(57)【要約】【課題】所望の効率を確保しつつ騒音や振動を抑制すること。【解決手段】複数のステータ歯１１に巻線１２がそれぞれ巻かれたステータ１０と、複数のロータ歯２１を備えるロータ２０と、巻線１２に対して相毎に電流を印加可能な駆動回路３０と、駆動回路３０の制御装置４０と、を備え、制御装置４０は、非励磁対象のステータ歯１１とロータ２０の回転方向にて当該ステータ歯１１に近づくロータ歯２１との相対距離が、そのロータ歯２１よりも１つ先のロータ歯２１と非励磁対象のステータ歯１１との相対距離以下になった場合、そのステータ歯１１の巻線１２に対する電流の立ち上げを開始し、励磁対象となったステータ歯１１と当該ステータ歯１１に近づくロータ歯２１とが径方向で対向し始め、これらの間のオーバラップ量が所定量よりも大きくなった場合、励磁対象のステータ歯１１の巻線１２に対して印加している電流を立ち下げること。【選択図】図１
2016039763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
突極としての複数のステータ歯を放射状に備え、該複数のステータ歯に巻線がそれぞれ巻かれたステータと、
突極としての複数のロータ歯を放射状に備えるロータと、
それぞれの前記巻線に対して相毎に電流を印加可能な駆動回路と、
前記駆動回路の制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記巻線への通電停止による非励磁対象になっている相の前記ステータ歯と前記ロータの回転方向にて当該非励磁対象のステータ歯に近づく前記ロータ歯との当該回転方向における相対距離が、該ロータ歯よりも前記ロータの回転方向で先行している１つ先の前記ロータ歯と前記非励磁対象のステータ歯との相対距離以下になった場合、該非励磁対象のステータ歯の前記巻線に対する電流の立ち上げを開始し、該電流の立ち上げによって励磁対象となったステータ歯と当該ステータ歯に近づく前記ロータ歯とが径方向で対向し始め、対向している当該ステータ歯と当該ロータ歯との間の前記ロータの回転方向におけるオーバラップ量が所定量よりも大きくなった場合、該励磁対象のステータ歯の前記巻線に対して印加している電流を立ち下げることを特徴としたスイッチトリラクタンスモータ。
【請求項２】
前記制御装置は、前記オーバラップ量が前記所定量よりも大きくなっている場合、電流の立ち下げ対象になっている前記ステータ歯の前記巻線の実際の電流値が閾値以下のときに、該巻線を介して前記駆動回路における当該巻線に関わる相の回路内で電流を環流させることを特徴とした請求項１に記載のスイッチトリラクタンスモータ。
【請求項３】
前記制御装置は、前記オーバラップ量が前記所定量よりも大きくなっている場合、電流の立ち下げ対象になっている前記ステータ歯の前記巻線の実際の電流値が前記閾値よりも大きいときに、該巻線に負電圧を印加することを特徴とした請求項２に記載のスイッチトリラクタンスモータ。
【請求項４】
前記巻線に印加する電流値は、前記ステータ歯と前記ロータ歯との間の磁気吸引力におけるラジアル力が目標値以下となるように設定することを特徴とした請求項１，２又は３に記載のスイッチトリラクタンスモータ。
【請求項５】
突極としての複数のステータ歯を放射状に備え、該複数のステータ歯に巻線がそれぞれ巻かれたステータと、
突極としての複数のロータ歯を放射状に備えるロータと、
それぞれの前記巻線に対して相毎に電流を印加可能な駆動回路と、
前記駆動回路の制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記ロータの回転角度の変化量に対する前記巻線のインダクタンスの変化量が負から正になったときに、該巻線に対する電流の立ち上げを開始し、その後、前記ロータの回転角度の変化量に対する前記巻線のインダクタンスの変化量と前記ロータの回転数との乗算値が所定値以上であり、かつ、前記ステータ歯と前記ロータ歯との間の磁気吸引力におけるラジアル力が目標値以下となるように、該巻線に印加する電流を制御することを特徴とした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。
【背景技術】
【０００２】
従来、互いに対向し得る複数の突極を各々備えたステータ及びロータと、ステータの突極に巻き付けた巻線と、を有し、ステータとロータのそれぞれの突極間に発生させた磁気吸引力によってロータを回転運動させるスイッチトリラクタンスモータが知られている。このスイッチトリラクタンスモータについては、下記の特許文献１に開示されている。この特許文献１のスイッチトリラクタンスモータは、ステータのそれぞれの突極に第１コイル（巻線）と第２コイル（巻線）を巻き付け、その第１コイルと第２コイルの内の一方への供給電流（矩形波の電圧によるもの）のオン／オフに対して、他方への供給電流（矩形波の電圧によるもの）のオン／オフを任意の角度・時間だけ遅らせて、磁気吸引力を段階的に変化させる。つまり、このスイッチトリラクタンスモータは、磁気吸引力を段階的に変化させることによって、この磁気吸引力によって生じる衝撃の変化を段階的なものとし、騒音や振動を低減させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０８−２０５５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、その従来のスイッチトリラクタンスモータは、磁気吸引力を段階的に変化させるので、騒音や振動を低減させることができる一方で、効率の低下を招いてしまう。更に、このスイッチトリラクタンスモータは、車両への搭載を考えると、騒音や振動について、まだ改善の余地がある。
【０００５】
