永磁型旋转电的制造方法

永磁型旋转电的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种永磁型旋转电机，能够降低齿槽转矩，增加旋转力矩。该永磁型旋转电机具有：设置永磁体(30)的转子(24)；设置电磁体(48)的定子(40)；取得永磁体(30)的位置信息的位置信息取得部(60)；根据位置信息控制电磁体(48)开启/关闭的电磁体控制部。在电磁体(48)中，同轴配置有第1电磁体线圈(52)和第2电磁体线圈(54)，第1电磁体线圈(52)使与永磁体(30)的磁极对置的铁芯(50)的磁极励磁为与永磁体(30)的磁极相反的极性，第2电磁体线圈(54)使与永磁体(30)的磁极对置的铁芯(50)的磁极励磁为与永磁体(30)的磁极相同的极性。电磁体控制部根据位置信息，在控制第1电磁体线圈(52)从开启到关闭期间，控制第2电磁体线圈(54)开启，并且在从控制第2电磁体线圈(54)关闭到由电磁体(48)的残余磁性变为0前，控制第1电磁体线圈(52)开启。
【专利说明】永磁型旋转电机

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种永磁型旋转电机，在该永磁型旋转电机中，在转子或定子的一方设置永磁体，在另一方设置电磁体，控制上述电磁体使所述转子旋转。

【背景技术】
[0002]永磁型旋转电机例如为如下结构，S卩，将永磁体设置于转子，而且将电磁体设置于定子，通过使用永磁体的磁力和电磁体产生的磁力使转子旋转。在现有技术中，公开有多种永磁型旋转电机。该永磁型旋转电机，若齿槽转矩(Cogging torque)大,则会导致转子的旋转不平顺或转速下降，产生能量(功率)损失，因而不能得到充分的旋转力矩。因此，在永磁型旋转电机中，如何降低齿槽转矩成为需要重点解决的问题。
[0003]因此，为了降低齿槽转矩，例如专利文献I中公开的永磁型旋转电机具有:在周向等间隔设置有多个永磁体的转子；设置在该转子周围且在周向等间隔设置有多个电磁体的定子。另外，在定子的电磁体之间设置有I个或多个磁性体。通过对定子的各电磁体间歇性通电，使在永磁体和电磁体之间产生的磁力为排斥力，转子通过该排斥力的作用而旋转。另外，由对电磁体进行间歇性通电而产生的磁场变化，能够通过设置在电磁体两侧的磁性体分散吸收。因此，该永磁型旋转电机能够通过磁场的变化降低齿槽转矩。
[0004]专利文献1:日本专利特开2009-118706号公报
[0005]然而，电磁体的铁芯由于被产生的磁场磁化，因此，即使断开向电磁体供给电流，铁芯的残余磁性也不会马上成为O。因此，在专利文献I中，转子的旋转会由于铁芯的残余磁性而被阻碍，以至于不能够充分降低齿槽转矩。另外，由于铁芯的残余磁性会阻碍转子的旋转，因此转子达到规定的转速需要花费很长时间，而且也不能够对转子施加充分的旋转力矩。


【发明内容】

[0006]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能够解决上述问题的永磁型旋转电机，该永磁型旋转电机能够降低齿槽转矩，并且能够获得充分的旋转力矩。
[0007]本发明的永磁型旋转电机，具有:转子和定子，在其中一方，在周向以等间隔设置有多个永磁体，在其中另一方，在周向以等间隔设置有多个电磁体，所述多个电磁体具有于所述永磁体的磁极对置的铁芯的磁极；位置信息取得部，其取得所述永磁体相对于所述电磁体的位置信息；以及电磁体控制部，其根据所取得的所述永磁体的位置信息，控制所述电磁体开启/关闭，在所述各电磁体中，同轴配置有第I电磁体线圈和第2电磁体线圈，所述第I电磁体线圈使与所述永磁体的磁极对置的所述铁芯的磁极励磁为与所述永磁体的磁极相反的极性，所述第2电磁体线圈使与所述永磁体的磁极对置的所述铁芯的磁极励磁为与所述永磁体的磁极相同的极性，所述电磁体控制部根据所取得的所述永磁体的位置信息，在控制所述各第I电磁体线圈从开启到关闭期间，控制所述各第2电磁体线圈开启，并且在从控制所述各第2电磁体线圈关闭到由所述各第2电磁体线圈所产生的所述铁芯的残余磁性变为O之前，控制所述各第I电磁体线圈开启。
[0008]在所述永磁型旋转电机中，设定所述各电磁体的磁极间的轴线方向，使其相对于所述永磁体的磁极间的轴线方向，在所述转子的旋转方向上倾斜规定角度。
[0009]在所述永磁型旋转电机中，设定所述永磁体，使得在所述电磁体和所述永磁体相互接近时，接近所述电磁体的表面在所述永磁体的磁极间方向上的长度小于所述永磁体的磁力为最大的部分在所述磁极间方向上的长度。
[0010]在所述永磁型旋转电机中，所述永磁体与所述铁芯的两端的磁极对置设置，设置在所述两端的所述各永磁体的对置的磁极，被设定为相互相反的极性。
[0011]在所述永磁型旋转电机中，在所述转子的旋转方向上相邻的所述永磁体，与所述铁芯对置的磁极的极性不同。
[0012]在所述永磁型旋转电机中，所述各电磁体的轴线方向设置为水平状态，且所述转子在水平面内旋转。
[0013]在所述永磁型旋转电机中，所述各电磁体的轴线方向设置为竖直状态，且所述转子在水平面内旋转。
[0014]在所述永磁型旋转电机中，所述永磁体与所述铁芯的两端的磁极对置设置，设置在所述两端的所述各永磁体的对置的磁极设定为相互相反的极性，所述各电磁体的所述铁芯呈大致V字形弯折，并且所述铁芯相对于与所述铁芯两端的磁极对置设置的所述各永磁体，呈倾斜状态。
[0015]在所述永磁型旋转电机中，所述位置信息取得部具有:带缝隙板，其在与所述永磁体相对应位置形成有缝隙，与所述转子一体旋转；发光元件，其输出射向所述带缝隙板的光；和受光元件，其接收穿过所述缝隙的所述光，所述位置信息取得部根据穿过所述缝隙或者被所述带缝隙板遮挡的所述光，取得所述永磁体的位置信息。
[0016]在所述永磁型旋转电机中，所述位置信息取得部包括，作为所述转子的旋转角度的信息，取得所述位置信息的旋转编码器。
[0017]在所述永磁型旋转电机中，具有包含所述转子和所述定子的多个旋转机构，构成所述各旋转机构的所述各永磁体和所述各电磁体之间的配置关系为，使构成所述各旋转机构的所述各电磁体的所述铁芯的残余磁性变为O的定时不同。
[0018]在所述永磁型旋转电机中，所述转子的旋转轴为发电机的转子。
[0019]发明的效果
[0020]本发明的永磁型旋转电机通过由控制第I电磁体线圈开启而产生的磁场，使永磁体和电磁体相互吸引而使转子旋转。接下来，永磁型旋转电机控制第2电磁体线圈开启，而产生与第I电磁体线圈相反极性的磁场，从而使由第I电磁体线圈产生的铁芯的残余磁性快速消磁。然后，永磁型旋转电机通过由第2电磁线圈产生的相反极性的磁场使永磁体和电磁体相互排斥而加快转子的旋转。
[0021]在此情形下，永磁体和电磁体由吸引而相互接近时，电磁体的铁芯的残余磁性通过由第2电磁体线圈产生的磁场而快速消磁。因此，电磁体的铁芯由于与永磁体之间无引力作用而呈失效的状态，因此能够有效降低齿槽转矩。接下来，电磁体的铁芯的磁极的极性由失效状态，通过第2电磁体线圈直接切换为与第I电磁体线圈的极性相反的极性。因此，通过在永磁体和电磁体之间作用排斥力，能够使转子得到充分的旋转力矩。因此，转子能够在短时间内达到规定的转速，并能够得到充分的旋转力矩而继续旋转。其结果，永磁型旋转电机能够有效利用永磁体的磁能而得到旋转驱动力。
[0022]另外，对于永磁型旋转电机，通过将发电机连结在转子上，能够有效利用永磁体的磁能而输出电力。

【专利附图】

【附图说明】
[0023]图1是第I实施方式的永磁型旋转电机的立体图。
[0024]图2是图1所示的永磁型旋转电机的俯视图。
[0025]图3是沿图2的II1-1II线剖切的剖面图。
[0026]图4是图2的左视图。
[0027]图5是第I实施方式的永磁型旋转电机的控制模块图。
[0028]图6是用于说明第I实施方式的永磁型旋转电机的电磁体产生的磁场的图。
[0029]图7是第2实施方式的永磁型旋转电机的立体图。
[0030]图8是图7所示的永磁型旋转电机的俯视图。
[0031]图9是用于说明第2实施方式的永磁型旋转电机的电磁体产生的磁场的图。
[0032]图10是说明构成位置信息取得部的带缝隙板的变形例的图。
[0033]图11是说明永磁型旋转电机的控制模块的变形例的图。
[0034]图12是第3实施方式的永磁型旋转电机的立体图。
[0035]图13是图12所示的永磁型旋转电机的俯视图。
[0036]图14是沿图13的X IV -X IV线剖切的截面图。
[0037]图15A是第3实施方式的永磁型旋转电机中所使用的永磁体的立体图。
[0038]图15B说明永磁体的侧面的图。
[0039]图16是用于说明第3实施方式的永磁型旋转电机的电磁体产生的磁场的图。
[0040]图17A是第4实施方式的永磁型旋转电机的立体图。
