(57)【要約】      （修正有）【課題】トルク脈動、騒音及び振動が低減するとともに、リラクタンストルクを発生させることができる多相スイッチドリラクタンスモータ装置の制御方法を提供する。【解決手段】多相スイッチドリラクタンスモータ装置の制御方法は、多相スイッチドリラクタンスモータと、多相スイッチドリラクタンスモータの一側に備えられた位置検知センサ６００と、多相スイッチドリラクタンスモータと位置検知センサに連結された制御部７００と、を含む多相スイッチドリラクタンスモータ装置に対して、制御部が、位置検知センサの検出回転角度区間に応じてＴＤＦ（ＴｏｒｑｕｅＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎＦｕｎｃｔｉｏｎ）を用いて電源を選択的に制御して、多相スイッチドリラクタンスモータに電源を供給する。【選択図】図１Ａ
2014207858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相スイッチドリラクタンスモータと、
前記多相スイッチドリラクタンスモータの一側に備えられた位置検知センサと、
前記多相スイッチドリラクタンスモータと位置検知センサに連結された制御部と、を含む多相スイッチドリラクタンスモータ装置に対して、
前記制御部が、前記位置検知センサの検出回転角度区間に応じてＴＤＦ（Ｔｏｒｑｕｅ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を用いて電源を選択的に制御して、前記多相スイッチドリラクタンスモータに電源を供給する多相スイッチドリラクタンスモータ装置の制御方法。
【請求項２】
前記多相スイッチドリラクタンスモータは、
外周面に沿って突出された多数の突極が形成されたロータと、
前記ロータを回転可能に収容し、前記多数の突極に対向してコイルが夫々巻線されたパイ（π）状の多数のステータコアを備えるステータと、を含み、
前記制御部は、前記突極の回転角度を多数分割した夫々の回転角度区間で最大トルクまたは最小トルクを有する相に該当する少なくとも一つのステータコアに備えられたコイルに電源を供給する請求項１に記載の多相スイッチドリラクタンスモータ装置の制御方法。
【請求項３】
前記制御部は、Ｔｅ＊＝Ｔｘ＊＋Ｔｙ＊（Ｔｘ＊は前記ステータコアのうち何れか一つの相トルク命令値、Ｔｙ＊は前記Ｔｘ＊に該当するステータコアに隣接したステータコアの相トルク命令値）の関係を満たすトルク命令値（Ｔｅ＊）が正の値を有すると、前記多数分割した夫々の回転角度区間で最大トルクを有する相に該当する少なくとも一つのステータコアに備えられたコイルに電源を供給する請求項１に記載の多相スイッチドリラクタンスモータ装置の制御方法。
【請求項４】
前記制御部は、Ｔｅ＊＝Ｔｘ＊＋Ｔｙ＊（Ｔｘ＊は前記ステータコアのうち何れか一つの相トルク命令値、Ｔｙ＊は前記Ｔｘ＊に該当するステータコアに隣接したステータコアの相トルク命令値）の関係を満たすトルク命令値（Ｔｅ＊）が負の値を有すると、前記多数分割した夫々の回転角度区間で最小トルクを有する相に該当する少なくとも一つのステータコアに備えられたコイルに電源を供給する請求項１に記載の多相スイッチドリラクタンスモータ装置の制御方法。
【請求項５】
前記多数分割した回転角度区間は、前記突極の数または進み角（ａｄｖａｎｃｅ  ａｎｇｌｅ）の値に応じて多数分割される請求項１に記載の多相スイッチドリラクタンスモータ装置の制御方法。
【請求項６】
前記ＴＤＦは、前記多数のステータコアに対して、
【数１】
2014207858.tif 000022
【数２】
2014207858.tif 000023
と定義される請求項１に記載の多相スイッチドリラクタンスモータ装置の制御方法。
（ｇｘ（θ）≡∂Ｌｘ（θ）／∂θ、ｇｙ（θ）≡∂Ｌｙ（θ）／∂θ、ｇｘｙ（θ）≡∂Ｍｘｙ（θ）／∂θであり、Ｌは自己インダクタンス（ｓｅｌｆ−ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ）であり、Ｍは相互インダクタンス（ｍｕｔｕａｌ  ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ）であり、θは前記突極の回転角度）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多相スイッチドリラクタンスモータ装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、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、希土類物質の価格急騰により永久磁石を活用するモータの単価が上昇し、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）がさらに注目されている。
【０００３】
スイッチドリラクタンスモータ（ＳＲＭ：Ｓｗｉｔｃｈｅｄ  Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ  Ｍｏｔｏｒ）は、特許文献１に記載されたように、ブラシレス型でその構造が簡単かつ強固であり、高い効率と低い製作コストの長所を有する。このような長所と電力電子技術の発達により、最近多くの関心を集めている。固定子と回転子が二重突極で構成された構造を有するＳＲＭの固定子に励磁エネルギーを印加する際に、磁気的構造に応じてリラクタンストルク（ｔｏｒｑｕｅ）が発生し、励磁エネルギーを印加した相のリラクタンスが最小化される特性を有する。
