JP2009106143A - ブラシレス電気機械 - Google Patents

Abstract

【課題】永久磁石の磁束を効率よく利用できるブラシレス電気機械を提供する。
【解決手段】第１の移動部材（４０ａ）は、同極同士が互いに接した状態で保持された複数の永久磁石（１０）を含む磁石集合体（２０）を備えている。第２の移動部材（５０ａ）は、電磁コイル（３０）を含み、第１の移動部材との相対的な位置が変更可能に構成されている。磁石集合体（２０）は、同極同士が互いに接する同極接触面上の磁場方向であって、磁石集合体（２０）から外側に向かう磁場方向に沿って最も強い磁場を発生している。
【選択図】図２

Description

この発明は、永久磁石と電磁コイルとを利用したブラシレス電気機械に関する。

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。

特開２００１−２９８９８２号公報

しかし、従来のブラシレス電気機械では、永久磁石の磁束を必ずしも十分効率よく利用できないという問題があった。

本発明は、永久磁石の磁束を効率よく利用できるブラシレス電気機械を提供することを目的とする。

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。

［適用例１］ ブラシレス電気機械であって、
同極同士が互いに接した状態で保持された複数の永久磁石を含む磁石集合体を備える第１の移動部材と、
電磁コイルを含み、前記第１の移動部材との相対的な位置が変更可能に構成された第２の移動部材と、
を備え、
前記磁石集合体は、同極同士が互いに接する同極接触面上の磁場方向であって、前記磁石集合体から外側に向かう磁場方向に沿って最も強い磁場を発生しており、
前記電磁コイルは、前記磁場方向と交差する方向に電流が流れるように配置されている、ブラシレス電気機械。

この構成によれば、磁石集合体の同極接触面において、磁石集合体から外側に向かう磁場方向に沿って最も強い磁場を発生することができる。従って、永久磁石の磁束を効率よく利用できるブラシレス電気機械を実現することが可能である。

［適用例２］ 適用例１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の移動部材との間の所定の方向に沿った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）前記電磁コイルに供給する電流の方向を変更せずに前記電磁コイルに所定の第１の電流方向の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所定の駆動方向に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、永久磁石の磁束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。

［適用例３］ 適用例１又は２記載のブラシレス電気機械であって、
前記複数の永久磁石はそれぞれ平板状の形状を有しており、
前記磁石集合体は、前記複数の永久磁石を前記同極接触面と垂直な方向に積層した積層体である、ブラシレス電気機械。

この構成では、積層方向と垂直な方向に向かって強い磁場を発生することができるので、この磁場を利用した高効率なブラシレス電気機械を実現することができる。

［適用例４］ 適用例１又は２記載のブラシレス電気機械であって、
前記複数の永久磁石はそれぞれ扇状又は弧状の形状を有しており、
前記磁石集合体は、前記扇状の複数の永久磁石を円盤状に配置した形状、又は、前記弧状の複数の永久磁石を円環状に配置した形状を有している、ブラシレス電気機械。

この構成では、円盤状形状又円環状形状の円の径方向に沿って強い磁場を発生することができるので、この磁場を利用した高効率なブラシレス電気機械を実現することができる。

［適用例５］ 適用例１ないし４のいずれかに記載のブラシレス電気機械であって、
前記第１と第２の移動部材は、前記同極接触面に対して垂直な方向に沿って相対的に移動可能に構成されている、ブラシレス電気機械。

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、電動モータ、発電機、それらの制御方法、それらを用いたアクチュエータや電子機器、燃料電池使用機器、ロボット、移動体等の形態で実現することができる。

