(57)【要約】【課題】  振動、騒音および脱調が発生せず、ローターを容易に逆方向に回転させることのできるスイッチトリラクタンスモーターを提供する。【解決手段】  四極構造のローター１０と、五相構造のステーター２０と、ステーター２０の各相に接続された五つの受光体３０と、五つの受光体３０のそれぞれの光を照射する五つの第一発光体４０および第二発光体５０と、第一発光体４０の光を受光体３０に通光させる四つの第一通光部および第二発光体５０の光を受光体３０に通光させる四つの第二通光部とを有する遮光板６０とで構成する。遮光板６０の第一通光部の端部と第二通光部の端部との間に、緩衝遮光部を等間隔で四つ設ける。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遮光板（６０）の盤面上のローター突極（１１）と同じ角度位置において、突極（１１）の中心線上及び、中心線上の第一発光体（４０）の配置位置より、時計回り方向へ第一発光体（４０）の光が通光する通光領域（Ｚ１）を設け、同様に突極（１１）の中心線上より第二発光体（５０）の配置位置で逆時計回り方向へ第二発光体（５０）の光が通光する通光領域（Ｚ１）を設け、一つの突極（１１）に時計回り方向及び逆時計回り方向の二つの通光領域（Ｚ１，Ｚ１）を設け、盤面上のローター（１０）を構成する全ての突極（１１）の位置に同様の二つの通光領域（Ｚ１，Ｚ１）を設けた遮光板を有するスイッチトリラクタンスモーター。
【請求項２】
全ての相が個々に対峙するローター（１０）の回転角度を検出し、それぞれの相が個々に自らを制御するための制御信号を発生させる手段として、全ての相へ受光体（３０）を配置した個別制御信号発生方式を有する請求項１に記載のスイッチトリラクタンスモーター。
【請求項３】
一つの受光体（３０）に対し、正，逆回転制御を行うための二つの発光体（４０，５０）を配置し、何れか一つの発光体を選択して行う回転方向制御方式を有する請求項１又は２に記載のスイッチトリラクタンスモーター。
【請求項４】
ステーター（２０）とローター（１０）の突極（１１）が対向する位置において、受光体（４０，５０）を遮光する緩衝遮光領域（Ｚ２）を設けた請求項１〜３のいずれかに記載のスイッチトリラクタンスモーター。
【請求項５】
回転シャフト（２）に固定され，径方向に突出した四つの突極（１１）を等間隔で有する磁性材製で四極構造のローター（１０）と、
前記ローターの外周側に沿って固定され，十個のコイル極（２１）を備える五相構造のステーター（２０）と、
前記回転シャフトを中心に同心状に等間隔で配置されて固定されると共に，前記ステーターの各相に接続され，スリット状の受光部（３１）を備えた五つの受光体（３０）と、
前記回転シャフトを中心に同心状に等間隔で配置されて固定され，前記五つの受光体のそれぞれの外半部（３２）に光を照射する五つの第一発光体（４０）と、
前記回転シャフトを中心に同心状に等間隔で，かつ前記第一発光体の内周側に配置されて固定され，前記五つの受光体のそれぞれの内半部（３３）に光を照射する五つの第二発光体（５０）と、
前記回転シャフトに固定されて，前記受光体と前記第一発光体および第二発光体との間に配置され，前記第一発光体の光を前記受光体の外半部に通光させる四つの第一通光部（６１）と，前記第一通光部の内周側に等間隔で，かつ該第一通光部と交互に配置され，前記第二発光体の光を前記受光体の内半部（３３）に通光させる四つの第二通光部（６２）とを有する遮光板（６０）と、を備え、
前記遮光板の第一通光部の端部と第二通光部の端部との間に，前記第一発光体および第二発光体の光を，前記受光体の外半部および内半部のいずれにも通光させない緩衝遮光部（６３）を等間隔で四つ設け，前記五つの受光体のそれぞれが受光するタイミングを順次ずらせたことを特徴とするスイッチトリラクタンスモーター。
【請求項６】
回転シャフト（２）に固定され，径方向に突出した四つの突極（１１）を等間隔で有する磁性材製で四極構造のローター（１０）と、
前記ローターの外周側に沿って固定され，十個のコイル極（２１）を備える五相構造のステーター（２０）と、
前記回転シャフトを中心に同心状に等間隔で配置されて固定されると共に，前記ステーターの各相に接続され，スリット状の受光部（３１）を備えた五つの受光体（３０）と、
前記回転シャフトを中心に同心状に等間隔で配置されて固定され，前記五つの受光体のそれぞれの外半部（３２）に光を照射する五つの第一発光体（４０）と、
