JPH1169751A - Polyphase motor - Google Patents

Polyphase motor

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JPH1169751A
JPH1169751A JP22873097A JP22873097A JPH1169751A JP H1169751 A JPH1169751 A JP H1169751A JP 22873097 A JP22873097 A JP 22873097A JP 22873097 A JP22873097 A JP 22873097A JP H1169751 A JPH1169751 A JP H1169751A
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sensor
poles
torque
rotor
pole
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Hirotake Kou
宏偉 高
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Oriental Motor Co Ltd
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polyphase motor having a rotor position sensor in which no electronic part, e.g. a capacitor, is employed in a sensor circuit built in the motor. SOLUTION: The polyphase motor comprises a stator 11 having a plurality of salient poles directing inward, a winding 14 applied to the salient pole 13, and a rotor pole 17 of a plurality of permanent magnets having polarity repeating alternately wherein the salient pole 13 comprises a torque pole, and a sensor pole for detecting the rotor position. The number of the stator salient poles 13 is 13a where (a) is an integer of 1 or above, the number of the sensor poles is 8k where k (k<=a) is an integer of 1 or above, and the number of the rotor poles is 18a. Sensor winding of the sensor pole is divided into four sensor groups and connected such that the detection output signal in each group is maximized and the induced voltage is minimized. Torque winding of the torque electrode is divided into torque groups of same number as the phases and connected such that the induced voltage in each group is maximized.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、回転子位置センサ
付き多相モータに関し、詳しくは、回転子位置を検出す
るセンサ極を有する多相ブラシレスモータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polyphase motor with a rotor position sensor, and more particularly, to a polyphase brushless motor having a sensor pole for detecting a rotor position.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の回転子位置センサ付きモ
ータとしては、例えば図13の構成断面図(図13
(a)は固定子構成断面図、図13(b)は回転子構成
断面図である)に示される回転子位置センサが内蔵され
た2相直流モータmがある。図13によれば、前記モー
タmは、固定子1と、回転子2と、該回転子2にトルク
を発生させる複数個(図では20個)の突極3にそれぞ
れ回巻した巻線3と、該回転子2の回転角度を検出する
ための複数個(図では4個)の突極3にそれぞれ回巻し
たコイルSa ,Sb ,Sc ,Sd からなる回転子位置セ
ンサ5とから構成されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a motor with a rotor position sensor of this type, for example, a sectional view of FIG.
(A) is a cross-sectional view of a stator configuration, and (b) of FIG. 13 is a cross-sectional view of a rotor configuration). According to FIG. 13, the motor m includes a stator 1, a rotor 2, and windings 3 wound around a plurality of (20 in the figure) salient poles 3 that generate torque on the rotor 2. And a rotor position sensor 5 including coils Sa, Sb, Sc, and Sd wound around a plurality of (four in the figure) salient poles 3 for detecting the rotation angle of the rotor 2. ing.

【0003】前記固定子1は、その鉄心1aの内側に向か
って放射状に等ピッチ角で配設された複数個(図では2
4個)の突極3を有する。前記回転子2は、該固定子1
の中心軸上で、その外周面が、前記固定子1の内周面と
空隙を介して前記突極3に対向するように配設され、そ
の軸6の両端は図示しないブラケットと軸受により回動
自在に支持されている。そして、その回転子鉄心2a の
外周面には複数個(図では9対、すなわち18個)の永
久磁石の回転子極7が、前記突極3に対向するようにそ
の極性を外周面に沿って交互に繰り返して配置されてい
る。この場合、固定子1の突極数と回転子2の回転子極
数との比は、4:3(ほかに、4:5の場合もある)で
ある。
[0003] A plurality of stators 1 (two in FIG. 1) are radially arranged at an equal pitch angle toward the inside of the iron core 1a.
(4) salient poles 3. The rotor 2 includes the stator 1
On the center axis of the stator 1, the outer peripheral surface thereof is disposed so as to face the salient pole 3 via an air gap with the inner peripheral surface of the stator 1, and both ends of the shaft 6 are turned by brackets and bearings (not shown). It is movably supported. On the outer circumferential surface of the rotor core 2a, a plurality of (9 pairs, ie, 18 in the figure) rotor poles 7 of the permanent magnet are arranged along the outer circumferential surface so as to face the salient poles 3. Are arranged alternately and repeatedly. In this case, the ratio between the number of salient poles of the stator 1 and the number of rotor poles of the rotor 2 is 4: 3 (in some cases, 4: 5).

【0004】前記固定子1の24個の突極3のうち、2
0個の突極3にはトルク発生用の巻線4が回巻されると
ともに、2相すなわち、A相、逆A相、B相、逆B相に
結線されるように、前記巻線4が形成されている。ま
た、固定子1の残りの4個の突極3には、回転子位置セ
ンサコイルSa ,Sb ,Sc ,Sd が回巻されるととも
に、2組のセンサ回路8a ,8b に結線された2対の突
極3からなる前記回転角位置センサ5が形成されてい
る。
[0004] Of the 24 salient poles 3 of the stator 1, 2
A winding 4 for torque generation is wound around the zero salient poles 3, and the windings 4 are connected in two phases, that is, A phase, reverse A phase, B phase, and reverse B phase. Are formed. Rotor position sensor coils Sa, Sb, Sc, Sd are wound around the remaining four salient poles 3 of the stator 1 and are connected to two pairs of sensor circuits 8a, 8b. The rotation angle position sensor 5 including the salient poles 3 is formed.

【0005】該センサ5は、前記2組のセンサ回路8a
,8b のうち、一方8a は前記2対の突極3のうち第
1対に回巻されたコイルSa 、Sd に接続され、他方8
b は前記2対の突極3のうち第2対に回巻されたコイル
Sb 、Sc に接続されるとともに、各コイルSa ,Sb
,Sc ,Sd は、コイルSa ,Sc 間が75度(5突
極分のピッチ角)、コイルSc ,Sb 間が90度(6突
極分のピッチ角)、コイルSb ,Sd 間が105度(7
突極分のピッチ角)、コイルSd ,Sa 間が90度(6
突極分のピッチ角)で、前記固定子1に配置されてい
る。(特開昭62ー244265 号公報)
The sensor 5 includes two sets of sensor circuits 8a.
, 8b is connected to coils Sa, Sd wound around the first pair of the two pairs of salient poles 3, and the other 8a is connected to the other pair.
b is connected to the coils Sb and Sc wound around the second pair of the two pairs of salient poles 3, and each of the coils Sa and Sb
, Sc and Sd are 75 degrees between the coils Sa and Sc (pitch angle for 5 salient poles), 90 degrees between the coils Sc and Sb (pitch angle for 6 salient poles), and 105 degrees between the coils Sb and Sd. (7
Pitch between salient poles), and 90 degrees between coils Sd and Sa (6
At a pitch angle of salient poles). (JP-A-62-244265)

【0006】前記センサ5の各1対のコイルSa ,Sd
およびSb ,Sc を、それぞれサインコイルペアおよび
コサインコイルペアといい、これらのコイルSa ,Sd
間およびS,Sc 間は、そのインダクタンス変化が差動
結合となるように電気角で180度の位相差をもち、か
つ前記2つのコイルペアSa ,Sd とSb ,Sc との間
は、回転角電圧信号の位相差が90度になるように形成
されている。そして、前記それぞれ1対にされたコイル
Sa ,Sd およびSb ,Sc のインダクタンス変化か
ら、前記回転子回転角の検出信号を発生する2組の検出
チャンネルからなる回転角位置センサ5を形成してい
る。
A pair of coils Sa, Sd of the sensor 5
And Sb, Sc are called a sine coil pair and a cosine coil pair, respectively, and these coils Sa, Sd
And between S and Sc, there is a phase difference of 180 degrees in electrical angle so that the inductance change becomes a differential coupling, and between the two coil pairs Sa, Sd and Sb, Sc, there is a rotation angle voltage. The signal is formed so that the phase difference of the signal becomes 90 degrees. Then, a rotation angle position sensor 5 comprising two sets of detection channels for generating a detection signal of the rotor rotation angle from the inductance change of the pair of coils Sa, Sd and Sb, Sc is formed. .