【０００４】
スイッチドリラクタンスモータの設計原理は、ＢｙｒｎｅとＬａｗｒｅｎｓｏｎなどにより基本的な枠組みが構築され、Ｍｉｌｌｅｒなどによりまとめられており、従来も多様な設計と駆動方法に関する研究が様々な文献によって報告されている。また、従来、トルクリップルを減らすために、ニューラルネットワークアルゴリズム（Ｎｅｕｒａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）による最適な幾何学的形状を探す方法が紹介されたこともある。彼らは、主に幾何学的パラメータである固定子と回転子をトルクリップルを減らすための設計変数として定義した設計方法を提案した。
【０００５】
しかし、従来のスイッチドリラクタンスモータは、トルクが回転磁界による連続的な方式により発生するのではなく、リラクタンストルクが用いられるため、高いトルク脈動が発生し、騒音と振動が激しいという欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】韓国登録特許第１０−０６００５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の問題点を解消するための本発明の目的は、多相励磁方式でトルクを発生させて、トルク脈動、騒音及び振動を低減させる多相スイッチドリラクタンスモータ装置を提供することにある。
【０００８】
上記の問題点を解消するための本発明の他の目的は、多相励磁方式でトルクを発生させるための多相スイッチドリラクタンスモータ装置の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施例による多相スイッチドリラクタンスモータ装置は、多相スイッチドリラクタンスモータと、前記多相スイッチドリラクタンスモータの一側に備えられた位置検知センサと、前記多相スイッチドリラクタンスモータと前記位置検知センサに連結され、前記位置検知センサの検出角度に応じて電源を制御して、前記多相スイッチドリラクタンスモータに供給する制御部と、を含む。
【００１０】
本発明の実施例による多相スイッチドリラクタンスモータ装置において、前記多相スイッチドリラクタンスモータは、外周面に沿って突出された多数の突極が形成されたロータと、前記ロータを回転可能に収容し、前記多数の突極に対向してコイルが夫々巻線されたパイ（π）状の多数のステータコアを備えるステータと、を含み、パイ状の前記ステータコア及び対向する前記突極に沿って磁束経路が形成される。
【００１１】
本発明の実施例による多相スイッチドリラクタンスモータ装置において、前記ステータコアは、ヨークと、前記突極と対向するように前記ヨークから両側に突出形成された二つのステータ突極と、を含み、回転軸を基準として直交する前記ステータコアの断面はパイ（π）状に備えられる。
【００１２】
本発明の実施例による多相スイッチドリラクタンスモータ装置において、前記ステータは、複数個の前記ステータコアの間に満たされ、夫々の前記ステータコアを固定結合させる絶縁部をさらに含む。
【００１３】
本発明の実施例による多相スイッチドリラクタンスモータ装置において、前記ステータは、モータから発生する熱を放熱するために、前記ステータコアとステータコアとの間に満たされる前記絶縁部の内部に備えられた冷却部をさらに含む。
【００１４】
本発明の実施例による多相スイッチドリラクタンスモータ装置において、前記ロータは、回転軸が固定結合される中空孔が形成されたロータコアと、前記ステータコアと対向するように前記ロータコアの外周面から突出形成される前記突極と、を含む。
【００１５】
本発明の実施例による多相スイッチドリラクタンスモータ装置において、前記ステータは、前記ステータ突極と前記ロータの突極との比が１２：１０となるように備えられる。
【００１６】
本発明の実施例による多相スイッチドリラクタンスモータ装置において、前記制御部は、前記ステータコアの夫々に備えられた前記コイルに連結され、前記位置検知センサの検出回転角度区間に応じて前記コイルのうち少なくとも一つに電源を制御して供給する。
【００１７】
本発明の実施例による多相スイッチドリラクタンスモータ装置において、前記位置検知センサは、エンコーダ（Ｅｎｃｏｄｅｒ）、レゾルバ（Ｒｅｓｏｌｖｅｒ）、及びポテンショメータ（Ｐｏｔｅｎｔｉｏｍｅｔｅｒ）のうち何れか一つを備える。
【００１８】
また、本発明の実施例による多相スイッチドリラクタンスモータ装置の制御方法は、多相スイッチドリラクタンスモータと、前記多相スイッチドリラクタンスモータの一側に備えられた位置検知センサと、前記多相スイッチドリラクタンスモータと位置検知センサに連結された制御部と、を含む多相スイッチドリラクタンスモータ装置に対して、前記制御部が、前記位置検知センサの検出回転角度区間に応じてＴＤＦ（Ｔｏｒｑｕｅ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を用いて電源を選択的に制御して、前記多相スイッチドリラクタンスモータに電源を供給する。
【００１９】
