(57)【要約】【課題】優れた最大トルク値をもつリラクタンス型電機を提供すること。【解決手段】磁極ピッチＰ（＝電気角π÷Ｎ（Ｎは３以上の整数））で配置された多数のステータ磁極部（ティース）１１を有するステータコア１に対面して、少なくとも一対の磁気突極部３１と、少なくとも一対のセグメント磁路部３２とをもつロータ３を設ける。セグメント磁路部３２は磁気突極部３１に対して電気角π／２離れた位置を中心として周方向両側に延在して磁気突極部３１とは異なるセグメント磁路部トルクを発生する。【選択図】図１
2008148519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁極ピッチＰ（＝電気角π／Ｎ（Ｎは３以上の整数））で配置された多数のステータ磁極部を有するステータコアと、前記ステータ磁極部に巻装される複数相の相巻線からなるステータコイルとをもつステータと、
微小な電磁ギャップを隔てて前記ステータ磁極部の磁極面に対面配置されてリラクタンストルクを発生するロータと、
を備えるリラクタンス型電機において、
前記ロータは、
電気角πごとに配置されて前記電気角π離れた一対の前記ステータ磁極部間を磁気的に短絡する複数の磁気突極部と、
前記磁気突極部に対して略電気角π／２だけ離れた位置を中心として周方向両側に延在するとともに両端部が前記ステータ磁極部と磁束を授受するセグメント磁路部と、
前記磁気突極部と前記セグメント磁路部とを磁気的に分離する非磁性の磁気分離部と、
を備えることを特徴とするリラクタンス型電機。
【請求項２】
請求項１記載のリラクタンス型電機において、
前記ステータ磁極部の前記磁極面の周方向長はＤｐとされ、
互いに周方向に隣接する一対の前記ステータ磁極部の間の磁極間隙間の周方向長はＰーＤｐとされ
前記セグメント磁路部の周方向長Ｄｓは、Ｐより大きく、Ｐ×（Ｎー１）ーＤｐよりも小さいリラクタンス型電機。
【請求項３】
請求項２記載のリラクタンス型電機において、
前記セグメント磁路部の周方向長Ｄｓは、Ｐより大きく、Ｐ×（Ｎー１）ーＤｐー所定幅αよりも小さく、
αは、（ＰーＤｐ）の半分よりも小さいリラクタンス型電機。
【請求項４】
請求項３記載のリラクタンス型電機において、
前記Ｎは３とされ、
前記セグメント磁路部の周方向長Ｄｓは、前記磁極ピッチＰより大きく、２ＰーＤｐ）ー所定幅αよりも小さいリラクタンス型電機。
【請求項５】
請求項３記載のリラクタンス型電機において、
αは、（ＰーＤｐ）の５〜２５％に設定されているリラクタンス型電機。
【請求項６】
請求項１記載のリラクタンス型電機において、
前記セグメント磁路部の回転乃至進行方向における前端部と前記磁気突極部との間の距離をＬｆとし、前記セグメント磁路部の回転乃至進行方向における後端部と前記磁気突極部との間の距離をＬｂとする場合にＬｆはＬｂより大きくされており、前記セグメント磁路部は、前記磁気突極部に対して傾斜しているリラクタンス型電機。
【請求項７】
請求項６記載のリラクタンス型電機において、
ＬｆーＬｂは、前記セグメント磁路部の周方向長Ｄｓの５〜２０％に設定されるリラクタンス型電機。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか記載のリラクタンス型電機において、
エンジン始動用の回転電機として用いられるリラクタンス型電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機又はリニアモータなどに適用されるリラクタンス型電機に関し、特にそのロータ構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
リラクタンス型電機として種々の形式が知られている。シンクロナスリラクタンスモータは、ステータが形成する連続回転磁界によりロータを回転させる。スイッチドリラクタンスモータは、ステータの磁極部（ステータ磁極部とも言う）をロータの回転（進行）方向へ順次励磁することによりロータを回転させる。シンクロナスリラクタンスモータは広く知られており、スイッチドリラクタンスモータはたとえば下記の特許文献１に記載さ  れている。
【０００３】
ロータは、電気角πごとに磁気突極部をもち、電気角πごとに離れた一対の磁気突極部はロータ内部にて磁気短絡されている。以下、このロータを磁気突極型ロータとも言う。磁気突極部は、ロータを構成する軟磁性体の外周面を電気角πごとに径方向外側へ空間的に突出させる構造により実現できる他、軟磁性の円筒状ステータ内部にフラックスバリアを設けることによっても実現される。下記の特許文献２はフラックスバリアにより磁気突極部を形成するリラクタンスモータを記載している。
【０００４】
また、下記の特許文献３は、外周面に固定子の磁極数と異なる数の複数のセグメント磁路部を設けたロータ（以下、セグメント磁路型ロータとも言う）をもつリラクタンスモータを提案している。このセグメント磁路型リラクタンスモータは、ロータ回転方向に並んだステータ磁極部が順次セグメント磁路部を回転方向に吸引することによりトルクを発生する。
【特許文献１】特開２００２−１３６０７３号公報（Ｐ２００２−１３６０７３Ａ）
【特許文献２】特開２００２−１６５４２７号公報（Ｐ２００２−１６５４２７Ａ）
【特許文献３】特開２００６−２４６５７１号公報（Ｐ２００６−２４６５７１Ａ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のシンクロナスリラクタンスモータやスイッチドリラクタンスモータの問題は、たとえば永久磁石埋め込みロータをもつ磁石ロータ型シンクロナスモータ（ＩＰＭ）に比べて、トルクが小さい点にある。このことは同一の必要トルクを得るためにモータ体格を増大する必要があることを意味し、車両搭載性や製造費用の点で障害となっている。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、従来のリラクタンス型電機に比べてトルクを増大したリラクタンス型電機を提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明は、磁極ピッチＰ（＝電気角π÷Ｎ（Ｎは３以上の整数））で配置された多数のステータ磁極部を有するステータコアと、前記ステータ磁極部に巻装される複数相の相巻線からなるステータコイルとをもつステータと、微小な電磁ギャップを隔てて前記ステータ磁極部の磁極面に対面配置されてリラクタンストルクを発生するロータとを備えるリラクタンス型電機において、前記ロータが、電気角πごとに配置されて前記電気角π離れた一対の前記ステータ磁極部間を磁気的に短絡する複数の磁気突極部と、前記磁気突極部に対して略電気角π／２離れた位置を中心として周方向両側に延在するとともに両端部が前記ステータ磁極部と磁束を授受するセグメント磁路部と、前記磁気突極部と前記セグメント磁路部とを磁気的に分離する非磁性の磁気分離部とを備えることを特徴としている。
