(57)【要約】【課題】リラクタンスモータにおいてロータ支持力の増大化を図る。【解決手段】強磁性を有するロータ１２を収容するステータステータコア１４は、ロータ１２に軸回りの力を及ぼす磁束を発生するモータ巻線１６への通電と、ロータ１２に径方向の力を及ぼす磁束を発生するロータ支持巻線１８への通電とを経て、ロータ１２にその径方向に沿ってロータ支持力Ｆｓを及ぼすに当たり、ロータ支持力Ｆｓの向きに沿った支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲにおけるコアバック１４Ｂの磁束が、ロータ支持力Ｆｓの向きと逆の反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲにおけるコアバック１４Ｂの磁束より大きくなる磁束偏在性状を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性を有するロータ（１２）を収容するステータコア（１４）に、前記ロータ（１２）に軸回りの力を及ぼす磁束を発生するモータ巻線（１６）と前記ロータ（１２）に径方向の力を及ぼす磁束を発生するロータ支持巻線（１８）とを備えたリラクタンスモータ（１０）であって、
前記ステータコア（１４）は、
前記モータ巻線（１６）への通電と前記ロータ支持巻線（１８）への通電とを経て前記ロータ（１２）の径方向に沿って前記ロータ（１２）に及ぶロータ支持力（Ｆｓ）の向きに沿った支持力方向側のコアバック（１４Ｂ）の磁束が、前記ロータ支持力（Ｆｓ）の向きと逆の反支持力方向側のコアバック（１４Ｂ）の磁束より大きくなる磁束偏在性状を有する、
リラクタンスモータ（１０）。
【請求項２】
請求項1に記載のリラクタンスモータ（１０）であって、
前記ステータコア（１４）は、
前記支持力方向側の前記コアバック（１４Ｂ）の幅を前記反支持力方向側の前記コアバック（１４Ｂ）の幅より大きくすることで、前記磁束偏在性状を呈するリラクタンスモータ（１０）。
【請求項３】
請求項1または請求項２に記載のリラクタンスモータ（１０）であって、
前記ステータコア（１４）は、
前記支持力方向側の前記コアバック（１４Ｂ）の比透磁率を前記反支持力方向側の前記コアバック（１４Ｂ）の比透磁率より大きくすることで、前記磁束偏在性状を呈するリラクタンスモータ（１０）。
【請求項４】
請求項1から請求項３の少なくとも一項に記載のリラクタンスモータ（１０）であって、
前記ステータコア（１４）は、
前記支持力方向側におけるティース（１４Ｔ）の幅を前記反支持力方向側におけるティース（１４Ｔ）の幅より大きくすることで、前記磁束偏在性状を呈するリラクタンスモータ（１０）。
【請求項５】
請求項1から請求項４の少なくとも一項に記載のリラクタンスモータ（１０）であって、
前記ステータコア（１４）は、
前記支持力方向側における前記ロータ（１２）との間のエアギャップを前記反支持力方向側における前記ロータ（１２）との間のエアギャップより狭くすることで、前記磁束偏在性状を呈するリラクタンスモータ（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、リラクタンスモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
リラクタンスモータでは、ロータの側で磁界を回転させてロータに回転力を付与すると同時に、ロータに特定の半径方向の力を付与している。具体的には、強磁性を有するロータを収容するステータコアにモータ巻線とロータ支持巻線とを設け、モータ巻線によって、ロータに軸回りの力を及ぼす磁束を発生し、ロータ支持巻線によって、ロータに径方向の力を及ぼす磁束を発生する構成とされている。モータ巻線への通電は、ロータ支持巻線への通電と並行して行われることから、ロータの径方向に沿ってロータに及ぶロータ支持力は、モータ巻線への通電の影響を受ける。その一方、ロータ支持力はロータの磁気軸受けとしての機能を担うことから、安定したロータの磁気軸受けを図るべく種々の制御手法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】市川修著、「ベアリングレスリラクタンスモータの半径方向力の解析と軸位置制御装置の構成」平成９年電学論Ｄ、１１７巻９号、Ｐ．１１２３〜１１３１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多くの場合、ロータの回転力は、ギヤ等の伝達機構を介して外部に伝達されるので、ロータは、回転力伝達部位から軸心に向けて半径方向の反力を受ける。この反力に抗するには、ロータ支持力を大きくすることが有効であるが、上記の非特許文献では、ロータの半径方向の軸位置を制御するものの、ロータ支持力を大きくする観点からの取り組みがなされているとは言えない。また、ロータ支持力を大きくしようとしてロータ支持巻線への通電を高めると、回転力を付与する磁界に影響を与えてしまう。こうしたことから、ロータの回転力への影響を抑制しつつ、ロータ支持力の増大化を図る手法が要請されるに到った。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
本開示の一形態によれば、リラクタンスモータ（１０）が提供される。このリラクタンスモータは、強磁性を有するロータ（１２）を収容するステータコア（１４）に、前記ロータ（１２）に軸回りの力を及ぼす磁束を発生するモータ巻線（１６）と前記ロータ（１２）に径方向の力を及ぼす磁束を発生するロータ支持巻線（１８）とを備えたリラクタンスモータ（１０）であって、前記ステータコア（１４）は、前記モータ巻線（１６）への通電と前記ロータ支持巻線（１８）への通電とを経て前記ロータ（１２）の径方向に沿って前記ロータ（１２）に及ぶロータ支持力（Ｆｓ）の向きに沿った支持力方向側のコアバック（１４Ｂ）の磁束が、前記ロータ支持力（Ｆｓ）の向きと逆の反支持力方向側のコアバック（１４Ｂ）の磁束より大きくなる磁束偏在性状を有する。
【０００７】
この形態のリラクタンスモータ（１０）では、その有する磁束偏在性状により、モータ巻線（１６）への通電とロータ支持巻線（１８）への通電とを経てロータ（１２）の径方向に沿ってロータ（１２）に及ぶロータ支持力（Ｆｓ）は、このロータ支持力の向きに沿って大きくなる。また、ロータ支持力の増大にロータ支持巻線（１８）への通電増を要しない。よって、この形態のリラクタンスモータ（１０）によれば、ロータ（１２）の回転力への影響を抑制しつつ、ロータ（１２）に及ぶ大きなロータ支持力（Ｆｓ）で、ロータ（１２）が軸心に向けて受ける半径方向の反力に抗することができる。