本発明の実施例による多相スイッチドリラクタンスモータ装置の制御方法において、前記多相スイッチドリラクタンスモータは、外周面に沿って突出された多数の突極が形成されたロータと、前記ロータを回転可能に収容し、前記多数の突極に対向してコイルが夫々巻線されたパイ（π）状の多数のステータコアを備えるステータと、を含み、前記制御部は、前記突極の回転角度を多数分割した夫々の回転角度区間で最大トルクまたは最小トルクを有する相に該当する少なくとも一つのステータコアに備えられたコイルに電源を供給する。
【００２０】
本発明の実施例による多相スイッチドリラクタンスモータ装置の制御方法において、前記制御部は、Ｔｅ＊＝Ｔｘ＊＋Ｔｙ＊の関係を満たすトルク命令値（Ｔｅ＊）が正の値を有すると、前記多数分割した夫々の回転角度区間で最大トルクを有する相に該当する少なくとも一つのステータコアに備えられたコイルに電源を供給する。
【００２１】
本発明の実施例による多相スイッチドリラクタンスモータ装置の制御方法において、前記制御部は、Ｔｅ＊＝Ｔｘ＊＋Ｔｙ＊の関係を満たすトルク命令値（Ｔｅ＊）が負の値を有すると、前記多数分割した夫々の回転角度区間で最小トルクを有する相に該当する少なくとも一つのステータコアに備えられたコイルに電源を供給する。
【００２２】
本発明の実施例による多相スイッチドリラクタンスモータ装置の制御方法において、前記多数分割した回転角度区間は、前記突極の数または進み角（ａｄｖａｎｃｅ  ａｎｇｌｅ）の値に応じて多数分割される。
【００２３】
本発明の実施例による多相スイッチドリラクタンスモータ装置の制御方法において、前記ＴＤＦは、前記多数のステータコアに対して、
【００２４】
【数１】
2014207858.tif 000003
【００２５】
【数２】
2014207858.tif 000004
【００２６】
と定義される。（ｇｘ（θ）≡∂Ｌｘ（θ）／∂θ、ｇｙ（θ）≡∂Ｌｙ（θ）／∂θ、ｇｘｙ（θ）≡∂Ｍｘｙ（θ）／∂θであり、Ｌは自己インダクタンス（ｓｅｌｆ−ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ）であり、Ｍは相互インダクタンス（ｍｕｔｕａｌ  ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ）であり、θは前記突極の回転角度）。
【００２７】
本発明の実施例による多相スイッチドリラクタンスモータ装置の制御方法は、前記ＴＤＦを用いることにより、従来の単相励磁駆動方法に比べトルクリップル率（Ｔｒｉｐ）が１／３に減少する。
【発明の効果】
【００２８】
本発明による多相スイッチドリラクタンスモータ装置は、トルク脈動、騒音及び振動が低減するとともに、リラクタンストルクを発生させることができる。
【００２９】
また、本発明による多相スイッチドリラクタンスモータ装置の制御方法は、従来の単相励磁駆動方法に比べ、トルクリップル率を１／３以上減少させ、トルク脈動、騒音及び振動を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１Ａ】本発明の第１実施例による多相スイッチドリラクタンスモータの駆動を概略的に図示した断面図である。
【図１Ｂ】本発明の第１実施例による多相スイッチドリラクタンスモータの駆動を概略的に図示した断面図である。
【図２】図１Ａ及び図１Ｂに図示された多相スイッチドリラクタンスモータの斜視図である。
【図３】本発明の第２実施例による多相スイッチドリラクタンスモータの断面図である。
【図４】図３に図示された多相スイッチドリラクタンスモータの斜視図である。
【図５】本発明の第３実施例による多相スイッチドリラクタンスモータの断面図である。
【図６】図５に図示された多相スイッチドリラクタンスモータの斜視図である。
【図７】本発明の実施例による多相スイッチドリラクタンスモータ装置の制御方法を説明するためのグラフである。
【図８】本発明の実施例による多相スイッチドリラクタンスモータ装置の制御方法を説明するための例示図である。
【図９】本発明の実施例による多相スイッチドリラクタンスモータ装置の制御方法を説明するための例示図である。
【図１０】本発明の実施例による多相スイッチドリラクタンスモータ装置の制御方法を説明するための例示図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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、構成要素が前記用語によって限定されるものではない。以下、本発明を説明するにあたり、本発明の要旨を不明瞭にする可能性がある係る公知技術についての詳細な説明は省略する。
【００３２】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
【００３３】
図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の第１実施例による多相スイッチドリラクタンスモータの駆動を概略的に図示した断面図であり、図２は、図１Ａ及び図１Ｂに図示された多相スイッチドリラクタンスモータの斜視図である。
【００３４】
