專利名稱：磁馬達(dá)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動馬達(dá)。更詳細(xì)的內(nèi)容是，本發(fā)明涉及這樣一種磁馬達(dá)，其中具有設(shè)置了永久磁鐵，并能圍繞旋轉(zhuǎn)軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、設(shè)置在該轉(zhuǎn)子周圍的磁傳感器和多個電磁線圈、以及利用上述磁傳感器來檢測設(shè)置在上述轉(zhuǎn)子上的永久磁鐵的磁性，對上述電磁線圈中的通電進(jìn)行控制的控制裝置，該轉(zhuǎn)子沿周圍方向按照等間隔被劃分成多個區(qū)域，該區(qū)域的數(shù)量與上述電磁線圈的數(shù)量相等，各個區(qū)域由沿多個圓周方向排列設(shè)置了上述永久磁鐵的部分和沒有設(shè)置永久磁鐵的部分構(gòu)成上述永久磁鐵被配置成相對于從上述旋轉(zhuǎn)軸心向外側(cè)延伸的半徑線呈傾斜狀態(tài)。
背景技術(shù)：
在過去已知的許多電動馬達(dá)中，轉(zhuǎn)子和定子兩者都采用由線圈繞組構(gòu)成的電磁鐵。并且，在步進(jìn)馬達(dá)中，轉(zhuǎn)子也有采用磁性體或永久磁鐵的；定子也有采用電磁線圈的。但在步進(jìn)馬達(dá)中需要特別的相位控制裝置。
本發(fā)明人首先在特開平10-126987號公報中提出了以下馬達(dá)方案。該馬達(dá)的特征在于具有能圍繞旋轉(zhuǎn)軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、設(shè)置在該轉(zhuǎn)子周圍的電磁線圈，該轉(zhuǎn)子沿周圍方向按照等間隔被劃分成多個區(qū)域，各個區(qū)域由以下兩部分構(gòu)成一部分排列設(shè)置了多個永久磁鐵；另一部分沒有設(shè)置永久磁鐵，上述永久磁鐵被配置成相對于從上述旋轉(zhuǎn)軸心向外側(cè)延伸的半徑線呈傾斜狀態(tài)。該轉(zhuǎn)子包括圓板部以及與該圓板部的周緣相連的圓周板部，上述多個永久磁鐵配置在該圓周板部的內(nèi)側(cè)。
這樣如果對轉(zhuǎn)子進(jìn)行支承使其能旋轉(zhuǎn)，同時，在轉(zhuǎn)子上配置多個永久磁鐵并使其相對于從旋轉(zhuǎn)軸心向外側(cè)延伸的半徑線形成傾斜狀態(tài)，那么，在電磁線圈內(nèi)沒有通電的狀態(tài)下，在多個永久磁鐵所形成的磁力線和電磁線圈的磁性作用下，在多個永久磁鐵的一個端部的永久磁鐵和電磁線圈對置的狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后停止。在此狀態(tài)下，若把電磁線圈的極性切換到與對置的永久磁鐵相同的極性上，則磁性體和永久磁鐵互相排斥，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
在這種馬達(dá)中，為了使轉(zhuǎn)子連續(xù)地高效率地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，必須檢測出轉(zhuǎn)子的永久磁鐵相對于電磁線圈處于規(guī)定的位置關(guān)系的狀態(tài)，對電磁線圈內(nèi)的通電進(jìn)行控制。
在特開平10-248288號公報中提出了這樣一種裝置的方案，也就是說，在旋轉(zhuǎn)軸M上設(shè)置轉(zhuǎn)子L1和L2，在鐵心01和轉(zhuǎn)子L2之間設(shè)置磁傳感器H1和H2，在面對轉(zhuǎn)子L1的鐵心01上設(shè)置驅(qū)動線圈K1、K3、K5；在面對轉(zhuǎn)子L2的鐵心01上設(shè)置驅(qū)動線圈K2、K4、K6；在轉(zhuǎn)子L1、L2上設(shè)置使磁極整齊排列的永久磁鐵J，驅(qū)動線圈按照K1、K2、K3、K4、K5、K6的順序進(jìn)行接線，在驅(qū)動線圈K1上設(shè)置引線X；在驅(qū)動線圈K6上設(shè)置引線Y，在電源V和電源接地G之間分別設(shè)置晶體管Tr1、Tr3和晶體管Tr2、Tr4；在晶體管Tr1～Tr4和磁傳感器H1、H2之間設(shè)置變換器ICA1～A6；在晶體管Tr1、Tr4上分別跨橋設(shè)置二極管D2、D3、D4、D5，在電源V和磁極檢測器H1、H2之間設(shè)置雙撥倒開關(guān)S。在晶體管Tr1～Tr3之間連接從驅(qū)動線圈K1來的引線X，同時在晶體管Tr2、Tr4之間連接從驅(qū)動線圈K6來的引線Y。
在該裝置中，檢測了永久磁鐵J的N極的磁傳感器H進(jìn)行輸出，數(shù)字的低(電平)信號傳送到變換器ICA1、A2、A4、A6內(nèi)。用變換器IC使輸入信號反轉(zhuǎn)，變換器ICA1、A2的輸出變成數(shù)字的高信號。并且，輸入到變換器ICA4、A6內(nèi)的信號2次反轉(zhuǎn)，變換器ICA3、A5的輸出信號為低信號。晶體管Tr1、Tr2為PNP晶體管，晶體管Tr3、Tr4為NPN晶體管。
接收變換器IC的輸出信號的晶體管Tr1在截止?fàn)顟B(tài)下不導(dǎo)通。晶體管Tr2接收低信號變成導(dǎo)通狀態(tài)，晶體管Tr3接收高信號變成導(dǎo)通狀態(tài)，晶體管Tr4在截止?fàn)顟B(tài)下不導(dǎo)通，若向變換器ICA1、A2、A4、A6內(nèi)輸入低信號，則晶體管Tr2、Tr3導(dǎo)通，電流從引線X流向引線Y方向。
相反，若向變換器ICA1、A2、A4、A6內(nèi)輸入數(shù)字的高信號，則晶體管Tr1、Tr4導(dǎo)通，電流從引線Y流向引線X方向。
若電流從引線X方向流入引線Y方向，則在驅(qū)動線圈K1的轉(zhuǎn)子側(cè)出現(xiàn)S極；在驅(qū)動線圈K2的轉(zhuǎn)子側(cè)也出現(xiàn)S極。在驅(qū)動線圈K3、K4、K5、K6的轉(zhuǎn)子側(cè)也全部出現(xiàn)S極。該S極和永久磁鐵J的S極互相排斥，轉(zhuǎn)子L1、L2沿順時針方向旋轉(zhuǎn)60°。在此，磁傳感器H1的輸出進(jìn)行反轉(zhuǎn)，所以電流從引線Y流向引線X方向。于是，在各驅(qū)動線圈的轉(zhuǎn)子側(cè)與在此之前相反，全部出現(xiàn)N極。該N極和永久磁鐵J的N極互相排斥，同時與永久磁鐵J的S極互相吸引，轉(zhuǎn)子L1、L2進(jìn)一步沿順時針方向旋轉(zhuǎn)60°。這樣反復(fù)動作，使轉(zhuǎn)子L1、L2沿順時針方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)。而且，雙搬鈕開關(guān)S用于使工作的磁極檢測器從H1切換到H2，改變開關(guān)的定時，使其向反方向旋轉(zhuǎn)。
在特開平10-248288號公報中公開的裝置中，利用磁傳感器H1或H2的信號來切換晶體管Tr2、Tr3和Tr1、Tr4的導(dǎo)通和非導(dǎo)通，電流從引線X流向引線Y方向，或者從引線Y流向引線X方向，從理論上講，從引線X向引線Y的電流和從引線Y向引線X的電流不可能同時流動。但是，實際上由于晶體管Tr1～Tr4的元件特性的關(guān)系，晶體管Tr2、Tr3的導(dǎo)通和晶體管Tr1、Tr4的導(dǎo)通發(fā)生重疊，其結(jié)果產(chǎn)生的電流不流過馬達(dá)，而是從電源V直接穿通向電源接地G，不能驅(qū)動馬達(dá)旋轉(zhuǎn)。
這種穿通電流造成的問題是馬達(dá)輸出力距減小，馬達(dá)旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，并且馬達(dá)效率降低。該問題在馬達(dá)轉(zhuǎn)速提高時尤其嚴(yán)重。
本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供一種能進(jìn)一步提高馬達(dá)轉(zhuǎn)速，增大轉(zhuǎn)矩的馬達(dá)。
再者，在特開平10-126987號公報中提出了上述馬達(dá)的制造方法，其特征在于準(zhǔn)備一種具有凹部的夾具，該凹部是，從中心點(diǎn)按照相等的圓周角劃許多條半徑線，在半徑線上以離開中心點(diǎn)達(dá)到規(guī)定距離的點(diǎn)為起點(diǎn)，按照與半徑線形成規(guī)定的傾斜角來描繪矩形斷面的永久磁鐵的外形線，對外形線進(jìn)行連結(jié)，沿夾具的凹部放置多個永久磁鐵，對多個永久磁鐵的相對位置進(jìn)行固定，然后安裝到轉(zhuǎn)子體上，制成轉(zhuǎn)子。
即使采用上述特開平10-126987號公報所公開的使用特別夾具的馬達(dá)的制造方法，也還存在問題，因為并排設(shè)置矩形斷面的許多永久磁鐵，所以在使用磁力強(qiáng)度大的永久磁鐵的情況下，永久磁鐵相鄰的端面在緊密接觸的狀態(tài)下產(chǎn)生磁性吸附，使多個永久磁鐵相對于從旋轉(zhuǎn)軸心向外側(cè)延伸的半徑線產(chǎn)生傾斜，使其前端沿圓弧進(jìn)行配置，所以，仍然需要高難度的裝配技術(shù)，馬達(dá)的生產(chǎn)效率低。
再者，在特開平10-126987號公報中公開的轉(zhuǎn)子中，把多個永久磁鐵配置在平面的圓板上，所以高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力會使永久磁鐵碰撞圓周板，使圓周板膨脹，被撞破，所以馬達(dá)高速旋轉(zhuǎn)受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的另一目的在于解決上述特開平10-126987號公報所公開的轉(zhuǎn)子裝配困難，高速旋轉(zhuǎn)受限制的問題，提供一種不需要特別熟練的裝配技術(shù)，生產(chǎn)效率高，而且強(qiáng)度很高能使馬達(dá)高速旋轉(zhuǎn)的磁馬達(dá)用轉(zhuǎn)子。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供這樣一種磁馬達(dá)，其中具有設(shè)置了永久磁鐵，并能圍繞旋轉(zhuǎn)軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、設(shè)置在該轉(zhuǎn)子周圍的磁傳感器和多個電磁線圈、以及利用上述磁傳感器來檢測上述永久磁鐵的磁性，對上述電磁線圈中的通電進(jìn)行控制的控制裝置，該轉(zhuǎn)子沿周圍方向按照等間隔被劃分成多個區(qū)域，該區(qū)域的數(shù)量與上述電磁線圈的數(shù)量相等，各個區(qū)域由以下兩部分構(gòu)成一部分沿多個圓周方向排列設(shè)置了上述永久磁鐵；另一部分沒有設(shè)置永久磁鐵，上述永久磁鐵被配置成相對于從上述旋轉(zhuǎn)軸心向外側(cè)延伸的半徑線呈傾斜狀態(tài)。該磁馬達(dá)的特征在于上述通電控制裝置根據(jù)磁傳感器的信號來切換對上述電磁線圈的通電方向，同時，用磁傳感器來檢測磁性，經(jīng)過規(guī)定時間后，向電磁線圈通電。
