CN1574557A

CN1574557A - 驱动控制系统

Info

Publication number: CN1574557A
Application number: CNA2004100481703A
Authority: CN
Inventors: 竹内启佐敏
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Godo Kaisha IP Bridge 1
Priority date: 2003-06-19
Filing date: 2004-06-21
Publication date: 2005-02-02
Anticipated expiration: 2024-06-21
Also published as: KR20040111146A; EP1489734A2; KR100699643B1; US6982530B2; JP4269984B2; US20050012475A1; JP2005192380A; DE602004016078D1; CN1320742C; EP1489734B1; EP1489734A3

Abstract

一种驱动控制系统，具有相互邻近配置的多个电机和该电机的驱动控制电路，驱动控制电路构成为向至少一个电机发送激励信号来驱动磁性转子，通过与从被激励驱动的磁性转子产生的磁场进行磁耦合，同步驱动其它电机的磁性转子。

Description

驱动控制系统

技术领域

本发明涉及通过组合多个磁性驱动体所构成的能量传递机构，特别涉及在组合驱动多个电机的系统中，使从某电机产生的磁场与其它电机的磁性转子磁耦合，无需向其它电机通电就可以同步旋转驱动该其它磁性转子的系统。本发明可以应用于电动生活用品、电动汽车、电动机器人控制、电动玩具、电动飞机及自发电设备等。

背景技术

在驱动多个负载的情况下，使从一个电机产生的驱动力通过齿轮的传递机构与多个负载相结合。图17是表示该情况的图，电机通过蓄电能量被驱动，电机的驱动传递到齿轮1，驱动负载-1，齿轮的旋转传递到齿轮2，驱动负载-2，按此顺序，齿轮N的旋转传递到齿轮N+1，则驱动负载-N+1。

另外，作为与本发明有关的以往示例，有特开平11-206077记载的扁平形无刷直流电机。该以往示例公开的技术如下，在面对布线基板25的各旋转部件26、27的至少一方的表面上，通过印制布线形成多个线圈36，通过顺序给线圈35通电，形成在布线基板25的顺时针方向行进的旋转磁场，通过与永磁铁片31、32的磁耦合，使转子24旋转。

但是，上述驱动系统，存在着由于在电机驱动力的传递过程中的机械损耗而损耗大的问题。

发明内容

本发明目的在于，提供一种上述损耗少的通过多个电机的组合配置形成的驱动传递控制系统。本发明的其它目的在于提供一种机械损耗少并且可以驱动负载的电机驱动传递控制系统。

为了达到上述目的，本发明的驱动控制系统由配置多个磁性体，使至少一个磁性体的驱动力不通过机械传递机构而顺序被传递到其它磁性体的机构构成，其特征在于，通过使至少一个磁性体的旋转而形成的磁场与其它磁性体磁耦合，同步驱动该其它磁性体。具体而言，本发明的驱动控制系统包括驱动控制电路，所述磁性体由具有磁性转子的电机构成，相互邻近配置多个这种电机，同时激励驱动该电机中的至少一个电机，其特征在于，该驱动控制电路构成为向至少一个所述电机发送用于驱动所述磁性转子的驱动信号，并且，其它电机的磁性转子通过与从被激励驱动的磁性转子产生的磁场进行磁耦合而实现同步驱动。

根据本发明，通过与从被激励驱动的对象产生的磁场进行磁耦合，同步驱动其它的驱动对象，在驱动的传递过程中不需要通过机械结合，结果，能够提供没有机械损耗的能量传递系统。

另外，本发明的驱动控制系统的特征在于，设置检测所述驱动的磁性体的磁场强度变化的传感器，将该传感器的输出作为激励电流直接供给所述其它的磁性体的磁性线圈，具体而言，所述其它的磁性体相对连续配置了被交替异极磁化的多个永磁铁的移动体，将多个电磁线圈作为定子并配置成与所述移动体不接触的状态，通过向该电磁线圈供给激励电流，使所述移动体与电磁线圈之间产生吸引、排斥力，驱动该移动体进行移动运动，并且，所述驱动的磁性体是连接驱动源的连续配置了被交替异极磁化的多个永磁铁的移动体，特别是转子。

根据本发明，通过与从驱动的磁性体产生的磁场的磁耦合来激励驱动其它的磁性体，此外，传感器检测待驱动的磁性体的周期性磁场变化，将该传感器的周期性输出供给其它磁性体的电磁线圈。通过将该传感器的输出直接供给其它磁性体的电磁线圈，在其它电磁线圈和所述移动体之间利用周期性的吸引、排斥，可以使该移动体进一步旋转。

另外，本发明的磁传递系统的特征在于，在由配置了多个磁性体的系统构成的驱动体和负载体的组合中，在至少一个所述驱动体和至少一个负载体之间进行通过磁耦合形成的非接触运动传递，在所述负载体设置磁性体的位置检测单元，设置根据该检测结果激励所述驱动体的电磁线圈。

