KR20120075428A

KR20120075428A - 릴럭턴스 모터

Info

Publication number: KR20120075428A
Application number: KR1020110143767A
Authority: KR
Inventors: 야스히로 미야모토; 모토미치 오토; 츠요시 히구치
Original assignee: 가부시키가이샤 야스카와덴키; 고쿠리츠다이가쿠호진 나가사키다이가쿠
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2012-07-06
Also published as: JP5015316B2; US20120161551A1; CN102545500A; JP2012143073A; TW201236352A

Abstract

실시형태에 따른 릴럭턴스 모터는 고정자 및 이동자를 갖는다. 고정자 및 이동자 중 한쪽은 코일이 권취된 복수의 자극을 갖는다. 고정자 및 이동자중 다른쪽은, 자화방향이 사전결정된 방향으로 규제된 방향성 부재를 가지며 비자성 홀더에 매립된 자성 세그먼트를 구비한다.

Description

릴럭턴스 모터{RELUCTANCE MOTOR}

여기 기재된 실시형태는 릴럭턴스 모터에 관한 것이다.

종래, 코일이 권회된 복수의 자극을 내주측에 갖는 원통형의 고정자와, 고정자의 자극수와 다른 수의 자성 세그먼트(segments)를 매립한 원기둥형상의 회전자를 구비하는 회전식 릴럭턴스 모터가 알려져 있다.

이러한 회전식 릴럭턴스 모터는, 전류를 흘리는 코일을 전환하는 동시에, 자속을 발생하고 있는 자극이 자성 세그먼트를 끌어당기는 인력(릴럭턴스 토크)에 의해서 회전자를 회전시킨다. 또한, 회전식 릴럭턴스 모터를 직선형상으로 전개한 리니어식 릴럭턴스 모터(linear reluctance motor)도 알려져 있다.

상기 종래 기술에 관한 문헌으로서는, 예를 들어, 일본 특허 공개 제 2006-246571 호 공보 및 일본 특허 공개 제 2000-262037 호 공보가 있다.

그렇지만, 상기 종래의 릴럭턴스 모터에는, 충분한 토크나 추진력을 얻기 어렵다는 문제가 있었다.

일본 특허 공개 제 2006-246571 호 공보 일본 특허 공개 제 2000-262037 호 공보

예를 들어, 회전식의 릴럭턴스 모터는, 고정자 및 회전자의 돌극 사이의 인력을 향상시키면, 토크를 향상시킬 수 있지만, 이러한 흡인력의 향상을 위해서는 돌극의 체적을 증가시킬 필요가 있다.

이 때문에, 충분한 토크를 얻으려 하면, 모터의 사이즈가 대형화 되어 버린다. 또한, 이러한 과제는, 리니어식의 릴럭턴스 모터에 대해서도 마찬가지로 발생하는 과제이다.

실시형태의 일 태양은, 모터의 사이즈를 크게 하는 일 없이, 충분한 토크 혹은 추진력을 얻을 수 있는 릴럭턴스 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

실시형태의 일 형태에 따른 릴럭턴스 모터는 고정자 및 이동자를 갖는다. 고정자 및 이동자 중 한쪽은 코일이 권취된 복수의 자극을 구비한다. 고정자 및 이동자 중 다른 쪽은 자화방향이 사전결정된 방향으로 규제된 방향성 부재를 갖으며 비자성 홀더에 매립된 자성 세그먼트를 구비한다.

실시형태의 일 형태에 의하면, 모터의 사이즈를 크게 하는 일 없이, 충분한 토크 혹은 추진력을 얻는 것이 가능한 릴럭턴스 모터를 제공할 수 있다.

본 발명의 보다 완전한 인식이나 거기에 수반되는 이점은, 이하의 발명의 상세한 설명을 첨부 도면과 대조하여 읽으면, 용이하게 이해할 수 있다.
도 1a는 제 1 실시형태에 따른 릴럭턴스 모터 평면도,
도 1b는 제 1 실시형태에 따른 자성 세그먼트의 분해도,
도 2는 제 1 실시형태에 따른 릴럭턴스 모터를 리니어 슬라이더에 끼워 넣었을 경우의 단면도,
도 3a는 제 1 실시형태에 따른 자성 세그먼트의 변형예(1)를 도시하는 다이어그램,
도 3b는 제 1 실시형태에 따른 자성 세그먼트의 변형예(2)를 도시하는 다이어그램,
도 3c는 제 1 실시형태에 따른 자성 세그먼트의 변형예(3)를 도시하는 다이어그램,
도 3d는 제 1 실시형태에 따른 자성 세그먼트의 변형예(4)를 도시하는 다이어그램,
도 3e는 제 1 실시형태에 따른 자성 세그먼트의 변형예(5)를 도시하는 다이어그램,
도 4a는 제 2 실시형태에 따른 릴럭턴스 모터의 사시도,
도 4b는 제 2 실시형태에 따른 릴럭턴스 모터의 정면도,
도 5a는 제 2 실시형태에 따른 자성 세그먼트의 변형예(1)를 도시하는 다이어그램,
도 5b는 제 2 실시형태에 따른 자성 세그먼트의 변형예(2)를 도시하는 다이어그램,
도 5c는 제 2 실시형태에 따른 자성 세그먼트의 변형예(3)를 도시하는 다이어그램,
도 5d는 제 2 실시형태에 따른 자성 세그먼트의 변형예(4)를 도시하는 다이어그램,
도 5e는 제 2 실시형태에 따른 자성 세그먼트의 변형예(5)를 도시하는 다이어그램,
도 6은 제 2 실시형태에 따른 자성 세그먼트의 변형예(6)를 도시하는 다이어그램.