そこで、本発明は、所望の効率を確保しつつ、騒音や振動を抑制することができるスイッチトリラクタンスモータを提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する為、本発明は、突極としての複数のステータ歯を放射状に備え、該複数のステータ歯に巻線がそれぞれ巻かれたステータと、突極としての複数のロータ歯を放射状に備えるロータと、それぞれの前記巻線に対して相毎に電流を印加可能な駆動回路と、前記駆動回路の制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記巻線への通電停止による非励磁対象になっている相の前記ステータ歯と前記ロータの回転方向にて当該非励磁対象のステータ歯に近づく前記ロータ歯との当該回転方向における相対距離が、該ロータ歯よりも前記ロータの回転方向で先行している１つ先の前記ロータ歯と前記非励磁対象のステータ歯との相対距離以下になった場合、該非励磁対象のステータ歯の前記巻線に対する電流の立ち上げを開始し、該電流の立ち上げによって励磁対象となったステータ歯と当該ステータ歯に近づく前記ロータ歯とが径方向で対向し始め、対向している当該ステータ歯と当該ロータ歯との間の前記ロータの回転方向におけるオーバラップ量が所定量よりも大きくなった場合、該励磁対象のステータ歯の前記巻線に対して印加している電流を立ち下げることを特徴としている。
【０００７】
ここで、前記制御装置は、前記オーバラップ量が前記所定量よりも大きくなっている場合、電流の立ち下げ対象になっている前記ステータ歯の前記巻線の実際の電流値が閾値以下のときに、該巻線を介して前記駆動回路における当該巻線に関わる相の回路内で電流を環流させることが望ましい。
【０００８】
また、前記制御装置は、前記オーバラップ量が前記所定量よりも大きくなっている場合、電流の立ち下げ対象になっている前記ステータ歯の前記巻線の実際の電流値が前記閾値よりも大きいときに、該巻線に負電圧を印加することが望ましい。
【０００９】
また、前記巻線に印加する電流値は、前記ステータ歯と前記ロータ歯との間の磁気吸引力におけるラジアル力が目標値以下となるように設定することが望ましい。
【００１０】
また、上記目的を達成する為、本発明は、突極としての複数のステータ歯を放射状に備え、該複数のステータ歯に巻線がそれぞれ巻かれたステータと、突極としての複数のロータ歯を放射状に備えるロータと、それぞれの前記巻線に対して相毎に電流を印加可能な駆動回路と、前記駆動回路の制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記ロータの回転角度の変化量に対する前記巻線のインダクタンスの変化量が負から正になったときに、該巻線に対する電流の立ち上げを開始し、その後、前記ロータの回転角度の変化量に対する前記巻線のインダクタンスの変化量と前記ロータの回転数との乗算値が所定値以上であり、かつ、前記ステータ歯と前記ロータ歯との間の磁気吸引力におけるラジアル力が目標値以下となるように、該巻線に印加する電流を制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るスイッチトリラクタンスモータは、オーバラップ量が所定量になるまで電流を立ち上げ、オーバラップ量が所定量を超えたら電流を立ち下げる。また、本発明に係るスイッチトリラクタンスモータは、ロータの回転角度の変化量に対する巻線のインダクタンスの変化量に基づいて、この巻線に印加する電流を制御する。このため、このスイッチトリラクタンスモータは、巻線に電流を印加している間、所望の効率を確保しつつ、騒音や振動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施例及び変形例のスイッチトリラクタンスモータを示す図である。
【図２】図２は、ラジアル力とロータの変位との関係を示す図である。
【図３】図３は、ラジアル力と音圧との関係を示す図である。
【図４】図４は、ロータの回転角度に応じたラジアル力と回転力と効率について示す図である。
【図５】図５は、図４のＡ部の拡大図である。
【図６】図６は、領域毎の印加電圧と印加電流を示す図である。
【図７】図７は、ラジアル力の低減効果を説明する図である。
【図８】図８は、ステータ歯とロータ歯との位置関係を示す図である。
【図９】図９は、ステータ歯とロータ歯との位置関係を示す図である。
【図１０】図１０は、ステータ歯とロータ歯との位置関係を示す図である。
【図１１】図１１は、ステータ歯とロータ歯との位置関係を示す図である。
【図１２】図１２は、ロータの回転角度と巻線のインダクタンスとの関係について示す図である。
【図１３】図１３は、正電圧モードを示す図である。
【図１４】図１４は、負電圧モードを示す図である。
【図１５】図１５は、環流モードを示す図である。
【図１６】図１６は、変形例２の演算処理について説明するフローチャートである。
【図１７】図１７は、変形例３の演算処理について説明するフローチャートである。
【図１８】図１８は、変形例４の演算処理について説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明に係るスイッチトリラクタンスモータの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
［実施例］
本発明に係るスイッチトリラクタンスモータの実施例を図１から図１１に基づいて説明する。
【００１５】
本実施例のスイッチトリラクタンスモータ（以下、「ＳＲモータ」という。）１は、図１に示すように、ステータ１０と、ロータ２０と、駆動回路３０と、制御装置４０と、を備える。
【００１６】
