(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層構造のスリットを回転子鉄心内に設けて複数の帯状磁路を成形した４極以上の同期リラクタンスモータにおいて、モータ回転軸と直交する断面に設けた、原点がモータ回転軸と一致するｘ−ｙ座標系に関して、Ｐを回転子の極数（Ｐ≧４）、ｚ＝ｘ＋ｉｙ、ｉ２＝−１、Ｉｍ（ｗ）を複素数ｗの虚部、ｃを任意の実数の定数として、
ｆ（ｘ、ｙ）＝Ｉｍ（ｚＰ／２）＝ｃ
で表されるｘ−ｙ座標上の曲線ｆ（ｘ、ｙ）＝ｃの何れかと前記帯状磁路の輪郭線がほぼ一致するように構成したことを特徴とする同期リラクタンスモータ。
【請求項２】
多層構造のスリットを回転子鉄心内に設けて複数の帯状磁路を成形した４極以上の同期リラクタンスモータにおいて、モータ回転軸と直交する断面に設けた、原点がモータ回転軸と一致するｘ−ｙ座標系に関して、Ｐを回転子の極数（Ｐ≧４）、ｚ＝ｘ＋ｉｙ、ｉ２＝−１、Ｉｍ（ｗ）を複素数ｗの虚部、ｃを任意の実数の定数として、
ｆ（ｘ、ｙ）＝Ｉｍ（ｚＰ／２）＝ｃ
で表されるｘ−ｙ座標上の曲線ｆ（ｘ、ｙ）＝ｃの何れかと前記帯状磁路の輪郭線がほぼ一致するように構成するとともに、これら複数のスリット間に形成された各極毎に複数の前記帯状磁路の、回転子の外周部における周方向幅θｍと前記スリットの周方向幅θｓの比θｍ／θｓを１≦ｒ≦２．５とし、かつ回転子の極ピッチτｐと帯状磁路の外周部における周方向ピッチτｍの比τｐ／τｍを整数とするとともに、前記帯状磁路の幅を、モータ回転軸に近いところ程広くしたことを特徴とする同期リラクタンスモータ。
【請求項３】
多層構造のスリットを回転子鉄心内に設けて複数の帯状磁路を成形した４極同期リラクタンスモータにおいて、モータ回転軸と直交する断面に関して、各極毎に複数の前記スリットを、モータ回転軸に背を向ける方向に湾曲し、それらの両端が回転子の円周部にほぼ到達するように形成するとともに、これら複数のスリット間に形成された各極毎に複数の前記帯状磁路の内側及び外側の輪郭線を、モータ回転中心軸を原点とするｘ−ｙ座標上における双曲線に近似して形成したことを特徴とする同期リラクタンスモータ。
【請求項４】
多層構造のスリットを回転子鉄心内に設けて複数の帯状磁路を成形した４極以上の同期リラクタンスモータにおいて、モータ回転軸と直交する断面に関して、各極毎に複数の前記スリットを、モータ回転軸に背を向ける方向に湾曲し、それらの両端が回転子の円周部にほぼ到達するように形成するとともに、これら複数のスリット間に形成された各極毎に複数の前記帯状磁路の内側及び外側の輪郭線を、ｄ軸磁束φｄの基本波成分の流線とほぼ重なり合うように構成するとともに、前記帯状磁路の内側及び外側の輪郭線を、ｑ軸磁束φｑの基本波成分に関する等磁位線にほぼ一致するように構成したことを特徴とする同期リラクタンスモータ。
【請求項５】
請求項１〜４うちいずれかの同期リラクタンスモータにより駆動されるコンプレッサを備えたエアコン及び／又は冷蔵庫。
【請求項６】
請求項１〜４のうちいずれかの同期リラクタンスモータにより駆動される洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フラックスバリア方式の２次側鉄心を有する同期リラクタンスモータに係り、特に、２次側磁極構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
同期リラクタンスモータはリラクタンストルクを利用して駆動トルクを発生する同期モータである。リラクタンストルクは、回転型モータにあっては、回転子磁極の中心線方向（ｄ軸）のインダクタンスＬｄと磁極間の中心線方向（ｑ軸）のインダクタンスＬｑの差により発生するトルクであり、両者の差が大きい程、発生トルクも増大する。インダクタンスＬｄとＬｑの差が大きな磁気回路を実現する手段としては、例えば、“Reluctance Synchronous Machines and Drives,Oxford Science Publications, 1996”に開示されている４極同期リラクタンスモータがある。このモータでは、回転子鉄心に４極構造の多層で、円弧状のスリットを設けて、これをｑ軸磁束φｑに対するフラックスバリアとして利用し、ＬｄとＬｑに差を付けている。
