JP2008043200A

JP2008043200A - モータ及びモータの駆動システム

Info

Publication number: JP2008043200A
Application number: JP2007246031A
Authority: JP
Inventors: Kesatoshi Takeuchi; 啓佐敏竹内
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-09-21
Filing date: 2007-09-21
Publication date: 2008-02-21
Anticipated expiration: 2024-03-02
Also published as: JP4831033B2

Abstract

【課題】モータのコイルへ供給される励磁信号を制御することにより、運転効率に優れたモータを提供する。
【解決手段】モータは、複数のコイルの組１０，１２と永久磁石１４の組み合せを備え、このコイルの組は、交互の異極に励磁されるように駆動回路から励磁信号が供給されるとともに、前記永久磁石は複数の磁極要素が交互に異極になるように配置された構造からなり、前記駆動回路は前記コイル組に所定の周波数を持った励磁信号を供給して、前記コイルと永久磁石間の磁気的吸引―反発によって前記コイル組と永久磁石とを相対的に移動させるように構成されてなり、さらに、前記駆動回路は前記コイル組に、当該コイル組と永久磁石間の相対移動に応じて発生する逆起電圧のパターンに相当する波形信号を当該コイル組に供給するように構成されてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁極を発生するコイルを線状に並べ、コイルに流す電流を順次切り替えるこ
とで、永久磁石や強磁性体からなるロータを回転させ、或いはスライダを移動させる各種
モータに関し、さらに、このモータに利用される磁気構造体に係わり、さらに、このモー
タを駆動源として利用した駆動体に関するものである。本発明は、このような駆動体とし
ての電気自動車、電動カート、電動車椅子等や、その他電動玩具、電動飛行機、小型電動
機器、ＭＥＭＳに利用することができる。

交流などの周波数信号によって駆動されるＡＣモータには、大きく分けるとシンクロナ
ス（同期）モータとインダクション（誘導）モータの２種類がある。シンクロナスモータ
は、ロータに永久磁石や鉄などの強磁性体の積層コアを使い、電源周波数によって決まる
回転磁界の速さと同じ回転速度で回転するモータである。

ロータの違いによって永久磁石を使ったマグネット型とコイルが巻いてある巻線型、鉄
などの強磁性体を使ったリアクタンス形がある。このうちマグネット型は、ロータの永久
磁石がステータの回転磁界に引かれて回転する。一方、インダクションモータは、導線が
カゴのような形のロータに、電磁誘導作用によって別の磁界を発生させることで回転する
モータである。

このようなモータの中には、回転しないで直線状に動いたり、平面を自由に動けるモー
タも存在する。この種のモータは、広くリニアモータと呼ばれ、磁極を発生するコイルを
直線状に並べ、流す電流を順次切替えることで、その上に載った永久磁石や強磁性体を移
動させている。直線状に配置されたコイル列はステータであって、ロータは平たくなって
その上を滑動するのでスライダに相当する。

前記マグネット型のシンクロナスモータとして、例えば、特開平８−５１７４５号公報
（特許文献１）に記載された小型同期モータが存在する。この小型同期モータは、特許文
献１の図１に示されるように、励磁コイル７を巻回したステータコア６と、内部にマグネ
ット１を内蔵し周面にＮＳ極が等間隔に配列されたロータコア２を有するロータ３とを備
えた構成を持っている。
特開平８−５１７４５号公報

しかしながら、従来の技術で説明したモータのコイルに矩形波を供給すると、モータの
運転効率が大きく低下することを、本願発明者は新たに見出すにいたった。そこで、この
発明は、モータのコイルへ供給される励磁信号を制御することにより、運転効率に優れた
モータを提供することを目的とするものである。さらに、本発明の他の目的は発生トルク
特性にも優れたモータを提供することを目的とするものである。さらに、本発明は、掛る
モータの駆動回路を提供すことを目的とするものである。さらに本発明は、モータの運転
効率に優れたモータの駆動制御方法を提供するものである。さらに本発明は、このモータ
を利用した各種駆動体を提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、本発明は、複数のコイルの組と永久磁石の組み合せを備え、
このコイルの組は、交互の異極に励磁されるように駆動回路から励磁信号が供給されると
ともに、前記永久磁石は複数の磁極要素が交互に異極になるように配置された構造からな
り、前記駆動回路は前記コイル組に所定の周波数を持った励磁信号を供給して、前記コイ
ルと永久磁石間の磁気的吸引―反発によって前記コイル組と永久磁石とを相対的に移動さ
せるように構成されてなり、さらに、前記駆動回路は前記コイル組に、当該コイル組と永
久磁石間の相対移動に応じて発生する逆起電力のパターンに相当する波形信号を当該コイ
ル組に供給するように構成されてなるモータであることを特徴とする。

