CN107078620B - 电动机、电动机的控制方法以及电动机的控制装置 - Google Patents

电动机、电动机的控制方法以及电动机的控制装置 Download PDF

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Abstract

电动机包含2层转子、2层定子以及控制部。A相用转子包含一对转子铁芯和励磁磁铁。B相用转子包含一对转子铁芯和励磁磁铁。A相用定子包含一对定子铁芯和A相用绕组。B相用定子包含一对定子铁芯和B相用绕组。控制部控制对A相用绕组施加的A相输入电压及对所述B相用绕组施加的B相输入电压。A相用定子及A相用转子与B相用定子及B相用转子的相对配置角度设定为90度电角。控制部针对A相输入电压及B相输入电压的基本电压波形分别赋予前进侧的相位角，将通电宽度设定为180度以下。

Description

电动机、电动机的控制方法以及电动机的控制装置
技术领域
本发明涉及电动机、电动机的控制方法以及电动机的控制装置。
背景技术
已知一种伦德尔型电动机，具备伦德尔型转子，该伦德尔型转子包含：具有在周向上配置的多个爪状磁极的转子铁心；以及内置于转子铁心内的励磁磁铁，使那些爪状磁极交替地作为不同的磁极发挥作用(例如专利文献1)。在该专利文献1中公开了一种伦德尔型电动机，除了具备伦德尔型转子之外，还具备伦德尔型定子，该伦德尔型定子由具有在周向上配置的多个爪状磁极和内置于定子铁心的环状绕组构成，使那些爪状磁极交替地作为不同的磁极发挥作用。
该伦德尔型电动机的转子及定子均由伦德尔型构成，所以也被称为多伦德尔型(Multi Lundell)电动机。
在专利文献1的电动机中，伦德尔型定子具有在轴方向上并列设置于电动机壳内的多个伦德尔型定子部。各定子部包含一对定子铁芯。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013－226026号公报
但是，在电动机中，经常考虑的是实现转矩提高、输出(转矩、转速)提高。在上述的多伦德尔型电动机中，发明人也讨论了实现转矩提高、输出提高。
另外，在如上述的电动机中，为了抑制各段的定子部彼此的磁干扰，优选不将定子部彼此直接层叠，而在其之间夹着间隔物等绝缘构件地设置间隙，但是通过设置绝缘构件，有部件个数增加的问题。
另外，作为针对如上述的定子的转子，考虑到将与定子部分别相对的多个转子部配置在轴方向的构成。转子部各自具有永久磁铁。并且，为了检测转子的旋转角度，将用于检测转子的永久磁铁的磁通的传感器设置成与转子的轴方向端部相对。在该情况下，传感器较大地受到来自定子的磁通的影响，有难以精度良好地(以接近正弦波的形式)检测永久磁铁的磁通的问题。
发明内容
本发明的第1目的在于提供能实现转矩提高、输出提高的电动机、电动机的控制方法以及电动机的控制装置。
本发明的第2目的在于提供能抑制部件个数的增加并且能抑制定子部彼此的磁干扰的电动机。
本发明的第3目的在于提供能精度良好地检测转子的永久磁铁的磁通的电动机。
为了达成上述第1目的，本发明的第1方式的电动机包含2层转子、2层定子以及控制部。所述2层转子包含相互层叠的A相用转子和B相用转子。所述A相用转子包含分别具有等角度间隔配置的多个爪状磁极的一对转子铁芯和配置于该一对转子铁芯之间的励磁磁铁。所述B相用转子包含分别具有等角度间隔配置的多个爪状磁极的一对转子铁芯和配置于该一对转子铁芯之间的励磁磁铁。所述2层定子包含相互层叠的A相用定子和B相用定子。所述A相用定子包含分别具有等角度间隔配置的多个爪状磁极的一对定子铁芯和配置于该一对定子铁芯之间的A相用绕组。所述B相用定子包含分别具有等角度间隔配置的多个爪状磁极的一对定子铁芯和配置于该一对定子铁芯之间的B相用绕组。所述控制部控制对所述A相用绕组施加的A相输入电压及对所述B相用绕组施加的B相输入电压。所述A相用定子及所述A相用转子与所述B相用定子及所述B相用转子的相对配置角度设定为90度电角。所述控制部针对所述A相输入电压及所述B相输入电压的基本电压波形分别赋予前进侧的相位角，将通电宽度设定为180度以下。
为了达成上述第1目的，提供本发明的第2方式的电动机的控制方法。所述电动机包含2层转子、2层定子以及控制部。所述2层转子包含相互层叠的A相用转子和B相用转子。所述A相用转子包含分别具有等角度间隔配置的多个爪状磁极的一对转子铁芯和配置于该一对转子铁芯之间的所述励磁磁铁。所述B相用转子包含分别具有等角度间隔配置的多个爪状磁极的一对转子铁芯和配置于该一对转子铁芯之间的励磁磁铁。所述2层定子包含相互层叠的A相用定子和B相用定子。所述A相用定子包含分别具有等角度间隔配置的多个爪状磁极的一对定子铁芯和配置于该一对定子铁芯之间的A相用绕组。所述B相用定子包含分别具有等角度间隔配置的多个爪状磁极的一对定子铁芯和配置于该一对定子铁芯之间的B相用绕组。所述A相用定子及所述A相用转子和所述B相用定子及所述B相用转子的相对配置角度设定为90度电角。所述电动机的控制方法包含：对所述A相用绕组施加A相输入电压；以及对所述B相用绕组施加B相输入电压。所述电动机的控制方法进一步包含：针对所述A相输入电压及所述B相输入电压的基本电压波形分别设定24～42度的前进侧的相位角，并且分别设定150～170度的通电宽度。
为了达成上述第1目的，提供本发明的第3方式的电动机的控制方法。所述电动机包含2层转子、2层定子以及控制部。所述2层转子包含相互层叠的A相用转子和B相用转子。所述A相用转子包含分别具有等角度间隔配置的多个爪状磁极的一对转子铁芯和配置于该一对转子铁芯之间的励磁磁铁。所述B相用转子包含分别具有等角度间隔配置的多个爪状磁极的一对转子铁芯和配置于该一对转子铁芯之间的励磁磁铁。所述2层定子包含相互层叠的A相用定子和B相用定子。所述A相用定子包含分别具有等角度间隔配置的多个爪状磁极的一对定子铁芯和配置于该一对定子铁芯之间的A相用绕组。所述B相用定子包含分别具有等角度间隔配置的多个爪状磁极的一对定子铁芯和配置于该一对定子铁芯之间的B相用绕组。所述A相用定子及所述A相用转子和所述B相用定子及所述B相用转子的相对配置角度设定为90度电角。所述电动机的控制方法具备：对所述A相用绕组施加A相输入电压；以及对所述B相用绕组施加B相输入电压。所述电动机的控制方法进一步包含：针对所述A相输入电压及所述B相输入电压的基本电压波形分别设定0～36度(不含0)的前进侧的相位角，并且分别设定155～180度的通电宽度。
为了达成上述第1目的，提供本发明的第4方式的电动机的控制方法。所述电动机包含2层转子、2层定子以及控制部。所述2层转子包含相互层叠的A相用转子和B相用转子。所述A相用转子包含分别具有等角度间隔配置的多个爪状磁极的一对转子铁芯和配置于该一对转子铁芯之间的励磁磁铁。所述B相用转子包含分别具有等角度间隔配置的多个爪状磁极的一对转子铁芯和配置于该一对转子铁芯之间的励磁磁铁。所述2层定子包含相互层叠的A相用定子和B相用定子。所述A相用定子包含分别具有等角度间隔配置的多个爪状磁极的一对定子铁芯和配置于该一对定子铁芯之间的A相用绕组。所述B相用定子包含分别具有等角度间隔配置的多个爪状磁极的一对定子铁芯和配置于该一对定子铁芯之间的B相用绕组。所述A相用定子及所述A相用转子和所述B相用定子及所述B相用转子的相对配置角度设定为90度电角。所述电动机的控制方法具备：对所述A相用绕组施加A相输入电压；以及对所述B相用绕组施加B相输入电压。所述电动机的控制方法进一步包含：针所述A相输入电压及所述B相输入电压的基本电压波形分别设定24～36度的前进侧的相位角，并且分别设定155～170度的通电宽度。
为了达成上述第2目的，本发明的第5方式的电动机包含定子和收容该定子的壳体。所述定子包含在轴方向排列的2个定子部。所述定子部各自包含：一对定子铁芯，其分别具有沿着周向配置的多个爪状磁极；以及绕组，其位于该一对定子铁芯的轴方向之间。所述壳体包含相互组装的第1外壳和第2外壳。在所述第1外壳上固定有一方的所述定子部。在所述第2外壳上固定有另一方的所述定子部。在所述第1外壳及第2外壳相互组装的状态下，在所述2个定子部的轴方向之间设置有空隙部。
