(57)【要約】【課題】薄膜化が可能で放熱性の優れた電磁コイルを提供する。また、高性能の電動モータおよびその製造方法を提供する。【解決手段】電磁コイルを有する電動モータにおいて、電磁コイルを、導電基材の外周全体に気相成長絶縁膜が形成された配線を巻回した構成とする。具体的には、銅などの導電基材に絶縁膜を蒸着する。もしくは、導電基材に絶縁膜をスパッタリング法により形成する。絶縁材料としては、例えば酸化物もしくは窒化物を用いる。かかる構成によれば、導電基材の外周の絶縁被膜の薄膜化が可能であり、電磁コイルの巻き数を増加させることができる。また、上記絶縁被膜の放熱性を向上させることができる。よって、電動モータの駆動能力を向上させることができ、また、装置の小型化を図ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁コイルを有する電動モータであって、
前記電磁コイルは、導電基材の外周全体に気相成長絶縁膜が形成された配線を巻回してなることを特徴とする電動モータ。
【請求項２】
前記気相成長絶縁膜は、前記導電基材に絶縁膜を蒸着してなることを特徴とする請求項１記載の電動モータ。
【請求項３】
前記気相成長絶縁膜は、前記導電基材に絶縁膜をスパッタリング法により形成してなることを特徴とする請求項１記載の電動モータ。
【請求項４】
前記気相成長絶縁膜は、酸化物もしくは窒化物よりなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の電動モータ。
【請求項５】
電磁コイルを有する電動モータの製造方法であって、
導電基材の外周全体に絶縁膜を蒸着法もしくはスパッタリング法により形成する工程と、
前記導電基材を巻回する工程と、
を有することを特徴とする電動モータの製造方法。
【請求項６】
前記絶縁膜の形成は、前記導電基材を巻回した後に行なわれることを特徴とする請求項５記載の電動モータの製造方法。
【請求項７】
前記絶縁膜は、酸化物もしくは窒化物よりなることを特徴とする請求項５又は６記載の電動モータの製造方法。
【請求項８】
前記絶縁膜は、前記導電基材の両端をマスクした状態で形成され、
前記導電基材の両端を他の端子と接続する工程を有することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項記載の電動モータの製造方法。
【請求項９】
導電基材の外周全体に気相成長絶縁膜が形成された配線を巻回してなることを特徴とする電動モータ用電磁コイル。
【請求項１０】
請求項１記載の電動モータと、前記電動モータによって駆動される被駆動部材と、を備える電子機器。
【請求項１１】
前記電子機器はプロジェクタである請求項１０記載の電子機器。
【請求項１２】
請求項１記載の電動モータと、前記電動モータによって駆動される被駆動部材と、前記電動モータに電源を供給する燃料電池と、を備える燃料電池使用機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータ、電動モータの製造方法および電動モータ用電磁コイルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動モータには、シンクロナス（同期）モータとインダクション（誘導）モータの２種類がある。また、モータの種類は、ロータの違いにより、永久磁石を使ったマグネット型と、コイルが巻いてある巻線型と、鉄などの強磁性体を使ったリアクタンス型とに分類することも可能である。マグネット型は、ロータの永久磁石がステータの回転磁界に引かれて回転する。
【０００３】
マグネット型のシンクロナスモータとして、例えば、下記の特許文献１に記載された小型同期モータが存在する。この小型同期モータは、励磁コイルを巻回したステータコアと、マグネットを含むロータとを備えている。
【０００４】
また、コイルの形成方法としては、例えば、下記特許文献２に、基板１上にコイルパターンに対応したメッキパターンを蝕刻形成し、電解メッキ法によりコイル導体層を析出させた後、樹脂の塗布により層間絶縁膜を形成する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平８−５１７４５号公報
