JP4433047B2 - スイッチド・リラクタンス・モータ - Google Patents

Description

本発明は、回転式のアクチュエータとして使用可能なスイッチド・リラクタンス・モータ（以下、ＳＲモータと称す）に関する。

近年、例えば自動車に搭載される各種システムのアクチュエータとして、小型で出力トルクの大きなＳＲモータが多く使われるようになってきている。
以下では、ＳＲモータの具体的な使用例として、シフトレンジ切替装置（シフト・バイ・ワイヤ：ＳＢＷ）に用いられるものを示す。
車両用の自動変速機は、シフトレンジ切替機構（パーキング切替機構を含む）を搭載しており、従来では運転者が手動にて切り替えを実施していたが、近年、シフトレンジ切替機構を、ＳＲモータを搭載したＳＢＷアクチュエータによって切り替えるシフトレンジ切替装置が市場に広がりつつある。

（問題点１）
ＳＲモータの出力トルクは、Ｔ＝０．５Ｉ² ×ｄＬ／ｄθで表される。
ここで、Ｔは出力トルク、Ｉは電流、Ｌはコイルのインダクタンス、θはロータの回転角度である。
このように、ＳＲモータの出力トルク（Ｔ）は、コイルに印加される電流（Ｉ）、及びインダクタンス変化率（ｄＬ／ｄθ）により変化する。

コイルに与えられる電流が大きい場合、図２の破線Ａ’に示すように（θ＝０°はステータティースとロータティースの重なり開始角度）、ステータティースとロータティースの重なり代が大きくなるに従い磁束の飽和によりインダクタンス変化率（ｄＬ／ｄθ）が低下し、駆動電流が大きいため出力トルクの変動が大きくなる。即ち、図４の破線Ｂ’に示すように、ＳＲモータの出力トルクは、ステータティースと、ロータティースの重なり代が大きくなるに従い急激に低下する。
即ち、コイルに与えられる電流が大きい場合は、大きなトルク変動（トルクリップル）が発生する不具合があった。

（問題点２）
逆に、コイルに与えられる電流が小さい場合、図３の破線Ｃ’に示すように、ステータティースとロータティースの重なり代が大きくなるに従いインダクタンス変化率（ｄＬ／ｄθ）が低下するが、電流が小さいため出力トルクの変動が小さくなる。即ち、図４の破線Ｄ’に示すように、ＳＲモータの出力トルクは、ロータの回転角度全域でほぼ一定となる。
しかし、電流が小さくても、図４の破線Ｄ’に示すように、ステータティースとロータティースの重なり代が大きくなるに従いインダクタンス変化率（ｄＬ／ｄθ）が低下することで、ステータティースと、ロータティースの重なり代が大きくなるに従い出力トルクが低下する。
即ち、コイルに与えられる電流が小さい場合は、出力トルクの変動は抑えられるものの、重なり代が大きくなるに従い出力トルクが低下していた。

（問題点３）
ＳＲモータのコイルに印加される電流は、「バッテリの状態」や「温度」に応じて変化する。
高温時には、電気抵抗が大きくなることで電流が下がって出力トルクが小さくなる。一方、低バッテリ電圧時は、電流が下がって出力トルクが小さくなる。このため、高温時で且つ低バッテリ電圧時は、ＳＲモータの電流が最小になる（高温時×低電圧時＝最小電流）。

シフトレンジ切替装置に搭載されるＳＲモータには、「高温時×低電圧時＝最小電流」
の最悪条件下であっても必要トルクを発生することが要求される。
そこで、「高温時×低電圧時＝最小電流」の最悪条件下に必要トルクを確保すると、逆
条件時である「低温時×高電圧時＝最大電流」に過大な出力トルクが発生することになり
、出力負荷側（ＳＲモータによって駆動される駆動対象物：ＳＲモータから駆動対象物に
至る回転伝達系や、駆動対象物の構成部品）に機械的なダメージを与える可能性がある。
具体的には、図４の破線Ｂ’に示すように、最大電流時におけるステータティースと、ロータティースの重なり開始付近において、過大な出力トルクが発生し、出力負荷側に機械的なダメージを与える可能性がある。

なお、トルクリップルの低減、および最大トルクの低減を図るために、図１１に示すように、ロータティース２４（またはステータティース２３）の先端部に複数の凹凸を設けるとともに、ペアを成す（１つの磁気ループを形成する）ロータティース２４の凹凸を逆位相に設けて、トルク変動（トルクリップル）の低減を図り、さらに、最大電流時における最大トルクの低減を図る技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、特許文献１を採用しても、大電流時（特に、最大電流時）に大きなトルク変動が発生するとともに、過大な出力トルクが発生する不具合があった。
特開２００２−１０５９５号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、第１の目的は大電流時におけるトルク変動を抑えることのできるＳＲモータの提供にあり、第２の目的は小電流時における最小発生トルクの向上を図ることのできるＳＲモータの提供にあり、第３の目的は大電流時における過大な出力トルクの発生を抑えることのできるＳＲモータの提供にある。

