CN105529842A - 电动机、电动机的驱动方法以及电动机的驱动控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种电动机,其包括2层转子和2层定子。2层转子包括层积的A相用转子以及B相用转子。2层定子包括层积的A相用定子以及B相用定子。在将B相用定子相对于A相用定子在圆周方向顺时针方向上的相对配置角度设定为电角度θ1,将B相用转子相对于A相用转子在圆周方向逆时针方向上的相对配置角度设定为电角度θ2时,下述关系式成立,θ1+|θ2|=90度。
Description
技术领域
本发明涉及一种电动机、电动机的驱动方法以及电动机的驱动控制装置。
背景技术
以前,提出了一种无刷电动机,其为外转子型电动机,包括SPM转子和伦德尔型定子(例如,日本特开2005-192384号公报)。SPM转子具有转子芯、以及贴于转子芯的表面上的永久磁铁。伦德尔型定子具有一对定子芯底座、以及配置在定子芯底座之间的绕组。各个定子芯底座具有沿圆周方向等间隔地配置的多个爪状磁极。在该无刷电动机中,绕组包括在轴向层积的2种绕组。在2种绕组上分别施加不同的第1系统的电源和第2系统的电源。
该无刷电动机为伦德尔型定子由第1系统的绕组和第2系统的绕组的2层结构构成的2相电动机。由于是2相电动机,所以会存在死点,在启动性方面会有问题。
但是,有一种所谓的双伦德尔型电动机,该电动机包括伦德尔型转子和伦德尔型定子。伦德尔型转子包括一对转子芯和配置在转子芯之间的场磁铁。各个转子芯具有沿圆周方向配置的多个爪状磁极。伦德尔型定子包括一对定子芯和配置在定子芯之间的绕组。各个定子芯具有沿圆周方向配置的多个爪状磁极。即使在将该双伦德尔型电动机串联的2层2相的双伦德尔型电动机,也会有同样的问题。
并且,在2层2相的双伦德尔型电动机中,可能会有因相邻的爪状磁极之间的间隙部的漏磁通的影响而产生有效磁通下降的情况。在这种情况下,电动机不能期待高转矩。
发明内容
本发明的目的为提供一种,能够避开死点且启动性优越的、能够期待高转矩的电动机、电动机的驱动方法以及电动机的驱动控制装置。
为了达成上述目的,本发明的第1方式所涉及的电动机包括2层转子和2层定子。所述2层转子包括层积的A相用转子以及B相用转子。所述A相用转子包括一对A相用转子芯底座和配置在所述A相用转子芯底座之间的场磁铁。各个所述A相用转子芯底座具有沿圆周方向等间隔地配置的多个爪状磁极。所述B相用转子包括一对B相用转子芯底座和配置在所述B相用转子芯底座之间的场磁铁。各个所述B相用转子芯底座具有沿圆周方向等间隔地配置的多个爪状磁极。所述2层定子包括层积在A相用定子以及B相用定子。所述A相用定子包括一对A相用定子芯底座和配置在所述A相用定子芯底座之间的A相用绕组。各个所述A相用定子芯底座具有沿圆周方向等间隔地配置的多个爪状磁极。所述B相用定子包括一对B相用定子芯底座和配置在所述B相用定子芯底座之间的B相用绕组。各个所述B相用定子芯底座具有沿圆周方向等间隔地配置的多个爪状磁极。在将所述B相用定子相对于所述A相用定子在圆周方向顺时针方向上的相对配置角度设定为电角度θ1,将所述B相用转子相对于所述A相用转子在圆周方向逆时针方向上的相对配置角度设定为电角度θ2时,下述关系式成立,θ1+|θ2|=90度。
本发明的第2方式所涉及的电动机的驱动方法包括如下步骤、即对A相用绕组和B相用绕组施加相位不同的电源。电动机包括2层转子和2层定子。所述2层转子包括层积的A相用转子和B相用转子。所述A相用转子包括一对A相用转子芯底座和配置在所述A相用转子芯底座之间的场磁铁。各个所述A相用转子芯底座具有沿圆周方向等间隔地配置的多个爪状磁极。所述B相用转子包括一对B相用转子芯底座和配置在所述B相用转子芯底座之间的场磁铁。各个所述B相用转子芯底座具有沿圆周方向等间隔地配置的多个爪状磁极。所述2层定子包括层积的A相用定子和B相用定子。所述A相用定子包括一对A相用定子芯底座和配置在所述A相用定子芯底座之间的A相用绕组。各个所述A相用定子芯底座具有沿圆周方向等间隔地配置的多个爪状磁极。所述B相用定子包括一对B相用定子芯底座和配置在所述B相用定子芯底座之间的B相用绕组。各个所述B相用定子芯底座具有沿圆周方向等间隔地配置的多个爪状磁极。
本发明的第3方式所涉及的电动机的驱动方法具备如下步骤、即对一组第1系统环状绕组和一组第2系统环状绕组施加相位不同的电源。电动机包括2层转子和2层定子。所述2层转子包括层积的A相用转子和B相用转子。所述A相用转子包括一对A相用转子芯底座和配置在所述A相用转子芯底座之间的场磁铁。各个所述A相用转子芯底座具有沿圆周方向等间隔地配置的多个爪状磁极。所述B相用转子包括一对B相用转子芯底座和配置在所述B相用转子芯底座之间的场磁铁。各个所述B相用转子芯底座具有沿圆周方向等间隔地配置的多个爪状磁极。所述2层定子包括层积的A相用定子和B相用定子。所述A相用定子包括一对A相用定子芯底座和配置在所述A相用定子芯底座之间的A相用绕组。各个所述A相用定子芯底座具有沿圆周方向等间隔地配置的多个爪状磁极。所述B相用定子包括一对B相用定子芯底座和配置在所述B相用定子芯底座之间的B相用绕组。各个所述B相用定子芯底座具有沿圆周方向等间隔地配置的多个爪状磁极。所述A相用绕组缠绕在所述A相用定子。所述A相用绕组包括第1系统环状绕组和第2系统环状绕组。所述B相用绕组缠绕在所述B相用定子。所述B相用绕组包括第1系统环状绕组和第2系统环状绕组。
附图说明
图1是第1实施方式的电动机的立体图。
图2是将图1的定子的一部分切断的电动机的分解立体图。
图3是将图1的定子的一部分切断并从径向看时的电动机的分解主视图。
图4是图1的单个电动机的立体图。
图5是从径向看时的图4的单个电动机的剖视图。
图6是构成图5的单个电动机的转子的分解立体图。
图7是构成图5的单个电动机的定子的分解立体图。
图8是图1的电动机的驱动控制电路图。
图9是示出供给至B相电动机的B相输入电压以及供给至A相电动机的A相输入电压的波形图。
图10是示出相对于A相电动机的输入电压与B相电动机的输入电压的相位差的平均转矩和脉动率的曲线图。
图11是将第2实施方式的定子的一部分切断的电动机的分解立体图。
图12是图11的电动机的驱动控制电路图。
图13是示出供给至第1系统环状绕组的第1系统输入电压以及供给至第2系统环状绕组的第2系统输入电压的波形图。
图14是示出相对于第1系统输入电压与第2系统输入电压的相位差的平均转矩和脉动率的曲线图。
图15是用于说明转子的其他例子的立体图。
图16是用于说明图15的极间辅助磁铁以及背面辅助磁铁的分解立体图。
图17是第3实施方式的电动机的驱动控制电路图。
图18是示出供给至A相电动机的A相输入电压以及供给至B相电动机的B相输入电压的波形图。
图19是将第4实施方式的定子的一部分切断的电动机的分解立体图。
图20是图19的电动机的驱动控制电路图。
图21是示出供给至第1系统环状绕组的第1系统输入电压以及供给至第2系统环状绕组的第2系统输入电压的波形图。
图22是示出相对于第1系统输入电压与第2系统输入电压的相位差的转矩常数和脉动率的曲线图。
具体实施方式
(第1实施方式)
以下,按照图1-图10对电动机的第1实施方式进行说明。“轴向”、“圆周方向”以及“径向”分别意味着旋转轴1的轴向、圆周方向以及径向。
图1示出本实施方式的电动机M的整体立体图。在旋转轴1固定有转子2(2层转子)。在该转子2的径向外侧配置有定子3(2层定子),该定子3被固定在电动机外壳(未予图示)。
如图1所示,电动机M为2层2相的双伦德尔型电动机,该电动机M包括双伦德尔型的A相电动机Ma和双伦德尔型的B相电动机Mb。A相电动机Ma以及B相电动机Mb以A相电动机Ma、B相电动机Mb的顺序从上开始层积。如图4所示,A相电动机Ma以及B相电动机Mb分别由双伦德尔型的单个电动机M1形成。
(转子2)
如图2所示,电动机M的转子2为2层2相结构的转子,该转子2包括伦德尔型结构的A相转子2a以及B相转子2b。A相转子2a以及B相转子2b被层积。A相转子2a以及B相转子2b为相同的构成。如图6所示,A相转子2a以及B相转子2b分别包括第1转子芯10、第2转子芯20以及场磁铁30。
(第1转子芯10)
如图6所示,第1转子芯10具有第1转子芯底座11,该第1转子芯底座11由圆环板状的电磁钢板形成。在第1转子芯底座11的中央位置形成有贯穿孔12,旋转轴1贯穿并固定于该贯穿孔12。第1转子芯底座11具有外周面11a、对置面11b以及反对置面(即、相对于对置面位于相反侧的面)11c。在外周面11a上等间隔地设置有8个具有相同形状的第1转子侧爪状磁极13。
