スイッチトリラクタンスモータ及びスイッチトリラクタンスモータ装置
【課題】モータ駆動装置のコストを低減させるともに、ＳＲモータから生じる音振動を低減させるため、３相インバータによりロータを駆動することが可能であるとともにステータに作用する径方向の力を分散させることができるＳＲモータを提供する。
【解決手段】スイッチトリラクタンスモータ１において、ロータ４は、非磁性導電材料からなるロータ本体４ａと、磁性材料からなり、ロータ本体４ａに円周方向等ピッチに取り付けられた複数のブロック４ｂとを有する。ステータ突極２ａにはそれぞれ巻線３が集中巻にて巻装され、巻線３は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の巻線を形成し、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順にて、円周方向略等ピッチに配置された複数のステータ突極２ａに円周方向に順に巻装され、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の巻線のそれぞれの一端は、非接地である中性点に接続され、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の巻線のそれぞれの一端には、外部から制御電流が供給される。
【解決手段】スイッチトリラクタンスモータ１において、ロータ４は、非磁性導電材料からなるロータ本体４ａと、磁性材料からなり、ロータ本体４ａに円周方向等ピッチに取り付けられた複数のブロック４ｂとを有する。ステータ突極２ａにはそれぞれ巻線３が集中巻にて巻装され、巻線３は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の巻線を形成し、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順にて、円周方向略等ピッチに配置された複数のステータ突極２ａに円周方向に順に巻装され、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の巻線のそれぞれの一端は、非接地である中性点に接続され、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の巻線のそれぞれの一端には、外部から制御電流が供給される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スイッチトリラクタンスモータに関し、特に３相インバータを備えるモータ駆動装置で駆動するスイッチトリラクタンスモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１１に、一般的な従来のスイッチトリラクタンスモータ１００の横断面図を示す。一般に、スイッチトリラクタンスモータ（以下「ＳＲモータ」ともいう。）１００は、略円筒状のステータ２００と、ステータ２００の内側に回転自在に配置されたロータ４００とを備えている。ステータ２００は、略円環形状のステータ本体２００ａと、ステータ本体２００ａの内周面から半径方向内側に一体的に突出し、円周方向等ピッチに配置された複数のステータ突極２００ｂを備えおり、複数のステータ突極２００ｂのそれぞれには、巻線３００が集中巻きにて巻装されている。
【０００３】
一方、ロータ４００は、略円環形状のロータ本体４００ａと、ロータ本体４００ａの外周面から半径方向外側に一体的に突出し、円周方向等ピッチに配置された複数のロータ突極４００ｂとを備えている。ここで、図１７に示されるＳＲモータ１００は、ステータ突極２００ｂの数が「６」、ロータ突極４００ｂの数が「４」である。
【０００４】
互いに対向する位置に配置されたステータ突極ＳＳ１、ＳＳ４には、Ｕ相の巻線Ｕ、Ｕが巻装され、互いに対向する位置に配置されたステータ突極ＳＳ２、ＳＳ５には、Ｖ相の巻線Ｖ、Ｖが巻装され、互いに対向する位置に配置されたステータ突極ＳＳ３、ＳＳ６には、Ｗ相の巻線Ｗ、Ｗが巻装されている。
【０００５】
同図は、ＳＲモータ１００のロータ４００が、時計方向ＣＷに回転するときのＳＲモータ１００の磁気回路についても示している。ＳＲモータ１００を時計方向ＣＷに回転させるには、例えば、ロータ突極ＲＲ１とステータ突極ＳＳ１が近接するとともに、ロータ突極ＲＲ３とステータ突極ＳＳ４が近接する場合には、Ｕ相の巻線Ｕ、Ｕに電流を供給し、互いに対向する位置に配置されたステータ突極ＳＳ１、ＳＳ４に磁界を生じさせる。
【０００６】
この磁界により、ＳＲモータ１００には、順に、ステータ突極ＳＳ１、ロータ突極ＲＲ１、ロータ本体部４００ａ、ロータ突極ＲＲ３、ステータ突極ＳＳ２、ステータ本体部２００ａ、ステータ突極ＳＳ１を磁気回路とする磁束φ１、φ２が形成される。このとき、磁束φ１、φ２の経路のインダクタンスを増加させようとするリラクタンストルクが生じる。そして、インダクタンスを増加させるために、ステータ突極ＳＳ１とロータ突極ＲＲ１、およびステータ突極ＳＳ２とロータ突極ＲＲ２の対向面積を増加させるべく、ロータ突極ＲＲ１はステータ突極ＳＳ１に、ロータ突極ＲＲ３はステータ突極ＳＳ４に引き付けられ、ロータ４００は時計方向ＣＷに回転する。
【０００７】
このように、ロータ突極４００ｂとステータ突極２００ｂの相対位置に応じ、Ｕ相の巻線Ｕ、Ｕ、Ｖ相の巻線Ｖ、Ｖ、Ｗ相の巻線Ｗ、Ｗの順に、或いはＵ相の巻線Ｕ、Ｕ、Ｗ相の巻線Ｗ、Ｗ、Ｖ相の巻線Ｖ、Ｖの順に、順次独立して電流を流すことにより、ロータ４００を所定の方向に回転させることができる。上記においては、ステータ突極の数が「６」、ロータ突極の数が「４」のＳＲモータを例にして、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線、Ｗ相の巻線に順次独立して電流を供給することにより、ロータを回転させることについて説明したが、ステータ突極の数が「６」、ロータ突極の数が「４」のＳＲモータに限られず、従来のＳＲモータのロータは、一般にＵ相の巻線、Ｖ相の巻線、Ｗ相の巻線に順次独立して電流を流すことにより回転する。
【０００８】
上述のＳＲモータにＵ相の巻線、Ｕ相の巻線Ｕ、Ｕ、Ｖ相の巻線Ｖ、Ｖ、Ｗ相の巻線Ｗ、Ｗの順に、或いはＵ相の巻線Ｕ、Ｕ、Ｗ相の巻線Ｗ、Ｗ、Ｖ相の巻線Ｖ、Ｖの順に、順次独立して電流を供給する手段として、例えば、図１２に示すモータ駆動装置が提案されている（特許文献１）。図１２に示すように、モータ駆動装置５００は、電源８００及びＳＲモータ１００に接続され、ＳＲモータ１００に制御信号を供給するインバータ６００と、インバータ６００に動作信号を供給する駆動制御部７００を備えている。
【０００９】
インバータ６００は、第１乃至第４のハーフブリッジ（６１０、６２０、６３０、６４０）を備えている。第１のハーフブリッジ６１０は、接続点ａａにて直列に接続された半導体スイッチ素子６１０ａ、６１０ｂからなり、第２のハーフブリッジ６２０は、接続点ｂｂにて直列に接続された半導体スイッチ素子６２０ａ、６２０ｂからなり、第３のハーフブリッジ６３０は、接続点ｃｃにて直列に接続された半導体スイッチ素子６３０ａ、６３０ｂからなり、第４のハーフブリッジ６４０は、接続点ｄｄにて直列に接続された半導体スイッチ素子６４０ａ、６４０ｂからなる。このように、インバータ６００においては、合計８個の半導体スイッチ素子（６１０ａ、６１０ｂ、６２０ａ、６２０ｂ、６３０ａ、６３０ｂ、６４０ａ、６４０ｂ）が用いられている。
【００１０】
駆動制御部７００は、インバータ６００のそれぞれの半導体スイッチ素子（６１０ａ、６１０ｂ、６２０ａ、６２０ｂ、６３０ａ、６３０ｂ、６４０ａ、６４０ｂ）に接続されており、それぞれの半導体スイッチ素子（６１０ａ、６１０ｂ、６２０ａ、６２０ｂ、６３０ａ、６３０ｂ、６４０ａ、６４０ｂ）のオンオフを制御する。電源８００の正極は半導体スイッチ素子（６１０ａ、６２０ａ、６３０ａ、６４０ａ）に接続され、電源８００の負極は半導体スイッチ素子（６１０ｂ、６２０ｂ、６３０ｂ、６４０ｂ）に接続される。
【００１１】
Ｕ相の巻線Ｕ、Ｖ相の巻線ＶおよびＷ相の巻線Ｗのそれぞれの一端は中性点ｍに接続されるとともに、中性点ｍは供給線Ｌ１にて第１のハーフブリッジ６１０の接続点ａａに、Ｕ相の巻線Ｕの他端は供給線Ｌ２にて第２のハーフブリッジ６２０の接続点ｂｂに、Ｖ相の巻線Ｖの他端は供給線Ｌ３にて第３のハーフブリッジ６３０の接続点ｃｃに、Ｗ相の巻線Ｗの他端は供給線Ｌ４にて第４のハーフブリッジ６４０の接続点ｄｄにそれぞれ接続される。
【００１２】
ここで、駆動制御部７００からの動作信号により、例えば、半導体スイッチ素子６１０ａおよび半導体スイッチ素子６２０ｂをオンとした場合には、供給線Ｌ１からＵ相の巻線Ｕのみに電流が供給され、半導体スイッチ素子６１０ａおよび半導体スイッチ素子６３０ｂをオンとした場合には、供給線Ｌ１からＶ相の巻線Ｖのみに電流が供給され、半導体スイッチ素子６１０ａおよび半導体スイッチ素子６４０ｂをオンとした場合には、供給線Ｌ１からＷ相の巻線Ｗのみに電流が供給される。
【００１３】
このように、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線、Ｗ相の巻線に順次独立して電流を供給することが求められる従来のＳＲモータに対し、第１乃至第４のハーフブリッジ（６１０、６２０、６３０、６４０）を備えたインバータ６００を用いることにより、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線、Ｗ相の巻線に順次独立して電流を供給することができる。
【特許文献１】特開２００７−２８８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上述のようにＵ相の巻線、Ｖ相の巻線、Ｗ相の巻線に順次独立して電流を供給することが求められる従来のＳＲモータにあっては、ブラシレスモータ等に制御電流を供給するインバータとして一般的に用いられている所謂３相インバータを用いることができない。
【００１５】
３相インバータは、第１乃至第３のハーフブリッジにより形成されるため、３相インバータにより、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線およびＷ相の巻線に制御電流を供給するためには、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線およびＷ相の巻線のそれぞれの一端を非接地の中立点に接続し、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線およびＷ相の巻線のそれぞれの他端を第１乃至第３のハーフブリッジに接続する構成をとる必要がある。
【００１６】
このように、３相インバータにより、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線およびＷ相の巻線に制御電流を供給する場合、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線およびＷ相の巻線に順次独立して電流を供給することができず、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線およびＷ相の巻線のうち、例えば、Ｕ相の巻線とＶ相の巻線のように、同時に少なくとも２つの巻線に制御電流が供給されることとなる。従って、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線およびＷ相の巻線に制御電流を供給する場合、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線およびＷ相の巻線に順次独立して電流を供給することが必要な従来のＳＲモータを駆動させることができない。
【００１７】
ここで、３相インバータは、それぞれ２個の半導体スイッチ素子で形成される第１乃至第３のハーフブリッジにより形成されるため、合計で６個の半導体スイッチ素子で構成される。一方、一般的な従来のＳＲモータは、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線およびＷ相の巻線に順次独立して電流を供給するために、例えば、特許文献１に示すように、第１乃至第４のハーフブリッジを用いた場合には、合計で８個の半導体スイッチ素子が必要となる。そのため、３相インバータに対し、追加して２個の半導体スイッチ素子が必要となってしまい、その分コストが高くなってしまう結果となる。従って、３相インバータにより、ロータを駆動することが可能なＳＲモータを提供することが求められる。
【００１８】
図１３は、ＳＲモータが駆動しているときに、ＳＲモータのステータに作用する力について説明するものである。図１９は、上述した一般的な従来のＳＲモータのであるステータ突極の数が「６」、ロータ突極の数が「４」のＳＲモータ１００の横断面を示すものである。
【００１９】
同図では、ロータ突極ＲＲ１とステータ突極ＳＳ１が近接するとともに、ロータ突極ＲＲ３とステータ突極ＳＳ４が近接する場合に、Ｕ相の巻線Ｕ、Ｕに電流を供給し、互いに対向する位置に配置されたステータ突極ＳＳ１、ＳＳ４に磁界を生じさせた場合を示す。このとき、ロータ突極ＲＲ１とステータ突極ＳＳ１との間、および、ロータ突極ＲＲ３とステータ突極ＳＳ４との間には、ロータ４００の回転に寄与する円周方向の力とともに、径方向の力Ｆ１、Ｆ２が生じる。
【００２０】
それぞれの力Ｆ１０、Ｆ２０は、機械角１８０°対向の２箇所の位置に生じるので、略円環形状のステータ２００を楕円形状に変形させるように作用する。このことは、Ｕ相の巻線Ｕ、Ｕのみならす、Ｖ相の巻線Ｖ、ＶまたはＷ相の巻線Ｗ、Ｗに電流を供給した場合にも同様に生じる。このように、機械角１８０°対向の２箇所の位置に径方向の力が集中的にステータ２００に生じるとステータ２００の変形量が大きくなりやすく、ＳＲモータ１００から生じる音振動の原因となる。従って、ステータに作用する径方向の力を分散させることができるＳＲモータが求められる。
【００２１】
そこで、本発明の目的は、ＳＲモータのモータ駆動装置のコストを低減させるともに、ＳＲモータから生じる音振動を低減させるため、３相インバータによりロータを駆動することが可能であるとともにステータに作用する径方向の力を分散させることができるＳＲモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載のスイッチトリラクタンスモータは、略円環形状のステータ本体と、前記ステータ本体の内周面から半径方向内側に一体的に突出し、円周方向略等ピッチに配置された複数のステータ突極と、前記ステータ突極に巻装された複数の巻線とを有するステータと、非磁性導電材料からなるロータ本体と、磁性材料からなり、前記ロータ本体に円周方向等ピッチに取り付けられた複数のブロックとを有し、略円柱形状に形成され、前記ステータの内側に回転自在に配置されたロータとを備えるスイッチトリラクタンスモータにおいて、前記複数の巻線の数と前記ステータ突極の数は同一であり、前記複数の巻線のそれぞれは、前記複数のステータ突極のそれぞれに集中巻にて巻装され。前記複数の巻線にて、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線およびＷ相の巻線が形成され、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順にて、円周方向略等ピッチに配置された前記複数のステータ突極のそれぞれに円周方向に順に巻装され、前記Ｕ相の巻線、前記Ｖ相の巻線及び前記Ｗ相の巻線のそれぞれの一端は、非接地である中性点に接続され、前記Ｕ相の巻線、前記Ｖ相の巻線及び前記Ｗ相の巻線のそれぞれの一端には、外部から制御電流が供給される。
【００２３】
さらに、請求項２に記載のスイッチトリラクタンスモータは、請求項１に記載のスイッチトリラクタンスモータにおいて、前記ロータ本体には、前記ブロックと同数の凹部が形成され、前記複数のブロックのそれぞれは、前記凹部のそれぞれに取り付けられている。また、本発明の請求項３に記載のスイッチトリラクタンスモータは、本発明の請求項１又は２のいずれか一方に記載のスイッチトリラクタンスモータにおいて、前記複数の巻線のそれぞれは、前記複数のステータ突極に同方向に巻装されている。
【００２４】
