホイルダオード、９３はＰＷＭ制御される電流制御用のトランジスタである。コンデンサ９１は、トランジスタ９３のスイッチングに伴って、コイル５１、６１の電圧変動を抑制する同時に、セグメント２１、２２の移動に伴う磁気抵抗変化による上記交流誘導電圧も吸収することができる。
【００８１】
（変形態様）
上記実施形態１、２の変形態様を下記に説明する。
上記した直流磁束を形成するためのステータ磁極４３、４５に、永久磁石７、８と直流電流が流れるコイル５１、６１との両方を設けても良い。ただし、永久磁石の形状、配置は、公知のモータにおける永久磁石配置技術を利用して適宜変更することができる。直流磁束形成のためのステータ磁極４３、４５と、交流磁束を形成するためのステータ磁極４２、４４との間にそれぞれ、コイルが巻装された１乃至複数の追加のステータ磁極を配置することができる。これらの追加のステータ磁極には、従来のＳＲＭと同様のタイミングで電流を流して回転磁界を形成すればよい。
【００８２】
実施形態２では、永久磁石７、８を省略してコイル５１、６１がステータ磁極４３、４５に巻かれた。ステータ磁極４３、４５に、コイル５１、６１に加えて、トルク増大のタイミングで交流電流を流すための追加のコイルをそれぞれ巻いても良い。ただし、この追加のコイルは、インダクタンス低減のためにコイル５１、６１のターン数よりも小さいことが好適である。
上記実施形態では、ステータ磁極４２、４４へのコイル５１、６１の巻装方式としては、集中巻きの他、分布巻きとしてもよい。この場合、単相波巻きコイルとなることは明らかである。この場合、２つの単相波巻きコイルを用いることにより、コイルエンドが、ステータ磁極４２、４４のそれぞれ軸方向両側に形成されるようにする方が、コイルエンドの軸方向突出長の短縮のために好適である。この実施形態のＲＭでは、従来の交流モータと同様にコイル５、６のインピーダンスの解析によりセンサレスにて回転角の検出が可能である。
【００８３】
直流磁束磁極であるステータ磁極４３、４５の磁極面の面積は、交流磁束磁極であるステータ磁極４２、４４の磁極面の面積より小さくても良い。同じく、直流磁束磁極であるステータ磁極４３、４５の各部の磁路直角断面積は、交流磁束磁極であるステータ磁極４２、４４の各部の磁路直角断面積より小さくても良い。なお、ここで言う磁極面とは、ステータ磁極４２〜４５のロータ対向面を言う。その理由は、ステータ磁極４３、４５内部や磁極面の磁束変動は小さいため、磁束密度が高くても鉄損が小さいためである。これに対してステータ磁極４２、４４の磁束密度はなるべく大きくしてその鉄損を低減することが好適である。その他、直流磁束を形成するステータ磁極４３、４５は、コイル５１、６１と永久磁石７、８との両方を有していても良い。この場合には、永久磁石７、８を小型化することができる。
【００８４】
（実施形態３）
実施形態３のモータを図７、図８を参照して説明する。
この実施形態は、図８に示すように、図１に示す単相ＳＲＭを軸方向に３個タンデム配置したものである。１１は第１の単相ＳＲＭ、１２は第２の単相ＳＲＭ、１３は第３の単相ＳＲＭである。図７に示す１０は、モータの外郭をなすフレームであり、このフレーム１０の周壁内周面に各単相ＳＲＭ１１〜１３のステータ１が互いに所定ギャップを隔てて順番に固定されている。各ステータ１の間の軸方向ギャップにスペーサを介設することは当然可能である。同じく、回転軸３にも各単相ＳＲＭ１１〜１３のロータ２が互いに所定ギャップを隔てて順番に固定されている。フレーム１０は、それぞれ椀形状のフロントフレームとリアフレームとからなり、フレーム１０の前端壁及び後端壁には軸受けを介して回転軸３を回転自在に支持する軸孔が設けられている。
【００８５】
この実施形態の一つの重要な点は、少なくとも第１の単相ＳＲＭ１１のセグメント２１、２２が、第２の単相ＳＲＭ１２のセグメント２１、２２に対して異なる周方向位置をもつ点にある。更に説明すると、第１の単相ＳＲＭ１１のステータ１と第３の単相ＳＲＭ１３のステータ１とは、図７に示すように周方向同位置に配置されている。第２の単相ＳＲＭ１２のステータは、第１、第３の単相ＳＲＭ１１、１３のステータに比べて周方向に１ステータ磁極ピッチずれて配置されている。これにより、第２の単相ＳＲＭ１２のコイル５、６は、第１、第３の単相ＳＲＭ１１、１３のステータ磁極４３、４５に軸方向に隣接し、第１、第３の単相ＳＲＭ１１、１３のコイル５、６は、第２の単相ＳＲＭ１２のステータ磁極４３、４５に軸方向に隣接するため、それぞれ軸方向に突出する各単相ＳＲＭ１１〜１３のコイル５、６のコイルエンドが互いに干渉しない。このため、各単相ＳＲＭ１１〜１３の間の軸方向ギャップを減らして、モータの軸方向長さを短縮することができる。渦電流を低減するために、ヨーク４１及び各ステータ磁極４２〜４５は、永久磁石７、８を除いて軸方向積層電磁鋼板により構成されている。同じくセグメント２１、２２も軸方向積層電磁鋼板により構成されている。
【００８６】
この実施形態の他の重要な点は、単相ＳＲＭ１１のステータ１に対するロータ２との間の位相角が、少なくとも単相ＳＲＭ１２と単相ＳＲＭ１３とで異なっている点にある。当然、単相ＳＲＭ１１のコイル５、６に通電する単相交流電流と、単相ＳＲＭ１２のコイル５、６に通電する単相交流電流との位相角も上記ロータとステータとの位相角差に併せて差を与えられている。たとえば、互いに隣接する２つのステータ磁極間のピッチを電気角９０度（π／２）とし、ステータ磁極４２の周方向中心位置を０度とする時、第１の単相ＳＲＭ１１のセグメント２１が０度の位置にある時、第２の単相ＳＲＭ１２のセグメント２１は１２０度（２／３π）の位置にあり、第３の単相ＳＲＭ１３のセグメント２１は２４０度（４／３）の位置にある。これにより、この実施形態のモータを３相ＳＲＭとすることができる。なお、図８では、各単相ＳＲＭ１１〜１３のセグメント２１、２２の周方向位置ずれは記載していない。上記と同様の方法により、２相ＳＲＭや４相ＳＲＭや更に多相のＳＲＭを簡単に実現することができる。また、トルクリップルを低減することができ、発電機の発電電圧を整流する場合の電圧リップルも低減することができる。
【００８７】
（変形態様）
実施形態３の変形態様を下記に説明する。
上記実施形態３では、一つの単相ＳＲＭのコイル５、６を直列接続して、単相交流電流を通電したが、コイル５に流す交流電流と、それとは１８０度位相が異なるコイル６に流す交流電流とを別に作製してもよい。図７、図８では、コイル５、６は、オープンスロットに集中巻きコイルをはめ込んだが、爪付きのステータ磁極を用いてスロット開口を狭めても良い。
【００８８】
（実施形態４）
実施形態３では、永久磁石７、８をもつステータ磁極４３、４５を採用したが、この実施形態４では、コイル５１、６１をもつ図５に示す単相ＳＲＭを図７、図８と同様にタンデム配置して、多相ＳＲＭを構成する。すなわち、図７，図８において、磁石磁極であるステータ磁極４３、４５を、実施形態２と同様にコイル５１、６１が巻かれた電流磁極とする。この場合でも、コイル５１、６１は直流電流通電タイプであるため、コイル５、６に比べて小型化することができる。したがって、奇数番目の単相ＳＲＭと偶数番目の単相ＳＲＭとを１磁極ピッチだけ周方向にずらすことにより、モータの軸方向長を短縮できる。更に、この実施形態では、各単相ＳＲＭのコイル５１、６１を直列接続して直流電源から直流電流を通電する。このようにすれば、セグメント２１、２２の通過により、各単相ＳＲＭのコイル５１、６１に誘導される各交流電圧が打ち消し合うため、各単相ＳＲＭのコイル５１、６１のすべてに流れる交流電流成分を減らすことができ、たとえば図６に示すコンデンサ９１を省略することができる。
【００８９】
（実施形態５）
実施形態５を図９を参照して説明する。この実施形態は、既述したモータをリニアモータとして利用する移動装置を開示する。
２００は移動体、２０１はリニアモータ、２０２は前側のモータ支持車輪、２０３は後ろ側のモータ支持車輪である。移動体２００は、通常の自動車のように前後左右に車輪をもつがその図示は省略されている。この車輪は、レール又は舗装道路上を回転するが、その摩擦抵抗は小さくされている。
リニアモータ２０１は、長いレール形状の静止体により構成されるロータ２０４と、移動体をなすステータ２０５とからなる。モータ支持車輪２０２はステータ２０５の前端部に回転自在に支持され、モータ支持車輪２０３はステータ２０５の後端部に回転自在に支持されている。モータ支持車輪２０３、２０４はそれぞれ左右一対配置され、ロータ２０４の左右に配置されて前後に長く形成されたガイド路面２０６に接している。ただし、図９では片方のモータ支持車輪２０３、２０４とガイド路面２０６のみが図示されている。ロータ２０４は、軟鉄製のセグメント２０７が一定間隔で前後方向に配列された状態でコンクリート路面に固定され構成されている。
【００９０】
ステータ２０５は、実施形態１〜４で説明したステータ１を図９の前後方向に展開した形状をもち、ロータ２０４の上方に僅かの電磁ギャップに隔てて配置されている。したがって、ステータ２０５の構造は本質的に実施形態１〜４のステータ１と同じである。ステータ２０５の図略のステータコイルに交流電流を通電することにより、ステータ２０５には前進方向又は後退方向に付勢される。ステータ２０５の上面には上方へ突出する突起２０８をもち、突起２０８は、移動体２００の下面に凹設された穴２０９に遊嵌されている。穴２０９にはスプリング２１０が収容されており、スプリング２１０は、突起２０８を下方に弾性付勢している。ステータ２０５が前進すると、突起２０８は、穴２０９の側面を付勢するため、移動体２００が前進する。ステータコイルにはロータ位置に同期した位相の交流電流を流すために、ロータ位置検出装置が用いられることは通常の同期モータと同じである。
【００９１】
（効果）
すなわち、実施形態１〜４に説明したモータをリニアモータ２０１とすることにより、たとえばコンクリート路面に安価な軟磁性のセグメントを一定ピッチで配置するだけでよく、少ない費用でリニアモータ輸送を実現することができる。
図９において、ロータ２０４の各セグメント２０７は、それらの上面が露出する状態で路面に完全に埋め込んでも良いことは明らかである。この場合には、リニアモータ移動体の他に通常の自動車も移動できる道路とすることができる。移動体は、電源又は発電装置を内蔵することができる他、通常の電車と同様に電線から給電することもできる。すなわち、このリニアモータは、ステータに回転自在に支持されてロータ（静止体）が固定された道路に接するギャップ保持用の車輪を有し、ステータは、ロータ（静止体）をその延在方向へ付勢可能に移動体に嵌合し、ステータは、移動体に対して上下方向に相対変位可能に保持され、スプリングによりロータ（静止体）に向けて弾性付勢され、車輪は、ロータ（静止体）とステータとの間のギャップを維持しつつ、ステータをロータ（静止体）の延在方向へ移動自在とする。これにより、移動体が受ける振動などにより、ステータとロータとの間の電磁ギャップが変化するのを良好に抑止することができる。
【００９２】
移動体は、移動体に回転自在に支持されてロータ（静止体）側の道路に接する走行車輪（図略）をもつ自動車又は列車とすることができる。ロータのセグメントは、僅かの段差だけ道路の表面から突出してたとえばコンクリート製の道路に固定されてその上面は露出する。走行車輪及びギャップ保持用の車輪はこの道路の表面に接する。これにより、一般の自動車又は列車とこのリニアモータ車とを同一の道路上を混在させて走行させることができる。なお、リニアモータ車の走行車輪又はギャップ保持用の車輪は、道路上の静止体の両側に配置された長い金属体としてもよい。
【００９３】
（実施例６）
実施例６のモータを図１０及び図１１を参照して説明する。
（構造）
図１０は、インナーロータ型ＳＲＭの原理を説明する軸方向模式断面図を示し、図１１はその径方向模式断面図を示す。１はステータ、２はロータである。ステータ１は、図１１に示すように周方向一定ピッチで配列された複数のセグメント３をもつ。セグメント３は、Ｅ字状の軸方向断面形状をもち、この実施形態では、図１１に示すように軟磁性鋼板を略周方向（接線方向）に積層して作製されている。図１１では、５つのセグメント３が図示されている。すべてのセグメント３を総称してステータコアと称することができる。
セグメント３は、軸方向に所定距離離れて径方向に延在するステータ磁極３１〜３３と、軸方向に延在して各ステータ磁極３１〜３３の根元部すなわち径方向外端を磁気的に短絡するヨーク３４と、スロット３５、３６とをもつ。ステータ磁極３１〜３３の径方向内端部は軸方向に延在する爪部をもつ。スロット３５はステータ磁極３１、３２の間に形成され、ステータ磁極３１、３２とヨーク３４とに囲まれており、径方向内側に開口している。スロット３６はステータ磁極３２、３３の間に形成され、ステータ磁極３２、３３とヨーク３４とに囲まれており、径方向内側に開口している。
各セグメント３のスロット３５を周方向に貫通して所定ターン数のリングコイル４Ａが巻装され、各セグメント３のスロット３６を周方向に貫通して所定ターン数のリングコイル４Ａが巻装されている。
ロータ２は、図略の回転軸に嵌着、固定された非磁性の基筒部６と、基筒部６の外周部に周方向所定ピッチで固定された複数のセグメント７とセグメント８とをもつ。セグメント７とセグメント８とは、後述するように軸方向及び周方向にずれて配置されている。図１１は、セグメント７だけを示す。セグメント７、８は、電磁ギャップＧに露出して、ステータ１のセグメント３に対面可能となっている。９はステータ磁極３２の磁極面に固定された永久磁石であり、磁石９は径方向に磁化されている。ただし、図１１では、磁石９は図示されていない。図１０では、ロータ対向面がＮ極となっている。
【００９４】
図１０は、セグメント７、８を模式的に示す。実際には、セグメント７、８の径方向位置は等しい。セグメント７は、ステータ磁極３１、３２を磁気短絡するためのセグメントであり、セグメント８は、ステータ磁極３２、３３を磁気短絡するためのセグメントである。耐遠心力及びイナーシャ低減が重要なセグメント７、８と基筒部６との固定状態を図１２、図１３を参照して説明する。図１２では、基筒部６は、繊維強化樹脂により作製されており、セグメント７は、基筒部６との機械的結合性の改善のために凹部７１や貫通穴７２を有している。図１３では、基筒部６は、アルミダイキャストにより形成されており、などの非磁性部材により一体化されており、セグメント７、８はインサート成形により基筒部６と一体化されている。
各ステータ磁極３１〜３３は、周方向部分低回図である図１４に示すように、行列状に配置されている。すなわち、各ステータ磁極３１は第１列のステータ磁極列、各ステータ磁極３２は第２列のステータ磁極列、各ステータ磁極３３は第３列のステータ磁極列を構成する。図１４（Ａ）において、セグメント７は第１行のステータ磁極３１、３２を磁気短絡しており、セグメント８は第２行のステータ磁極３２、３３を磁気短絡している。つまり、セグメント７とセグメント８とは、周方向に１ステータ磁極ピッチ、軸方向に１ステータ磁極ピッチずれて配置されている。結局、ステータ磁極３１、３３は、既述した交番磁極であり、ステータ磁極３２は、既述した直流磁極を構成している。
【００９５】
（動作説明）
図１４を参照してこのモータの動作を説明する。発電機とモータとは本質的に同じであり、発電作用が生じるということはそれと逆の電流をステータコイルに通電することにより電動トルクが発生するため、以下、発電動作を説明する。なお、このモータの動作機構は、実施例１のモータのそれと本質的に同じである。
図１４（Ａ）において、直流磁極であるステータ磁極３２が発生する大きな磁束がセグメント７、８に軸方向に流れ、ステータ磁極３１、３３には大きな磁束が流れ、リングコイル４Ａ、４Ｂは大きな磁束と鎖交している。図１４（Ｂ）では、リングコイル４Ａ、４Ｂは磁束と鎖交しない。図１４（Ｃ）では、リングコイル４Ａ、４Ｂは大きな磁束と逆向きに鎖交する。結局、セグメント７、８が図１４（Ａ）〜図１４（Ｃ）に移動すると、単相交流電流の電気角πの波形がリングコイル４Ａ、４Ｂにそれぞれ発生する。結局、リングコイル４Ａ、４Ｂを電流向きを併せて直列接続すれば、単相交流電流を発電できることがわかる。また、磁石９を用いて磁束を作るため、励磁電流発生機構が不要であり、モータをコンパクト化し、効率を向上できることがわかる。詳しい説明は実施例１の動作説明を参照されたい。
【００９６】
（変形態様）
リングコイル４Ａ、４Ｂの代わりに各ステータ磁極３１、３３に個別にコイルを集中巻きしてもよい。交番磁極である各ステータ磁極３１を輪板状に一体に形成してもよく、交番磁極である各ステータ磁極３３を輪板状に一体に形成してもよい。ただし、薄肉鋼板積層による渦電流の低減及びロータの軽量化の観点からは、ステータ磁極３１、３３の一体化は好ましくない。直流磁極である各ステータ磁極３２に固定する各磁石９は、薄肉の円筒形状に形成し、周方向電気角πピッチで交互に逆向きに着磁することが好適である。これにより、磁石９の脱落防止及び部品点数の削減及び組み付けの簡素化を実現することができる。図１４では、ロータ２のセグメント７、８の周方向幅を図面理解の容易化のために狭く図示したが、実際には、ステータ磁極３１〜３３の周方向幅と略等しくすることが好適である。
【００９７】
（実施例７）
実施例７のモータを図１５〜図１６を参照して説明する。このモータは、図１０〜図１１に示す実施例６の磁石９を省略し、その代わりに直流磁極３２に界磁コイル４０を巻いた点をその特徴がある。界磁コイル４０とリングコイル４Ａ、４Ｂとは、図１５に示すように軸方向に隣接させてもよく、図１６に示すように軸方向に隣接させてもよい。周方向に隣接する２つの界磁コイル４０は逆向きの界磁束Φを形成する。なお、Ｉｆは界磁電流、Ｉはリングコイル７の電流、−Ｉはリングコイル８の電流である。
（変形態様）
図１５、図１６に示す界磁コイル４０と実施例６の磁石９とを一緒に用いても良い。この場合、磁石９がバイパス磁路をもつことが好適である。このバイパス磁路の磁束は界磁コイル４０により変更することができ、全体として直流磁極がロータ２のセグメントに与える磁束量を界磁コイル４０により調整することができる。また、界磁コイル４０は、各ステータ磁極３２に集中巻きする他、各ステータ磁極３２に波巻きしてもよい。
【００９８】
（実施例８）
実施例８のモータを図１７を参照して説明する。このモータは、実施例６〜８において、交番磁極の位置と直流磁極の位置とを変更したものである。更に説明すると、ステータ磁極３１、３３は直流磁極とされ、ステータ磁極３２は交番磁極とされる。周方向奇数番目のステータ磁極３１、３３と周方向偶数番目のステータ磁極３１、３３とは逆向きに磁化されている。なお、図１７では、周方向同位置のステータ磁極３１、３３は同一方向に磁化されているが、その代わりに、周方向同位置のステータ磁極３１、３３を逆方向に磁化してもよい。
（実施例９）
実施例９のモータを図１８を参照して説明する。このモータは、実施例８において、交番磁極及び直流磁極の位置を変更したとを変更したものである。更に説明すると、直流磁極は、市松模様に配置され、各直流磁極の磁束方向を同じとされている。
【００９９】
（実施例１０）