【０００３】
一方、上で述べたインダクタンスの比Ｌｄ／Ｌｑ（以下、突極比と言う）を大きくすることにより、モータ力率を向上することができる。ところが、同期リラクタンスモータでは、固定子側や回転子側において各種の漏れ磁束が存在するために、漏れ磁束によるインダクタンスがＬｄとＬｑにオフセットとして上乗せされることから、突極比Ｌｄ／Ｌｑを十分に大きくとることが難しいという問題がある。漏れ磁束としては、固定子側ではスロット漏れ磁束などが考えられるが、固定子コイルを巻回す関係上、この漏れ磁束をある程度以下に減らすことは難しい。こうした事情から、これまでに開示されている突極比Ｌｄ／Ｌｑの増大に関する従来技術は回転子側の磁気回路に関するものが殆どである。例えば、特開平１１−３４１７６１号公報には、モータ回転軸と直交する断面に関して、回転子の中心に近いところ程スリット幅を広くし、スリット間に配置される帯状磁路を等幅とする回転子鉄心の構造が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術においては、突極比Ｌｄ／Ｌｑがまだ小さく、モータ力率も不充分である。
【０００５】
本発明の目的とするところは、より突極比Ｌｄ／Ｌｑを大きくすることにより、モータ力率を向上した同期リラクタンスモータを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
突極比Ｌｄ／Ｌｑを従来技術以上に大きくするためには、２次側鉄心、すなわち回転型モータにおける回転子鉄心の内部での磁束の流れを詳細に分析し、これに基づいて電磁気学的に最も合理的なフラックスバリア構造を決める必要がある。
【０００７】
回転型モータに関して本発明の主特徴とするところは、多層構造のスリットを回転子鉄心内に設けて複数の帯状磁路を成形した同期リラクタンスモータにおいて、モータ回転軸と直交する断面に関して、原点がモータ回転軸と一致するｘ−ｙ座標系において、Ｐを回転子の極数、ｚ＝ｘ＋ｉｙ、ｉ2＝−１、Ｉｍ（ｗ）を複素数ｗの虚部、ｃを任意の実数の定数として、
ｆ（ｘ、ｙ）＝Ｉｍ（ｚP/2）＝ｃ
で表されるｘ−ｙ平面上の曲線ｆ（ｘ、ｙ）＝ｃの何れかと前記帯状磁路の輪郭線を概ね一致させたことである。
【０００８】
回転子鉄心に設けた帯状磁路を上記の形状に成形することにより、ｑ軸磁束φｑは帯状磁路のいたるところでほぼ直角に交差して流れるようになる。この状況は、ｑ軸磁束に対する回転子鉄心のフラックスバリア構造として電磁気学的に最も合理的である。この結果、帯状磁路を通過するｑ軸磁束に対する磁気抵抗が最も大きくなり、ｑ軸インダクタンスＬｑが大幅に減少するので、突極比Ｌｄ／Ｌｑを大きくしてモータ力率を改善することができる。
【０００９】
本発明は、その一面において、モータ回転軸と直交する断面に関して、前記帯状磁路をモータ回転軸に近いところ程、幅広に成形することを特徴とする。
【００１０】
本発明は、他の一面において、モータ回転軸と直交する断面に関して、前記帯状磁路の内側及び外側の輪郭線の少なくとも一方の極率半径を、モータ回転軸に近いところ程、小さくすることを特徴とする。
【００１１】
本発明の望ましい実施態様においては、モータ回転軸と直交する断面に関して、前記帯状磁路及びスリットの断面形状をブーメラン状に形成する。
【００１２】
これらの特徴は、上記の帯状磁路の輪郭線が、ｄ軸磁束φｄの流れる軌跡と一致し易く、かつ、ｑ軸磁束φｑの殆どの流れとの直行性を増す形状を表している。帯状磁路の輪郭線がこれらの定義から多少ずれていたとしても、上で述べた帯状磁路の幅やあるいは極率半径等が以下に述べる性質を備えている限り、突極率を向上し、モータ力率の改善に寄与することができる。
【００１３】
