JP2019032202A

JP2019032202A - Position sensor and motor

Info

Publication number: JP2019032202A
Application number: JP2017152401A
Authority: JP
Inventors: 暁松縄; Akira Matsunawa
Original assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Current assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Priority date: 2017-08-07
Filing date: 2017-08-07
Publication date: 2019-02-28

Abstract

To accurately detect a rotor position with a position sensor dispensing with a permanent magnet.SOLUTION: A position sensor 1F detects a rotor position on the basis of a change of inductance due to rotation of a rotor 2 secured to a shaft 5. A cylindrical stator 3F includes multiple sets of magnetic pole pair 32A, 32B consisting of a pair of main magnetic poles 31 projected from an inner circumferential surface toward a center C of rotation and arranged facing each other. The rotor 2 includes at least one pair of convex poles 21 projected to the radial direction outside from a reference cylindrical surface 20a. The position sensor 1F includes a coil pair consisting of coils continuously wound around the respective main magnetic poles 31 of each magnetic pole pair 32A, 32B. The stator 3F furthermore is such that a first length D1 from a radial direction inward end face 31c of the main magnetic pole 31 to the reference cylindrical surface 20a facing the end face 31c is shorter than a second length D2 from a circumferential direction outward edge 31d of the main magnetic pole 31 to a portion 31d adjoining the edge 31d in a circumferential direction.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、モータのロータ回転位置を検出するインダクタンス式の位置センサと、この位置センサを備えたモータとに関する。 The present invention relates to an inductance type position sensor that detects a rotor rotational position of a motor and a motor including the position sensor.

従来、モータ（特にブラシレスモータ）には、その回転数や回転角度（回転位置）を検出するための検出器（センサ）が付設される。検出器としては、例えば、モータのロータに備えた永久磁石の磁束によりロータの回転位置を検出するホールセンサがある（例えば特許文献１参照）。ホールセンサを備えたブラシレスモータでは、ホールセンサからの出力信号に基づきロータの回転位置を特定し、最適なタイミングで電流を流すことでロータを回転させている。 Conventionally, a detector (sensor) for detecting the rotation speed and rotation angle (rotation position) of a motor (particularly a brushless motor) is attached. As a detector, for example, there is a Hall sensor that detects the rotational position of the rotor by the magnetic flux of a permanent magnet provided in the rotor of the motor (see, for example, Patent Document 1). In a brushless motor provided with a hall sensor, the rotor position is specified based on an output signal from the hall sensor, and the rotor is rotated by flowing a current at an optimum timing.

特許第２６３９５２１号公報Japanese Patent No. 2639521

しかしながら、ホールセンサと永久磁石とを用いた位置検出手段の場合、磁石の強度（堅牢性）が鉄などの金属に比べて低いことに加え、磁石の加工精度を高めにくいことから、重量バランスの調整や回転軸への固定などに工夫が必要となる。そのため、このような位置検出手段を高速回転にも耐えうるように構成すると、製造コストが嵩むおそれがある。また、ホールセンサのような電子部品は高温環境に弱いものが多く、自動車のエンジン周辺のような高温環境下では使用できない場合がある。さらに、永久磁石を使用しないモータ（例えばスイッチトリラクタンスモータ、以下「ＳＲモータ」という）は、マグネットレスにより高い堅牢性や耐熱性といったメリットを有しているが、このＳＲモータに永久磁石を用いた位置検出手段を装備してしまうと、せっかくのメリットが失われてしまうという課題がある。 However, in the case of position detecting means using a hall sensor and a permanent magnet, the strength (robustness) of the magnet is lower than that of a metal such as iron, and it is difficult to increase the machining accuracy of the magnet. Ingenuity is required for adjustment and fixing to the rotating shaft. Therefore, if such a position detection means is configured to withstand high-speed rotation, the manufacturing cost may increase. In addition, electronic components such as Hall sensors are often vulnerable to high temperature environments, and may not be used in high temperature environments such as around automobile engines. Furthermore, motors that do not use permanent magnets (for example, switched reluctance motors, hereinafter referred to as “SR motors”) have advantages such as higher robustness and heat resistance due to the absence of magnets. There is a problem that if the equipped position detection means is equipped, the merit is lost.

また、ロータの回転によるインダクタンスの変化に基づいてロータの回転位置（以下「ロータ位置」という）を検出するセンサの場合、インダクタンスに重畳するノイズの影響によって誤検出を招くおそれがある。そのため、インダクタンスにノイズが重畳していても、正しいインダクタンスの変化を取得できるような、ノイズに強いセンサ構造の開発が望まれている。 Further, in the case of a sensor that detects the rotational position of the rotor (hereinafter referred to as “rotor position”) based on a change in inductance due to the rotation of the rotor, there is a risk of erroneous detection due to the effect of noise superimposed on the inductance. Therefore, it is desired to develop a noise-resistant sensor structure that can acquire a correct change in inductance even when noise is superimposed on the inductance.

本件は、このような課題に鑑み案出されたもので、ステータに対するロータの回転位置を、永久磁石を用いない位置センサによって精度よく検出することを目的の一つとする。また、本件のモータは、永久磁石を用いない位置センサによって回転位置を検出することで、マグネットレスのメリットを活かすことを目的の一つとする。なお、これらの目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的である。 The present case has been devised in view of such problems, and an object thereof is to accurately detect the rotational position of the rotor with respect to the stator by a position sensor that does not use a permanent magnet. In addition, the motor of the present invention is one of the purposes to utilize the merit of magnetless by detecting the rotational position by a position sensor that does not use a permanent magnet. It should be noted that the present invention is not limited to these purposes, and is an operational effect derived from each configuration shown in the embodiment for carrying out the invention described later, and also has an operational effect that cannot be obtained by conventional techniques. It is.

（１）ここで開示する位置センサは、シャフトに固定されたロータの回転によるインダクタンスの変化に基づいて、ステータに対する前記ロータの回転位置を検出する位置センサであって、筒状に形成され、前記シャフトの回転中心と同心に配置されるとともに、内周面から前記回転中心に向かって突設されて互いに対向配置された一対のステータ磁極からなる磁極対を複数組有する前記ステータと、前記回転中心からの距離が一定の基準円筒面から径方向外側へ突設された少なくとも一対の凸極を有する前記ロータと、直流電源に接続されて所定の各組の前記磁極対における夫々の前記ステータ磁極に巻回されたコイルからなるコイル対と、を備え、前記ステータは、前記ステータ磁極の径方向内側の端面から当該端面と対向する前記基準円筒面までの第一長さが、周方向に隣接する前記ステータ磁極間の第二長さよりも短い。 (1) The position sensor disclosed herein is a position sensor that detects the rotational position of the rotor relative to the stator based on a change in inductance caused by the rotation of the rotor fixed to the shaft, and is formed in a cylindrical shape. The stator having a plurality of pairs of magnetic poles, each of which is arranged concentrically with the rotation center of the shaft, and which protrudes from the inner peripheral surface toward the rotation center and is arranged to face each other, and the rotation center The rotor having at least a pair of convex poles projecting radially outward from a reference cylindrical surface having a constant distance from the stator, and each stator magnetic pole in each of the predetermined pairs of magnetic poles connected to a DC power source A pair of coils formed of wound coils, and the stator is opposed to the end face from the radially inner end face of the stator magnetic pole. The first length to the cylindrical surface is shorter than the second length between said stator magnetic poles that are adjacent in the circumferential direction.

（２）前記ステータ磁極には、前記内周面から前記回転中心に向かって延設されたティースと、前記ティースの径方向内側の端部において周方向両側へ延設された羽根とを有するとともに前記コイルが巻回される主磁極が含まれ、前記羽根は、前記ロータに対向する端面が前記基準円筒面に沿うように湾曲形成されていることが好ましい。
（３）前記ロータの前記凸極は、前記ロータの軸方向視で、各対の各々の凸極同士が前記回転中心に対して点対称位置であることが好ましい。 (2) The stator magnetic pole has teeth extending from the inner peripheral surface toward the rotation center, and blades extending to both sides in the circumferential direction at the radially inner end of the teeth. The main magnetic pole around which the coil is wound is included, and the blade is preferably curved so that the end surface facing the rotor is along the reference cylindrical surface.
(3) It is preferable that the convex poles of the rotor are in a point-symmetrical position with respect to the center of rotation, as viewed from the axial direction of the rotor.

（４）前記ステータ磁極には、前記コイルが巻回される主磁極と、前記コイルが巻回されない補助磁極とが含まれ、前記補助磁極は、各々の前記主磁極の周方向両側に位置し、前記第二長さは、周方向に隣接する前記主磁極と前記補助磁極との間隔であることが好ましい。なお、この場合、前記コイル対を構成する二つの前記コイルは、前記回転中心から各々の前記主磁極を見たときの巻回方向が互いに同一であることが好ましい。 (4) The stator magnetic pole includes a main magnetic pole around which the coil is wound and an auxiliary magnetic pole around which the coil is not wound. The auxiliary magnetic pole is located on both sides in the circumferential direction of the main magnetic pole. The second length is preferably a distance between the main magnetic pole and the auxiliary magnetic pole adjacent in the circumferential direction. In this case, it is preferable that the two coils constituting the coil pair have the same winding direction when the main magnetic poles are viewed from the rotation center.

（５）前記ロータは、永久磁石以外の磁性体で形成されていることが好ましい。
（６）また、ここで開示するモータは、上記（１）〜（５）のいずれか一つに記載の位置センサと、前記シャフトと一体回転し、永久磁石を有さないモータロータと、ハウジングに固定され、永久磁石を有さないモータステータと、を備えている。 (5) It is preferable that the rotor is formed of a magnetic material other than a permanent magnet.
(6) Further, a motor disclosed herein includes a position sensor according to any one of (1) to (5) above, a motor rotor that rotates integrally with the shaft and does not have a permanent magnet, and a housing. A motor stator that is fixed and does not have a permanent magnet.

