特許 7197960 リラクタンスモータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-20

(45)【発行日】2022-12-28

(54)【発明の名称】リラクタンスモータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 19/10 20060101AFI20221221BHJP

【ＦＩ】

H02K19/10 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022563339

(86)(22)【出願日】2022-07-25

(86)【国際出願番号】 JP2022028604

【審査請求日】2022-10-19

(31)【優先権主張番号】P 2021126683

(32)【優先日】2021-08-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】512272823

【氏名又は名称】株式会社ゲネシス・ラボ

(74)【代理人】

【識別番号】110000121

【氏名又は名称】ＩＡＴ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】荻野 三四郎

(72)【発明者】

【氏名】内川 據義

(72)【発明者】

【氏名】横尾 嘉也

(72)【発明者】

【氏名】大内 茂人

(72)【発明者】

【氏名】深津 健一

【審査官】池田 貴俊

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－１３６１５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１１３９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－８１３５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１３０５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ １９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁性部材からなる複数の突極の先端が隣接する隙間に磁石を前記先端の横部に接するように配置し、前記突極を励磁するための巻線を有するステータと、
前記突極に対向して設けられる突起部を有するロータと
を有するリラクタンスモータであって、
前記ロータの前記突起部の周方向の長さは、前記ステータの前記磁石の周方向の長さおよび前記突極のロータに対向する周方向の長さと等しく、
前記突極は、前記磁石が配置された横部が、前記巻線が施される基部側より太く形成された顎部を有し、
前記ステータの突極数と前記ロータの突起部数の比は、４：３であり、
駆動相数が４である、
ことを特徴とするリラクタンスモータ。

【請求項2】

請求項１に記載のリラクタンスモータであって、
前記突極のロータ側の先端部の周方向の太さが、基部側の周方向の太さとの比は、１対０．６であり、
前記顎部の径方向の長さは、前記突極の径方向の長に対して、ほぼ、０.２５である、
ことを特徴とするリラクタンスモータ。

【請求項3】

請求項１または２に記載のリラクタンスモータであって、
前記ステータの突極数は１２であり、前記ロータの突起部数は９である、
ことを特徴とするリラクタンスモータ。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項記載のリラクタンスモータであって、
前記ステータの前記突極は、４相の励磁電流により励磁され、
一つの相の突極は、当該突極の励磁時間の前半は、隣接する一方の前記突極の励磁と重複して励磁され、励磁時間の後半は、隣接する他方の前記突極の励磁と重複して励磁され、励磁時間の中間は、両隣の前記突極の励磁とは重複せずに単独に励磁される、
ことを特徴とするリラクタンスモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リラクタンスモータに関する。

【背景技術】

【0002】

スイッチドリラクタンスモータ（以下ＳＲモータという）が知られている。本願発明の発明者の荻野らは、リラクタンスモータとして、ステータの磁極にコイルと永久磁石とを備えたハイブリッド型リラクタンスモータを提案している(特許文献１、特許文献２)。提案するハイブリッド型ＳＲモータは、ステータの磁極と磁極との隣接する隙間に永久磁石を配置したリラクタンスモータである。このハイブリッド型ＳＲモータは、直流のパルス電流によって駆動させるもので、制御をディジタルで行うことができ、制御回路をディジタル回路で構成することができる利点がある。また、ロータに高価な永久磁石を使用することないので安価にでき、高トルク出力ができる利点がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００３-１７３１４号公報

【文献】特許第４３８３０５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のハイブリッド型ＳＲモータは、永久磁石の磁束とコイルによって励磁された磁束をうまく利用して高効率(高トルク)を実現できるモータであるが、さらなる高効率のＳＲモータの実現が求められている。

【0005】

本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、さらに高効率なＳＲモータを提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によると、磁性部材からなる複数の突極の先端が隣接する隙間に磁石を前記先端の横部に接するように配置し、前記突極を励磁するための巻線を有するステータと、前記突極に対向して設けられる突起部を有するロータとを有するリラクタンスモータであって、前記ロータの前記突起部の周方向の長さは、前記ステータの前記磁石の周方向の長さおよび前記突極のロータに対向する周方向の長さと等しく、前記突極は、前記磁石が配置された横部が、前記巻線が施される基部側より太く形成された顎部を有し、前記ステータの突極数と前記ロータの突起部数の比は、４：３であり、駆動相数が４である、ことを特徴とする。