実施例１０のモータを図１９、図２０を参照して説明する。図１９、図２０は、図１０、図１１に示すインナーロータ型のモータをアウターロータ型に変更したものである。このアウターロータ型のモータは、アウターロータを、その非磁性のホィール部分の内周部分に小型のセグメント７、８を固定するだけでよく、アウターロータの小型軽量化と堅牢化とを実現することができる他、リングコイル４Ａ、４Ｂの巻線作業を容易化できる効果をもつ。なお、リングコイルの代わりに、各ステータ磁極に個別にステータコイルの各相コイルを個別に巻装してもよい。なお、図１９、図２０は、図１０、図１１とほぼ基本構造が同じであるため、各符号の一部は省略されている。なお、図１０、図２０において、ｔ１、ｔ２は時点を示し、ｔ１とｔ２とは、電気角π離れている。更に、この明細書に記載された他のインナーロータモータを同様に、アウターロータ構造に変更することは当然可能である。
【０１００】
（実施例１１）
実施例１１のモータを図２１、図２２を参照して説明する。
この実施例１１は、実施例６〜１０に示すリラクタンスモータにおいて、ステータ磁極を軸方向に互いに所定間隔隔てて７個配置したものである。すなわち、ステータ１のセグメント３は、軸方向に延在するヨーク３０と、７本のステータ磁極３１〜３７を有し、各ステータ磁極３１〜３７の間のスロットにリングコイル４Ａ〜４Ｆを個別に収容した点にその特徴がある。リングコイル４Ａ〜４Ｆには６相の交流電流が通電される。ただし、各相のリングコイルの位置は自由である。図２１では、互いに電気角π離れた２つのリングコイル（たとえば４Ａと４Ｂ）を軸方向に隣接配置している。
ロータ２は、セグメント７Ｕ、７Ｖ、７Ｗと、セグメント８Ｕ、７Ｖ、７Ｗとを周方向に電気角π離れて有する。セグメント７Ｕ、８Ｕは軸方向に１ステータ磁極ピッチ離れて配置され、セグメント７Ｖ、８Ｖは軸方向に１ステータ磁極ピッチ離れて配置され、セグメント７Ｗ、８Ｗは軸方向に１ステータ磁極ピッチ離れて配置されている。セグメント７Ｕ、７Ｖ、７Ｗは周方向同じ位置に配置され、セグメント８Ｕ、７Ｖ、７Ｗは周方向同じ位置に配置されている。セグメント７Ｕ、８Ｕはステータ磁極３１〜３３とともに実施例６〜１０で説明した単相モータを構成し、セグメント７Ｖ、８Ｖもステータ磁極３３〜３５とともに実施例６〜１０で説明した単相モータを構成し、セグメント７Ｗ、８Ｗはステータ磁極３５〜３７とともに実施例６〜１０で説明した単相リラクタンスモータを構成している。
【０１０１】
各単相リラクタンスモータのロータ用セグメントとステータ磁極との周方向相対位置関係が変更され、同時に、リングコイル４Ａ、４Ｂに通電するＵ相電流と、リングコイル４Ｃ、４Ｄに通電するＶ相電流と、リングコイル４Ｅ、４Ｆに通電するＷ相電流との位相差が４π／３だけずれている。つまり、これら３つの単相リラクタンスモータの位相は４π／３だけ異なっている。このようにすれば、３相モータを実現することができる。各単相リラクタンスモータの回転動作は、既述した実施例６〜１０と同一原理で実現することができる。
【０１０２】
上記した３つの単相リラクタンスモータのロータ用セグメントとステータ磁極との周方向相対位置関係は、ロータ用のセグメント７Ｕ、７Ｖ、７Ｗの周方向位置を一致させ、ステータ磁極３１〜３７の周方向位置を周方向に４π／３だけずらして実現することができる。この一態様を図２２に示す。ただし、図２２では、ステータ磁極３１、３３、３５、３７をそれぞれ輪板状の共通の交番磁極とし、ステータ磁極３２、３４、３６を直流磁極としている。もちろん、ステータ磁極３１、３３、３５、３７をそれぞれ個別に分割して、実施例６〜１１のステータ磁極３１〜３３と同様に形成してもよい。
その他、上記した３つの単相リラクタンスモータのロータ用セグメントとステータ磁極との周方向相対位置関係は、各単相リラクタンスモータのステータ磁極３１〜３７の周方向位置を一致させ、ロータ用のセグメント７Ｕ、７Ｖ、７Ｗを周方向に４π／３だけ周方向にずらす形成しても良い。
変形態様を図２４を参照して説明する。図２４では、ステータコイルは、交番磁極３１に巻かれたＵ相コイル４１と、交番磁極３３に巻かれたＶ相コイル４２と、交番磁極３５に巻かれたＷ相コイル４１と、交番磁極３７に巻かれたＵ相コイル４４とからなる。また、軸方向偶数番目のステータ磁極は、磁石９をもつ直流磁極となっている。図２４のモータも３相リラクタンスモータとして動作することができる。
【０１０３】
（変形態様）
変形態様を図２３、図２５を参照して説明する。図２５では、図２１に示す３相モータにおいて、リングコイル４Ａ〜４Ｆの相配列を変更した点にその特徴がある。更に説明すると、この実施例では、軸方向へＵ相、−Ｖ相、Ｗ相、−Ｕ相、Ｖ相、−Ｗ相の順に配列されている。奇数番目のステータ磁極３１、３３、３５、３７は交番磁極、偶数番目のステータ磁極３２、３４、３６は直流磁極とされている。この場合には、軸方向に隣接するロータ２のセグメント７Ｕ、７Ｖ、７Ｗ、８Ｕ、８Ｖ、８Ｗを周方向に密着させることができる。この態様を図２３に示す。図２３では、合計６つのセグメント７Ｕ、７Ｖ、７Ｗ、８Ｕ、８Ｖ、８Ｗは互いに隣接して一体化されて共通セグメント７０を構成している。この共通セグメント７０は、軸方向に延在する薄鋼板を周方向に積層して形成されている。周方向に電気角２πピッチで配置されている。周方向空隙幅を増大させた単相モータを図２６に示す。図２６（Ａ）と図２６（Ｂ）とは、電気角π／２ずれた状態を示す。
【０１０４】
（実施例１２）
実施例１２のモータを図２７を参照して説明する。
図２７は、ステータ磁極３１〜３４により構成した３相モータを示す図である。ステータ磁極３１、３２の間にはＵ相電流が流れるリングコイルであるＵ相コイル４Ａが収容されている。ステータ磁極３２、３３の間にはＶ相電流が流れるリングコイルであるＶ相コイル４Ｂが収容されている。ステータ磁極３３、３４の間にはＷ相電流が流れるリングコイルであるＷ相コイル４Ｃが収容されている。軸方向奇数番目のステータ磁極３１、３３は交番磁極であり、軸方向偶数番めのステータ磁極３２、３４は直流磁極である。７Ｕはステータ磁極３１、３２を磁気短絡するセグメント、７Ｖはステータ磁極３２、３３を磁気短絡するセグメント、７Ｗはステータ磁極３３、３４を磁気短絡するセグメントである。セグメント７Ｕ、７Ｖ、７Ｗは、周方向に電気角４π／３だけ周方向にずれている。周方向奇数行２０１、２０３、２０５のステータ磁極３２、３４と、周方向偶数行２０２、２０４のステータ磁極３２、３４とは、逆向きに磁化されている。
【０１０５】
セグメント７Ｕ、７Ｖ、７Ｗの回転とともに、Ｕ相コイル４Ａ、Ｖ相コイル４Ｂ、Ｗ相コイル４Ｃには、発電機として用いる場合に逆起電圧が発生する。このことは、この逆起電圧と反対向きに通電することにより、モータ動作を実現できることを意味する。このようにすれば、簡素な構造の三相リラクタンスモータを実現することができる。なお、セグメント７Ｕ、７Ｖ、７Ｗを一体に連結してもよい。
【０１０６】
（実施例１３）
実施例１３のモータを図２８を参照して説明する。
この実施例１３は、図２７に示す実施例１２のステータ磁極配列において、直流磁極の配列を変更したものである。更に説明すると、図２７では、同一のステータ磁極行の各直流磁極は軸方向に極性交互に磁化されている。たとえば、ステータ磁極行２０１のステータ磁極３２とステータ磁極３４とは逆向きに磁化されている。これに対して、この実施形態では、図２８に示すように、同一のステータ磁極行の各直流磁極はすべて同一向きに磁化され、同一のステータ磁極列の周方向に隣接する２つのステータ磁極は逆向きに磁化されている。たとえば、ステータ磁極行２０１、２０３のステータ磁極３１、磁極３３のロータ対向面すなわち磁極面はＮ極であり、ステータ磁極行２０２、２０４のステータ磁極３１、磁極３３のロータ対向面すなわち磁極面はＳ極となっている。ロータ２の各相のセグメント７Ｕ、７Ｖ、７Ｗの空間配置は、図２７と本質的に同じであるので、図２８では図示を省略する。
【０１０７】
この場合でも、各相の軟磁性のセグメント７Ｕ、７Ｖ、７Ｗが周方向に移動すると、リングコイル４Ａ〜４Ｃ（図２７を参照されたい）には、それぞれ１２０度位相差が生じる誘起電圧が発生する。これは、リングコイル４Ａ〜４Ｃと鎖交する磁束がセグメント７Ｕ、７Ｖ、７Ｗの電気角πピッチの移動により反転するためである。したがって、既述したように、リングコイル４Ａ〜４Ｃに各誘起電圧と逆の相電圧を印加することにより、伝導駆動が可能であることを意味する。
（変形態様）
変形態様を図２９に示す。この態様は、図２３に示す直流磁極の配列を上記と同様に変更したものである。すなわち、図２９では、各ステータ磁極行の磁束方向は同じとされている。
【０１０８】
（実施例１４）
実施例１４のモータを図３０、図３１を参照して説明する。
この実施例１４は、図２７に示す実施例１３の直流磁極３２、３４を交番磁極に変更した点にその特徴がある。つまり、この実施形態では、すべてのステータ磁極３１〜３４が交番磁極、すなわち軟磁性の磁極となっている。ただし、この実施形態では、ステータ磁極３１〜３３の周方向密度は、図２７に示す実施例１３の半分となっている。ステータ磁極３１〜３３の周方向幅は電気角π／２未満とされている。
図２７のセグメント７Ｕ、７Ｖ、７Ｗは一体に形成されて共通セグメント７０となっている。共通セグメント７０は、互いに周方向に電気角π離れて配置されている。ロータ２の共通セグメント７０の周方向中心位置であるｑ軸におけるインダクタンスＬｑと、ｑ軸と電気角π／２離れた周方向位置であるｄ軸におけるインダクタンスＬｄとは、大きく異なるため、リラクタンストルク（Ｌｑ−Ｌｄ）ＩｑＩｄを発生させることができる。このようにすれば、簡素な構造の３相純リラクタンスモータを実現することができる。
（変形態様）
上記と同様に、７ステータ磁極構造のステータ磁極配列（たとえば図２４を参照されたい）の直流磁極（図２４では３２，３４、３６）を交番磁極に変更することにより、７ステータ磁極構造の３相純リラクタンスモータも同様に実現することができる。
【０１０９】
（実施例１５）
実施例１５のモータを図３２を参照して説明する。
この実施例１５は、上記で説明した実施例６〜１４のモータのロータ２のセグメント（たとえば７、８）の形状を変更したものである。実施例６〜１４では、ロータ２のセグメント（たとえば７、８）は、軸方向及び径方向に延在する平板状の鋼板とされていた。同様に、ステータ磁極（たとえば３１〜３４）も、図１０、図１１に示すように軸方向及び径方向に延在する平板状の鋼板を周方向（接線方向）に積層して作製されていた。これに対して、この実施形態では、周方向に波形に湾曲した波板鋼板３００を周方向（接線方向）に積層してロータ２やステータ磁極のセグメントを構成している。このようにすると、ロータ２の周方向の曲げ剛性を強化することができ、ロータ２の振動を低減することができる。ロータ２の波形鋼板の形状に合わせて、ステータ磁極の形状も波形とすることができる。
【０１１０】
（変形態様）
変形態様を図３３に示す。この態様では、三角形状に折れ曲がった鋼板３００によりロータ２のセグメントを構成している。その他、ロータ２のセグメントをレンズ形に軽く湾曲させても良い。
（実施例１６）
実施例１６のモータを図３４を参照して説明する。
この実施例１６は、図１１に示す実施例６〜１５のモータのロータ２のセグメント（たとえば７、８）を構成する鋼板の形状にその特徴がある。３００は、ロータ２のセグメント７を構成する鋼板であり、４００は、ステータ磁極３１を構成する鋼板である。合計１０枚の各鋼板３００は同じ形に成形され、合計１０枚の各鋼板４００は同じ形に成形されている。鋼板３００、４００は、セグメント７、３１の周方向中心部において径方向においてほぼ同じ位置に配置され、セグメント７、３１の周方向両端部において径方向において円形の電磁ギャップＧに近付く向きに相対的に大きくずれている。各鋼板３００、４００をこのように配置することにより、同形の鋼板３００、４００を用いて、ロータ２のセグメント７とステータ磁極３１との間の電磁ギャップＧの幅を略等しくすることができる。
【０１１１】
（実施例１７）
実施例１７を図３５を参照して説明する。この実施例１７は、上記各実施例で説明したリラクタンスモータのロータを電動ターボチャージャのラジアルコンプレッサに一体化した点にその特徴がある。更に具体的には、この以下、具体的に説明する。８００はラジアルコンプレッサ、９００はモータである。ラジアルコンプレッサ８００は、ケーシング８０１と、回転軸６に嵌着されてケーシング８０１内に回転自在に収容された回転翼車８０２とからなる。ラジアルコンプレッサ自体は良く知られているため、簡単に説明する。
回転翼車８０２は、回転軸６に固定された軸方向断面が略円錐形の円盤部８０３と、円盤部８０３の前端面から略放射状に突出する多数の遠心翼部（翼部）８０４とからなる。回転翼車８０２は、非磁性合金（たとえばアルミ合金）からなる。
【０１１２】
ケーシング８０１は、空気を遠心翼部８０４の径内側の端部に導入する流入口８０５と、高速の空気流が遠心翼部８０４の径外側の端部から流入する吐出口をなすリング状のディフユーザ筒部８０６と、遠心翼部８０４の先端に沿いつつ延在する隔壁部８０７と、後述するモータのステータが固定されるステータ固定部８０８とを有している。ケーシング８０１は、非磁性合金（たとえばアルミ合金）からなる。
モータ９００は、ケーシング８０１のステータ固定部８０８に固定されて回転軸６の周りに周方向所定ピッチで配列された多数のステータ部分コア９０１と、円盤部８０３の背面に固定されて回転軸６の周りに周方向所定ピッチで配列された多数のセグメント９１０、９１１からなるロータ９０２とを有している。ステータ部分コア９０１は及びロータ９０２は、軟磁性材料により構成されている。各ステータ部分コア９０１は本発明で言うステータコアを構成している。
【０１１３】
一つのステータ部分コア９０１は、径方向最外側のステータ磁極９０３と、径方向中間位置のステータ磁極９０４と、径方向最内側のステータ磁極９０５と、これらステータ磁極９０３〜９０５の根元部を磁気的に連結するヨーク９０６とにより構成されている。ステータ部分コア９０１は周方向に所定幅をもち、各ステータ部分コア９０１は、周方向に所定ピッチでリング状に配列されている。
ステータ磁極９０３、９０４は、径方向に所定のギャップだけ離れている。９０７は、リングコイルである第１相のステータコイルであって、各ステータ部分コア９０１のステータ磁極９０３、９０４の間の上記ギャップを貫通して、回転軸６の周りにリング状に配置されている。
【０１１４】
ステータ磁極９０４、９０５は、径方向に所定のギャップだけ離れている。９０８は、リングコイルである第２相のステータコイルであって、各ステータ部分コア９０１のステータ磁極９０４、９０５の間の上記ギャップを貫通して、回転軸６の周りにリング状に配置されている。中間のステータ磁極９０４には、このステータ磁極９０４を直流磁極とするための界磁コイル（図３５にて黒く塗られた部分）９０９が巻装されている。ステータ磁極９０３、９０５は、交番磁極をなす。リングコイルであるステータコイル９０６、９０７には、逆相の交流電圧が印加される。
【０１１５】
この実施例では、ロータ９０２は、円盤部８０３の背面から軸方向後方に突出して、ステータ磁極９０３とステータ磁極９０４との間のギャップを周方向に通過可能な軟磁性のセグメント９１０と、円盤部８０３の背面から軸方向後方に突出して、ステータ磁極９０４とステータ磁極９０５との間のギャップを周方向に通過可能な軟磁性のセグメント９１１とからなる。
セグメント９１０は、ステータ磁極９０３又は９０４の周方向幅に略等しい周方向幅をもつ。セグメント９１１は、ステータ磁極９０４又は９０５の周方向幅に略等しい周方向幅をもつ。この実施形態では、ステータ部分コア９０１及びセグメント９１０、９１１を軟磁性粉末焼結体により構成したが、鋼板を周方向に積層して構成してもよい。セグメント９１０、９１１は、回転翼車８０２にインサート成形により植設されている。
【０１１６】
図３５に示すように、セグメント９１０、９１１の径方向幅は、軸方向後方に向けて狭くなっており、ステータ磁極９０３〜９０５の径方向幅は、軸方向後方に向けて広くなっている。ステータ磁極９０３〜９０５とセグメント９１０、９１１との間の電磁ギャップは、径方向及び軸方向に対して斜めに傾斜しており、この電磁ギャップの最小幅は略一定となっている。
セグメント９１０とセグメント９１１とは、周方向に電気角π離れて配置されている。ステータ磁極９０３〜９０５は、径方向に直線上に並んでいる。セグメント９１０がステータ磁極９０３、９０４の間に存在する時、ステータ磁極９０３、９０４、ヨーク９０６を順次通過する磁気回路の磁気抵抗が小さくなり、ステータコイル９０７のインダクタンスは増大する。セグメント９１０がステータ磁極９０３、９０４の間に存在しない時、ステータ磁極９０３、９０４、ヨーク９０６を順次通過する磁気回路の磁気抵抗が大きくなり、ステータコイル９０７のインダクタンスは減少する。同じく、セグメント９１１がステータ磁極９０４、９０５の間に存在する時、ステータ磁極９０４、９０５、ヨーク９０６を順次通過する磁気回路の磁気抵抗が小さくなり、ステータコイル９０８のインダクタンスは増大する。セグメント９１０がステータ磁極９０４、９０５の間に存在しない時、ステータ磁極９０４、９０５、ヨーク９０６を順次通過する磁気回路の磁気抵抗が大きくなり、ステータコイル９０８のインダクタンスは減少する。したがって、ステータ磁極９０４に巻回された界磁コイル９０９に直流電流を通電することにより、ステータ磁極９０４を流れる直流磁束は、セグメント９１０側に流れたり、セグメント９１１側に流れたりする。
【０１１７】
明らかに、このモータ９００は、第３発明を説明する上記実施例のステータとロータとを９０度回転させたモータに相当するため、動作の詳細や変形形態は、既述した実施例で説明した第３発明のモータに等しい。ただし、この実施形態では、ロータをなすセグメント９１０、９１１をステータ磁極９０３〜９０５の間に挿入して電磁ギャップ面積を増大させているため、インダクタンスを稼いだ分だけ、電流を減らすことができる。図３５に示すステータ磁極とロータのセグメントとのペアを、９０度回転させて、第３発明のモータを構成し、その斜め電磁ギャップによりインダクタンスを増大して必要電流を低減することは可能である。図３５では、ケーシング８０１により各ステータ磁極の前端面以外を包んだが、ケーシング８０１に固定された中間部材を通じて、ステータ部分コア９０１をケーシング８０１と一体化させてもよい。その他、上記した第３発明のモータにおいて、各ステータ部分コアにステータコイルを集中巻きして多相モータとしてもよい。更に、第３発明のモータ以外のモータのロータを図３５と同様に、回転翼車８０２の円盤部８０３の背面に固定し、それに対面して回転磁界形成用のステータコイルを配置してもよい。
【０１１８】
（変形態様）
変形態様を図３６を参照して説明する。
図３５では、ステータ磁極９０３〜９０５とロータ９０２との間の電磁ギャップを斜めに設けたが、この電磁ギャップを径方向に延在させても良い。この電磁ギャップを径方向に延在させたモータは、アキシャルギャップモータとして公知である。このアキシャルギャップモータをラジアルコンプレッサ８００の駆動に用いると、モータの軸方向幅を短縮してモータ軸長を短縮することができるため、図３５に示す電動ラジアルコンプレッサの軸方向必要長を更に短縮することができる。このアキシャルギャップモータを用いた電動ラジアルコンプレッサを図３６を参照して説明する。