各个第1转子侧爪状磁极13包括第1转子侧基部13x和第1转子侧磁极部13y。第1转子侧基部13x从第1转子芯底座11的外周面11a向径向外侧突出。第1转子侧磁极部13y位于第1转子侧基部13x的顶端。第1转子侧磁极部13y从第1转子侧基部13x折弯并朝向第2转子芯20沿轴向延伸。第1转子侧基部13x形成为,在轴向看时越向径向外侧宽度越变窄的梯形形状。第1转子侧磁极部13y在径向看时呈四角形状。由第1转子侧基部13x和第1转子侧磁极部13y形成的第1转子侧爪状磁极13的圆周方向端面13a,13b均为平坦面。
第1转子侧磁极部13y的轴正交方向截面(即,与轴正交的方向上的截面)呈扇形状。第1转子侧磁极部13y具有径向外侧面13c以及径向内侧面13d。径向外侧面13c以及径向内侧面13d形成为,在从轴向看时与第1转子芯底座11的外周面11a形成同心圆的圆弧面。
各个第1转子侧基部13x在圆周方向上的角度、即圆周方向端面13a、13b的基端部之间与旋转轴1的中心轴线O形成的角度小于相邻的第1转子侧爪状磁极13之间的缝隙的角度。
(第2转子芯20)
如图6所示,第2转子芯20由与第1转子芯10的相同的材质形成且具有相同的形状。第2转子芯20具有圆环板状的第2转子芯底座21。在第2转子芯底座21的中央位置形成有贯穿孔22,将旋转轴1贯穿并固定于该贯穿孔22。第2转子芯底座21具有外周面21a、对置面21b以及反对置面21c。在外周面21a上等间隔地设置有8个第2转子侧爪状磁极23。
各个第2转子侧爪状磁极23包括第2转子侧基部23x和第2转子侧磁极部23y。第2转子侧基部23x从第2转子芯底座21的外周面21a向径向外侧突出。第2转子侧磁极部23y位于第2转子侧基部23x的顶端。第2转子侧磁极部23y从第2转子侧基部23x折弯并朝向第1转子芯10沿轴向延伸。第2转子侧基部23x形成为,在轴向看时越向径向外侧宽度越变窄的梯形形状。第2转子侧磁极部23y在径向看时呈四角形状。由第2转子侧基部23x和第2转子侧磁极部23y形成的第2转子侧爪状磁极23的圆周方向端面23a,23b均为平坦面。
第2转子侧磁极部23y的轴正交方向截面呈扇形状。第2转子侧磁极部23y具有径向外侧面23c以及径向内侧面23d。径向外侧面23c以及径向内侧面23d形成为,在从轴向看时与第2转子芯底座21的外周面21a形成同心圆的圆弧面。
各个第2转子侧基部23x在圆周方向上的角度、即圆周方向端面23a、23b的基端部之间与中心轴线O形成的角度小于相邻的第2转子侧爪状磁极23之间的缝隙的角度。
第2转子芯20以在轴向上场磁铁30配置于第1转子芯10和第2转子芯20之间的方式相对于第1转子芯10组装。各个第2转子侧爪状磁极23在从轴向看时位于第1转子侧爪状磁极13之间。
(场磁铁30)
在本实施方式中,场磁铁30为由铁素体烧结磁铁形成的圆环板状的永久磁铁。如图6所示,在场磁铁30的中央位置形成有供旋转轴1贯通的贯穿孔32。场磁铁30的一个侧面30a与第1转子芯底座11的对置面11b抵接,场磁铁30的另一个侧面30b与第2转子芯底座21的对置面21b抵接。场磁铁30在轴向上被夹持在第1转子芯10和第2转子芯20之间并固定。
场磁铁30的外径与第1转子芯底座11以及第2转子芯底座12的外径一致。场磁铁30具有预先规定的厚度。如图5所示,第1转子侧爪状磁极13的顶端面13e与第2转子芯底座21的对置面21b对齐,并且第2转子侧爪状磁极23的顶端面23e与第1转子芯底座11的对置面11b对齐。
如图5所示,场磁铁30沿轴向被磁化成,使第1转子芯10作为N极发挥功能,并使第2转子芯20作为S极发挥功能。因此,通过该场磁铁30,第1转子侧爪状磁极13作为N极发挥功能,第2转子侧爪状磁极23作为S极发挥功能。
如此,A相转子2a以及B相转子2b分别由第1转子芯10和第2转子芯20以及场磁铁30构成。A相转子2a以及B相转子2b分别是使用了场磁铁30的所谓的伦德尔型结构的转子。A相转子2a以及B相转子2b分别包括成为N极的第1转子侧爪状磁极13、以及成为S极的第2转子侧爪状磁极23。第1转子侧爪状磁极13和第2转子侧爪状磁极23在圆周方向交替地配置。A相转子2a以及B相转子2b分别是磁极数为16极(极对数为8个)的转子。
如图2以及图3所示,A相转子2a以及B相转子2b沿轴向层积,从而形成2层2相的伦德尔型转子2。A相转子2a和B相转子2b层积并固定在旋转轴1。
具体地讲,A相转子2a和B相转子2b以A相转子2a的第2转子芯20(第2转子芯底座21的反对置面21c)与B相转子2b的第2转子芯20(第2转子芯底座21的反对置面21c)抵接的方式层积。
如图3所示,在轴向上,在从A相电动机Ma看时,B相转子2b相对于A相转子2a沿逆时针方向偏离预先规定的角度。
详细地讲,B相转子2b的第2转子侧爪状磁极23(第1转子侧爪状磁极13)相对于A相转子2a的第2转子侧爪状磁极23(第1转子侧爪状磁极13)沿逆时针方向偏离预先规定的电角度θ2。
(定子3)
如图2所示,定子3为2层2相结构的定子,该定子3包括伦德尔型结构的A相定子3a以及B相定子3b。A相定子3a以及B相定子3b沿轴向层积。A相定子3a以及B相定子3b分别与相应的A相转子2a以及B相转子2b对置。
A相定子3a以及B相定子3b均为相同的构成。如图7所示,A相定子3a以及B相定子3b分别包括第1定子芯40、第2定子芯50以及线圈部60。
(第1定子芯40)
如图7所示,第1定子芯40具有第1定子芯底座41,该第1定子芯底座41由圆环板状的电磁钢板形成。第1定子芯底座41具有内周面41a、与第2定子芯50相对置的对置面41b以及反对置面41c。在第1定子芯底座41的径向外侧部设置有圆筒状的第1定子侧圆筒外壁42。第1定子侧圆筒外壁42在轴向朝向第2定子芯50延伸。并且,在内周面41a上等间隔地设置有8个第1定子侧爪状磁极43。
各个第1定子侧爪状磁极43包括第1定子侧基部43x和第1定子侧磁极部43y。第1定子侧基部43x从第1定子芯底座41的内周面41a向径向内侧突出。第1定子侧磁极部43y位于第1定子侧基部43x的顶端。第1定子侧磁极部43y从第1定子侧基部43x折弯并朝向第2定子芯50沿轴向延伸。第1定子侧基部43x形成为,在轴向看时越向径向内侧宽度越变窄的梯形形状。第1定子侧磁极部43y在径向看时呈四角形状。第1定子侧爪状磁极43的圆周方向端面43a,43b均为平坦面,该第1定子侧爪状磁极43由第1定子侧基部43x和第1定子侧磁极部43y形成。
第1定子侧磁极部43y的轴正交方向截面呈扇形状。第1定子侧磁极部43y具有径向外侧面43c以及径向内侧面43d。径向外侧面43c以及径向内侧面43d形成为,在轴向看时与第1定子芯底座41的内周面41a形成同心圆的圆弧面。
各个第1定子侧基部43x在圆周方向上的角度、即圆周方向端面43a、43b的基端部之间与旋转轴1的中心轴线O形成的角度小于相邻的第1定子侧爪状磁极43之间的缝隙的角度。
(第2定子芯50)
如图7所示,第2定子芯50由与第1定子芯底座41相同的材质形成且具有相同的形状。第2定子芯50具有圆环板状的第2定子芯底座51。第2定子芯底座51具有内周面51a、与第1定子芯40相对置的对置面51b以及反对置面51c。在第2定子芯底座51的径向外侧部设置有圆筒状的第2定子侧圆筒外壁52。第2定子侧圆筒外壁52在轴向上朝向第1定子芯40延伸。第2定子侧圆筒外壁52在轴向上与第1定子侧圆筒外壁42抵接。在第2定子芯底座51的内周面51a上等间隔地设置有8个第2定子侧爪状磁极53。
各个第2定子侧爪状磁极53包括第2定子侧基部53x和第2定子侧磁极部53y。第2定子侧基部53x从第2定子芯底座51的内周面51a向径向内侧突出。第2定子侧磁极部53y位于第2定子侧基部53x的顶端。第2定子侧磁极部53y从第2定子侧基部53x折弯并朝向第1定子芯40沿轴向延伸。第2定子侧基部53x形成为,在轴向看时越向径向内侧宽度越变窄的梯形形状。第2定子侧磁极部53y在径向看时呈四角形状。第2定子侧爪状磁极53的圆周方向端面53a、53b均为平坦面,该第2定子侧爪状磁极53由第2定子侧基部53x和第2定子侧磁极部53y形成。
第2定子侧磁极部53y的轴正交方向截面呈扇形状。第2定子侧磁极部53y具有径向外侧面53c以及径向内侧面53d。径向外侧面53c以及径向内侧面53d形成为,在轴向看时与第2定子芯底座51的内周面51a形成同心圆的圆弧面。
各个第2定子侧基部53x在圆周方向上的角度、即圆周方向端面53a、53b的基端部之间与旋转轴1的中心轴线O形成的角度小于相邻的第2定子侧爪状磁极53之间的缝隙的角度。
第2定子芯50具有与第1定子芯40相同的形状。形成在第1定子芯底座41上的第1定子侧圆筒外壁42与形成在第2定子芯底座51上第2定子侧圆筒外壁52抵接。各个第2定子侧爪状磁极53在从轴向看时位于第1定子侧爪状磁极43之间。
第1定子侧爪状磁极43以第1定子侧磁极部43y的顶端面43e与第2定子芯底座51的对置面51b对齐的方式配置。同样地,第2定子侧爪状磁极53以第2定子侧磁极部53y的顶端面53e与第1定子芯底座41的对置面41b对齐的方式配置。