【0007】

また、本発明の他の側面は、上述の発明に加えて更に、前記顎部は、ロータ側の周方向の幅と、基部側の周方向の幅との比は、１対１であり、前記顎部の径方向の長さは、前記突極の径方向の長に対して、ほぼ、０.２５である、ことが好ましい。

【0008】

また、本発明の他の側面は、上述の発明に加えて更に、前記ステータの突極数は１２であり、前記ロータの突起部数は９である、ことが好ましい。

【0009】

また、本発明の他の側面は、上述の発明に加えて更に、前記ステータの突極は、４相の励磁電流により励磁され、一つの相の突極は、当該突極の励磁時間の前半は、隣接する一方の突極の励磁と重複して励磁され、励磁時間の後半は、隣接する他方の突極の励磁と重複して励磁され、励磁時間の中間は、両隣の突極の励磁とは重複せずに単独に励磁される、ことが好ましい。

【発明の効果】

【0010】

本発明によると、従来のＳＲモータに比較して、５から６倍以上の高トルク出力が期待できる高効率なリラクタンスモータを提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１の実施の形態に係るリラクタンスモータのステータ鉄心部分とロータ鉄心部分の平面図である。

【図2】ステータの突極の形状を示す平面図である。

【図3】ロータが０°の状態の磁路を示す図である。

【図4】ロータが５°回転した状態の磁路を示す図である。

【図5】ロータが１０°回転した状態の磁路を示す図である。

【図6】ロータが１５°回転した状態の磁路を示す図である。

【図7】ロータが２０°回転した状態の磁路を示す図である。

【図8】第１の実施の形態の励磁パルスを示すタイムチャートである。

【図9】ロータが１７．５°回転した状態の磁路を示す図である。

【図10】図９の一部の磁路を摸式図として示す図である。

【図11】ロータが１６°回転した状態の磁路を示す図である。

【図12】ロータが１９°回転した状態の磁路を示す図である。

【図13】本発明の第２の実施の形態に係るリラクタンスモータの磁路を示す図であり、ロータが０°回転した状態の磁路を示す図である。

【図14】ロータが７．５°回転した状態の磁路を示す図である。

【図15】ロータが１５°回転した状態の磁路を示す図である。

【図16】ロータが２２．５°回転した状態の磁路を示す図である。

【図17】第２の実施の形態の励磁パルスを示すタイムチャートである。

【図18】図１６からロータが少し回転した位置でのＢ相、Ｃ相の突極とロータとの位置関係と磁路を示す図である。

【図19】図１８の磁路を磁気回路として表した図である。

【図20】図１８に対応する従来のＳＲモータの突極とロータの位置関係と磁路を示す図である。

【図21】図２０の磁路を磁気回路として表した図である。

【図22】磁気回路解析で第２の実施形態のＨＢＳＲモータのトルクと従来のＳＲモータのトルクとを計算した例である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態のリラクタンスモータの断面を表したものである。この第１の実施の形態のリラクタンスモータは、ＳＲモータとハイブリッド型磁石を応用したもので、以下ＨＢＳＲモータと称する。このＨＢＳＲモータは、ステータ１とロータ２とを有している。この第１の実施形態のＨＢＳＲモータは、ステータ１が、１２個の突極(ティース)、ロータ２が、９個の突起部(ティース)を有する例である。

【0013】

ステータ１は、１２個の突極１１ａ～１１lと、各突極１１ａ～１１lの先端の横部と隣接する突極の横部との隙間に配置される１２個の磁石１２ａ～１２lと、各突極１１ａ～１１lの根元側にコイルを巻くことで設置される１２個の巻線１３ａ～１３lとを有している。そして、各突極１１ａ～１１lの根元は、バックヨークに当たる連結部１４により周方向に連結されている。以下、突極１１ａ～１１l、磁石１２ａ～１２l、巻線１３ａ～１３lのそれぞれについて、特定の突極、磁石、および巻線を意味しないときは、突極１１、磁石１２、および巻線１３と称する。