前記回転シャフトを中心に同心状に等間隔で，かつ前記第一発光体の内周側に配置されて固定され，前記五つの受光体のそれぞれの内半部（３３）に光を照射する五つの第二発光体（５０）と、
前記回転シャフトに固定されて，前記受光体と前記第一発光体および第二発光体との間に配置され，前記第一発光体の光を前記受光体の外半部に通光させる四つの第一通光部（６１）と，前記第一通光部の内周側に等間隔で，かつ該第一通光部と交互に配置され，前記第二発光体の光を前記受光体の内半部に通光させる四つの第二通光部（６２）とを有する遮光板（６０）と、を備え、
前記遮光板の第一通光部の端部と第二通光部の端部との間に，前記第一発光体および第二発光体の光を，前記受光体の外半部および内半部のいずれにも通光させない緩衝遮光部（６３）を等間隔で四つ設け，前記五つの第一受光体および第二発光体のそれぞれが受光するタイミングを順次ずらせ、
前記遮光板の第一通光部の内周側と第二通光部の外周側との間に，前記第一発光部の光を前記第一通光部に効率的に通過させ，前記第二発光部の光を前記第二通光部に効率的に通過させる光拡散防止壁（６４）を設け、
前記受光体をＣｄＳセルで構成し、
前記第一発光体および第二発光体を発光ダイオードで構成したことを特徴とするスイッチトリラクタンスモーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレス構造のスイッチトリラクタンスモーター（ＳＲＭ：Ｓｗｉｔｃｈｅｄ  Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ  Ｍｏｔｏｒ）の制御方法及び同モーターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、強磁性材製の鉄で構成したローターと、コイル極を有する複数相のステーターとで構成されるスイッチトラクタンスモーターの改良が進められている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
こうした構成のスイッチトリラクタンスモーターは、永久磁石を使用しないので構造が簡単で安価であり、機械的強度にも優れるなどの特長を有する。
【０００４】
通常多くが従来技術を示す図１５の三相の六ステーター２０とローター１０に四つの突極を設けた構造が多く用いられ、ロジック回路と非対称Ｈブリッジ回路によって制御を行っている。図１６の構造において、Ａ相とローター１０の縦軸の突極１１ａが引合い対向する位置にあり、時計回りに回転させるには、Ａ相の電流を遮断し、同時にＢ相に電流を流して磁力を発生させ、ローター１０の横軸の突極１１ｂを引き付けローター１０を回転させるが、Ｂ相のステーターコイル極２１に発生する半径方向の磁力がローター１０の縦軸の二つの突極に作用するため、半径方向に働く磁力が騒音や振動及び脱調の原因とされる。
【０００５】
スイッチトリラクタンスモーターの制御において、ローターの位置検出をエンコーダーやホール素子を用いて行い、検出した信号をロジック回路でゲート信号として波形処理し、非対称Ｈブリッジ回路のゲート制御を行う方式の為、同時に一相の制御しか行えず、一相のステーターの磁力だけでローターに回転力を加える方式の為低速時に回転力の変動が起こりやすい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１７３５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記した従来のスイッチトリラクタンスモーターは、通常、ローターの回転角度を検出する手段として、新たにローターへ磁極を設け、その磁極の位相をホール素子で検出する方法やエンコーダーを用いて行われ、制御アルゴリズムによって最適な信号を形成し、マイクロコンピューターで各相の制御を行っている。
【０００８】
