JP5555982B2

JP5555982B2 - ブラシレス電気機械

Info

Publication number: JP5555982B2
Application number: JP2008121217A
Authority: JP
Inventors: 啓佐敏竹内
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2008-03-21
Filing date: 2008-05-07
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2028-05-07
Also published as: JP2009261203A

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

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。

本発明は、従来に比べてさらに効率の良い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。
本願発明の第１の形態は、ブラシレス電気機械であって、
永久磁石を有する第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、
前記第１と第２の部材は、互いの相対的な位置が変更可能に構成されており、
前記永久磁石は、Ｓ極とＮ極のうちの少なくとも一方の極に設けられた複数の溝部を有し、前記複数の溝部を挟んで同極が並ぶ状態に形成されており、
前記永久磁石は中空筒状の形状を有しているとともに、前記筒状形状の中心軸を中心とする放射方向に沿って磁化されており、
前記中心軸の方向を垂直方向と定義し、前記中心軸に直交する方向を水平方向と定義したとき、
前記複数の溝部は、前記永久磁石の内周と外周の少なくとも一方において、前記水平方向に沿った平面上に形成されており、
前記複数の溝部は、前記永久磁石の内周と外周の少なくとも一方において、前記水平方向に沿った平面上に形成された第１の溝部と、前記垂直方向に沿った平面上に形成された第２の溝部とが十字形状に交差する構成を有し、
前記複数の溝部は、各溝部同士の深さが一定でない深さ分布を有し、
前記深さ分布は、前記深さ分布の方向に沿って正弦波状の表面磁束密度分布が形成されるようにように設定されており、
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である。
本願発明の第２の形態は、ブラシレス電気機械であって、
永久磁石を有する第１の部材と、
電磁コイルを有する第２の部材と、
を備え、
前記第１と第２の部材は、互いの相対的な位置が変更可能に構成されており、
前記永久磁石は、Ｓ極とＮ極のうちの少なくとも一方の極に設けられた複数の溝部を有し、前記複数の溝部を挟んで同極が並ぶ状態に形成されており、
前記複数の溝部は、各溝部同士の深さが一定でない深さ分布を有し、
前記深さ分布は、前記深さ分布の方向に沿って正弦波状の表面磁束密度分布が形成されるようにように設定されている、ブラシレス電気機械である。
これらの形態によれば、溝部の位置において強い磁場が発生するので、この磁場を利用した高効率のブラシレス電気機械を実現することが可能である。また、永久磁石による磁場の強さを溝の深さに応じて変更でき、正弦波状に近い強度分布を有する磁場を発生することができる。

［適用例１］
ブラシレス電気機械であって、
永久磁石を有する第１の部材と、
電磁コイルを有する第２の部材と、
を備え、
前記第１と第２の部材は、互いの相対的な位置が変更可能に構成されており、
前記永久磁石は、Ｓ極とＮ極のうちの少なくとも一方の極に設けられた１つ以上の溝部を有し、前記溝部を挟んで同極が並ぶ状態に形成されている、ブラシレス電気機械。
この構成によれば、溝部の位置において強い磁場が発生するので、この磁場を利用した高効率の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、
前記永久磁石は中空筒状の形状を有しているとともに、前記筒状形状の中心軸を中心とする放射方向に沿って磁化されており、
前記中心軸の方向を垂直方向と定義し、前記中心軸に直交する方向を水平方向と定義したとき、
前記溝部は、前記永久磁石の内周と外周の少なくとも一方において、前記水平方向に沿った平面上に形成されている、ブラシレス電気機械。
この構成によれば、永久磁石の内周と外周の少なくとも一方において、水平方向の平面に沿って強い磁場を放射状に発生させることが可能である。

［適用例４］
適用例３記載のブラシレス電気機械であって、
前記溝部は、前記永久磁石の内周と外周の少なくとも一方において、前記水平方向に沿った平面上に形成された第１の溝部と、前記垂直方向に沿った平面上に形成された第２の溝部とが十字形状に交差する構成を有する、ブラシレス電気機械。
この構成によれば、永久磁石の内周と外周の少なくとも一方において、十字形状の溝部から強い磁場を発生させることが可能である。

［適用例５］
適用例１又は２記載のブラシレス電気機械であって、
前記永久磁石は中空筒状の形状を有しているとともに、前記筒状形状の中心軸を中心とする放射方向に沿って磁化されており、
前記中心軸の方向を垂直方向と定義したとき、
前記溝部は、前記永久磁石の内周と外周の少なくとも一方において、前記垂直方向に沿った平面上に形成されている、ブラシレス電気機械。
この構成によれば、永久磁石の内周と外周の少なくとも一方において、垂直方向の平面に沿って強い磁場を筋状に発生させることが可能である。

