專利名稱：電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及搭載于汽車(chē)或卡車(chē)等的包含控制電路的電機(jī)，特別地涉及具備具有中間極的轉(zhuǎn)子的作為交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)刷式電動(dòng)機(jī)，所述中間極關(guān)于磁氣上的特征呈現(xiàn)N極和 S極的中間的磁氣特性。
背景技術(shù)：
3相交流電機(jī)一直被廣泛應(yīng)用于各種用途。其中在近年提案有一種3相交流電機(jī)， 其具有環(huán)狀形狀繞組，且電機(jī)內(nèi)的磁通方向也具有向著轉(zhuǎn)子軸向的路徑。圖49是表示其概略構(gòu)成的縱截面圖的例子。Qll是轉(zhuǎn)子軸，Q12是安裝于轉(zhuǎn)子表面的N極永久磁鐵和S極永久磁鐵，Q13是U相定子磁極，Q14是V相定子磁極.Q15是W相定子磁極，QlA是定子磁路的后軛(back yoke)部，Q16是在圓周方向呈環(huán)狀形狀的U相繞組，Q17和Q18是同樣環(huán)狀形狀的V相繞組，Q19是同樣環(huán)狀形狀的W相繞組，QlB是電機(jī)殼，QlC是軸承。圖50是將上述永久磁鐵Q12的圓周方向的表面形狀展開(kāi)成直線狀的圖，將圓周方向在紙面上表示為水平方向，并以機(jī)械角來(lái)標(biāo)記角度。Q21是N極永久磁鐵，Q22是S極永久磁鐵，是8極轉(zhuǎn)子的例子。圖51是將圖49所示的與轉(zhuǎn)子的永久磁鐵對(duì)置的U、V、W各相的定子磁極的圓周方向形狀展開(kāi)成直線狀的圖。U相定子磁極Q13、V相定子磁極Q14、W相定子磁極Q15被配置為相互具有機(jī)械角為30°的相位差、電角度為120°的相位差。與轉(zhuǎn)子的永久磁鐵對(duì)置的各相的定子磁極的形狀可以進(jìn)行各種變形。例如可以如圖52所示那樣設(shè)為長(zhǎng)方形的形狀。Q31是U相定子磁極，Q32是V相定子磁極，Q33是W相定子磁極。另外，如圖53所示那樣，也可以將各相的定子磁極的形狀設(shè)成梯形和菱形的組合。Q41是U相定子磁極，Q42是V相定子磁極，Q43是W相定子磁極。各相定子磁極形狀的面積相同，相對(duì)的相位差針對(duì)電角度為120 °。在這種情況下，通過(guò)各定子磁極的磁通的與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角θ r 一起進(jìn)行變化的值，與在圖52的情況下為矩形形狀的情況相比，具有更接近正弦波形狀，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)減小的效果。圖M是圖49所示的各相的環(huán)狀形狀繞組內(nèi)的U相繞組Q16，該圖的圖(a)是主視圖，該圖的圖(b)是側(cè)視圖，圖中的符號(hào)U是U相繞組Q16的一端，符號(hào)N是U相繞組Q16 的另一端。另外，圖49所述的V相繞組Q17、Q18以及W相繞組Q19的形狀也和圖M所示的U相繞組Q16相同。圖55是將圖49所示的環(huán)狀形狀的各相繞組的圓周方向形狀展開(kāi)成直線狀的圖。 在此，圖49所示的U相繞組Q16和V相繞組Q17是沿相同的槽平行纏繞而成的繞組。能夠合并成1個(gè)環(huán)狀繞組。具體而言，能夠?qū)D陽(yáng)的負(fù)的U相繞組Q16和正的V相繞組Q17等效置換成圖56的繞組Q71。但是，對(duì)于向繞組Q71通電的電流而言，需要以向U相繞組Q16 和V相繞組Q17通電的電流相加而得的值的電流來(lái)進(jìn)行通電。此時(shí)，由于流過(guò)圖55和圖56的相應(yīng)的槽的電流值相同，所以從電磁角度來(lái)看完全等價(jià)。如圖56所示那樣將繞組合并的方式在能夠簡(jiǎn)化繞組的方面是有效的。另外，由于向 U相繞組Q16通電的負(fù)的U相電流(-Iu)和向V相繞組Q17通電的正的V相電流Iv之間的相位差針對(duì)電角度為60°，所以向繞組Q71通電的上述電流的和(-Iu+Iv)的電流有效值是合并前的電流有效值的0. 866倍，由于在繞組的焦耳熱換算中進(jìn)行平方運(yùn)算，所以成為 0. 75倍，從而減少了 25%的發(fā)熱。同樣，也可以將圖55的V相繞組Q18和W相繞組Q19置換成圖56的繞組Q72，從而能夠進(jìn)行簡(jiǎn)化。在圖56的繞組的情況下，圖49的電機(jī)成為繞組為2個(gè)的3相交流電機(jī)。圖57表示了與3相交流逆變器連接的例子。向繞組Q71的一端45E以(_Iu+Iv)進(jìn)行通電，向繞組Q72的一端45F以(_Iv+Iw) 進(jìn)行通電，向繞組Q71和繞組Q72的連接點(diǎn)45G以(_Iw+Iu)進(jìn)行通電。在3相電流Iu、Iv、Iw 是相互的相位差為120°并且相同振幅的正弦波時(shí)，上述(-Iu+Iv)、(-Iv+Iw)和(-Iw+Iu) 成為相互的相位差為120°并且相同振幅的正弦波。在此，451、452、453、妨4、455、456是構(gòu)成3相逆變器的晶體管。457、458、459、45A、45B、45C是與上述各晶體管反相并聯(lián)的二極管。另外，專利文獻(xiàn)1示出了具有如圖49那樣的構(gòu)成的電機(jī)。專利文獻(xiàn)2示出了由將圖49的電機(jī)的繞組Q16、Q17、Q18、Q19如圖56那樣進(jìn)行簡(jiǎn)化而得到的繞組Q71、Q72構(gòu)成的電機(jī)。專利文獻(xiàn)1日本專利第3944140號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本專利第4007339號(hào)公報(bào)如上述那樣，圖49和圖56所示那樣的電機(jī)是繞組為環(huán)狀形狀的簡(jiǎn)單構(gòu)成的電機(jī)。 但是，該電機(jī)由于需要施加3相交流電壓、電流，所以其控制電路成為如圖57那樣的構(gòu)成， 需要6個(gè)晶體管。因此，存在成本、大小方面的問(wèn)題。另外，若考慮3相的各相電流的通電路徑，由于從直流電源2E以2個(gè)晶體管串聯(lián)的方式向各繞組供給電流，所以希望改善、減小因晶體管的電壓降而導(dǎo)致的發(fā)熱。另外，近年來(lái)，在用于家電、汽車(chē)輔助設(shè)備等的批量生產(chǎn)的電機(jī)中，例如在直徑為 50mm左右大小的電機(jī)中，實(shí)現(xiàn)了如下的構(gòu)成的技術(shù)，即將對(duì)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電源、控制電路、逆變器等組裝入小于IOmmXlOmm的1個(gè)半導(dǎo)體芯片中，從而一體地組裝成電機(jī)的一部分。并且，電機(jī)系統(tǒng)的低成本化和小型化正在一體地發(fā)展。因此，也需要用于實(shí)現(xiàn)上述目的的專用的電路技術(shù)、信號(hào)檢測(cè)技術(shù)、溫度變化對(duì)應(yīng)技術(shù)、電機(jī)一體化技術(shù)等。例如，有無(wú)需位置檢測(cè)用的傳感器的所謂的無(wú)傳感器控制技術(shù)，因小型、低成本而導(dǎo)致發(fā)熱負(fù)擔(dān)較小的電流檢測(cè)技術(shù)等。另外，對(duì)于在人類耳朵附近使用的各種風(fēng)扇等的用途來(lái)說(shuō)，需要極其肅靜，需要在小型、低成本的同時(shí)具有高度的電機(jī)系統(tǒng)特性的情況也逐漸增多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是基于上述情況而完成的，其目的在于，提供一種與[背景技術(shù)]欄所述的以往的電機(jī)相比更簡(jiǎn)單、且成本更低的電機(jī)。本發(fā)明之1涉及的發(fā)明是一種電機(jī)，其特征在于，是使用永久磁鐵的無(wú)刷電機(jī)，該電機(jī)具備A相繞組WA，其為環(huán)狀，纏繞在定子的圓周方向；定子磁極組SPGA，其構(gòu)成為磁通 Φ A與上述A相繞組WA交鏈；B相繞組WB，其為環(huán)狀，纏繞在定子的圓周方向；定子磁極組 SPGB,其構(gòu)成為磁通Φ B與上述B相繞組WB交鏈；第3定子磁極組SPGC ；轉(zhuǎn)子的N極磁極； 轉(zhuǎn)子的S極磁極；和X極磁極，其是第3轉(zhuǎn)子磁極，在磁性上表現(xiàn)轉(zhuǎn)子的N極磁極和S極磁極之間的特性，上述定子磁極組SPGA和SPGB中的至少一方的定子磁極的圓周方向磁極寬度SPH用電角度表示在180°以下。根據(jù)該構(gòu)成，通過(guò)對(duì)1個(gè)繞組以某個(gè)值的電流進(jìn)行通電，能夠在電角度為180°以上的范圍內(nèi)產(chǎn)生固定方向的轉(zhuǎn)矩ΤΤ1。并且，該轉(zhuǎn)矩TTl能夠得到大小與以往電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩不相上下的轉(zhuǎn)矩。另外，對(duì)于轉(zhuǎn)子的N極磁極和S極磁極的極性而言，是由與繞組的電流方向的關(guān)系決定的，在將繞組的電流方向設(shè)為相反方向的情況下，也可以將N極磁極和S極磁極反過(guò)來(lái)
說(shuō)ο本發(fā)明之2涉及的發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明之1所述的電機(jī)，其特征在于，通過(guò)對(duì)上述A 相繞組WA增減單方向電流、即直流電流來(lái)進(jìn)行控制，通過(guò)對(duì)上述B相繞組WB增減單方向電流、即直流電流來(lái)進(jìn)行控制。根據(jù)該構(gòu)成，通過(guò)根據(jù)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置θ r分別對(duì)2個(gè)繞組以某個(gè)固定方向的電流、 即直流電流進(jìn)行通電，能夠得到連續(xù)的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。因此，使繞組電流進(jìn)行通電的控制電路變得簡(jiǎn)單，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化。本發(fā)明之3涉及的發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明之1所述的電機(jī)，其特征在于，轉(zhuǎn)子的上述X 極磁極由永久磁鐵的N極和S極組合而構(gòu)成。根據(jù)該構(gòu)成，由于作為轉(zhuǎn)子的第3磁極的X極磁極由永久磁鐵的N極和S極組合而構(gòu)成，所以作用于轉(zhuǎn)子的X極磁極和各定子磁極之間的吸引力FX和作用于永久磁鐵的N 極或S極和各定子磁極之間的吸引力FNS大致相等，能夠減小定子的徑向吸引力導(dǎo)致的變形量，能夠?qū)崿F(xiàn)肅靜的電機(jī)。另外，對(duì)于圓周方向的吸引力來(lái)說(shuō)，上述X極磁極和N極磁極、 S極磁極的差異較小，能夠減小齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩。本發(fā)明之4涉及的發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明之1所述的電機(jī)，其特征在于，構(gòu)成上述定子磁極組SPGC的C相的定子磁極SPC的圓周方向?qū)挾菻SC小于構(gòu)成上述定子磁極組SPGA的 A相的定子磁極SPA的圓周方向?qū)挾菻SA，上述圓周方向?qū)挾菻SC小于構(gòu)成上述定子磁極組 SPGB的B相的定子磁極SPB的圓周方向?qū)挾菻SB。根據(jù)該構(gòu)成，能夠增大通過(guò)A相的定子磁極SPA的磁通Φ a和通過(guò)B相的定子磁極SPB的磁通Φb，能夠使電機(jī)的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩變得更大。本發(fā)明之5涉及的發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明之1所述的電機(jī)，其特征在于，轉(zhuǎn)子的上述N 極磁極和上述S極磁極以及上述X極磁極中的至少任意一個(gè)的轉(zhuǎn)子磁極的特性在圓周方向上是N極特性和S極特性的中間的特性，N極特性和S極特性的特性比例在圓周方向上逐漸變化。根據(jù)該構(gòu)成，由于轉(zhuǎn)子磁極的N極和S極的比例的圓周方向變化是逐漸地進(jìn)行變化，所以成為在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)在各定子磁極產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)圓滑地變化，能夠降低電機(jī)的振動(dòng)和噪音。本發(fā)明之6涉及的發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明之1所述的電機(jī)，其特征在于，具備把轉(zhuǎn)子的上述N極磁極和上述S極磁極的邊界部在圓周方向上向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向移動(dòng)而得到的邊界部RCCW ；和把轉(zhuǎn)子的上述N極磁極和上述S極磁極的邊界部在圓周方向上向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向移動(dòng)而得到的邊界部RCW，把轉(zhuǎn)子的圓周方向的多個(gè)轉(zhuǎn)子磁極的形狀分配到電角度的 0° 360°來(lái)進(jìn)行觀察時(shí)，把位于上述邊界部RCCW和上述邊界部RCW的圓周方向之間的2 個(gè)以上的轉(zhuǎn)子磁極的磁氣特性進(jìn)行合成，來(lái)構(gòu)成作為上述第3轉(zhuǎn)子磁極的X極磁極。根據(jù)該構(gòu)成，作為以往技術(shù)的延伸，能夠比較容易地制作作為第3轉(zhuǎn)子磁極的X極磁極，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化。本發(fā)明之7涉及的發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明之1所述的電機(jī)，其特征在于，對(duì)轉(zhuǎn)子的上述 N極磁極和上述S極磁極之中的、被定子磁極吸引而生成轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)子磁極使用軟磁體來(lái)構(gòu)成。根據(jù)該構(gòu)成，由于僅利用軟磁體來(lái)構(gòu)成被定子磁極吸引而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)子磁極， 或者，作為軟磁體和永久磁鐵的復(fù)合體來(lái)構(gòu)成被定子磁極吸引而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)子磁極，所以與永久磁鐵的磁通密度相比，硅鋼板等軟磁體能夠?qū)崿F(xiàn)較大的磁通密度，能夠增加轉(zhuǎn)矩。 另外，由于能夠減少使用的永久磁鐵的量，所以能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化。本發(fā)明之8涉及的發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明之1所述的電機(jī)，其特征在于，對(duì)轉(zhuǎn)子的S極磁極使用鐵氧體磁鐵的S極磁鐵，對(duì)X極磁極使用鐵氧體磁鐵的N極磁鐵，對(duì)N極磁極使用飽和磁通密度高的軟磁體。根據(jù)該構(gòu)成，能夠以鐵氧體磁鐵的S極的-0. 4特斯拉構(gòu)成S極磁極，以作為鐵氧體磁鐵的N極的+0. 4特斯拉構(gòu)成X極磁極，以飽和磁通密度高的軟磁體的+2特斯拉構(gòu)成N 極磁極。各磁極的磁通密度的差值為0. 8特斯拉和1. 6特斯拉，與僅由鐵氧體磁鐵構(gòu)成各磁極相比，能夠形成較高的磁通密度差，因此能夠增大轉(zhuǎn)矩。并且，如果混合鐵氧體磁鐵的N極和軟磁體來(lái)配置X極磁極，從而構(gòu)成+0. 8特斯拉的磁極，則各磁極的磁通密度的差值為1. 2特斯拉和1. 2特斯拉，能夠使磁通密度的差值均等化。因此，能夠構(gòu)成轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)少的電機(jī)。能夠使用價(jià)格便宜的鐵氧體磁鐵來(lái)實(shí)現(xiàn)高性能。本發(fā)明之9涉及的發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明之1所述的電機(jī)，其特征在于，對(duì)轉(zhuǎn)子的上述 S極磁極使用磁通密度高的稀土類磁鐵等的S極磁鐵，對(duì)上述X極磁極使用磁通密度低但是價(jià)格便宜的鐵氧體磁鐵等的N極磁鐵，對(duì)上述N極磁極使用飽和磁通密度高的軟磁體。根據(jù)該構(gòu)成，能夠?qū)極磁極使用磁通密度高的釹磁鐵等的S極磁鐵，以其S極的-1. 2特斯拉構(gòu)成，以作為鐵氧體磁鐵等的N極的+0. 4特斯拉構(gòu)成X極磁極，以飽和磁通密度高的軟磁體的+2特斯拉構(gòu)成N極磁極。各磁極的磁通密度的差值為1. 6特斯拉和 1.6特斯拉，磁通密度的差值變大且能夠?qū)崿F(xiàn)均勻的電機(jī)特性，能夠?qū)崿F(xiàn)大轉(zhuǎn)矩且轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較小的電機(jī)。另外，由于是價(jià)格昂貴的稀土類磁鐵的使用量較少的構(gòu)成，所以能夠?qū)崿F(xiàn)價(jià)格比較便宜的電機(jī)構(gòu)成。本發(fā)明之10涉及的發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明之1所述的電機(jī)，其特征在于，具備繞組切換單元WCA，其對(duì)上述A相繞組WA的匝數(shù)進(jìn)行切換；和繞組切換單元WCB，其對(duì)上述B相繞組WB的匝數(shù)進(jìn)行切換。根據(jù)該構(gòu)成，通過(guò)預(yù)先設(shè)置繞組的高電壓端子和低電壓端子，并設(shè)置它們的端子切換單元，能夠在低速時(shí)向高電壓端子連接控制電路來(lái)得到大轉(zhuǎn)矩、在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)向低電壓端子連接控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)。其結(jié)果，意味著能夠降低控制電路的電壓、電流的容量，能夠?qū)崿F(xiàn)控制電路的低成本化。本發(fā)明之11涉及的發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明之1所述的電機(jī)，其特征在于，與轉(zhuǎn)子對(duì)置的定子側(cè)的面由上述定子磁極組SPGA、定子磁極組SPGB和定子磁極組SPGC在圓周方向上大致均勻地填滿。根據(jù)該構(gòu)成，由于在轉(zhuǎn)子所對(duì)置的定子的大部分面上配置了定子磁極，所以例如在電機(jī)的電流為零時(shí)，無(wú)論處于轉(zhuǎn)子的哪個(gè)旋轉(zhuǎn)位置，轉(zhuǎn)子的磁通都能夠通向定子側(cè)。其結(jié)果，能夠使齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩變小，使轉(zhuǎn)子和定子間的徑向的吸引力均等，因此能夠降低振動(dòng)和噪音。本發(fā)明之12涉及的發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明之1所述的電機(jī)，其特征在于，構(gòu)成定子的軟磁體的一部分或者全部由將磁鋼板彎曲而得到的部件構(gòu)成。根據(jù)該構(gòu)成，特別是對(duì)于小型且具有扁平形狀的電機(jī)，能夠通過(guò)磁鋼板的彎曲加工或者深拉加工等，來(lái)簡(jiǎn)單且低成本地制作電機(jī)的磁氣回路部件。由于環(huán)狀繞組也是簡(jiǎn)單且沒(méi)有繞圈端頭部的構(gòu)成，所以能夠?qū)崿F(xiàn)低成本且小型的電機(jī)。本發(fā)明之13涉及的發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明之1所述的電機(jī)，其特征在于，構(gòu)成定子的軟磁體的一部分或者全部由將軟磁粉末壓縮成型而得到的壓粉磁芯構(gòu)成。根據(jù)該構(gòu)成，由于壓粉磁芯在所有的方向上電阻都較小，所以即使電機(jī)的磁氣回路構(gòu)成是通過(guò)3維方向的磁通的構(gòu)成，也能夠減少軟磁體內(nèi)的渦流損耗，能夠提高電機(jī)的效率。另外，由壓粉磁芯構(gòu)成的磁性部件能夠使用模具通過(guò)壓制加工來(lái)成型制作，因此生產(chǎn)性也較高。另外，對(duì)于電機(jī)的磁氣回路構(gòu)成來(lái)說(shuō)，除了將磁鋼板彎曲而得到的部件之外，也可以是簡(jiǎn)單的沖壓部件、壓粉磁芯的構(gòu)成，還可以進(jìn)行與這些部件的組合等。本發(fā)明之14涉及的發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明之1所述的電機(jī)，其特征在于，轉(zhuǎn)子的上述 N極磁極、上述S極磁極、上述X極磁極由圓盤(pán)狀的永久磁鐵構(gòu)成。根據(jù)該構(gòu)成，對(duì)于圓盤(pán)狀的永久磁鐵來(lái)說(shuō)，其制作與圓筒形的轉(zhuǎn)子表面所使用的圓弧形狀的永久磁鐵相比，其制作容易，因此能夠降低電機(jī)成本。另外，由于能夠?qū)A盤(pán)狀永久磁鐵的表面和背面的兩方作為電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極來(lái)利用，所以能夠增大各繞組的交鏈磁通，易于更大地設(shè)計(jì)各相的定子磁極的面向轉(zhuǎn)子的定子磁極形狀，易于增大電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。本發(fā)明之15涉及的發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明之14所述的電機(jī)，其特征在于，將電機(jī)的控制電路的形狀的50%以上配置在定子的軟磁體的內(nèi)徑側(cè)。根據(jù)該構(gòu)成，通過(guò)將電機(jī)的控制電路配置在定子的內(nèi)徑側(cè)，能夠使電機(jī)整體的形狀小型化。本發(fā)明之16涉及的發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明之14所述的電機(jī)，其特征在于，上述圓盤(pán)狀的永久磁鐵的外徑大于上述A相繞組WA的內(nèi)徑或者上述B相繞組WB的內(nèi)徑。根據(jù)該構(gòu)成，由于能夠增大轉(zhuǎn)子的圓盤(pán)狀的永久磁鐵的外徑，所以能夠增大與電機(jī)繞組交鏈的磁通量，能夠增大電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。本發(fā)明之17涉及的發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明之1所述的電機(jī)，其特征在于，具備直流電源PSl ；晶體管TRl，其與上述直流電源PSl和上述A相繞組WA串聯(lián)連接；晶體管TR2，其與上述直流電源PSl和上述A相繞組WA串聯(lián)連接；晶體管TR3，其與上述直流電源PSl和上述B相繞組WB串聯(lián)連接；和晶體管TR4，其與上述直流電源PSl和上述B相繞組WB串聯(lián)連接，該電機(jī)通過(guò)控制上述晶體管TRl和TR2，以對(duì)上述A相繞組WA以直流電流IA進(jìn)行通電來(lái)進(jìn)行控制，通過(guò)控制上述晶體管TR3和TR4，以對(duì)上述B相繞組WB以直流電流IB進(jìn)行通電來(lái)進(jìn)行控制。根據(jù)該構(gòu)成，能夠利用1個(gè)直流電源和4個(gè)晶體管來(lái)進(jìn)行電動(dòng)控制、再生控制，從而能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化。本發(fā)明之18涉及的發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明之1所述的電機(jī)，其特征在于，具備直流電源PS2 ；直流電源PS3，其與上述直流電源PS2串聯(lián)連接；晶體管TR5，其與上述直流電源PS2 和上述A相繞組WA串聯(lián)連接；二極管1，其與上述A相繞組WA和直流電源PS3串聯(lián)，晶體管TR6，其與上述直流電源PS2和上述B相繞組WB串聯(lián)連接，和二極管2，其與上述B相繞組WB和上述直流電源PS3串聯(lián)連接，通過(guò)控制上述晶體管TR5，以對(duì)上述A相繞組WA以直流電流IA進(jìn)行通電來(lái)進(jìn)行控制，通過(guò)控制上述晶體管TR6，以對(duì)上述B相繞組WB以直流電流IB進(jìn)行通電來(lái)進(jìn)行控制。根據(jù)該構(gòu)成，能夠利用2個(gè)直流電源和2個(gè)晶體管來(lái)進(jìn)行電動(dòng)控制、再生控制，從而能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化。另外，2個(gè)直流電源能夠被其他多個(gè)電機(jī)共用。本發(fā)明之19涉及的發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明之1所述的電機(jī)，其特征在于，具備直流電源PS2 ；直流電源PS3，其與上述直流電源PS2串聯(lián)連接；晶體管TR7，其與上述直流電源PS2 和上述A相繞組WA串聯(lián)連接；二極管3，其在上述晶體管TR7從導(dǎo)通的通電狀態(tài)成為截止的截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，將上述A相繞組WA的能量向上述直流電源PS3再生；晶體管TR8，其與上述直流電源PS3和上述B相繞組WB串聯(lián)連接；和二極管4，其在上述晶體管TR8從導(dǎo)通的通電狀態(tài)成為截止的截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，將上述B相繞組WB的能量向上述直流電源PS2再生，通過(guò)控制上述晶體管TR7，以對(duì)上述A相繞組WA以直流電流IA進(jìn)行通電來(lái)進(jìn)行控制，通過(guò)控制上述晶體管TR8，以對(duì)上述B相繞組WB以直流電流IB進(jìn)行通電來(lái)進(jìn)行控制。根據(jù)該構(gòu)成，能夠利用2個(gè)直流電源和2個(gè)晶體管來(lái)進(jìn)行電動(dòng)控制、再生控制，從而能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化。另外，2個(gè)直流電源能夠被其他多個(gè)電機(jī)共用。本發(fā)明之20涉及的發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明之1所述的電機(jī)，其特征在于，具備直流電源PSl ；晶體管TR9，其與上述A相繞組WA串聯(lián)連接；繞組WAX，其與上述A相繞組WA纏繞在同一槽中；二極管5，其與上述繞組WAX和直流電源PSl串聯(lián)連接；晶體管TR10，其與上述 B相繞組WB串聯(lián)連接；繞組WBX，其與上述B相繞組WB纏繞在同一槽中；和二極管6，其與上述繞組WBX和上述直流電源PSl串聯(lián)連接，通過(guò)控制上述晶體管TR9來(lái)對(duì)上述A相繞組 WA的電流IA進(jìn)行控制，通過(guò)控制上述晶體管TRlO來(lái)對(duì)上述B相繞組WB的電流IB進(jìn)行控制。根據(jù)該構(gòu)成，能夠利用1個(gè)直流電源和2個(gè)晶體管來(lái)進(jìn)行電動(dòng)控制、再生控制，從而能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化。本發(fā)明之21涉及的發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明之1所述的電機(jī)，其特征在于，根據(jù)上述A 相繞組WA的兩端的電壓VA檢測(cè)上述A相繞組WA的感應(yīng)電壓VAR，從而對(duì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置θ r 進(jìn)行推測(cè)、檢測(cè)來(lái)控制各繞組的電流。根據(jù)該構(gòu)成，通過(guò)檢測(cè)在各繞組感應(yīng)的電壓，能夠檢測(cè)出轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置er，能夠利用無(wú)傳感器技術(shù)來(lái)進(jìn)行電機(jī)的旋轉(zhuǎn)控制。