JP6686662B2 - スイッチトリラクタンスモータ - Google Patents

Description

本発明は、スイッチトリラクタンスモータに関する。

互いに対向する複数のティースを各々備えたステータおよびロータと、ステータのティースに巻回されたコイルとを備え、ステータとロータのそれぞれのティース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。例えば特許文献１には、ステータに複数相からなる巻線構造を備えたスイッチトリラクタンスモータの構造およびその駆動方法が開示されている。同文献におけるスイッチトリラクタンスモータでは、ステータのティースに巻回されたコイル同士をつないで巻線構造を構成している。

特開２００６−２９６１２０号公報

従来のスイッチトリラクタンスモータでは、駆動時に発生するラジアル力によってステータの変形が引き起こされる場合があり、このようなステータの変形が原因で騒音・振動（以下、「ＮＶ」という）が発生するという問題があった。特に、特許文献１におけるスイッチトリラクタンスモータのように、各相のコイルが同じ特性（例えばターン数）を持っている場合、ステータに働くラジアル力が周方向に同じ大きさとなるため、ステータが周方向に均等に変形し、ＮＶの問題が顕著となる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＮＶ性能を向上させ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目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るスイッチトリラクタンスモータは、複数のティースを備えるロータと、複数のティースを備えるステータと、前記ステータのティースに巻回された複数相のコイルと、前記ステータのティースに巻回されたコイル同士を接続するバスバーと、を備え、前記バスバーで接続された各コイルのターン数が不均一であることを特徴とする。

これにより、スイッチトリラクタンスモータは、ステータに働くラジアル力の大きさが、当該ステータの周方向に不均一となる。

本発明に係るスイッチトリラクタンスモータによれば、ステータに働くラジアル力の大きさが周方向に不均一となるため、ステータが周方向に均等に変形することが防止される。従って、ＮＶが低減し、ＮＶ性能が向上する。

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構成を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図である。 図２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ステータに作用するラジアル力を模式的に示す平面図である。 図３は、従来技術に係るスイッチトリラクタンスモータのバスバーの配置を模式的に示す展開図である。 図４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バスバーの第１の配置を模式的に示す展開図である。 図５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バスバーの第２の配置を模式的に示す展開図である。

本発明に係るスイッチトリラクタンスモータの実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

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、回転子に永久磁石を使用しない三相誘導電動機であり、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、突極構造のステータ１０と、突極構造のロータ２０と、リード線３１，３２と、バスバー４０と、を備えている。

ステータ１０は、図１に示すように、環状構造の内周部に、突極としてのティース（ステータ歯）１１を複数（同図では６個）備えている。ティース１１は、ステータ１０の径方向において、２つのティースごとに対向するように配置されており、それぞれにコイル１２が巻回されている。なお、同図では、三相のうちの一相分のティース１１およびコイル１２の構成を抜き出して示しており、他の二相分のティース１１およびコイル１２は図示を省略している（以降の図も同様）。すなわち、ステータ１０は、実際にはコイル１２が巻回されたティース１１を１８個（１８極）備えている。

ロータ２０は、図１に示すように、ステータ１０の径方向内側に配置されており、環状構造の外周部に、突極としてのティース（ロータ歯）２１を複数（同図では４個）備えている。なお、同図では、三相のうちの一相分のティース２１の構成を抜き出して示しており、他の二相分のティース２１は図示を省略している（以降の図も同様）。すなわち、ロータ２０は、実際にはティース２１を１２個（１２極）備えている。

リード線３１，３２は、コイル１２に電流を供給するものである。なお、同図では、三相のうちの一相分（例えばＵ相）のリード線３１，３２の構成を抜き出して示しており、他の二相分のリード線３１，３２は図示を省略している（以降の図も同様）。

バスバー４０は、ステータ１０のティース１１に巻回されたコイル１２同士を接続するものである。バスバー４０は、図１に示すように、ステータ１０の内周部の位置において、２つのティース１１の間に亘って設けられている。そして、バスバー４０は、同じ相を形成するコイル１２であって、ステータ１０の周方向に隣接するコイル１２の終端１２ｂと始端１２ａとを接続している（後記する図４参照）。バスバー４０は、同図に示したような、ステータ１０の内周部に沿って曲がったコの字状の金属部材や、プレート状の金属部材によって構成されている。また、バスバー４０は、隣接するコイル１２同士を電気的に接続する他に、後記するように、コイル１２を固定して脱落を防止する機能も有している。

（コイルの具体的構成）
ここで、本実施形態に係るＳＲモータ１は、従来技術と比較してコイル１２の構成が異なる。前記した特許文献１におけるＳＲモータでは、各相のコイルが同じターン数で巻回されている。従って、ステータに働くラジアル力の大きさが周方向（ステータの周方向）で等しくなり、ステータが周方向に均等に変形するため、ＮＶが大きくなるという問題があった。

一方、本実施形態に係るＳＲモータ１では、上記問題を解決するために、バスバー４０で接続された各コイル１２のターン数（巻き数）を不均一にしている。これにより、ＳＲモータ１では、図２に示すように、ステータ１０に働くラジアル力Ｆｒの大きさが周方向に不均一となるため、ステータ１０が周方向に均等に変形することが防止される。従って、ラジアル力Ｆｒの大きさが周方向に等しい場合と比較して、ＮＶが低減し、ＮＶ性能が向上する。

