(57)【要約】【課題】  スイッチドリラクタンスモータ駆動システムにおいて、１スタックで小型となり、高価な部品を必要とせず安価となり、また、駆動時、制動時ともにエネルギーを定電流電源に帰還させることができ、効率的な駆動が可能で、モータ停止まで電力回生が可能となる。【解決手段】  ＳＲモータは、２ｎ（ｎは２以上の整数）個の凸極を有した回転子と、６ｎ個の磁極に巻回された励磁コイルを有した固定子とを備え、各相のコイルに所定のタイミングずつずらしながら順次に定電流電源から矩形波直流定電流を供給、遮断し、転流時に励磁コイルの残留エネルギーを電源に帰還させる定電流転流回路を備える。【選択図】図６Ａ
2017225203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチドリラクタンスモータ駆動システムであって、
スイッチドリラクタンスモータと、前記スイッチドリラクタンスモータのコイルへ直流定電流電源（以下、電源と記す）から供給する電流を制御する定電流転流回路とを備え、
前記スイッチドリラクタンスモータは、磁性体から成る回転子と、前記回転子に周方向に対向して設けられた励磁用の固定子とを備え、
前記回転子は、等間隔にて並ぶ２ｎ（ｎは２以上の整数）個の凸極を備え、
前記固定子は、前記回転子の凸極との間に所定のギャップが形成されるように等間隔にて並ぶ６ｎ（ｎは２以上の整数）個の磁極と、各磁極に巻回された励磁コイルとを備え、
前記励磁コイルは、前記６ｎ個の磁極に、順次、繰り返し巻回された第１相、第２相、及び第３相のコイルを備え、前記各相の複数のコイルは直列又は並列に接続され、
前記定電流転流回路は、前記各相のコイルに所定のタイミングずつずらしながら順次に直流定電流を電源より供給、遮断する開閉スイッチと、前記電流が遮断されたときに前記励磁コイルの残留エネルギーを前記電源に帰還させる帰還ダイオードとを備える、ことを特徴とするスイッチドリラクタンスモータ駆動システム。
【請求項２】
前記定電流転流回路の開閉スイッチは、前記各相のコイルの一端側及び他端側にそれぞれ設けられ、前記一端側の開閉スイッチは前記電源の正極側に接続され、前記他端側の開閉スイッチは前記電源の負極側に接続され、
前記定電流転流回路の帰還ダイオードは、前記各相のコイルの一端側及び他端側に転流時に順方向に設けられ、前記一端側の帰還ダイオードは前記電源の負極側に接続され、前記他端側の帰還ダイオードは前記電源の正極側に接続され、
前記各相のコイルと前記開閉スイッチとの直列路は、互いに並列的に接続され、
前記各相のコイルと前記帰還ダイオードとの直列路は、互いに並列的に接続されている、ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチドリラクタンスモータ駆動システム。
【請求項３】
前記回転子の各凸極の回転方向幅に対する前記固定子の各磁極の回転方向幅の割合が、１未満の所定の割合に設定されている、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスイッチドリラクタンスモータ駆動システム。
【請求項４】
前記回転子は、回転軸に同軸的に固定された複数の回転子ユニットを備え、
前記固定子は、前記複数の回転子ユニットに対向するように配置される複数の固定子ユニットを備え、これらでもって複数のスタック構成とされ、
前記複数の回転子ユニットの各々が回転位相を同じにされているときは、前記複数の固定子ユニットは一に対して他が所定角度、回転位相をずらして配置され、
前記複数の固定子ユニットの各々が回転位相を同じにされているときは、前記複数の回転子ユニットは一に対して他が所定角度、回転位相をずらして配置されている、ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずか一項に記載のスイッチドリラクタンスモータ駆動システム。
【請求項５】
前記所定角度は、前記固定子の磁極のピッチ角度を前記スタック数で除した角度である、ことを特徴とする請求項４に記載のスイッチドリラクタンスモータ駆動システム。
【請求項６】
前記開閉スイッチを制御する転流制御回路をさらに備え、
前記転流制御回路は、前記回転子の角度位置情報を基に前記所定のタイミングを設定する、ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずか一項に記載のスイッチドリラクタンスモータ駆動システム。
【請求項７】
前記転流制御回路は、前記回転子の電気角１２０度幅で前記各相のコイルに順次供給されるように前記開閉スイッチを制御し、駆動時と制動時とで直流定電流矩形波の電気角を１２０度シフトし、さらに、
前記転流制御回路は、駆動時、制動時のいずれにおいても前記開閉スイッチの開閉動作を第１相、第２相、第３相の順とする、ことを特徴とする請求項６に記載のスイッチドリラクタンスモータ駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチドリラクタンスモータ〈以下ＳＲモータという〉を駆動するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＳＲモータは、例えば特許文献１に示されるように、磁性体から成る回転子と、この回転子を囲むように設けられた励磁用の固定子とを備え、永久磁石を必要としないことから注目されている。しかしながら、振動・騒音の問題が解決できていないことから、実用化の障害になっていた。この振動・騒音の発生の主たる原因は、（１）ＳＲモータ独特の電磁現象、（２）残留磁気エネルギー、にある。ＳＲモータのコイルは、リアクタンスが大きいことから、転流時に励磁電流を切ってもコイルの残留磁気エネルギーが電流を流し続けようとして、この残留エネルギーが回転子にブレーキとして働き、その結果、反抗トルクが生じ、これが振動・騒音の原因となる。
【０００３】