本発明の実施形態では、前記駆動回路は、前記永久磁石の磁気変動を検出するホール素
子センサを備え、このホールセンサは前記磁気変化に対応した波形、例えば、正弦波様出
力又は三角波をするものであり、当該駆動回路はこのホールセンサの出力を前記コイル組
に直接供給するように構成されてなる。前記コイル組として複数の相を備えるとともに、
各相毎にホール素子センサを配置してなる。前記複数相のコイル組間のコイル配置を互い
にシフトしてなり、かつ前記複数相間のホール素子センサの配置もシフトしてなる。前記
駆動回路への電源供給時に、前記ホール素子からの出力が前記複数相のコイル組に供給す
ると前記永久磁石が回転できるように、前記複数相のコイル組のコイル位置のシフト量が
決定されてなる。環状になった前記複数のコイル相間に前記永久磁石からなるロータが配
置されてなる。モータの始動時には矩形波を前記駆動回路が前記各相コイルに供給し、モ
ータの安定動作時には前記逆起電圧波形を前記各相コイルに供給するようにした。

また、本発明は、交流電動モータの駆動システムであって、前記交流電動モータが固有
に持つ逆起電力波形と同一波形を電磁コイルに励磁させることを特徴とするものである。
前記波形は、好適にはホール素子センサにより形成させる。さらに、好適には、前記ホー
ル素子センサにより形成された波形をＰＷＭ制御手段を介して形成することができる。

図１及び図２は、本発明に係わるモータの動作原理を示したものである。このモータは
、第１のコイル組（Ａ相コイル）１０及び第２のコイル組（Ｂ相コイル）１２の間に第３
の永久磁石１４を介在した構成を備えている。これらコイルと永久磁石は環状（円弧状、
円状）或いは直線状のいずれに構成されても良い。これら環状に形成された場合は、永久
磁石又はコイル相のいずれかがロータとして機能し、これらがリニアに形成された場合に
は、いずれかがスライダとなる。

第１のコイル組１０は、交互に異極に励磁可能なコイル１６が、所定間隔、好適には、
均等間隔を介して順番に配列された構成を備えている。この第１のコイル組の等価回路図
を図５に示す。図１及び図２によれば、後述のとおり、２相の励磁コイルには、始動回転
中（２π）中常時全コイルを既述した極性で交互励磁させている。したがって、ロータや
スライダ等の被駆動手段を高トルクで回転・駆動することが可能となる。

図３（１）に示すように、交互に異極に励磁される、複数の電磁コイル１６（磁性単位
）が等間隔に直列に接続されている。符号１８Ａはこの磁気コイルに周波数パルス信号を
印加する駆動回路を示すブロックである。この駆動回路から電磁コイル１６にコイルを励
磁させるための励磁信号を流したとき、隣接するコイル間で交互に磁極の向きが変わるよ
うに、各コイルが励磁されるように予め設定されている。図３（２）に示すように、電磁
コイル１６が並列に接続されていても良い。このコイルの構造は、Ａ，Ｂ相コイルについ
て同様である。

この励磁回路１８Ａから電磁コイル１６に、供給される励磁電流の極性の方向を所定の
周期で交互に切り替えるための周波数を持った信号を印加すると、図１及び図２に示すよ
うに、ロータ１４と面する側の極性がＮ極→Ｓ極→Ｎ極と交互に変化する磁気パターンが
Ａ相コイル組１０に形成される。周波数信号が逆極性になると、第１磁性体の第３磁性体
側の極性がＳ極→Ｎ極→Ｓ極と交互に変化する磁気パターンが発生する。この結果、Ａ相
コイル組１０に現れる励磁パターンは周期的に変化する。

