CN101953056B - 磁力机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可以降低转矩或推力的波动以及齿槽效应的磁力机械。电动机(1)具有：分别具有电枢列的三个定子(6)～(8)；具有永久磁铁列的转子(3)；以及具有软磁性体列的转子(10)。在由电枢列的电枢(6a)～(8a)产生的磁极与永久磁铁列的磁极之间的电角的相位被设定为：相对于规定的方向，各自错开电角2π/3，并且，在由电枢列的电枢(6a)～(8a)产生的磁极与软磁性体列的软磁性体芯(11b)～(13b)之间的电角的相位被设定为：相对于规定的方向，各自错开电角π/3。

Description

磁力机械

技术领域

本发明涉及具有包括定子以及动子在内共3个以上的磁力机械、即电动机或磁力式动力传输装置。 

背景技术

作为以往的电动机，例如专利文献1所公开的电动机为人所熟知。该电动机具有：圆柱状的内转子；圆筒状的定子；圆筒状的外转子等，在内转子中的圆周方向上配置有多个永久磁铁。另外，定子具有多个电枢，这些电枢配置在圆周方向上，通过树脂模具被相互固定。外转子是通过在层叠了多个环的芯部上缠绕线圈而形成，并且不向该线圈提供功率。另外，内转子、定子以及外转子从内侧开始按顺序设置，并且可相对地旋转。 

在该电动机中，如果向定子提供功率，产生旋转磁场，则内转子的永久磁铁的磁极相对于定子的磁极产生吸引/排斥，由此，内转子与旋转磁场同步旋转；外转子由于电磁感应作用，不与旋转磁场同步旋转。如上所述，在专利文献1的电动机的情况下，由于不是同步机，而是作为通过电磁感应作用使外转子旋转的感应机发挥功能，因此，存在效率低的问题。 

本申请人已经提出了专利文献2记载的电动机作为可解决上述问题的方案。该申请的图1～图6所示的电动机为旋转电动机，具有：配置在外侧的2个外侧定子；配置在2个外侧定子之间的内侧定子；具有配置在外侧以及内侧定子之间的2个转子部的软磁性体转子等。在各外侧定子中，以规定的间隔配置了多个电枢，当电动机运转时，以N极和S极彼此排列的方式向这些电枢提供功率。 

另外，在各内侧定子中，按照比外侧定子的电枢窄的规定的 间隔配置了多个电枢，各内侧定子的相邻的各3个电枢的线圈是当被提供功率时，作为表示U相、V相、W相而产生移动磁场的3相线圈构成的。而且，在软磁性体转子的2个转子部中，分别以与外侧定子的电枢相同的间隔配置了多个软磁性体芯，且配置方式为：其中一方的转子部的软磁性体芯，当以外侧定子的电枢中所产生的磁极的位置为基准的情况下，相对于另一方的转子部的软磁性体芯，每个软磁性体芯错开电角π/2。 

在该电动机中，伴随着内侧定子中的移动磁场的产生，在内侧定子的电枢中产生的磁极、软磁性体芯和外侧定子的电枢的磁极之间构成磁路，并且，由于作用于2个软磁性体转子的软磁性体芯中的磁力线的缘故，2个转子部即软磁性体转子被驱动而旋转。此时，作用于一方的转子部的软磁性体芯的磁力和作用于另一方的转子部的软磁性体芯的磁力相互之间反复变强或变弱的状态，与此同时，2个转子部进行一体旋转。如上所述，该电动机在运转时作为同步机发挥功能，因此，与专利文献1的电动机相比，可提高效率。 

另外，本申请人已经在专利文献3中提出了相当于磁力机械的磁力式动力传输装置。该磁力式动力传输装置具有相当于将上述专利文献2的电枢中产生的磁极置换为永久磁铁的磁极的装置的构成。 

专利文献1：JP特开平11-341757号公报 

专利文献2：JP特开2008-67592号公报 

专利文献3：JP特开2008-39045号公报 

如上所述，根据专利文献2的电动机，由于结构上的理由，作用于软磁性体转子的一方的转子部的软磁性体芯的磁力与作用于另一方的转子部的软磁性体芯的磁力具有相互之间变强或变弱的特性，因此，有发生转矩波动以及齿槽转矩的问题。 

另外，在专利文献3的磁力式动力传输装置中也具有上述构成，因此，与上述专利文献2的电动机相同，在工作中有发生齿槽转矩等问题。 

发明内容

本发明是为了解决上述课题而实现的发明，其目的是提供一种可降低转矩或推力的波动以及齿槽效应的磁力机械。 

为了达到上述目的，技术方案1的磁力机械(电动机1、1A)的特征在于，具有：第1磁极部件(第1～第3定子6～8、机壳2)，其具有第1磁极列，该第1磁极列由在规定的方向上排列的多个第1磁极(第1～第3电枢6a～8a)构成，且以相邻的各2个第1磁极的极性彼此不同的方式配置；第2磁极部件(第1转子3)，其具有第2磁极列，该第2磁极列由在规定的方向上排列的多个第2磁极(第1以及第2永久磁铁4b、5b)构成，且以相邻的各2个第2磁极的极性彼此不同，并且与第1磁极列相对置的方式配置；以及软磁性体部件(第2转子10)，其具有软磁性体列，该软磁性体列由彼此之间存在间隔且在规定的方向上排列的多个软磁性体(第1～第3软磁性体芯11b～13b)构成，且配置在第1磁极列与第2磁极列之间，在磁力机械的工作中，在第1磁极列、第2磁极列以及软磁性体列中的至少两者之间，构成磁路，所述磁力机械还具有将第1磁极列、第2磁极列以及软磁性体列作为1组磁力机械结构的m(m为3以上的整数)组磁力机械结构，在相邻的各2组磁力机械结构中，被设定为：第1磁极列的第1磁极与第2磁极列的第2磁极之间的在规定的方向上的电角的相位差彼此不同，并且，被设定为：第1磁极列的第1磁极与软磁性体列的软磁性体之间的之规定的方向上的电角的相位差彼此不同，在m组磁力机械结构中，第1磁极列、第2磁极列以及软磁性体列以在规定的方向上彼此相对自由移动的方式构成。 

根据该磁力机械，在m组磁力机械结构中，第1磁极列、第2磁极列以及软磁性体列以在规定的方向上彼此相对自由移动的方式构成，并且，在磁力机械的工作中，在第1磁极列、第2磁极列以及软磁性体列中的至少两者之间构成磁路，因此，伴随着 第1磁极列、第2磁极列以及软磁性体列的相对移动，在第1磁极列、第2磁极列以及软磁性体列中的至少两者之间产生的磁力发生变化。而且，被设定为：在第1磁极列的第1磁极与第2磁极列的第2磁极之间的在规定的方向上的电角的相位差彼此不同，并且，被设定为：第1磁极列的第1磁极与软磁性体列的软磁性体之间的在规定的方向上的电角的相位差彼此不同，因此，在发生如上所述的、第1磁极列、第2磁极列以及软磁性体列的相对移动的情况下，在相邻的各2组磁力机械结构中，磁力以彼此不同的状态发生变化，并且，一方的1组磁力机械结构中的磁力的强弱变化的状态是在另一方的1组磁力机械结构中具有时间上的偏差的同时而发生的。 

因此，该磁力机械为例如磁力式动力传输结构的情况下，具有3组以上的磁力机械结构，因此，与专利文献3的磁力式动力传输结构那种只具有2组的磁力机械结构的磁力机械相比，能够将在第1磁极列的第1磁极与第2磁极列的第2磁极之间的在规定的方向上的电角的相位差、以及在第1磁极列的第1磁极与软磁性体列的软磁性体之间的在规定的方向上的电角的相位差设定得更细。由此，能够更加减少转矩或推力的齿槽效应等问题。特别地，磁力机械结构的组数越多越能减少转矩或推力的齿槽效应等问题(并且，本说明书中所说的“磁力机械”是指：旋转电动机或直线电动机等电动机、以及通过磁力传输动力的磁力式动力传输装置)。 

技术方案2的发明的特征在于，在技术方案1中记载的磁力机械(电动机1、1A)中，在m组磁力机械结构中，在第1磁极列的第1磁极与第2磁极列的第2磁极之间的在规定的方向上的电角的相位差被设定为错开电角2π/m的状态，并且，在第1磁极列的第1磁极与软磁性体列的软磁性体之间的在规定的方向上的电角的相位差被设定为错开电角π/m的状态。 

根据该磁力机械，在m组磁力机械结构中，在第1磁极列的第1磁极与第2磁极列的第2磁极之间的在规定的方向上的电角 的相位差被设定为错开电角2π/m的状态，并且，在第1磁极列的第1磁极与软磁性体列的软磁性体之间的在规定的方向上的电角的相位差被设定为错开电角π/m的状态。因此，例如，通过将第1磁极或第2磁极设定为产生电枢的磁极，当该磁力机械为旋转电动机的情况下，如后文所述，其诱起电压的计算公式(后面要提到的公式(65)～(67))变得与专利文献2的旋转电动机的诱起电压的计算公式(后面要提到的公式(28)～(30))相同，因此，能够在与专利文献2的旋转电动机相同的工作状态下运转该电动机。即，当停止第1磁极列的情况下，能够以沿着规定的方向移动软磁性体列以及第2磁极列的方式进行驱动；当停止第2磁极列的情况下，能够以沿着规定的方向移动软磁性体列以及第1磁极列的方式进行驱动。另一方面，例如通过将第1磁极以及第2磁极设定为永久磁铁的磁极，当该磁力机械为磁力式动力传输装置的情况下，该磁力式动力传输装置在上述电动机中相当于将电枢置换为永久磁铁的装置。因此，当将该磁力式动力传输装置设为例如转矩传输型的装置的情况下，具有3组以上的磁力机械结构，因此，与专利文献3的磁力式动力传输结构那种只具有2组的磁力机械结构的磁力机械相比，能够将在第1磁极列的第1磁极与第2磁极列的第2磁极之间的在规定的方向上的电角的相位差、以及在第1磁极列的第1磁极与软磁性体列的软磁性体之间的在规定的方向上的电角的相位差设定得更细。由此，能够进一步减少转矩或推力的齿槽效应等问题。 

技术方案3的发明的特征在于，在技术方案1或2记载的磁力机械中，第1磁极部件(第1～第3定子6～8、机壳2)具有m组磁力机械结构中的m个第1磁极列；第2磁极部件(第1转子3)具有m组磁力机械结构中的m个第2磁极列；软磁性体部件(第2转子10)具有m组磁力机械结构中的m个软磁性体列。 

根据该磁力机械，能仅使用第1磁极部件、第2磁极部件以及软磁性体部件中的任意一种，实现具有m组磁力机械结构的磁力机械。由此，可减少部件数量，从而降低制造成本。 

技术方案4的发明的特征在于，在技术方案1至3中任意一项记载的磁力机械中，第1磁极部件以及第2磁极部件中的至少一方具有多个电枢(第1～第3电枢6a～8a)，多个电枢构成为：能够产生第1磁极以及第2磁极中的至少一方，并且，由所产生的第1磁极以及第2磁极中的至少一方，能够产生向规定的方向移动的移动磁场。 

根据该磁力机械，第1磁极部件以及第2磁极部件中的至少一方具有多个电枢，多个电枢能够产生第1磁极以及第2磁极中的至少一方，并且，由所产生的第1磁极以及第2磁极中的至少一方，能够产生向规定的方向移动的移动磁场，所以，该磁力机械作为电动机而构成。因此，当该电动机为例如旋转电动机的情况下，如上所述，能够在与专利文献2的旋转电动机相同的工作状态下运转。而且，因为具有3组以上的磁力机械结构，所以，与专利文献2的电动机那种只具有2组的磁力机械结构的磁力机械相比，能够将在第1磁极列的第1磁极与第2磁极列的第2磁极之间的在规定的方向上的电角的相位差、以及在第1磁极列的第1磁极与软磁性体列的软磁性体之间的在规定的方向上的电角的相位差设定得更细。由此，能够进一步减少转矩波动和齿槽转矩。特别地，磁力机械结构的组数越多越能减少转矩波动和齿槽转矩。另外，当电动机为直线电动机的情况下，能够进一步减少推力波动以及齿槽推力。 

技术方案5的发明的特征在于，在技术方案1至3中任意一项记载的磁力机械中，第1磁极部件具有在规定的方向上排列的多个第1永久磁铁，且多个第1磁极由多个第1永久磁铁的磁极构成；第2磁极部件具有在规定的方向上排列的多个第2永久磁铁，且多个第2磁极由多个第2永久磁铁的磁极构成。 

根据该磁力机械，多个第1磁极由多个第1永久磁铁的磁极构成；多个第2磁极由多个第2永久磁铁的磁极构成，因此，该磁力机械成为磁力式动力传输装置。另外，该磁力式动力传输装置在技术方案4的电动机中，相当于将电枢置换为永久磁铁的装 置，因此，能够通过将移动磁场置换为第1磁极列或第2磁极列的移动，执行上述工作。而且，当该磁力式动力传输装置为例如转矩传输型的装置的情况下，由于具有3组以上的磁力机械结构，所以，与专利文献3的磁力式动力传输装置那种只具有2组的磁力机械结构的装置相比，能够将在第1磁极列的第1磁极与第2磁极列的第2磁极之间的在规定的方向上的电角的相位差、以及在第1磁极列的第1磁极与软磁性体列的软磁性体之间的在规定的方向上的电角的相位差设定得更细。由此，能够进一步减少齿槽转矩等问题。 

技术方案6的发明的特征在于，在技术方案1记载的磁力机械中，规定的方向是以规定的轴线为中心的圆周方向。 

根据该磁力机械，可实现能降低转矩波动以及齿槽转矩的旋转电动机、或能降低齿槽转矩等的转矩传输型的磁力式动力传输装置。 

技术方案7的发明的特征在于，在技术方案1记载的磁力机械中，规定的方向为直线方向。 

根据该磁力机械，可实现能减少推力波动以及齿槽推力的直线电动机或能减少齿槽推力等的推力传输型的磁力式动力传输装置。 

技术方案8的磁力机械(电动机1B～1D)的特征在于，具有：第1磁极部件(定子60)，其具有多个第1磁极(电枢61)，该多个第1磁极沿着规定的虚拟面配置，且配置为相邻的各2个极性彼此不同；第2磁极部件(第1转子40)，其具有多个第2磁极(永久磁铁42)，该多个第2磁极沿着规定的虚拟面配置，且配置为相邻的各2个极性彼此不同，并且与多个第1磁极之间存在间隙；以及软磁性体部件(第2转子50)，其具有多个软磁性体(软磁性体芯51)，该多个软磁性体彼此之间存在间隔，且沿着所规定的虚拟面配置在多个第1磁极(电枢61)与多个第2磁极(永久磁铁42)之间，多个第1磁极、多个第2磁极以及多个软磁性体是以沿着规定的虚拟面，在规定的移动方向上能够彼 此相对自由移动的方式设置的，多个第1磁极(电枢61)分别向沿着规定的虚拟面的第1规定的方向延伸，以使各第1磁极(电枢61)的两端部之间的电角成为θs，多个第2磁极(永久磁铁42)分别向沿着规定的虚拟面的第2规定的方向延伸，以使各第2磁极(永久磁铁42)的两端部之间的电角成为θa，多个软磁性体(软磁性体芯51)分别向沿着规定的虚拟面的第3规定的方向延伸，以使各软磁性体(软磁性体芯51)的两端部之间的电角成为θb，3个电角θs、θa、θb被设定为：使θs＝2θb-θa成立。 