【0014】

ステータ１の突極１１を形成するステータ素材は、高透磁率材料の軟磁性材料からなる。例えば、飽和磁束密度が極めて高い軟鉄の薄板が積層された材料などが使用される。

【0015】

磁石１２は、ロータ２に対向する面の径方向の長さが、突極１１の先端の径方向長さと同一または若干小さくされた逆台形あるいは矩形の形状としている。また、この磁石１２は、ネオジウムを使用した残留磁束密度が高い希土類磁石で、隣り合う磁石１２の対向する磁極が同極となるように着磁されており、その磁極が突極１１の先端の横部に接するように配置されている。すなわち、一つの突極１１ａについてみるに、その両隣の突極１１ｂ、１１ｌとの間では、自極側がＮ、他極側がＳとなるように、逆に隣の突極１１ｂは、自極側がＳ、他極側がＮとなるように、着磁された磁石が設けられている。各磁石１２のモータの周方向の長さ(隣接する突極との距離になる)は、突極１１の先端の周方向の長さと等しく構成されている。磁石１２の固定は、接着剤などで突極１１に接着させている。なお、磁石１２としては、ネオジウム磁石以外の、サマリウムコバルト磁石やフェライト等の永久磁石を用いることもできる。

【0016】

巻線１３は、それぞれ、ステータ１の連結部１４側からは突極１１の先端に向かって同一方向にコイルが巻かれることで形成される。コイルのターン数は、１００～２００程度とされる。コイルの巻き方向は、突極１１の先端側を起点として連結部１４側に向けて巻くようにしてもよい。巻き方は、整列巻きが好ましいが、他の巻き方であってもよい。また、同相の励磁パルス電流を流した場合に、隣接する突極ごとに磁極が逆転するように、交互に巻線方向が異なるようにしてもよい。

【0017】

ロータ２は、９個の突起部２１ａ～２１ｉを有している。また、中心は、モータの回転軸２３を有している。なお、以下では、突起部２１について個別のものを指示する場合は、突起部２１ａ～２１ｉのいずれかの符号を利用することとする。この突起部２１は、極歯となるもので、突極１１と対向することで、磁束の流れに安定点をもたらすものである。各突起部２１の周方向の長さは、機械的角度で１５度の範囲にわたる大きさとなっており、対向するステータ１の各磁石１２、突極１１の周方向の長さとほぼ等しいものとなっている。

【0018】

ロータ２の鉄心材料としては、飽和磁束密度が大きい磁性材料が使用される。たとえば、珪素鋼板の薄板を積層したものが使用される。また、軟鉄やパーマロイ等他の軟磁性材料としてもよい。

【0019】

ここで、図２に一つの突極１１の形状を示して、ステータ１の一つの突極１１の形状を示して、顎部１１２を説明する。顎部１１２は、突極１１のロータ２に対向する先端部分の磁石が配置される横部が、巻線１３が巻かれる部分より幅が太くなっている形状を示す。この先端部分の幅と、連結部１４に連結される基部側の幅との比は、ステータの突極１１が１２個、ロータの突起部２１が９個の場合、Ａ対Ｂの比が１:０．８～１：０．６６である。また、顎部１１２の径方向の長さＣと巻線が施される基部側の長さＤとの比は、このステータの突極数が１２、ロータの突起数が９の場合、約１：４程度である。ステータの突極数が増えると、Ｄの長さが小さくなり、磁石１２の径方向の長さも短くなるが、全体としての磁石の量は減らない。

【0020】

ここで、ステータの突極１１が励磁されていない状態では、各磁石１２により、ステータの突極１１から連結部１４を通った閉磁路を形成している。ＳＢＳＲモータは、励磁された突極１１が形成するメインの磁路と、各磁石が形成する磁路とが協働してロータ２に回転動作を与えるところに特徴がある。

【0021】

以下、図３から図７に、第１の実施の形態のＨＢＳＲモータのロータの回転状態(シフト状態)で形成されたステータ１とロータ２とがなす磁路を示し、図８にステータの突極１１ａ～１１lに対する励磁パルス電流のタイムチャートを示して動作を説明する。なお、磁路を示すため、図面では巻線の部分は省略している。

【0022】

図３は、図８のパルス波形で、０°で示す状態でのロータ２とステータ１とが構成する磁路を説明するものである。このとき、突極１１の電磁石は、Ａ相とＢ相とが励磁されており、Ａ相とＢ相が作る磁路がメインの磁路になる。磁力線の方向は、Ａ相の突極１１からエアギャップを介してロータ２を通過して、Ｂ相の突極１１に戻り、連結部１４を通って、Ａ相の突極１１に戻る閉磁路を生成している。このメインの閉磁路を図３では、太線で表す。ここで、Ｃ相、Ｄ相は励磁されていないが、突極１１間に磁石１２が挿入されており、その磁石（Ｄ－Ｃ間の磁石)の磁力線は、突極１１とロータ２の突起２１との間には、エアギャップがあるので、ロータ２には向かわずに、ステータ1内で閉磁路を形成している。この励磁されていない相の磁石が作る閉磁路を図３では、細い線で表す。

