專利名稱：電動(dòng)機(jī)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)等的電動(dòng)機(jī)器(Electric Machine)。
背景技術(shù)：
電動(dòng)機(jī)分為同步電動(dòng)機(jī)和感應(yīng)電動(dòng)機(jī)兩種。另外，電動(dòng)機(jī)的類型按照轉(zhuǎn)子的不同，可以分為使用永久磁鐵的永磁型、纏繞線圈的繞線型、使用了鐵等的強(qiáng)磁性體的電抗型。永磁型是轉(zhuǎn)子的永久磁鐵被定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)吸引而旋轉(zhuǎn)。
作為永磁型的同步電動(dòng)機(jī)，具有例如特開平8-51745號(hào)公報(bào)中記載的小型同步電動(dòng)機(jī)。該小型同步電動(dòng)機(jī)具有纏繞了勵(lì)磁線圈的定子鐵芯和含有磁鐵的轉(zhuǎn)子。
但是，現(xiàn)有的電動(dòng)機(jī)存在如下問題與產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩相比電動(dòng)機(jī)重量大，要提高產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩就會(huì)變得大型化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種與以往不同的結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)器。
本發(fā)明的第1電動(dòng)機(jī)器具有第1線圈列，其包含沿預(yù)定方向以預(yù)定間距配置的相互電連接的多個(gè)線圈；第2線圈列，其包含沿所述預(yù)定方向以預(yù)定間距配置的相互電連接的多個(gè)線圈，并且與所述第1線圈列的相對(duì)位置關(guān)系是固定的；以及磁鐵列，其包含至少一個(gè)磁鐵，與所述第1和第2線圈列相向地交替配置N極和S極，并且可以沿所述預(yù)定方向改變與所述第1和第2線圈列的相對(duì)位置關(guān)系。所述第1和第2線圈列配置在電角相互偏移π/2的奇數(shù)倍的位置處。所述第1和第2線圈列的各線圈實(shí)質(zhì)上不具有磁性體制的鐵芯，所述電動(dòng)機(jī)器實(shí)質(zhì)上不具有用于形成磁回路的磁性體制的磁軛。
該電動(dòng)機(jī)器由于實(shí)質(zhì)上不具有磁性體制的鐵芯或磁性體制的磁軛，所以重量輕，此外在作為致動(dòng)器使用時(shí)轉(zhuǎn)矩和重量的平衡良好。另外，由于不具有磁性體制的鐵芯，所以可以不產(chǎn)生抖動(dòng)(cogging)而穩(wěn)定順暢地旋轉(zhuǎn)。并且，由于實(shí)質(zhì)上不具有磁性體制的磁軛，所以能夠?qū)崿F(xiàn)幾乎沒有鐵損(渦電流損失)的、高效率的電動(dòng)機(jī)器。
所述電動(dòng)機(jī)器還具備殼體，其收納所述第1和第2線圈列以及所述磁鐵列，所述第1和第2線圈列的各線圈纏繞在支持部件的周圍，所述支持部件由實(shí)質(zhì)上非磁性且非導(dǎo)電性的材料構(gòu)成，所述殼體由實(shí)質(zhì)上非磁性且非導(dǎo)電性的材料構(gòu)成。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)幾乎沒有鐵損或抖動(dòng)的電動(dòng)機(jī)器。
所述電動(dòng)機(jī)器可以是旋轉(zhuǎn)軸和軸承部件以外的結(jié)構(gòu)部件由實(shí)質(zhì)上非磁性且非導(dǎo)電性的材料構(gòu)成。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步減輕重量，并且可以進(jìn)一步降低鐵損。
此外，相互連接各線圈列的所述多個(gè)線圈，使得屬于同一個(gè)線圈列的相鄰線圈始終被勵(lì)磁成相反的極性。
另外，優(yōu)選的是所述第1和第2線圈列配置在夾著所述磁鐵列的兩側(cè)。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于可以有效地利用磁鐵列兩側(cè)的磁通，所以能夠產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩。
所述電動(dòng)機(jī)器是所述第1和第2線圈列以及所述磁鐵列沿所述預(yù)定方向相對(duì)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)或者旋轉(zhuǎn)式發(fā)電機(jī)，所述第1線圈列的線圈數(shù)量、所述第2線圈列的線圈數(shù)量和所述磁鐵列的磁鐵數(shù)量相等。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)高效率大轉(zhuǎn)矩的電動(dòng)機(jī)。
所述電動(dòng)機(jī)器還具備驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路，其用于提供向所述第1線圈列提供的第1交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)和向所述第2線圈列提供的第2交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路生成所述第1和第2交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使得在所述磁鐵列內(nèi)的磁鐵的中心和各線圈的中心相向的時(shí)刻，切換所述第1和第2線圈列的各線圈的極性，并且在屬于同一線圈列的相鄰線圈之間的中央位置與所述磁鐵列內(nèi)的磁鐵的中心相向的時(shí)刻，該磁鐵列中的磁通密度最大。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以與驅(qū)動(dòng)信號(hào)同步地驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)器。
優(yōu)選的是，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路可以通過反轉(zhuǎn)所述第1和第2線圈列的電流方向，使所述第1和第2線圈列以及所述磁鐵列的動(dòng)作方向反轉(zhuǎn)。
另外，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路具有第1和第2PWM電路，其分別生成相位相互偏移π/2的第1和第2PWM信號(hào)；掩蔽電路，其根據(jù)所述電動(dòng)機(jī)器的輸出請(qǐng)求掩蔽所述第1和第2PWM信號(hào)來生成所述第1和第2交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過由掩蔽電路掩蔽PWM信號(hào)，可以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)器的輸出。
所述掩蔽電路在以各交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)的極性反轉(zhuǎn)的時(shí)刻為中心對(duì)稱的時(shí)間范圍內(nèi)，掩蔽各PWM信號(hào)。
一般地具有如下傾向在各交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)的極性反轉(zhuǎn)的時(shí)刻附近，線圈幾乎不產(chǎn)生有效驅(qū)動(dòng)力，在交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)的峰值附近產(chǎn)生有效驅(qū)動(dòng)力。因此根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于在線圈幾乎不產(chǎn)生有效驅(qū)動(dòng)力的期間里掩蔽PWM信號(hào)，所以能夠提高電動(dòng)機(jī)器的效率。
另外，所述電動(dòng)機(jī)器還具有再生電路，其用于從所述第1和第2線圈列再生電力，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路和所述再生電路能夠以從所述第1和第2線圈列中的一個(gè)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力同時(shí)從另一個(gè)再生電力的運(yùn)轉(zhuǎn)模式來運(yùn)轉(zhuǎn)所述電動(dòng)機(jī)器。
通過該結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)需要同時(shí)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)力的產(chǎn)生和電力的再生，同時(shí)使電動(dòng)機(jī)器工作。
另外，所述第1和第2線圈列配置在第1和第2圓筒部件上，該第1和第2圓筒部件構(gòu)成中空的二重圓筒結(jié)構(gòu)，所述磁鐵列配置在第3圓筒部件上，所述第3圓筒部件插入在所述第1和第2圓筒部件之間。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以得到轉(zhuǎn)子(第1和第2線圈列或者磁鐵列)在旋轉(zhuǎn)時(shí)難以振動(dòng)的電動(dòng)機(jī)器。
