專利名稱：無刷電動機、電子設備以及移動體的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及利用永久磁鐵和電磁線圈的無刷電動機。
背景技術：
作為無刷電動機，例如公知有在下述的JPA2001-298982中所記載的 無刷電動機。
在以往的無刷電動機中，通過適當?shù)厍袚Q對電磁線圈施加的電流的 方向，從而該電動機向預定的驅(qū)動方向動作。但是，存在如下問題用 于進行電流方向的切換的驅(qū)動控制電路的結(jié)構(gòu)復雜，并且伴隨切換會產(chǎn) 生損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種驅(qū)動控制電路的結(jié)構(gòu)更簡單且效率高的 無刷電動機。
本發(fā)明一個方面的無刷電動機是能夠向預定的驅(qū)動方向動作的無刷 電動機，該無刷電動機具有第1驅(qū)動部件，其包括在與所述驅(qū)動方向 垂直的方向上被磁化的第1永久磁鐵；第2驅(qū)動部件，其與所述第1驅(qū) 動部件對置設置，包括以與所述驅(qū)動方向平行的方向為軸進行纏繞的電 磁線圈；以及驅(qū)動控制電路，其對所述電磁線圈供給電力，所述驅(qū)動控
制電路不改變對所述電磁線圈供給的電流的方向而對所述電磁線圈供給 預定的第1電流方向的驅(qū)動電流，由此使所述無刷電動機向所述驅(qū)動方 向動作。
在該無刷電動機中，在接近永久磁鐵一側(cè)的線圈部分和遠離永久磁 鐵一側(cè)的線圈部分，產(chǎn)生驅(qū)動力的大小的差，因此產(chǎn)生與該差相等的凈 驅(qū)動力。從而，通過向電磁線圈供給預定的第1電流方向的驅(qū)動電流， 能夠使無刷電動機向驅(qū)動方向動作。
所述電磁線圈也可以以平行于所述驅(qū)動方向的方向為軸纏繞在磁通 屏蔽部件周圍。
在該無刷電動機中，由于永久磁鐵的磁通被磁通屏蔽部件屏蔽，所 以永久磁鐵的磁通不能到達位于磁通屏蔽部件的外側(cè)(夾著磁通屏蔽部 件位于永久磁鐵的相反側(cè))的線圈部分(外側(cè)線圈部分)，因此從該外側(cè) 線圈部分不產(chǎn)生驅(qū)動力，另一方面，從位于磁通屏蔽部件的內(nèi)側(cè)(磁通 屏蔽部件和永久磁鐵之間)的線圈部分(內(nèi)側(cè)線圈部分)產(chǎn)生驅(qū)動力。 從而，通過不改變向電磁線圈供給的電流的方向而向電磁線圈供給預定 的第1電流方向的驅(qū)動電流，從而能夠使無刷電動機向所述驅(qū)動方向動 作。
所述電磁線圈在夾著所述第1永久磁鐵的兩側(cè)分別設置有第1和第 2線圈，所述電磁線圈以下述方式進行連線流過所述第l線圈中的位于 比所述磁通屏蔽部件更接近所述第1永久磁鐵側(cè)的內(nèi)側(cè)線圈部分的電流、 和流過所述第2線圈中的位于比所述磁通屏蔽部件更接近所述第1永久 磁鐵側(cè)的內(nèi)側(cè)線圈部分的電流向相互平行的方向流動。
所述無刷電動機也可以還具有驅(qū)動力產(chǎn)生防止部件，該驅(qū)動力產(chǎn)生 防止部件防止因所述電磁線圈的一部分和所述第1永久磁鐵之間的電磁 相互作用而產(chǎn)生驅(qū)動力，所述電磁線圈具有位于面向所述第1永久磁鐵 側(cè)的第1線圈部分，和位于比第1線圈部分離所述第1永久磁鐵更遠側(cè) 的第2線圈部分，所述驅(qū)動力產(chǎn)生防止部件允許在所述第1線圈部分和
所述第1永久磁鐵之間產(chǎn)生電磁相互作用，同時防止在所述第2線圈部
分和所述第1永久磁鐵之間產(chǎn)生電磁相互作用。
在該無刷電動機中，雖然在第1線圈部分與第1永久磁鐵之間產(chǎn)生 電磁相互作用，但由于在位于第1線圈部分的相反側(cè)的第2線圈部分與 第1永久磁鐵之間不產(chǎn)生電磁相互作用，所以通過不改變向電磁線圈供 給的電流的方向而向電磁線圈供給預定的第1電流方向的驅(qū)動電流，能 夠使無刷電動機向驅(qū)動方向動作。
所述驅(qū)動力產(chǎn)生防止部件是夾著所述第2驅(qū)動部件而設置在所述第 1永久磁鐵的相反側(cè)的第2永久磁鐵，所述第2永久磁鐵與所述第1永久 磁鐵以彼此相同的極對置的方式進行設置。
在該結(jié)構(gòu)中可知，因第2永久磁鐵的磁場的影響，第2線圈部分和 第1永久磁鐵之間不產(chǎn)生電磁相互作用，因此第2永久磁鐵實現(xiàn)作為驅(qū) 動力產(chǎn)生防止部件的功能。另外，在該結(jié)構(gòu)中，由于在第2永久磁鐵和 第2線圈部分之間產(chǎn)生電磁相互作用，所以不僅從第1線圈部分產(chǎn)生驅(qū) 動力，還能夠從第2線圈部分產(chǎn)生驅(qū)動力。其結(jié)果是，具有能夠產(chǎn)生更 大的驅(qū)動力的效果。
所述電磁線圈也可以是空心線圈或者是具有由非磁性體材料形成的 鐵心材料的線圈。
在該結(jié)構(gòu)中，由于電磁線圈的鐵心材料和永久磁鐵之間不會作用多 余的力，所以能夠?qū)崿F(xiàn)順暢的驅(qū)動。
所述電磁線圈也可以具有磁鐵集合體作為鐵心材料，該磁鐵集合體 由兩個永久磁鐵構(gòu)成，所述兩個永久磁鐵在夾著磁性體部件且相同的極 彼此面對的狀態(tài)下分別被所述磁性體部件吸引，所述磁鐵集合體的所述 兩個永久磁鐵與所述第1和第2永久磁鐵以相互不同的極對置的方式進 行配置。
在該結(jié)構(gòu)中，由于能夠加強由第1和第2永久磁鐵產(chǎn)生的在電磁線 圈位置的磁場，所以能夠提高驅(qū)動力。
所述驅(qū)動力產(chǎn)生防止部件包括作為所述電磁線圈的鐵心材料而設置 的第2永久磁鐵，所述第2永久磁鐵與所述第1永久磁鐵以相互不同的 極對置的方式設置。
通過該結(jié)構(gòu)也可知，由于第2永久磁鐵的磁場的影響，在第2線圈
部分和第1永久磁鐵之間不產(chǎn)生電磁相互作用，因此第2永久磁鐵能夠 實現(xiàn)作為驅(qū)動力產(chǎn)生防止部件的功能。
所述第1永久磁鐵也可以是將沿所述第1永久磁鐵的磁化方向的尺 寸作為厚度的板狀磁鐵。
在該結(jié)構(gòu)中，能夠容易地得到尺寸小且效率高的無刷電動機。
所述驅(qū)動控制電路也可以對所述電磁線圈向與所述第1電流方向相 反的方向供給驅(qū)動電流，由此使所述無刷電動機向與所述驅(qū)動方向相反 的方向動作。
在該結(jié)構(gòu)中，能夠使無刷電動機任意地反轉(zhuǎn)。
所述第1永久磁鐵也可以具有沿與所述驅(qū)動方向相交的方向設置的 凹部或者凸部。
所述無刷電動機也可以為旋轉(zhuǎn)式電動機，所述驅(qū)動方向為旋轉(zhuǎn)方向。 或者，所述無刷電動機也可以為直進式電動機，所述驅(qū)動方向為直 進方向。
本發(fā)明的另一方面的電子設備具有無刷電動機；和由所述無刷電
動機驅(qū)動的被驅(qū)動部件。 所述電子設備可以為投影機。
本發(fā)明的再一方面的燃料電池使用設備具有無刷電動機；由所述 無刷電動機驅(qū)動的被驅(qū)動部件；以及向所述無刷電動機供給電源的燃料 電池。
并且，本發(fā)明能夠以各種方式實現(xiàn)，例如能夠以電動式電動機及其 控制方法、使用它們的致動器、電子設備、移動體、機械手等方式實現(xiàn)。


圖1A 1C為表示實施例中的電動機的永久磁鐵和線圈部的概要結(jié) 構(gòu)的圖。