【0007】前記センサ5のサインコイルペアSa 、S
d およびコサインコイルペアSb ,Sc の結線は、図1
3(a)に示すとおりであり、外部の交流電源から周波
数100kHz程度の交流電圧で端子e1 ,e2 を介し
て、励磁されている。該各コイルペアSa 、Sd および
Sb ,Sc の接続点における中点電位端子E1 ,E2の
出力は、前記回転子2の回転角θを1つの変数としてお
り、それぞれθのサイン、コサイン関数の形で与えられ
ている。この中点電位端子E1 ,E2 の出力は、回転子
2の回転角θを変数とする回転角電圧信号として取り出
される。これらの値に対し、演算を行うことにより回転
子2の回転角が算出される。なお、ここで算出される回
転子2の回転角は電気角であり、実際には演算により、
これを機械角に変換している。
The sine coil pairs Sa, S of the sensor 5
d and the connection of the cosine coil pairs Sb and Sc are shown in FIG.
As shown in FIG. 3 (a), an external AC power supply is excited by an AC voltage having a frequency of about 100 kHz via terminals e1 and e2. The outputs of the midpoint potential terminals E1 and E2 at the connection points of the coil pairs Sa and Sd and Sb and Sc have the rotation angle θ of the rotor 2 as one variable, and are represented by the sine and cosine functions of θ, respectively. Has been given. The outputs of the midpoint potential terminals E1 and E2 are extracted as rotation angle voltage signals having the rotation angle θ of the rotor 2 as a variable. By performing an operation on these values, the rotation angle of the rotor 2 is calculated. The rotation angle of the rotor 2 calculated here is an electrical angle, and is actually calculated by
This is converted to a mechanical angle.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のモータmの場合、回転子位置検出のために、該モー
タmの内部にセンサ回路8a ,8b を構成するとき、図
13(a)に示されるように、該センサ回路8a ,8b
に幾つかの電子部品であるコンデンサ9が使用されてい
る。すなわち、該モータmが回転すると、センサコイル
に誘起電圧が発生する。図13(a)の場合、センサ回
路8a ,8b にコンデンサを使用しないと、該センサ回
路8a ,8b に還流電流が発生するので、センサの検出
精度が悪くなる。また、センサコイルの誘起電圧によ
り、該センサ回路8a 、8b の入力端子e1 ,e2 間お
よび出力端子E1 ,E2 間に電圧差を生ずる。この電圧
差は、前記モータが高速で回転すればするほど大きくな
るので、モータ制御システムの誤動作や、故障などを発
生するおそれがある。
However, in the case of the conventional motor m, when the sensor circuits 8a and 8b are formed inside the motor m for detecting the position of the rotor, it is shown in FIG. So that the sensor circuits 8a, 8b
A capacitor 9 which is some electronic component is used. That is, when the motor m rotates, an induced voltage is generated in the sensor coil. In the case of FIG. 13A, if a capacitor is not used for the sensor circuits 8a and 8b, a return current is generated in the sensor circuits 8a and 8b, so that the detection accuracy of the sensors deteriorates. Further, a voltage difference is generated between the input terminals e1 and e2 and between the output terminals E1 and E2 of the sensor circuits 8a and 8b due to the induced voltage of the sensor coil. This voltage difference increases as the motor rotates at a higher speed, so that a malfunction or a failure of the motor control system may occur.

【0009】通常、これらのコンデンサを高温環境下で
使用すると、該コンデンサの特性が不安定になったり、
故障の原因になったりする。その結果、高温環境下で
は、前記モータmの信頼性及び耐久性に悪い影響を及ぼ
すという問題点があった。
Usually, when these capacitors are used in a high temperature environment, the characteristics of the capacitors become unstable,
It may cause a failure. As a result, in a high-temperature environment, there is a problem that the reliability and durability of the motor m are adversely affected.

【0010】本発明はかかる点に鑑みなされたもので、
その目的は前記問題点を解消し、固定子の突極数と回転
子の回転子極数の組み合わせと、センサ極に回巻される
センサ巻線及びトルク極に回巻されるトルク巻線の結線
により、モータ内部のセンサ回路にコンデンサなどの電
子部品を全く使用しない回転子位置センサ付き多相モー
タを提供することにある。
[0010] The present invention has been made in view of such a point,
The purpose is to solve the above-mentioned problems, and to combine the number of salient poles of the stator and the number of rotor poles of the rotor, and the number of sensor windings wound around the sensor poles and the torque windings wound around the torque poles. An object of the present invention is to provide a multi-phase motor with a rotor position sensor that does not use any electronic component such as a capacitor in a sensor circuit inside the motor by connection.

【0011】本発明の他の目的は、センサ極とトルク極
との配置及び各形状を最適にすることにより、モータ内
部のセンサ回路にコンデンサなどの電子部品を全く使用
しない回転子位置センサ付き多相モータを提供すること
にある。
Another object of the present invention is to optimize the arrangement of the sensor poles and the torque poles and their respective shapes, so that a sensor circuit inside the motor has no rotor or other electronic components such as a rotor position sensor. An object of the present invention is to provide a phase motor.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の構成は、内側に向かって放射状に等ピッチ角
で配設された複数個の突極を有する固定子と、該突極の
それぞれに回巻した巻線と、前記固定子の内周面と空隙
を介して前記突極に対向するように配設され、その極性
が外周面に沿って交互に繰り返される複数個の永久磁石
の回転子極を有し、かつ回動自在に支持された回転子と
からなるとともに、前記固定子突極が、トルクを発生す
るトルク極と前記回転子位置を検出するセンサ極とから
なる回転子位置センサ付き多相モータにおいて、次のと
おりである。
According to the present invention, there is provided a stator having a plurality of salient poles radially inwardly arranged at an equal pitch angle, and comprising a plurality of salient poles. And a plurality of permanent windings disposed so as to face the salient poles via an inner circumferential surface and a gap of the stator, the polarity of which is alternately repeated along the outer circumferential surface. A rotor having a magnet's rotor pole and rotatably supported, and the stator salient pole comprises a torque pole for generating torque and a sensor pole for detecting the rotor position. The following is a description of a multi-phase motor with a rotor position sensor.

【0013】(1) 前記固定子突極の数は、aを1以
上の整数とするとき、16a個、そのうちのセンサ極の
数は、kを1以上の整数で、かつk≦aとするとき、8
k個、前記回転子極は、18a個を有することを特徴と
する。
(1) The number of the stator salient poles is 16a when a is an integer of 1 or more, and the number of sensor poles is k where k is an integer of 1 or more and k ≦ a. Time 8
The number k of rotor poles is 18a.

【0014】(2) 前記(1)において、前記センサ
極に回巻されるセンサ巻線は、4つのセンサグループに
分けられ、各グループ内の検出出力信号が最大に、かつ
各グループ内の誘起電圧が最小になるように接続され、
前記トルク極に回巻されるトルク巻線は、相数と同じ数
のトルクグループに分けられ、各グループ内の誘起電圧
を最大に、かつ各グループ間の誘起電圧の位相差が、相
数(2、または4)分の180゜になるように接続され
ることを特徴とする。
(2) In the above (1), the sensor winding wound around the sensor pole is divided into four sensor groups, the detection output signal in each group is maximized, and the induction in each group is induced. Connected to minimize the voltage,
The torque winding wound around the torque pole is divided into the same number of torque groups as the number of phases, and the induced voltage in each group is maximized, and the phase difference of the induced voltage between the groups is the number of phases ( 2 or 4) are connected so as to be 180 degrees.