이하에서는, 리니어식 릴럭턴스 모터를 제 1 실시형태로서, 회전식 릴럭턴스 모터를 제 2 실시형태로서 각각 설명한다.

우선, 제 1 실시형태에 따른 릴럭턴스 모터에 대하여, 도 1a 및 도 1b를 이용하여 설명한다. 도 1a는 제 1 실시형태에 따른 릴럭턴스 모터 평면도이며, 도 1b는 제 1 실시형태에 따른 자성 세그먼트의 분해도이다. 여기서, 도 1a에서는, 설명을 간략화하는 관점으로부터 릴럭턴스 모터(1)의 일부의 구성 요소만을 도시한다. 또한, 도 1a에 나타내는 A-A'선은, 후술하는 도 2에 대응한다.

도 1a에 도시하는 바와 같이, 제 1 실시형태에 따른 릴럭턴스 모터(1)는, 이동자(10)를 고정자(20a)와 고정자(20b) 사이에 두는 구성을 취한 리니어 모터이다. 이와 같이, 2개의 고정자(20)[고정자(20a) 및 고정자(20b)]로 이동자(10)를 사이에 두는 구성으로 함으로써, 고정자(20)와 이동자(10) 사이에 발생하는 흡인력을 상쇄하는 것이 가능하므로, 소음이나 진동을 저감하는 것이 가능해진다. 이 경우에, 이동자(10)는 도 1a에 나타내는 X축을 따라서 이동한다.

이동자(10)는 소위 피쉬 본(물고기 골격형상)의 코어(11)와 코일(12)을 구비한다. 또한, 도 1a에서는, U상, V상 및 W상의 각 상에 대응하는 코일(12)을 코일(12a), 코일(12b) 및 코일(12c)로서 각각 나타내고 있지만, 각 코일을 총칭하는 경우에는, 코일(12)이라고 기재한다.

코어(11)는, 박판형상의 자석 강판(magnetic steel sheet)을 Z축을 따라 복수 매 적층하여 구성된다. 그리고, 코어(11)에는, 모터의 상수와 동수의 코일(12)[도 1a에서는 코일(12a), 코일(12b) 및 코일(12C)]이 X축 주위에 각각 감겨져 있다. 또한, 코어(11)에 있어서, Y축의 플러스방향 및 마이너스방향으로 연장되는 돌기부는 자극에 상당한다.

여기서, 전류를 흘리는 코일(12)을, 상간 위상각(θ)에 근거하여 순차 전환되는 것에 의해서, 각 상에 차례차례 자속을 발생시켜 나가면, 이동자(10)는, X축을 따른 추진력을 얻는다. 또한, 도 1a에는, U상의 코일(12a)에 통전한 경우를 예시하고 있으며, 이 경우, 도 1a에 있어서「파선 화살표」로 나타낸 방향의 자속이 발생한다.

한편, 고정자(20a) 및 고정자(20b)는, 자성 세그먼트(22)를 매립하는 홈이 소정 간격으로 형성된 빗살형상의 비자성 홀더(21)와, 이러한 홈에 매립하는 자성 세그먼트(22)를 구비한다. 또한, 고정자(20a)와 고정자(20b)는, XZ 평면에 대하여 면대칭인 부재이므로, 이하에서는, 고정자(20a)에 대하여 설명한다.

또한, 도 1a에는, Z축의 플러스방향에서 본 릴럭턴스 모터(1)를 도시하고 있지만, 이 경우, 빗살형상의 비자성 홀더(21)의 홈의 형상은 직사각형이며, 이러한 홈에 매립되는 자성 세그먼트(22)의 형상도 직사각형이다.

또한, 고정자(20a)가 이동자(10)와 대향하는 면[이하,「대향면」이라고 기재함]은, 자성 세그먼트(22)가 비자성 홀더(21)에 매립된 상태에서는 평면이 된다. 그리고, 고정자(20a)의 대향면과, 이동자(10) 사이에는 사전결정된 공극(갭)이 마련된다.