次に、本発明の実施の形態を以下の順序で説明する。
A．磁石集合体の構成：
B．各種の実施例：
C．回路構成：
D．変形例：

A．磁石集合体の構成：
図１（Ａ）〜（Ｅ）は、本発明の各種実施例で利用される磁石集合体の概略構成を示す説明図である。図１（Ａ）は、１つの永久磁石１０を示している。この磁石１０は、上下方向に磁化されている。Ｎ極から出る矢印及びＳ極に入る矢印は、磁力線を示している。図１（Ｂ）は、２つの磁石１０で構成される永久磁石対１０pairを示している。この永久磁石対１０pairは、２つの磁石１０が、Ｎ極同士が互いに接した状態で保持されたものである。この状態で２つの磁石１０を保持すると、太い矢印で示されるように、その同極接触面１０ｃから外部に向けた磁場方向ＭＤに沿って、最も強い磁場が発生する。ここで、「同極接触面」とは、互いに接する同極同士の表面で規定される平面を意味している。図１（Ｃ）は、永久磁石対１０pairの表面磁束密度の分布を示している。なお、磁場方向ＭＤは、同極接触面１０ｃ上の方向であって、永久磁石対１０pairの内部から（より好ましくは中央から）外側に向かう方向である。磁石１０のサイズが小さい場合には、この磁場方向ＭＤは、永久磁石対１０pairの内部から（より好ましくは中央から）外側に向かう放射状の方向となる。発明者の実験によれば、永久磁石対１０pairの磁場方向ＭＤの表面磁束密度は、単一の磁石１０の表面磁束密度（すなわち図１（Ａ）の上面の磁束密度）の約２倍に達することが見いだされた。そこで、本発明の各種実施例では、磁場方向ＭＤの強い磁場を利用して、モータや発電機を構成している。なお、Ｎ極でなく、Ｓ極同士を接するように永久磁石対１０pairを構成してもよい。

図１（Ｄ）は、６つの平板状の永久磁石１０を含む磁石集合体２０を示している。磁石集合体２０の隣接する磁石同士は、Ｎ極同士又はＳ極同士が互いに接した状態で保持されている。図１（Ｅ）は、磁石集合体２０の表面磁束密度の分布を示している。このグラフから理解できるように、磁石集合体２０の周囲（図１（Ｄ）の左右位置）では、Ｎ極同士の同極接触面１０ｃとＳ極同士の同極接触面１０ｃとにおいて、それぞれ大きな表面磁束密度が発生している。この例から理解できるように、３個以上の磁石を含む磁石集合体は、Ｎ極とＳ極のそれぞれにおいて大きな磁束密度を発生することが可能である。なお、一般に、磁石集合体２０は、互いに同極同士が接した状態で保持された複数の永久磁石で構成することが可能である。

B．各種の実施例：
図２（Ａ）は、第１実施例としてのブラシレスリニアモータの構成を示す従断面図である。このリニアモータ１００ａは、磁石集合体２０を含む第１の移動部材４０ａと、電磁コイル３０を含む第２の移動部材５０ａとを有している。この例では、磁石集合体２０は、８つの平板状の永久磁石を積層した積層体である。図２（Ｂ）は、第２の移動部材５０ａのみを描いたものである。この移動部材５０ａは、中空円筒状のフレーム（枠部材）５２と、フレーム５２に配置された複数の電磁コイル３０と、これらの電磁コイル３０の周囲を囲む電磁ヨーク材５６と、磁気センサ５４とを有している。磁気センサ５４は、２つの移動部材４０ａ，５０ａの相対的な位置関係を検出するための位置センサとして使用される。個々の電磁コイル３０は、水平方向（図の左右方向）にそれぞれ巻き回されている。また、図２（Ａ）に示すように、電磁コイル３０は、磁石集合体２０内の複数の磁石（ここでは５個の磁石）のＮ極とＳ極に対応する位置に配置されている。なお、コイルの断面に描かれた２種類のマークのうち、丸の中に黒点がある第１のマークは電流が紙面の裏側から表側に流れていることを示しており、丸の中に×がある第２のマークは電流が紙面の表側から裏側に流れていることを示している。なお、電流方向が互いに逆である２つの電磁コイル３０は、位相が互いにπだけ異なるコイルである。モータの分野において、位相がπだけ異なるコイルは同一相のコイルと考えることが可能である。この定義に従えば、このリニアモータ１００ａは、一相モータである。

図２（Ｃ）は、リニアモータ１００ａの底面図である。Ｎ極近傍の磁場方向ＭＤは、磁石集合体２０の内部（又は中央）から外側に向けて放射状に延びている。図２（Ｃ）において、電流方向ＣＤに沿って電磁コイル３０に電流が流れると、電磁コイル３０には紙面の裏から表に向かう方向に駆動力が働く。電磁コイル３０を有する第２の移動部材５０ａが固定されている場合には、第１の移動部材４０ａが図２（Ｃ）の紙面の表から裏に向かう方向に駆動される。この電流方向は、各コイル３０が磁石集合体２０のＮ極とＳ極の中間の位置に来るタイミングで切り換えられる。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３０に流す電流を適切なタイミングで切り換えることによって、図２（Ａ）の駆動方向ＤＤ（上下方向）に沿って磁石集合体２０を動作させることが可能である。

