专利名称：磁阻电动机以及磁阻电动机用定子的磁石的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是完全新构造的磁阻电动机以及磁阻电动机用定子的磁石。众所周知，有不必使用高价格永久磁石的转换磁阻电动机(以下，称为SR电动机) (参见技术文献1)。这种SR电动机有固定子和集中绕组的相线圈，在缠绕该相线圈时，使相互面对的突极分别呈现N极和S极。各相通过半导体电源开关进行切换运转。
SR电动机的旋转子上没有相线圈，一般在旋转子的数量比固定子的磁极数量少2个的情况下组成突极，但是也有其他的组合方法。也就是说，广泛使用的是3相机使用6个固定子，4个旋转子，4相机使用8个固定子，6个旋转子，但是也有其他的组合方法。因为这种SR电动机是与相电流的脉冲电流同期产生的，所以必须检测出旋转子位置的编码信号。也就是说，SR电动机通过旋转子位置的传感器检出信号，通过使固定子相线圈的脉冲信号与半导体开关同步化这种控制方法，来使旋转子旋转。
这种SR电动机的优势在于高效率的运转。另外，将其与无刷DC电动机进行比较，发现因为SR电动机的转子没有使用永久性磁石，所以SR电动机在高离心力的对应(防止磁石的飞散)，运转效率的提升，制造成本方面占有优势(参照技术文献1)。在这种SR电动机的领域中，最近还出现了不带传感器的产品(参照技术文献1，2)。
本发明的发明家为了先一步达到小型高转轴化的目的，开发了具备有线圈和永久磁石这两者的混合型电动机(步进型电动机)(参照特许文献3)。
然后，进一步展开本发明的基本思路，发明了具备有E字型突极的复数个磁性偏转线圈，并通过在E字型突极之间配置筒状磁性体，从而得到提升了能源效率的自我启动型同步电动机(参照特许文献4)。另外，本发明的发明家还建议开发了追求进一步小型高转轴化的混合磁石型直流电动机(特许文献5)。日经机械1997年2月3日发布No.499 P50---61[SR电动机在欧美得到急速的发展][特许文献1]特开2001-309691号公报(概要书)[特许文献2]特开2002-186283号公报(概要书)[特许文献3]特开2000-150228号公报(概要书)[特许文献4]特开2001-258221号公报(概要书)[特许文献5]特开2002-247825号公报(概要书)[发明所要解决的问题]现有技术下的SR电动机因为是利用磁性抵抗作用来驱动旋转的电动机，所以为了使转距增大，必须使空气间隙小型化。由于必须使空气间隙极小化才能达到使采用了这种原理制造的SR电动机小型化的目的，所以很难使这种SR电动机小型化。另外，因为SR电动机有容易振动过大的倾向，所以不能适用于高性能的电子设备。
作为本发明的发明家之一的荻野先生，发明了如上所述的混合型磁石，并进一步展开该混合型磁石，创作出了步进型电动机，自我启动型同步电动机，以及混合磁石型直流机。
但是，对电动机进行的展开并没有如所想的那样获得成功。其主要原因是特许文献3、4、5的步进型电动机，同步电动机，直流机采用了过于特殊的结构，其制造成本太高。另外，还有因为结构特殊，所以难于展开，难于与现有技术下的电动机，特别是小型DC电动机进行替换。
另外，本发明的发明家们开发了以1个混合型磁石构成1个突极，将复数个同一形状的混合型磁石呈圆环状的进行配置的电动机，并在杂志上发表了该发明(2002年12月20发行的[WEDGE]1月号P80-P81)。但是，在电动机方面单单展开这种混合型磁石所构成的产品，在振动方面并不能完全满足需要。另外，在电动机方面进行展开时，必须考虑到如何有效的利用磁通，而本发明在这方面做的也不够完善。
本发明为了解决上述问题，提供一种在小型化和降低振动的同时，能够抑制制造成本的上升，并能容易的与现有技术下的DC电动机进行替换的，新型结构的磁阻电动机。另外，其他的发明希望能够提供提升了制造利用混合型磁石的磁阻电动机用定子的制造效率，降低了磁阻电动机价格的磁阻电动机用定子的磁石。为了达成上述目的，本发明的技术方案在于，一种磁阻电动机，其是通过在定子和转子之间发生的磁阻变化来得到旋转转距的磁阻电动机，其包括设定突极的数量为2m(m为大于等于1的自然数)，在各个突极前端相邻的缝隙间设置相对的磁极为同极、且该磁极与上述突极的前端侧边部相连的共计2m个的磁石，或者，在假定设置有上述磁石的状态下取走一部分磁石，在突极上施加以绕组的定子；和当设定突台部的数量为n(n为1以外的自然数)时，设有当n/m为大于2的自然数的突台部与上述突极相对的极齿或者磁性抵抗削弱部的转子。
本发明的磁阻电动机能够通过设置定子突极的数量为偶数，来获取机械性平衡良好的定子。而且，因为磁石是嵌入在各个突极之间的，所以定子呈近圆形，能获得更加良好的机械平衡。通过这种结构，有利于降低振动。
另外，本发明的磁阻电动机因为是同向相对的嵌入磁石，所以通过激磁使嵌入在磁石N极和N极之间的突极成为N极，激磁使嵌入在磁石S极和S极之间的突极成为S极，使激磁时的磁通与磁石的磁通之间获得强有力的协作关系，提升作用在转子上的力。因此，能够扩大定子和转子之间的空气间隙，达到使磁阻电动机小型化的目的。
另外，本发明的磁阻电动机由于能够使其结构与现有技术下的小型DC电动机和磁阻电动机的结构基本相同，所以不需提高制造成本就能够与小型DC电动机进行置换。
另外，本发明在上述磁阻电动机的基础上，在所说的绕组上使电流流动，而驱动转动，以使所说的磁石的N极和夹在N极间的突极在被激磁时而成为N极，所说的磁石的S极和夹在S极间的突极在被激磁时而成为S极，并且，至少形成一组受N极激磁的突极和受S极激磁的突极。
本发明将嵌入在磁石N极和N极之间的突极作为N极进行激磁，将嵌入在磁石S极和S极之间的突极作为S极进行激磁。因此，使激磁时的磁通能够流动顺利，同时，使激磁的磁通和磁石的磁通之间的获得强有力的协作关系，提升作用在转子上的力。因此，能够扩大定子和转子之间的空气间隙，使磁阻电动机能够达到小型化的目的。
另外，本发明在上述发明的基础上，设定m为2，驱动相数为4，所说的各绕组分别按同一方向缠绕，使流动在各绕组上的电流方向总是相同方向。
本发明的磁阻电动机由含有4个突极的4相驱动电动机组成。而且，因为绕组分别按同一方向卷起，电流一般是向同一方向流动的，所以能够采用简单的结构，简单的回路。
另外，设定m为大于等于4的整数，驱动相数大于等于4。这样，定子的突极数量达到8个以上，且是4相驱动，所以转矩脉动的影响变得极小，进一步降低了振动。
另外，本发明在上述的磁阻电动机基础上，还能够检测出所说的转子的旋转位置，然后切换流动在所说的绕组上的电流。这样，也就是说采用转换磁阻电动机的话，通过高级程序的设计控制流动在绕组内的电流，能够获得可以流畅旋转的电动机。而且，作为检出转子旋转位置的方法，可以采用利用传感器等位置检出部材的产品，以及通过检出在绕组产生的反电流和反电动势来检测出旋转位置的所谓传感器方式等。
进而，本发明在上述的基础上设定m为3的倍数(包括1)，驱动相数为3；或者设定m为2的倍数(包括1)，驱动相数为4，来作为步进型电动机进行运转。这样，即使驱动相数很少，也能够作为电动机使用。由此，能够扩大由本发明扩展的范围，达到降低各个部件价格的目的。另外，在4相驱动的场合下，也能够作为小型DC电动机兼用。
另外，其他发明在上述基础上，设定m为大于等于4的整数，驱动相数大于等于2小于等于m。这种磁阻电动机因为有2组以上的基本相数，而且定子的突极数量大于等于8个，所以在获得良好的电磁性平衡的同时，也有利于转矩脉动方面和机械平衡方面的改善。
