特許 7519105 スイッチトリラクタンスモータおよびその制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-10

(45)【発行日】2024-07-19

(54)【発明の名称】スイッチトリラクタンスモータおよびその制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 25/08 20160101AFI20240711BHJP

   H02K 19/10 20060101ALI20240711BHJP

【ＦＩ】

H02P25/08

H02K19/10 A

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021551713

(86)(22)【出願日】2020-10-09

(86)【国際出願番号】 JP2020038264

(87)【国際公開番号】W WO2021070926

(87)【国際公開日】2021-04-15

【審査請求日】2023-10-04

(31)【優先権主張番号】P 2019187814

(32)【優先日】2019-10-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成３０年度、国立研究開発法人科学技術振興機構「超スマート社会実現のカギを握る革新的半導体技術を基盤としたエネルギーイノベーションの創出に関する研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】504132272

【氏名又は名称】国立大学法人京都大学

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中村 武恒

(72)【発明者】

【氏名】クチュク ファット

【審査官】池田 貴俊

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－９７３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１６３５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１７２４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平２－２０５３０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－９３１０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２８２３２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ２５／０８

Ｈ０２Ｋ １９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のロータ突極を有するロータ、複数のステータ突極を有するステータ、前記複数のステータ突極のうち各相のステータ突極に巻回された各相の駆動巻線、およびステータヨークに配置され、電流磁界により磁力が変化する永久磁石を含むモータ本体と、
前記ロータを回転駆動させるために前記各相の駆動巻線に駆動電流を出力する駆動回路と、
前記各相の駆動巻線への前記駆動電流の印加時間よりも短時間のパルス電流を、前記駆動電流に重畳して出力することにより前記永久磁石の磁力を変化させるパルス電流出力回路とを備える、スイッチトリラクタンスモータ。

【請求項2】

前記永久磁石は、互いに隣接する第１相用のステータ突極と第２相用のステータ突極との中間位置に設けられ、
前記パルス電流出力回路は、第３相用のステータ突極といずれかのロータ突極とが整列位置にあるときに、前記第３相用の駆動巻線に前記パルス電流を出力する、請求項１に記載のスイッチトリラクタンスモータ。

【請求項3】

前記永久磁石は、互いに隣接する第１相用のステータ突極と第２相用のステータ突極との中間位置に設けられ、
前記パルス電流出力回路は、前記第１相用のステータ突極といずれかのロータ突極とが整列位置にあるときに、前記第１相用の駆動巻線に前記パルス電流を出力する、請求項１に記載のスイッチトリラクタンスモータ。

【請求項4】

前記駆動回路は、前記第１相用の駆動巻線、前記第２相用の駆動巻線、第３相用の駆動巻線の順に前記駆動電流を出力し、
前記パルス電流出力回路は、前記第１相用の駆動巻線に前記パルス電流を出力した後で、前記第２相用のステータ突極といずれかのロータ突極とが整列位置になったときに、前記第２相用の駆動巻線に前記パルス電流を出力する、請求項３に記載のスイッチトリラクタンスモータ。

【請求項5】

前記パルス電流の印加時間は、電気的時定数よりも大きく機械的時定数よりも小さく、
前記電気的時定数は、前記モータ本体の各相の平均インダクタンスを前記各相の駆動巻線の抵抗値で除算することによって得られ、
前記機械的時定数は、前記ロータの慣性モーメントを前記ロータの制動係数で除算することによって得られる、請求項１～４のいずれか１項に記載のスイッチトリラクタンスモータ。

【請求項6】

前記永久磁石は、アルニコ磁石または鉄・クロム・コバルト磁石である、請求項１～５のいずれか１項に記載のスイッチトリラクタンスモータ。

【請求項7】

スイッチトリラクタンスモータの制御方法であって、
前記スイッチトリラクタンスモータは、複数のロータ突極を有するロータ、複数のステータ突極を有するステータ、前記複数のステータ突極のうち各相のステータ突極に巻回された各相の駆動巻線、およびステータヨークに配置された永久磁石を含み、
前記制御方法は、
前記ロータを回転駆動させるために前記各相の駆動巻線に駆動電流を出力するステップと、
第１相用のステータ突極といずれかのロータ突極とが整列位置にあるときに、前記第１相用の駆動巻線に、前記各相の駆動巻線への前記駆動電流の印加時間よりも短時間のパルス電流を出力するステップとを備える、スイッチトリラクタンスモータの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この開示は、スイッチトリラクタンスモータおよびその制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

スイッチトリラクタンスモータの力率および効率の改善を図るために、ステータ突極に設けられた駆動巻線の他に、ステータヨークに永久磁石を設ける手法が知られている。

【0003】

たとえば、特許文献１（特開２０１８－１７４６４９号公報）に開示された手法によれば、永久磁石は、励磁手段としての機能し、ステータ突極に磁路を介して磁力を印加する。ロータ突極を吸引するステータ突極の切り替えは、永久磁石による磁束に駆動巻線の電流による磁束を加算および減算することによって行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－１７４６４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記文献のスイッチトリラクタンスモータでは、回転速度および負荷トルクがそれぞれある決められた値の場合には、その値に応じた磁力の永久磁石を選択することで力率および効率を向上させることが可能と考えられる。しかしながら、回転速度および負荷トルクの値がそれぞれ広い範囲で変化する場合にどのように力率および効率を最適化すべきかについて、明らかにされていない。

【0006】

通常、モータに用いられる磁石はネオジウム磁石である。ネオジウム磁石の保持力は高いために、通常の使用状態ではその磁力はほとんど変化しない。したがって、上記の構成のスイッチトリラクタンスモータにネオジウム磁石を適用した場合には、狭い動作範囲でしかモータの力率および効率を最適化できない。

【0007】

本開示は上記の問題点を考慮してなされたものである。本開示の目的は、広い回転速度の範囲および広い負荷トルクの範囲に対して最適な力率および効率で運転可能なスイッチトリラクタンスモータを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

