(57)【要約】【課題】モータ効率を向上させるＳＲモータの駆動装置およびモータシステムを提供する。【解決手段】電源に接続するための電源端子Ｐｅと、励磁コイル３１および励磁コイル３２による各インダクタンスＬａ、Ｌｂの回転角に対する周期変化における各位相間に差を持つ２相スイッチトリラクタンスモータの励磁コイル３１および第２系励磁コイル３２それぞれに接続するための接続端子Ｐａ、Ｐｂと、電源端子Ｐｅと接続端子Ｐａ、Ｐｂとの間に複数のスイッチング素子ａ１〜ｃ２を備え、電源端子Ｐｅから接続端子Ｐａを介して励磁コイル３１のみに給電するための第１経路Ｌ１を形成し、次に、電源端子Ｐｅから接続端子Ｐａ、Ｐｂを介して励磁コイル３１および励磁コイル３２のそれぞれへ給電するための第２経路Ｌ２を形成し、次に、電源端子Ｐｅから接続端子Ｐｂを介して前記第２系励磁コイルのみに給電するための第３経路Ｌ３を形成する駆動制御部５１０とを備える。【選択図】図４
2014135848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源に接続するための電源端子と、
第１相の第１系励磁コイルおよび第２相の第２系励磁コイルによる各インダクタンスの回転角に対する周期変化における各位相間に差を持つ２相スイッチトリラクタンスモータの前記第１系励磁コイルおよび前記第２系励磁コイルそれぞれに接続するための接続端子と、
前記電源端子と前記接続端子との間に複数のスイッチング素子を有し、前記複数のスイッチング素子のオンオフを切り換えることによって、前記電源端子から前記接続端子を介して前記第１系励磁コイルのみに給電するための第１経路を形成し、次に、前記複数のスイッチング素子のオンオフを切り換えることによって、前記電源端子から前記接続端子を介して前記第１系励磁コイルおよび前記第２系励磁コイルのそれぞれへ給電するための第２経路を形成し、次に、前記複数のスイッチング素子のオンオフを切り換えることによって、前記電源端子から前記接続端子を介して前記第２系励磁コイルのみに給電するための第３経路を形成する駆動制御部とを備え、
前記駆動制御部は、前記第１系励磁コイルにおける前記回転角に対する前記インダクタンスの微分値が最大または最小となるタイミングで、前記第１経路から前記第２経路へ切り換えること
を特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
前記駆動制御部は、前記第１系励磁コイルにおける前記回転角に対する前記インダクタンスの微分値が最大となるタイミングで前記第１経路から前記第２経路へ切り換えた場合には、前記第２系励磁コイルにおける前記インダクタンスが最小となるタイミングで、前記第２経路から前記第３経路へ切り換え、前記第１系励磁コイルにおける前記回転角に対する前記インダクタンスの微分値が最小となるタイミングで前記第１経路から前記第２経路へ切り換えた場合には、前記第２系励磁コイルにおける前記インダクタンスが最大となるタイミングで、前記第２経路から前記第３経路へ切り換えること
を特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記駆動制御部は、前記第３経路を形成した次に、前記複数のスイッチング素子のオンオフを切り換えることによって、前記第２系励磁コイルをフリーホイーリング状態にするための第４経路をさらに形成し、前記第２系励磁コイルにおける前記インダクタンスが最小となるタイミングで前記第２経路から前記第３経路へ切り換えた場合には、前記第２系励磁コイルにおける前記回転角に対する前記インダクタンスの微分値が最大となるタイミングで、前記第３経路から前記第４経路へ切り換え、前記第２系励磁コイルにおける前記インダクタンスが最大となるタイミングで前記第２経路から前記第３経路へ切り換えた場合には、前記第２系励磁コイルにおける前記回転角に対する前記インダクタンスの微分値が最小となるタイミングで、前記第３経路から前記第４経路へ切り換えること
を特徴とする請求項２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記駆動制御部は、前記複数のスイッチング素子をオフしている場合に、前記第１系励磁コイルにおける前記インダクタンスが最小となるタイミングで、前記第１経路を形成し、次に、前記第１系励磁コイルにおける前記回転角に対する前記インダクタンスの微分値が最大となるタイミングで、前記第１経路から前記第２経路へ切り換えること
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記駆動制御部は、前記複数のスイッチング素子をオフしている場合に、前記第１系励磁コイルにおける前記インダクタンスが最大となるタイミングで、前記第１経路を形成し、次に、前記第１系励磁コイルにおける前記回転角に対する前記インダクタンスの微分値が最小となるタイミングで、前記第１経路から前記第２経路へ切り換えること
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
第１相の第１系励磁コイルおよび第２相の第２系励磁コイルによる各インダクタンスの回転角に対する周期変化における各位相間に差を持つ２相スイッチトリラクタンスモータと、
前記２相スイッチトリラクタンスモータを駆動するモータ駆動装置とを備え、
前記モータ駆動装置は、前記２相スイッチトリラクタンスモータの前記第１系励磁コイルおよび前記第２系励磁コイルが前記接続端子に接続された、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のモータ駆動装置であること
を特徴とするモータ駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動装置およびモータ駆動システムに関し、主にスイッチトリラクタンスモータの励磁コイルに流れる電流の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータは、電力を動力に変換する部品として、自動車、家電、又は産業用機器など、幅広い分野で利用されている。モータは、励磁コイルを有する固定子（以下、ステータとも称する）と、回転軸周りに回転して回転駆動力を発生させる回転子（以下、ロータとも称する）とを備えており、駆動力を発生させる原理や構造によっていくつかの種類に分類される。その中で、所謂永久磁石を使用しないモータとして、スイッチトリラクタンスモータ（Ｓｗｉｔｃｈｅｄ  Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ  ｍｏｔｏｒ、以下、ＳＲモータとも称する）が知られている。
【０００３】
ＳＲモータは、ロータの回転に伴い磁気抵抗（以下、リラクタンスとも呼ぶ）が変化することに起因したリラクタンストルクを利用したモータである。ＳＲモータは、ステータおよびロータの両方に突極構造を有し、ロータの位置情報に基づいてステータの励磁コイルに電流を供給することで生じる磁気吸引力によって回転運動する。
【０００４】
より具体的には、コイルのインダクタンスは、ロータが回転している場合に、ステータの突極とロータの突極とにおける重なりの程度によって変化する。このコイルのインダクタンスがロータの回転に伴って増加している間に励磁コイルに励磁電流を供給すると、ロータには、磁気抵抗を低減するべく前記重なりの程度を増加させるように回転方向にリラクタンストルクが働き、ＳＲモータは加速する。ステータの突極とロータの突極とが完全に重なると、ステータ及びロータにおける磁気回路の磁気抵抗は最小となり、磁気吸引力は径方向だけとなって回転方向にリラクタンストルクは生じない。コイルのインダクタンスがロータの回転に伴って減少している間に励磁コイルに励磁電流を供給すると、ロータには、磁気抵抗を低減するべく前記重なりの程度の減少を妨げるように回転方向とは逆方向にリラクタンストルクが働き、ＳＲモータは減速する。このため、ロータの突極がステータの突極に重なった際に、励磁コイルへの電流供給を停止し、回転方向に対して次に位置するステータの突極にロータの突極が近づいた際に、励磁コイルの電流供給を再開することで、ロータは連続的に回転することができる。
【０００５】
ＳＲモータは、このように動作するので、ロータに永久磁石や巻線が不要であり、ロータにおける発熱問題が無く、構造が比較的簡単で機械的に堅牢であるという利点を有している。特に、永久磁石における熱減磁の問題が無いため、高温での駆動が可能である。
【０００６】
ＳＲモータの駆動装置は、上記のようにロータの位置に基づいて各励磁コイルへの通電を順次切り換える（以下、スイッチするとも呼ぶ）ことによってＳＲモータを駆動する。ＳＲモータの駆動装置は、励磁コイルに電流を供給するためのスイッチング素子を使用したインバータ回路と、スイッチング素子のオン、オフを制御する制御回路とを備えている。特許文献１には、効率を落とすことなくｕ相、ｖ相、ｗ相の３相の励磁コイルを使用したＳＲモータを制御するために、ｕ相、ｖ相、ｗ相の各相に独立に励磁電流を供給することで、各相独立に制御を行うインバータ装置が開示されている。すなわち特許文献１では、ｕ相、ｖ相、ｗ相の何れか一つの相に電流を供給している場合、その供給を終了してから、次の相に電流を供給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２９５８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１記載の従来技術は、各相独立に励磁電流の供給を制御するので、モータ効率（モータに入力する電力に対するモータの出力仕事量の割合のことをいう）が低下する場合があった。例えば、２相の励磁コイルを使用したＳＲモータで、回転を開始する際に自立駆動できるように２つの励磁コイルの位相差を大きくした場合に、モータ効率が低下する。
