电机及电机的驱动系统技术方案

一种电机，该电机包括以下结构：具有多个线圈组和一永久磁铁的组合，该线圈组被从驱动电路供给励磁信号以便励磁为交替的异极，并且所述永久磁铁被配置为使多个磁极要素交替地成为异极，　　　　所述驱动电路构成为向所述线圈组提供具有规定的频率的励磁信号，利用所述线圈和永久磁铁之间的磁性吸引一排斥，使所述线圈组和永久磁铁相对移动，　　　　另外，所述驱动电路构成为把相当于根据所述线圈组和永久磁铁之间的相对移动而产生的反电动势的图形的波形信号提供给该线圈组。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电机及电机的驱动系统
本专利技术涉及将产生磁极的线圈排列成线状，通过依次切换流过线圈的电流，使由永久磁铁和强磁性体构成的转子旋转或者使滑动器移动的各种电机，并且涉及该电机所使用的磁性结构体，另外涉及把该电机用作驱动源的驱动体。本专利技术可以用于作为这种驱动体的电动汽车、电动二轮车、电动轮椅等、和其他电动玩具、电动飞机、小型电动设备、MEMS。
技术介绍
如果对由交流等的频率信号驱动的AC电机大致进行划分，则具有同步(synchronous)电机和感应(induction)电机两种。同步电机是转子采用永久磁铁和铁等强磁性体的层压铁芯，并且以与电源频率所确定的旋转磁场的速度相同的旋转速度旋转的电机。根据转子的不同，有使用永久磁铁的磁铁型和卷绕了线圈的绕组型、使用了铁等强磁性体的电抗型。其中，磁铁型的转子的永久磁铁被定子的旋转磁场吸引着旋转。另一方面，感应电机是在鼠笼型的转子上使导线根据电磁感应作用产生不同磁场而旋转的电机。在这种电机中，也存在不旋转而呈直线状运动，或者在平面中自由运动的电机。这种电机被广泛地称为线性电机，将产生磁极的线圈排列成直线状，通过依次切换流过的电流，使放置在其上的永久磁铁和强磁性体移动。被配置成直线状的线圈组是定子，转子是扁平的并在其上面滑动，所以相当于滑动器。作为所述磁铁型的同步电机，例如有日本特开平8-51745号公报(专利文献1)记载的小型同步电机。该小型同步电机具有专利文献1的图1所示的结构，即，具有：卷绕了励磁线圈7的定子铁芯6；以及转子3，其具有在内部内置了磁铁1并在圆周面上以相等间隔排列了NS极的-->转子铁芯2。专利技术内容但是，本申请的专利技术者新发现在向现有技术所说明的电机的线圈提供矩形波时，电机的运转效率大幅降低。因此，本专利技术的目的在于提供一种通过控制提供给电机线圈的励磁信号而使运转效率良好的电机。并且，本专利技术的另一目的在于提供一种产生转矩特性也良好的电机。本专利技术的目的还在于提供这种电机的驱动电路。另外，本专利技术提供一种电机的运转效率良好的电机的驱动控制方法。本专利技术的目的还在于提供使用了该电机的各种驱动体。为了达到上述目的，本专利技术的电机的特征在于，包括以下结构：具有多个线圈组和一永久磁铁的组合，该线圈组被从驱动电路供给励磁信号以便励磁为交替的异极，并且所述永久磁铁被配置为使多个磁极要素交替地成为异极，所述驱动电路构成为向所述线圈组提供具有规定的频率的励磁信号，利用所述线圈和永久磁铁之间的磁性吸引-排斥，使所述线圈组和永久磁铁相对移动，另外所述驱动电路构成为把相当于根据所述线圈组和永久磁铁之间的相对移动而产生的反电动势的图形的波形信号提供给该线圈组。在本专利技术的实施方式中，所述驱动电路具有检测所述永久磁铁的磁性变化的霍尔元件传感器，该霍尔元件传感器形成对应于所述磁性变化的波形、例如正弦波状的输出或三角波，该驱动电路把该霍尔传感器的输出直接提供给所述线圈组。作为所述线圈组，具有多个相，并且按照每个相配置霍尔元件传感器。使所述多个相的线圈组之间的线圈配置相互偏移，而且所述多个相之间的霍尔元件传感器的配置也偏移。在向所述驱动电路提供电源时，确定所述多个相的线圈组的线圈位置的偏移量，以使来自所述霍尔元件的输出提供给所述多相的线圈组后，所述永久磁铁旋转。在形成为环状的所述多个线圈相之间配置有由所述永久磁铁构成的转子。在电机起动时，所述驱动电路向所述各相线圈提供矩形波，在电机稳定动作时，向所述各相线圈提供所述反电动势波形。-->并且，本专利技术的交流电动电机的驱动系统的特征在于，使电磁线圈励磁与所述交流电动电机固有的反电动势波形相同的波形。所述波形优选由霍尔元件传感器形成。另外，优选可以通过PWM控制单元形成由所述霍尔元件传感器形成的波形。附图说明图1表示本专利技术的磁性体结构的示意图和动作原理。图2表示承接图1的动作原理。图3(1)是串联连接了多个线圈的线圈组的等效电路图，(2)是并联连接时的等效电路图。图4是向线圈组提供励磁信号的驱动电路的方框图。