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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-10-05
(45)【発行日】2023-10-16
(54)【発明の名称】モータシステムおよびモータ
(51)【国際特許分類】
H02K 29/08 20060101AFI20231006BHJP
【ＦＩ】
H02K29/08
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2023518883
(86)(22)【出願日】2022-10-18
(86)【国際出願番号】 JP2022038821
【審査請求日】2023-03-23
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】800000068
【氏名又は名称】学校法人東京電機大学
(74)【代理人】
【識別番号】100118762
【弁理士】
【氏名又は名称】高村 順
(72)【発明者】
【氏名】三好 将仁
(72)【発明者】
【氏名】中村 雄一朗
(72)【発明者】
【氏名】十時 詠吾
(72)【発明者】
【氏名】杉元 紘也
【審査官】安池 一貴
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１０－０１１６３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－０３３２７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５８－１１６０５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１８８７００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－０８３２３６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｋ ２９／０８
Ｈ０２Ｐ ６／１６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
モータと、前記モータを制御する制御部と、を備えるモータシステムにおいて、前記モータは、
磁束を発生する磁束発生体が配置された回転子と、
前記回転子と対向して配置されたバックヨークと、前記バックヨークから前記回転子に向かって突出しており、前記回転子の回転方向に間隔をあけて並んで配置された複数のティースとを有する固定子と、
前記固定子に巻回された巻線と、
隣接する前記ティースの間の空間であるスロットに設けられ磁束密度を計測する複数の磁気センサと、
を有し、
前記巻線は、第１の巻線と、前記磁束発生体の極対数よりも１大きい、または、１小さい極対数を発生する第２の巻線と、を含み、
前記モータは、同一の相であって通電の向きが互いに逆の前記第１の巻線の間であり、互いに異なる相の前記第２の巻線の間に位置する前記磁気センサである第１のセンサ、および、同一の相であって通電の向きが互いに逆の前記第１の巻線の間であり、互いに異なる相であって前記第１のセンサの両側に位置する前記第２の巻線の相の組み合わせと同じ組み合わせの相の前記第２の巻線の間に位置する前記磁気センサである第２のセンサの一対の前記磁気センサを３組有し、
前記制御部は、
複数の前記磁気センサの信号に基づいて前記回転子の回転角度および偏心量の少なくとも一方を求める演算部を有し、
前記演算部は、前記３組の前記一対の前記磁気センサの前記第１のセンサの信号と前記第２のセンサの信号との和または差を演算する
ことを特徴とするモータシステム。
【請求項2】
モータと、前記モータを制御する制御部と、を備えるモータシステムにおいて、前記モータは、
磁束を発生する磁束発生体が配置された回転子と、
前記回転子と対向して配置されたバックヨークと、前記バックヨークから前記回転子に向かって突出しており、前記回転子の回転方向に間隔をあけて並んで配置された複数のティースとを有する固定子と、
前記固定子に巻回された巻線と、
隣接する前記ティースの間の空間であるスロットに設けられ磁束密度を計測する複数の磁気センサと、
を有し、
前記巻線は、前記磁束発生体の極対数と等しい極対数を発生する第１の巻線と、前記磁束発生体の極対数よりも１大きいまたは１小さい極対数を発生する第２の巻線と、を含み、
前記モータは、同一の相であって通電の向きが互いに逆の前記第１の巻線の間であり、同一の相であって通電の向きが互いに逆の前記第２の巻線の間に位置する前記磁気センサである第１のセンサ、および、同一の相であって通電の向きが互いに逆の前記第１の巻線の間であり、同一の相であって通電の向きが互いに逆の前記第２の巻線の間に位置する前記磁気センサである第２のセンサの一対の前記磁気センサを３組有し、
前記制御部は、
複数の前記磁気センサの信号に基づいて前記回転子の回転角度および偏心量の少なくとも一方を求める演算部を有し、
前記演算部が用いる前記磁気センサの信号は、前記３組の前記一対の前記磁気センサの前記第１のセンサおよび前記第２のセンサの信号である
ことを特徴とするモータシステム。
【請求項3】
前記巻線は、前記磁束発生体の極対数と等しい極対数を発生するものを含むことを特徴とする請求項１に記載のモータシステム。
【請求項4】
前記磁気センサは、前記スロットの内部であって、前記ティースの先端よりも前記バックヨーク側に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のモータシステム。
【請求項5】
前記演算部は、それぞれの前記一対の前記磁気センサの前記第１のセンサの信号と前記第２のセンサの信号との和または差を演算することを特徴とする請求項２に記載のモータシステム。
【請求項6】
前記スロットの数であるスロット数は、１２以上の６の倍数であり、前記磁束発生体の極対数および前記巻線が発生する極対数は、前記スロット数の３分の１倍の値よりも大きく、前記スロット数の３分の２倍の値よりも小さい
ことを特徴とする請求項１または２に記載のモータシステム。
【請求項7】
前記制御部は、前記巻線の通電量を変化させたときに取得された前記磁気センサの信号から求められた、前記通電量と前記磁気センサの信号の変化量との関係を示す情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記情報が示す前記通電量と前記磁気センサの信号の変化量との関係に基づいて、前記磁気センサの信号を補正する補正部と、
をさらに有する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のモータシステム。
【請求項8】
磁束を発生する磁束発生体が配置された回転子と、前記回転子と対向して配置されたバックヨークと、前記バックヨークから前記回転子に向かって突出しており、周方向に間隔をあけて配置された複数のティースとを有する固定子と、
前記固定子に巻回された巻線と、