【０００９】
そこで、本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、モータ効率を向上させるモータ駆動装置およびモータ駆動システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。
【００１１】
すなわち、本発明の一態様に係るモータ駆動装置は、電源に接続するための電源端子と、第１相の第１系励磁コイルおよび第２相の第２系励磁コイルによる各インダクタンスの回転角に対する周期変化における各位相間に差を持つ２相スイッチトリラクタンスモータの前記第１系励磁コイルおよび前記第２系励磁コイルそれぞれに接続するための接続端子と、前記電源端子と前記接続端子との間に複数のスイッチング素子を有し、前記複数のスイッチング素子のオンオフを切り換えることによって、前記電源端子から前記接続端子を介して前記第１系励磁コイルのみに給電するための第１経路を形成し、次に、前記複数のスイッチング素子のオンオフを切り換えることによって、前記電源端子から前記接続端子を介して前記第１系励磁コイルおよび前記第２系励磁コイルのそれぞれへ給電するための第２経路を形成し、次に、前記複数のスイッチング素子のオンオフを切り換えることによって、前記電源端子から前記接続端子を介して前記第２系励磁コイルのみに給電するための第３経路を形成する駆動制御部とを備え、前記駆動制御部は、前記第１系励磁コイルにおける前記回転角に対する前記インダクタンスの微分値が最大または最小となるタイミングで、前記第１経路から前記第２経路へ切り換えることを特徴とする。
【００１２】
上記の構成により、前記駆動制御部が、前記第１系励磁コイルにおける前記回転角に対する前記インダクタンスの微分値が最大または最小となるタイミングで、前記第１経路から前記第２経路へ切り換えた後は、前記インダクタンスの微分値が正から負へ向かい（前記インダクタンスの微分値が最大となった後の場合）、または負から正へ向かう（前記インダクタンスの微分値が最小となった後の場合）。一方、前記第１系励磁コイルのインダクタンスの回転角に対する周期変化と、前記第２系励磁コイルのインダクタンスの回転角に対する周期変化との間には前記位相差が存在する。よって、前記位相差によっては、前記第１系励磁コイルで発生するトルクにおいて、ある一回転方向に加速する区間（例えば、前記第１系励磁コイルの前記インダクタンスの微分値が正の区間とする）だけ使用し、前記第２系励磁コイルで発生するトルクにおいて、同じく上記一回転方向に加速する区間（例えば、前記第２系励磁コイルの前記インダクタンスの微分値が正の区間とする）だけ使用することができる。なお、前記第１系または前記第２系の何れかの励磁コイルで発生するトルクが上記一回転方向とは逆の方向となる場合でも、すなわちその励磁コイルの前記インダクタンスの微分値が負となる場合でも、その微分値が比較的小さいとき（例えば、ゼロに近いとき）、トルクは前記インダクタンスの微分値と励磁電流の積で定まるから、その励磁コイルに励磁電流を流してもそのトルクが小さくなるので上記一回転方向に対する減速の影響は少なく、その励磁コイルに励磁電流を流すことができる。
【００１３】
よって、一方の励磁コイルに励磁電流が通電されて当該一方の励磁コイルのトルクが上記一回転方向の向きに加速し、他方の励磁コイルのトルクが上記一回転方向とは逆向きに加速する場合でも、前記位相差によってはその他方の励磁コイルの前記インダクタンスの微分値が比較的小さい場合、その他方の励磁コイルに励磁電流を流してもそのトルクが小さくなるから上記一回転方向に対する減速の影響は少ない。そして、その後にその他方の励磁コイルの前記インダクタンスの微分値はその他方の励磁コイルのトルクが上記一回転方向の向きに加速する方向へと変化するので、その変化した当初から励磁電流が流れていることから、その他方の励磁コイルのトルクを効率よく使用することができ、前記２相スイッチトリラクタンスモータのモータ効率を向上させることができる。すなわち、前記位相差によっては２つの励磁コイルの励磁電流を同時に通電させることで、前記２相スイッチトリラクタンスモータのモータ効率を向上させることができる。
【００１４】
上述のように、前記回転角に対する前記インダクタンスの微分値が最大または最小となるタイミング以後は、前記インダクタンスの微分値が正から負、または負から正へ向かうので、その間に前記インダクタンスの微分値がゼロに近くなる区間が存在する。よって、前記第１系励磁コイルにおける前記回転角に対する前記インダクタンスの微分値が最大または最小となるタイミングで、前記第１経路から、前記第１系励磁コイルおよび前記第２系励磁コイルの両方へ給電するための前記第２経路へ切り換えた場合、前記位相差によっては、前記２相スイッチトリラクタンスモータのモータ効率を向上させることができる。
【００１５】
また他の一態様では、前記駆動制御部は、前記第１系励磁コイルにおける前記回転角に対する前記インダクタンスの微分値が最大となるタイミングで前記第１経路から前記第２経路へ切り換えた場合には、前記第２系励磁コイルにおける前記インダクタンスが最小となるタイミングで、前記第２経路から前記第３経路へ切り換え、前記第１系励磁コイルにおける前記回転角に対する前記インダクタンスの微分値が最小となるタイミングで前記第１経路から前記第２経路へ切り換えた場合には、前記第２系励磁コイルにおける前記インダクタンスが最大となるタイミングで、前記第２経路から前記第３経路へ切り換えることが好ましい。
【００１６】
さらに、上記の構成により、前記第２経路から前記第３経路へ切り換える具体的なタイミングを提供できるので、モータ効率を向上させるより具体的な構成のモータ駆動装置を提供することができる。
【００１７】
また他の一態様では、前記駆動制御部は、前記第３経路を形成した次に、前記複数のスイッチング素子のオンオフを切り換えることによって、前記第２系励磁コイルをフリーホイーリング状態にするための第４経路をさらに形成し、前記第２系励磁コイルにおける前記インダクタンスが最小となるタイミングで前記第２経路から前記第３経路へ切り換えた場合には、前記第２系励磁コイルにおける前記回転角に対する前記インダクタンスの微分値が最大となるタイミングで、前記第３経路から前記第４経路へ切り換え、前記第２系励磁コイルにおける前記インダクタンスが最大となるタイミングで前記第２経路から前記第３経路へ切り換えた場合には、前記第２系励磁コイルにおける前記回転角に対する前記インダクタンスの微分値が最小となるタイミングで、前記第３経路から前記第４経路へ切り換えることが好ましい。
【００１８】
さらに、上記の構成により、前記第２系励磁コイルをフリーホイーリング状態にするための第４経路をさらに形成するので、前記第２励磁コイルに蓄えられた磁気エネルギーをフリーホイーリングによって放出させることができる。また、前記第２系励磁コイルにおける前記回転角に対する前記インダクタンスの微分値が最大となった後に当該微分値が正から負となったときに（または前記第２系励磁コイルにおける前記回転角に対する前記インダクタンスの微分値が最小となった後に、当該微分値が負から正になったときに）、前記第２励磁コイルからの磁束によるトルクの向きが変わり、前記回転子の前記回転を減速する方向のトルクが発生する。上記の構成により、その前記回転を減速する方向のトルクが発生するときに、前記第２励磁コイルに流れる電流をゼロとできるので、前記回転子の前記回転を減速させることを回避することができる。
【００１９】
また他の一態様では、前記駆動制御部は、前記複数のスイッチング素子をオフしている場合に、前記第１系励磁コイルにおける前記インダクタンスが最小となるタイミングで、前記第１経路を形成し、次に、前記第１系励磁コイルにおける前記回転角に対する前記インダクタンスの微分値が最大となるタイミングで、前記第１経路から前記第２経路へ切り換えることが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、所定の一方向、これを正回転方向と定義すれば、正回転方向に起動することができる。
【００２１】
また他の一態様では、前記駆動制御部は、前記複数のスイッチング素子をオフしている場合に、前記第１系励磁コイルにおける前記インダクタンスが最大となるタイミングで、前記第１経路を形成し、次に、前記第１系励磁コイルにおける前記回転角に対する前記インダクタンスの微分値が最小となるタイミングで、前記第１経路から前記第２経路へ切り換えるが好ましい。
【００２２】
この構成によれば、前記所定の一方向とは逆の方向、すなわち逆回転方向に起動することができる。
【００２３】
本発明の一態様に係るモータ駆動システムでは、第１相の第１系励磁コイルおよび第２相の第２系励磁コイルによる各インダクタンスの回転角に対する周期変化における各位相間に差を持つ２相スイッチトリラクタンスモータと、前記２相スイッチトリラクタンスモータを駆動するモータ駆動装置とを備え、前記モータ駆動装置は、前記２相スイッチトリラクタンスモータの前記第１系励磁コイルおよび前記第２系励磁コイルが前記接続端子に接続された、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のモータ駆動装置であることを特徴とする。
【００２４】
このようなモータ駆動システムは、上記の各モータ駆動装置を備えることで、上記の効果を奏するので、モータ効率を向上させるモータ駆動システムを提供することができ、モータ駆動システムにおける消費電力を低減させることができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上により、モータ効率を向上させるモータ駆動装置およびモータ駆動システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施形態に係るＳＲモータの構成を示す一部切り欠き斜視図である。
