JP4655517B2 - 電動機及びファンモータ - Google Patents

Description

本発明は、電動モータや発電機などの電動機（Electric Machine）及びそれを利用したファンモータに関するものである。

電動モータには、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。また、モータの種類は、ロータの違いにより、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と、鉄などの強磁性体を使ったリアクタンス型とに分類することも可能である。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。

マグネット型のシンクロナスモータとして、例えば、下記の特許文献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、励磁コイルを巻回したステータコアと、マグネットを含むロータとを備えている。

特開平８−５１７４５号公報

しかしながら、従来のモータは、発生トルクに比較して重量が嵩み、発生トルクを大きくしようとすると大型化してしまうという課題があった。

従って、本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、小型軽量で、発生トルクの大きい電動機を提供することにある。

上記した目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の電動機は、所定の方向に沿って配列された複数のコイルを含む第１のコイル列と、各々、少なくとも１つの磁石を含み、互いの相対的な位置関係が固定されているとともに、前記第１のコイル列に対する相対的な位置関係が前記所定の方向に沿って変化可能な第１及び第２の磁石列と、を備える。前記第１及び第２の磁石列は、前記第１のコイル列を挟んで両側に配置されている。前記第１のコイル列の各コイルは、磁性体製のコアを実質的に有しておらず、前記電動機は、磁気回路を形成するための磁性体製のヨークを実質的に有していない。

この電動機は、第１のコイル列を挟んだ両側に、第１及び第２の磁石列が配置されているので、第１のコイル列の両側に発生する磁束を、駆動力の発生に有効に利用することができ、磁束の利用効率が高く、効率が良く発生トルクの大きな電動機を実現することができる。

この電動機は、磁性体製のコアや磁性体製のヨークを実質的に有していないので軽量であり、また、アクチュエータとして使用した場合にはトルクと重量のバランスに優れている。また、磁性体製のコアを有していないので、コギングが発生せずに安定したなめらかな回転が可能である。さらに、磁性体製のヨークを実質的に有していないので、鉄損（渦電流損）がほとんど無く、効率の良い電動機を実現できる。

上記電動機は、前記所定の方向に沿って配列された複数のコイルを含み、前記第１のコイル列との相対的な位置関係が固定されているとともに、前記第１及び第２の磁石列のいずれか一方を挟み、前記第１のコイル列の配置された側とは反対側に配置されている第２のコイル列を、さらに備え、前記第２のコイル列の各コイルは、磁性体製のコアを実質的に有していないものとしてもよい。

このような構成によれば、第２のコイル列の片側に発生する磁束も、駆動力の発生に利用することができ、さらに発生トルクの大きなモータを実現することができる。

上記電動機は、前記コイル列および前記磁石列を収納するケースを、さらに備え、前記コイル列の各コイルは、実質的に非磁性かつ非導電性の材料で形成された支持材の回りに巻き回されており、前記ケースは、実質的に非磁性かつ非導電性の材料で形成されているものとしてもよい。
この構成によれば、鉄損やコギングがほとんど無い電動機を実現することができる。

上記電動機は、回転軸と、軸受け部以外の構造材が、実質的に非磁性かつ非導電性の材料で形成されているものとしてもよい。
この構成によれば、さらに軽量化が可能であり、また、鉄損をさらに低減することができる。

上記電動機は、前記コイル列と前記磁石列とが前記所定の方向に沿って相対的に回転する回転式モータまたは回転式ジェネレータであってもよい。

上記電動機において、前記第１のコイル列は、前記所定の方向に沿って所定のピッチで配列されて相互に電気的に接続された複数のコイルを含む第１相コイル列を備え、前記第２のコイル列は、前記所定の方向に沿って所定のピッチで配列されて相互に電気的に接続された複数のコイルを含む第２相コイル列を備え、前記第１相コイル列と前記第２相コイル列は、電気角でπ／２の奇数倍だけ相互にずれた位置に配置されているものとしてもよい。

このように、第１のコイル列が第１相コイル列を、第２のコイル列が第２相コイル列を備えることにより、電動機の始動時において、確実に回転方向を決定することができる。

上記電動機において、前記第１のコイル列は、前記所定の方向に沿って所定のピッチで配列されて相互に電気的に接続された複数のコイルを含む第１相コイル列と、前記所定の方向に沿って所定のピッチで配列されて相互に電気的に接続された複数のコイルを含む第２相コイル列と、を備え、前記第１相コイル列と前記第２相コイル列は、電気角でπ／２の奇数倍だけ相互にずれた位置に配置されているものとしてもよい。

このように、第１のコイル列が第１相コイル列及び第２相コイル列を備えることにより、電動機の始動時に、確実に回転方向を決定することができるとともに、電動機の小型化が可能となる。

上記電動機において、前記第１のコイル列に供給する第１の交流駆動信号と前記第２のコイル列に供給する第２の交流駆動信号とを供給するための駆動信号生成回路を、さらに備え、前記駆動信号生成回路は、前記第１相コイル列及び第２相コイル列の各コイルの極性が前記第１及び第２の磁石列内の磁石の中心と各コイルの中心とが対向するタイミングで切り替わるとともに、同一相のコイル列に属する隣り合うコイル同士の間の中央位置が前記第１及び第２の磁石列内の磁石の中心と対向するタイミングにおいて当該コイル列における磁束密度が最も大きくなるように、前記第１と第２の交流駆動信号を生成するようにしてもよい。
この構成によれば、駆動信号に同期して電動機を駆動することができる。

上記電動機において、前記駆動信号生成回路は、前記第１相コイル列及び第２相コイル列の電流方向を逆転させることによって、前記第１相コイル及び第２相コイル列と前記第１及び第２の磁石列との動作方向を逆転させることが可能であることが好ましい。

上記電動機において、前記駆動信号生成回路は、位相がπ／２だけ相互にずれた第１と第２のＰＷＭ信号をそれぞれ生成する第１と第２のＰＷＭ回路と、前記電動機に対する出力要求に応じて前記第１と第２のＰＷＭ信号をマスクすることによって前記第１と第２の交流駆動信号を生成するマスク回路と、を備えるようにしてもよい。

この構成によれば、マスク回路によってＰＷＭ信号をマスクすることによって、電動機の出力を調節することが可能である。

上記電動機において、前記マスク回路は、各交流駆動信号の極性が反転するタイミングを中心とした対称な時間的範囲で各ＰＷＭ信号をマスクするようにしてもよい。

一般に、各交流駆動信号の極性が反転するタイミング付近では、コイルがあまり有効な駆動力を発生せず、交流駆動信号のピーク付近で有効な駆動力を発生するという傾向がある。従って、上記の構成によれば、コイルが有効な駆動力をあまり発生しない期間においてＰＷＭ信号をマスクするので、電動機の効率を向上させることが可能である。

上記電動機は、前記第１相コイルと第２相コイル列から電力を回生するための回生回路を、さらに備え、前記駆動信号生成回路と前記回生回路は、前記第１相コイル列と第２相コイル列の一方から駆動力を発生させつつ他方から電力を回生する運転モードで前記電動機を運転することが可能であることが好ましい。

この構成によれば、必要に応じて、駆動力の発生と電力の回生とを同時に実行しつつ、電動機を動作させることができる。

上記電動機において、前記第１のコイル列は、前記所定の方向に沿って所定のピッチで配列されて相互に電気的に接続された複数のコイルを含む第１相コイル列と、前記所定の方向に沿って所定のピッチで配列されて相互に電気的に接続された複数のコイルを含む第２相コイル列と、前記所定の方向に沿って所定のピッチで配列されて相互に電気的に接続された複数のコイルを含む第３相コイル列と、を備え、前記第１相コイル列、前記第２相コイル列及び前記第３相コイル列は、電気角で２π／３だけ相互にずれた位置に配置されているものとしてもよい。

この構成によっても、第１のコイル列の両側に発生する磁束を、駆動力の発生に有効に利用することができ、磁束の利用効率が高く、効率がよく発生トルクの大きな電動機を実現することができる。また、トルクと重量バランスに優れた電動機を実現できる。また、コギングが発生せずに安定したなめらかな回転が可能であり、鉄損がほとんど無い効率の良い電動機を実現できる。

なお、上記電動機は、ファンを回転させるためのファンモータに利用するようにしてもよい。

また、ファンモータは、回転方向に沿って配列された複数のコイルを含む第１のコイル列を有するステータと、各々、少なくとも１つの磁石を含み、互いの相対的な位置関係が固定されている第１及び第２の磁石列を有し、前記第１及び第２の磁石列の前記第１のコイル列に対する相対的な位置関係を、前記回転方向に沿って変化させ得るロータと、を備え、前記ロータの有する前記第１及び第２の磁石列は、前記ステータの有する前記第１のコイル列を挟んで両側に配置されており、前記ファンは、前記ロータの外周に一体的に形成されているとともに、前記第１のコイル列の各コイルは、磁性体製のコアを実質的に有しておらず、前記ファンモータは、磁気回路を形成するための磁性体製のヨークを実質的に有していないものとしてもよい。

さらに、上記ファンモータにおいて、前記ステータは、前記回転方向に沿って配列された複数のコイルを含み、前記第１のコイル列との相対的な位置関係が固定されている第２のコイル列を、さらに有し、前記第２のコイル列は、前記ロータの有する前記第１及び第２の磁石列のいずれか一方を挟み、前記ステータにおける前記第１のコイル列の配置された側とは反対側に配置されているものとしてよい。

以上の構成によれば、ファンを所望の回転数で回転させるために、相応のトルクを出力させるよう、ファンモータを構成したとしても、外形寸法を非常に小さくすることができる。従って、流路の断面積に対するファンモータの占める面積を小さくすることができるので、流路内損失を抑えることができ、ファンの風力効率（電力／風量比）を向上させることができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、電動アクチュエータ、リニアモータや回転式モータなどの電動モータ、発電機、それらのアクチュエータやモータ、発電機の駆動方法および駆動装置等の態様で実現することができる。

以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例（二相モータ）：
Ｂ．第２実施例（二相モータ：ファンモータ）：
Ｃ．第３実施例（二相モータ）：
Ｄ．二相モータの各種の変形例：
Ｅ．第４実施例（二相モータ）：
Ｆ．第５実施例（三相モータ）：
Ｇ．第６実施例：
Ｈ．その他の変形例：