Ｂ相コイル組の構造は、Ａ相コイル組と同様であるが、Ｂ相コイル組の電磁コイル１８
はＡ相コイル組の１６に対して位置的にずれて配列されている点が異なる。すなわち、Ａ
相コイル組におけるコイルの配列ピッチとＢ相コイル組の配列ピッチとが所定のピッチ差
（角度差）を持つようにオフセット配置されている。このピッチ差は、永久磁石１４がコ
イル１６,１８に対して励磁電流の周波数の１周期（２π）に対応して動く角度の（１回
転）、例えば、π／（２／Ｍ）：Ｍは永久磁石（Ｎ＋Ｓ）のセット数でＭ＝３である、π
／６が好適である。

次に永久磁石について説明する。図１及び図２に示されるように、永久磁石からなるロ
ータ１４は、二相のコイル組間に配置されており、交互に逆の極性を持った複数の永久磁
石２０（黒く塗り潰されている。）が線状（円弧状）に、所定間隔、好適には均等間隔を
介して配列されている。円弧状とは、完全な円、楕円など閉じられたループの他、不特定
環状構造や、半円、扇型をも包含する。

Ａ相コイル組１０とＢ相コイル組１２とは等距離を介して配置されており、Ａ相コイル
組とＢ相コイル組との中間に第３の磁性体１４が配置されている。永久磁石２０の永久磁
石の配列ピッチは、殆どＡ相コイル１０及びＢ相コイル１２における磁気コイルの配列ピ
ッチと同じである。

次に第１磁性体１０と第２磁性体１２との間に既述の第３磁性体１４が配置された磁気
体構造の動作を、図1及び図２を利用して説明する。既述の励磁回路（図３の１８である
。後に説明する。）によって、ある瞬間においてＡ相コイルとＢ相コイルの電磁コイル１
６,１８には、図１（１）に示すような励磁パターンが発生しているとする。

この時、Ａ相コイル１０の永久磁石１４側に臨む表面の各コイル１６には、→Ｓ→Ｎ→
Ｓ→Ｎ→Ｓ→のパターンで磁極が生じ、Ｂ相コイル１２の永久磁石１４側に臨む表面のコ
イル１８には、→Ｎ→Ｓ→Ｎ→Ｓ→Ｎ→のパターンで磁極が生じる。永久磁石と各相コイ
ルとの磁気的な関係が図示されており、同極間では反発力が発生し、異極間では吸引力が
働く。

次の瞬間、（２）に示すように、Ａ相コイルに駆動回路１８を介して印加されるパルス
波の極性が反転すると、（１）のＡ相コイル１０のコイル１６に発生する磁極と永久磁石
２０の磁極との間に反発力が発生し、一方、Ｂ相コイル１２のコイル１８に発生している
磁極と永久磁石２０の表面の磁極との間に引力が発生しているために、図１（１）乃至図
２（５）に示すように、永久磁石１４は、図示右方向に順次移動する。

Ｂ相コイル１２のコイル１８に、Ａ相コイルの励磁電流とは位相がずれたパルス波が印
加されており、図２の（６）乃至（８）に示すように、Ｂ相コイル１２のコイル１８の磁
極と永久磁石２０の表面の磁極とが反発して永久磁石１４をさらに右方向に移動させる。
（１）乃至（８）はロータ１４がπに対応する回転をした場合を示し、（９）以降は同様
にして残りのπ→2πに対応する回転をする。このようにロータはＡ相コイル列とＢ相コ
イル列に位相がずれた所定周波数の駆動電流（電圧）信号を供給することにより、回転す
るようになる。

なお、Ａ相コイル列、Ｂ相コイル列、及び永久磁石を円弧状にすると、図１に示す磁気
構造は回転モータを構成するものとなり、これらを直線状に形成すると、この磁気構造は
リニアモータを構成するものとなる。ケース、ロータ等の永久磁石と電磁コイルを除く部
分は、非磁性体である樹脂（カーボン系含み）、セラミックス系により軽量化し、ヨーク
を用いないで磁気回路の開放状態にすることにより鉄損失を発生させずパワー・ウエイト
比に優れた回転駆動体が実現できる。

この構造によれば、永久磁石にはＡ相コイル及びＢ相コイルから磁力を受けて動くこと
ができるために、永久磁石が発生するトルクが大きくなり、トルク／重量バランスに優れ
、したがって高トルクで駆動可能な小型軽量モータを提供することが可能となる。