図３６は、ラジアルコンプレッサ８００の円盤部８０３の背面に固定されたセグメント９１０、９１１と、ステータ磁極９０３〜９０５との間の電磁ギャップＧが径方向に延在するリラクタンスモータ９００をアキシャルギャップモータとしたものである。
【０１１９】
ロータ９０２をなすセグメント９１０、９１１は、それぞれ径方向に延在している。もちろん、セグメント９１０とセグメント９１１とは、周方向に電気角πだけずれている。このモータ９００は、既述した第３発明のモータ９００の実施例を９０度だけ回転させただけであるため、これ以上の説明は省略する。
アキシャルギャップモータのロータをラジアルコンプレッサ８００の回転翼車８０２の背面に固定することにより、この電動ラジアルコンプレッサの軸長を大幅に縮小できることが理解される。
【０１２０】
なお、通常のラジアルコンプレッサや電動ターボチャージャはスラスト軸受けをもつため、アキシャルギャップモータで問題となるその電磁ギャップの幅を保持する問題は問題なく解決される。ロータが回転翼車８０２の背面に固定されたアキシャルギャップモータでは、その電磁ギャップＧを空気流れが径方向に流れるため、良好にロータやステータ磁極を冷却することができ、空気をラジアルコンプレッサ８００を通じて外部に排出することができる。特に、径方向に延在するセグメント９１０、９１１は一種の遠心翼をなすため、セグメント９１０、９１１から径方向外側に排出される空気の速度エネルギーをディフユーザにて有効に利用することもできる。
（変形態様）
上記した図３５、図３６では、軟磁性のセグメント９１０、９１１が回転翼車８０２の背面に固定されたリラクタンスモータ９００の例を説明したが、非磁性導電性金属からなる回転翼車８０２は、明らかにかご形誘導モータの二次コイルを兼ねることができる。既述したこの実施形態のモータ一体型ラジアルコンプレッサは、電動ターボチャージャや電動マイクロガスタービンのコンパクト化とイナーシャ低減に有効である。
【０１２１】
（実施形態１８）
実施形態１（図１〜図４）で説明した４つのステータ磁極と２つのセグメント２１、２２とをもつリラクタンスモータの変形態様として、８つのステータ磁極と４つのセグメント（低磁気抵抗部）とをもつ実施形態１８を図３７〜図４０を参照して説明する。
（構造）
この実施例１８のモータは、図略のハウジングに固定されたステータ１０１０と、ステータ１０１０の内側に収容されたロータ１００１とからなる。ステータ１０１０は、４つの直流磁極１０１２、１０１３と、４つの交番磁極１０１４〜１０１７と、それらを磁気的に接続する円筒状のヨーク１０１１とからなる積層電磁鋼板製のステータコアと、交番磁極１０１４〜１０１７に巻装されたステータコイルＣとからなる。
【０１２２】
直流磁極１０１２、１０１３は、永久磁石Ｍを有している。永久磁石Ｍは直流磁極１０１２の先端面をＮ極とし、直流磁極１０１３の先端面をＳ極とする。なお、図面では、スロットにもSの符号を付しているが、ステータ磁極間の隙間であるスロットと直流磁極との区別は周知である。直流磁極１０１２、１０１３の間に交番磁極１０１４〜１０１７が一つづつ配置されている。この実施形態では、ステータコイルＣは、交番磁極１０１４、１０１６に巻装された第１相コイルと、交番磁極１０１５、１０１７に巻装された第２相コイルとからなる。この実施形態では、第１相コイルに第１相の交流電圧が印加され、第２相コイルには第２相の交流電圧が印加される。交番磁極１０１４〜１０１７と直流磁極１０１２、１０１３とは、８つのステータ磁極である。ロータ１００１は、回転軸に嵌着された非磁性金属製の支持筒部１００２と、支持筒部１００２に固定された積層電磁鋼板製の４つのセグメント１００３ａ、１００３ｂ、１００４ａ、１００４ｂと、樹脂スペーサ１００６からなる。
【０１２３】
支持筒部１００２は、円筒部分と、この円筒部分から略９０度ごとに径方向外側に突出する４個の径方向突出部分とからなる。セグメント１００３ａ、１００３ｂ、１００４ａ、１００４ｂは、互いに周方向に隣接する２つの径方向突出部分の間に配置されている。図示省略されているが、実際には、径方向突出部分は、セグメント１００３ａ、１００３ｂ、１００４ａ、１００４ｂの側面に凹凸嵌合して、セグメント１００３ａ、１００３ｂ、１００４ａ、１００４ｂを機械的に支持している。非磁性の樹脂スペーサ１００６は風損低減のために径方向突出部分に隣接して配置されている。この実施形態では、直流磁極１０１２、１０１３及び交番磁極１０１４〜１０１７の先端の周方向幅はほぼ等しく形成されている。
【０１２４】
セグメント１００３ａ、１００３ｂは互いに１８０度離れて配置され、セグメント１００４ａ、１００４ｂは互いに１８０度離れて配置され、セグメント１００３ａ、１００３ｂ、１００４ａ、１００４ｂは略円弧状に形成されて互いに略９０度離れて配置されている。セグメント１００４ａ、１００４ｂのステータ対向面は、２つのステータ磁極のロータ対向面の周方向幅と２つのステータ磁極間のスロットの周方向幅との和より短い周方向幅をもつ。セグメント１００３ａ、１００３ｂのステータ対向面は、２つのステータ磁極のロータ対向面の周方向幅と１つのスロットの周方向幅の和より大きく、かつ、２つのステータ磁極のロータ対向面の周方向幅と２つのスロットの周方向幅の和との合計よりも小さい周方向幅をもつ。なお、スロットとは、互いに隣接する２つのステータ磁極の間のコイル収容隙間である。
【０１２５】
（動作）
次に、図３７〜図４０を参照してこのモータの動作を説明する。まず、図３７の状態を説明する。ステータコイルＣへの通電により、交番磁極１０１４、１０１６はＳ極とされ、交番磁極１０１５、１０１７はＮ極とされている。周方向幅が短いセグメント１００３ａ、１００３ｂを通過する磁束を最大とするため、セグメント１００４ａ、１００４ｂの周方向中心は、スロットの周方向中心と一致して安定している。その結果、長い周方向幅をもつセグメント１００４ａ、１００４ｂの時計方向向きの先端は、直流磁極１０１３よりも時計方向に隣接するスロットに突出している。セグメント１００４ａ、１００４ｂの反時計方向向きの先端は、交番磁極１０１５、１０１７の反時計方向端部にほぼ一致している。セグメント１００３ａ、１００３ｂを流れる磁束はこの位置にて十分に流れるため、セグメント１００３ａ、１００３ｂに働く周方向への磁気吸引力は小さい。
【０１２６】
次に、図３７においてステータコイルＣへの通電により、交番磁極１０１４、１０１６はＮ極とされ、交番磁極１０１５、１０１７はＳ極とされる（図３８参照）。対面する直流磁極１０１２と交番磁極１０１４、１０１６がＮ極となるので、セグメント１００４ａ、１００４ｂは不安定となる。同じく、対面する直流磁極１０１３と交番磁極１０１５、１０１７がＳ極となるので、セグメント１００３ａ、１００３ｂは不安定となる。しかし、セグメント１００３ａ、１００３ｂの時計方向先端部はスロットに飛び出しているため、このセグメント１００３ａ、１００３ｂの時計方向先端部は、時計方向に隣接する交番磁極１０１４、１０１６に磁気的に吸引され、これにより、セグメント１００３ａ、１００３ｂには時計方向へのスラストが生じ、ロータ１００１は９０度回転して図３８の状態となる。
【０１２７】
次に、図３８においてステータコイルＣへの通電により、交番磁極１０１４、１０１６はＳ極とされ、交番磁極１０１５、１０１７はＮ極とされる（図３９参照）。対面する直流磁極１０１２と交番磁極１０１５、１０１７がＮ極となるので、セグメント１００４ａ、１００４ｂは不安定となる。同じく、対面する直流磁極１０１３と交番磁極１０１４、１０１６がＳ極となるので、セグメント１００３ａ、１００３ｂは不安定となる。しかし、セグメント１００３ａ、１００３ｂの時計方向先端部はスロットに飛び出しているため、このセグメント１００３ａ、１００３ｂの時計方向先端部は、時計方向に隣接する直流磁極１０１２に磁気的に吸引され、これにより、セグメント１００３ａ、１００３ｂには時計方向へのスラストが生じ、ロータ１００１は９０度回転して図３９の状態となる。
【０１２８】
次に、図３９においてステータコイルＣへの通電により、交番磁極１０１４、１０１６はＮ極とされ、交番磁極１０１５、１０１７はＳ極とされる（図４０参照）。対面する直流磁極１０１２と交番磁極１０１４、１０１６がＮ極となるので、セグメント１００３ａ、１００３ｂは不安定となる。同じく、対面する直流磁極１０１３と交番磁極１０１５、１０１７がＳ極となるので、セグメント１００４ａ、１００４ｂは不安定となる。しかし、セグメント１００３ａ、１００３ｂの時計方向先端部はスロットに飛び出しているため、このセグメント１００３ａ、１００３ｂの時計方向先端部は、時計方向に隣接する交番磁極１０１５、１０１７に磁気的に吸引され、これにより、セグメント１００３ａ、１００３ｂには時計方向へのスラストが生じ、ロータ１００１は９０度回転して図４０の状態となる。
次に、図４０においてステータコイルＣへの通電により、交番磁極１０１４、１０１６はＳ極とされ、交番磁極１０１５、１０１７はＮ極とされる（図３７参照）。対面する直流磁極１０１２と交番磁極１０１５、１０１７がＮ極となるので、セグメント１００３ａ、１００３ｂは不安定となる。同じく、対面する直流磁極１０１３と交番磁極１０１４、１０１６がＳ極となるので、セグメント１００４ａ、１００４ｂは不安定となる。しかし、セグメント１００３ａ、１００３ｂの時計方向先端部はスロットに飛び出しているため、このセグメント１００３ａ、１００３ｂの時計方向先端部は、時計方向に隣接する直流磁極１０１３に磁気的に吸引され、これにより、セグメント１００３ａ、１００３ｂには時計方向へのスラストが生じ、ロータ１００１は９０度回転して図３７の状態となる。
【０１２９】
結局、この実施形態では、セグメント１００３ａ、１００３ｂの周方向幅をセグメント１００４ａ、１００４ｂとの周方向幅よりも短くしているため、セグメント１００３ａ、１００３ｂの磁束通過量が最大位置となる点でロータ１００１が停止し、この状態で、セグメント１００４ａ、１００４ｂの時計方向先端部と次のステータ磁極との間の磁気抵抗がセグメント１００４ａ、１００４ｂの反時計方向先端部と次のステータ磁極との間の磁気抵抗よりも小さいため、コイル通電方向を変更した時点のロータ回転方向を決定することができる。
なお、上記で言うステータ磁極はいわゆるティースである。また、この実施形態では直流磁極として永久磁石をステータ磁極の内端面に設けた磁石磁極を用いたが、永久磁石をステータ磁極な内部に埋設してもよく、あるいは磁石磁極の代わりに直流電流が流れる界磁コイルを直流磁極に巻回してももよいことはもちろんである。
【０１３０】
各実施例の効果を更に説明する。上記各実施例に記載したＳＲＭでは、ステータが、周方向に所定ピッチ（たとえば電気角π）ごとに配置されたステータ磁極をもち、ロータが、互いに周方向に隣接する２つのステータ磁極を磁気的に順次短絡する軟磁性のセグメントをもつ。各セグメントは、空間的又は磁気的に分離されている。このため、ロータに用いられる大比重の鉄系材料の使用量が少なく、ロータのイナーシャを減らし、回転レスポンスを向上することができ、モータ重量も低減することができる。このことは、各実施例のモータが、低イナーシャを必要とする電動ターボチャージャやばね下重量低減が必要なインホィールモータとして好適であることを意味する。この効果は、ステータ磁極数を増大して多極化した場合に更に有効となる。これにより、一つのステータ磁極当たりの磁束量が減少し、セグメントやステータコア側のヨークを一層小型化することができる。また、各実施例のモータは、永久磁石やコイルをロータ側にもたないため、構造が簡素で振動や外部衝撃に強く、二次電流の抵抗損失も無いという利点ももつ。
【０１３１】
ただし、リラクタンスモータは、原理的にロータの周方向における高磁気抵抗部と低磁気抵抗部との間のインダクタンス差を利用してトルクを発生するため、磁石磁束や界磁コイル磁束を用いたモータに比べて、原理的に単位体格当たりの出力が小さいという問題を有する。この問題は、ステータ磁極の一部を磁石磁束や界磁コイル磁束を発生する直流磁極とし、その直流磁束を直流磁極の両側の交番磁極にロータのセグメントの回動により切り替えることにより大幅に改善される。
モータのトルクは、電磁ギャップに形成する回転磁界の周方向への歪みにより発生するが、この回転磁界の歪みを永久磁石磁界で形成する場合、そのための電力損失は０となる。また、この磁界の歪みを界磁コイル磁界で形成する場合、そのための電力損失は、界磁コイルを多ターン化することができるため交流電流が流れる電機子コイルのそれに対して大幅に低減できる。
次に、実施形態１９〜２７を説明する。この実施例１９〜２７の説明に用いる符号は、上記の実施例１〜１８の説明に用いた符号とは無関係である。
【０１３２】
（実施形態１９）  
実施形態１９のモータを図４１を参照して説明する。
（構造）
図４１は、インナーロータ型のＳＲＭの径方向模式断面図を示す。１はステータ、２はロータ、３は回転軸である。ステータ１は、円筒状のステータコア４と、このステータコア４に巻かれたステータコイル５とを有している。ステータ１は図示しないモータフレームに固定されている。ステータコア４は、６０度ピッチで径方向内側に突出する６つのステータ磁極４１〜４６を有している。ステータ磁極４１〜４６の先端部の周方向幅はＷｓ、隣接する２つのステータ磁極の間のスロット開口の周方向幅はＷｇである。ステータコイル５は、ステータ磁極４１〜４６に個別に集中巻きされた６つの相コイル５１〜５６を有している。各ステータ磁極の先端部は、周方向に突出してスロット開口を狭窄する鍔部を有している。ステータコア４は、軸方向に積層した電磁鋼板により形成されている。
【０１３３】
ロータ２は、円筒状のステータ１の径方向内側に収容されて回転軸３に嵌着、固定されている。回転軸３の両端は、ハウジングに回転自在に支承されている。ロータ２は、回転軸３に嵌着、固定された非磁性金属からなるボス部２０と、ボス部２０の外周面に固定された軟磁性のセグメント２１、２２とを有している。
セグメント２１、２２の外周側の面は、円弧状に形成されてロータ２の外周面を構成している。この実施形態では、セグメント２１、２２の周方向幅は、ほぼステータ磁極幅Ｗｓの２倍＋スロット周方向幅Ｗｇの２倍とされている。すなわち、セグメント２１、２２の周方向幅は、ステータピッチの２倍とされている。セグメント２１、２２の周方向幅は、２Ｗｓ＋１Ｗｇ〜３Ｗｓ＋３Ｗｇとされ、更に好適には２Ｗｓ＋２Ｗｇ〜２Ｗｓ＋３Ｗｇとされる。セグメント２１、２２は、ボス部２０により磁気的に分離されている。
【０１３４】
（動作モード）
このＳＲＭの動作モード１を図４１〜図４３を参照して説明する。
（安定状態Ａ）
図４１に示す安定状態Ａは、相コイル５１、５４に相電流Ｉｕが通電され、相コイル５２、５５に相電流Ｉｖが通電され、ステータ磁極４１、４２、４４、４５が励磁された状態である。ステータ磁極４１、４５はＮ極に、ステータ磁極４２、４４はＳ極に励磁されている。相電流Ｉｗは０である。セグメント２１、２２は、ステータ磁極４１、４２、４４、４５に吸引されて図４１の位置にて安定に保持される。
（回転状態Ｂ）
次に、相電流Ｉｕを減らし、相電流Ｉｗを増大する。ただし、相電流Ｉｗは、ステータ磁極４３をＮ極に、ステータ磁極４６をＳ極に励磁する。
セグメント２１は、増大するステータ磁極４３のＮ極の影響により、減衰するステータ磁極４１のＮ極より離れ、ステータ磁極４３に近付くように時計方向に力を受ける。同様に、セグメント２２は、増大するステータ磁極４６のＳ極の影響により、ステータ磁極４４のＳ極より離れ、ステータ磁極４６に近付くように時計方向に力を受ける。その結果、図４２に示す位置まで６０度回転する。
【０１３５】
ここで重要な点は、相電流Ｉｖが流れる相コイル５２、５５のインダクタンス変化は小さいにもかかわらず、この相電流Ｉｖが作る磁界は相電流Ｉｗが作る磁界と協力して、セグメントとステータ磁極との間のギャップの磁界を強化して磁気吸引力を生み出すことである。
ただし、相電流Ｉｕはこの期間においてもはや回転力を生み出さないため、急速に減少させれば銅損と呼ばれる抵抗損失及びそれによる発熱を低減することができる。逆に、相電流Ｉｗはこの期間にセグメント２１、２２を吸引する磁界を形成するため、急速に増加させればトルクを増大することができる。ただし、相電流の急変は、磁束の局部的な急変による鉄損増大を招くため、相電流立ち上げ期間の相電流増加波形は種々のの得失を考慮して設定されるべきである。また、ＳＲＭにおいて、相電流立ち下げ期間の相電流減少波形は、相コイルの蓄積エネルギーによる回生電流の形を取ることが一般的である。結局、相電流は交流電流ではなく略台形波形状の直流電流となる。
【０１３６】
（安定状態Ｃ）
図４２に示す安定状態Ｃは、相コイル５２、５５に相電流Ｉｖが通電され、相コイル５３、５６に相電流Ｉｗが通電され、ステータ磁極４２、４３、４５、４６が励磁された状態である。ステータ磁極４３、４５はＮ極に、ステータ磁極４２、４６はＳ極に励磁されている。相電流Ｉｕは０である。セグメント２１、２２は、ステータ磁極４２、４３、４５、４６に吸引されて図４２の位置にて安定に保持される。
（回転状態Ｄ）
次に、相電流Ｉｖを減らし、相電流Ｉｕを増大する。ただし、相電流Ｉｕは、ステータ磁極４１をＮ極に、ステータ磁極４４をＳ極に励磁する。セグメント２１は、増大するステータ磁極４４のＳ極の影響により、減衰するステータ磁極４２のＳ極より離れ、ステータ磁極４４に近付くように時計方向に力を受ける。同様に、セグメント２２は、増大するステータ磁極４１のＮ極の影響により、ステータ磁極４５のＮ極より離れ、ステータ磁極４１に近付くように時計方向に力を受ける。その結果、図４３に示す位置まで６０度回転する。その他の事項は、回転状態Ｂと本質的に同じである。
【０１３７】
（安定状態Ｅ）
図４３に示す安定状態Ｅは、相コイル５３、５６に相電流Ｉｖが通電され、相コイル５１、５４に相電流Ｉｕが通電され、ステータ磁極４３、４４、４６、４１が励磁された状態である。ステータ磁極４１、４３はＮ極に、ステータ磁極４４、４６はＳ極に励磁されている。相電流Ｉｗは０である。セグメント２１、２２は、ステータ磁極４３、４４、４６、４１に吸引されて図４３の位置にて安定に保持される。
（回転状態Ｆ）
次に、相電流Ｉｗを減らし、相電流Ｉｖを増大する。ただし、相電流Ｉｖは、ステータ磁極４２をＳ極に、ステータ磁極４５をＮ極に励磁する。セグメント２１は、増大するステータ磁極４５のＮ極の影響により、ステータ磁極４３のＮ極より離れ、ステータ磁極４５に近付くように時計方向に力を受ける。同様に、セグメント２２は、増大するステータ磁極４２のＳ極の影響により、減衰するステータ磁極４６のＳ極より離れ、ステータ磁極４２に近付くように時計方向に力を受ける。その結果、図４１に示す位置まで６０度回転する。その他の事項は、回転状態Ｂと本質的に同じである。
各相コイルのインダクタンス及び各相電流の波形を図４４に示す。
【０１３８】
（変形態様）
相電流の立ち上げ期間と立ち下げ期間とインダクタンス波形との関係は種々、設定可能であり、かつ、相電流の立ち上げ波形及び立ち下げ波形も種々、変更可能である。たとえば、逆トルクを防止するために、相電流の立ち下げは、インダクタンスが減少する期間の前に終了しておくことが好適である。ステータ磁極の周方向幅Ｗｓ及び極間ギャップＷｇも種々、変更可能である。セグメント２１、２２の周方向幅は、２Ｗｓ＋１Ｗｇよりも大きく、３Ｗｓ＋３Ｗｇよりも小さくされ、好適には２Ｗｓ＋２Ｗｇよりも大きくされ、更に好適には２Ｗｓ＋３Ｗｇに略等しくされる。これにより、セグメントは、次に対面するステータ磁極近傍まで延在することができるため、次に対面するステータ磁極がセグメントを吸引する磁気吸引力を増大させることができる。極間ギャップＷｇは、なるべく小さい方がよい。集中巻きされた相コイルの代わりに、コイルエンドの膨らみを我慢すれば全節巻きを採用したり、集中巻きと全節巻きとを組み合わせたり、トロイダル巻きを採用しても良い。