［適用例６］
適用例１又は２記載のブラシレス電気機械であって、
前記永久磁石はリング状の形状を有しており、
前記溝部は、前記リング状の形状の上面と下面の少なくとも一方において、前記リング状の形状の周方向と平行な円筒面上に形成されている、ブラシレス電気機械。
この構成によれば、永久磁石の内周と外周の少なくとも一方において、リング状傾向の周方向と平行な円筒面に沿って強い磁場を発生させることが可能である。

［適用例７］
適用例１〜６のいずれかに記載のブラシレス電気機械であって、
前記永久磁石は、複数の溝部を有しており、
前記複数の溝部は、各溝部同士の深さが一定でない深さ分布を有する、
ブラシレス電気機械。
この構成によれば、永久磁石による磁場の強さを溝の深さに応じて変更できるので、所望の磁場分布を発生させることが可能である。

［適用例８］
適用例７記載のブラシレス電気機械であって、
前記永久磁石は、複数の溝部を有しており、
前記深さ分布は正弦波状である、ブラシレス電気機械。
この構成によれば、正弦波状に近い強度分布を有する磁場を発生することができる。

［適用例９］
適用例１〜８のいずれかに記載のブラシレス電気機械であって、
前記永久磁石の表面が保護被膜で被覆されており、
前記溝部は、前記保護被膜で充填されている、ブラシレス電気機械。
この構成によれば、永久磁石とともに溝部も保護被膜で保護することが可能である。

［適用例１０］
適用例９のいずれかに記載のブラシレス電気機械であって、
前記保護被膜は、非磁石性材料で形成されている、ブラシレス電気機械。
この構成によれば、溝部を含む同極同士の磁気的特性が保護被膜によって影響されないので、溝部の位置における磁場をより強めることが可能である。

［適用例１１］
適用例１〜１０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の部材は、前記溝部が形成されている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。

［適用例１２］
適用例１〜１０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の部材は、前記溝部が形成されている面に平行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、移動体、ロボット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．磁石モジュールの構成：
B．各種の実施例：
C．回路構成：
D．変形例：

A．磁石モジュールの構成：
図１は、本発明の各種実施例で利用される第１種の磁石モジュールの構成を示す説明図である。図１（Ａ）は、磁石モジュール１０ｈの縦断面を示している。この磁石モジュール１０ｈは、中空円筒状の永久磁石１２ｈと、この磁石１２ｈの内周に設けられた支持部材１４とを有している。永久磁石１２ｈは、半径方向に磁化されている。この例では内周側がＳ極で、外周側がＮ極であるが、これと逆方向に磁化してもよい。

永久磁石１２ｈは、その外周に沿って形成されたリング状の溝部１６を有している。図１（Ｂ）は、溝部１６の無い部分における水平断面を示しており、図１（Ｃ）は、溝部１６がある部分における水平断面を示している。図１（Ａ）に示すように、この磁石１２ｈは、溝部１６を挟んだ上下に同じ磁極（図１（Ａ）の場合はＮ極）が対面した構成を有している。また、溝部１６を挟んだ上部と下部の磁石部分は、同じ磁化方向に磁化されている。この磁石１２ｈの構成は、２つの磁石を上下に重ねた状態に近似している。２つの磁石を上下に重ねると、その境界において強い磁場が発生する。同様な機構により、図１（Ａ）の磁石１２ｈにおいても、溝部１６の位置において、磁石モジュール１０ｈの中心から外側に向かう磁場方向ＭＤに沿って強い磁場が発生する。

ここで、磁石１２ｈの中心軸と平行な方向を垂直方向と定義し、これに直交する方向を水平方向と定義したとき、溝部１６は水平方向の平面上に形成されていることが理解できる。磁石モジュール１０ｈ及び磁石１２ｈの符号の末尾の「ｈ」は、溝部１６が形成されている平面の方向（水平方向）を示す接尾字として使用されている。

