JP2009290926A - Permanent magnet structure and device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、永久磁石構造とそれを利用した各種の装置に関する。 The present invention relates to a permanent magnet structure and various apparatuses using the permanent magnet structure.
複数の磁石を組み合わせた永久磁石構造は、ブラシレス電気機械などの各種の装置に利用されている。ブラシレス電気機械は、ブラシレスモータとブラシレス発電機とを包含する意味を有する用語である。ブラシレスモータとしては、例えば下記の特許文献1に記載されたものが知られている。 A permanent magnet structure in which a plurality of magnets are combined is used in various devices such as a brushless electric machine. A brushless electric machine is a term having a meaning including a brushless motor and a brushless generator. As a brushless motor, for example, one described in Patent Document 1 below is known.
従来から、モータ内の磁場を強化して、効率をさらに向上させたいという要望があった。しかし、従来は、永久磁石用材料などの制約から、さらなる効率向上が難しいという問題があった。また、モータ以外の用途においても、より強磁場を発生できる永久磁石構造が望まれていた。 Conventionally, there has been a desire to further improve the efficiency by strengthening the magnetic field in the motor. However, conventionally, there has been a problem that it is difficult to further improve the efficiency due to restrictions such as a material for permanent magnets. Further, a permanent magnet structure capable of generating a stronger magnetic field has been desired for applications other than motors.
本発明は、従来に比べてさらに強い磁場を発生することのできる永久磁石構造と、それを利用した各種装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a permanent magnet structure capable of generating a stronger magnetic field than before and various apparatuses using the permanent magnet structure.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]
永久磁石構造であって、
所定の配列方向に沿って配列された複数の第1の磁石を含む第1の磁石セットと、
前記第1の磁石セットの表面と裏面のうちの一方の面に配置された少なくとも1つの第2の磁石を含む第2の磁石セットと、
を備え、
前記複数の第1の磁石は前記配列方向に沿ってそれぞれ磁化されているとともに、隣接する第1の磁石同士が互いに逆方向に磁化されており、
前記第1の磁石セットのN極同士の境界位置に前記第2の磁石セットのN極が配置されているとともに、前記第1の磁石セットのS極同士の境界位置に前記第2の磁石セットのS極が配置されている、永久磁石構造。
この永久磁石構造によれば、第1の磁石セットの同極同士の境界における磁場が、第2の磁石セットの同じ極によって強化されるので、従来に比べてさらに強い磁場を発生することが可能である。
[Application Example 1]
A permanent magnet structure,
A first magnet set including a plurality of first magnets arranged along a predetermined arrangement direction;
A second magnet set including at least one second magnet disposed on one of a front surface and a back surface of the first magnet set;
With
The plurality of first magnets are respectively magnetized along the arrangement direction, and adjacent first magnets are magnetized in directions opposite to each other,
The N pole of the second magnet set is disposed at the boundary position between the N poles of the first magnet set, and the second magnet set is disposed at the boundary position between the S poles of the first magnet set. A permanent magnet structure in which the S poles are arranged.
According to this permanent magnet structure, since the magnetic field at the boundary between the same poles of the first magnet set is strengthened by the same pole of the second magnet set, it is possible to generate a stronger magnetic field than before. It is.
[適用例2]
請求項1記載の永久磁石構造であって、
前記第2の磁石セットは、前記第1の磁石セットの前記配列方向と直交する方向に磁化された複数の第2の磁石を含む、永久磁石構造。
この構造によれば、第1の磁石セットの同極同士の境界における磁場を、第2の磁石セットの同じ極によって強化することができる。
[Application Example 2]
The permanent magnet structure according to claim 1,
The second magnet set includes a permanent magnet structure including a plurality of second magnets magnetized in a direction orthogonal to the arrangement direction of the first magnet set.
According to this structure, the magnetic field at the boundary between the same poles of the first magnet set can be enhanced by the same pole of the second magnet set.
[適用例3]
請求項1記載の永久磁石構造であって、
前記第2の磁石セットは、前記第2の磁石として、1つの磁石体にN極とS極とが交互に繰り返し設けられた極異方性磁石を含む、永久磁石構造。
この構造によれば、第2の磁石セットとして、より少ない数の磁石を用いつつ、強い磁場を発生することが可能である。
[Application Example 3]
The permanent magnet structure according to claim 1,
The second magnet set includes a permanent magnet structure including a polar anisotropic magnet in which N poles and S poles are alternately and repeatedly provided on one magnet body as the second magnet.
According to this structure, it is possible to generate a strong magnetic field while using a smaller number of magnets as the second magnet set.
[適用例4]
請求項1記載の永久磁石構造であって、
前記第2の磁石セットは、複数の第2の磁石を含み、
前記複数の第2の磁石は、前記配列方向に沿ってそれぞれ磁化されているとともに、隣接する第2の磁石同士が互いに逆方向に磁化されている、永久磁石構造。
この構造によれば、第1と第2の磁石セットとしてほぼ同様な構成を用いて強い磁場を得ることができる。
[Application Example 4]
The permanent magnet structure according to claim 1,
The second magnet set includes a plurality of second magnets,
The plurality of second magnets are each magnetized along the arrangement direction, and adjacent second magnets are magnetized in directions opposite to each other.
According to this structure, a strong magnetic field can be obtained using substantially the same configuration as the first and second magnet sets.
[適用例5]
請求項1又は2記載の永久磁石構造であって、さらに、
前記第2の磁石セットの前記第1の磁石セットとは反対側の面に設けられた複数の第3の磁石を含む第3の磁石セットを備え、
前記複数の第3の磁石は、前記配列方向に沿ってそれぞれ磁化されているとともに、隣接する第3の磁石同士が互いに逆方向に磁化されており、
前記第3の磁石セットのN極同士の境界位置に前記第2の磁石セットのN極が配置されているとともに、前記第3の磁石セットのS極同士の境界位置に前記第2の磁石セットのS極が配置されている、永久磁石構造。
この構造によれば、第1の磁石セットと第3の磁石セットの双方から外部に向けて強い磁場を発生することが可能である。
[Application Example 5]
The permanent magnet structure according to claim 1 or 2, further comprising:
A third magnet set including a plurality of third magnets provided on a surface of the second magnet set opposite to the first magnet set;
The plurality of third magnets are respectively magnetized along the arrangement direction, and the adjacent third magnets are magnetized in directions opposite to each other,
The N pole of the second magnet set is disposed at the boundary position between the N poles of the third magnet set, and the second magnet set is positioned at the boundary position between the S poles of the third magnet set. A permanent magnet structure in which the S poles are arranged.
According to this structure, it is possible to generate a strong magnetic field outward from both the first magnet set and the third magnet set.
[適用例6]
ブラシレス電気機械であって、
請求項1ないし5のいずれかに記載の永久磁石構造を有する第1の部材と、
電磁コイルを有する第2の部材と、
を備えるブラシレス電気機械。
[Application Example 6]
A brushless electric machine,
A first member having the permanent magnet structure according to any one of claims 1 to 5;
A second member having an electromagnetic coil;
Brushless electric machine with
[適用例7]
適用例6記載のブラシレス電気機械であって、さらに、
前記電磁コイルへの電力の供給又は前記電磁コイルからの電力の回生を制御する制御回路を備え、
前記制御回路は、
(i)前記第1と第2の部材の間の相対的な移動に応じて前記電磁コイルに発生する電力を回生する回生制御と、
(ii)前記電磁コイルに駆動電流を供給することによって前記ブラシレス電気機械を動作させる駆動制御と、
のうちの少なくとも一方を実行可能である、ブラシレス電気機械。
この構成によれば、永久磁石構造の強い磁場を効率よく利用できるブラシレスモータやブラシレス発電機を実現することが可能である。
[Application Example 7]
A brushless electric machine according to Application Example 6,
A control circuit for controlling supply of electric power to the electromagnetic coil or regeneration of electric power from the electromagnetic coil;
The control circuit includes:
(I) regenerative control for regenerating electric power generated in the electromagnetic coil in accordance with relative movement between the first and second members;
(Ii) drive control for operating the brushless electric machine by supplying a drive current to the electromagnetic coil;
A brushless electric machine capable of performing at least one of the following.