【図２】第１実施形態に係るＳＲモータにおける固定子の構成を示す一部切り欠き斜視図である。
【図３】第１実施形態に係るＳＲモータにおいて１相の励磁コイルにおける電気角に対するインダクタンスの特性図である。
【図４】第１実施形態に係るＳＲモータの駆動装置の構成を説明する図である。
【図５】第１実施形態に係る電気角に対応して制御回路が出力する各制御信号の切換えを示すタイミングチャート図である。
【図６】第１実施形態に係るモータシステムの動作におけるシミュレーション図である。
【図７】比較例のモータシステムの動作におけるシミュレーション図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、特段変更等の説明がない限り、適宜その説明を省略する。
【００２８】
［実施形態１］
モータ駆動システム１００（以下、モータシステム１００とも呼ぶ）は、ＳＲモータ１とＳＲモータ１を駆動するモータ駆動装置５００とを備える。図１は、第１実施形態にかかるモータシステム１００で使用されるＳＲモータ１の構成を示す一部切り欠き斜視断面図である。図２は、ＳＲモータ１が備えるステータ２の構成を示す一部切り欠き斜視断面図である。
【００２９】
ＳＲモータ１は、例えば、図１において非回転部分であるステータ２と、ステータ２に対して相対回転可能な、回転部分であるロータ４とを備える。これらステータ２とロータ４とは、径方向に所定の間隔を空けて配置されている。
【００３０】
ロータ４は、ロータ本体４０と、複数のロータ側磁極部４１とを備え、さらに、図１に示す例では、出力軸４２とを備える。
【００３１】
出力軸４２は、ロータ４の回転駆動力（回転トルク）を外部に取り出すためにロータ本体４０に取り付けられた回転軸（出力軸、シャフト）である。出力軸４２は、例えば、円柱状の棒状のロッド部材であり、ロータ本体４０の軸芯と出力軸４２の軸芯とが一致するように、ロータ本体４０に固定されている。
【００３２】
ロータ本体４０は、ロータ側磁極部４１とステータ２に設けられた後述のステータ側磁極部２１２、２３２との磁気的な相互作用によって、出力軸４２と共に軸芯Ｃ周りに回転する円板状あるいは円柱状の部材であり、磁性材料によって形成されている。
【００３３】
各ロータ側磁極部４１は、ステータ２に設けられる後述の励磁コイル３１、３２が励磁した状態でロータ本体４０が回転した場合に各ステータ側磁極部２１２、２３２との間の磁気抵抗の増減が繰り返される形状を有し、磁性材料によって形成されている。各ロータ側磁極部４１は、軸芯Ｃ方向に沿って延びかつ径方向外側に突出する突条形状を有し、これらの複数のロータ側磁極部４１は、ロータ本体４０の外周面に周方向（回転方向、図１の例では方向Ａで表わされている方向）に所定の間隔を空けて並設するようにそれぞれ設けられている。これらロータ側磁極部４１は、図１に示す例では、周方向に等間隔で６個である。各ロータ側磁極部４１は、その先端に、軸芯Ｃ方向視においてステータ側磁極部２１２、２３２のステータ側磁極面２１４、２３４と対応する円弧状であって、径方向外側に突出する円弧状である磁極面であるロータ側磁極面４３を有する。すなわち、ロータ側磁極面４３は、径方向視において、径方向外側に凸の突曲面である。また、各ロータ側磁極部４１の各ロータ側磁極面４３は、軸芯Ｃ方向の方向視において、出力軸４２と同心となる共通（同一）の円周上に位置している。
【００３４】
ステータ２は、ステータ本体２０と、複数のステータ側磁極部２１２、２３２と、２相に応じた２個の励磁コイル３０（総称）すなわち第１相の第１系励磁コイル３１および第２相の第２系励磁コイル３２とを備える。なお、以下では、第１相の第１系励磁コイル３１を単に励磁コイル３１と呼ぶ場合がある。また、第２相の第２系励磁コイル３２を単に励磁コイル３２と呼ぶ場合がある。
【００３５】
ステータ本体２０は、環状の各励磁コイル３１、励磁コイル３２をそれぞれ保持する例えば筒状の部材であり、磁性材料によって形成されている。この筒状のステータ本体２０は、ロータ４をその回転方向に囲むと共に、その内側（軸芯Ｃ側）に各励磁コイル３１、励磁コイル３２を収容する。
【００３６】
励磁コイル３０は、電力の供給を受けることによって磁場を生成する巻線であり、出力軸４２の軸芯Ｃ方向に並ぶようにステータ本体２０に２個配設されている。各励磁コイル３１、励磁コイル３２は、環形状を有し、その芯部をロータ４が挿通するように、そして、各励磁コイル３１、励磁コイル３２の軸とロータ４の軸とが一致するように、配置される。この各励磁コイル３１、励磁コイル３２は、当該ＳＲモータ１を駆動させるために電流が供給されて励磁した場合に、スイッチトリラクタンス方式によってステータ２とロータ４との間の磁気抵抗に基づく回転力をロータ４に生じさせる。この各励磁コイル３１、励磁コイル３２は、その厚さ方向が各励磁コイル３１、励磁コイル３２の径方向を向くように（すなわち、フラットワイズに）帯状の電導線材を絶縁させつつコイル状に巻き重ねた、いわゆるパンケーキ型コイルである。
【００３７】
励磁コイル３１は、第１相の第１系励磁コイルの一例であり、本実施形態では、１個であるが、直列接続された複数の励磁コイルであっても良い。同様に、励磁コイル３２は、第２相の第２系励磁コイルの一例であり、本実施形態では、１個であるが、直列接続された複数の励磁コイルであっても良い。
【００３８】
各ステータ側磁極部２１２、２３２は、励磁コイル３１、励磁コイル３２が励磁した状態でロータ本体４０が回転した場合に、ロータ側磁極部４１との間の磁気抵抗の増減が繰り返される形状を有し、磁性材料によって形成されている。各ステータ側磁極部２１２、２３２は、円筒状のステータ本体２０の内側周面から軸芯Ｃ側（径方向内側）に突出する突片形状を有し、これらの複数のステータ側磁極部２１２、２３２は、ステータ本体２０の内側周面（回転方向）に所定の間隔を空けてそれぞれ設けられている。これらステータ側磁極部２１２、２３２は、図１および図２に示す例では、周方向に等間隔で６個である。各ステータ側磁極部２１２、２３２は、その先端に、軸芯Ｃ方向の方向視においてロータ４に沿った円弧状であって径方向外側に凹む形状を有するステータ側磁極面２１４、２３４を有する。すなわち、ステータ側磁極面２１４、２３４は、径方向視において、径方向外側に凹む凹曲面である。なお、各ステータ側磁極部２１２が各ステータ側磁極面２１４を有し、各ステータ側磁極部２３２が各ステータ側磁極面２３４を有する。各ステータ側磁極面２１４および各ステータ側磁極面２３４は、各々、軸芯Ｃ方向の方向視において、出力軸４２と同心となる共通（同一）の円周上に位置している。
【００３９】
そして、ステータ側磁極部２１２、２３２は２個の励磁コイル３１、励磁コイル３２に対応して軸芯Ｃ方向に２段設けられている。より具体的には、図１および図２に示す例では、ステータ側磁極部２１２、２３２は円筒形状のステータ本体２０における内側周面に周方向に沿って６個、円筒形状のステータ本体２０における軸芯Ｃ方向の両端に２段の合計１２個（＝６個×２段）である。なお、本実施形態では、図１および図２における上側の前記端部に各ステータ側磁極部２１２が１段目のステータ側磁極部として設けられ、下側の前記端部にステータ側磁極部２３２が２段目のステータ側磁極部として設けられる。このように各段に設けられたステータ側磁極部２１２、２３２の数は、相互に等しい。また、各段におけるステータ側磁極部２１２、２３２の数は、ロータ４のロータ側磁極部４１の数とそれぞれ等しく、本実施形態では６個である。
【００４０】
また、ステータ本体２０には、その内側周面から軸芯Ｃ方向側にステータ側磁極部２１２、２３２と略同じ長さで突出するリング板形状を有する突条部２２が設けられている。すなわち、ステータ本体２０の内側周面からステータ側磁極部２１２、２３２の各ステータ側磁極面２１４、２３４までの長さと、ステータ本体２０の内側周面から突条部２２の先端面までの長さは、略同一である。なお、磁気抵抗を低減する観点から、ステータ側磁極部２１２、２３２の各ステータ側磁極面２１４、２３４とロータ側磁極部４１の磁極面４３との距離は、小さいほど好ましく、突条部２２の先端面とロータ側磁極部４１の磁極面４３との距離は、小さいほど好ましい。
【００４１】
励磁コイル３１は、第１段目のステータ側磁極部２１２と突条部２２とによって挟まれる位置に配設され、励磁コイル３２は、第２段目のステータ側磁極部２３２と突条部２２とによって挟まれる位置に配設されている。
【００４２】
そして、図１および図２示すように、ＳＲモータ１がステータ２によって所定の位相差を持つように、格段のステータ側磁極部２１２、２３２の位置は、ロータ４の回転角に対する励磁コイル３１、励磁コイル３２による各インダクタンスの周期変化における各位相差が機械角で２５度（電気角で１５０度［＝３６０度／６０×２５］）となるように、回転方向（周方向）でずれている。より具体的には、各ステータ側磁極部２１２、２３２の周方向にける中央位置と軸芯Ｃとを結ぶ線を基準線Ｙａとし、第１段目の各ステータ側磁極部２１２の基準線をＹａ１とし、第２段目の各ステータ側磁極部２３２の基準線をＹａ２とした場合に、第１段目の各ステータ側磁極部２１２は、その基準線Ｙａ１が、第２段目の各ステータ側磁極部２３２における周方向で互いに隣接する２個のステータ側磁極部２３２の各基準線Ｙａ２、Ｙａ２の中央の位置から例えば図１のＡ方向に５度（−Ａ方向に２５度）ずれて配置されている。なお、全ての第１段目のステータ側磁極部２１２は、前記各基準線Ｙａ２、Ｙａ２の中央の位置から周方向に対して同じ方向に前記Ａ方向に５度ずれている。言い換えれば、第２段目の各ステータ側磁極部２３２は、その基準線Ｙａ２が、第１段目のステータ側磁極部２１２における周方向で互いに隣接する２個のステータ側磁極部２１２の各基準線Ｙａ１、Ｙａ１の中央の位置から前記Ａ方向とは逆の方向に５度ずれて配置されている。なお、全ての第２段目のステータ側磁極部２３２は、前記各基準線Ｙａ１、Ｙａ１の中央の位置から周方向に対して同じ方向に前記Ａ方向とは逆の方向に５度ずれている。図１および図２で示す例では、各段の各ステータ側磁極部２１２、２３２は、６個であるので、周方向に６０度の間隔で配設されている。このため、第１段目の各ステータ側磁極部２１２は、その基準線Ｙａ１が第２段目の各ステータ側磁極部２３２の各基準線Ｙａ２に対して前記Ａ方向とは逆の方向に２５度（＝６０度／２−５度）ずれる位置に、配置されている。言い換えれば、第２段目の各ステータ側磁極部２３２は、その各基準線Ｙａ２が第１段目の各ステータ側磁極部２１２の各基準線Ｙａ１に対して前記Ａ方向に２５度ずれる位置に、配置されている。