圖2為表示永久磁鐵的變形例的圖。
圖3A 3C為表示作為第1實施方式的第1實施例的旋轉(zhuǎn)式電動機 的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖4A 4E為表示磁通屏蔽部件和電磁線圈的具體形狀的示例的圖。 圖5A 5E為表示磁通屏蔽部件和電磁線圈的其他形狀的示例的圖。 圖6為表示無刷電動機的驅(qū)動控制電路的結(jié)構(gòu)的方框圖。 圖7為表示驅(qū)動部的結(jié)構(gòu)的電路圖。 圖8為表示再生控制部220的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的電路圖。 圖9A 9 C為表示第1實施方式的第2實施例中的旋轉(zhuǎn)式電動機的 結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖10A 10C為表示第1實施方式的第3實施例中的旋轉(zhuǎn)式電動機 的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖11為表示第1實施方式的第4實施例中的旋轉(zhuǎn)式電動機的結(jié)構(gòu)的 剖面圖。
圖12為表示第1實施方式的第5實施例中的旋轉(zhuǎn)式電動機的結(jié)構(gòu)的 剖面圖。
圖13A、 13B為表示第1實施方式的第6實施例中的直線電動機的 結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖14A、 14B為表示第1實施方式的第7實施例中的直線電動機的 結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖15A、 15B為表示第1實施方式的第8實施例中的直線電動機的 結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖16A 16C為表示第2實施方式中的電動機的永久磁鐵和線圈部 的第l結(jié)構(gòu)例的圖。
圖17A、 17B為表示圖16A 16C所示的第2實施方式的第1結(jié)構(gòu) 例中的鐵心部件的變形例的說明圖。
圖18 A 18 D為表示第2實施方式中的電動機的永久磁鐵和線圈部 的第2結(jié)構(gòu)例的圖。
圖19A、 19B為表示圖18A 18D所示的第2結(jié)構(gòu)例中的鐵心部件 的變形例的說明圖。
圖20A 20C為表示作為第2實施方式的第1實施例的旋轉(zhuǎn)式電動 機的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖21A 21F為表示線圈部的具體形狀的示例的圖。 圖22 A 22 F為表示線圈部的其他形狀的示例的圖。 圖23 A 23 C為表示第2實施方式的第2實施例中的旋轉(zhuǎn)式電動機 的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖24A 24C為表示第2實施方式的第3實施例中的旋轉(zhuǎn)式電動機 的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖25 A 25 C為表示第2實施方式的第4實施例中的旋轉(zhuǎn)式電動機 的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖26A 26C為表示第2實施方式的第5實施例中的旋轉(zhuǎn)式電動機 的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖27為表示第2實施方式的第6實施例中的旋轉(zhuǎn)式電動機的結(jié)構(gòu)的 剖面圖。
圖28為表示第2實施方式的第7實施例中的旋轉(zhuǎn)式電動機的結(jié)構(gòu)的 剖面圖。
圖29為表示第2實施方式的第8實施例中的旋轉(zhuǎn)式電動機的結(jié)構(gòu)的 剖面圖。
圖30為表示第2實施方式的第9實施例中的旋轉(zhuǎn)式電動機的結(jié)構(gòu)的 剖面圖。
圖31A、 31B為表示第2實施方式的第10實施例中的直線電動機 的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖32A、32B為表示第2實施方式的第11實施例中的直線電動機的 結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖33A、 33B為表示第2實施方式的第12實施例中的直線電動機
的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖34A、 34B為表示圖1B所示的結(jié)構(gòu)的變形例的說明圖。 圖35A 35C為表示磁鐵的槽的配置例的說明圖。 圖36A 36C為表示環(huán)狀磁鐵的槽的配置例的說明圖。 圖37A、 37B為表示圖16B所示的結(jié)構(gòu)的變形例的說明圖。 圖38A、 38B為表示圖18B所示的結(jié)構(gòu)的變形例的說明圖。
圖39為表示利用了本發(fā)明實施例的電動機的投影機的說明圖。
圖40A 40C為表示利用了本發(fā)明實施例的電動機的燃料電池式移 動電話的說明圖。
圖41為表示作為利用了本發(fā)明實施例的電動機/發(fā)電機的移動體 的一例的電動自行車(電動助力自行車)的說明圖。
圖42為表示利用了本發(fā)明實施例的電動機的機械手的一例的說明圖。
具體實施例方式
接著，按以下順序?qū)Ρ景l(fā)明的實施方式進行說明。
A. 第1實施方式
B. 第2實施方式
C. 變形例
A.第1實施方式
圖1A為表示在本發(fā)明的第1實施方式的無刷電動機中利用的永久磁 鐵和線圈部的概要結(jié)構(gòu)的立體圖。在此例中，在夾著永久磁鐵32的兩側(cè)， 在與永久磁鐵32對置的位置上分別設置有線圈部10。各線圈部10由磁 通屏蔽部件14和纏繞于磁通屏蔽部件14周圍的電磁線圏12構(gòu)成。磁通 屏蔽部件14可以由磁性體材料形成，特別優(yōu)選由強磁性鐵鎳合金等高導 磁率材料形成。圖1A中示出無刷電動機的驅(qū)動方向DD。可了解到，電 磁線圏12以平行于電動機的驅(qū)動方向DD的方向為軸纏繞在磁通屏蔽部 件14的周圍。并且，電磁線圈12被絕緣材料包覆。
圖1B為永久磁鐵和線圈部的正面圖。永久磁鐵32為板狀磁鐵，在 與電動機的驅(qū)動方向DD (圖1B的上下方向)垂直的方向上被磁化。艮P， 永久磁鐵32的磁通Bt的方向垂直于驅(qū)動方向DD。
在圖1B中，電磁線圈12被分為存在于比磁通屏蔽部件14更接近永 久磁鐵32的一側(cè)的內(nèi)側(cè)線圈部分12i和存在于比磁通屏蔽部件14離永久 磁鐵32更遠的一側(cè)的外側(cè)線圈部分12o進行描述。這些線圈部分12i、 12o的區(qū)別為了簡單方便，兩者都是圍繞磁通屏蔽部件14周圍的同一線
圈的一部分。表示內(nèi)側(cè)線圈部分12i的標記(圓內(nèi)帶黑點的部分)意味著