【特許文献２】特開平７−２１３０２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電動モータにおいては、その駆動能力を維持しつつ、電動モータの小型化を図ることが重要である。特に、電磁コイルの駆動能力は、コイルの巻き数と抵抗値の条件により電動モータの小型化及びモータ特性に大きく影響する。
【０００６】
しかしながら、従来の電磁コイルにおいては、導体の絶縁材料として耐熱性ポリ系樹脂（例えば、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミドイミドなど）が用いられており、その絶縁被膜の薄膜化には限界があった。
【０００７】
よって、絶縁被膜の厚さによって、コイルの巻き数に制限が生じ巻線効率が低下していた。また、上記ポリ系の絶縁被膜材料では、熱伝導率が悪いため、導体（例えば、銅基材）の放熱効率が低下するといった問題があった。特に、多重に巻かれたコイルにおいては、放熱性が悪く、放熱効率のさらなる悪化が問題であった。
【０００８】
さらに、上記ポリ系の絶縁被膜材料では、耐熱性が低く、２２０℃程度で軟化してしまう。よって、上記放熱効率の低下により導体近傍の温度が２２０℃程度まで上昇した場合には、絶縁効果が低下してしまう。特に、多重に巻かれたコイルにおいては、導体間（コイル間）の機械的応力も加わり、絶縁被膜の破れが生じ易かった。また、導体自身も温度上昇によって断線する恐れがあった。
【０００９】
また、電動モータでは、その始動時に大きな駆動能力が必要となる。よって、その始動時に電磁コイルに大きな駆動電流が印加され、当該電流により電動モータ特性上の銅損失により急激な温度上昇が生じる。従って、駆動電流が大きすぎると、上記絶縁被膜の破壊や導体の断線により電磁コイル自身の機能が損なわれる。よって、安全を見て、駆動電流を低く設定する他なかった。このように、従来のコイルでは、駆動電流の低下が余技なくされ、結局のところ駆動能力を維持しつつ装置自身を小型化することは困難であった。
【００１０】
従って、本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、薄膜化が可能で放熱性の優れた電磁コイルを提供することにある。また、高性能の電動モータおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）本発明の電動モータは、電磁コイルを有する電動モータであって、前記電磁コイルは、導電基材の外周全体に気相成長絶縁膜が形成された配線を巻回してなることを特徴とする。
【００１２】
かかる構成によれば、導電基材の外周の絶縁被膜の薄膜化が可能であり、電磁コイルの巻き数を増加させることができる。また、上記絶縁被膜の放熱性を向上させることができる。よって、電動モータの駆動能力を向上させることができ、また、装置の小型化を図ることができる。
【００１３】
好ましくは、前記気相成長絶縁膜は、前記導電基材に絶縁膜を蒸着してなる。かかる構成によれば、蒸着により容易に絶縁膜の薄膜化を図ることができる。
【００１４】
好ましくは。前記気相成長絶縁膜は、前記導電基材に絶縁膜をスパッタリング法により形成してなる。かかる構成によれば、スパッタリング法により容易に絶縁膜の薄膜化を図ることができる。
【００１５】
好ましくは、前記気相成長絶縁膜は、酸化物もしくは窒化物よりなる。かかる構成によれば、絶縁膜の熱導電性の向上を図ることができる。
【００１６】
（２）本発明の電動モータの製造方法は、電磁コイルを有する電動モータの製造方法であって、導電基材の外周全体に絶縁膜を蒸着法もしくはスパッタリング法により形成する工程と、前記導電基材を巻回する工程と、を有する。
【００１７】
かかる方法によれば、導電基材の外周の絶縁被膜の薄膜化が可能であり、電磁コイルの巻き数を増加させることができる。また、上記絶縁被膜の放熱性を向上させることができる。よって、電動モータの駆動能力を向上させることができ、また、装置の小型化にも対応し得る。