【０１３９】
上記実施例では各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを図４４に示すように台形波形の直流パルス電流としたが、相電流を０とする期間（たとえば相電流ＩｕではＢ期間に、更に負電流を通電してもよい。上記実施例では、６ステータ磁極、２セグメントの構造を説明したが、９ステータ磁極、３セグメントの構成、１２ステータ磁極、４セグメントの構成等も可能である。ステータコイルには図４４に示した３相直流電流を通電するのが好適である。
【０１４０】
（実施例効果）
この実施例では、図４４に示すように、たとえば相電流Ｉｕはステータ磁極４１の前端がセグメント２１の前端に達した時点から、セグメントの後端がステータ磁極の後端に達するまで長期間にわたって流すことができる。このセグメント２１がステータ磁極４１に全面的に対面している状態においては、ステータ磁極４１からセグメント２１に流れる磁束は、後ろ側のステータ磁極４６に流れている状態から前側のステータ磁極４２に流れている状態に切り替わる。つまり、ステータ磁極４１のフラックスの方向がセグメント２１の内部にて周方向にスイッチングされる。このため、このセグメント２１がステータ磁極４１に全面的に対面している状態においては、ステータ磁極４１に巻かれた相コイル５１のインダクタンスはほぼ最大値の状態を長い時間保つ。このことは、相電流Ｉｕのオフとそれによる相コイル５１から回生電流を流す回生期間を十分に確保できることを意味する。これは、この回生期間の前の相電流Ｉｕの通電期間を長く確保でき、トルクを増大できることを意味する。つまり、図４５に示す従来のＳＲＭに比べて、インダクタンスが最大となる時点近傍で相電流を急激にオフする必要がない。
【０１４１】
たとえば相電流Ｉｕを長く通電し、図４３の状態から図４１の状態への回転期間にステータ磁極４１からセグメント２２に磁束を供給すると、この磁束がステータ磁極４１の後方のステータ磁極４６に流れて、ステータ磁極４６がセグメント２２を後方へ吸引するように思われる。しかし、この期間には、前方のステータ磁極４２がセグメント２２から磁束を吸い出しているため、ステータ磁極４１からセグメント２２に供給された磁束はステータ磁極４２側に流れ、このような逆向きのトルクはほとんど生じない。つまり、この実施例では、トルクに有効な電流が流れる期間を長くできる。ただし、ステータ磁極に対面するセグメント２１、２２の外周面はこのラジアルギャップタイプでは部分的な円筒面としてステータ磁極４１とセグメントとの間の磁気抵抗が小さく保つべきである。
【０１４２】
（従来のＳＲＭとの比較）
図４５に示す従来のＳＲＭーＡと図４１に示すこの実施例のＳＲＭーＢとを比較する。ＳＲＭーＡでは３０度ごとに通電相を切り替える必要があるが、ＳＲＭーＢでは６０度ごとに通電相が切り替えられる。これは、ＳＲＭーＢの一つのステータ磁極の周方向幅が大きいため、相コイルのインダクタンス増大期間が長いためである。このため、モータ駆動回路のスイッチング回数が半減し、インバータの無駄な損失が発生しない。また、磁束の空間的スイッチング周波数が減るため鉄損も減少する。更に、通電期間が長いため、特に高速回転時に電流立ち上げ期間と電流立ち下げ期間を十分に長く確保できないため、トルクが低下するという問題も改善することができる。また、ＳＲＭーＡは、図４５に示すように、そのヨーク４０中の磁路長がＳＲＭーＢよりも長いため、鉄損が大きく、振動も増大し、磁束が径方向に流れるため、ロータの騒音が大きい。ＳＲＭーＢの欠点は、図４１ではステータ磁極とセグメントとの間の４つのギャップを同時に励磁する必要がある点である。これに比較して従来のＳＲＭーＡでは２つのギャップを同時に励磁すればよい。その他、ＳＲＭーＢではロータの回転慣性質量を低減でき、そのボス部２０を通じて放熱も促進されることも、実用上、非常に有益である。また、ＳＲＭーＢでは、たとえば相電流Ｉｗの立ち下げ期間の時間的な設定の自由度が高いため、相電流Ｉｗの立ち下げ期間を相電流Ｉｖの立ち上げ期間と良好にオーバーラップさせることができる。このため、トルクリップルを低減することができる。これに対して、ＳＲＭーＡでは、このような相電流の立ち上げ期間と立ち下げ期間の良好なオーバーラップが困難である。
【０１４３】
各相コイルを各ステータ磁極に個別に集中巻きする場合、次の効果を奏する。すなわち、セグメントとの対向面積が減少し始める直前に、通常の基本ＳＲＭ（たとえば６ステータ磁極と４ロータ磁極をもつＳＲＭ）では、蓄積された磁気エネルギーにより大きな逆起電圧が電流が遮断された相コイルに発生し、この磁気エネルギーを２つのダイオードにより直流電源に回生する必要がある。しかし、各ステータ磁極に各相コイルが集中巻きされたセグメント型ＳＲＭでは、たとえば図４１のＵ相コイル５１の電流を遮断する場合、このＵ相コイル５１は、隣のＶ相コイル５２と強く磁気結合していわゆるトランスを構成している。更に、このＶ相コイル５２はオンしているＶ相スイッチング素子を通じて直流電源に低抵抗で接続されている。したがって、上記磁気エネルギーは、オンしているＶ相スイッチング素子を通じてＶ相コイルにこの磁気エネルギーによる回生電流を発生させる。この回生電流は、Ｖ相コイル５１に流れるＶ相電流を増大させる方向に働く。同時に、Ｗ相コイルへの通電が開始されてＷ相電流によりＶ相コイルとＷ相コイルと鎖交する磁束が増大される。Ｖ相コイルには、このＷ相磁束増大に抵抗する逆起電力が生じて、Ｖ相電流を減らそうとする。結局、これらの合計としてＶ相電流の変動が抑制される。
【０１４４】
（実施形態２０）
本発明のセグメント型ＳＲＭの好適な実施形態である実施形態２０を図４６を参照して説明する。このセグメント型ＳＲＭは、１２個のステータ磁極と４つのセグメントとをもち、３相セグメント型ＳＲＭを構成している。
１は図略のハウジングに固定されたステータと、２はステータ１の内側に収容されたロータ２である。ステータ１は、軸方向に積層された電磁鋼板により形成されたステータコアを有している。このステータコアは、円筒状のヨークにより磁気的に接続される６つの直流磁極１０Ａ〜１０Ｆ及び６つの交番磁極１１〜１６を周方向３０度ピッチで周方向交互に有する。ステータ磁極１０Ａ〜１０Ｆ、１１〜１６はいわゆる磁気突極である。ＤＣコイルである励磁コイル１０が、６つの直流磁極１０Ａ〜１０Ｆにそれぞれ集中巻きされている。励磁コイル１０を集中巻きする代わりに、直流磁極１０Ａ〜１０Ｆに永久磁石を設けてもよい。その結果、直流磁極１０Ａ、１０Ｃ、１０Ｅの先端面はＳ極に磁化され、直流磁極１０Ｂ、１０Ｄ、１０Ｆ先端面はＮ極に磁化されている。Ｕ相の交流巻線（以下、ＡＣコイル）Ｕが交番磁極１３、１６に、Ｗ相のＡＣコイルＷが交番磁極１１、１４に、Ｖ相のＡＣコイルＷが交番磁極１２、１５に集中巻きされている。ロータ２は、軸方向に積層された電磁鋼板により形成されたセグメント２１〜２４を有している。セグメント２１〜２４は、ロータ磁極をなすロータセグメントである。セグメント２１〜２４の周方向幅は、約ステータ磁極ピッチの２倍とされることが好適である。
【０１４５】
セグメント２１〜２４は、軽量な非磁性金属により形成されたボス部２０の外周面に固定されている。ボス部２０は、回転軸３に嵌着、固定されている。セグメント２１〜２４は、互いに９０度離れている。
この３相セグメント型ＳＲＭの動作を図４６〜図４８を参照して説明する。時点ｔ０（図４６）において、コイルＷに通電することにより、交番磁極１１はＮ極に、交番磁極１４はＳ極に磁化される。これにより、交番磁極１１及び直流磁極１０Ａの間の合成磁界によりセグメント２１が交番磁極１１に吸引される。同様に、交番磁極１４及び直流磁極１０Ｄの合成磁界によりセグメント２３が交番磁極１４に吸引される。コイルＶに通電することにより、交番磁極１２はＮ極に、交番磁極１５はＳ極に磁化される。これにより、交番磁極１２及び直流磁極１０Ｃの間の合成磁界によりセグメント２２が直流磁極１０Ｃに吸引される。同様に、交番磁極１５及び直流磁極１０Ｆの合成磁界によりセグメント２４が直流磁極１０Ｆに吸引される。その結果、すべてのセグメント２１〜２４が反時計方向に付勢され、ロータ２は図４７の位置に達する。
【０１４６】
時点ｔ１（図４７）において、コイルＷに通電することにより、交番磁極１１はＳ極に、交番磁極１４はＮ極に磁化される。これにより、交番磁極１１及び直流磁極１０Ｂの間の合成磁界によりセグメント２１が直流磁極１０Ｂに吸引される。同様に、交番磁極１４及び直流磁極１０Ｅの合成磁界によりセグメント２３が直流磁極１０Ｅに吸引される。コイルＵに通電することにより、交番磁極１３はＮ極に、交番磁極１６はＳ極に磁化される。これにより、交番磁極１３及び直流磁極１０Ｃの間の合成磁界によりセグメント２２が交番磁極１３に吸引される。同様に、交番磁極１６及び直流磁極１０Ｆの合成磁界によりセグメント２４が交番磁極１６に吸引される。その結果、すべてのセグメント２１〜２４が反時計方向に付勢され、ロータ２は図４８の位置に達する。
【０１４７】
時点ｔ２（図４８）において、コイルＵに通電することにより、交番磁極１３はＳ極に、交番磁極１６はＮ極に磁化される。これにより、交番磁極１３及び直流磁極１０Ｄの間の合成磁界によりセグメント２２が直流磁極１０Ｄに吸引される。同様に、交番磁極１６及び直流磁極１０Ａの合成磁界によりセグメント２４が直流磁極１０Ａに吸引される。また、コイルＶに通電することにより、交番磁極１２はＳ極に、交番磁極１５はＮ極に磁化される。これにより、交番磁極１２及び直流磁極１０Ｂの間の合成磁界によりセグメント２１が交番磁極１２に吸引される。同様に、交番磁極１５及び直流磁極１０Ｅの合成磁界によりセグメント２３が交番磁極１５に吸引される。その結果、すべてのセグメント２１〜２４が反時計方向に付勢され、ロータ２は図４６の位置に達する。
【０１４８】
この実施形態では、各交流巻線（ＡＣコイル）Ｕ、Ｖ、Ｗのインダクタンス増大期間Ｔｉに通電することにより、リラクタンストルクが発生される。通電方向は、セグメント２１〜２４の前端を挟んで隣接する直流磁極１０Ａ〜１０Ｆの磁化方向と反対向きに交番磁極１１〜１６を磁化する方向とされる。このため、セグメント２１〜２４の前端近傍の磁界を、交番磁極１１〜１６の磁界と直流磁極１０Ａ〜１０Ｆとの同一方向加算磁界とすることができる。
２つのＵ相コイルＵは直列接続され、２つのＶ相コイルＶも直列接続され、２つのＷ相コイルＷも直列接続される。これらＵ相コイルＵ、Ｖ相コイルＶ及びＷ相コイルＷはそれぞれ異なるフルブリッジ単相インバータから給電されることができる。各励磁コイル１０は直列接続される。図略の電流制御スイッチによりＰＷＭ制御された直流電流が各励磁コイル１０に通電される。これにより、各励磁コイル１０の磁束変化による誘導起電力は互いに相殺される。このセグメント型ＳＲＭは、直流磁極が常に磁束を発生しているため、発電機としても使用することができる。励磁コイル（直流巻線）１０の電流を制御することにより、発電電圧が制御される。
【０１４９】
３相のコイルＵ、Ｖ、Ｗに通電する３相交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗと、３相の交番磁極のインダクタンスの波形を図４９に示す。Ｌｕは交番磁極１３、１６のインダクタンス、Ｌｖは交番磁極１２、１５のインダクタンス、Ｌｗは交番磁極１１、１４のインダクタンスである。
時点ｔ０〜ｔ１に電流Ｉｖ、Ｉｗが逆波形となり、時点ｔ１〜ｔ２に電流Ｉｕ、Ｉｗが逆波形となり、時点ｔ２〜ｔ０に電流Ｉｗ、Ｉｕが逆波形となるので、周知の３相インバータにより、３相交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを発生させることができることがわかる。すなわち、時点ｔ０〜ｔ１に３相インバータのＷ相上アームのスイチング素子とＶ相下アームのスイッチング素子をオンし、時点ｔ１〜ｔ２に３相インバータのＵ相上アームのスイチング素子とＷ相下アームのスイッチング素子をオンし、時点ｔ２〜ｔ０に３相インバータのＶ相上アームのスイチング素子とＵ相下アームのスイッチング素子をオンすればよい。
この実施形態のセグメントＳＲＭは、Ｎｉｓｈｉｍｕｒａのセグメント型ＳｙｎＲＭとほぼ同一構造をもつが、ロータセグメントを半減させることができ、ＳＲＭ駆動できる利点をもつ。このため、ロータセグメント間の周方向間隔を広げることができるので、ロータセグメント間の磁束漏れを減らすことができる。更に、この実施形態のセグメント型ＳＲＭは、１２０度通電方式の３相インバータにより駆動することができる。
【０１５０】
（実施形態２１）
本発明のセグメント型ＳＲＭの好適な実施形態である実施形態２１を図５０〜図５４を参照して説明する。このセグメント型ＳＲＭは、６つのステータ磁極４１〜４６と４つのロータ磁極２１〜２４をもつ。このセグメント型ＳＲＭは発電機としても使用することができる。ロータ磁極ピッチは電気角２πとされる。このセグメント型ＳＲＭは、直流電流が流れる直流巻線（ＤＣコイル）と、交流電流が流れる交流巻線（ＡＣコイル）とが各ステータ磁極にそれぞれ集中巻きされていることを特徴としている。この回転電機はダブルコイル型ＳＲＭと呼ばれる。このダブルコイル型ＳＲＭは、ＤＣコイルをもつので発電機として用いることができる。
【０１５１】
このセグメント型ＳＲＭは、図略のハウジングに固定されたステータ１と、ステータ１の内側に収容されたロータ２００とをもつ。ステータ１は積層電磁鋼板により形成されたステータコア４を有している。ステータコア４は、円筒状のヨークにより磁気的に接続される６つのステータ磁極４１〜４６をもつ。ロータ２は、４つのロータ磁極２１〜２４をもち、積層電磁鋼板により形成されている。ロータ磁極２１〜２４の根本部は円筒状のロータヨークにより磁気的に短絡され、ロータ２００は、回転軸３に嵌着、固定されている。
磁気突極であるロータ磁極２１〜２４は周方向に９０度離れて配置され、６つのステータ磁極４１〜４６は周方向に６０度離れて配置されている。ステータ磁極４１〜４６の周方向幅はほぼ３０度とされ、ステータ磁極４１〜４６の間の磁極間隙（スロット）の周方向幅もほぼ３０度とされている。Ｕ相電流Ｉｕａｃがステータ磁極４１、４４に集中巻きされたＵ相コイル５１、５４に通電される。Ｖ相電流Ｉｖａｃがステータ磁極４２、４５に集中巻きされたＶ相コイル５２、５５に通電される。Ｗ相電流Ｉｗａｃがステータ磁極４３、４６に集中巻きされたＷ相コイル５３、５６に通電される。各相コイル５１〜５６はＡＣコイルである。各ステータ磁極４１〜４６にはＤＣ電流Ｉｄｃが通電されるＤＣコイル６１〜６６も集中巻きされている。ロータ磁極ピッチを電気角２πとする時、ステータ磁極ピッチは電気角４／３πとされる。
【０１５２】
ＤＣコイル６１〜６６は、直列接続されて所定の直流電流Ｉｄｃが通電されている。これにより、相電流Ｉｕａｃ、Ｉｖａｃ、Ｉｗａｃが０であれば、ステータ磁極４１、４３、４５の先端はＮ極に磁化され、ステータ磁極４２、４４、４６の先端はＳ極に磁化される（図５１参照）。
このダブルコイル型ＳＲＭの電動動作を説明する。
時点ｔ０（図５０）において、ＤＣコイル６１、６２、６４、６５によりステータ磁極４１、４２、４４、４６に形成される磁界を打ち消す向きに電流が、ＡＣコイル５１、５２、５４、５５に流される。ＡＣコイル５１、５２、５４、５５により形成される磁界（アンペアターン）は、隣接するＤＣコイル６１、６２、６４、６５により形成される磁界（アンペアターン）をキャンセルする（又は弱める）。ステータ磁極４３、４６に巻かれたＤＣコイル６３、６６の磁界を強める向きに電流がＡＣコイル５３、５６に流される。これにより、強く磁化されてＮ極となったステータ磁極４３はロータ磁極２３を吸引し、強く磁化されてＳ極となったステータ磁極４６はロータ磁極２１を吸引し、ロータ２００は反時計方向に回転し、図５１の状態となる。
【０１５３】
時点ｔ１（図５１）において、ＤＣコイル６２、６３、６５、６６によりステータ磁極４２、４３、４５、４６に形成される磁界を打ち消す向きに電流がＡＣコイル５２、５３、５５、５６に流される。ＡＣコイル５２、５３、５５、５６のアンペアターンは、隣接して巻かれたＤＣコイル６２、６３、６５、６６のアンペアターンをキャンセルする（又は弱める）。ステータ磁極４１、４４に巻かれたＤＣコイル６１、６４の磁界を強める向きに電流がＡＣコイル５１、５４に流される。これにより、強く磁化されてＮ極となったステータ磁極４１はロータ磁極２４を吸引し、強く磁化されてＳ極となったステータ磁極４４はロータ磁極２２を吸引し、ロータ２００は反時計方向に回転し、図５２の状態となる。
【０１５４】
時点ｔ２（図５２）において、ＤＣコイル６１、６３、６４、６６によりステータ磁極４１、４３、４４、４６に形成される磁界を打ち消す向きに電流がＡＣコイル５１、５３、５４、５６に流される。ＡＣコイル５１、５３、５４、５６のアンペアターンは、隣接して巻かれたＤＣコイル６１、６３、６４、６６のアンペアターンをキャンセルする（又は弱める）。ステータ磁極４２、４５に巻かれたＤＣコイル６２、６５の磁界を強める向きに電流がＡＣコイル５２、５５に流される。これにより、強く磁化されてＳ極となったステータ磁極４２はロータ磁極２３を吸引し、強く磁化されてＮ極となったステータ磁極４５はロータ磁極２１を吸引し、ロータ２００は反時計方向に回転し、図５０の状態となる。
各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ及び各相のステータ磁極のインダクタンスの波形を図５３に示す。直流電流及び交流電流は図略のモータコントローラにより制御される。
【０１５５】
モータコントローラは、外部から入力されるトルク指令に基づいて、各ＡＣコイルのインダクタンス増大期間に通電すべきステータ磁極のアンペアターンを順番に求め、求めたアンペアターン指令からこのＡＣコイルと同一のステータ磁極に巻かれたＤＣコイルのアンペアターンを減算して、このＡＣコイルのアンペアターンを算出する。次に、算出したＡＣコイルのアンペアターンをＡＣコイルのターンで割ってＡＣコイルに通電すべき交流電流（Ｉａｃ）を算出する。
更に詳しく説明する。
一つのステータ磁極に集中巻きされた一つのＡＣコイルに流れるＡＣ電流をＩａｃとし、同じステータ磁極に集中巻きされた一つのＤＣコイルに流れるＤＣ電流をＩｄｃとする。インダクタンスが変化しない期間Ｔｃ（Ｕ相ではｔ１〜ｔ２）及びインダクタンス減少期間Ｔｄ（Ｕ相ではｔ０〜ｔ１）に流れる交流電流Ｉａｃを負電流とみなし、インダクタンス増大期間Ｔｉに流れる交流電流Ｉａｃを正電流とみなす。期間Ｔｃ、Ｔｄに流れる負電流の振幅は、期間Ｔｉ（Ｕ相ではｔ２〜ｔ０）に流れる正電流の振幅の約半分とされる。これにより、ＡＣコイル５１〜５６に交流電流を通電することができる。
【０１５６】
負電流、特にインダクタンス減少期間Ｔｄに流れる負電流は負トルクを発生する。このため、インダクタンス増大期間Ｔｉ以外の期間特にインダクタンス減少期間Ｔｄの負電流による磁界（アンペアターン）は、ＤＣ電流