[0041]图17B是说明图17A的电磁体及永磁体的设置的图。
[0042]图18A是沿图17A的X VD1-X VDI线剖切的截面图。
[0043]图18B是第4实施方式的变形例的截面图。
[0044]图19A是第5实施方式的永磁型旋转电机的截面图。
[0045]图19B是第5实施方式的变形例的截面图。
[0046]图20是第6实施方式的永磁型旋转电机的一部分分解的立体图。
[0047]图21是第6实施方式的变形例的截面图。
[0048]符号说明
[0049]10、100、200、300、300a、400、400a、500、500a 永磁型旋转电机；
[0050]12 基座；
[0051]12a、12b 长条孔；
[0052]14、16、28、32、32a、32b、33a、33b、34、34a、34b、35a、35b、68、210a、210b、320、321、506a、506b、514a、514b 支架；
[0053]14a ?14c 板部件；
[0054]18发电机；
[0055]20发电机用定子；
[0056]22发电机用转子；
[0057]24、102a、102b、204、310、310a、402、404、406a、408a、410a、512、512a、518 转子；
[0058]26a、26b、42、316a、316b、412、414、416a、418a、420a 圆板；
[0059]30、31、202、203、205 永磁体；
[0060]30a、30b、50a、50b 磁极；
[0061]31、51 角部；
[0062]36、38 连结板；
[0063]40、206、312、314、312a、314a、402a、404a、406、408、410、508、516 定子；
[0064]42a、254a ?254c 表面；
[0065]44、110 圆形开口部；
[0066]46紧固件；
[0067]48、520 电磁体；
[0068]50、522 铁芯；
[0069]52正磁线圈；
[0070]54逆磁线圈；
[0071]56 ?59 轴线；
[0072]60、106a、106b位置信息取得部；
[0073]62带缝隙板；
[0074]64、66、108a、108b、112a、114a 缝隙；
[0075]70、72光纤保持部；
[0076]74a,74b,80a,80b 光纤；
[0077]76a,82a 发光部；
[0078]76b、82b 受光部；
[0079]84,86发光元件；
[0080]88、90受光元件；
[0081]92电磁体控制部；
[0082]105A、202A、502 第 I 旋转机构；
[0083]105B、202B、504 第 2 旋转机构；
[0084]108 第 I 圆板；
[0085]112 第 2 圆板；
[0086]114 第 3 圆板；
[0087]116a ?116c、120a ?120c 长孔；
[0088]118a ?118c、122a ?122c 螺钉；
[0089]124旋转编码器；
[0090]202a ?202d 磁极面；
[0091]206、304、306 支承板；
[0092]208、308 旋转轴；
[0093]212a、212b、214a、214b、216a、216b 角部；
[0094]218a、218b 部分；
[0095]220基准位置；
[0096]302 框架；
[0097]318,326 隔离片；
[0098]322a、322b、324a、324b、412a、414a、416、418、420 支承板；
[0099]523 基准线；
[0100]524 外周环；
[0101]526 内周环。

【具体实施方式】
[0102]以下参照附图，对本发明的【具体实施方式】进行说明。
[0103]第I实施方式的结构
[0104]图1是第I实施方式的永磁型旋转电机10的立体图。图2是图1所示的永磁型旋转电机10的俯视图。图3是沿图2中II1-1II线的剖面图。图4是图2的左视图。
[0105]永磁型旋转电机10具有:设置有多个永磁体30的转子24 ;设置有多个电磁体48的定子40 ;用于取得永磁体30的位置信息的位置信息取得部60 ;电磁体控制部92(参照图5)。
[0106]在基座12的上部，在一侧固定有支架14，另一侧固定有支架16。支架14是在板部件14a的两侧连结板部件14b和板部件14c而成。另外，支架16为大致呈字母L字形的板部件。支架14用于支承发电机18的发电机用定子20及发电机用转子22的一端部。支架16用于支承发电机用定子20及发电机用转子22的另一端部。发电机用转子22安装在发电机用定子20的外周部，且能够相对其旋转。
[0107]在发电机用转子22的外周部连结有转子24。转子24包括两片圆板26a、26b和多个永磁体30。圆板26a、26b固定于发电机用转子22的外周部。永磁体30通过支架28被等间隔设置在圆板26a、26b之间的外周部的周向。设定各永磁体30,使2个磁极30a及30b (图3)中，位于转子24的外周侧的磁极30a全部为同一极性。例如，在永磁型旋转电机10中，将16个永磁体30设置在支架28上，并设定磁极30a的极性为S极。
[0108]另外，在基座12的上部固定有位于发电机18的两侧部上的支架32及支架34。支架32及支架34包括板部件32a、32b以及板部件34a、34b。支架32及支架34通过连结板36及连结板38支承构成定子40的圆板42。圆板42的一部分插入形成于基座12上的长条孔(pit)12a中。圆板42与转子24同轴，且相对于转子24接近支架16侧设置。发电机用转子22穿过形成在圆板42的中间部的圆形开口部44。
[0109]如图3所示，在位于圆板42的转子24侧的表面42a通过紧固件46将多个电磁体48固定。各电磁体48在圆板42的周向上等间隔设置。在本实施方式中，在表面42a设置8个电磁体48。安装在转子24的永磁体30与沿着圆周设置的电磁体48的内周侧对置设置。对于各电磁体48，正磁线圈52(第I电磁体线圈)和逆磁线圈54(第2电磁体线圈)被同轴卷绕在由磁性体所形成的I根铁芯50上。正磁线圈52设置在接近永磁体30的磁极30a的位置。逆磁线圈54设置在远离永磁体30的磁极30a的位置。铁芯50的两端的磁极50a、50b (参照图3)中，磁极50a接近永磁体30的磁极30a。连线铁芯50的磁极50a及磁极50b的磁极间的轴线56，相对于连线永磁体30的磁极30a及磁极30b的磁极间的轴线58以倾斜角度Θ倾斜。磁极50a侧在转子24的旋转方向R上倾斜的倾斜角度Θ，例如设定为0° ^ Θ ^ 20°，优选3°兰Θ兰20°的范围(参照图3)。角度Θ优选设定为，由电磁体48产生的相对于永磁体30的引力为最大时所形成的角度。正磁线圈52以使铁芯50的磁极50a与永磁体30的磁极30a呈相反极性的方式被励磁。逆磁线圈54以使铁芯50的磁极50a与永磁体30的磁极30a呈同一极性的方式被励磁。在永磁型旋转电机10中，设定由正磁线圈52产生的磁极50a的极性为N，由逆磁线圈54产生的磁极50a的极性为S。
[0110]在定子40和支架16之间设置有用于取得永磁体30相对于电磁体48的位置信息的位置信息取得部60(参照图2)。如图4所示，位置信息取得部60具有带缝隙板(slitplate) 62，该带缝隙板62被固定在发电机用转子22的外周部，并与转子24—体旋转。在带缝隙板62的外周侧形成有，与各永磁体30的位置相对应且呈圆弧状的多个外周缝隙64。另外，在带缝隙板62的内周侧形成有，与各永磁体30的位置相对应且呈圆弧状的多个内周缝隙66。外周缝隙64生成用于控制正磁线圈52开启/关闭的位置信息。内周缝隙66生成用于控制逆磁线圈54开启/关闭的位置信息。外周缝隙64及内周缝隙66被设定为如后述的图6所示的配置关系，即，得到控制正磁线圈52和逆磁线圈54开启/关闭的定时。因此，在永磁型旋转电机10中，与16个永磁体30的各位置对应形成16个外周缝隙64及16个内周缝隙66。
[0111]如图4所示，使由外周缝隙64的一端部64a到另一端部64b的长度为LI，带缝隙板62相对于中心P的旋转角为α。长度LI由旋转角α与由中心P到外周缝隙64的距离的乘积决定。另外，使由内周缝隙66的一端部66a到另一端部66b的长度为L2,带缝隙板62相对于中心P的旋转角为β。长度L2由旋转角β与由中心P到内周缝隙66的距离的乘积决定。由旋转角α 定义的外周缝隙64的长度LI，依据由控制正磁线圈52开启而产生的磁场对永磁体30吸引的时间而定。同样，由旋转角β定义的内周缝隙66的长度L2,依据由控制逆磁线圈54开启而产生的磁场对永磁体30排斥的时间而定。又有，外周缝隙64及内周缝隙66在相对于带缝隙板62的旋转方向R上，具有一部分重叠的范围Λ L12 (参照图6)。范围AL12为内周缝隙66的一端部66a和外周缝隙64的另一端部64b之间在旋转方向R上的距离。该重叠的范围AL12根据由控制逆磁线圈54开启到控制正磁线圈52关闭的时间而设定。又有，外周缝隙64及内周缝隙66在相对于带缝隙板62的旋转方向R上，设定有并不重叠而分离的范围AL21(参照图6)。范围AL21为内周缝隙66的另一端部66b和外周缝隙64的一端部64a之间在旋转方向R上的距离。该分离的范围AL21根据由控制逆磁线圈54关闭到控制正磁线圈52开启的时间而设定。
