KR19990064346A - 교호 극 스위칭 자기저항 모터 - Google Patents

Abstract

스위칭된 자기저항 기구(10)는 복수의 균일한 극(18A, 18B, 18C,...)을 가지는 제 1 요소(12) 및 제 1 극(22A, 22C)과 제 2 극(22B, 22D)을 가지는 제 2 요소(20)을 포함한다. 제 1 극은 넓은 면을 가지고 제 2 극은 좁은 면을 가진다. 제 1 및 제 2 요소는 서로에 대하여 이동할 수 있도록 배치됨으로써, 넓고 좁은 극이 복수의 균일한 극에 대하여 간격을 두는 관계로 이동가능하게 한다.

Description

교호 극 스위칭 자기저항 모터

본 발명은 전류(轉流) 스위칭된 자기저항 기구에 관한 것으로, 특히 다위상 전기 에너지에 의해 작동되는 연속 회전 모터에 대한 것이다.

스위칭된 자기 저항 모터는 기술 분야에 잘 알려져 있다. 상기 모터는 일반적으로 고정자(stator)라 불리는 고정 부재와 회전자(rotor)라 불리는 이동 부재를 구비하고 있다. 상기 회전자와 고정자는 지향성(oriented)이므로 서로에 대해 상대적으로 움직인다. 전형적인 고정자는 원주상으로 간격을 가지고, 그 사이에 간극을 가지는 복수의 자기투과성 극을 지지하는 요크(yoke)를 포함한다. 전형적인 회전자는 원주상으로 간격을 가지고, 그 사이에 간극을 가지는 둘 이상의 극을 형성하는 자기투과성 강철 적층으로 구성된 자기투과성 바디를 포함한다. 상기 회전자는 상기 고정자에 대해 상대적으로 배치되어, 고정자가 회전자에 대해 상대적으로 움직일 때, 즉 회전자의 극이 고정자의 극에 대해 소정 간격을 두고 움직일 때, 회전자와 고정자의 극은 매우 인접하여 통과한다. 상기 모터는 고정자의 극 상에 위상 권선(phase windings)을 가지고 있지만, 회전자의 극 상에는 위상 권선을 가지고 있지 않다. 상기 스위칭된 자기 저항 모터는 고정자에 상대적인 회전자의 움직임을 일으키는 적절한 순서대로 상기 위상 권선을 여기(excite) 시키기 위해, 다상 전기소자 교환에 의존한다. 특히, 위상 권선의 여기는 고정자 상에 북극과 남극을 갖는 극 쌍을 만든다. 상기 위상 권선은 극성 극 쌍, 회전자, 고정자의 요크, 즉 자기 회로를 통과하는 자기적 플럭스 경로를 만든다. 상기 플럭스 경로에 대응하여, 상기 회전자는 고정자 극의 극성 쌍에 한 쌍의 회전자를 상대적인 최소 자기 저항 위치에 놓는다. 상기 최소 자기 저항 위치는 통전된(energized) 위상 권선의 최대 인덕턴스에 대응한다. 2 위상 SR 모터의 일반적인 특성은 회전자가 회전을 최적화하기 위해 한 방향으로 배치된다는 것이다. 상기 스위칭된 자기 저항 모터 (이하, 'SR' 모터라 함)의 장점은 전기 에너지를 기계적 작업으로 변환시키는데 있어 효율적이고, 기계적 단순성으로 인해 신뢰도가 높으며, 상당한 회전 속도, 즉 100,000 RPM을 낼 수 있다는 것이다. 또한 SR 모터는 생산비가 낮고 단단하며, 브러쉬 또는 슬립링(slip ring)을 필요로 하지 않는다.

다수의 SR 모터 배치 및 전자 교환 조합은 최종 사용자 요구에 부응하기 위해 존재한다. 임의의 다상 소오스 및 고정자/회전자 조합은 2 위상 8/4 모터; 3 위상 6/4 모터; 4 위상 8/6 모터; 및 5 위상 10/8 모터를 포함하지만, 그에 한정되지는 않는다. 고정자 극 및 회전자 극의 수를 증가시키고 더 많은 수의 위상을 갖는 이유는 회전 당 전자적 위상 교환의 수를 증가시키고, 그에 의해 위상 간의 토오크의 일시적 감소(torque dip) 또는 토크 리플(torque ripple)을 최소화하려는데 있다.

상기 SR 모터의 토오크는 회전자의 위치 함수로서, 전류가 흐르는 위상 권선의 인덕턴스 (dL)를 바꾸는 것과 관계가 있다. 상기 SR 모터의 인덕턴스는, 회전자의 극이 전류가 흐르는 고정자 위상 권선과 연결된 극과 정렬되거나 또는 정렬로부터 벗어남에 따라, 즉 회전자-고정자 시스템이 최소 자기 저항위치로 이동하거나 상기 최소 자기 저항 위치에서 나옴에 따라, 감소하거나 증가한다. 다르게 기술하자면, 토오크는, 각이 있는 위치 함수로써, 즉 dL/dθ로써 인덕턴스 내에 변화가 있을 때 생성된다; 포지티브 토오크는 전류가 흐르는 위상의 인덕턴스가 증가할 때 생성되고, 네거티브 토오크는 전류가 흐르는 위상의 인덕턴스가 감소할 때 생성된다.

종래의 2 위상 SR 모터의 문제점은 고정자에 대한 상대적인 회전자의 각위치(angular position)에서, 상기 회전자가 겪는 토오크가 0(zero)이거나, 최대 토오크의 매우 적은 퍼센트라는 것이다. 토오크가 없거나 적은 위치는 서로에 대해 상대적으로 위치한 회전자와 고정자의 극에서 기인하고, 따라서 전류가 흐르는 고정자 극 쌍으로부터 불충분한 플럭스가 고정자 극 쌍과 회전자 극 쌍 사이에 상대적 움직임을 일으키기 위해 회전자 극 쌍을 통과한다. 상기 문제점을 해결하기 위한 시도로써, 회전자 극의 기하구조(geometries)을 변경하려는 시도가 있었는데, 토오크를 회전자에 전하기 위해, 일부분의 회전자 극이 전류가 흐르는 고정자 극과 충분한 플럭스 통신을 한다.

상기 기하구조 스텝 간격 회전자를 포함하는데, 전류가 흐르는 고정자 극과 플럭스 통신을 하는 회전자 극의 일 면의 첫 번째 부분이 제 1 간격 공간을 갖는 고정자 극의 일 면에 간격을 형성한다. 고정자 극의 일 면과 플럭스 통신을 하는 상기 회전자 극의 일 면의 제 2 부분은 상기 제 1 간격보다 좁은 제 2 간격을 형성한다; 상기 제 1 간격과 제 2 간격의 차이(transition)는 한 스텝이다.

또다른 기하학은 소용돌이캠(Snail-Cam) 디자인을 포함하는데, 회전자 극의 일면이 점점 가늘어져서, 회전자가 고정자에 대한 최소 자기 저항 위치로 회전함에 따라, 상기 회전자와 고정자의 간격이 점차적으로 작아진다. 상기 극 기하학에 있어서, 상기 회전자 극의 면들이 넓어져서, 회전자 극의 제 2 부분은 전류가 흐르는 고정자 극과 최소 자기 저항 위치에 있을 때, 회전자 극의 제 1 부분이 인접한 전류가 흐르지 않는 고정자 극을 향해 확장된다. 상기 다양한 회전자 극 기하학은 2 위상 모터에 있어서 제로 토오크의 위치를 제거한다. 그러나, 상기 회전자 기하학은 상기 회전자의 회전 동안 일관된 토오크를 생성할 수 없다는 문제점이 있다. 종래의 2 위상 SR 모터에 의해 생성된 일관성 없는 토오크 또는 토오크 리플은, 세탁기, 유체펌프, 견인차 모터, 위치 서보 장치(position servos) 등과 같은 일정한 응용에 적합하지 않다.

종래 SR 모터에서의 토오크 리플(torque ripple)을 해결하기 위한 시도로써, 교환 위상 수를 3 이상으로 증가시키는 방법이 있다. 일반적으로 토오크 리플은 모터 위상 수의 증가에 따라 감소한다고 알려져 있다. 특히, 3 위상 모터는 일반적으로 2 위상 모터보다 더 적은 토오크 리플을 갖고, 4 위상 모터는 3 이상 모터보다 더 적은 토오크 리플을 갖는다. 위상의 증가에 따른 토오크 리플의 감소는, 0(zero)인 바로 앞의 위상으로부터의 dL/dθ 앞의 0이 아닌 위상으로부터의 dL/dθ에서 기인한다. 그러므로, 3 이상 위상 수가 증가하면, 매우 인접한 또는 중복되는 dL/dθ를 생산하고 따라서, 회전자는 한 위상의 통전(energization)으로부터의 토오크의 종결 전에 또 다른 위상의 통전으로부터의 토오크를 겪게 된다. SR 모터의 위상 사이의 토오크의 지속성 또는 토오크의 중복은 적은 토오크 리플을 갖는 더 많은 연속 토오크를 일으킨다. 그러나, 3 이상의 위상을 갖는 SR 모터의 문제점은 교환 전자 공학용 부품의 양의 증가와; 그에 따른 가격과; 상기 교환 전자 공학과 위상 권선 사이의 연결의 증가; 전자적 교환을 위해 회전자의 위치를 도출하는데 필요한 위치 센서의 도출의 증가; 및 그 밖의 2 위상 SR 모터 상의 심한 음향 노이즈 등이다.

본 발명의 목적은 상기 기술된 문제점과 그 밖의 문제점을 해결한 새로운 향상된 SR 모터를 제공하는데 있다.

