JP2015162983A - スイッチトリラクタンスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】ロータにおける磁気飽和の発生を防止することができ、高速回転が可能なスイッチトリラクタンスモータを提供する。【解決手段】ＳＲモータ１０は、ステータコア１と、巻線２Ｕａ，２Ｖａ，２Ｗａ，２Ｕｂ，２Ｖｂ，２Ｗｂと、ロータ３と、を備える。ステータコア１は、ロータ３の周囲に配置されるヨーク１１と、ヨーク１１から内側に突出するステータティース１２Ｕａ，１２Ｖａ，１２Ｗａ，１２Ｕｂ，１２Ｖｂ，１２Ｗｂと、を含む。ロータ３は、ロータ本体３１と、ロータ本体３１と一体的に形成されたロータティース３２ａ，３２ｂと、を有する。ロータ３にはスキューが施されている。ロータ本体３１及びロータティース３２ａ，３２ｂは磁性材料で形成されている。一方のロータティース３２ａが１つのステータティースと対向した場合、他方のロータティース３２ｂは他の１つのステータティースと対向する。【選択図】図１

Description

本発明は、スイッチトリラクタンスモータに関する。

従来、永久磁石を使用しないモータの１つとして、スイッチトリラクタンスモータ（以下、ＳＲモータとも称する。）が知られている。ＳＲモータは、永久磁石の熱減磁等の問題が生じないため、高温下等の厳しい環境でも使用することができる。

例えば特許文献１には、６つのステータ磁極を含むステータと、ステータの内側に配置されたロータと、を備えるＳＲモータが開示されている。このＳＲモータのロータは、非磁性金属からなるボス部と、ボス部の外周面に固定された２つの軟磁性セグメントと、を有している。各軟磁性セグメントの幅は、ステータ磁極の幅とステータ磁極間の距離とを合わせた長さの２倍になっている。このような構成により、ＳＲモータの駆動時においては、軟磁性セグメントの一方を介して隣接する２つのステータ磁極を結ぶ磁路が形成される。

特開２０１０−８１７８２号公報

上述の通り、特許文献１におけるＳＲモータのロータでは、２つの軟磁性セグメントの間に非磁性金属のボス部が配置されている。このため、あるステータ磁極から軟磁性セグメントに入った磁力線は、ボス部を横断することなく、隣接するステータ磁極へと向かう。すなわち、特許文献１のロータでは、磁束は、軟磁性セグメントのみを通過し、ボス部を通過しない。各軟磁性セグメントの厚さはボス部によって制限されている。よって、特許文献１のロータでは、ＳＲモータの駆動時において大きな磁束量を確保することが難しく、磁気飽和が生じやすい。

また、特許文献１のＳＲモータにおいて、軟磁性セグメントがボス部から外れるのを確実に防止するためには、保護リング等の固定部材をロータの周囲に設ける必要がある。この場合、ステータとロータとの間のギャップが大きくなり、このギャップに基づく磁気抵抗が高くなる。そのため、特許文献１のＳＲモータは高速回転に適さない。

そこで、本発明は、ロータにおける磁気飽和の発生を防止することができ、高速回転が可能なスイッチトリラクタンスモータを提供することを課題とする。

本発明に係るスイッチトリラクタンスモータは、ロータ本体と、ロータ本体と一体的に形成されロータ本体の径方向外側に突出する２つのロータティースと、を含むロータと、ロータの周囲に配置されるヨークと、ヨークから内側に突出する６つのステータティースと、を含むステータコアと、６つのステータティースそれぞれに巻回され、Ｕ相電流、Ｖ相電流、及びＷ相電流のいずれかが供給される巻線と、を備える。ロータ本体及び２つのロータティースは、磁性材料で形成される。ロータ又はステータコアは、スキューが施されている。ロータにスキューが施されている場合、２つのロータティースそれぞれの位置がロータの周方向にずれている。ステータコアにスキューが施されている場合、６つのステータティースそれぞれの位置がステータコアの周方向にずれている。２つのロータティースは、一方が１のステータティースと対向した場合、他方は他のステータティースと対向する。