【0023】

図４は、図８で５°の状態のロータ２とステータ１とがなす磁路を示すものである。ロータ２は、５°時計周りに回転している。励磁されている突極１１は、０°の時と同じで、Ａ相とＢ相であるので、磁力線の方向は、０°と同じであり、磁石１２の磁力線も同じである。

【0024】

図５は、図８で１０°の状態のロータ２とステータ１とがなす磁路を示すものである。ロータ２は０°の位置から１０°回転しており、このときは、図８のパルス波形が示すように、突極１１の電磁石は、Ａ相とＤ相とが励磁されている。この状態では、メインの磁路は、Ａ相の突極１１からロータ２を通って、Ｄ相の突極１１へ入り、連結部１４を通ってＡ相の突極１１へ戻る閉磁路を形成している。

【0025】

図６は、図８で、１５°で示す状態のロータ２とステータ１とがなす磁路を示している。このとき、突極１１の電磁石は、Ａ相とＤ相とが励磁されており、ロータ２の突起２１は、ステータ１の突極１１のうち、Ａ相で励磁された突極１１に正対している。このときは、メインの磁路の磁力線は、図６に示すように、Ａ相の突極１１からロータ２の突起２１とのエアギャップを介してロータ２を通過し、Ｄ相の突極１１に戻り、連結部１４を通って、Ａ相の突極１１と閉磁路を形成する。また、励磁していないＢ相の突極とＣ相の突極では、磁石１２の磁力線は、ロータ２に向かわずにステータ１内で閉磁路を形成している。

【0026】

図７は、図８で、２０°の状態のロータ２とステータ１とがなす磁路を示している。このとき、突極１１の電磁石は、Ｄ相とＣ相が励磁しており、メインの磁路の磁力線は、Ｃ相の突極１１からロータ２とのエアギャップを介してＤ相の突極１１に入り，Ｃ相の突極１１に戻る閉磁路を形成している。励磁していないＡ相の突極１１とＢ相の突極１１の磁石が作る磁力線は、ステータ１内で閉磁路を形成している。

【0027】

ここで、本実施の形態での電磁石の励磁タイミング制御による磁路強化を説明する。
図８は、励磁パルス電流のタイムチャートを示す。この図８に示す励磁パルス電流は、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ相が交互に逆相の電流が巻線１３に流れるものとなっている。これは、各突極１１の巻線１３が同一方向に巻かれている場合の励磁パルス電流の例であり、励磁パルスで励磁されると、突極１１の先端は、Ｎ、Ｓ、・・と交互に異なる磁極に励磁される。なお、巻線方向が交互に異なる方向に巻かれている場合は、図８の励磁パルス電流は、同相の励磁パルス電流であれば同じ励磁となる。

【0028】

図８の励磁タイミングのタイムチャートが示すように、各相の励磁オン時間は、１５°、励磁オフ時間は、２５°となっている。励磁オン時間の１５°を５°ずつ前中後に分けてみていくと、前５°は、２相励磁、中５°は１相励磁、後５°は２相励磁になっている。

【0029】

Ｄ相についてみると、前５°の間は、Ａ相とオーバーラップし、後５°の間は、Ｃ相とオーバーラップしているが、中５°の間は、どこの相ともオーバーラップしていない。この中５°の間は、Ａ相が励磁オフとなったタイミングと、Ｃ相が励磁オンになったタイミングの間に位置する。このタイミングでは、前５°、後５°の２相励磁に対して、１相励磁なので、巻線には２倍の電流が流れる。すなわち、それまで、２相に流れていた電流が１相になることで、中５°の期間は、１相に２倍の電流が流れる込むことになる。

【0030】

このときの磁路の様子を説明する。図９は、１７．５°の回転状態での磁路を示す。Ａ相，Ｂ相，Ｃ相は、励磁オフなので、磁石の磁力線のふるまいが図３から図７の２相励磁の場合と異なっている。Ａ相については、ＡＢ間の磁石のＮ極(回転方向であるのでＡｃｗＮと称する)は、ＡＢ間の磁石のＳ極(反回転方向なのでＢｃｃｗＳと称する)と連結部１４を通って閉磁路を構成する。ＡｃｃｗＮは、顎部からエアギャップを介してロータ２の突起部２１を通り、ＤｃｗＳと閉磁路を構成すると同時に、励磁オン状態のＤ相の電磁石と合流し、連結部１４を通り、Ｂ相のＢｃｃｗＳと閉磁路を構成する。ＣｃｗＮは、連結部１４を通って、ＢｃｗＳと閉磁路を構成する。ＣｃｃｗＮは、顎部からエアギャップを介してロータの突起部２１を通り、ＤｃｃｗＳと閉磁路を構成すると同時に、励磁オン状態のＤ相の電磁石と合流し、連結部１４を通り，Ｂ相のＢｃｗＳと閉磁路を構成する。

