JP2010135566A

JP2010135566A - Electromagnetic coil, electric machine device, and device using electric machine device

Info

Publication number: JP2010135566A
Application number: JP2008310169A
Authority: JP
Inventors: Kesatoshi Takeuchi; 啓佐敏竹内; Kazuyoshi Nakamura; 和喜中村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2008-12-04
Filing date: 2008-12-04
Publication date: 2010-06-17

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make an electromagnetic coil lightweight. <P>SOLUTION: The electromagnetic coil 30 is constituted by winding a conductive wire rod 10, which has conductive fiber 100 and an insulating layer 110 provided around the conductive fiber. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電磁コイル、電磁コイルを用いる電気機械装置、及びそれらの応用装置に関する。 The present invention relates to an electromagnetic coil, an electromechanical device using the electromagnetic coil, and an application device thereof.

モータや発電機などの電気機械装置には電磁コイルが使われている（例えば特許文献１）。 Electromagnetic coils are used in electromechanical devices such as motors and generators (for example, Patent Document 1).

特開２００１−２９８９８２号公報JP 2001-298882 A

しかし、従来は、電磁コイルに巻く線材として銅などの金属を用いていたため、電磁コイルの軽量化が難しいという問題があった。 However, conventionally, a metal such as copper has been used as the wire wound around the electromagnetic coil, and thus there has been a problem that it is difficult to reduce the weight of the electromagnetic coil.

本発明は上記課題の少なくとも１つを解決し、電磁コイルの軽量化を目的とする。 The present invention solves at least one of the above-described problems and aims to reduce the weight of an electromagnetic coil.

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。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

［適用例１］
導電性の線材が巻かれて形成される電磁コイルであって、前記線材は、導電性繊維と、前記導線性繊維の周囲に設けられた絶縁層と、を備える電磁コイル。
この適用例によれば、コイルの線材として導電性繊維を用いるので、電磁コイルの軽量化が可能となる。 [Application Example 1]
An electromagnetic coil formed by winding a conductive wire, wherein the wire includes a conductive fiber and an insulating layer provided around the conductive fiber.
According to this application example, since the conductive fiber is used as the wire of the coil, the electromagnetic coil can be reduced in weight.

［適用例２］
適用例１に記載の電磁コイルにおいて、前記導電性繊維はカーボンナノチューブである、電磁コイル。
この適用例によれば、導電性繊維としてカーボンナノチューブを用いるので、電気伝導性を高めることが可能となる。 [Application Example 2]
The electromagnetic coil according to Application Example 1, wherein the conductive fiber is a carbon nanotube.
According to this application example, since the carbon nanotube is used as the conductive fiber, the electrical conductivity can be increased.

［適用例３］
適用例１または適用例２のいずれかに記載の電磁コイルにおいて、前記絶縁層は、シリカガラス層である、電磁コイル。
この適用例によれば、絶縁層としてシリカガラスを用いるので、絶縁性をより高めることが可能となる。 [Application Example 3]
3. The electromagnetic coil according to Application Example 1 or Application Example 2, wherein the insulating layer is a silica glass layer.
According to this application example, since silica glass is used as the insulating layer, the insulating property can be further improved.

［適用例４］
適用例１から適用例３のいずれかに記載の電磁コイルにおいて、前記導電性繊維の両端に電極端子がナノコーティングされている、電磁コイル。
この適用例によれば、導電性繊維の両端に電極端子がナノコーティングされているので、外部電極との接続が容易になる。 [Application Example 4]
4. The electromagnetic coil according to any one of application examples 1 to 3, wherein an electrode terminal is nano-coated on both ends of the conductive fiber.
According to this application example, since the electrode terminal is nano-coated on both ends of the conductive fiber, connection with the external electrode is facilitated.

［適用例５］
適用例２、適用例２を引用する適用例３、適用例２を引用する適用例４、適用例２を引用する適用例３をさらに引用する適用例４、のいずれかに記載の電磁コイルにおいて、前記カーボンナノチューブのチューブ内に冷媒を流している電磁コイル。
この適用例によれば、カーボンナノチューブを内側から冷却することが可能となる。 [Application Example 5]
In the electromagnetic coil according to any one of Application Example 2, Application Example 3 quoting Application Example 2, Application Example 4 quoting Application Example 2, and Application Example 4 quoting Application Example 3 quoting Application Example 2 An electromagnetic coil in which a refrigerant is flowing into the carbon nanotube tube.
According to this application example, the carbon nanotube can be cooled from the inside.