また、これらの特徴は、リニア同期リラクタンスモータにおいても適用可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は本発明の第１実施例による４極、２４スロットの同期リラクタンスモータを回転軸と直角方向に断面した図である。固定子１は、磁性鋼板を積層して形成した固定子鉄心２と、固定子鉄心２に巻回された三相分布巻の固定子コイル３よりなる。回転子４は固定子１の内側に空隙を介して配置してあり、磁性鋼板を積層して形成した回転子鉄心６とシャフト７よりなる。回転子鉄心６には、４層構造のスリット５が４極分、全部で１６箇所設けてある。これらのスリット５が前述のｑ軸磁束φｑに対するフラックスバリアを形成している。これらのスリット５に挟まれて残った鉄心部分が帯状磁路８である。
【００１６】
図２は図１の回転子４のみを拡大した断面図である。回転子鉄心６は、リラクタンストルクの発生に関与する帯状磁路８と、各帯状磁路８を連結して機械的に一体に保持するブリッジ部９よりなる。ブリッジ部９は、トルクの発生に関与しない漏れ磁束の通路となるので、ブリッジ部９の径方向の幅は、遠心力に対する回転子４の機械強度を損なわない程度に薄くしておく必要がある。フラックスバリアは４層構造のスリット５よりなり、この実施例においては帯状磁路８の内側及び外側の輪郭線はすべて双曲線に加工してある。この双曲線は図中に記載のｘ−ｙ座標系を基準にすると、ｋを各輪郭線毎に値が決まる実数として、
ｘｙ＝ｋ
で表すことができる。帯状磁路８の内外の輪郭線がともに双曲線であることから、必然的に、スリット５および帯状磁路８の幅は、回転子４の中心に近いところ程広くなる。この幅に関する性質は、帯状磁路８及びスリット５の輪郭線の極率半径が回転子４の中心に近いところ程小さくなることと等価である。帯状磁路８は、回転子鉄心６の最外周において周方向ピッチτｍ＝９°で等間隔に配置してある。このピッチは、最も外側に位置するスリット５ａのさらに外側にもう１ヶ所、実際には加工しない、ダミーのスリットを設けてこれを含めた全部のスリット５が等間隔であるとして決めたものである。したがって、回転子４の極ピッチτｐを帯状磁路８の外周部における周方向ピッチτｍで除した結果は１０であり、整数になっている。この配置を採用することにより、本実施例通りに設計されたモータの発生する直流トルクがほぼ最大となることを電磁場シミュレーションにより確認できた。
【００１７】
帯状磁路８の最外周における周方向の幅が占める角度をθｍとしたとき、各帯状磁路８についてθｍはすべて同じにしてあり、また、スリット５の最外周における周方向の幅が占める角度をθｓとしたとき、各スリット５についてθｓはすべて同じにしてあり、θｍ／θｓ＝１．５に設計してある。後述するように、この比も直流トルクの大きさとトルク波形に関係する。
【００１８】
図３は本発明の第１実施例のモータを回転軸と直角方向に断面し、基本波成分によるｄ軸磁束φｄとｑ軸磁束φｑの流れを加筆した図である。磁束φｄは回転子４の磁極中心線方向（ｄ軸）に沿って流れる磁束、磁束φｑは極間の中心線方向（ｑ軸）に流れる磁束である。図３に示す磁束の流れは、スリット５に回転子鉄心６と同一の鉄心材料を充填した場合について電磁場シミュレーションにより計算した結果である。各磁束線の流れ図にはスリット５も併記してある。図３（ａ）に磁束φｄの流れを、（ｂ）に磁束φｑの流れを示す。それぞれの磁束は電気的に９０°（４極モータなので機械的には４５°）磁束の位相がずれている。本図から明らかなように、磁束φｄは帯状磁路８の輪郭線すなわちスリット５の輪郭線といたるところで重なり合うように一致している。また、磁束φｑはスリット５の輪郭線といたるところで直交している。すなわち、これらの輪郭線は磁束φｑの磁場における等磁位線をなしている。スリット５を設けていない一体の回転子鉄心６では、固定子１が発生する磁場の基本波成分に関して磁束φｄとφｑは回転子鉄心６のいたるところで直角に交差すると言える。この事実は例えば、竹山説三著「電磁気学現象論」丸善発行などで良く知られたマクスウェル方程式を解いて解析的に磁束分布の式を導出することによっても証明することができる。
【００１９】