一実施形態によるスイッチトリラクタンスモータは、モータ本体と、駆動回路と、パルス電流出力回路とを備える。モータ本体は、複数のロータ突極を有するロータ、複数のステータ突極と永久磁石とを有するステータ、および各相のステータ突極に巻回された各相の駆動巻線を含む。駆動回路は、ロータを回転駆動させるために各相の駆動巻線に駆動電流を出力する。パルス電流出力回路は、いずれか１つの相の駆動巻線に、各相の駆動巻線への駆動電流の印加時間よりも短時間のパルス電流を出力する。

【発明の効果】

【0009】

上記の実施形態によれば、パルス電流の印加によって永久磁石の残留磁束密度を変化させることができるので、広い回転速度の範囲および広い負荷トルクの範囲に対して最適な力率および効率で運転可能なスイッチトリラクタンスモータを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１の実施形態によるスイッチトリラクタンスモータの構成の一例を示すブロック図である。

【図2】図１のモータ本体を対称面で切断した場合の断面斜視図である。

【図3】各種磁石のＢ－Ｈ曲線を示す図である。

【図4】各半導体スイッチング素子の開閉タイミングおよびパルス電流出力回路の出力タイミングを示すタイミング図である。

【図5】負荷トルク、モータ速度、各相の印加電流、およびモータトルクの時間変化を示した図である。

【図6】図５の例において、永久磁石の磁化状態の変化をＢ－Ｈ図上に示した図である。

【図7】他のシミュレーション例において、各相の印加電流、永久磁石の磁束密度、モータトルクの時間変化を示す図である。

【図8】第２の実施形態によるスイッチトリラクタンスモータの構成の一例を示すブロック図である。

【図9】図８のスイッチトリラクタンスモータにおいて、各半導体スイッチング素子の開閉タイミングおよびパルス電流出力回路の出力タイミングを示すタイミング図である。

【図10】ステータに設けられた永久磁石への着磁について説明するための図である。

【図11】他の実施形態における負荷トルク、モータトルク、および各相の印加電流の時間変化を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、各実施形態について図面を参照して詳しく説明する。以下では、６極のステータと４極のロータとを有する、いわゆる６－４構造のスイッチトリラクタンスモータを例に挙げて説明する。しかし、本開示の技術はこの構造以外のスイッチトリラクタンスモータにも適用可能である。なお、以下の説明において、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰り返さない場合がある。

【0012】

＜第１の実施形態＞
［装置構成］
図１は、第１の実施形態によるスイッチトリラクタンスモータの構成の一例を示すブロック図である。図２は、図１のモータ本体を対称面で切断した場合の断面斜視図である。以下、図１および図２を参照して、本実施形態のスイッチトリラクタンスモータ１０の構成例について説明する。

【0013】

スイッチトリラクタンスモータ１０は、モータ本体３０と、駆動回路２０と、制御回路５０とを備える。駆動回路２０は、モータ本体３０を駆動するための励磁電流を出力する。制御回路５０は、駆動回路２０の動作を制御する。

【0014】

（モータ本体）
図１および図２に示すように、モータ本体３０は、回転軸の回りを回転するロータ３５と、ロータ３５を囲むように配置されたステータ３１と、駆動巻線３８（３８ａ，３８ｂ，３８ｃ）とを含む。

【0015】

いわゆる６－４構造の場合、ロータ３５は、９０度ごとにステータ３１に向かって突出する４個のロータ突極３６を備える。ステータ３１は、環状のステータヨーク３３と、６０度ごとにステータヨーク３３からロータ３５に向かって突出する６個のステータ突極３２とを備える。対向する１対のステータ突極３２に、対応する相の駆動巻線３８（Ａ相巻線３８ａ、Ｂ相巻線３８ｂ、またはＣ相巻線３８ｃ）が巻回される。

【0016】

さらに、モータ本体３０は、ステータヨーク３３に設けられた１対の永久磁石４０，４１を備える。図１および図２の場合、永久磁石４０，４１は、Ａ相用のステータ突極３２から９０度離れた位置、すなわち、互いに隣接するＢ相用のステータ突極３２とＣ相用のステータ突極３２との中間位置に設けられる。永久磁石４０，４１の各々は、ステータヨーク３３の第１部分と第２部分との間に挟まれるように配置される。したがって、ステータヨーク３３内の磁路は、永久磁石４０，４１を通過する。

【0017】

永久磁石４０，４１として、アルニコ（ＡｌＮｉＣｏ）磁石および鉄・クロム・コバルト磁石などの磁石が好適に用いられる。これらの磁石の残留磁束密度はネオジウム磁石の残留磁束密度と同程度であるが、保持力がネオジウム磁石の保持力の１／１０程度以下である。したがって、外部磁界を変化させることによって磁力を容易に変化させることができる。

【0018】

図３は、各種磁石のＢ－Ｈ曲線を示す図である。図３の横軸は外部磁界Ｈｃ（単位：ｋＡ／ｍ）を示し、縦軸は磁束密度Ｂｒ（単位：Ｔ）を示す。図３では、ネオジウム（ＮｄＦｅＢ）磁石、サマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）磁石、およびアルニコ（ＡｌＮｉＣｏ）磁石のＢ－Ｈ曲線の一例が示されている。

【0019】

図３に示すように、アルニコ磁石は、ネオジウム磁石およびサマリウムコバルト磁石のような希土類磁石と同程度の強い磁力を有する。アルニコ磁石の最大磁束密度は、０．５～１．２Ｔ程度であり、ネオジウム磁石と同程度である。一方、アルニコ磁石の保持力は、５０～１５０ＫＡ／ｍ程度であり、希土類磁石の保持力の１／１０程度以下である。

【0020】

図３には示していないが、鉄・クロム・コバルト磁石の最大磁束密度は、０．５～１．２Ｔ程度であり、アルニコ磁石と同程度である。また、鉄・クロム・コバルト磁石の保持力は、３０～７０ＫＡ／ｍ程度であり、アルニコ磁石と同程度であるか若干小さい。

【0021】

本実施形態のスイッチトリラクタンスモータ１０のモータ本体３０では、永久磁石４０，４１として、アルニコ磁石および鉄・クロム・コバルト磁石のような鋳造磁石が用いられる。これによって、希土類磁石と同程度の強い磁力を有しながらも、駆動巻線３８に印加したパルス電流によってその磁力を変化させることができる。