図４はＡ相コイル列の磁性体の電磁コイル１６、及びＢ相コイル列の電磁コイル１８に
励磁電流を印加するための励磁回路１８Ａの一例を示すブロック図である。この励磁回路
は、Ａ相電磁コイル１６及びＢ相電磁コイル１８にそれぞれ制御されたパルス周波数信号
を供給するように構成されている。符号３０は水晶発振器であり、符号３１はこの発振周
波数信号をＭ分周して基準パルス信号を発生させるためのＭ−ＰＬＬ回路３1である。

符号３４は永久磁石からなるロータ１４の回転速度に対応した位置検出信号を発生する
センサ（例えば、後述のように永久磁石の磁界変化を検出するホール素子センサ）である
。符合３４Ａは、Ａ相電磁コイルのドライバ回路に検出信号を供給するためのＡ相側セン
サであり、符号３４Ｂは、Ｂ相電磁コイルのドライバ回路に検出信号を供給するためのＢ
相側センサである。

このセンサ３４Ａ，Ｂからの検出信号はそれぞれ、各相コイル列に励磁電流を供給する
ためのドライバ３２に出力されている。符号３３はＣＰＵであり、Ｍ―ＰＬＬ回路３１及
びドライバ３２に所定の制御信号を出力する。前記ドライバ３２はセンサからの検出信号
を直接又はＰＷＭ制御して電磁コイルに供給するように構成されている。符号３１Ａはド
ライバにＰＷＭ制御用の基準波を供給するための制御部である。Ａ相コイル列用の磁気セ
ンサ３４ＡとＢ相コイル列用の磁気センサ３４Ｂは既述のとおり位相差を設けて永久磁石
の磁界をそれぞれ検出しているが、必要におうじて検出信号の位相制御がされて、ドライ
バ３２に供給される。符号３５はセンサ位相制御部である。

図５はモータの斜視図であり、（１）は当該モータの斜視図、（２）はロータの概略平
面図、（３）はその側面図、（４）はＡ相電磁コイル列（５）はＢ相電磁コイル列を示し
たものである。付された符号は、既述の図において対応する構成部分と同じものである。

このモータは、ステータに相当する一対のＡ相コイル列１０とＢ相コイル列１２を備え
、そしてロータを構成する既述の永久磁石１４とを備え、Ａ相コイル列とＢ相コイル列と
の間にロータ１４が軸３７を中心に回転自在に配置されている。ロータと回転軸は一体に
回転するように、回転軸３７はロータの中心にある回転軸用開口孔に圧入されている。図
５の（２）、（４）、（５）に示すように、ロータには６つの永久磁極要素２０が円周方
向に均等に設けられ、そして永久磁極要素の極性は交互に反対になるようになっており、
ステータには６つの電磁コイルが円周方向に均等に設けられている。

Ａ相センサ３４ＡとＢ相センサ３４Ｂとが、位相をシフトさせて(π／６に相当する距
離)Ａ相コイル列のケース内面側壁に設けられている。Ａ相センサ３４ＡとＢ相センサ３
４Ｂとは、Ａ相コイル１６に供給される周波数信号とＢ相コイル１８に供給される周波数
信号とに所定の位相差を設けるために互いに位相をシフトさせている。

センサとしては、永久磁石の運動に伴う磁極の変化から永久磁石の位置を検出可能であ
り、ホール効果を利用したホール素子が好ましい。このセンサを用いることにより、永久
磁石のＳ極から次のＳ極までを２πとしたときに、永久磁石がこのどこにあっても永久磁
石の位置をホール素子によって検出可能である。

次に本発明の原理について説明する。
図６（１）は、コイルに矩形波を供給した場合のコイル両端の電位変化を示している。（
２）はコイル両端の逆起電圧波形を示している。（３）は、コイル両端の消費電流波形を
示している。図7は、二つの相のコイル列間に置かれた永久磁石が、図示右方向に運動し
た場合におけるコイルに発生する逆起電力を説明するための原理図である。

逆起電圧（Ｖ）は、Ｂｈ*Ｃｌ*Ｐで定義され、Ｂｈ[Ｔ]は水平磁束密度（コイル中心部
）であり、Ｃｌ（ｍ）はコイル長さであり、Ｐ[ｍ／ｓ]はコイルの移動速度を示している
。Ａ相コイル１６には８−１で示す正弦波様の逆起電圧波形が発生し、Ｂ相コイル１８に
は８−２で示す、Ａ相コイル列の配列とＢ相コイル列の配列の位相差に基づく位相差を持
った正弦波用逆起電圧波形が発生する。