另外，本发明的一种磁阻电动机，其是通过在定子和转子之间发生的磁阻变化来得到旋转转距的磁阻电动机，其包括由磁性材料组成的多个设置在突极前端相邻间隙中、并与突极前端的侧边部相接的磁石，或者，从假定配置有磁石的状态下取走一部分磁石，设有用于激磁上述突极的绕组的定子；和有与突极相对设置的极齿或者构成磁性抵抗削弱部的突台部的转子；并，设定上述磁石的残留磁通量密度为a，上述由磁性部件构成的突极的饱和磁通量密度为b，与从上述突极磁石侧突出部分的上述转子相对部分的面积为W，与上述磁石突极相接触部分的面积为Z，以满足条件(a/b)×Z×1/3≤W≤(a/b)×Z×2，形成上述定子的突极。
这种磁阻电动机能够有效的利用突极部分的磁通，顺利的进行电动机的运转，提升效率。
进而，在上述发明的磁阻电动机的基础上，所说的转子为筒状的极齿形成体，在该极齿状形成体的圆周方向上设有n个增大磁性抵抗的贯穿孔，将各个贯穿孔在圆周方向上相邻接的部分作为n个磁性抵抗削弱部。
这样，能够高效率、低价格的制造转子。另外，能够降低转子的惯性，获得反应速度灵敏的磁阻电动机。
另外，本发明的一种磁阻电动机用定子的磁石，其是通过在定子和转子之间发生的磁阻变化来得到旋转转距的磁阻电动机定子的磁石，其包括呈圆形配置的2m(m为大于等于1的自然数)个柱状部，和与该柱状部的一侧相连接的圆形连接部；所说的各柱状部是，使相邻接柱状部的相对面的一侧为N极、另一侧为S极、且相邻接的柱状部的相对部分为同极而被磁化的磁阻电动机用定子的磁石。
这种发明的磁石能够使通过空隙相互面对的部分成为同极情况下磁化的部件进行一体化的安装，使将磁石嵌入定子突极之间的作业的效率有所提高，降低制造成本。以下，参照附图对本发明的磁阻电动机进行说明。首先，参照
图1～图8，对实施例1进行说明。
这种磁阻电动机兼有现有技术SR电动机的优点部分、和混合型磁石的优点，而且并不是简单地将这两者进行组合，而是通过配置磁铁、固定子的突极数量、电流的流向等，特别是磁铁的适当配置，能够容易地在振动方面进行改善，且能够与现有技术的小型DC电动机进行置换。
实施例1的磁阻电动机如上所述，运用了SR电动机和混合型磁石，在下文中称其为HB-SR电动机。如图1和图2所示，这种HB-SR电动机10(也就是5相电动机)设有定子1、转子2、托座3、编码器4、框架5，其是高度H为30mm、本体直径为79mm的小型电动机。
定子1如图2所示，含有10个突极11a～11j、设置在各个突极11a～11j前端相邻接的间隙处的10个磁石12a～12j、设置在各个突极11a～11j根侧并绕有线圈的10个绕组13a～13j。以下，当突极11a～11j、磁石12a～12j、以及绕组13a～13j不代表特定的突极、磁石和绕组时，分别将它们称为突极11、磁石12和绕组13。
形成定子1的突极11的定子材料是高透磁率材料，即由饱和磁通密度为2.15泰斯拉的软磁性材料和高纯铁构成，在连接各个突极11的连接部14的中央设有薄板，并在该薄板上设能够插入托架3的连接孔15。另，该薄板通过叠层，形成定子铁心。形成定子1的各个突极11前端宽度的机械角度(切槽角度)为2 4度。缠绕有绕组13的突极11根侧宽度约为突极前端宽度的一半。
磁石12为截面呈梯形的棒状结构，其面对转子2的一侧比相反侧长的，与突极11相对的面的径向长度应与突极11前端的径向长度相等或者略小。磁石12是使用了钕的、且磁通密度为1.20泰斯拉的稀土元素磁石；另外，相邻接的磁石12之间，其相对的磁极为同极进行磁化，且该磁极的配置是与突极11前端的侧边部相接。各个磁石12的宽度为突极11的一半，即12度。另外，各个磁石12的固定是通过粘结材与突极11连接在一起的。
磁石12的轴向长度如图1所示，与定子铁心的轴向长度相等，径向长度与突极11前端的径向宽度相等。在此，设定磁石12的径向长度，也就是突极11前端的径向宽度为L1；与突极11在磁石12侧的突出部分，也就是与转子2相对的部分长度为L2；L1∶L2＝1∶0.6(如图2所示)。另外，该L1和L2在HB-SR电动机的所有分别对应部分中，长度都是一定的。而且，设定磁石12的残留磁通密度为a，突极11的饱和磁通密度为b，与突极11在磁石12侧突出部分的转子相对的部分面积为W，与磁石12的突极11相接触部分的面积为Z，这样，若形成的定子1满足条件(a/b)×Z×1/3≤W≤(a/b)×Z×2的话，当通过绕组13激磁突极11使其达到饱和时，就能够有效利用磁石12的磁通，成为具有良好效率的磁阻电动机。
在该实施例中，因为a＝1.20泰斯拉，b＝2.15泰斯拉，磁石12与定子铁心的轴向长度相等，所以能够确保W＝L2，Z＝L1。因此，上述公式则成为0.19×L1≤L2≤1.12×L1，若L1＝1的话，则变为0.19≤L2≤1.12，这样突极11的前端从磁石12侧突出部分的宽度，以是突极11前端径向宽度的0.19倍到1.12倍为佳。而且，考虑到要更加有效地使用磁石12的话，最好是(a/b)×Z≤W≤(a/b)×Z×1.5。
绕组13是由定子铁心的连接部14侧起向突极11的前端按同一方向缠绕线圈而形成的。线圈的圈数为100～200左右。而且，线圈的缠绕方向以突极11的前端侧为起点向连接部14侧缠绕为佳。缠绕方法推荐采用校正缠绕为佳，但也可以采用其他的缠绕方法。
转子2设有6个突台部21、装载磁性圆盘的衬套22、支持在托座3内的轴承上的转轴23。在下文中，就突台部21的个别指示，将利用突台部21a～21j中的任意符号。该突台部21呈极齿状，通过与突极11相对，给磁通的流动带来了稳定点。另外，各个突台部21的大小在机械角度上为24度。
形成转子2的突台部21的转子原材料是高透磁率材料，即由软磁性材料的纯铁构成的薄板，这种薄板通过叠层形成转子铁心。转子2的各个突台部21的机械角度为24度，各个突台部21之间的间隔为36度。另外，框架5从图1上方起到衬套22的磁性软盘承载面22a为止的宽度W为18.5mm。
衬套22是由铝构成的，也可以由含硅20％～30％(重量比)、含铝65％～75％(重量比)的硅铝合金构成。转轴23压入并固定在衬套22上。由此，HB-SR电动机10则成为轴旋转型电动机。但是，也可以将转轴23压入固定在托座3或者框架5上来作为固定轴，并以该固定轴为中心旋转转子2(转子铁心或衬套22)，即形成轴固定型电动机。
托座3在支撑定子2的同时，还支撑着轴承，其材质在本实施例中是由铝或者上述的硅铝合金形成的。编码器4用于检出转子2的旋转位置，是通过光传感器检出设置在转子2外周的标示来进行的。该编码器4设置在搭载有框架5的回路底板6上。
框架5以其中央部的孔与托座3嵌合连接，如图1所示，托座3的下端通过在外部的铆接与托座3固定在一起。框架5可以采用铝等的非磁性材料，也可以采用功能树脂材料等的磁性材料。
各个绕组13的连接如图3所示，转换控制部31由微型计算机构成，在其内部保存有根据编码器4检出的信号转换流向绕组13的电流的转换时机和决定电流波形的程序。如图3所示，各个绕组13中的电流通常以向一定的方向流动来控制。
图4所示的是流过各个绕组13的电流波形。如图4所示，电流急速增加，经过时间ΔT1后，电流的最大量达到LA；在时间tA～Δt之间，电流维持着最大量LA。这股电流经过时间点tA后急速减少，在时间点Ta+Δt2处降到最大量LA的1/3以下，然后慢慢地减少，在时间点2×tA处降为0。
图5所示的是流过各个绕组13的电流的时间性变化、电流合计以及切换步骤与在各个步骤时定子1内磁通的流动。而且，从图5到图8，都与突极11a～11j的宽度相对应，划分有U～Z、A～D的区域。