この実施例のモータにおけるフラックスバリアの構造は、上記の磁束の直交性を基本原理としている。上述したスリットのない回転子鉄心６であったものに、輪郭線が双曲線のスリット５を設けた、言い換えれば輪郭線が双曲線の帯状磁路を形成した場合について考える。このとき、磁束φｄの基本波成分の流線が帯状磁路８とスリット５の輪郭線に一致するので、磁束の流れの方向が変化しない。また、磁束φｑに対してはスリット５の輪郭線が磁場の等ポテンシャル線（等磁位線）になっているので、これに関しても磁束の流れが乱されることはない。したがって、図１、２に示す実施例のモータでは、スリット５を設けたにもかかわらず、回転子鉄心６における磁束φｄとφｑの直交性がそのまま成り立っている。この状況は、磁束φｑに対する回転子鉄心６のフラックスバリア構造として電磁気学的に最も合理的である。この結果、帯状磁路８を通過する磁束φｑに対する磁気抵抗が最も大きくなり、ｑ軸インダクタンスＬｑが減少するので、突極比Ｌｄ／Ｌｑが増加してモータ力率を改善することができる。
【００２０】
図４は、帯状磁路とスリットの大きさ関係に対するモータトルクの変化を示す棒グラフである。本図は、図２に記載した帯状磁路８の最外周における周方向の幅が占める角度θｍと、スリット５の最外周における周方向の幅が占める角度θｓの比ｒ＝θｍ／θｓが、トルク波形に及ぼす影響を電磁場シミュレーションにより計算した結果を示したものである。モータが発生する直流トルクは、ｒ＝１〜１．５付近で最大となり、その後、ｒの増加とともに緩やかに減少し、ｒ＝３．０では、ｒ＝０．５と同レベルまで低下している。一方、トルク波形に含まれる高調波成分（トルク脈動成分）に注目すると、低次の成分はｒの増大とともに徐々に減少する。したがって、比ｒ＝１．０〜２．５の範囲に選ぶことが望ましく、本実施例ではｒ＝１．５に設定してモータを設計している。
【００２１】
図５は本発明の一実施例における力率を従来技術との関係で示すグラフである。第１実施例の同期リラクタンスモータと、前記公報の図９に示された従来技術の円弧状スリットと円弧状の等幅帯状磁路を有する同期リラクタンスモータを試作し、各モータの力率を比較した。力率の測定結果を図５のグラフに示す。横軸はモータ負荷、縦軸は本発明実施例のモータ力率と従来技術のモータ力率の比である。負荷の大きな領域で本実施例によるモータの力率が１０％程度増大していることが分かる。負荷が小さな領域では、ブリッジ部９を流れる漏れ磁束の影響が相対的に大きくなるので、両者の差は小さくなる。
【００２２】
図６は本発明の第２実施例による回転子を、回転軸に直交して断面した断面図である。この実施例ではスリット５の層数を３層構造にしている。回転子４の極数が４であることから、この場合も、回転子鉄心６の帯状磁路８の輪郭線が双曲線であることに変りはない。帯状磁路８は、回転子鉄心６の最外周において周方向ピッチ角τｍ＝１１．２５°で等間隔に配置してある。このピッチは、第１実施例と同様に、最も外側に位置するスリット５ａのさらに外側にもう１ヶ所、実際には加工しない、ダミーのスリットを意識して全部のスリット５が等間隔であるように決めたものである。したがって、回転子４の極ピッチ角τｐ＝９０°をτｍ＝１１．２５°で除した結果は８であり、整数になっている。また、第１実施例と同様に直流トルクを大きくする観点から、各帯状磁路８についてθｍはすべて同じにしてあり、また、各スリット５についてθｓはすべて同じにしてあり、θｍ／θｓ＝１．５に設計している。
【００２３】
本実施例では、遠心力による機械強度を増す目的で、径方向に隣接する帯状磁路８の間に連結部１２を備えている。ただし、連結部１２の幅はモータ特性が悪化しない程度に細くする必要がある。本実施例のモータも、第１の実施例と同様に、従来の円弧状スリットを適用したモータと比較して、モータ力率を同程度に改善できることを試作により確認できた。
【００２４】
以上の実施例では各帯状磁路８の表裏の輪郭線は双曲線である。すなわち、モータ回転軸７と直交する断面に関して、帯状磁路８の内側及び外側の輪郭線の極率半径を、それぞれモータ回転軸７に近いところ程小さくするとともに、前記内側の輪郭線の極率半径を、前記外側の輪郭線の極率半径よりも小さくしている。しかし、各輪郭線を厳密に双曲線に加工する必要はなく、ｑ軸磁束φｑと各帯状磁路８の輪郭線の直交性がほぼ満足される範囲で、全部又は一部の輪郭線を変更しても同様の効果を期待することができる。