【０００８】
本開示は、リラクタンスモータ以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、本開示は、リラクタンスモータを駆動源とする動力伝達機構や動力伝達方法等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の第１実施形態としてのリラクタンスモータの概略構成を示す説明図である。
【図２】リラクタンスモータ要部をロータ軸心方向から見て概略的に示す説明図である。
【図３】モータ巻線とロータ支持巻線への通電の様子と磁性特性とを説明するための説明図である。
【図４】コアバックにおける磁束が支持力方向の側で反支持力方向の側より大きくなる磁束偏在性状の第１実施形態による発現手法を示す説明図である。
【図５】コアバックにおける磁束が支持力方向の側で反支持力方向の側より大きくなる磁束偏在性状の第２実施形態による発現手法を示す説明図である。
【図６】コアバックにおける磁束が支持力方向の側で反支持力方向の側より大きくなる磁束偏在性状の第３実施形態による発現手法を示す説明図である。
【図７】コアバックにおける磁束が支持力方向の側で反支持力方向の側より大きくなる磁束偏在性状の第４実施形態による発現手法を示す説明図である。
【図８】コアバックにおける磁束が支持力方向の側で反支持力方向の側より大きくなる磁束偏在性状の第５実施形態による発現手法を示す説明図である。
【図９】コアバックにおける磁束が支持力方向の側で反支持力方向の側より大きくなる磁束偏在性状の第６実施形態による発現手法を示す説明図である。
【図１０】コアバックにおける磁束が支持力方向の側で反支持力方向の側より大きくなる磁束偏在性状の第７実施形態による発現手法を示す説明図である。
【図１１】コアバックにおける磁束が支持力方向の側で反支持力方向の側より大きくなる磁束偏在性状の第８実施形態による発現手法を示す説明図である。
【図１２】コアバックにおける磁束が支持力方向の側で反支持力方向の側より大きくなる磁束偏在性状の第９実施形態による発現手法を示す説明図である。
【図１３】コアバックにおける磁束が支持力方向の側で反支持力方向の側より大きくなる磁束偏在性状の第１０実施形態による発現手法を示す説明図である。
【図１４】コアバックにおける磁束が支持力方向の側で反支持力方向の側より大きくなる磁束偏在性状の第１１実施形態による発現手法を示す説明図である。
【図１５】コアバックにおける磁束が支持力方向の側で反支持力方向の側より大きくなる磁束偏在性状の第１２実施形態による発現手法を示す説明図である。
【図１６】コアバックにおける磁束が支持力方向の側で反支持力方向の側より大きくなる磁束偏在性状の第１３実施形態による発現手法を示す説明図である。
【図１７】第１４実施形態としてのリラクタンスモータの概略構成を示す説明図である。
【図１８】コアバックにおける磁束が支持力方向の側で反支持力方向の側より大きくなる磁束偏在性状の第１４実施形態による発現手法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
第１実施形態：
図１に示す第１実施形態のリラクタンスモータ１０は、ロータ１２とステータコア１４とをハウジング２０に収容し、ロータ１２に嵌合したシャフトＳをハウジング２０から突出させている。このリラクタンスモータ１０は、タッチダウン防止機構２２をハウジング２０に備え、このタッチダウン防止機構２２により、電源オフ時においてロータ１２をステータコア１４の後述のコアホール１４ｈの周壁に接触させないよう保持している。そして、電源オンに伴い、リラクタンスモータ１０は、ロータ１２を磁力にて保持した上で、ロータ１２の回転駆動を図る。以下の説明においては、ロータ１２を水平方向に磁気軸受けした上で、ロータ１２の軸心に沿った方向をＸ軸として表し、Ｘ軸と直交する水平方向をＹ軸を用いて、鉛直方向をＺ軸を用いて表すこととする。
【００１１】
シャフトＳは、ロータ１２と一体に回転し、その回転力を伝達ギヤ機構ＴＧを介して出力軸ＰＳに出力する。伝達ギヤ機構ＴＧを介した出力伝達により、ロータ１２には、シャフトＳを介して出力軸ＰＳの側から反力Ｆｈを受ける。出力軸ＰＳは、伝達ギヤ機構ＴＧを介してシャフトＳの鉛直上方にシャフトＳと並んで配設されていることから、反力Ｆｈは、−Ｚ軸方向に沿ってシャフトＳ、延いてはロータ１２に及ぶことになる。
【００１２】
ロータ１２は、強磁性を有する金属性ロータであり、ステータコア１４のコアホール１４ｈに収容されている。ステータコア１４は、コアホール１４ｈの周壁に等ピッチでスロット１４ｓを備え、このスロット１４ｓに、ロータ１２に軸回りの力を及ぼす磁束を発生するモータ巻線１６と、ロータ１２に径方向の力を及ぼす磁束を発生するロータ支持巻線１８とを巻回して備える。図２に示すように、モータ巻線１６は、スロット１４ｓにおいて、コアホール１４ｈの側に巻回され、ロータ支持巻線１８はコアバック１４Ｂの側に巻回されている。ステータコア１４は、良磁性の金属鋼板、例えば０．３ｍｍ程度の薄様状のケイ素鋼板（比透磁率４０００）をコアホール１４ｈや複数のスロット１４ｓが打ち抜き形成されたコアプレートを１００〜１５０枚ほど積層して構成され、この積層構成のステータコア１４に対して、モータ巻線１６とロータ支持巻線１８が巻回される。
【００１３】
リラクタンスモータ１０は、モータ巻線１６およびロータ支持巻線１８を、ｕ相、ｖ相、ｗ相の三相巻線構造とし、モータ巻線１６については、鉛直方向の＋Ｚ軸方向と−Ｚ軸方向とにＳ極（Ｓｔ）が、水平方向の＋Ｙ軸方向と−Ｙ軸方向にＮ極（Ｎｔ）が発現する巻線構成とし、ロータ支持巻線１８については、鉛直方向の＋Ｚ軸方向にＮ極（Ｎｓ）が、鉛直方向の−Ｚ軸方向にＳ極（Ｓｓ）が発現する巻線構成とする。制御装置５０は、このモータ巻線１６とロータ支持巻線１８への通電制御を図り、モータ巻線１６の各相にモータ巻線インバータ５２から通電し、ロータ支持巻線１８の各相には、ロータ支持巻線インバータ５４から通電する。モータ巻線１６への通電とロータ支持巻線１８への通電は、ｕ相、ｖ相、ｗ相の各相において、モータ巻線１６への通電電流とロータ支持巻線１８への通電電流との電気角の位相差が固定されるようになされる。図３においては、ｗ相におけるモータ巻線１６への通電電流とロータ支持巻線１８への通電電流との電気角の位相差が示されており、この位相差が各相において維持されるよう、モータ巻線１６への通電とロータ支持巻線１８への通電がなされる。こうした巻線への通電を経て、リラクタンスモータ１０は、スロット１４ｓからコア外周壁に到る間のコアバック１４Ｂを貫く磁束をステータコア１４に生成し、ロータ１２に、＋Ｚ軸方向の径方向に沿ってロータ支持力Ｆｓを及ぼす。これにより、ロータ１２は磁気軸受けされた状態で回転し、ロータ回転状態において、リラクタンスモータ１０は、ロータ支持力Ｆｓで−Ｚ軸方向に及ぶ反力Ｆｈに抗することになる。制御装置５０の上記両インバータは、ロータ１２の回転角を検出するポジションセンサ５６の検出信号を参照して、通電制御を行う。