更詳細(xì)的內(nèi)容是為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供這樣一種磁馬達(dá)，其中具有設(shè)置了永久磁鐵，并能圍繞旋轉(zhuǎn)軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、設(shè)置在該轉(zhuǎn)子周圍的磁傳感器和多個電磁線圈、以及利用上述磁傳感器來檢測上述永久磁鐵的磁性，對上述電磁線圈中的通電進(jìn)行控制的控制裝置，該轉(zhuǎn)子沿周圍方向按照等間隔被劃分成多個區(qū)域，該區(qū)域的數(shù)量與上述電磁線圈的數(shù)量相等，各個區(qū)域由以下兩部分構(gòu)成一部分沿圓周方向排列設(shè)置了多個上述永久磁鐵；另一部分沒有設(shè)置永久磁鐵，上述永久磁鐵被配置成相對于從上述旋轉(zhuǎn)軸心向外側(cè)延伸的半徑線呈傾斜狀態(tài)。
該磁馬達(dá)的特征在于第1晶體管和第2晶體管串聯(lián)連接，第3晶體管和第4晶體管串聯(lián)連接，串聯(lián)連接的第1晶體管和第2晶體管與串聯(lián)連接的第3和第4晶體管進(jìn)行并聯(lián)連接，上述電磁線圈的一邊的端子連接在第1晶體管和第2晶體管之間，上述電磁線圈的另一邊的端子連接在第3晶體管和第4晶體管之間，上述各晶體管的柵基或基極與上述通電控制裝置相連接，上述通電控制裝置根據(jù)磁傳感器的信號來切換對上述電磁線圈的通電方向，同時，用磁傳感器來檢測磁性，經(jīng)過規(guī)定時間后，向電磁線圈通電。
上述通電控制裝置根據(jù)磁傳感器的信號來切換對上述電磁線圈的通電方向，同時上述通電控制裝置在磁傳感器和各晶體管之間包括由電容器和電阻構(gòu)成的延遲電路，用磁傳感器來檢測磁性，經(jīng)過規(guī)定時間后，向電磁線圈通電。在此情況下，希望延遲電路和各晶體管通過光耦合器進(jìn)行連接。
或者，上述通電控制裝置包括時鐘脈沖發(fā)生裝置，與來自該時鐘脈沖發(fā)生裝置的時鐘脈沖相同步，根據(jù)磁傳感器的信號來切換向上述電磁線圈的通電方向，也可以用磁傳感器來檢測磁性，經(jīng)過規(guī)定時間之后，向電磁線圈通電。
更詳細(xì)的情況是上述通電控制裝置包括時鐘脈沖發(fā)生裝置和觸發(fā)裝置，把上述磁傳感器的信號和從上述時鐘脈沖發(fā)生裝置來的時鐘脈沖輸入到觸發(fā)裝置內(nèi)，希望利用觸發(fā)裝置的輸出信號來切換對上述電磁線圈的通電方向。
具體來說，這樣一種磁馬達(dá)，其中具有設(shè)置了永久磁鐵并能圍繞旋轉(zhuǎn)軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、設(shè)置在該轉(zhuǎn)子周圍的磁傳感器和多個電磁線圈、以及利用上述磁傳感器來檢測設(shè)置在上述轉(zhuǎn)子上的永久磁鐵的磁性對上述電磁線圈中的通電進(jìn)行控制的控制裝置，該轉(zhuǎn)子沿周圍方向按照等間隔被劃分成多個區(qū)域，該區(qū)域的數(shù)量與上述電磁線圈的數(shù)量相等，各個區(qū)域由以下兩部分構(gòu)成一部分沿圓周方向排列設(shè)置了多個上述永久磁鐵；另一部分沒有設(shè)置永久磁鐵，上述各永久磁鐵被配置成相對于從上述旋轉(zhuǎn)軸心向外側(cè)延伸的半徑線呈傾斜狀態(tài)。
該磁馬達(dá)的特征在于上述通電控制裝置包括時鐘脈沖發(fā)生裝置以及與該時鐘脈沖發(fā)生裝置和上述磁傳感器相連接的邏輯電路，上述邏輯電路由第1邏輯電路和第2邏輯電路構(gòu)成，該第1邏輯電路利用在接收從上述磁傳感器來的截止信號之后的正時鐘脈沖來進(jìn)行接通，同時，利用在接收從上述磁傳感器來的導(dǎo)通信號之后的反轉(zhuǎn)時鐘脈沖來進(jìn)行切斷；該第2邏輯電路利用在接收從上述磁傳感器來的導(dǎo)通信號之后的正時鐘脈沖來進(jìn)行接通，同時，利用在接收從上述磁傳感器來的導(dǎo)截止信號之后的反轉(zhuǎn)時鐘脈沖來進(jìn)行切斷。
柵極與上述第1邏輯電路相連接的第1場效應(yīng)晶體管、和柵極與上述第2邏輯電路相連接的第2場效應(yīng)晶體管進(jìn)行串聯(lián)連接；柵極與上述第2邏輯電路相連接的第3場效應(yīng)晶體管、和柵極與上述第1邏輯電路相連接的第4場效應(yīng)晶體管進(jìn)行串聯(lián)連接；串聯(lián)連接的第1場效應(yīng)晶體管、第2場效應(yīng)晶體管以及串聯(lián)連接的第3場效應(yīng)晶體管、第4場效應(yīng)晶體管進(jìn)行并聯(lián)連接，
上述電磁線圈的一邊的端子連接在第1場效應(yīng)晶體管和第2場效應(yīng)晶體管之間；上述電磁線圈的另一邊的端子連接在第3場效應(yīng)晶體管和第4場效應(yīng)晶體管之間，利用上述磁傳感器的信號和從上述時鐘脈沖發(fā)生裝置來的時鐘脈沖來切換對上述電磁線圈的通電方向。
再者，本發(fā)明如實施例所示，是這樣一種磁馬達(dá)，其中具有設(shè)置了永久磁鐵并能圍繞旋轉(zhuǎn)軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、設(shè)置在該轉(zhuǎn)子周圍的磁傳感器和多個電磁線圈、以及利用上述磁傳感器來檢測設(shè)置在上述轉(zhuǎn)子上的永久磁鐵的磁性對上述電磁線圈中的通電進(jìn)行控制的控制裝置，該轉(zhuǎn)子沿周圍方向按照等間隔被劃分成多個區(qū)域，該區(qū)域的數(shù)量與上述電磁線圈的數(shù)量相等，各個區(qū)域由以下兩部分構(gòu)成一部分沿圓周方向排列設(shè)置了多個上述永久磁鐵；另一部分沒有設(shè)置永久磁鐵，上述永久磁鐵被配置成相對于從上述旋轉(zhuǎn)軸心向外側(cè)延伸的半徑線呈傾斜狀態(tài)。
該磁馬達(dá)的特征在于上述通電控制裝置包括時鐘脈沖發(fā)生裝置以及與該時鐘脈沖發(fā)生裝置和上述磁傳感器相連接的邏輯電路，上述時鐘脈沖發(fā)生裝置能輸出規(guī)定頻率的正時鐘脈沖以及使其反轉(zhuǎn)后的反轉(zhuǎn)時鐘脈沖，上述邏輯電路包括觸發(fā)電路以及與該觸發(fā)電路相連接的NOR電路，上述觸發(fā)電路由以下第1觸發(fā)電路和第2觸發(fā)電路構(gòu)成，該第1觸發(fā)電路輸入從上述時鐘脈沖發(fā)生裝置來的時鐘脈沖和從上述磁傳感器來的信號；該第2觸發(fā)電路輸入從上述時鐘脈沖發(fā)生裝置來的反轉(zhuǎn)時鐘脈沖和從上述磁傳感器來的信號。
上述NOR電路由第1NOR電路和第2NOR電路構(gòu)成，前者輸入上述第1觸發(fā)電路的正輸出和第2觸發(fā)電路的正輸出；后者輸入上述第1觸發(fā)電路的反轉(zhuǎn)輸出和第2觸發(fā)電路的反轉(zhuǎn)輸出。
上述第1NOR電路利用接收從上述磁傳感器來的截止信號之后的正時鐘脈沖來進(jìn)行接通，同時利用接收從上述磁傳感器來的導(dǎo)通信號之后的反轉(zhuǎn)時鐘脈沖來進(jìn)行切斷；上述第2NOR電路利用接收從上述磁傳感器來的導(dǎo)通信號之后的正時鐘脈沖來進(jìn)行接通，同時利用接收導(dǎo)通信號之后的反轉(zhuǎn)時鐘脈沖來進(jìn)行切斷。
柵極與上述第1NOR電路相連接的第1場效應(yīng)晶體管、和柵極與上述第2NOR電路相連接的第2場效應(yīng)晶體管進(jìn)行串聯(lián)連接；柵極與上述第2NOR電路相連接的第3場效應(yīng)晶體管、和柵極與上述第1NOR電路相連接的第4場效應(yīng)晶體管進(jìn)行串聯(lián)連接；串聯(lián)連接的第1場效應(yīng)晶體管、第2場效應(yīng)晶體管以及串聯(lián)連接的第3場效應(yīng)晶體管、第4場效應(yīng)晶體管進(jìn)行并聯(lián)連接，上述電磁線圈的一邊的端子連接在第1場效應(yīng)晶體管和第2場效應(yīng)晶體管之間；上述電磁線圈的另一邊的端子連接在第3場效應(yīng)晶體管和第4場效應(yīng)晶體管之間，利用上述磁傳感器的信號和從上述時鐘脈沖發(fā)生裝置來的時鐘脈沖來切換對上述電磁線圈的通電方向。
在此情況下，第1觸發(fā)電路和第2觸發(fā)電路也可以是D觸發(fā)器/并且，在本發(fā)明的馬達(dá)中，希望上述馬達(dá)包括圓板部以及與該圓板部的周緣相連的圓周板部，上述多個永久磁鐵配置在該圓周板部的內(nèi)側(cè)，配置了該永久磁鐵的部位的周緣部呈開口狀。
在本發(fā)明中，轉(zhuǎn)子沿圓周方向按等間隔劃分成多個區(qū)域，各個區(qū)域由在圓周方向上并排設(shè)置了多個永久磁鐵的部分和未設(shè)置永久磁鐵的部分構(gòu)成。但是希望有永久磁鐵的部分和沒有永久磁鐵的部分各占一半。并且，沿上述圓周方向并排設(shè)置的多個永久磁鐵在圓周方向配置成S極和N極交錯排列的狀態(tài)。這些永久磁鐵配置成相對于從旋轉(zhuǎn)軸心向外側(cè)延伸的半徑線呈傾斜狀態(tài)，也可以使S極面向外側(cè)，相反，也可以使N極面向外側(cè)。
在多個轉(zhuǎn)子在軸線方向上相重疊的情況下，希望在圓周方向上錯開位置在旋轉(zhuǎn)軸上安裝，至少使鄰接的轉(zhuǎn)子的永久磁鐵不互相重疊。例如，在轉(zhuǎn)子為2個的情況下，一邊的轉(zhuǎn)子的有永久磁鐵的部分和另一邊的轉(zhuǎn)子的沒有永久磁鐵的部分互相重疊。并且，在轉(zhuǎn)子為4個的情況下，可以使隔一段有永久磁鐵的部分的相位一致。
本發(fā)明，如實施例所示，轉(zhuǎn)子在圓周方向上劃分成3個，各永久磁鐵配置成傾斜狀態(tài)，其傾斜度相對于從上述旋轉(zhuǎn)軸心向外側(cè)延伸的半徑線為35～60°(在圖3中用β表示的角度)的范圍，或者，轉(zhuǎn)子在圓周方向劃分成4個區(qū)，各永久磁鐵希望配置成傾斜狀態(tài)，其傾斜度相對于從上述旋轉(zhuǎn)軸心向外側(cè)延伸的半徑線為40～55°。而且，在轉(zhuǎn)子直徑為30mm以下的情況下，相對于半徑線的傾斜角度希望為35～45°。
再者，在本發(fā)明中希望轉(zhuǎn)子在圓周方向上劃分成3個區(qū)，在各區(qū)內(nèi)沿多個圓周方向并排設(shè)置的永久磁鐵配置成傾斜狀，其傾斜角度相對于從上述旋轉(zhuǎn)軸心向外側(cè)延伸的半徑線從45°依次變化到60°。