［請求項１の手段］
請求項１の手段を採用するＳＲモータは、ステータティースまたはロータティースの先
端部に、回転方向に沿って複数の凹部および凸部を交互に設けるとともに、各凹部の径方向長である深さを、ロータが回転した際にステータティースとロータティースが最も早く近づく側を深く、ステータティースとロータティースの回転方向の重なり代が大きくなる方向に向けて浅く設けたものである。
＜効果１＞
（大電流時）
ステータティースとロータティースが最も早く近づく側の凹部を深く設けたことで、ス
テータティースとロータティースの重なり初期における平均エアギャップが大きくなり（
ステータティースとロータティースの磁気抵抗が大きくなり）、インダクタンスの変化率
を小さくできる。これにより、最大発生トルクを抑えることができる。
また、ステータティースとロータティースの重なり代が大きくなるに従って凹部を浅く
設けたことで、平均エアギャップが小さくなり（ステータティースとロータティースの磁
気抵抗が小さくなり）、インダクタンスの変化率を大きくできる。これにより、出力トル
クの低下が抑えられる。
このように、大電流時には、重なり初期における最大発生トルクが抑えられ、重なり代
が大きくなるに従い、出力トルクの低下が抑えられるため、大電流時におけるトルク変動
を抑えることができる。

＜効果２＞
（小電流時）
従来の技術では、ステータティースとロータティースの重なり代が大きくなるに従って出力トルクが低下していた。
これに対し、請求項１の発明では、上述したように、ステータティースとロータティースの重なり代が大きくなるに従って凹部を浅く設けたことで、平均エアギャップが小さくなり（ステータティースとロータティースの磁気抵抗が小さくなり）、インダクタンスの変化率を大きくできる。これにより、ステータティースとロータティースの重なり代が大きくなった時の出力トルクの低下が抑えられる。
このように、小電流時において、最小発生トルクの向上を図ることができる。

＜効果３＞
（大電流時）
請求項１の発明では、上述したように、ステータティースとロータティースが最も早く近づく側の凹部を深く設けたことで、ステータティースとロータティースの重なり初期における平均エアギャップが大きくなり（ステータティースとロータティースの磁気抵抗が大きくなり）、インダクタンスの変化率を小さくできる。これにより、最大発生トルクを抑えることができる。
このように、大電流時における重なり初期の最大発生トルクが抑えられるため、大電流時（特に、最大電流時）における過大な出力トルクの発生を抑えることができる。これによって、ＳＲモータによって駆動される出力負荷側に機械的なダメージを与える不具合を回避することができる。

［請求項２の手段］
請求項２の手段を採用するＳＲモータは、ペアを成すステータティースまたはロータティースに設けられる凹凸の順序が回転方向に対して逆の関係（逆位相）に設けられている。
これにより、ステータティースとロータティースが回転により重なり代が変化する際、ペアのうち一方が凸部でエアギャップが小さい時に、ペアのうちの他方が凹部でエアギャップが大きくなる。これにより、エアギャップの変化度合が小さく、凹凸を設けたことによるトルク変動の発生を防ぐことができる。

［請求項３の手段］
請求項３の手段を採用するＳＲモータは、ロータが正逆両方向へ回転可能なタイプであり、凹部の深さは、回転方向の両端側が深く、ロータティースにおける回転方向の中央部に向けて浅く設けられている。
これにより、ＳＲモータを正逆どちらに回転させても、上述した効果を得ることができる。

ＳＲモータは、複数のステータティースを有するステータと、複数のロータティースを有するロータとを備える。そして、複数のステータティースのうちのペアのステータティースに、複数のロータティースのうちのペアのロータティースが磁気吸引されることでロータに回転力が与えられ、ロータティースを磁気吸引するペアのステータティースを切り替えることでロータが回転する。
最良の形態のＳＲモータは、ステータティースまたはロータティースの先端部に、回転方向に複数の凹凸が設けられる。凹部の深さは、ロータが回転した際にステータティースとロータティースが最も早く近づく側が深く、ステータティースとロータティースの回転方向の重なり代が大きくなる方向に向けて浅く設けられている。
なお、凹凸の順序は、回転方向に対して逆の関係（逆位相）に設けられることが望ましい。
また、ロータが正逆両方向へ回転するタイプ（回転方向の指定が無いタイプを含む）の場合、凹部の深さは、回転方向の両端側が深く、ロータティースにおける回転方向の中央部に向けて浅く設けられることが望ましい。