本発明の第１実施例による多相スイッチドリラクタンスモータ装置は、多相スイッチドリラクタンスモータと、多相スイッチドリラクタンスモータの一側に備えられた位置検知センサ６００と、多相スイッチドリラクタンスモータと位置検知センサ６００に連結され、位置検知センサ６００の検出角度に応じて多相励磁方式で電源を制御して、多相スイッチドリラクタンスモータに供給する制御部７００と、を含む。
【００３５】
本発明の第１実施例による多相スイッチドリラクタンスモータは、複数個のステータコア１００ａ、１００ｂ、１００ｃを含むステータと、制御部の多相励磁制御方法により、前記ステータとの磁気力によるリラクタンストルクが発生して一方向に回転するロータ２００と、を含む。
【００３６】
具体的には、前記ロータ２００は、ロータコア２１０と、複数個の突極２２０と、を含む。図１Ａ及び図１Ｂに図示されたように、前記ロータコア２１０の中央には、前記モータの回転力を外部に伝達するための回転軸２３０が固定結合される中空孔２１１が形成される。
【００３７】
また、本発明の第１実施例による多相スイッチドリラクタンスモータは、図１Ａ及び図１Ｂに図示されたように、前記ロータコア２１０の外周面から突出形成される前記突極２２０は、総計１０個が形成される。ここで、本発明の第１実施例では、ロータ２００の突極２２０が１０個からなるが、ロータコア２１０から突出形成されるロータ２００の突極２２０が１０個以上からなってもよい。
【００３８】
また、前記ロータコア２１０と突極２２０は、リラクタンストルクを発生させるために金属材質からなる。
【００３９】
前記ステータは、図１Ａ及び図１Ｂに図示されたように、複数個のステータコア１００ａ、１００ｂ、１００ｃと、絶縁部１４０と、冷却部１５０と、を含む。
【００４０】
具体的には、前記ステータコアは、第１ステータコア１００ａと、第２ステータコア１００ｂと、第３ステータコア１００ｃと、これに対応する夫々の対応ステータコアを含み、全体的に円筒状を成すように配列されて、円筒状の配列の中央に前記ロータ２００が回転可能に収容される。
【００４１】
夫々の前記ステータコア１００ａ、１００ｂ、１００ｃは、同じ形態に備えられており、代表的に第１ステータコア１００ａは、ヨーク１１０ａと複数個のステータ突極１２０ａと、からなる。
【００４２】
このような夫々の前記ステータコア１００ａ、１００ｂ、１００ｃは、一つの相を構成するために、例えば、第１ステータコア１００ａと他の一つのステータコア１００ａ´は、互いに対向するように同一線上に配置させることが好ましい。
【００４３】
具体的には、前記ヨーク１１０ａには、二つのステータ突極１２０ａを備えており、前記ステータ突極１２０ａは、前記突極２２０と対向するように、前記ヨーク１１０ａの両側に内周面から内側に突出形成される。
【００４４】
これにより、前記ヨーク１１０ａとステータ突極１２０ａは、回転軸を基準としてこれと直交する断面がパイ（π）状または
2014207858.tif 000005
状からなる。
【００４５】
従って、本発明の第１実施例による複数個の前記ステータコア１００ａ、１００ｂ、１００ｃは、同様にパイ（π）状または
2014207858.tif 000006
状からなる。
【００４６】
また、本発明の第１実施例は、多相励磁制御方法によって動作する多相のスイッチドリラクタンスモータを具現するものであり、多相励磁制御方法により、外部の制御部（不図示）から電源が印加されるコイル１３０が、前記ステータ突極１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ夫々に多数巻線されて備える。
【００４７】
また、前記ヨーク１１０ａとステータ突極１２０ａは、リラクタンストルクを発生させるために金属材質からなる。
【００４８】
また、上述したように本発明の第１実施例による多相励磁制御方法によって動作する多相スイッチドリラクタンスモータは、夫々のステータコア１００ａ、１００ｂ、１００ｃに対応して対向するステータコアと一つの相を成して３相のステータコアで構成されるため、前記ステータは、総６個のパイ（π）状のステータコアを備える。
【００４９】
従って、前記ステータ突極１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃは、総計１２個を備える。
【００５０】
また、本発明の第１実施例による多相スイッチドリラクタンスモータは、前記ステータ突極１２０と前記ロータ２００の突極２２０との比が１２：１０となるように６個のパイ状のステータコアを含むが、ステータ突極とロータの突極との比が２４：２０となるように多数のパイ状のステータコアを含んで多相のスイッチドリラクタンスモータを具現してもよい。
【００５１】
また、一つの前記ステータコア１００ａを構成する前記ステータ突極１２０ａとステータ突極１２０ａとの間、及び互いに隣合う前記ステータコア１００ａ、１００ｂ、１００ｃとの間には、絶縁部１４０が満たされる。
【００５２】
具体的には、本発明の第１実施例による前記ステータコア１００ａ、１００ｂ、１００ｃは、夫々セグメント状に分離されているため、ステータコアを互いに結合させるために、前記ステータコア１００ａ、ステータコア１００ｂ及びステータコア１００ｃの間の空間に、前記絶縁部１４０が満たされる。
【００５３】
また、本発明の第１実施例によると、前記ステータコア１００ａ、１００ｂ、１００ｃ相互間の磁束移動を遮断するために、前記絶縁部１４０は、非磁性で絶縁物質の樹脂材質で形成されることが好ましい。
【００５４】
