(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側円形の周面に沿って等間隔に複数のアウトロータ突極が形成されたアウトロータと、
前記アウトロータの内部に収容され、外側円形の周面に沿って等間隔に複数のインロータ突極が形成されたインロータと、
前記アウトロータと前記インロータとの間に形成され、前記アウトロータ突極に対応し、外側周面に沿って順に形成された主突極、第１補助突極、及び第２補助突極を含む複数のアウトステータ突極と、
前記インロータ突極に対応し、内側周面に沿って順に形成された第１突極及び第２突極を含む複数のインステータ突極が形成されたステータコアと、を含み、
前記主突極と前記第１突極及び第２突極にコイルがそれぞれ巻線され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】
前記アウトステータ突極の第１補助突極及び第２補助突極と、前記インステータ突極の前記第１突極及び第２突極は、互いに対向する方向に対応するように位置することを特徴とする請求項１に記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項３】
前記インステータ突極を形成する前記第１突極と第２突極との間及び前記複数のインステータ突極の間に形成される支持材をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項４】
前記支持材は非磁性体または絶縁物質からなることを特徴とする請求項３に記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項５】
前記支持材に挿入され、複数に形成された前記インステータ突極の間に配置される冷却パイプをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項６】
前記等間隔に形成された複数のアウトロータ突極の間に形成される防音材をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項７】
前記アウトステータ突極を構成する前記主突極の周り方向の幅は、前記第１補助突極及び第２補助突極よりさらに広く形成されることを特徴とする請求項１に記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項８】
前記インステータ突極を構成する前記第１突極と第２突極との間を連結する環状のステータコア上に挿入されるマグネットをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項９】
内側円形の周面に沿って等間隔に複数のアウトロータ突極が形成されたアウトロータと、
前記アウトロータの内部に収容され、外側円形の周面に沿って等間隔に複数のインロータ突極が形成されたインロータと、
前記アウトロータと前記インロータとの間に形成され、前記アウトロータ突極に対応し、外側周面に沿って順に形成された主突極、第１補助突極及び第２補助突極を含む複数のアウトステータ突極と、
前記インロータ突極に対応し、内側周面に沿って順に形成された第１突極及び第２突極を含む複数のインステータ突極が形成されたステータコアと、を含み、
前記第１補助突極及び第２補助突極と、前記第１突極及び第２突極にそれぞれコイルが巻線され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１０】
前記アウトステータ突極の第１補助突極及び第２補助突極と、前記インステータ突極の前記第１突極及び第２突極は、互いに対向する方向に対応するように位置することを特徴とする請求項９に記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項１１】
前記インステータ突極を形成する前記第１突極と第２突極との間及び前記複数のインステータ突極との間に形成される支持材をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項１２】
前記支持材は非磁性体または絶縁物質からなることを特徴とする請求項１１に記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項１３】
前記支持材に挿入され、複数に形成された前記インステータ突極の間に配置される冷却パイプをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項１４】
前記等間隔に形成された複数のアウトロータ突極の間に形成される防音材をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項１５】