【0031】

ここで、ロータ２の突起部２１は、まだＣ相の突極に、約２.５°届いていない。Ｄ相が励磁状態であるため、Ａ相の磁石ＡｃｃｗＮとＣ相の磁石ＣｃｃｗＮは、強制的にＤ相に引き込まれることになる。このとき、Ａ相とロータ２の位置関係では、法線ベクトルが強く、接線ベクトルは弱いの対して、Ｃ相とロータ２の位置関係では、法線ベクトルではなく、Ｄ相とロータ２の位置関係からしても、Ｃ相の接線ベクトルとの和により、Ａ相のブレーキ役となる接線ベクトルよりも回転方向の接線ベクトルが強くなる。また、ステータの突極は、顎部があることで、ＡｃｃｗＮとＣｃｃｗＮは、それぞれ対向するＡｃｗＮとＣｃｗＮに引きずられることがないので、その磁力線は、連結部１４を通って閉磁路を構成することはない。このときの磁路を図１０に模式図として示す。

【0032】

さらに、上記１７．５°回転する前の１６°、回転した後の１９°のときの磁路について検討する。
１６°の状態は、Ａ相が、励磁オフになった直後の状態で、１９°は、Ｃ相が励磁オンになる直前の状態である。１６°でのＡ相は、Ｄ相の励磁による磁力線の流れ込みによって、ＡｃｃｗＮとＡｃｗＮは、それぞれ強制的にエアギャップを介して、ロータ２を通り、ＤｃｗＳおよびＤｃｃｗＳと閉磁路を構成する。このときのステータ１とロータ２の位置関係においては、Ａ相のｃｃｗ接線ベクトルよりもＤ相のｃｗ接線ベクトルの方が強くなる。この１６°のときの磁路を図１１に示す。

【0033】

１９°では、Ａ相とロータ２との位置関係は、４°のｃｃｗ接線ベクトルで、Ｄ相とロータ２の位置関係は、６°のｃｗ接線ベクトルになる。Ｃ相とロータ２の位置関係は、１°ロータ２に届いていないが、十分にＣｃｃｗＮは、ＤｃｗＳと閉磁路を構成できる。これにより、１９°においても、Ｄ相とＡ相、Ｃ相の位置関係により、ｃｗ接線ベクトルの方が強くなり、磁路が強化される。この１９°の時の磁路を図１２に示す。

【0034】

このように、一つの相の励磁オンタイミングの１５°のうち、５°のタイミング間は、励磁タイミングはオーバーラップしていないが、励磁タイミング１５°のうち、励磁タイミングオフのＢ相、Ｃ相の磁石の磁力線がメインの磁路を強化すると考えられる。

【0035】

以上説明したように、ステータの突極数が１２個、ロータ２の突起数が９個で、４相の励磁パルス電流で、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと２相ずつ、５°の期間、オーバーラッピングし、中間の５°の期間では１相のみの励磁とし、1５°励磁オン、２５°励磁オフで駆動タイミング制御をすることで、磁路強化がされた駆動ができ、高トルク出力、高効率の出力が可能となった。

【0036】

つぎに、本発明の第２の実施の形態を説明する。
第２の実施の形態は、ステータ１の突極１１の突極数が８個、ロータの突起部数が６個のＳＲモータであり、これを４相で駆動制御するものである。

【0037】

図１３～図１６は、ステータ１の突極数が８個、ロータ２の突起部数が６個のＳＲモータのロータの回転状態における磁気回路を示すものであり、図１３は、０°、図１４は、７．５°、図１５は、１５°、図１６は、２２．５°の時の磁力線を示すものである。そして、図１７は、この第２の実施の形態における励磁パルスのタイムチャートを示す。

【0038】

この、ステータ１の突極数が８、ロータ２の突起部数が６の場合、ロータの突起部２１の周方向の長さは、ステータの磁石の周方向の長さに等しく、回転角度で２２．５°である。そして、励磁パルス電流の励磁オン時間は、２２．５°、励磁オフ時間は、３７．５°になる。
この実施の形態においても、励磁オン時間の前半１/３は、２相励磁、中間の１/３は、１相励磁、後半の１/３は２相励磁となり、磁路強化が行われる。

