專利名稱：無(wú)芯機(jī)電裝置、移動(dòng)體、以及機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)芯的電動(dòng)馬達(dá)、發(fā)電機(jī)等機(jī)電裝置。
背景技術(shù)：
公知有將內(nèi)側(cè)線圈與外側(cè)線圈卷繞在齒部并將外側(cè)線圈的線圈端部向外側(cè)折彎(例如專利文獻(xiàn)I)的電動(dòng)馬達(dá)。該電動(dòng)馬達(dá)利用齒部和線圈(電磁線圈)形成電磁鐵，且通過(guò)電磁鐵與永久磁鐵的相互作用而旋轉(zhuǎn)。專利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)2010-246342號(hào)公報(bào)但是,在不具有齒部的無(wú)芯電動(dòng)馬達(dá)中，電磁線圈不形成電磁鐵，該電動(dòng)馬達(dá)通過(guò)流經(jīng)電磁線圈的電流與永久磁鐵之間的洛倫茲力及其反作用力而旋轉(zhuǎn)。在所涉及的無(wú)芯電 動(dòng)馬達(dá)中，電磁線圈的電阻、電感會(huì)對(duì)洛倫茲力產(chǎn)生影響。在具有兩相電磁線圈的無(wú)芯電動(dòng)馬達(dá)的情況下，存在如下問(wèn)題，即、很難配置各相電磁線圈的電阻、電感相同的電磁線圈，從而很難提高無(wú)芯電動(dòng)馬達(dá)(機(jī)電裝置)的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)發(fā)明的目的在于解決上述問(wèn)題的至少一部分，并使兩相電磁線圈的電阻、電感實(shí)質(zhì)上相同來(lái)提高無(wú)芯機(jī)電裝置的效率。本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題的至少一部分而完成的，能夠?qū)崿F(xiàn)為以下的方式或者應(yīng)用例。應(yīng)用例I應(yīng)用例I是具有可相對(duì)移動(dòng)的圓筒形狀的第一部件與第二部件的無(wú)芯機(jī)電裝置，其具備配置于上述第一部件的永久磁鐵、配置于上述第二部件的兩相的無(wú)芯的電磁線圈、以及配置于上述第二部件的線圈背軛，上述電磁線圈具有線圈端部區(qū)域和有效線圈區(qū)域，其中，所述有效線圈區(qū)域產(chǎn)生使所述第一部件相對(duì)于所述第二部件相對(duì)移動(dòng)的力，上述兩相的電磁線圈的上述有效線圈區(qū)域具有相同形狀，且配置于上述永久磁鐵與上述線圈背軛之間的圓筒區(qū)域，上述兩相的電磁線圈中的第一相的電磁線圈的上述線圈端部區(qū)域向上述圓筒面的內(nèi)側(cè)方向或者外側(cè)方向彎曲，上述兩相的電磁線圈具有相同的電阻值，上述線圈背軛覆蓋上述有效線圈區(qū)域的外周區(qū)域，且未覆蓋上述線圈端部區(qū)域的外周區(qū)域。在具有線圈背軛的無(wú)芯機(jī)電裝置的情況下，與電磁線圈中的線圈背軛重疊的部分對(duì)電磁線圈的電感值貢獻(xiàn)很大。因此，根據(jù)該應(yīng)用例，能夠使兩相的電磁線圈的電阻、電感實(shí)質(zhì)上相同，所以能夠提高無(wú)芯機(jī)電裝置的效率。應(yīng)用例2在應(yīng)用例I中所述的無(wú)芯機(jī)電裝置的基礎(chǔ)上，上述第一相的電磁線圈的上述線圈端部區(qū)域彎曲前的形狀與上述第二相的電磁線圈形狀具有相同的形狀，并且通過(guò)將上述第一相的電磁線圈的上述線圈端部區(qū)域向上述圓筒面的內(nèi)側(cè)方向或者外側(cè)方向彎曲而形成。根據(jù)該應(yīng)用例，兩相的電磁線圈在線圈端部區(qū)域未彎曲的平坦的狀態(tài)下形狀相同，即，電阻相同、電感相同，并以將其中一相電磁線圈的、電感值很難受到影響的線圈端部的部位彎曲的方式形成，因此能夠使兩相的電磁線圈的電阻、電感實(shí)質(zhì)上相同。應(yīng)用例3在應(yīng)用例I或者2所述的無(wú)芯機(jī)電裝置的基礎(chǔ)上，上述兩相的電磁線圈中的第二相的電磁線圈的上述線圈端部區(qū)域向與上述第一相的電磁線圈的上述線圈端部區(qū)域彎曲的方向的相反的方向彎曲。