本発明をシフトレンジ切替装置に用いられるＳＢＷアクチュエータのＳＲモータに適用した実施例１を、図１〜図１０を参照して説明する。
（シフトレンジ切替装置の説明）
シフトレンジ切替装置は、車両用自動変速機２（図５参照）に搭載されたシフトレンジ切替機構３およびパーキング切替機構４（図６参照）を、ＳＢＷアクチュエータ１（図７）によって切り替えるものである。

ＳＢＷアクチュエータ１は、シフトレンジ切替機構３を駆動するサーボ機構であり、図７に示すように、同期型のＳＲモータ５と、このＳＲモータ５の回転出力を減速して出力する減速機６とを備える。ＳＲモータ５は、図５に示すＳＢＷ・ＥＣＵ７によって回転が制御される。
即ち、シフトレンジ切替装置は、ＳＢＷ・ＥＣＵ７によってＳＲモータ５の回転方向、回転数（回転する数）および回転角を制御することで、減速機６を介して駆動されるシフトレンジ切替機構３およびパーキング切替機構４を切替制御するものである。

次に、シフトレンジ切替装置の具体的な構成例を説明する。なお、以下では、図７の右側をフロント（あるいは前）、左側をリヤ（あるいは後）としてＳＢＷアクチュエータ１を説明するが、実際の搭載方向に関わるものではない。
（ＳＲモータ５の説明）
ＳＲモータ５を図７を参照して説明する。
この実施例１のＳＲモータ５は、永久磁石を用いないブラシレスモータであり、回転自在に支持されるロータ１１と、このロータ１１の回転中心と同軸上に配置されたステータ１２とで構成される。

ロータ１１は、ロータ軸１３とロータコア１４で構成されるものであり、ロータ軸１３は前端と後端に配置された転がり軸受（フロント転がり軸受１５、リヤ転がり軸受１６）によって回転自在に支持される。
フロント転がり軸受１５は、減速機６の出力軸１７の内周に嵌合固定されたものであり、減速機６の出力軸１７はフロントハウジング１８の内周に配置されたメタルベアリング１９によって回転自在に支持されている。つまり、ロータ軸１３の前端は、フロントハウジング１８に設けられたメタルベアリング１９→出力軸１７→フロント転がり軸受１５を介して回転自在に支持される。

メタルベアリング１９の軸方向の支持区間は、フロント転がり軸受１５の軸方向の支持区間にオーバーラップするように設けられている。このように設けることによって、減速機６の反力（具体的には、後述するサンギヤ２６とリングギヤ２７の噛合にかかる負荷の反力）に起因するロータ軸１３の傾斜を回避することができる。
リヤ転がり軸受１６は、ロータ軸１３の後端外周に圧入固定され、リヤハウジング２０によって支持される。

ステータ１２は、ハウジング（フロントハウジング１８＋リヤハウジング２０）内に固定されたステータコア２１および通電により磁力を発生する複数相の励磁コイル２２から構成される。
ステータコア２１は、鉄製薄板をプレス加工によって所定形状に打ち抜いた薄板を多数積層したものであり、リヤハウジング２０に固定されている。具体的に、ステータコア２１には、内側のロータコア１４に向けて所定角度毎（例えば、３０度毎）に突設されたステータティース２３（内向突極）が設けられており、各ステータティース２３のそれぞれには各ステータティース２３毎に磁力を発生させるための励磁コイル２２が設けられている。

ロータコア１４は、鉄製薄板をプレス加工によって所定形状に打ち抜いた薄板を多数積層したものであり、ロータ軸１３に圧入固定されている。このロータコア１４には、外周のステータコア２１に向けて所定角度毎（例えば、４５度毎）に突設されたロータティース２４（外向突極）が設けられている。

次に、励磁コイル２２の具体的な一例を、図８、図９を参照して説明する。
各ステータティース２３のそれぞれには、各ステータティース２３毎に磁力を発生させる第１系統２２ＡのコイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１と、第２系統２２ＢのコイルＵ２、Ｖ２、Ｗ２とが巻回されている。なお、コイルＵ１、Ｕ２がＵ相であり、コイルＶ１、Ｖ２がＶ相であり、コイルＷ１、Ｗ２がＷ相である。

励磁コイル２２は、図９に示されるように、第１系統２２ＡのコイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１と、第２系統２２ＢのコイルＵ２、Ｖ２、Ｗ２とが、電気的に独立して巻回されて、それぞれがスター結線されたものであり、以下の構成によって、第１系統２２ＡのコイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１の通電制御のみ、あるいは第２系統２２ＢのコイルＵ２、Ｖ２、Ｗ２の通電制御のみで、ロータ１１を回転駆動できるように設けられている。