上記スイッチトリラクタンスモータでは、ロータ本体及び２つのロータティースがともに磁性材料で形成されている。また、一方のロータティースが１のステータティースと対向した場合、他方のロータティースは他のステータティースと対向する。このため、モータ駆動時において、ステータティースからの磁力線は、一方のロータティース、ロータ本体、及び他方のロータティースを横断する。このように、上記スイッチトリラクタンスモータでは、ロータを通過する磁束量がロータ本体によって制限されることがないため、より大きな磁束量を確保することができる。よって、ロータにおける磁気飽和の発生を抑制することができる。

また、上記スイッチトリラクタンスモータでは、２つのロータティースがロータ本体と一体的に形成されている。この構成によれば、ロータの周囲に保護リング等を設けなくても、ロータ本体と各ロータティースとが分離するのを抑制することができる。このため、ステータコアとロータとのギャップを小さくすることができ、磁気抵抗の上昇を抑制することができる。したがって、上記スイッチトリラクタンスモータは高速回転させることができる。

上記スイッチトリラクタンスモータにおいて、巻線は、集中巻形式で６つのステータティースそれぞれに巻回されていてもよい。この構成によれば、モータの小型化及びコスト低減を図ることができる。

本発明によれば、ロータにおける磁気飽和の発生を防止することができ、モータを高速回転させることができる。

図１は、本発明の実施形態に係るスイッチトリラクタンスモータの概略を示す水平断面図である。 図２は、上記実施形態に係るスイッチトリラクタンスモータに用いられるロータの概略を示す水平端面図である。 図３Ａは、上記実施形態に係るスイッチトリラクタンスモータに使用可能なロータの概略を示す斜視図である。 図３Ｂは、図３Ａと異なる態様のロータの概略を示す斜視図である。 図４は、一般的な４極６スロットのスイッチトリラクタンスモータにおける各相のインダクタンス、電圧、及び電流の波形の一例を示す図である。 図５は、スキューが施されていない２極６スロットのスイッチトリラクタンスモータにおける各相のインダクタンス、電圧、及び電流の波形の一例を示す図である。 図６は、上記実施形態に係るスイッチトリラクタンスモータにおける各相のインダクタンス、電圧、及び電流の波形の一例を示す図である。 図７は、スキューが施されていない２極６スロットのスイッチトリラクタンスモータにおける相互インダクタンスの波形の一例を示す図である。 図８は、上記実施形態に係るスイッチトリラクタンスモータにおける相互インダクタンスの波形の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。以下の説明において、同一又は相当する構成については、同一符号を付し、同じ説明を繰り返さない。

＜モータの構成＞
図１に示すように、本実施形態に係るスイッチトリラクタンスモータ（ＳＲモータ）１０は、ステータコア１と、巻線群２と、ロータ３と、を備える。

［ステータコア］
図１に示すように、ステータコア１は、ヨーク１１と、６つのステータティース１２Ｕａ，１２Ｖａ，１２Ｗａ，１２Ｕｂ，１２Ｖｂ，１２Ｗｂと、を備える。なお、説明の便宜上、以下では、ステータティース１２Ｕａ，１２Ｖａ，１２Ｗａ，１２Ｕｂ，１２Ｖｂ，１２Ｗｂを区別せず、単にステータティース１２と称する場合がある。

ヨーク１１は、ロータ３の周囲に配置されている。本実施形態では、ヨーク１１は筒状に形成されている。ただし、ヨーク１１は、複数の部材から構成されていてもよい。例えば、ヨーク１１は、１以上のステータティース１２ごとに分割されていてもよい。