[0112]另外，位置信息取得部60具有连结于支架68的2组的光纤保持部70、72。光纤保持部70、72从两侧夹持带缝隙板62。光纤保持部70设置有，与外周缝隙64的位置相对应且对置设置的发光部76a和受光部76b。另外，光纤保持部72设置有，与内周缝隙66的位置相对应且对置设置的发光部82a和受光部82b。发光部76a及受光部76b和发光部82a及受光部82b设置在通过带缝隙板62的中心P的同一直线上。
[0113]图5为第I实施方式的永磁型旋转电机10的控制模块图。永磁型旋转电机10具有发光元件84、86、受光元件88、90以及电磁体控制部92。发光元件84、86将光通过光纤74a、80a供给到构成位置信息取得部60的发光部76a、82a上。受光元件88、90通过受光部76b,82b及光纤74b、80b接收穿过外周缝隙64和内周缝隙66的光。电磁体控制部92控制发光元件84、86和受光元件88、90。
[0114]电磁体控制部92，根据由受光元件88、90检测的光得到的永磁体30的位置信息，控制正磁线圈52及逆磁线圈54开启/关闭。这里，开启控制为，控制向正磁线圈52或逆磁线圈54的至少一方供给电流。另外，关闭控制为，控制向正磁线圈52或逆磁线圈54的至少一方断开电流。
[0115]第I实施方式的动作
[0116]本实施方式的永磁型旋转电机10，大致由上述的结构构成。下面，参照图6对该永磁型旋转电机10的动作进行说明。
[0117]图6是用于说明由永磁型旋转电机10的电磁体48产生的磁场的图。图6的坐标图的横轴表不永磁体30的位置。坐标图的纵轴表不电磁体48的铁芯50的磁极50a的磁场强度(绝对值)。由虚线表不的图形表不磁场强度Hn、Hs。Hn为,仅正磁线圈52被励磁时，铁芯50的磁极50a的磁场强度。Hs为,仅逆磁线圈54被励磁时,铁芯50的磁极50a的磁场强度。另外，实线所示的图形表示铁芯50的磁极50a的磁场强度H。磁场强度H根据以磁场强度Hn、Hs为主的磁场强度，以及由接近电磁体48的永磁体30感应的磁场强度而获得。由正磁线圈52在铁芯50的磁极50a上产生的磁场的极性，与永磁体30的磁极30a的极性相反。另外，由逆磁线圈54在铁芯50的磁极50a上产生的磁场的极性,与永磁体30的磁极30a的极性相同。在下面的说明中，使永磁体30的磁极30a的极性为S，使由正磁线圈52在铁芯50的磁极50a上产生的磁场的极性为N，并且使由逆磁线圈54在铁芯50的磁极50a上产生的磁场的极性为S。
[0118](I)步骤 I
[0119]首先，电磁体控制部92驱动发光兀件84、86发光。由发光兀件84、86输出的光,通过光纤74a、80a向位置信息取得部60的发光部76a、82a供给。在该状态下，转子24被施加沿着旋转方向R(参照图3)的旋转力，从而使转子24旋转。由发光部76a、82a发射出的光穿过带缝隙板62的外周缝隙64或内周缝隙66照射到受光部76b或受光部82b上。然后，照射到受光部76b或受光部82b上的光,通过光纤74b或80b向受光元件88或受光元件90供给，并且作为永磁体30的位置信息提供给电磁体控制部92。电磁体控制部92根据受光元件88或受光元件90所提供的位置信息，控制定子40的正磁线圈52或逆磁线圈54开启。在下面的说明中，首先对正磁线圈52进行开启控制。
[0120](2)步骤 2
[0121]控制正磁线圈52开启而供给电流时,铁芯50的磁极50a被励磁为N极。图6的(a)图表示，此时的永磁体30和电磁体48之间的位置关系。由正磁线圈52产生的磁场强度Hn，与正磁线圈52中流动的电流按比例逐渐变大。当铁芯50的磁极50a被励磁为N极时，由于永磁体30的磁极30a为S，使永磁体30和电磁体48之间作用吸引力。因此，永磁体30被电磁体48吸引，从而使转子24沿图3的旋转方向R旋转。
[0122]这里，电磁体48的轴线56相对于垂直于永磁体30的磁极30a的轴线58，其磁极50a侧在转子24的旋转方向R上以角度Θ倾斜。在此情形下，由铁芯50的磁极50a产生的引力，由分离的位置开始作用于永磁体30。因此，永磁体30能够在确保充足的吸引时间的状态下由电磁体48吸引，从而使转子24开始快速旋转。
[0123](3)步骤 3
[0124]永磁体30在被电磁体48吸引使转子24旋转，而接近电磁体48的铁芯50时，在带缝隙板62上形成的内周缝隙66的一端部66a设置在发光部82a和受光部82b之间。图6的(b)图表示此时的永磁体30和电磁体48之间的位置关系。由发光部82a供给的光穿过内周缝隙66照射到受光部82b。照射到受光部82b的光，通过光纤80b向受光元件90供给，并作为基于内周缝隙66的永磁体30的位置信息向电磁体控制部92供给。电磁体控制部92根据由受光元件90供给的位置信息，控制定子40的逆磁线圈54开启。
[0125]如图4及图6所示，外周缝隙64及内周缝隙66在带缝隙板62的旋转方向R上被设定具有一部分重叠的范围AL12。因此，在控制正磁线圈52关闭前，控制逆磁线圈54开启O
[0126]在控制正磁线圈52关闭前，控制逆磁线圈54开启的理由有两个。理由I为，由正磁线圈52得到对于永磁体30的充分地吸引力。理由2为，电磁体48的铁芯50的残余磁性在后述的A点处快速变为O。逆磁线圈54设置在比正磁线圈52远离永磁体30的位置。因此，由控制逆磁线圈54开启到由逆磁线圈54产生的磁力显现在铁芯50的磁极50a上的时间，晚于由控制正磁线圈52开启到由正磁线圈52产生的磁力显现在铁芯50的磁极50a的时间。因此，在控制正磁线圈52关闭前，控制逆磁线圈54开启的情况下，不会使由正磁线圈52产生的对永磁体30的吸引力急速衰减，从而能够有充足的时间吸弓I永磁体30。另夕卜，在控制正磁线圈52关闭时，由于逆磁线圈54已经被控制为开启，会使由正磁线圈52产生的铁芯50的残余磁性快速变为O。其结果，使永磁体30吸引铁芯50的力基本消失，使铁芯50失效(无作用力)，从而抑制齿槽转矩的产生。逆磁线圈54设置在比正磁线圈52远离永磁体30的位置。因此，如图6所示，控制正磁线圈52由开启到关闭的磁场强度Hn的上升，早于控制逆磁线圈54由开启到关闭的磁场强度Hs的上升。磁场强度Hn的下降和磁场强度Hs的下降相同。
[0127](4)步骤 4
[0128]在外周缝隙64的另一端部64b经过发光部76a和受光部76b之间时，由发光兀件84发出的光被阻断。此时，电磁体控制部92控制正磁线圈52关闭。在此情形下，即使控制正磁线圈52关闭，铁芯50也会残留磁性，因此磁极50a的极性还是为N极。然而，由于逆磁线圈54已经被控制为开启，铁芯50的残留磁性在由逆磁线圈54产生的相反方向的磁场作用下会快速转化为O。其结果，铁芯50在图6所示的A点失效，为不吸引永磁体30的状态。图6的(c)图表示此时的永磁体30和电磁体48之间的位置关系。
[0129]永磁体30由图6的(C)图位置移动时,铁芯50的磁极50a的极性,通过逆磁线圈54的磁场由残留磁性为O的状态快速形成为S极。当铁芯50的磁极50a被励磁为S极时，由于永磁体30的磁极30a为S极，因此使永磁体30和电磁体48的铁芯50之间作用排斥力。永磁体30与电磁体48相排斥，从而使转子24沿图3的旋转方向R旋转。因此，从使电磁体48失效状态开始,转子24因在永磁体30和电磁体48的铁芯50之间产生的排斥力而被施加旋转力矩，因此，能够抑制转子24的齿槽转矩，增加转子24的转速。
[0130](5)步骤 5
[0131]然后，转子24在由逆磁线圈54的磁场产生的排斥力的作用下旋转规定角度。图6的(d)图表示此时的永磁体30和电磁体48之间的位置关系。在此情形下，电磁体48被设定，其铁芯50的轴线56相对于永磁体30的轴线58倾斜角度Θ。因此，电磁体48中在由逆磁线圈54产生的磁场强度Hs最大时,永磁体30的旋转方向R的后方的角部31最接近磁极50a的角部51。在铁芯50的角部51和永磁体30的角部31最接近时，永磁体30和电磁体48之间的磁力最强。因此，永磁体30受到来自电磁体48的最大排斥力的作用，而使转子24旋转。接下来，当内周缝隙66的另一端部66b经过发光部82a和受光部82b之间时，由发光元件86发出的光被遮断。这时，电磁体控制部92控制逆磁线圈54关闭。