開示の位置センサによれば、コイルが巻回された磁極から周方向に隣接する部位へ漏れる磁束の量を低減できるため、インダクタンスをロータの回転に依存して変化させことができる。つまり、ロータの回転位置に応じてインダクタンスが変化することになるため、ノイズに強い信号を取得することができ、ロータの回転位置を精度よく検出することができる。したがって、永久磁石を有しないロータを用いて、精度よくステータに対するロータ位置を検出することができる。
また、開示のモータによれば、永久磁石を用いない位置センサによって回転位置を検出することで、マグネットレスのメリットを活かすことができる。 According to the disclosed position sensor, the amount of magnetic flux leaking from the magnetic pole around which the coil is wound to the portion adjacent in the circumferential direction can be reduced, so that the inductance can be changed depending on the rotation of the rotor. In other words, since the inductance changes according to the rotational position of the rotor, a signal resistant to noise can be acquired, and the rotational position of the rotor can be detected with high accuracy. Therefore, it is possible to detect the rotor position with respect to the stator with high accuracy using a rotor having no permanent magnet.
In addition, according to the disclosed motor, it is possible to take advantage of magnetlessness by detecting the rotational position using a position sensor that does not use a permanent magnet.

第一実施形態に係る位置センサの磁気回路部を軸方向から見た模式図である。It is the schematic diagram which looked at the magnetic circuit part of the position sensor which concerns on 1st embodiment from the axial direction. 図１の磁気回路部の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of the magnetic circuit part of FIG. 図１に示す位置センサの電気回路部を例示する図である。It is a figure which illustrates the electric circuit part of the position sensor shown in FIG. 実施形態に係るモータを例示する模式的な分解斜視図である。It is a typical exploded perspective view which illustrates the motor concerning an embodiment. ロータの回転によって変化するインダクタンスと、スイッチングにより変化するシャント電圧と、処理部で行われる信号処理の内容とを併せて例示する図であり、機械角９０度の範囲を示す。It is a figure which illustrates together the inductance which changes with rotation of a rotor, the shunt voltage which changes with switching, and the contents of the signal processing performed by a processing part, and shows the range of 90 degrees of mechanical angles. 図１に示す磁気回路部に生じる磁束の流れを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the flow of the magnetic flux which arises in the magnetic circuit part shown in FIG. 図１に示す位置センサの変形例の磁気回路部を軸方向から見た模式図である。It is the schematic diagram which looked at the magnetic circuit part of the modification of the position sensor shown in FIG. 1 from the axial direction. 第二実施形態に係る位置センサの磁気回路部を軸方向から見た模式図である。It is the schematic diagram which looked at the magnetic circuit part of the position sensor which concerns on 2nd embodiment from the axial direction. 図８の磁気回路部の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of the magnetic circuit part of FIG. （ａ）は図９に示す磁気回路部に生じる磁束の流れを説明するための図であり、（ｂ）は比較例に係る磁気回路部に生じる磁束の流れを説明するための図である。(A) is a figure for demonstrating the flow of the magnetic flux which arises in the magnetic circuit part shown in FIG. 9, (b) is a figure for demonstrating the flow of the magnetic flux which arises in the magnetic circuit part which concerns on a comparative example.

図面を参照して、実施形態としての位置センサ及びモータについて説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。 A position sensor and a motor as embodiments will be described with reference to the drawings. The embodiment described below is merely an example, and there is no intention of excluding various modifications and technical applications that are not explicitly described in the following embodiment. Each configuration of the present embodiment can be implemented with various modifications without departing from the spirit thereof. Further, they can be selected as necessary, or can be appropriately combined.

〈１．第一実施形態〉
［１−１．構成］
図１は、第一実施形態に係る位置センサ１Ｆをシャフト５（回転軸）の軸方向から見た（軸方向視の）模式図である。本実施形態の位置センサ１Ｆは、永久磁石を有しないものであり、シャフト５に固定されたロータ２の回転によるインダクタンスＬの変化に基づいて、ステータ３Ｆに対するロータ２の回転位置（以下「ロータ位置」という）を検出する。 <1. First Embodiment>
[1-1. Constitution]
FIG. 1 is a schematic view (as viewed in the axial direction) of the position sensor 1F according to the first embodiment viewed from the axial direction of the shaft 5 (rotating shaft). The position sensor 1F of the present embodiment does not have a permanent magnet, and based on the change in inductance L due to the rotation of the rotor 2 fixed to the shaft 5, the rotational position of the rotor 2 relative to the stator 3F (hereinafter referred to as "rotor position"). ").

本実施形態では、ロータ２が一回転すると（機械角３６０度のあいだに）２パルスを出力する位置センサ１Ｆを例示する。すなわち、本実施形態の位置センサ１Ｆは、ロータ位置が、機械角３６０度を４等分した９０度ごとの範囲（例えば０〜９０度，９０〜１８０度，１８０〜２７０度，２７０〜３６０度の４つの範囲）のうち、第一及び第三の範囲（０〜９０度及び１８０〜２７０度）に属するのか、あるいは、第二及び第四の範囲（９０〜１８０度及び２７０〜３６０度）に属するのかを検出（特定）する。なお、ロータ２の一回転でのパルス数は２パルスに限られない。この変形例については後述する。 In this embodiment, the position sensor 1F that outputs two pulses when the rotor 2 makes one revolution (during a mechanical angle of 360 degrees) is exemplified. That is, in the position sensor 1F of the present embodiment, the rotor position has a range of 90 degrees obtained by equally dividing the mechanical angle of 360 degrees (for example, 0 to 90 degrees, 90 to 180 degrees, 180 to 270 degrees, 270 to 360 degrees). Of the first and third ranges (0 to 90 degrees and 180 to 270 degrees), or the second and fourth ranges (90 to 180 degrees and 270 to 360 degrees). It is detected (identified) whether it belongs to. Note that the number of pulses per rotation of the rotor 2 is not limited to two pulses. This modification will be described later.

位置センサ１Ｆは、例えば図４に示すようなモータ９に組み込まれる。モータ９は、永久磁石を有していないスイッチトリラクタンスモータ（以下「ＳＲモータ９」という）であり、図示しないハウジングに固定されるモータステータ９Ａと、シャフト５と一体回転するモータロータ９Ｂとを備えている。なお、図４では、位置センサ１Ｆのロータ２とステータ３Ｆとを分解して示すとともに、ＳＲモータ９のモータステータ９Ａ及びモータロータ９Ｂも分解して示す。モータステータ９Ａには四つのモータティース部９Ｃが設けられており、各モータティース部９Ｃにはインシュレータ９Ｄを介してモータコイル９Ｅが巻回されている。 The position sensor 1F is incorporated in a motor 9 as shown in FIG. 4, for example. The motor 9 is a switched reluctance motor (hereinafter referred to as “SR motor 9”) that does not have a permanent magnet, and includes a motor stator 9A fixed to a housing (not shown) and a motor rotor 9B that rotates integrally with the shaft 5. ing. In FIG. 4, the rotor 2 and the stator 3F of the position sensor 1F are disassembled and shown, and the motor stator 9A and the motor rotor 9B of the SR motor 9 are also disassembled and shown. The motor stator 9A is provided with four motor teeth portions 9C, and motor coils 9E are wound around the motor teeth portions 9C via insulators 9D.

位置センサ１Ｆは、ＳＲモータ９のシャフト５上に配置され、ステータ３Ｆがハウジングに固定されるとともにロータ２がシャフト５に固定される。位置センサ１Ｆは、図１に示す磁気回路部１Ｆｍと図３に示す電気回路部１ｅとから構成され、ロータ位置を検出することで、ＳＲモータ９の回転位置（モータ回転角度）を検出する。磁気回路部１Ｆｍは、ロータ２，ステータ３Ｆ及び二組のコイル対４Ａ，４Ｂを有し、電気回路部１ｅは、処理部６及び励磁回路１０を有する。なお、後述するように、コイル対４Ａ，４Ｂは励磁回路１０にも含まれる要素である。本実施形態のロータ２は、永久磁石以外の磁性体（例えばケイ素鉄やソフトフェライトのような強磁性かつ軟磁性の材料）で形成されている。磁性体は強磁性かつ軟磁性であるとよい。 The position sensor 1F is disposed on the shaft 5 of the SR motor 9, and the stator 3F is fixed to the housing and the rotor 2 is fixed to the shaft 5. The position sensor 1F includes a magnetic circuit unit 1Fm shown in FIG. 1 and an electric circuit unit 1e shown in FIG. 3, and detects the rotational position (motor rotation angle) of the SR motor 9 by detecting the rotor position. The magnetic circuit unit 1Fm includes a rotor 2, a stator 3F, and two sets of coil pairs 4A and 4B, and the electric circuit unit 1e includes a processing unit 6 and an excitation circuit 10. As will be described later, the coil pairs 4 A and 4 B are elements included in the excitation circuit 10. The rotor 2 of the present embodiment is formed of a magnetic material other than a permanent magnet (for example, a ferromagnetic and soft magnetic material such as silicon iron or soft ferrite). The magnetic material is preferably ferromagnetic and soft magnetic.

図１に示すように、ロータ２は、シャフト５の回転中心Ｃからの距離が一定の円筒部２０と、円筒部２０の基準円筒面２０ａから径方向外側へ突設された一対の凸極２１とを有する。一対の凸極２１は同一形状をなし、周方向に互いに１８０度ずれて設けられる。すなわち、各々の凸極２１同士は、軸方向視で、回転中心Ｃに関して点対称位置である。本実施形態の凸極２１は、軸方向視で基準円筒面２０ａに沿う円弧状であり、凸極２１の周方向における両端には角部が設けられる。なお、凸極２１の形状は図１に示すものに限られない。本実施形態のＳＲモータ９は、図４に示すように、ロータ２とモータロータ９Ｂとが同一のシャフト５に固定されており、ロータ２の凸極２１とモータロータ９Ｂの凸極９１とが位相差を保って回転するように配置されている。すなわち、本実施形態のＳＲモータ９は一対の凸極９１を有する二相ＳＲモータである。 As shown in FIG. 1, the rotor 2 includes a cylindrical portion 20 having a constant distance from the rotation center C of the shaft 5, and a pair of convex poles 21 projecting radially outward from the reference cylindrical surface 20 a of the cylindrical portion 20. And have. The pair of convex poles 21 have the same shape and are provided 180 degrees apart from each other in the circumferential direction. That is, the convex poles 21 are point-symmetrical with respect to the rotation center C as viewed in the axial direction. The convex pole 21 of the present embodiment has an arc shape along the reference cylindrical surface 20a when viewed in the axial direction, and corners are provided at both ends of the convex pole 21 in the circumferential direction. The shape of the convex pole 21 is not limited to that shown in FIG. In the SR motor 9 of the present embodiment, as shown in FIG. 4, the rotor 2 and the motor rotor 9B are fixed to the same shaft 5, and the phase difference between the convex pole 21 of the rotor 2 and the convex pole 91 of the motor rotor 9B. It is arranged to rotate while maintaining. That is, the SR motor 9 of the present embodiment is a two-phase SR motor having a pair of convex poles 91.

