JP2010093911A - 電気機械装置及び電気機械装置を用いた装置 - Google Patents
電気機械装置及び電気機械装置を用いた装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010093911A JP2010093911A JP2008260311A JP2008260311A JP2010093911A JP 2010093911 A JP2010093911 A JP 2010093911A JP 2008260311 A JP2008260311 A JP 2008260311A JP 2008260311 A JP2008260311 A JP 2008260311A JP 2010093911 A JP2010093911 A JP 2010093911A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- permanent magnet
- electromechanical device
- electromagnetic
- electromagnetic coils
- electromagnetic coil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Linear Motors (AREA)
Abstract
【課題】各相間のトルクバランスを良くし、十分な性能を有する電気機械装置を実現することを目的とする。
【解決手段】二相式の電気機械装置100であって、前記二相を形成する4×N個(Nは自然数)の電磁コイル30A、30Bと、前記4×N個の電磁コイルが配置された範囲内に、前記4×N個の電磁コイルとの距離が同じになるように配置された6×N個の永久磁石20と、を備える。
【選択図】図1
【解決手段】二相式の電気機械装置100であって、前記二相を形成する4×N個(Nは自然数)の電磁コイル30A、30Bと、前記4×N個の電磁コイルが配置された範囲内に、前記4×N個の電磁コイルとの距離が同じになるように配置された6×N個の永久磁石20と、を備える。
【選択図】図1
Description
この発明は、モータや発電機などの電気機械装置及びその応用装置に関する。
ブラシレス電気機械装置は、ブラシレスモータとブラシレス発電機とを包含する意味を有する用語である。ブラシレスモータとしては、例えば下記の特許文献1に記載されたものが知られている。
従来は、電気機械装置の電磁コイルの配置について工夫が十分にされていないのが実情であった。そのため、各相間のトルクバランスが悪くなる場合があった。その結果、十分な性能の電気機械装置を実現することが難しいという場合があった。
本発明は上記課題の少なくとも1つを解決し、各相間のトルクバランスを良くし、十分な性能を有する電気機械装置を実現することを目的とする。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]
電気二相式の電気機械装置であって、前記二相を形成する4×N個(Nは自然数)の電磁コイルと、前記4×N個の電磁コイルが配置された範囲内に、前記4×N個の電磁コイルとの距離が同じになるように配置された6×N個の永久磁石と、を備える電気機械装置。
この適用例によれば、各相について、永久磁石と電磁コイルの距離が同じになるように、永久磁石と電磁コイルとを容易に配置できる。その結果、各相間のトルクバランスを良くし、十分な性能を有する電気機械装置を実現することが可能となる。
電気二相式の電気機械装置であって、前記二相を形成する4×N個(Nは自然数)の電磁コイルと、前記4×N個の電磁コイルが配置された範囲内に、前記4×N個の電磁コイルとの距離が同じになるように配置された6×N個の永久磁石と、を備える電気機械装置。
この適用例によれば、各相について、永久磁石と電磁コイルの距離が同じになるように、永久磁石と電磁コイルとを容易に配置できる。その結果、各相間のトルクバランスを良くし、十分な性能を有する電気機械装置を実現することが可能となる。
[適用例2]
適用例1に記載の電気機械装置において、前記電磁コイルはコアレスコイルであって、前記電磁コイルのコイルエンド部を除いた2つの有効コイル部分の間の距離は、前記永久磁石の磁極ピッチと等しい、電気機械装置。
この適用例によれば、永久磁石と電磁コイルの配置のバランスを良くすることが可能となる。その結果、各相間のトルクバランスを良くすることが可能となる。
適用例1に記載の電気機械装置において、前記電磁コイルはコアレスコイルであって、前記電磁コイルのコイルエンド部を除いた2つの有効コイル部分の間の距離は、前記永久磁石の磁極ピッチと等しい、電気機械装置。
この適用例によれば、永久磁石と電磁コイルの配置のバランスを良くすることが可能となる。その結果、各相間のトルクバランスを良くすることが可能となる。
[適用例3]
適用例1に前記電磁コイルは、コアを有し、前記電磁コイルの内の第1の電磁コイルのコアと、前記第1の電磁コイルと隣接する第2の電磁コイルのコアとの間の距離は、前記永久磁石の磁極ピッチの1.5倍と等しい、電気機械装置。