図６（３）のＴＴ部の領域の両端電圧は、印加電圧と逆起電力との差で、電位差が大き
いので電流が大きくなる。そのためにモータの発生トルクは大きくなるが、モータの効率
は低下する。効率（η）は、
η＝（機械的出力／入力電圧）＊１００（％）で定義される。

一方、図８（１）は、コイル両端に逆起電力波形と同じ正弦波系信号（供給電圧波形）
を印加した場合のコイル両端の電圧波形である。（２）はコイルの消費電圧波形を示した
ものである。（２）の領域ＴＴで示されるコイル両端電圧は、供給電圧波形と逆起電圧波
形の差で波形歪のみが発生しコイル両端の消費電流波形は、図６（２）の縦軸のスケール
と図8（２）の縦軸のスケールを比較してみると明らかなように、非常に小さい電流値と
なる。そのために、既述の効率が大きく改善される。波形歪みを改善することによって効
率は一層向上される。アナログ出力型のホール素子は、逆起電圧波形に相当する波形を出
力することができる。このように逆起電力の波形と同波形でコイルを励磁することにより
、効率は矩形波でコイルを励磁することに比較して２−３倍向上される。したがって、こ
のモータを負荷に適用した場合、負荷の動作始動や急加速時での始動トルクを重要視する
局面では、矩形波形をコイルに供給し、モータの安定動作時は正弦波をコイルに供給する
ことによって駆動特性と効率の両立を図ることができる。

図９は、アナログ方式センサ（ホール素子センサ）によってドライバを直接駆動させる
駆動回路のブロック図である。すなわち、このセンサは後述の図１０（１）に示すように
、逆起電力波形に最も近い正弦波様の出力波を発生するので、このセンサからの出力を直
接コイルに供給することによって、最大効率でモータを運転することができる。符号１０
０はセンサ出力の増幅器である。１０１はロータの正転又は反転制御回路である。Ａ相又
はＢ相のコイルに供給されるセンサからの検出波形の極性を強制的に反転させることによ
ってロータの回転方向制御することができる。９３はこの制御回路に供給される指令信号
の形成部である。Ａ相センサ３４Ａからの検出信号が増幅されてＡ相コイルに供給される
。Ｂ相センサ３４Ｂからの検出信号が増幅されてＢ相コイルに供給される。

図１０は駆動回路における波形制御の状態を示すものであり、（１）はＡ相センサから
のアナログ出力波形（正弦波形）を示す。（２）はＢ相センサからの出力波形である。既
述のとおり、二つのセンサは位相差を持って配置されているために、位相がずれている。
（３）はＡ相コイルに供給されるＡ１相駆動波形（図３の端子Ａ１→Ａ２の向きの電圧波
形）であり、（４）はＡ相コイルに供給されるＡ２相駆動波形（図３の端子Ａ２→Ａ1の
向き）である。（５）はＢ相コイルに供給されるＢ１相駆動波形であり、（６）はＢ２相
駆動波形である。（７）はＡ相コイル組間の両端（Ａ１−Ａ２間）波形であり、（８）は
Ｂ相コイル組間の両端（Ｂ１−Ｂ２間）波形である。センサの正弦波出力波形がそれぞれ
の相のコイル組に供給される。

図１１はセンサからのアナログ出力を矩形波に変換してコイル組に供給するための、駆
動回路のブロック図である。既述のようにモータを高トルクで運転することが必要な場合
では、コイルに矩形波を供給することの意義がある。モータの回転速度を図示しない回転
速度センサで検出し、モータの回転速度が所定値以上になった場合(安定駆動時)に、駆動
回路は矩形波に代えてセンサのアナログ出力値を直接コイル列に供給するようにする。

図１1において、１２０はヒステリシス制御用の可変ボリュームであり、符号１２２は
ウィンドコンパレータであり、符号１２４はマルチプレクサである。ウインドコンパレー
タには既述の各相センサの出力値が供給され、センサ出力とヒステリシスレベルの上下限
値とが比較されＨレベル信号とＬレベル信号が形成され、これがマルチプレクサのスイッ
チング制御によって、Ａ１相の駆動信号又はＡ２相駆動信号として出力される。Ｂ１相コ
イル、Ｂ２相コイルの駆動でも同様である。符号１２３は、ロータの正転又は逆転の回転
方向制御部である。