본 발명의 한 특성에 의하면, 다수의 고정자 극으로 구성된 고정자 및, 제 1 크기의 극 면을 갖는 제 1 극과 제 2 크기의 극 면을 갖는 제 2 극으로 구성된 회전자를 구비한 스위칭된 자기저항 모터를 제공한다. 상기 회전자와 고정자는 서로 상대적으로 배치되고, 따라서 회전자 극은 고정자 극에 대해 소정 간격을 두고 움직일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특성에 따르면, 각각의 고정자 극의 면은 제 1 각을 통과하고, 제 1 회전자 극의 면은 제 2 각을 통과한다. 상기 제 2각은 제 1 각의 약 두배이고 따라서, 회전자의 원주에서, 상기 제 1 회전자 극의 면이 제 2 극의 면보다 두 배 정도 넓다. 제 2 회전자 극의 면은 각 고정자 극의 면과 대략적으로 동일한 각을 통과하고, 따라서 상기 제 2 회전자 극의 면은 고정자 극의 면과 대략적으로 동일한 넓이이다.

본 발명의 또 다른 특성에 따르면, 다상 소오스에 의해 동력을 얻는 전기 기구를 제공한다. 상기 기구는 다수의 극을 갖는 자기투과성 물질로 이루어진 제 1 부재 및, 제 1 결합구조의 제 1 극과 제 2 결합 구조의 제 2 극을 갖는 자기 침투성 물질로 이루어진 제 2 부재를 구비하고 있다. 상기 기구는 상기 제 2 부재가 상기 제 1 부재에 대하여 상대적으로 이동하도록 장착하는 수단을 포함하고 따라서, 각각의 제 1 부재 및 제 2 부재는 소정 간격을 두고 움직인다.

본 발명의 또 다른 특성에 따르면, 제 2 부재의 극 면에 반대한 제 1 부재의 극 면은 제 1 부재 극 면과 제 2 부재 극 면 사이에 실질적으로 일정한 간격을 형성한다.

본 발명의 또 다른 특성에 따르면 스위칭된 자기저항 모터를 제공한다. 상기 스위칭된 자기저항 모터는 2 위상 전기소오스, 요크와 요크 주위에 균일하게 배치된 다수의 극을 갖는 고정자, 및 그 주위에 균일하지 않게 배치된 짝수의 극을 갖고, 수평 축(longitudinal axis) 주위를 회전할 수 있게 장착되고, 고정자에 상대적인 회전자를 포함한다. 상기 회전자 극의 하나는 제 1 크기의 극 면을 갖고, 또 다른 회전자 극은 제 2 크기의 극 면을 갖는다.

본 발명의 또 다른 특성에 따르면, 제 1 방향에서 회전자의 제 1 극과 회전자에 인접한 극 사이의 각이 제 1 각이고, 제 2 방향에서 제 1 극과 그에 인접한 극 사이의 각이 제 2 각이다.

본 발명의 좀 더 제한된 특성에 따르면, 회전자는 네 극을 갖고 제 1 각은 90도 보다 크고 제 2 각은 90도 보다 작다.

본 발명의 또 다른 특성에 따르면, SR 모터를 제공한다. 상기 모터는 균일한 간격을 가지고 원주에 배치된 다수의 자기투과성 극을 갖는 고정자를 포함한다. 각각의 극은 제 1 각을 통과하는 일 면을 갖는다. 상기 모터는 또한 수평 축 주위에 불균일하게 배치된 우수의 자기투과성 극이 있는 회전자를 갖는다. 상기 회전자 극은 제 1 각을 통과하는 좁은 면이 있는 극과, 제 1 각의 약 두배인 제 2 각을 통과하는 넓은 면을 갖는 극을 포함한다. 상기 회전자는 그 수평 축 주위에 회전을 위해 배치되었고 상기 고정자에 상대적으로 배치되었다. 따라서 상기 회전자의 극은 고정자의 극에 소정 간격을 두고 움직일 수 있다.

본 발명의 좀 더 제한된 특성에 따르면, SR 모터는 다상 소오스로의 접속을 위해 고정자의 극에 연결된 다수의 권선을 포함한다. 상기 다상 소오스의 통전(energization)은, 토오크를 회전자의 극에 전달하는 자기 극을 형성하기 위해, 권선이 적어도 한 쌍의 고정자 극에 전류가 흐르게 한다. 동작 동안, 각 위상의 통전은 토오크가 회전자에 전해지게 한다. 상기 위상 통전의 제 1 부분에 있어서, 토오크는 실질적으로 넓은 면의 극에 전해지고, 상기 위상 통전의 제 2 부분에 있어서, 토오크는 실질적으로 좁은 면의 극에 전해진다.

본 발명의 또 다른 특성에 의하면, 다상 소오스로 모터를 작동시키는 방법을 제공한다. 상기 모터는 일정한 패턴으로 원주에 배열된 다수의 균일한 간격의 극을 가진 제 1 요소 및, 수평 축 주위에 일정한 패턴으로 원주에 배열된 우수의 균일하지 않은 간격의 극을 갖는 제 2 요소로 구성된다. 상기 제 2 요소는 넓은 극 면을 갖는 제 1 극과 좁은 극 면을 갖는 제 2 극을 포함한다. 상기 제 1 요소 및 제 2 요소는, 각각의 극이 제 1 요소 및 제 2 요소 사이에 간격을 형성하도록 배치되었다. 상기 방법은 다상 소오스의 제 1 위상에 전류를 흐르게 함으로써, 토오크를 넒은 면 극에 인가하는 과정을 포함한다. 상기 제 1 위상에 전류가 흐를 때, 넓은 면 극에 전해진 토오크는 종결되고, 토오크는 좁은 면 극에 전해진다.

본 발명의 좀 더 제한된 특성에 따르면, 다상 소오스의 제 1 위상에 전류가 흐르지 않고, 상기 다상 소오스의 제 2 위상엔 전류가 흐름으로써, 토오크가 넓은 면 극에 인가한다. 상기 제 2 위상에 전류가 흐를 때, 넒은 면 극 쌍에 전해진 토오크는 종결되고, 토오크가 좁은 면 극에 전해진다.

본 발명의 또 다른 특성에 따르면, 발전기를 작동시키는 방법을 제공한다. 상기 발전기는 일정한 패턴으로 배열된 다수의 균일한 간격의 극을 갖는 제 1 요소와, 일정한 패턴으로 배열된 짝수의 균일하지 않은 간격의 극을 갖는 제 2 요소로 구성된다. 상기 제 2 요소는 넓은 극 면을 갖는 제 1 극과 좁은 극 면을 갖는 제 2 극을 포함한다. 상기 제 1 및 제 2 요소는 서로에 대해 상대적으로 배치되어, 제 1 요소의 극의 면은 제 2 요소의 극의 면에 소정 간격을 두고 움직일 수 있다. 상기 방법은 서로에 대해 상대적인 상기 제 1 요소 및 제 2 요소를 기계적으로 구동하는 과정을 포함한다. 상기 제 1 및 제 2 요소가 정렬(align)됐을 때, 적어도 배치된 하나의 극과 연결된 위상 권선에 전류가 흐르게 된다. 상기 위상 권선은 위상 드라이버(driver)에 연결되지 않고 서로에 대해 상대적인 제 1 요소 및 제 2 요소의 움직임에 의해 생성된 전기를 운반하는 에너지 저장 수단에 연결된다.

본 발명의 장점은 고정자에 상대적인 회전자의 모든 위치에서 상기 회전자가 겪는 향상된 토오크이다.

본 발명의 또 다른 장점은 2 위상 SR 모터를 3 이상의 위상을 갖는 SR 모터를 요구하는 응용 사항에 사용 가능하게 만드는 2 위상 SR 모터의 향상된 토오크 특성을 들 수 있다.

본 발명의 또 다른 장점은 토오크 리플의 감소이다.

본 발명의 또 다른 장점은 종래의 발전기 보다 향상된 전기 출력이다.

본 발명의 그 밖의 장점은 다음 실시예에 따른 상세한 설명을 읽고 이해함으로써 당해 기술 분야의 지식을 가진 사람들에게 보다 명백해질 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 8/4 스위칭된 자기저항 모터의 횡단면을 도시하고 있다.

도 2 는 도 1 의 모터에 연결되고 도 1 의 모터에 상대적인 15 역학적 각도(mechanical degree)를 갖는 회전자를 보여주는 제어 및 동작 회로 요소와 도1의 모터를 도시하고 있다.

도 3 및 4 는 도1의 모터에 상대적인 각각 30, 45 역학적 각도를 갖는 회전자를 보여주는 도1의 회전자 및 고정자의 분리도이다.

도 5(a)에서 5(f)는 도시되지 않은 위상 A 및 B 권선의 여기에 의한 북 및 남 극 쌍의 생성에 대응하여, 고정자에 상대적인 회전자의 CCW 방향에서의 기계적 진행을 보여주는 도1에 도시된 회전자와 고정자의 분리도이다.

도 6(a)에서 6(f)는 도 5(a)에서 5(f)에 도시된 위상 통전과, 회전자 및 고정자에 대응하는 플럭스 플롯이다.

도 7(a)는 고정자에 상대적인 회전자의 CCW 기계적 진행에 대한, 도 1 의 위상 A 고정자 권선 및 위상 B 고정자 권선의 이상적 인덕턴스 프로파일의 예를 도시하고 있다.

도 7(b)는 도 7(a)의 인덕턴스 프로파일에 대한 도1의 위상 A 고정자 권선 및 위상 B 고정자 권선의 이상적 인덕턴스 프로파일의 예를 도시하고 있다.

도 8 은 고정자에 상대적인 회전자의 CCW 진행에 대한 도 1의 위상 A 고정자 권선 및 위상 B 고정자 권선의 인덕턴스 프로파일이다.

도 9(a)는 도 8의 인덕턴스 프로파일에 대한 1.5A, 2.0A, 2.5A 및 3.0A 위상 통전 전류에서 위상 A 권선 및 위상 B 권선을 위한 정지 토오크 곡선을 도시하고 있다.

