电动机.pdf

1、10申请公布号CN101999203A43申请公布日20110330CN101999203ACN101999203A21申请号200980112913X22申请日20090218200810505820080414JPH02K16/02200601H02K21/12200601H02K41/03200601H02P25/0620060171申请人本田技研工业株式会社地址日本东京都72发明人大矢聪义笠冈广太阿部典行圷重光74专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人李贵亮54发明名称电动机57摘要本发明提供一种能够实现小型化及制造成本的削减，并且能够提高设计的自由度的电动机。电动机

2、1具备具有磁极列的第一结构体4，该磁极列由沿规定方向排列的规定的多个磁极4A构成且配置成相邻的各两个磁极具有相互不同的极性；具有电枢列的第二结构体3，该电枢列配置成与磁极列相对向，在多个电枢3C3E伴随电力的供给而产生的规定的多个电枢磁极的作用下，在电枢列与磁极列之间产生沿规定方向移动的移动磁场；具有软磁性体列的第三结构体5，该软磁性体列由相互隔开间隔而沿规定方向排列的规定的多个软磁性体5A构成且配置成位于磁极列与电枢列之间，其中，电枢磁极数与磁极4A数与软磁性体5A数的比设定为1M1M/2M10。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2010101286PCT申请的申请数据PCT/JP2

3、009/0527802009021887PCT申请的公布数据WO2009/128287JA2009102251INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书21页附图16页CN101999211A1/1页21一种电动机，其特征在于，具备具有磁极列的第一结构体，该磁极列由沿规定方向排列的规定的多个磁极构成且配置成相邻的各两个所述磁极具有相互不同的极性；具有电枢列的第二结构体，该电枢列由沿所述规定方向排列的多个电枢构成且配置成与所述磁极列相对向，在所述多个电枢伴随电力的供给而产生的规定的多个电枢磁极的作用下，在所述电枢列与所述磁极列之间产生沿所述规定方向移动的移动磁

4、场；具有软磁性体列的第三结构体，该软磁性体列由相互隔开间隔而沿所述规定方向排列的规定的多个软磁性体构成且配置成位于所述磁极列与所述电枢列之间，沿所述规定方向的规定的区间中的所述电枢磁极数与所述磁极数与所述软磁性体数的比设定为1M1M/2M10。2根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，还具备对所述第一第三结构体的相对的位置关系进行检测的相对位置关系检测机构；基于该检测出的第一第三结构体的相对的位置关系，控制移动磁场的控制机构。3根据权利要求2所述的电动机，其特征在于，所述相对位置关系检测机构分别检测所述第一结构体及第三结构体相对于所述第二结构体的电气角度位置作为所述第一第三结构体的相对的位置关

5、系，所述控制机构基于将所述检测出的第三结构体的电气角度位置乘以1M的值与将所述检测出的第一结构体的电气角度位置乘以M的值之差，控制所述移动磁场。4根据权利要求13中任一项所述的电动机，其特征在于，所述磁极是永久磁铁的磁极。5根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述电动机为旋转机械。6根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述电动机为线性电动机。权利要求书CN101999203ACN101999211A1/21页3电动机技术领域0001本发明涉及具有多个可动件和固定件并将供给来的电力变换成动力而从可动件输出的电动机。背景技术0002作为以往的此种电动机，已知有例如专利文献1所公开的电动机。

6、该电动机是所谓旋转机械，具备分别与第一旋转轴及第二旋转轴连结的第一转子及第二转子和单一的定子。第一及第二旋转轴相互配置成同心状，第一转子、第二转子及定子沿第一旋转轴的径向从内侧以该顺序排列。0003第一转子具有分别沿周向排列的多个第一永久磁铁及第二永久磁铁，第一及第二永久磁铁沿第一转子的轴线方向相互并联排列。定子由于电力的供给而产生沿周向旋转的第一旋转磁场及第二旋转磁场，该第一旋转磁场产生在定子与第一转子的第一永久磁铁侧的部分之间，该第二旋转磁场产生在定子与第一转子的第二永久磁铁侧的部分之间。第二转子具有分别沿周向排列的多个第一铁心及第二铁心。所述第一及第二铁心由软磁性体构成，第一铁心配置在第

7、一转子的第一永久磁铁侧的部分与定子之间，第二铁心配置在第一转子的第二永久磁铁侧的部分与定子之间。第一及第二永久磁铁的磁极、第一及第二旋转磁场的磁极、以及第一及第二铁心数设定为彼此相同。0004在以上的结构的电动机中，伴随着向定子的电力供给所形成的第一及第二旋转磁场的产生，在第一及第二旋转磁场的磁极和第一及第二永久磁铁的磁极的作用下，第一及第二铁心被磁化，从而在所述要素之间产生磁力线。而且，通过磁力线的磁力产生的作用，驱动第一及第二转子，进而，从第一及第二旋转轴输出动力。0005在上述以往的电动机中，在其结构方面，应当将向定子供给的电力变换成动力而从第一旋转轴或第二旋转轴输出，为了使上述的磁力线