第1芯底座41的对置面41b和第2定子芯底座51的对置面51b以及第1定子侧圆筒外壁42和第2定子侧圆筒外壁52的内周面形成截面呈四角形状的环状空间。在截面呈四角形状的环状空间配置有线圈部60,线圈部60被固定在第1定子芯40以及第2定子芯50。
(线圈部60)
如图5以及图7所示,线圈部60具有环状绕组61。环状绕组61的周围被线圈绝缘层62包覆,该线圈绝缘层62通过树脂模具形成。为了便于说明,在图7中省略线圈绝缘层62。
如图5所示,与第1定子芯40相对置的在轴向上的线圈部60的外侧面与第1定子芯底座41的对置面41b抵接。与第2定子芯50相对置的在轴向上的线圈部60的外侧面与第2定子芯底座51的对置面51b抵接。
线圈部60具有与第1定子侧爪状磁极43(第2定子侧爪状磁极53)的轴向的长度相应的预先规定的厚度(轴向的长度)。如图5所示,第1定子侧爪状磁极43的顶端面43e与第2定子芯底座51的对置面51b对齐,并且第2定子侧爪状磁极53的顶端面53e与第1定子芯底座41的对置面41b对齐。
从第1定子芯底座41的反对置面41c到第2定子芯底座51的反对置面51c的轴向的长度与从第1转子芯底座11的反对置面11c到第2转子芯底座21的反对置面21c的轴向的长度一致。
因此,第1定子侧爪状磁极43(第2定子侧爪状磁极53)的轴向的长度与第1转子侧爪状磁极13(第2转子侧爪状磁极23)的轴向的长度一致。
在图7中,为了便于说明,在图面上省略了环状绕组61的引出端子。与此相对应地,在图面上省略了为了将引出端子导出到外部,而在第1定子芯40的圆筒外壁42以及第2定子芯50的圆筒外壁52形成的缺口。
如此,A相定子3a以及B相定子3b分别由第1和第2定子芯40、50以及线圈部60构成。A相定子3a以及B相定子3b分别是16极的所谓的伦德尔型结构的定子。具体地讲,在A相定子3a以及B相定子3b上,环状绕组61总是将第1以及第2定子侧爪状磁极43、53励磁成相互不同的磁极。
如图2以及图3所示,A相定子3a以及B相定子3b沿轴向层积而形成2层2相的伦德尔型定子3。A相定子3a和B相定子3b层积并固定在电动机外壳。
详细地讲,A相定子3a以及B相定子3b以A相定子3a的第2定子芯50(第2定子芯底座51的反对置面51c)与B相定子3b的第2定子芯50(第2定子芯底座51的反对置面51c)抵接的方式层积。
如图3所示,在轴向上从A相电动机Ma看时,B相定子3b相对于A相定子3a沿顺时针方向偏离预先规定的角度。
详细地讲,B相定子3b的第1定子侧爪状磁极43(第2定子侧爪状磁极53)相对于A相定子3a的第1定子侧爪状磁极43(第2定子侧爪状磁极53)沿顺时针方向偏离预先规定的电角度θ1。
如上所述,电角度θ1表示在轴向上从A相电动机Ma看时,B相定子3b相对于A相定子3a在顺时针方向上的偏离。电角度θ2表示在轴向上从A相电动机Ma看时,B相转子2b相对于A相转子2a在逆时针方向上的偏离。电角度θ1以及电角度θ2以下述关系式成立的方式设定。
θ1+|θ2|=90度(电角度)
上述关系式为了避开2相电动机的死点而使启动性提高而设定。电角度θ1,θ2基于上述关系式而设定。
在本实施方式中,电角度θ2设定为-45度(逆时针方向),电角度θ1设定为45度(顺时针方向)。
在本实施方式中,虽然将电角度θ2设定为-45度,并将电角度θ1设定为45度,但是也可以将电角度θ2以及电角度θ1在上述关系式成立的范围适当地进行变更。
2相交流电源中的A相输入电压va施加于A相定子3a的环状绕组61,2相交流电源中的B相输入电压vb施加于B相定子3b的环状绕组61。
接着,按照图8对如上述构成的2层2相的伦德尔型电动机M的驱动控制电路进行说明。
如图8所示,驱动控制电路具有A相驱动电路部71、B相驱动电路部72以及对两个驱动电路部71、72进行驱动控制的控制电路73。
(A相驱动电路部71)
A相驱动电路部71由被施加12伏特的直流电源G的众所周知的H型桥式电路构成,并具有作为第1开关元件的4个MOS晶体管Qa1、Qa2、Qa3以及Qa4。4个MOS晶体管Qa1-Qa4被分为夹着A相定子3a的环状绕组61(以下,称为A相环状绕组61a)交叉连接的一组MOS晶体管Qa1、Qa4和一组MOS晶体管Qa2、Qa3。通过使这两组交替地进行闭合·断开,从而对A相环状绕组61a进行通电。
也就是说,通过使一组MOS晶体管Qa1、Qa4闭合并使一组MOS晶体管Qa2、Qa3断开,从而电流在A相环状绕组61a中沿图8示出的箭头方向(从A相环状绕组61a的卷端Pa1朝向卷端Pa2)流动。具体地讲,在A相环状绕组61a流动的电流在轴向上从A相电动机Ma看时,沿顺时针方向流动。
相反地,通过使一组MOS晶体管Qa1、Qa4断开并使一组MOS晶体管Qa2、Qa3闭合,从而电流在A相环状绕组61a中沿与图8示出的箭头方向相反的方向(从A相环状绕组61a的卷端Pa2朝向卷端Pa1)流动。详细地讲,在A相环状绕组61a流动的电流在轴向上从A相电动机Ma看时,沿逆时针方向流动。
(B相驱动电路部72)
B相驱动电路部72同样地由被施加直流电源G的众所周知的H型桥式电路形成,并具有作为第2开关元件的4个MOS晶体管Qb1、Qb2、Qb3、Qb4。4个MOS晶体管Qb1-Qb4被分为夹着B相定子3b的环状绕组61(以下,称为B相环状绕组61b)交叉连接的一组MOS晶体管Qb1、Qb4和一组MOS晶体管Qb2、Qb3。并且,通过使这两组交替地进行闭合·断开,从而对B相环状绕组61b进行通电。
也就是说,通过使一组MOS晶体管Qb1、Qb4闭合并使一组MOS晶体管Qb2、Qb3断开,从而电流在B相环状绕组61b中沿图8示出的箭头方向(从B相环状绕组61b的卷端Pb1朝向卷端Pb2)流动。详细地讲,在B相环状绕组61b流动的电流在从轴向上从A相电动机Ma看时,沿顺时针方向流动。
相反地,通过使一组MOS晶体管Qb1、Qb4断开并使一组MOS晶体管Qb2、Qb3闭合,从而电流在B相环状绕组61b中沿与图8示出的箭头方向相反的方向(从B相环状绕组61b的卷端Pb2朝向卷端Pb1)流动。详细地讲,在B相环状绕组61b流动的电流在从轴向上从A相电动机Ma看时,沿逆时针方向流动。
(控制电路73)
控制电路73生成驱动信号Sa1-Sa4,该驱动信号Sa1-Sa4分别输出至A相驱动电路部71的MOS晶体管Qa1-Qa4的栅极端子。也就是说,控制电路73为了对A相环状绕组61a进行通电,而生成使一组MOS晶体管Qa1、Qa4和一组MOS晶体管Qa2、Qa3交替地进行闭合·断开的驱动信号Sa1-Sa4。
详细地讲,控制电路73将具有彼此相同的脉冲波形的驱动信号Sa1、Sa4分别输出至一组MOS晶体管Qa1、Qa4的栅极端子。并且,控制电路73分别将驱动信号Sa2、Sa3分别输出至另一组MOS晶体管Qa2、Qa3的栅极端子,该驱动信号Sa2、Sa3具有彼此相同的脉冲波形且为与驱动信号Sa1、Sa4的互补信号。因此,一组MOS晶体管Qa1、Qa4与另一组MOS晶体管Qa2、Qa3交替地进行闭合·断开,从而对A相环状绕组61a进行通电。
在图9(b)中所示出的部分表示施加于A相环状绕组61a的A相输入电压va的电压波形。在对A相环状绕组61a的卷端Pa1施加A相输入电压va(=+12伏特)的电位且对A相环状绕组61a的卷端Pa2施加0伏特的电位时,在A相环状绕组61a流动的电流在轴向上从A相电动机Ma看时,沿顺时针方向流动。相反地,在对卷端Pa1施加0伏特的电位且对卷端Pa2施加A相输入电压va(=―12伏特)的电位时,在A相环状绕组61a流动的电流在轴向上从A相电动机Ma看时,沿逆时针方向流动。
控制电路73生成驱动信号Sb1-Sb4,该驱动信号Sb1-Sb4分别输出至B相驱动电路部72的MOS晶体管Qb1-Qb4的栅极端子。也就是说,控制电路73为了对B相环状绕组61b进行通电,而生成使一组MOS晶体管Qb1、Qb4和一组MOS晶体管Qb2、Qb3交替地进行闭合·断开的驱动信号Sb1-Sb4。
详细地讲,控制电路73将具有彼此相同的脉冲波形的驱动信号Sb1、Sb4分别输出至一组MOS晶体管Qb1、Qb4的栅极端子。并且,控制电路73将驱动信号Sb2、Sb3分别输出至另一组MOS晶体管Qb2、Qb3的栅极端子,该驱动信号Sb2、Sb3具有彼此相同的脉冲波形且为与驱动信号Sb1、Sb4的互补信号。因此,一组MOS晶体管Qb1、Qb4和另一组MOS晶体管Qb2、Qb3交替地进行闭合·断开,从而对B相环状绕组61b进行通电。
在图9(a)示出的部分表示施加于B相环状绕组61b上的B相输入电压vb的电压波形。在此,在对B相环状绕组61b的卷端Pb1施加B相输入电压vb(=+12伏特)的电位且对B相环状绕组61b的卷端Pb2施加0伏特的电位时,在B相环状绕组61b流动的电流在轴向上从A相电动机Ma看时,沿顺时针方向流动。相反地,在对卷端Pb1施加0伏特的电位且对卷端Pb2施加B相输入电压vb(=-12伏特)的电位时,在B相环状绕组61b流动的电流在轴向上从A相电动机Ma看时,沿逆时针方向流动。
