(57)【要約】【課題】剛性に優れたＳＲモータを提供すること。【解決手段】略円環形状のステータと、前記円環形状の中心部に回転可能に配置されたロータと、を有するＳＲモータであって、前記ステータは、該ステータの円環形状の少なくとも一部を形成する超磁歪素子部と、該ステータの円環形状の中心方向に突出する複数のステータ突極と、前記ステータ突極に巻かれたコイルと、を含み、前記コイルに電流を供給することにより前記ステータの内部に磁界を発生し、前記超磁歪素子部により前記ステータに前記磁界の磁束方向の圧縮応力を発生する、ことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円環形状のステータと、前記円環形状の中心部に回転可能に配置されたロータと、を有するＳＲモータであって、
前記ステータは、該ステータの円環形状の少なくとも一部を形成する超磁歪素子部と、該ステータの円環形状の中心方向に突出する複数のステータ突極と、前記ステータ突極に巻かれたコイルと、を含み、
前記コイルに電流を供給することにより前記ステータの内部に磁界を発生し、前記超磁歪素子部により前記ステータに前記磁界の磁束方向の圧縮応力を発生する、
ことを特徴とするＳＲモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＲモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッドカーなどの駆動源に、回転子にコイルを巻く必要がなく、機械的構造が単純で、高価な永久磁石を使用しない低コストのモータとして、ＳＲモータ（Ｓｗｉｔｃｈｅｄ  Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ  Ｍｏｔｏｒ）を用いる場合がある。
【０００３】
ＳＲモータは、複数の内向きに突出する突極を有する円環形状のステータ（固定子）と、その中心部に回転可能に配置されたロータ（回転子）と、を有するものがある。ＳＲモータの駆動時には、ステータの突極に巻かれたコイルに電流を供給し、ステータの突極からロータへ向かう磁束を発生させ、ロータの外向きに突出する突極をステータの突極に引き付ける。このとき、ＳＲモータは、順次通電するコイルの位置を変更することにより、ロータを連続的に回転することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１３４８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＳＲモータは、ステータとロータとの間に発生する引力を利用して、ロータを回転する。ロータの回転時には、この引力により、円環形状のステータは楕円形状に変形する。このため、ＳＲモータは、高速回転時又は高負荷時に、ステータの変形により発生する振動や騒音などが問題となる場合があった。
【０００６】
特許文献１は、ＳＲモータの駆動時に発生する振動などを低減するため、ステータの突極同士を連結する複数の連結部材を設ける技術を開示している。しかし、特許文献１に開示されている技術では、ステータの突極にコイルを取り付けた後に、接着剤又は溶接などで連結部材をその突極に固着する。このため、ＳＲモータの製造に時間がかかる場合があった。また、ＳＲモータの構造が複雑になる場合があった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑み、ステータの剛性を向上させることによって、発生する振動及び騒音を低減することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の一つの実施形態であるＳＲモータは、略円環形状のステータと、前記円環形状の中心部に回転可能に配置されたロータと、を有するＳＲモータであって、前記ステータは、該ステータの円環形状の少なくとも一部を形成する超磁歪素子部と、該ステータの円環形状の中心方向に突出する複数のステータ突極と、前記ステータ突極に巻かれたコイルと、を含み、前記コイルに電流を供給することにより前記ステータの内部に磁界を発生し、前記超磁歪素子部により前記ステータに前記磁界の磁束方向の圧縮応力を発生する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のＳＲモータによれば、ステータの剛性を向上させることによって、発生する振動及び騒音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施例のＳＲモータを説明する概略構成図である。