本發(fā)明的第2電動(dòng)機(jī)器具有第1線圈列，其包含沿預(yù)定方向以預(yù)定間距配置的相互電連接的多個(gè)線圈；第2線圈列，其包含沿所述預(yù)定方向以預(yù)定間距配置的相互電連接的多個(gè)線圈，并且與所述第1線圈列的相對(duì)位置關(guān)系是固定的；第3線圈列，其包含沿所述預(yù)定方向以預(yù)定間距配置的相互電連接的多個(gè)線圈，并且與所述第1和第2線圈列的相對(duì)位置關(guān)系是固定的；以及磁鐵列，其包含至少一個(gè)磁鐵，與所述第1、第2和第3線圈列相向地交替配置N極和S極，并且可以沿所述預(yù)定方向改變與所述第1、第2和第3線圈列的相對(duì)位置關(guān)系。所述第1、第2和第3線圈列配置在電角順次相互偏移2π/3的位置處，所述第1、第2和第3線圈列的各線圈實(shí)質(zhì)上不具有磁性體制的鐵芯，所述電動(dòng)機(jī)器實(shí)質(zhì)上不具有用于形成磁回路的磁性體制的磁軛。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，也可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩和重量平衡良好的電動(dòng)機(jī)器。另外，可以實(shí)現(xiàn)能夠不產(chǎn)生抖動(dòng)而穩(wěn)定順暢地旋轉(zhuǎn)的、幾乎沒有鐵損的效率良好的電動(dòng)機(jī)器。
另外，本發(fā)明還能夠以多種形態(tài)來實(shí)現(xiàn)，例如能夠以電動(dòng)致動(dòng)器、直線電動(dòng)機(jī)或旋轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)等的電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、以及它們的致動(dòng)器，或者電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法和驅(qū)動(dòng)裝置等形態(tài)來實(shí)現(xiàn)。


圖1(A)、1(B)是表示本發(fā)明第1實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的概略結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖2(A)、2(B)是表示A相線圈列的兩種線圈接線方法的示例圖。
圖3(A)～3(D)是第1實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作示意圖。
圖4(A)～4(E)是第1實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖5表示作為本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)致動(dòng)器的用途和優(yōu)選材料之間關(guān)系的說明圖。
圖6是表示第1實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖7表示第1實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖8是表示第1實(shí)施例中的電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生大轉(zhuǎn)矩時(shí)的信號(hào)波形的時(shí)序圖。
圖9是表示第1實(shí)施例中的電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生小轉(zhuǎn)矩時(shí)的信號(hào)波形的時(shí)序圖。
圖10(A)、10(B)是比較現(xiàn)有的DC電刷電動(dòng)機(jī)的特性和第1實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)特性的示意圖。
圖11(A)、11(B)是表示為了考察第1實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的特性而測(cè)量磁鐵列周圍的磁通密度的實(shí)驗(yàn)情況的說明圖。
圖12是第1實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)在沒有負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速的示意圖。
圖13(A)、13(B)表示作為本發(fā)明第2實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖14(A)、14(B)表示第2實(shí)施例的定子和轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖15(A)～15(D)是與二相電動(dòng)機(jī)的線圈列和磁鐵列的排列相關(guān)的第1變形例的示意圖。
圖16(A)～16(D)是與二相電動(dòng)機(jī)的線圈列和磁鐵列的排列相關(guān)的第2變形例的示意圖。
圖17(A)～17(D)是與二相電動(dòng)機(jī)的線圈列和磁鐵列的排列相關(guān)的第3變形例的示意圖。
圖18(A)～18(D)是與二相電動(dòng)機(jī)的線圈列和磁鐵列的排列相關(guān)的第4變形例的示意圖。
圖19(A)～19(D)是與二相電動(dòng)機(jī)的線圈列和磁鐵列的排列相關(guān)的第5變形例的示意圖。
圖20(A)～20(C)是表示本發(fā)明第3實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的概略結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖21是表示第3實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖22是表示第3實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖23是表示第3實(shí)施例中的傳感器信號(hào)和各相線圈的勵(lì)磁方向的時(shí)序圖。
圖24(A)～24(F)是表示第3實(shí)施例中6個(gè)期間P1～P6中的電流方向的說明圖。
圖25是表示第4實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)電路單元的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖26是表示再生控制部和相對(duì)減速用的驅(qū)動(dòng)電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。
具體實(shí)施例方式
按以下順序來說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
A.第1實(shí)施例(二相電動(dòng)機(jī))B.第2實(shí)施例(二相電動(dòng)機(jī))C.二相電動(dòng)機(jī)的各種變形例D.第3實(shí)施例(三相電動(dòng)機(jī))E.第4實(shí)施例F.其它變形例A.第1實(shí)施例(二相電動(dòng)機(jī))圖1(A)是表示本發(fā)明第1實(shí)施例中的電動(dòng)機(jī)的概略結(jié)構(gòu)的說明圖。該電動(dòng)機(jī)具有第1線圈列結(jié)構(gòu)10A、第2線圈列結(jié)構(gòu)20B、和磁鐵列結(jié)構(gòu)30M。
第1線圈列結(jié)構(gòu)10A具有支持部件12A、和固定在支持部件12A上的A相線圈列14A。該A相線圈列14A是由在相反方向上勵(lì)磁的兩種線圈14A1、14A2以一定間距Pc交替地配置而形成。在圖1(A)的狀態(tài)下，3個(gè)線圈14A1以磁化方向(從N極向S極的方向)向下的方式勵(lì)磁，另外，其它的3個(gè)線圈14A2以磁化方向向上的方式勵(lì)磁。
第2線圈列結(jié)構(gòu)20B也具有支持部件22B、和固定在支持部件22E上的B相線圈列24B。該B相線圈列24B也是由在相反方向上勵(lì)磁的兩種線圈24B1、24B2以一定間距Pc交替地配置而形成。此外，在本說明書中“線圈間距Pc”被定義為A相線圈列的線圈之間的間距或者是B相線圈列的線圈之間的間距。
磁鐵列結(jié)構(gòu)30M具有支持部件32M、和固定在支持部件32M上的磁鐵列34M。該磁鐵列34M的永久磁鐵被分別配置成磁化方向朝向與磁鐵列34M的排列方向(圖1(A)的左右方向)垂直的方向。磁鐵列34M的磁鐵以一定的磁極間距Pm配置。在該例中，磁極間距Pm與線圈間距Pc相等，在電角中相當(dāng)于π。此外，電角的2π對(duì)應(yīng)于電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位變化2π時(shí)移動(dòng)的機(jī)械角度或距離。在第1實(shí)施例中，當(dāng)A相線圈列14A和B相線圈列24B的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位變化2π時(shí)，磁鐵列結(jié)構(gòu)30M移動(dòng)線圈間距Pc的2倍。
此外，A相線圈列14A和B相線圈列24B被配置在電角相互偏移π/2的不同位置上。此外，A相線圈列14A和B相線圈列24B具有只是位置不同、在其它方面實(shí)質(zhì)上相同的結(jié)構(gòu)。因此，在以下與線圈列相關(guān)的說明時(shí)，除特殊必要的情況之外，只對(duì)A相線圈列進(jìn)行說明。
圖1(B)表示向A相線圈列14A和B相線圈列24B提供的交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形的一個(gè)例子。分別向A相線圈列14A和B相線圈列24B提供二相交流信號(hào)。另外，A相線圈列14A和B相線圈列24B的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位相互偏移π/2。圖1(A)的狀態(tài)相當(dāng)于零相位(或2π)的狀態(tài)。
該電動(dòng)機(jī)還具有A相線圈列14A用的位置傳感器16A、和B相線圈列24B用的位置傳感器26B。以下將它們簡(jiǎn)稱為“A相傳感器”、“B相傳感器”。A相傳感器16A配置在A相線圈列14A的2個(gè)線圈間的中央位置上，B相傳感器26B配置在B相線圈列24B的2個(gè)線圈間的中央位置上。作為這些傳感器16A、26B，優(yōu)選采用具備具有與圖1(B)所示的交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)相同的波形的模擬輸出的傳感器，例如可以采用利用了霍爾效應(yīng)的霍爾IC。但是，也可以采用具有矩形波狀的數(shù)字輸出的傳感器。還可以省略位置傳感器而進(jìn)行無傳感器驅(qū)動(dòng)。