其結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化和高可靠性化。本發(fā)明之22涉及的發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明之1所述的電機(jī)，其特征在于，具備電壓檢測(cè)單元DVat，其檢測(cè)上述A相繞組WA的端子間電壓Vat ；電流檢測(cè)單元DIa，其檢測(cè)上述A 相繞組WA的電流Ia ；電壓檢測(cè)單元DVbt，其檢測(cè)上述B相繞組WB的端子間電壓Vbt ；電流檢測(cè)單元DIb，其檢測(cè)上述B相繞組WB的電流Λ ；計(jì)算單元CVar，其計(jì)算上述A相繞組WA 的感應(yīng)電壓分量Var ；計(jì)算單元CVbr，其計(jì)算上述B相繞組WB的感應(yīng)電壓分量Vbr ；和位置檢測(cè)單元，其根據(jù)上述計(jì)算單元CVar的輸出和上述計(jì)算單元CVbr的輸出，檢測(cè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，根據(jù)上述A相繞組WA的感應(yīng)電壓Var和電流la、以及上述B相繞組WB的感應(yīng)電壓 Vbr和電流Ib，檢測(cè)出轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置θ r的信息來(lái)進(jìn)行控制。根據(jù)該構(gòu)成，通過(guò)更加精密地檢測(cè)各繞組感應(yīng)的電壓，能夠更加準(zhǔn)確地檢測(cè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置θ r，能夠利用無(wú)傳感器技術(shù)來(lái)更加準(zhǔn)確地進(jìn)行電機(jī)的旋轉(zhuǎn)控制。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)急加減速的運(yùn)轉(zhuǎn)等。其結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化和高可靠性化。本發(fā)明之23涉及的發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明之22所述的電機(jī)，其特征在于，使用半導(dǎo)體元件的焊線的電壓降，檢測(cè)出對(duì)上述A相繞組WA進(jìn)行通電的電流Ia和對(duì)上述B相繞組WB 進(jìn)行通電的電流Λ來(lái)進(jìn)行控制，該半導(dǎo)體元件包含使電機(jī)的電流進(jìn)行通電的晶體管。根據(jù)該構(gòu)成，由于使用半導(dǎo)體元件的焊線來(lái)構(gòu)成檢測(cè)電機(jī)的電流的分流電阻，所以能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化、小型化。本發(fā)明之M涉及的發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明之23所述的電機(jī)，其特征在于，具備對(duì)電流檢測(cè)中使用的上述焊線以規(guī)定的電流進(jìn)行通電的恒電流電路，進(jìn)行電流檢測(cè)的溫度補(bǔ)償來(lái)進(jìn)行控制。根據(jù)該構(gòu)成，由于能夠進(jìn)行電機(jī)的檢測(cè)電流值的溫度補(bǔ)償，所以能夠進(jìn)行更加準(zhǔn)確的控制，能夠擴(kuò)大可以進(jìn)行無(wú)傳感器控制的區(qū)域。本發(fā)明之25涉及的發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明之22所述的電機(jī)，其特征在于，根據(jù)繞組溫度來(lái)增加由上述A相繞組WA和上述B相繞組WB的繞組電阻引起的電壓降分量，利用進(jìn)行了溫度補(bǔ)償后的電流值來(lái)計(jì)算由上述A相繞組WA和上述B相繞組WB的電感引起的電壓分量，并利用這些值進(jìn)行控制。根據(jù)該構(gòu)成，進(jìn)行電機(jī)繞組的電阻電壓降分量的溫度補(bǔ)償，準(zhǔn)確地求出電感引起的電壓分量作為不受溫度影響的電壓分量，因此能夠進(jìn)行更加準(zhǔn)確的控制。本發(fā)明之沈涉及的發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明之1所述的電機(jī)，其特征在于，在正方向旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，根據(jù)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置，使上述A相繞組WA的電流IA和上述B相繞組WB的電流IB 交替地進(jìn)行通電來(lái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，在反方向旋轉(zhuǎn)的起動(dòng)時(shí)，使上述A相繞組WA的電流IA進(jìn)行通電來(lái)使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)移動(dòng)至特定旋轉(zhuǎn)位置θ c附近，接著使要進(jìn)行正方向旋轉(zhuǎn)的上述B相繞組WB的電流IB在短時(shí)間Δ t的期間內(nèi)進(jìn)行通電，在其前后的時(shí)間內(nèi)使上述A相繞組WA 的電流IA進(jìn)行通電，得到反方向的轉(zhuǎn)矩Trev來(lái)使電機(jī)反方向旋轉(zhuǎn)，然后，利用上述A相繞組WA的電流IA和上述B相繞組WB的電流IB來(lái)得到間歇性的反方向的轉(zhuǎn)矩Trev，利用上述反方向的轉(zhuǎn)矩Trev和慣性旋轉(zhuǎn)來(lái)進(jìn)行反方向旋轉(zhuǎn)。根據(jù)該構(gòu)成，不只是正方向旋轉(zhuǎn)，對(duì)于反方向旋轉(zhuǎn)，也能夠在從起動(dòng)開(kāi)始到連續(xù)旋轉(zhuǎn)為止，通過(guò)間歇性的轉(zhuǎn)矩和利用了轉(zhuǎn)子的慣性的慣性旋轉(zhuǎn)來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。本發(fā)明之27涉及的發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明之1所述的電機(jī)，其特征在于，具備控制電路CAC，該控制電路CAC能夠?qū)ι鲜鯝相繞組WA和上述B相繞組WB，分別以正值的電流或者負(fù)值的電流進(jìn)行通電。
根據(jù)該構(gòu)成，由于是不只是以單方向電流對(duì)電機(jī)繞組進(jìn)行通電，還能夠以反方向的電流對(duì)電機(jī)繞組進(jìn)行通電的構(gòu)成，所以能夠增加電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。電機(jī)的效率也會(huì)提高。對(duì)于電壓和電流的控制電路，與3相交流電機(jī)相比，也能夠?qū)崿F(xiàn)成本的降低。本發(fā)明之觀涉及的發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明之1所述的電機(jī)，其特征在于，上述A相繞組WA或者上述B相繞組WB是在同一槽中平行纏繞的繞組WX3、WX4，上述繞組WX3與晶體管TRll串聯(lián)連接，將二極管D7與上述晶體管TRll并聯(lián)連接，上述繞組WX4與晶體管TR12 串聯(lián)連接，將二極管D8與上述晶體管TR12并聯(lián)連接。根據(jù)該構(gòu)成，由于是以雙線繞組等的方式將2個(gè)繞組并列地纏繞來(lái)形成交鏈磁通 Φ的構(gòu)成，所以能夠在電氣上將對(duì)磁氣回路進(jìn)行勵(lì)磁、驅(qū)動(dòng)的繞組和將磁能等向電源再生的繞組分離，能夠簡(jiǎn)化直流電源或者控制電路。本發(fā)明之四涉及的發(fā)明是一種電機(jī)，其特征在于，具備多個(gè)電機(jī)ΜΜΜ，其包含本發(fā)明之1所述的電機(jī)匪1、和能夠以直流電流進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的另一個(gè)電機(jī)匪2;供電單元ST1，其將上述多個(gè)電機(jī)MMM的各繞組分組成多個(gè)組，向各組選擇性地供給電壓和電流；和供電單元ST2，其是各電機(jī)共用的供電單元，向由上述供電單元STl選擇出的組的繞組中的任意一個(gè)繞組供給直流電流。根據(jù)該構(gòu)成，通過(guò)將能夠以單方向電流進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的多個(gè)電機(jī)共用電機(jī)驅(qū)動(dòng)用的控制電路的一部分來(lái)構(gòu)成，能夠相對(duì)簡(jiǎn)化地構(gòu)成系統(tǒng)整體的控制電路，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化、小型化。另外，該電機(jī)系統(tǒng)也可以將能夠以直流電流進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)、DC電機(jī)等其他種類的電機(jī)混在一起進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。本發(fā)明之30涉及的發(fā)明是一種電機(jī)，其特征在于，具備多個(gè)電機(jī)ΜΜΜ，其包含本發(fā)明之1所述的電機(jī)匪1和能夠以直流電流進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的另一個(gè)電機(jī)匪2 ；供電單元STMM，其是專用的供電單元，選擇上述多個(gè)電機(jī)MMM的各繞組來(lái)施加電壓和電流；和供電單元ST3， 其是各電機(jī)共用的供電單元，向由上述供電單元STMM選擇出的繞組供給直流電流。根據(jù)該構(gòu)成，通過(guò)將能夠以直流電流進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的多個(gè)電機(jī)共用電機(jī)驅(qū)動(dòng)用的控制電路的一部分來(lái)構(gòu)成，能夠相對(duì)簡(jiǎn)化地構(gòu)成系統(tǒng)整體的控制電路，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化、小型化。另外，該電機(jī)系統(tǒng)也可以將能夠以直流電流進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)、DC電機(jī)等其他種類的電機(jī)混在一起進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。


圖1是表示以2相的電流進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的本發(fā)明電機(jī)的縱截面的圖。圖2是表示圖1的電機(jī)的截面A-A的圖。圖3是表示圖1的電機(jī)的截面B-B的圖。圖4是表示圖1的電機(jī)的截面C-C的圖。圖5是表示圖1的電機(jī)的截面D-D的圖。圖6是表示圖1的電機(jī)的截面E-E的圖。圖7Α和圖7Β是將圖1的電機(jī)的定子磁極和轉(zhuǎn)子凸極的對(duì)置面的圓周方向形狀直線狀展開(kāi)的圖。圖8是圖1的電機(jī)構(gòu)成，對(duì)定子和轉(zhuǎn)子對(duì)置的部分的定子磁極形狀和轉(zhuǎn)子磁極形狀，將圓周方向直線狀展開(kāi)來(lái)進(jìn)行表示的圖。
圖9是表示圖8的電機(jī)的電壓Na、Vb, Vc,電流la、lb、和轉(zhuǎn)矩Tm的例子的圖。圖10是向圖1的電機(jī)的繞組通電單方向的電流的控制電路的例子。圖11是向圖1的電機(jī)的繞組通電單方向的電流的控制電路的例子。圖12A-圖12D是表示轉(zhuǎn)子的X極磁極的形狀例的圖。圖13是圖1的電機(jī)構(gòu)成，對(duì)定子和轉(zhuǎn)子對(duì)置的部分的定子磁極形狀和轉(zhuǎn)子磁極形狀，將圓周方向直線狀展開(kāi)來(lái)進(jìn)行表示的圖。圖14是圖1的電機(jī)構(gòu)成，對(duì)定子和轉(zhuǎn)子對(duì)置的部分的定子磁極形狀和轉(zhuǎn)子磁極形狀，將圓周方向直線狀展開(kāi)來(lái)進(jìn)行表示的圖。圖15是表示圖14的電機(jī)的電壓Va、Vb、Vc、電流la、lb、和轉(zhuǎn)矩Tm的例子的圖。圖16是表示轉(zhuǎn)子的X極磁極的各種形狀例的圖。圖17是表示在圖16的(b)所示的轉(zhuǎn)子磁極的某個(gè)情況下的電流la、Λ和轉(zhuǎn)矩Tm 的例子的圖。圖18是定子磁極形狀為梯形或者歪斜形狀的例子。圖19是使轉(zhuǎn)子磁極的圓周方向邊界位置向圓周方向移動(dòng)，將轉(zhuǎn)子的一部分的磁極特性設(shè)為多極的平均值而得到的構(gòu)成。圖20是轉(zhuǎn)子的具體的磁極構(gòu)成的例子。圖21是繞組的切換控制的構(gòu)成例。圖22是圖1的電機(jī)的磁路成為將磁鋼板彎曲而得到的構(gòu)成的電機(jī)的縱截面圖。圖23是具備圓盤(pán)狀的永久磁鐵的本發(fā)明電機(jī)的縱截面圖的例子。圖24Α和圖24Β是從相同方向觀察圖23的電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸向一側(cè)的永久磁鐵形狀和與其對(duì)置的定子磁極的形狀而看到的形狀例。圖25Α和圖25Β是從與圖M的情況相反的方向觀察圖23的電機(jī)的永久磁鐵形狀和與其對(duì)置的定子磁極而看到的形狀的例子。圖沈是將圖23的電機(jī)的控制電路配置在定子的內(nèi)徑側(cè)的構(gòu)成的例子。圖27是圖23的電機(jī)轉(zhuǎn)子的永久磁鐵的外徑大于繞組的內(nèi)徑的構(gòu)成的電機(jī)的例子。圖觀是利用2個(gè)直流電源和2個(gè)晶體管來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電機(jī)。圖四是利用2個(gè)直流電源和2個(gè)晶體管來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電機(jī)。圖30是利用2個(gè)直流電源和2個(gè)晶體管來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電機(jī)。圖31是在圖1的電機(jī)的各槽內(nèi)并行纏繞2個(gè)環(huán)狀的繞組的電機(jī)的例子。圖32是使圖31的繞組通過(guò)電流的控制電路的例子。圖33是表示圖1等的電機(jī)的感應(yīng)電壓和圓周方向的區(qū)域的圖。圖34是表示圖1等的電機(jī)的各旋轉(zhuǎn)位置區(qū)域的感應(yīng)電壓的劃分等的表。圖35是檢測(cè)感應(yīng)電壓的框圖。圖36是無(wú)傳感器位置檢測(cè)的時(shí)序圖。圖37是利用無(wú)傳感器位置檢測(cè)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)控制的電機(jī)。圖38是運(yùn)算放大器的例子。圖39是表示對(duì)圖1等的電機(jī)進(jìn)行無(wú)傳感器控制的情況下的控制流程的圖。圖40是利用集成電路的焊線來(lái)構(gòu)成分流電阻的例子。
圖41是利用恒電流電路檢測(cè)分流電阻的溫度變化的構(gòu)成的例子。圖42是表示對(duì)圖1等的電機(jī)向兩方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)控制的控制流程的圖。圖43是能夠以兩方向電流對(duì)圖1等的電機(jī)的2相繞組進(jìn)行通電的控制電路的例子。圖44是能夠在功能上以兩方向的電流對(duì)圖31的電機(jī)進(jìn)行通電的控制電路的例子。圖45是具備多個(gè)能夠以單方向電流進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電機(jī)，并共用驅(qū)動(dòng)電路的一部分來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的控制電路的例子。圖46是具備多個(gè)能夠以單方向電流進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電機(jī)，并共用驅(qū)動(dòng)電路的一部分來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的控制電路的例子。圖47是定子為將磁鋼板向轉(zhuǎn)子軸向進(jìn)行層疊而得到的構(gòu)成的本發(fā)明電機(jī)。圖48是在圖47的電機(jī)構(gòu)成中，對(duì)于定子和轉(zhuǎn)子對(duì)置的部分的定子磁極形狀和轉(zhuǎn)子磁極形狀，將圓周方向直線狀展開(kāi)來(lái)進(jìn)行表示的圖。圖49是具備以往的環(huán)狀繞組的3相交流電機(jī)的縱截面圖。圖50是將轉(zhuǎn)子的永久磁鐵的圓周方向形狀直線狀展開(kāi)的形狀例。圖51是將圖49的電機(jī)的定子磁極形狀的例子直線狀展開(kāi)來(lái)進(jìn)行表示的圖。圖52是將圖49的電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極形狀的例子直線狀展開(kāi)來(lái)進(jìn)行表示的圖。圖53是將圖49的電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極形狀的例子直線狀展開(kāi)來(lái)進(jìn)行表示的圖。圖M是圖49的U相繞組的主視圖和側(cè)視圖的例子。圖55是將圖49的環(huán)狀繞組直線狀展開(kāi)后的形狀的例子。圖56是將圖49的環(huán)狀繞組直線狀展開(kāi)后的形狀的例子。圖57是對(duì)圖49、圖56的構(gòu)成的3相交流電機(jī)進(jìn)行控制的3相交流逆變器的構(gòu)成例。
具體實(shí)施例方式在本發(fā)明中，提案了一種包含控制電路，簡(jiǎn)單且低成本的電機(jī)系統(tǒng)。另外，對(duì)于在生活環(huán)境附近使用的各種風(fēng)扇等的用途，安靜是很重要的，從而也提案了一種肅靜的電機(jī)構(gòu)成。(實(shí)施例1)圖1表示了本發(fā)明電機(jī)的縱截面圖的例子。10是轉(zhuǎn)子，11是轉(zhuǎn)子軸， 12是包含轉(zhuǎn)子表面所配置的永久磁鐵的N極磁極、S極磁極、和X極磁極。13是A相的定子磁極，14是B相的定子磁極，15是C相的定子磁極。18是定子的后軛。16是在定子的圓周方向上纏繞的環(huán)狀形狀的A相繞組，17是環(huán)狀形狀的B相繞組。上述繞組16、17大致為環(huán)狀，能夠使繞組的制作變得容易。另外，也可以變形為波狀繞組、鼓狀繞組、環(huán)狀繞組等。另外，該電機(jī)的軸承、電機(jī)殼體、對(duì)殼體和定子進(jìn)行固定的部件等被省略，沒(méi)有進(jìn)行圖示。圖2是圖1的截面A-A的形狀。13是A相的定子磁極，在圓周上等間隔地配置有4個(gè)。電機(jī)整個(gè)圓周以電角度表示為360° X4 = 1440°。對(duì)于A相的定子磁極13的面向轉(zhuǎn)子的部分的圓周方向?qū)挾?，示出了機(jī)械角為30°、電角度為120°的例子。21是轉(zhuǎn)子的N極磁極，22是S極磁極。23是轉(zhuǎn)子的第3磁極，在本發(fā)明中將其稱為X極磁極。該X極磁極如在后面的具體例中所示的那樣，是在磁氣上表現(xiàn)了N極磁極和S極磁極中間的磁氣特性(例如磁通為零等)的磁極。 此外，對(duì)于“X極”的字符“X”自身，沒(méi)有任何特別的含義。30是電氣上的切斷部，設(shè)置該切斷部的目的在于切斷在定子的軟磁體的圓周方向流動(dòng)的環(huán)狀電流。在通過(guò)磁鋼板的沖壓和彎曲加工來(lái)制作定子的磁氣回路的情況下等，不能無(wú)視磁鋼板的電阻。減少由電機(jī)電流而激發(fā)的該循環(huán)電流，對(duì)改善電機(jī)效率是有效的。該切斷部30對(duì)于圖3以外的其他部分也是有效的。但是，在定子的軟磁體是向鐵粉施加絕緣膜，并利用模具進(jìn)行壓制成型來(lái)制作的壓粉磁芯的情況下，壓粉磁芯的電阻較大，無(wú)需設(shè)置上述的電氣上的切斷部30。另外，如果是電阻較大的磁鋼板，則上述的環(huán)狀電流變小，能夠?qū)⒃摻苟鷵p耗降低到不會(huì)存在實(shí)用上的問(wèn)題的程度。也可以設(shè)計(jì)使上述環(huán)狀電流變小那樣的形狀。圖3是圖1的截面B-B的形狀。14是B相的定子磁極，在圓周上等間隔地配置有4個(gè)。電機(jī)的整個(gè)圓周以電角度表示為360X4 = 1440°。對(duì)于B相的定子磁極14的面向轉(zhuǎn)子的部分的圓周方向?qū)挾?，示出了機(jī)械角為30°、電角度為120°的例子。圖4是圖1的截面C-C的形狀。15是C相的定子磁極，在圓周上等間隔地配置有8個(gè)。位于電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸向的中間部。電機(jī)整個(gè)圓周以電角度表示為360X4 = 1440°。對(duì)于C相的定子磁極15的面向轉(zhuǎn)子的部分的圓周方向?qū)挾?，示出了機(jī)械角為15°、電角度為60°的例子。另外，雖然說(shuō)明了 A相定子磁極13、B相定子磁極14、C相的定子磁極的圓周方向?qū)挾纫噪娊嵌缺硎痉謩e為120°、120°、60°，但是實(shí)際上為了降低漏磁通而需要存在定子磁極間的間隙，是減少了與間隙的量相應(yīng)的一點(diǎn)點(diǎn)的圓周方向?qū)挾鹊慕嵌取D5是圖1的截面D-D的形狀，是槽部分的截面圖。16是環(huán)狀形狀的A相繞組。通過(guò)上述A相定子磁極13的A相磁通Φ a與該A相繞組16交鏈。圖6是圖1的截面E-E的形狀，是槽部分的截面圖。17是環(huán)狀形狀的B相繞組。通過(guò)上述B相定子磁極14的B相磁通(^b與該B相繞組17交鏈。但是，A相磁通Φ a和B相磁通Φ b與各自的A相繞組16和B相繞組17交鏈的方向相對(duì)地相反，產(chǎn)生電壓為相反方向，因此需要將繞組連接設(shè)為相反方向。圖7A是將圖1的定子和轉(zhuǎn)子所對(duì)置的面的各定子磁極的形狀和各轉(zhuǎn)子磁極的形狀在圓周方向直線狀展開(kāi)后的圖。其也是氣隙面的形狀。在紙面的水平方向，以電角度示出了圓周方向的旋轉(zhuǎn)角ΘΓ。圖7Α的上半側(cè)部分表示各相的定子磁極的內(nèi)徑側(cè)形狀，下半側(cè)部分表示轉(zhuǎn)子的外周面形狀。圖7Α所示的13是A相定子磁極的內(nèi)周面形狀。14是B相定子磁極的內(nèi)周面形狀。15是C相定子磁極的內(nèi)周面形狀。在圖7Α的紙面上，上下方向是轉(zhuǎn)子軸向，整個(gè)定子的轉(zhuǎn)子軸向長(zhǎng)度為Hs，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸向長(zhǎng)度為Hr，在圖7A中，表示了 Hs和Hr為相同的值的例子。并且，A相定子磁極13、B相定子磁極14、C相定子磁極15轉(zhuǎn)子軸向長(zhǎng)度約為 Hs/3。這里，在圖1的電機(jī)構(gòu)成例中，由于本發(fā)明電機(jī)的磁氣回路構(gòu)成為3維形狀，表述較為困難，所以作為比較容易表述的定子磁極的形狀例，圖示了圖1和圖7A、圖7B。但是， 這些定子磁極13、14、15，如圖7B中由M所示的A相、B相、C相的定子磁極的形狀那樣，能夠?qū)⑥D(zhuǎn)子軸向長(zhǎng)度延長(zhǎng)到大約3倍。當(dāng)增大定子磁極的轉(zhuǎn)子軸向長(zhǎng)度時(shí)，與繞組交鏈的磁通則增加，能夠增大轉(zhuǎn)矩。這樣，可以對(duì)定子磁極形狀進(jìn)行各種變形。圖7A所示的轉(zhuǎn)子表示了將圖1的轉(zhuǎn)子的圓周方向形狀直線狀展開(kāi)后的形狀。在圓周方向上，將N極磁極21、S極磁極22和X極磁極23相鄰配置。該23被稱為X極磁極， 是永久磁鐵的N極21和S極22的中間的磁氣特性。21是N極的永久磁鐵，22是S極的永久磁鐵。23的X極磁極的具體的例子會(huì)在后面的圖12A-12D中進(jìn)行表示說(shuō)明。例如，能夠以相同比率將N極的永久磁鐵和S極的永久磁鐵混合而構(gòu)成。此時(shí)，X極磁極的平均的磁氣特性與磁鐵不存在時(shí)相同，相對(duì)磁導(dǎo)率與永久磁鐵相同，X極磁極和定子磁極之間的磁吸引力與N極磁極以及S極磁極一樣大。各轉(zhuǎn)子磁極21、22、23的圓周方向?qū)挾纫噪娊嵌缺硎痉謩e為120°。另外，圖7A、 7B的電機(jī)的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生方法、電流和電壓的定性關(guān)系與圖8所示的電機(jī)相同，在圖8的電機(jī)的說(shuō)明中，兼帶表示了圖7A、7B的電機(jī)的特性。接著，在圖8表示了本發(fā)明電機(jī)的動(dòng)作例，并進(jìn)行說(shuō)明。圖8的電機(jī)是使圖1的電機(jī)的各相定子磁極的內(nèi)徑側(cè)形狀發(fā)生變形，在各轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置θ r的位置表示轉(zhuǎn)子表面形狀，并表示了以恒定的轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)的各相繞組的電壓的圖。圖8的橫軸以電角度表示了從-180°至720°的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角ΘΓ。圖8的(a) 至(h)的縱軸表示轉(zhuǎn)子軸方向。圖8的(a)表示A相的定子磁極83、B相的定子磁極84、C相的定子磁極85、86。 上述的各定子磁極與圖7B所示的定子磁極M相同。A相的定子磁極83以電角度為從0°到120°進(jìn)行配置，使對(duì)置的部分的轉(zhuǎn)子的各永久磁鐵的磁通通過(guò)，該通過(guò)磁通是A相磁通Φ a。B相的定子磁極84以電角度為從180°到300°進(jìn)行配置，使對(duì)置的部分的轉(zhuǎn)子的各永久磁鐵的磁通通過(guò)，該通過(guò)磁通是B相磁通Φ b。C相的定子磁極被分成85和86，是電角度為從120°到180°的部分和從300°至Ij 360°的部分。使與C相定子磁極對(duì)置的部分的轉(zhuǎn)子的各永久磁鐵的磁通通過(guò)，該通過(guò)磁通是C相磁通etc。此時(shí)，A相和B相的關(guān)系成為相位在圓周方向上位移180°的相似關(guān)系。 另外，從轉(zhuǎn)子向定子側(cè)進(jìn)出的磁通的總和為零，因此下式成立。Φ a+ Φ b+ Φ c = 0(1)圖8的(b)是與各定子磁極對(duì)置的轉(zhuǎn)子磁極，是N極磁極21、S極磁極22、X極磁極23。這些轉(zhuǎn)子磁極的圓周方向?qū)挾仁且噪娊嵌缺硎緸?20°的例子。圖8的(b)所示的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置是er = o°的旋轉(zhuǎn)位置。其表示了圖2的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置的狀態(tài)。圖8的 (c)所示的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置為θ r = 60°，圖8的(d)所示的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置為θ r = 120°， 圖8的(e)所示的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置為θ r = 180°，圖8的(f)所示的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置為θ r = 240°，圖8的(g)所示的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置為θ r = 300°。圖8的(h)所示的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置為θ r = 360°，電磁作用與圖8的(b)所示的θ r = 0°相同。伴隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置θ r 的變化，與各定子磁極對(duì)置的轉(zhuǎn)子磁極的位置發(fā)生變化，因此通過(guò)各定子磁極的磁通Φι ΦΙκ Φ c的大小隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而發(fā)生變化。
轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向在圖2中是從第1象限向第2象限側(cè)旋轉(zhuǎn)的方向，將逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向CCW的旋轉(zhuǎn)方向設(shè)為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置Θ r的值增加的正旋轉(zhuǎn)。對(duì)應(yīng)于在圖8中從紙面的左側(cè)向右側(cè)移動(dòng)的動(dòng)作來(lái)說(shuō)明該正旋轉(zhuǎn)方向。圖8的⑴表示在轉(zhuǎn)子以恒定的轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，在A相繞組16產(chǎn)生的感應(yīng)電壓Va。該A相感應(yīng)電壓Va與作為A相繞組16的交鏈磁通的A相磁通Φ a的時(shí)間變化率成比例，若將A相繞組16和B相繞組17的匝數(shù)設(shè)為漸，則成為下式。Va = NwXcK Φ a) /dt(2) A相磁通Φ a由A相定子磁極83所對(duì)置的轉(zhuǎn)子的N極磁極21、S極磁極22、X極磁極23供給。因此，上述A相磁通Φ a隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置ΘΓ的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)而變化。對(duì)于圖8的(i)的A相感應(yīng)電壓Va，按照轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置θ r的順序進(jìn)行說(shuō)明。在θ r = 0°的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置處，與圖8的(a)和(b)進(jìn)行對(duì)比可知，A相定子磁極83基本整面與轉(zhuǎn)子的S極磁極22對(duì)置。因此，A相磁通Φ a是負(fù)的最大值-Φ max。若在該狀態(tài)下轉(zhuǎn)子進(jìn)行正旋轉(zhuǎn)，即在圖8的(b)中，轉(zhuǎn)子向紙面的右側(cè)移動(dòng)，則轉(zhuǎn)子的X極磁極23成為對(duì)置，A相磁通Φ a從負(fù)的最大值-ctmax而接近零，發(fā)生增加。并且，A相感應(yīng)電壓Va根據(jù)式⑵，成為與N極磁極21、S極磁極22的磁通密度to成比例的值，成為與A相磁通的旋轉(zhuǎn)變化率Δ Cj5a/Δ 0 1>成比例的正值。Va = NwXd(Cta)/d θ rXd θ r/dt(3)這里，在從ΘΓ = 0°到120°時(shí)，成為下式。 (φ )/ θ r N PnXBmXHrXRX Δ θ r/Δ θ r (4)= PnXBmXHrXR(5)Pn是電機(jī)的極對(duì)數(shù)，Hr是作為轉(zhuǎn)子磁極的永久磁鐵的轉(zhuǎn)子軸向長(zhǎng)度，R是轉(zhuǎn)子半徑。另外，der/dt是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。在圖8的(c)中，ΘΓ = 60°，成為上述的式(3)、(4), (5)的A相感應(yīng)電壓Va。 對(duì)于圖8的(d)的θ r = 120°的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置，與圖8的(a)和(d)進(jìn)行對(duì)比可知，A相定子磁極83基本整面與轉(zhuǎn)子的X極磁極23對(duì)置。因此，A相磁通cta大致成為零的值。若在該狀態(tài)下轉(zhuǎn)子進(jìn)行正旋轉(zhuǎn)，即，在圖8的(d)中，轉(zhuǎn)子在紙面向右側(cè)移動(dòng)，則轉(zhuǎn)子的N極磁極21成為對(duì)置，A相磁通Φ 從零接近正的最大值ctmax，發(fā)生增加。在從ΘΓ = 120°到 240°時(shí)，成為下式。 (φ )/ θ r N PnXBmXHrXRX Δ θ r/Δ θ r (6)= PnXBmXHrXR(7)在X極磁極23的平均磁通密度為零，N極磁極21和S極磁極22的磁通密度大小相同的情況下，式(5)和式(7)成為相同的值。并且，A相感應(yīng)電壓Va根據(jù)上述的式(7)， 成為正值。在圖8的(e)中ΘΓ = 180°，成為上述式(6)、(7)的A相感應(yīng)電壓Va。對(duì)于圖8 的(f)的θ r = 240°的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置，與圖8的(a)和(f)進(jìn)行對(duì)比可知，A相定子磁極 83基本整面與轉(zhuǎn)子的N極磁極21對(duì)置。因此，A相磁通Φ a大致成為正的最大值Φπ χ。 若在該狀態(tài)下轉(zhuǎn)子進(jìn)行正旋轉(zhuǎn)，即，在圖8的(d)中，轉(zhuǎn)子在紙面向右側(cè)移動(dòng)，則轉(zhuǎn)子的S極磁極22成為對(duì)置，A相磁通Φ a從正的最大值Φπ χ而接近負(fù)的最大值-Φ max，發(fā)生減少。 在從θΓ = Μ0°到360°時(shí)，成為下式。
(φ )/ θ r N -PnX2XBmXHrXRX Δ θ r/Δ θ r (8)= -2XPnXBmXHrXR(9)這樣，A相感應(yīng)電壓Va在從θ r =對(duì)0°到360°的區(qū)間，成為上述式(5)、(7)的 2倍的負(fù)值。另外，從ΘΓ = 0°到360°的整個(gè)區(qū)間的平均值為零。接著，圖8的(j)表示在轉(zhuǎn)子以恒定的轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，由B相繞組17產(chǎn)生的感應(yīng)電壓Vb。成為與由A相繞組16產(chǎn)生的感應(yīng)電壓Va對(duì)稱的特性。B相感應(yīng)電壓Vb 與作為B相繞組17的交鏈磁通的B相磁通(tb的時(shí)間變化率成比例，成為下式。Vb = NwXd(<j5b)/dt(10)另外，由于B相繞組17的交鏈磁通ctb的交鏈方向與A相繞組16的磁通Φ 的交鏈方向相反，所以需要將B相繞組17的連接設(shè)為相反方向。該B相磁通ctb由B相定子磁極84所對(duì)置的轉(zhuǎn)子的N極磁極21、S極磁極22、X極磁極23供給。因此，上述B相磁通 Φ13隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置θ r的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)而變化。對(duì)于圖8的(j)的B相感應(yīng)電壓Vb，按照轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置ΘΓ的順序進(jìn)行說(shuō)明。對(duì)于θ r = 0°的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置，對(duì)圖8的(a)和(b)進(jìn)行對(duì)比可知，B相定子磁極84大致與轉(zhuǎn)子的X極磁極23和N極磁極21的各自的一半對(duì)置。因此，B相磁通Φb約為正的最大值Φπιμ的1/2。若在該狀態(tài)下轉(zhuǎn)子進(jìn)行正旋轉(zhuǎn)，即，在圖8的(b)中，轉(zhuǎn)子在紙面向右側(cè)移動(dòng)，則轉(zhuǎn)子的N極磁極21所對(duì)置的部分增加，因此B相磁通(tb從Φ max/2向最大值ctmax接近，發(fā)生增加。并且，B相感應(yīng)電壓Vb根據(jù)式(10)，成為與N極磁極21、S 極磁極22的磁通密度to成比例的值，成為與B相磁通的旋轉(zhuǎn)變化率Δ (tb/ Δ θ r成比例的正值。Vb = NwXd(<j5b)/d θ rXd θ r/dt(11)這里，在從ΘΓ = 0°到60°時(shí)，成為下式。(1(Φ^/(1 θ r N PnXBmXHrXRX Δ θ r/Δ θ r (12)= PnXBmXHrXR(13)對(duì)于圖8的(c)所示的θ r = 60°的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置，對(duì)圖8的(a)和(c)進(jìn)行對(duì)比可知，B相定子磁極84基本整面與轉(zhuǎn)子的N極磁極21對(duì)置。因此。A相磁通eta大致成為正的最大值Φπιμ。若在該狀態(tài)下轉(zhuǎn)子進(jìn)行正旋轉(zhuǎn)，即，在圖8的(c)中，轉(zhuǎn)子在紙面向右側(cè)移動(dòng)，則轉(zhuǎn)子的S極磁極22成為對(duì)置，B相磁通Ctb從正的最大值Φπιβχ向負(fù)的最大值-Φπιειχ接近，發(fā)生減少。在從ΘΓ = 60°到180°時(shí)，成為下式。(1(Φ^/(1 θ r N -PnX2XBmXHrXRX Δ θ r/Δ θ r (14)= -2XPnXBmXHrXR(15)在圖8的(d)中ΘΓ = 120°，成為上述式(14)、(15)的B相感應(yīng)電壓Vb。對(duì)于圖 8的(e)的ΘΓ = 180°的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置，對(duì)圖8的(a)和(e)進(jìn)行對(duì)比可知，B相定子磁極 84基本整面與轉(zhuǎn)子的S極磁極22對(duì)置。因此，B相磁通Φ13大致成為負(fù)的最大值-Φπ χ。 若在該狀態(tài)下轉(zhuǎn)子進(jìn)行正旋轉(zhuǎn)，即，在圖8的(e)中，轉(zhuǎn)子在紙面向右側(cè)移動(dòng)，則轉(zhuǎn)子的X極磁極23成為對(duì)置，B相磁通(tb從負(fù)的最大值-Φ max向零接近，發(fā)生增加。在從θ r = 180°到300°時(shí)，成為下式。(1(Φ^/(1 θ r N PnXBmXHrXRX Δ θ r/Δ θ r (16)= PnXBmXHrXR(17)
在圖8的(f)中ΘΓ =對(duì)0°，成為上述式(16)、(17)的B相感應(yīng)電壓Vb。對(duì)于圖8的(g)的θ r = 300°的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置，對(duì)圖8的(a)和(g)進(jìn)行對(duì)比可知，B相定子磁極84基本整面與轉(zhuǎn)子的X極磁極23對(duì)置。因此，B相磁通Ctb大致成為零。若在該狀態(tài)下轉(zhuǎn)子進(jìn)行正旋轉(zhuǎn)，即，在圖8的(g)中，轉(zhuǎn)子在紙面向右側(cè)移動(dòng)，則轉(zhuǎn)子的N極磁極21成為對(duì)置，B相磁通Φ13從零向正的最大值ctmax接近，發(fā)生增加。在從ΘΓ = 300°到420° 時(shí)，成為下式。(1(Φ^/(1 θ r N PnXBmXHrXRX Δ θ r/Δ θ r (18)= PnXBmXHrXR(19)接著，圖8的(k)相當(dāng)于在轉(zhuǎn)子以恒定的轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，與通過(guò)C相定子磁極的C相磁通交鏈的繞組的感應(yīng)電壓。在該電機(jī)中，雖然C相繞組不存在，但是將A 相繞組16和B相繞組17串聯(lián)連接后的狀態(tài)相當(dāng)于C相繞組。但是，極性為相反方向。假想的C相感應(yīng)電壓Vc成為下式。Vc = -Nw X d ( Φ a+ Φ b) /dt = -Va-Vb(20)因此，各相感應(yīng)電壓的和為零，下式也成立。Va+Vb+Vc = 0(21)但是，在上述的各式中，將繞組電阻設(shè)為零而忽視，將各相的漏磁通設(shè)為零來(lái)將電機(jī)理想化。接著，在圖9中示出在使轉(zhuǎn)子向著正旋轉(zhuǎn)方向、即逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向CCW以恒定的轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的情況下，產(chǎn)生恒定的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的電流的通電方法的具體的例子并進(jìn)行說(shuō)明。 電機(jī)的特性使用圖1、圖7A、7B、圖8所示的特性。對(duì)于基本的構(gòu)成，通過(guò)A相定子磁極83的A相磁通Φ a與A相繞組16交鏈，通過(guò) B相定子磁極84的B相磁通(tb與B相繞組17交鏈。對(duì)于電機(jī)的電氣輸入來(lái)說(shuō)，如果能夠使A相電流Ia和A相感應(yīng)電壓Va的積Pa、與B相電流Λ和B相感應(yīng)電壓Vb的積1 之和 Pl成為恒定值，則可以認(rèn)為機(jī)械輸出Rii也為恒定值，從而成為下式。Pl = Pa+Pb= IaXVa+IbXVb (22)= TmX ω = Pm(23)將式(3)、(11)代入式(23)，電機(jī)轉(zhuǎn)矩Tm成為下式。Tm = l/ω XIaX (NwXd(<jia)/d θ rXd θ r/dt)+l/ω XIbX (NwXd(<jib)/d θ rXd θ r/dt)= NwX (IaXd(<jia)/d θ r+IbXd(<jib)/d θ r)這里，ω = d θ r/dt是電機(jī)轉(zhuǎn)速，電機(jī)內(nèi)部的損耗被理想化為零。例如，在A相感應(yīng)電壓Va為正值時(shí)，如果對(duì)A相繞組16以正的A相電流Ia進(jìn)行通電，則產(chǎn)生成比例的轉(zhuǎn)矩。對(duì)于B相也是一樣的。上述式02)是從電氣方面考慮的，而若從電磁方面來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，則意味著在上述式⑵中，在A相感應(yīng)電壓Va為正值時(shí)，即A相磁通Φ a增加了時(shí)，對(duì)A相繞組16以正的 A相電流Ia進(jìn)行通電以使得A相磁通Φ a進(jìn)一步增加，從而使A相定子磁極和轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生吸引力，并生成轉(zhuǎn)矩。對(duì)于B相也是同樣的。圖9的(a)與圖8的(i)所示的A相感應(yīng)電壓Va相同。由于A相感應(yīng)電壓Va跨越電角度對(duì)0°的范圍而成為大致均等的正電壓，所以在此期間，通過(guò)向A相繞組16供給直流電流，能夠得到在電角度的期間大致均等的正轉(zhuǎn)矩。同樣，圖9的(b)與圖8的(j)所示的B相感應(yīng)電壓Vb相同。B相感應(yīng)電壓Vb跨越電角度對(duì)0°的范圍而有效地得到大致均等的電壓。由此，通過(guò)對(duì)A相繞組16和B相繞組17以直流電流交替地通電，會(huì)得到連續(xù)的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。圖9的(c)是具有電角度大約為180°寬度的梯形狀的電流波形的A相電流Ia的例子。圖9的(d)是具有電角度大約為180°寬度的梯形狀的電流波形的B相電流Λ的例子。圖9的(e)是電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩Tm，利用A相電流Ia和B相電流Λ以產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩正好進(jìn)行插補(bǔ)并連續(xù)的方式進(jìn)行通電，由此生成均勻的轉(zhuǎn)矩Tm。但是，圖8、圖9所示的方法是單方向的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的方法。另外，在即使轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)多少增大也需要較大的平均轉(zhuǎn)矩輸出的情況下，能夠擴(kuò)大各相電流的通電寬度，與圖9的(a)、(b) 一樣，能夠?qū)㈦娏鞯耐妼挾仍龃蟮诫娊嵌葘?duì)0°。當(dāng)然，也能夠增大電流值來(lái)增大轉(zhuǎn)矩。接著，在圖10中示出使本發(fā)明電機(jī)的上述A相電流Ia和上述B相電流Λ進(jìn)行通電的控制電路的例子，并進(jìn)行說(shuō)明。關(guān)于電源部，2E是直流電壓源，例如是汽車(chē)的蓄電池。VL是公共端(common)電位， VM是直流電壓源2E的電位，VH是再生等被進(jìn)行的第3電位。16是圖1的A相繞組，101是驅(qū)動(dòng)A相電流Ia的晶體管，107是對(duì)A相繞組16所積蓄的磁能等進(jìn)行再生的二極管。17 是圖1的B相繞組，102是驅(qū)動(dòng)B相電流Λ的晶體管，108是對(duì)B相繞組17所積蓄的磁能
等進(jìn)行再生的二極管。能夠通過(guò)進(jìn)行以脈沖寬度調(diào)制PWM來(lái)控制晶體管101、102的處理等來(lái)以所期望的直流電流對(duì)A相繞組16、Β相繞組17進(jìn)行通電。此時(shí)，即使針對(duì)晶體管的導(dǎo)通損耗，也可以認(rèn)為與繞組16、17串聯(lián)的晶體管有1個(gè)，控制電路的損耗小，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的驅(qū)動(dòng)。另外， 如果是3相交流電機(jī)的控制，會(huì)產(chǎn)生2個(gè)導(dǎo)通損耗。上述晶體管可以使用多種電力控制元件，例如，在小型的電機(jī)中，功率MOSFET、或者IGBT等被廣泛使用。最近，超結(jié)M0SFET、或者SiC等新型元件被引起重視。在圖10的虛線部分中，IOC是電容器，IOA是晶體管，Ldcc是扼流線圈，IOB是二極管。由虛線包圍的IOE是所謂的DC-DC轉(zhuǎn)換器，在該控制電路中，從電機(jī)繞組再生得到的磁能作為電荷被積蓄在電容器IOC中，之后，利用扼流線圈Ldcc將電荷的能量轉(zhuǎn)移至直流電壓源2Ε。上述DC-DC轉(zhuǎn)換器IOE的功能在于將電容器IOC的電荷轉(zhuǎn)移至直流電壓源2Ε。另外，直流電壓源2Ε和DC-DC轉(zhuǎn)換器IOE可以共用于多個(gè)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)或者其他負(fù)載。例如，在對(duì)10個(gè)本發(fā)明電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的情況下，該控制電路可以由20個(gè)晶體管、20個(gè)二極管、和1組DC-DC轉(zhuǎn)換器IOE來(lái)構(gòu)成。本發(fā)明電機(jī)，概括來(lái)說(shuō)，能夠由2個(gè)晶體管和2個(gè)二極管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。其結(jié)果，本發(fā)明電機(jī)和其控制電路都具有簡(jiǎn)單的構(gòu)成，低成本且小型。另外，由虛線包圍的DC-DC轉(zhuǎn)換器 IOE也可以置換成其他的蓄電池等直流電源。另外，可以進(jìn)行多種變形，例如在電位VM和 VH之間生成電機(jī)電流，在電位VL和VM之間對(duì)再生電力進(jìn)行再生等。接著，在圖11中示出使A相電流Ia和B相電流Λ進(jìn)行通電的控制電路的其他例子，并進(jìn)行說(shuō)明。111和112是對(duì)A相繞組16以A相電流Ia進(jìn)行通電的晶體管，115和116是能夠?qū)⒗@組16所積蓄的磁能等向直流電壓源2E再生的二極管。另外，在使電流通過(guò)的過(guò)程中， 也可以將晶體管111和112中任意一方設(shè)為導(dǎo)通，由此不使A相電流Ia向電源再生，而是作為續(xù)流電流，經(jīng)由晶體管和二極管作為續(xù)流電流通過(guò)。圖11的控制電路構(gòu)成可以針對(duì)每1個(gè)電機(jī)利用4個(gè)晶體管來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。與3相交流電機(jī)相比構(gòu)成簡(jiǎn)單。這里，不需要在圖10的構(gòu)成中是必需的DC-DC轉(zhuǎn)換器10E。但是，如果是圖10的控制電路構(gòu)成，針對(duì)每一個(gè)電機(jī)有2個(gè)晶體管，與此相比，圖 11的構(gòu)成中晶體管為4個(gè)，數(shù)量較多?？梢愿鶕?jù)周邊使用的電機(jī)個(gè)數(shù)、制作的情況等來(lái)選擇應(yīng)該使用哪一種控制電路。如圖10、圖11所示那樣，本發(fā)明電機(jī)能夠由簡(jiǎn)單且低成本的控制電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 能夠簡(jiǎn)單化的主要原因在于，本發(fā)明電機(jī)是能夠由2個(gè)繞組進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的構(gòu)成，并且電流是直流電流。與圖57所示的以往的3相交流電機(jī)的控制電路相比，能夠減少控制電路的元件數(shù)。另外，在圖10的控制電路構(gòu)成的情況下，與各相繞組串聯(lián)的晶體管的數(shù)量是1個(gè)，能夠降低因晶體管的導(dǎo)通電壓降而產(chǎn)生的損耗，從而可以期待控制電路效率的提高。接著，在圖12A-12D中示出作為轉(zhuǎn)子的第3磁極的、圖7A、7B、圖8所示的X極磁極 23的具體例，并進(jìn)行說(shuō)明。在圖12A-12D中，表示了 X極磁極的轉(zhuǎn)子表面形狀，紙面水平方向表示轉(zhuǎn)子的圓周方向，紙面上下方向表示轉(zhuǎn)子軸方向。圖1等所示的轉(zhuǎn)子的X極磁極是N極與S極的中間的特性，例如是圖12A的構(gòu)成。在轉(zhuǎn)子軸向上，配置有N極的永久磁鐵121和S極的永久磁鐵122。該N極的永久磁鐵121和S極的永久磁鐵122并列配置。定子磁極的形狀如果是圖7B、或者圖8的(a)的形狀，則，對(duì)于與各定子磁極相對(duì)并通過(guò)的磁通，N極磁鐵121所對(duì)置的部分和S極磁鐵122所對(duì)置的部分進(jìn)行抵消，而成為它們的中間的特性。其結(jié)果，圖12A的X極磁極對(duì)定子磁極的作用是磁通為零的轉(zhuǎn)子磁極特性。即，成為轉(zhuǎn)子的N極磁極21和S極磁極22的中間的特性。除此之外，以下的情況也比較重要，即、雖然圖12A的X極磁極作為平均值在磁性上為零，但是在該X極磁極和各定子磁極之間，磁通在各部分往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)子的X極磁極和各定子磁極之間，與N極磁極以及S極磁極同樣地產(chǎn)生吸引力。作用于各定子磁極的與轉(zhuǎn)子之間的吸引力的變動(dòng)在很多情況下成為電機(jī)的振動(dòng)、噪音的主要原因，非常重要。將X 極磁極的徑向吸引力設(shè)為與N極磁極和S極磁極同樣的吸引力特性，在降低電機(jī)的振動(dòng)、噪音方面很重要。并且，即使根據(jù)齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的觀點(diǎn)，定子磁極和轉(zhuǎn)子的X極磁極之間的吸引力也是重要的要素。將X極磁極的圓周方向吸引力設(shè)為與N極磁極和S極磁極同樣的吸引力特性，在降低電機(jī)的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)方面很重要。另外，在圖8的(b)中，雖然圖示了 N極磁極21和S極磁極22的轉(zhuǎn)子軸向長(zhǎng)度大致相同的例子，但是它們的長(zhǎng)度的比例可以根據(jù)所期望的電機(jī)特性來(lái)自由地選擇成1 2寸。另外，如果多少犧牲地處理上述的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、振動(dòng)等問(wèn)題，或者利用其他的方法進(jìn)行補(bǔ)償，則也能夠使X極磁極的磁氣特性多少偏于N極特性，或者偏于S極特性。并且， 以空隙實(shí)現(xiàn)X極磁極?；蛘?，以樹(shù)脂等非磁性體來(lái)實(shí)現(xiàn)X極磁極?；蛘?，也可以以導(dǎo)磁率較低的磁性體來(lái)實(shí)現(xiàn)。或者，也可以使用不同的磁氣特性的永久磁鐵。
圖12B是X極磁極配置多個(gè)較小形狀的N極磁鐵123和較小形狀的S極磁鐵124 來(lái)實(shí)現(xiàn)的例子。在這種情況下，需要考慮到如下的情況，即由于N極磁鐵123和S極磁鐵124 之間的漏磁通容易增加，所以與定子磁極之間的吸引力有可能略微減少。另外，也可以將X 極磁極構(gòu)成為如圖12C那樣的三角形的N極磁極125、127和S極磁極126、128的構(gòu)成。這樣利用各種構(gòu)成，能夠構(gòu)成在磁性上為中性的X極磁極。圖12D以梯形形狀的N極磁鐵12A和S極磁鐵1 來(lái)構(gòu)成X極磁極。該X極磁極的特性具有如下的特點(diǎn)，即、在紙面從左側(cè)向右側(cè)，其磁氣特性從N極特性變化成S極特性。對(duì)于轉(zhuǎn)子的X極磁極，由于使其與N極和S極在圓周方向上相鄰來(lái)進(jìn)行使用，所以能夠作為利用2相繞組交替地進(jìn)行驅(qū)動(dòng)來(lái)獲得旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)圓滑的切換的方法之一進(jìn)行使用。在降低齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩的方面也是有效的。N極磁鐵12A和S極磁鐵1 可以不是對(duì)稱形狀，也可以變形成梯形以外的形狀等各種形狀。另外。轉(zhuǎn)子的X極磁極是呈現(xiàn)N極側(cè)的最大的磁通密度Bnmax和S極側(cè)的最大的磁通密度Bsmax之間的磁氣特性的磁極，表示了相對(duì)的磁氣特性的磁極。因此，如后面的圖12A-12D、圖18、圖19、圖20所示那樣，X極磁極能夠根據(jù)電機(jī)的設(shè)計(jì)規(guī)格以多種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。接著，對(duì)本發(fā)明電機(jī)的特征進(jìn)行說(shuō)明。如圖1至圖12A-12D的電機(jī)構(gòu)成所說(shuō)明的那樣，電機(jī)是小型、低成本的電機(jī)。圖1 所示的環(huán)狀繞組由于形狀簡(jiǎn)單，所以制作容易且容易實(shí)現(xiàn)高占積率，由于能夠降低繞組電阻值，所以能夠降低焦耳熱，從而使電機(jī)具有高效率。由于電機(jī)的磁氣回路具有比較簡(jiǎn)單的構(gòu)成，所以如果在小型電機(jī)的情況下以板金的彎曲構(gòu)成來(lái)制作，則能夠利用模具來(lái)進(jìn)行高速的批量生產(chǎn)，制作容易。對(duì)于組裝來(lái)說(shuō)，由于部件數(shù)量較少，所以能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的組裝。本發(fā)明電機(jī)構(gòu)成為控制電路較簡(jiǎn)單，因此能夠減少使電機(jī)的繞組電流進(jìn)行通電的晶體管的數(shù)量，控制電路成本較低且小型。當(dāng)利用圖10的控制電路使繞組電流進(jìn)行通電時(shí)，能夠僅通過(guò)對(duì)A相電流Ia和B 相電流Λ這2個(gè)直流電流進(jìn)行控制來(lái)生成連續(xù)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。在驅(qū)動(dòng)多個(gè)電機(jī)的情況下，每一個(gè)電機(jī)的晶體管數(shù)為2個(gè)。另外，通過(guò)設(shè)計(jì)成圖10的控制電路構(gòu)成，能夠降低晶體管的導(dǎo)通電壓降，控制電路也具有高效率。并且，如果控制電路具有高效率，則在排熱設(shè)計(jì)方面也能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。另外，定子的與轉(zhuǎn)子對(duì)置的面的形狀如圖7Β的例子所示那樣，能夠使相對(duì)轉(zhuǎn)子的磁阻抗在圓周方向上大致均等。并且，也能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)子的各相磁極的相對(duì)于定子磁極的磁氣特性的均勻化。由此， 能夠降低電機(jī)的徑向的振動(dòng)、噪音，也能夠?qū)崿F(xiàn)齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩的減小、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的減小。其結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)肅靜的電機(jī)。與此相對(duì)，以往的集中繞組的無(wú)刷電機(jī)需要將繞組纏繞于定子的各齒，存在繞組制作時(shí)間的問(wèn)題和因繞組占積率導(dǎo)致的焦耳熱增大的問(wèn)題，存在成本和效率的問(wèn)題。另外， 以往的集中繞組的無(wú)刷電機(jī)和圖49的環(huán)狀繞組構(gòu)造的電機(jī)等是3相交流電壓、3相交流電流的電機(jī)，其驅(qū)動(dòng)需要如圖57所示那樣的6個(gè)晶體管。因此，存在驅(qū)動(dòng)電路的成本問(wèn)題、大小問(wèn)題、效率問(wèn)題。另外，若相對(duì)于3相交流電機(jī)來(lái)表述，則可以認(rèn)為本發(fā)明電機(jī)是2相的直流電機(jī)。