[0132](6)步骤 6
[0133]在控制逆磁线圈54关闭后，在由逆磁线圈54产生的铁芯50的残余磁性变为O前，使外周缝隙64的一端部64a经过发光部76a和受光部76b之间。因此，由发光兀件84发出的光，由受光元件88接收。电磁体控制部92控制正磁线圈52再次开启，使铁芯50的磁极50a的极性被励磁为N极，而重复进行吸引永磁体30的动作。在此情形下，电磁体控制部92在控制逆磁线圈54关闭后控制使正磁线圈52开启，由此能够最大限度的利用由逆磁线圈54产生的排斥力，而能够使转子24旋转。
[0134]永磁型旋转电机10通过重复进行上述的步骤I?6，能够在抑制齿槽转矩的状态下使转子24旋转，从而能够在短时间内达到规定的转速。即，转子24在电磁体48的吸引力作用下吸引永磁体30而旋转。接下来，在永磁体30接近电磁体48的规定位置的时刻，电磁体48的残余磁性为0，而形成电磁体48和永磁体30之间无吸引力作用的失效状态。因此，转子24不会受到由吸引力产生的转矩变动的影响，在此时刻下，在转子24上不会产生齿槽转矩。然后，由逆磁线圈54使电磁体48极性反转而产生排斥力，转子24在该排斥力作用下被排斥，而在使旋转力增加状态下继续旋转。其结果，转子24能够快速达到所期望的转速。
[0135]另外，由于连结于转子24的发电机用转子22随着转子24的旋转而旋转，因此，发电机18能够从发电机用定子20输出电力。
[0136]在此情形下，在永磁型旋转电机10中，由于能够有效利用在永磁体30内存储的磁能而使转子24旋转，因而能够从发电机18得到比供给至电磁体48的电力更多的电力。另夕卜，在永磁型旋转电机10中,在发电机18开始发电后,将由发电机18输出的电力的一部分向电磁体48供给。因此，永磁型旋转电机10不需从外部供给电力，就能够继续作旋转动作。
[0137]第2实施方式的结构
[0138]图7是第2实施方式的永磁型旋转电机100的立体图。图8是图7所示的永磁型旋转电机100的俯视图。在以下的说明中，与第I实施方式的永磁型旋转电机10相同的结构单元，用相同的参照符号表示，在此省略对其进行详细说明。
[0139]第I实施方式的永磁型旋转电机10具有转子24、定子40及由位置信息取得部60形成的一组旋转机构。与此相对地，第2实施方式的永磁型旋转电机100具有第I旋转机构105A和第2旋转机构105B这两组旋转机构。第I旋转机构105A包括转子102a、定子104a及位置信息取得部106a。第2旋转机构105B包括转子102b、定子104b及位置信息取得部106b。转子102a、102b与转子24的结构相同。另外，定子104a、104b与定子40的结构相同。又有，位置信息取得部106a、106b与位置信息取得部60的结构相同。
[0140]第I旋转机构105A设置在支架14侧。转子102a固定于发电机18的发电机用转子22，并与发电机用转子22—起旋转。定子104a在其圆形开口部44内贯通有发电机用转子22，并由支架33a、35a经由连结板36、38固定在基座12上。定子104a的一部分插入形成于基座12上的长条孔12a中。位置信息取得部106a，其带缝隙板62固定在发电机用转子22上，并取得安装在转子102a上的永磁体30相对于设置在定子104a上的多个电磁体48的位置信息。第2旋转机构105B设置在支架16侧。定子104b由支架33b、35b经由连结板36、38固定在基座12上。定子104b的一部分插入形成于基座12上的长条孔12b中。位置信息取得部106b，其带缝隙板62固定在发电机用转子22上，并取得安装在转子102b上的永磁体30相对于设置在定子104b上的多个电磁体48的位置信息。
[0141]如图7及图8所示，设置在转子102a上的永磁体30和设置在转子102b上的永磁体30，在转子102a及转子102b的旋转方向R上以相位差Λ偏离设置。另外，设置在定子104a上的电磁体48和设置在定子104b上的电磁体48在旋转方向R上设置在相位差为O的相同的位置。S卩，设置在转子102a、102b上的永磁体30和设置在定子104a、104b上的电磁体48之间的配置关系设定为:定子104a的电磁体48的磁极50a的残余磁性变为O时的定时，与定子104b的电磁体48的磁极50a的残余磁性变为O时的定时不同。相位差Δ优选设定为，使转子102a的永磁体30位于转子102b的两个永磁体30的中间的位置。
[0142]第2实施方式的动作
[0143]接下来，对永磁型旋转电机100的动作进行说明。
[0144]图9是用于说明第2实施方式的永磁型旋转电机100的电磁体48产生的磁场。由虚线表示的磁场强度Hna、Hsa表示，由定子104a的电磁体48的正磁线圈52及逆磁线圈54产生的在铁芯50的磁极50a处的磁场强度(绝对值)。另外，由虚线表不的磁场强度Hnb、Hsb表示，由定子104b的电磁体48的正磁线圈52及逆磁线圈54产生的在铁芯50的磁极50a处的磁场强度(绝对值)。又有，由实线表示的磁场强度Ha、Hb表示根据以磁场强度Hna,Hsa为主的磁场强度，和由接近的永磁体30感应的磁场强度，而得到的铁芯50的磁极50a的磁场强度(绝对值)。
[0145]转子102a及定子104a的旋转动作与转子102b及定子104b的旋转动作与第I实施方式的永磁型旋转电机10的情况相同。不同点为，定子104a的电磁体48的残余磁性变为O而失效时的永磁体30的位置为A点，定子104b的电磁体48的残余磁性变为O而失效时的永磁体30的位置为B点，该A点和B点的位置不同。
[0146]在此情形下，由于在A点处定子104a的电磁体48的残余磁性变为0，因此不会对一方的转子102a作用旋转力矩，但对另一方的转子102b作用由定子104b的电磁体48的正磁线圈52产生的吸引力。另外，由于在B点处定子104b的电磁体48的残余磁性变为0，因此不会对另一方的转子102b作用旋转力矩，但对一方的转子102a作用由定子104a的电磁体48的逆磁线圈54产生的排斥力。因此，转子102a和转子102b中总有一方被作用旋转力矩。其结果，转子102a或转子102b的齿槽转矩能够被进一步降低，而且能够得到更有效的旋转力矩。
[0147]转子102a、102b的永磁体30的间隔会对电磁体48和永磁体30之间的吸引力及排斥力产生较大影响。当永磁体30的间隔过宽时，电磁体48和永磁体30之间的距离变大，因此不能够充分地作用吸引力及排斥力。另外，当永磁体30的间隔过窄时，受到正磁线圈52的吸引力作用的永磁体30会过于接近正磁线圈52，因此不能够得到充分的由吸引力吸引的时间。
[0148]永磁型旋转电机100中，将永磁体30分散到2个转子102a、102b上，由此能够扩大各转子102a、102b上永磁体30的间隔。因此，各旋转机构中，能够确保由电磁体48的吸引力吸引各永磁体30的充足的时间，并且能够得到使转子102a、102b有效地旋转的充足的吸引力。另外，旋转机构通过各转子102a、102b相互补充旋转力，因此能够容易地控制转速。
[0149]位置信息取得部的变形例
[0150]图10是用于说明构成位置信息取得部60、106a、106b的带缝隙板62的变形例的图。
[0151]带缝隙板106包括第I圆板108、第2圆板112及第3圆板114。第2圆板112的外周径与第I圆板108相同，且在第2圆板112的中间部具有圆形开口部110。第2圆板112与第I圆板108重叠。第3圆板114安装于第2圆板112的圆形开口部110。在第I圆板108形成正磁线圈52用的缝隙108a及逆磁线圈54用的缝隙108b。在第2圆板112形成正磁线圈52用的缝隙112a。在第3圆板114形成逆磁线圈54用的缝隙114a。
[0152]第2圆板112通过螺钉118a?118c经由长孔116a?116c与第I圆板108连结。因此，通过调整第I圆板108和第2圆板112之间的重叠的角度，能够容易地调整缝隙108a、112a所形成的光通过区域的弧的长度。同样地，第3圆板114通过螺钉122a?122c经由长孔120a?120c与第I圆板108连结。因此，通过调整第I圆板108和第3圆板114之间的重叠的角度，能够容易地调整由缝隙108b、114a所形成的光通过区域的弧的长度。
[0153]电磁体控制部92使用由缝隙108a、112a形成的光通过区域，控制正磁线圈52。另夕卜，电磁体控制部92使用由缝隙108b、114a形成的光通过区域间的遮光区域，控制逆磁线圈54。当然，正磁线圈52及逆磁线圈54的控制，也可使用带缝隙板106的光通过区域或者遮光区域中的任意一个进行。