隣接する前記ティースの間の空間であるスロットに設けられた複数の磁気センサと、
を備え、
前記巻線は、第１の巻線と、前記磁束発生体の極対数よりも１大きい、または、１小さい極対数を発生する第２の巻線と、を含み、
前記磁気センサは、同一の相であって通電の向きが互いに逆の前記第１の巻線の間であり、互いに異なる相の前記第２の巻線の間に位置する前記磁気センサである第１のセンサ、および、同一の相であって通電の向きが互いに逆の前記第１の巻線の間であり、互いに異なる相であって前記第１のセンサの両側に位置する前記第２の巻線の相の組み合わせと同じ組み合わせの相の前記第２の巻線の間に位置する前記磁気センサである第２のセンサを一対とする前記磁気センサの３組である
ことを特徴とするモータ。
【請求項9】
磁束を発生する磁束発生体が配置された回転子と、前記回転子と対向して配置されたバックヨークと、前記バックヨークから前記回転子に向かって突出しており、周方向に間隔をあけて配置された複数のティースとを有する固定子と、
前記固定子に巻回された巻線と、
隣接する前記ティースの間の空間であるスロットに設けられた複数の磁気センサと、
を備え、
前記巻線は、前記磁束発生体の極対数と等しい極対数を発生する第１の巻線と、前記磁束発生体の極対数よりも１大きい、または、１小さい極対数を発生する第２の巻線と、を含み、
前記磁気センサは、同一の相であって通電の向きが互いに逆の前記第１の巻線の間であり、同一の相であって通電の向きが互いに逆の前記第２の巻線の間に位置する前記磁気センサである第１のセンサ、および、同一の相であって通電の向きが互いに逆の前記第１の巻線の間であり、同一の相であって通電の向きが互いに逆の前記第２の巻線の間に位置する前記磁気センサである第２のセンサを一対とする前記磁気センサの３組である
ことを特徴とするモータ。
【請求項10】
前記巻線は、前記磁束発生体の極対数と等しい極対数を発生するものを含むことを特徴とする請求項８に記載のモータ。
【請求項11】
前記磁気センサは、前記スロットの内部であって、前記ティースの先端よりも前記バックヨーク側に配置されていることを特徴とする請求項８または９に記載のモータ。
【請求項12】
前記スロットの数であるスロット数は、１２以上の６の倍数であり、前記磁束発生体の極対数および前記巻線が発生する極対数は、前記スロット数の３分の１倍の値よりも大きく、前記スロット数の３分の２倍の値よりも小さい
ことを特徴とする請求項８または９に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、磁気センサを用いてモータの回転角度および偏心量の少なくとも一方を検出するモータシステムおよびモータに関する。
【背景技術】
【0002】
モータは、電流と磁束密度との相互作用によってトルクを発生させる。モータの回転角度または偏心量を検知するために、回転子に永久磁石、界磁巻線などの磁束を発生する磁束発生体を配置し、磁気センサで回転子からの磁束密度を計測して、演算に利用する方法がある。
【0003】
例えば、特許文献１には、永久磁石が配置された回転子と、磁気センサとを備え、モータの回転角度を検知する機能を有するモータが開示されている。特許文献１に開示されたモータにおいて、磁気センサは、巻線が巻回された複数のティースの間に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１６－１８８７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１に開示されたモータによれば、磁気センサは、回転子に配置された永久磁石が発生させる磁束だけでなく、通電した際に巻線に発生する磁束も検知してしまう可能性がある。このため、巻線の通電時によって磁気センサの信号が変化してしまい、回転角度または偏心量の検知誤差が増大する可能性があるという問題があった。
【0006】
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、回転角度および偏心量の少なくとも一方である検知対象の情報の検知誤差を低減することが可能なモータシステムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示のモータシステムは、モータと、モータを制御する制御部と、を備えるモータシステムにおいて、モータは、磁束を発生する磁束発生体が配置された回転子と、回転子と対向して配置されたバックヨークと、バックヨークから回転子に向かって突出しており、回転子の回転方向に間隔をあけて並んで配置された複数のティースとを有する固定子と、固定子に巻回された巻線と、隣接するティースの間の空間であるスロットに設けられ磁束密度を計測する複数の磁気センサと、を有し、巻線は、第１の巻線と、磁束発生体の極対数よりも１大きい、または、１小さい極対数を発生する第２の巻線と、を含み、モータは、同一の相であって通電の向きが互いに逆の第１の巻線の間であり、互いに異なる相の第２の巻線の間に位置する磁気センサである第１のセンサ、および、通電の向きが互いに逆の第１の巻線の間であり、互いに異なる相であって第１のセンサの両側の位置する第２の巻線の相の組み合わせと同じ組み合わせの相の第２の巻線の間に位置する磁気センサである第２のセンサの一対の磁気センサを３組有し、制御部は、複数の磁気センサの信号に基づいて回転子の回転角度および偏心量の少なくとも一方を求める演算部を有し、演算部は、３組の一対の磁気センサの第１のセンサの信号と第２のセンサの信号との和または差を演算することを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、回転角度および偏心量の少なくとも一方である検知対象の情報の検知誤差を低減することが可能なモータシステムを提供することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施の形態１にかかるモータシステムの構成を示す図
【図2】実施の形態１にかかるモータの断面構成を示す図
【図4】実施の形態１にかかるモータのＸＺ断面の構成を示す図
【図5】回転子および磁気センサの間の回転軸方向の位置ずれ量と磁気センサの検出する信号の大きさとの相関を表す図
【図6】回転子の傾きに対する磁気センサの検出信号の大きさの関係を示す図
【図7】磁気センサの位置と半径方向の磁束密度との関係を示す図
【図8】実施の形態１の変形例にかかるモータの断面構成を示す図
【図9】実施の形態２にかかるモータの断面構成を示す図
【図10】実施の形態２の変形例にかかるモータの断面構成を示す図
【図11】実施の形態３にかかるモータの断面構成を示す図
【図12】実施の形態３の変形例にかかるモータの断面構成を示す図
【図13】実施の形態４にかかる制御部の構成を示す図
【図14】巻線への通電量と磁気センサの信号との関係の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に、本開示の実施の形態にかかるモータシステムおよびモータを図面に基づいて詳細に説明する。