雖然本發(fā)明電機(jī)的主要用途被假定為單方向旋轉(zhuǎn)，但是具有風(fēng)扇、泵等較多的用途。被用于家電用、汽車(chē)用、產(chǎn)業(yè)用等的較大范圍的設(shè)備，例如，被較多地用在從小型風(fēng)扇到大型風(fēng)扇。特別是對(duì)于在人附近使用的風(fēng)扇，非常希望是肅靜的?？梢詫?duì)圖示的梯形的電流波形進(jìn)行研究來(lái)減少轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，以使得圖9中的基于A 相電流Ia和B相電流Λ的轉(zhuǎn)矩的傳遞更加圓滑。另外，為了如后述那樣實(shí)現(xiàn)肅靜化，減小齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩、減小定子和轉(zhuǎn)子的徑向吸引力的旋轉(zhuǎn)變化率也很重要。另外，需要在高質(zhì)量的風(fēng)扇等中實(shí)現(xiàn)自由可變速運(yùn)轉(zhuǎn)而非以往的機(jī)械式的階段可變速運(yùn)轉(zhuǎn)，從省電的觀點(diǎn)來(lái)看高效率化的要求也很高。本發(fā)明電機(jī)能夠在實(shí)現(xiàn)低成本且小型的同時(shí)也對(duì)應(yīng)這些要求。另外，在風(fēng)扇等的用途的情況下，希望將轉(zhuǎn)子配置在外周側(cè)的外轉(zhuǎn)子的構(gòu)成的情況也很多。也可以將圖1、圖8的電機(jī)變形為外轉(zhuǎn)子構(gòu)成。并且，作為單方向旋轉(zhuǎn)的用途，存在有各種泵。由于電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)用電機(jī)也以向前方的驅(qū)動(dòng)為主，所以能夠?qū)D1、圖8等的單方向旋轉(zhuǎn)電機(jī)大型化來(lái)進(jìn)行使用?？梢宰鳛閺某⌒偷酱笮碗姍C(jī)的各種尺寸的電機(jī)來(lái)進(jìn)行使用。接著，對(duì)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述特征的技術(shù)進(jìn)行說(shuō)明。在圖8的電機(jī)構(gòu)成的例子中，將轉(zhuǎn)子的N極磁極21、S極磁極22、X極磁極23的圓周方向?qū)挾仍O(shè)為以電角度表示為120°，將X極磁極23的磁氣特性設(shè)為N極磁極21和S 極磁極22的中間的特性。并且，將定子的A相磁極83的圓周方向?qū)挾柔樤O(shè)為以電角度表示為120°。其結(jié)果，如圖8的(a)所示那樣，通過(guò)作為A相電流使正電流進(jìn)行通電，能夠跨越電角度對(duì)0°的范圍而產(chǎn)生一個(gè)方向的恒定轉(zhuǎn)矩。通過(guò)設(shè)置X極磁極23，設(shè)計(jì)成雖然轉(zhuǎn)矩降低但是能夠跨越180°以上的范圍以直流電流進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的構(gòu)造。對(duì)于B相定子磁極 84，也能夠設(shè)成在圓周方向上相對(duì)于A相定子磁極83具有180°的相位差的特性，同樣地， 跨越電角度的范圍產(chǎn)生一個(gè)方向的恒定轉(zhuǎn)矩。其結(jié)果，成為能夠通過(guò)使2相的直流電流交替地進(jìn)行通電來(lái)產(chǎn)生連續(xù)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的電機(jī)。由于能夠把使電機(jī)電流進(jìn)行通電的晶體管設(shè)為2個(gè)，所以能夠大幅度簡(jiǎn)化控制電路。 這里，2個(gè)電流是直流這一情況，在控制電路的簡(jiǎn)化方面非常有效。如后面進(jìn)行的說(shuō)明那樣， 在對(duì)多個(gè)本發(fā)明電機(jī)進(jìn)行控制的情況下，還能夠減少每一個(gè)電機(jī)的晶體管的數(shù)量。例如，在對(duì)4個(gè)本發(fā)明電機(jī)進(jìn)行控制的情況下，利用6個(gè)晶體管進(jìn)行控制，能夠使每一個(gè)電機(jī)的晶體管的數(shù)量成為1.5個(gè)。與此相對(duì)，以往的3相交流電機(jī)，能夠?qū)σ幌嗟睦@組以直流電流進(jìn)行通電來(lái)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的范圍，在電角度180°以下。主要用于家電的集中繞組的無(wú)刷電機(jī)，其驅(qū)動(dòng)范圍在 120°以下。通常，雖然無(wú)刷電機(jī)由6個(gè)晶體管控制，但是也可以利用3個(gè)晶體管以3個(gè)直流電流來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。此時(shí)，電流的波形系數(shù)從0/3)°_5 = 0.816減小到(1/3)° 5 = 0.577， 因此電機(jī)效率降低。圖8所示的本發(fā)明電機(jī)的電流通電范圍，能夠控制在電角度從180°到對(duì)0°的范圍，對(duì)于電流的波形系數(shù)，能夠從(1/2)° 5 = 0.707設(shè)為(2/3)° 5 = 0.816。在這種情況下， 如果是無(wú)刷電機(jī)的3個(gè)直流電流和本發(fā)明電機(jī)的2個(gè)直流電流，在電機(jī)效率和控制電路的規(guī)模方面會(huì)有較大差別。接著，對(duì)本發(fā)明電機(jī)的上述特征成立的條件進(jìn)行說(shuō)明。
需要對(duì)一個(gè)繞組以直流電流進(jìn)行通電，從而跨越電角度180°以上的范圍生成同一方向的轉(zhuǎn)矩。另外，在轉(zhuǎn)子是以往的N極磁極和S極磁極的情況下，能夠?qū)σ粋€(gè)繞組以直流電流進(jìn)行通電，從而對(duì)一個(gè)定子磁極施加磁動(dòng)勢(shì)來(lái)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的范圍為電角度180°以下。在本發(fā)明中，將以下條件設(shè)為基本條件作成作為第3轉(zhuǎn)子磁極的X極磁極；將吸引側(cè)的轉(zhuǎn)子磁極的圓周方向?qū)挾萕RK和與上述X極磁極之間的圓周方向?qū)挾萕X之和 (WRK+WX)設(shè)為電角度180°以上；將在定子和轉(zhuǎn)子磁極之間產(chǎn)生吸引力的定子磁極的圓周方向?qū)挾萕RK設(shè)為180°以下。WRK+WX>180°(24)WRK <108°(25)另外，這里所說(shuō)的轉(zhuǎn)子的X極磁極的構(gòu)成可以是各種形狀。不僅是圖12A-12D、圖 16，如后面圖19所示那樣，如果是電機(jī)的整個(gè)圓周為電角度720°以上的多極的電機(jī)，能夠?qū)極磁極構(gòu)成為平均值。即是利用如下情況的方法整個(gè)圓周的轉(zhuǎn)子磁極中的、相同電角度的多個(gè)轉(zhuǎn)子磁極的特性的平均值作為該區(qū)域的轉(zhuǎn)子磁極特性來(lái)發(fā)揮作用這一情況。將多個(gè)上述的該相同電角度的區(qū)域合并定義為X極磁極。另外，如后面圖20所示那樣，對(duì)于轉(zhuǎn)子的X極磁極，除了永久磁鐵以外，也可以利用能夠得到高磁通密度的軟磁體來(lái)構(gòu)成。也可以使用飽和磁通密度不同的多種軟磁體來(lái)構(gòu)成X極磁極。另外，能夠?qū)σ粋€(gè)繞組以直流電流進(jìn)行通電來(lái)對(duì)一個(gè)定子磁極施加磁動(dòng)勢(shì)，從而在跨越電角度180°以上的范圍內(nèi)生成連續(xù)的轉(zhuǎn)矩的條件是定子磁極的圓周方向?qū)挾?WRK大于與上述X極磁極之間的圓周方向?qū)挾萕X。WRK > WX(26)并且，能夠分別對(duì)兩個(gè)繞組以直流電流適當(dāng)?shù)赝?，從而在電機(jī)的整個(gè)圓周內(nèi)生成連續(xù)轉(zhuǎn)矩的必要條件是設(shè)置2組滿足上述式04)、(25) “26)的定子磁極。另外，在轉(zhuǎn)子的X極磁極與相鄰的轉(zhuǎn)子磁極的邊界不明確的、圖16的(d)、(e)等情況下，需要考慮修改式04)、(25)、(26)。在定子磁極和轉(zhuǎn)子磁極所對(duì)置的面的形狀不是近似長(zhǎng)方形，而是發(fā)生了歪斜的形狀、梯形形狀、菱形形狀、正弦波形狀等異形形狀的情況下，也需要考慮修改式 (24)、 (25)、 (26)。另外，作為利用以直流電流進(jìn)行通電的2個(gè)繞組來(lái)得到連續(xù)的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的方法之一，如果其中一個(gè)單元UA能夠在(180° +α)的范圍WUA內(nèi)生成相同方向的轉(zhuǎn)矩，則另一個(gè)單元UB能夠生成相同方向的轉(zhuǎn)矩的范圍WUB大于(180° -α)即可，即使單元UB的相同方向的轉(zhuǎn)矩的生成范圍在180°以下，由單元UA和UB構(gòu)成的電機(jī)也能夠生成連續(xù)的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。WUA+WUB > 360°(27)坦率地講，雖然考慮了配置2組能夠在(180° +α)的范圍內(nèi)生成相同方向的轉(zhuǎn)矩的上述單元UA的方法，但是也考慮了希望根據(jù)電機(jī)用的傳感器的配置、引出繞組端子的情況、電機(jī)制作方面的情況等來(lái)實(shí)現(xiàn)上述單元UA和上述單元UB的組合。另外，在現(xiàn)實(shí)中，也可以緩和上述的連續(xù)轉(zhuǎn)矩的條件，即使轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生有一定程度的不連續(xù)，也能夠利用轉(zhuǎn)子的慣性來(lái)實(shí)現(xiàn)恒定速度的旋轉(zhuǎn)，從而能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制。其意味著，上述式04)、0幻、06)不是本發(fā)明電機(jī)的絕對(duì)條件，條件略微欠缺也沒(méi)有關(guān)系。另外，對(duì)于轉(zhuǎn)子的N極磁極和S極磁極的極性而言，是由與繞組的電流方向之間的關(guān)系來(lái)決定的，在繞組的電流方向是反向的情況下，需要使上述的N極磁極和S極磁極反過(guò)來(lái)而改變說(shuō)法。本發(fā)明包含使轉(zhuǎn)子磁極的極性和繞組的電流方向反過(guò)來(lái)的構(gòu)成。針對(duì)本發(fā)明電機(jī)，主要說(shuō)明了與單方向的轉(zhuǎn)矩生成、單方向的旋轉(zhuǎn)有關(guān)的構(gòu)成、動(dòng)作。但是，可以部分地實(shí)現(xiàn)反方向轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生、和再生制動(dòng)，例如，在圖8的(i)、(j)中，在電壓為負(fù)的區(qū)域中，如果使電流進(jìn)行通電則產(chǎn)生負(fù)轉(zhuǎn)矩，成為再生動(dòng)作。另外，即使使負(fù)轉(zhuǎn)矩?cái)嗬m(xù)，如果持續(xù)進(jìn)行通電則也可以實(shí)現(xiàn)反方向的旋轉(zhuǎn)。另外，如后面說(shuō)明的那樣，如果以正負(fù)的兩個(gè)方向電流進(jìn)行通電控制，則由于電機(jī)的電流波形系數(shù)會(huì)改善，所以能夠改善電機(jī)效率。另外，通過(guò)進(jìn)行正方向轉(zhuǎn)矩、反方向轉(zhuǎn)矩的輸出能夠?qū)崿F(xiàn)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，也能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)和再生的動(dòng)作，所以可以實(shí)現(xiàn)4象限運(yùn)轉(zhuǎn)。但是，控制電路變得復(fù)雜。如上述那樣，圖12A-12D表示了作為轉(zhuǎn)子的第3磁極的X極磁極的例子。另外，X 極磁極也可以不是永久磁鐵的形狀，而是通過(guò)使相當(dāng)于X極磁極的部分的永久磁鐵設(shè)為沒(méi)有磁性來(lái)作為N極和S極的中間的磁氣特性。但是，在這種情況下，由于在轉(zhuǎn)子的X極磁極和對(duì)置的定子磁極之間基本不產(chǎn)生吸引力，所以需要注意定子鐵心的振動(dòng)和噪音。另外，作為構(gòu)成轉(zhuǎn)子的X極磁極的其他方法的例子，有由非磁性體來(lái)構(gòu)成的方法。能夠利用樹(shù)脂等非磁性體，從而可以使制作變得容易。也能夠用空隙構(gòu)成轉(zhuǎn)子的X極磁極。也可以使用鋁、不銹鋼等金屬的非磁性體。在是金屬的情況下，需要注意渦電流等的影響。(實(shí)施例2)接著，在圖13中表示了變更了定子磁極的形狀的例子，并進(jìn)行說(shuō)明。圖13的電機(jī)構(gòu)成是圖8的電機(jī)構(gòu)成的變形例。與圖8的例子相同，紙面的水平軸以電角度從-180°到720°表示了轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角er。是將圖1那樣的圓筒形狀水平展開(kāi)而得到的圖。從圖13的(a)至(h)的縱軸表示轉(zhuǎn)子軸方向。圖13的(a)表示了 A相的定子磁極131、B相的定子磁極132、C相的定子磁極 133。各定子磁極成為以電角度表示為120°的相位差。在圖8的(a)中，A相的定子磁極 83和B相的定子磁極84相對(duì)地是180°的相位差，圖13的(a)的定子磁極在這一點(diǎn)上具有不同的構(gòu)成。A相的定子磁極131配置在電角度從0°到120°，使對(duì)置的部分的轉(zhuǎn)子的各永久磁鐵的磁通通過(guò)，該通過(guò)磁通是A相磁通Φ a。B相的定子磁極132配置在電角度從120° 到，使對(duì)置的部分的轉(zhuǎn)子的各永久磁鐵的磁通通過(guò)，該通過(guò)磁通是B相磁通Φ b。C相的定子磁極133配置在電角度從對(duì)0°到360°，使對(duì)置的部分的轉(zhuǎn)子的各永久磁鐵的磁通通過(guò)，該通過(guò)磁通是C相磁通Φ C。圖13的(b)是與各定子磁極對(duì)置的轉(zhuǎn)子磁極，是N極磁極134、S極磁極135、X極磁極136。這些轉(zhuǎn)子磁極的圓周方向?qū)挾仁请娊嵌?20°的例子。圖13的(b)所示的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置是θ r = 0°的旋轉(zhuǎn)位置。其表示了圖2的旋轉(zhuǎn)位置的狀態(tài)。圖13的(c)所示的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置是θ r = 60°，圖13的(d)所示的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置是θ r = 120°，圖13的(e) 所示的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置是θ r = 180°，圖13的(f)所示的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置是θ r = 240°，圖 13的(g)所示的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置是θ r = 300°。圖13的(h)所示的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置是θ r =360°，電磁作用與圖13的(b)的θ r = 0°相同。隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置θ r的變化，與各定子磁極對(duì)置的轉(zhuǎn)子磁極的位置發(fā)生變化，因此通過(guò)各定子磁極的磁通Φι ΦΙκ 的大小隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而變化。轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向在圖2中是從第1象限向第2象限側(cè)旋轉(zhuǎn)的方向，將逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向CCW的旋轉(zhuǎn)方向設(shè)為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置θ r的值增加的正旋轉(zhuǎn)。使該正旋轉(zhuǎn)方向?qū)?yīng)于在圖13中從紙面的左側(cè)向右側(cè)移動(dòng)的動(dòng)作來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。圖13的(i)表示在轉(zhuǎn)子以恒定旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，在A相繞組16中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓Va。該A相感應(yīng)電壓Va與作為A相繞組16的交鏈磁通的A相磁通Φ a的時(shí)間變化率成比例，若將A相繞組16和B相繞組17的匝數(shù)設(shè)為漸，則成為上述的式O)。A 相磁通6a由A相定子磁極131所對(duì)置的轉(zhuǎn)子的N極磁極134、S極磁極135、X極磁極136 供給。因此，上述A相磁通Φa隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置θr的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)而變化。針對(duì)圖13的(i)的A相感應(yīng)電壓Va，按照轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置θ r的順序進(jìn)行說(shuō)明。對(duì)于θ r = 0°的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置，將圖13的(a)和(b)進(jìn)行對(duì)比可知，A相定子磁極131幾乎整面與轉(zhuǎn)子的S極磁極135對(duì)置。因此，A相磁通Φ a是負(fù)的最大值-Φ max。若在該狀態(tài)下轉(zhuǎn)子進(jìn)行正旋轉(zhuǎn)，即，在圖13的(b)中，轉(zhuǎn)子在紙面向右側(cè)移動(dòng)，則轉(zhuǎn)子的X極磁極136成為對(duì)置，A相磁通Φ 從負(fù)的最大值-Φπιβχ向零接近，發(fā)生增加。并且，A相感應(yīng)電壓Va根據(jù)式O)，成為與N極磁極134、S極磁極135的磁通密度to成比例的值，成為與A相磁通的旋轉(zhuǎn)變化率Δ Φβ/Δ θ r成比例的正值，成為上述式(3)、(4)、(5)。在從圖 13的(c)到圖13的(h)中，定子磁極131的動(dòng)作也是與圖8的A相定子磁極83同樣的動(dòng)作。圖13的(i)和圖8的(i)成為相同的特性。接著，圖13的(j)表示在轉(zhuǎn)子以恒定轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，在B相繞組17中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓Vb。B相感應(yīng)電壓Vb與作為B相繞組17的交鏈磁通的B相磁通(tb的時(shí)間變化率成比例，成為上述式(10)。在圖13的(j)中，B相定子磁極132與圖8的B相定子磁極84相比，旋轉(zhuǎn)角位置小了 60°。因此，圖13的(j)與圖8的(j)相比，成為在紙面上向左側(cè)位移了 60°的特性。接著，圖13的(k)相當(dāng)于在轉(zhuǎn)子以恒定轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，與通過(guò)C相定子磁極的C相磁通交鏈的繞組的感應(yīng)電壓。在該電機(jī)中，雖然C相繞組不存在，但是A相繞組16和B相繞組17串聯(lián)連接而得到的狀態(tài)相當(dāng)于C相繞組。但是，極性是相反方向。假想的C相感應(yīng)電壓Vc成為上述式(20)，如圖13的(k)所示那樣。但是，將繞組電阻設(shè)為零而忽視，將各相的漏磁通設(shè)為零，從而示出了將電機(jī)理想化的理論值。在是圖13所示的電機(jī)構(gòu)成、電機(jī)特性時(shí)，在是A相繞組16的A相感應(yīng)電壓Va的圖13的(i)為正的區(qū)間，使A相電流Ia進(jìn)行通電，在是B相繞組17的B相感應(yīng)電壓Vb的圖13的(j)為正的區(qū)間，使B相電流rt進(jìn)行通電，通過(guò)交替地進(jìn)行通電，能夠得到連續(xù)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。另外這里，從B相向A相轉(zhuǎn)移的部分的重合角度基本為零，成為高速且需要精密的電流切換的特性的電機(jī)。在圖13中，表示了圖8的電機(jī)構(gòu)成的變形例。這樣，圖8的電機(jī)構(gòu)成能夠進(jìn)行一定程度的變形來(lái)使用。接著，圖14表示了提高圖8的電機(jī)的轉(zhuǎn)矩、輸出的電機(jī)構(gòu)成，并進(jìn)行說(shuō)明。圖14 的水平軸以電角度從-180°到720°表示了轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角er。是將圖1那樣的圓筒形狀水平展開(kāi)而得到的圖。從圖14的(a)到(h)為止的縱軸表示轉(zhuǎn)子軸方向。圖14的(a)表示了 A相的定子磁極141、B相的定子磁極142、C相的定子磁極143、147。A相的定子磁極141的圓周方向?qū)挾葹殡娊嵌?40°，B相的定子磁極142的圓周方向?qū)挾葹殡娊嵌?40°。C相的定子磁極是143和147這2個(gè)，圓周方向?qū)挾确謩e為電角度40°。為了增加轉(zhuǎn)矩，與圖8的電機(jī)構(gòu)成相比，使A相的定子磁極141和B相的定子磁極142的圓周方向?qū)挾茸儗?，使C相的定子磁極143、147的圓周方向?qū)挾茸冋?。圖14的(b)是與各定子磁極對(duì)置的轉(zhuǎn)子磁極，是N極磁極144、S極磁極145、X極磁極146。這些轉(zhuǎn)子磁極的圓周方向?qū)挾仁请娊嵌?20°的例子。N極磁極144的圓周方向?qū)挾葹殡娊嵌?50°，S極磁極144的圓周方向?qū)挾葹殡娊嵌?50°，X極磁極146的圓周方向?qū)挾葹殡娊嵌?0°。為了增加轉(zhuǎn)矩，與圖8的電機(jī)構(gòu)成相比，使N極磁極144和S極磁極 144的圓周方向?qū)挾茸儗挘筙極磁極146的圓周方向?qū)挾茸冋?。圖14的(b)所示的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置是θ r = 0°的旋轉(zhuǎn)位置。其表示了圖2的旋轉(zhuǎn)位置的狀態(tài)。圖14的(c)所示的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置為θ r = 60°，圖14的(d)所示的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置為θ r = 120°，圖14的(e)所示的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置為θ r = 180°，圖14的(f)所示的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置為θ r = 240°，圖14的(g)所示的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置為θ r = 300°。圖 14的(h)所示的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置為θ r = 360°，電磁作用與圖14的(b)的θ r = 0°相同。 隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置θ r的變化，與各定子磁極對(duì)置的轉(zhuǎn)子磁極的位置發(fā)生變化，因此通過(guò)各定子磁極的磁通6 a、Φ b、Φ c的大小隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而變化。圖14的⑴表示了在轉(zhuǎn)子以恒定轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，即在紙面轉(zhuǎn)子的各磁極
144、145、146從左側(cè)向右側(cè)移動(dòng)的狀態(tài)下，在A相繞組16中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓Va。該A相感應(yīng)電壓Va與作為A相繞組16的交鏈磁通的A相磁通Φ a的時(shí)間變化率成比例，若將A相繞組16和B相繞組17的匝數(shù)設(shè)為漸，則成為上述的式(2)。A相磁通Φ a由A相定子磁極 131所對(duì)置的轉(zhuǎn)子的N極磁極144、S極磁極145、X極磁極146供給。因此，上述A相磁通 Φa隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置θr的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)而變化。針對(duì)圖14的(i)的A相感應(yīng)電壓Va，按照轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置θ r的順序進(jìn)行說(shuō)明。對(duì)于θ r = 0°的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置，將圖14的(a)和(b)進(jìn)行對(duì)比可知，A相定子磁極141幾乎整面與轉(zhuǎn)子的S極磁極145對(duì)置。因此，A相磁通Φ 是負(fù)的最大值-ctmax。 若在該狀態(tài)下轉(zhuǎn)子進(jìn)行正旋轉(zhuǎn)，即在圖14的(b)中，轉(zhuǎn)子在紙面向右側(cè)移動(dòng)，則轉(zhuǎn)子的X極磁極136成為對(duì)置，A相磁通Φ a從負(fù)的最大值-ctmax向零接近，發(fā)生增加。并且，A相感應(yīng)電壓Va根據(jù)式O)，成為與N極磁極144、S極磁極145的磁通密度to成比例的值，成為與A相磁通的旋轉(zhuǎn)變化率A φ /Α θ r成比例的正值，成為上述式(3)、、(5)。在圖14 的(c)至圖14的(h)中，定子磁極141的動(dòng)作與圖8的A相定子磁極83的動(dòng)作不同，成為圖14的(i)的特性。接著，圖14的(j)表示了在轉(zhuǎn)子以恒定轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，在B相繞組17中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓Vb。該B相感應(yīng)電壓Vb與作為B相繞組17的交鏈磁通的B相磁通Φb的時(shí)間變化率成比例，成為上述式(10)。B相定子磁極142相對(duì)于A相定子磁極141具有電角度為180°的相位差，其形狀相同。因此，圖14的(j)與圖14的⑴相比，成為電角度位移了 180°的特性。接著，圖14的(k)相當(dāng)于與通過(guò)C相定子磁極的C相磁通Φ c交鏈的繞組的感應(yīng)電壓。在該電機(jī)中，雖然C相繞組不存在，但是將A相繞組16和B相繞組17串聯(lián)連接而得到的狀態(tài)相當(dāng)于C相繞組。但是，極性成為相反方向。假想的C相感應(yīng)電壓Vc成為上述式(20)，如圖14的(k)所示那樣。但是，將繞組電阻設(shè)為零而忽視，將各相的漏磁通設(shè)為零， 從而示出了將電機(jī)理想化的理論值。在是圖14所示的電機(jī)構(gòu)成、電機(jī)特性時(shí)，在是A相繞組16的A相感應(yīng)電壓Va的圖14的(i)為正的區(qū)間，使A相電流Ia進(jìn)行通電，在是B相繞組17的B相感應(yīng)電壓Vb的圖14的(j)為正的區(qū)間，使B相電流rt進(jìn)行通電，通過(guò)交替地進(jìn)行通電，能夠得到連續(xù)旋
轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。圖15表示了電壓、電流和轉(zhuǎn)矩的例子。圖15的(a)、(b)和圖14的(a)、(b)相同，是A相感應(yīng)電壓Va和B相感應(yīng)電壓Vb。對(duì)于圖15的(c)，在A相感應(yīng)電壓Va為正的區(qū)間使恒定的A相電流Ia進(jìn)行通電。對(duì)于圖15的(d)，在B相感應(yīng)電壓Vb為正的區(qū)間使恒定的B相電流Λ進(jìn)行通電。此時(shí)的轉(zhuǎn)矩成為圖15的(e)。A相感應(yīng)電壓Va和B相感應(yīng)電壓Vb的值與圖8的⑴、(j)相比變大，因此可知轉(zhuǎn)矩平均值變大。由于定子的C相的定子磁極143、147不直接生成轉(zhuǎn)矩，所以通過(guò)相對(duì)地縮小C相的圓周方向?qū)挾?，A相和B相的圓周方向磁極寬度變大，從而能夠提高平均轉(zhuǎn)矩。另外，對(duì)于轉(zhuǎn)子的X極磁極146，從提高與繞組交鏈的磁通的旋轉(zhuǎn)變化率的觀點(diǎn)來(lái)看有不理想的一面， 通過(guò)減小X極磁極的圓周方向?qū)挾饶軌蛟龃筠D(zhuǎn)矩。另外，在這種情況下，由于轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)容易變大，所以需要進(jìn)行應(yīng)對(duì)。這里，在A相感應(yīng)電壓Va和B相感應(yīng)電壓Vb為正值的區(qū)域，其電壓沒(méi)有成為平坦的恒定值。因此，在需要減少轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的情況下，需要進(jìn)行一些改良。例如，雖然以長(zhǎng)方形表示了定子磁極的形狀，但是，通過(guò)將轉(zhuǎn)子軸向的形狀部分地延長(zhǎng)而進(jìn)行變形，同時(shí)將轉(zhuǎn)子磁極的轉(zhuǎn)子軸向的形狀部分地延長(zhǎng)而進(jìn)行變形，能夠改良各繞組的感應(yīng)電壓特性和轉(zhuǎn)矩特性。另外，也可以對(duì)電流值進(jìn)行研究，以使得A相電流Ia和B相電流Λ的通電方法能夠減少轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。對(duì)通電電流的形狀進(jìn)行變形的方法，由于能夠通過(guò)電路改進(jìn)來(lái)進(jìn)行，或者在利用微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制的情況下通過(guò)控制軟件修改來(lái)進(jìn)行，所以比較容易。(實(shí)施例3)接著，圖16表示了轉(zhuǎn)子磁極的各種變形的例子。圖16的(a)是將各相的定子磁極的與轉(zhuǎn)子對(duì)置的面的形狀直線展開(kāi)而得到的圖， 是與圖8的(a)完全相同的形狀。圖16的(b)是在圖8的(b)中將圖12A應(yīng)用于X極磁極23的形狀。165是N極，166是S極。圖16的(c)是在圖8的(b)中將圖12D應(yīng)用于X 極磁極23的形狀。167是N極，168是S極。圖16的(d)是在圖16的(c)中使N極和S 極的一端進(jìn)行變形而得到的例子。169是N極，16A是S極。圖16的(e)是在圖16的(d) 中使N極和S極的一端進(jìn)行變形而得到的例子。16B是N極，16C是S極。另外，圖16的 (e)的N極16B和S極16C成為三角形。圖17是表示將圖16的(a)的定子磁極和圖16的(e)的轉(zhuǎn)子磁極進(jìn)行組合而得到的電機(jī)的感應(yīng)電壓和電流的例子以及轉(zhuǎn)矩的例子的圖。圖17的(a)是A相感應(yīng)電壓Va。 圖17的(b)是B相感應(yīng)電壓Vb。圖17的(c)是C相感應(yīng)電壓Vc。圖17的(d)是A相電流Ia的例子，圖17的(e)是B相電流Λ的例子。這樣，在各相電壓的平坦的部分，使各相電流交替地進(jìn)行通電，由此能夠得到轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較小的圖17的(f)所示的轉(zhuǎn)矩。另外，由于磁鐵形狀是三角形，所以至少在該部分，定子和轉(zhuǎn)子間的磁鐵的變化引起的吸引力的變化變得平滑，成為低振動(dòng)、低噪音的良好的特性。但是在此，若考慮圖16的(b)和圖16的(e)中的A相定子磁極161的交鏈磁通的最大值和最小值，則圖16的(e)與圖16的(b)相比約為2/3，因此在轉(zhuǎn)矩方面圖16的(b)的轉(zhuǎn)矩較大。(實(shí)施例4)接著，圖18的(a)表示了使定子的各磁極SOl、S02、S03、S04的形狀歪斜的例子。在圖18的(c)中是使轉(zhuǎn)子的各磁極S09、S0A，S0B的形狀歪斜的例子。這樣，通過(guò)使定子或者轉(zhuǎn)子的一方發(fā)生歪斜，可以降低轉(zhuǎn)子磁極的圓周方向邊界部靠近定子磁極的圓周方向端時(shí)的定子和轉(zhuǎn)子間的吸引力的旋轉(zhuǎn)變化率。其結(jié)果，能夠減少定子和轉(zhuǎn)子的振動(dòng)， 能夠降低噪音。對(duì)于繞組的感應(yīng)電壓，電壓正負(fù)反轉(zhuǎn)時(shí)的變化率也會(huì)下降。另外，對(duì)于歪斜的效果，由于是定子和轉(zhuǎn)子的相對(duì)性的關(guān)系，只要是相對(duì)地進(jìn)行了歪斜的形狀即可。例如， 在定子和轉(zhuǎn)子各自向相反方向歪斜了 α度的情況下。作為電機(jī)會(huì)得到歪斜了 2Χ α度的效果。接著，圖18的(b)表示了將各定子磁極與轉(zhuǎn)子對(duì)置的面的圓周方向形狀水平展開(kāi)而得到的形狀。它們的形狀S05、S06、S07、S08從圖8的(a)所示的長(zhǎng)方形變形成梯形和菱形。A相的定子磁極S05相當(dāng)于圖1、圖2、圖7A的13。若考慮磁通從轉(zhuǎn)子向定子側(cè)通過(guò)的路徑，則為了降低磁路的磁飽和優(yōu)選在圖18的紙面上側(cè)變寬的S05的梯形形狀。B相的定子磁極S06相當(dāng)于圖1、圖3、圖7A的14。若考慮磁通從轉(zhuǎn)子向定子側(cè)通過(guò)的路徑，則為了降低磁路的磁飽和優(yōu)選在圖18的紙面下側(cè)變寬的S06的梯形形狀。A相的定子磁極S05和B相的定子磁極S06是反方向的梯形形狀。C相的定子磁極S07、S08相當(dāng)于圖1、圖4、圖7A的14。S07、S08的形狀基本呈菱形。由于C相的定子磁極配置在轉(zhuǎn)子軸向的中央，所以來(lái)自轉(zhuǎn)子側(cè)的磁通從轉(zhuǎn)子軸向的兩端側(cè)向中央側(cè)通過(guò)。將圖18的(a)和(b)進(jìn)行對(duì)比可知，通過(guò)兩定子磁極的磁通的旋轉(zhuǎn)變化率相同，成為相同的感應(yīng)電壓特性。雖然表示了圖18的定子磁極的形狀和轉(zhuǎn)子形狀的變形例，但是可以變形成正弦波形狀等的各種形狀。另外，在定子磁極的周邊，由于也產(chǎn)生定子磁極間的漏磁通，所以也需要適當(dāng)?shù)卦O(shè)置圖18所示的定子磁極間的間隙。在電機(jī)產(chǎn)生峰值轉(zhuǎn)矩時(shí)，該漏磁通是導(dǎo)致定子磁路的磁飽和的主要原因之一。(實(shí)施例5)接著，在圖19中表示了構(gòu)成轉(zhuǎn)子的X極磁極的其他方法，并進(jìn)行說(shuō)明。圖19是與圖1的電機(jī)類似的電機(jī)，是將定子和轉(zhuǎn)子所對(duì)置的面的各定子磁極和轉(zhuǎn)子磁極的圓周方向形狀直線展開(kāi)而得到的圖。圖19的水平軸是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置er，縱軸是轉(zhuǎn)子軸向位置。在圖19中是電機(jī)整個(gè)圓周，表示了電角度從0°到720°的電機(jī)的例子。圖19的(a)是各相的定子磁極，是和圖8的(a)所示的各相的定子磁極相同的形狀、特性。S21、S22是A相定子磁極，S23、SM是B相定子磁極，S25、S^、S27、S^是C相定子磁極。圖19的(b)是轉(zhuǎn)子的磁極形狀。是N極磁極，但不是相同形狀，圓周方向長(zhǎng)度是電角度120°和對(duì)0°。S2B和S2C是S極磁極，但不是相同形狀，圓周方向長(zhǎng)度是電角度對(duì)0°和120°。S2D、S2E、S2F、S2G是各轉(zhuǎn)子磁極的圓周方向邊界部。由雙重線表示的邊界部S2D和S2E間隔電角度360°。
另一方面，在圖19的(a)中，2個(gè)A相的定子磁極S21、S22配置在電角度相同的位置。與A相的繞組16交鏈的磁通Φ 是從轉(zhuǎn)子側(cè)向A相的定子磁極S21通過(guò)的磁通Φ 、 和向定子磁極S22通過(guò)的磁通(ta2的和，即eta = Φ&1+Φ&2。因此，對(duì)于轉(zhuǎn)子的磁極形狀而言，電角度從0°到360°的形狀Rl與從360°到 720°的形狀R2是不同的形狀，而A相繞組16的交鏈磁通Φ a是根據(jù)兩個(gè)形狀Rl、R2的平均值的形狀得到的磁通的2倍。而且，考慮(^a = ΦΒ1+ΦΒ2 = 2X Φβνθ，也是等效的。因此，圖19的(C)表示了使圖19的(b)的轉(zhuǎn)子磁極在圓周方向上移動(dòng)360°后而得到的形狀，將圖19的(c)和圖 19的(b)相加并除以2而得到的平均值表示在圖19的(d)中。圖19的(c)的轉(zhuǎn)子磁極 S2H、S2J、SI、S2L分別是與圖19的(b)的S2C、S2A、S2B、S^相同的轉(zhuǎn)子磁極的形狀和特性。另夕卜，圖19的(c)所示的轉(zhuǎn)子磁極S2M是與S2H相同的磁鐵。針對(duì)圖19的(d)，對(duì)各個(gè)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置θ r的角度的磁氣特性進(jìn)行驗(yàn)證。在從0° 到120°之間，S2B和S2H都是S極磁極，對(duì)于它們的平均值，也可以認(rèn)為是S2N的從0°到 120°之間的S極。在從120°到對(duì)0°之間，都是N極磁極，對(duì)于它們的平均值，也可以認(rèn)為是S2P的從120°到之間的N極。在從MO°到360°之間，S2C是S極磁極，S2J是N極磁極，對(duì)于它們的平均值，如圖19的(d)的從到360°所示那樣，可以認(rèn)為S2Q的S極是紙面的上半側(cè)部分，S2P 的N極是紙面的下半側(cè)部分。在從360°到480°之間，S2C和SI都是S極磁極，對(duì)于它們的平均值，也可以認(rèn)為是S2Q的從360°到480°之間的S極。在從480°到600°之間，S2A和S2L都是N極磁極，對(duì)于它們的平均值，也可以認(rèn)為是S2R的從480°到600°之間的N極。在從600°到720°之間，S2A是N極磁極，S2M是S極磁極，對(duì)于它們的平均值，如圖19的(d)的從600°到720°所示那樣，可以認(rèn)為S2S的S極是紙面的上半側(cè)部分，S2R 的N極是紙面的下半側(cè)部分，成為圖示的轉(zhuǎn)子磁極形狀和特性。另外，B相的定子磁極S23、 SM也與A相相同。結(jié)果，由圖19的(a)所示的各相的定子磁極和圖19的(b)所示的各轉(zhuǎn)子磁極構(gòu)成的電機(jī)的特性，與由圖19的(d)的各轉(zhuǎn)子磁極構(gòu)成的電機(jī)的特性相同。并且，該圖19的 (d)的各轉(zhuǎn)子磁極與應(yīng)用了圖12A的X極磁極的構(gòu)成作為圖8的(b)所示的轉(zhuǎn)子的X極磁極的轉(zhuǎn)子完全相同。因此，由圖19的(a)和(b)構(gòu)成的電機(jī)實(shí)現(xiàn)了圖8的(a)和(b)所示的N極磁極21、S極磁極22、X極磁極23的特性。S卩，在圖19的(b)中，可以說(shuō)由轉(zhuǎn)子的至360°之間、和600°至720°之間等效地構(gòu)成了 X極磁極。圖19的(b)可以說(shuō)是與圖12A-12D所示的X極磁極的構(gòu)成例不同的X極磁極的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。在圖19的(a)和(b)中使用的技術(shù)，是使轉(zhuǎn)子的N極和S極的圓周方向邊界的一部分的位置在圓周方向上移動(dòng)的技術(shù)、和基于多極的同相定子磁極的平均化技術(shù)。如上述那樣，雙重線所表示的磁極邊界部S2D和S2E固定為間隔電角度360°。關(guān)于S2D和S2E之間所配置的其他2個(gè)磁極邊界部，磁極邊界部52 是對(duì)0°，S2G是720°，使電角度位置相對(duì)地位移120°。S2G在電角度的情況下是360°的位置。其結(jié)果，可以認(rèn)為表示了電角度從對(duì)0°到360°之間的磁氣特性被平均化了的特性。其他構(gòu)成條件是式04)、(25)、06)、 (27)等所示的條件。另外，如圖20所示那樣，也可以對(duì)轉(zhuǎn)子磁極的一部分使用飽和磁通密度較高的軟磁體，從而使電機(jī)的峰值轉(zhuǎn)矩變大。由于能夠減少永久磁鐵的量，所以成本較低。也可以構(gòu)成為混合了永久磁鐵和軟磁體而得到的轉(zhuǎn)子磁極。(實(shí)施例6)接著，在圖20中示出對(duì)轉(zhuǎn)子磁極的一部分使用軟磁體的構(gòu)成，并進(jìn)行說(shuō)明。圖20的(a)和(b)是各相的定子磁極和各轉(zhuǎn)子磁極，是與圖8的(a)和(b)所示的各相的定子磁極相同的形狀和特性。將從轉(zhuǎn)子側(cè)朝向定子側(cè)的磁通的方向設(shè)為正，例如， 設(shè)定S極磁極22的磁通密度Bs是-1. 0特斯拉，X極磁極23的磁通密度Bx是0特斯拉，N 極磁極22的磁通密度&!是+1.0特斯拉。是使用了稀土類磁鐵等磁通密度較高的永久磁鐵的例子。電機(jī)的各繞組的電壓、磁通密度和轉(zhuǎn)矩等的關(guān)系如式(2)、(3)、(4)等所示，因此繞組的交鏈磁通Φ a、Φ b的旋轉(zhuǎn)變化率d Φ a/d θ r、d Φ b/d θ r以及轉(zhuǎn)矩Tm與各轉(zhuǎn)子磁極的磁通密度的差(Bx-Bs)、(Bn-Bx)成比例。代入具體的磁通密度，成為(Bx-Bs) = 1. 0特斯拉，Φη-Βχ) = 1. 0特斯拉。A相感應(yīng)電壓Va和B相感應(yīng)電壓Vb成為圖8的(i)、(j)的電壓波形形狀。該電機(jī)的轉(zhuǎn)矩Tm是利用繞組的通電電流而從轉(zhuǎn)子側(cè)向定子側(cè)施加磁動(dòng)勢(shì)，從而通過(guò)勵(lì)磁而生成的。因此，也可以將N極磁極21改變成永久磁鐵的N極，用硅鋼板等軟磁體進(jìn)行置換。圖20的(c)表示了將N極磁極21置換成軟磁體磁極S41的例子。由于硅鋼板等的飽和磁通密度是接近2特斯拉的較大的值，所以上述(&ι-Βχ)成為接近2特斯拉的值，能夠增大最大轉(zhuǎn)矩。由于同時(shí)能夠減少磁鐵量，所以也可以降低成本。此時(shí)的A相感應(yīng)電壓 Va和B相感應(yīng)電壓Vb成為由圖20的(i)、(j)的虛線S4H、S4K表示的電壓波形形狀。沒(méi)有用虛線表示的角度區(qū)域成為S4G、S4J所示的電壓波形形狀。但是，由于是軟磁體，所以需要負(fù)擔(dān)勵(lì)磁電流，在較小的電流區(qū)域中，有時(shí)轉(zhuǎn)矩反而會(huì)減小。接著，在圖20的(c)中，由于上述磁通密度的差(Bx-Bs)、(Bn-Bx)不平衡，所以在圖20的(d)中表示了改良后的例子。設(shè)為將作為永久磁鐵的平均磁通密度為零的部分S46和軟磁體S44混合組合后的構(gòu)成，以使得電角度從對(duì)0°到360°的區(qū)域的X極磁極的磁通密度成為+0.5特斯拉。在該區(qū)域中，如果軟磁體的轉(zhuǎn)子軸向?qū)挾葹槿L(zhǎng)的1/4，則使電流進(jìn)行通電時(shí)的平均磁通密度約為0. 5特斯拉。此時(shí)，Bs、Bx、&i分別為-1. 0特斯拉、+0. 5特斯拉、2. 0特斯拉，由于(Bx-Bs) =1. 5特斯拉、(&i-Bx) = 1.5特斯拉，所以能夠?qū)崿F(xiàn)凹凸較少的感應(yīng)電壓波形。與上述的圖20的(b)的例子進(jìn)行比較，振幅成為1. 5倍，成為圖8的⑴、(j)的電壓波形形狀。另夕卜，S極磁極S45是與S42相同的構(gòu)成。接著，在圖20的(e)中示出利用了鐵氧體磁鐵的轉(zhuǎn)子磁極的構(gòu)成例，并進(jìn)行說(shuō)明。 S48是S極磁極，由鐵氧體磁鐵的S極構(gòu)成，其磁通密度Bs是-0. 4特斯拉。S49是X極磁極，由鐵氧體磁鐵的N極構(gòu)成，其磁通密度Bx是+0. 4特斯拉。S47是N極磁極，由軟磁體構(gòu)成，其磁通密度&!是+2.0特斯拉。此時(shí)，上述磁通密度的差是(Bx-Bs) =0.8特斯拉、 (Bn-Bx) =1.6特斯拉。此時(shí)的A相感應(yīng)電壓Va和B相感應(yīng)電壓Vb成為由圖20的⑴、 (j)的虛線S4H、S4K表示的電壓波形形狀。鐵氧體磁鐵雖然磁通密度較低，但是可以利用飽和磁通密度較高的特性來(lái)增大轉(zhuǎn)矩。另外，鐵氧體磁鐵與稀土類磁鐵等相比，具有價(jià)格便宜且重量較輕的特點(diǎn)。在圖20的 (e)的例子中電壓平衡略微惡化。接著，在圖20的(f)中示出改善該電壓平衡的方法，并進(jìn)行說(shuō)明。進(jìn)行研究以使得圖20的(f)的電角度從到360°的區(qū)域的X極磁極的磁通密度成為+0.8特斯拉。在電角度從到360°的區(qū)域中，3/4的范圍由鐵氧體磁鐵的N 極S49構(gòu)成，剩余的1/4由軟磁體S47構(gòu)成。此時(shí)的平均磁通密度Bx約為0. 8特斯拉。此時(shí)，Bs、Bx, Bn分別為-0. 4特斯拉、+0. 8特斯拉、2. 0特斯拉，成為(Bx-Bs) = 1. 2特斯拉、 (Bn-Bx) = 1.2特斯拉。能夠?qū)崿F(xiàn)凹凸較少的感應(yīng)電壓波形。成為圖8的(i)、(j)的電壓波形形狀。另外，S極磁極S4B是與S48相同的構(gòu)成。另外，作為其他的方法，也可以對(duì)X極磁極S49用作為稀土類磁鐵粉和樹(shù)脂的成型體而使用的所謂的粘結(jié)(bond)磁鐵的N極來(lái)構(gòu)成，其磁通密度Bx為+0.8特斯拉。在這種情況下，由于磁通密度Bs為-0. 4特斯拉，磁通密度為+2. 0特斯拉，所以上述磁通密度的差(Bx-Bs) = 1.2特斯拉，(Bn-Bx) = 1. 2特斯拉。電壓平衡得到改善，此時(shí)的A相感應(yīng)電壓Va和B相感應(yīng)電壓Vb成為圖8的(i)、(j)所示的電壓波形形狀。接著，在圖20的(g)中示出以很好地平衡的方式將磁通密度高的稀土類磁鐵等和價(jià)格便宜的鐵氧體磁鐵以及磁通密度高、價(jià)格便宜的軟磁體組合的方法，并進(jìn)行說(shuō)明。S4E的S極磁極由磁通密度為-1. 2特斯拉的稀土類磁鐵等構(gòu)成，S4F的X極磁極由鐵氧體磁鐵的N極的+0. 4特斯拉構(gòu)成，S4D的N極磁極由軟磁體構(gòu)成，其磁通密度為 +2.0特斯拉。此時(shí)，上述磁通密度的差(Bx-Bs) = 1.6特斯拉，(Bn-Bx) = 1.6特斯拉。由于平衡很好，所以能夠?qū)崿F(xiàn)凹凸較少的感應(yīng)電壓波形。具體而言，成為圖8的(i)、(j)的電壓波形形狀。上述磁通密度的差增大到1.6 特斯拉，成為較大的轉(zhuǎn)矩特性。另外，磁通密度大的稀土類磁鐵雖然有效，但是由于在圖20 的(g)的構(gòu)成中其量能夠減少，所以能夠以較低的成本來(lái)制作高性能的電機(jī)。另外，對(duì)于軟磁體來(lái)說(shuō)，存在有從飽和磁通密度大的材質(zhì)到飽和磁通密度小的材質(zhì)的多種軟磁體。也可以將它們分開(kāi)使用。作為較小的軟磁體，能夠使用多種構(gòu)成。例如， 有材質(zhì)為飽和磁通密度較低的材質(zhì)的轉(zhuǎn)子磁極構(gòu)成、將飽和磁通密度較大的材質(zhì)設(shè)置縫隙的同時(shí)進(jìn)行配置的轉(zhuǎn)子磁極構(gòu)成、非磁性材質(zhì)的轉(zhuǎn)子磁極構(gòu)成等。另外，圖20所示的各磁極的形狀可以變形為圖14等所示的定子磁極形狀、轉(zhuǎn)子磁極形狀，并且，能夠增大轉(zhuǎn)矩。在圖9所示的電流通電例中，在需要更大的平均轉(zhuǎn)矩輸出的情況下，能夠通過(guò)將A相電流Ia和B相電流的通電寬度擴(kuò)大到電角度來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而能夠增加平均轉(zhuǎn)矩。(實(shí)施例7)接著，在圖21中示出利用繞組切換單元來(lái)切換繞組的匝數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)的方法，并進(jìn)行說(shuō)明。S51、S52是圖1所示的電機(jī)等的2相繞組。S54、S55是各自的繞組的一端端子。各繞組S51、S52的另一端如圖示那樣，成為從3處位置抽出繞線的構(gòu)造，利用繞組選擇單元 S53、S56成為能夠選擇繞組的抽頭的構(gòu)成。通過(guò)選擇繞組S51、S52的抽頭，能夠改變通過(guò)控制進(jìn)行通電的繞組S51、S52的匝數(shù)。S57、S58是與所選擇的各繞組抽頭連接的繞組S51、 S52的端子。通過(guò)設(shè)計(jì)這樣的構(gòu)成，各繞組的匝數(shù)可以選擇3種匝數(shù)，所以能夠選擇繞組端子間SM和S57以及S55和S58的電壓。因此，能夠利用使用恒定電壓源的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路來(lái)進(jìn)行控制，以更寬的轉(zhuǎn)速范圍來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)，輸出轉(zhuǎn)矩。由于繞組電壓與繞組匝數(shù)成比例，所以在低速旋轉(zhuǎn)時(shí)使用全部繞組匝，在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)使用匝數(shù)較少的抽頭。在需要進(jìn)行恒定輸出控制的情況下，能夠通過(guò)該繞組選擇來(lái)擴(kuò)大恒定輸出范圍。繞組切換的抽頭數(shù)可以根據(jù)需要從2個(gè)設(shè)為更多個(gè)抽頭數(shù)。另外，對(duì)于設(shè)置繞組抽頭的方法而言，表示了最簡(jiǎn)單的方法，但是例如也能夠應(yīng)用如下的構(gòu)成通過(guò)將同相的繞組分為2個(gè)而變成串聯(lián)和并聯(lián)來(lái)改變?cè)褦?shù)等各種繞組切換構(gòu)成。另外，具體的上述的繞組抽頭的切換單元S53、S56能夠使用電磁接觸器等。在是使用了接觸器的繞組的切換方法的情況下，通過(guò)在可靠地切斷了電流的狀態(tài)下進(jìn)行切換， 能夠防止接觸器中的火花，并使接觸器比較小型。另外，繞組抽頭的切換單元也能夠使用晶體管IGBT、晶閘管、可控硅等半導(dǎo)體。另外，作為使電機(jī)繞組的電壓可變的方法，也可以使定子轉(zhuǎn)子間的氣隙長(zhǎng)度可變。 作為具體的方法，例如設(shè)成轉(zhuǎn)子的軸向長(zhǎng)度Lr是定子軸向長(zhǎng)度Ls的2倍的構(gòu)造，設(shè)成定子的內(nèi)徑在一端和另一端相差I(lǐng)Omm的錐形的形狀，將轉(zhuǎn)子的一端直徑設(shè)成比定子的內(nèi)徑小氣隙長(zhǎng)的2倍的直徑，將轉(zhuǎn)子的錐形設(shè)成相同角度的錐形。并且，設(shè)成能夠使定子相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸向位置相對(duì)地移動(dòng)定子的軸向長(zhǎng)度Ls的構(gòu)造。在這樣的構(gòu)成中，若使定子相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸向位置相對(duì)地移動(dòng)Ls，則氣隙的量在直徑上能夠增大10mm。一側(cè)的氣隙長(zhǎng)度能夠變化5mm。通過(guò)這樣使氣隙長(zhǎng)度可變，也能夠使定子和轉(zhuǎn)子間的磁通可變，使電機(jī)的感應(yīng)電壓可變，擴(kuò)大電機(jī)轉(zhuǎn)速的可變范圍。另外，也有機(jī)械地改變轉(zhuǎn)子的有效長(zhǎng)度的方法。 也有機(jī)械地改變轉(zhuǎn)子的磁通量的方法。(實(shí)施例8)接著，在圖22中示出本發(fā)明電機(jī)的具體化構(gòu)造的縱截面圖的例子，并進(jìn)行說(shuō)明。完成圖1等所示的本發(fā)明電機(jī)的電磁功能的構(gòu)成要素，大致為定子的環(huán)狀繞組、 定子的磁氣回路、和轉(zhuǎn)子的磁極。在圖22中，示出了利用磁鋼板的沖壓和彎曲來(lái)制作圖1所示的電機(jī)的定子磁氣回路的方法。在汽車(chē)的輔機(jī)、家電等用途中，小型的電機(jī)被較多使用。這樣的電機(jī)在很多情況下被配置在各種機(jī)構(gòu)的縫隙間等，要求扁平且薄形的構(gòu)造的情況較多。在圖22中，主要是作為轉(zhuǎn)矩在小于0. 5Nm的區(qū)域的電機(jī)而發(fā)揮其特征的電機(jī)構(gòu)造。是11為轉(zhuǎn)子軸、12為轉(zhuǎn)子磁極的永久磁鐵等。16是A相繞組，17是B相繞組。NOl 構(gòu)成A相的定子磁極和磁路，其形狀是圖2的13、18、圖78的24、圖8的83所示那樣的形狀。在該軟磁體NOl的制作方法中，利用壓制模具等進(jìn)行沖壓加工將平板狀的磁鋼板加工成適當(dāng)?shù)男螤?，然后利用模具等進(jìn)行彎曲加工或者深拉加工。通過(guò)使用模具進(jìn)行加工來(lái)進(jìn)行制作，容易縮短加工時(shí)間，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，并能夠?qū)崿F(xiàn)大批生產(chǎn)和低成本化。在是轉(zhuǎn)矩輸出較小的電機(jī)的情況下，能夠用1張磁鋼板來(lái)構(gòu)成其磁氣回路。在所期望的轉(zhuǎn)矩較大的情況下，將磁鋼板重疊2張或者重疊3張來(lái)增加通過(guò)磁通量，從而也能夠增大轉(zhuǎn)矩。N02構(gòu)成B相的定子磁極和磁路，其形狀是圖3的14、18、圖7B的24、圖8的84所示那樣的形狀。對(duì)于該軟磁體N02的制作方法，能夠與上述軟磁體NOl同樣地進(jìn)行制作。N03.N04構(gòu)成C相的定子磁極和磁路，其形狀是圖4的15、18、圖78的24、圖8的 85、86所示那樣的形狀。對(duì)于該軟磁體N03、N04的制作方法，能夠與上述軟磁體NOl、N02同樣地進(jìn)行制作。但是，由于軟磁體N01、N02的配置位置、形狀不同，所以也能夠?qū)03和 N04—體化等的形狀進(jìn)行研究。另外，在所期望的轉(zhuǎn)矩較大的情況下，也可以改變磁鋼板的張數(shù)。另外，對(duì)于磁鋼板的種類而言，能夠根據(jù)成本、制作的難易程度、性能等要求來(lái)分開(kāi)使用SPCC、硅鋼板、電磁不銹鋼等。也能夠根據(jù)轉(zhuǎn)矩的大小使磁鋼板加厚。另外，由于電磁不銹鋼容易進(jìn)行成型加工，且電阻較大，所以渦流損耗比較小。另外，在是這樣的形狀的軟磁體的情況下，也需要根據(jù)需要為了減小渦流而進(jìn)行應(yīng)對(duì)。首先，為了在圓周方向減小感應(yīng)的電流，有效的對(duì)策是，在圓周方向的一部分設(shè)置切斷面來(lái)增大圓周方向的電阻。為了減小磁鋼板各部的渦流，有效的對(duì)策是，根據(jù)磁鋼板的位置設(shè)置斷開(kāi)處來(lái)使渦流難以流過(guò)。在對(duì)磁鋼板進(jìn)行層疊來(lái)使用的情況下，有效的處理是，在磁鋼板表面設(shè)置電絕緣膜，或者，夾著電絕緣膜。另外，在定子的磁路和轉(zhuǎn)子的磁路中，除了磁鋼板以外，還能夠利用壓粉磁芯、塊狀鐵心、非晶薄體等各種軟磁體。對(duì)于壓粉磁芯，能夠通過(guò)在粉狀的軟磁體的表面施加電絕緣膜，并利用模具進(jìn)行壓制成型，來(lái)作成各種形狀。因此，壓粉磁芯，具有如下特征，即渦流損耗較小，能夠增大磁路截面面積，以使得取得較大的各相的磁通Φ a、 ΦΚ也可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的大容量化。(實(shí)施例9)接著，在圖23中示出利用了圓盤(pán)狀形狀的永久磁鐵的本發(fā)明電機(jī)的例子，并進(jìn)行說(shuō)明。Ν12是圖24Α和圖25Α所示那樣的圓盤(pán)狀的永久磁鐵。Nll是使永久磁鐵Ν12伸出的固定部。16是A相繞組，Ν30是D相繞組。實(shí)線所表示的Ν13是A相的定子磁極，實(shí)線所表示的Ν14是B相的定子磁極，虛線所表示的Ν15和Ν16是C相的定子磁極。