ステータ１０は、環状の内周面に、突極としての複数のステータ歯１１を放射状に備えている。このステータ１０においては、径方向で対向させている一対のステータ歯１１を複数組備えている。ＳＲモータ１においては、その一対のステータ歯１１によって１つの相を成す。更に、それぞれのステータ歯１１は、集中して巻かれた巻線１２を有する。
【００１７】
ロータ２０は、そのステータ１０の径方向における内側に配置する。このロータ２０は、環状の外周面に、突極としての複数のロータ歯２１を放射状に備えている。このロータ２０においては、径方向で対向させている一対のロータ歯２１を複数組備えている。その一対のロータ歯２１の組数は、一対のステータ歯１１の組数に対して減らしている。
【００１８】
図１では、６つのステータ歯１１と４つのロータ歯２１からなる３相式（一対のステータ歯１１ａと巻線１２ａによるＡ相、一対のステータ歯１１ｂと巻線１２ｂによるＢ相、一対のステータ歯１１ｃと巻線１２ｃによるＣ相）のものを例示している。ロータ２０は、一対のロータ歯２１ｘと一対のロータ歯２１ｙを備える。
【００１９】
このＳＲモータ１は、ある相の巻線１２に電流を印加してステータ歯１１を励磁させ、このステータ歯１１と当該ステータ歯１１の近くのロータ歯２１との間に磁気吸引力を発生させることで、ロータ２０に周方向のリラクタンストルクを発生させる。磁気吸引力は、ステータ歯１１とロータ歯２１とが径方向で対向しているが、完全に重なった位置になっていない場合、径方向と周方向の分力に分解できる。リラクタンストルクは、その周方向の分力によって発生する。一方、磁気吸引力は、ステータ歯１１とロータ歯２１とが径方向で対向して完全に重なった位置になっている場合、径方向のみに作用する。このため、このＳＲモータ１においては、そのステータ歯１１とロータ歯２１とが径方向で対向して完全に重なった位置になると、リラクタンストルクが無くなる。従って、このＳＲモータ１においては、この電流印加中の相の巻線１２に対する通電を止め、通電対象を別の相の巻線１２に切り替えて、この新たな相のステータ歯１１と近くのロータ歯２１との間に径方向と周方向の分力を持つ磁気吸引力を発生させる。このＳＲモータ１では、ステータ歯１１とロータ歯２１との位置関係に基づいて、その通電対象の切り替えを相毎に繰り返していくことで、ロータ２０を回転運動させる。尚、巻線１２への電流の印加に伴って励磁対象になっているステータ歯１１は、ロータ歯２１と径方向で対向して完全に重なった位置となったとき又は完全に重なる前後に、巻線１２への通電停止による非励磁対象となり、その後、次のロータ歯２１が所定の位置まで近づいてきたときに、再び励磁対象となる。
【００２０】
駆動回路３０は、それぞれの巻線１２に対して相毎に電流を印加することができる。この駆動回路３０は、各相とも２つのトランジスタと２つのダイオードで構成される。この駆動回路３０は、それぞれの相において、２つのトランジスタを同時にオン又はオフにすることで、巻線１２に流れる電流値を変更する。図１の例示のＡ相においては、トランジスタＴｒａ１，Ｔｒａ２とダイオードＤａ１，Ｄａ２を備える。Ｂ相においては、トランジスタＴｒｂ１，Ｔｒｂ２とダイオードＤｂ１，Ｄｂ２を備える。Ｃ相においては、トランジスタＴｒｃ１，Ｔｒｃ２とダイオードＤｃ１，Ｄｃ２を備える。
【００２１】
制御装置４０は、その駆動回路３０を制御するものである。この制御装置４０については、後で詳述する。
【００２２】
ところで、ＳＲモータ１については、従来から騒音と振動の抑制が主要な課題になっている。そして、このＳＲモータ１においては、磁気吸引力における径方向の分力（以下、「ラジアル力」という。）が騒音や振動の要因になっている。図２は、ＳＲモータ１の運転時におけるラジアル力とロータ２０の変位との関係を示した図である。ロータ２０の変位とは、ラジアル力によってロータ２０に生じる変位のことである。本図から解るように、ロータ２０の変位は、ラジアル力の増加と共に大きくなる。図３は、ＳＲモータ１の運転時におけるラジアル力（ロータ２０の変位）と音圧との関係を示した図である。本図から解るように、ＳＲモータ１の運転時の音圧は、ラジアル力（ロータ２０の変位）が大きくなるにつれて高くなっていく。このため、ＳＲモータ１は、ラジアル力（ロータ２０の変位）が大きくなることによって、騒音や振動が大きくなることが解る。つまり、ＳＲモータ１は、ロータ２０に変位を生じさせるラジアル力を低減させることによって、騒音や振動を低減させることができる。
【００２３】
ロータ２０の回転角度とステータ１０に生じているラジアル力との関係を見てみる。図４には、その関係を示している。本図では、周方向に並んでいる或るステータ歯群（ステータ歯１１ｂ，１１ａ，１１ｃ）に対するロータ歯群（ロータ歯２１ｙ，２１ｘ）の３箇所における位相変化（時間経過に伴う位置）を表している。そのラジアル力は、Ａ相のステータ歯１１ａの巻線１２ａに一定の電流を印加し続けているときの力である。本図では、４パターンの電流値を示している。尚、そのロータ２０の回転角度に対するラジアル力は、図示の便宜上、或る値以下の領域のみ示しているが、その或る値より大きい値もある。更に、この図４には、その回転角度とロータ２０の回転力との関係、その回転角度とＳＲモータ１の効率（駆動効率）との関係についても、併せて示している。また、この図４の進行方向とは、ロータ２０（ロータ歯２１）の回転方向についての図示の便宜上の表現である。
【００２４】