この適用例によれば、電磁コイルにコアがある場合には、電磁コイルを貫く磁束はコアの中を通る。そのため、永久磁石の磁極ピッチとの関係では、コアとコアの距離を永久磁石の磁極ピッチの1.5倍にすることにより、永久磁石と電磁コイルの配置のバランスを良くすることが可能となる。
適用例1に前記電磁コイルは、コアを有し、前記電磁コイルの内の第1の電磁コイルのコアと、前記第1の電磁コイルと隣接する第2の電磁コイルのコアとの間の距離は、前記永久磁石の磁極ピッチの1.5倍と等しい、電気機械装置。
この適用例によれば、電磁コイルにコアがある場合には、電磁コイルを貫く磁束はコアの中を通る。そのため、永久磁石の磁極ピッチとの関係では、コアとコアの距離を永久磁石の磁極ピッチの1.5倍にすることにより、永久磁石と電磁コイルの配置のバランスを良くすることが可能となる。
[適用例4]
単相式の電気機械装置であって、2×M個(Mは自然数)の電磁コイルと、前記2×M個の電磁コイルが配置された範囲内に、前記2×M個の電磁コイルとの距離が同じになるように配置された6×M個の永久磁石と、を備える、電気機械装置。
単相式の電気機械装置の場合には、2×M個の電磁コイルと6×M個の永久磁石とを備えることにより、電磁コイルと永久磁石との配置のバランスを良くすることが可能となる。
単相式の電気機械装置であって、2×M個(Mは自然数)の電磁コイルと、前記2×M個の電磁コイルが配置された範囲内に、前記2×M個の電磁コイルとの距離が同じになるように配置された6×M個の永久磁石と、を備える、電気機械装置。
単相式の電気機械装置の場合には、2×M個の電磁コイルと6×M個の永久磁石とを備えることにより、電磁コイルと永久磁石との配置のバランスを良くすることが可能となる。
[適用例5]
適用例4に記載の電気機械装置において、さらに、前記電磁コイルと重なる位置にバックヨークを備える、電気機械装置。
この適用例によれば、電気機械装置の始動性を高めることが可能となる。
適用例4に記載の電気機械装置において、さらに、前記電磁コイルと重なる位置にバックヨークを備える、電気機械装置。
この適用例によれば、電気機械装置の始動性を高めることが可能となる。
[適用例6]
適用例1から適用例5のいずれかに記載の電気機械装置において、前記永久磁石または前記電磁コイルの一方が配置されたロータと、前記永久磁石または前記電磁コイルの他方が配置されたステータと、を備える電気機械装置。
この適用例によれば、電気機械装置は、所謂回転型の電気機械装置であってもよい。
適用例1から適用例5のいずれかに記載の電気機械装置において、前記永久磁石または前記電磁コイルの一方が配置されたロータと、前記永久磁石または前記電磁コイルの他方が配置されたステータと、を備える電気機械装置。
この適用例によれば、電気機械装置は、所謂回転型の電気機械装置であってもよい。
[適用例7]
適用例1から適用例5のいずれかに記載の電気機械装置において、前記永久磁石または前記電磁コイルの一方が配置された軌条と、前記永久磁石または前記電磁コイルの他方が配置され、前記軌条上を移動する移動体と、を備える電気機械装置。
この適用例によれば、電気機械装置は、軌条上を移動体が移動する電気機械装置、所謂リニアモータであってもよい。
適用例1から適用例5のいずれかに記載の電気機械装置において、前記永久磁石または前記電磁コイルの一方が配置された軌条と、前記永久磁石または前記電磁コイルの他方が配置され、前記軌条上を移動する移動体と、を備える電気機械装置。
この適用例によれば、電気機械装置は、軌条上を移動体が移動する電気機械装置、所謂リニアモータであってもよい。
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、電気機械装置の他、電気機械装置を備えた電子機器、燃料電池使用機器、ロボット、移動体等、様々な形態で実現することができる。
第1の実施例:
図1は、本発明の第1の実施例に係るモータを示す説明図である。図1(A)は、回転軸に平行な面で切った断面であり、図1(B)は、回転軸に垂直な面(1B−1B切断面)で切った断面である。図1(C)は、永久磁石を円周方向に展開した展開図であり、図1(D)は、電磁コイルを円周方向に転回した展開図である。
図1は、本発明の第1の実施例に係るモータを示す説明図である。図1(A)は、回転軸に平行な面で切った断面であり、図1(B)は、回転軸に垂直な面(1B−1B切断面)で切った断面である。図1(C)は、永久磁石を円周方向に展開した展開図であり、図1(D)は、電磁コイルを円周方向に転回した展開図である。
モータ100は、略円筒状のステータ60が外側に配置され、略円筒状のロータ50が内側に配置されたインナーロータ型モータである。ステータ60は、ケーシング130の内周に沿って配列された複数の電磁コイル30A、30Bを有している。本実施例では、図1(D)に示すように、電磁コイル30A、30Bは、各2個ずつ併せて4個あり、交互に配置されている。ステータ60には、さらに、ロータ50の位相を検出する位置センサとしての磁気センサ40A、40Bが、電磁コイル30A、30Bと対応して配置されている(図1(A))。電磁コイル30A、30Bと磁気センサ40A、40Bは、回路基板140の上に固定されている。回路基板140は、ケーシング130に固定されている。ケーシング130は、軟磁性材によるバックヨークとして、軟磁性粉材を含有した樹脂で覆う構造を有していてもよい。また、ケーシング130と電磁コイル30A、30Bの間に軟磁性材によるバックヨークを設けてもよい。