これにより、ステータ全体を金属で製作した従来のスイッチドリラクタンスモータに比べ、本発明の第１実施例による多相スイッチドリラクタンスモータは、磁束が流れるパイ状のステータコアのみを金属材質で構成し、その他の部分は絶縁部で構成するため、ステータの重量及びステータの製造コストを低減することができる。
【００５５】
図１Ａ、図１Ｂ、及び図２に図示されたように、本発明の第１実施例による多相スイッチドリラクタンスモータは、長時間の駆動により発熱が発生するため、前記モータの内部から発生する熱を放熱させるために、互いに隣合う前記ステータコア１００ａ、１００ｂ、１００ｃの間に備える前記絶縁部１４０の内部に、冷却部１５０を備える。
【００５６】
具体的には、前記冷却部１５０は、互いに隣合う前記ステータコア１００ａ、１００ｂ、１００ｃに巻線された前記コイル１３０と接触しないように、前記絶縁部１４０の中央部分に備えることが好ましい。
【００５７】
また、本発明の第１実施例による冷却部１５０は、水冷管（ｗａｔｅｒ  ｃｏｏｌｉｎｇ  ｐｉｐｅ）を備えるが、これに限定されず、その他の冷媒を用いた冷却部を適用することもできる。
【００５８】
従って、図１Ａに図示されたように、前記コイル１３０に電源が印加されると、磁気抵抗（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ）の変化によって、リラクタンストルクが発生し、その後前記ロータ２００は、最も近接したパイ状の前記ステータコア１００ａの前記ステータ突極１２０ａに向かう方向に回転させる。
【００５９】
この際、前記ステータコア１００ａとロータ２００に流れる磁束の流れは、図１Ｂに図示されたように、パイ（π）状を成す前記ヨーク１１０ａ及び二つの前記ステータ突極１２０ａと前記ロータ２００を通るようになる。
【００６０】
具体的には、磁束の流れは、一つの前記ステータ突極１２０ａと対向する一つの前記突極２２０に流れ、ロータコア２１０を経由した後、さらに他の一つの突極２２０に沿って流れた後、他の一つのステータ突極１２０ａを経由する。
【００６１】
このように、本発明の第１実施例による多相スイッチドリラクタンスモータは、磁束の流れがヨーク１１０ａに流れることにより、従来のスイッチドリラクタンスモータの磁束経路より短い磁束経路を成すようになる。
【００６２】
これにより、パイ状の前記ステータコア１００ａ、１００ｂ、１００ｃとこれに対向する前記ロータ２００によって磁束経路が短くなることにより、従来のスイッチドリラクタンスモータに比べ、コアロス（ｃｏｒｅ  ｌｏｓｓ）を減らすことができる。
【００６３】
また、ステータ全体を金属で製作した従来のスイッチドリラクタンスモータに比べ、本発明の第１実施例では、磁束が流れるパイ状のステータコアのみを金属材質で構成し、その他の部分を絶縁材で構成するため、ステータの重量及びステータの製造コストを低減することができる。
【００６４】
このように構成された本発明の第１実施例による多相スイッチドリラクタンスモータは、回転軸２３０の一側に装着され、制御部７００に連結された位置検知センサ６００を含む。ここで、位置検知センサ６００は、通常用いられるエンコーダ（Ｅｎｃｏｄｅｒ）、レゾルバ（Ｒｅｓｏｌｖｅｒ）、またはポテンショメータ（Ｐｏｔｅｎｔｉｏｍｅｔｅｒ）などを備える。
【００６５】
制御部７００は、このような位置検知センサ６００により検出された回転角情報を用いる後述の多相励磁方式で、夫々の分割された回転角度範囲に応じて電源を制御して、本発明の第１実施例による多相スイッチドリラクタンスモータに電源を供給する。
【００６６】
このような多相励磁方式で制御部が電源を制御して供給することにより、本発明の第１実施例による多相スイッチドリラクタンスモータ装置は、トルク脈動、騒音及び振動が低減するとともに、リラクタンストルクを発生させることができる。
【００６７】
以下、本発明の第２実施例によるスイッチドリラクタンスモータ装置を、図３及び図４を参照して説明する。
【００６８】
図３は、本発明の第２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り、図４は、図３に図示されたスイッチドリラクタンスモータの斜視図である。本発明の第２実施例を説明するにあたり、第１実施例と同一または対応する構成要素に対しては同一の参照番号を付け、重複する部分についての説明は省略する。以下、これを参照して本発明の第２実施例によるスイッチドリラクタンスモータについて説明する。
【００６９】
本発明の第２実施例による多相スイッチドリラクタンスモータ装置は、多相スイッチドリラクタンスモータと、多相スイッチドリラクタンスモータの一側に備えられた位置検知センサと、多相スイッチドリラクタンスモータと位置検知センサに連結され、位置検知センサの検出角度に応じて多相励磁方式で電源を制御して、多相スイッチドリラクタンスモータに供給する制御部と、を含む。
【００７０】
本発明の第２実施例による多相スイッチドリラクタンスモータは、一つのステータヨーク３１０ａの両側端部３３０ａ、３３２ａが互いに隣合うステータヨークの端部３３２ｂ、３３０ｃに向かって延長されて互いに結合される。
【００７１】
具体的には、図３の「Ａ」部分で、一つのステータヨーク３１０ａの一端部３３０ａには外部に突出形成される突出部３３１ａが形成され、反対側の他端部３３２ｂには前記突出部３３１ａの形状と対応して係合される結合溝３３３ｂが形成される。