このように、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線およびＷ相の巻線の一端を非接地である中性点に接続し、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線およびＷ相の巻線を所謂スター結線のコイル構造とすることで、３相のインバータで駆動するスイッチトリラクタンスモータとすることができる。
【００２５】
本発明の請求項４に記載のスイッチトリラクタンスモータは、請求項１乃至３に記載のスイッチトリラクタンスモータにおいて、前記ステータ突極の数は「６」とし、前記ブロックの数は「４」とする。
【００２６】
このように、ステータ突極の数を「６」とし、ブロックの数を「４」とし、隣接する二つのステータ突極と、一つのブロックにて磁気回路を形成することにより、ステータに生じる径方向の力を分散させることができ、スイッチトリラクタンスモータから生じる音振動を低減させることができる。
【００２７】
本発明の請求項５に記載のスイッチトリラクタンスモータ装置は、本発明の請求項１乃至４のいずれか一つに記載された前記スイッチトリラクタンスモータと、前記スイッチトリラクタンスモータに制御電流を供給するモータ駆動装置とからなり、前記モータ駆動装置は、第１の接続点にて直列接続された第１及び第２の半導体スイッチング素子を有し、前記第１の接続点に前記Ｕ相の巻線の他端が接続された第１のハーフブリッジと、第２の接続点にて直列接続された第３及び第４の半導体スイッチング素子を有し、前記第２の接続点に前記Ｖ相の巻線の他端が接続された第２のハーフブリッジと、第３の接続点にて直列接続された第５及び第６の半導体スイッチング素子を有し、前記第３の接続点に前記Ｗ相の巻線の他端が接続された第３のハーフブリッジとを備えた３相インバータと、前記第１乃至第６の半導体スイッチング素子をそれぞれオン、オフ駆動させる駆動信号を生成し、前記第１乃至第６の半導体スイッチング素子に前記駆動信号を供給する駆動制御部とを備える。
【００２８】
このように３相インバータでスイッチトリラクタンスモータを駆動するモータ駆動装置とすることで、モータ駆動装置に用いられる半導体スイッチ素子の数を少なくすることができ、モータ駆動装置のコストを低減させることができる。
【００２９】
さらに、本発明の請求項６に記載のスイッチトリラクタンスモータ装置は、請求項５に記載のスイッチトリラクタンスモータ装置において、前記第１乃至第６の半導体スイッチング素子はそれぞれ還流ダイオードが逆並列接続された金属酸化膜半導体電界効果トランジスタであり、前記第１の半導体スイッチ素子のソース端子と前記第２の半導体スイッチ素子のドレイン端子が第１の接続点にて互いに接続され、前記第３の半導体スイッチ素子のソース端子と前記第４の半導体スイッチ素子のドレイン端子が第２の接続点にて互いに接続され、前記第５の半導体スイッチ素子のソース端子と前記第６の半導体スイッチ素子のドレイン端子が第３の接続点にて互いに接続されている。
【発明の効果】
【００３０】
このように、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線およびＷ相の巻線の一端を非接地である中性点に接続し、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線およびＷ相の巻線を所謂スター結線のコイル構造とすることで、３相のインバータで駆動するスイッチトリラクタンスモータとすることができ、モータ駆動装置に用いられる半導体スイッチ素子の数を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
次に、この発明の実施形態のＳＲモータ装置を図１乃至図３に基づいて説明する。ＳＲモータ装置Ａは、ＳＲモータ１と、ＳＲモータ１に制御電流を供給するモータ駆動装置図５０とを備える。図１は、ＳＲモータの縦断面図であり、図２は、ＳＲモータの横断面図である。図３は、ＳＲモータ装置のシステムブロック図である。
【００３２】
ＳＲモータ１は、ステータ２と、ステータ２の内側にて回転自在に配置されたロータ４とを備える。ステータ２は、薄板の鋼板を積層して形成され、略円環形状のステータ本体２ａと、ステータ本体２ａの内周面から半径方向内側に一体に突出し、円周方向略等ピッチに配置された複数のステータ突極２ｂと、複数のステータ突極２ｂのそれぞれに集中巻にて巻装された複数の巻線３とを有する。
【００３３】
このように、各ステータ突極２ｂに巻線３を集中巻にて巻装することで、２以上のステータ突極に巻線を巻装する場合に必要な渡り線が存在しないので、磁界の形成に寄与しない線材がなく、巻線の電気抵抗が不要に増大することがなく、ステータの軽量化も図られる。
【００３４】
ロータ４は、非磁性導電材料であるアルミ合金からなるロータ本体４ａと、磁性材料からなり、ロータ本体４ａに円周方向略等ピッチに取り付けられた複数のブロック４ｂとを備える。ロータ本体４ａは、所謂アルミダイキャストにて成型され、ロータ本体４ａの外周部には、ブロック４ｂと同数の凹部（Ｃ１からＣ４）が形成されている。一方、ブロック４ｂは、薄板の電磁鋼鈑を積層して形成されており、ブロック４ｂのそれぞれは、各凹部（Ｃ１からＣ４）に接着にて固定されている。
【００３５】
ロータ本体４ａの中央には、略円柱状のシャフト１２が固定され、ロータ４とシャフト１２は一体的に勘合している。ここで、実施形態のＳＲモータ１は、ステータ突極２ｂの数は「６」であり、ブロック４ｂの数は「４」である。
【００３６】
ステータ２は、円筒形状のアルミ製のステータケース５に挿入されるともに、フロントブラケット６およびエンドブラケット７でステータケース５とともに狭持されることにより、フロントブラケット６およびエンドブラケット７に固定される。
【００３７】
シャフト１２の両端は、フロントブラケット６に外輪が挿入固定された軸受８、およびエンドブラケット７に外輪が挿入固定された軸受９に、それぞれ挿入固定される。そして、フロントブラケット６およびエンドブラケット７により、シャフト１２と一体的に勘合したロータ４は、ステータ２の内側にて回転自在に軸支される。
【００３８】
ＳＲモータ１のロータ４の回転角度の検出には、レゾルバ１０が用いられる。レゾルバ１０は、レゾルバステータ１０ａと、レゾルバステータ１０ａの内側に配置されるレゾルバロータ１０ｂを備えている。レゾルバステータ１０ａは、エンドブラケット７の端面に設けられたステータ固定部７ａに取り付けられ、レゾルバロータ１０ｂは、シャフト１２の端部１２ａに取り付けられ、レゾルバステータ１０ａに対向する位置に配置される。このレゾルバ１０からの回転角度信号に基づき、モータ駆動装置５０は、ＳＲモータ１に対し、所定の制御電流を供給する。
【００３９】
複数の巻線３のそれぞれは、ステータ２の複数のステータ突極２ｂのそれぞれに、円周方向に順に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順にて、集中巻にて巻装されている。図２においては、ステータ突極Ｓ１にＵ相の巻線Ｕ１が巻装され、ステータ突極Ｓ２にＶ相の巻線Ｖ１が巻装され、ステータ突極Ｓ３にＷ相の巻線Ｗ１が巻装され、ステータ突極Ｓ４にＵ相の巻線Ｕ２が巻装され、ステータ突極Ｓ５にＶ相の巻線Ｖ２が巻装され、ステータ突極Ｓ６にＷ相の巻線Ｗ２が巻装されている。
【００４０】
次に、図３に基づきＳＲモータ装置Ａの構成について説明する。ＳＲモータ装置Ａは、ＳＲモータ１と、ＳＲモータ１に制御電流を供給するモータ駆動装置５０を備える。まず、上述のようにＳＲモータ１の複数のステータ突極２ｂに巻装される複数の巻線３の結線について説明する。
【００４１】
Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２およびＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２は、それぞれ互いに並列に接続されている。そして、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２の一端Ｕｎ、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２の一端ＶｎおよびＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２の一端Ｗｎは、それぞれ非接地の中性点ｎに接続されている。一方、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２の他端Ｕｓ、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２の他端ＶｓおよびＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２の他端Ｗｓは、それぞれ互いに接続されていない。他端Ｕｓ、Ｖｓ、Ｗｓには外部から制御電流が供給される。すなわち、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２およびＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２は、所謂スター結線構造となっており、他端Ｕｓ、Ｖｓ、Ｗｓには外部から制御電流が供給される。
【００４２】
モータ駆動装置５０は、インバータ６０と、駆動制御部７０とを備えており、電圧値ＤＣ７２Ｖの電源８０と、ＳＲモータ１の巻線３の間に接続され、ＳＲモータ１に制御電流を供給する。インバータ６０は、第１乃至第３のハーフブリッジ６１、６２、６３を備えており、所謂３相インバータである。
【００４３】
第１のハーフブリッジ６１は、第１および第２の半導体スイッチ素子６１ａ、６１ｂを備えており、第１および第２の半導体スイッチ素子６１ａ、６１ｂは、接続点ａ（第１の接続点）にて直列に接続されている。本実施形態において、第１および第２の半導体スイッチ素子６１ａ、６１ｂは、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下これを略し単に「ＭＯＳＦＥＴ」という。）であり、それぞれに還流ダイオード６１ｃ、６１ｄが逆並列接続されている。
【００４４】
すなわち、第１および第２の半導体スイッチ素子６１ａ、６１ｂのドレイン端子には、還流ダイオード６１ｃ、６１ｄのカソード端子が接続され、第１および第２の半導体スイッチ素子６１ａ、６１ｂのソース端子には、還流ダイオード６１ｃ、６１ｄのアノード端子が接続されている。そして、第１の半導体スイッチ素子６１ａのソース端子と第２の半導体スイッチ素子６１ｂのドレイン端子が接続点ａ（第１の接続点）にて直列に接続され、第１のハーフブリッジ６１は形成される。
【００４５】
第２のハーフブリッジ６２は、第３および第４の半導体スイッチ素子６２ａ、６２ｂを備えており、第３および第４の半導体スイッチ素子６２ａ、６２ｂは、接続点ｂ（第２の接続点）にて直列に接続されている。本実施形態において、第３および第４の半導体スイッチ素子６２ａ、６２ｂは、ＭＯＳＦＥＴであり、それぞれに還流ダイオード６２ｃ、６２ｄが逆並列接続されている。
【００４６】
すなわち、第３および第４の半導体スイッチ素子６２ａ、６２ｂのドレイン端子には、還流ダイオード６２ｃ、６２ｄのカソード端子が接続され、第３および第４の半導体スイッチ素子６２ａ、６２ｂのソース端子には、還流ダイオード６２ｃ、６２ｄのアノード端子が接続されている。そして、第３の半導体スイッチ素子６２ａのソース端子と第４の半導体スイッチ素子６２ｂのドレイン端子が接続点ｂ（第２の接続点）にて直列に接続され、第２のハーフブリッジ６２は形成される。
【００４７】
第３のハーフブリッジ６３は、第５および第６の半導体スイッチ素子６３ａ、６３ｂを備えており、第５および第６の半導体スイッチ素子６３ａ、６３ｂは、接続点ｃ（第３の接続点）にて直列に接続されている。本実施形態において、第５および第６の半導体スイッチ素子６３ａ、６３ｂは、ＭＯＳＦＥＴであり、それぞれに還流ダイオード６３ｃ、６３ｄが逆並列接続されている。
【００４８】
すなわち、第５および第６の半導体スイッチ素子６３ａ、６３ｂのドレイン端子には、還流ダイオード６３ｃ、６３ｄのカソード端子が接続され、第５および第６の半導体スイッチ素子６３ａ、６３ｂのソース端子には、還流ダイオード６３ｃ、６３ｄのアノード端子が接続されている。そして、第５の半導体スイッチ素子６３ａのソース端子と第６の半導体スイッチ素子６３ｂのドレイン端子が接続点ｃ（第３の接続点）にて直列に接続され、第３のハーフブリッジ６３は形成される。
【００４９】
第１乃至第３のハーフブリッジ６１、６２、６３は、それぞれの第１、第３、第５の半導体スイッチ素子６１ａ、６２ａ、６３ａのドレイン端子が接続点ｄに接続されるとともに、それぞれの第２、第４、第６の半導体スイッチ素子６１ｂ、６２ｂ、６３ｂのソース端子が接続点ｅに接続されている。これにより、第１乃至第３のハーフブリッジ６１、６２、６３は、互いに並列に接続され、第１乃至第３のハーフブリッジ６１、６２、６３により３相インバータであるインバータ６０が形成される。
【００５０】
インバータ６０の接続点ｄは、電源８０の正極に、接続点ｅは電源の負極にそれぞれ接続されている。そして、第１乃至第６の半導体スイッチ素子（６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂ）のオンオフ動作により、電源８０からインバータ６０を介してＳＲモータ１に制御電流が供給される。
【００５１】
駆動制御部７０は、第１乃至第６の半導体スイッチ素子（６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂ）のゲート端子とソース端子に接続され、第１乃至第６の半導体スイッチ素子（６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂ）をそれぞれオン、オフ駆動させる駆動信号を生成し、第１乃至第６の半導体スイッチ素子（６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂ）に駆動信号を供給する。
【００５２】
インバータ６０の接続点ｄは、電源８０の正極に、接続点ｅは電源の負極にそれぞれ接続されている。一方、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２の他端Ｕｓは、供給線ｌ１により接続点ａ（第１の接続点）に接続され、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２の他端Ｖｓは、供給線ｌ２により接続点ｂ（第２の接続点）に接続され、Ｗ相の巻線Ｗ１、Ｗ２の他端Ｗｓは、供給線ｌ３により接続点ｃ（第３の接続点）に接続される。そして、駆動制御部７０から供給される駆動信号により、第１乃至第６の半導体スイッチ素子（６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂ）がオンオフ動作され、電源８０からインバータ６０を介してＳＲモータ１のＵ相の巻線Ｕ１、Ｕ２、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２およびＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２に制御電流が供給される。
【００５３】
図４に基づき、巻線３のステータ突極２ｂへの巻装構造について説明する。図４は、巻線３が巻装されたステータ突極２ｂを平面上に展開した図である。上述のように、ステータ突極Ｓ１にＵ相の巻線Ｕ１が巻装され、ステータ突極Ｓ２にＶ相の巻線Ｖ１が巻装され、ステータ突極Ｓ３にＷ相の巻線Ｗ１が巻装され、ステータ突極Ｓ４にＵ相の巻線Ｕ２が巻装され、ステータ突極Ｓ５にＶ相の巻線Ｖ２が巻装され、ステータ突極Ｓ６にＷ相の巻線Ｗ２が巻装されている。ここで、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２およびＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２は、全て同方向に巻かれており、本実施形態では、紙面視において、全て反時計方向に巻かれている。
【００５４】