第１系統２２Ａの各コイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１および第２系統２２Ｂの各コイルＵ２、Ｖ２、Ｗ２は、それぞれ複数（この実施例では２つ）に分割して巻かれたものである。
具体的に、第１系統２２ＡのコイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１は、回転方向に順次連続するステータティース２３にそれぞれ装着される「第１組のコイルＵ１−１、Ｖ１−１、Ｗ１−１」と、この第１組に回転方向に順次連続するステータティース２３にそれぞれ装着される「第２組のコイルＵ１−２、Ｖ１−２、Ｗ１−２」とからなる。
また、第２系統２２ＢのコイルＵ２、Ｖ２、Ｗ２は、回転方向に順次連続するステータティース２３にそれぞれ装着される「第１組のコイルＵ２−１、Ｖ２−１、Ｗ２−１」と、この第１組に回転方向に順次連続するステータティース２３にそれぞれ装着される「第２組のコイルＵ２−２、Ｖ２−２、Ｗ２−２」とからなる。

そして、各励磁コイル２２は通電されると、回転方向に各組毎に逆磁極を生じさせる。即ち、例えば、「第１組のコイルＵ１−１、Ｖ１−１、Ｗ１−１」の内端がＮ極を生じる場合は、それに隣接する「第２組のコイルＵ１−２、Ｖ１−２、Ｗ１−２」の内端がＳ極、それに隣接する「第１組のコイルＵ２−１、Ｖ２−１、Ｗ２−１」の内端がＮ極、それに隣接する「第２組のコイルＵ２−２、Ｖ２−２、Ｗ２−２」の内端がＳ極を生じるものである。
これによって、例えば、２つのコイルＵ１−１、Ｕ１−２が通電されると、コイルＵ１−１が装着された一方のステータティース２３（回転方向に９０°ずれた位置にある２つのステータティース２３の一方）の内径部がＮ極となり、コイルＵ１−２が装着された他方のステータティース２３の内径部がＳ極となるものである。なお、他の各相のコイルＶ１、Ｗ１、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２も同様に、回転方向に９０°ずれた位置にある２つのステータティース２３に逆磁極を生じさせるものであり、説明は省略する。

後述するコイル駆動回路７１により選択的に通電される励磁コイル２２によって励磁されるペアのステータティース２３に、近くに存在するペアのロータティース２４が磁気吸引されることでロータ１１に回転力が与えられる。そして、ロータティース２４を磁気吸引するペアのステータティース２３を励磁する励磁コイル２２がコイル駆動回路７１により切り替えられることでロータ１１が回転する。即ち、ＳＲモータ５は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各励磁コイル２２の通電位置および通電方向を順次切り替えることで、ロータティース２４を磁気吸引するステータティース２３を順次切り替えて、ロータ１１を一方または他方へ回転するように設けられている。

（減速機６の説明）
減速機６の一例を図１０を参照して説明する。
この実施例１に示す減速機６は、遊星歯車減速機の１種である内接噛合遊星歯車減速機（サイクロイド減速機）であり、ロータ軸１３に設けられた偏心部２５を介してロータ軸１３に対して偏心回転可能な状態で取り付けられたサンギヤ２６（インナーギヤ：外歯歯車）と、このサンギヤ２６が内接噛合するリングギヤ２７（アウターギヤ：内歯歯車）と、サンギヤ２６の自転成分のみを出力軸１７に伝達する伝達手段２８とを備える。

偏心部２５は、ロータ軸１３の回転中心に対して偏心回転してサンギヤ２６を揺動回転させる軸であり、偏心部２５の外周に配置されたサンギヤ軸受３１を介してサンギヤ２６を回転自在に支持するものである。
サンギヤ２６は、上述したように、サンギヤ軸受３１を介してロータ軸１３の偏心部２５に対して回転自在に支持されるものであり、偏心部２５の回転によってリングギヤ２７に押しつけられた状態で回転するように構成されている。
リングギヤ２７は、フロントハウジング１８に固定されるものである。

伝達手段２８は、出力軸１７と一体に回転するフランジ３３の同一円周上に形成された複数の内ピン穴３４と、サンギヤ２６に形成され、内ピン穴３４にそれぞれ遊嵌する複数の内ピン３５とによって構成される。
複数の内ピン３５は、サンギヤ２６のフロント面に突出する形で設けられている。
複数の内ピン穴３４は、出力軸１７の後端に設けられたフランジ３３に設けられており、内ピン３５と内ピン穴３４の嵌まり合いによって、サンギヤ２６の自転運動が出力軸１７に伝えられるように構成されている。
このように設けられることにより、ロータ軸１３が回転してサンギヤ２６が偏心回転することによって、サンギヤ２６がロータ軸１３に対して減速回転し、その減速回転が出力軸１７に伝えられる。なお、出力軸１７は、シフトレンジ切替機構３およびパーキング切替機構４を駆動操作するコントロールロッド４５（後述する）に連結される。
なお、この実施例１とは異なり、複数の内ピン穴３４をサンギヤ２６に形成し、複数の内ピン３５をフランジ３３に設けて構成しても良い。