[0154]通过如图10所示形成带缝隙板106，能够容易地进行永磁型旋转电机10、100的形式变更，以及控制正磁线圈52或逆磁线圈54开启/关闭的定时调整。
[0155]图11是用于说明永磁型旋转电机10、100的控制模块的变形例的图。该控制模块表示使用旋转编码器124 (位置信息取得部)的情况，作为位置信息，该旋转编码器124取得转子24、102a、102b的旋转位置的信息。电磁体48根据由旋转编码器124取得的转子24、102a、102b相对于基准位置的旋转角度，即永磁体30相对于电磁体48的位置信息，进行开启/关闭控制。
[0156]另外，电磁体48的开启/关闭控制，也能够根据预先设定的定时数据进行。即，电磁体控制部92预先测量转子24、102a、102b的转速和控制电磁体48开启/关闭的定时数据之间的关系，并存储该关系。接下来，电磁体控制部92根据由旋转编码器124检测的旋转位置信息计算转速，并根据与此时的转速相对应的定时数据控制电磁体48开启/关闭。由此，按照电磁体48和永磁体30在实际上的位置关系所得到的正确的定时，电磁体控制部92能够控制永磁体30开启/关闭。
[0157]第3实施方式的结构
[0158]图12是第3实施方式的永磁型旋转电机200的立体图。图13是图12所示的永磁型旋转电机200的俯视图。图14是沿图13的X IV -X IV线剖切的截面图。图15A是在第3实施方式的永磁型旋转电机200上使用的永磁体202的立体图，图15B是用于说明永磁体202的侧面的图。在以下的说明中，与第I实施方式的永磁型旋转电机10相同的构成单元，用相同的参照符号表示，在此省略对其进行详细说明。
[0159]永磁型旋转电机200具有设置多个永磁体202的转子204和设置多个电磁体48的定子206。转子204通过旋转轴208支承且能旋转。旋转轴208，其两端部通过支架210a、210b支承。在旋转轴208的端部连结有用于检测转子204的旋转角度的旋转编码器124。
[0160]各电磁体48如图14所示，设定为使铁芯50的轴线56穿过转子204的旋转轴208的中心。
[0161]永磁体202形成为大致的台形形状。各永磁体202被设定其与铁芯50的磁极50a对置的磁极的极性全部相同。另外，设定永磁体202的角部212a、212b之间的长度为M1，设定角部214a、214b之间的长度为M2，并设定角部216a、216b之间的长度为M3。长度Ml?M3之间的关系设定为，M2 > Ml > M3。因此，永磁体202的与铁芯50对置的角部214a及216a之间的磁极面202a，和与铁芯50对置的角部212a及214a之间的磁极面202c，相对于铁芯50倾斜设置。角部214b及角部216b之间的磁极面202b和角部212b及角部214b之间的磁极面202d，与磁极面202a、202c的情况一样倾斜设置。如图15A、图15B所示，由上述形状形成的永磁体202，其磁力由磁极间的长度M3较短的角部216a、216b侧朝磁极间的长度M2较长的角部214a、214b侧逐渐增强。因此，永磁体202的磁力在接近角部214a、214b的由虚线表示的部分218a、218b处最强。
[0162]永磁体202 的尺寸，例如为，Ml = 35mm, M2 = 45mm, M3 = 25mm, M4 = 17mm, M5 =25mm。永磁体202以角部216a、216b侧的面作为转子204的旋转方向R侧的方式，固定在转子204上。因此，与电磁体48的铁芯50对置的永磁体202的磁极的磁极面202a，随着转子204的旋转而逐渐接近铁芯50。
[0163]第3实施方式的动作
[0164]接下来，对永磁型旋转电机200的动作进行说明。在以下的说明中，永磁体202中，设定电磁体48侧的磁极面202a的极性为S，远离电磁体48的磁极面202b的极性为N(参照图14)。另外，永磁型旋转电机200通过图11所示的控制电路控制。
[0165]图16是用于说明永磁型旋转电机200通过电磁体48产生的磁场的图，其与图6所示的第I实施方式的磁场的特征相同。图16的图表的横轴表示由旋转编码器124检测的转子204的基准位置220(参照图14)开始的旋转角度Φ，并对应于永磁体202相对于电磁体48的旋转位置。
[0166](I)步骤 I
[0167]转子204被施加来自外部的沿旋转方向R的旋转力，开始旋转。通过旋转编码器124检测出转子204从基准位置220开始的旋转角度Φ。
[0168](2)步骤 2
[0169]接下来，与第I实施方式的步骤2相同，转子204旋转。即，旋转编码器124检测出转子204从基准位置214开始旋转的角度Φ 1，并且在电磁体48和永磁体202形成为图16(a)所不的位置关系时，电磁体控制部92控制电磁体48的正磁线圈52开启。控制正磁线圈52开启时，铁芯50的永磁体202侧的磁极50a被励磁为N极。因此，电磁体48吸引永磁体202，从而使转子204沿图12及图14的旋转方向R旋转。
[0170]这里，由于永磁体202的与铁芯50对置的磁极面202a倾斜设置，使铁芯50和永磁体202在旋转方向R侧的角部216a之间远离设置。因此，电磁体48吸引永磁体202的时间变长，并在这期间会对转子204施加充分的旋转力。
[0171]另外，如图15B的磁力线222a、222b所示的那样，永磁体202的角部216a、216b之间的长度M3短于角部212a、212b之间的长度Ml。因此，角部216a、216b侧的磁力弱于角部212a、212b侧的磁力。因此，电磁体48基本不会受到永磁体202的磁极面202b侧的磁极(极性N)所产生的排斥力的影响，从而能够有效地吸引永磁体202。
[0172](3)步骤 3
[0173]与第I实施方式的步骤3相同，由旋转编码器124检测出转子204从基准位置214开始旋转角度Φ 2,并且电磁体48和永磁体202形成为图16(b)所不的位置关系时，电磁体控制部92控制逆磁线圈54开启。接下来，在使转子204旋转规定角度后，电磁体控制部92控制正磁线圈52关闭。此时，永磁体202的磁极面202a的磁力由角部216a向角部214a侧逐渐增强，而在接近角部214a的部分218a(参照图15A)处最强。因此，电磁体48通过接近永磁体202而逐渐增强的磁力，吸引永磁体202。其结果，转子204被施加充分的旋转力。
[0174](4)步骤 4
[0175]与第I实施方式的步骤4相同，转子204从基准位置214开始旋转角度Φ3，在图16(c)所示的位置关系的时刻，铁芯50的残余磁性通过由逆磁线圈54产生的相反方向的磁场儿被消磁为O。其结果，电磁体48在图16所示的A点失效，而形成为不吸引永磁体202的状态。此时，永磁体202的角部214a位于与电磁体48的轴线56大致一致的位置。
[0176](5)步骤 5
[0177]接下来，与第I实施方式的步骤5相同，电磁体48的铁芯50的磁极50a的极性通过逆磁线圈54的磁场作用，快速形成为S极。此时，与产生最大磁力的部分218a较近的永磁体202的角部214a接近铁芯50。因此，永磁体202受到来自电磁体48的较强排斥力的作用。另外，当永磁体202的角部214a穿过铁芯50的轴线56时，在与磁极面202a相反的方向上倾斜的永磁体202的S极的磁极面202c与铁芯50对置。在此情形下，由电磁体48产生的排斥力，为经由磁极面202c将永磁体202向旋转方向R上按压的力。因此，永磁体202通过电磁体48的排斥力被施加沿旋转方向R的较强的力。
[0178](6)步骤 6
[0179]与第I实施方式的步骤6相同，由旋转编码器124检测出转子204从基准位置220开始旋转的角度Φ 4,并且电磁体48和永磁体202形成为图16(d)所不的位置关系时，电磁体控制部92控制电磁体48的逆磁线圈54关闭。然后，转子204反复进行由步骤I开始的处理，而继续作旋转动作。
[0180]第4实施方式的结构
[0181]图17A是第4实施方式的永磁型旋转电机300的立体图，图17B是用于说明图17A的电磁体48及永磁体202、203的设置的图。图18A是沿图17A的X VD1-X VDI线剖切的截面图。在以下的说明中，与第3实施方式的永磁型旋转电机200相同的构成单元，用相同的参照符号表示，在此省略对其的详细说明。
[0182]永磁型旋转电机300具有呈矩形状的框架302。在框架302的最下部固定有支承板304，在框架302的最上部固定有支承板306。在支承板304、306上支承呈竖直状态设定的旋转轴308的上下两端部。在旋转轴308的上端部连结用于检测旋转轴308的旋转角度的旋转编码器124。