8、产生的磁力适当地起作用，不仅由多个第一铁心构成的第一软磁性体列不可或缺，而且由多个第二铁心构成的第二软磁性体列也不可或缺，从而不可避免地会导致电动机的大型化或制造成本的增加。而且，在电动机的结构方面，由于仅在第一及第二旋转磁场的转速与第二转子的转速的差、和第二转子的转速与第一转子的转速的差成为相同的速度关系下成立，因此其设计的自由度低。发明内容0006本发明为了解决上述课题而作出，其目的在于提供一种能够实现小型化及制造成本的削减，并且能够提高设计的自由度的电动机。0007专利文献1日本特开200867592号公报0008为了实现上述目的，本发明的第一方面的电动机1、31的特征在于，具备具有磁极

9、列的第一结构体第一转子4、第一旋转轴6、第二定子34，该磁极列由沿规定方向排列的规定的多个磁极永久磁铁4A、34A构成且配置成相邻的各两个磁极具有相互不同的极性；具有电枢列的第二结构体定子3、第一定子33，该电枢列由沿规定方向排列的多说明书CN101999203ACN101999211A2/21页4个电枢铁心3A、U相W相的绕组3C3E、铁心33A、U相W相的绕组33C33E构成且配置成与磁极列相对向，在多个电枢伴随电力的供给而产生的规定的多个电枢磁极的作用下，在该电枢列与磁极列之间产生沿规定方向移动的移动磁场；具有软磁性体列的第三结构体第二转子5、第二旋转轴7、可动件35，该软磁性体列由相互

10、隔开间隔而沿规定方向排列的规定的多个软磁性体铁心5A、铁心35B构成且配置成位于磁极列与电枢列之间，其中，沿规定方向的规定的区间中的电枢磁极数与磁极数与软磁性体数的比设定为1M1M/2M10。0009根据该电动机，第三结构体的软磁性体列配置成位于相互相对向的第一结构体的磁极列与第二结构体的电枢列之间，且分别构成所述磁极列、电枢列及软磁性体列的多个磁极、电枢及软磁性体沿规定方向排列。而且，伴随向电枢列的电力的供给，会产生多个电枢磁极，而所述电枢磁极形成的移动磁场产生在该电枢列与磁极列之间，并沿规定方向移动。此外，相邻的各两个磁极具有相互不同的极性，相邻的各两个软磁性体间空出间隔。如上所述，由于在

11、磁极列与电枢列之间产生由多个电枢磁极形成的移动磁场且配置有软磁性体列，因此软磁性体被电枢磁极和磁极磁化。由于这种情况和如上所述相邻的各两个软磁性体间空出间隔的情况，而产生将磁极、软磁性体以及电枢磁极连结的磁力线。而且，在该磁力线产生的磁力的作用下，向电枢供给的电力被变换成动力，从第一结构体或第二结构体、第三结构体输出。0010在这种情况下，例如在下面的条件A及B下构成本发明的电动机时，移动磁场、第一及第三结构体之间的速度的关系、第一第三结构体之间的转矩的关系如下所示。而且，与电动机相当的等价电路如图19所示。0011A电动机为旋转机械，电枢具有U相、V相及W相这三相绕组0012B电枢磁极为两个

12、，磁极为四个，即，电枢磁极的以N极及S极为1组的极对数为1，磁极的以N极及S极为1组的极对数为2，软磁性体为3个0013此外需要说明的是，如上所述，本说明书中使用的“极对”是指N极及S极这一组。0014这种情况下，软磁性体中的通过第一软磁性体的磁极的磁通K1由下式1表示。0015数学式10016K1FCOS22110017在此，F为磁极的磁通的最大值，1及2为磁极相对于U相绕组的旋转角度位置及软磁性体相对于U相绕组的旋转角度位置。而且，这种情况下，由于磁极的极对数相对于电枢磁极的极对数的比为20，因此磁极的磁通相对于移动磁场以2倍的周期进行旋转变化，在上述的式1中，为了表示这种情况，而将21乘