前記アウトステータ突極を構成する前記主突極の周り方向の幅は、前記第１補助突極及び第２補助突極よりさらに広く形成されることを特徴とする請求項９に記載のスイッチドリラクタンスモータ。
【請求項１６】
前記インステータ突極を構成する前記第１突極と第２突極との間を連結する環状のステータコア上に挿入されるマグネットをさらに含むことを特徴とする請求項１０に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、スイッチドリラクタンスモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、自動車、航空宇宙、軍需産業、医療機器などの様々な分野において電動機の需要が大幅に増加している。特に、希土類物質の価格高騰により永久磁石を活用するモータのコストが上昇したため、新たな代案としてスイッチドリラクタンスモータ（Ｓｗｉｔｃｈｅｄ  Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ  Ｍｏｔｏｒ）が再度注目を集めている。
【０００３】
スイッチドリラクタンスモータの駆動原理は、磁気抵抗（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ）の変化に伴って発生するリラクタンストルク（Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ  Ｔｏｒｑｕｅ）を用いてロータを回転させることを特徴とする。
【０００４】
図１に図示されたように、従来技術によるスイッチドリラクタンスモータ１００は、ロータ１１０及びステータ１２０を含み、前記ロータ１１０には複数の回転子突極１１１が形成され、前記ステータ１２０には前記回転子突極１１１に対向する複数個の固定子突極１２１が形成される。そして、前記固定子突極１２１にコイル１３０が巻線される。
【０００５】
また、前記ロータ１１０はいかなる励磁装置、例えばコイルの巻線または永久磁石なしに鉄心だけで構成される。
【０００６】
従って、外部から前記コイル１３０に電流が流れる場合、前記コイル１３０から生じる磁気力により前記ロータ１１０が前記コイル１３０方向に移動するリラクタンストルクが発生し、前記ロータ１１０は磁気回路の抵抗が最小となる方向に回転する。
【０００７】
しかし、従来技術によるスイッチドリラクタンスモータ１００は、磁束の経路が前記ステータ１２０及びロータ１１０を全て通過するため、コアロス（ｃｏｒｅ  ｌｏｓｓ）が生じるという問題点を有している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために導き出されたものであり、本発明は、インロータとアウトロータに対応するステータコアの構造的変更により磁束経路を短くしてコアロスを減少させ、マグネットの挿入により作動効率を倍加できるダブルロータ構造の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する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施例によるスイッチドリラクタンスモータは、内側円形の周面に沿って等間隔に複数のアウトロータ突極が形成されたアウトロータと、前記アウトロータの内部に収容され、外側円形の周面に沿って等間隔に複数のインロータ突極が形成されたインロータと、前記アウトロータと前記インロータとの間に形成され、前記アウトロータ突極に対応し、外側周面に沿って順に形成された主突極、第１補助突極、及び第２補助突極を含む複数のアウトステータ突極と、前記インロータ突極に対応し、内側周面に沿って順に形成された第１突極及び第２突極を含む複数のインステータ突極が形成されたステータコア３０と、を含み、前記主突極と前記第１突極及び第２突極にコイルがそれぞれ巻線されることを特徴とする。
【００１０】
ここで、前記アウトステータ突極の第１補助突極及び第２補助突極と、前記インステータ突極の前記第１突極及び第２突極は、互いに対向する方向に対応するように位置することを特徴とする。
【００１１】
また、前記インステータ突極を形成する前記第１突極と第２突極との間及び前記複数のインステータ突極の間に形成される支持材をさらに含むことを特徴とする。
【００１２】
また、前記支持材は、非磁性体または絶縁物質からなることを特徴とする。
【００１３】
また、前記支持材に挿入され、複数に形成された前記インステータ突極の間に配置される冷却パイプをさらに含むことを特徴とする。
【００１４】
また、前記等間隔に形成された複数のアウトロータ突極の間に形成される防音材をさらに含むことを特徴とする。
【００１５】
また、前記アウトステータ突極を形成する前記主突極の周り方向の幅は、前記第１補助突極及び第２補助突極よりさらに広く形成されることを特徴とする。
【００１６】