为了达成上述第3目的，本发明的第6方式的电动机包含定子、转子以及传感器。所述定子具有在轴方向配置的多个定子部。各自具有第1定子铁芯、第2定子铁芯以及设置于所述第1及第2定子铁芯之间的绕组。第1定子铁芯及第2定子铁芯各自具有爪状磁极。该爪状磁极具有向径向延伸的径向伸出部和从该径向伸出部的顶端向轴方向延伸的磁极部。所述转子具有在轴方向配置的多个转子部。所述转子部和所述定子部数量相同。所述转子部分别具有与所述磁极部相对的永久磁铁。所述传感器设置于所述永久磁铁彼此的轴方向之间，检测所述永久磁铁的磁通。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的电动机的立体图。
图2是将定子的一部分切断的图1的电动机的分解立体图。
图3是从将定子的一部分切断的径向观看的图1的电动机的分解主视图。
图4是图1的电动机的驱动控制电路图。
图5的(a)是输入电压的基本电压波形图，(b)是使(a)的相位角变化的波形图，(c)是使(b)的相位角和通电宽度变化的波形图。
图6的(a)是表示相对于各相位角的通电宽度的输出的坐标图，(b)是表示相对于各相位角的通电宽度的转矩的坐标图。
图7是本发明的第2实施方式的电动机的剖视图。
图8是表示图7的转子及已切断的定子的一部分的立体图。
图9是图1的第1及第2定子单元的立体图。
图10是用于说明图9的第1及第2定子单元的组装状态的俯视图。
图11是第2实施方式的其它例中的第1及第2定子单元的立体图。
图12是本发明的第3实施方式的电动机的立体图。
图13是图12的电动机的局部分解立体图。
图14是图12的电动机的局部剖视图。
图15是图14的驱动电路基板的立体图。
图16是图15的连接端子的俯视图。
图17是第3实施方式的其它例中的连接端子的俯视图。
图18是第3实施方式的其它例中的驱动电路基板的立体图。
图19是用于说明第3实施方式的其它例中的连接构成的分解立体图。
具体实施方式
以下按照图1～6说明电动机(控制方法及控制装置)的第1实施方式。
图1表示本实施方式的电动机M的整体立体图，在旋转轴1上固装有转子2。在该转子2的外侧配置有定子3，定子3固装于电动机壳(未图示)上。在图1中，电动机M是从上方开始依次层叠有多伦德尔型的A相电动机Ma、多伦德尔型的B相电动机Mb的2层2相的多伦德尔型电动机。A相电动机Ma及B相电动机Mb分别构成为多伦德尔型的单一电动机。
(转子2)
如图2及图3所示，电动机M的转子2是将伦德尔型结构的A相转子2a及B相转子2b层叠的2层2相结构的转子。A相转子2a及B相转子2b是相同的构成，分别由第1转子铁芯10、第2转子铁芯20以及励磁磁铁30构成。
(第1转子铁芯10)
第1转子铁芯10由电磁钢板制作，具有呈圆环状的第1转子铁芯基体11。在第1转子铁芯基体11的中央位置形成有贯通孔12，贯通孔12用于将第1转子铁芯基体11外嵌固装于旋转轴1。另外，在第1转子铁芯基体11的外周面11a上等角度间隔地设置有分别向径向外侧突出的8个相同形状的第1转子侧爪状磁极13。第1转子侧爪状磁极13的各自的顶端朝向轴方向的第2转子铁芯20弯曲形成。
在第1转子侧爪状磁极13中，将从第1转子铁芯基体11的外周面11a向径向外侧突出的部分作为第1转子侧基部13x，将向轴方向弯曲的顶端部分作为第1转子侧磁极部13y。从轴方向观看第1转子侧基部13x时的形状呈越往径向外侧去宽度越窄的梯形。从径向观看第1转子侧磁极部13y时的形状呈长方形。另外，从轴方向观看第1转子侧磁极部13y时的形状呈沿着以旋转轴1的中心轴线O为中心的圆周的圆弧形状。另外，各第1转子侧爪状磁极13的周向角度范围设定得比相邻的第1转子侧爪状磁极13之间的间隙的角度范围小。
(第2转子铁芯20)
第2转子铁芯20与第1转子铁芯10为相同材质及相同形状，具有呈圆环状的第2转子铁芯基体21。在第2转子铁芯基体21的中央位置形成有贯通孔22，贯通孔22用于将第2转子铁芯基体21外嵌固装于旋转轴1。另外，第2转子在铁芯基体21的外周面21a上等角度间隔地设置有分别向径向外侧突出的8个相同形状的第2转子侧爪状磁极23。第2转子侧爪状磁极23的各自的顶端朝向轴方向的第1转子铁芯10弯曲形成。
在第2转子侧爪状磁极23中，将从第2转子铁芯基体21的外周面21a向径向外侧突出的部分作为第2转子侧基部23x，将向轴方向弯曲的顶端部分作为第2转子侧磁极部23y。从轴方向观看第2转子侧基部23x时的形状呈越往径向外侧去宽度越窄的梯形。从径向观看第2转子侧磁极部23y时的形状呈长方形。另外，从轴方向观看第2转子侧磁极部23y时的形状呈沿着以旋转轴1的中心轴线O为中心的圆周的圆弧形状。另外，各第2转子侧爪状磁极23的周向角度范围设定得比相邻的第2转子侧爪状磁极23之间的间隙的角度范围小。
并且，从轴方向观看，第2转子铁芯20和第1转子铁芯10以第2转子铁芯20的第2转子侧爪状磁极23各自位于第1转子铁芯10的第1转子侧爪状磁极13之间的方式配置固定。此时，第2转子铁芯20和第1转子铁芯10以使得在轴方向上励磁磁铁30配置于转子铁芯基体11、21之间的方式组装。在该组装状态下，第1转子侧爪状磁极13的顶端面与第2转子铁芯基体21的轴方向外侧面(第2转子铁芯基体21的与励磁磁铁30相对的面的相反侧的面)变成同一平面，第2转子侧爪状磁极23的顶端面与第1转子铁芯基体11的轴方向外侧面(第1转子铁芯基体11的与励磁磁铁30相对的面的相反侧的面)变成同一平面。
(励磁磁铁30)
励磁磁铁30是由铁氧体烧结磁铁等构成的圆环板状的永久磁铁。励磁磁铁30在其中央位置形成有使旋转轴1贯通的贯通孔32。并且，使得励磁磁铁30的一侧面与第1转子铁芯基体11抵接，另一侧面与第2转子铁芯基体21抵接，励磁磁铁30被夹持固定在第1及第2转子铁芯基体11、21之间。励磁磁铁30的外径设定成与第1及第2转子铁芯基体11、21的外径一致。励磁磁铁30在轴方向上被磁化，且以使第1转子铁芯10为N极、第2转子铁芯20为S极的方式被磁化。因此，通过该励磁磁铁30，第1转子铁芯10的第1转子侧爪状磁极13作为N极发挥作用，第2转子铁芯20的第2转子侧爪状磁极23作为S极发挥作用。
这样由第1及第2转子铁芯10、20和励磁磁铁30构成的A相转子2a及B相转子2b各自成为所谓的伦德尔型结构的转子。A相转子2a及B相转子2b各自成为在周向上交替地配置有成为N极的第1转子侧爪状磁极13和成为S极的第2转子侧爪状磁极23、磁极数为16极(极对数为8个)的转子。并且，A相转子2a及B相转子2b在轴方向上层叠，构成为2层2相的伦德尔型的转子2。
另外，在A相转子2a及B相转子2b的层叠结构中，A相转子2a和B相转子2b使各自的第2转子铁芯20彼此抵接地层叠。另外，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)，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)在逆时针方向上错开θ2(45度)电角地层叠。
(定子3)
如图2及图3所示，配置于转子2的径向外侧的定子3是将伦德尔型结构的A相定子3a及B相定子3b层叠的2层2相结构的定子。A相定子3a及B相定子3b以与在径向内侧对应的A相转子2a及B相转子2b分别相对的方式在轴方向上层叠。A相定子3a及B相定子3b是相同的构成，分别由第1定子铁芯40、第2定子铁芯50以及线圈部60构成。
(第1定子铁芯40)
第1定子铁芯40由电磁钢板制作，具有呈圆环状的第1定子铁芯基体41。在第1定子铁芯基体41的径向外侧部形成有向轴方向呈圆筒状延伸的第1定子侧圆筒外壁42。另外，在第1定子铁芯基体41的内周面41a上等角度间隔地设置有分别向径向内侧突出的8个相同形状的第1定子侧爪状磁极43。第1定子侧爪状磁极43的各自的顶端朝向轴方向的第2定子铁芯50弯曲形成。