【０００８】
本発明のリラクタンス型電機は、インナーロータ型やアウターロータ型のラジアルエアギャップのリラクタンス型回転電機の他、アキシャルエアギャップをもつリラクタンス型回転電機や、リラクタンス型のリニアモータに適用される。ただし、本件書類では、記載が複雑化するのを回避するため、回転電機を想定して発明を記述している。回転電機を直線的に展開することによりリニアモータとなることは周知事項であるため、本発明のリラクタンス型電機をリニアモータに適用する場合には、本件書類の記載の回転電機関連記載をリニアモータ関連記載（たとえば回転方向を進行方向など）に読み替えることが必要である。
【０００９】
すなわち、本発明のリラクタンス型電機のロータは、リラクタンスモータのロータにおいて通常採用される磁気突極部に加えて、電気角π離れて配置される一対の磁気突極部の間に上記したセグメント磁路部を設けた点をその特徴としている。
【００１０】
このようにすれば、磁気突極部に作用するトルク（以下、磁気突極部トルクとも呼ぶ）とともに、セグメント磁路部の周方向端部に作用するトルク（以下、セグメント磁路部トルクとも呼ぶ）を発生させることができるため、この発明のリラクタンス型電機の合成トルクは上記両トルクの和となり、大きなトルクをもつリラクタンス型電機を実現することができることが判明した。つまり、既述した磁気突極部型ロータのリラクタンストルクと、既述したセグメント磁路部型ロータのリラクタンストルクとを同時に発生させることができる。
【００１１】
なお、セグメント磁路部の周方向両端部は、それらに最も近接する一対のステータ磁極部に磁気吸引される。この磁気吸引を生じさせる磁束（セグメント磁路部トルク発生用の磁束）は、磁気突極部間を流れて磁気突極部トルク発生用の磁束に対して分離される必要がある。このため、一対の磁気突極部トルクを発生させるべく互いに電気角πだけ離れて配置される一対のステータ磁極部（磁気突極部トルク発生用のステータ磁極部対）の間に、セグメント磁路部トルクを発生させるべく配置される少なくとも一対のステータ磁極部（セグメント磁路部トルク発生用のステータ磁極部対）が設けられる必要がある。各ステータ磁極部は、一定ピッチで周方向に配置されるのが好適であることはもちろんである。
【００１２】
これにより、ロータが磁極ピッチだけ回転した段階にて連続的乃至段階的にステータ電流状態を磁極ピッチ回転前の段階に戻す電流制御を行うことにより、上記した各トルクを繰り返して発生することができる。
【００１３】
電気角πだけ離れた一対の磁気突極部トルク発生用のステータ磁極部の間には、既述したように一対の（２個の）セグメント磁路部トルク発生用のステータ磁極部が少なくとも設けられる。
【００１４】
その他、これら一対の磁気突極部トルク発生用のステータ磁極部の間に、更に他のステータ磁極部（中間のステータ磁極部とも呼ぶ）が配置されてもよい。この場合には、セグメント磁路部の両端部は、セグメント磁路部トルク発生用のこれら３つ以上のステータ磁極部のうちの任意の２個のステータ磁極部に近接することになり、残りのステータ磁極部の磁極面は径方向電磁ギャップを挟んでセグメント磁路部に全面的に対面する。この場合には、上記中間のステータ磁極部とセグメント磁路部の前端側のステータ磁極部とを流れる磁束と、上記中間のステータ磁極部とセグメント磁路部の後端側のステータ磁極部とを流れる磁束とを考えることができる。もちろん、この場合、中間のステータ磁極部は複数配置することができる。
【００１５】
要するに、セグメント磁路部の前端部とそれに近接するステータ磁極部との間の磁気吸引力ｆｆが、セグメント磁路部の後端部とそれに近接するステータ磁極部との間の磁気吸引力ｆｂを上回るようにすればよい。磁気吸引力は、磁束量に略比例し、磁束量は起磁力と磁気抵抗（ステータ磁極部とセグメント磁路部との間の）との関数と考えると、磁気吸引力ｆｆを発生する電流成分を磁気吸引力ｆｂを発生する電流成分よりも大きくすることにより、セグメント磁路部を前進方向に推進させることができるわけである。また、上記磁気抵抗は、ステータ磁極部とセグメント磁路部の端部との間の周方向ギャップの長さに略反比例するため、セグメント磁路部の前端部がその前方のステータ磁極部に近接する場合には磁気吸引力ｆｆを発生するための磁束を形成する電流を増大させることが好適である。また、セグメント磁路部の後端部がその後方のステータ磁極部に近接する場合には磁気吸引力ｆｂを発生するための磁束を形成する電流を低減させることが好適である。
【００１６】
好適な態様において、前記ステータ磁極部の前記磁極面の周方向長はＤｐとされ、互いに周方向に隣接する一対の前記ステータ磁極部の間の磁極間隙間の周方向長はＰーＤｐとされ、前記セグメント磁路部の周方向長Ｄｓは、Ｐより大きく、Ｐ×（Ｎー２）＋ＰーＤｐ＝Ｐ×（Ｎー１）ーＤｐよりも小さく設定される。これは、次の理由による。
【００１７】
磁気吸引力ｆｆは、セグメント磁路部の前端部とそれに近接するステータ磁極部との間の周方向ギャップ長がほぼ０となる時点である。この時、磁気吸引力ｆｂを小さくするためにはセグメント磁路部の後端部とそれに近接するステータ磁極部との間の周方向ギャップ長をある程度（α）だけ設定して、この部位の磁気抵抗を増大させることが好適である。
【００１８】
