CN103222164A - Dc无刷电动机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的DC无刷电动机(1)具备：固定件(3)，其具备隔着单一的励磁线圈(2)而在旋转轴方向的两侧配置的各主体(312、322)；旋转件(4)，其设置在固定件(3)的内部，在各主体(312、322)形成第一及第二磁心(31、32)，所述第一及第二磁心(31、32)具有作为磁极的互不相同的个数的突起(311、321)，以相对于在励磁线圈(2)的周围产生的磁通的流动的、固定件(3)与旋转件(4)之间的磁阻变化为驱动力。而且，本发明的DC无刷电动机(1)的控制方法是在具有整流元件(52(52a、52b))的起动线圈(5(5a、5b))在突起(321)的周围分别设置的上述的DC无刷电动机(1)的控制方法，起动线圈(5)的整流元件(52)为了接通而具有充分的上升时间及波高，并将与作为目标的旋转方向对应的极性的脉冲状的电流向励磁线圈(2)施加。

Description

DC无刷电动机及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种DC无刷电动机及其控制方法，主要涉及一种使用压粉磁心作为铁心并通过单相的励磁来驱动的电动机。

背景技术

电动机作为将电力转换成动力的部件，利用在机动车、家电及工业用途等广泛的领域。电动机具备作为非旋转部分的固定件和与输出轴一起旋转的旋转件，它们中包含有电磁线圈、磁铁、铁心。

电动机根据产生驱动力的原理或结构而分为几个种类，其中之一的使用了永久磁铁的电动机被称为PM(Permanent Magnet)电动机，使用于特别广泛的领域。在该PM电动机中，在旋转件上设置所述永久磁铁，通过设于固定件的电磁线圈与所述永久磁铁发出的磁通的相互作用而产生旋转力。

然而，电动机由于是动力源，因此强烈地希望小型化，由于其小型化而需要产生更强的磁力。为了得到该更强的磁力，需要发出强磁通的磁铁，例如在专利文献1中开发出一种使用了Nd-Fe-B系的元素的磁铁(Nd；钕，Fe；铁，B；硼)。然而，这些磁铁需要Dy(镝)、Nd等的高价且稀少的金属。另一方面，通过增大由电磁线圈产生的磁场也能够得到强的磁力(电磁力)。作为其手法，增大励磁电流或增加电磁线圈的匝数是有效的。然而，前者受到线圈的截面积的制约，后者受到对绕组进行卷绕的空间的制约，自然存在极限。

因此，近年来，铁心使用了压粉磁心的电动机的开发不断进展。所述压粉磁心在软磁性用粉末的表面形成了绝缘皮膜之后，通过压粉成形和热处理来成形。在此，一直以来，在电动机中使用对电磁钢板进行冲裁、层叠的层叠磁心，该层叠磁心在层叠的方向上使磁通难以通过，而在板面内方向上使磁通容易通过，因此进行了平面内的磁路设计。相对于此，上述压粉磁心对软磁性用粉末进行压粉成形而成，因此磁特性为各向同性，可以说是能够进行三维的磁路设计的磁心材料。而且，压粉磁心通过压粉成形中的模具形状的变更或成形后的机械加工等而能够形成为任意的形状，因此通过三维的磁性设计能够实现电动机芯部形状的多样化，能够进行扁平型或小型的电动机的设计。

作为有效利用这样的压粉磁心而实现小型化的电动机，例如在专利文献2至专利文献4中公开了一种使用三维磁路的爪齿(claw teeth)型电动机。根据所述专利文献2至专利文献4，以往，就在各个齿上卷绕有线圈的结构而言，在爪极型的铁心上内装圆环状的线圈，由此，所述公开的爪齿型电动机能够实现基于绕组密度提高、即基于磁力提高的小型化。而且，通过使用压粉磁心，能够进行交流磁场下的驱动，通过设为电角相互错开120°的三层结构的定子，而所述公开的爪齿型电动机也能够进行三相交流磁场下的无刷驱动。

另一方面，在上述的专利文献2至专利文献4中，公开了一种使用了压粉磁心的爪极电动机。并且，固定件成为具有三维磁路的结构，该三维磁路的带有爪型磁极的压粉磁心将线圈包围，但是所述公开的爪极电动机是使用了三相的电流源的电动机，三个固定件沿着旋转轴方向排列，分别被分配一个电流相。因此，在各单相具有压粉磁心定子的三层结构是必须的，当要实现电动机的小型化时，需要减薄固定件的部件尺寸，即需要将压粉磁心的厚度至少减薄成1/3，在压粉磁心中，可能无法确保充分的强度(变脆)。

因此，为了确保压粉磁心的强度，必须增大(增厚)部件形状，需要构成一个固定件的单相励磁型的电动机。然而，为了充分有效利用由线圈产生的磁力，定子优选成为突极，但是在突极磁心的单相励磁中，不产生旋转磁场，无法得到使旋转件旋转的转矩。而且，在专利文献2至专利文献4公开的磁心形状中，由线圈产生的围绕其周围的磁通的大多数不作为旋转转矩起作用，仅能利用流向交替啮合的上下的齿间的周向的漏磁通作为转矩，从而无法有效地利用磁通。

另一方面，作为未使用所述永久磁铁的电动机，以往有使用SR(Switched reluctance)的SR电动机。该SR电动机是利用了伴随着旋转的磁阻的变化引起的磁阻转矩的电动机，旋转件的突极对于接近的固定件的线圈依次切换(开关)通电而使该线圈旋转。因此，在该SR电动机中，由于旋转件未使用磁铁，因此具有低成本这样的优点，且磁铁的热退磁不会成为问题，因此与所述PM电动机相比，具有能够进行高温下的运转的优点。然而，该SR电动机也是在单相下无法旋转，而需要设为多层或多相结构。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-43776号公报

专利文献2：日本特开2006-333545号公报

专利文献3：日本特开2007-325373号公报

专利文献4：日本特开2009-142086号公报

发明内容

发明的概要

本发明是鉴于上述的情况而作出的发明，其目的在于提供一种具有三维磁路，且能够实现更有效地利用磁力的电动机的DC无刷电动机及其控制方法，所述三维磁路包括具有突极的单一的固定件及电磁线圈。

本发明的DC无刷电动机具备：固定件，其具备隔着单一的励磁线圈而在旋转轴方向的两侧配置的各主体；旋转件，其设置在所述固定件的内部，在所述固定件的各主体形成第一及第二磁心，所述第一及第二磁心具有作为磁极的突起即互不相同的个数的突起，所述DC无刷电动机以相对于在所述励磁线圈的周围产生的磁通的流动的、所述固定件与所述旋转件之间的磁阻变化为驱动力。而且，本发明的DC无刷电动机的控制方法是在环状的导电体夹设有整流元件而成的感应线圈在第二磁心的突起的周围分别设置的上述的DC无刷电动机的控制方法，所述感应线圈的整流元件为了接通而具有充分的上升时间及波高，并将与作为目标的旋转方向对应的极性的脉冲状的电流向所述励磁线圈施加。这样的结构的DC无刷电动机及其控制方法具有三维磁路，并能够更有效地利用磁力，该三维磁路包括具有突极的单一的固定件及电磁线圈。