此外，支持部件12A、22B、32M分別由非磁性材料形成。另外，在本實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的各種部件中，包含線圈和傳感器的電氣配線、磁鐵、旋轉(zhuǎn)軸、及其軸承部以外的部件全部?jī)?yōu)選由非磁性非導(dǎo)電性材料構(gòu)成。
圖2(A)、2(B)是A相線圈列14A的兩種線圈14A1、14A2的接線方法的示意圖。在圖2(A)的接線方法中，在A相線圈列14A中包含的所有線圈相對(duì)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路100串聯(lián)連接。另一方面，在圖2(B)的接線方法中，由一對(duì)線圈14A1、14A2構(gòu)成的串聯(lián)連接按多個(gè)組并聯(lián)連接。不論在哪一種連接方法中，兩種線圈14A1、14A2始終被磁化成相反的極性。
圖3(A)～3(D)表示第1實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作。另外，在第1實(shí)施例中，線圈列14A、24B構(gòu)成定子，磁鐵列34M構(gòu)成轉(zhuǎn)子。因此，在圖3(A)～3(D)中磁鐵列34M隨著時(shí)間的經(jīng)過而移動(dòng)。
圖3(A)表示相位剛好在2π之前的時(shí)刻的狀態(tài)。此外，在線圈和磁鐵之間描繪的實(shí)線箭頭表示引力方向，虛線箭頭表示斥力方向。在該狀態(tài)下，A相線圈列14A不對(duì)磁鐵列34M施加工作方向(圖中右方向)的驅(qū)動(dòng)力，磁力作用在向A線圈列14A吸引磁鐵列34M的方向上。因此，在相位為2π的時(shí)刻，優(yōu)選使向A相線圈列14A施加的電壓為零。另一方面，B相線圈列24B對(duì)磁鐵列34M施加工作方向的驅(qū)動(dòng)力。此外，由于B相線圈列24B對(duì)磁鐵列34M不僅有引力還有斥力，所以由B相線圈列24B對(duì)磁鐵列34M的上下方向(與磁鐵列34M的工作方向垂直的方向)的凈余力為零。因此，在相位為2π的時(shí)刻，優(yōu)選使向B相線圈列24B施加的電壓為峰值。
如圖1(B)所示，在相位為2π的時(shí)刻，A相線圈列14A的極性反轉(zhuǎn)。圖3(B)是相位為π/4的狀態(tài)，A相線圈列14A的極性從圖3(A)開始反轉(zhuǎn)。在該狀態(tài)下，A相線圈列14A和B相線圈列24B向磁鐵列34M的工作方向施加相同的驅(qū)動(dòng)力。圖3(C)是相位剛好在π/2之前的狀態(tài)。在該狀態(tài)下，與圖3(A)的狀態(tài)相反，只有A相線圈列14A向磁鐵列34M施加工作方向的驅(qū)動(dòng)力。在相位為π/2的時(shí)刻，B相線圈列24B的極性反轉(zhuǎn)，成為圖3(D)所示的極性。圖3(D)是相位為3π/4的狀態(tài)。在該狀態(tài)下，A相線圈列14A和B相線圈列24B向磁鐵列34M的工作方向施加相同的驅(qū)動(dòng)力。
從圖3(A)～圖3(D)可以知道，在A相線圈列14A的各線圈與磁鐵列34M的各磁鐵相對(duì)的時(shí)刻，切換A相線圈列14A的極性。B相線圈列也同樣。其結(jié)果是由于可使所有的線圈幾乎始終產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，所以可以產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩。
另外，在相位為π～2π的期間，由于與圖3(A)～3(D)大致相同，所以省略詳細(xì)的說明。其中，A相線圈列14A的極性在相位為π的時(shí)刻再次反轉(zhuǎn)，B相線圈列24B的極性在相位為3π/2的時(shí)刻再次反轉(zhuǎn)。
由上述說明可以知道，本實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)利用線圈列14A、24B和磁鐵列34M之間的引力和斥力，可以得到對(duì)磁鐵列34M的工作方向上的驅(qū)動(dòng)力。特別是在本實(shí)施列中，由于在夾著磁鐵列34M的兩側(cè)配置有線圈列14A、24B，所以可以將磁鐵列34M的兩側(cè)的磁通用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力。因此，與現(xiàn)有的電動(dòng)機(jī)那樣只將磁鐵的一側(cè)用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的情況相比，本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)磁通利用率高、效率高、大轉(zhuǎn)矩的電動(dòng)機(jī)。
另外，本實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)由于沒有設(shè)置磁性體制的鐵芯，所以還可以實(shí)現(xiàn)不產(chǎn)生所謂的抖動(dòng)的順暢穩(wěn)定的工作。另外，由于沒有設(shè)置用于構(gòu)成磁回路的磁軛(yoke)，所以可實(shí)現(xiàn)極少產(chǎn)生所謂的鐵損(渦電流損失)的高效的電動(dòng)機(jī)。
但是，認(rèn)為在通常的電動(dòng)機(jī)中，若沒有鐵芯或磁軛則磁通的利用率會(huì)降低。另一方面，在本實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)中，由于在夾著磁鐵列34M的兩側(cè)配置有線圈列14A、24B，所以磁通的利用率十分高，并不需要設(shè)置鐵芯或磁軛。鐵芯或磁軛是產(chǎn)生抖動(dòng)的原因、還增加了重量，所以優(yōu)選沒有鐵芯或磁軛。并且，由于如果沒有磁軛也就沒有鐵損，所以具有可得到較高的電動(dòng)機(jī)效率的優(yōu)點(diǎn)。
圖4(A)是第1實(shí)施例中的電動(dòng)機(jī)的立體圖，圖4(B)是轉(zhuǎn)子(磁鐵列結(jié)構(gòu))30M的俯視圖，圖4(C)是其側(cè)視圖，圖4(D)是A相線圈列結(jié)構(gòu)10A的俯視圖，圖4(E)是B相線圈列結(jié)構(gòu)20B的俯視圖。
A相線圈列結(jié)構(gòu)10A和B相線圈列結(jié)構(gòu)20B構(gòu)成定子，磁鐵列結(jié)構(gòu)30M構(gòu)成轉(zhuǎn)子。即，磁鐵列結(jié)構(gòu)30M配置在A相線圈列結(jié)構(gòu)10A和B相線圈列結(jié)構(gòu)20B之間，并可以軸37為中心自由旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)軸37被壓入到位于轉(zhuǎn)子30M的中心處的旋轉(zhuǎn)軸用開口孔中，使得轉(zhuǎn)子30M和旋轉(zhuǎn)軸37一體地旋轉(zhuǎn)。如圖4(B)、4(D)、4(E)所示，轉(zhuǎn)子30M是在大致呈圓盤狀的支持部件32M上沿圓周方向均等地設(shè)置有6個(gè)永久磁鐵34M的結(jié)構(gòu)。另外，A相線圈列結(jié)構(gòu)10A是在支持部件12A上沿圓周方向均等地設(shè)置有6個(gè)電磁線圈14A1、14A2的結(jié)構(gòu)。同樣地，B相線圈列結(jié)構(gòu)20B也是在支持部件22B上沿圓周方向均等地設(shè)置有6個(gè)電磁線圈24B1、24B2的結(jié)構(gòu)。從該說明可以得知，圖1(A)中的磁鐵列結(jié)構(gòu)30M的工作方向(圖1(A)的左右方向)相當(dāng)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向。
A相線圈列結(jié)構(gòu)10A的支持部件12A形成為中空?qǐng)A筒狀的殼體。該中空?qǐng)A筒狀的殼體的一個(gè)底面(在圖4(A)中看不見的一側(cè))封閉，另一個(gè)底面開放。在該殼體12A的側(cè)面上設(shè)置有A相傳感器16A和B相傳感器26B。這些傳感器16A、26B的位置與圖1(A)所示的位置相同。B相線圈列結(jié)構(gòu)20B的支持部件22B形成為殼體12A的蓋。
圖5表示作為本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)致動(dòng)器的用途與優(yōu)選材料的關(guān)系。作為用途有例如優(yōu)先用于以下項(xiàng)目的用途。
(1)低價(jià)格(2)小型(3)消耗功率少(4)抗振動(dòng)/沖擊性(5)在高溫環(huán)境下的利用性(6)重量輕(7)可產(chǎn)生大轉(zhuǎn)矩(8)可高速旋轉(zhuǎn)(9)環(huán)保在圖5的各用途右側(cè)的欄內(nèi)，分別表示了適用于永久磁鐵、轉(zhuǎn)子部件(磁鐵列的支持部件32M)、繞線管部件(線圈的鐵芯材料)、殼體部件(線圈列結(jié)構(gòu)10A、20B的支持部件12A、14B)的材料。此外，所謂“高價(jià)磁鐵”是指釹磁鐵、釤鈷磁鐵、鋁鎳鈷磁鐵等。另外，所謂“一般樹脂”是指除碳系樹脂和植物性樹脂之外的各種樹脂(特別是合成樹脂)。所謂“碳系樹脂”是指玻璃狀碳、碳纖維強(qiáng)化樹脂(CFRP)、碳纖維等。作為轉(zhuǎn)子部件用的金屬可以使用鋁、不銹鋼、鈦、鎂、銅、銀、金以及這些金屬的合金。作為“陶瓷”可以使用細(xì)陶、滑石陶瓷、氧化鋁、鋯石、石英。另外，作為“天然材料”可以使用由植物、木材、砂土等制成的材料(例如植物性樹脂)。