【００１８】
好ましくは、前記絶縁膜の形成は、前記導電基材を巻回した後に行なわれる。かかる方法によれば、電磁コイルの形成を容易にすることができる。
【００１９】
好ましくは、前記絶縁膜は、酸化物もしくは窒化物よりなる。かかる方法によれば、絶縁膜の熱導電性の向上を図ることができる。
【００２０】
例えば、前記絶縁膜は、前記導電基材の両端をマスクした状態で形成され、前記導電基材の両端を他の端子と接続する工程を有する。かかる方法によれば、マスク部には絶縁膜が形成されず、当該箇所を利用して導電基材を容易に接続することができる。
【００２１】
（３）本発明の電動モータ用電磁コイルは、導電基材の外周全体に気相成長絶縁膜が形成された配線を巻回してなる。かかる構成によれば、導電基材の外周の絶縁被膜の薄膜化が可能であり、電磁コイルの巻き数を増加させることができる。また、上記絶縁被膜の放熱性を向上させることができる。よって、電磁コイルの駆動能力を向上させることができ、また、小型化を図ることができる。
（４）本発明の電子機器は、上記電動モータ（例えば、単相ブラシレスモータ）と、上記電動モータによって駆動される被駆動部材と、を備える。
例えば、上記電子機器はプロジェクタである。
（５）本発明の燃料電池使用機器は、上記電動モータ（例えば、単相ブラシレスモータ）と、上記電動モータによって駆動される被駆動部材と、上記電動モータに電源を供給する燃料電池と、を備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら本実施の形態について説明する。なお、同一の機能を有するものには同一もしくは関連の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。
【００２３】
（電磁コイルの構造）
図１は、本実施の形態の電磁（励磁）コイル上面図および断面図である。（Ａ）は、上面図である。また、（Ｂ）および（Ｃ）は、断面図であり、（Ａ）のＢ−Ｂ断面、Ｃ−Ｃ断面に対応する（図２について同じ）。図１に示すように、例えば、銅などの金属よりなる基材層１００の周囲には絶縁被膜（薄膜絶縁層）１０１が形成されている。なお、図１においては、基材層１００の断面を略円形状としたが、図２に示すように、基材層１００の断面を略矩形状としても良い。図２は、本実施の形態の他の電磁コイル上面図および断面図である。また、基材層１００の断面を略楕円（長円）形状としてもよい。
【００２４】
上記絶縁被膜１０１は、気相成長により形成された絶縁膜である。この気相成長には、蒸着法やスパッタリング法などに代表されるＰＶＤ（物理気相成長、Physical Vapor Deposition）法がある。また、絶縁被膜１０１の材料としては、酸化シリコン膜（ＳｉＯ2）や窒化シリコン膜（Ｓｉ3Ｎ4）などがある。絶縁被膜１０１の形成方法については、追って詳細に説明する。
【００２５】
このように、本実施の形態においては、電磁コイルの絶縁被膜を気相成長により形成された絶縁膜としたので、絶縁被膜の薄膜化が可能である。よって、コイルの巻き数を増加させ、結果的に巻線効率を向上させることができ、電磁コイルの駆動能力を大きくすることができる。また、当該電磁コイルを用いる電動モータの駆動能力を大きくすることができる。また、同じ巻き数であれば、コイルの厚さが小さくなり、電磁コイルの薄型化（小型化）が可能となる。よって、当該電磁コイルを用いる電動モータの小型化を可能とすることができる。
【００２６】
また、絶縁被膜の薄型化により放熱効果を向上させることができる。特に、酸化シリコン膜や窒化シリコン膜は、熱伝導率が高く、これらを用いることによって更なる放熱効率の向上を図ることができる。窒化膜の方が、酸化膜より熱伝導率が大きく、有利である。このように、放熱効率の向上により、大電流駆動にも耐え得ることができる。よって、駆動電流の制限値（最大値）を上げることができ、当該電磁コイルを用いる電動モータの駆動能力を向上させることができる。なお、当該電磁コイルを用いる電動モータの構成については、追って詳細に説明する。