根據(jù)該應(yīng)用例，由于另一相電磁線圈也彎曲，所以能夠緩和兩相的電磁線圈電感值的微小的差別。應(yīng)用例4在應(yīng)用例廣3中任意一個(gè)應(yīng)用例所述的無(wú)芯機(jī)電裝置的基礎(chǔ)上，形成有效線圈·區(qū)域的上述兩相的電磁線圈的間隔的大小是上述電磁線圈的上述有效線圈區(qū)域中的上述電磁線圈粗細(xì)的兩倍。根據(jù)該應(yīng)用例，能夠提高電磁線圈的占空系數(shù)，因此能夠提高無(wú)芯機(jī)電裝置的效率。應(yīng)用例5該應(yīng)用例是具備應(yīng)用例廣4中任意一個(gè)應(yīng)用例所述的無(wú)芯機(jī)電裝置的移動(dòng)體。應(yīng)用例6該應(yīng)用例是具備應(yīng)用例f 4中任意一個(gè)應(yīng)用例所述的無(wú)芯機(jī)電裝置的機(jī)器人。此外，本發(fā)明能夠通過(guò)各種方式實(shí)現(xiàn)，例如，除馬達(dá)、發(fā)電裝置等無(wú)芯機(jī)電裝置之夕卜，還能夠以使用了這些無(wú)芯機(jī)電裝置的移動(dòng)體、機(jī)器人等方式實(shí)現(xiàn)。


圖I是表示第一實(shí)施例的說(shuō)明圖。圖2是放大表示電磁線圈的線圈端部區(qū)域附近的說(shuō)明圖。圖3是放大表示電磁線圈100A與100B的線圈形狀的差異的說(shuō)明圖。圖4A是表示將電磁線圈100AU00B形成在平面上的狀態(tài)的說(shuō)明圖。圖4B是表示將電磁線圈100AU00B重疊前的狀態(tài)的說(shuō)明圖。圖4C是表示將電磁線圈100AU00B重疊后的狀態(tài)的說(shuō)明圖。圖5是表示第二實(shí)施例的說(shuō)明圖。圖6是放大表示第二實(shí)施例的電磁線圈100A與100B的線圈形狀的差異的說(shuō)明圖。圖7是表不第二實(shí)施例的說(shuō)明圖。圖8是放大表示第三實(shí)施例的100A與100B的線圈形狀的差異的說(shuō)明圖。圖9是表示作為利用了本發(fā)明的變形例所涉及的馬達(dá)/發(fā)電機(jī)的移動(dòng)體的一個(gè)例子的電動(dòng)自行車(電動(dòng)助力自行車)的說(shuō)明圖。圖10是表示利用了本發(fā)明的變形例所涉及的馬達(dá)的機(jī)器人的一個(gè)例子的說(shuō)明圖。圖11是表示利用了本發(fā)明的變形例所涉及的馬達(dá)的鐵道車輛的一個(gè)例子的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式第一實(shí)施例圖I是表示第一實(shí)施例的說(shuō)明圖。圖I (A)是示意性的表示對(duì)用與旋轉(zhuǎn)軸230平行的面剖切電動(dòng)馬達(dá)10時(shí)的截面從與截面垂直的方向觀察時(shí)的圖，圖I (B)是示意性的表示對(duì)用與旋轉(zhuǎn)軸230垂直的剖切線1B-1B切電動(dòng)馬達(dá)10時(shí)的截面從與截面垂直的方向觀察時(shí)的圖。電動(dòng)馬達(dá)10是在外側(cè)配置有近似圓筒狀的定子15并在內(nèi)側(cè)配置有近似圓筒狀的轉(zhuǎn)子20的、徑向間隙結(jié)構(gòu)的內(nèi)部轉(zhuǎn)子型馬達(dá)。定子15具有沿著殼體110的內(nèi)周配置的線圈背軛115、和排列在線圈背軛115的內(nèi)側(cè)的多個(gè)電磁線圈100AU00B。在本實(shí)施例中，在不區(qū)別電磁線圈100A、100B的情況下,簡(jiǎn)稱為電磁線圈100。線圈背軛115由磁性材料形成，且具有近似圓筒形形狀。電磁線圈100A和100B由樹脂130模制成形并配置于同一圓筒面。電磁線圈100A和100B的沿旋轉(zhuǎn)軸230方向的長(zhǎng)度比線圈背軛115的沿旋轉(zhuǎn)軸230的長(zhǎng)度長(zhǎng)。S卩，在圖I (A)中，電磁線圈100A、100B的左右方向的端部不與線圈背軛115重·疊。在本實(shí)施例中，將電磁線圈的與線圈背軛115重合的區(qū)域稱為有效線圈區(qū)域，將電磁線圈的與線圈背軛115不重疊的區(qū)域稱為線圈端部區(qū)域。