上述以及其他的本发明的目的、特征及优点通过以下的详细的记载和附图而更为明确。

附图说明

图1是将实施方式的DC无刷电动机的局部切口而表示的立体图。

图2是图1所示的所述DC无刷电动机的轴线方向剖视图。

图3是图1所示的所述DC无刷电动机的第一磁心的位置处的轴直角剖视图。

图4是图1所示的所述DC无刷电动机的第二磁心的位置处的轴直角剖视图。

图5是用于说明图1所示的所述DC无刷电动机中的起动线圈的结构的立体图。

图6是图1所示的所述DC无刷电动机的等效电路图。

图7是表示图1所示的所述DC无刷电动机中的设于所述起动线圈的整流元件的施加电压与电流的关系的坐标图。

图8是表示图1所示的所述DC无刷电动机的向所述励磁线圈通电时的磁通的流动的磁场解析结果的图。

图9是表示旋转件及第一磁心的磁极数为4，第二磁心的磁极数为8，相对于旋转件的磁极的周期的、磁极宽度为50％时的伴随着旋转的电感的计算结果的图。

图10是表示旋转件及第一磁心的磁极数为4，第二磁心的磁极数为8，相对于旋转件的磁极的周期的、磁极宽度为55％时的伴随着旋转的电感的计算结果的图。

图11是表示旋转件及第一磁心的磁极数为4，第二磁心的磁极数为8，相对于旋转件的磁极的周期的、磁极宽度为60％时的伴随着旋转的电感的计算结果的图。

图12是表示旋转件及第一磁心的磁极数为4，第二磁心的磁极数为8，相对于旋转件的磁极的周期的、磁极宽度为65％时的伴随着旋转的电感的计算结果的图。

图13是表示旋转件及第一磁心的磁极数为4，第二磁心的磁极数为8，相对于旋转件的磁极的周期的、磁极宽度为70％时的伴随着旋转的电感的计算结果的图。

图14是表示旋转件及第一磁心的磁极数为4，第二磁心的磁极数为8，相对于旋转件的磁极的周期的、磁极宽度为60％的情况下，在固定件的两个磁心中，第二磁心相对于第一磁心的磁极配置移动了±11.25°时的伴随着旋转的电感变化的图。

图15是表示旋转件及第一磁心的磁极数为4，第二磁心的磁极数为8，相对于旋转件的磁极的周期的、磁极宽度为60％的情况下，在固定件的两个磁心中，第二磁心相对于第一磁心的磁极配置移动了±16.9°时的伴随着旋转的电感变化的图。

图16是表示旋转件及第一磁心的磁极数为4，第二磁心的磁极数为8，相对于旋转件的磁极的周期的、磁极宽度为60％的情况下，在固定件的两个磁心中，第二磁心相对于第一磁心的磁极配置移动了±25°时的伴随着旋转的电感变化的图。

图17是表示旋转件及第一磁心的磁极数为2，第二磁心的磁极数为4时的伴随着旋转的电感变化的图。

图18是表示旋转件及第一磁心的磁极数为3，第二磁心的磁极数为6时的伴随着旋转的电感变化的图。

图19是表示旋转件及第一磁心的磁极数为5，第二磁心的磁极数为10时的伴随着旋转的电感变化的图。

图20是表示旋转件及第一磁心的磁极数为6，第二磁心的磁极数为12时的伴随着旋转的电感变化的图。

图21是表示图1所示的所述DC无刷电动机的驱动电路的一结构例的框图。

图22是用于说明伴随着旋转的驱动控制动作的图。

图23是用于说明基于图21所示的所述驱动电路的DC无刷电动机的起动方法的图。

具体实施方式

以下，基于附图，说明本发明的实施的一方式。需要说明的是，在各图中标注同一符号的结构表示同一结构，适当省略其说明。而且，在本说明书中，在总称时，由省略了附加字符的参照符号表示，在表示个别的结构时，由带有附加字符的参照符号表示。

图1是将实施方式的DC无刷电动机1的局部切口而表示的立体图，图2是该DC无刷电动机1的轴线方向剖视图，图3是该DC无刷电动机1的第一磁心31的位置处的轴直角剖视图，图4是该DC无刷电动机1的第二磁心32的位置处的轴直角剖视图。

该DC无刷电动机1是一种如下的电动机，大体包括具有单一的励磁线圈2的固定件3、在该固定件3的内部与该固定件3同轴地设置的内转子的旋转件4、起动用线圈5(5a、5b)，并进行SR动作，该SR动作以相对于励磁线圈2的周围产生的磁通的流动的、固定件3与旋转件4之间的磁阻变化为驱动力。并且，在该DC无刷电动机1中，为了以所述单体来实现励磁线圈2，而采用以下的结构。

首先，励磁线圈2为单体，当未产生旋转磁场时，根据旋转角度的不同，有时在静止状态下未得到转矩，无法自行起动。即，SR电动机(Switched reluctance电动机)以磁阻变化为驱动力进行旋转，在没有磁阻变化的旋转角度位置处无法得到转矩，在旋转中，例如在以恒定速度旋转的旋转中，即使是没有转矩的旋转角，也能够通过惯性进行旋转，但是在静止状态下，在没有转矩的旋转角时，无法起动。

因此，SR电动机在固定件和旋转件这双方具备突极(磁极)。并且，在这样的DC无刷电动机1中，旋转件4正如通常那样，具备：基部41；从该基部41向半径方向外方侧延伸而沿着周向等间隔地形成，且作为磁极的多个(在图1至图4的例子中为4个)突起42。

另一方面，固定件3具备隔着圆环状的励磁线圈2而配置在旋转轴Z方向的两侧的第一及第二磁心31、32，在所述第一及第二磁心31、32中，作为磁极的突起311、321的个数在所述第一磁心31与第二磁心32之间为不同的个数，由此能够进行所述单一的励磁线圈2的驱动。例如，在图1至图4的例子中，第一磁心31是与旋转件4同数的4个，第二磁心32是第一磁心32的2倍的8个。第一及第二磁心31、32具备：形成为圆环状的主体312、322；从该主体312、322向半径方向内方侧延伸，且沿着周向形成多个的突起311、321。

因此，就在励磁线圈2的旋转轴Z方向的两侧配置的两个磁心31、32而言，在通常的爪齿电动机中，沿着轴向延伸的爪极规则性地交替加入而排列，所述磁通的流动通过旋转件而成为直径方向，相对于此，在本实施方式中，作为磁极的突起311、321是从形成为圆环状的主体312、322向半径方向内方侧延伸的突极，因此所述磁通的流动如图2所示，由从第一磁心31(第二磁心32)的突起311(321)加入的旋转件4的同侧，向第二磁心32(第一磁心31)的突起321(311)泄漏。并且，在所述第一磁心31和第二磁心32中，突起311、321的个数不同，由此，即使在未产生旋转磁场的由单一的励磁线圈2构成的DC无刷电动机1中，也能使任一个磁极间产生周向的旋转转矩，从而能够进行所述单一的励磁线圈2的驱动。

这样的话，实现由单一的励磁线圈2及固定件3构成的小型、简单的结构，且能够进行基于单相励磁的驱动的DC无刷电动机1。而且，为了进行SR动作，即使如上述那样为单相励磁，也可以将固定件3的磁极设为突极，通过该突极来有效地利用磁通，从而能够实现高效率化。此外，该DC无刷电动机1由于为简单的结构，因此生产性高，SR电动机如上述那样以旋转件4与固定件3的磁阻变化为驱动力，不需要永久磁铁，而能得到旋转件4的旋转所需的转矩，因此在工业用及民生用所需的动力源即DC无刷电动机中，具有节约稀土类磁铁等中的稀有金属的效果。