Ａ．第１実施例（二相モータ）：
図１（Ａ）は、本発明の第１実施例における電動モータの概略構成を示す説明図である。この電動モータは、Ａ相コイル列構造１０Ａと、Ｂ相コイル列構造２０Ｂと、第１の磁石列構造３０Ｍと、第２の磁石列構造４０Ｍを有している。

Ａ相コイル列構造１０Ａは、支持材１２Ａと、支持材１２Ａに固定されたＡ相コイル列１４Ａとを有している。このＡ相コイル列１４Ａは、逆方向に励磁される２種類のコイル１４Ａ１，１４Ａ２が一定のピッチＰｃで交互に配置されたものである。図１（Ａ）の状態では、３つのコイル１４Ａ１は磁化方向（Ｎ極からＳ極に向く方向）が下向きになるように励磁されており、また、他の３つのコイル１４Ａ２は磁化方向が上向きになるように励磁されている。

Ｂ相コイル列構造２０Ｂも、支持材２２Ｂと、支持材２２Ｂに固定されたＢ相コイル列２４Ｂとを有している。このＢ相コイル列２４Ｂも、逆方向に励磁される２種類のコイル２４Ｂ１，２４Ｂ２が一定のピッチＰｃで交互に配置されたものである。なお、本明細書では、「コイルピッチＰｃ」は、Ａ相コイル列のコイル同士のピッチ、または、Ｂ相コイル列のコイル同士のピッチとして定義されている。

第１の磁石列構造３０Ｍは、支持材３２Ｍと、支持材３２Ｍに固定された第１の磁石列３４Ｍとを有しており、Ａ相コイル列構造１０Ａの外側（図１（Ａ）では上側）に配置されている。この第１の磁石列３４Ｍの永久磁石は、磁化方向が磁石列３４Ｍの配列方向（図１（Ａ）の左右方向）とは垂直な方向に向くようにそれぞれ配置されている。第１の磁石列３４Ｍの磁石は、一定の磁極ピッチＰｍで配置されている。

第２の磁石列構造４０Ｍも、支持材４２Ｍと、支持材４２Ｍに固定された第２の磁石列４４Ｍとを有しているが、この第２の磁石列構造４０Ｍは、Ａ相コイル列構造１０ＡとＢ相コイル列構造２０Ｂとの間に配置されている。この第２の磁石列４４Ｍの永久磁石も、磁化方向が磁石列４４Ｍの配列方向（図１（Ａ）の左右方向）とは垂直な方向に向くようにそれぞれ配置されている。第２の磁石列４４Ｍの磁石も、一定の磁極ピッチＰｍで配置されている。

この例では、磁極ピッチＰｍはコイルピッチＰｃに等しく、電気角でπに相当する。なお、電気角の２πは、モータの駆動信号の位相が２πだけ変化したときに移動する機械的な角度又は距離に対応づけられる。第１実施例では、Ａ相コイル列１４ＡとＢ相コイル列２４Ｂの駆動信号の位相が２πだけ変化すると、第１の磁石列構造３０Ｍ及び第２の磁石列構造４０ＭがそれぞれコイルピッチＰｃの２倍だけ移動する。

なお、Ａ相コイル列１４ＡとＢ相コイル列２４Ｂは、電気角で互いにπ／２だけ異なる位置に配置されている。なお、Ａ相コイル列１４ＡとＢ相コイル列２４Ｂは、位置が異なるだけであり、他の点は実質的に同じ構成を有している。従って、以下では、コイル列に関する説明の際に特に必要な場合を除いてＡ相コイル列についてのみ説明する。

また、第１の磁石列３４Ｍと第２の磁石列４４Ｍは、互いに同じ位置（すなわち、電気角でゼロの位置）に配置されており、実質的に同じ構成を有している。

図１（Ｂ）は、Ａ相コイル列１４ＡとＢ相コイル列２４Ｂに供給される交流駆動信号の波形の一例を示している。Ａ相コイル列１４ＡとＢ相コイル列２４Ｂには、二相交流信号がそれぞれ供給される。また、Ａ相コイル列１４ＡとＢ相コイル列２４Ｂの駆動信号の位相はπ／２だけ互いにずれている。図１（Ａ）の状態は、位相ゼロ（又は２π）の状態に相当する。

この電動モータは、さらに、Ａ相コイル列１４Ａ用の位置センサ１６Ａと、Ｂ相コイル列２４Ｂ用の位置センサ２６Ｂとを有している。これらを以下では「Ａ相センサ」、「Ｂ相センサ」と呼ぶ。Ａ相センサ１６ＡはＡ相コイル列１４Ａの２つのコイルの間の中央の位置に配置されており、Ｂ相センサ２６ＢはＢ相コイル列２４Ｂの２つコイルの間の中央の位置に配置されている。これらのセンサ１６Ａ，２６Ｂとしては、図１（Ｂ）に示す交流駆動信号と同様な波形を有するアナログ出力を有するものを採用することが好ましく、例えばホール効果を利用したホールＩＣを採用することができる。但し、矩形波状のデジタル出力を有するセンサを採用することも可能である。また、位置センサを省略してセンサレス駆動を行うことも可能である。

なお、支持材１２Ａ，２２Ｂ，３２Ｍ，４２Ｍは、非磁性体材料でそれぞれ形成されている。また、本実施例の電動モータの各種の部材のうちで、コイルやセンサを含む電気配線と、磁石と、回転軸と、その軸受け部以外の部材は、すべて非磁性で非導電性の材料で形成されていることが好ましい。

図２（Ａ），２（Ｂ）は、Ａ相コイル列１４Ａの２種類のコイル１４Ａ１，１４Ａ２の結線方法を示す図である。図２（Ａ）の結線方法では、Ａ相コイル列１４Ａに含まれるすべてのコイルが、駆動信号生成回路１００に対して直列に接続されている。一方、図２（Ｂ）の結線方法では、一対のコイル１４Ａ１，１４Ａ２で構成される直列接続が、複数組並列に接続されている。このいずれの結線方法の場合にも、２種類のコイル１４Ａ１，１４Ａ２は、常に逆の極性に磁化される。

図３（Ａ），３（Ｂ）及び図４（Ａ），４（Ｂ）は、第１実施例の電動モータの動作を示している。なお、第１実施例では、コイル列１４Ａ，２４Ｂがステータとして構成されており、磁石列３４Ｍ，４４Ｍがロータとして構成されている。従って、図３（Ａ），３（Ｂ）及び図４（Ａ），４（Ｂ）では、時間の経過とともに磁石列３４Ｍ，４４Ｍが移動している。

図３（Ａ）は位相が２πの直前のタイミングの状態を示している。なお、コイルと磁石との間に描かれた実線の矢印は吸引力の方向を示しており、破線の矢印は反発力の方向を示している。この状態では、第１の磁石列３４Ｍと第２の磁石列４４Ｍとの間に配置されたＡ相コイル列１４Ａは、第１の磁石列３４Ｍ及び第２の磁石列４４Ｍに対して動作方向（図の右方向）の駆動力を与えておらず、第１の磁石列３４Ｍ及び第２の磁石列４４ＭをそれぞれＡ相コイル列１４Ａに引きつける方向に磁力が働いている。従って、位相が２πのタイミングでは、Ａ相コイル列１４Ａへの印加電圧をゼロにすることが好ましい。

一方、第２の磁石列４４Ｍを挟んでＡ相コイル列１４Ａの反対側（図３（Ａ）では下側）に配置されたＢ相コイル列２４Ｂは、第２の磁石列４４Ｍに動作方向の駆動力を与えている。また、Ｂ相コイル列２４Ｂは第２の磁石列４４Ｍに対して吸引力だけで無く反発力も与えているので、Ｂ相コイル列２４Ｂから第２の磁石列４４Ｍに対する上下方向（第２の磁石列４４Ｍの動作方向と垂直な方向）の正味の力はゼロである。従って、位相が２πのタイミングでは、Ｂ相コイル列２４Ｂへの印加電圧をピーク値にすることが好ましい。

図１（Ｂ）に示されているように、位相が２πのタイミングでＡ相コイル列１４Ａの極性が反転する。図３（Ｂ）は、位相がπ／４の状態であり、Ａ相コイル列１４Ａの極性が図３（Ａ）から反転している。この状態では、Ａ相コイル列１４Ａは、第１の磁石列３４Ｍ及び第２の磁石列４４Ｍに、Ｂ相コイル列２４Ｂは、第２の磁石列４４Ｍに、動作方向の駆動力を与えている。図４（Ａ）は、位相がπ／２直前の状態である。この状態は、図３（Ａ）の状態とは逆に、Ａ相コイル列１４Ａのみが、第１の磁石列３４Ｍ及び第２の磁石列４４Ｍに動作方向の駆動力を与えている。位相がπ／２のタイミングではＢ相コイル列２４Ｂの極性が反転し、図４（Ｂ）に示す極性となる。図４（Ｂ）は、位相が３π／４の状態である。この状態では、Ａ相コイル列１４Ａは、第１の磁石列３４Ｍ及び第２の磁石列４４Ｍに、Ｂ相コイル列２４Ｂは、第２の磁石列４４Ｍに、動作方向の駆動力を与えている。

図３（Ａ），３（Ｂ）及び図４（Ａ），４（Ｂ）から理解できるように、Ａ相コイル列１４Ａの極性は、Ａ相コイル列１４Ａの各コイルが第１の磁石列３４Ｍ及び第２の磁石列４４Ｍの各磁石と対向するタイミングで切り換えられる。また、Ｂ相コイル列２４Ｂの極性は、Ｂ相コイル列２４Ｂの各コイルが第２の磁石列４４Ｍの各磁石と対応するタイミングで切り換えられる。この結果、すべてのコイルからほとんど常に駆動力を発生させ得るので、大きなトルクを発生することが可能である。

なお、位相がπ〜２πの期間は、図３（Ａ），３（Ｂ）及び図４（Ａ），４（Ｂ）とほぼ同様なので詳しい説明を省略する。但し、Ａ相コイル列１４Ａの極性は位相がπのタイミングで再び反転し、Ｂ相コイル列２４Ｂの極性は位相が３π／２のタイミングで再び反転する。