現状、電気自動車（ＥＶ）には、ネオジム永久磁石を使った同期電動機が主に用いられているが、ネオジムを使わない誘導電動機を用いたものもある。地球環境保全の見地からは、誘導電動機より、小型かつ高効率で、銅やアルミの使用量が少なく、ネオジムを使わないＳＲモータが注目される。
【０００４】
また、ＣＯ２低減のためのＥＶ普及を含め、あらゆる分野の電気モータ駆動システムの効率向上を図り、かつＥＶの航続距離を伸ばすには、制動時のエネルギー回収をできるだけ大きくすることが必要である。また、モータの駆動エネルギーに太陽光エネルギーを利用するには、モータ駆動電源と太陽光発電との連携がスムーズであることも望まれる。
【０００５】
このような背景から、３相同期電動機や３相誘導電動機を基本としたモータ駆動システムから脱却して、特許文献２に示されるようなＳＲモータ駆動システムが提案されている。このＳＲモータは、回転軸上に回転位相をずらして並べた多くの回転子または固定子を用い、また、回生のための転流回路に転流用キャパシタンス（コンデンサ）や多数のダイオードを用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３１２５６２号公報
【特許文献２】特開２０１１−１２５１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献２に示されるＳＲモータ駆動システムは、回転軸長さが大きく大型化し重量が大きくなり、また、転流回路の部品コストが高くなると共に、回路損失が大きく効率改善が課題となっている。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するものであり、回転軸方向に多くの回転子及び固定子を必要とせず、小型で簡単な構成とすることができ、また、高価な部品を多く必要とすることがなく安価となり、また、駆動時、制動時ともにコイルの残留磁気エネルギーを定電流電源に帰還させることができ回路損失が少なく、また、トルク脈動及び振動の少ない、スイッチドリラクタンスモータ駆動システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、スイッチドリラクタンスモータ駆動システムであって、
スイッチドリラクタンスモータと、前記スイッチドリラクタンスモータのコイルへ直流定電流電源（以下、電源と記す）から供給する電流を制御する定電流転流回路とを備え、
前記スイッチドリラクタンスモータは、磁性体から成る回転子と、前記回転子に周方向に対向して設けられた励磁用の固定子とを備え、
前記回転子は、等間隔にて並ぶ２ｎ（ｎは２以上の整数）個の凸極を備え、
前記固定子は、前記回転子の凸極との間に所定のギャップが形成されるように等間隔にて並ぶ６ｎ（ｎは２以上の整数）個の磁極と、各磁極に巻回された励磁コイルとを備え、
前記励磁コイルは、前記６ｎ個の磁極に、順次、繰り返し巻回された第１相、第２相、及び第３相のコイルを備え、前記各相の複数のコイルは直列又は並列に接続され、
前記定電流転流回路は、前記各相のコイルに所定のタイミングずつずらしながら順次に直流定電流を電源より供給、遮断する開閉スイッチと、前記電流が遮断されたときに前記励磁コイルの残留エネルギーを前記電源に帰還させる帰還ダイオードとを備える、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のスイッチドリラクタンスモータ駆動システムによれば、２ｎ（ｎは２以上の整数）個の凸極を備えた回転子に対応する６ｎ個の磁極を備えた固定子の各相励磁コイルに、所定のタイミングずつずらしながら順次に定電流電源から直流定電流を供給、遮断し、転流時に励磁コイルの残留エネルギーを定電流電源に帰還させる。これにより、従来必要としていた転流用キャパシタンスを必要とすることなく、転流動作が可能となり、また、１スタック構造でありながら回転子回転時のトルク脈動、振動が少なくなり、効率的な駆動が可能で、かつモータ停止まで電力回生が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るＳＲモータ駆動システムの構成を示すブロック図。
【図２Ａ】同ＳＲモータの構成を示す断面図。
【図２Ｂ】他の実施形態に係るＳＲモータの構成を示す断面図。
【図３Ａ】図２ＡのＩ−Ｉ線断面に相当する図。
【図３Ｂ】図２ＡのＩＩ−ＩＩ線断面に相当する図。
【図４Ａ】上記とは別の形態に係る図３Ａに相当する図。
【図４Ｂ】上記とは別の形態に係る図３Ｂに相当する図。
【図５】固定子ユニットに巻かれる励磁コイルにより発生する磁束の状態を示す図。
【図６Ａ】上記一実施形態に係るＳＲモータ駆動システムの回路図。
【図６Ｂ】上記一実施形態に係るＳＲモータ駆動システムの変形例による回路図。
【図７Ａ】上記ＳＲモータを駆動させる際のスイッチング素子の動作を示すタイミングチャート。
【図７Ｂ】上記ＳＲモータを制動させる際のスイッチング素子の動作を示すタイミングチャート。
【図８Ａ】上記他の実施形態に係るＳＲモータ駆動システムの回路図。
【図８Ｂ】上記他の実施形態に係るＳＲモータ駆動システムの変形例による回路図。
【図９】上記一実施形態に係るＳＲモータの励磁コイルの転流電流波形図。
【図１０Ａ】駆動時における回転子ユニットの固定子ユニットに対する相対位置を示す図。
【図１０Ｂ】回転子ユニットが回転したときの相対位置を示す図。
【図１０Ｃ】回転子ユニットがさらに回転したときの相対位置を示す図。
【図１１Ａ】制動時における回転子ユニットの固定子ユニットに対する相対位置を示す図。
【図１１Ｂ】回転子ユニットが回転したときの相対位置を示す図。
【図１１Ｃ】回転子ユニットが回転したときの相対位置を示す図。
【図１２】固定子ユニット及び回転子ユニットの寸法と磁気回路とを示す図。
【図１３】駆動時における回転子ユニットの凸極と固定子ユニットの磁極とのギャップに形成される磁束分布を示す図。
【図１４】図１３に示すように回転子ユニットが回転する際に生ずる磁束の変化、それに基づいて発生する起電力及びトルクを示す図。
【図１５】制動時における回転子ユニットの凸極と固定子ユニットの磁極とのギャップに形成される磁束分布を示す図。