また、磁気吸引力ｆｆを発生させるためにはセグメント磁路部を流れる磁束量を増大させる必要がある。電気角πだけ離れた一対の磁気突極部トルク発生用のステータ磁極部の間に一対の（２個の）セグメント磁路部トルク発生用のステータ磁極部が少なくとも設ける場合、セグメント磁路部の両端部が、これら一対の（２個の）セグメント磁路部トルク発生用のステータ磁極部の磁極面にほぼ全面的に対面できる周方向長をもつ場合に、上記した磁気吸引力ｆｆを発生させるための磁束量を最大とすることができる。これらの分析からセグメント磁路部の周方向長における上記した条件が必要なことがわかる。したがって、この態様によれば、セグメント磁路部トルクを増大することができる。
【００１９】
好適な態様において、前記セグメント磁路部の周方向長Ｄｓは、Ｐより大きく、（Ｐ×（Ｎー１）ーＤｐ）ー所定幅αよりも小さく、αは、（ＰーＤｐ）の半分よりも小さい。このようにすれば、セグメント磁路部トルクを増大することができる。
【００２０】
好適な態様において、前記セグメント磁路部の周方向長Ｄｓは、前記磁極ピッチＰより大きく、２ＰーＤｐー所定幅αよりも小さい。このようにすれば、セグメント磁路部トルクを増大することができる。
【００２１】
好適な態様において、αは、（ＰーＤｐ）の５〜２５％に設定される。このようにすれば、セグメント磁路部トルクを増大することができる。
【００２２】
好適な態様において、前記セグメント磁路部の回転乃至進行方向における前端部と前記磁気突極部との間の距離をＬｆとし、前記セグメント磁路部の回転乃至進行方向における後端部と前記磁気突極部との間の距離をＬｂとする場合に、ＬｆはＬｂより大きく、前記セグメント磁路部は前記磁気突極部に対して傾斜している。このようにすれば、セグメント磁路部トルクを増大することができる。
【００２３】
好適な態様において、ＬｆーＬｂは、前記セグメント磁路部の周方向長Ｄｓの５〜２０％に設定される。このようにすれば、セグメント磁路部トルクを増大することができる。
【００２４】
好適な態様において、エンジン始動用の回転電機として用いられる。エンジン始動用の回転電機は、その上死点直前において大きな始動トルクを必要とする。上記した本発明のリラクタンス型電機は、従来のリラクタンスモータに比べて格段に優れた最大トルクをもつためエンジン始動用の回転電機として用いた場合に、特に好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の好適実施形態を図面を参照して説明する。この実施形態のリラクタンス型電機の模式断面図を図１に示す。なお、図１はロータが一対の磁気突極部をもつ２極機モデルを示すが、ロータの磁気突極部の数すなわちロータ極数は更に多数（好適には偶数）としてもよい。
【００２６】
（全体構成）
図１に示すこの実施形態のリラクタンス型電機は、ステータとロータとのペアをもつ。
【００２７】
ステータは、円筒状のヨーク部１０と、このヨーク部１０の内周面から電気角π／３の磁極ピッチＰで径方向内側へ突出する合計６個のステータ磁極部１１とからなる軟磁性のステータコア１と、各ステータ磁極部１１の間に配置されるステータコイル２とを有している。ステータコイル２は、各ステータ磁極部１１に集中巻きされてもよく、あるいは分布巻きで巻装されてもよい。ステータコイル２に通電する電流は、実質的に回転磁界を形成すればよく、各ステータ磁極部１１に巻装されたコイル（相巻線）への通電を順次切り替えるスイッチドリラクタンスモータ形式の通電でもよく、あるいは連続して回転する回転磁界を形成する多相（たとえば三相）の正弦波電流を通電してもよい。
【００２８】
ロータ３は、ステータ磁極部１１の径方向内端面であるその磁極面に微小な電磁ギャップを隔ててハウジング（図示せず）に回転自在に支持されている。ロータ３は、一対の軟磁性の磁気突極部３１と、一対の軟磁性のセグメント磁路部３２と、磁気突極部３１とセグメント磁路部３２とを磁気的に遮断する非磁性の磁気分離部３３とを有して全体として円筒状に形成されている。
【００２９】
一対の磁気突極部３１は、互いに電気角π離れてロータ３の外周面に設けられ、ステータ磁極部１１の磁極面に微小な電磁ギャップを隔てて対面配置されている。一対の磁気突極部３１の径方向内側部分は回転軸の周囲に配置される磁気突極部用の継鉄部分を通じて磁気短絡されている。
【００３０】
セグメント磁路部３２は、一対の磁気突極部３１に対して電気角π／２離れた位置を中心としてロータ３の外周面に沿いつつ周方向両側に延在している。
【００３１】
磁気分離部３３は、金属乃至樹脂を素材とする非磁性体からなり、磁気突極部３１とセグメント磁路部３２とを実用上十分なレベルで磁気突極部３１とセグメント磁路部３２とを磁気的に分離している。
【００３２】
この実施形態では、磁気突極部３１及びセグメント磁路部３２は、積層電磁鋼板により構成されるが、軟鋼などを素材とする軟磁性の無垢材を用いても良いことはもちろんである。この実施形態では、磁気突極部３１及びセグメント磁路部３２は、アルミダイキャストにより製造される磁気分離部３３により一体化されている。磁気突極部３１及びセグメント磁路部３２と磁気分離部３３との機械的結合性を向上するべく、接合界面に凹凸を設けるなどしてもよい。磁気突極部３１をもつリラクタンスモータのロータ自体については周知事項であるためこれ以上の説明は省略する。
【００３３】
なお、磁気分離部３３としては非磁性導電体の他、樹脂などの非磁性絶遠材や永久磁石を用いることもできる。
【００３４】
（セグメント磁路部３２の説明）
次に、セグメント磁路部３２についてより詳しく説明する。
【００３５】
まず、磁気突極部３１及びセグメント磁路部３２に対面するステータ磁極部１１についてあらかじめ説明する。図１に示すように、６個のステータ磁極部１１は、電気角πだけ離れた一対の磁気突極部３１に最も近接する２つの２つのステータ磁極部１１１、１１２をもつ。以下、この２つのステータ磁極部１１を磁気突極部トルク発生用のステータ磁極部とも呼ぶ。残りの４つのステータ磁極部１１３〜１１６をセグメント磁路部トルク発生用のステータ磁極部とも呼ぶ。セグメント磁路部トルク発生用のステータ磁極部１１３、１１４は互いに隣接して磁気突極部トルク発生用のステータ磁極部１１１、１１２の図１中、左側に配置されている。セグメント磁路部トルク発生用のステータ磁極部１１５、１１６は互いに隣接して磁気突極部トルク発生用のステータ磁極部１１１、１１２の図１中、右側に配置されている。