なお、溝部１６は、予め選択された材料で充填してもよく、或いは、何も充填されていないエアギャップとして構成するようにしてもよい。また、永久磁石１２ｈの全体は、表面処理を行うことにより、錆防止用の保護被膜（図示省略）で被覆することが好ましく、溝部１６も同じ保護被膜で充填することが好ましい。保護被膜の材料としては、硬磁性材料では無く、軟磁性材料又は非磁性材料を使用することが好ましい。ここで、「硬磁性材料」とは、永久磁石用材料として利用される材料（ヒステリシスが大きな強磁性体）を意味する。「軟磁性材料」とは、電磁石のコア材料としては使用されるが、永久磁石用材料として使用されない材料を意味する。「非磁性材料」とは、硬磁性材料と軟磁性材料以外の材料を意味する。なお、本明細書において、軟磁性材料と非磁性材料とを併せて「非磁石性材料」とも呼ぶ。ニッケルやクロムは強磁性体であるが、単独または合金の形態では非磁石性材料となる場合がある。例えば、ニッケル・クロム合金等の金属製非磁石性材料を用いて磁石１２ｈをメッキすることによって、溝部１６を充填しつつ磁石１２ｈの全体を覆う保護被膜を形成することが可能である。この場合には、溝部１６の内部までメッキ材料が充填されるように、溝部１６の幅（ギャップ）を例えば５０μｍ以上に設定することが好ましい。但し、溝部１６が過度に大きいと磁束密度が低下するので、溝部１６の幅は１００μｍ以下とすることが好ましい。溝部１６を非磁石性材料で充填すれば、溝部１６を挟む磁極の磁気的特性が溝部１６の材料によって影響を受けないので、溝部１６の位置における磁場をより強めることが可能である。

支持部材１４は、強磁性体や、非磁性体などの各種の材料で構成可能である。強磁性体で支持部材１４を構成した場合には、支持部材１４はいわゆる磁気ヨークとして機能する。なお、支持部材１４は省略可能である。

図２（Ａ）は、図１（Ａ）よりも縦長の形状を有する磁石モジュール１０ｈを示している。この磁石モジュール１０ｈでは、永久磁石１２ｈに５つの溝部１６が一定のピッチで形成されている。図１，図２から理解できるように、溝部１６の個数は、１つ以上の任意の数を採用可能である。図（Ｂ）は、この磁石モジュール１０ｈ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、この磁石モジュールｈでは、溝部１６の位置において、強い磁場が発生している。また、この磁場は、磁石モジュール１０ｈの中心から外側に向けて放射状に形成されている。

図３は、第２種の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１０ｖは、溝部１６が垂直方向（磁石の中心軸と平行な方向）に沿って筋状に形成されており、この点で図１に示した磁石モジュール１０ｈと異なっている。図３（Ａ）は、溝部１６が存在する部分の縦断面を示しており、図３（Ｂ）は溝部１６が存在しない部分の縦断面を示している。また、図３（Ｃ）は水平断面である。なお、磁石モジュール１０ｖ及び磁石１２ｖの符号の末尾の「ｖ」は、溝部１６が形成されている平面の方向（垂直方向）を示す接尾字として使用されている。この磁石モジュール１０ｖにおいても、溝部１６の位置において、強い磁場が発生する。

図４は、第３種の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２０ｈは、図１に示した磁石モジュール１０ｈにおける１つの永久磁石１２ｈを、４つの分割リング状の小磁石１２ｈａ，１２ｈｂ，１２ｈｃ，１２ｈｄで置き換えた構成を有している。第１及び第３の小磁石１２ｈａ，１２ｈｃは同じ方向に磁化されており、これらの磁化方向は、第２及び第４の小磁石１２ｈｂ，１２ｈｄの磁化方向と逆である。図４（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、この磁石モジュール２０ｈでは、磁石モジュール２０ｈの周囲においてＮ極とＳ極とが同数ずつ現れるので、交流モータ用の磁石モジュールとして利用可能である。なお、一般には複数個（通常は偶数個）の小磁石を組み合わせることによって、磁化方向が交互に反転する交流モータ用の磁石モジュールを得ることができる。

図５は、第４種の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２０ｖは、図３に示した磁石モジュール１０ｖにおける１つの永久磁石１２ｖを、４つの分割リング状の小磁石１２ｖａ，１２ｖｂ，１２ｖｃ，１２ｖｄで置き換えた構成を有している。第１及び第３の小磁石１２ｖａ，１２ｖｃは同じ方向に磁化されており、これらの磁化方向は、第２及び第４の小磁石１２ｖｂ，１２ｖｄの磁化方向と逆である。この磁石モジュール２０ｖも、交流モータ用の磁石として利用可能である。