并且，在本發(fā)明中，為了達(dá)到上述目的，磁馬達(dá)，其特征在于其中具有設(shè)置了永久磁鐵并能圍繞旋轉(zhuǎn)軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、設(shè)置在該轉(zhuǎn)子周圍的磁傳感器和多個電磁線圈、以及利用上述磁傳感器來檢測上述永久磁鐵的磁性對上述電磁線圈中的通電進(jìn)行控制的控制裝置，該轉(zhuǎn)子圍繞旋轉(zhuǎn)軸中心沿周圍方向按照等間隔被劃分成多個區(qū)域，各個區(qū)域由以下兩部分構(gòu)成一部分排列設(shè)置了多個永久磁鐵；另一部分沒有設(shè)置永久磁鐵，上述永久磁鐵被配置成相對于從上述旋轉(zhuǎn)軸心向外側(cè)延伸的半徑線呈傾斜狀態(tài)。
轉(zhuǎn)子主體由實心的非磁性體制的圓筒部件構(gòu)成，在該圓筒部件內(nèi)設(shè)置了凹部或孔，其中放入上述多個永久磁鐵并使其相對于上述半徑線呈傾斜狀態(tài)，在本發(fā)明中，轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子主體和多個永久磁鐵構(gòu)成，前者由實心的非磁性體制的圓筒部件構(gòu)成；后者安放在圓筒部件內(nèi)形成的凹部或孔內(nèi)。
采用這種結(jié)構(gòu)，在裝配時，在圓筒部件上所形成的凹部或孔內(nèi)，安放了多個永久磁鐵中的一個，在這一個永久磁鐵安放到凹部或孔內(nèi)的狀態(tài)下，把下一個永久磁鐵安裝到凹部或孔內(nèi)時，由于兩個磁鐵的磁力作用而能把下一個磁鐵引導(dǎo)到凹部或孔內(nèi)，安裝到凹部或孔內(nèi)的規(guī)定位置上。這樣，把多個永久磁鐵接連地安裝到凹部或孔內(nèi)，不需要特別熟練的技術(shù)，即可把全部磁鐵分別安裝到凹部或孔內(nèi)的各規(guī)定位置上，其裝配時的生產(chǎn)效率很高。
并且，在本發(fā)明中，轉(zhuǎn)子主體由實心的圓筒部件構(gòu)成，在該圓筒部件上形成的凹部或孔內(nèi)安放多個永久磁鐵。由于這種結(jié)構(gòu)，即使在高速旋轉(zhuǎn)時離心力作用于永久磁鐵上，也不會使轉(zhuǎn)子主體變形或損壞，能牢靠地保持永久磁鐵不動，能使磁馬達(dá)高速旋轉(zhuǎn)。
在本發(fā)明中，設(shè)置在圓筒部件上的凹部或孔向圓筒部件的軸線方向(厚度方向)延伸，希望凹部或孔的內(nèi)壁分別與上述多個永久磁鐵的至少內(nèi)周側(cè)端部和外周側(cè)端部相結(jié)合。
通過采用這樣結(jié)構(gòu)，各永久磁鐵，其兩端部(內(nèi)周側(cè)端部和外周側(cè)端部)與圓筒部件的凹部或孔的內(nèi)壁相結(jié)合而保持穩(wěn)定。并且，各永久磁鐵，其兩端部并非分別處于和其他永久磁鐵的端部進(jìn)行磁性吸附的狀態(tài)，所以各永久磁鐵的兩端部間的磁力線不受妨礙，能使磁馬達(dá)更可靠地高速旋轉(zhuǎn)。
在此情況下，希望設(shè)置在圓筒部件上的凹部或孔形成的狀態(tài)是，收入多個永久磁鐵使其相對于半徑線的傾斜角度不同，其目的在于通過永久磁鐵和電磁線圈之間的磁性結(jié)合，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)自如，使磁馬達(dá)高速旋轉(zhuǎn)。
并且，在圓筒部件中，希望多個永久磁鐵并排設(shè)置的部分的外側(cè)呈開口狀，以便永久磁鐵產(chǎn)生的磁力線不受妨礙，能使永久磁鐵和電磁線圈之間進(jìn)行磁性結(jié)合，使磁馬達(dá)高速旋轉(zhuǎn)。
再次，在本發(fā)明的轉(zhuǎn)子中，希望構(gòu)成圓筒部件的非磁性體以碳樹脂為主要成分，以便減輕轉(zhuǎn)子的重量，同時充分提高其強(qiáng)度，使磁馬達(dá)高速旋轉(zhuǎn)。


圖1是涉及本發(fā)明的馬達(dá)的實施例的一個側(cè)面被拆下的狀態(tài)的平面圖。
圖2是圖1的II-II線斷面圖。
圖3是表示轉(zhuǎn)子的永久磁鐵的配置情況的平面圖。
圖4是永久磁鐵裝配用的夾具的平面圖。
圖5是不使用圖4所示的夾具的情況下的永久磁鐵的成形圖。
圖6是通電控制裝置的電路圖。
圖7是表示采用圖6所示的通電控制裝置的電路的工作狀態(tài)的曲線圖。
圖8是涉及本發(fā)明的馬達(dá)的第2實施例的一個側(cè)面被拆下的狀態(tài)的平面圖。
圖9是圖8的IX-IX線斷面圖。
圖10是表示第2實施例中的轉(zhuǎn)子的磁性分布的曲線圖。
圖11是表示轉(zhuǎn)子的永久磁鐵的配置改變后的實施例中的磁性分布的曲線圖。
圖12是第2實施例中所采用的通電控制裝置的電路圖。
圖13是表示采用圖12所示的通電控制裝置的電路的工作狀態(tài)的曲線圖。
圖14是說明負(fù)荷試驗的實施方法用的說明圖。
圖15是涉及本發(fā)明的馬達(dá)的第3實施例的一個側(cè)面被拆下的狀態(tài)的平面圖。
圖16是第3實施例中采用的通電控制裝置的電路圖。
圖17是表示表1所示的結(jié)果的曲線圖，(a)表示轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)數(shù)，(b)表示轉(zhuǎn)矩效率。
圖18是具有涉及本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的磁馬達(dá)的實施例的一個側(cè)面被拆下后的狀態(tài)的平面圖。
圖19是圖18的XIX-XIX斷面圖。
圖20是轉(zhuǎn)子主體的實施例的放大平面圖。
圖21是表示永久磁鐵在轉(zhuǎn)子主體上的配置情況的放大平面圖。
具體實施例方式
以下參照表示本發(fā)明實施例的附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明。
圖1是涉及本發(fā)明的馬達(dá)的一實施例的一個側(cè)面被拆下的狀態(tài)的平面圖，圖2是圖1的II-II斷面圖，圖3是表示轉(zhuǎn)子的永久磁鐵的配置的平面圖。
如圖1和圖2所示，在該實施例中，馬達(dá)1安裝在圓筒形的外殼3內(nèi)，在旋轉(zhuǎn)軸的軸向上，上下2個轉(zhuǎn)子4、5互相鄰接，安裝在旋轉(zhuǎn)軸6上，旋轉(zhuǎn)軸6由上下一對軸承7進(jìn)行支承，使其能在外殼3內(nèi)旋轉(zhuǎn)，上下2個轉(zhuǎn)子，能與旋轉(zhuǎn)軸6一起旋轉(zhuǎn)。
在各轉(zhuǎn)子4、5周圍附近，布了6個疊層鐵心8，該疊層鐵心8是把20塊斷面形狀分別為倒U字形的例如厚度0.5mm的鐵板疊合制成的，這6個疊層鐵心8在旋轉(zhuǎn)軸6的軸心周圍均勻地進(jìn)行配置，即其間隔為60°。在6個疊層鐵心8中，在接近上面的轉(zhuǎn)子4的地方，每隔一個插裝一個電磁線圈10，也就是說，相對于上面的轉(zhuǎn)子4電磁線圈10按120°的間隔進(jìn)行配置。另一方面，在疊層鐵心8中，在接近下面的轉(zhuǎn)子5的部位上，如上所述，在接近上面的轉(zhuǎn)子4未插裝電磁線圈10的，按照120°的間隔來插裝電磁線圈10。所以，與鄰接的上下的轉(zhuǎn)子4、5相對置的電磁線圈10，如圖1所示，互相位于其他轉(zhuǎn)子4、5的電磁線圈10之間。
再者，在外殼3內(nèi)設(shè)置磁傳感器25，用于通過轉(zhuǎn)子4、5的永久磁鐵12來檢測轉(zhuǎn)子4、5的相位，對電磁鐵的通電進(jìn)行控制。磁傳感器25可以采用霍爾元件或MRE(磁阻效應(yīng))元件等，磁傳感器25的磁性檢測部設(shè)置在轉(zhuǎn)子的外周面的貼近處。在本實施例中，磁傳感器25采用了霍爾元件，根據(jù)磁鐵的S極的磁場的強(qiáng)弱來進(jìn)行接通/斷開，在實施例中當(dāng)檢測不出S極時發(fā)送接通信號；當(dāng)檢測出S極時，進(jìn)行切斷。并且，在圖示的實施例中，轉(zhuǎn)子的正轉(zhuǎn)(順時針方向旋轉(zhuǎn))用的一個磁傳感器25a設(shè)置在上側(cè)的轉(zhuǎn)子4近旁，同時，設(shè)置3個轉(zhuǎn)子的反轉(zhuǎn)(反時針方向旋轉(zhuǎn))用的磁傳感器25b(磁傳感器25b1設(shè)置在上側(cè)的轉(zhuǎn)子4近旁；2個磁傳感器25b2設(shè)置在下側(cè)的轉(zhuǎn)子5近旁)，而且，磁傳感器25的數(shù)量，根據(jù)目的、用途不同，可以單數(shù)或多數(shù)進(jìn)行工作。
6個電磁線圈10進(jìn)行連線要使通電時的極性相同，它與直流電源相連接，利用磁傳感器25和通電控制裝置如下所述，按規(guī)定的時間加直流電壓。
轉(zhuǎn)子4、5的外殼由鋁、鎂合金、塑料等非磁性體制成。如圖2所示，上下2個轉(zhuǎn)子4、5的外殼分別包括圓板部4a、5a以及與圓板部4a、5a的周緣相連的圓周板部4b、5b，形成淺底的圓筒形狀。在此，希望圓周板部4b、5b在位于下述永久磁鐵12外側(cè)的地方進(jìn)行開口，并且，圓周板部4b、5b的厚度盡量減薄，以免阻礙磁力線從永久磁鐵12通向疊層鐵心8或插裝在疊層鐵心8上的電磁線圈10。
對下面的轉(zhuǎn)子5的圓周板部的上部內(nèi)周面和上面的轉(zhuǎn)子4的圓周板部的下部外周面進(jìn)行切入，使兩者的切入部分進(jìn)行嵌合，使上下的轉(zhuǎn)子4、5像疊層飯盒那樣進(jìn)行重疊。再者，使蓋子29與上面的轉(zhuǎn)子4的上部開口部相嵌合，從整體上在上下轉(zhuǎn)子4、5內(nèi)部形成2個空間S1、S2。
在圖2所示的實施例中，在上述2個空間S1、S2內(nèi)，上下分別設(shè)置了環(huán)形的鐵板等磁性體制的薄板13，在這些薄板13之間設(shè)置了永久磁鐵12。通過這種配置使永久磁鐵12所產(chǎn)生的磁力線循環(huán)通過上下的薄板13，磁力不產(chǎn)生漏泄，能使轉(zhuǎn)子4、5高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生大轉(zhuǎn)矩。