６つのステータティース１２は、ヨーク１１から内側に突出している。より具体的には、ステータティース１２Ｕａ，１２Ｖａ，１２Ｗａ，１２Ｕｂ，１２Ｖｂ，１２Ｗｂは、ヨーク１１の周方向に沿って、この順序で等間隔に並べられている。各ステータティース１２の幅Ｗｓは、ステータティース１２間の間隔ｄｓよりも大きい。なお、幅Ｗｓ及び間隔ｄｓは、それぞれ、ステータコア１の内側端における各ステータティース１２の幅方向の寸法及びステータティース１２間の間隔である。各ステータティース１２には、絶縁材料で形成されたボビン（図示略）が装着される。

ステータコア１は、例えば、複数の電磁鋼板（図示略）を中心軸方向に積層し、これらの電磁鋼板を互いに固定することによって形成することができる。各電磁鋼板の間には絶縁層が設けられる。電磁鋼板の形状は特に限定されるものではない。各電磁鋼板は、各ステータティース１２に対応する部分ごとに分割されたものであってもよいし、そのような分割はせず、ステータ本体１１に相当する部分及び６つのステータティース１２に相当する部分全てを一体形成したものであってもよい。

［巻線］
図１に示すように、巻線群２は、巻線２Ｕａ，２Ｖａ，２Ｗａ，２Ｕｂ，２Ｖｂ，２Ｗｂを含む。巻線群２は、巻線同士を接続するための渡り線（図示略）も含んでいる。巻線群２は、公知のマグネットワイヤ等の電線で形成される。

巻線２Ｕａ，２Ｖａ，２Ｗａ，２Ｕｂ，２Ｖｂ，２Ｗｂは、集中巻形式で形成されている。巻線２Ｕａ，２Ｖａ，２Ｗａ，２Ｕｂ，２Ｖｂ，２Ｗｂは、それぞれ、ステータコア１のステータティース１２Ｕａ，１２Ｖａ，１２Ｗａ，１２Ｕｂ，１２Ｖｂ，１２Ｗｂに巻回される。巻線２Ｕａ，２Ｖａ，２Ｗａ，２Ｕｂ，２Ｖｂ，２Ｗｂは、それぞれ、上述のボビン（図示略）によってステータティース１２Ｕａ，１２Ｖａ，１２Ｗａ，１２Ｕｂ，１２Ｖｂ，１２Ｗｂと絶縁される。

巻線２Ｕａは、渡り線（図示略）によって巻線２Ｕｂと接続される。巻線２Ｖａは、渡り線（図示略）によって巻線２Ｖｂと接続されている。巻線２Ｗａは、渡り線（図示略）によって巻線２Ｗｂと接続されている。

巻線２Ｕａ及び巻線２Ｕｂには、Ｕ相電流が供給される。巻線２Ｖａ及び巻線２Ｖｂには、Ｖ相電流が供給される。巻線２Ｗａ及び巻線２Ｗｂには、Ｗ相電流が供給される。

［ロータ］
図１に示すように、ロータ３は、ステータコア１の内側に配置されている。ロータ３は、ロータ本体３１と、２つのロータティース３２ａ，３２ｂと、を備えている。

ロータ本体３１は、略円柱状に形成されている。図２に示すように、ロータ本体３１には、回転軸４（図１）を挿入するための貫通孔３３が形成されている。ロータ本体３１は、回転軸４によって回転可能に支持される。

図１及び図２に示すように、ロータティース３２ａ，３２ｂは、ロータ本体３１の径方向外側に突出している。ロータティース３２ａは、ロータティース３２ｂと逆向きに突出する。したがって、各ロータティース３２ａ，３２ｂの幅Ｗｒは、ロータティース３２ａ，３２ｂ間の間隔ｄｒよりも小さくなっている。なお、幅Ｗｒは、各ロータティース３２ａ，３２ｂの外側端における幅方向の寸法であり、間隔ｄｒは、ロータティース３２ａの内側端とロータティース３２ｂの内側端との間における、ロータ本体３１の周方向の長さである。