（シフトレンジ切替機構３およびパーキング切替機構４の説明）
シフトレンジ切替機構３およびパーキング切替機構４は、ＳＢＷアクチュエータ１の出力軸（具体的には、上述した減速機６の出力軸１７）によって切替駆動されるものである。
シフトレンジ切替機構３は、油圧バルブボディ４１に設けられたマニュアルスプール弁４２をシフトレンジに応じた適切な位置にスライド変位させ、自動変速機２の図示しない油圧クラッチへの油圧供給路を切り替えて、油圧クラッチの係合状態をコントロールするものである。

パーキング切替機構４は、車両の駆動軸（ドライブシャフト等）と連動して回転するパーキングギヤ４３に、固定部材（自動変速機２のハウジング等）に回動可能に支持されるパークポール４４の噛合および噛合解除を実行させて、パーキングギヤ４３のロック（パーキング状態）とアンロック（パーキング解除状態）の切り替えを実行するものである。具体的に、パーキングギヤ４３の凹部４３ａとパークポール４４の凸部４４ａの係脱によってパーキング切替機構４のロックとアンロックの切り替えが行われるものであり、パーキングギヤ４３の回転を規制することで、ドライブシャフトやディファレンシャルギヤ等を介して車両の駆動輪がロックされて、車両のパーキング状態が達成される。

ＳＢＷアクチュエータ１によって駆動されるコントロールロッド４５には、略扇形状を呈したディテントプレート４６が取り付けられ、コントロールロッド４５とディテントプレート４６が一体に回転するように設けられている。
ディテントプレート４６は、半径方向の先端（略扇形状の円弧部）に複数の凹部４６ａが設けられており、油圧バルブボディ４１（または自動変速機２の内部）に固定されたディテントスプリング４７の先端の係合部４７ａが凹部４６ａに嵌まり合うことで、切り替えられたシフトレンジが保持されるようになっている。なお、この実施例では板バネを用いたディテント機構を示すが、コイルスプリングなどを用いた他のディテント機構であっても良い。

ディテントプレート４６には、マニュアルスプール弁４２を駆動するためのピン４８が取り付けられている。
ピン４８は、マニュアルスプール弁４２の端部に設けられた溝４９に噛合しており、ディテントプレート４６がコントロールロッド４５によって回動操作されると、ピン４８が円弧駆動されて、ピン４８に噛合するマニュアルスプール弁４２が油圧バルブボディ４１の内部で直線運動を行う。

コントロールロッド４５を図６中矢印Ａ方向から見て時計回り方向に回転させると、ディテントプレート４６を介してピン４８がマニュアルスプール弁４２を油圧バルブボディ４１の内部に押し込み、油圧バルブボディ４１内の油路がＤ→Ｎ→Ｒ→Ｐの順に切り替えられる。つまり、自動変速機２のシフトレンジがＤ→Ｎ→Ｒ→Ｐの順に切り替えられる。 逆方向にコントロールロッド４５を回転させると、ピン４８がマニュアルスプール弁４２を油圧バルブボディ４１から引き出し、油圧バルブボディ４１内の油路がＰ→Ｒ→Ｎ→Ｄの順に切り替えられる。つまり、自動変速機２のシフトレンジがＰ→Ｒ→Ｎ→Ｄの順に切り替えられる。

ディテントプレート４６には、パークポール４４を駆動するためのパークロッド５１が取り付けられている。このパークロッド５１の先端には円錐部５２が設けられている。
この円錐部５２は、自動変速機２のハウジングの突出部５３とパークポール４４の間に介在されるものであり、コントロールロッド４５を図６中矢印Ａ方向から見て時計回り方向に回転させると（具体的には、Ｒ→Ｐレンジ）、ディテントプレート４６を介してパークロッド５１が図６中矢印Ｂ方向へ変位して円錐部５２がパークポール４４を押し上げる。すると、パークポール４４が軸４４ｂを中心に図６中矢印Ｃ方向に回転し、パークポール４４の凸部４４ａがパーキングギヤ４３の凹部４３ａに噛合し、パーキング切替機構４によるロック状態（パーキング状態）が達成される。

逆方向へコントロールロッド４５を回転させると（具体的には、Ｐ→Ｒレンジ）、パークロッド５１が図６中矢印Ｂ方向とは反対方向に引き戻され、パークポール４４を押し上げる力が無くなる。パークポール４４は、図示しないねじりコイルバネにより、図６中矢印Ｃ方向とは反対方向に常に付勢されているため、パークポール４４の凸部４４ａがパーキングギヤ４３の凹部４３ａから外れ、パーキングギヤ４３がフリーになり、パーキング切替機構４のアンロック状態（パーキング解除状態）が達成される。