上述の説明から理解できるように、本実施例の電動モータは、Ａ相コイル列１４Ａと第１の磁石列３４Ｍ及び第２の磁石列４４Ｍとの間、並びに、Ｂ相コイル列２４Ｂと第２の磁石列４４Ｍとの間の、それぞれ、吸引力と反発力を利用することによって、第１の磁石列３４Ｍ及び第２の磁石列４４Ｍに対する動作方向の駆動力を得ている。特に、本実施例では、Ａ相コイル列１４Ａを挟んだ両側に第１の磁石列３４Ｍ及び第２の磁石列４４Ｍが配置されているので、Ａ相コイル列１４Ａの両側に発生する磁束を、駆動力の発生に有効に利用することができる。従って、従来の電動モータのように、コイルの片側のみを駆動力の発生に利用する場合に比べて磁束の利用効率が高く、効率が良くトルクの大きなモータを実現することができる。また、第２の磁石列４４Ｍの外側（上記図では下側）にもＢ相コイル列２４Ｂが配置されているので、Ｂ相コイル列２４Ｂの片側に発生する磁束も、駆動力の発生に利用することができる。よって、さらにトルクの大きなモータを実現することができる。

また、本実施例のモータでは、磁性体製のコアが設けられていないのでいわゆるコギングが発生せず、なめらかで安定した動作を実現することができる。また、磁気回路を構成するためのヨークが設けられていないので、いわゆる鉄損（渦電流損）が極めて少なく、効率の良いモータを実現することができる。

ところで、通常のモータでは、コアやヨークが無いと磁束の利用効率が低下すると考えられている。一方、本実施例の電動モータでは、Ａ相コイル列１４Ａを挟んだ両側に第１の磁石列３４Ｍ及び第２の磁石列４４Ｍが配置されているので、磁束の利用効率が十分に高く、コアやヨークを設ける必要は無い。コアやヨークはコギングの原因となり、また、重量を増加させるので、むしろコアやヨークが無い方が好ましい。さらに、ヨークが無ければ鉄損も無いので、高いモータ効率が得られるという利点もある。

図５（Ａ）は、第１実施例における電動モータの断面図であり、図５（Ｂ）は第１の磁石列構造３０Ｍの平面図、図５（Ｃ）はＡ相コイル列構造１０Ａの平面図、図５（Ｄ）は第２の磁石列構造４０Ｍの平面図、図５（Ｅ）はＢ相コイル列構造２０Ｂの平面図、図５（Ｆ）は図５（Ａ）に示す断面を模式的に描いた模式図である。なお、図５（Ｂ），５（Ｃ）の平面図は、図５（Ａ）において、α方向から見た場合の図であり、図５（Ｄ），５（Ｅ）の平面図は、β方向から見た場合の図である。

Ａ相コイル列構造１０ＡとＢ相コイル列構造２０Ｂはステータを構成しており、第１の磁石列構造３０Ｍと第２の磁石列構造４０Ｍはロータを構成している。すなわち、第１の磁石列構造３０Ｍは、Ａ相コイル列構造１０Ａの外側（図５（Ａ）では左側）に、第２の磁石列構造４０Ｍは、Ａ相コイル列構造１０ＡとＢ相コイル列構造２０Ｂとの間に、それぞれ、軸３７を中心に回転自在に配置されている。第１の磁石列構造３０Ｍ及び第２の磁石列構造４０Ｍ（ロータ）と、回転軸３７と、は一体に回転するように、回転軸３７が第１の磁石列構造３０Ｍ及び第２の磁石列構造４０Ｍの各中心にある回転軸用開口孔に圧入されている。図５（Ｂ）〜５（Ｅ）に示すように、第１の磁石列構造３０Ｍは、略円盤上の支持材３２Ｍに６つの永久磁石３４Ｍが円周方向に沿って均等に設けられたものである。同様に、第２の磁石列構造４０Ｍも、支持材４２Ｍに６つの永久磁石４４Ｍが円周方向に沿って均等に設けられたものである。また、Ａ相コイル列構造１０Ａは、支持材１２Ａに６つの電磁コイル１４Ａ１，１４Ａ２が円周方向に沿って均等に設けられたものである。同様に、Ｂ相コイル列構造２０Ｂも、支持材２２Ｂに６つの電磁コイル２４Ｂ１，２４Ｂ２が円周方向に沿って均等に設けられたものである。この説明から理解できるように、図１（Ａ）における第１の磁石列構造３０Ｍ及び第２の磁石列構造４０Ｍの動作方向（図１（Ａ）の左右方向）は、ロータの回転方向に相当する。

図５（Ａ）に示すように、Ａ相コイル列構造１０Ａの支持材１２Ａは、中空円筒状のケース３９の内部に取り付けられている。この中空円筒状のケース３９の一方の底面（図５（Ａ）では左側）は閉止されており、その中心には、回転軸３７を回転自在に保持するための軸受部３８が設けられている。また、ケース３９の他方の底面は開放されている。Ｂ相コイル列構造２０Ｂの支持材２２Ｂは、ケース３９の開放された底面（図５（Ａ）では右側）に、蓋として取り付けられており、支持材２２Ｂの中心にも、回転軸３７を回転自在に保持するための軸受部３８Ｂが設けられている。

また、図５（Ｃ）に示すように、Ａ相コイル列構造１０Ａの支持材１２Ａの縁には、Ａ相センサ１６Ａが、図５（Ｅ）に示すように、Ｂ相コイル列構造２０Ｂの支持材２２Ｂの縁には、Ｂ相センサ２６Ｂが、それぞれ設けられている。これらのセンサ１６Ａ，２６Ｂの位置は、図１（Ａ）に示した位置と同じである。

図６は、本発明の実施例としての電動アクチュエータの用途と好ましい材料との関係を示している。用途としては、例えば以下の項目を優先する用途が存在する。
（１）低価格であること。
（２）小型であること。
（３）消費電力が少ないこと。
（４）振動・衝撃への耐久性。
（５）高温環境での利用性。
（６）軽量であること。
（７）大トルクを発生可能であること。
（８）高回転が可能であること。
（９）環境に優しいこと。

図６の各用途の右の欄には、永久磁石と、ロータ材（磁石列構造３０Ｍ，４０Ｍの支持材３２Ｍ，４２Ｍ）と、ボビン材（コイルのコア材）と、ケース材（コイル列構造１０Ａ，２０Ｂの支持材１２Ａ，１４Ｂ、ケース３９）に適した材料がそれぞれ示されている。なお、「高価磁石」とは、ネオジウム磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石などを意味する。また、「一般樹脂」とは、カーボン系樹脂と植物性樹脂とを除く各種の樹脂（特に合成樹脂）を意味する。「カーボン系樹脂」とは、ガラス状カーボン、（炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）、カーボンファイバなどを意味する。ロータ材用の金属としては、アルミニウム、ステンレス鋼、チタン、マグネシウム、銅、銀、金、及び、それらの合金を使用することができる。「セラミックス」としては、ファインセラミックス、ステアタイトセラミック、アルミナ、ジルコン、ガラスを使用することができる。また、「天然材」としては、植物、木材、土砂などを用いた材料（例えば植物性樹脂）を使用することができる。

これらの例からも理解できるように、本発明の実施例としての電動アクチュエータには、ロータ材やボビン材（コア材）やケース材として、非磁性で非導電性の各種の材料を利用することが可能である。但し、ロータ材（磁石列構造３０Ｍ，４０Ｍの支持材３２Ｍ，４２Ｍ）としては、強度を考慮してアルミニウムやその合金などの金属材料を用いる場合もある。実際に、第１実施例では、ロータ材としてアルミニウムを使用している。この場合にも、ボビン材やケース材は、実質的に非磁性で非導電性の材料で形成されていることが好ましい。ここで、「実質的に非磁性で非導電性の材料」とは、わずかな部分が磁性体または導電体であることが許容されることを意味している。例えば、ボビン材が実質的に非磁性で非導電性の材料で形成されているか否かは、モータにコギングが存在するか否かによって判定することができる。また、ケース材が実質的に非導電性の材料で形成されているか否かは、ケース材による鉄損（渦電流損）が所定の値（例えば入力の１％）以下か否かによって判定することができる。

なお、電動アクチュエータの構造材の中には、回転軸と軸受け部のように、金属材料で作成することが好ましい部材も存在する。ここで、「構造材」とは、電動アクチュエータの形状を支えるために使用される部材を意味しており、小さな部品や固定具などを含まない主要な部材を意味している。ロータ材やケース材も構造材の一種である。本発明の電動アクチュエータでは、回転軸と軸受け部以外の主要な構造材は、非磁性で非導電性の材料で形成することが好ましい。

図７は、第１実施例における駆動信号生成回路１００の構成を示している。この駆動信号生成回路１００は、動作モード信号生成部１０４と、電子可変抵抗器１０６と、電圧比較器１１１〜１１４と、マルチプレクサ１２０と、２段ＰＷＭ回路１３０と、を備えている。このうち、動作モード信号生成部１０４と電子可変抵抗器１０６は、バス１０２を介してＣＰＵ１１０に接続されている。

動作モード信号生成部１０４は、動作モード信号Ｓmodeを生成する。動作モード信号Ｓmodeは、正転と逆転のいずれであるかを示す第１ビットと、ＡＢ相の両方のコイル列を使用する動作モードとＡ相コイル列のみを使用する動作モードのいずれであるかを示す第２ビットとを含んでいる。なお、モータの始動時には、確実に回転方向を決定するためにＡ相とＢ相の２つのコイル列が使用される。但し、モータが動作を開始した後において、要求トルクが少ない運転状態では、Ａ相コイル列だけを使用しても十分に回転を継続することができる。動作モード信号Ｓmodeの第２ビットは、このような場合にＡ相コイル列のみを駆動することを指示するためのフラグである。

電子可変抵抗器１０６の両端の電圧は、４つの電圧比較器１１１〜１１４の一方の入力端子に与えられている。電圧比較器１１１〜１１４の他方の入力端子には、Ａ相センサ信号ＳＳＡとＢ相センサ信号ＳＳＢが供給されている。４つの電圧比較器１１１〜１１４の出力信号ＴＰＡ，ＢＴＡ，ＴＰＢ，ＢＴＢを「マスク信号」または「許可信号」と呼ぶ。これらの名前の意味については後述する。

マスク信号ＴＰＡ，ＢＴＡ，ＴＰＢ，ＢＴＢは、マルチプレクサ１２０に入力されている。マルチプレクサ１２０は、動作モード信号Ｓmodeに応じてＡ相用のマスク信号ＴＰＡ，ＢＴＡの出力端子を切り換え、また、Ｂ相用のマスク信号ＴＰＢ，ＢＴＢの出力端子を切り換えることによってモータを逆転させることができる。マルチプレクサ１２０から出力されたマスク信号ＴＰＡ，ＢＴＡ，ＴＰＢ，ＢＴＢは、２段ＰＷＭ回路１３０に供給される。