上述のように、ステータ突極２ｂの数を「６」とし、ブロック４ｂの数を「４」とし、ステータ突極２ｂのそれぞれに円周方向に順に、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｗ相の巻線Ｗ１、Ｕ相の巻線Ｕ２、Ｖ相の巻線Ｖ２をＷ相の巻線Ｗ２を巻装するＳＲモータ１とすることで、３相のインバータ６０により動作するＳＲモータ装置Ａとすることができる。これにより、例えば、図１２に示す従来例のインバータ６００に対し、半導体スイッチ素子の数を２つ減らすことができ、モータ駆動装置のコストの低減および小型化を実現することができる。
【００５５】
次に、図５から図９に基づき、本実施形態のＳＲモータ装置Ａの動作について説明する。図５は、一の方向にＳＲモータのロータを回転させるときに、駆動制御部が、第１乃至第６の半導体スイッチ素子に供給する動作信号を示すタイミングチャート図である。図６は、図５の動作信号が駆動制御部から第１乃至第６の半導体スイッチ素子に供給されたときに巻線に流れる電流を示す図である。
【００５６】
図７から図９は、図５に示す動作信号を駆動制御部７０から第１乃至第６の半導体スイッチ素子に供給するタイミング、および、図５に示す動作信号が駆動制御部７０から第１乃至第６の半導体スイッチ素子に供給されたときのＳＲモータのロータの動作を説明する図である。
【００５７】
図５において、動作信号ＵＨは駆動制御部７０から第１の半導体スイッチ素子６１ａに供給される信号であり、動作信号ＵＬは駆動制御部７０から第２の半導体スイッチ素子６１ｂに供給される動作信号である。動作信号ＶＨは駆動制御部７０から第３の半導体スイッチ素子６２ａに供給される信号であり、動作信号ＶＬは駆動制御部７０から第４の半導体スイッチ素子６２ｂに供給される動作信号である。動作信号ＷＨは駆動制御部７０から第５の半導体スイッチ素子６３ａに供給される信号であり、動作信号ＷＬは駆動制御部７０から第６の半導体スイッチ素子６３ｂに供給される動作信号である。
【００５８】
ここで、縦軸は、各動作信号（ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬ）のオンオフを示し、各動作信号（ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬ）は、第１乃至第６の半導体スイッチ素子（６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂ）にオン動作を指令するときは「１」であり、オフ動作を指令するときは「０」である。また、横軸は、時刻Ｔを示し、時刻Ｔ０から時刻Ｔ６が、駆動制御部７０から供給される動作信号の一周期を示し、時刻Ｔ０から時刻Ｔ６は電気角３６０°に相当する。
【００５９】
ここで、時刻Ｔ０から時刻Ｔ６は、（１）時刻Ｔ０から時刻Ｔ１、（２）時刻Ｔ１から時刻Ｔ２、（３）時刻Ｔ２から時刻Ｔ３、（４）時刻Ｔ３から時刻Ｔ４、（５）刻Ｔ４から時刻Ｔ５、（６）時刻Ｔ５から時刻Ｔ６に６等分されており、それらは電気角６０°に相当する。
【００６０】
同図は、一の方向にＳＲモータのロータを回転させるときの駆動制御部７０からの各動作信号（ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬ）を示したものであり、（１）時刻Ｔ０から時刻Ｔ１においては、動作信号ＵＨ、ＶＬが「１」であり、（２）時刻Ｔ１から時刻Ｔ２においては、動作信号ＶＬ、ＷＨが「１」であり、（３）時刻Ｔ２から時刻Ｔ３においては、動作信号ＵＬ、ＷＨが「１」である。また、（４）時刻Ｔ３から時刻Ｔ４においては、動作信号ＵＬ、ＶＨが「１」であり、（５）時刻Ｔ４から時刻Ｔ５においては、動作信号ＶＨ、ＷＬが「１」であり、（６）時刻Ｔ５から時刻Ｔ６においては、動作信号ＵＨ、ＷＬが「１」である。
【００６１】
次に、図６に基づき、図５に示す動作信号（ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬ）が駆動制御部７０から第１乃至第６の半導体スイッチ素子（６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂ）に供給されたときにＵ相乃至Ｗ相の巻線（Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２）に流れる電流を説明する。
【００６２】
（１）時刻Ｔ０から時刻Ｔ１において、動作信号ＵＨ、ＶＬが「１」となると、第１および第４の半導体スイッチ素子６１ａ、６２ｂがオンとなり、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２からＶ相の巻線Ｖ１、Ｖ２に電流が流れる。（２）時刻Ｔ１から時刻Ｔ２において、動作信号ＶＬ、ＷＨが「１」となると、第４および第５の半導体スイッチ素子６２ｂ、６３ａがオンとなり、Ｗ相の巻線Ｗ１、Ｗ２からＶ相の巻線Ｖ１、Ｖ２に電流が流れる。
【００６３】
（３）時刻Ｔ２から時刻Ｔ３において、動作信号ＵＬ、ＷＨが「１」となると、第２および第５の半導体スイッチ素子６１ｂ、６３ａがオンとなり、Ｗ相の巻線Ｗ１、Ｗ２からＵ相の巻線Ｕ１、Ｕ２に電流が流れる。（４）時刻Ｔ３から時刻Ｔ４において、動作信号ＵＬ、ＶＨが「１」となると、第２および第３の半導体スイッチ素子６１ｂ、６２ａがオンとなり、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２からＵ相の巻線Ｕ１、Ｕ２に電流が流れる。
【００６４】
（５）時刻Ｔ４から時刻Ｔ５において、動作信号ＶＨ、ＷＬが「１」となると、第３および第６の半導体スイッチ素子６２ａ、６３ｂがオンとなり、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２からＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２に電流が流れる。（６）時刻Ｔ５から時刻Ｔ６において、動作信号ＵＨ、ＷＬが「１」となると、第１および第６の半導体スイッチ素子６１ａ、６３ｂがオンとなり、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２からＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２に電流が流れる。
【００６５】
ここで、（１）では、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２からＶ相の巻線Ｖ１、Ｖ２に向けて電流が流れ、その後制御電流が転流され、（２）では、Ｗ相の巻線Ｗ１、Ｗ２からＶ相の巻線Ｖ１、Ｖ２に向けて電流が流れる。そのため、（１）および（２）では、ともにＶ相の巻線Ｖ１、Ｖ２に同方向の電流が流れるため、（１）にてＶ相の巻線Ｖ１、Ｖ２に蓄えられた電気エネルギーは、（２）にて打ち消されることなく有効に利用される。そのため、（１）から（２）への制御電流の転流が効率よく円滑になされる。
【００６６】
同様に、（２）では、Ｗ相の巻線Ｗ１、Ｗ２からＶ相の巻線Ｖ１、Ｖ２に向けて電流が流れ、その後制御電流が転流され、（３）では、Ｗ相の巻線Ｗ１、Ｗ２からＵ相の巻線Ｕ１、Ｕ２に向けて電流が流れる。そのため、（２）および（３）では、ともにＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２に同方向の電流が流れるため、（２）にてＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２に蓄えられた電気エネルギーは、（３）にて打ち消されることなく、有効に利用される。そのため、（２）から（３）への制御電流の転流が効率よく円滑になされる。
【００６７】
（３）では、Ｗ相の巻線Ｗ１、Ｗ２からＵ相の巻線Ｕ１、Ｕ２に向けて電流が流れ、その後制御電流が転流され、（４）では、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２からＵ相の巻線Ｕ１、Ｕ２に向けて電流が流れる。そのため、（３）および（４）では、ともにＵ相の巻線Ｕ１、Ｕ２に同方向の電流が流れるため、（３）にてＵ相の巻線Ｕ１、Ｕ２に蓄えられた電気エネルギーは、（４）にて打ち消されることなく有効に利用される。そのため、（３）から（４）への制御電流の転流が効率よく円滑になされる。
【００６８】
（４）では、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２からＵ相の巻線Ｕ１、Ｕ２に向けて電流が流れ、その後制御電流が転流され、（５）では、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２からＵ相の巻線Ｗ１、Ｗ２に向けて電流が流れる。そのため、（４）および（５）では、ともにＶ相の巻線Ｖ１、Ｖ２に同方向の電流が流れるため、（４）にてＶ相の巻線Ｖ１、Ｖ２に蓄えられた電気エネルギーは、（５）にて打ち消されることなく、有効に利用される。そのため、（４）から（５）への制御電流の転流が効率よく円滑になされる。
【００６９】
（５）では、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２からＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２に向けて電流が流れ、その後制御電流が転流され、（６）では、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２からＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２に向けて電流が流れる。そのため、（５）および（６）では、ともにＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２に同方向の電流が流れるため、（５）にてＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２に蓄えられた電気エネルギーは、（６）にて打ち消されることなく有効に利用される。そのため、（５）から（６）への制御電流の転流が効率よく円滑になされる。
【００７０】
このように（１）から（６）の電気角３６０°の一周期において、転流が効率よく円滑になされる。そして、その後、（６）から（１）への制御電流の転流においても、（６）では、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２からＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２に向けて電流が流れ、その後制御電流が転流され、（１）では、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２からＶ相の巻線Ｖ１、Ｖ２に向けて電流が流れる。そのため、（６）および（１）では、ともにＵ相の巻線Ｕ１、Ｕ２に同方向の電流が流れるため、（６）にてＵ相の巻線Ｕ１、Ｕ２に蓄えられた電気エネルギーは、（１）にて打ち消されることなく有効に利用される。そのため、（６）から（１）への制御電流の転流が効率よく円滑になされる。この結果、（１）から（６）の転流が順次繰り替えられても各転流は効率よく円滑になされる。
【００７１】
次に、図７から図９に基づき、図５に示す動作信号（ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬ）を駆動制御部７０から第１乃至第６の半導体スイッチ素子（６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂ）に供給するタイミング、および、図５に示す動作信号（ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬ）が駆動制御部７０から第１乃至第６の半導体スイッチ素子（６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂ）を供給されたときのＳＲモータ１のロータ４の動作等を説明する。なお、図７に示すように、ロータ４を紙面視にて、時計方向ＣＷに回転させる場合につき説明する。
【００７２】
図７から図９において、基準線ＢＬ１は、ＳＲモータ１のシャフト１２の軸心Ｏとステータ突極Ｓ１の円周方向の中央を結んだ線であり、ステータ突極Ｓ１の基準位置を示す線であり、基準線ＢＬ２は、ＳＲモータ１のシャフト１２の軸心ＯからブロックＲ４の円周方向の中央を結んだ線であり、ブロックＲ４の基準位置を示す線である。また、回転角度ξは、図７から図１２においては、基準線ＢＬ１に対する基準線ＢＬ２の相対角度を示し、回転角度ξは、ステータ２に対するロータ４の回転角度を示すものである。なお、回転角度ξは、図７から図９においては、時計方向ＣＷを正とする。
【００７３】
本実施形態のモータ駆動装置５０は、ＳＲモータ１に取り付けられたレゾルバ１０にてステータ２に対するロータ４の回転角度ξを検出し、検出された回転角度ξに基づき駆動制御部７０から供給する動作信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬ）を制御し、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２、およびＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２へ制御電流を供給する。
【００７４】
図７では、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２およびＶ相の巻線Ｖ１、Ｖ２への制御電流の供給を開始するタイミング、すなわち、図５にて「時刻Ｔ０」と設定し、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２およびＶ相の巻線Ｖ１、Ｖ２への制御電流の供給を開始するときのＳＲモータ１が示される。ここで、同図では、ステータ突極Ｓ１に対して、ブロックＲ４が回転角度ξ（Ｔ０）の位置の状態のＳＲモータ１が示される。本実施形態では、回転角度ξ（Ｔ０）は「３０°」に設定され、レゾルバ１０により検出される回転角度ξが「３０°」のときに「時刻Ｔ０」と設定され、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２およびＶ相の巻線Ｖ１、Ｖ２への制御電流の供給を開始する。
【００７５】
さらに、同図は、回転角度ξ（Ｔ０）のときに、ＳＲモータ１に形成される磁束φ０ａ、φ０ｂ、およびロータ４の動作を示す。回転角度ξ（Ｔ０）のとき、ブロックＲ１は、ステータ突極Ｓ１、Ｓ２に対し、ブロックＲ１の円周方向中央とステータ突極Ｓ２の円周方向中央が、それぞれ径方向に略正対した位置にある。一方、ステータ突極Ｓ１の反時計方向ＣＣＷ端に対するブロックＲ４の時計方向ＣＷ端の位置は、磁路が形成される程度に反時計方向ＣＣＷに若干ずれている。
【００７６】
従って、Ｕ相の巻線Ｕ１およびＶ相の巻線Ｖ１に制御電流が供給されると、順に、ステータ突極Ｓ２、ブロックＲ１、ステータ突極Ｓ１、ステータ本体２ａを経路とする磁束φ０ａが流れる。ここで、ロータ本体４ａは、非磁性導電材料であるアルミ合金にて形成されているため、磁束φ０ａはロータ本体４ａに漏れることはない。
【００７７】
同様に、回転角度ξ（Ｔ０）のとき、ブロックＲ３は、ステータ突極Ｓ４，Ｓ５に対し、ブロックＲ３の円周方向中央とステータ突極Ｓ５の円周方向中央とが、径方向に略正対した位置にある。一方、ステータ突極Ｓ４の反時計方向ＣＣＷ端に対するブロックＲ３の時計方向ＣＷ端の位置は、磁路が形成される程度に反時計方向ＣＣＷに若干ずれている。
【００７８】
従って、Ｕ相の巻線Ｕ２およびＶ相の巻線Ｖ２に制御電流が供給されると、順に、ステータ突極Ｓ５、ブロックＲ３、ステータ突極Ｓ４、ステータ本体２ａを経路とする磁束φ０ｂが流れる。こで、ロータ本体４ａは、非磁性導電材料であるアルミ合金にて形成されているため、磁束φ０ｂはロータ本体４ａに漏れることはない。
【００７９】
このとき、上記に示す磁束φ０ａ、φ０ｂの経路のインダクタンスを増大させようとする作用がＳＲモータ１に生じる。ここで、磁束φ０ａ、φ０ｂの磁束量は、一つには、ステータ突極Ｓ１、Ｓ２とブロックＲ１との対向面積と、ステータ突極Ｓ４、Ｓ５とブロックＲ３との対向面積の総和を大きくすることにより増大する。そのため、磁束φ０ａ、φ０ｂの磁束量を増大させるべく、ブロックＲ１、Ｒ３には、ロータ４を時計方向ＣＷに回転させる吸引力が生じる。この吸引力によるリラクタンストルクにより、結果としてロータ４は、時計方向ＣＷに回転する。
