(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータとステータとを有し、該ロータには、該ステータの磁束が通過し易い第１のパスと該ステータの磁束が通過し難い第２のパスが形成されるように該ロータの半径方向に多層のスリットが形成されており、前記多層のスリットのうちの該ロータの外周部に最近接する特定スリットはその前記外周部側の形状が前記外周部に沿うように形成されているリラクタンスモータにおいて、
前記特定スリットにのみ永久磁石を配設して、前記外周部に形成されるパスに前記永久磁石の磁束を通過させそのパスを通過する該ステータの漏れ磁束を減少させることを特徴とするリラクタンスモータ。
【請求項２】
ロータとステータとを有し、該ロータには、該ステータの磁束が通過し易い第１のパスと該ステータの磁束が通過し難い第２のパスが形成されるように該ロータの半径方向に多層のスリットが形成されているリラクタンスモータにおいて、
前記多層のスリットのうちの少なくとも一つのスリットの両端部にのみ永久磁石を配設して、該ロータの外周部に形成されるパスに前記永久磁石の磁束を通過させそのパスを通過する該ステータの漏れ磁束を減少させることを特徴とするリラクタンスモータ。
【請求項３】
ロータとステータとを有し、該ロータには、該ステータの磁束が通過し易い第１のパスと該ステータの磁束が通過し難い第２のパスが形成されるように該ロータの半径方向に多層のスリットが形成されており、前記多層のスリットのうちの該ロータの外周部に最近接する特定スリットはその前記外周部側の形状が前記外周部に沿うように形成されているリラクタンスモータにおいて、
前記多層のスリットのうちの少なくとも一つのスリットの両端部及び前記特定スリットにのみ永久磁石を配設して、前記外周部に形成されるパスに前記永久磁石の磁束を通過させそのパスを通過する該ステータの漏れ磁束を減少させることを特徴とするリラクタンスモータ。
【請求項４】
ロータとステータとを有し、該ロータには、該ステータの磁束が通過し易い第１のパスと該ステータの磁束が通過し難い第２のパスが形成されるように該ロータの半径方向に多層のスリットが形成されているリラクタンスモータにおいて、
該ロータの外周部の前記多層のスリットの両端部近傍に該両端部から間隔を空けて窓を穿設し、前記窓にのみ永久磁石を配設して、前記外周部に形成されるパスに前記永久磁石の磁束を通過させそのパスを通過する該ステータの漏れ磁束を減少させることを特徴とするリラクタンスモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリラクタンスモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のリラクタンスモータは、図１０と図１１に示すようにステータ１の内側に高透磁率のコアシート材２を積層したロータ３を配置して構成されている。各コアシート材２には図１２にも示すように多数のスリット４が穿設されており、コアシート材２をロータ軸５の方向に積層する際には、上層と下層のコアシート材２のスリット４が連通するように位置合わせして積層されている。
【０００３】
リラクタンスモータの動作原理を簡単に説明する。
ロータ３には、ステータ１の磁束が通過し易いｄ軸方向フラックスパス（第１のパス）と、通過し難いｑ軸方向フラックスパス（第２のパス）が形成されるように前記のスリット４が形成されている。極対数をＰn ，ｄ軸インダクタンスをＬd ，ｑ軸インダクタンスをＬq ，ｄ軸電流をｉd ，ｑ軸電流をｉqとすると、リラクタンストルクＴｒは、下記のように表せる。
【０００４】
Ｔｒ  ＝  Ｐn ・（  Ｌd   −  Ｌq   ）・ｉd ・ｉq
したがって、リラクタンストルクＴｒは（  Ｌd   −  Ｌq   ）に比例するので、ｄ軸インダクタンスＬd を大きく、ｑ軸インダクタンスＬq を小さくなるようにすれば大きなリラクタンストルクＴｒが得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ロータ３の詳細は図１２に示すように、半径方向に多層のスリット４が形成されている。ｑ軸方向の磁束に注目すると、ステータ１のコイルで作られた磁束Φは、ステータ１のティース７から出てロータ３に入ってｑ軸の方向スリット４を横切って通過する磁束Φ１と、外周部６を通過する漏れ磁束Φ２とで構成されている。