【0015】(3) 前記固定子突極の数は16個、そ
のうちのセンサ極の数は8個、前記回転子極は18個で
あり、該センサ極は機械角45°の等ピッチ角で設けら
れた同じ形状のもので、残りの8個のトルク極は、前記
センサ極のそれぞれの間の中央位置にそれぞれ配設され
た同じ形状のもので、該トルク極の形状と前記センサ極
の形状とは必ずしも同一でなく、前記各センサ極に回巻
される8個のセンサ巻線は、4つのセンサグループに分
けられ、各グループの2個のセンサ巻線は、互いに機械
角180°の位置に配設され、かつ各グループ内の誘起
電圧が最小になるように接続され、前記トルク極に回巻
される8個のトルク巻線は、2つのトルクグループに分
けられ、各グループ内の誘起電圧が最大に、かつ各グル
ープ間の誘起電圧の位相差が90゜になるように接続さ
れる回転子位置センサ付き2相モータであることを特徴
とする。
(3) The number of the stator salient poles is 16, of which the number of the sensor poles is 8, and the number of the rotor poles is 18. The sensor poles are arranged at a constant pitch angle of 45 ° mechanical angle. The remaining eight torque poles of the same shape provided are of the same shape disposed at the center position between each of the sensor poles, and the shape of the torque pole and that of the sensor pole are the same. The shape is not necessarily the same, and the eight sensor windings wound around the respective sensor poles are divided into four sensor groups, and the two sensor windings of each group have a mechanical angle of 180 ° with respect to each other. The eight torque windings disposed at the positions and connected so that the induced voltage in each group is minimized, and wound around the torque pole are divided into two torque groups, and The induced voltage is the maximum and the induced voltage between each group is Phase difference is equal to or a rotor position two-phase motor with sensors connected to be 90 °.

【0016】本発明は以上のように構成されているの
で、固定子の突極数と回転子の回転子極数の組み合わせ
と、センサ極に回巻されるセンサ巻線及びトルク極に回
巻されるトルク巻線の構成とその結線により、行うこと
ができる。そして、前記センサ極とトルク極とを分離
し、該センサ極の形状とトルク極の形状を、それぞれ最
適に設計することが可能となる。
Since the present invention is constructed as described above, the combination of the number of salient poles of the stator and the number of rotor poles of the rotor, the number of sensor windings wound on the sensor poles, and the number of windings on the torque poles are increased. It can be performed by the configuration of the torque winding to be performed and the connection thereof. Then, the sensor pole and the torque pole are separated, and the shape of the sensor pole and the shape of the torque pole can be optimally designed.

【0017】このため、モータの回転子位置検出機能お
よび出力の両方に最適な磁気特性をもたらす。これを加
えて、回転子の高精度位置検出およびモータの高出力を
実現するとともに、固定子にある突極巻線の総数を、固
定子の突極数と同じように極力少なくすることによっ
て、生産性の優れた高信頼性、高耐久性のある回転子位
置センサ付き多相モータを実現させることができる。
[0017] Therefore, optimum magnetic characteristics are provided for both the rotor position detecting function and the output of the motor. In addition to this, high-precision position detection of the rotor and high output of the motor are realized, and the total number of salient pole windings on the stator is reduced as much as the number of salient poles on the stator. A highly reliable, highly durable multi-phase motor with a rotor position sensor having excellent productivity can be realized.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の好
適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0019】(第1実施例)図1ないし図5は、本発明
の回転子位置センサ付き多相モータの第1実施例を示す
図で、図1は、本発明における1以上の整数aおよびk
(k≦a)の値が、a=k=1の該2相モータM1 の場
合の固定子構成結線図で、トルク極に巻回された巻線お
よびセンサ極に巻回されたコイルの結線を示し、図2
は、図1の固定子鉄心の断面図、図3は、回転子の断面
図である。図1において、図13と同一部材には同一符
号を付して、その説明を省略する。
(First Embodiment) FIGS. 1 to 5 show a first embodiment of a multi-phase motor with a rotor position sensor according to the present invention. FIG. k
FIG. 4 is a connection diagram of the stator in the case of the two-phase motor M1 in which the value of (k ≦ a) is a = k = 1, and shows the connection of the winding wound around the torque pole and the winding wound around the sensor pole. FIG. 2
Is a sectional view of the stator core of FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view of the rotor. 1, the same members as those in FIG. 13 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0020】図1ないし図3において、回転子位置セン
サ付き2相モータM1 の固定子11には、内側に向かっ
て放射状に等ピッチ角で配設された16個(16a=1
6)の突極にうち、回転子位置を検出するための8個
(8k=8)センサ極と、トルクを発生させるための8
個のトルク極とからなる。
1 to 3, the stator 11 of the two-phase motor M1 with the rotor position sensor has 16 stators (16a = 1) radially arranged inward at an equal pitch angle.
Of the salient poles of 6), eight (8k = 8) sensor poles for detecting the rotor position and eight for generating the torque.
It consists of torque poles.

【0021】前記2相モータM1 は、前記固定子11
と、回転子12と、該回転子12にトルクを発生させる
複数個(図では8個)の突極13にそれぞれ回巻した巻
線14と、前記回転子12の回転角度を検出するための
複数個(図では8個)の突極13にそれぞれ回巻したコ
イルSからなる回転子位置センサ15とから構成されて
いる。
The two-phase motor M1 is connected to the stator 11
, A rotor 12, windings 14 wound around a plurality of (eight in the figure) salient poles 13 for generating torque on the rotor 12, and a rotation angle of the rotor 12. A rotor position sensor 15 including a coil S wound around a plurality of (eight in the figure) salient poles 13 is provided.

【0022】前記回転子12は、該固定子11の中心軸
上で、その外周面が、前記固定子11の内周面と空隙を
介して前記突極13に対向するように配設され、その軸
16の両端が図示しないブラケットと軸受により回動自
在に支持されている。そして、回転子鉄心12a の外周
面には複数個(18a=18個、すなわち9対で、18
個)の半径方向に磁化された永久磁石からなる回転子極
17が、前記突極13に対向してその極性を外周面に沿
って 交互に繰り返して配置されている。このた
め、固定子11の突極数と回転子の極数の比が8/9で
ある。
The rotor 12 is disposed on the center axis of the stator 11 such that an outer peripheral surface thereof faces the salient pole 13 via an inner peripheral surface of the stator 11 and a gap. Both ends of the shaft 16 are rotatably supported by brackets and bearings (not shown). The outer peripheral surface of the rotor core 12a has a plurality (18a = 18, ie, 9 pairs,
The rotor poles 17 made of permanent magnets magnetized in the radial direction are arranged so as to face the salient poles 13 and alternately repeat the polarity thereof along the outer peripheral surface. Therefore, the ratio of the number of salient poles of the stator 11 to the number of poles of the rotor is 8/9.

【0023】前記固定子11は、その鉄心11a が電磁
鋼の薄板を積層して形成され、内側に配設された8個の
突極P1 ,P3 ,P5 ,P7 ,P9 ,P11,P13,P15
をセンサ極とし、8個の突極P2 ,P4 ,P6 ,P8 ,
P10,P12,P14,P16をトルク極とする。
The stator 11 has an iron core 11a formed by laminating electromagnetic steel thin plates, and eight salient poles P1, P3, P5, P7, P9, P11, P13, P15 disposed inside.
Are the sensor poles, and eight salient poles P2, P4, P6, P8,
P10, P12, P14, and P16 are torque poles.

【0024】前記8個のセンサ極P1 ,P3 ,‥‥‥,
P15に巻回されたセンサコイルは、4つのセンサグルー
プに分けられ、各グループはセンサコイルの検出出力信
号を最大に、かつ各グループ内の誘起電圧を最小になる
ように結線される。例えば、第1グループはセンサ極P
1 とP9 、第2グループはP3 とP11、第3グループは
P5 とP13、第4グループはP7 とP15より構成され
る。
The eight sensor poles P1, P3,.
The sensor coils wound around P15 are divided into four sensor groups, and each group is connected so that the detection output signal of the sensor coil is maximized and the induced voltage in each group is minimized. For example, the first group is a sensor pole P
The first group is composed of P3 and P11, the third group is composed of P5 and P13, and the fourth group is composed of P7 and P15.