【００４３】
ここで説明した、各ステータ側磁極部２１２の基準線Ｙａ１が第２段目の各ステータ側磁極部２３２の各基準線Ｙａ２に対して前記Ａ方向とは逆の方向に２５度ずれる位置に配置されていることにより、ロータ４が停止状態から始動するときに自立駆動を可能にする。上記２５度のずれに対応して、励磁コイル３２の自己インダクタンスＬｂの回転角に対する特性は、励磁コイル３１の自己インダクタンスＬａの回転角に対する特性に対して、機械角αで２５度だけ遅れる位相差を有する。
【００４４】
そして、このようなステータ本体２０、突条部２２およびステータ側磁極部２１２、２３２ならびにロータ本体４０およびロータ側磁極部４１は、上記のように、それぞれ磁性材料によって形成され、等方的な所定の磁気特性（透磁率）を有している。これらステータ本体２０、突条部２２およびステータ側磁極部２１２、２３２ならびにロータ本体４０およびロータ側磁極部４１は、電気絶縁膜で被膜された軟磁性粉末によってそれぞれ形成されている。より具体的には、ステータ本体２０、突条部２２およびステータ側磁極部２１２、２３２は、一体で形成されており、電気絶縁膜で被膜された軟磁性粉末を圧縮して固めることにより形成され、ロータ本体４０およびロータ側磁極部４１は、一体で形成されており、電気絶縁膜で被膜された軟磁性粉末を圧縮して固めることにより形成されている。本実施形態では、これらは、表面にリン酸系化成被膜等の電気絶縁被膜が形成された鉄粉によって形成されている。ここで、前記軟磁性粉末とは、強磁性の金属粉末であり、より詳しくは、例えば、純鉄粉、鉄基合金粉末（Ｆｅ−Ａｌ合金、Ｆｅ−Ｓｉ合金、センダスト、パーマロイ等）およびアモルファス粉末等が挙げられる。これら軟磁性粉末は、公知の手段、例えば、アトマイズ法等によって微粒子化する方法や、酸化鉄等を微粉砕した後にこれを還元する方法等によって製造することができる。また、一般に、透磁率が同一である場合に飽和磁束密度が大きいので、軟磁性粉末は、例えば、上記純鉄粉、鉄基合金粉末およびアモルファス粉末等の金属系材料であることが特に好ましい。
【００４５】
このような軟磁性粉末によって形成されたステータ本体２０、突条部２２およびステータ側磁極部２１２、２３２は、例えば、圧粉形成等の公知の常套手段によって形成される。このような軟磁性粉末によって形成されたロータ本体４０およびロータ側磁極部４１は、例えば、圧粉形成等の公知の常套手段によって形成される。
【００４６】
また、ステータ本体２０、突条部２２およびステータ側磁極部２１２、２３２ならびにロータ本体４０およびロータ側磁極部４１は、軟磁性粉末と非磁性体粉末との混合物を圧縮して固めたものであってもよい。この場合、軟磁性粉末と非磁性体粉末との混合比率を比較的容易に調整することができ、前記混合比率を適宜に調整することによって、所望の磁気特性を容易に実現することができる。また、ステータ本体２０、突条部２２およびステータ側磁極部２１２、２３２ならびにロータ本体４０およびロータ側磁極部４１は、電気絶縁膜で被膜された軟磁性粉末を結合媒体（例えば、エポキシ系樹脂等の液体または粉末等）と共に金型成型することによって形成されてもよい。
【００４７】
図３は、ＳＲモータにおける１相の励磁コイルのインダクタンスの回転方向に対する特性を表わす図である。具体的には、１相分の励磁コイルの自己インダクタンスＬの値とその回転方向に対する位置の一例である電気角θとの関係を示す図である。横軸は電気角θを示し、縦軸は自己インダクタンス値Ｌを示している。図３において、ＳＲモータ１に備えられた励磁コイル３１（または励磁コイル３２）の自己インダクタンスＬの値は、ロータが回転した場合にその電気角の増加方向に対して、周期的に正弦波状の特性を示す。電気角の０度は、ロータ４に含まれるロータ側磁極部４１の一つと、近接するステータ２に含まれるステータ側磁極部２１２（またはステータ側磁極部２３２）との距離が最小となる場合としている。このとき、自己インダクタンスＬの値は最大である。一方、自己インダクタンスＬの値の最小値は、前記のロータ４に含まれるロータ側磁極部４１の一つと、前記のステータ２に含まれる複数のステータ側磁極部２１２またはステータ側磁極部２３２の一つとの距離が最大となる電気角１８０度のときである。なお、回転方向に対する位置として、機械角が使用されても良い。本実施形態では、ステータおよびロータに含まれる前記磁極部の数が各々６極なので、電気角の３６０度は機械角の６０度に対応する。機械角の０度、６０度、１２０度、１８０度、２４０度、３００度、３６０度が電気角の０度（３６０度）に対応する。なお、本実施形態では、特に断らない限り、回転角は機械角である。
【００４８】
一般的に、励磁コイルが一つの場合のＳＲモータが発生させるトルクＴは（式１）で表される。
【００４９】
【数１】
2014135848.tif 000003
【００５０】
ただし、Ｉは励磁コイルに流れる励磁電流であり、Ｌは励磁コイルの自己インダクタンスであり、θは電気角でいう回転子の位置である。なお、（式１）において、電気角θの代わりに機械角αで偏微分を行ってもよい。これは、次式の（式２）でも同様である。
【００５１】
（式１）より、∂Ｌ/∂θが最大となる回転子位置で、電流Ｉを流した場合に、ＳＲモータのトルクは最大となる。図３によると、自己インダクタンスは、電気角２７０度で∂L/∂θは最大となるため、この回転子位置で励磁電流を流すことにより、ＳＲモータのトルクは最大となる。また、電気角が１８０度から３６０度の範囲で、∂L/∂θが正の値となることから、この電気角の範囲で励磁電流を流すことにより、ＳＲモータのトルクは正の値となる。すなわち、電気角が１８０度から３６０度の範囲では、ＳＲモータのロータの回転は加速する（この加速する回転方向を正回転方向と呼ぶ）。逆に、電気角が０度から１８０度の範囲で、∂L/∂θが負の値となることから、この電気角の範囲で電流を流すことにより、ＳＲモータのトルクは負の値となる。すなわち、電気角が０度から１８０度の範囲では、ＳＲモータのロータの回転は減速する。
【００５２】
（式１）により、２相の励磁コイル３１、励磁コイル３２を有する場合のＳＲモータ１が発生するトルクＴは、（式２）で表される。
【００５３】
【数２】
2014135848.tif 000004
【００５４】
ただし、Ｉａは励磁コイル３１に流れる励磁電流であり、Ｉｂは励磁コイル３２に流れる励磁電流であり、Ｌａは励磁コイル３１の自己インダクタンスであり、Ｌｂは励磁コイル３２の自己インダクタンスである。
【００５５】
（式２）より、回転角（電気角）θに対する励磁コイル３１の自己インダクタンスＬａの微分値∂Ｌａ/∂θ、および回転角（電気角）θに対する励磁コイル３２の自己インダクタンスＬｂの微分値∂Ｌｂ/∂θが最大となる回転子位置で、励磁電流Ｉａおよび励磁電流Ｉｂを流した場合に、ＳＲモータのトルクは最大となる。
【００５６】
図４は、モータシステム１００で使用されるＳＲモータ１のモータ駆動装置５００（以下、ＳＲモータ駆動装置５００と呼ぶ）の構成を示すブロック図である。ＳＲモータ駆動装置５００は、ＳＲモータ１の励磁コイル３１および励磁コイル３２に接続され、ＳＲモータ１におけるロータ４の回転駆動を制御する。ＳＲモータ駆動装置５００は、電源電力Ｐｄｃ［ｗ］である電源（直流電圧源）Ｖｄｃに接続するための一対の電源端子Ｐｅ（正極側端子Ｐｅ１、負極側端子Ｐｅ２）と、第１相の第１系励磁コイルである励磁コイル３１および第２相の第２系励磁コイルである励磁コイル３２による各インダクタンスＬａ、Ｌｂの回転角に対する周期変化における各位相間に差を持つ上記２相ＳＲモータ１の励磁コイル３１および励磁コイル３２それぞれに接続するための二対の接続端子Ｐａ（正極側端子Ｐａ１、負極側端子Ｐａ２）、Ｐｂ（正極側端子Ｐｂ１、負極側端子Ｐｂ２）とを備える。
【００５７】
ＳＲモータ駆動装置５００はさらに、電源端子Ｐｅと接続端子Ｐａ、Ｐｂとの間に複数のスイッチング素子（図４に示す例では、スイッチング素子ａ１、スイッチング素子ａ２、スイッチング素子ｂ１、スイッチング素子ｂ２、スイッチング素子ｃ１、スイッチング素子ｃ２）を有する駆動制御部５１０を備える。なお、複数のスイッチング素子ａ１〜ｃ２は、例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のパワートランジスタなどであり、本実施形態では複数のスイッチング素子ａ１〜ｃ２はＩＧＢＴである。
【００５８】