附图说明

图1是表示电机结构的模式图和动作原理的图。

图2是表示与图1连续的动作原理的图。

图3是表示与图2连续的动作原理的图。

图4是表示与图3连续的动作原理的图。

图5是表示电磁线圈的连接状态的等效电路图。

图6是电机驱动部的方框图。

图7是电机驱动部的详细方框图。

图8(1)是同步电机的立体图，(2)是电机的概略俯视图，(3)是其侧视图，(4)表示A相电磁线圈(第1磁性部件)，(5)表示B相电磁线圈(第2磁性部件)。

图9是向线圈输出的激励电流的PWM控制波形特性图。

图10是根据图27的方框结构的波形特性。

图11是表示A相·B相缓冲电路的详细图。

图12是表示将激励驱动侧电机和同步驱动侧电机在水平方向并列配置的结构的方框图。

图13是该电机配置的驱动系统的方框图。

图14是使同步驱动侧电机的传感器输出反馈到激励驱动侧电机的驱动器的功能方框图。

图15是将从该同步驱动侧电机的线圈输出的能量连接在充电控制电路的功能方框图。

图16是将激励驱动侧电机和同步驱动侧电机在直线方向重叠配置的结构示例。

图17是表示使用现有电机的负载的驱动系统的方框图。

图18是图12的变形例。

图19是图16的变形例。

图20是表示驱动侧转子(磁性体)和从动侧转子(负载侧)的配置示例的俯视图。

图21是图20的变形例的俯视图。

图22是图20的另外变形例的俯视图。

图23是图20的另外变形例的俯视图。

图24是相对驱动侧转子连接多个从动侧转子的配置示例的俯视图。

图25是本发明的第2实施方式的多个磁性体的配置示例图。

图26是使传感器的数字输出直接反馈回线圈驱动电路的控制电路方框图。

具体实施方式

图1～图4是表示本发明的被激励驱动的电机的驱动原理的示意图。该电机构成为在第1磁性体(A相线圈)10和第2磁性体(B相线圈)12之间设置第3磁性体14。

这些磁性体可以构成为环状(圆弧状、圆状)或直线状的任一形式。在磁性体形成为环状的情况下，第3磁性体或第1和第2磁性体的任一个起着转子的作用，在磁性体形成为直线状的情况下，这些磁性体均成为滑动子。

第1磁性体10通过隔着规定的间隔、优选隔着均等间隔顺序排列可被交替磁化成异极的线圈16而构成。图5是表示该第1磁性体的等效电路图。根据图1～图4，如后面所述，使两相的激励线圈在起动旋转中(2П)通常按照所述极性激励所有线圈。因此，可以使转子或滑动子等的被驱动单元以较高的力矩旋转和驱动。

如图5(1)所示，多个电磁线圈16(磁性单位)按均等间隔串联连接。符号18A是向该磁性线圈施加频率脉冲信号的激励电路单元。在从该激励电路向电磁线圈16流过用于激励线圈的激励信号时，预先设定成各线圈将被激励，以便在相邻的线圈之间交替改变磁极方向。如图5(2)所示，电磁线圈16也可以并联连接。

在从该激励电路(驱动控制电路)18A向第1磁性体10的电磁线圈16施加具有用于按规定周期交替切换待供给的激励电流的极性方向的频率的信号时，如图1～图4所示，形成第3磁性体14侧的极性按照N极→S极→N极顺序交替变化的磁性图形。在频率脉冲信号成为反极性时，形成第1磁性体的第3磁性体侧的极性按照S极→N极→S极顺序交替变化的磁性图形。结果，第1磁性体10所呈现的激励图形周期性地变化。

第2磁性体12的结构和第1磁性体10相同，但不同之处是第2磁性体12的电磁线圈18相对第1磁性体的电磁线圈16错位排列。即，设定成使第1磁性体的线圈的排列间距和第2磁性体的线圈的排列间距具有规定的间距差(角度差)。该间距差适合为永磁铁(第3磁性体)14相对线圈16、18对应激励电流的频率的一个周期(2П)而移动的距离，即适合为对应一对N极和S极的合计距离的1/4即П/2的距离。

下面说明第3磁性体14。如图1～图4所示，该第3磁性体14配置在第1磁性体和第2磁性体之间，具有交替成为反极性的多个永磁铁20(被涂黑)按照规定间隔、优选隔着均等间隔排列成线状(直线或圆弧状)。所说圆弧状包括完整的圆形、椭圆形等封闭的环状，以及不特定环状结构或半圆形、扇形等。

第1磁性体10和第2磁性体12隔着均等距离例如平行配置，在第1磁性体和第2磁性体的中心位置配置第3磁性体14。第3磁性体的各个永磁铁的排列间距大致和第1磁性体10及第2磁性体12的磁性线圈的排列间距相同。