【００３６】
一つのセグメント磁路部３２は、一対の磁気突極部３１を挟んで電気π離れて配置され、周方向に延在している。セグメント磁路部３２の径方向断面は、この実施形態では、円弧と直線とで囲まれた蒲鉾状の断面となっているが、周方向に隣接する少なくとも一対のステータ磁極部（セグメント磁路部トルク発生用のステータ磁極部）の間を磁気結合できる周方向長があればその他の形状でもよい。
【００３７】
セグメント磁路部３２の周方向長Ｄｓは、ステータ磁極部１１の周方向長をＤｐとする場合において、ステータ磁極部の磁極ピッチＰより大きく、Ｐ×（Ｎー２）＋ＰーＤｐ＝Ｐ×（Ｎー１）ーＤｐよりも小さく設定される。Ｎは電気角πの間に配置されるステータ磁極部１１の数であり、したがってこの場合にはセグメント磁路部の周方向長Ｄｓは、２ＰーＤｓより小さく設定される。更に好適には、セグメント磁路部３２の周方向長Ｄｓは、Ｐより大きく、Ｐ×（Ｎー１）ーＤｐー所定幅αよりも小さく設定される。αは、（ＰーＤｐ）の半分よりも小さくされることが好適である。好適には、αは、（ＰーＤｐ）の５〜２５％に設定されることが好適である。
【００３８】
（動作）
磁気突極部３１に磁気突極部トルクを発生させるには、磁気突極部３１よりも少し回転方向（進行方法）に前方側に位置するステータ磁極部１１（図１では１１１、１１２）を励磁するようにステータコイル２を構成する各相巻線に通電すればよい。セグメント磁路部３２にセグメント磁路部トルクを発生させるには、セグメント磁路部よりも前方のステータ磁極部１１とセグメント磁路部３２の前端部との間の磁束を、セグメント磁路部３２よりも後方のステータ磁極部１１とセグメント磁路部３２の後端部との間の磁束よりも強化すればよい。ただし、これら二つのステータ磁極部１１に磁束を形成する起磁力（アンペアターン）が等しい場合でも、上記前方側のステータ磁極部１１とセグメント磁路部３２の前端との間の周方向ギャップ長が、上記後方側のステータ磁極部１１とセグメント磁路部３２の後端との間の周方向ギャップ長より短い（すなわち、前者の磁気抵抗が後者のそれより小さい）場合には、セグメント磁路部３２の前端の磁束量すなわち磁気吸引力を後者のそれよりも大きくすることができる。
【００３９】
すなわち、前進トルクを発生するのに好適なタイミングにて各ステータ磁極部１１に起磁力を与えることにより、磁気突極部トルク及びセグメント磁路部トルクを良好に形成することができる。
【００４０】
これらのステータコイル電流の制御は、従来のスイッチドリラクタンスモータの通電制御や従来のシンクロナスリラクタンスモータの通電制御と同様に行うことができる。
【００４１】
（シミュレーション結果）
以下、この実施形態のロータ（以下、ハイブリッド型ロータとも称する）をもつリラクタンスモータのステータ電流を種々変更して求めたトルクについてそのシミュレーション結果を説明する。
【００４２】
まず最初にシミュレーションの条件を説明する。
【００４３】
なお、ステータ磁極部１１の先端部にスロット開口を狭窄しステータ磁極部１１の磁極面を周方向に延長する鍔（爪）を設けた場合と、設けない場合との両方についてトルク波形を調べた。ただし、以下に説明する各トルク波形図はすべて、ステータコイルを構成する各相巻線に一定電流を流した状態にて、各回転位置（各位相角）にてロータに生じるトルクを求めた。この時、通電電流を等しくかつ銅損等を等しくするべく、各通電方式における相巻線の線径やターン数を調整して電源側から見たステータコイルの電気抵抗を各通電方式において等しくした。各トルク波形図において、一点鎖線は磁気突極部トルクを示し、破線はセグメント磁路部トルクを示し、実線は合成トルクを示す。
【００４４】
下記の各サンプルは、爪（鍔）の有無の他はステータコアを同一形状とし、ステータコイルの各相巻線の巻き方、通電電流及びロータ形状だけを変更したものである。すなわち、各サンプルのモータは、同一体格である。
【００４５】
ステータコイル２の各相巻線の巻き方としては、集中巻きの場合と分布巻きの場合とを調べた。この実施形態では、ステータ磁極部１１の数が６個であるため、ステータコイル２の各相巻線を３種類すなわち３相の相巻線を用いた。各相巻線は、各ステータ磁極部に集中巻きした場合と、電気角π離れた２つのスロット位置に相巻線の往き導体部と還り導体部とを配置する分布巻きとの２種類を試した。
【００４６】
通電方式としては、１相通電方式、２相通電方式Ａ、Ｂ、３相通電方式を採用した。これらの通電方式の具体的状態を図４４〜図４７に示す。図４４は１相通電方式を、図４５は２相通電方式Ａを、図４６は２相通電方式Ｂを、図４７は３相通電方式を示す。電源側からは８、８５Ａを通電した。
【００４７】
１相通電方式とは、１相の相巻線にのみ通電する通電方式を言う。２相通電方式Ａは、２つの相巻線に直列に通電する通電方式を言い、２相通電方式Ｂは、３相星形結線の中性点から２つの相巻線に並列に２分割して通電する通電方式を言う。３相通電方式は、星形結線された３相巻線の一つの相巻線から通電し、残りの２つの相巻線から均等に電流を流出させる通電方式を言う。
【００４８】
実際の使用においては、下記の各トルク波形図の内のトルクが最も大きい位相角範囲が用いられ、電流をスイッチすることにより次のステータ磁極部１１に対して上記位相角の最も大きい位相角範囲が用いられ、以下、これが順次周方向に繰り返される。言い換えれば、ロータが所定角度（たとえば６０度）回転した段階にて通電パターンを切り替えてロータ回転が維持される。この動作はスイッチドリラクタンスモータの通電制御では一般的な方法である。また、ステータ電圧やステータ電流としてスイッチング波形電流ではなく連続波形のものも利用できることは明白である。この通電方法はシンクロナスリラクタンスモータで一般的な方法である。この実施形態では、ステータ磁極部１１が６個（６極）であるため、６０度ごとに上記電流切り替えすることが好適であるが電流切り替えタイミングはそれに限定されるものではない。なお、下記の各トルク波形図において、９０度とは、磁気突極部３１の周方向中心が、互いに隣接する２つのステータ磁極部１１の間の中央位置にある回転位置に相当する。ステータコイルをなす各相の相巻線の巻き方及び通電方法としては、公知の各種の方式を採用することができる。