【0022】

（駆動回路）
再び図１および図２を参照して、駆動回路２０は、非対称ハーフブリッジコンバータである。駆動回路２０は、直流電源２２から出力された直流電圧Ｖを、モータ本体３０を駆動するための三相のパルス電圧に変換する。

【0023】

駆動回路２０は、自己消弧型の半導体スイッチング素子Ｓ１～Ｓ６と、ダイオードＤ１～Ｄ６と、スイッチＳＷ１とを含む。図１では、半導体スイッチング素子Ｓ１～Ｓ６の一例として、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）が用いられる。以下、これらの接続関係について説明する。スイッチＳＷ１についても、自己消弧型の半導体スイッチング素子を用いることができる。

【0024】

半導体スイッチング素子Ｓ１は、Ａ相巻線３８ａの一端に接続された接続ノード（node）Ｎ１と直流電源２２の正側ノードＮＰとの間に接続される。半導体スイッチング素子Ｓ２は、Ａ相巻線３８ａの他端に接続された接続ノードＮ２と直流電源２２の負側ノードＮＮとの間に接続される。ダイオードＤ１は、接続ノードＮ２と直流電源２２の正側ノードＮＰとの間に逆バイアス方向に接続される。ダイオードＤ２は、接続ノードＮ１と直流電源２２の負側ノードＮＮとの間に逆バイアス方向に接続される。

【0025】

同様に、半導体スイッチング素子Ｓ３は、Ｂ相巻線３８ｂの一端に接続された接続ノードＮ３と直流電源２２の正側ノードＮＰとの間に接続される。半導体スイッチング素子Ｓ４は、Ｂ相巻線３８ｂの他端に接続された接続ノードＮ４と直流電源２２の負側ノードＮＮとの間に接続される。ダイオードＤ３は、接続ノードＮ４と直流電源２２の正側ノードＮＰとの間に逆バイアス方向に接続される。ダイオードＤ４は、接続ノードＮ３と直流電源２２の負側ノードＮＮとの間に逆バイアス方向に接続される。

【0026】

同様に、半導体スイッチング素子Ｓ５は、Ｃ相巻線３８ｃの一端に接続された接続ノードＮ５と直流電源２２の正側ノードＮＰとの間に接続される。半導体スイッチング素子Ｓ６は、Ｃ相巻線３８ｃの他端に接続された接続ノードＮ６と直流電源２２の負側ノードＮＮとの間に接続される。ダイオードＤ５は、接続ノードＮ６と直流電源２２の正側ノードＮＰとの間に逆バイアス方向に接続される。ダイオードＤ６は、接続ノードＮ５と直流電源２２の負側ノードＮＮとの間に逆バイアス方向に接続される。

【0027】

駆動回路２０は、さらに、パルス電流出力回路２１を含む。パルス電流出力回路２１は、外部磁界によって永久磁石４０，４１の磁化状態を変化させるために、ロータ３５が回転駆動しない程度の短時間の間、ステータ３１に巻回された巻線にパルス電流を印加する。本実施形態では、パルス電流を印加するための特別な巻線を設けるのではなく、駆動巻線３８のうち少なくとも１相の巻線にパルス電流が印加される。

【0028】

パルス電流出力回路２１は、図１の場合には、Ａ相用の接続ノードＮ１，Ｎ２の間に接続される。この場合、スイッチＳＷ１は、接続ノードＮ１とダイオードＤ２のカソードとの間、または接続ノードＮ２とダイオードＤ１のアノードとの間に接続される。ロータ３５を駆動するための駆動電流をＡ相巻線３８ａに流す場合、スイッチＳＷ１はオン状態に制御される。一方、パルス電流出力回路２１からパルス電流をＡ相巻線３８ａに流す場合、スイッチＳＷ１および半導体スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２はいずれもオフ状態に制御される。

【0029】

具体的に、パルス電流出力回路２１は、接続ノードＮ１に接続された出力端子Ｔ１と、接続ノードＮ２に接続された出力端子Ｔ２とを有する。出力端子Ｔ１が正側かつ出力端子Ｔ２が負側の極性でパルス電流を出力する場合、Ａ相巻線３８ａには、ロータ３５を駆動する駆動電流と同方向の電流が流れる。一方、出力端子Ｔ１が負側かつ出力端子Ｔ２が正側の極性でパルス電流を出力する場合、Ａ相巻線３８ａには駆動電流と逆方向の電流が流れる。

【0030】

永久磁石４０，４１の磁力の大きさは、パルス電流出力回路２１から印加されるパルス電流の大きさ及び印加時間によって調整できる。パルス電流を印加する時間及びそのタイミングの詳細については後述する。

【0031】

（制御回路）
制御回路５０は、半導体スイッチング素子Ｓ１～Ｓ６の開閉状態を制御するためにゲート制御信号を出力する。制御回路５０は、さらにスイッチＳＷ１の開閉状態を制御する。さらに、制御回路５０は、パルス電流出力回路２１から出力されるパルス電流の大きさ及びタイミングを制御する。また、制御回路５０は、パルス電流出力回路２１からパルス電流を出力しないときには、出力端子Ｔ１および出力端子Ｔ２をハイインピーダンス状態または開放状態にするように、パルス電流出力回路２１を制御する。もしくは、制御回路５０は、パルス電流出力回路２１からパルス電流を出力しないときには、パルス電流出力回路２１またはその出力ドライバへの電源電圧の供給をオフにしてもよい。

【0032】

図１の例では、制御回路５０は、コンピュータをベースに構成される。すなわち、制御回路５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５１、メモリ５２、およびインタフェース（Ｉ／Ｆ）回路５３を含む。制御回路５０は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）またはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの回路をベースに構成されていてもよい。

【0033】

具体的に図１の場合、ＣＰＵ５１は、制御プログラムに従って命令を実行することにより、半導体スイッチング素子Ｓ１～Ｓ６、パルス電流出力回路２１、およびスイッチＳＷ１を制御する。メモリ５２は、ＣＰＵ５１の主記憶として動作するＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）、ならびに上記の制御ブログラムを格納するための不揮発性メモリおよび補助記憶装置などを含む。インタフェース回路５３は、ドライブ回路などを含み、ゲート制御信号を半導体スイッチング素子Ｓ１～Ｓ６のゲート端子に出力する。さらに、インタフェース回路５３は、パルス電流出力回路２１およびスイッチＳＷ１を制御するための制御信号を出力する。