도 9(b)는 도 9(a)의 정지 토오크 곡선에 대한 위상 A 고정자 권선 및 위상 B 고정자 권선의 통전 프로파일이다.

도 9(c)는 도 9(a)의 위상 A 토오크 곡선 및 위상 B 토오크 곡선의 조합으로 인한 토오크 곡선을 도시하고 있다.

도 10은 본 발명에 따른 16/8 스위칭된 자기저항 모터의 횡단면이다.

도 11(a)는 본 발명에 따른 4/2 스위칭된 자기저항 모터와 그에 연결된 제어기 및 작동 회로 요소의 횡단면이다.

도 11(b) 및 (c)는 위상 A 및 B 권선의 여기에 의한 북극 및 남 극 쌍의 생성에 대응하여, 도11(a)의 모터에 상대적인 45 및 90도를 갖는 회전자를 보여주는 도11(a)의 4/2 스위칭된 자기저항 모터의 분리도이다.

도 12는 본 발명에 따른 선형 액튜에이터를 도시하고 있다.

도 13(a)에서 13(e)는 도시되지 않은 위상 A 권선 및 위상 B 권선의 여기에 의한 북 극 및 남 극 쌍의 생성에 대응하여, 고정자에 상대적인 회전자의 CW 방향에서의 기계적 진행을 보여주는 본 발명의 고정자 실시예에 따른 회전자 및 고정자의 분리도이다.

도 14는 본 발명에 따른 스위칭된 자기저항 모터 발전기와 발전기에 연결된 제어 및 작동 회로 요소의 횡단면이다.

도 1은 본 발명에 따른 2 위상 8/4 스위칭된 자기저항 모터 10의 횡단면이다. 상기 모터는 중앙 보어(bore) 주위에 배열된 자기투과성 부재 14 및 다수의 극 18(a)-18(h)을 갖는 고정자 12를 포함한다. 도 1의 실시예에 있어서, 상기 고정자는 짝수의 극을 가지고 있다. 도 1에는 8 극이 도시되어 있지만, 다른 짝수의 극을 가질 수도 있다. 회전자 20는 중앙 보어에서의 회전을 위해 중앙 보어 내에 배치되어 있다. 상기 회전자는 4 극 22(a)-22(d)를 가지고 있지만, 회전자 역시 다른 짝수의 극을 가질 수 있다. 위상 권선 24, 26은 고정자 극에서 중앙 보어로 확장하는 자기장을 형성하기 위해 위상 A 고정자 극 및 위상 B 고정자 극 주위에 각각 배치되어 있다. 상기 위상 권선 24 및 26은 교호적으로 모든 고정자 극에 배치되어 감겨 있어서, 한 극성의 모든 극에 대해, 반대 극성의 해당 극이 존재한다. 도시된 실시예에 있어서, 위상 A 극 18(a) 및 18(c)는 북극이고 위상 A 극 18(e) 및 18(g)는 남극이다. 유사하게, 위상 B 극 18(f) 및 18(h)는 북극이고 위상 B 극 18(b) 및 18(d)는 남극이다. 상기 도시된 극 극성은 도시의 목적을 위한 것으로, 본 발명을 제한하는 범위로 해석되어지지 않는다는 것을 주목해야 한다.

도 1에 이어 도 2를 참조하면, 위상 권선 A와 위상 권선 B는 스위칭된 전류 30, 32의 소스에 각각 직렬 연결되어, 전류가 오직 한 방향에서 위상 권선을 향해 흐른다. 그러나, 상기 위상 권선은 스위칭된 전류의 각각의 소스에 병렬 연결 또는 직렬-병렬 연결될 수 있다는 것을 주목해야 한다. 홀 효과 센서, 리졸버 또는 엔코더와 같은 위치 센서 36는 고정자에 상대적인 회전자의 위치를 결정하기 위해 고정자와 회정자의 사이에 연결되어 있다. 대체적으로, 위상 권선의 자체 인덕턴스가 회전자에 상대적인 고정자의 위치를 결정하는 데 사용된다. 상기 위치 센서는 고정자에 상대적인 회전자의 각 위치(angular position)를 보고하기 위해 제어기 38에 연결된 출력을 가지고 있다. 상기 제어기 38는 고정자에 상대적인 회전자의 위치에 따른 각각의 위상의 점호(firing)를 제어하기 위해 위상 A 위상 드라이버와 위상 B 위상 드라이버와 연결되어 있다. 상기 제어기 38에 연결된 선택형 속도 제어기 39는 회전자의 회전 속도 조정을 위해 구비된다. 도 2의 실시예에 있어서, 모터 10는 비 지향성 모터로, 회전자가 고정자에 대해 시계 반대 방향 CCW으로 회전한다. 그러나, 모터가 시계 방향 CW으로 회전하도록 설계될 수도 있다는 것을 주목해야 한다. 그러므로 회전의 방향이 본 발명을 제약하는 것으로 해석되지 않음을 주목해야 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 회전자의 극은 회전자의 원주 주위에 불균일하게 배치되어 있다. 상기 회전자의 수평 축 40을 참조하면, 회전자 극 22(a)-(b) 및 22(c)-(d) 사이의 각이 제 1 각 41이고 회전자 극 22(b)-(c) 및 22(a)-(d) 사이의 회전자 각이 제 2 각 42이다. 더 나아가, 도4에 도시된 바와 같이, 넓은 회전자 극의 면은 제 3 각 43에 걸려 있고, 좁은 회전자 극의 면은 제 4 각 44에 걸려 있다; 제 3 각은 제 4 각보다 크다. 상기 실시예에 있어서, 상기 회전자의 원주에서 넓은 회전 극의 면은 좁은 회전 극의 면보다 두 배이다. 상기 고정자의 원주 내에서, 고정자 극의 면은 좁은 회전자 극의 면과 같은 넓이를 갖고, 인접한 고정자 극 간의 거리는 고정자 극의 넓이와 대략적으로 유사하다.

도 5(a)에서 5(f)를 참조하면, 연결된 위상 권선의 여기에 의한 북-남 극 쌍의 생성에 대응하는, 고정자에 대한 회전자의 CCW 진행 과정이 도시되어 있다. 도5(a)-5(f)에 있어서, 도 1 및 2에 도시된 위상 권선, 위상 A 드라이버 및 위상 B 드라이버, 콘트롤러/전원, 속도 제어 및 위치 센서는, 회전자 및 고정자의 정돈된 도면을 제공하기 위해 그 도시를 생략하고 있다. 도5(a)-5(f)의 생략된 위상 권선들에 전류가 흐르는 때를 알기 위해, 여기된 위상과 연결된 극에 각각 남극 또는 북극을 나타내도록 'N' 또는 'S' 표시가 되어 있다. 동작 중에, 도5(a)의 0(zero)도 CCW 회전자 위치에서 시작하여, 상기 콘트롤러 38는, 위상 A 권선이 여기(excitation)되지 않는 동안, 위상 B 전류 소오스 32이 위상 B 권선에 전류를 흐르게 한다. 상기 여기는, 회전자가 넓은 회전자 극을 여기된 위상 B 회전자 극 18(d) 및 18(h)와 함께 배치하게 하는 상기 회전자 상에 CCW 토오크를 생성한다. 즉, 회전자 극은 위상 B 극 에 대해 최소 자기저항 위치로 이동한다. 상기 최소 자기저항 위치는 상기 배치를 하는 전류가 흐르는 위상 권선의 최대 인덕턴스에 대응한다. 도5(b)에 있어서, 22.5도 CCW 회전자 위치에서, 상기 넓은 회전자 극과 회전자 극에 인접한 전류가 흐르는 위상 B 고정자 극은, 그 사이에 형성된 지속적 간격의 결과로써, 서로에 대해 최소 자기저항 위치에 있다. 그러나, 상기 위상 B 권선의 인덕턴스는, 고정자 극 18(b) 및 18(f)와 함께 최소 자기저항 위치로 이동하는 좁은 회전자 극 22(b) 및 22(d)로 인해 증가한다. 따라서, 상기 회전자는 넓은 회전자 극과 전류가 흐르는 위상 B 권선과의 상호 작용에선 아주 적은 토오크를 겪거나 거의 토오크를 겪지 못하는 반면, 좁은 회전자 극과 전류가 흐르는 위상 B의 상호 작용에 의해 토오크를 겪게 된다. 상기 방식에 있어서, 회전자가 겪는 토오크는 넓은 회전자 극에서 좁은 회전자 극으로 이동한다. 도5(c)에 있어서, 30도 CCW 회전자 위치에서, 상기 회전자는 위상 B 고정자 극 18(b) 및 18(f)와 함께 최소 자기저항 위치로 이동하는 좁은 회전자에 의해 야기된 증가하는 인덕턴스와 협력하여, 전류가 흐르는 위상 B 권선으로부터 CCW 토오크를 겪게 된다. 22.5도 및 45도 회전자 위치 사이의 간격, 그에 따른 넓은 회전자 극과 고정자 극 18(d) 및 18(h) 사이의 자기저항은 실질적으로 지속적되기 때문에, 상기 회전자는 전류가 흐르는 위상 B 권선 및 넓은 회전자 극의 상호 작용으로 인한 토오크를 겪지 않는다. 도5(d)에 있어서, 45도 CCW 회전자 위치에서, 넓은 회전자 극과 좁은 회전자 극은 각각 전류가 흐르는 위상 B 고정자 극 18(d)-18(h) 및 18(b)-18(f)와 함께 최소 자기저항 위치에 있는다. 따라서, 상기 위치에선, 위상 B 권선의 통전(energization)으로부터 회전자에 토오크가 전해지지 않는다. 그러나, 상기 위상 A 권선의 45도 CCW 회전자 위치에서의 통전(energization)은, 플럭스가 넓은 회전자 극을 통해 위상 A 극 18(a) 및 18(e)로부터 흐르게 한다. 상기 플럭스 흐름에 대응하여, 상기 회전자는, 회전자가 넓은 극을 여기된 위상 A 권선의 극과 함께 배치하게 만드는 CCW 토오크를 겪게 된다. 그러나 상기 회전자가 45도 CCW 회전자 위치를 지나 이동할 때, 전류가 흐르는 위상 B 권선은, 위상 B 권선의 고정자 극과 회전자 극 간의 증가된 자기저항으로 인해, 인덕턴스에 있어 감소를 겪게 된다. 상기 회전자가 감소한 인덕턴스와 협력하여, 위상 B 권선의 여기로부터 CW (네거티브) 토오크를 겪지 않도록 하기 위해, 상기 B 권선에 전류가 흐르지 않는다. 상기 방식에 있어서, 회전자가 겪는 토오크는 위상 B 권선에서 위상 A 권선으로 이동한다. 상기 도5(e)에 있어서, CCW 회전자 회전의 67.5도에서, 넓은 회전자 극과 전류가 흐르는 위상 A 고정자 극 18(a) 및 18(e)은 최소 자기저항 위치에 있어서, 그 상호 작용으로부터 토오크가 회전자에 전해지지 않는다. 그러나, 상기 전류가 흐르는 위상 A 권선의 인덕턴스는, 전류가 흐르는 위상 A 고정자 극 18(c) 및 18(g)과 플럭스 통신을 하는 좁은 회전자 극으로 인해, 증가한다. 그러므로, 전류가 흐르는 위상 권선으로부터 회전자에 전해진 토오크는 넓은 회전자 극에서 좁은 회전자 극으로 이동한다. 도5(f)에 있어서, CCW 회전자 회전의 90도에서, 넓은 회전자 극 및 좁은 회전자 극은 각각 고정자 극 18(a)-18(e) 및 18(c)-18(g)과 최소 자기저항 배치에 있게 된다. 따라서, 상기 회전자는 넓은 회전자 극과 위상 A 권선의 상호 작용으로부터 토오크를 겪지 못하게 된다. 그러나, 위상 B 권선을 통전시키는 것은 플럭스가 위상 B 극 18(b) 및 18(f)로부터 넓은 회전자 극을 통해 흐르게 한다. 상기 위상 B 권선의 통전에 대응하여 회전자는, 상기 회전자가 넓은 극을 여기된 위상 B 권선과 배치시키게 하는 CCW 토오크를 겪게 된다. 감소하는 인덕턴스와 협력하여, 상기 회전자가 위상 A 권선의 통전으로부터 CW(네거티브) 토오크를 겪지 않도록 하기 위해, 위상 A 권선에 전류가 흐르지 않는다.