下面，利用图1～图4说明在第1磁性体10和第2磁性体12之间配置第3磁性体14的磁性体结构的动作。通过所述的激励电路(图5中的符号18，在后面说明)，在某瞬间在第1磁性体和第2磁性体的电磁线圈16、18产生如图1的(1)所示的激励图形。

此时，在第1磁性体10中面对第3磁性体14侧的表面的各线圈16按照→S→N→S→N→S→的方式产生磁极，在第2磁性体12中面对第3磁性体14侧的表面的线圈18按照→N→S→N→S→N→的方式产生磁极。此处，图中用虚线表示的箭头表示吸引力，用点划线表示的箭头表示排斥力。

在下一瞬间，如(2)所示，通过驱动电路18(图5)施加给第1磁性体的脉冲波的极性反转，为了在产生于(1)的第1磁性体10的线圈16的磁极和第3磁性体14的表面的永磁铁20的磁极之间产生排斥力，另外，在产生于第2磁性体12的线圈18的磁极和第3磁性体14的表面的永磁铁的表面磁极之间产生引力，如(1)～(5)所示，第3磁性体向图示右方向顺序移动。

向第2磁性体12的线圈18被施加相位与第1磁性体的激励电流错位的脉冲波，如(6)～(8)所示，第2磁性体12的线圈18的磁极和第3磁性体14的永磁铁20的表面的磁极相排斥，使第3磁性体14进一步向右方向移动。(1)～(8)表示永磁铁移动与П对应的距离的情况，(9)～(16)表示移动与剩余的П对应的距离的情况，即，在(1)～(16)中，第3磁性体相对第1和第2磁性体移动相当于供给电磁线圈16、18的频率信号的一个周期(2П)的距离。

这样，通过分别向第1磁性体(A相)和第2磁性体(B相)供给彼此相位不同的频率信号，可以使第3磁性体14直线滑动，或可以使第3磁性体14作为转子旋转。

如果使第1磁性体、第2磁性体和第3磁性体形成为圆弧状，则成为图1所示的磁性结构构成旋转转子，如果使这些磁性体形成为直线状，则该磁性结构构成直线电机。即，根据这些磁性体的结构，可以实现电机等的旋转驱动体。

根据该磁性结构，第3磁性体可以从第1磁性体和第2磁性体接受磁力并移动，形成使驱动第3磁性体时的力矩变大、且力矩/重量平衡良好的结构，所以能够提供可以按较高力矩驱动的小型电机。

图6是表示用于向第1磁性体的电磁线圈(A相电磁线圈)16和第2磁性体的电磁线圈(B相电磁线圈)18施加激励电流的激励电路(驱动控制电路)的一例的方框图。

该激励电路构成为向A相电磁线圈16和B相电磁线圈18分别供给被控制后的脉冲频率信号。符号30是石英振荡器，符号32I是用于将该振荡频率信号进行M分频并产生基准脉冲信号的D-PLL电路。

符号34是产生与第3磁性体(此时为转子)14的旋转速度对应的位置检测信号的传感器。作为该传感器优选选择磁极传感器(磁传感器)、光学传感器。在磁性转子形成与永磁铁的数量对应的数个磁极，该磁极与传感器对应时，传感器在每次通过磁极时产生脉冲。符号34A是用于向A相电磁线圈的驱动电路供给检测信号的A相侧传感器，符号34B是用于向B相电磁线圈的驱动电路供给检测信号的B相侧传感器。

从该传感器34A、B输出的脉冲信号分别输出给用于向第1和第2磁性体供给激励电流的驱动器32。符号33是CPU，向D-PLL电路32I和驱动器32输出规定的控制信号。符号32G是向A相线圈输出激励信号的A相缓冲器，32H是向B相线圈输出激励信号的B相缓冲器。

该驱动控制部如图7所示，由A相线圈、B相线圈起动控制部302和传感器跟踪控制部304构成。起动控制部用于控制电机的起动，传感器跟踪控制部不必向缓冲器供给电机起动后的基本波，通过反馈来自各相传感器的检测脉冲，对其进行跟踪，并与其同步地执行生成供给各相线圈的信号波的动作。从石英振荡器30输出的频率通过D-PLL32I被分频，然后供给驱动控制部300。

在图7中，来自CPU33的旋转开始/停止指令306和旋转方向指令308被输入给起动控制部302和传感器跟踪控制部304。310是多路调制器，切换起动控制部的控制输出和传感器跟踪控制部的输出。来自所述D-PLL32I的输出(基本波)供给起动控制部302。在多路调制器310，切换起动控制部302的输出和传感器跟踪控制部304的输出(A相驱动、B相驱动)的切换指令值从起动控制部302输入多路调制器的输入端子SEL。起动控制部302向多路调制器310和传感器跟踪控制部304输出用于把控制形式从起动后的起动控制相位转换为传感器跟踪控制相位的输出Ti。