【0034】

［動作方法］
次に、上記の構成のスイッチトリラクタンスモータ１０の動作について説明する。まず、ロータ３５の回転駆動自体は、従来と同様の方法を用いて行われる。

【0035】

たとえば、制御回路５０がＡ相用の半導体スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２を両方ともオン状態に制御した場合、Ａ相巻線３８ａに電力が供給され、Ａ相用のステータ突極３２の磁化および消磁が実現される。同時に、永久磁石４０，４１の磁化状態も変化する。

【0036】

制御回路５０は、Ａ相巻線３８ａに電力供給が不要なときは、半導体スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のいずれかをオフ状態に制御する。たとえば、半導体スイッチング素子Ｓ１をオフ状態に制御した場合、Ａ相巻線３８ａに蓄えられた磁気エネルギーによって、半導体スイッチング素子Ｓ２とダイオードＤ２とを介して電流が環流する。逆に、半導体スイッチング素子Ｓ２をオフ状態に制御した場合、Ａ相巻線３８ａに蓄えられた磁気エネルギーによって、半導体スイッチング素子Ｓ１とダイオードＤ１と介して電流が環流する。いずれの場合も、直流電源２２からの電力供給はない。

【0037】

制御回路５０が半導体スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２を両方ともオフ状態に制御した場合、ダイオードＤ１，Ｄ２を介して電流が流れる。これにより、Ａ相巻線３８ａに蓄えられた磁気エネルギーが直流電源２２に戻される。Ａ相巻線３８ａの両端には電力供給時と逆極性の電圧が印加され、巻線電流は次第に減少する。

【0038】

図１において、ロータ３５を反時計回り方向に回転駆動させる場合には、制御回路５０は駆動回路２０に、Ａ相巻線３８ａ、Ｂ相巻線３８ｂ、Ｃ相巻線３８ｃの順に電力を供給させる。これによって、電気角で１２０度ごとに磁束方向が変化する電磁界が生成される。ロータ３５を時計回り方向に回転駆動させる場合には、制御回路５０は駆動回路２０に、Ａ相巻線３８ａ、Ｃ相巻線３８ｃ、Ｂ相巻線３８ｂの順に電力を供給させる。

【0039】

具体的に図１では、Ａ相用のステータ突極３２とロータ突極３６とが整列位置にある場合が示されている。ロータ３５を反時計回り方向に回転駆動させる場合には、制御回路５０は、このタイミングでＡ相巻線３８ａに電力を供給している状態からＢ相巻線３８ｂに電力を供給している状態に制御を切り替える。逆に、ロータ３５を時計回り方向に回転駆動させる場合には、制御回路５０は、このタイミングでＡ相巻線３８ａに電力を供給している状態からＣ相巻線３８ｃに電力を供給している状態に制御を切り替える。

【0040】

なお、図１の例において、ロータ３５を反時計回りに回転させ、最初にＡ相巻線３８ａに駆動電流を印加する場合のロータ３５の初期位置について説明する。この場合、ロータ３５のいずれかのロータ突極３６は、初期位置としてＡ相用のステータ突極３２とＢ相用のステータ突極３２との間に位置しなければならない。たとえば、ロータ３５のいずれかのロータ突極３６は、Ａ相用のステータ突極３２から４０～４５度の位置に配置される。ロータ３５を時計回りに回転させ、最初にＡ相巻線３８ａに駆動電流を印加する場合、ロータ３５のいずれかのロータ突極３６は、初期位置としてＡ相用のステータ突極３２とＣ相用のステータ突極３２との間に位置しなければならない。

【0041】

次に、パルス電流出力回路２１の動作について説明する。パルス電流出力回路２１は、永久磁石４０，４１の配置位置に応じて定まる特定相のステータ突極３２といずれかのロータ突極３６とが整列位置にあるときに、少なくとも当該特定相のステータ突極３２に巻回された駆動巻線３８にパルス電流を供給する。

【0042】

具体的に、図１および図２に示す例では、永久磁石４０，４１は、ステータヨーク３３のうち、互いに隣接するＢ相用のステータ突極３２とＣ相用のステータ突極３２との中間位置に設けられている。すなわち、一対の永久磁石４０，４１は、Ａ相用のステータ突極３２に対して対称位置に設けられている。この場合、Ａ相用のステータ突極３２といずれかのロータ突極３６とが整列位置にあるとき、半導体スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２をオフにした状態でパルス電流出力回路２１からＡ相巻線３８ａにパルス電流を供給する。この結果、図１に示すようにＡ相用のステータ突極３２、ロータ３５、ステータヨーク３３、および永久磁石４０，４１を介した磁気回路が形成されるので、効率良く永久磁石４０，４１の磁力を増加または減少させることができる。

【0043】

ここで、駆動電流と同方向にパルス電流を注入すると永久磁石４０，４１の磁力は増加し、駆動電流と逆方向にパルス電流を注入すると永久磁石４０，４１の磁力は減少する。具体的に図１に示す例において、パルス電流出力回路２１の出力端子Ｔ１および出力端子Ｔ２をハイインピーダンス状態または開放状態にし、スイッチＳＷ１をオン状態にする。この状態で、半導体スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２を両方ともオン状態にすることによってＡ相巻線３８ａに駆動電流を印加すると、図１の矢印で示す方向に磁束ＭＦが生じる。この場合、図１に示すように永久磁石４０，４１の各々において磁束ＭＦの上流側がＳ極に磁化され、磁束ＭＦの下流側がＮ極に磁化される。

【0044】

次に、半導体スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２を両方ともオフ状態にして、スイッチＳＷ１をオフ状態にする。この状態で、出力端子Ｔ１を正側かつ出力端子Ｔ２を負側の極性でパルス電流出力回路２１からパルス電流を出力すると、駆動電流と同方向にパルス電流が流れる。この結果、図１の場合と同方向の磁束が生じるので、永久磁石４０，４１の着磁量を増加させることができる。逆に、半導体スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２およびスイッチＳＷ１をいずれもオフ状態にして、出力端子Ｔ１を負側かつ出力端子Ｔ２を正側の極性でパルス電流出力回路２１からパルス電流を出力すると、駆動電流と逆方向にパルス電流が流れる。この結果、図１の場合と逆方向の磁束が生じるので、永久磁石４０，４１の着磁量を減少させることができる。