【００７２】
また、図３の「Ｂ」部分で、ステータヨーク３１０ａの他端部３３２ａに形成された結合溝３３３ａは、隣合う前記ヨーク３１０ｃの一端部３３０ｃに形成された突出部３３１ｃと係合する。
【００７３】
従って、図３の「Ａ」及び「Ｂ」に拡大図示されたように、前記ステータコア３００ａは、前記ヨーク３１０ａの両側端部３３０ａ、３３２ａに形成された前記突出部３３１ａと結合溝３３３ａを用いて、両側に配置された前記ステータコア３００ｂ、３００ｃと結合させる。
【００７４】
これにより、本発明の第２実施例による多相スイッチドリラクタンスモータは、モータの製造工程においてステータコアを容易に結合することができるため、組み立ての収率が向上する。また、前記モータの作動中に発生する破損によるステータコアの交換または修理が容易である。
【００７５】
さらに、本発明の第２実施例による多相スイッチドリラクタンスモータは、一つの前記ヨーク３１０ａから両側に結合された前記ステータコア３００ｂ、３００ｃ方向への磁束移動を遮断するために、複数個の遮断孔３４０が形成される。
【００７６】
従って、図３に図示されたように、本発明の第２実施例による多相スイッチドリラクタンスモータは、制御部による多相励磁制御方法により、磁束経路が第１ステータコア３００ａ及び前記第１ステータコア３００ａと対向する二つの突極２２０のみからなる。
【００７７】
また、前記突極２２０から前記ステータ突極３２０ａを経て、前記ヨーク３１０ａに入る磁束を、前記遮断孔３４０内に流れるようにして、さらに短い磁束経路を得ることができる。
【００７８】
これにより、本発明の第２実施例による多相スイッチドリラクタンスモータは、従来のスイッチドリラクタンスモータに比べ磁束経路を短くすることができ、多相励磁制御方法で電源を制御して供給することにより、トルク脈動、騒音及び振動を低減させるとともに、トルクを発生させることができる。
【００７９】
以下、本発明の第３実施例によるスイッチドリラクタンスモータ装置を、図５及び図６を参照して説明する。
【００８０】
図５は、本発明の第３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り、図６は、図５に図示されたスイッチドリラクタンスモータの斜視図である。本発明の第３実施例を説明するにあたり、上記の実施例と同一または対応する構成要素に対しては同一の参照番号を付け、重複する部分についての説明は省略する。
【００８１】
本発明の第３実施例による多相スイッチドリラクタンスモータ装置は、多相スイッチドリラクタンスモータと、多相スイッチドリラクタンスモータの一側に備えられた位置検知センサと、多相スイッチドリラクタンスモータと位置検知センサに連結され、位置検知センサの検出角度に応じて多相励磁方式で電源を制御して、多相スイッチドリラクタンスモータに供給する制御部と、を含む。
【００８２】
図５に図示されたように、本発明の第３実施例による多相スイッチドリラクタンスモータは、互いに隣合うステータヨーク５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃが互いに一体に連結されて円筒状の外郭５３０を形成することにより、一体型のステータを構成することができる。
【００８３】
これにより、本発明の第３実施例による多相スイッチドリラクタンスモータは、パイ（π）状の多数のステータコア５００ａ、５００ｂ、５００ｃを一体型に製作することができる。
【００８４】
以下、本発明の実施例による多相スイッチドリラクタンスモータ装置の制御方法について、図７から図１０を参照して説明する。
【００８５】
図７は、本発明の実施例による多相スイッチドリラクタンスモータ装置の制御方法を説明するためのグラフであり、図８から図１０は、本発明の実施例による多相スイッチドリラクタンスモータ装置の制御方法を説明するための例示図である。ここで、図８から図１０は、図１Ａに図示された多相スイッチドリラクタンスモータを例示的に変形図示した例示図である。
【００８６】
本発明の第１から第３実施例によって多様に具現できる多相スイッチドリラクタンスモータでは、外部の制御部による多相励磁制御方法により、夫々の分割された回転角度範囲に応じて、該当する相に関するステータコアのうち少なくとも一つに備えたコイルに選択的に電源が印加され、これによる磁気抵抗（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ）の変化によって、リラクタンストルクが発生する。
【００８７】
まず、本発明の実施例による多相励磁制御方法を説明するにあたり、図８に図示された第１ステータコア１００ａ、第２ステータコア１００ｂ、第３ステータコア１００ｃのうち、隣接する第１ステータコア１００ａ及び第２ステータコア１００ｂのような二つの相区間に対するトルク命令値（Ｔｏｒｑｕｅ  Ｃｏｍｍａｎｄ  ｖａｌｕｅ；Ｔｅ＊）を定義する。
【００８８】
トルク命令値は、下記の数式１で記載したように、隣接する二つの相での相トルク命令値（Ｐｈａｓｅ  Ｔｏｒｑｕｅ  Ｃｏｍｍａｎｄ）、例えば、第１ステータコア１００ａの相トルク命令値（Ｔｘ＊）と第２ステータコア１００ｂの相トルク命令値（Ｔｙ＊）との和であることができる。
【００８９】