また、前記インステータ突極を構成する前記第１突極と第２突極との間を連結する環状のステータコア上に挿入されるマグネットをさらに含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明の他の実施例によるスイッチドリラクタンスモータは、内側円形の周面に沿って等間隔に複数のアウトロータ突極が形成されたアウトロータと、前記アウトロータの内部に収容され、外側円形の周面に沿って等間隔に複数のインロータ突極が形成されたインロータと、前記アウトロータと前記インロータとの間に形成され、前記アウトロータ突極に対応し、外側周面に沿って順に形成された主突極、第１補助突極及び第２補助突極を含む複数のアウトステータ突極と、前記インロータ突極に対応し、内側周面に沿って順に形成された第１突極及び第２突極を含む複数のインステータ突極が形成されたステータコアと、を含み、前記第１補助突極及び第２補助突極と、前記第１突極及び第２突極にそれぞれコイルが巻線されることを特徴とする。
【００１８】
ここで、前記アウトステータ突極の第１補助突極及び第２補助突極と、前記インステータ突極の前記第１突極及び第２突極は、互いに対向する方向に対応するように位置することを特徴とする。
【００１９】
また、前記インステータ突極を形成する前記第１突極と第２突極との間及び前記複数のインステータ突極の間に形成される支持材をさらに含むことを特徴とする。
【００２０】
また、前記支持材は、非磁性体または絶縁物質からなることを特徴とする。
【００２１】
また、前記支持材に挿入され、複数に形成された前記インステータ突極の間に配置される冷却パイプをさらに含むことを特徴とする。
【００２２】
また、前記等間隔に形成された複数のアウトロータ突極の間に形成される防音材をさらに含むことを特徴とする。
【００２３】
また、前記アウトステータ突極を構成する前記主突極の周り方向の幅は、前記第１補助突極及び第２補助突極よりさらに広く形成されることを特徴とする。
【００２４】
また、前記インステータ突極を構成する前記第１突極と第２突極との間を連結する前記環状のステータコア上に挿入されるマグネットをさらに含むことを特徴とする。
【００２５】
本発明の特徴及び利点は添付図面に基づいた以下の詳細な説明によってさらに明らかになるであろう。
【００２６】
本発明の詳細な説明に先立ち、本明細書及び請求範囲に用いられた用語や単語は通常的かつ辞書的な意味に解釈されてはならず、発明者が自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則にしたがって本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されるべきである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によると、インロータとアウトロータ構造のダブルロータスイッチドリラクタンスモータのインロータ及びアウトロータに形成された突極にそれぞれ対応する環状のステータコアの突極構造の変更により磁束経路を短くすることで、磁力の損失を防止して効率的なモータ駆動を可能とする効果がある。
【００２８】
また、インロータに形成された突極に対応するステータコアのパイ（π）型インステータ突極構造により磁束経路を短くして磁力の損失を防止する効果がある。
【００２９】
また、アウトロータに形成された突極に対応するステータコアのイー（Ｅ）型アウトステータ突極構造により磁束経路を短くして磁力の損失を防止する効果がある。
【００３０】
また、アウトステータ突極構造を主突極と補助突極で形成し、主突極の周り方向の幅を補助突極より広く形成することで、主突極で磁束が二分されてそれぞれ隣接した補助突極を介して短い磁束経路を形成することで、磁力の損失を防止して効率的なモータ駆動を可能とする効果がある。
【００３１】
また、インロータに形成されたインロータ突極の間に非磁性体の支持材を形成することで、モータ構造の強度を向上させ、駆動時の騷音と振動を減少させる効果がある。
【００３２】
また、アウトロータの突極の間に防音材を形成することで、モータ駆動時の騷音を防止する効果がある。
【００３３】
また、アウトステータコアの主突極または補助突極上にそれぞれコイルを巻線させることができ、目的に応じて、コイル巻線数の構造を変更することができる効果がある。
【００３４】
また、ステータコア上にマグネットを形成し、アウトステータコアの磁束経路の通過点及びインステータコアの磁束経路の通過点に各マグネットを配置することにより、ダブルロータ構造のスイッチドリラクタンスモータの駆動時に全てのマグネットがトルク成分を形成することで、マグネットを効率的に利用できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は添付図面に係わる以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、「一面」、「他面」、「第１」、「第２」などの用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別するために用いられるものであり、前記構成要素は前記用語によって限定されない。また、本発明を説明するにあたり、係わる公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される場合には、その詳細な説明は省略する。