如图9所示,控制电路73将分别施加于A相以及B相环状绕组61a,61b的A相以及B相输入电压va、vb的频率设定为彼此相同。控制电路73控制A相以及B相驱动电路部71、72,而使A相输入电压va相对于B相输入电压vb的相位偏离。
详细地讲,如图9所示,在本实施方式中,使A相输入电压va相对于B相输入电压vb的相位延迟,并且在本实施方式中,将该相位差θd设定为90度。
接着,对如上述构成的电动机M的作用进行说明。
对电动机M施加A相输入电压va以及B相输入电压vb。也就是说,对A相定子3a的环状绕组61a施加A相输入电压va,对B相定子3b的环状绕组61b施加B相输入电压vb。由此,在定子3产生旋转磁场,从而使转子2旋转驱动。
定子3为包括分别与A相输入电压va和B相输入电压vb相对应的A相定子3a以及B相定子3b的2层结构。与此相对应地,转子2也为包括A相转子2a和B相转子2b的2层结构。在定子3a、3b和转子2a、2b中,能够使沿轴向相对置的2相的定子各自承受场磁铁30的磁通,从而能够实现电动机的输出提高。
例如,针对包括层积的U相、V相、W相的转子的3层结构的伦德尔型转子进行考虑。对于U相、V相、W相的转子的场磁铁,2相的转子的场磁铁为相同的磁化方向,剩下的1相的场磁铁的磁化方向为相反方向。在U相、V相、W相的转子的关系中,在这3相的爪状磁极的磁通的大小会产生差距,作为整个转子,磁平衡的紊乱变得较大。
与此相比,在本实施方式中,转子2为包括A相转子2a和B相转子2b的2层结构。在A相转子2a和B相转子2b中,每个场磁铁30的磁化方向为相互反方向。因此,在A相转子2a和B相转子2b的关系上,各个爪状磁极13、23的磁平衡的紊乱变得较小。
由此,能够减小在相对置的A相定子3a以及B相定子3b形成的各个爪状磁极43、53的磁平衡的紊乱。由此,能够提高电动机性能。
而且,在本实施方式中,将电角度θ1和电角度θ2设定为由如下关系式决定的值、即θ1+|θ2|=90度(电角度)。电角度θ1表示B相定子3b相对于A相定子3a在顺时针方向上的偏离。电角度θ2表示B相转子2b相对于A相转子2a在逆时针方向上的偏离。
详细地讲,在定子3中,在轴向上从A相电动机Ma看时,B相定子3b相对于A相定子3a沿顺时针方向偏离预先规定的电角度θ1(=45度)。另一方面,在转子2中,在轴向上从A相电动机Ma看时,B相转子2b相对于A相转子2a沿逆时针方向偏离预先规定的电角度θ2(=45度)。
由此,能够避开在2相电动机上产生的不能启动的死点,并能够提高启动性。
而且,能够将转子2的移动量(转动量)相对于由在A相、B相定子3a、3b的A相以及B相环状绕组61a、61b流动的各个电流而引起的第1以及第2定子侧爪状磁极43、53的磁极的切换设定为较大。因此,能够提高电动机的旋转数。
此外,定子3的A相定子3a的A相输入电压va相对于B相定子3b的B相输入电压vb延迟90度的相位差θd。
也就是说,在A相以及B相转子2a、2b的每个爪状磁极13、23之间,产生漏磁通,有效磁通减少。通过该漏磁通在磁通分布上产生失真从而产生振动,并产生输出降低。于是,在本实施方式中,使A相定子3a的A相输入电压va和B相定子3b的B相输入电压vb具有90度的相位差θd,从而抑制电动机M的振动,并实现输出的提高。
将相位差θd变更为70度-100度,进行相对于当时的相位差θd的脉动率以及平均转矩的验证。图10为该验证结果。另外,验证以相位差θd为90度的时候为基准(100%),来求出在70度-100度的相位差θd的脉动率以及平均转矩。
从图10可以明显地看出,用特性线L1示出的脉动率在相位差θd从70度到82度为止,随着相位差θd增加而减少,在相位差θd从82度到100度为止,随着相位差θd增加而增加。因此,可以知道将相位差θd设定为82度,就能够得到最小的脉动率。
并且,从图10明显地看出,用特性线L2示出的平均转矩在相位差θd从70度到100度为止,随着相位差θd增加而减少。
由此,为了能将脉动率抑制在100%以下、且将平均转矩保持在100%以上,只要将相位差θd设置在75度-90度的范围即可。通过这样的设定,能够提高电动机性能。
并且,对A相环状绕组61a进行驱动(通电)的A相驱动电路部71、以及对B相环状绕组61b进行驱动(通电)的B相驱动电路部72由H型桥式电路构成。能够在+12伏特到-12伏特的整个范围对A相环状绕组61a以及B相环状绕组61b施加A相以及B相输入电压va、vb。因此,即使是2层2相的双伦德尔型电动机M,也能够将其形成为高输出的电动机。
如上所述,上述第1实施方式具有如下的优点。
(1)根据上述实施方式,电动机M为2层2相的电动机。也就是说,定子3具有包括A相以及B相定子3a、3b的2段结构,并与此相对应地,转子2具有包括A相以及B相转子2a、2b的2段结构。对A相定子3a施加A相输入电压va,对B相定子3a施加B相输入电压vb。在各相的定子3a、3b和转子2a、2b中,沿轴向相对置的定子3a、3b能够各自承受各个转子2a,2b的场磁铁30的磁通。因此,能够实现电动机M的输出提高。
而且,A相转子2a和B相转子2b由2层结构构成。A相转子2a的场磁铁30和B相转子2b的场磁铁30构成为各自的磁化方向呈相互反方向。因此,能够在A相转子2a和B相转子2b减小爪状磁极13、23的磁平衡的紊乱,从而能够提高电动机性能。
(2)根据上述实施方式,将B相定子3b相对于A相定子3a,在轴向上从A相电动机Ma看时沿顺时针方向偏离电角度θ1(=45度)。并且,将B相转子2b相对于A相转子2a,在轴向上从A相电动机Ma看时,沿逆时针方向偏离电角度θ2(=45度)。
由此,能够避开在2相电动机上产生的不能启动的死点,并能够提高启动性。
而且,能够将转子2的移动量(转动量)相对于因在A相、B相定子3a、3b的A相以及B相环状绕组61a、61b流动的各个电流而引起的第1以及第2定子侧爪状磁极43、53的切换设定为较大,所以能够提高电动机的旋转数。
(3)根据上述实施方式,定子3的A相定子3a的A相输入电压va相对于B相定子3b的B相输入电压vb延迟75度-90度的相位差θd。由此,能够将脉动率抑制在100%以下、且将平均转矩保持在100%以上,从而能够提高电动机性能。
(4)根据上述实施方式,由H型桥式电路构成A相以及B相驱动电路部71、72,并能够在12伏特到-12伏特的整个范围对A相以及B相环状绕组61a、61b施加A相以及B相输入电压va、vb。因此,即使是2层2相的双伦德尔型电动机M,也能形成为高输出的电动机。
(第2实施方式)
接着,对2层2相结构的电动机M的第2实施方式进行说明。本实施方式的电动机M与第1实施方式的电动机M的不同之处仅在于,A相以及B相定子3a、3b的线圈部60的环状绕组61的构成。为了便于说明,对该不同的部分详细地进行说明。
如图11所示,在A相以及B相定子3a、3b上,分别在第1定子芯底座41与第2定子芯底座51之间形成有截面呈四角形状的环状空间。在各个环状空间内装有第1系统环状绕组61x和第2系统环状绕组61y。第1系统环状绕组61x和第2系统环状绕组61y被线圈绝缘层62包覆。
在A相以及B相的定子3a、3b中,第1系统环状绕组61x和第2系统环状绕组61y沿轴向层积。第1系统环状绕组61x配置在靠近第1定子芯40的位置,第2系统环状绕组61y配置在靠近第2定子芯50的位置。
图12表示对各相的第1系统环状绕组61x和第2系统环状绕组61y进行通电的电动机M的驱动控制电路。在图12中,符号“61x”表示将A相以及B相的第1系统环状绕组61x串联连接的整体,符号“61y”表示将A相以及B相的第2系统环状绕组61y串联连接的整体。
在本实施方式中,驱动控制串联连接的A相以及B相的第1系统环状绕组61x以及串联连接的A相以及B相的第2系统环状绕组61y。
代替于此,也可以驱动控制并列连接的A相以及B相的第1系统环状绕组61x以及并列连接的A相以及B相的第2系统环状绕组61y。
并且,也可以分别驱动控制A相的第1系统环状绕组61x和B相的第1系统环状绕组61x。也可以分别驱动控制A相的第2系统环状绕组61y和B相的第2系统环状绕组61y。
通过第1系统驱动电路部81对第1系统环状绕组61x施加12伏特的直流电源G。第1系统驱动电路部81由具有4个MOS晶体管Qa1、Qa2、Qa3、Qa4的众所周知的H型桥式电路形成。4个MOS晶体管Qa1-Qa4被分为夹着第1系统环状绕组61x交叉连接的一组MOS晶体管Qa1、Qa4和一组MOS晶体管Qa2、Qa3。通过使这两组交替地进行闭合·断开,从而对第1系统环状绕组61x进行通电。