図１2は、図１２の制御回路による波形図であり、（１）はＡ相センサの正弦波出力波
形であり、（２）はＢ相センサの出力波形である。（３）はＡ１相駆動信号としてＡ相コ
イル組に供給される周波数矩形波形であり、（４）はＡ１相駆動信号としてＡ相コイル組
に供給される矩形波形である。（５）及び（６）がＢ相コイル組に供給される矩形波形で
ある。（７）はＡ相コイル組両端の電圧波形であり、（８）がＢ相コイル組両端の電圧波
形である。図１２において、ヒステリシス調製用ボリュームはデジタルアナログ変換器に
て外部ＣＰＵ等から制御しても良い。ヒステリシスレベルを可変にすることによって矩形
波のデューティが変更され、モータ特性のトルク制御が可能となる。例えば、モータ始動
時にヒステリシスレベルを最小にし、効率を犠牲にしてトルク優先でモータを駆動し、ま
た、モータの安定動作時では、ヒステリシスレベルを最大にして高効率を優先としてモー
タ駆動とする。

図１３はセンサの出力がＰＭＷ変換部１４０に供給され、センサのアナログ出力値を図
示しない基本波と比較して、各相コイルに供給される矩形波のデューティ比が制御される
(ＰＷＭ制御される)ことを示す、駆動回路のブロック図である。すなわち、図１４に示す
ように、各相センサ（１）及び（２）の出力がデューティ制御されて、（３）及び（４）
に示すように、各相コイル組に供給される両端電圧となる。

図１５は、複数の永久磁極要素１５０が一体結合された永久磁石（ロータ）１４の平面
図を示すものである。図１及び２では、ロータの各永久磁極要素間は非磁性体で形成され
ているのに対して、この実施形態のロータでは各永久磁極要素１５０の間に掛る介在領域
を経ることなく、永久磁極要素同士が密着している。１５２はロータの回転軸であり、１
５４は回転子である。この回転子の円周縁部に連続的に複数の永久磁極要素が配列されて
いる。図１５のものでは、図１６に示すように、三角波の逆起電力が発生する。したがっ
て、各相コイル列用センサの検出信号を３角波に成形してこれを各相コイルに供給すれば
モータを最大効率で運転することができる。

以上により、他方式の電動モータでも同様に、効率（仕事／電力比）は電動モータの固
有特性ではなく電動モータから発生する逆起電力の波形と同波形を用いてモータのコイル
を励磁させることにより、モータそのものを高効率で駆動させることができる。すなわち
、本発明によれば、高効率なモータの駆動システム及び駆動方法を実現することが出来る
。

本発明に係わる磁性体構造の模式図と動作原理を示したものである。図１に続く動作原理を示したものである。（１）は複数のコイルを直列接続させたコイル組の等価回路図であり、（２）は並列接続の場合の等価回路図である。コイル組へ励磁信号を供給する駆動回路のブロック図である。モータの分解斜視図である。本発明の原理を説明するために、コイルに矩形波を供給した場合の特性図である。コイルに逆起電力が発生する様子を示した原理図である。本発明の原理説明するために、コイルに逆起電力の正弦波形とほぼ等しい波形を駆動波形としてコイルに供給した場合の特性図である。ホール素子センサからの正弦波形をコイルに供給するための駆動回路のブロック図である。図９の駆動回路における波形制御の様子を示す、各波形図である。駆動回路においてヒステリシス制御を可能にした駆動回路ブロック図である。その波形制御の様子を示す各波形図である。各相コイルの検出波形をＰＷＭ変換制御部に直接供給している様子を示す、駆動回路の機能ブロック図である。そのＰＷＭ制御動作を示す波形図である。永久磁石(ロータ)の他の例を示す、ロータ平面図である。当該ローラをモータに使用した際に各相センサに発生する三角波出力波形図である。