在表1中，示出了本实施方式的DC无刷电动机1与现有技术的各类型的电动机的比较结果。

[表1]

[表1]

即，本实施方式的DC无刷电动机1不需要永久磁铁，进行以廉价的材料能够实现的SR电动机的动作，如爪齿电动机或爪极电动机那样，励磁线圈为一个即可。因此，本实施方式的DC无刷电动机1可以简化芯部或绕组结构。

另外，在本实施方式的DC无刷电动机1中，如上述那样，通过使第一及第二磁心31、32中的突起311、321的个数互不相同，而能够使任一个磁极间产生周向的旋转转矩。而且，在本实施方式的DC无刷电动机1中，第一磁心31的突起311的个数与旋转件4的突起42的个数为同数，由此能够产生比较均匀的旋转转矩。

并且，这种情况下，当旋转件4的突起42停止在第二磁心32的突起321的中间位置时，由于第一磁心31的突起311的位置不同，起动变得困难。因此，在第二磁心32的突起321的周围分别设置作为感应线圈的起动线圈5。该起动线圈5由夹设有整流元件52的环状的导电体51构成，并且，各整流元件52以由整流元件52产生的通电方向的限制按照各相邻的磁极而成为相反的方式分别配置。

该起动线圈5的情况如图5示意性地表示。图5(A)是表示上述的起动线圈5的基本结构的图。图5(B)示出该图5(A)所示的各磁极分别独立卷绕的起动线圈5等效于在梯子形的网络的一侧的梁上将整流元件52正反交替配置的电路的情况。更具体而言，例如，图5(B)所示的电路通过图5(C)所示的结构来实现。即，起动线圈5作为实际的一结构例，如图5(C)所示是一体的篮型结构，使一个圆环状导体511与整体为圆环状且将整流元件52正反交替地一个接一个连接而成的闭电路512彼此面对，并利用导体柱513将两圆环之间连成梯子状。图5(B)示出即便是该图5(C)所示的结构也能得到与图5(A)所示的基本结构同等的效果。

整流元件52夹设于第一及第二磁心31、32间的闭电路512。这是因为，在第一及第二磁心31、32间夹有的闭电路512内存在贯通旋转件4的内部的交流磁通，所以在该闭电路512产生感应电动势。因此，当将整流元件52配置在圆环状导体511侧时，在闭电路512侧产生感应电流，无法产生本实施方式的意图的电动机驱动力。

如上述那样构成的本实施方式的DC无刷电动机1的等效电路如图6所示。在后述的电动机控制中，在电动机旋转开始时那样的情况下，当上升时间快的波高较高的电流脉冲流过的励磁线圈2时，与之对应的磁感应线从固定件3的第一磁心31(第二磁心32)，经由旋转件4，流入第二磁心32(第一磁心31)。这种情况下，根据在第二磁心32的突极上卷绕的整流元件52a、52b的极性，在两种起动线圈5a、5b的导电体51a、51b上产生与该磁感应线的变化率对应的感应电动势。如此，起动线圈5a、5b是感应线圈的一例。

在此，以半导体的PN结为基本的整流元件52a、52b具有图7那样的特性，因此在感应电动势的极性为整流元件52a、52b的正方向且比阈值电压(Vth)大时，该整流元件52a、52b接通，在导电体51a、51b诱发出感应电流。若极性为整流元件52a、52b的反方向或者为该整流元件52a、52b的额定以下，则该整流元件52a、52b维持断开的状态，不产生感应电流。

因此，如上述那样当具有充分的上升时间和波高的电流脉冲流过励磁线圈2时，感应电流流过两种起动线圈5a、5b的一方，在卷绕有该起动线圈5a、5b的一方的磁极产生反向磁场，使流入的磁感应线显著衰减。另一方面，感应电流不流过两种起动线圈5a、5b的另一方，不会对流入的磁感应线造成影响。

在此，第二磁心32的突起321的个数形成为第一磁心31的突起311的个数的倍数时，尤其是如图3及图4所示，第二磁心32的突起321两个为一对，以对应的第一磁心31的突起311为中心而沿着周向均等地错开配置，由此能够产生更均匀的旋转转矩。另一方面，这种情况下，当旋转件4的突起42与第一磁心31的突起311排列，即，停止在所述成对的第二磁心32的突起321的中间位置时，从第一磁心31的某磁极向旋转件4的突起42流入的磁感应线大致沿着轴向经由该旋转件4，分开流入相对于突起42的轴而等间隔地配置的两个突起321，起动变得困难。

因此，设置上述那样的起动线圈5，并利用具有充分的上升时间和波高的电流脉冲进行励磁，由此，环电流流过整流元件52所接通的起动线圈侧的磁极，诱发出的励磁磁通为所述的反向磁通而未流入，仅在整流元件52保持断开的状态的起动线圈侧的磁极上诱发出的励磁磁通流入。当然，当将电流脉冲的极性设为相反时，上述的两种感应线圈的作用交替而进行动作，通过选择起动的电流脉冲的极性，而能够沿着作为目标的旋转方向使旋转件4的旋转起动。

这样的话，即使在如上述那样旋转件4的突起42停止在第二磁心32的突起321间的状况下，在旋转件4与第二磁心32的一对突起321之间也会产生不均等的磁场，本实施方式的DC无刷电动机1能够使磁阻变化不再恒定。这样的话，即便是单一的励磁线圈2与固定件4的组合，也可实现能够自行起动的SR电动机。而且，起动线圈5如上述那样为一体的篮型结构，因此在将圆环状导体511和闭电路512这两个环体的一方拆卸的状态下，将该起动线圈5嵌入第二磁心32，之后，仅通过将所述一方的环体与导体柱513接合，就能够向该第二磁心32卷绕起动线圈5，组装容易。

另外，在本实施方式的DC无刷电动机1中，如图1所示，所述励磁线圈2通过将带状的导体构件以其宽度方向沿着该励磁线圈2的旋转轴Z方向的方式扁平地卷绕而成。在此，通常向线圈通电时，由于线圈由导体构成，因此在与磁力线垂直的面(正交面)上产生涡流，由此产生损失(损耗)。在磁通密度相同的情况下，该涡流的大小和与磁感应线交叉的面积，即与磁感应线垂直的连续的面的面积成比例。由于磁感应线在线圈内沿着轴向，因此涡流和构成线圈的导体的与轴向正交的径向的面的面积成比例。因此，构成励磁线圈2的带状的导体构件优选将径向的厚度t相对于宽度W的比t/W形成为1/10以下。

通过如此构成，能抑制所述涡流，从而抑制发热。而且，带状的导体构件能够无间隙地卷绕，因此与卷绕圆柱状的线材的情况相比，能够增大电流密度，且从导体构件内部的散热也良好。而且，若所述导体构件的所述厚度t为相对于向该电动机供电的交流电力的频率的表皮厚度以下，则能够进一步减少涡流损耗。需要说明的是，在交流电力的角频率为ω，导体构件的导磁率为μ，导体构件的导电率为ρ时，表皮厚度δ通常为δ＝(2/ωμρ)^1/2。

另外，在这样的结构的DC无刷电动机1中，优选向励磁线圈2与固定件3的两个磁心31、32之间产生的间隙填充导热构件。通过如此构成，能够将由励磁线圈2产生的热量经由所述导热构件，有效地向包围该励磁线圈2的两个磁心31、32传导，能够改善散热性。