２段ＰＷＭ回路１３０は、Ａ相ＰＷＭ回路１３２と、Ｂ相ＰＷＭ回路１３４と、４つの３ステートバッファ回路１４１〜１４４とを有している。Ａ相ＰＷＭ回路１３２には、Ａ相センサ１６Ａ（図１（Ａ））の出力信号ＳＳＡ（以下、「Ａ相センサ信号」と呼ぶ）と動作モード信号Ｓmodeとが供給されている。Ｂ相ＰＷＭ回路１３４には、Ｂ相センサ２６Ｂの出力信号ＳＳＢと動作モード信号Ｓmodeとが供給されている。これらの２つのＰＷＭ回路１３２，１３４は、センサ信号ＳＳＡ，ＳＳＢに応じてＰＷＭ信号ＰＷＭＡ，＃ＰＷＭＡ，ＰＷＭＢ，＃ＰＭＷＭを発生する回路である。なお、信号＃ＰＭＷＡ，＃ＰＭＷＢは、信号ＰＭＷＡ，ＰＭＷＢを反転した信号である。前述したように、センサ信号ＳＳＡ，ＳＳＢはいずれも正弦波信号であり、ＰＷＭ回路１３２，１３４はこれらの正弦波信号に応じて周知のＰＷＭ動作を実行する。

Ａ相ＰＷＭ回路１３２で生成された信号ＰＷＭＡ，＃ＰＷＭＡは、２つの３ステートバッファ回路１４１，１４２の入力端子にそれぞれ供給される。これらの３ステートバッファ回路１４１，１４２の制御端子には、マルチプレクサ１２０から与えられたＡ相マスク信号ＴＰＡ，ＢＴＡが供給されている。３ステートバッファ回路１４１，１４２の出力信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２は、Ａ相コイル列用の駆動信号である（以下「Ａ１駆動信号」及び「Ａ２駆動信号」と呼ぶ）。Ｂ相に関しても同様に、ＰＷＭ回路１３４と３ステートバッファ回路１４３，１４４によってＢ相コイル列用の駆動信号ＤＲＶＢ１，ＤＲＶＢ２が生成される。

図８は、Ａ相ドライバ回路１５０ＡとＢ相ドライバ回路１５０Ｂとを示している。Ａ相ドライバ回路１５０Ａは、Ａ相コイル列１４Ａに、交流駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２を供給するためのＨ型ブリッジ回路である。なお、駆動信号を示すブロックの端子部分に付されている白丸は、負論理であり信号が反転していることを示している。また、符号ＩＡ１，ＩＡ２が付された矢印は、Ａ１駆動信号ＤＲＶＡ１とＡ２駆動信号ＤＲＶＡ２によって流れる電流方向をそれぞれ示している。Ｂ相ドライバ回路１５０Ｂの構成もＡ相ドライバ回路１５０Ａの構成と同じである。

図９は、第１実施例における各種の信号波形を示すタイミングチャートである。Ａ相センサ信号ＳＳＡとＢ相センサ信号ＳＳＢは、位相が互いにπ／２ずれた正弦波である。Ａ相ＰＷＭ回路１３２は、Ａ相センサ信号ＳＳＡのレベルに比例した平均電圧を有する信号ＰＷＭＡ（図９の上から７番目の信号）を生成する。第１のＡ相マスク信号ＴＰＡは、この信号ＴＰＡがＨレベルの期間では信号ＰＷＭＡをＡ相コイル列１４Ａに印加することを許可し、Ｌレベルの期間ではこれを禁止する。同様に、第２のＡ相マスク信号ＢＴＡも、この信号ＢＴＡがＨレベルの期間で信号♯ＰＷＭＡをＡ相コイル列１４Ａに印加することを許可し、Ｌレベルの期間ではこれを禁止する。但し、第１のＡ相マスク信号ＴＰＡは、ＰＷＭ信号ＰＷＭＡの平均電圧がプラス側にあるときにＨレベルとなり、第２のＡ相マスク信号ＢＴＡはＰＷＭ信号ＰＷＭＡの平均電圧がマイナス側にあるときにＨレベルとなる。この結果、Ａ相コイル列１４Ａには、図９の下から２番目に示すような駆動信号ＤＲＶＡ１＋ＤＲＶＡ２が印加される。なお、ＨｉＺはハイインピーダンス期間を示す。この説明から理解できるように、Ａ相マスク信号ＴＰＡ，ＢＴＡは、ＰＷＭ信号ＰＷＭＡ，♯ＰＷＭＡを、Ａ相コイル列１４Ａに印加することを許可する信号と考えることができ、また、ＰＷＭ信号ＰＷＭＡ，♯ＰＷＭＡをマスクしてＡ相コイル列１４Ａに供給しないようにする信号と考えることも可能である。Ｂ相についても同様である。

なお、図９は、大トルクを発生する際の運転状態を示している。このとき、マスク信号ＴＰＡ，ＢＴＡの両方がＬレベルである期間（ＨｉＺ）は小さく、従って、ほとんどの時間においてＡ相コイル列１４Ａに電圧が印加されている。なお、Ａ相センサ信号ＳＳＡの波形の右端には、このときのヒステリシスレベルが示されている。ここで、「ヒステリシスレベル」とは、正弦波信号のゼロレベル付近の無効な（すなわち使用されていない）信号レベルの範囲を意味している。大トルク発生時には、ヒステリシスレベルは極めて小さいことが分かる。なお、ヒステリシスレベルは、電子可変抵抗器１０６の抵抗を変化させて、マスク信号ＴＰＡ，ＢＴＡ，ＴＰＢ，ＢＴＢのデューティを変化させることによって変更することができる。

図１０は、小さなトルクを発生する際の運転状態を示している。なお、小トルクは高回転であることを意味している。このとき、マスク信号ＴＰＡ，ＢＴＡ，ＴＰＢ，ＢＴＢのデューティは図９に比べて小さく設定されており、これに応じて各コイルの駆動信号（ＤＲＶＡ１＋ＤＲＶＡ２），（ＤＲＶＢ１＋ＤＲＶＢ２）のパルス数も減少している。また、ヒステリシスレベルも大きくなっている。

なお、図９と図１０を比較すれば理解できるように、第１のＡ相マスク信号ＴＰＡのＨレベルの期間は、Ａ相センサ信号ＳＳＡが極大値を示すタイミング（位相のπ／２の時点）を中心にした対称な形状を有している。同様に、第２のＡ相マスク信号ＢＴＡのＨレベルの期間は、Ａ相センサ信号ＳＳＡが極小値を示すタイミング（位相の３π／２の時点）を中心にした対称な形状を有している。このように、これらのマスク信号ＴＰＡ，ＢＴＡがＨレベルである期間は、Ａ相センサ信号ＳＳＡがピーク値を示すタイミングを中心とした対称な形状を有している。換言すれば、ＰＷＭ信号ＰＷＭＡ，♯ＰＷＭＡのマスク期間は、この信号ＰＷＭＡ，♯ＰＷＭＡによって模擬される交流駆動信号（図１（Ｂ）に示す波形）の極性が反転するタイミング（π及び２π）を中心とした時間の範囲において信号ＰＷＭＡ，♯ＰＷＭＡがマスクされるように設定されていると考えることも可能である。

ところで、図３（Ａ）で説明したように、Ａ相コイル列１４Ａは、位相が２π近傍ではあまり有効な駆動力を発生しない。位相がπ近傍のときも同様である。また、Ａ相コイル列１４Ａは、位相がπ／２および３π／２の近傍では最も効率良く有効な駆動力を発生させる。上述した図１０に示されているように、本実施例の２段ＰＷＭ回路１３０は、モータの要求出力が小さいときには位相がπ及び２πの近傍でＡ相コイル列１４Ａに電圧を印加せず、また、図９，図１０に示されているように、位相がπ／２および３π／２の近傍を中心としてＡ相コイル列１４Ａに電圧を印加している。このように、Ａ相マスク信号ＴＰＡ，ＢＴＡは、Ａ相コイル列１４Ａが最も効率良く駆動力を発生させる期間を優先的に使用するようにＰＷＭ信号ＰＷＭＡ，♯ＰＷＭＡをマスクしているので、モータの効率を高めることが可能である。なお、位相がπ及び２πの近傍でＡ相コイル列１４Ａに電圧を印加すると、図３（Ａ）で説明したように、Ａ相コイル列１４Ａと第１の磁石列３４Ｍとの間、及び、Ａ相コイル列１４Ａと第２の磁石列４４Ｍとの間に、それぞれ、吸引力が強く働き、ロータを振動させる原因となる。この意味からも、位相がπ及び２πの近傍でＡ相コイル列１４Ａに電圧を印加しないようにすることが好ましい。これらの事情は、Ｂ相コイル列２４Ｂに関しても同じである。但し、図１（Ｂ）に示されているように、Ｂ相コイル列２４Ｂは位相がπ／２と３π／２のタイミングで極性が反転するので、Ｂ相コイル列２４Ｂには位相がπ／２及び３π／２の近傍で電圧を印加しないようにすることが好ましい。

図１１は、第１実施例のモータの無負荷時の回転数を示している。このグラフから理解できるように、第１実施例のモータは無負荷時に極く低回転数まで極めて安定した回転数で回転する。この理由は、磁性体のコアが無いのでコギングが発生しないからである。

以上のように、第１実施例の電動モータでは、Ａ相コイル列１４Ａの両側に第１の磁石列３４Ｍ及び第２の磁石列４４Ｍを設けるとともに、磁性体のコア及びヨークを全く設けない構成としたので、小型軽量で大きなトルクを得ることができるとともに、コギングが無く、極めて低回転数まで安定した回転を維持することができる。また、第２の磁石列４４Ｍの外側にもＢ相コイル列２４Ｂを設けているので、さらに大きなトルクを得ることができる。

Ｂ．第２実施例（二相モータ：ファンモータ）：
図１２（Ａ）は、本発明の第２実施例としての電動モータの断面を模式的に描いた模式図であり、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）の電動モータを利用したファンモータの構成を示す断面図である。