【００３６】
以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
図２ａ及び図２ｂは、本発明によるスイッチドリラクタンスモータの断面図であり、図３は、本発明の他の実施例によるコイル３３の巻線の位置を変更したスイッチドリラクタンスモータの断面図であり、図４は、本発明によるスイッチドリラクタンスモータの作動による磁束経路を図示した断面図であり、図５は、図４の作動後にスイッチドリラクタンスモータの作動による磁束経路を図示した断面図である。
【００３７】
本発明の一実施例によるスイッチドリラクタンスモータは、内側円形の周面に沿って等間隔に複数のアウトロータ突極２１が形成されたアウトロータ２０と、前記アウトロータ２０の内部に収容され、外側円形の周面に沿って等間隔に複数のインロータ突極１１が形成されたインロータ１０と、前記アウトロータ２０と前記インロータ１０との間に対向するように形成され、前記アウトロータ突極２１に対応し、外側周面に沿って順に形成された主突極３１ａ、第１補助突極３１ｂ及び第２補助突極３１ｃを含む複数のアウトステータ突極３１と、前記インロータ突極１１に対応し、内側周面に沿って順に形成された第１突極３２ａ及び第２突極３２ｂを含む複数のインステータ突極３２が形成されたステータコア３０と、を含み、前記主突極３１ａと前記第１突極３２ａ及び第２突極３２ｂにコイル３３がそれぞれ巻線されることを特徴とする。
【００３８】
本発明のダブルロータ構造のスイッチドリラクタンスモータは、外部回転子であるアウトロータ２０と内部回転子であるインロータ１０とで形成され、アウトロータ２０とインロータ１０との間にステータコア３０が形成される。ステータコア３０は、インロータ１０とアウトロータ２０の形状に対応するように形成され、一般的に環状に形成されることができる。環状のステータコア３０の外側周面と内側周面には、アウトロータ２０の突極とインロータ１０の突極に対応する複数のアウトステータ突極３１とインステータ突極３２が形成される。
【００３９】
図２ａ及び図２ｂに図示されたように、アウトロータ２０は、内側円形の周面に沿って等間隔に複数のアウトロータ突極２１が形成される。アウトロータ２０は、外側に形成されて回転する外部回転子であって、以下のステータコア３０に形成されたアウトステータ突極３１に対応するように等間隔のアウトロータ突極２１が内側方向に形成される。この場合、アウトロータ突極２１は、アウトステータ突極３１に対向するように形成される。しかし、巻線されたコイル３３に、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の順に電流が印加され、Ａ相巻線部３１Ａ、Ｂ相巻線部３１Ｂ、Ｃ相巻線部３１Ｃを電気的に励磁させることで、アウトロータ２０が回転する。
【００４０】
インロータ１０は、アウトロータ２０の内部に収容されて回転できるように配置される。インロータ１０の外側円形の周面に沿って突出される複数個のインロータ突極１１が形成されることができる。インロータ１０は、内側に形成される内部回転子であって、以下のステータコア３０のインステータ突極３２に対応するように等間隔のインロータ突極１１が形成される。この場合、インロータ突極１１は、インステータ突極３２に対向するように形成される。しかし、巻線されたコイル３３にＡ相、Ｂ相、Ｃ相の順に電流が印加され、Ａ相巻線部３２Ａ、Ｂ相巻線部３２Ｂ、Ｃ相巻線部３２Ｃを電気的に励磁させることで、インロータ１０が回転する。
【００４１】
ステータコア３０は、アウトロータ２０とインロータ１０との間に形成される。アウトロータ２０とインロータ１０の外側形状が円形に形成される点から鑑みて、ステータコア３０もこれに対応するように環状に形成されることが好ましい。但し、インロータ１０とアウトロータ２０に対応する形状に適切な設計変更が可能であることは当業者にとって自明な事項である。ステータコア３０にはアウトロータ２０とインロータ１０に形成されたアウトロータ突極２１と、インロータ突極１１に対応するアウトステータ突極３１と、インステータ突極３２と、がそれぞれ形成される。
【００４２】