【００８０】
ここで、次の転流までＵ相の巻線Ｕ１、Ｕ２およびＶ相の巻線Ｖ１、Ｖ２に制御電流が供給されるのは、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの電気角６０°の時間であり、そのときロータ４は、機械角「３０°」回転する。
【００８１】
図８では、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２およびＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２への制御電流の供給を開始するタイミング、すなわち、図５にて「時刻Ｔ１」と設定し、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２およびＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２への制御電流の供給を開始するときのＳＲモータ１が示される。ここで、同図では、ステータ突極Ｓ１に対して、ブロックＲ４が回転角度ξ（Ｔ１）の位置の状態のＳＲモータ１が示される。本実施形態では、回転角度ξ（Ｔ１）は「６０°」に設定され、レゾルバ１０により検出される回転角度ξが「６０°」のときに「時刻Ｔ１」と設定され、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２およびＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２への制御電流の供給を開始する。
【００８２】
さらに、同図は、回転角度ξ（Ｔ１）のときに、ＳＲモータ１に形成される磁束φ１ａ、φ１ｂ、およびロータ４の動作を示す。回転角度ξ（Ｔ１）のとき、ブロックＲ２は、ステータ突極Ｓ２、Ｓ３に対し、ブロックＲ２の円周方向中央とステータ突極Ｓ３の円周方向中央が、径方向に略正対した位置にある。一方、ステータ突極Ｓ２の反時計方向ＣＣＷ端に対するブロックＲ２の時計方向ＣＷ端の位置は、磁路が形成される程度に反時計方向ＣＣＷに若干ずれている。
【００８３】
従って、Ｖ相の巻線Ｖ１およびＷ相の巻線Ｗ１に制御電流が供給されると、順に、ステータ突極Ｓ２、ブロックＲ２、ステータ突極Ｓ３、ステータ本体２ａを経路とする磁束φ１ａが流れる。ここで、ロータ本体４ａは、非磁性導電材料であるアルミ合金にて形成されているため、磁束φ１ａはロータ本体４ａに漏れることはない。
【００８４】
同様に、回転角度ξ（Ｔ１）のとき、ブロックＲ４は、ステータ突極Ｓ５，Ｓ６に対し、ブロックＲ４の円周方向中央とステータ突極Ｓ６の円周方向中央が、径方向に略正対した位置にある。一方、ステータ突極Ｓ５の反時計方向ＣＣＷ端に対するブロックＲ４の時計方向ＣＷ端の位置は、磁路が形成される程度に反時計方向ＣＣＷに若干ずれている。
【００８５】
従って、Ｖ相の巻線Ｖ２およびＷ相の巻線Ｗ２に制御電流が供給されると、順に、ステータ突極Ｓ５、ブロックＲ４、ステータ突極Ｓ６、ステータ本体２ａを経路とする磁束φ１ｂが流れる。こで、ロータ本体４ａは、非磁性導電材料であるアルミ合金にて形成されているため、磁束φ０ｂはロータ本体４ａに漏れることはない。
【００８６】
このとき、上記に示す磁束φ１ａ、φ１ｂの経路のインダクタンスを増大させようとする作用がＳＲモータ１に生じる。ここで、磁束φ１ａ、φ１ｂの磁束量は、一つには、ステータ突極Ｓ２、Ｓ３とブロックＲ２との対向面積と、ステータ突極Ｓ５、Ｓ６とブロックＲ４との対向面積の総和を大きくすることにより増大する。そのため、磁束φ１ａ、φ１ｂの磁束量を増大させるべく、ブロックＲ２、Ｒ４には、ロータ４を時計方向ＣＷに回転させる吸引力が生じる。この吸引力によるリラクタンストルクにより、結果としてロータ４は、時計方向ＣＷに回転する。
【００８７】
ここで、次の転流までＶ相の巻線Ｖ１、Ｖ２およびＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２に制御電流が供給されるのは、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの電気角６０°の時間であり、そのときロータ４は、機械角「３０°」回転する。
【００８８】
図９では、Ｗ相の巻線Ｗ１、Ｗ２およびＵ相の巻線Ｕ２、Ｕ１への制御電流の供給を開始するタイミング、すなわち、図５にて「時刻Ｔ２」と設定し、Ｗ相の巻線Ｗ１、Ｗ２およびＵ相の巻線Ｕ２、Ｕ１への制御電流の供給を開始するときのＳＲモータ１が示される。ここで、同図では、ステータ突極Ｓ１に対して、ブロックＲ４が回転角度ξ（Ｔ２）の位置の状態のＳＲモータ１が示される。本実施形態では、回転角度ξ（Ｔ２）は「９０°」に設定され、レゾルバ１０により検出される回転角度ξが「９０°」のときに「時刻Ｔ２」と設定され、Ｗ相の巻線Ｗ１、Ｗ２およびＵ相の巻線Ｕ２、Ｕ１への制御電流の供給を開始する。
【００８９】
さらに、同図は、回転角度ξ（Ｔ２）のときに、ＳＲモータ１に形成される磁束φ２ａ、φ２ｂ、およびロータ４の動作を示す。回転角度ξ（Ｔ２）のとき、ブロックＲ３は、ステータ突極Ｓ３、Ｓ４に対し、ブロックＲ３の円周方向中央とステータ突極Ｓ４の円周方向中央が、径方向に略正対した位置にある。一方、ステータ突極Ｓ３の反時計方向ＣＣＷ端に対するブロックＲ３の時計方向ＣＷ端の位置は、磁路が形成される程度に反時計方向ＣＣＷに若干ずれている
【００９０】
従って、Ｗ相の巻線Ｗ１およびＵ相の巻線Ｕ２に制御電流が供給されると、順に、ステータ突極Ｓ４、ブロックＲ３、ステータ突極Ｓ３、ステータ本体２ａを経路とする磁束φ２ａが流れる。ここで、ロータ本体４ａは、非磁性導電材料であるアルミ合金にて形成されているため、磁束φ２ａはロータ本体４ａに漏れることはない。
【００９１】
同様に、回転角度ξ（Ｔ２）のとき、ブロックＲ１は、ステータ突極Ｓ６、Ｓ１に対し、ブロックＲ１の円周方向中央とステータ突極Ｓ１の円周方向中央が、径方向に略正対した位置にある。一方、ステータ突極Ｓ６の反時計方向ＣＣＷ端に対するブロックＲ１の時計方向ＣＷ端の位置は、磁路が形成される程度に反時計方向ＣＣＷに若干ずれている。
【００９２】
従って、Ｗ相の巻線Ｗ２およびＵ相の巻線Ｕ１に制御電流が供給されると、順に、ステータ突極Ｓ１、ブロックＲ１、ステータ突極Ｓ６、ステータ本体２ａを経路とする磁束φ２ｂが流れる。こで、ロータ本体４ａは、非磁性導電材料であるアルミ合金にて形成されているため、磁束φ０ｂはロータ本体４ａに漏れることはない。
【００９３】
このとき、上記に示す磁束φ２ａ、φ２ｂの経路のインダクタンスを増大させようとする作用がＳＲモータ１に生じる。ここで、ここで、磁束φ２ａ、φ２ｂの磁束量は、一つには、ステータ突極Ｓ３、Ｓ４とブロックＲ３との対向面積と、ステータ突極Ｓ６、Ｓ１とブロックＲ１との対向面積の総和を大きくすることにより増大する。そのため、磁束φ２ａ、φ２ｂの磁束量を増大させるべく、ブロックＲ３、Ｒ１には、ロータ４を時計方向ＣＷに回転させる吸引力が生じる。この吸引力によるリラクタンストルクにより、結果としてロータ４は、時計方向ＣＷに回転する。
【００９４】
ここで、次の転流までＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２およびＵ相の巻線Ｕ２、Ｕ１に制御電流が供給されるのは、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの電気角６０°の時間であり、そのときロータ４は、機械角「３０°」回転する。
【００９５】
このように、電気角６０°毎にロータ４は機械角３０°回転するため、モータ駆動装置５０からＳＲモータ１に供給される制御電流が一周期（電気角３６０°）毎に、ロータ４は機械角１８０°回転する。そして、この制御電流を所定時間供給することにロータ４は連続的に回転する。
【００９６】
次に、本実施形態のＳＲモータ１の音振動の低減効果について、図１０に基づき説明する。図１０は、ＳＲモータのロータが回転動作するときに、ＳＲモータに生じる磁束によりステータに作用する力を示す図である。同図では、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２およびＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２に制御電流が供給された場合が示されている。
【００９７】
Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２およびＷ相の巻線Ｗ２、Ｗ１に制御電流が供給されると、順に、ステータ突極Ｓ１、ブロックＲ１、ステータ突極Ｓ６、ステータ本体２ａを経路とする磁束φ２ａが流れるとともに、順に、ステータ突極Ｓ４、ブロックＲ３、ステータ突極Ｓ３、ステータ本体２ａを経路とする磁束φ２ｂが流れる。
【００９８】
このとき、磁束φ２ａ、φ２ｂを形成する磁束線の経路を短くすべく作用する径方向の力として、力Ｆ１がステータ突極Ｓ１とブロックＲ１との間に、力Ｆ２がステータ突極Ｓ６とブロックＲ１との間に、力Ｆ３がステータ突極Ｓ４とブロックＲ３との間に、力Ｆ４がステータ突極Ｓ３とブロックＲ３との間に生じ、それらの力（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４）は、４箇所に分散して生じている。そして、それらの力（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４）により、ステータ２は変形し、ＳＲモータ１に生じる音振動の原因となる。
【００９９】
ここで、図１３に示す従来方式のＳＲモータ１００は、径方向の力として機械角１８０°対向の２箇所の位置に力（Ｆ１０、Ｆ２０）が集中して生じる。一方、本実施形態のＳＲモータ１の力（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４）は４箇所に分散して生じているため、力（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４）は力（Ｆ１０、Ｆ２０）に比して小さくなる。また、力（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４）は４箇所に分散して生じているため、ステータ２の変形は従来方式に比して小さくなる。そのため、ＳＲモータ１に生じる音振動は低減される。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の実施形態におけるＳＲモータの縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態におけるＳＲモータの横断面図である。
【図３】本発明の実施形態におけるＳＲモータ装置のシステムブロック図である。
【図４】本発明の実施形態におけるステータ突極を平面上に展開した図である。
【図５】駆動制御部が、半導体スイッチ素子に供給する動作信号を示すタイミングチャート図である。
【図６】図５に示す動作信号が半導体スイッチ素子に供給されたときに巻線に流れる電流を示す図である
【図７】時刻Ｔ０から時刻Ｔ１において、図５に示す動作信号が半導体スイッチ素子に供給されたときのＳＲモータのロータの動作を説明する図である。
【図８】時刻Ｔ１から時刻Ｔ２において、図５に示す動作信号が半導体スイッチ素子に供給されたときのＳＲモータのロータの動作を説明する図である。
【図９】時刻Ｔ２から時刻Ｔ３において、図５に示す動作信号が半導体スイッチ素子に供給されたときのＳＲモータのロータの動作を説明する図である。
【図１０】本発明の実施形態におけるＳＲモータのロータが回転動作するときに、ステータに作用する力を示す図である。
【図１１】従来例におけるＳＲモータの横断面図である。
【図１２】従来例におけるＳＲモータ装置のシステムブロック図である。
【図１３】従来例におけるＳＲモータのロータが回転動作するときに、ステータに作用する力を示す図である。
【符号の説明】
【０１０１】
Ａ ＳＲモータ装置
１ スイッチトリラクタンスモータ
２ ステータ
２ａ ステータ本体
２ｂ ステータ突極
３ 巻線
４ ロータ
４ａ ロータ本体
４ｂ ブロック
５０ モータ駆動装置
６０ インバータ
６１ 第１のハーフブリッジ
６１ａ 第１の半導体スイッチング素子
６１ｂ 第２の半導体スイッチング素子
６２ 第２のハーフブリッジ
６２ａ 第３の半導体スイッチング素子
６２ｂ 第４の半導体スイッチング素子
６３ 第３のハーフブリッジ
６２ａ 第５の半導体スイッチング素子
６２ｂ 第６の半導体スイッチング素子
６１ｃ、６１ｄ、６２ｃ、６２ｄ、６３ｃ、６３ｄ 還流ダイオード
７０ 駆動制御部
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４ 凹部
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ ブロック
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スイッチトリラクタンスモータに関し、特に３相インバータを備えるモータ駆動装置で駆動するスイッチトリラクタンスモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１１に、一般的な従来のスイッチトリラクタンスモータ１００の横断面図を示す。一般に、スイッチトリラクタンスモータ（以下「ＳＲモータ」ともいう。）１００は、略円筒状のステータ２００と、ステータ２００の内側に回転自在に配置されたロータ４００とを備えている。ステータ２００は、略円環形状のステータ本体２００ａと、ステータ本体２００ａの内周面から半径方向内側に一体的に突出し、円周方向等ピッチに配置された複数のステータ突極２００ｂを備えおり、複数のステータ突極２００ｂのそれぞれには、巻線３００が集中巻きにて巻装されている。
【０００３】
一方、ロータ４００は、略円環形状のロータ本体４００ａと、ロータ本体４００ａの外周面から半径方向外側に一体的に突出し、円周方向等ピッチに配置された複数のロータ突極４００ｂとを備えている。ここで、図１７に示されるＳＲモータ１００は、ステータ突極２００ｂの数が「６」、ロータ突極４００ｂの数が「４」である。
【０００４】
互いに対向する位置に配置されたステータ突極ＳＳ１、ＳＳ４には、Ｕ相の巻線Ｕ、Ｕが巻装され、互いに対向する位置に配置されたステータ突極ＳＳ２、ＳＳ５には、Ｖ相の巻線Ｖ、Ｖが巻装され、互いに対向する位置に配置されたステータ突極ＳＳ３、ＳＳ６には、Ｗ相の巻線Ｗ、Ｗが巻装されている。
【０００５】
同図は、ＳＲモータ１００のロータ４００が、時計方向ＣＷに回転するときのＳＲモータ１００の磁気回路についても示している。ＳＲモータ１００を時計方向ＣＷに回転させるには、例えば、ロータ突極ＲＲ１とステータ突極ＳＳ１が近接するとともに、ロータ突極ＲＲ３とステータ突極ＳＳ４が近接する場合には、Ｕ相の巻線Ｕ、Ｕに電流を供給し、互いに対向する位置に配置されたステータ突極ＳＳ１、ＳＳ４に磁界を生じさせる。
【０００６】
この磁界により、ＳＲモータ１００には、順に、ステータ突極ＳＳ１、ロータ突極ＲＲ１、ロータ本体部４００ａ、ロータ突極ＲＲ３、ステータ突極ＳＳ２、ステータ本体部２００ａ、ステータ突極ＳＳ１を磁気回路とする磁束φ１、φ２が形成される。このとき、磁束φ１、φ２の経路のインダクタンスを増加させようとするリラクタンストルクが生じる。そして、インダクタンスを増加させるために、ステータ突極ＳＳ１とロータ突極ＲＲ１、およびステータ突極ＳＳ２とロータ突極ＲＲ２の対向面積を増加させるべく、ロータ突極ＲＲ１はステータ突極ＳＳ１に、ロータ突極ＲＲ３はステータ突極ＳＳ４に引き付けられ、ロータ４００は時計方向ＣＷに回転する。
【０００７】
このように、ロータ突極４００ｂとステータ突極２００ｂの相対位置に応じ、Ｕ相の巻線Ｕ、Ｕ、Ｖ相の巻線Ｖ、Ｖ、Ｗ相の巻線Ｗ、Ｗの順に、或いはＵ相の巻線Ｕ、Ｕ、Ｗ相の巻線Ｗ、Ｗ、Ｖ相の巻線Ｖ、Ｖの順に、順次独立して電流を流すことにより、ロータ４００を所定の方向に回転させることができる。上記においては、ステータ突極の数が「６」、ロータ突極の数が「４」のＳＲモータを例にして、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線、Ｗ相の巻線に順次独立して電流を供給することにより、ロータを回転させることについて説明したが、ステータ突極の数が「６」、ロータ突極の数が「４」のＳＲモータに限られず、従来のＳＲモータのロータは、一般にＵ相の巻線、Ｖ相の巻線、Ｗ相の巻線に順次独立して電流を流すことにより回転する。