首先，在绕组13a、13f流有电流(图5中的T16)。此时，电流流动使突极11a、11f呈相反极。本实施例中，激磁使突极11a为N极，激磁使突极11f为S极。接着，在T1时间点，电流开始流向绕组13c、13h，此时，在绕组13a、13f也有电流流动。然后，在时间点T1到T2之间(＝步骤S1)，在绕组13a、13c、13f、13h内有电流流动。
然后，在时间点T2，切断绕组13a、13f的电流，同时，电流开始流向绕组13e、13j。此时，在绕组13c、13h也有电流流动。之后，在时间点T3，切断绕组13c、13h的电流，同时，电流开始流向绕组13b、13g。
如上所述，在依次流动电流的同时依次切断电流。图5(B)的步骤S2相当于时间点T2～T3，步骤S3相当于时间点T3～T4，步骤S4相当于时间点T4～T5，步骤S5相当于时间点T5～T6。
在图3中，明确表示了通过各个绕组13a～13j对各个突极11a～11j进行激磁的磁极(N，S)。这样，在本实施例中，流动在各个绕组13的电流的方向对于各个绕组而言一般都是一定的，由激磁形成的磁极一般也是一定的。而且，由激磁形成的磁极是NS交互配置的。
另外，作为转矩脉动原因的电流波动，如图5中[合计]所示的那样，基本上是没有上下波动的平行状，也不会产生转矩脉动。
接着，对由如上所述构成的HB-SR电动机10的旋转动作进行说明，同时对磁通的流动也予以说明。
图6所示的是图5中时间点T1～T2范围内的磁通流动。另外，将图6所示的状态作为旋转的初期位置进行说明。在此，①～⑩的数字是与突极11a～11j相对应的。如图6所示，在时间点T1～T2，电流在绕组13a(①)、绕组13c(③)、绕组13f(⑥)和绕组13h(⑧)内流动，此时，在绕组13a流动有电流使突极11a(①)成为N极，在绕组13c流动有电流使突极11c(③)成为N极；在绕组13f和绕组13h内流动有电流，使突极11f(⑥)、11h(⑧)成为S极。
通过激磁，流动在定子1内的磁通由突极11h(⑧)流向突极11a(①)，同时由突极11f(⑥)流向突极11c((③)。这样，激磁使突极11h成为S极，突极11a成为N极，突极11f成为S极，突极11c成为N极。
就与旋转速度的关系，当转子2和定子1之间的配置关系处于如图6所示的状态时，电流波形有可能已经超过时间点T2时的状态，但是为了便于说明，将图6所示的状态设定为即将到时间点T2之前。
图6除了显示了由上述激磁产生的磁通外，还显示了由磁石12产生的磁通。包括由磁石12产生的磁通在内，所有的磁通是对称配置，处于良好的磁性平衡状态。这样的平衡状态与其他的状态相同、也能时常保持良好的磁性平衡状态，使转子2旋转。
在如图6所示的状态下，在突极11c(③)与突台部21b之间有细微的偏移，在突极11h(⑧)与突台部21e之间也有同样细微的偏移。这两部分是取得稳定点的位置，也就是说在突极11c(③)处于与突台部21b完全相对的位置、和突极11h((⑧)处于与突台部21e完全相对的位置上，移动力起作用。另一方面，因为突极11a(①)与突台部21a完全相对、突极11e(⑥)与突台部21d完全相对，所以这两部分处于最稳定的状态。
因此，转子2整体受到图6中转子2的外周所示箭头方向的力，在图6中正要按顺时针方向转动。若维持图6中的激磁状态的话，转子2则会旋转。进一步旋转转子2的话，完全相对的部分则开始有所偏移，在此部分就会有反向旋转的力起作用。在与箭头方向相反的力开始作用前，切换流动有电流的绕组12。
图7显示了图6之后的状态，即时间点T2之后磁通的流动。在图7中，遮断了流向绕组13a(①)和绕组13f(⑥)的电流，取而代之的将电流流向绕组13e(⑤)和绕组13j(⑩)。此电流的方向是以突极11e(⑤)为N极，突极11j(⑩)为S极。于是，来自突极11h(⑧)的定子1内的磁通则流至突极11e(⑤)，磁通由突极11j(⑩)流向突极11c(③)。
与图6相比较，在图7的状态下，突极11c(③)和突台部21b、突极11h(⑧)和突台部21e的位置关系、以及流动在其中的磁通的流动都没有变化，使转子2在与图6所示相同的方向(顺时针方向)旋转的力开始起作用。另一方面，通过电流的切换，开始激磁使突极11e(⑤)成为N极，突极11j((10))成为S极，从而设定使突台部21c相对于突极11e(⑤)处于稳定的位置，使突台部21f相对于突极11j(⑩)处于稳定的位置。因此，在转子2上的4处作用有使其沿箭头所示方向(图7中的顺时针方向)旋转的力。
然后，按图5所示的时间流程图进行电流的切换。在图8中归纳显示了由激磁产生的磁通的流动和各相的切换状态。图8中的S1～S5相当于第1相驱动～第5相驱动。另外，S1～S5相当于相应的切换步骤。
如图8所示，突极11a(①)在第1相驱动(S1)和第5相驱动(S5)时受到激磁，此时成为N极。由该N极射向转子2侧的磁通、和从与两侧磁石12a、12b相对的N极射出的磁通成为一体，射向转子2侧。因此，作用在转子2侧的力，与单单激磁时产生在突极11a(①)的磁力作用相比，大幅度地上升。
突极11b(②)在第3相驱动(S3)和第4相驱动(S4)时受到激磁，此时成为S极。由转子2侧射向该S极的磁通也射向与两侧磁石12b、12c相对的S极。因此，能够获得比流入的磁通更大的磁通。于是，作用在转子2侧的力与单单激磁时产生在突极11b(②)的磁力作用相比，大幅度地上升。
其他突极11c(③)、11e(⑤)、11g(⑦)、11i(⑨)与突极11a(①)同样被激磁为N极，其作用也相同。另一方面，突极11d(④)、11f(⑥)、11h(⑧)、11j(⑩)与突极11b(②)也同样被激磁为S极，其作用相同。
本实施例1的HB-SR电动机10，其定子1的突极数量是10个，即是2的5倍(偶数个)，所以获得了良好的机械平衡。另外，驱动相数是5相，且该5相有2组，具有良好的磁性平衡。另外，因为在各个突极11之间嵌入有磁石12，所以机械平衡性能更好，不会发生振动。
当转子2的突台部(极齿)21的数量为6个，突台部21的数量为n(不等于1的自然数)时，由于n/m(m是大于1的自然数，是突极数量的1/2)为6/5＝1.2，不会得出1和2的结果，所以能够顺利的进行旋转。
各个绕组13都是向一个方向，即由突极11的根侧向前端或者以相反方向缠绕的，而且是磁极集中缠绕的；各个绕组13中的电流流动也是仅仅向一个方向的。因此，绕组作业变得简单，且因为是转换的缘故所以也简化了回路结构。
另外，如上所述嵌入有磁石12的突极11，由于受到激磁，与相对的磁石12的磁极成为同极，所以能够大幅度提高作用在转子2的力，扩大转子2和定子1之间的空气间隙，实现电动机的小型化。而且，就先前定义的a、b、W、Z的关系而言，适宜在(a/b)×Z≤W≤(a/b)×Z×1.5的范围内，即0.56≤0.6＝W≤0.84，这样更有利于有效使用磁石12的磁通。
另外，因为能够通过编码器4检出转子2的旋转位置后，切换流过绕组13的电流，所以转子2得以顺利旋转。此外，因为编码器4是光学式的，所以不容易受外部磁场和电动机自身磁场的影响。
这种HB-S R电动机10，流过绕组13的电流通常方向一定，如图4所示流过的电流急速增加形成拉伸的波形，而且有良好的机械平衡。另外，这种HB-SR电动机10有良好的磁性平衡，转距脉动较少。而且，与单一的5相电动机相比，提升了动力。
接着，根据图9到图11，对实施例2的HB-SR电动机进行说明。
实施例2的HB-SR电动机40与实施例1的HB-SR电动机10的结构完全相同，不同的仅仅是流过绕组13的电流转换。具体地说，是通过5相电动机，也就是1-2相的激磁来驱动的。由此，以下仅仅对其转换进行说明，在省略对结构的说明的同时，对与实施例1相同的部件在此利用同一符号表示。
