(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータと、
ロータと、
前記ステータの第１の円周上に配置された複数の第１のステータ突極と，
前記ロータの円周上に配置されて，前記複数の第１のステータ突極に対向して配置された複数の第１のロータ突極と，
前記第１の円周とはロータ軸方向に位置が異なる、前記ステータの第２の円周上に配置された複数の第２のステータ突極と，
前記ロータの円周上に配置されて，前記複数の第２のステータ突極に対向して配置された複数の第２のロータ突極と，
前記第１及び第２の円周とはロータ軸方向に位置が異なる、前記ステータの第３の円周上に配置された複数の第３のステータ突極と，
前記ロータの円周上に配置されて，前記複数の第３のステータ突極に対向して配置された複数の第３のロータ突極と，
前記第１乃至第３の円周とはロータ軸方向に位置が異なる、前記ステータの第４の円周上に配置されて，磁束を通過させる機能を持つ第１の磁路と，
前記ロータの円周上に配置されて，磁束を通過させる機能を持つ第２の磁路と，
前記ステータの前記複数の第１のステータ突極，前記複数の第２のステータ突極，前記複数の第３のステータ突極，および前記第１の磁路に共通の第１のバックヨーク磁路と，
前記ロータの前記複数の第１のロータ突極，前記複数の第２のロータ突極，前記複数の第３のロータ突極，および前記第２の磁路に共通の第２のバックヨーク磁路と，
前記ステータの前記複数の第１のステータ突極，前記複数の第２のステータ突極，前記複数の第３のステータ突極，および前記第１の磁路の間に配置されたほぼ環状の巻線と，
を備えることを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記ステータと前記ロータとが対向して配置されていて，前記ロータはロータ軸方向に凹んだ部分と凸部分とを備え，前記ステータの巻線の全てあるいは一部が前記ロータの凹んだ部分に配置された構造であることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
外径側に配置された外径側ステータ突極と，
内径側に配置された内径側ステータ突極と，
前記外径側ステータ突極と前記内径側ステータ突極の中間部分に配置されたロータ突極と，
を備え，
前記外径側ステータ突極と前記内径側ステータ突極と前記ロータ突極とが磁気回路的に直列に接続された磁気回路構成を成し，
前記磁気回路構成を励磁する巻線を備えることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項４】
前記ステータ突極あるいは前記ロータ突極の側面に隣接してあるいは密着して永久磁石が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項５】
前記ステータ突極と前記ロータ突極が対向するエアギャップ部の近傍に永久磁石が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項６】
前記ステータ突極あるいは前記ロータ突極の軟磁性体の内部に永久磁石が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項７】
前記ステータ突極あるいは前記ロータ突極の近傍に閉じられた導体あるいは導体の板が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項８】
前記ステータ突極あるいは前記ロータ突極の一部に，各相の巻線の電流が励起する起磁力の方向に向いた永久磁石を配置したことを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項９】
近接して対向する前記ステータ突極と前記ロータ突極との形状が凹凸形状となっていて，対向面積を大きくした形状となっていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項１０】
前記ステータと前記ロータの磁路の一部あるいは全てが電磁鋼板をプレス成形加工あるいは折り曲げ加工により製作された部品で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項１１】
前記ステータの軟磁性体の内部あるいは前記ステータの軟磁性体と巻線の間に液体あるいは気体を通過させる構造の冷却機構を備えることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項１２】
モータの巻線の一部あるいは全てが金属パイプで構成され，導体である前記金属パイプに液体あるいは気体を通過させる構造の冷却機構を備えることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項１３】
各巻線の形状は，各相のステータ突極の配置およびステータ突極のロータ軸方向形状の凹凸に応じて，ロータ軸方向に凹凸を持つほぼ環状の巻線であることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項１４】
請求項１において，巻線が平板状の導線で構成されていることを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，自動車やトラック等に搭載されるモータおよびその制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から，リラクタンス力を活用したモータが知られている（例えば，特許文献１参照）。図８７に示すモータの断面図は，スウィッチトリラクタンスモータと言われるモータの例で，ステータには６個の突極が円周上に配置され，７０１と７０２はＡ相の突極，７０５と７０６はＢ相の突極，７０３と７０４はＣ相の突極である。各突極には巻線が巻回されているが，Ａ相の巻線７０７，７０８だけ記述し，示している。７０６はロータであり，４個の突極が円周上に配置されている。７０Ａはモータケースである。【０００３】
このスウィッチトリラクタンスモータの動作は，例えば反時計回転方向に回転させる場合，順次Ａ相，Ｂ相，Ｃ相と，ロータの回転同期させて各相の巻線に電流を通電し，各相のステータ突極とロータの突極との間に吸引力を発生させ，回転させるものである。例えば，図７０のＡ相を駆動する場合には，Ａ相の巻線７０７，７０８へ電流を通電し，磁束がステータ突極７０２からロータ突極を通ってステータ磁極７０１へ到達し，バックヨークを通って元のステータ磁極７０２へ戻る。この時，ステータ突極とロータ突極の間に吸引力が作用して回転トルクが得られる。【０００４】
このモータの特徴は，簡素な構成で高価な永久磁石を使用しないので低コストなこと，ロータが堅牢で機械強度的に高速回転が可能なこと，モータの磁束は全て電流で作り出すのでモータの磁束制御が可能であって電気的に高速回転が可能なことがあげられる。【０００５】
このモータの欠点は，ステータとロータとの間に作用するラジアル方向の吸引力によりステータ全体が変形し，その吸引力のオン，オフで振動，騒音が大きく発生することである。また，トルクリップルが大きくなりやすいという問題，一つの相の駆動範囲は構造的な制約から電気角で１２０度前後の駆動範囲となるのでトルク制御の自由度が低いという問題もある。他の問題として，力率が低い問題，鉄損が大きくなり易い問題がある。また，業界で多く使用されている３相交流用のインバータでは駆動できない問題などがある。【０００６】
【特許文献１】特開平８−１８２２７６（図１−３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は，簡素な構成で高トルク発生し，高品質なモータを実現することである。それは，スウィッチトリラクタンスモータの前記問題点を解決することでもある。振動，騒音の問題は，ステータの一部とロータとの間に作用するラジアル方向の吸引力によりステータ全体が変形することにより発生している。これらの振動，騒音の低減，トルクリップルの低減，一つの相の駆動範囲を１２０度以上に拡大，高トルク化，駆動装置の簡素化などが，本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明モータの概略の構成は，ステータに環状の各相の巻線を巻回し，ステータには同相の突極を円周上にほぼ等間隔に配置し，ステータの突極に対向してロータの突極も円周上にほぼ等間隔に配置する構成である。各相のステータ突極とロータ突極との相対位相は，３相の場合は電気角で１２０°の位相差，４相の場合は９０°の位相差とする。各突極の円周方向の幅は，３相の場合電気角で１２０°〜２４０°の範囲で製作が可能である。【０００９】
ステータ突極とロータ突極とを通る磁束は，ステータとロータとが対向した磁束通過用磁路を通って一巡する構成とする。また，２相以上の磁束が前記の磁束通過用磁路を共通に使用することもできる。特に，前記磁束通過用磁路からロータ軸方向の同一方向に２組のステータ突極とロータ突極を配置する場合には両相にかかる起磁力を独立に操作する必要がある。例えばロータ軸方向に，前記磁束通過用磁路，Ｂ相，Ｃ相の順に配置されている場合，Ｂ相のステータ突極とロータ突極にだけ起磁力を印加してトルクを発生させるためには，Ｂ相のステータ突極とロータ突極とのロータ軸方向前後に配置された２組の巻線ＷＢ，ＷＣに同時に逆方向電流を通電する。このような状態では，Ｂ相のステータ突極とロータ突極へは巻線ＷＢに流れる電流の起磁力が作用し，Ｃ相のステータ突極とロータ突極へは巻線ＷＢに流れる電流の起磁力と巻線ＷＣに流れる電流の起磁力との和が作用することになり両電流は逆方向なので，Ｃへの作用はほとんど無い状態とすることができる。そして，Ｃ相のステータ突極とロータ突極にだけに起磁力を印加してトルクを発生させるためには，前記巻線ＷＣに電流を通電すればよい。【００１０】
各相のステータ巻線は，ロータ側に凹みを持たせてその部分へ突出させることにより巻線断面積を大きくし，モータの銅損を低減し，モータ出力を向上することができる。【００１１】
また，ステータ突極とロータ突極とを磁気回路的に直列に２組配置する構成とすることにより，磁束の大きさは同程度で最大トルクを向上させることができる。【００１２】
前記のステータ突極とロータ突極には，スリット，穴などを配置することにより磁束の制限を行うことができ，他の部分の磁気飽和を低減する効果，モータ発生トルクの均一化を実現することができる。【００１３】
また，ステータ突極とロータ突極とが対向している部分以外の空間を通る漏れ磁束がモータ内の磁気回路各部の磁気飽和を誘発し，力率を低下させる原因となり，大きな問題である。この漏れ磁束を低減するために，永久磁石を突極の周辺，側面あるいは突極内部に配置することが有効である。特に，巻線に大きな電流を通電して大トルクを出力させるときに顕著な効果がある。【００１４】
ステータ突極とロータ突極の形状は，種々の変形が可能である。スキュー，台形形状，正弦波形状，あるいは，ロータ軸方向に凹凸を持たせることによりステータ突極とロータ突極との対向面積を増加させることができ，トルクを向上させることもできる。モータ構造としては，ロータがステータの外周側に配置されるいわゆるアウターロータ構造，複数のモータを組み込んだ複合化されたモータ構造とすることもできる。【００１５】
モータの制御装置は，リラクタンストルクが磁束による吸引力を使用するという性格上，電流の方向は正でも負でも同一の作用をすることから，一般的に使用されている３相交流インバータとは異なる構成の制御装置が可能である。具体的には，４個の電力素子で３個の巻線の電流を制御することも可能である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では，ステータ構造，ロータ構造，巻線構造が単純であるため，モータとその制御装置の生産性を向上させることができる。また，本発明により，高品質なモータとその制御装置を，小型化，低コスト化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は，環状の巻線を有する単相のモータの概略的な構成を示す縦断面図である。
【図２】図２は，環状の巻線を有する単相のモータの概略的な構成を示す縦断面図である。
【図３】図３は，図１に示したステータの概略的な構成を示す横断面図である。
【図４】図４は，環状の巻線を有する単相のモータの概略的な構成を示す縦断面図である。
【図５】図５は，環状の巻線を有する単相のモータの概略的な構成を示す縦断面図である。
【図６】図６は，環状の巻線を有する２相のモータの概略的な構成を示す縦断面図である。
【図７】図７は，図６に示したステータの概略的な構成を示す横断面図である。
【図８】図８は，環状の巻線を有する３相のモータの概略的な構成を示す縦断面図である。
【図９】図９は，図８に示したステータの概略的な構成を示す横断面図である。
【図１０】図１０は，環状の巻線を有する３相のモータの概略的な構成を示す縦断面図である。
【図１１】図１１は，図１０に示したステータの概略的な構成を示す横断面図である。
【図１２】図１２は，環状の巻線を有する３相のモータの概略的な構成を示す縦断面図である。
【図１３】図１３は，環状の巻線を有する３相のモータの概略的な構成を示す縦断面図である。
【図１４】図１４は，図１３に示したステータの概略的な構成を示す横断面図である。
【図１５】図１５は，環状の巻線を有する４相のモータの概略的な構成を示す縦断面図である。
【図１６】図１６は，環状の巻線を有する４相のモータの概略的な構成を示す縦断面図である。
【図１７】図１７は，図１６に示すステータの内周面形状を円周方向に直線展開した図に各ループ状巻線の配置を付記し、それぞれの上部にロータ外周表面形状を円周方向に直線展開した図を付記した図である。
【図１８】図１８は，環状の巻線を有する５相のモータの概略的な構成を示す縦断面図である。
【図１９】図１９は，図１８に示すステータの内周面形状を円周方向に直線展開した図に各ループ状巻線の配置を付記し、それぞれの上部にロータ外周表面形状を円周方向に直線展開した図を付記した図である。
【図２０】図２０は，環状の巻線を有する３相のモータの概略的な構成を示す縦断面図である。
【図２１】図２１は，環状の巻線を有する４相のモータの概略的な構成を示す縦断面図である。
【図２２】図２２は，環状の巻線を有する６相のモータの概略的な構成を示す縦断面図である。
【図２３】図２３は，図２２に示すステータの内周面形状を円周方向に直線展開した図に各ループ状巻線の配置を付記し，下部にロータ外周表面形状を円周方向に直線展開した図を付記した図である。
【図２４】図２４は，環状の巻線を有する６相のモータの概略的な構成を示す縦断面図である。
【図２５】図２５は，環状の巻線を有する６相のモータの概略的な構成を示す縦断面図である。
【図２６】図２６は，巻線の冷却機構を組み込んだ３相のモータの概略的な構成を示す縦断面図である。
【図２７】図２７は，図２６に示したステータの概略的な構成を示す横断面図である。
【図２８】図２８は，トルク発生部を内径側と外形側の両方に備えた３相のモータの概略的な構成を示す縦断面図である。
【図２９】図２９は，図２８に示したステータの概略的な構成を示す横断面図である。
【図３０】図３０は，トルク発生部を内径側と外形側の両方に備えた３相のモータの概略的な構成を示す縦断面図である。
【図３１】図３１は，図３０に示したステータの概略的な構成を示す横断面図である。
【図３２】図３２は，ステータの巻線と磁極がロータの外周より内側に入り込んだモータの概略的な構成を示す縦断面図である。
【図３３】図３３は，図３２に示したステータの概略的な構成を示す横断面図である。
【図３４】図３４は，ステータの突極とロータの突極とが相互に内径，外形側に入り込んだモータの概略的な構成を示す縦断面図である。
【図３５】図３５は，図３４に示したステータの概略的な構成を示す横断面図である。
【図３６】図３６は，図３４の構成のモータを外周側がロータとなる構成に変形したモータの概略的な構成を示す縦断面図である。
【図３７】図３７は，図３６に示したステータの概略的な構成を示す横断面図である。
【図３８】図３８は，ステータの突極とロータの突極とが相互にロータ軸方向に入り込んだモータの概略的な構成を示す縦断面図である。
【図３９】図３９は，図３８に示したステータの概略的な構成を示す横断面図である。
【図４０】図４０は，トルク発生部を内径側と外形側の両方に備えた３相のモータの概略的な構成を示す縦断面図である。
【図４１】図４１は，トルク発生部を内径側と外形側の両方に備えた３相のモータの概略的な構成を示す縦断面図である。
【図４２】図４２は，図４０および図４１に示したステータの概略的な構成を示す横断面図である。
【図４３】図４３は，トルク発生部をラジアル方向に４個所備えた３相のモータの概略的な構成を示す縦断面図である。
【図４４】図４４は，図４３に示したステータの概略的な構成を示す横断面図である。図４３に示す巻線の電流を表すベクトル図である。
【図４５】図４５は，ステータ突極とロータ突極の円周方向形状を示す図である。
【図４６】図４６は，ステータ突極とロータ突極の円周方向形状を示す図である。
【図４７】図４７は，ステータ突極とロータ突極の円周方向形状を示す図である。
【図４８】図４８は，ロータ突極の内部の磁束を説明する図である。
【図４９】図４９は，ステータ突極とロータ突極の凹部を滑らかな形状とした例を示す図である。
【図５０】図５０は，ロータ突極の内部に永久磁石を配置した例を示すモータの横断面図である。
【図５１】図５１は，ロータ突極の内部に永久磁石を配置した例を示すモータの横断面図である。
【図５２】図５２は，ロータ突極の近傍とステータ突極の近傍に漏れ磁束を低減する方向に永久磁石を配置した構成を示す図である。
【図５３】図５３は，ロータ突極とステータ突極とが対向するエアギャップ部の近傍に漏れ磁束を低減する方向に永久磁石を配置した構成を示す図である。
【図５４】図５４は，ステータ突極とロータ突極の対向するエアギャップ部をのぞいた全周に漏れ磁束を低減する方向に永久磁石を配置した構成を示す図である。
【図５５】図５５は，図５４においてエアギャップ部近傍の永久磁石を取り除いた構成を示す図である。
【図５６】図５６は，漏れ磁束を低減する永久磁石をステータ突極内部とロータ突極内部に配置した構成を示す図である。
【図５７】図５７は，漏れ磁束を低減する永久磁石をステータ突極内部とロータ突極内部に配置した構成を示す図である。
【図５８】図５８は，トルクを発生する磁束成分を永久磁石で励磁する構造としたモータ構成を示す図である。
【図５９】図５９は，ステータ突極に巻線を巻回した構造を示す図である。
【図６０】図６０は、ステータ突極とロータ突極とが相互にラジアル方向に入り組んだモータの構成を示す図である。
【図６１】図６１は，ステータ突極とロータ突極とが相互にラジアル方向に入り組んだモータの構成を示す図である。
【図６２】図６２は，ステータ突極の形状の例を示す図である。
【図６３】図６３は，電磁鋼板をプレス切断，プレス成形してモータの軟磁性体部を構成したモータの例を示す縦断面図である。
【図６４】図６４は，電磁鋼板とアモルファス薄体とを積層した構成を示す図である。
【図６５】図６５は，環状の巻線を有する４相のモータの概略的な構成を示す縦断面図である。
【図６６】図６６は，ステータ突極形状と環状の巻線とを変形した構成を直線展開して示す図である。
【図６７】図６７は，環状の巻線を有する６相のモータの概略的な構成を示す縦断面図である。
【図６８】図６８は，ステータ突極形状と環状の巻線とを変形した６相のモータ構成を直線展開して示す図である。
【図６９】図６９は，環状の巻線を有する６相のモータの概略的な構成を示す縦断面図である。
【図７０】図７０は，ステータ突極形状と環状の巻線とを変形した６相のモータ構成を直線展開して示す図である。
【図７１】図７１は，ステータ突極形状と環状の巻線とを変形した５相のモータ構成を直線展開して示す図である。
【図７２】図７２は，ステータ突極形状と環状の巻線とを変形した６相のモータ構成を直線展開して示す図である。
【図７３】図７３は，図７１のモータのステータの円周方向形状を断面図で示す図である。
【図７４】図７４は，板状の導体を通過する磁束が渦電流により低減されることを示す図である。
【図７５】図７５は，３個の巻線の片方向電流を制御する制御回路の図である。
【図７６】図７６は，３個の巻線の片方向電流を制御する制御回路の図である。
【図７７】図７７は，図７５の制御回路の動作例と電流波形の例を示す図である。
【図７８】図７８は，図７５の制御回路の動作例と電流波形の例を示す図である。
【図７９】図７９は，図１２の（ａ）のモータのトルクを示す図である。
【図８０】図８０は，３個の巻線の片方向電流を制御する制御回路の図である。
【図８１】図８１は，図８０の制御回路の動作例と電流波形の例を示す図である。
【図８２】図８２は，３個の巻線の片方向電流を制御する制御回路の図である。
【図８３】図８３は，図８０の制御回路の動作例と電流波形の例を示す図である。
【図８４】図８４は，３個の巻線の片方向電流を制御する制御回路の図である。
【図８５】図８５は，図８０の制御回路の動作例と電流波形の例を示す図である。
【図８６】図８６は，巻線に両方向の電流を流す制御回路の例である。
【図８７】図８７は，従来のスウィッチトリラクタンスモータの概略を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１    ロータ軸
３１  Ａ相のロータ突極
３２  Ａ相のステータ突極
３３  磁束通過用のロータ側磁路
３４  磁束通過用のステータ側磁路
３５  Ｂ相のロータ突極
３６  Ｂ相のステータ突極
３７  Ｃ相のロータ突極
３８  Ｃ相のステータ突極
３９  Ａ相を励磁する巻線
４０  Ｂ相およびＣ相を励磁する巻線
４１  Ｂ相およびＣ相を励磁する巻線
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次の本発明に係るモータ及びその制御装置の様々な実施例について、図面を参照しながら説明する。【００２０】