符号312是PWM控制部，根据来自CPU33的占空比指令值340变更供给各相线圈的驱动信号的占空比。

图8是把本发明的磁性体作为同步电机进行具体说明的图，(1)是该电机的立体图，(2)是电机(第3磁性体)的概略俯视图，(3)是其侧视图，(4)表示A相电磁线圈(第1磁性体)，(5)表示B相电磁线圈(第2磁性体)。图8中赋予的符号和上述图中对应的构成部分相同。

该电机具有相当于定子的一对A相磁性体10和B相磁性体12，具有构成电机的所述第3磁性体14，在A相磁性体和B相磁性体之间配置以轴37为中心自由旋转的圆环状转子(第3磁性体)14。为了使转子和旋转轴一起旋转，旋转轴37被压入位于转子中心的旋转轴用开口孔。如图8的(2)、(4)、(5)所示，在转子上沿圆周方向均等地设置6个永磁铁，永磁铁的磁性形成为交替相反，在定子上沿圆周方向均等地设置6个电磁线圈。

A相传感器34A和B相传感器34B隔着特定距离T(相当于П/2的距离)设在A相磁性体(第1磁性体)的壳体内面侧壁上。A相传感器34A和B相传感器34B的距离采用相当于在供给A相线圈16的频率信号和供给B相线圈18的频率信号中设定规定的相位差的值。

如上所述，在转子的圆周方向边缘均等地形成多个(例如在转子的圆周方向均等配置的永磁铁的数量、在该实施例中为6个)缺口35。传感器由发光部和受光部构成。该磁极适用通常反射来自传感器的发光部的红外光，并在进行位置检测时吸收光的部件。转子的主体由绝缘物或导体形成。

现在，A相和B相传感器在转子14旋转的期间，在所述缺口35每次通过该传感器时产生脉冲。即，在缺口35设置吸收光的凹槽或光吸收部件，在磁极每次通过传感器时，传感器的受光部接收不到从发光部发出的光。因此，传感器根据转子14的旋转速度和磁极数量，按照规定的频率产生脉冲波。

图9是进行占空比控制后的波形特性图，A相和B相的各自的驱动输出的H期间在CPU的控制下变更占空比。例如，把电机(负载)的最大必要力矩时(起动开始时、加速时、和负载增加变动时)的占空比设为100％，在除此以外的情况，例如电机的恒速运转时、低负载时等，可以降低占空比。CPU通过测定来自A相侧的磁性体、B相侧的磁性体的传感器输出，求出电机的负载变动，根据设定存储在存储器中的表，确定规定的占空比。

图10是图7所示电路的波形图，(1)是D-PLL的脉冲波，(2)是电机的起动标志，(3)是A相传感器的输出，(4)是B相传感器的输出，(5)是根据A相传感器的输出而输出的触发输出，(6)是根据B相传感器的输出而输出的触发输出，(7)是输出给A相线圈的脉冲波形，(8)是输出给B相线圈的输出脉冲波形，(9)是电机的起动期间，(10)表示相当于起动期间的计数器的计数值，(1A)是电机的正转/反转标志。图7所示的多路调制器310在上述(9)的“H”期间中(起动期间)，向PWM控制部312输出来自起动控制部302的输出，在“L”期间中(传感器跟踪期间)，向PWM控制部312输出传感器跟踪控制部的输出。该输出的切换状态如(7)、(8)所示。

现在，从CPU向起动控制部302和传感器跟踪控制部304输出旋转方向和旋转指令，起动控制部将作为起动期间的标志设定在存储器内(参照图10(9))。起动控制部302将D-PLL32I的脉冲波计数为2П分量(例如，合计7个脉冲)。在该期间中(图10(10))不跟踪传感器的输出，如图10的(7)和(8)所示，起动控制部根据D-PLL的频率生成针对A相和B相的各自线圈的驱动信号，并输出给各相线圈，使电机开始起动。起动控制部在起动期间结束后，重新设定所述的起动标志。

在起动期间结束后，传感器跟踪控制部304根据各相传感器的输出(图10(3)、(4))通过触发器(图10(5)、(6))生成输出给各相线圈的驱动信号。在起动结束后的传感器跟踪控制期间中，传感器跟踪控制部304在每次生成输出给各相线圈的驱动信号时不使用D-PLL的输出。CPU在起动期间结束后，向多路调制器310输出切换为传感器跟踪控制的指令。多路调制器把起动控制部的输出切换为传感器跟踪控制部的输出，并输出给PWM控制部312。提供给各相线圈的驱动输出的占空比在PWM控制部被调整变更后或者被控制后，输出给各相线圈的缓冲电路32G、32H。在低速旋转时，可以执行不使用各相传感器而仅在起动期间进行D-PLL的频率变更的旋转速度控制的动作。