ロータ50は、その外周に永久磁石20を有しており、ロータ50の中心に回転軸110が設けられている。この回転軸110は、軸受け部112で支持されている。永久磁石20は、6つの磁石で6極を有している。各磁石は、回転軸110の中心から外部に向かう径方向(放射方向)に沿って磁化されている。なお、この例では、ケーシング130の内側に、コイルバネ114が設けられており、このコイルバネ114が永久磁石20を図の左方向に押すことによって、永久磁石20の位置決めを行っている。但し、コイルバネ114は省略可能である。永久磁石20と電磁コイル30Aとの距離は、永久磁石20と電磁コイル30Bとの距離と同じになっている。
図1(D)に示すように、電磁コイル30Aのコイルエンド31Aを除いた2つの有効コイル部分32Aの間の距離L2は、永久磁石20の磁極ピッチL1(図1(C))と同じ長さになっている。なお、距離L2の長さは、磁極ピッチL1の長さよりも短くてもよい。電磁コイル30A、30Bは、永久磁石20の磁極ピッチの大きさの範囲内に収まっているので、有効コイル部分32Aに働く力を有効に使うことが出来る。その結果、モータ100の効率を向上させることができる。なお、上記説明では、電磁コイル30A、30Bと永久磁石20の関係を有効コイル部分32Aの間の距離L2と磁極ピッチL1を用いて説明しているが、他のパラメータを用いて両者の関係を規定することも可能である。例えば、ロータ50の中心Oから見た、回転方向の電磁コイル30Aの視差角θ1の大きさと、永久磁石20のうちの1つの磁極の視差角の大きさが同じであると考えることができる。
電磁コイル30Aの中心と電磁コイル30Bの中心との距離L3は、磁極ピッチL1の長さの1.5倍になっている。この1.5という値は、永久磁石20の磁石の個数6と、電磁コイル30A、30Bの個数4に由来するもの(1.5=6/4)である。上記説明では、電磁コイル30A、30Bの数は4、永久磁石20の磁石の数は6の場合で説明したが、電磁コイル30A、30Bの数と永久磁石20の磁石の数はそれぞれ4×N(Nは自然数)個、6×N個であってもよい。
図2は、モータの正回転時の動作を示す説明図である。図2(A)から図2(H)にかけて、永久磁石20が右方に1/4πずつずれていく状態が示されている。ここで、電磁コイル30A、30Bのうち、ハッチングが付された電磁コイルは、励磁されていることを示し、ハッチングが付されていない電磁コイルは、励磁されていないことを示している。なお、ハッチングの濃さは、励磁された電磁コイルにおける電流の向き(例えば電流の無機が「手前から奥へ」は濃くハッチングされ、電流の向きが「奥から手前へ」は薄くハッチングされている)を示している。位相が0、π、2πの時は、電磁コイル30Aが励磁されておらず、位相が1/2π、3/2πの時は、電磁コイル30Bが励磁されていない。このように、本実施例では、位相により、励磁される電磁コイル30A、30Bを切り替えることが出来、永久磁石20を移動させることができる。なお、本実施例では、電磁コイル30A、30Bの数と、永久磁石20の磁極の数は、それぞれ4個と6個であるため、電磁コイル30Aと永久磁石20の距離と、電磁コイル30Bと永久磁石20の距離とが同じになるように、電磁コイル30A、30Bを配置することが可能である。そうすると、電磁コイル30A、30Bの巻き数を同じにし、巻き線の線径を同じにすることにより、電磁コイル30A、30Bが永久磁石20から受ける力(ローレンツ力)を均等にすることが可能となる。このように、本実施例では、電磁コイル30A、30Bにかかる力をバランスよくすること、すなわち各相間のトルクバランスを良くすることが容易である。その結果、十分な性能を有するモータ100を実現することが可能となる。なお、電磁コイル30Aと永久磁石20の距離と、電磁コイル30Bと永久磁石20の距離と、が同じになるように電磁コイル30A、30Bを配置するためには、電磁コイル30A、30Bの数を永久磁石20の磁極の数より少なくし、電磁コイル30A、30Bの大きさを永久磁石20の磁極ピッチの大きさと同じか、小さくすればよい。
図3は、モータの逆回転時の動作を示す説明図である。図3(A)から図3(H)にかけて、永久磁石20が左方に1/4πずつずれていく状態が示されている。逆回転とは、電磁コイル30A、30Bに流す電流の向きが正回転とは極性のみが異なることにより永久磁石20の移動方向が異なるだけなので、説明は、省略する。
第2の実施例:
図4は、本発明の第2の実施例を示す説明図である。第2の実施例は、所謂アキシャルギャップ型のモータである。図4(A)は、モータ102の回転軸と平行な面で切った断面図である。このモータ102本体は、ロータ50と、ステータ60とを有している。これらのロータ50、ステータ60は、それぞれ略円盤状の形状を有している。