【００１４】
第１実施形態のリラクタンスモータ１０は、モータ巻線１６とロータ支持巻線１８への通電を経てコアバック１４Ｂに生成される磁束に基づく磁性特性を、ロータ支持力Ｆｓの向きに沿った支持力方向側（＋Ｚ軸側）とロータ支持力Ｆｓの向きと逆の反支持力方向側（−Ｚ軸側）とで異なるものとした。本実施形態では、図３に示す支持力方向側（＋Ｚ軸側）のコアバック１４Ｂにおける支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲの磁束が、反支持力方向側（−Ｚ軸側）のコアバック１４Ｂおける反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲの磁束より大きくなる磁束偏在性状をステータコア１４に持たせた。
【００１５】
図４に示す既存構造におけるステータコア１４のコアバック１４Ｂでは、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲのコアバック幅ＣＢａと反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲのコアバック幅ＣＢｕとは同じである。これに対して、第１実施形態のリラクタンスモータ１０は、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲのコアバック幅ＣＢａを、既存構造と同じとした上で、反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲのコアバック幅ＣＢｕより大きくしている。こうしたコアバック幅の広狭規定により、第１実施形態のリラクタンスモータ１０は、ステータコア１４における磁束、詳しくはコアバック１４Ｂの磁束が支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲにおいて反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲより大きくなる磁束偏在性状を呈する。この第１実施形態のリラクタンスモータ１０は、モータ巻線１６への通電とロータ支持巻線１８への通電とを経てロータ１２の径方向に沿ってロータ１２に及ぶロータ支持力Ｆｓを、ロータ支持力の向きに沿って大きくする。この結果、第１実施形態のリラクタンスモータ１０によれば、ロータ１２が軸心に向けて出力軸ＰＳ（図１参照）から受ける半径方向の反力に、ロータ１２に及ぶ大きなロータ支持力Ｆｓで抗することができる。また、ロータ支持力Ｆｓの増大にロータ支持巻線１８への通電増を要しないので、ロータ１２の回転力への影響を抑制できる。
【００１６】
こうした磁束偏在性状を得るに当たり、第１実施形態のリラクタンスモータ１０では、ステータコア１４のコア半径Ｒｃ０が既存構造のコア半径Ｒｃより小さく、且つ、コアホール１４ｈを反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲの側にＺ軸に沿って軸心シフトを起こすようにして、薄様状のケイ素鋼板を打ち抜き成形し、ステータコア１４を積層構成した。コアバック１４Ｂの幅は、Ｚ軸から離れるほど、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲでは狭く、反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲでは広くなるように推移する。こうしたコアバック１４Ｂの幅推移をもたらすコアホール１４ｈの軸心シフトは、Ｚ軸方向に沿ったものであることから、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲにおけるコアバック１４Ｂの幅推移、および反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲにおけるコアバック１４Ｂの幅推移は、Ｚ軸を対称軸として起きる。
【００１７】
Ｚ軸に沿ったコアホール１４ｈの軸心シフト程度は、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲのコアバック幅ＣＢａと反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲのコアバック幅ＣＢｕとの差分、延いては支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲと反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲとでの磁束偏在の程度を規定し、所望されるロータ支持力Ｆｓの大きさにより種々、規定可能である。例えば、コア半径Ｒｃ０が２００ｍｍ程のリラクタンスモータ１０において得られるロータ支持力Ｆｓを、既存構造のリラクタンスモータで得られるロータ支持力Ｆｓより大きくするには、コアホール１４ｈを−Ｚ軸方向に５ｍｍ程度、軸心シフトするだけでよい。よって、第１実施形態のリラクタンスモータ１０によれば、モータの小型化をもたらした上で、ロータ支持力Ｆｓを大きくできるほか、打ち抜き金型の交換という簡便な手法で、ロータ支持力Ｆｓの増大が可能なリラクタンスモータ１０を得ることができる。なお、コアホール１４ｈの軸心シフト程度は、上記した５ｍｍに限られるわけではなく、所望されるロータ支持力Ｆｓの大きさの他、コア半径Ｒｃ０の程度に応じて規定できる。そして、一旦規定した程度にコアホール１４ｈの軸心シフトを起こしたリラクタンスモータ１０において、モータ巻線１６およびロータ支持巻線１８に通電する電流量が増せば、電流増に応じてロータ支持力Ｆｓが大きくなるので、これらの点を考慮してコアホール１４ｈの軸心シフト程度を規定することもできる。
【００１８】
第２実施形態：