【0011】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかるモータシステム１００の構成を示す図である。モータシステム１００は、モータ１と、制御部２とを有する。モータ１は、電気エネルギーを力学的エネルギーに変換する装置である。具体的には、モータ１は、磁界と電流の相互作用による力を利用して回転運動を出力する。制御部２は、モータ１を制御する。
図１は、実施の形態１にかかるモータシステム１００の構成を示す図である。モータシステム１００は、モータ１と、制御部２とを有する。モータ１は、電気エネルギーを力学的エネルギーに変換する装置である。具体的には、モータ１は、磁界と電流の相互作用による力を利用して回転運動を出力する。制御部２は、モータ１を制御する。
【0012】
モータ１には、磁束密度を計測する磁気センサ１７が取り付けられている。磁気センサ１７は、計測した磁束密度を示す信号を制御部２に出力する。制御部２は、磁気センサ１７の信号に基づいて、モータ１の回転角度および偏心量を演算する演算部２１を有する。制御部２は、検知した回転角度および偏心量に基づいて、モータ１を制御することができる。なお、図１では１つのブロックで磁気センサ１７を表しているが、モータ１は、複数の磁気センサ１７を有する。また、ここでは制御部２は、回転角度および偏心量を検知することとしたが、制御部２は、回転角度および偏心量の少なくとも一方を検知する。つまり、制御部２は、回転角度のみを検知してもよいし、偏心量のみを検知してもよいし、回転角度および偏心量の両方を検知してもよい。
【0013】
図２は、実施の形態１にかかるモータ１の断面構成を示す図である。モータ１の回転軸の方向をＺ軸方向とした場合、図２は、ＸＹ断面を示している。モータ１は、回転子１０と、回転子１０に配置された永久磁石１１と、固定子１２とを有する。回転子１０は、Ｚ軸方向を長手方向とする円柱状をしており、外周に永久磁石１１が配置されている。回転子１０の永久磁石１１は、磁束を発生する磁束発生体の一例である。磁束発生体は、永久磁石１１の他に、界磁巻線であってもよい。ここでは、永久磁石１１が発生する磁束は、モータ１のトルクの発生に寄与すると共に、回転角度および偏心量の検出のためにも用いられる。このため、モータ１全体の体積および質量の増加を低減しつつ、回転角度および偏心量を検出することが可能になる。固定子１２は、回転子１０と空隙をあけた状態で回転子１０と対向して配置された筒状のバックヨーク１３と、バックヨーク１３から回転子１０に向けて突出する複数のティース１４とを有する。複数のティース１４は、周方向に互いに間隔をあけて配置されている。隣接するティース１４の間の空間は、スロット１５と呼ばれる。
【0014】
固定子１２のティース１４およびスロット１５の数は１２であり、回転子１０の永久磁石１１の極数は１０である。したがって、モータ１は、１０極１２スロットである。
【0015】
また、モータ１は、複数のティース１４のそれぞれに巻回された巻線１６を有する。なお、Ｕ相の巻線１６を１６Ｕまたは１６Ｕ（バー）と称する。Ｕ（バー）は、Ｕの上にバーを付したものを表す。以下、同様に、符号の上にバーを付したものを、符号の後に（バー）を付して表すことがある。ここで、巻線１６Ｕ（バー）は、通電の向きが巻線１６Ｕと逆であることを意味している。ここでは、巻線１６Ｕは、正の電流を通電したときに、巻線１６Ｕが巻回されたティース１４に外向きの磁束が発生するように巻回されており、巻線１６Ｕ（バー）は、正の電流を通電したとき、巻線１６Ｕ（バー）が巻回されたティース１４に内向きの磁束が発生するように巻回されているものとする。
【0016】
モータ１が１２スロットの形状で１０極の磁界が発生するように、モータ１は、図２の紙面の３時の方向から反時計回りに順に、巻線１６Ｕ、巻線１６Ｕ（バー）、巻線１６Ｖ（バー）、巻線１６Ｖ、巻線１６Ｗ、巻線１６Ｗ（バー）、巻線１６Ｕ（バー）、巻線１６Ｕ、巻線１６Ｖ、巻線１６Ｖ（バー）、巻線１６Ｗ（バー）、巻線１６Ｗを有する。
【0017】
磁気センサ１７は、ホール素子などのセンサであり、磁界や磁束密度を電圧に変換して計測することができる。モータ１は、６つの磁気センサ１７を有している。複数の磁気センサ１７のそれぞれを区別する場合、符号１７の後にハイフンおよび数字を付して、磁気センサ１７－１～１７－６と称する。磁気センサ１７は、しきい値を境に出力が変化するデジタル出力方式であってもよいし、磁束密度の値に比例してリニアに出力が変化するアナログ出力方式であってもよい。デジタル出力方式では、回転角度および偏心量の範囲を知ることができ、アナログ出力方式では、回転角度および偏心量の値を直接知ることができる。また、アナログ出力方式では、デジタル出力方式よりも、巻線１６への通電による磁束の影響が、磁気センサ１７の信号に直接現れて問題となりやすい。以下では、磁気センサ１７はアナログ出力方式であることとして説明する。なお、空気中では磁界と磁束密度とは比例する。以降は、主に磁気センサ１７の検出対象は磁束密度であると表記するが、磁界であっても構わない。
【0018】
磁気センサ１７は、両側のティース１４に巻回された巻線１６の相が同一であって、通電の向きが互いに逆となるようなスロット１５に設けられる。言い換えると、磁気センサ１７は、相が同一であって、通電の向きが互いに逆となるような巻線１６の間に設けられる。具体的には、磁気センサ１７－１は、巻線１６Ｕおよび巻線１６Ｕ（バー）の間に設けられている。磁気センサ１７－２は、巻線１６Ｖおよび巻線１６Ｖ（バー）の間に設けられている。磁気センサ１７－３は、巻線１６Ｗおよび巻線１６Ｗ（バー）の間に設けられている。磁気センサ１７－４は、巻線１６Ｕおよび巻線１６Ｕ（バー）の間に設けられている。磁気センサ１７－５は、巻線１６Ｖおよび巻線１６Ｖ（バー）の間に設けられている。磁気センサ１７－６は、巻線１６Ｗおよび巻線１６Ｗ（バー）の間に設けられている。
【0019】
なお、図２では、６つの磁気センサ１７－１～１７－６を示しているが、モータ１は、複数の磁気センサ１７を有していれば、その数は特に限定されない。磁気センサ１７から角度を算出するためには、回転子１０の回転に伴って少なくとも２つの位相の異なる正弦波上の磁束密度の波形を検出できればよい。このため、磁気センサ１７は、最低２つ必要となる。
【0020】
回転子１０の角度、つまり回転角をθとし、磁気センサ１７から波形Ｘ＝cosθ、波形Ｙ＝sinθの情報が演算できれば、以下の数式（１）を用いて回転角θを算出することができる。tan-1は、アークタンジェントを意味する。
【0021】
【数1】
【0022】
cosθおよびsinθの波形は、電気的に位相が９０°異なる位置に配置された２つの磁気センサ１７から直接取得することができる。また、３個以上の磁気センサ１７の信号から、後述する三相二相変換を含む四則演算をすることによっても、cosθおよびsinθの波形を算出することができる。さらに、磁気センサ１７が２個だけ配置されており、且つ、電気的な位相差が９０°ではない場合であっても、２つの信号から四則演算することで、cosθおよびsinθの波形を得ることができる。例えば、波形Ｘ＝cosθと、波形Ｙ’＝cos（θ－６０°）が得られているとする。この場合、以下の数式（２）の演算をすれば、波形Ｙ＝sinθを得ることができる。