在电机反转时，反转指令从CPU输出给起动控制部或传感器跟踪控制部，设定反转标志(图10(1A))，传感器跟踪控制部304在进行该标志设定后，对旋转方向变位区域期间中的B相传感器的输出进行一次屏蔽，在屏蔽的期间内，把B相线圈的正转激励信号的极性切换为B相(反转时)的极性。由此，使电机顺畅进行从正转到反转的动作。另外，在正转时设定反转标志，可以获得针对正转的制动效果。

根据以上说明的实施方式，在电机起动后，驱动控制部跟踪传感器的输出来形成相对A相磁性体和B相磁性体的激励信号，可以向各相的磁性体供给正确对应电机的负载变动的激励信号。并且，在电机不要求力矩的情况下，在稳定旋转后可以停止A相或B相中的任意一方。在该情况下，被停止激励信号的相的磁性体可以成为发电单元、制动控制单元。

图11表示所述A相和B相缓冲电路(32G、H)的详细说明图。该电路包括向A相电磁线圈或B相电磁线圈施加由脉冲波构成的激励电流时的开关晶体管TR1～TR4。并且，包括反相器35A。现在，当向缓冲电路施加“H”信号时，TR1导通，TR2截止，TR3导通，TR4截止，向线圈施加具有Ib方向的激励电流。另一方面，当向缓冲电路施加“L”信号时，TR1导通，TR2截止，TR3截止，TR4导通，向线圈施加方向与Ib相反的Ia电流。因此，可以使A相电磁线圈和B相电磁线圈的各自的激励图形交替变化。该变化状态和图1说明的相同。但是，对A/B相进行激励时，也可以使晶体管TR1～TR4截止，因此不仅限于图11所示情况。

图12表示通过在水平方向排列(展开)多个电机构成的驱动系统的方框图。电机的磁性转子18-1～18-9分别按图8所示结构构成，但只有中心转子18-5连接驱动控制单元(电路)300相当于驱动体，除此以外的电机不连接驱动电源，成为被同步驱动的负载。即，中心转子18-5通过驱动电路被激励旋转驱动，其周围的转子通过与转子18-5旋转时产生的旋转磁场进行磁耦合(非接触传递驱动)而同步旋转。也可以将驱动电机(18-5)除外的18-1～18-4和18-6～18-9单纯地仅构成为负载侧的磁性转子。

同步驱动侧的电机的A相线圈和B相线圈不连接驱动控制电路，可以根据需要连接发电单元。或者，将所有电机的各相线圈连接驱动控制单元，但根据需要使驱动控制单元与各个电机接通/断开，由此可以根据需要选择激励驱动侧电机和同步驱动侧电机。可以向各个电机连接负载。可以检测各个电机的负载变动，作为所述的位置传感器的输出变动。

位于中心的激励驱动侧电机向箭头方向旋转时，同步驱动侧电机分别向箭头方向旋转。在同步驱动侧电机旋转时，与其相邻的随后成为同步驱动侧的电机也通过磁耦合而旋转。此时，在各个转子之间的驱动力的传递中，不存在因机械损耗的能量损耗。

图13是并列配置多个磁性转子的系统的功能方框图的多个示例。示例(1)表示从驱动源向激励驱动侧电机供给电力(能量)。各个同步驱动侧电机的线圈分别连接发电机1、2、……N。各个发电机分别通过电力可控制单元1、2、……N连接负载1、2、……N。

示例(2)与示例(1)的不同之处是分别在同步驱动侧电机连接负载。示例(3)与示例(1)的不同之处是通过所有同步驱动侧电机驱动共同的负载。

图14是表示另外其它实施方式的图，表示使同步驱动侧电机702的旋转位置传感器34A、B的信号反馈到激励驱动侧电机700的驱动器300的结构。如图6所示，同步驱动侧电机的磁性转子14T的旋转位置的相位信息反馈给激励驱动侧驱动器300，由此，激励驱动侧电机700的驱动器控制激励驱动侧电机的磁性转子14的旋转状态。通过与进行该控制后的磁性转子的旋转产生的旋转磁场进行磁耦合，同步驱动侧电机的磁性转子14T旋转，并且控制其旋转。图中箭头表示磁耦合。

图15是表示另外其它实施方式的图，同步驱动侧电机的A相线圈16、B相线圈18连接充电电路(能量再生电路)710，同步驱动侧电机的磁性转子14T被同步驱动，从而使在各相产生的能量可以在该充电电路储蓄到蓄电单元中。并且，通过对A相能量和B相能量进行能量控制，可以进行同步驱动电机的旋转控制。

图16表示在垂直方向(串联方向)重叠多个电机，通过各个电机的磁性转子(永磁铁)使公共轴160旋转。位于中心的电机162是激励驱动侧电机，向A相线圈16和B相线圈18分别输出激励用电信号。其它的电机166是同步驱动侧电机，各个A相线圈和B相线圈分别连接发电充电控制电路。