首先，切换步骤S1中，在绕组13a(①)和绕组13f(⑥)中流有电流，激磁使突极11a(①)成为N极，突极11f(⑥)成为S极；接着，在继续激磁的同时，使绕组13c(③)和绕组13h(⑧)中流有电流，将突极11c(③)作为N极，突极11h(⑧)作为S极。在该切换步骤S1中，4个绕组13a、13c、13f、13h中流有电流。在接着的切换步骤S2中，切断流向绕组13a、13f的电流，仅仅使电流流向绕组13c(③)、13h(⑧)。在此状态下，仅在绕组13c、13h中有电流。然后，按图9和图10所示的顺序，切换电流。
这种HB-S R电动机40所使用的电流波形如图11所示。也就是说，在时间点0到时间点tA为止电流是缓慢增加的，从时间点tA到时间点2tA之间维持其最大电流，在时间点2tA到时间点3tA之间电流慢慢减少，在时间点3tA减为0。因为是这样的电流波形，所以电流的合计值是均衡化的，基本没有转矩脉动。而且，电流波形可以是图4所示的拉伸波形，也可以是矩形波形。
实施例2的HB-SR电动机40与实施例1的HB-SR电动机10有相同的作用效果。而且，在实施例2所采用的切换步骤，可以没有S12、S23、S34、S45、S51这5个步骤，仅仅采用图12所示的5个步骤。这样，采用矩形波形作为电流波形，也就是说采用步进式电动机式的驱动。
另外，切换步骤也可以是如图13所示的那样。也就是说，在各个步骤中的激磁突极仅仅为1个，在定子1的规定绕组13上流动有电流，使N极、S极能够交替发现。在图13的情况下，即是10相电动机，虽然与其他实用例相比，在磁性平衡方面有所劣化，但是能够维持有其他的有用效果。
接着，依据图14到图22，对实施例3的HB-SR电动机50进行说明。
该HB-SR电动机50是所谓的4相电动机，包含有设有4个突极51(51a～51d)的定子1A、和设有3个突台部(极齿)54(54a～54c)的转子2A。各个突极51a～51d分别有60度的圆弧，呈十字状配置。定子1A是通过在各个突极51之间嵌入磁石52构成的，在各个突极51的根侧、较细的部分缠绕有绕组53。而且，整体的形状与图1所示的相同。
4个磁石52(52a～52d)的断面为梯形呈角柱状。而且，在图17到图22中，磁石52的形状不仅有断面为梯形的，还有同突极51的外形成曲面的，但是实际上断面为正方形。当然，如图所示，也可以是沿突极51的形状构成曲面形状，或者是断面为方形。与各个磁石52的突极51相接触的部分，磁化使其一侧为N极，另一侧为S极，同时，其接触部分的径向长度与突极51的径向宽度相等。这种磁石是钕磁石(Nd-Fe-B)，也可以是锡钴磁石(Sn-Co)等其他的稀土元素类磁石或铁素体等的磁石。这点与实施例1的磁石12相同。另外，磁石52的轴向长度与定子2A的定子铁心的轴向长度相等，磁石52的侧面整体与定子铁心的突极51的侧面整体紧贴相接。各个磁石52的宽度为30度。
各绕组53a～53d是各自集中缠绕的，通过从连接部14侧起向突极前端缠绕线圈而形成。形成突极51和连接部14等的定子铁心是由饱和磁通密度为2.0泰斯拉的一枚硅元素钢板构成的，与实施例1的HB-SR电动机10的定子铁心同样，也可以由纯铁薄板叠层形成。而且，还可以通过对硅元素钢板进行叠层来形成定子铁心。
该定子1A中，磁石52的残留磁通密度为1.2泰斯拉，突极51的饱和磁通密度如上所述为2.0泰斯拉，从突极51前端磁石52侧突出的部分的径向长度为L1，该突出部分的面对转子2A的面的周向长度为L2，即L1∶L2＝1∶1.2。另外，在HB-SR电动机50的所有对应部分中，L1、L2的长度都是相等的。
转子2A的铁心由坡莫合金(Fe-Ni合金)的薄板重叠形成的。转子2A的突台部54是等间隔构成，且跨度为60度。转子2A的铁心材料可以是纯铁、硅元素钢板等其他软磁性材料。
该转子2A与实施例1和实施例2以及它们的变化形式相比，所不同的是设置有附加极55(55a～55c)。该附加极55是设置在突台部54前端的一侧，在图14中覆盖至突台部54右侧30度的范围内，也可以采取其他数值，例如15度～29度中的任意值。这种附加极55在叠层而成的薄板中央形成有1块或者2块，而且突台部54前端的侧方从最靠近定子1A侧处突出，渐渐的远离定子1A，并形成有一定的坡度。通过设置附加极55，能够使转子2A流畅地旋转。
图15和图16显示了磁通流向和切换步骤(S1～S4)之间的对应关系。另外，图17到图21显示了在定子1A和转子2A中流动的磁通状态。
第1相驱动时(＝S1)，在绕组53a、53d中流动有电流，定子1A内的磁通由突极51d流向突极51a(参照图17)。于是，嵌入在磁石52a的N极和磁石52b的N极之间的突极51a被激磁成为N极，嵌入在磁石52a的S极和磁石52d的S极之间的突极51d被激磁成为S极。对于转子2A而言，通过突极51d和突台部54c之间存在的错开关系，作用有图17所示箭头方向(图17中顺时针方向)的力。
接着，第2相驱动时(＝S2)，维持突极51d的S极，为了使突极51c成为N极，在绕组53c、53d中流动电流。此时的磁通状态如图18所示。突极51d和突台部54c之间作用有使转子2A沿顺时针方向旋转的力，另一方面，因为突极51c和突台部54b之间完全没有相互重叠的部分，所以在这两部分不会产生作用于转子2A的力。但是，由于附加极55b的存在，由突极51c射向转子2A侧的磁通通过附加极55b收入转子2A的内部，从而产生使其相对于转子2A向顺时针方向旋转的力。
通过这种力，转子2A在各图中的顺时针方向上旋转30度，成为图19所示的状态。于是，成为第3相驱动(＝S3)，绕组53b、53c中流动有电流，定子1A内部的磁通由突极51b流向51c(参照图20)。此时，与图18所示状态同样的，通过在突极51d与突台部54b之间的作用力、和突极51b与附加极55a之间的作用力，转子2A继续其在顺时针方向上旋转。
通过这种旋转，转子2A再旋转30度时的状态如图21所示。然后，成为图22所示的第4相驱动(＝S4)的状态，继续产生使转子2A向顺时针方向旋转的力。如上所述的那样，转子2A继续旋转。
本实施例3的HB-SR电动机50，因为定子1A的突极数量是4，即是2的2倍(偶数个)，所以具有良好的机械平衡。另外，因为突极的数量为4且是4相驱动，各个绕组53分别向同一方向缠绕，电流向同一方向流动，所以能够使机械结构简单、回路结构简单。
另外，通过附加极55的设置，能够达到旋转顺利和有效使用磁通的目的，成为有良好效率的电动机。如上所述，因为嵌入在磁石52的突极51被激磁，使其与相对的磁石52的磁极同极，所以能够大幅度提高作用在转子2A上的力，扩大转子2A和定子1A之间的空气间隙，达到电动机小型化的目的。
进而，因为是通过编码器4检出转子2A的旋转位置后，切换流动在绕组53的电流，所以转子2A能够顺利地旋转。此外，因为编码器4是光学式的，所以不容易受外部磁场和电动机自身磁场的影响。
下面，依据图23～27对实施例4的HB-SR电动机60进行说明。
这种HB-SR电动机60是4相驱动电动机，包括有设有8个突极61a～61h的定子1B、和设有6个突台部(极齿)64a～64f的转子2B。各个突极61a～61h分别有30度的弧度，并且是等间隔配置。定子1B的结构是在各个突极61之间嵌入磁石62，在各个突极61的根侧较细的部分缠绕绕组63。而且，整体的形状与图1所示的相同。