【0023】
【数2】
【0024】
同じ相の巻線１６は、全て直列につなげてもよいし、一部並列につなげてもよい。同じ相の巻線１６を全て直列につなげば、同じ相の全ての巻線１６に流れる電流の値は同じとなる。また、同じ相の巻線１６の一部を並列につないだとしても、並列回路で循環する電流が小さければ、各巻線１６に流れる電流値は同じとみなすことができる。また、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の三相の接続は、Ｙ結線であってもよいし、Δ結線であってもよい。
【0025】
図３は、図２の部分拡大図である。図３を用いて、磁気センサ１７を、両側のティース１４に巻回された巻線１６の相が同一であって、通電の向きが互いに逆であるようなスロット１５に設けたときに、巻線１６からの通電により発生する磁束密度を相殺する原理について説明する。図３は、巻線１６Ｕに正の電流が流れているときの様子を示している。右ねじの法則により、巻線１６Ｕおよび巻線１６Ｕ（バー）の周りには、それぞれ磁束密度が発生する。発生する磁束密度の大きさは、電流に概ね比例し、巻線１６からの距離に反比例する。したがって、巻線１６に流す電流が大きいほど、また磁気センサ１７が巻線１６に近いほど、磁気センサ１７が巻線１６の発生する磁束密度から受ける影響は大きくなる。
【0026】
しかしながら、磁気センサ１７は、両側のティース１４に巻回された巻線１６の相が同一であって、通電の向きが互いに逆であるようなスロット１５に設けられている。つまり、磁気センサ１７の両側に位置する巻線１６の相は同一であって、通電の向きは互いに逆である。このため、磁気センサ１７を配置した場所に発生する磁束密度は、磁気センサ１７の両側に配置された２つの巻線１６のそれぞれが発生する磁束密度の和となる。具体的には、図３に示す磁気センサ１７－１は、巻線１６Ｕから発生する磁束１８Ｕの影響と、巻線１６Ｕ（バー）から発生する磁束１８Ｕ（バー）の影響とを受ける。このとき、磁気センサ１７－１が巻線１６Ｕと巻線１６Ｕ（バー）とのちょうど中間位置に配置されている場合、半径Ｒ方向において、磁束１８Ｕと、磁束１８Ｕ（バー）とは、互いに大きさが同じで向きが逆となる。したがって、巻線１６Ｕが磁気センサ１７－１に与える影響は、巻線１６（バー）が磁気センサ１７－１に与える影響によって相殺される。ここでは、磁気センサ１７－１について説明したが、他の磁気センサ１７－２～１７－６についても同様である。磁気センサ１７－１～１７－６の配置された位置では、巻線１６の通電量が増減しても磁束密度は変動せず、回転子１０の永久磁石１１からの磁束だけが現れるようになる。このため、磁気センサ１７は、回転子１０の永久磁石１１からの磁束だけを検出することが可能になる。
【0027】
なお、上記では、モータ１が回転子１０と固定子１２とが径方向に対向するラジアルギャップモータである場合について説明した。回転子１０と固定子１２とが回転軸方向に対向するアキシャルギャップモータについても、同様の効果がある。アキシャルギャップモータの場合、回転子１０からの磁束の方向は、主に回転軸方向となる。また、固定子１２において、磁気センサ１７の両側の巻線１６からの磁束の方向も、主に回転軸方向となる。アキシャルギャップモータについても、磁気センサ１７を、同一の相であって通電の向きが互いに逆であるような２つの巻線１６の間に配置すれば、両側の巻線１６からの磁束は、互いに大きさが同じで逆の向きとなり、打ち消し合う。このため、磁気センサ１７は、回転子１０に配置された永久磁石１１からの磁束のみを検出することが可能になる。
【0028】
上述の通り、磁気センサ１７を、両側のティース１４に巻回された巻線１６の相が同一であって、通電の向きが互いに逆であるようなスロット１５に配置することによって、巻線１６が磁気センサ１７に与える影響を考慮する必要がなくなる。このため、磁気センサ１７と巻線１６との間の距離を離す必要がなくなる。したがって、磁気センサ１７を巻線１６の近くに配置することが可能になる。限られたスロット１５の空間を、巻線１６と磁気センサ１７との距離をとるための空間の代わりに巻線１６に充てることが可能になるため、巻線１６の抵抗を低下させ、運転時の銅損を下げることができる。巻線からの影響を大幅に低減するためには、モータ１や巻線１６とは物理的に離れた位置に、回転角度および偏心量を検出するための検出専用の永久磁石を用意して、その検出専用の永久磁石の磁束を検出するという対策をとることもあるが、その必要もなくなる。また結果として、出力や損失を同一とするとき、モータ１全体の大きさおよび質量を低減することが可能になる。
【0029】
図４は、実施の形態１にかかるモータ１のＸＺ断面の構成を示す図である。ここでは、ＸＺ断面は、回転軸と半径Ｒ方向とを含む断面である。従来、巻線１６からの磁束の影響を低減するために、磁気センサ１７の位置を、回転軸方向、つまり、Ｚ軸方向にずらす方法があった。しかしながら、磁気センサ１７の位置を回転軸方向にずらすと、回転子１０の永久磁石１１からの磁束１９の大きさも低減するため、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）は結果的に下がりにくい。モータ１の磁気センサ１７は、回転軸方向に巻線１６から遠ざけた位置に配置してもよいが、図４にΔｚ≒０として示すように、回転軸方向において、回転子１０の中心位置に配置してもよい。これは、上述の通り、磁気センサ１７を、両側のティース１４に巻回された巻線１６の相が同一であって、通電の向きが互いに逆であるようなスロット１５に配置することで、回転軸方向のいずれの場所であっても、両側の巻線１６からの影響が相殺されるためである。Δｚは、各磁気センサ１７の回転軸方向における、回転子１０の中心位置からの位置ずれ量を示している。図４には、Δｚ≒０の磁気センサ１７と、Δｚ＜０の磁気センサ１７と、Δｚ＞０の磁気センサ１７とが示されている。
【0030】
また、回転子１０が磁気浮上によって空中に浮いていたり、組み立てに誤差があったり、回転子１０や固定子１２に振動が発生している場合には、磁気センサ１７に対する回転子１０の相対的な位置が、回転軸方向または傾き方向にずれることがある。このとき、回転子１０の永久磁石１１から軸方向にずれた位置では、回転子１０の変位や磁気センサ１７の配置場所のずれなどによって、磁気センサ１７が検出する信号の大きさが大きく異なる場合がある。磁気センサ１７の位置を回転子１０よりも軸方向にずらした位置に配置したとき、回転子１０と磁気センサ１７との間の距離が増加すれば、磁気センサ１７の信号の大きさは減少し、回転子１０と磁気センサ７１との間の距離が減少すれば、磁気センサ１７の信号の大きさは増加する。
【0031】