しかし、従来用いられているスイッチトリラクタンスモーターの構造は、六つのステーターの三相とローターに十字に突出した四極三相構造とローター極よりステーター数を二つ多くすることで回転力の変動を最小化し、全ての極が一致することで回転力を生み出さない状態を防ぐ構造であり、縦軸極がステーターと対向する位置にある場合、回転力を生み出すために横軸極の回転方向のステーターを通電し、ステーターに発生する磁力の吸引力でローター極を引き付ける。縦軸極のステーターと横軸極のステーターは隣り合っており、ステーター磁極の吸引力が半径方向のローター極にも作用し、また、縦軸極又は横軸極の何れか一つの軸極だけにしか回転力が働かないため、低速時において回転力の変動や騒音、振動、そしてローターの回転位置と制御信号が同期しない場合に脱調を起こすため制御が困難などの問題もある。さらに、従来のスイッチトリラクタンスモーターは、ステーターの吸引力だけでローターを回転させているため、当該ローターの逆方向への回転は、電流の方向を変えても行うことができず、従って、ロジック回路において制御信号の位相を反転させ、非対称Ｈブリッジ回路を制御することで回転方向の制御を行っている。
【０００９】
本発明はこうした問題に鑑み創案されたもので、ロジック回路や非対称Ｈブリッジ回路を用いた制御方法で発生する低速時の回転力の変動や振動による騒音の発生、同期が外れて発生する脱調する問題を解決する為に、スイッチトリラクタンスモーターの構造とその制御方式を、提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の原理を示す図２記載のスイッチトリラクタンスモーターは、四つの極のローター１０とステーター２０の五相構造と、光制御信号発生装置を用い、装置内の五相それぞれの位置に制御信号を発生させる発光体と受光体を配置し、装置内に設けた通光領域が発光体の光を通光・遮光する方式により、五相それぞれの受光体が対峙するローター位置を個々に検出し、自らを制御する方式により、課題の解決を図っている。
【００１１】
ステーター２０の磁力が半径方向に作用し、騒音や振動が発生する問題を解決する手段として、図２のローターの縦突極１１ａとＡ相が引き合い対向する位置において、横突極１１ｂの極をＥ相が磁力を出力した場合、Ａ相のステーターコイル極とＥ相のステーターコイル極２１の間にＣ相のステーターコイル極２１が位置しているため、Ｅ相に発生する半径方向の磁力がＣ相のステーターコイル極によって阻まれる作用により、ローター１０の縦突極１１ａにＥ相の磁力の影響が減少する為、騒音や振動が発生する問題を解決している。
【００１２】
回転力の変動を減少させる方法として従来の制御方法では、ローター１０の縦軸極又は横軸極何れか一つの軸極だけに回転力を加える方式であり、同期の異なる回転力を、同時に二つの軸極に加えられれば、縦軸極と横軸極ではステーター２０と対向する位置が異なる為、常に何れかの軸極に回転力が加わるため回転力の変動を減少させる事ができる。
【００１３】
ローター１０の縦軸極、横軸極を同時に制御するために、各相が個々に対峙するローター１０の回転位置を検出し、自らを制御することで、縦軸極、横軸極へ同時に回転力を加える事ができる。
【００１４】
図１〜図１５を参考にして、各相が個々に自らを制御する手段として、制御信号発生装置内において、制御信号を発生させる受光体３０を各相へ個々に設け、各相と同じ設置間隔で各相の受光体３０を設置し、回転シャフト２の周の軸心より受光体３０を結ぶ直線上において、受光体３０の位置を挟み内外に等間隔で、受光体３０の位置の外側に第一発光体４０を配置し、受光体４０の位置の内側に第二発光体５０を配置し、二つの発光体が一つの受光体４０を照射するように設置し、同様に各相にそれぞれ設けている。
【００１５】
受光体と発光体の間において、ローター１０と共に回転し発光体４０，５０が発光する光を通光、遮光する遮光板６０を回転シャフト２に固着して用いている。
【００１６】
遮光板の形状は平らな円形をしており、円形の平面上の第一発光体の配置と同様の位置の軌道上で、また、ローター１０の縦軸の二つの極、横軸の二つの極それぞれの中心位置より、周方向の隣の縦軸極との中間位置までの範囲内で、第一発光体４０の光を通光させる通光領域を設け、同様に、第二発光体と同様の位置の軌道上で、ローターの縦，横軸極の中心位置より逆周方向の隣の縦軸極との中間位置までの範囲内で、第二発光体の光を通過させる通光領域を設け、各極の中心を境に周方向、逆周方向へ軌道の異なる二つの通光領域を設けた遮光体の構造において、全ての相の第一発光体又は第二発光体の何れかを発光し、全ての相の受光体に光を同時に照射した場合、四つの通光領域の何れかにより受光して信号を出力する受光体３０と、何れかの遮光領域により遮光されて信号を出力しない受光体３０とに判別され、縦軸の極の通光領域と横軸の通光領域に光を受光する受光体がそれぞれに一つ現れる為、同時に二つの相の制御が可能であり、図２のＡ相と縦軸の極が対向する位置において、すでにＥ相は横軸の極を半分引き付けた状態であり、何れかの相が電流を遮断される位置において、常に何れか一つの相が磁力を出力しているため、低速時の回転力の変動を制御できる。