根据该磁力机械，多个第1磁极分别向沿着规定的虚拟面的第1规定的方向延伸，以使各第1磁极的两端部之间的电角成为θs；多个第2磁极分别向沿着规定的虚拟面的第2规定的方向延伸，以使各第2磁极的两端部之间的电角成为θa；多个软磁性体分别向沿着规定的虚拟面的第3规定的方向延伸，以使各软磁性体的两端部之间的电角成为θb，并且，3个电角θs、θa、θb被设定为：使θs＝2θb-θa成立。当具有如上所述的构成的情况下，如后面所述，通过将第1磁极及/或第2磁极设定为产生电枢的磁极，能够获得与技术方案4的电动机相同的工作状态，并且，与技术方案4的电动机相比，能够进一步减少转矩或推力的波动以及齿槽效应。其结果是，与以往的电动机相比，可减少转矩或推力的波动以及齿槽效应。另外，例如当将第1磁极设定为永久磁铁的磁极的情况下，与以往的磁力式动力传输装置相比，也能够减少转矩或推力的齿槽效应等问题。另一方面，例如，通过将第1磁极以及第2磁极设定为永久磁铁的磁极，当该磁力机械为磁力式动力传输装置的情况下，该磁力式动力传输装置相当于在上述电动机中将电枢置换为永久磁铁的装置。由此，可进一步减少转矩或推力的齿槽效应等问题。 

技术方案9的发明的特征在于，在技术方案8载的磁力机械中，3个电角θs、θa、θb被设定为：使2个电角θs、θa中的一方比电角θb大电角π，并且，使2个电角θs、θa中的另一方比电角θb小电角π。 

根据该磁力机械，例如，当将第1磁极及/或第2磁极设定为产生电枢的磁极，作为旋转电动机构成磁力机械的情况下，如后面所述，将技术方案2的磁力机械作为旋转电动机，并且成为与设成m→∞的机械等效，因此，能够获得与该旋转电动机相同的工作状态，并且，能够进一步减少转矩波动或齿槽转矩。另外，当作为直线电动机构成该磁力机械的情况下，能够进一步减少推力波动或齿槽推力。另一方面，当作为磁力式动力传输装置构成该磁力机械的情况下，能够进一步减少转矩或推力的齿槽效应等问题。 

技术方案10的发明的特征在于，在技术方案8或9记载的磁力机械中，第1磁极部件以及第2磁极部件中的至少一方具有多个电枢61，多个电枢61能够产生第1磁极以及第2磁极中的至少一方，并且，由所产生的第1磁极以及第2磁极中的至少一方，能产生向规定的移动方向移动的移动磁场，在移动磁场的产生过程中，3个电角θs、θa、θb被设定为：使θs＝2θb-θa成立。 

在具有如上所述的构成的情况下，如上所述，能够获得与技术方案4的磁力机械、即电动机相同的工作状态，同时，与技术方案4的电动机相比，能够进一步减少转矩或推力的波动以及齿槽效应。其结果是，与以往的电动机相比，能够进一步减少转矩或推力的波动以及齿槽效应。 

技术方案11的发明的特征在于，在技术方案8或9记载的磁力机械中，第1磁极部件具有在规定的移动方向上排列的多个第1永久磁铁，且多个第1磁极由多个第1永久磁铁的磁极构成；第2磁极部件具有在规定的移动方向上排列的多个第2永久磁铁，且多个第2磁极由多个第2永久磁铁的磁极构成。 

根据该磁力机械，多个第1磁极由多个第1永久磁铁的磁极构成，多个第2磁极由多个第2永久磁铁的磁极构成，因此，该磁力机械成为磁力式动力传输装置。另外，该磁力式动力传输装置相当于在技术方案10的磁力机械、即电动机中将电枢置换为永久磁铁的装置，因此，通过将移动磁场置换为第1磁极部件或第2磁极部件的移动，能执行上述的工作。而且，当该磁力机械为例如转矩传输型的磁力式动力传输装置的情况下，与专利文献3的磁力式动力传输装置相比，可实现能进一步减少齿槽转矩等的磁力式动力传输装置。 

技术方案12的发明的特征在于，在技术方案8记载的磁力机械中，规定的移动方向是以规定的轴线为中心的圆周方向。 

根据该磁力机械，可实现能减少转矩波动以及齿槽转矩的旋转电动机或能减少齿槽转矩等的转矩传输型的磁力式动力传输装置。 

技术方案13的发明的特征在于，在技术方案8记载的磁力机械中，规定的移动方向为直线方向。 

根据该磁力机械，可实现能减少推力波动以及齿槽推力的直线电动机或能减少齿槽推力等的推力传输型的磁力式动力传输装置。 

附图说明

图1是表示作为本发明的第1实施方式的磁力机械的电动机的简要构成的剖视图。 

图2是表示在图1的A-A线的位置，沿着圆周方向截断的截面的一部分的展开图。 

图3是表示工作说明用的电动机的简要构成的剖视图。 

图4是将在图3的B-B线的位置，沿圆周方向截断的截面的一部分示意性地展开的图。 

图5是图4的展开图的构成和功能上等效的构成的图。 

图6是用于说明在图3的电动机中将第1轴固定的情况下的工作的图。 

图7是用于说明图6的接下来的工作的图。 

图8是表示在图3的电动机的工作中构成的磁路的图。 

图9是用于说明在图3的电动机中将第2轴固定的情况下的工作的图。 

图10是用于说明图9的接下来的工作的图。 

图11是表示磁场旋转速度、第1轴旋转速度以及第2轴旋转速度的关系的速度线图，分别表示如下的各种情况：(a)将第1轴固定的情况，(b)将第2轴固定的情况，(c)当第1轴以及第2轴沿与第1以及第2旋转磁场相同的方向旋转的情况，(d)当相对于第1以及第2旋转磁场，第1轴沿逆向，第2轴沿相同方向旋转的情况。 

图12是表示相当于图3的电动机的、由第1永久磁铁、第1芯以及定子构成的电动机结构的等效电路的图。 

图13是表示相当于图3的电动机的、由第2永久磁铁、第2芯以及定子构成的电动机结构的等效电路的图。 

图14是用于说明第1实施方式的电动机的工作的示意图。 

图15是表示图14的构成和等效的构成的图。 

图16是表示相当于第1电动机结构的等效电路的图。 

图17是表示相当于第2电动机结构的等效电路的图。 

图18是表示相当于第3电动机结构的等效电路的图。 

图19是表示电动机的第1～第3电动机结构的配置的变形例的图。 

图20是将作为第2实施方式的磁力机械的电动机的一部分截断的分解立体图。 

图21是示意性地表示第2实施方式的电动机的电动机结构的配置的图。 

图22是表示在图19的电动机中追加1个虚拟的电动机结构的情况下的例子的图。 

图23是示意性地表示第2实施方式的电动机的电动机结构的配置的变形例的图。 

图24是示意性地表示第2实施方式的电动机的电动机结构的配置的其他变形例的图。 

具体实施方式

以下，参照附图，对作为本发明的第1实施方式的磁力机械的电动机进行说明。图1是示意性地表示第1实施方式的电动机1的截面构成的图，图2表示将在图1的A-A线的位置，沿着圆周方向截断的截面的一部分平面地展开的状态。并且，在上述图1、2中，为了容易理解，省略了截面部分的影线，这一点在后面要提到的各附图中也同样。另外，在以下的说明中，将两个附图中的左侧和右侧分别称为“左”和“右”。而且，在图2中，为了方便，省略了后面要提到的侧壁2b或旋转轴10a等。 

如两个附图所示，该电动机1具有：机壳2或第1以及第2转子3、10、和第1～第3定子6～8等。机壳2具有圆筒状的本体部2a和在其轴线方向的两端部上一体形成的左右的侧壁2b、2b等，在两侧壁2b、2b的中央部一体地设置了中空的圆筒部2c、2c。并且，在本实施方式中，机壳2以及第1～第3定子6～8、第1转子3、第2转子10，分别相当于第1磁极部件、第2磁极部件、软磁性体部件。 

第1转子3具有旋转轴3a和与该旋转轴3a一体旋转的第1以及第2磁铁转子部4、5。该旋转轴3a由图中没有显示的轴承支撑，且可自由地绕其轴线旋转。另外，第1磁铁转子部4具有在旋转轴3a上的规定的位置上以具有相同的圆心的方式设置的法兰盘4a和由固定在其外端部的2n(n为自然数)个第1永久磁铁4b构成的第1永久磁铁列。将这些第1永久磁铁4b沿着本体部2a的圆周方向，以电角π的间距进行设置，并且，相邻的各2个第1永久磁铁4b、4b的磁极被设定为具有彼此不同的极性。 

另一方面，第2磁铁转子部5具有以与旋转轴3a一体并且具有相同圆心的方式设置的法兰盘5a和由固定在其外端部的2n个第2永久磁铁5b构成的第2永久磁铁列。将这些第2永久磁铁5b沿着本体部2a的圆周方向，以电角π的间距进行设置，并且，使其中心位置在左右方向上与第1永久磁铁4b一致。各第2 永久磁铁5b的两侧的磁极在左右方向上具有与在相同位置上排列的第1永久磁铁4b相同的极性，并且，被设定为相邻的各2个第2永久磁铁5b、5b的磁极具有彼此不同的磁极。此外，在本实施方式中，第1以及第2永久磁铁4b、5b的磁极相当于第2磁极。 

另外，第1定子6随着功率的提供而产生旋转磁场，且具有由3n个第1电枢6a构成的第1电枢列。这些第1电枢6a安装在本体部2a的内壁的规定的位置上，并且，沿着本体部2a的圆周方向，以电角2π/3的间距设置。各第1电枢6a由铁芯6b和集中缠绕在铁芯6b上的线圈6c等构成，3n个线圈6c构成包括n组的U相、V相以及W相的3相线圈。另外，具有U相线圈6c的第1电枢6a被配置为：其电位置与在左右方向上具有N极的第1永久磁铁4b一致。 

而且，第1电枢6a与可变电源14连接。该可变电源14组合了由逆变器等构成的电路和电池，且与ECU15连接。另外，第1电枢6a被构成为：当由可变电源14提供功率时，在铁芯6b的第1永久磁铁4b一侧的端部产生磁极，且伴随着这些磁极的产生，第1旋转磁场在与第1磁铁转子部4之间，以沿着第1定子6旋转的方式产生。以下，将在铁芯6b的第1永久磁铁4b一侧的端部产生的磁极称为“第1电枢磁极”。另外，这些第1电枢磁极的数量被设定为与第1永久磁铁4a的磁极相同(即2n个)。 

另一方面，第2定子7也和第1定子6同样，伴随着功率的提供，产生旋转磁场，并且具有由与第1电枢6a相同数量(即3n个)的第2电枢7a构成的第2电枢列。这些第2电枢7a安装在本体部2a的内壁的规定位置，并且，沿着本体部2a的圆周方向，以电角2π/3的间距设置。各第2电枢7a由铁芯7b和集中缠绕在铁芯7b上的线圈7c等构成，3n个线圈7c构成包括n组的U相、V相以及W相的3相线圈7c。另外，具有W相线圈7c的第2电枢7a被配置为：其电位置与在左右方向上具有上述U相线圈6c的第1电枢6a等一致(参照图2)。 

而且，第2电枢7a以如下的方式构成：其与可变电源14连接，当由可变电源14提供功率时，在铁芯7b的第2永久磁铁5b一侧的端部产生与第2永久磁铁5b的磁极相同数量(即2n个)的磁极。以下，将在铁芯7b的第2永久磁铁5b一侧的端部产生的磁极称为“第2电枢磁极”。伴随着该第2电枢磁极的产生，第2旋转磁场，以在第2电枢7a和第2磁铁转子部5之间，沿着第2定子7旋转的方式产生。 

并且，该电动机1的构成为，在第1以及第2定子6、7中，分别设置了背部磁轭(图中没有显示)，以便在2个定子6、7之间不会泄漏磁通，由此，在2个定子6、7之间不会发生磁短路。 

另一方面，第3定子8和上述第1以及第2定子6、7同样，伴随着功率的提供，产生旋转磁场，并且具有由与第1以及第2电枢6a、7a相同数量(即3n个)的第3电枢8a构成的第3电枢列。这些第3电枢8a安装在本体部2a的右侧壁2b上，并且，沿着本体部2a的圆周方向，以电角2π/3的间距设置。各第3电枢8a由铁芯8b和集中缠绕在铁芯8b上的线圈8c等构成，3n个线圈8c构成包括n组的U相、V相以及W相的3相线圈8c。另外，具有V相线圈8c的第3电枢8a被配置为：其电位置与在左右方向上具有上述U相线圈6c的第1电枢6a或具有W相线圈7c的第2电枢7a等一致(参照图2)。 

另外，第3电枢8a以如下的方式构成：其与可变电源14连接，当由可变电源14提供功率时，在铁芯8b的第2永久磁铁5b一侧的端部产生与第2永久磁铁5b的磁极相同数量(即2n个)的磁极。以下，将在铁芯8b的第2永久磁铁5b一侧的端部产生的磁极称为“第3电枢磁极”。伴随着该第3电枢磁极的产生，第3旋转磁场，以在第3电枢8a和第2磁铁转子部5之间沿着第3定子8旋转的方式产生。并且，在本实施方式中，第1～第3电枢磁极相当于第2磁极。 

另一方面，第2转子10具有中空且圆筒状的旋转轴10a和与其成为一体的第1～第3软磁性体转子部11～13等。该旋转轴 10a利用其内孔嵌入在上述旋转轴3a中，并且，利用其外周部嵌入机壳2的圆筒部2c、2c的内孔。另外，该旋转轴10a由图中没有显示的轴承支撑，由此，相对于旋转轴3a以及机壳2，可绕轴线自由地旋转。 