（バスバーの具体的構成）
本実施形態に係るＳＲモータ１は、従来技術と比較してバスバー４０の構成も異なる。従来のＳＲモータ１０１におけるバスバー４０は、例えば図３に示すように、隣接するコイル１２の終端１２ｂと始端１２ａとの間にそれぞれ設けられているとともに、コイル１２における一方のコイルエンドにのみ設けられている。すなわち、バスバー４０は、コイル１２によってステータ１０の一端側と他端側とにそれぞれ形成されたコイルエンドのうち、ステータ１０の一端側に形成されたコイルエンド（一方のコイルエンド）にのみ設けられている。これにより、ＳＲモータ１０１は、各コイル１２の巻始め（始端１２ａ）と巻終わり（終端１２ｂ）とが全て同じステータ１０の一端側となっている。なお、図３は、コイル１２による巻線構造をステータ１０の周方向に展開した状態を示している（以降の図４，５においても同様）。

上記のような構成を備える従来のＳＲモータ１０１は、一方のコイルエンドのみがバスバー４０によって固定されているため、コイル１２が脱落する可能性があり、脱落したコイル１２がロータ２０と接触することにより絶縁破壊される可能性がある。

一方、本実施形態に係るＳＲモータ１では、上記問題を解決するために、バスバー４０がコイル１２における両方のコイルエンドに設けられている。すなわち、ＳＲモータ１におけるバスバー４０は、図４に示すように、一部（同図では４個）が一方のコイルエンドに設けられ、残りの一部（同図では１個）が他方のコイルエンドに設けられている。これにより、両方のコイルエンドがバスバー４０によってそれぞれ固定されることになるため、コイル１２の脱落を防止することができる。

また、本実施形態に係るＳＲモータ１は、図４に示すように、一方のコイルエンドに設けられるバスバー４０の数と、他方のコイルエンドに設けられるバスバー４０の数を不均一にしている。これにより、バスバー４０で接続された各コイル１２のターン数を不均一にすることができる。すなわち、各コイル１２の始端１２ａおよび終端１２ｂはバスバー４０を設ける位置によって変わるため、一方のコイルエンドと他方のコイルエンドにそれぞれバスバー４０を不均一に設けることにより、コイル１２のターン数も自然と不均一となる。

例えば図４で示した例では、６組のコイル１２のうち、一方のコイルエンド（紙面上側）にのみバスバー４０が設けられている４組のコイル１２のターン数と比較して、他方のコイルエンド（紙面下側）にバスバー４０が設けられている２組のコイル１２のターン数は、半巻分だけ増減した数となる。具体的には、同図で示した６組のコイル１２のうち、両側４組のコイル１２のターン数を２１とすると、真ん中２組のコイル１２のターン数は２０．５または２１．５となる。

このように、ＳＲモータ１では、バスバー４０を両方のコイルエンドに設けることにより、コイル１２の脱落を防止することができる。また、一方および他方のコイルエンドに設けるバスバー４０の数を不均一にすることにより、例えば前記したように各コイル１２のターン数を積極的に不均一にしない場合であっても、各コイル１２のターン数を不均一にすることができる。これにより、ステータ１０に働くラジアル力Ｆｒの大きさを周方向に不均一にすることができ、ＮＶ性能を向上させることができる。

なお、バスバー４０を両方のコイルエンドに設ける態様としては、例えば図５に示すようなものでも構わない。同図に示したＳＲモータ１Ａにおけるバスバー４０は、一方のコイルエンドおよび他方のコイルエンドに交互に設けられている。すなわち、ＳＲモータ１Ａにおけるバスバー４０は、図５に示すように、一部（同図では３個）が一方のコイルエンドに設けられ、残り一部（同図では２個）が他方のコイルエンドに設けられている。このような態様であっても、両方のコイルエンドをバスバー４０によって固定することができるため、前記したＳＲモータ１と同様に、コイル１２の脱落を防止することができる。

以上、本発明に係るスイッチトリラクタンスモータについて、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。

１，１Ａ，１０１ スイッチトリラクタンスモータ（ＳＲモータ）
１０ ステータ
１１ ティース（ステータ歯）
１２ コイル
１２ａ 始端
１２ｂ 終端
２０ ロータ
２１ ティース（ロータ歯）
３１，３２ リード線
４０ バスバー

Claims (3)

1. 複数のティースを備えるロータと、
   複数のティースを備えるステータと、
   前記ステータのティースに巻回された複数相のコイルと、
   前記ステータのティースに巻回されたコイル同士を接続するバスバーと、
   を備え、
   前記ステータに働くラジアル力の大きさが、前記ステータの周方向に不均一となるように、前記バスバーで接続された各コイルのターン数が不均一であることを特徴とするスイッチトリラクタンスモータ。
2. 前記バスバーは、前記コイルにおける両方のコイルエンドに設けられていることを特徴とする請求項１に記載のスイッチトリラクタンスモータ。
3. 一方のコイルエンドに設けられる前記バスバーの数と、他方のコイルエンドに設けられる前記バスバーの数とが不均一であることを特徴とする請求項２に記載のスイッチトリラクタンスモータ。

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