8个磁石62a～62h是宽度为15度，截面为方形的角柱体，但是在图中，其形状不是方形，而是沿突极61的形状呈曲面形状。这是由于在附图的制作中是呈曲面形状，但是实际上是断面为方形。但是，如图所示，磁石62也可以是沿突极61的形状呈曲面形状的。与各个磁石62的突极61相接触的部分被磁化为一侧是N极，另一侧是S极。另外，各个磁石62的轴向长度与定子1B铁心部分的轴向长度相等，磁石62的侧面整体与突极61前端的侧面整体紧贴相接。该磁石是钕磁石(Nd-Fe-B)，其残留磁通密度是1.10泰斯拉，但也可以使用锡钴磁石(Sn-Co)等其他的稀土元素类磁石和铁素体等的磁石。
各个绕组63a～63h是各自集中缠绕的，是用线圈由连接部14侧向突极前端侧缠绕而形成的。而形成突极61或连接部14等的定子铁心，是由多枚饱和磁通密度为1.9泰斯拉的硅元素钢板构成的，与实施例1的HB-SR电动机10的定子铁心相同，也可以使用由纯铁薄板叠层来形成。
这种HB-SR电动机60，磁石62的径向长度——即突极61和磁石62接触部分的长度L1，与在突极61的磁石62侧突出的、对应于转子2B部分的宽度L2的比例为1∶0.8。由此，在通过各个突极61对绕组63通电来进行激磁，由激磁产生的磁通通过突极61时，能够使磁石62的几乎全部磁通作用于转子2B，并通过突极61的磁石62侧的突出部分。
转子2B的铁心是通过重叠饱和磁通密度为1.9泰斯拉的硅元素薄钢板而形成的。转子2B的突台部64各自的宽度为30度，并相互等间隔配置。转子2B的铁心材料可以是纯铁、坡莫合金等其他软磁性材料。
这种转子2B与实施例3相同，设有附加极65(65a～65f)。该附加极65是设置在突台部54前端的一侧，在图23中覆盖至突台部64右侧15度的范围内，但也可以采取其他数值，例如7～14度中的任意值。这种附加极65在叠层的薄板中央形成有1枚或者2枚，且从突台部64前端侧方最接近定子1B处突出，渐渐地远离定子1B，呈直线状，并有一定倾斜的坡度。
通过设置附加极65，能够顺利地旋转转子2B。而且，也可以不是这种附加极65或者附加极55那种直线状的坡度，而是圆形突出的坡度，或者呈曲线状内凹的坡度。
图24和图25显示了磁通的流向和切换步骤(S1～S4)之间的对应关系。另外，图26和图27显示了在定子1B和转子2B中流动的磁通状态。关于这种HB-SR电动机60的具体运转，在此省略说明，但是激磁的变化或转子2B的运转是根据实施例1～3的HB-SR电动机10、40、50相同的思路来进行运转。
接着，参照图28～30。对实施例5的HB-SR电动机70进行说明。
这种HB-SR电动机70是装有图28所示构成的定子71的3相驱动电动机，同时又是通过电刷和换向器来切换电流的带有电刷的电动机。换向器72与转子(在图中省略显示)一起旋转。这种换向器72是平面结构，电刷73、74与换向器72相接触，该换向器72和电刷73、74构成开关控制部31。
绕组和磁石的配置关系与上述其他实施例相同，在此不再进行说明。而且，突极的数量是6个，转子(在图中省略显示)的突台部可以是2个、4个、5个中的任意数值，甚至可以是7个以上。
第1相驱动时(＝S1)，缠绕在各突极U、X上的绕组中有电流流动，以使定子71内的磁通由相当于划分区域U的突极(以下，称为突极U)流向相当于划分区域X的突极(以下，成为突极X)。该状态从换向器72的部分观察，如图29所示。也就是说，α代表的电刷73与换向器72的U领域接触，β代表的电刷74与换向器72的X领域接触。
换向器72的U领域与突极U的绕组连接，通过与电刷73的接触使电流流向突极U的绕组中，从而使突极U成为S极。换向器72的X领域与突极X的绕组连接，通过与电刷74的接触使电流流向突极X的绕组中，从而使突极X成为N极。于是，定子71内的磁通流向图28中箭头所示的方向。
第2相驱动时(＝S2)，磁通流向按图28中箭头所示S2的方向。也就是说，在转子旋转的同时，换向器72也向图29中箭头所示的方向旋转，电刷73与Y领域接触，电刷74与V领域接触。于是，相当于划分区域Y的突极被激磁为S极，相当于划分区域V的突极被激磁成N极。
换向器72与转子一起继续旋转，电刷73与W领域接触，电刷74与Z领域接触，成为第3相驱动的状态。在第3相驱动状态下(S3)，磁通流向图28箭头所示的S3方向。像这样通过反复操作上述状态，在转子旋转的同时，对流动在绕组中的电流进行切换。
下面，依据图31、32以及图14～16，对本发明实施例6的HB-SR电动机80进行说明。
这种HB-SR电动机80是通过电刷切换实施例3的突极数量为4、突台部数量亦为4的4相驱动电动机的开关的产品。因此，突极51、磁石52或绕组53的配置关系、以及转子2A的突台部54的配置关系与实施例3相同。另外，电刷的构成与实施例5的电刷73、74相同。
与转子2A成为一体旋转的换向器81设于外周的X领域和V领域、内周的U领域和W领域。而且，外周和内周的切换部分呈90度错开配置。电刷73与换向器81的外周部分(X领域和V领域)接触，电刷74与换向器81的内周部分(U领域和W领域)接触。
第1相驱动时(S1)，电刷73与换向器81的X领域接触，绕组53d则有电流流动，突极51d(相当于划分区域X)被激磁为S极。另外，电刷74与U领域接触，绕组53a则有电流流动，突极51a(相当于划分区域U)被激磁为N极。于是，在定子1A内形成有图15中箭头S1所示的磁通(由突极51d流向突极51a的磁通)。
然后，通过换向器81的旋转，电刷74接触W领域。因此，在绕组53c中流动有电流，突极51c(相当于划分区域W)被激磁为N极。因此，在定子1A内形成有图15中箭头S2所示的磁通(由突极51d流向突极51c的磁通)。
转子2A和换向器8继续旋转，成为第3相驱动(S3)。在第3相驱动时，电刷73的接触位置由X领域转化为V领域，电刷74继续与W领域接触。于是，突极51c继续被激磁成为N极，突极51b(相当于划分区域V)被激磁成为新的S极。由此，在定子1A内，形成有图15中箭头S3所示的磁通(由突极51b流向突极51c的磁通)。
换向器81继续旋转，电刷74由W领域切换至U领域。由此，突极51a再次被激磁为N极，定子1A内的磁通由突极51b流向突极51a(参照图15中箭头S4)。像这样，通过与转子2A的旋转和换向器81，能够切换流动在绕组53中的电流，使转子2A继续旋转。
实施例5和实施例6的HB-SR电动机70、80是设有平面型换向器72、81的带电刷的电动机，具薄型化、瞬时放电少的优点。另外，与其他的HB-SR电动机10、40、50、60同样，是没有铆接的。而且，作为换向器可以不是平面型，也可以采用一般的轴向型——即筒型(设置在转轴的轴向周围的构造)。
下面，依据图33、34对实施例7的磁阻电动机90进行说明。
这种磁阻电动机90既可以作为步进式电动机使用，也可以作为小型DC电动机使用，是兼用型电动机，是4相驱动的内齿轮电动机。磁阻电动机90设有定子1C、转子2C、2个轴承部91、2个轴承支持壳92、外壳93。这种磁阻电动机90的外径Φ1-15mm，高度H1＝13mm。但是，高度H也可以设置为6mm，为超小型电动机。
定子1C与实施例4的HB-SR电动机60的定子1B的结构基本相同，所不同的是定子1B是设置在转子2B的中央，而定子1C是设置在转子2C的外周。因此，在以下的说明中，与HB-SR电动机60相对应的部分，将利用说明HB-SR电动机60时所使用的符号。