【0039】

さらに、ステータ１の突極数が４、ロータ２の突起部数が３の場合には、突起部２１の周方向の長さは、ステータ１の磁石１２の周方向の長さ、突極１１の先端の周方向の長さに等しく、回転角度で４５°になる。

【0040】

上述のように、４相駆動の場合、ステータ１の突極数１２、ロータ２の突起部数が９では、メインの磁路は、３つであるが、突極数が４、突起部数が３の場合には、メインの磁路は、１つ、突極数が８、突起部数が６の場合は、メインの磁路は２である。突極数が１６、突起部数が１２の場合は、メインの磁路数は４と増加する。

【0041】

図１６の２２．５°からロータ２が若干回転（ｘ)した状態の時の磁気回路の解析例を説明する。図１８は、図１６からロータ２の突起部２１が若干回転(x分)して、ステータ１のＢ相とＣ相の突極１１と一部重なった状態の位置関係と磁路を模式的に表した図である。矢印方向が磁力線の方向になる。特徴的なことは、ロータ２の突起部２１から突極１１、突極１１から突起部２１への磁力線が一部扇形に向かうようになっていることである。

【0042】

図１９は、図１８の磁路を磁気回路として表した図である。ここで、Ｒは、磁気抵抗であり、φ１は、電磁石の磁束密度、φ２は、ロータの磁束密度、Ｒ１は、電磁石の磁気抵抗、Ｒ２は、突極１１の磁気抵抗、Ｒ３は、連結部１４の磁気抵抗、Ｒ４はロータ２の磁気抵抗、Ｒ０は、突起部２１の磁気抵抗、Ｒｎは、永久磁石の磁気抵抗、Ｆ１、F２は、電磁石の吸引力(起磁力)、Ｆｎは、永久磁石の吸引力(起磁力)である。この磁気回路では、突起部２１から突極１１への磁気抵抗を、３つに分け、突起部２１から突極１１へ垂直にいく磁気抵抗をＲ０１、扇形の磁気抵抗をＲ０Ｈ１、Ｒ０Ｈ２、対応する突極側の磁気抵抗をｘＲ２ａ、扇形の磁気抵抗を（１-ｘ）Ｒ２ａ、Ｒ２ｂとして表している。

【0043】

この図１９に示す磁気回路を数式で表現すると、以下のようになる。

【数1】

【0044】

また、従来のＳＲモータについて、ロータと磁極の位置関係であるときの磁路は、図２０のように表され、その磁気回路は、図２１に表される。

【0045】

ここで、ロータ２の回転に働く磁力線(扇形の磁力線の部分)をφ2Hとして求めると、φ2Hは、数２のように表現される。

【数2】

【0046】

図１８のＨＢＳＲモータの吸引力Ｆ_HBSRは、数式中のａ、ｂについて、ａ＝1.35、ｂ＝５として求めると、数３のように表される。ここで、ＳOHは扇形の磁力線が働く断面積を表す。

【数3】

【0047】

図２０のＳＲモータのφ22と、吸引力F_SRとは、以下のように表される。

【数4】

【0048】

そして、連結部１４の径を93mm、ロータ２の突起部２１までの径を45.8mｍ、ロータ２の突起部２１のない部分の径を35.6mｍ、突極１１の周方向の長さを6mmとして、ロータ２の突起部２１が突極１１に重なるまでのモータの吸引力を計算すると、図２２のようになり、比較すると、本実施形態のＨＢＳＲモータの吸引力は少なくとも従来のＳＲモータの４倍のトルクが発生し、高トルク出力、高効率の出力が可能であることを示している。

【符号の説明】

【0049】

１ ステータ
１１ 突極
１２ 磁石
１３ 巻線
１４ 連結部
２ ロータ
２１ 突起部
２３ 回転軸

【要約】

高効率なハイブリッドＳＲモータを提供する。
磁性部材からなる複数の突極の先端が隣接する隙間に磁石を先端の横部に接するように配置し、前記突極を励磁するための巻線を有するステータと、突極に対向して設けられる突起部を有するロータとを有するリラクタンスモータであって、ロータの突起の周方向の長さは、対向する磁石、突起の周方向の長さと等しく、突極は、磁石が配置された横部が、巻線が施される基部側より太く形成された顎部を有し、ステータの突極数とロータの突起部数の比は、４：３であり、４相の駆動電流で駆動させる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】