(57)【要約】【課題】自動車駆動用のモータであって、５００ｒｐｍ程度の低速で回転させたときでも、脈動の少ないスイッチトリラクタンスモータを提供すること。【解決手段】導線が巻かれたステータコア２２と、ステータコア２２に対向した複数個の突極である巻きコア１３を備えるロータ１１とを有するＳＲモータであって、巻きコア１３の全ての中間位置に永久磁石１４ａ，ｂ，ｃ，ｄが配置されていること、巻きコア１３の両側に配置された永久磁石１４ａ，ｂ，ｃ，ｄが互いに磁極が異なること、とを特徴とする。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導線が巻かれたステータコアと、ステータコアに対向した複数個の突極を備えるロータとを有するスイッチトリラクタンスモータにおいて、
前記突極の全ての中間位置に、永久磁石が配置されていること、
前記突極の両側に配置された前記永久磁石が互いに磁極が異なること、とを特徴とするスイッチトリラクタンスモータ。
【請求項２】
請求項１に記載するスイッチトリラクタンスモータにおいて、
多極着磁された永久磁石が多角形枠状であって、ロータ極間に頂点部が来るように配置されていることを特徴とするスイッチトリラクタンスモータ。
【請求項３】
請求項２に記載するスイッチトリラクタンスモータにおいて、
前記突極が、方向性電磁鋼板を断面略コの字状に積層して形成され、その最外鋼板の端部が折り曲げられ、その折り曲げ部に前記多角形枠状の永久磁石が接合されていることを特徴とするスイッチト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，スイッチトリラクタンスモータ（ＳＲモータ）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄の磁化作用による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、簡単かつ堅牢な構造であり、安価で高速運転に耐えられる特徴を持つため、色々な分野で使用されている。
従来、例えば、ＳＲモータをポンプ駆動に利用した技術が特許文献１に記載されている。  ＳＲモータは、磁化作用によるリラクタンストルクを利用するものであるため、従来の一般的なＳＲモータは、永久磁石を使用することがなかった。
しかし、非特許文献１は、ＳＲモータにおいて、トルク／体積比が低いことと、振動と磁気騒音が大きいという問題を指摘し、その解決手段として、図７に示すように、ロータ１０１の突極１０２間に、永久磁石１０３，１０４を取り付けることを提案している。これにより、速度脈動を減少させることができると効果に記載している。
【０００３】
一方、従来のモータの磁気回路では、ステータのティース部からバックヨーク部（外周部）へ磁束が流れる部分で磁束の向きが約９０度回転するため、モータの材料としては、全方向の磁気特性が同じである無方向性電磁鋼板を使用するのが一般的である。
しかし、方向性電磁鋼板を使用できれば、磁束密度を高めることができるため、方向性電磁鋼板を積層してモータの固定子鉄心を製作することが、特許文献２に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２８８１９１（段落０００６−０００９，第１−３図）
【特許文献２】
特開平１０−２７１７１６  図１、図２
【非特許文献１】
小川純他  「ハイブリッド形スイッチトリラクタンスモータの電流  追従型制御時における出力特性」平成１４年電気学会産業応用部    門大会資料集  第３１７〜３２０頁  図７
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，従来のＳＲモータには、次のような問題があった。
（１）ハイブリッド自動車の走行用にＳＲモータを使用する場合に、実際にモータが駆動されるのは、モータ回転数が５００ｒｐｍ以下での頻度が多い。このような低速でＳＲモータを回転させた場合に、ロータの慣性が弱いので、スイッチングが自動車の搭乗者に脈動として伝わりそのまま直接体感されるため、搭乗者に不快感を与える問題があった。
そして、非特許文献１に記載されたＳＲモータでは、４個の突極の中間位置に２個の磁極の異なる永久磁石を配置しているだけなので、全ての突極に対して均等に脈動を低減することができない問題がある。
【０００６】
（２）非特許文献１に記載されているように、ロータ１０１の外周面に溝を形成し、永久磁石１０３，１０４を個別に接着して固定する方法では、ロータ１０１が高速で回転したときに、磁石に大きな遠心力が加わるため、接着が不充分な場合に永久磁石が飛散する恐れがあり、問題であった。また、十分な接着を施そうとするとロータが、その分重くなる問題があった。
（３）特許文献２に記載された方向性電磁鋼板を積層する製作方法では、固定子鉄心を製作することはできるが、ロータを方向性電磁鋼板で製作する方法は、未だ提案されたことがなかった。
【０００７】
本発明は，上記問題点を解決するためになしたものであり、自動車駆動用のモータであって、５００ｒｐｍ程度の低速で回転させたときでも、脈動の少ないスイッチト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】