【図２】本実施例のステータに作用する力を説明する図である。図（ａ）は、ステータに作用する引力（径を小さくする力）を説明する図である。図（ｂ）は、超磁歪素子部により発生する圧縮応力（径を大きくする力）を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
超磁歪素子部を含むステータを有するＳＲモータの実施例によって、発明を実施するための形態を説明する。
【実施例】
【００１２】
実施例のＳＲモータ（スイッチトリラクタンスモータ、リラクタンスモータ、ＶＲモータ）を、図１及び図２を用いて説明する。
【００１３】
（ＳＲモータの構成）
図１は、本実施例のＳＲモータの概略構成図を示す。
【００１４】
図１において、ＳＲモータ１００は、ステータ（固定子）１０及びロータ（回転子）２０を含む。ＳＲモータ１００は、その駆動時に、ステータ１０のステータ突極に巻かれたコイルに電流を供給し、ステータ１０のステータ突極からロータ２０へ向かう磁界を発生させる。このとき、ＳＲモータ１００は、発生した磁界により、ロータ２０のロータ突極をステータ１０のステータ突極に引き付けるトルク（Ｒ１及びＲ２）を発生させることができる。また、ＳＲモータ１００は、発生した磁界の磁束方向（Ｍ１及びＭ２）にステータ１０の超磁歪素子部が伸張しようとすることにより、ステータ１０内部に圧縮応力を発生させることができる。
【００１５】
ここで、ステータ１０は、複数のステータ突極１１ａ〜１１ｆ、超磁歪素子部１２ａ〜１２ｆ及びコイル１３ａ〜１３ｆを含む。
【００１６】
ステータ突極１１ａ等は、ステータ１０の円環形状の中心方向に突出した形状とすることができる。超磁歪素子部１２ａ等は、ステータ１０の円環形状の少なくとも一部を形成することができる。本実施例では、ステータ１０は、ステータ１０の円環形状の円周方向に対して、６個のステータ突極１１ａ等と６個の超磁歪素子部１２ａ等を交互に配置している。コイル１３ａ等は、ステータ突極１１ａ等に巻線を巻きつけて形成することができる。
【００１７】
ロータ２０は、ロータ突極２１ａ〜２１ｄと回転軸２２とを含む。ロータ２０は、ステータ１０のステータ突極１１ａ等から所定の離間距離となるように配置される。また、ロータ２０は、回転軸２２を中心に回転することができる。ロータ突極２１ａ等は、ロータ２０の外形から突出した形状とすることができる。回転軸２２は、ステータ１０の円環形状の中心と同軸とする。
【００１８】
ＳＲモータ１００は、本実施例では、ステータ突極６個とロータ突極４個の三相モータを用いる。なお、ステータ突極とロータ突極との数は、相互に倍数関係とならない偶数個とすることができる。例えば、ロータ突極が６個のときに、ステータ突極を８個とすることができる。また、ロータ突極が８個のときに、ステータ突極を１２個とすることができる。
【００１９】
（ＳＲモータの駆動）
本実施例のＳＲモータの駆動方法を、図１及び図２を用いて説明する。図２（ａ）は、ステータ（ステータヨーク）に作用する引力（径を小さくする力）を説明する。図２（ｂ）は、超磁歪素子部により発生する圧縮応力（径を大きくする力）によって、ステータの変形を抑制することができることを説明する。
【００２０】
図１において、ＳＲモータ１００は、ステータ１０の対向する一対のステータ突極（図中の１１ａ及び１１ｄ）のコイル（１３ａ及び１３ｄ）に電流を供給し、ステータ１０のステータ突極１１ａからステータ突極１１ｄへ向かう磁界を発生させる。このとき、ステータ１０の超磁歪素子部１２ａ等は、超磁歪効果により、ステータ１０内部の磁界の磁束方向（Ｍ１及びＭ２）であるステータ１０の円周方向に伸張しようとする。すなわち、ステータには、ステータの円環形状の半径を大きくする方向の力（以下、「径を大きくする力」という。）が作用する。
【００２１】