13、以20。0018因此，经由第一软磁性体而通过U相绕组的磁极的磁通U1由通过将式1乘以COS2得到的下式2表示。0019数学式20020U1FCOS221COS220021同样地，通过软磁性体中的第二软磁性体的磁极的磁通K2由下式3表示。0022数学式30023说明书CN101999203ACN101999211A3/21页50024由于第二软磁性体相对于电枢的旋转角度位置相对于第一软磁性体超前2/3，因此在上述式3中，为了表示这种情况，将2加上2/3。0025因此，经由第二软磁性体而通过U相绕组的磁极的磁通U2由通过将式3乘以COS22/3得到的下式4表示。0026数学式400270028同样

14、地，经由软磁性体中的第三软磁性体而通过U相绕组的磁极的磁通U3由下式5表示。0029数学式500300031在图19所示的电动机中，经由软磁性体而通过U相绕组的磁极的磁通U是将由上述的式2、4及5表示的磁通U1U3加在一起的结果，由下式6表示。0032数学式6003300340035另外，将该式6一般化时，经由软磁性体而通过U相绕组的磁极的磁通U由下式7表示。0036数学式700370038在此，A、B及C分别是磁极的极对数、软磁性体数及电枢磁极的极对数。0039另外，将该式7基于三角函数的和与积的公式进行变形时，得到下式8。0040数学式8004100420043在该式8中，BAC，并且基于

15、COS2COS进行整理时，得到下式说明书CN101999203ACN101999211A4/21页69。0044数学式9004500460047基于三角函数的加法定理对该式9进行整理时，得到下式10。0048数学式100049005000510052该式10的右边的第二项以AC0为条件，基于级数的总和或欧拉公式进行整理时，如下式11所示成为0。0053数学式11005400550056005700580059另外，上述的式10的右边的第三项也以AC0为条件，基于级数的总和或欧拉公式进行整理时，如下式12所示成为0。0060数学式1200610062说明书CN101999203ACN101999

16、211A5/21页70063006400650066以上，在AC0时，经由软磁性体而通过U相绕组的磁极的磁通U由下式13表示。0067数学式1300680069另外，在该式13中，A/C时，得到下式14。0070数学式1400710072此外，在该式14中，C2E2，并且C1E1时，得到下式15。0073数学式1500740075在此，从在软磁性体相对于U相绕组的旋转角度位置2上乘以电枢磁极的极对数C可知，E2表示软磁性体相对于U相绕组的电气角度位置。而且，从在磁极相对于U相绕组的旋转角度位置1上乘以电枢磁极的极对数C可知，E1表示磁极相对于U相绕组的电气角度位置。0076同样地，经由软磁性体

17、而通过V相绕组的磁极的磁通V由于V相绕组的电气角度位置相对于U相绕组超前2/3电气角，因此由下式16表示。而且，经由软磁性体而通过W相绕组的磁极的磁通W由于W相绕组的电气角度位置相对于U相绕组滞后2/3电气角，因此由下式17表示。0077数学式1600780079数学式1700800081另外，对由上述的式1517分别表示的磁通UW进行时间微分时，分说明书CN101999203ACN101999211A6/21页8别得到下式1820。0082数学式1800830084数学式1900850086数学式2000870088在此，E1是E1的时间微分值，即，是将第一结构体相对于第二结构体的角速度换算

18、成电气角速度的值，E2是E2的时间微分值，即，是将第三结构体相对于第二结构体的角速度换算成电气角速度的值。0089再者，不经由软磁性体而直接通过U相W相的绕组的磁通极小，可以忽视其影响。因此，经由软磁性体而分别通过U相W相的绕组的磁极的磁通UW式1820的时间微分值DU/DTDW/DT分别表示伴随磁极或软磁性体相对于电枢列的旋转移动而U相W相的绕组产生的反电动势感应电动势。0090由此，分别在U相、V相及W相的绕组中流动的电流IU、IV及IW由下式21、22及23表示。0091数学式210092IUISIN1E2E1210093数学式2200940095数学式2300960097在此，I是在U

19、相W相的绕组中流动的电流的振幅最大值。0098另外，根据所述式2123，移动磁场旋转磁场相对于U相绕组的矢量的电气角度位置MF由下式24表示，并且移动磁场相对于U相绕组的电气角速度MF由下式25表示。说明书CN101999203ACN101999211A7/21页90099数学式240100MF1E2E1240101数学式250102MF1E2E1250103另外，电枢列与第二结构体一起构成为不能移动时，由于电流IUIW分别向U相W相的绕组流动，而向第一及第三结构体输出的机械输出动力W除磁阻量之外，由下式26表示。0104数学式2601050106将式1823代入该式26，进行整理，得到下式2