另外，在这样的结构的DC无刷电动机1中，所述旋转轴Z方向上的与该励磁线圈2的一方端部对置的固定件3的第一磁心31的内表面和与另一方端部对置的第二磁心32的内表面优选至少在覆盖所述各端部的区域上平行地形成。这是因为，在设定上述那样的励磁线圈2的条件(为扁平绕组结构且宽度W比厚度t大)时，若将励磁线圈2的上下两端面覆盖的第一及第二磁心31、32存在倾斜，则实际上通过励磁线圈2的内部的磁感应线(磁力线)尤其在所述上下两端面附近未与旋转轴Z方向大致平行，因此无法最大限度地发挥设定了励磁线圈2的所述条件的效果，上述那样设定是为了最大限度地发挥所述效果。

本申请发明者对两个磁心31、32的内壁面的平行度进行各种改变并验证了磁感应线的分布的情况下，例如，在所述平行度为1/100时，通过励磁线圈2的内部的磁感应线与旋转轴Z方向平行，而在所述平行度为-1/10或1/10时，通过励磁线圈2的内部的磁感应线与旋转轴Z方向不平行。在这样的验证下，为了使通过励磁线圈2的内部的磁感应线平行，所述平行度的绝对值优选为1/50以下。

在此，考虑由于旋转件4与固定件3的间隙根据两者的磁极的有无进行变化而磁路发生几何变形的情况。然而，根据本申请发明者进行的磁场解析，如图8所示那样确认到了不会给贯通励磁线圈2的磁感应线的方式带来较大的变化的情况(能确保与带状导体平行的情况)。在图8中，固定件3的突起311、321均向旋转件4侧突出而所述间隙小的图8(A)为基本形，在其图8(B)中示出一方的间隙变大时的磁场解析结果，在图8(C)中示出两方变宽时的磁场解析结果。

另外，在本实施方式的DC无刷电动机1中，第一及第二磁心31、32及旋转件4优选通过由在磁性上具有各向同性的铁基软磁性粉末构成的压粉磁心、铁氧体磁心、及由使软磁性合金粉末分散在树脂中的软磁性材料构成的磁心中的任一个来形成。通过如此构成，关于旋转件3及固定件4的两个磁心，即使假设变得复杂，也能够成型为最佳的形状，因此能够比较容易地得到所希望的磁特性，并且能够比较容易地形成为所希望的形状。

所述软磁性粉末为强磁性的金属粉末，更具体而言，可列举出例如纯铁粉、铁基合金粉末(Fe-Al合金、Fe-Si合金、铝硅铁粉、坡莫合金等)及非结晶粉末、以及在表面形成有磷酸系合成皮膜等电绝缘皮膜的铁粉等。所述软磁性粉末例如可以通过利用雾化法等进行微粒子化的方法、将氧化铁等粉碎成粉末之后对其进行还原的方法等来制造。

这样的软磁性粉末可以在与单体或所述树脂等非磁性体粉末的混合中使用，混合时的比率能够比较容易地调整，通过适当调整该混合比率，能够使该磁心材料的磁特性容易实现所希望的磁特性。从低成本化的观点出发，构成所述固定件3的两个磁心31、32的材料、以及旋转件4的材料优选为同一原料。

另外，在本实施方式的DC无刷电动机1中，第一及第二磁心31、32的至少一方(在图1及图2中为31)的主体312的周向截面形成为L字型。通过如此构成，DC无刷电动机11仅通过向L字的内侧嵌入励磁线圈2，就能够进行组装。

接下来，说明固定件3及旋转件4的磁极宽度，即在突起311、321；42的前端产生的轨迹的圆筒面上的该前端的周向长度(＝面积)的最佳范围。由本实施方式的电动机结构产生的转矩F·δx(＝N·δθ)和以下所示的根据模型磁路近似计算的电感L的相对于旋转件4的旋转角θ的变化率

成比例。

[数学式1]

$F\·\mathrm{\δx}=N\·\mathrm{\δ\θ}=\mathrm{\ΔE}=\frac{\∂}{\∂\mathrm{\θ}}\left(\frac{1}{2}{L}_{\left(\mathrm{\θ}\right)}{I}^2\right)\·\mathrm{\δ\θ}=\frac{1}{2}{I}^2\frac{\∂L_{\left(\mathrm{\θ}\right)}}{\∂\mathrm{\θ}}\·\mathrm{\δ\θ}$

$\⇒\mathrm{Noc}\frac{\∂L_{\left(\mathrm{\θ}\right)}}{\∂\mathrm{\θ}}$

在此，使用了固定件3与旋转件4的磁极间的间隙(g)充分小而磁感应线仅通过所述磁极彼此的重叠区域这样的近似模型。这种情况的本电动机结构的等效磁路的电感和串联磁阻成反比例，该串联磁阻是第一磁心31和旋转件4之间的磁阻与旋转件4和第二磁心32之间的磁阻的串联磁阻，因此能得到下式的近似概算式。

[数学式2]

$L_{(\mathrm{\θ},\mathrm{\φ})}\∝\frac{1}{\frac{g_{\mathrm{upper}}}{S_{\mathrm{upper}\left(\mathrm{\θ}\right)}}+\frac{g_{\mathrm{lower}}}{S_{\mathrm{lower}(\mathrm{\θ},\mathrm{\φ})}}}\≈\frac{1}{g(\frac{1}{S_{\mathrm{upper}\left(\mathrm{\θ}\right)}}+\frac{1}{S_{\mathrm{lower}(\mathrm{\θ},\mathrm{\φ})}})}\∝\frac{S_{\mathrm{upper}\left(\mathrm{\θ}\right)}\×S_{\mathrm{lower}(\mathrm{\θ},\mathrm{\φ})}}{S_{\mathrm{upper}}\left(\mathrm{\θ}\right)+S_{\mathrm{lower}(\mathrm{\θ},\mathrm{\φ})}}$

其中S_u/l：转子与定子的突极的重叠面积

ΔL≡L_max-L_min， $\frac{\mathrm{\ΔL}}{2L}\≡\frac{L_{\max }-L_{\min }}{L_{\max }+L_{\min }}[\%]$

在此，g_upper是第一磁心31的突起(磁极)311与旋转件4的突起(磁极)42之间的间隔长，g_lower是第二磁心32的突起(磁极)321与旋转件4的突起(磁极)42之间的间隔长，S_upper(θ)是第一磁心31的突起(磁极)311与旋转件4的突起(磁极)42之间的对置面彼此的重叠面积，S_lower(θ)是第二磁心32的突起(磁极)321与旋转件4的突起(磁极)42之间的对置面彼此的重叠面积。