[0183]永磁型旋转电机300具有转子310、设置在转子310上下位置的定子312、314。转子310具有2片圆板316a、316b和多个电磁体48。经由多个隔离片318连结的圆板316a、316b，其中心部被固定于旋转轴308，在水平面内旋转。多个电磁体48经由支架320设置在圆板316a、316b的上下位置。各电磁体48以其铁芯50设置为水平状态下，等间隔设置在圆板316a、316b的旋转方向。铁芯50的轴线56 (参照图17B)穿过转子310的旋转轴308的中心。在本实施方式中，在圆板316a的上侧设置有8个电磁体48，在圆板316b的下侧设置有8个电磁体48。
[0184]定子312、314具有矩形状的支承板322a、322b、324a、324b和多个永磁体202、203。永磁体203与永磁体202具有相同的形状(参照图15A、图15B)。永磁体202设置在转子310的内周侧，永磁体203设置在转子310的外周侧。经由多个隔离片326连结的支承板322a、322b、324a、324b固定在框架302。永磁体202、203经由支架321被设置在支承板322b的下侧及支承板324a的上侧。如图17B所示，永磁体202、203分别与铁芯50两端的磁极50a、50b对置设置。在本实施方式中，16个永磁体202在电磁体48的磁极50a侧等间隔设置，16个永磁体203在磁极50b侧等间隔设置。
[0185]在转子310的旋转方向R上相邻的各永磁体202、203被设定为与电磁体48的铁芯50对置的磁极极性不同。即，与铁芯50的一方的磁极50a对置的永磁体202的磁极面202a,202b的极性依次设定为S极、N极、S极、N极、…。另外，对于与铁芯50的另一方的磁极50b对置的永磁体203,设定其磁极面202a、202b的极性与磁极50a侧的永磁体202相反，即依次为N极、S极、N极、S极、…。设置在支承板322b的下侧的永磁体202、203和设置在支承板324a的上侧的永磁体202、203，与第2实施方式的永磁型旋转电机100的情况相同，在电磁体48的旋转方向R上以相位差Λ偏离设置。在图18Α中，设置在定子314上的永磁体202用虚线表示。
[0186]第4实施方式的动作
[0187]接下来，对永磁型旋转电机300的动作进行说明。在电磁体48的磁极50a、50b上产生的磁场强度和永磁体202、203的位置及控制电磁体48的开启/关闭的定时，与图16所示的第3实施方式的情况相同。
[0188]具有电磁体48的转子310被由外部施加沿旋转方向R的旋转力，而开始旋转。接下来，电磁体控制部92控制电磁体48的正磁线圈52开启，使电磁体48被永磁体202、203吸引而使转子310旋转。根据电磁体48的铁芯50的一方的磁极50a和S极与磁极50a对置的永磁体202之间作用的磁力使转子310的旋转动作，除了电磁体48侧相对于永磁体202旋转的特征点以外，其他的与第3实施方式的情况相同。
[0189]另一方面，电磁体48的铁芯50的另一方的磁极50b的极性为与一方的磁极50a相反的极性。在一方的永磁体202的S极与磁极50a相对时，另一方的永磁体203的N极与铁芯50的磁极50b相对。因此，对于电磁体48，在其铁芯50的双方的磁极50a、50b上被施加来自2个的永磁体202、203的吸引力及排斥力。其结果，转子310被施加第3实施方式的永磁型旋转电机200的大致2倍的旋转力而旋转。
[0190]另外，由与电磁体48的铁芯50 —方的磁极50a相对的永磁体202产生的磁力线，经由铁芯50导向与另一方的磁极50b相对的永磁体203。在此情形下，铁芯50的磁束密度，由于为永磁体202、203的磁力线加上由电磁体48生成的磁力线，从而大幅增加。其结果，电磁体48被施加更强的吸引力，从而使转子310被施加的旋转力进一步增大。
[0191]另外，在转子310的旋转方向R上邻接的永磁体202的磁极被设定为不同的极性。例如，电磁体48的铁芯50的磁极50a的极性为N极的情况下，电磁体48受到来自位于旋转方向R的下游侧的N极的永磁体202的排斥力的作用，而且还受到来自位于旋转方向R的上游侧的邻接的S极的永磁体202的吸引力作用。因此，电磁体48由于同时受到来自旋转方向R上邻接的多个永磁体202的排斥力及吸引力的作用而旋转，从而能够高效旋转。同样地，电磁体48由于同时受到来自旋转方向上邻接的多个永磁体203的排斥力及吸引力的作用而能够高效地旋转。
[0192]电磁体控制部92可根据与电磁体48相对的极性相同的永磁体202、203的旋转位置控制电磁体48的开启/关闭的定时。例如，电磁体控制部92，可仅考虑在设置于定子312的永磁体202、203中的与电磁体48的铁芯50相对为S极的永磁体202、203的旋转位置，而控制电磁体48的开启/关闭。因此，电磁体控制部92能够延长开启/关闭控制的时间间隔，从而容易进行控制。
[0193]设置在转子310的下侧的电磁体48和设置在定子314上的永磁体202、203之间的动作，与上述的情况相同。在此情形下，设置在下侧的定子314上的永磁体202、203相对于设置在上侧的定子312上的永磁体202、203，在转子310的旋转方向上偏离相位差Λ设置。因此，与第2实施方式的情况相同，在设置在上部的电磁体48失效时，由于设置在转子310下部的电磁体48受到来自永磁体202、203的旋转力的作用，从而使转子310继续高效地旋转。
[0194]在第4实施方式中，电磁体48固定在转子310上，并使电磁体48侧相对于永磁体202,203旋转。因此，电磁体48和永磁体202、203之间的位置关系不需进行严格的设定，就可根据电磁铁48和永磁体202、203之间的位置关系调整控制各电磁体48开启/关闭的定时。
[0195]第4实施方式的变形例
[0196]图18Β是第4实施方式的变形例的截面图。该变形例的永磁型旋转电机300a和图18A所示的永磁型旋转电机300之间的不同点为，将电磁体48固定在上、下的定子312a、314a上，另一方面，将永磁体202、203固定在转子310a上。在该永磁型旋转电机300a中，固定在转子310a上的永磁体202、203相对于固定在定子312a、314a上的电磁体48旋转。
[0197]第5实施方式
[0198]图19A是第5实施方式的永磁型旋转电机400的截面图。在第4实施方式的永磁型旋转电机300 (参照图18A)中，将电磁体48的铁芯50的轴线56设置为水平状态，而且将永磁体202、203的磁极间的方向设置为水平状态。与此相对地，在永磁型旋转电机400中，将电磁体48的铁芯50的轴线56设置为竖直状态，而且将永磁体202、203、205的磁极间的方向设置为竖直状态的电磁体48的上、下方向。永磁体205与永磁体202、203的形状相同。在以下的说明中，与第4实施方式的永磁型旋转电机300相同的构成单元，用相同的参照符号表示，在此省略对其进行详细说明。
[0199]永磁型旋转电机400具有2组的转子402、404和设置在转子402、404的上、下侧及转子402,404之间的3组的定子406、408、410。转子402,404具有圆板412,414和多个电磁体48。圆板412、414，其中心部固定于旋转轴308，并在水平面内旋转。各电磁体48以其铁芯50的轴线56在竖直状态下等间隔设置在各圆板412、414的旋转方向。在本实施方式中，在各圆板410、412上设置有8个电磁体48。
[0200]定子406、408、410具有矩形状的支承板416、418、420和多个永磁体202、203、205。支承板416、418、420固定在框架302上。永磁体202、203、205设置在各支承板414、416、418上。永磁体202、203、205设置在电磁体48的铁芯50的轴线56穿过的圆周上。永磁体202、203、205以其各磁极面202a、202b与铁芯50的两端的磁极50a、50b相对的方式设置。在本实施方式中，16个永磁体202、203、205分别以等间隔设置于各定子406、408、410。
[0201]在定子406上邻接设置的永磁体202，其转子402侧的磁极面202a、202b的极性在转子402的旋转方向上以S极、N极、S极、N极、…的顺序设定。另外，在定子408上邻接设置的永磁体203，其位于转子402侧的磁极面的极性设定为与永磁体202相反的极性。同样地，在定子410上邻接设置的永磁体205,其转子404侧的磁极面的极性设定为与永磁体203相反的极性。
[0202]上述结构的永磁型旋转电机400与永磁型旋转电机300同样，通过电磁体48的铁芯50的两端部的磁极50a、50b和永磁体202、203、205之间的吸引力及排斥力的作用，使转子402、404以旋转轴308为中心旋转。在永磁型旋转电机400中，由于旋转轴308设置为竖直状态，因此不会受到电磁体48及圆板412、414的重量的影响，而能够容易地使转子402、404旋转。