【００２５】
図７は本発明の第３実施例を示す同期リラクタンスモータの回転軸に直角方向の断面図である。この実施例では、やや輪郭線に変更を加えている。各スリット５は等幅であり、その中心線１３が双曲線になるようにフラックスバリアを形成している。したがって、この例では、帯状磁路８の内外の輪郭線は双曲線から僅かにずれている。ただし、各帯状磁路８は回転子４の中心に近いところ程、幅広であり、また、帯状磁路８の輪郭線の極率半径は回転子４の中心に近いところ程小さい点で変りはない。
【００２６】
また、回転子鉄心６の中心軸付近におけるスリット５の形状も比較的自由に変更してよい。これは、この付近の磁束密度が低く、モータトルクに対する寄与度が低いからである。例えば、図６のシャフト７をより径の大きなものに変更する場合には、スリット５ｃの最内周部の形状を適宜変更しても構わない。
【００２７】
同期リラクタンスモータの力率を更に改善するために、スリット５の一部又は全部に、永久磁石を埋め込むこともできる。図７の実施例では、等幅のスリット５としているため、永久磁石の埋め込みには好都合である。
【００２８】
図８は本発明の第４実施例として６極３６スロットの同期リラクタンスモータの軸直交断面図を示す。固定子１は、固定子鉄心２と固定子鉄心１に巻回された三相分布巻の固定子コイル３よりなる。回転子４は固定子１の内側に空隙を介して配置してあり、回転子鉄心６とシャフト７よりなる。回転子鉄心６には、フラックスバリアを形成する４層構造のスリット５が６極分、全部で２４箇所設けてある。帯状磁路８の輪郭線は、図中に記載のｘ−ｙ座標系を基準にすると、ｋを各輪郭線毎に値が決まる実数として、
ｙ（ｙ2―３ｘ2）＝ｋ
で表すことができる。この場合にも、スリット５および帯状磁路８の幅は回転子４の中心に近いところ程、幅が狭く、帯状磁路８の内外の輪郭線の極率半径は回転子４の中心に近いところ程小さくなっており、更に、内側の輪郭線の極率半径の方が小さい点で、図１及び図６の実施例と一致している。帯状磁路８およびスリット５の詳細寸法は前述と同様の考え方を適用して決めている。帯状磁路８の輪郭線の関数形は、厳密に上の式と一致する必要はなく、ｑ軸磁束φｑと各帯状磁路８の輪郭線の直交性がほぼ満足される程度に、各帯状磁路８の輪郭線に変更を加えても同様の効果を期待することができる。
【００２９】
図９は第４実施例における図３と同様のシミュレーション結果を示す磁束の流れ図である。この実施例においても、磁束φｄは帯状磁路８の輪郭線といたるところで平行になっている。また、磁束φｑは帯状磁路８の輪郭線といたるところで直交しており、第１実施例の４極同期リラクタンスモータと同様の状況になっていることが分かる。したがって、本実施例においても、磁束φｑに対してフラックスバリアが最も効率的に作用するので、ｑ軸インダクタンスＬｑが小さくなって、突極比Ｌｄ／Ｌｑが増大するので、モータの力率を大きくすることができる。
【００３０】
図１０は本発明の第５実施例による８極４８スロットの同期リラクタンスモータの軸直交断面図である。固定子１は、固定子鉄心２と固定子鉄心２に巻回された三相分布巻の固定子コイル３よりなる。回転子４は固定子１の内側に空隙を介して配置してあり、回転子鉄心６とシャフト７よりなる。回転子鉄心には４層構造のスリット５が８極分、全部で３２箇所設けてある。帯状磁路８の輪郭線は、図中に記載のｘ−ｙ座標系を基準にすると、ｋを各輪郭線毎に値が決まる実数として、
ｘｙ（ｙ2―ｘ2）＝ｋ
で表すことができる。この場合にも、スリット５および帯状磁路８の幅は回転子４の中心に近いところ程、幅が狭く、帯状磁路８の輪郭線の極率半径は回転子４の中心に近いところ程小さくなっている。帯状磁路８およびスリット５の詳細寸法は前述と同様の考え方を適用して決めてある。帯状磁路８の輪郭線の関数形は、厳密に上の式と一致する必要はなく、ｑ軸磁束φｑと各帯状磁路８の輪郭線の直交性がほぼ満足される程度に、各帯状磁路８の輪郭線を修正しても同様の効果を期待することができる。
