(57)【要約】【課題】ＳＲモータの磁路の長さを短くしかつコンパクト化を促進する。【解決手段】ロータ３の外周部にその外周面と軸線方向両端面に露出する複数のロータコア４を周方向に等間隔で配設し、ロータ３を外囲する周方向に等間隔に複数のＥ字状ステータコア５を配設する。ステータコアの中央突部を主極用突部５ｂとしてロータコア４の外周面に対向させかつ励磁コイル６を巻回し、他の２本の突部を副極用突部５ｃとしてロータコア４の軸線方向端面に対向させる。ステータ内の磁路がＥ字状になり、ロータを外囲する周方向に磁束を通す必要が無いため磁路を短くすることができると共に、ロータに対する磁路の断面積をステータの各突部の和により確保することができ、各突部の形状を任意に設計してスペース効率を向上することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータの外周部に配設された複数のロータコアと、前記ロータを同軸に外囲する周方向に配設された複数のステータコアとを有し、
前記ステータコアが、前記ロータの軸線方向に延在する軸線方向延在部分と、前記軸線方向延在部分から半径方向内向きに前記ロータの外周面に向けて突出する主極用突部と、前記軸線方向延在部分の両端部からそれぞれ半径方向内向きに前記ロータの軸線方向両端面の各外周部近傍に向けて突出する一対の副極用突部とを有す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２】
前記副極用突部の突出端部が前記ロータの軸線方向端面に向けて曲折されていることを特徴とする請求項１に記載のスイッチトリラクタンスモータ。
【請求項３】
前記主極用突部が前記軸線方向延在部分に組み付けられた別部材からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスイッチトリラクタンスモータ。
【請求項４】
前記主極用突部と前記副極用突部との各磁極面の比が概ね１：２であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のスイッチトリラクタンスモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチトリラクタンスモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁性体からなるロータと、ロータを同軸に外囲するように設けられた励磁用のステータとを有するスイッチトリラクタンスモータ（以下、ＳＲモータという）にあっては、永久磁石が不要で構造が簡単であるという点から、安価で定量生産向きであり、高速回転や高温などの特殊環境下での利用も可能であるという特徴を有し、種々の分野で使用されるようになってきた。そのようなＳＲモータの構造としては、図６に示されるように、モータの回転軸１１から放射状に突出する複数の突極１２ａを有するロータ１２と、ロータ１２を外囲する円環状をなしかつその内周面からロータ１２の各突極１２ａと対向するように半径方向内向きに突出する複数の突極１３ａを有するステータ１３とを用いたものがある。
【０００３】
図６に示されるＳＲモータにあっては、ステータ１３の突極１３ａが半径方向内向きに突出し、突極１３ａには励磁コイル１４が巻回されており、対向する両突極１３ａの励磁コイル１４に電流を流すことにより、図の破線の矢印で示されるように一方の突極１２ａからロータ１２をその径方向に通って他方の突極１２ａに至ると共にステータ１３の環状部分を略半周分を通る磁束が生じる。したがって、このような従来構造のＳＲモータにあっては図の破線に示されるような長い磁路を有することになり、鉄損が増大するという問題があった。
【０００４】
それに対して、図７に示されるように、ロータ２１の軸線方向両端面における外周部に対してロータ２１を軸線方向に挟んで互いに対向する一対の突極２２ａを有するようにＣ字形のステータコア２２を設けたＳＲモータがある（例えば特許文献１参照）。そのようなＳＲモータにあっては、ロータ２１の厚さ方向（軸線方向）とＣ字形のステータコア２２内とに磁束が通り、その磁路長は短く、上記したような鉄損の増大を抑制することができる。
【特許文献１】特開２００３−３３９１２８号公報
【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、上記特許文献１のものにあっては、図７に示されるようにステータコア２２の幅（ロータの軸線方向長さ）Ｈ１が大きくなってしまうため、モータの軸線方向に無駄なスペースが多くなってしまうという問題がある。それに対して、図８に示されるように、ロータ２１の外周に設けたロータコア３１とステータコア３２とをそれぞれ互いに向き合うＥ字形にして、各互いに対向する突部間に破線の矢印に示されるように磁束を通すようにしたものがある。そのような構造にすることにより、ロータ２１の外周面との間だけに磁束が通るため、ロータ２１の軸線方向にステータコア３２が突出することがないようにすることができ、上記モータの軸線方向長さを抑制することができる。しかしながら、磁路の断面積を広くしようとするとロータ２１の厚さ及びステータコア３２の幅Ｈ２が大きくなってしまい、図７のものに対してそれ程大きなスペース効率の向上が得られないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題を解決して、磁路の長さを短くしかつコンパクト化を促進することができることを実現するために本発明に於いては、ロータの外周部に配設された複数のロータコアと、前記ロータを同軸に外囲する周方向に配設された複数のステータコアとを有し、前記ステータコアが、前記ロータの軸線方向に延在する軸線方向延在部分と、前記軸線方向延在部分から半径方向内向きに前記ロータの外周面に向けて突出する主極用突部と、前記軸線方向延在部分の両端部からそれぞれ半径方向内向きに前記ロータの軸線方向両端面の各外周部近傍に向けて突出する一対の副極用突部とを有するものとした。