図１は単相のリラクタンスモータの例である。２はロータ，３はロータの突極，４はステータの突極であり，その断面ＥＥ〜ＥＥは図３（ａ）の形状となっている。この図では１２極の例を示している。６，７はロータの磁束通過用磁路，ステータの磁束通過用磁路であり，その断面ＥＤ〜ＥＤは図３（ｂ）の形状となっており，円筒状の曲面が対向していて磁束を通す機能であり，トルクの発生はない。５はステータ巻線であり，円周上に環状の巻線が複数回巻回されている。単純な形状であるため，高占積に巻回することができ，製作性も良い特徴がある。また，この巻線５の形状は，完全に円形である必要はなく，ステータ磁路，ロータ磁路をできるだけ広くとるなどの都合により，ロータ軸方向あるいはラジアル方向に波状にするなどの変形も可能である。１はロータ軸である。【００２１】
図１のモータは，図３（ａ）の形状より解るように，電気角で１８０°の間の吸引力，すなわち電気角で１８０°の間の正あるいは負のトルクを発生することができるが，残りの１８０の間は思った方向のトルクを発生することができない。しかし，自動車のエンジンと並列に配置されて使用する場合には，駆動時の補助的なトルク発生，あるいは，制動時の回生すなわち発電が可能であり，エンジンとモータが並列に配置され駆動する，いわゆるハイブリッド自動車の燃費改善などの目的を達成することができる。そして，このような単相のリラクタンスモータは，従来の３相交流モータなどに比較して単純な構成なので，小型，低コストであるという特徴がある。また，単相のモータは連続トルクの発生は難しいが，磁路，巻線の利用率が高く，高効率という特徴もある。【００２２】
図２の本発明モータの例は，巻線６がロータの凹んだ部分にまで入り込んでいて，導線を太くできるので，銅損を低減でき，高効率化が可能となり，連続定格トルクを増加できる。また，ロータ突極６Ｈとステータ突極７Ｈは，図１の６，７とは異なる形状としており，同一の機能ではあるが形状の変形は可能である。【００２３】
図４の本発明モータの例は，ロータ突極９，ステータ突極１０が追加された例である。前記の磁束通過用磁路６，７より磁気抵抗が大きくなるので，トルク定数は減少するが，トルク発生部が２箇所に増えるので，最大トルクは増加する特徴がある。【００２４】
図５の本発明モータの例は，ロータ突極１２，ステータ突極１３をロータ軸方向に長くし，誘起する磁束ＭＦの回転変化率ｄ（ＭＦ）／ｄθを大きくし，トルク定数，最大トルクの増加を行った例である。巻線１１は，前記変形に伴い，形状を変えている。【００２５】
次に本発明の実施例である２相のリラクタンスモータを図６に示す。１４はＡ相のロータの突極，１５はステータの突極であり，その断面ＥＡ〜ＥＡは図７（ａ）の形状となっている。６，７は，図１のモータ同様で，ロータの磁束通過用磁路，ステータの磁束通過用磁路であり，その断面ＥＤ〜ＥＤは図３（ｂ）の形状となっている。３はＢ相のロータの突極，４はステータの突極であり，その断面ＥＥ〜ＥＥは図７（ｂ）の形状となっている。Ａ相とＢ相との位相差は電気角で１８０°となっている。【００２６】
ロータの突極１４とステータの突極１５に電流起磁力を作用させる場合は，巻線１６に通電すればよく，この時，ロータの磁束通過用磁路６とステータの磁束通過用磁路７との間の磁気抵抗が十分に小さければ，ロータの突極３とステータの突極４へはほとんど起磁力が作用しない。ロータの突極３とステータの突極４に電流起磁力を作用させる場合は，同様に，巻線１７に通電すればよい。【００２７】
このような構成で，ロータの回転位置に応じて，Ａ相，Ｂ相，Ａ相，Ｂ相と順次駆動することにより，丁度Ａ相とＢ相とが切り替わる点ではトルクを発生することができないが，８０％以上の領域でトルクを発生することができる。図６の２相リラクタンスモータは，２相なので連続トルクの出力は難しく，脈動的なトルクとなるが，図１のモータよりトルク脈動が少ない特徴がある。【００２８】
図６のモータを一方向回転で使用する場合は，ステータ突極かロータ突極のどちらかの形状を変形することにより，２相のモ−タであっても，連続的な回転トルクが得ることができる。その具体的な例は図７の（ｃ）に示すように，ステータ突極１５に破線で示す補助的な磁極１５Ａを追加した形状である。ステータ突極１５とロータ突極は，丁度，１８０°の位相差があり，この状態では励磁しても回転トルクが得られない。しかし，前記の補助的な磁極１５Ａを追加した形状であれば，大きな起磁力を印加することにより，ロータを反時計回転方向に回転トルクを発生させることができる。この場合には，トルク脈動を大幅に低減することができる。【００２９】
図８に本発明の他の実施例である３相のリラクタンスモータを示す。１８はＡ相のロータの突極，１９はステータの突極であり，その断面ＥＡ〜ＥＡは図９（ａ）の形状となっている。２０はＢ相のロータの突極，２１はステータの突極であり，その断面ＥＢ〜ＥＢは図９（ｂ）の形状となっている。２２はＣ相のロータの突極，２３はステータの突極であり，その断面ＥＣ〜ＥＣは図９（ｃ）の形状となっている。断面ＥＤ〜ＥＤの部分は図９（ｄ）の形状の磁束通過用磁路である。図１の単相リラクタンスモータと図６の２相リラクタンスモータを合成し，ステータとロータとの位相関係を，それぞれ１２０°の位相差となるように配置した構造である。ただし，この場合は前記両モータの間の相互作用を排除するため，前記両モータの間は磁気的に分離して配置する必要がある。【００３０】
このような構成で，ロータの回転位置に応じて，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相と順次駆動することにより連続的なトルクの発生が可能であり，トルクリップルもモータの設計次第で低減が可能である。トルクの方向も正および負のトルク生成が可能であり，力行運転，回生運転が可能である。また，このモータの動作は，一つの相がトルクを発生できる範囲は，各突極の形状にもよるが突極幅が電気角で１８０°の場合は，１８０°の間において駆動可能であり，図８のモータではＡ相，Ｂ相，Ｃ相と順次駆動してトルクリップルの小さい平滑な駆動が可能である。また，この場合には，各相が１２０°以上の範囲において駆動することが可能なので，２相の境界部近傍では同時に２相を駆動できる領域もある。【００３１】
次に，図８のモータの配置構成を変えた本発明例を図１０に示す。図８のモータに比較して，Ａ相とＢ相のロータの突極を同一形状として隣接させている。２７はＡ相とＢ相共通のロータの突極である。２８はＡ相のステータの突極であり，その断面ＥＡ〜ＥＡは図１１（ａ）の形状となっている。２９はＢ相のステータの突極であり，その断面ＥＢ〜ＥＢは図１１（ｂ）の形状となっている。【００３２】
次に，図８のモータの配置構成を，図１０とは逆に，ロータは図８と同じで，ステータ側の分離されたバックヨークを磁気的に接続することも，原理的には，可能である。しかし，この場合において，ロータは２個に磁気的に分離されている必要があるので，ロータ軸１は非磁性体であることが好ましい。このように，各磁極形状は各種の等価的な変形が可能である。【００３３】
図１２の（ａ）に本発明の他の実施例である３相のリラクタンスモータを示す。３１はＡ相のロータの突極，３２はステータの突極であり，その断面ＥＡ〜ＥＡは図９（ａ）の形状となっている。３５はＢ相のロータの突極，３６はステータの突極であり，その断面ＥＢ〜ＥＢは図９（ｂ）の形状となっている。３７はＣ相のロータの突極，３８はステータの突極であり，その断面ＥＣ〜ＥＣは図９（ｃ）の形状となっている。３３はロータの磁束通過用磁路，３４はステータの磁束通過用磁路で，断面ＥＤ〜ＥＤの部分は図９（ｄ）の形状の磁束通過用磁路である。各相のロータ突極とステータ突極との相対位相は，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相において電気角で１２０°の位相差となっている。３９はＡ相用の環状形状の巻線，４０はＢ相用の環状形状の巻線，４１はＣ相およびＢ相用の環状形状の巻線である。【００３４】
このような構成で，ロータの回転位置に応じて，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相と順次駆動することにより連続的なトルクの発生が可能であり，トルクリップルもモータの設計次第で低減が可能である。Ａ相の駆動は，巻線３９に電流を通電することにより実現される，即ち，ロータ突極３１，ステータ突極３２，磁束通過用磁路３６，４６と磁束が誘起され一巡し，ロータ突極３１とステータ突極３２の間で吸引力が発生し，トルクが生成される。Ｂ相の駆動は巻線４０と巻線４１の両方へ逆方向の電流を通電することにより実現する。ロータ突極３５，ステータ突極３６，磁束通過用磁路３６，４６と磁束が誘起され一巡し，ロータ突極３５とステータ突極３６の間で吸引力が発生し，トルクが生成される。この時，Ｃ相のロータ突極３７，ステータ突極３８へは巻線４０と巻線４１に逆方向に通電される電流の合計が印加されるので，結局，Ｃ相へは起磁力が印加されず，トルクが生成されないことになる。Ｃ相の駆動は，巻線４１に電流を通電することにより実現される，即ち，ロータ突極３８，ステータ突極３９，磁束通過用磁路３６，４６と磁束が誘起され一巡し，ロータ突極３８とステータ突極３９の間で吸引力が発生し，トルクが生成される。なおここで，磁束通過用磁路３６と４６の間は常に対向面積が広く磁気抵抗が小さいことを前提としている。【００３５】
このように，ロータの回転位置に応じて，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相と順次駆動することによりトルクの方向も正および負のトルク生成が可能であり，力行運転，回生運転が可能である。また，このモータの動作は，一つの相がトルクを発生できる範囲は，各突極の形状にもよるが突極幅が電気角で１８０°の場合は，１８０°の間において駆動可能であり，図８のモータではＡ相，Ｂ相，Ｃ相と順次駆動してトルクリップルの小さい平滑な駆動が可能である。また，この場合には，各相が１２０°以上の範囲において駆動することが可能なので，２相の境界部近傍では同時に２相を駆動できる領域もある。また，図１２の（ａ）では各突極のロータ軸方向幅が比較的小さな例を図示しているが，この磁極幅は広くした方がトルクを大きくできる。【００３６】
なお，Ａ相用，Ｂ相用，Ｃ相用の巻線３９，４０，４１の形状は，図１２の（ａ）で簡素な環状形状の巻線を示したが，種々の変形が可能であり，ステータ磁極の凹凸形状に合わせて蛇行した環状形状の巻線，一部の巻線がステータの外周部に配置された形状の巻線，分割されていて半周の折返し構造の巻線などが等価的に実現でき，本発明に含まれるものである。ステータコア，ロータコアについても種々の変形が可能である。【００３７】
図７９に，図１２の（ａ）のモータモデルへ前記の方法で，ロータ回転位置に同期して順次，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相と制御する例について，コンピュータで非線形有限要素法を使用して，モータの３次元形状の磁界解析を行い，モータの出力トルクを計算した例を示す。モータ外径は１６５ｍｍ，各相のステータ突極のロータ軸方向幅１５ｍｍ，円周方向のステータ突極の数１２，エアギャップ０．５ｍｍとした例である。横軸は電気角で，縦軸はモータの出力トルクである。トルクＴ−Ａ，Ｔ−Ｂ，Ｔ−Ｃは，それぞれ，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相について該当する巻線へ電流を電気角で１２０°の範囲だけ流し，ロータ突極とステータ突極とが発生するトルクである。特に，Ｂ相のトルクＴ−Ｂについては，２つの巻線４０，４１へ逆向きの電流を流し，差動的に動作させているが，理論通りのトルクが得られることが確認できる。なお，電気角で１２０°周期のトルクリップルが見られるが，この程度であれば使用可能な用途も多い。また，このトルクリップルを低減する手段として，モータの磁極形状を改良する方法，各相の電流を電気角で１２０°〜１８０°の範囲でも流すことによりトルクの低下を低減する方法，電流の振幅で補正する制御的な方法など，多くのトルクリップル低減方法があり，改良が可能である。【００３８】
図１２の（ｂ）は本発明の他の実施例である。図１２の（ａ）に比較し，４８，４９の磁束通過用磁路がロータ軸方向端に配置されている。モータ内部に位置するロータ突極４４，４６を駆動する場合には，図１２の（ａ）のロータ突極３５の駆動と同様に，対象突極のロータ軸方向前後の巻線５１，５２に，それぞれ，正の電流と負の電流を通電すれば，その対象突極にだけトルクを発生させることができる。このように，電流の通電方法が変わるが，図１２の（ａ）のモータ同様に，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相と順に平滑な駆動が可能である。【００３９】
また，図１２の（ａ）において，Ａ相の巻線３９，ロータ突極３１，ステータ突極３２を排除し，Ｂ相とＣ相の相対的位相差を１２０°から１８０°に変更すれば，Ｂ相とＣ相の構成による２相のリラクタンスモータを実現することができる。図６に示す２相リラクタンスモータに比較して磁束通過用磁路３６，４６の位置がロー多軸方向の中央部からロータ軸方向の端へ移動したことになる。電流の駆動方法は，図１２の（ａ）の３相モータで説明したように，Ｂ相が差動的に駆動されることになる。【００４０】
図１３に本発明の他の実施例である３相のリラクタンスモータを示す。５３はＡ相のロータの突極，５４はステータの突極であり，その断面ＥＡ〜ＥＡは図９（ａ）の形状となっている。５５はＢ相のロータの突極，５６はステータの突極であり，その断面ＥＢ〜ＥＢは図９（ｂ）の形状となっている。５７はＣ相のロータの突極，５８はステータの突極であり，その断面ＥＣ〜ＥＣは図９（ｃ）の形状となっている。各相のロータ突極とステータ突極との相対位相は，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相において電気角で１２０°の位相差となっている。５９はＡ相用の環状形状の巻線，６０はＣ相用の環状形状の巻線である。Ｂ相のロータ突極５５を駆動する場合は，Ａ相用の巻線５９とＣ相用の巻線６０へそれぞれ逆方向の電流を流す。【００４１】
このような構成で，ロータの回転位置に応じて，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相と順次駆動することによりトルクの発生が可能である。ただし，図１２の（ａ）の磁束通過用磁路３３と３４のような磁路はなく，駆動対象としている突極を通る磁束はその他の突極を通って一巡することとなり，前記その他の突極は逆方向のトルクを生成する関係となることから，トルク発生が困難な場所がある。また，トルクの脈動が発生する。【００４２】
このトルクの脈動は，図１４の（ａ）の横断面図の拡大図に示す，ステータの円周方向突極幅ＳＢ１とロータの円周方向突極幅ＲＢ１およびそれぞれのロータ軸方向形状により変化する。これらのＳＢ１，ＲＢ１の大きさは，用途，求められる特性により選択できる。【００４３】
特に，例えば図１４の（ａ）の矢印に示す，一方向の連続的なトルクを重視する場合には，図１４の（ｂ）のエアギャップ面から見たロータ突極５５，ステータ突極５６の直線展開図に示すように，各突極のロータ方向磁極幅に狭い部分と広い部分を作ればよい。すなわち，トルクを発生する部位の突極のロータ軸方向幅は狭く，その他の突極のロータ軸方向幅を広くすれば良い。そのような構成とすることにより，一巡するトルクを発生する磁束の大きさは同じなので，駆動する部分の磁束密度は高く，その他の部分の磁束密度は低くなり，所望の回転方向のトルクを確実に得ることが可能となる。図１４の（ｂ）の状態では，Ａ相のロータ突極５３はステータ突極と電気角で１２０°対向しているが，その対向面積はＣ相のロータ突極５７とステータ突極５８との対向面積より小さく，Ａ相を励磁することにより反時計回転方向の回転トルクが得られる。【００４４】
図１４の（ｂ）に示した方法は，一方向のトルク発生について説明しており，回転方向については両方向の回転で機能させることができる。例えば，エアコンの圧縮機を駆動する用途では，反時計回転方向の力行運転で，主に，運転することができる。また，内燃機関に機械的に接続されて発電機として使用する場合は，時計回転方向に回生運転させ，ほぼ連続的なトルクを発生することができる。【００４５】
図６の２相モータ，図１３，図１４の３相モータはいずれも巻線が２個で運転できるので，後に各種の駆動回路を説明するように，電流，電圧の駆動回路が簡素にすることができ，電力素子の数を少なくでき，モータと駆動回路の合計において低コストなことが最大の魅力である。また，常に半分の部分が駆動に寄与できるので，単位体積当たりのトルクの点でも優れたモータであると言える。【００４６】
図１５の（ａ）に本発明の他の実施例である４相のリラクタンスモータを示す。１５１はＡ相のロータの突極，１５２はステータの突極であり，その断面ＫＡ〜ＫＡは図９（ａ）の形状となっている。１５３はＢ相のロータの突極，１５４はステータの突極であり，断面ＫＢ〜ＫＢは前記断面ＫＡ〜ＫＡに対してロータとステータの相対的関係が電気角で９０°の位相差を持っている。１５５はＣ相のロータの突極，１５６はステータの突極であり，断面ＫＣ〜ＫＣは前記断面ＫＡ〜ＫＡに対してロータとステータの相対的関係が電気角で１８０°の位相差を持っている。１５７はＤ相のロータの突極，１５８はステータの突極であり，断面ＫＤ〜ＫＤは前記断面ＫＡ〜ＫＡに対してロータとステータの相対的関係が電気角で２７０°の位相差を持っている。１５９はステータの磁束通過用磁路，１６０はロータの磁束通過用磁路で，断面ＫＰ〜ＫＰの部分は図９（ｄ）の形状の磁束通過用磁路である。１４１，１４２，１４３，１４４はステータ磁極間に配置された巻線であり，これらの巻線の電流により各突極の磁極部に起磁力が作用し，回転トルクが生成される。【００４７】
ロータ回転位置に同期して，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相，Ｄ相と順次駆動して，ロータにトルクを発生することができる。例えば，Ａ相のロータ突極１５１とステータ突極１５２が図７の（ｂ）の関係にある時，巻線１４１へ電流を通電すると，電磁気的な吸引力により，ロータに反時計回転方向のトルクを発生することができる。Ｂ相が図７の（ｂ）の関係にあるときは，巻線１４１と１４２へ逆方向の電流を通電することにより，ロータ突極１５３とステータ突極１５４の間に吸引力が発生し，ロータに反時計回転方向のトルクを発生することができる。Ｃ相が図７の（ｂ）の関係にあるときは，巻線１４３と１４４へ逆方向の電流を通電することにより，ロータ突極１５５とステータ突極１５６の間に吸引力が発生し，ロータに反時計回転方向のトルクを発生することができる。Ｄ相が図７の（ｂ）の関係にあるときは，巻線１４４へ電流を通電することにより，ロータ突極１５７とステータ突極１５８の間に吸引力が発生し，ロータに反時計回転方向のトルクを発生することができる。【００４８】
それぞれの相が電気角で１８０°に近い範囲でトルクを発生させることができるので，大半の区間では４相の内の２相がトルクを発生するように駆動制御することが可能である。また，後記するように，電流と電圧の駆動回路が簡略であり，モータと駆動装置の両方でのコスト的な特徴がある。なお，図１５の（ａ）の例では，ステータの磁束通過用磁路１５９とロータの磁束通過用磁路１６０はロータ軸方向の中央部に配置しているが，この位置を変更することもできる。【００４９】
次に，本発明の４相のリラクタンスモータの例を図１５の（ｂ）に示す。これは，図６に示す２相モータを，ロータ軸１に２組，位相差を９０°の位相差を持たせて配置した構成のモータである。【００５０】
１６１はＡ相のロータの突極，１６２はステータの突極であり，その断面ＫＡ〜ＫＡは図９の（ａ）の形状となっている。１５３はＢ相のロータの突極，１５４はステータの突極であり，断面ＫＢ〜ＫＢは前記断面ＫＡ〜ＫＡに対してロータとステータの相対的関係が電気角で９０°の位相差を持っている。１５５はＣ相のロータの突極，１５６はステータの突極であり，断面ＫＣ〜ＫＣは前記断面ＫＡ〜ＫＡに対してロータとステータの相対的関係が電気角で１８０°の位相差を持っている。１５７はＤ相のロータの突極，１５８はステータの突極であり，断面ＫＤ〜ＫＤは前記断面ＫＡ〜ＫＡに対してロータとステータの相対的関係が電気角で２７０°の位相差を持っている。１５９はステータの磁束通過用磁路，１６０はロータの磁束通過用磁路で，断面ＫＰ〜ＫＰの部分は図９の（ｄ）の形状の磁束通過用磁路である。１４１，１４２，１４３，１４４はステータ磁極間に配置された巻線であり，これらの巻線の電流により各突極の磁極部に起磁力が作用し，回転トルクが生成される。【００５１】
ロータ回転位置に同期して，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相，Ｄ相と順次駆動して，ロータにトルクを発生することができる。例えば，Ａ相のロータ突極１６１とステータ突極１６２が図７の（ｂ）の関係にある時，巻線１７３へ電流を通電すると，電磁気的な吸引力により，ロータに反時計回転方向のトルクを発生することができる。Ｂ相が図７の（ｂ）の関係にあるときは，巻線１７４へ電流を通電することにより，ロータ突極１６３とステータ突極１６４の間に吸引力が発生し，ロータに反時計回転方向のトルクを発生することができる。Ｃ相が図７の（ｂ）の関係にあるときは，巻線１７５へ電流を通電することにより，ロータ突極１６５とステータ突極１６６の間に吸引力が発生し，ロータに反時計回転方向のトルクを発生することができる。Ｄ相が図７の（ｂ）の関係にあるときは，巻線１７６へ電流を通電することにより，ロータ突極１６７とステータ突極１６８の間に吸引力が発生し，ロータに反時計回転方向のトルクを発生することができる。【００５２】
このように，図１５の（ｂ）のモータは，正方向回転，逆方向回転，力行，回生の運転を常時２相，あるいは１相がトルクを発生し，連続的に運転することができる。また，図１５の（ｂ）の構成は，各相を駆動する時に，それぞれの相を駆動する電流は該当する１個の巻線に電流を通電するだけで良く，電流の駆動効率が高く，銅損の小さなモータの一つである。また，図１５の（ｂ）のモータのＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの相の配置は，限定されるものではなく，配置を換えても良い。また，図１５の（ｂ）のモータの配置構成は，紙面で上下に磁気的に分離した項であるが，ロータ側あるいはステータ側のどちらかを磁気的に接続することも原理的には可能である。なお，ステータ側の上下のバックヨーク部を結合する場合は，ロータは２個に磁気的に分離されている必要があるので，ロータ軸１は非磁性体であることが好ましい。【００５３】