図５に示す第２実施形態のリラクタンスモータ１０Ａは、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲのコアバック幅ＣＢａ０を、既存構造のコアバック幅ＣＢａより大きくした上で、反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲのコアバック幅ＣＢｕより大きくしている。よって、反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲのコアバック幅ＣＢｕは、コアバック幅ＣＢａ０とコアバック幅ＣＢａの差分だけ、既存構造のコアバック幅ＣＢｕより小さくなる。こうしたコアバック幅の広狭規定により、第２実施形態のリラクタンスモータ１０Ａは、コアバック１４Ｂにおける磁束が支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲにおいて反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲより大きくなる磁束偏在性状を呈する。よって、第２実施形態のリラクタンスモータ１０Ａによっても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００１９】
こうした磁束偏在性状を得るに当たり、第２実施形態のリラクタンスモータ１０Ａでは、ステータコア１４のコア半径Ｒｃ０を既存構造と同じとし、且つ、コアホール１４ｈを反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲの側にＺ軸に沿って軸心シフトするようにして、薄様状のケイ素鋼板を打ち抜き成形し、ステータコア１４を積層構成した。Ｚ軸に沿ったコアホール１４ｈの軸心シフト程度は、第１実施形態と同様、所望されるロータ支持力Ｆｓの大きさにより種々、規定可能である。
【００２０】
第３実施形態：
図６に示す第３実施形態のリラクタンスモータ１０Ｂは、コアバック１４Ｂにおける磁束が支持力方向の側で反支持力方向の側より大きくなる磁束偏在性状を持たせるに当たり、ステータコア１４を構成する薄様状のそれぞれのケイ素鋼板に、反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲに亘って所定の焼き鈍し処理を施し、この反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲでの比透磁率を２０００程度に低下させた。反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲに亘る焼き鈍しにより、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲの比透磁率（４０００）は、反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲの比透磁率（２０００）より大きくなる。そして、上記した焼き鈍しは、Ｚ軸を対称軸として所定の領域角Ｒθに亘って施されるので、反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲの比透磁率は、Ｚ軸を対称軸とする領域角Ｒθの範囲で支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲより小さくなる。なお、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲでは焼き鈍しがなされないので、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲにおいても、比透磁率はＺ軸で対称となる。
【００２１】
反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲにおいて行う焼き鈍しは、加熱温度や時間が調整可能であり、これらの調整を経て、焼き鈍しに伴う比透磁率の低下程度を規定できる。よって、焼き鈍し調整を行うことで、ロータ支持力Ｆｓの大きさを種々規定できる。或いは、所望されるロータ支持力Ｆｓに応じて焼き鈍し調整を行うようにしてもよい。
【００２２】
支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲと反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲとにおける比透磁率の大小規定を経て磁束偏在性状を発現させる第３実施形態のリラクタンスモータ１０Ｂによっても、ロータ１２に及ぶロータ支持力Ｆｓをロータ支持力の向きに沿って大きくできるという既述した効果を奏することができる。
【００２３】
第４実施形態：
図７に示す第４実施形態のリラクタンスモータ１０Ｃは、コアバック１４Ｂにおける磁束が支持力方向の側で反支持力方向の側より大きくなる磁束偏在性状を持たせるに当たり、ステータコア１４をＹ軸に沿って２分割した２パーツ品とし、＋Ｚ軸側のアッパーステータコア１４ａと−Ｚ軸側のアンダーステータコア１４ｕとの接合構造とする。その上で、アッパーステータコア１４ａを構成するそれぞれの薄葉体と、アンダーステータコア１４ｕを構成するそれぞれの薄葉体とで、比透磁率を異なるものとした。具体的には、アッパーステータコア１４ａを構成するそれぞれの薄葉体を、その比透磁率ηａがアンダーステータコア１４ｕを構成するそれぞれの薄葉体の比透磁率ηuより大きな材料から打ち抜き形成した。これにより、ステータコア１４では、アッパーステータコア１４ａにおいてアンダーステータコア１４ｕより比透磁率が大きくなる。そして、リラクタンスモータ１０Ｃにあっても、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲに相当するアッパーステータコア１４ａの領域と、反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲに相当するアンダーステータコア１４ｕの領域とにおいて、それぞれの比透磁率は、Ｚ軸で対称となる。
【００２４】