也就是说,通过使一组MOS晶体管Qa1、Qa4闭合并使一组MOS晶体管Qa2、Qa3断开,从而电流在第1系统环状绕组61x中沿图12示出的箭头方向(从第1系统环状绕组61x的卷端Px1朝向卷端Px2)流动。详细地讲,在A相以及B相电动机Ma、Mb的第1系统环状绕组61x流动的电流在轴向上从A相电动机Ma看时,均沿顺时针方向流动。
相反地,通过使一组MOS晶体管Qa1、Qa4断开并使一组MOS晶体管Qa2、Qa3闭合,从而电流在第1系统环状绕组61x中沿与图12示出的箭头方向相反的方向(从第1系统环状绕组61x的卷端Px2朝向卷端Px1)流动。详细地讲,在A相以及B相电动机Ma、Mb的第1系统环状绕组61x流动的电流在轴向上从A相电动机Ma看时,均沿逆时针方向流动。
另一方面,通过第2系统驱动电路部82对第2系统环状绕组61y施加直流电源G。第2系统驱动电路部82由具有4个MOS晶体管Qb1、Qb2、Qb3、Qb4的众所周知的H型桥式电路形成。4个MOS晶体管Qb1-Qb4被分为夹着第2系统环状绕组61y交叉连接的一组MOS晶体管Qb1、Qb4和一组MOS晶体管Qb2、Qb3。通过使这两组交替地进行闭合·断开,从而对第2系统环状绕组61y进行通电。
也就是说,通过使一组MOS晶体管Qb1、Qb4闭合并使一组MOS晶体管Qb2、Qb3断开,从而电流在第2系统环状绕组61y中沿图12示出的箭头方向(从第2系统环状绕组61y的卷端Py1朝向卷端Py2)流动。详细地讲,在A相以及B相电动机Ma、Mb的第2系统环状绕组61y流动的电流在轴向上从A相电动机Ma看时,均沿顺时针方向流动。
相反地,通过使一组MOS晶体管Qb1、Qb4断开并使一组MOS晶体管Qb2、Qb3闭合,从而电流在第2系统环状绕组61y中沿与图12示出的箭头方向相反的方向(从第2系统环状绕组61y的卷端Py2朝向卷端Py1)流动。详细地讲,在A相以及B相电动机Ma、Mb的第2系统环状绕组61y流动的电流在轴向上从A相电动机Ma看时,均沿逆时针方向流动。
控制电路83生成驱动信号Sa1-Sa4,该驱动信号Sa1-Sa4分别输出至第1系统驱动电路部81的MOS晶体管Qa1-Qa4的栅极端子。也就是说,控制电路83为了对第1系统环状绕组61x进行通电,而生成使一组MOS晶体管Qa1、Qa4和一组MOS晶体管Qa2、Qa3交替地进行闭合·断开的驱动信号Sa1-Sa4。
详细地讲,控制电路83向一组MOS晶体管Qa1、Qa4的栅极端子分别输出具有彼此相同的脉冲波形的驱动信号Sa1、Sa4。并且,控制电路83向另一组MOS晶体管Qa2、Qa3的栅极端子分别输出具有彼此相同的脉冲波形且与驱动信号Sa1,Sa4成为互补信号的驱动信号Sa2、Sa3。因此,一组MOS晶体管Qa1、Qa4和另一组MOS晶体管Qa2、Qa3交替地进行闭合·断开,从而对各相的第1系统环状绕组61x进行通电。
在图13(a)示出的部分表示施加于第1系统环状绕组61x的第1系统输入电压vx的电压波形。在对第1系统环状绕组61x的卷端Px1施加第1系统输入电压vx(=+12伏特)的电位且对第1系统环状绕组61x的卷端Px2施加0伏特的电位时,在第1系统环状绕组61x流动的电流在轴向上从A相电动机Ma看时,沿顺时针方向流动。相反地,在对卷端Px1施加0伏特的电位且对卷端Px2施加第1系统输入电压vx(=-12伏特)的电位时,在第1系统环状绕组61x流动的电流在轴向上从A相电动机Ma看时,沿逆时针方向流动。
控制电路83生成驱动信号Sb1-Sb4,该驱动信号Sb1-Sb4分别输出至第2系统驱动电路部82的MOS晶体管Qb1-Qb4的栅极端子。也就是说,控制电路83为了对第2系统环状绕组61y进行通电,而生成使一组MOS晶体管Qb1、Qb4和一组MOS晶体管Qb2、Qb3交替地进行闭合·断开的驱动信号Sb1-Sb4。
详细地讲,控制电路83向一组MOS晶体管Qb1、Qb4的栅极端子分别输出具有彼此相同的脉冲波形的驱动信号Sb1、Sb4。并且,控制电路83向另一组MOS晶体管Qb2、Qb3的栅极端子分别输出具有彼此相同的脉冲波形、且与驱动信号Sb1、Sb4成为互补信号的驱动信号Sb2、Sb3。因此,一组MOS晶体管Qb1、Qb4和另一组MOS晶体管Qb2、Qb3交替地进行闭合·断开,从而对第2系统环状绕组61y进行通电。
在图13(b)示出的部分表示施加于第2系统环状绕组61y的第2系统输入电压vy的电压波形。在此,在对第2系统环状绕组61y的卷端Py1施加第2系统输入电压vy(=+12伏特)的电位且对第2系统环状绕组61y的卷端Py2施加0伏特的电位时,在第2系统环状绕组61y流动的电流在轴向上从A相电动机Ma看时,沿顺时针方向流动。相反地,在对卷端Py1施加0伏特的电位且对卷端Py2施加第2系统输入电压vy(=-12伏特)的电位时,在第2系统环状绕组61y流动的电流在轴向上从A相电动机Ma看时,沿逆时针方向流动。
如图13所示,控制电路83将分别施加于第1以及第2系统环状绕组61x、61y的第1以及第2系统输入电压vx、vy的频率设定为彼此相同。控制电路83对第1以及第2系统驱动电路部81,82进行控制而使第2系统输入电压vy相对于第1系统输入电压vx的相位偏离。
详细地讲,如图13所示,在本实施方式中,第1系统输入电压vx在从正伏特下降到负伏特之后,第2系统输入电压vy延迟预先规定的相位差θd1后从负伏特上升到正伏特。
然后,如图13所示,在本实施方式中,将该相位差θd1设定为30度。
接着,对第2实施方式的作用进行说明。
对电动机M施加第1系统输入电压vx以及第2系统输入电压vy。也就是说,对A相以及B相定子3a、3b的第1系统环状绕组61x施加第1系统输入电压vx,对A相以及B相定子3a、3b的第2系统环状绕组61y施加第2系统输入电压vy。由此,在定子3的A相以及B相定子3a、3b产生旋转磁场,而使转子2旋转驱动。
如图13所示,在第1以及第2系统输入电压vx、vy的关系中,在第1系统输入电压vx从正伏特下降到负伏特之后,第2系统输入电压vy相隔30度的相位差θd1从负伏特上升到正伏特。
与第1实施方式同样地,在A相以及B相转子2a,2b的各自的爪状磁极13,23之间产生漏磁通,通过该漏磁通而在磁通分布中产生失真,从而产生振动。
在本实施方式中,在第1系统输入电压vx从正伏特下降到负伏特之后,第2系统输入电压vy相隔30度的相位差θd1从负伏特上升到正伏特。由此,抑制电动机M的振动。
在0度-50度内变更相位差θd1,并进行相对于当时的相位差θd1的脉动率以及平均转矩的验证。图14为该验证结果。另外,验证以相位差θd1为0度的时候为基准(100%),来求出0度-50度的相位差θd1的脉动率以及平均转矩。
从图14可以明显地看出,在相位差θd1从0度到40度为止,用特性线L1示出的脉动率为100%以下,在相位差θd1的超过40度时则脉动率变成超过100%的值。
并且,从图14可以明显地看出,在相位差θd1从0度到40度为止,用特性线L2示出的平均转矩随着相位差θd1增加而增加,在相位差θd1超过40度时平均转矩则减少。
由此,为了将脉动率抑制在100%以下、且将平均转矩保持在105%以上,只要将相位差θd1设定在10度-40度的范围即可。通过这样的设定,能够提高电动机性能。
并且,由H型桥式电路构成对第1系统环状绕组61x进行驱动(通电)的第1系统驱动电路部81、以及对第2系统环状绕组61y进行驱动(通电)的第2系统驱动电路部82。能够在+12伏特到-12伏特的整个范围对第1系统环状绕组61x以及第2系统环状绕组61y施加第1以及第2系统输入电压vx、vy。因此,即使是2层2相的双伦德尔型电动机M,也能够将其形成为高输出的电动机。
如上所述,第2实施方式除了第1实施方式的优点(1)(2),还具有如下的优点。
(3)根据上述第2实施方式,在第1系统输入电压vx从正伏特下降到负伏特之后,第2系统输入电压vy相隔10度-40度的相位差θd1从负伏特上升到正伏特。由此,能够将脉动率抑制在100%以下且将平均转矩保持在105%以上,从而能够提高电动机性能。
(4)根据上述实施方式,由H型桥式电路构成第1以及第2系统驱动电路部81、82,从而能够在+12伏特到-12伏特的整个范围对第1以及第2系统环状绕组61x、61y施加第1以及第2系统输入电压vx、vy。因此,即使是2层2相的双伦德尔型电动机M,也能够将其形成为高输出的电动机。
(第3实施方式)
接着,按照图17以及18对电动机的第3实施方式进行说明。本实施方式的电动机M由于具有与第1实施方式同样的构成,所以省略其详细的说明。第3实施方式的驱动控制电路的构成与第1实施方式不同。为了便于说明,对该不同的部分进行详细地说明。
如图17所示,驱动控制电路具有A相驱动电路部71、B相驱动电路部72以及对两个驱动电路部71,72进行驱动控制的控制电路73。
(A相驱动电路部71)