도 6(a)에서 6(f)를 참조하면, 도 5(a)에서 5(f)에 도시된 회전자 위치 및 위상 통전에 대응하는 자기 플럭스 플롯이 도시되어 있다. 도6(a) 및 6(b)에 있어서, 0도 및 22.5도 CCW 회전자 위치 사이에서, 좁은 회전자 극을 통해서 보다 훨씬 많은 수의 플럭스가 넓은 회전자 극을 통해 흐른다. 도6(b) 및 (c)를 참조하면, 22.5도 및 30도 CCW 회전자 위치 사이에서, 좁은 회전자 극을 통과하는 플럭스의 양은, 좁은 회전자 극이 고정자 극 18(b) 및 18(f)과 함께 최소 자기저항 위치로 이동함에 따라 증가한다. 도6(d)를 참조하면, 45도 회전자 위치에서, 위상 B 권선은 전류가 흐르지 않고, 위상 A 권선엔 전류가 흐른다. 따라서 회전자를 통한 플럭스 흐름은 위상 B 권선에서 위상 A 권선으로 이동한다. 도6(d)에서 (e)를 참조하면, 45도 및 67.5도 회전자 위치 사이의 위상 A 권선의 통전에 의해 생성된 플럭스는 초기에 넓은 회전자 극을 통과하고, 좁은 회전자 극이 고정자 극 18(c) 및 18(g)와 함께 최소 자기저항 위치로 이동함에 따라, 좁은 회전자 극을 통해 증가한다. 도6(f)를 참조하면, 90도 회전자 위치에서, 상기 위상 A 권선에 전류가 흐르지 않고, 상기 위상 B 권선에 전류가 흐른다.

상기에 기술한 바와 같이, 상기 회전자는, 고정자에 상대적인 회전자의 위치에 대한, 위상 A 권선 및 위상 B 권선의 선택적 통전(energization) 및 선택적 비 통전 (deenergization)에 의해, 90 역학적 각도(mechanical degrees)가 된다. 그러나, 상기 회전자의 움직임이 90 역학적 각도를 넘을 수 있다는 것을 주목해야 한다. 더 나아가, 위상 권선의 증가하는 또는 감소하는 인덕턴스는 상기 위상 권선과 연결된 자기 플럭스 경로 안의 각각의 감소하는 또는 증가하는 자기저항에 대응한다는 것을 주목해야 한다.

본 발명은 위상 A 권선 및 위상 B 권선에서, 제 1 비율에서 증가하고 제 2 비율에서 감소하는 기울기를 갖는 각 위치(dL/dθ)를 가지고 인덕턴스의 변화를 만든다. 특히, 도 5(a)에서 5(f)에 이어 도7(a) 및 7(b)를 참조하면, 위상 B 권선 50 및 위상 A 권선 52의 인덕턴스에 있어서의 변화에 대한 이상적인 인덕턴스 프로파일이, 상기 위상 A 및 위상 B 권선의 이상적인 통전(energization)과 관련하여, 상기 회전자의 CCW 위치 함수로서 도시되어 있다. 그러나, 상기 도 7(a) 및 7(b)는 본 발명을 제약하는 범위로 해석 되어지지 않는다는 것을 주목해야 한다. 0(zero)도 회전자 위치에서, 위상 A권선의 통전이 없는 동안, 상기 위상 B 권선에 전류가 흐른다. 그에 대응하여, 회전자는, 상기 회전자 및 고정자 조합이 최소 자기저항, 최대 인덕턴스, 위치로 향하게 하는 CCW 토오크를 겪게 된다. 상기 위상 B 권선의 증가하는 인덕턴스와 병류하여, 상기 위상 A 권선의 인덕턴스는 감소한다. 도7(a)에 도시된 바와 같이, 새로운 극 배치의 각 위상의 인덕턴스는 증가하는 것보다 더 빠르게 감소한다. 상기 기술된 사항은 위상 A 권선 및 위상 B 권선의 증가하는 인덕턴스의 중복(advantageous overlap)을 고려한다. 특히, 37도 회전자 위치에서, 위상 A 권선의 인덕턴스는 감소에서 증가로 바뀌고, 상기 위상 A 권선에 전류가 흐르게 된다(energized). 37도 회전자 위치 및 45도 회전자 위치 사이에서, 양 위상 권선에 전류가 흐르게 되고, 상기 위상 권선의 인덕턴스는 증가한다. 따라서, 상기 회전자는 위상 A 권선 및 위상 B 권선으로부터의 토오크를 겪게 된다. 45도 회전에서, 위상 A 권선에 전류가 흐르게 될 때, 위상 B 인덕턴스는 증가에서 감소로 바뀌고, 위상 B 권선에 전류가 흐르지 않는다. 상기 방식에 있어서, 회전자는, 인덕턴스의 증가와 협력하여, 상기 위상 A 권선의 통전(energization)으로부터 포지티브 CCW 토오크를 겪게 된다. 반면에 상기 회전자는, 인덕턴스의 감소와 협력하여, 상기 위상 B 권선의 통전으로부터 네거티브 CCW 토오크를 피한다. 회전의 82도에서, 위상 B 권선의 인덕턴스는 감소에서 증가로 바뀌고, 상기 위상 B 권선에 전류가 흐르게 된다. 회전의 82도와 90도 사이에서, 통전과 협력한 위상 A 권선 및 위상 B 권선의 증가하는 인덕턴스는 토오크를 상기 회전자에 전한다. 회전의 90도에서, 위상 A 권선의 인덕턴스는 증가에서 감소로 바뀌고, 위상 A 권선에 전류가 흐르지 않게 된다. 따라서 토오크는, 통전과 협력하여 증가하는 위상 B 권선의 인덕턴스로부터 배타적으로 회전자에 전해진다. 127도 회전에서, 상기 위상 A 권선의 인덕턴스는 감소에서 증가로 바뀌고, 위상 A 권선에 전류가 흐르게 된다. 따라서, 127도 및 135도 회전자 위치 사이에서, 상기 위상 A 권선 및 위상 B 권선은 토오크를 회전자에 전한다. 135도 회전에서, 위상 B 권선의 인덕턴스는 증가에서 감소로 바뀌고 상기 위상 B 권선에 전류가 흐르지 않는다. 따라서, 상기 회전자에 전해진 토오크는, 통전과 협력하여, 상기 위상 A 권선의 증가하는 인덕턴스로부터 배타적으로 발생한다.

상기에서 기술한 바와 같이, 본 발명은 위상 A 권선 및 위상 B 권선 내에 회전자 위치 함수로써 인덕턴스의 변화를 만든다. 상기 위상 권선의 인덕턴스는 감소하는 비율과 다른 비율로 증가한다. 특히, 각 위상의 증가하는 인덕턴스는 감소하는 인덕턴스보다 더 큰 각 위치(angular position)로 확대된다. 본 발명을 제한하지 않는 예로써 도7(a)를 참조하면, 상기 위상 B 인덕턴스는 45도와 82도 회전자 위치 사이에서, 즉 37 역학적 각도를 넘어 감소한다. 또한 상기 위상 B 인덕턴스는 82도와 135도 회전자 위치 사이에서, 즉 53 역학적 각도를 넘어 증가한다. 유사하게, 상기 위상 A 인덕턴스는 37도와 90도 회전 사이에서, 즉 53 역학적 각도를 넘어 증가하고, 90도와 127도 회전 사이에서, 즉 37 역학적 도를 넘어 감소한다. 상기 위상 A 권선 및 위상 B 권선의 증가 및 감소하는 인덕턴스의 다른 기울기는 도7(a)에 도시되고 상기에 기술된 유리한 중복을 고려한다. 상기 위상 A 권선 및 위상 B 권선의 선택적 통전(energization)과 협력하여, 상기 증가하는 인덕턴스의 중복은, 고정자에 상대적인 회전자의 모든 위치에서 토오크가 회전자에 전해질 수 있도록 준비한다.