여기서, 제 1 실시형태에 따른 릴럭턴스 모터(1)는, 자성 세그먼트(22)가 그 자화방향이 사전결정된 방향으로 규제된「방향성 부재」를 포함하도록 구성된다. 예를 들어, 자성 세그먼트(22)는, 도 1a에 도시하는 바와 같이, 자화방향이 X축과 평행한 방향성 부재(22a)와, 자화방향이 Y축과 평행한 방향성 부재(22b)를 구비한다. 또한, 도 1a를 포함하는 도면에서, 자화방향을「흰색 양화살표」로 나타낸다.

종래의 자성 세그먼트는, 자화방향이 규제되어 있지 않은 1개의 무방향성 부재(예를 들어, 무방향성 자석 강판)로 구성되는 것이 일반적이었다. 이 때문에, 종래의 자성 세그먼트에 있어서는 자성 세그먼트에 유입된 자속끼리 상쇄되는 문제가 있고, 자속이 유입원에 돌아가지 못하는 현상이 발생하기 쉬웠다.

즉, 종래의 자성 세그먼트를 이용한 릴럭턴스 모터에는, 코일에 의해서 생성된 자속이, 자성 세그먼트를 통과할 때에 약해져 자성 세그먼트의 자화가 불충분하게 되어, 이동자가 충분한 추진력을 얻기 어렵다는 문제가 있었다.

상기 문제를 해결하기 위해서, 제 1 실시형태에 따른 릴럭턴스 모터(1)에서는, 상기한 바와 같이,「방향성 부재」를 포함한 자성 세그먼트(22)를 이용함으로써, 자성 세그먼트(22)내를 통과하는 자속의 경로를 제한하는 구성으로 했다. 이것에 의해, 제 1 실시형태에 따른 릴럭턴스 모터(1)는, 자성 세그먼트(22)의 사이즈를 확대하는 일 없이, 이동자(10)가 얻는 추진력을 크게 할 수 있다.

즉, 도 1a에 도시하는 바와 같이, 이동자(10)의 코일(12)로부터 발생된 자속은, 자화방향이 Y축과 평행한 방향성 부재(22b), 자화방향이 X축과 평행한 방향성 부재(22a), 자화방향이 Y축과 평행한 방향성 부재(22b)를 경유하여 이동자(10)로 되돌아오는 경로를 취한다(도 1a의 파선 화살표 참조).

그리고, 자성 세그먼트(22)내를 통과하는 자속은, 각 방향성 부재[방향성 부재(22a) 및 방향성 부재(22b)]에 의해서 경로가 제한된다. 즉, 자속은, 각 방향성 부재의 자화방향을 따른 경로를 취한다. 따라서, 자속끼리의 상쇄나, 자속이 유입원에 돌아가지 못하는 현상이 발생하기 어렵다.

이러한 자성 세그먼트(22)의 구성에 대하여, 도 1b를 이용해 더욱 상세하게 설명한다. 또한, 도 1b에는, 자성 세그먼트(22)가, 방향성 자석 강판을 각각 적층한 3개의 삼각 기둥으로 구성되는 경우를 예시하고 있다.

도 1b에 도시하는 바와 같이 방향성 부재(22b)는, 자화방향이 Y축과 평행한 방향성 자석 강판을 Z축을 따라 적층하여 형성된다. 또한, 방향성 부재(22a)는, 자화방향이 X축과 평행한 방향성 자석 강판을 Z축을 따라 적층하여 형성된다. 이 경우, 각 방향성 부재[방향성 부재(22a) 및 방향성 부재(22b)]의 자화방향은, 도 1a에 도시한 그대로이다(도 1a의 흰색 양화살표 참조).

또한, 방향성 부재(22a)를 Z축의 플러스방향에서 본 형상은, X축과 평행한 변을 저변으로 하는 2등변 삼각형이다. 또한, 각 방향성 부재(22b)를 Z축의 플러스방향에서 본 형상은, 2등변 삼각형의 사변을 그 경사변으로 하는 직각 삼각형이다. 또한, 방향성 부재[방향성 부재(22a) 및 방향성 부재(22b)] 각각은 Z축을 따라 동일 단면 형상을 갖는 삼각 기둥이다.

그리고, 각 방향성 부재[방향성 부재(22a) 및 방향성 부재(22b)]를 도 1b에 대하여 인접하는 면 끼리, 각각 고착하는 것에 의해서, 자성 세그먼트(22)가 얻어진다. 그리고, 자성 세그먼트(22)내에는, 각 방향성 부재[방향성 부재(22a) 및 방향성 부재(22b)]의 자화방향을 따른 경로가 구성된다.