在激励驱动侧电机162的磁性转子旋转时，同步驱动侧电机的磁性转子166通过磁耦合而跟踪旋转。结果，利用所有电机使轴160旋转。在需要使轴旋转速度减速的情况下，把同步驱动侧电机连接发电充电控制电路，即可以通过发电控制使轴旋转速度减速。并且，可以容易实现独立的多个发电电源。

另外，通过利用PLL控制使供给激励驱动侧电机的驱动信号和同步驱动侧电机的旋转位置传感器的输出在相位上同步，可以按相同速度旋转控制激励驱动侧电机和同步驱动侧电机。除了在力矩放大时之外，可以把同步驱动侧电机的线圈连接发电电路。通过电机而旋转的轴对所有电机来说是公共的。

图18是图12的变形例，是具有减速功能的传递系统的功能方框图。17-1是激励驱动侧的磁性转子，17-2是同步驱动侧的磁性转子(减速机)，17-3是同步驱动侧的磁性转子(被传递机构)。符号1700表示磁性转子内的永磁铁。根据17-1的永磁铁数量(N：例如6个)和17-2的永磁铁数量(M：例如14个)，17-1的磁性转子的旋转速度减速为(N/M)倍，并通过磁耦合传递给17-3的磁性转子。在该实施例中，磁性转子17-3的旋转速度通过A相传感器、B相传感器进行检测。

图19是表示在串联方向组合多个电机构成的其它实施方式的侧视图。图19的18-1是排列在3个电机的正中央的激励驱动侧电机。位于该电机的串联方向两侧的18-2、18-3是同步驱动侧电机。通过向18-1的线圈12、16通电，磁性转子14旋转。通过与经过旋转而产生的磁场变化进行磁耦合，同步驱动侧电机的磁性转子14T、14S同步旋转。由此，与磁性转子接合的轴500旋转，轴旋转力矩传递到负载。针对同步驱动的磁性转子，设置所述的A相传感器、B相传感器。

图20表示图12的变形例。在该示例中，将转子(磁性体)的形状变更为图示形状。即，利用作为环状体的盘构成转子，沿着该盘的外周形成齿状、特别是正弦波曲线状磁性区域。200是驱动侧转子，210是从动侧(负载侧)转子。210表示磁性区域，204是驱动侧转子的旋转轴，208是从动侧转子的旋转轴。

在该磁性区域，沿着正弦波曲线形状顺序排列交替成为异极的多个磁极要素(永磁铁)212。转子由非磁性体的圆盘206构成，沿着该圆盘的外周形成所述的磁性区域。特别是在转子的外周部确定朝向转子中心的多个长方形区域212，在该长方形区域把长方形状的永磁铁固定在圆盘外周上。通过磨削圆盘外周，可以使圆盘外周形成为所述的正弦波状。

驱动侧转子200的磁性区域210和从动侧转子201的磁性区域210如同齿轮彼此啮合般地使两转子邻近配置。但是，两转子的磁性区域彼此不接触地通过微小间隙相互面对着，当驱动侧转子旋转时，其磁场方向发生变化，受其影响，从动侧转子旋转。

此时，分别被配置在驱动侧和从动侧的磁极要素，使得被配置在驱动侧磁性区域的磁极要素和被配置在从动侧磁性区域的磁极要素产生朝向相互吸引方向的作用力。

即，在驱动侧转子200的磁性区域210和从动侧转子201的磁性区域210的接合部(驱动侧转子的凸部和从动侧转子的凹部的接合、或驱动侧转子的凹部和从动侧转子的凸部的接合)，形成驱动侧转子的N极和从动侧转子的S极最接近地面对，或驱动侧转子的S极和从动侧转子的N极最接近地面对的状态。

因此，在使驱动侧转子旋转时，产生使驱动侧转子的磁极要素和从动侧转子的磁极要素相互吸引的磁作用，从而动侧转子与驱动侧转子的旋转同步旋转。如上所述，符号34A是用于确定向驱动侧转子的A相线圈供给激励信号的时间的传感器，34B是向驱动侧转子的B相线圈供给激励信号的传感器。在本实施方式中，这些传感器被配置成具有30度的相差。

在如图20所说明的多个磁性体的配置结构中，在驱动侧转子和从动侧转子的磁性区域接近并且驱动侧转子旋转时，在各自的磁性区域产生的磁场相互干涉或起作用，实现在这些转子之间的磁传递。即，驱动侧转子的磁性区域和从动侧转子的磁性区域的吸引随着驱动侧转子的旋转而顺序进行，在从动侧转子的轴208周围产生旋转力矩，由此从动侧转子旋转。此处，转子表面的磁性区域由正弦波曲线构成，从而可以在相邻的转子的磁性区域之间集中磁极，所以能够实现高效率的磁传递。

图21是另外其它的实施方式，该实施方式与图20的不同之处是相邻转子的磁性区域的磁极要素的排列不同。在该实施方式中，在双方的转子磁性区域之间的接合区域，在各个转子的磁性区域210上排列配置磁极方向相反的磁极要素。即，驱动侧转子的N极和从动侧转子的N极或者驱动侧转子的S极和从动侧转子的S极相面对，在两者的磁极要素之间产生排斥力。