なお、図１〜図３に示した磁石モジュール１０ｈ，１０ｖは、主に直流駆動モータで使用されるので、「直流駆動用磁石モジュール」とも呼ぶ。また、図４，図５に示した磁石モジュール２０ｈ，２０ｖは、主に交流駆動モータで使用されるので、「交流駆動用磁石モジュール」とも呼ぶ。なお、本明細書においては、「直流駆動モータ」とは、電磁コイルに対して一方向の直流電流を供給することによって所定の駆動方向に動作するモータを意味する。また、「交流駆動モータ」とは、電磁コイルに対して電流方向が交互に逆転する交流電流を供給することによって所定の駆動方向に動作するモータを意味する。

本発明の各種実施例では、上述した各種の磁石モジュールのいずれかを用い、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。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、溝部１６は、永久磁石の内周側に設けるようにしてもよい。すなわち、溝部１６は、永久磁石の内周と外周の少なくとも一方に設けることが可能である。

B．各種の実施例：
図６（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、直流駆動用磁石モジュール１０ｈを含む第１の部材と、電磁コイル３０を含む第２の部材とを有している。磁石モジュール１０ｈは、上下方向に細長い中空円筒形状を有しており、その外周には１５個のリング状の溝部１６が一定のピッチで形成されている。この磁石モジュール１０ｈは、図１及び図２に示すものとほぼ同じ構成を有しているが、支持部材１４は設けられていない。図６（Ｂ）は、溝部１６が無い部分の水平断面図であり、図６（Ｃ）は溝部１６がある部分の水平断面図である。この例では、磁石モジュール１０ｈの外周と内周がそれぞれ矩形形状を有している。磁場方向は、磁石モジュール１０ｈの内側から外側に向かう放射状の方向である。図６（Ｂ）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が固定されている場合には、磁石モジュールが図６（Ｂ）の紙面の表から裏に向かう方向に駆動される。また、電流方向を逆転させると、これとは反対の駆動力が発生する。すなわち、駆動力が発生する方向は、溝部１６が形成されている平面と垂直な方向である。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に直流電流を流すことによって、図６（Ａ）の駆動方向ＤＤ（上下方向）に沿って磁石モジュール１０ｈを動作させることが可能である。

図７（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り、図７（Ｂ）はその側面図である。このリニアモータ１００ｂは、直流駆動用磁石モジュール１０ｈを含む第１の部材と、電磁コイル３０を含む第２の部材４０とを有している。電磁コイル３０は、フレーム（枠部材）４６で支持されており、フレーム４６上には荷重部４４が載置されている。荷重部４４は、フレーム４６とともに移動する物体であり、電磁コイル３０の制御回路と電源（電池など）も含んでいる。フレーム４６は、ベアリング４２を介して磁石モジュール１０ｈの上部に保持されている。電磁コイル３０に直流電流が流れると、電磁コイル３０とフレーム４６と荷重部４４とを含む部材４０は、図７（Ａ）の紙面に垂直な方向に沿って移動する。この移動方向は、図７（Ｂ）に示す駆動方向ＤＤに相当する。例えば、図７（Ａ）に示す電流方向ＣＤに電流が流れた場合には、部材４０は紙面の裏から表に向かう方向に駆動される。すなわち、このモータ１００ｂでは、駆動力が発生する方向は、溝部１６が形成されている平面と垂直な方向である。

図８（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８（Ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。この回転式モータ１００ｃは、直流駆動用磁石モジュール１０ｈ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１０ｈ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１０ｈ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。

図８（Ｂ）は、溝部１６が無い部分の水平断面図であり、図８（Ｃ）は溝部１６がある部分の水平断面図である。図８（Ａ）に示す電流方向ＣＤに電流が流れた場合には、ロータは図８（Ｂ）の時計方向に駆動される。また、電流を逆方向に流せば、逆方向に駆動することも可能である。すなわち、このモータ１００ｃでは、駆動力が発生する方向は、溝部１６が形成されている平面に沿った方向である。このように、第３実施例の回転式モータでは、電磁コイル３０に直流電流を流すことによって、所定の回転方向にロータを回転させることが可能である。

図９（Ａ）〜（Ｃ）は、第３実施例に適した電磁コイルの断面構造を示す説明図である。図９（Ａ）では、コイル３０のコア部材として、強磁性体部材３４が設けられている。図９（Ｂ）では、コイル３０のコア部材として、非磁性体部材３６が設けられている。図９（Ｃ）では、コイル３０のコア部材として、永久磁石３８と強磁性体部材３４とが設けられている。なお、コア材としての永久磁石３８の磁化方向は、磁石モジュールの磁場方向と同一（磁力線が同じ方向を向く）ものであることが好ましい。図９（Ａ）〜（Ｃ）には、コイル３０の部分として、磁石モジュールにより近いコイル部分３０ｉとより遠いコイル部分３０ｏとが示されている。図９（Ａ），（Ｃ）の構成では磁石モジュールにより近いコイル部分３０ｉでは、磁石モジュールの磁場によって駆動力が有効に発生し、一方、磁石モジュールにより遠いコイル部分３０ｏでは、磁石モジュールの磁場がコア部材によって遮蔽されるので駆動力がほとんど発生しない。この理由からは、図９（Ａ），（Ｃ）の構成の方が、図９（Ｂ）の構成よりも好ましい。