【０００６】
このように、ｑ軸方向は、漏れ磁束Φ２が存在し、リラクタンストルクＴｒの低下が発生している。
理論的には、外周部６の幅Ｗを狭くすることによって漏れ磁束Φ２を小さくしてリラクタンストルクＴｒを改善することが考えられるが、外周部６の幅Ｗを小さくした場合にはロータ３の強度が極端に低下して好ましくない。
【０００７】
そこで本発明はロータの外周部の幅Ｗを小さくしなくてもリラクタンストルクＴｒの改善を実現できるリラクタンスモータを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のリラクタンスモータは、ロータの外周部またはその近傍位置に永久磁石を配設してロータの外周部を通過する漏れ磁束を低減する。
【０００９】
この発明によりリラクタンストルクの改善されたリラクタンスモータが得られる。
本発明の請求項１に記載の発明は、ロータとステータとを有し、該ロータには、該ステータの磁束が通過し易い第１のパスと該ステータの磁束が通過し難い第２のパスが形成されるように該ロータの半径方向に多層のスリットが形成されており、前記多層のスリットのうちの該ロータの外周部に最近接する特定スリットはその前記外周部側の形状が前記外周部に沿うように形成されているリラクタンスモータにおいて、前記特定スリットにのみ永久磁石を配設して、前記外周部に形成されるパスに前記永久磁石の磁束を通過させそのパスを通過する該ステータの漏れ磁束を減少させることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の発明は、ロータとステータとを有し、該ロータには、該ステータの磁束が通過し易い第１のパスと該ステータの磁束が通過し難い第２のパスが形成されるように該ロータの半径方向に多層のスリットが形成されているリラクタンスモータにおいて、前記多層のスリットのうちの少なくとも一つのスリットの両端部にのみ永久磁石を配設して、該ロータの外周部に形成されるパスに前記永久磁石の磁束を通過させそのパスを通過する該ステータの漏れ磁束を減少させることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項３に記載の発明は、ロータとステータとを有し、該ロータには、該ステータの磁束が通過し易い第１のパスと該ステータの磁束が通過し難い第２のパスが形成されるように該ロータの半径方向に多層のスリットが形成されており、前記多層のスリットのうちの該ロータの外周部に最近接する特定スリットはその前記外周部側の形状が前記外周部に沿うように形成されているリラクタンスモータにおいて、前記多層のスリットのうちの少なくとも一つのスリットの両端部及び前記特定スリットにのみ永久磁石を配設して、前記外周部に形成されるパスに前記永久磁石の磁束を通過させそのパスを通過する該ステータの漏れ磁束を減少させることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項４に記載の発明は、ロータとステータとを有し、該ロータには、該ステータの磁束が通過し易い第１のパスと該ステータの磁束が通過し難い第２のパスが形成されるように該ロータの半径方向に多層のスリットが形成されているリラクタンスモータにおいて、該ロータの外周部の前記多層のスリットの両端部近傍に該両端部から間隔を空けて窓を穿設し、前記窓にのみ永久磁石を配設して、前記外周部に形成されるパスに前記永久磁石の磁束を通過させそのパスを通過する該ステータの漏れ磁束を減少させることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
図１は〔実施の形態１〕のリラクタンスモータのロータ３を示す。
【００１４】