【００３１】
図１１は、第５実施例における図３と同様のシミュレーション結果を示す磁束の流れ図である。この実施例においても、磁束φｄは帯状磁路８の輪郭線といたるところで重なるように一致している。また、磁束φｑは帯状磁路８の輪郭線といたるところで直交しており、第１実施例の４極同期リラクタンスモータと同様の状況になっていることが分かる。したがって、本実施例においても、磁束φｑに対してフラックスバリアが効率的に作用するので、ｑ軸インダクタンスＬｑが小さくなり、突極比Ｌｄ／Ｌｑが増大するので、モータの力率を大きくすることができる。
【００３２】
以上の各実施例における帯状磁路８の輪郭線の関数形を帰納的に調べることによって、極数がＰのモータにおける帯状磁路８の輪郭線の関数を求めることができる。この関数は、ｘ−ｙ座標系を用いて、
Ｉｍ（ｚP/2）＝ｃ
と表すことができる。ここに、ｚ＝ｘ＋ｉｙ、ｉ2＝−１、Ｉｍ（ｗ）は複素数ｗの虚部、ｃは任意の実数の定数である。極数がＰのモータにおいても、スリット５および帯状磁路８の幅は回転子４の中心に近いところ程、幅が広くなっている。あるいは、帯状磁路８の輪郭線の極率半径は回転子４の中心に近いところ程小さくなっている。なお、上記輪郭線の関数は、上述の一体の回転子鉄心６中における磁束φｄないし磁束φｑの流れを解析的に導出することによって証明することもできる。
【００３３】
以上のすべての実施例において、モータ回転軸と直交する断面に関して、帯状磁路８を、モータの回転子の外周部付近よりも、モータ回転軸７に近いところで幅広に構成している。また、帯状磁路８はすべて、いわゆるブーメラン形状としている。図７を除いては、スリット５もまたブーメラン形状である。
【００３４】
以上で説明した実施例における同期リラクタンスモータは回転型モータであったが、ｄ軸磁束φｄとｑ軸磁束φｑの直交性を利用した、最適なフラックスバリア形状の考え方はリニア同期リラクタンスモータにも適用することができる。
【００３５】
図１２は本発明によるリニア同期リラクタンスモータの一実施例の断面を示したものである。図には、モータ負荷時の磁束φの分布をシミュレーションした結果も併せて示している。リニアモータの１次側は１次側鉄心１８と３相、４極に巻回した１次側コイル１９よりなる。リニアモータの２次側は、磁性鋼板を積層して形成され、内部に帯状磁路８とスリット５を有する２次側鉄心２０からなる。１次側がリニアモータの可動子であり、２次側鉄心２０と所定の間隔を保持しながら紙面上の左右方向に動く。
【００３６】
図１３に２次側鉄心２０の詳細断面を示す。フラックスバリアを構成するスリット５は３層構造にしてある。磁束φの流路である帯状磁路８は１次側と対向する面においてブリッジ部９を介して磁気的かつ機械的に連結してある。リニアモータの場合には２次側鉄心２０が静止していることから、回転型モータのように遠心力を考慮したブリッジ部９の機械設計が不要である。したがって、ブリッジ部９の厚みはモータ推力の反作用に耐える程度の厚さであれば良い。また、回転時のアンバランスが問題となることもないので、スリット５に樹脂などの非磁性材を充填することにより２次側の機械強度を増すことは容易である。なお、スリット５の層数を３に限定する必要がないことは言うまでもない。
【００３７】
次に、リニア同期リラクタンスモータの２次側鉄心２０における帯状磁路８の輪郭線について詳しく説明する。
【００３８】
帯状磁路８の輪郭線は、回転型モータと同様に１次側コイル１９が発生する基本波磁場の磁束線と平行に、言い換えれば磁束線の軌跡と一致するように成形する。ただし、リニアモータの場合には、１次側が進行方向に関して有限の長さであることから、いわゆる端部効果による磁場分布の乱れが発生するので、上記の基本波磁場を考える場合には、１次側が進行方向に関して十分に長いことを仮定する必要がある。さらには、このようにして決めた帯状磁路８の輪郭線の関数形を具体的に与えることもできる。証明は省略するが、リニアモータの進行方向をｘ方向、これと垂直でかつ１次側と２次側の対向面に直交する方向をｙ方向とするｘ−ｙ座標系に関して、Ｌをｘ軸方向の２次側鉄心のピッチ（周期）、ｚ＝ｘ＋ｉｙ、ｉ2＝−１、Ｉｍ（ｗ）を複素数ｗの虚部、ｅは自然対数の底、ｃを任意の実数の定数としたとき、