【図１６】図１５に示すように回転子ユニットが回転する際に生ずる磁束の変化、それに基づいて発生する起電力及びトルクを示す図。
【図１７Ａ】定電流電源の駆動時における上記ＳＲモータの等価回路図。
【図１７Ｂ】定電流電源の制動時における上記ＳＲモータの等価回路図。
【図１７Ｃ】定電流電源の停止時における上記ＳＲモータの等価回路図。
【図１８Ａ】上記ＳＲモータのＡ相励磁コイルが励磁されているときに固定子ユニットに作用する力を示す図。
【図１８Ｂ】上記ＳＲモータのＢ相励磁コイルが励磁されているときに固定子ユニットに作用する力を示す図。
【図１８Ｃ】上記ＳＲモータのＣ相励磁コイルが励磁されているときに固定子ユニットに作用する力を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態に係るスイッチドリラクタンスモータ駆動システム（以下、ＳＲモータ駆動システムという）について図面を参照して説明する。図１はＳＲモータ駆動システム１の全体構成を示す。ＳＲモータ駆動システム１は、直流定電流電源装置１０（以下、定電流電源という）から電力が供給される定電流転流回路２０（以下、転流回路という）、スイッチドリラクタンスモータ３０（以下、ＳＲモータという）、及び転流制御回路６１を備える。定電流電源１０は、制御系を内蔵し、外部から与えられる指令に応じた値の直流定電流を出力する。転流回路２０は、ＳＲモータ３０の励磁用の固定子の多相励磁コイルに、定電流電源１０からの直流定電流を直流矩形波形にて交互に切換え供給する。ＳＲモータ３０は、励磁コイルに所定のタイミングで切換え供給される直流定電流によって、磁性体で成る回転子が回転する。なお、図１においては、定電流電源１０が、ＳＲモータ駆動システム１内に含まれるように示されているが、同システム１の実使用時に提供されればよい。
【００１３】
図２Ａは、一実施形態に係るＳＲモータ３０を示す。ＳＲモータ３０は、固定子３１と回転子３３とを備え、この形態では、固定子３１と回転子３３の各ユニットが軸方向に２重層（スタック）のモータとされている。固定子３１は、積層鋼鈑にて形成された第１の固定子ユニット３１ａ及び第２の固定子ユニット３１ｂを備え、回転子３３を囲むように設けられている。回転子３３は、積層鋼鈑にて形成された第１の回転子ユニット３３ａ及び第２の回転子ユニット３３ｂを備え、これら回転子ユニット３３ａ、３３ｂは非磁性材料で成る回転子止め３０７によって所定の間隔に保持され回転軸３０６に固定されている。
【００１４】
ＳＲモータ３０は、円筒状の外枠３０１と、その両端に固定された円板状の軸受け板３０２、３０３と、その中心部に固定された軸受け３０４、３０５とを備える。回転軸３０６は、軸受け３０４、３０５に回転自在に支持されている。固定子ユニット３１ａ、３１ｂは、非磁性材料で成る固定子止め３０８によって所定の間隔に保持され外枠３０１の内周壁に固定されている。また、ＳＲモータ３０は、回転軸３０６の一方の軸受け板３０３から突出する部分に対向して角度位置検出器３０９を備える。この角度位置検出器３０９は、回転する回転軸３０６の回転角度位置を検出し、検出される回転角度位置に対応した検出信号を出力する。固定子３１は回転子３３の外周に対向して設けられているが、回転子３３が固定子３１の外周に対向して設けられた構成であってもよい。２スタックの構成は、下記１スタックの構成に較べて、回転子回転時のトルク脈動、振動が少なくなり、効率的な駆動が可能になる。
【００１５】
図２Ｂは、他の実施形態に係るＳＲモータ３０を示す。この形態では、固定子３１と回転子３３の各ユニットが軸方向に１スタックのモータとされている。その他は、上述の形態と同等であるので、説明は省く。
【００１６】
図３Ａは、第１の固定子ユニット３１ａと第１の回転子ユニット３３ａとの配置関係を示し、図３Ｂは、第２の固定子ユニット３１ｂと第２の回転子ユニット３３ｂとの配置関係を示す。図５は、固定子３１（代表して第１の固定子ユニット３１ａ）における励磁コイルと励磁状態を示す。第１の回転子ユニット３３ａと第２の回転子ユニット３３ｂとは回転位相を同じにされ、第２の固定子ユニット３１ｂは、第１の固定子ユニット３１ａとは回転位相をずらしている。固定子ユニット３１ａ、３１ｂは、周上に等角度間隔にて配列された６ｎ個（ｎは２以上の整数、本例ではｎ＝２）の磁極３１１〜３２２を備えている。それら磁極３１１〜３２２は、それぞれに巻回された励磁コイル４１１〜４２２を備えている。
【００１７】
回転子ユニット３３ａ、３３ｂは、円周上に等間隔に並ぶ２ｎ個（ｎは２以上の整数、本例ではｎ＝２）の凸極３３１〜３３４を備えている。固定子３１と回転子３３との配置関係は、各固定子ユニット３１ａ、３１ｂの磁極３１１〜３２２の先端部と各回転子ユニット３３ａ、３３ｂの凸極３３１〜３３４の先端との間に所定の磁気ギャップが形成される配置関係となっている。
【００１８】
上記固定子ユニットの回転位相ずらしは、回転軸３０６が例えば基準角度位置にあるとき、第１の固定子ユニット３１ａは、図３Ａに示すように、磁極３１１が回転子ユニット３３ａの凸極３３１に対向する位置にある。第２の固定子ユニット３１ｂは、図３Ｂに示すように、図３Ａに示す第１の固定子ユニット３１ａに対して、所定角度、すなわち、１磁極のピッチ角度（３０度）をスタック数（＝２）で除した角度（＝１５度、これは磁極間の半分の角度）ずれた位置にある。ずれの方向は、回転子の回転方向を図３Ａに矢印で示す右廻りとしたとき前方である。
【００１９】
図４Ａ及び図４Ｂは、図３Ａ及び図３Ｂの形態とは別の形態に係る、第１の固定子ユニット３１ａ、回転子ユニット３３ａと、第２の固定子ユニット３１ｂ、回転子ユニット３３ｂとの配置関係を示す。この形態では、第１の固定子ユニット３１ａと第２の固定子ユニット３１ｂとは回転位相を同じにされ、第２の回転子ユニット３３ｂは、第１の回転子ユニット３３ａとは回転位相をずらせている。この回転位相ずらしは、図３Ａ、図３Ｂの形態でのずれ方向とは逆方向に１５度ずらせている。このような配置関係としても構わない。
【００２０】