このロータ３は、従来と同じ高透磁率のコアシート材２をロータ軸５の方向に積層して構成されており、上層と下層のコアシート材２のスリット４が連通するように位置合わせして積層されている。この半径方向に形成された多層のスリット４によってロータ３には、ステータ１の磁束が通過し易いｄ軸方向フラックスパス（第１のパス）と通過し難いｑ軸方向フラックスパス（第２のパス）が形成される。
【００１５】
さらに、この〔実施の形態１〕では積層されたロータ３に形成されているスリット４の内で外周部６に近接した特定スリット４1 には、ロータ３の一端から他端にわたって永久磁石７が挿入されている。“Ｎ”“Ｓ”は永久磁石７の着磁の極性を表している。この４極のリラクタンスモータでは、機械角９０°で永久磁石７がロータ３に挿入されており、０°と１８０°の位置の永久磁石７はロータ３の外周側にＮ極、ロータ３の内周側にＳ極が着磁されている。９０°と２７０°の位置の永久磁石７はロータ３の内周側にＮ極、ロータ３の外周側にＳ極が着磁されている。
【００１６】
このように外周部６に近接して永久磁石７を配置することによって、永久磁石石７の磁束８が外周部６を通過してこの外周部６を磁気飽和させることができ、ステータ１の内側にこのロータ３を配置してリラクタンスモータを構成した場合には、ロータ３の外周部６には、従来のような漏れ磁束Φ２が流れない。
【００１７】
したがって、外周部６の幅Ｗを小さくしなくても従来よりインダクタンスＬqを小さくすることができ、リラクタンストルクＴｒの改善を実現できる。
〔実施の形態２〕
図３〜図５は〔実施の形態２〕のリラクタンスモータのロータ３を示す。
【００１８】
この〔実施の形態２〕は〔実施の形態１〕とは永久磁石７の位置が異なるだけでその他は〔実施の形態１〕と同様である。
（実施例１）
図３と図４は（実施例１）を示す。
【００１９】
この例では最外周から２番目のスリット４2 の両端部にロータ３の前記外周部６に近接して永久磁石７がロータ３の一端から他端にわたって挿入されている。“Ｎ”“Ｓ”は永久磁石７の着磁の極性を表している。
【００２０】
（実施例２）
図５は（実施例２）を示す。
この例では最外周から４番目のスリット４4 の両端部にロータ３の前記外周部６に近接して永久磁石７がロータ２の一端から他端にわたって挿入されている。“Ｎ”“Ｓ”は永久磁石７の着磁の極性を表している。
【００２１】
この（実施例１）（実施例２）のように永久磁石７の配設位置を変更した場合であっても、永久磁石７の磁束８が外周部６を通過してこの外周部６を磁気飽和させることができ、ステータ１の内側にこのロータ３を配置してリラクタンスモータを構成した場合には、ロータ３の外周部６を従来のような漏れ磁束Φ２が流れない。
【００２２】
したがって、外周部６の幅Ｗを小さくしなくても従来よりインダクタンスＬqを小さくすることができ、リラクタンストルクＴｒの改善を実現できる。
また、最外周から２番目，４番目のスリット４2 ，４4 の他のスリットに同様に永久磁石７を配設した場合であっても同様の効果を確認できた。
【００２３】
〔実施の形態３〕
図６と図７は〔実施の形態３〕のリラクタンスモータのロータ３を示す。
この〔実施の形態３〕は、〔実施の形態１〕と〔実施の形態２〕との組み合わせに相当し、積層されたロータ３の最外周のスリット４1 の部分に永久磁石７を挿入し、さらに、それ以外の各スリット４2 〜４6 の両端部にもロータ３の外周部６に近接してそれぞれ永久磁石７が挿入されている。
【００２４】
このように構成することによって、外周部６の幅Ｗを小さくしなくても従来よりインダクタンスＬq を小さくすることができ、リラクタンストルクＴｒの改善を実現できる。
【００２５】
なお、この〔実施の形態３〕におけるスリット４1 に永久磁石７を設けない構成によっても同様の効果を期待できる。
〔実施の形態４〕
図８は〔実施の形態４〕のリラクタンスモータのロータ３を示す。
【００２６】