A相驱动电路部71包括作为第1开关元件的MOS晶体管Qa以及与该MOS晶体管Qa串联连接的A相定子3a的环状绕组61(以下,称为A相环状绕组61a)。包括MOS晶体管Qa和A相环状绕组61a的串联电路与直流电源G连接。通过MOS晶体管Qa的闭合·断开(开闭)动作,对A相环状绕组61a施加12伏特的直流电源G的电源电压。
也就是说,在通过使MOS晶体管Qa闭合而对A相环状绕组61a施加直流电源G的电源电压(将这个电源电压称为A相输入电压va),从而使电流沿图17示出的箭头方向流动。在A相环状绕组61a流动的电流在轴向上从A相电动机Ma看时,沿顺时针方向流动。
相反地,在通过使MOS晶体管Qa断开而切断对A相环状绕组61a施加的来自直流电源G的A相输入电压va时,在A相环状绕组61a没有电流流动。
因此,当电流在A相环状绕组61a上流动时,电流总是沿图17示出的箭头方向流动,并且在轴向上从A相电动机Ma看时,电流沿顺时针方向流动。
(B相驱动电路部72)
B相驱动电路部72包括作为第2开关元件的MOS晶体管Qb以及与该MOS晶体管Qb串联地连接的B相定子3b的环状绕组61(以下,称为B相环状绕组61b)。包括MOS晶体管Qb和B相环状绕组61b的串联电路与直流电源G连接。通过使MOS晶体管Qb的闭合·断开(开闭)动作,对B相环状绕组61b施加直流电源G的电源电压。
也就是说,在通过使MOS晶体管Qb闭合而对B相环状绕组61b施加直流电源G的电源电压(将其称为B相输入电压vb),从而使电流沿图17示出的箭头方向流动。在B相环状绕组61b流动的电流在轴向上从A相电动机Ma看时,沿顺时针方向流动。
相反地,在通过使MOS晶体管Qb断开而切断对B相环状绕组61b施加的来自直流电源G的B相输入电压vb时,在B相环状绕组61b没有电流流动。
因此,当电流在B相环状绕组61b上流动时,电流总是沿图17示出的箭头方向流动,并且在轴向上从A相电动机Ma看时,电流沿顺时针方向流动。
(控制电路73)
控制电路73生成驱动信号Sa,该驱动信号Sa输出至A相驱动电路部71的MOS晶体管Qa的栅极端子。也就是说,控制电路73为了沿图17示出的箭头方向对A相环状绕组61a进行通电,而生成使MOS晶体管Qa进行闭合·断开的驱动信号Sa。
在图18(a)中示出的部分表示施加于A相环状绕组61a的A相输入电压va的电压波形。在通过使MOS晶体管Qa闭合而对A相环状绕组61a施加A相输入电压va(=+12伏特)时,在A相环状绕组61a流动的电流在轴向上从A相电动机Ma看时,沿顺时针方向流动。
相反地,在通过使MOS晶体管Qa断开而切断施加于A相环状绕组61a的A相输入电压va时,在A相环状绕组61a没有电流流动。
控制电路73生成驱动信号Sb,该驱动信号Sb输出至B相驱动电路部72的MOS晶体管Qb的栅极端子。也就是说,控制电路73为了沿图17示出的箭头方向对B相环状绕组61b进行通电,而生成使MOS晶体管Qb进行闭合·断开的驱动信号Sb。
在图18(b)中示出的部分表示施加于B相环状绕组61b的B相输入电压vb的电压波形。在此,在通过使MOS晶体管Qb闭合而对B相环状绕组61b施加B相输入电压vb(=+12伏特)时,在B相环状绕组61b流动的电流在轴向上从A相电动机Ma看时,沿顺时针方向流动。
相反地,在通过使MOS晶体管Qb断开而切断施加于B相环状绕组61b的B相输入电压vb时,在B相环状绕组61b没有电流流动。
如图18所示,控制电路73生成驱动信号Sa、Sb,该驱动信号Sa、Sb使分别施加于A相以及B相环状绕组61a、61b的A相以及B相输入电压va、vb的频率变成相同。而且,控制电路73生成驱动信号Sa、Sb,该驱动信号Sa、Sb使得在MOS晶体管Qa闭合时MOS晶体管Qb断开,相反地,在MOS晶体管Qa断开时MOS晶体管Qb闭合。也就是说,驱动信号Sa,Sb为互补信号。
如此,对2层2相的伦德尔型定子3施加2相的交流电源、即施加于A相环状绕组61a的A相输入电压va和施加于B相环状绕组61b的B相输入电压vb。
接着,对如上述构成的电动机M的作用进行说明。
对电动机M施加A相输入电压va以及B相输入电压vb。在A相驱动电路部71以及B相驱动电路部72分别设置有MOS晶体管Qa、Qb。通过使MOS晶体管Qa、Qb进行闭合·断开的简单的构成,来生成2层2相的双伦德尔型电动机M的2相电源(A相输入电压va以及B相输入电压vb)。
当对A相定子3a的环状绕组61a施加A相输入电压va且对B相定子3b的环状绕组61b施加B相输入电压vb时,在定子3产生旋转磁场,而使转子2旋转驱动。
定子3为包括分别与A相输入电压va和B相输入电压vb相对应的A相定子3a和B相定子3b的2层结构。与此相对应地,转子2也为包括A相转子2a和B相转子2b的2层结构。在定子3a、3b和转子2a、2b上,能够使沿轴向相对置的2相的定子各自承受场磁铁30的磁通,并能够实现电动机的输出提高。
例如,对包括层积的U相、V相、W相的转子的3层结构的伦德尔型转子进行考虑。针对U相、V相、W相的转子的场磁铁,2相的转子的场磁铁的磁化方向相同,剩下1相的场磁铁的磁化方向为反方向。在U相、V相、W相的转子的关系上,这些相的爪状磁极的磁通的大小产生差距,从而在整个转子上磁平衡的紊乱较大。
与此相比,在本实施方式中,转子2为包括A相转子2a和B相转子2b的2层结构。在A相转子2a和B相转子2b上,各个场磁铁30的磁化方向为相互反方向。因此,在A相转子2a和B相转子2b的关系中,各个爪状磁极13、23的磁平衡的紊乱相比于3层3相结构的伦德尔型极小。
因此,能够减小形成在相对置的A相定子3a以及B相定子3b的爪状磁极43,53的磁平衡的紊乱。由此,能够提高电动机性能。
而且,在本实施方式中,将电角度θ1和电角度θ2设定为由如下的关系式决定的值、即θ1+|θ2|=90度(电角度)。电角度θ1表示A相定子3a相对于B相定子3b在顺时针方向上的偏离。电角度θ2表示A相转子2a相对于B相转子2b在逆时针方向上的偏离。
详细地讲,在定子3上,在轴向上从A相电动机Ma看时,B相定子3b相对于A相定子3a沿顺时针方向偏离预先规定的电角度θ1(=45度)。另一方面,在转子2上,在轴向上从A相电动机Ma看时,B相转子2b相对于A相转子2a沿逆时针方向偏离预先规定的电角度θ2(=45度)。
由此,能够避开在2相电动机上产生的启动不能的死点,从而能提高启动性。
而且,能够将转子2的移动量(转动量)相对于在A相以及B相定子3a,3b的A相以及B相环状绕组61a、61b流动的各个电流而引起的第1以及第2定子侧爪状磁极43、53的磁极的切换设定为较大。由此,能够提高电动机的旋转数。
如上所述,上述第3实施方式具有如下的优点。
(5)具有与第1实施方式的优点(1)以及(2)相同的优点。
(6)根据第3实施方式,A相驱动电路部71以及B相驱动电路部72分别具有MOS晶体管Qa、Qb。能够通过使MOS晶体管Qa、Qb进行闭合·断开的简单且廉价的构成,来生成2层2相的双伦德尔型电动机M的2相电源。
(第4实施方式)
接着,对电动机M的第4实施方式进行说明。本实施方式的电动机M只是A相以及B相定子3a、3b的线圈部60的环状绕组61的构成与第3实施方式(即、第1实施方式)不同。为了便于说明,对该不同的部分进行详细地说明。
如图19所示,在A相以及B相定子3a、3b上分别在第1以及第2定子芯底座41,51之间形成有截面呈四角形状的环状空间。在各个环状空间内装有第1系统环状绕组61x和第2系统环状绕组61y。第1系统环状绕组61x和第2系统环状绕组61y被线圈绝缘层62包覆。
在各个A相以及B相的定子3a、3b上,第1系统环状绕组61x和第2系统环状绕组61y沿轴向层积。第1系统环状绕组61x配置在靠近第1定子芯40的位置,第2系统环状绕组61y配置在靠近第2定子芯50的位置。
图20表示对各相的第1系统环状绕组61x和第2系统环状绕组61y进行通电的电动机M的驱动控制电路。在图20中,符号“61x”示出将A相以及B相的第1系统环状绕组61x串联连接的整体,符号“61y”示出将A相以及B相的第2系统环状绕组61y串联连接的整体。
在本实施方式中,驱动控制串联连接的A相以及B相的第1系统环状绕组61x以及串联连接的A相以及B相的第2系统环状绕组61y。
代替于此,也可以驱动控制并列连接的A相以及B相的第1系统环状绕组61x以及并列连接的A相以及B相的第2系统环状绕组61y。
并且,也可以对A相的第1系统环状绕组61x和B相的第1系统环状绕组61x分别地进行驱动控制。也可以对A相的第2系统环状绕组61y和B相的第2系统环状绕组61y分别地进行驱动控制。
第1系统驱动电路部81包括MOS晶体管Qa、以及与该MOS晶体管Qa串联连接的第1系统环状绕组61x。包括MOS晶体管Qa和第1系统环状绕组61x的串联电路与12伏特的直流电源G连接。通过MOS晶体管Qa的闭合·断开(开闭)动作,对第1系统环状绕组61x施加直流电源G的电源电压。