【０００７】
特に、前記副極用突部の突出端部が前記ロータの軸線方向端面に向けて曲折されていると良い。また、前記主極用突部が前記軸線方向延在部分に組み付けられた別部材からなると良い。また、前記主極用突部と前記副極用突部との各磁極面の比が概ね２：１であると良い。
【発明の効果】
【０００８】
このように本発明によれば、ロータとの間で磁束を通すためのステータの磁極がロータの外周面と軸線方向端面とに臨むように設けられることから、ステータ内の磁路がＥ字状になり、ロータを外囲する周方向に磁束を通す必要が無いため磁路を短くすることができると共に、ロータに対する磁路の断面積をステータの各突部の和により確保することができ、各突部の形状を任意に設計してスペース効率を向上することができる。また、コンパクト化により応答性の向上が図れる。
【０００９】
特に、副極用突部の突出端部がロータの軸線方向端面の外周部に向けて曲折されていることにより、副極用突部と主極用突部との間隔を広く取ることができ、その部分にステータの励磁コイルを設けるためのスペースを容易に確保することができる。また、主極用突部を別部材とすることにより、主極用突部に励磁コイルを巻回する場合にステータ本体に組み付ける前に巻回することができ、励磁コイルの巻回を容易に行うことができる。また、１つの主極用突部に対して２つの副極用突部に磁路が分かれることから、主極用突部と副極用突部との各磁極面の比を概ね２：１とすることができ、それにより副極用突部の磁路の断面積を必要最小限に小さくすることができ、ステータを小型化し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明が適用されたＳＲモータの内部を示す平面図であり、図２は図１の矢印II−II線に沿って見た断面図である。
【００１１】
図に示されるように、有底扁平円筒状のケース１とそのケース１の開口端面を覆う蓋体２との内部の空間に円板状のロータ３が受容されている。ロータ３は、ケース１及び蓋体２にそれぞれ設けられた各軸受により回転自在に支持された回転軸３ａに同軸に一体化され、ケース１内で回転自在に設けられている。
【００１２】
ロータ３の外周部分には周方向に等ピッチ間隔で所定数のロータコア４が配設されている。ロータコア４は例えば矩形電磁鋼板を積層して形成されている。ロータ３におけるロータコア４を配設する部分にロータ３の外周面及び軸線方向両端面に開放された凹部を形成し、その凹部を埋めるようにロータコア４が設けられている。ロータ３の本体となる部分を合成樹脂製やアルミニウム製とすることにより、ロータ３の全体を軽量化し得ると共に、ロータ３にロータコア４をモールドして両者を一体化することができ、製造が容易となる。この軽量化により、より一層の低イナーシャのロータ３が実現されるので、応答性の向上を高め得る。なお、ロータ３の本体部分を金属製とした場合にはロータコア４を上記凹部に挿入して接着するなどすれば良い。いずれにしても、少なくともロータ３の外周面にあってはロータコア４を一体化した状態で連続する面として形成されている。
【００１３】
ケース１の周壁１ａ側にはロータ３の外周部を外囲するように周方向に等ピッチ間隔で所定数のステータコア５が配設されている。ステータコア５は、図２に示されるようにＥ字状の電磁鋼板を積層して形成されているものであって良い。ステータコア５にあっては、そのＥ字形における柱部分が軸線方向延在部分５ａとしてロータ３の軸線に沿い、軸線方向延在部分５ａからロータ３に向けて３本の突部が突出するように設けられている。なお、軸線方向延在部分５ａの両角部がケース１及び蓋体２により支持されている。
【００１４】
ステータコア５のＥ字状における中央の突部が主極用突部５ｂであり、主極用突部５ｂを挟んで位置する一対の突部が副極用突部５ｃとなる。図示例の副極用突部５ｃにあっては、ロータ３の軸線方向端面の外周部分に臨むまで突出することにより主極用突部５ｂと平行に延在し、さらに突出端部がロータ３の軸線方向端面の外周部分に向けて直角に曲折された形状に形成されている。そして、主極用突部５ｂの図２における高さ方向となる磁路幅Ａがロータ３の厚さ（軸線方向長さ）と略同一であり、副極用突部５ｃの上記磁路幅Ａに対応する方向の磁路幅Ｂと上記曲折された突出端部の磁路幅Ｃとが磁路幅Ａの略１／２となっている。
【００１５】
そして、主極用突部５ｂには同軸的に励磁コイル６が巻回されている。なお、励磁コイル６は、主極用突部５ｂと両副極用突部５ｃとの間に受容される。
【００１６】
このようにして構成されたＳＲモータにおいて励磁コイル６に電流を流すと、例えば図２の破線の矢印に示されるように主極用突部５ｂから各副極用突部５ｃを通りかつロータコア４を介して主極用突部５ｂに戻るループとなる磁束が生じる。ステータ側の磁路はステータコア５の内部に形成されるため、ケース１の周壁１ａの周方向には磁束が通らない。
【００１７】
これにより、ロータ３に対して磁束が通る方向は、従来の円環状ステータにおけるロータ３を径方向に横切るのではなく、ロータ３の外周部分で厚さ方向（軸線方向）となるため、ロータ３における磁路長が短くなる。ステータ（ステータコア５）においても、従来の円環状ステータにおける周方向に延在する磁路ではなく、軸線に沿う面上でロータコア４を通るループ状の磁路となり、その磁路長は短い。したがって、鉄損を好適に低減できる。
