CN105006930A - 电动机 - Google Patents

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Abstract

一种电动机，包含定子、转子、壳体以及多个背面磁铁部。转子具有第1转子铁芯、第2转子铁芯以及场磁铁。第1转子铁芯和第2转子铁芯分别具有铁芯基体和多个爪状磁极。场磁铁在轴方向上夹在所述第1转子铁芯与所述第2转子铁芯之间，使所述第1转子铁芯的爪状磁极和所述第2转子铁芯的爪状磁极作为相互不同的磁极发挥作用。多个背面磁铁部包含设于第2转子铁芯的爪状磁极的背面的第2背面磁铁部和设于第1转子铁芯的爪状磁极的背面的第1背面磁铁部。第2背面磁铁部的大小和第1背面磁铁部的大小相互不同。

Description

电动机
技术领域
本发明涉及在壳体内收纳定子和转子的电动机。
背景技术
以往，作为使用于电动机的转子，已知日本特开2012－115085号公报和日本实开平5－43749号公报所公开的所谓的永久磁铁磁场的伦德尔(lundell)型结构的转子。这样的转子具备相互组合的2个转子铁芯和配置于2个转子铁芯之间的场磁铁。各转子铁芯具有在周向上排列的多个爪状磁极。场磁铁使爪状磁极交替地作为不同的磁极发挥作用。
另外，在日本特开2012－115085号公报所公开的转子中，为了实现电动机的高输出化，在爪状磁极的背面配置有用于对磁路进行换向的背面磁铁。另外，在该转子中，为了实现电动机的高输出化，在交替配置的爪状磁极之间配置有用于对磁路进行换向的极间磁铁。这样的电动机收纳于壳体内，壳体具有有底筒状的轭部外壳和设于该轭部外壳一端的端框架。
在如上述的电动机中，磁体的轭部外壳位于转子的轴方向一端面侧，树脂制成的端框架位于转子的轴方向另一端面侧。在该情况下，来自转子的场磁铁的磁通的一部分漏出到壳体(轭部外壳)，有可能在N极和S极中磁通量的平衡(磁性平衡)破坏。而且，在该情况下，定位转矩变得不平衡，有可能成为声音、振动劣化的主要原因。而且，在该情况下，来自转子的场磁铁的磁通的一部分漏出到壳体(轭部外壳)，有可能导致输出特性劣化。
发明内容
本发明的第1目的在于提供能调整漏磁通使磁性平衡良好的电动机。第2目的在于提供能使定位转矩的平衡良好的电动机。第3目的在于提供能抑制漏磁通、提高输出特性的电动机。
为了达到上述目的，本发明的第1方式所涉及的电动机包含定子、转子、壳体以及多个背面磁铁部。所述定子具有定子铁芯和绕组。所述转子具有第1转子铁芯、第2转子铁芯以及场磁铁。所述第1转子铁芯和第2转子铁芯分别具有大致圆板状的铁芯基体和沿着周向设于该铁芯基体的外周部的多个爪状磁极。所述场磁铁在轴方向上夹在所述第1转子铁芯与所述第2转子铁芯之间。所述场磁铁构成为在被夹着的状态下使所述第1转子铁芯的爪状磁极和所述第2转子铁芯的爪状磁极作为相互不同的磁极发挥作用。所述壳体是有底筒状。该壳体具有磁体的轭部外壳和将该轭部外壳的开口部封闭的盖部。所述轭部外壳收纳所述定子和所述转子。所述多个背面磁铁部配置于在所述爪状磁极的背面产生间隙中。所述多个背面磁铁部包含设于所述第2转子铁芯的爪状磁极的背面的第2背面磁铁部和设于所述第1转子铁芯的爪状磁极的背面的第1背面磁铁部。所述第2背面磁铁部的大小和所述第1背面磁铁部的大小相互不同。
本发明的第2方式所涉及的电动机包含定子、转子以及壳体。所述定子具有定子铁芯和绕组。所述转子具有金属制成的第1转子铁芯、金属制成的第2转子铁芯以及场磁铁。所述第1转子铁芯和第2转子铁芯分别具有在周向上配置的多个爪状磁极。所述场磁铁在轴方向上夹在所述第1转子铁芯与所述第2转子铁芯之间。所述场磁铁构成为在被夹着的状态下使所述第1转子铁芯的爪状磁极和所述第2转子铁芯的爪状磁极作为相互不同的磁极发挥作用。所述壳体是有底筒状。该壳体具有磁体的轭部外壳和将该轭部外壳的开口部封闭的盖部。所述轭部外壳收纳所述定子和所述转子。在轴方向上，所述第1转子铁芯位于比所述第2转子铁芯更靠近所述盖部的位置，所述第2转子铁芯位于比所述第1转子铁芯更靠近所述轭部外壳的底部的位置。所述第2转子铁芯构成为比所述第1转子铁芯更难以磁饱和。
本发明的第3方式所涉及的电动机包含定子、转子以及壳体。所述定子具有：定子铁芯，其具有多个齿；以及绕组，其卷装到所述多个齿上。所述齿各自向径向延伸。所述转子具有第1转子铁芯、第2转子铁芯以及场磁铁。所述第1转子铁芯和第2转子铁芯分别具有大致圆板状的铁芯基体和等间隔地设于该铁芯基体的外周部的多个爪状磁极。该爪状磁极各自向径向外侧突出并且向轴方向延伸。相互的铁芯基体相对并且相互的爪状磁极在周向上交替配置。所述场磁铁配置于所述铁芯基体彼此的轴方向之间。所述场磁铁以使第1转子铁芯的所述爪状磁极作为第1磁极发挥作用、使所述第2转子铁芯的所述爪状磁极作为第2磁极发挥作用的方式在所述轴方向上被磁化。所述壳体是有底筒状。该壳体具有磁体的轭部外壳和将该轭部外壳的开口部封闭的盖部。所述壳体收纳所述定子和所述转子。所述轭部外壳具有底部。以在沿着轴方向的截面中所述底部的一部分具有与其它部位的截面面积不同的截面面积的方式构成所述底部。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式所涉及的电动机的截面图。
图2是图1中的电动机的俯视图。
图3是图2的转子的立体图。
图4是沿图3中的4－4线的截面图。
图5是图3的转子的分解立体图。
图6是图5的换向磁铁和环状磁铁的俯视图。
图7是第1实施方式的另一例中的换向磁铁和环状磁铁的俯视图。
图8是第1实施方式的另一例中的换向磁铁和环状磁铁的俯视图。
图9是第1实施方式的另一例中的换向磁铁和环状磁铁的俯视图。
图10是本发明的第2实施方式所涉及的电动机的截面图。
图11是图10的转子的截面图。
图12是图11的换向磁铁的立体图。
图13是将图12的换向磁铁表示为平面状的展开图。
图14是本发明的第3实施方式的电动机的截面图。
图15是图14的电动机的俯视图。
图16是图15的转子的立体图。
图17是示意性地表示图14的转子附近的构成的截面图。
图18是用于对图14的转子的定位转矩进行说明的坐标图。
图19是本发明的第4实施方式所涉及的无刷电动机的截面图。
图20是图19的无刷电动机的俯视图。
图21是图20的转子的立体图。
图22是图21的转子的截面图。
图23是第4实施方式的另一例中的无刷电动机的截面图。
具体实施方式
(第1实施方式)
以下对电动机的第1实施方式进行说明。
如图1所示，作为电动机的无刷电动机11的壳体12具有：轭部外壳13，其形成为大致有底圆筒状；以及端板14，其作为将该轭部外壳13的前侧(图1中为左侧)的开口部封闭的盖部。所述轭部外壳13由例如磁体(例如铁)构成。另外，所述端板14由例如非磁体(例如树脂材料)构成。
如图1所示，在轭部外壳13的内周面固定着定子16。定子16具备：定子铁芯17，其具有向径向内侧延伸的多个齿17a；以及绕组20，其经由绝缘体19卷绕到定子铁芯17的齿17a上。定子16通过从外部的控制电路S向绕组20供应驱动电流而产生旋转磁场。
如图2所示，定子铁芯17具有共12个齿17a。因此，在齿17a间形成的槽17b的数量也是12个。
如图2所示，齿17a具备：卷绕部18a；以及突出部18b，其从卷绕部18a的径向内侧的端部向周向两侧突出。在卷绕部18a通过集中缠绕卷绕着U相、V相、W相绕组20。
如图1所示，无刷电动机11的转子21具有旋转轴22，配置于定子16的内侧。旋转轴22是非磁体的金属轴，由轴承23、24能旋转地支撑，轴承23、24被轭部外壳13的底部13a的轴承保持部13b和端板14的轴承保持部14a支撑。