도 7(a) 및 7(b)에 이어 도 8을 참조하면, 도5(a)에서 5(f)에 도시된 실시예의 인덕턴스 프로파일이 도시되어 있다. 도7(a) 및 7(b)의 이상적인 인덕턴스 프로파일과 대조적으로, 도 8의 인덕턴스 프로파일은, 상기 회전자 극이 고정자 극과의 배치로 이동하거나 배치로부터 이동함에 따라, 위상 A 권선 및 위상 B 권선의 증가하는 인덕턴스와 감소하는 인덕턴스 사이의 변화가 점차적으로 발생하는 것을 도시하고 있다. 상기 회전자 상의 포지티브 CCW 토오크는 전류가 흐르는 위상 권선의 증가하는 인덕턴스의 함수이기 때문에, 전류가 가해졌을 때, 위상 권선이 증가하는 인덕턴스를 겪고 있다는 것을 보장하기 위해, 회전자 위치를 가지고 상기 위상 권선의 통전(energization)을 조정하는 것이 바람직하다. 그러므로, 본 발명을 제한하지 않는 예로써 도8을 참조하면, 0(zero)도 회전자 위치에서 위상 B 권선에 전류가 가해지고 위상 A 권선에 전류가 가해지지 않는다. 40도 및 44도 회전자 위치에서, 회전자에 전해진 토오크가 위상 B 권선에서 위상 A 권선으로 변화함에 따라, 상기 회전자가 겪는 토오크 리플(torque ripple)이 최소가 되는 방식에서, 위상 A 권선에 전류가 흐르고, 위상 B 권선에 전류가 흐르지 않는다. 유사하게, 회전자 위치의 85도와 89도 사이에서, 상기 회전자가 겪는 토오크 리플을 최소화 하는 방식에서, 위상 A 권선은 전류가 흐르지 않고 위상 B 권선은 전류가 흐른다. 그러나, 각각의 위상의 인덕턴스는 동시적 통전(instantaneous energization) 또는 동시적 비통전(deenergization)을 금지한다는 것을 주목해야 한다. 따라서, 사실상 각 위상의 통전과 비통전은 때를 맞추어 일어나므로, 상기 회전자가 겪는 토오크가 최적화된다. 그러므로, 본 발명을 제한하지 않는 예에 따라서, 회전자 회전의 약 40도에서, 상기 위상 B 권선에 전류가 흐르지 않음으로써, 그 안에 저장된 에너지가 감소하는 인덕턴스를 겪는 위상 B 권선 보다 앞에 흩어지고 그에 의해, 네거티브 CW 토오크가 회전자에 전해진다. 유사하게, 회전자 회전의 약40도에서, 상기 위상 A 권선에 전류가 흐르고, 그에 의해 포지티브 CCW 토오크가 회전자에 전해진다. 상기 위상 A 권선 및 위상 B 권선의 증가하는 인덕턴스의 유리한 중복 때문에, 각각의 권선의 통전은 시간에 맞게 회전자가 겪는 토오크를 최적화 할 수 있다. 이상적인 조건 하에서, 상기 회전자는 회전자 위치와 상대적인 지속적 토오크를 겪게 된다. 그러나, 사실상 상기 회전자는, 회전자에 전해진 토오크가 각각의 위상 권선 사이에서 변함에 따라, 일정한 토오크 일시감소(torque dip)를 겪게 된다.

회전자 극의 폭이 도 8의 인덕턴스 프로파일에 영향을 미칠 것으로 믿어진다. 특히, 도 4를 참고하면, 좁은 극의 표면 22(b) 및 22(d)는 고정자 극의 표면과 대략 동일한 폭을 가지는 반면, 넓은 고정자 극 표면 22(a), 22(c)는 예를 들면 고정자 22(a) 및 공간 52과 같이, 회전자 극표면 및 인접하는 공간의 결합된 폭과 대략 동일한 폭을 가지는 것으로 도시되어 있다. 위상 권선(phase winding)의 증가 인덕턴스에 대한 전술한 중첩을 위하여 이러한 설비가 제공된다. 그러나, 위상 A 및 위상 B인덕턴스 프로파일의 중첩은 회전자 극의 폭을 변경시킴으로써 조정될 수 있으리라 생각된다. 예를 들면, 넓고 좁은 회전자 극을 좁게 함으로써, 넓은 회전자 극과 좁은 회전자 극 사이의 회전자 전이에 미치는 토오크로서의 증가 인덕턴스가 거의 중첩하지 않거나 또는 전혀 중첩하지 않는 인덕턴스 프로파일을 초래할 수 있다. 유사하게, 넓고 좁은 회전자 극을 넓힘으로써, 개별적인 위상 A와 B 권선의 증가 인덕턴스의 중첩을 증가시킬 수 있다. 그러나, 회전자 극의 폭을 과다하게 넓히거나 좁히는 것은 바람직하지 않은 토오크의 일시적 강하(dips)를 초래할 수 있다. 더욱이, 넓거나 좁은 회전자중 하나를 넓히고 다른 하나를 좁힘으로써, 증가 인덕턴스의 중첩에 변화를 초래한다. 비슷한 방식으로, 고정자 극의 폭을 변경시키는 것도 위상 A 및 위상 B 인덕턴스 프로파일의 중첩에 영향을 미치리라 생각된다.

도 9(a)-(b)에서는, 다양한 위상 권선 통전 전류, 즉, 1.5A, 2.0A, 2.5A 및 3.0A에서, 도 5(a)-(f)에 도시된 실시예의 토오크 곡선이 그의 위상 통전 프로파일에 대하여 도시되어 있다. 이러한 토오크 곡선은 개별적인 위상 권선 및 그 중첩으로부터 상기 회전자로 인가되는 토오크를 도시한다. 회전자가 겪은 토오크는 개별적인 위상 A, B 권선의 통전에 의하여 발생한 토오크의 합계와 동일할 것으로 예상할 수 있다. 따라서, 도 9(c)에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 40 내지 45도 사이에서 위상 A 및 B 모두가 통전되는 경우, 회전가가 겪은 토오크는 개별적인 위상 A, B권선의 통전으로부터 회전자에 인가되는 토오크의 합과 같다. 도 9(a) 토오크 곡선은 통전된 위상권선과 연결되는 플럭스 내부로 들어가는 좁은 회전자 극이 더 높은 위상 통전 전류, 예를 들면 2.5A 및 3.0A에서 더 큰 토오크 리플(ripple)를, 낮은 위상 통전전류, 예를 들면, 2.0A 및 1.5A에서는 더 낮은 토오크 리플을 발생시킨다. 특히, 15 내지 22.5도의 회전자 위치 사이에서 도 9(a)의 3.0A 토오크 곡선을 참고하면, 넓은 회전자 극으로부터 고정자 극을 가지는 최소 자기저항 위치로 이동하는 통전된 위상 B 권선의 증가 인덕턴스가 회전자상에 토오크를 인가한다. 그러나, 19도 부근의 회전자 위치에서는 넓고 좁은 회전자 극이 토오크의 일시적인 감소를 발생시키기 위하여 통전된 위상 B 권선과 상호작용한다. 이러한 토오크의 일시적인 감소는 통전된 위상 권선과 최초로 플럭스 연결 상태로 되는 좁은 극 가장자리의 자기포화에 기인한다고 생각된다. 좁은 회전자 극이 통전된 위상 권선과 더 큰 플럭스 연결상태로 진행하는 때에는, 그를 통과하는 자기 플럭스의 분포가 증가함으로써, 좁은 회전자 극의 국부적인 자기포화를 피할 수 있다. 좁은 회전자에서 증가된 분포의 자기 플럭스는 다음으로 회전자가 22.5도의 회전자 위치로 진행했을 때 회전자로 하여금 증가된 토오크를 겪게 한다. 64 및 154도의 회전자 위치에서의 여기(勵起)된 위상 A 권선 및 109도의 회전자 위치에서의 여기된 위상 B 권선의 증가 인덕턴스가 공동 작용함으로써 발생하는 회전자상의 토오크에 대해서도 전술한 사항이 적용된다. 도 9(a)에서 토오크의 일시적 감소(torque dips)가 위상 통전전류의 감소와 함께 줄어든다는 것을 주목하여야 한다.

고정자에 대한 회전자의 위치와 일치되도록 위상 A 및 위상 B 권선의 통전(energization)이 선택된다. 도 9(b)에서는, 회전자 위치의 함수로서 개별적인 위상 A 및 위상 B 권선의 증가 인덕턴스를 활용하기 위하여, 위상 A 및 위상 B의 통전이 중첩되는 것으로 도시되어 있다. 이러한 방식으로, 회전자는 회전자의 회전에 있어서 최소한의 토오크 일시 감소를 경험하게 된다. 그러나, 도 9(a)-(b)의 토오크 곡선과 통전 프로파일은 예시적인 목적으로 사용되었고, 발명을 제한하는 것으로 이해되지는 않는다. 특히, 위상 A 및 위상 B 권선의 통전 중첩이 다소간 발생하거나, 위상 A 및 위상 B 권선의 통전이 위상 권선의 신속한 통전해제를 위한 정류소자의 캐패시티, 권선의 인덕턴스, 회전자의 회전속도 및/또는 모터의 바람직한 작동특성에 따라서(이에 한정 되지는 않음) 전혀 중첩되지 않을 수도 있다.