【００１８】
また、ロータコア４に対して、その外周面（ロータ３の外周面）と対峙し得る磁極面を有する主極用突部５ｂと、軸線方向端面外周部（ロータ３の軸線方向端面における外周部）と対峙し得る磁極面を有する副極用突部５ｃとを設けている。これにより、従来例のようにロータの外周面のみや軸線方向端面のみに磁束を通すものに対して、より多くの磁束を通すことができる。
【００１９】
また、各突部５ｂ・５ｃによる磁路の面積は周方向厚さを一定とすると、図２に示される各幅に比例する。図示例では、主極用突部５ｂの幅Ａと、副極用突部５ｃにおける主極用突部５ｂと平行する部分（半径方向内向きに延出する部分）の幅Ｂとの比が２：１となるように形成されている。図示例では副極用突部５ｃの突出端部（ロータコア４の軸線方向端面に対峙する部分）がロータコア４に向けて直角に曲折されているが、その曲折されてロータコア４に臨む部分の幅Ｃも上記幅Ｂと同一の幅である。
【００２０】
これは、磁束が上記したように図２の破線の矢印に示されるように各副極用突部５ｃを通る磁束の量を１とすると分岐前となる主極用突部５ｂを通る磁束の量が２となるため、上記比とすることにより、必要最小限の磁路を形成することができ、磁路形成において無駄が無くなる。似たような磁路を構成する従来例の図７のものではその図における上下の突極２２ａの磁路幅は他の部分と同一幅であり、そのような図７の構造のものに対して、ロータ３の厚さ方向（軸線方向）に突出する部分（副極用突部５ｃ）の突出量を減らすことができるため、面積（体積）を減少させることができ、ＳＲモータとしてのコンパクト化が可能となる。
【００２１】
ステータコア５にあっては上記図示例のものに限られるものではなく、その第２の例を図３に示す。なお、上記図示例と同様の部分には同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００２２】
図３のものにあっては、上記副極用突部５ｃに対応する副極用突部５ｄが、ロータ３の軸線方向端面側に曲折されずに直線状に延在している。主極用突部５ｂに励磁コイル６を巻回した場合にその巻回による厚さ分だけ副極用突部５ｄがロータ３の軸線方向端面から軸線方向外側に離れて位置することになるため、そのまま主極用突部５ｂと平行に延在させた場合には副極用突部５ｄの突出端部がロータ３の軸線方向端面から離れて位置する。そのため、図に示されるようにロータ３の外周に設けるロータコア７をロータ３の軸線方向に延ばした形状にして、ロータコア７と副極用突部５ｄとのギャップが大きくならないようにしている。なお、このような形状にすることにより、励磁コイル６を主極用突部５ｂに巻回する場合に副極用突部５ｄが邪魔にならず容易に巻回することができる。
【００２３】
次に、ステータコア５の第３の例について図４及び図５を参照して示す。この図示例においても上記図示例と同様の部分には同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。この第３の例にあってはステータコア５の全体形状としては第１の例と同様であるが、図５に示されるように主極用突部８がステータコア５の他の部分とは別部材として形成されている。両者の結合は凹凸係合構造であって良く、図示例ではステータコア５の本体側にあり溝９を形成し、主極用突部８にあり８ａを形成している。
【００２４】
このようにすることにより、ステータコア５の副極用突部５ｃが突出端部で内側（ロータコア４側）に曲折されている形状であっても、組み付け前の状態の主極用突部８単体に励磁コイル６を巻回することができるため、励磁コイル６の巻回を容易に行うことができる。そして、励磁コイル６を巻回した状態の主極用突部８を上記あり継ぎによりステータコア５の本体に一体的に結合することにより、上記第１の例と同じステータコア５となる。したがって、その他の効果については第１の例と同じである。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明にかかるスイッチトリラクタンスモータは、磁路長を短くできかつコンパクト化し得るため、スイッチトリラクタンスモータをより一層種々のモータ装置に用いることができる
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明が適用されたＳＲモータの内部を示す平面図である。
【図２】図１の矢印II−II線に沿って見た要部拡大断面図である。
【図３】第２の例を示す図２に対応する図である。
【図４】第３の例を示す図３と同様の図である。
【図５】第３の例の分解組立斜視図である。
【図６】従来のＳＲモータの一例を示す平面図である。
【図７】従来の他の例を示す要部拡大断面図である。
【図８】従来のさらに別の例を示す図７と同様の図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  ケース
２  蓋体
３  ロータ
４  ロータコア
５  ステータコア、５ｂ  主極用突部、５ｃ  副極用突部
６  励磁コイル
７  ロータコア
８  主極用突部
【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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