20、7。0107数学式2701080109再者，该机械输出W、经由磁极而传递给第一结构体的转矩以下称为“第一转矩”T1、经由软磁性体而传递给第三结构体的转矩以下称为“第二转矩”T2、第一结构体的电气角速度E1及第三结构体的电气角速度E2的关系由下式28表示。0110数学式280111WT1E1T2E2280112从所述式27及28可知，第一及第二转矩T1、T2分别由下式29及30表示。0113数学式2901140115数学式3001160117另外，将与向电枢列供给的电力及移动磁场的电气角速度MF等价的转矩作为驱动用等价转矩TE时，根据向电枢列供给的电力与机械输出W相互相等其中，忽视损失的情况和式

21、28，该驱动用等价转矩TE由下式31表示。0118数学式3101190120再者，根据所述式2931，得到下式32。0121数学式32说明书CN101999203ACN101999211A8/21页1001220123由该式32表示的转矩的关系及由所述式25表示的电气角速度的关系与行星齿轮装置的恒星齿轮、冕状齿轮及载体的旋转速度及转矩的关系完全相同。而且，此种电气角速度的关系及转矩的关系并不局限于上述第二结构体无法移动的情况，而在所有的第一第三结构体的可否移动的条件下成立。例如，在不构成为使第二结构体无法移动而以对第二结构体输入动力的状态供给电力的情况下也成立，在第二结构体的基础上，在第一或第

22、三结构体构成为无法移动的情况下、或在以对第一或第三结构体输入动力的状态向电枢列供给电力的情况下也成立。而且，在使第二结构体构成为能够移动并且第一及/或第三结构体构成为无法移动的情况下、或在以向第一及/或第三结构体输入动力的状态供给电力的情况下也成立。0124再者，如上所述，以BAC及AC0为条件，式25的电气角速度的关系及式32的转矩的关系成立。该条件BAC在磁极数为P且电枢磁极数为Q时，由BPQ/2，即，B/Q1P/Q/2表示。在此，从P/QM时能得到B/Q1M/2的情况可知，上述的BAC的条件成立的情况表示电枢磁极数与磁极数与软磁性体数的比为1M1M/2。而且，上述的AC0的条件成立的情况

23、表示M10。根据本发明的电动机，在规定方向上的规定的区间中，由于电枢磁极数与磁极数与软磁性体数的比设定为1M1M/2M10，因此式25所示的电气角速度的关系及式32所示的转矩的关系成立，电动机恰当地工作。0125另外，与所述以往的情况不同地，由于仅通过单一的软磁性体列就能够使电动机工作，因此能够实现电动机的小型化及制造成本的削减。此外，从式25及32可知，A/C，即，通过设定磁极的极对数相对于电枢磁极的极对数的比，而能够自由地设定移动磁场、第二及第三结构体之间的电气角速度的关系、以及第一第三结构体之间的转矩的关系，因此，能够提高电动机的设计的自由度。在多个电枢的绕组的相数为所述的值3以外的情况

24、下能同样地得到该效果，而且，在电动机不是旋转机械而是线性电动机的情况下也能同样地得到该效果。此外，在线性电动机的情况下，能够自由设定的不是“转矩”而是“推力”的关系的情况不言自明。0126本发明的第二方面在第一方面所记载的电动机1、31的基础上，其特征在于，还具备对第一第三结构体的相对的位置关系进行检测的相对位置关系检测机构第一旋转位置传感器21、第二旋转位置传感器22、电气角变換器16B、位置传感器41；基于检测出的第一第三结构体的相对的位置关系，控制移动磁场的控制机构ECU16。0127根据该结构，通过相对位置关系检测机构检测第一第三结构体这三者的相对的位置关系，并且基于检测出的第一第三结

25、构体这三者的相对的位置关系，通过控制机构控制移动磁场。由此，能够使磁力线适当地产生在磁极与软磁性体与电枢磁极之间，并使该磁力线产生的磁力适当地发挥作用，因此能够确保电动机的恰当的动作。0128本发明的第三方面在第二方面所记载的电动机1、31的基础上，其特征在于，相对位置关系检测机构第一旋转位置传感器21、第二旋转位置传感器22、电气角变換器16B分别检测第一结构体及第三结构体相对于第二结构体的电气角度位置作为第一第三结说明书CN101999203ACN101999211A9/21页11构体的相对的位置关系，控制机构基于将检测出的第三结构体的电气角度位置第二转子电气角ER2乘以1M的值与将检测出