Ν17是定子的后軛部。另外，對(duì)于定子的軟磁體部，如上述那樣，能夠進(jìn)行利用磁鋼板的制作、利用壓粉磁芯的制作等。從圖23的紙面的上側(cè)向下側(cè)看，永久磁鐵W2的與A相定子磁極N13對(duì)置的面的形狀是圖MA的形狀。N21是轉(zhuǎn)子的N極磁極，N22是S極磁極，N23是X極磁極。從圖23 的紙面的上側(cè)向下側(cè)看，A相定子磁極W3的與永久磁鐵N12對(duì)置的面的形狀是圖MB的形狀。C相的定子磁極N15如圖24B所示那樣，是A相定子磁極附3以外的全部的空間。 此時(shí)，A相定子磁極m3的交鏈磁通cta的特性與圖8的(a)的A相定子磁極83的交鏈磁通的特性相比，從定性上看相同。從圖23的紙面的上側(cè)向下側(cè)看，永久磁鐵W2的與D相定子磁極N14對(duì)置的面的形狀是圖25A的形狀。NM是轉(zhuǎn)子的N極磁極，N25是S極磁極，N26是X極磁極。由于圖 25A為是圓盤(pán)狀永久磁鐵的圖24A的背面，所以N極的背面成為S極，S極的背面成為N極，X極的背面在平均磁通密度為零的前提下被設(shè)為X極。此時(shí)，需要注意的是，在轉(zhuǎn)子向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向CCW旋轉(zhuǎn)時(shí)，在圖25A中是S極磁極、X極磁極、N極磁極的順序，在圖25B中是 N極磁極、X極磁極、S極磁極的順序，磁極的順序相反。從圖23的紙面的上側(cè)向下側(cè)看，D相定子磁極附4的與永久磁鐵N12對(duì)置的面的形狀是圖25B的形狀。C相的定子磁極me如圖25B所示那樣，是D相定子磁極m4以外的全部的空間。此時(shí)，通過(guò)D相定子磁極m4的D相磁通Φ d的特性與通過(guò)圖8的(a)的B 相定子磁極84的B相磁通Ctb相比，符號(hào)相反，Φ(1 = -Φ 3。符號(hào)相反的理由在于，如上述那樣，圖25Α和圖24Α成為圓盤(pán)狀永久磁鐵的正面背面的關(guān)系。因此，需要使D相磁通Φ(1 所交鏈的D相繞組Ν30的電流Id與B相電流Λ符號(hào)相反，Id = -Ib0其結(jié)果，由于繞組的電壓和電流的雙方，對(duì)于B相和D相相反，所以產(chǎn)生的B相的轉(zhuǎn)矩分量和D相的轉(zhuǎn)矩分量的方向是相同的方向。另外，作為圖1的轉(zhuǎn)子的永久磁鐵12，如圖2的21、22、23所示那樣的永久磁鐵需要制作成高精度的圓弧狀。其制作組裝不簡(jiǎn)單，成本負(fù)擔(dān)不小。針對(duì)這一點(diǎn)，圖23、圖24Α、 24Β,圖25Α、25Β所示的轉(zhuǎn)子的永久磁鐵附2、Ν21、Ν22、Ν23、Ν24、Ν25、Ν26成為簡(jiǎn)單的圓板狀的永久磁鐵。因此，由于磁鐵的制作和轉(zhuǎn)子的組裝容易，能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的低成本化。另外， 由于能夠利用圓盤(pán)狀磁鐵的正面背面兩面，所以c相的定子磁極m5、me成為較大的空間。 因此，Α相定子磁極m3、D相定子磁極m4、轉(zhuǎn)子磁極的圓周方向?qū)挾鹊淖冃蔚鹊淖杂啥容^高，也容易進(jìn)行電機(jī)特性的改良等。另外，在永久磁鐵m2進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，附加產(chǎn)生了離心力、 振動(dòng)、吸引力等，在可靠性上其強(qiáng)度有時(shí)也成為問(wèn)題。從該觀點(diǎn)來(lái)看，也可以利用非磁性物質(zhì)來(lái)對(duì)永久磁鐵的表面等進(jìn)行保護(hù)、強(qiáng)化。(實(shí)施例10)接著，針對(duì)含有電機(jī)的控制電路的電機(jī)整體的小型化，在圖26中進(jìn)行表示并說(shuō)明。如圖23、圖沈所示那樣，通過(guò)采用圓板形狀的永久磁鐵附2，增加了轉(zhuǎn)子周邊的形狀自由度。實(shí)線所表示的N33是A相定子磁極，實(shí)線所表示的N34是D相定子磁極，虛線所表示的N35和N36是C相的定子磁極。N37是電機(jī)的控制電路。為了確保該控制電路N37的空間，對(duì)圖23的電機(jī)形狀進(jìn)行變形。通過(guò)設(shè)成圖沈的配置構(gòu)成，包含控制電路N37而構(gòu)成簡(jiǎn)單的電機(jī)形狀，實(shí)現(xiàn)了小型化。(實(shí)施例11)接著，在圖27中示出通過(guò)改變轉(zhuǎn)子的配置、形狀來(lái)實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩化的方法，并進(jìn)行說(shuō)明。電機(jī)的轉(zhuǎn)矩Tm如式02)、(23)所示那樣，與A相感應(yīng)電壓Va、B相感應(yīng)電壓Vb成比例，如式O)、(10)所示那樣，與A相交鏈磁通Φ^Β相交鏈磁通ctb成比例。作為在被限制的電機(jī)形狀中使電機(jī)大轉(zhuǎn)矩化的方法，如圖27所示那樣，有增大轉(zhuǎn)子直徑的方法。在是Ν52所示那樣的圓板形狀的永久磁鐵的情況下，由于磁通量與直徑的平方成比例，所以例如若將轉(zhuǎn)子直徑增大至1. 5倍，則轉(zhuǎn)矩增大至2. 25倍。由于圖27的圓板狀永久磁鐵Ν52的外徑形狀約是圖23的永久磁鐵Ν12的外徑形狀的1. 5倍，所以可以期待約2. 25倍的轉(zhuǎn)矩。實(shí)線所表示的Ν55是S相定子磁極，實(shí)線所表示的Ν56是D相定子磁極，虛線所表示的Ν56和Ν57是C相的定子磁極。Ν58是定子的后軛，與圖23的后軛Ν17相比，轉(zhuǎn)子軸向長(zhǎng)度變大。
在是圖1的構(gòu)成的電機(jī)的情況下，在其構(gòu)造上，在增大轉(zhuǎn)子直徑時(shí)存在極限。在是這樣的圓筒形狀的轉(zhuǎn)子的情況下，作為增大針對(duì)繞組的交鏈磁通的方法，已知有設(shè)成外轉(zhuǎn)子的電機(jī)構(gòu)成的方法。但是，由于外轉(zhuǎn)子構(gòu)成的電機(jī)是其外徑側(cè)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，所以其在適用這樣的結(jié)構(gòu)的風(fēng)扇等的特定用途中被積極利用。圖27所示的電機(jī)在磁通和轉(zhuǎn)矩方面，與將圖 1的電機(jī)構(gòu)成為外轉(zhuǎn)子構(gòu)成的電機(jī)的情況不相上下。并且，由于是內(nèi)轉(zhuǎn)子構(gòu)造，所以能夠用于一般的范圍較廣的用途。另外，也可以認(rèn)為通過(guò)利用圓板狀的永久磁鐵N52從而使電機(jī)構(gòu)造的自由度增加能夠?qū)崿F(xiàn)圖27所示的電機(jī)。(實(shí)施例I2)接著，在圖觀中示出本發(fā)明電機(jī)的控制電路的例子，并進(jìn)行說(shuō)明。圖觀是將圖10所示的DC-DC轉(zhuǎn)換器IOE置換成直流電壓源IlF的構(gòu)成。特別是如果能夠?qū)⒃撝绷麟妷涸碔lF在周邊的裝置中使用，而將其挪用，則電機(jī)控制電路如圖示那樣，部件個(gè)數(shù)減少，在成本方面非常有利。另外，該直流電壓源IlF也可以被多個(gè)電機(jī)共用。(實(shí)施例I3)接著，圖四表示了直流電壓源為1個(gè)、晶體管的數(shù)量為2個(gè)的控制電路的例子。16 是A相繞組，IlB是使A相電流Ia進(jìn)行通電的晶體管，IlA是將A相繞組16的磁能和直流電壓源2E再生的二極管。17是B相繞組，119是使B相電流Λ進(jìn)行通電的晶體管，IlC是將B相繞組17的磁能向直流電壓源2Ε再生的二極管。IlDUlE是電容器，進(jìn)行針對(duì)兩個(gè)繞組16、17的電力供給和再生。在這種情況下， 中間的電位VM成為直流電壓源2Ε的電壓的大致中間的電位。另外，也可以省略一側(cè)的電容器。圖四的控制電路雖然有電容器IlDUlE的負(fù)擔(dān)，但是能夠?qū)⒅绷麟妷涸丛O(shè)為1 個(gè)，將晶體管設(shè)為2個(gè)。(實(shí)施例14)接著，圖30表示了直流電壓源為2個(gè)、晶體管的個(gè)數(shù)為2個(gè)的控制電路的例子。由直流電壓源2Ε和IlF形成圖四所示的中間的電位VM。(實(shí)施例I5)接著，圖31和圖32表示了直流電壓源為1個(gè)、晶體管的個(gè)數(shù)為2個(gè)的本發(fā)明電機(jī)和控制電路的例子。圖31將圖1的電機(jī)的繞組16、17分別構(gòu)成為2個(gè)繞組。將A相繞組16構(gòu)成為繞組Ν61和Ν62，將B相繞組17構(gòu)成為繞組Ν63和Ν64。由于在同一個(gè)槽內(nèi)纏繞有2個(gè)繞組， 所以同一槽的2個(gè)繞組的交鏈磁通基本相等。A相繞組Ν61和Ν62的匝數(shù)分別為漸，兩繞組的電流分別為Ial、Ia2，將兩繞組的交鏈磁通理想化地設(shè)為一致，其電感為L(zhǎng)a，A相繞組和B相繞組的互感為L(zhǎng)mab，轉(zhuǎn)子各極的永久磁鐵作用于A相定子磁極的交鏈磁通分量為Φ amg時(shí)，上述的電壓、電流成為下式。Va = LaXd(Ial+Ia2)/dt_LmabXd(Ibl+Ib2)/dt+NwXd Φ amg/dt(28)= Nw X d ( Φ ai) /dt_Nw X d ( Φ amu) /dt+NwXd Φ amg/dt(29)
這里，Φ 是由A相的兩繞組的電流(Ial+Ia2)和它們的電感La生成的交鏈磁通分量，Ctamu是B相電流abl+rt2)與A相繞組交鏈的磁通分量。另外，如式( )、式09)所示那樣，A相繞組的電感La的磁通分量成為下式。LaX (Ial+Ia2) = NwX Φβ (30)如圖32所示那樣，電流Ial的流向是從電位VM向電位VL的方向，通過(guò)晶體管Ν71 進(jìn)行通電。電流Ia2的流向是從電位VL向電位VM的方向，通過(guò)二極管Ν73進(jìn)行通電。A相繞組N61的電壓和A相繞組N62的電壓的方向相反，大小相同。另外，為了使A相繞組N61和N62的兩繞組的交鏈磁通(Φ ai+ Φ amu+ Φ amg)更加共同化，也可以采用所謂的雙線繞組。雙線繞組是盡可能地使2根繞線平行的同時(shí)將繞線纏繞在槽內(nèi)的纏繞方式。在現(xiàn)實(shí)中，A相繞組N61和N62的交鏈磁通不會(huì)完全一致，雖然是較小的值但是會(huì)產(chǎn)生繞組的漏磁通分量。另外，在式( )、式09)中將繞組電阻設(shè)為零而將其忽視。準(zhǔn)確來(lái)講，只要附加作為繞組電阻和電流的積的電壓降的量即可。B相繞組N63和N64也是與A相繞組同樣的關(guān)系。在匝數(shù)分別為漸，兩繞組的電流分別為讓1、讓2，兩繞組的交鏈磁通被理想化為相互一致，其電感為L(zhǎng)b，A相繞組和B相繞組的互感為L(zhǎng)mab，轉(zhuǎn)子各極的永久磁鐵作用于B相定子磁極的交鏈磁通分量為Φ bmg時(shí)， 上述的電壓、電流成為下式。Vb = LbXd(Ibl+Ib2)/dt_LmabXd(Ial+Ia2)/dt+NwXd<jibmg/dt(31)= NwXd(<j5bi)/dt-NwXd(<jibmu)/dt+NwXd<jibmg/dt(32)這里，(tbi是由B相的兩繞組的電流(讓1+讓2)和它們的電感Lb生成的交鏈磁通分量，ctbmu是A相電流(Ial+Ia2)與B相繞組交鏈的磁通分量。另外，如式(31)、式(32)所示那樣，B相繞組的電感Lb的磁通分量為下式。LbX (Ibl+Ib2) = NwX ΦΙ (33)如圖32所示那樣，電流Ibl的流向是從電位VM向電位VL的方向，通過(guò)晶體管Ν72 進(jìn)行通電。電流Λ2的流向是從電位VL向電位VM的方向，通過(guò)二極管Ν74進(jìn)行通電。上述的4繞組的電壓、電流可以由圖32所示的控制電路來(lái)進(jìn)行控制。Ν71是向A 相繞組Ν61供給電壓、電流的晶體管。Ν73是在要由A相繞組Ν62感應(yīng)(VM-VL)以上的電壓時(shí)，使電流向直流電壓源2Ε進(jìn)行通電的二極管。Ν72是向B相繞組Ν63供給電壓、電流的晶體管。Ν74是在要由B相繞組Ν63感應(yīng)(VM-VL)以上的電壓時(shí)，使電流向直流電壓源2Ε進(jìn)行通電從而進(jìn)行再生的二極管。這里，對(duì)A相繞組Ν61的電流Ial和Ν62的電流Ia2進(jìn)行考慮。最初，假定電流Ial 和Ia2為零，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速der/dt為零，B相電流Λ1、IB2也為零。因此，式( )、式Q9) 的右邊的第2項(xiàng)、第3項(xiàng)為零。當(dāng)晶體管N71導(dǎo)通時(shí)，直流電壓源2E的電壓(VM-VL)被施加于繞組N61，根據(jù)式08)電流Ial增加。例如，若在電流Ial增加到5A時(shí)使晶體管N71截止了，則Ial瞬間變成零，同時(shí)Ia2從OA變成5A。之后，根據(jù)式08)電流Ia2減少。通過(guò)反復(fù)進(jìn)行這樣的A相電流(Ial+Ia2)的增減動(dòng)作，能夠自由控制A相繞組N61的電流Ial。圖1的電機(jī)的A相繞組16的A相電流Ia與圖31、圖32的A相電流(Ial+Ia2)不相上下。Ial和Ia2的雙方都是A相的電流。此時(shí)，A相的磁通Φ 成為式(30)的關(guān)系。此時(shí)，如果使B相電流進(jìn)行通電，則式( )、式09)的右邊的第2項(xiàng)的電壓分量與A相感應(yīng)電壓Va疊加。另外，在轉(zhuǎn)子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的情況下，式( )、式09)的右邊的第3項(xiàng)的電壓分量與A 相感應(yīng)電壓Va疊加。此時(shí)，需要向基于晶體管N71的A相的電壓控制中附加上述疊加的電壓分量。另外，B相繞組N63、N64的電壓Vb、電流Ibl、Ib2也是同樣的關(guān)系。N72是向B相繞組N63供給電壓、電流的晶體管。N74是在要由B相繞組N64感應(yīng)(VM-VL)以上的電壓時(shí)，使電流向直流電壓源2E進(jìn)行通電的二極管。N72是向B相繞組N63供給電壓、電流的晶體管。N74是在要由B相繞組N63感應(yīng)(VM-VL)以上的電壓時(shí)，使電流向直流電壓源2E進(jìn)行通電從而進(jìn)行再生的二極管。這里，對(duì)B相繞組N63的電流Ibl和N64的電流Λ2進(jìn)行考慮。最初，假定電流Ibl和Λ2為零、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速d θ r/dt為零、A相電流Ial、Ia2也為零。因此，式(31)、式(32)的右邊的第2項(xiàng)、第3項(xiàng)為零。當(dāng)晶體管N72被導(dǎo)通時(shí)，直流電壓源2E的電壓(VM-VL)被施加于繞組N63，根據(jù)式(31)電流Ibl增加。例如，若在電流 Ibl增加到5A時(shí)例晶體管N72截止了，則Ibl瞬間變成零，同時(shí)Λ2從OA變成5A。之后， 根據(jù)式(31)電流Λ2減少。通過(guò)反復(fù)進(jìn)行這樣的B相電流(Ibl+Il32)的增減動(dòng)作，能夠自由控制B相繞組N63的電流Ial。圖1的電機(jī)的B相繞組17的B相電流Λ與圖31、圖32的B相電流(讓1+讓2)不相上下。Ibl和Λ2的雙方都是B相的電流。此時(shí)，B相的磁通Ctbi成為式(33)的關(guān)系。 此時(shí)，如果使A相電流進(jìn)行通電，則式(31)、式(32)的右邊的第2項(xiàng)的電壓分量與B相感應(yīng)電壓Vb疊加。另外，在轉(zhuǎn)子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的情況下，式(31)、式(32)的右邊的第3項(xiàng)的電壓分量與B 相感應(yīng)電壓Vb疊加。此時(shí)，需要向基于晶體管N72的B相的電壓控制中附加上述疊加的電
壓分量。以上如圖31、圖32所示那樣，表示了利用1個(gè)直流電壓源、2個(gè)晶體管和2個(gè)二極管進(jìn)行控制的方法?？刂圃碾妷航捣至渴窃?個(gè)半導(dǎo)體中的電壓降，成為圖57所示的 3相交流中的電壓降的1/2，能夠?qū)崿F(xiàn)損耗減少和高效率化。由于在圖32中能夠簡(jiǎn)化控制， 所以能夠?qū)崿F(xiàn)其低成本化、小型化和高效率化。另外，對(duì)于圖31所示的電機(jī)，也可以變形為圖23、圖沈、圖27等的各種形狀。(實(shí)施例I6)接著，對(duì)不使用作為位置檢測(cè)器的所謂的編碼器等的電機(jī)控制方法、裝置進(jìn)行說(shuō)明。在對(duì)小型的風(fēng)扇等進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的情況下，將電機(jī)作為包含控制電路等的全部的組件來(lái)處理的情況很多。因此，電機(jī)作為包含位置檢測(cè)功能和控制功能的組件，其作為商品的競(jìng)爭(zhēng)力被關(guān)注。在批量生產(chǎn)的產(chǎn)品中，將包含無(wú)傳感器電路和其他功率晶體管的全部控制電路集成在1個(gè)硅芯片上的情況也不少。在這種情況下，以往的印刷電路板等存在成本問(wèn)題等而不被使用，進(jìn)行直接布線的情況較多。并且，作為電機(jī)的1個(gè)部件進(jìn)行安裝。從這種觀點(diǎn)來(lái)看，本發(fā)明電機(jī)是與以往的電機(jī)不同的構(gòu)成，需要具有特有的無(wú)傳感器位置檢測(cè)功能。圖33的(a)表示了 A相感應(yīng)電壓Va、(b)表示了 B相感應(yīng)電壓Vb。它們與圖8的 (i)、(j)相同。在這種情況下，如圖33的(c)所示那樣，能夠?qū)㈦娊嵌葟?°到360°為止設(shè)為區(qū)域SA、SB、SC、SD，通過(guò)進(jìn)行區(qū)域判別來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置。圖34表示了邏輯上的判定關(guān)系。例如，在A相感應(yīng)電壓Va為正值的“H”、B相感應(yīng)電壓Vb為負(fù)值的“L”的情況下，判定為區(qū)域SB，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置θ r檢測(cè)為從60°到180°。 在A相感應(yīng)電壓Va和B相感應(yīng)電壓Vb都為正的“H”的情況下，雖然無(wú)法確定轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置θ r，但是在電機(jī)向一個(gè)方向持續(xù)旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇等的用途中，能夠根據(jù)其前后關(guān)系來(lái)確定轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置θ r，從而能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)傳感器位置檢測(cè)。相電壓的具體的檢測(cè)電路可以通過(guò)圖 35所示的相電壓檢測(cè)電路等來(lái)實(shí)現(xiàn)。(實(shí)施例17)接著，在圖35中示出更精密的電機(jī)的無(wú)傳感器位置檢測(cè)的方法，并進(jìn)行說(shuō)明。想定電機(jī)為圖1、圖8等的構(gòu)成。若將A相繞組16的端子間電壓設(shè)為Vat，將感應(yīng)電壓設(shè)為Var，將A相繞組16的電感設(shè)為L(zhǎng)a，將A相繞組16和B相繞組的互感設(shè)為L(zhǎng)mab， 將A相繞組16和B相繞組的繞組電阻設(shè)為R，則電壓、電流的關(guān)系成為下式。Vat = Var+IaX R+La X dla/dt-Lmab X dlb/dt(34)B相也同樣，若將B相繞組17的端子間電壓設(shè)為Vbt，將感應(yīng)電壓設(shè)為Vbr，將B相繞組的電感設(shè)為L(zhǎng)b，則電壓、電流的關(guān)系成為下式。Vbt = Vbr+Ib X R+Lb X dlb/dt-LmabXdla/dt(35)對(duì)式(34)、式(35)進(jìn)行變形得到下式。Var = Vat-IaX R-La X dla/dt+Lmab X dlb/dt(36)Vbr = Vbt-Ib X R-Lb X dlb/dt+Lmab X dla/dt(37)式(36)、式(37)的未知數(shù)是A相電流la、B相電流rt、A相繞組16的端子間電壓 Vat、B相繞組17的端子間電壓Vbt。圖35表示對(duì)上述未知數(shù)進(jìn)行檢測(cè)并檢測(cè)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置θ r的構(gòu)成。由于對(duì)A相繞組16以A相電流Ia進(jìn)行通電，所以串聯(lián)地連接分流電阻NB1，利用電壓檢測(cè)單元NB5來(lái)檢測(cè)A相電流Ia的值。利用電壓檢測(cè)單元NB3來(lái)檢測(cè)A相繞組16的端子間電壓Vat。B相也同樣，由于對(duì)B相繞組17以B相電流Λ進(jìn)行通電，所以串聯(lián)地連接分流電阻ΝΒ2，利用電壓檢測(cè)單元ΝΒ6來(lái)檢測(cè)B相電流Λ的值。利用電壓檢測(cè)單元ΝΒ4來(lái)檢測(cè)B 相繞組17的端子間電壓Vbt。 NB7是對(duì)A相電流Ia的微分值dla/dt進(jìn)行運(yùn)算的微分器。NB8是對(duì)B相電流Λ 的微分值dlb/dt進(jìn)行運(yùn)算的微分器。NB9 是如式(36)所示那樣對(duì) 4 個(gè)項(xiàng)目 Vat、-IaX R、-LaX dla/dt、Lmab X dlb/dt 的信號(hào)進(jìn)行相加來(lái)計(jì)算A相感應(yīng)電壓Var的加減算器，其輸出NBH是A相感應(yīng)電壓Var。NBA 是如式(37)所示那樣對(duì)4個(gè)項(xiàng)目Vbt、-IbX R、-Lb X dlb/dt、Lmab X dla/dt的信號(hào)進(jìn)行相加來(lái)計(jì)算B相感應(yīng)電壓Vbr的加減算器，其輸出NBJ是B相感應(yīng)電壓Vbr0對(duì)于上述的A相的端子間電壓Vat和B相的端子間電壓Vbt，為了使繞組電流la、rt的值準(zhǔn)確地進(jìn)行通電，利用晶體管進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制PWM等，因此成為直流電壓源的電壓Vp和-Vp反復(fù)出現(xiàn)的電壓波形。但是，通過(guò)根據(jù)式(36)、式(37)進(jìn)行檢測(cè)，能夠檢測(cè)出圖33所示那樣的A相感應(yīng)電壓Var、B相感應(yīng)電壓Vbr。另外，NBB是用于除去噪聲等高頻分量的濾波器。該濾波器NBB單純從原理上來(lái)看不是必要的，但是也可以根據(jù)需要在控制電路各部中增加濾波器。這里，預(yù)先將用于進(jìn)行電流檢測(cè)的電壓檢測(cè)單元NB5、NB6中使用的高頻濾波器HFl和用于檢測(cè)端子間電壓的電壓檢測(cè)單元NB3、NB4中使用的高頻濾波器HF2的特性合并，對(duì)于不相矛盾地進(jìn)行式(36)、式 (37)的計(jì)算是有效的。NBC是圖34所示的邏輯電路，將A相感應(yīng)電壓Var、B相感應(yīng)電壓Vbr作為輸入， 輸出NBD、NBE, NBF, NBG0上述信息是SA、SB、SC、SD的旋轉(zhuǎn)區(qū)域信息。針對(duì)SA和SC的區(qū)域，根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向信息和事前的旋轉(zhuǎn)位置信息來(lái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)區(qū)域的判定。在本發(fā)明電機(jī)中，由于確定了主要的旋轉(zhuǎn)方向，所以能夠根據(jù)事前的旋轉(zhuǎn)位置信息、即將要進(jìn)入SA和SC的區(qū)域之前的旋轉(zhuǎn)位置信息，判定是SA和SC中的哪一個(gè)。另外，在是大型電機(jī)的情況下，由于繞組電阻的值R較小，所以即使忽視式(36)、 式(37)的第2項(xiàng)，也會(huì)以一定程度的精度得到感應(yīng)電壓Var、Vbr的值。在是小型電機(jī)的情況下，由于在繞組阻抗中，繞組電阻R相對(duì)較大，所以無(wú)法忽視式(36)、式(37)的第2項(xiàng)。 式(36)、式(37)的第4項(xiàng)是與互感Lmab相關(guān)的電壓分量，在是使用了鐵氧體磁鐵的表面磁鐵轉(zhuǎn)子的電機(jī)的情況下，成為相對(duì)較小的電壓分量。根據(jù)電機(jī)的構(gòu)成，能夠忽視式(36)、式 (37)的第4項(xiàng)的情況也存在。接著，圖36表示了電機(jī)的電壓、電流、轉(zhuǎn)矩、端子電壓、旋轉(zhuǎn)區(qū)域信號(hào)的一系列關(guān)系。橫軸是由電角度表示的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置ΘΓ。圖36的(a)、(b)是以恒定轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)的A相感應(yīng)電壓Var、B相感應(yīng)電壓Vbr。 與圖8的(i)、(j)和圖33的(a)、(b)相同。圖36的(c)、(d)是A相電流Ia和B相電流 Ib的例子，通過(guò)交替地進(jìn)行通電來(lái)形成圖36的(e)所示的恒定轉(zhuǎn)矩。圖36的(f)是(34) 式的右邊的第3項(xiàng)、即LaXdla/dt的電壓分量。對(duì)于該電壓分量，實(shí)際上由于利用晶體管來(lái)進(jìn)行PWM控制，所以成為直流電壓源的電壓Vp和-Vp反復(fù)出現(xiàn)的電壓波形。圖36的(c) 同樣是(35)式的右邊的第3項(xiàng)、即LbXdlb/dt的電壓分量。圖36的(h)是表示旋轉(zhuǎn)區(qū)域 SA的信號(hào)。圖36的⑴是表示旋轉(zhuǎn)區(qū)域SB的信號(hào)。圖36的(j)是表示旋轉(zhuǎn)區(qū)域SC的信號(hào)。圖36的(k)是表示旋轉(zhuǎn)區(qū)域SD的信號(hào)。(實(shí)施例18)接著，圖37表示了電機(jī)和其控制的整體的例子。NC9是電機(jī)，16是A相繞組，17是B相繞組。NBl是檢測(cè)A相電流Ia的分流電阻， NB2是檢測(cè)B相電流Λ的分流電阻。NCB是用于進(jìn)行圖35所示的無(wú)傳感器位置檢測(cè)的運(yùn)算電路。其輸出NCC是旋轉(zhuǎn)位置θ 信息，NCE是繞組的電流信息。ω rc是速度指令，NCD是根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置信息Ncc來(lái)檢測(cè)電機(jī)速度ω r的速度運(yùn)算器，NCl對(duì)速度誤差NC2進(jìn)行檢測(cè)。NC3是補(bǔ)償器，輸出轉(zhuǎn)矩指令NC4。NC5是電流指令單元，根據(jù)轉(zhuǎn)矩指令NC4和旋轉(zhuǎn)位置信息NCC，運(yùn)算并輸出A相電流指令NC6和B相電流指令 NC7。NC8是電流控制單元，將A相電流指令NC6、B相電流指令NC7和繞組的電流信息NCE 作為輸入，對(duì)A相電流Ia和B相電流Λ進(jìn)行控制來(lái)生成電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。
另外，對(duì)于電機(jī)的電流控制、速度控制、旋轉(zhuǎn)位置控制，已提案有多種方法，也可以設(shè)成與圖37的構(gòu)成不同的構(gòu)成。另外。圖35所示的電壓檢測(cè)單元NB3 NB6、加減算器等，能夠使用圖38所示的運(yùn)算放大器ND5。運(yùn)算放大器被廣泛用于各種用途，在這種情況下，是VSG為公共端電位、mi、IN2為輸入、OUT為輸出的差動(dòng)放大器。例如，在RR1、RR3是 IOkQ的電阻器、RR2、RR4為50kQ的情況下，成為OUT = 5X (mi_IN2)的關(guān)系的差動(dòng)放大