【0025】前記 8個のトルク極P2 ,P4 ,‥‥
‥,P16に巻回されたトルク巻線は、2つのグループに
分けられ、各グループの誘起電圧を最大に、かつ各グル
ープ間の誘起電圧の位相差が90°になるように結線さ
れる。例えば、Aグループはトルク極P2 ,P4 ,P1
0,P12、Bグループはトルク極P6 ,P8 ,P14,P1
6より構成される。
The eight torque poles P2, P4,.
The torque windings wound around ‥ and P16 are divided into two groups, and are connected such that the induced voltage of each group is maximized and the phase difference of the induced voltage between the groups is 90 °. For example, group A has torque poles P2, P4, P1.
0, P12 and B groups are torque poles P6, P8, P14, P1
Consists of six.

【0026】図4は、本実施例の回転子位置センサ付き
2相モータM1 を、図1のように結線する場合のトルク
極巻線の誘起電圧のベクトル図を示す。この場合、前記
8個のトルク極P2 ,P4 ,‥‥‥,P16に巻回され
たトルク巻線に誘起される電圧をそれぞれV2 ,V4 ,
‥‥‥,V16とすると、A,Bグループの相電圧VA ,
VB はそれぞれ、 VA =V2 +V4 −V10−V12, VB =V6 +V8 −V14−V16 であり、該相電圧VA とVB は電気的に90°の位相差
を有する。
FIG. 4 is a vector diagram of the induced voltage of the torque pole winding when the two-phase motor M1 with the rotor position sensor according to the present embodiment is connected as shown in FIG. In this case, the voltages induced in the torque windings wound around the eight torque poles P2, P4,..., P16 are V2, V4,
V, V16, phase voltages VA, A, B of group A, B
VB is VA = V2 + V4-V10-V12 and VB = V6 + V8-V14-V16, respectively, and the phase voltages VA and VB have a phase difference of 90 degrees electrically.

【0027】図5は、本実施例の前記モータMを、図1
のように結線する場合のセンサ極コイルの誘起電圧のベ
クトル図を示す。各センサグループにおける、第1グル
ープのセンサ極P1 とP9 、第2グループのセンサ極P
3 とP11、第3グループのセンサ極P5 とP13、第4グ
ループのセンサP7 とP15の誘起電圧はそれぞれ、 第1センサグループの誘起電圧 =V1 +V9 =0, 第2センサグループの誘起電圧 =V3 +V11=0, 第3センサグループの誘起電圧 =V5 +V13=0, 第4センサグループの誘起電圧 =V7 +V15=0 であり、これによって、前記4つのセンサグループのそ
れぞれの誘起電圧が全て0になるので、前記センサコイ
ルにより構成されたループ内での誘起電圧の和は0にな
る。このため、該センサコイルで構成されたループ内で
は還流(循環)電流は発生しない。
FIG. 5 shows the motor M of this embodiment as shown in FIG.
FIG. 4 shows a vector diagram of an induced voltage of the sensor pole coil when the connection is made as shown in FIG. In each sensor group, the first group of sensor poles P1 and P9 and the second group of sensor poles P
3 and P11, the induced voltages of the sensor poles P5 and P13 of the third group, and the induced voltages of the sensors P7 and P15 of the fourth group are respectively induced voltage of the first sensor group = V1 + V9 = 0, induced voltage of the second sensor group = V3. + V11 = 0, induced voltage of the third sensor group = V5 + V13 = 0, induced voltage of the fourth sensor group = V7 + V15 = 0, whereby the induced voltages of the four sensor groups are all zero. Therefore, the sum of the induced voltages in the loop formed by the sensor coil becomes zero. Therefore, no return (circulating) current is generated in the loop formed by the sensor coil.

【0028】これによって、図13(a)に示すような
従来の回転子位置センサ付き多相モータmの誘起電圧に
よる該モータ内部のセンサ回路の還流電流を抑えるため
の、電子部品であるコンデンサは不要である。また、前
記4つのセンサグループの端子の任意端子間に発生する
誘起電圧も0であるので、該モータmの高速回転の場合
でも、センサの励磁回路およびセンサ信号の処理回路に
は、危険な誘起電圧がかかる可能性はない。このため、
センサとセンサ励磁回路、およびセンサとセンサ信号処
理回路の間には、危険な誘起電圧を遮断するための電子
部品であるコンデンサも不要である。
As a result, a capacitor, which is an electronic component, for suppressing the return current of the sensor circuit inside the conventional multi-phase motor m having a rotor position sensor due to an induced voltage as shown in FIG. Not required. In addition, since the induced voltage generated between any of the terminals of the four sensor groups is also zero, even when the motor m rotates at a high speed, the excitation circuit of the sensor and the processing circuit of the sensor signal have a dangerous induced voltage. No voltage is possible. For this reason,
No capacitor is required between the sensor and the sensor excitation circuit and between the sensor and the sensor signal processing circuit, which is an electronic component for cutting off a dangerous induced voltage.

【0029】一般に、モータの生産工程ではある程度の
回転子の偏心が発生する。この回転子の偏心がセンサの
回転子位置検出に悪い影響がある。しかし、本実施例に
おける回転子位置センサ付き多相モータM1 のもうひと
つの大きな特徴は、前記各グループのセンサ極の相互位
置が機械的に180°に配置されているので、該センサ
コイルの相互作用によって、その回転子の偏心によるセ
ンサ特性への影響が抑えられ、安定な回転子位置検出特
性が得られる。さらに各トルクグループの各極が、該モ
ータの中心に対して対称的に配置されているので、電磁
力による半径方向の不平衡力は、該モータMの動作中の
任意状態でも0になるので、該モータM1 は非常に円滑
に回転することができる。
Generally, a certain degree of eccentricity of the rotor occurs in the motor production process. The eccentricity of the rotor has a bad influence on the rotor position detection of the sensor. However, another major feature of the multi-phase motor M1 with the rotor position sensor according to the present embodiment is that since the mutual positions of the sensor poles of each group are mechanically arranged at 180 °, the mutual arrangement of the sensor coils is not limited. By the action, the influence of the eccentricity of the rotor on the sensor characteristics is suppressed, and stable rotor position detection characteristics can be obtained. Further, since the poles of each torque group are symmetrically arranged with respect to the center of the motor, the unbalance force in the radial direction due to the electromagnetic force is zero even in any state during operation of the motor M. The motor M1 can rotate very smoothly.

【0030】図6は、本実施例の前記モータM1 に適用
される動作制御システムの構成図を示す。図6について
簡単に説明すると、前記回転子位置センサ付き2相モー
タM1 の前記A相およびB相にそれぞれ増幅器HA およ
びHB から2相電力が供給される。センサのブリッジ回
路の端子e1 ,e2 には、発振回路41から100kH
z程度の高周波信号が供給され、その回転子12の回転
に伴うセンサ極P1 ,P3,‥‥‥,P15のインダクタ
ンスの変化がπ/2の位相差を有し、該回転子12の回
転に伴って変化する2つの正弦波信号が、端子E1 ,E
2 から出力される。この2つの正弦波信号は、同期検波
回路42により該回転子12の回転角度の正弦関数、余
弦関数に変換され、位置デコーダ43で回転子角度信号
に変換され、この回転子角度信号は、端子44に入力さ
れる外部基準信号、またはマイクロプロセッサ45が出
力する基準信号と加算回路46で加算され、PID制御
回路47,48,49に出力されて、周知のディジタル
PID制御が行われる。
FIG. 6 is a block diagram showing an operation control system applied to the motor M1 of the present embodiment. Referring briefly to FIG. 6, two-phase power is supplied from amplifiers HA and HB to the A-phase and B-phase of the two-phase motor M1 with the rotor position sensor, respectively. The oscillation circuit 41 supplies 100 kHz to the terminals e1 and e2 of the bridge circuit of the sensor.
A high-frequency signal of about z is supplied, and the change in the inductance of the sensor poles P1, P3,..., P15 due to the rotation of the rotor 12 has a phase difference of π / 2. The two sine wave signals that change with the signals are connected to terminals E1 and E1.
Output from 2. The two sine wave signals are converted into a sine function and a cosine function of the rotation angle of the rotor 12 by the synchronous detection circuit 42, and are converted into a rotor angle signal by the position decoder 43. An external reference signal input to 44 or a reference signal output from the microprocessor 45 is added by an adder circuit 46, and output to PID control circuits 47, 48, and 49 to perform well-known digital PID control.