図１に示すように、ステータ３Ｆは環状（筒状）に形成されており、シャフト５の回転中心Ｃと同心に配置される。本実施形態のステータ３Ｆは、軸方向視で円環状の筒部３０と、筒部３０の内周面３０ａから回転中心Ｃに向かって（すなわち径方向内側へ）突設されて互いに対向配置された一対の磁極３１（主磁極，ステータ磁極）からなる磁極対３２を複数組有する。本実施形態では、周方向に互いに９０度ずれて配置された二組の磁極対３２を有するステータ３Ｆを例示する。以下、二組の磁極対３２のうちの一方を第一磁極対３２Ａと呼び、他方を第二磁極対３２Ｂと呼ぶ。なお、四つの磁極３１は、全て同一形状に形成されている。 As shown in FIG. 1, the stator 3 F is formed in an annular shape (cylindrical shape) and is arranged concentrically with the rotation center C of the shaft 5. The stator 3 F of the present embodiment protrudes toward the rotation center C (that is, radially inward) from the annular tube portion 30 and the inner peripheral surface 30 a of the tube portion 30 when viewed in the axial direction, and is disposed opposite to each other. A plurality of magnetic pole pairs 32 including a pair of magnetic poles 31 (main magnetic pole and stator magnetic pole) are provided. In the present embodiment, a stator 3F having two pairs of magnetic pole pairs 32 arranged 90 degrees apart from each other in the circumferential direction is illustrated. Hereinafter, one of the two pairs of magnetic poles 32 is referred to as a first magnetic pole pair 32A, and the other is referred to as a second magnetic pole pair 32B. The four magnetic poles 31 are all formed in the same shape.

本実施形態では、二組の磁極対３２Ａ，３２Ｂが位相を９０度ずらして配置される。つまり、ステータ３Ｆには、同一形状の四つの磁極３１が周方向に互いに９０度ずれて（すなわち等間隔に）配置される。各磁極３１は、ステータ３Ｆの内周面３０ａから回転中心Ｃに向かって延設されたティース３１ａと、ティース３１ａの径方向内側の端部において周方向両側へ延設された羽根３１ｂとを有し、軸方向視で略Ｔ字状をなす。羽根３１ｂは、ティース３１ａの径方向内側の端部から羽根状に広がった壁部であり、ロータ２に対向する端面がロータ２の基準円筒面２０ａに沿うように湾曲形成されている。ティース表面とコイル対４Ａ，４Ｂとはインシュレータ（図示略）により電気的に絶縁される。 In the present embodiment, two pairs of magnetic pole pairs 32A and 32B are arranged with a phase shifted by 90 degrees. That is, the four magnetic poles 31 having the same shape are arranged on the stator 3F so as to be shifted by 90 degrees in the circumferential direction (that is, at equal intervals). Each magnetic pole 31 has a tooth 31a extending from the inner peripheral surface 30a of the stator 3F toward the rotation center C, and a blade 31b extending to both sides in the circumferential direction at the radially inner end of the tooth 31a. In addition, it is substantially T-shaped when viewed in the axial direction. The blade 31b is a wall portion that spreads in a blade shape from the radially inner end of the teeth 31a, and is curved so that the end surface facing the rotor 2 is along the reference cylindrical surface 20a of the rotor 2. The teeth surface and the coil pairs 4A and 4B are electrically insulated by an insulator (not shown).

図２に示すように、本実施形態のステータ３Ｆは、以下の関係〔１〕及び〔２〕をともに満たす形状に形成されている。
〔１〕第一長さＤ１＜第二長さＤ２
〔２〕ティース幅Ｗ１＜羽根幅Ｗ２ As shown in FIG. 2, the stator 3F of the present embodiment is formed in a shape that satisfies both the following relationships [1] and [2].
[1] First length D1 <second length D2
[2] Teeth width W1 <feather width W2

第一長さＤ１は、磁極３１の径方向内側の端面３１ｃから、この端面３１ｃと対向する基準円筒面２０ａまでの距離（径方向長さ）である。また、第二長さＤ２は、磁極３１の周方向外側の縁部３１ｄから、この縁部３１ｄと周方向に隣接する部位（本実施形態では、隣接する磁極３１の縁部３１ｄ）までの距離である。本実施形態のステータ３Ｆは、四つの磁極３１が周方向に等間隔に配置されていることから、周方向に隣接する磁極３１間（縁部３１ｄ間）の周方向長さが第二長さＤ２となる。 The first length D1 is the distance (radial length) from the radially inner end surface 31c of the magnetic pole 31 to the reference cylindrical surface 20a facing the end surface 31c. The second length D2 is a distance from the edge 31d on the outer side in the circumferential direction of the magnetic pole 31 to a portion adjacent to the edge 31d in the circumferential direction (the edge 31d of the adjacent magnetic pole 31 in this embodiment). It is. In the stator 3F of this embodiment, since the four magnetic poles 31 are arranged at equal intervals in the circumferential direction, the circumferential length between the magnetic poles 31 adjacent to each other in the circumferential direction (between the edge portions 31d) is the second length. D2.

また、ティース幅Ｗ１はティース３１ａの突設方向に直交する方向の長さ（幅）であり、羽根幅Ｗ２は羽根３１ｂにおけるティース幅Ｗ１と平行な方向の長さ（幅）である。なお、本実施形態では、ステータ３Ｆ及びロータ２との関係が、第一長さＤ１が円筒部２０の径方向長さＤ３と略同等か径方向長さＤ３よりもやや短くなるように設定されている。径方向長さＤ３は、ロータ２に必要な強度を確保できる値に設定される。なお、第一長さＤ１と径方向長さＤ３との関係はこれに限られない。 The teeth width W1 is a length (width) in a direction orthogonal to the protruding direction of the teeth 31a, and the blade width W2 is a length (width) in a direction parallel to the teeth width W1 in the blade 31b. In the present embodiment, the relationship between the stator 3F and the rotor 2 is set such that the first length D1 is substantially equal to the radial length D3 of the cylindrical portion 20 or slightly shorter than the radial length D3. ing. The radial length D3 is set to a value that can ensure the strength required for the rotor 2. In addition, the relationship between 1st length D1 and radial direction length D3 is not restricted to this.

二組のコイル対４Ａ，４Ｂは、電流が印加される入力コイルであり、各磁極対３２Ａ，３２Ｂのそれぞれの対向する磁極３１に互いに反対方向に巻回されたコイルからなる。具体的には、第一のコイル対４Ａ（以下「第一コイル対４Ａ」ともいう）は、第一磁極対３２Ａの一方の磁極３１に対して巻回されたコイル４１ａと、他方の磁極３１に対して巻回されたコイル４２ａとから構成される。同様に、第二のコイル対４Ｂ（以下「第二コイル対４Ｂ」ともいう）は、第二磁極対３２Ｂの一方の磁極３１に対して巻回されたコイル４１ｂと、他方の磁極３１に対して巻回されたコイル４２ｂとから構成される。コイル４１ａ，４２ａは、通電時に互いに反対磁極となるように巻回される。図１のように直列接続で連続して巻回される場合、コイル４１ａ，４２ａは回転中心Ｃから各磁極３１を見たときの巻回方向が互いに反対であり、コイル４１ｂ，４２ｂも同様に巻回方向が互いに反対である。なお、隣り合うコイル４１ａ及び４１ｂの巻回方向は同一でもあってもよいし、反対であってもよい。また、これら全てのコイル４１ａ，４２ａ，４１ｂ，４２の巻数は同一である。 The two sets of coil pairs 4A and 4B are input coils to which a current is applied, and are composed of coils wound around opposite magnetic poles 31 of the magnetic pole pairs 32A and 32B in opposite directions. Specifically, the first coil pair 4A (hereinafter also referred to as “first coil pair 4A”) includes a coil 41a wound around one magnetic pole 31 of the first magnetic pole pair 32A and the other magnetic pole 31. The coil 42a is wound around the coil 42a. Similarly, the second coil pair 4 B (hereinafter also referred to as “second coil pair 4 B”) includes a coil 41 b wound around one magnetic pole 31 of the second magnetic pole pair 32 B and the other magnetic pole 31. And the coil 42b wound around. The coils 41a and 42a are wound so as to have opposite magnetic poles when energized. When the coils 41a and 42a are wound continuously in series as shown in FIG. 1, the winding directions when the respective magnetic poles 31 are viewed from the rotation center C are opposite to each other, and the coils 41b and 42b are similarly arranged. The winding directions are opposite to each other. Note that the winding directions of the adjacent coils 41a and 41b may be the same or opposite. Further, all the coils 41a, 42a, 41b, 42 have the same number of turns.

本実施形態では、ロータ２の回転により変化するインダクタンスＬを、図３に示す電気回路部１ｅにより検出する。図３に示すように、本実施形態の電気回路部１ｅの励磁回路１０には、直流電源１１と、スイッチ１２と、上記した二組のコイル対４Ａ，４Ｂと、二つの抵抗１３Ａ，１３Ｂと、ダイオード１４と、二つの出力端子１５Ａ，１５Ｂとが設けられる。スイッチ１２は各コイル対４Ａ，４Ｂへの電流のオンオフを切り替えるものであり、直流電源１１に対して直列に接続される。二組のコイル対４Ａ，４Ｂは互いに並列接続されるとともに、いずれも直流電源１１に対して直列に接続される。また、二つの抵抗１３Ａ，１３Ｂのそれぞれは、各コイル対４Ａ，４Ｂに対して直列に接続される。ダイオード１４は直流電源１１に対して直列に接続される。また、二つの出力端子１５Ａ，１５Ｂは、各コイル対４Ａ，４Ｂと各抵抗１３Ａ，１３Ｂとの間にそれぞれ設けられる。以下、二つの出力端子１５Ａ，１５Ｂを区別する場合には、第一コイル対４Ａ側の一方を第一出力端子１５Ａと呼び、第二コイル対４Ｂ側の他方を第二出力端子１５Ｂと呼ぶ。 In the present embodiment, the inductance L that changes due to the rotation of the rotor 2 is detected by the electric circuit unit 1e shown in FIG. As shown in FIG. 3, the excitation circuit 10 of the electric circuit unit 1e of the present embodiment includes a DC power supply 11, a switch 12, the two pairs of coils 4A and 4B, and two resistors 13A and 13B. The diode 14 and the two output terminals 15A and 15B are provided. The switch 12 switches on / off of current to each of the coil pairs 4 A and 4 B, and is connected in series to the DC power supply 11. The two pairs of coils 4A and 4B are connected in parallel to each other, and both are connected in series to the DC power source 11. Each of the two resistors 13A and 13B is connected in series to each coil pair 4A and 4B. The diode 14 is connected in series with the DC power supply 11. The two output terminals 15A and 15B are provided between the coil pairs 4A and 4B and the resistors 13A and 13B, respectively. Hereinafter, when the two output terminals 15A and 15B are distinguished, one of the first coil pair 4A side is referred to as a first output terminal 15A, and the other of the second coil pair 4B side is referred to as a second output terminal 15B.