電流自紙面的里側(cè)流向表側(cè)。即，在位于永久磁鐵32的兩側(cè)的兩個內(nèi)側(cè) 線圈部分12i中，電流向相同方向流動。表示外側(cè)線圈部分12o的標記(圓 內(nèi)帶x的部分)意味著電流自紙面的表側(cè)流向里側(cè)。并且，圖1A中示出 該電流方向CD。
在將線圈部IO作為定子來構(gòu)成電動機的情況下，通過流到內(nèi)側(cè)線圈 部12i的電流和永久磁鐵32的磁通Bt從電磁線圈12向永久磁鐵32產(chǎn)生 驅(qū)動方向DD的力。另一方面，永久磁鐵32的磁通Bt被磁通屏蔽部件 14屏蔽，因此，永久磁鐵32的磁通Bt未到達外側(cè)線圈部12Q。圖1C為 圖1B的側(cè)面圖，是從驅(qū)動方向DD觀察到的圖。如圖1C的虛線所示， 磁通Bt被磁通屏蔽部件14屏蔽，幾乎不會到達外側(cè)線圈部12o。可了解 到，因該磁通屏蔽部件14的效果，從外側(cè)線圈部12o不產(chǎn)生驅(qū)動力，因 此，來自內(nèi)側(cè)線圈部12i的驅(qū)動力作為電動機的驅(qū)動力而起作用。
并且，在圖1的結(jié)構(gòu)中，也可以省略兩個線圈部10中的一個。但是， 若在永久磁鐵32的兩側(cè)分別設置線圈部10，則能夠使驅(qū)動力為大致兩倍， 并且，能夠降低在驅(qū)動方向DD以外的方向上產(chǎn)生驅(qū)動力的可能性。另 外，為了有效地產(chǎn)生電動機的驅(qū)動力，優(yōu)選永久磁鐵32和磁通屏蔽部件 14都構(gòu)成為將沿永久磁鐵32的磁化方向的方向作為厚度方向的板狀部 件。并且，若使用這樣的板狀的磁通屏蔽部件14，能夠縮小無刷電動機 的尺寸(特別是厚度)。
在圖1的結(jié)構(gòu)中，將被絕緣包覆的電磁線圈12直接纏繞于磁通屏蔽 部14上，但為提高絕緣質(zhì)量，也可以設置線圈骨架，而將電磁線圈12 纏繞于線圈骨架的周圍。此時，線圈骨架結(jié)構(gòu)可以釆用包括磁通屏蔽部 的各種結(jié)構(gòu)。例如，也可以將磁通屏蔽部14插入中空線圈骨架的內(nèi)部。 或者，也可以利用磁通屏蔽部來構(gòu)成線圈骨架自身。
圖2為表示永久磁鐵32的形狀的變形例的圖，為與圖1C對應的圖。 該永久磁鐵32a在其兩端具有擴展為大致梯形(或者大致扇形)的梯形 部分32d。該梯形部分32d能夠使電磁線圈12中產(chǎn)生有效驅(qū)動力的線圈 部分的長度比圖1C的結(jié)構(gòu)的長。其結(jié)果是，能夠更有效地產(chǎn)生驅(qū)動力。
圖3A為表示作為本發(fā)明的第1實施方式的第1實施例的旋轉(zhuǎn)式無刷 電動機的結(jié)構(gòu)的剖面圖。該電動機100具有包括線圈部10的定子和包括 永久磁鐵32的轉(zhuǎn)子部30。如圖3B所示，轉(zhuǎn)子部30具有板狀的永久磁 鐵32，該永久磁鐵32具有圓環(huán)狀的外形形狀。轉(zhuǎn)子部30的中心被固定 在旋轉(zhuǎn)軸112上。旋轉(zhuǎn)軸112由軸支承部114保持。并且，在永久磁鐵 32的外周設置有磁軛部件34。磁軛部件34可以省略。圖3C表示包括線 圈部10的定子的水平剖面。磁通屏蔽部件14是具有環(huán)狀的外形形狀的 板狀部件。電磁線圈12以通過磁通屏蔽部件14的大致中央并與磁通屏 蔽部件14的外周圓成為同心圓狀的軸為中心進行纏繞。電磁線圈12可 以由例如纏繞有細長的板狀導線的平巻線圈形成，但在本說明書的各圖中 簡略地進行描繪。如圖3A所示，電磁線圈12設置在基板(電路基板)16 上。由線圈部10和基板16構(gòu)成的定子固定于電動機100的殼體102上。
圖4表示磁通屏蔽部件14和電磁線圈12的具體形狀的示例。如圖 4A、 4B所示，磁通屏蔽部件14和電磁線圈12分別由外形為半環(huán)形狀的 兩個部分構(gòu)成。構(gòu)成磁通屏蔽部件14的半環(huán)狀的部件的邊界存在分開部 14s (分離部)。圖4C為表示將磁通屏蔽部件14和電磁線圈12組合后的 形狀的俯視圖，圖4D為其剖面圖。如圖4D所示，兩個磁通屏蔽部件14 分別插入在電磁線圈12中設置的空間(中空部)中，然后，如圖4C所 示相互連接。圖4E放大圖4C的E部進行表示。在這里，楔狀的連接部 件14c嵌入分開部14s的上側(cè)和下側(cè)，由此半環(huán)狀的磁通屏蔽部件14彼 此連接起來。
圖5表示將磁通屏蔽部件14和電磁線圈12分別分為4部分的情況 下的形狀的示例。從這些示例能夠了解到，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)使用圖1A所示 那種筆直板狀的永久磁鐵32及磁通屏蔽部件14的電動機，還能夠?qū)崿F(xiàn) 使用具有彎曲形狀的永久磁鐵和磁通屏蔽部件的電動機。
圖6為表示實施例中的無刷電動機的驅(qū)動控制電路的結(jié)構(gòu)的方框 圖。該驅(qū)動控制電路具有CPU系統(tǒng)300、驅(qū)動信號生成部200、驅(qū)動部 210、再生控制部220、蓄電器230以及蓄電控制部240。驅(qū)動信號生成 部200生成供給驅(qū)動部210的驅(qū)動信號。
圖7為表示驅(qū)動部210的結(jié)構(gòu)的電路圖。該驅(qū)動部210構(gòu)成H型電 橋電路。從驅(qū)動信號生成部200向驅(qū)動部210供給第1驅(qū)動信號DRVA1 和第2驅(qū)動信號DRVA2中的一個。圖7所示的電流IA1、 IA2表示與這 些驅(qū)動信號DRVA1、 DRVA2對應地流動的電流(也稱為"驅(qū)動電流")的 方向。例如，在與第1驅(qū)動信號DRVA1對應地流過電流IA1的情況下， 電動機向預定的第1驅(qū)動方向動作，在與第2驅(qū)動信號DRVA2對應地流 過電流IA2的情況下，電動機向與第1驅(qū)動方向相反的第2驅(qū)動方向動 作。該第l驅(qū)動方向例如是圖1A中箭頭DD表示的方向?；蛘咴趫D3所 示那種旋轉(zhuǎn)式電動機的情況下，第1驅(qū)動方向例如為順時針，第2驅(qū)動 方向為逆時針。作為驅(qū)動信號DRVA1、 DRVA2，可以使用例如恒定的接 通信號或周期性的脈沖信號等。
并且，驅(qū)動信號生成部200也可以構(gòu)成為只產(chǎn)生兩個驅(qū)動信號 DRVA1、 DRVA2中的一個。此時，電動機只能向一個方向驅(qū)動，例如在 風扇電動機的安裝例中這樣就足夠了 。
圖8為表示再生控制部220的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的電路圖。再生控制部220 與驅(qū)動部并列地連接在電磁線圈12上。再生控制部220具有由二極管構(gòu) 成的整流電路222和開關晶體管224。當開關晶體管224通過蓄電控制部 240而成為導通狀態(tài)時，能夠使電磁線圈12產(chǎn)生的電力再生而對蓄電器 230進行充電。另外，也可以從蓄電器230向電磁線圈12供給電流。并 且，也可以省略再生控制部220、蓄電器230和蓄電控制部240。
這樣，在第1實施方式的第1實施例的無刷電動機中，由于在與永 久磁鐵32對置的位置設置磁通屏蔽部件14，在磁通屏蔽部件14的周圍 纏繞電磁線圈12，所以使恒定方向的電流流過電磁線圈12，由此能夠使 電動機產(chǎn)生預定的驅(qū)動方向的力。即，在本實施例的無刷電動機中，不 必通過控制電路進行驅(qū)動電壓或驅(qū)動電流的切換，就能夠使無刷電動機 動作。