【００２７】
（電磁コイルの製造方法１）
次いで、上記電磁コイルの製造方法について説明する。図３は、本実施の形態の電磁コイルの製造工程を示す断面図である。
【００２８】
図３に示すように、真空蒸着装置１１０のチャンバー内に導電基材１１１を設置する。チャンバー内は、真空ポンプにより減圧状態に保たれている。この場合、導電基材１１１は、例えば銅よりなり、螺旋状に加工（巻回）されている。この導電基材１１１の両端を例えば支持部材１１３により支持する。蒸着材（蒸着源）１１５は、ステージ１１７の窪みに設置され、図示しない電源により電位を印加する等して、加熱され、その蒸気（蒸着物質）がチャンバー内に拡散する。蒸着材は、例えば、酸化シリコンであり、導電基材１１１の外周には蒸着物質である酸化シリコン膜が付着する。なお、蒸着材と導電基材１１１との間には、スライド式のシャッター１１９が設けられ、当該シャッター１１９の移動により蒸着の開始、終了を制御することができる。支持部材１１３を介して導電基材１１１に適宜電位を印加してもよい。
【００２９】
このように、蒸着方法を用いることにより、容易に導電基材１１１の周囲に絶縁被膜を形成することができる。この絶縁被膜の膜厚は、数ｎｍオーダーで制御可能である。また、蒸着方法を用いることにより、あらかじめ螺旋状に加工した導電基材１１１の外周に精度良く絶縁被膜を形成することができる。
【００３０】
（電磁コイルの製造方法２）
上記製造方法１（図３）においては、蒸着方法で絶縁被膜の形成を行なったが、スパッタリング法を用いて絶縁被膜の形成を行なってもよい。図４は、本実施の形態の電磁コイルの他の製造工程を示す断面図である。
【００３１】
図４に示すように、スパッタ装置１２０のチャンバー内に導電基材１１１を設置する。チャンバー内には、適宜不活性ガス（例えばアルゴン）が導入され、真空ポンプにより減圧状態に保たれている。この場合、導電基材１１１は、例えば銅よりなり、螺旋状に加工されている。この導電基材１１１の両端を例えば支持部材１１３により支持する。ターゲット（例えば、酸化シリコン塊）１２５は、ステージ１２７上に設置され、高周波電源１３１が印加されている。このように高電圧が印加されたチャンバー内では、チャンバー内の原子（例えばアルゴン）が、ターゲットに衝突し、弾き出されたターゲット粒子（この場合、酸化シリコン）により成膜が行なわれる。よって、導電基材１１１の外周に酸化シリコン膜が形成される。なお、蒸着材と導電基材１１１との間には、回転式のシャッター１２９が設けられ、当該シャッター１２９の移動により蒸着の開始、終了を制御することができる。ここで、スパッタリング法においては、成膜成分はターゲット側に多く堆積する。よって、例えば、支持部材１１３を介して導電基材１１１に電位１３３を印加し、ターゲット粒子を引き付けることにより、ターゲットに対し裏面となる導電基材１１１の部分にも成膜を行なうことができる。
【００３２】
なお、図３および図４においては、導電基材１１１をあらかじめ螺旋状に加工したものに成膜を行なったが、略直線状の導電基材１１１に成膜（蒸着、スッパタ成膜）を行なってもよい。特に、スパッタ成膜においては、成膜成分はターゲット側に多く堆積するため、略直線状の導電基材１１１を適宜回転させながら成膜することにより、絶縁被膜の均一性を向上させることができる。この場合、絶縁被膜を形成した後、導電基材（配線）１１１を螺旋状に加工し電磁コイルとする。
【００３３】
また、図４においては、ターゲットを酸化シリコン膜としたが、シリコンをターゲットとし、チャンバー内に酸素を導入しつつ成膜してもよい。即ち、弾き出されたターゲット粒子（Ｓｉ）を酸化させつつ堆積させることで、酸化シリコン膜を成膜してもよい。この場合、導体表面が酸化される。そこで、チャンバー内の電圧の調整により、スパッタ粒子による表面のエッチング速度と、酸化シリコンの堆積速度を調整することができ、導電基材の表面に酸化シリコン膜を精度良く成膜することが可能である。
【００３４】
また、予め導電基材の表面に酸化防止膜を成膜した後、酸化シリコン膜をスパッタリング法により成膜してもよい。この際、酸化防止膜をスパッタリング法で形成してもよい。