在驱动侧转子200旋转时，沿着驱动侧转子200的周围产生的磁场变化作用于沿着从动侧转子201的周围产生的磁场，从而产生排斥力。驱动侧转子200旋转时，磁场发生变化，伴随该变化，沿着从动侧转子201的圆周方向产生排斥力，通过所产生的该力矩，从动侧转子以轴208为中心旋转。

图22是另外其它的实施方式，与图21的实施方式的不同之处是磁极要素的排列间距不同。即，在图20的实施方式中，所述磁性区域的线路形成正弦波，具有象齿轮那样排列多个齿形成的形状，驱动侧转子的磁性区域的一个齿是由N和S成对形成的，而在图22中，驱动侧转子的磁性区域的一个齿由N或S极构成。在该实施方式中，利用驱动侧转子的磁性区域和从动侧转子之间的时间性排斥力，把驱动侧转子的驱动传递给从动侧转子。图23的实施方式是图22的变形例，将相邻的磁性区域的磁极要素排列成在相邻的磁性转子之间产生排斥力。

如图24所示，把多个从动侧转子201A-201C与多个驱动侧转子200连接，从而构成多联式磁传递系统。另外，图中的箭头表示转子的旋转方向。

另外，在图12、图20-24说明的实施方式中，构成磁传递系统的要素是由图8所示电机构成的，但也可以与该电机无关，而利用这些图示形状的转子自身来构成，也可以利用永磁铁形成磁极要素。例如，可以将驱动侧转子直接连接电机的旋转轴，将驱动侧转子的驱动磁传递给从动侧转子。并且，作为传感器，可以是使用霍尔效应的磁传感器。

图25是本发明的其它实施方式，中央的磁性体250是交替并列多个永磁铁构成的转子，连接未图示的旋转驱动源并旋转。该磁性体周围的磁性体252是在所述实施方式中作为从动侧电机说明的电机，其构成为如图8所示，相对连续配置了被交替磁化成异极的多个永磁铁的转子，把多个电磁线圈作为定子非接触地配置在所述移动体上，向该电磁线圈供给激励电流，利用所述移动体和电磁线圈之间的吸引、排斥，使该移动体移动运动。

图26是供给其它磁性体的A相驱动电路84和B相驱动电路86的控制信号的处理电路。来自A相传感器35A的数字输出供给EX-NOR门80，来自B相传感器35B的数字输出供给EX-NOR电路82。符号92是选择将传感器的输出直接供给所述驱动电路或改变传感器输出值的占空比(PWM)的控制信号的形成单元，符号93是将由永磁铁构成的转子的旋转方向确定为正转或反转的控制信号的形成单元。在使A相线圈和B相线圈一方的图形(极性)为与正转相反的反转时，进行相反的设定即可。这些各个单元可以用微计算机实现。符号88是PWM转换部，通过PWM控制将传感器输出为模拟输出(霍尔元件)时的模拟量转换(电流控制)为逻辑量进行控制，由此可以控制电机的力矩。符号90是选择通过所述PWM转换部88形成的信号或从传感器得到的直接信号，切换供给A相驱动电流84、B相驱动电流86的切换电路部。

作为传感器，例如有霍尔元件。该霍尔元件用来检测磁场的变化，进行模拟输出(正弦波)或数字输出。根据本实施方式，使中心的磁性体(第1磁性体)与驱动源接合，把周围相邻的驱动体(第2磁性体)的传感器输出用作第2磁性体的激励信号，在第2磁性体的驱动开始时(需要较高力矩时)可以用微弱电流(微安培级电流)驱动第2磁性体。

Claims

1.一种驱动控制系统，由配置有多个磁性体，在驱动至少一个磁性体时，使该驱动不通过机械传递机构而顺序被传递到其它磁性体的机构构成，其特征在于，通过使驱动至少一个磁性体而形成的磁场与其它磁性体磁耦合，同步驱动该其它磁性体。

2.根据权利要求1所述的驱动控制系统，其特征在于，在所述被同步驱动的磁性体上连接负载。

3.根据权利要求1所述的驱动控制系统，其特征在于，所述驱动控制系统包括驱动控制电路，所述磁性体由具有磁性转子的电机构成，相互邻近配置多个这种电机，同时激励驱动该电机中的至少一个电机，该驱动控制电路构成为向至少一个所述电机发送用于驱动所述磁性转子的驱动信号，并且，其它电机的磁性转子通过与从被激励驱动的磁性转子所产生的磁场的磁耦合，而被同步驱动。