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、電磁コイルの他、電気機械装置、これを用いた各種の装置（例えば、電動モータ、発電機、それらを用いたアクチュエータや電子機器、移動体、ロボット等）等、様々な形態で実現することができる。 The present invention can be realized in various forms. For example, in addition to electromagnetic coils, electromechanical devices, various devices using the same (for example, electric motors, generators, and actuators using them) And electronic devices, mobile objects, robots, etc.).

図１は、本発明の実施例に係る電磁コイルを示す説明図である。電磁コイル３０は、例えば、モータや発電機などの電気機械装置に用いられる。電磁コイル３０には、コイルを形成する配線として導電性繊維が巻かれている。一般に、電磁コイル３０に掛かる力Ｆは、Ｆ=Ｂｔ・Ｎｃ・Ｉｃで表される。ここで、Ｂｔは磁石の磁束密度、Ｎｃはコイルの巻き数、Ｉｃはコイルに流れる電流である。磁束密度Ｂｔは、モータの永久磁石により決まるので、電磁コイル３０において調整可能なものは、巻き数Ｎｃと電流Ｉｃである。力Ｆを大きくするには、巻き数Ｎｃを多くするか、電流Ｉｃを大きくする必要がある。ここで、コイルとして銅配線を用いると、配線の太さや重量の問題から巻き数Ｎｃを多くすることは難しく、また、電流Ｉｃを大きくすることも難しかった。本実施例では、コイルを形成する配線として導電性繊維を用いているので、配線が細く、軽量である。そのため巻き数Ｎｃを多くすることが出来る。さらに、巻き数Ｎｃを多くしても銅などの金属配線を用いるよりも軽量化することが可能である。また、本実施例では、コイルを形成する配線として導電性繊維を用いているため、加圧することにより、コイルの形状を自由に変形させることが可能である。 FIG. 1 is an explanatory view showing an electromagnetic coil according to an embodiment of the present invention. The electromagnetic coil 30 is used in, for example, an electric machine device such as a motor or a generator. The electromagnetic coil 30 is wound with conductive fibers as wiring forming the coil. In general, the force F applied to the electromagnetic coil 30 is represented by F = Bt · Nc · Ic. Here, Bt is the magnetic flux density of the magnet, Nc is the number of turns of the coil, and Ic is the current flowing through the coil. Since the magnetic flux density Bt is determined by the permanent magnet of the motor, what can be adjusted in the electromagnetic coil 30 is the number of turns Nc and the current Ic. In order to increase the force F, it is necessary to increase the number of turns Nc or increase the current Ic. Here, when copper wiring is used as the coil, it is difficult to increase the number of turns Nc due to problems with the thickness and weight of the wiring, and it is also difficult to increase the current Ic. In this embodiment, since the conductive fiber is used as the wiring for forming the coil, the wiring is thin and lightweight. Therefore, the winding number Nc can be increased. Furthermore, even if the number of turns Nc is increased, it is possible to reduce the weight as compared to using a metal wiring such as copper. In this embodiment, since conductive fibers are used as the wiring for forming the coil, the shape of the coil can be freely deformed by applying pressure.

図２は、コイルを形成する配線の構造を示す説明図である。配線１０は、カーボンナノチューブ１００と、絶縁層１１０とを備える。カーボンナノチューブ１００（Carbon nanotube、略称CNT）の内側は空洞１０５となっている。絶縁層１１０は、カーボンナノチューブ１００の外周に形成されている。 FIG. 2 is an explanatory diagram showing the structure of the wiring forming the coil. The wiring 10 includes a carbon nanotube 100 and an insulating layer 110. Inside the carbon nanotube 100 (abbreviated as CNT) is a cavity 105. The insulating layer 110 is formed on the outer periphery of the carbon nanotube 100.

図３は、カーボンナノチューブの構造を示す説明図である。カーボンナノチューブ１００は、Ｓｐ²混成軌道を持った炭素によって作られる六員環ネットワーク（グラフェンシート）が単層（同図（Ａ））あるいは多層（同図（Ｂ））の同軸管状になった物質をいう。カーボンナノチューブ１００は、非局在化したπ電子を有している。このπ電子は、カーボンナノチューブ１００の表面を移動することが可能なため、カーボンナノチューブ１００は、電気伝導性を有している。したがって、カーボンナノチューブ１００は、導電性繊維として機能する。また、カーボンナノチューブ１００の六員環ネットワークは、共有結合で構成されているので、結合強度が極めて強い。 FIG. 3 is an explanatory view showing the structure of the carbon nanotube. The carbon nanotube 100 is a material in which a six-membered ring network (graphene sheet) made of carbon having an Sp ² hybrid orbital is a single-layer (FIG. (A)) or multi-layer (FIG. (B)) coaxial tube. Say. The carbon nanotube 100 has delocalized π electrons. Since the π electrons can move on the surface of the carbon nanotube 100, the carbon nanotube 100 has electrical conductivity. Therefore, the carbon nanotube 100 functions as a conductive fiber. In addition, since the six-membered ring network of the carbon nanotube 100 is composed of covalent bonds, the bond strength is extremely strong.