【０００８】
上述のＳＲモータにＵ相の巻線、Ｕ相の巻線Ｕ、Ｕ、Ｖ相の巻線Ｖ、Ｖ、Ｗ相の巻線Ｗ、Ｗの順に、或いはＵ相の巻線Ｕ、Ｕ、Ｗ相の巻線Ｗ、Ｗ、Ｖ相の巻線Ｖ、Ｖの順に、順次独立して電流を供給する手段として、例えば、図１２に示すモータ駆動装置が提案されている（特許文献１）。図１２に示すように、モータ駆動装置５００は、電源８００及びＳＲモータ１００に接続され、ＳＲモータ１００に制御信号を供給するインバータ６００と、インバータ６００に動作信号を供給する駆動制御部７００を備えている。
【０００９】
インバータ６００は、第１乃至第４のハーフブリッジ（６１０、６２０、６３０、６４０）を備えている。第１のハーフブリッジ６１０は、接続点ａａにて直列に接続された半導体スイッチ素子６１０ａ、６１０ｂからなり、第２のハーフブリッジ６２０は、接続点ｂｂにて直列に接続された半導体スイッチ素子６２０ａ、６２０ｂからなり、第３のハーフブリッジ６３０は、接続点ｃｃにて直列に接続された半導体スイッチ素子６３０ａ、６３０ｂからなり、第４のハーフブリッジ６４０は、接続点ｄｄにて直列に接続された半導体スイッチ素子６４０ａ、６４０ｂからなる。このように、インバータ６００においては、合計８個の半導体スイッチ素子（６１０ａ、６１０ｂ、６２０ａ、６２０ｂ、６３０ａ、６３０ｂ、６４０ａ、６４０ｂ）が用いられている。
【００１０】
駆動制御部７００は、インバータ６００のそれぞれの半導体スイッチ素子（６１０ａ、６１０ｂ、６２０ａ、６２０ｂ、６３０ａ、６３０ｂ、６４０ａ、６４０ｂ）に接続されており、それぞれの半導体スイッチ素子（６１０ａ、６１０ｂ、６２０ａ、６２０ｂ、６３０ａ、６３０ｂ、６４０ａ、６４０ｂ）のオンオフを制御する。電源８００の正極は半導体スイッチ素子（６１０ａ、６２０ａ、６３０ａ、６４０ａ）に接続され、電源８００の負極は半導体スイッチ素子（６１０ｂ、６２０ｂ、６３０ｂ、６４０ｂ）に接続される。
【００１１】
Ｕ相の巻線Ｕ、Ｖ相の巻線ＶおよびＷ相の巻線Ｗのそれぞれの一端は中性点ｍに接続されるとともに、中性点ｍは供給線Ｌ１にて第１のハーフブリッジ６１０の接続点ａａに、Ｕ相の巻線Ｕの他端は供給線Ｌ２にて第２のハーフブリッジ６２０の接続点ｂｂに、Ｖ相の巻線Ｖの他端は供給線Ｌ３にて第３のハーフブリッジ６３０の接続点ｃｃに、Ｗ相の巻線Ｗの他端は供給線Ｌ４にて第４のハーフブリッジ６４０の接続点ｄｄにそれぞれ接続される。
【００１２】
ここで、駆動制御部７００からの動作信号により、例えば、半導体スイッチ素子６１０ａおよび半導体スイッチ素子６２０ｂをオンとした場合には、供給線Ｌ１からＵ相の巻線Ｕのみに電流が供給され、半導体スイッチ素子６１０ａおよび半導体スイッチ素子６３０ｂをオンとした場合には、供給線Ｌ１からＶ相の巻線Ｖのみに電流が供給され、半導体スイッチ素子６１０ａおよび半導体スイッチ素子６４０ｂをオンとした場合には、供給線Ｌ１からＷ相の巻線Ｗのみに電流が供給される。
【００１３】
このように、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線、Ｗ相の巻線に順次独立して電流を供給することが求められる従来のＳＲモータに対し、第１乃至第４のハーフブリッジ（６１０、６２０、６３０、６４０）を備えたインバータ６００を用いることにより、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線、Ｗ相の巻線に順次独立して電流を供給することができる。
【特許文献１】特開２００７−２８８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上述のようにＵ相の巻線、Ｖ相の巻線、Ｗ相の巻線に順次独立して電流を供給することが求められる従来のＳＲモータにあっては、ブラシレスモータ等に制御電流を供給するインバータとして一般的に用いられている所謂３相インバータを用いることができない。
【００１５】
３相インバータは、第１乃至第３のハーフブリッジにより形成されるため、３相インバータにより、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線およびＷ相の巻線に制御電流を供給するためには、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線およびＷ相の巻線のそれぞれの一端を非接地の中立点に接続し、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線およびＷ相の巻線のそれぞれの他端を第１乃至第３のハーフブリッジに接続する構成をとる必要がある。
【００１６】
このように、３相インバータにより、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線およびＷ相の巻線に制御電流を供給する場合、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線およびＷ相の巻線に順次独立して電流を供給することができず、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線およびＷ相の巻線のうち、例えば、Ｕ相の巻線とＶ相の巻線のように、同時に少なくとも２つの巻線に制御電流が供給されることとなる。従って、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線およびＷ相の巻線に制御電流を供給する場合、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線およびＷ相の巻線に順次独立して電流を供給することが必要な従来のＳＲモータを駆動させることができない。
【００１７】
ここで、３相インバータは、それぞれ２個の半導体スイッチ素子で形成される第１乃至第３のハーフブリッジにより形成されるため、合計で６個の半導体スイッチ素子で構成される。一方、一般的な従来のＳＲモータは、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線およびＷ相の巻線に順次独立して電流を供給するために、例えば、特許文献１に示すように、第１乃至第４のハーフブリッジを用いた場合には、合計で８個の半導体スイッチ素子が必要となる。そのため、３相インバータに対し、追加して２個の半導体スイッチ素子が必要となってしまい、その分コストが高くなってしまう結果となる。従って、３相インバータにより、ロータを駆動することが可能なＳＲモータを提供することが求められる。
【００１８】
図１３は、ＳＲモータが駆動しているときに、ＳＲモータのステータに作用する力について説明するものである。図１９は、上述した一般的な従来のＳＲモータのであるステータ突極の数が「６」、ロータ突極の数が「４」のＳＲモータ１００の横断面を示すものである。
【００１９】
同図では、ロータ突極ＲＲ１とステータ突極ＳＳ１が近接するとともに、ロータ突極ＲＲ３とステータ突極ＳＳ４が近接する場合に、Ｕ相の巻線Ｕ、Ｕに電流を供給し、互いに対向する位置に配置されたステータ突極ＳＳ１、ＳＳ４に磁界を生じさせた場合を示す。このとき、ロータ突極ＲＲ１とステータ突極ＳＳ１との間、および、ロータ突極ＲＲ３とステータ突極ＳＳ４との間には、ロータ４００の回転に寄与する円周方向の力とともに、径方向の力Ｆ１、Ｆ２が生じる。
【００２０】
それぞれの力Ｆ１０、Ｆ２０は、機械角１８０°対向の２箇所の位置に生じるので、略円環形状のステータ２００を楕円形状に変形させるように作用する。このことは、Ｕ相の巻線Ｕ、Ｕのみならす、Ｖ相の巻線Ｖ、ＶまたはＷ相の巻線Ｗ、Ｗに電流を供給した場合にも同様に生じる。このように、機械角１８０°対向の２箇所の位置に径方向の力が集中的にステータ２００に生じるとステータ２００の変形量が大きくなりやすく、ＳＲモータ１００から生じる音振動の原因となる。従って、ステータに作用する径方向の力を分散させることができるＳＲモータが求められる。
【００２１】
そこで、本発明の目的は、ＳＲモータのモータ駆動装置のコストを低減させるともに、ＳＲモータから生じる音振動を低減させるため、３相インバータによりロータを駆動することが可能であるとともにステータに作用する径方向の力を分散させることができるＳＲモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載のスイッチトリラクタンスモータは、略円環形状のステータ本体と、前記ステータ本体の内周面から半径方向内側に一体的に突出し、円周方向略等ピッチに配置された複数のステータ突極と、前記ステータ突極に巻装された複数の巻線とを有するステータと、非磁性導電材料からなるロータ本体と、磁性材料からなり、前記ロータ本体に円周方向等ピッチに取り付けられた複数のブロックとを有し、略円柱形状に形成され、前記ステータの内側に回転自在に配置されたロータとを備えるスイッチトリラクタンスモータにおいて、前記複数の巻線の数と前記ステータ突極の数は同一であり、前記複数の巻線のそれぞれは、前記複数のステータ突極のそれぞれに集中巻にて巻装され。前記複数の巻線にて、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線およびＷ相の巻線が形成され、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順にて、円周方向略等ピッチに配置された前記複数のステータ突極のそれぞれに円周方向に順に巻装され、前記Ｕ相の巻線、前記Ｖ相の巻線及び前記Ｗ相の巻線のそれぞれの一端は、非接地である中性点に接続され、前記Ｕ相の巻線、前記Ｖ相の巻線及び前記Ｗ相の巻線のそれぞれの一端には、外部から制御電流が供給される。
【００２３】
さらに、請求項２に記載のスイッチトリラクタンスモータは、請求項１に記載のスイッチトリラクタンスモータにおいて、前記ロータ本体には、前記ブロックと同数の凹部が形成され、前記複数のブロックのそれぞれは、前記凹部のそれぞれに取り付けられている。また、本発明の請求項３に記載のスイッチトリラクタンスモータは、本発明の請求項１又は２のいずれか一方に記載のスイッチトリラクタンスモータにおいて、前記複数の巻線のそれぞれは、前記複数のステータ突極に同方向に巻装されている。
【００２４】
このように、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線およびＷ相の巻線の一端を非接地である中性点に接続し、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線およびＷ相の巻線を所謂スター結線のコイル構造とすることで、３相のインバータで駆動するスイッチトリラクタンスモータとすることができる。
【００２５】
本発明の請求項４に記載のスイッチトリラクタンスモータは、請求項１乃至３に記載のスイッチトリラクタンスモータにおいて、前記ステータ突極の数は「６」とし、前記ブロックの数は「４」とする。
【００２６】
このように、ステータ突極の数を「６」とし、ブロックの数を「４」とし、隣接する二つのステータ突極と、一つのブロックにて磁気回路を形成することにより、ステータに生じる径方向の力を分散させることができ、スイッチトリラクタンスモータから生じる音振動を低減させることができる。
【００２７】
本発明の請求項５に記載のスイッチトリラクタンスモータ装置は、本発明の請求項１乃至４のいずれか一つに記載された前記スイッチトリラクタンスモータと、前記スイッチトリラクタンスモータに制御電流を供給するモータ駆動装置とからなり、前記モータ駆動装置は、第１の接続点にて直列接続された第１及び第２の半導体スイッチング素子を有し、前記第１の接続点に前記Ｕ相の巻線の他端が接続された第１のハーフブリッジと、第２の接続点にて直列接続された第３及び第４の半導体スイッチング素子を有し、前記第２の接続点に前記Ｖ相の巻線の他端が接続された第２のハーフブリッジと、第３の接続点にて直列接続された第５及び第６の半導体スイッチング素子を有し、前記第３の接続点に前記Ｗ相の巻線の他端が接続された第３のハーフブリッジとを備えた３相インバータと、前記第１乃至第６の半導体スイッチング素子をそれぞれオン、オフ駆動させる駆動信号を生成し、前記第１乃至第６の半導体スイッチング素子に前記駆動信号を供給する駆動制御部とを備える。
【００２８】
このように３相インバータでスイッチトリラクタンスモータを駆動するモータ駆動装置とすることで、モータ駆動装置に用いられる半導体スイッチ素子の数を少なくすることができ、モータ駆動装置のコストを低減させることができる。
【００２９】
さらに、本発明の請求項６に記載のスイッチトリラクタンスモータ装置は、請求項５に記載のスイッチトリラクタンスモータ装置において、前記第１乃至第６の半導体スイッチング素子はそれぞれ還流ダイオードが逆並列接続された金属酸化膜半導体電界効果トランジスタであり、前記第１の半導体スイッチ素子のソース端子と前記第２の半導体スイッチ素子のドレイン端子が第１の接続点にて互いに接続され、前記第３の半導体スイッチ素子のソース端子と前記第４の半導体スイッチ素子のドレイン端子が第２の接続点にて互いに接続され、前記第５の半導体スイッチ素子のソース端子と前記第６の半導体スイッチ素子のドレイン端子が第３の接続点にて互いに接続されている。
【発明の効果】
【００３０】
このように、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線およびＷ相の巻線の一端を非接地である中性点に接続し、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線およびＷ相の巻線を所謂スター結線のコイル構造とすることで、３相のインバータで駆動するスイッチトリラクタンスモータとすることができ、モータ駆動装置に用いられる半導体スイッチ素子の数を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
次に、この発明の実施形態のＳＲモータ装置を図１乃至図３に基づいて説明する。ＳＲモータ装置Ａは、ＳＲモータ１と、ＳＲモータ１に制御電流を供給するモータ駆動装置図５０とを備える。図１は、ＳＲモータの縦断面図であり、図２は、ＳＲモータの横断面図である。図３は、ＳＲモータ装置のシステムブロック図である。
【００３２】
ＳＲモータ１は、ステータ２と、ステータ２の内側にて回転自在に配置されたロータ４とを備える。ステータ２は、薄板の鋼板を積層して形成され、略円環形状のステータ本体２ａと、ステータ本体２ａの内周面から半径方向内側に一体に突出し、円周方向略等ピッチに配置された複数のステータ突極２ｂと、複数のステータ突極２ｂのそれぞれに集中巻にて巻装された複数の巻線３とを有する。
【００３３】
このように、各ステータ突極２ｂに巻線３を集中巻にて巻装することで、２以上のステータ突極に巻線を巻装する場合に必要な渡り線が存在しないので、磁界の形成に寄与しない線材がなく、巻線の電気抵抗が不要に増大することがなく、ステータの軽量化も図られる。
【００３４】
ロータ４は、非磁性導電材料であるアルミ合金からなるロータ本体４ａと、磁性材料からなり、ロータ本体４ａに円周方向略等ピッチに取り付けられた複数のブロック４ｂとを備える。ロータ本体４ａは、所謂アルミダイキャストにて成型され、ロータ本体４ａの外周部には、ブロック４ｂと同数の凹部（Ｃ１からＣ４）が形成されている。一方、ブロック４ｂは、薄板の電磁鋼鈑を積層して形成されており、ブロック４ｂのそれぞれは、各凹部（Ｃ１からＣ４）に接着にて固定されている。
【００３５】
ロータ本体４ａの中央には、略円柱状のシャフト１２が固定され、ロータ４とシャフト１２は一体的に勘合している。ここで、実施形態のＳＲモータ１は、ステータ突極２ｂの数は「６」であり、ブロック４ｂの数は「４」である。
【００３６】
ステータ２は、円筒形状のアルミ製のステータケース５に挿入されるともに、フロントブラケット６およびエンドブラケット７でステータケース５とともに狭持されることにより、フロントブラケット６およびエンドブラケット７に固定される。