轉(zhuǎn)子4、5的永久磁鐵12的配置示于圖3。轉(zhuǎn)子4、5在圓周方向上劃分成等間隔的多個(在圖3中為3個)區(qū)域I、II和III。各區(qū)域I、II和III由并排設(shè)置多個永久磁鐵12的部分和不設(shè)置永久磁鐵12的部分構(gòu)成，如圖所示，有永久磁鐵12的部分和無永久磁鐵12的部分分別各占一半。在第3實施例中，在各區(qū)域I、II和III中分別設(shè)置了斷面形狀基本上呈矩形狀的7個永久磁鐵12并使其S極和N極互相鄰接。而且，希望在各區(qū)域內(nèi)的永久磁鐵12的數(shù)量根據(jù)區(qū)域數(shù)量而更改。在圖示的實施例中，如上所述，區(qū)域數(shù)為3個，永久磁鐵12的數(shù)量為7個，但是可根據(jù)轉(zhuǎn)子的直徑等來適當(dāng)更改該數(shù)量。例如，若區(qū)域數(shù)為4個，則永久磁鐵12的數(shù)量也可以為6個。
在本實施例中，在轉(zhuǎn)子5中的永久磁鐵12位于轉(zhuǎn)子4中的永久磁鐵12之間，使轉(zhuǎn)子4和5中的永久磁鐵12的相位錯開，對2個轉(zhuǎn)子4、5進(jìn)行重疊設(shè)置。
各永久磁鐵12配置成傾斜狀態(tài)，其傾斜角度β，相對于從旋轉(zhuǎn)軸6的旋轉(zhuǎn)軸心按照相等的圓周角α向外側(cè)延伸的多個半徑線r為35°～60°。而且，角度β也可以對全部永久磁鐵12都是一樣的。如圖3所示，也可以對每個永久磁鐵12均稍有不同。并且，角度β的最佳范圍根據(jù)區(qū)域數(shù)而變化，在圖示的實施例中，如上所述，區(qū)域數(shù)為3，最佳角度β的范圍是40°～60°。例如，若區(qū)域數(shù)為4，則最佳角度β的范圍為40°～55°。但是，在區(qū)域數(shù)為3的情況下，永久磁鐵的數(shù)不同。
各永久磁鐵12的外周側(cè)前端配置成接近或接觸圓周板部4b、5b內(nèi)面。這樣，即使轉(zhuǎn)子4、5高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子4、5的永久磁鐵12也不會因離心力而飛散，能夠提高速度并穩(wěn)定長時間地旋轉(zhuǎn)。并且，圓周板部4b、5B在位于永久磁鐵12外側(cè)的地方進(jìn)行開口，以免妨礙磁力線從永久磁鐵12射向疊層鐵心8或插裝在疊層鐵心8上的電磁線圈10。
本發(fā)明所采用的永久磁鐵12，最好是采用例TDK公司制造和銷售的鑭、鈷系鐵氧體磁鐵FB9系列，尤其可采用FB9B或其以上的，制成規(guī)定形狀后進(jìn)行磁化處理。這時在把作為永久磁鐵12的材料制成復(fù)雜形狀的情況下，不能進(jìn)行所需的磁化處理，所以，作為永久磁鐵12的材料必須制作成比較簡單的形狀。
在本發(fā)明中，如上所述，矩形斷面的多個永久磁鐵12并排設(shè)置成S極和N極互相鄰接，所以，在采用磁力強(qiáng)度大的永久磁鐵12的情況下，永久磁鐵12之間的端面在緊密接合的狀態(tài)下進(jìn)行磁性吸引，很難沿圓弧安裝成多個永久磁鐵12的一邊的磁極向外側(cè)，另一邊的磁極偏離中心，所以，存在的問題是馬達(dá)生產(chǎn)效率極低。在本發(fā)明中采用的對策是利用特開平10-126987號公報所示的特別結(jié)構(gòu)的夾具20來裝配永久磁鐵12。
也就是說，在圖4中，從中心點(diǎn)O起按照相等的圓周角α來劃多條半徑線R，在半徑線R上離開中心點(diǎn)O為預(yù)定距離的點(diǎn)P作為起點(diǎn)，按照與半徑線R形成規(guī)定的傾斜角度β，描繪出矩形斷面的永久磁鐵12的外形線(在圖4中用2點(diǎn)劃線表示)，準(zhǔn)備一種夾具20，其中具有對外形線進(jìn)行連接的凹部20a。沿夾具20的凹部20a放置上述多個永久磁鐵12，利用粘接劑等把多個永久磁鐵12固定到相對位置上，然后，把已固定的多個永久磁鐵12通過薄板13或者直接安裝到轉(zhuǎn)子4、5的圓板部上制成轉(zhuǎn)子4、5。在此情況下，在相鄰的永久磁鐵和永久磁鐵之間，如圖3和圖4所示，形成楔形狀的間隙，所以，把磁性體填塞到該間隙內(nèi)，使磁鐵不會依靠磁性而互相緊密結(jié)合，同時，防止因間隙而使磁性減弱，效果良好。但是，這時，楔形的間隙并非被磁性體完全填埋，而是對楔形的前端部分(尖的部分)進(jìn)行填埋，對楔形的根基部分不填埋，在各永久磁鐵中，SN兩極面少許露出，其效果良好。若楔形間隙被磁性體完全填埋，則相鄰的永久磁鐵之間形成完全一體化的狀態(tài)，所以，效果不好。
使用圖4所示的夾具的情況下的永久磁鐵的成形圖，示于圖5。如圖5所示，多個永久磁鐵12，把矩形斷面的永久磁鐵12和在矩形斷面的一個側(cè)面上形成三角形凸起部的永久磁鐵12組合在一起，效果良好。
采用這種形成方法，能進(jìn)行所需的磁化處理，若這樣并排設(shè)置矩形斷面的永久磁鐵12，則永久磁鐵12相互之間的端面緊密結(jié)合，容易形成所需的組合。在此情況下，當(dāng)永久磁鐵12具有凸出量不同的多個三角形凸起時可以改變傾斜角度β。
以下說明本發(fā)明的另一實施例。圖18是具有涉及本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的磁馬達(dá)的實施例的一個側(cè)面被拆下后的狀態(tài)的平面圖，圖19是圖18的XIX-XIX斷面圖。圖20是圖18的轉(zhuǎn)子主體的實施例的放大平面圖，圖21是表示永久磁鐵在轉(zhuǎn)子主體上的配置情況的放大斷面圖。
如圖18和圖19所示，在該實施例中，磁馬達(dá)1安裝在圓筒形外殼3內(nèi)，在旋轉(zhuǎn)軸6的軸向上，上下2個轉(zhuǎn)子4、5互相鄰接，在旋轉(zhuǎn)軸6上以60°相位差的狀態(tài)進(jìn)行安裝，旋轉(zhuǎn)軸6由一對軸承7進(jìn)行支承并能旋轉(zhuǎn)，上下2個轉(zhuǎn)子能和旋轉(zhuǎn)軸6一起進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
在各轉(zhuǎn)子4、5的周面近旁配置了U字形的鐵心8，上下各3個，合計6個，圍繞旋轉(zhuǎn)軸6的軸心均勻公布，即相互的間隔為120°。而且，在上述實施例中，鐵心的U字的縱線位于旋轉(zhuǎn)軸6的軸上(上下方向)上。在本實施例中，如圖18所示，鐵心8的U字的縱線位于轉(zhuǎn)子4、5的圓周方向(水平方向)上。
利用連結(jié)桿8a來連結(jié)鐵心8的U字的2條縱線的中心部，在連結(jié)桿8a上插裝電磁線圈10。
再者，在外殼3內(nèi)設(shè)置了磁傳感器25，用于通過轉(zhuǎn)子4、5的永久磁鐵12來檢測轉(zhuǎn)子4、5的相位，對電磁鐵的通電進(jìn)行控制。6個電磁線圈10，其連線要使通電時的極性相同，連接到直流電源上，利用磁傳感器25和下述控制裝置30按照規(guī)定時間加直流電壓。
如圖21所示，在本發(fā)明中，轉(zhuǎn)子4、5由轉(zhuǎn)子主體和永久磁鐵12構(gòu)成，前者由實心的非磁性體制的圓筒部件14、15構(gòu)成；后者的個數(shù)在圖4的實施例中為7個，分別安裝在該圓筒部件14、15上形成的在圓周方向上分離的3個凹部或孔14a、15a內(nèi)。
轉(zhuǎn)子主體是由斷面為圓形，在軸向上有一定厚度的實心圓筒部件14、15構(gòu)成，因此能獲得充分的強(qiáng)度，同時能牢固地保持永久磁鐵12。
構(gòu)成轉(zhuǎn)子主體14、15的圓筒部件14、15的非磁性體以碳樹脂為主要成分，從強(qiáng)度和重量小方面來看效果良好。
形成在圓筒部件14、15上的凹部或孔14a、15a，能安放多個(如上所述，在圖21所示的實施例中為7個)，永久磁鐵12，凹部或孔14a、15a如圖20所示，以平面圖來看的情況下，形成了對多個永久磁鐵的外側(cè)輪廓進(jìn)行連結(jié)的形狀。凹部或孔14a、15a的內(nèi)壁如圖21所示。與多個永久磁鐵12的至少內(nèi)周側(cè)端部12a和外周側(cè)端部12b相結(jié)合，能把各永久磁鐵保持在規(guī)定位置上。
轉(zhuǎn)子4、5的永久磁鐵12的配置示于圖21內(nèi)。轉(zhuǎn)子4、5在劃分成在圓周方向上等間隔的多個(在圖20中為3個)區(qū)域I、II和III。各區(qū)域I、II和III由并排設(shè)置多個永久磁鐵12的部分和未設(shè)置永久磁鐵12的部分構(gòu)成。在圖20的實施例中，在各區(qū)域I、II和III中設(shè)置了矩形斷面的7個永久磁鐵12。各永久磁鐵12配置成傾斜狀態(tài)，該傾斜角度為相對于離開旋轉(zhuǎn)軸6旋轉(zhuǎn)軸心以相等的圓周角α向外側(cè)延伸的多個半徑線r形成35°～60°的角度β。
角度β對全部永久磁鐵12也可以是相同的，也可以如圖21所示，對各永久磁鐵12也以各稍差一點(diǎn)。在本實施例中設(shè)置在圓筒部件14、15上的凹部或孔14a、15a，相對于從圓筒部件14、15的旋轉(zhuǎn)軸心向外側(cè)延伸的半徑線r，以不同的傾斜狀態(tài)(角度β1、β2、β3……不同)來安裝多個永久磁鐵12。
圓筒部件14、15的凹部或孔14a、15a在轉(zhuǎn)子主體14、15的軸線方向上延伸，在凹部的情況下，上下一邊有底；在有孔的情況下，上下貫通。而且，在本實施例中，在圓筒部件14、15上形成孔14a、15a。
再者，在本實施例的圓筒部件14、15中，多個永久磁鐵12并排設(shè)置的部分的外側(cè)從橫向觀看的情況下，如圖19所示形成細(xì)長矩形的開口14b、15b。
本發(fā)明所用的永久磁鐵12形成規(guī)定形狀(在圖示的實施例中為細(xì)長矩形)后進(jìn)行磁化處理。這時，在把作為永久磁鐵12的材料制成復(fù)雜形狀的情況下，不能進(jìn)行所需的磁化處理，所以作為永久磁鐵12的材料必須形成比較簡單的形狀。
以下說明涉及本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的裝配方法。把構(gòu)成轉(zhuǎn)子主體的圓筒部件14、15置于水平狀態(tài)下，把第1個永久磁鐵121插入到該凹部或孔內(nèi)14a、15a內(nèi)，使凹部或孔14a、15a的內(nèi)壁與第1個永久磁鐵121的內(nèi)周側(cè)端部12a和外周側(cè)端部12b相結(jié)合，把第1個永久磁鐵121保持固定在規(guī)定位置上。然后，使位于第1永久磁鐵121鄰近處的第2個永久磁鐵122靠近凹部或孔14a、15a。利用兩個永久磁鐵121、122的磁性吸引力，把第2個永久磁鐵122吸引到保持固定在規(guī)定位置上的第1個永久磁鐵121上，固定到凹部或孔14a、15a的規(guī)定位置上。這樣，把多個永久磁鐵121、122……一個個地固定到凹部或孔14a、15a的規(guī)定位置上。
在本實施例中，如圖19所示，在構(gòu)成轉(zhuǎn)子主體14、15的圓筒部件上，軸孔14c、15c設(shè)置在中心部上，在該軸孔14c、15c的內(nèi)壁上形成鍵槽14d、15d。并且，設(shè)置了多個(在圖示的實施例中為6個)貫通孔14e、15e，以便用螺栓來連結(jié)多個轉(zhuǎn)子主體14、15。