励磁コイル４１１〜４２２は、図５に示すように、固定子の周方向に３つの磁極毎に順次繰り返し巻回された、Ａ相（第１相）、Ｂ相（第２相）、及びＣ相（第３相）のコイルから成る。各相において、コイルは直列に接続されている。Ａ相は、コイル４１１、４１４、４１７、４２０から成り、Ｂ相は、コイル４１２、４１５、４１８、４２１から成り、Ｃ相は、コイル４１３、４１６、４１９、４２２から成る。第１の固定子ユニット３１ａと第２の固定子ユニット３１ｂとに各々巻回される各相の直列のコイルは、互いに並列的に接続される。
【００２１】
各相の直列の励磁コイルの巻き方向は、例えばＡ相について言えば、直列のコイルの入力端子から出力端子に電流を流したときに、モータ軸心を挟んで対向する磁極３１１及び磁極３１７に外側から内側に向かう磁束（破線で示す）が生成され、同じく対向する磁極３１４及び磁極３２０に内側から外側に向かう磁束（破線で示す）が生成されるように、設定される。磁極３１１，３１７と、磁極３１４，３２０とは互いに直交する角度位置にある。Ｂ相、Ｃ相についても同様である。かくして、内向き磁束と外向き磁束とは、複数組（本例では２組）の直交磁束を成し、モータ周方向に分散して電磁石作用を奏する。それにより、モータの機械的変形、振動及び騒音は抑制される。この作用の詳細は後述する。
【００２２】
次に、ＳＲモータ駆動システム１における転流回路２０の構成及び動作を説明する。図６Ａは、ＳＲモータ３０の励磁コイルに接続された転流回路２０の回路構成を示す。図６Ｂは、その変形例を示す。
【００２３】
図６Ａにおいて、転流回路２０は、スタック毎に対応して、並列的に接続された第１の転流回路２０ａ、及び第２の転流回路２０ｂを備える。各転流回路２０ａ，２０ｂは、各相（Ａ，Ｂ，Ｃ）の励磁コイルに所定のタイミングずつずらしながら順次に矩形波直流定電流を定電流電源１０より供給、遮断する回路と、電流が遮断されたときに励磁コイルの残留エネルギーを定電流電源１０に帰還させる回路とを備える。各転流回路２０ａ，２０ｂは、動作位相が相違するが同等の構成を有する。転流回路２０ａ，２０ｂは、開閉スイッチとして半導体で成るスイッチング素子ＳＡ１，ＳＡ２；ＳＢ１，ＳＢ２；ＳＣ１，ＳＣ２、及び帰還ダイオード５１〜５６（以下、ダイオードという）を備える。これらスイッチング素子は、転流制御回路６１により開閉制御されて、各相のコイルへ電流を供給、遮断する。
【００２４】
スイッチング素子ＳＡ１，ＳＡ２は、対に成っていて、Ａ相の直列接続されたコイル４１１，４１４，４１７，４２０の一端側及び他端側にそれぞれ設けられる。詳細には、一端側のスイッチング素子ＳＡ１は、定電流電源１０の正極側とコイル４１１の一端との間に接続される。他端側のスイッチング素子ＳＡ２は、定電流電源１０の負極側とコイル４２０の他端との間に接続される。同様に、対のスイッチング素子ＳＢ１，ＳＢ２は、Ｂ相の直列接続されたコイル４１２，４１５，４１８，４２１に直列に設けられ、対のスイッチング素子ＳＣ１，ＳＣ２は、Ｃ相の直列接続されたコイル４１３，４１６，４１９，４２２に直列に設けられる。
【００２５】
転流回路２０ａ，２０ｂにおけるダイオード５１〜５６は、各相の直列接続されたコイルの一端側及び他端側に順方向（転流時）に設けられる。詳細には、一端側のダイオード５１，５２，５３は、定電流電源１０の負極側と各相のコイルの一端との間に接続され、他端側のダイオード５４，５５，５６は、定電流電源１０の正極側と各相のコイルの他端との間に接続される。各相のコイルとスイッチング素子との直列路は、互いに並列的に接続され、また、各相のコイルとダイオードの直列路は、互いに並列的に接続されている。定電流電源１０には、並列にキャパシタ５が接続されている。
【００２６】
転流回路２０ａ，２０ｂは、転流制御回路６１に入力される指令及び回転子の角度位置情報に応じた動作信号により制御される。ＳＲモータ３０のコイル４１１〜４２２に流れる電流方向は、駆動時、制動（回生）時ともに同じであり、駆動時と制動時とでは、電流を流すタイミングが相違する。ダイオード５１〜５６には、駆動時、制動時ともに転流時にコイルの残留磁気エネルギーのみが流れ、同エネルギーは定電流電源１０側に帰還される。
【００２７】
定電流電源１０は、ＰＷＭ制御で電圧コントロールすることで定電流を生成する。定電流電源１０は、転流回路２０ａ，２０ｂに表れる負荷起電力の正・負、大・小に依存することなく、指令された定電流設定値に対応した一定の値の直流電流を一定の向きに出力端子Ｔ１から出力するように構成されている。転流回路２０ａ，２０ｂの回路切り替え動作により、定電流電源１０の出力端子Ｔ１から出力される直流定電流が、転流回路２０ａ，２０ｂ、Ａ相またはＢ相またはＣ相の励磁コイルを通じて出力端子Ｔ２に帰還するようになっている。
【００２８】
転流制御回路６１は、角度位置検出器３０９からの検出信号に基づいた回転軸３０６（回転子３３）の固定子ユニット３１に対する相対的な角度位置を表す角度位置情報に基づいて、転流回路２０ａ，２０ｂ内の各相に対応するスイッチング素子ＳＡ１，ＳＡ２；ＳＢ１，ＳＢ２；ＳＣ１，ＳＣ２をオン、オフさせるための動作信号を出力する。また、転流制御回路６１は、制御系から駆動指令に代えて制動指令が入力されると、動作信号の出力タイミングを、駆動時の出力タイミングから回転子３３が電気角１２０度に対応する角度を回転する時間だけシフトさせる。
【００２９】
ここで、転流制御回路６１によるモータ駆動時と制動時の制御動作を説明する。定電流電源１０は、駆動時と制動時とで内部回路が切り替えられることにより、駆動時、電流は、キャパシタ５の正極より定電流電源１０及び転流回路２０を通してコイルに流れ、さらにキャパシタ５の負極に戻る。コイルが励磁されることで回転子を吸引・回転させる。制動時に、回転子は外部の力で回転しており、この時の速度起電力をキャパシタ５に充電する。制動時、コイルの蓄積磁気エネルギー（速度起電力）により、見掛け上、電流はキャパシタ５の負極より定電流電源１０を通してキャパシタ５の正極に流れ、キャパシタ５を充電する。電力回生はモータ停止まで可能となる。なお、回生時のキャパシタ５の負極より正極に電流が流れることは実験的に確認済みである。