26、的第一结构体的电气角度位置第一转子电气角ER1乘以M的值之差，来控制移动磁场。0129根据该结构，基于将第三结构体相对于第二结构体的电气角度位置乘以1M的值与将第一结构体相对于第二结构体的电气角度位置乘以M的值之差，来控制移动磁场。从本发明的第一方面可知，该M表示磁极数相对于电枢磁极数的比。而且，如在本发明的第一方面的作用中已述那样，在电动机工作中，移动磁场的电气角度位置与第二及第三结构体的电气角度位置的关系由式24表示。该式24中的表示磁极的极对数相对于电枢磁极的极对数的比A/C，即，磁极数相对于电枢磁极数的比，与M相等。因此，根据上述结构，能够确保电动机的更恰当的动作。0130本发明的第四

27、方面以第一方面至第三方面中任一方面所记载的电动机1、31为基础，其特征在于，磁极是永久磁铁4A、34A的磁极。0131根据该结构，由于使用永久磁铁的磁极作为磁极，因此与使用电磁铁的磁极的情况不同，不需要用于向电磁铁供给电力的电气回路或绕组。由此，能够使电动机进一步小型化，并且能够使结构简单化。而且，例如，将具有磁极的第一结构体构成为能够旋转时，不需要在使用电磁铁的磁极作为磁极时的电力供给用的集电环，因此，能够使电动机小型化，并且能够提高效率。0132本发明的第五方面以第一方面所记载的电动机1为基础，其特征在于，电动机为旋转机械。0133根据该结构，在旋转机械中能够得到本发明的第一方面所述的效果

28、。0134本发明的第六方面以第一方面所记载的电动机31为基础，其特征在于，电动机为线性电动机。0135根据该结构，在线性电动机中能够得到本发明的第一方面所述的效果。附图说明0136图1是简要示出本发明的第一实施方式的电动机的剖视图。0137图2是示出图1的电动机或ECU的框图。0138图3是沿周向展开并简要示出图1的电动机的定子、第一及第二转子的图。0139图4是示出图1的电动机中的磁场电气角速度、第一及第二转子电气角速度的关系的一例的共线图。0140图5是用于说明在将图1的电动机的第一转子固定后的状态下向定子供给电力时的动作的图。0141图6是用于说明图5的持续动作的图。0142图7是用于说

29、明图6的持续动作的图。0143图8是用于说明从图5所示的状态开始，电枢磁极旋转2电气角时的电枢磁极或铁心的位置关系的图。0144图9是用于说明在将图1的电动机的第二转子固定后的状态下向定子供给电力时的动作的图。0145图10是用于说明图9的持续动作的图。说明书CN101999203ACN101999211A10/21页120146图11是用于说明图10的持续动作的图。0147图12是示出将本发明的电动机的第一转子固定后的U相W相的反电动势的推移的一例的图。0148图13是示出将本发明的电动机的第一转子固定后的驱动用等价转矩、第一及第二转子传递转矩的推移的一例的图。0149图14是示出将本发明的

30、电动机的第二转子固定后的U相W相的反电动势的推移的一例的图。0150图15是示出将本发明的电动机的第二转子固定后的驱动用等价转矩、第一及第二转子传递转矩的推移的一例的图。0151图16是简要示出本发明的第二实施方式的电动机等的主视图。0152图17是简要示出图16的电动机的一部分的俯视图。0153图18是用于说明图16的电动机中的电枢磁极、铁心及磁铁磁极的数目的关系的图。0154图19是示出本发明的电动机的等价电路的图。具体实施方式0155以下，参照附图，说明本发明的优选实施方式。图1示出本发明的第一实施方式的电动机1。该电动机1构成为旋转机械，其动作由图2所示的ECU16控制。如图1所示，电

31、动机1具备不动的箱体2、设置在箱体2内的定子3、在箱体2内与定子3相对向设置的第一转子4、设置在两者3、4之间的第二转子5、第一旋转轴6及第二旋转轴7。此外，在图1中，为了便于图示，用轮廓图描绘第一旋转轴6等一部分要素。而且，在图1及后述的其它附图中，省略了表示截面的部分的剖面线。0156箱体2具有圆筒状的周壁2A、一体设置在该周壁2A两端部的圆板状的一对侧壁2B、2C。在所述侧壁2B、2C的中央分别形成有安装孔2D、2E，所述安装孔2D、2E中分别安装有轴承8及9。0157上述的第一及第二旋转轴6、7分别由轴承8、9支承为旋转自如，且相互配置成同心状。而且，第一及第二旋转轴6、7都是一部分收