According to this configuration, it is possible to realize a brushless motor or a brushless generator that can efficiently use a strong magnetic field having a permanent magnet structure.
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、永久磁石構造の他に、これを用いた各種の装置(例えば、電動モータ、発電機、それらを用いたアクチュエータや電子機器、移動体、ロボット等)、及び、それらの制御方法等の形態で実現することができる。 The present invention can be realized in various forms. In addition to the permanent magnet structure, various devices using the permanent magnet structure (for example, electric motors, generators, actuators and electronic devices using them, Mobile body, robot, etc.) and their control methods.
次に、本発明の実施の形態を以下の順序で説明する。
A.磁石モジュールの構成:
B.磁石モジュールの適用例:
C.回路構成:
D.変形例:
Next, embodiments of the present invention will be described in the following order.
A. Magnet module configuration:
B. Application example of magnet module:
C. Circuit configuration:
D. Variations:
A.磁石モジュールの構成:
図1は、本発明の第1実施例における磁石モジュールの構成を示す説明図である。なお、以下では磁石モジュールを「永久磁石構造」又は「磁石集合体」とも呼ぶ。この磁石モジュール20は、第1の磁石セット12と、磁場強化用の第2の磁石セット14と、磁気ヨーク18とを備えている。第1の磁石セット12は、それぞれ図の左右方向(「配列方向」とも呼ぶ)に磁化された複数の第1の永久磁石12a,12bを備えており、隣接する第1の永久磁石12a,12b同士は互いに逆方向に磁化されている。従って、隣接する第1の永久磁石12a,12bの境界では、N極同士又はS極同士が隣接した状態にある。なお、隣接する永久磁石12a,12bは、互いに密着していることが好ましい。第2の磁石セット14は、それぞれ図の上下方向に磁化された複数の第2の永久磁石14a,14bを備えており、隣接する第2の永久磁石14a,14b同士は互いに逆方向に磁化されている。第2の磁石セット14の上面側のN極及びS極は、第1の磁石セット12のN極同士の境界及びS極同士の境界に配置されている。なお、この例では、第1の永久磁石12a,12bと、第2の永久磁石14a,14bの横方向のサイズはすべて等しい。磁気ヨーク18は、第2の磁石セット14の下側への磁束密度の漏れを減少するための強磁性体部材である。但し、磁気ヨーク18は省略可能である。
A. Magnet module configuration:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a magnet module in the first embodiment of the present invention. Hereinafter, the magnet module is also referred to as “permanent magnet structure” or “magnet assembly”. The
この磁石モジュール20では、第1の磁石セット12において、永久磁石12a,12bの境界でN極同士又はS極同士が隣接しているので、これらの境界から上方に向けて強い磁場が発生する。また、永久磁石12a,12bの境界における磁場は、磁場強化用の第2の磁石セット14の磁極によってさらに強化されている。図1の上部には、磁石モジュール20の上表面付近における表面磁束分布の例を示している。磁石モジュール20の表面磁束密度は、1つの磁石12a(又は12b)の表面磁束密度の2倍〜3倍の値に達する。従って、この強い磁場を利用すれば、各種の装置の効率を更に高めることが可能である。また、この磁石モジュール20では、図1の上部に示すように、ほぼ正弦波状の表面磁束分布が得られる。従って、個々の磁石を正弦波状に磁化する必要無しに、正弦波状の磁場分布が得られるという利点がある。
In the
図2は、第2実施例における磁石モジュールの構成を示す説明図である。この磁石モジュール20aは、図1の第2の磁石セット14が1つの磁石14cで置き換えられている点、及び、磁気ヨーク18が省略されている点が第1実施例と異なっている。第2の磁石14cは、N極とS極とが交互に繰り返し設けられた極異方性磁石である。第2の磁石14cの内部に描かれている曲線状の矢印は、磁束の方向を表している。すなわち、この極異方性磁石14cは、磁石内に曲線状の磁束が形成されるように磁化されている。このような極異方性磁石14cを用いても、そのN極及びS極を、第1の磁石セット12のN極及びS極にそれぞれ一致するように配置すれば、第1実施例とほぼ同様な強い磁場を上方に発生することが可能である。また、極異方性磁石14cは、表面磁束のピーク値を図1の第2の磁石セット14よりも高くすることができるので、第1の磁石セット12の上方に向けてより強い磁場を発生することが可能である。また、この極異方性磁石14cでは、磁束が下方に漏れないので、磁気ヨークを省略してもほとんど磁束の効率が低下しないという利点がある。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the configuration of the magnet module in the second embodiment. This
図3は、第3実施例における磁石モジュールの構成を示す説明図である。この磁石モジュール20bは、図1の第2の磁石セット14が第1の磁石セット12で置き換えられている点が第1実施例と異なっている。すなわち、この磁石モジュール20bでは、同一の磁石セット12が2段に重ねられている。但し、下段の磁石セット12は、磁場強化用として利用されている。この磁石モジュール20bにおいても、第1実施例と同様に、その上方に強い磁場を発生することが可能である。なお、磁石セット12は、3段以上重ねるようにしてもよい。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the configuration of the magnet module in the third embodiment. This
図4は、第4実施例における磁石モジュールの構成を示す説明図である。この磁石モジュール20cは、第1の磁石セット12cの各磁石の上面中央に溝部16がそれぞれ設けられれている点が第1実施例と異なっている。これらの溝部16は、磁石モジュール20cを各種の装置(例えばモータ)内に設置する際の位置決め部又は固定部として使用するためのものである。磁石モジュール20cは、更に、その端面に設置される第3の磁石セット15を有している。この第3の磁石セット15は、第1の磁石セット12cと第2の磁石セット14の端面における磁場を強化するためのものである。このため、第3の磁石セット15の複数の磁石15a,15bは、第1の磁石セット12cの配列方向yに沿って配列されており、第1の磁石セット12cの長手方向xに沿って磁化されている。隣接する磁石15a,15b同士は互いに逆方向に磁化されている。第1の磁石セット12cと第2の磁石セット14の端面に描かれている一点破線は、第3の磁石セット15の左端にある磁石15aが接する面を示している。この位置では、第3の磁石セット15の左端にある磁石15aのN極が、第1の磁石セット12cのN極と接した状態になるので、この位置における磁場がより強化される。S極も同様である。従って、磁石モジュール20cの長手方向の端部における磁場をより強化することが可能である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the configuration of the magnet module in the fourth embodiment. This
図5(A)は、第5実施例における磁石モジュールの構成を示す説明図である。この磁石モジュール20dは、図1の磁気ヨーク18を第1の磁石セット12dで置き換えた点が第1実施例と異なっている。但し、下方側の第1の磁石セット12dは、上方側の第1の磁石セット12uと磁極の位置が逆である。この磁石モジュール20dでは、その上方と下方に逆向きの強い磁場をそれぞれ発生することができるので、磁束の利用効率がより向上するという利点がある。
FIG. 5A is an explanatory diagram showing the configuration of the magnet module in the fifth embodiment. This
図5(B)は、第6実施例における磁石モジュールの構成を示す説明図である。この磁石モジュールは、図1の磁石モジュール20をギャップGを隔てて対面させたものである。この磁石モジュールによれば、ギャップGに強磁場が形成されるので、この磁場を利用した各種の装置を効率良く動作させることが可能である。
FIG. 5B is an explanatory diagram showing the configuration of the magnet module in the sixth embodiment. This magnet module is obtained by facing the