図4は、本発明の第2の実施例を示す説明図である。第2の実施例は、所謂アキシャルギャップ型のモータである。図4(A)は、モータ102の回転軸と平行な面で切った断面図である。このモータ102本体は、ロータ50と、ステータ60とを有している。これらのロータ50、ステータ60は、それぞれ略円盤状の形状を有している。
図4(B)は、ロータ50の水平断面図である。ロータ50は、永久磁石20を有しおり、永久磁石20は、略扇状の形状を有する6つ磁極を有している。ロータ50は、回転軸110に固定されている。ここで永久磁石20の各磁極の磁化方向は、回転軸110と平行な方向である。
図4(C)は、ステータ60の水平断面図である。ステータ60は、図4(A)に示すように、複数の電磁コイル30Aと、複数の電磁コイル30Bと、磁気センサ40A、40Bと、回路基板140と、駆動回路ユニット500を備えている。この例では、電磁コイル30A、30Bはそれぞれ2個、併せて4個設けられており、それぞれ略扇状の形状に巻かれている。図4(A)に示すように、ステータ60は、ケーシング130に固定されている。
このように所謂アキシャルギャプ型のモータ102であっても、永久磁石20を6個、電磁コイル30A、30Bを4個備えることにより、永久磁石20と電磁コイル30Aの距離と、永久磁石20と電磁コイル30Bの距離とが同じとなるように、永久磁石20の周りに電磁コイル30A、30Bを配置することが容易である。その結果、電磁コイル30A、30Bにかかる力をバランス良くすることが容易にでき、十分な性能を有するモータ102を実現することが可能となる。
第3の実施例:
図5は、本発明の第3の実施例を示す説明図である。第3の実施例は、所謂リニアモータである。図5(A)は、リニアモータ104の直線方向と平行な面(5A−5A切断面)で切った断面図である、図5(B)は、リニアモータ104の直線方向と垂直な面(5B−5B切断面)で切った断面図である。
図5は、本発明の第3の実施例を示す説明図である。第3の実施例は、所謂リニアモータである。図5(A)は、リニアモータ104の直線方向と平行な面(5A−5A切断面)で切った断面図である、図5(B)は、リニアモータ104の直線方向と垂直な面(5B−5B切断面)で切った断面図である。
リニアモータ104は、移動体52と軌条62を備える。軌条62は、永久磁石20を備える。永久磁石20は、軌条62の伸びる向きと垂直な方向に磁化されており、N極とS極が軌条62の伸びる方向に交互に現れるように配置されている。ここで、永久磁石20は、長さL4の範囲内に、6個の磁石を有している。なお、この長さL4は、移動体52の電磁コイル30A、30Bが配置されている部分の長さと等しい。
移動体52は、電磁コイル30A、30Bと磁気センサ40A、40Bとを備える。本実施例では、移動体52は、長さL4の範囲内に、電磁コイル30A、30Bをそれぞれ2個、併せて4個備え、電磁コイル30A、30Bは、移動体52の移動方向に交互に配置されている。なお、図5(A)では、電磁コイル30Aに付すハッチングと電磁コイル30Bに付すハッチングを変えている。
本実施例では、長さL4の範囲内に、電磁コイル30A、30Bが4個配置され、永久磁石20の磁石が6個配置されている。したがって、電磁コイル30A、30Bの軌条62の伸びる向きのコイルの束の中心間の距離L5は、永久磁石20の磁極ピッチの長さL6と同じとなっている。このように配置することにより、電磁コイル30A、30Bにかかる力をバランス良くすることが容易にでき、十分な性能を有するモータ104を実現することが可能となる。なお、本実施例では、移動体52に電磁コイル30A、30Bを備え、軌条62に永久磁石20を備えているが、移動体52に永久磁石20、軌条に電磁コイル30A、30Bを備える構成であってもよい。また、本実施例では、軌条62が外側、移動体52が内側に配置される構成であるが、軌条62が内側、移動体52が外側に配置される構成であってもよい。かかる場合、中心側の軌条62に永久磁石20を配置し、その両端に移動体52の電磁コイル30A、30Bを対とする2列として電磁コイル30A、30Bを設ける構成であってもよい。逆に、中心側の軌条62に電磁コイル30A、30Bを配置し、その両端に移動体52の永久磁石20が配置される構成であってもよい。このように、本実施例では、(a)移動体52と軌条62のどちらを中心側に配置するか、(b)移動体52、軌条62のそれぞれに永久磁石20と電磁コイル30A、30Bのいずれを配置するか、により合計4つの態様が可能である。
第4の実施例:
図6は、本発明の第4の実施例を示す説明図である。図6(A)は、回転軸に平行な面で切った断面であり、図6(B)は、回転軸に垂直な面(6B−6B切断面)で切った断面である。図6(C)は、永久磁石を円周方向に展開した展開図であり、図6(D)は、電磁コイルを円周方向に転回した展開図である。第4の実施例は、第1の実施例のモータ100の電磁コイル30A、30Bにコア14A、14Bを備えている。コア14Aとコア14Bの間のピッチL7の長さは、永久磁石20の磁極ピッチL1の長さの1.5倍である。コア14A、14Bを備えていると、電磁コイル30A、30Bを貫く磁束は、コア14A、14Bを通過する。その結果、電磁コイル30A、30B及びコア14A、14Bは電磁石33A、33Bとして機能する。すなわち、この電磁石33A、33Bと永久磁石20との間に働く磁力により、モータ106は回転する。この場合、電磁コイル30A、30Bの巻き数を同じにし、巻き線の線径を同じにすることにより、電磁石33Aと電磁石33Bの構成を等価にすることが可能となる。その結果、電磁石33Aと永久磁石20に働く力と、電磁石33Bと永久磁石20に働く力と、をバランスよくできる。これにより、モータ106の効率を向上させることが可能となる。
図6は、本発明の第4の実施例を示す説明図である。図6(A)は、回転軸に平行な面で切った断面であり、図6(B)は、回転軸に垂直な面(6B−6B切断面)で切った断面である。図6(C)は、永久磁石を円周方向に展開した展開図であり、図6(D)は、電磁コイルを円周方向に転回した展開図である。第4の実施例は、第1の実施例のモータ100の電磁コイル30A、30Bにコア14A、14Bを備えている。コア14Aとコア14Bの間のピッチL7の長さは、永久磁石20の磁極ピッチL1の長さの1.5倍である。コア14A、14Bを備えていると、電磁コイル30A、30Bを貫く磁束は、コア14A、14Bを通過する。その結果、電磁コイル30A、30B及びコア14A、14Bは電磁石33A、33Bとして機能する。すなわち、この電磁石33A、33Bと永久磁石20との間に働く磁力により、モータ106は回転する。この場合、電磁コイル30A、30Bの巻き数を同じにし、巻き線の線径を同じにすることにより、電磁石33Aと電磁石33Bの構成を等価にすることが可能となる。その結果、電磁石33Aと永久磁石20に働く力と、電磁石33Bと永久磁石20に働く力と、をバランスよくできる。これにより、モータ106の効率を向上させることが可能となる。
図7は、電磁コイル30A、30Bをそれぞれ直列接続したときの説明図である。図8は、電磁コイル30A、30Bをそれぞれ並列接続したときの説明図である。このように、電磁コイル30A、30Bの接続は、それぞれ、直列、並列いずれであってもよい。
第5の実施例:
図9は、第5の実施例を示す説明図である。第5の実施例は、単相のモータ108である。モータ108は、電磁コイル30を2個と、永久磁石20と、磁気センサ40と、バックヨーク70を備える。永久磁石20は、6個の磁石を有している。バックヨーク70は、電磁コイル30の裏側に配置されている。ここで、図9(C)、(G)のタイミングは、デッドロックポイントになっているため、永久磁石20がこのタイミングで静止しているとモータ108の始動性が悪い。しかし、バックヨーク70を備えることにより、モータ108は、停止時に図9(A)、(E)に示すタイミングで永久磁石20を静止させることが可能となる。その結果、確実なよい始動性を得ることが可能となる。本実施例によれば、電磁コイル30の数を2個、永久磁石20の磁石の数を6個とする構成であっても、各電磁コイル30と永久磁石20に働く力をバランス良くし、モータ108の効率を向上させることが可能となる。なお、本実施例では、電磁コイル30の数を2個、永久磁石20の磁石の数を6個としたが、電磁コイル30A、30Bの数が2×M(Mは自然数)であるときに、永久磁石20の磁石の個数は6×Mであってもよい。
図9は、第5の実施例を示す説明図である。第5の実施例は、単相のモータ108である。モータ108は、電磁コイル30を2個と、永久磁石20と、磁気センサ40と、バックヨーク70を備える。永久磁石20は、6個の磁石を有している。バックヨーク70は、電磁コイル30の裏側に配置されている。ここで、図9(C)、(G)のタイミングは、デッドロックポイントになっているため、永久磁石20がこのタイミングで静止しているとモータ108の始動性が悪い。しかし、バックヨーク70を備えることにより、モータ108は、停止時に図9(A)、(E)に示すタイミングで永久磁石20を静止させることが可能となる。その結果、確実なよい始動性を得ることが可能となる。本実施例によれば、電磁コイル30の数を2個、永久磁石20の磁石の数を6個とする構成であっても、各電磁コイル30と永久磁石20に働く力をバランス良くし、モータ108の効率を向上させることが可能となる。なお、本実施例では、電磁コイル30の数を2個、永久磁石20の磁石の数を6個としたが、電磁コイル30A、30Bの数が2×M(Mは自然数)であるときに、永久磁石20の磁石の個数は6×Mであってもよい。
図10は、実施例におけるブラシレス電気機械の制御回路の構成を示すブロック図である。この制御回路は、CPUシステム300と、駆動信号生成部200と、駆動ドライバ部210と、回生制御部220と、蓄電器230と、蓄電制御部240とを備えている。駆動信号生成部200は、駆動ドライバ部210に供給する駆動信号を生成する。