図４は、カーボンナノチューブの製造装置の一例を示す説明図である。アーク放電装置１２０は、陽極１２５と、陰極１３０と、チャンバー１３５を備える。陽極１２５と陰極１３０は、グラファイトで構成されている。陽極１２５と陰極１３０は、チャンバー１３５内に配置されている。チャンバー１３５内を、例えばヘリウムで満たし、陽極１２５と陰極１３０とを軽く接触させる。次に陽極１２５と陰極１３０の間に、約２０Ｖ、１００Ａの電流を流す。こうすると、アーク放電が起こり、陽極１２５の炭素が蒸発する。 FIG. 4 is an explanatory view showing an example of a carbon nanotube production apparatus. The arc discharge device 120 includes an anode 125, a cathode 130, and a chamber 135. The anode 125 and the cathode 130 are made of graphite. The anode 125 and the cathode 130 are disposed in the chamber 135. The inside of the chamber 135 is filled with, for example, helium, and the anode 125 and the cathode 130 are brought into light contact. Next, a current of about 20 V and 100 A is passed between the anode 125 and the cathode 130. As a result, arc discharge occurs and carbon of the anode 125 evaporates.

蒸発した炭素の約半分は、気相で凝集して煤を形成し、チャンバー１３５の内壁に堆積する。蒸発した炭素の残りの半分は、陰極１３０に直接凝集し、炭素質の堆積物を形成する。この堆積物中にカーボンナノチューブ１００が生成・成長する。ここで、陽極１２５が触媒、例えば鉄やコバルトやニッケル、を含んでいると、生成するカーボンナノチューブ１００は単層となり易い。一方、陽極１２５が、これらの触媒金属を含んでいないと、生成するカーボンナノチューブ１００は多層となり易い。なお、生成したカーボンナノチューブ１００は絡み合っているため、次に、生成したカーボンナノチューブ１００を一本ずつ取り出すための処理を行う。 About half of the evaporated carbon aggregates in the gas phase to form soot and deposits on the inner wall of the chamber 135. The remaining half of the evaporated carbon aggregates directly on the cathode 130 to form a carbonaceous deposit. Carbon nanotubes 100 are generated and grown in this deposit. Here, if the anode 125 contains a catalyst, for example, iron, cobalt, or nickel, the generated carbon nanotubes 100 are likely to be a single layer. On the other hand, if the anode 125 does not contain these catalytic metals, the generated carbon nanotubes 100 are likely to be multi-layered. In addition, since the produced | generated carbon nanotube 100 is intertwined, the process for taking out the produced | generated carbon nanotube 100 one by one is performed next.

図５は、カーボンナノチューブの分散処理に用いられるピレン系有機化合物の一例を示す説明図である。まず、疎水基と親水基の両方を有するピレン系有機物１４０を準備した。このピレン系有機物１４０は、中心部にピレンを有する扇形をしている。ピレン系有機物１４０は、扇の中心に疎水基（疎水性部分）を有し、扇が広がる部分に親水基（親水性部分）を有している。このピレン系有機物１４０とカーボンナノチューブ１００とをアルコール中に入れて攪拌すると、絡み合っていたカーボンナノチューブ１００は、バラバラになり、均一にアルコール中に分散する。次に、水を加えると、カーボンナノチューブ１００と結合されているピレン系有機物１４０の疎水基が自発的に寄り集まりナノファイバーを形成する。次にテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）のゾルゲル重合により、絶縁処理を行った。これにより、ＴＥＯＳからシリコンが遊離して重合し、シリカガラス層が形成される。 FIG. 5 is an explanatory view showing an example of a pyrene-based organic compound used for the dispersion treatment of carbon nanotubes. First, a pyrene organic material 140 having both a hydrophobic group and a hydrophilic group was prepared. The pyrene organic material 140 has a fan shape having pyrene at the center. The pyrene-based organic material 140 has a hydrophobic group (hydrophobic part) at the center of the fan, and has a hydrophilic group (hydrophilic part) at the part where the fan extends. When the pyrene-based organic material 140 and the carbon nanotube 100 are put in alcohol and stirred, the entangled carbon nanotubes 100 fall apart and are uniformly dispersed in the alcohol. Next, when water is added, the hydrophobic groups of the pyrene-based organic material 140 bonded to the carbon nanotubes 100 spontaneously gather to form nanofibers. Next, insulation treatment was performed by sol-gel polymerization of tetraethoxysilane (TEOS). As a result, silicon is released from TEOS and polymerized to form a silica glass layer.