在第1定子侧爪状磁极43中，将从第1定子铁芯基体41的内周面41a向径向内侧突出的部分作为第1定子侧基部43x，将向轴方向弯曲的顶端部分作为第1定子侧磁极部43y。从轴方向观看第1定子侧基部43x时的形状呈越往径向内侧去宽度越窄的梯形。从径向观看第1定子侧磁极部43y时的形状呈长方形。另外，从轴方向观看第1定子侧磁极部43y时的形状呈沿着以旋转轴1的中心轴线O为中心的圆周的圆弧形状。另外，各第1定子侧爪状磁极43的周向角度范围设定得比相邻的第1定子侧爪状磁极43之间的间隙的角度范围小。
(第2定子铁芯50)
第2定子铁芯50与第1定子铁芯40为相同材质及相同形状，具有呈圆环状的第2定子铁芯基体51。在第2定子铁芯基体51的径向外侧部形成有向轴方向呈圆筒状延伸的第2定子侧圆筒外壁52。该第2定子侧圆筒外壁52和第1定子侧圆筒外壁42在轴方向上抵接。在第2定子铁芯基体51的内周面51a等角度间隔地设置有分别向径向内侧突出的8个相同形状的第2定子侧爪状磁极53。第2定子侧爪状磁极53的各自的顶端朝向轴方向的第1定子铁芯40弯曲形成。
在第2定子侧爪状磁极53中，将从第2定子铁芯基体51的内周面51a向径向内侧突出的部分作为第2定子侧基部53x，将向轴方向弯曲的顶端部分作为第2定子侧磁极部53y。从轴方向观看第2定子侧基部53x时的形状呈越往径向内侧去宽度越窄的梯形。从径向观看第2定子侧磁极部53y时的形状呈长方形。另外，从轴方向观看第2定子侧磁极部53y时的形状呈沿着以旋转轴1的中心轴线O为中心的圆周的圆弧形状。另外，各第2定子侧爪状磁极53的周向角度范围设定得比相邻的第2定子侧爪状磁极53之间的间隙的角度范围小。
并且，第2定子铁芯50和第1定子铁芯40使第1定子侧圆筒外壁42和第2定子侧圆筒外壁52抵接，并且从轴方向观看，以第2定子铁芯50的第2定子侧爪状磁极53的各自位于第1定子铁芯40的第1定子侧爪状磁极43之间的方式配置固定。此时，在第1及第2定子铁芯基体41、51、第1及第2定子侧圆筒外壁42、52、以及第1及第2定子侧爪状磁极43、53的内侧形成有截面为长方形的环状空间。第1定子铁芯40和第2定子铁芯50组装，使得在该空间中配置有线圈部60。在该组装状态下，第1定子侧爪状磁极43的顶端面与第2定子铁芯基体51的轴方向外侧面(第2定子铁芯基体51的与线圈部60相对的面的相反侧的面)变成同一平面，第2定子侧爪状磁极53的顶端面与第1定子铁芯基体41的轴方向外侧面(第1定子铁芯基体41的与线圈部60相对的面的相反侧的面)变成同一平面。
(线圈部60)
线圈部60包含环状绕组61和由覆盖环状绕组61的周围的树脂模塑构成的线圈绝缘层62。并且，线圈部60以与第1及第2定子铁芯基体41、51的内侧面、第1及第2定子侧圆筒外壁42、52的内侧面、以及第1及第2定子侧爪状磁极43、53的内侧面抵接的方式收容于由那些内侧面划定的环状空间中。
这样由第1及第2定子铁芯40、50和线圈部60构成的A相定子3a及B相定子3b各自成为所谓伦德尔型结构的定子。第1及第2定子铁芯40、50之间的环状绕组61将第1及第2定子侧爪状磁极43、53励磁为始终相互不同的磁极。A相定子3a及B相定子3b成为16极的所谓伦德尔型结构的定子。并且，A相定子3a及B相定子3b在轴方向上层叠而构成为2层2相的伦德尔型的定子3。
另外，在A相定子3a及B相定子3b的层叠结构中，A相定子3a和B相定子3b使各自的第2定子铁芯50彼此抵接地层叠。另外，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)，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)在顺时针方向上错开θ1(45度)电角地层叠。
由此，定子3的A相及B相定子3a、3b的错开方向和转子2的A相及B相转子2a、2b的错开方向成为反方向，分别各错开45度。定子3的A相及B相定子3a、3b和转子2的A相及B相转子2a、2b错开90度电角(电角θ1+|θ2|)。即，A相定子3a及A相转子2a和B相定子3b及B相转子2b的相对配置角度设定为90度电角。并且，对A相定子3a的线圈部60(环状绕组61)施加2相交流电源中的A相输入电压va，对B相定子3b的线圈部60(环状绕组61)施加2相交流电源中的B相输入电压vb。
接着，使用图4对如上述构成的2层2相的伦德尔型的电动机M的驱动控制態様进行说明。
如图4所示，作为控制部的驱动控制电路70具有A相驱动电路部71、B相驱动电路部72、以及驱动控制两驱动电路部71、72的控制电路73。
(A相驱动电路部71)
A相驱动电路部71由使用4个MOS晶体管Qa1、Qa2、Qa3、Qa4的全桥电路构成。4个MOS晶体管Qa1～Qa4隔着A相定子3a的环状绕组61(以下称为A相环状绕组61a)分为斜挂地连接的MOS晶体管Qa1、Qa4的组和MOS晶体管Qa2、Qa3的组。并且，通过使2个组的MOS晶体管Qa1、Qa4和MOS晶体管Qa2、Qa3交替地导通/截止，由供给到A相驱动电路部71的例如12伏特的直流电源G生成A相输入电压va并施加于A相环状绕组61a。
(B相驱动电路部72)
B相驱动电路部72同样由使用4个MOS晶体管Qb1、Qb2、Qb3、Qb4的全桥电路构成。4个MOS晶体管Qb1～Qb4隔着B相定子3b的环状绕组61(以下称为B相环状绕组61b)分为斜挂地连接的MOS晶体管Qb1、Qb4的组和MOS晶体管Qb2、Qb3的组。并且，通过使2个组的MOS晶体管Qb1、Qb4和MOS晶体管Qb2、Qb3交替地导通/截止，同样由直流电源G生成B相输入电压vb并施加于B相环状绕组61b。
(控制电路73)
控制电路73生成驱动信号Sa1～Sa4，驱动信号Sa1～Sa4分别输出到A相驱动电路部71的MOS晶体管Qa1～Qa4的栅极端子。即，控制电路73使MOS晶体管Qa1、Qa4的组和MOS晶体管Qa2、Qa3的组交替地导通/截止，生成用于控制A相环状绕组61a的通电的驱动信号Sa1～Sa4。
另外，控制电路73生成驱动信号Sb1～Sb4，驱动信号Sb1～Sb4分别输出到B相驱动电路部72的MOS晶体管Qb1～Qb4的栅极端子。即，控制电路73使MOS晶体管Qb1、Qb4的组和MOS晶体管Qb2、Qb3的组交替地导通/截止，生成用于控制B相环状绕组61b的通电的驱动信号Sb1～Sb4。
在此，在图5(a)中，表示对A相及B相环状绕组61a、61b施加的A相及B相输入电压va、vb的基本电压波形α。A相及B相输入电压va、vb的相位差在本实施方式中设定为90度。另外，A相及B相输入电压va、vb的基本电压波形α的正侧及负侧的各极性的通电宽度θw分别为180度。本发明人使相位从A相及B相输入电压va、vb的基本电压波形α向前进侧变化(相位角θd的设定)，另外，对伴随于此使通电宽度θw从180度变小时的电动机M的转矩、输出(转矩、转速)的变化进行讨论。
顺便说一下，图5(b)所示的电压波形是针对A相及B相输入电压va、vb的基本电压波形α仅设定前进侧的相位角θd的第1电压波形β。另外，图5(c)所示的电压波形是针对A相及B相输入电压va、vb的基本电压波形α设定前进侧的相位角θd并且伴随于此使通电宽度θw从180度减小的第2电压波形γ。通电宽度θw以将中央位置作为基准使上升沿及下降沿同等地变更的方式在其中央位置上变更为对称形状。
图6(a)及图6(b)表示相对于A相及B相输入电压va、vb的基本电压波形α的相位角θd及通电宽度θw的变化、与电动机M的输出及转矩的变化。
具体地，图6(a)将在相位角θd为0度(基本电压波形α)、12度、24度、36度、42度的各角度中，使通电宽度θw在120～180度的范围每隔10度地变化时的电动机M的输出变化(转矩、转速)作为坐标图。
从图6(a)可明确的是，将相位角θd设定为大于0度、将通电宽度θw设定为180度以下的情况下的输出值超出第1基准值X1，第1基准值X1是相位角θd为0度且通电宽度θw为180度时、即基本电压波形α时的输出值。