另一方面，第1软磁性体转子部11具有：与旋转轴10a一体并具有相同圆心地设置的非磁性体的法兰盘11a、和由固定在其外端部的2n个第1软磁性体芯(以下，称为“第1芯”)11b构成的第1软磁性体芯列。这些第1芯11b通过将多块钢板层叠而形成，且沿着本体部2a的圆周方向，以电角π的间距设置。另外，第1芯11b配置在第1永久磁铁4b和第1电枢6a的中间，当第2转子10旋转时，在第1永久磁铁4b和第1电枢6a的中间的位置上，沿着本体部2a的圆周方向旋转。 

另外，第2软磁性体转子部12具有：与旋转轴10a一体并具有相同圆心地设置的非磁性体的法兰盘12a和由固定在靠近其外侧的位置上的2n个第2软磁性体芯(以下，称为“第2芯”)12b构成的第2软磁性体芯列。这些第2芯12b与第1芯11b相同，通过将多块钢板层叠而形成，且沿着本体部2a的圆周方向，以电角π的间距设置，并且，相对于第1芯11b，在图2的下侧，以错开电角π/3的状态配置。另外，第2芯12b配置在第2电枢7a和第2永久磁铁5b的中间，当第2转子10旋转时，在第2电枢7a和第2永久磁铁5b的中间的位置上，沿着本体部2a的圆周方向旋转。 

另一方面，第3软磁性体转子部13具有：与旋转轴10a一体并具有相同圆心地设置的非磁性体的法兰盘13a和由固定在靠近其外侧的位置上的2n个第3软磁性体芯(以下，称为“第3芯”)13b构成的第3软磁性体芯列。该法兰盘13a通过圆筒部10b与法兰盘12a一体形成。另外，2n个第3芯13b与第1以及第2芯11b、12b相同，通过将多块钢板层叠而形成，且沿着本体部2a的圆周方向，以电角π的间距设置，并且，相对于第2芯12b，在图2的下侧，以错开电角π/3的状态配置。综上所述， 3个芯11b～13b以相邻的各2个芯的相位差朝向图2的下侧分别错开电角π/3的状态配置。 

另外，第3芯13b配置在第2永久磁铁5b和第3电枢8a的中间，当第2转子10旋转时，在第2永久磁铁5b和第3电枢8a的中间的位置上，沿着本体部2a的圆周方向旋转。 

在以上的电动机1中，2个永久磁铁4b、5b和3个芯11b～13b和3个铁芯6b～8b都是以从旋转轴3a的轴线开始的径向的距离相同并且轴线方向的截面面积相同的方式构成的。并且，在本实施方式中，3个芯11b～13b相当于软磁性体。 

另外，ECU 15由包括CPU、RAM、ROM以及I/O接口(图中都没有显示)等的微型计算装置构成，通过分别控制由可变电源14提供给第1～第3电枢6a～8a的功率，控制电动机1的运转工作。 

接下来，为了说明具有如上所述的构成的本实施方式的电动机1的工作原理，对图3所示的电动机20进行说明。该电动机20是本申请人在上述专利文献2中已经提出的电动机。在该图中，对于电动机20的结构要素中的与上述电动机1相同的部分，标注相同的符号，并省略其说明。 

如图3所示，电动机20具有：机壳26；固定在机壳26上的2个轴承27、27；分别用这些轴承27、27支撑且可自由旋转的第1轴21以及第2轴22；设置在机壳26内的第1转子23；在机壳26内与第1转子23对置设置的定子24；及在23和24两者之间，以相隔规定的间隔的状态设置的第2转子25等。第1转子23、第2转子25以及定子24在第1轴21的径向上，按照该顺序从内侧排列。并且，2个轴21、22以彼此具有相同的圆心的方式配置。 

第1转子23具有2n个第1永久磁铁23a以及第2永久磁铁23b，第1以及第2永久磁铁23a、23b分别在第1轴21的圆周方向(以下，仅称为“圆周方向”)上以相等间隔排列。这些第1以及第2永久磁铁23a、23b是以排列在环状固定部23c的外周面的轴线方向上，并相互连接的方式安装的。通过以上的构成， 第1以及第2永久磁铁23a、23b与第1轴21一体地自由旋转。 

另外，如图4所示，以第1轴21为中心，在圆周方向上相邻的各2个第1以及第2永久磁铁23a、23b之间的间距被设定为电角π。另外，第1以及第2永久磁铁23a、23b的极性为：在轴线方向上排列的永久磁铁之间为相同极性，在圆周方向上相邻的各2个彼此不同。以下，将第1以及第2永久磁铁23a、23b的磁极分别称为“第1磁极”以及“第2磁极”。 

定子24在与第1以及第2永久磁铁23a、23b之间分别产生第1以及第2旋转磁场，并且具有在圆周方向上以相等的间隔排列的3n个电枢24a。各电枢24a由铁芯24b和集中缠绕在铁芯24b上的线圈24c等构成。在铁芯24b的内周面的轴线方向的中央部形成有向圆周方向延伸的沟24d。3n个线圈24c构成n组的U相、V相以及W相的3相线圈(参照图4)。另外，电枢24a被通过环状固定部24e安装在机壳26的周围壁26a的内周面上。 

另外，电枢24a的构成方式为：其与可变电源14连接，当提供功率时，在铁芯24b的第1以及第2永久磁铁23a、23b一侧的端部产生极性彼此不同的磁极。另外，伴随着这些磁极的产生，在第1转子23的与第1永久磁铁23a一侧的部分之间以及在与第2永久磁铁23b一侧的部分之间，分别产生在圆周方向旋转的第1以及第2旋转磁场。以下，将在铁芯24b的第1以及第2永久磁铁23a、23b一侧的端部产生的磁极分别称为“第1电枢磁极”以及“第2电枢磁极”。另外，这些第1以及第2电枢磁极的数量分别被设定为与第1永久磁铁23a的磁极相同(即2n个)。 

第2转子25具有与第1永久磁铁23a相同数量(即2n个)的第1软磁性体芯(以下称为“第1芯”)25a以及第2软磁性体芯(以下称为“第2芯”)25b。这些芯25a、25b分别在圆周方向上以电角π的间距排列，并且，两者25a、25b的相位差错开电角π/2。另外，第1以及第2芯25a、25b都由软磁性体(具体为层叠了多块钢板的材料)构成。 

第1以及第2芯25a、25b分别通过在轴线方向上少许延伸的棒状连接部25c、25d被安装在圆板状的法兰盘25e的外端部。法兰盘25e被一体且具有相同圆心状地设置在第2轴22上。根据该结构，第1以及第2芯25a，25b可与第2轴22一体地自由旋转。 

在具有以上结构的电动机20中构成为：在将第1以及第2轴21、22中的一方固定或向它们中的一方输入动力的状态下，使它们中的另一方进行旋转。 

接下来，对上述电动机20的运转进行说明。在此，当为电动机20的情况下，在图4的展开图中，虽然将电枢24a以及固定部24e分成2个进行表示，但是它们实际上是1个部件，所以，可以将图4的结构看作与图5的结构相等。因此，在以下的说明中，根据图5对电动机20的运转进行说明。 

首先，参照图6以及图7，对在将第1轴21固定的状态下，使第2轴22旋转时的电动机20的运转进行说明。并且，为了便于说明，将第1以及第2旋转磁场的举动置换为与其等效的、与第1以及第2永久磁铁23a、23b等数量相同的2n个虚拟的永久磁铁(以下称为“虚拟磁铁”)24x的物理性举动来进行说明。另外，将虚拟磁铁24x的第1以及第2永久磁铁23a、23b一侧的磁极分别作为第1以及第2电枢磁极，将分别在与第1永久磁铁23a之间以及与第2永久磁铁23b之间产生的旋转磁场作为第1以及第2旋转磁场进行说明。 

首先，如图6(a)所示，从使各第1芯25a与各第1永久磁铁23a相对置，并且各第2芯25b位于相邻的各2个第2永久磁铁23b之间的状态，产生向该图的下方旋转的第1以及第2旋转磁场。在磁场的产生开始时，进行以下设定：使各第1电枢磁极的磁性和与其相对置的各第1磁极的极性不同，并且使各第2电枢磁极的磁性和与其相对置的各第2磁极的极性相同。 

第1芯25a配置在第1转子23和定子24之间，因此，由于第1磁极以及第1电枢磁极被磁化，并且，在第1磁极、第1芯 25a以及第1电枢磁极之间产生磁力线(以下称为“第1磁力线”)G1。同样，第2芯25b配置在第1转子23和定子24之间，因此，由于第2电枢磁极以及第2磁极被磁化，并且，在第1电枢磁极、第2芯25b以及第2磁极之间产生磁力线(以下称为“第2磁力线”)G2。 

在如图6(a)所示的状态下，第1磁力线G1，以将第1磁极、第1芯25a以及第1电枢磁极连接的方式产生；第2磁力线G2，以将在圆周方向上相邻的各2个第2电枢磁极和位于两者之间的第2芯25b连接的方式，而且将在圆周方向上相邻的各2个第2磁极和位于两者之间的第2芯25b连接的方式产生。其结果是，在该状态下，构成如图8(a)所示的磁路。在该状态下，由于第1磁力线G1是直线状，所以在圆周方向上引起旋转的磁力不作用于第1芯25a。另外，在圆周方向上相邻的各2个第2电枢磁极和第2芯25b之间的2个第2磁力线G2的弯曲程度以及总磁通量彼此相等，同样，在圆周方向上相邻的各2个第2磁极和第2芯25b之间的2个第2磁力线G2的弯曲程度以及总磁通量也彼此相等，形成平衡。因此，在圆周方向上引起旋转的磁力也不作用于第2芯25b。 

于是，如果虚拟磁铁24x从图6(a)所示的位置向图6(b)所示的位置旋转，则产生将第2电枢磁极、第2芯25b以及第2磁极连接的第2磁力线G2，并且，第1芯25a和第1电枢磁极之间的第1磁力线G1成为弯曲的状态。另外，伴随于此，由第1以及第2磁力线构成图8(b)所示的磁路。 

在该状态下，第1磁力线G1的弯曲程度虽然小，但是，其总磁通量多，因此，比较强的磁力作用于第1芯25a。由此，第1芯25a被以比较大的驱动力向虚拟磁铁24x的旋转方向，即第1以及第2旋转磁场的旋转方向(以下，称为“磁场旋转方向”)驱动，其结果，第2轴22向磁场旋转方向旋转。另外，第2磁力线G2的弯曲程度虽然大，但是其磁通量少，因此，比较弱的磁力作用于第2芯25b，由此，第2芯25b被以比较小的驱动力 向磁场旋转方向驱动，其结果，第2轴22向磁场旋转方向旋转。 

接下来，如果虚拟磁铁24x从图6(b)所示的位置向图6(c)、(d)以及图7(a)、(b)所示的位置按照顺序旋转，则第1芯25a以及第2芯25b分别被由第1以及第2磁力线G1、G2引起的磁力向磁场旋转方向驱动，其结果，第2轴22向磁场旋转方向旋转。在此期间，作用于第1芯25a的磁力由于第1磁力线G1的弯曲程度虽然变大，但是其总磁通量变少的缘故，而逐渐地变弱，使第1芯25a向磁场旋转方向驱动的驱动力逐渐地变小。另外，作用于第2芯25b的磁力由于第2磁力线G 2的弯曲程度虽然变小，但是其总磁通量变多的缘故，而逐渐地变强，使第2芯25b向磁场旋转方向驱动的驱动力逐渐地变大。 

于是，在虚拟磁铁24x从图7(b)所示的位置向图7(c)所示的位置旋转的期间，第2磁力线G2成为弯曲的状态，并且，其总磁通量成为接近最多的状态，其结果是，最强的磁力作用于第2芯25b，且作用于第2芯25b的驱动力成为最大。然后，如图7(c)所示，如果通过使虚拟磁铁24x旋转电角π大小，而使虚拟磁铁24x向与第1以及第2永久磁铁23a、23b相对置的位置移动，则彼此相对置的第1电枢磁极以及第1磁极成为彼此相同的极性，且第1芯25a变为位于在圆周方向上相邻的2组极性相同的第1电枢磁极和第1磁极之间。在该状态下，由于第1磁力线的弯曲程度虽然很大，但是其总磁通量少的缘故，所以向磁场旋转方向引起旋转的磁力不作用于第1芯25a。另外，彼此相对置的第2电枢磁极以及第2磁极成为彼此不同的极性。 

如果虚拟磁铁24x由该状态进一步旋转，则由于第1以及第2磁力线G1、G2产生的磁力的缘故，所以第1芯25a以及第2芯25b被向磁场旋转方向驱动，第2轴22向磁场旋转方向旋转。此时，在虚拟磁铁24x向图6(a)所示的位置旋转期间，与上述相反，作用于第1芯25a的磁力由于第1磁力线G1的弯曲程度虽然变小，但是其总磁通量变多的缘故而变强，作用于第1芯25a的驱动力变大。相反，作用于第2芯25b的磁力由于第2磁力线 G2的弯曲程度虽然变大，但是其总磁通量变小的缘故而变弱，作用于第2芯25b的驱动力变小。 

综上所述，伴随虚拟磁铁24x的旋转、即第1以及第2旋转磁场的旋转，分别作用于第1芯25a以及第2芯25b的驱动力反复彼此变大或变小的状态，同时，第2轴22向磁场旋转方向旋转。即，当在将第1轴21固定的状态下，使第2轴22旋转的情况下，电动机20进行如上所述的运转。 

另外，通过对图6(a)和图7(c)进行比较能够明确的是，随着虚拟磁铁24x旋转电角π大小的程度，第1芯25a以及第2芯25b只旋转电角π/2大小的程度，因此，第2轴22以第1以及第2旋转磁场的旋转速度的1/2的速度进行旋转。这是因为：由于第1以及第2磁力线G1、G2产生的磁力的作用的缘故，第1芯25a以及第2芯25b一边保持分别位于用第1磁力线G1连接的第1磁极和第1电枢磁极的中间、以及用第2磁力线G2连接的第2磁极和第2电枢的中间的状态，一边旋转。 

在这种情况下，第2轴22的旋转速度(以下，称为“第2轴旋转速度”)V2为第1以及第2旋转磁场的旋转速度(以下，称为“磁场旋转速度”)V0的1/2的大小，因此，V2＝V0/2成立。即，此情况下的第1轴21的旋转速度(以下，称为“第1轴旋转速度”)V1，第2轴旋转速度V2以及磁场旋转速度V0的关系如图11(a)所示。 

接下来，参照图9以及图10，对在将第2轴22固定的状态下，使第1轴21旋转的情况下的电动机20的运转进行说明。第1芯25a被如上所述配置，因此，由于第1磁极和第1电枢磁极的缘故而被磁化，并且在第1磁极、第1芯25a以及第1电枢磁极之间产生磁力线(以下，称为“第1磁力线”)G1’。同样，由于第2芯25b是如上所述进行配置的，因此，由于第2电枢磁极和第2磁极的缘故而被磁化，并且在第2电枢磁极、第2芯25b以及第2磁极之间产生磁力线(以下，称为“第2磁力线”)G2’。 