図１０は、第４実施例としての単相交流ブラシレスモータの構成を示す断面図である。このブラシレスモータ１００ｄ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１０（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。

ロータ５０は、交流駆動用磁石モジュール２０ｈ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１０（Ｂ））で支持されている。磁石モジュール２０ｈ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。なお、この磁石モジュール２０ｈは、図１０（Ｂ）に示すように、溝部１６が磁石モジュール２０ｈの内周に設けられている点で、図４に示した磁石モジュールと異なっている。従って、図１０では、磁石モジュール２０ｈは、内側（内周側）に強い磁場を発生する。磁石モジュール２０ｈの外周には、磁気ヨーク１４が設けられている。この磁気ヨーク１４は省略してもよい。図１０（Ａ）では、磁石モジュール２０ｈの溝部１６の無い断面が見えている。磁石モジュール２０ｈ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。

図１１は、磁石モジュール２０ｈの構成を示す説明図である。この磁石モジュール２０ｈは、４つの小磁石１２ｈａ，１２ｈｂ，１２ｈｃ，１２ｈｄを有している。この磁石モジュール２０は、例えば、交互に逆方向に磁化された４つの小磁石領域を有するボンド磁石を作成し、このボンド磁石に溝部１６を筋状に形成することによって得ることが可能である。モータの組み立て時には、磁石モジュール２０ｈをリング状の形状にした状態でモータ内に実装する。

図１０（Ａ）に示すように、磁石モジュール２０ｈ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、凹部１４ｄが設けられている。これらの凹部１４ｄは、その外周の磁気ヨーク１４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１４の凸部に磁石モジュール２０ｈの凹部１４ｄ（すなわち磁石モジュール２０ｈの凹部）を嵌め合わせることによって、磁石モジュール２０ｈの位置決めを行うことができる。なお、磁石同士の４つの境界の１つには凹部１４ｄが設けられていない。この理由は、凹部１４ｄの有無に合わせて磁石モジュール２０ｈを位置決めするためである。なお、磁気ヨーク１４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２０ｈの凹部１４ｄ（すなわち磁石モジュールの凹部）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２０ｈに凸部を設け、その外側の枠部材に凹部を設けるようにしてもよい。

電磁コイル３０は、磁石モジュール２０ｈ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１０（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１０（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。なお、コイル３０に電流を流した際に発生する駆動力の方向は、磁石モジュール２０ｈの溝部１６が形成されている平面に沿った方向である。

この単相ブラシレスモータ１００ｄでは、図４で説明したように、磁石モジュール２０ｈの溝部１６の位置に強い磁場が発生する。この結果、効率の良いモータを実現することが可能である。

図１２は、第５実施例としての単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１００ｅは、図１０に示した第５実施例のモータ１００ｄ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１０とほぼ同じである。このモータ１００ｅによっても、第４実施例と同様に、高効率なモータを実現可能である。

図１３は、第６実施例としての２相交流ブラシレスモータの構成を示す断面図である。このブラシレスモータ１００ｆ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１３（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（図１３（Ａ））が配置されている。２相モータの場合には、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１３（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。

ロータ５０は、交流駆動用の磁石モジュール２０ｈ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１３（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２０ｈを図の左方向に押すことによって、磁石モジュール２０ｈ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。

このブラシレスモータ１００ｆにおける磁石モジュール２０ｈ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。図１３（Ａ）では、磁石モジュール２０ｈの外周に形成された複数の溝部１６が見えている。図１３（Ｂ）は、溝部１６の無い断面を示している。この磁石モジュール２０ｈは、図４に示した磁石モジュールの小磁石を６つに変更したものに相当する。

電磁コイル３０は、磁石モジュール２０ｈ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１３（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１３（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。また、コイル３０に電流を流した際に発生する駆動力の方向は、磁石モジュール２０ｈの溝部１６が形成されている面に沿った方向である。

この２相ブラシレスモータ１００ｆにおいても、磁石モジュール２０ｈの外周側に形成される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。