図５は、回転子１０および磁気センサ１７の間の回転軸方向の位置ずれ量Δｚと磁気センサ１７の検出する信号の大きさとの相関を表す図である。図５の横軸は、回転子１０および磁気センサ１７の間の回転軸方向の位置ずれ量Δｚであり、図５の縦軸は、磁気センサ１７の検出信号の大きさＢである。磁気センサ１７の検出信号の大きさＢは、Δｚ＝０付近で極大値をもち、Δｚ≒０付近では検出信号の大きさＢの変化は小さい。これに対して、位置ずれ量Δｚの絶対値が大きくなると、わずかなΔｚの値の変化によって、磁気センサ１７の検出信号の大きさＢの変化が大きくなる。
【0032】
図６は、回転子１０の傾きΔθに対する磁気センサ１７の検出信号の大きさＢの関係を示す図である。Δｚ≒０となる位置に磁気センサ１７を配置した場合、回転子１０が傾いてΔθの値が変化しても、磁気センサ１７と永久磁石１１との間の距離はほとんど変わらないため、磁気センサ１７の検出信号の大きさＢも変わらない。これに対して、Δｚ＞０となる位置に磁気センサ１７を配置した場合、回転子１０が傾いてΔθの絶対値が変化すると、磁気センサ１７と永久磁石１１との間の距離が変化する。
【0033】
モータ１は、磁気センサ１７を、同一の相であって、通電の向きが互いに逆である巻線１６の間に配置している。このような条件を満たしていれば、磁気センサ１７をモータ１の回転軸方向において、回転子１０の中心位置であるΔｚ≒０付近に配置することで、回転子１０の永久磁石１１からの磁束の大きさは増加させつつ、巻線１６からの磁束の影響を低減することができる。その結果、回転軸方向において、回転子１０の中心位置からずらした位置に磁気センサ１７を配置する従来の技術と比較して、ＳＮＲを各段に改善することができる。また、磁気センサ１７をモータ１の回転軸方向の中心部であるΔｚ≒０付近に配置すれば、回転子１０および磁気センサ１７が相対的に軸方向や傾き方向にずれても、磁気センサ１７の検出信号の大きさＢはほとんど変わらない。そのため、磁気センサ１７が、磁気センサ１７や回転子１０の位置ずれ、振動などに対してロバストに磁束を検出することが可能になる。また、磁気センサ１７を複数配置して、Δｚ＞０の位置、Δｚ＜０の位置にも配置すれば、通電による巻線１６からの磁束の影響を抑えつつ、回転子１０の軸方向の位置や傾き方向の位置も検出することができるようになる。
【0034】
図７は、磁気センサ１７の位置と半径Ｒ方向の磁束密度との関係を示す図である。図７には、磁気センサ１７を回転子１０の近く、つまり、回転子１０と固定子１２との間の空隙であるギャップ付近に配置したときの半径Ｒ方向の磁束密度が破線で示されている。また、図７には、磁気センサ１７をギャップから遠ざけてスロット１５の内部に配置したときの半径Ｒ方向の磁束密度が実線で示されている。ギャップから遠ざけた位置とは、図２に示すような回転子１０が固定子１２の内側にあるインナーロータ型では、正の半径Ｒ方向側を意味し、回転子１０が固定子１２の外側にあるアウターロータ型では負の半径Ｒ方向を意味する。磁気センサ１７は、ギャップに近いほど、永久磁石１１からの磁束を多く拾うことになり、得られる信号は大きくなる。しかしながら、永久磁石１１からの磁束は、基本波成分だけでなく、高調波成分も多く含まれる。このため、磁気センサ１７が検出する信号は、磁気センサ１７をギャップに近い位置に配置して、磁気センサ１７の信号が高調波成分を多く含む場合、図７の破線に示すように、理想的な正弦波にはならず、角度誤差が増大する。
【0035】
磁気センサ１７をギャップから遠ざけて、スロット１５の内部の方向、つまりティース１４の先端よりもバックヨーク１３側に配置すると、基本波成分は低下するが、角度誤差の要因となる空間高調波成分が大幅に低下する。このため、磁気センサ１７が検出する信号は、正弦波に近づき、永久磁石１１からの空間高調波による角度誤差が低減する。ここで、磁気センサ１７をスロット１５の内部に配置すると、結果的に、固定子１２の巻線１６に近づくことになり、磁気センサ１７は、巻線１６からの磁束の影響を受けやすくなる。しかしながら、上記で説明したように、磁気センサ１７を、同一の相であって通電の向きが互いに逆である巻線１６の間に配置するようにすれば、一方の巻線１６からの磁束の影響を、他方の巻線１６からの磁束の影響によって相殺することができるため、巻線１６からの磁束の影響の増加を抑制することができる。したがって、磁気センサ１７を、スロット１５の内部において、同一の相であって通電の向きが互いに逆である巻線１６の間に配置することによって、永久磁石１１からの空間高調波の影響の低減と、巻線１６からの磁束の影響の低減とを、両立することが可能になる。
【0036】
続いて、１０極１２スロットであって、図２に示すように磁気センサ１７を配置したときに各磁気センサ１７が検出する信号と、これらの信号を用いて制御部２の演算部２１が行う後処理の方法とを数式を用いて説明する。
【0037】
極対数は５である。極対数の値である「５」は、スロット数「１２」の３分の１である「４」よりも大きく、スロット数「１２」の３分の２である「８」よりも小さい。
【0038】
ここで、６つの磁気センサ１７－１～１７－６のそれぞれの信号を、Ｓ1～Ｓ6とする。つまり、ｎ番目の磁気センサ１７－ｎの信号をＳnとする。Ｓnは、以下の数式（３）で表される。ここで、Ｂ0は半径Ｒ方向に偏心していないときの回転子１０の永久磁石１１からの磁束の基本波の振幅であり、ｐは永久磁石１１の極対数であり、θは回転子１０の角度であり、αnは磁気センサ１７の配置した角度である。ｂは永久磁石１１の基本波に対する３次高調波成分の割合を表す係数であり、ｒは回転子１０の偏心の大きさであり、φはＸ軸方向を基準０度とする回転子１０の偏心の向きであり、ＲnおよびＬnはそれぞれｎ番目の磁気センサ１７－ｎの両隣に位置する巻線１６の通電によって発生する磁束密度である。
【0039】
【数3】
【0040】
Ｘ方向の回転子１０の変位量をｘとし、Ｙ方向の回転子１０の変位量をｙとすると、ｘ，ｙのそれぞれと、ｒ，φとの間には、以下の数式（４）および数式（５）の関係が成り立つ。
【0041】
【数4】
【0042】
【数5】
【0043】
図２中において、紙面３時の方向を０°として、α1＝１５°、α2＝α1＋６０°、α3＝α1＋１２０°、α4＝α1＋１８０°、α5＝α1＋２４０°、α6＝α1＋３００°とする。また、ｐ＝５である。α2＝α5－１８０°、α6＝α３＋１８０°の関係を利用すると、Ｓ1～Ｓ6のそれぞれは、以下の数式（６）～数式（１１）で表される。
【0044】
【数6】
【0045】
【数7】
【0046】
【数8】
【0047】
【数9】
【0048】
【数10】
【0049】
【数11】
【0050】
ここで、制御部２の演算部２１は、磁気センサ１７を２個で１対として、一対の磁気センサ１７の信号の差を演算する。具体的には、演算部２１は、磁気センサ１７－１および磁気センサ１７－４を一対のセンサとし、磁気センサ１７－２および磁気センサ１７－５を一対のセンサとし、磁気センサ１７－３および磁気センサ１７－６を一対のセンサとする。
【0051】
Ｓ1－Ｓ4は、以下の数式（１２）で表され、Ｓ5－Ｓ2は、以下の数式（１３）で表され、Ｓ3－Ｓ6は、以下の数式（１４）で表される。