アウトステータ突極３１は、ステータコア３０の外側周面に等間隔に複数個が外側に突出されるように形成され、アウトロータ２０の内側周面から突出して形成されたアウトロータ突極２１に対応するように形成される。アウトステータ突極３１は、主突極３１ａ、第１補助突極３１ｂ及び第２補助突極３１ｃで構成されるものであって、主突極３１ａから一側方向に、第１補助突極３１ｂと第２補助突極３１ｃが順に形成される（本発明の好ましい実施例によると、アウトステータ突極の単位は、図２に図示されたように、主突極、第１補助突極、第２補助突極が、反時計方向に順に形成される場合を基準とする）。主突極３１ａは、巻線されたコイル３３に電流が印加されて発生された磁束が二分されて流れるようにするために、第１補助突極３１ｂ及び第２補助突極３１ｃの周り方向に形成された幅より広い幅で形成されることができ、例えば、主突極３１ａの幅は、第１補助突極３１ｂ及び第２補助突極３１ｃの幅の２倍に形成されることができる。このように形成されたアウトステータ突極３１の複数個がステータコア３０上に順に配置されることができる。単位アウトステータ突極３１の構造は、図１のように英文字「Ｅ」形状を有する。コイル３３は、主突極３１ａのみに巻線されて形成されることができ、主突極３１ａを除き第１補助突極３１ｂ及び第２補助突極３１ｃのみに巻線されて形成されることができることは言うまでもない。
【００４３】
インステータ突極３２は、ステータコア３０の内側周面から内側に突出して等間隔に複数個が形成され、インロータ１０の内側周面から外側方向に突出して形成されたインロータ突極１１に対応するように形成される。インステータ突極３２は、第１突極３２ａ及び第２突極３２ｂで構成されるものであって、第１突極３２ａと第２突極３２ｂが連結されるステータコア３０とともに全体的にパイ（π）形状を成す。ステータコア３０上に第１突極３２ａと第２突極３２ｂが並んで離隔されて形成されることで、以下の磁束の経路を短くしてコアロスを減らすことができるという利点がある。
【００４４】
図２ａ及び図２ｂに図示されたように、本発明の一実施例として、環状のステータコア３０上に形成されるアウトステータ突極３１とインステータ突極３２は、互いに対向する方向に形成され、特に、アウトステータ突極３１の第１補助突極３１ｂ及び第２補助突極３１ｃと、インステータ突極３２の第１突極３２ａ及び第２突極３２ｂは、同一線上に形成されるが、方向のみ互いに反対方向に対応して形成されることができる。このような構造により、以下のマグネット６０が挿入された構造において、アウトロータ２０の回転のために印加される電流によって形成される磁束経路と、インロータ１０の回転のために印加される電流によって形成される磁束経路上に効果的にマグネット６０を配置することができるという利点がある。このような配置により、マグネット６０が磁束経路上に形成されて磁力の損失を防止し、全てのマグネット６０を同時に活用することができる。
【００４５】
図２ａに図示されたように、インステータ突極３２を形成する第１突極３２ａと第２突極３２ｂとの間、及び複数個のインステータ突極３２の間に支持材４０を充填することができる。支持材４０は、非磁性体または絶縁物質からなることができ、支持材４０をインステータ突極３２の間に形成することでステータの強度を向上させることができる。また、モータの駆動中に発生される振動と騷音を低減させることができる。また、図２ｂに図示されたように、支持材４０ａは、アウトステータ突極３１の間にともに形成できることは言うまでもない。
【００４６】
図２ａに図示されたように、モータの高速運転により発生される高熱を放熱させるために、支持材４０に挿入される形態で冷却パイプ４１がさらに形成されることができる。冷却パイプ４１は、単位インステータ突極３２の間に形成されることができ、冷却パイプ４１は、内部に水が流れるウォータークーリングパイプに具現されることができる。さらに、冷却パイプ４１の内部を形成する物質として、高熱を冷却するための様々な物質が使用されるように設計変更を行うことができるということは当業者にとって自明な事項である。また、図２ｂに図示されたように、アウトステータ突極３１の間に形成された支持材４０ａの間にも冷却パイプ４１ａが形成されることができることは言うまでもない。
【００４７】
図４及び図５は、本発明によるスイッチドリラクタンスモータに電流が印加される際に形成されるスイッチドリラクタンスモータの磁束の流れの経路を示す図面である。
【００４８】
図４に図示されたように、アウトロータ２０の回転のために、ステータコア３０のアウトステータ突極３１の主突極３１ａにコイル３３が巻線された第１相であるＡ相巻線部３１Ａに電流を印加することで励磁されて磁束が発生する場合、前記磁束は主突極３１ａで二分され、アウトロータ２０の突極を介して隣接した両側のアウトステータ突極３１である補助突極、即ち、Ｂ相巻線部３１Ｂの第１補助突極３１ｂと、Ａ相巻線部３１Ａの第２補助突極３１ｃを介してそれぞれ流れる。ここで、アウトステータ突極３１の単位は、各相のコイルが巻線された各相の巻線部の主突極３１ａ、第１補助突極３１ｂ、及び第２補助突極３１ｃが図４の断面図において、反時計方向に順に形成される場合を基準とする。