大きな比透磁率ηａを有するアッパーステータコア１４ａと小さな比透磁率ηuを有するアンダーステータコア１４ｕとの材料の組み合わせは、所望されるロータ支持力Ｆｓの大きさに応じて適宜選択できる。つまり、比透磁率の異なる各種材料から比透磁率に差がある材料を選んで、アッパーステータコア１４ａとアンダーステータコア１４ｕを作成し、両コアからステータコア１４を構成する。例えば、磁性鉄粉（比透磁率：５００）、ケイ素鋼板（比透磁率：４０００）、軟質磁性合金であるパーマロイ（比透磁率：８０００）、鉄（比透磁率：２０００００）と言った材料を使い分けて、アッパーステータコア１４ａとアンダーステータコア１４ｕ、詳しくはその薄葉体を形成する。以下、組み合わせを例示する。
【００２５】
例示１；
アッパーステータコア１４ａ←ケイ素鋼板（比透磁率ηａ：４０００）
アンダーステータコア１４ｕ←磁性鉄粉（比透磁率ηｕ：５００）
例示２；
アッパーステータコア１４ａ←パーマロイ（比透磁率ηａ：８０００）
アンダーステータコア１４ｕ←ケイ素鋼板（比透磁率ηｕ：４０００）
例示３；
アッパーステータコア１４ａ←鉄（比透磁率ηａ：２０００００）
アンダーステータコア１４ｕ←パーマロイ（比透磁率ηｕ：８０００）
例示４；
アッパーステータコア１４ａ←パーマロイ（比透磁率ηａ：８０００）
アンダーステータコア１４ｕ←磁性鉄粉（比透磁率ηｕ：５００）
【００２６】
アッパーステータコア１４ａとアンダーステータコア１４ｕとにおける比透磁率の大小規定を経て磁束偏在性状を発現させる第４実施形態のリラクタンスモータ１０Ｃによっても、ロータ１２に及ぶロータ支持力Ｆｓをロータ支持力の向きに沿って大きくできるという既述した効果を奏することができる。
【００２７】
第５実施形態：
図８に示す第５実施形態のリラクタンスモータ１０Ｄは、コアバック１４Ｂにおける磁束が支持力方向の側で反支持力方向の側より大きくなる磁束偏在性状を持たせるに当たり、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲの側と反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲの側のコアバック１４Ｂに、それぞれ複数の比透磁率調整部をＺ軸対称に領域角Ｒθの範囲に亘って有する。支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲの比透磁率調整部Ｈａは、ステータコア１４を構成する材料、例えばケイ素鋼板より大きな比透磁率を有するパーマロイを貫通孔に充填・固化して構成され、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲの比透磁率を大きくする。反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲの比透磁率調整部Ｈｕは、ステータコア１４を構成するケイ素鋼板より小さな比透磁率を有する磁性鉄粉を貫通孔に充填・固化して構成され、或いは、貫通孔のままとされ、反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲの比透磁率を小さくする。こうすることで、第５実施形態のリラクタンスモータ１０Ｄは、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲにおけるコアバック１４Ｂの比透磁率を、Ｚ軸を対称軸とする領域角Ｒθの範囲で反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲより大きくして、磁束偏在性状を発現させる。
【００２８】
比透磁率調整部Ｈａに充填・固化させる材料の選定や個数、領域角Ｒθの調整により、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲの比透磁率の増大程度は調整可能である。また、比透磁率調整部Ｈｕに充填・固化させる材料の選定や個数、領域角Ｒθの調整により、反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲの比透磁率の低下程度は調整可能である。よって、これら調整を行うことで、ロータ支持力Ｆｓの大きさを種々規定できる。
【００２９】
支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲにおける比透磁率調整部Ｈａと反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲにおける比透磁率調整部Ｈｕを介して磁束偏在性状を発現させる第５実施形態のリラクタンスモータ１０Ｄによっても、ロータ１２に及ぶロータ支持力Ｆｓをロータ支持力の向きに沿って大きくできるという既述した効果を奏することができる。
【００３０】
第６実施形態：
図９に示す第６実施形態のリラクタンスモータ１０Ｅは、コアバック１４Ｂにおける磁束が支持力方向の側で反支持力方向の側より大きくなる磁束偏在性状を持たせるに当たり、次の２つの手法を採択した。第１手法は、第１、第２の実施形態と同様に、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲのコアバック幅ＣＢａを、反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲのコアバック幅ＣＢｕより大きくする手法である。第２手法は、第３実施形態と同様に、反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲに亘る焼き鈍し処理を経て、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲの比透磁率を、反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲの比透磁率より大きくする手法である。この両手法を採択することで、第６実施形態のリラクタンスモータ１０Ｅは、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲの側と反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲの側とでの磁束の大小を顕在化する。よって、第６実施形態のリラクタンスモータ１０Ｅによれば、ロータ支持力Ｆｓをより大きくできると共に、より一層のモータの小型化を図ることができる。
【００３１】
第７実施形態：