図6は、磁石モジュールの製造方法の一例を示す説明図である。図6(A)では、まず、複数の未励磁の磁石部材MMH,MMVを準備し、これらをレンガ壁状に2段に積層した磁石部材構造体MSを生成する。ここで、未着磁状態における第1の磁石部材MMHの結晶方向(通常はC軸方向)を水平配向とし、第2の磁石部材MMVの結晶方向を垂直配向とすることが好ましい。すなわち、各磁石部材の結晶方向は、着磁したい方向に一致させることが好ましい。各磁石部材MMH,MMVは、直方体状の形状を有している。隣接する磁石部材MMH,MMVの間には、非磁性体部材NMを介挿させることが好ましい。次に、図6(B)に示すように、磁石部材構造体MSの上下を着磁治具400で挟み、着磁処理を実行する。この例では、着磁治具400は、上部磁石部410と下部磁石部420とを有している。これらの磁石部410,420は、磁石部材MMH,MMVと同じピッチで構成された単位磁石430が配列されたものである。個々の単位磁石430は図の上下方向に磁場を発生し、また、隣接する単位磁石430は逆方向の磁場を発生する。単位磁石430としては、電磁石を用いても良く、あるいは永久磁石を用いても良い。上部磁石部410は、個々の単位磁石430の中心が、上段の磁石部材MMHの境界に一致するように配置されている。また、下部磁石部420は、個々の単位磁石430の中心が、下段の磁石部材MMVの中心に一致するように配置されている。このような着磁治具で着磁処理を行うと、図6(C)に示すように、第1の磁石セット12と第2の磁石セット14とを含む磁石構造が得られる。そして、この磁石構造の下面に磁気ヨーク18を設置することによって、図1に示す磁石モジュール20が得られる。
FIG. 6 is an explanatory view showing an example of a method for manufacturing a magnet module. In FIG. 6A, first, a plurality of non-excited magnet members MMH and MMV are prepared, and a magnet member structure MS in which these are laminated in a brick wall shape in two stages is generated. Here, it is preferable that the crystal direction (usually the C-axis direction) of the first magnet member MMH in the unmagnetized state is horizontal orientation and the crystal direction of the second magnet member MMV is vertical orientation. That is, the crystal direction of each magnet member is preferably matched with the direction in which it is desired to be magnetized. Each magnet member MMH, MMV has a rectangular parallelepiped shape. It is preferable to insert a non-magnetic member NM between the adjacent magnet members MMH and MMV. Next, as shown in FIG. 6B, the upper and lower sides of the magnet member structure MS are sandwiched by the magnetizing
図7は、磁石モジュールの製造方法の他の例を示す説明図である。図7(A)では、まず、複数の未励磁の磁石部材MMH,MMVを準備し、これらをレンガ壁状に3段に積層した磁石部材構造体MSを生成する。なお、図6の例と同様に、第1の磁石部材MMHの結晶方向(通常はC軸方向)を水平配向とし、第2の磁石部材MMVの結晶方向を垂直配向として、それぞれの着磁方向と一致させることが好ましい。次に、図7(B)に示すように、磁石部材構造体MSの上下を着磁治具400で挟み、着磁処理を実行する。このような着磁治具で着磁処理を行うと、図7(C)に示すように、中心に第2の磁石セット14が存在し、その両側に第1の磁石セット12が存在する磁石構造が得られる。この磁石構造は、図5(A)に示した磁石モジュール20dの構造を有している。
FIG. 7 is an explanatory view showing another example of a method for manufacturing a magnet module. In FIG. 7A, first, a plurality of non-excited magnet members MMH and MMV are prepared, and a magnet member structure MS is generated in which these are laminated in a brick wall shape in three stages. As in the example of FIG. 6, the first magnet member MMH has a crystal orientation (usually the C-axis direction) as a horizontal orientation, and the second magnet member MMV has a crystal orientation as a vertical orientation. It is preferable to match. Next, as shown in FIG. 7B, the upper and lower sides of the magnet member structure MS are sandwiched by the magnetizing
図8は、磁石モジュールの製造方法の更に他の例を示す説明図である。図8(A)では、まず、複数の未励磁の磁石部材MMを準備し、これらをリング状に構成した磁石部材構造体MSを生成する。この磁石部材MMは、中空円筒を6分割した形状を有している。また、磁石部材MMの結晶方向は、その着磁方向(ここでは周方向)と一致させることが好ましい。隣接する2つの磁石部材MMの間には、非磁性体部材NMを介挿させることが好ましい。次に、図8(B)に示すように、構造体MSの周囲を形状保持部材FMで覆う成形処理を実行する。この形状保持部材FMは、磁石部材構造体MSがバラバラになることを防止するための部材であり、樹脂や、金属、セラミックスなどの各種の材料で構成することが可能である。この成形後の構造体MSaを着磁装置で着磁処理することによって、図8(C)に示すように、リング状の磁石セット12を含む磁石構造体MSbが得られる。そして、この磁石構造体MSbの内周側に、極異方性で着磁された第2の磁石14セットを嵌合させることによって、図8(D)に示す磁石モジュールMScが得られる。なお、第2の磁石セット14としては、1個の極異方性磁石を用いてもよく、あるいは、分割された複数の磁石を組み合わせた磁石セットを用いても良い。この磁石モジュールMSは、図1〜図3に示した磁石モジュール20,20a,20bとほぼ同じ構成を有しており、外部に向けて強い磁場を発生する永久磁石構造である。
FIG. 8 is an explanatory view showing still another example of a method for manufacturing a magnet module. In FIG. 8A, first, a plurality of non-excited magnet members MM are prepared, and a magnet member structure MS in which these are configured in a ring shape is generated. The magnet member MM has a shape obtained by dividing a hollow cylinder into six parts. The crystal direction of the magnet member MM is preferably matched with the magnetization direction (here, the circumferential direction). It is preferable to insert a non-magnetic member NM between two adjacent magnet members MM. Next, as illustrated in FIG. 8B, a molding process is performed in which the periphery of the structure MS is covered with the shape maintaining member FM. The shape holding member FM is a member for preventing the magnet member structure MS from falling apart, and can be made of various materials such as resin, metal, and ceramics. By magnetizing the molded structure MSa with a magnetizing device, a magnet structure MSb including a ring-shaped magnet set 12 is obtained as shown in FIG. 8C. A magnet module MSc shown in FIG. 8D is obtained by fitting the
なお、図6〜図8の方法の代わりに、個々に製造された永久磁石を積層することによって、図1〜図5に示したような各種の磁石モジュールを作成しても良い。この場合には、隣接する磁石の間に非磁性体部材を介挿させてもよく、あるいは、磁石同士を直接接触させてもよい。 In addition, instead of the method of FIGS. 6-8, you may produce the various magnet modules as shown in FIGS. 1-5 by laminating | stacking the permanent magnet manufactured separately. In this case, a nonmagnetic member may be interposed between adjacent magnets, or the magnets may be brought into direct contact with each other.