【0045】

なお、パルス電流を印加するタイミングが上記と異なると、トルクリップルの発生によってロータ３５に振動を引き起こす可能性があり、結果としてモータの安定した動作を妨げる可能性がある。

【0046】

ロータ３５の通常の駆動状態では、永久磁石４０，４１による磁界に駆動巻線３８の電流磁界が重畳される（磁力向上効果）。上記のようにパルス電流を利用して永久磁石４０，４１の磁力を変化させることにより、磁気回路に生成された磁束ＭＦを大きく変化させることができる。この結果、モータの出力トルクを負荷トルクの変動に応じた適切な値に変更または調整可能になる。

【0047】

パルス電流出力回路２１からの電流パルスの印加時間は、ロータ３５が回転しない程度の短い時間に設定する必要がある。したがって、パルス印加時間Ｔ_ｐは、電気的時定数τ_ｅよりも十分に長いが、機械的時定数τ_ｍよりも十分に短く設定する必要がある。パルス印加時間Ｔ_ｐが電気的時定数τ_ｅよりも十分に長くないと、Ａ相巻線３８ａにパルス電流を注入することができない。また、パルス印加時間Ｔ_ｐが機械的時定数τ_ｍよりも十分に短くないと、モータ出力に大きなトルクリップルが発生したり、ロータ３５に振動を引き起こしたりする可能性があり、モータの安定した動作を妨げる。

【0048】

ここで、電気的時定数τ_ｅは、次式（１）に示すように、モータ本体３０の各相の平均インダクタンスＬと各相の駆動巻線３８の抵抗値Ｒとを用いて、
τ_ｅ＝Ｌ／Ｒ …(1)
で与えられる。

【0049】

機械的時定数τ_ｍは、次式（２）に示すように、ロータ３５の慣性モーメントＪと制動係数Ｂとを用いて、
τ_ｍ＝Ｊ／Ｂ …(2)
で与えられる。

【0050】

したがって、パルス印加時間Ｔ_ｐは、
τ_ｅ≪Ｔ_ｐ≪τ_ｍ …(3)
を満たす必要がある。

【0051】

表１は、機械的時定数τ_ｍおよび電気的時定数τ_ｅの具体的設計例を示す。パルス印加時間Ｔ_ｐは、例えば、電気的時定数τ_ｅの１０倍よりも大きくかつ機械的時定数τ_ｍの１０分の１よりも小さい値（表１の例では約０．５秒～２秒）に設定される。

【0052】

【表1】

【0053】

［スイッチングタイミングの具体例］
以下、図１および図４を参照して、駆動回路２０を構成する各半導体スイッチング素子Ｓ１～Ｓ６およびパルス電流出力回路２１の制御の具体例について説明する。パルス電流出力回路２１の出力端子Ｔ１の極性を正とし、出力端子Ｔ２の極性を負とする。この場合、スイッチＳＷ１は常時オン状態でよい。

【0054】

図４は、各半導体スイッチング素子の開閉タイミングおよびパルス電流出力回路の出力タイミングを示すタイミング図である。図４の時刻ｔ１において、制御回路５０は、半導体スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２をオン状態に切り替える。これよって、Ａ相巻線３８ａに駆動電流が印加される。

【0055】

次の時刻ｔ２において、制御回路５０は、半導体スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２をオフ状態に切り替えるとともに、半導体スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４をオン状態に切り替える。これによって、Ａ相巻線３８ａへの駆動電流の印加が終了し、Ｂ相巻線３８ｂへの駆動電流の印加が開始される。時刻ｔ２において、Ａ相巻線３８ａとロータ３５のいずれかロータ突極３６とがほぼ整列位置にある。この整列位置にある時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間、制御回路５０からの指令に従って、パルス電流出力回路２１はＡ相巻線３８ａにパルス電流を出力する。この結果、駆動電流の残留電流に重畳されてパルス電流がＡ相巻線３８ａに流れることにより、永久磁石４０，４１の磁化が調整される。具体的に、駆動電流の残留電流と同方向にパルス電流を流すと永久磁石４０，４１の着磁量が増加し、駆動電流の残留電流と逆方向にパルス電流を流すと永久磁石４０，４１の着磁量が減少する。なお、Ａ相巻線３８ａへのパルス電流の注入時には、制御回路５０は、半導体スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２をオフ状態に制御し、かつスイッチＳＷをオフ状態に制御する。このとき、半導体スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４をオン状態に制御してもよいし、オフ状態に制御してもよい。

【0056】

次の時刻ｔ４において、制御回路５０は、半導体スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４をオフ状態に切り替えるとともに、半導体スイッチング素子Ｓ５，Ｓ６をオン状態に切り替える。これによって、Ｂ相巻線３８ｂへの駆動電流の印加が終了し、Ｃ相巻線３８ｃへの駆動電流の印加が開始される。

【0057】

その後、同様に、時刻ｔ５においてＣ相巻線３８ｃからＡ相巻線３８ａに駆動電流の印加先が切り替えられる。時刻ｔ６において、Ａ相巻線３８ａからＢ相巻線３８ｂに駆動電流の印加先が切り替えられる。時刻ｔ７において、Ｂ相巻線３８ｂからＣ相巻線３８ｃに駆動電流の印加先が切り替えられる。時刻ｔ８において、Ｃ相巻線３８ｃからＡ相巻線３８ａに駆動電流の印加先が切り替えられる。時刻ｔ９において、Ａ相巻線３８ａからＢ相巻線３８ｂに駆動電流の印加先が切り替えられる。

【0058】

時刻ｔ９から時刻ｔ１０の間において、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間と同様に、制御回路５０の指令に従って、パルス電流出力回路２１はＡ相巻線３８ａにパルス電流を出力する。この結果、駆動電流の残留電流に重畳されてパルス電流がＡ相巻線３８ａに流れることにより、永久磁石４０，４１の磁化が調整される。その後、時刻ｔ１１において、Ｂ相巻線３８ｂからＣ相巻線３８ｃに駆動電流の印加先が切り替えられる。