另外，在相位角θd为0度时，在通电宽度θw为140度附近处电动机M的输出变为最大值。在将此时的输出值设为第2基准值X2时，超出第2基准值X2的相位角θd及通电宽度θw的范围在相位角θd为12度时，通电宽度θw为125～165度。输出的最大值的通电宽度θw在150±5度附近。另外，在相位角θd为24度时，通电宽度θw为125～175度，输出超出第2基准值X2，输出的最大值在通电宽度θw为155±5度的附近。另外，在相位角θd为36度时，通电宽度θw为125～180度，输出超出第2基准值X2，输出的最大值的通电宽度θw为160±5度附近。另外，在相位角θd为42度时，通电宽度θw为130～180度，输出超出第2基准值X2，输出的最大值在通电宽度θw为160±5度的附近。至少在相位角θd为0度至42度的范围内，电动机M的输出的最大值较大。
由此，在进行A相及B相输入电压va、vb的相位角θd及通电宽度θw的设定时，如果将相对于基本电压波形α的前进侧的相位角θd设为大于0度、将通电宽度θw设为180度以下，则能实现电动机M的输出提高。进一步地，如果将相对于基本电压波形α的前进侧的相位角θd设为24～42度、将通电宽度θw设为150～170度，则能更可靠地实现电动机M的输出提高。
图6(b)将在相位角θd为相位角θd为0度(基本电压波形α)、12度、24度、36度、42度的各角度中，使通电宽度θw在120～180度的范围每隔10度地变化时的电动机M的转矩变化作为坐标图。
从图6(b)可明确的是，将相位角θd设定为大于0度、将通电宽度θw设定为180度以下的情况下的转矩超出基准值Y，基准值Y是相位角θd为0度且通电宽度θw为180度时、即基本电压波形α时的转矩。
另外，在相位角θd为0度时，当使通电宽度θw从180度减小到120度时，电动机M的转矩逐渐变大。换言之，在相位角θd为0度的情况下，当使通电宽度θw从120度增大到180度时，电动机M的转矩逐渐变小。当将相位角θd为0度时的转矩的变化设为基准曲线Z时，超出该基准曲线Z的相位角θd及通电宽度θw的范围在相位角θd为12度时，通电宽度θw为135～180度。另外，在相位角θd为24度时，通电宽度θw为145～180度，转矩超出基准曲线Z。另外，在相位角θd为36度时，通电宽度θw为155～180度，转矩超出基准曲线Z。另外，在相位角θd为42度时，通电宽度θw为160～180度，转矩超出基准曲线Z。
另外，如上所述，在将相位角θd设定为0度以外的12度、24度、36度、42度的情况下，更可靠地超出基准曲线Z的通电宽度θw为160～180度。进一步地，相位角θd为42度时的转矩在整体上低于相位角θd为36度时的转矩，因此在不包含42度地设定相位角θd的情况下，更可靠地超出基准曲线Z的通电宽度θw为155～180度。
由此，在进行A相及B相输入电压va、vb的相位角θd及通电宽度θw的设定时，如果将相对于基本电压波形α的前进侧的相位角θd设为大于0度、将通电宽度θw设为180度以下，则能实现电动机M的转矩提高。进一步地，如果将相对于基本电压波形α的前进侧的相位角θd设为0～42度(不含0)、将通电宽度θw设为160～180度，则能更可靠地实现电动机M的转矩提高。另外，如果将除42度之外的相位角θd设为0～36度(不含0)、将通电宽度θw设为155～180度，则能更可靠地实现电动机M的转矩提高。
进一步地，为了考虑图6(a)及图6(b)两特性实现高输出及高转矩并存，优选将相位角θd设定为24～36度、将通电宽度θw设定为155～170度。
在将相位角θd设定为0度、将通电宽度θw设定为180度(基本电压波形α)的情况下，电流的下降相对于在电动机M的线圈部60中产生的感应电压延迟，由此存在感应电压的符号和电流的符号变为反向的期间，产生负转矩。另一方面，在将通电宽度θw设定为155～170度的情况下，在切换第1及第2定子侧爪状磁极43、53的极性时设置有无通电区间，在该区间，电流的下降完成。由此，感应电压的符号和电流的符号变成反向的期间变短，可抑制负转矩的产生。另外，通过将通电宽度θw设定为155～170度，能仅在转子2及定子3之间的磁引力有效的范围内进行通电。进一步地，在将前进侧的相位角θd设定为24～36度的情况下，电流的上升提前，可抑制由于电流的下降延迟导致的负转矩的产生。
通过这样将通电宽度θw及相位角θd设定为合适的数值，可抑制负转矩的产生，关系到电动机M的输出及转矩的提高。并且，在本实施方式中，进行上述范围内的相位角θd及通电宽度θw的A相及B相输入电压va、vb的生成，并进行电动机M的旋转驱动。
接着，记载第1实施方式的特征上的优点。
(1)对A相及B相环状绕组61a、61b施加A相及B相输入电压va、vb。如果针对A相及B相输入电压va、vb各自的基本电压波形α将前进侧的相位角θd设定为大于0度、将通电宽度θw设定为180度以下(参照图6(a)(b))，能实现电动机M的输出提高及转矩提高。
(2)对A相及B相环状绕组61a、61b施加A相及B相输入电压va、vb。如果针对A相及B相输入电压va、vb各自的基本电压波形α将前进侧的相位角θd设定为24～42度、将通电宽度θw设定为150～170度(参照图6(a))，则能更可靠地实现电动机M的输出提高。
(3)如果针对A相及B相输入电压va、vb各自的基本电压波形α将前进侧的相位角θd设定为0～36度(不含0)、将通电宽度θw设定为155～180度(参照图6(b))，则能更可靠地实现电动机M的转矩提高。
(4)如果针对A相及B相输入电压va、vb各自的基本电压波形α将前进侧的相位角θd设定为24～36度、将通电宽度θw设定为155～170度(参照图6(a)(b))，则能实现电动机M的输出提高和转矩提高的并存。
此外，第1实施方式也可以按如下变更。
·A相及B相输入电压va、vb的前进侧的相位角θd及通电宽度θw的设定组合可以在实现电动机M的输出提高、转矩提高的范围内适当变更。
·电动机M的转子2及定子3的构成是一例，也可以适当变更。
·在第1实施方式中，定子铁芯40、50及转子铁芯10、20均由电磁钢板制作，但是也可以取代电磁钢板，而使用通过压缩成形所成形的圧粉磁心材料。例如，将铁粉等磁性粉末和树脂等绝缘物混合的混合物用模具加热冲压成形，从而制作定子铁芯40、50及转子铁芯10、20。在该情况下，定子铁芯40、50及转子铁芯10、20的设计的自由度变高，制造工艺变得非常简单。另外，通过调整磁性粉末和绝缘物的分配量，能容易调整涡电流的抑制量。
以下对本发明的第2实施方式进行说明。
如图7所示，本实施方式的电动机110是无刷电动机，具备壳体111和收纳于壳体111中的定子112及转子113。
壳体111由呈有底筒状的一对外壳(第1外壳及第2外壳)114a、114b构成。各外壳114a、114b呈相互大致相同的形状，具有：圆盘状的底部115；从底部115的外周缘延伸的圆筒状的侧壁部116；以及从侧壁部116中的与底部115相反侧的端部(开口侧端部)向径向外侧延伸的凸缘部117。此外，凸缘部117呈与电动机110的轴方向正交的平板状。另外，底部115及侧壁部构成各外壳114a、114b的外壳主体部。各外壳114a、114b通过在那些凸缘部117彼此在轴方向抵接的状态下利用螺钉118固定而构成壳体111。此外，在各外壳114a、114b的底部115的中心部设置有轴承119a，轴承119a轴支承转子113的旋转轴119。
[转子的构成]
转子113具备旋转轴119和构成为能与旋转轴119一体旋转的A相转子部120a及B相转子部120b。A相转子部120a及B相转子部120b在轴方向上并列设置。另外，A相转子部120a及B相转子部120b均是伦德尔型结构，具有相互相同的构成、相同的形状。另外，A相转子部120a及B相转子部120b分别呈以旋转轴119的轴线L为中心的圆环状。