また，本発明の４相の磁束通過用磁路を持つリラクタンスモータは，図１５の（ａ），（ｂ）の構成のほかに，図１〜１４に示したモータ構成およびその変形を組み合わせた構成で，各相の位相差をほぼ９０度とすることにより実現できる。また，４相以上の多相のモータを図１５の（ａ），（ｂ）の構成に相を追加し，それぞれの相対位相を相数に応じて変えることにより，５相以上の多相モータを実現することもできる。【００５４】
図１６に本発明の他の実施例である４相のリラクタンスモータを示す。６１はＡ相のロータの突極，６２はステータの突極であり，その断面ＥＡ〜ＥＡは図９（ａ）の形状となっている。６３はＢ相のロータの突極，６４はステータの突極であり，断面ＥＨ〜ＥＨは前記断面ＥＡ〜ＥＡに対してロータとステータの相対的関係が電気角で９０°の位相差を持っている。６５はＣ相のロータの突極，６６はステータの突極であり，断面ＥＩ〜ＥＩは前記断面ＥＡ〜ＥＡに対してロータとステータの相対的関係が電気角で１８０°の位相差を持っている。６７はＤ相のロータの突極，６８はステータの突極であり，断面ＥＪ〜ＥＪは前記断面ＥＡ〜ＥＡに対してロータとステータの相対的関係が電気角で２７０°の位相差を持っている。【００５５】
６９，７０，７１はステータ磁極間に配置された巻線であり，これらの巻線の電流により各突極の磁極部に起磁力が作用し，回転トルクが生成される。【００５６】
各突極の円周方向の幅は，図１５の（ａ）の横断面図の拡大図に示すように，選択することができる。連続的に回転できる論理的に最も小さいステータ磁極幅ＳＢ１，ロータ磁極幅ＲＢ１は１２０°である。論理的に連続トルクの発生が可能なステータ磁極幅ＳＢ１，ロータ磁極幅ＲＢ１は，１２０°〜２４０°まで可能である。最適な磁極幅は，モータ全体の磁気インピーダンスと各巻線の電流で出力トルクが変化するので，求められるモータ仕様によってそれらの最適値は変わる。【００５７】
図１７は図１６に示すモ−タのステータとロータ間のエアギャップ部近傍のステータ突極の円周方向形状を直線状に展開し，その隣にロータ突極の円周方向形状を直線状に展開し併記した図である。例えば，図１７のＡ相のステータ突極６２の形状はその隣に併記しているロータ突極６１の形状と対向している状態を示す。図１７の横軸は電気角である。図１７の紙面の上側からＡ相，Ｂ相，Ｃ相，Ｄ相の順に各相のステータ突極とロータ突極が配置されていて，それらの間に環状巻線６９，７０，７１が配置されている。そして，ロータが回転するときには，図１７のロータ突極６１，６３，６５，６７が紙面で左右に移動する関係となっている。【００５８】
今，図１７の状態において，ロータが紙面の右から左の方向へトルクを発生する第１の方法について説明する。図の状態において，ステータ突極６６とロータ突極６５との間の吸引力を利用する場合，巻線７０と巻線７１に逆方向に電流を通電すれば，ステータ磁極６６を通る磁束がステータのバックヨークを通り，その他のステータ突極とロータ突極を通り，ロータのバックヨークを通ってロータ突極６３へ戻ってくる。この状態においてはステータ突極６６とロータ突極６５の間の磁束密度が他よりも最も高い値となるので，モータ全体として，ロータが紙面の右から左の方向へトルクを発生することになる。【００５９】
次に，図１７における第２のトルクを発生する方法について説明する。図の状態において，ステータ突極６４とロータ突極６３との間の吸引力を利用する場合，巻線６９と巻線７０へ逆方向の電流を通電すれば，ステータ磁極６４を通る磁束がステータのバックヨークを通り，その他のステータ突極とロータ突極を通り，ロータのバックヨークを通ってロータ突極６３へ戻ってくる。この状態においても，ステータ突極６４とロータ突極６３の間の磁束密度が最も高い値となるので，モータ全体として，ロータが紙面の右から左の方向へトルクを発生することになる。【００６０】
次に，図１７における第３のトルクを発生する方法について説明する。図の状態において，ステータ突極６６とロータ突極６５との間の吸引力とステータ突極６４とロータ突極６３との間の吸引力を利用する方法とがあるので，ステータ磁極６６を通る磁束がステータのバックヨークを通り，ステータ突極６４とロータ突極ロータ突極６３を通り，ロータのバックヨークを通ってロータ突極６５へ戻ってくるように各巻線の電流の値を決めればよい。この時，ステータ突極６６とロータ突極６５を通る磁束が発生するトルクの方向とステータ突極６４とロータ突極６３を通る磁束が発生するトルクの方向とは同一方向であり，一巡する磁束が２個所で同一方向トルクを発生することになり，効果的である。【００６１】
また，この時，ステータ突極６４とロータ突極６３とがエアギャップを介して対向する部分の面積をＴＫ４３とし通過する磁束をＭＦ４３とし，ステータ突極６６とロータ突極６５とがエアギャップを介して対向する部分の面積をＴＫ６５とし通過する磁束をＭＦ６５とすると，面積ＴＫ４３は面積ＴＫ６５より大きく，前記磁束ＭＦ４３は前記磁束ＭＦ６５より大きくなるので，その差分の磁束ＭＦＤ１３５≒ＭＦ４３−ＭＦ６５は他のステータ突極６２，６８を通ってロータのバックヨークを通ってロータ突極６３へ戻ってくるように作用する。【００６２】
この時の具体的な電流の例としては，巻線７０に電流Ｃ７０を通電し，巻線６９と巻線７１へは電流Ｃ７０とは逆方向の電流Ｃ６９とＣ７１とを通電すればよい。この時，これらの電流Ｃ７０，Ｃ６９，Ｃ７１の振幅は，単純論理的には，電流Ｃ７０の振幅が電流Ｃ６９の振幅と電流Ｃ７１振幅の和であることが好ましい。例えば，電流Ｃ６９の振幅と電流Ｃ７１の振幅とが同じであれば，Ｃ７０の電流振幅は電流Ｃ６９の電流振幅の２倍となり，Ｃ７０＝−Ｃ６９−Ｃ７１となる。【００６３】
なお，各相の電流値はこれらの値に限定されるわけではなく，前記趣旨の範囲で各電流Ｃ６９，Ｃ７０，Ｃ７１の値は多少の自由度があり，各磁極部の各磁気抵抗と各電流が発生する起磁力で決められる。従って，トルクを発生させたい磁極に大きな起磁力が作用するように各相の電流値を決定すればよい。【００６４】
図１６，１７に示す４相のリラクタンストルクを利用するモータは，各相のステータ突極とステータ突極とが対向していて円周方向に複数配置された磁気抵抗部がロータ軸方向に４相分の４組が配置される。この時，それぞれの磁気抵抗はロータの回転とともに変化し，トルクの発生方向は正方向と負方向の２値がある。そして，各巻線は４組の各ステータ突極のロータ軸方向の間に３個配置されている。図１６，１７に示すモータは，このように，受動素子であって，回転位置とともに変化し，かつ極性がある前記磁気抵抗と３組の電流との関係で電磁気的作用を行い，トルクを発生する機構であり，幾通りもの駆動方法が可能である。しかし，簡単に考えれば，ある特定のロータ回転位置に置いては，３個の巻線の３個の電流値を決定するだけである。そして，各ロータ回転位置において，３個の巻線の３個の電流値を決定すれば，この４相のリラクタンストルクを利用するモータを全周にわたって回転することができる。前記の第１〜第３のトルクを発生する方法では，その代表的な例を示したが，その時に３個の電流値を多少変化させてもおおよそのトルク発生は可能であり，それらも本発明に含むものである。【００６５】
また，ステータ突極ＳＪＸとその対向するロータ突極ＲＪＸとが，トルクを発生させたい方向とは逆の方向の吸引力を発生する位置関係にある場合，ＳＪＸとＲＪＸとの間にもある程度の磁束が発生し逆方向のトルクが発生することになる。モータが最終的に発生するトルクは，発生させたい方向のトルクとこの逆方向トルクの差のトルクとなる。【００６６】
さらには，図１６に示すモータの駆動法としては，前記の第１の方法，第２の方法，第３の方法を，ロータの回転位置に応じて切り替えながら制御することも可能であり，より効果的な方法である。【００６７】
また，前記の環状巻線６９，７０，７１の各電流通電方向は，各々，正方向，逆方向，正方向と交互の電流方向とすれば，図１６，図１７に示すモータの前記の説明に合致する電流を，各巻線についてそれぞれ一方向の電流で制御することができ，電流駆動の都合上，都合がよい。具体的には，制御装置の簡素化ができ，制御装置の小型化と低コスト化が実現できる。なお，各電流の通電方法については，後に，モータの制御装置の構成例とその動作例とともに示す。【００６８】
次に，図１６のモータ，図１７の各ロータ突極とステータ突極の関係における第３のトルクを発生する方法において，二つの相が同一の方向にトルクを発生させる方法について考えてみる。この時，大半の領域において，二つの相の両方がトルクを発生できない領域が少しあり，その程度は各突極の形状にも左右される特性となっている。片方向回転の使用が主である用途では，特性を改善する方法がある。例えば，図１７においてステータ突極を紙面で右側から左側へ駆動する場合は，ステータ突極６８のように紙面で左側を太くし，ロータ突極６７のように紙面で右側を太くすればよい。このようにすれば，二つの相の片方のトルクが小さくなる領域において，駆動しようとするステータ突極とロータ突極との対向面積より，駆動されない他の２組のステータ突極とロータ突極の対向面積の方が広くなり，その磁気的なインピーダンス差により磁束密度の差が発生し，正トルクと負トルクの差が大きくなり，結果として，モータの出力トルクを大きくすることができる。【００６９】
次に，図１８のモータは，本発明の５相のモータの例である。図１６に比較し，ステータ突極，ロータ突極，巻線がそれぞれ１個ずつ増加している。１８１はＡ相のロータの突極，１８２はステータの突極であり，その断面ＥＡ〜ＥＡは図９（ａ）の形状となっている。１８３はＢ相のロータの突極，１８４はステータの突極であり，断面ＥＫ〜ＥＫは前記断面ＥＡ〜ＥＡに対してロータとステータの相対的関係が電気角で７２°の位相差を持っている。１８５はＣ相のロータの突極，１８６はステータの突極であり，断面ＥＬ〜ＥＬは前記断面ＥＡ〜ＥＡに対してロータとステータの相対的関係が電気角で１４４°の位相差を持っている。１８７はＤ相のロータの突極，１８８はステータの突極であり，断面ＥＭ〜ＥＭは前記断面ＥＡ〜ＥＡに対してロータとステータの相対的関係が電気角で２１６°の位相差を持っている。１８９はＥ相のロータの突極，１９０はステータの突極であり，断面ＥＮ〜ＥＮは前記断面ＥＡ〜ＥＡに対してロータとステータの相対的関係が電気角で２８８°の位相差を持っている。【００７０】
１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄはステータ磁極間に配置された巻線であり，これらの巻線の電流により各突極の磁極部に起磁力が作用し，回転トルクが生成される。【００７１】
各突極の円周方向の幅は，図１５の（ａ）の横断面図の拡大図に示すように，選択することができる。連続的に回転できる論理的に最も小さいステータ磁極幅ＳＢ１，ロータ磁極幅ＲＢ１は１２０°である。論理的に連続トルクの発生が可能なステータ磁極幅ＳＢ１，ロータ磁極幅ＲＢ１は，１２０°〜２４０°まで可能である。最適な磁極幅は，モータ全体の磁気インピーダンスと各巻線の電流で出力トルクが変化するので，求められるモータ仕様によってそれらの最適値は変わる。【００７２】
図１９は図１８に示すモ−タのステータとロータ間のエアギャップ部近傍のステータ突極の円周方向形状を直線状に展開し，その隣にロータ突極の円周方向形状を直線状に展開し並記した図である。例えば，図１９のＡ相のステータ突極１８２の形状はその隣に並記しているロータ突極１８１の形状と対向している状態を示す。図１９の横軸は電気角である。図１９の紙面の上側からＡ相，Ｂ相，Ｃ相，Ｄ相，Ｅ相の順に各相のステータ突極とロータ突極が配置されていて，それらの間に環状巻線１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄが配置されている。そして，ロータが回転するときには，図１９のロータ突極１８１，１８３，１８５，１８７，１８９が紙面で左右に移動する関係となっている。【００７３】
今，図１９の状態において，ロータが紙面の右から左の方向へトルクを発生する第１の方法について説明する。図の状態において，ステータ突極１８６とロータ突極１８５との間の吸引力Ｆ１８５を利用する場合，巻線１９Ｂと巻線１９Ｃへ逆方向に電流を通電すれば，ステータ磁極１８６を通る磁束がステータのバックヨークを通り，その他のステータ突極とロータ突極を通り，ロータのバックヨークを通ってロータ突極１８５へ戻ってくる。この状態においてはステータ突極１８６とロータ突極１８５の間の磁束密度が他よりも最も高い値となるので，モータ全体として，ロータが紙面の右から左の方向へトルクを発生することになる。【００７４】
次に，図１９における第２のトルクを発生する方法について説明する。図の状態において，ステータ突極１８４とロータ突極１８３との間の吸引力Ｆ１８３を利用する場合，巻線１９Ａと巻線１９Ｂへ逆方向の電流を通電すれば，ステータ磁極１８４を通る磁束がステータのバックヨークを通り，その他のステータ突極とロータ突極を通り，ロータのバックヨークを通ってロータ突極１８３へ戻ってくる。この状態においても，ステータ突極１８４とロータ突極１８３の間の磁束密度が最も高い値となるので，モータ全体として，ロータが紙面の右から左の方向へトルクを発生することになる。【００７５】
次に，図１９における第３のトルクを発生する方法について説明する。図の状態において，ステータ突極１８６とロータ突極１８５との間の吸引力とステータ突極１８４とロータ突極１８３との間の吸引力を利用する方法とがあるので，ステータ磁極１８６を通る磁束がステータのバックヨークを通り，ステータ突極１８４とロータ突極ロータ突極１８３を通り，ロータのバックヨークを通ってロータ突極１８５へ戻ってくるように各巻線の電流の値を決めればよい。この時，ステータ突極１８６とロータ突極１８５を通る磁束が発生するトルクの方向とステータ突極１８４とロータ突極１８３を通る磁束が発生するトルクの方向とは同一方向であり，一巡する磁束が２個所で同一方向トルクを発生することになり，効果的である。【００７６】
また，この時，ステータ突極１８４とロータ突極１８３とがエアギャップを介して対向する部分の面積をＴＫ１８３とし通過する磁束をＭＦ１８３とし，ステータ突極１８６とロータ突極１８５とがエアギャップを介して対向する部分の面積をＴＫ１８５とし通過する磁束をＭＦ１８５とすると，面積ＴＫ１８３は面積ＴＫ１８５より大きく，前記磁束ＭＦ１８３は前記磁束ＭＦ１８５より大きくなるので，その差分の磁束ＭＦＤ２３５≒ＭＦ１８３−ＭＦ１８５は他のステータ突極１８２，１８８，１９０を通ってロータのバックヨークを通ってロータ突極１８３へ戻ってくるように作用する。【００７７】
この時の具体的な電流の例としては，巻線１９Ｂに電流Ｃ１９Ｂを通電し，巻線１９Ａと巻線１９Ｃへは電流Ｃ１９Ｂとは逆方向の電流Ｃ１９ＡとＣ１９Ｃとを通電すればよい。この時，これらの電流Ｃ１９Ａ，Ｃ１９Ｂ，Ｃ１９Ｃの振幅は，単純論理的には，電流Ｃ１９Ｂの振幅が電流Ｃ１９Ａの振幅と電流Ｃ１９Ｃの振幅の和であることが好ましい。すなわち，Ｃ１９Ｂ＝−Ｃ１９Ａ−Ｃ１９Ｃとなる。例えば，電流Ｃ１９Ａの振幅と電流Ｃ１９Ｃの振幅とが同じであれば，Ｃ１９Ｂの電流振幅は１９Ａの電流振幅の２倍となる。【００７８】
なお，各相の電流値はこれらの値に限定されるわけではなく，前記趣旨の範囲で各電流Ｃ１９Ａ，Ｃ１９Ｂ，Ｃ１９Ｃの値は多少の自由度があり，各磁極部の各磁気抵抗と各電流が発生する起磁力で決められる。従って，トルクを発生させたい磁極に大きな起磁力が作用するように各相の電流値を決定すればよい。【００７９】
また，ステータ突極ＳＪＸとその対向するロータ突極ＲＪＸとが，トルクを発生させたい方向とは逆の方向の吸引力を発生する位置関係にある場合，ＳＪＸとＲＪＸとの間にもある程度の磁束が発生し逆方向のトルクが発生することになる。モータが最終的に発生するトルクは，発生させたい方向のトルクとこの逆方向トルクの差のトルクとなる。【００８０】
図１９の第３の方法の時，前記の環状巻線１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃの各電流通電方向は，各々，逆方向，正方向，逆方向と交互の電流方向とすれば，図１８，図１９に示すモータの前記の説明に合致する電流を，各巻線についてそれぞれ一方向の電流で制御することができ，電流駆動の都合上，都合がよい。具体的には，制御装置の簡素化ができ，制御装置の小型化と低コスト化が実現できる。なお，各電流の通電方法については，後に，モータの制御装置の構成例とその動作例とともに示す。【００８１】
次に，図１９における第４のトルクを発生する方法について説明する。図の状態において，ステータ突極１８６とロータ突極１８５との間の吸引力Ｆ１８５とステータ突極１８４とロータ突極１８３との間の吸引力Ｆ１８３とに加え，ステータ突極１８２とロータ突極１８１との間の吸引力Ｆ１８１も利用する方法である。【００８２】
今，ステータ突極１８２とロータ突極１８１とがエアギャップを介して対向する部分の面積をＴＫ１８１とし，通過する磁束をＭＦ１８１とする。リラクタンストルクは作用する磁束の方向には関係なく発生するので，前記磁束ＭＦ１８１，ＭＦ１８３，ＭＦ１８５の極性を選択する自由度がある。しかし，図１９の回転位置の状態では，磁束ＭＦ１８１とＭＦ１８３が同一の磁束方向ではそれらの磁束の経路を考えると，負のトルクを発生するロータ突極１８８，１８９を通る磁束が増加するので，不可能ではないが所望のトルク発生上効果的ではない。そこで，この第４の方法では，ＭＦ１８３を正方向とし，ＭＦ１８１とＭＦ１８５を負方向とする方法について考える。なお，この３つの磁束で正の値と負の値とでバランスがとれない磁束分は，その他のステータ突極とロータ突極を通過する。【００８３】
図１９の第４の方法の具体的な例は，図１９の第３の方法における差分の磁束ＭＦＤ２３５≒ＭＦ１８３−ＭＦ１８５がステータ突極１８２を通ってロータのバックヨークを通ってロータ突極１８３へ戻ってくるように各相の電流を制御するものである。そのように制御すれば，逆方向のトルクを発生するステータ突極１８８，１９０を通る磁束が低減するので，モータ全体のトルクを増加することができる。【００８４】
この時の具体的な電流の例は，巻線１９Ｂに電流Ｃ１９Ｂを通電し，巻線１９Ａと巻線１９Ｃへは電流Ｃ１９Ｂとは逆方向の電流Ｃ１９ＡとＣ１９Ｃとを通電する。【００８５】
今，ロータ突極１８１とステータ突極１８２に印加したい起磁力の電流絶対値をＨＨ１２，ロータ突極１８３とステータ突極１８４に印加したい起磁力の電流絶対値をＨＨ３４，ロータ突極１８５とステータ突極１８６に印加したい起磁力の電流絶対値をＨＨ５６とすると，各電流は次のようになる。【００８６】
Ｃ１９Ａ＝−ＨＨ１２−ＨＨ３４
Ｃ１９Ｂ＝ＨＨ３４＋ＨＨ５６
Ｃ１９Ｃ＝−ＨＨ５６
また，図１９において，紙面でステータ突極１８２の上側に他の磁気回路ＭＧＣがある場合には，ステータ突極１８２と磁気回路ＭＧＣとの間に流すべき電流Ｃ１９Ｚは次のようになる。【００８７】
Ｃ１９Ｚ＝ＨＨ１２
これらの式の関係は，あるロータ突極とステータ突極との間に印加したい起磁力を得るためには，図１９の紙面において，そのロータ突極とステータ突極との上下に同一振幅で逆方向の電流を流す関係になっている。例えば，ロータ突極１８３とステータ突極１８４に印加したい起磁力の電流絶対値はＨＨ３４なので，紙面でその上下に−ＨＨ３４と＋ＨＨ３４を通電し，ロータ突極１８５とステータ突極１８６に印加したい起磁力の電流絶対値はＨＨ５６なので，紙面でその上下に＋ＨＨ５６と−ＨＨ５６を通電する。そしてこの時，電流Ｃ１９Ｂとしてこれらの電流合成値であるＨＨ３４＋ＨＨ５６の電流が流されることになる。【００８８】
また，この時，各ステータ突極を通る磁束量のバランスを考えると，前記電流絶対値ＨＨ１２を他の電流絶対値より相対的に小さめにした方が，逆方向のトルクを発生するステータ突極１８８，１９０を通る磁束が低減するので，モータ全体のトルクを増加することができる。【００８９】
図１９の第４の方法の時，前記の環状巻線１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃの各電流通電方向は，各々，逆方向，正方向，逆方向と交互の電流方向とすれば，図１８，図１９に示すモータの前記の説明に合致する電流を，各巻線についてそれぞれ一方向の電流でモータを制御することができ，電流駆動の都合上，都合がよい。具体的には，制御装置の簡素化ができ，制御装置の小型化と低コスト化が実現できる。なお，各電流の通電方法については，後に，モータの制御装置の構成例とその動作例とともに示す。【００９０】
次に，図１９における第５のトルクを発生する方法について説明する。図の状態において，ステータ突極１８６とロータ突極１８５との間の吸引力Ｆ１８５とステータ突極１８４とロータ突極１８３との間の吸引力Ｆ１８３とに加え，ステータ突極１８２とロータ突極１８１との間の吸引力Ｆ１８１も利用する方法である。この点では前記の第４の方法と同じであるが，この第５の方法ではステータ突極１８２の磁束の方向を逆方向にする。このことにより，ステータの正方向磁束と負方向磁束とのバランスが改善し，モータの総合トルクを増加することができる。ただし，後で説明するように，電流の制御は，一つの巻線について正と負の両方の電流を制御する必要があるので，制御装置が少し複雑となり，コストは増加する。【００９１】
今，ステータ突極１８２とロータ突極１８１とがエアギャップを介して対向する部分の面積をＴＫ１８１とし，通過する磁束をＭＦ１８１とする。リラクタンストルクは作用する磁束の方向には関係なく発生するので，前記磁束ＭＦ１８１，ＭＦ１８３，ＭＦ１８５の極性を選択する自由度がある。ここで，この第５の方法では，ＭＦ１８３とＭＦ１８５とを正方向とし，ＭＦ１８１を負方向とする方法について考える。なお，この３つの磁束で正の値と負の値とでバランスがとれない磁束分は，その他のステータ突極とロータ突極を通過する。【００９２】
図１９の第５ステータ突極１８４，１８６を通る磁束ＭＦ１８３，ＭＦ１８５がステータ突極１８２を通ってロータのバックヨークを通ってロータ突極１８３へ戻ってくるように各相の電流を制御するものである。そのように制御すれば，逆方向のトルクを発生するステータ突極１８８，１９０を通る磁束が前記の第４の方法よりも低減するので，モータ全体のトルクを増加することができる。【００９３】