또한, 도 1a 및 도 1b에는, 3개의 삼각 기둥으로 구성되는 자성 세그먼트(22)를 예시했지만, 1개의 삼각 기둥 및 2개의 사각 기둥으로 구성하거나, 1개의 5각 기둥 및 2개의 삼각 기둥으로 구성하는 것으로 해도 좋다.

구체적으로는, 도 1a에서는, 직사각형 자성 세그먼트(22)에서의 하변의 중점과, 상변측의 각 꼭지점을 각각 연결한 분할선으로, 자성 세그먼트(22)를 3개의 파트로 분할했지만, 분할선은 반드시 꼭지점을 통과하는 선으로 할 필요는 없다.

예를 들어, 자성 세그먼트(22)에서의 상변상에 좌우 대칭으로 마련한 점과, 하변의 중점을 각각 연결한 분할선을 이용하는 것으로 해도 좋다. 이 경우, 방향성 부재(22a)의 형상은 좌우 대칭의 삼각 기둥이 되고, 2개의 방향성 부재(22b)의 형상은 각각 사각 기둥이 된다.

또한, 자성 세그먼트(22)에서의 좌변 및 우변상에, 외관으로부터 소정 거리로 각각 마련한 점과, 하변의 중점을 각각 연결한 분할선을 이용하는 것으로 해도 좋다. 이 경우, 방향성 부재(22a)의 형상은 좌우 대칭의 5각 기둥이 되며, 2개의 방향성 부재(22b)의 형상은 각각 삼각 기둥이 된다.

다음, 도 1a에 나타내는 A-A'선에서의 릴럭턴스 모터(1)의 단면형상에 대해 도 2를 이용하여 설명한다. 도 2는, 제 1 실시형태에 따른 릴럭턴스 모터(1)를 리니어 슬라이더에 끼워 넣었을 경우의 단면도이다. 또한, 도 2는, 도 1a에 도시한 릴럭턴스 모터(1)를 X축의 플러스방향에서 보았을 경우에 대응한다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 이동체가 되는 구동 테이블(31)의 하면 중앙부에는, 장착 베이스(30)가 끼워 맞추어져 있으며, 장착 베이스(30)에는, 고정 볼트(32)에 의해서 이동자(10)가 체결 고정된다. 또한, 구동 테이블(31)의 하면에서의 양단 부근에는, 한 조의 리니어 가이드(33)가 마련된다.

또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 마루면 등에 고정되는 슬라이더 베이스(40)는, 홈형상의 형상을 갖고 있고, 이동자(10)를 사이에 두도록, Y축의 플러스방향 및 마이너스방향에서 고정자(20a) 및 고정자(20b)가 마련된다. 여기서, 고정자(20a) 및 고정자(20b)는, 고정 볼트(41b)에 의해서 슬라이더 베이스(40)에 각각 체결 고정된다.

또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 고정자(20a) 및 고정자(20b)의 이동자(10)측에는 방향성 부재(22b)가, 타측에는 비자성 홀더(21)의 배면측이 각각 배치된다.

또한, 슬라이더 베이스(40)의 상면측에서의 양단 부근에는, 상기한 한 조의 리니어 가이드(33)와 각각 대향하는 위치에 한 조의 가이드 레일(42)이 마련된다. 즉, 구동 테이블(31)은 리니어 가이드(33)를 거쳐서, 가이드 레일(42)에 의해서 X축방향으로 미끄럼 운동 가능하게 지지된다.

그런데, 도 1a 및 도 1b에서는, 자성 세그먼트(22)를 1개의 방향성 부재(22a) 및 2개의 방향성 부재(22)에 의해서 구성하는 경우에 대해 예시했지만, 자성 세그먼트(22)의 구성은, 이러한 예시에 한정되지 않는다. 그래서, 이하에서는, 자성 세그먼트(22)의 변형예에 대하여 도 3a 내지 도 3e를 이용해 설명한다.

도 3a는, 제 1 실시형태에 따른 자성 세그먼트(22)의 변형예(1)를 도시하는 다이어그램이다. 도 3a에 도시하는 바와 같이, 변형예(1)에 따른 자성 세그먼트(22)는, 자화방향이 X축과 평행한 2개의 방향성 부재(22a)와, 자화방향이 Y축과 평행한 2개의 방향성 부재(22b)를 구비한다.

또한, 도 3a에 도시하는 방향성 부재(22a)는, 도 1a에 도시한 방향성 부재(22a)를 YZ 평면(도 1a 참조)과 평행한 면으로 2등분 한 형상이다. 즉, 도 3a에 도시하는 자성 세그먼트(22)는, 4개의 삼각 기둥으로 구성된다.

또한, 도 3a에 도시한 경우, 이동자(10)(도 1a 참조)에 의해서 발생된 자속은 방향성 부재(22b), 방향성 부재(22a), 방향성 부재(22a) 및 방향성 부재(22b)의 자화방향을 각각 따른 경로를 경유하여 이동자(10)(도 1a 참조)로 되돌아온다.