【数３】
2014207858.tif 000007
【００９０】
このような数式１において、第１ステータコア１００ａに備えたコイル１３０に印加される相電流（ｉｘ）及び第２ステータコア１００ｂに備えたコイル１３０に印加される相電流（ｉｙ）が電流命令値（ｉｘ＊、ｉｙ＊）に対して誤差許容値以下を維持する場合、即ち、ｉｘ＊≒ｉｘ、ｉｙ＊≒ｉｙと仮定することができる場合、数式１は、下記の数式２に変形することができる。
【００９１】
【数４】
2014207858.tif 000008
【００９２】
もし、相互インダクタンス（Ｍｕｔｕａｌ  Ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ）まで考慮する場合、下記の数式３の関係を満たす。
【００９３】
【数５】
2014207858.tif 000009
【００９４】
【数６】
2014207858.tif 000010
【００９５】
【数７】
2014207858.tif 000011
【００９６】
【数８】
2014207858.tif 000012
【００９７】
ここで、ｇｘ（θ）≡∂Ｌｘ（θ）／∂θ、ｇｙ（θ）≡∂Ｌｙ（θ）／∂θ、ｇｘｙ（θ）≡∂Ｍｘｙ（θ）／∂θであり、Ｌは自己インダクタンス（ｓｅｌｆ−ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ）であり、Ｍは相互インダクタンス（ｍｕｔｕａｌ  ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ）
であり、θは突極２２０の回転角度である。
【００９８】
このような数式３のｆｘ（θ）、ｆｙ（θ）、ｆｘｙ（θ）のＴＤＦ（Ｔｏｒｑｕｅ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）は、下記の数式４のような拘束条件を満たす。
【００９９】
【数９】
2014207858.tif 000013
【０１００】
（０≦ｆｘ（θ）≦１、ｆｘ（θｉ）＝１、ｆｘ（θｆ）＝０、０≦ｆｙ（θ）≦１、ｆｙ（θｉ）＝０、ｆｙ（θｆ）＝１（θｉ≦θ≦θｆ））
【０１０１】
これを満たすＴＤＦは多様な形態に定義することができるが、本発明の実施例によって下記の数式５のＴＤＦを定義する。
【０１０２】
【数１０】
2014207858.tif 000014
【０１０３】
【数１１】
2014207858.tif 000015
【０１０４】
この際、第１ステータコア１００ａに備えたコイル１３０に印加される相電流（ｉｘ）及び第２ステータコア１００ｂに備えたコイル１３０に印加される相電流（ｉｙ）は、下記の数式６のように計算される。
【０１０５】
【数１２】
2014207858.tif 000016
【０１０６】
【数１３】
2014207858.tif 000017
【０１０７】
このような１２／１０の多相スイッチドリラクタンスモータの構造に最適化された多相励磁制御方法は、図８に図示されたように、突極２２０の間の回転角度範囲を六つの角度区間に分けてＴＤＦを適用して実施する。
【０１０８】
具体的には、１２／１０の多相スイッチドリラクタンスモータは、１０個の突極２２０を有するため、連続する２個の突極２２０の間の３６度回転角度領域を六つの分割角度区間に均等分割して、夫々の分割角度区間にＴＤＦを適用して実施する。
【０１０９】
これにより、トルク命令値（Ｔｅ＊）が夫々正の値を有する場合と負の値を有する場合に対して、回転角区間毎のＴＤＦを表１と表２のようにまとめることができる。
【０１１０】
ここで、下記の表１と表２は、一例として、回転角度範囲を６度ずつ均等に６個の回転角度区間に等分した場合を示すが、これに限定されず、突極２２０の数、進み角（ａｄｖａｎｃｅ  ａｎｇｌｅ）値などを考慮して、非均等な回転角区間に分割して、合計が３６度となるようにする方法も可能である。
【０１１１】
【表１】
2014207858.tif 000018
【０１１２】
ここで、表１と表２において、ｆａは第１ステータコア１００ａに関するＴＤＦであり、ｆｂは第２ステータコア１００ｂに関するＴＤＦであり、ｆｃは第３ステータコア１００ｃに関するＴＤＦである。
【０１１３】
【表２】
2014207858.tif 000019
【０１１４】
このような表１と表２でまとめられた結果は、図７に図示されたトルクグラフで示すことができ、このようなグラフにおいて、本発明の実施例による多相励磁制御方法は、トルク命令値（Ｔｅ＊）が正の値を有する場合、夫々の回転角区間で最大トルクを有する相に該当するステータコアのコイルに電源を印加する。
【０１１５】
一方、本発明の実施例による多相励磁制御方法は、トルク命令値（Ｔｅ＊）が負の値を有する場合、夫々の回転角区間で最小トルクを有する相に該当するステータコアのコイルに電源を印加する。
【０１１６】
具体的には、図７に図示されたトルクグラフの「Ｉ」区間で０度の回転角初期状態を図示した図８を参照する。
【０１１７】
図８に図示されたように、図７に図示されたトルクグラフの「Ｉ」区間で「Ｒ」で表示された突極２２０が第１ステータコア１００ａと０度の回転角初期状態にあり、印加された電源によって突極２２０が時計回り方向に６度の回転角まで「Ｉ」区間で最大リラクタンストルクを示す（１００ｃ＋１００ａ）相、即ち、第３ステータコア１００ｃと第１ステータコア１００ａ及びこれに対応するステータコア夫々のコイル１３０に電源を選択的に印加してリラクタンストルクを発生させる。