상기 실시예는 2상(2 phase) 8/4 SR 모터에 대하여 기술되었으나, 8/4 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 수의 회전자 및 고정자 극을 가지는 2상 SR모터로 확장될 수 있으리라 생각된다. 그러한 하나의 실시예는 도 10에 도시된 16/8 SR모터를 포함하며, 여기서는 교호적인 고정자 극 주위에 배치되고 위상 A 및 위상 B 드라이버에 연결되는 위상 A 및 위상 B 권선과, 콘트롤러/전원 및 광학위치 센서를 포함한다. 도 10에서 위상 A 및 위상 B의 극성은 본 발명을 한정하거나 위상 권선의 통전 표시로서 구성된 것이 아니다.

도 11(a)-(c)는 본 발명에 의한 4/2 SR 모터 실시예가 도시되어 있다. 모터는 중앙 보어(bore)를 형성하면서 내부로 연장하는 복수의 극 62(a)-62(d)로 이루어진 고정자 60를 가진다. 바깥으로 연장하는 두 개의 극 68(a)-(b)로 이루어진 회전자 66가 중앙 보어내에 배치되어 그 속에서 회전한다. 위상권선 70 및 72은 대향하는 고정자 극 62(b)-(d) 및 대향하는 고정자 극 62(a)-(c)의 주위에 각각 배치되어, 고정자 극에서 중앙보어로 연장하는 자기장을 발생한다. 전류가 한 방향으로 위상 권선을 통하여 흐르도록, 위상 권선 70과 72는 위상 A 위상 드라이버 30 및 위상 B 위상 드라이버 32에 각각 연결된다. 고정자에 대한 회전자의 위치를 결정하기 위하여 위치센서 36가 회전자와 고정자 사이에 위치한다. 위치센서는 고정자에 대한 회전자의 각위치를 통지하기 위하여 콘트롤러 38에 연결되는 출력을 가진다. 콘트롤러 38는 고정자에 대한 회전자의 위치에 따라서 개별적인 위상의 점호(firing)를 제어하기 위하여 위상 A 및 위상 B의 위상 드라이버에 연결된다. 도 11(b)-(c)에서는, 회전자와 고정자를 어질러지지 않은 상태에서 볼 수 있도록, 도 11(a)의 위상 권선, 위상 드라이버, 콘트롤러/전원, 위치센서 및 선택적인 속도 제어기가 생략되어 있다. 그러나, 도 11(b)-(c)의 생략된 위상 권선이 통전되었을 때의 이해를 용이하게 하기 위하여, 여기된 위상과 관련된 고정자 극이 'N' 또는 'S'로 표시되어 있고, 각각 북극과 남극을 나타낸다.

작동중에는, 도 11(a)의 0°CCW 회전자 위치에서 시작하여, 콘트롤러 38가 위상 B의 위상 드라이버로 하여금, 위상 A 권선의 통전 없이, 위상 B 권선 72을 통전시킨다. 위상 B 권선의 통전으로, 통전된 위상 B 북극 62(c)와, 넓은 회전자 극 68(a),통전이 해제된 위상 A 고정자 극 62(b)과, 고정자 극 62(b)와 62(c) 사이를 확장하는 후방 철제부 또는 요크 76를 지나가는 통로 74를 가로지르는 플럭스를 발생시킨다. 플럭스 횡단경로에 반응하여, 회전자는 회전자로 하여금 넓은 회전자 전극을 통전된 위상 B 북극 62(c)과 정렬되도록 하는 CCW 토오크를 받는다. 회전자가 도 11(b)의 45 CCW 각위치로 진행하면, 플럭스가 위상 B 북극 62(c)과, 회전자 전극 68(a)-(b)과, 위상 B 남극 62(a) 및 위상 B 전극 62(a) 및 62(c) 사이의 후방 철제부 또는 요크 76를 통과하는 경로 78을 가로지른다. 45도 CCW 회전자 위치에서는, 넓은 회전자 전극 및 통전된 위상 B 북극 62(c)가 그들 사이에 형성된 일전한 간극 80에 의하여 서로에 대하여 최소 자기저항 위치에 있다. 그러나, 위상 B 남극 62(a)에 대하여 최소 자기저항 위치로 이동하는 좁은 회전자 전극 68(b) 때문에, 위상 B 권선의 인덕턴스는 증가한다. 따라서, 회전자는 통전된 위상 B 권선과 좁은 회전자 전극의 상호작용에 의하여 CCW 토오크를 받는 반면에, 통전된 위상 B 권선에 대한 넓은 회전자 전극의 상호작용에 의해서는 거의 또는 전혀 토오크를 받지 않는다. 이렇게, 회전자에 의한 토오크는 넓은 회전자 전극으로부터 좁은 회전자 전극으로 편이한다. 90도의 CCW 회전자 위치인 도 11(c)에서는, 넙고 좁은 회전자 전극이 통전된 위상 B 권선의 전극 62(c) 및 62(a)에 대하여 최소 자기저항 위치에 있다. 따라서, 이러한 위치에서는, 통전된 위상 B 권선으로부터 회전자로 인가되는 토오크는 없다. 전극 62(b)와 62(d)와 관련이 있는 통전된 위상 A 권선은, 플럭스가 통전 위상 A 남극 62(d)과, 넓은 회전자 전극 68(a)과, 위상 B 고정자 전극 62(c) 및 고정자 전극 62(c)와 62(d)사이에서 연장하는 후반 철제부 또는 요크 76을 통과하는 경로 82를 가로지르게 한다. 플럭스 횡단 경로 82에 반응하여, 회전자는 회전자로 하여금 넓은 회전자 전극을 통전 위상 A 남극 62(d)와 정렬시키게 하는 CCW 토오크를 받는다. 위상 B권선의 통전과 그의 감소 인덕턴스로 인하여 회전자가 CW(네가티브) 토오크를 받는 것을 피하기 위하여, 위상 B 권선의 통전이 해제된다. 이러한 방식으로 회전자에 의하여 경험되는 토오크는 위상 B권선으로부터 위상 A권선으로 이동한다.

전술한 4/2 모터의 설명에서, 고정자에 대한 회전자 위치에 관하여 위상 A 및 위상 B 권선의 선택적인 통전 및 통전해제에 의하여 90°의 기계적 각도만큼 회전자가 진행한다. 그러나, 전술한 설명은 회전자가 90도 이상 이동하는 것으로 연장될 수 있다고 생각된다. 더욱이, 도 11(a)-(c)의 회전자는 바람직한 회전 중심 40 주위에서 불균일하므로, 좁은 회전자 전극에 무게를 가하거나, 넓은 회전자 전극으로부터 물질을 제거하여, 실제의 회전 중심이 바람직한 회전중심과 일치하도록 하는 것이 필요하다.

도 12에서는, 본 발명에 의한 단향(單向) 선형 액튜에이터 84가 도시되어 있다. 도 12의 선형 액튜에이터는 고정 전극 86, 88 주위에 배치되고, 위상 A 및 위상 B 위상 드라이버 및 콘트롤러/전원에 연결되는 위상 A 및 위상 B권선을 포함한다. 그러나, 도 2에 도시된 실시예와 유사하게, 선형 액튜에이터를 잘 보이게 하기 위하여 도 12의 위상 권선, 위상 드라이버 및 콘트롤러/전원이 생략되어 있다. 액튜에이터는 고정 전극 86, 88 사이에서의 선형 이동을 위하여 배치되는 플런저 90을 포함한다. 생략된 위상 권선은 고정 전극 주위에 배치됨으로써, 플런저의 일측에 있는 전극 86이 'N'극이 되고, 플런저의 다른측에 있는 전극 88이 'S'극이 되도록 한다. 위상 A 및 위상 B 권선은 인접하는 고정 전극상에 교호적으로 배치되고, 인접하는 고정 전극은 한 전극 폭만큼 떨어져 배치된다. 플런저는 플런저 종축의 마주보는 측면에 배치되어 있는 넓은 전극쌍 92 및 좁은 전극쌍 94을 포함한다. 좁은 전극은 고정 전극과 동일한 폭을 가지며, 넓은 전극은 고정 전극 폭의 두배의 폭을 가진다. 도 12에 도시된 위치에서 시작하면, 플런저는 위상 A 및 위상 B 권선의 선택적인 통전에 의하여 왼쪽 96으로 힘을 받는다. 특히, 도 5(a)-(f)에 도시된 실시예와 같이, 플런저의 전극과 통전된 위상 권선과 관련된 전극 사이의 자기저항 경로를 최소화하기 위하여 플런저가 왼쪽으로 힘을 받도록 위상 A 및 위상 B 권선의 통전 및 통전의 해제가 이루어진다. 플런저가 가장 왼쪽 위치에 다다르면, 위상 A 권선의 연속적인 통전에 의하여 그곳에서 유지된다. 플런저와 고정 전극을 서로에 대하여 지지하는 지지부 또는 하우징의 일단부와 같은, 가장 왼쪽 멈추개(stop) 100 및 좁은 전극 94 사이에 배치되어 있는 압축성 스프링 98이 위상 권선의 통전이 해제되었을 때 플런저가 오른 쪽으로 복귀하도록 제공된다.

선택적으로, 고정 전극은, 교호적인 전극상에 배치되어 북극 전극쌍을 형성하는 위상 A 및 위상 B 권선에 대하여 액튜에이터의 일측에 배치할 수 있고, 액튜에이터 전극은 액튜에이터의 일측에 배치된다. 액튜에이터 전극 및 고정 전극이 서로 공간을 두면서 이동할 수 있도록 액튜에이터가 고정 전극에 대하여 배치된다. 더욱이, 상기 실시예의 스프링이 압축되도록 배치되는 경우, 스프링이 넓은 전극 및 가장 오른쪽 멈추개 102 사이에 위치할 수 있어서, 작동중에 스프링이 그들 사이에서 확장할 수 있을 것으로 생각된다. 위상 권선의 통전이 해제되는 때에, 늘어난 스프링이 플런저를 오른쪽으로 복귀시킨다.