〔実施の形態１〕〜〔実施の形態３〕の実施の形態においては、ロータ３の外周部６に近接して永久磁石７を配設して漏れ磁束Φ２を無くしたが、この〔実施の形態４〕では、コアシート材２はスリット４2 〜４6 とは別に外周部６の中に窓９を穿設したものを積層してロータ３が構成され、このロータ３の窓９の部分にロータ３の一端から他端にわたってそれぞれ永久磁石７が挿入されている点が先の実施の形態とは異なっている。
【００２７】
“Ｎ”“Ｓ”は永久磁石７の着磁の極性を表している。
このように構成した場合であっても永久磁石７の磁束８によって外周部６を磁気飽和させることができ、ステータ１の内側にこのロータ３を配置してリラクタンスモータを構成した場合には、ロータ３の外周部６を従来のような漏れ磁束Φ２が流れない。
【００２８】
したがって、外周部６の幅Ｗを小さくしなくても従来よりインダクタンスＬqを小さくすることができ、リラクタンストルクＴｒの改善を実現できる。
この〔実施の形態４〕ではスリット４2 〜４6の端部とは間隔を空けて永久磁石７を挿入したが、スリット４1とは間隔を空けて外周部６に永久磁石７を挿入しても同様の効果を期待できる。
【００２９】
また、外周部６において前記スリット４2 〜４6の端部とは間隔を空けて永久磁石７を挿入するとともに、スリット４1とは間隔を空けて外周部６に永久磁石７をさらに挿入しても同様の効果を期待できる。
【００３０】
〔実施の形態４〕では外周部６において前記スリット４2 〜４6 の端部とは間隔を空けてそれぞれに永久磁石７を挿入したが、スリット４2 〜４6 の何れかの特定スリットについてだけ、この特定スリットの端部とは間隔を空けて永久磁石７を挿入することによっても同様の効果を期待できる。
【００３１】
上記の〔実施の形態１〕〜〔実施の形態４〕では、ロータ３の外周部６を永久磁石７の磁束で磁気飽和させるとして説明したが、何れの実施の形態においてもロータ３の外周部６を完全に磁気飽和させるには至らない磁気力の永久磁石を使用した場合であっても、ロータ３の外周部７を通過する漏れ磁束を減少させてリラクタンストルクＴｒの改善を期待できる。
【００３２】
図９は１極あたりのスリット層数に対する（  Ｌd   −  Ｌq   ）の変化を示す。これによると、本発明の構成を採用することによって、層数を多くすると従来例のものに比べて（  Ｌd   −  Ｌq   ）が急激に大きくなり、少ない層数でもリラクタンストルクＴｒの向上が期待できることが分かる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明のリラクタンスモータでは、ロータの外周部またはその近傍位置に永久磁石を配設することにより、ロータの強度を保ちつつロータの外周部を通過する漏れ磁束を低減することができ、スリット数をあまり多くしなくてもリラクタンストルクの向上を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】〔実施の形態１〕のリラクタンスモータのロータの断面図
【図２】同実施の形態の要部の拡大図
【図３】〔実施の形態２〕のリラクタンスモータの（実施例１）のロータの断面図
【図４】（実施例１）のリラクタンスモータの要部の拡大図
【図５】〔実施の形態２〕のリラクタンスモータの（実施例２）のロータの断面図
【図６】〔実施の形態３〕のリラクタンスモータのロータの断面図
【図７】同実施の形態の要部の拡大図
【図８】〔実施の形態４〕のリラクタンスモータの要部断面図
【図９】従来品と本発明の実施品の１極あたりのスリット層数に対する（  Ｌd   −  Ｌq   ）の変化を示す特性図
【図１０】従来のリラクタンスモータの縦断面図
【図１１】従来のリラクタンスモータの断面図
【図１２】従来のリラクタンスモータの磁束線図
【符号の説明】
１      ステータ
２      コアシート材
３      ロータ
４      スリット
５      ロータ軸
６      ロータの外周部
７      永久磁石
８      永久磁石の磁束
【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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