より具体的には、第一コイル対４Ａの一端４Ａ₁はスイッチ１２を介して直流電源１１のプラス端子に接続され、第一コイル対４Ａの他端４Ａ₂は抵抗１３Ａを介して直流電源１１のマイナス端子に接続される。また、第二コイル対４Ｂの一端４Ｂ₁はスイッチ１２を介して直流電源１１のプラス端子に接続され、第二コイル対４Ｂの他端４Ｂ₂は抵抗１３Ｂを介して直流電源１１のマイナス端子に接続される。スイッチ１２がオンになると、両方のコイル対４Ａ，４Ｂに電流が流れ、出力端子１５Ａ，１５Ｂのそれぞれから抵抗１３Ａ，１３Ｂにかかる電圧値Ｖ_A，Ｖ_Bを検出可能となる。以下、二つの電圧値Ｖ_A，Ｖ_Bを区別する場合には、第一出力端子１５Ａ側を第一電圧値Ｖ_Aともいい、第二出力端子１５Ｂ側を第二電圧値Ｖ_Bともいう。 More specifically, the first coil pair 4A end 4A ₁ of is connected to the positive terminal of the DC power source 11 through the switch 12, the DC power supply 11 and the other end 4A ₂ via the resistor 13A of the first coil pair 4A Connected to the negative terminal. One end 4B ₁ of the second coil pair 4B is connected to the plus terminal of the DC power source 11 via the switch 12, and the other end 4B ₂ of the second coil pair 4B is connected to the minus terminal of the DC power source 11 via the resistor 13B. Connected. When the switch 12 is turned on, current flows through both the coil pairs 4A and 4B, and the voltage values V _A and V _B applied to the resistors 13A and 13B from the output terminals 15A and 15B can be detected. Hereinafter, when the two voltage values V _A and V _B are distinguished, the first output terminal 15A side is also referred to as a first voltage value V _A, and the second output terminal 15B side is also referred to as a second voltage value V _B.

処理部６は、ロータ２の回転時にスイッチ１２を高周波でスイッチングし、二組のコイル対４Ａ，４ＢのインダクタンスＬの大小関係に基づいて、ステータ３Ｆに対するロータ位置を検出する処理を行う。処理部６は、例えば信号処理回路で構成される。スイッチングの周波数は少なくともロータ２の回転数よりも十分に高く、例えば５０ｋＨｚとされる。本実施形態の処理部６は、各コイル対４Ａ，４ＢのインダクタンスＬの代わりに、各抵抗１３Ａ，１３Ｂにかかる電圧値Ｖ_A，Ｖ_Bを各出力端子１５Ａ，１５Ｂから取得し、各電圧値Ｖ_A，Ｖ_Bを処理して出力信号（パルス信号）に変換する。 The processing unit 6 switches the switch 12 at a high frequency when the rotor 2 rotates, and performs processing for detecting the rotor position with respect to the stator 3F based on the magnitude relationship between the inductances L of the two pairs of coils 4A and 4B. The processing unit 6 is constituted by a signal processing circuit, for example. The switching frequency is sufficiently higher than at least the rotational speed of the rotor 2, for example, 50 kHz. The processing unit 6 according to the present embodiment obtains voltage values V _A and V _B applied to the resistors 13A and 13B from the output terminals 15A and 15B instead of the inductance L of the coil pairs 4A and 4B. V _A and V _B are processed and converted into an output signal (pulse signal).

図５は、ロータ２の回転によって変化するインダクタンスＬと、スイッチングにより変化する電圧値Ｖ_A，Ｖ_B（シャント電圧）と、処理部６で行われる信号処理の内容とを併せて例示する図であり、機械角９０度の範囲を示す。図５の横軸はロータ２の機械角である。図５には、機械角９０度の範囲で変化するインダクタンスＬと、スイッチ１２に入力されるクロック（オンオフ信号）と、電圧値Ｖ_A，Ｖ_B（シャント電圧）と、二つの電圧値Ｖ_A，Ｖ_Bの大小関係の比較結果と、サンプリングタイミングと、出力信号とを示す。インダクタンスＬ及び電圧値Ｖ_A，Ｖ_Bの変化を示す波形（電圧波形）は、実線が第一コイル対４Ａのものに対応し、破線が第二コイル対４Ｂのものに対応する。なお、図５では、一点鎖線で示すように電圧波形の一部を拡大して例示する。 FIG. 5 is a diagram illustrating an inductance L that changes as the rotor 2 rotates, voltage values V _A and V _B (shunt voltages) that change due to switching, and the contents of signal processing performed by the processing unit 6. Yes, showing a range of 90 degrees mechanical angle. The horizontal axis in FIG. 5 is the mechanical angle of the rotor 2. FIG. 5 shows an inductance L that changes within a mechanical angle of 90 degrees, a clock (on / off signal) input to the switch 12, voltage values V _A and V _B (shunt voltages), and two voltage values V _A. shows the comparison result of the magnitude of V _B, and the sampling timing, and an output signal. In the waveforms (voltage waveforms) indicating changes in the inductance L and the voltage values V _A and V _B , the solid line corresponds to that of the first coil pair 4A, and the broken line corresponds to that of the second coil pair 4B. In FIG. 5, a part of the voltage waveform is enlarged and illustrated as shown by a one-dot chain line.

ロータ２が回転すると、各磁極対３２Ａ，３２Ｂとロータ２の外周面との距離が変化する。例えば、ロータ位置が図１に示す状態である場合、第一磁極対３２Ａとロータ２の外周面との距離は、凸極２１の突出量ｈ（図２参照）の分だけ、第二磁極対３２Ｂとロータ２の外周面との距離よりも短くなる。このため、第一コイル対４Ａの磁気抵抗が第二コイル対４Ｂの磁気抵抗よりも小さくなり、図６に示すように、励磁により生じる第一コイル対４Ａの磁束Φ_A（図中実線矢印）の量が、励磁により生じる第二コイル対４Ｂの磁束Φ_B（図中破線矢印）の量よりも多くなる。すなわち、図１に示すロータ位置の場合、第一コイル対４Ａの方が第二コイル対４ＢよりもインダクタンスＬが大きくなる。この状態でスイッチ１２がオンになると、インダクタンスＬの大きな第一コイル対４Ａの方が第二コイル対４Ｂよりも電流の立ち上がりが遅くなる。 When the rotor 2 rotates, the distance between each magnetic pole pair 32A, 32B and the outer peripheral surface of the rotor 2 changes. For example, when the rotor position is in the state shown in FIG. 1, the distance between the first magnetic pole pair 32 A and the outer peripheral surface of the rotor 2 is the second magnetic pole pair by the amount of protrusion h (see FIG. 2) of the convex pole 21. It becomes shorter than the distance between 32B and the outer peripheral surface of the rotor 2. For this reason, the magnetic resistance of the first coil pair 4A becomes smaller than the magnetic resistance of the second coil pair 4B, and as shown in FIG. 6, the magnetic flux Φ _A of the first coil pair 4A generated by excitation (solid arrow in the figure). Is larger than the amount of magnetic flux Φ _B (broken arrow in the figure) of the second coil pair 4B generated by excitation. That is, in the case of the rotor position shown in FIG. 1, the inductance L of the first coil pair 4A is larger than that of the second coil pair 4B. When the switch 12 is turned on in this state, the first coil pair 4A having a larger inductance L is slower in rising current than the second coil pair 4B.

また、ロータ２が図１の状態から４５度を越えて回転すると、凸極２１は第一磁極対３２Ａから離れて第二磁極対３２Ｂに接近することから、励磁による発生磁束量は、第一コイル対４Ａの方が第二コイル対４Ｂよりも少なくなり、第一コイル対４Ａの方が第二コイル対４ＢよりもインダクタンスＬが小さくなる。そのため、この状態でスイッチ１２がオンになると、インダクタンスＬの小さな第一コイル対４Ａの方が第二コイル対４Ｂよりも電流の立ち上がりが早くなる。 Further, when the rotor 2 rotates more than 45 degrees from the state of FIG. 1, the convex pole 21 moves away from the first magnetic pole pair 32A and approaches the second magnetic pole pair 32B. The coil pair 4A is smaller than the second coil pair 4B, and the first coil pair 4A has a smaller inductance L than the second coil pair 4B. Therefore, when the switch 12 is turned on in this state, the current rise of the first coil pair 4A having a smaller inductance L is faster than that of the second coil pair 4B.

つまり、二組のコイル対４Ａ，４Ｂのうち、電流値が小さい一方が巻回された磁極対３２Ａ，３２Ｂにロータ２の外周面がより近接していることになる。そのため、スイッチ１２のオンオフを高速で繰り返し、スイッチ１２がオンのときの任意のタイミングにおける、二組のコイル対４Ａ，４Ｂの電流値の大小関係を比較することで、ロータ２の凸極２１の位置（すなわちロータ位置）を判断可能となる。本実施形態の励磁回路１０は、図５中に実線及び破線で示すように、電流値の代わりに抵抗１３Ａ，１３Ｂにかかる電圧値Ｖ_A，Ｖ_Bを出力端子１５Ａ，１５Ｂのそれぞれから出力するため、処理部６は電圧値Ｖ_A，Ｖ_Bの大小関係を比較する。 That is, the outer peripheral surface of the rotor 2 is closer to the magnetic pole pair 32A, 32B wound with one of the two coil pairs 4A, 4B having a smaller current value. Therefore, the switch 12 is repeatedly turned on and off at high speed, and the magnitude relationship between the current values of the two pairs of coils 4A and 4B at an arbitrary timing when the switch 12 is turned on is compared, so that the convex pole 21 of the rotor 2 is The position (that is, the rotor position) can be determined. The excitation circuit 10 of the present embodiment outputs voltage values V _A and V _B applied to the resistors 13A and 13B from the output terminals 15A and 15B, respectively, instead of current values, as indicated by solid lines and broken lines in FIG. Therefore, the processing unit 6 compares the magnitude relationship between the voltage values V _A and V _B.