図１０に示す第７実施形態のリラクタンスモータ１０Ｆは、コアバック１４Ｂにおける磁束が支持力方向の側で反支持力方向の側より大きくなる磁束偏在性状を持たせるに当たり、次の２つの手法を採択した。第１手法は、第１、第２の実施形態と同様に、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲのコアバック幅ＣＢａを、反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲのコアバック幅ＣＢｕより大きくする手法である。第２手法は、第４実施形態と同様に、大きな比透磁率のアッパーステータコア１４ａと小さな比透磁率のアンダーステータコア１４ｕとを接合してステータコア１４を構成する手法である。この両手法を採択することで、第７実施形態のリラクタンスモータ１０Ｆは、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲを形成するアッパーステータコア１４ａにおける＋Ｚ軸側と反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲを形成する−Ｚ軸側とでの磁束の大小を顕在化する。よって、第７実施形態のリラクタンスモータ１０Ｆによっても、ロータ支持力Ｆｓをより大きくできると共に、より一層のモータの小型化を図ることができる。
【００３２】
第８実施形態：
図１１に示す第８実施形態のリラクタンスモータ１０Ｇは、コアバック１４Ｂにおける磁束が支持力方向の側で反支持力方向の側より大きくなる磁束偏在性状を持たせるに当たり、次の２つの手法を採択した。第１手法は、第１、第２の実施形態と同様に、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲのコアバック幅ＣＢａを、反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲのコアバック幅ＣＢｕより大きくする手法である。第２手法は、第５実施形態と同様に、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲに比透磁率の増大をもたらす比透磁率調整部Ｈａを設け、反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲに比透磁率の低下をもたらす比透磁率調整部Ｈｕを設ける手法である。この両手法を採択することで、第８実施形態のリラクタンスモータ１０Ｇは、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲの側と反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲの側とでの磁束の大小を顕在化する。よって、第８実施形態のリラクタンスモータ１０Ｇによっても、ロータ支持力Ｆｓをより大きくできると共に、より一層のモータの小型化を図ることができる。
【００３３】
第９実施形態：
図１２に示す第９実施形態のリラクタンスモータ１０Ｈは、既存構造では支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲの側と反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲの側で同じであったティース幅を、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲでは既存構造と同じ幅のティース幅Ｔａとした上で、反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲでは既存構造より狭小幅のティース幅Ｔｕとした。こうしたティース幅の広狭規定により、第９実施形態のリラクタンスモータ１０Ｈは、コアバック１４Ｂの磁束が支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲにおいて反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲより大きくなる磁束偏在性状を呈する。反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲにおけるティース幅Ｔｕの狭小化は、Ｚ軸を対称軸として所定の領域角Ｒθに亘って施されるので、反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲにおける磁性特性は、Ｚ軸を中心に対称となり、ティース幅の狭小化がない支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲにあっても、磁性特性はＺ軸で対称となる。
【００３４】
反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲにおけるティース幅Ｔｕの狭小化は、その狭小の程度や狭小化を図る領域角Ｒθの程度を調整可能である。よって、これらの調整を経て、ティース幅Ｔｕの狭小化に伴う磁束偏在性状の程度を規定でき、ティース幅Ｔｕの狭小調整を行うことで、ロータ支持力Ｆｓの大きさを種々規定できる。
【００３５】
支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲと反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲとでのティース幅の広狭規定を経て磁束偏在性状を発現させる第９実施形態のリラクタンスモータ１０Ｈによっても、ロータ１２に及ぶロータ支持力Ｆｓをロータ支持力の向きに沿って大きくできるという既述した効果を奏することができる。
【００３６】
第１０実施形態：
図１３に示す第１０実施形態のリラクタンスモータ１０Ｉは、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲのティース幅Ｔａ０を、既存構造のティース幅Ｔａより大きくした上で、反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲのティース幅Ｔｕより大きくしている。また、反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲのティース幅Ｔｕは、既存構造のティース幅Ｔｕより小さい。こうしたティース幅の広狭規定により、第１０実施形態のリラクタンスモータ１０Ｉは、コアバック１４Ｂにおける磁束が支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲにおいて反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲより大きくなる磁束偏在性状を呈する。この結果、第１０実施形態のリラクタンスモータ１０Ｉによっても、ロータ１２に及ぶロータ支持力Ｆｓをロータ支持力の向きに沿って大きくできるという既述した効果を奏することができる。