如图3～图5所示，转子21具备：第1转子铁芯和第2转子铁芯30、40；以及作为场磁铁的环状磁铁50，其夹在各转子铁芯30、40的轴方向(沿着轴线L的方向)之间；以及换向磁铁52。第1转子铁芯和第2转子铁芯30、40通过被压入所述旋转轴22，从而相互的轴方向的间隔得以保持并且固定于旋转轴22。
如图3～图5所示，第1转子铁芯30具有大致圆板状的铁芯基体31，在其大致中心位置形成有贯通孔31a。从贯通孔31a的轴方向一侧的外周部突出有大致圆筒状的凸台部31b。在第1实施方式中，通过翻边加工同时形成贯通孔31a和凸台部31b。此外，凸台部31b的外径比能旋转地支撑旋转轴22的一侧的轴承23的外径、即将设于轭部外壳13的轴承23收纳固定的轴承保持部13b的内径小。
如图1所示，在贯通孔31a(凸台部31b)中压入旋转轴22，铁芯基体31相对于旋转轴22压接固定。此时，通过形成凸台部31b，从而铁芯基体31相对于旋转轴22牢固地压接固定。并且，在该铁芯基体31压接固定于旋转轴22时，凸台部31b相对于收纳固定于轴承保持部13b的轴承23在轴方向上离开。
在第1转子铁芯30的铁芯基体31的外周面31c等间隔地形成有多个(在第1实施方式中为4个)爪状磁极32。爪状磁极32各自向径向外侧突出并且向轴方向延伸。详细地，爪状磁极32具有：突出部33，其从铁芯基体31的外周部向径向外侧突出；以及爪部34，其设于该突出部33的顶端，向轴方向延伸。
爪状磁极32的周向两端面32a、32b成为向径向延伸的(从轴方向观看相对于径向不倾斜)平坦面。并且，各爪状磁极32的周向的角度、即周向两端面32a、32b间的角度设定为比在周向上相邻的爪状磁极彼此之间的间隙的角度小。
另外，爪部34的径向外侧面f1在与轴线L正交的方向上具有以旋转轴22的轴线L为中心的圆弧状的截面。径向外侧面f1具有第1辅助槽35和第2辅助槽36这2个槽。第1辅助槽35和第2辅助槽36形成于从径向外侧面f1的周向中心起向两侧分别以等角度向周向偏移的位置。第1辅助槽35和第2辅助槽36在与轴线L正交的方向上具有大致コ字状的截面。
另外，第1转子铁芯30的铁芯基体31在以轴线L为中心的圆上具有位于等角度间隔的位置的4个装配孔37。装配孔37各自贯通铁芯基体31。
如图3～图5所示，第2转子铁芯40由与第1转子铁芯30相同的材质构成，具有相同形状。
第2转子铁芯40具有大致圆板状的铁芯基体41，在其大致中心位置形成有贯通孔41a。从贯通孔41a的轴方向另一侧的外周部突出有大致圆筒状的凸台部41b。在第1实施方式中，通过翻边加工同时形成贯通孔41a和凸台部41b。此外，凸台部41b的外径比能旋转地支撑旋转轴22的一侧的轴承24的外径、即将设于端板14的轴承24收纳固定的轴承保持部14a的内径小。
在贯通孔41a(凸台部41b)中压入旋转轴22，铁芯基体41相对于旋转轴22压接固定。此时，通过形成凸台部41b，从而铁芯基体41相对于旋转轴22牢固地压接固定。并且，在该铁芯基体41压接固定于旋转轴22时，凸台部41b相对于收纳固定于轴承保持部14a的轴承24在轴方向上离开。
在第2转子铁芯40的铁芯基体41的外周面41c等间隔地形成有多个(在第1实施方式中为4个)爪状磁极42。爪状磁极42各自向径向外侧突出并且向轴方向延伸。详细地，爪状磁极42具有：突出部43，其从铁芯基体41的外周部向径向外侧突出；以及爪部44，其设于该突出部43的顶端，向轴方向延伸。
爪状磁极42的周向两端面42a、42b成为向径向延伸的(从轴方向观看相对于径向不倾斜)平坦面。并且，各爪状磁极42的周向的角度、即周向两端面42a、42b间的角度设定为比在周向上相邻的爪状磁极彼此之间的间隙的角度小。
另外，爪部44的径向外侧面f2在与轴线L正交的方向上具有以旋转轴22的轴线L为中心的圆弧状的截面。径向外侧面f2具有第1辅助槽45和第2辅助槽46这2个槽。第1辅助槽45和第2辅助槽46形成于从径向外侧面f2的周向中心向两侧分别以等角度向周向偏移的位置。第1辅助槽45和第2辅助槽46在与轴线L正交的方向上具有大致コ字状的截面。
另外，第2转子铁芯40的铁芯基体41在以轴线L为中心的圆上具有位于等角度间隔的位置的4个装配孔47。装配孔47各自贯通铁芯基体41。此外，在该装配孔47中插通支撑板61的突起61c，支撑板61保持传感器磁铁62。装配孔47为了将支撑板61装配于转子21而设置。
并且，在转子铁芯30、40的贯通孔31a、41a中压入旋转轴22。转子铁芯30、40以铁芯基体31、41的轴方向的外侧面间的距离(相反的侧面间的距离)成为预先设定的距离的方式相对于旋转轴22固定。此时，第2转子铁芯40以使得在铁芯基体41与铁芯基体31的轴方向之间配置(夹持)有环状磁铁50的方式相对于转子铁芯30组装。此时，各爪状磁极42配置于在周向上相邻的第1转子铁芯30的爪状磁极32间。
如图4～图6所示，环状磁铁50是圆盘状的永久磁铁，在其中央部形成有贯通孔50a。在环状磁铁50的贯通孔50a中插通圆筒状的套管51。套管51由非磁体构成，在第1实施方式中，用与旋转轴22相同的不锈钢制造形成。套管51的外周面和环状磁铁50的贯通孔50a的内周面用不通过磁通的由固化性树脂构成的粘接剂固定。
环状磁铁50的外径与第1转子铁芯30的铁芯基体31以及第2转子铁芯40的铁芯基体41的外径一致。因此，环状磁铁50的外周面50b与第1转子铁芯30的铁芯基体31的外周面31c和第2转子铁芯40的铁芯基体41的外周面41c处于相同面。
环状磁铁50以使第1转子铁芯30的爪状磁极32作为N极发挥作用、使第2转子铁芯40的爪状磁极42作为S极发挥作用的方式在轴方向上被磁化。即，第1实施方式的转子21是使用作为场磁铁的环状磁铁50的所谓的伦德尔型结构的转子。转子21构成为：成为N极的4个爪状磁极32和成为S极的4个爪状磁极42在周向上交替配置。转子21的极数成为8极(极对数为4个)。即，第1实施方式的无刷电动机11构成为：转子21的极数成为“8”，定子16的齿17a的数量成为“12”。
如图4～图6所示，换向磁铁52具有第1背面磁铁部53、第2背面磁铁部54以及极间磁铁部55。换向磁铁52是以在背面磁铁部53、54和极间磁铁部55各自中抑制漏磁通的方式被磁化的极各向异性磁铁。此外，环状磁铁50和换向磁铁52由不同的材料构成。具体地，环状磁铁50是例如各向异性的烧结磁铁，由例如铁氧体磁铁、钐钴(SmCo)磁铁、钕磁铁、铝镍钴(AlNiCo)磁铁等构成。换向磁铁52是例如粘结磁铁(塑料磁铁、橡胶磁铁等)，由例如铁氧体磁铁、钐铁氮(SmFeN)系磁铁、钐钴(SmCo)系磁铁、钕磁铁、铝镍钴(AlNiCo)磁铁等构成。
第1背面磁铁部53配置于第1转子铁芯30的爪状磁极32(爪部34)的背面34a与第2转子铁芯40的铁芯基体41的外周面41c之间。并且，背面磁铁部53以与爪部34的背面34a(内周面)抵接的部位成为与该爪部34极性相同的S极、与第2转子铁芯40的铁芯基体41的外周面41c抵接的部位成为与该铁芯基体41极性相同的N极的方式主要磁化径向分量。
第2背面磁铁部54配置于第2转子铁芯40的爪状磁极42(爪部44)的背面44a与第1转子铁芯30的铁芯基体31的外周面31c之间。并且，背面磁铁部54以与爪部44的背面44a(内周面)抵接的部位成为与该爪部44极性相同的N极、与第1转子铁芯30的铁芯基体31的外周面31c抵接的部位成为与该铁芯基体31极性相同的S极的方式主要磁化径向分量。