図４の説明では、ロータ歯２１ｘとステータ歯１１ａとが径方向で完全に重なった後も当該ステータ歯１１ａの巻線１２ａに一定の電流を印加し続けている。このため、励磁状態にあるＡ相のステータ歯１１ａとロータ２０の回転によって当該ステータ歯１１ａに最も近づいてきているロータ歯２１ｙとの相対距離（以下、「第１相対距離」ともいう。）と、そのロータ歯２１ｙよりもロータ２０の回転方向で先行している１つ先のロータ歯２１ｘとステータ歯１１ａとの相対距離（以下、「第２相対距離」ともいう。）と、が一致するまでの間、磁気吸引力は、そのロータ歯２１ｘとステータ歯１１ａとの間に作用している。そして、第１相対距離と第２相対距離とが一致するまでの間においては、その磁気吸引力における周方向の力がロータ２０の回転方向とは逆向きに作用しているので、ロータ２０の回転方向とは逆向きの回転力がロータ２０に作用することになる。よって、この間は、負トルク領域となる。この負トルク領域においては、ＳＲモータ１の効率が低下するので、そのステータ歯１１ａの巻線１２ａに電流を印加しない方がよい。
【００２５】
第１相対距離が第２相対距離よりも短くなってから、ロータ歯２１ｙとステータ歯１１ａとが完全に一致するまでの間、磁気吸引力は、そのロータ歯２１ｙとステータ歯１１ａとの間に作用する。このロータ歯２１ｙとステータ歯１１ａとが完全に一致するまでの間においては、その磁気吸引力における周方向の力がロータ２０の回転方向と同じ方向に作用しているので、ロータ２０の回転方向と同じ向きの回転力がロータ２０に作用することになる。よって、この間は、正トルク領域となる。
【００２６】
その正トルク領域においては、ロータ歯２１ｘがステータ歯１１ａから離れて行くにつれて、ラジアル力が増大していく。更に、正トルク領域においては、ロータ２０の回転角度が同じ場合、電流値が高いほど、ラジアル力が大きい。この正トルク領域においては、ラジアル力の目標値を設定することで、ラジアル力の大きい領域（ラジアル力の大領域）とラジアル力の小さい領域（ラジアル力の小領域）とに分けることができる。その目標値とは、目標とする音圧（つまり目標とする振動と騒音）を実現させるラジアル力のことである。ラジアル力の大領域においては、ロータ２０の回転と共にラジアル力が増加していく。尚、その大領域と小領域の境界は、説明の便宜上示した一例である。また、正トルク領域においては、ＳＲモータ１の効率が高い。図５は、その高効率領域を更に細かく見た図である。
【００２７】
制御装置４０は、非励磁対象のステータ歯１１とこれに最も近づいてきているロータ歯２１との位置関係に基づいて、そのステータ歯１１の巻線１２に対する電流の印加を始める。この制御装置４０は、そのロータ歯２１が電流の立ち上げ領域に入ったときに、そのステータ歯１１の巻線１２に対して電流の立ち上げを開始する（図６）。図６の上図は、ロータ２０の回転角度に応じた印加電圧である。図６の下図は、ロータ２０の回転角度に応じた印加電流である。図６においては、比較のために、従来の印加電圧と印加電流について破線で図示している。
【００２８】
そのロータ歯２１は、励磁対象に切り替えられたステータ歯１１との相対距離を縮めつつ、電流の立ち上げ領域から、高効率で、かつ、ラジアル力の小さい領域へと移る。そして、このロータ歯２１は、その相対距離を縮めつつ、高効率で、かつ、ラジアル力の大きい領域に移る。高効率で、かつ、ラジアル力の大きい領域においては、高効率で、かつ、ラジアル力の小さい領域と比較して、励磁対象のステータ歯１１の巻線１２に対する電流値を低下させる。例えば、その励磁対象のステータ歯１１の巻線１２に対する電流値は、従来の電流値と比較する場合、図６に示すように、電流の立ち上げ領域から、高効率で、かつ、ラジアル力の小さい領域までの間、従来の電流値よりも高くし、高効率で、かつ、ラジアル力の大きい領域において、従来の電流値よりも低くする。これにより、このＳＲモータ１においては、図７に示すように、従来よりもラジアル力を低減させることができる。その巻線１２に対する電流値は、ラジアル力が目標値以下となるように設定すればよい。
【００２９】
具体的に、その一連の電流値は、ステータ歯１１の周方向の幅Ａと、このステータ歯１１とロータ２０の回転によって当該ステータ歯１１に最も近づいてきているロータ歯２１との相対距離（第１相対距離）Ｂと、そのロータ歯２１よりもロータ２０の回転方向で先行している１つ先のロータ歯２１と当該ステータ歯１１との相対距離（第２相対距離）Ｃと、そのステータ歯１１と当該ロータ歯２１とが径方向で対向しているときのロータ２０の回転方向における当該ステータ歯１１と当該ロータ歯２１のオーバラップ量Ｄと、に基づいて決める。
【００３０】
電流の立ち上げ領域は、非励磁対象の相のステータ歯１１とロータ２０の回転によって当該非励磁対象のステータ歯１１に最も近づいてきているロータ歯２１との相対距離（第１相対距離）Ｂと、そのロータ歯２１よりもロータ２０の回転方向で先行している１つ先のロータ歯２１と非励磁対象のステータ歯１１との相対距離（第２相対距離）Ｃと、が一致したときから設定される。よって、制御装置４０は、その第１相対距離Ｂが第２相対距離Ｃ以下となったときに（図８）、その非励磁対象のステータ歯１１の巻線１２に対して電流の立ち上げを開始する。
【００３１】
高効率で、かつ、ラジアル力の小さい領域は、ステータ歯１１とロータ歯２１とが径方向で対向し始めてから開始し、ロータ歯２１がステータ歯１１の周方向の幅Ａにおける１／４の長さにまで到達したときに終わる。よって、制御装置４０は、周方向のオーバラップ量Ｄが０以上で、かつ、Ａ／４以下のときに（図９）、非励磁対象から励磁対象に切り替わったステータ歯１１の巻線１２に対して、電流の立ち上げ領域と同等の電流の立ち上がりを継続しながら又は当該立ち上げ領域より電流の立ち上がりを抑えながらも大きな電流値を印加する。その電流値は、ラジアル力が目標値以下となる大きさにする。
【００３２】