圖9表示第1實施方式的第2實施例中的旋轉(zhuǎn)式無刷電動機的結(jié)構(gòu)。 該電動機100a在圖3A所示的第1實施方式的第1實施例的電動機的轉(zhuǎn) 子部30的上側(cè)和下側(cè)分別設置有包括線圈部10的定子，其他方面與圖3
所示的第1實施例相同。該第2實施例的電動機能夠產(chǎn)生第1實施例的
電動機的約2倍的驅(qū)動力。
圖10表示第1實施方式的第3實施例中的旋轉(zhuǎn)式無刷電動機的結(jié) 構(gòu)。該電動機100b具有在包括線圈部10的定子的上側(cè)和下側(cè)分別設置 有轉(zhuǎn)子部30的結(jié)構(gòu)。在該電動機中，能夠從磁通屏蔽部件14的上側(cè)的 線圈部分和下側(cè)的線圈部分分別產(chǎn)生有效的驅(qū)動力。因此，與第1實施 例(圖3)和第2實施例(圖9)相比，能夠提高效率。
圖11表示第1實施方式的第4實施例中的旋轉(zhuǎn)式無刷電動機的結(jié)構(gòu)。 該電動機100c構(gòu)成為包括中空圓筒狀的永久磁鐵32的轉(zhuǎn)子部30和包括 線圈部10的定子以旋轉(zhuǎn)軸112為中心的同心圓筒狀。這樣的電動機也能 夠按照圖1說明的原理產(chǎn)生有效的驅(qū)動力。
圖12表示第1實施方式的第5實施例中的旋轉(zhuǎn)式無刷電動機的結(jié) 構(gòu)。該電動機100d將圖11所示的第4實施例的轉(zhuǎn)子部30變更為雙重圓 筒結(jié)構(gòu)，在定子內(nèi)側(cè)也設置有永久磁鐵。在該結(jié)構(gòu)中，與圖10所示的電 動機同樣，能夠從線圈的兩側(cè)產(chǎn)生有效的驅(qū)動力，得到高效率的電動機。
圖13表示作為第1實施方式的第6實施例的直線電動機的結(jié)構(gòu)。該 直線電動機1000具有固定導向部1100和移動部1200。如圖13A所示， 在固定導向部1100的中心設置有在移動方向上延伸的板狀的永久磁鐵 32。移動部1200構(gòu)成為在上下方向夾著固定導向部1100，包括磁通屏蔽 部件14和線圈12的線圈部10分別對置地設置于永久磁鐵32的上面和 下面。如圖13B所示，在移動部1200設置有驅(qū)動控制部1250。驅(qū)動控 制部1250具有燃料電池等獨立的電源裝置(省略圖示)。固定導向部1100 設置有用于引導移動部1200的導軌1120。移動部1200由軸承部1140可 滑動地保持在導軌1120上。本發(fā)明的無刷電動機也能夠作為這種直線電 動機而實現(xiàn)。
圖14表示作為第1實施方式的第7實施例的直線電動機的結(jié)構(gòu)。該 直線電動機1010的固定導向部1100的結(jié)構(gòu)與圖13所示的第6實施例不 同。即，在第7實施例中，在固定導向部1100的中央，以夾著磁軛部件 34的方式設置有兩個永久磁鐵32。這兩個磁鐵32的磁化方向可以相同，
也可以為相反方向。另外，在固定導向部1100的兩側(cè)的移動部1200的 外側(cè)的位置設置有永久磁鐵32及磁軛部件34。在第7實施例中，通過設 置這四個永久磁鐵32，從而能夠有效地利用兩個線圈部10的上側(cè)和下側(cè) 的線圈部分(圖1B說明的內(nèi)側(cè)線圈部分12i和外側(cè)線圈部分12o)。
圖15表示作為第1實施方式的第8實施例的直線電動機的結(jié)構(gòu)。該 直線電動機2000具有固定導向部2100和移動部2200。如圖15A所示， 在移動部2200的中心設置有在移動方向上延伸的板狀的磁通屏蔽部件 14，其周圍纏繞有電磁線圈12。固定導向部2100構(gòu)成為在上下方向夾著 移動部2200，兩個永久磁鐵32對置設置。如圖15B所示，在移動部2200 設置有驅(qū)動控制部2250。驅(qū)動控制部2250具有燃料電池等獨立的電源裝 置(省略圖示)。在固定導向部2100設置有用于引導移動部2200的導軌 2120。移動部2200由軸承部2140可滑動地保持在導軌2120上。該直線 電動機在固定導向部使用永久磁鐵，在移動部使用電磁線圈，這點與圖 13所示的第6實施例處于相反關系。由以上的第1實施方式的各種實施 例可以了解到，本發(fā)明的第1實施方式的無刷電動機采用圖1 圖2所示 的線圈部的結(jié)構(gòu)及與其相似的結(jié)構(gòu)，并能夠以各種機械結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。
B.第2實施方式
圖16A為本發(fā)明的第2實施方式的無刷電動機中利用的永久磁鐵和 線圈部的第l結(jié)構(gòu)例的立體圖。在該結(jié)構(gòu)例中，永久磁鐵32和包括電磁 線圈12的線圈部10a對置設置。圖16A中示出了無刷電動機的驅(qū)動方向 DD?？梢粤私獾?，電磁線圈12以平行于電動機的驅(qū)動方向DD的方向 為軸進行纏繞。并且，電磁線圈12被絕緣材料包覆。
圖16B為永久磁鐵和線圈部的正面圖。圖16C為圖16B的側(cè)面圖， 是從驅(qū)動方向DD觀察到的圖。如這些圖所示，優(yōu)選在永久磁鐵32的后 側(cè)(線圈部10a的相反側(cè))設置有磁軛34。永久磁鐵32為板狀磁鐵，在 與電動機的驅(qū)動方向DD垂直的方向(圖16B、 16C的上下方向)上被磁 化。即，永久磁鐵32的磁通Bt的方向與驅(qū)動方向DD垂直。線圈部10a 具有由磁性體部件14和設置在磁性體部件14之上的永久磁鐵15構(gòu)成的 鐵心部件20。電磁線圈12纏繞在該鐵心部件20的周圍。永久磁鐵15、
32配置為相互不同的極對置。在圖16B、 16C的示例中，永久磁鐵32的 N極和永久磁鐵15的S極對置，但也可以將他們倒過來。并且，磁性體 部件14能夠由各種磁性體材料形成，特別優(yōu)選由強磁性鐵鎳合金等高導 磁率材料形成。
在圖16B中，電磁線圈12分為存在于接近永久磁鐵32 —側(cè)的上側(cè) 線圈部分12u和存在于遠離永久磁鐵32的一側(cè)的下側(cè)線圈部分12d進行 描繪。這些線圈部分12u、 12d的區(qū)別為了簡單方便，兩者都是纏繞在鐵 心部件20的周圍的同一線圈的一部分。表示上側(cè)線圈部分12u的標記(圓 內(nèi)帶x的部分)意味著電流由紙面的表側(cè)流向里側(cè)。表示下側(cè)線圈部分12d 的標記(圓內(nèi)帶黑點的部分)意味著電流由紙面的里側(cè)流向表側(cè)。并且， 圖16A中示出了該電流方向CD。
如圖16B、 16C所示，由永久磁鐵32產(chǎn)生的磁通Bt (磁場)到達上 側(cè)線圈部分12u。因此，如果電流流到上側(cè)線圈部分12u，則在該電流和 永久磁鐵32之間產(chǎn)生電磁相互作用，從而產(chǎn)生驅(qū)動力。另一方面，鐵心 部件20幾乎完全屏蔽由永久磁鐵32產(chǎn)生的磁場，防止磁場到達下側(cè)線 圈部分12d。因此，即使電流流到下側(cè)線圈部分12d，在該下側(cè)線圈部分 12d與永久磁鐵32之間也幾乎不產(chǎn)生電磁相互作用。換言之，該鐵心部 件20具有作為驅(qū)動力產(chǎn)生防止部件的功能，允許在上側(cè)線圈部分12u和 永久磁鐵32之間產(chǎn)生電磁相互作用，同時，防止在下側(cè)線圈部分12d和 永久磁鐵32之間產(chǎn)生電磁相互作用。并且，也可以省略構(gòu)成鐵心部件20 的磁性體部件14和永久磁鐵15中的一個。