駆動制御部５１０は、複数のスイッチング素子ａ１〜ｃ２の各々のオンオフを切り換えることによって、ＳＲモータ１に含まれる励磁コイル３１、励磁コイル３２に流れる各励磁電流を切り換える。駆動制御部５１０は、後述のように、例えば、複数のスイッチング素子ａ１〜ｃ２の各々のオンオフを切り換えることによって、電源端子Ｐｅから接続端子Ｐａ、Ｐｂを介して励磁コイル３１のみに給電するための第１経路Ｌ１を形成し、次に、複数のスイッチング素子ａ１〜ｃ２の各々のオンオフを切り換えることによって、電源端子Ｐｅから接続端子Ｐａ、Ｐｂを介して励磁コイル３１および励磁コイル３２のそれぞれへ給電するための第２経路Ｌ２を形成し、次に、複数のスイッチング素子ａ１〜ｃ２の各々のオンオフを切り換えることによって、電源端子Ｐｅから接続端子Ｐａ、Ｐｂを介して励磁コイル３２のみに給電するための第３経路Ｌ３を形成する。
【００５９】
駆動制御部５１０は、本実施形態では、制御回路５２０、記憶部５３０、および回転位置検出部５４０を備える。駆動制御部５１０は、入力側に直流電圧源Ｖｄｃが接続され、出力側に励磁コイル３１、励磁コイル３２が接続される。制御回路５２０は、入力側に記憶部５３０および回転位置検出部５４０が接続され、出力側に複数のスイッチング素子ａ１〜ｃ２が接続される。
【００６０】
図４には、励磁コイル３１、励磁コイル３２が記載されているが、ＳＲモータ駆動装置５００に、励磁コイル３１および励磁コイル３２は含まれない。なお、本実施形態では、各励磁電流により励磁コイル３１および励磁コイル３２から発生する磁界は互いに打ち消しあう方向である。
【００６１】
駆動制御部５１０では、直列に接続されたスイッチング素子ａ１およびスイッチング素子ａ２と、直列に接続されたスイッチング素子ｂ１およびスイッチング素子ｂ２と、直列に接続されたスイッチング素子ｃ１およびスイッチング素子ｃ２とが、一対の電源端子Ｐｅ（正極側端子Ｐｅ１、負極側端子Ｐｅ２）に並列に接続されている。各スイッチング素子ａ１、スイッチング素子ａ２、スイッチング素子ｂ１、スイッチング素子ｂ２、スイッチング素子ｃ１、スイッチング素子ｃ２には、それぞれフリーホイーリング用にダイオードｄ１、ダイオードｄ２、ダイオードｄ３、ダイオードｄ４、ダイオードｄ５、ダイオードｄ６が並列に接続されている。より具体的には、電源端子Ｐｅの正極側端子Ｐｅ１には、各スイッチング素子ａ１、スイッチング素子ｂ１、スイッチング素子ｃ１のドレイン端子、および、ダイオードｄ１、ダイオードｄ３、ダイオードｄ５のカソード端子が接続され、負極側端子Ｐｅ２には、各スイッチング素子ａ２、スイッチング素子ｂ２、スイッチング素子ｃ２のソース端子、および、ダイオードｄ２、ダイオードｄ４、ダイオードｄ６のアノード端子が接続される（以下では、ドレイン端子、ソース端子、カソード端子、アノード端子は、各々単にドレイン、ソース、カソード、アノードとも呼ぶ）。また、第１出力端子Ｐａの正極側端子Ｐａ１には、ダイオードｄ１のアノードおよびスイッチング素子ａ１のソースと、ダイオードｄ２のカソードおよびスイッチング素子ａ２のドレインとが接続される。第１出力端子Ｐａの負極側端子Ｐａ２および第２出力端子Ｐｂの正極側端子Ｐｂ１は、ダイオード３のアノードおよびスイッチング素子ｂ１のソースと、ダイオード４のカソードおよびスイッチング素子ｂ２のドレインとが接続される。第２出力端子Ｐｂの負極側端子Ｐｂ２は、ダイオードｄ５のアノードおよびスイッチング素子ｃ１のソースと、ダイオードｄ６のカソードおよびスイッチング素子ｃ２のドレインとが接続される。
【００６２】
制御回路５２０は、複数のスイッチング素子ａ１〜ｃ２のオンオフを切り換える信号を出力する。制御回路５２０は、より具体的には、ＳＲモータが所望の回転動作をするように、励磁コイル３１に流す励磁電流と励磁コイル３２に流す励磁電流を制御するために、スイッチング素子ａ１、スイッチング素子ａ２、スイッチング素子ｂ１、スイッチング素子ｂ２、スイッチング素子ｃ１、スイッチング素子ｃ２の各々のスイッチング制御用端子（例えば、ＩＧＢＴのゲート端子、以下単にゲートとも呼ぶ）に向けて、複数のスイッチング素子ａ１〜ｃ２の各々のオンまたはオフを切り換える信号を出力する。なお、スイッチング素子がオンするとは、スイッチング素子が通電状態となることであり、スイッチング素子がオフするとは、スイッチング素子が通電を遮断する状態となることである。図４の例では、制御信号Ｓａ１の信号線はスイッチング素子ａ１のゲートに接続され、制御信号Ｓａ２の信号線はスイッチング素子ａ２のゲートに接続され、制御信号Ｓｂ１の信号線はスイッチング素子ｂ１のゲートに接続され、制御信号Ｓｂ２の信号線はスイッチング素子ｂ２のゲートに接続され、制御信号Ｓｃ１の信号線はスイッチング素子ｃ１のゲートに接続され、制御信号Ｓｃ２の信号線はスイッチング素子ｃ２のゲートに接続される。
【００６３】
本実施形態では、制御回路５２０は、ロータ４の回転に対する励磁コイル３１の自己インダクタンスＬａおよび励磁コイル３２の自己インダクタンスＬｂの特性を用いて制御信号を出力する。さらに、制御回路５２０は、ロータ４の回転に対する回転位置に対応して、制御信号を出力する。この場合に、制御回路５２０は、ロータ４の回転位置に関する情報と励磁コイル３１の自己インダクタンスＬａの値との関係を表わす第１関係情報を、第１関係情報を記憶する第１記憶部から読み出して回転位置に対する励磁コイル３１の自己インダクタンスＬａを得ることができる。また、制御回路５２０は、ロータ４の回転位置に関する情報と励磁コイル３２の自己インダクタンスＬｂの値との関係を表わす第２関係情報を、第２関係情報を記憶する第２記憶部から読み出して回転位置に対する励磁コイル３２の自己インダクタンスＬｂを得ることができる。
【００６４】
記憶部５３０は、例えば不揮発性記憶素子であり、機能的に第１記憶部および第２記憶部を構成している。ロータ４の回転位置に関する情報は、例えば、回転方向に対する機械角αや電気角θである。前記の第１関係情報は、例えば、機械角αや電気角θに対する励磁コイル３１の自己インダクタンスＬａの特性であり、ＬＵＴ（ＬｏｏｋＵｐ  Ｔａｂｌｅ）形式で第１記憶部に記憶されている。前記の第２関係情報は、例えば、機械角αや電気角θに対する励磁コイル３２の自己インダクタンスＬｂの特性であり、ＬＵＴ形式で第２記憶部に記憶されている。以下では、第１関係情報は、機械角αに対する励磁コイル３１の自己インダクタンスＬａの特性であり、第２関係情報は、機械角αに対する励磁コイル３２の自己インダクタンスＬｂの特性である。
【００６５】
回転方向に対する機械角αや電気角θは、回転位置検出部５４０から得られる検出値を用いて算出される。制御回路５２０は、ロータ４の回転位置に関する情報が入力される位置情報入力端子ＰＬを有しており、位置情報入力端子ＰＬに回転位置検出部５４０が接続される。
【００６６】
回転位置検出部５４０は、ロータ４の位置検出用に使用される。本実施形態では、回転位置検出部５４０はロータリエンコーダ５４０である。ロータリエンコーダ５４０の検出結果からロータ４の回転位置、すなわち機械角αおよび電気角θが算出される。なお、回転位置検出部５４０は、ロータリエンコーダに限られない。例えば、ロータ４に位置検出用の永久磁石が取り付けられて、ロータ４の回転時にホール素子で永久磁石の磁界の変化を検出して、ロータ４の回転位置が検出されても良い。また、レーザ光の光源とレーザ光を検出する光検出器とから構成される検出装置を用いて、ロータ４が有するロータ側磁極部４１でロータ４が回転する毎にレーザ光を遮らせ、ロータ側磁極部４１がレーザ光を遮った数が光検出器の検出結果を用いて算出されることで、ロータ４の回転が検出されても良い。
【００６７】
本実施形態では、制御回路５２０は、励磁コイル３１の自己インダクタンスＬａの値および励磁コイル３２の自己インダクタンスＬｂの値に従って、複数のスイッチング素子ａ１〜ｃ２への制御信号を出力するが、以下においては、制御回路５２０は、具体的にはロータリエンコーダ５４０でロータ４の位置検出を行って電気角θを算出し、第１関係情報、第２関係情報、および電気角θを使用して、ロータ４の回転位置すなわち電気角θに対応して複数のスイッチング素子ａ１〜ｃ２への制御信号を出力する。このように本実施形態では、制御回路５２０は、ロータ４の回転位置に対応して各制御信号を出力している。
【００６８】
図５は、スイッチング素子ａ１、スイッチング素子ａ２、スイッチング素子ｂ１、スイッチング素子ｂ２、スイッチング素子ｃ１、スイッチング素子ｃ２の各スイッチング素子の電気角θに対するオンオフの切換えを示すタイミングチャートである。すなわち、制御回路５２０が電気角θに対応して複数のスイッチング素子ａ１〜ｃ２の各々に制御信号を出力した際の、複数のスイッチング素子ａ１〜ｃ２の各々のオンオフ制御の状態を示している。図５では、上から順にスイッチング素子ａ１、スイッチング素子ａ２、スイッチング素子ｂ１、スイッチング素子ｂ２、スイッチング素子ｃ１、スイッチング素子ｃ２の各々のオンオフの切換えを示すタイミングチャートが示されており、横軸は電気角θ（時間）である。なお、図５において、複数のスイッチング素子ａ１〜ｃ２の各々がオンまたはオフの状態にある期間は、期間Ｓ１〜期間Ｓ５の５つである。
【００６９】
図６および図７は、モータシステム１００における、各期間および機械角αに対する励磁コイル３１の自己インダクタンスＬａ、励磁コイル３２の自己インダクタンスＬｂ、励磁電流Ｉａ、および励磁電流Ｉｂのシミュレーション図である。図６は、本実施形態の場合におけるシミュレーション図であり、図７は比較例の場合におけるシミュレーション図である。励磁コイル３１の自己インダクタンスＬａは実線で表わされ、励磁コイル３２の自己インダクタンスＬｂは破線で表わされる。励磁コイル３１に流れる励磁電流Ｉａは一点鎖線で示され、励磁コイル３２に流れる励磁電流Ｉｂは点線で示されている。図６および図７では、紙面左側の縦軸はμＨ単位で表すインダクタンスであり、紙面右側の縦軸はＡ単位で表す励磁電流であり、横軸は機械角α（度）である。横軸は電気角θではないが、機械角が６０度となる毎に電気角が１周期進むことから、機械角αから電気角θに換算することができる。
【００７０】