図２（Ｃ）の例では、磁石集合体２０の水平断面は矩形状であったが、磁石集合体２０の水平断面形状としては、円形や三角形などの任意の形状を採用することが可能である。但し、磁石集合体２０を構成する個々の永久磁石１０は、磁極間の距離が大きな棒状の形状で無く、磁極間の距離（厚み）が小さい板状の形状を有していることが好ましい。この理由は、磁石集合体２０を用いた電気機械では、同極接触面１０ｃで発生する強い磁場を利用するので、磁石１０の厚みが小さい方が効率が良いからである。この意味では、永久磁石１０の磁化方向は、最も厚みの小さい方向と一致していることが好ましい。

図３は、図２に示した第１実施例のモータの変形例を示している。この変形例では、コイルのコア材として磁気ヨーク部材５８が追加されている。磁気ヨーク部材５８を追加すれば、より大きなトルクを得ることが可能である。

図４（Ａ）は、第２実施例としてのブラシレスリニアモータの構成を示す従断面図である。このリニアモータ１００ｂは、磁石集合体２０を含む第１の移動部材４０ｂと、電磁コイル３０を含む第２の移動部材５０ｂとを有している。図４（Ｂ）は、第２の移動部材５０ｂのみを描いたものである。この移動部材５０ｂは、図２（Ｂ）に示した移動部材５０ａと異なり、Ａ相コイル３０ＡとＢ相コイル３０Ｂの２相分のコイルを含んでいる。また、磁気センサも、Ａ相センサ５４ＡとＢ相センサ５４Ｂの２つが設けられている。更に、駆動制御回路５００がフレーム５２上に設置されている。Ａ相コイル３０ＡとＢ相コイル３０Ｂは同一ピッチで交互に配置されている。なお、Ａ相コイル３０ＡとＢ相コイル３０Ｂの間のピッチは、磁石集合体２０の同極接触面のピッチと同じに設定されている。

図４（Ａ），（Ｂ）に示す状態では、Ｂ相コイル３０Ｂには電流が流れているが、Ａ相コイル３０Ａには電流が流れていない。但し、図４（Ａ）の状態から２つの移動部材４０ｂ、５０ｂの相対位置が変化すると、Ａ相センサ５４Ａが１つの磁石のＮ極とＳ極の中間の位置にきたタイミングでＡ相コイル３０Ａに電流が流れ、Ｂ相コイル３０Ｂの電流は停止する。このように、Ａ相コイル３０ＡとＢ相コイル３０Ｂの電流（すなわち印加電圧）を適宜切り換える２相駆動を実行することによって、駆動方向ＤＤに沿った駆動を行うことが可能である。

図５（Ａ）は、第３実施例としてのブラシレス回転式モータの構成を示す従断面図であり、図５（Ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。この回転式モータ１００ｃは、磁石集合体２０ｃを含むロータ（第１の移動部材）４０ｃと、電磁コイルを含むステータ（第２の移動部材）５０ｃとを有している。電磁コイルは、ケーシング１３０の内周に固定されている。ロータ４０ｃ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。磁石集合体２０ｃ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、磁石集合体２０ｃ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によって磁石集合体２０ｃ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。

第３実施例の磁石集合体２０ｃは、図５（Ｂ）に示すように、扇状の複数の永久磁石が、同極同士が互いに接した状態で保持された円盤状の形状を有している。磁石の上部と下部と外周の一部は、電磁ヨーク部材２６で保持されている。従って、最も強い磁場は、黒い矢印で示される様に、放射状の複数の方向に沿って発生する。