【００３７】
支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲにおけるティース幅Ｔａ０の幅広化および反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲにおけるティース幅Ｔｕの狭小化は、その広狭の程度や幅広化・狭小化を図る領域角Ｒθの程度を調整可能である。よって、これらの調整を経て、ティース幅の広狭に伴う磁束偏在性状の程度を規定できる。よって、ティース幅の広狭調整を行うことで、ロータ支持力Ｆｓの大きさを種々規定できる。
【００３８】
第１１実施形態：
図１４に示す第１１実施形態のリラクタンスモータ１０Ｊは、コアバック１４Ｂにおける磁束が支持力方向の側で反支持力方向の側より大きくなる磁束偏在性状を持たせるに当たり、次の２つの手法を採択した。第１手法は、第９実施形態と同様に、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲのティース幅Ｔａを、反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲのティース幅Ｔｕより大きくする手法である。第２手法は、第３実施形態と同様に、反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲに亘る焼き鈍し処理を経て、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲの比透磁率を、反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲの比透磁率より大きくする手法である。この両手法を採択することで、第１１実施形態のリラクタンスモータ１０Ｊは、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲの側と反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲの側とでの磁束の大小を顕在化する。よって、第１０実施形態のリラクタンスモータ１０Ｊによれば、ロータ支持力Ｆｓをより大きくできると共に、より一層のモータの小型化を図ることができる。
【００３９】
第１２実施形態：
図１５に示す第１２実施形態のリラクタンスモータ１０Ｋは、コアバック１４Ｂにおける磁束が支持力方向の側で反支持力方向の側より大きくなる磁束偏在性状を持たせるに当たり、次の２つの手法を採択した。第１手法は、第９実施形態と同様に、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲのティース幅Ｔａを、反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲのティース幅Ｔｕより大きくする手法である。第２手法は、第４実施形態と同様に、大きな比透磁率のアッパーステータコア１４ａと小さな比透磁率のアンダーステータコア１４ｕとを接合してステータコア１４を構成する手法である。この両手法を採択することで、第１２実施形態のリラクタンスモータ１０Ｋは、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲを形成するアッパーステータコア１４ａにおける＋Ｚ軸側と反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲを形成する−Ｚ軸側とでの磁束の大小を顕在化する。よって、第７実施形態のリラクタンスモータ１０Ｋによっても、ロータ支持力Ｆｓをより大きくできると共に、より一層のモータの小型化を図ることができる。
【００４０】
第１３実施形態：
図１６に示す第１３実施形態のリラクタンスモータ１０Ｌは、コアバック１４Ｂにおける磁束が支持力方向の側で反支持力方向の側より大きくなる磁束偏在性状を持たせるに当たり、次の２つの手法を採択した。第１手法は、第９実施形態と同様に、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲのティース幅Ｔａを、反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲのティース幅Ｔｕより大きくする手法である。第２手法は、第５実施形態と同様に、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲに比透磁率の増大をもたらす比透磁率調整部Ｈａを設け、反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲに比透磁率の低下をもたらす比透磁率調整部Ｈｕを設ける手法である。この両手法を採択することで、第１３実施形態のリラクタンスモータ１０Ｌは、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲの側と反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲの側とでの磁束の大小を顕在化する。よって、第１３実施形態のリラクタンスモータ１０Ｌによっても、ロータ支持力Ｆｓをより大きくできると共に、より一層のモータの小型化を図ることができる。
【００４１】
第１４実施形態：