32、容在箱体2内而其余部分向箱体2的外方突出。此外，上述的定子3、第二转子5及第一转子4沿第一旋转轴6的径向以下，简称为“径向”从外侧以该顺序排列，并配置成同心状。0158定子3是产生旋转磁场的部件，如图3所示，具有铁心3A、设置在该铁心3A上的U相、V相及W相的绕组3C、3D、3E。此外，在图1中，为了简便，仅示出U相绕组3C。铁心3A是层叠了多个钢板的圆筒状的部件，沿第一旋转轴6的轴线方向以下，简称“轴线方向”延伸，并安装在箱体2的周壁2A的内周面上。而且，铁心3A的内周面上形成有12个槽3B，所述槽3B沿轴线方向延伸，并且沿第一旋转轴6的周向以下，简称“周向”等间隔排列。上述的U相W相的绕组

33、3C3E以分布绕组波形绕组卷绕于槽3B，并且与可变电源15连接参照图2。该可变电源15是将由逆变器等构成的电气回路与蓄电池组合而成的部件，与ECU16连接。0159在上述结构的定子3中，从可变电源15供给电力时，在铁心3A的第一转子4侧的端部沿周向等间隔地产生四个磁极参照图5，并且所述磁极产生的旋转磁场沿周向旋说明书CN101999203ACN101999211A11/21页13转。以下，将铁心3A产生的磁极称为“电枢磁极”。而且，沿周向相邻的各两个电枢磁极的极性相互不同。此外，在图5或后述的其它附图中，在铁心3A或U相W相的绕组3C3E的上面，利用N及S来标记电枢磁极。0160如图3所示，第

34、一转子4具有由8个永久磁铁4A构成的磁极列。所述永久磁铁4A沿周向等间隔排列，该磁极列与定子3的铁心3A相对向。各永久磁铁4A沿轴线方向延伸，其轴线方向的长度设定为与定子3的铁心3A的轴线方向的长度相同。0161另外，永久磁铁4A安装在环状的固定部4B的外周面。该固定部4B由软磁性体，例如铁或层叠了多个钢板的部件构成，其内周面安装在圆板状的凸缘4C的外周面，该凸缘4C一体呈同心状地设置于第一旋转轴6。由此，包含永久磁铁4A的第一转子4成为与第一旋转轴6一体旋转自如。此外，如上所述，由于永久磁铁4A安装在由软磁性体构成的固定部4B的外周面，因此各永久磁铁4A上的定子3侧的端部出现N或S的一个磁极

35、。此外，在图3或后述的其它附图中，利用N及S来标记永久磁铁4A的磁极。而且，沿周向相邻的各两个永久磁铁4A的极性相互不同。0162第二转子5具有由六个铁心5A构成的软磁性体列。所述铁心5A沿周向等间隔排列，该软磁性体列在定子3的铁心3A与第一转子4的磁极列之间分别隔开规定的间隔配置。各铁心5A是软磁性体，例如是层叠了多个钢板的部件，并沿轴线方向延伸。而且，与永久磁铁4A同样地，铁心5A的轴线方向的长度设定为与定子3的铁心3A的轴线方向的长度相同。此外，铁心5A通过沿轴线方向稍延伸的筒状的连结部5C安装在圆板状的凸缘5B的外端部。该凸缘5B与第二旋转轴7一体设置成同心状。由此，包含铁心5A的第二

36、转子5与第二旋转轴7一体地旋转自如。此外，在图3中，为了简便，省略了连结部5C及凸缘5B。0163另外，如图2所示，电动机1上设有电磁感应式的第一旋转位置传感器21及第二旋转位置传感器22。该第一旋转位置传感器21将表示第一转子4的特定的永久磁铁4A相对于定子3的特定的U相绕组3C以下称为“基准绕组”的旋转角度位置以下称为“第一转子旋转角R1”的检测信号向ECU16输出。上述的第二旋转位置传感器22将表示第二转子5的特定的铁心5A相对于基准绕组的旋转角度位置以下称为“第二转子旋转角R2”的检测信号向ECU16输出。0164再者，电动机1上设有第一电流传感器23及第二电流传感器24。所述第一及第

37、二电流传感器23、24分别将表示分别在U相及V相的绕组3C、3D中流动的电流以下，分别称为“U相电流IU”、“V相电流IV”的检测信号向ECU16输出。0165ECU16由包括I/O接口、CPU、RAM及ROM等在内的微型计算机构成，根据来自上述的各种传感器2124的检测信号，控制电动机1的动作。0166此外，在本实施方式中，永久磁铁4A相当于本发明中的磁极，并且第一转子4及第一旋转轴6相当于本发明中的第一结构体。而且，铁心3A及U相W相的绕组3C3E相当于本发明中的电枢，并且定子3相当于本发明中的第二结构体。再者，铁心5A相当于本发明中的软磁性体，并且第二转子5及第二旋转轴7相当于本发明中的