如图6所示，为了背面磁铁部53的体积和背面磁铁部53的体积不同，背面磁铁部53具有比背面磁铁部54的径向中的厚度T2厚的径向的厚度T1(T1＞T2)。更具体地，背面磁铁部53的径向外侧面53a和背面磁铁部54的径向外侧面54a位于以换向磁铁52的径向中心(轴线L)为中心的圆上。并且，背面磁铁部53的径向内侧面53b和所述径向中心(轴线L)的距离L1比背面磁铁部54的径向内侧面54b和所述径向中心(轴线L)的距离L2短。因此，例如在换向磁铁52的径向内侧配置有环状磁铁50时，在背面磁铁部54的径向内侧面54b与环状磁铁50的外周面50b之间设有间隙G。另外，环状磁铁50的外径和各铁芯基体31、41的外径为大致相同，因此如图2和图3所示，在背面磁铁部54的径向内侧面54b与铁芯基体31的外周面31c之间也设有间隙G。
极间磁铁部55配置于第1爪状磁极32与第2爪状磁极42的周向之间。极间磁铁部55以在周向上靠近第1爪状磁极32的部位成为N极、靠近第2爪状磁极42的部位成为S极的方式主要磁化周向分量。
如图1所示，在转子21的靠近端板14的端面(第2转子铁芯40的铁芯基体41的端面)固定着保持传感器磁铁62的支撑板61。此外，支撑板61由非磁体形成。
如图1所示，支撑板61具有圆板状的基体部61a。在基体部61a的中心部形成有使旋转轴22贯通的贯通孔。基体部61a的靠近第2转子铁芯40的面具有以等角度间隔配置的4个突起61c(在图1中仅图示1个)。突起61c由冲压加工形成，从基体部61a的面突出。突起61c分别嵌装到在第2转子铁芯40的铁芯基体41中形成的装配孔47中。此时，基体部61a与第2转子铁芯40的铁芯基体41的端面在轴方向抵接，并且与换向磁铁52的一部分(背面磁铁部53的轴方向端面和极间磁铁部55的轴方向端面)在轴方向抵接。
在基体部61a的外周缘部设有朝向与转子21相反的一侧(朝向端板14)在轴方向延伸的圆筒壁61b。圆筒壁61b的外径与转子21的外径大致相等。
如图1所示，在圆筒壁61b的内周面设有环形的传感器磁铁62。此外，传感器磁铁62的径向外侧面用粘接剂固定于圆筒壁61b的内周面。此时，传感器磁铁62以传感器磁铁62的轴与旋转轴22的轴线L一致的方式相对于支撑板61固定。这样，传感器磁铁62构成为能与转子21一体旋转。
在端板14上设有与所述传感器磁铁62在轴方向相对的霍尔IC等磁传感器63。该磁传感器63当探测出传感器磁铁62的N极的磁场和S极的磁场时，分别将高电平的检测信号和低电平的检测信号输出到所述控制电路S。
接着，对如上述那样构成的无刷电动机11的作用进行说明。
当从控制电路S向绕组20供应3相的驱动电流时，在定子16中产生旋转磁场，转子21被驱动旋转。此时，与磁传感器63相对的传感器磁铁62旋转，由此从磁传感器63输出的检测信号的电平根据转子21的旋转角度(位置)而切换，基于该检测信号从控制电路S向绕组20在最佳的定时供应要切换的3相的驱动电流。由此，良好地产生旋转磁场，转子21良好地连续地被驱动旋转。
在此，第1转子铁芯30的铁芯基体31在轴方向上比第2转子铁芯40的铁芯基体41更靠近轭部外壳13的底部13a。由此，在第1转子铁芯30的铁芯基体31与轭部外壳13(底部13a)之间容易产生漏磁通。在第1实施方式中，在第1转子铁芯30的爪状磁极32(爪部34)的背面所设置的背面磁铁部53的厚度T1比在第2转子铁芯40的爪状磁极42(爪部44)的背面所设置的背面磁铁部54的厚度T2大。因此，背面磁铁部53具有的磁通量比背面磁铁部54具有的磁通量多。由此，即使在第1转子铁芯30的铁芯基体31与底部13a之间产生漏磁通，也能使磁性平衡良好。
接着，记载第1实施方式的优点。
(1)在第1转子铁芯30的爪状磁极32的背面所设置的背面磁铁部53具有比在第2转子铁芯40的爪状磁极42的背面所设置的背面磁铁部54的厚度大的厚度。由此，即使由于背面磁铁部53的磁通量相对地增多而产生漏磁通，也能使磁性平衡良好。
(2)背面磁铁部53、54与极间磁铁部55一体形成。因此，能抑制部件个数的增加。
(第2实施方式)
接着，对电动机的第2实施方式进行说明。
第2实施方式的电动机与第1实施方式比较，转子的构成不同，关于定子是相同构成。因此，主要对转子进行说明，对其它的构成标注相同附图标记，省略说明的一部分或者全部。
如图10和图11所示，无刷电动机11的转子21具有旋转轴22，配置于定子16的内侧。旋转轴22是非磁体的金属轴，由轴承23、24能旋转地支撑，轴承23、24被轭部外壳13的底部13a的轴承保持部13b和端板14的轴承保持部14a支撑。
如图11所示，转子21具备：第1转子铁芯和第2转子铁芯30、40；作为场磁铁的环状磁铁50，其夹在各转子铁芯30、40的轴方向之间；以及换向磁铁100。第1转子铁芯和第2转子铁芯30、40通过被压入所述旋转轴22，从而相互的轴方向的间隔得以保持并且固定于旋转轴22。
在第1转子铁芯30的铁芯基体31的外周面31c等间隔地形成有多个(在第2实施方式中为4个)爪状磁极32。爪状磁极32各自向径向外侧突出并且向轴方向延伸。详细地，爪状磁极32具有：突出部33，其从铁芯基体31的外周部向径向外侧突出；以及爪部34，其设于该突出部33的顶端，向轴方向延伸。
在第2转子铁芯40的铁芯基体41的外周面41c等间隔地形成有多个(在第2实施方式中为4个)爪状磁极42。爪状磁极42各自向径向外侧突出并且向轴方向延伸。详细地，爪状磁极42具有：突出部43，其从铁芯基体41的外周部向径向外侧突出；以及爪部44，其设于该突出部43的顶端，向轴方向延伸。
另外，第1转子铁芯30的爪状磁极32(爪部34)具有比第2转子铁芯40的爪状磁极42(爪部44)的轴方向长度L4长的轴方向长度L3。因此，在将各转子铁芯30、40的铁芯基体31、41和环状磁铁50组装的状态下，第2转子铁芯40的爪状磁极42(爪部44)的顶端面44b与第1转子铁芯30的铁芯基体31的轴方向端面31d相比位于在轴方向上与轭部外壳13相反的一侧。即，顶端面44b位于比端面31d更远离轭部外壳13的位置。其结果是，第2转子铁芯40的爪状磁极42(爪部44)的顶端面44b与轭部外壳13之间的轴方向上的离开距离D1比第1转子铁芯30的铁芯基体31的轴方向端面31d与轭部外壳13之间的轴方向上的离开距离D2长。
并且，在转子铁芯30、40的贯通孔31a、41a中压入旋转轴22。转子铁芯30、40以铁芯基体31、41的轴方向的外侧面间(相反的侧面间的距离)成为预先设定的距离的方式相对于旋转轴22压入固定。此时，第2转子铁芯40以使得在铁芯基体41与铁芯基体31的轴方向之间配置(夹持)有环状磁铁50的方式相对于转子铁芯30组装。此时，各爪状磁极42配置于在周向上相邻的另一方第1转子铁芯30的爪状磁极32间。
如图11所示，环状磁铁50是圆盘状的永久磁铁，在其中央部形成有贯通孔50a。在环状磁铁50的贯通孔50a中插通圆筒状的套管51。套管51由非磁体构成，在第2实施方式中，用与旋转轴22相同的不锈钢制造形成。套管51的外周面和环状磁铁50的贯通孔50a的内周面用不通过磁通的由固化性树脂构成的粘接剂固定。环状磁铁50以使第1转子铁芯30的爪状磁极32作为N极发挥作用、使第2转子铁芯40的爪状磁极42作为S极发挥作用的方式在轴方向上被磁化。即，第2实施方式的转子21是使用作为场磁铁的环状磁铁50的所谓的伦德尔型结构的转子。
如图12和图13所示，换向磁铁100具有第1背面磁铁部101、第2背面磁铁部102以及极间磁铁部55。换向磁铁100是以在背面磁铁部101、102和极间磁铁部55各自中抑制漏磁通的方式被磁化的极各向异性磁铁。环状磁铁50和换向磁铁100由与上述第1实施方式同样的材料构成。