【００３５】
なお、上記成膜方法１および２（図３、図４）においては、蒸着材およびターゲット材料として酸化シリコンを用いたが、窒化シリコンを用いてもよい。また、その他の金属絶縁膜を用いてもよい。さらに、ターゲットをシリコンとし、窒素雰囲気中で窒化シリコン膜を成膜してもよい。また、酸窒化膜としてもよい。
【００３６】
また、上記成膜方法１および２（図３、図４）において、隣接するコイル間隔（ｄ）を絶縁材料で埋まる程度に設定しておくことによりコイルと絶縁被膜との積層膜厚を最適化することができる。
【００３７】
また、上記成膜方法１および２（図３、図４）においては、蒸着材やターゲットを装置の底部に配置したが、これらを装置の上部に配置してもよい。また、この場合、装置の底部にステージを設け、当該ステージ上に導電基材１１１を配置し、成膜を行なってもよい。この場合、ステージとの接触面において成膜が成されないため、導電基材を適宜回転させて成膜を行なうことが好ましい。
【００３８】
また、上記成膜方法（図３、図４）においては、導電基材１１１の両端部が支持部材１１３により覆われているため、かかる部位には成膜が行なわれない。よって、当該部位を用いて、外部端子との接続を容易に図ることができる。また、図５に示すように、予め導電基材の両端部をテープ材などによりマスクしてもよい。１４１は、マスク材料を示す。図５は、本実施の形態の電磁コイルのマスクの様子を示す図である。この場合、テープ材を剥すことによりマスク部の導電基材が露出し、外部端子との接続を図ることができる。また、マスク材料１４１を熱溶解性のものとすれば、熱を加えるだけで容易にマスク材料１４１の除去を行なうことができる。
【００３９】
また、支持部材１１３を他の位置、例えば、チャンバー側壁などに設けてもよく、その構成に特に限定はない。また、支持方法も、引っ掛ける方法や挟持する方法などがあり、種々の方法で導電基材を固定することができる。
【００４０】
（電動モータへの適用）
次いで、上記電磁コイル（配線）が適用される電動モータの構成について図６〜図１１を参照しながら説明する。
【００４１】
図６および図７は、本発明に係わる電動モータの動作原理を示したものである。このモータは、第１のコイル組（Ａ相コイル）１０及び第２のコイル組（Ｂ相コイル）１２の間に第３の永久磁石１４を介在した構成を備えている。これらコイルと永久磁石は環状（円弧状、円状）或いは直線状のいずれに構成されても良い。これら環状に形成された場合は、永久磁石又はコイル相のいずれかがロータとして機能し、これらがリニアに形成された場合には、いずれかがスライダとなる。
【００４２】
第１のコイル組１０は、交互に異極に励磁可能なコイル１６が、所定間隔、好適には、均等間隔を介して順番に配列された構成を備えている。この第１のコイル組の等価回路図を図８に示す。図６および図７によれば、後述のとおり、２相の励磁コイルには、始動回転中（２π）中常時全コイルを交互励磁させている。したがって、ロータやスライダ等の被駆動手段を高トルクで回転・駆動することが可能となる。
【００４３】
図８（１）に示すように、交互に異極に励磁される、複数の励磁（電磁）コイル１６（磁性単位）が等間隔に直列に接続されている。符号１８Ａはこの磁気コイルに周波数パルス信号を印加する駆動回路を示すブロックである。この駆動回路から電磁コイル１６にコイルを励磁させるための励磁信号を流したとき、隣接するコイル間で交互に磁極の向きが変わるように、各コイルが励磁されるように予め設定されている。図８（２）に示すように、電磁コイル１６が並列に接続されていても良い。このコイルの構造は、Ａ，Ｂ相コイルについて同様である。
【００４４】
この駆動回路１７から電磁コイル１６に、供給される励磁電流の極性の方向を所定の周期で交互に切り替えるための周波数を持った信号を印加すると、図６及び図７に示すように、ロータ１４と面する側の極性がＮ極→Ｓ極→Ｎ極と交互に変化する磁気パターンがＡ相コイル組１０に形成される。周波数信号が逆極性になると、第１磁性体の第３磁性体側の極性がＳ極→Ｎ極→Ｓ極と交互に変化する磁気パターンが発生する。この結果、Ａ相コイル組１０に現れる励磁パターンは周期的に変化する。