図１４は、第７実施例としての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１００ｇは、図１３に示した第６実施例のモータ１００ｆ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１３とほぼ同じである。このモータ１００ｇによっても、第６実施例と同様に、高効率なモータを実現可能である。

図１５は、インナロータ型モータ用のロータ構造を示す説明図である。図１５（Ａ）は、第６実施例（図１３）及び第７実施例（図１４）で採用されているロータ５０の構造を示している。図１５（Ｂ）は、磁石モジュール２０ｈに極めて多数の溝部を形成したものである。多数の溝部を形成すれば、より強い磁場を発生することが可能である。図１５（Ｃ）は、水平方向と垂直方向の両方に十字形状に溝部を設けたものである。すなわち、この磁石モジュール２０ｈｖは、水平方向の面上に形成された溝部１６ｈと、垂直方向の面上に形成された溝部１６ｖとを有している。なお、「垂直方向」は磁石モジュール２０ｈｖの中心軸の方向を意味しており、水平方向はこれと直交する方向を意味している。

図１６は、第８実施例としての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１００ｈは、磁石モジュール７０ｖ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。

図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）のＢ−Ｂ断面を示している。図１６（Ｂ）に示すように、磁石モジュール７０ｖは、それぞれリング状の溝部１６を有する４つ分割リング状磁石７２ｖａ，７２ｖｂ，７２ｖｃ，７２ｖｄを組み合わせた構成を有している。各小磁石は、図１６（Ａ）の上下方向に磁化されており、また、隣接する小磁石は互いに逆方向に磁化されている。図１６（Ｅ）は、１つの分割リング状磁石７２ｖｂを示している。分割リング状磁石７２ｖｂの上面と下面には、それぞれ溝部１６が形成されている。図１６（Ｅ）では、図示の便宜上、少ない本数の溝部のみが描かれているが、溝部の数は１以上の任意の数に設定可能である。このような小磁石をリング状に組み合わせた磁石モジュール７０ｖは、その上下方向に強い磁場を発生することができる。なお、この磁石モジュール７０ｖでは、溝部１６が形成されている面は、円筒面状の形状を有していることが理解できる。但し、溝部１６を半径方向に沿って形成するようにしてもよい。

図１６（Ｃ）は図１６（Ａ）のＣ−Ｃ断面を示し、図１６（Ｄ）はＤ−Ｄ断面をそれぞれ示している。上部ステータ６０ＵにはＡ相コイル３０Ａが配置されており、下部ステータ６０ＬにはＢ相コイル３０Ｂが配置されている。なお、電磁コイル３０Ａ，３０Ｂは、磁石モジュール７０ｖ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。また、コイル３０Ａ，３０Ｂに電流を流した際に発生する駆動力の方向は、磁石モジュール７０ｖの溝部１６が形成されている面に沿った方向である。このように、磁石モジュール７０ｖ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７０ｖ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。

図１７は、第９実施例としての単相交流ブラシレスモータの構成を示す断面図である。このブラシレスモータ１００ｉは、図１０に示した第４実施例の磁石モジュールを変更したものであり、他の構成は第４実施例と同じである。第９実施例で使用している磁石モジュール２０ｖは、図５に示した磁石モジュールと類似しているが、溝部１６が磁石モジュール２０ｖの内周に設けられている点で図５のものと異なっている。

図１８（Ａ）は、第９実施例で使用されている磁石モジュール２０ｖの構成例を示している。この磁石モジュール２０ｖは、４つの小磁石領域１２ｖａ，１２ｖｂ，１２ｖｃ，１２ｖｄを有している。この磁石モジュール２０ｖは、例えば交互に逆方向に磁化された４つの小磁石領域を有するボンド磁石を作成し、このボンド磁石に溝部１６を筋状に形成することによって得ることが可能である。なお、溝部１６の方向は、図１１に示したモジュールの溝部の方向とは直交する方向である。

図１８（Ａ）の磁石モジュール２０ｖは、さらに、溝部１６の深さが一定ではなく、変化する深さ分布を有している点に特徴がある。磁石モジュールの磁場の強さは、溝部１６の深さと相関があるので、溝部１６の深さを変化させることによって、磁場を変化させることができる。特に、溝部１６の深さ分布によって正弦波状の表面磁束密度分布が形成されるように、溝部１６の深さ分布を設定することが好ましい。こうすれば、正弦波状の磁場が得られるので、モータ効率をさらに向上させることが可能である。なお、このような深さ分布は、数回の実験で容易に見いだすことが可能である。