定子1C设有8个突极61、8个磁石62A、缠绕在各个突极61根侧宽度狭窄区域的8个绕组63。而且，相对于突极61前端的宽度W1＝1.7mm，磁石62A的宽度W2约为W1的1/3即0.6mm。另外，磁石62A是烧结而成的钕磁石，磁力为BHmax40MGOe左右，同时残留磁通密度为1.26泰斯拉。
另外，定子1C是由饱和磁通密度为1.8泰斯拉的8层以上的硅元素薄钢板构成的。而且，当高度H1为6mm左右时，可以采用3层或者4层左右的薄钢板。另外，因为可以兼用为步进型电动机和小型DC电动机，所以其前端宽度W1和磁石宽度W2的比推荐为1∶1/2～1∶1/4。如前文所述，在所有场合下L1和L2的比都为1∶0.35。
转子2C是由8张以上的硅元素薄钢板重叠形成的，在其外周上有6个突台部64。这种内齿轮电动机惯性小，起动快。另外，定子1C和转子2C都是由硅元素钢板重叠而成的，所以可以降低涡流。
接着，依据图35～38对本发明实施例8的HB-SR电动机100进行说明。
这种HB-SR电动机100是将电动机作为泵来使用的泵型电动机。HB-SR电动机100设有筒管结构的3层定子101，与定子101相对、设置在定子101中央兼有泵叶片作用的螺旋型转子102，包围转子102的外壳103，导入对象液体的导入管104，排出液体的排出管105。
转子102的空间，通过由凹状外壳体103a和盖体103b组成的外壳103与外界遮断。转子102通过两端的轴承106、107来支持。在转子102的空间内——即圆柱形的空间内注入液体。
定子101设有3个定子构成部101a、101b、101c、和分隔各个定子构成部101a、101b、101c的2个环形树脂部108。各个定子构成部101a、101b、101c(以下，代称为101a)，如图36所示设有有呈凹状的圆形孔111和被激磁为N极的极齿112、并以纯铁构成的N极用定子113，和有整体呈环形平板状的圆形孔114和被激磁为S极的极齿115、并以纯铁构成的S极用转子116，以及2个圆弧状磁石117、117。而且，如图35所示，在N极用定子113和S极用定子116之间，设置有3个包含卷成圆柱状的线圈在内的筒管绕组118。
磁石117一侧被磁化为N极，另一侧被磁化为S极，是残留磁通密度为1.10泰斯拉的钕磁石。磁石117的轴向长度L11与成为突极的极齿112、115的两侧边部的轴向长度L12相等，径向宽度也相等。而且，连接磁石117、117和极齿112、115，使极齿112、115的轴向延长部121、121与磁石117、117形成为1个圆筒环。
而且，极齿112、115是呈180度对称配置的，其是由极齿112、115径向突出的根部122和从根部122轴向延长所伸出的轴向延伸部121构成。前文所示的L11(L12)和从根部122沿沿周方向突出的部分长度L2的比例为1∶0.52。N极用定子113的外周壁部123与S极用定子116外周的平面部相接。
转子102设有由纯铁构成、且分别以60度的间隔配置的3个棒状铁心125、126、127，和贯穿在各个铁心125、126、127中心且固定这些铁心的旋转中心轴128，能够插入各个铁心125、126、127、由环绕树脂材料构成的圆柱状树脂部129，形成在圆柱状树脂部129的2条螺旋槽130、131。各个铁心125、126、127的外周面与圆柱状树脂部129的外周面相同，呈曲面形状，虽然转子102上没有形成突起，但是各个铁心125、126、127的部分是所谓的减少磁性抵抗部，也是突台部中的一种。
这种HB-SR电动机100，其直径Φ2为6mm，是超小型电动机。其实直径Φ2不必一定是6mm，也可以是3～10mm左右。另外，也可以使定子101的树脂部108能够覆盖住各个定子构成部101a、101b、101c，也就是说，可以插入定子101a、101b、101c使其成型。另外，也可以不设置树脂部108。进而在图35等中，虽然没有设置定子101的覆盖外壳，但是可以设置能够覆盖并固定住外壳103和定子101的电动机外壳。
驱动HB-SR电动机100的转子102旋转的情况下，首先使电流流过定子构成部101a的线轴绕组118，激磁使作为突极的极齿112成为N极，使作为突极的极齿115成为S极，然后将铁心125引入与两极齿112、115相对的位置。接着，通过将电流流向定子构成部101b的线轴绕组118，进行同样的激磁，使铁心126旋转至与定子构成部101b的两极齿112、115相对的位置。此时，不向定子构成部110a供电。
接着，在切断向定子构成部101b的电流供给的同时，向定子构成部101c提供电流。由此，激磁使定子构成部101c的极齿112成为N极，极齿115成为S极。于是，铁心127被吸引至两极齿112、115之间并旋转。通过以上操作的反复，转子102继续旋转。而且，每当切换电流时转子102旋转60度。通过转子102向一定方向的旋转，液体会顺着螺旋槽130、131，从导入管104侧流向排出管105侧。
上述实施例8的HB-SR电动机100是转子102设有2条螺旋槽130、131的电动机，但是也可以设置1条螺旋槽，或者是3条以上的螺旋槽。另外，定子构成部也可以是重叠有4层以上，一侧转子102的铁心有4个以上位置错开重叠配置。另外，可以不必错开转子102的铁心，在同一位置进行重叠配置，也可以错开定子构成部进行重叠。
另外，在定子101的各个定子构成部101a、101b、101c上，可以使铁心125、126、127分别呈十字形，并分别设置2个N极用极齿112和2个S极用极齿115。另外，如其他实施例一样，也可以设置多数突极和突台部(铁心面)。另外，在作为泵电动机使用时，也可以采用其他实施例下的磁阻电动机。也可以分别设置转子和泵叶片并将泵叶片放置在液体中，使转子与液体不发生接触。
下面，依据图39和图40，对本发明实施例9的磁阻电动机140进行说明。
这种磁阻电动机140是采用了摄象机等的镜头输送装置、和输送笔记本电脑的CD(Compact Disc)驱动装置中CD传感镜头的镜头输送装置的步进型电动机。
这种磁阻电动机140设有有12个突极的定子1D，有成为10个突台部的磁性抵抗削弱部141的转子2D，与转子2D成为一体旋转的螺旋轴142，支持螺旋轴142的轴承被支持部143的轴承部144。而且，该磁阻电动机140通过电动机支持体145支撑着螺旋轴142和轴承部144。
而且，可以设定突极的数量为6个，磁性抵抗削弱部141为8个，24个步骤分解(1个步骤为15度)的步进型电动机，也可以设定其他数量的突极和突台部，48个步骤分解(1个步骤为7.5度)的步进型电动机。像这种步进型电动机，铆接少，成本低。
螺旋轴142在图右侧的部分形成有螺旋槽，与图中未显示的镜头输送装置相嵌合连接。螺旋轴142在轴向受两端的滚珠轴承146、147支撑，在径向受2个径向轴承148、149支撑。
因为定子1D的铁心是硅元素薄钢板叠加而成的，所以如其他实施例所示，在各个突极前端的间隙中嵌入有磁石，且磁石的设置是相对的部分为同极。所采用的磁石是钕磁石、锡钴磁石等。另外，设定磁石的残留磁通密度为a，定子1D铁心的饱和磁通密度为b，与突极磁石侧的突出部分的转子2D相对部分的面积为W，与磁石突极接触部分的面积为Z，形成定子1D的突极，以满足(a/b)×Z×1/3≤W≤(a/b)×Z×2。
转子2D是由纯铁的极齿形成体151组成的。该极齿形成体151通过对平板进行缩径加工形成为筒状，然后，通过在外周方向上设置10个贯穿孔152，在外周方向上与各个贯穿孔152相邻的作为磁性抵抗削弱部141。贯穿孔152的轴向长度与定子1D的轴向长度以及磁石的轴向长度相同，各个贯穿孔152是与定子1D相对设置的。