【０１１８】
「ＩＩ」区間では、最大リラクタンストルクを示す１００ａ相、即ち、第１ステータコア１００ａとこれに対応するステータコアのコイル１３０にのみ電源を選択的に印加してリラクタンストルクを発生させる。
【０１１９】
「ＩＩＩ」区間では、最大リラクタンストルクを示す（１００ａ＋１００ｂ）相、即ち、第１ステータコア１００ａと第２ステータコア１００ｂ及びこれに対応するステータコア夫々のコイル１３０にのみ電源を選択的に印加してリラクタンストルクを発生させる。
【０１２０】
「ＩＶ」区間では、最大リラクタンストルクを示す１００ｂ相、即ち、第２ステータコア１００ｂとこれに対応するステータコアのコイル１３０にのみ電源を選択的に印加して、グラフの上側のイメージのように、第２ステータコア１００ｂと対応するステータコアに電流が流れてリラクタンストルクを発生させる。
【０１２１】
「Ｖ」区間では、図７と図９に図示されたように、最大リラクタンストルクを示す（１００ｂ＋１００ｃ）相、即ち、第２ステータコア１００ｂと第３ステータコア１００ｃ及びこれに対応するステータコア夫々のコイル１３０にのみ電源を選択的に印加して、グラフの上側のイメージのように、第２ステータコア１００ｂと第３ステータコア１００ｃ及びこれに対応するステータコアに電流が流れてリラクタンストルクを発生させる。
【０１２２】
また、「ＶＩ」区間では、図７と図１０に図示されたように、最大リラクタンストルクを示す１００ｃ相、即ち、第３ステータコア１００ｃとこれに対応するステータコアのコイル１３０にのみ電源を選択的に印加してリラクタンストルクを発生させる。
【０１２３】
このように本発明の実施例による多相励磁制御方法は、トルク命令値（Ｔｅ＊）が正の値を有する場合、図７に「ｏｏｏｏｏ」で表示した「Ｃ」部分のように、夫々の回転角区間で最大トルクを有する相に該当するステータコアのコイルに電源を選択的に印加して、リラクタンストルクを発生させる。
【０１２４】
一方、本発明の実施例による多相励磁制御方法は、トルク命令値（Ｔｅ＊）が負の値を有する場合、図７のグラフの下側に表示した「ｏｏｏｏｏ」部分のように、夫々の回転角区間で最小トルクを有する相に該当するステータコアのコイルに電源を選択的に印加して反時計回り方向のリラクタンストルクを発生させる。
【０１２５】
このような本発明の実施例による多相励磁制御方法と従来の単相励磁駆動方法の効果は、トルクリップル率（Ｔｒｉｐ）を用いて比較することができる。
【０１２６】
具体的には、トルクリップル率（Ｔｒｉｐ）は、下記の数式７のように定義される。
【０１２７】
【数１４】
2014207858.tif 000020
【０１２８】
【数１５】
2014207858.tif 000021
【０１２９】
（Ｔｒｉｐはトルクリップル率、Ｔｍａｘは最大トルク、Ｔｍｉｎは最小トルク、Ｔａｖｅは平均トルク、τは瞬時トルク）
【０１３０】
このようなトルクリップル率（Ｔｒｉｐ）の式を用いて、本発明の実施例による多相励磁制御方法と従来の単相励磁駆動方式を比較すると、従来の単相励磁駆動方法による図７の「ｘｘｘｘｘ」で表示した「Ｄ」領域では、トルクリップル率が７４％であるが、本発明の実施例による多相励磁制御方法による図７の「Ｃ」領域では、トルクリップル率が２０％に減少する。
【０１３１】
これにより、従来の単相励磁駆動方法に比べ、本発明の実施例による多相励磁制御方法は、トルクリップル率（Ｔｒｉｐ）が１／３以上減少する効果があるということを確認することができる。
【０１３２】
従って、本発明の実施例による多相励磁制御方法は、従来の単相励磁駆動方法に比べトルクリップル率（Ｔｒｉｐ）を減少させ、従来のトルク脈動、騒音及び振動を低減させることができる。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１３５】
本発明は、多相スイッチドリラクタンスモータ装置及びその制御方法に適用可能である。
【符号の説明】
【０１３６】
１００ａ、１００ｂ、１００ｃ  ステータコア
１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ  ヨーク
１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ  ステータ突極
１３０  コイル
１４０  絶縁部
１５０  冷却部
２００  ロータ
２１０  ロータコア
２１１  中空孔
２２０  突極
２３０  回転軸
６００  位置検知センサ
７００  制御部
【図１Ａ】
2014207858.tif 000024
【図１Ｂ】
2014207858.tif 000025
【図２】
2014207858.tif 000026
【図３】
2014207858.tif 000027
【図４】
2014207858.tif 000028
【図５】
2014207858.tif 000029
【図６】
2014207858.tif 000030
【図８】
2014207858.tif 000031
【図９】
2014207858.tif 000032
【図１０】
2014207858.tif 000033
【図７】
2014207858.tif 000034