【００１７】
即ち、入力電流に応じた磁力をステーターに発生させ、磁力の吸引力でローターを回転させる方式であり、ローターと共に回転する遮光体の通光領域が磁力に応じた速度でアナログ的に受光体に信号を発生させるため、通光領域以外にいて、受光体に制御信号が発生しないため、脱調が発生しない。
【００１８】
図１〜図１４を参考にして説明する。請求項１の発明は、遮光板６０の盤面上のローター突極１１と同じ角度位置において、突極１１の中心線上及び、中心線上の第一発光体４０の配置位置より、時計回り方向へ第一発光体４０の光が通光する通光領域Ｚ１を設け、同様に突極１１の中心線上より第二発光体５０の配置位置で逆時計回り方向へ第二発光体５０の光が通光する通光領域Ｚ１を設け、一つの突極１１に時計回り方向及び逆時計回り方向の二つの通光領域Ｚ１，Ｚ１を設け、盤面上のローター１０を構成する全ての突極１１の位置に同様の二つの通光領域Ｚ１，Ｚ１を設けた遮光板を有するスイッチトリラクタンスモーターである。
【００１９】
請求項２の発明は、全ての相が個々に対峙するローター１０の回転角度を検出し、それぞれの相が個々に自らを制御する方式であり、自らの制御信号を発生させる手段として、全ての相へ受光体３０を配置した個別制御信号発生方式を有する請求項１に記載のスイッチトリラクタンスモーターである。
【００２０】
請求項３の発明は、一つの受光体３０に対し、正，逆回転制御を行うための二つの発光体４０，５０を配置し、何れか一つの発光体を選択して行う回転方向制御方式を有する請求項１又は２に記載のスイッチトリラクタンスモーターである。
【００２１】
請求項４の発明は、ステーター２０とローター１０の突極１１が対向する位置において、受光体４０，５０を遮光する緩衝遮光領域Ｚ２を設けた請求項１〜３のいずれかに記載のスイッチトリラクタンスモーターである。
【００２２】
請求項５に記載のスイッチトリラクタンスモーター１は、回転シャフト２に固定され、径方向に突出した四つの突極１１を等間隔で有する磁性材製で四極構造のローター１０と、前記ローター１０の外周側に沿って固定され、十個のコイル極２１を備える五相構造のステーター２０と、前記回転シャフト２を中心に同心状に等間隔で配置されて固定されると共に、前記ステーター２０の各相に接続され、スリット状の受光部３１を備えた五つの受光体３０とを備える。
【００２３】
また、このスイッチトリラクタンスモーター１は、前記回転シャフト２を中心に同心状に等間隔で配置されて固定され、前記五つの受光体３０のそれぞれの外半部３２に光を照射する五つの第一発光体４０と、前記回転シャフト２を中心に同心状に等間隔で、かつ前記第一発光体４０の内周側に配置されて固定され、前記五つの受光体３０のそれぞれの内半部３３に光を照射する五つの第二発光体５０とを備える。
【００２４】
さらに、前記回転シャフト２に固定されて、回転シャフト中心と受光体の直線上に前記受光体３０と前記第一発光体４０および第二発光体５０との間に配置され、前記第一発光体４０の光を前記受光体３０の外半部３２に通光させる四つの第一通光部６１と、前記第一通光部６１の内周側に等間隔で、かつ該第一通光部６１と交互に配置され、前記第二発光体５０の光を前記受光体３０の内半部３３に通光させる四つの第二通光部６２と、を有する遮光板６０を備える。
【００２５】
そして、前記遮光板６０の第一通光部６１の端部と第二通光部６２の端部との間に、前記第一発光体４０および第二発光体５０の光を、前記受光体３０の外半部３２および内半部３３のいずれにも通光させない緩衝遮光部６３を等間隔で四つ設け、前記五つの受光体のそれぞれが受光するタイミングを順次ずらせる。
【００２６】
請求項６に記載のスイッチトリラクタンスモーター１は、回転シャフト２に固定され、径方向に突出した四つの突極１１を等間隔で有する磁性材製で四極構造のローター１０と、前記ローター１０の外周側に沿って固定され、十個のコイル極２１を備える五相構造のステーター２０と、前記回転シャフト２を中心に同心状に等間隔で配置されて固定されると共に、前記ステーター２０の各相に接続され、スリット状の受光部３１を備えた五つの受光体３０とを備える。