【００４９】
ステータコアの外径は１６０ｍｍ、ステータコアの内径は９０ｍｍ、ロータ外径は８９、４ｍｍ、有効軸長は１００ｍｍとした。
【００５０】
（各実施サンプルの簡単な説明）
本発明のロータ構造（ハイブリッドロータ）を用いた場合の種々の実施サンプルの模式モータ構造図（（ａ）で示す）と、そのトルク波形図（（ｂ）で示す）とを図２〜図４３に示す。
【００５１】
図２〜図１９は分布巻き３相通電の場合を示す。
【００５２】
図２〜図１０はティースすなわちステータ磁極部１１に爪（鍔）を設けた場合を示す。爪の大きさは、図２〜図１０に示す程度である。
【００５３】
（実施例サンプル１）
図２は、セグメント磁路部３２が、円弧と直線とで略囲まれ両端がわずかに切断された蒲鉾断面形状の径方向断面形状をもつ場合である。図２において、セグメント磁路部３２の周方向長は略１磁極ピッチＰ＋磁極間隙間の周方向長ーα（αは所定の周方向長）とされた。これは、アークレシオ７５度に相当する場合である。
【００５４】
（実施例サンプル２）
図３は、図２においてセグメント磁路部３２の径方向厚さを増大した場合を示す。肉厚増大量は、肉厚最大部分で約２０％とした。
【００５５】
（実施例サンプル３）
図４は、図２においてセグメント磁路部３２の径方向厚さを低減した場合を示す。肉厚増大量は、肉厚最大部分でー約２０％とした。
【００５６】
（実施例サンプル４）
図５は、図２においてセグメント磁路部３２の周方向長を延長した場合であり、セグメント磁路部３２の周方向長を略１磁極ピッチＰ＋磁極間隙間の周方向長との和（アークレシオ９０度）とした場合である。
【００５７】
（実施例サンプル５）
図６は、図２においてセグメント磁路部３２の周方向長を短縮した場合であり、セグメント磁路部３２の周方向長を略１磁極ピッチＰ（アークレシオ６０度）とした場合である。
【００５８】
（実施例サンプル６）
図７は、図２においてセグメント磁路部３２を磁気突極部３１に対して周方向回転向きに＋１０度傾斜させた場合である。
【００５９】
（実施例サンプル７）
図８は、図２においてセグメント磁路部３２を磁気突極部３１に対して周方向回転向きに＋５度傾斜させた場合である。
【００６０】
（実施例サンプル８）
図９は、図２においてセグメント磁路部３２を磁気突極部３１に対して周方向回転向きにー５度傾斜させた場合である。
【００６１】
（実施例サンプル９）
図１０は、図２においてセグメント磁路部３２を磁気突極部３１に対して周方向回転向きにー１０度傾斜させた場合である。
【００６２】
図１１〜図１９は、図２〜図１０において爪（鍔）無しとした場合である。
【００６３】
（実施例サンプル１０）
図１１は、セグメント磁路部３２が、円弧と直線とで略囲まれ両端がわずかに切断された蒲鉾断面形状の径方向断面形状をもつ場合である。図１１において、セグメント磁路部３２の周方向長は略１磁極ピッチＰ＋磁極間隙間の周方向長ーα（αは所定の周方向長）とされた。これは、アークレシオ７５度に相当する場合である。
【００６４】
（実施例サンプル１１）
図１２は、図１１においてセグメント磁路部３２の径方向厚さを増大した場合を示す。肉厚増大量は、肉厚最大部分で約２０％とした。
【００６５】
（実施例サンプル１２）
図１３は、図１１においてセグメント磁路部３２の径方向厚さを低減した場合を示す。肉厚増大量は、肉厚最大部分でー約２０％とした。
【００６６】
（実施例サンプル１３）
図１４は、図１１においてセグメント磁路部３２の周方向長を延長した場合であり、セグメント磁路部３２の周方向長を略１磁極ピッチＰ＋磁極間隙間の周方向長との和（アークレシオ９０度）とした場合である。
【００６７】
（実施例サンプル１４）
図１５は、図１１においてセグメント磁路部３２の周方向長を短縮した場合であり、セグメント磁路部３２の周方向長を略１磁極ピッチＰ（アークレシオ６０度）とした場合である。
【００６８】
（実施例サンプル１５）
図１６は、図１１においてセグメント磁路部３２を磁気突極部３１に対して周方向回転向きに＋１０度傾斜させた場合である。
【００６９】
（実施例サンプル１６）
図１７は、図１１においてセグメント磁路部３２を磁気突極部３１に対して周方向回転向きに＋５度傾斜させた場合である。
【００７０】
（実施例サンプル１７）
図１８は、図１１においてセグメント磁路部３２を磁気突極部３１に対して周方向回転向きにー５度傾斜させた場合である。
【００７１】
（実施例サンプル１８）
図１９は、図１１においてセグメント磁路部３２を磁気突極部３１に対して周方向回転向きにー１０度傾斜させた場合である。
【００７２】
図２０〜図２８は、図２の３相通電方式を２相通電方式Ａに変更した場合（爪あり）である。
【００７３】
（実施例サンプル１９）
図２０は、セグメント磁路部３２が、円弧と直線とで略囲まれ両端がわずかに切断された蒲鉾断面形状の径方向断面形状をもつ場合である。図２０において、セグメント磁路部３２の周方向長は略１磁極ピッチＰ＋磁極間隙間の周方向長ーα（αは所定の周方向長）とされた。これは、アークレシオ７５度に相当する場合である。
【００７４】
（実施例サンプル２０）
図２１は、図２０においてセグメント磁路部３２の径方向厚さを増大した場合を示す。肉厚増大量は、肉厚最大部分で約２０％とした。
【００７５】
（実施例サンプル２１）
図２２は、図２０においてセグメント磁路部３２の径方向厚さを低減した場合を示す。肉厚増大量は、肉厚最大部分でー約２０％とした。
【００７６】
（実施例サンプル２２）
図２３は、図２０においてセグメント磁路部３２の周方向長を延長した場合であり、セグメント磁路部３２の周方向長を略１磁極ピッチＰ＋磁極間隙間の周方向長との和（アークレシオ９０度）とした場合である。
【００７７】
（実施例サンプル２３）
図２４は、図２０においてセグメント磁路部３２の周方向長を短縮した場合であり、セグメント磁路部３２の周方向長を略１磁極ピッチＰ（アークレシオ６０度）とした場合である。