次に、本実施形態におけるモータシステム１００の動作について説明する。まず、ロータ４が正回転方向に回転する場合について説明し、次に逆回転方向に回転する場合について説明する。なお、正回転方向は、所定の回転方向例えば時計回り方向であり、逆回転方向は、正回転方向とは逆の方向である。なお、図６に示した機械角αに対する各期間が移り変わるタイミングによって、ＳＲモータ１は正回転方向に回転を行う。
【００７１】
図５において、制御信号によって全てのスイッチング素子がオフとなっている停止状態（期間Ｓ１）では、図６に示すように、励磁コイル３１および励磁コイル３２の双方ともに励磁電流は流れない。すなわち（式２）より、ＳＲモータ１にはトルクは発生していない。
【００７２】
この停止状態からロータ４を正回転させる場合、図６に示すように、励磁コイル３１の自己インダクタンスＬａが最小となるとき、すなわち、励磁コイル３１の自己インダクタンスＬａが最小となる機械角αのとき、制御回路５２０は制御信号を出力し、スイッチング素子ａ１およびスイッチング素子ｂ２がオンされ、スイッチング素子ａ２、スイッチング素子ｂ１、スイッチング素子ｃ１およびスイッチング素子ｃ２がオフされる。これによって、直流電圧源Ｖｄｃから、電源端子Ｐｅの正極側端子Ｐｅ１、スイッチング素子ａ１、第１出力端子Ｐａの正極側端子Ｐａ１、励磁コイル３１、第１出力端子Ｐａの負極側端子Ｐａ２、スイッチング素子ｂ２、および電源端子Ｐｅの負極側端子Ｐｅ２を介して電流が流れる第１経路Ｌ１で、励磁コイル３１にのみ電源電力Ｐｄｃが供給され、励磁コイル３１が励磁される（期間Ｓ２）。一方、励磁コイル３２には直流電圧源Ｖｄｃから電流が流れず電源電力Ｐｄｃは供給されない。図６に示すように、期間Ｓ２では、励磁コイル３１が給電された結果、励磁電流Ｉａが機械角α方向に対して上昇傾向を示している。一方、励磁コイル３２の励磁電流Ｉｂは機械角α方向に対して下降しているが、これはスイッチング素子ｂ２から、ダイオードｄ６、第２出力端子Ｐｂの負極側端子Ｐｂ２、励磁コイル３２、および第２出力端子Ｐｂの正極側端子Ｐｂ１を介して電流が流れるためである。
【００７３】
この期間Ｓ２では、機械角α方向に対して∂Ｌａ/∂θが正となる。この期間Ｓ２では上述のように励磁電流Ｉａが流れているので、（式２）より、ＳＲモータ１は正回転を促す方向にトルクが発生し、ロータ４が正回転している場合にはロータ４が回転を加速し、回転始動時の場合にはロータ４が正回転方向に向けて回転を開始する。
【００７４】
ロータ４が正回転方向に回転し、図６に示すように、励磁コイル３１の自己インダクタンスＬａの回転角に対する変化の度合いが最も大きいとき、すなわち、∂Ｌａ/∂θが最大となる機械角αのとき、制御回路５２０は制御信号を出力し、スイッチング素子ａ１およびスイッチング素子ｃ２がオンされ、スイッチング素子ａ２、スイッチング素子ｂ１、スイッチング素子ｂ２、およびスイッチング素子ｃ１がオフされる。これによって、直流電圧源Ｖｄｃから、電源端子Ｐｅの正極側端子Ｐｅ１、スイッチング素子ａ１、第１出力端子Ｐａの正極側端子Ｐａ１、励磁コイル３１、第１出力端子Ｐａの負極側端子Ｐａ２、第２出力端子Ｐｂの正極側端子Ｐｂ１、励磁コイル３２、第２出力端子Ｐｂの負極側端子Ｐｂ２、スイッチング素子ｃ２、および電源端子Ｐｅの負極側端子Ｐｅ２を介して電流が流れる第２経路Ｌ２で、励磁コイル３１および励磁コイル３２の両方に電源電力Ｐｄｃが供給され、励磁コイル３１および励磁コイル３２が励磁される（期間Ｓ３）。図６に示すように、期間Ｓ３では、励磁コイル３１と励磁コイル３２に給電がされた結果、機械角α方向に対して励磁電流Ｉｂが上昇している。一方、励磁コイル３１の励磁電流Ｉａは、機械角α方向に対して一旦急減してから、励磁電流Ｉｂと同じ電流値で機械角α方向に対して上昇している。励磁電流Ｉａの減少は、電源電力Ｐｄｃに対して、励磁コイル３１に加えて励磁コイル３２が追加されてことで励磁コイル３２の抵抗負荷が増加したためである。
【００７５】
この期間Ｓ３では機械角α方向に対して励磁コイル３１の自己インダクタンスＬａにおける∂Ｌａ/∂θが正となっている。期間Ｓ３では上述のように励磁電流Ｉａが流れているので、（式２）より、ＳＲモータ１は正回転を促す方向にトルクが発生し、ロータ４が正回転方向に向けて回転を加速する。なお、励磁電流Ｉｂは流れているが、機械角α方向に対する∂Ｌｂ/∂θは小さく、（式２）の励磁コイル３２に対応する項すなわち第２項目のトルクへの影響は些少である。
【００７６】
期間Ｓ３では、次の期間Ｓ４において励磁コイル３２による正回転を促すトルクが大きくなるように、期間Ｓ４における励磁コイル３２に流れる励磁電流Ｉｂを大きくしておく目的から、励磁コイル３２にも通電が開始される。なお、励磁電流Ｉｂが流れても、上述のように、機械角α方向に対する∂Ｌｂ/∂θは小さいため、励磁コイル３２における減速方向のトルクの影響は些少である。よって、次の期間Ｓ４において励磁コイル３２による正回転を促すトルクが大きくできることから、ＳＲモータ１のモータ効率を向上させることができる。
【００７７】
加えて、上述の様に、α方向に対して即ち時間変化に対して励磁電流Ｉａが一旦減少している区間があることから、ｄＩａ／ｄｔが負となり、励磁コイル３１には逆起電力Ｖａが発生している（第１出力端子Ｐａの正極側端子Ｐａ１の電位よりも負極側端子Ｐａ２の電位の方が高くなる）。すると、直流電圧源Ｖｄｃの出力電圧値をＶ０［ｖ］とした場合、この逆起電力Ｖａにより、直流電圧源Ｖｄｃ、励磁コイル３１および励磁コイル３２を含む電気回路には、（Ｖ０＋Ｖａ）［ｖ］の電圧が印加されている。この（Ｖ０＋Ｖａ）［ｖ］の電圧の印加により、期間Ｓ３において、励磁コイル３２に流れる励磁電流Ｉｂをさらに大きくすることができ、結果、期間Ｓ４において励磁コイル３２による正回転を促すトルクがさらに大きくできることから、ＳＲモータ１のモータ効率をさらに向上させることができる。
【００７８】
ロータ４が正回転方向に回転し、図６に示されているように、励磁コイル３２の自己インダクタンスＬｂが最小となるとき、すなわち、励磁コイル３２の自己インダクタンスＬｂが最小となる機械角αのとき、制御回路５２０は制御信号を出力し、スイッチング素子ｂ１およびスイッチング素子ｃ２がオンされ、スイッチング素子ａ１、スイッチング素子ａ２、スイッチング素子ｂ２、およびスイッチング素子ｃ１がオフされる。これによって、直流電圧源Ｖｄｃから、電源端子Ｐｅの正極側端子Ｐｅ１、スイッチング素子ｂ１、第２出力端子Ｐｂの正極側端子Ｐｂ１、励磁コイル３２、第２出力端子Ｐｂの負極側端子Ｐｂ２、スイッチング素子ｃ２、および電源端子Ｐｅの負極側端子Ｐｅ２を介して電流が流れる第３経路Ｌ３で、励磁コイル３２のみへ電源電力Ｐｄｃが供給される（期間Ｓ４）。一方、励磁コイル３１には直流電圧源Ｖｄｃから電流が流れず電源電力Ｐｄｃは供給されない。図６に示されているように、期間Ｓ４では、励磁コイル３２のみに給電された結果、機械角α方向に対して励磁電流Ｉｂが上昇傾向を示している。なお、励磁電流Ｉａは機械角α方向に対して減少しつつも励磁コイル３１に若干電流が流れている。これは、スイッチング素子ｃ２と、ダイオードｄ２とを介して、励磁コイル３１からの電流の還流が起こっているためである。これにより、励磁コイル３１に蓄えられた磁気エネルギーを放出でき、∂Ｌａ/∂θが負となる領域で励磁電流Ｉａをゼロとなる。
【００７９】
この期間Ｓ４では機械角α方向に対して∂Ｌｂ/∂θが正となる。期間Ｓ４では上述のように励磁電流Ｉｂが流れているので、（式２）より、ＳＲモータ１は正回転を促す方向にトルクが発生し、ロータ４が正回転方向に向けて回転を加速する。なお、励磁電流Ｉａが若干流れており、その後∂Ｌａ/∂θが負となるときには励磁電流Ｉａはゼロに近い値となっている。これにより、（式２）の励磁コイル３１に対応する項すなわち第１項目は若干正の値となる。
【００８０】
ロータ４が正回転方向に回転し、図６に示されているように、励磁コイル３２のインダクタンスの回転方向に対する変化の度合いが最も大きいときであり、すなわち、∂Ｌｂ/∂θが最大となる機械角αのとき、制御回路部５２０ｂは制御信号を出力し、スイッチング素子ｃ２がオンされ、スイッチング素子ａ１、スイッチング素子ａ２、スイッチング素子ｂ１、スイッチング素子ｂ２、およびスイッチング素子ｃ１がオフされる。これによって、励磁コイル３２が所謂フリーホイーリング状態となって、励磁コイル３２に蓄えられた磁気エネルギーが、励磁コイル３２から第２出力端子Ｐｂの負極側端子Ｐｂ２、スイッチング素子ｃ２、ダイオードｄ４、および第２出力端子Ｐｂの正極側端子Ｐｂ１を介して電流が励磁コイル３２に戻る第４経路Ｌ４で、放出される（期間Ｓ５）。すなわち、制御回路５２０は、第１出力端子Ｐａおよび第２出力端子Ｐｂの両方に電源電力Ｐｄｃを供給させない制御信号を出力する一方、上記励磁コイル３２をフリーホイーリング状態とする制御信号を出力する。これにより、励磁コイル３２への電源電力Ｐｄｃの供給が停止され、励磁コイル３１および励磁コイル３２への電源電力Ｐｄｃの給電は遮断される。一方、図６に示されているように、期間Ｓ５では、励磁電流Ｉｂは機械角α方向に対して減少しつつも若干電流が流れている。これは、スイッチング素子ｃ２と、ダイオードｄ４、および、ダイオードｄ２とを介して、励磁コイル３２から還流により電流が流れていることを示している。このように、還流する電流は励磁コイル３１にも流れており、図６によると励磁電流Ｉａが機械角α方向に対して増加して、その後減少する。
【００８１】