図６は、絶縁処理されたカーボンナノチューブを示す説明図である。カーボンナノチューブ１００は、その外壁にピレン系有機物１４０を有し、さらにその外側にシリカガラス層１５０を有している。ここで、シリカガラス層１５０は、カーボンナノチューブ１００上に、ほぼ均一にコーティングされている。一般に、銅配線は、ショートしないように、例えばエナメルによりコーティングされているが、本実施例のカーボンナノチューブ１００は、より絶縁性の高いシリカガラス層１５０によって均一のコーティングされている。また、カーボンナノチューブ１００は規則正しく配列しており、有機物により自己組織化の効果が見られた。 FIG. 6 is an explanatory view showing an insulated carbon nanotube. The carbon nanotube 100 has a pyrene organic material 140 on its outer wall, and further has a silica glass layer 150 on its outer side. Here, the silica glass layer 150 is almost uniformly coated on the carbon nanotubes 100. In general, the copper wiring is coated with, for example, enamel so as not to be short-circuited. However, the carbon nanotube 100 of this embodiment is uniformly coated with a silica glass layer 150 having higher insulation. In addition, the carbon nanotubes 100 were regularly arranged, and an effect of self-organization was observed with organic substances.

以上、本実施例によれば、シリカガラス層１５０でコーティングされた１本のカーボンナノチューブ１００を取り出すことが可能となる。これにより、カーボンナノチューブ１００を線材とする電磁コイルを作成することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to take out one carbon nanotube 100 coated with the silica glass layer 150. Thereby, an electromagnetic coil using the carbon nanotube 100 as a wire can be created.

図７は、カーボンナノチューブの中に冷媒を流している状態を示す説明図である。カーボンナノチューブ１００の外壁部には、シリカガラス層１５０と、電極端子１６０とが形成されている。電極端子１６０は、例えば酸化チタンなどの金属で構成されており、ゾルゲル技術により、カーボンナノチューブ１００の外壁にナノコーティングすることにより形成することが可能である。また、カーボンナノチューブ１００は、中に空洞１０５を有しており、この空洞１０５には、冷媒１７０を流すことが可能である。 FIG. 7 is an explanatory view showing a state in which a refrigerant is flowing in the carbon nanotube. A silica glass layer 150 and an electrode terminal 160 are formed on the outer wall portion of the carbon nanotube 100. The electrode terminal 160 is made of, for example, a metal such as titanium oxide, and can be formed by nano-coating the outer wall of the carbon nanotube 100 by a sol-gel technique. Moreover, the carbon nanotube 100 has a cavity 105 therein, and a coolant 170 can flow through the cavity 105.

図８は、カーボンナノチューブの断面と冷媒に用いることが可能な各種分子の大きさを示す説明図である。カーボンナノチューブ１００の空洞１０５の直径は、例えば、水素分子、窒素分子、酸素分子の大きさよりも大きい。したがって、これらの気体分子を冷媒として用いることが可能である。同図には示していないが、冷媒としてヘリウムを用いることも可能である。なお、他の物質との反応性を考慮すると、冷媒として、不活性ガスであるヘリウムを用いることが好ましい。このように、カーボンナノチューブ１００の空洞１０５に冷媒を流すことにより、カーボンナノチューブ１００を内側から冷却することが可能となる。 FIG. 8 is an explanatory diagram showing the cross section of the carbon nanotube and the size of various molecules that can be used for the refrigerant. The diameter of the cavity 105 of the carbon nanotube 100 is larger than, for example, the size of hydrogen molecules, nitrogen molecules, and oxygen molecules. Therefore, these gas molecules can be used as a refrigerant. Although not shown in the figure, helium can be used as the refrigerant. In consideration of reactivity with other substances, it is preferable to use helium, which is an inert gas, as the refrigerant. In this way, by flowing the coolant through the cavity 105 of the carbon nanotube 100, the carbon nanotube 100 can be cooled from the inside.