電磁コイルとしては、Ａ相コイル３０ＡとＢ相コイル３０Ｂとが設けられている。図５（Ｂ）の例では、Ａ相コイル３０ＡとＢ相コイル３０Ｂはそれぞれ６個ずつ設けられており、Ａ相コイル３０Ａがより外周側に配置され、Ｂ相コイル３０Ｂがより内周側に配置されている。また、Ｂ相コイル３０Ｂの外側には、電磁ヨーク材５６が配置されている。個々のコイルは、図５（Ｂ）において、モータの中心から外側に向かう放射状の方向を中心として巻き回されている。なお、磁気センサの図示は、省略されている。このモータ１００ｃにおいても、Ａ相コイル３０ＡとＢ相コイル３０Ｂの電流方向を適宜切り換えることによって、正転及び逆転の方向に駆動することが可能である。

なお、第３実施例では、６つの永久磁石を用いた６極２相モータの例を示ししているが、他の極数や相数を採用することも可能である。但し、軸回りの振動を減少するという意味では、極数を２ⁿ 個（ｎは２以上の整数）に設定することが好ましい。

図６は、第３実施例のモータの変形例を示している。このモータ１００c'は、複数の磁石２０ｃが全体としてドーナツ状（円環状）の構成を有している。なお、これらの複数の磁石２０ｃの内周側に磁気ヨーク部材を配置してもよい。また、このモータ１００ｃ’では、Ａ相コイル３０ＡとＢ相コイル３０Ｂとが同一円周上に配置されている。さらに、Ａ相コイル３０ＡとＢ相コイル３０Ｂのそれぞれのコア材として磁気ヨーク部材３２が追加されている。この変形例においても、第３実施例と同様の効果が得される。また、磁気ヨーク部材３２を追加しているので、より大きなトルクを得ることが可能である。

図７は、第４実施例としてのブラシレス回転式モータの構成を示す断面図である。この回転式モータ１００ｄは、リング状の磁石集合体２０ｄを利用した点、及び、Ａ相コイル３０Ａを磁石集合体２０ｄの内周側に配置した点が第３実施例と異なる。磁石集合体２０ｄを構成する個々の永久磁石は、弧状（より正確には円弧状）の形状を有しており、これらの弧状の複数の永久磁石を用いてリング状の磁石集合体２０ｄが形成されている。このモータ１００ｄにおいても、ステータ５０ｄに対してロータ４０ｄを正転及び逆転の方向に駆動することが可能である。また、この実施例では、リング状の磁石集合体２０ｄの内側と外側の磁束密度を両方ともに利用できるので、より効率を向上させることが可能である。

図８（Ａ）は、第５実施例としてのブラシレス回転式モータの構成を示す従断面図であり、図８（Ｂ）〜（Ｄ）はその横断面図である。この回転式モータ１００ｅは、図８（Ｃ）に示すように、複数の扇状の永久磁石で構成される円盤状の磁石集合体２０ｅを備えたロータ４０ｅを有している。磁石集合体２０ｅの内周と外周は、電磁ヨーク部材２６で保持されている。従って、磁石集合体２０ｅは、図８（Ｃ）の紙面と垂直な方向（図８（Ａ）の上下方向）に向かって強い磁場を発生する。ステータ５０ｅには、図８（Ｂ）に示すＡ相コイル３０Ａと、図８（Ｄ）に示すＢ相コイル３０Ｂとが設けられている。図８（Ａ）からも理解できるように、Ａ相コイル３０ＡとＢ相コイル３０Ｂとは、ロータ４０ｅを挟んだ両側に（すなわち上下に）配置されている。磁石集合体２０ｅの磁場は、主として図８（Ａ）の上下方向に向かっているので、これらのコイル３０Ａ，３０Ｂを用いて強い磁場（磁束密度）を有効に利用することが可能である。

図９（Ａ）は、第６実施例としてのブラシレス回転式モータの構成を示す従断面図であり、図９（Ｂ）〜（Ｄ）はその横断面図である。この回転式モータ１００ｆのロータ４０ｆは、上部磁石集合体２０ｆｕと下部磁石集合体２０ｆｄとを有している。これらの磁石集合体２０ｆｕ，２０ｆｄのそれぞれは、図９（Ｂ），（Ｄ）に示すように、それぞれ複数の扇状の永久磁石で構成された円盤状の形状を有している。また、これらの磁石集合体２０ｆｕ，２０ｆｄの個々の磁石の位置は、それぞれの磁極ピッチの１／２だけ相互にずれている。ステータ５０ｆは、磁石集合体２０ｆｕ，２０ｆｄにそれぞれ対面するＡ相コイル３０ＡとＢ相コイル３０Ｂとを有している。図９（Ｃ），（Ｅ）に示すように、これらのコイル３０Ａ，３０Ｂの位置も、それぞれのコイルピッチの１／２だけ相互にずれている。この第６実施例のモータによっても、第５実施例のモータと同様に、磁石集合体３０ｆｕ，２０ｆｄから発生する上下方向の強い磁場を有効に活用することが可能である。