【0031】(第2実施例)図7ないし図11は、本発
明の回転子位置センサ付き多相モータの第2実施例を示
す図で、図7は、本発明における1以上の整数aおよび
k(k≦a)の値が、a=2,k=1の該2相モータM
2 の場合の固定子構成結線図で、トルク極の巻線および
センサ極のコイルの結線を示し、図8は、図7の固定子
鉄心の断面図、図9は、回転子の断面図である。図7に
おいて、図1と同一部材には同一符号を付して、その説
明を省略する。
(Second Embodiment) FIGS. 7 to 11 show a second embodiment of a multi-phase motor with a rotor position sensor according to the present invention. FIG. The two-phase motor M in which the value of k (k ≦ a) is a = 2 and k = 1
2 is a connection diagram of the stator configuration, showing the connection of the winding of the torque pole and the connection of the coil of the sensor pole. FIG. 8 is a cross-sectional view of the stator core of FIG. 7, and FIG. 9 is a cross-sectional view of the rotor. is there. 7, the same members as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0032】図7ないし図9において、回転子位置セン
サ付き2相モータM2 の固定子21には、内側に向かっ
て放射状に等ピッチ角で配設された32個(16a=3
2)の突極のうち、回転子位置を検出するための8個
(8k=8)センサ極と、トルクを発生させるための2
4個のトルク極とからなる。
7 to 9, the stator 21 of the two-phase motor M2 with the rotor position sensor has 32 stators (16a = 3a) radially arranged inward at an equal pitch angle.
Of the salient poles 2), eight (8k = 8) sensor poles for detecting the rotor position and two for generating the torque
It consists of four torque poles.

【0033】前記2相モータM2 は、前記固定子21
と、回転子22と、該回転子22にトルクを発生させる
複数個(図では24個)の突極23にそれぞれ回巻した
巻線24と、前記回転子22の回転角度を検出するため
の複数個(図では8個)の突極23にそれぞれ回巻した
コイルSからなる回転子位置センサ25とから構成され
ている。
The two-phase motor M2 is connected to the stator 21
, A rotor 22, windings 24 wound around a plurality of (24 in the figure) salient poles 23 for generating a torque in the rotor 22, and a rotation angle of the rotor 22. A plurality of (eight in the figure) salient poles are wound around the rotor S and the rotor position sensor 25 is composed of coils S.

【0034】前記回転子22は、該固定子21の中心軸
上で、その外周面が、前記固定子21の内周面と空隙を
介して前記突極23に対向するように配設され、その軸
26の両端が図示しないブラケットと軸受により回動自
在に支持されている。そして、回転子鉄心22a の外周
面には複数個(18a=36個、すなわち18対で、3
6個)の半径方向に磁化された永久磁石からなる回転子
極27が、前記突極23に対向してその極性を外周面に
沿って 交互に繰り返して配置されている。このた
め、固定子21の突極数と回転子22の極数の比が8/
9である。
The rotor 22 is disposed on the center axis of the stator 21 such that the outer peripheral surface thereof faces the salient pole 23 via a gap with the inner peripheral surface of the stator 21. Both ends of the shaft 26 are rotatably supported by brackets and bearings (not shown). A plurality (18a = 36 pieces, that is, 18 pairs, 3
(Six) rotor poles 27 made of permanent magnets magnetized in the radial direction are arranged opposite to the salient poles 23 and alternately repeat the polarity thereof along the outer peripheral surface. Therefore, the ratio of the number of salient poles of the stator 21 to the number of poles of the rotor 22 is 8 /
9

【0035】前記固定子21は、その鉄心21a が電磁
鋼の薄板を積層して形成され、内側に配設された8個の
突極P1 ,P3 ,P5 ,P7 ,P17,P19,P21,P23
をセンサ極とし、24個の突極P2 ,P4 ,P6 ,P8
〜P16,P18,P20,P22,P24〜P32をトルク極とす
る。
The stator 21 has an iron core 21a formed by laminating electromagnetic steel thin plates, and has eight salient poles P1, P3, P5, P7, P17, P19, P21, P23 disposed inside.
Are the sensor poles and 24 salient poles P2, P4, P6, P8
P16, P18, P20, P22, P24 to P32 are torque poles.

【0036】前記8個のセンサ極P1 ,P3 ,‥‥‥に
巻回されたセンサコイルは、4つのセンサグループに分
けられ、各グループはセンサコイルの検出出力信号を最
大に、かつ各グループ内の誘起電圧を最小になるように
結線される。例えば、第1グループはセンサ極P1 とP
17、第2グループはP3 とP19、第3グループはP5と
P21、第4グループはP7 とP23より構成される。
The sensor coils wound around the eight sensor poles P1, P3,... Are divided into four sensor groups, each group maximizing the detection output signal of the sensor coil and within each group. Are connected so as to minimize the induced voltage. For example, the first group consists of the sensor poles P1 and P
17, the second group is composed of P3 and P19, the third group is composed of P5 and P21, and the fourth group is composed of P7 and P23.

【0037】前記24個のトルク極P2 ,P4 ,‥‥‥
に巻回されたトルク巻線は、2つのグループに分けら
れ、各グループの誘起電圧を最大に、かつ各グループ間
の誘起電圧の位相差が90°になるように結線される。
例えば、Aグループはトルク極P2 ,P10,P18,P2
6,P9 ,P25,P11,P27,P4 ,P12,P20,P2
8、BグループはP6 ,P14,P22,P30,P13,P2
9,P15,P31,P8 ,P16,P24,P32より構成され
る。
The 24 torque poles P2, P4,.
Are divided into two groups and are connected such that the induced voltage of each group is maximized and the phase difference of the induced voltage between each group is 90 °.
For example, group A has torque poles P2, P10, P18, P2
6, P9, P25, P11, P27, P4, P12, P20, P2
8, Group B is P6, P14, P22, P30, P13, P2
9, P15, P31, P8, P16, P24 and P32.

【0038】図10は、本実施例の回転子位置センサ付
き2相モータM2 を、図7のように結線する場合のトル
ク極巻線の誘起電圧のベクトル図を示す。この場合、前
記24個のトルク極P2 ,P4 ,‥‥‥に巻回されたト
ルク巻線に誘起される電圧をそれぞれV2 ,V4 ,‥‥
‥とすると、A,Bグループの相電圧VA ,VB はそれ
ぞれ、 VA =V2 −V10+V18−V26+V9 +V25+V11+V
27+V4 −V12+V20−V28, VB =V6 −V14+V22−V30+V13+V29+V15+V
31+V8 −V16+V24−V32, であり、該相電圧VA とVB は電気的に90°の位相差
を有する。
FIG. 10 shows a vector diagram of the induced voltage of the torque pole winding when the two-phase motor M2 with the rotor position sensor of this embodiment is connected as shown in FIG. In this case, the voltages induced in the torque windings wound around the 24 torque poles P2, P4,.
‥, the phase voltages VA and VB of the A and B groups are respectively given by: VA = V2−V10 + V18−V26 + V9 + V25 + V11 + V
27 + V4-V12 + V20-V28, VB = V6-V14 + V22-V30 + V13 + V29 + V15 + V
31 + V8−V16 + V24−V32, and the phase voltages VA and VB have an electrical phase difference of 90 °.