図９は、カーボンナノチューブの中への冷媒供給部の構成の一例を示す説明図である。カーボンナノチューブ１００の端部は、接続部１８５を介して冷媒供給ポンプ１８０に接続されている。接続部１８５は、例えば樹脂製で形成され、中空部１８７を備えている。カーボンナノチューブ１００の端部は、接続部１８５の樹脂の壁を貫通して中空部１８７に繋がっている。この構造は、例えば、接続部１８５を形成するときに、カーボンナノチューブ１００の端部を包むように接続部１８５を形成することにより実現することが可能である。なお、この場合、複数のカーボンナノチューブ１００を用いて撚り線を構成してもよい。 FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of the refrigerant supply unit into the carbon nanotubes. The end of the carbon nanotube 100 is connected to the refrigerant supply pump 180 via the connection portion 185. The connection part 185 is made of, for example, a resin and includes a hollow part 187. The end portion of the carbon nanotube 100 penetrates the resin wall of the connection portion 185 and is connected to the hollow portion 187. This structure can be realized, for example, by forming the connection portion 185 so as to wrap the end portion of the carbon nanotube 100 when the connection portion 185 is formed. In this case, a stranded wire may be formed using a plurality of carbon nanotubes 100.

図１０は、カーボンナノチューブを複数連結した状態を示す説明図である。この図は、３相の電磁コイルの場合での構成で、３相全域に冷媒を流し冷却するために吸入孔と排出孔を設け、３相分の結線端子を設けた例である。このように、多数のカーボンナノチューブ１００を連結することにより、長いカーボンナノチューブ１００の配線を形成することが可能となる。 FIG. 10 is an explanatory view showing a state in which a plurality of carbon nanotubes are connected. This figure shows an example of a configuration in the case of a three-phase electromagnetic coil, in which a suction hole and a discharge hole are provided in order to flow and cool a refrigerant throughout the three phases, and connection terminals for three phases are provided. Thus, by connecting a large number of carbon nanotubes 100, it is possible to form a long wiring of the carbon nanotubes 100.

図１１は、カーボンナノチューブを線材として用いた電磁コイルを有するモータの一例である。モータ４０は、ロータ２０とステータ６０を備える。ロータ２０は、モータ４０の内側に配置され、永久磁石２５と回転軸２７とを備える。ステータ６０は、ロータ２０の周りに配置され、電磁コイル３０を備える。電磁コイル３０のコイルを形成する配線として、カーボンナノチューブ１００による配線が用いられている。これにより、モータ４０の軽量化が可能となる。また、電流Ｉｃは微弱電流であるが、巻き数Ｎｃを非常に大きくすることが可能となるため、Ｉｃ・Ｎｃにより結果的に、電磁コイル３０に多くの電流を流すことが可能となるので、モータ４０のトルクを増大させることが可能となる。 FIG. 11 shows an example of a motor having an electromagnetic coil using carbon nanotubes as a wire. The motor 40 includes a rotor 20 and a stator 60. The rotor 20 is disposed inside the motor 40 and includes a permanent magnet 25 and a rotating shaft 27. The stator 60 is disposed around the rotor 20 and includes the electromagnetic coil 30. As the wiring for forming the coil of the electromagnetic coil 30, wiring using the carbon nanotubes 100 is used. Thereby, the motor 40 can be reduced in weight. Further, although the current Ic is a weak current, the number of turns Nc can be made very large, so that a large amount of current can flow through the electromagnetic coil 30 as a result of Ic · Nc. The torque of the motor 40 can be increased.

図１２は、カーボンナノチューブを線材として用いた電磁コイルを有するモータの他の例である。この実施例は、モータ４０と、トルク変換部５０とを備える。モータ４０とトルク変換部５０はそれぞれ２つあり、左右対称に配置されている。トルク変換部は、トルクを変換するための歯車５５を備える。この様にモータ４０を複数備える装置においては、モータ４０の軽量化の効果が大きい。この実施例は、例えば、ロボットに適用することが可能である。 FIG. 12 shows another example of a motor having an electromagnetic coil using carbon nanotubes as a wire. This embodiment includes a motor 40 and a torque converter 50. There are two motors 40 and two torque converters 50, which are arranged symmetrically. The torque converter includes a gear 55 for converting torque. Thus, in an apparatus including a plurality of motors 40, the effect of reducing the weight of the motors 40 is great. This embodiment can be applied to, for example, a robot.