Ｉｄｃ（図５３に破線で図示される）による磁界（アンペアターン）によりキャンセルされることが好ましい。つまり、ＤＣコイル５１〜５６のアンペアターンは、期間Ｔｃ、ＴｄにＡＣコイル５１〜５６のアンペアターンをＤＣコイル５１〜５６のターン数で割ることにより求められる。これにより、ステータ磁極４１〜４６が期間Ｔｃ、Ｔｄに発生する磁束はほぼ０となる。
発電動作においては、ＤＣコイル６１〜６６に流す直流電流をＰＷＭ制御することにより、ＡＣコイル５１〜５６が発生する発電電圧を制御することができる。
【０１５７】
ＡＣコイル５１、５４は直列接続されてＵ相コイルを構成し、ＡＣコイル５２、５５は直列接続されてＶ相コイルを構成し、ＡＣコイル５３、５６は直列接続されてＷ相コイルを構成している。ＡＣコイル５１〜５６に流れる交流電流を加算すると０となるため、これらＵ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルは三相星形接続することができる。その結果、これらＵ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルは、簡素な構成をもつ３相インバータ回路（図５４Ａ参照）により駆動されることができる。更に詳しく説明すると、図５３に示すように、時点ｔ０〜ｔ１において、Ｖ相に正電流が流れ、Ｕ相、Ｗ相にＶ相電流の半分の負電流が流れる。時点ｔ１〜ｔ２において、Ｗ相に正電流が流れ、Ｕ相、Ｖ相にＷ相電流の半分の負電流が流れる。時点ｔ２〜ｔ０において、Ｕ相に正電流が流れ、Ｖ相、Ｗ相にＵ相電流の半分の負電流が流れる。
【０１５８】
したがって、時点ｔ０〜ｔ１に三相インバータ２１のＶ相上アームのスイッチング素子及びＵ相、Ｗ相下アームのスイッチング素子をオンする。時点ｔ１〜ｔ２において、Ｗ相上アームのスイッチング素子及びＵ相、Ｖ相下アームのスイッチング素子をオンする。時点ｔ２〜ｔ０において、Ｕ相上アームのスイッチング素子及びＶ相、Ｗ相下アームのスイチング素子をオンする。これにより、この実施形態のセグメント型ＳＲＭのＡＣコイルに図５３に示す各相の交流電流を通電することができる。
ＤＣコイル６１〜６６は、図５４（Ｂ）に示されるように直列接続されて電流制御スイッチ２３（図２０参照によりＰＷＭ制御される。直列接続されたＤＣコイル５１〜５６と並列に交流電流バイパスのためのキャパシタ２４が接続される。これにより、電流制御スイッチ２３のスイッチングノイズ電圧とともに、各ＤＣコイル６１〜６６に誘導される交流電圧のうちキャンセルできなかった部分はキャパシタ２４を通じて流れる。これにより、直流電源Ｖｄへの悪影響を低減することができる。
【０１５９】
この実施形態では、ステータ磁極は、インダクタンス増加期間にＡＣコイル及びＤＣコイルの両方により強く励磁され、その他の期間特にインダクタンス減少期間ＴｄにＡＣコイルの電流とＤＣコイルの電流とが逆向きになるためほとんど磁化されない。このため、期間Ｔｃ、Ｔｄに逆トルクがほとんど発生することがない。なお、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルをそれぞれ独立のフルブリッジ単相インバータにより互いに独立に駆動してもよい。
この実施形態では、期間Ｔｃ、Ｔｄに同一ステータ磁極に逆向きに交流電流と直流電流とを流すため、無駄な銅損が発生して効率が低下するように思われる。しかし、ＤＣコイルのターン数を増大することによりその抵抗損失を大幅に減らせるため、この問題は大幅に軽減される。
【０１６０】
（変形態様１）
この変形態様では、モータコントローラは、高効率運転モードと大トルク運転モードとをもつ。高効率運転モードでは、上記説明した期間Ｔｃ、ＴｄにＡＣコイルのアンペアターンとＤＣコイルのアンペアターンを略等しく（９０％以上等しくする）し、かつアンペアターンの向きを逆とする。これにより、逆トルク及び同損を減らすことができる。
大トルク運転モードでは、ＡＣコイルのアンペアターンをＤＣコイルのアンペアターンよりも１０〜５０％だけ大きくする。このようにすれば、期間Ｔｃ、Ｔｄに逆トルクが発生する。つまり、期間Ｔｃ、Ｔｄにおいて、ＡＣコイルのアンペアターンとＤＣコイルのアンペアターンとの差をＡＣコイルのターン数で割った値がＡＣコイルの等価電流値Ｉとなる。逆トルクは、リラクタンストルクの式（（ｄＬ／ｄθ）・Ｉ・Ｉ）から計算することができる。
【０１６１】
これに対して、期間Ｔｉの正トルクは、ＤＣコイル及びＡＣコイルのアンペアターンの和をＡＣコイルのターン数で割った等価電流値をＩとする時、リラクタンストルクの式（（ｄＬ／ｄθ）・Ｉ・Ｉ）から計算することができる。いま、ＤＣコイルのターン数とＡＣコイルのターン数を等しいと仮定すれば、モータトルクは、（（ｄＬ／ｄθ）・（Ｉａｃ＋Ｉｄｃ）・（Ｉａｃ＋Ｉｄｃ））となる。つまり、逆トルクが期間Ｔｃ、Ｔｄ（特に期間Ｔｄ）に逆トルクが発生するが、期間Ｔの電流値（Ｉａｃ＋Ｉｄｃ）が大きくなるため、平均トルクを増大することができる。なお、上記説明において、ＬはＡＣコイルのインダクタンス、θはロータ回転角θである。
【０１６２】
なお、この実施形態のダブルコイルＳＲＭでは、ロータ２００の各ロータ磁極２１〜２４は円筒状のロータヨークにより磁気的に短絡されたが、セグメント型ＳＲＭのステータ磁極にＤＣコイルとＡＣコイルを集中巻きし、ＡＣコイルに交流電流を通電することは可能である。この場合、このＡＣコイルのインダクタンス増大期間Ｔｉ以外の期間のアンペアターンは、ＤＣコイルのアンペアターンをキャンセルする向きとされる。
（変形態様２）
この実施形態のダブルコイル型ＳＲＭにおいて、ＤＣコイル電流を低減するために、各ステータ磁極に永久磁石を装備してもよい。
【０１６３】
（実施例２２）  
実施形態２２を図５５を参照して説明する。この実施例はたとえば図４１〜図４４に示す３相ＳＲＭの駆動に好適なモータ駆動回路を示す。なお、その他のＳＲＭにも適用可能であり、相数も変更できる。
（回路構成）
このロータ駆動回路は、Ｕ相駆動回路ＡとＶ相駆動回路ＢとＷ相駆動回路ＣとリアクトルＲとをもつ。これらの相駆動回路Ａ〜Ｃは周知のＳＲＭ駆動回路と同じである。１００ＵはＵ相コイル、１００ＶはＶ相コイル、１００ＷはＷ相コイルである。１０１Ｕ、１０１Ｖ、１０１Ｗは直流電源の高電位端１０２と各相コイル１００Ｕ、１００Ｖ、１００Ｗの高電位端とを個別に接続するハイサイドスイッチである。ハイサイドスイッチ１０１Ｕ、１０１Ｖ、１０１ＷはＭＯＳトランジスタとすることが好適であるが、ダイオードでもよい。１０３Ｕ、１０３Ｖ、１０３Ｗは直流電源の低電位端１０４と各相コイル１００Ｕ、１００Ｖ、１００Ｗの低電位端とを個別に接続するＰＷＭ制御用のローサイドスイッチである。１０５は直流電源の低電位端１０４と各相コイル１００Ｕ、１００Ｖ、１００Ｗの高電位端とを個別に接続するローサイドダイオードである。１０６はリアクトルＲの一端と各相コイル１００Ｕ、１００Ｖ、１００Ｗの低電位端とを個別に接続するハイサイドダイオードである。リアクトルＲの他端は直流電源の高電位端１０２に接続されている。リアクトルＲとハイサイドダイオード１０６はハイサイドバイパス回路を構成している。
【０１６４】
（動作）
次に、この回路の動作を説明する。ローサイドスイッチ１０３Ｕの通電を遮断すると、相コイル１００Ｕに蓄積されている磁気エネルギーにより、ローサイドダイオード１０５、相コイル１００Ｕ、ハイサイドダイオード１０６、リアクトルＲを通じて、直流電源の低電位端１０４からその高電位端１０２へ回生電流が周知のように流れる。この時、リアクトルＲの逆起電力により、相コイル１００Ｕは、ハイサイドダイオード１０６が直流電源の高電位端１０２に回生電流を流す従来よりも高電圧を発生する必要がある。このため、相コイル１００Ｕに流れる回生電流は小さくなるが、回生電圧が高いため、その磁気エネルギーは急速に減衰する。したがって、この回路によれば、回生電流を急速に減少でき、その分だけ相コイル１００Ｕへの通電期間を延長してトルクを増大できる。この時、リアクトルＲに磁気エネルギーが蓄積されるが、この磁気エネルギーは、オン状態のローサイドスイッチ（たとえば１０３Ｖ）、Ｖ相駆動回路のハイサイドダイオード１０６、リアクトルＲを通じて直流電源の高電位端１０２に回生されることができる。
【０１６５】
ローサイドスイッチ（たとえば１０３Ｖ）がオン状態であるということは、このローサイドスイッチ１０３Ｖにこの回生電流と逆向きに励磁電流が流れることを意味するため、結局、このローサイドスイッチ１０３の順方向電流（励磁電流）がこの回生電流の分だけ減少することも意味する。これは、このローサイドスイッチ１０３Ｖの励磁電流がリアクトルＲにより吸引されることを意味するため、相コイル１００Ｖに流れるＶ相電流の立ち上がり期間を短縮して相コイル１００Ｖに流す電流を増大して、トルクを増大できる。なお、リアクトルＲを各相ごとに個別に設けてもよい。他の相の駆動回路の動作も上記と同じである。
【０１６６】
（実施例２３）  
実施形態２３を図５６を参照して説明する。この実施例はたとえば図４１〜図４４に示す３相ＳＲＭの駆動に好適なモータ駆動回路を示す。もちろん、その他のＳＲＭにも適用可能であり、相数も変更できる。
（回路構成）
このロータ駆動回路は、Ｕ相駆動回路ＡとＶ相駆動回路ＢとＷ相駆動回路ＣとリアクトルＲとをもつ。これらの相駆動回路Ａ〜Ｃは図５５で説明した回生用のローサイドダイオード１０５とハイサイドダイオード１０６とを省略しているが、これらを追加してもよい。ハイサイドスイッチ１０１Ｕ、１０１Ｖ、１０１Ｗとしてダイオードを採用したが、トランジスタでもよいことは明らかである。１０７は、各相コイル１００Ｕ、１００Ｖ、１００Ｗの高電位端とリアクトルＲの一端とを接続するハイサイドダイオードである。リアクトルＲの一端と直流電源の低電位端１０４とはスイッチ１０８により接続されている。リアクトルＲの他端は直流電源の低電位端１０４に接続されている。その他の回路構成は図５５と同じであり、他の相の駆動回路の動作も上記と同じである。
【０１６７】
（動作）
次に、この回路の動作を説明する。
ローサイドスイッチ１０３Ｕの通電開始の前に、スイッチ１０８を所定期間だけオンすることによりリアクトルＲに磁気エネルギーを蓄積する。その後、スイッチ１０８をオフし、たとえばローサイドスイッチ１０３Ｕをオンすると、リアクトルＲは、直流電源の高電位端１０２よりも高い電圧をハイサイドダイオード１０７を通じて相コイル１００Ｕの高電位端に印加する。これにより、相コイル１００Ｕの電流は短期間に立ち上がり、その後、相コイル１００Ｕへの通電を長く行うことができる。これにより、トルクを増大することができる。なお、スイッチ１０８は第１１発明で言う加速スイッチであり、リアクトルＲとともにいわゆるチョッパ回路を構成している。相コイル１００Ｕへの電流が立ち上がった後は、リアクトルＲから高電圧を相コイル１００Ｕに与える必要がないため、直流電源の高電位端１０２からハイサイドスイッチ１０１Ｕを通じてである相コイル１００Ｕに通電すればよい。これにより、リアクトルＲを小型化することができる。リアクトルＲを相ごとに個別に設けても良い。
【０１６８】
（実施例２４）  
実施形態２４を図５７を参照して説明する。この実施例はたとえば図４１〜図４４に示す３相ＳＲＭの駆動に好適なモータ駆動回路を示す。もちろん、その他のＳＲＭにも適用可能であり、相数も変更できる。
（回路構成）
図５７では理解を容易とするため、Ｕ相の駆動回路Ａだけが、リアクトルＲと、スイッチ（加速スイッチ）１０８とともに記載されている。図５７の回路は、図５５、図５６に示す回路を一体とし、しかもリアクトルＲを共通としたものである。この場合、相コイル１００Ｕの回生電流がダイオード１０２、１０７により短絡されるのを防止するため、図５６のハイサイドダイオード１０７の代わりにＭＯＳスイッチ１０９が採用されている。なお、ハイサイドダイオード１０６をＭＯＳスイッチに置換してもよい。
【０１６９】
（動作）  
次に、この回路の動作を説明する。
この回路の動作は、図５５、図５６の回路の動作と本質的に同じである。ただし、ローサイドスイッチ１０３Ｕをオンすると同時に、ハイサイドダイオード１０７の代わりに設けたＭＯＳスイッチ１０９をオンし、スイッチ（加速スイッチ）１０８をオフする。これにより、リアクトルＲに蓄積された磁気エネルギーにより直流電源の高電位端１０２よりも高い電圧がＵ相の相コイル１００Ｕに高電圧を印加して、相コイル１００Ｕの励磁電流の立ち上がりを従来よりも加速することができる。図５７に示す駆動回路による相電流波形を図５８に図示する。ＬｕはＵ相の相コイル１００Ｕのインダクタンス波形の一例を示す。周知のように、Ｕ相電流はインダクタンス増加期間にＵ相の相コイル１００Ｕに通電される。ＩＡは従来のＵ相電流波形であり、その立ち上がり及び立ち下がりは相コイル１００Ｕのインダクタンスと電源電圧とにより緩慢となっている。これに対して、図５８に示すＵ相電流ＩＢは、立ち上がり、立ち下がり（回生）が急速であるため、ＰＷＭ制御により電流量が制御される実質的な励磁電流通電期間が延長される。これにより、モータのトルクを増大することができる。
【０１７０】
（実施例２５）  
実施形態２５を図５８を参照して説明する。この実施例はたとえば図４１〜図４４に示す３相ＳＲＭの駆動に好適なモータ駆動回路を示す。もちろん、その他のＳＲＭにも適用可能であり、相数も変更できる。相電流Ｉｕは、インダクタンス増大期間（ｔ１〜ｔ４）の外側にて電流の立ち上げ、及び、立ち下げを行う。更に説明すると、この態様では、Ｕ相の相コイル１００ＵのインダクタンスＬｕは、時間ｔ０〜ｔ１において最低に維持されてその変化が小さい。このようなインダクタンス波形は、ＳＲＭのステータ磁極の周方向幅とそれに対面するロータ磁極又はセグメントの周方向幅との調整により両者が時間ｔ０〜ｔ１においてほとんど対面しないようにすることにより容易に実現することができる。Ｕ相の相電流Ｉｃ（＝Ｉｕ）は、この時間ｔ０〜ｔ１において立ち上げられる。リラクタンストルクはインダクタンスＬｕが変化しなければ、電流ＩＣ＝Ｉｕが増大しても発生しないので、トルク波形は急峻な矩形波状に立ち上がる。
【０１７１】
同じく、この態様では、Ｕ相の相コイル１００ＵのインダクタンスＬｕは、時間ｔ４〜ｔ５において最大に維持されてその変化が小さい。このようなインダクタンス波形は、ＳＲＭのステータ磁極の周方向幅とそれに対面するロータ磁極又はセグメントの周方向幅との調整により両者が時間ｔ４〜ｔ５においてほとんど完全に対面し続けるようにすることにより容易に実現することができる。Ｕ相の相電流Ｉｃ（＝Ｉｕ）は、この時間ｔ４〜ｔ５において立ち下げられる。つまり、ローサイドスイッチ１０３ＵをオフしてＵ相の相コイル１００Ｕの磁気エネルギーを回生電流として直流電源の高電位端１０２に回生する。リラクタンストルクはインダクタンスＬｕが変化しなければ、電流ＩＣ＝Ｉｕが減少しても発生しないので、トルク波形は急峻な矩形波状に立ち下がる。
図５８では、Ｕ相の相電流波形だけを説明したが、同様にＶ相、Ｗ相の相電流を矩形波に形成する。この場合の合成トルクΣＴの波形を図５９に示す。ただし、図５９は３相ＳＲＭであって、ＬＵはＵ相のインダクタンス波形、ＬＶはＶ相のインダクタンス波形、ＬＷはＷ相のインダクタンス波形である。ＩＵはＵ相の相電流波形、ＩＶはＶ相の相電流波形、ＩＷはＷ相の相電流波形である。相電流の立ち上げ、立ち下げ期間がインダクタンス波形の変化が小さい期間に設定されているため、各相の電流及びトルクが矩形波状となる。
【０１７２】
この実施形態では、図５９に示すように、Ｕ相のインダクタンス増加の終了直後（又はその前でもよい）にＶ相のインダクタンス増大が開始されており、Ｖ相のインダクタンス増加の終了直後（又はその前でもよい）にＷ相のインダクタンス増大が開始されており、Ｗ相のインダクタンス増加の終了直後（又はその前でもよい）にＵ相のインダクタンス増大が開始されている。これにより、合成トルク波形は、矩形波状のトルクが連続的につながった波形となり、ほぼトルクリップルが無い極めて一定のトルクとなる。なお、図５９では、３相を例として説明したが、更に相数を増大してもよい。すなわち、この実施例は、各相の相電流の立ち上がり期間及び立ち下がり期間を相コイルのインダクタンス変化が所定値未満となる位相期間に実施する点と、各相のインダクタンス増大期間がなるべく連続して生じるようにステータ磁極の周方向幅とロータ磁極の周方向幅とを調整することをその特徴としている。これにより、各相の相電流の立ち上がり期間及び立ち下がり期間におけるトルク変動が合成トルクに与える影響を軽減して、各相のトルクの立ち上がり波形及び立ち下がり波形による合成トルクのトルクリップルを大幅に低減することができる。
【０１７３】
好適には、相コイルのインダクタンスは、略フラットな小値が所定期間続くボトム期間と、略フラットな大値が所定期間続くピーク期間と、ボトム期間からピーク期間まで増大する増大期間と、ピーク値からボトム期間まで減少する減少期間とを有して略台形形状の時間波形を有することが好適である。このようにすると、ボトム期間の終期に相コイルへの通電を開始し、その後の増大期間のほぼ全部にわたって略一定の電流を通電し、その後のピーク期間の初期に通電停止後の回生電流を通電することにより、矩形波状ののトルクを発生させることができる。この時、第１の相コイルの増大期間にほぼ連続して第２の相コイルの増大期間を設定することにより、連続する矩形波状のトルクにより一定の合成トルクを形成することができる。
【０１７４】
（実施例２６）  
実施形態２６を図６０を参照して説明する。この実施例はたとえば図４１〜図４４に示す３相ＳＲＭの駆動に好適なモータ駆動回路を示す。もちろん、その他のＳＲＭにも適用可能であり、相数も変更できる。
（回路構成）
このロータ駆動回路は、Ｕ相駆動回路ＡとＶ相駆動回路ＢとＷ相駆動回路Ｃとをもつ。１００ＵはＵ相コイル、１００ＶはＶ相コイル、１００ＷはＷ相コイルである。１０３Ｕ、１０３Ｖ、１０３Ｗは直流電源の低電位端１０４と各相コイル１００Ｕ、１００Ｖ、１００Ｗの低電位端とを個別に接続するＰＷＭ制御用のローサイドスイッチである。１１０Ｕ、１１０Ｖ、１１０Ｗは回生電流を相間で転流させる逆流防止用のダイオードである。１１１ＵはＵ相の相コイル１００Ｕと一緒にステータに巻かれたＵ相のアシストコイル、１１１ＶはＶ相の相コイル１００Ｕと一緒にステータに巻かれたＶ相のアシストコイル、１１１ＷはＷ相の相コイル１００Ｗと一緒にステータに巻かれたＷ相のアシストコイルである。相コイル１００Ｕ、１００Ｖ、１００Ｗの低電位端とローサイドスイッチ１０３Ｕ、１０３Ｖ、１０３Ｗの接続点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、ダイオード１１０Ｕ、１１０Ｖ、１１０Ｗを通じてアシストコイル１１１Ｕ、１１１Ｖ、１１１Ｗの高電位端１０２に個別に接続されている。アシストコイル１１１Ｕ、１１１Ｖ、１１１Ｗの低電位端は直流電源の低電位端１０４に接続されている。
【０１７５】
（動作）
この実施形態では、たとえば図４４に示すように一つの相の相電流の立ち上がり期間が他の一つの相の相電流の立ち下がり期間と重なるように設定されている。Ｕ相のローサイドスイッチ１０３Ｕをオフすると、Ｕ相の相コイル１００Ｕの磁気エネルギーによる回生電流がダイオード１１０Ｕを通じてアシストコイル１１１Ｕに印加される。これにより、ローサイドスイッチ１０３Ｕのオフ時点からＵ相の電流立ち下がり期間が所定期間継続する。Ｕ相のローサイドスイッチ１０３Ｕのオフとほぼ同時に、Ｖ相のローサイドスイッチ１０３Ｖがオンされる。これにより、ローサイドスイッチ１０３Ｖのオン時点からＶ相の電流立ち上がり期間が所定期間継続する。