도 3b는, 제 1 실시형태에 따른 자성 세그먼트(22)의 변형예(2)를 도시하는 다이어그램이다. 도 3b에 도시하는 바와 같이, 변형예(2)에 따른 자성 세그먼트(22)는, 자화방향이 XY평면에 대하여 X축의 플러스방향과 사전결정된 각도(0도보다 크고 90도보다 작은 각도)를 이루는 방향성 부재(22c)와, 방향성 부재(22c)의 자화방향을 YZ평면에 대하여 반전시킨 방향성 부재(22d)를 구비한다.

또한, 도 3b에 도시한 경우, 이동자(10)(도 1a 참조)에 의해서 발생된 자속은, 방향성 부재(22c) 및 방향성 부재(22d)의 자화방향을 따른 경로를 경유해 이동자(10)(도 1a참조)로 되돌아온다.

도 3c는, 제 1 실시형태에 따른 자성 세그먼트(22)의 변형예(3)를 도시하는 다이어그램이다. 도 3c에 도시하는 바와 같이, 변형예(3)에 따른 자성 세그먼트(22)는, 자화방향이 X축과 평행한 1개의 방향성 부재(22a)를 구비한다.

또한, 도 3c에 도시한 경우, 이동자(10)(도 1a참조)에 의해서 발생된 자속은, 비자성 홀더(21)의 볼록부, 방향성 부재(22a)의 자화방향을 따른 경로, 비자성 홀더(21)의 볼록부를 경유하여 이동자(10)(도 1a 참조)로 되돌아온다.

도 3a, 도 3b 및 도 3c에 예시한 바와 같이, 방향성 부재의 개수는, 3개에 한정하지 않고, 임의의 개수로 할 수 있다. 또한, 방향성 부재를 XY 평면과 평행한 면으로 절단한 단면 형상은, 삼각형에 한정하지 않으며, 정방형이나 장방형, 혹은 5각형이어도 좋다.

그런데, 도 3a, 도 3b 및 도 3c에서는, 자성 세그먼트(22)를 1개 또는 복수의 방향성 부재만으로 구성하는 경우를 예시했지만, 자성 세그먼트(22)를 방향성 부재와 무방향성 부재로 구성하는 것으로 해도 좋다. 그래서, 이하에서는, 무방향성 부재를 포함한 자성 세그먼트(22)에 대하여, 도 3d 및 도 3e를 이용하여 설명한다.

도 3d는, 제 1 실시형태에 따른 자성 세그먼트(22)의 변형예(4)를 도시하는 도면이다. 도 3d에 도시하는 자성 세그먼트(22)는, 도 1a에 도시한 방향성 부재(22a)를 무방향성 부재(22e)로 치환한 점 이외는, 도 1a에 도시한 자성 세그먼트(22)와 동일하다.

도 3d에 도시한 경우, 이동자(10)(도 1a참조)에 의해서 발생된 자속은, 방향성 부재(22b)의 자화방향을 따라 무방향성 부재(22e)를 경유하여, 방향성 부재(22)의 자화방향을 따라서 이동자(10)(도 1a참조)로 되돌아온다.

도 3e는, 제 1 실시형태에 따른 자성 세그먼트(22)의 변형예(5)를 도시하는 도면이다. 도 3e에 도시하는 자성 세그먼트(22)는, 도 1a에 도시한 2개의 방향성 부재(22b)를 무방향성 부재(22e)로 치환한 점 이외는, 도 1a에 도시한 자성 세그먼트(22)와 동일하다.

도 3e에 도시한 경우, 이동자(10)(도 1a 참조)에 의해서 발생된 자속은, 무방향성 부재(22e)를 경유하고, 방향성 부재(22a)의 자화방향을 따라 무방향성 부재(22e)를 경유하여 이동자(10)(도 1a 참조)로 되돌아온다.

도 3d 및 도 3e에 도시한 바와 같이, 자성 세그먼트의 일부에 방향성 부재를 이용하는 경우에서 있어서도, 무방향성 부재만으로 이루어지는 자성 세그먼트보다 자속의 경로가 제한되므로, 자속끼리의 상쇄 및 자속의 비복귀 현상을 저감 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 제 1 실시형태에 따른 리니어식 릴럭턴스 모터는, 코일이 권취된 복수의 자극을 갖는 이동자와, 자화방향이 사전결정된 방향으로 규제된 방향성 부재를 포함한 자성 세그먼트를 비자성 홀더에 매립한 고정자를 구비한다.

이와 같이, 자성 세그먼트의 적어도 일부에 방향성 부재를 이용함으로써, 자성 세그먼트를 통과하는 자속의 저하를 방지할 수 있다. 따라서, 제 1 실시형태에 따른 리니어식 릴럭턴스 모터에 의하면, 모터의 사이즈를 크게 하는 일 없이, 충분한 추진력을 얻을 수 있다.