從這些例子中可以知道，作為本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)致動(dòng)器可以使用非磁性非導(dǎo)電性的各種材料來作為轉(zhuǎn)子部件、繞線管部件(鐵芯部件)或殼體部件。其中，作為轉(zhuǎn)子部件(磁鐵列的支持部件32M)，考慮到強(qiáng)度，有時(shí)也使用鋁或鋁合金等的金屬材料。實(shí)際上，在第1實(shí)施例中使用鋁作為轉(zhuǎn)子部件。此時(shí)，優(yōu)選由實(shí)質(zhì)上非磁性非導(dǎo)電性的材料構(gòu)成繞線管部件或殼體部件。這里，所謂的“實(shí)質(zhì)上非磁性非導(dǎo)電性的材料”是指容許只有很少的部分是磁性體或者導(dǎo)電體。例如，對(duì)于繞線管部件是否是由實(shí)質(zhì)上非磁性非導(dǎo)電性的材料構(gòu)成，可以通過電動(dòng)機(jī)中是否存在抖動(dòng)來判斷。另外，對(duì)于殼體部件是否是由實(shí)質(zhì)上非導(dǎo)電性的材料構(gòu)成，可以通過殼體部件的鐵損(渦電流損失)是否小于等于規(guī)定值(例如輸入的1％)來判斷。
此外，在電動(dòng)致動(dòng)器的結(jié)構(gòu)部件中，也存在如旋轉(zhuǎn)軸和軸承部那樣優(yōu)選由金屬材料制成的部件。這里所謂的“結(jié)構(gòu)部件”是指為了支持電動(dòng)致動(dòng)器的形狀而使用的部件，是指不包含小部件或固定用具等的主要的部件。轉(zhuǎn)子部件或殼體部件也是結(jié)構(gòu)部件的一種。在本發(fā)明的電動(dòng)致動(dòng)器中，旋轉(zhuǎn)軸和軸承部以外的主要結(jié)構(gòu)部件優(yōu)選由非磁性非導(dǎo)電性的材料構(gòu)成。
圖6表示第1實(shí)施例中驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路100的結(jié)構(gòu)。該電路100具有與總線102連接的工作模式信號(hào)生成部104、電子可變電阻器106、CPU 110。工作模式信號(hào)生成部104生成工作模式信號(hào)Smode。工作模式信號(hào)Smode包含表示是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)的第1位、以及表示是使用AB相兩者的工作模式還是只使用A相的工作模式的第2位。此外在電動(dòng)機(jī)開始工作時(shí)，為了確切地決定旋轉(zhuǎn)方向可以使用A相和B相2個(gè)線圈列。其中，電動(dòng)機(jī)開始工作以后，在要求轉(zhuǎn)矩較小的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，只使用A相線圈列和B相線圈列中的一個(gè)就足以繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。工作模式信號(hào)Smode的第2位是用于指示在這樣的情況下只驅(qū)動(dòng)A相線圈列的標(biāo)志。
電子可變電阻器106兩端的電壓被施加給4個(gè)電壓比較器111～114的一個(gè)輸入端子。向電壓比較器111～114的另一個(gè)輸入端子提供A相傳感器信號(hào)SSA和B相傳感器信號(hào)SSB。將4個(gè)電壓比較器111～114的輸出信號(hào)TPA、BTA、TPB、BTB稱為“掩蔽(mask)信號(hào)”或“許可信號(hào)”。關(guān)于這些名稱的含義將在后面闡述。
將掩蔽信號(hào)TPA、BTA、TPB、BTB輸入到復(fù)用器120中。復(fù)用器120根據(jù)工作模式信號(hào)Smode來切換A相用的掩蔽信號(hào)TPA、BTA的輸出端子，并且，可以通過切換B相用的掩蔽信號(hào)TPB、BTB的輸出端子來使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。將從復(fù)用器120輸出的掩蔽信號(hào)TPA、BTA、TPB、BTB提供給2級(jí)PWM電路130。
2級(jí)PWM電路130具有A相PWM電路132、B相PWM電路134、4個(gè)3態(tài)緩沖電路141～144。向A相PWM電路132提供A相傳感器16A(圖1(A))的輸出信號(hào)SSA(以下稱為“A相傳感器信號(hào)”)和工作模式信號(hào)Smode。向B相PWM電路134提供B相傳感器26B的輸出信號(hào)SSB和工作模式信號(hào)Smode。這2個(gè)PWM電路132、134是根據(jù)傳感器信號(hào)SSA、SSB產(chǎn)生PWM信號(hào)PWMA、#PWMA、PWMB、PMWM的電路。此外，信號(hào)#PMWA、#PMWB是反轉(zhuǎn)信號(hào)PMWA、PMWB而得到的信號(hào)。如上所述，傳感器信號(hào)SSA、SSB都是正弦波信號(hào)，PWM電路132、134根據(jù)這些正弦波信號(hào)執(zhí)行公知的PWM動(dòng)作。
由A相PWM電路132生成的信號(hào)PWMA、#PWMA被分別提供給2個(gè)3態(tài)緩沖電路141、142的2個(gè)輸入端子。向這2個(gè)3態(tài)緩沖電路141、142的控制端子供給由復(fù)用器120施加的A相掩蔽信號(hào)TPA、BTA。3態(tài)緩沖電路141、142的輸出信號(hào)DRVA1、DRVA2是A相線圈列用的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(以下稱為“A1驅(qū)動(dòng)信號(hào)”和“A2驅(qū)動(dòng)信號(hào)”)。關(guān)于B也是同樣地，由PWM電路134和3態(tài)緩沖電路143、144生成B相線圈列用的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVB1、DRVB2。
圖7表示A相驅(qū)動(dòng)電路120A和B相驅(qū)動(dòng)電路130B。A相驅(qū)動(dòng)電路120A是用于向A相線圈列14A供給交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA1、DRVA2的H型橋電路。此外，在表示驅(qū)動(dòng)信號(hào)的方框的端子部分處附加的白圓圈表示邏輯負(fù)即信號(hào)反轉(zhuǎn)。此外，符號(hào)IA1、IA2所帶的箭頭分別表示根據(jù)A1驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA1和A2驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA2流動(dòng)的電流方向。B相驅(qū)動(dòng)電路130B的結(jié)構(gòu)也與A相驅(qū)動(dòng)電路120A的結(jié)構(gòu)相同。
圖8是表示第1實(shí)施例中各種信號(hào)波形的時(shí)序圖。A相傳感器信號(hào)SSA和B相傳感器信號(hào)SSB是相位彼此偏移π/2的正弦波。A相PWM電路132生成具有與A相傳感器信號(hào)SSA的電平成比例的平均電壓的信號(hào)PWMA(圖8從上數(shù)第7個(gè)信號(hào))。第1A相掩蔽信號(hào)TPA在該信號(hào)TPA為H電平的期間里允許向A相線圈列14A施加信號(hào)PWMA，在L電平期間里禁止施加。同樣地，第2A相掩蔽信號(hào)BTA也在該信號(hào)BTA為H電平的期間里允許向A相線圈列14A施加信號(hào)PWMA，在L電平期間里禁止施加。其中，第1A相掩蔽信號(hào)TPA在PWM信號(hào)PWMA處于正側(cè)時(shí)為H電平，第2A相掩蔽信號(hào)BTB在PWM信號(hào)PWMA處于負(fù)側(cè)時(shí)為H電平。其結(jié)果是，向A相線圈列14A施加如圖8下數(shù)第2個(gè)所示的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA1+DRVA2。由這些說明可以知道，A相掩蔽信號(hào)TPA、BTB可以認(rèn)為是允許向A相線圈列14A施加PWM信號(hào)PWMA的信號(hào)，也可以認(rèn)為是掩蔽PWM信號(hào)PWMA而不提供給A相線圈列14A的信號(hào)。對(duì)于B相也是一樣。
此外，圖8表示產(chǎn)生大轉(zhuǎn)矩時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。此時(shí)，掩蔽信號(hào)TPA、BTA兩者為L(zhǎng)電平的期間較短，因此，在幾乎全部的時(shí)間里向A相線圈列14A施加電壓。此外，在A相傳感器信號(hào)SSA的波形的右端示有此時(shí)的滯后(hysteresis)電平。這里所謂的“滯后電平”是指正弦波信號(hào)的零電平附近的無效(即沒有被使用的)信號(hào)電平的范圍?？梢灾涝诋a(chǎn)生大轉(zhuǎn)矩時(shí)滯后電平極其小。另外，可以通過改變電子可變電阻器106的電阻，改變掩蔽信號(hào)TPA、BTA、TPB、BTB的占空比來變更滯后電平。
圖9表示產(chǎn)生小轉(zhuǎn)矩時(shí)的狀態(tài)。小轉(zhuǎn)矩是指高轉(zhuǎn)速。此時(shí)，掩蔽信號(hào)TPA、BTA、TPB、BTB的占空比與圖8相比被設(shè)定得較小，由此各線圈的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(DRVA1+DRVA2)、(DRVB1+DRVB2)的脈沖數(shù)也減少。并且，滯后電平也變大。
另外，如果將圖8與圖9進(jìn)行比較可以知道，第1A相掩蔽信號(hào)TPA的H電平的期間具有以A相傳感器信號(hào)SSA表現(xiàn)為極大值的時(shí)刻(相位的π/2時(shí)間點(diǎn))為中心的對(duì)稱形狀。同樣地，第2A相掩蔽信號(hào)BTA的H電平的期間具有以A相傳感器信號(hào)SSA表現(xiàn)為極小值的時(shí)刻(相位的3π/2時(shí)間點(diǎn))為中心的對(duì)稱形狀。這樣，這些掩蔽信號(hào)TPA、BTA為H電平的期間具有以A相傳感器信號(hào)SSA表現(xiàn)為峰值的時(shí)刻為中心的對(duì)稱形狀。換言之，可以認(rèn)為將PWM信號(hào)PWMA的掩蔽期間設(shè)定成在以由該信號(hào)PWMA模擬的交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)(圖1(B)所示的波形)的極性反轉(zhuǎn)時(shí)刻(π和2π)為中心的時(shí)間范圍中來掩蔽信號(hào)PWMA。