如图8所示，A相转子部120a及B相转子部120b各自具备：呈相互相同的形状的一对转子铁芯(第1转子铁芯121及第2转子铁芯122)；以及配置于该一对转子铁芯121、122之间的励磁磁铁123。
各转子铁芯121、122具有：呈圆环板状的铁芯基体124；以及从该铁芯基体124的外周缘向径向外侧伸出的多个(在本实施方式中为4个)爪状磁极125。爪状磁极125呈相互相同的形状，由从铁芯基体124的外周缘向径向外侧延伸的径向伸出部125a、和从该径向伸出部125a的顶端部(径向外侧端部)向轴方向延伸的磁极部125b构成。爪状磁极125在周向上等间隔(90度间隔)地设置。
上述构成的第1及第2转子铁芯121、122以那些爪状磁极125(磁极部125b)在轴方向上相互朝向相反方向的方式组装。另外，在该组装状态下，第1转子铁芯121的磁极部125b和第2转子铁芯122的磁极部125b在周向上等间隔地交替配置。
另外，在该组装状态下，在第1及第2转子铁芯121、122的轴方向之间夹设有励磁磁铁123。励磁磁铁123例如是由铁氧体烧结磁铁构成的圆环板状的永久磁铁。励磁磁铁123在轴方向上配置于第1及第2转子铁芯121、122的一对铁芯基体124之间。该励磁磁铁123以第1转子铁芯121成为N极、第2转子铁芯122成为S极的方式在轴方向被磁化。因此，通过该励磁磁铁123，如图8所示，第1转子铁芯121的爪状磁极125作为N极发挥作用，第2转子铁芯122的爪状磁极125作为S极发挥作用。
这样，由第1及第2转子铁芯121、122、以及励磁磁铁123构成的A相转子部120a及B相转子部120b构成为使用励磁磁铁123的所谓伦德尔型结构。并且，A相转子部120a及B相转子部120b在周向上交替地配置有成为N极的第1转子铁芯121的爪状磁极125和成为S极的第2转子铁芯122的爪状磁极125，磁极数构成为8极(极对数为4)。
如上述构成的A相转子部120a及B相转子部120b在轴方向上并列设置，构成2相的伦德尔型的转子113。
在此，B相转子部120b相对于A相转子部120a的配置角度构成为，从轴方向的A相侧观看，在顺时针方向错开规定角度。即，构成为，相对于A相转子部120a的爪状磁极125，B相转子部120b的爪状磁极125在顺时针方向错开规定角度。此外，该B相转子部120b向顺时针方向的错开角度设定为例如45度电角(机械角为11.25度)。
[定子的构成]
如图7所示，定子112具备在轴方向上并列设置在壳体111内的A相定子部130a及B相定子部130b。A相定子部130a及B相定子部130b均为伦德尔型结构，具有相互相同的构成、相同的形状。另外，A相定子部130a及B相定子部130b分别呈以旋转轴119的轴线L为中心的圆环状。并且，A相定子部130a及B相定子部130b分别配置于A相转子部120a及B相转子部120b的外周侧。
如图8所示，A相定子部130a及B相定子部130b各自具备：呈相互相同的形状的一对定子铁芯(第1定子铁芯131及第2定子铁芯132)；以及配置于该一对定子铁芯131、132之间的绕组133。
各定子铁芯131、132具有外周壁部134，外周壁部134呈以轴线L为中心的圆筒状。在外周壁部134的轴方向一端部遍及该外周壁部134的全周形成有内侧伸出部134a，内侧伸出部134a弯曲形成为大致直角地向径向内侧伸出。
另外，各定子铁芯131、132具有从内侧伸出部134a向径向内侧伸出的多个(在本实施方式中为4个)爪状磁极135。各爪状磁极135相互呈相同形状，由从内侧伸出部134a的内周缘向径向内侧延伸的径向伸出部135a和从该径向伸出部135a的顶端部(径向外侧端部)在轴方向延伸的磁极部135b构成。各爪状磁极135在周向上等间隔(90度间隔)地设置。
上述构成的第1及第2定子铁芯131、132以那些爪状磁极135(磁极部135b)在轴方向上相互朝向相反方向的方式组装。另外，在该组装状态下，第1定子铁芯131的磁极部135b和第2转子铁芯122的磁极部135b在周向上等间隔地交替配置。
另外，在该组装状态下，在第1及第2定子铁芯131、132的轴方向之间夹设有绕组133。绕组133呈沿着定子112的周向的圆环状。另外，绕组133在轴方向上配置于第1及第2定子铁芯131、132的径向伸出部135a之间，在径向上配置于各外周壁部134与第1及第2定子铁芯131、132的磁极部135b之间。该绕组133由于通电而将第1定子铁芯131的爪状磁极135和第2定子铁芯132的爪状磁极135励磁为相互不同的磁极。
此外，在说明便利的基础上，在附图中省略绕组133的引出端子。另外，与此相应地，在附图中省略用于将第1及第2定子铁芯131、132的外周壁部134或壳体111上形成的引出端子导出到外部的切口或槽。
这样，由第1及第2定子铁芯131、132、以及绕组133构成的A相定子部130a及B相定子部130b构成为所谓伦德尔型结构。更详细地，A相定子部130a及B相定子部130b构成为通过绕组133的励磁将第1定子铁芯131的爪状磁极135和第2定子铁芯132的爪状磁极135励磁为始终相互不同的磁极的8极的伦德尔型结构。
如上述构成的A相定子部130a及B相定子部130b以在轴方向上隔着间隙相对的方式并列设置由A相定子部130a的第2定子铁芯132和B相定子部130b的第1定子铁芯131，构成2相的伦德尔型的定子112。
在此，B相定子部130b相对于A相定子部130a的配置角度构成为从轴方向的A相侧观看在逆时针方向错开规定角度。即，构成为，相对于A相定子部130a的爪状磁极135，B相定子部130b的爪状磁极135在逆时针方向错开规定角度。此外，该B相定子部130b向逆时针方向的错开角度设定为例如45度电角(机械角为11.25度)。
接着，对由A相定子部130a及B相定子部130b构成的定子112和壳体111的关系进行说明。
如图7及图9所示，A相定子部130a固定于构成壳体111的一方的外壳114a，由该定子部130a和外壳114a构成第1定子单元140a。另外，同样，B相定子部130b固定于构成壳体111的另一方的外壳114b，由该定子部130b和外壳114b构成第2定子单元140b。此外，以下将固定有A相定子部130a的外壳114a设为A相侧外壳114a、将固定有B相定子部130b的外壳114b设为B相侧外壳114b进行说明。
如图7所示，在第1定子单元140a中，在A相侧外壳114a上形成有从该外壳114a的侧壁部116向内周侧凸出的抵接部141a。抵接部141a相对于A相定子部130a中的第1定子铁芯131的内侧伸出部134a和径向伸出部135a(爪状磁极135)在轴方向上抵接。由此，A相定子部130a相对于A相侧外壳114a在轴方向上定位。
另外，这样在轴方向上定位的A相定子部130a位于比作为A相侧外壳114a中的与B相侧外壳114b的抵接面的凸缘部117的轴方向端面117a靠外壳内部侧(A相侧外壳114a的靠近底部115)。更详细地，A相定子部130a中的靠近B相定子部130b的轴方向端面、即第2定子铁芯132的内侧伸出部134a和径向伸出部135a(爪状磁极135)位于比A相侧外壳114a的凸缘部117的轴方向端面117a靠外壳内部侧(参照图9)。
在第2定子单元140b中也同样，在B相侧外壳114b上形成有从该外壳114b的侧壁部116向内周侧凸出的抵接部141b。抵接部141b相对于B相定子部130b中的第2定子铁芯132的内侧伸出部134a和径向伸出部135a(爪状磁极135)在轴方向上抵接。由此，B相定子部130b相对于B相侧外壳114b在轴方向上定位。
另外，这样在轴方向上定位的B相定子部130b位于比作为B相侧外壳114b中的与A相侧外壳114a的抵接面的凸缘部117的轴方向端面117b靠外壳内部侧(B相侧外壳114b的靠近底部115)。更详细地，B相定子部130b中的靠近A相定子部130a的轴方向端面、即第1定子铁芯131的内侧伸出部134a和径向伸出部135a(爪状磁极135)位于比B相侧外壳114b的凸缘部117的轴方向端面117b靠外壳内部侧(参照图9)。