【００２７】
また、このスイッチトリラクタンスモーター１は、前記回転シャフト２を中心に同心状に等間隔で配置されて固定され、前記五つの受光体３０のそれぞれの外半部３２に光を照射する五つの第一発光体４０と、前記回転シャフト２を中心に同心状に等間隔で、かつ前記第一発光体４０の内周側に配置されて固定され、前記五つの受光体３０のそれぞれの内半部３３に光を照射する五つの第二発光体５０とを備える。
【００２８】
また、前記回転シャフト２に固定されて、前記受光体３０と前記第一発光体４０および第二発光体５０との間に配置され、前記第一発光体４０の光を前記受光体３０の外半部３２に通光させる四つの第一通光部６１と、前記第一通光部６１の内周側に等間隔で、かつ該第一通光部６１と交互に配置され、前記第二発光体５０の光を前記受光体３０の内半部３３に通光させる四つの第二通光部６２とを有する遮光板６０を備える。
【００２９】
また、前記遮光板６０の第一通光部６１の端部と第二通光部６２の端部との間に、前記第一発光体４０および第二発光体５０の光を、前記受光体３０の外半部３２および内半部３３のいずれにも通光させない緩衝遮光部６３を等間隔で四つ設け、前記五つの第一受光体３０および第二発光体５０のそれぞれが受光するタイミングを順次ずらせる。
【００３０】
さらに、このスイッチトリラクタンスモーター１は、前記遮光板６０の第一通光部６１の内周側と第二通光部６２の外周側との間に、前記第一発光部の光を効率的に第一通光部６１を通過させ、前記第二発光部の光を前記第二通光部６２を効率的に通過させるための光拡散防止壁６４を設けている。
【００３１】
そして、前記受光体３０をフォトダイオードまたはＣｄＳセルで構成し、前記第一発光体４０および第二発光体５０を発光ダイオードで構成している。
【００３２】
一相に二つの発光体と周方向と周径の異なる二つの通光領域を用いる理由として、通常、スイッチトリラクタンスモーターの回転方向の制御は、同期信号の位相を反転させて行われているが、本発明では遮光板上において、ローター極の中心位置に光を通過させない緩衝遮光部を設けており、通光領域と遮光領域の比率が異なる為、通光領域の信号域を反転させての制御が不可能であり、対策としてローター極中心の緩衝遮光部より逆周方向へ、周方向と同様の通光領域を設けて問題を解決している。
【００３３】
発光体や受光体の設置位置においては、支持壁のステーター周方向中心位置に限られない。各相の受光体と発光体を相の配置間隔と同じ間隔に設置する事で、ステーターの周方向中心位置以外の任意の位置に設置が可能であり、このとき遮光体は、ローターとステーターが引合い対向する位置において、遮光体の四つの緩衝遮光部の何れかの一つが、五相の何れか一つの受光部を遮光するように設定し、回転シャフトに固着する方法で設置位置の設定が自由にできる。
【発明の効果】
【００３４】
この発明に係るスイッチトリラクタンスモーター１は、上記した構成によって、ステーター２０の五つの相にそれぞれ別個に接続された五つの受光体３０が受光するタイミングを順次ずらし、また、緩衝遮光部６３を有するので、ローター１０を、騒音および振動を発生させずに回転させることができる。また、脱調の発生も防止することができる。また、第一発光体４０と第二発光体５０とを設けているので、いずれかの光を受光体３０に照射することによって、ローター１０の回転方向を容易に変えることができる。
【００３５】
ローターと共に回転する通光領域において、入力電流の電圧に応じた磁力の速度で発光体の光を制御する方式であり、通光領域の回転速度の時間だけ受光体に制御信号を発生させるため通光領域がロジック回路の働きをする。また、従来の回転方向制御方法においては、ローターの位置信号をロジック回路において信号の位相を反転させ、その信号で非対称Ｈブリッジ回路を制御する方式が用いられているが、本発明では、一つの相に二つの発光体とそれぞれに通光領域を設け、一つの受光体で二つの発光体の何れかの光を受光する方式であり、一つの受光体で異なる二つの信号を出力させる方式の為、各相に入力電流を制御する一つの電子素子を設置するだけで、モーターの駆動及び回転方向制御が行える為、従来用いる非対称Ｈブリッジ回路やロジック回路が不要であり、構成が簡易で安価な制御方式と制御装置のモーターの提供が行える。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係るスイッチトリラクタンスモーターの実施形態を示す断面図である。