[0203]第5实施方式的变形例
[0204]图19B是第5实施方式的变形例的截面图。该变形例的永磁型旋转电机400a和图19A所示的永磁型旋转电机400之间的不同点为，电磁体48固定在构成定子402a、404a的支承板412a、414a上，另一方面，永磁体202、203、205固定在构成转子406a、408a、410a的圆板416a、418a、420a上。在该永磁型旋转电机400a中，设置永磁体202、203、205的转子406a、408a、410a相对于设置有电磁体48的定子402a、404a旋转。
[0205]第6实施方式的结构
[0206]图20是第6实施方式的永磁型旋转电机500的一部分的分解的立体图。永磁型旋转电机500具有第I旋转机构502和第2旋转机构504。
[0207]第I旋转机构502具有:定子508，其呈圆板状，并经由支架506a、506b固定在未图示的安装部上?’转子512，其以旋转轴510为中心旋转。同样地，第2旋转机构504具有:定子516，其呈圆板状，并经由支架514a、514b固定在未图示的安装部上；转子518，其以旋转轴510为中心旋转。在旋转轴510的端部连结用于检测转子512、518的旋转角度的旋转编码器124。
[0208]在第I旋转机构502的定子508上设置有多个电磁体520。电磁体520具有呈大致V字形弯折的铁芯522。与第I实施方式的电磁体48相同，铁芯522在其一端侧卷绕正磁线圈52，在其另一端侧卷绕逆磁线圈54。对于电磁体520，其以铁芯522的2根轴线522a、522b的方向相对于穿过旋转轴510的中心的基准线523在转子512的旋转方向R上以角度及角度Θ2倾斜的状态下，等间隔设直。角度Θ1、Θ2，例如为，O = Θ I = 20 ，O。含Θ 2 ^ 20°的范围，优选为，3。含Θ I兰20。，3。含Θ 2兰20。的范围。
[0209]第I旋转机构502的转子512具有外周环524及内周环526。在外周环524及内周环526上，在旋转方向R上等间隔设置与第I实施方式相同的圆形的多个永磁体30、31。对于设置在外周环524上的永磁体30的磁极和设置在内周环526上的永磁体31的磁极，设置其相对的磁极的极性相反。另外，在外周环524及内周环526上邻接设置的各永磁体30,31的磁极的极性，与图17B中所示的第4实施方式的情况相同，依次设置为S极、N极、S极、N极、…的相互相反的极性。定子508的电磁体520在将定子508安装在转子512上时设置在外周环524及内周环526之间。永磁体30和永磁体31分别与电磁体520的铁芯522的两端部对置。
[0210]第2旋转机构504与第I旋转机构502具有相同的结构。不同点在于，设置在转子518上的永磁体30、31的位置，相对于设置在第I旋转机构502的转子512上的永磁体30、31，在旋转方向R上偏离相位差Λ设置。
[0211]第6实施方式的动作
[0212]接下来，对永磁型旋转电机500的动作进行说明。
[0213]第I旋转机构502的转子512及第2旋转机构504的转子518被施加来自外部的沿旋转方向R的旋转力，而开始旋转。
[0214]在控制第I旋转机构502的电磁体520的正磁线圈52开启时，通过转子512的内周环526侧的铁芯522产生的磁力，吸引内周环526的永磁体31。另外，在铁芯522的外周环524侧产生相反极性的磁力，并通过该磁力吸引外周环524的永磁体30。在此情形下，电磁体520的铁芯522在转子512的旋转方向R上呈大致V字形弯折。因此，铁芯522相对于设置在铁芯522的两端部上的永磁体30、31呈倾斜的状态。该配置关系与图3所示的第I实施方式的电磁体4 8的铁芯50和永磁体30之间的配置关系相同。即，通过弯折铁芯522,使铁芯522的磁极和永磁体30、31的磁极远离,从而能够确保电磁体520吸引永磁体30、31的充足的时间。其结果，电磁体520吸引永磁体30、31而能够向转子512施加充足的旋转力。
[0215]第2旋转机构504的动作与第I旋转机构502的动作相同。在此情形下，构成第2旋转机构504的转子518的永磁体30、31相对于第I旋转机构502的永磁体30、31，在旋转方向R上偏离相位差Δ设置。因此,与第4实施方式的情况相同,对于第2旋转机构504,在使第I旋转机构502的电磁体520失效时，第2旋转机构504的电磁体520对永磁体30、31施加吸引力或排斥力，而使第2旋转机构504继续高效旋转。
[0216]第6实施方式的变形例
[0217]图21为第6实施方式的变形例的截面图。在该变形例的永磁型旋转电机500a中，与第I实施方式相同的多个电磁体48设置在图20的定子508、516上。另外,各电磁体48设定在转子512a的旋转方向R上以规定角度Θ3倾斜。另外，设置在转子512a的外周环524a上的永磁体30相对于设置在内周环526a上的永磁体31在旋转方向R上偏移角度Λ。
[0218]在上述结构的永磁型旋转电机500a的情况下，由于永磁体30和电磁体48的铁芯50充分的分离设置，因此与永磁体30和电磁体520之间的配置关系一样，能够确保充足的吸引时间，使转子512a旋转。另一方面，永磁体31和电磁体48的铁芯50之间的距离短于外周环524a与铁芯50之间的距离，但在转子512a上施加同样的由吸引力产生的旋转力。
[0219]另外，在永磁型旋转电机500a中，设定永磁体30和永磁体31之间的位置在电磁体48的倾斜方向上偏离对应于角度δ的距离。通过上述设定，使永磁体30、31能够同时通过电磁体48的铁芯50的两端部。在此情形下，电磁体控制部92，能够使在电磁体48的两端部产生的吸引力及排斥力的定时同步，从而能够使转子512a高效地旋转。
[0220]本发明中并不局限于上述的实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内，可以有各种变形/更改。
[0221 ] 例如，在永磁型旋转电机10、100、200中，电磁体48设置在转子24、102a、102b,204的外周侧，但并不局限于此，也可使电磁体及转子的一方设置在外周侧，另一方设置在内周侦U。因此，转子24、102a、102b、204也可设置在电磁体48的外周侧。
[0222]另外，在永磁型旋转电机10、100、200、500、500a中，将电磁体48、520固定，并使永磁体30、31、202旋转，但并不局限于此，也可使电磁体及转子相对旋转。因此，例如，也可将永磁体30、31、202固定，使电磁体48、520旋转。
[0223]另外，对于电磁体48，使正磁线圈52接近永磁体30、202设置，并使逆磁线圈54远离永磁体30、202设置，但并不局限于此，也可以使正磁线圈52远离永磁体30、202设置，并使逆磁线圈54接近永磁体30、202设置。在此情形下，在铁芯50上由正磁线圈52产生的磁场迟于由逆磁线圈54产生的磁场。因此，控制逆磁线圈54开启的定时，较图6所示的情况更接近控制正磁线圈52关闭的定时设置。另外，控制正磁线圈52开启的定时，较图6所示的情况更接近控制逆磁线圈54关闭的定时设定。例如，设定外周缝隙64及内周缝隙66的重叠的范围AL12较图6所示的情况更短。另外，设定外周缝隙64及内周缝隙66的分离的范围Λ L21较图6所示的情况更短。通过上述设定，控制正磁线圈52及逆磁线圈54的开启/关闭的定时，能够通过将逆磁线圈54设置在永磁体30、202侧而进行调整。对于定时的调整，除了通过外周缝隙64及内周缝隙66进行调整外，也可通过由旋转编码器124检测旋转角度来进行调整。
[0224]另外，对于电磁体48、520，将2组的线圈在铁芯50、522的相同位置双层卷绕，并通过控制使向各线圈供给的电流的方向为相反，能够使正磁线圈52及逆磁线圈54在铁芯50、522上的位置相同。通过上述结构，能够避免在由正磁线圈52及逆磁线圈54生成磁场时，生成定时发生偏差。
[0225]另外，在永磁型旋转电机10、100中，使电磁体48的铁芯50的轴线56相对于永磁体30的轴线58在转子24的旋转方向R上倾斜角度Θ，但并不局限于此，也可使永磁体30的轴线58在转子24的旋转方向R上倾斜角度Θ。
[0226]另外，在永磁型旋转电机10、100、200中，铁芯50也可由永磁体构成。在此情形下，设定由永磁体形成的铁芯50的磁极50a的极性与构成转子24、102a、102b、204的永磁体30,202的对置磁极的极性相反，由此能够增加由电磁体48的铁芯50产生的对永磁体30、202的吸引力。