该磁阻电动机140的径向长度Φ3在本实施例中为3mm。当该长度Φ3为2～5mm时，能够适用于超小型镜头输送装置。另外，螺旋轴142形成有螺纹，因为螺旋轴142和转子2D是一体的，所以能够成为高精度的步进型电动机。
接着，依据图41和图42对本发明实施例10的磁阻电动机160进行说明。
这种磁阻电动机160是在上述各种HB-SR电动机10、40、50、60、70、80、100、磁阻电动机90、140、以及其他变形例的电动机的磁石部分的形状予以了改变。因此，以下仅仅就该磁石部分进行说明。
这种磁阻电动机用定子的磁石161如图41所示，设有呈圆形设置的2m(m为大于等于1的自然数)个柱状部162(图41中为6个柱状部)、和连接该柱状部162一侧的圆形连接部163。各柱状部162被磁化，若一侧磁化为N极，另一侧则磁化为S极，就相邻接的柱状部162的相对的面而言，是同极。
对各柱状部162的磁化，利用的是图42所示的磁化工具165。在利用磁化工具165的同时，对各柱状部162进行磁化。被磁化了的磁石161在图41所示的状态下，将该柱状部162插入突极之间进行组装。柱状部162的宽度L1等于与上述突极相接触的宽度L1。
突极的轴向长度与柱状部162的突出长度L3相等。因此，将磁石161嵌入突极之间，圆形连接部163侧从突极向外方突出的柱状部162的前端与定子铁心形成同一平面。
以上，对本发明的实施例1～10的磁阻电动机进行了说明，根据本发明的磁阻电动机定子侧的突极数量和转子侧的突台部数量，在图42中归纳显示了旋转、不旋转的关系。
以数学公式归纳图43所示的关系，得到以下结果。也就是说，拥有以下结构的磁阻电动机旋转的先决条件是突极的数量为2m(m是大于等于1的自然数)，在各个突极前端邻接空隙之间，使相对磁极为同极，而且，为了使磁极与突极前端的侧边部相接，设置2m个磁极，并设有在各个突极上缠绕有绕组的定子，和当突台部的数量为n(n是1以外的自然数)时(该突台部的数量应使n/m不是2以下的自然数)、装有与突极相对设置的极齿或者磁性抵抗削弱部的转子。
而且，不是将磁石配置在所有的突极之间，可以将其中一部分拿去。例如，可以从配置在所有突极之间的上述关系的磁石中拿去1个；也可以从这些磁石中拿去1个或者2个；也可以仅仅设置1个或者2个或者3个磁石。
另外，各实施例和变形例所示的磁阻电动机如图44所示，与单单由突极和绕组组成的电动机相比较，能够产生更大的转距。虽然图44所示的图表所表示的是实施例1的HB-SR电动机10，但是即使是其他实施例的磁阻电动机，与现有技术下的磁阻电动机相比同样也有产生大转距的倾向。
另外，如图45所示，本发明的磁阻电动机能够在转距很大的范围内持续旋转。图45是相对于HB-SR电动机10转距的速度、效率、电流的图表，即使当转距为300mN·m时，也能够维持200rpm的旋转。像这样即使在大转距的情况下也能够维持旋转的现象，在其他实施例的磁阻电动机中也会产生。
本发明的磁阻电动机通过对各个突极激磁，使通过激磁时的各个突极根侧的磁通达到该突极饱和磁通密度以上，并使磁石的磁通从转子侧射出。另外，通过切断各个突极的激磁，使磁石的磁通不是射向转子侧，而是射入突极内——即射入定子内。通过这样反复操作突极的激磁和非激磁，使定子突极磁化和非磁化，同时，有效地使用定子内部的磁通(特别是磁石的磁通)，使转子有效地进行旋转。
以上，各实施例所示，磁阻电动机是本发明的较好实施例，但是，只要不脱离本发明的权利范围可以进行各种的变化。例如，作为定子铁心和转子铁心，除了使用纯铁、硅元素钢之外，还可以使用坡莫合金(Fe-Ni合金)、电磁不锈钢、铁系的非晶质材和Co系的非晶质材等的非晶质材、微毫结晶合金、铁硅铝磁性合金(Fe-Al-Si系合金)等其他的软磁性材料(高透磁率材料)。另外，作为定子铁心和转子铁心，除了薄板叠层外，还可以采用不进行叠层而单一材料。
另外，设定磁石的残留磁通密度为a，由磁性材料构成的突极的饱和磁通密度为b，与从突极的磁石侧突出部分的转子相对的部分面积为W，与磁石突极的接触部分面积为Z时，定子突极的形成则推荐在(a/b)×Z×1/3≤W≤(a/b)×Z×2的范围内，更好的是(a/b)×Z≤W≤(a/b)×Z×1.5的范围内。这是因为当激磁使突极产生饱和磁通密度以上的磁通时，磁石的磁通由于激磁而流动的那部分磁通不再流入，而通过突极的突台部分流向转子侧。如果这条通道不通畅的话，将无法有效地活用磁石的磁通。
另外，如果突极的突台部分过长的话，磁石的占用比例会提高，嵌入磁石的效果会更加明显，同时，能够使磁阻电动机的定子小型化。而且，即使偏离出上述的范围——即(a/b)×Z×1/3≤W≤(a/b)×Z×2的范围，与现有技术的磁阻电动机相比，也能够维持良好的性能。
进而，在上述范围内设定了定子的突极和磁石的结构，不仅能够适用于本发明的磁石同极相对型磁阻电动机，也能够适用于混合型磁石作为1个突极使用、呈圆形按顺序配置有多个同形状混合型磁石的电动机(本发明之前创作的电动机)。也就是说，即使是单由本发明之前所创作的混合型磁石所形成的电动机，定子的突极等的关系若在(a/b)×Z×1/3≤W≤(a/b)×Z×2的范围、(a/b)×Z≤W≤(a/b)×Z×1.5的范围内的话，就能获得旋转效果良好的电动机。即，在上述各范围内，不必依存磁石和突极的排列方式，就能够获得充足的效果。
另外，在上述各实施例中，磁石的轴向长度与定子铁心的轴向长度相等，紧密相接的端部为平面结构，但是也可以使磁石的轴向长度比定子铁心长或者短；在上述各实施例中，磁石的径向长度与定子的突极前端的径向长度相等，且是紧密相接的，但也可以使磁石的径向长度比突极前端的径向长度定子铁心长或者短。
上述实施例中，在1个突极上缠绕1个绕组，但也可以在2个突极上缠绕1个绕组，在1个突极部分上进行双线绕法，改变流向，通过电流流向的改变来改变磁化的极。
另外，上述各实施例中，是就转子和定子为径向设置的周对向型电动机进行的说明，但也适用于转子和定子轴向重叠设置的平面对向型电动机。另外，分别有了内部转子型和外部转子型，但是也可以将以外部转子型变更为内部转子型，将以内部转子型变更为外部转子型。
另外，作为定子铁心，除了预先与多个突极设置为一体之外，还可以单独设置1个1个的突极，并配置成圆形来构成定子铁心；也可以单独设置2个突极或者3个以上的突极，并配置成圆形来构成定子铁心。
进而，作为磁阻电动机用定子的磁石161，在使用同一形状来组成的基础上，可以在所有柱状部进行同样的磁化，即N极和S极通常处于同一关系。进行了这种磁化的磁阻电动机用定子的磁石，不仅能适用于利用了同极对向型磁石的本发明的磁阻电动机，还能适用于利用异极对向型磁石的磁阻电动机。
另外，磁阻电动机140的转子2D除了适用于本发明的磁阻电动机之外，还适用于现有技术的磁阻电动机和上述利用异极对向型磁石的磁阻电动机。
进而，本发明的各磁阻电动机的突极、磁石、突台部各自的机械角度(宽度)除了上述数值外，还可以是其他的数值。例如，可以将1组突极、磁石、突台部的各个数值中任意1个或者多个控制在上述数值的正负10％的范围内，也可以使1组中任意1个或者多个超过正负10％的范围。本发明的磁阻电动机在达到小型化和降低振动的同时，抑制了制造成本的上升，能够简单地与现有技术的DC电动机进行替换。另外，本发明在电动机方面展开时，能够提供有效利用磁通的磁阻电动机。