首先，如图9(a)所示，从各第1芯25a与第1永久磁铁 23a相对置，且各第2芯25a位于相邻的各2个第2永久磁铁23b之间的状态，产生向该图的下方旋转的第1以及第2旋转磁场。在该产生开始时，进行以下设定，即：使各第1电枢磁极的极性和与其相对置的各第1磁极的极性不同，并且，使各第2电枢磁极的极性和与其相对置的各第2磁极的极性相同。 

如果虚拟磁铁24x从该状态向图9(b)所示的位置旋转，则随着第1芯25a和第1电枢磁极之间的第1磁力线G1’成为弯曲状态，由于第2电枢磁极接近第2芯25b，从而产生连接第2电枢磁极、第2芯25b以及第2磁极的第2磁力线G2’。其结果是，在第1以及第2永久磁铁23a、23b、虚拟磁铁24x、以及第1和第2芯25a、25b中，构成上述图8(b)所示的磁路。 

在该状态下，第1磁极和第1芯25a之间的第1磁力线G1’的总磁通量虽然高，但是该第1磁力线G1’为笔直的，因此，不会产生相对于第1芯25a使第1永久磁铁23a旋转的磁力。另外，由于第2磁极和极性与其不同的第2电枢磁极之间的距离比较长，所以第2芯25b和第2磁极之间的第2磁力线G2’的总磁通量虽然比较少，但是其弯曲程度大，因此，使第2永久磁铁23b接近第2芯25b的磁力作用于第2永久磁铁23b。由此，第2永久磁铁23b和第1永久磁铁23a一起，被向虚拟磁铁24x的旋转方向、即与磁场旋转方向相反的方向(图9的上方)驱动，且向图9(c)所示的位置旋转。另外，伴随于此，第1轴21向与磁场旋转方向相反的方向旋转。 

于是，在第1以及第2永久磁铁23a，23b从图9(b)所示的位置向图9(c)所示的位置旋转的期间，虚拟磁铁24x向图9(d)所示的位置旋转。如上所述，由于第2永久磁铁23b接近第2芯25b，所以第2芯25b和第2磁极之间的第2磁力线G2’的弯曲程度虽然变小，但是，随着虚拟磁铁24x接近第2芯25b，第2磁力线G2’的总磁通量变多。其结果是，即使在该情况下，使第2永久磁铁23b接近第2芯25b一侧的磁力也作用于第2永久磁铁23b，由此，第2永久磁铁23b和第1永久磁铁23a一起 被向与磁场旋转方向相反的方向驱动。 

另外，随着第1永久磁铁23a向与磁场旋转方向相反的方向旋转，第1磁极和第1芯25a之间的第1磁力线G1’弯曲，因此，使第1永久磁铁23a接近第1芯25a的磁力作用于第1永久磁铁23a。但是，在该状态下，由第1磁力线G1’引起的磁力，由于第1磁力线G1’的弯曲程度比第2磁力线G2’还小的缘故，所以比由上述第2磁力线G2’引起的磁力弱。其结果是，由相当于两磁力的差分的磁力，使第2永久磁铁23b和第1永久磁铁23a一起被向与磁场旋转方向相反的方向驱动。 

于是，如图9(d)所示，当第1磁极与第1芯25a之间的距离和第2芯25b与第2磁极之间的距离变得彼此大致相等时，第1磁极和第1芯25a之间的第1磁力线G1’的总磁通量以及弯曲程度变得和第2芯25b与第2磁极之间的第2磁力线G2’的总磁通量以及弯曲程度分别大致相同。其结果是，这些第1以及第2磁力线G1’、G2’所产生的磁力彼此大致均衡，因此，第1以及第2永久磁铁23a、23b成为暂时不被驱动的状态。 

如果虚拟磁铁24x从该状态旋转到图10(a)所示的位置，则第1磁力线G1’的产生状态发生变化，构成图10(b)所示的磁路。由此，由第1磁力线G1’引起的磁力变得几乎起不到使第1永久磁铁23a接近第1芯25a的作用，因此，由于第2磁力线G2’产生的磁力的缘故，第2永久磁铁23b和第1永久磁铁23a一起，被向与磁场旋转方向相反的方向驱动到图10(c)所示的位置。 

于是，如果虚拟磁铁24x从图10(c)所示的位置少许旋转，则和以上相反，第1磁极和第1芯25a之间的第1磁力线G1’产生的磁力作用于第1永久磁铁23a，使其接近第1芯25a，由此，第1永久磁铁23a和第2永久磁铁23b一起被向与磁场旋转方向相反的方向驱动，第1轴21向与磁场旋转方向相反的方向旋转。于是，如果虚拟磁铁24x进一步旋转，则由于相当于第1磁极与第1芯25a之间的第1磁力线G1’产生的磁力和第2芯25b与第 2磁极之间的第2磁力线G2’产生的磁力的差分的磁力的缘故，第1永久磁铁23a和第2永久磁铁23b一起被向与磁场旋转方向相反的方向驱动。然后，如果第2磁力线G2’产生的磁力变得几乎起不到使第2永久磁铁23b接近第2芯25b的作用，则由第1磁力线G1’产生的磁力，使第1永久磁铁23a和第2永久磁铁23b一起被驱动。 

综上所述，随着第1以及第2旋转磁场的旋转，由第1磁极和第1芯25a之间的第1磁力线G1’产生的磁力、由第2芯25b与第2磁极之间的第2磁力线G2’产生的磁力、以及相当于这些磁力的差分的磁力在第1以及第2永久磁铁23a、23b，即第1轴21中相互作用，由此，第1轴21向与磁场旋转方向相反的方向旋转。另外，由于如上所述，磁力即驱动力相互作用于第1轴21，因此，第1轴21的转矩几乎为恒定。 

在该情况下，如图11(b)所示，第1轴21以与第1以及第2旋转磁场相同的速度逆向旋转，V1＝-V0成立。这是因为：由于第1以及第2磁力线G1’、G2’产生的磁力的作用的缘故，所以第1以及第2芯25a、25b一边保持分别位于第1磁极和第1电枢磁极的中间、以及第2磁极和第2电枢磁极的中间的状态，第1以及第2永久磁铁23a、23b一边旋转。 

并且，当在使第1轴21以及第2轴22可旋转且向两者21、22的一方输入了动力的状态下，使另一方旋转时，在磁场旋转速度V0、第1轴旋转速度V1以及第2轴旋转速度V2之间，以下的关系成立。即：如上所述，由于第1以及第2磁力线G1、G2产生的磁力的作用的缘故，第1以及第2芯7a、8a一边保持分别位于第1磁极和第1电枢磁极的中间以及第2磁极和第2电枢磁极的中间的状态，一边旋转。这一点在第1以及第2芯25a、25b中也同样适用。第1以及第2芯25a、25b如上所述进行旋转，因此，与25a以及25b这两者成为一体的第2轴22的旋转角度成为：第1以及第2旋转磁场的旋转角度、与第1以及第2磁极的旋转角度即第1轴21的旋转角度的平均值。 

因此，在向第1以及第2轴21、22的一方输入动力，且使另一方旋转的情况下，在磁场旋转速度V0、第1以及第2轴的旋转速度V1、V2中，V2＝(V0+V1)/2的关系成立。在这种情况下，能够通过对磁场旋转速度V0、和第1以及第2轴21、22的一方的旋转速度进行控制，来控制另一方的旋转速度。图11(c)是使第1以及第2轴21、22都向磁场旋转方向旋转的例子；图11(d)是使第1轴21逆向旋转的例子。 

接下来，对具有如上所述的构成的电动机20的电压方程式的导出方法进行说明。在该电动机20的情况下，与一般的1转子式的无刷直流电动机进行比较，定子24的构成相同，与此相对，不同点在于：不仅具有由永久磁铁等构成的第1转子23，还具有由软磁性体等构成的第2转子25。因此，相对于U相～W相的电流Iu、Iv、Iw的电压与一般的无刷直流电动机的情况大致相同，与此相对，伴随第1以及第2转子23、25的旋转，在U相～W相的线圈24c中产生的诱起电压(感应电压)与一般的无刷直流电动机的情况不同。 

该诱起电压可以如以下所述求出。图12表示：在将2n个第1永久磁铁23a，2n个第1芯25a以及3n个电枢24a设为1组电动机结构的情况下，相当于该电动机结构的等效电路的一个例子。并且，为了方便，该图虽然表示了极数＝2的情况，但是如上所述，电动机20的极数为2n。在这种情况下，不经由第1芯25a，分别直接通过U相～W相的线圈24c的第1永久磁铁23a的磁通Ψua1、Ψva1、Ψwa1，分别用下列公式(1)～(3)表示。 

[计算式1] 

Ψua1＝Ψfb·cos(θe1)                ……(1) 

$\mathrm{\Ψva}1=\mathrm{\Ψfb}\·\cos (\mathrm{\θe}1-\frac{2}{3}\mathrm{\π})...\left(2\right)$

$\mathrm{\Ψwa}1=\mathrm{\Ψfb}\·\cos (\mathrm{\θe}1+\frac{2}{3}\mathrm{\π})...\left(3\right)$

其中，Ψfb是直接通过各相的线圈24c的第1永久磁铁23a 的磁通的最大值。另外，θe1是第1转子电角，是将相对于作为标准的定子24的1个电枢24a(以下，称为“标准电枢”)的第1转子23的旋转角用电角表示的值。 

另外，经由第1芯25a分别通过U相～W相的线圈24c的第1永久磁铁23a的磁通Ψua2、Ψva2、Ψwa2，分别用下列公式(4)～(6)表示。 

[计算式2] 

Ψua2＝Ψfa·cos(θe2-θe1)cos(θe2)    ……(4) 

$\mathrm{\Ψva}2=\mathrm{\Ψfa}\·\cos (\mathrm{\θe}2-\mathrm{\θe}1)\cos (\mathrm{\θe}2-\frac{2}{3}\mathrm{\π})...\left(5\right)$

$\mathrm{\Ψwa}2=\mathrm{\Ψfa}\·\cos (\mathrm{\θe}2-\mathrm{\θe}1)\cos (\mathrm{\θe}2+\frac{2}{3}\mathrm{\π})...\left(6\right)$

其中，Ψfa是经由第1芯25a通过各相的线圈24c的第1永久磁铁23a的磁通的最大值。另外，θe2是第2转子电角，是将相对于上述标准电枢的第2转子25的旋转角用电角表示的值。 

分别通过U相～W相的线圈24c的第1永久磁铁23a的磁通Ψua、Ψva、Ψwa，分别用直接通过上述U相～W相的线圈24c的磁通Ψua1、Ψva1、Ψwa1与经由第1芯25a通过的磁通Ψua2、Ψva2、Ψwa2之和，即(Ψua1+Ψua2)、(Ψva1+Ψva2)、以及(Ψwa1+Ψwa2)表示。因此，这些磁通Ψua、Ψva、Ψwa根据上述公式(1)～(6)，分别用下列公式(7)～(9)表示。 

[计算式3] 

Ψua＝Ψfa·cos(θe2-θe1)cos(θe2)+Ψfb·cos(θe1) ……(7) 

$\mathrm{\Ψva}=\mathrm{\Ψfa}\·\cos (\mathrm{\θe}2-\mathrm{\θe}1)\cos (\mathrm{\θe}2-\frac{2}{3}\mathrm{\π})+\mathrm{\Ψfb}\·\cos (\mathrm{\θe}1-\frac{2}{3}\mathrm{\π})...\left(8\right)$

$\mathrm{\Ψwa}=\mathrm{\Ψfa}\·\cos (\mathrm{\θe}2-\mathrm{\θe}1)\cos (\mathrm{\θe}2+\frac{2}{3}\mathrm{\π})+\mathrm{\Ψfb}\·\cos (\mathrm{\θe}1+\frac{2}{3}\mathrm{\π})...\left(9\right)$

另外，如果将这些公式(7)～(9)变形，可获得下列公式 (10)～(12)。 

[计算式4] 

$\mathrm{\Ψua}=\frac{\mathrm{\Ψfa}}{2}[\cos (2\mathrm{\θe}2-\mathrm{\θe}1)+\cos (-\mathrm{\θe}1)]+\mathrm{\Ψfb}\·\cos \left(\mathrm{\θe}1\right)...\left(10\right)$

$\mathrm{\Ψva}=\frac{\mathrm{\Ψfa}}{2}[\cos (2\mathrm{\θe}2-\mathrm{\θe}1-\frac{2}{3}\mathrm{\π})+\cos (-\mathrm{\θe}1+\frac{2}{3}\mathrm{\π})]+\mathrm{\Ψfb}\·\cos (\mathrm{\θe}1-\frac{2}{3}\mathrm{\π})...\left(11\right)$

$\mathrm{\Ψwa}=\frac{\mathrm{\Ψfa}}{2}[\cos (2\mathrm{\θe}2-\mathrm{\θe}1+\frac{2}{3}\mathrm{\π})+\cos (-\mathrm{\θe}1-\frac{2}{3}\mathrm{\π})]+\mathrm{\Ψfb}\·\cos (\mathrm{\θe}1+\frac{2}{3}\mathrm{\π})...\left(12\right)$

而且，通过将分别通过U相～W相的线圈24c的第1永久磁铁23a的磁通Ψua、Ψva、Ψwa进行时间导数计算，可分别获得随着第1永久磁铁23a及/或第1芯25a的旋转，在U相～W相的线圈24c中产生的诱起电压(以下，分别称为“第1U相诱起电压Vcu1”、“第1V相诱起电压Vcv1”、“第1W相诱起电压Vcw1”)。因此，这些第1U相～W相的诱起电压Vcu1、Vcv1、Vcw1，分别用通过将公式(10)～(12)进行时间导数计算获得的下列公式(13)～(15)表示。 

[计算式5] 

$\mathrm{Vcu}1=-(2\mathrm{\ωe}2-\mathrm{\ωe}1)\frac{\mathrm{\Ψfa}}{2}\·\sin (2\mathrm{\θe}2-\mathrm{\θe}1)-\mathrm{\ωe}1(\frac{\mathrm{\Ψfa}}{2}+\mathrm{\Ψfb})\sin \left(\mathrm{\θe}1\right)...\left(13\right)$

$\mathrm{Vcv}1=-(2\mathrm{\ωe}2-\mathrm{\ωe}1)\frac{\mathrm{\Ψfa}}{2}\·\sin (2\mathrm{\θe}2-\mathrm{\θe}1-\frac{2}{3}\mathrm{\π})$

$-\mathrm{\ωe}1(\frac{\mathrm{\Ψfa}}{2}+\mathrm{\Ψfb})\sin (\mathrm{\θe}1-\frac{2}{3}\mathrm{\π})...\left(14\right)$