この期間Ｓ５では機械角α方向に対して励磁コイル３２の自己インダクタンスＬｂにおける∂Ｌｂ/∂θが正となっている。期間Ｓ５では上述のように励磁電流Ｉｂが流れているので、（式２）より、ＳＲモータ１は正回転を促す方向にトルクが発生し、ロータ４が正回転方向に向けて回転を加速する。なお、励磁電流Ｉａは流れているが、機械角α方向に対する∂Ｌａ/∂θは小さく、（式２）の励磁コイル３１に対応する項すなわち第１項目のトルクへの影響は些少である。よって、期間Ｓ５では、励磁コイル３２によりロータ４の正回転方向の加速を促す方向にトルクが加わり、ロータ４の正回転方向に向けた回転が加速できる上、励磁電流Ｉｂを還流により減少させることができるので、次に遷移する∂Ｌｂ/∂θが負となる期間Ｓ２において、励磁電流Ｉｂが残留しないで済み、回転を減速させる方向にリラクタンストルクが発生しないで済むことができる。
【００８２】
この後、期間５から期間２へと移り、制御回路５２０は、期間Ｓ２で説明した制御信号を出力する。上述のように、期間Ｓ１から期間Ｓ２、期間Ｓ３、期間Ｓ４、及び期間Ｓ５と順番に期間が移り、期間Ｓ５からは再び期間Ｓ２へ移り、その後は上記の期間Ｓ２から期間Ｓ３、期間Ｓ４、及び期間Ｓ５への期間の遷移を１サイクルとして当該サイクルが繰り返される。なお、期間Ｓ５からは期間Ｓ１へ移ってもよい。この場合、期間Ｓ１から期間Ｓ２、期間Ｓ３、期間Ｓ４、及び期間Ｓ５の遷移が１サイクルとなる。
【００８３】
以上の動作により、本実施形態におけるモータシステム１００のモータ効率は、５５．６％である。なお、モータ効率は、モータの仕事量を模した抵抗における消費電力に対する励磁コイルの両端電圧および励磁コイルを流れる電流から求めた電力の比によって、計算された値である。
【００８４】
次に、比較例について説明する。この比較例では、図１〜図４を用いて説明した本実施形態と同様のモータシステムを用い、スイッチング素子ａ１、スイッチング素子ａ２、スイッチング素子ｂ１、スイッチング素子ｂ２、スイッチング素子ｃ１、スイッチング素子ｃ２の各スイッチング素子のオンオフの切り換えの仕方が本実施形態とは異なっている。より具体的には、比較例では、電源電力Ｐｄｃが、励磁コイル３１または励磁コイル３２の一方にのみ供給され、励磁コイル３１および励磁コイル３２の両方に供給されない。すなわち、比較例では、期間Ｓ３が設けられていない。
【００８５】
この比較例では、図７に示すように、上述の期間Ｓ１から期間Ｓ２、および期間Ｓ４と順番に移るように複数のスイッチング素子ａ１〜ｃ２の各々が制御され、そして期間Ｓ４からは再び期間Ｓ２へ戻り、その後はこの動作が繰り返される。
【００８６】
以上の動作により、比較例におけるモータシステムのモータ効率は、４２．３％である。このように比較例におけるモータシステムのモータ効率は、上記の本実施形態におけるモータ効率の５５．６％よりも低くなる。本実施形態のモータシステム１００では、期間Ｓ３の説明で述べた理由により、モータ効率を向上させることができる。
【００８７】
なお、比較例では期間Ｓ５への遷移を行っていないが、変形例の箇所で述べているように、期間Ｓ５の期間が設けられないことで、モータ効率が若干低下した程度であり、期間Ｓ５の期間が設けられたとしても、比較例のモータ効率は４２．３％程度の値となり、上記の本実施形態におけるモータ効率の５５．６％に大きく近づくことはないと考えられる。
【００８８】
次に、ＳＲモータ１が逆回転方向に回転する場合について説明する。
【００８９】
ＳＲモータ１が逆回転方向に回転する場合であっても、制御回路５２０が出力する各制御信号は、ＳＲモータ１が正回転方向に回転する場合の説明で用いた図５を使用することができる。すなわち、ＳＲモータ１が逆回転方向に回転する場合であっても、期間Ｓ１から期間Ｓ２、期間Ｓ３、期間Ｓ４、及び期間Ｓ５と順番に期間が遷移し、期間Ｓ５からは再び期間Ｓ２へ遷移し、各期間においてオンオフさせるスイッチング素子は、ＳＲモータ１が正回転方向に回転する場合と同様である。
【００９０】
しかし、ＳＲモータ１が逆回転方向に回転する場合には、各期間を移らせるタイミングが、図６を用いて説明を行ったＳＲモータ１が正回転方向に回転するタイミングとは異なる。つまり、ＳＲモータ１が逆回転方向に回転する場合には、制御回路５２０が出力する制御信号のタイミングは、ＳＲモータ１が正回転方向に回転する場合のタイミングとは異なる。このタイミングの違いにより、期間Ｓ２においてロータ４が回転始動時に回転を始める方向と、その後のロータ４の回転を加速する方向が、逆回転の方向となる。
【００９１】
以下において、ロータ４に逆回転させるための各期間が移るタイミングについて説明する。
【００９２】
制御信号によって全てのスイッチング素子がオフとなっている停止状態（期間Ｓ１）では、励磁コイル３１および励磁コイル３２の双方ともに励磁電流は流れない。すなわち（式２）より、ＳＲモータ１にはトルクは発生していない。
【００９３】
この停止状態からロータ４を逆回転させる場合、励磁コイル３１の自己インダクタンスＬａが最大となるとき、すなわち、励磁コイル３１の自己インダクタンスＬａが最大となる機械角αのとき、制御回路５２０は制御信号を出力し、スイッチング素子ａ１およびスイッチング素子ｂ２がオンされ、スイッチング素子ａ２、スイッチング素子ｂ１、スイッチング素子ｃ１およびスイッチング素子ｃ２がオフされる。これによって、直流電圧源Ｖｄｃから、電源端子Ｐｅの正極側端子Ｐｅ１、スイッチング素子ａ１、第１出力端子Ｐａの正極側端子Ｐａ１、励磁コイル３１、第１出力端子Ｐａの負極側端子Ｐａ２、スイッチング素子ｂ２、および電源端子Ｐｅの負極側端子Ｐｅ２を介して電流が流れる第１経路Ｌ１で、励磁コイル３１にのみ電源電力Ｐｄｃが供給され、励磁コイル３１が励磁される（期間Ｓ２）。一方、励磁コイル３２には直流電圧源Ｖｄｃから電流が流れず電源電力Ｐｄｃは供給されない。
【００９４】
この期間Ｓ２では、機械角α方向に対して∂Ｌａ/∂θが負となる。この期間Ｓ２では上述のように励磁電流Ｉａが流れているので、（式２）より、ＳＲモータ１は逆回転を促す方向にトルクが発生し、ロータ４が逆回転している場合にはロータ４が回転を加速し、回転始動時の場合にはロータ４が逆回転方向に向けて回転を開始する。
【００９５】
ロータ４が逆回転方向に回転し、励磁コイル３１の自己インダクタンスＬａの回転角に対する変化の度合いが最も小さいとき、すなわち、∂Ｌａ/∂θが最小となる機械角αのとき、制御回路５２０は制御信号を出力し、スイッチング素子ａ１およびスイッチング素子ｃ２がオンされ、スイッチング素子ａ２、スイッチング素子ｂ１、スイッチング素子ｂ２、およびスイッチング素子ｃ１がオフされる。これによって、直流電圧源Ｖｄｃから、電源端子Ｐｅの正極側端子Ｐｅ１、スイッチング素子ａ１、第１出力端子Ｐａの正極側端子Ｐａ１、励磁コイル３１、第１出力端子Ｐａの負極側端子Ｐａ２、第２出力端子Ｐｂの正極側端子Ｐｂ１、励磁コイル３２、第２出力端子Ｐｂの負極側端子Ｐｂ２、スイッチング素子ｃ２、および電源端子Ｐｅの負極側端子Ｐｅ２を介して電流が流れる第２経路Ｌ２で、励磁コイル３１および励磁コイル３２の両方に電源電力Ｐｄｃが供給され、励磁コイル３１および励磁コイル３２が励磁される（期間Ｓ３）。
【００９６】
この期間Ｓ３では機械角α方向に対して励磁コイル３１の自己インダクタンスＬａにおける∂Ｌａ/∂θが負となる。期間Ｓ３では上述のように励磁電流Ｉａが流れているので、（式２）より、ＳＲモータ１は逆回転を促す方向にトルクが発生し、ロータ４が逆回転方向に向けて回転を加速する。
【００９７】
期間Ｓ３では、次の期間Ｓ４において励磁コイル３２による逆回転を促すトルクが大きくなるように、期間Ｓ４における励磁コイル３２に流れる励磁電流Ｉｂを大きくしておく目的から、励磁コイル３２にも通電が開始される。なお、励磁電流Ｉｂが流れても、上述のように、機械角α方向に対する∂Ｌｂ/∂θは小さいため、励磁コイル３２における減速方向のトルクの影響は些少である。よって、次の期間Ｓ４において励磁コイル３２による逆回転を促すトルクが大きくできることから、ＳＲモータ１のモータ効率を向上させることができる。
【００９８】
なお、逆回転方向の場合でも正回転方向の場合と同様に、電源電力Ｐｄｃに対して、励磁コイル３１に加えて励磁コイル３２が追加されてことで励磁コイル３２の抵抗負荷が増加したため、励磁電流Ｉａが減少する（ｄＩａ／ｄｔが負となる）区間が存在しうる。よって、逆回転方向の場合でも、励磁コイル３１に逆起電力Ｖａが発生しうる。すると、この逆起電力Ｖａにより、直流電圧源Ｖｄｃ（出力電圧値はＶ０［ｖ］）、励磁コイル３１および励磁コイル３２を含む電気回路には、（Ｖ０＋Ｖａ）［ｖ］の電圧が印加される。この（Ｖ０＋Ｖａ）［ｖ］の電圧の印加により、期間Ｓ３において、励磁コイル３２に流れる励磁電流Ｉｂをさらに大きくすることができ、結果、期間Ｓ４において励磁コイル３２による逆回転を促すトルクがさらに大きくなしえることから、ＳＲモータ１のモータ効率をさらに向上させることが可能となりうる。
【００９９】
ロータ４が逆回転方向に回転し、励磁コイル３２の自己インダクタンスＬｂが最大となるとき、すなわち、励磁コイル３２の自己インダクタンスＬｂが最大となる機械角αのとき、制御回路５２０は制御信号を出力し、スイッチング素子ｂ１およびスイッチング素子ｃ２がオンされ、スイッチング素子ａ１、スイッチング素子ａ２、スイッチング素子ｂ２、およびスイッチング素子ｃ１がオフされる。これによって、直流電圧源Ｖｄｃから、電源端子Ｐｅの正極側端子Ｐｅ１、スイッチング素子ｂ１、第２出力端子Ｐｂの正極側端子Ｐｂ１、励磁コイル３２、第２出力端子Ｐｂの負極側端子Ｐｂ２、スイッチング素子ｃ２、および電源端子Ｐｅの負極側端子Ｐｅ２を介して電流が流れる第３経路Ｌ３で、励磁コイル３２のみへ電源電力Ｐｄｃが供給される（期間Ｓ４）。一方、励磁コイル３１には直流電圧源Ｖｄｃから電流が流れず電源電力Ｐｄｃは供給されない。
【０１００】
この期間Ｓ４では機械角α方向に対して∂Ｌｂ/∂θが負となる。期間Ｓ４では上述のように励磁電流Ｉｂが流れているので、（式２）より、ＳＲモータ１は逆回転を促す方向にトルクが発生し、ロータ４が逆回転方向に向けて回転を加速する。