このようにすれば、Ｕ相の電流立ち下がり期間に生じる回生電流が、Ｖ相の電流立ち上がり期間にＶ相のアシストコイル１１１Ｖに通電されるため、Ｖ相のステータ磁極は、Ｖ相の相コイル１００Ｖの励磁電流に加えて、Ｖ相のアシストコイル１１１Ｖに流れる電流により、更に強力に励磁される。この結果として、Ｖ相のステータ磁極の磁束の立ち上がりを早めることができる。
【０１７６】
同様に、Ｖ相のローサイドスイッチ１０３Ｖのオフとほぼ同時にＷ相のローサイドスイッチ１０３Ｗのオンがなされ、上記と同様にＶ相の相コイル１００Ｖの磁気エネルギーによりＷ相のアシストコイル１１１Ｗへの通電が行われる。これにより、Ｗ相のステータ磁極の磁束の立ち上がりが促進される。同様に、Ｗ相のローサイドスイッチ１０３Ｗのオフとほぼ同時にＵ相のローサイドスイッチ１０３Ｕのオンがなされ、上記と同様にＷ相の相コイル１００Ｗの磁気エネルギーによりＵ相のアシストコイル１１１Ｕへの通電が行われる。これにより、Ｕ相のステータ磁極の磁束の立ち上がりが促進される。アシストコイル１１１Ｕ、１１１Ｖ、１１１Ｗは、相コイル１００Ｕ、１００Ｖ、１００Ｗに比べて相対的に小断面積で多ターンとされることが好適である。このようにすれば、相コイルのスロット収容が阻害される弊害を軽減することができる。また、回生電流が流れる際に、アシストコイルは大きな逆起電力を発生させることができるので、相コイルの回生電流の大きさを小さくすることができ、相コイルの電流立ち下がり期間を短縮することができる。
【０１７７】
この実施例のモータ駆動回路は、ローサイドスイッチ１０３Ｕ、１０３Ｖ、１０３Ｗの他にダイオード１１０Ｕ、１１０Ｖ、１１０Ｗを追加するだけでよいため、モータ駆動回路の費用及び損失を低減することができる利点がある。更に、上記回生電流はアシストコイルから次の相のローサイドスイッチに流れることがなく、次の相のローサイドスイッチの損失、発熱を低減することもできる。なお、図６０において、Ｉｍは相コイル１００の励磁電流、Ｉｒは回生電流である。図４４の３相コイルのインダクタンス波形と異なるインダクタンス波形をもつ３相ＳＲＭに図６０に示す回路を適用する変形態様を図６１のタイミングチャートに示す。
【０１７８】
（実施例２７）  
実施例２７を図６２、図６３を参照して説明する。図６２はその軸方向模式半断面図、図６３はその極歯の軸方向模式部分断面図である。なお、ここで言う極歯はステータ磁極を意味する。このタンデム配置のモータ１は、Ｕ相のステータ４Ｕと、Ｖ相のステータ４Ｖと、Ｗ相のステータ４Ｗと、ロータ２と、回転軸３とをもつ。
ロータ２は、回転軸３に嵌着された略円筒形状のボス部２０と、このボス部２０の外周面に周方向所定ピッチで固定された偶数個の軟磁性セグメント２１とからなる。ボス部２０は非磁性材料により鋳造されている。軟磁性セグメント２１は、図６２に示す軸方向に長い長方形の軟鋼板を周方向に多数積層して構成されている。各軟磁性セグメント２１は、それぞれ軸方向に延在している。したがって、この軟磁性セグメント２１はリラクタンスモータのロータの磁気突極部をなす。
【０１７９】
ステータ４Ｕは軸方向一端側に、ステータ４Ｗは軸方向他端側に、ステータ４Ｖは軸方向中央に配置されている。ステータ４Ｕは、ステータコア４０Ｕとリングコイル５Ｕとからなる。ステータ４Ｖは、ステータコア４０Ｖとリングコイル５Ｖとからなる。ステータ４Ｗは、ステータコア４０Ｗとリングコイル５Ｗとからなる。ステータ４Ｕ、４Ｖ、４Ｗは同一構造をもつので、以下、ステータ４Ｕの構造を説明する。ステータコア４０Ｕは、リングヨーク４１と、極歯４２、４３と、爪極４４、４５とからなる。リングヨーク４１は、リングコイル５の径方向外側にて軟磁性の帯状鋼板をリングコイル５の径方向へ必要な回数だけ巻回して構成されている。
極歯４２は、リングヨーク４１の前端から周方向所定ピッチで軸方向前方へ突出した後、径方向内側へ曲がり、その後、径方向内側へ必要長さだけ延在した形状をもつ。極歯４３は、リングヨーク４１の後端から周方向所定ピッチで後方へ突出した後、径方向内側へ曲がり、その後、径方向内側へ必要長さだけ延在している。
【０１８０】
爪極４４は、極歯４２の先端から径方向内端かつ軸方向後方へ屈曲されて斜めに延在している。爪極４５は、極歯４３の先端から径方向内端かつ軸方向前方へ屈曲されて斜めに延在している。これにより、リング状のスロットＳの開口は軸方向に狭窄されている。
極歯４２と、その内端部である爪極４４の形状を図６３に示す。リングヨーク４１から曲げられて延在する多数の軟鋼板を軸方向に積層して構成されている。極歯４２の内端部である爪極４４は、軸方向後方へ少し曲げられている。多数の極歯４２は、軟磁性セグメント２１と同一ピッチで周方向へ配列されている。多数の極歯４３も、軟磁性セグメント２１と同一ピッチで周方向へ配列されている。極歯４２と極歯４３とは周方向同位置に配置されている。
【０１８１】
リングコイル５Ｕは、リングヨーク４１の径方向内側に回転軸と同軸に配置されている。軟磁性セグメント２１が爪極４４、４５に対して周方向へ最もずれた位置にてリングコイル５Ｕのインダクタンスは最小となる。軟磁性セグメント２１が爪極４４、４５に対して周方向同位置となるとリングコイル５Ｕのインダクタンスは最大となる。結局、ステータコア４０Ｕとリングコイル５Ｕとロータ２とは、単相リラクタンスモータを構成する。
リングコイル５Ｕと、リングコイル５Ｖと、リングコイル５Ｗとは、１２０度ずれた直流パルス電流が通電される。もちろん、ＳＲＭの基本的事項として、この直流パルス電流は、正トルクを発生するためにリングコイルのインダクタンスが増大する期間に通電される。
これにより、３相ＳＲＭを単純な構造にて実現することができる。更に、この実施例では、爪極４４、４５をリング状のスロットを軸方向に狭窄する向きに曲げているため、リングコイルのインダクタンスを増大してトルクを増大することができる。図６２では３つのステータコアがタンデム配置された３相ＳＲＭを説明したが、更に多数のステータコアをタンデム配置して多相ＳＲＭを構成できることは明らかである。
【０１８２】
（実施形態２８）
（全体構造）
この実施形態のクローポール型モータの模式軸方向断面図を図６４に示す。ただし、図６４では、構造の理解を容易とするため断面ハッチングを省略している。また、ステータコアを支持するとともに回転軸を回転自在に支持するモータハウジングの図示も省略されている。なお、こｎの実施形態２８以降で用いる符号は、実施形態２７で用いた符号と無関係である。
１はステータ、２はロータであり、ロータ２は回転軸３に嵌着、固定されている。ロータ２には周知の多様な構造、形式を採用することができ、かつ、この実施形態の特徴はステータ構造にあるため、ロータ２は簡略図示される。ステータ１は、クローポール構造のステータコア４と、ステータコア４に囲まれてロータ２を囲むように配置されたリング状のコイルであるリングコイル５とからなる。ステータコア４の形状、構造について以下に更に詳しく説明する。
【０１８３】
（ステータコア４）
ステータコア４は、リングヨーク４１と、極歯４２、４３と、爪極４４、４５とからなる。リングヨーク４１は、リングコイル５の径方向外側にて軟磁性の帯状鋼板をリングコイル５の径方向へ必要な回数だけ巻回して構成されている。ただし、円形に丸めた形成され、それぞれ径が異なる複数の軟磁性輪板を重ねてリングヨーク４１を構成しても良い。
極歯４２は、リングヨーク４１の前端から周方向所定ピッチで前方へ突出した後、径方向内側へ曲がり、その後、径方向内側へ必要長さだけ延在している。極歯４３は、リングヨーク４１の後端から周方向所定ピッチで後方へ突出した後、径方向内側へ曲がり、その後、径方向内側へ必要長さだけ延在している。爪極４４は、極歯４２の先端から径方向内端かつ軸方向後方へ屈曲されて斜めに延在している。爪極４５は、極歯４３の先端から径方向内端かつ軸方向前方へ屈曲されて斜めに延在している。
【０１８４】
４６はリングヨーク４１の前端面、４７はリングヨーク４１の後端面、４８は爪極４４、４５の径方向内端面、４９は極歯４２と爪極４４との境界を示す仮想線、５０は極歯４３と爪極４５との境界を示す仮想線である。ただし、極歯４２、４３は、リングヨーク４１の周方向交互に配置されている。これにより、ロータ２の外周面は、電磁ギャップＧを挟んで周方向へ爪極４４と爪極４５とに交互に対面することになる。
ステータコア４の各部、すなわち、リングヨーク４１、極歯４２、４３及び爪極４４、４５は、図１から明らかなように軟磁性の鋼板をその厚さ方向に積層して構成され、しかも、爪極４４、４５の各鋼板の先端はそれぞれ電磁ギャップＧを介してロータ２の外周面に対面する。これにより、渦電流損が箆しつつ磁束量を増大することができ、爪極４４、４５の曲げ剛性も改善することができる。なお、極歯４２、４３は、ある意味において、爪極４４、４５の一部と考えることもできるが、ここでは、ヨークの一部と見なした。
【０１８５】
なお、図６４では、極歯４２、４３は、リングヨーク４１の前後端から径方向内側に向けて緩やかに湾曲させたが、図６５に示すように、鋭く屈曲させてもよい。図６５において、５１はリングヨーク４１の前端面、５２はリングヨーク４１の後端面である。このモータの一部正面図（軸方向に見た図）を図６６に示す。爪極４４、４５の先端部の周方向幅は、ロータ２との対面面積を稼ぐために、増大されている。爪極４４の先端部を拡大して図６７に示す。４０は一枚の軟磁性の鋼板である。
【０１８６】
（製造方法）
このステータコア４の製造工程を図６８を参照して説明する。図６８は一枚の軟磁性の鋼板を示す。ただし、理解を容易とするため符号は図
６４で用いた符号を用いる。まず、帯状の軟鋼板をプレス成形して図６８に示す軟磁性の鋼板を展開した形状を形成する。このプレス成形に際して、屈曲境界部４９、５０を同時に形成することが好適である。次に、リングコイル５をの径方向外側を囲むようにこの帯状の軟鋼板を湾曲させるとともに、リングヨーク４１と極歯４２、４３との境界部を湾曲（屈曲でもよい）させて、境界部４６，４７を形成する。その後、加熱による樹脂溶着などにより、各ターンの軟鋼板を固着させる。
【０１８７】
（実施形態２９）
実施形態２９のモータを図６９を参照して説明する。この実施形態は、実施形態２８のステータ構造の基本部分をハイブリッド型モータのステータコアに適用した点にその特徴がある。
（全体構造）
この実施形態のクローポール型モータの模式軸方向断面図を図６９に示す。ただし、図６９では、構造の理解を容易とするため断面ハッチングの大部分を省略している。１はステータ、２はロータであり、ロータ２は回転軸３に嵌着、固定されている。ロータ２には周知の多様な構造、形式があり、この実施形態の特徴はステータ構造にあるため、ロータ２は簡略図示される。この種のハイブリッド型モータはＨＢ型ステッピングモータとして周知となっているため、ロータ２の構造については説明を省略する。ステータ１は、ステータコア４Ａとステータコア４Ｂを軸方向に隣接配置して構成されている。ステータコア４Ａ、４Ｂの間にスペーサを配置しても良い。ステータコア４Ａ、４Ｂはそれぞれ、図６４に示すステータコア４から爪極４４、４５を斜めに曲げずに、極歯４２、４３の先端から径方向内側へストレートに延在させた点にその特徴がある。
この実施形態では、極歯４２、４３は、周方向同じ位置に配置され、その結果、爪極４４、４５も周方向同じ位置に配置されている。結局、図６９において、極歯４２及び爪極４４は、通常の軸方向積層鋼板型ステータコアのいわゆるティースを構成している。
【０１８８】
ステータコイル５は、ステータコア４Ａ、４Ｂの周方向同じ位置の極歯４２、４３、４２、４３を囲むように集中巻きされている。５１は前側のコイルエンド、５２は後側のコイルエンドである。ただし、ＨＢ型ステッピングモータでない場合には、分布巻きの採用も可能である。上記したティースに周方向に隣接してステータコイル５を収容するいわゆるスロットが形成されることは明白である。一つの極歯４２及び爪極４４からなるティース１００を図７０に示す。図７０はステータ１を軸方向に見た部分正面図である。ただし、要部ではないロータ２の外周面は一点鎖線で仮想図示している。
【０１８９】
（変形態様）
図６９では、極歯４２及び爪極４４からなる前側のティースに対して、極歯４３及び爪極４５からなる後側のティースを周方向同じ位置に配置した。その代わりに、この前側のティースと後側のティースとを周方向交互に配置してもよい。ただし、この場合には、前側のティースと後側のティースとに別々の相コイルが集中巻きされる必要がある。この場合のプレス打ち抜き済みの帯板状の軟鋼板４０の展開形状を図７１に示す。図７１では、既述したように、実施形態２８では必須であった極歯４２、４３と爪極４４、４５との境界部における屈曲又は湾曲工程は省略される。
【０１９０】
（実施形態３０）
実施形態３０のモータを図７２を参照して説明する。この実施形態は、実施形態２８のステータ構造をランデル型ロータコアに適用した点にその特徴がある。
（全体構造）
この実施形態のクローポール型モータの模式軸方向断面図を図７２に示す。ただし、図７２では、構造の理解を容易とするため断面ハッチングの大部分を省略している。１はステータ、２はロータである。ステータ１は、前ハウジング６１と後ハウジング６２とに挟持された積層鋼板製のステータコア４と、このステータコア４に巻装されたステータコイル５とからなる。５１、５２はステータコイル５のコイルエンドである。ロータ２は、回転軸３に嵌着、固定されたランデル型ロータコア８と、このランデル型ロータコア８に巻回されたリング状の界磁コイル７とからなる。
ランデル型ロータコア８は、図６４に示すステータコア４と同一のコア構造をもつ。すなわち、このランデル型ロータコア８は、リングヨーク８１、極歯８２、８３、爪極８４、８５により構成されている。このランデル型ロータコア８の製造方法は、図６４のクローポールコアであるステータコア４のそれと同じであるため、説明は省略される。
【０１９１】
（実施形態３１）
図５１のダブルコイル型ＳＲＭを軸方向延在セグメントＲＭ構造に変更した実施形態である実施形態３１を図７３を参照して説明する。図７３（Ａ）はこのリングコイルＳＲＭの模式軸方向半断面図である。図７３（Ｂ）は図７３（Ａ）のステータ磁極３Ａ〜３Ｃの周方向部分展開図である。このリングコイルＳＲＭは、図２１で説明したタンデム配置リングコイルＳＲＭと同様のステータ構造をもつ。ただし、この実施形態の３相リングコイルＳＲＭは、特徴は、Ｖ、Ｗ相のリングコイルの一部がロータセグメントより径方向内側に配置されている点にその特徴がある。
１はステータ、２はロータ、３Ａ〜３Ｅはセグメント（ステータセグメント）、４Ａ〜４Ｅ及び９Ａ〜９Ｅは電機子コイルをなすリングコイル、５Ａは前ハウジング、５Ｂは後ハウジング、６はロータ２のボス部、７はロータ２のセグメント（ロータセグメント）、８は回転軸である。
【０１９２】
セグメント３Ａ〜３Ｅはステータコアをなす。セグメント３Ａ〜３Ｃは、前ハウジング５Ａ及び後ハウジング５Ｂの内周面に固定されている。セグメント３Ｄは前ハウジング５Ａの内端壁に固定され、セグメント３Ｅは後ハウジング５Ｂの内端壁に固定されている。セグメント３Ａ〜３Ｅは、周方向へ一定ピッチで配列されている。セグメント３Ａ〜３Ｅは、それぞれ軟磁性鋼板を略周方向（接線方向）に積層して作製されている。セグメント３Ａ〜３Ｅ及びセグメント７は軸方向に延在している。
図４４は、ステータセグメントであるセグメント３Ａ〜３Ｅの周方向位置を示す部分模式展開図である。セグメント３Ａ、３Ｄは、周方向同位置に配置されている。セグメント３Ｃ、３Ｅも周方向同位置に配置されている。セグメント３Ａ、３Ｄ、３Ｃ、３ＥはＣ字形に形成されている。セグメント３ＢはＥ字形に形成されている。セグメント３ＢはＥ字形に形成され、他のステータセグメントはＣ字形に形成されている。
【０１９３】
セグメント３Ａ、３Ｄは、セグメント３Ｂに対して電気角２π／３だけ周方向にずれて配置されている。セグメント３Ｂは、セグメント３Ｄ、３Ｅ対して電気角２π／３だけ周方向にずれて配置されている。リングコイル４Ａ〜４Ｅは交流電流が流れる交流巻線（ＡＣコイル）であり、リングコイル９Ａ〜９Ｅは直流巻線（ＤＣコイル）である。リングコイル４Ａ〜４Ｅ、９Ａ〜９Ｅはロータ２を囲んでリング状に巻かれている。
リングコイル４Ａ、９Ａはセグメント３Ａのスロットに収容され、２対のリングコイル４Ｂ、９Ｂはセグメント３Ｂの２つのスロットに収容されている。ただし、２つのスロットに収容された２つのＶ相リングコイル４Ｂの電流向きは逆であり、２つのスロットに収容された２つのＤＣリングコイル９Ｂの電流向きは逆である。リングコイル４Ｃ、９Ｃはセグメント３Ｃのスロットに収容され、リングコイル４Ｄ、９Ｄはセグメント３Ｄのスロットに収容され、リングコイル４Ｅ、９Ｅはセグメント３Ｅのスロットに収容されている。
【０１９４】
Ｕ相のリングコイル３Ａ、３Ｄの電流方向は同じであり、Ｕ相のリングコイル９Ａ、９Ｄの電流方向は同じである。Ｗ相のリングコイル３Ｃ、３Ｅの電流方向は同じであり、Ｗ相のリングコイル９Ｃ、９Ｅの電流方向は同じである。
ロータ２のセグメント（ロータセグメント）７は、電気角２πピッチで周方向に配列されている。セグメント７は軸方向に延在している。セグメント７の周方向幅は、セグメント３Ａ〜３Ｅの周方向幅に略等しくされている。周方向に隣接する２つのステータセグメントの間のステータ磁極間隙の周方向幅はステータセグメントの周方向幅に略等しく形成されている。セグメント３Ａ〜３Ｅの周方向幅は略電気角πとされている。
セグメント７は、非磁性金属からなるボス部６の外周面に固定されている。セグメント３Ａ〜３Ｅ及びセグメント７は、軟磁性鋼板を略周方向（接線方向）に積層して作製されている。セグメント７は、ボス部６から軸方向両側に突出している。セグメント７の前端部はセグメント３Ａ、３Ｄの間に挿入され、セグメント７の後端部はセグメント３Ｃ、３Ｅの間に挿入されている。ボス部６は、回転軸８に嵌着、固定されている。回転軸８は、前ハウジング５Ａ及び後ハウジング５Ｂに回転自在に支持されている。
【０１９５】
直流巻線（ＤＣコイル）であるリングコイル９Ａ〜９Ｅは直列接続されて直流の励磁電流が通電される。この励磁電流は、電流制御トランジスタのＰＷＭ制御により調整される。交流巻線（ＡＣコイル）であるリングコイル４Ａ〜４Ｅには、それぞれフルブリッジインバータ又は三相インバータから交流電流が通電される。
既述したように、好適動作モードにおいて、インダクタンス減少期間Ｔｄにおけるリングコイル４Ａ〜４Ｅのアンペアターンは、リングコイル９Ａ〜９Ｅのアンペアターンに略等しく、かつ、その方向は反対とされる。これにより、セグメント３Ａ〜３Ｅは、インダクタンス減少期間Ｔｄに磁束をほとんど発生しない。インダクタンス増大期間Ｔｉには、リングコイル４Ａ〜４Ｅのアンペアターンと、リングコイル９Ａ〜９Ｅのアンペアターンとが同向きかつ等しい大きさとなるため、強力な磁束が発生する。リングコイル４Ａ、４Ｄの電流位相は、リングコイル４Ｂの電流位相に対して電気角２π／３だけずれている。同様に、リングコイル４Ｂの電流位相は、リングコイル４Ｃ、４Ｅの電流位相に対して電気角２π／３だけずれている。これにより、３相セグメント型ＳＲＭの電動動作が可能となる。発電も同様に行われる。セグメント３Ａ、３Ｄが発生する平均トルクは、セグメント３Ｂが発生するトルク及びセグメント３Ｃ、３Ｅが発生する平均トルクと等しくなるようにセグメント３Ｂの軸方向幅が調整される。