但是，如圖3(A)所說明地，A相線圈列14A在相位為2π的附近幾乎不產(chǎn)生有效的驅(qū)動(dòng)力。在相位為π附近時(shí)也一樣。另外，A相線圈列14A在相位為π/2和3π/2的附近產(chǎn)生效率最高的有效驅(qū)動(dòng)力。如上述圖9所示，本實(shí)施例的2級(jí)PWM電路130在電動(dòng)機(jī)的要求輸出為較小時(shí)，在相位為π和2π的附近不向A相線圈列14A施加電壓，還如圖8、圖9所示，以相位為π/2和3π/2的附近為中心向A相線圈列14A施加電壓。這樣，A相掩蔽信號(hào)TPA、BTA對(duì)PWM信號(hào)PWMA進(jìn)行掩蔽，使得優(yōu)先使用A相線圈列14A產(chǎn)生效率最高的驅(qū)動(dòng)力的期間，所以可以提高電動(dòng)機(jī)的效率。此外，在相位為π和2π的附近向A相線圈列14A施加電壓時(shí)，如圖3(A)所說明地，在A相線圈列14A和磁鐵列34M之間引力較強(qiáng)地作用，成為使轉(zhuǎn)子振動(dòng)的原因。這也意味著優(yōu)選在相位為π和2π的附近不向A相線圈列14A施加電壓。這些情況對(duì)于B相線圈列24B也是一樣。其中，如圖1(B)所示，B相線圈列24B在相位為π/2和3π/2的時(shí)刻反轉(zhuǎn)極性，所以優(yōu)選在相位為π/2和3π/2的附近不向B相線圈列24B施加電壓。
圖10(A)表示現(xiàn)有的DC電刷電動(dòng)機(jī)的特性，圖10(B)表示第1實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)特性。這些圖的橫軸表示轉(zhuǎn)矩，縱軸表示6個(gè)特性值(效率、輸出、輸入、電壓、電流、轉(zhuǎn)速)。
第1實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)具有作為DC電動(dòng)機(jī)的特性。此外，與現(xiàn)有的DC電刷電動(dòng)機(jī)相比較，第1實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)具有最大轉(zhuǎn)矩較大、并且最大輸出時(shí)的效率較高的特點(diǎn)。還可以知道，現(xiàn)有的電刷電動(dòng)機(jī)的最大輸出時(shí)的重量轉(zhuǎn)矩比為0.06[W/g]，與此相對(duì)，第1實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的最大輸出時(shí)的重量轉(zhuǎn)矩比為0.28[W/g]這樣極大的值，在重量和轉(zhuǎn)矩的平衡方面表現(xiàn)優(yōu)異。
另外，第1實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的詳細(xì)規(guī)格如下。
(1)線圈·線圈材料銅
·直徑Φ0.3[mm]·匝數(shù)150[匝/繞線管]·線圈連接將各相極并聯(lián)連接(圖2(B))(2)永久磁鐵·直徑Φ14[mm]·厚度5[mm]·材料釹·平面中心磁通密度3300[G](0.33[T])·使用數(shù)量2極×3組＝6個(gè)(3)繞線管(線圈的芯部件)·直徑Φ15[mm]·厚度6[mm]·材料苯酚樹脂·使用數(shù)量2相×2極×3組＝12個(gè)(4)轉(zhuǎn)子部件·直徑Φ48[mm]·厚度5[mm]·材料鋁(5)殼體(主體殼體、蓋)·直徑Φ54[mm]·厚度22[mm]·材料苯酚樹脂此外，在該例子中使用鋁作為轉(zhuǎn)子部件(磁鐵列結(jié)構(gòu)30M的支持部件32M)，但是還可以使用非磁性且非導(dǎo)電性的材料。在減少鐵損這一點(diǎn)上，優(yōu)選使用非導(dǎo)電性材料代替鋁作為轉(zhuǎn)子部件。
圖11(A)、11(B)表示為了考察第1實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的特性而測(cè)量磁鐵列34M的周圍的磁通密度的實(shí)驗(yàn)情況。在圖11(A)的實(shí)驗(yàn)1中，在開放磁鐵列34M兩側(cè)的狀態(tài)下，用磁傳感器MS測(cè)量了磁鐵附近的磁通密度。在圖11(B)的實(shí)驗(yàn)2中，在將硅鋼板制的磁軛部YK設(shè)置于磁鐵列34M的下側(cè)的狀態(tài)下，用磁傳感器MS測(cè)量了磁鐵附近的磁通密度。實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)2的結(jié)果如下。
·實(shí)驗(yàn)1的磁通密度測(cè)量值3500G·實(shí)驗(yàn)2的磁通密度測(cè)量值41006如實(shí)驗(yàn)2那樣，在設(shè)有磁軛部YK時(shí)，與磁軛部YK相對(duì)側(cè)的磁鐵表面中的磁通密度確實(shí)增加，相對(duì)于實(shí)驗(yàn)1的測(cè)量結(jié)果的增加率約為17％。在第1實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)中，如圖11(A)所示，在開放磁鐵列34M的兩側(cè)的狀態(tài)下，利用磁鐵列34M的兩側(cè)的磁通來產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，所以可以認(rèn)為是利用了磁鐵列34M單側(cè)的2倍的磁通量。因此，第1實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)與設(shè)置磁軛部YK并在其相對(duì)側(cè)配置線圈的現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)相比，可以更有效地利用永久磁鐵的磁通，其結(jié)果是可以產(chǎn)生更大的轉(zhuǎn)矩。
圖12表示第1實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的無負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速。由該圖可以知道，第1實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)在無負(fù)載時(shí)，一直到極低的轉(zhuǎn)速都以極其穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。其原因是由于沒有磁性體的鐵芯所以不產(chǎn)生抖動(dòng)。
如上所述，在第1實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)中，在磁鐵列34M的兩側(cè)設(shè)有線圈列14A、24B，并且是完全沒有設(shè)置磁性體的鐵芯和磁軛的結(jié)構(gòu)，所以可以實(shí)現(xiàn)輕量和獲得較大的轉(zhuǎn)矩。此外，沒有抖動(dòng)，一直到極低的轉(zhuǎn)速都可以維持穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)。
B.第2實(shí)施例(二相電動(dòng)機(jī))圖13(A)、13(B)是表示作為本發(fā)明第2實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)的剖面圖。第2實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)具有將大致圓筒狀的轉(zhuǎn)子30M插入到大致圓筒狀的二重結(jié)構(gòu)的定子間的嵌入轉(zhuǎn)子(insert rotor)結(jié)構(gòu)。即，2個(gè)線圈列14A、24B配置在構(gòu)成中空二重圓筒結(jié)構(gòu)的2個(gè)圓筒部件中，磁鐵列34M配置在插入于線圈列14A、24B之間的另一圓筒部件中。這樣，以下將3個(gè)中空?qǐng)A筒部件同軸地重合的結(jié)構(gòu)稱為“中空多重圓筒結(jié)構(gòu)”。
圖14(A)、14(B)表示轉(zhuǎn)子和定子分離的狀態(tài)。圖14(A)所示的定子具有2個(gè)線圈列14A、24B。位于外側(cè)的A相線圈列14A的支持部件12A構(gòu)成中空?qǐng)A筒狀的殼體。在該殼體12A的圓筒面外側(cè)設(shè)有磁屏蔽部件40。該磁屏蔽部件40由極薄的強(qiáng)磁性材料(例如坡莫合金(permalloy))構(gòu)成，用于使磁不向電動(dòng)機(jī)外部泄漏。但是，磁屏蔽部件140不具有作為用于構(gòu)成磁回路的磁軛的功能。此外，通過進(jìn)行上述圖11所示的實(shí)驗(yàn)來測(cè)量磁通密度，可以調(diào)查在電動(dòng)機(jī)中使用的部件是否具有作為磁軛的功能。例如，在設(shè)有磁屏蔽部件40時(shí)，在線圈列14A的表面磁通密度增加10％以上時(shí)可以判斷為具有作為磁軛的功能，在不足10％時(shí)可以判斷為不具有作為磁軛的功能。另外，該判斷基準(zhǔn)不僅可以是10％還可以是5％。
在定子內(nèi)部的基板220上設(shè)有驅(qū)動(dòng)電路單元200。該驅(qū)動(dòng)電路單元200是具有圖6所示的驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路100、圖7所示的驅(qū)動(dòng)電路120A、130B的電路。通過電氣配線210從外部向驅(qū)動(dòng)電路單元200提供電源和控制信號(hào)。
轉(zhuǎn)子30M具有磁鐵列34M，還在中心設(shè)有軸37。如圖14(A)所示，在定子左側(cè)的底面上設(shè)有軸承部38。另外，如圖14(B)所示，在蓋39上也設(shè)有軸承部36，該蓋39用于在插入轉(zhuǎn)子30M后關(guān)閉殼體。
此外，在圖13(B)的例子中，A相線圈列14A和B相線圈列24B分別具有8個(gè)線圈，磁鐵列34M也具有8個(gè)磁鐵。但是，線圈或磁鐵的數(shù)量可以設(shè)定成任意的值。
該第2實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)也與第1實(shí)施例大致一樣地工作，具有大致相同的效果。由該例可以知道，本發(fā)明的電動(dòng)致動(dòng)器能夠以多種具體的形態(tài)來實(shí)現(xiàn)。