【００７８】
（実施例サンプル２４）
図２５は、図２０においてセグメント磁路部３２を磁気突極部３１に対して周方向回転向きに＋１０度傾斜させた場合である。
【００７９】
（実施例サンプル２５）
図２６は、図２０においてセグメント磁路部３２を磁気突極部３１に対して周方向回転向きに＋５度傾斜させた場合である。
【００８０】
（実施例サンプル２６）
図２７は、図２０においてセグメント磁路部３２を磁気突極部３１に対して周方向回転向きにー５度傾斜させた場合である。
【００８１】
（実施例サンプル２７）
図２８は、図２０においてセグメント磁路部３２を磁気突極部３１に対して周方向回転向きにー１０度傾斜させた場合である。
【００８２】
図２９〜図３７は、図２の３相通電方式を２相通電方式Ａに変更した場合（爪無し）である。
【００８３】
（実施例サンプル２８）
図２９は、セグメント磁路部３２が、円弧と直線とで略囲まれ両端がわずかに切断された蒲鉾断面形状の径方向断面形状をもつ場合である。図２９において、セグメント磁路部３２の周方向長は略１磁極ピッチＰ＋磁極間隙間の周方向長ーα（αは所定の周方向長）とされた。これは、アークレシオ７５度に相当する場合である。
【００８４】
（実施例サンプル２９）
図３０は、図２９においてセグメント磁路部３２の径方向厚さを増大した場合を示す。肉厚増大量は、肉厚最大部分で約２０％とした。
【００８５】
（実施例サンプル３０）
図３１は、図２９においてセグメント磁路部３２の径方向厚さを低減した場合を示す。肉厚増大量は、肉厚最大部分でー約２０％とした。
【００８６】
（実施例サンプル３１）
図３２は、図２９においてセグメント磁路部３２の周方向長を延長した場合であり、セグメント磁路部３２の周方向長を略１磁極ピッチＰ＋磁極間隙間の周方向長との和（アークレシオ９０度）とした場合である。
【００８７】
（実施例サンプル３２）
図３３は、図２９においてセグメント磁路部３２の周方向長を短縮した場合であり、セグメント磁路部３２の周方向長を略１磁極ピッチＰ（アークレシオ６０度）とした場合である。
【００８８】
（実施例サンプル３３）
図３４は、図２９においてセグメント磁路部３２を磁気突極部３１に対して周方向回転向きに＋１０度傾斜させた場合である。
【００８９】
（実施例サンプル３４）
図３５は、図２９においてセグメント磁路部３２を磁気突極部３１に対して周方向回転向きに＋５度傾斜させた場合である。
【００９０】
（実施例サンプル３５）
図３６は、図２９においてセグメント磁路部３２を磁気突極部３１に対して周方向回転向きにー５度傾斜させた場合である。
【００９１】
（実施例サンプル３６）
図３７は、図２９においてセグメント磁路部３２を磁気突極部３１に対して周方向回転向きにー１０度傾斜させた場合である。
【００９２】
（実施例サンプル３７）
図３８は、図２の３相通電方式を２相通電方式Ｂに変更した場合（爪有り）である。
【００９３】
（実施例サンプル３８）
図３９は、図２の３相通電方式を２相通電方式Ｂ場合（爪無し）に変更した場合である。
【００９４】
（実施例サンプル３９）
図４０は、図２の３相通電方式を分布巻き１相通電方式に変更した場合（爪有り）である。
【００９５】
（実施例サンプル４０）
図４１は、図２の３相通電方式を分布巻き１相通電方式（爪無し）に変更した場合である。
【００９６】
（実施例サンプル４１）
図４２は、図２の３相通電方式を集中巻き１相通電方式に変更した場合（爪有り）である。
【００９７】
（各比較サンプルの簡単な説明）  
図示説明は省略するが、同じステータ構造、同じ通電方式にてロータ形状だけを従来通りとした場合のトルク特性を多数シミュレーションした。比較のためにその代表的な一部を以下にまとめて記載する。
【００９８】
（比較サンプル１）
十文字型ロータ（電気角π／２ごとに磁気突極部３１を設けたもの）を用い、集中巻き１相通電方式（爪有り）の場合、トルク最大値は６．４Ｎｍ、平均トルクは５．５Ｎｍであった。爪なしの場合もトルクはほぼ同じであった。一文字ロータ（電気角π／２ごとに磁気突極部３１を設けたもの）の場合もトルクはほぼ同じであった。
【００９９】
（比較サンプル２）
十文字型ロータを用い、分布巻き２相通電方式Ａ（爪有り）の場合、トルク最大値は１０．１Ｎｍ、平均トルクは６．３Ｎｍであった。爪なしの場合もトルクはほぼ同じであった。一文字ロータの場合には両トルクが少し改善された。
【０１００】
（比較サンプル３）
十文字型ロータを用い、分布巻き２相通電方式Ｂ（爪有り）の場合、トルク最大値は１０．４Ｎｍ、平均トルクは８．６Ｎｍであった。爪なしの場合もトルクはほぼ同じであった。一文字ロータの場合にもトルクはほぼ同じであった。
【０１０１】
（比較サンプル４）
十文字型ロータを用い、分布巻き３相通電方式（爪有り）の場合、トルク最大値は６．８Ｎｍ、平均トルクは５．７Ｎｍであった。爪なしの場合は両トルクが少し改善された。
【０１０２】
（比較サンプル５）
一文字ロータを用い、分布巻き３相通電方式（爪有り）の場合、トルク最大値は１１．９Ｎｍ、平均トルクは８．５Ｎｍであった。爪なしの場合は両トルクが僅かに改善された。
【０１０３】
（比較サンプル６）
図２のセグメント磁路部３２だけを用い、図２の磁気突極部３１を省略したロータ形状を用い、分布巻き３相通電方式としてトルクを調べた。ただし、セグメント磁路部３２は、電気角π／２ごとに設けた。すなわち、図２の一対の磁気突極部３１を図２の一対のセグメント磁路部３２に変更した。爪有りの場合には、トルク最大値は８．３Ｎｍ、平均トルクは３．１Ｎｍであった。爪無しの場合には、トルク最大値は９．９Ｎｍ、平均トルクは３．３Ｎｍであった。
【０１０４】
（比較サンプル７）
図２のセグメント磁路部３２だけを用い、図２の磁気突極部３１を省略したロータ形状を用い、分布巻き２相通電Ａ方式としてトルクを調べた。ただし、セグメント磁路部３２は、電気角π／２ごとに設けた。すなわち、図２の一対の磁気突極部３１を図２の一対のセグメント磁路部３２に変更した。爪有りの場合には、トルク最大値は７．７Ｎｍ、平均トルクは５．０Ｎｍであった。爪無しの場合には、トルク最大値は９．７Ｎｍ、平均トルクは４．７Ｎｍであった。
【０１０５】