【0039】図11は、本実施例の前記モータM2 を、
図7のように結線する場合のセンサ極コイルの誘起電圧
のベクトル図を示す。各センサグループにおける、第1
グループのセンサ極P1 とP17、第2グループのセンサ
極P3 とP19、第3グループのセンサ極P5 とP21、第
4グループのセンサP7 とP23の誘起電圧はそれぞれ、 第1センサグループの誘起電圧 =V1 −V17=0, 第2センサグループの誘起電圧 =V3 −V19=0, 第3センサグループの誘起電圧 =V5 −V21=0, 第4センサグループの誘起電圧 =V7 −V23=0 であり、これによって、前記4つのセンサグループのそ
れぞれの誘起電圧が全て0になるので、前記センサコイ
ルにより構成されたループ内での誘起電圧の和は0にな
る。このため、該センサコイルで構成されたループ内で
は還流(循環)電流は発生しない。
FIG. 11 shows the motor M2 of this embodiment,
FIG. 8 shows a vector diagram of an induced voltage of the sensor pole coil when the connection is made as in FIG. 7. The first in each sensor group
The induced voltages of the sensor electrodes P1 and P17 of the group, the sensor electrodes P3 and P19 of the second group, the sensor electrodes P5 and P21 of the third group, and the induced voltages of the sensors P7 and P23 of the fourth group are respectively: V1−V17 = 0, induced voltage of the second sensor group = V3−V19 = 0, induced voltage of the third sensor group = V5−V21 = 0, induced voltage of the fourth sensor group = V7−V23 = 0, As a result, all the induced voltages of the four sensor groups become zero, so that the sum of the induced voltages in the loop formed by the sensor coils becomes zero. Therefore, no return (circulating) current is generated in the loop formed by the sensor coil.

【0040】これによって、第1実施例と同様に、図1
3(a)に示すような従来の回転子位置センサ付き多相
モータmの誘起電圧による該モータ内部のセンサ回路の
還流電流を抑えるための、電子部品であるコンデンサは
不要である。また、前記4つのセンサグループの端子の
任意端子間に発生する誘起電圧も0であるので、危険な
誘起電圧を遮断するための電子部品であるコンデンサも
不要である。
Thus, similar to the first embodiment, FIG.
A capacitor, which is an electronic component, for suppressing the return current of the sensor circuit inside the conventional multi-phase motor m with the rotor position sensor as shown in FIG. In addition, since the induced voltage generated between any of the terminals of the four sensor groups is also zero, a capacitor as an electronic component for cutting off the dangerous induced voltage is not required.

【0041】(第3実施例)図12は、本発明の第3実
施例を示す固定子鉄心の断面図である。図12におい
て、本実施例の回転子位置センサ付き2相モータM3 の
サイズは、縦横28mm×28mm、全長26mmで、
固定子31の鉄心31aは、珪素鋼板を積層し、その外
径は28mmである。
(Third Embodiment) FIG. 12 is a sectional view of a stator core showing a third embodiment of the present invention. In FIG. 12, the size of the two-phase motor M3 with the rotor position sensor of this embodiment is 28 mm × 28 mm in length and width, and 26 mm in total length.
The iron core 31a of the stator 31 is formed by stacking silicon steel plates, and has an outer diameter of 28 mm.

【0042】該固定子31は、図示しない回転子と対向
する面に放射状に機械角45°のピッチで設けられた幅
の狭い同じ形状の8個の回転子位置検出するためのセン
サ極P1 ,P3 ,P5 ,P7 ,P9 ,P11,P13,P15
と、該センサ極P1 ,P3 ,‥‥‥,P15のそれぞれの
間の中央位置にそれぞれ配設され、互いに機械角45°
のピッチで設けられた幅の広い同じ形状の8個のトルク
発生するための、トルク極P2 ,P4 ,P6 ,P8 ,P
10,P12,P14,P16を有し、該各トルク極P2 ,P4
,‥‥‥,P16と隣接する前記各センサ極との間のな
す角度は、互いに機械角22.5°であり、全体で、1
6個の突極が設けられている。
The stator 31 is provided with sensor poles P1, P2 for detecting the positions of eight narrow rotors of the same shape which are radially provided on the surface facing the rotor (not shown) at a pitch of 45 ° mechanical angle. P3, P5, P7, P9, P11, P13, P15
And the sensor poles P1, P3,..., P15 are respectively disposed at the center positions between the sensor poles P1, P3,.
Poles P2, P4, P6, P8, P for generating eight torques of the same shape having a wide width provided at a pitch of
10, P12, P14, P16, and the respective torque poles P2, P4
,..., P16 and the adjacent sensor poles have a mechanical angle of 22.5 ° with respect to each other.
Six salient poles are provided.

【0043】前記固定子31の前記センサ極P1 ,P3
,‥‥‥,P15にはセンサコイルが巻回され、前記ト
ルク極P2 ,P4 ,‥‥‥,P16にはトルク巻線が巻回
され、回転子には永久磁石からなる18個の回転子極が
設けられている。前記センサ極と前記トルク極の形状は
必ずしも同一でなく、前記センサ極P1 ,P3 ,‥‥‥
の形状は高精度な回転子位置検出のための形状に形成さ
れ、前記トルク極P2 ,P4 ,‥‥‥の形状は、該モー
タM3 の出力を最大になるように形成されている。
The sensor poles P1, P3 of the stator 31
,..., P15 are wound with sensor coils, the torque poles P2, P4,..., P16 are wound with torque windings, and the rotor is made up of 18 rotors composed of permanent magnets. A pole is provided. The shapes of the sensor pole and the torque pole are not necessarily the same, and the sensor poles P1, P3,.
Are formed in a shape for detecting the rotor position with high accuracy, and the shapes of the torque poles P2, P4,... Are formed so as to maximize the output of the motor M3.

【0044】この種の回転子位置センサ付き2相モータ
は、固定子にセンサ極が設けられている。回転子の位置
を検出するためのセンサ極の磁束密度を飽和領域までに
形成するのが必要である。しかし、トルク極の磁束密度
を飽和領域まで形成すると、該モータが高速回転する場
合、該モータの鉄損が増え、該モータの効率が悪化する
という問題点がある。
In this type of two-phase motor with a rotor position sensor, a stator is provided with a sensor pole. It is necessary to form the magnetic flux density of the sensor pole for detecting the position of the rotor up to the saturation region. However, when the magnetic flux density of the torque pole is formed up to the saturation region, when the motor rotates at a high speed, there is a problem that iron loss of the motor increases and efficiency of the motor deteriorates.

【0045】このため、本実施例の前記モータM3 は、
図12に示すように、センサ極P1,P3 ,‥‥‥とト
ルク極P2 ,P4 ,‥‥‥の形状を異に形成している。
該センサ極P1 ,P3 ,‥‥‥の幅は、前記トルク極P
2 ,P4 ,‥‥‥の幅より狭く形成することにより、セ
ンサ極は適切な磁気飽和領域で作動し、トルク極は非飽
和領域で動作することを可能にした。特に、前記センサ
極P1 ,P3 ,‥‥‥の磁束密度を1.7T(テスラ)
に設計することにより、最も優れたセンサ検出精度が得
られた。また、センサ極の磁束密度を1.5T〜1.9
Tの間で、実用的かつ良好なセンサ検出機能が得られ
た。
For this reason, the motor M3 of this embodiment is
As shown in FIG. 12, the shapes of the sensor poles P1, P3,... And the torque poles P2, P4,.
The width of the sensor poles P1, P3,.
By making the width narrower than 2, P4, ‥‥‥, the sensor pole can be operated in an appropriate magnetic saturation region, and the torque pole can be operated in an unsaturated region. In particular, the magnetic flux density of the sensor poles P1, P3,.
The most excellent sensor detection accuracy was obtained. Further, the magnetic flux density of the sensor pole is set to 1.5T to 1.9.
During T, a practical and good sensor detection function was obtained.