高効率で、かつ、ラジアル力の大きい領域は、ロータ歯２１がステータ歯１１の周方向の幅Ａにおける１／４の長さに到達した後から始まり、ロータ歯２１がステータ歯１１の周方向の幅Ａにおける３／４の長さにまで到達したときに終わる。よって、制御装置４０は、オーバラップ量ＤがＡ／４よりも大きく、かつ、３Ａ／４以下のときに（図１０）、電流値を低下させていく。制御装置４０は、このときに電流の立ち下げを開始してもよい。この制御装置４０は、オーバラップ量ＤがＡ／４を超えたときから電流値を低下させ始める。その電流値は、ラジアル力が目標値以下となる大きさにする。
【００３３】
ＳＲモータ１は、ロータ歯２１がステータ歯１１の周方向の幅Ａにおける３／４の長さに到達してからロータ歯２１とステータ歯１１とが径方向で完全に重なるまでの間において（図１１）、上記の高効率の領域と比べて、効率があまり良くない。そして、その間においては、ラジアル力が増加しやすくなっている。このため、制御装置４０は、オーバラップ量Ｄが３Ａ／４よりも大きく、かつ、Ａ以下のときに、電流を立ち下げる。制御装置４０は、オーバラップ量Ｄが３Ａ／４を超えたときに、電流の立ち下げを開始する。但し、制御装置４０は、オーバラップ量Ｄがその範囲内であっても、ＳＲモータ１が要求出力トルクを効率的に発生させることができない場合、又は、ＳＲモータ１が要求出力トルクに達していない場合（つまり要求出力トルクに対して実際の出力トルクが不足している場合）、電流を立ち下げずに、例えば電流値を低下させるなどして電流の供給を続ける。
【００３４】
ロータ歯２１とステータ歯１１とが完全に重なった後は、負トルク領域になるので、そのステータ歯１１の巻線１２に対する電流供給を停止する。但し、連続電流制御時には、その制御に合わせた電流供給を行えばよい。
【００３５】
以上示したように、本実施例のＳＲモータ１は、巻線１２への通電停止による非励磁対象になっている相のステータ歯１１とロータ２０の回転方向にて当該非励磁対象のステータ歯１１に近づくロータ歯２１との相対距離（第１相対距離）Ｂが、そのロータ歯２１よりもロータ２０の回転方向で先行している１つ先のロータ歯２１と非励磁対象のステータ歯１１との相対距離（第２相対距離）Ｃ以下となった場合、その非励磁対象のステータ歯１１の巻線１２に対して電流の立ち上げを開始する。そして、このＳＲモータ１は、その電流の立ち上げによって励磁対象となったステータ歯１１と当該ステータ歯１１に近づくロータ歯２１とが径方向で対向し始め、対向しているステータ歯１１とロータ歯２１との間のロータ２０の回転方向におけるオーバラップ量Ｄが所定量としての３Ａ／４よりも大きくなった場合、その励磁対象のステータ歯１１の巻線１２に対して印加している電流を立ち下げる。
【００３６】
その際、このＳＲモータ１は、電流を立ち上げ始めてからステータ歯１１とロータ歯２１とが対向（オーバラップ）し始めるまでの間、そのステータ歯１１の巻線１２に対して、電流の立ち上げ領域の立ち上がりを維持したまま大きな電流値を印加し続ける。前述したように、その間は、高効率で、かつ、ラジアル力の小さい領域である。このため、この間のＳＲモータ１は、高効率を維持しつつ、ラジアル力を低く（目標値以下に）抑えることができる。よって、この間のＳＲモータ１は、高効率で運転しながらも、騒音や振動を低く抑えることができる。
【００３７】
また、ステータ歯１１とロータ歯２１とのオーバラップ量Ｄが所定量を超えたときは、前述したように、高効率で、かつ、ラジアル力の大きい領域となる。このＳＲモータ１は、このときに、そのステータ歯１１の巻線１２に対する電流を立ち下げるので、高効率を維持しつつ、ラジアル力を低く（目標値以下に）抑えることができる。よって、このとき以降のＳＲモータ１は、高効率で運転しながらも、騒音や振動を低く抑えることができる。
【００３８】
また、このＳＲモータ１は、そのステータ歯１１とロータ歯２１とが径方向で完全に一致したときに、そのステータ歯１１の巻線１２に対する電流供給を停止するので、効率の低下を抑え、かつ、そのステータ歯１１とロータ歯２１との間における騒音や振動を回避することができる。
【００３９】
このように、本実施例のＳＲモータ１は、オーバラップ量Ｄが所定量になるまで電流を立ち上げ、オーバラップ量Ｄが所定量を超えたら電流を立ち下げる。このため、このＳＲモータ１は、電流を立ち上げ始めてから電流を立ち下げるまでの間、所望の効率を確保しつつ、騒音や振動を抑制することができる。尚、ＳＲモータ１における効率に対するラジアル力の大小の傾向は、ＳＲモータ１の物性や諸元等に応じて変動する。このため、上述した例示では３Ａ／４を所定量として説明したが、その所定量は、一例であり、ＳＲモータ１の物性や諸元等によって変わる。
【００４０】
［変形例１］
前述した実施例のＳＲモータ１は、ステータ歯１１とロータ歯２１との位置関係に基づいて、そのステータ歯１１の巻線１２に印加する電流を制御している。本変形例では、ロータ２０の回転角度の変化量に対する巻線１２のインダクタンスの変化量に基づいて、この巻線１２に印加する電流を制御する。尚、本変形例のＳＲモータ１は、実施例のＳＲモータ１に対して、制御装置４０の演算処理機能を変更したものである。
【００４１】
図１２は、ロータ２０の回転角度と巻線１２のインダクタンスとの関係を示したものである。本図では、ステータ歯１１ａの巻線１２ａのインダクタンスを示している。また、本図では、図４と同じように、周方向に並んでいる或るステータ歯群（ステータ歯１１ｂ，１１ａ，１１ｃ）に対するロータ歯群（ロータ歯２１ｙ，２１ｘ）の３箇所における位相変化（時間経過に伴う位置）を表している。
【００４２】
前述したように、第１相対距離Ｂと第２相対距離Ｃとが一致したときには、負トルク領域から正トルク領域に切り替わる。その切り替わりの際には、ロータ２０の回転角度の変化量に対する巻線１２のインダクタンスの変化量についても負から正に切り替わる。このため、制御装置４０は、ロータ２０の回転角度の変化量に対する巻線１２のインダクタンスの変化量が負から正に切り替わったときに、その巻線１２ａに対する電流の立ち上げを開始する。
