JP2002199675A - 同期リラクタンスモータ - Google Patents
同期リラクタンスモータInfo
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- JP2002199675A JP2002199675A JP2000388737A JP2000388737A JP2002199675A JP 2002199675 A JP2002199675 A JP 2002199675A JP 2000388737 A JP2000388737 A JP 2000388737A JP 2000388737 A JP2000388737 A JP 2000388737A JP 2002199675 A JP2002199675 A JP 2002199675A
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- reluctance motor
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- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Synchronous Machinery (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 同期リラクタンスモータの力率を向上するこ
と。 【解決手段】 ４極同期リラクタンスモータの場合に
は、モータ回転軸と直交する断面に関して、帯状磁路６
とスリット５の輪郭線を双曲線状に形成し、帯状磁路と
スリットを、モータ軸７に近いところほど幅広とする。 【効果】 多層構造のスリット５が、ｑ軸磁束のいたる
ところで直交するので、突極率Ｌｄ／Ｌｑが大きくな
り、モータ力率を向上する。
と。 【解決手段】 ４極同期リラクタンスモータの場合に
は、モータ回転軸と直交する断面に関して、帯状磁路６
とスリット５の輪郭線を双曲線状に形成し、帯状磁路と
スリットを、モータ軸７に近いところほど幅広とする。 【効果】 多層構造のスリット５が、ｑ軸磁束のいたる
ところで直交するので、突極率Ｌｄ／Ｌｑが大きくな
り、モータ力率を向上する。
Description
【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。
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,Oxfor
d 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。
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,Oxfor
d 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。
／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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、２
４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。
４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。
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θ
ｍ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。
占める角度をθｍとしたとき、各帯状磁路８についてθ
ｍ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。
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Ｌ
ｑ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。
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Ｌ
ｑ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。
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。
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＝１
１．２５°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。
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＝１
１．２５°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１
２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。
す目的で、径方向に隣接する帯状磁路８の間に連結部１
２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。
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。
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。
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。
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。
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。
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４
８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。
８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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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― 2 π iz/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。
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― 2 π iz/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。
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。
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。
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。
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。
タの力率を向上することができる。
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、φ
ｑの流れを示す図。
ｑ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。
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。
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。
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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｋ 1/27 ５０１ Ｈ０２Ｋ 1/27 ５０１Ｍ (72)発明者 小林 孝司 千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号 株式会社日立製作所産業機器グループ内 (72)発明者 伊藤 元哉 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 小室 又洋 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Ｆターム(参考） 3B155 BA02 BB15 BB18 HB10 MA02 MA05 5H002 AA01 AB08 AE07 AE08 5H619 AA01 AA07 BB01 BB06 BB15 BB24 PP01 PP02 PP05 PP06 PP08 5H622 AA03 CA02 CA05 CA07 CA10 CA13 CB04 CB05 PP20
Claims (17)
- 【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、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、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、前記帯
状磁路の内側及び外側の輪郭線の極率半径を、それぞれ
モータ回転軸に近いところ程小さ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、前記帯
状磁路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
径よりも小さくしたことを特徴とする同期リラクタンス
モータ。 - 【請求項５】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、回転子の外周部における前記帯状磁路の周方向
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、モータ回転軸と直交する断面に
関して、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６】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、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、前
記スリットの幅を、モータ回転軸からの距離とは無関係
にほぼ等し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７】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、前記帯
状磁路及び前記スリットを、モータ回転軸に近いところ
程、幅広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８】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、前記帯
状磁路を、モータの回転子の外周部付近よりも、モータ
回転軸に近いところで幅広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９】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、前記帯
状磁路及び前記スリットをブーメラン形状としたことを
特徴とする同期リラクタンスモータ。 - 【請求項１０】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、
前記帯状磁路の内側及び／又は外側の輪郭線をほぼ双曲
線としたことを特徴とする同期リラクタンスモータ。 - 【請求項１１】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、
各スリットの中心線をほぼ双曲線となるように構成した
ことを特徴とする同期リラクタンスモータ。 - 【請求項１２】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、前記
帯状磁路の内側及び／又は外側の輪郭線を、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したこと
を特徴とする同期リラクタンスモータ。 - 【請求項１３】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、前記
帯状磁路の内側及び／又は外側の輪郭線を、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１４】請求項１〜１３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コンプレッサを備え
たエアコン及び／又は冷蔵庫。 - 【請求項１５】請求項１〜１３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。 - 【請求項１６】１次巻線を巻回した直線状の１次側鉄心
と、この１次側鉄心に対向して配置され相対的に直線方
向に移動可能な２次側鉄心と、この２次側鉄心内に設け
られた多層構造のスリットを備え、前記２次側鉄心内に
複数の帯状磁路を成形したリニア同期リラクタンスモー
タにおいて、前記移動の方向をｘ方向、これと垂直でか
つ前記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、ｃを任意の実数の定数とした
とき、 ｆ（ｘ、ｙ）＝Ｉｍ（ｅ― 2 π iz/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リニア同期リラクタンスモータ。 - 【請求項１７】１次巻線を券回した直線状の１次側鉄心
と、この１次側鉄心に対向して配置され相対的に直線方
向に移動可能な２次側鉄心と、この２次側鉄心内に設け
られた多層構造のスリットを備え、前記２次側鉄心内に
複数の帯状磁路を成形したリニア同期リラクタンスモー
タにおいて、前記移動の方向と平行でかつ前記１次側と
２次側の対向面に直交する断面に関して、前記帯状磁路
の幅を、前記１次側に近いところ程、狭くしたことを特
徴とするリニア同期リラクタンスモータ。
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