ここで、超磁歪素子部１２ａ等は、ステータ２０に組み込まれている。また、ステータ１０は、所定の形状（所定の直径）で円環形状を形成している。したがって、超磁歪素子部１２ａ等は伸張することができないため、超磁歪素子部１２ａ等が組み込まれたステータ２０内部に圧縮応力が発生する。このため、超磁歪素子部１２ａ等が組み込まれたステータ２０は、その超磁歪効果によってステータ２０内部に圧縮応力が発生することにより、見かけの剛性（ＳＲモータ全体の剛性）を向上することができる。
【００２２】
次に、ＳＲモータ１００は、ステータ突極（１１ｆ及び１１ｃ）と位相が異なる対向する一対のロータ突極（２１ｄ及び２１ｂ）を移動させるため、ステータ突極（１１ｆ及び１１ｃ）に巻かれたコイル（１３ｆ及び１３ｃ）に電流を供給する。このとき、ＳＲモータ１００は、ステータ突極１１ｆからステータ突極１１ｃへ向かう磁界を発生する。このため、ＳＲモータ１００は、発生した磁界により、ロータ２０のロータ突極（２１ｄ及び２１ｂ）をステータ１０のステータ突極（１１ｆ及び１１ｃ）に引き付けるトルク（Ｒ１及びＲ２）を発生させることができる。すなわち、発生するトルク（Ｒ１及びＲ２）は、ステータの円環形状の半径を小さくする方向の力（以下、「径を小さくする力」という。）として、ステータに作用する。
【００２３】
次いで、ＳＲモータ１００は、電流を供給するコイルを変更して同様の動作を繰り返し、ステータ１０の中心部に回転可能に配置したロータ２０を連続的に回転することができる。ここで、ＳＲモータ１００は、対向する一対のステータ突極のコイルに順次電流を供給するため、ステータに作用する径を小さくする力は、順次、その電流が供給されるステータ突極の位置に対応して変化する。このため、径を小さくする力に応じてステータの変形する位置が移動する。また、ＳＲモータ１００は、このステータの変形により、騒音及び振動を発生する。
【００２４】
図２（ａ）及び図２（ｂ）を用いて、径を大きくする力と径を小さくする力との関係を説明する。
【００２５】
図２（ａ）おいて、ＳＲモータが対向する一対のステータ突極に電流を供給して磁界を発生させた場合では、径を小さくする力（図中のＦｍ）が発生することにより、ステータが形状Ｓｔ１から形状Ｓｔ２に変形する。このとき、ステータには、径を小さくする力のステータの円周方向の分力（Ｆａ１及びＦａ２など）が作用する。
【００２６】
一方、ステータでは、超磁歪素子部１２ａ等により、前述の径を大きくする力（圧縮応力）が発生している。このため、ステータは、径を小さくする力と径を大きくする力とを相殺することができる。具体的には、図２（ｂ）おいて、ステータのステータ突極１１ａに作用する力（径を小さくする力）の円周方向の分力Ｆａ１と、超磁歪素子部１２ｆの圧縮応力により発生する力（径を大きくする力）ｆｆ１とを相殺することができる。
【００２７】
したがって、本実施例のＳＲモータは、超磁歪素子部１２ａ等により径を大きくする力が作用する場合では、径を大きくする力が作用しない場合（超磁歪素子部１２ａ等がない場合）と比較して、径を大きくする力と径を小さくする力とを相殺することができるため、ステータの変形量を小さくすることができる。よって、ＳＲモータは、ステータの見かけの剛性を向上することができる。このため、ＳＲモータは、見かけの剛性の向上により、発生する振動及び騒音を低減することができる。
【００２８】
なお、超磁歪素子は、磁界の強さ０．４ｋＯｅ及び１．０ｋＯｅにより、約６００ｐｐｍ及び約１１００ｐｐｍの変位率（伸張率）を得ることができる。また、超磁歪素子は、磁界の強さ０．４ｋＯｅ及び１．０ｋＯｅにより、約９×１０６Ｐａ及び約２２×１０６Ｐａの圧縮応力を発生することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１０  ：ステータ
１１ａ〜１１ｆ：ステータ突極
１２ａ〜１２ｆ：超磁歪素子部
１３ａ〜１３ｆ：コイル
２０  ：ロータ
２１ａ〜２１ｄ：ロータ突極
２２  ：回転軸
１００  ：  ＳＲモータ
Ｍ１、Ｍ２：磁界（磁束）
Ｒ１、Ｒ２：トルク
【図１】
2013090383.tif 000003
【図２】
2013090383.tif 000004