図11は、駆動ドライバ部210の構成を示す回路図である。この駆動ドライバ部210は、H型ブリッジ回路を構成している。駆動信号生成部200からは、第1の駆動信号DRVA1と、第2の駆動信号DRVA2のうちの一方が駆動ドライバ部210に供給される。図10に示す電流IA1,IA2は、これらの駆動信号DRVA1,DRVA2に応じて流れる電流(「駆動電流」とも呼ぶ)の方向を示している。例えば、直流駆動用磁石モジュールを用いたモータの場合には、第1の駆動信号DRVA1に応じて電流IA1が流れる場合にはモータが所定の第1の駆動方向に動作し、第2の駆動信号DRVA2に応じて電流IA2が流れる場合にはモータが第1の駆動方向とは逆の第2の駆動方向に動作する。また、交流駆動用磁石モジュールを用いたモータの場合には、第1と第2の駆動信号DRVA1,DRVA2を交互に用いてモータを駆動することが可能である。
図12は、回生制御部220の内部構成を示す回路図である。回生制御部220は、電磁コイル30に対して駆動ドライバ部と並列に接続されている。回生制御部220は、ダイオードで構成される整流回路222と、スイッチングトランジスタ224とを備えている。蓄電制御部240によってスイッチングトランジスタ224がオン状態になると、電磁コイル30で発生した電力を回生して蓄電器230を充電することが可能である。また、蓄電器230から電磁コイル30に電流を供給することも可能である。なお、制御部から、回生制御部220と蓄電器230と蓄電制御部240を省略してもよく、或いは、駆動信号生成部200と駆動ドライバ部210を省略してもよい。
このように、上述した各実施例のブラシレスモータでは、電磁コイルを各相間で重ねる必要がなく、各相は独立した巻き線により高効率で安定した特性のモータを容易に実現することができる。また、ブラシレス電気機械をブラシレス発電機として構成した場合には、高効率な発電機を実現することが可能である。
変形例:
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
変形例1:
上記実施例では、ブラシレス電気機械の機械的構成や回路構成の具体例を説明したが、本発明のブラシレス電気機械の機械的構成や回路構成としては、これら以外の任意の構成を採用することが可能である。
上記実施例では、ブラシレス電気機械の機械的構成や回路構成の具体例を説明したが、本発明のブラシレス電気機械の機械的構成や回路構成としては、これら以外の任意の構成を採用することが可能である。
変形例2:
本発明は、ファンモータ、時計(針駆動)、ドラム式洗濯機(単一回転)、ジェットコースタ、振動モータなどの種々の装置のモータに適用可能である。本発明をファンモータに適用した場合には、上述した種々の効果(低消費電力、低振動、低騒音、低回転ムラ、低発熱、高寿命)が特に顕著である。このようなファンモータは、例えば、デジタル表示装置や、車載機器、燃料電池式パソコン、燃料電池式デジタルカメラ、燃料電池式ビデオカメラ、燃料電池式携帯電話などの燃料電池使用機器、プロジェクタ等の各種装置のファンモータとして使用することができる。本発明のモータは、さらに、各種の家電機器や電子機器のモータとしても利用可能である。例えば、光記憶装置や、磁気記憶装置、ポリゴンミラー駆動装置等において、本発明によるモータをスピンドルモータとして使用することが可能である。また、本発明によるモータは、移動体やロボット用のモータとしても利用可能である。
本発明は、ファンモータ、時計(針駆動)、ドラム式洗濯機(単一回転)、ジェットコースタ、振動モータなどの種々の装置のモータに適用可能である。本発明をファンモータに適用した場合には、上述した種々の効果(低消費電力、低振動、低騒音、低回転ムラ、低発熱、高寿命)が特に顕著である。このようなファンモータは、例えば、デジタル表示装置や、車載機器、燃料電池式パソコン、燃料電池式デジタルカメラ、燃料電池式ビデオカメラ、燃料電池式携帯電話などの燃料電池使用機器、プロジェクタ等の各種装置のファンモータとして使用することができる。本発明のモータは、さらに、各種の家電機器や電子機器のモータとしても利用可能である。例えば、光記憶装置や、磁気記憶装置、ポリゴンミラー駆動装置等において、本発明によるモータをスピンドルモータとして使用することが可能である。また、本発明によるモータは、移動体やロボット用のモータとしても利用可能である。
図13は、本発明の適用例によるモータを利用したプロジェクタを示す説明図である。このプロジェクタ600は、赤、緑、青の3色の色光を発光する3つの光源610R、610G、610Bと、これらの3色の色光をそれぞれ変調する3つの液晶ライトバルブ640R、640G、640Bと、変調された3色の色光を合成するクロスダイクロイックプリズム650と、合成された3色の色光をスクリーンSCに投写する投写レンズ系660と、プロジェクタ内部を冷却するための冷却ファン670と、プロジェクタ600の全体を制御する制御部680と、を備えている。冷却ファン670を駆動するモータとしては、上述した各種のブラシレスモータを利用することができる。