也就是说,在通过使MOS晶体管Qa闭合而对第1系统环状绕组61x施加直流电源G的电源电压(将其称为第1系统输入电压vx)时,电流沿图20示出的箭头方向流动。在第1系统环状绕组61x流动的电流在轴向上从A相电动机Ma看时,沿顺时针方向流动。
相反地,在通过使MOS晶体管Qa断开而切断施加于第1系统环状绕组61x的来自直流电源G的第1系统输入电压vx时,在第1系统环状绕组61x没有电流流动。
因此,当电流在第1系统环状绕组61x上流动时,电流总是沿图20示出的箭头方向流动,并且在轴向上从A相电动机Ma看时,电流沿顺时针方向流动。
第2系统驱动电路部82包括MOS晶体管Qb、以及与该MOS晶体管Qb串联连接的第2系统环状绕组61y。包括MOS晶体管Qb和第2系统环状绕组61y的串联电路与直流电源G连接。通过MOS晶体管Qb的闭合·断开(开闭)动作,对第2系统环状绕组61y施加直流电源G的电源电压。
也就是说,在通过使MOS晶体管Qb闭合而对第2系统环状绕组61y施加直流电源G的电源电压(将其称为第2系统输入电压vy)时,电流沿图20示出的箭头方向流动。在第2系统环状绕组61y流动的电流在轴向上从A相电动机Ma看时,沿顺时针方向流动。
相反地,在通过使MOS晶体管Qb断开而切断施加于第2系统环状绕组61y的来自直流电源G的第2系统输入电压vy时,在第2系统环状绕组61y没有电流流动。
因此,在第2系统环状绕组61y上,在电流流动时,电流总是沿图20示出的箭头方向流动,并且在轴向上从A相电动机Ma看时,电流沿顺时针方向流动。
控制电路83生成驱动信号Sa,该驱动信号Sa输出至第1系统驱动电路部81的MOS晶体管Qa的栅极端子。也就是说,控制电路83为了沿图20示出的箭头方向对第1系统环状绕组61x进行通电,而生成使MOS晶体管Qa进行闭合·断开的驱动信号Sa。
在图21(a)中示出的部分表示施加于第1系统环状绕组61x的第1系统输入电压vx的电压波形。在通过使MOS晶体管Qa闭合而对第1系统环状绕组61x施加第1系统输入电压vx(=+12伏特)时,在第1系统环状绕组61x流动的电流在轴向上从A相电动机Ma看时,沿顺时针方向流动。
相反地,在通过使MOS晶体管Qa断开而切断施加于第1系统环状绕组61x的第1系统输入电压vx时,在第1系统环状绕组61x没有电流流动。
控制电路83生成驱动信号Sb,该驱动信号Sb输出至第2系统驱动电路部82的MOS晶体管Qb的栅极端子。也就是说,控制电路83为了沿图20示出的箭头方向对第2系统环状绕组61y进行通电,而生成使MOS晶体管Qb进行闭合·断开的驱动信号Sb。
在图21(b)中示出的部分表示施加于第2系统环状绕组61y的第2系统输入电压vy的电压波形。在此,在通过使MOS晶体管Qb闭合而对第2系统环状绕组61y施加第2系统输入电压vy(=+12伏特)时,在第2系统环状绕组61y流动的电流在轴向从A相电动机Ma看时,沿顺时针方向流动。
相反地,通过使MOS晶体管Qb断开而切断施加于第2系统环状绕组61y的第2系统输入电压vy时,在第2系统环状绕组61y没有电流流动。
在此,如图21所示,控制电路83生成驱动信号Sa、Sb,该驱动信号Sa、Sb使分别施加于第1以及第2系统环状绕组61x、61y的第1以及第2系统输入电压vx、vy的频率变成相同。
而且,控制电路83对第1以及第2系统驱动电路部81,82进行控制而使第2系统输入电压vy相对于第1系统输入电压vx的相位偏离。
详细地讲,如图21所示,在本实施方式中,在第1系统输入电压vx从+12伏特下降到0伏特之后,第2系统输入电压vy延迟预先规定的相位差θd1而从0伏特上升到+12伏特。
如此,对2层2相的伦德尔型定子3施加2相的交流电源、即施加于第1系统环状绕组61x的第1系统输入电压vx和施加于第2系统环状绕组61y的第2系统输入电压vy。
接着,对第4实施方式的作用进行说明。
对电动机M施加第1系统输入电压vx以及第2系统输入电压vy。在第1系统驱动电路部81以及第2系统驱动电路部82分别设置有MOS晶体管Qa、Qb。通过使MOS晶体管Qa、Qb闭合·断开的简单的构成,来生成2层2相的双伦德尔型电动机M的2相电源(第1系统输入电压vx以及第2系统输入电压vy)。
在对A相以及B相定子3a、3b的第1系统环状绕组61x施加第1系统输入电压vx且对A相以及B相定子3a、3b的第2系统环状绕组61y施加第2系统输入电压vy时,在定子3产生旋转磁场,从而使转子2旋转驱动。
如图21所示,在第1以及第2系统输入电压vx,vy的关系中,在第1系统输入电压vx从12伏特下降到0伏特之后,第2系统输入电压vy相隔相位差θd1从0伏特上升到12伏特。
在0度-60度范围内变更相位差θd1,并进行相对于当时的相位差θd1的脉动率以及转矩常数的验证。图22为该验证结果。
从图22可以明显地看出,用特性线L1示出的脉动率在相位差θd1从0度到20度附近为止的区间减少,在相位差θd超过20度到60度为止的区间增加。
并且,从图22明显地看出,用特性线L2示出的转矩常数在相位差θd1从0度到40度附近为止的区间随着相位差θd1增加而增加,在相位差θd1超过40度时逐渐地减少。
由此,通过将相位差θd1设定为20度附近,能够实现低脉动的电动机M,并且通过将相位差θd1设定为40度附近,能够实现高转矩的电动机M。也就是说,通过将相位差θd1在20度-60度的范围适当地进行变更,能够实现具有所需的电动机性能的电动机M。
如上所述,第4实施方式除了第3实施方式(第1实施方式)的优点(1)-(2),还具有如下的优点。
(7)根据上述第4实施方式,在第1系统驱动电路部81以及第2系统驱动电路部82分别设置有MOS晶体管Qa、Qb。通过使MOS晶体管Qa、Qb进行闭合·断开的简单且廉价的构成,能够生成2层2相的双伦德尔型电动机M的2相电源。
(8)根据上述第4实施方式,在第1系统输入电压vx从12伏特下降到0伏特之后,第2系统输入电压vy相隔相位差θd1从0伏特上升到12伏特。
并且,将相位差θd1设定为20度附近能够实现低脉动的电动机M,将相位差θd1设定为40度附近则能够实现高转矩的电动机M。也就是说,通过将相位差θd1在20度-60度的范围适当地变更并进行设定,从而能够实现所需的电动机性能的电动机M。
第1-第4实施方式也可以以如下的方式进行变更。
·在第1-第4实施方式中,电动机M包括A相转子2a和B相转子2b为16极的伦德尔型结构的转子、以及A相定子3a和B相定子3b为16极的伦德尔型结构的定子。
代替于此,也可以将本发明具体化为包括A相转子2a和B相转子2b为8极的伦德尔型结构的转子、以及A相定子3a和B相定子3b为8极的伦德尔型结构的定子的电动机M。并且,本发明也可以应用于包括A相转子2a和B相转子2b为24极的伦德尔型结构的转子、以及A相定子3a和B相定子3b为24极的伦德尔型结构的定子的电动机M等、具有其他磁极数的电动机。
·在第1-第4实施方式中,由铁素体烧结磁铁形成A相转子2a以及B相转子2b的场磁铁30,但不限于此。例如,也可以由钕磁铁、钐钴磁铁等、其他的永久磁铁形成场磁铁30。
·也可以将第1-第4实施方式示出的电动机M的A相转子2a和B相转子2b,变更为图15以及图16示出的构成。该构成包括极间辅助磁铁35和背面辅助磁铁36,所述极间辅助磁铁配置于在圆周方向上的第1转子侧爪状磁极13和第2转子侧爪状磁极23之间,所述背面辅助磁铁36设置在第1以及第2转子侧磁极部13y、23y的径向内侧面13d,23d。
各个极间辅助磁铁35以分别与彼此相邻的第1以及第2转子侧爪状磁极13,23成为相同的磁极的方式沿圆周方向被磁化。详细地讲,各个极间辅助磁铁35被磁化为,靠近第1转子侧爪状磁极13的部分成为N极、且靠近第2转子侧爪状磁极23的部分成为S极。
第1转子侧磁极部13y的背面辅助磁铁36为了降低在该部分的漏磁通,而沿径向被磁化。详细地讲,第1转子侧磁极部13y的背面辅助磁铁36被磁化为,与第1转子侧爪状磁极13(第1转子侧磁极部13y)的径向内侧面13d抵接的部分变成与第1转子侧爪状磁极13同极的N极,与第2转子芯底座21抵接的部分变成与该第2转子芯底座21同极的S极。并且,第2转子侧磁极部23y的背面辅助磁铁36为了降低在该部分的漏磁通,而沿径向被磁化。详细地讲,第2转子侧磁极部23y的背面辅助磁铁36被磁化为,与第2转子侧爪状磁极23(第2转子侧磁极部23y)的径向内侧面23d抵接的部分变成与第2转子侧爪状磁极23同极的S极,与第1转子芯底座11抵接的部分变成与该第1转子芯底座11同极的N极。
能够通过设置背面辅助磁铁36以及极间辅助磁铁35,而使在转子的爪状磁极和定子之间产生的磁通量增加,并能够将有效磁通设定为更大。能够实现电动机的高输出化,并使电动机性能提高。