【００３０】
このようにして、従来必要とされていた転流用キャパシタや、励磁コイルに直列接続されるダイオードを必要とすることなく、転流動作が得られ、安価となり、かつ、回路損が少なくなる。なお、定電流電源１０は、不図示の定電流電源制御装置により電流設定指令（駆動または回生）に応じて半導体スイッチを制御して内部回路を切換え、制動（回生）時にキャパシタ５を充電できるようになっている。この具体構成は、例えば、特許第４１０７６１４号、特許第４９９３３８９号に開示されている通りであり、これは本発明の趣旨ではないので、詳細説明は省く。
【００３１】
図６Ｂは、ＳＲモータ３０の変形例を示す。各相の励磁コイルが、直列でなく、並列に接続された形態とされている。すなわち、Ａ相のコイル４１１，４１４，４１７，４２０が互いに並列に接続されている。同様に、Ｂ相のコイル４１２，４１５，４１８，４２１、が互いに並列に接続され、Ｃ相のコイル４１３，４１６，４１９，４２２が互いに並列に接続されている。この構成においても、図６Ａの場合と同等の作用が得られる。
【００３２】
次に、図７Ａ、図７Ｂを参照して、転流制御回路６１による転流回路２０ａ，２０ｂの各スイッチング素子の開閉制御を説明する。転流制御回路６１は、回転子の電気角１２０度幅で各相のコイルに順次供給されるようにスイッチング素子ＳＡ１，ＳＡ２；ＳＢ１，ＳＢ２；ＳＣ１，ＳＣ２を制御し、駆動時と制動時とで矩形波直流定電流波形の電気角を１２０度シフトし、駆動時、制動時のいずれにおいてもスイッチング素子の開閉動作をＡ相、Ｂ相、Ｃ相の順とする。駆動時は、図７Ａに示すように、転流回路２０ａ，２０ｂのスイッチング素子ＳＡ１，ＳＡ２；ＳＢ１，ＳＢ２；ＳＣ１，ＳＣ２のオン・オフ動作が、１２０度シフトされた状態で順次行われ、転流回路２０ａ，２０ｂとでは、４０度（電気角）の位相差をもって行われる。制動時は、図７Ｂに示すように、スイッチング素子の開閉動作を行う。制動時は、駆動時に対して矩形波直流定電流波形の電気角を１２０度シフトさせている。
【００３３】
図８Ａは、図２Ｂで示した１スタック構成の場合のＳＲモータ３０の励磁コイルに接続された転流回路２０の回路構成を示す。この例は、１スタック構成とされていることが上述と相違する。本ＳＲモータ３０は、１スタック構成であっても回転動作が可能であり、回転軸方向寸法が小型となり、簡単な構成が得られる。図８Ｂは、コイル接続が直列でなく、並列になった例を示す。
【００３４】
次に、図９を参照して、１つの転流回路２０による転流動作を説明する。図９は、各相のコイルの電流がオンしてからオフになるまでの期間の電流波形を示す。同図において、ｔ１，ｔ２，ｔ３は転流タイミングである。転流回路２０におけるスイッチング素子の開閉動作により回路が切り換えられ、その結果、各相のコイルに矩形波直流定電流が交互に流れる。各相のコイルを流れる電流のオン・オフ動作の周期は、矩形波基本周波数ｆで行なわれる。一相のコイルの電流がオンすると共に前の相のコイルの電流がオフする転流過渡期間における電流の立ち上り、立ち下りは、転流等価周波数ｆ０で行われる。
【００３５】
矩形波基本周波数ｆは、ＳＲモータ３０における励磁コイル極数Ｐと回転速度Ｎ（毎秒）に依存し、
ｆ＝Ｐ／２×Ｎ・・・（１）
により表される。転流等価周波数ｆ０は、転流回路２０における電流切換の速さに依存した概念であって、ｆ＜ｆ０の範囲で適値が選択される。
【００３６】
次に、図１０Ａ〜図１０Ｃを参照して、ＳＲモータ３０の駆動時の動作を説明する。回転子３３の回転は各図において右回りを基準にしている。図１０Ａ〜図１０Ｃは、固定子ユニット３１ａとそれに対応する回転子ユニット３３ａとの関係について示しているが、他の固定子ユニット３１ｂとそれに対応する回転子ユニット３３ｂとの関係も同じである。
【００３７】
図１０Ａは、回転子ユニット３３ａの凸極３３１の回転方向先端ＰＬ（以下、先端ＰＬという）が、固定子ユニット３１ａの磁極３１１の上流側端点Ｑ１（以下、端点Ｑ１という）に近接した状態を示す。図１０Ｂは、先端ＰＬが、磁極３１１の下流側端点Ｑ２（以下、端点Ｑ２という）に近接した状態を示す。図１０Ｃは、先端ＰＬが磁極３１１の隣の磁極３１２の上流側端点Ｑ３（以下、端点Ｑ３という）に近接した状態を示す。磁極３１１の励磁と、磁極３１２の励磁の切換りによって、図１０Ａ〜図１０Ｃに示す順番で、回転子ユニット３３ａが、固定子ユニット３１ａの１極ピッチ分だけ回転する。
【００３８】
詳細には、図１０Ａに示すように、凸極３３１の先端ＰＬと磁極３１１の端点Ｑ１が対向した位置では、励磁コイルに対する電流が、Ａ相側に転流して該転流が完了する（図９における時刻ｔ１）。次いで、図１０Ｂに示すように、凸極３３１の先端ＰＬと磁極３１１の端点Ｑ２とが対向した位置では、励磁コイルに対する電流が、Ｂ相側への転流を開始する（図９における時刻ｔ２）。更に、図１０Ｃに示すように、凸極３３１の先端ＰＬと次の磁極３１２の端点Ｑ３が対向した位置では、Ｂ相側への転流が完了する（図９における時刻ｔ３）。このような転流動作が得られるように、転流回路２０における各スイッチング素子はオン・オフされる。
【００３９】
図１０Ａに示す状態から図１０Ｂに示す状態に遷移する期間では、励磁されたＡ相の磁極３１１によって回転子ユニット３１ａの凸極３３１が吸引され、順方向にトルクを生じる。図１０Ｂに示す状態から図１０Ｃに示す状態に遷移する期間（転流期間）においては、Ａ相の励磁電流は減少し、Ｂ相の励磁電流が増大する転流期間になる。回転子ユニット３１ａの各凸極の回転方向の幅は、固定子ユニット３３ａの各磁極の幅より大きく設定されており、励磁極の幅全体が凸極に対向した状態が維持される。このため、上記転流期間（図１０Ｂに示す状態から図１０Ｃに示す状態）においては、Ａ相のコイルの残存電流による反抗トルクが生じない。また、Ｂ相の立ち上がりつつある電流による吸引力は、近傍に回転子ユニット３３ａの他の凸極が対向していないので、回転子ユニット３３ａの回転に悪影響を及ぼさない。