また、インダクタンスＬは、図５中に実線及び破線で示すように、一方が大きいと他方が小さく、かつ、一方が減少し始めると他方が増加し始め、ある角度で大小関係が逆転する特性を持っている。二つのインダクタンスＬの大小関係が逆転する（インダクタンスＬが交わる）位置は、図１のロータ位置から４５度だけ回転した位置、すなわち、周方向に隣接する二つの磁極３１の中央に凸極２１が位置する機械角である。処理部６は、このインダクタンスＬの変化（特性）を直接的に検出する代わりに、上述した処理を行うことで電圧波形を出力信号に変換し、ロータ位置を検出（特定）する。 Further, as shown by a solid line and a broken line in FIG. 5, the inductance L has a characteristic that when one is large, the other is small, when one starts to decrease, the other begins to increase, and the magnitude relationship is reversed at a certain angle. have. The position where the magnitude relationship between the two inductances L is reversed (the inductance L intersects) is a position rotated by 45 degrees from the rotor position in FIG. 1, that is, the convex pole 21 is at the center of the two magnetic poles 31 adjacent in the circumferential direction. The mechanical angle that is located. Instead of directly detecting the change (characteristic) of the inductance L, the processing unit 6 performs the above-described processing to convert the voltage waveform into an output signal and detect (specify) the rotor position.

処理部６は、図５に示すように、所定の周期（例えば１００ｋＨｚ）でオンオフを繰り返すクロック信号をスイッチ１２に入力する。すなわち、クロックがオンのときにスイッチ１２がオンになるため、コイル対４Ａ，４Ｂに電流が流れ、各出力端子１５Ａ，１５Ｂから電圧が出力される。このときの電圧（電流）の立ち上がりは、コイル対４Ａ，４Ｂの各インダクタンスＬに応じて決まる。例えば、第一コイル対４ＡのインダクタンスＬが大きい場合、図中に拡大して示すように、クロック（スイッチ１２）がオンであるときの電圧の立ち上がりは、第二電圧値Ｖ_Bの方が第一電圧値Ｖ_Aよりも早い（すなわち、第二電圧値Ｖ_Bの方が大きな傾きとなる）。 As illustrated in FIG. 5, the processing unit 6 inputs a clock signal that repeatedly turns on and off at a predetermined cycle (for example, 100 kHz) to the switch 12. That is, since the switch 12 is turned on when the clock is on, a current flows through the coil pairs 4A and 4B, and voltages are output from the output terminals 15A and 15B. The rise of the voltage (current) at this time is determined according to the inductances L of the coil pairs 4A and 4B. For example, when the inductance L of the first coil pair 4A is large, the rising of the voltage when the clock (switch 12) is on is higher for the second voltage value V _B as shown in the enlarged view in the figure. It is earlier than the one voltage value V _A (that is, the second voltage value V _B has a larger slope).

処理部６は、二つの電圧値Ｖ_A，Ｖ_Bをコンパレータ（図示略）に入力することで、図中の比較波形（比較のオンオフ信号）を取得する。本実施形態のコンパレータは、「第一電圧値Ｖ_A≧第二電圧値Ｖ_B」であるときにオン信号を出力し、「第一電圧値Ｖ_A＜第二電圧値Ｖ_B」であるときにオフ信号を出力する。なお、「第一電圧値Ｖ_A≧第二電圧値Ｖ_B」であるときにオフ信号を出力し、「第一電圧値Ｖ_A＜第二電圧値Ｖ_B」であるときにオン信号を出力するようにしてもよい。サンプリングタイミングは、比較のオンオフ信号を抽出するタイミングを決める信号であり、クロックに同期している。サンプリングタイミングは、例えばクロックがオフからオンまたはオンからオフに切り替わった瞬間と同時であってもよいし、切り替えの瞬間から数μ秒後といった任意のタイミングであってもよい。 The processing unit 6 inputs the two voltage values V _A and V _B to a comparator (not shown), thereby acquiring a comparison waveform (comparison on / off signal) in the figure. The comparator of the present embodiment outputs an ON signal when “first voltage value V _A ≧ second voltage value V _B ” and when “first voltage value V _A <second voltage value V _B ”. Outputs an off signal. An OFF signal is output when “first voltage value V _A ≧ second voltage value V _B ”, and an ON signal is output when “first voltage value V _A <second voltage value V _B ”. You may make it do. The sampling timing is a signal that determines the timing for extracting the comparison on / off signal, and is synchronized with the clock. The sampling timing may be the same as, for example, the moment when the clock is switched from off to on or from on to off, or may be any timing such as several microseconds after the switching moment.

処理部６は、クロックに同期したサンプリングタイミングで比較のオンオフ信号を抽出し、比較のオン信号及びオフ信号と同じオンオフ状態の出力信号を出力する。すなわち、処理部６は、比較がオン信号である場合には出力信号をオンとし、比較がオフ信号である場合には出力信号をオフとする。図５に示す例では、二つの電圧波形が略重なる機械角θ₁のときに、出力信号がオフからオンへと切り替わっている。この切り替えタイミング（すなわち機械角θ₁）は、インダクタンスＬの大小関係が逆転する角度であり、本実施形態では図１に示すロータ位置から４５度回転した位置となる。なお、図５には機械角９０度の範囲のみを図示しているが、９０〜１８０度，１８０〜２７０度，２７０〜３６０度の各範囲においても、図５と同様の出力信号が出力される。このように、インダクタンスＬを直接的に検出できなくても、電圧波形からインダクタンスＬの大小関係を求めることができ、ロータ位置の検出（特定）が可能である。 The processing unit 6 extracts a comparison on / off signal at a sampling timing synchronized with a clock, and outputs an output signal in the same on / off state as the comparison on signal and off signal. That is, the processing unit 6 turns on the output signal when the comparison is an on signal, and turns off the output signal when the comparison is an off signal. In the example shown in FIG. 5, the output signal is switched from off to on when the mechanical angle θ _{1 at} which the two voltage waveforms substantially overlap. This switching timing (that is, the mechanical angle θ ₁ ) is an angle at which the magnitude relationship of the inductance L is reversed, and in this embodiment, is a position rotated 45 degrees from the rotor position shown in FIG. 5 shows only the range of the mechanical angle of 90 degrees, the same output signal as in FIG. 5 is output in the respective ranges of 90 to 180 degrees, 180 to 270 degrees, and 270 to 360 degrees. The Thus, even if the inductance L cannot be detected directly, the magnitude relationship of the inductance L can be obtained from the voltage waveform, and the rotor position can be detected (specified).

なお、位置センサ１のロータ２とＳＲモータ９のモータロータ９Ｂとはいずれもシャフト５に回転不能に固定されている。このため、処理部６から出力される出力信号（オン又はオフ）に基づきロータ位置が検出（特定）され、さらにこの出力信号（あるいはロータ位置情報）に基づいてモータロータ９Ｂを回転させるための電流制御が実施可能である。 The rotor 2 of the position sensor 1 and the motor rotor 9B of the SR motor 9 are both fixed to the shaft 5 so as not to rotate. For this reason, the rotor position is detected (identified) based on the output signal (ON or OFF) output from the processing unit 6, and the current control for rotating the motor rotor 9B based on this output signal (or rotor position information). Can be implemented.

［１−２．作用，効果］
上述した位置センサ１Ｆでは、図６に示すように、ロータ２を挟んで対向する磁極対３２Ａ，３２Ｂのそれぞれにおいて、一方の磁極３１から他方の磁極３１へと磁束Φ_A，Φ_Bが流れる。ロータ２には凸極２１が設けられているため、回転位置に応じて各磁極対３２Ａ，３２Ｂとロータ２の外周面との距離が変化し、この距離に応じて磁気抵抗が変化することから、磁束Φ_A，Φ_Bの量が変化し、インダクタンスＬが変化する。 [1-2. Action, effect]
In the position sensor 1F described above, as shown in FIG. 6, magnetic fluxes Φ _A and Φ _B flow from one magnetic pole 31 to the other magnetic pole 31 in each of the magnetic pole pairs 32A and 32B facing each other with the rotor 2 interposed therebetween. Since the rotor 2 is provided with the convex pole 21, the distance between each magnetic pole pair 32 A, 32 B and the outer peripheral surface of the rotor 2 changes according to the rotational position, and the magnetic resistance changes according to this distance. The amount of the magnetic fluxes Φ _A and Φ _B changes, and the inductance L changes.

上述した位置センサ１Ｆは、インダクタンスＬの変化（インダクタンスＬの変化に応じて変化する電流の立ち上がり速度や電圧波形）に基づいてロータ位置を検出するため、凸極２１が近接したときにより多くの磁束が流れることが好ましい。このためには、羽根幅Ｗ２は構造上成立する限り長くする（例えば、隣接する羽根３１ｂ同士が接触しない程度に長くする）ことが考えられる。しかしながら、隣接する羽根３１ｂ同士の隙間が小さすぎると、例えば磁極対３２Ａの磁束Φ_Aが、磁極対３２Ｂの磁極３１に漏れてしまい、インダクタンスＬ（磁束）の変化がロータ２の回転に依存しない（ロータ２の回転にかかわらずインダクタンスＬが変化する、あるいは、ロータ２が回転してもインダクタンスＬが変化しない）ことになる。 Since the position sensor 1F described above detects the rotor position based on the change in the inductance L (the rising speed of the current and the voltage waveform that changes in accordance with the change in the inductance L), more magnetic flux is generated when the convex pole 21 approaches. Is preferred to flow. For this purpose, it is conceivable that the blade width W2 is increased as long as it is structurally established (for example, it is increased to the extent that adjacent blades 31b do not contact each other). However, if the gap between adjacent blades 31b is too small, for example, the magnetic flux Φ _A of the magnetic pole pair 32A leaks to the magnetic pole 31 of the magnetic pole pair 32B, and the change in inductance L (magnetic flux) does not depend on the rotation of the rotor 2. (The inductance L changes regardless of the rotation of the rotor 2, or the inductance L does not change even when the rotor 2 rotates).