（エンコーダ６０の説明）
上述したＳＢＷアクチュエータ１には、図７に示すように、ハウジング（フロントハウジング１８＋リヤハウジング２０）の内部に、ロータ１１の回転角度を検出するエンコーダ６０が搭載されている。このエンコーダ６０によってロータ１１の回転角度を検出することにより、ＳＲモータ５を脱調させることなく高速運転することができる。
エンコーダ６０は、インクリメンタル型であり、ロータ１１と一体に回転する磁石６１と、リヤハウジング２０内において磁石６１と対向配置されて磁石６１における磁束発生部の通過を検出する磁気検出用のホールＩＣ６２（例えば、磁石６１の多極着磁の磁束を検出する回転角度検出用ホールＩＣ、および励磁コイル２２の各相の通電が一巡する毎に発生する磁束を検出するインデックス信号用ホールＩＣ等）とで構成され、ホールＩＣ６２はリヤハウジング２０内に固定される基板６３によって支持される。

（ＳＢＷ・ＥＣＵ７の説明）
ＳＢＷ・ＥＣＵ７を図５を参照して説明する。
ＳＲモータ５の通電制御を行うＳＢＷ・ＥＣＵ７は、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶手段（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等）、入力回路、出力回路、電源回路等で構成された周知構造のマイクロコンピュータを搭載し、演算結果に基づいてコイル駆動回路７１におけるスイッチング素子７１ａ、７１ｂ（符号、図９参照）に制御信号を与え、各励磁コイル２２の通電制御を行うものである。
ここで、図５中における符号７２はイグニッションスイッチ（運転スイッチ）、符号７３は車載バッテリ、符号７４はシフトレンジ切替装置の状態（シフトレンジの切替状態）などを乗員に表示する表示装置類、符号７５は車速センサ、符号７６は乗員が設定したシフトレンジ位置の検出センサ、ブレーキスイッチ等、車両状態を検出する他のセンサ類を示す。

ＳＢＷ・ＥＣＵ７には、エンコーダ６０の出力からロータ１１の回転速度、回転数、回転角度を把握する『ロータ読取手段』、乗員によって操作されるシフトレンジ操作手段（図示しない）とＳＢＷ・ＥＣＵ７が認識するシフトレンジ位置とが一致するようにＳＲモータ５を制御する『通常制御手段』、所定の運転条件の成立時（イングニッションスイッチ７２のＯＮ等）にＳＲモータ５をパーキング設定側に回転させて、シフトレンジ切替機構３の可動部材をパーキング側の移動限界に突き当てて、ロータ１１の基準位置の検出を行う「Ｐ壁当て学習」を実行させる『突当学習手段』など、種々の制御プログラムが搭載されている。

〔実施例１の特徴〕
実施例１の特徴を、図１〜図４を参照して説明する。
実施例１では、（１）大電流時におけるＳＲモータ５のトルク変動を抑え、（２）小電
流時におけるＳＲモータ５の最小発生トルクの向上を図り、（３）大電流時におけるＳＲ
モータ５の過大な出力トルクの発生を抑えるために、次に示す手段を採用している。
ＳＲモータ５における全てのロータティース２４の先端部には、回転方向に凹部αと凸
部βが繰り返して（交互に）形成されてなる複数の凹凸が設けられている。

複数の凸部βの高さ（回転中心から凸部βの先端までの径方向距離：ステータティース２３との間にエアギャップを形成する距離）は、全て略一定に設けられている。
一方、複数の凹部αの深さ（凹部αの底と凸部βの先端との径方向の長さ）は、ロータ１１が回転した際にステータティース２３とロータティース２４が最も早く近づく側が深く、ステータティース２３とロータティース２４の回転方向の重なり代が大きくなる方向に向けて徐々に浅く設けられている。
具体的には、ロータ１１が右回転する場合は、ロータティース２４における右端の凹部αが最も深く、右端から左へ向けて凹部αの深さが徐々に浅くなるように設けられている。
逆に、ロータ１１が左回転する場合は、ロータティース２４における左端の凹部αが最も深く、左端から右へ向けて凹部αの深さが徐々に浅くなるように設けられている。

あるいは、ロータ１１が正逆両方向へ回転するタイプ、もしくはロータ１１の回転方向に指定が無いタイプの場合は、ロータティース２４における左右両端の凹部αが最も深く、左右両端から中央部へ向けて凹部αの深さが徐々に浅くなるように設けられている。
なお、この実施例１におけるＳＲモータ５は、ロータ１１が正逆両方向へ回転するタイプであるため、図１に示すように、ロータティース２４における左右両端の凹部αが最も深く、中央部の凹部αの深さが最も浅くなるように設けられている。