各ロータティース３２ａ，３２ｂの幅方向の寸法Ｗｒ（図２）は、各ステータティース１２の幅方向Ｗｓ（図１）と実質的に等しい。このため、ロータティース３２ａが１つのステータティース１２に対向した場合、ロータティース３２ｂは、他の１つのステータティース１２に対向する。

具体的には、ロータティース３２ａがステータティース１２Ｕａに対向した場合、ロータティース３２ｂはステータティース１２Ｕｂに対向する。同様に、ロータティース３２ａがステータティース１２Ｖａに対向した場合、ロータティース３２ｂはステータティース１２Ｖｂに対向し、ロータティース３２ａがステータティース１２Ｗａに対向した場合、ロータティース３２ｂはステータティース１２Ｗｂに対向する。

ロータ本体３１及びロータティース３２ａ，３２ｂは、ともに磁性材料で形成されている。ロータ本体３１及びロータティース３２ａ，３２ｂは、一体的に形成されている。

なお、本実施形態における「一体的に形成」とは、ロータ本体３１とロータティース３２ａ，３２ｂとが一体成形される構成だけでなく、ロータ本体３１とロータティース３２ａ，３２ｂとが二次的に接合されて一体化される構成も含む概念である。例えば、磁性体であるロータ本体３１と、ロータ本体３１と同一又は異なる種類の磁性体であるロータティース３２ａ，３２ｂとをそれぞれ作製した後、これらを結合してもよいし、後述のように、複数の電磁鋼板を積層することによってロータ本体３１とロータティース３２ａ，３２ｂとが一体化されたロータ３を形成することもできる。

ロータ３には、スキューが施されている。これにより、各ロータティース３２ａ，３２ｂは、ロータ３の中心軸方向の一方端部から他方端部に向かって、ロータ３の周方向における位置がずれるように形成される。

ロータ３におけるスキュー角は、特に限定されるものではないが、３６０°／スロット数以下であることが好ましい。また、ロータ３におけるスキュー角は、３６０°／スロット数／スロット数以上であることが好ましい。すなわち、６つのステータティース１２を有するＳＲモータ１０において、好ましいスキュー角の範囲は１０°〜６０°である。なお、ここでいうスキュー角とは、ロータ３の中心軸方向の一方面と多方面とにおける、ロータティース３２ａの突出方向の角度差をいう。

ロータ３に施されるスキューの構成は、特に限定されるものではない。例えば、各ロータティース３２ａ，３２ｂの周方向の位置を滑らかに変化させるものであってもよいし、階段状に変化させるもの（段スキュー）であってもよい。

段スキューが施されたロータの例を図３Ａに示す。図３Ａに示すように、ロータ３Ａは、５つの電磁鋼板５Ａを有している。各電磁鋼板５Ａは、円板部５１Ａと、円板部５１Ａから径方向外側に突出する突出部５２Ａａ，５２Ａｂと、を有する。各円板部５１Ａには、回転軸４を挿入するための貫通孔５３Ａが形成されている。

５つの電磁鋼板５Ａは、ロータ３Ａの中心軸方向に沿って積層される。５つの電磁鋼板５Ａは、中心軸方向の端部ＥＡ１から端部ＥＡ２に向かって、一方向（図３Ａでは反時計回り）に所定角度ずつ回転させられながら積層されている。これにより、５つの電磁鋼板５Ａの突出部５２Ａａ，５２Ａｂは、それぞれ、端部ＥＡ１から端部ＥＡ２に向かって周方向の位置が徐々にずれるように配置される。各突出部５２Ａａ，５２Ａｂにより、ロータティース３２Ａａ，３２Ａｂが構成される。ロータ本体３１Ａは、電磁鋼板５Ａの各円板部５１Ａによって構成される。ロータ３Ａにおけるスキュー角は６０°である。