即，磁极的重叠面积成为电感L，转矩的大小是该电感L的最大Lmax与最小Lmin之差ΔL，能够大致评价其大小。

图9至图13中示出旋转件4的周向的磁极宽度的总计(比例)分别为整周的50％、55％、60％、65％、70％时，起动线圈5相对于两方断开状态(即常规的SR动作)及一侧为接通状态(2极性)的旋转件4的旋转角的电感(相对值)的变化。需要说明的是，所述图9至图13正如上述那样，旋转件4为4极，第一磁心31为4极，第二磁心32为8极时，第一磁心31的周向的磁极宽度的总计为整周的50％，第二磁心32的周向的磁极宽度的总计为整周的50％，而且第二磁心32的磁极从第一磁心31移动22.5°。在所述各图中，图(A)表示第一磁心31的所述轨迹的圆筒面的整周(360°)的展开，图(B)表示旋转件4的展开，图(C)表示第二磁心32的展开，并且，图(D)表示180°量的电感相对于所述旋转件4的旋转角的变化。图(D)中，实线是常规状态的情况，虚线是正转的起动时的情况，单点划线是反转的起动时的情况。上述的图3及图4中，第一及第二磁心31、32的周向的磁极宽度的总计表示整周的50％，这种情况下，中心角分别成为45°及22.5°。而且，旋转件4的周向的磁极宽度的总计表示整周的60％，这种情况下，中心角成为54°。

为了得到转矩，需要使起动线圈5为两方断开的状态下的电感变化大，而且，为了使起动时的旋转向任意方向起动，在电感的极值附近，需要使起动线圈5的一侧为接通状态的电感具有增(减)变化的斜率(产生起动转矩)。在图9所示的旋转件4的磁极宽度(比例)为50％时，极大值附近(旋转角0°、90°、180°这各情况)成为上述那样，但是在极小值附近(旋转角45°、135°这各情况)，未得到起动转矩。另一方面，在图13所示的旋转件4的磁极宽度(比例)为70％时，在极小值附近虽然能得到起动转矩，但起动线圈5为两方断开状态下的电感变化ΔL减小。

即，在SR驱动时的电感中存在极大和极小这两种平衡点，各平衡点分别相当于磁极对置的“稳定点”和磁极彼此变得互不相同的“不稳定点”。只要没有特别异常的外力起作用，通常在静止时，旋转件就不可能落于后者，因此即使在旋转件的磁极宽度为50％的条件下，起动也不困难。然而，电动机负载比较特殊，虽然存在旋转件静止于后者的平衡点的可能性，但通过适当使用第二磁心32，也能够向正反任意方向起动的情况通过旋转件4的磁极宽度(比例)为55％、60％及65％的计算例示出。然而，当所述磁极宽度过大时，SR驱动的转矩也丧失。

因此，从转矩及起动旋转的控制性的观点出发，在旋转件4的磁极(突起42)前端产生的轨迹的圆筒面中，该前端的周向长度的比例η优选为50％≤η≤65％(即，突起42间的间隔的比例为50％以下且35％以上)。通过如此构成，DC无刷电动机1能够产生大的转矩，并且能够从任意的停止位置进行起动。

另一方面，在图14至图16中，分别示出旋转件4的磁极宽度与上述的图11同样地固定为60％，使固定件3的第二磁心32的磁极配置相对于第一磁心31的磁极而变化为±11.25°(磁极宽度为50％，以中心角计为22.5°，相邻)、±16.9°、±25°(比等间隔大)的、伴随着旋转的电感的变化的各结果。在所述各图中，与图9至图13同样地，图(A)表示第一磁心31的所述轨迹的圆筒面的整周(360°)的展开，图(B)表示旋转件4的展开，图(C)表示第二磁心32的展开，并且，图(D)表示180°量的电感相对于所述旋转件4的旋转角的变化。

其结果是，在一对第二磁心32相邻的图14的情况下，虽然起动线圈5为两方断开的状态下的电感变化大，但旋转件4在停止于该一对第二磁心32的中间附近的状态下，向哪一方起动不确定。而且，在图15所示的±16.9°的偏差的情况下，与图11所示的±22.5°的偏差的情况相比，起动线圈5的一侧为接通状态的电感的增(减)变化的斜率平缓。而且，在图16所示的±25°的偏差的情况下，与图11所示的±22.5°的偏差的情况相比，在起动线圈5的一侧为接通状态下，不产生起动转矩的宽度大。因此，在所述图14至图16所示的第二磁心32的偏差的条件下，没有表现出比图11的情况优异的电感行为，而±22.5°的偏差成为最佳条件。

另外，在图17至图20中，在第一磁心31:旋转件4:第二磁心32的磁极数的关系如上述那样维持成1:1:2的情况下，表现出使极数变化时的电感的行为。如上述那样，作为第一磁心31:旋转件4:第二磁心32的各自磁极数，图17表示2:2:4的情况，图18表示3:3:6的情况，图19表示5:5:10的情况，图20表示6:6:12的情况。与图11的情况同样地，第一磁心31、旋转件4及第二磁心32的周向的磁极宽度的各总计分别为整周的50％、60％及50％。而且，在所述各图中，与图9至图13同样地，图(A)表示第一磁心31的所述轨迹的圆筒面的整周(360°)的展开，图(B)表示旋转件4的展开，图(C)表示第二磁心32的展开，并且，图(D)表示电感相对于所述旋转件4的旋转角的变化。

在图17至图20的各结果中，由于在几何学上相等，因此均没有大的差别。在该近似模型(磁感应线仅通过磁极的重叠面积的近似)的解析中，转矩和极数成比例，但实际上，由于存在向磁极和磁极的凹陷的区域的漏磁通，因此虽然推测为存在成为转矩最佳的极数，但由于取决于凹陷形状、尺寸，因此没有普遍的规律。

图21是表示如上述那样构成的DC无刷电动机1的驱动电路71及再生电路72的一结构例的框图。驱动电路71具备电桥电路和电抗器L1而构成，该电桥电路具备开关元件Tr1～Tr4及其浪涌吸收用的反向并联二极管D1～D4而成，向所述励磁线圈2输出后述的起动脉冲及驱动脉冲。该驱动电路71以二次电池73及与二次电池73并联连接的稳定用的电容器74为电源电路，由未图示的驱动控制电路控制。在来自所述二次电池73及电容器74的电源线75、76之间连接有开关元件Tr1、Tr2的串联电路及开关元件Tr3、Tr4的串联电路(所述串联电路彼此并联连接)，开关元件Tr1、Tr2；Tr3、Tr4的各连接点成为向所述励磁线圈2的输出取出端。在所述的输出取出端的一方与励磁线圈2之间夹设有电抗器L1。

并且，在该驱动电路71中，通过利用所述图示省略的驱动控制电路将开关元件Tr1、Tr4接通而能够使旋转件4向一方向旋转，通过利用所述图示省略的驱动控制电路将开关元件Tr3、Tr2接通而能够使旋转件4向另一方向旋转。通过控制所述开关元件Tr1～Tr4的占空比，来调整向励磁线圈2施加的驱动脉冲的波高值，从而调整励磁电流的波高值。而且，通过利用所述图示省略的驱动控制电路将开关元件Tr2、Tr4接通，而能够将励磁线圈2的两端子接地。为了进行这样的开关元件Tr1至Tr4的控制，在DC无刷电动机1的旋转件4设置未图示的编码器，所述驱动控制电路根据由所述编码器检测到的旋转角度位置，如后述那样控制各开关元件Tr1～Tr4。开关元件Tr1～Tr4具备IGBT、MOS-FET等功率晶体管。需要说明的是，也可以与电抗器L1并联地连接电容器。而且，在未进行再生的情况下，电抗器L1也可以包含于DC无刷电动机1侧的电感L。