【0046】また、センサ極P1 ,P3 ,‥‥‥の幅
を、トルク極P2 ,P4 ,‥‥‥の幅より狭く形成する
ことにより、スロット内の面積が大きくなり、該トルク
極に太い電線が使えるので、トルク極巻線の電気抵抗を
小さくでき、巻線の電流容量を大きくできる。このた
め、高出力かつ高効率の回転子位置センサ付き多相モー
タを実現できる。本実施例の前記モータM3 として、前
記サイズの出力が15Wのものが実現できた。これは同
じサイズの従来の同種モータの出力に比べて大きい出力
である。
Further, by forming the width of the sensor poles P1, P3,... Narrower than the width of the torque poles P2, P4,. Therefore, the electric resistance of the torque pole winding can be reduced, and the current capacity of the winding can be increased. For this reason, a high-output and high-efficiency polyphase motor with a rotor position sensor can be realized. As the motor M3 of this embodiment, a motor having the above-mentioned output of 15 W was realized. This is a large output compared to the output of a conventional motor of the same size.

【0047】以上、各実施例で説明された回転子位置セ
ンサ付き多相モータによれば、以下に列挙する効果が得
られる。 (1) 固定子の極数と回転子の極数の特別な組み合わ
せ、およびセンサコイルとトルク巻線の結線により、該
モータ内部の回転子位置検出回路に、電子部品としての
コンデンサを一切使わないので、該モータは、一般の温
度環境では勿論、高温環境でも、高精度な回転子位置検
出が可能であると同時に、生産性の良い該モータを実現
できる。
According to the multi-phase motor with the rotor position sensor described in each embodiment, the following effects can be obtained. (1) Due to a special combination of the number of poles of the stator and the number of poles of the rotor, and the connection between the sensor coil and the torque winding, no capacitor as an electronic component is used in the rotor position detection circuit inside the motor. Therefore, the motor can detect the rotor position with high accuracy not only in a general temperature environment but also in a high temperature environment, and can realize the motor with high productivity.

【0048】(2) センサ極とトルク極とを対称的に
分離でき、該センサ極およびトルク極の形状および磁気
特性を、それぞれ最適に形成することが可能であるの
で、モータの回転子位置検出機能、および出力の両方に
最適な特性をもたらす。また、センサコイルの特別な配
置位置により、各グループのセンサコイルの相互作用に
よって、回転子の偏心によるセンサ特性への影響が抑え
られ、高精度な回転子位置検出が可能になる。
(2) The sensor pole and the torque pole can be symmetrically separated, and the shape and the magnetic characteristics of the sensor pole and the torque pole can be optimally formed. Provides optimal characteristics for both function and output. In addition, due to the special arrangement position of the sensor coils, the influence of the eccentricity of the rotor on the sensor characteristics is suppressed by the interaction of the sensor coils of each group, and the rotor position can be detected with high accuracy.

【0049】(3) 各トルクグループの各極が、該モ
ータの中心に対して、対称的に配置されているので、電
磁力による半径方向の不平衡力は、該モータ動作中の任
意状態でも0になる。このため、該モータは非常に円滑
に回転できる。これらを加えて、回転子の高精度な位置
検出および高モータ出力を実現するとともに、、生産性
の優れた高信頼性、高耐久性のある前記モータを提供す
ることができる。
(3) Since the poles of each torque group are arranged symmetrically with respect to the center of the motor, the unbalance force in the radial direction due to the electromagnetic force can be maintained in any state during operation of the motor. It becomes 0. Thus, the motor can rotate very smoothly. In addition to these, it is possible to realize the highly accurate position detection of the rotor and the high motor output and to provide the motor with high productivity, high reliability and high durability.

【0050】なお、本発明の技術は前記実施例における
技術に限定されるものではなく、同様な機能を果たす他
の態様の手段によってもよく、また本発明の技術は前記
構成の範囲内において種々の変更、付加が可能である。
Note that the technique of the present invention is not limited to the technique in the above-described embodiment, but may be implemented by means of other modes that perform the same function. Can be changed or added.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
回転子位置センサ付き多相モータによれば、固定子突極
の数は、aを1以上の整数とするとき、16a個、その
うちのセンサ極の数は、kを1以上の整数で、かつk≦
aとするとき、8k個、前記回転子極は、18a個を有
するので、モータ内部のセンサ回路にコンデンサなどの
電子部品を全く使用しないで済む高信頼性、高耐久性の
ある回転子位置センサ付き多相モータを実現させること
ができる。
As is clear from the above description, according to the polyphase motor with the rotor position sensor of the present invention, the number of stator salient poles is 16a when a is an integer of 1 or more. Is the number of sensor poles, k is an integer of 1 or more, and k ≦
Since the number of rotor poles is 8k and the number of rotor poles is 18a, a highly reliable and highly durable rotor position sensor can be used without using any electronic components such as capacitors in the sensor circuit inside the motor. A multi-phase motor can be realized.

【0052】また、本発明の回転子位置センサ付き2相
モータによれば、固定子突極の数は16個、そのうちの
センサ極の数は8個であり、該センサ極は機械角45°
の等ピッチ角で設けられ、他の8個のトルク極は、該セ
ンサ極のそれぞれの間の中央位置にそれぞれ配設され、
8個の各センサ巻線は、4つのセンサグループに分けら
れ、各グループの2個のセンサ巻線は、互いに機械角1
80°の位置に配設され、かつ各グループ内の誘起電圧
が最小になるように接続され、8個の各トルク巻線は、
2つのトルクグループに分けられ、各グループ内の誘起
電圧が最大に、かつ各グループ間の誘起電圧の位相差が
90゜になるように接続されるので、前述と同様に、モ
ータ内部のセンサ回路にコンデンサなどの電子部品を全
く使用しないで済む高信頼性、高耐久性のある回転子位
置センサ付き2相モータを実現させることができる。
According to the two-phase motor with the rotor position sensor of the present invention, the number of stator salient poles is 16, of which the number of sensor poles is 8, and the sensor pole has a mechanical angle of 45 °.
And the other eight torque poles are respectively disposed at central positions between the respective sensor poles, and
Each of the eight sensor windings is divided into four sensor groups, and the two sensor windings of each group have a mechanical angle of one
Each of the eight torque windings is located at 80 ° and connected so that the induced voltage in each group is minimized.
It is divided into two torque groups and connected so that the induced voltage in each group is maximum and the phase difference of the induced voltage between each group is 90 °. Thus, it is possible to realize a highly reliable and highly durable two-phase motor with a rotor position sensor that does not require the use of any electronic component such as a capacitor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の回転子位置センサ付き多相モータの第
1実施例で、1以上の整数aおよびk(k≦a)の値
が、a=k=1の該2相モータの場合の固定子構成結線
図である。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a multi-phase motor with a rotor position sensor according to the present invention, wherein integers a and k (k ≦ a) of 1 or more are two-phase motors where a = k = 1. FIG. 3 is a connection diagram of the stator configuration of FIG.

【図2】図1の固定子鉄心の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of the stator core of FIG. 1;

【図3】回転子の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a rotor.

【図4】図1のように結線する場合のトルク極巻線の誘
起電圧を示すベクトル図である。
FIG. 4 is a vector diagram showing an induced voltage of a torque pole winding when the connection is made as shown in FIG. 1;

【図5】図1のように結線する場合のセンサ極コイルの
誘起電圧を示すベクトル図である。
FIG. 5 is a vector diagram showing an induced voltage of a sensor pole coil when the connection is made as shown in FIG. 1;

【図6】本実施例の前記モータMに適用される動作制御
システムの構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram of an operation control system applied to the motor M of the present embodiment.