$\mathrm{Vcw}1=-(2\mathrm{\ωe}2-\mathrm{\ωe}1)\frac{\mathrm{\Ψfa}}{2}\·\sin (2\mathrm{\θe}2-\mathrm{\θe}1+\frac{2}{3}\mathrm{\π})$

$-\mathrm{\ωe}1(\frac{\mathrm{\Ψfa}}{2}+\mathrm{\Ψfb})\sin (\mathrm{\θe}1+\frac{2}{3}\mathrm{\π})...\left(15\right)$

其中，ωe2为θe2的时间导数值，即，将第2转子25的角速度换算为电角速度后得到的值(以下，称为“第2转子电角速度”)，ωe1为θe1的时间导数值，即，将第1转子23的角速度换算为电角速度后得到的值(以下，称为“第1转子电 角速度”)。 

另外，图13是在将2n个第2永久磁铁23b、2n个第2芯25b以及3n个电枢24a设为1组电动机结构的情况下，表示相当于该电动机结构的等效电路的一个例子。在该情况下，随着第2永久磁铁23b及/或第2芯25b的旋转，在U相～W相的线圈24c中产生的诱起电压与上述第1永久磁铁23a以及第1芯25a的情况相同，通过如下所示求出。以下，将这些在U相～W相的线圈24c中产生的诱起电压分别称为“第2U相诱起电压Vcu2”、“第2V相诱起电压Vcv2”、“第2W相诱起电压Vcw2”。 

即，如上所述，第1以及第2永久磁铁23a、23b为彼此一体，因此，直接通过各相的线圈24c的第2永久磁铁23b的磁通的最大值与直接通过各相的线圈24c的第1永久磁铁23a的磁通的最大值相等，并且，经由第2芯25b通过各相的线圈24c的第2永久磁铁23b的磁通的最大值与经由第1芯25a通过各相的线圈24c的第1永久磁铁23a的磁通的最大值相等。另外，如上所述，第1以及第2芯25a，25b之间的电角相互错开电角π/2(参照图13)。因此，分别通过U相～W相的线圈24c的第2永久磁铁23b的磁通Ψub、Ψvb、Ψwb(即，经由第2芯25b通过的磁通与不经由第2芯25b而直接通过的磁通之和)，分别用下列公式(16)～(18)表示。 

[计算式6] 

Ψub＝Ψfa·sin(θe2-θe1)sin(θe2)+Ψfb·cos(θe1)  ……(16) 

$\mathrm{\Ψvb}=\mathrm{\Ψfa}\·\sin (\mathrm{\θe}2-\mathrm{\θe}1)\sin (\mathrm{\θe}2-\frac{2}{3}\mathrm{\π})+\mathrm{\Ψfb}\·\cos (\mathrm{\θe}1-\frac{2}{3}\mathrm{\π})...\left(17\right)$

$\mathrm{\Ψwb}=\mathrm{\Ψfa}\·\sin (\mathrm{\θe}2-\mathrm{\θe}1)\sin (\mathrm{\θe}2+\frac{2}{3}\mathrm{\π})+\mathrm{\Ψfb}\·\cos (\mathrm{\θe}1+\frac{2}{3}\mathrm{\π})...\left(18\right)$

另外，如果将这些公式(16)～(18)变形，则获得下列公式(19)～(21)。 

[计算式7] 

$\mathrm{\Ψub}=-\frac{\mathrm{\Ψfa}}{2}[\cos (2\mathrm{\θe}2-\mathrm{\θe}1)-\cos (-\mathrm{\θe}1)]+\mathrm{\Ψfb}\·\cos \left(\mathrm{\θe}1\right)...\left(19\right)$

$\mathrm{\Ψvb}=-\frac{\mathrm{\Ψfa}}{2}[\cos (2\mathrm{\θe}2-\mathrm{\θe}1-\frac{2}{3}\mathrm{\π})-\cos (-\mathrm{\θe}1+\frac{2}{3}\mathrm{\π})]+\mathrm{\Ψfb}\·\cos (\mathrm{\θe}1-\frac{2}{3}\mathrm{\π})...\left(20\right)$

$\mathrm{\Ψwb}=-\frac{\mathrm{\Ψfa}}{2}[\cos (2\mathrm{\θe}2-\mathrm{\θe}1+\frac{2}{3}\mathrm{\π})-\cos (-\mathrm{\θe}1-\frac{2}{3}\mathrm{\π})]+\mathrm{\Ψfb}\·\cos (\mathrm{\θe}1+\frac{2}{3}\mathrm{\π})...\left(21\right)$

而且，通过将分别通过U相～W相的线圈24c的第2永久磁铁23b的磁通Ψub、Ψvb、Ψwb进行时间导数计算，能够分别获得上述第2U相～W相的诱起电压Vcu2、Vcv2、Vcw2。因此，这些诱起电压Vcu2、Vcv2、Vcw2，分别用通过将公式(19)～(21)进行时间导数计算获得的下列公式(22)～(24)表示。 

[计算式8] 

$\mathrm{Vcu}2=(2\mathrm{\ωe}2-\mathrm{\ωe}1)\frac{\mathrm{\Ψfa}}{2}\·\sin (2\mathrm{\θe}2-\mathrm{\θe}1)-\mathrm{\ωe}1(\frac{\mathrm{\Ψfa}}{2}+\mathrm{\Ψfb})\sin \left(\mathrm{\θe}1\right)...\left(22\right)$

$\mathrm{Vcv}2=(2\mathrm{\ωe}2-\mathrm{\ωe}1)\frac{\mathrm{\Ψfa}}{2}\·\sin (2\mathrm{\θe}2-\mathrm{\θe}1-\frac{2}{3}\mathrm{\π})$

$-\mathrm{\ωe}1(\frac{\mathrm{\Ψfa}}{2}+\mathrm{\Ψfb})\sin (\mathrm{\θe}1-\frac{2}{3}\mathrm{\π})...\left(23\right)$

$\mathrm{Vcw}2=(2\mathrm{\ωe}2-\mathrm{\ωe}1)\frac{\mathrm{\Ψfa}}{2}\·\sin (2\mathrm{\θe}2-\mathrm{\θe}1+\frac{2}{3}\mathrm{\π})$

$-\mathrm{\ωe}1(\frac{\mathrm{\Ψfa}}{2}+\mathrm{\Ψfb})\sin (\mathrm{\θe}1+\frac{2}{3}\mathrm{\π})...\left(24\right)$

另外，如上所述，定子24是以在其铁芯24b的第1以及第2永久磁铁23a、23b一侧的端部，产生极性彼此不同的磁极的方式构成的。而且，在第1以及第2永久磁铁23a、23b中，在轴线方向上排列的永久磁铁之间的极性相同。由此能够明确的是，在轴线方向上排列的第1以及第2永久磁铁23a、23b的电角彼此错开电角π。因此，随着第1及/或第2转子23、25的旋转，在U相～W相的线圈24c产生的诱起电压Vcu、Vcv、Vcw分别成为上述第1U相～W相的诱起电压Vcu1、Vcv1、Vcw1与第2U相～ W相的诱起电压Vcu2、Vcv2、Vcw2之差，即(Vcu1-Vcu2)、(Vcv1-Vcv2)以及(Vcw1-Vcw2)。因此，这些诱起电压Vcu、Vcv、Vcw根据公式(13)～(15)以及公式(22)～(24)，用下列公式(25)～(27)表示。 

[计算式9] 

Vcu＝-(2ωe2-ωe1)Ψfa·sin(2θe 2-θe1)  ……(25) 

$\mathrm{Vcv}=-(2\mathrm{\ωe}2-\mathrm{\ωe}1)\mathrm{\Ψfa}\·\sin (2\mathrm{\θe}2-\mathrm{\θe}1-\frac{2}{3}\mathrm{\π})...\left(26\right)$

$\mathrm{Vcw}=-(2\mathrm{\ωe}2-\mathrm{\ωe}1)\mathrm{\Ψfa}\·\sin (2\mathrm{\θe}2-\mathrm{\θe}1+\frac{2}{3}\mathrm{\π})...\left(27\right)$

其中，如果将电动机20的所有总磁通量设为Ψ，则Ψ＝2·Ψfa成立，因此，如果将此应用于上述公式(25)～(27)，则获得以下公式(28)～(30)。 

[计算式10] 

$\mathrm{Vcu}=-(2\mathrm{\ωe}2-\mathrm{\ωe}1)\frac{\mathrm{\Ψ}}{2}\·\sin (2\mathrm{\θe}2-\mathrm{\θe}1)...\left(28\right)$

$\mathrm{Vcv}=-(2\mathrm{\ωe}2-\mathrm{\ωe}1)\frac{\mathrm{\Ψ}}{2}\·\sin (2\mathrm{\θe}2-\mathrm{\θe}1-\frac{2}{3}\mathrm{\π})...\left(29\right)$

$\mathrm{Vcw}=-(2\mathrm{\ωe}2-\mathrm{\ωe}1)\frac{\mathrm{\Ψ}}{2}\·\sin (2\mathrm{\θe}2-\mathrm{\θe}1+\frac{2}{3}\mathrm{\π})...\left(30\right)$

另外，U相～W相的线圈24c的电压(以下，分别称为“U相电压Vu”、“V相电压Vu”、“W相电压Vw”)分别用相对于U相～W相的电流Iu、Iv、Iw的电压与U相～W相的线圈24c的诱起电压Vcu、Vcv、Vcw之和来表示。因此，电动机20的电压方程式如下列公式(31)所示。 

[计算式11] 

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{Vu}\\ \mathrm{Vv}\\ \mathrm{Vw}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\mathrm{Ru}+s\·\mathrm{Lu}& s\·\mathrm{Muv}& s\·\mathrm{Mwu}\\ s\·\mathrm{Muv}& \mathrm{Rv}+s\·\mathrm{Lv}& s\·\mathrm{Mvw}\\ s\·\mathrm{Mwu}& s\·\mathrm{Mvw}& \mathrm{Rw}+s\·\mathrm{Lw}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Iu}\\ \mathrm{Iv}\\ \mathrm{Iw}\end{array}\right]-\left[\begin{array}{c}(2\mathrm{\ωe}2-\mathrm{\ωe}1)\frac{\mathrm{\Ψ}}{2}\·\sin (2\mathrm{\θe}2-\mathrm{\θe}1)\\ (2\mathrm{\ωe}2-\mathrm{\ωe}1)\frac{\mathrm{\Ψ}}{2}\·\sin (2\mathrm{\θe}2-\mathrm{\θe}1-\frac{2}{3}\mathrm{\π})\\ (2\mathrm{\ωe}2-\mathrm{\ωe}1)\frac{\mathrm{\Ψ}}{2}\·\sin (2\mathrm{\θe}2-\mathrm{\θe}1+\frac{2}{3}\mathrm{\π})\end{array}\right]...\left(31\right)$

其中，如上所述，Ru、Rv以及Rw分别为U相～W相的线圈 24c的电阻，Lu、Lv以及Lw分别为U相～W相的线圈24c的自身电感，都是规定的值。另外，Muv是U相线圈24c和V相线圈24c之间的相互阻抗；Mvw是V相线圈24c和W相线圈24c之间的相互阻抗；Mwu是W相线圈24c和U相线圈24c之间的相互阻抗，都是规定的值。而且，s是微分算子。 

另外，通过参照上述公式(31)能够明确的是，如果将电动机20的电压方程式的(2θe2-θe1)以及(2ωe2-ωe1)分别置换为一般的无刷直流电动机的转子的电角θe以及电角速度ωe，则与一般的无刷直流电动机的电压方程式相同。由此可知，为了使电动机20工作，只要将上述第1以及第2旋转磁场的向量的电角θx控制为θx＝(2θe2-θe1)成立即可。另外，上述内容的成立与极数或线圈24c的相数无关。 

另一方面，在本实施方式的电动机1的情况下，如上所述，在其运转过程中，通过用ECU15控制向第1～第3定子6～8提供功率，从而产生第1～第3旋转磁场。此时，如图14所示，当将这些第1～第3旋转磁场置换为3个虚拟磁铁6x～8x的旋转时，控制向第1～第3定子6～8提供功率，以便就虚拟磁铁6x～8x的磁极(即，第1～第3电枢磁极)的极性以及彼此的相位而言，该图所示的关系成立。并且，在该图中，为了便于理解，将第1转子的2个永久磁铁4b、5b和第2转子10的第1芯11b的相位表示为处在相同位置的状态。另外，在该图中用涂黑表示的磁极表示永久磁铁的磁极，这一点在以下的附图中也相同。 

当把该图中的第2永久磁铁5b看作是将2个第2永久磁铁5b1、5b2组合成一体的磁铁时，如果将第2永久磁铁5b分割为2个第2永久磁铁5b1、5b2，并且把相对于第2芯12b的第2永久磁铁5b1和虚拟磁铁7x的位置关系调换，则成为如图15所示。即，图15的构成能够看作是与图14的构成相同。 

参照该图15能够明确的是，3个永久磁铁4b、5b1、5b2是极性相同的磁铁排列在该图的左右方向上，且彼此为相同的相位。另外，在第1～第3芯11b～13b的情况下，彼此相邻的2 个芯在该图的下侧各自错开电角π/3。即，第1～第3芯11b～13b进行倾斜(skew)配置。而且，在虚拟磁铁6x～8x的磁极即第1～第3电枢磁极的情况下，彼此相邻的2个磁极在该图的下侧各自错开电角2π/3。 

在此，在将上述第1永久磁铁列、第1软磁性体芯列以及第1电枢列设为1组电动机结构(以下称为“第1电动机结构”)的情况下，相当于该第1电动机结构的等效电路的一个例子如图16所示。另外，在将由第2永久磁铁5b1(即第2永久磁铁5b)构成的第2永久磁铁列、第2软磁性体芯列以及第2电枢列设为1组电动机结构(以下称为“第2电动机结构”)的情况下，相当于该第2电动机结构的等效电路的一个例子如图17所示。 

而且，在将由第2永久磁铁5b2(即第2永久磁铁5b)构成的第2永久磁铁列、第3软磁性体芯列以及第3电枢列设为1组电动机结构(以下称为“第3电动机结构”)的情况下，相当于该第3电动机结构的等效电路的一个例子如图18所示。并且，为了方便，这些图16～图18举例表示了极数＝2的情况。在以上的3个电动机结构的每一个中，当产生旋转磁场时，在各电动机结构的永久磁铁、软磁性体芯以及电枢之间，构成磁路(图中没有显示)。并且，在本实施方式中，电动机结构相当于磁力机械结构。 

接下来，对具有如上所述的3个电动机结构的电动机1的诱起电压进行说明。当第1以及第2转子3、10旋转时，在3个电动机结构的U相中分别显现的磁通Ψu1～Ψu3如下列公式(32)～(34)所示。 