第１実施例における電動モータは、図５（Ｆ）に示したように、第１の磁石列３４Ｍ及び第２の磁石列４４Ｍは、それぞれ、回転軸３７に直結しており、また、Ａ相コイル列１４Ａ及びＢ相コイル列２４Ｂは、第２の磁石列４４Ｍの外周側を介してつながっていた。これに対し、第２実施例の電動モータは、図１２（Ａ）に示すように、Ａ相コイル列１４Ａ及びＢ相コイル列２４Ｂは、回転軸３７の近傍で、第２の磁石列４４Ｍの内周側を介してつながっており、また、第１の磁石列３４Ｍは３７に直結しているが、第２の磁石列４４Ｍは、Ａ相コイル列１４Ａの外周側を介して、第１の磁石列３４Ｍにつながっている。

このような第２実施例の電動モータをファンモータに利用する場合、例えば、図１２（Ｂ）に示すような構成となる。すなわち、図１２（Ｂ）に示すファンモータは、主として、一端が開放された中空円筒状のステータ３１０と、そのステータ３１０に回転軸３７を介して回転自在に取り付けられロータ３２０と、そのロータ３２０の外周に設けられたファン３５０と、を備えている。

ステータ３１０には、ＣＰＵ１１０，駆動信号生成回路１００，ドライバ回路などを含む制御／駆動部３００が取り付けられているとともに、Ｂ相コイル列２４Ｂを支持する支持材２２Ｂが固定されている。また、その支持材２２Ｂには、回転軸３７を回転自在に保持する軸保持部材３３０が取り付けており、その軸保持部材３３０には、さらに、Ａ相コイル列１４Ａを支持する支持材１２Ａが固定されている。一方、ロータ３２０は、その外周にファン３５０が一体的に形成されており、また、内周に、第２の磁石列４４Ｍを支持する支持材が一体的に形成されている。その支持材は、一端が開放された中空円筒状を成しており、その開放された端部には、第１の磁石列３４Ｍを支持する支持材３２Ｍが、蓋として、嵌め込まれて、固定されている。また、支持材３２Ｍを嵌め込んで固定する際、その中心に回転軸３７を差し込んで固定することによって、ロータ３２０を回転軸３７に固定することができる。また、支持材３２Ｍには、第１の磁石列３４Ｍを覆うように、ケイ素鋼材３４０が取り付けられている。このケイ素鋼材３４０は、磁束漏れを遮断して、鉄損失（うず電流損失）を軽減させる。

この第２実施例の電動モータも、第１実施例とほぼ同様に動作し、ほぼ同じ効果を有する。従って、このような第２実施例の電動モータをファンモータに利用することにより、次のような効果が期待できる。

図１３はファンモータとして従来の電動モータを利用した場合における流体の流れを示す説明図である。図１３に示すように、ファン支持部４２０に支持されたファン４３０を、回転軸４１０を介して、ファンモータ４００により、所望の回転数で回転させるためには、ファンモータ４００として、相応のトルクを出力することが可能な電動モータを用意する必要がある。しかし、従来において、そのような電動モータは、外形寸帽が非常に大きくなってしまう。このような外形寸法の大きな電動モータをファンモータ４００として用いると、図１３に示すように、流体の流れる流路の断面積に対し、ファンモータの占める面積が大きくなるため、流路内損失が大きくなり、ファンの風力効率（電力／風量比）が低下してしまうという問題があった。流路内損失としては、次のものが考えられる。すなわち、ファンモータ４００自体が流体の流れを抑制している。また、流路の中心部に、図１３に示すように、流体渦４４０が発生することにより、ファン４３０による流体の流れに対して負圧を生じさせ、流体の流れを阻害している。ファン４３０を高速回転すればするほど、流体渦４４０により真空状態が発生し、これによって、流体の流れをさらに抑制してしまう。

これに対し、第２実施例の電動モータでは、前述したとおり、小型軽量で大きなトルクを得ることができるので、このような第２実施例の電動モータをファンモータに利用する場合、ファンを所望の回転数で回転させるために、相応のトルクを出力させるよう、ファンモータを構成したとしても、従来の電動モータに比較して、外形寸法を非常に小さくすることができる。従って、流路の断面積に対するファンモータの占める面積を小さくすることができるので、流路内損失を抑えることができ、ファンの風力効率（電力／風量比）を向上させることができる。

Ｃ．第３実施例（二相モータ）：
図１４は、本発明の第４実施例としての電動モータの断面を模式的に描いた模式図である。第３実施例のモータは、略円筒状の二重構造のロータが、略円筒状の二重構造のステータの間に挿入されたインサートロータ構造を有している。すなわち、ステータは、中空の二重円筒構造を構成する２つの円筒部材を備えており、内側の円筒部材にはＡ相コイル列１４Ａが、外側の円筒部材にはＢ相コイル列２４Ｂが、それぞれ配置されている。また、ロータも、同じく、中空の二重円筒構造を構成する２つの円筒部材を備えており、内側の円筒部材には第１の磁石列３４Ｍが、外側の円筒部材には第２の磁石列４４Ｍが、それぞれ配置されている。また、ロータの中心には、回転軸３７が設けられている。第１の磁石列３４Ｍの配置された円筒部材は、Ａ相コイル列１４Ａの内側に、第２の磁石列４４Ｍの配置された円筒部材は、コイル列１４Ａ，２４Ｂの間に、それぞれ挿入されている。このように、４つの中空円筒部材を同軸状に重ねた構造を、以下、「中空多重円筒構造」とも呼ぶ。

この第３実施例の電動モータも、第１実施例とほぼ同様に動作し、ほぼ同じ効果を有する。この例から理解できるように、本発明の電動アクチュエータは種々の具体的な形態で実現することが可能である。

なお、第３実施例の電動モータは、上述したような中空多重円筒構造を有しているので、第１実施例に比べてロータの振動が少ないという利点がある。すなわち、図３及び図４に即して説明したように、磁石列３４Ｍ，４４Ｍには、コイル列１４Ａ，２４Ｂからの吸引力と反発力に応じて、Ａ相コイル列１４Ａ側に力が働くときと、Ｂ相コイル列２４Ｂ側に力が働くときがある。このような場合には、図５に示した第１実施例の構造（磁石列３４Ｍ，４４Ｍを保持する２つの円盤状部材と、コイル列１４Ａ，２４Ｂを保持する２つの円盤状部材が、交互に配置された構造）では、ロータが回転しながら上下に振動する可能性がある。これに対して、図１７に示した中空多重円筒構造のモータでは、ロータを振動させる力（コイル列１４Ａ，２４Ｂからの吸引力と反発力のアンバランス）が回転軸３７を中心として相殺されるので、このような振動が発生し難いという利点がある。

Ｄ．二相モータの各種の変形例：
図１５は、二相モータのコイル列と磁石列の配列に関する第１変形例を示している。なお、図１５では、代表して位相がπ／４の状態のみを示している。この第１変形例のモータは、図１，図３及び図４に示した第１実施例のモータの２つのコイル列のうち、Ｂ相コイル列２４Ｂのコイルのみを１／３に間引いて、そのコイルピッチＰｃＢを３倍にした構成を有している。Ａ相コイル列１４Ａ及び磁石列３４Ｍ，４４Ｍの構成は第１実施例と同じである。

前述したとおり、モータの始動時には、確実に回転方向を決定するためにＡ相とＢ相の２つのコイル列が使用されるが、モータが動作を開始した後では、Ａ相コイル列だけを使用しても十分に回転を継続することができる。従って、Ｂ相コイル列２４Ｂは、少なくともモータ始動時のみ有効に機能すればよく、モータ動作開始後は、必要に応じて補助的に機能すればよい。そこで、第１変形例のモータでは、このようなＢ相コイル列２４Ｂのコイルを上述のごとく間引くことによって、最小限の機能を保持した上で、間引いたコイル分だけ、モータの軽量化を図っている。

図１６は、二相モータのコイル列と磁石列の配列に関する第２変形例を示している。なお、図１６でも、代表して位相がπ／４の状態のみを示している。この第２変形例のモータは、図１，図３及び図４に示した第１実施例のモータのＡ相コイル列１４ＡとＢ相コイル列２４Ｂのコイルを１／２に間引いてコイルピッチＰｃを２倍にした構成を有している。磁石列３４Ｍ，４４Ｍの構成は第１実施例と同じである。第２変形例のＡ相コイル列１４Ａは、第１実施例におけるＡ相コイル列１４Ａの２種類のコイル１４Ａ１，１４Ａ２（図１）のうちの一方のコイル１４Ａ２を省略したものに相当する。従って、第２変形例のＡ相コイル列１４Ａのすべてのコイルは、常に同じ方向に磁化されている。

図１７は、二相モータのコイル列と磁石列の配列に関する第３変形例を示している。なお、図１７でも、代表して位相がπ／４の状態のみを示している。この第３変形例のモータは、図１，図３及び図４に示した第１実施例のモータのＡ相コイル列１４ＡとＢ相コイル列２４Ｂのコイルを１／３に間引いてコイルピッチＰｃを３倍にした構成を有している。磁石列３４Ｍ，４４Ｍの構成は第１実施例と同じである。なお、この第３変形例では、Ａ相コイル列１４ＡとＢ相コイル列２４Ｂとの相対的な位置関係は、３π／２だけずれている。これから理解できるように、二相モータのＡ相コイル列１４ＡとＢ相コイル列２４Ｂは、電気角でπ／２の奇数倍ずれた位置関係にあれば良い。

図１８は、二相モータのコイル列と磁石列の配列に関する第４変形例を示している。なお、図１８でも、代表して位相がπ／４の状態のみを示している。この第４変形例のモータは、図１，図３及び図４に示した第１実施例のモータの磁石列３４Ｍ，４４Ｍの磁石を、それぞれ、１／２に間引いて磁極ピッチＰｍを２倍にした構成を有している。但し、磁石を間引く位置は、第１の磁石列３４Ｍと第２の磁石列４４Ｍとでπだけずれている。Ａ相コイル列１４ＡとＢ相コイル列２４Ｂの構成は第１実施例と同じである。

上述した第１〜第４変形例は、第１実施例からコイルの一部または磁石の一部を間引いたものに相当するが、これらの変形例のモータも第１実施例とほぼ同様な原理で動作することが理解できる。但し、磁束の利用効率という点からは、第１〜第４変形例よりも第１実施例の方が優れている。