如圖19所示，在上下轉(zhuǎn)子4、5的外側(cè)和之間，設(shè)置由非磁性體制的薄板構(gòu)成的罩子18和襯墊19。在該罩子18和襯墊19上制作螺栓用的孔。
在旋轉(zhuǎn)軸6上依次安裝罩子18、下轉(zhuǎn)子5，襯墊19、上轉(zhuǎn)子4、罩子18，使一邊的轉(zhuǎn)子(例如轉(zhuǎn)子5)的軸孔15c的鍵槽15d和旋轉(zhuǎn)軸6的鍵相一致，使上下轉(zhuǎn)子4、5的相位按規(guī)定角度進(jìn)行偏移，決定位置后，利用螺栓16和螺母17來連結(jié)兩罩子18、襯墊19和轉(zhuǎn)子主體14、15，從整體上使上下轉(zhuǎn)子4、5一體化。
在圖3和圖11所示的實施例中，沿圓周方向并排設(shè)置的多個永久磁鐵12分別配置成在圓周方向上S極和N極互相鄰近，而且，S極面向轉(zhuǎn)子的外側(cè)。而且，沿圓周方向并排設(shè)置的多個永久磁鐵12也可以配置成N極面向外側(cè)。在此情況下，隨著永久磁鐵12配置狀態(tài)的變更，以下說明的磁傳感器25和通電控制裝置30的構(gòu)成適當(dāng)進(jìn)行變更。
在上述結(jié)構(gòu)的本實施例中，對轉(zhuǎn)子4、5進(jìn)行支承使其能旋轉(zhuǎn)，所以在疊層鐵心8的電磁線圈10內(nèi)通電前，按特別位置關(guān)系配置的多個永久磁鐵12產(chǎn)生的磁力線和能旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子4、5的磁性作用，使得在多個永久磁鐵的一端部的永久磁鐵(圖3的12或12′)和疊層鐵心8進(jìn)行對置的狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子4、5停止旋轉(zhuǎn)。在此狀態(tài)下，當(dāng)疊層鐵心8的電磁線圈10內(nèi)通電時，電磁線圈10和永久磁鐵12、12′互相排斥或吸引，轉(zhuǎn)子4、5進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
為使轉(zhuǎn)子4、5連續(xù)旋轉(zhuǎn)，利用磁傳感器25來檢測轉(zhuǎn)子4、5的相位(有無磁性)，根據(jù)檢測信號利用通電控制裝置30按照規(guī)定的時間把直流電壓加到電磁線圈10上，通過對流入電磁線圈10內(nèi)的電流的方向進(jìn)行互相切換，使轉(zhuǎn)子4、5連續(xù)旋轉(zhuǎn)。
在本實施例中，使轉(zhuǎn)子4和轉(zhuǎn)子5中的永久磁鐵12的相位錯開，對2個轉(zhuǎn)子4、5重疊設(shè)置，所以，轉(zhuǎn)子4、5旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)。
以下參照圖6和圖7，詳細(xì)說明利用磁傳感器25來檢測轉(zhuǎn)子4、5的相位，對電磁線圈10的通電進(jìn)行控制的通電控制裝置30的一實施例。而且，如前所述，磁傳感器25對磁鐵的S極的磁場的強(qiáng)弱進(jìn)行接通/斷開動作，在本實施例中，當(dāng)未檢測出S極時發(fā)送接通信號MG；當(dāng)檢測出S極時進(jìn)行切斷。而且，開關(guān)SW切換磁傳感器25a、25b，切換轉(zhuǎn)子4、5的旋轉(zhuǎn)方向。
圖6所示的通電控制裝置30，包括時鐘脈沖裝置31以及與時鐘脈沖裝置31和磁傳感器25相連接的邏輯電路。時鐘脈沖裝置31能輸出規(guī)定頻率的正時鐘脈沖CLK以及對其進(jìn)行反轉(zhuǎn)后的反轉(zhuǎn)時鐘脈沖CLK。在本實施例中，對晶體振子32(振蕩頻率1MHz)的脈沖進(jìn)行2次分頻，形成周期4μ秒的正時鐘脈沖CLK，再對其進(jìn)行反轉(zhuǎn)，獲得反轉(zhuǎn)時鐘脈沖CLK(參照圖7)。
邏輯電路包括2個觸發(fā)裝置和2個NOR電路，它由第1邏輯電路37和第2邏輯電路38構(gòu)成。
觸發(fā)裝置與時鐘脈沖裝置31和磁傳感器25相連接，在本實施例中，把2個D觸發(fā)器分別作為第1觸發(fā)裝置35和第2觸發(fā)裝置36使用。第1觸發(fā)裝置輸入從磁傳感器25來的信號MG，等待從時鐘脈沖裝置31來的時鐘脈沖CLK(延遲)，輸出正輸出Q1和反向輸出Q2。另一方面，第2觸發(fā)裝置36，輸入從磁傳感器25來的信號MG；等待從時鐘脈沖裝置31來的反轉(zhuǎn)時鐘脈沖CLK。(延遲)，輸出正向輸出Q2和反向輸出Q2。(參見圖7)。
第1邏輯電路37，利用第1觸發(fā)裝置35和第2觸發(fā)裝置36的導(dǎo)通信號，根據(jù)磁傳感器25的截止信號MG按照規(guī)定時間進(jìn)行輸出。在實施例中，對第1觸發(fā)裝置35的正向輸出Q1和第2觸發(fā)裝置36的正向輸出Q2進(jìn)行反向(即變成反向輸出Q1、Q2)，然后將其輸入到第1NOR電路39內(nèi)。這樣，第1NOR電路39的輸出，利用接收從磁傳感器25來的截止信號MG之后的正向時鐘脈沖CLK來進(jìn)行接通，同時利用接收截止信號MG之后的反向時鐘脈沖CLK來進(jìn)行切斷。另一方面，對第1觸發(fā)裝置35的反向輸出Q1和第2觸發(fā)裝置36的反向輸出Q2進(jìn)行反向(即變成正向輸出Q1、Q2)，然后輸入到第2NOR電路40內(nèi)，這樣，第2NOR電路40的輸出，利用接收了從磁傳感器25來的導(dǎo)通信號MG之后的正向時鐘脈沖CLK來進(jìn)行接通，同時利用接收了截止信號MG之后的反轉(zhuǎn)時鐘脈沖CLK來進(jìn)行切斷(參見圖7)。
柵極與第1邏輯電路37相連接的第1場效應(yīng)晶體管(FET)41和柵極與第2邏輯電路38相連接第2場效應(yīng)晶體管(FET)42進(jìn)行串聯(lián)連接。并且，柵極與第2邏輯電路38相連接的第3場效應(yīng)晶體管(FET)43和柵極與第1邏輯電路37相連接的第4場效應(yīng)晶體管(FET)44進(jìn)行串聯(lián)連接。
串聯(lián)連接的第1場效應(yīng)晶體管(FET)41、第2場效應(yīng)晶體管(FET)42以及串聯(lián)連接的第3場效應(yīng)晶體管(FET)43、第4場效應(yīng)晶體管44，在電源和電源接地之間進(jìn)行并聯(lián)連接。
電磁線圈10的一邊的端子A連接在第1場效應(yīng)晶體管(FET)41和第2場效應(yīng)晶體管(FET)42之間，電磁線圈10的另一邊的端子B連接在第3場效應(yīng)晶體管(FET)43和第4場效應(yīng)晶體管(FET)44之間。
在以上的結(jié)構(gòu)中，非通電狀態(tài)的轉(zhuǎn)子，根據(jù)多個永久磁鐵12和疊層鐵心8的關(guān)系，在磁力作用下停止在相鄰的2個疊層鐵心8、8(一邊纏繞電磁線圈10；另一邊不纏繞電磁線圈10)之間。
磁傳感器25設(shè)置在纏繞電磁線圈10的鐵心和不纏繞電磁線圈10的鐵心之間。
根據(jù)轉(zhuǎn)子的停止位置不同，有時磁傳感器25能檢測出磁性；有時檢測不出磁性。以下說明檢測出磁性的情況。
當(dāng)磁傳感器25檢測出磁性時，像前面說明的那樣，發(fā)出截止信號MG。輸入截止信號MG的第1觸發(fā)裝置35等待從時鐘脈沖裝置31來的時鐘脈沖CLK(延遲)，輸出正向輸出Q1和反向輸出Q1，另一方面，輸入了從磁傳感器25來的截止信號MG的第2觸發(fā)裝置36，等待從時鐘脈沖裝置31來的反向時鐘脈沖CLK(延遲)，輸出正向輸出Q2和反向輸出Q2。
如上所述，磁傳感器25檢測S極，發(fā)出截止信號MG。所以，第1NOR電路39的輸出，利用在接收從磁傳感器25來的截止信號MG之后的正向時鐘脈沖CLK來進(jìn)行接通，該接通信號進(jìn)入柵內(nèi)，第1場效應(yīng)晶體管(FET)41和第4場效應(yīng)晶體管(FET)44導(dǎo)通，電流從電源通過第1場效應(yīng)晶體管(FET)41、電磁線圈10的一邊的端子A，流入到電磁線圈10內(nèi)，電流從電磁線圈10的另一邊的端子B通過第4場效應(yīng)晶體管(FET)44流入到電源接地上(參見圖7)。
這樣產(chǎn)生的電力與永久磁鐵12進(jìn)行推斥，使轉(zhuǎn)子4、5旋轉(zhuǎn)。并且，當(dāng)磁傳感器25未檢測出S極時，發(fā)出導(dǎo)通信號，以取代過去的截止信號。當(dāng)從磁傳感器25發(fā)出導(dǎo)通信號時，利用接收了導(dǎo)通信號MG之后的反向時鐘脈沖CLKG來進(jìn)行切斷，從電源通過第1場效應(yīng)晶體管(FET)41、電磁線圈10的一邊的端子A，電磁線圈10、電磁線圈10的另一邊的端子B、第4場效應(yīng)晶體管(FET)44，向電源接地去的電流被切斷。而且，此間，第2場效應(yīng)晶體管(FET)42和第3場效應(yīng)晶體管(FET)43處于切斷狀態(tài)。
當(dāng)從磁傳感器25發(fā)出接通信號時，第2NOR電路40的輸出，利用在接收了從磁傳感器25來的導(dǎo)通信號MG之后的正向時鐘脈沖CLK來進(jìn)行接通，同時，利用在接收了下一個截止信號MG之后的反向時鐘脈沖CLK來進(jìn)行切斷。這樣，此間，電流從電源通過第3場效應(yīng)晶體管(FET)43、電磁線圈10的另一邊的端子B、電磁線圈10、電磁線圈10的一邊的端子A、第2場效應(yīng)晶體管(FET)42，流入到電源接地端，第1場效應(yīng)晶體管(FET)41和第4場效應(yīng)晶體管(FET)44為截止?fàn)顟B(tài)。
這樣，在本發(fā)明中，利用磁傳感器25的信號和從時鐘脈沖發(fā)生裝置來的時鐘脈沖，來切換對電磁線圈10的通電方向，所以，能完全防止電流同時向兩個方向流動。
為了使轉(zhuǎn)子向反時針方向旋轉(zhuǎn)，對開關(guān)SW進(jìn)行切換，使3個磁傳感器25b1、25b2動作。這3個電磁檢測器25b1、25b2任一個檢測出磁性，也都能使從磁傳感器25來的信號變成截止信號MG。它與正轉(zhuǎn)情況相比，僅僅是由于磁傳感器設(shè)置位置的關(guān)系而使通電的定時不同。所以其說明從略。
圖8是涉及本發(fā)明的馬達(dá)的另一實施例中的一個側(cè)面被拆下的狀態(tài)的平面圖。圖9是圖8的IX-IX線斷面圖。在該第2實施例中，對于和圖1、圖2、圖3所示的第1實施例相同的部件(結(jié)構(gòu)部分)標(biāo)注相同的符號，以下僅說明與第1實施例不同的地方。