【００４９】
これと同様に、反対側に形成されたアウトステータ突極３１の主突極３１ａにコイル３３が巻線された第１相であるＡ´相巻線部３１Ａ´に電流を印加して励磁された場合にも、発生された磁束がＡ´相巻線部３１Ａ´の主突極３１ａで二分され、アウトロータ突極２１を介して隣接した両側のアウトステータ突極３１である補助突極、即ち、Ｂ´相巻線部３１Ｂ´の第１補助突極３１ｂとＡ´相巻線部３１Ａ´の第２補助突極３１ｃを介してそれぞれ流れる。
【００５０】
同時に、インロータ１０の回転のために、ステータコア３０のコイル３３が巻線されたインステータ突極３２に電流を印加することで励磁されて磁束が発生する場合、前記磁束は、コイル３３が巻線されたインステータ突極３２であるＡ相巻線部３２Ａの第２突極３２ｂから第２突極３２ｂの端部に対向するインロータ突極１１に流れる。その後、前記磁束は前記インロータ突極に隣接した他のインロータ突極１１、及び他のインロータ突極１１に対向してコイルが巻線された第１突極３２ａを順に通過した後、第１突極３２ａと第２突極３２ｂとを連結する環状のステータコア３０に流れることで、従来よりさらに短いＡ相巻線部３２Ａの磁束経路を具現することができる。
【００５１】
これと同様に、反対側に形成されたＡ´相巻線部３２Ａ´に電流を印加する場合にも、磁束はコイルが巻線されたＡ´相巻線部３２Ａ´の第１突極３２ａから前記第１突極に対向するインロータ突極１１に流れる。その後、磁束は前記インロータ突極１１に隣接した他のインロータ突極１１及び他のインロータ突極１１に対向してコイルが巻線された第２突極３２ｂを順に通過した後、第１突極３２ａと第２突極３２ｂとを連結する環状のステータコア３０に流れることで、従来よりさらに短いＡ´相巻線部３２Ａ´の磁束経路を具現することができる。
【００５２】
図５は、図４に継続して、隣接したアウトステータ突極３１であるＢ相巻線部３１Ｂに電流が印加されて励磁された場合の磁束の流れを示すものであって、その技術的原理は、図４に対する説明と同一であるためここで詳細な説明は省略する。このような原理により電流が印加されると、磁気抵抗の変化に伴ってスイッチドリラクタンスモータが駆動される。
【００５３】
図６は、アウトロータ２０に等間隔に形成されたアウトロータ突極２１の間に防音材５０が形成されたことを図示した図面である。アウトロータ２０のアウトロータ突極２１の間に防音材５０を形成することで、モータ駆動時の振動と騷音を低減させることができるという利点がある。防音材５０は、通常の絶縁物質で形成されることができ、必ずしもその素材に限定されるものではないため、アウトロータ突極２１の間に配置されることができる非伝導性の物質であれば様々な素材の防音材５０を構成することができる。
【００５４】
図７ａ及び図７ｂは、本発明の他の実施例によるスイッチドリラクタンスモータのステータコア３０にマグネット６０を挿入してその印加される電流とともにその効果を倍加させることができる構造を図示した図面である。図７ａ及び図７ｂのように支持材４０、４０ａは、ステータコアのインステータ突極３２の間またはアウトステータ突極３１の間に形成されることができ、各支持材４０、４０ａに冷却パイプ４１、４１ａがそれぞれ形成されることができることは前記のとおりである。
【００５５】
本発明の他の実施例によるスイッチドリラクタンスモータは、内側円形の周面に沿って等間隔に複数のアウトロータ突極２１が形成されたアウトロータ２０と、前記アウトロータ２０の内部に収容され、外側円形の周面に沿って等間隔に複数のインロータ突極１１が形成されたインロータ１０と、前記アウトロータ２０と前記インロータ１０との間に対向するように形成され、前記アウトロータ突極２１に対応し、外側周面に沿って順に形成された主突極３１ａ、第１補助突極３１ｂ及び第２補助突極３１ｃを含む複数のアウトステータ突極３１と、前記インロータ突極１１に対応し、内側周面に沿って順に形成された第１突極３２ａ及び第２突極３２ｂを含む複数のインステータ突極３２が形成されたステータコア３０と、を含み、前記第１補助突極３１ｂ及び第２補助突極３１ｃと、前記第１突極３２ａ及び第２突極３２ｂにそれぞれコイル３３が巻線されることを特徴とする。
【００５６】
但し、前記本発明の一実施例によるスイッチドリラクタンスモータと重複する構成及びそれに対する説明は省略する。
【００５７】
ここで、マグネット６０は、セラミック（Ｆｅｒｒｉｔｅ）永久磁石、希土類（Ｒａｔｅ−ｅａｒｔｈ）永久磁石、アリコ（Ａｌｉｃｏ）永久磁石を使用することができる。特に、希土類永久磁石には、ＳｍＣｏとＮｄＦｅＢがあって、ＳｍＣｏは残留磁束密度、保磁力及びエネルギー積が高く、減磁曲線のような温度係数を有するという長所があり、ＮｄＦｅＢは、ＳｍＣｏより高い残留磁束密度と保磁力特性を有する長所がある。