[0227]另外，如图15A及图15B所示，在永磁型旋转电机200、300、300a、400、400a中使用的永磁体202、203、205，在各磁极上分别形成倾斜角度不同的2个磁极面202a、202c以及2个磁极面202b、202d，但该形状并不局限于此。对于永磁体202、203、205，也可使磁力在与磁极间的方向垂直的方向上逐渐变化。因此,例如,永磁体202、203、205的各磁极，也可由磁极面202a及磁极面202b形成的I个连续的倾斜面形成。
[0228]另外，构成位置信息取得部60的发光部76a及受光部76b和发光部82a及受光部82b，被设置在穿过带缝隙板62的中心P的同一直线上，但并不局限于此。发光部76a及受光部76b和发光部82a及受光部82b也可根据外周缝隙64及内周缝隙66之间相对应的配置关系设定，以能够得到图6所示的控制正磁线圈52及逆磁线圈54开启/关闭的定时。
[0229]另外，对于转子24、102a、102b、204、310、310a、402、404、406a、408a、410a、512、512a、518开始旋转的定时，为先控制正磁线圈52开启，但并不局限于此,也可先控制逆磁线圈54开启。在此情形下，所述转子，通过由逆磁线圈54产生的排斥力的作用而开始旋转，接下来，通过由正磁线圈52产生的吸引力作用而继续旋转。
[0230]另外，永磁型旋转电机100、300、300a、400、400a、500、500a由两组的旋转机构构成，但并不局限于此，旋转机构也可以为三组以上。在此情形下，对于设置在各旋转机构上的永磁体或电磁体，各旋转机构的电磁体的铁芯的残余磁性变为O的定时优选在旋转机构之间相互不同。各旋转机构的永磁体或电磁体的位置设定为具有根据旋转机构的组数将永磁体间的距离等分割的相位差Λ。
[0231]另外，在永磁型旋转电机100中，设置在转子102a上的永磁体30和设置在转子102b上的永磁体30，在旋转方向上被设置在相同的位置，另外，设置在定子104a上的电磁体48和设置在定子104b上的电磁体48，设置在旋转方向上偏离相位差Δ。
[0232]另外，在上述的第I实施方式?第6实施方式中，使用16个永磁体30、31、202、203,205与8个电磁体48、520相对应，但并不局限于上述个数。电磁体48、520及永磁体30、31、202、203、205的个数，能够根据所需转速、以及由正磁线圈52产生的吸引力及由逆磁线圈54产生的排斥力，进行适当的设定。例如，在将发电机连结于永磁型旋转电机的旋转轴的情况下，由于获得三相交流电，因此将电磁体的个数设定为3的倍数。
[0233]另外，作为用于检测转子的永磁体和定子的电磁体之间的相对位置的检测单元，能够使用光耦合器或磁力传感器，另外，也可使用夹头或凸轮以机械方式检测转子的旋转位置。
[0234]另外，转子的旋转方向R为图3所示的顺时针方向，但并不局限于此，也可为逆时针方向。在此情形下，例如，永磁型旋转电机10的情况下，与旋转方向为顺时针的方向同样，对于铁芯50的轴线56，其磁极50a侧相对于永磁体30的轴线58在转子24的旋转方向上倾斜角度Θ。另外，在带缝隙板62上形成的外周缝隙64及内周缝隙66，根据图6所示的控制正磁线圈52及逆磁线圈54开启/关闭的定时所得到的配置关系而设定。构成永磁型旋转电机100的转子102a、102b的旋转方向R也同样，能够使转子102a、102b在与图8所示方向的相反方向上旋转。
[0235]另外，在各转子上也可以设置飞轮。通过同轴设置飞轮，能够使转子的转速稳定。
[0236]另外，作为发电机使用的永磁型旋转电机100中，使2个的转子102a、102b 一起固定在发电机用转子22上，从而使该2个的转子102a、102b沿同一的旋转方向R旋转。另一方面，也可以为下述的结构，即，一侧的转子102a固定在发电机用转子22上，另一侧的转子102b固定在可旋转的发电机用定子20上。上述结构的永磁型旋转电机能够使转子102a、102b在相互相反方向上旋转。
[0237]另外，永磁型旋转电机200、300、300a、400、400a、500、500a能够作为发电机使用。在该情况下，用发电机的转子代替旋转轴208、308、510，相对于该发电机的转子，可将转子204、310、310a、402、404、406a、408a、410a、512、512a、518 固定。又有，也可在永磁型旋转电机 300、300a、400、400a、500、500a 中，使各转子 310、310a、402、404、406a、408a、410a、512、512a、518在相互相反方向上旋转。
[0238]另外，永磁型旋转电机10、100、200、300、300a、400、400a、500、500a也可以设定使永磁型旋转电机的内部为真空状态。
[0239]另外，对于由发电机18产生的电力，其一部分向电磁体48供给，其他部分可提供给其他的装置，例如，家电产品、车等的需要电力的各种装置。
[0240]另外，永磁型旋转电机10、100通过使发电机18旋转而提供电力，但并不局限于此，也可由驱动轴代替发电机18提供驱动力，并能够适用于驱动各种机构旋转的驱动源，例如电机。
【权利要求】
1.一种永磁型旋转电机,其特征在于,具有: 转子和定子，在其中一方，在周向以等间隔设置有多个永磁体，在其中另一方，在周向以等间隔设置有多个电磁体，所述多个电磁体具有于所述永磁体的磁极对置的铁芯的磁极； 位置信息取得部，其取得所述永磁体相对于所述电磁体的位置信息；以及 电磁体控制部，其根据所取得的所述永磁体的位置信息，控制所述电磁体开启/关闭， 在所述各电磁体中，同轴配置有第I电磁体线圈和第2电磁体线圈， 所述第I电磁体线圈使与所述永磁体的磁极对置的所述铁芯的磁极励磁为与所述永磁体的磁极相反的极性， 所述第2电磁体线圈使与所述永磁体的磁极对置的所述铁芯的磁极励磁为与所述永磁体的磁极相同的极性， 所述电磁体控制部根据所取得的所述永磁体的位置信息，在控制所述各第I电磁体线圈从开启到关闭期间，控制所述各第2电磁体线圈开启，并且在从控制所述各第2电磁体线圈关闭到由所述各第2电磁体线圈所产生的所述铁芯的残余磁性变为O之前，控制所述各第I电磁体线圈开启。
2.根据权利要求1所述的 永磁型旋转电机，其特征在于， 设定所述各电磁体的磁极间的轴线方向，使其相对于所述永磁体的磁极间的轴线方向，在所述转子的旋转方向上倾斜规定角度。
3.根据权利要求1所述的永磁型旋转电机，其特征在于， 设定所述永磁体，使得在所述电磁体和所述永磁体相互接近时，接近所述电磁体的表面在所述永磁体的磁极间方向上的长度小于所述永磁体的磁力为最大的部分在所述磁极间方向上的长度。
4.根据权利要求1~3中任意一项所述的永磁型旋转电机，其特征在于， 所述永磁体与所述铁芯的两端的磁极对置设置，设置在所述两端的所述各永磁体的对置的磁极，被设定为相互相反的极性。
5.根据权利要求4所述的永磁型旋转电机，其特征在于， 在所述转子的旋转方向上相邻的所述永磁体，与所述铁芯对置的磁极的极性不同。
6.根据权利要求4或5所述的永磁型旋转电机,其特征在于， 所述各电磁体的轴线方向设置为水平状态，且所述转子在水平面内旋转。
7.根据权利要求4或5所述的永磁型旋转电机，其特征在于， 所述各电磁体的轴线方向设置为竖直状态，且所述转子在水平面内旋转。
8.根据权利要求1所述的永磁型旋转电机，其特征在于， 所述永磁体与所述铁芯的两端的磁极对置设置，设置在所述两端的所述各永磁体的对置的磁极设定为相互相反的极性， 所述各电磁体的所述铁芯呈大致V字形弯折，并且所述铁芯相对于与所述铁芯两端的磁极对置设置的所述各永磁体，呈倾斜状态。
9.根据权利要求1~8中任意一项所述的永磁型旋转电机，其特征在于， 所述位置信息取得部具有: 带缝隙板，其在与所述永磁体相对应位置形成有缝隙，与所述转子一体旋转；发光元件，其输出射向所述带缝隙板的光；和 受光元件，其接收穿过所述缝隙的所述光， 所述位置信息取得部根据穿过所述缝隙或者被所述带缝隙板遮挡的所述光，取得所述永磁体的位置信息。
10.根据权利要求1~8中任意一项所述的永磁型旋转电机，其特征在于， 所述位置信息取得部包括，作为所述转子的旋转角度的信息，取得所述位置信息的旋转编码器。
11.根据权利要求1~10中任意一项所述的永磁型旋转电机，其特征在于， 具有包含所述转子和所述定子的多个旋转机构， 构成所述各旋转机构的所述各永磁体和所述各电磁体之间的配置关系为，使构成所述各旋转机构的所述各电磁体的所述铁芯的残余磁性变为O的定时不同。
12.根据权利要求1~11中任意一项所述的永磁型旋转电机，其特征在于， 所述转子的旋转 轴为发电机的转子。
【文档编号】H02P6/10GK104054242SQ201280067568
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2012年12月28日 优先权日:2012年1月20日
【发明者】肉户孝行, 阿部胜久, 小畑雅雄, 筱原一久 申请人:株式会社Tms