本實(shí)施例中，電磁線圈100B的有效線圈區(qū)域和線圈端部區(qū)域、以及電磁線圈100A的有效線圈區(qū)域位于同一圓筒面，而電磁線圈100A的線圈端部區(qū)域從該圓筒面向外側(cè)彎曲。在定子15中還配置有作為檢查轉(zhuǎn)子20的相位的位置傳感器的磁性傳感器300。能夠使用例如具有霍爾元件的霍爾傳感器作為磁性傳感器300。磁性傳感器300生成近似正弦波的傳感信號(hào)。為了生成用于驅(qū)動(dòng)電磁線圈100的驅(qū)動(dòng)信號(hào)而使用該傳感信號(hào)。因此，優(yōu)選磁性傳感器300與電磁線圈100AU00B對(duì)應(yīng)地設(shè)置為兩個(gè)。磁性傳感器300固定在電路基板310上，且電路基板310固定于殼體110。轉(zhuǎn)子20在中心具有旋轉(zhuǎn)軸230，且在其外周具有多個(gè)永久磁鐵200。各永久磁鐵200沿著從旋轉(zhuǎn)軸230的中心朝向外部的徑向(輻射方向)被磁化。此外，在圖I (B)中附著在永久磁鐵200上的文字N、S表示永久磁鐵200的電磁線圈100AU00B側(cè)的極性。永久磁鐵200與電磁線圈100與轉(zhuǎn)子20和定子15對(duì)置的圓筒面對(duì)置地配置。此處，永久磁鐵200的沿旋轉(zhuǎn)軸230方向的長(zhǎng)度與線圈背軛115的沿旋轉(zhuǎn)軸230方向的長(zhǎng)度相同。S卩，永久磁鐵200和線圈背軛115所夾的區(qū)域與電磁線圈100A或者電磁線圈100B重疊的區(qū)域?yàn)橛行Ь€圈區(qū)域。旋轉(zhuǎn)軸230由殼體110的軸承240支承。在本實(shí)施例中，在殼體110的內(nèi)側(cè)具備波形彈簧墊圈260。該波形彈簧墊圈260進(jìn)行永久磁鐵200的定位。但是，也能夠用其他的結(jié)構(gòu)部件置換波形彈簧墊圈260。圖2是放大表示電磁線圈的線圈端部區(qū)域附近的說(shuō)明圖。圖2 (A)是示意性的表示對(duì)用與旋轉(zhuǎn)軸230平行的面切斷電動(dòng)馬達(dá)10時(shí)的截面從與截面垂直的方向觀察時(shí)的圖，圖2 (B)是示意性的表示對(duì)用與旋轉(zhuǎn)軸230垂直的剖切線2B-2B切電動(dòng)馬達(dá)10時(shí)的截面從與截面垂直的方向觀察時(shí)的圖，圖2 (C)是示意性的表示對(duì)用與旋轉(zhuǎn)軸230垂直的剖切線2C-2C切電動(dòng)馬達(dá)10時(shí)的截面從與截面垂直的方向觀察時(shí)的圖，圖2 (D)是示意性的表示對(duì)用與旋轉(zhuǎn)軸230垂直的剖切線2D-2D切電動(dòng)馬達(dá)10時(shí)的截面從與截面垂直的方向觀察時(shí)的圖。在圖2 (A)、圖2 (D)中示出了線圈導(dǎo)向部270。此處，剖切線2B-2B和剖切線2C-2C是切斷電磁線圈100AU00B的線圈端部區(qū)域的剖切線，剖切線2D-2D是切斷電磁線圈100AU00B的有效線圈區(qū)域的剖切線。為了在配置電磁線圈100A、IOOB時(shí)容易地進(jìn)行電磁線圈100A、100B的定位而使用線圈導(dǎo)向部270。在圖2 (B)所示的截面中，形成電磁線圈100A的導(dǎo)線以及形成電磁線圈100B的導(dǎo)線均形成為沿圓筒面的圓周的方向。另外，在該截面中，由于電磁線圈100A向圓筒面的外側(cè)彎曲，所以電磁線圈100A位于外側(cè)的圓周上，電磁線圈100B位于內(nèi)側(cè)的圓周上。電磁線圈100A向圓筒面的外側(cè)彎曲是為了防止電磁線圈100A與100B相碰而無(wú)法安裝。在圖2 (C)所示的截面中，形成電磁線圈100A的導(dǎo)線的布線方向?yàn)檠貓A筒面的圓周的方向，形成電磁線圈100B的導(dǎo)線的布線方向?yàn)閳D的表里方向，且為與旋轉(zhuǎn)軸230平行的方向。在圖2