図１９は、二相モータのコイル列と磁石列の配列に関する第５変形例を示している。なお、図１９でも、代表して位相がπ／４の状態のみを示している。この第５変形例のモータは、図１，図３及び図４に示した第１実施例のモータの磁石列３４Ｍ，４４Ｍの磁石の磁化方向を磁石列３４Ｍ，４４Ｍの動作方向（図の横方向）に向けたものである。磁極ピッチＰｍは第１実施例と同じであるが、磁石数は第１実施例の１／２である。Ａ相コイル列１４ＡとＢ相コイル列２４Ｂの構成は第１実施例と同じである。但し、Ｂ相コイル列２４Ｂの磁化方向は、図３及び図４に示した第１実施例とは逆になる。このように、磁石の磁化方向をロータ（この例では磁石列３４Ｍ，４４Ｍ）の動作方向に向けても、第１実施例とほぼ同様な動作を行うことが理解できる。

なお、これらの各種の変形例から理解できるように、Ａ相とＢ相のコイル列に含まれるコイル数や、磁石列に含まれる磁石数は種々の値に設定可能である。但し、磁束の利用効率の点からは、各相のコイル列のコイル数と、磁石列の磁極数（または磁石数）が等しいことが好ましい。

Ｅ．第４実施例（二相モータ）：
図２０（Ａ），２０（Ｂ）及び図２１（Ａ），２１（Ｂ）は、本発明の第４実施例としての電動モータの概略構成及び動作を示す説明図である。この第４実施例のモータでは、コイル列５４ＡＢを挟んだ両側に第１の磁石列３４Ｍ及び第２の磁石列４４Ｍが配置されている。コイル列５４ＡＢは、図１，図３及び図４に示した第１実施例のモータのＡ相コイル列１４ＡとＢ相コイル列２４Ｂの両方をまとめたものに相当する。すなわち、コイル列５４ＡＢは、Ａ相コイル列１４Ａに含まれる２種類のコイル１４Ａ１，１４Ａ２と、Ｂ相コイル列２４Ｂに含まれる２種類のコイル２４Ｂ１，２４Ｂ２とを含んでおり、これらが所定の順番で配置されたものである。なお、図２０（Ａ），２０（Ｂ）及び図２１（Ａ），２１（Ｂ）では、図示の便宜上、Ａ相コイル列のコイルを実線で描き、Ｂ相コイル列のコイルを破線で描いている。なお、コイルピッチＰｃは、Ａ相コイル列のコイル同士のピッチまたはＢ相コイル列のコイル同士のピッチと定義しているので、第４実施例のコイルピッチＰｃは第１実施例と同じである。

第４実施例のコイル列５４ＡＢは、Ａ相とＢ相のコイル列を有しているので、モータの始動時には、コイル列５４ＡＢのみで、確実に回転方向を決定することができる。従って、第４実施例の電動モータでは、第１の磁石列３４Ｍと第２の磁石列４４Ｍとの間に配置されたコイル列５４ＡＢのみが設けられており、第２の磁石列４４Ｍを挟んでコイル列５４ＡＢの反対側（図２０，図２１では下側）には、他のコイル列は設けられていない。

図２２（Ａ）は、第４実施例における電動モータの断面図であり、図２２（Ｂ）は第１の磁石列構造３０Ｍの平面図、図２２（Ｃ）はコイル列構造５０ＡＢの平面図、図２２（Ｄ）は第２の磁石列構造４０Ｍの平面図、図２２（Ｅ）は図２２（Ａ）に示す断面を模式的に描いた模式図である。なお、図２２（Ｂ），２２（Ｃ）の平面図は、図２２（Ａ）において、α方向から見た場合の図であり、図２２（Ｄ），２２（Ｅ）の平面図は、β方向から見た場合の図である。

図２２に示す電動モータの構成が、図５に示した電動モータの構成と異なる点は、図２２（Ｃ）に示すように、コイル列構造５０ＡＢとして、支持材５２ＡＢに、１２個の電磁コイル１４Ａ１，１４Ａ２，２４Ｂ１，２４Ｂ２が円周方向に沿って均等に設けられた点である。また、第２の磁石列構造４０Ｍの外側（図２２（Ａ）では右側）には、コイル列は配置されておらず、代わりに、軸受部３８ａを備えたケース蓋３９ａが取り付けられている点である。なお、図２２（Ｃ）に示すように、コイル列構造５０ＡＢの支持材５２ＡＢの縁には、センサ５６ＡＢが設けられている。

この第４実施例の電動モータによれば、第１実施例と、ほぼ同じ効果を奏する他、Ａ相コイル列１４ＡとＢ相コイル列２４Ｂの両方をコイル列５４ＡＢとしてまとめ、第２の磁石列４４Ｍの外側（図２０，図２１では下側，図２２（Ａ）では右側）には、他のコイル列を設けていないため、さらに小型で軽量にすることができる。

なお、このような小型軽量化よりも、磁石の磁束の有効利用を重視する場合には、第２の磁石列４４Ｍを挟んでコイル列５４ＡＢの反対側（図２０，図２１では下側，図２２（Ａ）では右側）、もしくは、第１の磁石列３４Ｍを挟んでコイル列５４ＡＢの反対側（図２０，図２１では上側，図２２（Ａ）では左側）に、コイル列５４と同様の構成のコイル列、すなわち、Ａ相コイル列１４ＡとＢ相コイル列２４Ｂの両方をまとめたコイル列を設けるようにしてもよい。

Ｆ．第５実施例（三相モータ）：
図２３（Ａ）〜２３（Ｃ）は、本発明の第５実施例における電動モータの概略構成及び動作を示す説明図である。この第５実施例例のモータは、Ａ相とＢ相とＣ相の３つのコイル列を有する三相モータであり、コイル列８４ＡＢＣを挟んだ両側に第１の磁石列７４Ｍ及び第２の磁石列９４Ｍが配置されている。第１の磁石列７４Ｍは図３（Ａ）に示した第１実施例における第１の磁石列３４Ｍと同じ構成を有しており、第２の磁石列９４Ｍは第２の磁石列４４Ｍと同じ構成を有している。また、コイル列８４ＡＢＣは、Ａ相コイル列のコイル８４Ａと、Ｂ相コイル列のコイル８４Ｂと、Ｃ相コイル列のコイル８４Ｃとを含んでおり、これらが所定の順番で配置されたものである。なお、図２３（Ａ）〜（Ｃ）では、図示の便宜上、Ａ相コイル列のコイルを実線で描き、Ｂ相コイル列のコイルを点線で、Ｃ相コイル列のコイルを破線で描いている。Ａ相，Ｂ相，Ｃ相の各相のコイルピッチＰｃは、磁極ピッチＰｍの２倍であり、電気角で２πに相当する。なお、Ａ相とＢ相とＣ相のコイルは、電気角でπ／３ずつ順次ずれた位置に配置されている。

図２３（Ａ）は、位相が２π直前の状態を示している。位相が２πのタイミングでは、Ａ相コイル列８４Ａの極性が反転する。図２３（Ｂ）は、位相がπ／３の直前の状態を示している。位相がπ／３のタイミングでは、Ｃ相コイル列８４Ｃの極性が反転する。図２３（Ｃ）は位相が２π／３の直前の状態を示している。位相が２π／３のタイミングでは、Ｂ相コイル列８４Ｂの極性が反転する。

この第５実施例の三相モータにおいても、Ａ相コイル列８４Ａの極性（磁化方向）は、Ａ相コイル列８４Ａの各コイルが第１の磁石列７４Ｍ及び第２の磁石列９４Ｍの各磁石と対向するタイミングで切り換えられる。Ｂ相コイル列及びＣ相コイル列も同様である。この結果、すべてのコイルから常に駆動力を発生させ得るので、大きなトルクを発生することが可能である。

また、この第５実施例の電動モータにおいても、コイル列８４ＡＢＣを挟んだ両側に第１の磁石列７４Ｍ及び第２の磁石列９４Ｍが配置されているので、コイル列８４ＡＢＣの両側に発生する磁束を、駆動力の発生に有効に利用することができる。従って、従来の電動モータのように、コイルの片側のみを駆動力の発生に利用する場合に比べて磁束の利用効率が高く、効率が良くトルクの大きなモータを実現することができる。

なお、第５実施例の三相モータも、第１実施例と同様に、磁性体のコアを有しておらず、磁気回路を構成するヨークも有していない。また、回転軸と、軸受け部以外の構造材は、すべて非磁性で非導電性の材料で形成されていることが好ましい。

図２４は、第５実施例における駆動信号生成回路の構成を示すブロック図である。この駆動信号生成回路１００ａは、図７に示した二相モータ用の回路に、Ｃ相のための回路部分（例えば電圧比較器１１５，１１６）を追加し、また、正弦波発生回路１０８を追加したものである。

正弦波発生回路１０８は、３相のセンサ信号ＳＳＡ，ＳＳＢ，ＳＳＣに応じて、位相が２π／３ずつ順次ずれた３つの正弦波信号ＳＡ，ＳＢ，ＳＣを発生する。３つの正弦波信号ＳＡ，ＳＢ，ＳＣは、電圧比較器１１１〜１１６に入力され、また、２段ＰＷＭ回路１３０ａにも供給される。なお、マルチプレクサ１２０ａ及び２段ＰＷＭ回路１３０ａは、図６に示したこれらの回路を三相用に変更したものである。２段ＰＷＭ回路１３０ａからは、三相の駆動信号対（ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２），（ＤＲＶＢ１，ＤＲＶＢ２），（ＤＲＶＣ１，ＤＲＶＣ２）が出力される。なお、各駆動信号の波形は、図９及び図１０に示したものとほぼ同じであり、各相の位相差が２π／３である点だけが異なっている。

図２５は、第５実施例におけるドライバ回路の構成を示すブロック図である。このドライバ回路１５０ＡＢＣは、コイル列９１Ａ，９２Ｂ，９３Ｃを駆動するための三相ブリッジ回路である。

図２６は、第５実施例のセンサ信号と各相のコイルの励磁方向を示すタイミングチャートである。Ａ，Ｂ，Ｃ相のセンサ信号ＳＳＡ，ＳＳＢ，ＳＳＣは、電気角でπの長さの期間毎にＨレベルとＬレベルが切り替わるデジタル信号である。また、各相の位相は、２π／３ずつ順次ずれている。図２６の下部には、Ａ，Ｂ，Ｃ相の各コイル列の励磁方向が示されている。各コイル列の励磁方向は、３つのセンサ信号ＳＳＡ，ＳＳＢ，ＳＳＣの論理演算で決定されている。