図14は、本発明の適用例によるモータを利用した燃料電池式携帯電話を示す説明図である。図14(A)は携帯電話700の外観を示しており、図14(B)は、内部構成の例を示している。携帯電話700は、携帯電話700の動作を制御するMPU710と、ファン720と、燃料電池730とを備えている。燃料電池730は、MPU710やファン720に電源を供給する。ファン720は、燃料電池730への空気供給のために携帯電話700の外から内部へ送風するため、或いは、燃料電池730で生成される水分を携帯電話700の内部から外に排出するためのものである。なお、ファン720を図14(C)のようにMPU710の上に配置して、MPU710を冷却するようにしてもよい。ファン720を駆動するモータとしては、上述した各種のブラシレスモータを利用することができる。
図15は、本発明の適用例によるモータ/発電機を利用した移動体の一例としての電動自転車(電動アシスト自転車)を示す説明図である。この自転車800は、前輪にモータ810が設けられており、サドルの下方のフレームに制御回路820と充電池830とが設けられている。モータ810は、充電池830からの電力を利用して前輪を駆動することによって、走行をアシストする。また、ブレーキ時にはモータ810で回生された電力が充電池830に充電される。制御回路820は、モータの駆動と回生とを制御する回路である。このモータ810としては、上述した各種のブラシレスモータを利用することが可能である。
図16は、本発明の適用例によるモータを利用したロボットの一例を示す説明図である。このロボット900は、第1と第2のアーム910,920と、モータ930とを有している。このモータ930は、被駆動部材としての第2のアーム920を水平回転させる際に使用される。このモータ930としては、上述した各種のブラシレスモータを利用することが可能である。
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
14A、14B…コア
20…永久磁石
30、30A、30B…電磁コイル
31A…コイルエンド
32A…有効コイル部分
33A、33B…電磁石
40、40A、40B…磁気センサ
50…ロータ
52…移動体
60…ステータ
62…軌条
70…バックヨーク
100、102、106、108…モータ
104…リニアモータ
110…回転軸
112…軸受け部
114…コイルバネ
130…ケーシング
140…回路基板
200…駆動信号生成部
210…駆動ドライバ部
220…回生制御部
222…整流回路
224…スイッチングトランジスタ
230…蓄電器
240…蓄電制御部
500…駆動回路ユニット
600…プロジェクタ
610R…光源
640R…液晶ライトバルブ
650…クロスダイクロイックプリズム
660…投写レンズ系
670…冷却ファン
680…制御部
700…携帯電話
720…ファン
730…燃料電池
800…自転車
810…モータ
820…制御回路
830…充電池
900…ロボット
910…第1のアーム
920…第2のアーム
930…モータ
DRVA1…第1の駆動信号
DRVA2…第2の駆動信号
20…永久磁石
30、30A、30B…電磁コイル
31A…コイルエンド
32A…有効コイル部分
33A、33B…電磁石
40、40A、40B…磁気センサ
50…ロータ
52…移動体
60…ステータ
62…軌条
70…バックヨーク
100、102、106、108…モータ
104…リニアモータ
110…回転軸
112…軸受け部
114…コイルバネ
130…ケーシング
140…回路基板
200…駆動信号生成部
210…駆動ドライバ部
220…回生制御部
222…整流回路
224…スイッチングトランジスタ
230…蓄電器
240…蓄電制御部
500…駆動回路ユニット
600…プロジェクタ
610R…光源
640R…液晶ライトバルブ
650…クロスダイクロイックプリズム
660…投写レンズ系
670…冷却ファン
680…制御部
700…携帯電話
720…ファン
730…燃料電池
800…自転車
810…モータ
820…制御回路
830…充電池
900…ロボット
910…第1のアーム
920…第2のアーム
930…モータ
DRVA1…第1の駆動信号
DRVA2…第2の駆動信号
Claims (12)
- 二相式の電気機械装置であって、
前記二相を形成する4×N個(Nは自然数)の電磁コイルと、
前記4×N個の電磁コイルが配置された範囲内に、前記4×N個の電磁コイルとの距離が同じになるように配置された6×N個の永久磁石と、
を備える、電気機械装置。 - 請求項1に記載の電気機械装置において、
前記電磁コイルはコアレスコイルであって、
前記電磁コイルのコイルエンド部を除いた2つの有効コイル部分の間の距離は、前記永久磁石の磁極ピッチと等しい、電気機械装置。 - 請求項1に記載の電気機械装置において、
前記電磁コイルは、コアを有し、
前記電磁コイルの内の第1の電磁コイルのコアと、前記第1の電磁コイルと隣接する第2の電磁コイルのコアとの間の距離は、前記永久磁石の磁極ピッチの1.5倍と等しい、電気機械装置。 - 単相式の電気機械装置であって、
2×M個(Nは自然数)の電磁コイルと、
前記2×M個の電磁コイルが配置された範囲内に、前記2×M個の電磁コイルとの距離が同じになるように配置された6×M個の永久磁石と、
を備える、電気機械装置。 - 請求項4に記載の電気機械装置において、さらに、