ο另外，對(duì)于上述的無(wú)傳感器技術(shù)，存在較多地使用運(yùn)算放大器等模擬電路來(lái)構(gòu)成的方法、或者將各信號(hào)數(shù)字化從而利用數(shù)字電路來(lái)構(gòu)成的方法、利用微型計(jì)算機(jī)以軟件技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的方法等，可以利用各種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，無(wú)傳感器技術(shù)由于并行進(jìn)行電機(jī)的電流控制和速度控制等，所以能夠選擇整體情況良好的系統(tǒng)構(gòu)成。另外，對(duì)于圖35所示的無(wú)傳感器位置檢測(cè)的方法，由于是檢測(cè)電機(jī)的感應(yīng)電壓的原理，所以在接近零旋轉(zhuǎn)的低速旋轉(zhuǎn)時(shí)，無(wú)法進(jìn)行位置檢測(cè)。在低速旋轉(zhuǎn)區(qū)域中，能夠利用同步電機(jī)的特性，如步進(jìn)電機(jī)那樣交替地使繞組電流la、Ib進(jìn)行通電，從而進(jìn)行起動(dòng)、低速旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。在達(dá)到了規(guī)定轉(zhuǎn)速時(shí)，能夠切換成圖35所示的無(wú)傳感器位置檢測(cè)的控制，從而進(jìn)行任意的轉(zhuǎn)速控制。在圖39示出了其流程圖，并進(jìn)行說(shuō)明。當(dāng)最初指示了電機(jī)的旋轉(zhuǎn)起動(dòng)時(shí)，從圖39的START (開(kāi)始)開(kāi)始進(jìn)入Mil。在M12 中，根據(jù)各繞組的感應(yīng)電壓的變動(dòng)求出轉(zhuǎn)速d θ r/dt。在M13中，判定是在能夠進(jìn)行圖35所示的無(wú)傳感器控制的轉(zhuǎn)速《cs以上還是以下。在起動(dòng)時(shí)或者起動(dòng)剛結(jié)束等、轉(zhuǎn)速還較低的情況下，進(jìn)入至M14。在M14中，由于無(wú)法檢測(cè)旋轉(zhuǎn)位置ΘΓ，所以設(shè)定為大于到目前為止的轉(zhuǎn)速指令《C1的轉(zhuǎn)速指令cocl。并且，求出轉(zhuǎn)速指令cocl的累積值、即旋轉(zhuǎn)位置指令值 eel。因此，在每次通過(guò)M14時(shí)，逐漸使轉(zhuǎn)速指令ω cl變大，也對(duì)旋轉(zhuǎn)位置指令值θ C1進(jìn)行累積。在M15中，根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置指令值θ cl決定各相的電壓指令值Vcom，向各相繞組供給電壓。在M15中的控制中，由于無(wú)法確定此時(shí)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置θ r，所以是步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)那樣的開(kāi)環(huán)控制。在M16中，判定旋轉(zhuǎn)指令是否是結(jié)束。如果不是旋轉(zhuǎn)結(jié)束，則返回 Ml 1，繼續(xù)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)控制。在M13中，如果轉(zhuǎn)速d θ r/dt在能夠進(jìn)行無(wú)傳感器控制的轉(zhuǎn)速cocs以上，則進(jìn)入M17。求出作為針對(duì)電機(jī)的速度指令值《com和電機(jī)轉(zhuǎn)速d θ r/dt之差的速度誤差 (ω com-d θ r/dt)，計(jì)算轉(zhuǎn)矩指令值Tc。在M18中，根據(jù)轉(zhuǎn)矩指令值Tc和旋轉(zhuǎn)位置信息NCC 求出各相的電壓指令值Vcom，并向各相繞組供給電壓。在M16中，判定旋轉(zhuǎn)指令是否是結(jié)束。如果不是旋轉(zhuǎn)結(jié)束，則返回M11，繼續(xù)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)控制。當(dāng)在M16中是旋轉(zhuǎn)結(jié)束時(shí)，在M19 中切斷電流，結(jié)束電機(jī)控制。雖然在圖39中示出了電機(jī)控制的例子，但是也可以進(jìn)行各種變形。例如，在M15 和M18中，也可以使用檢測(cè)出的電流值來(lái)進(jìn)行精密的電流控制、轉(zhuǎn)矩控制。在是風(fēng)扇、泵等的用途時(shí)，也可以以這樣的單方向旋轉(zhuǎn)來(lái)進(jìn)行使用。另外，在本發(fā)明電機(jī)中，當(dāng)然也可以利用位置檢測(cè)用傳感器來(lái)進(jìn)行位置檢測(cè)，從而進(jìn)行電機(jī)的旋轉(zhuǎn)控制。另外。作為電流檢測(cè)單元，也可以利用使用了霍爾元件的方法、使用了電流互感器的方法等分流電阻以外的其他方法來(lái)進(jìn)行。也可以通過(guò)對(duì)圖35所示的無(wú)傳感器位置檢測(cè)的位置信息進(jìn)行計(jì)測(cè)來(lái)進(jìn)行速度檢測(cè)。(實(shí)施例19)接著，表示了在風(fēng)扇等的批量生產(chǎn)用途中將電機(jī)控制電路高度集成在1個(gè)芯片中來(lái)實(shí)現(xiàn)低成本化、小型化的情況等下的電流檢測(cè)的具體化方法。在這種情況下，為了實(shí)現(xiàn)低成本化而設(shè)置印刷電路板等的情況較多，存在有電流檢測(cè)用的分流電阻的種種問(wèn)題。存在與分流電阻的大小、發(fā)熱量相關(guān)的安裝位置的問(wèn)題、與分流電阻相關(guān)的成本問(wèn)題。存在分流電阻的電阻精度的問(wèn)題、電阻值的溫度系數(shù)的問(wèn)題。圖40表示了電機(jī)控制用的集成電路NE5的例子。NEl是模塊樹(shù)脂，NE2是輸入輸出線的引線框架，NE3是硅芯片，NE4是焊線。在硅芯片NE3中連電機(jī)繞組的電流控制用功率晶體管都包含那樣的情況下，有時(shí)也將電機(jī)繞組直接連接于引線框架NE2。在這種情況下，作為進(jìn)行電流檢測(cè)的方法，可以使用焊線NE4。 在是功率線的情況下，焊線使用鋁線的情況較多，在電流容量較大的情況下，將多個(gè)焊線并聯(lián)。由于集成電路的制造裝置已高度發(fā)展，所以能夠比較精確地管理該焊線的長(zhǎng)度、 粗細(xì)，能夠得到作為分流電阻的電阻值精度。通常，雖然焊線的電阻值較小，但是能夠在其附近設(shè)置運(yùn)算放大電路等，能夠進(jìn)行電流檢測(cè)。另外，在焊線的電阻值過(guò)小的情況下，能夠在硅芯片上或者附近設(shè)置中繼點(diǎn)，將多個(gè)焊線串聯(lián)，增大作為分流電阻而發(fā)揮作用的電阻值。另外，也可以對(duì)作為分流電阻的電阻值加上上述中繼點(diǎn)的一部分的電阻或引線框架NE2 的電阻。另外，當(dāng)在電機(jī)控制用的集成電路中不使用焊線，而是使用具有與焊線同等功能的電氣連接單元時(shí)，也可以將該電氣連接單元作為分流電阻來(lái)使用。接著，對(duì)溫度變化的影響及其應(yīng)對(duì)方法進(jìn)行說(shuō)明。通常，作為分流電阻的材料，使用電阻值的溫度系數(shù)較小的材料。但是，在將焊線的鋁線作為分流電阻進(jìn)行使用的情況下，由于鋁的電阻值溫度系數(shù)為0. 42% /°C，所以在溫度變化100°C時(shí)，電阻值變化42%。在電機(jī)的控制精度方面存在問(wèn)題。圖41表示了檢測(cè)分流電阻的電阻值的方法。16是A相繞組，NLl是分流電阻，在電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)它們以A相電流Ia進(jìn)行通電。NL2、NL3是晶體管，NL4是在檢測(cè)電阻值時(shí)為高電平，除此之外為低電平的電阻值測(cè)量信號(hào)的輸入端子，NL6是形成恒定電壓的齊納二極管，NL7是與齊納二極管NL6 —起形成恒定電流的電阻。上述部件構(gòu)成定電流電路。例如，如果NL6是2伏特的齊納二極管、NL7是2 Ω，則在晶體管NL2、NL3導(dǎo)通時(shí)，對(duì)電阻NL7以約IA的電流進(jìn)行通電。因此，分流電阻NLl的兩端電壓成為以IA的電流進(jìn)行通電時(shí)的電壓降，表示了分流電阻NLl的此時(shí)的溫度下的電阻值 RR5。由于計(jì)測(cè)出了分流電阻的電阻值RR5，所以之后能夠根據(jù)分流電阻NLl的兩端電壓來(lái)測(cè)量此時(shí)的溫度下的A相電流Ia的值。另外，對(duì)于分流電阻NLl的電阻值的計(jì)測(cè)，在電機(jī)沒(méi)有被驅(qū)動(dòng)的時(shí)間段進(jìn)行計(jì)測(cè)，以不會(huì)妨礙電機(jī)的旋轉(zhuǎn)控制的方式來(lái)進(jìn)行。即使在電機(jī)的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，在數(shù)msec左右的期間內(nèi)進(jìn)行計(jì)測(cè)也沒(méi)有問(wèn)題的用途也較多。由于能夠在極短的時(shí)間內(nèi)計(jì)測(cè)電阻值，所以計(jì)測(cè)用的元件的電流容量等可以為短時(shí)間額定，能夠以小型的元件來(lái)制作。另外，能夠使晶體管NL2、NL3與使A相電流Ia進(jìn)行通電的晶體管共同化，進(jìn)行挪用。另外，對(duì)于B相的分流電阻值的計(jì)測(cè)等，可以與A相同樣地進(jìn)行。另外，如果將連接NL8變更為NL9，則由于連接了圖35的計(jì)測(cè)電路，所以除了分流電阻的電壓降以外，還能夠計(jì)測(cè)A相繞組16的該溫度下的電阻值RR6。由于A相繞組16的基準(zhǔn)溫度下的電阻值RR7已知，所以可以進(jìn)行反向運(yùn)算來(lái)計(jì)算A相繞組16的溫度。另外， 金、銀、銅、鋁的電阻值的溫度系數(shù)都在0.4% /°C的附近。接著，對(duì)更準(zhǔn)確地進(jìn)行圖35所示的無(wú)傳感器位置檢測(cè)的方法進(jìn)行說(shuō)明。A相感應(yīng)電壓Var由式(36)表示。需要將式(36)的第2項(xiàng)的電壓降分量設(shè)為繞組溫度下的電壓降。由于電感的溫度變化較小，所以對(duì)于式(36)的第3項(xiàng)和第4項(xiàng)的電流值，需要是對(duì)溫度的影響進(jìn)行了修正的準(zhǔn)確的電流值。這樣，通過(guò)對(duì)電機(jī)的繞組電阻的溫度變化進(jìn)行修正，對(duì)測(cè)定出的電流值的溫度的影響進(jìn)行補(bǔ)償，能夠準(zhǔn)確地求出式(36)的值。 對(duì)于式(37)的B相感應(yīng)電壓Vbr也是同樣的。(實(shí)施例2O)接著，在圖42中示出是圖1、圖8、圖10等的電機(jī)構(gòu)成，進(jìn)行2相的單方向電流控制的同時(shí)也使電機(jī)向反方向旋轉(zhuǎn)的方法，并進(jìn)行說(shuō)明。這里假設(shè)將正旋轉(zhuǎn)作為主要的旋轉(zhuǎn)方向，而在非穩(wěn)態(tài)時(shí)需要進(jìn)行反旋轉(zhuǎn)這樣的用途。特別是反旋轉(zhuǎn)方向的轉(zhuǎn)矩，根據(jù)圖8的(i)、(j)可知，只能夠產(chǎn)生不連續(xù)的轉(zhuǎn)矩。因此，在起動(dòng)時(shí)進(jìn)行特殊的起動(dòng)，即使在穩(wěn)態(tài)的反方向旋轉(zhuǎn)動(dòng)作中，也需要進(jìn)行利用了惰性旋轉(zhuǎn)的控制方法。最初，從圖42的START(開(kāi)始)開(kāi)始進(jìn)入M21。在M22中，判斷是正旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)指令還是反旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)指令。在是正旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)指令的情況下進(jìn)入M2A，并進(jìn)行圖39的流程圖所示的正旋轉(zhuǎn)控制。然后，進(jìn)入M28。當(dāng)在M22中是反旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)指令的情況下，進(jìn)入M23。在M23中，判定是否是針對(duì)反方向旋轉(zhuǎn)的起動(dòng)，在是起動(dòng)時(shí)的情況下進(jìn)入M24。在M24中，使A相電流Ia進(jìn)行通電， 將位置決定為在圖8的(i)(j)中是特定位置的電角度對(duì)0°的旋轉(zhuǎn)位置。接著在M25中， 使B相電流Λ在特定的短時(shí)間Atl的期間內(nèi)進(jìn)行通電，使轉(zhuǎn)子向正旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)Δ θ。 電角度+Δ θ)的旋轉(zhuǎn)位置ΘΓ是若使A相電流Ia進(jìn)行通電，則產(chǎn)生反旋轉(zhuǎn)方向的轉(zhuǎn)矩的區(qū)域。在Μ26中，在特定的時(shí)間Δ t2的期間內(nèi)使A相電流Ia進(jìn)行通電來(lái)向反旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行加速、驅(qū)動(dòng)。對(duì)于該加速，進(jìn)行較大的加速，以使得之后的惰性旋轉(zhuǎn)能夠持續(xù)到下次的旋轉(zhuǎn)控制。在M27中，將進(jìn)行了起動(dòng)的情況進(jìn)行存儲(chǔ)。在似8中，判定旋轉(zhuǎn)指令是否是結(jié)束。在不是旋轉(zhuǎn)結(jié)束的情況下，返回最初的M21。 在旋轉(zhuǎn)結(jié)束的情況下進(jìn)入M29，切斷電流來(lái)結(jié)束。在M23的判定中，在向反方向的旋轉(zhuǎn)已經(jīng)起動(dòng)完成的情況下進(jìn)入M2B。在M2B中， 根據(jù)繞組的感應(yīng)電壓求出轉(zhuǎn)速d θ r/dt,并進(jìn)入M2C。在M2C中，判定是在能夠持續(xù)控制反方向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速ω sp以上還是以下。另外，在是低速旋轉(zhuǎn)的情況下進(jìn)入M2D。在M2D中，由于是剛起動(dòng)后等的低速轉(zhuǎn)速， 所以判斷繞組感應(yīng)電壓的正負(fù)，在從負(fù)向正變化的時(shí)刻，在特定的時(shí)間Δ 3的期間內(nèi)對(duì)該繞組使電流進(jìn)行通電，從而進(jìn)一步進(jìn)行加速。另外，也可以在繞組感應(yīng)電壓為正值的時(shí)間區(qū)域內(nèi)對(duì)該繞組使電流進(jìn)行通電。相當(dāng)于圖36的(i)、(j)的時(shí)間區(qū)域。
在M2C中，在是能夠持續(xù)控制反方向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速COsp以上的情況下進(jìn)入M2E。 在M2E中，求出作為針對(duì)電機(jī)的速度指令值ω com和電機(jī)轉(zhuǎn)速d θ r/dt之差的速度誤差 (ω com-d θ r/dt)，計(jì)算轉(zhuǎn)矩指令值Tc。在M2F中，根據(jù)轉(zhuǎn)矩指令值Tc和旋轉(zhuǎn)位置信息NCC 求出各相的電壓指令值Vcom，向各相繞組供給電壓。另外，使用檢測(cè)到的電流值，雖然是斷續(xù)地，但是也能夠進(jìn)行精密的電流控制、轉(zhuǎn)矩控制。以上如圖42所示那樣，即使是圖10、圖11所示那樣的2相的單方向電流，不僅能夠進(jìn)行正方向旋轉(zhuǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)還能夠進(jìn)行反方向旋轉(zhuǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)。雖然是限定的旋轉(zhuǎn)位置，但是也能夠生成反方向的轉(zhuǎn)矩。另外，該反方向轉(zhuǎn)矩相當(dāng)于正方向旋轉(zhuǎn)時(shí)的減速轉(zhuǎn)矩。因此，在使電機(jī)向正方向旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，在希望急速減速的情況下，能夠通過(guò)產(chǎn)生上述的反方向的轉(zhuǎn)矩來(lái)進(jìn)行減速。該減速轉(zhuǎn)矩是能量的再生，能夠進(jìn)行再生動(dòng)作。如上所述，本發(fā)明電機(jī)是基于2相的單方向電流的簡(jiǎn)單的控制，同時(shí)能夠進(jìn)行正反兩方向的旋轉(zhuǎn)控制，在各個(gè)控制中能夠進(jìn)行電動(dòng)控制和再生控制?？梢哉J(rèn)為能夠?qū)崿F(xiàn)4象限的運(yùn)轉(zhuǎn)。(實(shí)施例21)接著，在圖43中表示了能夠以正負(fù)兩方向的電流進(jìn)行通電的控制裝置的例子。假定圖1、圖8等所示的電機(jī)，16是A相繞組，17是B相繞組。能夠通過(guò)使晶體管 451和妨4導(dǎo)通來(lái)向A相繞組16施加正的電壓，通過(guò)使晶體管453和452導(dǎo)通來(lái)向A相繞組16施加負(fù)的電壓。45A、45B、45C、45D是使各晶體管的反方向電流通過(guò)的二極管。同樣， 能夠通過(guò)使晶體管455和458導(dǎo)通來(lái)向B相繞組17施加正的電壓，通過(guò)使晶體管457和 456導(dǎo)通來(lái)向B相繞組17施加負(fù)的電壓。45E、45F、45G、45H是使各晶體管的反方向電流通過(guò)的二極管。通過(guò)基于各晶體管的導(dǎo)通截止的PWM控制，能夠?qū)衫@組16、17以任意的電流進(jìn)行通電。雖然圖43的控制電路的晶體管的個(gè)數(shù)較多，為8個(gè)，但是由于能夠與正方向轉(zhuǎn)矩同樣地生成反方向轉(zhuǎn)矩，所以提高了電機(jī)的控制性。但是，由于電機(jī)電流是通過(guò)2個(gè)晶體管進(jìn)行通電，所以控制電路的晶體管的導(dǎo)通電壓降成為2個(gè)的量，損耗增加。(實(shí)施例22)接著，在圖44中表示了利用4個(gè)晶體管使2個(gè)正負(fù)的電流進(jìn)行通電來(lái)進(jìn)行控制的構(gòu)成。圖44的構(gòu)成是在圖32的構(gòu)成中追加晶體管M41、M43和二極管M42、M44而得到的構(gòu)成。電機(jī)構(gòu)成是圖31那樣的構(gòu)成，A相繞組的N61和N62優(yōu)選是雙線繞組。B相繞組的 N63和N64也優(yōu)選是雙線繞組。根據(jù)式( )，式(33)所示的電磁關(guān)系在圖44的構(gòu)成中也成立。對(duì)于A相繞組N61、N62的電流控制，如之前在圖32中所說(shuō)明的那樣，通過(guò)晶體管 N71的導(dǎo)通截止控制能夠控制(Ial+Ia2)的電流。此時(shí)，(Ial+Ia2)的值為正。在針對(duì)A相繞組N61、N62進(jìn)行負(fù)的電流控制時(shí)，由于晶體管N71和M41被配置成對(duì)稱構(gòu)造，所以同樣地能夠通過(guò)對(duì)晶體管M41進(jìn)行導(dǎo)通截止控制來(lái)控制(Ial+Ia2)。此時(shí)，(Ial+Ia2)的值為負(fù)。對(duì)于B相繞組N63、N64的電流控制，同樣地能夠通過(guò)晶體管N72的導(dǎo)通截止控制來(lái)控制abl+ll^)的電流。在針對(duì)B相繞組N63、N64進(jìn)行負(fù)的電流控制時(shí)，能夠通過(guò)對(duì)晶體管M43進(jìn)行導(dǎo)通截止控制來(lái)控制(Ibl+IM)。此時(shí)，(讓1+讓2)的值為負(fù)。
通過(guò)構(gòu)成為圖44那樣的電機(jī)構(gòu)成、控制電路構(gòu)成，是晶體管是4個(gè)的簡(jiǎn)單的控制電路構(gòu)成，同時(shí)能夠自由控制正的轉(zhuǎn)矩和負(fù)的轉(zhuǎn)矩。但是，在是該電機(jī)構(gòu)成的情況下，是在同一槽內(nèi)纏繞2個(gè)繞組，如果是同一空間則繞組電阻值簡(jiǎn)單地變成2倍。通過(guò)擴(kuò)大槽截面面積，增大繞線的粗細(xì)，能夠減輕該問(wèn)題。(實(shí)施例23)接著，在圖45中表示了在對(duì)多個(gè)本發(fā)明電機(jī)進(jìn)行控制時(shí)，減少驅(qū)動(dòng)繞組電流la、 Ib的晶體管的個(gè)數(shù)，從而降低成本的方法。在汽車(chē)、家電、OA (office automation 辦公自動(dòng)化)等的用途中，在一個(gè)裝置中使用多個(gè)電機(jī)的情況較多，這些電機(jī)被同時(shí)驅(qū)動(dòng)的情況也較多。在這樣的用途中，是使整體低成本化且小型化的構(gòu)成。具體而言，通過(guò)共用控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖45的R82、R83是本發(fā)明的第1電機(jī)匪1的A相繞組和B相繞組。R88、R89是本發(fā)明的第2電機(jī)匪2的A相繞組和B相繞組。R8E、R8F是本發(fā)明的第3電機(jī)匪3的A相繞組和B相繞組。R8L、R8M是本發(fā)明的第4電機(jī)MM4的A相繞組和B相繞組。R81是選擇電機(jī)匪1的A相繞組R82和B相繞組R83的晶體管。二極管R84構(gòu)成了在晶體管R81截止時(shí)電流流過(guò)的路徑。R87是選擇電機(jī)匪2的A相繞組R88和B相繞組 R89的晶體管。二極管R8A構(gòu)成了在晶體管R87截止時(shí)電流流過(guò)的路徑。R8D是選擇電機(jī)匪3的A相繞組R8E和B相繞組R8F的晶體管。二極管R8G構(gòu)成了在晶體管R8D截止時(shí)電流流過(guò)的路徑。R8K是選擇電機(jī)MM4的A相繞組R8L和B相繞組R8M的晶體管。二極管R8N 構(gòu)成了在晶體管R8K截止時(shí)電流流過(guò)的路徑。M61是使流過(guò)繞組R82、R88、R8E、R8L的電流進(jìn)行通電的共用的晶體管，二極管M64 構(gòu)成了在晶體管M61截止時(shí)電流流過(guò)的路徑。M67是對(duì)晶體管M61進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電流進(jìn)行計(jì)測(cè)的分流電阻等的電流計(jì)測(cè)單元。M62是使流過(guò)繞組R83、R89、R8F、R8M的電流進(jìn)行通電的共用的晶體管。二極管M65構(gòu)成了在晶體管M62截止時(shí)電流流過(guò)的路徑。M68是對(duì)晶體管 M62進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電流進(jìn)行計(jì)測(cè)的分流電阻等的電流計(jì)測(cè)單元。二極管R85、R86、R8B、R8C、R8H、R8J、R8P、R8Q對(duì)反方向電壓進(jìn)行阻止，以使得不
會(huì)施加其他繞組的電壓。這里，為了對(duì)上述電機(jī)MMl進(jìn)行旋轉(zhuǎn)控制，對(duì)A相繞組R82和B相繞組R83交替地使電流進(jìn)行通電。通過(guò)使晶體管R81和M61導(dǎo)通，向A相繞組R82施加電壓，使電流Ia進(jìn)行通電。通過(guò)使晶體管R81和M61截止，使電流Ia流過(guò)二極管R84和M64，從而電流Ia減少。此時(shí)，A相繞組R82被施加了負(fù)的電壓。這樣，通過(guò)使晶體管R81和M61導(dǎo)通截止，能夠?qū)κ┘佑贏相繞組R82的電壓進(jìn)行控制，從而對(duì)A相電流Ia進(jìn)行控制。對(duì)于B相繞組R83 的電壓、電流，也與A相繞組R82相同，能夠通過(guò)使晶體管R81和M62導(dǎo)通截止來(lái)進(jìn)行控制。對(duì)于上述電機(jī)匪2的旋轉(zhuǎn)控制也是同樣，通過(guò)使晶體管R87和M61導(dǎo)通截止來(lái)控制A相繞組R88的電壓、電流。通過(guò)使晶體管R87和M62導(dǎo)通截止來(lái)控制B相繞組R89的電壓、電流。對(duì)于上述電機(jī)匪3的旋轉(zhuǎn)控制也是同樣，通過(guò)使晶體管R8D和M61導(dǎo)通截止來(lái)控制A相繞組R8E的電壓、電流。通過(guò)使晶體管R8D和M62導(dǎo)通截止來(lái)控制B相繞組R8F的電壓、電流。對(duì)于上述電機(jī)MM4的旋轉(zhuǎn)控制也是同樣，通過(guò)使晶體管R8K和M61導(dǎo)通截止來(lái)控制A相繞組R8L的電壓、電流。通過(guò)使晶體管R8K和M62導(dǎo)通截止來(lái)控制B相繞組R8M的電壓、電流。 其結(jié)果，為了驅(qū)動(dòng)4個(gè)電機(jī)匪1、匪2、匪3、匪4所需的晶體管是R81、R87、R8D、R8K、 M61、M62這6個(gè)。若進(jìn)行平均，則為了驅(qū)動(dòng)1個(gè)電機(jī)而使用1.5個(gè)晶體管。在進(jìn)一步追加1 個(gè)電機(jī)的情況下所需要的晶體管的個(gè)數(shù)為1個(gè)。若不需要同時(shí)驅(qū)動(dòng)的電機(jī)的個(gè)數(shù)變多，則能夠利用1個(gè)晶體管來(lái)進(jìn)行1個(gè)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)控制。在上述的圖45的說(shuō)明中也存在部分的問(wèn)題點(diǎn)。例如，在電機(jī)匪1的A相電流Ia 減少、B相電流Λ增加時(shí)，由于晶體管R81被共同使用，所以存在Ia的減少和Λ的增加發(fā)生矛盾，無(wú)法同時(shí)進(jìn)行的問(wèn)題。另外，在兩電流重疊的情況下，需要增大晶體管R81的電流容量。需要進(jìn)行控制以使得兩電流不重疊。作為解決該問(wèn)題的方法，對(duì)圖45中的各繞組的配置進(jìn)行研究即可，以使得流過(guò)同一電機(jī)的A相繞組的電流的晶體管和流過(guò)B相繞組的電流的晶體管不重疊。具體的繞組的配置例如下所示。將第1電機(jī)匪1的A相繞組設(shè)為R83，將B相繞組設(shè)為R88。將第2電機(jī)匪2的A 相繞組設(shè)為R89，將B相繞組設(shè)為R8E。將第3電機(jī)ΜΜ3的A相繞組設(shè)為R8F，將B相繞組設(shè)為R8L。將第4電機(jī)ΜΜ4的A相繞組設(shè)為R8M，將B相繞組設(shè)為R82。通過(guò)將圖45中的繞組配置向右錯(cuò)開(kāi)一個(gè)，從而使與電位VM側(cè)連接的晶體管，對(duì)于A相繞組和B相繞組不同。在該繞組配置中，對(duì)于上述電機(jī)匪1的A相繞組R83，通過(guò)使晶體管R81和Μ62導(dǎo)通截止來(lái)進(jìn)行控制，對(duì)于B相繞組R88，通過(guò)使晶體管R87和Μ61導(dǎo)通截止來(lái)進(jìn)行控制。此時(shí)，A相繞組R83的電流Ia和B相繞組R88的電流Λ不會(huì)發(fā)生干擾，能夠各自獨(dú)立自由地進(jìn)行控制。對(duì)于其他的電機(jī)匪2、匪3、ΜΜ4的各繞組電流，也是同樣的關(guān)系。另外，對(duì)于上述的圖45的控制電路的共用化來(lái)說(shuō)，由于電機(jī)的繞組電流是單方向電流，其實(shí)現(xiàn)變得容易。在是利用交流電流進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的交流電機(jī)的情況下，難以實(shí)現(xiàn)控制電路的共用化。并且，圖45的構(gòu)成也可以進(jìn)行各種變形。例如，與晶體管Μ61和Μ62并列地追加以虛線記載的Μ63和未記載的晶體管，如果在與晶體管R81、R87、R8D和R8K的發(fā)射極之間各配置4個(gè)繞組，則能夠連接4X4= 16個(gè)繞組。并且，如上述例子那樣，如果構(gòu)成為不在一個(gè)晶體管上連接同一電機(jī)的A相繞組和B相繞組的配置，則能夠獨(dú)立地控制一個(gè)電機(jī)的 A相電流Ia和B相電流rt。在這種情況下，能夠利用8個(gè)晶體管來(lái)控制8個(gè)電機(jī)。每一個(gè)電機(jī)的晶體管數(shù)為1個(gè)。能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化和小型化。另外，在圖45中，對(duì)于利用3相的單方向電流來(lái)進(jìn)行控制的電機(jī)，也能夠如圖45 的虛線所示的構(gòu)成那樣進(jìn)行追加。R8R是第3相的繞組，R8S是反向阻止用的二極管，Μ69 是電流檢測(cè)單元，Μ63是對(duì)該電流進(jìn)行控制的晶體管，Μ66是再生用的二極管。另外，也能夠?qū)ψ鳛檫m用于圖45的電機(jī)的一種的DC電機(jī)進(jìn)行控制。這樣，可以將能夠利用1相、2相、 3相等的單方向電流進(jìn)行控制的電機(jī)的控制電路共用化。另外，在將上述電機(jī)MA相繞組設(shè)為R82，將B相繞組設(shè)為R83的方法的情況下，由于A相繞組和B相繞組的一端相互連接，所以具有能夠簡(jiǎn)化繞組連接和布線的優(yōu)點(diǎn)。另外， 如R8T的虛線箭頭所示那樣，也能夠進(jìn)一步進(jìn)行追加。在圖45的構(gòu)成中，也可以進(jìn)行多個(gè)電機(jī)的同時(shí)旋轉(zhuǎn)控制。該方法是如下的方法，即利用電機(jī)和負(fù)載具有慣性這一點(diǎn)，利用分時(shí)控制來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩生成。