Claims

複数のコイルの組と永久磁石の組み合せを備え、このコイルの組は、交互の異極に励磁
されるように駆動回路から励磁信号が供給されるとともに、前記永久磁石は複数の磁極要
素が交互に異極になるように配置された構造からなり、
前記駆動回路は前記コイル組に所定の周波数を持った励磁信号を供給して、前記コイル
と永久磁石間の磁気的吸引―反発によって前記コイル組と永久磁石とを相対的に移動させ
るように構成されてなり、さらに、
前記駆動回路は前記コイル組に、当該コイル組と永久磁石間の相対移動に応じて発生す
る逆起電圧のパターンに相当する波形信号を当該コイル組に供給するように構成されてな
るモータ。
前記駆動回路は、前記永久磁石の磁気変動を検出するホール素子センサを備え、このホ
ール素子センサは前記磁気変化に対応した波形を出力するものであり、当該駆動回路はこ
のホールセンサの出力を前記コイル組に直接供給するように構成されてなる請求項１記載
のモータ。
前記コイル組として複数の相を備えるとともに、各相毎にホール素子センサを配置して
なる請求項２記載のモータ。
前記複数相のコイル組間のコイル配置を互いにシフトしてなり、かつ前記複数相間のホ
ール素子センサの配置もシフトしてなる請求項３記載のモータ。
前記駆動回路への電源供給時に、前記ホール素子からの出力が前記複数相のコイル組に
供給すると前記永久磁石が回転できるように、前記複数相のコイル組のコイル位置のシフ
ト量が決定されてなる請求項４記載のモータ。
環状になった前記複数のコイル相間に前記永久磁石からなるロータが配置されてなる請
求項３又は4記載のモータ。
モータの始動時には矩形波を前記駆動回路が前記各相コイルに供給し、モータの安定動
作時には前記逆起電圧波形を前記各相コイルに供給するようにした請求項２−６のいずれ
か１項記載のモータ。
前記駆動回路は、前記永久磁石の磁気変動を検出するセンサを備え、このセンサは前記
逆起電圧のパターンに相当する検出信号パターンを発生し、このセンサ出力を前記コイル
組に直接供給するように構成されてなる請求項１記載のモータ。
前記駆動回路は前記センサ出力をＰＭＷ制御するＰＭＷ制御部を備える請求項８記載の
モータ。
交流電動モータの駆動システムであって、前記交流電動モータが固有に持つ逆起電力波
形と同一波形を電磁コイルに励磁させることを特徴とする駆動システム。
前記波形をホール素子センサにより形成させたことを特徴とする請求項１０記載のシス
テム。
前記ホール素子センサにより形成された波形をＰＷＭ制御手段を介して形成した請求項
１１記載のシステム。
請求項２記載のモータであって、前記出力波形が正弦波様波形又は三角波形であるモー
タ。
複数のコイルからなるコイル体と永久磁石との組み合せを備え、この前記コイル体の
複数のコイルは交互の異極に励磁されるように駆動回路から励磁信号が前記コイル体に供
給され、前記永久磁石は複数の磁極要素が交互に異極になるように配置された構造からな
るとともに、複数相からなる前記コイル体に前記複数相に位相差を設けてなり、各相の前
記コイル体の駆動回路は配置された前記永久磁石の同異極間は磁束密度が零となり、その
同異極間を２πとした位相に対しホール素子センサの出力最大値となると共に、前記２π
間のπとした位相に前記ホール素子センサの出力最小値となるように前記ホール素子セン
サを配置し、各相として設けられた前記ホール素子センサからのアナログ出力信号を各相
に対応した前記コイル体に前記π間のπ／２とした位相を未励磁期間とし、且つ前記π／
２を境に電流の正極性／負極性とする切替点を設け増幅し励磁信号として供給することに
より可動部を正方向に移動させ、更に前記電流の前記正極性／負極性を負極性／正極性に
切り替え前記コイル体に増幅し励磁信号として供給することにより前記可動部を逆方向に
移動させてなる正逆方向制御できる電動モータ。
各相の前記ホール素子センサからのアナログ出力信号を各相の前記コイル体に対してＰ
ＷＭ波形に形成し前記励磁信号として供給し高効率なトルク駆動制御できる請求項１４記
載の電動モータ。
前記ホール素子センサからのアナログ出力信号を前記２πの位相と前記πの位相基準と
した±位相量を任意に設定しＰＷＭ２波形を形成し前記励磁信号として供給し任意のトル
ク駆動制御できる請求項１４記載または請求項１５記載の電動モータ。