前記電磁コイルと重なる位置にバックヨークを備える、電気機械装置。 - 請求項1から請求項5のいずれかに記載の電気機械装置において、
前記永久磁石または前記電磁コイルの一方が配置されたロータと、
前記永久磁石または前記電磁コイルの他方が配置されたステータと、
を備える電気機械装置。 - 請求項1から請求項5のいずれかに記載の電気機械装置において、
前記永久磁石または前記電磁コイルの一方が配置された軌条と、
前記永久磁石または前記電磁コイルの他方が配置され、前記軌条上を移動する移動体と、
を備える電気機械装置。 - 電子機器であって、
請求項1から請求項7のいずれかに記載の電気機械装置を備える電子機器。 - 請求項8に記載の電子機器であって、
前記電子機器はプロジェクタである、電子機器。 - 燃料電池使用機器であって、
請求項1から請求項7のいずれかに記載の電気機械装置を備える燃料電池使用機器。 - ロボットであって、
請求項1から請求項7のいずれかに記載の電気機械装置を備えるロボット。 - 移動体であって、
請求項1から請求項7のいずれかに記載の電気機械装置を備える移動体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008260311A JP2010093911A (ja) | 2008-10-07 | 2008-10-07 | 電気機械装置及び電気機械装置を用いた装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008260311A JP2010093911A (ja) | 2008-10-07 | 2008-10-07 | 電気機械装置及び電気機械装置を用いた装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010093911A true JP2010093911A (ja) | 2010-04-22 |
Family
ID=42256071
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008260311A Pending JP2010093911A (ja) | 2008-10-07 | 2008-10-07 | 電気機械装置及び電気機械装置を用いた装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010093911A (ja) |
-
2008
- 2008-10-07 JP JP2008260311A patent/JP2010093911A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7986069B2 (en) | Brushless electric machine | |
JP5211593B2 (ja) | ブラシレス電気機械 | |
JP2012125088A (ja) | 電気機械装置及びロボット及び車輪 | |
JP2009100543A (ja) | 電動装置 | |
JP5359027B2 (ja) | 永久磁石構造及びそれを用いた装置 | |
US8212446B2 (en) | Brushless electric machine and device comprising said machine | |
JP5401856B2 (ja) | ブラシレス電気機械及びそれを用いた装置 | |
JP5056920B2 (ja) | コアレス電気機械装置 | |
JP5151487B2 (ja) | ブラシレスモータ | |
JP2012210149A5 (ja) | ロボット | |
JP5359042B2 (ja) | ブラシレス電気機械、それを備えた装置、及び、移動体 | |
JP2010011692A (ja) | ステータ構造、その製造方法、及び、電気機械 | |
JP4518148B2 (ja) | ブラシレス回転式モータ、ブラシレス回転式モータを備えたロボット及びブラシレス回転式モータを備えた移動体 | |
JP5332260B2 (ja) | ブラシレス電気機械 | |
JP2010141975A (ja) | 電動機および電動機に用いられるコイル群の製造方法 | |
JP5555982B2 (ja) | ブラシレス電気機械 | |
JP2010080485A (ja) | 永久磁石、永久磁石の製造方法及び永久磁石を用いた装置 | |
JP2012120358A (ja) | コアレス電気機械装置 | |
JP2010093911A (ja) | 電気機械装置及び電気機械装置を用いた装置 | |
JP5381072B2 (ja) | ブラシレス電気機械 | |
JP5228550B2 (ja) | 交流ブラシレス電気機械 | |
JP4067886B2 (ja) | ロータリーソレノイド | |
JP5228536B2 (ja) | ブラシレス電気機械 | |
JP5463784B2 (ja) | 電気機械装置及びロボット | |
JP2013225964A (ja) | 電気機械装置、移動体、ロボットおよび電気機械装置の駆動方法 |