此外，第2實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)由于具有上述的中空多重圓筒結(jié)構(gòu)，所以與第1實(shí)施例相比具有轉(zhuǎn)子振動(dòng)較少的優(yōu)點(diǎn)。即，如已經(jīng)在圖3中說明的那樣，在磁鐵列34M上，對(duì)應(yīng)于來自線圈列14A、24B的引力和斥力，有時(shí)力作用于A相線圈列14A側(cè)，有時(shí)力作用于B相線圈列24B側(cè)。此時(shí)在如圖4所示的第1實(shí)施例的結(jié)構(gòu)(圓盤狀的轉(zhuǎn)子30M被插入到保持線圈列14A、24B的2個(gè)圓盤狀部件之間的結(jié)構(gòu))中，轉(zhuǎn)子30M就有可能在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)上下振動(dòng)。對(duì)此在如圖13所示的中空多重圓筒結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)中，由于使轉(zhuǎn)子30M振動(dòng)的力(來自線圈列14A、24B的引力和斥力的不平衡)以旋轉(zhuǎn)軸為中心相互抵消，所以具有難以產(chǎn)生這樣的振動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。
C.二相電動(dòng)機(jī)的各種變形例圖15(A)～15(D)表示與二相電動(dòng)機(jī)的線圈列和磁鐵列的排列相關(guān)的第1變形例。該第1變形例的電動(dòng)機(jī)具有如下結(jié)構(gòu)，即將圖1、圖3所示的第1實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的A相線圈列14A和B相線圈列24B的線圈間疏成1/2，使線圈間距Pc變?yōu)?倍。磁鐵列34M的結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施例相同。第1變形例的A相線圈列14A相當(dāng)于省略了第1實(shí)施例中A相線圈列14A的2種線圈14A1、14A2(圖1)中的一個(gè)線圈14A2。因此，第1變形例的A相線圈列14A的所有線圈始終被磁化成相同方向。
圖16(A)～16(D)表示與二相電動(dòng)機(jī)的線圈列和磁鐵列的排列相關(guān)的第2變形例。該第2變形例的電動(dòng)機(jī)具有如下結(jié)構(gòu)，即將圖1、圖3所示的第1實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的A相線圈列14A和B相線圈列24B的線圈間疏成1/3，使線圈間距Pc變?yōu)?倍。磁鐵列34M的結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施例相同。此外，在該第2變形例中，A相線圈列14A和B相線圈列24B的相對(duì)位置關(guān)系錯(cuò)開3π/2。由此可以知道，二相電動(dòng)機(jī)的A相線圈列14A和B相線圈列24B只要存在電角錯(cuò)開π/2的奇數(shù)倍的位置關(guān)系即可。
圖17(A)～17(D)表示與二相電動(dòng)機(jī)的線圈列和磁鐵列的排列相關(guān)的第3變形例。該第3變形例的電動(dòng)機(jī)具有如下結(jié)構(gòu)，即將圖1、圖3所示的第1實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的磁鐵列34M的磁鐵間疏成1/2，使磁極間距Pm變?yōu)?倍。A相線圈列14A和B相線圈列24B的結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施例相同。
上述的第1～第3變形例相當(dāng)于從第1實(shí)施例間疏線圈的一部分或磁鐵的一部分，但是可以知道這些變形例的電動(dòng)機(jī)也以與第1實(shí)施例大致相同的原理來工作。但是從磁通量的利用效率這一點(diǎn)來看，第1實(shí)施例比第2、第3變形例更優(yōu)。
圖18(A)～18(D)表示與二相電動(dòng)機(jī)的線圈列和磁鐵列的排列相關(guān)的第4變形例。在該第4變形例的電動(dòng)機(jī)中，在磁鐵列34M的兩側(cè)設(shè)有上部線圈列40AB和下部線圈列50AB。上部線圈列40AB相當(dāng)于將圖1、圖3所示的第1實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的A相線圈列14A和B相線圈列24B兩者匯總在上方側(cè)。即，上部線圈列40AB具有A相線圈列14A中所包含的2種線圈14A1、14A2、以及B相線圈列24B中所包含的2種線圈24B1、24B2，并將它們以規(guī)定的順序配置。下部線圈列50AB也相當(dāng)于將第1實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的A相線圈列14A和B相線圈列24B兩者匯總在下方側(cè)。此外，在圖18(A)～18(D)中，為了圖示的方便，將A相線圈列的線圈用實(shí)線描繪，將B相線圈列的線圈用虛線描繪。第4變形例的電動(dòng)機(jī)具有第1實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的2倍的線圈。另外，線圈間距Pc由于被定義成A相線圈列的線圈彼此之間或B相線圈列的線圈彼此之間的間距，所以第4變形例的線圈間距Pc與第1實(shí)施例相同。
由于第4實(shí)施例的上部線圈列40AB和下部線圈列50AB兩者都具有A相和B相線圈列，所以可以省略上部線圈列40AB和下部線圈列50AB中的一方。但是，從磁鐵的磁通量有效利用的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選設(shè)有上部線圈列40AB和下部線圈列50AB兩者。
圖19(A)～19(D)表示與二相電動(dòng)機(jī)的線圈列和磁鐵列的排列相關(guān)的第5變形例。該第5變形例的電動(dòng)機(jī)使圖1、圖3所示的第1實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的磁鐵列34M的磁鐵的磁化方向朝向磁鐵列34M的工作方向(圖的橫向方向)。磁極間距Pm與第1實(shí)施例相同，但是磁鐵數(shù)量是第1實(shí)施例的1/2。A相線圈列14A和B相線圈列24B的結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施例相同。但是，B相線圈列24B的磁化方向與圖3所示的第1實(shí)施例相反。這樣，可以知道即使磁鐵的磁化方向朝向轉(zhuǎn)子(在該例中磁鐵列34M)的工作方向，也能進(jìn)行與第1實(shí)施例大致相同的動(dòng)作。
此外，由這些各種變形例可以知道，A相和B相線圈列中所包含的線圈數(shù)量、或磁鐵列中所包含的磁鐵數(shù)量可以設(shè)定成各種值。但是，從磁通量的利用效率這一點(diǎn)來看，優(yōu)選各相的線圈列的線圈數(shù)量和磁鐵列的磁極數(shù)量(或者磁鐵數(shù)量)相等。
D.第3實(shí)施例(三相電動(dòng)機(jī))圖20(A)～20(C)是表示本發(fā)明第3實(shí)施例中的電動(dòng)機(jī)的概略結(jié)構(gòu)的說明圖。該第3實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)是具有A相、B相、C相3個(gè)線圈列的三相電動(dòng)機(jī)。磁鐵列70M具有與圖3(A)所示的第1實(shí)施例的磁鐵列34M相同的結(jié)構(gòu)。在磁鐵列70M的兩側(cè)設(shè)有上部線圈列60ABC和下部線圈列80ABC。上部線圈列60ABC含有A相線圈列的線圈91A1、B相線圈列的線圈92B1、C相線圈列的線圈93C1，并將它們按規(guī)定的順序配置。此外，在圖20(A)～20(C)中，為了方便圖示，用實(shí)線來描繪A相線圈列的線圈、用點(diǎn)線來描繪B相線圈列的線圈、用虛線來描繪C相線圈列的線圈。下部線圈列80ABC也同樣，含有A相線圈列的線圈91A2、B相線圈列的線圈92B2、C相線圈列的線圈93C2。此外，上部線圈列60ABC的A相線圈91A1和下部線圈列80ABC的A相線圈91A2被反向地磁化。這一點(diǎn)B相線圈和C相線圈也是相同的。A相、B相、C相各相的線圈間距Pc是磁極間距Pm的2倍，在電角中相當(dāng)于2π。上部線圈列60ABC的A相線圈91A1和下部線圈列80ABC的A相線圈91A2配置在電角偏移了π的位置處。B相線圈和C相線圈也是同樣的。此外，A相、B相、C相的線圈配置在電角順次偏移了π/3的位置處。
圖20(A)表示相位剛好在2π之前的狀態(tài)。在相位為2π的時(shí)刻，A相線圈列91A1、91A2的極性反轉(zhuǎn)。圖20(B)表示相位剛好在π/3之前的狀態(tài)。在相位為π/3的時(shí)刻，C相線圈列93C1、93C2的極性反轉(zhuǎn)。圖20(C)表示相位剛好在2π/3之前的狀態(tài)。在相位為2π/3的時(shí)刻，B相線圈列92B1、92B2的極性反轉(zhuǎn)。
即使在該第3實(shí)施例的三相電動(dòng)機(jī)中，A相線圈列91A1、91A2的極性(磁化方向)也在A相線圈列91A1、91A2的各線圈與磁鐵列70M的各磁鐵相對(duì)的時(shí)刻發(fā)生切換。B相線圈列和C相線圈列也是同樣的。其結(jié)果是所有的線圈可以始終產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，所以能夠產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩。
另外，該第3實(shí)施例的三相電動(dòng)機(jī)也與第1實(shí)施例同樣，不具有磁性體的鐵芯，不具有構(gòu)成磁回路的磁軛。另外，旋轉(zhuǎn)軸和軸承部以外的結(jié)構(gòu)部件都優(yōu)選由非磁性非導(dǎo)電性的材料構(gòu)成。