（１）これらの課題に対し、上述した位置センサ１Ｆは、磁極３１の径方向内側の端面３１ｃからこの端面３１ｃと対向する基準円筒面２０ａまでの第一長さＤ１が、磁極３１の周方向外側の縁部３１ｄからこの縁部３１ｄと周方向に隣接する部位（本実施形態では隣接する磁極３１の縁部３１ｄ）までの第二長さＤ２よりも短いステータ３Ｆを有する。これにより、磁極３１から周方向に隣接する部位へ漏れる磁束の量を低減できるため、インダクタンスＬをロータ２の回転に依存して変化させることができる。つまり、ロータ位置に応じてインダクタンスＬが変化することになるため、ノイズに強い信号を取得することができ、ロータ位置を精度よく検出することができる。したがって、永久磁石を有しないロータ２を用いて、精度よくロータ位置を検出することができる。 (1) In response to these problems, in the position sensor 1F described above, the first length D1 from the radially inner end surface 31c of the magnetic pole 31 to the reference cylindrical surface 20a facing the end surface 31c is the circumferential direction of the magnetic pole 31. The stator 3F is shorter than the second length D2 from the outer edge portion 31d to a portion adjacent to the edge portion 31d in the circumferential direction (the edge portion 31d of the adjacent magnetic pole 31 in this embodiment). Thereby, since the amount of magnetic flux leaking from the magnetic pole 31 to the part adjacent in the circumferential direction can be reduced, the inductance L can be changed depending on the rotation of the rotor 2. That is, since the inductance L changes according to the rotor position, a signal resistant to noise can be acquired, and the rotor position can be detected with high accuracy. Therefore, the rotor position can be accurately detected using the rotor 2 that does not have a permanent magnet.

また、上述した位置センサ１Ｆによれば、相対比較によってロータ位置を検出できるため、例えば直流電源１１の電圧が変動した場合であっても、検出精度を保つことができる。さらに、上述した位置センサ１Ｆによれば、磁気回路部１Ｆｍ及び電気回路部１ｅの構成をいずれもシンプルにすることができる。 Further, according to the above-described position sensor 1F, the rotor position can be detected by relative comparison. Therefore, for example, even when the voltage of the DC power supply 11 fluctuates, the detection accuracy can be maintained. Furthermore, according to the position sensor 1F described above, the configurations of the magnetic circuit unit 1Fm and the electric circuit unit 1e can be simplified.

（２）上述した位置センサ１では、羽根３１ｂにおけるロータ２に対向する端面３１ｃが、ロータ２の基準円筒面２０ａに沿うように湾曲形成されているため、インダクタンスＬをロータ２の回転に依存してより変化させることができ、信号強度を強めることができる。
（３）また、ロータ２は、各対の各々の凸極２１同士が回転中心Ｃに関して点対称位置であることから、角度検出精度を高めることができる。すなわち、対称性が崩れるとインダクタンス変化が変わり、大小関係の切り替わり位置がずれてしまうが、上述したロータ２であれば、インダクタンスＬの大小関係の切り替わり位置がずれることがないため、高い角度検出精度を得ることができる。なお、本実施形態のステータ３Ｆは、羽根幅Ｗ２がティース幅Ｗ１よりも大きいことから、磁極３１に巻回されたコイル４１ａ等の抜けを防止することができる。 (2) In the position sensor 1 described above, the end surface 31c of the blade 31b facing the rotor 2 is curved so as to follow the reference cylindrical surface 20a of the rotor 2, so that the inductance L depends on the rotation of the rotor 2. The signal strength can be increased.
(3) Further, the rotor 2 can improve the angle detection accuracy because the convex poles 21 of each pair are point-symmetrical with respect to the rotation center C. That is, when the symmetry is lost, the inductance change is changed and the switching position of the magnitude relationship is shifted. However, in the case of the rotor 2 described above, the switching position of the magnitude relationship of the inductance L is not shifted, so that high angle detection accuracy is achieved. Can be obtained. In addition, since the stator 3F of this embodiment has the blade width W2 larger than the teeth width W1, it is possible to prevent the coil 41a and the like wound around the magnetic pole 31 from coming off.

（４）上述した位置センサ１Ｆのように、ロータ２が永久磁石以外の磁性体で形成されていれば、ケイ素鉄のような安価で比較的加工しやすい材料を使用できるため、ロータ２のコストを低減することができる。
（５）また、位置センサ１Ｆが永久磁石を用いていないため、この位置センサ１Ｆによって回転位置を検出することで、上述したＳＲモータ９が持つ高い堅牢性や耐熱性といったメリットを活かすことができる。さらに、上述したＳＲモータ９によれば、位置センサ１Ｆが上述したように直流電源１１の電圧変動によらず検出精度を保つことができるため、モータロータ９Ｂを回転させるための電流制御を安定して実施することができる。 (4) If the rotor 2 is formed of a magnetic material other than a permanent magnet as in the position sensor 1F described above, an inexpensive and relatively easy-to-process material such as silicon iron can be used. Can be reduced.
(5) Moreover, since the position sensor 1F does not use a permanent magnet, it is possible to take advantage of the high robustness and heat resistance of the SR motor 9 described above by detecting the rotational position by the position sensor 1F. . Furthermore, according to the SR motor 9 described above, since the position sensor 1F can maintain the detection accuracy irrespective of the voltage fluctuation of the DC power supply 11 as described above, the current control for rotating the motor rotor 9B can be stably performed. Can be implemented.

［１−３．変形例］
上述した実施形態では、一回転で２パルスを出力する位置センサ１Ｆを例示したが、位置センサ１Ｆの構成はこれに限られない。例えば、図７に示すように、一対の凸極２１を三組有するロータ２′を備えた位置センサ１Ｆ′（磁気回路部１Ｆｍ′）であってもよい。なお、図７の位置センサ１Ｆ′は、上記実施形態の位置センサ１Ｆに対し、ロータ２′の形状及びステータ３Ｆ′の羽根３１ｂの回転方向長さが異なり、その他の構成（励磁回路１０の構成，処理部６での処理内容等）は同一である。 [1-3. Modified example]
In the embodiment described above, the position sensor 1F that outputs two pulses in one rotation is illustrated, but the configuration of the position sensor 1F is not limited to this. For example, as shown in FIG. 7, it may be a position sensor 1F ′ (magnetic circuit unit 1Fm ′) including a rotor 2 ′ having three pairs of convex poles 21. 7 differs from the position sensor 1F of the above embodiment in the shape of the rotor 2 ′ and the rotational direction length of the blade 31b of the stator 3F ′, and other configurations (configuration of the excitation circuit 10). , Processing contents in the processing unit 6) are the same.

位置センサ１Ｆ′は、同一形状の六つの凸極２１がロータ２′の周方向に６０度ずつずれて配置されている。すなわち、各対の各々の凸極２１同士は、軸方向視で、回転中心Ｃに関して点対称位置である。また、ステータ３Ｆ′の磁極３１の羽根３１ｂの回転方向の長さがロータ２′の凸極２１の回転方向の長さと同程度となっている。羽根３１ｂの回転方向長さが長くなるとインダクタンスＬの変化が小さくなるため、羽根３１ｂと凸極２１との長さ関係は、羽根３１ｂの中央位置と凸極２１の中央位置とを合わせたときに、羽根３１ｂの回転方向両端部が凸極２１ｂ間の凹部の１／４以内であることが望ましい。 In the position sensor 1F ′, six convex poles 21 having the same shape are arranged so as to be shifted by 60 degrees in the circumferential direction of the rotor 2 ′. That is, the convex poles 21 of each pair are point-symmetrical with respect to the rotation center C as viewed in the axial direction. Further, the length in the rotation direction of the blade 31b of the magnetic pole 31 of the stator 3F ′ is approximately the same as the length in the rotation direction of the convex pole 21 of the rotor 2 ′. Since the change in inductance L decreases as the rotational direction length of the blade 31b increases, the length relationship between the blade 31b and the convex pole 21 is obtained when the central position of the blade 31b and the central position of the convex pole 21 are matched. It is desirable that both end portions in the rotational direction of the blade 31b are within 1/4 of the concave portion between the convex poles 21b.

本変形例の位置センサ１Ｆ′では、二組のコイル対４Ａ，４ＢのインダクタンスＬが上述した実施形態よりも短い周期（機械角）でその大小関係が逆転する。この位置センサ１Ｆ′であれば、一回転で６パルス出力するため、機械角３６０度を１２等分した３０度ごとにロータ位置を特定可能である。したがって、本変形例の位置センサ１Ｆ′であっても、上述した実施形態と同様の構成からは同様の効果を得ることができる。さらに、ロータ２′の凸極数を増やした本位置センサ１Ｆ′であれば、より細かい角度ごとにロータ位置を特定する必要があるモータの制御を行うことができる。 In the position sensor 1F ′ of this modification, the magnitude relationship of the inductances L of the two pairs of coils 4A and 4B is reversed at a cycle (mechanical angle) shorter than that of the above-described embodiment. With this position sensor 1F ′, since 6 pulses are output per rotation, the rotor position can be specified every 30 degrees obtained by dividing the mechanical angle 360 degrees into 12 equal parts. Therefore, even in the position sensor 1F ′ of the present modification, the same effect can be obtained from the same configuration as the above-described embodiment. Furthermore, if this position sensor 1F ′ has an increased number of convex poles of the rotor 2 ′, it is possible to control a motor that needs to specify the rotor position for each finer angle.

〈２．第二実施形態〉
図８に示すように、第二実施形態の位置センサ１Ｓは、ステータ３Ｓの形状及びコイル４１ａ等の巻回方向が第一実施形態の位置センサ１Ｆと異なり、他の構成（ロータ２の形状，励磁回路１０の構成，処理部６での処理内容等）は同一である。本実施形態の位置センサ１Ｓは、第一実施形態の位置センサ１Ｆと同様、シャフト５に固定されたロータ２の回転によるインダクタンスＬの変化に基づいてロータ位置を検出する。ただし、本位置センサ１Ｓは、ＳＲモータ９からの漏れ磁束による影響を相殺したうえでロータ位置を検出する。以下、第一実施形態と同様の構成については第一実施形態と同じ符号を付し、重複する説明は省略する。 <2. Second Embodiment>
As shown in FIG. 8, the position sensor 1S of the second embodiment differs from the position sensor 1F of the first embodiment in the shape of the stator 3S and the winding direction of the coil 41a, etc., and other configurations (the shape of the rotor 2, The configuration of the excitation circuit 10 and the processing contents in the processing unit 6 are the same. The position sensor 1S of the present embodiment detects the rotor position based on the change of the inductance L due to the rotation of the rotor 2 fixed to the shaft 5, as with the position sensor 1F of the first embodiment. However, the position sensor 1S detects the rotor position after offsetting the influence of the leakage magnetic flux from the SR motor 9. Hereinafter, the same configurations as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and redundant descriptions are omitted.