この時の具体的な電流の例は，巻線１９Ａに電流Ｃ１９ＡＡを通電し，巻線１９ＣＣへは電流Ｃ１９ＡＡとは逆方向の電流Ｃ１９ＣＣを通電するというものである。巻線１９Ｂへは電流を流さなくても良い。今，ロータ突極１８１とステータ突極１８２に印加したい起磁力の電流絶対値をＨＨＨ１２，ロータ突極１８３とステータ突極１８４に印加したい起磁力の電流絶対値をＨＨＨ３４，ロータ突極１８５とステータ突極１８６に印加したい起磁力の電流絶対値をＨＨＨ５６とすると，各電流は次のようになる。【００９４】
Ｃ１９ＡＡ＝ＨＨＨ１２＋ＨＨＨ５６
Ｃ１９Ｂ＝０
Ｃ１９Ｃ＝−ＨＨＨ５６
また，図１９において，紙面でステータ突極１８２の上側に他の磁気回路ＭＧＣがある場合には，ステータ突極１８２と磁気回路ＭＧＣとの間に流すべき電流Ｃ１９ＺＺは次のようになる。【００９５】
Ｃ１９ＺＺ＝−ＨＨＨ１２
なお，この時，各ステータ突極を通る磁束量のバランスを考えると，前記電流絶対値ＨＨＨ１２を他の電流絶対値より相対的に小さめにした方が，逆方向のトルクを発生するステータ突極１８８，１９０を通る磁束が低減するので，モータ全体のトルクを増加することができる。【００９６】
図１９の第５の方法の時，前記の環状巻線１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃの各電流通電方向は，ロータの回転とともに正方向と逆方向に変化し，両方極性の電流を流す必要が出てくるため，第４の方法に比較して，その点の工夫が必要である。なお，各電流の通電方法については，後に，モータの制御装置の構成例とその動作例とともに示す。【００９７】
さらには，図１８に示すモータの駆動法としては，前記の第１の方法，第２の方法，第３の方法，第４の方法を，ロータの回転位置に応じて切り替えながら制御することも可能であり，より効果的な方法である。【００９８】
また，各巻線１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃの電流方向として正負の値を自在に通電できる場合には，前記の第１の方法，第２の方法，第３の方法，第４の方法および第５の方法を，ロータの回転位置に応じて切り替えながら制御することも可能であり，より効果的な方法である。【００９９】
図１８，１９に示す５相のリラクタンストルクを利用するモータでは，各相のステータ突極とステータ突極とが対向していて円周方向に複数配置された磁気抵抗部がロータ軸方向に５相分の５組が配置される。この時，それぞれの磁気抵抗はロータの回転とともに変化し，トルクの発生方向は正方向と負方向の２値がある。そして，各巻線は５組の各ステータ突極のロータ軸方向の間に４個配置されている。図１８，１９に示すモータは，このように，受動素子であって，回転位置とともに変化し，かつ極性がある前記磁気抵抗と４組の電流との関係で電磁気的作用を行い，トルクを発生する機構であり，幾通りもの駆動方法が可能である。しかし，簡単に考えれば，ある特定のロータ回転位置に置いては，４個の巻線の４個の電流値を決定するだけである。そして，各ロータ回転位置において，４個の巻線の４個の電流値を決定すれば，この５相のリラクタンストルクを利用するモータを全周にわたって回転することができる。前記の第１〜第５のトルクを発生する方法では，その代表的な例を示したが，その時に４個の電流値を多少変化させてもおおよそのトルク発生は可能であり，それらも本発明に含むものである。【０１００】
前記の本発明のリラクタンスモータにおいて，各突極の円周方向磁極幅は電気角で１８０度を中心として増加，減少が自在であり，モータに求められる要求性能に応じて選択できる。そして，これらの各相の突極の円周方向磁極幅は同じである必要はなく，例えば，銅損を少なく設計する場合では，２巻線の電流で駆動される相の突極の円周方向磁極幅は小さく，逆に，１巻線の電流で駆動できる相の突極の円周方向磁極幅は大きな構成とすることができる。また，各相がトルクを発生して駆動できる範囲は，隣の相がトルクを発生可能な領域とオーバーラップしていることが多く，２つ以上の相が同時に同一方向のトルクを生成することが可能であり，２つ以上の相での並列駆動を実現することができる。これらの点も図８７に示すような従来のスウィッチトリラクタンスモータとは異なる点である。【０１０１】
また，５相，７相，１１相などの奇数相は，大きな素数なので，モータ全体としての各相の高調波がキャンセルされる確率が高く，トルクリップルの小さなモータ運転を実現することができる。例えば，３相モータは６０°周期の高調波が出易く，６相のモータもその程度は低減するが６０°周期の高調波が出易い。４相のモータは素数が２なので，多くの高調波が発生し易く，モータ設計時には，高調波低減の工夫が必要となる。この点，５相のモータは，低次の高調波がキャンセルされる確率が高く，モータ各部の固有振動数にも起因した共振振動が低減され，モータの振動低減が可能となる。その結果，低騒音，低振動で高品位なモータを実現することができる。自動化，あるいは無人化された産業機械，生産ラインで使用されるモータとは異なり，自動車など，人間の聴覚，触覚に近い部位に使用される場合は，特にモータの静粛性は大変重要な特性である。【０１０２】
図２０の（ａ）に本発明の他の実施例である３相のリラクタンスモータを示す。このモータの磁路構成は，図１２の（ａ）に示したモータの磁路構成と全く同じであるが，巻線の構成が異なる。３１はＡ相のロータ突極，３２はＡ相のステータ突極，Ｔ１はＡ相の巻線である。３３はロータの磁束通過用磁路，３４はステータの磁束通過用磁路である。３５はＢ相のロータ突極，３６はＢ相のステータ突極である。３７はＣ相のロータ突極，３８はＣ相のステータ突極である。Ｔ２とＴ３はほぼ環状形状の巻線であって，相互に逆方向に巻回され直列に接続されている。その結果，Ｔ２，Ｔ３の巻線へ電流を流すことにより，Ｂ相のロータ突極３５とステータ突極３６を励磁することができる。Ｔ４はＣ相の巻線である。このような構成で，ロータの回転位置に応じて，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相と順次駆動することにより連続的なトルクの発生が可能である。【０１０３】
次に，図２０の（ｂ）に本発明の他の実施例である３相のリラクタンスモータを示す。このモータの磁路構成は，図１２の（ｂ）に示したモータの磁路構成と全く同じであり，また，図２０の（ａ）のモータを変形した例である。４２はＡ相のロータ突極，４３はＡ相のステータ突極，４４はＢ相のロータ突極，４５はＢ相のステータ突極，４６はＣ相のロータ突極，４７はＣ相のステータ突極，４８はロータの磁束通過用磁路，４９はステータの磁束通過用磁路である。Ｔ７はＡ相の巻線である。Ｔ８とＴ９はほぼ環状形状の巻線であって，相互に逆方向に巻回され直列に接続されている。その結果，Ｔ８，Ｔ９の巻線へ電流を流すことにより，Ｂ相のロータ突極４４とステータ突極４５を励磁することができる。Ｔ１０とＴ１１はほぼ環状形状の巻線であって，相互に逆方向に巻回され直列に接続されている。その結果，Ｔ１０，Ｔ１１の巻線へ電流を流すことにより，Ｃ相のロータ突極４８とステータ突極４９を励磁することができる。このような構成で，ロータの回転位置に応じて，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相と順次駆動することにより連続的なトルクの発生が可能である。【０１０４】
このような図２０の（ａ），（ｂ）のようなモータ構成とすると，一つの相のロータ突極とステータ突極とを励磁してトルクを発生させる動作を単独の巻線に電流を通電するだけで励磁できるので，考え方が解りやすく，後記するが，駆動回路も簡単となる。ただし，同一スロット内の巻線が分割されるので，抵抗値が大きくなる巻線もあり，モータ効率の点ではやや不利な面がある。【０１０５】
図２１に本発明の４相のモータの例を示す。このモータは，図１６の４相のモータの巻線を変形した例である。Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ相の各ステータ突極６１，６３，６５，６７および各ロータ突極６２，６４，６６，６８は，図１６と同じ構成である。Ｔ１３はＡ相のロータ突極６１とステータ突極６２を励磁する巻線である。Ｔ１４とＴ１５は相対的に逆方向に巻回し，直列に接続された巻線であり，これらの巻線に電流を流すことによりＢ相のロータ突極６３とステータ突極６４を励磁することができる。Ｔ１６とＴ１７は相対的に逆方向に巻回し，直列に接続された巻線であり，これらの巻線に電流を流すことによりＣ相のロータ突極６５とステータ突極６６を励磁することができる。Ｔ１８はＤ相のロータ突極６７とステータ突極６８を励磁する巻線である。【０１０６】
図２１のこのような構成のモータは，各相のロータ突極とステータ突極とそれらを励磁する巻線とが固定されているので，単独で一組のロータ突極とステータ突極を励磁するときに一つの巻線に電流を流せばよく，解りやすい構成である。【０１０７】
図２１のモータを，ロータの回転位置に応じて，１相ずつ順次駆動する場合は，各相のロータ軸方向の配置順は限定されない。例えば，ロータ突極とステータ突極との相対位相の順にＡ相，Ｂ相，Ｃ相，Ｄ相である時，図２１の紙面の上側からＡ相，Ｄ相，Ｂ相，Ｃ相の順に配置しても，ロータの回転位置に同期してＡ相，Ｂ相，Ｃ相，Ｄ相の順に電流を流せば連続的なトルクを出力することができる。また，電流の向きおよび各ステータ磁極の磁束の向きについても限定されず，どちらの向きへも設定することができる。【０１０８】
次に，図２１のモータで，二組のロータ突極とステータ突極を励磁して両方の相で同じ方向のトルクを発生させる場合は，各ステータ突極の磁束の方向が問題となる。今，ロータ突極とステータ突極との相対位相の順がＡ相，Ｂ相，Ｃ相，Ｄ相である時，二つの相が同一方向のトルクが発生する組み合わせは，Ａ相とＢ相，Ｂ相とＣ相，Ｃ相とＤ相，Ｄ相とＡ相の組み合わせである。したがって，相対位相の順に磁束の方向が，図２１に示すように，正方向と負方向とが交互になっていればよい。このように決めれば，各巻線の電流の方向も必然的に決まる。また，各相のロータ軸方向の配置は，図２１の例では紙面の上から順になっているが，他の並び順でもモータを構成することができる。【０１０９】
図２１のモータで，二組の相を順次駆動する方法では，２組の相がトルクを発生できない領域もあるため，単純にはトルクリップルが発生することになるが，電流の振幅補正を行うなどの方法でトルクリップルを低減することもできる。なお，図２１のモータは駆動アルゴリズムが簡潔であるが，モータ効率の点では，図１６のモータの方が巻線抵抗を小さくできるので，図１６のモータの方が優れている。【０１１０】
また，図２１のモータで示した構成，方法は，種々の応用，変形が可能であり，例えば，図１５のモータへ図２１のモータの巻線の手法を適用することができ，その他のモータへも適用することができる。また，図１８などの５相以上の多相のモータへも適用することができる。【０１１１】
次に，本発明の他のモータ例を図２２および図２３に示す。図２２のモータのロータ突極，ステータ突極，巻線の円周方向形状を直線状に展開した形状が図２３で，横軸は電気角である。各ステータ突極Ｔ３２，Ｔ３４，Ｔ３６，Ｔ３８，Ｔ４０，Ｔ４２は円周方向の同一の角度位置に配置されている。第１相のロータ突極Ｔ３１と第２相のロータ突極Ｔ３３は同一位相に配置され，巻線Ｔ１９と巻線Ｔ１９の半分の巻回数でかつ逆方向に巻回された巻線Ｔ２０と直列に接続されている。その結果，巻線Ｔ１９と巻線Ｔ２０へ電流を流すことにより，第１相からバックヨークを介して第２相を通る磁束が励磁され，この時，他の相への電磁気的影響は少ない。なお，図２２の断面ＥＡ〜ＥＡは，図９の（ａ）の形状となっている。【０１１２】
第３相のロータ突極Ｔ３５と第４相のロータ突極Ｔ３７は同一位相に配置され，第１の相のロータ磁極Ｔ３１とは電気角で１２０°の位相差がある。巻線Ｔ２２と巻線Ｔ２２の半分の巻回数でかつ逆方向に巻回された巻線Ｔ２１と巻線Ｔ２３とは直列に接続されている。その結果，巻線Ｔ２２と巻線Ｔ２１と巻線Ｔ２３へ電流を流すことにより，第３相からバックヨークを介して第４相を通る磁束が励磁され，この時，他の相への電磁気的影響は少ない。【０１１３】
第５相のロータ突極Ｔ３９と第６相のロータ突極Ｔ４１は同一位相に配置され，第１の相のロータ磁極Ｔ３１とは電気角で２４０°の位相差がある。巻線Ｔ２５と巻線Ｔ２５の半分の巻回数でかつ逆方向に巻回された巻線Ｔ２４と直列に接続されている。その結果，巻線Ｔ２５と巻線Ｔ２４へ電流を流すことにより，第５相からバックヨークを介して第６相を通る磁束が励磁され，この時，他の相への電磁気的影響は少ない。【０１１４】
この構成のモータは，ロータの回転位置に同期して第１相と第２相，第３相と第４相，第５相と第６相の順に電流を流せば連続的なトルクを出力することができる。そして電流の種類は３種類と少なく，電流の駆動回路が簡素にできる特徴がある。なお，この時，モータ内の３種類の電流の相対的な向きはおよび３組の各ステータ磁極の磁束の向きについては限定されず，どちらの向きへも設定することができる。【０１１５】
次に，図２２，図２３のモータにおいて，前記の電流通電方法を第１の方法とし，それとは異なる巻線の接続方法，通電方法である第２の方法について説明する。具体的には，巻線Ｔ２０と巻線Ｔ２１を同一方向の電流とし，巻線を１個の巻線Ｔ４５に統合することにより巻線抵抗を小さくし，巻線Ｔ２０へ流すべき電流と巻線Ｔ２１へ流すべき電流を加算した電流を流す。このことにより，第１の方法に比較し，巻線Ｔ２０と巻線Ｔ２１の銅損に対応する巻線Ｔ４５の銅損を２／３に低減することができる。巻線Ｔ２３とＴ２４についても同様な構成とし，巻線Ｔ４６とすることができ，銅損を２／３とすることができる。ただし，電流の種類は５種類となり，駆動回路は増加する。なお，この時，巻線Ｔ１９，Ｔ２２，Ｔ２５の巻線の向き，電流の向きは同一方向となる。【０１１６】
次に，図２２，図２３のモータにおいて，巻線の接続方法，通電方法の異なる第３の方法について説明する。具体的には，巻線Ｔ２０と巻線Ｔ２１へ逆方向の電流が流れるように，巻線Ｔ１９の電流の向きと巻線Ｔ２２の電流の向きとを逆方向とする。そして，巻線Ｔ２０と巻線Ｔ２１を１個の巻線Ｔ４７に統合し，巻線Ｔ２０へ流すべき電流と巻線Ｔ２１へ流すべき電流を加算した電流を巻線Ｔ４７へ流す。この構成では，巻線Ｔ２０の電流と巻線Ｔ２１の電流とが同時に流れるべき期間では，両電流が反対方向の電流なので，キャンセルされて電流が零となり，さらにこの巻線Ｔ４７の銅損を低減できることになる。このことにより，第１の方法に比較し，巻線Ｔ２０と巻線Ｔ２１の銅損に対応する巻線Ｔ４５の銅損を１／１．７３２へ低減することができる。巻線Ｔ２３とＴ２４についても同様な構成とし，巻線Ｔ４８とすることができ，銅損を１／１．７３２へ低減できる。ただし，電流の種類は５種類となり，さらには，巻線Ｔ４７と巻線Ｔ４８の電流は正負の電流を流す必要があり，駆動回路は増加する。なお，この時，巻線Ｔ１９，Ｔ２２，Ｔ２５の巻線の向き，電流の向きは正，負，正と交互の電流の向きとなる。【０１１７】
次に，本発明の３相モータの例を図２４に示す。このモータは，図４に示した単相モータをロータ軸方向に３相分，３組配置し，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相の各相のロータ突極とステータ突極との相対位相を電気角で１２０°ずつ異なるように配置したモータである。Ａ相のロータ突極Ｔ５１はロータ突極Ｔ５３と同じ回転位置に配置され，これらと対向するステータ突極Ｔ５２はステータ突極Ｔ５４と同一回転位置にあり，巻線Ｔ６３に電流を流すことによりこれらの一巡する磁気回路励磁することができる。Ｂ相のロータ突極Ｔ５５はロータ突極Ｔ５７と同じ回転位置に配置され，これらと対向するステータ突極Ｔ５６はステータ突極Ｔ５８と同一回転位置にあり，巻線Ｔ６４に電流を流すことによりこれらの一巡する磁気回路励磁することができる。Ｃ相のロータ突極Ｔ５９はロータ突極Ｔ６１と同じ回転位置に配置され，これらと対向するステータ突極Ｔ６０はステータ突極Ｔ６２と同一回転位置にあり，巻線Ｔ６５に電流を流すことによりこれらの一巡する磁気回路励磁することができる。そして，Ａ相とＢ相とＣ相との間には，空間あるいは磁気抵抗の大きい材質で構成された中間部材Ｔ６６，Ｔ６８並びにロータ側のＴ６７，Ｔ６９が配置されている。図２４の断面ＥＡ〜ＥＡは，図９の（ａ）の形状となっている。そして，Ｂ相，Ｃ相の断面形状は，図９の（ｂ），（ｃ）の形状となっている。また，図２４のモータのロータ突極，ステータ突極の円周方向形状を直線状に展開した形状は，図２３に示すロータ突極とステータ突極の関係でもある。【０１１８】
図２４のモータの動作は，ロータの回転に同期して，Ａ相の巻線Ｔ６３，Ｂ相の巻線Ｔ６４，Ｃ相の巻線Ｔ６５へ，順次，電流を流すことにより連続的なトルクを得ることができる。各相の間には，磁気抵抗の大きな中間部材Ｔ６６，Ｔ６８並びにロータ側のＴ６７，Ｔ６９が配置されているので，各相の電磁気的な干渉は小さく，簡潔な動作を実現することができる。ただし，前記中間部材Ｔ６６，Ｔ６８，Ｔ６７，Ｔ６９が必要であり，大きさとコストに関して不利な面もある。【０１１９】
図２５に示すモータは，図２４のモータの中間部材Ｔ６６とＴ６８を排除し，各相のステータのバックヨーク部を同一軟磁性体で連結した構成のモータである。この構成のモータにおいても，ロータ側の中間部材Ｔ６７，Ｔ６９が配置されているので各相の磁気的な干渉は小さく，図２４のモータと同様な動作を行わせることができる。なお，図２４のモータにおいて，前記の中間部材Ｔ６６，Ｔ６８を排除せず，ロータ側の中間部材Ｔ６７，Ｔ６９を排除しても図２５のモータと同様な動作をすることができる。【０１２０】
次に，本発明のモータにおいて，ステータの巻線を，ステータ内部だけでなく，巻線の一部を，ロータ側のスペースを活用して，ロータ側へ出っ張った形状として配置でき，巻線抵抗をより小さな値とできることを示す。本発明のリラクタンス型のモータでは，磁気抵抗の小さい軟磁性体の部分と比透磁率の小さい物質の部分あるいは空間部で磁気回路を構成する。その結果，ロータ側の各相の突極の磁極間に磁束の方向を制約するための空間が必要である。特に，ロータ側のこの空間部を活用してステータの巻線を配置するものである。【０１２１】
図１，図５のモータは，巻線５がステータ４，７のある外径側に配置されていて，ロータ２の方へは出っ張っていない。一方，図２，図４，図６，図８，図１０，図１２，図１３などでは，各巻線がロータ側へ出っ張っていて，ロータスペースも活用して巻線が配置されている。このような構成とすることにより，巻線スペースが広く確保され，巻線を太くし巻線抵抗を小さくできるので，銅損を低減することができ，モータの効率を向上することができる。当然，モータ効率が向上できることから，小型化，低コスト化も可能となる。【０１２２】
次に，本発明の他の例を図２８に示す。２４６はロータ軸，２４７はロータの固定板，２４８はロータの各相の磁極を保持する非磁性の円筒部材，軸受けは省略している。内径側と外径側にステータが配置され，ロータが２つのステータ部の中間部に配置されている。２３２，２３３はＡ相のステータ突極で，２３１はＡ相のロータ突極である。その断面ＧＡ〜ＧＡは図２９の（ａ）に示すような形状をしている。２３８，２３９はＢ相のステータ突極で，２３７はＢ相のロータ突極である。その断面ＧＢ〜ＧＢ２は，断面ＧＡ〜ＧＡのロータとステータとの回転方向位置関係が相対的に電気角で１２０°異なる形状となっている。２４１，２４２はＣ相のステータ突極で，２４０はＣ相のロータ磁極である。その断面ＧＢ〜ＧＢ２は，断面ＧＡ〜ＧＡのロータとステータとの回転方向位置関係が相対的に電気角で２４０°異なる形状となっている。２３５，２３６は各相共通の磁束を通過させるステータ磁路で，２３４は磁束を通過させるロータ磁路である。その断面ＧＤ〜ＧＤは，図２９の（ｂ）に示すような形状をしている。２４Ａと２４Ｂは同一相の巻線，２４Ｃと２４Ｄは同一相の巻線，２４Ｅと２４Ｆは同一相の巻線である。【０１２３】
この例では，片側の巻線だけでも駆動することができるが，２個の巻線を同一相に配置，即ち，両方のステータのスペースを利用して両側に配置している。特に，外周側のステータ巻線２４Ａ，２４Ｂを省略すると，外周側ステータを、モータケースを兼ねた単純で簡素な構成の磁気回路とすることができる。【０１２４】
図２８のモータの基本的な電磁気作用は，図１２の（ａ）のモータの電磁気的作用とほとんど同じである。性能的に図１２のモータと最も異なる点は，一つの相のトルクを発生する部分がロータ突極の内径側と外径側の両方にあるため，電磁気的な最大限界トルクが図１２のモータに比較して，単純論理的には，２倍のトルクを発生できる点である。【０１２５】
また，図２８のモータの２３４，２３５，２３６を２３７，２３８，２３９と同じ構成にすれば，図１６のモータへ図２８の技術を適用した４相のモータを構成することができる。この場合にも，各相のトルクはロータの内径側と外径側の２個所で発生されるため，各相の発生する最大限界トルクは図１６のモータに比較して，単純論理的には，２倍となる。このように，図２８のモータ技術を本発明の他のモータへも適用することができ，最大限界トルクの大きなモータを実現することができる。また，図２８，図３０のモータは，ロータとステータの関係を逆にする，あるいは，ロータの支持方法を変えるなど種々の変形も可能である。【０１２６】
図３０のモータは，図１２の（ａ）モータを図１２の（ｂ）のモータに変形したように，図２８の２３４，２３５，２３６の各相共通の磁束を通過させるステータおよびロータの磁路をロータ軸方向端に移動した構成である。図２８の２３４，２３５，２３６の各相共通の磁束を通過させる磁路のエアギャップが無くなるので，磁気抵抗を小さくすることができ，トルクの増加が可能である。また，固定子が単純化され，２５１は磁路とモータケースを兼ねることができるので，モータの構成も容易化できる。図２８のモータと同様に，外径側あるいは内径の巻線のどちらかを省略してステータ構成を簡略化することもできる。【０１２７】