38、第三结构体。此外，ECU16相当于本发明中的控制机构，并且第一及第二旋转位置传感器21、22相当于本发明中的相对位置关系检测机构。0167如上所述，在电动机1中，电枢磁极为4个，永久磁铁4A的磁极以下称为“磁铁磁极”为8个，铁心5A为6个。即，电枢磁极数与磁铁磁极数与铁心5A数的比以下称说明书CN101999203ACN101999211A12/21页14为“极数比”设定为120120/2。从这种情况和上述的式1820可知，伴随第一转子4或第二转子5相对于定子3的旋转而U相W相的绕组3C3E分别产生的反电动势以下，分别称为“U相反电动势VCU”、“V相反电动势VCV”、“W相反电动势VCW”由

39、下式33、34及35表示。0168数学式330169VCU3F3ER22ER1SIN3ER22ER1330170数学式3401710172数学式3501730174在此，I是在U相W相的绕组3C3E中流动的电流的振幅最大值，F是磁铁磁极的磁通的最大值。ER1是所谓机械角，即，是将第一转子旋转角R1换算成电气角度位置的值以下称为“第一转子电气角”，具体来说，是将第一转子旋转角R1乘以电枢磁极的极对数，即乘以2的值。ER2是机械角，即，是将第二转子旋转角R2换算成电气角度位置的值以下称为“第二转子电气角”，具体来说，是将第二转子旋转角R2乘以电枢磁极的极对数值2的值。而且，ER1是ER1的时间微分

40、值，即，是将第一转子4相对于定子3的角速度换算成电气角速度的值以下称为“第一转子电气角速度”。此外，ER2是第二转子电气角速度，是ER2的时间微分值，即，是将第二转子5相对于定子3的角速度换算成电气角速度的值以下称为“第二转子电气角速度”。0175另外，从所述极数比和所述式2123可知，在U相电流IU、V相电流IV、及W相的绕组3E中流动的电流以下称为“W相电流IW”分别由下式36、37及38表示。0176数学式360177IUISIN3ER22ER1360178数学式3701790180数学式3801810182再者，从极数比和所述式24及25可知，定子3相对于基准绕组的旋转磁场的说明书CN

41、101999203ACN101999211A13/21页15矢量的电气角度位置以下称为“磁场电气角度位置MFR”由下式39表示，旋转磁场相对于定子3的电气角速度以下称为“磁场电气角速度MFR”由下式40表示。0183数学式390184MFR3ER22ER1390185数学式400186MFR3ER22ER1400187因此，通过所谓共线图表示磁场电气角速度MFR与第一转子电气角速度ER1与第二转子电气角速度ER2的关系时，例如图4所示。0188另外，将与向定子3供给的电力及磁场电气角速度MFR等价的转矩形成为驱动用等价转矩TSE时，该驱动用等价转矩TSE与向第一转子4传递的转矩以下称为“第一转

42、子传递转矩”TR1与向第二转子5传递的转矩以下称为“第二转子传递转矩”TR2的关系从极数比和所述式32可知，由下式41表示。0189数学式4101900191由上述的式40表示的电气角速度的关系及由上述的式41表示的转矩的关系与恒星齿轮及冕状齿轮的齿轮比为12的行星齿轮装置的恒星齿轮、冕状齿轮及载体的旋转速度及转矩的关系完全相同。0192ECU16基于上述式39，控制向U相W相的绕组3C3E的通电，由此，控制旋转磁场。具体来说，如图2所示，ECU16具有目标电流算出部16A、电气角变換器16B、电流坐标变換器16C、偏差算出部16D、电流控制器16E及电压坐标变換器16F，通过所谓矢量控制而控

43、制U相W相的电流IU、IV、IW，从而控制旋转磁场。此外，在本实施方式中，电气角变換器16B相当于相对位置关系检测机构。0193上述的目标电流算出部16A算出后述的D轴电流ID及Q轴电流IQ的目标值以下，分别称为“目标D轴电流ID_TAR”、“目标Q轴电流IQ_TAR”，并将算出的目标D轴电流ID_TAR及目标Q轴电流IQ_TAR向偏差算出部16D输出。此外，所述目标D轴电流ID_TAR及目标Q轴电流IQ_TAR例如根据电动机1的负载等算出。0194由第一及第二旋转位置传感器21、22分别检测出的第一及第二转子旋转角R1、R2输入到电气角变換器16B。电气角变換器16B通过将输入的第一及第二转