【００４５】
Ｂ相コイル組の構造は、Ａ相コイル組と同様であるが、Ｂ相コイル組の電磁コイル１８はＡ相コイル組の１６に対して位置的にずれて配列されている点が異なる。すなわち、Ａ相コイル組におけるコイルの配列ピッチとＢ相コイル組の配列ピッチとが所定のピッチ差（角度差）を持つようにオフセット配置されている。このピッチ差は、永久磁石１４がコイル１６,１８に対して励磁電流の周波数の１周期（２π）に対応して動く角度の（１回転）、例えば、π／（２／Ｍ）：Ｍは永久磁石（Ｎ＋Ｓ）のセット数が好適である。例えばＭ＝２の場合、π／４となる。
【００４６】
次に永久磁石について説明する。図６及び図７に示されるように、永久磁石からなるロータ１４は、二相のコイル組間に配置されており、交互に逆の極性を持った複数の永久磁石２０が線状（円弧状）に、所定間隔、好適には均等間隔を介して配列されている。円弧状とは、完全な円、楕円など閉じられたループの他、不特定環状構造や、半円、扇型をも包含する。
【００４７】
Ａ相コイル組１０とＢ相コイル組１２とは等距離を介して配置されており、Ａ相コイル組とＢ相コイル組との中間に第３の磁性体１４が配置されている。永久磁石２０の永久磁石の配列ピッチは、殆どＡ相コイル１０及びＢ相コイル１２における磁気コイルの配列ピッチと同じである。
【００４８】
次に第１磁性体１０と第２磁性体１２との間に既述の第３磁性体１４が配置された磁気体構造の動作を、図６及び図７を利用して説明する。既述の駆動回路（ 図８の１７）によって、ある瞬間においてＡ相コイルとＢ相コイルの電磁コイル１６、１８には、図６（１）に示すような励磁パターンが発生しているとする。
【００４９】
この時、Ａ相コイル１０の永久磁石１４側に臨む表面の各コイル１６には、→Ｓ→Ｎ→Ｓ→Ｎ→Ｓ→のパターンで磁極が生じ、Ｂ相コイル１２の永久磁石１４側に臨む表面のコイル１８には、→Ｎ→Ｓ→Ｎ→Ｓ→Ｎ→のパターンで磁極が生じる。永久磁石と各相コイルとの磁気的な関係が図示されており、同極間では反発力が発生し、異極間では吸引力が働く。
【００５０】
次の瞬間、（２）に示すように、Ａ相コイルに駆動回路１８を介して印加されるパルス波の極性が反転すると、（１）のＡ相コイル１０のコイル１６に発生する磁極と永久磁石２０の磁極との間に反発力が発生し、一方、Ｂ相コイル１２のコイル１８に発生している磁極と永久磁石２０の表面の磁極との間に引力が発生しているために、図６（１）乃至図７（５）に示すように、永久磁石１４は、図示右方向に順次移動する。
【００５１】
Ｂ相コイル１２のコイル１８に、Ａ相コイルの励磁電流とは位相がずれたパルス波が印加されており、図７の（６）乃至（８）に示すように、Ｂ相コイル１２のコイル１８の磁極と永久磁石２０の表面の磁極とが反発して永久磁石１４をさらに右方向に移動させる。（１）乃至（８）はロータ１４が一定の回転をした場合を示し、（９）以降は同様にして残りの回転をする。このようにロータはＡ相コイル列とＢ相コイル列に位相がずれた所定周波数の駆動電流（電圧）信号を供給することにより、回転するようになる。
【００５２】
なお、Ａ相コイル列、Ｂ相コイル列、及び永久磁石を円弧状にすると、図６に示す磁気構造は回転モータを構成するものとなり、これらを直線状に形成すると、この磁気構造はリニアモータを構成するものとなる。ケース、ロータ等の永久磁石と電磁コイルを除く部分は、非磁性体である樹脂（カーボン系含み）、セラミックス系により軽量化し、ヨークを用いないで磁気回路の開放状態にすることにより鉄損失を発生させずパワー・ウエイト比に優れた回転駆動体が実現できる。
【００５３】
この構造によれば、永久磁石にはＡ相コイル及びＢ相コイルから磁力を受けて動くことができるために、永久磁石が発生するトルクが大きくなり、トルク／重量バランスに優れ、したがって高トルクで駆動可能な小型軽量モータを提供することが可能となる。
【００５４】