【図7】本発明の回転子位置センサ付き多相モータの第
2実施例で、1以上の整数aおよびk(k≦a)の値
が、a=2,k=1の該2相モータの場合の固定子構成
結線図である。
FIG. 7 is a second embodiment of the multi-phase motor with a rotor position sensor according to the present invention, wherein the integers a and k (k ≦ a) of 1 or more are a = 2 and k = 1. FIG. 6 is a connection diagram of a stator configuration in the case of FIG.

【図8】図7の固定子鉄心の断面図である。FIG. 8 is a sectional view of the stator core of FIG. 7;

【図9】回転子の断面図である。FIG. 9 is a sectional view of a rotor.

【図10】図7のように結線する場合のトルク極巻線の
誘起電圧を示すベクトル図である。
FIG. 10 is a vector diagram showing an induced voltage of a torque pole winding when the connection is made as shown in FIG. 7;

【図11】図7のように結線する場合のセンサ極コイル
の誘起電圧を示すベクトル図である。
FIG. 11 is a vector diagram showing an induced voltage of a sensor pole coil when the connection is made as shown in FIG. 7;

【図12】本発明の第3実施例を示す固定子の断面図で
ある。
FIG. 12 is a sectional view of a stator showing a third embodiment of the present invention.

【図13】従来の回転子位置センサ付きモータとして
の、回転子位置センサが内蔵された2相直流モータの構
成断面図で、図13(a)は固定子構成断面図、図13
(b)は回転子構成断面図である。
13A and 13B are cross-sectional views of a two-phase DC motor having a built-in rotor position sensor as a conventional motor with a rotor position sensor, and FIG.
(B) is a sectional view of a rotor configuration.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11,21,31 固定子 1a,11a,21a,31a 固定子鉄心 2,12,22 回転子 3,13,23 突極 4,14,24 巻線 5,15,25 回転子位置センサ 6,16,26 軸 7,17,27 回転子極 8a ,8b センサ回路 9 コンデンサ m,M1 ,M2 ,M3 回転子位置センサ付き2相モー
タ Sa,Sb,Sc,Sd,S コイル
1,11,21,31 Stator 1a, 11a, 21a, 31a Stator core 2,12,22 Rotor 3,13,23 Salient pole 4,14,24 Winding 5,15,25 Rotor position sensor 6 , 16, 26 axis 7, 17, 27 Rotor pole 8a, 8b Sensor circuit 9 Capacitor m, M1, M2, M3 Two-phase motor with rotor position sensor Sa, Sb, Sc, Sd, S coil

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内側に向かって放射状に等ピッチ角で配
設された複数個の突極を有する固定子と、該突極のそれ
ぞれに回巻した巻線と、前記固定子の内周面と空隙を介
して前記突極に対向するように配設され、その極性が外
周面に沿って交互に繰り返される複数個の永久磁石の回
転子極を有し、かつ回動自在に支持された回転子とから
なるとともに、前記固定子突極が、トルクを発生するト
ルク極と前記回転子位置を検出するセンサ極とからなる
回転子位置センサ付き多相モータにおいて、 前記固定子突極の数は、aを1以上の整数とするとき、
16a個、そのうちのセンサ極の数は、kを1以上の整
数で、かつk≦aとするとき、8k個、前記回転子極
は、18a個を有することを特徴とする回転子位置セン
サ付き多相モータ。
1. A stator having a plurality of salient poles radially arranged inward at an equal pitch angle, a winding wound around each of the salient poles, and an inner peripheral surface of the stator. And a plurality of permanent magnet rotor poles whose polarity is alternately repeated along the outer peripheral surface, and are disposed so as to face the salient poles via a gap, and are rotatably supported. A multi-phase motor with a rotor position sensor, comprising a rotor and the stator salient poles comprising a torque pole for generating torque and a sensor pole for detecting the rotor position, wherein the number of the stator salient poles is Is, when a is an integer of 1 or more,
16a, of which the number of sensor poles is 8k, where k is an integer of 1 or more and k ≦ a, and the rotor poles have 18a rotors with a rotor position sensor. Polyphase motor.
【請求項2】 前記センサ極に回巻されるセンサ巻線
は、4つのセンサグループに分けられ、各グループ内の
検出出力信号が最大に、かつ各グループ内の誘起電圧が
最小になるように接続され、前記トルク極に回巻される
トルク巻線は、相数と同じ数のトルクグループに分けら
れ、各グループ内の誘起電圧を最大に、かつ各グループ
間の誘起電圧の位相差が、相数(2、または4)分の1
80゜になるように接続されることを特徴とする請求項
1に記載の回転子位置センサ付き多相モータ。
2. The sensor windings wound around the sensor poles are divided into four sensor groups, so that a detection output signal in each group is maximized and an induced voltage in each group is minimized. Connected, the torque winding wound around the torque pole is divided into the same number of torque groups as the number of phases, the maximum induced voltage in each group, and the phase difference of the induced voltage between each group, 1 / number of phases (2 or 4)
2. The multi-phase motor with a rotor position sensor according to claim 1, wherein the multi-phase motor is connected at 80 [deg.].
【請求項3】 内側に向かって放射状に等ピッチ角で配
設された複数個の突極を有する固定子と、該突極のそれ
ぞれに回巻した巻線と、前記固定子の内周面と空隙を介
して前記突極に対向するように配設され、その極性が外
周面に沿って交互に繰り返される複数個の永久磁石の回
転子極を有し、かつ回動自在に支持された回転子とから
なるとともに、前記固定子突極が、トルクを発生するト
ルク極と前記回転子位置を検出するセンサ極とからなる
回転子位置センサ付き多相モータにおいて、 前記固定子突極の数は16個、そのうちのセンサ極の数
は8個、前記回転子極は18個であり、該センサ極は機
械角45°の等ピッチ角で設けられた同じ形状のもの
で、残りの8個のトルク極は、前記センサ極のそれぞれ
の間の中央位置にそれぞれ配設された同じ形状のもの
で、該トルク極の形状と前記センサ極の形状とは必ずし
も同一でなく、 前記各センサ極に回巻される8個のセンサ巻線は、4つ
のセンサグループに分けられ、各グループの2個のセン
サ巻線は、互いに機械角180°の位置に配設され、か
つ各グループ内の誘起電圧が最小になるように接続さ
れ、前記トルク極に回巻される8個のトルク巻線は、2
つのトルクグループに分けられ、各グループ内の誘起電
圧が最大に、かつ各グループ間の誘起電圧の位相差が9
0゜になるように接続されることを特徴とする回転子位
置センサ付き2相モータ。
3. A stator having a plurality of salient poles radially inwardly arranged at an equal pitch angle, a winding wound around each of the salient poles, and an inner peripheral surface of the stator. And a plurality of permanent magnet rotor poles whose polarity is alternately repeated along the outer peripheral surface, and are disposed so as to face the salient poles via a gap, and are rotatably supported. A multi-phase motor with a rotor position sensor, comprising a rotor and the stator salient poles comprising a torque pole for generating torque and a sensor pole for detecting the rotor position, wherein the number of the stator salient poles is Are 16 of which the number of sensor poles is 8, and the number of the rotor poles is 18. The sensor poles are of the same shape provided at an equal pitch angle of 45 ° mechanical angle, and the remaining 8 Torque poles are respectively disposed at central positions between the respective sensor poles. The shape of the torque pole and the shape of the sensor pole are not necessarily the same, and the eight sensor windings wound around each sensor pole are divided into four sensor groups. The two sensor windings of each group are arranged at a mechanical angle of 180 ° from each other, are connected so that the induced voltage in each group is minimized, and are wound around the torque pole. Torque winding is 2
Torque groups, the induced voltage in each group is maximized, and the phase difference of the induced voltage between each group is 9
A two-phase motor with a rotor position sensor, which is connected so as to be 0 °.
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