(D)所示的截面中，形成電磁線圈100A的導(dǎo)線以及形成電磁線圈100B的導(dǎo)線的布線方向均為圖的表里方向，且為與旋轉(zhuǎn)軸230平行的方向。圖3是放大表示電磁線圈100A與100B線圈形狀的差異的說(shuō)明圖。電磁線圈100A從開(kāi)始形成為與線圈背軛115不重疊的部位Pl向外側(cè)彎折。從該彎折的部位Pl到電磁線 圈100A的末端P2的長(zhǎng)度為(LI+Φ I)。此處，Φ I是形成電磁線圈100A的導(dǎo)體的集合沿圓筒面的方向的粗細(xì)。另外，關(guān)于電磁線圈100B，從電磁線圈100A發(fā)生彎折的部位Pl到電磁線圈100B的末端P3的長(zhǎng)度為(LI+Φ I)。即，彎折前的電磁線圈100A與100B的、在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸方向的長(zhǎng)度相同，且電磁線圈100A的電阻與電磁線圈100B的電阻為相同值。圖4A是表示將電磁線圈100AU00B形成在平面上的狀態(tài)的說(shuō)明圖。圖4A(A1)表示電磁線圈100A的俯視圖，圖4A(B1)表示電磁線圈100B的俯視圖。電磁線圈100A與電磁線圈100B由相同材質(zhì)、相同直徑的導(dǎo)體形成。圖4A(A2)表示電磁線圈100A的側(cè)視圖，圖4A(B2)表示電磁線圈100B的側(cè)視圖。若比較圖4A(A1)與(BI)以及圖4A(A2)與(B2)貝丨J可知，在將電磁線圈100A、100B形成在平面上的狀態(tài)下，電磁線圈100AU00B為相同形狀。并且，電磁線圈100A與電磁線圈100B的匝數(shù)相同。因此，電磁線圈100A的電阻與電磁線圈100B的電阻為相同值。并且，電磁線圈100A的電感與電磁線圈100B的電感為相同值。另外，在將電磁線圈100A、100B的導(dǎo)體束的粗細(xì)設(shè)為Φ I時(shí)，若將有效線圈區(qū)域內(nèi)的線圈束的間隔設(shè)為L(zhǎng)2，則具有L2 ^ 2X Φ I的關(guān)系。圖4B是表示將電磁線圈100AU00B重疊前的狀態(tài)的說(shuō)明圖。圖4B (Al)表示從旋轉(zhuǎn)軸230的輻射方向觀察電磁線圈100A的圖，圖4B (BI)表示從旋轉(zhuǎn)軸230的輻射方向觀察電磁線圈100B的圖。圖4B (A2)表示從與旋轉(zhuǎn)軸230平行的方向觀察電磁線圈100A的圖，圖4B (B2)表示從與旋轉(zhuǎn)軸230平行的方向觀察電磁線圈100B的圖。如圖4B (Al)、4B (A2)所示，電磁線圈100A整體從平面形狀沿著圓筒面彎曲，且電磁線圈100A的線圈端部區(qū)域從圓筒面向外側(cè)彎曲。另一方面，如圖4B (B1)、4B (B2)所示，電磁線圈100B整體從平面形狀沿著圓筒面彎曲，但是電磁線圈100B的線圈端部區(qū)域未從圓筒面向外側(cè)彎曲。另外，由于即使改變形狀電阻也不發(fā)生變化，所以電磁線圈100A的電阻與電磁線圈100B的電阻為相同值。另一方面，電磁線圈100A與電磁線圈100B的有效線圈區(qū)域的形狀為相同形狀，而線圈端部區(qū)域的形狀不同。即，電感中的有效線圈區(qū)域所引起的電感為相同值，而線圈端部區(qū)域所引起的電感值不同。S卩，電磁線圈100A的電感與電磁線圈100B的電感稍有不同。通常，若將線圈端部區(qū)域彎曲，則電磁線圈100A的磁通量方向的面積s變小，因此電感變小。例如，線圈的電感L由以下公式表示。Γ _ k X . :/ X X s￡ =——--
I此處，K為長(zhǎng)岡系數(shù)，μ為磁導(dǎo)率，η為電磁線圈的匝數(shù)，s為電磁線圈的截面積，I為電磁線圈的長(zhǎng)度。圖4C是表示將電磁線圈100AU00B重疊后的狀態(tài)的說(shuō)明圖。其中，在圖4C中示出了線圈背軛115。在電磁線圈100Α的有效線圈區(qū)域的兩個(gè)導(dǎo)體束之間收容有兩個(gè)電磁線圈100Β的有效線圈區(qū)域的導(dǎo)體束。并且，在電磁線圈100Β的有效線圈區(qū)域的兩個(gè)導(dǎo)體束之間收容有兩個(gè)電磁線圈100Α的有效線圈區(qū)域的導(dǎo)體束，且電磁線圈100Α與100Β并未重合。另外，電磁線圈100Α的線圈端部區(qū)域從圓筒面向外側(cè)彎曲，且與電磁線圈100Β的·線圈端部區(qū)域在半徑方向錯(cuò)開(kāi)。這樣，通過(guò)將電磁線圈100Α的線圈端部區(qū)域向外側(cè)彎曲，能夠?qū)㈦姶啪€圈100Α、100Β不相碰地配置在同一圓筒面上。