図１８（Ｂ）は、溝部１６を斜め方向に形成した磁石モジュール２０ｖを示している。この例からも理解できるように、溝部１６は、垂直方向（筒状の磁石の中心軸と平行な方向）及び水平方向とは異なる方向に沿った面上に形成することも可能である。

以上の各種の実施例から理解できるように、本発明の各種実施例によるブラシレス電気機械は、溝部付きの永久磁石を備える第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。

C．回路構成：
図１９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２０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１９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。

図２１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。

このように、上述した各実施例のブラシレスモータでは、溝部を有する永久磁石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。

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２２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２３（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２３（Ａ）は携帯電話７００の外観を示しており、図２３（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２３（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２４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２５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。

本発明の実施例で利用される永久磁石の構成を示す説明図である。本発明の実施例で利用される永久磁石の他の構成を示す説明図である。本発明の実施例で利用される永久磁石の他の構成を示す説明図である。本発明の実施例で利用される永久磁石の他の構成を示す説明図である。本発明の実施例で利用される永久磁石の他の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２実施例としてのリニアモータの構成を示す説明図である。第３実施例としての回転式モータの構成を示す断面図である。第３実施例に適した電磁コイルの断面構造を示す説明図である。第４実施例としての回転式モータの構成を示す断面図である。第４実施例で使用される磁石モジュールの構成を示す断面図である。第５実施例としての単相ブラシレスモータの構成を示す説明図である。第６実施例としての２相ブラシレスモータの構成を示す断面図である。第７実施例としての２相ブラシレスモータの構成を示す断面図である。インナロータ型モータ用のロータ構造を示す説明図である。第８実施例としての２相ブラシレスモータの構成を示す断面図である。第９実施例としての回転式モータの構成を示す断面図である。第９実施例に適した磁石モジュールを示す説明図である。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

１０ｈ…直流駆動用磁石モジュール（水平溝付き）
１０ｖ…直流駆動用磁石モジュール（垂直溝付き）
１２ｈ…永久磁石（水平溝付き）
１２ｈａ，１２ｈｂ，１２ｈｃ，１２ｈｄ…小磁石
１２ｖ…永久磁石（垂直溝付き）
１２ｖａ，１２ｖｂ，１２ｖｃ，１２ｖｄ…小磁石
１４…支持部材（磁気ヨーク）
１４ｄ…凹部
１６，１６ｈ，１６ｖ…溝部
１８…磁気ヨーク部材
２０ｈ…交流駆動用磁石モジュール（水平溝付き）
２０ｈｖ…交流駆動用磁石モジュール（十字溝付き）
２０ｖ…交流駆動用磁石モジュール（垂直溝付き）
３０…電磁コイル
３２…磁気ヨーク
３４…強磁性体部材（磁気コア）
３６…非磁性体部材
３８…永久磁石
４０…部材
４２…ベアリング
４４…荷重部
４６…フレーム
５０…ロータ
６０…ステータ
６０Ｌ…下部ステータ
６０Ｕ…上部ステータ
７０ｖ…磁石モジュール（垂直溝付き）
７２ｖａ，７２ｖｂ，７２ｖｃ，７２ｖｄ…分割リング状磁石
７２ｖｂ…分割リング状磁石（十字溝付き）
８０…磁気センサ
１００ａ〜１００ｉ…ブラシレスモータ
１１０…回転軸
１１２…軸受け部
１１４…コイルパネ
１２０…下部軸
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
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