以下に説明する磁石モジュールの適用例では、上述した各種の磁石モジュールを用い、その強い磁場を利用して、モータや発電機を構成している。上述した各種の磁石モジュールは、S極とN極が交互に配置されているので、主として交流駆動用の永久磁石構造として利用される。なお、磁石モジュールの形状としては、中空円筒形状以外の他の任意の形状を採用することが可能である。また、以下の適用例の説明では、特に必要な場合を除いて、順次逆向きに磁化された複数の永久磁石で構成される第1の磁石セットと、磁場強化用の第2の磁石セットとを含む磁石モジュールを、単に「磁石モジュール20」と呼んでいる。個々の適用例における磁石モジュール20の具体的な形状は、その適用例に応じて適宜変更される。
In the application example of the magnet module described below, the above-described various magnet modules are used to configure a motor or a generator using the strong magnetic field. Since the above-described various magnet modules are alternately arranged with S poles and N poles, they are mainly used as a permanent magnet structure for AC driving. As the shape of the magnet module, any other shape other than the hollow cylindrical shape can be adopted. Also, in the following description of the application examples, a first magnet set composed of a plurality of permanent magnets sequentially magnetized in reverse directions, and a second magnet set for magnetic field enhancement, unless particularly required. The magnet module including is simply referred to as “
B.磁石モジュールの適用例:
図9(A)は、永久磁石構造の第1適用例としての2相ブラシレスリニアモータの構成を示す従断面図であり、図9(B)はその横断面図である。このリニアモータ100aは、磁石モジュール20を含む第1の部材と、2相の電磁コイル30A,30Bを含む第2の部材とを有している。磁石モジュール20は、図1に示したものとほぼ同じ基本構成を有している。但し、図9の例では、磁石モジュール20の外周と内周がそれぞれ中空角柱状の形状を有している。最も強い磁場方向は、磁石モジュール20の内側から外側に向かう放射状の方向である。2相の電磁コイル30A,30Bは、図9(A)に示すように、それぞれの上下方向の幅(ピッチ)の1/2ずつ互いにずれて配置されている。また、各コイルの上下方向の幅(ピッチ)は、第1の磁石セット12の個々の磁石の上下方向の幅に等しい。電磁コイル30A,30Bの電流方向は、図9(A)における水平方向であり、これは図9(B)の面に沿った方向(時計回り又は反時計回りの方向)に相当する。
B. Application example of magnet module:
FIG. 9A is a secondary sectional view showing the configuration of a two-phase brushless linear motor as a first application example of a permanent magnet structure, and FIG. 9B is a transverse sectional view thereof. The
図9(B)は、第1の磁石セット12のN極同士の境界位置における水平断面を示している。この断面では、電流方向CDに沿って電磁コイル30A,30Bの一方又は両方に電流が流れると、電磁コイル30A,30Bに紙面の裏から表に向かう方向に駆動力が働く。図9(B)とは逆に、第1の磁石セット12のS極同士の境界における水平断面では、図9(B)とは逆方向に電流が流れると図9(B)と同じ方向の駆動力が発生する。個々の電磁コイル30A,30Bの電流の向きは、個々の電磁コイルが、第2の磁石セット12の個々の磁石の中央位置(すなわち磁極が切り替わる位置)を通過するタイミングで切り換えられる。この切り換えは、図示しない位置センサを用いて磁石モジュール20の位置を検出することによって行うことが可能である。
FIG. 9B shows a horizontal cross section at the boundary position between the N poles of the first magnet set 12. In this cross section, when a current flows through one or both of the
このように、このブラシレスリニアモータ100aでは、電磁コイル30A,30Bに駆動電流を流すことによって、図9(A)の駆動方向DD(上下方向)に沿って磁石モジュール20を動作させることが可能である。また、このリニアモータ100aでは、磁石モジュール20から強い磁場が発生するので、この強い磁場を利用した効率の良いモータを実現することが可能である。
Thus, in this brushless
図10(A)〜(C)は、永久磁石構造の第2適用例としてのアクチュエータ機構の構成を示す説明図である。このアクチュエータ機構100bは、磁石モジュール20の上方に、電磁コイル30を設けたものである。磁石モジュール20は、移動方向(矢印の方向)に沿って配置されている。電磁コイル30には、磁石モジュール20の位置を検出するための位置センサ80(磁気センサ)が設けられている。このアクチュエータ機構100bでは、電磁コイル30に電流を流すことによって、図10(A)〜(C)の範囲で磁石モジュール20を移動させることが可能である。図10(A)は、磁石モジュール20の右端近傍が電磁コイル30の中心に到達した状態を示している。より具体的に言えば、この位置では、磁石モジュール20のN極同士の境界が、電磁コイル30の中心位置まで到達している。図10(C)は、磁石モジュール20の左端近傍が電磁コイル30の中心に到達した状態を示している。なお、磁石モジュール20を中央位置(図10(B))から右端位置(図10(A))に移動させる場合と、左端位置(図10(C))に移動させる場合では、電磁コイル30に流れる電流が反対向きである。
FIGS. 10A to 10C are explanatory views showing a configuration of an actuator mechanism as a second application example of a permanent magnet structure. This
図11(A)〜(C)は、永久磁石構造の第3適用例としてのアクチュエータ機構の構成を示す説明図である。このアクチュエータ機構100cは、図10の機構において、電磁コイル30の上方にもう1つの磁石モジュール20を追加したものである。このアクチュエータ機構100cでは、電磁コイル30と2つの磁石モジュール20との間に、図10の機構の約2倍の力を働かせることが可能である。なお、上下の電磁ヨーク部材18を電磁ヨーク部材で連結することにより、磁気回路を閉じるようにしてもよい。
FIGS. 11A to 11C are explanatory views showing the configuration of an actuator mechanism as a third application example of a permanent magnet structure. This
図12は、永久磁石構造の第4適用例としての2相ブラシレスモータの構成を示す従断面図である。この回転式モータ100dは、磁石モジュール20を含むロータ(第1の部材)と、電磁コイル30を含むステータ(第2の部材)とを有している。電磁コイル30は、ケーシング130の内周に固定されている。ロータの上部軸110と下部軸120は、それぞれ軸受け112,122で保持されている。磁石モジュール20は、外周側に第1の磁石セット12が配置され、内周側に第2の磁石セット14が配置された構成を有している。すなわち、この磁石モジュール20は、図8(D)に示したような中空円筒状構造を有しており、外側に最も強い磁場を発生する。図8(D)に示した磁石モジュール20は、外周にN極とS極が交互に配置されているので、これに合わせて2相の電磁コイル30が設置されている。
FIG. 12 is a secondary sectional view showing a configuration of a two-phase brushless motor as a fourth application example of a permanent magnet structure. The
磁石モジュール20の両端(上下端)には、磁気ヨーク部材18が設けられている。磁石モジュール20の下端部は、固定ネジ124で下部軸120と連結されている。一方、磁石モジュール20の上端部に連結された上部軸110の回りには、バネ114が設けられており、このバネ114によって磁石モジュール20の上端がケーシング130の内面から押力を受けている。但し、このような連結構造は単なる一例であり、他の種々の連結構造を採用することが可能である。電磁コイル30に電流方向CDの電流が流れるとロータが駆動される。但し、この電流方向は、第1の磁石セット12(図8(D)参照)の個々の磁石の中心位置(磁極が切り替わる位置)で切り換えられる。