【0052】
【数12】
【0053】
【数13】
【0054】
【数14】
【0055】
さらに、演算部２１は、算出した「Ｓ1－Ｓ4」、「Ｓ5－Ｓ2」、「Ｓ3－Ｓ6」に対して、数式（１５）で表されるように、三相二相変換をする。
【0056】
【数15】
【0057】
数式（１５）では、永久磁石１１の基本波に対する３次高調波成分の割合を表す係数ｂの値が０でなくても、三相二相変換後の信号にはｂが含まれない。したがって、一対の磁気センサ１７の信号の差をとって、三相二相変換を行うことにより、三次高調波成分の影響を除去することができる。
【0058】
また、磁気センサ１７の両隣りに位置する巻線１６は、同一の相であって通電の向きが逆であるという条件を考慮する。例えば、磁気センサ１７の両隣にはＵ相の巻線１６ＵおよびＵ（バー）層の巻線１６Ｕ（バー）とが位置している。ここで、巻線１６Ｕに流れる電流をｉuとして、比例係数をｋとすると、Ｒ1＝ｋｉuとなり、Ｌ1＝－ｋｉuとなる。したがって、Ｒ1＋Ｌ1＝０が成り立つ。同様に、全ての磁気センサ１７は、両側のティース１４に巻回された巻線１６が同一の相であって通電の向きが互いに逆であるようなスロットに設けられるため、Ｒn＋Ｌn＝０が成り立つ。このとき、以下の数式（１６）が成立する。
【0059】
【数16】
【0060】
したがって、演算部２１は、数式（１６）に、検出された磁気センサ１７の信号を代入して、アークタンジェントを演算することで、ｐ（θ－α1）が求められる。ここで、ｐおよびα1が既知であるとすると、演算部２１は、θを算出することができる。
【0061】
つまり、演算部２１が出力する角度情報は、永久磁石１１からの３の倍数の空間高調波と、巻線１６からの磁束との影響が除去されている。
【0062】
次に、偏心量の算出方法について説明する。磁気センサ１７を２個１対として、和の演算をする。具体的には、演算部２１は、磁気センサ１７－１および磁気センサ１７－４を一対のセンサとし、磁気センサ１７－２および磁気センサ１７－５を一対のセンサとし、磁気センサ１７－３および磁気センサ１７－６を一対のセンサとする。
【0063】
Ｓ1＋Ｓ4は、以下の数式（１７）で表され、Ｓ2＋Ｓ5は、以下の数式（１８）で表され、Ｓ3＋Ｓ6は、以下の数式（１９）で表される。
【0064】
【数17】
【0065】
【数18】
【0066】
【数19】
【0067】
さらに、演算部２１は、算出した「Ｓ1＋Ｓ4」、「Ｓ2＋Ｓ5」、「Ｓ3＋Ｓ6」に対して、数式（２０）で表されるように、三相二相変換をする。
【0068】
【数20】
【0069】
数式（２０）に示されるように、偏心量については、三相二相変換を行っても、永久磁石１１の三次高調波成分の影響は残る。しかしながら、磁気センサ１７をスロット１５の内部に配置すれば、前述の通り、三次高調波の割合を大幅に低減することができる。Ｒn＋Ｌn＝０が成立し、三次高調波が相対的に無視できる程度に小さいとすると、数式（２０）は、数式（２１）のように近似することができる。
【0070】
【数21】
【0071】
Ｂ0cosｐ（θ－α1）およびＢ0sinｐ（θ－α1）が算出できているので、これを回転行列として利用すれば、以下の数式（２２）に示すように、θを含まず、ｒおよびφを含む関数を得ることができる。
【0072】
【数22】
【0073】
これは、回転子１０の半径方向の位置情報と等価である。演算部２１は、上記のように偏心量を算出することができる。
【0074】
なお、上記では永久磁石１１の極対数が５であって奇数である場合について説明したが、極対数が偶数である場合についても、同様にして回転角および偏心量を求めることができる。ただし、極対数が偶数である場合には、角度の算出において、一対の磁気センサ１７の信号の差の代わりに、和を演算する。
【0075】
また、上記では１０極１２スロットのモータ１について説明したが、スロット数が１２以上の６の倍数であり、永久磁石１１の極対数ｐおよび巻線１６が発生する極対数が、スロット数の３分の１倍の値よりも大きく、スロット数の３分の２倍の値よりも小さければよい。スロット数、永久磁石１１の極対数ｐ、および巻線１６が発生する極対数の関係を上記のようにすることで、両側のティース１４に巻回された巻線１６が同一の相であって通電の向きが互いに逆となるようなスロット１５を設けることが可能になる。このため、演算部２１がモータ１の回転角および偏心量の少なくとも一方を求める際に使用する磁気センサ１７の信号を、両側のティース１４に巻回された巻線１６が同一の相であって通電の向きが互いに逆であるようなスロット１５に設けられた磁気センサ１７の信号とすることができる。
【0076】
図８は、実施の形態１の変形例にかかるモータ１－１の断面構成を示す図である。図８には、８極９スロットのモータ１－１が示されている。図２に示すモータ１と異なる点について主に説明する。モータ１は、１０極１２スロットであったのに対して、モータ１－１は、８極９スロットである点がモータ１と異なる。つまり、モータ１－１は、回転子１０と、固定子１２とを有する。また、モータ１－１の固定子１２は、９本のティース１４を有し、各ティース１４には、巻線１６が巻回されている。ここで、モータ１－１の巻線１６は、図８の紙面３時の方向から反時計回り方向に順に、巻線１６Ｕ、巻線１６Ｕ（バー）、巻線１６Ｖ（バー）、巻線１６Ｖ、巻線１６Ｖ（バー）、巻線１６Ｗ（バー）、巻線１６Ｗ、巻線１６Ｗ（バー）、巻線１６Ｕ（バー）である。ここで、モータ１－１は、巻線１６Ｕと巻線１６Ｕ（バー）との間に設けられるスロット１５と、巻線１６Ｖと巻線１６Ｖ（バー）との間に設けられるスロット１５と、巻線１６Ｗと巻線１６Ｗ（バー）との間に設けられるスロット１５との３箇所に配置された磁気センサ１７を有する。
【0077】
モータ１－１においても、磁気センサ１７は、両側のティース１４に巻回された巻線１６が同一の相であって通電の向きが互いに逆であるようなスロット１５に設けられる。また、永久磁石１１の極対数ｐは４であり、極対数ｐは、スロット数９の３分の１倍の値である３よりも大きく、スロット数９の３分の２倍の値である６よりも小さい。
【0078】
ここでは８極９スロットの例を示したが、スロット数が９以上の３の倍数であり、永久磁石１１の極対数ｐおよび巻線１６が発生する極対数が、スロット数の３分の１倍の値よりも大きく、スロット数の３分の２倍の値よりも小さければよい。スロット数、永久磁石１１の極対数ｐ、および巻線１６が発生する極対数の関係を、上記のようにすることで、両側のティース１４に巻回された巻線１６が同一の相であって通電の向きが互いに逆となるようなスロット１５を設けることが可能になる。
【0079】
なお、図２および図８では、固定子１２を回転子１０の外側に配置して、半径方向にギャップ面を有して固定子１２と回転子１０とが対向したラジアルギャップモータについて示したが、固定子１２が回転子１０の内側に配置されたアウターロータ型であっても、上記に説明したような効果を得ることができる。また、固定子１２と回転子１０とが軸方向にギャップ面を有して対向するアキシャルギャップモータであっても、同様の効果を得ることができる。