再生电路72具备电抗器L2和由二极管D11～D14构成的全波整流电路，向电容器77输出再生电力。所述电抗器L2构成所述驱动电路71侧的电抗器L1和电流变量器78。并且，在旋转件4借助来自外部的力而旋转时，或者在停止等用的减速时，通过从驱动电路71向励磁线圈2供给励磁电流，而在电抗器L1产生磁场，在该状态下，若伴随着旋转件4的旋转而电感发生变化，则在所述电抗器L1产生反向电动势，通过电抗器L2将再生电流向电容器蓄积。这是再生的概略的机理，更具体而言，通过开关元件Tr1～Tr4对所述励磁电流进行开关，通过调整该开关的时机，而使励磁线圈2与电抗器L1成为共振状态，其共振电流由电抗器L2取出，并通过二极管电桥进行整流而能得到再生电压。

并且，常规旋转状态下的所述驱动控制电路的驱动状况如图22所示。图22(B)表示在加速时从所述驱动控制电路向开关元件Tr1、Tr4；Tr3、Tr2施加的驱动脉冲。而且，图22(A)表示这样的驱动时的所述电感L的变化。在加速时，在所述电感L成为最小Lmin的附近，将驱动脉冲接通，在成为最大Lmax的附近，将驱动脉冲断开。

使用上述那样的驱动电路71，参照图23，说明本实施方式的起动方法。图23表示电感的变化，与上述的图11(D)同样。即，第一磁心31及旋转件4为4极，第二磁心32为8极，第一磁心31的磁极宽度为50％，旋转件4的磁极宽度为60％，第二磁心32的磁极宽度为总计50％，第二磁心32的磁极从第一磁心31移动22.5°。

如上述那样，旋转件4的旋转角度位置由编码器等检测，所述驱动控制电路对旋转开始角度的检测结果进行响应，根据以下的4种类的角度区域W1～W4，如表2所示，进行起动脉冲及驱动脉冲中的电流控制。图23假定使电动机向正转方向(坐标图从左向右)驱动的情况，在向反转方向驱动时，所述的角度区域W1～W4的分配也相反。

[表2]

表2着眼于从所述图23的具有各电感特性的角度区域起动的点，表示起动至加速，然后到常规旋转的波形。在该表2中，通过将期间T0、T1、T2、T3表示的波形与使其极性反转的波形组合，而能够实现对于所有的运转图案的转矩控制及速度控制。但是，即使在所述的角度区域W1～W4中根据从哪个位置起动或负载的重量等，而输入相同的起动脉冲或驱动脉冲，实际上与之相对的响应也不同，因此该表2所示的例子只不过是目标，所述驱动控制电路对所述编码器的检测结果进行响应，而依次控制起动脉冲数或驱动脉冲的波高值。在表2中，

及

表示一对第二磁心32的起动时的电感变化，

表示旋转方向上游侧的磁心(在图23中，起动(+))，

表示旋转方向下游侧的磁心(在图23中，起动(-))。

首先，在旋转件4的磁极与第一磁心31的磁极比较分离的角度区域W2中，在旋转方向上游侧的磁心中，电感增加(正)，在下游侧的磁心中，电感减少(负)，因此驱动电路71将表2的类别3所示的起动脉冲及驱动脉冲向励磁线圈2施加，由此，DC无刷电动机1进行旋转起动。即，通过输出期间T1所示的起动脉冲，一对起动线圈5中的旋转方向上游侧断开，下游侧接通，由此，利用第二磁心32的该上游侧的磁极来吸引旋转件4，而DC无刷电动机1进行正转起动。然后，如期间T2所示，在达到恒定速度之前，输出大的波高值的驱动脉冲，而DC无刷电动机1加速，当达到所述恒定速度时，过渡为常规旋转，如期间T3所示，驱动脉冲的波高值降低而DC无刷电动机1维持该常规旋转。在所述角度区域W2中，尤其是在旋转方向下游侧的磁心的电感大致成为零的W5的角度区域中，如表2的类别4所示，能够减少所述期间T1的起动脉冲。

另一方面，在旋转件4的磁极比较接近第一磁心31的磁极的角度区域W3中，在旋转方向上游侧的磁心中，电感减少(负)，在下游侧的磁心中，电感增加(正)，因此驱动电路71将表2的类别2所示的起动脉冲及驱动脉冲向励磁线圈2施加，由此，DC无刷电动机1进行旋转起动。即，通过输出期间T1’所示的反极性的起动脉冲，一对起动线圈5中的旋转方向下游侧断开，上游侧接通，由此通过第二磁心32的该下游侧的磁极来吸引旋转件4，而DC无刷电动机1进行正转起动。然后，如期间T2至期间T3所示，控制正极性的驱动脉冲的波高值，从而将励磁电流从大的状态控制成小的状态，DC无刷电动机1向常规旋转过渡，并进行维持。

相对于此，在旋转件4的磁极从越过了第一磁心31的磁极的角度区域W4进行起动时，在旋转方向上游侧的磁心中，电感大致为零，在下游侧的磁心中，电感减少(负)，因此驱动电路71将表2的类别1所示的反转脉冲、起动脉冲及驱动脉冲向励磁线圈2施加，由此，DC无刷电动机1进行旋转起动。即，在期间T0，一对起动线圈5中的旋转方向上游侧断开，下游侧接通，由此向第二磁心32的该上游侧的磁极吸引旋转件4，而DC无刷电动机1进行反转起动，从而进行位置对合。而且，在期间T1’，一对起动线圈5中的旋转方向下游侧断开，上游侧接通，由此向第二磁心32的该下游侧的磁极吸引旋转件4，而DC无刷电动机1进行正转起动。以后，关于期间T2、T3，也同样地控制励磁电流。

向反方向旋转时，在上述角度区域W1～W5中，能够以反转的电流控制表2的电流波形的极性。而且，以上述那样的动作为基本，通过如下那样的应用的电流控制时序，能够应对多样的需求。例如，在旋转起动时要极力提高电力效率的情况下，起动电路71使旋转件4的角度区域从图23的角度区域W1开始旋转时，通过直接使期间T2的加速的电流流过励磁线圈2，而能够使DC无刷电动机1旋转起动。或者电力效率不够，而在旋转中要极力延长相对于负载转矩的电动机的转矩产生时间时，在图23的角度区域W2中，如表2的类别3的期间T1所示，使起动线圈5的整流元件52接通的脉冲电流流过励磁线圈2，在角度区域W3中，表2的类别1的期间T1’所示那样的使起动线圈5的整流元件52接通的脉冲电流流过励磁线圈2，由此能够延长DC无刷电动机1的转矩产生时间。

如以上所述，根据本实施方式的DC无刷电动机1的控制方法，如表2的期间T1、T1’所示，由于起动线圈5a、5b的整流元件52a、52b为了接通而具有充分的上升时间及波高，并将与作为目标的旋转方向对应的极性的脉冲状的电流向所述励磁线圈2施加，由此使旋转件4向目标旋转方向起动，因此如上述那样，即使旋转件4的突起42停止在第二磁心32的突起321的中间位置，也能够可靠地使DC无刷电动机1起动。

另外，在本实施方式的DC无刷电动机1的控制方法中，在相对于旋转件4的目标旋转方向而该旋转件4的旋转角度位置从固定件3与该旋转件4之间产生的电感特性不增加的位置旋转时，如表2的期间T0所示，用于使所述旋转件4反转至向目标旋转方向电感增加的角度的电流事先向励磁线圈2流动，在到达向目标旋转方向电感增加的角度时，施加所述的期间T1、T1’所示的脉冲状的电流，因此，即使旋转件4的停止位置是相对于目标旋转方向而无法得到起动转矩的位置，也能够可靠地使DC无刷电动机1向本来的目标旋转方向起动。