図13(A)は、永久磁石構造の第5適用例としてのブラシレスモータの構成を示す従断面図であり、図13(B)はその磁石モジュール20eのみを示す縦断面図である。この回転式モータ100eでは、図13(B)に示すように、磁石モジュール20eに、中心軸用の空間の他に環状空間22が設けられている。この環状空間22の中にステータの電磁コイル30が挿入される。なお、この磁石モジュール20eの全体は、環状空間22の内側に配置された小径の磁石モジュール20Sと、環状空間22の外側に配置された大径の磁石モジュール20Lとで構成されているものと考えることも可能である。小径の磁石モジュール20Sは、外周側に第1の磁石セット12が配置され、内周側に磁場強化用の第2の磁石セット14が配置された構成を有している。この構成は、図8(D)に示したものとほぼ同じである。一方、大径の磁石モジュール20Lは、内周側に第1の磁石セット12が配置され、外周側に磁場強化用の第2の磁石セット14が配置された構成を有している。磁石モジュール20eの全体は、略円筒状の形状を有しており、その外周の全体が磁気ヨーク部材18で被覆されている。磁石モジュール20eと電磁コイル30とをこのように構成すれば、電磁コイル30のコアを挟んだ両側のコイル部分に逆向きの磁場が存在するので、電磁コイル30の両側のコイル部分から同一方向の駆動力を発生させることが可能である。
FIG. 13A is a secondary sectional view showing a configuration of a brushless motor as a fifth application example of a permanent magnet structure, and FIG. 13B is a longitudinal sectional view showing only the
図14は、永久磁石構造の第6適用例としての単相ブラシレスモータの構成を示す断面図である。このブラシレスモータ100fは、略円筒状のステータ60が内側に配置され、略円筒状のロータ50が外側に配置されたアウタロータ型モータである。ステータ60は、略十字状に配列された4つのコイル30と、ロータ50の位置(すなわちモータの位相)を検出するための磁気センサ80とを有している。各コイル30には、強磁性体で形成された磁気ヨーク32が設けられている。磁気ヨーク32は、モータが停止する際に、ロータ50が位相0又は位相πからずれた所定の位置で停止するようにするための部材である。このため、磁気ヨーク32は、電磁コイル30の中心からずれた位置に重心を有している。こうすれば、ロータ50が位相0又は位相πからずれた位置でモータが停止するので、始動用コイルを別個に設けることなくモータを始動することが可能である。コイル30と磁気センサ80は、回路基板140(図14(B))の上に固定されている。回路基板140は、ケーシング130に固定されている。なお、ケーシング130の蓋は図示が省略されている。
FIG. 14: is sectional drawing which shows the structure of the single phase brushless motor as a 6th application example of a permanent magnet structure. The
ロータ50は、中空円筒状の磁石モジュール20を有しており、ロータ50の中心に回転軸110が設けられている。この回転軸110は、軸受け部112(図14(B))で支持されている。磁石モジュール20の有効な磁場方向は、外周から回転軸110に向かう方向である。なお、この磁石モジュール20は、内周側に第1の磁石セット12が配置され、外周側に第2の磁石セット14が配置された構成を有している。従って、図14(A)では、磁石モジュール20は、内周側に向けて強い磁場を発生する。第2の磁石セット14の外周には、磁気ヨーク18が設けられているが、この磁気ヨーク18は省略してもよい。
The
図14(A)に示すように、磁石モジュール20の第1の磁石セット12は、リングを4分割した形状(分割リング形状)の4つの小磁石をリング状に組み合わせた構成を有している。また、磁石モジュール20の周囲には、小磁石同士の4つの境界のうちの3つの境界の位置に、溝部24dが設けられている。これらの溝部24dは、その外周の磁気ヨーク18の凸部と係合している。モータの組み立て時には、磁気ヨーク18の凸部に磁石モジュール20の溝部24dを嵌め合わせることによって、磁石モジュール20の位置決めを行うことができる。なお、小磁石の4つの境界の1つには溝部24dが設けられていない。この理由は、溝部24dの有無に合わせて磁石モジュール20を位置決めするためである。なお、磁気ヨーク18の代わりに他の枠部材を用い、その枠部材の内周に、磁石モジュール20の溝部24dと係合する凸部を設けるようにしてもよい。また、磁石モジュール20に凸部を設け、その外側の枠部材に溝部を設けるようにしてもよい。
As shown in FIG. 14A, the first magnet set 12 of the
電磁コイル30は、磁石モジュール20によって形成される磁場方向と交差する方向に巻かれている。図14(A)では磁場方向は軸110を中心とした半径方向に存在するので、コイル30も半径方向を中心としてそれに垂直な方向に巻かれている。また、図14(B)では、磁場方向は上下方向であり、コイル30は水平方向に巻かれている。このブラシレスモータ100fでは、磁石モジュール20の第1の磁石セット12の磁極の境界で強い磁場が発生するので、効率の良いモータを実現することが可能である。
The
図15は、永久磁石構造の第7適用例としての単相ブラシレスモータの構成を示す断面図である。このモータ100gは、図14に示した第6適用例のモータ100fの電磁コイルと、磁石(磁石モジュールを構成する分割リング状の小磁石)をそれぞれ6個に増やしたものであり、他の構成は図14とほぼ同じである。このモータ100gによっても、第6適用例と同様に、高効率なモータを実現可能である。
FIG. 15: is sectional drawing which shows the structure of the single phase brushless motor as a 7th application example of a permanent magnet structure. This
図16は、永久磁石構造の第8適用例としての2相ブラシレスモータの構成を示す断面図である。このブラシレスモータ100gは、略円筒状のステータ60が外側に配置され、略円筒状のロータ50が内側に配置されたインナロータ型モータである。ステータ60は、ケーシング130の内周に沿って配列された複数のA相コイル30A及び複数のB相コイル30Bを有している。なお、図16(A)では、図示の便宜上、コイルの符号「30A」,「30B」から相を示す符号「A」「B」が省略されている。ステータ60には、さらに、ロータ50の位相を検出する位置センサとしての磁気センサ80が配置されている。磁気センサ80としては、A相用とB相用の2つのセンサを設けることが好ましい。電磁コイル30と磁気センサ80は、回路基板140(図16(A))の上に固定されている。回路基板140は、ケーシング130に固定されている。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a configuration of a two-phase brushless motor as an eighth application example of a permanent magnet structure. The
ロータ50は、その外周に磁石モジュール20を有しており、ロータ50の中心に回転軸110が設けられている。この回転軸110は、軸受け部112(図16(A))で支持されている。なお、この例では、ケーシング130の内側に、コイルパネ114が設けられており、このコイルパネ114が磁石モジュール20を図の左方向に押すことによって、磁石モジュール20の位置決めを行っている。但し、コイルパネ114は省略可能である。
The
このブラシレスモータ100hにおける磁石モジュール20の磁化方向は、回転軸110から外側に放射状に向かう方向である。磁石モジュール20は、外周側に第1の磁石セット12が配置され、その内側に磁場強化用の第2の磁石セット14が配置された構成を有している。従って、強い磁場は、磁石モジュール20の内周から外周に向かう方向に沿って生成される。
The magnetization direction of the
電磁コイル30は、磁石モジュール20によって形成される磁場方向と交差する方向に巻かれている。図16(A)では、磁場方向は上下方向であり、コイル30は水平方向に巻かれている。また、図16(B)では、磁場方向は軸110を中心とした半径方向にあるので、コイル30も半径方向を中心としてそれに垂直な方向に巻かれている。この2相ブラシレスモータ100hにおいても、磁石モジュール20の強い磁場を利用して、効率の良いモータを実現することが可能である。
The
図17は、永久磁石構造の第9適用例としての2相ブラシレスモータの構成を示す断面図である。このモータ100iは、図16に示した第8適用例のモータ100hの電磁コイル30(30A,30B)の中に、磁気コア34を追加したものであり、他の構成は図16とほぼ同じである。このモータ100iによっても、第8適用例と同様に、高効率なモータを実現可能である。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a configuration of a two-phase brushless motor as a ninth application example of a permanent magnet structure. This
図18は、インナロータ型モータ用のロータ構造の一例を示す説明図である。このロータ50は、第8適用例(図16)及び第9適用例(図17)で採用されているロータ構造を示している。このように、ロータ50の外周には第1の磁石セット12が配置されており、その同極同士の境界から強い磁場が発生する。
FIG. 18 is an explanatory view showing an example of a rotor structure for an inner rotor type motor. This