【００４３】
制御装置４０は、電流を立ち上げた後、そのロータ２０の回転角度の変化量に対する巻線１２のインダクタンスの変化量とロータ２０の回転数との乗算値を求める。そして、制御装置４０は、その乗算値が所定値以上であり、かつ、ステータ歯１１ａとロータ歯２１ｙとの間のラジアル力が目標値（実施例で示したもの）以下となるように、その巻線１２ａに印加する電流を制御する。
【００４４】
本変形例のＳＲモータ１は、このような電流の制御を行ったとしても、実施例のＳＲモータ１と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
［変形例２］
本変形例のＳＲモータ１は、前述した実施例や変形例１のＳＲモータ１に対して、制御装置４０の演算処理機能を変更したものである。
【００４６】
制御装置４０は、駆動回路３０を正電圧モード、負電圧モード又は環流モードに切り替えることができる。正電圧モードとは、巻線１２に正の電圧を印加するためのモードである（図１３）。負電圧モードとは、巻線１２に負の電圧を印加するためのモードである（図１４）。環流モードとは、巻線１２に電圧を印加せずに、この巻線１２を介して駆動回路３０の回路内で電流を環流させるモードである（図１５）。尚、図１３から図１５では、Ａ相における電圧印加モードの切り替えのみを示している。但し、その電圧印加モードの切り替えは、Ｂ相やＣ相についても同様に実施することができる。
【００４７】
本変形例の制御装置４０は、巻線１２に印加中の電流を立ち下げる場合、ロータ２０の回転数と当該巻線１２に対する電流指令値とに基づいて、環流モード又は負電圧モードを選択する。
【００４８】
ＳＲモータ１は、負電圧モードを使用するよりも環流モードを使用した方が高効率である。このため、制御装置４０は、環流モードの使用によって十分に電流を立ち下げることができる（つまり、環流モードの使用によって立ち下げ時の目標電流波形を実現できる）と判断した場合、負電圧モードよりも優先して環流モードの選択を行う。一方、制御装置４０は、環流モードでは立ち下げ時の目標電流波形（つまり立ち下げ時の目標電流指令値）を実現できないと判断した場合、負電圧モードを選択して、環流モードの使用時よりも電流を急速に立ち下げる。
【００４９】
図１６は、本変形例における電圧印加モードの切り替えについて説明するフローチャートである。
【００５０】
制御装置４０は、演算処理に必要な様々な情報を取得する（ステップＳＴ１〜ＳＴ４）。
【００５１】
ステップＳＴ１では、回転数センサ５１の検出信号に基づいてロータ２０の回転数の情報を取得する。その回転数センサ５１とは、ロータ２０の回転数を検出するためのレゾルバ等である。
【００５２】
ステップＳＴ２では、このＳＲモータ１に対する目標出力トルクの指令値等に基づいて、その目標出力トルクの情報を取得する。
【００５３】
ステップＳＴ３では、例えば目標出力トルクに応じたマップに基づいて、電流指令値の情報と当該電流指令値の区間情報とを相毎に取得する。電流指令値の区間情報とは、電流指令値が０になっていない第１区間と、電流指令値が０になっている第２区間と、を識別するための情報である。第１区間は、実施例で示した電流の立ち上げ領域と、高効率で、かつ、ラジアル力の小さい領域と、が設定されている区間である。第２区間は、実施例で示した高効率で、かつ、ラジアル力の大きい領域（換言するならば、電流の立ち下げ領域）が設定されている区間である。
【００５４】
ステップＳＴ４では、電流検出装置５２の検出信号に基づいて、実際の電流値を相毎に取得する。その電流検出装置５２は、相毎の巻線１２に対する実際の電流値を検出することができる電流センサを備えている。
【００５５】
制御装置４０は、以降の演算処理を相毎の取得情報に基づいて相毎に実施する。
【００５６】
制御装置４０は、取得した制御対象の相の電流指令値の区間情報に基づいて、現在の区間が第１区間であるのか否かを判定する（ステップＳＴ５）。
【００５７】
制御装置４０は、第１区間であると判定した場合、この第１区間が電流の立ち上げ領域であるのか否かを判定する（ステップＳＴ６）。
【００５８】
制御装置４０は、電流の立ち上げ領域であると判定した場合、この相の実際の電流値が立ち上げ領域の電流指令値よりも小さいのか否かを判定する（ステップＳＴ７）。
【００５９】
制御装置４０は、実際の電流値が電流指令値よりも小さいと判定した場合、駆動回路３０における当該相の回路を正電圧モードに制御し、この相の巻線１２に正電圧を印加する（ステップＳＴ８）。これにより、この制御対象の相においては、実際の電流値が上昇する。このステップＳＴ８においては、実際の電流値が電流指令値となるように又は当該電流指令値に近づくように、ロータ２０の回転角度毎に制御することが望ましい。従って、この制御対象の相においては、実際の電流値を急激に上昇させることができるので、急速な電流の立ち上げが可能になる。
【００６０】
これに対して、制御装置４０は、実際の電流値が電流指令値以上になっていると判定した場合、駆動回路３０における当該相の回路を環流モードに制御し、この相の巻線１２に対して電圧を印加せずに、この巻線１２を介して当該回路内で電流を環流させる（ステップＳＴ９）。これにより、この制御対象の相においては、実際の電流値が低下する。
【００６１】
また、制御装置４０は、ステップＳＴ６で電流の立ち上げ領域ではない（つまり、高効率で、かつ、ラジアル力の小さい領域である）と判定した場合、この相の実際の電流値がその領域の電流指令値よりも大きいのか否かを判定する（ステップＳＴ１０）。
【００６２】