【００３７】
シャフト１２の両端は、フロントブラケット６に外輪が挿入固定された軸受８、およびエンドブラケット７に外輪が挿入固定された軸受９に、それぞれ挿入固定される。そして、フロントブラケット６およびエンドブラケット７により、シャフト１２と一体的に勘合したロータ４は、ステータ２の内側にて回転自在に軸支される。
【００３８】
ＳＲモータ１のロータ４の回転角度の検出には、レゾルバ１０が用いられる。レゾルバ１０は、レゾルバステータ１０ａと、レゾルバステータ１０ａの内側に配置されるレゾルバロータ１０ｂを備えている。レゾルバステータ１０ａは、エンドブラケット７の端面に設けられたステータ固定部７ａに取り付けられ、レゾルバロータ１０ｂは、シャフト１２の端部１２ａに取り付けられ、レゾルバステータ１０ａに対向する位置に配置される。このレゾルバ１０からの回転角度信号に基づき、モータ駆動装置５０は、ＳＲモータ１に対し、所定の制御電流を供給する。
【００３９】
複数の巻線３のそれぞれは、ステータ２の複数のステータ突極２ｂのそれぞれに、円周方向に順に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順にて、集中巻にて巻装されている。図２においては、ステータ突極Ｓ１にＵ相の巻線Ｕ１が巻装され、ステータ突極Ｓ２にＶ相の巻線Ｖ１が巻装され、ステータ突極Ｓ３にＷ相の巻線Ｗ１が巻装され、ステータ突極Ｓ４にＵ相の巻線Ｕ２が巻装され、ステータ突極Ｓ５にＶ相の巻線Ｖ２が巻装され、ステータ突極Ｓ６にＷ相の巻線Ｗ２が巻装されている。
【００４０】
次に、図３に基づきＳＲモータ装置Ａの構成について説明する。ＳＲモータ装置Ａは、ＳＲモータ１と、ＳＲモータ１に制御電流を供給するモータ駆動装置５０を備える。まず、上述のようにＳＲモータ１の複数のステータ突極２ｂに巻装される複数の巻線３の結線について説明する。
【００４１】
Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２およびＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２は、それぞれ互いに並列に接続されている。そして、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２の一端Ｕｎ、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２の一端ＶｎおよびＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２の一端Ｗｎは、それぞれ非接地の中性点ｎに接続されている。一方、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２の他端Ｕｓ、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２の他端ＶｓおよびＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２の他端Ｗｓは、それぞれ互いに接続されていない。他端Ｕｓ、Ｖｓ、Ｗｓには外部から制御電流が供給される。すなわち、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２およびＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２は、所謂スター結線構造となっており、他端Ｕｓ、Ｖｓ、Ｗｓには外部から制御電流が供給される。
【００４２】
モータ駆動装置５０は、インバータ６０と、駆動制御部７０とを備えており、電圧値ＤＣ７２Ｖの電源８０と、ＳＲモータ１の巻線３の間に接続され、ＳＲモータ１に制御電流を供給する。インバータ６０は、第１乃至第３のハーフブリッジ６１、６２、６３を備えており、所謂３相インバータである。
【００４３】
第１のハーフブリッジ６１は、第１および第２の半導体スイッチ素子６１ａ、６１ｂを備えており、第１および第２の半導体スイッチ素子６１ａ、６１ｂは、接続点ａ（第１の接続点）にて直列に接続されている。本実施形態において、第１および第２の半導体スイッチ素子６１ａ、６１ｂは、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下これを略し単に「ＭＯＳＦＥＴ」という。）であり、それぞれに還流ダイオード６１ｃ、６１ｄが逆並列接続されている。
【００４４】
すなわち、第１および第２の半導体スイッチ素子６１ａ、６１ｂのドレイン端子には、還流ダイオード６１ｃ、６１ｄのカソード端子が接続され、第１および第２の半導体スイッチ素子６１ａ、６１ｂのソース端子には、還流ダイオード６１ｃ、６１ｄのアノード端子が接続されている。そして、第１の半導体スイッチ素子６１ａのソース端子と第２の半導体スイッチ素子６１ｂのドレイン端子が接続点ａ（第１の接続点）にて直列に接続され、第１のハーフブリッジ６１は形成される。
【００４５】
第２のハーフブリッジ６２は、第３および第４の半導体スイッチ素子６２ａ、６２ｂを備えており、第３および第４の半導体スイッチ素子６２ａ、６２ｂは、接続点ｂ（第２の接続点）にて直列に接続されている。本実施形態において、第３および第４の半導体スイッチ素子６２ａ、６２ｂは、ＭＯＳＦＥＴであり、それぞれに還流ダイオード６２ｃ、６２ｄが逆並列接続されている。
【００４６】
すなわち、第３および第４の半導体スイッチ素子６２ａ、６２ｂのドレイン端子には、還流ダイオード６２ｃ、６２ｄのカソード端子が接続され、第３および第４の半導体スイッチ素子６２ａ、６２ｂのソース端子には、還流ダイオード６２ｃ、６２ｄのアノード端子が接続されている。そして、第３の半導体スイッチ素子６２ａのソース端子と第４の半導体スイッチ素子６２ｂのドレイン端子が接続点ｂ（第２の接続点）にて直列に接続され、第２のハーフブリッジ６２は形成される。
【００４７】
第３のハーフブリッジ６３は、第５および第６の半導体スイッチ素子６３ａ、６３ｂを備えており、第５および第６の半導体スイッチ素子６３ａ、６３ｂは、接続点ｃ（第３の接続点）にて直列に接続されている。本実施形態において、第５および第６の半導体スイッチ素子６３ａ、６３ｂは、ＭＯＳＦＥＴであり、それぞれに還流ダイオード６３ｃ、６３ｄが逆並列接続されている。
【００４８】
すなわち、第５および第６の半導体スイッチ素子６３ａ、６３ｂのドレイン端子には、還流ダイオード６３ｃ、６３ｄのカソード端子が接続され、第５および第６の半導体スイッチ素子６３ａ、６３ｂのソース端子には、還流ダイオード６３ｃ、６３ｄのアノード端子が接続されている。そして、第５の半導体スイッチ素子６３ａのソース端子と第６の半導体スイッチ素子６３ｂのドレイン端子が接続点ｃ（第３の接続点）にて直列に接続され、第３のハーフブリッジ６３は形成される。
【００４９】
第１乃至第３のハーフブリッジ６１、６２、６３は、それぞれの第１、第３、第５の半導体スイッチ素子６１ａ、６２ａ、６３ａのドレイン端子が接続点ｄに接続されるとともに、それぞれの第２、第４、第６の半導体スイッチ素子６１ｂ、６２ｂ、６３ｂのソース端子が接続点ｅに接続されている。これにより、第１乃至第３のハーフブリッジ６１、６２、６３は、互いに並列に接続され、第１乃至第３のハーフブリッジ６１、６２、６３により３相インバータであるインバータ６０が形成される。
【００５０】
インバータ６０の接続点ｄは、電源８０の正極に、接続点ｅは電源の負極にそれぞれ接続されている。そして、第１乃至第６の半導体スイッチ素子（６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂ）のオンオフ動作により、電源８０からインバータ６０を介してＳＲモータ１に制御電流が供給される。
【００５１】
駆動制御部７０は、第１乃至第６の半導体スイッチ素子（６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂ）のゲート端子とソース端子に接続され、第１乃至第６の半導体スイッチ素子（６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂ）をそれぞれオン、オフ駆動させる駆動信号を生成し、第１乃至第６の半導体スイッチ素子（６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂ）に駆動信号を供給する。
【００５２】
インバータ６０の接続点ｄは、電源８０の正極に、接続点ｅは電源の負極にそれぞれ接続されている。一方、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２の他端Ｕｓは、供給線ｌ１により接続点ａ（第１の接続点）に接続され、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２の他端Ｖｓは、供給線ｌ２により接続点ｂ（第２の接続点）に接続され、Ｗ相の巻線Ｗ１、Ｗ２の他端Ｗｓは、供給線ｌ３により接続点ｃ（第３の接続点）に接続される。そして、駆動制御部７０から供給される駆動信号により、第１乃至第６の半導体スイッチ素子（６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂ）がオンオフ動作され、電源８０からインバータ６０を介してＳＲモータ１のＵ相の巻線Ｕ１、Ｕ２、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２およびＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２に制御電流が供給される。
【００５３】
図４に基づき、巻線３のステータ突極２ｂへの巻装構造について説明する。図４は、巻線３が巻装されたステータ突極２ｂを平面上に展開した図である。上述のように、ステータ突極Ｓ１にＵ相の巻線Ｕ１が巻装され、ステータ突極Ｓ２にＶ相の巻線Ｖ１が巻装され、ステータ突極Ｓ３にＷ相の巻線Ｗ１が巻装され、ステータ突極Ｓ４にＵ相の巻線Ｕ２が巻装され、ステータ突極Ｓ５にＶ相の巻線Ｖ２が巻装され、ステータ突極Ｓ６にＷ相の巻線Ｗ２が巻装されている。ここで、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２およびＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２は、全て同方向に巻かれており、本実施形態では、紙面視において、全て反時計方向に巻かれている。
【００５４】
上述のように、ステータ突極２ｂの数を「６」とし、ブロック４ｂの数を「４」とし、ステータ突極２ｂのそれぞれに円周方向に順に、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｗ相の巻線Ｗ１、Ｕ相の巻線Ｕ２、Ｖ相の巻線Ｖ２をＷ相の巻線Ｗ２を巻装するＳＲモータ１とすることで、３相のインバータ６０により動作するＳＲモータ装置Ａとすることができる。これにより、例えば、図１２に示す従来例のインバータ６００に対し、半導体スイッチ素子の数を２つ減らすことができ、モータ駆動装置のコストの低減および小型化を実現することができる。
【００５５】
次に、図５から図９に基づき、本実施形態のＳＲモータ装置Ａの動作について説明する。図５は、一の方向にＳＲモータのロータを回転させるときに、駆動制御部が、第１乃至第６の半導体スイッチ素子に供給する動作信号を示すタイミングチャート図である。図６は、図５の動作信号が駆動制御部から第１乃至第６の半導体スイッチ素子に供給されたときに巻線に流れる電流を示す図である。
【００５６】
図７から図９は、図５に示す動作信号を駆動制御部７０から第１乃至第６の半導体スイッチ素子に供給するタイミング、および、図５に示す動作信号が駆動制御部７０から第１乃至第６の半導体スイッチ素子に供給されたときのＳＲモータのロータの動作を説明する図である。
【００５７】
図５において、動作信号ＵＨは駆動制御部７０から第１の半導体スイッチ素子６１ａに供給される信号であり、動作信号ＵＬは駆動制御部７０から第２の半導体スイッチ素子６１ｂに供給される動作信号である。動作信号ＶＨは駆動制御部７０から第３の半導体スイッチ素子６２ａに供給される信号であり、動作信号ＶＬは駆動制御部７０から第４の半導体スイッチ素子６２ｂに供給される動作信号である。動作信号ＷＨは駆動制御部７０から第５の半導体スイッチ素子６３ａに供給される信号であり、動作信号ＷＬは駆動制御部７０から第６の半導体スイッチ素子６３ｂに供給される動作信号である。
【００５８】
ここで、縦軸は、各動作信号（ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬ）のオンオフを示し、各動作信号（ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬ）は、第１乃至第６の半導体スイッチ素子（６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂ）にオン動作を指令するときは「１」であり、オフ動作を指令するときは「０」である。また、横軸は、時刻Ｔを示し、時刻Ｔ０から時刻Ｔ６が、駆動制御部７０から供給される動作信号の一周期を示し、時刻Ｔ０から時刻Ｔ６は電気角３６０°に相当する。
【００５９】
ここで、時刻Ｔ０から時刻Ｔ６は、（１）時刻Ｔ０から時刻Ｔ１、（２）時刻Ｔ１から時刻Ｔ２、（３）時刻Ｔ２から時刻Ｔ３、（４）時刻Ｔ３から時刻Ｔ４、（５）刻Ｔ４から時刻Ｔ５、（６）時刻Ｔ５から時刻Ｔ６に６等分されており、それらは電気角６０°に相当する。
【００６０】
同図は、一の方向にＳＲモータのロータを回転させるときの駆動制御部７０からの各動作信号（ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬ）を示したものであり、（１）時刻Ｔ０から時刻Ｔ１においては、動作信号ＵＨ、ＶＬが「１」であり、（２）時刻Ｔ１から時刻Ｔ２においては、動作信号ＶＬ、ＷＨが「１」であり、（３）時刻Ｔ２から時刻Ｔ３においては、動作信号ＵＬ、ＷＨが「１」である。また、（４）時刻Ｔ３から時刻Ｔ４においては、動作信号ＵＬ、ＶＨが「１」であり、（５）時刻Ｔ４から時刻Ｔ５においては、動作信号ＶＨ、ＷＬが「１」であり、（６）時刻Ｔ５から時刻Ｔ６においては、動作信号ＵＨ、ＷＬが「１」である。
【００６１】
次に、図６に基づき、図５に示す動作信号（ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬ）が駆動制御部７０から第１乃至第６の半導体スイッチ素子（６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂ）に供給されたときにＵ相乃至Ｗ相の巻線（Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２）に流れる電流を説明する。
【００６２】
（１）時刻Ｔ０から時刻Ｔ１において、動作信号ＵＨ、ＶＬが「１」となると、第１および第４の半導体スイッチ素子６１ａ、６２ｂがオンとなり、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２からＶ相の巻線Ｖ１、Ｖ２に電流が流れる。（２）時刻Ｔ１から時刻Ｔ２において、動作信号ＶＬ、ＷＨが「１」となると、第４および第５の半導体スイッチ素子６２ｂ、６３ａがオンとなり、Ｗ相の巻線Ｗ１、Ｗ２からＶ相の巻線Ｖ１、Ｖ２に電流が流れる。
【００６３】
（３）時刻Ｔ２から時刻Ｔ３において、動作信号ＵＬ、ＷＨが「１」となると、第２および第５の半導体スイッチ素子６１ｂ、６３ａがオンとなり、Ｗ相の巻線Ｗ１、Ｗ２からＵ相の巻線Ｕ１、Ｕ２に電流が流れる。（４）時刻Ｔ３から時刻Ｔ４において、動作信号ＵＬ、ＶＨが「１」となると、第２および第３の半導体スイッチ素子６１ｂ、６２ａがオンとなり、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２からＵ相の巻線Ｕ１、Ｕ２に電流が流れる。
【００６４】