4.根据权利要求3所述的驱动控制系统，其特征在于，在至少一个所述电机的磁性转子上连接负载。

5.根据权利要求3或4所述的驱动控制系统，其特征在于，所述驱动控制电路具有所述被同步驱动的磁性转子的旋转位置传感器，将该旋转位置传感器的检测信号反馈到所述驱动控制电路，该驱动控制电路根据所述被同步驱动的磁性转子的状态控制所述被激励驱动的磁性转子。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述驱动控制电路根据所述被同步驱动的磁性转子的驱动状态，对所述被激励驱动的电机的驱动进行PLL控制。

7.根据权利要求5或6所述的驱动控制系统，其特征在于，所述驱动控制电路根据所述被同步驱动的转子的驱动状态，对所述被激励驱动的电机的驱动进行PWM控制。

8.根据权利要求3所述的驱动控制系统，其特征在于，在二维的方向上相互并列设置所述多个电机。

9.根据权利要求3或8所述的驱动控制系统，其特征在于，在规定的方向上相互重叠设置所述多个电机。

10.根据权利要求3～9中任意一项所述的驱动控制系统，其特征在于，所述电机具有：第1磁性体和第2磁性体；以及配置在该磁性体之间，相对所述第1和第2磁性体在规定方向上可以相对移动的第3磁性体，

所述第1磁性体和第2磁性体分别具有顺序配置了可以被交替异极激励的多个电磁线圈的结构，所述第3磁性体具有顺序配置了被交替异极磁化的永磁铁的结构，所述第1磁性体和第2磁性体具有第1磁性体的电磁线圈和第2磁性体的电磁线圈被配置成相互具有排列间距差的结构。

11.根据权利要求3～9中任意一项所述的驱动控制系统，其特征在于，所述磁性体形成将两个激励线圈的N/S极侧和S/N极侧为一组的多个N组等间隔配置的相，至少设置两个该相，在各相的激励线圈配置中设置角度差，并且使各相相互面对，在其间设置其它磁性体。

12.根据权利要求11所述的驱动控制系统，其特征在于，其它磁性体是被交替磁化成异极的永磁铁。

13.根据权利要求11所述的驱动控制系统，其特征在于，在由所述磁性体构成的转子的旋转(2∏)中，为了驱动而通常对两相的激励线圈的所有激励线圈进行激励。

14.根据权利要求7所述的驱动控制系统，其特征在于，针对连接最大负载的被同步驱动的磁性转子设置所述传感器。

15.一种多个磁性体的排列结构，由配置有多个磁性体，在驱动至少一个磁性体时，使该驱动不通过机械传递机构而顺序被传递到其它磁性体的机构构成，通过使驱动至少一个磁性体而形成的磁场与其它磁性体磁耦合，同步驱动该其它磁性体，其特征在于，形成环状体的所述磁性体，使被交替异极磁化的多个磁极要素沿着该环状体的周围形成齿状，并使相邻的磁性体的齿彼此不接触地隔开微小间隙。

16.根据权利要求15所述的结构，其特征在于，所述齿形成为正弦波曲线形状。

17.根据权利要求15所述的结构，其特征在于，所述磁极要素由永磁铁构成。

18.根据权利要求15所述的结构，其特征在于，在磁性体上配置所述磁极要素，使相邻的磁性体的所述齿间的磁耦合相互排斥。

19.根据权利要求15所述的结构，其特征在于，在磁性体上配置所述磁极要素，使相邻的磁性体的所述齿间的磁耦合相互吸引。

20.根据权利要求15所述的结构，其特征在于，使所述磁性体的磁极方向为沿着所述磁性体的周围的方向。

21.权利要求15所述的至少一个磁性体。

22.根据权利要求1所述的驱动控制系统，其特征在于，能够在驱动侧和传递侧的任意一侧使用所期望的磁性体。

23.根据权利要求1所述的驱动控制系统，其特征在于，设置检测所述驱动的磁性体的磁场强度变化的传感器，将该传感器的输出作为激励电流直接供给所述其它磁性体的磁性线圈。

24.根据权利要求23所述的驱动控制系统，其特征在于，所述其它的磁性体，相对连续配置了被交替异极磁化的多个永磁铁的移动体，将多个电磁线圈作为定子并配置成与所述移动体不接触的状态，通过向该电磁线圈供给激励电流，使所述移动体与电磁线圈之间产生吸引、排斥力，来驱动该移动体进行移动运动。

25.根据权利要求23或24所述的驱动控制系统，其特征在于，所述驱动的磁性体是连接驱动源的连续配置了被交替异极磁化的多个永磁铁的移动体，特别是转子。

26.根据权利要求23～25中任意一项所述的驱动控制系统，其特征在于，根据相对其它磁性体的驱动要求力矩，对所述传感器输出值施加PWM控制，将该控制信号供给所述激励线圈。

27.一种磁传递系统，其特征在于，在由配置了多个磁性体的系统构成的驱动体和负载体的组合中，在至少一个所述驱动体和至少一个负载体之间进行通过磁耦合形成的非接触运动传递，在所述负载体上设置磁性体位置检测装置，设置根据该检测结果激励所述驱动体的电磁线圈。