以上の各種の実施例から理解できるように、本発明の実施例によるブラシレス電気機械は、複数の永久磁石を含む磁石集合体を備える第１の部材（「第１の移動部材」とも呼ぶ）と、電磁コイルを備える第２の部材（「第２の移動部材」とも呼ぶ）と、を備え、第１と第２の移動部材と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。なお、極数や相数としては、任意の数を採用することが可能である。

C．回路構成：
図１０は、実施例における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。

図１１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１０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。なお、電流ＩＡ１，ＩＡ２の切り換えは、磁気センサ５４からの出力信号に応じて適宜実行される。

図１２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。また、図１０〜図１２は、一相モータ用の制御回路であるが、２相以上の任意の相数のための制御回路も容易に構成することが可能である。

このように、上述した各実施例のブラシレスモータでは、同極同士が互いに接した状態で保持された磁石集合体を構成することによっ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、電磁コイルに電流を流すことによって、モータに効率良く駆動力を発生させることができる。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、効率良く発電を行うことが可能である。また、永久磁石の同極同士による磁場形成のため、同極同士の間隔が非常に狭くでき極数を非常に多く構成出来るために低回転で高トルク型の高効率な電動モータを容易に実現できる。また、低回転でも高効率の発電機及び回生特性が得られる。さらに、上記実施例では電磁ヨークの無いモータ構成を採用していたが、本発明は電磁ヨーク付きブラシレスモータにも適用可能である。

D．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態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。

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。

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。

図１３は、本発明の実施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。

図１４（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の実施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１４（Ａ）は携帯電話７００の外観を示しており、図１４（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１４（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。

図１５は、本発明の実施例によるモータ／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。

図１６は、本発明の実施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。

本発明の各種実施例で利用される磁石集合体の概略構成を示す説明図である。 第１実施例としてのリニアモータの構成を示す断面図である。 第１実施例の変形例を示す図である。 第２実施例としてのリニアモータの構成を示す断面図である。 第３実施例としてのブラシレス回転式モータの構成を示す断面図である。 第３実施例の変形例を示す図である。 第４実施例としてのブラシレス回転式モータの構成を示す断面図である。 第５実施例としてのブラシレス回転式モータの構成を示す断面図である。 第６実施例としてのブラシレス回転式モータの構成を示す断面図である。 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。 駆動ドライバ部の構成を示す回路図である。 回生制御部の内部構成を示す回路図である。 本発明の実施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。 本発明の実施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。 本発明の実施例によるモータ／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。 本発明の実施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。

符号の説明

１０…永久磁石
１０ｃ…同極接触面
１０pair…永久磁石対
２０…磁石集合体
２６…電磁ヨーク部材
３０…電磁コイル
４０ａ、４０ｂ…第１の移動部材
４０ｃ〜４０ｆ…ロータ（第１の移動部材）
５０ａ，５０ｂ…第２の移動部材
５０ｄ〜５０ｆ…ステータ（第２の移動部材）
５２…フレーム
５４…磁気センサ
５６…電磁ヨーク材
１００ａ〜１００ｂ…ブラシレスリニアモータ
１００ｃ〜１００ｆ…回転式モータ
１１０…上部軸
１１４…バネ
１２０…下部軸
１２４…固定ネジ
１３０…ケーシング
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
５００…駆動制御回路
６００…プロジェクタ
６１０Ｒ，６１Ｇ，６１０Ｂ…光源
６４０Ｒ，６４Ｇ，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
６７０…冷却ファン
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

Claims (10)