도 13(a)-13(e)에서는, 본 발명의 선택적인 실시예가 도시되어 있으며, 여기에서는 고정요소 110, 즉 고정자가 새로운 전극배치를 포함하고 있고, 이동 요소 112, 즉 회전자가 균일하게 떨어져서 배치되는 전극이다. 도 13(a)-(e)은 도 5(a)-5(f)의 실시예와 같이, 방해받지 않는 도시를 위하여 위상 권선, 위상 드라이버, 콘트롤러/전원, 위치 센서 및 선택적인 속도 제어기가 생략되어 있다. 생략된 위상 권선이 통전될 때의 이해를 돕기 위하여, 여기된 위상과 관련된 전극이 'N' 또는 'S'로 표시되어 있고, 각각 북극과 남극을 나타낸다. 도 13(a)-(e)의 전극배치는, 위상 권선의 선택적인 통전에 따라서 회전자 112가 CW 방향으로 진행할 수 있도록 하는 형상으로 되어 있다. 도 13(a)의 0도 회전자 위치로부터, 위상 B 권선이 통전되고 위상 A 권선이 통전해제된다. 이러한 여기(excitation)로부터, 회전자 전극 114(a) 및 114(c)가 여기된 위상 B 고정자 전극 116(a) 및 116(h)와 정렬하도록, 즉, 회전자 전극이 통전된 위상 B전극에 대한 최소 자기저항 위치로 이동하도록 하는 CW 토오크가 회전자에 발생한다- 최소 자기저항 위치는 상기 정렬을 발생시키는 통전된 위상 권선의 최대 인덕턴스에 대응한다. 22.5도의 CW 회전자 위치인 도 13(b)에서는, 회전자 전극 114(a), 114(c) 및 넓은 위상 B 고전자 전극 116(a), 116(h)이 서로에 대하여 더 낮은 자기저항 위치로 이동한다. 회전자 전극이 통전된 위상 B 고정자 전극과 정렬하도록 계속 이동하는 때에는, 통전된 위상 B 권선의 고정자 전극과 회전자 전극 사이의 자기저항 경로는 계속 감소한다. 특히, 회전자는 고정자 전극 114(b), 114(d) 및 좁은 위상 B 고정자 전극 116(b), 116(f)의 상호작용에 기인하는 토오크를 받는다. 더욱이, 넓은 위상 B 고정자 전극 116(d), 116(h)에 대한 최소 자기저항 위치에 있는 회전자 전극 114(a), 114(c)없이는, 회전자도 그로부터의 토오크를 받는다. 이러한 방식으로, 통전된 위상 B 권선이 있는 때에는, 회전자에 인가되는 토오크가 넓은 위상 B 고정자 전극으로부터 좁은 위상 B 고정자 전극으로 이동한다. 도 13(c)에서는, 45도의 CW 회전자 위치에서, 회전자 전극이 위상 B 고정자 전극에 대하여 최소 자기저항 위치에 있고, 따라서, 위상 B 권선의 통전으로부터 회전자에 토오크가 인가되지 않는다. 그러나, 위상 A 권선을 통전시킴으로써, 넓은 위상 A 고정자 전극 116(a)와 116(e)로부터 회전자 전극 114(b)와 114(d)를 통하여 플럭스가 흐르도록 한다. 그를 통한 플럭스 흐름에 따라서, 회전자는 CW 토오크를 받음으로써, 회전자 전극 114(b)와 114(d)로 하여금 넓은 고정자 전극 116(a)와 116(e)와 정렬하도록 한다. 회전자가 45도 CW 회전자 위치를 지나서 이동하는 때, 위상 B 권선이 위상 B 권선의 고정자 전극과 회전자 전극 사이의 자기저항 증가를 겪게된다. 회전자가 위상 B 권선의 통전과 그의 자기저항 증가가 상호협력하는 위상 B 권선의 통전으로부터의 CCW 토오크를 받는 것을 피하기 위하여, 위상 B 권선이 통전 해제된다. 이러한 방식으로 회전자가 겪은 토오크가 위상 B 권선으로부터, 위상 A 권선으로 이동한다. 도 13(d)에서는, 67.5도의 CW 회전자 위치에서, 회전자 전극 114(b),114(d) 및 넓은 위상 A고정자 전극 116(a), 116(e)이 서로에 대하여 더 낮은 자기저항 위치로 이동한다. 회전자 전극이 통전된 위상 A 고정자 전극과 정렬하도록 계속 이동하는 때에는, 통전된 위상 A 권선의 고정자 전극과 회전자 전극 사이의 자기저항 경로는 계속 감소한다. 특히, 회전자는 고정자 전극 114(a), 114(c) 및 좁은 위상 A 고정자 전극 116(c), 116(g)의 상호작용에 기인하는 토오크를 받는다. 더욱이, 위상 A 고정자 전극 116(a), 116(e)에 대한 최소 자기저항 위치에 있는 회전자 전극 114(b), 114(d)없이, 회전자도 그로부터의 토오크를 받는다. 이러한 방식으로, 통전된 위상 A 권선이 있는 때에는, 회전자에 인가되는 토오크가 넓은 위상 A 고정자 전극으로부터 좁은 위상 A 고정자 전극으로 이동한다. 도 13(e)는 90도의 CW 회전자 회전에서, 위상 A 고정자 전극이 회전자 전극과 최소 자기저항 배치에 있기 때문에, 회전자는 위상 A 권선과 회전자 전극의 상호작용으로부터 어떠한 토오크도 받지 않는다. 그러나, 이러한 위치에서는, 회전자 전극 및 고정자 전극이 도 13(a)의 0도의 CW 회전자 위치에서와 유사한 위치에 있다. 따라서, 도 13(a)-(d)와 관련하여 전술한 설명이 회전자가 90도 CW 회전자 위치를 지나 진행하는 경우에 적용할 수 있다.

비행기와 같은 몇몇 응용에서, 모터가 발전기(generator)로도 작동하는 것이 바람직하다. 특히, 모터는 초기에는 예를 들면 내연기관의 시동을 걸기 위하여 사용되지만, 일단 작동이 개시되면, 모터가 발전기로 사용될 수 있도록 엔진이 회전자를 구동한다. 본 발명은 그러한 응용에 적합하다. 도 14에는 제어기와 그에 연결된 구동 회로와 관련하여 본 발명에 의한 모터-발전기(M-G) 10의 단면도가 도시되어 있다. M-G는 스위치 45와 46에 각각 연결된 감겨진 위상 A권선 및 위상 B권선의 연속체를 포함한다. 위상 A 스위치는 위상 A 권선을 위상 A 드라이버 30 또는 에너지 저장수단 47에 선택적으로 연결한다. 유사하게, 위상 B스위치는 위상 B권선을 위상 B 드라이버 32 또는 에너지 저장수단 47에 연결한다. 콘트롤러 38는 위상 스위치와 그의 작동을 제어하기 위한 위상 드라이버에 연결된다. 에너지 저장수단은 공지된 방법으로 M-G의 발전기 작동에 의하여 발생하는 전기적 에너지를 저장한다. 모터로 작동할 때에는, 콘트롤러 38가 위상 A스위치 45와 위상 B스위치로 하여금 그들 각각의 위상 드라이버를 위상 권선에 연결하도록 한다. 모터는 도 5(a)-(f)의 실시예에 관하여 전술한 방법으로 작동됨으로써, 회전자 20 CCW를 회전시킨다. 발전기로 사용되는 때에는, 콘트롤러 38는 위상 A스위치 및 위상 B 스위치로 하여금, 고정자에 대한 회전자의 위치에 따라 각각의 위상 드라이버 및 에너지 저장수단에 선택적으로 스위칭되게 한다. 특히, 제한이 아닌 하나의 예시로서, 발전기로 사용되는 때에는, 회전자 20이 내연기관과 같은 외부 소오스(source)에 의하여 구동된다. 도 14에 도시된 바와 같이, 회전자 전극이 위상 A 권서의 전극에 대하여 최소 자기저항 위치에 있을 때, 콘트롤러 38는 위상 A 위상 드라이버로 하여금 첫 번째 전류를 위상 A 권선내로 도입시킴으로써, 그곳에 자기장을 유도시킨다. 다음으로, 콘트롤러는 위상 A 스위치로 하여금 위상 A 권선을 에너지 저장수단에 연결하도록 한다. 위상 A 권선의 자기장과 함께, 회전자와 고정자를 최소 자기저항 위치로부터 몰아내는 외부 소오스는 자기장을 유지하는 기능을 하는 두 번째 전류를 위상 A 권선내에 유도한다. 이러한 두 번째 전류는 에너지 저장수단 47을 충전하고, 이어서 에너지 저장수단은 라이트, 비행기 전자기기등과 같은 부하 48에 전기 에너지를 제공한다. 회전자 전극이 위상 B 고정자 전극과 정렬되도록 구동되는 때, 콘트롤러는 위상 B 위상 드라이버와 위상 B스위치의 동작을 회전자 위치에 대한 함수로 만들어서, 위상 B 권선이 전술한 위상 A 권선에서와 유사한 방식으로 에너지 저장수단을 충전시킬 수 있다.

도 14의 회전자를 CW 대 CCW로 구동하는 것은, 공지 기술 또는 전술한 발전기 실시예보다 더 큰 고정자에 대한 회전자의 각 위치 동안 유발되는 회전자 및 고정자 전극 사이의 자기저항의 변화를 일으키는 것으로 확신한다. 큰 각위치 동안의 자기저항 변화는 더 균일한 진폭을 가지고, 전류를 발생시키지 않는 전류 파형 사이의 시간을 거의 없앤 장기의 전류파형을 발생하는 장점이 있다.