図１７に示す第１４実施形態のリラクタンスモータ１０Ｍは、ベアリング２３でシャフトＳを軸支持する点で、既述したリラクタンスモータ１０と構成が相違し、シャフトＳが嵌合したロータ１２を、＋Ｚ軸方向に軸心シフトして軸支持する。よって、図１７における＋Ｚ軸方向と−Ｚ軸方向では、ステータコア１４におけるコアホール１４ｈの内周壁とロータ１２の外周壁との間のエアギャップが大小相違する。この様子をシャフトＳの軸心方向（＋Ｘ軸方向）から見ると、図１８に示すように、第１４実施形態のリラクタンスモータ１０Ｍは、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲにおけるエアギャップＧａを既存構造と同じとし、更に、反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲにおけるエアギャップＧｕを支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲにおけるエアギャップＧａより広くして、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲにおけるエアギャップＧａを反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲにおけるエアギャップＧｕより狭くしている。こうしたエアギャップの広狭規定により、第１４実施形態のリラクタンスモータ１０Ｍは、コアバック１４Ｂの磁束が支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲにおいて反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲより大きくなる磁束偏在性状を呈する。この結果、第１４実施形態のリラクタンスモータ１０Ｍによっても、ロータ１２に及ぶロータ支持力Ｆｓをロータ支持力の向きに沿って大きくできるという既述した効果を奏することができる。
【００４２】
こうした磁束偏在性状を得るに当たり、第１４実施形態のリラクタンスモータ１０Ｍでは、ロータ１２のロータ半径Ｒｒ０が既存構造のロータ半径Ｒｒより小さく、且つ、ロータ１２が支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲの側にＺ軸に沿って軸心シフトした状態で、ロータ１２がシャフトＳを介してベアリング２３により軸支持されている。支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲの側のエアギャップＧａは、Ｚ軸から離れるほど広く、反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲのエアギャップＧｕは、Ｚ軸から離れるほど狭く推移する。こうしたエアギャップの幅推移をもたらすロータ１２の軸心シフトは、Ｚ軸方向に沿ったものであることから、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲにおけるエアギャップＧａの幅推移、および反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲにおけるエアギャップＧｕの幅推移は、Ｚ軸を対称軸として起きる。
【００４３】
Ｚ軸に沿ったロータ１２の軸心シフト程度は、支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲのエアギャップＧａと反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲのエアギャップＧｕとの差分、延いては支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲと反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲとでの磁束偏在の程度を規定し、所望されるロータ支持力Ｆｓの大きさにより種々、規定可能である。
【００４４】
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【００４５】
他の実施形態として、第１４実施形態で採択した支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲと反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲとでのギャップ広狭規定手法に加え、第１、第２の実施形態で採択したコアバック幅の広狭規定手法、第３実施形態で採択した比透磁率の大小規定手法、第４実施形態で採択した大きな比透磁率のアッパーステータコア１４ａと小さな比透磁率のアンダーステータコア１４ｕとの接合を経たコア構成手法、第５実施形態で採択した比透磁率の増大・低減をもたらす比透磁率調整部を設ける手法、第９実施形態で採択したティース幅の広狭規定手法のいずれか１つの手法、複数の手法を適用してもよい。
【００４６】
この他、第６〜第８の実施形態、および第１１〜第１３の実施形態で採択した既述の２つの手法に加え、第１４実施形態で採択した支持力方向磁束特性発現領域ＦｓａＲと反支持力方向磁束特性発現領域ＦｓｕＲとでのギャップ広狭規定手法を適用してもよい。また、磁束偏在性状を発現するための既述した各種手法を複数組み合わせてもよい。
【００４７】
既述した実施形態では、反力Ｆｈが−Ｚ軸方向に沿ってロータ１２に及ぶ場合を例示したが、これに限らない。例えば、出力軸ＰＳが伝達ギヤ機構ＴＧを介してシャフトＳに対して＋Ｚ軸方向から時計方向に所定確度（例えば４５°）だけずれてシャフトＳと並んで配設されていれば、反力Ｆｈは、反力Ｆｈは、＋Ｚ軸方向から時計方向に４５°ずれた方向からロータ１２の軸心に向けて及ぶ。よって、この場合には、ロータ支持力Ｆｓが＋Ｚ軸方向から時計方向に４５°ずれた方向に沿ってロータ１２に及ぶよう、リラクタンスモータ１０の全体を回転させたり、上記のずれた方向に沿ってロータ支持力Ｆｓがロータ１２に及ぶよう、モータ巻線１６とロータ支持巻線１８の電気角の位相差を調整すればよい。反力Ｆｈが水平方向からロータ１２に及ぶ場合なども同様である。
【符号の説明】
【００４８】
１０，１０Ａ〜１０Ｍ…リラクタンスモータ、１２…ロータ、１４…ステータコア、１４Ｂ…コアバック、１４ｓ…スロット、１４ａ…アッパーコア、１４ｈ…コアホール、１４ｕ…アンダーコア、１６…モータ巻線、１８…ロータ支持巻線、２０…ハウジング、２２…タッチダウン防止機構、２３…ベアリング、５０…制御装置、５２…モータ巻線インバータ、５４…ロータ支持巻線インバータ、５６…ポジションセンサ、ＣＢａ…コアバック幅、ＣＢａ０…コアバック幅、ＣＢｕ…コアバック幅、Ｆｈ…反力、Ｆｓ…ロータ支持力、ＦｓａＲ…支持力方向磁束特性発現領域、ＦｓｕＲ…反支持力方向磁束特性発現領域、Ｇａ…エアギャップ、Ｇｕ…エアギャップ、Ｈａ…比透磁率調整部、Ｈｕ…比透磁率調整部、ＰＳ…出力軸、Ｒｃ…コア半径、Ｒｃ０…コア半径、Ｒｒ…ロータ半径、Ｒｒ０…ロータ半径、Ｓ…シャフト、ＴＧ…伝達ギヤ機構、Ｔａ…ティース幅、Ｔａ０…ティース幅、Ｔｕ…ティース幅、Ｒθ…領域角
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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