次に本発明の他の実施例である３相のモータを図３２に示す。このモータのトルクに作用する磁束の方向は，ロータ軸方向を通る。この点が今までに説明したモータとは異なる。２７０，２７１，２７２，２７３はロータの突極であり，各相の断面ＥＧ−ＥＧは図３３の（ａ）に示すように，円周方向に軟磁性部と空間部とが交互配置された構造である。２７０，２７１，２７２，２７３の軟磁性体の円周方向位置は，全て同一の円周方向位置に配置されている。２７４はＡ相のステータの突極，２７６はＢ相のステータの突極，２７８はＣ相のステータの突極であり，円周方向に軟磁性部と空間部とが交互配置された，図３３の（ｂ）に示すような構造である。２７４，２７６，２７８の軟磁性体の円周方向位置は，電気角で１２０度ずつ位相差が設けてある。２７５はＡ相の環状形状の巻線，２７７はＢ相の環状形状の巻線，２７９はＣ相の環状形状の巻線である。２８０はモータのケースであり，電磁気的な動作上，非磁性体が好ましい。【０１２８】
図３２のモータの動作は，ロータの回転位置に同期して，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相の電流を，電気角で１２０°の幅ずつ，順次流すことにより連続的なトルクを出力することができる。図３２のモータは各相の動作が各相独立に作用するので，図１２に示すモータ等に比較して，トルク発生メカニズムが単純である。【０１２９】
図３２のモータの特徴は，トルクを発生する部分の磁束の方向が，ロータ軸方向を向いていて，ロータ突極とステータ突極が対向する面積を広くとることができ，磁束の回転変化率も大きくとれるので，トルクと電流の比であるトルク定数を大きくとれる点にある。また，一つの相のトルクを発生するロータ突極の部分が，ロータ軸方向に２個所設けられているので，電磁気的な最大限界トルクを大きくできる。【０１３０】
なお，３相のモータについて説明したが，単相，２相，４相以上のモータについても同様に実現することができる。【０１３１】
次に本発明の他の実施例である３相のモータを図３４に示す。このモータは図３２のモータのステータ突極とロータ突極とが逆の関係となったモータである。２９０，２９１，２９２，２９３はステータの突極であり，円周方向に軟磁性部と空間部とが交互配置された，図３５の（ａ）に示すような構造である。２９０，２９１，２９２，２９３の軟磁性体の円周方向位置は，全て同一の円周方向位置に配置されている。２９４はＡ相のロータの突極，２９６はＢ相のロータの突極，２９８はＣ相のロータの突極であり，円周方向に軟磁性部と空間部とが交互配置された，図３５の（ｂ）に示すような構造である。２９４，２９６，２９８の軟磁性体の円周方向位置は，電気角で１２０度ずつ位相差が設けてある。２９５はＡ相の環状形状の巻線，２９７はＢ相の環状形状の巻線，２９９はＣ相の環状形状の巻線である。モータの前フランジ３００，後ろフランジ３０１，ロータ軸１は，電磁気的な動作上，非磁性体である方が好ましい。【０１３２】
図３４のモータの動作は，図３２のモータと同じであり，ロータの回転位置に同期して，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相の電流を，電気角で１２０°の幅ずつ，順次流すことにより連続的なトルクを出力することができる。【０１３３】
なお，ステータ突極２９０と２９３はステータのロータ軸方向端に配置されているので，モータの前フランジ３００および後ろフランジ３０１と兼用させて小型化，低コスト化が可能である。具体的には，図３４において，軸受け３０３をステータ突極２９０と２９３の内径側に配置すればよい。ただし，軸受け３０３には磁束が貫通しないような配慮は必要である。また，図３２，図３４のステータとロータの関係を逆にする構造のモータ，４相以上の多相のモータとする等の種々の応用，変形が可能である。【０１３４】
次に本発明の他の実施例である３相のモータを図３８に示す。このモータは図３２のモータの関係を，ステータ突極とロータ突極とがラジアル方向に配置される関係としたモータである。３３０，３３１，３３２，３３３はステータの突極であり，円周方向に軟磁性部と空間部とが交互配置された構造となっており，その断面ＥＳ〜ＥＳは図３９に示すような構造である。３３０，３３１，３３２，３３３の軟磁性体の円周方向位置は，全て同一の円周方向位置に配置されている。３３４はＡ相のロータの突極，３３６はＢ相のロータの突極，３３８はＣ相のロータの突極であり，円周方向に軟磁性部と空間部とが交互配置された，図３９に示すような構造である。３３４，３３６，３３８の軟磁性体の円周方向位置は，電気角で１２０度ずつ位相差が設けてある。３３５はＡ相の環状形状の巻線，３３７はＢ相の環状形状の巻線，３３９はＣ相の環状形状の巻線である。ロータ支持部３４２は，電磁気的な動作上，非磁性体である方が好ましい。３４１はロータ軸，３４３はステータである。【０１３５】
図３８のモータの動作は，図３２のモータと類似しており，ロータの回転位置に同期して，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相の電流を，電気角で１２０°の幅ずつ，順次流すことにより連続的なトルクを出力することができる。【０１３６】
次に本発明の他の実施例である３相のモータを図４０に示す。このモータは，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相の各相の構造がロータ軸方向に並んで配置され，それぞれの相のステータ突極とロータ突極とはラジアル方向に配置され，それぞれの相のトルクを発生する部分の磁束はほぼラジアル方向に通る構造としたモータである。【０１３７】
３５０，３５１はＡ相のステータの突極，３５２はＡ相のロータ突極，３５３はＡ相の巻線である。３５４，３５５はＢ相のステータの突極，３５６はＢ相のロータ突極，３５７はＢ相の巻線である。３５８，３５９はＣ相のステータの突極，３５ＡはＣ相のロータ突極，３５ＢはＣ相の巻線である。３５Ｃはロータ軸である。３６Ｄ，３６Ｅ，３６Ｆはロータの支えで，これらの材質は非磁性体であることが好ましい。図４０の断面ＨＡ〜ＨＡを図４２に示す。【０１３８】
図４０のモータの基本的な動作は，図３２のモータと類似しており，ロータの回転位置に同期して，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相の電流を，電気角で１２０°の幅ずつ，順次流すことにより連続的なトルクを出力することができる。Ａ相，Ｂ相，Ｃ相の各相の磁気回路が独立に作用できる。【０１３９】
図４０のモータの特徴は，各相の磁気回路が独立しているので，前記のようにそれぞれの相を駆動するために１個の巻線へ電流を通でするだけで良く，図３２のモータに比較して銅損を低減できる点である。また，図３２のモータは，磁束がロータ軸方向へ通るので，ロータ軸方向の吸引力が作用し，よってロータ軸方向吸引力のアンバランスに備えた慎重なモータ設計が必要であるが，図４０のモータに作用する吸引力はラジアル方向なので，吸引力のアンバランス対応が従来の普通のモータ程度で良く，設計，製作が容易である。【０１４０】
次に本発明の他の実施例である３相のモータを図４１に示す。このモータは，図４０のモータに比較し，Ｂ相とＣ相の構造が異なる変形例である。Ａ相，Ｂ相，Ｃ相の各相の構造がロータ軸方向に並んで配置され，それぞれの相のステータ突極とロータ突極とはラジアル方向に配置され，それぞれの相のトルクを発生する部分の磁束はほぼラジアル方向に通る構造としたモータである。３６４，３６５はＢ相のステータの突極，３６６はＢ相のロータ突極，３６７はＢ相の巻線である。３６８，３６９はＣ相のステータの突極，３６ＡはＣ相のロータ突極，３６ＢはＢ相とＣ相の両方の駆動に使用する巻線である。３５Ｃはロータ軸である。【０１４１】
３６Ｄ，３６Ｅ，３６Ｆはロータの支えで，これらの材質は非磁性体であることが好ましい。【０１４２】
図４１のモータの基本的な動作は，図４０のモータと類似しており，ロータの回転位置に同期して，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相のステータ突極とロータ突極の間に作用する電磁力を，電気角で１２０°の幅ずつ作用させて回転トルクを得る。各相の電流の流し方は，Ａ相とＣ相については図４０のモータと同じである。しかし，Ｂ相を駆動するときの電流は，巻線３６７と３６Ｂへ逆向きの電流を流し，Ｂ相のステータ突極とロータ突極の間でトルクが発生し，Ｃ相のステータ突極とロータ突極との間にはトルクが発生しないように電磁気的作用をさせる必要がある。このようにして，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相のトルクを順次発生させることにより連続的な回転トルクを得ることができる。なお，電流の通電角度幅，電流の値については基本的な考え方からある程度の修正を施して，より滑らかな回転，効率良い回転を得ることができる。【０１４３】
次に本発明の他の実施例である３相のモータを図４３に示す。このモータは，図４０のモータに比較すると，各相のステータ突極とロータ突極がラジアル方向に２重に構成されている点が異なる。この構成は，電磁気的な最大限界トルクを増加させる効果がある。また，モータの内径側の部分も活用するため，トルクが増加する効果がある。このモータは，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相の各相の構造がロータ軸方向に並んで配置され，それぞれの相のステータ突極とロータ突極とはラジアル方向に配置され，それぞれの相のトルクを発生する部分の磁束はほぼラジアル方向に通る構造としたモータである。【０１４４】
３８０，３８１，３８２はＡ相のステータの突極，３８３，３８４はＡ相のロータ突極，３８５，３８６はＡ相の巻線である。３８７，３８８，３８９はＢ相のステータの突極，３９０，３９１はＢ相のロータ突極，３９２，３９３はＢ相の巻線である。３９４，３９５，３９６はＣ相のステータの突極，３９７，３９８はＣ相のロータ突極，３９９，３９ＡはＣ相の巻線である。３９Ｅはロータ軸である。３９Ｆ，３９Ｇはロータの支えで，３９Ｈはステータのスペーサであり，これらの材質は非磁性体であることが好ましい。【０１４５】
図４３のモータの基本的な動作は，図４０のモータと類似しており，ロータの回転位置に同期して，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相の電流を，電気角で１２０°の幅ずつ，順次流すことにより連続的なトルクを出力することができる。Ａ相，Ｂ相，Ｃ相の各相の磁気回路は独立に作用できる。【０１４６】
また，図４３の３９Ｂ，３９Ｃ，３９Ｄを軟磁性体として，各相の磁気回路をラジアル方向に独立に２組設ける構成とし，外径側の磁気回路の磁束が大きくとれる構成としてトルクを増大することもできる。なお，この場合には，モータの外径側と内径側に２個のモータを効果的に配置した複合モータとみることもできる。複合化の容易なモータ構造なので，さらに，ラジアル方向に３重以上の構造のモータとすることもできる。また，このようなモータ技術を本発明の他のモータへ適用することができる。【０１４７】
図３１は本発明モータのロータ突極の構造を一体化し，強化した構成を示す図である。円周方向に配置されたロータ突極２６１がつなぎ部２６３により連結され，同相のロータ突極が円周方向につながって一体化され，強固な構成となっている。２６２は図２５の非磁性の円筒部２４８とつながっている非磁性の部材である。ロータの円周上の突極部分が円周方向に繋がっていて，各ロータ突極が物理的に一体化されていることは，ロータの強度上，製作上ともに好ましい。【０１４８】
図３１の円周方向に複数個配置されたロータ突極部２６１は，この図では，つなぎ部２６３により円周方向に連結されているが，ロータ突極の凹凸の高さが小さくなる問題もあり，同一円周上ではない側面で連結するなど他の形状であっても良い。また，図３１のロータ突極２６１の外径側突部と内径側突部が電気角で１８０°位相がずれていても良い。また，例えば，つなぎ部２６３の幅の大きい電磁鋼板およびつなぎ部２６３の幅の小さい電磁鋼板等がロータ軸方向に積層されていても良い。【０１４９】
また，図２６のロータの突極２６１では，ロータの外径側突極部と内径側突極部の両方が一体化されているが，内径側の突極部が分離されていて着脱が可能な構造とし，非磁性部材２６２とロータ突極２６１との組み立てが容易な構造となっていても良い。なお，このような同一円周上の同相の突極を同一部材で結合する構造は，本発明で示す他の各モータの突極へも適用できる。【０１５０】
次に，ステータ突極とロータ突極の形状とトルクＴの関係について説明する。モータの磁気回路への入力電力Ｐは，次のように表される。【０１５１】
Ｐ＝Ｖ×Ｉ    ・・・（１）
Ｖ＝ｄΨ／ｄｔ＝ｄΨ／ｄθ×ｄθ／ｄｔ  ・・・（２）
Ψ＝ＮＮ×φ  ・・・（３）
Ｐｍ＝Ｔ×ｄθ／ｄｔ  ・・・（４）
Ｖは電圧，Ψは磁束鎖交数，φは磁束，θはロータの回転角，ＮＮは巻線の巻回数，Ｔはトルク，Ｐｍはモータの機械的出力で，巻線抵抗，鉄損などは無視している。さらに，今，問題を簡略化するため，磁気回路の磁気エネルギが小さく無視できると仮定すると，（１），（２），（３），（４）式より次のようになる。【０１５２】
Ｔ≒ＮＮ×ｄφ／ｄθ×Ｉ  ・・・（５）
したがって，モータのトルクＴを大きくするにはｄφ／ｄθを大きくすると効果的である。これは，モータの磁気飽和において，ステータ突極とロータ突極の対向する部分のロータ軸方向長さＴＢを大きくすると，ｄφ／ｄθが大きくなり，トルクが増加することを意味している。【０１５３】
図１〜図４のモータなどでは，ステータ突極とロータ突極の対向する部分のロータ軸方向長さは，その他の磁路の幅と同じ幅で図示している。一方，図５，図１５，図２１，図２８，図２５には，ステータ突極とロータ突極の対向する部分のロータ軸方向長さＴＢが他の磁路部分のロータ軸方向長さより大きい構成の図を示している。前記のようにＴＢを大きくするとトルクが大きくなるので，他の点で不都合なことがない限り，前記ＴＢを大きくした方がトルクが大きくなり，有利である。【０１５４】
次に，図２６に本発明の３相モータの例を示す。このモータの基本構造は，図１２の（ａ）のモータのステータとロータを逆にし，ロータを外径側へ，ステータを内径側に配置したモータである。いわゆるアウターロータモータといわれる構造のモータである。【０１５５】
図２６において，２１２はＡ相のロータの突極，２１１はステータの突極であり，その断面ＦＡ〜ＦＡは図２７の（ａ）の形状となっていて，円周方向に軟磁性体部と空間部が交互に配置され，軟磁性体部はロータ軸方向にその他のロータの軟磁性体部と磁気的につながっている。２１２の円周方向側面の空間部は円筒形状に穴が明いたような形状となっている。また，２１２の内周側は凹凸の突極となっていて，２１の外周側は全周が覆われた形であっても良い。２１６はＢ相のロータの突極，２１５はステータの突極であり，その断面ＦＢ〜ＦＢは図２７の（ａ）の形状においてステータ突極とロータ突極との相対位相が１２０°異なる配置構造となっている。２１８はＣ相のロータの突極，２１７はステータの突極であり，その断面ＦＣ〜ＦＣは図２７の（ａ）の形状においてステータ突極とロータ突極との相対位相がＡ相に対して２４０°異なる配置構造となっている。断面ＦＤ〜ＦＤの部分は図２７（ｂ）の形状の磁束通過用磁路である。各相のロータ突極とステータ突極との相対位相は，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相で相互に電気角で１２０°の位相差となっている。２１９はＡ相用の環状形状の巻線，２２０はＢ相用の環状形状の巻線，２２１はＣ相およびＢ相用の環状形状の巻線である。２２２はロータ軸，２２３はロータ支持円板である。【０１５６】
このような構成で，ロータの回転位置に応じて，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相と順次駆動することにより連続的なトルクの発生が可能であり，トルクリップルもモータの設計次第で低減が可能である。Ａ相の駆動は，巻線２１９に電流を通電することにより実現する。即ち，ロータ突極２１２，ステータ突極２１１，磁束通過用磁路２１３，２１４と磁束が誘起され一巡し，ロータ突極２１２とステータ突極２１１の間で吸引力が発生し，トルクが生成される。Ｂ相の駆動は，巻線２２０と巻線２２１の両方へ逆方向の電流を通電することにより実現する。即ち，ロータ突極２１６，ステータ突極２１５，磁束通過用磁路２１３，２１４と磁束が誘起され一巡し，ロータ突極２１６とステータ突極２１５の間で吸引力が発生し，トルクが生成される。この時，Ｃ相のロータ突極２１８，ステータ突極２１７へは巻線２２０と巻線２２１に逆方向に通電される電流の合計が印加されるので，結局，Ｃ相へは起磁力が印加されず，トルクが生成されないことになる。Ｃ相の駆動は，巻線２２１に電流を通電することにより実現する。即ち，ロータ突極２１８，ステータ突極２１７，磁束通過用磁路２１３，２１４と磁束が誘起され一巡し，ロータ突極２１８とステータ突極２１７の間で吸引力が発生し，トルクが生成される。なおここで，磁束通過用磁路２１３と２１４の間は，常に対向面積が広く磁気抵抗が小さいことを前提としている。【０１５７】
このように，ロータの回転位置に応じて，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相と順次駆動することにより，トルクの方向も正および負のトルク生成が可能であり，力行運転，回生運転が可能である。また，このモータの動作において，一つの相がトルクを発生できる範囲は各突極の形状にもよるが，突極幅が電気角で１８０°の場合は１８０°の間において駆動可能であり，図８のモータではＡ相，Ｂ相，Ｃ相と順次駆動してトルクリップルの小さい平滑な駆動が可能である。また，この場合には，各相が１２０°以上の範囲において駆動することが可能なので，２相の境界部近傍では同時に２相を駆動できる領域もある。【０１５８】
また，図２６のモータを変形して４相のアウターロータ型のモータを実現することができる。図２６の前記の磁束通過用磁路２１３，２１４をステータ突極２１５，ロータ突極２１６と同じ形状の磁極へ置き換え，紙面で上側から順にＡ相，Ｂ相，Ｃ相，Ｄ相の４相とし，各相のステータ突極とロータ突極の相対位相を電気角で９０°ずつ位相差を持たせた構造とすればよい。その４相のモータの動作は，図１６に示した４相のモータの動作と同じ関係となる。さらに，同様構造で，５相以上の多相のアウターロータ型のモータも実現できる。【０１５９】
次に本発明の他の実施例である３相のモータを図３６に示す。このモータは図３２のモータの外径側が回転するロータとし，各環状形状の巻線は内径側のステータに取り付け固定したモータである。いわゆるアウターロータモータといわれる構造のモータである。３１０，３１１，３１２，３１３はステータの突極であり，円周方向に軟磁性部と空間部とが交互配置された，図３７の（ａ）に示すような構造である。３１０，３１１，３１２，３１３の軟磁性体の円周方向位置は，全て同一の円周方向位置に配置されている。３１４はＡ相のロータの突極，３１６はＢ相のロータの突極，３１８はＣ相のロータの突極であり，円周方向に軟磁性部と空間部とが交互配置された，図３７の（ｂ）に示すような構造である。３１４，３１６，３１８の軟磁性体の円周方向位置は，電気角で１２０度ずつ位相差が設けてある。３１５はＡ相の環状形状の巻線，３１７はＢ相の環状形状の巻線，３１９はＣ相の環状形状の巻線である。ロータの円筒部材３２１は，電磁気的な動作上，非磁性体である方が好ましい。３２２はロータ軸，３２３はロータ軸である。【０１６０】
図３６のモータの動作は，図３２のモータと同じであり，ロータの回転位置に同期して，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相の電流を，電気角で１２０°の幅ずつ順次流すことにより，連続的なトルクを出力することができる。【０１６１】
特に，本発明のモータのアウターロータ型の構造では，各相のほぼ環状形状の巻線が内径側に配置されることになり，巻線長が短くなるので，巻線材料費が低減でき，銅損も低減でき，コスト，効率の両方の点で優れている。さらに，電磁気的なトルク発生作用を行う部分がモータの外周側となるので，作用点の半径が大きくなり，大きなトルクを発生できる効果もある。また，ロータの半径が大きくなり，イナーシャが大きくなりやすい。ロータが外周側に配置されているので，用途によっては危険防止用のカバーがモータ外周に必要となる場合もある。【０１６２】
なお，図２１〜図４４において，モータの特性を改善するいくつかの技術について，主に３相のリラクタンスモータの例で説明したが，これらの技術は単相から４相以上のリラクタンスモータへも適用できる。また，多相のＮ相リラクタンスモータの構成は，Ｎ以下の相数のモータを組み合わせた種々の構成が可能であり，本発明に含むものである。【０１６３】
本発明で示した各種のモータにおいて，ステータ突極とロータ突極の形状は種々の変形が可能である。これらの本発明モータは，主としてリラクタンストルクであり，軟磁性体を通過する磁束の分布状態により特性が変化する。主な問題点は，力を発生しない部分の磁気飽和の問題，大トルクを発生させるために大電流を巻線に通電した場合のトルクに寄与しない磁束の問題である。力を発生しない途中の磁路が磁気飽和すると，その部分に起磁力Ｈがかかることになり，その分トルク発生部の起磁力Ｈが低下し，トルクが減少する問題がある。なお，ステータ突極とロータ突極とが対向している部分およびその近傍が大きな磁束密度となることは問題ではない。また，特に，トルクに寄与しない磁束で，かつ，ステータ突極とロータ突極が対向している部分以外の空間スペースを通る磁束を「漏れ磁束成分φＬ」と言うことにする。以下，これらの問題を低減する各種の方法について説明する。【０１６４】
まず，基本的なトルクの発生の例について説明する。図４５は外径側のステータ突極４０１と内径側のロータ突極４０２とが対向していて，これらの部分に起磁力が作用すると，矢印で示すような磁束φＲＳが通る場合を図示している。この場合には，ロータに反時計方向のトルクが発生する。そして，徐々に反時計方向にロータが回転し，ステータ突極４０１とロータ突極４０２とが真正面に向かい合う位置でトルクが零となり，トルク発生が無くなる。もしその位置よりさらに反時計回転側へロータが回転すると，逆の方向の時計回転方向のトルクがロータに発生する。【０１６５】