本発明のスイッチトリラクタンスモータは、次のような構成を有している。
（１）導線が巻かれたステータコアと、ステータコアに対向した複数個の突極を備えるロータとを有するスイッチトリラクタンスモータであって、突極の全ての中間位置に永久磁石が配置されていること、突極の両側に配置された永久磁石が互いに磁極が異なること、とを特徴とする。
本発明のスイッチトリラクタンスモータによれば、複数個の突極の全ての中間位置に永久磁石が配置されているので、全ての突極が全てのステータコアに対して移動するときに永久磁石による回転トルクが発生するため、全体としてトルクの低下を少なくでき、脈動を低減することができる。また、全体として、同じ電流値でトルクをより高くすることができる。
【０００９】
（２）（１）に記載するスイッチトリラクタンスモータにおいて、多極着磁された永久磁石が多角形枠状であって、ロータ極間に頂点部が来るように配置されていることを特徴とする。
本発明のスイッチトリラクタンスモータによれば、多極着磁された永久磁石を一体的な多角形枠状に構成しているので、永久磁石にかかる遠心力が全方向均一となり、永久磁石を保持することが用意である。また、ロータ極間に多角形枠状の頂点部が配置しているので、突極と同じようにステータコアの近くに配置できるため、磁界を発生させる効率が良い。
【００１０】
（３）（２）に記載するスイッチトリラクタンスモータにおいて、前記突極が、方向性電磁鋼板を断面略コの字状に積層して形成され、その最外鋼板の端部が折り曲げられ、その折り曲げ部に前記多角形枠状の永久磁石が接合されていることを特徴とする。
本発明のスイッチトリラクタンスモータによれば、方向性電磁鋼板を断面略コの字状に積層して構成しているので、ステータコアによる磁界の発生を高めることができ、同じ電流値によってより高いトルクを得ることができる。また、積層した方向性電磁鋼板の最外鋼板の端部を折り曲げ、その折り曲げ部に永久磁石を接合しているので、永久磁石を確実に保持することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下，本発明を具体化した実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態のＳＲモータの断面図を図４に示し、ロータの平面図を図１に示し、図１のＡＡ断面図を図２に示し、ステータの平面図を図３に示す。
図４に示すように、本実施の形態のＳＲモータは、ステータ１２とロータ１１とが対面式となっている。ロータ１１を構成する中空円盤状のハウジング１６には、図１に示すように、円盤状のハウジング１６の下面に４個の巻きコア１３が付設されている。本実施の形態のＳＲモータでは、巻きコア１３が突極に相当する。
【００１２】
巻きコア１３は、図２に示すように、方向性電磁鋼板１５を複数枚、積層することにより構成されている。方向性電磁鋼板１５は、図２中矢印で示すように、コの字の線に沿った方向に方向性を有するように形成されている。方向性電磁鋼板１５の最外鋼板の内側端部が折り曲げられて、折り曲げ部１５ａが形成されている。
４個の巻きコア１３の最外鋼板１５が、図１に示すように各々内側に折り曲げられて、折り曲げ部１５ａが形成されており、４箇所の折り曲げ部１５ａに四角枠状永久磁石１４が各辺の中央部で、図２に示すように溶接により接合されている。四角枠状永久磁石１４の４箇所の頂点は、１４ａがＮ極に、１４ｂがＳ極に、１４ｃがＮ極に、１４ｄがＳ極に、各々着磁されている。
一方、ステータ１２では、図３及び図４に示すように、円盤状のハウジング２１の上面に、６個のステータコア２２が等角度で配設固定されている。ステータコア２２には、電気を通電する導線２３が巻かれている。
【００１３】
ロータ１１の製作工程を図５の（ａ）〜（ｄ）に示す。
第１工程では、（ａ）に示すように、ケースハウジング１６に４個の巻きコア１３（図５では２個のみ示す。以下同じ。）を溶接により固定する。第２工程では、四角枠状の焼結磁石１４を未着磁の状態でセットするのであるが、その具体的方法は、第３工程で（ｃ）に示すように、４個の巻きコア１３の最外鋼板の内側端部を内側に折り曲げて、各々に折り曲げ部１５ａを形成し、四角枠状焼結磁石１４の各辺中央部を折り曲げ部１５ａに溶接により接合する。四角枠状焼結磁石１４を未着磁の状態でセットするのは、着磁状態では、巻きコア１３に吸着するため位置合わせがやりにくいからである。第４工程で焼結磁石の各頂点が順次異なる極性を有するように、着磁して四角枠状永久磁石１４とする。磁石の材料としては、摂氏２５０度でも減磁現象が少ないフェライトを使用している。
【００１４】
四角枠状永久磁石１４の各頂点が、Ｎ極及びＳ極に交互に着磁されており、その頂点の磁石の位置がステータコア２２の中心付近に対向している。
四角枠状永久磁石１４の各辺が巻きコア１３の最外鋼板の折り曲げ部１５ａに接合されているので、四角枠永久磁石１４が堅固に固定でき、飛散する恐れがない。
本実施の形態のＳＲモータでは、ステータを６極、ロータを４極で構成したので、ロータの多角形枠状永久磁石を四角枠で形成したが、ステータを８極、ロータを６極で構成する場合には、ロータの多角形枠状永久磁石を六角枠で形成すれば良い。この場合でも、着磁した頂点は、隣り合うもので異なる極性とする。
【００１５】