【００４０】
このようにして、図１０Ａに示す状態から図１０Ｂに示す状態に遷移する期間では、設定された最高電流がＡ相の励磁コイルに流れて、有効なトルクを生じる。この有効なトルクは、Ｂ相励磁に切り換えられた状態でも生じる。回転子ユニット３３ａにおける各凸極の先端ＰＬが磁極の端点Ｑ１からＱ３に移動する期間のうち、端点Ｑ１からＱ２に移動する期間にトルク及び負荷起電力が生ずる。磁極幅短縮率Ｋは、
（Ｑ１〜Ｑ２間の角度）／（Ｑ１〜Ｑ３間の角度）＝Ｋ・・・（３）
に従って定義される。
【００４１】
ＳＲモータ３０全体のトルク及び起電力は、前述したトルク及び起電力に、各回転子ユニットにおける凸極の総数４と、スタック数２（回転子ユニットと固定子ユニットのセット数）とを乗じた値となる。
【００４２】
次に、図１１Ａ〜図１１Ｃを参照して、制動（回生）時の制動トルク発生動作を説明する。図１１Ａ〜図１１Ｃは、固定子ユニット３１ａとそれに対応する回転子ユニット３３ａとの関係について示している。他の固定子ユニット３１ｂとそれに対応する回転子ユニット３３ｂとの関係も同じである。
【００４３】
図１１Ａは、回転子ユニット３３ａの凸極３３１の回転方向後端ＰＴ（以下、後端ＰＴという）が、固定子ユニット３１ａの磁極３１１の上流側端点Ｑ１（以下、端点Ｑ１という）に近接した状態を示す。図１１Ｂは、後端ＰＴが、磁極３１１の下流側端点Ｑ２（以下、端点Ｑ２という）に近接した状態を示す。図１１Ｃは、後端ＰＴが、磁極３１１の隣の磁極３１２の上流側端点Ｑ３（以下、端点Ｑ３という）に近接した状態を示す。図１１Ａ〜図１１Ｃに示す回転子ユニット３３ａの角度位置は、図１０Ａ〜図１０Ｃに示すものと比べて、それぞれ、凸極の幅の分、即ち、３６０度／１２（幾何角）、１２０度（電気角）遅れたものとなっている。
【００４４】
図１１Ａに示すように、凸極３３１の後端ＰＴと磁極３１１の端点Ｑ１とが対向した位置では、励磁コイルに対する電流が、Ａ相側に転流して該転流が完了する（図９における時刻ｔ１）。次いで、図１１Ｂに示すように、凸極３３１の後端ＰＴと磁極３１１の端点Ｑ２とが対向した位置では、励磁コイルに対する電流が、Ｂ相側への転流を開始する（図９における時刻ｔ２）。更に、図１１Ｃに示すように、凸極３１１の後端ＰＴと次の磁極３１２の端点Ｑ３が対向した位置では、前記Ｂ相側への転流が完了する（図９における時刻ｔ３）。このような転流動作が得られるように、転流回路２０におけるスイッチング素子はオン・オフされる。
【００４５】
これにより、図１１Ａに示す状態から図１１Ｂに示す状態に遷移する期間では、励磁されたＡ相の磁極３１１の吸引力によって、回転子ユニット３１ａの凸極３３１が回転方向と逆方向に引かれて回転子ユニット３１ａには回転に抗する制動力が作用する。図１１Ｂに示す状態から図１１Ｃに示す状態に遷移する期間では、Ａ相励磁からＢ相励磁への転流がなされ、前述と同様に、凸極の幅が磁極の幅より大きいことから、前記制動を妨げる作用は生じない。
【００４６】
次に、図１２を参照して、各励磁コイルのアンペアターン（起磁力）について説明する。固定子ユニット３１ａ（３１ｂ）は、Ａ相の励磁コイル４１１等が巻回された磁極３１１等と、Ｂ相の励磁コイル４１２等が巻回された磁極３１２等と、Ｃ相の励磁コイル４１３等が巻回された磁極３１３等とを備える。これら磁極は順に配列されている。同相の磁極間には磁気回路が形成される。図１２では、磁気回路のうちの１つの磁気回路が破線矢印によって示されている。各磁気回路には、２つの励磁コイルと２つの空隙ｇが含まれている。鉄心の磁束密度は飽和領域以下であれば、鉄心の磁気抵抗は空隙の磁気抵抗に比して無視でき、１つの励磁コイルのアンペアターンと１つの空隙が対応すると考えればよい。電磁気学の一般理論により、アンペアターン（ＩＮ）は、
ＩＮ（ＡＴ）＝Ｂ・ｇ／μ0≒Ｂ・ｇ×８００，０００ ・・・（４）
Ｉ：励磁コイル電流（Ａ）
Ｎ：励磁コイルターン数
Ｂ：空隙磁束密度（Ｔ）
ｇ：空隙長（ｍ）
で表される。
【００４７】
通常の鉄心（電磁鋼板）において、磁気飽和しない上限の磁束密度は、１．６Ｔ程度と考えられるので、モータの小型、軽量に重点をおく場合、磁束密度１．６Ｔを基準に励磁コイルを設計すればよい。小容量のモータでは、磁束密度は１．６Ｔ以下に設計することもできる。
【００４８】
さらに、図１２を参照して、磁極の幅、凸極の幅及びヨーク幅について説明する。回転子ユニット３３ａの凸極の幅Ｌ（円弧長）は、
Ｌ＝２πＲ／１２（磁極数） （ｍ）・・・・・（５）
を基準に設定される。Ｒは回転子ユニット３３ａの凸極の先端での半径（ｍ）である。
【００４９】
固定子ユニット３１ａの磁極の幅Ｌ’（円弧長）は、
Ｌ’＝ＫＬ ・・・・・（６）
を基準に設定される。但し、Ｋは磁極幅短縮率であり、Ｋ＜１を基準に選択される。すなわち、回転子３１の各凸極の回転方向幅に対する固定子３１の各磁極の回転方向幅の割合が、１未満の所定の割合に設定されていることになる。磁極幅短縮率Ｋは、後述するよう、トルク脈動率、励磁コイル占有率に重要な関係がある。
【００５０】
ヨークの幅Ｗ（固定子ユニットの円筒部分の厚さ）は、磁極を通る磁束の１／２が左右のヨークに分かれるので、
Ｗ＝Ｌ’／２ ・・・・・（７）
に設定すればよい。
【００５１】
次に、図１３及び図１４を参照して、駆動状態における励磁コイルの起電力について説明する。図１３は、駆動状態における回転子ユニットの凸極３３１の回転方向の角度位置に対する空隙磁束の分布状況を示す。図１３（ｉ）は、回転子ユニットの凸極３１１の回転方向先端ＰＬが、固定子ユニットの磁極３１１の上流側端点Ｑ1と近接した状態を示す。同図（ｉｉ）は、先端ＰＬが磁極３１１の中央点Ｑ2と近接した状態を示す。同図（ｉｉｉ）は、先端ＰＬが磁極３１１の下流側端端Ｑ3に近接した状態を示す。同図（ｉｖ）は、先端ＰＬが隣の磁極３１２の上流側端点Ｑ4に近接した瞬間を示す。空隙部に示した矢印は、空隙に生ずる磁束である。漏れ磁束はないと仮定すると、回転子ユニットの凸極３３１と固定子ユニットの磁極３１１が対向している部分の空隙磁束密度は、前述した（４）式による値となる。凸極３３１の磁極が対向していない部分は、空隙長無限大で空隙磁束密度は０となる。