（５）時刻Ｔ４から時刻Ｔ５において、動作信号ＶＨ、ＷＬが「１」となると、第３および第６の半導体スイッチ素子６２ａ、６３ｂがオンとなり、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２からＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２に電流が流れる。（６）時刻Ｔ５から時刻Ｔ６において、動作信号ＵＨ、ＷＬが「１」となると、第１および第６の半導体スイッチ素子６１ａ、６３ｂがオンとなり、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２からＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２に電流が流れる。
【００６５】
ここで、（１）では、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２からＶ相の巻線Ｖ１、Ｖ２に向けて電流が流れ、その後制御電流が転流され、（２）では、Ｗ相の巻線Ｗ１、Ｗ２からＶ相の巻線Ｖ１、Ｖ２に向けて電流が流れる。そのため、（１）および（２）では、ともにＶ相の巻線Ｖ１、Ｖ２に同方向の電流が流れるため、（１）にてＶ相の巻線Ｖ１、Ｖ２に蓄えられた電気エネルギーは、（２）にて打ち消されることなく有効に利用される。そのため、（１）から（２）への制御電流の転流が効率よく円滑になされる。
【００６６】
同様に、（２）では、Ｗ相の巻線Ｗ１、Ｗ２からＶ相の巻線Ｖ１、Ｖ２に向けて電流が流れ、その後制御電流が転流され、（３）では、Ｗ相の巻線Ｗ１、Ｗ２からＵ相の巻線Ｕ１、Ｕ２に向けて電流が流れる。そのため、（２）および（３）では、ともにＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２に同方向の電流が流れるため、（２）にてＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２に蓄えられた電気エネルギーは、（３）にて打ち消されることなく、有効に利用される。そのため、（２）から（３）への制御電流の転流が効率よく円滑になされる。
【００６７】
（３）では、Ｗ相の巻線Ｗ１、Ｗ２からＵ相の巻線Ｕ１、Ｕ２に向けて電流が流れ、その後制御電流が転流され、（４）では、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２からＵ相の巻線Ｕ１、Ｕ２に向けて電流が流れる。そのため、（３）および（４）では、ともにＵ相の巻線Ｕ１、Ｕ２に同方向の電流が流れるため、（３）にてＵ相の巻線Ｕ１、Ｕ２に蓄えられた電気エネルギーは、（４）にて打ち消されることなく有効に利用される。そのため、（３）から（４）への制御電流の転流が効率よく円滑になされる。
【００６８】
（４）では、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２からＵ相の巻線Ｕ１、Ｕ２に向けて電流が流れ、その後制御電流が転流され、（５）では、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２からＵ相の巻線Ｗ１、Ｗ２に向けて電流が流れる。そのため、（４）および（５）では、ともにＶ相の巻線Ｖ１、Ｖ２に同方向の電流が流れるため、（４）にてＶ相の巻線Ｖ１、Ｖ２に蓄えられた電気エネルギーは、（５）にて打ち消されることなく、有効に利用される。そのため、（４）から（５）への制御電流の転流が効率よく円滑になされる。
【００６９】
（５）では、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２からＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２に向けて電流が流れ、その後制御電流が転流され、（６）では、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２からＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２に向けて電流が流れる。そのため、（５）および（６）では、ともにＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２に同方向の電流が流れるため、（５）にてＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２に蓄えられた電気エネルギーは、（６）にて打ち消されることなく有効に利用される。そのため、（５）から（６）への制御電流の転流が効率よく円滑になされる。
【００７０】
このように（１）から（６）の電気角３６０°の一周期において、転流が効率よく円滑になされる。そして、その後、（６）から（１）への制御電流の転流においても、（６）では、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２からＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２に向けて電流が流れ、その後制御電流が転流され、（１）では、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２からＶ相の巻線Ｖ１、Ｖ２に向けて電流が流れる。そのため、（６）および（１）では、ともにＵ相の巻線Ｕ１、Ｕ２に同方向の電流が流れるため、（６）にてＵ相の巻線Ｕ１、Ｕ２に蓄えられた電気エネルギーは、（１）にて打ち消されることなく有効に利用される。そのため、（６）から（１）への制御電流の転流が効率よく円滑になされる。この結果、（１）から（６）の転流が順次繰り替えられても各転流は効率よく円滑になされる。
【００７１】
次に、図７から図９に基づき、図５に示す動作信号（ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬ）を駆動制御部７０から第１乃至第６の半導体スイッチ素子（６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂ）に供給するタイミング、および、図５に示す動作信号（ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬ）が駆動制御部７０から第１乃至第６の半導体スイッチ素子（６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂ）を供給されたときのＳＲモータ１のロータ４の動作等を説明する。なお、図７に示すように、ロータ４を紙面視にて、時計方向ＣＷに回転させる場合につき説明する。
【００７２】
図７から図９において、基準線ＢＬ１は、ＳＲモータ１のシャフト１２の軸心Ｏとステータ突極Ｓ１の円周方向の中央を結んだ線であり、ステータ突極Ｓ１の基準位置を示す線であり、基準線ＢＬ２は、ＳＲモータ１のシャフト１２の軸心ＯからブロックＲ４の円周方向の中央を結んだ線であり、ブロックＲ４の基準位置を示す線である。また、回転角度ξは、図７から図１２においては、基準線ＢＬ１に対する基準線ＢＬ２の相対角度を示し、回転角度ξは、ステータ２に対するロータ４の回転角度を示すものである。なお、回転角度ξは、図７から図９においては、時計方向ＣＷを正とする。
【００７３】
本実施形態のモータ駆動装置５０は、ＳＲモータ１に取り付けられたレゾルバ１０にてステータ２に対するロータ４の回転角度ξを検出し、検出された回転角度ξに基づき駆動制御部７０から供給する動作信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬ）を制御し、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２、およびＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２へ制御電流を供給する。
【００７４】
図７では、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２およびＶ相の巻線Ｖ１、Ｖ２への制御電流の供給を開始するタイミング、すなわち、図５にて「時刻Ｔ０」と設定し、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２およびＶ相の巻線Ｖ１、Ｖ２への制御電流の供給を開始するときのＳＲモータ１が示される。ここで、同図では、ステータ突極Ｓ１に対して、ブロックＲ４が回転角度ξ（Ｔ０）の位置の状態のＳＲモータ１が示される。本実施形態では、回転角度ξ（Ｔ０）は「３０°」に設定され、レゾルバ１０により検出される回転角度ξが「３０°」のときに「時刻Ｔ０」と設定され、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２およびＶ相の巻線Ｖ１、Ｖ２への制御電流の供給を開始する。
【００７５】
さらに、同図は、回転角度ξ（Ｔ０）のときに、ＳＲモータ１に形成される磁束φ０ａ、φ０ｂ、およびロータ４の動作を示す。回転角度ξ（Ｔ０）のとき、ブロックＲ１は、ステータ突極Ｓ１、Ｓ２に対し、ブロックＲ１の円周方向中央とステータ突極Ｓ２の円周方向中央が、それぞれ径方向に略正対した位置にある。一方、ステータ突極Ｓ１の反時計方向ＣＣＷ端に対するブロックＲ４の時計方向ＣＷ端の位置は、磁路が形成される程度に反時計方向ＣＣＷに若干ずれている。
【００７６】
従って、Ｕ相の巻線Ｕ１およびＶ相の巻線Ｖ１に制御電流が供給されると、順に、ステータ突極Ｓ２、ブロックＲ１、ステータ突極Ｓ１、ステータ本体２ａを経路とする磁束φ０ａが流れる。ここで、ロータ本体４ａは、非磁性導電材料であるアルミ合金にて形成されているため、磁束φ０ａはロータ本体４ａに漏れることはない。
【００７７】
同様に、回転角度ξ（Ｔ０）のとき、ブロックＲ３は、ステータ突極Ｓ４，Ｓ５に対し、ブロックＲ３の円周方向中央とステータ突極Ｓ５の円周方向中央とが、径方向に略正対した位置にある。一方、ステータ突極Ｓ４の反時計方向ＣＣＷ端に対するブロックＲ３の時計方向ＣＷ端の位置は、磁路が形成される程度に反時計方向ＣＣＷに若干ずれている。
【００７８】
従って、Ｕ相の巻線Ｕ２およびＶ相の巻線Ｖ２に制御電流が供給されると、順に、ステータ突極Ｓ５、ブロックＲ３、ステータ突極Ｓ４、ステータ本体２ａを経路とする磁束φ０ｂが流れる。こで、ロータ本体４ａは、非磁性導電材料であるアルミ合金にて形成されているため、磁束φ０ｂはロータ本体４ａに漏れることはない。
【００７９】
このとき、上記に示す磁束φ０ａ、φ０ｂの経路のインダクタンスを増大させようとする作用がＳＲモータ１に生じる。ここで、磁束φ０ａ、φ０ｂの磁束量は、一つには、ステータ突極Ｓ１、Ｓ２とブロックＲ１との対向面積と、ステータ突極Ｓ４、Ｓ５とブロックＲ３との対向面積の総和を大きくすることにより増大する。そのため、磁束φ０ａ、φ０ｂの磁束量を増大させるべく、ブロックＲ１、Ｒ３には、ロータ４を時計方向ＣＷに回転させる吸引力が生じる。この吸引力によるリラクタンストルクにより、結果としてロータ４は、時計方向ＣＷに回転する。
【００８０】
ここで、次の転流までＵ相の巻線Ｕ１、Ｕ２およびＶ相の巻線Ｖ１、Ｖ２に制御電流が供給されるのは、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの電気角６０°の時間であり、そのときロータ４は、機械角「３０°」回転する。
【００８１】
図８では、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２およびＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２への制御電流の供給を開始するタイミング、すなわち、図５にて「時刻Ｔ１」と設定し、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２およびＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２への制御電流の供給を開始するときのＳＲモータ１が示される。ここで、同図では、ステータ突極Ｓ１に対して、ブロックＲ４が回転角度ξ（Ｔ１）の位置の状態のＳＲモータ１が示される。本実施形態では、回転角度ξ（Ｔ１）は「６０°」に設定され、レゾルバ１０により検出される回転角度ξが「６０°」のときに「時刻Ｔ１」と設定され、Ｖ相の巻線Ｖ１、Ｖ２およびＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２への制御電流の供給を開始する。
【００８２】
さらに、同図は、回転角度ξ（Ｔ１）のときに、ＳＲモータ１に形成される磁束φ１ａ、φ１ｂ、およびロータ４の動作を示す。回転角度ξ（Ｔ１）のとき、ブロックＲ２は、ステータ突極Ｓ２、Ｓ３に対し、ブロックＲ２の円周方向中央とステータ突極Ｓ３の円周方向中央が、径方向に略正対した位置にある。一方、ステータ突極Ｓ２の反時計方向ＣＣＷ端に対するブロックＲ２の時計方向ＣＷ端の位置は、磁路が形成される程度に反時計方向ＣＣＷに若干ずれている。
【００８３】
従って、Ｖ相の巻線Ｖ１およびＷ相の巻線Ｗ１に制御電流が供給されると、順に、ステータ突極Ｓ２、ブロックＲ２、ステータ突極Ｓ３、ステータ本体２ａを経路とする磁束φ１ａが流れる。ここで、ロータ本体４ａは、非磁性導電材料であるアルミ合金にて形成されているため、磁束φ１ａはロータ本体４ａに漏れることはない。
【００８４】
同様に、回転角度ξ（Ｔ１）のとき、ブロックＲ４は、ステータ突極Ｓ５，Ｓ６に対し、ブロックＲ４の円周方向中央とステータ突極Ｓ６の円周方向中央が、径方向に略正対した位置にある。一方、ステータ突極Ｓ５の反時計方向ＣＣＷ端に対するブロックＲ４の時計方向ＣＷ端の位置は、磁路が形成される程度に反時計方向ＣＣＷに若干ずれている。
【００８５】
従って、Ｖ相の巻線Ｖ２およびＷ相の巻線Ｗ２に制御電流が供給されると、順に、ステータ突極Ｓ５、ブロックＲ４、ステータ突極Ｓ６、ステータ本体２ａを経路とする磁束φ１ｂが流れる。こで、ロータ本体４ａは、非磁性導電材料であるアルミ合金にて形成されているため、磁束φ０ｂはロータ本体４ａに漏れることはない。
【００８６】
このとき、上記に示す磁束φ１ａ、φ１ｂの経路のインダクタンスを増大させようとする作用がＳＲモータ１に生じる。ここで、磁束φ１ａ、φ１ｂの磁束量は、一つには、ステータ突極Ｓ２、Ｓ３とブロックＲ２との対向面積と、ステータ突極Ｓ５、Ｓ６とブロックＲ４との対向面積の総和を大きくすることにより増大する。そのため、磁束φ１ａ、φ１ｂの磁束量を増大させるべく、ブロックＲ２、Ｒ４には、ロータ４を時計方向ＣＷに回転させる吸引力が生じる。この吸引力によるリラクタンストルクにより、結果としてロータ４は、時計方向ＣＷに回転する。
【００８７】
ここで、次の転流までＶ相の巻線Ｖ１、Ｖ２およびＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２に制御電流が供給されるのは、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの電気角６０°の時間であり、そのときロータ４は、機械角「３０°」回転する。
【００８８】
図９では、Ｗ相の巻線Ｗ１、Ｗ２およびＵ相の巻線Ｕ２、Ｕ１への制御電流の供給を開始するタイミング、すなわち、図５にて「時刻Ｔ２」と設定し、Ｗ相の巻線Ｗ１、Ｗ２およびＵ相の巻線Ｕ２、Ｕ１への制御電流の供給を開始するときのＳＲモータ１が示される。ここで、同図では、ステータ突極Ｓ１に対して、ブロックＲ４が回転角度ξ（Ｔ２）の位置の状態のＳＲモータ１が示される。本実施形態では、回転角度ξ（Ｔ２）は「９０°」に設定され、レゾルバ１０により検出される回転角度ξが「９０°」のときに「時刻Ｔ２」と設定され、Ｗ相の巻線Ｗ１、Ｗ２およびＵ相の巻線Ｕ２、Ｕ１への制御電流の供給を開始する。
【００８９】
さらに、同図は、回転角度ξ（Ｔ２）のときに、ＳＲモータ１に形成される磁束φ２ａ、φ２ｂ、およびロータ４の動作を示す。回転角度ξ（Ｔ２）のとき、ブロックＲ３は、ステータ突極Ｓ３、Ｓ４に対し、ブロックＲ３の円周方向中央とステータ突極Ｓ４の円周方向中央が、径方向に略正対した位置にある。一方、ステータ突極Ｓ３の反時計方向ＣＣＷ端に対するブロックＲ３の時計方向ＣＷ端の位置は、磁路が形成される程度に反時計方向ＣＣＷに若干ずれている
【００９０】
従って、Ｗ相の巻線Ｗ１およびＵ相の巻線Ｕ２に制御電流が供給されると、順に、ステータ突極Ｓ４、ブロックＲ３、ステータ突極Ｓ３、ステータ本体２ａを経路とする磁束φ２ａが流れる。ここで、ロータ本体４ａは、非磁性導電材料であるアルミ合金にて形成されているため、磁束φ２ａはロータ本体４ａに漏れることはない。