第1背面磁铁部101配置于第1转子铁芯30的爪状磁极32(爪部34)的背面34a与第2转子铁芯40的铁芯基体41的外周面41c之间。并且，背面磁铁部101以与爪部34的背面34a(内周面)抵接的部位成为与该爪部34极性相同的S极、与第2转子铁芯40的铁芯基体41的外周面41c抵接的部位成为与该铁芯基体41极性相同的N极的方式主要磁化径向分量。
第2背面磁铁部102配置于第2转子铁芯40的爪状磁极42(爪部44)的背面44a与第1转子铁芯30的铁芯基体31的外周面31c之间。并且，背面磁铁部102以与爪部44的背面44a(内周面)抵接的部位成为与该爪部44极性相同的N极、与第1转子铁芯30的铁芯基体31的外周面31c抵接的部位成为与该铁芯基体31极性相同的S极的方式主要磁化径向分量。
如图13所示，为了背面磁铁部102的体积和背面磁铁部101的体积不同，背面磁铁部102具有比背面磁铁部101的轴方向中的长度L5短的轴方向的长度L6(L5＞L6)。
极间磁铁部55配置于第1爪状磁极32与第2爪状磁极42的周向之间。极间磁铁部55以在周向上靠近第1爪状磁极32的部位成为N极、靠近第2爪状磁极42的部位成为S极的方式主要磁化周向分量。
接着，对如上述那样构成的无刷电动机11的作用进行说明。
当从控制电路S向绕组20供应3相的驱动电流时，在定子16中产生旋转磁场，转子21被驱动旋转。此时，与磁传感器63相对的传感器磁铁62旋转，由此从磁传感器63输出的检测信号的电平根据转子21的旋转角度(位置)而切换，基于该检测信号从控制电路S向绕组20在最佳的定时供应要切换的3相的驱动电流。由此，良好地产生旋转磁场，转子21良好地连续地被驱动旋转。
在此，在第2实施方式中，第2转子铁芯40的爪状磁极42的背面的背面磁铁部102具有比第1转子铁芯30的爪状磁极32背面的背面磁铁部101的轴方向长度L5短的轴方向长度L6。因此，第2转子铁芯40的爪状磁极42和轭部外壳13之间的距离变长，可抑制漏磁通。由此，可抑制爪状磁极32与爪状磁极42之间的磁通的不平衡。
另外，第1转子铁芯30的爪状磁极32具有比第2转子铁芯40的爪状磁极42的轴方向长度长的轴方向长度。由此，第1转子铁芯30的爪状磁极32与定子16之间的磁阻比第2转子铁芯40的爪状磁极42与定子16之间的磁阻低。在此，磁通容易从与轭部外壳13在轴方向上靠近的第1转子铁芯30的铁芯基体31漏出到轭部外壳13。但是，如上所述，第1转子铁芯30的爪状磁极32具有比第2转子铁芯40的爪状磁极42的轴方向长度长的轴方向长度。由此，第1转子铁芯30的磁阻相对地降低，因此可抑制磁通漏出到轭部外壳13。而且，关于距离轭部外壳13比较远的第2转子铁芯40，向轭部外壳13的漏磁通少。因此，在将第1转子铁芯30的爪状磁极32和第2转子铁芯40的爪状磁极42的轴方向长度设为相同的情况下，第2转子铁芯40的爪状磁极42和定子16间中的磁通量容易变得比第1转子铁芯30的爪状磁极32和定子16间的磁通量多。即，爪状磁极32与爪状磁极42之间的磁通会发生不平衡。因此，通过使第2转子铁芯40的爪状磁极42的轴方向长比第1转子铁芯30的爪状磁极32的轴方向长度短，第2转子铁芯40的爪状磁极42与定子16之间的磁阻提高，可抑制爪状磁极32与爪状磁极42之间的磁通的不平衡。
接着，记载第2实施方式的优点。
(3)在背面磁铁部102与轭部外壳13之间容易产生漏磁通。在第2转子铁芯40的爪状磁极42的背面所设置的背面磁铁部102具有比在第1转子铁芯30的爪状磁极32的背面所设置的背面磁铁部101短的轴方向长度。由此，轭部外壳13与背面磁铁部102之间离开，可抑制漏磁通的产生，能使爪状磁极32与爪状磁极42之间的磁性平衡良好。
(4)磁通容易从与作为磁体的轭部外壳13在轴方向上靠近的第1转子铁芯30的铁芯基体31漏出到轭部外壳13。但是，通过加长第1转子铁芯30的爪状磁极32，爪状磁极32与定子16之间的径向上的磁阻减小。因此，能减少向轭部外壳13的漏磁通。由此，能提高输出特性。另外，关于距离轭部外壳13比较长的第2转子铁芯40，向轭部外壳13的漏磁通减少。因此，在第1转子铁芯30的爪状磁极32具有与第2转子铁芯40的爪状磁极42的轴方向长度相同的轴方向长度的情况下，第2转子铁芯40的爪状磁极42与定子16之间的磁通量容易比第1转子铁芯30的爪状磁极32与定子16之间的磁通量多。即，爪状磁极32与爪状磁极42之间的磁通会产生不平衡。因此，通过第2转子铁芯40的爪状磁极42具有比第1转子铁芯30的爪状磁极32的轴方向长度短的轴方向长度，第2转子铁芯40的爪状磁极42与定子16间的磁阻提高。由此，能更加抑制爪状磁极32与爪状磁极42之间的磁通的不平衡，能使爪状磁极32与爪状磁极42之间的磁性平衡良好。
(5)能确保第2转子铁芯40的爪状磁极42的顶端面44b与轭部外壳13的轴方向上的距离。因此，能抑制从爪状磁极42的顶端面44b到轭部外壳13的漏磁通，能增加向定子16的交链磁通量。
(6)背面磁铁部101、102与极间磁铁部55一体形成。因此，能抑制部件个数的增加。
此外，上述第1、第2实施方式也可以按如下变更。
·在上述第1、第2实施方式中，换向磁铁52、100也可以不由极各向异性磁铁构成。
如图7所示，也可以以极间磁铁部55的磁取向方向成为周向、背面磁铁部53、54的磁取向方向成为径向的方式使换向磁铁52起磁。
·在上述第1、第2实施方式中，环状磁铁50的外周面50b也可以不是圆形。
例如，也可以采用图8所示的构成。在环状磁铁50的外周面50b设有突部50c。突部50c与相对薄的背面磁铁部54抵接而填埋所述间隙G。这样的构成能增加主磁通分量。
另外，也可以采用图9所示的构成。背面磁铁部53在周向大致中心最厚，越往周向外侧去越逐渐地变薄。背面磁铁部54在周向大致中心最薄，越往周向外侧去越逐渐地变厚。在该情况下，优选极间磁铁部55具有以与相邻的背面磁铁部53、54连续的方式逐渐变化的厚度。另外，如图9中实线所示，环状磁铁50也可以具有模拟背面磁铁部53、54和极间磁铁部55的形状。另外，如图9中虚线所示，环状磁铁50也可以具有圆形的外周面50b。在该构成中，环状磁铁50与作为背面磁铁部53的最厚部位的周向大致中心内切。
·在上述第1、第2实施方式中，也可以将极间磁铁部55和背面磁铁部53、54、101、102设为分体。
·在上述第1、第2实施方式中，也可以省略极间磁铁部55。
·在上述第1、第2实施方式中，支撑板61和传感器磁铁62被转子21支撑，但是只要传感器磁铁62是能与旋转轴22一体旋转的构成即可。作为一例，也可以使支撑板61相对于转子21(第2转子铁芯40)在轴方向上隔开间隔地固定(例如压入固定)于旋转轴22。
·在上述第1、第2实施方式中，将套管51和环状磁铁50用不通过磁通的由固化性树脂构成的粘接剂固定。也可以用通过磁通的粘接剂将套管51和环状磁铁50固定。
·在上述第1、第2实施方式中，将非磁体的套管51用不锈钢制成。只要是非磁性即可，除了不锈钢之外，也可以将套管51用例如铝、树脂制成。
·在上述第1、第2实施方式中，使套管51夹在环状磁铁50与旋转轴22之间，但是也可以省略套管51。在该情况下，能将环状磁铁50直接固定于旋转轴22。
·在上述第1、第2实施方式中，转子21的极数设定为“8”，定子16的齿17a的数量设定为“12”。转子21的极数、定子16的齿17a的数量也可以变更。例如，转子21的极数也可以设定为“8”，定子16的齿17a的数量也可以设定为“12”。
·在上述第1、第2实施方式中，定子16也可以不构成为在齿17a上卷装有绕组20。例如，也可以将在周向上具有多个爪状磁极的第1定子铁芯和在周向上具有多个爪状磁极的第2定子铁芯组合来构成定子铁芯。在该情况下，在第1定子铁芯与第2定子铁芯之间配置有绕组，该绕组使在周向上排列的多个爪状磁极交替地作为不同的磁极发挥作用。