【００５２】
次に、図１４を参照して、固定子ユニットの励磁磁極の磁束と磁束変化による起電力を説明する。図１４（ａ）は、図１３における磁束の変化を描いている。横軸は回転方向角度位置を表わし、（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）、（ｉｖ）の角度位置は、図１３（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）、（ｉｖ）に示す状態に対応している。回転子３１が等しい角速度で回転している場合は、図１４の横軸は時間軸と同じ概念と見てもよい。励磁磁極の磁束は、時刻（ｉ）を０起点として時刻（ｉｉ）、時刻（ｉｉｉ）において直線的に増大して、最大磁束Фは、
Ф＝ＢＬ’ａ〔ウェーバ〕・・・・・（８）
となる。Ｂは（４）式で計算される磁束密度〔Ｔ〕、ａは磁極厚さ（ｍ）である。図１４における時刻（ｉｉｉ）と（ｉｖ）との間では磁束は一定になる。
【００５３】
励磁磁極を通る磁束Фが時間的に変化すると、その励磁コイルにはファラデーの法則によって起電力ｅａが生じる。図１４（ｂ）は起電力を表わす。ｅａは次の（９）式により算出できる。
ｅａ＝Ｎ・ｄФ／ｄｔ＝Ｎ・Ф／Ｔ・・・・・（９）
Ｎは励磁コイルターン数、Ｔは図１３における（ｉ）に示す状態から（ｉｉｉ）に示す状態に遷移する間の時間〔秒〕である。起電力の極性は磁束の増大を妨げる方向、即ち、励磁コイルの入口側に正の極性となる。
【００５４】
回転子ユニット３３の凸極３３１は、図１４から分かるように、固定子ユニット３１の磁極３１１に吸引されて右回りのトルクが生じる。起電力ｅａと励磁電流ＩはＴ期間一定、即ち、供給電力はＴ期間一定のため、発生するトルクはＴ期間一定になる。図１４（ｃ）はトルクを表わす。［供給電力］＝［機械トルク出力］として、
ｅａ×Ｉ×Ｔ［Ｊ］＝２πＮτＴ［Ｊ］・・・・・（１０）
の関係が成り立つ。Ｎは回転子の秒速回転速度、τはトルク［−Ｎ・ｍ］である。
【００５５】
これより、トルクτは、
τ＝ｅａ・Ｉ／２πＮ  ［−Ｎ・ｍ］・・・・・（１１）
となり、磁極幅短縮率Ｋを考慮した平均起電力ｅａ’、及び平均トルクτ’は、
ｅａ’＝ｋｅａ  ・・・・・（１２）
τ’＝ｋτ  ・・・・・（１３）
に従って算出することができる。
【００５６】
次に、図１５及び図１６を参照して回生制動を説明する。図１５は、回生制動状態における回転子ユニットの凸極の回転方向の角度位置に対する空隙磁束の分布状態を示す。前述した図１３は、回転子ユニット３３の凸極３３１の回転方向先端ＰＬの固定子磁極の各点Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４に対する位置関係を示したのに対して、図１５は、凸極３３１の回転方向後端ＰＴと固定子磁極の各点Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４との位置関係を示す。即ち、図１５は、図１３と対比して、回転子ユニット３３の凸極３３１の幅の円弧長分（電気角１８０度）回転方向に対して遅れた状態を示す。図１６（ａ）は、Ａ相の励磁磁極の磁束の変化、図１６（ｂ）はＡ相励磁コイルの起電力、図１６（ｃ）は回転子ユニット３３の凸極３３１に生じる制動力を表わす。起電力ｅａの値は、前記（９）式と同じ値であり、その極性は磁束の減少を妨げる方向で、励磁コイルの電流入口側が「負」である。制動力の値は前記（１１）式の駆動トルクと同じである。
【００５７】
本実施形態に係るＳＲモータ３０においては、図２Ａに示したように固定子１２極の２スタック構成とし、かつ図５に示したようにモータ周方向に複数組の直交磁束を形成するようにしたので、前述した１つの凸極当たりの起電力ｅａ’及び平均トルクτ’は、１つの回転子ユニットあたりそれぞれ４倍となり、２重層当たり更に２倍となって、計、８倍となる。従って、モータ全体での出力及びトルクは、
出力＝８・ｅａ・Ｉ・Ｋ  ・・・・（１４）
トルク＝８｛ｅａ・Ｉ／２πＮ｝・Ｋ  （＝出力／２πＮ）・・・・（１５）
となる。
【００５８】
図１７Ａ〜図１７Ｃを参照して、本実施形態に係るＳＲモータ駆動システム１における速度起電力と電気エネルギーの供給及び回生について説明する。図１７Ａ〜図１７Ｃは、定電流電源１０によるエネルギー供給及び回生の動作を表している。エネルギー供給及び回生は、ＳＲモータ３０の回転子３３の回転に伴って誘起される速度起電力に対応して行われる。図１７Ａは、ＳＲモータ３０が駆動している状態、図１７Ｂは、ＳＲモータ３０が回生制動している状態、図１７Ｃは、ＳＲモータ３０の停止状態をそれぞれ示している。
【００５９】
このモータ駆動システム１において、ファラデーの法則、またはフレミングの法則によって算出される起電力Ｅａと、そのとき流れる電流（アンペア）との積（ワット）は、正味の動力変換、可逆的な動力変換とみなせる。定電流電源１０から出力端子Ｔ１を通して出力される直流定電流ＩがＳＲモータ３０のＡ相またはＢ相またはＣ相の励磁コイルを通って出力端子Ｔ２に帰還する。
【００６０】
ＳＲモータ３０が駆動している状態では、図１７Ａに示すように、ＳＲモータ３０において正の起電力Ｅａが発生しており、Ｅａ＋×Ｉの電力（ワット）と、Ａ相またはＢ相またはＣ相の励磁コイル（抵抗Ｒ）を通る電流ＩによってＩ２×Ｒの電力（ワット）が定電流電源１０から供給される。この場合、Ｅａ＋×Ｉの電力（ワット）が機械的な出力となり、Ｉ２Ｒの電力（ワット）が損失分となる。ＳＲモータ３０の制動時には、図１７Ｂに示すように、ＳＲモータ３０において負の起電力Ｅａが発生し、機械的動力が、Ｅａ−×Ｉの電力（ワット）及びＩ２Ｒの電力に変換される。Ｉ２Ｒの電力（ワット）が損失分となる。Ｅａ−×Ｉの電力（ワット）が定電流電源１０に回収される（回生）。なお、ＳＲモータ３０が停止状態にあるときには、図１７Ｃに示すように、起電力Ｅａの発生はなく、Ａ相またはＢ相またはＣ相の励磁コイルでの損失分であるＩ２Ｒの電力（ワット）だけが定電流電源１０から供給される。