【００９１】
同様に、回転角度ξ（Ｔ２）のとき、ブロックＲ１は、ステータ突極Ｓ６、Ｓ１に対し、ブロックＲ１の円周方向中央とステータ突極Ｓ１の円周方向中央が、径方向に略正対した位置にある。一方、ステータ突極Ｓ６の反時計方向ＣＣＷ端に対するブロックＲ１の時計方向ＣＷ端の位置は、磁路が形成される程度に反時計方向ＣＣＷに若干ずれている。
【００９２】
従って、Ｗ相の巻線Ｗ２およびＵ相の巻線Ｕ１に制御電流が供給されると、順に、ステータ突極Ｓ１、ブロックＲ１、ステータ突極Ｓ６、ステータ本体２ａを経路とする磁束φ２ｂが流れる。こで、ロータ本体４ａは、非磁性導電材料であるアルミ合金にて形成されているため、磁束φ０ｂはロータ本体４ａに漏れることはない。
【００９３】
このとき、上記に示す磁束φ２ａ、φ２ｂの経路のインダクタンスを増大させようとする作用がＳＲモータ１に生じる。ここで、ここで、磁束φ２ａ、φ２ｂの磁束量は、一つには、ステータ突極Ｓ３、Ｓ４とブロックＲ３との対向面積と、ステータ突極Ｓ６、Ｓ１とブロックＲ１との対向面積の総和を大きくすることにより増大する。そのため、磁束φ２ａ、φ２ｂの磁束量を増大させるべく、ブロックＲ３、Ｒ１には、ロータ４を時計方向ＣＷに回転させる吸引力が生じる。この吸引力によるリラクタンストルクにより、結果としてロータ４は、時計方向ＣＷに回転する。
【００９４】
ここで、次の転流までＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２およびＵ相の巻線Ｕ２、Ｕ１に制御電流が供給されるのは、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの電気角６０°の時間であり、そのときロータ４は、機械角「３０°」回転する。
【００９５】
このように、電気角６０°毎にロータ４は機械角３０°回転するため、モータ駆動装置５０からＳＲモータ１に供給される制御電流が一周期（電気角３６０°）毎に、ロータ４は機械角１８０°回転する。そして、この制御電流を所定時間供給することにロータ４は連続的に回転する。
【００９６】
次に、本実施形態のＳＲモータ１の音振動の低減効果について、図１０に基づき説明する。図１０は、ＳＲモータのロータが回転動作するときに、ＳＲモータに生じる磁束によりステータに作用する力を示す図である。同図では、Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２およびＷ相の巻線Ｗ１、Ｗ２に制御電流が供給された場合が示されている。
【００９７】
Ｕ相の巻線Ｕ１、Ｕ２およびＷ相の巻線Ｗ２、Ｗ１に制御電流が供給されると、順に、ステータ突極Ｓ１、ブロックＲ１、ステータ突極Ｓ６、ステータ本体２ａを経路とする磁束φ２ａが流れるとともに、順に、ステータ突極Ｓ４、ブロックＲ３、ステータ突極Ｓ３、ステータ本体２ａを経路とする磁束φ２ｂが流れる。
【００９８】
このとき、磁束φ２ａ、φ２ｂを形成する磁束線の経路を短くすべく作用する径方向の力として、力Ｆ１がステータ突極Ｓ１とブロックＲ１との間に、力Ｆ２がステータ突極Ｓ６とブロックＲ１との間に、力Ｆ３がステータ突極Ｓ４とブロックＲ３との間に、力Ｆ４がステータ突極Ｓ３とブロックＲ３との間に生じ、それらの力（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４）は、４箇所に分散して生じている。そして、それらの力（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４）により、ステータ２は変形し、ＳＲモータ１に生じる音振動の原因となる。
【００９９】
ここで、図１３に示す従来方式のＳＲモータ１００は、径方向の力として機械角１８０°対向の２箇所の位置に力（Ｆ１０、Ｆ２０）が集中して生じる。一方、本実施形態のＳＲモータ１の力（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４）は４箇所に分散して生じているため、力（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４）は力（Ｆ１０、Ｆ２０）に比して小さくなる。また、力（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４）は４箇所に分散して生じているため、ステータ２の変形は従来方式に比して小さくなる。そのため、ＳＲモータ１に生じる音振動は低減される。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の実施形態におけるＳＲモータの縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態におけるＳＲモータの横断面図である。
【図３】本発明の実施形態におけるＳＲモータ装置のシステムブロック図である。
【図４】本発明の実施形態におけるステータ突極を平面上に展開した図である。
【図５】駆動制御部が、半導体スイッチ素子に供給する動作信号を示すタイミングチャート図である。
【図６】図５に示す動作信号が半導体スイッチ素子に供給されたときに巻線に流れる電流を示す図である
【図７】時刻Ｔ０から時刻Ｔ１において、図５に示す動作信号が半導体スイッチ素子に供給されたときのＳＲモータのロータの動作を説明する図である。
【図８】時刻Ｔ１から時刻Ｔ２において、図５に示す動作信号が半導体スイッチ素子に供給されたときのＳＲモータのロータの動作を説明する図である。
【図９】時刻Ｔ２から時刻Ｔ３において、図５に示す動作信号が半導体スイッチ素子に供給されたときのＳＲモータのロータの動作を説明する図である。
【図１０】本発明の実施形態におけるＳＲモータのロータが回転動作するときに、ステータに作用する力を示す図である。
【図１１】従来例におけるＳＲモータの横断面図である。
【図１２】従来例におけるＳＲモータ装置のシステムブロック図である。
【図１３】従来例におけるＳＲモータのロータが回転動作するときに、ステータに作用する力を示す図である。
【符号の説明】
【０１０１】
Ａ ＳＲモータ装置
１ スイッチトリラクタンスモータ
２ ステータ
２ａ ステータ本体
２ｂ ステータ突極
３ 巻線
４ ロータ
４ａ ロータ本体
４ｂ ブロック
５０ モータ駆動装置
６０ インバータ
６１ 第１のハーフブリッジ
６１ａ 第１の半導体スイッチング素子
６１ｂ 第２の半導体スイッチング素子
６２ 第２のハーフブリッジ
６２ａ 第３の半導体スイッチング素子
６２ｂ 第４の半導体スイッチング素子
６３ 第３のハーフブリッジ
６２ａ 第５の半導体スイッチング素子
６２ｂ 第６の半導体スイッチング素子
６１ｃ、６１ｄ、６２ｃ、６２ｄ、６３ｃ、６３ｄ 還流ダイオード
７０ 駆動制御部
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４ 凹部
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ ブロック
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円環形状のステータ本体と、前記ステータ本体の内周面から半径方向内側に一体的に突出し、円周方向略等ピッチに配置された複数のステータ突極と、前記ステータ突極に巻装された複数の巻線とを有するステータと、
非磁性導電材料からなるロータ本体と、磁性材料からなり、前記ロータ本体に円周方向等ピッチに取り付けられた複数のブロックとを有し、略円柱形状に形成され、前記ステータの内側に回転自在に配置されたロータとを備えるスイッチトリラクタンスモータにおいて、
前記複数の巻線の数と前記ステータ突極の数は同一であり、前記複数の巻線のそれぞれは、前記複数のステータ突極のそれぞれに集中巻にて巻装され。
前記複数の巻線にて、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線およびＷ相の巻線が形成され、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順にて、前記複数の巻線のそれぞれは、円周方向略等ピッチに配置された前記複数のステータ突極のそれぞれに円周方向に順に巻装され、
前記Ｕ相の巻線、前記Ｖ相の巻線及び前記Ｗ相の巻線のそれぞれの一端は、非接地である中性点に接続される端子であり、前記Ｕ相の巻線、前記Ｖ相の巻線及び前記Ｗ相の巻線のそれぞれの一端には、外部から制御電流が供給される端子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。
【請求項２】
請求項１に記載のスイッチトリラクタンスモータおいて、前記ロータ本体には、前記ブロックと同数の凹部が形成され、前記複数のブロックのそれぞれは、前記凹部のそれぞれに取り付けられていることを特徴とするスイッチトリラクタンスモータ。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれか一方に記載のスイッチトリラクタンスモータにおいて、前記複数の巻線のそれぞれは、前記複数のステータ突極に同方向に巻装されていることを特徴とするスイッチトリラクタンスモータ。
【請求項４】
請求項３に記載のスイッチトリラクタンスモータにおいて、前記ステータ突極の数は「６」であり、前記ブロックの数は「４」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。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一方に記載のスイッチトリラクタンスモータと、前記スイッチトリラクタンスモータに制御電流を供給するモータ駆動装置とからなるスイッチトリラクタンスモータ装置において、
前記モータ駆動装置は、
第１の接続点にて直列接続された第１及び第２の半導体スイッチング素子を有し、前記第１の接続点に前記Ｕ相の巻線の他端が接続された第１のハーフブリッジと、
第２の接続点にて直列接続された第３及び第４の半導体スイッチング素子を有し、前記第２の接続点に前記Ｖ相の巻線の他端が接続された第２のハーフブリッジと、
第３の接続点にて直列接続された第５及び第６の半導体スイッチング素子を有し、前記第３の接続点に前記Ｗ相の巻線の他端が接続された第３のハーフブリッジとを備えた３相インバータと、
前記第１乃至第６の半導体スイッチング素子をそれぞれオン、オフ駆動させる駆動信号を生成し、前記第１乃至第６の半導体スイッチング素子に前記駆動信号を供給する駆動制御部とを備えることを特徴とするスイッチトリラクタンスモータ装置。
【請求項６】
請求項５に記載のスイッチトリラクタンスモータ装置において、前記第１乃至第６の半導体スイッチング素子はそれぞれ還流ダイオードが逆並列接続された金属酸化膜半導体電界効果トランジスタであり、
前記第１の半導体スイッチ素子のソース端子と前記第２の半導体スイッチ素子のドレイン端子が第１の接続点にて互いに接続され、
前記第３の半導体スイッチ素子のソース端子と前記第４の半導体スイッチ素子のドレイン端子が第２の接続点にて互いに接続され、
前記第５の半導体スイッチ素子のソース端子と前記第６の半導体スイッチ素子のドレイン端子が第３の接続点にて互いに接続されていることを特徴とするスイッチトリラクタンスモータ装置。
【請求項１】
略円環形状のステータ本体と、前記ステータ本体の内周面から半径方向内側に一体的に突出し、円周方向略等ピッチに配置された複数のステータ突極と、前記ステータ突極に巻装された複数の巻線とを有するステータと、
非磁性導電材料からなるロータ本体と、磁性材料からなり、前記ロータ本体に円周方向等ピッチに取り付けられた複数のブロックとを有し、略円柱形状に形成され、前記ステータの内側に回転自在に配置されたロータとを備えるスイッチトリラクタンスモータにおいて、
前記複数の巻線の数と前記ステータ突極の数は同一であり、前記複数の巻線のそれぞれは、前記複数のステータ突極のそれぞれに集中巻にて巻装され。
前記複数の巻線にて、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線およびＷ相の巻線が形成され、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順にて、前記複数の巻線のそれぞれは、円周方向略等ピッチに配置された前記複数のステータ突極のそれぞれに円周方向に順に巻装され、
前記Ｕ相の巻線、前記Ｖ相の巻線及び前記Ｗ相の巻線のそれぞれの一端は、非接地である中性点に接続される端子であり、前記Ｕ相の巻線、前記Ｖ相の巻線及び前記Ｗ相の巻線のそれぞれの一端には、外部から制御電流が供給される端子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。
【請求項２】
請求項１に記載のスイッチトリラクタンスモータおいて、前記ロータ本体には、前記ブロックと同数の凹部が形成され、前記複数のブロックのそれぞれは、前記凹部のそれぞれに取り付けられていることを特徴とするスイッチトリラクタンスモータ。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれか一方に記載のスイッチトリラクタンスモータにおいて、前記複数の巻線のそれぞれは、前記複数のステータ突極に同方向に巻装されていることを特徴とするスイッチトリラクタンスモータ。
【請求項４】
請求項３に記載のスイッチトリラクタンスモータにおいて、前記ステータ突極の数は「６」であり、前記ブロックの数は「４」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。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一方に記載のスイッチトリラクタンスモータと、前記スイッチトリラクタンスモータに制御電流を供給するモータ駆動装置とからなるスイッチトリラクタンスモータ装置において、
前記モータ駆動装置は、
第１の接続点にて直列接続された第１及び第２の半導体スイッチング素子を有し、前記第１の接続点に前記Ｕ相の巻線の他端が接続された第１のハーフブリッジと、
第２の接続点にて直列接続された第３及び第４の半導体スイッチング素子を有し、前記第２の接続点に前記Ｖ相の巻線の他端が接続された第２のハーフブリッジと、
第３の接続点にて直列接続された第５及び第６の半導体スイッチング素子を有し、前記第３の接続点に前記Ｗ相の巻線の他端が接続された第３のハーフブリッジとを備えた３相インバータと、
前記第１乃至第６の半導体スイッチング素子をそれぞれオン、オフ駆動させる駆動信号を生成し、前記第１乃至第６の半導体スイッチング素子に前記駆動信号を供給する駆動制御部とを備えることを特徴とするスイッチトリラクタンスモータ装置。
【請求項６】
請求項５に記載のスイッチトリラクタンスモータ装置において、前記第１乃至第６の半導体スイッチング素子はそれぞれ還流ダイオードが逆並列接続された金属酸化膜半導体電界効果トランジスタであり、
前記第１の半導体スイッチ素子のソース端子と前記第２の半導体スイッチ素子のドレイン端子が第１の接続点にて互いに接続され、
前記第３の半導体スイッチ素子のソース端子と前記第４の半導体スイッチ素子のドレイン端子が第２の接続点にて互いに接続され、
前記第５の半導体スイッチ素子のソース端子と前記第６の半導体スイッチ素子のドレイン端子が第３の接続点にて互いに接続されていることを特徴とするスイッチトリラクタンスモータ装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−８１７２８（Ｐ２０１０−８１７２８Ａ）
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４７０４８（Ｐ２００８−２４７０４８）
【出願日】平成２０年９月２６日（２００８．９．２６）
【出願人】（０００１４４０２７）株式会社ミツバ (2,083)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２６日（２００８．９．２６）
【出願人】（０００１４４０２７）株式会社ミツバ (2,083)
【Ｆターム（参考）】
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