圖21是表示第3實(shí)施例中驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路的結(jié)構(gòu)的方框圖。該驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路100a在圖6所示的二相電動(dòng)機(jī)用的電路中追加了用于C相的電路部分(例如電壓比較器115、116)，還追加了正弦波發(fā)生電路108。
正弦波發(fā)生電路108根據(jù)3相的傳感器信號(hào)SSA、SSB、SSC，產(chǎn)生相位依次錯(cuò)開2π/3的3個(gè)正弦波信號(hào)SA、SB、SC。將3個(gè)正弦波信號(hào)SA、SB、SC輸入給電壓比較器111～116，此外，還提供給2級(jí)PWM電路130a。此外，復(fù)用器120a和2級(jí)PWM電路130a由圖6所示的這些電路變更成了三相用的電路。從2級(jí)PWM電路130a輸出三相的驅(qū)動(dòng)信號(hào)對(duì)(DRVA1、DRVA2)、(DRVB1、DRVB2)、(DRVC1、DRVC2)。另外，各驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形與圖8和圖9所示的大致相同，只是在各相的相位差為2π/3這一點(diǎn)上不同。
圖22是表示第3實(shí)施例中驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)的方框圖。該驅(qū)動(dòng)電路140是用于驅(qū)動(dòng)線圈列91A、92B、93C的三相橋電路。
圖23是表示第3實(shí)施例的傳感器信號(hào)和各相的線圈的勵(lì)磁方向的時(shí)序圖。A、B、C相的傳感器信號(hào)SSA、SSB、SSC是電角中按每個(gè)π長(zhǎng)度的期間來切換H電平和L電平的數(shù)字信號(hào)。另外，各相的相位順次錯(cuò)開2π/3。在圖23的下部示出了A、B、C相的各線圈列的勵(lì)磁方向。各線圈列的勵(lì)磁方向通過3個(gè)傳感器信號(hào)SSA、SSB、SSC的邏輯運(yùn)算來確定。
圖24(A)～24(F)示出了圖23的6個(gè)期間P1～P6中的電流方向。在本實(shí)施例中，A、B、C相的線圈列被星型連接，但是也可以是三角形連接。在期間P1中，電流從B相線圈列向A相和C相線圈列流動(dòng)。在期間P2中，電流從B相和C相線圈列向A相線圈列流動(dòng)。這樣，如果驅(qū)動(dòng)各線圈列使得A、B、C相的各線圈列始終有電流流過，則可以產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩。
即使在第3實(shí)施例的三相電動(dòng)機(jī)中，也在磁鐵列70M的兩側(cè)設(shè)有線圈列，利用磁鐵列70M兩側(cè)的磁通量來產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，所以能夠得到較大的驅(qū)動(dòng)力。另外，由于第3實(shí)施例的三相電動(dòng)機(jī)也完全沒有設(shè)置磁性體的鐵芯和磁軛，所以重量輕且能夠得到較大的轉(zhuǎn)矩。另外，沒有抖動(dòng)，一直到極低的轉(zhuǎn)速都可以維持穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)。
此外，三相電動(dòng)機(jī)還可以被構(gòu)成為如上述第2實(shí)施例的圓筒型電動(dòng)機(jī)。還可以將與上述第1實(shí)施例的各種變形例同樣的變形應(yīng)用于第3實(shí)施例的三相電動(dòng)機(jī)。
E.第4實(shí)施例圖25是表示第4實(shí)施例中驅(qū)動(dòng)電路單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框圖。另外，驅(qū)動(dòng)電路單元以外的硬件結(jié)構(gòu)由于與上述的第1實(shí)施例相同所以省略說明。
該驅(qū)動(dòng)電路單元500具備CPU 110、驅(qū)動(dòng)控制部100、再生控制部200、驅(qū)動(dòng)電路150、整流電路250。2個(gè)控制部100、200經(jīng)總線102與CPU 110連接。驅(qū)動(dòng)控制部100和驅(qū)動(dòng)電路150是進(jìn)行使電動(dòng)致動(dòng)器產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力時(shí)的控制的電路。另外，再生控制部200和整流電路250是進(jìn)行由電動(dòng)致動(dòng)器再生電力時(shí)的控制的電路。將再生控制部200和整流電路250統(tǒng)稱為“再生電路”。
此外，驅(qū)動(dòng)控制部100與在圖6中說明的驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路100相同。另外，驅(qū)動(dòng)電路150是由在圖7中說明的A相驅(qū)動(dòng)電路120A和B相驅(qū)動(dòng)電路130B構(gòu)成的電路。因此，省略對(duì)這些電路100、150的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和動(dòng)作的說明。
圖26是再生控制部200和整流電路250的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。再生控制部200具有與總線102連接的A相充電切換部202、B相充電切換部204、電子可變電阻器206。將2個(gè)充電切換部202、204的輸出信號(hào)提供給2個(gè)AND電路211、212的輸入端子。
A相充電切換部202在回收來自A相線圈列14的再生電力時(shí)輸出“1”電平的信號(hào)，在不回收時(shí)輸出“0”電平的信號(hào)。B相充電切換部204也是一樣。另外，這些信號(hào)電平的切換由CPU 300來進(jìn)行。還可以獨(dú)立地設(shè)定有無來自A相線圈列14的再生、和有無來自B相線圈列24B的再生。因此，還可以例如使用A相線圈列14A使致動(dòng)器產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，同時(shí)從B相線圈列24B再生電力。
此外，驅(qū)動(dòng)控制部100也可以同樣地構(gòu)成為獨(dú)立地設(shè)定是否使用A相線圈列14A產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，是否使用B相線圈列24B產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力。例如，還可以將工作模式信號(hào)生成部104構(gòu)成為從圖6的工作模式信號(hào)生成部104輸出表示有無A相線圈列14A的驅(qū)動(dòng)的信號(hào)、和表示有無B相線圈列24B的驅(qū)動(dòng)的信號(hào)。這樣，可以在由2個(gè)線圈列14A、24B中的任意一個(gè)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力、同時(shí)由另一個(gè)再生電力的運(yùn)轉(zhuǎn)模式下運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)致動(dòng)器。
將電子可變電阻器206兩端的電壓提供給4個(gè)電壓比較器221～224的2個(gè)輸入端子中的一個(gè)。向電壓比較器221～224的另一個(gè)輸入端子提供A相傳感器信號(hào)SSA和B相傳感器信號(hào)SSB?？梢詫?個(gè)電壓比較器221～224的輸出信號(hào)TPA、BTA、TPB、BTB稱為“掩蔽信號(hào)”或者“許可信號(hào)”。
將A相線圈用的掩蔽信號(hào)TPA、BTA輸入到OR電路231，將B相線圈用的掩蔽信號(hào)TPB、BTB輸入到另一個(gè)OR電路232。將這些OR電路231、232的輸出提供給上述的2個(gè)AND電路211、212的輸入端子。這些AND電路211、212的輸出信號(hào)MSKA、MSKB也稱為“掩蔽信號(hào)”或者“許可信號(hào)”。
另外，電子可變電阻器206和4個(gè)電壓比較器221～224的結(jié)構(gòu)與圖6所示的驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路100的電子可變電阻器106和4個(gè)電壓比較器111～114的結(jié)構(gòu)相同。因此，A相線圈用的OR電路231的輸出信號(hào)相當(dāng)于圖8所示的掩蔽信號(hào)TPA、BTA的邏輯和。另外，在A相充電切換部202的輸出信號(hào)為“1”電平時(shí)，從A相線圈用的AND電路211輸出的掩蔽信號(hào)MSKA與OR電路231的輸出信號(hào)相同。這些動(dòng)作對(duì)于B相也是一樣。
整流電路250作為A相線圈用的電路，具有含有多個(gè)二極管的全波整流電路252、2個(gè)選通晶體管261、262、緩沖電路271、反相電路272(NOT電路)。在B相用中也設(shè)置相同的電路。選通晶體管261、262與再生用的電源配線280連接。
在電力再生時(shí)，用全波整流電路252對(duì)由A相線圈列14A產(chǎn)生的交流電進(jìn)行整流。向選通晶體管261、262的柵極提供A相線圈用的掩蔽信號(hào)MSKA及其反轉(zhuǎn)信號(hào)，相應(yīng)地控制選通晶體管261、262的導(dǎo)通/截止。因此，在從電壓比較器221、222輸出的掩蔽信號(hào)TPA、BTA的至少一個(gè)為H電平的期間，向電源配線280輸出再生電力，另一方面，在掩蔽信號(hào)TPA、BTA兩者為L(zhǎng)電平的期間禁止電力的再生。
由以上說明可以知道，可以使用再生控制部200和整流電路250來回收再生電力。此外，再生控制部200和整流電路250根據(jù)A相線圈用的掩蔽信號(hào)MSKA和B相線圈用的掩蔽信號(hào)MSKB，來限制回收來自A相線圈列14A和B相線圈列24B的再生電力的期間，由此可以調(diào)節(jié)再生電力的量。