在本實(shí)施例中，若將電磁線圈100Α、100Β的導(dǎo)體束的粗細(xì)設(shè)為Φ1，將有效線圈區(qū)域的線圈束的間隔設(shè)為L(zhǎng)2，則Φ I與L2之間具有L2 ^ 2Χ Φ1的關(guān)系。即，用于配置電磁線圈100Α、100Β的圓筒面幾乎被電磁線圈100Α、100Β的導(dǎo)體束占據(jù)，因此能夠提高電磁線圈的占空系數(shù)，從而提高電動(dòng)馬達(dá)10(圖O的效率。接下來(lái)，對(duì)電磁線圈100Α和100Β的電阻與電感進(jìn)行說(shuō)明。圖4Β所示的電磁線圈100Α和100Β的形狀與圖4C所示的電磁線圈100Α和100Β的形狀相同。因此，如利用圖4Β說(shuō)明的那樣，電磁線圈100Α的電阻與電磁線圈100Β的電阻為相同值。對(duì)于沒(méi)有線圈背軛115時(shí)的電感，如利用圖4Β說(shuō)明的那樣，有效線圈區(qū)域所引起的電感相同，而線圈端部區(qū)域所引起的電感不同，從而電磁線圈100Α的電感與電磁線圈100Β的電感稍有不同。可是，如本實(shí)施例那樣，在線圈背軛115與電磁線圈100Α重疊的狀態(tài)下，電磁線圈100Α的電感是線圈背軛115與電磁線圈100Α重疊的部分，即有效線圈區(qū)域的電感起支配作用。電磁線圈100Β也相同。此處，由于電磁線圈100Α的有效線圈區(qū)域與電磁100Β的有效線圈區(qū)域?yàn)橄嗤螤?，所以電磁線圈100Α的電感與電磁線圈100Β的電感為大致相同值。因此，電磁線圈100Α與永久磁鐵200之間的洛倫茲力、和電磁線圈100Β與永久磁鐵200之間的洛倫茲力大小相同，所以，得到兩者的平衡的結(jié)果，能夠提高電動(dòng)馬達(dá)10的效率。以上，本實(shí)施例的電動(dòng)馬達(dá)10具備永久磁鐵200、兩相的無(wú)芯(coreless)電磁線圈100A、100B以及線圈背軛115。各相電磁線圈100A、100B均具有有效線圈區(qū)域和線圈端部區(qū)域。并且，各相電磁線圈100AU00B的有效線圈區(qū)域具有相同形狀。各相電磁線圈100AU00B的有效線圈區(qū)域配置于永久磁鐵200與線圈背軛115之間的圓筒面。電磁線圈100A的線圈端部區(qū)域向圓筒面的外側(cè)彎曲。并且，各相電磁線圈100AU00B具有相同的電阻值。另外，由于線圈背軛115覆蓋各相電磁線圈100A、100B的有效線圈區(qū)域，且未覆蓋線圈端部區(qū)域，所以各相電磁線圈100AU00B的電感實(shí)質(zhì)上為相同值。因此，電磁線圈100A與永久磁鐵200之間的洛倫茲力、和電磁線圈100B與永久磁鐵200之間的洛倫茲力大小相同，所以，得到兩者的平衡的結(jié)果，能夠提高電動(dòng)馬達(dá)10的效率。并且，如圖4A 圖4C說(shuō)明的那樣，各相電磁線圈100A、100B是通過(guò)將在平面上具有相同形狀的電磁線圈100A、100B沿著圓筒面彎曲，并將A相電磁線圈100A的線圈端部區(qū)域向圓筒面的外側(cè)彎曲而形成的，因此各相電磁線圈100A、100B可容易地形成相同的電阻值。
另外，形成各相電磁線圈100AU00B所具有的兩個(gè)有效線圈區(qū)域的線圈的導(dǎo)體束之間的間隔L2的大小是電磁線圈100A、100B的有效線圈區(qū)域中的導(dǎo)體的線圈束粗細(xì)Φ1的兩倍，因此，通過(guò)將兩相線圈高效地配置在相互之間，能夠增大電磁線圈的占空系數(shù)，從而提聞電動(dòng)馬達(dá)10的效率。第二實(shí)施例圖5是表示第二實(shí)施例的說(shuō)明圖。圖5 (A)是示意性的表示對(duì)用與旋轉(zhuǎn)軸230平行的面切斷電動(dòng)馬達(dá)10時(shí)的截面從與截面垂直的方向觀察時(shí)的圖，圖5 (B)是示意性的表示對(duì)用與旋轉(zhuǎn)軸230垂直的剖切線5B-5B切電動(dòng)馬達(dá)10時(shí)的截面從與截面垂直的方向觀察時(shí)的圖。在第一實(shí)施例中，電磁線圈100A的線圈端部區(qū)域向配置電磁線圈100A、100B的有效線圈區(qū)域的圓筒面的外側(cè)彎曲，而第二實(shí)施例中的不同之處在于，將電磁線圈100A的線圈端部區(qū)域向配置電磁線圈100A、100B的有效線圈區(qū)域的圓筒面的內(nèi)側(cè)彎曲。