【0059】

［シミュレーション例１］
以下、数値シミュレーションによる結果について説明する。まず、図１の永久磁石４０，４１を十分に磁化した状態で、パルス電流出力回路２１を動作させない場合の結果について説明する。永久磁石４０，４１としてアルニコ磁石を用いた。

【0060】

永久磁石４０，４１を設けない場合と比較すると、出力は、１２００ｒｐｍの回転速度の場合において約６００Ｗから約１２００Ｗに増加した。効率は、約８０％から約９０％に増加した。力率は、１２００ｒｐｍの回転速度の場合において０．３５から０．５５に増加した。永久磁石４０，４１を設けることによって、出力、効率、および力率のいずれも増加することが確認できた。

【0061】

［シミュレーション例２］
次に、パルス電流出力回路２１からパルス電流を駆動巻線３８に印加した場合の数値シミュレーションの結果について、図５および図６を参照して説明する。永久磁石４０，４１としてアルニコ磁石を用いた。アルニコ磁石の残留磁束密度は初期状態では０としている。

【0062】

図５は、負荷トルク、モータ速度、各相の印加電流、およびモータトルクの時間変化を示した図である。図６は、図５の例において、永久磁石の磁化状態の変化をＢ－Ｈ図上に示した図である。図５において、半導体スイッチング素子Ｓ１～Ｓ６の切り替えタイミングおよびパルス電流出力回路２１のパルス電流の出力タイミングをそれぞれ表す時刻ｔ１～ｔ１１は、図４の時刻ｔ１～ｔ１１にそれぞれ対応している。

【0063】

図５に示すように、時刻ｔ２および時刻ｔ９で負荷トルクが増加するために、それに応じてモータの出力トルクの平均値を増加させる。このために、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間と時刻ｔ９から時刻ｔ１０までの間とにおいて、パルス電流出力回路２１からパルス電流がＡ相巻線３８ａに出力される。これによって、永久磁石４０，４１の残留磁束密度を増加させる。

【0064】

なお、図５および図６の例では、別のパルス電流出力回路（図１に不図示）からＢ相巻線３８ｂにも、同じタイミングでパルス電流が印加される。ただし、Ａ相用のステータ突極３２といずれかのロータ突極３６とが整列状態にあるので、永久磁石４０，４１の磁力の変化は主としてＡ相巻線３８ａへのパルス電流の注入によって生じる。Ｂ相巻線３８ｂへの電流注入は、永久磁石４０，４１の磁力変化に対するサポートにすぎない。

【0065】

図６に示すように、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの最初のパルス電流の注入によって、永久磁石の磁化状態は、状態ＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ３の順に変化する。時刻ｔ９から時刻ｔ１０までの次のパルス電流の注入によって、永久磁石の磁化状態は、さらに、状態ＳＴ４，ＳＴ５，ＳＴ６の順に変化する。このように、Ａ相巻線３８ａおよびＢ相巻線３８ｂへのパルス電流の注入によって、永久磁石４０，４１の磁力を変化させることができる。

【0066】

上記の例では、負荷トルクに比べて、モータの平均トルクが大きくなっている。具体的に、負荷トルクが２、５、８［Ｎｍ］と増加するのに対して、モータの平均トルクは２．１１、６．３１、８．４３［Ｎｍ］のように変化する。この結果から、負荷トルクを増加させるときにモータトルクが増加できるか否かがモータの性能である点から、今回、パルス電流を印加することで、負荷トルクの増加に応じてモータトルクが約１０～２０％増加しているのがわかる。よって、パルス幅を所定値以上印加することで、モータトルクが向上し、更に効率向上が図れる。

【0067】

なお、上記の場合、負荷トルクとモータの平均トルクとのエネルギー差によってモータ速度が増加している。パルス電流出力回路２１から出力されるパルス電流の大きさを調整することによってモータトルクの平均値を負荷トルクに一致するようにすれば、モータ速度がほとんど変化しないように制御することも可能である。

【0068】

［シミュレーション例３］
次に、シミュレーション例２の場合と同様に、パルス電流出力回路２１からパルス電流を駆動巻線３８に印加した場合の数値シミュレーションの結果について、図７を参照して説明する。各相の駆動電流の大きさを１０Ａとし、モータの回転速度を５００［ｒｐｍ］とした。また、永久磁石４０，４１としてアルニコ磁石を用いた。

【0069】

図７は、他のシミュレーション例において、各相の印加電流、永久磁石の磁束密度、モータトルクの時間変化を示す図である。図７において、時刻ｔ２０，ｔ２１，ｔ２２，ｔ２３の各々の時刻付近においてパルス電流出力回路２１からパルス電流が出力される。

【0070】

具体的に、時刻ｔ２０付近および時刻ｔ２１付近において、パルス電流出力回路２１は、Ａ相巻線３８ａに駆動電流の方向と同方向にパルス電流を印加する。これによって、永久磁石４０，４１の磁束密度の平均値が順に増加し、モータトルクの平均値も順に増加する。

【0071】

次の時刻ｔ２２付近において、パルス電流出力回路２１はＡ相巻線３８ａに駆動電流の方向と同方向にパルス電流を印加し、同時に別のパルス電流出力回路（図１に不図示）がＣ相巻線３８ｃに駆動電流の方向と同方向にパルス電流を印加する。これにより、永久磁石の４０，４１の磁束密度の平均値がさらに増加し、モータトルクの平均値もさらに増加する。

【0072】

その次の時刻ｔ２３付近において、パルス電流出力回路２１はＡ相巻線３８ａに駆動電流の方向と逆方向にパルス電流を印加する。これにより、永久磁石４０，４１の磁束密度の平均値は減少し、モータトルクの平均値も減少する。このように、パルス電流出力回路２１から駆動電流の方向と逆方向にパルス電流を駆動巻線３８に印加することによって、永久磁石４０，４１の磁束密度を減少させることができ、その結果、モータトルクを減少させることができる。