另外，在所述旋转件4开始旋转后，仅在向目标旋转方向电感增加的角度区域W1中，与旋转方向相同符号的电流(正旋转时为正电流，负旋转时为负电流)流过励磁线圈2，且通过开关元件Tr1～Tr4的占空比控制来控制其波高值，由此，旋转件4向目标旋转方向维持旋转速度，或能够对任意的旋转速度进行控制。

另外，具有起动线圈5a、5b的整流元件52a、52b具有接通用的充分的上升时间和波高，并使与目标旋转方向对应的极性的电流流过所述励磁线圈2，由此，在本实施方式的DC无刷电动机1中，能够进行与负载转矩对应的转矩控制、或超过轻负载转矩下的额定转速的高速旋转控制。

另外，优选的是，通过将所述固定件3沿着旋转轴Z方向层叠多个，而在本实施方式的DC无刷电动机1中，能够将转矩提高该多个的倍数。而且，由于为多个，通过使第一及第二磁心31、32的相位角均等地错开，而在本实施方式的DC无刷电动机1中，能够减少齿槽转矩。

本说明书如上述那样公开了各种形态的技术，但其中的主要的技术归纳如下。

一形态的DC无刷电动机具备：具有单一的励磁线圈的固定件；同轴地设置在所述固定件的内部的旋转件，以相对于在所述励磁线圈的周围产生的磁通的流动的、所述固定件与所述旋转件之间的磁阻变化为驱动力，其中，所述旋转件具备：基部；从所述基部向半径方向外方侧延伸而沿着周向等间隔地形成，且作为磁极的多个突起，所述固定件具备：圆环状的所述励磁线圈；第一及第二磁心，它们具有隔着所述励磁线圈而配置在旋转轴方向的两侧，且形成为圆环状的主体、和从所述主体向半径方向内方侧延伸，沿着周向形成多个，且作为磁极的突起，所述第一磁心与第二磁心的突起数互不相同。

这样的结构的DC无刷电动机是SR电动机，具备：具有励磁线圈的固定件；同轴地设置在所述固定件的内部的例如内转子的旋转件，以相对于在所述励磁线圈的周围产生的磁通的流动的、所述固定件与所述旋转件之间的磁阻变化为驱动力。

并且，所述励磁线圈为单一的线圈，采用以下的结构。即，上述结构的DC无刷电动机在固定件和旋转件这双方具备突极(磁极)，旋转件正如通常那样，具备：基部；从该基部向半径方向外方侧延伸而沿着周向等间隔地形成，且作为磁极的多个突起，而固定件在隔着圆环状的励磁线圈而配置在旋转轴方向的两侧的第一及第二磁心中，作为磁极的突起的个数在第一磁心与第二磁心之间为不同的个数。

因此，就这样的结构的在励磁线圈的旋转轴方向的两侧配置的两个磁心而言，在通常的SR电动机中，沿着轴向延伸的爪极规则性地交替加入而排列，所述磁通的流动通过旋转件而成为直径方向，相对于此，在这样的结构的DC无刷电动机中，作为磁极的突起是从形成为圆环状的主体向半径方向内方侧延伸的突极，因此所述磁通的流动由从第一磁心(第二磁心)的突起加入的旋转件的同侧，向第二磁心(第一磁心)的突起泄漏。并且，在所述第一磁心和第二磁心中，突起的个数不同，由此，在任一磁极间产生周向的旋转转矩，因此，这样的结构的DC无刷电动机能够进行单一的线圈的驱动。由此，这样的结构的DC无刷电动机具有三维磁路，并能够更有效地利用磁力，该三维磁路包括具有突极的单一的固定件及电磁线圈。

另外，在另一形态中，在上述的DC无刷电动机中，所述第一磁心的突起以与旋转件的突起相同的个数形成，所述第二磁心的突起以旋转件的突起的2倍的个数形成，通过在环状的导电体夹设有整流元件而成的感应线圈分别设置在所述第二磁心的突起的周围，所述整流元件以使由该整流元件产生的通电方向的限制按照相邻的各磁极成为相反的方式配置。

这样的结构的DC无刷电动机通过使第一磁心的突起的个数与旋转件的突起的个数彼此相同，而能够产生比较均匀的旋转转矩。并且，通过将第二磁心如上述那样形成，通过向励磁线圈施加的起动脉冲而在感应线圈诱发出的电压在相邻的感应线圈之间成为反方向，在一方的感应线圈中，整流元件接通而环电流流动来将励磁磁通抵消(反向磁通)，在另一方的感应线圈中，整流元件断开而环电流不流动，因此，励磁磁通保持原封不动。因此，这样的结构的DC无刷电动机即使在旋转件停止于第二磁心的突起间的状况下，在相邻的第二磁心的突起间也产生不均等的磁场，能够使磁阻的变化不再恒定。这样的话，根据这样的结构，即使是单一的励磁线圈与固定件的组合，也能实现可自行起动的SR电动机。

另外，在另一形态中，在上述的DC无刷电动机中，所述第二磁心的突起以两个为一对，并以对应的第一磁心的突起为中心而沿着周向均等地错开配置。

这样的结构的DC无刷电动机通过将第二磁心的突起相对于第一磁心如上述那样配置，而能够产生更均匀的旋转转矩。

另外，在另一形态中，在上述的DC无刷电动机中，在所述旋转件的突起的前端的轨迹的圆筒面中，该前端的周向长度(＝面积)为50％以上且65％以下(即，突起间的间隔为50％以下且35％以上)。

这样的结构的DC无刷电动机通过将旋转件的突起如上述那样形成，而能够产生大转矩。

另外，在另一形态中，在上述的DC无刷电动机中，所述励磁线圈通过将带状的导体构件以其宽度方向沿着该励磁线圈的旋转轴方向的方式卷绕而成。

这样的结构的DC无刷电动机通过将励磁线圈如上述那样形成，而抑制因励磁线圈而产生的涡流，从而能够抑制发热。而且，带状的导体构件能够无间隙地卷绕，因此这样的结构的DC无刷电动机与卷绕圆柱状的线材的情况相比，能够增大电流密度，并且从导体构件内部的散热也良好。

另外，在另一形态中，在上述的DC无刷电动机中，所述感应线圈中的导电体为一体的篮型结构，具备：沿着旋转轴方向延伸且在所述各第二磁心的突起的两侧配置的支柱；与所述支柱的两端分别结合，且在所述突起的上下配置的两个环体，所述整流元件夹设于第一及第二磁心间的环体，所述环体将各磁极的周围包围。

这样的结构的DC无刷电动机由于感应线圈为一体的篮型结构，因此在将一方的环体拆卸的状态下将该感应线圈嵌入第二磁心之后，仅通过将所述一方的环体与支柱接合，就能够向该第二磁心卷绕感应线圈，其组装容易。

另外，在另一形态中，在上述的DC无刷电动机中，所述第一及第二磁心以及旋转件是由铁基软磁性粉末构成的压粉磁心、铁氧体磁心、及由使软磁性合金粉末分散在树脂中的软磁性材料构成的磁心中的任一个。