[计算式12] 

Ψu1＝ψf·cos(θ2-θ1)cos(θ2)   ……(32) 

$\mathrm{\Ψu}2=\mathrm{\ψf}\·\cos \{(\mathrm{\θ}2-\frac{1}{3}\mathrm{\π})-(\mathrm{\θ}1-\frac{2}{3}\mathrm{\π})\}\cos (\mathrm{\θ}2-\frac{1}{3}\mathrm{\π})$

$=\mathrm{\ψf}\·\cos (\mathrm{\θ}2-\mathrm{\θ}1+\frac{1}{3}\mathrm{\π})\cos (\mathrm{\θ}2-\frac{1}{3}\mathrm{\π})...\left(33\right)$

$\mathrm{\Ψu}3=\mathrm{\ψf}\·\cos \{(\mathrm{\θ}2+\frac{1}{3}\mathrm{\π})-(\mathrm{\θ}1+\frac{2}{3}\mathrm{\π})\}\cos (\mathrm{\θ}2+\frac{1}{3}\mathrm{\π})$

$=\mathrm{\ψf}\·\cos (\mathrm{\θ}2-\mathrm{\θ}1-\frac{1}{3}\mathrm{\π})\cos (\mathrm{\θ}2+\frac{1}{3}\mathrm{\π})...\left(34\right)$

其中，ψf是经由3个芯11b～13b通过3个U相线圈6c～8c的第1以及第2永久磁铁4b、5b的磁通的最大值。另外，θ1是第1转子电角，是用电角表示相对于标准位置的第1转子3的旋转角的值。θ2是第2转子电角，是用电角表示相对于标准位置的第2转子10的旋转角的值。另外，ω1、ω2分别表示2个电角θ1、θ2的时间导数值。 

接下来，如果将三角函数的积和式cosαcosβ＝(1/2){cos(α+β)+cos(α-β)}应用于上述公式(32)～(34)，则获得下列公式(35)～(37)。 

[计算式13] 

$\mathrm{\Ψu}1=\frac{\mathrm{\ψf}}{2}\{\cos (2\mathrm{\θ}2-\mathrm{\θ}1)+\cos (-\mathrm{\θ}1)\}...\left(35\right)$

$\mathrm{\Ψu}2=\frac{\mathrm{\ψf}}{2}\{\cos (2\mathrm{\θ}2-\mathrm{\θ}1)+\cos (-\mathrm{\θ}1+\frac{2}{3}\mathrm{\π})\}...\left(36\right)$

$\mathrm{\Ψu}3=\frac{\mathrm{\ψf}}{2}\{\cos (2\mathrm{\θ}2-\mathrm{\θ}1)+\cos (-\mathrm{\θ}1-\frac{2}{3}\mathrm{\π})\}...\left(37\right)$

其中，在整个电动机1的U相中所显现的磁通Ψu为3个Ψu1～Ψu3之和，因此，作为磁通Ψu的计算公式，可得到下列公式(38)。 

[计算式14] 

$\mathrm{\Ψu}=\mathrm{\Ψu}1+\mathrm{\Ψu}2+\mathrm{\Ψu}3$

$=\frac{\mathrm{\ψf}}{2}\{3\cos (2\mathrm{\θ}2-\mathrm{\θ}1)+\cos (-\mathrm{\θ}1)+\cos (-\mathrm{\θ}1+\frac{2}{3}\mathrm{\π})+\cos (-\mathrm{\θ}1-\frac{2}{3}\mathrm{\π})\}$

$=\frac{3}{2}\mathrm{\ψf}\·\cos (2\mathrm{\θ}2-\mathrm{\θ}1)+\{\cos (-\mathrm{\θ}1)+\cos (-\mathrm{\θ}1+\frac{2}{3}\mathrm{\π})+\cos (-\mathrm{\θ}1-\frac{2}{3}\mathrm{\π})\}$

$=\frac{3}{2}\mathrm{\ψf}\·\cos (2\mathrm{\θ}2-\mathrm{\θ}1)...\left(38\right)$

如果根据与以上的磁通Ψu的计算公式的导出方法相同的方法，导出在电动机1的整个V相以及W相中所显现的磁通Ψv，Ψw的计算公式，则可获得以下的公式(39)，(40)。 

[计算式15] 

$\mathrm{\Ψv}=\frac{3}{2}\mathrm{\ψf}\·\cos (2\mathrm{\θ}2-\mathrm{\θ}1-\frac{2}{3}\mathrm{\π})...\left(39\right)$

$\mathrm{\Ψw}=\frac{3}{2}\mathrm{\ψf}\·\cos (2\mathrm{\θ}2-\mathrm{\θ}1+\frac{2}{3}\mathrm{\π})...\left(40\right)$

其中，不经由3个芯11b～13b而直接通过3个U相线圈6c～8c的第1以及第2永久磁铁4b，5b的磁通极小，可忽略其影响。同样，不经由3个芯11b～13b而分别直接通过V相线圈6c～8c以及W相线圈6c～8c的第1以及第2永久磁铁4b，5b的磁通也极小，可忽略其影响。由于以上的理由，U相、V相以及W相的诱起电压分别相当于将磁通Ψu、Ψv、Ψw进行时间导数计算的值dΨu/dt、dΨv/dt、dΨw/dt，因此，U相、V相以及W相的诱起电压的计算公式可通过将上述公式(38)～(40)进行时间导数计算，作为下列公式(41)～(43)而导出。 

[计算式16] 

$\frac{\mathrm{d\Ψu}}{\mathrm{dt}}=-(2\mathrm{\ω}2-\mathrm{\ω}1)\frac{3}{2}\mathrm{\ψf}\·\sin (2\mathrm{\θ}2-\mathrm{\θ}1)...\left(41\right)$

$\frac{\mathrm{d\Ψv}}{\mathrm{dt}}=-(2\mathrm{\ω}2-\mathrm{\ω}1)\frac{3}{2}\mathrm{\ψf}\·\sin (2\mathrm{\θ}2-\mathrm{\θ}1-\frac{2}{3}\mathrm{\π})...\left(42\right)$

$\frac{\mathrm{d\Ψw}}{\mathrm{dt}}=-(2\mathrm{\ω}2-\mathrm{\ω}1)\frac{3}{2}\mathrm{\ψf}\·\sin (2\mathrm{\θ}2-\mathrm{\θ}1+\frac{2}{3}\mathrm{\π})...\left(43\right)$

其中，如果将电动机1的所有总磁通量设为Ψ，则Ψ＝3·ψf成立，因此，如果将其应用于公式(41)～(43)，可获得 下列公式(44)～(46)。 

[计算式17] 

$\frac{\mathrm{d\Ψu}}{\mathrm{dt}}=-(2\mathrm{\ω}2-\mathrm{\ω}1)\frac{\mathrm{\Ψ}}{2}\·\sin (2\mathrm{\θ}2-\mathrm{\θ}1)...\left(44\right)$

$\frac{\mathrm{d\Ψv}}{\mathrm{dt}}=-(2\mathrm{\ω}2-\mathrm{\ω}1)\frac{\mathrm{\Ψ}}{2}\·\sin (2\mathrm{\θ}2-\mathrm{\θ}1-\frac{2}{3}\mathrm{\π})...\left(45\right)$

$\frac{\mathrm{d\Ψw}}{\mathrm{dt}}=-(2\mathrm{\ω}2-\mathrm{\ω}1)\frac{\mathrm{\Ψ}}{2}\·\sin (2\mathrm{\θ}2-\mathrm{\θ}1+\frac{2}{3}\mathrm{\π})...\left(46\right)$

如果将上述诱起电压dΨu/dt、dΨv/dt、dΨw/dt的计算公式(44)～(46)与上述电动机20的诱起电压Vcu、Vcv、Vcw的计算公式(28)～(30)相比较，可知两者相同。 

因此，在该电动机1的情况下，也能够通过控制上述第1～第3旋转磁场的向量电角θy，以使θy＝(2θ2-θ1)成立，从而使电动机1进行与电动机20相同的运转。即，能够在将第1转子3以及第2转子10中的一方和机壳2固定时，使第1转子3以及第2转子10中的另一方旋转。 

而且，由于具有3组的电动机结构，因此，与只具有2组电动机结构的电动机20相比，可更细致地设定电枢6a中产生的磁极与永久磁铁4b的磁极之间的电角的相位差、以及在电枢6a中产生的磁极与第2转子10的第1芯11b之间的电角的相位差。由此，可降低转矩波动以及齿槽转矩。 

并且，虽然第1实施方式是将作为磁力机械的电动机1作为旋转电动机而构成的例子，但是本发明的电动机不局限于此，也可以作为直线电动机等的电动机而构成。例如，在将本发明的电动机作为直线电动机而构成的情况下，可以将2个永久磁铁和3个电枢以及3个软磁性体芯，如上述图2所示进行平面地配置，并且控制向3个电枢提供功率，以使3个永久磁铁、3个软磁性体芯和3个电枢中所产生的旋转磁场的磁极成为上述图14的位置关系。 

另外，虽然第1实施方式的电动机1是将第1和第2永久磁铁4b、5b、第1～第3电枢6a～8a以及第1～第3芯11b～13b如图1所示在轴线方向上排列配置的例子，但是，它们的构成也可以与上述图3的电动机20同样地在径向上排列配置。在该情况下，可以将第1以及第2永久磁铁4b、5b安装在图3的固定部23c的外周面，将第1～第3电枢6a～8a安装在图3的周围壁26a的内周面，并且，在圆板状的法兰盘25e的外端部，通过棒状的连接部安装第1～第3芯11b～13b。 

而且，虽然第1实施方式是将第1以及第2磁铁转子部4、5作为第1转子3一体地构成的例子，但是，也可以将2个转子部4、5分别设置，以通过将这2个转子部4、5进行机械性连接，使两者联动的方式构成。与此相同，也可以将第1～第3软磁性体转子部11～13分别设置，以通过将3个软磁性体转子部11～13连接而使它们联动的方式构成。 

另外，在第1实施方式的电动机1的第1转子3中，也可以设置电枢列来代替第1以及第2磁铁转子部4、5的永久磁铁4b、5b的列，并且控制向电枢列提供功率，以使这些电枢列中产生的磁极变得与永久磁铁4b、5b的磁极相同。 

另一方面，虽然第1实施方式给出的是以下的例子，即：在第1～第3电动机结构中，当电动机1处于运转中时，控制向第1～第3电枢6a～8a提供功率，以使2个永久磁铁4b、5b的磁极(即第2磁极)、3个芯11b～13b以及在3个电枢6a～8a中产生的磁极(即第1磁极)的位置关系成为上述图14所示的位置关系(或者当将第2永久磁铁5b看作是由2个永久磁铁5b1、5b2构成的磁铁时，为图15所示的位置关系)，但是，本发明的第1磁极、第2磁极以及软磁性体部件的软磁性体之间的位置关系不局限与此，也可以是：当电动机处于运转中时，在第1～第3电动机结构中，控制向3个电枢提供功率，以使第1磁极与第2磁极之间的电角的相位差成为相对于电枢的配置方向各自错开电角2π/3的状态，并且，第1磁极与软磁性体部件的软磁性体之 间的电角的相位差成为相对于电枢的配置方向各自错开电角π/3的状态。 

例如，也可以用具有如图19所示的结构的电动机1A代替上述电动机1。在该电动机1A中，第2转子10的第1～第3芯11b～13b被配置在该图的左右方向的相同位置上，同时，在电动机1A的运转过程中，在第1～第3电动机结构中，控制向第1～第3电枢6a～8a提供功率，以使在3个电枢6a～8a中产生的磁极即虚拟磁铁6x～8x的磁极与3个永久磁铁4b、5b1、5b2的磁极之间的电角的相位差成为相对于电枢6a～8a的配置方向各自错开电角2π/3的状态，并且，虚拟磁铁6x～8x的磁极与第1～第3芯11b～13b之间的电角的相位差成为相对于电枢6a～8a的配置方向各自错开电角π/3的状态。即使在具有如上所述的构成的情况下，在3个电角θy，θ1，θ2中，θy＝(2θ2-θ1)的关系也成立，由此，可获得与第1实施方式的电动机1相同的作用效果。 

而且，在图15所示的3个电动机结构中，也可以将3个永久磁铁4b、5b1、5b2和3个电枢的磁极在左右方向上调换配置。并且，也可以不将3个永久磁铁4b、5b1、5b2配置在图15的左右方向的相同位置上，而是沿着电动机1的旋转方向倾斜地配置。即使在以上的情况下，也可以在3个电动机结构中，通过控制向第1～第3电枢6a～8a提供功率，以使上述电角的错开关系成立，而获得与具有图15所示的3个电动机结构、即图14所示的3个电动机结构的电动机1相同的作用效果。 

另外，虽然第1实施方式是将第1～第3电动机结构如图15所示配置的例子，但是，第1～第3电动机结构也可以进行与此不同的配置。例如，将机壳2，分割为3个机壳部件，在它们中分别设置第1～第3定子6～8；将第1转子3，分割为3个第1转子部件，在它们中分别设置3个永久磁铁4b、5b1、5b2；将第2转子10，分割为3个第2转子部件，在它们中分别设置3个软磁性体芯11b～13b。于是，在将3个机壳部件彼此连接，将3 个第1转子部件彼此连接，将3个第2转子部件彼此连接的情况下，能够在确保与第1实施方式的电动机相同的工作状态的同时，将第1～第3电动机结构按照第2电动机结构 

第3电动机结构 

第1电动机结构的顺序排列，或按照第1电动机结构 第3电动机结构 第2电动机结构的顺序排列，可将它们自由地配置。 

而且，虽然第1实施方式是将第1转子3的1个磁极用1个永久磁铁的磁极构成的例子，但是，也可以用多个永久磁铁的磁极构成1个磁极。例如，在将2个永久磁铁的磁极排列成V字型而构成1个磁极的情况下，能够提高磁力线的指向性。 

另外，虽然第1实施方式是将第1～第3定子6～8的电枢6a～8a的线圈集中缠绕的例子，但是作为这些电枢的线圈的缠绕法，也可以使用分开缠绕等其他缠绕法。 

另一方面，虽然第1实施方式的本发明的电动机的构成是具有3组电动机结构的例子，但本发明的电动机不局限于此，也可以具有4组以上的电动机结构。以下，对具有m(m为3以上的整数)组电动机结构的电动机(图中没有显示)的诱起电压的计算公式进行说明。 

在该电动机中，当其运转时，在m组电动机结构中进行设定，以使电枢中产生的磁极与永久磁铁的磁极之间的电角的相位差成为相对于电枢的配置方向各自错开电角2π/m的状态，并且，控制向电枢提供功率，以使在电枢中产生的磁极与软磁性体芯之间的电角的相位差成为相对于电枢的配置方向各自错开电角π/m的状态。另外，m组永久磁铁列设置在1个第1转子上，m组软磁性体芯列设置在1个第2转子上(图中都没有显示)。而且，在以下的说明中，为了便于说明，将相当于相对于标准位置的第1以及第2转子的旋转角的电角表示为第1以及第2转子电角θ1、θ2。 