【図２】図１のＦ−Ｆ線矢視図である（ローターとステーターとの位置関係を示す）。
【図３】本発明に係るスイッチトリラクタンスモーターの実施形態を示す電気系統回路図である。
【図４】図１のＧ−Ｇ線矢視図である（受光体の配置を示す）。
【図５】図１のＪ−Ｊ線矢視図である（第一発光体と第二発光体の配置を示す）。
【図６】本実施形態における受光体を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図である。
【図７】本実施形態における第一発光体（および第二発光体）を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図である。
【図８】本実施形態における受光体と第一発光体および第二発光体との位置関係を示すもので、（ａ）は側面断面図、（ｂ）は正面図である。
【図９】本実施形態における遮光板を示す断面図である。
【図１０】本実施形態における遮光板を示す正面図である。
【図１１】本実施形態におけるローターを示す正面図である（図１２における正立姿勢を示す）。
【図１２】図１のＨ−Ｈ線矢視図である（ローターとステーターと遮光板との位置関係を示す（支持壁省略））。
【図１３】本実施形態に係るモーターの制御図である。
【図１４】本実施形態に係るモーターの制御図である。
【図１５】従来技術を示す図２相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明に係るスイッチトリラクタンスモーター１の実施形態を、図１乃至図１４に示す。このモーター１は、ローター１０、ステーター２０、五つの受光体３０、五つの第一発光体４０、五つの第二発光体５０、および遮光板６０を備える。
【００３８】
ローター１０は、モーター１の外郭を構成する箱体３に回転自在に軸支された回転シャフト２に固定され、径方向に突出した四つの突極１１を等間隔で有する強磁性材の鉄製で四極構造を構成する（図１、図２、図１１参照）。このローター１０は、回転シャフト２と共に回転する。
【００３９】
ステーター２０は、ローター１０の外周側に沿って配置され、当該ローター１０を囲む形態で外枠２０ａを介して箱体３に固定され、十個のコイル極２１（一次コイル２２と二次コイル２３）を備え、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相、Ｄ相およびＥ相の五相構造を構成する（図１乃至図３）。各相の一次コイル２２には、それぞれ一つの電界効果トランジスター６が接続され、各相のトランジスター６が同一の可変抵抗７の直流電源４に連結されている。
【００４０】
五つの受光体３０は、回転シャフト２を中心に同心状に等間隔で配置された状態で、箱体３の内部に取付けられた支持壁３４に固定されると共に、それぞれがステーター２０の五相それぞれのトランジスターへ個々に別々に接続されている（図１、図３、図４、図６）。本発明においてこの受光体３０はＣｄＳセル（硫化カドミウムセル）で構成している。
【００４１】
また、各受光体３０は、その中心部に、支持壁３４の中心から放射状に配置されたスリット状で光を受ける受光部３１を備える。このＣｄＳセルで構成した受光体３０は、受光する光量で出力電流が変化し、また、受光部３１の大きさが制御時間に影響するという特性を持つ。こうした特性から、制御時間を短くするために受光部３１をスリット状としている。
【００４２】
五つの第一発光体４０は、回転シャフト２を中心に同心状に等間隔で配置された状態で、箱体３の内部に、当該箱体３を構成する前壁３ａの近傍に固定されており、それぞれが対応する受光体３０の外半部３２（図４）に光を照射する（図１、図３、図５、図７、図８）。
【００４３】
五つの第二発光体５０は、回転シャフト２を中心に同心状に等間隔で、かつ第一発光体４０の内周側に配置された状態で固定されており、それぞれが対応する受光体３０の内半部３３（図４）に光を照射する（図１、図３、図５、図７、図８）。
【００４４】
すなわち、第一発光体４０と第二発光体５０で対を形成し、それぞれが単独に同一の受光体３０に光を照射する（第一発光体４０が受光体３０の外半部３２に照射し、第二発光体５０が当該受光体３０の内半部３３に照射する）。各相の五つの第一発光体４０は直列に、五つの第二発光体５０は並列に接続されている。