（比較サンプル８）
図２のセグメント磁路部３２だけを用い、図２の磁気突極部３１を省略したロータ形状を用い、分布巻き２相通電Ｂ方式としてトルクを調べた。ただし、セグメント磁路部３２は、電気角π／２ごとに設けた。すなわち、図２の一対の磁気突極部３１を図２の一対のセグメント磁路部３２に変更した。爪有りの場合には、トルク最大値は７．４Ｎｍ、平均トルクは４．７Ｎｍであった。爪無しの場合には、トルク最大値は９．０Ｎｍ、平均トルクは４．３Ｎｍであった。
【０１０６】
（評価）
上記各実施例サンプル１〜４１及び比較サンプル１〜８からわかるように、磁気突極部３１とセグメント磁路部３２とを装備するロータ（ハイブリッドロータ）を有するリラクタンスモータは、従来のリラクタンスモータに比べて、大きなピークトルクをもつことができることがわかった。更に説明すると、上記実施サンプル１６等によれば、従来の公知の種々のリラクタンスモータの２倍に近い最大トルクを得ることができる。したがって、本発明のハイブリッドロータをもつリラクタンスモータは、エンジン始動などの用途において、モータ体格を大幅に縮小することができる。
【０１０７】
また、電気角πの間に３つのステータ磁極部１１をもつ形式において、セグメント磁路部３２のアークレシオは、７０〜８０度、更に好適には７２〜７７度とすることがピークトルク及び平均トルクの増大の点で好適であることがわかった。
【０１０８】
また、セグメント磁路部３２の径方向厚さは、ロータ直径の１０〜２０、更に好適には１３〜１７％とすることがピークトルク及び平均トルクの増大の点で好適であることがわかった。
【０１０９】
更に、セグメント磁路部３２を磁気突極部３１に対して回転向きに３乃至７ｄｅｇ傾斜させるとピークトルク向上に有効であることもわかった。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】実施形態のリラクタンス型電機の模式断面図である。
【図２】（ａ）は実施例サンプル１のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図３】（ａ）は実施例サンプル２のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図４】（ａ）は実施例サンプル３のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図５】（ａ）は実施例サンプル４のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図６】（ａ）は実施例サンプル５のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図７】（ａ）は実施例サンプル６のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図８】（ａ）は実施例サンプル７のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図９】（ａ）は実施例サンプル８のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図１０】（ａ）は実施例サンプル９のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図１１】（ａ）は実施例サンプル１０のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図１２】（ａ）は実施例サンプル１１のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図１３】（ａ）は実施例サンプル１２のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図１４】（ａ）は実施例サンプル１３のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図１５】（ａ）は実施例サンプル１４のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図１６】（ａ）は実施例サンプル１５のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図１７】（ａ）は実施例サンプル１６のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図１８】（ａ）は実施例サンプル１７のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図１９】（ａ）は実施例サンプル１８のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図２０】（ａ）は実施例サンプル１９のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図２１】（ａ）は実施例サンプル２０のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図２２】（ａ）は実施例サンプル２１のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図２３】（ａ）は実施例サンプル２２のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図２４】（ａ）は実施例サンプル２３のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図２５】（ａ）は実施例サンプル２４のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図２６】（ａ）は実施例サンプル２５のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図２７】（ａ）は実施例サンプル２６のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図２８】（ａ）は実施例サンプル２７のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図２９】（ａ）は実施例サンプル２８のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図３０】（ａ）は実施例サンプル２９のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図３１】（ａ）は実施例サンプル３０のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図３２】（ａ）は実施例サンプル３１のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図３３】（ａ）は実施例サンプル３２のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図３４】（ａ）は実施例サンプル３３のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図３５】（ａ）は実施例サンプル３４のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図３６】（ａ）は実施例サンプル３５のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図３７】（ａ）は実施例サンプル３６のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図３８】（ａ）は実施例サンプル３７のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図３９】（ａ）は実施例サンプル３８のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図４０】（ａ）は実施例サンプル３９のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図４１】（ａ）は実施例サンプル４０のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図４２】（ａ）は実施例サンプル４１のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図４３】（ａ）は実施例サンプル４２のリラクタンスモータの模式断面図、（ｂ）はそのトルク波形図である。
【図４４】１相通電方式を示す模式回路図である。
【図４５】２相通電方式Ａを示す模式回路図である。
【図４６】２相通電方式Ｂを示す模式回路図である。
【図４７】３相通電方式を示す模式回路図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１  ステータコア
２  ステータコイル
３  ロータ
１０  ヨーク部
１１  ステータ磁極部
３１  磁気突極部
３２  セグメント磁路部
３３  磁気分離部
１１１〜１１６  ステータ磁極部
【図１】
2008148519.tif 000003
【図２】
2008148519.tif 000004
【図３】
2008148519.tif 000005
【図４】
2008148519.tif 000006
【図５】
2008148519.tif 000007
【図６】
2008148519.tif 000008
【図７】
2008148519.tif 000009
【図８】
2008148519.tif 000010
【図９】
2008148519.tif 000011
【図１０】
2008148519.tif 000012
【図１１】
2008148519.tif 000013
【図１２】
2008148519.tif 000014
【図１３】
2008148519.tif 000015
【図１４】
2008148519.tif 000016
【図１５】
2008148519.tif 000017
【図１６】
2008148519.tif 000018
【図１７】
2008148519.tif 000019
【図１８】
2008148519.tif 000020
【図１９】
2008148519.tif 000021
【図２０】
2008148519.tif 000022
【図２１】
2008148519.tif 000023
【図２２】
2008148519.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
2008148519.tif 000028
【図２７】
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【図２８】
2008148519.tif 000030
【図２９】
2008148519.tif 000031
【図３０】
2008148519.tif 000032
【図３１】
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【図３２】
2008148519.tif 000034
【図３３】
2008148519.tif 000035
【図３４】
2008148519.tif 000036
【図３５】
2008148519.tif 000037
【図３６】
2008148519.tif 000038
【図３７】
2008148519.tif 000039
【図３８】
2008148519.tif 000040
【図３９】
2008148519.tif 000041
【図４０】
2008148519.tif 000042
【図４１】
2008148519.tif 000043
【図４２】
2008148519.tif 000044
【図４３】
2008148519.tif 000045
【図４４】
2008148519.tif 000046
【図４５】
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【図４６】
2008148519.tif 000048
【図４７】
2008148519.tif 000049