根据如上的第1及第2定子单元140a、140b中的各定子部130a、130b的配置，在将第1及第2定子单元140a、140b(外壳114a、114b)相互组装的状态下，在A相定子部130a与B相定子部130b的轴方向之间形成有空隙部K(参照图7)。
固定有A相定子部130a的A相侧外壳114a和固定有B相定子部130b的B相侧外壳114b在相互的凸缘部117在轴方向上抵接的状态下利用螺钉118固定。螺钉118在螺钉插通孔117c、117d中插通，螺钉插通孔117c、117d在轴方向上在各外壳114a、114b的凸缘部117中贯通形成。
在此，如图9及图10所示，B相侧外壳114b的螺钉插通孔117d是圆形的孔。另一方面，A相侧外壳114a的螺钉插通孔117c是沿着电动机周向延伸的长孔。由此，能在将螺钉118在各螺钉插通孔117c、117d中插通的状态下使A相侧外壳114a相对于B相侧外壳114b相对旋转。因此，能调整各外壳114a、114b的周向的位置，进而，能调整定子部130a、130b彼此的周向的相对位置。并且，在调整该位置后，用螺钉118将凸缘部117彼此拧紧固定。
接着，对第2实施方式的作用进行说明。
当分别对A相定子部130a的绕组133供给A相驱动电流、对B相定子部130b的绕组133供给B相驱动电流时，在定子112中产生旋转磁场，包含旋转轴119的转子113被旋转驱动。此外，A相驱动电流及B相驱动电流是交流电流，相互的相位差设定为例如90度。
接着记载第2实施方式的特征上的优点。
(5)电动机110的壳体111是固定有A相定子部130a的A相侧外壳114a和固定有B相定子部130b的B相侧外壳114b相互组装而构成的。并且，在外壳114a、114b相互组装的状态下，在A相定子部130a及B相定子部130b的轴方向之间设置有空隙部K。
根据该构成，准备在A相侧外壳114a上已固定A相定子部130a的第1定子单元140a和在B相侧外壳114b上已固定B相定子部130b的第2定子单元140b，仅仅将那些第1及第2定子单元140a、140b彼此(外壳114a、114b彼此)组装，就能在A相定子部130a及B相定子部130b的轴方向之间设置空隙部K(间隙)。由此，因为不需要用于在定子部130a、130b的轴方向之间设置间隙的间隔物等特殊的部件，所以能抑制部件个数的增加，并且能利用定子部130a、130b之间的空隙部K抑制定子部130a、130b彼此的磁干扰，其结果是，能有助于电动机特性的提高。
(6)外壳114a、114b分别具备收容有定子部130a、130b的外壳主体部(底部115及侧壁部116)和从该外壳主体部的开口径向延伸的凸缘部117，该凸缘部117彼此用螺钉118固定。因此，能容易将各外壳114a、114b固定。
(7)在A相侧外壳114a的凸缘部117形成有螺钉插通孔117c，螺钉插通孔117c是螺钉118插通的孔，且是在周向上延伸的长孔。因此，能在使各外壳114a、114b的凸缘部117彼此抵接并在螺钉插通孔117c、117d中插通螺钉118的状态下调整各外壳114a、114b的周向的位置(即，各定子部130a、130b的周向的位置)，由此，成为有利于得到期望的电动机特性的构成。
(8)在外壳114a、114b上分别设置有作为将收容的定子部130a、130b在轴方向上定位的定位部的抵接部141a、141b，因此能可靠地确保各定子部130a、130b的轴方向之间的空隙部K。
此外，第2实施方式也可以按如下变更。
·也可以使外壳114a、114b彼此在周向上卡止而进行该外壳114a、114b的周向上的定位。
例如，如图11所示，也可以设为如下构成：在各外壳114a、114b的侧壁部116的开口侧端部形成向轴方向的凹凸，使A相侧外壳114a的凸部151a与B相侧外壳114b的凹部152b嵌合，使B相侧外壳114b的凸部151b与A相侧外壳114a的凹部152a嵌合。根据该构成，通过凸部151a、151b和凹部152a、152b的嵌合，外壳114a、114b彼此在周向上卡止，由此，能将外壳114a、114b在周向上定位。在该情况下，期望定子部130a、130b分别相对于对应的外壳114a、114b在周向上定位，由此能进行定子部130a、130b彼此的周向上的相对的定位。
此外，在图11所示的构成中，将第2实施方式中的各外壳114a、114b的凸缘部117省略，但是与有无凸缘部无关。另外，在各外壳114a、114b设置有凸缘部的情况下，也可以将凸部151a、151b及凹部152a、152b设置于凸缘部。另外，在图11所示的构成中，在各外壳114a、114b设置有凸部151a、151b及凹部152a、152b，但是不限于此，也可以仅在外壳114a、114b的一方设置凸部，仅在另一方设置凹部。
·在第2实施方式中，将A相侧外壳114a的螺钉插通孔117c设为在周向上延伸的长孔，但是也可以将B相侧外壳114b的螺钉插通孔117d设为长孔，另外，也可以将螺钉插通孔117c、117d两者设为长孔。
·在第2实施方式中，通过螺钉118的拧紧将外壳114a、114b彼此固定，但是并不特别限定于此，也可以通过螺钉以外的固定结构将各外壳114a、114b固定。
·转子113的极数(爪状磁极的个数)及定子112的极数(爪状磁极的个数)并不限定于第2实施方式，也可以根据构成适当变更。
·各外壳114a、114b的形状等构成并不限定于第2实施方式，也可以根据构成适当变更。
·在第2实施方式中，转子113由形成伦德尔型结构的转子部120a、120b构成，但是除此之外，本发明也可以使用例如SPM型或IPM型的转子。
以下按照图12～图16说明本发明的第3实施方式。
如图12所示，本实施方式的电动机201具备环状的定子202和配置于定子202的内侧、能旋转地支撑的转子203。
如图13所示，定子202均包含伦德尔型结构的A相定子部202a及B相定子部202b。A相定子部202a及B相定子部202b在轴方向上并列设置(层叠)。另外，转子203均包含表面磁铁型的A相转子部203a及B相转子部203b。A相转子部203a及B相转子部203b在轴方向上并列设置(层叠)。
构成定子202的A相定子部202a及B相定子部202b是相同的构成，分别具有第1定子铁芯204、第2定子铁芯205以及绕组206。第1定子铁芯204具有外壁环状部204a和第1爪状磁极204b，该第1爪状磁极204b具有从外壁环状部204a的轴方向端部向径向内侧延伸的径向伸出部204c和从该径向伸出部204c的顶端向轴方向延伸的磁极部204d。另外，第2定子铁芯205具有外壁环状部205a和第2爪状磁极205b，该第2爪状磁极205b具有从外壁环状部205a的轴方向端部向径向内侧延伸的径向伸出部205c和从该径向伸出部205c的顶端向轴方向延伸的磁极部205d。
并且，第1定子铁芯204和第2定子铁芯205在周向上交替地配置有第1爪状磁极204b和第2爪状磁极205b，并且以由相互的径向伸出部204c、205c在轴方向上夹着绕组206的方式组装。由此，在周向上形成12个磁极部204d、205d。此外，如上述构成的A相定子部202a及B相定子部202b在本实施方式中以相互的第2定子铁芯205面对的(相对的)方式在轴方向上并列设置，并且下段(图13中的下段)的B相定子部202b相对于上段的A相定子部202a以电角45°在逆时针方向上错开地并列设置。
另外，如图14所示，在本实施方式中，各绕组206的端部206a向第1及第2定子铁芯204、205的径向外侧引出，与电动机201的未图示的壳体的盖上所设置的驱动电路基板207的连接端子208电连接。
如图15所示，本实施方式的驱动电路基板207从平面正交方向观看形成为具有凹部207a的大致C字状，连接端子208从平面正交方向观看以从凹部207a的底部突出并且收纳于凹部207a内的方式设置。