【００４５】
また、第一発光体４０は、回転方向スイッチ５の第一接点５ａに接続され、第二発光体５０は、回転方向スイッチ５の第二接点５ｂに接続されている。本実施形態における第一発光体４０は、ローター１０を反時計回りに回転させるために使用し、第二発光体５０はローター１０を時計回り方向に回転させるために使用する。回転方向スイッチの接点５ａ，５ｂの何れかを選択した場合、各組の発光体４０または５０を同時に発光させる。
【００４６】
なお、本発明では第一発光体４０および第二発光体５０は、共に、発光ダイオード（ＬＥＤ）で構成している。
【００４７】
遮光板６０は、回転シャフト２に固定されて、受光体３０と第一発光体４０および第二発光体５０との間に配置されおり、回転シャフト２およびローター１０と一体的に回転する（図１、図９、図１０）。この遮光板６０には、四つの第一通光部６１と四つの第二通光部６２を備える。
【００４８】
四つの第一通光部６１は、遮光板６０に同心状にかつ周方向に等間隔で形成されており、第一発光体４０の光を受光体３０の外半部３２に通光させる。四つの第二通光部６２は、第一通光部６１の内周側に周方向に等間隔で、かつ第一通光部６１と交互に配置されており、第二発光体５０の光を受光体３０の内半部３３に通光させる。
【００４９】
また、この遮光板６０は、四つの緩衝遮光部６３と光拡散防止壁６４を備える。緩衝遮光部６３は、第一通光部６１の周方向の後端部と、それに隣接する第二通光部６２の周方向の前端部との間に径方向に沿って形成されている。この緩衝遮光部６３は、第一発光体４０および第二発光体５０の光を、受光体３０の外半部３２および内半部３３のいずれにも通光させない。
【００５０】
また、この緩衝遮光部６３は、ローター１０の各突極１１の中心に対応して、９０°の間隔で四つ形成されている（図１２、図１３、図１４）。また、この緩衝遮光部６３の幅は、受光体３０のスリット状の受光部３１と同一の幅を有する。本実施形態のモーター１は、ステーター２０の各相の制御を、第一発光体４０および第二発光体５０と受光体３０とを用いて光学的に個別に行っており、何らかの原因でステーター２０の電流を遮断するタイミングが遅れた場合には出力の低下や騒音や振動の発生の原因になる。この緩衝遮光部６３が緩衝帯として作用し、そうした問題の発生を防止する。
【００５１】
光拡散防止壁６４は、第一通光部６１の内周側と第二通光部６２の外周側との間に周方向に沿って立設された平面円形状である。この光拡散防止壁６４は、第一発光体４０および第二発光体５０の光が拡散するのを防止する。
【００５２】
本実施形態に係るスイッチトリラクタンスモーター１は上記した構成としたので、当該モーター１におけるステーター２０とローター１０と遮光板６０との位置関係は、図１２に示す通りとなる。
【００５３】
すなわち、図１２、図１３および図１４（ａ）に示すように、ローター１０を正立状態の十字状を形成した姿勢とした場合、すなわち、図１１に示すように、二つの突極１１の中心をＸ軸（垂直軸）に対応させ、残りの二つの突極１１をＹ軸（水平軸）に対応させた場合、受光体３０の外半部３２においては（すなわち、ローター１０を反時計回り方向に回転させる場合においては）、Ａ相とＤ相とＥ相は遮光領域Ｚ２に位置し、Ｂ相とＣ相は通光領域Ｚ１に位置する。
【００５４】
ここで、Ａ相は緩衝遮光部６３に位置して遮光を開始した状態を形成し、Ｄ相は遮光を終了する状態を形成し、Ｅ相は遮光の途中の状態を形成する。また、Ｂ相は通光の途中の状態を形成し、Ｃ相は通光を開始した状態を形成する。すなわち、Ａ相の極性が切り替わる時に、他の四相の極性はそれぞれ、それまでの極性を維持している。
【００５５】
なお、緩衝遮光部６３は９０°間隔で位置し、ステーター２０の各相は７２°間隔で位置する。また、遮光板６０に光拡散防止壁６４を設けているので、第一発光体４０から照射された光は、光拡散防止壁６４によって拡散が防止され、第一通光部６１を効率的に通過する。
【００５６】
また、受光体３０の内半部３３においては（すなわち、ローター１０を時計回り方向に回転させる場合においては）、Ａ相とＢ相とＣ相が遮光領域Ｚ２に位置し、Ｄ相とＥ相が通光領域Ｚ１に位置する。ここで、Ａ相は緩衝遮光部６３に位置して遮光を開始した状態を形成し、Ｂ相は遮光の途中の状態を形成し、Ｃ相は遮光を終了する状態を形成する。また、Ｄ相は通光を開始した状態を形成し、Ｅ相は通光を終了する状態を形成する。すなわち、Ａ相の極性が切り替わるときに、Ａ相が遮光領域に入り電流が遮断され、新たにＢ相が通光領域に入って電流が流れ、他の四相はそれまでの状態を維持している。