·上述第1、第2实施方式和各变形例也可以适当组合。
(第3实施方式)
以下对电动机的第3实施方式进行说明。
如图14所示，作为电动机的无刷电动机211的电动机壳212具有：轭部外壳213，其形成为大致有底圆筒状；以及端框架214，其作为将该轭部外壳213的轴方向前侧(图14中为左侧)的开口部封闭的盖部。所述轭部外壳213由例如磁体(例如铁)构成。另外，所述端框架214由例如非磁体(例如树脂材料)构成。
如图14和图15所示，在轭部外壳213的内周面固定着定子216。定子216具备：定子铁芯217，其具有向径向内侧延伸的多个齿217a；以及绕组220，其经由绝缘体219卷绕到定子铁芯217的齿217a上。定子216通过从外部的控制电路S向绕组220供应驱动电流而产生旋转磁场。
如图15所示，定子铁芯217具有共12个齿217a。因此，在齿217a间形成的槽217b的数量也是12个。齿217a具备：卷绕部218a；以及突出部218b，其从卷绕部218a的径向内侧的端部向周向两侧突出。在卷绕部218a通过集中缠绕卷绕着U相、V相、W相绕组220。
如图14所示，无刷电动机211的转子221具有旋转轴222，配置于定子216的内侧。旋转轴222是非磁体的金属轴，由轴承223、224能旋转地支撑，轴承223、224被轭部外壳213的底部213a和端框架214支撑。
如图16和图17所示、转子221具备：第1转子铁芯和第2转子铁芯231、232；以及作为场磁铁的环状磁铁233，其夹在这些第1转子铁芯和第2转子铁芯231、232的轴方向(沿着轴线L的方向)之间。第1转子铁芯和第2转子铁芯231、232通过被压入所述旋转轴222，从而相互的轴方向的间隔得以保持并且固定于旋转轴222。而且，转子221具备背面辅助磁铁234、235和极间磁铁236、237。
此外，如图14所示，在转子221配置于电动机壳212内的状态下，将具有相对于环状磁铁233靠近轴方向的端框架214而配置的后述的铁芯基体231a的转子铁芯设为第1转子铁芯231，将具有相对于环状磁铁233靠近轴方向的底部213a而配置的铁芯基体232a的转子铁芯设为第2转子铁芯232。
如图16和图17所示，第1转子铁芯231具有：大致圆板状的铁芯基体231a；以及多个(在第3实施方式中为4个)爪状磁极231b，其等间隔地形成于铁芯基体231a的外周部。爪状磁极231b各自向径向外侧突出并且向轴方向延伸。详细地，爪状磁极231b具有：突出部231c，其从铁芯基体231a的外周部向径向外侧突出；以及爪部231d，其设于该突出部231c的顶端，向轴方向延伸。突出部231c从轴方向观看形成为扇形。爪部231d在与轴线L正交的方向上具有扇形的截面。
第2转子铁芯232具有与第1转子铁芯231相同的形状。第2转子铁芯232具有：大致圆板状的铁芯基体232a；以及多个爪状磁极232b，其等间隔地形成于铁芯基体232a的外周部。爪状磁极232b各自向径向外侧突出并且向轴方向延伸。详细地，爪状磁极232b具有：突出部232c，其从铁芯基体232a的外周部向径向外侧突出；以及爪部232d，其设于该突出部232c的顶端，向轴方向延伸。突出部232c从轴方向观看形成为扇形。爪部232d在与轴线L正交的方向上具有扇形的截面。
并且，在转子铁芯231、232的中央孔中压入旋转轴222。转子铁芯231、232以铁芯基体231a、232a的轴方向的外侧面间的距离(相反的侧面间的距离)成为预先设定的距离的方式相对于旋转轴222固定。此时，第2转子铁芯232的各爪状磁极232b配置于第1转子铁芯231的各爪状磁极231b间。另外，在第1转子铁芯和第2转子铁芯231、232的各铁芯基体231a、232a的轴方向之间配置(夹持)有环状磁铁233。
环状磁铁233是铁氧体磁铁、钕磁铁等磁铁，形成为形成有中央孔的圆环状。并且，环状磁铁233以使第1转子铁芯231的爪状磁极231b作为第1磁极(在第3实施方式中为N极)发挥作用、使第2转子铁芯232的爪状磁极232b作为第2磁极(在第3实施方式中为S极)发挥作用的方式在轴方向上被磁化。即，第3实施方式的转子221是使用作为场磁铁的环状磁铁233的所谓的伦德尔型结构的转子。
转子221构成为：成为N极的4个爪状磁极231b和成为S极的4个爪状磁极232b在周向上交替配置。转子221的极数成为8极(极对数为4个)。即，第3实施方式的无刷电动机211构成为：转子221的极数成为“8”，定子216的齿217a的数量成为“12”。即，无刷电动机211构成为：将所述转子221的极数设为2n(其中，n是自然数，在第3实施方式中为4)，将槽217b的数量(槽数)设为3n，极数与槽数之比成为2：3。
在第1转子铁芯231的各爪状磁极231b的背面231e(径向内侧的面)与第2转子铁芯232的铁芯基体232a的外周面232f之间配置有第1背面辅助磁铁234。背面辅助磁铁234在与轴线L正交的方向上具有大致扇形的截面。背面辅助磁铁234以与爪状磁极231b的背面231e抵接的部位成为与爪状磁极231b极性相同的N极、与第2转子铁芯232的铁芯基体232a的外周面232f抵接的部位成为与铁芯基体232a极性相同的S极的方式被磁化。
另外，在第2转子铁芯232的各爪状磁极232b的背面232e与第1转子铁芯231的铁芯基体231a的外周面231f之间配置有第2背面辅助磁铁235。背面辅助磁铁235在与轴线L正交的方向上具有扇形的截面，以与爪状磁极232b的背面232e抵接的部位成为S极、与第1转子铁芯231的铁芯基体231a的外周面231f抵接的部位成为N极的方式被磁化。作为背面辅助磁铁234、235，能使用例如铁氧体磁铁。
另外，如图15和图16所示，在爪状磁极231b与爪状磁极232b的周向之间配置有极间磁铁236、237。
如图14和图17所示，以第2转子铁芯232的铁芯基体232a位于比第1转子铁芯231的铁芯基体231a在轴方向上更靠近轭部外壳213(底部213a)的位置的方式构成转子221。
在此，第1转子铁芯和第2转子铁芯231、232均由碳钢构成。详细地，位于靠近轭部外壳213的底部213a的位置的第2转子铁芯232使用具有比第1转子铁芯231低的碳含有率的金属材料(低碳钢)。由此，第2转子铁芯232的饱和磁通密度(每单位面积的磁通流动的界限点)比第1转子铁芯231的饱和磁通密度高。并且，第1转子铁芯和第2转子铁芯231、232是相互相同的形状，因此第2转子铁芯232构成为比第1转子铁芯231更加难以磁饱和。
另外，如图14所示，在转子221上通过大致圆板状的磁固定构件241设有传感器磁铁242。详细地，磁固定构件241具有：圆板部241b，其在中央形成有凸台部241a；以及筒部241c，其从该圆板部241b的外缘呈筒状延伸。在磁固定构件241上以与该筒部241c的内周面以及圆板部241b的表面抵接的方式固装有环状的传感器磁铁242。并且，磁固定构件241位于与第1转子铁芯231靠近的位置，并且凸台部241a嵌装到旋转轴222外而固定于旋转轴222。
并且，在端框架214中，在与传感器磁铁242在轴方向相对的位置设有作为磁传感器的霍尔IC243。霍尔IC243当探测出基于传感器磁铁242的N极的磁场和S极的磁场时，分别将高电平的检测信号和低电平的检测信号输出到所述控制电路S。
接着，对如上述那样构成的无刷电动机211的作用进行说明。