図19は、永久磁石構造の第10適用例としての2相ブラシレスモータの構成を示す断面図である。このモータ100jは、磁石モジュール20dを有する略円盤状のロータ50と、ロータ50の上側と下側にそれぞれ設けられた略円盤状のステータ60U,60Lを有する平面ロータ構造のモータである。ステータ60U,60Lは、ケーシング130内に設けられた回路基板140に固定されている。ロータ50は、回転軸110に連結されている。磁石モジュール20dは、図5(A)と同様の基本構成を有しており、第2の磁石セット14の両側(上下)に、第1の磁石セット12がそれぞれ配置された3層構造を有している。従って、図19(A)において、ロータ50の上方と下方の両方に強い磁場を発生させることが可能である。
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a configuration of a two-phase brushless motor as a tenth application example of a permanent magnet structure. The
図19(B)、(C)は、ステータ60U、60Lの水平断面を示しており、図19(D),(E)は磁石モジュール20dの第1と第2の磁石セット12,14の水平断面をそれぞれ示している。図19(D)に示すように、磁石モジュール20dの第1の磁石セット12は、それぞれ中央に直線状の溝部16を有する6つ分割リング状磁石12cを組み合わせた構成を有している。個々の磁石12cは、図19(D)の周方向に沿って磁化されており、また、隣接する磁石12cの境界には同じ磁極が配置されている。この溝部16は、図4で説明したように、磁石モジュールの位置決めを行うために利用される。
FIGS. 19B and 19C show horizontal sections of the
図19(B)に示すように、上部ステータ60UにはA相コイル30AとB相用の位置センサ(磁気センサ)が配置されており、下部ステータ60LにはB相コイル30BとA相用の位置センサ(磁気センサ)が配置されている。このように、磁石モジュール20dの上側と下側にそれぞれコイルを設けるようにすれば、磁石モジュール20dの両側の磁場を有効に利用して高効率のモータを実現することが可能である。
As shown in FIG. 19B, an
図20は、永久磁石構造の第11適用例としての2相交流ブラシレスモータの構成を示す断面図である。このモータ100kは、それぞれ磁石モジュール20を有する略円盤状の上部ロータ50及び下部ロータ50Lと、これらのロータ50U,50Lの間に設けられた略円盤状のステータ60を有する平面ロータ構造のモータである。図20(B)は、ステータ60の上面に複数のB相コイル30BとA相用磁気センサ80Aが設けられた状態を示している。なお、ステータ60の下面には、複数のA相コイルとB相用磁気センサとが設けられているが、図示が省略されている。図20(C)は、磁石モジュール20の第1の磁石セット12を示し、図20(D)は第2の磁石セット14を示している。第1の磁石セット12は、図19と同様に溝部16を有している。このモータ100kでは、ステータ60の上側と下側にそれぞれ磁石モジュールを設けているので、より高い駆動力を発生可能なモータを実現することが可能である。
FIG. 20 is a cross-sectional view showing a configuration of a two-phase AC brushless motor as an eleventh application example of a permanent magnet structure. The
図21は、永久磁石構造の第12適用例としての2相ブラシレスモータの構成を示す断面図である。このモータ100mは、図20のモータにおけるステータの構造を変更したものである。すなわち、このモータ100mのステータ60aのコイルは、図21(A)の面上の時計回り又は反時計回りに巻き回されている。図21(B)は、ステータ60aの2相のコイル30A,30Bを示す水平断面図である。各コイル30A,30Bは、モータの中心軸110からケーシング130に向かう放射状の方向である。上部のロータ50U,50Lからの磁場は、図21(A)の上下方向に向かっており、コイル30A,30Bはこの磁場と交差する方向に巻かれているので、ロータ50U,50Lの回転方向に駆動力を発生することが可能である。
FIG. 21 is a cross-sectional view showing a configuration of a two-phase brushless motor as a twelfth application example of a permanent magnet structure. This
以上の各種の適用例から理解できるように、本発明の永久磁石構造を利用した各種の装置は、永久磁石構造(磁石モジュール)を備える第1の部材(「第1の駆動部材」とも呼ぶ)と、電磁コイルを備える第2の部材(「第2の駆動部材」とも呼ぶ)と、を備え、第1と第2の部材が相対的に移動できるように構成された種々のブラシレス電気機械として実現可能である。 As can be understood from the various application examples described above, various devices using the permanent magnet structure of the present invention are first members (also referred to as “first drive members”) each having a permanent magnet structure (magnet module). And a second member (also referred to as a “second drive member”) including an electromagnetic coil, and various brushless electric machines configured so that the first and second members can move relative to each other. It is feasible.
C.回路構成:
図22は、ブラシレス電気機械の制御回路の構成を示すブロック図である。この制御回路は、CPUシステム300と、駆動信号生成部200と、駆動ドライバ部210と、回生制御部220と、蓄電器230と、蓄電制御部240とを備えている。駆動信号生成部200は、駆動ドライバ部210に供給する駆動信号を生成する。
C. Circuit configuration:
FIG. 22 is a block diagram showing a configuration of a control circuit of the brushless electric machine. This control circuit includes a CPU system 300, a drive
図23は、駆動ドライバ部210の構成を示す回路図である。この駆動ドライバ部210は、H型ブリッジ回路を構成している。駆動信号生成部200からは、第1の駆動信号DRVA1と、第2の駆動信号DRVA2のうちの一方が駆動ドライバ部210に供給される。図22に示す電流IA1,IA2は、これらの駆動信号DRVA1,DRVA2に応じて流れる電流(「駆動電流」とも呼ぶ)の方向を示している。例えば、直流駆動用の磁石モジュールを用いたモータの場合には、第1の駆動信号DRVA1に応じて電流IA1が流れる場合にはモータが所定の第1の駆動方向に動作し、第2の駆動信号DRVA2に応じて電流IA2が流れる場合にはモータが第1の駆動方向とは逆の第2の駆動方向に動作する。また、交流駆動用の磁石モジュールを用いたモータの場合には、第1と第2の駆動信号DRVA1,DRVA2を交互に用いてモータを駆動することが可能である。
FIG. 23 is a circuit diagram showing a configuration of the
図24は、回生制御部220の内部構成を示す回路図である。回生制御部220は、電磁コイル30に対して駆動ドライバ部と並列に接続されている。回生制御部220は、ダイオードで構成される整流回路222と、スイッチングトランジスタ224とを備えている。蓄電制御部240によってスイッチングトランジスタ224がオン状態になると、電磁コイル30で発生した電力を回生して蓄電器230を充電することが可能である。また、蓄電器230から電磁コイル30に電流を供給することも可能である。なお、制御部から、回生制御部220と蓄電器230と蓄電制御部240を省略してもよく、或いは、駆動信号生成部200と駆動ドライバ部210を省略してもよい。
FIG. 24 is a circuit diagram showing an internal configuration of the
このように、上述した各適用例のブラシレスモータでは、第1の磁石セットと磁場強化用の第2の磁石セットとを有する永久磁石構造を利用して強い磁場を発生させ、この磁場と電磁コイルとの電磁相互作用で駆動力を発生させるようにしたので、高効率なモータを実現することができる。また、ブラシレス電気機械をブラシレス発電機として構成した場合には、高効率な発電機を実現することが可能である。 Thus, in the brushless motor of each application example described above, a strong magnetic field is generated using the permanent magnet structure having the first magnet set and the second magnet set for magnetic field enhancement, and the magnetic field and the electromagnetic coil Since a driving force is generated by electromagnetic interaction with the motor, a highly efficient motor can be realized. Further, when the brushless electric machine is configured as a brushless generator, a highly efficient generator can be realized.