将极间辅助磁铁35以及背面辅助磁铁36与场磁铁30同样地,也可以例如由铁素体烧结磁铁形成、或者由与场磁铁30不同的磁铁(钕磁铁、钐钴磁铁等)来形成并实施。当然,也可以将极间辅助磁铁35和背面辅助磁铁36用相互不同的磁铁来实施。
在将极间辅助磁铁35、背面辅助磁铁36采用与场磁铁30相同材质的永久磁铁构成的情况下,也可以将场磁铁30、极间辅助磁铁35以及背面辅助磁铁36一体地成形并实施。
由此,场磁铁30以及极间辅助磁铁35的组装变得容易,并且不会有因旋转时的离心力而引起的极间辅助磁铁35的脱落。
·在上述实施方式中,第1和第2转子芯10、20以及第1和第2定子芯40、50分别由一个电磁钢板形成,但也可以将多个薄的电磁钢板重叠而形成。并且,也可以由压粉磁芯形成第1和第2转子芯10、20以及第1和第2定子芯40、50。由此,能够实现电动机M的低成本化。
·在上述实施方式中,在线圈部60上,环状绕组61的周围被线圈绝缘层62包覆,该线圈绝缘层62通过树脂成形而形成。代替于此,环状绕组61的周围也可以被圆筒状的线圈骨架所包覆。
·在第3实施方式中,控制电路73以在A相输入电压va下降到0伏特时,B相输入电压vb上升到12伏特的方式控制驱动信号。代替于此,控制电路73也可以以在相输入电压va下降到0伏特之后,B相输入电压vb隔着预先规定的相位差上升到12伏特的方式控制驱动信号。
Claims (16)
1.一种电动机,其包括2层转子和2层定子,
所述2层转子包括层积的A相用转子以及B相用转子,
所述A相用转子包括一对A相用转子芯底座和配置在所述A相用转子芯底座之间的场磁铁,各个所述A相用转子芯底座具有沿圆周方向等间隔地配置的多个爪状磁极,
所述B相用转子包括一对B相用转子芯底座和配置在所述B相用转子芯底座之间的场磁铁,各个所述B相用转子芯底座具有沿圆周方向等间隔地配置的多个爪状磁极,
所述2层定子包括层积的A相用定子以及B相用定子,
所述A相用定子包括一对A相用定子芯底座和配置在所述A相用定子芯底座之间的A相用绕组,各个所述A相用定子芯底座具有沿圆周方向等间隔地配置的多个爪状磁极,
所述B相用定子包括一对B相用定子芯底座和配置在所述B相用定子芯底座之间的B相用绕组,各个所述B相用定子芯底座具有沿圆周方向等间隔地配置的多个爪状磁极,
在将所述B相用定子相对于所述A相用定子在圆周方向顺时针方向上的相对配置角度设定为电角度θ1,将所述B相用转子相对于所述A相用转子在圆周方向逆时针方向上的相对配置角度设定为电角度θ2时,下述关系式成立,θ1+|θ2|=90度。
2.根据权利要求1所述的电动机,其中,
所述A相用绕组缠绕在所述A相用定子,
所述A相用绕组包括第1系统环状绕组和第2系统环状绕组,
所述B相用绕组缠绕在所述B相用定子,
所述B相用绕组包括第1系统环状绕组和第2系统环状绕组,
对一对所述第1系统环状绕组和一对所述第2系统环状绕组施加相位不同的电源。
3.根据权利要求1或2所述的电动机,其中,
所述A相用转子以及B相用转子还分别包括辅助磁铁,
所述辅助磁铁设置于在径向上的所述场磁铁和所述爪状磁极之间以及在圆周方向上相邻的所述爪状磁极之间的至少一方。
4.根据权利要求3所述的电动机,其中,
所述场磁铁和所述辅助磁铁为一体成形的磁铁。
5.一种电动机的驱动方法,所述电动机包括2层转子和2层定子,
所述2层转子包括层积的A相用转子以及B相用转子,
所述A相用转子包括一对A相用转子芯底座和配置在所述A相用转子芯底座之间的场磁铁,各个所述A相用转子芯底座具有沿圆周方向等间隔地配置的多个爪状磁极,
所述B相用转子包括一对B相用转子芯底座和配置在所述B相用转子芯底座之间的场磁铁,各个所述B相用转子芯底座具有沿圆周方向等间隔地配置的多个爪状磁极,
所述2层定子包括层积的A相用定子以及B相用定子,
所述A相用定子包括一对A相用定子芯底座和配置在所述A相用定子芯底座之间的A相用绕组,各个所述A相用定子芯底座具有沿圆周方向等间隔地配置的多个爪状磁极,
所述B相用定子包括一对B相用定子芯底座和配置在所述B相用定子芯底座之间的B相用绕组,各个所述B相用定子芯底座具有沿圆周方向等间隔地配置的多个爪状磁极,
所述驱动方法包括如下步骤:
对所述A相用绕组和所述B相用绕组施加相位不同的电源。
6.根据权利要求5所述的电动机的驱动方法,其中,
施加于所述A相用绕组的电源和施加于所述B相用绕组的电源之间的相位差为75度-90度。
7.根据权利要求5或6所述的电动机的驱动方法,其中,
进一步具备如下步骤:
所述2层转子以及所述2层定子配置为,在将所述B相用定子相对于所述A相用定子在圆周方向顺时针方向上的相对配置角度设定为电角度θ1,将所述B相用转子相对于所述A相用转子在圆周方向逆时针方向上的相对配置角度设定为电角度θ2时,下述关系式成立,
θ1+|θ2|=90度。
8.一种电动机的驱动方法,该电动机包括2层和2层定子,
所述2层转子包括层积的A相用转子以及B相用转子,
所述A相用转子包括一对A相用转子芯底座和配置在所述A相用转子芯底座间之间的场磁铁,各个所述A相用转子芯底座具有沿圆周方向等间隔地配置的多个爪状磁极,
所述B相用转子包括一对B相用转子芯底座和配置在所述B相用转子芯底座之间的场磁铁,各个所述B相用转子芯底座具有沿圆周方向等间隔地配置的多个爪状磁极,
所述2层定子包括层积的A相用定子以及B相用定子,
所述A相用定子包括一对A相用定子芯底座和配置在所述A相用定子芯底座之间的A相用绕组,各个所述A相用定子芯底座具有沿圆周方向等间隔地配置的多个爪状磁极,
所述B相用定子包括一对B相用定子芯底座和配置在所述B相用定子芯底座之间的B相用绕组,各个所述B相用定子芯底座具有沿圆周方向等间隔地配置的多个爪状磁极,
所述驱动方法具备如下步骤:
所述A相用绕组缠绕在所述A相用定子;
所述A相用绕组包括第1系统环状绕组和第2系统环状绕组;
所述B相用绕组缠绕在所述B相用定子;
所述B相用绕组包括第1系统环状绕组和第2系统环状绕组;以及
对一对所述第1系统环状绕组和一对所述第2系统环状绕组施加相位不同的电源。
9.根据权利要求8所述的电动机的驱动方法,其中,
施加于所述第1系统环状绕组的电源和施加于所述第2系统环状绕组的电源之间的相位差为10度-40度。
10.根据权利要求8或9所述的电动机的驱动方法,其中,
所述2层转子以及所述2层定子配置为,在将所述B相用定子相对于所述A相用定子在圆周方向顺时针方向上的相对配置角度设定为电角度θ1,将所述B相用转子相对于所述A相用转子在圆周方向逆时针方向上的相对配置角度设定为电角度θ2时,下述关系式成立,
θ1+|θ2|=90度。
11.一种电动机的驱动控制装置,用于对权利要求1所述的电动机进行驱动,所述驱动控制装置具备:
直流电源;
第1开关元件,其用于对所述A相用绕组施加所述直流电源;
第2开关元件,其用于对所述B相用绕组施加所述直流电源;以及
控制电路,其构成为,为了用所述直流电源从一个方向对所述A相用绕组以及所述B相用绕组进行通电,而对所述第1开关元件以及所述第2开关元件分别选择性地进行开闭。
12.根据权利要求11所述的电动机的驱动控制装置,其中,
所述A相用绕组与所述第1开关元件串联连接而构成串联电路,
所述B相用绕组与所述第2开关元件串联连接而构成串联电路,
所述控制电路构成为对两个串联电路施加所述直流电源。
13.根据权利要求1所述的电动机的驱动控制装置,其中,
所述A相用绕组包括第1系统环状绕组和第2系统环状绕组,
所述B相用绕组包括第1系统环状绕组和第2系统环状绕组,
所述电动机的驱动控制装置具备:
直流电源;
第1开关元件,其用于对所述A相用绕组的第1系统环状绕组和所述B相用绕组的第1系统环状绕组施加所述直流电源;
第2开关元件,其用于对所述A相用绕组的第2系统环状绕组和所述B相用绕组的第2系统环状绕组施加所述直流电源;以及
控制电路,其构成为,为了用所述直流电源从一个方向对一对所述第1系统环状绕组和一对所述第2系统环状绕组进行通电,而对所述第1开关元件以及所述第2开关元件分别选择性地进行开闭。
14.根据权利要求13所述的电动机的驱动控制装置,其中,
所述A相用绕组的第1系统环状绕组、所述B相用绕组的第1系统环状绕组以及所述第1开关元件串联连接而构成串联电路,
所述A相用绕组的所述第2系统环状绕组、所述B相用绕组的第2系统环状绕组以及所述第2开关元件串联连接而构成串联电路,
所述控制电路构成为对两个串联电路施加所述直流电源。
15.根据权利要求13或14所述的电动机的驱动控制装置,其中,
所述控制电路构成为,为了对一组所述第1系统环状绕组和一组所述第2系统环状绕组进行相位不同的通电,而对所述第1开关元件以及所述第2开关元件分别选择性地进行开闭。
16.根据权利要求15所述的电动机的驱动控制装置,其中,
在所述相位不同的通电中,相位差为20度-60度。
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