另外，如图16所示，本实施方式的连接端子208从平面正交方向观看在其宽度方向两侧具有多个槽208a，绕组206的端部206a以嵌入槽208a的方式(螺旋状)缠绕于连接端子208。通过绕组206中缠绕的部位的被膜被除去，从而绕组206与连接端子208电连接。
如图13及图14所示，构成转子203的A相转子部203a及B相转子部203b是相同的构成，分别具有圆盘状的转子铁芯211和固定于该转子铁芯211的外周且与所述磁极部204d、205d在径向相对的环状的永久磁铁212。该永久磁铁212以在周向上交替地具有12个磁极(N极和S极)的方式被磁化。在各转子铁芯211的中心孔压入旋转轴213，该旋转轴213能旋转地支撑于未图示的壳体。此外，如上述构成的A相转子部203a及B相转子部203b在本实施方式中，下段(图13中的下段)的B相转子部203b相对于上段的A相转子部203a在顺时针方向错开45°电角地并列设置。
在此，本实施方式的电动机201具备设置于转子203中的永久磁铁212彼此的轴方向之间、作为用于检测永久磁铁212的磁通的传感器的A相用传感器221及B相用传感器222。
详细地，如图14所示，首先转子203的A相转子部203a和B相转子部203b的转子铁芯211彼此在轴方向夹着圆盘状的转子间隔物构件223a并列设置。由此，A相转子部203a的永久磁铁212和B相转子部203b的永久磁铁212以在轴方向具有间隙的方式并列设置。
另外，在定子202中，在A相定子部202a与B相定子部202b的轴方向之间以在轴方向上被一对圆盘状的定子间隔物构件223b夹着的方式夹设有基板224。并且，基板224具有向径向内侧延伸到所述永久磁铁212彼此之间(间隙)的内延部224a，在该内延部224a的顶端部设置有A相用传感器221及B相用传感器222。此外，A相用传感器221及B相用传感器222在本实施方式中是霍尔IC，A相用传感器221是用于检测A相转子部203a的永久磁铁212的磁通的传感器，B相用传感器222是用于检测B相转子部203b的永久磁铁212的磁通的传感器。
另外，如图13所示，A相用传感器221设置于与该A相用传感器221检测的永久磁铁212对应的A相定子部202a中的在周向上相邻的磁极部204d、205d彼此的周向之间的角度范围θα内。在本实施方式中，A相用传感器221设置于磁极部204d、205d彼此的周向之间的中心位置。另外，B相用传感器222设置于与检测的永久磁铁212对应的B相定子部202b中的在周向上相邻的磁极部204d、205d彼此的周向之间的角度范围内。在本实施方式中，B相用传感器222设置于磁极部204d、205d彼此的周向之间的中心位置。并且，A相用传感器221及B相用传感器222利用从基板224延伸的未图示的信号线与所述驱动电路基板207电连接。
接着，对如上述构成的第3实施方式的电动机201的作用进行说明。
当从驱动电路基板207的驱动电路对绕组206供给驱动电流时，在定子202(A相定子部202a及B相定子部202b)中产生旋转磁场，转子203(A相转子部203a及B相转子部203b)被旋转驱动。此时，由A相用传感器221及B相用传感器222检测出各永久磁铁212的磁通，基于该磁通的检测信号从驱动电路对各绕组206供给在最佳的定时切换的驱动电流。由此，良好地产生旋转磁场，转子203良好地被旋转驱动。
接着，以下记载第3实施方式的特征上的优点。
(9)用于检测A相转子部203a及B相转子部203b的永久磁铁212的磁通的A相用传感器221及B相用传感器222设置于永久磁铁212彼此的轴方向之间。由此，例如与传感器以与转子203的轴方向端部相对的方式设置的情况相比，难以受到来自定子202的磁通的影响，能精度良好地(以接近于正弦波的形式)检测出永久磁铁212的磁通。由此，能容易且精度良好地检测出例如转子203(A相转子部203a及B相转子部203b)的旋转角度，进而能使转子203良好地旋转驱动。
(10)A相用传感器221设置于与检测的永久磁铁212对应的A相定子部202a中的在周向上相邻的磁极部204d、205d彼此的周向之间的角度范围θα内。另外，B相用传感器222设置于与检测的永久磁铁212对应的B相定子部202b中的在周向上相邻的磁极部204d、205d彼此的周向之间的角度范围内。因此，A相用传感器221及B相用传感器222更难以受到来自定子202(A相定子部202a及B相定子部202b)的磁极部204d、205d的磁通的影响，能更加精度良好地检测永久磁铁212的磁通。
(11)A相用传感器221及B相用传感器222设置于A相定子部202a与B相定子部202b的轴方向之间夹设的基板224上，因此能容易地设置A相用传感器221及B相用传感器222。
(12)绕组206的端部206a是(螺旋状)缠绕于连接端子208并与该连接端子208电连接的构成，因此能容易且牢固地将绕组206的端部206a连接到连接端子208。另外，连接端子208具有槽208a，绕组206的端部206a以嵌入槽208a的方式(螺旋状)缠绕于连接端子208，因此能更容易且牢固地将绕组206的端部206a连接到连接端子208。另外，驱动电路基板207从其平面正交方向观看形成为具有凹部207a的大致C字状，连接端子208从平面正交方向观看以从凹部207a的底部突出并收容于凹部207a内的方式设置。因此，与例如连接端子208从驱动电路基板207的平面上突出的构成相比，能实现驱动电路基板207的薄型化。
第3实施方式也可以按如下变更。
·在上述实施方式中，A相用传感器221设置在与检测的永久磁铁212对应的A相定子部202a中的在周向上相邻的磁极部204d、205d彼此的周向之间的角度范围θα内，但是不限于此，也可以设置在所述角度范围θα外。另外，在B相用传感器222中也同样，也可以在磁极部204d、205d彼此的周向之间的角度范围外设置B相用传感器222。
·在上述实施方式中，A相用传感器221及B相用传感器222设置在A相定子部202a与B相定子部202b的轴方向之间所夹设的基板224上，但是如果能在永久磁铁212彼此的轴方向之间设置A相用传感器221及B相用传感器222，则也可以变更为其它构成。
·在上述实施方式中，设置有驱动电路的驱动电路基板207与设置有A相用传感器221及B相用传感器222的基板224分开设置，但是不限于此，例如，也可以在所述基板224上设置驱动电路。这样的话，不需要驱动电路基板207，能减少基板的数量。另外，因为基板224夹设在A相定子部202a与B相定子部202b的轴方向之间，所以能将基板224配置于各个绕组206的两者的附近，基板224和各绕组206的连接变得容易。
·在上述实施方式中，虽然没有特别提及，但是A相用传感器221及B相用传感器222也可以以其检测面与周向正交的方式设置。这样的话，能精度良好地检测永久磁铁212的磁通。另外，当然A相用传感器221及B相用传感器222也可以以其检测面与轴方向正交的方式设置。
·上述实施方式的连接端子208的形状、构成也可以变更。
例如，也可以为，如图17所示，从与连接端子208的平面正交的方向观看，在连接端子208的宽度方向两侧具有多个槽231a，将连接端子208变更为越朝向顶端则宽度越宽的连接端子231。
另外，例如，也可以将连接端子208变更为图18所示的构成。在该构成中，一对连接端子233夹着绝缘构件232(用粗线图示)。在一对连接端子233上交替地缠绕有绕组206的多个端部206a(例如，A相定子部202a的绕组206的开始缠绕的端部206a和结束缠绕的端部206a)。为了端部206a各自仅与应连接的连接端子233电连接，仅与应连接的连接端子233对应的端部206a的部位的被膜被除去。
·在上述实施方式中，设为沿着驱动电路基板207的平面设置有连接端子208的构成，但是也可以用不同的构成将绕组206的端部206a连接到驱动电路基板。