在该电动机的情况下，m组电动机结构中的第γ(1≤γ≤m)个电动机结构的U相中所体现的磁通Ψuγ的计算公式如下列公式(47)所示。 

[计算式18] 

$\mathrm{\Ψu\γ}=\mathrm{\ψf}\·\cos \{(\mathrm{\θ}2-\frac{\mathrm{\γ}-1}{m}\mathrm{\π})-(\mathrm{\θ}1-\frac{2\mathrm{\γ}-2}{m}\mathrm{\π})\}\cos (\mathrm{\θ}2-\frac{\mathrm{\γ}-1}{m}\mathrm{\π})$

$=\mathrm{\ψf}\·\cos (\mathrm{\θ}2-\mathrm{\θ}1+\frac{\mathrm{\γ}-1}{m}\mathrm{\π})\cos (\mathrm{\θ}2-\frac{\mathrm{\γ}-1}{m}\mathrm{\π})...\left(47\right)$

其中，ψf是经由软磁性体芯通过U相得线圈的永久磁铁的磁通的最大值。 

如果将上述公式(47)的γ分别置换为值1到值m，则获得下列公式(48)～(50)。 

[计算式19] 

Ψu1＝ψf·cos(θ2-θ1)cos(θ2)    ……(48) 

$\mathrm{\Ψu}2=\mathrm{\ψf}\·\cos (\mathrm{\θ}2-\mathrm{\θ}1+\frac{1}{m}\mathrm{\π})\cos (\mathrm{\θ}2-\frac{1}{m}\mathrm{\π})...\left(49\right)$

$\mathrm{\Ψum}=\mathrm{\ψf}\·\cos (\mathrm{\θ}2-\mathrm{\θ}1+\frac{m-1}{m}\mathrm{\π})\cos (\mathrm{\θ}2-\frac{m-1}{m}\mathrm{\π})...\left(50\right)$

接下来，如果将三角函数的积和式cosαcosβ＝(1/2){cos(α+β)+cos(α-β)}应用于上述公式(48)～(50)，则获得以下的公式(51)～(53)。 

[计算式20] 

$\mathrm{\Ψu}1=\frac{\mathrm{\ψf}}{2}\{\cos (2\mathrm{\θ}2-\mathrm{\θ}1)+\cos (-\mathrm{\θ}1)\}...\left(51\right)$

$\mathrm{\Ψu}2=\frac{\mathrm{\ψf}}{2}\{\cos (2\mathrm{\θ}2-\mathrm{\θ}1)+\cos (-\mathrm{\θ}1+\frac{2}{m}\mathrm{\π})\}...\left(52\right)$

$\mathrm{\Ψum}=\frac{\mathrm{\ψf}}{2}\{\cos (2\mathrm{\θ}2-\mathrm{\θ}1)+\cos (-\mathrm{\θ}1+\frac{2m-2}{m}\mathrm{\π})\}...\left(53\right)$

在电动机的整个U相中显现的磁通Ψu成为m个Ψu1～Ψum之和，因此，可获得以下公式(54)。 

[计算式21] 

$\mathrm{\Ψu}=\mathrm{\Ψu}1+\mathrm{\Ψu}2+...+\mathrm{\Ψum}$

$=\frac{\mathrm{\ψf}}{2}m\·\cos (2\mathrm{\θ}2-\mathrm{\θ}1)$

$+\frac{\mathrm{\ψf}}{2}\{\cos (-\mathrm{\θ}1)+\cos (-\mathrm{\θ}1+\frac{2}{3}\mathrm{\π})+...+\cos (-\mathrm{\θ}1+\frac{2m-2}{m}\mathrm{\π})\}...\left(54\right)$

其中，上述公式(54)的右边的第2项中的中括号{}内的计算公式可改写为下列公式(55)。 

[计算式22] 

$\cos (-\mathrm{\θ}1)+\cos (-\mathrm{\θ}1+\frac{2}{m}\mathrm{\π})+...+\cos (-\mathrm{\θ}1+\frac{2m-2}{m}\mathrm{\π})$

$=\cos \mathrm{\θ}1+\cos (\mathrm{\θ}1-\frac{2}{m}\mathrm{\π})+...+\cos (\mathrm{\θ}1-\frac{2m-2}{m}\mathrm{\π})$

$=\cos \mathrm{\θ}1+\cos \mathrm{\θ}1\·\cos \frac{2}{m}\mathrm{\π}+\sin \mathrm{\θ}1\·\sin \frac{2}{m}\mathrm{\π}$

$+...+\cos \mathrm{\θ}1\·\cos \frac{2m-2}{m}\mathrm{\π}+\sin \mathrm{\θ}1\·\sin \frac{2m-2}{m}\mathrm{\π}$

$=\cos \mathrm{\θ}1(1+\cos \frac{2}{m}\mathrm{\π}+\cos \frac{4}{m}\mathrm{\π}+...+\cos \frac{2m-2}{m}\mathrm{\π})$

$+\sin \mathrm{\θ}1(\sin \frac{2}{m}\mathrm{\π}+\sin \frac{4}{m}\mathrm{\π}+...+\sin \frac{2m-2}{m}\mathrm{\π})$

$\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\cos \frac{2i}{m}\mathrm{\π}+\sin \underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\frac{2i}{m}\mathrm{\π}...\left(55\right)$

接下来，如果利用级数的总和的公式以及欧拉公式，将上述公式(55)的右边的第1项变形，则导出下列公式(56)。 

[计算式23] 

$\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\cos \frac{2i}{m}\mathrm{\π}=\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{2}(e^{j\frac{2\mathrm{\π}}{m}i}+e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{m}i})$

$=\frac{1}{2}(\frac{e^{j\frac{2\mathrm{\π}}{m}m}-1}{e^{j\frac{2\mathrm{\π}}{m}}-1}+\frac{e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{m}m}-1}{e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{m}}-1})$

$=\frac{1}{2}(\frac{e^{j2\mathrm{\π}}-1}{e^{j\frac{2\mathrm{\π}}{m}}-1}+\frac{e^{-j2\mathrm{\π}}-1}{e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{m}}-1})$

$=\frac{1}{2}(\frac{0}{e^{j\frac{2\mathrm{\π}}{m}}-1}+\frac{0}{e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{m}}-1})$

$=0...\left(56\right)$

而且，如果利用级数的总和的公式以及欧拉公式，将上述公式(55)的右边的第2项变形，则得到下列公式(57)。 

[计算式24] 

$\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\sin \frac{2i}{m}\mathrm{\π}=\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{2}(e^{j\frac{2\mathrm{\π}}{m}i}-e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{m}i})$

$=\frac{1}{2}(\frac{e^{j\frac{2\mathrm{\π}}{m}m}-1}{e^{j\frac{2\mathrm{\π}}{m}}-1}-\frac{e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{m}m}-1}{e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{m}}-1})$

$=\frac{1}{2}(\frac{e^{j2\mathrm{\π}}-1}{e^{j\frac{2\mathrm{\π}}{m}}-1}-\frac{e^{-j2\mathrm{\π}}-1}{e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{m}}-1})$

$=\frac{1}{2}(\frac{0}{e^{j\frac{2\mathrm{\π}}{m}}-1}+\frac{0}{e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{m}}-1})$

$=0...\left(57\right)$

根据上述公式(56)、(57)可得到以下的公式(58)。 

[计算式25] 

$\cos (-\mathrm{\θ}1)+\cos (-\mathrm{\θ}1+\frac{2}{m}\mathrm{\π})+...+\cos (-\mathrm{\θ}1+\frac{2m-2}{m}\mathrm{\π})=0...\left(58\right)$

因此，如果将上述公式(58)应用于上述公式(54)，则最终导出下列公式(59)。 

[计算式26] 

$\mathrm{\Ψu}=\frac{m}{2}\mathrm{\ψf}\·\cos (2\mathrm{\θ}2-\mathrm{\θ}1)...\left(59\right)$

而且，如果根据与以上相同的方法，导出在电动机的整个V、W相中显现的磁通Ψv、Ψw的计算公式，则获得下列公式(60)、(61)。 

[计算式27] 

$\mathrm{\Ψv}=\frac{m}{2}\mathrm{\ψf}\·\cos (2\mathrm{\θ}2-\mathrm{\θ}1-\frac{2}{3}\mathrm{\π})...\left(60\right)$

$\mathrm{\Ψw}=\frac{m}{2}\mathrm{\ψf}\·\cos (2\mathrm{\θ}2-\mathrm{\θ}1+\frac{2}{3}\mathrm{\π})...\left(61\right)$

于是，如果将上述公式(59)～(61)的左边和右边进行时间导数计算，则作为诱起电压的计算公式，可获得下列公式(62)～(64)。 

[计算式28] 

$\frac{\mathrm{d\Ψu}}{\mathrm{dt}}=-(2\mathrm{\ω}2-\mathrm{\ω}1)\frac{m}{2}\mathrm{\ψf}\·\sin (2\mathrm{\θ}2-\mathrm{\θ}1)...\left(62\right)$

$\frac{\mathrm{d\Ψv}}{\mathrm{dt}}=-(2\mathrm{\ω}2-\mathrm{\ω}1)\frac{m}{2}\mathrm{\ψf}\·\sin (2\mathrm{\θ}2-\mathrm{\θ}1-\frac{2}{3}\mathrm{\π})...\left(63\right)$

$\frac{\mathrm{d\Ψw}}{\mathrm{dt}}=-(2\mathrm{\ω}2-\mathrm{\ω}1)\frac{m}{2}\mathrm{\ψf}\·\sin (2\mathrm{\θ}2-\mathrm{\θ}1+\frac{2}{3}\mathrm{\π})...\left(64\right)$

其中，在具有m组电动机结构的电动机中，如果将整个电动机的总磁通量设为Ψ，则Ψf＝Ψ/m成立，因此，如果将其应用于上述公式(62)～(64)，则可获得下列公式(65)～(67)。 

[计算式29] 

$\frac{\mathrm{d\Ψu}}{\mathrm{dt}}=-(2\mathrm{\ω}2-\mathrm{\ω}1)\frac{\mathrm{\Ψ}}{2}\·\sin (2\mathrm{\θ}2-\mathrm{\θ}1)...\left(65\right)$

$\frac{\mathrm{d\Ψv}}{\mathrm{dt}}=-(2\mathrm{\ω}2-\mathrm{\ω}1)\frac{\mathrm{\Ψ}}{2}\·\sin (2\mathrm{\θ}2-\mathrm{\θ}1-\frac{2}{3}\mathrm{\π})...\left(66\right)$

$\frac{\mathrm{d\Ψw}}{\mathrm{dt}}=-(2\mathrm{\ω}2-\mathrm{\ω}1)\frac{\mathrm{\Ψ}}{2}\·\sin (2\mathrm{\θ}2-\mathrm{\θ}1+\frac{2}{3}\mathrm{\π})...\left(67\right)$

这些公式(65)～(67)与上述电动机1的诱起电压的计算公式(44)～(46)相同(即，与上述电动机20的诱起电压的计算公式(28)～(30)也相同)。因此，在具有m组电动机结构的电动机中，也可以通过对m个旋转磁场的向量的电角θz进行控制，以便θz＝(2θ2-θ1)成立，从而进行与上述电动机1同样的工作，并可获得相同的效果。特别地，在这种情况下，m的值越大越能降低转矩波动以及齿槽转矩。 

并且，在具有以上的m组电动机结构的电动机中，也可以将m组永久磁铁列分别设置在m个第1转子上，将m组软磁性体芯列分别设置在m个第2转子上，并且，将m个第1转子进行机械性连接，以使它们能够彼此联动，将m个第2转子进行机械性连接，以使它们能够彼此联动。 

另一方面，虽然第1实施方式是使用了ECU15作为用于控制电动机1的控制单元的例子，但是也可以使用其他的电路来代替它。 

接下来，参照图20以及图21，对作为本发明的第2实施方式的磁力机械的电动机1B进行说明。图20是将电动机1B的一部分截断的分解立体图，图21是将对该电动机1B进行从径向的外侧向中心透视时的电动机结构的配置示意性且平面地表示的图。并且，在以下的图21的说明中，为了便于说明，将图中向下的电角设为正值，将向上的电角设为负值进行表示。 

该电动机1B为旋转电动机，且按照从径向的内侧顺序地具有第1转子40、第2转子50以及定子60。这些第1转子40、第2转子50以及定子60都为圆筒形状，以相互具有相同圆心的方式配置，并且，被容纳于图中没有显示的机壳内。并且，在本实施方式中，第1转子40、第2转子50以及定子60分别相当于第2磁极部件、软磁性体部件以及第1磁极部件。 

第1转子40具有基座41、固定在该基座41的外周面的2f(f为自然数)个永久磁铁42等。该基座41是将钢板层叠而成，由图中没有显示的轴承支撑，可绕电动机1B的旋转轴线自由地旋转。 

另外，2f个永久磁铁42在基座41的外周面的圆周方向上以相等间隔排列，并且它们被倾斜配置，以使各永久磁铁42的两个端部之间成为在旋转方向上错开的位置关系(参照图21)。而且，各永久磁铁42的表面被钢板43覆盖。并且，在本实施方式中，永久磁铁42的磁极相当于第2磁极。 

另一方面，第2转子50的构成方式为，在其内周面与第1转子40的外周面之间具有规定的间隙，并且由图中没有显示的轴承支撑，可绕电动机1B的旋转轴线自由地旋转。该第2转子50是用非磁性体(不锈钢或合成树脂等)的保持部件52，将与永久磁铁42数量相同(即2f个)的软磁性体芯51一体地固定而形成，这些软磁性体芯51(软磁性体)在轴线方向上以规定的长度延伸，在第2转子50的圆周方向上以彼此相等的间隔且平行的方式排列。 

另外，定子60随着功率的提供而产生旋转磁场，且具有3f个电枢61。这些电枢61由从圆筒状的基部向内侧突出的3f个铁芯62和缠绕在这些铁芯62上的线圈63等构成，这些线圈63构成f组3相线圈。另外，3f个铁芯62在定子60的内周面的圆周方向上以彼此相等的间隔排列，各铁芯62的两端部之间被倾斜地配置，以便形成与永久磁铁42的两端部之间向相反方向错开的位置关系。 