図２７（Ａ）〜２７（Ｆ）は、図２６の６つの期間Ｐ１〜Ｐ６における電流方向を示している。本実施例では、Ａ，Ｂ，Ｃ相のコイル列がスター結線されているがデルタ結線してもよい。期間Ｐ１では、Ｂ相コイル列からＡ相とＣ相のコイル列に電流が流れる。期間Ｐ２では、Ｂ相とＣ相のコイル列からＡ相コイル列に電流が流れる。このように、Ａ，Ｂ，Ｃ相の各コイル列に常に電流が流れるように各コイル列を駆動すれば、大きなトルクを発生することができる。

第５実施例の三相モータにおいても、コイル列８４ＡＢＣの両側に第１の磁石列７４Ｍ及び第２の磁石列９４Ｍを設け、コイル列８４ＡＢＣの両側に発生する磁束を有効に利用して駆動力を発生させているので、大きな駆動力を得ることができる。また、第５実施例の三相モータも、磁性体のコア及びヨークを全く設けない構成としたので、軽量で大きなトルクを得ることができる。また、コギングが無く、極めて低回転数まで安定した回転を維持することができる。

なお、三相モータも、上記第２実施例のようにファンモータとして利用することもできるし、第３実施例のように円筒型モータとして構成することができる。また、上述した二相モータの各種の変形例と同様な変形を、第５実施例の三相モータにも適用することが可能である。

Ｇ．第６実施例：
図２８は、第６実施例における駆動回路ユニットの内部構成を示すブロック図である。なお、駆動回路ユニット以外のハードウェア構成は、上述した第１実施例と同じなので説明を省略する。

この駆動回路ユニット５００は、ＣＰＵ１１０と、駆動制御部１００と、回生制御部２００と、ドライバ回路１５０と、整流回路２５０とを備えている。２つの制御部１００，２００は、バス１０２を介してＣＰＵ１１０と接続されている。駆動制御部１００とドライバ回路１５０は、電動アクチュエータに駆動力を発生させる場合の制御を行う回路である。また、回生制御部２００と整流回路２５０は、電動アクチュエータから電力を回生する場合の制御を行う回路である。回生制御部２００と整流回路２５０とをまとめて「回生回路」とも呼ぶ。

なお、駆動制御部１００は、図７で説明した駆動信号生成回路１００と同じものである。また、ドライバ回路１５０は、図８で説明したＡ相ドライバ回路１５０ＡとＢ相ドライバ回路１５０Ｂとで構成される回路である。従って、これらの回路１００，１５０の内部構成と動作についての説明は省略する。

図２９は、回生制御部２００と整流回路２５０の内部構成を示すブロック図である。回生制御部２００は、バス１０２に接続されたＡ相充電切換部２０２と、Ｂ相充電切換部２０４と、電子可変抵抗器２０６とを有している。２つの充電切換部２０２，２０４の出力信号は、２つのＡＮＤ回路２１１，２１２の入力端子に与えられている。

Ａ相充電切換部２０２は、Ａ相コイル列１４Ａからの回生電力を回収する場合には「１」レベルの信号を出力し、回収しない場合には「０」レベルの信号を出力する。Ｂ相充電切換部２０４も同様である。なお、これらの信号レベルの切換えは、ＣＰＵ１１０によって行われる。また、Ａ相コイル列１４Ａからの回生の有無と、Ｂ相コイル列２４Ｂからの回生の有無とは、独立に設定することができる。従って、例えばＡ相コイル列１４Ａを用いてアクチュエータに駆動力を発生させつつ、Ｂ相コイル列２４Ｂから電力を回生することも可能である。

なお、駆動制御部１００も、同様に、Ａ相コイル列１４Ａを用いて駆動力を発生するか否かと、Ｂ相コイル列２４Ｂを用いて駆動力を発生するか否かとを、独立に設定できるように構成してもよい。例えば、図７の動作モード信号生成部１０４から、Ａ相コイル列１４Ａの駆動の有無を示す信号と、Ｂ相コイル列２４Ｂの駆動の有無を示す信号とを出力できるように動作モード信号生成部１０４を構成すれば良い。このようにすれば、２つコイル列１４Ａ，２４Ｂのうちの任意の一方で駆動力を発生させつつ、他方で電力を回生する運転モードで電動アクチュエータを運転することが可能である。

電子可変抵抗器２０６の両端の電圧は、４つの電圧比較器２２１〜２２４の２つの入力端子の一方に与えられている。電圧比較器２２１〜２２４の他方の入力端子には、Ａ相センサ信号ＳＳＡとＢ相センサ信号ＳＳＢが供給されている。４つの電圧比較器２２１〜２２４の出力信号ＴＰＡ，ＢＴＡ，ＴＰＢ，ＢＴＢは、「マスク信号」または「許可信号」と呼ぶことができる。

Ａ相コイル用のマスク信号ＴＰＡ，ＢＴＡはＯＲ回路２３１に入力されており、Ｂ相用のマスク信号ＴＰＢ，ＢＴＢは他のＯＲ回路２３２に入力されている。これらのＯＲ回路２３１，２３２の出力は、上述した２つのＡＮＤ回路２１１，２１２の入力端子に与えられている。これらのＡＮＤ回路２１１，２１２の出力信号ＭＳＫＡ，ＭＳＫＢも、「マスク信号」または「許可信号」と呼ぶ。

ところで、電子可変抵抗器２０６と４つの電圧比較器２２１〜２２４の構成は、図７に示した駆動信号生成回路１００の電子可変抵抗器１０６と４つの電圧比較器１１１〜１１４の構成と同じである。従って、Ａ相コイル用のＯＲ回路２３１の出力信号は、図９に示したマスク信号ＴＰＡ，ＢＴＡの論理和を取ったものに相当する。また、Ａ相充電切換部２０２の出力信号が「１」レベルの場合には、Ａ相コイル用のＡＮＤ回路２１１から出力されるマスク信号ＭＳＫＡはＯＲ回路２３１の出力信号と同じものとなる。これらの動作はＢ相についても同様である。

整流回路２５０は、Ａ相コイル用の回路として、複数のダイオードを含む全波整流回路２５２と、２つのゲートトランジスタ２６１，２６２と、バッファ回路２７１と、インバータ回路２７２（ＮＯＴ回路）とを有している。なお、Ｂ相用にも同じ回路が設けられている。ゲートトランジスタ２６１，２６２は、回生用の電源配線２８０に接続されている。

電力回生時にＡ相コイル列１４Ａで発生した交流電力は、全波整流回路２５２で整流される。ゲートトランジスタ２６１，２６２のゲートには、Ａ相コイル用のマスク信号ＭＳＫＡとその反転信号が与えられており、これに応じてゲートトランジスタ２６１，２６２がオン／オフ制御される。従って、電圧比較器２２１，２２２から出力されたマスク信号ＴＰＡ，ＢＴＡの少なくとも一方がＨレベルの期間では回生電力が電源配線２８０に出力され、一方、マスク信号ＴＰＡ，ＢＴＡの双方がＬレベルの期間では電力の回生が禁止される。

以上の説明から理解できるように、回生制御部２００と整流回路２５０を用いて、回生電力を回収することが可能である。また、回生制御部２００と整流回路２５０は、Ａ相コイル用のマスク信号ＭＳＫＡ及びＢ相コイル用のマスク信号ＭＳＫＢに応じて、Ａ相コイル列１４ＡとＢ相コイル列２４Ｂからの回生電力を回収する期間を制限し、これによって回生電力の量を調整することが可能である。

上述したように、本実施例の電動アクチュエータでは、磁性体製のコアが設けられていないので、回生時にもいわゆるコギングが発生せず、なめらかで安定した動作を実現することができる。また、磁気回路を構成するためのヨークが設けられていないので、いわゆる鉄損（渦電流損）が極めて少なく、効率良く回生電力を回収することができる。

なお、第６実施例の駆動回路ユニットは、第１実施例以外の他の実施例や変形例の電動アクチュエータにも適用可能である。

Ｈ．その他の変形例：
（１）上記実施例や変形例では、コイル列を挟んだ両側に第１の磁石列及び第２の磁石列を配置した構成（以下、基本構成という）や、この基本構成に対し、さらに磁石列の外側に他のコイル列を配置した構成を採っていたが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、上記基本構成を２段以上繰り返し並べた構成（例えば、第１の磁石列，第１のコイル列，第２の磁石列，第３の磁石列，第２のコイル列，第４の磁石列，...の順に配列した構成など）や、コイル列と磁石列を交互に配置し、上記基本構成を２段以上含む構成（例えば、第１の磁石列，第１のコイル列，第２の磁石列，第２のコイル列，第３の磁石列，...の順に配列した構成など）などを採るようにしてもよい。

例えば、後者の具体例としては、三相モータにおいて、第１の磁石列，Ａ相コイル列，第２の磁石列，Ｂ相コイル列，第３の磁石列，Ｃ相コイル列の順に配列し、第５実施例の場合と同様に、Ａ相とＢ相とＣ相の各コイルを、電気角でπ／３ずつ順次ずらすよう構成してもよい。
すなわち、本発明の電動モータでは、上記基本構成を少なくとも１段含んでいればよい。

（２）上記実施例や変形例では、回転式モータについて説明したが、本発明は、回転式モータ以外の種々の電動アクチュエータに適用することが可能であり、例えばリニアモータにも適用可能である。本発明をリニアモータに適用する場合には、例えば、磁石列の磁石は少なくとも１つ設けられていれば良い。また、本発明は、アクチュエータに限らず、発電機にも適用可能である。

（３）上記実施例では、複数のコイル列がステータを構成し、磁石列がロータを構成していたが、逆の構成にすることも可能である。一般に、本発明は、複数のコイル列と磁石列との相対的な位置が変化可能なアクチュエータや発電機に適用することが可能である。