D.変形例:
なお、この発明は上記の実施例や実施形態、適用例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
D. Variations:
The present invention is not limited to the above-described examples, embodiments, and application examples, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible. is there.
D1.変形例1:
上記実施例では、ブラシレス電気機械の機械的構成や回路構成の具体例を説明したが、本発明のブラシレス電気機械の機械的構成や回路構成としては、これら以外の任意の構成を採用することが可能である。
D1. Modification 1:
In the above-described embodiments, specific examples of the mechanical configuration and circuit configuration of the brushless electric machine have been described. However, as the mechanical configuration and circuit configuration of the brushless electric machine of the present invention, any configuration other than these may be adopted. Is possible.
D2.変形例2:
本発明は、ファンモータ、時計(針駆動)、ドラム式洗濯機(単一回転)、ジェットコースタ、振動モータなどの種々の装置のモータに適用可能である。本発明をファンモータに適用した場合には、上述した種々の効果(低消費電力、低振動、低騒音、低回転ムラ、低発熱、高寿命)が特に顕著である。このようなファンモータは、例えば、デジタル表示装置や、車載機器、燃料電池式パソコン、燃料電池式デジタルカメラ、燃料電池式ビデオカメラ、燃料電池式携帯電話などの燃料電池使用機器、プロジェクタ等の各種装置のファンモータとして使用することができる。本発明のモータは、さらに、各種の家電機器や電子機器のモータとしても利用可能である。例えば、光記憶装置や、磁気記憶装置、ポリゴンミラー駆動装置等において、本発明によるモータをスピンドルモータとして使用することが可能である。また、本発明によるモータは、移動体やロボット用のモータとしても利用可能である。
D2. Modification 2:
The present invention can be applied to motors of various devices such as a fan motor, a timepiece (hand drive), a drum-type washing machine (single rotation), a roller coaster, and a vibration motor. When the present invention is applied to a fan motor, the various effects described above (low power consumption, low vibration, low noise, low rotation unevenness, low heat generation, long life) are particularly remarkable. Such fan motors are, for example, various devices such as digital display devices, in-vehicle devices, fuel cell computers, fuel cell digital cameras, fuel cell video cameras, fuel cell mobile phones, and other fuel cell equipment. It can be used as a fan motor for the device. The motor of the present invention can also be used as a motor for various home appliances and electronic devices. For example, the motor according to the present invention can be used as a spindle motor in an optical storage device, a magnetic storage device, a polygon mirror drive device, or the like. The motor according to the present invention can also be used as a motor for a moving body or a robot.
図25は、本発明の適用例によるモータを利用したプロジェクタを示す説明図である。このプロジェクタ600は、赤、緑、青の3色の色光を発光する3つの光源610R、610G、610Bと、これらの3色の色光をそれぞれ変調する3つの液晶ライトバルブ640R、640G、640Bと、変調された3色の色光を合成するクロスダイクロイックプリズム650と、合成された3色の色光をスクリーンSCに投写する投写レンズ系660と、プロジェクタ内部を冷却するための冷却ファン670と、プロジェクタ600の全体を制御する制御部680と、を備えている。冷却ファン670を駆動するモータとしては、上述した各種のブラシレスモータを利用することができる。
FIG. 25 is an explanatory diagram showing a projector using a motor according to an application example of the invention. The
図26(A)〜(C)は、本発明の適用例によるモータを利用した燃料電池式携帯電話を示す説明図である。図26(A)は携帯電話700の外観を示しており、図26(B)は、内部構成の例を示している。携帯電話700は、携帯電話700の動作を制御するMPU710と、ファン720と、燃料電池730とを備えている。燃料電池730は、MPU710やファン720に電源を供給する。ファン720は、燃料電池730への空気供給のために携帯電話700の外から内部へ送風するため、或いは、燃料電池730で生成される水分を携帯電話700の内部から外に排出するためのものである。なお、ファン720を図26(C)のようにMPU710の上に配置して、MPU710を冷却するようにしてもよい。ファン720を駆動するモータとしては、上述した各種のブラシレスモータを利用することができる。
FIGS. 26A to 26C are explanatory views showing a fuel cell type mobile phone using a motor according to an application example of the present invention. FIG. 26A shows the appearance of the
図27は、本発明の適用例によるモータ/発電機を利用した移動体の一例としての電動自転車(電動アシスト自転車)を示す説明図である。この自転車800は、前輪にモータ810が設けられており、サドルの下方のフレームに制御回路820と充電池830とが設けられている。モータ810は、充電池830からの電力を利用して前輪を駆動することによって、走行をアシストする。また、ブレーキ時にはモータ810で回生された電力が充電池830に充電される。制御回路820は、モータの駆動と回生とを制御する回路である。このモータ810としては、上述した各種のブラシレスモータを利用することが可能である。
FIG. 27 is an explanatory view showing an electric bicycle (electric assist bicycle) as an example of a moving body using a motor / generator according to an application example of the present invention. In this
図28は、本発明の適用例によるモータを利用したロボットの一例を示す説明図である。このロボット900は、第1と第2のアーム910,920と、モータ930とを有している。このモータ930は、被駆動部材としての第2のアーム920を水平回転させる際に使用される。このモータ930としては、上述した各種のブラシレスモータを利用することが可能である。
FIG. 28 is an explanatory diagram showing an example of a robot using a motor according to an application example of the present invention. The
12…第1の磁石セット
14…第2の磁石セット
14c…極異方性磁石
15…第3の磁石セット
16…溝部
18…磁気ヨーク
20…磁石モジュール
22…環状空間
24d…溝部
30…電磁コイル
32…磁気ヨーク
34…磁気コア
50…ロータ
60…ステータ
80…位置センサ(磁気センサ)
100a〜100m…ブラシレスモータ(アクチュエータ機構)
110…回転軸
112…軸受け
114…コイルパネ
120…回転軸
124…固定ネジ
130…ケーシング
140…回路基板
200…駆動信号生成部
210…駆動ドライバ部
220…回生制御部
222…整流回路
224…スイッチングトランジスタ
230…蓄電器
240…蓄電制御部
300…CPUシステム
600…プロジェクタ
610R,610G,610B…光源
640R,640G,640B…液晶ライトバルブ
650…クロスダイクロイックプリズム
660…投写レンズ系
680…制御部
700…携帯電話
710…MPU
720…ファン
730…燃料電池
800…自転車
810…モータ
820…制御回路
830…充電池
900…ロボット
910,920…アーム
930…モータ
DESCRIPTION OF
100a-100m ... Brushless motor (actuator mechanism)
DESCRIPTION OF
720:
Claims (12)
所定の配列方向に沿って配列された複数の第1の磁石を含む第1の磁石セットと、
前記第1の磁石セットの表面と裏面のうちの一方の面に配置された少なくとも1つの第2の磁石を含む第2の磁石セットと、
を備え、
前記複数の第1の磁石は前記配列方向に沿ってそれぞれ磁化されているとともに、隣接する第1の磁石同士が互いに逆方向に磁化されており、
前記第1の磁石セットのN極同士の境界位置に前記第2の磁石セットのN極が配置されているとともに、前記第1の磁石セットのS極同士の境界位置に前記第2の磁石セットのS極が配置されている、永久磁石構造。 A permanent magnet structure,
A first magnet set including a plurality of first magnets arranged along a predetermined arrangement direction;
A second magnet set including at least one second magnet disposed on one of a front surface and a back surface of the first magnet set;
With
The plurality of first magnets are respectively magnetized along the arrangement direction, and adjacent first magnets are magnetized in directions opposite to each other,
The N pole of the second magnet set is disposed at the boundary position between the N poles of the first magnet set, and the second magnet set is disposed at the boundary position between the S poles of the first magnet set. A permanent magnet structure in which the S poles are arranged.