并且，為了有效地產(chǎn)生電動機的驅(qū)動力，優(yōu)選永久磁鐵32和鐵心部 件20都構(gòu)成為將沿永久磁鐵32的磁化方向的方向作為厚度方向的板狀 部件。另外，若使用這樣的板狀部件，則能夠縮小無刷電動機的尺寸(特 別是厚度)。
在圖16的結(jié)構(gòu)中，將被絕緣包覆的電磁線圈12直接纏繞在鐵心部 件20上，但為提高絕緣質(zhì)量，也可以設置線圈骨架，在線圈骨架的周圍 纏繞電磁線圈12。此時，線圈骨架結(jié)構(gòu)能夠釆用包括鐵心部件的各種結(jié) 構(gòu)。例如，也可以將鐵心部件20插入中空線圈骨架的內(nèi)部?；蛘?，也可
以由鐵心部件20構(gòu)成線圈骨架自身。
圖17為圖16所示的第1結(jié)構(gòu)例中的鐵心部件的變形例的說明圖。 圖17A的線圈部10b從圖16的線圈部10a省略了磁性體部件14。通過 該結(jié)構(gòu)，也能夠得到與圖16所示的結(jié)構(gòu)大致相同的效果。圖17B的線圈 部10c采用了非磁性體部件作為鐵心部件20a。在使用非磁性體制的鐵心 部件20a的情況下，上部線圈部分12u和下部線圈部分12d之間也存在 驅(qū)動力的差。即，上部線圈部分12u更接近磁鐵32，因此產(chǎn)生比下部線 圈部分12d大的驅(qū)動力。從而，通過與這些線圈部分12u、 12d之間的驅(qū) 動力的差產(chǎn)生凈驅(qū)動力。其結(jié)果是，通過使電流持續(xù)流向同一方向，從 而能夠向預定的驅(qū)動方向驅(qū)動電動機。
圖18A為表示第2實施方式中的永久磁鐵和線圈部的第2結(jié)構(gòu)例的 立體圖。在該結(jié)構(gòu)例中，在線圈部10d的上側(cè)和下側(cè)設置有兩個永久磁 鐵32u、 32d。兩個永久磁鐵32u、 32d配置為相同的極互相面對。并且， 在該示例中，也可以N極彼此面對，但也可以S極彼此面對。
圖18B為永久磁鐵和線圈部的正面圖，圖18C為圖18B的側(cè)面圖。 如這些圖所示，優(yōu)選在永久磁鐵32u、 32d的后側(cè)(線圈部10d的相反側(cè)) 分別設置有磁軛34。線圈部10d是電磁線圈12纏繞在鐵心部件20a的周 圍而形成的。該鐵心部件20a由非磁性體部件形成。作為非磁性體部件， 能夠釆用例如植物性樹脂、碳系樹脂(玻璃狀碳、CFRP (碳纖維強化塑 料)、碳纖維等)、陶瓷(塊滑石、氧化鋁、氧化鋯等)。如圖18B所示， 由第1永久磁鐵32u產(chǎn)生的磁通Btl到達電磁線圈12的上側(cè)線圈部分 12u，但不到達下側(cè)線圈部分12d。相反，由第2永久磁鐵32d產(chǎn)生的磁 通Bt2到達下側(cè)線圈部分12d，但不到達上側(cè)線圈部分12u。
圖18D是表示沿圖18C的上下方向的由兩個永久磁鐵32u、 32d產(chǎn) 生的磁場的強度的曲線圖。從該曲線圖可知，在上側(cè)線圈部分12u和下 側(cè)線圈部分12d中，磁場的方向反向。因此，若圖18A、 18B所示的方 向CD的電流流過電磁線圈12，則在兩個永久磁鐵32u、 32d上產(chǎn)生相同 的方向DD的驅(qū)動力。另外，優(yōu)選上側(cè)線圈部分12u中的磁場的強度(即 磁通密度)和下側(cè)線圈部分12d中的磁場強度互相相等。因此，作為兩
個永久磁鐵32u、 32d，使用同一尺寸和同一特性的磁鐵，并且，優(yōu)選從 電磁線圈12到兩個永久磁鐵32u、 32d的距離也相等。
在圖18的結(jié)構(gòu)例中，也可以考慮到，第2永久磁鐵32d發(fā)揮驅(qū)動力 產(chǎn)生防止部件的功能，允許在上側(cè)線圈部分12u和第1永久磁鐵32u之 間產(chǎn)生電磁相互作用，同時，防止在下側(cè)線圈部分12d和第1永久磁鐵 32u之間產(chǎn)生電磁相互作用。但是，第2永久磁鐵32d和下側(cè)線圈部分 12d之間也產(chǎn)生電磁相互作用。即，由于從上側(cè)線圈部分12u和下側(cè)線圈 部分12d兩者產(chǎn)生驅(qū)動力，所以能夠得到大的驅(qū)動力。
圖19是表示圖18所示的第2實施方式的第2結(jié)構(gòu)例中的鐵心部件 的變形例的說明圖。在圖19A的結(jié)構(gòu)中，作為線圈部10e的鐵心部件20b， 采用磁鐵集合體。該磁鐵集合體20b由磁性體部件14和夾著該磁性體部 件14的兩個永久磁鐵15構(gòu)成。兩個永久磁鐵15在相同的極彼此面對的 狀態(tài)下分別被磁性體部件14吸引。磁性體部件14的主表面(與磁鐵接 觸的表面)的大小優(yōu)選大于等于永久磁鐵15的主表面(與磁性體部件14 接觸的表面)的大小。在該結(jié)構(gòu)中，在兩個磁鐵15之間沒有斥力產(chǎn)生作 用，各磁鐵15都保持在被磁性體部件14吸引的狀態(tài)。因此，能夠維持 在使磁鐵15的相同的極(此例中為S極)朝向夾著磁性體部件14的相 反側(cè)的方向(圖中為上下方向)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的狀態(tài)。在圖19B的結(jié)構(gòu)中， 在電磁線圈12的內(nèi)側(cè)完全不設置鐵心部件，而是中空。在本說明書中， 還稱這種結(jié)構(gòu)的線圈為"空心線圈"。
在圖19A、 19B的結(jié)構(gòu)中，磁場的分布為與圖18D所示的幾乎同樣 的形狀。因此，從上側(cè)線圈部分12u和下側(cè)線圈部分12d能夠產(chǎn)生相同 的驅(qū)動方向DD的驅(qū)動力。由此說明可知，在電磁線圈12的上側(cè)和下側(cè) 配置有永久磁鐵32u、 32d的結(jié)構(gòu)中，電磁線圈12也能夠構(gòu)成為空心線 圈，或者，也能夠構(gòu)成為具備在上下方向具有對稱結(jié)構(gòu)的各種鐵心部件 的線圈。但是，在形成為空心線圈或者由非磁性體部件構(gòu)成鐵心部件的 情況下，在鐵心和永久磁鐵32u、 32d之間不會作用多余的力，因此具有 能夠?qū)崿F(xiàn)更順暢的驅(qū)動的優(yōu)點。
圖20A是作為本發(fā)明的第2實施方式的第1實施例的旋轉(zhuǎn)式無刷電
動機的結(jié)構(gòu)的剖面圖。該電動機110具有包括線圈部10a的定子和包括 永久磁鐵32的轉(zhuǎn)子部30。線圈部10a和永久磁鐵32的結(jié)構(gòu)采用圖16所 示的結(jié)構(gòu)。如圖20B所示，轉(zhuǎn)子部30具有板狀的永久磁鐵32，該永久 磁鐵32具有圓環(huán)狀的外形形狀。轉(zhuǎn)子部30的中心固定在旋轉(zhuǎn)軸112上。 旋轉(zhuǎn)軸112由軸支承部114保持。并且，在永久磁鐵32的外周設置有磁 軛部件34。磁軛部件34可以省略。圖20C表示包括線圈部10a的定子的 水平剖面，是在磁性體部件14的位置切斷的圖。磁性體部件14是具有 大致環(huán)形的外形形狀的板狀部件，為了與殼體102連接，在其周圍設置 有四個突起。但是，這些突起能夠省略。電磁線圈12以通過磁性體部件 14的大約中央的圓形的軸(與磁性體部件14的外周圓及內(nèi)周圓成為同心 圓狀的軸)為中心纏繞。電磁線圈12例如能夠由纏繞有細長的板狀導線 的平巻線圈形成，但在本說明書的各圖中簡略地進行描繪。如圖20A所 示，電磁線圈12設置在基板(電路基板)16上。由線圈部10a和基板 16構(gòu)成的定子固定在電動機110的殼體102上。