位置センサ１Ｓ（磁気回路部１Ｓｍ）のステータ３Ｓは、上述した筒部３０及び複数の磁極３１に加え、各磁極３１の周方向両側に配置された補助磁極３３（ステータ磁極）を有する。各補助磁極３３は、筒部３０の内周面３０ａから回転中心Ｃに向かって突設される。本実施形態の補助磁極３３は、周方向に隣接する二つの磁極３１間に一つずつ配置される。すなわち、ステータ３Ｓは、四つの磁極３１と四つの補助磁極３３とを有し、これらが周方向に交互に配置されている。なお、これらの磁極３１，３３は、いずれもステータ３Ｓに設けられた磁極（ステータ磁極）であり、前者（磁極３１）はコイル４１ａ等が巻回されるステータ磁極であり、後者（補助磁極３３）はコイル４１ａ等が巻回されないステータ磁極である。 The stator 3S of the position sensor 1S (magnetic circuit unit 1Sm) has auxiliary magnetic poles 33 (stator magnetic poles) arranged on both sides in the circumferential direction of the magnetic poles 31 in addition to the cylindrical part 30 and the plurality of magnetic poles 31 described above. Each auxiliary magnetic pole 33 protrudes from the inner peripheral surface 30 a of the cylindrical portion 30 toward the rotation center C. The auxiliary magnetic poles 33 of the present embodiment are arranged one by one between the two magnetic poles 31 adjacent in the circumferential direction. That is, the stator 3S has four magnetic poles 31 and four auxiliary magnetic poles 33, which are alternately arranged in the circumferential direction. The magnetic poles 31 and 33 are both magnetic poles (stator magnetic poles) provided on the stator 3S, and the former (magnetic pole 31) is a stator magnetic pole around which the coil 41a and the like are wound, and the latter (auxiliary magnetic pole 33). ) Is a stator magnetic pole around which the coil 41a and the like are not wound.

図８には、周方向に隣接する磁極３１と補助磁極３３との間隔がすべて同一であり、四つの磁極３１と四つの補助磁極３３とがすべて同一の径方向長さを有する位置センサ１Ｓを例示する。すなわち、位置センサ１Ｓは、ロータ２の外周面及び主磁極３１間のエアギャップと、ロータ２の外周面及び補助磁極３３間のエアギャップとが同一となっている。本実施形態の補助磁極３３は、磁極３１のように羽根３１ｂを有さず、径方向において一様な断面を持つ。また、補助磁極３３の径方向内側の端面は、ロータ２の凸極２１との間に均一な間隔を形成するように湾曲形成されている。なお、補助磁極３３の形状は図８に示すものに限られず、例えば羽根状に広がった形状であってもよい。 FIG. 8 shows a position sensor 1S in which the intervals between the magnetic pole 31 and the auxiliary magnetic pole 33 adjacent in the circumferential direction are all the same, and the four magnetic poles 31 and the four auxiliary magnetic poles 33 all have the same radial length. Illustrate. That is, in the position sensor 1S, the air gap between the outer peripheral surface of the rotor 2 and the main magnetic pole 31 and the air gap between the outer peripheral surface of the rotor 2 and the auxiliary magnetic pole 33 are the same. The auxiliary magnetic pole 33 of the present embodiment does not have the blade 31b unlike the magnetic pole 31, and has a uniform cross section in the radial direction. Further, the end face on the radially inner side of the auxiliary magnetic pole 33 is curved so as to form a uniform interval with the convex pole 21 of the rotor 2. The shape of the auxiliary magnetic pole 33 is not limited to that shown in FIG. 8, and may be, for example, a shape spreading in a blade shape.

図９に示すように、本実施形態のステータ３Ｓも、上記の関係〔１〕及び〔２〕を共に満たす形状となっている。ただし、第二長さＤ２は、磁極３１の周方向外側の縁部３１ｄから、この縁部３１ｄと周方向に隣接する部位までの長さ（周方向長さ）である。本実施形態のステータ３Ｓは、磁極３１の周方向両側に補助磁極３３が配置されていることから、周方向に隣接する磁極３１と補助磁極３３との間隔、具体的には、周方向に隣接する磁極３１の縁部３１ｄと補助磁極３３の縁部３３ｄとの距離（周方向長さ）が第二長さＤ２となる。 As shown in FIG. 9, the stator 3S of this embodiment also has a shape that satisfies both the above relationships [1] and [2]. However, the second length D2 is a length (circumferential length) from the circumferentially outer edge 31d of the magnetic pole 31 to a portion adjacent to the circumferential edge 31d in the circumferential direction. In the stator 3S of the present embodiment, since the auxiliary magnetic poles 33 are arranged on both sides in the circumferential direction of the magnetic pole 31, the interval between the magnetic pole 31 and the auxiliary magnetic pole 33 adjacent in the circumferential direction, specifically, adjacent in the circumferential direction. The distance (circumferential length) between the edge 31d of the magnetic pole 31 and the edge 33d of the auxiliary magnetic pole 33 is the second length D2.

また、図８に示すように、本実施形態の第一コイル対４Ａを構成する二つのコイル４１ａ，４２ａは、回転中心Ｃから磁極３１を見たときの巻回方向が互いに同一であるが、ＳＲモータ９の漏れ磁束が位置センサ１Ｓに到達しても、漏れ磁束がコイル４１ａ，４２ａと鎖交する方向が回転中心Ｃから見ると互いに反対向きであることから、一方のコイル４１ａにはプラスの電圧が生じ、他方のコイル４２ａには同レベルのマイナスの電圧が生じて互いにキャンセルし合う。このため、漏れ磁束によるノイズがキャンセルされる。同様に、第二コイル対４Ｂを構成する二つのコイル４１ｂ，４２ｂも、回転中心Ｃから各磁極３１を見たときの巻回方向が同一であるが、漏れ磁束が鎖交する方向が反対であることから、漏れ磁束によるノイズがキャンセルされる。 Further, as shown in FIG. 8, the two coils 41a and 42a constituting the first coil pair 4A of the present embodiment have the same winding direction when the magnetic pole 31 is viewed from the rotation center C. Even if the leakage flux of the SR motor 9 reaches the position sensor 1S, the direction in which the leakage flux is linked to the coils 41a and 42a is opposite to each other when viewed from the rotation center C. And a negative voltage of the same level is generated in the other coil 42a and cancel each other. For this reason, noise due to leakage magnetic flux is canceled. Similarly, the two coils 41b and 42b constituting the second coil pair 4B have the same winding direction when the magnetic poles 31 are viewed from the rotation center C, but are opposite in the direction in which the leakage magnetic fluxes are linked. Therefore, noise due to leakage magnetic flux is canceled.

図１０（ａ）は、本実施形態の位置センサ１Ｓにおける磁束の流れを示す模式図である。第一コイル対４Ａのコイル４１ａ，４２ａのそれぞれで生じる磁束Φ_EA、及び、第二コイル対４Ｂのコイル４１ｂ，４２ｂのそれぞれで生じる磁束Φ_EBは、各磁極３１の羽根３１ｂからロータ２を経由し、両側の補助磁極３３に向かって二手に分かれて湾曲して、補助磁極３３及び筒部３０を通って磁極３１に戻る。このとき、二つの磁極対３２Ａ，３２Ｂのそれぞれとロータ２の外周面との距離が相違すれば、二つの磁束Φ_EA，Φ_EBに差が生じるため、コイル対４Ａ，４Ｂの電流変化を介して、コイル対４Ａ，４ＢのインダクタンスＬの大小関係が把握される。 Fig.10 (a) is a schematic diagram which shows the flow of the magnetic flux in the position sensor 1S of this embodiment. The magnetic flux Φ _EA generated in each of the coils 41 a and 42 a of the first coil pair 4 A and the magnetic flux Φ _EB generated in each of the coils 41 b and 42 b of the second coil pair 4 B pass from the blade 31 b of each magnetic pole 31 through the rotor 2. Then, it is bent in two directions toward the auxiliary magnetic poles 33 on both sides, returns to the magnetic pole 31 through the auxiliary magnetic pole 33 and the cylindrical portion 30. At this time, if the distance between each of the two magnetic pole pairs 32A and 32B and the outer peripheral surface of the rotor 2 is different, a difference is generated between the two magnetic fluxes Φ _EA and Φ _EB. Thus, the magnitude relationship between the inductances L of the coil pairs 4A and 4B is grasped.

ここで、例えば図１０（ｂ）に示す位置センサ１００Ｓ（磁気回路部１００Ｓｍ）のように、ステータ３００Ｓが上記の関係〔１〕を満たさない形状である場合を想定する。すなわち、羽根３１０ｂの周方向長さを長くし、凸極２１が近接したときにより多くの磁束が流れるようにステータ３００Ｓを形成したとする。この場合、第一長さＤ１よりも第二長さＤ２が短くなるため、図中破線の矢印で示すように、磁極対３２０Ａ，３２０Ｂのうち凸極２１から遠い側の磁極対〔この図では磁極対３２０Ｂ〕に流れる磁束は、羽根３１０ｂから補助磁極３３へと漏れてしまう。これにより、ロータ２の回転によるインダクタンスＬ（磁束）の変化が鈍くなり、ロータ２の回転に依存してインダクタンスＬが変化しにくくなる。 Here, it is assumed that the stator 300S has a shape that does not satisfy the above relationship [1], such as the position sensor 100S (magnetic circuit unit 100Sm) shown in FIG. That is, it is assumed that the stator 300S is formed such that the circumferential length of the blade 310b is increased and more magnetic flux flows when the convex poles 21 are close to each other. In this case, since the second length D2 is shorter than the first length D1, the pole pair on the side farther from the convex pole 21 of the pole pairs 320A and 320B [in this figure, as shown by the broken arrow in the figure] The magnetic flux flowing in the magnetic pole pair 320B] leaks from the blade 310b to the auxiliary magnetic pole 33. Thereby, the change of the inductance L (magnetic flux) due to the rotation of the rotor 2 becomes dull, and the inductance L hardly changes depending on the rotation of the rotor 2.