또한, 상술한 제 1 실시형태에서는, 자계를 발생하는 1차측을 이동자, 이러한 자계에 의해서 자화되는 2차측을 고정자로 하는 경우에 대하여 설명했다. 그렇지만, 이것에 한정되지 않고, 자계를 발생하는 1차측을 고정자, 이러한 자계에 의해서 자화되는 2차측을 이동자로 하는 것으로 하여도 좋다. 이와 같이 하여도, 상술한 제 1 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

그런데, 상술한 제 1 실시형태에서는, 리니어식 릴럭턴스 모터에 대해 설명했지만, 동일한 내용을 회전식 릴럭턴스 모터에도 적용할 수 있다. 그래서, 이하에서는, 회전식 릴럭턴스 모터에 대한 제 2 실시형태를 설명한다.

우선, 제 2 실시형태에 따른 릴럭턴스 모터에 대하여, 도 4a 및 도 4b를 이용하여 설명한다. 도 4a는, 제 2 실시형태에 따른 릴럭턴스 모터의 사시도이며, 도 4b는, 제 2 실시형태에 따른 릴럭턴스 모터의 정면도이다.

도 4a에 도시하는 바와 같이, 제 2 실시형태에 따른 릴럭턴스 모터(101)는, 코일(111)이 권회된 고정자 코어(110)와, 회전자(120)를 구비한다. 고정자 코어(110)는, 회전자(120)측으로 돌출하는 복수의 자극(도 4a에서는, 6개)을 갖고 있고, 복수의 자극에 걸쳐서 코일(111)이 권회된, 소위, 분포권의 형식(distributed-winding type)을 취하고 있다.

또한, 분포권은, 유도 계수 토크를 높이고 싶은 경우에 적절하지만, 도 4a에 도시하는 바와 같이, 릴럭턴스 모터(101)의 배면측(도 4a의 상방)을 향해 코일(111)이 돌출하는 형상이 된다. 또한, 도 4a에는, 분포권의 릴럭턴스 모터(101)를 예시했지만, 자극마다 코일을 권회하는 이른바, 집중권의 형식(concentrated-winding type)을 취해도 좋다.

도 4a에 도시하는 바와 같이, 회전자(120)는, 비자성 로터(121)와 복수의 자성 세그먼트(122)를 구비한다. 또한, 비자성 로터(121)의 중심부에는 샤프트(123)가 마련된다. 여기서, 이 자성 세그먼트(122)는, 비자성 로터(121)의 외주면상에 등간격으로 복수개 배치된다(도 4a 및 도 4b에서는, 4개).

또한, 도 4a 및 도 4b에는, 고정자측의 자극수가 6개이며, 회전자측의 자성 세그먼트수가 4개의 경우를 예시하고 있지만, 다른 개수의 조합으로 하여도 좋다.

여기서, 자성 세그먼트(122)는, 제 1 실시형태에 따른 릴럭턴스 모터(1)에 있어서의 자성 세그먼트(22)에 대응한다. 즉, 제 2 실시형태에 따른 릴럭턴스 모터(101)는, 자성 세그먼트(122)의 적어도 일부에 방향성 부재를 포함한다.

예를 들어, 도 4b에 도시하는 바와 같이, 자성 세그먼트(122)는, 자화방향이 회전자(120)에 있어서의 외주의 원주 둘레 방향(이하, 단순히「원주 둘레 방향」이라고 기재함)과 평행한 1개의 방향성 부재(122a)를 샤프트(123)측에 구비한다.

또한, 도 4b에 도시하는 자성 세그먼트(122)는, 자화방향이 비자성 로터(121)에 있어서의 외주의 법선방향(이하, 단순히「법선방향」이라고 기재함)과 평행한 2개의 방향성 부재(122b)를 외주측에 구비한다. 또한, 각 방향성 부재의 자화방향은, 제 1 실시형태의 경우와 마찬가지로 「흰색의 양화살표」로 나타낸다.

그리고, 도 4b에 도시하는 바와 같이, 고정자 코어(110)에서 발생된 자속은, 자화방향이 법선방향과 평행한 방향성 부재(122b), 자화방향이 원주 둘레 방향과 평행한 방향성 부재(122a), 자화방향이 법선방향과 평행한 방향성 부재(122b)를 경유하여 고정자 코어(110)로 되돌아오는 경로를 취한다.

이와 같이, 자성 세그먼트(122)의 적어도 일부에 방향성 부재를 이용함으로써, 자성 세그먼트(122)를 통과하는 자속의 저하를 방지할 수 있다. 따라서, 제 2 실시형태에 따른 릴럭턴스 모터(101)에 의하면, 모터의 사이즈를 크게 하는 일 없이, 충분한 토크를 얻을 수 있다.