ここで、特許文献１（特開２００２−１０５９５号公報）に示される複数の凹凸における凹部αの深さは全て同じであり、特許文献１における凹部αの深さは、ステータティース２３とロータティース２４の重なり開始初期の最大トルクと、ステータティース２３とロータティース２４の重なり代が大きくなった際の最小トルクとの兼ね合いで設定されていた。
これに対し、この実施例１における凹部αの最大深さ（ロータ１１が回転した際にステータティース２３とロータティース２４が最も早く近づく側の凹部αの深さ）は、特許文献１における凹部αの深さよりも深く設定されるものであり、その深さが深いほど最小トルクは小さくなるため、必要な最小トルクにより設定される。凹部αの最小深さ（この実施例１ではロータティース２４の先端部における回転方向の中心部）は、特許文献１における凹部αの深さよりも浅く設定されるものである。

上述したように、ステータティース２３は、Ｕ相の励磁コイル２２が装着されたペアのステータティース２３、Ｖ相の励磁コイル２２が装着されたペアのステータティース２３、Ｗ相の励磁コイル２２が装着されたペアのステータティース２３に分かれており、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の励磁コイル２２が選択的に励磁されることで、各ペアのステータティース２３がペアのロータティース２４を磁気吸引する。
ペアを成すロータティース２４における凹凸の順序は、図１に示すように回転方向に対して逆の関係（逆位相）に設けられている。

これにより、ロータ１１が回転する際、ペアを成す一方のロータティース２４におけるステータティース２３との重なり順序が凸部β→凹部α→凸部β→凹部α→・・・の順となり、ペアを成す他方のロータティース２４におけるステータティース２３との重なり順序が凹部α→凸部β→凹部α→凸部β→・・・の順となる。
即ち、ステータティース２３とロータティース２４の回転により重なり代が変化する際、ペアのうち一方が凸部βでエアギャップが小さい時に、ペアのうちの他方が凹部αでエアギャップが大きくなる。これにより、エアギャップの変化度合が小さく、凹凸を設けたことによるトルク変動の発生を防ぐことができる。

〔実施例１の効果１〕
（最大電流時）
ステータティース２３とロータティース２４が最も早く近づく側の凹部αを深く設けたことで、ステータティース２３とロータティース２４の重なり初期における平均エアギャップが大きくなる。これにより、ステータティース２３とロータティース２４の磁気抵抗が大きくなり、図２の実線Ａに示すように、従来技術の破線Ａ’に比較して、インダクタンスの変化率を小さくできる。これによって、図４の実線Ｂに示すように、従来技術の破線Ｂ’に比較して、最大発生トルクを抑えることができる。
一方、ステータティース２３とロータティース２４の重なり代が大きくなるに従って凹部αを浅く設けたことで、平均エアギャップが小さくなる。これにより、ステータティース２３とロータティース２４の磁気抵抗が小さくなり、図２の実線Ａに示すように、従来技術の破線Ａ’に比較して、インダクタンスの変化率を大きくできる。これによって、図４の実線Ｂに示すように、従来技術の破線Ｂ’に比較して出力トルクの低下が抑えられる。
このように、大電流時には、重なり初期における出力トルクが抑えられ、重なり代が大きくなるに従い、出力トルクの低下が抑えられる。即ち、最大電流時におけるトルク変動を抑えることができる。

〔実施例１の効果２〕
（最小電流時）
ステータティース２３とロータティース２４の重なり代が大きくなるに従って凹部αを浅く設けたことで、平均エアギャップが小さくなる。これにより、ステータティース２３とロータティース２４の磁気抵抗が小さくなり、図３の実線Ｃに示すように、従来技術の破線Ｃ’に比較してインダクタンスの変化率を大きくできる。これによって、図４の実線Ｄに示すように、従来技術の破線Ｄ’に比較して、ステータティース２３とロータティース２４の重なり代が大きくなった時の出力トルクの低下が抑えられ、結果的に最小電流時における最小発生トルクを従来に比較して図４に示すトルクＴ１分だけ上昇させることができる。

〔実施例１の効果３〕
（最大電流時）
ステータティース２３とロータティース２４が最も早く近づく側の凹部αを深く設けたことで、ステータティース２３とロータティース２４の重なり初期における平均エアギャップが大きくなる。これにより、ステータティース２３とロータティース２４の磁気抵抗が大きくなり、図２の実線Ａに示すように、従来技術の破線Ａ’に比較して、インダクタンスの変化率を小さくできる。これによって、図４の実線Ｂに示すように、従来技術の破線Ｂ’に比較して、最大発生トルクを抑えることができる。即ち、最大電流時における最大発生トルクを従来に比較して図４に示すトルクＴ２分だけ下げることができる。
このように、最大電流時におけるステータティース２３とロータティース２４の重なり初期の過大な出力トルクの発生を抑えることができるため、ＳＲモータ５によって駆動される出力負荷側に機械的なダメージを与える不具合を回避することができる。
即ち、低温で、且つバッテリ電圧が高電圧で、ＳＲモータ５に最大電流が印加される状態において、シフトレンジ切替機構３の可動部材をパーキング側の移動限界に突き当てて、ロータ１１の基準位置の検出を行う「Ｐ壁当て学習」を実行させ、ＳＲモータ５がロックした状態における出力負荷側の機械的なダメージを抑えることができる。