当从控制电路S向绕组220供应3相的驱动电流时，在定子216中产生旋转磁场，转子221被驱动旋转。此时，与霍尔IC243相对的传感器磁铁242旋转，由此从霍尔IC243输出的检测信号的电平根据转子221的旋转角度(位置)而切换，基于该检测信号从控制电路S向绕组220在最佳的定时供应要切换的3相的驱动电流。由此，良好地产生旋转磁场，转子221良好地连续地被驱动旋转。
在此，例如，考虑将第1转子铁芯和第2转子铁芯231、232设为相互相同的材质的情况(即，使用饱和磁通密度相同的材质的情况)。在该情况下，在轴方向上远离轭部外壳213的底部213a的第1转子铁芯231中，在轭部外壳213(底部213a)之间几乎没有漏磁通。因此，如图18中X1所示，定位转矩容易变高。并且，在靠近轭部外壳213的底部213a的第2转子铁芯232中，在轭部外壳213的底部213a之间产生漏磁通。因此，如图18中X2所示，定位转矩容易变低。因此，定位转矩在N极和S极变得不平衡。
因此，在第3实施方式中，靠近底部213a的第2转子铁芯232由饱和磁通密度比第1转子铁芯231高的材料(低碳钢)构成。即，靠近端框架214、产生漏磁通少的第1转子铁芯231的饱和磁通密度比第2转子铁芯232的饱和磁通密度低，所以在第1转子铁芯231中容易产生磁饱和。由此，在第1转子铁芯231的爪状磁极231b与定子216之间作用的磁通量减少。因此，如图18中Y1所示，在第1转子铁芯231中定位转矩减少。
并且，通过第2转子铁芯232由饱和磁通密度高的材料构成，从而在第2转子铁芯232中磁通容易流动。因此，向轭部外壳213的漏磁通减少，如图18中Y2所示，定位转矩增加若干。这样，第1转子铁芯231(N极)的定位转矩与第2转子铁芯232(S极)的定位转矩之差减少，定位转矩的平衡提高。
接着，记载第3实施方式的优点。
(7)由碳含有率比第1转子铁芯231低的金属材料形成靠近底部213a的第2转子铁芯232。由此，第2转子铁芯232具有比第1转子铁芯231的饱和磁通密度高的饱和磁通密度。由此构成为：即使在如第3实施方式那样将第1转子铁芯和第2转子铁芯231、232设为相同形状的情况下，第2转子铁芯232也比第1转子铁芯231更加难以磁饱和。因此，在与轭部外壳213的底部213a靠近的第2转子铁芯232中磁通容易流动，其结果是，能实现向轭部外壳213的漏磁通的减少。因此，可抑制第1转子铁芯231和第2转子铁芯232的磁通量的不平衡，能使定位转矩的平衡良好。
此外，第3实施方式也可以按如下变更。
·在第3实施方式中，由碳含有率比第1转子铁芯231低的金属材料形成靠近底部213a的第2转子铁芯232。由此，将第1转子铁芯和第2转子铁芯231、232相互设为相同的形状，并且使第2转子铁芯232的饱和磁通密度比第1转子铁芯231的饱和磁通密度高。第3实施方式不限于该构成。例如，也可以由实施了改善磁特性用的退火的金属材料形成第2转子铁芯232。通过对第2转子铁芯232实施退火，能以相同形状且相同材质形成第1转子铁芯和第2转子铁芯231、232，并且能使第2转子铁芯232的饱和磁通密度比第1转子铁芯231的饱和磁通密度高。
另外，例如，也可以用冷轧钢板形成第1转子铁芯231，用热轧钢板形成第2转子铁芯232。根据该构成，也能以相同形状且相同材质形成第1转子铁芯和第2转子铁芯231、232，并且能使第2转子铁芯232的饱和磁通密度比第1转子铁芯231的饱和磁通密度高。
·在第3实施方式中，由具有比第1转子铁芯231的材料的饱和磁通密度高的饱和磁通密度的材料形成第2转子铁芯232。由此构成为：第2转子铁芯232难以磁饱和。第3实施方式不限于该构成。例如，第2转子铁芯232的轴方向的板厚(铁芯基体232a的板厚)也可以比第1转子铁芯231的轴方向的板厚(铁芯基体231a的板厚)厚。根据该构成，构成为：用相同材质形成第1转子铁芯和第2转子铁芯231、232，并且第2转子铁芯232难以磁饱和。
此外，上述的各变形例和上述实施方式也可以适当组合。
·在第3实施方式中，转子221的极数设定为“8”，定子216的齿217a的数量设定为“12”。转子221的极数、定子216的齿217a的数量也可以适当变更。
·在第3实施方式中，转子221也可以不具有背面辅助磁铁234、235和极间磁铁236、237。例如，转子221也可以仅具有背面辅助磁铁，而且也可以仅具有极间磁铁，还可以不具有背面辅助磁铁和极间磁铁。
·在第3实施方式中，定子216也可以不构成为在齿217a上卷装有绕组220。例如，也可以将在周向上具有多个爪状磁极的第1定子铁芯和在周向上具有多个爪状磁极的第2定子铁芯组合来构成定子铁芯。在该情况下，在第1定子铁芯与第2定子铁芯之间配置有绕组，该绕组使在周向上排列的多个爪状磁极交替地作为不同的磁极发挥作用。
·在第3实施方式中，也可以不由树脂材料构成端框架214。例如，也可以由铝、不锈钢(SUS)等非磁体材料构成端框架214。另外，只要满足端框架214和转子221的轴方向上的距离比轭部外壳213(底部213a)和转子的轴方向上的距离长的条件，端框架214也可以由磁体材料构成。
(第4实施方式)
以下对电动机的第4实施方式进行说明。
如图19所示，无刷电动机311的壳体312具有：轭部外壳313，其形成为大致有底圆筒状；以及端板314，其将轭部外壳313的前侧(图19中为左侧)的开口部封闭。所述轭部外壳313由磁体(例如铁)构成。另外，所述端板314由非磁体(例如树脂材料)构成。
如图19所示，在轭部外壳313的内周面固定着定子316。定子316具备：定子铁芯317，其具有向径向内侧延伸的多个齿317a；以及绕组320，其经由绝缘体319卷绕到定子铁芯317的齿317a上。定子316通过从外部的控制电路S向绕组320供应驱动电流而产生旋转磁场。
如图20所示，定子铁芯317具有共12个齿317a。因此，形成于齿317a间的槽317b的数量也是12个。
如图20所示，齿317a具备：卷绕部318a；以及突出部318b，其从卷绕部318a的径向内侧的端部(顶端)向周向两侧突出。在卷绕部318a通过集中缠绕卷绕着U相、V相、W相绕组320。
如图19和图20所示，无刷电动机311的转子321具有旋转轴322，配置于定子316的内侧。旋转轴322是非磁体的金属轴，由轴承323、324能旋转地支撑，轴承323、324被轭部外壳313的底部352和端板314支撑。
如图21和图22所示，转子321具备：第1转子铁芯和第2转子铁芯331、332；以及作为场磁铁的环状磁铁333，其夹在第1转子铁芯331和第2转子铁芯332的轴方向(沿着轴线L的方向)之间。第1转子铁芯和第2转子铁芯331、332通过被压入所述旋转轴322，相互的轴方向的间隔得以保持并且固定于旋转轴322。而且，转子321具备背面辅助磁铁334、335和极间磁铁336、337。
如图21和图22所示，第1转子铁芯331具有：大致圆板状的第1铁芯基体331a；以及多个(在第4实施方式中为5个)第1爪状磁极331b，其等间隔地形成于铁芯基体331a的外周部。第1爪状磁极331b各自向径向外侧突出并且向轴方向延伸。
如图21和图22所示，第2转子铁芯332具有与第1转子铁芯331相同的形状。第2转子铁芯332具有：大致圆板状的第2铁芯基体332a；以及多个第2爪状磁极332b，其等间隔地形成于第2铁芯基体332a的外周部。第2爪状磁极332b各自向径向外侧突出并且向轴方向延伸。并且，在第1转子铁芯和第2转子铁芯331、332的中央孔中压入旋转轴322。第1转子铁芯和第2转子铁芯331、332以第1铁芯基体和第2铁芯基体331a、332a的轴方向的外侧面间的距离(相反的侧面间的距离)成为预先设定的一定距离的方式相对于旋转轴322固定。此时，第2转子铁芯332以使得在第1铁芯基体331a与第2铁芯基体332a的轴方向之间配置(夹持)有环状磁铁333的方式相对于第1转子铁芯331组装。此时，各第2爪状磁极332b配置于在周向上相邻的第1爪状磁极331b间。