【０１０１】
ロータ４が逆回転方向に回転し、励磁コイル３２のインダクタンスの回転方向に対する変化の度合いが最も小さいときであり、すなわち、∂Ｌｂ/∂θが最小となる機械角αのとき、制御回路５２０は制御信号を出力し、スイッチング素子ｃ２がオンされ、スイッチング素子ａ１、スイッチング素子ａ２、スイッチング素子ｂ１、スイッチング素子ｂ２、およびスイッチング素子ｃ１がオフされる。これによって、励磁コイル３２が所謂フリーホイーリング状態となって、励磁コイル３２に蓄えられた磁気エネルギーが、励磁コイル３２から第２出力端子Ｐｂの負極側端子Ｐｂ２、スイッチング素子ｃ２、ダイオード４、および第２出力端子Ｐｂの正極側端子Ｐｂ１を介して電流が励磁コイル３２に戻る第４経路Ｌ４で、放出される（期間Ｓ５）。すなわち、制御回路５２０は、第１出力端子Ｐａおよび第２出力端子Ｐｂの両方に電源電力Ｐｄｃを供給させない制御信号を出力する一方、上記励磁コイル３２をフリーホイーリング状態とする制御信号を出力する。これにより、励磁コイル３２への電源電力Ｐｄｃの供給が停止され、励磁コイル３１および励磁コイル３２への電源電力Ｐｄｃの給電は遮断される。
【０１０２】
この期間Ｓ５では機械角α方向に対して励磁コイル３２の自己インダクタンスＬｂにおける∂Ｌｂ/∂θが負となる。期間Ｓ５では上述のように励磁電流Ｉｂが流れているので、（式２）より、ＳＲモータ１は逆回転を促す方向にトルクが発生し、ロータ４が逆回転方向に向けて回転を加速する。よって、期間Ｓ５では、励磁コイル３２によりロータ４の逆回転方向の加速を促す方向にトルクが加わり、ロータ４の逆回転方向に向けた回転が加速できる上、励磁電流Ｉｂを還流により減少させることができるので、次に遷移する∂Ｌｂ/∂θが正となる期間Ｓ２において、励磁電流Ｉｂが残留しないで済み、回転を減速させる方向にリラクタンストルクが発生しないで済むことができる。
【０１０３】
この後、期間５から期間２へと移り、制御回路５２０は、期間Ｓ２で説明した制御信号を出力する。上述のように、期間Ｓ１から期間Ｓ２、期間Ｓ３、期間Ｓ４、及び期間Ｓ５と順番に期間が移り、期間Ｓ５からは再び期間Ｓ２へ移り、その後は上記の期間Ｓ２から期間Ｓ３、期間Ｓ４、及び期間Ｓ５への期間の遷移を１サイクルとして当該サイクルが繰り返される。なお、期間Ｓ５からは期間Ｓ１へ移ってもよい。この場合、期間Ｓ１から期間Ｓ２、期間Ｓ３、期間Ｓ４、及び期間Ｓ５の遷移が１サイクルとなる。
【０１０４】
以上の動作により、本実施形態におけるモータシステム１００におけるモータ効率は、回転方向が正回転方向の場合と異なるだけであるので、実施形態１と同様の値となる。
【０１０５】
上記の構成により、駆動制御部５１０が、励磁コイル３１における回転角に対するインダクタンスＬａの微分値が最大または最小となるタイミングで、第１経路Ｌ１から第２経路Ｌ２へ切り換えた後は、インダクタンスＬａの微分値が正から負へ向かい（インダクタンスＬａの微分値が最大となった後の場合）、または負から正へ向かう（インダクタンスＬａの微分値が最小となった後の場合）。一方、励磁コイル３１のインダクタンスＬａの回転角に対する周期変化と、励磁コイル３２のインダクタンスＬｂの回転角に対する周期変化との間には位相差が存在する。よって、この位相差によっては、励磁コイル３１で発生するトルクにおいて、例えば正回転方向に加速する区間（本実施形態では、励磁コイル３１のインダクタンスＬａの微分値が正の区間）だけ使用し、励磁コイル３２で発生するトルクにおいて、同じく正回転方向に加速する区間（本実施形態では、励磁コイル３２のインダクタンスＬｂの微分値が正の区間）だけ使用することができる。なお、励磁コイル３１または励磁コイル３２の何れかで発生するトルクが正回転方向とは逆の逆回転方向となる場合でも、すなわちその励磁コイルのインダクタンスの微分値が負となる場合でも、その微分値が比較的小さいとき（例えば、ゼロに近いとき）、既に述べたように、その励磁コイルに励磁電流を流すことができる。
【０１０６】
よって、一方の励磁コイルに励磁電流が通電されて当該一方の励磁コイルのトルクが正回転方向の向きに加速し、他方の励磁コイルのトルクが逆回転方向に加速する場合でも、位相差によってはその他方の励磁コイルのインダクタンスの微分値が比較的小さい場合、その他方の励磁コイルに励磁電流を流してもそのトルクが小さくなるから正回転方向に対する減速の影響は少ない。そして、その後にその他方の励磁コイルのインダクタンスの微分値はその他方の励磁コイルのトルクが正回転方向の向きに加速する方向へと変化するので、その変化した当初から励磁電流が流れていることから、その他方の励磁コイルのトルクを効率よく使用することができ、ＳＲモータ１のモータ効率を向上させることができる。すなわち、位相差によっては２つの励磁コイルの励磁電流を同時に通電させることで、ＳＲモータ１のモータ効率を向上させることができる。
【０１０７】
上述のように、回転角θに対するインダクタンスの微分値が最大または最小となるタイミング以後は、インダクタンスの微分値が正から負、または負から正へ向かうので、その間にインダクタンスの微分値がゼロに近くなる区間が存在する。よって、励磁コイル３１における回転角に対するインダクタンスの微分値（∂Ｌ/∂θ）が最大または最小となるタイミングで、第１経路から、励磁コイル３１および励磁コイル３２の両方へ給電するための第２経路へ切り換えた場合、位相差によっては、ＳＲモータ１のモータ効率を向上させることができる。本実施形態では、上述のように電気角で１５０度の位相差があり、励磁コイル３１のインダクタンスＬａおよび励磁コイル３２のインダクタンスＬｂの波形が図６に示すようになっており、ロータ４を正回転させる場合の期間Ｓ３の説明の箇所（および逆回転させる場合の期間Ｓ３の説明の箇所）で述べた効果を奏することができる。
【０１０８】
さらに、上記の構成により、第２経路Ｌ２から第３経路Ｌ３へ切り換える具体的なタイミングを提供できるので、モータ効率を向上させるより具体的な構成のモータ駆動装置５００を提供することができる。
【０１０９】
さらに、上記の構成により、励磁コイル３２をフリーホイーリング状態にするための第４経路Ｌ４をさらに形成するので、励磁コイル３２に蓄えられた磁気エネルギーをフリーホイーリングによって放出させることができる。また、励磁コイル３２における回転角に対するインダクタンスＬｂの微分値が最大となった後に当該微分値が正から負となったときに（または励磁コイル３２における回転角に対するインダクタンスＬｂの微分値が最小となった後に、当該微分値が負から正になったときに）、励磁コイル３２からの磁束によるトルクの向きが変わり、ロータ４の回転を減速する方向のトルクが発生する。上記の構成により、その回転を減速する方向のトルクが発生するときに、励磁コイル３２に流れる電流をゼロとできるので、ロータ４の回転を減速させることを回避することができる。
【０１１０】
上記実施形態のようなモータ駆動システムは、上記の各モータ駆動装置を備えることで、上記の効果を奏するので、モータ効率を向上させるモータ駆動システムを提供することができ、モータ駆動システムにおける消費電力を低減させることができる。
【０１１１】
変形例として、例えば、上記実施形態では期間５から期間２へと期間が移ったが、期間Ｓ５への遷移が行われなくてもよい。この場合、励磁コイル３２のインダクタンスの回転方向に対する変化の度合いが最も大きいとき、すなわち、∂Ｌｂ/∂θが最大となる機械角αのときに、制御回路５２０は、期間４における制御信号から期間５における制御信号への切換えを行わず、期間４における制御信号から期間２における制御信号への切換えを行う。
【０１１２】
期間Ｓ５へ遷移しないことで、励磁コイル３２の励磁電流Ｉｂを還流させて減少させることはできないので、∂Ｌｂ/∂θが負となる期間２において、（式２）よりロータ４を減速させる方向のトルクを発生させる可能性が考えられる。しかし、期間Ｓ２において、励磁電流Ｉｂがゼロになるまでの間の時間では、励磁コイル３２における∂Ｌｂ/∂θの値はゼロに近くなるため、（式２）よりロータ４を減速させる方向のトルクは小さく、モータ効率における影響も小さいと考えられる。よって、期間Ｓ５への遷移を行わない場合でも、上記比較例におけるモータ効率に対して、上記２つの実施形態におけるモータ効率を高く維持することができ、さらに期間Ｓ５への遷移を行わないため制御が簡単になる。
【０１１３】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【符号の説明】
【０１１４】
１  ＳＲモータ
２  ステータ
２０  ステータ本体
２２  突条部
２１２  ステータ側磁極部
２３２  ステータ側磁極部
３０、３１、３２  励磁コイル
４  ロータ
４１  ロータ側磁極部
４２  出力軸
１００  モータシステム
５００  ＳＲモータ駆動装置
５１０  駆動制御部
５２０  制御回路
５３０  記憶部
５４０  回転位置検出部
Ｐａ  第１出力端子（接続端子）
Ｐｂ  第２出力端子（接続端子）
Ｐｂ１  （第２出力端子の）正極側端子
Ｐｂ２  （第２出力端子の）負極側端子
Ｐｄｃ  電源電力
Ｐｅ  入力端子
ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２、ｃ１、ｃ２  スイッチング素子
Ｓａ１、Ｓａ２、Ｓｂ１、Ｓｂ２、Ｓｃ１、Ｓｃ２  制御信号
【図１】
2014135848.tif 000005
【図２】
2014135848.tif 000006
【図３】
2014135848.tif 000007
【図４】
2014135848.tif 000008
【図５】
2014135848.tif 000009
【図６】
2014135848.tif 000010
【図７】
2014135848.tif 000011