ステータ突極４０１とロータ突極４０２がわずかに対向している場合，通過する磁束は少ないので，一巡する磁路での磁気飽和の問題は無く，また，（２）式のｄΨ／ｄθは大きな値となることが期待できる。しかし，この時においても，ステータ突極４０１とロータ突極４０２とが対向している部分以外にも周辺の空間を通る漏れ磁束成分φＬが存在している。次に，図４５のロータ突極４０２が反時計方向に回転し，ステータ突極４０１とロータ突極４０２とが対向する位置の手前まで回転した場合，磁束φＲＳは増加し，さらに，前記の漏れ磁束成分φＬも加わることになり，両突極の対向している部分より突極の根元部の部分の磁束が大きくなり，磁気飽和を起こしやすくなる。【０１６６】
図４６に示すように，ステータ突極４０３の円周方向の幅ＴＢ３とロータ突極４０４の円周方向の幅ＴＢ４は，そのモータの運転方法などに関わって選択でき，ＴＢ３とＴＢ４とが同じ値である必然性はない。【０１６７】
図４７では，ステータの突極幅ＴＢ６に対し，その根元に円周方向幅ＴＢ５を大きくし，ステータ突極４０５の根元部の磁気飽和を避ける構造としている。ロータ突極４０６の円周方向幅ＴＢ７についても，根元の円周方向幅ＴＢ８は相対的に大きな値とし，ロータ突極４０６の根元部の磁気飽和を避ける構造としている。このような構造とすることにより，ステータ突極４０５とロータ突極４０６とがトルクを発生する円周方向の範囲を広くすることができる。【０１６８】
次に，ロータ突極の先端部において磁束を制限，磁束の通る磁路を制限する方法を図４８に示す。４３１はステータ突極，４３２はロータ突極である。ロータ突極４３２には，一部に設けられた四角形状の穴４３３，丸穴４３５などの穴を設けることができ，ロータ突極４３２を通過する磁束を制限することができる。長穴４３４は，ロータ突極を通る磁束を制限するだけでなく，ロータ突極内の磁束の経路も制約するので漏れ磁束成分φＬを低減する効果もある。これらの構造とすることにより，ステータ側の磁気飽和を低減することができ，ステータ突極４０５とロータ突極４０６とがトルクを発生する円周方向の範囲を広くすることができる。あるいは，ロータ突極表面の磁束分布を均一化でき，モータの発生トルクが均一である回転範囲を広く取れるようにすることができる。【０１６９】
またこれらの穴には，透磁率の低い樹脂などを充填しても良い。またこれらの穴は，ステータ側に設けることもできる。【０１７０】
さらには，図５０，図５１に示すように永久磁石４３６を配置して，ロータ突極４３２の磁気特性を変えることができる。永久磁石４３６の配置，場所，傾きなどは，図５０，図５１の各例に示すように，種々の方法がある。これらの例では，永久磁石によりロータ突極内の磁束の分布が変化し，ロータ突極４０６に対してトルクを発生する円周方向の範囲を広くすることができる。あるいは，ロータ突極表面の磁束分布を均一化でき，モータの発生トルクが均一である回転範囲を広く取れるようにすることができる。【０１７１】
次に，漏れ磁束成分φＬを，永久磁石を使用して低減する方法を図５２に示す。図５２の中に，いくつかの方法を部分的に記載している。４７２は，効率良くトルクを発生することができる磁束成分である。磁束４７１，４７４は，矢印で示すロータのトルク発生に貢献はするが，有害な効果も発生する磁束であり，特に磁気回路各部で磁気飽和が起きる原因となる磁束成分である。そして，トルク発生の原理上は，排除しても良い磁束成分である。４７３は永久磁石であり，磁束４７１を低減する極性の向きに配置されている。磁石４８０も磁束４７４が低減する向きに配置されている。低減する向きとは，ステータ突極，ロータ突極に作用する起磁力と反対方向に永久磁石の起磁力が作用する方向である。【０１７２】
このように，永久磁石を利用することにより不要な磁束を低減する構成が可能なのは，リラクタンストルクを応用するモータでは，トルクは，その作用する磁束の方向に関係が無いので，意図的にモータ内の磁束の方向を揃えることにより，永久磁石を利用した漏れ磁束の低減が可能となるからである。したがって，永久磁石を使用したブラシレスモータなどにおいては，ステータの各部分に作用する起磁力の方向が回転と共に正と負の値に交流的に変化するので，永久磁石で漏れ磁束を低減させることは困難である。【０１７３】
永久磁石で漏れ磁束を低減することの効果は，モータが大きなトルクを発生するときに顕著である。不要な磁束を排除することにより，ステータ，ロータの各突極および磁路の磁束が低減され，磁気飽和が起き難くなるので大きなピークトルクを得ることができる。また，不要な磁束が減るので，漏れインダクタンスが減少することになり，力率を改善することができ，効率の改善にもつながる。力率を改善できることから，モータを駆動するパワートランジスタの電流容量を低減することができ，駆動装置の小型化，低コスト化も可能である。さらには，本発明のモータ，ステッピングモータ，スウィッチトリラクタンスモータ等の多極化の限界の一因は，前記の漏れ磁束であり，漏れ磁束を低減することにより多極化の限界を上げることができ，トルクを向上することができる。また，永久磁石で漏れ磁束を低減できる場合には，磁気抵抗の大小を作るため各突極の凹凸の高さを小さくすることも可能となり，その効果によるモータの小型化，あるいは，高トルク化を実現することもできる。【０１７４】
モータの用途，モータの使い方にもよるが，モータのピークトルクは非常に重要な特性であり，モータの小型化の限界と密接に関わることが多い。当然，モータのコストにも関わる。【０１７５】
また，前記の永久磁石４７３，４８０は，４７５，４７６，４７７，４７８のように短くするなど形状の変更も可能である。漏れ磁束は，４７Ａ，４７Ｂの方向へも発生し，有害な磁束となっている。各突極の円周方向の両側およびバックヨーク側へも漏れ磁束低減用の永久磁石を配置することにより，より効果的にすることもできる。【０１７６】
なお，ロータ側は，遠心力が作用することから，ステータ側の突極だけに永久磁石を配置することもできる。また，前記の長穴４７９等も併設することができる。特に高速回転のモータにおいては，ロータ側に永久磁石を使用せず，磁束の制約を長穴４７９で実現する方法も有効である。【０１７７】
図５４に，ステータ突極の先端部で，ロータに対向する部分をのぞいた全部の方向へ漏れ磁束低減用の永久磁石を配置した例を示す。ステータ５７１において，ステータ突極の円周前後に永久磁石５７３を配置し，ステータ突極とステータ突極の間であってブックヨーク側へは永久磁石５７Ａを配置し，ステータ突極のロータ軸方向前後には永久磁石５７４を配置している。それぞれの磁石の向きは，巻線の電流が発生する起磁力とは反対方向の永久磁石起磁力を発生する方向であって，回転トルクを発生する磁束５７７の方向の磁束を妨げる方向にしている。ロータ５７２側も同様に，永久磁石５７５，５７Ｂ，５７６を配置し，漏れ磁束を低減している。ステータとロータの間で磁束が通過する場所を，ステータ突極の先端部とロータ突極の先端部に限定している。このような構造とすることにより，不要で有害な磁束を低減することができ，特にモータのピークトルクを増大させることができる。【０１７８】
図５５に示すモータは，図５４のモータに装着した永久磁石の中，各突極近傍の磁石を一部削除したモータである。永久磁石５８３，５８４，５８５，５８６の径方向の長さが短くなっている。各突極の先端部近傍には，巻線の電流による大きな起磁力が作用するため，永久磁石の減磁が起きやすい。その点で，永久磁石の厚さなどの量的な問題，コスト的な問題があり，突極の先端部近傍には永久磁石を配置しない例である。また，突極の先端部近傍の磁束はトルク発生に有効に作用している比率が大きいことも，図５５のモータ構成とする理由の一つである。【０１７９】
このような漏れ磁束を低減する永久磁石の配置は，空間を通過する磁束成分を対象としており，その永久磁石を含む磁路の磁気抵抗が大きいので，必ずしも，前記の永久磁石を軟鉄部へ密着させる必要はない。図５２の永久磁石４７３，４８０のように永久磁石を軟鉄部から浮かせて配置することも可能である。ステータ突極の周辺に磁石の支持部材を配置し，磁石を固定することができる。具体的な一つの例には，ステータ突極の周辺の凹凸部の凹部へ樹脂を磁石と共に充填する方法がある。ロータ側も同様である。【０１８０】
また，電気自動車，ハイブリッド自動車の駆動用モータの場合，前方への駆動トルクは大きな値が必要とされるが，回生トルクはそれほど大きくない場合には，図５２のモータの場合であって，永久磁石４７３，４８０は取り付けるが，各突極の反対側へは永久磁石を取り付けないという選択も可能である。これは，所望性能は満たし，コストは低くする構成も現実的な構成である。【０１８１】
逆に，前記永久磁石を，図５４，図５５に示すように軟鉄部に密着することもできる。具体的には，焼結された永久磁石を接着剤で貼り付けることができる。また，粉状の磁石に樹脂等を加えたいわゆるボンド磁石を軟鉄部に貼り付けることもできる。特に，小型のモータにおいては，型を用いて成形して永久磁石を貼り付ける方法は効果的である。具体的には，プラスチック等の射出成型機あるいは類した成型機の活用が可能であり，量産性，生産コストの点でも実用的である。【０１８２】
図５３に示すモータの永久磁石４８４，４８５，４８６，４８７は，ステータ磁極とロータ磁極が対向するエアギャップ部の近傍に永久磁石が配置されている例である。効果的にトルクを発生する磁束４８３への直接的作用は少なく，不要な磁束４８１，４８２が低減するような配置となっている。なお，各永久磁石の保持は，具体的には，樹脂で磁石を含めてモールドする方法が考えられる。その他にも，種々の固定手段が考えられる。【０１８３】
次に，図５２のモータの永久磁石４７３，４７５，４７６などをステータ突極のコア内部へ配置した例，永久磁石４８０，４７７，４７８などをロータ突極のコア内部へ配置した例を図５６に示す。不要な磁束４９５，４９６を低減する磁石４９３，４９４が，それぞれ，ステータ突極のコア内部，ロータ突極のコア内部へ配置されている。具体的には，磁気的には大きな影響与えない程度の細い軟鉄部分４９Ｆ，４９Ｇにより永久磁石４９４，４９３が支持される構造となっている。このような構造とすることにより永久磁石を容易に固定することができる。他の磁石４９８，４９９，４９Ｂの例などもコアの内部に配置して示している。【０１８４】
また，図５３のモータの永久磁石４８４，４８５，４８６，４８７などをステータ突極のコア内部へ配置した例を図５７に示す。永久磁石５０３，５０５，５０４，５０６が細い軟鉄部５０１，５０２の内側に配置されていて，各磁石の固定が容易である。【０１８５】
図５２〜図５７に示すように，永久磁石を利用して不要な漏れ磁束を低減することにより，モータの突極部およびバックヨークなどの磁束を低減し，磁気飽和を緩和することによりモータの最大限界トルクを向上することができる。また，不要な磁束が低減されるので，モータの力率を向上させることにもなる。また，永久磁石を配置することにより，突極の凸部，凹部の高さを小さくできる場合は，モータの小型化を実現することも可能である。【０１８６】
次に，図５２に示す不要な磁束４７１，４７４を低減する他の方法について説明する。それは，４７３，４８０などを，永久磁石ではなく，導体の板あるいはリングあるいは閉じた巻線とする方法である。その作用は，４７３の部分を磁束が変化する時，磁束の変化を妨げるように導体に渦電流が流れ，磁束の変化を妨げる作用を利用するものである。モータが低速で回転するときには，磁束の変化率が小さいのであまり効果がないが，ある程度以上の回転数では磁束の変化率が高くなり，効果的に磁束４７３，４７４などを低減することができる。図５３，図５４，図５５，図５６，図５７のモータにおいても，各永久磁石を導体に置き換え，同様の効果を得ることができる。【０１８７】
図５９に本発明の他の例を示す。本発明の例として，（ａ）のモータについて考えると，ロータ突極３１およびステータ突極３２は，図５２のロータ突極４３２およびステータ突極４３１に相当し，環状形状の巻線３９へ大きな電流を流すと，図５２の４７１，４７４などのような不要な磁束も各突極周辺に発生する問題がある。すなわち，環状巻線は簡単な形状とすることができ，製作性の容易化，銅損の低減の点では効果的だが，漏れ磁束成分φＬが増加する問題がある。【０１８８】
この問題を低減する一つの方法として，図５２の環状形状の巻線３９とは別に，図５６に示すような各突極５１１に巻回し，直列に接続した巻線５１２を付加することができる。巻線５１２へ電流を通電した時には，図５２の有効な磁束成分４７２と共に巻線５１２に鎖交する漏れ磁束も発生するが，ロータ側からステータ側へ貫通する不要な磁束４７１，４７４は比較的少ない特徴がある。逆に，巻線５１２は巻線長が長くなり，銅損が増加する問題がある。【０１８９】
巻線５１２への電流の通電方法には，環状巻線３９と直列に接続しておき，両方の巻線でステータ突極とロータ突極の間に起磁力を作用させ，トルクを得，不要な磁束成分を低減する方法がある。他の方法には，巻線３９へ大きな電流を流す時だけ，巻線５１２へも電流を流す方法がある。その他の方法として，通常は巻線３９でモータを駆動し，大電流の時には駆動装置を巻線３９から巻線５１２へ切り替えてモータを駆動する方法もある。【０１９０】
次に本発明モータを高速回転で運転する場合の風損を低減する方法について説明する。図４９に示すように，ステータ突極の内径側に部材４４１を追加し，ステータの内面を滑らかな円筒形とすればよい。あるいは，ロータの外径側に部材４４２を追加し，ロータの外周面を滑らかな円筒形とすればよい。両方の部材４４１と４４２を付加しても良い。また，部材４４１，４４２を電磁気的な弊害が問題とならない程度に細くし，ステータコア４４３あるいはロータコア４４４と同一の材料で製作する方法もあり，この場合にはそれぞれのコア製作と同時に作ることができるので，コスト的に有利である。図５５に示すような磁石の配置も可能であり，磁石の支持部は支持が可能な程度に強固な構造にすることもできる。【０１９１】
次に，モータの回転方向の中，特に片方向の回転トルクが改善されるモータ構成について説明する。図１３の３相リラクタンスモータについて図１４の（ｂ）に示すようなロータ突極の形状とステータ突極の形状とにすることにより，片方向の回転能力が向上することについては先に説明した。また，図１６の４相リラクタンスモータについては，図１７のロータ突極６７，ステータ突極６８に示すように，相互に反対方向のロータ軸方向突極幅を広くすることにより，片方向の回転能力が向上することについて説明した。このように，片方向の出力トルクを向上するためには，ロータ突極とステータ突極の形状を円周方向に不等形状にして両突極間の磁気インピーダンスを回転位置によって変化を与え，かつ，その時の他相のロータ突極とステータ突極との磁気インピーダンスとの相対差を作り出すことにより，リラクタンストルクを向上させることができる。なお，各突極の磁気特性は，単純に突極の形状を変えるだけでなく，くぼみを持たせたりして，透磁率の異なる材質とすることでも可能である。【０１９２】
次に，本発明のモータにおいて，モータ効率を改善する方法について，図５８に示し，説明する。図５８のモータは，図５７のモータに，永久磁石６１１，６１２を追加した構成である。永久磁石６１１，６１２の磁石の向きは，内周側から外周側へＮ極が向いた永久磁石であり，巻線の電流によって磁束６１３を励起する方向に向いている。このように永久磁石を，磁束が励起される方向へ向けて配置することにより，例えば，図１２の（ａ）のモータの場合，巻線３９，４０，４１に通電する電流を低減することができる。モータの磁気回路の励磁電流の一部を永久磁石が負担することになる。モータの力率も改善されることになる。【０１９３】
なお，電流が零の時の永久磁石に起因するコギングトルクは，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相の磁気的なバランスをとることにより平滑化可能である。一般的には，大電流時の効果よりも，低負荷時の低電流時の銅損低減の効果が大きく，軽負荷の時間的比率が高くかつ効率が重要視される用途では特に効果的である。【０１９４】
この特性は，本発明モータを高速回転での定出力制御の運転で活用する場合には，特に重要な特性である。例えば，使用回転数範囲が０〜１００００ｒｐｍのモータで，２５００ｒｐｍを基底回転数とすると，２５００ｒｐｍで定格電圧となるので，７５００ｒｐｍの時には１／３の平均磁束で運転制御しなければならない。このような状況では，リラクタンスモータは磁気エネルギーとコエネルギーの関係より力率が低下しがちである。もし，この運転領域において，永久磁石でモータの磁束を負担することができれば，このような高速回転での力率を改善することができる。【０１９５】
次に，本発明モータの高トルク化，高出力化の方法について説明する。本発明モータのトルクは，（１）〜（５）式に示すように，ｄφ／ｄθに比例する。このｄφ／ｄθを大きくする具体的なモータ構造例として，図１２の（ａ）のモータのロータ突極３１，３３，３５とステータ突極３２，３４，３６を変形した例を図６０，図６１に示す。各相の突極を通過する磁束φを大きくするためには，軟磁性体の飽和磁束密度ＢＭが有限なので，ステータ突極とロータ突極との対向面積が広いこととその他の部分のモータの磁気回路が磁気飽和しない構造とすることが条件となる。【０１９６】
図６０のモータは，ロータ突極５２１，５２３，５２５とステータ突極５２２，５２４，５２６とのそれぞれの対向面積を広くするために，ステータ突極のロータ軸方向断面形状を図６０に示すように凸型形状とし，ロータ突極のロータ軸方向断面形状を図６０に示すように凹型形状としている。このような構造とすることにより，図１２の（ａ）のモータに比較し，図６０のモータはステータ突極とロータ突極との対向面積が広くなり，ｄφ／ｄθを大きくすることができ，トルクの増大が可能となる。【０１９７】
図６１に示すモータは，ロータ突極５３１，５３３，５３５とステータ突極５３２，５３４，５３６のロータ軸方向断面形状が図６１に示すように三角形状に近い台形形状となっている。この構造においても，単純論理的には，図６０に示した例と同様の効果があり，さらに，ロータ突極部およびロータ突極部の近傍の磁気飽和を考える時，図６１の形状の方が磁気飽和しにくいという点で優れている。【０１９８】
次に本発明のモータにおいて，モータの磁路の磁気飽和を低減する方法について説明する。図６２の上側の図はステータコアの側面図，図６２の下側の図はその下面図である。５４１はステータ突極，５４２はその突極の根元が太くなった形状５４２，５４３を示している。このように，ステータ突極５４１の円周方向を利用して磁路断面積を拡大することにより磁路の磁気抵抗を低減している。さらに，拡大した部分５４２，５４３のロータ軸方向形状はステータ突極の中央部に近い部分を主とし，ロータ軸方向両端はステータ突極５４１より凹ませることにより，対向するロータ突極との漏れ磁束を低減し，また，他の相の磁気回路がロータ軸方向に隣接して配置されるときの隣接磁気回路との漏れ磁束も過大にならない形状としている。【０１９９】
なお，図６０，図６１に示すような溝型の磁極形状と図６２の形状および考え方を複合した構造の磁極も製作することができる。【０２００】
次に，本発明のモータを電磁鋼板を金型で絞り加工した部品で製作する例を図６３に示し，説明する。電磁気的な基本構成は図１２の（ａ）のモータと同じである。５５１はＡ相のロータ突極，５５３はＡ相のステータ突極，５５２は相互の間のエアギャップ部である。５５４は磁束通過用磁路，５５５はＢ相のステータ突極，５５６はＣ相のステータ突極であり，円周方向形状はそれらの側面形状が図９の形状をなしており，図６３では破線で示している。【０２０１】
図６３のモータの例は，各ステータ突極，ステータバックヨーク，ロータ磁極，ロータバックヨークが成形された各電磁鋼板とロータ軸１で構成されている。各電磁鋼板は，電磁鋼板の成形のし易さから，継ぎ目５５７，５５８，５５９等で分離されていて，突き合わされている形状である。各部の磁路は２枚の電磁鋼板で構成されていて，前記の突き合わせ部は隣接する電磁鋼板の突き合わせ部と一致しない構成として，突き合わせ部のエアギャップによる磁気抵抗の変化に対して磁束が隣接する電磁鋼板からも回り込める構成とし，磁気抵抗の増大，突き合わせ精度のばらつきによる磁気抵抗ばらつきを低減している。【０２０２】
５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃは各相の巻線であり，それらの作用は図１２の（ａ）のモータと同様であり，電磁気的作用も原理的に同じである。【０２０３】
なお，ロータ側の電磁鋼板をロータ軸１へ組み付け後に，ボビンを装着し，各巻線をその外周からボビンへ巻き込む方法であれば，前記の突き合わせ部をロータから排除することもできる。その他にも，巻線コイルの組み込み順と電磁鋼板の成形の方法を工夫して，前記突き合わせ部を排除することも可能である。【０２０４】
図６３に示すようなモータ構成は，金型を使用して電磁鋼板を切断加工，絞り加工を行うことにより製作することができるので，生産性が高く，コストを低減することができる。小型のモータで，各磁路の厚みが電磁鋼板１枚で構成できる大きさのモータの場合は特に生産性が高い。なお，使用される電磁鋼板の特性としては，電磁気的特性だけでなく，成形性に優れた材質である必要がある。また，図６３は１例にすぎず，電磁鋼板で製作される各部品は，絞り加工の容易さ，ロータ軸１，巻線５５３，その他，軸受け，モータケースなどの組み立ての都合などを配慮した構造、形状とすることができる。また，各部の電磁鋼板の枚数を３枚以上の構成とすることもできる。【０２０５】
次に，本発明モータを構成する軟磁性材料について，図６４に示し，説明する。図６４の（ａ）は，アモルファスの積層体である。アモルファスは非晶質金属とも言われ，鉄損が小さいので高周波特性に優れている。しかし，その性格上，２５マイクロメータ程度の薄膜の軟磁性体なので，接着剤などによりある程度積層して厚みを持たせて積層体５６１として加工，組み立てを行った方がモータの製作効率がよい。アモルファスの積層体５６１の片側あるいは両側に通常の電磁鋼板５６２を貼り合わせて図６４の（ｂ）あるいは（ｃ）の形状として加工，組み立てを行っても良い。アモルファス積層体５６１と電磁鋼板５６２を貼り合わせた複合材料とする，即ち，ある程度の強度を持つ電磁鋼板５６２を基板としてアモルファスを積層することができる。また，この複合材料は、金型を使用して打ち抜き加工する時の打ち抜き性がよい。また，モータとして完成したときの特性として，磁束密度が高いという電磁鋼板５６２の特性と低鉄損のアモルファス積層体５６１の特性とが複合された特性を得ることができるなどの特徴がある。【０２０６】