另外，在第二實(shí)施例中不具備磁性傳感器300，取而代之，具備編碼器320。不具備磁性傳感器300是基于以下理由。即，在第二實(shí)施例中，由于電磁線圈100A的線圈端部區(qū)域向圓筒面的內(nèi)·側(cè)彎曲，所以若與第一實(shí)施例同樣地配置磁性傳感器300，則電磁線圈100A的線圈端部區(qū)域位于磁性傳感器300與永久磁鐵200之間。即，磁性傳感器300與電磁線圈100A的線圈端部區(qū)域接近。其結(jié)果，流經(jīng)電磁線圈100A的電流產(chǎn)生的磁通量可能會(huì)對(duì)磁性傳感器300接受到的磁通量密度造成影響。其中，在本實(shí)施例中不具備磁性傳感器300，取而代之，具備用于檢測(cè)永久磁鐵200的機(jī)械角的編碼器320。圖6是放大表示第二實(shí)施例的電磁線圈100A與100B的線圈形狀的差異的說(shuō)明圖。電磁線圈100A從點(diǎn)P4向圓筒面的內(nèi)側(cè)彎曲并延伸到點(diǎn)P5。電磁線圈100B在點(diǎn)P4不彎曲，而是沿著圓筒面延伸到點(diǎn)P6。電磁線圈100A的從點(diǎn)P4到點(diǎn)P5的長(zhǎng)度L3、與電磁線圈100B的從點(diǎn)P4到點(diǎn)P6的長(zhǎng)度L3為相同長(zhǎng)度。電磁線圈IOOA、100B的從點(diǎn)P4到點(diǎn)P5以及P6的形狀均為相同形狀。因此，電磁線圈100AU00B的電阻值相同。另外，點(diǎn)P4與線圈背軛115不重疊。即，電磁線圈100A未彎曲的部分為有效線圈區(qū)域，且電磁線圈100A的有效線圈區(qū)域與電磁線圈100B的有效線圈區(qū)域形狀相同。電磁線圈100AU00B的有效線圈區(qū)域與線圈背軛115重疊，在電磁線圈100A的電感與電磁線圈100B的電感中，均是有效線圈區(qū)域內(nèi)的電感起支配作用，因此電磁線圈100AU00B的電感實(shí)質(zhì)上為相同值。因此，在第二實(shí)施例中也能夠使電磁線圈100A的電阻與電磁線圈100B的電阻的值為相同值，并使電磁線圈100A的電感與電磁線圈100B的電感實(shí)質(zhì)上為相同值。其結(jié)果，能夠使電磁線圈100A與永久磁鐵200之間的洛倫茲力、和電磁線圈100B與永久磁鐵200之間的洛倫茲力大小相同，因此得到兩者的平衡的結(jié)果，能夠提高電動(dòng)馬達(dá)10的效率。第三實(shí)施例圖7是表示第三實(shí)施例的說(shuō)明圖。圖7 (A)是示意性的表示對(duì)用與旋轉(zhuǎn)軸230平行的面切斷電動(dòng)馬達(dá)10時(shí)的截面從與截面垂直的方向觀察時(shí)的圖，圖7 (B)是示意性的表示對(duì)用與旋轉(zhuǎn)軸230垂直的剖切線7B-7B切斷電動(dòng)馬達(dá)10時(shí)的截面從與截面垂直的方向觀察時(shí)的圖。在第一、第二實(shí)施例中，將電磁線圈100A的線圈端部區(qū)域向圓筒面的外側(cè)或者內(nèi)側(cè)彎曲，而未將電磁線圈100B的線圈端部區(qū)域向圓筒面的外側(cè)或者內(nèi)側(cè)彎曲。與此相對(duì)，第三實(shí)施例中的不同之處在于，將電磁線圈100A的線圈端部區(qū)域向圓筒面的外側(cè)彎曲，并將電磁線圈100B的線圈端部區(qū)域向圓筒面的內(nèi)側(cè)彎曲。
圖8是放大表示第三實(shí)施例的100A與100B的線圈形狀的差異的說(shuō)明圖。電磁線圈100A從點(diǎn)P7向圓筒面的外側(cè)彎曲并延伸到點(diǎn)P8。電磁線圈100B從點(diǎn)P7向圓筒面的內(nèi)側(cè)彎曲并延伸到點(diǎn)P9。電磁線圈100A的從點(diǎn)P7到點(diǎn)P8的長(zhǎng)度L4、與電磁線圈100B的從點(diǎn)P7到點(diǎn)P9的長(zhǎng)度L4為相同長(zhǎng)度。電磁線圈100A、100B的比點(diǎn)P7靠圖中左方向的形狀相同。因此，電磁線圈100A、100B的電阻值相同。若將電磁線圈100A、100B的厚度設(shè)為L(zhǎng)5，則電磁線圈100A的線圈端部區(qū)域向外側(cè)彎曲L5/2，且電磁線圈100B的線圈端部區(qū)域向內(nèi)側(cè)彎曲L5/2。