【0073】

［第１の実施形態の効果］
以上のとおり、第１の実施形態のスイッチトリラクタンスモータによれば、アルニコ磁石または鉄・クロム・コバルト磁石など、保持力の小さい永久磁石がステータヨークに設けられる。そして、永久磁石の配置位置に応じて定まる特定相のステータ突極３２といずれかのロータ突極３６とが整列位置にあるタイミングで、少なくとも当該特定相の駆動巻線３８にパルス電流が印加される。このパルス電流の印加時間は、各相の駆動電流の印加時間よりも短く、ロータ３５が回転しない程度の時間に制限される。パルス電流の大きさは駆動電流の大きさよりも大きい。このパルス電流の印加によって、永久磁石の残留磁束密度を変化させることができるので、モータの出力および効率の向上が可能になる。

【0074】

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態のスイッチトリラクタンスモータ１０は、第１の実施形態と同じ永久磁石４０，４１の配置を有しているが、パルス電流をＡ相以外の相の駆動巻線３８に印加する点で第１の実施形態の場合と異なる。以下、図８～図１０を参照して詳しく説明する。

【0075】

［装置構成］
図８は、第２の実施形態によるスイッチトリラクタンスモータの構成の一例を示すブロック図である。

【0076】

図８に示すスイッチトリラクタンスモータ１０の駆動回路２０Ｂは、Ａ相用のパルス電流出力回路２１およびスイッチＳＷ１に代えて、Ｂ相用のパルス電流出力回路２１ＢおよびスイッチＳＷ２と、Ｃ相用のパルス電流出力回路２１ＣおよびスイッチＳＷ３とが設けられている点で、図１のスイッチトリラクタンスモータ１０と異なる。なお、共通のパルス電流出力回路２１の出力先が切り替えられるように構成されていてもよい。

【0077】

具体的に、Ｂ相用のパルス電流出力回路２１Ｂは、接続ノードＮ３に接続された出力端子Ｔ１Ｂと、接続ノードＮ４に接続された出力端子Ｔ２Ｂとを有する。スイッチＳＷ２は、接続ノードＮ３とダイオードＤ４のカソードとの間、または接続ノードＮ４とダイオードＤ３のアノードとの間に接続される。

【0078】

パルス電流出力回路２１Ｂは、スイッチＳＷ２および半導体スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４がいずれもオフ状態に制御された状態で、Ｂ相巻線３８ｂにパルス電流を出力する。出力端子Ｔ１Ｂが正側かつ出力端子Ｔ２Ｂが負側の極性でパルス電流出力回路２１Ｂからパルス電流が出力された場合には、Ｂ相巻線３８ｂに駆動電流と同方向にパルス電流が印加される。一方、出力端子Ｔ１Ｂが負側かつ出力端子Ｔ２Ｂが正側の極性でパルス電流出力回路２１Ｂからパルス電流が出力された場合には、Ｂ相巻線３８ｂに駆動電流と逆方向にパルス電流が印加される。

【0079】

Ｃ相用のパルス電流出力回路２１Ｃは、接続ノードＮ５に接続された出力端子Ｔ１Ｃと、接続ノードＮ６に接続された出力端子Ｔ２Ｃとを有する。スイッチＳＷ３は、接続ノードＮ５とダイオードＤ６のカソードとの間、または接続ノードＮ６とダイオードＤ５のアノードとの間に接続される。

【0080】

パルス電流出力回路２１Ｃは、スイッチＳＷ３および半導体スイッチング素子Ｓ５，Ｓ６がいずれもオフ状態に制御された状態で、Ｃ相巻線３８ｃにパルス電流を出力する。出力端子Ｔ１Ｃが正側かつ出力端子Ｔ２Ｃが負側の極性でパルス電流出力回路２１Ｃからパルス電流が出力された場合には、Ｃ相巻線３８ｃに駆動電流と同方向にパルス電流が印加される。一方、出力端子Ｔ１Ｃが負側かつ出力端子Ｔ２Ｃが正側の極性でパルス電流出力回路２１Ｃからパルス電流が出力された場合には、Ｃ相巻線３８ｃに駆動電流と逆方向にパルス電流が印加される。

【0081】

制御回路５０は、半導体スイッチング素子Ｓ１～Ｓ６、ならびに上記のスイッチＳＷ２，ＳＷ３およびパルス電流出力回路２１Ｂ，２１Ｃを制御するための制御信号を出力する。図８のその他の点は図１の場合と同様であるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。なお、モータ本体３０に示されている磁束ＭＦに関しては、図１０を参照して後述する。

【0082】

［各半導体スイッチング素子の開閉タイミングおよびパルス電流の出力タイミング］
図９は、図８のスイッチトリラクタンスモータにおいて、各半導体スイッチング素子の開閉タイミングおよびパルス電流出力回路の出力タイミングを示すタイミング図である。

【0083】

図９のタイミング図において駆動電流の印加タイミングは、図４のタイミング図の場合と同様である。すなわち、時刻ｔ３０から時刻ｔ３１の間で半導体スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２がオン状態に制御されることにより、Ａ相巻線３８ａに駆動電流が印加される。その次の時刻ｔ３１から時刻ｔ３２の間で半導体スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４がオン状態に制御されることにより、Ｂ相巻線３８ｂに駆動電流が印加される。その次の時刻ｔ３２から時刻ｔ３４の間で半導体スイッチング素子Ｓ５，Ｓ６がオン状態に制御されることにより、Ｃ相巻線３８ｃに駆動電流が印加される。以下同様に、時刻ｔ３４から時刻ｔ４０の間で駆動電流が印加される駆動巻線３８の相は、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の順に順次切り替わる。

【0084】

パルス電流出力回路２１Ｂは、Ｂ相巻線３８ｂとロータ３５のいずれかのロータ突極３６とがほぼ整列位置にある時刻ｔ３２から時刻ｔ３３の間、および時刻ｔ４０からｔ４１の間に、パルス電流をＢ相巻線３８ｂに印加する。Ｂ相巻線３８ｂへのパルス電流の印加時には、スイッチＳＷ２および半導体スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４いずれもオフ状態に制御される。図９では、駆動電流と同方向にパルス電流がＢ相巻線３８ｂに印加されている。