本実施形態の位置センサ１Ｓは、図８〜図１０（ａ）に示すように、周方向に隣接する磁極３１と補助磁極３３との間隔（すなわち第二長さＤ２）が第一長さＤ１よりも短いことから、磁極３１から補助磁極３３への磁束の漏れを抑制でき、インダクタンスＬをロータ２の回転に依存して変化させことができる。これにより、ノイズに強い信号を取得でき、ロータ位置を精度よく検出することができる。 In the position sensor 1S of the present embodiment, as shown in FIGS. 8 to 10A, the interval between the magnetic pole 31 and the auxiliary magnetic pole 33 adjacent to each other in the circumferential direction (that is, the second length D2) is the first length D1. Therefore, leakage of magnetic flux from the magnetic pole 31 to the auxiliary magnetic pole 33 can be suppressed, and the inductance L can be changed depending on the rotation of the rotor 2. Thereby, a signal strong against noise can be acquired, and the rotor position can be detected with high accuracy.

また、本実施形態に係る位置センサ１Ｓによれば、第一コイル対４Ａが互いに逆方向に巻回されたコイル４１ａ，４２ａから構成され、第二コイル対４Ｂが互いに逆方向に巻回されたコイル４１ｂ，４２ｂから構成されるため、外乱の影響をキャンセルすることができる。例えば、ＳＲモータ９からの漏れ磁束により、一方のコイル（例えばコイル４１ａと４１ｂ）にプラスの電圧が発生しても、他方のコイル（例えばコイル４２ａと４２ｂ）には同レベルのマイナスの電圧が発生するため、相殺することができる。さらに、補助磁極３３によって磁束Φ_EA，Φ_EBがいずれも磁極３１からロータ２を経由して補助磁極３３に向かって流れるため、磁束差（すなわちインダクタンスＬの差）による電流変化を介してインダクタンスＬの大小関係を把握することができる。したがって、本実施形態に係る位置センサ１Ｓによっても、インダクタンスＬの大小関係に基づいてロータ位置を検出できるため、永久磁石を有しないロータ２を用いたロータ位置の検出において、誤検出を防止することができる。なお、第一実施形態と同様の構成からは、同様の効果を得ることができる。 Further, according to the position sensor 1S according to the present embodiment, the first coil pair 4A is composed of the coils 41a and 42a wound in the opposite directions, and the second coil pair 4B is wound in the opposite directions. Since the coils 41b and 42b are used, the influence of disturbance can be canceled. For example, even if a positive voltage is generated in one coil (for example, coils 41a and 41b) due to leakage magnetic flux from the SR motor 9, a negative voltage of the same level is generated in the other coil (for example, coils 42a and 42b). They occur and can be offset. Furthermore, since the magnetic fluxes Φ _EA and Φ _EB both flow from the magnetic pole 31 to the auxiliary magnetic pole 33 through the rotor 2 by the auxiliary magnetic pole 33, the inductance L via the current change due to the magnetic flux difference (that is, the difference of the inductance L). Can understand the magnitude relationship. Therefore, since the position of the rotor can be detected also by the position sensor 1S according to the present embodiment based on the magnitude relationship of the inductance L, erroneous detection can be prevented in detection of the rotor position using the rotor 2 that does not have a permanent magnet. Can do. In addition, the same effect can be acquired from the structure similar to 1st embodiment.

〈３．その他〉
上述したステータ３Ｆ，３Ｓの形状は一例であって、上述したものに限られない。例えば、ステータの軸方向視での外形状が円環状でなくてもよく角部を有する形状（例えば矩形や八角形等）であってもよいし、ティース幅Ｗ１と羽根幅Ｗ２とが同一であってもよい。また、補助磁極３３の断面が一様でなくてもよいし、磁極３１の径方向長さと補助磁極３３の径方向長さとが互いに異なっていてもよい。また、周方向に隣接する磁極３１と補助磁極３３との間隔がすべて同一でなくてもよい。少なくとも、第一長さＤ１が第二長さＤ２よりも短い（Ｄ１＜Ｄ２の）ステータであれば、上述した実施形態と同様、磁束の漏れを防ぎ、ノイズに強い信号を取得することができる。 <3. Others>
The shapes of the stators 3F and 3S described above are examples, and are not limited to those described above. For example, the outer shape of the stator as viewed in the axial direction may not be an annular shape, but may be a shape having a corner (for example, a rectangle or an octagon), and the teeth width W1 and the blade width W2 are the same. There may be. Further, the cross section of the auxiliary magnetic pole 33 may not be uniform, and the radial length of the magnetic pole 31 and the radial length of the auxiliary magnetic pole 33 may be different from each other. In addition, the intervals between the magnetic pole 31 and the auxiliary magnetic pole 33 adjacent in the circumferential direction may not be the same. If at least the first length D1 is shorter than the second length D2 (D1 <D2), the magnetic flux leakage can be prevented and a signal resistant to noise can be obtained as in the above-described embodiment. .

また、上述したロータ２の形状も一例であって、上述したものに限られない。ロータは、回転中心Ｃからの距離が一定の基準円筒面から径方向外側へ突設された少なくとも一対の凸極を有するものであればよく、例えば楕円形状であってもよい。
また、上述した実施形態では、処理部６がスイッチ１２のスイッチングと、出力された電圧値に基づく信号処理との両方を実施する場合を例示したが、処理部６の機能（スイッチング及び信号処理）を二つの要素に分けて設けてもよい。また、スイッチ１２のスイッチング周波数は５０ｋＨｚに限られない。また、上述した励磁回路１０の構成は一例であって、上述したものに限られない。例えば、抵抗１３Ａ等を省略して電流値を検出してもよいし、スイッチ１２の個数を増やしてもよい。また、図１及び図３においてコイル４１ａとコイル４２ａ、コイル４１ｂとコイル４２ｂとはそれぞれ直列に接続されているが、これらは並列接続でもよい。なお、上述した位置センサ１Ｆ，１Ｆ′，１Ｓは上記のＳＲモータ９に専用のものではなく、例えば、ＳＲモータ９以外のブラシレスモータやジェネレータ等に設けてもよい。 The shape of the rotor 2 described above is also an example and is not limited to the above. The rotor only needs to have at least a pair of convex poles projecting radially outward from the reference cylindrical surface having a constant distance from the rotation center C, and may be, for example, an elliptical shape.
In the above-described embodiment, the case where the processing unit 6 performs both the switching of the switch 12 and the signal processing based on the output voltage value is exemplified. However, the function (switching and signal processing) of the processing unit 6 is exemplified. May be divided into two elements. Further, the switching frequency of the switch 12 is not limited to 50 kHz. Further, the configuration of the excitation circuit 10 described above is an example, and is not limited to that described above. For example, the current value may be detected by omitting the resistor 13A or the like, or the number of switches 12 may be increased. 1 and 3, the coil 41a and the coil 42a, and the coil 41b and the coil 42b are connected in series, but they may be connected in parallel. Note that the position sensors 1F, 1F ′, and 1S described above are not dedicated to the SR motor 9 described above, and may be provided in a brushless motor, a generator, or the like other than the SR motor 9, for example.

１Ｆ，１Ｆ′，１Ｓ位置センサ
２，２′ ロータ
３Ｆ，３Ｆ′，３Ｓステータ
４Ａ第一コイル対（コイル対）
４Ｂ第二コイル対（コイル対）
５シャフト（回転軸）
９ＳＲモータ（モータ）
９Ａモータステータ
９Ｂモータロータ
２０ａ基準円筒面
２１凸極
３０ａ内周面
３１磁極（主磁極，ステータ磁極）
３１ａティース
３１ｂ羽根
３１ｃ端面
３１ｄ縁部
３２磁極対
３２Ａ第一磁極対（磁極対）
３２Ｂ第二磁極対（磁極対）
３３補助磁極（ステータ磁極）
Ｃ回転中心
Ｄ１第一長さ
Ｄ２第二長さ
Ｄ３第三長さ
Ｗ１ティース幅
Ｗ２羽根幅 1F, 1F ', 1S Position sensor 2, 2' Rotor 3F, 3F ', 3S Stator 4A First coil pair (coil pair)
4B Second coil pair (coil pair)
5 Shaft (Rotating shaft)
9 SR motor (motor)
9A motor stator 9B motor rotor 20a reference cylindrical surface 21 convex pole 30a inner peripheral surface 31 magnetic pole (main magnetic pole, stator magnetic pole)
31a Teeth 31b Blade 31c End face 31d Edge 32 Magnetic pole pair 32A First magnetic pole pair (magnetic pole pair)
32B Second magnetic pole pair (magnetic pole pair)
33 Auxiliary magnetic pole (stator magnetic pole)
C Rotation center D1 1st length D2 2nd length D3 3rd length W1 Teeth width W2 Blade width

Claims

A position sensor for detecting a rotational position of the rotor relative to a stator based on a change in inductance caused by rotation of a rotor fixed to the shaft;
A plurality of pairs of magnetic poles formed of a pair of stator magnetic poles that are formed in a cylindrical shape and are concentrically arranged with the rotation center of the shaft and project from the inner peripheral surface toward the rotation center. The stator;
The rotor having at least a pair of convex poles projecting radially outward from a reference cylindrical surface having a constant distance from the rotation center;
A coil pair that is connected to a direct current power source and is formed of coils wound around the stator magnetic poles in each of the predetermined pairs of the magnetic pole pairs,
In the stator, a first length from a radially inner end surface of the stator magnetic pole to the reference cylindrical surface facing the end surface is shorter than a second length between the stator magnetic poles adjacent in the circumferential direction. And a position sensor.

The stator magnetic pole has teeth extending from the inner peripheral surface toward the rotation center, and blades extending to both sides in the circumferential direction at the radially inner end of the teeth, and the coil Including the main pole to be wound,
The position sensor according to claim 1, wherein the blade is curved so that an end surface facing the rotor is along the reference cylindrical surface.

3. The position sensor according to claim 1, wherein the convex poles of the rotor are in a point-symmetrical position with respect to the rotation center when viewed from the axial direction of the rotor.

The stator magnetic pole includes a main magnetic pole around which the coil is wound and an auxiliary magnetic pole around which the coil is not wound.
The auxiliary magnetic poles are located on both sides in the circumferential direction of the main magnetic poles,
4. The position sensor according to claim 1, wherein the second length is an interval between the main magnetic pole and the auxiliary magnetic pole adjacent in the circumferential direction. 5.

The position sensor according to claim 1, wherein the rotor is made of a magnetic material other than a permanent magnet.

The position sensor according to any one of claims 1 to 5,
A motor rotor that rotates integrally with the shaft and does not have a permanent magnet;
And a motor stator fixed to the housing and having no permanent magnet.