如圖9所示，2個轉(zhuǎn)子4、5的外殼，與第1實施例一樣，分別包括圓板部4a、5a以與圓板部4a、5a的周緣相連的圓周板部4b、5b，形成淺底的圓筒形狀。2個圓筒夾持襯墊14，互相對置進(jìn)行重疊。襯墊14如圖9所示，是斷面為T字形的環(huán)形，分別對圓周板部4b的自由端部(下部)和圓周板部5b的自由端部(上部)的外周面進(jìn)行切入，分別與襯墊14的T字的頭部的內(nèi)側(cè)進(jìn)行嵌合。這樣一來，轉(zhuǎn)子4、5高速旋轉(zhuǎn)(30,000轉(zhuǎn)/分以上)，在永久磁鐵12上即使離心力作用于圓周板部4b、5b上，也不會變形，因為圓周板部4b、5b的自由端部被襯墊14的T字頭部從外側(cè)按壓住了。
轉(zhuǎn)子4、和轉(zhuǎn)子5和第1實施例一樣，在圓周方向上按照等間隔被劃分成3個區(qū)域I、II和III，永久磁鐵12從上面觀看如圖3所示被配置成S極和N極互相鄰接，而且S極面向外側(cè)。在該實施例中，在各區(qū)域內(nèi)分別配置7個永久磁鐵12，其相對于從上述旋轉(zhuǎn)軸心向外側(cè)延伸的半徑線的傾斜角度β從上面觀看沿順時針方向依次變化，從45°變化到60°。而且，安裝在外殼上的永久磁鐵12和襯墊14之間有間隙的情況下，通過在該間隙內(nèi)塞入襯墊15，能更牢固地進(jìn)行固定。
并且，轉(zhuǎn)子4和轉(zhuǎn)子5，安裝在旋轉(zhuǎn)軸6上并使其相位偏移60°，圓周板部4B、5b在位于永久磁鐵12外側(cè)的地方(按圓周角約60°的范圍)形成了開口4c、5c。
在第2實施例中，磁傳感器25與第1實施例一樣，配置成針對磁鐵的S極的磁場強(qiáng)弱而進(jìn)行接通/斷開，使轉(zhuǎn)子4、5進(jìn)行正向旋轉(zhuǎn)(順時針方向旋轉(zhuǎn))，其位置如圖8和圖9所示，與第1實施例稍有不同。
如上所述，在各個區(qū)域內(nèi)，7個永久磁鐵12配置成傾斜狀態(tài)，其傾斜角度β從上面觀看沿順時針方向依次變化，從45°變化到60°，在此情況下的磁性分布，從馬達(dá)的外殼3上拆下轉(zhuǎn)子，用磁性測試器(カネテツワ公司制)進(jìn)行了檢查。在離開轉(zhuǎn)子4的外周面約1mm的部位上，對轉(zhuǎn)子4的高度方向的中央(即設(shè)置了開口4c的地方)的磁性(磁通密度)進(jìn)行了多次測量，其平均值示于圖10。在圖10中，S極用“+”符號表示，N極用“-”表示，單位為高斯。外周的符號1～72表示各測量點(diǎn)，每5度測量1次。并且，符號1～13、25～37和49～61的部位上有開口4c，配置了永久磁鐵12。而且，轉(zhuǎn)子的直徑為68mm，轉(zhuǎn)子的外殼的厚度為1.5mm，各永久磁鐵12，高度為12.5mm，寬度為8.5mm，厚度(充磁方向)為4mm，是1120高斯。
為了使永久磁鐵12的傾斜角度β依次進(jìn)行變化，如圖10所示，在有磁鐵的地方，磁性沿順時針方向徐徐增大，并且，在并排的磁鐵的右端的稍靠前側(cè)的地方，出現(xiàn)N極，整體形成像花瓣兒那樣的磁性分布。
在測量轉(zhuǎn)子5中的磁性時，同樣出現(xiàn)像花瓣兒那樣的磁性分布，由于轉(zhuǎn)子4和轉(zhuǎn)子5相對于旋轉(zhuǎn)軸6相位偏移60°，所以磁性分布也是相位偏移60°。
圖11是表示改變永久磁鐵的布配的實施例中的磁性分布的曲線圖。在該實施例中，永久磁鐵和上述情況一樣，分別在3個區(qū)域內(nèi)各配置7個。相對于從上述旋轉(zhuǎn)軸心向外側(cè)延伸的半徑線的傾斜，與圖3所示的情況相反，不同于上述實施例，相對于半徑線的傾斜角度β從上面觀看沿反時針方向依次變化，從45°變化到60°。而且，配置成N極面向外側(cè)。這種配置對于使轉(zhuǎn)子按反時針方向旋轉(zhuǎn)具有良好效果。
所用的磁鐵，高度20mm，寬度7.6mm，厚度(充磁方向)3mm，為2300高斯。但是，磁傳感器的測量位置離開轉(zhuǎn)子4的外周面約1mm，是轉(zhuǎn)子4的高度方向的上部(即在開口4c的上側(cè)的位置上)。而且，轉(zhuǎn)子的外殼的厚度為1.5mm。
在圖11中，用“+”號表示N極；用“-”號表示S極，單位是高斯。在外周符號A1～A12、C1～C12和E1～E12的部位上，配置了永久磁鐵，考慮到所用的磁鐵的高斯數(shù)，圖11與圖10的情況相比測出的磁性較小，這是因為通過轉(zhuǎn)子的外殼來測量磁性。
即使圖11，也是在有磁鐵的地方，磁性沿反對時針方向徐徐增強(qiáng)，并且在并排的磁鐵的左端的稍靠前側(cè)的部位上，出現(xiàn)S極，整體情況和圖10一樣，出現(xiàn)像花瓣兒那樣的磁性分布。
圖12是表示本發(fā)明的通電控制裝置30的另一實施例的電路圖。圖13是表示圖12所示的通電控制裝置30的電路的動作狀況的曲線圖。該通電控制裝置30也適用于上述圖8和圖9中說明的實施例。
在該實施例中，與上述第1實施例一樣，磁傳感器25針對磁鐵的S極的磁場的強(qiáng)弱而進(jìn)行接通/斷開，在本實施例中，當(dāng)未檢測出S極時從NOT電路51中輸出導(dǎo)通信號，當(dāng)檢測出S極時進(jìn)行切斷。
NOT電路51連接在通電控制裝置30上，在該實施例中，通電控制裝置30包括2個延遲電路52、53，它們分別連接在NOT電路51上。第1延遲電路52包括NOT電路54、電阻55、電容器56和NOT電路57。第2延遲電路53包括電阻58、電容器59和NOT電路60。
如圖13所示，從NOT電路51來的信號在第1延遲電路52中，由NOT電路54進(jìn)行反轉(zhuǎn)，由電阻55和電容器56進(jìn)行延遲上升，根據(jù)由NOT電路57設(shè)定的閾值電平而發(fā)出信號。因此，從由NOT電路57來的信號與從磁傳感器25來的信號的通/斷的定時相比，輸出時間稍晚。
另一方面，如圖13所示，從由NOT電路51來的信號在第2延遲電路53中原封不動地進(jìn)行輸入，由電阻55和電容器56進(jìn)行延遲后上升，根據(jù)由NOT電路60所設(shè)定的閾值電平而發(fā)出信號。從該NOT電路60來的信號與從磁傳感器25來的信號的通/斷的定時相比，稍稍延遲后進(jìn)行輸出。
從NOT電路57和NOT電路60來的輸出信號分別輸入到光耦合器61的輸入端子上。
在圖12中用粗線表示與馬達(dá)1的驅(qū)動有關(guān)的電路，對該電源PW1來說，第1晶體管41和第2晶體管42進(jìn)行串聯(lián)連接，第3晶體管43和第4晶體管44進(jìn)行串聯(lián)連接。串聯(lián)連接的第1和第2晶體管41、42以及串聯(lián)連接的第3和第4晶體管43、44進(jìn)行并聯(lián)連接。馬達(dá)1的電磁線圈10的一邊的端子A連接在第1晶體管41和第2晶體管42之間；電磁線圈10的另一邊的端子B連接在第3晶體管43和第4晶體管44之間。各晶體管的柵極或基極連接在通電控制裝置30上。也就是說，通過光耦合器61，把從第1延遲電路52(NOT電路57)來的信號傳送到第1晶體管41和第4晶體管44的柵極或基極上，從第2延遲電路53(NOT電路60)來的信號傳送到第2晶體管42和第3晶體管43的柵極或基極上。
晶體管41～44也可以是雙極晶體管，但場效應(yīng)晶體管的開關(guān)速度快，所以馬達(dá)轉(zhuǎn)速高，例如3萬轉(zhuǎn)以上的情況下效果良好，并且是電壓控制型，所以，邏輯簡單，因而效果良好。在圖12所示的實施例中，晶體管41～44均為場效應(yīng)晶體管，從延遲電路52、53來的信號輸入到晶體管的柵上。
在圖12中用粗線表示驅(qū)動系統(tǒng)，用細(xì)線表示控制系統(tǒng)，對驅(qū)動系統(tǒng)的電源PW1和控制系統(tǒng)用的電源PW2進(jìn)行分離。所以，即使馬達(dá)轉(zhuǎn)速變化(即電壓變化)也不會影響控制系統(tǒng)，能穩(wěn)定地進(jìn)行控制。
在以上結(jié)構(gòu)中，當(dāng)磁傳感器25檢測出磁性時，如前所述，從NOT電路51中輸出截止信號，在第1延遲電路52中由NOT電路54進(jìn)行反轉(zhuǎn)，變成導(dǎo)通信號，由電阻55和電容器56延遲后上升，如圖13所示，從NOT電路57，與從磁傳感器25來的信號的定時相比按規(guī)定時間延遲后輸出導(dǎo)通信號。另一方面，這時，在第2延遲電路52中是切斷信號狀態(tài)。所以，從光耦合器61，來自第1延遲電路52的導(dǎo)通信號輸入到第1場效應(yīng)晶體管41和第4場效應(yīng)晶體管44的柵上，第1場效應(yīng)晶體管41和第4場效應(yīng)晶體管44進(jìn)行導(dǎo)通，電流從電源PW1通過第1場效應(yīng)晶體管41、電磁線圈10的一邊的端子A流入到電磁線圈10內(nèi)；電流從電磁線圈10的另一邊的端子B通過第4場效應(yīng)晶體管44流入到電源拉地側(cè)(參見圖12)。
這樣產(chǎn)生的電力和磁傳感器25互相排斥，使轉(zhuǎn)子4、5旋轉(zhuǎn)。并且，當(dāng)磁傳感器25檢測不出S極時，從NOT電路51輸出導(dǎo)通信號，取代在此之前的截止信號。如圖13所示，當(dāng)從NOT電路51輸出導(dǎo)通信號時，在第1延遲電路52中，由NOT電路54進(jìn)行反轉(zhuǎn)，變成截止?fàn)顟B(tài)，另一方面，在第2延遲電路53中，由電阻58和電容器59來使上升延遲，其結(jié)果，從NOT電路60輸出導(dǎo)通信號，該信號與從磁傳感器25來的信號的定時相比按規(guī)定時間進(jìn)行延遲。所以，從第2延遲電路53來的導(dǎo)通信號從光耦合器61輸入到第3場效應(yīng)晶體管43和第2場效應(yīng)晶體管42的柵極上，第3場效應(yīng)晶體管43和第2場效應(yīng)晶體管42進(jìn)行導(dǎo)通，電流從電源PW1通過第3場效應(yīng)晶體管43、電磁線圈10的一邊的端子B流入到電磁線圈10內(nèi)；電流從電磁線圈10的另一邊的端子A通過第2場效應(yīng)晶體管42流入到電源接地側(cè)(參見圖12)。
在該實施例中，也是根據(jù)磁傳感器的信號來切換對電磁線圈的通電方向，同時，利用延遲電路52、53在由磁傳感器檢測出磁性后經(jīng)過一定時間，然后向電磁線圈通電，所以能完全防止在馬達(dá)中電流在兩個方向上同時流動。
上述圖8和圖9所示的實施例的負(fù)荷試驗按圖14所示來進(jìn)行。也就是說，在彈簧秤61上安裝線(度盤繩)62，纏繞在馬達(dá)1的旋轉(zhuǎn)軸上所安裝的半徑1.0cm的皮帶輪63上，使線62下垂，把砝碼64吊在其前端上。對砝碼64的重量W2進(jìn)行各種變更，使馬達(dá)1旋轉(zhuǎn)，一邊測量這時的輸入電壓，輸入電流、旋轉(zhuǎn)速度，一邊測量彈簧秤61所示的數(shù)值WL測試進(jìn)行3次。