（４）上記実施例や変形例で使用した回路構成は一例であり、これら以外の種々の回路構成を採用することが可能である。

本発明の第１実施例における電動モータの概略構成及び交流駆動信号を示す説明図である。 Ａ相コイル列の２種類のコイルの結線方法を示す説明図である。 第１実施例の電動モータの動作を示す説明図である。 第１実施例の電動モータの動作を示す説明図である。 第１実施例における電動モータの機械的な構造を示す説明図である。 本発明の実施例としての電動アクチュエータの用途と好ましい材料との関係を示す説明図である。 第１実施例における駆動信号生成回路の構成を示すブロック図である。 第１実施例におけるドライバ回路の構成を示すブロック図である。 第１実施例のモータの大トルク発生時の信号波形を示すタイミングチャートである。 第１実施例のモータの小トルク発生時の信号波形を示すタイミングチャートである。 第１実施例のモータの無負荷時の回転数を示すグラフである。 本発明の第２実施例としての電動モータの断面及びその電動モータを利用したファンモータの構成を示す説明図である。 ファンモータとして従来の電動モータを利用した場合における流体の流れを示す説明図である。 本発明の第４実施例としての電動モータの断面を模式的に描いた模式図である。 二相モータのコイル列と磁石列の配列に関する第１変形例を示す説明図である。 二相モータのコイル列と磁石列の配列に関する第２変形例を示す説明図である。 二相モータのコイル列と磁石列の配列に関する第３変形例を示す説明図である。 二相モータのコイル列と磁石列の配列に関する第４変形例を示す説明図である。 二相モータのコイル列と磁石列の配列に関する第５変形例を示す説明図である。 本発明の第４実施例としての電動モータの概略構成及び動作を示す説明図である。 本発明の第４実施例としての電動モータの概略構成及び動作を示す説明図である。 第４実施例における電動モータの機械的な構造を示す説明図である。 本発明の第５実施例における電動モータの概略構成及び動作を示す説明図である。 第５実施例における駆動信号生成回路の構成を示すブロック図である。 第５実施例におけるドライバ回路の構成を示すブロック図である。 第５実施例のセンサ信号と各相のコイルの励磁方向を示すタイミングチャートである。 第５実施例の６つの期間Ｐ１〜Ｐ６における電流方向を示す説明図である。 第６実施例における駆動回路ユニットの内部構成を示すブロック図である。 回生制御部と整流回路の内部構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０Ａ...Ａ相コイル列構造
１２Ａ，１４Ｂ...支持材
１４Ａ...Ａ相コイル列
１４Ａ１，１４Ａ２...電磁コイル
１６Ａ...Ａ相センサ
２０Ｂ...Ｂ相コイル列構造
２２Ｂ...支持材
２４Ｂ...Ｂ相コイル列
２４Ｂ１，２４Ｂ２...コイル
２６Ｂ...Ｂ相センサ
３０Ｍ...第１の磁石列構造
３２Ｍ...支持材
３４Ｍ...第１の磁石列
３７...回転軸
３８...軸受部
３８Ｂ...軸受部
３８ａ...軸受部
３９...ケース
３９ａ...ケース蓋
４０Ｍ...第２の磁石列構造
４２Ｍ...支持材
４４Ｍ...第２の磁石列
５０ＡＢ...コイル列構造
５２ＡＢ...支持材
５４...コイル列
５４ＡＢ...コイル列
５６ＡＢ...センサ
７４Ｍ...第１の磁石列
８４Ａ...Ａ相コイル列
８４ＡＢＣ...コイル列
８４Ｂ...Ｂ相コイル列
８４Ｃ...Ｃ相コイル列
９１Ａ，９２Ｂ，９３Ｃ...コイル列
９４Ｍ...第２の磁石列
１００...駆動信号生成回路
１００ａ...駆動信号生成回路
１０２...バス
１０４...動作モード信号生成部
１０６...電子可変抵抗器
１０８...正弦波発生回路
１１０...ＣＰＵ
１１１〜１１６...電圧比較器
１２０...マルチプレクサ
１２０ａ...マルチプレクサ
１３２...Ａ相ＰＷＭ回路
１３４...Ｂ相ＰＷＭ回路
１５０...ドライバ回路
１５０Ａ...Ａ相ドライバ回路
１５０ＡＢＣ...ドライバ回路
１５０Ｂ...Ｂ相ドライバ回路
２００...回生制御部
２０２...Ａ相充電切換部
２０４...Ｂ相充電切換部
２０６...電子可変抵抗器
２１１，２１２...ＡＮＤ回路
２２１〜２２４...電圧比較器
２３１，２３２...ＯＲ回路
２５０...整流回路
２５２...全波整流回路
２６１，２６２...ゲートトランジスタ
２７１...バッファ回路
２７２...インバータ回路
２８０...電源配線
３００...制御／駆動部
３１０...ステータ
３２０...ロータ
３３０...軸保持部材
３４０...ケイ素鋼材
３５０...ファン
４００...ファンモータ
４１０...回転軸
４２０...ファン支持部
４３０...ファン
４４０...流体渦
５００...駆動回路ユニット

Claims (5)

1. 電動機であって、
   所定の方向に沿って配列された複数のコイルを含む第１のコイル列と、
   各々、少なくとも１つの磁石を含み、互いの相対的な位置関係が固定されているとともに、前記第１のコイル列に対する相対的な位置関係が前記所定の方向に沿って変化可能な第１及び第２の磁石列と、
   を備え、
   前記第１及び第２の磁石列は、前記第１のコイル列を挟んで両側に配置されているとともに、
   前記第１のコイル列の各コイルは、磁性体製のコアを実質的に有しておらず、
   前記電動機は、磁気回路を形成するための磁性体製のヨークを実質的に有しておらず、
   前記第１のコイル列は、
   前記所定の方向に沿って所定のピッチで配列されて相互に電気的に接続された複数のコイルを含む第１相コイル列と、
   前記所定の方向に沿って所定のピッチで配列されて相互に電気的に接続された複数のコイルを含む第２相コイル列と、
   を備え、
   前記第１相コイル列と前記第２相コイル列は、電気角でπ／２の奇数倍だけ相互にずれた位置に配置されており、
   前記電動機は、
   前記第１相コイル列に供給する第１の交流駆動信号と前記第２相コイル列に供給する第２の交流駆動信号とを供給するための駆動信号生成回路であって、前記第１相コイル列及び第２相コイル列の各コイルの極性が前記第１及び第２の磁石列内の磁石の中心と各コイルの中心とが対向するタイミングで切り替わるとともに、同一相のコイル列に属する隣り合うコイル同士の間の中央位置が前記第１及び第２の磁石列内の磁石の中心と対向するタイミングにおいて当該コイル列における磁束密度が最も大きくなるように、前記第１と第２の交流駆動信号を生成する駆動信号生成回路をさらに備え、
   前記駆動信号生成回路は、
   位相がπ／２だけ相互にずれた第１と第２のＰＷＭ信号をそれぞれ生成する第１と第２のＰＷＭ回路と、
   前記電動機に対する出力要求に応じて前記第１と第２のＰＷＭ信号をマスクすることによって前記第１と第２の交流駆動信号を生成するマスク回路と、
   を備え、
   前記マスク回路は、各交流駆動信号の極性が反転するタイミングを中心とした対称な時間的範囲で各ＰＷＭ信号をマスクする、電動機。
2. 電動機であって、
   所定の方向に沿って配列された複数のコイルを含む第１のコイル列と、
   各々、少なくとも１つの磁石を含み、互いの相対的な位置関係が固定されているとともに、前記第１のコイル列に対する相対的な位置関係が前記所定の方向に沿って変化可能な第１及び第２の磁石列と、
   を備え、
   前記第１及び第２の磁石列は、前記第１のコイル列を挟んで両側に配置されているとともに、
   前記第１のコイル列の各コイルは、磁性体製のコアを実質的に有しておらず、
   前記電動機は、磁気回路を形成するための磁性体製のヨークを実質的に有しておらず、
   前記電動機は、
   前記所定の方向に沿って配列された複数のコイルを含み、前記第１のコイル列との相対的な位置関係が固定されているとともに、前記第１及び第２の磁石列のいずれか一方を挟み、前記第１のコイル列の配置された側とは反対側に配置されている第２のコイル列を、さらに備え、
   前記第２のコイル列の各コイルは、磁性体製のコアを実質的に有しておらず、
   前記第１のコイル列は、前記所定の方向に沿って所定のピッチで配列されて相互に電気的に接続された複数のコイルを含む第１相コイル列を備え、
   前記第２のコイル列は、前記所定の方向に沿って所定のピッチで配列されて相互に電気的に接続された複数のコイルを含む第２相コイル列を備え、
   前記第１相コイル列と前記第２相コイル列は、電気角でπ／２の奇数倍だけ相互にずれた位置に配置されており、
   前記電動機は、
   前記第１相コイル列に供給する第１の交流駆動信号と前記第２相コイル列に供給する第２の交流駆動信号とを供給するための駆動信号生成回路であって、前記第１相コイル列及び第２相コイル列の各コイルの極性が前記第１及び第２の磁石列内の磁石の中心と各コイルの中心とが対向するタイミングで切り替わるとともに、同一相のコイル列に属する隣り合うコイル同士の間の中央位置が前記第１及び第２の磁石列内の磁石の中心と対向するタイミングにおいて当該コイル列における磁束密度が最も大きくなるように、前記第１と第２の交流駆動信号を生成する駆動信号生成回路をさらに備え、
   前記駆動信号生成回路は、
   位相がπ／２だけ相互にずれた第１と第２のＰＷＭ信号をそれぞれ生成する第１と第２のＰＷＭ回路と、
   前記電動機に対する出力要求に応じて前記第１と第２のＰＷＭ信号をマスクすることによって前記第１と第２の交流駆動信号を生成するマスク回路と、
   を備え、
   前記マスク回路は、各交流駆動信号の極性が反転するタイミングを中心とした対称な時間的範囲で各ＰＷＭ信号をマスクする、電動機。
3. 請求項１または２に記載の電動機において、
   前記駆動信号生成回路は、前記第１相コイル列及び第２相コイル列の電流方向を逆転させることによって、前記第１相コイル及び第２相コイル列と前記第１及び第２の磁石列との動作方向を逆転させる、電動機。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の電動機において、
   前記第１相コイルと第２相コイル列から電力を回生するための回生回路を、さらに備え、
   前記駆動信号生成回路と前記回生回路は、前記第１相コイル列と第２相コイル列の一方から駆動力を発生させつつ他方から電力を回生する運転モードで前記電動機を運転することが可能である、電動機。
5. ファンを回転させるためのファンモータであって、
   請求項１ないし請求項４に記載の電動機を利用した、ファンモータ。

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