环状磁铁333是铁氧体磁铁、钕磁铁等磁铁，形成为形成有中央孔的圆环状。环状磁铁333以使第1爪状磁极331b作为第1磁极(在第4实施方式中为N极)发挥作用、使第2爪状磁极332b作为第2磁极(在第4实施方式中为S极)发挥作用的方式在轴方向上被磁化。即，第4实施方式的转子321是使用作为场磁铁的环状磁铁333的所谓的伦德尔型结构的转子。转子321构成为：成为N极的4个第1爪状磁极331b和成为S极的4个第2爪状磁极332b在周向上交替配置。转子321的极数成为8极(极对数为4个)。
在各第1爪状磁极331b的背面331c(径向内侧的面)与第2铁芯基体332a的外周面332d之间配置有第1背面辅助磁铁334。背面辅助磁铁334在与轴线L正交的方向上具有大致扇形的截面。背面辅助磁铁334以与第1爪状磁极331b的背面331c抵接的部位成为与第1爪状磁极331b极性相同的N极、与第2铁芯基体332a的外周面332d抵接的部位成为与该第2铁芯基体332a极性相同的S极的方式被磁化。
另外，在各第2爪状磁极332b的背面332c与第1铁芯基体331a的外周面331d之间配置有第2背面辅助磁铁335。背面辅助磁铁335在与轴线L正交的方向上具有扇形的截面，以与背面332c抵接的部位成为S极、与第1铁芯基体331a的外周面331d抵接的部位成为N极的方式被磁化。作为背面辅助磁铁334、335，能使用例如铁氧体磁铁。
如图20和图21所示，在第1爪状磁极331b与第2爪状磁极332b的周向之间配置有极间磁铁336、337。
另外，如图19所示，在转子321上经由大致圆板状的磁固定构件341设有传感器磁铁342。详细地，磁固定构件341具有：圆板部341b，其在中央形成有凸台部341a；以及筒部341c，其从该圆板部341b的外缘呈筒状延伸。在磁固定构件341上以与该筒部341c的内周面以及圆板部341b的表面抵接的方式固装有环状的传感器磁铁342。并且，磁固定构件341位于与第1转子铁芯331靠近的位置，并且凸台部341a嵌装到旋转轴322外而固定于旋转轴322。
并且，在端板314上，在与传感器磁铁342在轴方向相对的位置设有作为磁传感器的霍尔IC343。霍尔IC343当探测出基于传感器磁铁342的N极的磁场和S极的磁场时，分别将高电平的检测信号和低电平的检测信号输出到所述控制电路S。
接着，对第4实施方式的轭部外壳313详细地说明。
轭部外壳313具有：大致圆筒状的筒状部351；以及底部352，其位于筒状部351的端部，构成为：呈大致有底筒状。
底部352具有定子相对部353、转子相对部354以及轴承收纳部355。
定子相对部353是位于筒状部351的径向内侧的部位。定子相对部353从筒状部351的轴方向端部起连续并且与定子316在轴方向上相对。定子相对部353具有：相对面353a，其与定子316相对；大致圆环状的槽部353b，其形成于相对面353a；以及与相对面353a相反的一侧的面353c。槽部353b朝向在轴方向上相对的定子316开口。此时，相反的一侧的面353c呈平面状。即，在定子相对部353中，形成有槽部353b的部位的厚度T1比形成有槽部353b的部位的厚度T2薄。在将定子相对部353在轴方向剖切时，形成有槽部353b的部位的截面面积与没有形成槽部353b的部位的截面面积不同。详细地，定子相对部353的径向上的每单位长度的截面面积不同。
转子相对部354是位于比定子相对部353更靠径向内侧的部位。转子相对部354与转子321在轴方向上相对。另外，转子相对部354经由筒状部357与定子相对部353的径向内侧的端部连续。另外，筒状部357从所述定子相对部353的径向内侧的端部朝向所述筒状部351的开口部(端板314)延伸。筒状部357的顶端部与转子相对部354的径向外侧的端部连续。因此，转子相对部354在轴方向上比定子相对部353更靠近端板314(轭部外壳313的开口部)。
转子相对部354具有：相对面354a，其与转子321相对；以及与相对面354a相反的一侧的面354c。相对面354a形成有大致圆环状的槽部354b。槽部354b朝向在轴方向上相对的转子321开口。此时，相反的一侧的面354c呈平面状。即，在转子相对部354中，形成有槽部354b的部位的厚度T3比没有形成槽部354b的部位的厚度T4薄。在将转子相对部354在轴方向剖切时，形成有槽部354b的部位的截面面积与没有形成槽部354b的部位的截面面积不同。详细地，转子相对部354的径向上的每单位长度的截面面积不同。
轴承收纳部355是位于比转子相对部354更靠径向内侧的部位。轴承收纳部355以收纳轴承323的方式呈有底筒状。
接着，说明如上述那样构成的无刷电动机311的作用。
当从控制电路S向绕组320供应3相的驱动电流时，在定子316中产生旋转磁场，转子321被驱动旋转。此时，通过与霍尔IC343相对的传感器磁铁342旋转，从而从霍尔IC343输出的检测信号的电平根据转子321的旋转角度(位置)而切换，基于该检测信号从控制电路S向绕组320在最佳的定时供应要切换的3相的驱动电流。由此，良好地产生旋转磁场，转子321良好地连续地被驱动旋转。
在此，通过磁体(铁制成)的轭部外壳313位于转子321的轴方向一端面侧，树脂制成的端板314位于转子321的轴方向另一端面侧，从而来自转子321的环状磁铁333的磁通的一部分漏出到壳体312(轭部外壳313)，有可能破坏磁性平衡。
因此，在第4实施方式中，在能成为漏磁通的磁路的轭部外壳313的底部352(定子相对部353和转子相对部354)设置槽部353b、354b来减小底部352的截面面积。该构成设为使底部352的磁阻增大、在底部352漏出、磁通容易饱和的构成。
接着，记载第4实施方式的优点。
(8)在沿着轴方向的截面中，以底部352的一部分具有与其它部位的截面面积不同的截面面积的方式构成轭部外壳313的底部352。由此，在截面面积较小的部分，磁阻增加。因此，可抑制漏磁通，能提高输出特性。
(9)底部352的一部分具有槽部353b、354b。由此，在截面面积较小的部分，磁阻会增加。因此，可抑制漏磁通，能提高输出特性。
(10)在从具有产生主磁通的环状磁铁333的转子321漏出到轭部外壳313的底部352的磁通和在转子321与轭部外壳313之间夹着定子316而漏出的磁通这两者通过的部分(转子相对部354)形成有槽部354b。因此，能在漏磁通容易集中的部位预先减少漏磁通。
(11)槽部354b朝向转子321开口。因此，轭部外壳313的底部352至少在形成有槽部354b的位置上离开转子321。由此，能减少从具有产生磁通的环状磁铁333的转子321漏出到轭部外壳313的底部352的磁通。
(12)槽部353b、354b设于轭部外壳313的底部352，并且形成为环状，优选形成为圆环状。因此，在周向上槽部353b、354b不会中断，因此能更可靠地抑制漏磁通。
(13)槽部353b在底部352中形成于比与转子321在轴方向上相对的位置更靠径向外侧的位置。由此，能用在比与转子321在轴方向上相对的位置更靠径向外侧的位置上所形成的槽部353b抑制经由轭部外壳313的筒状部351漏出到底部352的磁通。
此外，第4实施方式也可以按如下变更。
·在第4实施方式中，也可以不将设有各槽部353b、354b的与相对面353a、354a相反的一侧的面353c、354c设为平面形状。