44、子旋转角R1、R2乘以电枢磁极的极对数值2，而算出所述的第一及第二转子电气角ER1、ER2。而且，将算出的第一及第二转子电气角ER1、ER2向电流坐标变換器16C及电压坐标变換器16F输出。0195除第一及第二转子电气角ER1、ER2之外，由第一及第二电流传感器23、24分别检测出的U相及V相的电流IU、IV也输入到电流坐标变換器16C。电流坐标变換器16C基于输入的U相及V相的电流IU、IV和第一及第二转子电气角E1、E2，将各时的三相交流坐标上的U相W相的电流IUIW变换成DQ坐标上的D轴电流ID及Q轴电流IQ。该DQ坐标以3ER22ER1为D轴并以与该D轴正交的轴为Q轴，以3ER22ER

45、1进行旋转。具体来说，D轴电流ID及Q轴电流IQ由下式42算出。说明书CN101999203ACN101999211A14/21页160196数学式4201970198另外，电流坐标变換器16C将算出的D轴电流ID及Q轴电流IQ向偏差算出部16D输出。0199偏差算出部16D算出输入的目标D轴电流ID_TAR与D轴电流ID的偏差以下称为“D轴电流偏差DID”，并且算出输入的目标Q轴电流IQ_TAR与Q轴电流IQ的偏差以下称为“Q轴电流偏差DIQ”。而且，将算出的D轴电流偏差DID及Q轴电流偏差DIQ向电流控制器16E输出。0200电流控制器16E基于输入的D轴电流偏差DID及Q轴电流偏差DIQ

46、，通过规定的反馈控制算法、例如PI控制算法，算出D轴电压VD及Q轴电压VQ。由此，以使D轴电流ID成为目标D轴电流ID_TAR的方式算出D轴电压VD，以使Q轴电流IQ成为目标Q轴电流IQ_TAR的方式算出Q轴电压VQ。而且，将算出的D轴及Q轴的电压VD、VQ向电压坐标变換器16F输出。0201电压坐标变換器16F基于输入的第一及第二转子电气角ER1、ER2，将输入的D轴电压VD及Q轴电压VQ变换成三相交流坐标上的U相W相的电压VU、VV、VW的指令值以下，分别称为“U相电压指令值VU_CMD”、“V相电压指令值VV_CMD”、“W相电压指令值VW_CMD”。具体来说，U相W相的电压指令值VU_

47、CMDVW_CMD通过下式43算出。0202数学式4302030204另外，电压坐标变換器16F将算出的U相W相的电压指令值VU_CMDVW_CMD向上述的可变电源15输出。0205伴随于此，可变电源15以使U相W相的电压VUVW分别成为U相W相的电压指令值VU_CMDVW_CMD的方式对电动机1施加。由此，控制U相W相的电流IUIW，这种情况下，所述电流IUIW分别由所述式3638表示。而且，电流的振幅I基于目标D轴电流ID_TAR及目标Q轴电流IQ_TAR决定。0206在以上的ECU16所进行的控制下，磁场电气角度位置MFR被控制为使所述式说明书CN101999203ACN10199921

48、1A15/21页1739成立，磁场电气角速度MFR被控制为使所述式40成立。0207以上的结构的电动机1例如如下所述使用。即，固定第一及第二转子4、5的一方，或者，在向所述一方输入动力的状态下，将向定子3供给的电力变换为动力，从所述另一方输出。而且，从第一及第二转子4、5这双方同时输出动力时，满足式41的负载转矩同时作用于第一及第二转子4、5，例如作为双重反转螺旋桨的动力源使用。0208接下来，具体地说明如何将向定子3供给的电力变换为动力而从第一转子4或第二转子5输出。首先，参照图5图7，说明在将第一转子4固定后的状态下向定子3供给电力的情况。此外，在图5图7中，为了简便，而省略了多个构成要素

49、的符号。后述的其它附图也相同。而且，为了容易理解，对与图5图7所示的同一个电枢磁极及铁心5A添加剖面线。0209首先，如图5A所示，某一个铁心5A的中心与某一个永久磁铁4A的中心在周向上相互一致，并且距该铁心5A第三个的铁心5A的中心与距该永久磁铁4A第四个的永久磁铁4A的中心在周向上相互一致，从该状态开始，产生沿该图的左方旋转的旋转磁场。在该旋转磁场开始产生时，使相互具有相同极性的每隔一个的电枢磁极的位置与各永久磁铁4A的中心在周向上一致，并且使该电枢磁极的极性与该永久磁铁4A的磁铁磁极的极性不同，所述各永久磁铁4A的中心与铁心5A一致。0210如上所述由于定子3产生的旋转磁场产生在其与第一转子4之间，且具有铁心5A的第二转子5配置在定子3与第一转子4之间，因此通过电枢磁极及磁铁磁极来磁化各