段スキューが施されたロータの別の構成例を図３Ｂに示す。図３Ｂに示すように、ロータ３Ｂは、複数の電磁鋼板５Ｂを有している。ロータ３Ｂにおいても、図３Ａのロータ３Ａと同様、各電磁鋼板５Ｂは、貫通孔５３Ｂが形成された円板部５１Ｂと、円板部５１Ｂから径方向外側に突出する突出部５２Ｂａ，５２Ｂｂと、を有する。ただし、ロータ３Ｂは、ロータ３Ａよりも多数の電磁鋼板５Ｂを有している。各電磁鋼板５Ｂの厚さは、ロータ３Ａの各電磁鋼板５Ａの厚さよりも小さい。

電磁鋼板５Ｂも、ロータ３Ｂの中心軸方向の端部ＥＢ１から端部ＥＢ２に向かって、周方向の一方向（図３Ｂでは反時計回り）に所定角度ずつ回転させられながら積層される。よって、各突出部５２Ｂａ，５２Ｂｂは、端部ＥＢ１から端部ＥＢ２に向かって周方向の位置が徐々にずれるように配置される。各突出部５２Ｂａ，５２Ｂｂは、ロータティース３２Ｂａ，３２Ｂｂを構成する。各円板部５１Ｂは、ロータ本体３１Ｂを構成している。

隣接する２つの電磁鋼板５Ｂにおける中心軸周りの角度の差は、図３Ａに例示したものよりも小さい。このようにすることで、電磁鋼板５Ｂの厚さが小さいロータ３Ｂにおいても、スキュー角が６０°になるよう調整されている。

＜モータの制御＞
次に、上述のように構成されたＳＲモータ１０の制御について、他のモータの制御と比較しながら説明する。

図４は、一般的な３相４極６スロットのＳＲモータにおいて、各相の巻線で発生するインダクタンスＬｕａ，Ｌｖａ，Ｌｗａ、電流Ｉｕａ，Ｉｖａ，Ｉｗａ、及び電圧Ｖｕａ，Ｖｖａ，Ｖｗａの波形を例示した図である。図５は、３相２極６スロットのＳＲモータにおいて、各相の巻線で発生するインダクタンスＬｕｂ，Ｌｖｂ，Ｌｗｂ、電流Ｉｕｂ，Ｉｖｂ，Ｉｗｂ、及び電圧Ｖｕｂ，Ｖｖｂ，Ｖｗｂの波形を例示した図である。ただし、図５の波形に係るＳＲモータでは、ロータにスキューが施されていない。図６は、本実施形態に係るＳＲモータ１０において、巻線群２で発生するインダクタンスＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗ、電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ、及び電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの波形を例示した図である。図４〜図６では、ロータの回転角度（機械角）を横軸にとっている。

［３相４極６スロットのＳＲモータ］
３相ＳＲモータの駆動時には、ロータの回転角度に応じて、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のいずれかの巻線が励磁される。図４の例では、Ｖ相電圧Ｖｖａ及びＶ相電流Ｉｖａの波形は、Ｕ相電圧Ｖｕａ及びＵ相電流Ｉｕａの波形から回転角度３０°だけ遅れている。Ｗ相電圧Ｖｗａ及びＷ相電流Ｉｗａの波形は、Ｖ相電圧Ｖｖａ及びＶ相電流Ｉｖａから回転角度３０°だけ遅れている。よって、モータ１回転に対し、Ｕ相電圧Ｖｕａ及びＵ相電流Ｉｕａ、Ｖ相電圧Ｖｖａ及びＶ相電流Ｉｖａ、並びにＷ相電圧Ｖｗａ及びＷ相電流Ｉｗａは４周期ずつ現れる。

図４におけるＵ相インダクタンスＬｕａ、Ｖ相インダクタンスＬｖａ、及びＷ相インダクタンスＬｗａは、回転角度３０°ずつずれている。図４では、どの回転角度においても、Ｕ相インダクタンスＬｕａ、Ｖ相インダクタンスＬｖａ、及びＷ相インダクタンスＬｗａの波形のうちのいずれか２つがオーバーラップするようになっている。このように各相インダクタンスＬｕａ，Ｌｖａ，Ｌｗａのうちの２つが同時に発生するとき、モータにおいてトルクが発生する。