また，３次元の方向の磁路を実現する具体策として，本発明モータの軟磁性体材料として，磁束の方向に制限がない圧粉磁心を使用することが挙げられる。【０２０７】
図２６のモータにおいて，ステータコア２２４には冷却用の通路２２５が設けてある。この冷却用通路２２５へは，空気，ガスなどの気体，水，油などの液体，あるいはミストなどの混合物を通し，モータを冷却することができる。【０２０８】
特に，アウターロータ型のモータの場合，ステータ巻線がモータの中心に近い部分に配置されているので，モータの中心近傍に簡単な冷却手段を設けて，低コストで効果的なモータ冷却を実現することができる。また，アウターロータ型のモータは，発熱部がモータの内側に配置されているので，一般的に，冷却効率が悪いという面があり，その解消方法としても有力である。冷却媒体を低温に冷却して冷却用通路２２５へ通せば，より効果的にモータを冷却することができる。また，冷却用通路２２５は，金属あるいは樹脂などのパイプで構成されていても良い。また，自動車へモータを取り付けて駆動する場合には，モータと駆動装置を一体化する，あるいは近傍に配置することも多く，駆動装置の冷却とモータの冷却を直列に接続することもできる。【０２０９】
図２６には，巻線２１９，２２０が，その断面が円形の金属パイプで構成された例が図示されている。そして，この金属パイプの中央の穴に冷却用の気体あるいは液体あるいはミストなどの混合物を通してモータを冷却することができる。【０２１０】
金属パイプの材料は，銅，アルミニュームなどが適している。銅は導電率が高いが比重が大きいので，軽量化の必要性が高い場合はアルミニュームあるいはアルミニューム合金を使用して軽量化する。アルミニュームの導電率は銅ほど高くないので，発熱の問題を金属パイプと冷却媒体でカバーする方法がある。図２６の巻線２２１は，四角形状の金属パイプの例である。円形の金属パイプに比較して，四角の金属パイプは，巻線間スロットのスペースをより効果的に活用することができる。【０２１１】
図８７に示すような従来のモータの場合，巻線に銅パイプの使用することは，巻線の太さが細いのであまり現実的ではなかった。図８７のモータを多極化する場合には，その断面図から容易に想像できるように，巻線の配置されるスロットのスペースはさらに狭くなっていく。しかし，本発明のモータの場合，構造的にモータの多極化が容易であり，多極化しても環状の巻線を配置するスロット形状は狭くなることはなく，変化しない。また，巻線の電圧は，（２）式より，磁束鎖交数Ψの角度変化率ｄΨ／ｄθに比例するので，多極化すると極数に比例して磁束鎖交数Ψの角度変化率ｄΨ／ｄθが大きくなり，各相の巻線の巻回数を小さくする必要性が出てくる。結果として，本発明モータを多極化した場合には巻線の巻回数が少なくなり，図２６の各スロットに巻回する巻線は，従来のモータに比較して，太い巻線とすることができる。また，本発明モータの巻線形状は，簡素な環状形状とすることができる。それらの結果，本発明モータでは金属パイプで冷却機構を兼ねた巻線を実用的に実現できる。なお，金属パイプによって，電流の通電と冷却の両方を行う方法は，本発明の種々モータへ適用することができる。【０２１２】
なお，金属パイプの導体を活用した冷却の方法では，電気絶縁の問題があり，電気絶縁性の高い冷却媒体を使用する必要がある。高圧空気を冷却媒体とする場合には，異物の混入を避けるためのフィルターが必要である。冷却水を使用する場合には，水の電気伝導度を低く保つ工夫が必要である。冷却油を循環させる場合は，油の電気伝導度は低いので，比較的容易である。また，巻線の端には，電流の供給線への接続に加え，電気絶縁を保ちながら，冷却媒体の注入，排出を行うための処理が必要である。【０２１３】
次に，本発明モータの各相のステータ磁極のロータ軸方向長さＭＬＰについて説明する。図６５，図６６に，図１５に示す４相のモータのステータ突極形状とロータ突極形状と各巻線の形状を変形した例を示す。図６５のＭＬはステータのロータ軸方向長さである。６５５はＡ相ステータ突極，６５６はＢ相ステータ突極，６５８はＣ相ステータ突極，６５９はＤ相ステータ突極であり，ここには概その配置を示していて，具体的な形状は図６６に示している。図６６は，ステータとロータが対向するエアギャップ面の各部の円周方向形状を，直線上に展開した図であり，水平軸は回転角θを電気角で表し，縦軸はロータ軸方向を示している。図６６に示すように，各相のステータ磁極のロータ軸方向形状が図６５に示した形状より大きくなり，隣接したステータ磁極側へ互い突き出た形状となっている。各ステータ磁極のロータ軸方向長さはＭＬＰであり，相数Ｎは４として，ＭＬＰ＞ＭＬ／Ｎ＝ＭＬＰ／４の関係となっている。図６５に示す断面図では，巻線のスペースが必要であることから，ＭＬＰ＜ＭＬ／Ｎ＝ＭＬＰ／４となるが，隣接したステータ磁極側へ互い突き出ることによってＭＬＰを大きくしている。なお，図６６の各ステータ突極上の正負のマークは磁束の通過する方向を示している。【０２１４】
このように，ステータ突極のロータ方向長さＭＬＰを大きくする理由は，各ステータ突極および各巻線に鎖交する磁束φの回転変化率ｄφ／ｄθを大きくし，モータの発生トルクを大きくするためである。ここまでに示した本発明の各モータのステータ磁極形状についても，同様にステータ磁極形状を変形することが可能である。【０２１５】
６５７と６５Ｅは円筒状形状が小さなエアギャップを介して互いに対向した形状であり，ステータのバックヨークからロータのバックヨークまで磁束が比較的容易に通過できるような構成とした磁束通過用磁路である。【０２１６】
６５１はロータで，６５２，６５３は，図９に示したようなロータの突極であり，図６６の場合にはロータ突極の円周方向位相は同一である。また，１組のロータ突極が２組のステータ突極に対向していて，共用されている。図６６の６５２Ｚは，ロータ突極６５２，６５４の突部である範囲を示す図である。【０２１７】
図６６は，各巻線の形状に関し，巻線６５Ｂ，７５Ｃは単純な環状の巻線であることを示しているが，巻線６５Ａ，６５Ｄの形状は隣接するステータ磁極がそれぞれロータ軸方向へ突き出た形状となっているので，ロータ軸方向に波状の凹凸のある環状の巻線形状となっている。巻線６５Ａ，６５Ｄの長さが長くなるが，鎖交する磁束φの回転変化率ｄφ／ｄθを大きくすることができる。【０２１８】
次に，図６７，図６８に，図２４に示す６相のモータのステータ突極形状とロータ突極形状と各巻線の形状を変形した例を示す。なお磁束の方向が逆の方向を向くステータ磁極を同一の相であると定義すると，３相のモータと解釈することもできる。６７２はＡ相，Ｄ相のステータ磁極，６７５はＢ相，Ｅ相のステータ磁極，６７２はＣ相，Ｆ相のステータ磁極である。図６８はステータとロータが対向するエアギャップ面の各部の円周方向形状を，直線上に展開した図であり，水平軸は回転角θを電気角で表し，縦軸はロータ軸方向を示している。図６８に示すように，各相のステータ磁極のロータ軸方向形状が図６７に示すステータのロータ軸方向長さＭＬの約１／３となっている。各ステータ磁極のロータ軸方向長さはＭＬＰであり，相数Ｎは６として，ＭＬＰ＞ＭＬ／Ｎ＝ＭＬＰ／６の関係となっている。【０２１９】
図６８において，巻線６７３，６７６，６７９の形状は隣接するステータ磁極がそれぞれロータ軸方向へ突き出た形状となっているので，ロータ軸方向に波状の凹凸のある環状の巻線形状となっている。６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃ，６７Ｄは非磁性体で，ロータ軸方向の磁気的な作用を分断している。【０２２０】
次に，図６９，図７０に，図６７，図６８に示す６相のモータをさらに変形した例を示す。６９Ｄはロータで，６９１はロータ突極であり，図６７において配置されていたロータ内の非磁性体を排除し，ロータのロータ軸方向形状を全長にわたって同一としている。７０１はロータの突部の範囲を示している。６７２はＡ相，Ｄ相のステータ磁極，６７５はＢ相，Ｅ相のステータ磁極，６７２はＣ相，Ｆ相のステータ磁極である。６９Ａ，６９Ｃは非磁性体である。６９３，６９６，６９９は巻線である。【０２２１】
各ステータ突極と巻線の形状は，その展開図７０に示す形状となっている。各ステータ突極のロータ軸方向長さＭＬＰは，図６８に示した例に比較してさらに大きくなっていて，磁束φの回転変化率ｄφ／ｄθを大きくすることができる。【０２２２】
次に，図１８，図１９に示した５相のモータを変形した例を図７１に示す。７１１はＡ相のステータ突極，７１２はＢ相のステータ突極，７１３はＣ相のステータ突極，７１４はＤ相のステータ突極，７１５はＥ相のステータ突極である。【０２２３】
次に，図６６のモータを６相に変形した構成例を図７２に示す。７２１はＡ相のステータ突極，７２２はＤ相のステータ突極，７２３はＣ相のステータ突極，７２４はＦ相のステータ突極，７２５はＥ相のステータ突極，７２６はＢ相のステータ突極である。７２７は各相のステータ突極に共通の磁束通過用磁路である。【０２２４】
７２８，７２９，７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄは各巻線である。この構成のモータは，前記したように，各ステータ突極に対して差動的に電流を通電することにより，各相のステータ磁極を他相に影響することなく単独に励起することができる。その結果，図６８，図７０に示した例に比較して，図７２に示すモータはリラクタンス型のモータでありながら，ステータ磁極を密に配置することが可能である。また，６相の中，２相もしくは３相が同時にトルクを発生することができ，よって効果的にトルクを発生することができる。【０２２５】
また，図７２において，磁束通過用磁路７２７と巻線７２Ａを排除した構成のモータとすることもでき，それは，図７１の５相のモータを６相化したモータでもある。【０２２６】
次に，ステータ磁極間の漏れ磁束を，巻線の形状と巻線の配置により低減する方法について，図７３，７４に示し，説明する。図７３は図７１のＲＪ〜ＲＪの断面図であり，同一部は同一符号で示している。【０２２７】
７１Ａはステータのバックヨークである。７１２はＢ相のステータ突極の断面図，７１４はＤ相のステータ突極の断面図である。７１６，７１７，７１８，７１９は各巻線の断面図である。これらの巻線の形状は，図７３，図７４の（ａ）に示すように，平板状の形状をした導体を３ターン巻回した例である。【０２２８】
これらの各相の巻線は，各相のステータ磁極を遮るように配置されており，各巻線が各相のステータ磁極へ作用する起磁力は，各相のステータ磁極の先端部近傍に作用する構成とされ，各ステータ磁極からロータ側へ前記起磁力が作用する構成とされている。その結果，他相のステータ磁極との間の漏れ磁束を大幅に低減することができる。また，例えば図７４の（ａ）に示す巻線７１８のように平板状の巻線形状をしているので，矢印７１Ｂで示すような漏れ磁束が増加するとき，矢印７１Ｃに示すような渦電流が誘起され，この渦電流が前記磁束７１Ｂの増加を妨げる効果があるので，他の相とのステータ磁極間の漏れ磁束７１Ｂを低減させることができる。【０２２９】
なお，本発明モータの巻線形状は，図７４の（ａ）等に限定されるわけではなく，図７４の（ｂ）のようにラジアル方向に分割されていても良い。また，通常の丸線，より線でも可能である。なお，巻線７１８の各部分に流れる電流は，矢印７１Ｃのような渦電流と巻線７１８に通電される相電流との合成電流となる。また，各相の巻線形状は，図７３に示すような形状に限定されるわけではなく，各巻線がステータ磁極のオープニング部の近傍まで配置されていれば，他の相のステータ磁極間の漏れ磁束を低減する効果がある。【０２３０】
図１〜図７４のモータおよび本文の説明で本発明モータについて示したが，それらのモータを組み合わせて複合モータとすることができる。例えば，ロータ軸方向に複数個のモータを並列に取り付け，かつ，位相を変えることにより多相モータを構成することができる。あるいは，モータの外径側と内径側に異なる２個のモータを配置し，モータ内部のスペースをより効果的に活用することができる。【０２３１】
また，図２６〜図７４に示すモータ構成技術を図１〜図２５のモータへ適用した構成とすることができ，それぞれの効果を得ることができる。一部の組み合わせ構成例について示したが，全組み合わせについて記述すると記述量が膨大となり，現実的ではない。【０２３２】
例えば，図１２の（ｂ）あるいは図３０あるいは図３２のモータにおいて，さらにモータ出力トルクを大きくする方法例として次のような方法がある。ロータステータ間のエアギャップを小さくする。多極化する。図５２に示すような，漏れ磁束を低減するための永久磁石４７７，４７８等を形状を変えて配置する。図６１，図６５〜７２のように，ステータ突極のロータ軸方向長さＭＬＰを大きくする。図７３，７４に示すように，ステータ磁極間の巻線を平板化し，かつ，ステータ磁極間の漏れ磁束を遮るように配置する。より強力な永久磁石，高磁束密度で低鉄損の軟磁性体を使用する。１個のモータの中に，内径側と外径側のように，複数組のモータを組み込む。以上のような技術を組み合わせ，重ね合わせることにより大きなモータ出力トルクを実現することができる。【０２３３】
以上、本発明に関する種々形態の例について説明したが、それらを種々変形することも可能であり、そのような変形例も本発明に含まれる。例えば、相数，極数については，例で示したモータより大きな相数，極数への展開が可能であり，特に極数はトルクと直接的に関係が強い。【０２３４】
モータの形態については，エアギャップ形状が円筒形であるインナーロータ型モータを主に説明したが，アウターロータ型モータ、エアギャップ形状が円盤状であるアキシャルギャップ型モータ等に変形できる。また、エアギャップ形状が円筒形状をややテーパ状に変形したモータ形状も可能であり、特にこの場合には、ステータとロータとを軸方向に移動させることによりエアギャップ長を変化させることができ、界磁の大きさを変化させモータ電圧を可変することが可能である。このギャップ可変により定出力制御を実現することが可能である。【０２３５】
また，説明した本発明モータでは，各巻線がロータ軸方向に発生する起磁力は，３相正弦波交流のように電流総和が零になるようにバランスしていないことがある。したがって，モータの動作状態によっては，ロータ軸が磁化されて鉄粉が付着するなどの問題を発生することがある。この問題を解決する方法として，ロータ軸の同軸上に巻線を付加し，アンバランス起磁力をキャンセルする電流を通電することもできる。【０２３６】
また、２個のモータを、ロータ軸に起磁力が残らないように電磁気的に対称に配置構成することにより前記起磁力の問題を解消することも可能である。例えば、ステータ磁極の配置順を逆に設定し巻線の電流方向を逆に設定すれば、トルクの発生方向は同一で巻線に流すべきアンバランスな電流分の起磁力を反対方向に作り出すことができ、２個のモータのアンバランスな起磁力が相互に相殺される構成とすることができる。さらに、３個以上の電磁気的にアンバランスなモータを同軸上に配置して電磁気的なバランスを保つこともできる。【０２３７】
また、複数のモータを複合化する場合、あるいは、モータの応用機器と組み合わせる場合、部品の共用などによる簡素化も可能である。また、本発明モータの一部を省略して削除した構造も可能である。【０２３８】
軟磁性体としては通常の珪素鋼板を使用する他に、アモルファス電磁鋼板、粉状の粉末軟鉄を圧縮成形した圧紛磁心等の使用が可能である。特に小型のモータにおいては、電磁鋼板を打ち抜き加工、折り曲げ加工、鍛造加工することにより３次元形状部品を形成し、前述の本発明モータの一部の形状と成さしめることもできる。【０２３９】
モータの巻線については、ループ状の巻線を多く記述したが、必ずしも円形である必要はなく、楕円形、多角形、磁気回路の都合などによりロータ軸方向に部分的な凹凸形状が設けられた形状等の多少の変形は可能である。また，例えば１８０°位相の異なるループ状巻線がステータ内にある場合は、半円状の巻線として１８０°位相の異なる半円状巻線に接続して閉回路とすることにより、ループ状巻線を半円状巻線に変形することも可能である。さらに分割して、円弧状巻線に変形することも可能である。【０２４０】
また、各ループ状巻線はスロットの中に配設された構成のモータについて説明したが、スロットのない構造でステータのロータ側表面近傍に薄型の巻線を配置した構造のモータ、いわゆるコアレスモータとすることも可能である。【０２４１】
また，ステータ磁極，ロータ磁極の円周方向配置については，同相の部分は電気角的に同一の位置に配置される構造を基本として説明したが，トルクリップル，振動，騒音を低減するため，円周上に配置される各部分を高調波がキャンセルされるように円周方向あるいはロータ軸方向にシフトして配置することが効果的である。具体的には，対象となるモータ部について，例えばＡグループとＢグループに二分し，問題となる高調波の周期の１／２だけ片方のＡグループのモータ部を円周方向に位置をシフトすれば，前記の問題となる高調波をキャンセルすることができる。【０２４２】
これらの種々変形したモータのついても、本発明モータの趣旨の変形技術は本発明に含むものである。【０２４３】
次に，本発明モータを駆動制御する駆動回路および駆動方法について説明する。【０２４４】
図７５は，３個の巻線７３７，７３８，７３９を持つリラクタンスモータの駆動回路として広く使用されている回路を示す。３個の巻線７３７，７３８，７３９へ，片方向の電流ではあるが，自在な電流を流すことができるので種々の駆動法に活用することができる。７３１，７３２，７３３，７３４，７３５，７３６は，電流のオン，オフ制御が可能な電力制御素子で，いわゆる，ＩＧＢＴ，パワーＦＥＴなどである。各電力素子には逆方向電流を通電するダイオードが接続されていて，前記各電力素子がオフとなるときに電流を通電するダイオードである。この時，各ダイオードは，モータ内および配線部の磁気エネルギーの電源への回生，モータおよびモータ負荷の運動エネルギーの電源への回生を行うこともできる。７３０は直流電源である。【０２４５】
図８７に示すスウィッチトリラクタンスモータも図１３の制御回路を用いて制御することができる。【０２４６】
図７５の駆動回路を使用して前記の図８のモータを駆動する制御について図７７に示す。図８のＡ相巻線２４は図５７の巻線７３７，巻線２５は巻線７３８，巻線２６は巻線７３９である。図６１の横軸はロータの回転位置を電気角で示し，各電力素子の制御タイミングを示している。縦軸はその各電力素子の制御および非制御を示しており，「１」は「制御する範囲」であることを示しており，「０」は「非制御の範囲」を示している。前記の「制御する範囲」とは，電力素子をパルス幅変調制御いわゆるＰＷＭ制御し，巻線に電流を通電することを指している。したがって，「制御する範囲」と「非制御の範囲」は，巻線に電流を「通電する範囲」と「通電しない範囲」という言葉に置き換えても良い。また，「非制御の範囲」では該当する電力制御素子は電流を流してはいけないわけではなく，例えば，３巻線７３７，７３８，７３９の全てに常に電流を流すが，その電流大きさが異なるように制御するという制御であっても良い。この電流制御は，具体的には，あるロータ回転位置の範囲の間は一定値の電流とする，電流値を徐々に増加する，台形状にする，正弦波状にする等種々の制御が可能であり，もちろん電流の大きさも可変とすることができる。また，電流制御ではなく，電圧制御でモータを駆動することもできる。また，ＰＷＭの電流変調には種々の方法を使用することができる。【０２４７】
図７７において，電力素子７３１は図７７の（ａ）が１の範囲で制御することを示し，それぞれ，７３２は（ｂ），７３３は（ｃ），７３４は（ｄ），７３５は（ｅ），７３６は（ｆ）が１である範囲で制御されることを示している。この時，図８のモータのＡ相のロータ突極１８とステータ突極１９は，例えば図７７の０〜１２０°の範囲で図４５に示すようなロータ突極１８とステータ突極１９の配置関係にあり，図７５の電力素子７３１，７３２によって巻線７３７へ電流を通電すれば図８のモータがトルクを発生する関係である。その状態で，ロータが回転すると回転位置に応じて各動作すべき電力素子，モータのロータ突極とステータ突極が，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相，Ａ相・・・・と順次変わっていく。整理すると，電気角で０〜１２０°の範囲では，電力素子７３１と７３２が制御されて巻線７３７に図７７の（ｇ）の電流ＣＣ１が通電され，図８のモータのロータ突極１８とステータ突極１９が図４５のような位置関係にあって，前記電流による起磁力が印加され磁束が誘起されて反時計回転方向のトルクがロータに発生する。電気角で１２０〜２４０°の範囲では，電力素子７３３と７３４が制御されて巻線７３８に図７７の（ｈ）の電流ＣＣ２が通電され，図８のモータのロータ突極２０とステータ突極２１が図４５のような位置関係にあって，前記電流による起磁力が印加され磁束が誘起されて反時計回転方向のトルクがロータに発生する。そして，電気角で２４０〜３６０°の範囲では，電力素子７３５と７３６が制御されて巻線７３９に図７７の（ｉ）の電流ＣＣ３が通電され，図８のモータのロータ突極２２とステータ突極２３が図４５のような位置関係にあって，前記電流による起磁力が印加され磁束が誘起されて反時計回転方向のトルクがロータに発生する。【０２４８】
また，図７７の電流の制御範囲には，２組の相が同時に駆動できる領域も多く，図７７に破線で示すように制御範囲を広げることもできる。また，図８のモータでトルクの方向が反対で，時計回転方向のトルクを発生するときは，図４５の関係から容易に想像できるように，図４５のロータ突極とステータ突極とが対向する部分が，それぞれ，円周方向の逆方向の端になり，ロータ回転位置と電流の通電範囲の関係が大きく変わる。【０２４９】