制御装置４０は、実際の電流値が電流指令値よりも大きいと判定した場合、ステップＳＴ９と同じように環流モードを選択し、この相の巻線１２に対して電圧を印加せずに、この巻線１２を介して当該相の回路内で電流を環流させる（ステップＳＴ１１）。これにより、この制御対象の相においては、実際の電流値が低下する。
【００６３】
これに対して、制御装置４０は、実際の電流値が電流指令値以下になっていると判定した場合、ステップＳＴ８と同じように正電圧モードを選択し、この相の巻線１２に正電圧を印加する（ステップＳＴ１２）。これにより、この制御対象の相においては、実際の電流値が上昇する。その実際の電流値は、ステップＳＴ８と同じように、電流指令値となるように又は当該電流指令値に近づけるように制御することが望ましい。従って、この制御対象の相においては、電流の立ち上げ領域と同等の電流の立ち上がりを継続しながら又は当該立ち上げ領域より電流の立ち上がりを抑えながらも大きな電流値を印加することができる。
【００６４】
また、制御装置４０は、ステップＳＴ５で現在の区間が第１区間ではない（つまり、第２区間であり、オーバラップ量Ｄが所定量よりも大きくなっている）と判定した場合、電流の立ち下げ対象になっている当該相におけるステータ歯１１の巻線１２の実際の電流値が所定の閾値よりも大きいのか否かを判定する（ステップＳＴ１３）。その所定の閾値は、例えば、第２区間｛つまり、高効率で、かつ、ラジアル力の大きい領域（電流の立ち下げ領域）｝における電流指令値に基づいて設定しておく。例えば、ここでは、第２区間におけるロータ２０の回転角度毎の電流指令値の平均値等を所定の閾値として設定する。
【００６５】
制御装置４０は、第２区間であるにも拘わらず、実際の電流値が所定の閾値よりも大きいと判定した場合、駆動回路３０における当該相の回路を負電圧モードに制御し、この相の巻線１２に負電圧を印加する（ステップＳＴ１４）。これにより、この制御対象の相においては、実際の電流値を急激に低下させることができるので、急速な電流の立ち下げが可能になる。
【００６６】
これに対して、制御装置４０は、実際の電流値が所定の閾値以下であると判定した場合、負電圧モードを選択せずとも十分に電流の立ち下げが可能なので、ステップＳＴ９と同じように環流モードを選択し、この相の巻線１２に対して電圧を印加せずに、この巻線１２を介して駆動回路３０における当該巻線１２に関わる相の回路内で電流を環流させる（ステップＳＴ１５）。これにより、この制御対象の相においては、高効率を維持したまま、電流が立ち下がる。
【００６７】
本変形例のＳＲモータ１は、このように制御することで、実施例や変形例１のＳＲモータ１と比較して、効率を高めつつ、騒音や振動を抑制することができる。尚、巻線１２に印加する電流値は、ラジアル力が前述した目標値以下となるように設定することが望ましい。
【００６８】
［変形例３］
本変形例のＳＲモータ１は、前述した変形例２のＳＲモータ１に対して、制御装置４０の演算処理機能を変更したものである。
【００６９】
図１７は、本変形例における電圧印加モードの切り替えについて説明するフローチャートである。尚、本図において、変形例２の図１６と同じ「ＳＴ〜」を付したステップについては、この図１６のステップと同じ演算処理を行う。このため、以下の説明では、変形例２と同じ演算処理の説明を省略する。また、本図のステップＳＴ１３では、図１６におけるステップＳＴ１３の閾値を第３閾値と称する。本変形例においても、制御装置４０は、ステップＳＴ５以降の演算処理を相毎の取得情報に基づいて相毎に実施する。
【００７０】
制御装置４０は、ステップＳＴ６で第１区間が電流の立ち上げ領域であると判定した場合、この相の実際の電流値が第１閾値よりも小さいのか否かを判定する（ステップＳＴ２１）。その第１閾値は、例えば、電流の立ち上げ領域における立ち上げ後の電流指令値に設定する。
【００７１】
制御装置４０は、実際の電流値が第１閾値よりも小さいと判定した場合、駆動回路３０における当該相の回路を正電圧モードに制御し、この相の巻線１２に正電圧を印加する（ステップＳＴ２２）。これにより、この制御対象の相においては、実際の電流値を急激に上昇させることができるので、急速な電流の立ち上げが可能になる。
【００７２】
これに対して、制御装置４０は、実際の電流値が第１閾値以上になっていると判定した場合、駆動回路３０における当該相の回路を環流モードに制御し、この相の巻線１２に対して電圧を印加せずに、この巻線１２を介して当該回路内で電流を環流させる（ステップＳＴ２３）。これにより、この制御対象の相においては、実際の電流値が低下する。
【００７３】
また、制御装置４０は、ステップＳＴ６で電流の立ち上げ領域ではない（つまり、高効率で、かつ、ラジアル力の小さい領域である）と判定した場合、この相の実際の電流値が第２閾値よりも大きいのか否かを判定する（ステップＳＴ２４）。その第２閾値は、例えば、その高効率で、かつ、ラジアル力の小さい領域における電流指令値に基づいて設定する。
【００７４】
制御装置４０は、実際の電流値が第２閾値よりも大きいと判定した場合、ステップＳＴ２３と同じように環流モードを選択し、この相の巻線１２に対して電圧を印加せずに、この巻線１２を介して当該相の回路内で電流を環流させる（ステップＳＴ２５）。これにより、この制御対象の相においては、実際の電流値が低下する。
【００７５】
これに対して、制御装置４０は、実際の電流値が第２閾値以下になっていると判定した場合、ステップＳＴ２２と同じように正電圧モードを選択し、この相の巻線１２に正電圧を印加する（ステップＳＴ２６）。これにより、この制御対象の相においては、実際の電流値が上昇する。その実際の電流値は、この領域の電流指令値となるように又は当該電流指令値に近づけるように制御することが望ましい。
【００７６】