前記第2の磁石セットは、前記第1の磁石セットの前記配列方向と直交する方向に磁化された複数の第2の磁石を含む、永久磁石構造。 The permanent magnet structure according to claim 1,
The second magnet set includes a permanent magnet structure including a plurality of second magnets magnetized in a direction orthogonal to the arrangement direction of the first magnet set.
前記第2の磁石セットは、前記第2の磁石として、1つの磁石体にN極とS極とが交互に繰り返し設けられた極異方性磁石を含む、永久磁石構造。 The permanent magnet structure according to claim 1,
The second magnet set includes a permanent magnet structure including a polar anisotropic magnet in which N poles and S poles are alternately and repeatedly provided on one magnet body as the second magnet.
前記第2の磁石セットは、複数の第2の磁石を含み、
前記複数の第2の磁石は、前記配列方向に沿ってそれぞれ磁化されているとともに、隣接する第2の磁石同士が互いに逆方向に磁化されている、永久磁石構造。 The permanent magnet structure according to claim 1,
The second magnet set includes a plurality of second magnets,
The plurality of second magnets are each magnetized along the arrangement direction, and adjacent second magnets are magnetized in directions opposite to each other.
前記第2の磁石セットの前記第1の磁石セットとは反対側の面に設けられた複数の第3の磁石を含む第3の磁石セットを備え、
前記複数の第3の磁石は、前記配列方向に沿ってそれぞれ磁化されているとともに、隣接する第3の磁石同士が互いに逆方向に磁化されており、
前記第3の磁石セットのN極同士の境界位置に前記第2の磁石セットのN極が配置されているとともに、前記第3の磁石セットのS極同士の境界位置に前記第2の磁石セットのS極が配置されている、永久磁石構造。 The permanent magnet structure according to claim 1 or 2, further comprising:
A third magnet set including a plurality of third magnets provided on a surface of the second magnet set opposite to the first magnet set;
The plurality of third magnets are respectively magnetized along the arrangement direction, and the adjacent third magnets are magnetized in directions opposite to each other,
The N pole of the second magnet set is disposed at the boundary position between the N poles of the third magnet set, and the second magnet set is positioned at the boundary position between the S poles of the third magnet set. A permanent magnet structure in which the S poles are arranged.
請求項1ないし5のいずれかに記載の永久磁石構造を有する第1の部材と、
電磁コイルを有する第2の部材と、
を備えるブラシレス電気機械。 A brushless electric machine,
A first member having the permanent magnet structure according to any one of claims 1 to 5;
A second member having an electromagnetic coil;
Brushless electric machine with
前記電磁コイルへの電力の供給又は前記電磁コイルからの電力の回生を制御する制御回路を備え、
前記制御回路は、
(i)前記第1と第2の部材との間の相対的な移動に応じて前記電磁コイルに発生する直流電力を回生する回生制御と、
(ii)前記電磁コイルに駆動電流を供給することによって、前記ブラシレス電気機械を動作させる駆動制御と、
のうちの少なくとも一方を実行可能である、ブラシレス電気機械。 The brushless electric machine according to claim 6, further comprising:
A control circuit for controlling supply of electric power to the electromagnetic coil or regeneration of electric power from the electromagnetic coil;
The control circuit includes:
(I) regenerative control for regenerating DC power generated in the electromagnetic coil in response to relative movement between the first and second members;
(Ii) drive control for operating the brushless electric machine by supplying a drive current to the electromagnetic coil;
A brushless electric machine capable of performing at least one of the following.
ブラシレスモータと、
前記ブラシレスモータによって駆動される被駆動部材と、
を備え、
前記ブラシレスモータは、
請求項1ないし5のいずれかに記載の永久磁石構造を有する第1の部材と、
電磁コイルを有する第2の部材と、
前記電磁コイルへの電力の供給を制御する制御回路と、
を備える電子機器。 Electronic equipment,
A brushless motor,
A driven member driven by the brushless motor;
With
The brushless motor is
A first member having the permanent magnet structure according to any one of claims 1 to 5;
A second member having an electromagnetic coil;
A control circuit for controlling the supply of electric power to the electromagnetic coil;
Electronic equipment comprising.
前記電子機器はプロジェクタである、電子機器。 The electronic device according to claim 8,
The electronic device is an electronic device, which is a projector.
ブラシレスモータと、
前記ブラシレスモータによって駆動される被駆動部材と、
前記ブラシレスモータに電源を供給する燃料電池と、
を備え、
前記ブラシレスモータは、
請求項1ないし5のいずれかに記載の永久磁石構造を有する第1の部材と、
電磁コイルを有する第2の部材と、
前記電磁コイルへの電力の供給を制御する制御回路と、
を備える燃料電池使用機器。 Fuel cell equipment,
A brushless motor,
A driven member driven by the brushless motor;
A fuel cell for supplying power to the brushless motor;
With
The brushless motor is
A first member having the permanent magnet structure according to any one of claims 1 to 5;
A second member having an electromagnetic coil;
A control circuit for controlling the supply of electric power to the electromagnetic coil;
Equipment using fuel cells.
ブラシレスモータと、
前記ブラシレスモータによって駆動される被駆動部材と、
を備え、
前記ブラシレスモータは、
請求項1ないし5のいずれかに記載の永久磁石構造を有する第1の部材と、
電磁コイルを有する第2の部材と、
前記電磁コイルへの電力の供給を制御する制御回路と、
を備えるロボット。 A robot,
A brushless motor,
A driven member driven by the brushless motor;
With
The brushless motor is
A first member having the permanent magnet structure according to any one of claims 1 to 5;
A second member having an electromagnetic coil;
A control circuit for controlling the supply of electric power to the electromagnetic coil;
Robot equipped with.
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