그런데, 도 4a 및 도 4b에서는, 자성 세그먼트(122)를 1개의 방향성 부재(122a) 및 2개의 방향성 부재(122b)에 의해서 구성하는 경우에 대하여 예시했지만, 제 1 실시형태의 경우와 마찬가지로, 자성 세그먼트(122)의 구성은 이러한 예시에 한정되지 않는다.

그래서, 이하에서는, 자성 세그먼트(122)의 변형예에 대하여 도 5a 내지 도 5e를 이용하여 설명한다. 또한, 도 5a 내지 도 5e는, 제 1 실시형태에 있어서의 설명에서 이용한 도 3a 내지 도 3e와, 각각 대응하고 있으므로, 중복하는 설명에 대해서는 생략한다.

도 5a는, 제 2 실시형태에 따른 자성 세그먼트(122)의 변형예(1)를 도시하는 도면이다. 도 5a에 도시하는 바와 같이, 변형예(1)에 따른 방향성 부재(122a)는, 도 4b에 도시한 방향성 부재(122a)를 법선으로 2등분 한 형상이다. 즉, 도 5a에 도시하는 자성 세그먼트(122)는, 4개의 기둥형상의 부재로 구성된다.

또한, 도 5a에 도시한 경우, 고정자측에서 발생된 자속은, 방향성 부재(122b), 방향성 부재(122a), 방향성 부재(122a) 및 방향성 부재(122b)의 자화방향을 각각 따른 경로를 경유하여 고정자측으로 되돌아온다.

도 5b는, 제 2 실시형태에 따른 자성 세그먼트(122)의 변형예(2)를 도시하는 도면이다. 도 5b에 도시하는 바와 같이, 변형예(2)에 따른 자성 세그먼트(122)는, 자화방향이 법선방향과 각각 평행한 2개의 방향성 부재(122b)를 구비한다.

또한, 도 5b에 도시한 경우, 고정자측에서 발생된 자속은, 방향성 부재(122b)의 자화방향을 따라, 비자성 로터(121)를 경유하여, 방향성 부재(122b)의 자화방향을 따라서 고정자측으로 되돌아온다.

도 5c는, 제 2 실시형태에 따른 자성 세그먼트(122)의 변형예(3)를 도시하는 도면이다. 도 5c에 도시하는 바와 같이, 변형예(3)에 따른 자성 세그먼트(122)는, 자화방향이 둘레방향과 평행한 1개의 방향성 부재(122a)를 구비한다.

또한, 도 5c에 도시한 경우, 고정자측에서 발생된 자속은 비자성 로터(121)의 볼록부, 방향성 부재(122a)의 자화방향을 따른 경로, 비자성 로터(121)의 볼록부를 경유하여 고정자측으로 되돌아온다.

도 5d는, 제 2 실시형태에 따른 자성 세그먼트(122)의 변형예(4)를 도시하는 도면이다. 도 5d에 도시하는 자성 세그먼트(122)는, 도 4b에 도시한 방향성 부재(122a)를 무방향성 부재(122c)로 치환한 점 이외는, 도 4b에 도시한 자성 세그먼트(122)와 동일하다.

도 5d에 도시한 경우, 고정자측에서 생성된 자속은, 방향성 부재(122b)의 자화방향을 따라 무방향성 부재(122c)를 경유하여, 방향성 부재(122b)의 자화방향을 따라서 고정자측으로 되돌아온다.

도 5e는, 제 2 실시형태에 따른 자성 세그먼트(122)의 변형예(5)를 도시하는 도면이다. 도 5e에 도시하는 자성 세그먼트(122)는, 도 4b에 도시한 2개의 방향성 부재(122b)를 무방향성 부재(122)로 치환한 점 이외는, 도 4b에 도시한 자성 세그먼트(122)와 동일하다.

도 5e에 도시한 경우, 고정자측에서 발생된 자속은, 무방향성 부재(122c)를 경유하고, 방향성 부재(122a)의 자화방향을 따라 무방향성 부재(122c)를 경유하여 고정자측으로 되돌아온다.

다음, 자성 세그먼트(122)의 그 이외의 변형예에 대해 도 6을 이용하여 설명한다. 도 6은, 제 2 실시형태에 따른 자성 세그먼트(122)의 변형예(6)를 도시하는 도면이다. 또한, 도 6은, 도 4b에 도시한 정면도로부터 회전자(120)만을 골라낸 도면에 상당한다

도 6에 도시하는 바와 같이, 변형예(6)에 따른 자성 세그먼트(122)는, 자화방향이 둘레방향과 평행한 방향성 부재(122a)의 외주측의 선단부에 갈고리형상(61)을 마련하고 있다. 이러한 형상(61)에 의하면, 자화방향이 법선 방향과 평행한 방향성 부재(122b)를 방향성 부재(122a)가 가압할 수 있다.