【００５８】
特に、図１０に図示されたように、マグネット６０を挿入していない場合の位相角によるトルク特性（グラフＡ）より、マグネット６０を挿入した場合の位相角によるトルク特性（グラフＢ、Ｃ）がさらに向上したことが分かる。具体的に、Ｙ軸のトルク特性の正の値と負の値は、各ロータの回転方向による正方向、逆方向によるシミュレーションの結果によるトルク値を示す。マグネット６０の種類によって、希土類永久磁石であるＮｄＦｅＢの場合にはグラフＣが位相角によるトルク値を示しており、セラミック（Ｆｅｒｒｉｔｅ）永久磁石の場合にはグラフＢが位相角によるトルク値を示している。図１０のグラフから分かるように、マグネット６０が挿入されていないグラフＡよりマグネット６０が挿入されたグラフＢ、Ｃが位相角によるトルク特性がさらに向上した点が分かる。
【００５９】
マグネット６０は、インステータ突極３２を構成する第１突極３２ａと第２突極３２ｂとの間に連結される環状のステータコア３０上に挿入される。マグネット６０が第１突極３２ａと第２突極３２ｂとの間に形成され、磁束が前記のように、第１突極３２ａと第２突極３２ｂとの間の連結されたステータコア３０に流れる場合、磁束による磁力がマグネット６０の挿入により相対的に増加する。同様に、アウトステータ突極３１を介して主突極３１ａで二分されて流れる磁束の経路上にも同一のマグネット６０が挿入されることで同一の効果を得ることができる。
【００６０】
具体的に、図８及び図９に図示されたマグネット６０が挿入されたダブルロータ構造のスイッチドリラクタンスモータに電流が印加されて励磁された場合の磁束の流れにより説明する。
【００６１】
図８に図示されたように、アウトロータ２０の回転のために、ステータコア３０のアウトステータ突極３１の主突極３１ａにコイル３３が巻線された第１相であるＡ相巻線部３１Ａに電流を印加することで励磁されて磁束が発生する場合、前記磁束は主突極３１ａで二分され、アウトロータ２０の突極を介して隣接した両側のアウトステータ突極３１である補助突極、即ち、Ｂ相巻線部３１Ｂの第１補助突極３１ｂと、Ａ相巻線部３１Ａの第２補助突極３１ｃを介してそれぞれ流れ、その後、Ａ相巻線部３１Ａに連結されるステータコア３０の連結部に流れる。Ｂ相巻線部３１Ｂの第１補助突極３１ｂからこれに連結される環状のステータコア３０に磁束が流れる場合、磁束の経路上に挿入されたマグネット６０によってその磁力が増加する。同様に、Ａ相巻線部３１Ａの第２補助突極３１ｃからステータコア３０に流れる磁束の経路上にマグネット６０が配置されることで、増加した磁力を得ることができる。
【００６２】
これと同様に、反対側に形成されたアウトステータ突極３１の主突極３１ａにコイル３３が巻線された第１相であるＡ´相巻線部３１Ａ´に電流を印加して励磁された場合にも、発生された磁束が主突極３１ａで二分され、アウトロータ突極２１を介して隣接した両側のアウトステータ突極３１である補助突極、即ち、Ｂ´相巻線部３１Ｂ´の第１補助突極３１ｂとＡ´相巻線部３１Ａ´の第２補助突極３１ｃを介してそれぞれ流れる場合、磁束の経路上にそれぞれマグネット６０が挿入配置されることで上昇した磁力を得ることができる。
【００６３】
同時に、インロータ１０の回転のために、ステータコア３０のインステータ突極３２に電流を印加することで励磁されて磁束が発生する場合、前記磁束はコイル３３が巻線されたインステータ突極３２であるＡ相巻線部３２Ａの第２突極３２ｂから前記第２突極３２ｂに対向するインロータ突極１１に流れる。その後、前記磁束は、インロータ突極１１に隣接した他のインロータ突極１１及び他のインロータ突極１１に対向してコイルが巻線された第１突極３２ａを順に通過した後、第１突極３２ａと第２突極３２ｂが連結される環状のステータコア３０に流れることで、磁束経路を従来より短く具現することができる。この場合にも、第１突極３２ａと第２突極３２ｂを連結するステータコア３０上に磁束が流れ、その磁束の経路上にマグネット６０が配置されることで、同一の電流を印加した場合より相対的にさらに大きい磁力を得ることができる。
【００６４】
これと同様に、磁束が前記Ａ相巻線部３２Ａの反対側に形成され、コイルが巻線されたインステータ突極３２のＡ´相巻線部３２Ａ´の第１突極３２ａから前記第１突極３２ａに対向するインステータ突極３２に流れる。その後、前記磁束は前記インロータ突極１１に隣接した他のインロータ突極１１及び他のインロータ突極に対向してコイルが巻線された第２突極３２ｂを順に通過した後、第１突極３２ａと第２突極３２ｂとを連結する環状のステータコア３０に配置されたマグネット６０を介して流れることで、磁束経路を従来より短く具現することができるだけでなく、同一の電流を印加した場合より相対的にさらに大きい磁力を得ることができる。
【００６５】