圖21表示線圈部10a的具體形狀的示例。如圖21A、 21B、 21C所 示，磁性體部件14、電磁線圈12和永久磁鐵15的外形分別具有半環(huán)形 狀的兩個部分。構(gòu)成磁性體部件14的半環(huán)形的部件的邊界存在分開部14s (分離部)。圖21D是表示將磁性體部件14和電磁線圈12組合后的形狀 的俯視圖，圖21E是其剖面圖。并且，在圖21D中，為便于圖示，省略 永久磁鐵15進行描繪。如圖21E所示，半環(huán)形的磁性體部件14和永久 磁鐵15分別插入在半環(huán)形的電磁線圈12中設置的空間(中空部)中， 然后，如圖21D所示互相連接。圖21F放大表示圖21D的F部。在這里， 在分開部14s的上側(cè)和下側(cè)嵌入楔狀的連接部件14c、 14d，由此，半環(huán) 形的磁性體部件14彼此連接起來。
圖22表示將磁性體部件14和電磁線圈12分別分為四部分的情況下 的形狀的示例。由這些示例可知，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)圖16、圖18所示那種使 用了筆直板狀的永久磁鐵及磁軛部件的電動機，也能夠?qū)崿F(xiàn)使用了具有 彎曲形狀的永久磁鐵和磁軛部件的電動機。
這樣，在第2實施方式的第1實施例的無刷電動機中，由于與第1
永久磁鐵32對置地設置線圈部10a，并設置第2永久磁鐵15作為線圈部 10a的鐵心部件20，該第2永久磁鐵15與第1永久磁鐵32以不同的極 彼此面對的方式配置，所以通過使恒定方向的電流流過電磁線圈12，能 夠使電動機產(chǎn)生預定的驅(qū)動方向的力。即，在本實施例的無刷電動機中， 不必由控制電路進行驅(qū)動電壓或驅(qū)動電流的切換，就能夠使無刷電動機 動作。
圖23表示第2實施方式的第2實施例中的旋轉(zhuǎn)式無刷電動機的結(jié) 構(gòu)。該電動機110a在圖20A所示的第1實施例的電動機的轉(zhuǎn)子部30的 上側(cè)和下側(cè)分別設置有包括線圈部10a的定子，其他方面與圖20所示的 第1實施例相同。該第2實施例的電動機能夠產(chǎn)生第1實施例的電動機 的大約2倍的驅(qū)動力。
圖24表示第2實施方式的第3實施例中的旋轉(zhuǎn)式無刷電動機的結(jié) 構(gòu)。該電動機110b利用圖17B所示的線圈部10c替換圖20所示的第1 實施例的電動機的線圈部10a。該第3實施例的電動機與第1實施例的電 動機相比驅(qū)動力稍小，但更輕量化。
圖25表示第2實施方式的第4實施例中的旋轉(zhuǎn)式無刷電動機的結(jié) 構(gòu)。該電動機110c具有在包括線圈部10d的定子的上側(cè)和下側(cè)分別設置 有轉(zhuǎn)子部30的結(jié)構(gòu)。線圈部10d和永久磁鐵32的結(jié)構(gòu)釆用圖18所示的 結(jié)構(gòu)。在該電動機中，從鐵心部件20a的上側(cè)的線圈部分和下側(cè)的線圈 部分能夠分別產(chǎn)生有效的驅(qū)動力。因此，與第1實施例(圖20)和第2 實施例(圖23)相比，能夠提高效率。
圖26表示第2實施方式的第5實施例中的旋轉(zhuǎn)式無刷電動機的結(jié) 構(gòu)。該電動機110d具有在包括線圈部10a的定子的上側(cè)和下側(cè)分別設置 有轉(zhuǎn)子部30的結(jié)構(gòu)。線圈部10e和永久磁鐵32的結(jié)構(gòu)釆用圖19A所示 的結(jié)構(gòu)。在該電動機中，從鐵心部件20b的上側(cè)的線圈部分和下側(cè)的線 圈部分能夠分別產(chǎn)生有效的驅(qū)動力。因此，與第l實施例(圖20)和第 2實施例(圖23)相比，能夠提高效率。
圖27表示第2實施方式的第6實施例中的旋轉(zhuǎn)式無刷電動機的結(jié) 構(gòu)。該電動機110e構(gòu)成為包括中空圓筒狀的永久磁鐵32的轉(zhuǎn)子部30和
包括線圈部10a的定子以旋轉(zhuǎn)軸112為中心的同心圓筒狀。線圈部10a 和永久磁鐵32的結(jié)構(gòu)采用圖16所示的結(jié)構(gòu)。這樣的電動機也按照圖16 說明的原理，能夠產(chǎn)生有效的驅(qū)動力。
圖28表示第2實施方式的第7實施例中的旋轉(zhuǎn)式無刷電動機的結(jié) 構(gòu)。該電動機110f是從圖27所示的電動機的鐵心部件省略了磁性體部件 14。線圈部10b的結(jié)構(gòu)與圖17A所示的相同。該電動機110f也具有與圖 27大致相同的效果。
圖29表示第2實施方式的第8實施例中的旋轉(zhuǎn)式無刷電動機的結(jié) 構(gòu)。該電動機110g將圖28所示的電動機的鐵心部件的永久磁鐵15替換 為非磁性體部件20a。線圈部10c的結(jié)構(gòu)與圖17B所示的結(jié)構(gòu)相同。在該 電動機110g中，由于從位于磁鐵32的相反側(cè)的線圈部分產(chǎn)生負驅(qū)動力 (與電動機的驅(qū)動方向反向的驅(qū)動力)，所以凈驅(qū)動力變小，但能夠使電 動機輕量化。
圖30表示第2實施方式的第9實施例中的旋轉(zhuǎn)式無刷電動機的結(jié) 構(gòu)。該電動機110h將圖29所示的第8實施例的轉(zhuǎn)子部30變更為雙重圓 筒結(jié)構(gòu)，在定子的內(nèi)側(cè)也設置了永久磁鐵32。線圈部10e的結(jié)構(gòu)與圖19A 所示的結(jié)構(gòu)相同。在該結(jié)構(gòu)中，能夠從線圈的兩側(cè)產(chǎn)生有效的驅(qū)動力， 得到高效率的電動機。
圖31表示作為第2實施方式的第10實施例的直線電動機的結(jié)構(gòu)。 該直線電動機1000a具有固定導向部IIOO和移動部1200。如圖31A所示， 在固定導向部1100的中心設置有在移動方向上延伸的板狀的永久磁鐵 32。移動部1200構(gòu)成為在上下方向夾著固定導向部1100，線圈部10a分 別對置地設置在永久磁鐵32的上面和下面。線圈部10a和永久磁鐵32 的結(jié)構(gòu)采用圖16所示的結(jié)構(gòu)。如圖31B所示，在移動部1200設置有驅(qū) 動控制部1250。驅(qū)動控制部1250具有燃料電池等獨立的電源裝置(省略 圖示)。固定導向部1100設置有用于引導移動部1200的導軌1120。移動 部1200由軸承部1140可滑動地保持在導軌1120上。根據(jù)本發(fā)明無刷電 動機也能夠作為這樣的直線電動機而實現(xiàn)。
圖32表示作為第2實施方式的第11實施例的直線電動機的結(jié)構(gòu)。