【００６１】
このように、本実施形態に係るＳＲモータ駆動システム１においては、駆動と回生制動時とで、速度起電力Ｅａ（回転速度により大小）が正負に入れ替わるので、転流回路２０の制御によってコイルに流れる直流定電流矩形波を１２０度（電気角）位相シフトさせるだけで、電力の供給及び回生が自動的に行われるようになる。
【００６２】
次に、図１８Ａ〜図１８Ｃを参照して、ＳＲモータ３０の振動及び騒音について説明する。ＳＲモータ３０は、大きさ、重量の弱点を補うために、鉄心の磁束密度を飽和領域近くの値で使用することが多い。磁束密度１．６Ｔを想定すると、対向磁極１ｃｍ２当たり、１０２Ｎの吸引力が生じる。図１８Ａ〜図１８Ｃには、本実施形態における励磁磁極に働く吸引力を描いている。図１８Ａは、Ａ相磁極の状態、図１８Ｂは、Ｂ相磁極の状態、図１８Ｃは、Ｃ相励磁の状態をそれぞれ示す。図１８Ａ〜図１８Ｃに示す状態が交互に高速に繰り返えされる。このとき、固定子は、円形の外周鉄心構造のため、４方からの均等な力に対しては比較的大きな強度を持ち、方位による振動、騒音は生じ難いと考えられる。
【００６３】
本実施形態において、２スタック構成である固定子ユニット３１ａ，３１ｂの各相の励磁コイルに、直流定電流を、ユニット毎にタイミングをずらしながら切換え供給する。これにより、回転子ユニット３３ａ，３３ｂの各凸極が、対応する固定子ユニットの励磁された磁極に順次吸引されて回転子が回転する。その結果、トルク脈動、振動の少ない効率的な駆動が可能になる。また、制動時に、各固定子の各磁極に対応する回転子の凸極の対向面積の変化に応じた電流を定電流電源１０に帰還させることができ、モータ停止まで電力回生が可能になる。かくして、直流定電流電源を用いた、モータ停止まで電力回生が可能な、調和の取れたＳＲモータ駆動システムを実現できる。
【００６４】
なお、ＳＲモータ３０における各固定子ユニットの磁極数は、６の倍数（１を除く）の任意の数を選択可能である。また、スタック（重層）数は、１，２，３，４，・・・の任意数を選択可能である。また、磁極数を増すと、トルクリップルを低減でき、同じ出力を生じるための磁極巾が狭くでき、鉄心ヨークに反映して、モータの小型、軽量化に繋がる。
【００６５】
また、スタック数を増すと、転流過電圧、高速回転に有利となるが、転流回路の数が増し、コスト、半導体損に不利になる。これらを勘案して、磁極の数、スタック数を決めればよい。
【００６６】
また、ＳＲモータ駆動システム１は、ＳＲモータ３０の回転軸３０６（回転子３３）を外力（風力等の自然力や他の機関からの駆動力等）によって回転させて電力を回収する発電機システムとして利用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上、説明したように、本発明に係るＳＲモータ駆動システムによれば、効率的な駆動及び、モータの停止まで回生電力の回収が可能となり、さらにはトルク脈動、振動を少なくすることが可能となる。
【符号の説明】
【００６８】
１    ＳＲモータ駆動システム
１０  直流定電流電源装置（定電流電源）
２０，２０ａ，２０ｂ  定電流転流回路（転流回路）
３０  ＳＲモータ
３０６  回転軸
３０９  角度位置検出器
３１  固定子
３１ａ、３１ｂ  固定子ユニット
３１１〜３２２  磁極
３３  回転子
３３ａ，３３ｂ  回転子ユニット
３３１〜３３４  凸極
４１１〜４２２  励磁コイル
５１〜５６  帰還ダイオード
６１  転流制御回路
Ａ  Ａ相（第１相）
Ｂ  Ｂ相（第２相）
Ｃ  Ｃ相（第３相）
ＳＡ１，ＳＡ２；ＳＢ１，ＳＢ２；ＳＣ１，ＳＣ２  スイッチング素子（開閉スイッチ）
【図１】
2017225203.tif 000003
【図２Ａ】
2017225203.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2017225203.tif 000009
【図５】
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【図６Ａ】
2017225203.tif 000011
【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
2017225203.tif 000013
【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
2017225203.tif 000015
【図８Ｂ】
2017225203.tif 000016
【図９】
2017225203.tif 000017
【図１０Ａ】
2017225203.tif 000018
【図１０Ｂ】
2017225203.tif 000019
【図１０Ｃ】
2017225203.tif 000020
【図１１Ａ】
2017225203.tif 000021
【図１１Ｂ】
2017225203.tif 000022
【図１１Ｃ】
2017225203.tif 000023
【図１２】
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【図１３】
2017225203.tif 000025
【図１４】
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【図１５】
2017225203.tif 000027
【図１６】
2017225203.tif 000028
【図１７Ａ】
2017225203.tif 000029
【図１７Ｂ】
2017225203.tif 000030
【図１７Ｃ】
2017225203.tif 000031
【図１８Ａ】
2017225203.tif 000032
【図１８Ｂ】
2017225203.tif 000033
【図１８Ｃ】
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