进而，本发明能够使利用混合型磁石的磁阻电动机的定子的制造效率化，得到低价格化的磁阻电动机用定子的磁石。[图1]本发明实施例1磁阻电动机的断面图。本发明实施例1磁阻电动机的定子铁心部分和转子铁心部分的平面图。显示本发明实施例1磁阻电动机的绕组的连接关系和开关控制部以及其周遍回路的示意图。显示了本发明实施例1磁阻电动机绕组中流动的电流的电流波形。本发明实施例1磁阻电动机各个绕组中流动的电流状况的示意图，(A)显示的是各绕组中流动的电流的时间变化和电流合计，(B)切换步骤和各个步骤时定子内磁通流动的归纳显示。本发明实施例1磁阻电动机的磁通流动的示意图，显示的是磁通在时间点T1～T2之间的流动。本发明实施例1磁阻电动机的磁通流动的示意图，显示的是磁通在时间点T2之后的流动。由本发明实施例1磁阻电动机的激磁，产生的磁通的流动和各相切换状态的归纳示意图。本发明实施例2磁阻电动机激磁磁通的归纳示意图。以0表示本发明实施例2磁阻电动机的切换步骤和各个步骤间被激磁了的极。本发明实施例2磁阻电动机绕组中流动的电流波形的示意图。本发明实施例2磁阻电动机变形例的示意图。本发明实施例2磁阻电动机其他变形例的示意图。本发明实施例3磁阻电动机的定子铁心和转子铁心的平面图[图15]本发明实施例3磁阻电动机定子内流动的磁通和切换步骤的示意图。本发明实施例3磁阻电动机定子内磁通的流动，切换步骤，突极磁化状态相互对应的归纳表。本发明实施例3磁阻电动机磁通流动的示意图，也是第1相驱动时状态的示意图。本发明实施例3磁阻电动机磁通流动的示意图，也是开始第2相驱动是状态的示意图。本发明实施例3磁阻电动机磁通流动的示意图，也是结束第2相驱动是状态的示意图。本发明实施例3磁阻电动机磁通流动的示意图，也是开始第3相驱动是状态的示意图。本发明实施例3磁阻电动机磁通流动的示意图，也是结束第3相驱动是状态的示意图。本发明实施例3磁阻电动机磁通流动的示意图，也是开始第4相驱动是状态的示意图。本发明实施例3磁阻电动机定子铁心部分和转子铁心部分的平面图。本发明实施例4磁阻电动机的定子内流动的磁通和切换步骤的示意图。本发明实施例4磁阻电动机定子内磁通的流动，切换步骤，突极磁化状态相互对应的归纳表。本发明实施例4磁阻电动机的磁通流动的示意图，也是第1相驱动时状态的示意图。本发明实施例4磁阻电动机的磁通流动的示意图，也是第2相驱动时状态的示意图。本发明实施例5磁阻电动机的定子内流动的磁通和切换步骤的示意图。本发明实施例5磁阻电动机所使用的换向器部分的示意图。本发明实施例5磁阻电动机的切换步骤，被激磁了的突极，电刷的对应归纳表。本发明实施例6磁阻电动机所使用的换向器部分的示意图。本发明实施例6磁阻电动机的切换步骤，被激磁了的突极，电刷的对应归纳表。本发明实施例7磁阻电动机断面图。本发明实施例7磁阻电动机定子铁心部分和转子铁心部分的平面图。本发明实施例8磁阻电动机定子铁心部分和转子铁心部分的平面图。本发明实施例8磁阻电动机的1个定子构成部(除了线轴绕组)的分解斜视图。图35的A-A断面图。本发明实施例8磁阻电动机的转子的示意图，以实线显示了铁心，以虚线显示了其他部分。本发明实施例9磁阻电动机的断面图。构成本发明实施例9磁阻电动机的转子的极齿形成体的斜视图。嵌入在本发明实施例10磁阻电动机的定子之间的磁石的斜视图。本发明实施例10磁阻电动机用定子的磁石磁化方法的说明图。本发明实施例10磁阻电动机的定子的突极数量，转子的突台部数量之间关系的归纳表，在表中以0表示的电动机适用于本发明。以图表的方式表示了本发明磁阻电动机与现有技术的相比，转距提升了的数据。以图表的方式表示了本发明磁阻电动机与现有技术的相比，能够在大转距范围内进行旋转的数据。1定子2转子10HB-SR电动机(磁阻电动机)11突极12磁石13绕组21突台部141磁性抵抗削弱部151极齿形成体152贯穿孔161磁阻电动机用定子的磁石162柱状部163圆形连接部
权利要求
1.一种磁阻电动机，其是通过在定子和转子之间发生的磁阻变化来得到旋转转距的磁阻电动机，其包括设定突极的数量为2m(m为大于等于1的自然数)，在各个突极前端相邻的缝隙间设置相对的磁极为同极、且该磁极与上述突极的前端侧边部相连的共计2m个的磁石，或者，在假定设置有上述磁石的状态下取走一部分磁石，在突极上施加以绕组的定子；和当设定突台部的数量为n(n为1以外的自然数)时，设有当n/m为大于2的自然数的突台部与上述突极相对的极齿或者磁性抵抗削弱部的转子。
2.如权利要求1所述的磁阻电动机，其特征在于在所说的绕组上使电流流动，而驱动转动，以使所说的磁石的N极和夹在N极间的突极在被激磁时而成为N极，所说的磁石的S极和夹在S极间的突极在被激磁时而成为S极，并且，至少形成一组受N极激磁的突极和受S极激磁的突极。
3.如权利要求1或2所述的磁阻电动机，其特征在于设定m为2，驱动相数为4，所说的各绕组分别按同一方向缠绕，使流动在各绕组上的电流方向总是相同方向。
4.如权利要求1或2所述的磁阻电动机，其特征在于其设定m为大于等于4的整数，驱动相数大于等于4。
5.如权利要求1或2所述的磁阻电动机，其特征在于其能够检测出所说的转子的旋转位置，然后切换流动在所说的绕组上的电流。
6.如权利要求1所述的磁阻电动机，其特征在于其设定m为3的倍数(包括1)，驱动相数为3；或者设定m为2的倍数(包括1)，驱动相数为4，来作为步进型电动机进行运转。
7.如权利要求1所述的磁阻电动机，其特征在于设定m为大于等于4的整数，驱动相数大于等于2小于等于m。
8.一种磁阻电动机，其是通过在定子和转子之间发生的磁阻变化来得到旋转转距的磁阻电动机，其包括由磁性材料组成的多个设置在突极前端相邻间隙中、并与突极前端的侧边部相接的磁石，或者，从假定配置有磁石的状态下取走一部分磁石，设有用于激磁上述突极的绕组的定子；和有与突极相对设置的极齿或者构成磁性抵抗削弱部的突台部的转子；并，设定上述磁石的残留磁通量密度为a，上述由磁性部件构成的突极的饱和磁通量密度为b，与从上述突极磁石侧突出部分的上述转子相对部分的面积为W，与上述磁石突极相接触部分的面积为Z，以满足条件(a/b)×Z×1/3≤W≤(a/b)×Z×2，形成上述定子的突极。
9.如权利要求1或8所述的磁阻电动机，其特征在于所说的转子为筒状的极齿形成体，在该极齿状形成体的圆周方向上设有n个增大磁性抵抗的贯穿孔，将各个贯穿孔在圆周方向上相邻接的部分作为n个磁性抵抗削弱部。
10.一种磁阻电动机用定子的磁石，其是通过在定子和转子之间发生的磁阻变化来得到旋转转距的磁阻电动机定子的磁石，其包括呈圆形配置的2m(m为大于等于1的自然数)个柱状部，和与该柱状部的一侧相连接的圆形连接部；所说的各柱状部是，使相邻接柱状部的相对面的一侧为N极、另一侧为S极、且相邻接的柱状部的相对部分为同极而被磁化的磁阻电动机用定子的磁石。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种在小型化和降低振动的同时，能够抑制制造成本的上升，并能容易的与现有技术下的DC电动机进行替换的新型结构的磁阻电动机。该磁阻电动机突极的数量为2m(m为大于等于1的自然数)，在各个突极11前端相邻的缝隙间设置相对的磁极为同极、且该磁极与上述突极11的前端侧边部相连的共计2m个的磁石12，或者，在假定设置有上述磁石的状态下取走一部分磁石，在突极上施加以绕组的定子；和当设定突台部21的数量为n(n为1以外的自然数)时，设有当n/m为大于2的自然数的突台部21与上述突极11相对的极齿或者磁性抵抗削弱部的转子。
文档编号H02K1/16GK1518188SQ20041000293
公开日2004年8月4日 申请日期2004年1月20日 优先权日2003年1月22日
发明者荻野三四郎, 横尾嘉也, 也 申请人:株式会社起源, 横尾嘉也