如图23所示，也可以利用半冲压设置槽部358、359。在该情况下，在相反的一侧的面353c、354c中与槽部358、359对应的部分具有如比所述面353c、354c更向轴方向延伸的突出面358a、359a。此时，与第4实施方式同样，在定子相对部353中，形成有槽部358的部位的厚度T5比没有形成槽部358的部位的厚度T2薄。在将定子相对部353在轴方向剖切时，形成有槽部358的部位的截面面积与没有形成槽部358的部位的截面面积不同。详细地，定子相对部353的径向上的每单位长度的截面面积不同。同样，在转子相对部354中，形成有槽部359的部位的厚度T6比没有形成槽部359的部位的厚度T4薄。在将转子相对部354在轴方向剖切时，形成有槽部359的部位的截面面积与没有形成槽部359的部位的截面面积不同。详细地，转子相对部354的径向上的每单位长度的截面面积不同。
·在第4实施方式中，各槽部353b、354b也可以不朝向在轴方向上分别相对的定子316和转子321开口。例如，也可以在与所述相对面353a、354a相反的一侧的面353c、354c形成各槽部353b、354b。另外，也可以以在沿着轴方向的截面中底部352的一部分具有与其它部位的截面面积不同的截面面积的方式，在相对面353a、354a和相反的一侧的面353c、354c这两者形成槽部。
·在第4实施方式中，也可以不在定子相对部353和转子相对部354这两者设置槽部353b、354b。例如，也可以在定子相对部353和转子相对部354中的至少一方设置槽部。
另外，也可以不在定子相对部353和转子相对部354这两者设置1个槽部353b、354b。例如，也可以在定子相对部353和转子相对部354中的至少一方设置多个槽部。
·在第4实施方式中，设于定子相对部353和转子相对部354的槽部353b、354b也可以不是圆环状。另外，槽部353b、354b也可以不是环状。总之，槽部353b、354b只要能通过发挥使截面大小不同的作用而能局部地减小能成为漏磁通的磁路的部分即可。
·在第4实施方式中，也可以不在定子相对部353和转子相对部354设置槽部353b、354b。例如也可以在定子相对部353与转子相对部354之间的筒状部357设置槽部。
·除了底部352之外，也可以在筒状部351设置槽部。
·上述第1～第4实施方式和上述各另一例也可以适当组合。

Claims (18)

1.一种电动机，其特征在于，具备定子、转子、壳体以及多个背面磁铁部，
所述定子具有定子铁芯和绕组，
所述转子具有第1转子铁芯、第2转子铁芯以及场磁铁，所述第1转子铁芯和第2转子铁芯分别具有大致圆板状的铁芯基体和沿着周向设于该铁芯基体的外周部的多个爪状磁极，所述场磁铁在轴方向上夹在所述第1转子铁芯与所述第2转子铁芯之间，所述场磁铁构成为：在被夹着的状态下使所述第1转子铁芯的爪状磁极和所述第2转子铁芯的爪状磁极作为相互不同的磁极发挥作用，
所述壳体是有底筒状，该壳体具有磁体的轭部外壳和将该轭部外壳的开口部封闭的盖部，所述轭部外壳收纳所述定子和所述转子，
所述多个背面磁铁部配置于在所述爪状磁极的背面产生的间隙，
所述多个背面磁铁部包含设于所述第2转子铁芯的爪状磁极的背面的第2背面磁铁部和设于所述第1转子铁芯的爪状磁极的背面的第1背面磁铁部，
所述第2背面磁铁部的大小和所述第1背面磁铁部的大小相互不同。
2.根据权利要求1所述的电动机，其中，
所述第1转子铁芯的铁芯基体在轴方向上比第2转子铁芯的铁芯基体更靠近所述轭部外壳地配置，
所述第1背面磁铁部在径向上比所述第2背面磁铁部厚。
3.根据权利要求1所述的电动机，其中，
所述第1转子铁芯的铁芯基体在轴方向上比第2转子铁芯的铁芯基体更靠近所述轭部外壳地配置，
所述第2背面磁铁部具有比所述第1背面磁铁部短的轴方向长度。
4.根据权利要求3所述的电动机，其中，
所述第1转子铁芯的爪状磁极具有比所述第2转子铁芯的爪状磁极的轴方向长度长的轴方向长度。
5.根据权利要求3所述的电动机，其中，
所述第2转子铁芯的爪状磁极的顶端面和所述轭部外壳的轴方向上的离开距离比所述第1转子铁芯的铁芯基体的轴方向端面和所述轭部外壳的轴方向上的距离长。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的电动机，其中，
进一步具备极间磁铁部，所述极间磁铁部配置于在所述第1转子铁芯的爪状磁极与所述第2转子铁芯的爪状磁极的周向之间产生的间隙中，
所述第1背面磁铁部以及所述第2背面磁铁部与所述极间磁铁部一体形成。
7.一种电动机，其特征在于，具备定子、转子以及壳体，
所述定子具有定子铁芯和绕组，
所述转子具有金属制成的第1转子铁芯、金属制成的第2转子铁芯以及场磁铁，所述第1转子铁芯和第2转子铁芯分别具有在周向上配置的多个爪状磁极，所述场磁铁在轴方向上夹在所述第1转子铁芯与所述第2转子铁芯之间，所述场磁铁构成为：在被夹着的状态下使所述第1转子铁芯的爪状磁极和所述第2转子铁芯的爪状磁极作为相互不同的磁极发挥作用，
所述壳体是有底筒状，该壳体具有磁体的轭部外壳和将该轭部外壳的开口部封闭的盖部，所述轭部外壳收纳所述定子和所述转子，
在轴方向上，所述第1转子铁芯位于比所述第2转子铁芯更靠近所述盖部的位置，所述第2转子铁芯位于比所述第1转子铁芯更靠近所述轭部外壳的底部的位置，
所述第2转子铁芯构成为比所述第1转子铁芯更难以磁饱和。
8.根据权利要求7所述的电动机，其中，
所述第2转子铁芯的饱和磁通密度设定得比所述第1转子铁芯的饱和磁通密度高。
9.根据权利要求8所述的电动机，其中，
所述第2转子铁芯由碳含有率比所述第1转子铁芯低的材质构成。
10.根据权利要求8所述的电动机，其中，
所述第2转子铁芯保护实施了退火的材料。
11.根据权利要求7所述的电动机，其中，
所述第2转子铁芯的轴方向的板厚设定得比所述第1转子铁芯的轴方向的板厚厚。
12.根据权利要求7所述的电动机，其中，
所述第1转子铁芯由冷轧钢板构成，
所述第2转子铁芯由热轧钢板构成。
13.一种电动机，其特征在于，具备定子、转子以及壳体，
所述定子具有：定子铁芯，其具有多个齿；以及绕组，其卷装到所述多个齿上，所述齿各自向径向延伸，
所述转子具有第1转子铁芯、第2转子铁芯以及场磁铁，所述第1转子铁芯和第2转子铁芯分别具有大致圆板状的铁芯基体和等间隔地设于该铁芯基体的外周部的多个爪状磁极，该爪状磁极各自向径向外侧突出并且向轴方向延伸，相互的铁芯基体相对，并且相互的爪状磁极在周向上交替配置，所述场磁铁配置于所述铁芯基体彼此的轴方向之间，所述场磁铁以使第1转子铁芯的所述爪状磁极作为第1磁极发挥作用、使所述第2转子铁芯的所述爪状磁极作为第2磁极发挥作用的方式在所述轴方向上被磁化，
所述壳体是有底筒状，该壳体具有磁体的轭部外壳和将该轭部外壳的开口部封闭的盖部，所述壳体收纳所述定和所述转子，
所述轭部外壳具有底部，
以在沿着轴方向的截面中所述底部的一部分具有与其它部位的截面面积不同的截面面积的方式构成所述底部。
14.根据权利要求13所述的电动机，其中，
所述底部的一部分具有槽部。
15.根据权利要求14所述的电动机，其中，
所述槽部在所述底部中形成于与所述转子在轴方向上对置的位置或者比该位置更靠径向内侧的位置。
16.根据权利要求14所述的电动机，其中，
所述槽部朝向所述转子开口。
17.根据权利要求14所述的电动机，其中，
所述槽部在周向上连续地以呈环状的方式形成。
18.根据权利要求14～17中的任一项所述的电动机，其中，
所述槽部在所述底部中形成于比与所述转子在轴方向上对置的位置更靠径向外侧的位置。
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