【０１９６】
この実施形態によれば、セグメント３Ｄ、３Ｅをロータ３の径方向外側に配置する場合に比べて、モータの軸方向長を短縮することができ、モータを大幅に小型軽量化することができる。また、ロータセグメントであるセグメント７の軸方向突出長を短縮できるため、高速度回転が可能となる。また、発電動作のために、リングコイル４Ａ〜４Ｅに直流電流を重畳させることができる。
６つのステータセグメントと６つのロータセグメントとが周方向に配置されたこの実施形態のダブルコイル型リングコイルＳＲＭの模式側面図を図７４に示す。ただし、前ハウジング５Ａ、セグメント３Ａ、３Ｄ、リングコイル４Ａ、９Ａ、４Ｄ、９Ｄは除去されている。１０は、周方向に隣接する２つのステータセグメント間に挿入され非磁性の櫛歯状部材である。円筒状に形成された２つの櫛歯状部材１０の各歯が各ステータセグメントの軸方向両側から各ステータセグメントの間に挿入される。これにより、ステータセグメントの振動が抑制される。また、リングコイルが保護される。
【０１９７】
（変形態様）
この実施形態では、ＡＣコイルリングコイル４Ａ〜４Ｅの他に、ＤＣコイルであるリングコイル９Ａ〜９Ｅを併用してダブルコイル型ＳＲＭとしたが、ＤＣコイルであるリングコイル９Ａ〜９Ｅを省略してもよい。その他、ロータセグメントに永久磁石を設けて通常の磁石同期モータとしてもよく、ステータセグメントに永久磁石を設けてＤＣコイルを省略してもよい。また、既述した各実施形態の周方向延在セグメントＲＭ又は従来公知のＲＭをこの実施形態の軸方向延在セグメントＲＭに適用することができる。
【０１９８】
（実施形態３２）
軸方向延在セグメントＲＭ構造をもつ実施形態である実施形態３２を図７５〜図７７を参照して説明する。図７５は、インホイルモータを構成するアウターロータ構造の三相軸方向延在セグメントＲＭである。６つのロータセグメント７が非磁性のホイール６０の周壁内周面に周方向に３０度ピッチで固定されている。図略の静止軸に固定されて径外方向へ延在する非磁性のディスク５０の外周面には６つのステータセグメント３が周方向に３０度ピッチで固定されている。ステータセグメント３とロータセグメント７との間のギャップの径方向位置において、ステータセグメント３及びロータセグメント７の周方向幅は約１５度である。ロータセグメント７及びステータセグメント３は軸方向に延在している。
【０１９９】
ステータセグメント３には軸方向に６つのスロット３０が設けられ、各スロット３０には３相のリングコイルＵ、Ｖ、Ｗが２本づつ収容されている。リングコイルＵ、Ｖ、Ｗは静止軸の周りにリング状に形成されている。また、各スロット３０にはＤＣコイルであるリングコイル９がそれぞれ収容されている。ステータセグメント３及びロータセグメント７は、厚さが０．３ｍｍである多数の電磁鋼板を接線方向に積層して構成されている。  ロータセグメント７は、軸方向を磁化容易化方向とする方向性電磁鋼板を用いて形成されている。ステータセグメント３をなす電磁鋼板の外周縁、及びロータセグメント７をなす電磁鋼板の内周縁は略円弧状に形成されている（図７６参照）。
【０２００】
三相のリングコイルＵ、Ｖ、Ｗの配置図を図７９（Ａ）に示す。図７９（Ａ）では、ＤＣコイルであるリングコイル９はスロット３０の開口９０近傍に配置され、ＡＣコイルであるリングコイルＵ、Ｖ、Ｗはスロット３０の底側に配置されている。ＤＣコイルであるリングコイル９は細径に形成することができる。したがって、ステータセグメント３の各ステータ磁極４Ａ〜４Ｇの先端部が軸方向に突出してスロット３０の開口を狭搾する鍔部をもつ場合でも、リングコイル９の多くのターンをこの鍔部に隣接して配置することができる。
一つのロータセグメント７は、長さが異なる複数の小セグメントを周方向に隣接して配置することにより構成することができる。各小セグメントは、ロータセグメント７及びステータ磁極４Ａ〜４Ｇの周方向幅を１５度とする時、それぞれ周方向に５度（５°を言う）の幅をもつ。各小セグメントは、他の実施例のセグメントと同じくそれぞれ電磁鋼板を接線方向に多数積層して構成されている。これにより、この実施形態では、ステータセグメント３が軸方向に延在するので、ロータセグメント７が各相ごとに周方向へ電気角２π／３ずつずれて配置される。
この実施形態によれば、軸方向に６スロットをもつ軸方向延在セグメントＲＭにおいて、リングコイルをＵ、Ｖ、Ｗ、Ｕ、Ｖ、Ｗの順にはいちされるので、磁束の集中を減らすことができる。
【０２０１】
（実施形態３３）
ラジアルギャップ型の軸方向延在セグメントＲＭに採用されるリングコイルの巻装方法例を図７７、図７８を参照して説明する。
この実施形態では、ＡＣコイルをなすリングコイル４０は、図７７に示すように絶縁被覆銅板を軸方向に螺旋巻きして構成されている。リングコイル４０の各ターンの直径は等しい。リングコイル４０の両端部４０Ａ、４０Ｂは径方向外側に曲げられている。なお、アウターロータ構造では、リングコイル４０の両端部４０Ａ、４０Ｂは径方向内側に曲げられている。なお、リングコイル４０の両端部４０Ａ、４０Ｂは径方向に折り曲げられてもよい。
軸方向に延在するステータセグメント３のスロット３０へのリングコイル４０を収容する方法を図７８を参照して説明する。４Ａ、４Ｂは軸方向に延在するステータセグメント３のステータ磁極である。３０はステータ磁極４Ａ、４Ｂの間のスロットである。ＡＸは軸方向を示し、ＲＡは径方向を示す。４００はステータ磁極４Ａ、４Ｂの鍔部、４０１はステータ磁極４Ａ、４Ｂの間のスロット開口である。
【０２０２】
まず、リングコイル４０の半分のターン数をもつ半リングコイル４０Ｃ、４０Ｄを準備する。半リングコイル４０Ｃ、４０Ｄは、絶縁被覆銅板により構成されている。次に、半リングコイル４０Ｃを巻締めすることにより、その径を縮小する。なお、この実施形態は図７４に示すインナーロータ型リングコイルＳＲＭのステータセグメント３にリングコイル４０を巻く場合を説明するために半リングコイル４０Ｃを縮小したが、図７５に示すアウターロータ型リングコイルＳＲＭのステータセグメント３にリングコイル４０を巻く場合には、半リングコイル４０Ｃの径は拡大される。
次に、縮径された半リングコイル４０Ｃは、多数のステータセグメント３が周方向所定ピッチで配列されて構成されたステータコアの径方向内側に軸方向に挿入される。次に、半リングコイル４０Ｃの各ターンをその一端部から順番にスロット開口４０１に挿入し、半リングコイル４０Ｃを巻き戻す。これにより、半リングコイル４０Ｃの各ターンは順番に拡径されてスロット３０内に収容される。次に、スロット３０内に収容された各ターンを軸方向へ移動させてステータ磁極４Ａに密着させる。これにより、半リングコイル４０Ｃは、スロット３０のうちステータ磁極４Ａ側の半分に収容される。同様の操作により、半リングコイル４０Ｄがスロット３０のうちステータ磁極４Ｂ側の半分に収容される。最後に、半リングコイル４０Ｃ、４０Ｄと直列接続することにより、リングコイル４０が完成される。
【０２０３】
このようにすれば、ラジアルギャップ型軸方向延在セグメントＲＭのリングコイル４０を簡素な工程によりスロット３０内に高いスロット占積率で収容することができる。また、螺旋銅板形状をもつリングコイル４０は優れた熱伝導性をもつ。このリングコイル４０は、軸方向延在セグメントＲＭのＡＣコイルとして好適である。このリングコイルＳＲＭのリングコイル巻装方法は、リングコイルを用いる種々の形式のモータに採用することができる。  
【０２０４】
（実施形態３４）
アキシャルギャップ型の径方向延在セグメントＲＭに採用されるリングコイルの巻装方法例を図７９を参照して説明する。この実施形態では、ＡＣコイルをなすリングコイルは、絶縁被覆銅板を径方向に螺旋巻きして構成されている。リングコイルの各ターンの幅は等しい。リングコイルの両端部は軸方向反ロータ側に曲げられている。このアキシャルギャップモータのステータセグメント３及びロータセグメントは径方向に延在している。ステータセグメント３のステータ磁極４Ａ、４Ｂはスロット３０を挟んで径方向に隣接している。４０１はステータ磁極４Ａ、４Ｂの間のスロット開口である。スロット開口４０１は軸方向一方側に向けて開口している。ＡＸは軸方向を示し、ＲＡは径方向を示す。
径方向に延在するステータセグメント３のスロット３０へのリングコイルを収容する方法を図７９を参照して説明する。
【０２０５】
まず、リングコイルの半分のターン数をもつ半リングコイル４０Ｃ、４０Ｄを準備する。半リングコイル４０Ｃ、４０Ｄは、一定幅の絶縁被覆銅板をドラム状に螺旋巻きして構成されている。５００は、ドラムに巻かれたスロット収容前の半リングコイル４０Ｃである。リングコイル４０Ｃ、４０Ｄの外径は、回転軸心Ｍからスロット開口４０１までの径に等しくされている。
次に、半リングコイル４０Ｃを回転させつつ軸方向に引き出してスロット３０内に挿入する。これにより、半リングコイル４０Ｃは、その外周部分から順番にスロット３０内に径方向に螺旋巻きされる。スロット３０に収容された半リングコイル４０Ｃの各ターンは順次、径方向内側へ締め込まれる。ステータセグメント３を回転させてもよい。これにより、半リングコイル４０Ｃは、スロット３０のうちステータ磁極４Ａ側の半分に収容される。同様の操作により、半リングコイル４０Ｄがスロット３０のうちステータ磁極４Ｂ側の半分に収容される。最後に、半リングコイル４０Ｃ、４０Ｄを直列接続することにより、リングコイルが完成される。
【０２０６】
このようにすれば、アキシャルギャップ型の径方向延在セグメントＲＭのリングコイルを簡素な工程によりスロット３０内に高いスロット占積率で収容することができる。また、螺旋銅板形状をもつリングコイルは優れた熱伝導性をもつ。このリングコイルは、軸方向延在セグメントＲＭのＡＣコイルとして好適である。このリングコイルＳＲＭのリングコイル巻装方法は、リングコイルを用いる種々の形式のアキシャルギャップモータに採用することができる。
【０２０７】
（実施形態３５）
実施形態３５を図８０を参照して説明する。この実施形態は、図５２で説明したダブルコイル型ＳＲＭの原理を、図４１で説明した３相の周方向延在セグメントＳＲＭに適用したものである。
図４１で説明した３相周方向延在セグメントＳＲＭの３相電流は、図４４に示すように、略台形波状の直流電流となる。この略台形波状の直流電流は、図５２のダブルコイル型ＳＲＭのＡＣ電流波形及びＤＣ電流波形を示す図５３と同様に、ＡＣ電流成分とＤＣ電流成分とに分割することができる。
したがって、各相のＡＣ電流成分Ｉａｃを各相のＡＣコイル５１〜５６（図８０）に通電し、ＤＣ電流成分ＩｄｃをＤＣコイル６１〜６６（図８０）に通電することにより、図４４に示す３相の略台形波状の直流電流波形を再現することができる。
【０２０８】
ただし、図８０に示すＤＣコイル６１〜６６のターン数は、ＡＣコイル５１〜５６のターン数よりも多くされる。もちろん、ＤＣコイル６１〜６６のターン数の増大に合わせて、上記したＤＣ電流成分Ｉｄｃは減らされる。ＤＣコイル６１〜６６のターン数増大は、コイル導体が収容されるスロット面積、印加電圧、磁気回路の磁気抵抗を一定とする場合、コイル銅損当たりの磁束形成力（アンペアターン）がターン数に比例する。
なお、電動動作時にインダクタンス減少期間のステータ磁極の磁束量を略０とするため、ターン数を等価された上記ＤＣ電流成分Ｉｄｃの振幅は、上記ＡＣ電流成分Ｉａｃのインダクタンス減少期間における振幅に略等しく、電流方向は逆向きとされる。これにより、インダクタンス減少期間のＡＣ電流成分による逆トルクをキャンセルすることができ、インダクタンス増大期間のトルクを増大することができる。大トルクが要求される場合には、インダクタンス増大期間における等価合成電流（Ｉｄｃ＋Ｉａｃ）を増大することによりトルクを増大することができる。
【０２０９】
（実施形態３６）
実施形態３６を図８１を参照して説明する。この実施形態は、図５２で説明したダブルコイル型ＳＲＭの原理を、図３０で説明した３相の軸方向延在セグメントＳＲＭに適用したものである。
図３０で説明した３相軸方向延在セグメントＳＲＭの３相電流は、略台形波状の直流電流となる。この３相直流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの波形を図８２に示す。この略台形波状のＤＣ電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの波形は、図８２に示されるように３相ＡＣ電流成分Ｉｕａｃ、Ｉｖａｃ、ＩｗａｃとＤＣ電流成分Ｉｄｃとに分割される。なお、図８２において、３相交流電流成分Ｉｕａｃ、Ｉｖａｃ、Ｉｗａｃの０値はＤＣ電流成分Ｉｄｃの位置である。
したがって、３相交流電流成分Ｉｕａｃ、Ｉｖａｃ、Ｉｗａｃを３相のＡＣコイル５１〜５６（図８１）に通電し、ＤＣ電流成分ＩｄｃをＤＣコイル６１〜６６（図８１）に通電することにより、図３０に示す３相の略台形波状の直流電流波形を再現することができる。ただし、図８１に示すＤＣコイル６１〜６６のターン数は、ＡＣコイル５１〜５６のターン数よりも多くされる。ＤＣ電流成分Ｉｄｃは減らされる。
【０２１０】
（実施形態３７）
実施形態３７を図８３を参照して説明する。図８３は図５４（Ｂ）に示すＤＣ電流制御回路からロータ回転角を検出するロータ角検出回路を示すブロック回路図である。図８３において、ＤＣコイル６５の電圧ＳｖとＤＣコイル６６の電圧Ｓｗがロータ角検出回路９０４に入力される。ロータ角検出回路９０４は、入力電圧Ｓｖ、Ｓｗに基づいてロータ角を演算する。
具体的に説明すると、互いに直列接続された複数のＤＣコイル６１〜６４を備える上記説明した複数のＳＲＭでは、各ＤＣコイル６１〜６６の電圧はロータの回転に伴い異なる位相で変化する交流電圧成分をもつ。この交流電圧成分は、軟磁性体のロータの移動による自己インダクタンスの変化と、ＡＣコイルとの相互インダクタンスの変化及びＡＣコイルの電流変化とにより変化する。そこで、入力電圧Ｓｖ、Ｓｗの交流電圧成分から自己インダクタンス又は相互インダクタンス成分を求め、その大きさに応じてあらかじめ記憶するマップからロータ回転角が演算される。
求められたロータ回転角はモータコントローラ（制御装置）９０３に入力されて、モータ制御に用いられる。モータ制御の一例を図８４を参照して説明する。図８４は、３相交流同期モータ回路であり、従来のそれと同じである。９００は直流電源、９０１はモータ駆動回路、９０２は３相ＳＲＭ、９０３はモータコントローラである。モータ駆動回路９０１はたとえば３相ユニポーラモータ駆動回路又は３相インバータにより構成される。モータコントローラ９０３及びモータ駆動回路９０１は本発明で言うモータ駆動回路を構成する。モータコントローラ９０３は外部から回転数指令Ｎｓ、トルク指令Ｔｓを読み込み、３相ＳＲＭ９０２からモータ回転角及び３相電流値を読み込む。モータコントローラ９０３は読み込んだデータに基づいてモータ駆動回路９０１を従来のように制御する。
【０２１１】
（追加説明）
（追加記載事項１）
ＲＭのステータ磁極にＤＣコイルとＡＣコイルとを巻く場合におけるＡＣ電流の好適波形について図８５を参照して以下に説明する。上記説明では、種々の構造のＤＣコイルとＡＣコイルとをもつＳＲＭを説明した。一例において、ＤＣコイル及びＡＣコイルは異なるステータ磁極に集中巻きされる。他例において、ＤＣコイル及びＡＣコイルは同一のステータ磁極に集中巻きされる。更に他例において、ＤＣコイル及びＡＣコイルをなす２つのリングコイルが使用される。
しかしながら、このモータは、軟磁性のロータの磁気突極性質（リラクタンス変化）を利用するため、ＡＣコイルのインダクタンス増大期間に正トルクを発生し、ＡＣコイルのインダクタンス減少期間に負トルクを発生する。したがって、ＡＣコイルのインダクタンス増大期間に大きな合成電流を流し、インダクタンス減少期間に合成電流をできるだけ流さないことが重要となる。
ＡＣコイルに正弦波波形を通電する場合、合成電流（Ｉａｃ＋Ｉｄｃ）は、図８５に示す波形となる。ただし、図８５では、ＤＣコイルのターン数はＡＣコイルのそれと等しいと仮定している。なお、図８５はＵ相の電流波形を示す。正弦波波形のＡＣ電流は、略台形波状又は略矩形波状のＡＣ電流に比べて立ち下がり及び立ち上がりが遅い。このため、合成電流（Ｉａｃ＋Ｉｄｃ）は、インダクタンス減少期間にかなり流れ、インダクタンス増大期間にかなり小さくなる。このため、インダクタンス増大期間の正トルク（（ΔＬ／Δθ）・（Ｉａｃ＋Ｉｄｃ）・（Ｉａｃ＋Ｉｄｃ）は小さくなり、インダクタンス増大期間の負トルク（−（ΔＬ／Δθ）・（Ｉａｃ−Ｉｄｃ）・（Ｉａｃ−Ｉｄｃ）はかなり大きく残留する。
【０２１２】
したがって、ＤＣコイルを用いる場合、ＡＣコイルに正弦波波形を通電すると、トルクが小さく、トルクリップルが大きくなることがわかる。これに比較して、略台形波状又は略矩形波状のＡＣ電流をＡＣコイルに通電すると、インダクタンス増大期間に合成電流（Ｉａｃ＋Ｉｄｃ）はＡＣ電流振幅のほぼ２倍となり、インダクタンス減少期間に合成電流（Ｉａｃ−Ｉｄｃ）はほぼ０となるため、ＤＣコイルを用いる場合でもトルクが大きく、トルクリップルが小さくできることがわかる。なお、図８５において、Ｌ’は、インダクタンス増大期間とインダクタンス減少期間との間にインダクタンスが平坦なピーク期間及びボトム期間をもたない場合のインダクタンス波形を示す。
また、Ｌは、インダクタンス増大期間とインダクタンス減少期間との間にインダクタンスが平坦なピーク期間及びボトム期間をもつ場合のインダクタンス波形を示す。なお、図８５における斜線部分は、ＡＣコイル又はＡＣコイルとＤＣコイルとを合成した等価コイルのインダクタンス波形がＬ’又はＬである場合の合成電流成分を示す。
なお、図２３や図３１に示すような各相のロータセグメントを一体化した場合、周方向への磁束の回り込みが生じる場合があるため、それが問題となる場合には、各相のロータセグメントを磁気的に分離することが望ましい。
なお、この明細書では、インダクタンス増大期間の正トルクを（（ΔＬ／Δθ）・（Ｉａｃ＋Ｉｄｃ）・（Ｉａｃ＋Ｉｄｃ）、インダクタンス増大期間の負トルク（−（ΔＬ／Δθ）・（Ｉａｃ−Ｉｄｃ）・（Ｉａｃ−Ｉｄｃ）とみなしたが、これは、ＡＣ電流成分Ｉａｃが流れるＡＣコイルと、ＤＣ電流Ｉｄｃが流れるＤＣコイルとを、インダクタンス増大期間に合成電流（Ｉａｃ＋Ｉｄｃ）が流れ、インダクタンス減少期間に合成電流（Ｉａｃ−Ｉｄｃ）が流れる等価コイルによるリラクタンストルクである点に留意されたい。
また、この明細書で言う「略台形波又は略矩形波」とは次のように定義される。すなわち、純粋な正弦波の半波と、この純粋な正弦波の半端に対して２つの０点及び最大値が一致する純粋な矩形波及び略台形波（又は略矩形波）を考える。この純粋な矩形波の振幅からこの純粋な正弦波の半波の振幅を差し引いた振幅差の平均値の半分よりも、略台形波（又は略矩形波）の振幅からこの純粋な正弦波の半波の振幅を差し引いた振幅差の平均値が大きい台形波形を、この明細書では略台形波と定義する。
又は、基本正弦波に対して３倍高調波成分が１０〜６０％、更に好適には２０〜５０％重畳した波形を、この明細書では略台形波と定義する。