該直線電動機1010a的固定導向部1100的結(jié)構(gòu)與圖31所示的第10實施 例不同。即，在第11的實施例中，在固定導向部1100的中央夾著磁軛 部件34設置有兩個永久磁鐵32。這兩個磁鐵32的磁化方向可以相同， 也可以為相反方向。并且，在固定導向部1100的兩側(cè)的移動部1200的 外側(cè)的位置設置有永久磁鐵32和磁軛部件34。線圈部10e和永久磁鐵 32的結(jié)構(gòu)采用圖19A所示的結(jié)構(gòu)。在第11實施例中，通過設置多個永 久磁鐵32，從而能夠分別有效地利用兩個線圈部10e的上側(cè)和下側(cè)的線 圈部分(用圖18B說明的上側(cè)線圈部分12u和下側(cè)線圈部分12d)。
圖33表示作為第2實施方式的第12實施例的直線電動機的結(jié)構(gòu)。 該直線電動機2000a具有固定導向部2100和移動部2200。如圖33A所 示，在移動部2200的中心設置有在移動方向上延伸的線圈部10e。該線 圈部10e與圖19A所示的相同。固定導向部2100構(gòu)成為在上下方向夾著 移動部2200，兩個永久磁鐵32對置設置。如圖33B所示，在移動部2200 中設置有驅(qū)動控制部2250。驅(qū)動控制部2250具有燃料電池等獨立的電源 裝置(省略圖示)。在固定導向部2100設置有用于引導移動部2200的導 軌2120。移動部2200由軸承部2140可滑動地保持在導軌2120上。該直 線電動機在固定導向部使用永久磁鐵，在移動部使用電磁線圈，這點與 圖31所示的第10實施例處于相反的關系。從以上的各種實施例可知， 本發(fā)明的第2實施方式的無刷電動機采用圖16 圖19所示的線圈部的結(jié) 構(gòu)及與其類似的結(jié)構(gòu)，并能夠利用各種機械結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。
由以上各種實施例可知，本發(fā)明的第2實施方式的各種實施例的無 刷電動機具有:設置有第1永久磁鐵的第1部件(也稱為"第1驅(qū)動部件")； 和設置有電磁線圈的第2部件(也稱為"第2驅(qū)動部件")，能夠作為以第 1和第2驅(qū)動部件能夠相對移動的方式構(gòu)成的各種無刷電動機來實現(xiàn)。并 且，在旋轉(zhuǎn)式電動機的情況下，例如第1驅(qū)動部件作為轉(zhuǎn)子，第2驅(qū)動 部件作為定子。
C.變形例
并且，本發(fā)明不限于上述的實施例和實施方式，在不脫離其要旨的 范圍內(nèi)，可以在各種方式中實施，例如也可以進行如下變形。
Cl.變形例l:
圖34A、 34B是表示圖IB所示的結(jié)構(gòu)的變形例的說明圖。在圖34A 的示例中，在磁鐵32的上表面和下表面的對置的位置上分別設置有槽 (slit) 36。在圖34B的示例中，磁鐵32的上表面的槽36和下表面的槽 36設置在錯開鄰接的槽之間的間距的1/2的位置。
圖35A 35C是表示磁鐵32的槽36的配置例的說明圖。在圖35A 的示例中，槽36沿與驅(qū)動方向DD正交的方向設置。在圖35B、 35C的 示例中，槽36沿從驅(qū)動方向DD和正交于驅(qū)動方向DD的方向兩者傾斜 的方向設置。由這些示例可知，槽36優(yōu)選沿與電動機的驅(qū)動方向DD相 交的方向設置。其理由如下 一般，在厚度方向被磁化的無限大的板狀
磁鐵中，公知磁通密度為o。在充分大的板狀磁鐵中也能產(chǎn)生同樣的現(xiàn)象。
因此，如果在板狀的永久磁鐵32的表面設置槽36，則能夠增加磁通密度， 其結(jié)果是，能夠增大驅(qū)動力。
圖36A 36C是表示環(huán)形磁鐵的槽的配置例的說明圖。這些環(huán)形磁 鐵應用于例如圖3所示的圓盤狀的旋轉(zhuǎn)式電動機。在圖36A中，槽36沿 正交于驅(qū)動方向DD的方向設置。在圖36B、 36C的示例中，槽36沿從 驅(qū)動方向DD和正交于驅(qū)動方向DD的方向兩者傾斜的方向設置。
圖37A、 37B是表示圖16B所示的結(jié)構(gòu)的變形例的說明圖。在這些 示例中，在永久磁鐵32的表面設置有槽36。在這些示例中，進而在構(gòu)成 鐵心部件20的永久磁鐵15的表面上也設置有槽18。兩種槽36、 18既可 以如圖37A那樣設置在對置的位置上，或者也可以如圖37B那樣互相錯 開槽間距的1/2。
圖38是表示圖18B所示的結(jié)構(gòu)的變形例的說明圖。在這些示例中， 在永久磁鐵32u、 32d的表面上設置有槽36。另外，第1永久磁鐵32u的 槽36和第2永久磁鐵32d的槽36既可以設置在對置的位置上，也可以 設置在互相錯開的位置上。
并且，在圖34 圖38所示的變形例中，在永久磁鐵上設置有槽， 但永久磁鐵也可以在槽的位置上分離。在該情況下可知，小的多個永久 磁鐵成為隔開間隙排列的狀態(tài)。此時的間隙和圖34 圖38中的槽可理解
為，都相當于設置在永久磁鐵上的凹部。并且，即使代替凹部而在永久 磁鐵上設置凸部，也能夠達到大致相同的效果。具有沿與驅(qū)動方向相交 的方向設置的凹部或凸部的永久磁鐵能夠用各種方法制作。例如，準備 具有與最終的磁鐵形狀相同的形狀的未起磁的強磁性體部件，利用起磁 裝置對該強磁性體部件進行起磁，由此能夠作成上述那種永久磁鐵。 C2.變形例2:
在上述實施例中，向電磁線圈施加直流的驅(qū)動電壓，但也可以向電 磁線圈施加脈沖狀的電壓作為驅(qū)動電壓。S卩，通過不改變驅(qū)動電壓的極 性而將預定極性的電壓施加在電磁線圈上，能夠使電動機向預定的驅(qū)動 方向動作。另外，從驅(qū)動電流的觀點看，可了解到，通過不改變驅(qū)動電 流的方向而將預定方向的驅(qū)動電流施加在電磁線圈上，能夠使電動機向 預定的驅(qū)動方向動作。但是，若不是將脈沖狀的電壓或電流施加在線圈 上，而是持續(xù)地將恒定的直流電壓或直流電流施加在線圈上，則具有驅(qū) 動控制電路的結(jié)構(gòu)變得更容易的優(yōu)點。
C3.變形例3:
在上述實施例中，說明了無刷電動機的機械結(jié)構(gòu)和電路結(jié)構(gòu)的具體 例，但作為本發(fā)明的無刷電動機的機械結(jié)構(gòu)和電路結(jié)構(gòu)，能夠采用這些
以外的任意結(jié)構(gòu)。 C4.變形例4:
本發(fā)明能夠應用于以下例示的各種裝置的電動機中。例如能夠應用 于風扇電動機、鐘表(針驅(qū)動)、滾筒式洗衣機(單一旋轉(zhuǎn))、軌道飛車、 振動電動機等各種裝置的電動機。在將本發(fā)明應用于風扇電動機的情況 下，上述各種效果(低消耗電力、低振動、低噪音、低旋轉(zhuǎn)不均、低發(fā) 熱、高壽命)特別顯著。這樣的風扇電動機能夠用作例如數(shù)字顯示裝置、 車載設備、燃料電池式個人計算機、燃料電池式數(shù)字相機、燃料電池式 攝像機、燃料電池式移動電話等燃料電池使用設備、投影機等各種裝置 的風扇電動機。本發(fā)明的電動機還能夠用作各種家電設備或電子設備的 電動機。例如在光存儲裝置、磁存儲裝置、多面反射鏡驅(qū)動裝置等中， 可以將本發(fā)明的電動機用作主軸電動機。另外，本發(fā)明的電動機也能夠
用作移動體或機械手用的電動機。