次ぎに、本実施の形態のＳＲモータの作用及び効果を説明する。
本実施の形態のＳＲモータでは、ロータの突極の中間位置にある永久磁石１４の各頂点部１４ａ，ｂ，ｃ，ｄが、ステータコア２２と磁力により吸引力を受けるので、突極がステータコアと対向していないときに、回転トルクを与えるため、位相が変化するときに発生するトルクの落ち込みを低減することができる。それを実験により確認したデータを次ぎに示す。
【００１６】
図６に従来のＳＲモータのトルク特性と本実施の形態のＳＲモータのトルク特性との比較を示す。横軸が時間であり、縦軸がトルクである。従来のＳＲモータのトルク特性を点線で示し、本実施の形態のＳＲモータのトルク特性を実線で示している。
従来のＳＲモータでは、例えば、位相がＵ相からＶ相に変化するときに、トルクがＨ１だけ落ちる瞬間があることを示している。これに対して、本実施の形態のＳＲモータでは、トルクの落ち込みがＨ２となり、Ｈ１と比較して大幅に落ち込みの量が低減されていることがわかる。
ＳＲモータを自動車の駆動用に使用した場合、一定のトルクに対する落ち込みが脈動として体感されるのであり、本実施の形態のＳＲモータによれば、従来のＳＲモータ比較して、低速領域においても、搭乗者が脈動を体感することが少なくできる。
また、図６からわかるように、従来のＳＲモータと比較して、全体のトルクも高くすることができる。
【００１７】
以上詳細に説明したように、本実施の形態のＳＲモータによれば、導線が巻かれたステータコア２２と、ステータコア２２に対向した複数個の突極である巻きコア１３を備えるロータ１１とを有するＳＲモータであって、巻きコア１３の全ての中間位置に永久磁石１４の各頂点部１４ａ，ｂ，ｃ，ｄが配置されていること、巻きコア１３の両側に配置された永久磁石１４の各頂点部１４ａ，ｂ，ｃ，ｄが互いに磁極が異なること、とを特徴としているので、複数個の巻きコア１３の全ての中間位置に永久磁石１４の各頂点部１４ａ，ｂ，ｃ，ｄが配置されているので、全ての巻きコア１３が全てのステータコア２２に対して移動するときに永久磁石１４の各頂点部１４ａ，ｂ，ｃ，ｄによる回転トルクが発生するため、全体としてトルクの低下を少なくでき、脈動を低減することができる。また、全体として、同じ電流値でトルクをより高くすることができる。
【００１８】
また、本実施の形態のＳＲモータによれば、永久磁石１４が多角形枠状であって、各頂点が着磁されているので、永久磁石１４を一体的な多角形枠状に構成しているため、永久磁石にかかる遠心力が全方向均一となり、永久磁石を保持することが用意である。また、多角形枠状の各辺部で外側にある巻きコア１３により各々固定しているので、確実に永久磁石を保持することができる。
また、多角形枠状の各頂点部１４ａ，ｂ，ｃ，ｄに着磁しているので、巻きコア１３と同じようにステータコア２２の中心近くに配置できるため、磁界を発生させる効率が良い。
【００１９】
また、本実施の形態のＳＲモータによれば、巻きコア１３が、方向性電磁鋼板を断面略コの字状に積層して形成され、その最外鋼板１５の端部が折り曲げられ、その折り曲げ部１５ａに多角形枠状の永久磁石１４が接合されているので、ステータコア２２による磁界の発生を高めることができ、同じ電流値によってより高いトルクを得ることができる。また、積層した方向性電磁鋼板の最外鋼板の端部を折り曲げ、その折り曲げ部１５ａに永久磁石１４を接合しているので、永久磁石１４を確実に保持することができる。
【００２０】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，  本実施の形態では、ステータコアとロータ突極とを対面式としているが、ロータが、インナーロータ形式でもアウターロータ形式でも同様である。
【００２１】
本発明のＳＲモータによれば、導線が巻かれたステータコアと、ステータコアに対向した複数個の突極を備えるロータとを有するＳＲモータであって、突極の全ての中間位置に永久磁石が配置されていること、突極の両側に配置された永久磁石が互いに磁極が異なること、とを特徴としている。従って、複数個の突極の全ての中間位置に永久磁石が配置されているので、全ての突極が全てのステータコアに対して移動するときに永久磁石による回転トルクが発生するため、全体としてトルクの低下を少なくでき、脈動を低減することができる。また、全体として、同じ電流値でトルクをより高くすることができる。
【発明の効果】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施の形態であるＳＲモータのロータの平面図である。
【図２】図１のＡＡ断面図である。
【図３】ＳＲモータのステータの平面図である。
【図４】ＳＲモータの断面図である。
【図５】ロータ１１の製作工程の説明図である。
【図６】ＳＲモータのトルク特性を示すデータ図である。
【図７】従来のＳＲモータの利用例を示す図である。
【符号の説明】
１１  ロータ
１２  ステータ
１３  巻きコア
１４  永久磁石
１５  方向性電磁鋼板
１５ａ  折り曲げ部
２２  ステータコア
【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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