而且，电枢61与图中没有显示的可变电源连接，当由该可变电源提供功率时，在铁芯62的前端部产生与永久磁铁42的磁极数量相同(即2f个)的磁极。以下，将在铁芯62的前端部产生的磁极称为“电枢磁极”。随着该电枢磁极的产生，产生沿着定子60旋转的旋转磁场，并且在电枢磁极、软磁性体芯51以及永久磁铁42之间形成磁路(图中没有显示)。并且，在本实施方式中，电枢磁极相当于第1磁极。 

在具有上述构成的电动机1B中，在将电枢磁极的两端部之间的电角(即铁芯62的两端部之间的电角)设为θs，将永久磁铁42的两端部之间的电角设为θa，将软磁性体芯51的两端部之间的电角设为θb的情况下，θs＝2θb-θa成立。而且，在该电动机1B中，当其运转时，根据ECU(图中没有显示)，控制由可变电源向定子60提供功率，以便在图21所示的状态下产生电枢磁极。具体而言，控制向定子60提供功率，以便2个电角θs、θa的一方比电角θb大电角π，并且，2个电角θs、θa的另一方比电角θb小电角π。即，在该电动机1B中，因为θb＝0且θa＝π，所以，进行控制以使θs＝-π。 

另外，在上述图19的电动机1A中，3组电动机结构中的第1～第3芯11b～13b排列在左右方向上延伸的同一直线上，并且，将它们配置为3个永久磁铁4b、5b1、5b2的磁极与第1～第3芯11b～13b之间的电角的相位差各增大π/3，由此，在该图的右端的电动机结构中，永久磁铁5b2的磁极与芯13b之间的电角的相位差成为2π/3。因此，如果考虑到上述具有m组电动机结构的电动机，在永久磁铁的磁极与软磁性体芯之间的电角的相位差中，相位差的最大值(以下称为“最大相位差”)成为(m-1)π/m。该最大相位差(m-1)π/m的m的值越大越接近π值，因此，如果设m→∞，则可以与最大相位差(m-1)π/m＝π近似。 

如上所述，当将最大相位差＝π成立的电动机结构设为虚拟的电动机结构的情况下，例如，如果将该虚拟的电动机结构加入到图19的电动机1A中，则成为图22的电动机1A’。在该电动机1A’中，当画出将4个永久磁铁的中心之间连接的线段、将4个软磁性体芯的中心之间连接的线段和将4个电枢磁极的中心之间连接的线段的情况下，将这3条线段在左右方向上对位时的三者的位置关系与图21的永久磁铁42、软磁性体芯51以及电枢磁极的位置关系相同。 

即，图21所示的、电动机1B中的永久磁铁42、软磁性体芯51以及电枢磁极的配置在具有m组电动机结构的电动机中，与m→∞的构成等效，因此，可知该电动机1B也与具有m组电动机结构的电动机进行同样的工作。另外，如上所述，3个电角θs、θa、θb被设定为θs＝2θb-θa成立，如果将永久磁铁42、软磁性体芯51以及电枢磁极以上述关系成立的方式进行配置，则能够确保与具有m组电动机结构的电动机相同的工作状态。除此之外，根据该电动机1B，在上述具有m组电动机结构的电动机中，相当于设定为m→∞的电动机，因此，与1A相比，可进一步降低转矩波动以及齿槽转矩。而且，由于可避免轴线方向上的电动机结构之间的磁短路的发生，所以能够实现电动机1B的轴线方向上尺寸的小型化。 

并且，虽然第2实施方式的电动机1B是将电动机结构的配置如图21所示设定的例子，但是，作为本发明的磁力机械的电动机中的电动机结构的配置不局限于此，只要进行使上述θs＝(2θb-θa)成立的配置即可。例如，也可以使用如图23所示的电动机1C或图24所示的电动机1D的电动机结构的配置。即使在这些情况下，也可以控制向定子提供功率，以便2个电角θs、θa的一方比电角θb大电角π，并且，2个电角θs、θa的另一方比电角θb小电角π。并且，在这些图23、24中，为了方便，对于与电动机1B相同的构成使用相同的符号。 

在图23所示的电动机1C的情况下，定子60的3f个电枢以相互平行且在轴线方向上延伸的方式配置，因此，与电动机1B相比，可提高线圈所占的面积比率，并且，将线圈缠绕在铁芯上的操作变得容易，但是，永久磁铁的扭曲程度比电动机1B变大，因此，制作困难，由此会增加制造成本。 

另一方面，在图24所示的电动机1D的情况下，第1转子40的2f个永久磁铁以相互平行且在轴线方向上延伸的方式配置，因此，与电动机1B相比，第1转子40的制作容易，由此，可降低制造成本，但是，铁芯的扭曲程度变得比电动机1B大，因此，制作困难，从而会导致制造成本增加。 

另外，上述图21、23、24所示的电动机结构虽然是将永久磁铁、电枢以及软磁性体芯中的任意一个以在轴线方向上延伸的方式配置的例子，但是，永久磁铁、电枢以及软磁性体芯的配置不局限于此，只要是上述θs＝(2θb-θa)能成立的关系即可。例如，可以将永久磁铁、电枢以及软磁性体芯都进行倾斜 配置，也可以将电枢以在轴线方向上延伸的方式配置，并且以电枢中产生的磁极在相对于旋转方向为倾斜的状态下生成的方式构成。 

而且，虽然第2实施方式的电动机1B是将第1转子40、第2转子50以及定子60从径向的内侧按顺序配置的例子，但是，也可以将第1转子40、第2转子50以及定子60从径向的外侧按顺序配置。 

另一方面，第2实施方式虽然是将电动机1B作为旋转电动机构成的例子，但作为本发明的磁力机械的电动机不局限与此，也可以作为直线电动机等电动机而构成。例如，当作为直线电动机而构成本发明的电动机的情况下，可以将永久磁铁、电枢和软磁性体芯如上述图21、23、24所示进行平面配置，并且控制向电枢提供功率，以使θs＝2θb-θa成立。 

而且，虽然上述第1以及第2实施方式是作为电动机而构成本发明的磁力机械的例子，但是，本发明的磁力机械也可以作为利用磁力传输动力的磁力式动力传输装置构成。例如，可以通过将第1实施方式的电动机1中的3个电枢6a～8a的列置换为永久磁铁的列，并且以成为产生移动磁场时的3个电枢6a～8a的磁极的位置关系的方式配置这些永久磁铁的磁极，来构成磁力式动力传输装置。即，可以通过将图14或图15的虚拟磁铁6x～8x置换为永久磁铁进行配置而构成磁力式动力传输装置。在如上所述构成磁力式动力传输装置的情况下，永久磁铁设置在机壳上，该机壳的旋转相当于3个电枢6a～8a中产生的移动磁场的举动，因此，通过磁力式动力传输装置，能够进行与上述电动机1相同的工作。即，可以进行和上述图11的速度线图相同的工作。除此之外，由于成为将2个永久磁铁列以及软磁性体列作为1组而具有3组磁力机械结构，因此，与只具有2组磁力机械结构的专利文献3的磁力式动力传输装置相比，可降低齿槽转矩等。 

而且，即使在上述具有m组电动机结构的电动机中，也可以通过将电枢置换为永久磁铁来构成磁力式动力传输装置。即，能 够以具有m组磁力机械结构的方式来构成磁力式动力传输装置。即使在以这种方式构成磁力式动力传输装置的情况下，也能够进行与上述磁力式动力传输装置相同的工作，并且，与专利文献3的磁力式动力传输装置相比，可降低齿槽转矩等。特别是，磁力机械结构的组数越多越能降低齿槽转矩等。 

除此之外，例如，也可以将第2实施方式的电动机1B中的电枢61的列置换为永久磁铁的列，并且将这些永久磁铁的磁极以成为产生移动磁场时的电枢60的磁极的位置关系的方式进行配置，由此构成磁力式动力传输装置。即使在如上所述构成磁力式动力传输装置的情况下，也能进行与上述磁力式动力传输装置相同的工作，并且，与专利文献3的磁力式动力传输装置以及上述磁力式动力传输装置相比，能进一步降低齿槽转矩等。 

而且，可以将磁力式动力传输装置设置为推力传输型，而不是转矩传输型。在这种情况下，例如，可以将图14(或图15)的虚拟磁铁6x～8x置换为永久磁铁，并且将其与永久磁铁4b、5b(或永久磁铁4b、5b1、5b2)和芯11b～13b的位置关系如图14(或图15)所示进行平面配置。另外，可以将图21、23、24的电枢磁极置换为永久磁铁的磁极，并且将其、永久磁铁42和软磁性体芯51的位置关系如图21、23、24所示进行平面配置。 

(产业上的可利用性) 

本发明在磁力式动力传输装置或电动机等的磁力机械中，对于降低转矩或推力的波动以及齿槽效应非常有效。 

Claims (14)

1.一种磁力机械，其特征在于，

具有：

第1磁极部件，其具有第1磁极列，该第1磁极列由在规定的方向上排列的多个第1磁极构成，且以相邻的各2个该第1磁极的极性彼此不同的方式配置；

第2磁极部件，其具有第2磁极列，该第2磁极列由在规定的方向上排列的多个第2磁极构成，且以相邻的各2个该第2磁极的极性彼此不同，并且与上述第1磁极列相对置的方式配置；以及

软磁性体部件，其具有软磁性体列，该软磁性体列由彼此之间存在间隔且在上述规定的方向上排列的多个软磁性体构成，且配置在上述第1磁极列与上述第2磁极列之间，

在该磁力机械的工作中，在上述第1磁极列、上述第2磁极列以及上述软磁性体列中的至少两者之间，构成磁路，

所述磁力机械还具有将上述第1磁极列、上述第2磁极列以及上述软磁性体列作为1组磁力机械结构的m组磁力机械结构，其中m为3以上的整数，

在相邻的各2组上述磁力机械结构中，被设定为：上述第1磁极列的上述第1磁极与上述第2磁极列的上述第2磁极之间的在上述规定的方向上的电角的相位差彼此不同，并且，被设定为：上述第1磁极列的上述第1磁极与上述软磁性体列的上述软磁性体之间的在上述规定的方向上的电角的相位差彼此不同，

在上述m组磁力机械结构中，上述第1磁极列、上述第2磁极列以及上述软磁性体列以在上述规定的方向上彼此相对自由移动的方式构成。

2.根据权利要求1所述的磁力机械，其特征在于，

在上述m组磁力机械结构中，在上述第1磁极列的上述第1磁极与上述第2磁极列的上述第2磁极之间的在上述规定的方向上的电角的相位差被设定为错开电角2π/m的状态，并且，在上述第1磁极列的上述第1磁极与上述软磁性体列的上述软磁性体之间的在上述规定的方向上的电角的相位差被设定为错开电角π/m的状态。

3.根据权利要求1所述的磁力机械，其特征在于，

上述第1磁极部件具有上述m组磁力机械结构中的m个上述第1磁极列，

上述第2磁极部件具有上述m组磁力机械结构中的m个上述第2磁极列，

上述软磁性体部件具有上述m组磁力机械结构中的m个上述软磁性体列。

4.根据权利要求2所述的磁力机械，其特征在于，

上述第1磁极部件具有上述m组磁力机械结构中的m个上述第1磁极列，

上述第2磁极部件具有上述m组磁力机械结构中的m个上述第2磁极列，

上述软磁性体部件具有上述m组磁力机械结构中的m个上述软磁性体列。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的磁力机械，其特征在于，

上述第1磁极部件以及上述第2磁极部件中的至少一方具有多个电枢，

该多个电枢构成为：能够产生上述多个第1磁极以及上述多个第2磁极中的至少一方，并且，由该产生的多个第1磁极以及多个第2磁极中的至少一方，能够产生向上述规定的方向移动的移动磁场。

6.根据权利要求1至4中任意一项所述的磁力机械，其特征在于，

上述第1磁极部件具有在上述规定的方向上排列的多个第1永久磁铁，且上述多个第1磁极由该多个第1永久磁铁的磁极构成，

上述第2磁极部件具有在上述规定的方向上排列的多个第2永久磁铁，且上述多个第2磁极由该多个第2永久磁铁的磁极构成。

7.根据权利要求1所述的磁力机械，其特征在于，

上述规定的方向是以规定的轴线为中心的圆周方向。

8.根据权利要求1所述的磁力机械，其特征在于，

上述规定的方向为直线方向。

9.一种磁力机械，其特征在于，

具有：

第1磁极部件，其具有多个第1磁极，该多个第1磁极沿着规定的虚拟面配置，且配置为相邻的各2个极性彼此不同；

第2磁极部件，其具有多个第2磁极，该多个第2磁极沿着上述规定的虚拟面配置，且配置为相邻的各2个极性彼此不同，并且与上述多个第1磁极之间存在间隙；以及

软磁性体部件，其具有多个软磁性体，该多个软磁性体彼此之间存在间隔，且沿着上述规定的虚拟面配置在上述多个第1磁极与上述多个第2磁极之间，

上述多个第1磁极、上述多个第2磁极以及上述多个软磁性体是以沿着上述规定的虚拟面，在规定的移动方向上能够彼此相对自由移动的方式构成的，

上述多个第1磁极分别向沿着上述规定的虚拟面的第1规定的方向延伸，以使该各第1磁极的两端部之间的电角成为θs，

上述多个第2磁极分别向沿着上述规定的虚拟面的第2规定的方向延伸，以使该各第2磁极的两端部之间的电角成为θa，

上述多个软磁性体分别向沿着上述规定的虚拟面的第3规定的方向延伸，以使该各软磁性体的两端部之间的电角成为θb，

上述3个电角θs、θa、θb被设定为：使θs＝2θb-θa成立。

10.根据权利要求9所述的磁力机械，其特征在于，

上述3个电角θs、θa、θb被设定为：使上述2个电角θs、θa中的一方比上述电角θb大电角π，并且，使上述2个电角θs、θa中的另一方比上述电角θb小电角π。

11.根据权利要求9或10所述的磁力机械，其特征在于，

上述第1磁极部件以及上述第2磁极部件中的至少一方具有多个电枢，

该多个电枢构成为：能够产生上述多个第1磁极以及上述多个第2磁极中的至少一方，并且由该产生的多个第1磁极以及多个第2磁极的至少一方，能够产生向上述规定的移动方向移动的移动磁场，

在该移动磁场的产生过程中，上述3个电角θs、θa、θb被设定为：使θs＝2θb-θa成立。

12.根据权利要求9或10所述的磁力机械，其特征在于，

上述第1磁极部件具有在上述规定的移动方向上排列的多个第1永久磁铁，且上述多个第1磁极由该多个第1永久磁铁的磁极构成，

上述第2磁极部件具有在上述规定的移动方向上排列的多个第2永久磁铁，且上述多个第2磁极由该多个第2永久磁铁的磁极构成。

13.根据权利要求9所述的磁力机械，其特征在于，

上述规定的移动方向是以规定的轴线为中心的圆周方向。

14.根据权利要求9所述的磁力机械，其特征在于，

上述规定的移动方向为直线方向。

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