本変形例のＳＲモータ１は、このような電流の制御を行ったとしても、変形例２のＳＲモータ１と同様の効果を得ることができる。尚、巻線１２に印加する電流値は、ラジアル力が前述した目標値以下となるように設定することが望ましい。
【００７７】
［変形例４］
本変形例のＳＲモータ１は、前述した変形例２のＳＲモータ１に対して、制御装置４０の演算処理機能を変更したものである。
【００７８】
図１８は、本変形例における電圧印加モードの切り替えについて説明するフローチャートである。尚、本図において、変形例２の図１６と同じ「ＳＴ〜」を付したステップについては、この図１６のステップと同じ演算処理を行う。このため、以下の説明では、変形例２と同じ演算処理の説明を省略する。本変形例においても、制御装置４０は、ステップＳＴ５以降の演算処理を相毎の取得情報に基づいて相毎に実施する。
【００７９】
制御装置４０は、ステップＳＴ５で現在の区間が第１区間であると判定した場合、この相の実際の電流値が第１区間の電流指令値よりも小さいのか否かを判定する（ステップＳＴ３１）。
【００８０】
制御装置４０は、実際の電流値が電流指令値よりも小さいと判定した場合、駆動回路３０における当該相の回路を正電圧モードに制御し、この相の巻線１２に正電圧を印加する（ステップＳＴ３２）。これにより、この制御対象の相においては、実際の電流値が上昇する。このステップＳＴ３２においては、実際の電流値が電流指令値となるように又は当該電流指令値に近づくように、ロータ２０の回転角度毎に制御する。従って、この制御対象の相においては、電流の立ち上げ領域の場合、急速に電流を立ち上げることができ、高効率で、かつ、ラジアル力の小さい領域の場合、電流の立ち上げ領域と同等の電流の立ち上がりを継続しながら又は当該立ち上げ領域より電流の立ち上がりを抑えながらも大きな電流値を印加することができる。
【００８１】
これに対して、制御装置４０は、実際の電流値が電流指令値以上になっていると判定した場合、この相の巻線１２に対する電圧の印加を停止する（ステップＳＴ３３）。これにより、この相においては、実際の電流値が低下する。本変形例では、ステップＳＴ１に戻るので、第１区間のまま変わらない場合、結果として、実際の電流値が電流指令値又は電流指令値に近づくように制御される。
【００８２】
また、制御装置４０は、ステップＳＴ５で現在の区間が第１区間ではない（つまり第２区間である）と判定した場合、この相の実際の電流値が所定の閾値よりも大きいのか否かを判定する（ステップＳＴ３４）。その所定の閾値（第４閾値）は、例えば、０又は０に近い電流値（＞０）に設定しておく。０に近い電流値とは、例えば、電流検出装置５２の検出誤差等を考慮に入れて決めた値である。
【００８３】
制御装置４０は、第２区間｛高効率で、かつ、ラジアル力の大きい領域（電流の立ち下げ領域）｝であるにも拘わらず、実際の電流値が所定の閾値よりも大きいと判定した場合、駆動回路３０における当該相の回路を負電圧モードに制御し、この相の巻線１２に負電圧を印加する（ステップＳＴ３５）。これにより、この制御対象の相においては、実際の電流値を急激に低下させることができるので、急速な電流の立ち下げが可能になる。
【００８４】
これに対して、制御装置４０は、実際の電流値が所定の閾値以下であると判定した場合、この相の巻線１２に対する電圧の印加を停止する（ステップＳＴ３６）。これにより、この相においては、電流の立ち下げが終わっているので、実際の電流値が０になる。
【００８５】
本変形例のＳＲモータ１は、このような電流の制御を行ったとしても、変形例２のＳＲモータ１と同様の効果を得ることができる。尚、巻線１２に印加する電流値は、ラジアル力が前述した目標値以下となるように設定することが望ましい。
【００８６】
ところで、前述した実施例や変形例では、インナロータ型のＳＲモータ１を例として挙げている。但し、その実施例や変形例で説明した制御については、アウタロータ側のＳＲモータ（ステータの径方向における外側にロータを配置したもの）にも適用可能であり、インナロータ型と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００８７】
１  スイッチトリラクタンスモータ（ＳＲモータ）
１０  ステータ
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ  ステータ歯
１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ  巻線
２０  ロータ
２１，２１ｘ，２１ｙ  ロータ歯
３０  駆動回路
４０  制御装置
５１  回転数センサ
５２  電流検出装置
【図１】
2016039763.tif 000003
【図２】
2016039763.tif 000004
【図３】
2016039763.tif 000005
【図４】
2016039763.tif 000006
【図５】
2016039763.tif 000007
【図６】
2016039763.tif 000008
【図７】
2016039763.tif 000009
【図８】
2016039763.tif 000010
【図９】
2016039763.tif 000011
【図１０】
2016039763.tif 000012
【図１１】
2016039763.tif 000013
【図１２】
2016039763.tif 000014
【図１３】
2016039763.tif 000015
【図１４】
2016039763.tif 000016
【図１５】
2016039763.tif 000017
【図１６】
2016039763.tif 000018
【図１７】
2016039763.tif 000019
【図１８】
2016039763.tif 000020