ｆ（ｘ、ｙ）＝Ｉｍ（ｅ―2πiz/L）＝ｃ
で表されるｘ−ｙ座標上の曲線ｆ（ｘ、ｙ）＝ｃの何れかと前記帯状磁路８の内外の輪郭線がほぼ一致するように構成することである。
【００３９】
リニアの場合にも、スリット５及び／又は帯状磁路８の幅は１次側と対向する面に近いところ程、幅を狭く、帯状磁路８及び／又はスリット５の輪郭線の極率半径は１次側と対向する面から遠ざかる程小さくなる。
【００４０】
以上の手順に従って帯状磁路８の輪郭線を成形することにより、回転型同期リラクタンスモータと同様に、ｑ軸磁束φｑは帯状磁路８の輪郭線といたるところでほぼ直交するので、回転型モータと同様の理由で突極比Ｌｄ／Ｌｑを大きくすることができる。この結果、モータ力率が良好なリニア同期リラクタンスモータを提供することが可能になる。
【００４１】
ここまで説明した実施例において、スリット５の一部又は全部に、永久磁石を埋め込んでもよく、更なる力率の向上に寄与することができる。
【００４２】
以上説明した本発明の実施例によれば、同期リラクタンスモータの突極比Ｌｄ／Ｌｑを大きくすることができるので、モータ力率を大きくすることができ、駆動用のインバータ容量を低減することができる。また、同期リラクタンスモータは、永久磁石式の同期モータと比較して、永久磁石を使わない場合には、比較的安価に製造することが可能であり、しかもリサクル性も良好なので、特に、冷蔵庫、エアコンなどのコンプレッサモータとして、あるいは洗濯機などの駆動用モータ等の汎用品用として好適である。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、同期リラクタンスモータの力率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の一実施例における同期リラクタンスモータの断面図。
【図２】本発明の第１の一実施例における回転子の断面拡大図。
【図３】第１実施例における帯状磁路と磁束φｄ、φｑの流れを示す図。
【図４】第１実施例における寸法関係がトルク波形に及ぼす影響を示す棒グラフ。
【図５】第１実施例におけるモータ力率の測定結果を示すグラフ。
【図６】本発明の第２の実施例における同期リラクタンスモータ回転子の断面図。
【図７】本発明の第３の実施例における同期リラクタンスモータの断面図。
【図８】本発明の第４の実施例における同期リラクタンスモータの断面図。
【図９】第４実施例における帯状磁路と磁束φｄ、φｑの流れを示す図。
【図１０】本発明の第５の実施例における同期リラクタンスモータの断面図。
【図１１】第５実施例における帯状磁路と磁束φｄ、φｑの流れを示す図。
【図１２】本発明の第６の実施例によるリニア同期リラクタンスモータの断面図。
【図１３】同じく２次側鉄心の拡大断面図である。
【符号の説明】
１…固定子、２…固定子鉄心、３…固定子コイル、４…回転子、５…スリット、６…回転子鉄心、７…シャフト、８…帯状磁路、９…ブリッジ部、１０…円弧状スリット、１１…等幅帯状磁路、１２…連結部、１３…スリット中心線、φｄ…ｄ軸磁束、φｑ…ｑ軸磁束、１８…１次側鉄心、１９…１次側コイル、２０…２次側鉄心、φ…磁束。
【図１】
0004027591.tif 000002
【図２】
0004027591.tif 000003
【図３】
0004027591.tif 000004
【図４】
0004027591.tif 000005
【図５】
0004027591.tif 000006
【図６】
0004027591.tif 000007
【図７】
0004027591.tif 000008
【図８】
0004027591.tif 000009
【図９】
0004027591.tif 000010
【図１０】
0004027591.tif 000011
【図１１】
0004027591.tif 000012
【図１２】
0004027591.tif 000013
【図１３】
0004027591.tif 000014