図９はＡ相コイル列の磁性体の電磁コイル１６、及びＢ相コイル列の電磁コイル１８に励磁電流を印加するための駆動回路１７の一例を示すブロック図である。この駆動回路１７は、Ａ相電磁コイル１６及びＢ相電磁コイル１８にそれぞれ制御されたパルス周波数信号を供給するように構成されている。符号３０は水晶発振器（ＯＳＣ）であり、符号３１はこの発振周波数信号をＭ分周して基準パルス信号を発生させるためのＭ−ＰＬＬ（位相同期、Phase-locked loop）回路である。
【００５５】
符号３４は永久磁石１４からなるロータの回転速度に対応した位置検出信号を発生するセンサ（例えば、永久磁石の磁界変化を検出するホール素子センサ）である。符合３４Ａは、Ａ相電磁コイルのドライバ回路に検出信号を供給するためのＡ相側センサであり、符号３４Ｂは、Ｂ相電磁コイルのドライバ回路に検出信号を供給するためのＢ相側センサである。
【００５６】
このセンサ３４Ａ，Ｂからの検出信号はそれぞれ、各相コイル列に励磁電流を供給するためのドライバ３２に出力されている。符号３３はＣＰＵ（中央処理装置、Central Processing Unit）であり、Ｍ―ＰＬＬ回路３１及びドライバ３２に所定の制御信号を出力する。ドライバ３２はセンサからの検出信号を直接又はＰＷＭ（パルス幅変調、Pulse Width Modulation)制御して電磁コイルに供給するように構成されている。符号３１ＡはドライバにＰＷＭ制御用の基準波を供給するための制御部である。Ａ相コイル列用の磁気センサ３４ＡとＢ相コイル列用の磁気センサ３４Ｂは既述のとおり位相差を設けて永久磁石の磁界をそれぞれ検出しているが、必要に応じて検出信号の位相制御がされて、ドライバ３２に供給される。符号３５はセンサ位相制御部である。
【００５７】
図１０は電動モータの要部分解斜視図である。また、図１１は、電動モータの構成および構成部位を示す図であり、（１）〜（３）は、構成部位の平面図、（４）は、構成断面図である。
【００５８】
図１０および図１１に示すように、このモータは、ステータに相当する一対のＡ相コイル列１０とＢ相コイル列１２を備え、そしてロータを構成する既述の永久磁石１４とを備え、Ａ相コイル列とＢ相コイル列との間にロータ１４が軸３７を中心に回転自在に配置されている。なお、付された符号は、既述の図において対応する構成部分と同じものである。ロータと回転軸は一体に回転するように、回転軸３７はロータの中心にある回転軸用開口孔に圧入されている。図示するように、ロータには４つの永久磁石２０の要素（Ｓ，Ｎ）が円周方向に均等に設けられ、そして永久磁極要素の極性は交互に反対になるようになっており、ステータには４つの電磁コイルが円周方向に均等に設けられている。
【００５９】
Ａ相センサ３４ＡとＢ相センサ３４Ｂとが、位相をシフトさせて(π／４に相当する距離)Ａ相コイル列のケース内面側壁に設けられている。Ａ相センサ３４ＡとＢ相センサ３４Ｂとは、Ａ相コイル１６に供給される周波数信号とＢ相コイル１８に供給される周波数信号とに所定の位相差を設けるために互いに位相をシフトさせている。
【００６０】
センサとしては、永久磁石の運動に伴う磁極の変化から永久磁石の位置を検出可能であり、ホール効果を利用したホール素子が好ましい。このセンサを用いることにより、永久磁石のＳ極から次のＳ極までを２πとしたときに、永久磁石がこのどこにあっても永久磁石の位置をホール素子によって検出可能である。
【００６１】
図１２は、電動モータの他の構成を示す図である。図示するように、Ａ相コイル１６およびＢ相コイル１８が配置された基板と永久磁石２０がその側壁に形成されたロータを対向するよう配置してもよい。具体的には、基板上にＡ相コイル１６およびＢ層コイル１８を交互に配置し、各コイルの外側を囲うように永久磁石２０を配置する。この永久磁石２０は、Ｓ極、Ｎ極が交互に配置されている。
【００６２】
以上、詳細に説明したように、上記電動モータのＡ相およびＢ相コイル１６、１８に本発明の電磁コイルを用いれば、電磁コイルの駆動能力を大きくすることができ、また、電磁コイルの薄型化（小型化）が可能となるため、電動モータの駆動能力を大きくすることができ、また、小型化を図ることができる。
【００６３】