按以下計算式來計算轉(zhuǎn)矩。式中1是皮帶輪63的半徑。
T[gf·cm]＝1[cm]·(W2-W1)[gf]這樣測量的結(jié)果和計算結(jié)果示于表1和圖17。
表1

圖15是再另一個實施例的平面圖，是與圖1相同的平面圖。圖16是用于該第3實施例的通電控制裝置的電路圖。圖15的實施例和上述圖8、圖9的實施例的不同點(diǎn)是設(shè)置了2個磁傳感器。其中一個磁傳感器25c，其高度與上側(cè)的轉(zhuǎn)子4相對應(yīng)，而且設(shè)置在疊層鐵心8的側(cè)面上。另一個磁傳感器25d設(shè)置在與圖8、圖9所示的磁傳感器25相同的位置上。磁傳感器25c在起動時進(jìn)行工作，磁傳感器25d在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時工作。
圖16的電路圖大致與圖12所示的電路圖相同。不同的是有一種用于切換2個磁傳感器25c和25d的動作的電路。
也就是說，從磁傳感器25c和25d來的信號被輸入到模擬開關(guān)73、74內(nèi)，同時，傳送到脈沖計數(shù)器71內(nèi)，脈沖計數(shù)器71的輸出被輸入到觸發(fā)電路72內(nèi)；從觸發(fā)裝置72來的輸出分別被送入到模擬開關(guān)73、74內(nèi)。并且，從模擬開關(guān)73、74來的輸出被送入到NOT電路51內(nèi)。從NOT電路51來的信號和在前面圖2中說明的情況一樣，被送入到晶體管41～44的柵極上，對電磁線圈10的通電進(jìn)行控制。
因為是這種結(jié)構(gòu)，所以，在該實施例中，從起動時起到脈沖計數(shù)器71進(jìn)行計數(shù)達(dá)到規(guī)定數(shù)為止，從磁傳感器25c來的信號被輸入到NOT電路51內(nèi)，然后，從磁傳感器25d來的信號被輸入到NOT電路51內(nèi)。而且，也可以不對從磁傳感器來的脈沖進(jìn)行計數(shù)，而是在規(guī)定時間經(jīng)過之前或者轉(zhuǎn)子達(dá)到規(guī)定轉(zhuǎn)速之前使磁傳感器25c工作，然后使磁傳感器25d工作。
這樣，在本實施例中，起動時和正常運(yùn)轉(zhuǎn)時分別用不同的磁傳感器進(jìn)行檢測，所以，馬達(dá)的起動能順利地進(jìn)行，同時，把磁傳感器25d設(shè)置在這樣的位置上，即對正向旋轉(zhuǎn)(順時針方向旋轉(zhuǎn))在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時能比起動時更快地檢測磁性，也能適用于3萬轉(zhuǎn)以上的高速旋轉(zhuǎn)。
在圖示的實施例中在旋轉(zhuǎn)軸上安裝2個轉(zhuǎn)子，但本發(fā)明也可以在旋轉(zhuǎn)軸上安裝1個或3個以上的轉(zhuǎn)子。
本發(fā)明通過改變永久磁鐵的特性(磁力的強(qiáng)弱等)、轉(zhuǎn)子的大小等，能獲得符合目的和用途的磁馬達(dá)。
若采用本發(fā)明，則根據(jù)磁傳感器的信號來切換對電磁線圈的通電方向，同時，用磁傳感器來檢測檢測磁性后經(jīng)過規(guī)定的時間以后，向電磁線圈內(nèi)通電，所以，能完全防止電流在兩個方向上同時流動，不會產(chǎn)生這樣的電流，它不流入馬達(dá)內(nèi)而是從電源向電源接地側(cè)穿通不能驅(qū)動馬達(dá)旋轉(zhuǎn)。
所以，若采用本發(fā)明，則能獲得不產(chǎn)生穿通電流，輸出轉(zhuǎn)矩大，旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定，馬達(dá)效率高的磁馬達(dá)。
并且，在順時針方向旋轉(zhuǎn)(正向旋轉(zhuǎn)-cw)、反時針方向旋轉(zhuǎn)(反向旋轉(zhuǎn)-ccw)中，動作條件同等的情況下，能獲得幾乎相同的效率。
在本發(fā)明的提出的轉(zhuǎn)子中，包括由實心的非磁性體制的圓筒部件構(gòu)成的轉(zhuǎn)子主體、以及形成在該圓筒部件上的凹部或孔內(nèi)安裝的多個永久磁鐵。
利用該結(jié)構(gòu)在裝配時，在圓筒部件上形成的凹部或孔內(nèi)安裝多個永久磁鐵中的一個，在這一個永久磁鐵被安裝在凹部或孔內(nèi)的狀態(tài)下，把下一個永久磁鐵安裝到凹部或孔內(nèi)。這時，利用兩個磁鐵的磁力來一邊把下一個磁鐵向凹部或孔內(nèi)引導(dǎo)，一邊安裝到凹部或孔的規(guī)定位置上。這樣把多個永久磁鐵一個個接連地安裝到凹部或孔內(nèi)，不需要特別熟練的技術(shù)，全部磁鐵均能安裝到凹部或孔的規(guī)定位置上，裝配時的生產(chǎn)效率很高。
并且，在本發(fā)明中，轉(zhuǎn)子主體由實心的圓筒部件構(gòu)成，多個永久磁鐵安裝到該圓筒部件上形成的凹部或孔內(nèi)。由于這種結(jié)構(gòu)，即使高速旋轉(zhuǎn)時離心力作用于永久磁鐵上，也不會使轉(zhuǎn)子主體變形，或破損，能切實保持永久磁鐵，能使磁馬達(dá)高速旋轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
1.一種磁馬達(dá)，其特征在于具有設(shè)置了永久磁鐵并能圍繞旋轉(zhuǎn)軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、設(shè)置在該轉(zhuǎn)子周圍的磁傳感器和多個電磁線圈、以及利用上述磁傳感器來檢測上述永久磁鐵的磁性并對上述電磁線圈中的通電進(jìn)行控制的控制裝置，該轉(zhuǎn)子沿圓周方向按照等間隔被劃分成多個區(qū)域，該區(qū)域的數(shù)量與上述電磁線圈的數(shù)量相等，各個區(qū)域由沿圓周方向排列設(shè)置了多個上述永久磁鐵的一部分和沒有設(shè)置永久磁鐵的部分構(gòu)成上述各永久磁鐵被配置成相對于從上述旋轉(zhuǎn)軸心向外側(cè)延伸的半徑線呈傾斜狀態(tài)，上述通電控制裝置根據(jù)磁傳感器的信號來切換對上述電磁線圈進(jìn)行通電的方向，同時用磁傳感器來檢測磁性，經(jīng)過規(guī)定時間后向電磁線圈通電。
2.一種磁馬達(dá)，其特征在于具有設(shè)置了永久磁鐵并能圍繞旋轉(zhuǎn)軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、設(shè)置在該轉(zhuǎn)子周圍的磁傳感器和多個電磁線圈、以及利用上述磁傳感器來檢測上述永久磁鐵的磁性并對上述電磁線圈中的通電進(jìn)行控制的控制裝置，該轉(zhuǎn)子沿圓周方向按照等間隔被劃分成多個區(qū)域，該區(qū)域的數(shù)量與上述電磁線圈的數(shù)量相等，各個區(qū)域由沿圓周方向排列設(shè)置了多個上述永久磁鐵的一部分和沒有設(shè)置永久磁鐵的部分構(gòu)成上述各永久磁鐵被配置成相對于從上述旋轉(zhuǎn)軸心向外側(cè)延伸的半徑線呈傾斜狀態(tài)，第1晶體管和第2晶體管串聯(lián)連接，第3晶體管和第4晶體管串聯(lián)連接，串聯(lián)連接的第1晶體管和第2晶體管與串聯(lián)連接的第3和第4晶體管并聯(lián)連接，上述電磁線圈的一邊的端子連接在第1晶體管和第2晶體管之間，上述電磁線圈的另一邊的端子連接在第3晶體管和第4晶體管之間，上述各晶體管的柵基或基極與上述通電控制裝置相連接，上述通電控制裝置根據(jù)磁傳感器的信號來切換對上述電磁線圈的通電方向，同時用磁傳感器來檢測磁性，經(jīng)過規(guī)定時間后向電磁線圈通電。
3.一種磁馬達(dá)，其特征在于具有設(shè)置了永久磁鐵并能圍繞旋轉(zhuǎn)軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、設(shè)置在該轉(zhuǎn)子周圍的磁傳感器和多個電磁線圈、以及利用上述磁傳感器來檢測設(shè)置在上述轉(zhuǎn)子上的永久磁鐵的磁性并對上述電磁線圈中的通電進(jìn)行控制的控制裝置，該轉(zhuǎn)子沿圓周方向按照等間隔被劃分成多個區(qū)域，該區(qū)域的數(shù)量與上述電磁線圈的數(shù)量相等，各個區(qū)域由沿圓周方向排列設(shè)置了多個上述永久磁鐵的部分和沒有設(shè)置永久磁鐵的部分構(gòu)成上述各永久磁鐵被配置成相對于從上述旋轉(zhuǎn)軸心向外側(cè)延伸的半徑線呈傾斜狀態(tài)，上述通電控制裝置包括時鐘脈沖發(fā)生裝置，與來自該時鐘脈沖發(fā)生裝置的時鐘脈沖相同步，根據(jù)磁傳感器的信號來切換向上述電磁線圈的通電方向。
4.一種磁馬達(dá)，其特征在于具有設(shè)置了永久磁鐵并能圍繞旋轉(zhuǎn)軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、設(shè)置在該轉(zhuǎn)子周圍的磁傳感器和多個電磁線圈、以及利用上述磁傳感器來檢測設(shè)置在上述轉(zhuǎn)子上的永久磁鐵的磁性并對上述電磁線圈中的通電進(jìn)行控制的控制裝置，該轉(zhuǎn)子沿圓周方向按照等間隔被劃分成多個區(qū)域，該區(qū)域的數(shù)量與上述電磁線圈的數(shù)量相等，各個區(qū)域由沿圓周方向排列設(shè)置了多個上述永久磁鐵的部分和沒有設(shè)置永久磁鐵的部分構(gòu)成上述各永久磁鐵被配置成相對于從上述旋轉(zhuǎn)軸心向外側(cè)延伸的半徑線呈傾斜狀態(tài)，上述通電控制裝置包括時鐘脈沖發(fā)生裝置和觸發(fā)裝置，把上述磁傳感器的信號和從上述時鐘脈沖發(fā)生裝置來的時鐘脈沖輸入到觸發(fā)裝置內(nèi)，利用觸發(fā)裝置的輸出信號來切換對上述電磁線圈的通電方向。