【0085】

パルス電流出力回路２１Ｃは、Ｃ相巻線３８ｃとロータ３５のいずれかのロータ突極３６とがほぼ整列位置にある時刻ｔ３４から時刻ｔ３５の間に、パルス電流をＣ相巻線３８ｃに印加する。Ｃ相巻線３８ｃへのパルス電流の印加時には、スイッチＳＷ３および半導体スイッチング素子Ｓ５，Ｓ６はいずれもオフ状態に制御される。図９では、駆動電流と同方向にパルス電流がＣ相巻線３８ｃに出力されている。

【0086】

図９に示すように、永久磁石４０，４１の着磁の均一性を向上させるために、Ｂ相巻線３８ｂへのパルス電流の印加後、続けて同一の電流値でＣ相巻線３８ｃにパルス電流を印加するのが望ましい。いずれのパルス電流の印加の場合も永久磁石４０，４１に生じる磁束ＭＦの方向は同一である。なお、駆動電流をＡ相、Ｃ相、Ｂ相の順に印加する場合には、Ｃ相巻線３８ｃへのパルス電流の印加後、続けて同一の電流値でＢ相巻線３８ｂにパルス電流が印加される。

【0087】

［永久磁石への着磁について］
図１０は、ステータに設けられた永久磁石への着磁について説明するための図である。図１０の（Ａ）は参考図として第１の実施形態の場合の磁束分布を示し、図１０の（Ｂ）は図９の時刻ｔ３２から時刻ｔ３３の場合の磁束分布を示し、図１０の（Ｃ）は図９の時刻ｔ３４から時刻ｔ３５の場合の磁束分布を示す。

【0088】

図１０の（Ａ）に示すように、第１の実施形態の場合には、Ａ相巻線３８ａとロータ３５のいずれかのロータ突極とがほぼ整列位置にあるときに、Ａ相巻線３８ａにパルス電流が印加される。この場合、永久磁石４０，４１を通る磁束ＭＦの経路と並列に、Ｂ相用のステータ突極、ロータ突極、およびＣ相用のステータ突極を通る磁束ＭＦの迂回経路が生じ得る。ロータ突極が幅広に設計されている場合には、迂回経路を通る磁束ＭＦの割合が大きくなるために、永久磁石４０，４１への着磁効率が低くなってしまうという問題がある。

【0089】

図１０の（Ｂ）に示すように、Ｂ相巻線３８ｂとロータ３５のいずれかのロータ突極とがほぼ整列位置にあるときに、Ｂ相巻線３８ｂにパルス電流が印加される。この場合、永久磁石４０，４１を通る磁束ＭＦの経路と、ロータ突極を通る磁束ＭＦの迂回経路とは並列にならない。同様に、図１０の（Ｃ）に示すように、Ｃ相巻線３８ｃとロータ３５のいずれかのロータ突極とがほぼ整列位置にあるときに、Ｃ相巻線３８ｃにパルス電流が印加される。この場合、永久磁石４０，４１を通る磁束ＭＦの経路と、ロータ突極を通る磁束ＭＦの迂回経路とは並列にならない。

【0090】

したがって、Ｂ相用のステータ突極とＣ相用のステータ突極との間に永久磁石４０，４１が設けられている場合には、Ｂ相巻線３８ｂおよびＣ相巻線３８ｃのいずれにパルス電流を印加しても、磁束ＭＦの迂回に起因した着磁効率の低下は生じない。Ｂ相巻線３８ｂおよびＣ相巻線３８ｃの一方のみにパルス電流を印加してもよいが、着磁の均一性を改善するためには、Ｂ相巻線３８ｂおよびＣ相巻線３８ｃの一方にパルス電流を印加した場合には、続けて同じ電流値でかつ永久磁石４０，４１に同一方向の磁束ＭＦが生じるような極性で他方の駆動巻線３８にパルス電流を印加した方が望ましい。

【0091】

［第２の実施形態の効果］
以上のとおり、第２の実施形態のスイッチトリラクタンスモータによれば、第１の実施形態の効果に加えて、磁束の迂回経路に起因した永久磁石の着磁効率の低下を防止できる。

【0092】

＜その他の実施形態＞
以下、図１１を参照して、スイッチトリラクタンスモータの他の制御例について説明する。図１１は、他の実施形態における負荷トルク、モータトルク、および各相の印加電流の時間変化を示した図である。

【0093】

図１１（Ａ）に示すように負荷トルクは１０［Ｎｍ］で一定である。この負荷トルクと図１１（Ｂ）に示すモータトルクとが一致するように、トルク制御方式によって図１１（Ｃ）に示す各相の電流が制御される。図１１（Ｂ）に示すようにモータ出力には大きなトルクリップルが発生していない。

【0094】

＜各実施形態の変形例＞
上記の６－４構造のモータ本体に代えて、１２極のステータと８極のロータとから構成される、いわゆる１２－８構造のモータ本体を用いて構わない。この場合も、各永久磁石は、互いに隣接するＢ相用のステータ突極３２とＣ相用のステータ突極３２との中間の位置のステータヨーク３３に設けられる。この場合には、合計４個の永久磁石が設けられることになる。パルス電流出力回路２１からのパルス電流の出力タイミングは、第１および第２の実施形態で説明した６－４構造の場合と同様である。より一般的に、ステータ突極およびロータ突極の数を増やす場合には、永久磁石は、一方向の磁束流が利用可能なステータヨーク内で、環状のステータヨークの直径方向に対向する位置に配置され、合計の個数が偶数個であれば、任意の位置に配置可能である。

【0095】

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0096】

１０ スイッチトリラクタンスモータ、２０ 駆動回路、２１ パルス電流出力回路、２２ 直流電源、３０ モータ本体、３１ ステータ、３２ ステータ突極、３３ ステータヨーク、３５ ロータ、３６ ロータ突極、３８ 駆動巻線、３８ａ Ａ相巻線、３８ｂ Ｂ相巻線、３８ｃ Ｃ相巻線、４０，４１ 永久磁石、５０ 制御回路、Ｄ１～Ｄ６ ダイオード、Ｈｃ 外部磁界、Ｎ１～Ｎ６ 接続ノード、ＮＮ 負側ノード、ＮＰ 正側ノード、Ｓ１～Ｓ６ 半導体スイッチング素子、ＳＷ１ スイッチ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】