図１３は、本発明の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。 FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of the control circuit of the brushless electric machine in the embodiment of the present invention. This control circuit includes a CPU system 300, a drive signal generation unit 200, a drive driver unit 210, a regeneration control unit 220, a capacitor 230, and a power storage control unit 240. The drive signal generation unit 200 generates a drive signal to be supplied to the drive driver unit 210.

図１４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。同図に示す電流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。 FIG. 14 is a circuit diagram illustrating a configuration of the drive driver unit 210. The drive driver unit 210 constitutes an H-type bridge circuit. From the drive signal generation unit 200, one of the first drive signal DRVA1 and the second drive signal DRVA2 is supplied to the drive driver unit 210. The currents IA1 and IA2 shown in the figure indicate the directions of currents (also referred to as “drive currents”) that flow according to these drive signals DRVA1 and DRVA2. For example, in the case of a motor using a DC drive magnet module, when the current IA1 flows in response to the first drive signal DRVA1, the motor operates in a predetermined first drive direction, and the second drive signal When the current IA2 flows according to DRVA2, the motor operates in the second driving direction opposite to the first driving direction. In the case of a motor using an AC drive magnet module, the motor can be driven using the first and second drive signals DRVA1 and DRVA2 alternately.

図１５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。 FIG. 15 is a circuit diagram showing an internal configuration of the regeneration control unit 220. The regeneration control unit 220 is connected to the electromagnetic coil 30 in parallel with the drive driver unit. The regeneration control unit 220 includes a rectifier circuit 222 formed of a diode and a switching transistor 224. When the switching transistor 224 is turned on by the power storage control unit 240, the power generated in the electromagnetic coil 30 can be regenerated to charge the battery 230. It is also possible to supply current from the capacitor 230 to the electromagnetic coil 30. Note that the regeneration control unit 220, the battery 230, and the power storage control unit 240 may be omitted from the control unit, or the drive signal generation unit 200 and the drive driver unit 210 may be omitted.

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３０のコイルを形成する線材としてカーボンナノチューブを用いているので、軽量化が可能である。また、電磁コイル３０の巻き数を増やしたり、電磁コイルに流す電流を大きくできるので、高トルクなブラシレスモータを実現することが可能となる。また、発電機においては高電圧を発生できるために、発電機の後段に電圧を変換する電力変換部を設けることで、実用電圧における電力を供給することも可能となる。そして、この発電機を回生用の電動モータとして用いることも出来る。 Thus, in the brushless motor of each Example mentioned above, since the carbon nanotube is used as a wire which forms the coil of the electromagnetic coil 30, weight reduction is possible. Further, since the number of turns of the electromagnetic coil 30 can be increased or the current flowing through the electromagnetic coil can be increased, a high torque brushless motor can be realized. In addition, since a high voltage can be generated in the generator, it is possible to supply power at a practical voltage by providing a power conversion unit that converts the voltage in the subsequent stage of the generator. And this generator can also be used as an electric motor for regeneration.

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。 The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.

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。 In the above-described embodiments, specific examples of the mechanical configuration and circuit configuration of the brushless electric machine have been described. However, as the mechanical configuration and circuit configuration of the brushless electric machine of the present invention, any configuration other than these may be adopted. Is possible.

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及び各種の発電機としても適用可能である。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（軽量化、高トルク、あるいは高回転）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。 The present invention is also applicable to motors of various devices such as a fan motor, a timepiece (hand drive), a drum type washing machine (single rotation), a roller coaster, and a vibration motor, and various generators. When the present invention is applied to a fan motor, the various effects described above (weight reduction, high torque, or high rotation) are particularly remarkable. Such fan motors are, for example, various devices such as digital display devices, in-vehicle devices, fuel cell computers, fuel cell digital cameras, fuel cell video cameras, fuel cell mobile phones, and other fuel cell equipment. It can be used as a fan motor for the device. The motor of the present invention can also be used as a motor for various home appliances and electronic devices. For example, the motor according to the present invention can be used as a spindle motor in an optical storage device, a magnetic storage device, a polygon mirror drive device, or the like. The motor according to the present invention can also be used as a motor for a moving body or a robot.