図９は、図８に継続して、隣接したアウトステータ突極３１であるＢ相巻線部３１Ｂに電流が印加されて励磁された場合と同様に、インステータ突極３２であるＢ相巻線部３１Ｂに電流が印加されて励磁された場合の磁束の流れを示すものであって、その技術的原理は、図８に対する説明と同一であるため、ここで詳細な説明は省略する。このような原理により電流が印加されると磁気抵抗の変化に伴ってスイッチドリラクタンスモータが駆動される。
【００６６】
本発明のまた他の実施例によるダブルロータ構造のスイッチドリラクタンスモータは、図２〜図９に図示されたように、アウトステータ突極３１は環状のステータの円周方向に外側に突出されて等間隔に６個が形成され、インステータ突極３２は環状のステータの円周方向に内側に突出され、６個が形成されることができる。ここで、アウトステータ突極３１の主突極３１ａにコイル３３が巻線されインステータ突極３２の第１突極３２ａ及び第２突極３２ｂにコイル３３が巻線された３相巻線からなる。アウトステータ突極３１の場合には、主突極３１ａではなく第１補助突極３１ｂ及び第２補助突極３１ｃのみにコイル３３が巻線される実施例で形成されることもできる。アウトロータ突極２１はアウトステータ突極３１に対応するように、等間隔に１０個が形成され、インロータ突極１１は、インステータ突極３２に対応するように、等間隔に１０個が形成されることができる。ここで、アウトステータ突極３１の単位は、主突極３１ａ、第１補助突極３１ｂ及び第２補助突極３１ｃが図２に図示された断面図に基づき、反時計方向に順に形成されたことを基準とし、インステータ突極３２は、第１突極３２ａ及び第２突極３２ｂで構成された一つのインステータ突極３２を基準とした個数である。
【００６７】
以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明によるスイッチドリラクタンスモータはこれに限定されず、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。
【００６８】
本発明の単純な変形乃至変更はいずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】従来のスイッチドリラクタンスモータの概略的な断面図である。
【図２ａ】本発明の一実施例によるスイッチドリラクタンスモータの断面図である。
【図２ｂ】本発明の一実施例によるスイッチドリラクタンスモータの断面図である。
【図３】本発明の他の実施例によるコイル巻線の位置を変更したスイッチドリラクタンスモータの断面図である。
【図４】本発明の一実施例によるスイッチドリラクタンスモータの作動による磁束経路を図示した断面図である。
【図５】図４の作動後のスイッチドリラクタンスモータの作動による磁束経路を図示した断面図である。
【図６】防音材を含む図２のスイッチドリラクタンスモータの変形例の断面図である。
【図７ａ】本発明の他の実施例によるマグネットが含まれたスイッチドリラクタンスモータの断面図である。
【図７ｂ】本発明の他の実施例によるマグネットが含まれたスイッチドリラクタンスモータの断面図である。
【図８】図７によるスイッチドリラクタンスモータの作動による磁束経路を図示した断面図である。
【図９】図８に継続して、スイッチドリラクタンスモータの作動による磁束経路を図示した断面図である。
【図１０】本発明のスイッチドリラクタンスモータのマグネット使用による位相差とトルク特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７０】
１０  インロータ
１１  インロータ突極
２０  アウトロータ
２１  アウトロータ突極
３０  ステータコア
３１  アウトステータ突極
３１ａ  主突極
３１ｂ  第１補助突極
３１ｃ  第２補助突極
３２  インステータ突極
３２ａ  第１突極
３２ｂ  第２突極
３３  コイル
３１Ａ、３２Ａ  Ａ相巻線部
３１Ｂ、３２Ｂ  Ｂ相巻線部
３１Ｃ、３２Ｃ  Ｃ相巻線部
３１Ａ´、３２Ａ´  Ａ´相巻線部
３１Ｂ´、３２Ｂ´  Ｂ´相巻線部
３１Ｃ´、３２Ｃ´  Ｃ´相巻線部 
４０  支持材
４１  冷却パイプ 
５０  防音材
６０  マグネット
【図１】
0005491484.tif 000002
【図２ａ】
0005491484.tif 000003
【図２ｂ】
0005491484.tif 000004
【図３】
0005491484.tif 000005
【図４】
0005491484.tif 000006
【図５】
0005491484.tif 000007
【図６】
0005491484.tif 000008
【図７ａ】
0005491484.tif 000009
【図７ｂ】
0005491484.tif 000010
【図８】
0005491484.tif 000011
【図９】
0005491484.tif 000012
【図１０】
0005491484.tif 000013