其中，在第一實(shí)施例中，電磁線圈100A的線圈端部區(qū)域向外側(cè)彎曲L5。即，第三實(shí)施例中的電磁線圈100A的變形量是第一實(shí)施例中的電磁線圈100A的變形量的一半。因此，第三實(shí)施例的電磁線圈100A的電感值比第一實(shí)施例的電磁線圈100A的電感值更接近變形為圓筒形的、圖4B所示的電磁線圈100B的電感值。另外，電磁線圈100B也相同，由于電磁線圈100B的線圈端部區(qū)域向內(nèi)側(cè)彎曲L5/2，所以第三實(shí)施例的電磁線圈IOOB的電感值比變形為圓筒形的、圖4B所示的·電磁線圈100B的電感值更接近第一實(shí)施例的電磁線圈100A的電感值。因此，第三實(shí)施例中的電磁線圈100A的電感與電磁線圈100B的電感值的差比第一實(shí)施例中的小。因此，在第三實(shí)施例中也能夠使電磁線圈100A的電阻與電磁線圈100B的電阻的值為相同值，并使電磁線圈100A的電感與電磁線圈100B的電感的值為實(shí)質(zhì)上相同的值。其結(jié)果,能夠使電磁線圈100A與永久磁鐵200之間的洛倫茲力、和電磁線圈100B與永久磁鐵200之間的洛倫茲力大小相同，因此得到兩者的平衡的結(jié)果，能夠提高電動(dòng)馬達(dá)10的效率。此外，雖然第三實(shí)施例中是具備磁性傳感器300的結(jié)構(gòu)，但由于電磁線圈100B向圓筒面的內(nèi)側(cè)彎曲，所以也可以與第二實(shí)施例相同，不具備磁性傳感器300，而是具備編碼器320的結(jié)構(gòu)。圖9是表示作為利用了本發(fā)明的變形例所涉及的馬達(dá)/發(fā)電機(jī)的移動(dòng)體的一個(gè)例子的電動(dòng)自行車(電動(dòng)助力自行車)的說(shuō)明圖。在該自行車3300中，在前輪設(shè)置有馬達(dá)3310，且在鞍座下方的三腳架設(shè)置有控制電路3320和充電電池3330。馬達(dá)3310利用來(lái)自充電電池3330的電力驅(qū)動(dòng)前輪，從而輔助行駛。另外，將制動(dòng)時(shí)在馬達(dá)3310中再生的電力充電至充電電池3330?？刂齐娐?320是控制馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)和再生的電路?？梢岳蒙鲜龅母鞣N電動(dòng)馬達(dá)10作為該馬達(dá)3310。圖10是表示利用了本發(fā)明的變形例所涉及的馬達(dá)的機(jī)器人的一個(gè)例子的說(shuō)明圖。該機(jī)器人3400具有第一手臂3410、第二手臂3420、以及馬達(dá)3430。在使作為被驅(qū)動(dòng)部件的第二手臂3420水平旋轉(zhuǎn)時(shí)使用該馬達(dá)3430?？梢岳蒙鲜龅母鞣N電動(dòng)馬達(dá)10作為該馬達(dá)3430。圖11是表示利用了本發(fā)明的變形例所涉及的馬達(dá)的鐵道車輛的說(shuō)明圖。該鐵道車輛3500具有電動(dòng)馬達(dá)3510和車輪3520。該電動(dòng)馬達(dá)3510驅(qū)動(dòng)車輪3520。并且，在進(jìn)行鐵道車輛3500的制動(dòng)時(shí)利用電動(dòng)馬達(dá)3510作為發(fā)電機(jī)，再生電力?？梢岳蒙鲜龅母鞣N電動(dòng)馬達(dá)10作為該電動(dòng)馬達(dá)3510。以上，基于幾個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但是上述的發(fā)明的實(shí)施方式用于容易地理解本發(fā)明，并不限定本發(fā)明，可在不脫離本發(fā)明的宗旨以及權(quán)利要求的范圍內(nèi)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行變更、改良，并且本發(fā)明包括其等效物。附圖標(biāo)記的說(shuō)明