【0080】
なお、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の巻線１６の結線方法は、Ｙ結線であってもよいし、Δ結線であってもよい。また、同じ相の巻線１６は、直列につないでも並列につないでも、同じ相にはほぼ同じ大きさの電流が流れるため、同様の効果が得られる。また、実施の形態１では３相の巻線１６を用いたモータ１およびモータ１－１について説明したが、２相の巻線や４相以上の巻線を用いる場合であっても、同一の相であって通電の向きが互いに逆である巻線の間に磁気センサ１７を配置すれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【0081】
また、単相のインバータおよび巻線を複数使う場合でも、単相の巻線の間に磁気センサを配置すれば同様の効果を得ることができる。
【0082】
以上説明したように、実施の形態１によれば、モータ１と、モータ１を制御する制御部２とを備えるモータシステム１００が提供される。モータ１は、磁束を発生する磁束発生体である永久磁石１１が配置された回転子１０と、回転子１０と対向して配置された固定子１２とを有する。固定子１２は、回転子１０と対向して配置されたバックヨーク１３と、バックヨーク１３から回転子１０に向かって突出しており、回転子１０の回転方向に間隔をあけて並んで配置された複数のティース１４とを有する。また、モータ１は、固定子１２に巻回された巻線１６と、隣接するティース１４の間の空間であるスロット１５に設けられ磁束密度を計測する複数の磁気センサ１７とを有する。制御部２は、複数の磁気センサ１７の信号から回転子１０の回転角度および偏心量の少なくとも一方を求める演算部２１を有する。演算部２１が用いる磁気センサ１７の信号は、両側の巻線１６が同一の相であって通電の向きが互いに逆であるようなスロット１５に設けられた磁気センサ１７の信号である。磁気センサ１７を、両側の巻線１６が同一の相であって通電の向きが互いに逆であるようなスロット１５に設けることによって、この磁気センサ１７の信号は、巻線１６への通電時であっても、両側の巻線１６のうち一方の巻線１６からの影響が、他方の巻線１６からの影響によって相殺されたものとなる。したがって、回転角度および偏心量の少なくとも一方である検知対象の情報の検知誤差を低減することが可能になる。
【0083】
また、磁気センサ１７は、スロット１５の内部であって、つまり、隣接するティース１４の間であって、ティース１４の先端よりも、モータ１の回転軸を中心とする半径Ｒ方向において、バックヨーク１３側に配置される。これにより、磁気センサ１７の信号から空間高調波成分を大幅に低減することが可能になり、回転角度および偏心量の少なくとも一方である検知対象の情報の検知誤差を低減することが可能になる。なお、アキシャルモータであれば、バックヨーク１３側とは軸方向つまりＺ方向を意味する。
【0084】
また、モータ１は、それぞれが第１のセンサおよび第２のセンサを含む１対の磁気センサ１７を３組有し、演算部２１は、それぞれの組において、第１のセンサの信号と第２のセンサの信号との和または差を演算する。これによって、演算部２１が出力する回転角度および偏心量からは、永久磁石１１からの３の倍数の空間高調波成分の影響と、巻線１６への通電により発生する磁束の影響とが除去される。したがって、回転角度および偏心量の少なくとも一方である検知対象の情報の検知誤差を低減することが可能になる。
【0085】
また、モータ１のスロット１５の数であるスロット数は、「１２」であり、この値は、１２以上の６の倍数であるという条件を満たす。また、モータ１において、磁束発生体である永久磁石１１の極対数および巻線１６が発生する極対数は「５」であり、この値は、スロット数「１２」の３分の１倍の値である「４」よりも大きく、スロット数「１２」の３分の２倍の値である「８」よりも小さいという条件を満たす。このような条件を満たすようなスロット数および極対数とすることによって、両側のティース１４に巻回された巻線１６が同一の相であって通電の向きが互いに逆であるようなスロット１５に磁気センサ１７を配置することが可能になる。したがって、回転角度および偏心量の少なくとも一方である検知対象の情報の検知誤差を低減することが可能になる。
【0086】
また、実施の形態１の変形例にかかるモータ１－１は、８極９スロットである。この場合、スロット数は「９」であり、この値は、９以上の３の倍数であるという条件を満たす。また、永久磁石１１の極対数および巻線１６が発生する極対数は「４」であり、この値は、スロット数「９」の３分の１倍の値である「３」よりも大きく、スロット数「９」の３分の２倍の値である「６」よりも小さいという条件を満たす。このような条件を満たすようなスロット数および極対数とすることによって、両側のティース１４に巻回された巻線１６が同一の相であって通電の向きが互いに逆であるようなスロット１５に磁気センサ１７を配置することが可能になる。したがって、回転角度および偏心量の少なくとも一方である検知対象の情報の検知誤差を低減することが可能になる。
【0087】
実施の形態２．
図９は、実施の形態２にかかるモータ１－２の断面構成を示す図である。なお、モータ１－２は、１６極１８スロットである点と、各ティース１４に２種類の巻線が巻回されている点とが実施の形態１と異なる。モータ１－２の構成は、上記の点を除いてはモータ１と同様である。モータ１－２は、バックヨーク１３およびティース１４を有する回転子１０と、永久磁石１１が設けられた回転子１０と、隣接するティース１４の間の空間に設けられた磁気センサ１７とを有する。なお、磁気センサ１７の信号は、実施の形態１と同様に、制御部２の演算部２１に出力される。以下、実施の形態１と異なる点について主に説明する。
図９は、実施の形態２にかかるモータ１－２の断面構成を示す図である。なお、モータ１－２は、１６極１８スロットである点と、各ティース１４に２種類の巻線が巻回されている点とが実施の形態１と異なる。モータ１－２の構成は、上記の点を除いてはモータ１と同様である。モータ１－２は、バックヨーク１３およびティース１４を有する回転子１０と、永久磁石１１が設けられた回転子１０と、隣接するティース１４の間の空間に設けられた磁気センサ１７とを有する。なお、磁気センサ１７の信号は、実施の形態１と同様に、制御部２の演算部２１に出力される。以下、実施の形態１と異なる点について主に説明する。
【0088】
モータ１－２は、１８本のティース１４を有する。各ティース１４には、第１の巻線３１と、第２の巻線３２とが巻回されている。図９の例では、第１の巻線３１と、第２の巻線３２とは重畳して巻回されている。ここでは、第１の巻線３１は、第２の巻線３２の外側に巻回されている。また、回転子１０は、１６極の永久磁石１１を有する。固定子１２のスロット１５の数は１８である。
【0089】