图5是电机的分解立体图。图6是为了说明本专利技术的原理而向线圈提供矩形波时的特性图。图7是表示线圈产生反电动势的状态的原理图。图8是为了说明本专利技术的原理而向线圈提供与反电动势的正弦波形大致相同的波形作为驱动波形时的特性图。图9是用于向线圈提供来自霍尔元件传感器的正弦波形的驱动电路的方框图。图10是表示图9中的驱动电路的波形控制状态的各个波形图。图11是驱动电路中可以进行磁滞控制的驱动电路方框图。图12是表示其波形控制状态的各个波形图。图13是表示直接向PWM转换控制部提供各相线圈的检测波形的状态的、驱动电路的功能方框图。图14是表示其PWM控制动作的波形图。图15是表示永久磁铁(转子)的其他示例的转子俯视图。图16是表示把该转子用于电机时各相传感器产生的三角波输出波形图。具体实施方式-->图1和图2表示本专利技术的电机的动作原理。该电机具有在第1线圈组(A相线圈)10和第2线圈组(B相线圈)12之间设有第3永久磁铁14的结构。这些线圈和永久磁铁可以构成为环状(圆弧状、圆状)或直线状的任一种。在它们形成为环状时，永久磁铁或线圈相的任一个发挥转子的作用，在它们形成为直线状时，任一个成为滑动器。第1线圈组10具有以规定间隔、优选均等间隔顺序排列可以交替地励磁为异极的线圈16的结构。图5表示该第1线圈组的等效电路图。根据图1和图2，如后面所述，两相的励磁线圈在起动旋转中(2π)始终使所有线圈以前述的极性交替励磁。因此，能够以较高的转矩驱动转子和滑动器等被驱动单元旋转。如图3(1)所示，交替励磁为异极的多个电磁线圈16(磁性单位)以相等间隔串联连接。符号18A是表示对该磁性线圈施加频率脉冲信号的驱动电路的模块。在从该驱动电路向电磁线圈16流过用于使线圈励磁的励磁信号时，预先设定各个线圈使其励磁，从而使相邻线圈之间磁极的方向交替变化。如图3(2)所示，电磁线圈16也可以并联连接。该线圈的结构对A、B相线圈是相同的。从该励磁电路18A向电磁线圈16施加具有用于以规定周期交替切换所提供的励磁电流的极性方向的频率的信号时，如图1和图2所示，在A相线圈组10上形成与转子14面对的一侧的极性按照N极→S极→N极交替变化的磁性图形。在频率信号变为逆极性时，第1磁性体的第3磁性体侧的极性产生按照S极→N极→S极交替变化的磁性图形。结果，A相线圈组10表现的励磁图形周期性地变化。B相线圈组的结构与A相线圈组相同，但B相线圈组的电磁线圈18相对A相线圈组的16错开位置地排列，这一点不同。即，进行偏置配置，使A相线圈组的线圈排列间距与B相线圈组的排列间距具有规定的间距差(角度差)。该间距差优选为永久磁铁14相对于线圈16、18对应励磁电流的频率的1周期(2π)而移动的角度的(1圈)，例如π/6(π/(2/M)：M为永久磁铁(N+S)的设定数，M＝3)。下面对永久磁铁进行说明。如图1和图2所示，由永久磁铁构成的-->转子14配置在二相的线圈组之间，交替地具有逆极性的多个永久磁铁20(被涂黑部分)以规定间隔、优选等间隔排列成线状(圆弧状)。所谓圆弧状除完整的圆、椭圆等封闭的环以外，也包括不特定的环状结构、半圆、扇型。A相线圈组10和B相线圈组12隔开相等距离配置，在A相线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电机，该电机包括以下结构：具有多个线圈组和一永久磁铁的组合，该线圈组被从驱动电路供给励磁信号以便励磁为交替的异极，并且所述永久磁铁被配置为使多个磁极要素交替地成为异极，所述驱动电路构成为向所述线圈组提供具有规定的频率的励磁信号，利用所述线圈和永久磁铁之间的磁性吸引-排斥，使所述线圈组和永久磁铁相对移动，另外，所述驱动电路构成为把相当于根据所述线圈组和永久磁铁之间的相对移动而产生的反电动势的图形的波形信号提供给该线圈组。2.根据权利要求1所述的电机，所述驱动电路具有检测所述永久磁铁的磁性变化的霍尔元件传感器，该霍尔元件传感器输出对应于所述磁性变化的波形，该驱动电路把该霍尔传感器的输出直接提供给所述线圈组。3.根据权利要求2所述的电机，作为所述线圈组，具有多个相，并且按照每个相来配置霍尔元件传感器。4.根据权利要求3所述的电机，使所述多个相的线圈组之间的线圈配置相互偏移，而且所述多个相之间的霍尔元件传感器的配置也偏移。5.根据权利要求4所述的电机，在向所述驱动电路提供电源时，确定所述多个相的线圈组的线圈位置的偏移量...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹内启佐敏，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：