1. ブラシレス電気機械であって、
   同極同士が互いに接した状態で保持された複数の永久磁石を含む磁石集合体を備える第１の移動部材と、
   電磁コイルを含み、前記第１の移動部材との相対的な位置が変更可能に構成された第２の移動部材と、
   を備え、
   前記磁石集合体は、同極同士が互いに接する同極接触面上の磁場方向であって、前記磁石集合体から外側に向かう磁場方向に沿って最も強い磁場を発生しており、
   前記電磁コイルは、前記磁場方向と交差する方向に電流が流れるように配置されている、ブラシレス電気機械。
2. 請求項１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の移動部材との間の所定の方向に沿った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）前記電磁コイルに供給する電流の方向を変更せずに前記電磁コイルに所定の第１の電流方向の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所定の駆動方向に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。
3. 請求項１又は２記載のブラシレス電気機械であって、
   前記複数の永久磁石はそれぞれ平板状の形状を有しており、
   前記磁石集合体は、前記複数の永久磁石を前記同極接触面と垂直な方向に積層した積層体である、ブラシレス電気機械。
4. 請求項１又は２記載のブラシレス電気機械であって、
   前記複数の永久磁石はそれぞれ扇状又は弧状の形状を有しており、
   前記磁石集合体は、前記扇状の複数の永久磁石を円盤状に配置した形状、又は、前記弧状の複数の永久磁石を円環状に配置した形状を有している、ブラシレス電気機械。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載のブラシレス電気機械であって、
   前記第１と第２の移動部材は、前記同極接触面に対して垂直な方向に沿って相対的に移動可能に構成されている、ブラシレス電気機械。
6. 電子機器であって、
   所定の駆動方向に動作可能な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、
   同極同士が互いに接した状態で保持された複数の永久磁石を含む磁石集合体を備える第１の移動部材と、
   電磁コイルを含み、前記第１の移動部材との相対的な位置が変更可能に構成された第２の移動部材と、
   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と、
   を備え、
   前記磁石集合体は、同極同士が互いに接する同極接触面上の磁場方向であって、前記磁石集合体から外側に向かう磁場方向に沿って最も強い磁場を発生しており、
   前記電磁コイルは、前記磁場方向と交差する方向に電流が流れるように配置されており、
   前記制御回路は、
   （ｉ）前記第１と第２の移動部材との間の所定の方向に沿った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）前記電磁コイルに供給する電流の方向を変更せずに前記電磁コイルに所定の第１の電流方向の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所定の駆動方向に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、電子機器。
7. 請求項６記載の電子機器であって、
   前記電子機器はプロジェクタである、電子機器。
8. 燃料電池使用機器であって、
   所定の駆動方向に動作可能な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、
   同極同士が互いに接した状態で保持された複数の永久磁石を含む磁石集合体を備える第１の移動部材と、
   電磁コイルを含み、前記第１の移動部材との相対的な位置が変更可能に構成された第２の移動部材と、
   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と、
   を備え、
   前記磁石集合体は、同極同士が互いに接する同極接触面上の磁場方向であって、前記磁石集合体から外側に向かう磁場方向に沿って最も強い磁場を発生しており、
   前記電磁コイルは、前記磁場方向と交差する方向に電流が流れるように配置されており、
   前記制御回路は、
   （ｉ）前記第１と第２の移動部材との間の所定の方向に沿った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）前記電磁コイルに供給する電流の方向を変更せずに前記電磁コイルに所定の第１の電流方向の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所定の駆動方向に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、燃料電池使用機器。
9. ロボットであって、
   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、
   同極同士が互いに接した状態で保持された複数の永久磁石を含む磁石集合体を備える第１の移動部材と、
   電磁コイルを含み、前記第１の移動部材との相対的な位置が変更可能に構成された第２の移動部材と、
   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と、
   を備え、
   前記磁石集合体は、同極同士が互いに接する同極接触面上の磁場方向であって、前記磁石集合体から外側に向かう磁場方向に沿って最も強い磁場を発生しており、
   前記電磁コイルは、前記磁場方向と交差する方向に電流が流れるように配置されており、
   前記制御回路は、前記電磁コイルに供給する電流の方向を変更せずに前記電磁コイルに所定の第１の電流方向の駆動電流を供給することによって、前記ブラシレスモータを所定の駆動方向に動作させる駆動制御を実行可能である、ロボット。
10. 請求項１記載のブラシレス電気機械を備えた移動体。

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