例如，也可以如图19所示那样变更。在该例中，沿着电动机201的轴方向延伸的多个连接端子241～244以收纳于定子202的外周与未图示的壳体之间的方式呈圆弧状并列设置，在各连接端子241～244的周向之间夹设有绝缘构件245(用粗线图示)。并且，通过使连接端子241～244的长度不同，从而连接端子241～244的周向端面分别以露出的方式设置，在该露出面连接有绕组246的端部246a。并且，连接端子241～244的各轴方向上端部与上方的驱动电路基板247电连接。此外，该例(参照图19)示出如下例子：是具有3个(3相)定子部的电动机的例子，各相的绕组246的一方的端部246a与成为中性点的连接端子241连接，各相的绕组246的另一方的端部246a分别连接到与各自的相对应的连接端子242～244。
·上述的实施方式以及各变形例也可以适当组合。

Claims (15)

1.一种电动机，具备2层转子、2层定子以及控制部，
所述2层转子包含相互层叠的A相用转子和B相用转子，
所述A相用转子包含分别具有等角度间隔配置的多个爪状磁极的一对转子铁芯和配置于该一对转子铁芯之间的励磁磁铁，
所述B相用转子包含分别具有等角度间隔配置的多个爪状磁极的一对转子铁芯和配置于该一对转子铁芯之间的励磁磁铁，
所述2层定子包含相互层叠的A相用定子和B相用定子，
所述A相用定子包含分别具有等角度间隔配置的多个爪状磁极的一对定子铁芯和配置于该一对定子铁芯之间的A相用绕组，
所述B相用定子包含分别具有等角度间隔配置的多个爪状磁极的一对定子铁芯和配置于该一对定子铁芯之间的B相用绕组，
所述控制部控制对所述A相用绕组施加的A相输入电压及对所述B相用绕组施加的B相输入电压，
所述A相用定子及所述A相用转子与所述B相用定子及所述B相用转子的相对配置角度设定为90度电角，
所述控制部针对所述A相输入电压及所述B相输入电压的基本电压波形分别赋予前进侧的相位角，将通电宽度设定为180度以下。
2.一种电动机的控制方法，所述电动机包含2层转子和2层定子，
所述2层转子包含相互层叠的A相用转子和B相用转子，
所述A相用转子包含分别具有等角度间隔配置的多个爪状磁极的一对转子铁芯和配置于该一对转子铁芯之间的励磁磁铁，
所述B相用转子包含分别具有等角度间隔配置的多个爪状磁极的一对转子铁芯和配置于该一对转子铁芯之间的励磁磁铁，
所述2层定子包含相互层叠的A相用定子和B相用定子，
所述A相用定子包含分别具有等角度间隔配置的多个爪状磁极的一对定子铁芯和配置于该一对定子铁芯之间的A相用绕组，
所述B相用定子包含分别具有等角度间隔配置的多个爪状磁极的一对定子铁芯和配置于该一对定子铁芯之间的B相用绕组，
所述A相用定子及所述A相用转子和所述B相用定子及所述B相用转子的相对配置角度设定为90度电角，
所述电动机的控制方法具备：
对所述A相用绕组施加A相输入电压；
对所述B相用绕组施加B相输入电压；以及
针对所述A相输入电压及所述B相输入电压的基本电压波形分别设定24～42度的前进侧的相位角，并且分别设定150～170度的通电宽度。
3.一种电动机的控制方法，所述电动机包含2层转子和2层定子，
所述2层转子包含相互层叠的A相用转子和B相用转子，
所述A相用转子包含分别具有等角度间隔配置的多个爪状磁极的一对转子铁芯和配置于该一对转子铁芯之间的励磁磁铁，
所述B相用转子包含分别具有等角度间隔配置的多个爪状磁极的一对转子铁芯和配置于该一对转子铁芯之间的励磁磁铁，
所述2层定子包含相互层叠的A相用定子和B相用定子，
所述A相用定子包含分别具有等角度间隔配置的多个爪状磁极的一对定子铁芯和配置于该一对定子铁芯之间的A相用绕组，
所述B相用定子包含分别具有等角度间隔配置的多个爪状磁极的一对定子铁芯和配置于该一对定子铁芯之间的B相用绕组，
所述A相用定子及所述A相用转子和所述B相用定子及所述B相用转子的相对配置角度设定为90度电角，
所述电动机的控制方法具备：
对所述A相用绕组施加A相输入电压；
对所述B相用绕组施加B相输入电压；
针对所述A相输入电压及所述B相输入电压的基本电压波形分别设定0～36度(不含0)的前进侧的相位角，并且分别设定155～180度的通电宽度。
4.一种电动机的控制方法，所述电动机包含2层转子和2层定子，
所述2层转子包含相互层叠的A相用转子和B相用转子的2层转子，
所述A相用转子包含分别具有等角度间隔配置的多个爪状磁极的一对转子铁芯和配置于该一对转子铁芯之间的励磁磁铁，
所述B相用转子包含分别具有等角度间隔配置的多个爪状磁极的一对转子铁芯和配置于该一对转子铁芯之间的励磁磁铁，
所述2层定子包含相互层叠的A相用定子和B相用定子，
所述A相用定子包含分别具有等角度间隔配置的多个爪状磁极的一对定子铁芯和配置于该一对定子铁芯之间的A相用绕组，
所述B相用定子包含分别具有等角度间隔配置的多个爪状磁极的一对定子铁芯和配置于该一对定子铁芯之间的B相用绕组，
所述A相用定子及所述A相用转子和所述B相用定子及所述B相用转子的相对配置角度设定为90度电角，
所述电动机的控制方法具备：
对所述A相用绕组施加A相输入电压；
对所述B相用绕组施加B相输入电压；以及
针对所述A相输入电压及所述B相输入电压的基本电压波形分别设定24～36度的前进侧的相位角，并且分别设定155～170度的通电宽度。
5.一种电动机的控制装置，其构成为，生成由权利要求2至权利要求4中的任一项所述的电动机的控制方法所设定的所述A相输入电压及所述B相输入电压来进行所述电动机的控制。
6.一种电动机，具备定子、转子以及收容该定子和转子的壳体，所述定子包含在轴方向排列的2个定子部，所述定子部各自包含：
一对定子铁芯，其分别具有沿着周向配置的多个爪状磁极；以及
绕组，其位于该一对定子铁芯的轴方向之间，
所述转子包含在轴方向排列的2个转子部，
所述转子部各自包含：
一对转子芯，其分别具有沿着周向配置的多个爪状磁极；以及
励磁磁铁，其位于所述一对转子芯的轴方向之间，
所述壳体包含相互组装的第1外壳和第2外壳，
在所述第1外壳上固定有一方的所述定子部，
在所述第2外壳上固定有另一方的所述定子部，
在所述第1外壳及第2外壳相互组装的状态下，在所述2个定子部的轴方向之间设置有空隙部。
7.根据权利要求6所述的电动机，
所述第1外壳及第2外壳各自包含：收容有所述定子部的外壳主体部；以及从该外壳主体部的开口向径向延伸的凸缘部，
所述第1外壳的凸缘部和所述第2外壳的凸缘部用螺钉固定。
8.根据权利要求7所述的电动机，
在所述第1外壳及第2外壳中的至少一方的所述凸缘部形成有所述螺钉插通的孔，
该孔是沿着周向延伸的长孔。
9.根据权利要求6所述的电动机，
所述第1外壳具有向轴方向突出的凸部，
所述第2外壳具有向轴方向凹陷的凹部，
所述凸部和凹部嵌合，所述第1外壳和所述第2外壳在周向卡止。
10.根据权利要求6～9中的任一项所述的电动机，
所述第1外壳及第2外壳分别具有将所收容的所述定子部在轴方向定位的定位部。
11.一种电动机，具备定子、转子以及传感器，
所述定子具有在轴方向配置的多个定子部，所述定子部各自具有第1定子铁芯、第2定子铁芯以及设置于所述第1定子铁芯与第2定子铁芯之间的绕组，第1定子铁芯及第2定子铁芯各自具有爪状磁极，该爪状磁极具有向径向延伸的径向伸出部和从该径向伸出部的顶端向轴方向延伸的磁极部，
所述转子具有在轴方向配置的多个转子部，所述转子部和所述定子部数量相同，所述转子部分别具有与所述磁极部相对的永久磁铁，
所述传感器设置于所述永久磁铁彼此的轴方向之间，用于检测所述永久磁铁的磁通。
12.根据权利要求11所述的电动机，
所述传感器设置于与该传感器检测的永久磁铁对应的定子部中的在周向上相邻的磁极部彼此的周向之间的角度范围内。
13.根据权利要求11所述的电动机，
进一步具备基板，所述基板夹设于所述定子部彼此的轴方向之间，
所述传感器设置于所述基板。
14.根据根据权利要求13所述的电动机，
所述基板具有对所述绕组供给驱动电流的驱动电路。
15.根据权利要求11至14中的任一项所述的电动机，
所述传感器具有检测面，
所述传感器以所述检测面与周向正交的方式设置。
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