［３相２極６スロットのＳＲモータ］
（ロータにスキューが施されていない場合）
上述した通り、図５の波形に係るＳＲモータのロータにはスキューが施されていない。図５において、Ｖ相電圧Ｖｖｂ及びＶ相電流Ｉｖｂの波形は、Ｕ相電圧Ｖｕｂ及びＵ相電流Ｉｕｂの波形から回転角度６０°だけ遅れて現れている。Ｗ相電圧Ｖｗｂ及びＷ相電流Ｉｗｂの波形は、Ｖ相電圧Ｖｖｂ及びＶ相電流Ｉｖｂから回転角度６０°だけ遅れている。よって、モータ１回転に対し、Ｕ相電圧Ｖｕｂ及びＵ相電流Ｉｕｂ、Ｖ相電圧Ｖｖｂ及びＶ相電流Ｉｖｂ、並びにＷ相電圧Ｖｗｂ及びＷ相電流Ｉｗｂの波形は２周期ずつ現れる。

このように、２極６スロットのＳＲモータであれば、４極６スロットのＳＲモータよりも励磁周波数（各相における単位時間当たりのパルス数）が小さくなるため、特に高周波領域における鉄損を抑制することが可能となる。しかしながら、図５の例では、Ｕ相インダクタンスＬｕｂ、Ｖ相インダクタンスＬｖｂ、及びＷ相インダクタンスＬｗｂのいずれもがオーバーラップしていない回転角度の範囲Ｒが存在する。この範囲Ｒでは、インダクタンスＬｕｂ，Ｌｖｂ，Ｌｗｂのうち１つしか発生していないため、トルクがゼロになってしまう。

（ロータにスキューが施されている場合）
図１に示すように、本実施形態に係るＳＲモータ１０では、ロータ３にスキューが施されている。これにより、ＳＲモータ１０におけるインダクタンスＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗ、電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ、及び電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、図６に示すような波形となる。

図６に示すように、Ｕ相電圧Ｖｕ及びＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電圧Ｖｖ及びＶ相電流Ｉｖ、並びにＷ相電圧Ｖｗ及びＷ相電流Ｉｗ電流の波形は、スキューが施されていない２極６スロットのＳＲモータと同様、回転角度６０°ずつずれている。すなわち、ＳＲモータ１０を１回転させるとき、Ｕ相電圧Ｖｕ及びＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電圧Ｖｖ及びＶ相電流Ｉｖ、並びにＷ相電圧Ｖｗ及びＷ相電流Ｉｗの波形は２周期ずつ現れる。よって、ＳＲモータ１０においても、４極６スロットのＳＲモータよりも励磁周波数を小さくすることができる。

図６に示す例では、ロータ３が所定の基準位置（回転角度０°の位置）から回転し始めるときには、巻線２Ｖａ，２Ｖｂ（図１）にＶ相電圧Ｖｖ及びＶ相電流Ｉｖが供給される。これにより、巻線２Ｖａ，２ＶｂにおいてＶ相インダクタンスＬｖが発生する。ロータ３が回転角度６０°の位置になると、巻線２Ｖａ，２Ｖｂに対するＶ相電圧Ｖｖ及びＶ相電流Ｉｖが停止され、巻線２Ｗａ，２ＷｂにＷ相電圧Ｖｗ及びＷ相電流Ｉｗが供給される。これにより、巻線２Ｗａ，２ＷｂにおいてＷ相インダクタンスＬｗが発生する。また、ロータ３が回転角度１２０°の位置になると、巻線２Ｗａ，２Ｗｂに対するＷ相電圧Ｖｗ及びＷ相電流Ｉｗが停止され、巻線２Ｕａ，２ＵｂにＵ相電圧Ｖｕ及びＵ相電流Ｉｕが供給される。これにより、巻線２Ｕａ，２ＵｂにおいてＵ相インダクタンスＬｕが発生する。

インダクタンスＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの各波形は、図５に示すインダクタンスＬｕｂ，Ｌｖｂ，Ｌｗｂの各波形と比較して、横軸方向の幅が広くなっている。すなわち、より広い範囲の回転角度において、各インダクタンスＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗが発生する。このため、図６の例では、スキューが施されていない２極６スロットのＳＲモータ（図５）と異なり、Ｕ相インダクタンスＬｕ、Ｖ相インダクタンスＬｖ、及びＷ相インダクタンスＬｗのうちの２つが範囲Ｒにおいてもオーバーラップする。このように本実施形態に係るＳＲモータ１０では、ロータ３がどの位置にあっても、Ｕ相インダクタンスＬｕ、Ｖ相インダクタンスＬｖ、及びＷ相インダクタンスＬｗのうちの２つが同時に発生するため、トルクがゼロになることがない。

［相互インダクタンス］
次に、本実施形態に係るＳＲモータ１０の相互インダクタンスについて、ロータにスキューが施されていない２極６スロットのモータと比較しつつ説明する。

図７は、ロータにスキューが施されていない２極６スロットのモータについて、相が異なる巻線間の相互インダクタンスの波形Ｗ１ａ，Ｗ１ｂを例示している。波形Ｗ１ａは、波形Ｗ２ａと異なる組み合わせの巻線間の相互インダクタンスを示す。図７に示すように、相互インダクタンスの値は、ロータの回転角度（機械角）の変化に伴って変動する。各波形Ｗ１ａ，Ｗ２ａには乱れが生じている。

図８は、本実施形態に係るＳＲモータ１０について、相が異なる巻線間の相互インダクタンスの波形Ｗ１，Ｗ２を例示している。波形Ｗ１は、波形Ｗ２と異なる組み合わせの巻線における相互インダクタンスを例示する。上述の通り、ＳＲモータ１０のロータ３には、スキューが施されている

図８に示す例でも、相互インダクタンスは、ロータの回転角度（機械角）の変化に伴って変動している。しかしながら、図８では、図７に示す相互インダクタンスの各波形Ｗ１ａ，Ｗ２ａと比較して、相互インダクタンスの各波形Ｗ１，Ｗ２が滑らかになっている。これにより、相互インダクタンスを用いてロータ３の回転角度を精度よく検出することができる。ロータ３の回転角度は、例えば、波形Ｗ１と波形Ｗ２との交点や、各波形Ｗ１，Ｗ２のピークに基づいて検出することができる。

＜実施形態の効果＞
以上のように、本実施形態に係るＳＲモータ１０では、ロータ本体３１及びロータティース３２ａ，３２ｂがともに磁性材料で形成されている。また、ロータティース３２ａが１のステータティース１２に対向した場合、ロータティース３２ｂは、他のステータティース１２に対向する。このため、モータの駆動時において、１のステータティース１２から他のステータティース１２に向かう磁力線は、ロータティース３２ａ、ロータ本体３１、及びロータティース３２ｂを通過する。すなわち、ロータ本体３１によって磁束の量が制限されることがない。このため、ロータ３において、大きな磁束量を確保することができ、磁気飽和の発生を防止することができる。

本実施形態に係るＳＲモータ１０では、ロータ本体３１とロータティース３２ａ，３２ｂとが一体的に形成されている。この構成によれば、ロータティース３２ａ，３２ｂがロータ本体３１から分離するのを防止することができ、ＳＲモータ１０を高速回転させることができる。

本実施形態に係るＳＲモータ１０は、上述した通り、高速回転させることが可能である。また、ＳＲモータ１０は、永久磁石を用いないため、高温下等の厳しい環境で使用することができる。よって、ＳＲモータ１０は、例えば、自動車や航空機等のエンジンシステムに使用される電動ターボ又は電動チャージャ等、高速回転及び／又は厳しい環境に対する耐性が要求される機器に適用することができる。