이제까지의 실시예는 2상 SR 모터 및 발전기에 대하여 설명되었으나, 여기에 설명된 발명이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 3 또는 그 이상의 상(phase)을 가지는 SR 모터/발전기와, 다른 수의 고정자 및 회전자를 가지는 모터 뿐 아니라 선형 모터에도 응용될 수 있을 것이라 생각된다. 마지막으로, 전술한 실시예에서, 고정 요소는 고정자로 나타내었고, 회전 또는 이동 요소는 회전자로 나타내었다. 그러나, 이러한 약정은 발명을 제한하기 위항 구성이 아니며, 응용중에서 전술한 실시예의 회전자 또는 이동요소가 고정되어 있는 반면, 전술한 실시예의 고정자가 회전하거나 이동하는 요소일 수도 있다고 예상된다.

바람직한 실시예와 관련하여 본 발명이 설명되었으나, 명백한 변경 및 변용이 가능할 것이다. 이러한 모든 변경 및 변용을 포함하도록 구성된 본 발명이 이하의 청구범위 및 그 균등물의 범위내에 들어가는 전 영역을 포함하여야 한다.

Claims (19)

1. 복수의 균일한 극(極)을 가지는 제 1 요소;

   제 1 크기의 극 면(pole face)을 가지는 제 1 극과 제 2 크기의 극 면을 가지는 제 2 극으로 이루어지는 제 2 요소; 및,

   상기 제 1 극 과 제 2 극이 상기 복수의 균일 극에 대하여 일정한 간격을 유지하면서 이동할 수 있도록, 상기 제 2 요소에 대하여 제 1 요소를 배치하고, 제 1 극은 하나의 균일 극과 최소 자기저항 관계에 있으면서, 제 2 극은 다른 균일 극과 최소 자기저항 관계로 이동하도록 하는 수단;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스위칭된 자기저항 기구.
2. 제 1 항에 있어서, 제 1 극의 면이 상기 복수의 균일 극중 하나의 폭의 약 두배이고, 제 2 극의 면은 상기 균일 극 중 하나와 거의 동일한 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 스위칭된 자기저항 기구.
3. 제 2 항에 있어서, 인접하는 균일 극이 그 사이에 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 스위칭된 자기저항 기구.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 인접하는 균일 극 사이의 공간은 상기 균일 극 중 하나의 폭과 거의 같은 것을 특징으로 하는 스위칭된 자기저항 기구.
5. 제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 요소의 극은 방사방향으로 연장하고, 각각의 균일 극의 면은 제 1 각도를 가로지르며, 제 1 극의 면은 제 2 각도를 가로지르고, 상기 제 2 각도는 제 1 각도의 약 2배인 것을 특징으로 하는 스위칭된 자기저항 기구.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 2 극의 면은 각각의 균일 극의 면과 동일한 각도를 가로지르는 것을 특징으로 하는 스위칭된 자기저항 기구.
7. 제 1 항에 있어서,

   제 1 및 제 2 요소중 하나의 극 주위에 배치되는 위상 권선;

   상기 위상 권선을 통전(通電)시키기 위한 위상 드라이버; 및,

   제 2 요소에 대한 제 1 요소의 위치에 따라, 상기 위상 드라이버의 동작을 제어하기 위한 콘트롤러;를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 스위칭된 자기저항 기구.
8. 제 7 항에 있어서,

   에너지 저장수단;

   상기 위상 권선을 하나의 위상 드라이버와 에너지 저장수단 사이에 선택적으로 연결하기 위하여 상기 콘트롤러에 연결되는 스위치;를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 스위칭된 자기저항 기구.
9. 제 1 크기의 극 면을 가지고 방사방향으로 확장되는 복수의 극(pole)을 구비하는 자기 투과성 재료의 제 1 부재;

   제 1 방사방향 확장 극과 상기 제 1 크기보다 큰 극 면을 가지는 제 2 방사방향 확장 극을 구비하는 자기 투과성 재료의 제 2 부재; 및,

   상기 제 2 부재의 극 면이 제 1 부재의 극 면에 대하여 일정 간격을 두고 이동할 수 있도록, 제 1 부재에 대하여 제 2 부재를 장착하는 수단;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다위상 소오스(polyphase source)에 의하여 동력을 공급받을 수 있는 전기 장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 방사방향 확장 극은 대략 상기 제 1 크기의 극 면을 가지는 것을 특징으로 하는 전기장치.
11. 제 9 항에 있어서, 상기 제 2 부재의 극 면과 대향하는 제 1 부재의 극 면이 그 사이에 실질적으로 일정한 간극(gap)을 형성하는 것을 특징으로 하는 전기장치.
12. 제 9 항에 있어서, 제 2 극 면은 제 1 극 면의 약 2배 크기인 것을 특징으로 하는 전기장치.
13. 고르게 주위에 배치되어 있는 복수의 극을 가지는 요크(yoke)를 구비하는 고정자;

    상기 고정자 종축 주위로 고정자의 극에 대하여 회전하도록 장착되는 회전자로서, 회전자는 그 주위에 고르게 배치되는 짝수의 극을 가지며, 상기 회전자 극 중 하나는 제 1 크기의 면(face)을 가지고, 다른 회전자 극은 제 2 크기의 극 면을 가지는 상기 회전자;

    2상 전기 동력 소오스;

    상기 고정자 및 회전자 중 하나의 극 주위에 배치되고, 통전을 위하여 하나의 전기동력의 상(phase)에 전기적으로 연결되는 위상 권선;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스위칭된 자기저항 모터.
14. 제 13 항에 있어서, 하나의 회전자 극 및 제 1 방향으로 바로 인접하는 회전자 극 사이의 각도는 제 1 각도이고, 상기 회전자 극 및 제 2 방향으로 바로 인접하는 회전자 극 사이의 각도는 제 2 각도인 것을 특징으로 하는 스위칭된 자기저항 모터.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 회전자가 4개의 극을 가지며, 상기 제 1 각도는 90도보다 크고, 제 2 각도는 90도보다 작은 것을 특징으로 하는 스위칭된 자기저항 모터.
16. 균일하게 떨어져서 주변에 배치되고, 제 1 각도를 가로지르는 면(face)을 가지는 복수의 자기 투과성 극을 가지는 고정자; 및,

    종축 주위로 불균일하게 배치되는 짝수의 자기 투과성 극을 가지는 회전자로서, 상기 회전자 극은 제 1 각도를 가로지르는 좁은 면을 가지는 극 및 상기 제 1 각도의 약 2배인 제 2 각도를 가로지르는 넓은 면을 가지는 극을 포함하고, 회전자 극 면이 고정자 극 면에 대하여 일정하게 간격을 두는 관계로 이동가능 하도록 상기 종축을 중심으로 상기 고정자에 대하여 회전할 수 있게 배치되는 상기 회전자;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 SR 모터.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 모터는, 다위상 소오스로의 연결을 위하여 고정자 극과 관련된 복수의 권선(winding)을 추가로 포함하여, 다위상 소오스 위상의 통전으로 하여금 회전자 극에 토오크를 인가하도록 고정자상에 적어도 한 쌍의 자극(magnetic pole)을 형성하며, 상기 위상의 통전이 상기 위상 통전의 제 1 부분에 대해서는 실질적으로 넓은 극 면상에 나타나고 위상 통전의 제 2 부분에 대해서는 실질적으로 좁은 극상에 나타나는 토오크를 회전자에 인가하는 것을 특징으로 하는 SR 모터.
18. 균일한 크기의 면(face)을 가지며, 규칙적인 패턴으로 주변에 배열되고 고른 거리를 두고 있는 복수의 극을 가지는 제 1 요소;

    종축을 중심으로 주변에 배열되고 불균일하게 떨어져 있는 짝수의 극을 가지는 제 2 요소;로 이루어지는 다위상 소오스로 작동가능한 전기모터로서,

    상기 제 2 요소는 다양한 크기의 극 면을 가지는 적어도 두 개의 극을 가지고, 제 2 요소의 극 면이 제 1 요소의 극면에 대하여 일정거리를 두는 관계로 이동할 수 있도록 제 1 요소 및 제 2 요소가 서로에 대하여 이동하도록 배치되며, 다위상 소오스의 통전이 제 2 요소에 토오크를 인가하고, 상기 토오크는 제 1 요소에 대한 제 1 요소의 이동에 따라 가장 큰 극 면을 가지는 극으로부터 더 작은 극 면을 가지는 극으로 이동하는 것을 특징으로 하는 다위상 소오스로 작동가능한 전기 모터.
19. 균일한 크기의 면(face)을 가지며, 규칙적인 패턴으로 주변에 배열되고 고른 거리를 두고 있는 복수의 극을 가지는 제 1 요소와 및 불균일하게 떨어져 있는 짝수의 극을 가지는 제 2 요소로 이루어지며, 상기 제 2 요소는 넓은 극 면을 가지는 제 1 극과 좁은 극 면을 가지는 제 2 극으로 이루어지고, 제 1 요소의 극 면이 제 2 요소의 극면에 대하여 일정거리를 두는 관계로 이동할 수 있도록 제 1 요소 및 제 2 요소가 서로에 대하여 이동하도록 배치되는 발전기의 작동방법으로서,

    상기 제 1 및 제 2 요소를 서로에 대하여 이동시키는 단계;

    제 2 요소의 넓은 극이 제 1 요소의 극과 간격을 두는 관계에서, 상기 제 1 및 제 2 요소 중 하나와 관련되는 위상 권선을 통전시켜, 통전된 위상 권선을 상기 간격을 두는 관계로 배치되는 극과 연관시키는 단계;

    위상 드라이버를 상기 위상 권선으로부터 연결 해제시키는 단계; 및,

    상기 제 1 위상을 에너지 저장수단에 연결하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발전기 작동방법.