〔変形例〕
上記の実施例では、凹凸形状を方形波形状（矩形波形の形状）に設ける例を示したが、曲線による凹凸形状であっても良い。
上記の実施例では、凹部αの底の回転方向の長さ（凹部ピッチ）を一定に設けたが、ロータ１１が回転した際にステータティース２３とロータティース２４が最も早く近づく側を長く、ステータティース２３とロータティース２４の回転方向の重なり代が大きくなる方向に向けて短く設けても良い。
上記の実施例では、凸部βの先端の回転方向の長さ（凸部ピッチ）を一定に設けたが、ロータ１１が回転した際にステータティース２３とロータティース２４が最も早く近づく側を短く、ステータティース２３とロータティース２４の回転方向の重なり代が大きくなる方向に向けて長く設けても良い。

上記の実施例では、ロータティース２４の先端部に凹凸を設けたが、逆にステータティース２３の先端部に凹凸を設けても良い。あるいは、ロータティース２４とステータティース２３の各先端部に凹凸を設けても良い。
上記の実施例では、ＳＢＷアクチュエータ１に用いられるＳＲモータ５に本発明を適用したが、他の用途に用いられるＳＲモータ５に本発明を適用しても良い。

（ａ）ペアを成す一方のロータティースと、これを磁気吸引するステータティースの拡大図、（ｂ）ペアを成す他方のロータティースと、これを磁気吸引するステータティースの拡大図である。 （ａ）最大電流時におけるインダクタンスとロータ回転角度の関係を示すグラフ、（ｂ）最大電流時におけるインダクタンス変化率とロータ回転角度の関係を示すグラフである。 （ａ）最小電流時におけるインダクタンスとロータ回転角度の関係を示すグラフ、（ｂ）最小電流時におけるインダクタンス変化率とロータ回転角度の関係を示すグラフである。 ＳＲモータの出力トルクとロータ回転角度の関係を示すグラフである。 シフトレンジ切替装置のシステム構成図である。 パーキング切替機構およびシフトレンジ切替機構の斜視図である。 ＳＢＷアクチュエータの断面図である。 ＳＲモータの概略構成図である。 ＳＲモータの給電回路図である。 減速機をフロント側から見た斜視図である。 （ａ）ペアを成す一方のロータティースと、これを磁気吸引するステータティースの拡大図、（ｂ）ペアを成す他方のロータティースと、これを磁気吸引するステータティースの拡大図である。

符号の説明

５ ＳＲモータ（スイッチド・リラクタンス・モータ）
１１ ロータ
１２ ステータ
２３ ステータティース
２４ ロータティース
α 凹部
β 凸部

Claims (3)

1. 複数のステータティースを有するステータと、複数のロータティースを有するロータと
   を備え、
   前記複数のステータティースのうちのペアのステータティースに、前記複数のロータテ
   ィースのうちのペアのロータティースが磁気吸引されることで前記ロータに回転力が与え
   られ、前記ロータティースを磁気吸引するペアのステータティースを切り替えることで前
   記ロータが回転するスイッチド・リラクタンス・モータにおいて、
   前記ステータティースまたは前記ロータティースの先端部には、回転方向に複数の凹部および凸部が交互に設けられ、
   前記複数の凹部は、径方向長をなす深さが、
   前記ロータが回転した際に前記ステータティースと前記ロータティースが最も早く近づく側が深く、
   前記ステータティースと前記ロータティースの回転方向の重なり代が大きくなる方向に
   向けて浅く設けられていることを特徴とするスイッチド・リラクタンス・モータ。
2. 請求項１に記載のスイッチド・リラクタンス・モータにおいて、
   ペアを成す前記ステータティースまたは前記ロータティースに設けられる前記複数の凹凸の順序は、回転方向に対して逆の関係に設けられていることを特徴とするスイッチド・リラクタンス・モータ。
3. 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・モータにおいて、
   このスイッチド・リラクタンス・モータは、前記ロータが正逆両方向へ回転可能なタイプであり、
   前記凹部の深さは、回転方向の両端側が深く、前記ロータティースにおける回転方向の中央部に向けて浅く設けられていることを特徴とするスイッチド・リラクタンス・モータ。

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