例如，在最初的10msec 對(duì)電機(jī)匪1的電流進(jìn)行控制，在接下來(lái)的IOmsec對(duì)電機(jī)匪2的電流進(jìn)行控制，通過(guò)交替地反復(fù)進(jìn)行，能夠進(jìn)行2個(gè)電機(jī)的速度控制。另外。如圖42所示那樣，通過(guò)單方向電流的控制，不只是正旋轉(zhuǎn)，雖然間歇地但是也能夠進(jìn)行反方向的轉(zhuǎn)矩生成、反方向的速度控制。這樣，利用圖45的構(gòu)成能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)對(duì)任意多個(gè)電機(jī)進(jìn)行速度控制。(實(shí)施例接著，圖46表示了在對(duì)多個(gè)本發(fā)明電機(jī)進(jìn)行控制時(shí)，減少驅(qū)動(dòng)繞組電流la、Ib的晶體管的個(gè)數(shù)，從而降低成本的其他方法。圖46的R92、R95是本發(fā)明的第1電機(jī)匪1的A相繞組和B相繞組。R98、R9B是本發(fā)明的第2電機(jī)匪2的A相繞組和B相繞組。R9E、R9H是本發(fā)明的第3電機(jī)匪3的A相繞組和B相繞組。R9M、R9Q是本發(fā)明的第4電機(jī)MM4的A相繞組和B相繞組。R91是選擇電機(jī)匪1的A相繞組R92進(jìn)行通電的晶體管，二極管R93構(gòu)成了在晶體管R91截止時(shí)電流流過(guò)的路徑。R94是選擇電機(jī)MMl的B相繞組R95進(jìn)行通電的晶體管，二極管R96構(gòu)成了在晶體管R94截止時(shí)電流流過(guò)的路徑。R97是選擇電機(jī)MM2的A相繞組R98進(jìn)行通電的晶體管，二極管R99構(gòu)成了在晶體管R97截止時(shí)電流流過(guò)的路徑。R9A是選擇電機(jī)匪2的B相繞組R9B進(jìn)行通電的晶體管，二極管R9C構(gòu)成了在晶體管R9A截止時(shí)電流流過(guò)的路徑。R9D是選擇電機(jī)匪3的A相繞組R9E進(jìn)行通電的晶體管，二極管R9F構(gòu)成了在晶體管R9D截止時(shí)電流流過(guò)的路徑。R9G是選擇電機(jī)匪3的B相繞組R9H進(jìn)行通電的晶體管，二極管R9J構(gòu)成了在晶體管R9G截止時(shí)電流流過(guò)的路徑。R9L是選擇電機(jī)MM4的A相繞組R9M進(jìn)行通電的晶體管，二極管R9N構(gòu)成了在晶體管R9L截止時(shí)電流流過(guò)的路徑。 R9P是選擇電機(jī)MM4的B相繞組R9Q進(jìn)行通電的晶體管，二極管R9R構(gòu)成了在晶體管R9P截止時(shí)電流流過(guò)的路徑。這里，為了對(duì)圖46所示的上述電機(jī)匪1進(jìn)行旋轉(zhuǎn)控制，對(duì)A相繞組R92和B相繞組R95交替地使電流進(jìn)行通電。通過(guò)使晶體管R91和M61導(dǎo)通，來(lái)對(duì)A相繞組R92施加電壓，使電流Ia進(jìn)行通電。通過(guò)使晶體管R91和M61截止，使電流Ia流過(guò)二極管R93和M64， 從而電流Ia減少。此時(shí)，對(duì)A相繞組R92施加了負(fù)的電壓。這樣，通過(guò)使晶體管R91和M61 導(dǎo)通截止，對(duì)施加于A相繞組R92的電壓進(jìn)行控制，從而能夠控制A相電流la。對(duì)于B相繞組R95的電壓、電流，也和A相繞組R92同樣，能夠通過(guò)使晶體管R94 和M62導(dǎo)通截止來(lái)進(jìn)行控制。對(duì)于圖46所示的上述電機(jī)匪2的旋轉(zhuǎn)控制也是同樣，通過(guò)使晶體管R97和M61導(dǎo)通截止來(lái)控制A相繞組R98的電壓、電流。通過(guò)使晶體管R9A和M62導(dǎo)通截止來(lái)控制B相繞組R9B的電壓、電流。對(duì)于圖46所示的上述電機(jī)匪3的旋轉(zhuǎn)控制也是同樣，通過(guò)使晶體管R9D和M61導(dǎo)通截止來(lái)控制A相繞組R9E的電壓、電流。通過(guò)使晶體管R9G和M62導(dǎo)通截止來(lái)控制B相繞組R9H的電壓、電流。對(duì)于圖46所示的上述電機(jī)MM4的旋轉(zhuǎn)控制也是同樣，通過(guò)使晶體管R9L和M61導(dǎo)通截止來(lái)控制A相繞組R9M的電壓、電流。通過(guò)使晶體管R9P和M62導(dǎo)通截止來(lái)控制B相繞組R9Q的電壓、電流。其結(jié)果，驅(qū)動(dòng)4個(gè)電機(jī)MM1、匪2、匪3、匪4所需的晶體管是R91、R94、R97、R9A、 R9D、R9G、R9L、R9P、M61、M62這10個(gè)。若進(jìn)行平均，則為了驅(qū)動(dòng)1個(gè)電機(jī)，使用2. 5個(gè)晶體
管。在進(jìn)一步追加1個(gè)電機(jī)的情況下所需要的晶體管的個(gè)數(shù)為2個(gè)。若不需要同時(shí)驅(qū)動(dòng)的電機(jī)的個(gè)數(shù)較多，則能夠利用2個(gè)晶體管來(lái)對(duì)1個(gè)電機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)控制。圖46的構(gòu)成與圖45 相比，雖然晶體管的個(gè)數(shù)多了 4個(gè)，但是二極管的個(gè)數(shù)少了 4個(gè)。另外，對(duì)于利用3相的單方向電流進(jìn)行控制的電機(jī)，也可以如圖45的虛線所示的構(gòu)成那樣，在圖46的構(gòu)成中進(jìn)行追加。對(duì)于利用4相、5相等的單方向電流進(jìn)行控制的電機(jī)也是同樣。另外，在圖46的構(gòu)成中，通過(guò)分時(shí)對(duì)多個(gè)電機(jī)的電流依次進(jìn)行控制，也能夠同時(shí)并行地進(jìn)行多個(gè)電機(jī)的速度控制。另外，如圖42所示那樣，通過(guò)單方向電流的控制，不只是正旋轉(zhuǎn)，雖然間歇地但是也能夠?qū)崿F(xiàn)反方向的轉(zhuǎn)矩生成、反方向的速度控制。這樣，即使利用圖46的構(gòu)成也能夠同時(shí)地對(duì)任意多個(gè)電機(jī)進(jìn)行速度控制。另外，在圖45、圖46中，也可以具有僅使與各繞組串聯(lián)連接的晶體管中的一個(gè)晶體管導(dǎo)通，從而將繞組電流作為續(xù)流的通電模式。即，當(dāng)然能夠?qū)崿F(xiàn)上述兩晶體管的導(dǎo)通截止模式的組合，也能夠應(yīng)用PWM控制等各種控制模式。(實(shí)施例25)接著，圖47表示了本發(fā)明電機(jī)的變形例。是電機(jī)整個(gè)圓周、即機(jī)械角360 °是電角度 360° X4 = 1440° 的例子。圖1所示的電機(jī)，與其磁通的路徑在轉(zhuǎn)子軸向也存在的情況相比，如以往的3相交流電機(jī)那樣形成平面的磁路的路徑，成為在轉(zhuǎn)子軸向?qū)盈B圖47所示的定子形狀的磁鋼板而得到的構(gòu)成。P31是A相的齒，P32是B相的齒，P33和P34是C相的齒。將各齒的前端部形狀、即定子面向轉(zhuǎn)子的部分的圓周方向形狀展開(kāi)成直線狀而得到的形狀表示在圖48 的上側(cè)的圖中。它們也是各相的定子磁極形狀。A相的定子磁極形狀P31和B相的定子磁極形狀P32的圓周方向?qū)挾仁菣C(jī)械角 30°、電角度120°的例子。C相的定子磁極形狀P33和P34分別是機(jī)械角15°、電角度 60°。圖48的上側(cè)的圖是與圖7B所示的定子磁極M相同的形狀。P35是配置以A相的電流Ia進(jìn)行通電的繞組的槽，P36是配置以A相的負(fù)的電流-Ia進(jìn)行通電的繞組的槽。P37是配置以B相的電流Λ進(jìn)行通電的繞組的槽，P38是配置以B相的負(fù)的電流- 進(jìn)行通電的繞組的槽。纏繞于各槽的繞組可以以波形纏繞、環(huán)狀纏繞、鼓狀纏繞等各種繞線方法進(jìn)行纏繞。轉(zhuǎn)子與圖1、圖2等所示的轉(zhuǎn)子相同。21是N極磁極、22是S極磁極、23是X極磁極。將轉(zhuǎn)子面向定子的部分的圓周方向形狀展開(kāi)成直線狀而得到的形狀表示在圖48的下側(cè)的圖中。該轉(zhuǎn)子形狀與圖7A所示的轉(zhuǎn)子形狀相同。A相的電壓Va、電流Ia和B相的電壓Vb、電流Λ的電流值與圖8、圖9等相同。能夠通過(guò)使2個(gè)單方向電流、即直流電流進(jìn)行通電來(lái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。在這種情況下，能夠簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)電路。當(dāng)然，也可以利用正和負(fù)的電流、即交流電流來(lái)作為交流電機(jī)進(jìn)行動(dòng)作。如圖47、圖48所示那樣，本發(fā)明電機(jī)的定子也可以利用將磁鋼板在轉(zhuǎn)子軸向?qū)盈B而得到的鐵心來(lái)進(jìn)行制作。(變形例)以上對(duì)能夠利用2個(gè)直流電流來(lái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)控制的電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了說(shuō)明，但是可以進(jìn)行多種變形、應(yīng)用。例如，圓周方向的定子凸極、轉(zhuǎn)子凸極的寬度可以選擇各種值。另外， 對(duì)于各凸極的形狀來(lái)說(shuō)，不只是圖示的單純的矩形形狀，還可以是角部帶有弧形的形狀或錐形形狀等。對(duì)于繞組形狀來(lái)說(shuō)，可以變形為波形的環(huán)狀形狀等。由于繞組形狀簡(jiǎn)單，所以將鋁作為導(dǎo)體進(jìn)行使用的處理在生產(chǎn)技術(shù)上也容易實(shí)現(xiàn)?？梢詰?yīng)用于外轉(zhuǎn)子電機(jī)、軸向間隙型電機(jī)、線性電機(jī)、將各種電機(jī)復(fù)合化的電機(jī)等。在控制上，對(duì)于電機(jī)繞組的電流、電壓的形狀等，也可以進(jìn)行各種變形，也可以使高次諧波電流分量進(jìn)行疊加。另外，也能夠與變速器進(jìn)行組合，從而將轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的范圍擴(kuò)大來(lái)進(jìn)行變速。對(duì)于電機(jī)的大小，從轉(zhuǎn)矩為0. INm以下的小型電機(jī)到IOONm以上的中型、大型的電機(jī)都可以制作。對(duì)于這些進(jìn)行了各種變形、應(yīng)用而得到的電機(jī)，本發(fā)明電機(jī)的宗旨所包含的變形技術(shù)也包含在本發(fā)明中。包含本發(fā)明的控制電路的電機(jī)，由于能夠以直流電流進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，所以能夠簡(jiǎn)化控制電路，因此成本低且為小型。電機(jī)的繞組由環(huán)狀的2個(gè)繞組構(gòu)成，電機(jī)的制作容易，由于繞組形狀單純，所以能夠提高繞組占積率。由于是環(huán)狀繞組，所以沒(méi)有電機(jī)的繞圈端頭部， 能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。對(duì)于電機(jī)的磁氣回路構(gòu)成，能夠通過(guò)磁鋼板的切斷和壓制成型來(lái)制作，可以比較容易地進(jìn)行批量生產(chǎn)。這樣，由于能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化、小型化，所以能夠利用于汽車(chē)用、家電用、OA用、產(chǎn)業(yè)用等各種用途。圖中符號(hào)說(shuō)明10…轉(zhuǎn)子11…轉(zhuǎn)子軸12…轉(zhuǎn)子表面所配置的永久磁鐵13…A相的定子磁極14…B相的定子磁極15…C相的定子磁極16…在定子的圓周方向纏繞而得到的環(huán)狀的A相繞組17…在定子的圓周方向纏繞而得到的環(huán)狀的B相繞組18…定子的后軛。
權(quán)利要求
1.一種電機(jī)，其特征在于，是使用永久磁鐵的無(wú)刷電機(jī)， 該電機(jī)具備A相繞組WA，其為環(huán)狀，纏繞在定子的圓周方向；定子磁極組SPGA，其構(gòu)成為磁通Φ A與上述A相繞組WA交鏈；B相繞組WB，其為環(huán)狀，纏繞在定子的圓周方向；定子磁極組SPGB，其構(gòu)成為磁通Φ B與上述B相繞組WB交鏈；第3定子磁極組SPGC ；轉(zhuǎn)子的N極磁極；轉(zhuǎn)子的S極磁極；和X極磁極，其是第3轉(zhuǎn)子磁極，在磁性上呈現(xiàn)轉(zhuǎn)子的N極磁極和S極磁極之間的特性， 上述定子磁極組SPGA和SPGB中的至少一方的定子磁極的圓周方向磁極寬度SPH用電角度表示在180°以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，通過(guò)對(duì)上述A相繞組WA增減單方向電流、即直流電流IA來(lái)進(jìn)行控制， 通過(guò)對(duì)上述B相繞組WB增減單方向電流、即直流電流IB來(lái)進(jìn)行控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，轉(zhuǎn)子的上述X極磁極是使用永久磁鐵的N極和永久磁鐵的S極而構(gòu)成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，構(gòu)成上述定子磁極組SPGC的C相的定子磁極SPC的圓周方向?qū)挾菻SC小于構(gòu)成上述定子磁極組SPGA的A相的定子磁極SPA的圓周方向?qū)挾菻SA，上述圓周方向?qū)挾菻SC小于構(gòu)成上述定子磁極組SPGB的B相的定子磁極SPB的圓周方向?qū)挾菻SB。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，轉(zhuǎn)子的上述N極磁極和上述S極磁極以及上述X極磁極中的至少任意一個(gè)的轉(zhuǎn)子磁極的特性在圓周方向上是N極特性和S極特性的中間的特性，N極特性和S極特性的特性比例在圓周方向上逐漸變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于， 是4極以上的電機(jī)，具備把轉(zhuǎn)子的上述N極磁極和上述S極磁極的邊界部在圓周方向上向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向移動(dòng)而得到的邊界部RCCW ；和把轉(zhuǎn)子的上述N極磁極和上述S極磁極的邊界部在圓周方向上向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向移動(dòng)而得到的邊界部RCW，把轉(zhuǎn)子的圓周方向的多個(gè)轉(zhuǎn)子磁極的形狀分配到電角度的0° 360°來(lái)進(jìn)行觀察時(shí)，把位于上述邊界部RCCW和上述邊界部RCW的圓周方向之間的2個(gè)以上的轉(zhuǎn)子磁極的磁氣特性進(jìn)行合成，來(lái)構(gòu)成作為上述第3轉(zhuǎn)子磁極的X極磁極。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，對(duì)轉(zhuǎn)子的上述N極磁極、上述S極磁極和上述X極磁極之中的、被定子磁極吸引而生成轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)子磁極使用軟磁體來(lái)構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，對(duì)轉(zhuǎn)子的上述S極磁極使用鐵氧體磁鐵的S極磁鐵， 對(duì)上述X極磁極使用鐵氧體磁鐵的N極磁鐵， 對(duì)上述N極磁極使用飽和磁通密度高的軟磁體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，對(duì)轉(zhuǎn)子的上述S極磁極使用磁通密度高的稀土類磁鐵等的S極磁鐵， 對(duì)上述X極磁極使用磁通密度低但是價(jià)格便宜的鐵氧體磁鐵等的N極磁鐵， 對(duì)上述N極磁極使用飽和磁通密度高的軟磁體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，具備 繞組切換單元WCA，其對(duì)上述A相繞組WA的匝數(shù)進(jìn)行切換；和繞組切換單元WCB，其對(duì)上述B相繞組WB的匝數(shù)進(jìn)行切換。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，與轉(zhuǎn)子對(duì)置的定子側(cè)的面由上述定子磁極組SPGA、上述定子磁極組SPGB和上述定子磁極組SPGC在圓周方向上大致均勻地填滿。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，構(gòu)成定子的軟磁體的一部分或者全部由將磁鋼板彎曲而得到的部件構(gòu)成。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，構(gòu)成定子的軟磁體的一部分或者全部由將軟磁粉末壓縮成型而得到的壓粉磁芯構(gòu)成。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，轉(zhuǎn)子的上述N極磁極、上述S極磁極、上述X極磁極由圓盤(pán)狀的永久磁鐵構(gòu)成。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電機(jī)，其特征在于，將電機(jī)的控制電路的形狀中的50 %以上配置在定子的軟磁體的內(nèi)徑側(cè)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電機(jī)，其特征在于，上述圓盤(pán)狀的永久磁鐵的外徑大于上述A相繞組WA的內(nèi)徑、或者上述B相繞組WB的內(nèi)徑。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于， 具備直流電源PSl ；晶體管TR1，其與上述直流電源PSl和上述A相繞組WA串聯(lián)連接； 晶體管TR2，其與上述直流電源PSl和上述A相繞組WA串聯(lián)連接； 晶體管TR3，其與上述直流電源PSl和上述B相繞組WB串聯(lián)連接；和晶體管TR4，其與上述直流電源PSl和上述B相繞組WB串聯(lián)連接， 該電機(jī)通過(guò)控制上述晶體管TRl和TR2，以對(duì)上述A相繞組WA以直流電流IA進(jìn)行通電來(lái)進(jìn)行控制，通過(guò)控制上述晶體管TR3和TR4，以對(duì)上述B相繞組WB以直流電流IB進(jìn)行通電來(lái)進(jìn)行控制。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于， 具備直流電源PS2 ；直流電源PS3，其與上述直流電源PS2串聯(lián)連接；晶體管TR5，其與上述直流電源PS2和上述A相繞組WA串聯(lián)連接；二極管1，其與上述A相繞組WA和直流電源PS3串聯(lián)連接， 晶體管TR6，其與上述直流電源PS2和上述B相繞組WB串聯(lián)連接，和二極管2，其與上述B相繞組WB和上述直流電源PS3串聯(lián)連接， 通過(guò)控制上述晶體管TR5，以對(duì)上述A相繞組WA以直流電流IA進(jìn)行通電來(lái)進(jìn)行控制， 通過(guò)控制上述晶體管TR6，以對(duì)上述B相繞組WB以直流電流IB進(jìn)行通電來(lái)進(jìn)行控制。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于， 具備直流電源PS2 ；直流電源PS3，其與上述直流電源PS2串聯(lián)連接； 晶體管TR7，其與上述直流電源PS2和上述A相繞組WA串聯(lián)連接； 二極管3，其在上述晶體管TR7從導(dǎo)通的通電狀態(tài)成為截止的截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，將上述A相繞組WA的能量向上述直流電源PS3再生；晶體管TR8，其與上述直流電源PS3和上述B相繞組WB串聯(lián)連接；和二極管4，其在上述晶體管TR8從導(dǎo)通的通電狀態(tài)成為截止的截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，將上述B相繞組WB的能量向上述直流電源PS2再生，通過(guò)控制上述晶體管TR7，以對(duì)上述A相繞組WA以直流電流IA進(jìn)行通電來(lái)進(jìn)行控制， 通過(guò)控制上述晶體管TR8，以對(duì)上述B相繞組WB以直流電流IB進(jìn)行通電來(lái)進(jìn)行控制。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于， 具備直流電源PSI ；晶體管TR9，其與上述A相繞組WA串聯(lián)連接；繞組WAX，其與上述A相繞組WA纏繞在同一槽中；二極管5，其與上述繞組WAX和直流電源PSl串聯(lián)連接；晶體管TR10，其與上述B相繞組WB串聯(lián)連接；繞組WBX，其與上述B相繞組WB纏繞在同一槽中；和二極管6，其與上述繞組WBX和上述直流電源PSl串聯(lián)連接，通過(guò)控制上述晶體管TR9來(lái)對(duì)上述A相繞組WA的電流IA進(jìn)行控制，通過(guò)控制上述晶體管TRlO來(lái)對(duì)上述B相繞組WB的電流IB進(jìn)行控制。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，根據(jù)上述A相繞組WA的兩端的電壓VA檢測(cè)上述A相繞組WA的感應(yīng)電壓VAR，從而對(duì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置θ r進(jìn)行推測(cè)、檢測(cè)來(lái)控制各繞組的電流。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于， 具備電壓檢測(cè)單元DVat，其檢測(cè)上述A相繞組WA的端子間電壓Vat ； 電流檢測(cè)單元DIa，其檢測(cè)上述A相繞組WA的電流Ia ； 電壓檢測(cè)單元DVbt，其檢測(cè)上述B相繞組WB的端子間電壓Vbt ； 電流檢測(cè)單元DIb，其檢測(cè)上述B相繞組WB的電流Λ ； 計(jì)算單元CVar，其計(jì)算上述A相繞組WA的感應(yīng)電壓分量Var ； 計(jì)算單元CVbr，其計(jì)算上述B相繞組WB的感應(yīng)電壓分量Vbr ；和位置檢測(cè)單元，其根據(jù)上述計(jì)算單元CVar的輸出和上述計(jì)算單元CVbr的輸出，檢測(cè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，根據(jù)上述A相繞組WA的感應(yīng)電壓Var和電流la、以及上述B相繞組WB的感應(yīng)電壓Vbr 和電流Ib，檢測(cè)出轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置θ r的信息來(lái)進(jìn)行控制。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的電機(jī)，其特征在于，使用半導(dǎo)體元件的焊線的電壓降，檢測(cè)出對(duì)上述A相繞組WA進(jìn)行通電的電流Ia和對(duì)上述B相繞組WB進(jìn)行通電的電流Λ來(lái)進(jìn)行控制，該半導(dǎo)體元件包含使電機(jī)的電流進(jìn)行通電的晶體管。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電機(jī)，其特征在于，具備對(duì)電流檢測(cè)中使用的上述焊線以規(guī)定的電流進(jìn)行通電的恒電流電路，進(jìn)行電流檢測(cè)的溫度補(bǔ)償來(lái)進(jìn)行控制。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的電機(jī)，其特征在于，根據(jù)繞組溫度來(lái)增加由上述A相繞組WA和上述B相繞組WB的繞組電阻引起的電壓降分量，利用進(jìn)行了溫度補(bǔ)償后的電流值來(lái)計(jì)算由上述A相繞組WA和上述B相繞組WB的電感引起的電壓分量，并利用這些值進(jìn)行控制。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，在正方向旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，根據(jù)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置，使上述A相繞組WA的電流IA和上述B相繞組WB的電流IB交替地進(jìn)行通電來(lái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，在反方向旋轉(zhuǎn)的起動(dòng)時(shí)，使上述A相繞組WA的電流IA進(jìn)行通電來(lái)使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)移動(dòng)至特定旋轉(zhuǎn)位置θ c附近，接著使要進(jìn)行正方向旋轉(zhuǎn)的上述B相繞組WB的電流IB在短時(shí)間At的期間內(nèi)進(jìn)行通電，在其前后的時(shí)間內(nèi)使上述A相繞組WA的電流IA進(jìn)行通電，得到反方向的轉(zhuǎn)矩Trev來(lái)使電機(jī)反方向旋轉(zhuǎn)，然后，利用上述A相繞組WA的電流IA和上述B相繞組WB的電流IB來(lái)得到間歇性的反方向的轉(zhuǎn)矩Trev，利用上述反方向的轉(zhuǎn)矩Trev和慣性旋轉(zhuǎn)來(lái)進(jìn)行反方向旋轉(zhuǎn)。
27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，具備控制電路CAC，該控制電路CAC能夠?qū)ι鲜鯝相繞組WA和上述B相繞組WB，分別以正值的電流或者負(fù)值的電流進(jìn)行通電。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，上述A相繞組WA或者上述B相繞組WB是在同一槽中平行纏繞的繞組WX3、WX4，上述繞組WX3與晶體管TRll串聯(lián)連接，將二極管D7與上述晶體管TRll并聯(lián)連接，上述繞組WX4與晶體管TR12串聯(lián)連接，將二極管D8與上述晶體管TR12并聯(lián)連接。
29.一種電機(jī)，其特征在于，具備多個(gè)電機(jī)MMM，其包含本發(fā)明之1所述的電機(jī)MMl、和能夠以直流電流進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的另一個(gè)電機(jī)MM2 ；供電單元ST1，其將上述多個(gè)電機(jī)MMM的各繞組分組成多個(gè)組，向各組選擇性地供給電壓和電流；和供電單元ST2，其是各電機(jī)共用的供電單元，向由上述供電單元STl選擇出的組的繞組中的任意一個(gè)繞組供給直流電流。
30. 一種電機(jī)，其特征在于，具備多個(gè)電機(jī)MMM，其包含本發(fā)明之1所述的電機(jī)MMl和能夠以直流電流進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的另一個(gè)電機(jī)MM2 ；供電單元STMM，其是專用的供電單元，選擇上述多個(gè)電機(jī)MMM的各繞組來(lái)施加電壓和電流；和供電單元ST3，其是各電機(jī)共用的供電單元，向由上述供電單元STMM選擇出的繞組供給直流電流。
全文摘要
本發(fā)明涉及電機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)包含控制電路的電機(jī)整體的低成本化。該電機(jī)具備在定子的圓周方向纏繞的環(huán)狀的A相繞組WA、磁通φA與該A相繞組WA交鏈的構(gòu)成的定子磁極組SPGA、在圓周方向纏繞的環(huán)狀的B相繞組WB、磁通φB與該B相繞組WB交鏈的構(gòu)成的定子磁極組SPGB、第3定子磁極組SPGC、轉(zhuǎn)子的N極磁極、轉(zhuǎn)子的S極磁極、和作為在磁性上表現(xiàn)轉(zhuǎn)子的N極和S極之間的特性的第3轉(zhuǎn)子磁極的X極磁極，通過(guò)對(duì)上述A相繞組WA和上述B相繞組WB以直流電流進(jìn)行通電來(lái)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。
文檔編號(hào)H02K1/27GK102457146SQ20111032988
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月20日
發(fā)明者梨木政行 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