図１６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。 FIG. 16 is an explanatory diagram showing a projector using a motor according to an application example of the invention. The projector 600 includes three light sources 610R, 610G, and 610B that emit light of three colors of red, green, and blue, and three liquid crystal light valves 640R, 640G, and 640B that modulate these three colors of light, respectively. A cross dichroic prism 650 that synthesizes the modulated three-color light, a projection lens system 660 that projects the combined three-color light onto the screen SC, a cooling fan 670 for cooling the inside of the projector, and the projector 600 And a control unit 680 for controlling the whole. As the motor for driving the cooling fan 670, the various brushless motors described above can be used.

図１７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。同図（Ａ）は携帯電話７００の外観を示しており、同図（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を同図（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。 FIG. 17 is an explanatory view showing a fuel cell type mobile phone using a motor according to an application example of the present invention. FIG. 2A shows the appearance of the mobile phone 700, and FIG. 2B shows an example of the internal configuration. The mobile phone 700 includes an MPU 710 that controls the operation of the mobile phone 700, a fan 720, and a fuel cell 730. The fuel cell 730 supplies power to the MPU 710 and the fan 720. The fan 720 is used to supply air to the fuel cell 730 from the outside to the inside of the mobile phone 700 or to discharge moisture generated by the fuel cell 730 from the inside of the mobile phone 700 to the outside. It is. Note that the fan 720 may be disposed on the MPU 710 as shown in FIG. As the motor for driving the fan 720, the various brushless motors described above can be used.

図１８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。 FIG. 18 is an explanatory diagram showing an electric bicycle (electric assist bicycle) as an example of a moving body using a motor / generator according to an application example of the present invention. In this bicycle 800, a motor 810 is provided on the front wheel, and a control circuit 820 and a rechargeable battery 830 are provided on a frame below the saddle. The motor 810 assists running by driving the front wheels using the power from the rechargeable battery 830. Further, the electric power regenerated by the motor 810 is charged to the rechargeable battery 830 during braking. The control circuit 820 is a circuit that controls driving and regeneration of the motor. As the motor 810, the various brushless motors described above can be used.

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。 The embodiments of the present invention have been described above based on some examples. However, the above-described embodiments of the present invention are for facilitating the understanding of the present invention and limit the present invention. It is not a thing. The present invention can be changed and improved without departing from the spirit and scope of the claims, and it is needless to say that the present invention includes equivalents thereof.

本発明の実施例に係る電磁コイルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the electromagnetic coil which concerns on the Example of this invention. コイルを形成する配線の構造を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the wiring which forms a coil. カーボンナノチューブの構造を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of a carbon nanotube. カーボンナノチューブの製造装置の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the manufacturing apparatus of a carbon nanotube. カーボンナノチューブの分散処理に用いられるピレン系有機化合物の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the pyrene type organic compound used for the dispersion process of a carbon nanotube. 絶縁処理されたカーボンナノチューブを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the carbon nanotube by which the insulation process was carried out. カーボンナノチューブの中に冷媒を流している状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state which is flowing the refrigerant | coolant in a carbon nanotube. カーボンナノチューブの断面と冷媒に用いることが可能な各種分子の大きさを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the magnitude | size of the various molecules which can be used for the cross section of a carbon nanotube, and a refrigerant | coolant. カーボンナノチューブの中への冷媒供給部の構成の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of a structure of the refrigerant | coolant supply part in a carbon nanotube. カーボンナノチューブを複数連結した状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state which connected the multiple carbon nanotube. カーボンナノチューブを線材として用いた電磁コイルを有するモータの一例である。It is an example of a motor having an electromagnetic coil using a carbon nanotube as a wire. カーボンナノチューブを線材として用いた電磁コイルを有するモータの他の例である。It is another example of the motor which has an electromagnetic coil using a carbon nanotube as a wire. 本発明の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。It is a block diagram which shows the structure of the control circuit of the brushless electric machine in the Example of this invention. 駆動ドライバ部２１０の構成を示す回路図である。3 is a circuit diagram showing a configuration of a drive driver unit 210. FIG. 回生制御部２２０の内部構成を示す回路図である。3 is a circuit diagram showing an internal configuration of a regeneration control unit 220. FIG. 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。It is explanatory drawing which shows the projector using the motor by the example of application of this invention. 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。It is explanatory drawing which shows the fuel cell type mobile telephone using the motor by the example of application of this invention. 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。It is explanatory drawing which shows the electric bicycle (electric assisted bicycle) as an example of the moving body using the motor / generator by the example of application of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０…配線
２０…ロータ
２５…永久磁石
２７…回転軸
３０…電磁コイル
４０…モータ
５０…トルク変換部
５５…歯車
６０…ステータ
１００…カーボンナノチューブ
１０５…空洞
１１０…絶縁層
１２０…アーク放電装置
１２５…陽極
１３０…陰極
１３５…チャンバー
１４０…ピレン系有機物
１５０…シリカガラス層
１６０…電極端子
１７０…冷媒
１８０…冷媒供給ポンプ
１８５…接続部
１８７…中空部
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
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
ＤＲＶＡ１…第１の駆動信号
ＤＲＶＡ２…第２の駆動信号 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Wiring 20 ... Rotor 25 ... Permanent magnet 27 ... Rotating shaft 30 ... Electromagnetic coil 40 ... Motor 50 ... Torque conversion part 55 ... Gear 60 ... Stator 100 ... Carbon nanotube 105 ... Cavity 110 ... Insulating layer 120 ... Arc discharge device 125 ... Anode 130 ... Cathode 135 ... Chamber 140 ... Pyrene-based organic substance 150 ... Silica glass layer 160 ... Electrode terminal 170 ... Refrigerant 180 ... Refrigerant supply pump 185 ... Connection part 187 ... Hollow part 200 ... Drive signal generation part 210 ... Drive driver part 220 ... Regenerative control unit 222 ... rectifier circuit 224 ... switching transistor 230 ... capacitor 240 ... electric storage control unit 600 ... projector 610R ... light source 640R ... liquid crystal light valve 650 ... cross dichroic prism 660 ... projection lens system 670 ... cooling fan 680 ... Control unit 700 ... mobile phone 720 ... fan 730 ... fuel cell 800 ... bicycle 810 ... motor 820 ... control circuit 830 ... Battery DRVA1 ... first driving signal DRVA2 ... second driving signal