따라서, 도 6에 도시하는 자성 세그먼트(122)에 의하면, 자성 세그먼트(122)를 구성하는 파트가 회전에 의한 원심력이나, 고정자측에서의 인력에 의해 돌출되는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 도 6에서는, 도 4b에 도시한 자성 세그먼트(122)에 대응하는 경우를 예시했지만, 도 5a, 도 5d 및 도 5e에 대해서도, 마찬가지로 갈고리 형상 부분(61)을 적용할 수 있다.

또한, 도 6에 도시하는 자성 세그먼트(122)는, 샤프트(123)측보다 외주측 의 폭이 좁은 사다리꼴의 형상을 갖고 있으므로, 자성 세그먼트(122)를 구성하는 파트의 튀어나옴은 발생하기 어렵다.

상술한 바와 같이, 제 2 실시형태에 따른 회전식 릴럭턴스 모터는, 코일이 권취된 복수의 자극을 갖는 고정자와, 자화방향이 사전결정된 방향으로 규제된 방향성 부재를 포함한 자성 세그먼트를 비자성 로터(비자성 홀더에 대응)에 매립한 회전자를 구비한다.

이와 같이, 자성 세그먼트의 적어도 일부에 방향성 부재를 이용함으로써, 자성 세그먼트를 통과하는 자속의 저하를 방지할 수 있다. 따라서, 제 2 실시형태에 따른 회전식 릴럭턴스 모터에 의하면, 모터의 사이즈를 크게 하는 일 없이, 충분한 토크를 얻을 수 있다.

또한, 상술한 제 2 실시형태에서는, 자계를 발생하는 1차측을 고정자, 이러한 자계에 의해 자화되는 2차측을 회전자로 하는 경우에 대해 설명했다. 그렇지만, 이것에 한정하지 않고, 자계를 발생하는 1차측을 회전자, 이러한 자계에 의해서 자화되는 2차측을 고정자로 하는 것으로 하여도 좋다. 이와 같이 하여도, 상술한 제 2 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

Claims

릴럭턴스 모터에 있어서,
고정자와,
이동자를 포함하고,
상기 고정자 및 상기 이동자 중 한쪽은 코일이 권취된 복수의 자극을 구비하며,
상기 고정자 및 상기 이동자 중 다른쪽은, 자화방향이 사전결정된 방향으로 규제된 방향성 부재를 가지며 비자성 홀더에 매립된 자성 세그먼트를 구비한
릴럭턴스 모터.
제 1 항에 있어서,
상기 자성 세그먼트는 자화방향이 다른 복수의 방향성 부재를 갖고, 상기 비자성 홀더에 접하지 않는 면으로부터 유입하는 자속을 상기 방향성 부재의 조합에 따라서 상기 면에 유출하는 경로를 형성하는
릴럭턴스 모터.
제 1 항에 있어서,
상기 자성 세그먼트는 자화방향이 규제되어 있지 않은 무방향성 부재를 더 갖는
릴럭턴스 모터.
제 2 항에 있어서,
상기 자성 세그먼트는 자화방향이 규제되어 있지 않은 무방향성 부재를 더 갖는
릴럭턴스 모터.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고정자 및 상기 이동자 중 한쪽은 상기 복수의 자극이 직선형상으로 사전결정된 간격으로 배치되고,
상기 고정자 및 상기 이동자 중 다른쪽은 복수의 자성 세그먼트가 직선형상으로 사전결정된 간격으로 상기 비자성 홀더에 매립되고,
상기 고정자 및 상기 이동자는 상기 자극과 상기 자성 세그먼트가 서로 대향하도록 배치되는
릴럭턴스 모터.
상기 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고정자 및 상기 이동자 중 한쪽은 상기 복수의 자극이 원주 둘레 방향으로 사전결정된 간격으로 배치되고,
상기 고정자 및 상기 이동자 중 다른쪽은 복수의 자성 세그먼트가 원주 둘레 방향으로 사전결정된 간격으로 상기 비자성 홀더에 매립되며,
상기 고정자 및 상기 이동자는 상기 자극과 상기 자성 세그먼트가 서로 대향하도록 배치되는
릴럭턴스 모터.
제 6 항에 있어서,
상기 고정자는 상기 복수의 자극이 내주측의 원주 둘레 방향으로 사전결정된 간격으로 배치되고,
상기 이동자는 상기 복수의 자성 세그먼트가 외주측의 원주 둘레 방향으로 사전결정된 간격으로 상기 비자성 홀더에 매립되며,
상기 각 자성 세그먼트는 상기 외주측을 향하여 좁아진 형상이며,
상기 자성 세그먼트를 구성하는 파트의 적어도 1개는 다른 파트와 계합하는 갈고리 형상 부분을 갖는
릴럭턴스 모터.