【００５７】
この状態から、ローター１０を反時計回り方向に回転させるために直流電源４から電流を流すと、各相の一次コイル２２に磁力が発生し、二次コイル２３にも磁力が発生するため、この磁力によってローター１０が回転を始める。これにより、図１３（ｂ）に示すように、Ａ相が遮光の途中の状態を形成し、Ｂ相が緩衝遮光部６３に位置して遮光を開始した状態となり、その逆に、Ｃ相が通光の途中の状態を形成し、Ｄ相が通光を開始した状態を形成し、Ｅ相が遮光を終了する状態を形成する。ここでは、Ｂ相の極性が切り替わる時に他の四相はそれぞれの極性を維持している。
【００５８】
こうした状況下において、通光および遮光のタイミングが順次ずれた状態が、図１３（ｃ）（ｄ）（ｅ）に示すように連続的に形成され、これによりローター１０が回転する。
【００５９】
このように、ステーター２０の各相は、それぞれタイミングが順次ずれた状態で通光領域Ｚ１および遮光領域Ｚ２に位置し、一相の極性が切り替わる時に、ローター極と対向する相の電流が遮断される時に、他の四相の何れかの一相が磁力を出力しているため、その結果、ローター１０は、ステーター２０からの磁力を、急激な変化なく安定的に受けることができるので、騒音や振動を生じることなく円滑に回転する。また、同様の理由で脱調が生じない。脱調が生じない理由として、通光領域内に受光体が位置している時だけ受光体が制御信号を出力し、遮光領域においては制御信号が出力されない為、脱調の原因とされる遮光領域での制御信号の出力が生じない。
【００６０】
なお、ローター１０を時計回り方向に回転させるためには、回転方向制御スイッチ５を第二接点５ｂに接続する。これにより、各相の二次コイル２３から一次コイル２２に電流が流れると共に、第二発光体５０からの光が受光体３０の内半部３３に照射されて、ローター１０は上記とは逆方向に回転する。この場合も、図１４に示すように、各相の受光体３０は受光のタイミングが順次ずれるので、同様に、ローター１０は振動および騒音を発することなく円滑に回転する。また、脱調も発生しない。
【００６１】
本実施形態に係るスイッチトリラクタンスモーター１は、以下の作用効果を併せて発揮する。
【００６２】
（イ）四極五相構造のスイッチトリラクタンスモーター１を用いる事で、縦軸極と横軸極を同時に制御する事が可能であり、結果、騒音や振動、低速域の回転力の変動が改善される。
（ロ）通光部６１又は６２を通過した光が受光体３０に信号を出力されるため、遮光部６３では信号が発生せず、よって通光部、遮光部を用いる事で脱調の発生が防止できる。Ａ，・・・，Ｅ各相に個々に配置したトランジスター６，・・・，６は、可変抵抗７が出力する入力電流を通過、遮断する働きだけであり、結果、可変抵抗７が出力する電圧が変化せずにステーター２０に流れるため、入力電流とトルクが比例するので、高効率で高出力のモーター１を提供することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１        スイッチトリラクタンスモーター
２        回転シャフト
３        箱体
３ａ      前壁
４        直流電源
５        回転方向スイッチ
５ａ      第一接点
５ｂ      第二接点
６        電界効果トランジスター
７        可変抵抗
１０      ローター
１１      突極
２０      ステーター
２０ａ    外枠
２１      コイル極
２２      一次コイル
２３      二次コイル
３０      受光体
３１      受光部
３２      外半部
３３      内半部
３４      支持壁
４０      第一発光体
５０      第二発光体
６０      遮光板
６１      第一通光部
６２      第二通光部
６３      緩衝遮光部
６４      光拡散防止壁
Ｚ１      通光領域
Ｚ２      遮光領域
【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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