【０２１３】
（追加記載事項２）
図４１に記載する３相周方向延在セグメントＳＲＭ（ロータセグメントをもつＳＲＭ）は、図４４に記載するように３相台形波直流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの立ち上がり期間と立ち下がり期間とがオーバーラップしている点、並びに、３相のうち２相のインダクタンス増大期間とインダクタンス減少期間がオーバーラップしている点に注目されたい。このことは、電源側からＳＲＭに通電する電流の変化を非常に小さくできることを意味する。つまり、このモータの電源の出力電流リップルは小さくなる。
なお、図４４に示す３相台形波直流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの立ち上がりは、たとえば図５５〜図６１に示すユニポーラＳＲＭ駆動回路により給電することができる。従来同様、図４４に示す３相台形波直流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの立ち上がり期間に各相のスイッチング素子はフルオンされることができ、その後の電流平坦期間に各相のスイッチング素子はＰＷＭ制御されることができ、その後の立ち下がり期間に各相のスイッチング素子はオフされて回生電流がフライホイルダイオードを通じて流されることができる。
【０２１４】
（追加記載事項３）
図４６に記載する３相周方向延在セグメントＳＲＭ（ロータセグメントをもつＳＲＭ）は、図４９に記載するように３相台形波交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗのうちの２相の電流の立ち上がり期間と立ち下がり期間とがオーバーラップしている点、各２相の電流が半波期間ずつ逆位相となる点、３相のうち電流が通電される２相のインダクタンス増大期間とインダクタンス減少期間がオーバーラップしている点に注目されたい。このことは、この３相台形波交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが従来の３相インバータにより形成できること、電源側からＳＲＭに通電する電流の変化を非常に小さくできることを意味する。つまり、このモータの電源の出力電流リップルは小さくなる。
更に、図４６において、合計６つのＤＣコイル１０が巻かれた直流磁極１０Ａ〜１０Ｆに注目すると、そのうちの３つのインダクタンス増大期間と、残りの３つのインダクタンス減少期間とがオーバーラップしていることがわかる。このことは、合計６つのＤＣコイル１０を直列接続した場合、その合成インダクタンス変化の時間変化が非常に小さくなる。したがって、直列接続された６つのＤＣコイル１０の誘導電圧の総和はロータセグメント２１〜２４の回転にもかかわらず小さいことがわかる。６つの交番磁極と６つの直流磁極と４つのロータセグメントとをもつ図４４の周方向延在セグメントＳＲＭのこの好適な特性は、従来知られていなかった。
【０２１５】
（追加記載事項４）
図５０に記載するダブルコイル型３相ＳＲＭは、図５３に記載するように３相台形波交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗのうちの２相の電流の立ち上がり期間と立ち下がり期間とがオーバーラップしている点、１相の交流電流の振幅が他の２相の交流電流の振幅の２倍となり逆位相となること、３相台形波交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗのうちの２相の電流の立ち上がり期間と立ち下がり期間とがオーバーラップしていること、３相のうちの２相のインダクタンス増大期間とインダクタンス減少期間がオーバーラップしている点に注目されたい。このことは、この３相台形波交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが従来の３相インバータにより形成できること、電源側からＳＲＭに通電する電流の変化を非常に小さくできることを意味する。つまり、このモータの電源の出力電流リップルは小さくなる。
更に、図５０において、合計６つのＤＣコイル１０が巻かれた直流磁極１０Ａ〜１０Ｆに注目すると、そのうちの３つのインダクタンス増大期間と、残りの３つのインダクタンス減少期間とがオーバーラップしていることがわかる。したがって、直列接続された６つのＤＣコイル１０の誘導電圧の総和はロータセグメント２１〜２４の回転にもかかわらず小さいことがわかる。更に、上記した図５３示す各相の交流電流変化の合計が小さいことから、合計６つのＤＣコイル１０を直列接続した場合、ＡＣコイル５１〜５６からＤＣコイル６１〜６６へのトランスフォーマ作用による電力移動が小さくなる。したがって、直列接続された６つのＤＣコイル１０の誘導電圧の総和はロータセグメント２１〜２４の回転にもかかわらず小さいことがわかる。共通ロータヨークから突出する４つのロータ磁極をもつ従来形式の３相ＳＲＭにおいて、６つのＡＣコイルと６つのＤＣコイルとを６つのステータ磁極に集中巻きすることにより、上記好適な特性が得られることは、従来知られていなかった。
【０２１６】
（追加記載事項５）
上記した３相軸方向延在セグメントＳＲＭにおいて、たとえば図７３に示すようにＤＣコイル及びＡＣコイルとしてリングコイルを採用すること、及び、たとえば図２７に示すように直流磁極（ＤＣコイルを集中巻して形成することができる）と交番磁極とを軸方向交互に配置することは、従来知られていなかった。
また、これらの軸方向延在セグメントＳＲＭを３相構成とすると、各相のＡＣコイル（ステータコイル）の電流変化の合計が小さくなり、直列接続された各ＤＣコイルの電流変化も小さくなることは、各ステータ磁極をステータヨークで連結した既述のＳＲＭと同じである。これらのことは従来、知られていなかった。更に、ロータの径方向外側に３相のスーテータ磁極を配置し、ロータの軸方向突出部の径方向内側に前後一相のステータ磁極を配置する図７３のモータが、ロータの安定性を確保しつつモータの軸方向長を短縮できることも従来知られていなかった。
【０２１７】
（追加記載事項６）
図８０に記載するダブルコイル型３相ＳＲＭは、図５０に記載するダブルコイル型ＳＲＭのロータを従来の共通ロータヨーク構造から２つのロータセグメントをもつ構造に変更したものである。図８０のダブルコイル型３相ＳＲＭは、図５４及び図８２からわかるように、図５０のダブルコイル型ＳＲＭと同じく３相交流電流合計が小さくなり、直列接続された各ＤＣコイルに流れる直流電流も小さくなることが理解される。６つのステータ磁極と２つのロータセグメントとをもつ３相周方向延在セグメントＳＲＭにおいて、上記好適な特性が得られることは、従来知られていなかった。
【０２１８】
（追加記載事項７）
図５８、図５９に記載する新しいＳＲＭ駆動法は、たとえばＵ相のインダクタンス増大期間（図５８での期間ｔ１〜ｔ４、図５９の期間ｔ３〜ｔ６）の以前にＵ相電流をほぼ立ち上げ、以後にほぼ立ち下げる。ここで言う「ほぼ」とは好適には７５％以上、更に好適には９０％以上を言う。リラクタンストルクは、電流の２乗とインダクタンスの変化率とに比例するため、インダクタンス増大期間に電流を略一定とすることにより、トルク変化を略一定とすることができる。この新しい駆動法をたとえば３相ＳＲＭに適用する場合、各相のインダクタンス増大期間がほぼ順次連続することが好適である（図５９）これにより、合成トルクのリップルは図５９に示すように大幅に小さくなり、合成トルクはほぼ一定となる。
ただし、図５９の３相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗにおいて、各相の立ち上がり期間（たとえばＵ相電流ＩＵでは期間ｔ２〜ｔ３）は、前の相の立ち下がり期間（たとえばＷ相電流ＩＷの立ち下がり期間）より先行して実施され、各相の立ち下がり期間（たとえばＵ相電流ＩＵでは期間ｔ６〜ｔ７）は、次の相の立ち上がり期間（たとえばＶ相電流ＩＷの立ち上がり期間）よりも遅れて実施される。
【０２１９】
したがって、この新しい多相ＳＲＭ駆動法は、各相電流を独立制御できるモータ駆動回路によりなされる。三相星形ステータコイルなどを制御する従来周知の３相インバータの使用は好ましくない。好適には、既述したユニポーラＳＲＭ駆動回路を採用することができる。各相電流として交流電流（ＡＣ電流）を採用する場合には、各相電流をそれぞれ単相フルブリッジ回路（いわゆるＨブリッジ）により駆動されることが好適である。
この新しい多相ＳＲＭ駆動法は、各相のインダクタンス波形が、その最小レベルが所定時間持続するボトム期間と、その最大レベルが小弟時間持続するピーク期間をもつことが好ましい。更に、電動動作では、各相電流の立ち上がり期間をボトム期間に、立ち下がり期間をピーク期間に設定することが好ましい。これにより、これらの期間に逆トルクが生じることがない。図５８のＩＣは、電流の立ち上がり期間及び立ち下がり期間がインダクタンス増大期間の外側に設定された例を示す。
インダクタンスのピーク期間は、ステータ磁極の周方向幅とロータ磁極の周方向幅を一致させないことにより形成することができる。インダクタンスのボトム期間は、ステータ磁極間の周方向間隙（いわゆるスロット）の周方向幅とロータ磁極の周方向幅とを一致させないことにより形成することができる。
【０２２０】
好適には、相コイルのインダクタンスは、略フラットな小値が所定期間続くボトム期間と、略フラットな大値が所定期間続くピーク期間と、ボトム期間からピーク期間まで増大する増大期間と、ピーク値からボトム期間まで減少する減少期間とを有して略台形形状の時間波形を有することが好適である。このようにすると、ボトム期間の終期に相コイルへの通電を開始し、その後の増大期間のほぼ全部にわたって略一定の電流を通電し、その後のピーク期間の初期に通電停止後の回生電流を通電することにより、矩形波状ののトルクを発生させることができる。この時、第１の相コイルの増大期間にほぼ連続して第２の相コイルの増大期間を設定することにより、連続する矩形波状のトルクにより一定の合成トルクを形成することができる。なお、効率を重視する運転モードでは、ボトム期間での立ち上げ及びピーク期間での立ち下げを抑制して銅損を低減し、トルクリップル及び騒音の低減を重視する運転モードでは上記ボトム期間の立ち上げ及びピーク期間での立ち下げを十分行ってトルクリップル及び騒音を抑制することもできる。トルクリップル及びそれによる騒音が小さいこの新しいＳＲＭ駆動法は従来知られていなかった。
【図面の簡単な説明】
【０２２１】
【図１】実施形態１の単相リラクタンスモータの径方向断面図である。
【図２】実施形態１の変形態様を示す径方向断面図である。
【図３】実施形態１の単相リラクタンスモータの動作を説明するための図である。（Ａ）はコイル非通電状態、（Ｂ）はコイルに一方向に通電した状態を示す図である。
【図４】実施形態１の単相リラクタンスモータの動作を説明するための図である。（Ｃ）はコイル非通電状態、（Ｄ）はコイルに反対方向に通電した状態を示す図である。
【図５】実施形態２の単相リラクタンスモータの径方向断面図である。
【図６】実施形態２の直流磁極巻装コイルに直流電流を通電する回路の一例を示す等価回路図である。
【図７】実施形態３のステータ磁極列を軸方向に複数有する複数相リラクタンスモータにおけるステータ磁極の周方向展開図である。
【図８】実施形態３の複数相リラクタンスモータの軸方向断面図である。（Ａ）は図６のＡ−Ａ線断面図、（Ｂ）は図６のＢ−Ｂ線断面図である。
【図９】実施形態５のリニアモータ式移動装置の模式側面図である。
【図１０】実施形態６の単相リラクタンスモータの軸方向模式断面図である。
【図１１】図１０の単相リラクタンスモータの径方向部分側面図である。
【図１２】図１０のロータ用のセグメントを示す軸方向断面図である。
【図１３】図１０のロータ用のセグメントを示す軸方向断面図である。
【図１４】図１０の単相リラクタンスモータの動作を示す周方向模式展開図である。（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はロータ位置を変化させた状態を示す。
【図１５】実施例７の単相リラクタンスモータの軸方向模式断面図である。
【図１６】図１７の単相リラクタンスモータの変形態様を示す軸方向模式断面図である。
【図１７】実施例８のリラクタンスモータのステータ磁極配置を示す周方向展開図である。（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はロータ位置を変化させた状態を示す。
【図１８】実施例９の単相リラクタンスモータのステータ磁極配置を示す周方向展開図である。（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はロータ位置を変化させた状態を示す。
【図１９】実施例１０のアウターロータ型の単相リラクタンスモータの軸方向模式断面図である。
【図２０】図１９の単相リラクタンスモータの軸方向部分側面図である。
【図２１】実施例１１の３相リラクタンスモータの構造を示す模式図である。（Ａ）と（Ｂ）とは電気角πずれている。
【図２２】図２１の３相リラクタンスモータのステータ磁極及びロータセグメントの配置を示す周方向展開図である。
【図２３】図２１の３相リラクタンスモータのステータ磁極及びロータセグメントの配置を示す周方向展開図である。
【図２４】実施例１１の変形態様を示す模式図である。（Ａ）と（Ｂ）とは電気角πずれている。
【図２５】実施例１１の変形態様を示す模式図である。（Ａ）と（Ｂ）とは電気角πずれている。
【図２６】リラクタンストルクが大きい単相リラクタンスモータのステータ磁極及びロータセグメントの配置を示す周方向展開図である。
【図２７】実施形態１２の３相リラクタンスモータの周方向展開図である。
【図２８】実施形態１３の３相リラクタンスモータのステータ磁極の周方向展開図である。
【図２９】実施形態１３の変形態様を示す周方向展開図である。
【図３０】実施形態１４の３相リラクタンスモータの軸方向模式断面図である。
【図３１】実施形態１４の３相リラクタンスモータのステータ磁極の周方向展開図である。
【図３２】実施形態１５のリラクタンスモータのロータセグメントを構成する鋼板形状を示す周方向展開図である。
【図３３】実施形態１５の変形態様を示す周方向展開図である。
【図３４】実施形態１６のリラクタンスモータのステータ磁極とロータセグメントとの形状を示す部分側面図である。
【図３５】実施形態１７のラジアルコンプレッサ一体型リラクタンスモータの軸方向断面図である。
【図３６】図３５に示すラジアルコンプレッサ一体型リラクタンスモータとしてラジアルギャップ型のリラクタンスモータを採用した変形態様を示す軸方向断面図である
【図３７】実施形態１８のリラクタンスモータの径方向模式断面図である。
【図３８】図３７に対してロータが９０度回転した状態を示す径方向模式断面図である。
【図３９】図３８に対してロータが９０度回転した状態を示す径方向模式断面図である。
【図４０】図３９に対してロータが９０度回転した状態を示す径方向模式断面図である。
【図４１】実施形態１９のＳＲＭの安定状態Ａにおける径方向模式断面図である。
【図４２】実施形態１９のＳＲＭの安定状態Ｃにおける径方向模式断面図
【図４３】実施形態１９のＳＲＭの安定状態Ｅにおける径方向模式断面図
【図４４】実施形態１９の相電流のタイミングチャートである。
【図４５】従来のＳＲＭの径方向模式断面図である。
【図４６】実施形態２０のＳＲＭの径方向模式断面図である。
【図４７】実施形態２０のＳＲＭの径方向模式断面図である。
【図４８】実施形態２０のＳＲＭの径方向模式断面図である。
【図４９】実施形態２０の相電流の波形を示すタイミングチャートである。
【図５０】実施形態２１のＳＲＭの径方向模式断面図である。
【図５１】実施形態２１のＳＲＭの径方向模式断面図である。
【図５２】実施形態２１のＳＲＭの径方向模式断面図である。
【図５３】実施形態２１の相電流の波形を示すタイミングチャートである。
【図５４】実施形態２１の電流回路例を示すブロック回路図である。
【図５５】実施形態２２のモータ駆動回路を示す回路図である。
【図５６】実施形態２３のモータ駆動回路を示す回路図である。
【図５７】実施形態２４のモータ駆動回路を示す回路図である。
【図５８】実施形態２５の相電流波形を示すタイミングチャートである。
【図５９】実施形態２５の合成トルク波形を示すタイミングチャートである。
【図６０】実施形態２６のモータ駆動回路を示す回路図である。
【図６１】実施形態２６の変形態様を示すタイミングチャートに示す。
【図６２】実施形態２７のＳＲＭの軸方向模式半断面図である。
【図６３】図６２のＳＲＭの極歯の軸方向模式部分断面図である。
【図６４】実施形態２８のクローポール型ステッピングモータの模式軸方向断面図である。
【図６５】図６４のステータコアの変形態様を示す模式軸方向断面図である。
【図６６】図６４のモータの一部正面図（軸方向に見た図）である。
【図６７】図６４の爪極の先端部を拡大図示した模式軸方向断面図である。
【図６８】図６４のステータコアの製造工程を説明する模式一部斜視図である。
【図６９】実施形態２９のハイブリッド型ステッピングモータの模式軸方向断面図である。
【図７０】図６９のステータコアの模式一部正面図である。
【図７１】図６９のステータコアを構成する軟磁性板の変形態様を示す周方向部分展開図である。
【図７２】実施形態３０のランデル型ロータコアを示す模式軸方向断面図である。
【図７３】（Ａ）は実施形態３１のＳＲＭの軸方向模式半断面図、（Ｂ）はそのステータ磁極配列を示す周方向部分展開図である。
【図７４】実施形態３１のＳＲＭの径方向模式断面図である。
【図７５】実施形態３２のＳＲＭの軸方向部分断面図である。
【図７６】実施形態３２のステータ及びロータの部分側面図である。
【図７７】（Ａ）は実施形態３３のリングコイルＳＲＭのリングコイルの正面図、（Ｂ）はこのリングコイルの平面図である。
【図７８】図７７に示す螺旋巻き銅板からなるリングコイルを軸方向延在セグメントＲＭのステータセグメントに巻く方法を示す模式図である。
【図７９】螺旋巻き銅板からなるリングコイルを実施形態３４の径方向延在セグメントＲＭのステータセグメントに巻く方法を示す模式図である。
【図８０】実施形態３４のＳＲＭを説明する径方向模式断面図である。
【図８１】実施形態３５のＳＲＭを説明する径方向模式断面図である。
【図８２】図８１のＳＲＭの電流及びインダクタンスの波形を示すタイミングチャートである。
【図８３】実施形態３７のロータ角検出回路を示すブロック回路図である。
【図８４】各実施例のＳＲＭ装置を示すブロック回路図である。
【図８５】ＤＣコイルとＡＣコイルとを用いるＳＲＭのＡＣコイルに正弦波のＡＣ電流を通電する場合の合成電流及びインダクタンスの波形を示すタイミングチャートである。
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３】
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【図８４】
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【図８５】
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