圖39是表示利用了本發(fā)明的實施例的電動機的投影機的說明圖。該 投影機600具有發(fā)出紅、綠、藍三色光的三個光源610R、 610G、 610B; 分別調(diào)制這三色光的三個液晶光閥640R、 640G、 640B;對調(diào)制后的三色 光進行合成的正交分光棱鏡(cross dichroic prism) 650;將合成后的三色 光投影到屏幕SC上的投影透鏡系統(tǒng)660;用于冷卻投影機內(nèi)部的冷卻風 扇670;以及控制投影機600整體的控制部680。作為驅(qū)動冷卻風扇670 的電動機，能夠利用上述的各種無刷電動機。
圖40A 40C是表示利用本發(fā)明實施例的電動機的燃料電池式移動 電話的說明圖。圖40A表示移動電話700的外觀，圖40B表示內(nèi)部結(jié)構(gòu) 的示例。移動電話700具有控制移動電話700的動作的MPU 710、風扇 720以及燃料電池730。燃料電池730向MPU 710和風扇720供給電源。 風扇720用于從移動電話700的外部向內(nèi)部送風以向燃料電池730供給 空氣，或者，用于將在燃料電池730生成的水分從移動電話700內(nèi)部向 外排出。并且，也可以將風扇720如圖40C所示那樣配置在MPU710之 上，對MPU710進行冷卻。作為驅(qū)動風扇720的電動機，能夠利用上述 的各種無刷電動機。
圖41是表示作為利用了本發(fā)明實施例的電動機/發(fā)電機的移動體的 一例的電動自行車(電動助力自行車)的說明圖。該自行車800在前輪 設置有電動機810，控制電路820和充電電池830設置在鞍座下方的車架 上。電動機810利用來自充電電池830的電力驅(qū)動前輪，由此幫助行走。 另外，制動時在電動機810再生的電力對充電電池830進行充電?？刂?電路820是控制電動機的驅(qū)動和再生的電路。作為該電動機810，能夠利 用上述各種無刷電動機。
圖42是表示利用了本發(fā)明實施例的電動機的機械手的一例的說明 圖。該機械手900具有第1和第2臂910、 920以及電動機930。該電動 機930在使作為被驅(qū)動部件的第2臂920水平旋轉(zhuǎn)時使用。作為該電動 機930，能夠利用上述的各種無刷電動機。
權利要求
1.一種無刷電動機，該無刷電動機可向預定的驅(qū)動方向動作，該無刷電動機具有第1驅(qū)動部件，其包括在與所述驅(qū)動方向垂直的方向上被磁化的第1永久磁鐵；第2驅(qū)動部件，其與所述第1驅(qū)動部件對置設置，包括以與所述驅(qū)動方向平行的方向為軸進行纏繞的電磁線圈；以及驅(qū)動控制電路，其對所述電磁線圈供給電力，所述驅(qū)動控制電路不改變對所述電磁線圈供給的電流的方向而對所述電磁線圈供給預定的第1電流方向的驅(qū)動電流，由此使所述無刷電動機向所述驅(qū)動方向動作。
2. 根據(jù)權利要求l所述的無刷電動機，其特征在于， 所述電磁線圈以與所述驅(qū)動方向平行的方向為軸纏繞在磁通屏蔽部件的周圍。
3. 根據(jù)權利要求2所述的無刷電動機，其特征在于， 所述電磁線圈在夾著所述第1永久磁鐵的兩側(cè)分別設置有第1和第2線圈，所述電磁線圈以下述方式進行連線流過所述第1線圈中的位于比 所述磁通屏蔽部件更接近所述第1永久磁鐵側(cè)的內(nèi)側(cè)線圈部分的電流、 和流過所述第2線圈中的位于比所述磁通屏蔽部件更接近所述第1永久 磁鐵側(cè)的內(nèi)側(cè)線圈部分的電流向相互平行的方向流動。
4. 根據(jù)權利要求l所述的無刷電動機，其特征在于， 該無刷電動機還具有驅(qū)動力產(chǎn)生防止部件，該驅(qū)動力產(chǎn)生防止部件防止因所述電磁線圈的一部分和所述第1永久磁鐵之間的電磁相互作用 而產(chǎn)生驅(qū)動力，所述電磁線圈具有位于面向所述第1永久磁鐵側(cè)的第1線圈部分， 和位于比第1線圈部分離所述第1永久磁鐵更遠側(cè)的第2線圈部分，所述驅(qū)動力產(chǎn)生防止部件允許在所述第1線圈部分和所述第1永久 磁鐵之間產(chǎn)生電磁相互作用，同時防止在所述第2線圈部分和所述第1 永久磁鐵之間產(chǎn)生電磁相互作用。
5. 根據(jù)權利要求4所述的無刷電動機，其特征在于， 所述驅(qū)動力產(chǎn)生防止部件是夾著所述第2驅(qū)動部件而設置在所述第1永久磁鐵的相反側(cè)的第2永久磁鐵，所述第2永久磁鐵與所述第1永久磁鐵以彼此相同的極對置的方式 進行設置。
6. 根據(jù)權利要求5所述的無刷電動機，其特征在于， 所述電磁線圈是空心線圈或具有由非磁性體材料形成的鐵心材料的J
7.根據(jù)權利要求5所述的無刷電動機，其特征在于，所述電磁線圈具有磁鐵集合體作為鐵心材料，該磁鐵集合體由兩個永久磁鐵構(gòu)成，所述兩個永久磁鐵在夾著磁性體部件且相同的極彼此面對的狀態(tài)下分別被所述磁性體部件吸引，所述磁鐵集合體的所述兩個永久磁鐵與所述第1和第2永久磁鐵以相互不同的極對置的方式進行配置。
8. 根據(jù)權利要求4所述的無刷電動機，其特征在于， 所述驅(qū)動力產(chǎn)生防止部件包括作為所述電磁線圈的鐵心材料而設置的第2永久磁鐵，所述第2永久磁鐵與所述第1永久磁鐵以相互不同的極對置的方式 設置。
9. 根據(jù)權利要求l所述的無刷電動機，其特征在于，所述第1永久磁鐵是將沿所述第1永久磁鐵的磁化方向的尺寸作為 厚度的板狀磁鐵。
10. 根據(jù)權利要求l所述的無刷電動機，其特征在于， 所述驅(qū)動控制電路對所述電磁線圈向與所述第1電流方向相反的方向供給驅(qū)動電流，由此使所述無刷電動機向與所述驅(qū)動方向相反的方向 動作。
11. 根據(jù)權利要求l所述的無刷電動機，其特征在于，所述第1永久磁鐵具有沿與所述驅(qū)動方向相交的方向設置的凹部或 凸部。
12. 根據(jù)權利要求l所述的無刷電動機，其特征在于， 所述無刷電動機是旋轉(zhuǎn)式電動機，所述驅(qū)動方向是旋轉(zhuǎn)方向。
13. 根據(jù)權利要求l所述的無刷電動機，其特征在于，所述無刷電動機是直進式電動機，所述驅(qū)動方向是直進方向。
14. 一種電子設備，該電子設備具有 能夠向預定的驅(qū)動方向動作的無刷電動機；以及由所述無刷電動機驅(qū)動的被驅(qū)動部件， 所述無刷電動機具有-第1驅(qū)動部件，其包括在與所述驅(qū)動方向垂直的方向上被磁化的第1永久磁鐵；第2驅(qū)動部件，其與所述第1驅(qū)動部件對置設置，包括以與所述驅(qū) 動方向平行的方向為軸進行纏繞的電磁線圈；以及 驅(qū)動控制電路，其對所述電磁線圈供給電力，所述驅(qū)動控制電路不改變對所述電磁線圈供給的電流的方向而對所 述電磁線圈供給預定的第1電流方向的驅(qū)動電流，由此使所述無刷電動 機向所述驅(qū)動方向動作。
15. —種移動體，該移動體具有權利要求1所述的無刷電動機。
全文摘要
本發(fā)明提供無刷電動機、電子設備以及移動體，該無刷電動機具有在與驅(qū)動方向垂直的方向上被磁化的永久磁鐵(32)和與永久磁鐵對置的線圈部(10)。線圈部(10)的電磁線圈(12)以平行于驅(qū)動方向的方向為軸進行纏繞。驅(qū)動控制電路不改變向電磁線圈(12)供給的電流方向而向電磁線圈(12)供給預定的第1電流方向的驅(qū)動電流，由此使無刷電動機向驅(qū)動方向動作。
文檔編號H02K21/12GK101174785SQ20071018510
公開日2008年5月7日 申請日期2007年10月29日 優(yōu)先權日2006年10月30日
發(fā)明者竹內(nèi)啟佐敏 申請人:精工愛普生株式會社