本実施形態に係るＳＲモータ１０は、３相２極６スロットのモータであるため、４極６スロットのＳＲモータよりも励磁周波数を小さくし、特に高周波領域における鉄損を低減させることができる。また、ＳＲモータ１０は、２極６スロットであるものの、ロータ３にスキューが施されているため、上述の通り、トルクが全く発生しないタイミングが生じるのを防止することができる。

また、ロータ３にスキューが施されていることにより、相互インダクタンスの波形の乱れを防止することもできる。このため、相互インダクタンスに基づくロータ３の位置の検出を精度よく行うことができる。

本実施形態に係るＳＲモータ１０では、ロータ３にスキューが施されていたが、ロータ３ではなく、ステータコア１にスキューを施すこともできる。すなわち、各ステータティース１２は、ステータコア１の中心軸方向の一方端部から他方端部に向かって、周方向における位置がずれるように形成されていてもよい。このような構成であっても、ＳＲモータ１０において、トルクが発生しないタイミングが生じるのを防止することができる。ステータコア１に施されるスキューの構成は、特に限定されるものではない。例えば、各ステータティース１２の周方向の位置を滑らかに変化させるものであってもよいし、階段状に変化させるもの（段スキュー）であってもよい。ステータコア１にスキューを施す場合も、スキュー角は、３６０°／スロット数／スロット数以上であることが好ましく、３６０°／スロット数以下であることが好ましい。ステータコア１のスキュー角とは、ステータコア１の中心軸方向の一方面と多方面とにおける、各ステータティース１２の突出方向の角度の差をいう。

本実施形態に係るＳＲモータ１０では、巻線２Ｕａ，２Ｖａ，２Ｗａ，２Ｕｂ，２Ｖｂ，２Ｗｂが集中巻形式で形成されている。このため、巻線２Ｕａ，２Ｖａ，２Ｗａ，２Ｕｂ，２Ｖｂ，２Ｗｂの厚みを小さくし、トルクの発生に寄与しないコイルエンドを分布巻形式の場合よりも小さくすることができる。

１０ スイッチトリラクタンスモータ
１ ステータコア
１１ ヨーク
１２Ｕａ，１２Ｖａ，１２Ｗａ，１２Ｕｂ，１２Ｖｂ，１２Ｗｂ ステータティース
２Ｕａ，２Ｖａ，２Ｗａ，２Ｕｂ，２Ｖｂ，２Ｗｂ 巻線
３，３Ａ，３Ｂ ロータ
３１，３１Ａ，３１Ｂ ロータ本体
３２ａ，３２ｂ，３２Ａａ，３２Ａｂ，３２Ｂａ，３２Ｂｂ ロータティース

Claims (2)

1. ロータ本体と、前記ロータ本体と一体的に形成され前記ロータ本体の径方向外側に突出する２つのロータティースと、を含むロータと、
   前記ロータの周囲に配置されるヨークと、前記ヨークから内側に突出する６つのステータティースと、を含むステータコアと、
   前記６つのステータティースそれぞれに巻回され、Ｕ相電流、Ｖ相電流、及びＷ相電流のいずれかが供給される巻線と、
   を備え、
   前記ロータ本体及び前記２つのロータティースは、磁性材料で形成され、
   前記ロータ又は前記ステータコアは、スキューが施されており、
   前記ロータにスキューが施されている場合、前記２つのロータティースそれぞれの位置が前記ロータの周方向にずれ、前記ステータコアにスキューが施されている場合、前記６つのステータティースそれぞれの位置が前記ステータコアの周方向にずれており、
   前記２つのロータティースは、一方が１のステータティースと対向した場合、他方は他のステータティースと対向する、スイッチトリラクタンスモータ。
2. 請求項１に記載のスイッチトリラクタンスモータであって、
   前記巻線は、集中巻形式で前記６つのステータティースそれぞれに巻回されている、スイッチトリラクタンスモータ。
   

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