なお、本実施の形態においては、図１０等に示す電動モータを例に説明したが、他の構成の電動モータとしても良く、またファンモータ、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（駆動能力向上、小型化）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。
図１３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(Controller)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、上述した各種の回転式ブラシレスモータを利用することができる。  図１４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１４（Ａ）は携帯電話７００の外観を示しており、図１４（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(Fuel Cell)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、主として燃料電池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１４（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、上述した各種の回転式ブラシレスモータを利用することができる。
【００６４】
また、上記発明の実施の形態を通じて説明された実施例や応用例は、用途に応じて適宜組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施形態の記載に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】図１は、本実施の形態の電磁コイル上面図および断面図である。
【図２】図２は、本実施の形態の他の電磁コイル上面図および断面図である。
【図３】図３は、本実施の形態の電磁コイルの製造工程を示す断面図である。
【図４】図４は、本実施の形態の電磁コイルの他の製造工程を示す断面図である。
【図５】図５は、本実施の形態の電磁コイルのマスクの様子を示す図である。
【図６】図６は、本発明に係わる電動モータの磁性体構造の模式図と動作原理を示す図である。
【図７】図７は、図６に続く動作原理を示す図である。
【図８】図８は、複数のコイルを直列接続させた場合の等価回路図および並列接続させた場合の等価回路図である。
【図９】図９は、コイル組へ励磁信号を供給する駆動回路のブロック図である。
【図１０】図１０は、電動モータの分解斜視図である。
【図１１】図１１は、電動モータの構成を示す図である。
【図１２】図１２は、電動モータの他の構成を示す図である。
【図１３】図１３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。
【図１４】図１４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。
【符号の説明】
【００６６】
１０…Ａ相コイル列、１２…Ｂ相コイル、１４…永久磁石、１６…Ａ相コイル（励磁コイル）、１７…駆動回路、１８…Ｂ相コイル（励磁コイル）、２０…永久磁石、３４Ａ…Ａ相側センサ、３４Ｂ…Ｂ相側センサ、３７…軸、１００…基板層、１０１…絶縁被膜、１１０…真空蒸着装置、１１１…導電基材、１１３…支持部材、１１５…蒸着材、１１９…シャッター、１２０…スパッタ装置、１２５…ターゲット、１２７…ステージ、１２９…シャッター、１３１…高周波電源、１３３…電位、１４１…マスク材料、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、ＳＣ…スクリーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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