1B-1B…剖切線;2B-2B…剖切線;2C_2C…剖切線；2D_2D…剖切線;10…電動(dòng)馬達(dá);15…定子;20…轉(zhuǎn)子;100、100A、100B…電磁線圈;110…殼體;115…線圈背輒；130···樹脂；200…永久磁鐵；230…旋轉(zhuǎn)軸；240…軸承；260…波形彈簧墊圈；270…線圈導(dǎo)向部；300…磁性傳感器；310…電路基板；320…編碼器;3300…自行車;3310…馬達(dá)；3320…控制電路；3330…充電電池；3400…機(jī)器人；3410…第一手臂；3420…第二手臂；3500…鐵道車 輛；3510…電動(dòng)馬達(dá)；3520…車輪。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)芯機(jī)電裝置，其具有可相對(duì)移動(dòng)的圓筒形狀的第一部件和第二部件，其特征在于，具備 配置于所述第一部件的永久磁鐵、 配置于所述第二部件的兩相的無(wú)芯的電磁線圈、以及 配置于所述第二部件的線圈背軛， 所述電磁線圈具有線圈端部區(qū)域和有效線圈區(qū)域，其中，所述有效線圈區(qū)域產(chǎn)生使所述第一部件相對(duì)于所述第二部件相對(duì)移動(dòng)的力， 所述兩相的電磁線圈的所述有效線圈區(qū)域具有相同形狀，且配置于所述永久磁鐵與所述線圈背軛之間的圓筒區(qū)域， 所述兩相的電磁線圈中的第一相的電磁線圈的所述線圈端部區(qū)域，向所述圓筒面的內(nèi)側(cè)方向或者外側(cè)方向彎曲， 所述兩相的電磁線圈具有相同的電阻值， 所述線圈背軛覆蓋所述有效線圈區(qū)域的外周區(qū)域，且未覆蓋所述線圈端部區(qū)域的外周區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無(wú)芯機(jī)電裝置，其特征在于， 所述第一相的電磁線圈的所述線圈端部區(qū)域彎曲前的形狀與所述第二相的電磁線圈形狀具有相同形狀，且通過(guò)將所述第一相的電磁線圈的所述線圈端部區(qū)域向所述圓筒面的內(nèi)側(cè)方向或者外側(cè)方向彎曲而形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的無(wú)芯機(jī)電裝置，其特征在于， 所述兩相的電磁線圈中的第二相的電磁線圈的所述線圈端部區(qū)域，向與所述第一相的電磁線圈的所述線圈端部區(qū)域彎曲的方向的相反的方向彎曲。
4.根據(jù)權(quán)利要求廣3中任一項(xiàng)所述的無(wú)芯機(jī)電裝置，其特征在于， 形成所述有效線圈區(qū)域的所述兩相的電磁線圈的間隔的大小是所述電磁線圈的所述有效線圈區(qū)域中的所述電磁線圈的粗細(xì)的兩倍。
5.—種移動(dòng)體,其特征在于， 具備權(quán)利要求廣4中任一項(xiàng)所述的無(wú)芯機(jī)電裝置。
6.—種機(jī)器人,其特征在于， 具備權(quán)利要求廣4中任一項(xiàng)所述的無(wú)芯機(jī)電裝置。
全文摘要
一種無(wú)芯機(jī)電裝置、移動(dòng)體、以及機(jī)器人。本發(fā)明提供無(wú)芯機(jī)電裝置，具有可相對(duì)移動(dòng)的圓筒形狀的第一部件和第二部件，并具備配置于所述第一部件的永久磁鐵、配置于所述第二部件的兩相的無(wú)芯的電磁線圈及配置于所述第二部件的線圈背軛，所述電磁線圈具有線圈端部區(qū)域和產(chǎn)生使所述第一部件相對(duì)于所述第二部件相對(duì)移動(dòng)的力的有效線圈區(qū)域，所述兩相的電磁線圈的所述有效線圈區(qū)域具有相同形狀，且配置于所述永久磁鐵與所述線圈背軛之間的圓筒區(qū)域，所述兩相的電磁線圈中的第一相的電磁線圈的所述線圈端部區(qū)域向所述圓筒面的內(nèi)側(cè)方向或者外側(cè)方向彎曲，所述兩相的電磁線圈具有相同的電阻值，所述線圈背軛覆蓋所述有效線圈區(qū)域的外周區(qū)域，且未覆蓋所述線圈端部區(qū)域的外周區(qū)域。
文檔編號(hào)H02K3/04GK102790460SQ20121014867
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月16日
發(fā)明者中村和喜, 竹內(nèi)啟佐敏 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社