Claims

導電性の線材が巻かれて形成される電磁コイルであって、
前記線材は、
導電性繊維と、
前記導線性繊維の周囲に設けられた絶縁層と、
を備える電磁コイル。 An electromagnetic coil formed by winding a conductive wire,
The wire is
Conductive fibers;
An insulating layer provided around the conductive fiber;
An electromagnetic coil comprising:

請求項１に記載の電磁コイルにおいて
前記導電性繊維はカーボンナノチューブである、電磁コイル。 The electromagnetic coil according to claim 1, wherein the conductive fiber is a carbon nanotube.

請求項１または請求項２に記載の電磁コイルにおいて、
前記絶縁層は、シリカガラス層である、電磁コイル。 The electromagnetic coil according to claim 1 or 2,
The electromagnetic coil, wherein the insulating layer is a silica glass layer.

請求項１から請求項３のいずれかに記載の電磁コイルにおいて、
前記導電性繊維の両端に電極端子がナノコーティングされている、電磁コイル。 The electromagnetic coil according to any one of claims 1 to 3,
An electromagnetic coil in which electrode terminals are nano-coated on both ends of the conductive fiber.

請求項２、請求項２を引用する請求項３、請求項２を引用する請求項４、請求項２を引用する請求項３をさらに引用する請求項４、のいずれかに記載の電磁コイルにおいて、さらに、
前記カーボンナノチューブのチューブ内に冷媒を供給するための冷媒供給部を備える、電磁コイル。 In the electromagnetic coil according to claim 2, claim 3 quoting claim 2, claim 4 quoting claim 2, and claim 4 quoting claim 2. ,further,
An electromagnetic coil comprising a refrigerant supply unit for supplying a refrigerant into the carbon nanotube tube.

電気機械装置であって、
請求項１から請求項５のいずれかに記載の電磁コイルと、
磁石と、
を備える電気機械装置。 An electromechanical device,
The electromagnetic coil according to any one of claims 1 to 5,
A magnet,
An electromechanical device comprising:

電子機器であって、
請求項６に記載の電気機械装置を備える電子機器。 Electronic equipment,
An electronic apparatus comprising the electromechanical device according to claim 6.

請求項７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。 The electronic device according to claim 7,
The electronic device is an electronic device, which is a projector.

燃料電池使用機器であって、
請求項６に記載の電気機械装置を備える燃料電池使用機器。 Fuel cell equipment,
A fuel cell using device comprising the electromechanical device according to claim 6.

ロボットであって、
請求項６に記載の電気機械装置を備えるロボット。 A robot,
A robot comprising the electromechanical device according to claim 6.

移動体であって、
請求項６に記載の電気機械装置を備える移動体。 A moving object,
A moving body comprising the electromechanical device according to claim 6.