ブラシレス電気機械であって、
永久磁石を有する第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、
前記第１と第２の部材は、互いの相対的な位置が変更可能に構成されており、
前記永久磁石は、Ｓ極とＮ極のうちの少なくとも一方の極に設けられた複数の溝部を有し、前記複数の溝部を挟んで同極が並ぶ状態に形成されており、
前記永久磁石は中空筒状の形状を有しているとともに、前記筒状形状の中心軸を中心とする放射方向に沿って磁化されており、
前記中心軸の方向を垂直方向と定義し、前記中心軸に直交する方向を水平方向と定義したとき、
前記複数の溝部は、前記永久磁石の内周と外周の少なくとも一方において、前記水平方向に沿った平面上に形成されており、
前記複数の溝部は、前記永久磁石の内周と外周の少なくとも一方において、前記水平方向に沿った平面上に形成された第１の溝部と、前記垂直方向に沿った平面上に形成された第２の溝部とが十字形状に交差する構成を有し、
前記複数の溝部は、各溝部同士の深さが一定でない深さ分布を有し、
前記深さ分布は、前記深さ分布の方向に沿って正弦波状の表面磁束密度分布が形成されるようにように設定されており、
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。
ブラシレス電気機械であって、
永久磁石を有する第１の部材と、
電磁コイルを有する第２の部材と、
を備え、
前記第１と第２の部材は、互いの相対的な位置が変更可能に構成されており、
前記永久磁石は、Ｓ極とＮ極のうちの少なくとも一方の極に設けられた複数の溝部を有し、前記複数の溝部を挟んで同極が並ぶ状態に形成されており、
前記複数の溝部は、各溝部同士の深さが一定でない深さ分布を有し、
前記深さ分布は、前記深さ分布の方向に沿って正弦波状の表面磁束密度分布が形成されるようにように設定されている、
ブラシレス電気機械。
請求項２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。
請求項２又は３記載のブラシレス電気機械であって、
前記永久磁石は中空筒状の形状を有しているとともに、前記筒状形状の中心軸を中心とする放射方向に沿って磁化されており、
前記中心軸の方向を垂直方向と定義し、前記中心軸に直交する方向を水平方向と定義したとき、
前記溝部は、前記永久磁石の内周と外周の少なくとも一方において、前記水平方向に沿った平面上に形成されている、ブラシレス電気機械。
請求項２記載のブラシレス電気機械であって、
前記溝部は、前記永久磁石の内周と外周の少なくとも一方において、前記水平方向に沿った平面上に形成された第１の溝部と、前記垂直方向に沿った平面上に形成された第２の溝部とが十字形状に交差する構成を有する、ブラシレス電気機械。
請求項２又は３記載のブラシレス電気機械であって、
前記永久磁石は中空筒状の形状を有しているとともに、前記筒状形状の中心軸を中心とする放射方向に沿って磁化されており、
前記中心軸の方向を垂直方向と定義したとき、
前記溝部は、前記永久磁石の内周と外周の少なくとも一方において、前記垂直方向に沿った平面上に形成されている、ブラシレス電気機械。
請求項２又は３記載のブラシレス電気機械であって、
前記永久磁石はリング状の形状を有しており、
前記溝部は、前記リング状の形状の上面と下面の少なくとも一方において、前記リング状の形状の周方向と平行な円筒面上に形成されている、ブラシレス電気機械。
請求項１〜７のいずれかに記載のブラシレス電気機械であって、
前記永久磁石の表面が保護被膜で被覆されており、
前記溝部は、前記保護被膜で充填されている、ブラシレス電気機械。
請求項８記載のブラシレス電気機械であって、
前記保護被膜は、非磁石性材料で形成されている、ブラシレス電気機械。
請求項１〜９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の部材は、前記溝部が形成されている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。
請求項１〜９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の部材は、前記溝部が形成されている面に平行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。
電子機器であって、
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、
永久磁石を有する第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、
前記第１と第２の部材は、互いの相対的な位置が変更可能に構成されており、
前記永久磁石は、Ｓ極とＮ極のうちの少なくとも一方の極に設けられた複数の溝部を有し、前記複数の溝部を挟んで同極が並ぶ状態に形成されており、
前記複数の溝部は、各溝部同士の深さが一定でない深さ分布を有し、
前記深さ分布は、前記深さ分布の方向に沿って正弦波状の表面磁束密度分布が形成されるようにように設定されており、
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、電子機器。
請求項１２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。
燃料電池使用機器であって、
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、
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、
永久磁石を有する第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、
前記第１と第２の部材は、互いの相対的な位置が変更可能に構成されており、
前記永久磁石は、Ｓ極とＮ極のうちの少なくとも一方の極に設けられた複数の溝部を有し、前記複数の溝部を挟んで同極が並ぶ状態に形成されており、
前記複数の溝部は、各溝部同士の深さが一定でない深さ分布を有し、
前記深さ分布は、前記深さ分布の方向に沿って正弦波状の表面磁束密度分布が形成されるようにように設定されており、
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、燃料電池使用機器。
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、
永久磁石を有する第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、
前記第１と第２の部材は、互いの相対的な位置が変更可能に構成されており、
前記永久磁石は、Ｓ極とＮ極のうちの少なくとも一方の極に設けられた複数の溝部を有し、前記複数の溝部を挟んで同極が並ぶ状態に形成されており、
前記複数の溝部は、各溝部同士の深さが一定でない深さ分布を有し、
前記深さ分布は、前記深さ分布の方向に沿って正弦波状の表面磁束密度分布が形成されるようにように設定されており、
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、ロボット。
請求項１〜１１のいずれかに記載のブラシレス電気機械を備えた移動体。