这样的结构的DC无刷电动机由于将第一及第二磁心以及旋转件由上述任一个形成，因此能够将所述第一及第二磁心及旋转件成型为最佳且复杂的任意形状。

另外，在另一形态中，在上述的DC无刷电动机中，将所述固定件沿着旋转轴方向层叠多个。

这样的结构的DC无刷电动机能够将转矩提高多个的倍数。而且，这样的结构的DC无刷电动机由于这多个，通过使第一及第二磁心的相位角均等地错开，能够使转矩均匀地接近。

另外，在另一形态中，在上述的DC无刷电动机中，所述第一及第二磁心的至少一方的主体的周向截面形成为L字型。

这样的结构的DC无刷电动机仅通过向L字的内侧嵌入励磁线圈，就能够进行其组装。

另外，在另一形态中，DC无刷电动机的控制方法是上述任一种DC无刷电动机的控制方法，其中，所述感应线圈的整流元件为了接通而具有充分的上升时间及波高，并将与作为目标的旋转方向对应的极性的脉冲状的电流向所述励磁线圈施加，由此使所述旋转件向目标旋转方向起动。

这样的结构的DC无刷电动机的控制方法中，即使如上述那样旋转件的突起停止在第二磁心的突起的中间位置，也能够可靠地起动。

另外，在另一形态中，在上述的DC无刷电动机的控制方法中，在相对于旋转件的目标旋转方向而所述旋转件的旋转角度位置从所述固定件与该旋转件之间产生的电感特性不增加的位置旋转时，用于使所述旋转件反转至向目标旋转方向电感增加的角度的电流事先向所述励磁线圈流动，在到达向所述目标旋转方向电感增加的角度时，施加所述的脉冲状的电流。

这样的结构的DC无刷电动机的控制方法中，即使旋转件的停止位置是相对于目标旋转方向而无法得到起动转矩的位置，一旦向反方向驱动，在得到起动转矩之后，也能向本来的目标旋转方向驱动，因此能够更可靠地起动。

另外，在另一形态中，在上述的DC无刷电动机的控制方法中，在所述旋转件开始旋转后，仅在电感向所述目标旋转方向增加的角度区域中，使与旋转方向相同符号的电流(正旋转时为正电流。负旋转时为负电流)流过所述励磁线圈，由此，所述旋转件向所述目标旋转方向维持旋转速度。

另外，在另一形态中，在上述的DC无刷电动机的控制方法中，所述感应线圈的整流元件为了接通而具有充分的上升时间和波高，并使与目标旋转方向对应的极性的电流流过所述励磁线圈，由此，能够进行与负载转矩对应的转矩控制及超过轻负载转矩的额定转速的高速旋转控制中的任一控制。

本申请以2010年11月9日提出申请的日本国专利出愿特愿2010-250843为基础，并将其内容援引于本申请。

为了表现本发明，上述参照附图并通过实施方式而适当且充分地说明了本发明，但应认识到本领域技术人员能够容易地对上述的实施方式进行变更及/或改良的情况。因此，本领域技术人员实施的变更方式或改良方式只要不脱离权利要求书的范围记载的权利保护范围，就应将该变更方式或该改良方式解释为包含于权利要求书的权利保护范围。

工业上的可利用性

根据本发明，能够提供一种DC无刷电动机。

Claims (13)

1.一种DC无刷电动机，其特征在于，具备：

具有单一的励磁线圈的固定件；

同轴地设置在所述固定件的内部的旋转件，

所述旋转件具备：基部；从所述基部向半径方向外方侧延伸而沿着周向等间隔地形成，且作为磁极的多个突起，

所述固定件具备：圆环状的所述励磁线圈；第一磁心及第二磁心，它们具有隔着所述励磁线圈而配置在旋转轴方向的两侧，且形成为圆环状的主体、和从所述主体向半径方向内方侧延伸，沿着周向形成多个，且作为磁极的突起，

所述第一磁心与第二磁心的突起数互不相同，

以相对于在所述励磁线圈的周围产生的磁通的流动的、所述固定件与所述旋转件之间的磁阻变化为驱动力。

2.根据权利要求1所述的DC无刷电动机，其特征在于，

所述第一磁心的突起与旋转件的突起为同数，

所述第二磁心的突起为旋转件的突起的2倍的个数，

通过在环状的导电体夹设有整流元件而成的感应线圈分别设置在所述第二磁心的突起的周围，

所述整流元件以使由该整流元件产生的通电方向的限制按照相邻的各磁极成为相反的方式配置。

3.根据权利要求2所述的DC无刷电动机，其特征在于，

所述第二磁心的突起以两个为一对，并以对应的第一磁心的突起为中心而沿着周向均等地错开配置。

4.根据权利要求2或3所述的DC无刷电动机，其特征在于，

在由所述旋转件的突起的前端实现的轨迹的圆筒面中，该前端的周向长度为50％以上且65％以下。

5.根据权利要求2或3所述的DC无刷电动机，其特征在于，

所述励磁线圈通过将带状的导体构件以其宽度方向沿着该励磁线圈的旋转轴方向的方式卷绕而成。

6.根据权利要求2或3所述的DC无刷电动机，其特征在于，

所述感应线圈中的导电体为具备支柱和两个环体的一体的篮型结构，该支柱沿着旋转轴方向延伸，且在各所述第二磁心的突起的两侧配置，该两个环体与所述支柱的两端分别结合，且在所述突起的上下配置，

所述整流元件夹设于第一磁心及第二磁心间的环体，所述环体将各磁极的周围包围。

7.根据权利要求2或3所述的DC无刷电动机，其特征在于，

所述第一磁心及第二磁心以及旋转件是由铁基软磁性粉末构成的压粉磁心、铁氧体磁心以及由使软磁性合金粉末分散在树脂中的软磁性材料构成的磁心中的任一个。

8.根据权利要求2或3所述的DC无刷电动机，其特征在于，

将所述固定件沿着旋转轴方向层叠多个。

9.根据权利要求2或3所述的DC无刷电动机，其特征在于，

所述第一磁心及第二磁心的至少一方的主体的周向截面形成为L字型。

10.一种DC无刷电动机的控制方法，是权利要求2或3所述的DC无刷电动机的控制方法，其特征在于，

所述感应线圈的整流元件为了接通而具有充分的上升时间及波高，并将与作为目标的旋转方向对应的极性的脉冲状的电流向所述励磁线圈施加，由此使所述旋转件向目标旋转方向起动。

11.根据权利要求10所述的DC无刷电动机的控制方法，其特征在于，

在相对于旋转件的目标旋转方向而所述旋转件的旋转角度位置从所述固定件与该旋转件之间产生的电感特性不增加的位置旋转时，用于使所述旋转件反转至向目标旋转方向电感增加的角度的电流事先向所述励磁线圈流动，在到达向所述目标旋转方向电感增加的角度后，施加所述的脉冲状的电流。

12.根据权利要求10所述的DC无刷电动机的控制方法，其特征在于，

在所述旋转件开始旋转后，仅在向所述目标旋转方向电感增加的角度区域中，使与旋转方向相同符号的电流流过所述励磁线圈，由此，所述旋转件向所述目标旋转方向维持旋转速度。

13.根据权利要求10所述的DC无刷电动机的控制方法，其特征在于，

所述感应线圈的整流元件为了接通而具有充分的上升时间和波高，并使与目标旋转方向对应的极性的电流流过所述励磁线圈，由此，能够进行与负载转矩对应的转矩控制及超过轻负载转矩下的额定转速的高速旋转控制中的任一控制。

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