如上所述，在本實(shí)施例的電動(dòng)致動(dòng)器中，由于沒有設(shè)置磁性體制的鐵芯，所以可以實(shí)現(xiàn)在再生時(shí)不產(chǎn)生所謂的抖動(dòng)的順暢穩(wěn)定的工作。此外，由于沒有設(shè)置用于構(gòu)成磁回路的磁軛，所以能夠使所謂的鐵損(渦電流損失)極少，高效率地回收再生電力。
另外，第4實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路單元也可以適用于第1實(shí)施例以外的其它實(shí)施例或變形例的電動(dòng)致動(dòng)器。
F.其它的變形例(1)在上述實(shí)施例或變形例中對(duì)旋轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明還可應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)以外的各種電動(dòng)致動(dòng)器，例如可以應(yīng)用于直線電動(dòng)機(jī)。在將本發(fā)明應(yīng)用于直線電動(dòng)機(jī)時(shí)，例如只要至少設(shè)置1個(gè)磁鐵列的磁鐵即可。另外，本發(fā)明不僅限于致動(dòng)器，還可以應(yīng)用于發(fā)電機(jī)。
(2)在上述實(shí)施例中，多個(gè)線圈列構(gòu)成定子、磁鐵列構(gòu)成轉(zhuǎn)子，但是也可以是相反的結(jié)構(gòu)。一般地，本發(fā)明可以應(yīng)用于多個(gè)線圈列和磁鐵列的相對(duì)位置可變化的致動(dòng)器或發(fā)電機(jī)。
(3)上述實(shí)施例或變形例中使用的電路結(jié)構(gòu)只是一個(gè)例子，還可以采用這些以外的各種電路結(jié)構(gòu)。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明可以應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)或直線電動(dòng)機(jī)等的各種電動(dòng)致動(dòng)器以及發(fā)電機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)機(jī)器，其特征在于，具有第1線圈列，其包含沿預(yù)定方向以預(yù)定間距配置的相互電連接的多個(gè)線圈；第2線圈列，其包含沿所述預(yù)定方向以預(yù)定間距配置的相互電連接的多個(gè)線圈，并且與所述第1線圈列的相對(duì)位置關(guān)系是固定的；以及磁鐵列，其包含至少一個(gè)磁鐵，與所述第1和第2線圈列相向地交替配置N極和S極，并且可以沿所述預(yù)定方向改變與所述第1和第2線圈列的相對(duì)位置關(guān)系，所述第1和第2線圈列配置在電角相互偏移π/2的奇數(shù)倍的位置處，所述第1和第2線圈列的各線圈實(shí)質(zhì)上不具有磁性體制的鐵芯，所述電動(dòng)機(jī)器實(shí)質(zhì)上不具有用于形成磁回路的磁性體制的磁軛。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)器，其特征在于，還具備殼體，其收納所述第1和第2線圈列以及所述磁鐵列，所述第1和第2線圈列的各線圈纏繞在支持部件的周圍，所述支持部件由實(shí)質(zhì)上非磁性且非導(dǎo)電性的材料構(gòu)成，所述殼體由實(shí)質(zhì)上非磁性且非導(dǎo)電性的材料構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)機(jī)器，其特征在于，旋轉(zhuǎn)軸和軸承部以外的結(jié)構(gòu)部件由實(shí)質(zhì)上非磁性且非導(dǎo)電性的材料構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)器，其特征在于，相互連接各線圈列的所述多個(gè)線圈，使得屬于同一個(gè)線圈列的相鄰線圈之間始終被勵(lì)磁成相反的極性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)器，其特征在于，所述第1和第2線圈列配置在夾著所述磁鐵列的兩側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)器，其特征在于，所述電動(dòng)機(jī)器是所述第1和第2線圈列以及所述磁鐵列沿所述預(yù)定方向相對(duì)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)或者旋轉(zhuǎn)式發(fā)電機(jī)，所述第1線圈列的線圈數(shù)量、所述第2線圈列的線圈數(shù)量和所述磁鐵列的磁鐵數(shù)量相等。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)器，其特征在于，還具備驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路，其用于提供向所述第1線圈列提供的第1交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)和向所述第2線圈列提供的第2交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路生成所述第1和第2交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使得在所述磁鐵列內(nèi)的磁鐵的中心和各線圈的中心相向的時(shí)刻，切換所述第1和第2線圈列的各線圈的極性，并且在屬于同一線圈列的相鄰線圈之間的中央位置與所述磁鐵列內(nèi)的磁鐵的中心相向的時(shí)刻，該線圈列中的磁通密度最大。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動(dòng)機(jī)器，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路可以通過反轉(zhuǎn)所述第1和第2線圈列的電流方向，使所述第1和第2線圈列以及所述磁鐵列的工作方向反轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的電動(dòng)機(jī)器，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路具有第1和第2PWM電路，其分別生成相位相互偏移π/2的第1和第2PWM信號(hào)；掩蔽電路，其根據(jù)所述電動(dòng)致動(dòng)器的輸出請(qǐng)求掩蔽所述第1和第2PWM信號(hào)，來生成所述第1和第2交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電動(dòng)機(jī)器，其特征在于，所述掩蔽電路在以各交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)的極性反轉(zhuǎn)的時(shí)刻為中心對(duì)稱的時(shí)間范圍內(nèi)，掩蔽各PWM信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中任意一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)器，其特征在于，還具有再生電路，其用于從所述第1和第2線圈列再生電力，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路和所述再生電路能夠按照由所述第1和第2線圈列中的一方產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力同時(shí)由另一方再生電力的運(yùn)轉(zhuǎn)模式來運(yùn)轉(zhuǎn)所述電動(dòng)機(jī)器。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任意一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)器，其特征在于，所述第1和第2線圈列配置在構(gòu)成中空的二重圓筒結(jié)構(gòu)的第1和第2圓筒部件上，所述磁鐵列配置在插入于所述第1和第2圓筒部件之間的第3圓筒部件上。
13.一種電動(dòng)機(jī)器，其特征在于，具有第1線圈列，其包含沿預(yù)定方向以預(yù)定間距配置的相互電連接的多個(gè)線圈；第2線圈列，其包含沿所述預(yù)定方向以預(yù)定間距配置的相互電連接的多個(gè)線圈，并且與所述第1線圈列的相對(duì)位置關(guān)系是固定的；第3線圈列，其包含沿所述預(yù)定方向以預(yù)定間距配置的相互電連接的多個(gè)線圈，并且與所述第1和第2線圈列的相對(duì)位置關(guān)系是固定的；以及磁鐵列，其包含至少一個(gè)磁鐵，與所述第1、第2和第3線圈列相向地交替配置N極和S極，并且可以沿所述預(yù)定方向改變與所述第1、第2和第3線圈列的相對(duì)位置關(guān)系，所述第1、第2和第3線圈列配置在電角順次相互偏移2π/3的位置處，所述第1、第2和第3線圈列的各線圈實(shí)質(zhì)上不具有磁性體制的鐵芯，所述電動(dòng)機(jī)器實(shí)質(zhì)上不具有用于形成磁回路的磁性體制的磁軛。
全文摘要
本發(fā)明的二相電動(dòng)機(jī)器具有第1和第2線圈列以及磁鐵列。磁鐵列與第1和第2線圈列相向地交替配置N極和S極。第1和第2線圈列配置在電角相互偏移π/2的奇數(shù)倍的位置處。第1和第2線圈列的各線圈實(shí)質(zhì)上不具有磁性體制的鐵芯，并且，電動(dòng)機(jī)器實(shí)質(zhì)上不具有用于形成磁回路的磁性體制的磁軛。
文檔編號(hào)H02K16/00GK1792020SQ20048001357
公開日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2004年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月18日
發(fā)明者竹內(nèi)啟佐敏 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社