次に，図１２の（ａ）に示すモータの電流の駆動法について説明する。図８のモータの場合には，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相の電磁気的な動作は各相が独立の関係であったが，図１２の（ａ）のモータはＢ相とＣ相とが電磁気的に干渉するので，制御の方法が変わる。制御回路は図７５に示すものであって，図１２の（ａ）のＡ相巻線３９は図５７の巻線７３７，巻線４０は巻線７３８，巻線４１は巻線７３９である。各電力素子の動作範囲は，図７８のようになる。【０２５０】
電気角で０〜１２０°の範囲では，電力素子７３１と７３２が制御されて巻線７３７に図７８の（ｇ）の電流ＣＣ４が通電され，図１２の（ａ）のモータのロータ突極３１とステータ突極３２が図４５のような位置関係にあって，前記電流による起磁力が印加され磁束が誘起されて反時計回転方向のトルクがロータに発生する。【０２５１】
電気角で１２０〜２４０°の範囲では，電力素子７３３と７３４が制御されて巻線７３８に図７８の（ｈ）の電流ＣＣ５が通電され，同時に，電力素子７３５と７３６が制御されて巻線７３９へ巻線７３８の電流とは逆向きの図７８の（ｉ）の電流ＣＣ６＝−ＣＣ５が流される。この時，図１２の（ａ）のモータのロータ突極２０とステータ突極２１が図４５のような位置関係にあって，前記電流による起磁力が印加され磁束が誘起されて反時計回転方向のトルクがロータに発生する。そしてこの時，ロータ突極３７とステータ突極３８の間には前記電流ＣＣ５＋ＣＣ６＝ＣＣ５−ＣＣ５＝０が発生する起磁力が印加されるが，２つの電流の和は零なので起磁力が作用しないことになる。その結果，この時，ロータ突極３７とステータ突極３８の間での磁束の誘起は小さく，トルクは発生しないことになる。【０２５２】
電気角で２４０〜３６０°の範囲では，電力素子７３５と７３６が制御されて巻線７３９に電流ＣＣ７が通電され，図１２の（ａ）のモータのロータ突極３７とステータ突極３８が図４５のような位置関係にあって，前記電流による起磁力が印加され磁束が誘起されて反時計回転方向のトルクがロータに発生する。【０２５３】
なお，図１２の（ａ）の巻線４０について，巻線３９の電流とは逆向きに電流を流したが，この巻線４０に逆向きの電流を流すということは，巻線の巻回方向を逆にするということと同じことである。また，制御回路から巻線への接続を逆にするということとも同じことである。【０２５４】
図７９に，図１２の（ａ）のモータモデルへ図７８の通電モードで，ロータ回転位置に同期して順次，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相と制御する例について，コンピュータで非線形有限要素法を使用して，モータの３次元形状の磁界解析を行い，モータの出力トルクを計算した例を示す。横軸は電気角で，縦軸はモータの出力トルクである。トルクＴ−Ａ，Ｔ−Ｂ，Ｔ−Ｃは，それぞれ，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相について該当する巻線へ電流を電気角で１２０°の範囲だけ流し，ロータ突極とステータ突極とが発生するトルクである。特に，Ｂ相のトルクＴ−Ｂについては，２つの巻線４０，４１へ逆向きの電流を流し，差動的に動作させているが，理論通りのトルクが得られることが確認できる。なお，電気角で１２０°周期のトルクリップルが見られるが，この程度であれば使用可能な用途も多い。また，このトルクリップルを低減する手段として，モータの磁極形状を改良する方法，各相の電流を電気角で１２０°〜１８０°の範囲でも流すことによりトルクの低下を低減する方法，電流の振幅で補正する制御的な方法など，多くのトルクリップル低減方法があり，改良が可能である。【０２５５】
次に，３相の巻線の片方向の電流を制御する他の回路を図７６に示す。直流電源７３０の他に，同様の直流電源あるいは単にコンデンサで構成される第２の直流電源７３Ｄを備え，７３Ｄに蓄えられたエネルギーを直流電源７３０へ移動可能なＤＣ−ＤＣコンバータ７３Ｅを備えた２電源方式である。この制御回路は公知の制御回路であり，図８７のスウッチトリラクタンスモータを駆動することもできる。【０２５６】
巻線７３７の電流を電力素子７３２で制御し，電力素子７３２がオフとされると電流はダイオード７３Ａを介して第２の直流電源７３Ｄへ回生され，巻線７３８の電流を電力素子７３４で制御し，電力素子７３４がオフとされると電流はダイオード７３Ｂを介して第２の直流電源７３Ｄへ回生され，巻線７３９の電流を電力素子７３６で制御し，電力素子７３６がオフとされると電流はダイオード７３Ｃを介して第２の直流電源７３Ｄへ回生される。この方式で磁気エネルギーの回生が可能となるためには，第２の直流電源７３Ｄの電圧が直流電源７３０に比較して無視できない程度に大きくなければならない。そうでないと，回生時間を短くすることができない。例えば，直流電源７３０の電圧が２００Ｖの時，第２の直流電源７３Ｄの電圧が５０Ｖ以上というような値である。【０２５７】
図７６の制御回路の特徴は，各巻線の通電に直接的に必要な電力素子の数が少ないことである。ＤＣ−ＤＣコンバータ７３Ｅは，各種の構成が可能であり，比較的簡単な構成とすることもできる。そして，このＤＣ−ＤＣコンバータ７３Ｅは，複数のモータの制御回路に共通に使用することができ，例えば，５個のモータを制御するときにもＤＣ−ＤＣコンバータ７３Ｅは１個の構成とすることもできる。したがって，モータ１個あたりの制御回路としてＤＣ−ＤＣコンバータのコスト，制御装置スペースを低減することができる。そして，図７６の制御回路で，図７７，図７８に示した電流制御を行うことができる。【０２５８】
次に，電力素子４個で３巻線の電流を制御する制御回路を図８０に示す。巻線７７５の電流は電力素子７７１と７７２で制御し，巻線７７６の電流は電力素子７７１と７７４で制御し，巻線７７７の電流は電力素子７７３と７７４で制御する。今，図１２の（ａ）に示すモータを駆動する場合について考えてみる。図１２の（ａ）の巻線３９，４０，４１は，それぞれ，図８０の巻線７７５，７７６，７７７である。電力素子７７１の制御する領域は図８１の（ａ），電力素子７７２の制御する領域は図８１の（ｂ），電力素子７７３の制御する領域は図８１の（ｃ），電力素子７７４の制御する領域は図８１の（ｄ）である。【０２５９】
図８１に示すように，モータの円周方向の電気角に応じて，０°から１２０°の間では電力素子７７１と７７２で制御し巻線７７５の図８１の（ｇ）に示す電流を制御する。【０２６０】
１２０°から２４０°の間では電力素子７７１と７７４と７７３で制御し巻線７７６と巻線７７７の図８１の（ｈ），（ｉ）に示す電流を制御する。【０２６１】
２４０°から３６０°の間では電力素子７７３と７７４で制御し巻線７７７の図８１の（ｉ）に示す電流を制御する。【０２６２】
図８０の制御回路で図８１の（ｇ），（ｈ），（ｉ）に示す電流を制御する場合，電流の切り替えタイミングで，ある巻線に電流が流れている時，その巻線の磁気エネルギー，電流を実害のない程度に直流電源７３０へ回生してから次の巻線の通電を開始しなければならないので，動作が少し遅れる。例えば，巻線７７５へ電流が流れているときに電力素子７７１，７７２をオフした場合，その電流はダイオード７７Ａ，７７Ｂを介して直流電源７３０へ回生されることとなり，巻線７７５の両端の電位が変化し，逆転するので，次に通電する巻線７７６の制御に不都合となる。時間的には０．００１秒から０．０１秒のオーダーの短い時間ではあるが，モータの出力トルクが断続的になる。低速回転では，電流が欠落する時間は，比率的にも小さく，問題とならないことが多いが，高速回転においては，動作遅れの時間が平均トルクを低下させることになる。【０２６３】
また，電力素子７７４には，巻線７７６の電流と巻線７７７の電流とが同時に流れることになり，電力素子７７４の電流容量を約２倍にする必要もある。【０２６４】
図８０に示す制御回路の特徴は，電力素子の数が４個で済み，コスト，スペースを小さくできる点である。【０２６５】
また，ダイオード７７８の追加により，巻線７７６へ流れる逆流電流を防止することもできる。小型モータで，巻線抵抗が十分に大きければ，図８１に示した回生動作のタイミングを取らずに制御することも可能である。【０２６６】
次に，図１２の（ａ）に示すモータの駆動において，２個の巻線へ電流を通電しても電流容量を大きくせずに構成できる方法について示す。巻線４０，４１は，図８１の電気角で１２０°〜２４０°の間は同時に電流を通電しなければならないので，図８０の制御回路で，それぞれ，巻線７７５，７７７で駆動させ，巻線３９を図８０の巻線７７６に配置する。このようにすれば，巻線４０，４１へ同時に電流を通電しても，各電力素子の電流はそれぞれ均一となり，電力素子の電流容量を２倍とする必要がなくなる。ただし，この場合には，前記の区間において，電力素子７７１と７７４とが同時にオン状態とならないように制御する必要がある。電力素子７７１と７７４とが同時にオンとなった場合には，１２０°〜２４０°の区間で巻線７７６へ電流が流れることになり，不都合である。【０２６７】
また，前記の回生時間の問題を解決する他の方法としては，図７６に示した第２の直流電源７３Ｅを追加し，ダイオード７７Ａ，７７Ｃを第２の直流電源７３Ｅへ接続する構成とする方法が挙げられる。この場合は，ダイオード７７Ａ，７７Ｃを介して電磁エネルギーを第２の直流電源７３Ｅへ回生する構成となるので，前記の回生時間を取る必要がなくなり，図７８の（ｇ），（ｈ），（ｉ）に示すような電流の制御が可能となる。【０２６８】
なお，図８０の構成の制御回路は，図１２の（ｂ）に示すモータ，図１６に示す４相のモータの制御へも適用できる。また，図８０の構成の制御回路は，図８７に示すスウィッチトリラクタンスモータの駆動も可能である。また，図８０の制御回路は，電力素子の配置を直流電源７３０の正方向と負方向とが対称的に反対となった構成としても，論理的に成り立つ。よって，その構成も本発明に含まれる。【０２６９】
次に，電力素子４個で３巻線の電流を制御する制御回路を図８２に示す。なお，この制御回路では，図８０の制御回路のように，電流が特定の電力素子に集中することはなく，電流容量を増加させる必要はない。【０２７０】
巻線７９５の電流は電力素子７９１と７９２で制御し，巻線７９６の電流は電力素子７９３と７９２で制御し，巻線７９７の電流は巻線７９６と直列に電力素子７９３と７９２で制御し，通電する。なお，ここで，巻線７９７と巻線７９６とを直列に接続して電圧をかけ，制御する狙いは，両巻線が差動的にあるステータ磁極を励磁する場合，両巻線に誘起される電圧の和が一定値を超えない関係とし，後記するように，多くの場合，片側の巻線の誘起電圧は零となるように制御するためである。【０２７１】
今，図１２の（ａ）に示すモータを駆動する場合について考えてみる。図１２の（ａ）の巻線３９，４０，４１は，それぞれ，図８２の巻線７９５，７７７，７７６である。電力素子７９１の制御する領域は図８３の（ａ），電力素子７９２の制御する領域は図８３の（ｂ），電力素子７９３の制御する領域は図８３の（ｃ），電力素子７９４の制御する領域は図８３の（ｄ）である。【０２７２】
図８３に示すように，モータの円周方向の電気角に応じて，０°から１２０°の間では，電力素子７９１と７９２で制御し，巻線７９５の図８３の（ｇ）に示す電流とする。【０２７３】
１２０°から２４０°の間では電力素子７９３と７９２で制御し，巻線７９６と巻線７９７へ直列に電流を通電し，図８３の（ｈ）に示す電流とする。この時，図１２の（ａ）に示すモータでは，巻線４０と４１へ逆方向の電流を通電することを意味し，これらの両巻線に鎖交する磁束の和がステータ突極３６を通過する磁束φｂと等しくなる。従って，両巻線に誘起される電圧の和は，磁束φｂの変化率ｄφｂ／ｄｔであって，例えば，Ｃ相のステータ突極３８を励起する時に巻線４１に発生する電圧振幅と同じ値になる。その結果，巻線７９６と巻線７９７とを直列に駆動しても，電圧的には問題ないことになる。【０２７４】
２４０°から３６０°の間では電力素子７９３と７９４で制御し，巻線７９６の図８３の（ｉ）に示す電流とする。【０２７５】
図８２の制御回路で図８３の（ｇ），（ｈ），（ｉ）に示す電流を制御する場合，電流の切り替えタイミングで，ある巻線に電流が流れている時，その巻線の磁気エネルギー，電流を，実害のない程度に直流電源７３０へ回生してから次の巻線への通電を開始しなければならないので，動作が少し遅れる。例えば，巻線７９５へ電流が流れているときに電力素子７９１，７９２をオフとした場合，その電流はダイオード７７Ａ，７７Ｂを介して直流電源７３０へ回生されることとなり，巻線７９５の両端の電位が変化し，逆転するので，次に通電する巻線７９７の制御に不都合となる。時間的には０．００１秒から０．０１秒のオーダーの短い時間ではあるが，モータの出力トルクが断続的になる。低速回転では，電流が欠落する時間は，比率的にも小さく，問題とならないことが多いが，高速回転においては，動作遅れの時間が平均トルクを低下させることになる。【０２７６】
また，各電力素子７９１，７９２，７９３，７９４へは，図８０の例のように２つの巻線の電流が重複しないように制御することができ，よって特定の電力素子の電流容量を約２倍にする必要がなく，好都合である。そして，図８２に示す制御回路の特徴は，電力素子の数が４個で済み，コスト，スペースを小さくできる点である。【０２７７】
また，ダイオード７７８の追加により，巻線７９７へ流れる逆流電流を防止することもできる。小型モータで，巻線抵抗が十分に大きければ，図８１に示した回生動作のタイミングを取らずに制御することも可能である。【０２７８】
また，前記の回生時間の問題を解決する他の方法としては，図７６に示した第２の直流電源７３Ｅを追加し，ダイオード７７Ａ，７７Ｃを第２の直流電源７３Ｅへ接続する構成とする方法が挙げられる。この場合は，ダイオード７７Ａ，７７Ｃを介して電磁エネルギーを第２の直流電源７３Ｅへ回生する構成となるので，前記の回生時間を取る必要がなくなり，図７８の（ｇ），（ｈ），（ｉ）に示すような電流の制御が可能となる。【０２７９】
なお，図８０の構成の制御回路は，図１２の（ｂ）に示すモータ，図１６に示す４相のモータの制御へも適用できる。巻線５０，５１，５２が図８２の巻線７９５，７９７，７９６になる。Ａ相を駆動するときは巻線７９５に通電し，Ｂ相を駆動するときは巻線７９５と巻線７９７に直列に通電し，Ｃ相を駆動するときは巻線７９６と巻線７９７に直列に通電する。この時，巻線７９７の電流の方向が反転することには注意を要する。【０２８０】
図８０の制御回路は，電力素子の配置を直流電源７３０の正方向と負方向とを対称的に，即ち反対にした構成でも，論理的に成り立ち，その構成も本発明に含まれる。【０２８１】
次に，電力素子４個で３巻線の電流を制御する制御回路を図８４に示す。なお，この制御回路では，図８０の制御回路のように，電流が特定の電力素子に集中することはなく，電流容量を増加させる必要はない。また，図８２の制御回路で図１２の（ｂ）に示すモータを駆動する時の，ある巻線の電流方向がロータの回転途中に反転することもない。【０２８２】
巻線８１５の電流は電力素子８１１と８１２で制御し，巻線８１６の電流は電力素子８１３と８１２あるいは電力素子８１３と８１４で制御し，巻線８１７の電流は巻線８１５あるいは巻線８１６と直列に電力素子８１１と８１４あるいは電力素子８１３と８１４で制御し，通電する。なお，ここで，直列に接続する２個の巻線は，両巻線に誘起される電圧の和が一定値を超えない関係になっており，多くの場合，片側の巻線の誘起電圧が零となるように制御されている。したがって，２個の巻線が直列ではあっても，電圧的な問題はない。【０２８３】
今，図１２の（ａ）に示すモータを駆動する場合について考えてみる。図１２の（ａ）の巻線３９，４０，４１は，それぞれ，図８２の巻線８１１，８１７，８１６である。電力素子８１１の制御する領域は図８５の（ａ），電力素子８１２の制御する領域は図８５の（ｂ），電力素子８１３の制御する領域は図８５の（ｃ），電力素子８１４の制御する領域は図８５の（ｄ）である。【０２８４】
図８５に示すように，モータの円周方向の電気角に応じて，０°から１２０°の間は電力素子８１１と８１２で制御し，巻線８１５の図８５の（ｇ）に示す電流とする。【０２８５】
１２０°から２４０°の間は電力素子８１３と８１４で制御し，巻線８１６と巻線８１７へ直列に電流を通電し，図８５の（ｈ）に示す電流とする。この時，図１２の（ａ）に示すモータでは，巻線４０と４１へ逆方向の電流を通電することを意味し，これらの両巻線に鎖交する磁束の和がステータ突極３６を通過する磁束φｂと等しくなる。従って，両巻線に誘起される電圧の和は，磁束φｂの変化率ｄφｂ／ｄｔであって，例えば，Ｃ相のステータ突極３８を励起する時に巻線４１に発生する電圧振幅と同じ値になる。その結果，巻線８１６と巻線８１７とを直列に駆動しても，電圧的には問題ないことになる。【０２８６】
２４０°から３６０°の間は電力素子８１３と８１２で制御し，巻線８１６の図８５の（ｉ）に示す電流とする。【０２８７】
図８４の制御回路で図８５の（ｇ），（ｈ），（ｉ）に示す電流を制御する場合，電流の切り替えタイミングで，ある巻線に電流が流れている時，その巻線の磁気エネルギー，電流を，実害のない程度に直流電源７３０へ回生してから次の巻線への通電を開始しなければならないので，動作が少し遅れる。例えば，巻線８１５へ電流が流れているときに電力素子８１１，８１２をオフとした場合，その電流はダイオード７７Ａ，７７Ｂを介して直流電源７３０へ回生されることとなり，巻線８１５の両端の電位が変化し，逆転するので，次に通電する巻線８１６，８１７の制御に不都合となる。時間的には０．００１秒から０．０１秒のオーダーの短い時間ではあるが，モータの出力トルクが断続的になる。低速回転では，電流が欠落する時間は，比率的にも小さく，問題とならないことが多いが，高速回転においては，動作遅れの時間が平均トルクを低下させることになる。【０２８８】
また，各電力素子８１１，８１２，８１３，８１４へは，図８０の例のように２つの巻線の電流が重複しないように制御することができ，よって特定の電力素子の電流容量を約２倍にする必要がなく，好都合である。そして，図８２に示す制御回路の特徴は，電力素子の数が４個で済み，コスト，スペースを小さくできる点である。【０２８９】
また，ダイオード７７８の追加により，巻線７９７へ流れる逆流電流を防止することもできる。小型モータで，巻線抵抗が十分に大きければ，図８１に示した回生動作のタイミングを取らずに制御することも可能である。【０２９０】
また，前記の回生時間の問題を解決する他の方法としては，図７６に示した第２の直流電源７３Ｅを追加し，ダイオード７７Ａ，７７Ｃを第２の直流電源７３Ｅへ接続する構成とする方法が挙げられる。この場合は，ダイオード７７Ａ，７７Ｃを介して電磁エネルギーを第２の直流電源７３Ｅへ回生する構成となるので，前記の回生時間を取る必要性が緩和される。【０２９１】
なお，図８０の構成の制御回路は，図１２の（ｂ）に示すモータ，図１６に示す４相のモータの制御へも適用できる。巻線５０，５１，５２が図８２の巻線８１５，８１７，８１６になる。Ａ相を駆動するときは巻線８１５に通電し，Ｂ相を駆動するときは巻線８１５と巻線８１７に直列に通電し，Ｃ相を駆動するときは巻線８１６と巻線８１７に直列に通電する。【０２９２】
図８０の制御回路は，電力素子の配置を直流電源７３０の正方向と負方向とを対称的に、即ち反対とした構成でも，論理的に成り立ち，その構成も本発明に含まれる。【０２９３】
以上，本発明のモータとその制御回路について説明したが，これらに種々の変形を加えることが可能である。それらの変形例であって，本発明の趣旨の範囲内のものは，本発明に含まれる。例えば，図８０，８２，８４の制御回路で，一部の素子の位置を変更したり，モータの相数が増加した場合であって素子を追加したものも本発明の範囲内である。また，巻線電流として正負の両方向の電流が必要な場合は，直流電動機を駆動する場合の代表的な回路である図８６の制御回路で駆動することもできる。８３５は巻線，８３１，８３２，８３３，８３４は電力素子で，逆並列にダイオードが接続されている。【０２９４】
本発明では，永久磁石を使用しない非常に簡素な形態を実現することができ，よって低コストなモータを実現することができる。また，巻線が概略環状の構造となっているので，巻線の製作が容易である。その巻線をロータ軸方向に凹凸を持たせた形状とする場合でも，型などを使用して変形させることも容易である。また，本発明では，巻線の占積率を高く製作することも容易である。また，ロータが簡素で強固な形状をしているので，高速回転を実現することも可能である。また円周上にほぼ等間隔に配置されたステータでは，吸引力がラジアル方向にほぼ全周にわたって発生するため，ステータの変形がきわめて小さく，低振動，低騒音のモータを実現することができる。巻線と共に，モータ全体の構成も，ロータ軸方向に分割して各部品を製作し，ロータ軸方向に組み付けることが可能な構成とすることができるため，組み立てを容易化することも可能である。また，永久磁石を活用して漏れ磁束を低減するなどの種々技術を活用して大きなトルクを発生させることも可能である。また，簡素な構成の制御回路のモータ駆動制御装置を実現することも可能であり，これにより、低コストなモータ・システムが実現され得る。【０２９５】
本出願は、特願２００５−１３１８０８（２００５年４月２８日出願）、特願２００５−１４４２９３（２００５年５月１７日出願）、特願２００５−１５１２５７（２００５年５月２４日出願）及び特願２００５−２０８３５８（２００５年７月１９日出願）に基づくものであり、これらの出願による開示のすべては、参照により本出願に組み入れられる。【０２９６】
また、本出願にかかる発明は、請求の範囲によってのみ特定され、明細書や図面に記載された実施の態様等に限定的に解釈されることはない。
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３】
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【図８４】
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【図８５】
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【図８６】
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【図８７】
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