5.一種磁馬達(dá)，其特征在于具有設(shè)置了永久磁鐵并能圍繞旋轉(zhuǎn)軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、設(shè)置在該轉(zhuǎn)子周圍的磁傳感器和多個電磁線圈、以及利用上述磁傳感器來檢測設(shè)置在上述轉(zhuǎn)子上的永久磁鐵的磁性并對上述電磁線圈中的通電進(jìn)行控制的控制裝置，該轉(zhuǎn)子沿圓周方向按照等間隔被劃分成多個區(qū)域，該區(qū)域的數(shù)量與上述電磁線圈的數(shù)量相等，各個區(qū)域由沿圓周方向排列設(shè)置了多個上述永久磁鐵的部分和沒有設(shè)置永久磁鐵的部分構(gòu)成上述永久磁鐵被配置成相對于從上述旋轉(zhuǎn)軸心向外側(cè)延伸的半徑線呈傾斜狀態(tài)，上述通電控制裝置包括時鐘脈沖發(fā)生裝置以及與該時鐘脈沖發(fā)生裝置和上述磁傳感器相連接的邏輯電路，上述邏輯電路由第1邏輯電路和第2邏輯電路構(gòu)成，該第1邏輯電路利用在接收從上述磁傳感器來的截止信號之后的正時鐘脈沖來進(jìn)行接通，同時利用在接收從上述磁傳感器來的導(dǎo)通信號之后的反轉(zhuǎn)時鐘脈沖來進(jìn)行切斷；該第2邏輯電路用在接收從上述磁傳感器來的導(dǎo)通信號之后的正向時鐘脈沖來進(jìn)行接通，同時利用在接收從上述磁傳感器來的導(dǎo)截止信號之后的反向時鐘脈沖來進(jìn)行切斷，柵極與上述第1邏輯電路相連接的第1場效應(yīng)晶體管、和柵極與上述第2邏輯電路相連接的第2場效應(yīng)晶體管串聯(lián)連接；柵極與上述第2邏輯電路相連接的第3場效應(yīng)晶體管、和柵極與上述第1邏輯電路相連接的第4場效應(yīng)晶體管串聯(lián)連接；串聯(lián)連接的第1場效應(yīng)晶體管、第2場效應(yīng)晶體管和串聯(lián)連接的第3場效應(yīng)晶體管、第4場效應(yīng)晶體管并聯(lián)連接，上述電磁線圈的一邊的端子連接在第1場效應(yīng)晶體管和第2場效應(yīng)晶體管之間；上述電磁線圈的另一邊的端子連接在第3場效應(yīng)晶體管和第4場效應(yīng)晶體管之間，利用上述磁傳感器的信號和從上述時鐘脈沖發(fā)生裝置來的時鐘脈沖來切換對上述電磁線圈的通電方向。
6.一種磁馬達(dá)，其特征在于具有設(shè)置了永久磁鐵并能圍繞旋轉(zhuǎn)軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、設(shè)置在該轉(zhuǎn)子周圍的磁傳感器和多個電磁線圈、以及利用上述磁傳感器來檢測設(shè)置在上述轉(zhuǎn)子上的永久磁鐵的磁性，對上述電磁線圈中的通電進(jìn)行控制的控制裝置，該轉(zhuǎn)子沿圓周方向按照等間隔被劃分成多個區(qū)域，該區(qū)域的數(shù)量與上述電磁線圈的數(shù)量相等，各個區(qū)域由沿圓周方向排列設(shè)置了多個上述永久磁鐵的部分和沒有設(shè)置永久磁鐵的部分構(gòu)成上述各永久磁鐵被配置成相對于從上述旋轉(zhuǎn)軸心向外側(cè)延伸的半徑線呈傾斜狀態(tài)。上述通電控制裝置包括時鐘脈沖發(fā)生裝置以及與該時鐘脈沖發(fā)生裝置和上述磁傳感器相連接的邏輯電路，上述時鐘脈沖發(fā)生裝置能輸出規(guī)定頻率的正向時鐘脈沖以及使其反向的反轉(zhuǎn)時鐘脈沖，上述邏輯電路包括觸發(fā)電路以及與該觸發(fā)電路相連接的NOR電路，上述觸發(fā)電路由以下第1觸發(fā)電路和第2觸發(fā)電路構(gòu)成，該第1觸發(fā)電路輸入從上述時鐘脈沖發(fā)生裝置來的時鐘脈沖和從上述磁傳感器來的信號；該第2觸發(fā)電路輸入從上述時鐘脈沖發(fā)生裝置來的反向時鐘脈沖和從上述磁傳感器來的信號，上述NOR電路由第1NOR電路和第2NOR電路構(gòu)成，第1NOR電路輸出上述第1觸發(fā)電路的正向輸出和第2觸發(fā)電路的正向輸出；第2NOR電路輸入上述第1觸發(fā)電路的反向輸出和第2觸發(fā)電路的反向輸出，上述第1NOR電路利用接收從上述磁傳感器來的截止信號之后的正向時鐘脈沖來進(jìn)行接通，同時利用接收從上述磁傳感器來的導(dǎo)通信號之后的反向時鐘脈沖來進(jìn)行切斷；上述第2NOR電路利用接收從上述磁傳感器來的導(dǎo)通信號之后的正向時鐘脈沖來進(jìn)行接通，同時利用接收導(dǎo)通信號之后的反向時鐘脈沖來進(jìn)行切斷，柵極與上述第1NOR電路相連接的第1場效應(yīng)晶體管、和柵極與上述第2NOR電路相連接的第2場效應(yīng)晶體管串聯(lián)連接；柵極與上述第2NOR電路相連接的第3場效應(yīng)晶體管、和柵極與上述第1NOR電路相連接的第4場效應(yīng)晶體管串聯(lián)連接；串聯(lián)連接的第1場效應(yīng)晶體管、第2場效應(yīng)晶體管和串聯(lián)連接的第3場效應(yīng)晶體管、第4場效應(yīng)晶體管并聯(lián)連接，上述電磁線圈的一邊的端子連接在第1場效應(yīng)晶體管和第2場效應(yīng)晶體管之間；上述電磁線圈的另一邊的端子連接在第3場效應(yīng)晶體管和第4場效應(yīng)晶體管之間，利用上述磁傳感器的信號和從上述時鐘脈沖發(fā)生裝置來的時鐘脈沖來切換對上述電磁線圈的通電方向。
7.一種磁馬達(dá)，其特征在于具有設(shè)置了永久磁鐵并能圍繞旋轉(zhuǎn)軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、設(shè)置在該轉(zhuǎn)子周圍的磁傳感器和多個電磁線圈、以及利用上述磁傳感器來檢測設(shè)置在上述轉(zhuǎn)子上的永久磁鐵的磁性并對上述電磁線圈中的通電進(jìn)行控制的控制裝置，該轉(zhuǎn)子沿圓周方向按照等間隔被劃分成多個區(qū)域，該區(qū)域的數(shù)量與上述電磁線圈的數(shù)量相等，各個區(qū)域由沿圓周方向排列設(shè)置了多個上述永久磁鐵的部分和沒有設(shè)置永久磁鐵的部分構(gòu)成上述各永久磁鐵被配置成相對于從上述旋轉(zhuǎn)軸心向外側(cè)延伸的半徑線呈傾斜狀態(tài)，第1晶體管和第2晶體管進(jìn)行串聯(lián)連接，第3晶體管和第4晶體管串聯(lián)連接，串聯(lián)連接的第1晶體管和第2晶體管與串聯(lián)連接的第3和第4晶體管并聯(lián)連接，上述電磁線圈的一邊的端子連接在第1晶體管和第2晶體管之間，上述電磁線圈的另一邊的端子連接在第3晶體管和第4晶體管之間，上述各晶體管的柵基或基極與上述通電控制裝置相連接，上述通電控制裝置根據(jù)磁傳感器的信號來切換對上述電磁線圈的通電方向，上述通電控制裝置在磁傳感器和各晶體管之間包括由電容器和電阻構(gòu)成的延遲電路，用磁傳感器來檢測磁性，經(jīng)過規(guī)定時間后向電磁線圈通電。
8.如權(quán)利要求7所述的磁馬達(dá)，其特征在于上述延遲電路和各晶體管通過光耦合器而進(jìn)行連接。
9.如權(quán)利要求1～8中的任一項所述的磁馬達(dá)，其特征在于通向電磁線圈的電源和通電控制裝置的電源是分離的。
10.如權(quán)利要求1～9中任一項所述磁馬達(dá)，其特征在于上述轉(zhuǎn)子包括圓板部以及與該圓板部的周緣相連的圓周板部，上述多個永久磁鐵配置在該圓周板部的內(nèi)側(cè)，配置了該永久磁鐵的部位的周緣部呈開口狀。
11.如權(quán)利要求1～10中的任一項所述的馬達(dá)，其特征在于轉(zhuǎn)子在圓周方向上劃分成3個區(qū)，各永久磁鐵配置成傾斜狀態(tài)，其傾斜度相對于從上述旋轉(zhuǎn)軸心向外側(cè)延伸的半徑線為35～60°。
12.如權(quán)利要求1～11中的任一項所述的馬達(dá)，其特征在于轉(zhuǎn)子在圓周方向上劃分成3個區(qū)，在各區(qū)內(nèi)沿圓周方向并排設(shè)置的多個永久磁鐵配置成傾斜狀，其傾斜角度相對于從上述旋轉(zhuǎn)軸心向外側(cè)延伸的半徑線從45°依次變化到60°。
13.一種磁馬達(dá)，其特征在于具有設(shè)置了永久磁鐵并能圍繞旋轉(zhuǎn)軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、設(shè)置在該轉(zhuǎn)子周圍的磁傳感器和多個電磁線圈、以及利用上述磁傳感器來檢測設(shè)永久磁鐵的磁性，對上述電磁線圈中的通電進(jìn)行控制的控制裝置，該轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)軸心周圍沿圓周方向按照等間隔被劃分成多個區(qū)域，各個區(qū)域由沿圓周方向排列設(shè)置了多個上述永久磁鐵的部分和沒有設(shè)置永久磁鐵的部分構(gòu)成上述永久磁鐵被配置成相對于從上述旋轉(zhuǎn)軸心向外側(cè)延伸的半徑線呈傾斜狀態(tài)，轉(zhuǎn)子主體由實心的非磁性體制的圓筒部件構(gòu)成，在該圓筒部件內(nèi)設(shè)置了凹部或孔，其中放入上述多個永久磁鐵并使其相對于上述半徑線呈傾斜狀態(tài)。
14.如權(quán)利要求13所述的磁馬達(dá)，其特征在于設(shè)置在圓筒部件上的凹部或孔向圓筒部件的軸線方向延伸，該凹部或孔的內(nèi)壁分別與上述多個永久磁鐵的至少內(nèi)周側(cè)端部和外周側(cè)端部相結(jié)合。
15.如權(quán)利要求13或14中所述的磁馬達(dá)，其特征在于設(shè)置在圓筒部件上的凹部或孔形成為，收入多個永久磁鐵使其相對于半徑線有不同的傾斜狀態(tài)。
16.如權(quán)利要求13～15中的任一項所述的磁馬達(dá)，其特征在于在圓筒部件中，多個永久磁鐵并排設(shè)置的部分的外側(cè)呈開口狀。
17.如權(quán)利要求13～16中的任一項所述的磁馬達(dá)，其特征在于構(gòu)成圓筒部件的非磁性體以碳樹脂為主要成分。
全文摘要
本發(fā)明能獲得不產(chǎn)生貫通電流，輸出轉(zhuǎn)矩大，旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定，馬達(dá)效率高的磁馬達(dá)。其中具有設(shè)置了永久磁鐵12并能圍繞旋轉(zhuǎn)軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子4、5，設(shè)置在該轉(zhuǎn)子4、5周圍的磁傳感器25和多個電磁線圈10、以及利用上述磁傳感器25來檢測設(shè)置在上述轉(zhuǎn)子4、5上的永久磁鐵12的磁性并對上述電磁線圈10中的通電進(jìn)行控制的控制裝置，該轉(zhuǎn)子4、5沿圓周方向按照等間隔被劃分成多個區(qū)域，該區(qū)域的數(shù)量與上述電磁線圈10的數(shù)量相等，各個區(qū)域由一部分沿圓周方向排列設(shè)置了多個上述永久磁鐵12的部分和沒有設(shè)置永久磁鐵12的部分構(gòu)成，上述各永久磁鐵12被配置成相對于從上述旋轉(zhuǎn)軸心向外側(cè)延伸的半徑線呈傾斜狀態(tài)，上述通電控制裝置30根據(jù)磁傳感器的信號來切換對上述電磁線圈進(jìn)行通電的方向，同時，用磁傳感器來檢測磁性，經(jīng)過規(guī)定時間后，向電磁線圈通電。
文檔編號H02K29/08GK1496602SQ02806469
公開日2004年5月12日 申請日期2002年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月14日
發(fā)明者保坂明 申請人:保坂明