第１の巻線３１は、１６極の磁界を発生するように、１８個のティース１４に巻回されている。モータ１－２の第１の巻線３１は、図９の紙面３時の方向から反時計回りに順番に、第１の巻線３１Ｕ、第１の巻線３１Ｕ（バー）、第１の巻線３１Ｖ（バー）、第１の巻線３１Ｖ、第１の巻線３１Ｖ（バー）、第１の巻線３１Ｗ（バー）、第１の巻線３１Ｗ、第１の巻線３１Ｗ（バー）、第１の巻線３１Ｕ（バー）、第１の巻線３１Ｕ、第１の巻線３１Ｕ（バー）、第１の巻線３１Ｖ（バー）、第１の巻線３１Ｖ、第１の巻線３１Ｖ（バー）、第１の巻線３１Ｗ（バー）、第１の巻線３１Ｗ、第１の巻線３１Ｗ（バー）、第１の巻線３１Ｕ（バー）である。モータ１－２の第２の巻線３２は、１４極の磁界を発生するように１８個のティース１４に巻回されている。第２の巻線３２は、図９の紙面３時の方向から反時計回りに順番に、第２の巻線３２Ｖ、第２の巻線３２Ｖ（バー）、第２の巻線３２Ｗ（バー）、第２の巻線３２Ｕ（バー）、第２の巻線３２Ｕ、第２の巻線３２Ｖ、第２の巻線３２Ｗ、第２の巻線３２Ｗ（バー）、第２の巻線３２Ｕ（バー）、第２の巻線３２Ｖ（バー）、第２の巻線３２Ｖ、第２の巻線３２Ｗ、第２の巻線３２Ｕ、第２の巻線３２Ｕ（バー）、第２の巻線３２Ｖ（バー）、第２の巻線３２Ｗ（バー）、第２の巻線３２Ｗ、第２の巻線３２Ｕである。
【0090】
第２の巻線３２が発生する極対数は７であり、永久磁石１１の極対数ｐは８である。このとき、第２の巻線３２が発生する極対数は、永久磁石１１の極対数よりも１大きいかまたは１小さいという条件を満たす。また、第２の巻線３２が発生する極対数は、スロット数の３分の１倍の値である６よりも大きく、スロット数の３分の２倍の値である１２よりも小さい。
【0091】
モータ１－２は、６個の磁気センサ１７－１～１７－６を有する。磁気センサ１７－１は、第１の巻線３１Ｕと第１の巻線３１Ｕ（バー）との間に配置されている。磁気センサ１７－２は、第１の巻線３１Ｖと第１の巻線３１Ｖ（バー）との間に配置されている。磁気センサ１７－３は、第１の巻線３１Ｗと第１の巻線３１Ｗ（バー）との間に配置されている。磁気センサ１７－４は、第１の巻線３１Ｕと第１の巻線３１Ｕ（バー）との間に配置されている。磁気センサ１７－５は、第１の巻線３１Ｖと第１の巻線３１Ｖ（バー）との間に配置されている。磁気センサ１７－６は、第１の巻線３１Ｗと第１の巻線３１Ｗ（バー）との間に配置されている。
【0092】
また、磁気センサ１７－１は、第２の巻線３２Ｖと第２の巻線３２Ｖ（バー）との間に配置されている。磁気センサ１７－２は、第２の巻線３２Ｕと第２の巻線３２Ｕ（バー）との間に配置されている。磁気センサ１７－３は、第２の巻線３２Ｗと第２の巻線３２Ｗ（バー）との間に配置されている。磁気センサ１７－４は、第２の巻線３２Ｕと第２の巻線３２Ｕ（バー）との間に配置されている。磁気センサ１７－５は、第２の巻線３２Ｕと第２の巻線３２Ｕ（バー）との間に配置されている。磁気センサ１７－６は、第２の巻線３２Ｗと第２の巻線３２Ｗ（バー）との間に配置されている。
【0093】
モータ１－２では、磁気センサ１７－１～１７－６のそれぞれは、両側のティース１４に巻回された第１の巻線３１が同一の相であって通電の向きが互いに逆であり、且つ、両側のティース１４に巻回された第２の巻線３２が同一の相であって通電の向きが互いに逆であるようなスロット１５に設けられている。このため、実施の形態１と同様に、第１の巻線３１の磁束の影響と、第２の巻線３２の磁束の影響とを、同時に低減することができる。
【0094】
また、図１０は、実施の形態２の変形例にかかるモータ１－３の断面構成を示す図である。ここでは、モータ１－２と異なる点について主に説明する。モータ１－３の第１の巻線３１は、モータ１－３の回転軸を中心とする半径Ｒ方向において、第２の巻線３２の内側に巻回されている。このように第１の巻線３１および第２の巻線３２を巻回した場合であっても、モータ１－２と同様の効果を奏することができる。
【0095】
なお、もし第２の巻線３２が、図９の紙面３時の方向から反時計回りに順番に、第２の巻線３２Ｕ、第２の巻線３２Ｖ、第２の巻線３２Ｖ（バー）、第２の巻線３２Ｗ（バー）、第２の巻線３２Ｕ（バー）、第２の巻線３２Ｕ、第２の巻線３２Ｖ、第２の巻線３２Ｗ、第２の巻線３２Ｗ（バー）、第２の巻線３２Ｕ（バー）、第２の巻線３２Ｖ（バー）、第２の巻線３２Ｖ、第２の巻線３２Ｗ、第２の巻線３２Ｕ、第２の巻線３２Ｕ（バー）、第２の巻線３２Ｖ（バー）、第２の巻線３２Ｗ（バー）、第２の巻線３２Ｗとした場合、上記の効果が得られない。第２の巻線３２の配置は、第１の巻線３１との関係も考慮して、両側のティース１４に巻回された第１の巻線３１が同一の相であって通電の向きが互いに逆となるスロット１５の両側のティース１４に巻回する第２の巻線３２が同一の相であって通電の向きが互いに逆となるように、工夫する必要がある。
【0096】
以上説明したように、実施の形態２によれば、図１のモータ１の代わりにモータ１－２を備えるモータシステム１００が提供される。以下、モータ１－２を備えるモータシステム１００について説明するが、モータ１－２の代わりにモータ１－３を備えるモータシステム１００についても同様である。モータ１－２は、磁束を発生する磁束発生体である永久磁石１１が配置された回転子１０と、回転子１０と対向して配置された固定子１２とを有する。固定子１２は、回転子１０と対向して配置されたバックヨーク１３と、バックヨーク１３から回転子１０に向かって突出しており、回転子１０の回転方向に間隔をあけて並んで配置された複数のティース１４とを有する。また、モータ１は、固定子１２に巻回された第１の巻線３１と、隣接するティース１４の間の空間であるスロット１５に設けられ磁束密度を計測する複数の磁気センサ１７とを有する。制御部２は、複数の磁気センサ１７の信号から回転子１０の回転角度および偏心量の少なくとも一方を求める演算部２１を有する。演算部２１が用いる磁気センサ１７の信号は、両側の第１の巻線３１が同一の相であって通電の向きが互いに逆であるようなスロット１５に設けられた磁気センサ１７の信号である。磁気センサ１７を、両側の第１の巻線３１が同一の相であって通電の向きが互いに逆であるようなスロット１５に設けることによって、この磁気センサ１７の信号は、第１の巻線３１への通電時であっても、両側の第１の巻線３１のうち一方の第１の巻線３１からの影響が、他方の第１の巻線３１からの影響によって相殺されたものとなる。したがって、回転角度および偏心量の少なくとも一方である検知対象の情報の検知誤差を低減することが可能になる。
【0097】
また、実施の形態２においても、磁気センサ１７は、スロット１５の内部であって、つまり、隣接するティース１４の間であって、ティース１４の先端よりも、モータ１の回転軸を中心とする半径Ｒ方向において、バックヨーク１３側に配置される。これにより、磁気センサ１７の信号から空間高調波成分を大幅に低減することが可能になり、回転角度および偏心量の少なくとも一方である検知対象の情報の検知誤差を低減することが可能になる。
【0098】
また、モータ１－２は、それぞれが第１のセンサおよび第２のセンサを含む１対の磁気センサ１７を３組有し、演算部２１は、それぞれの組において、第１のセンサの信号と第２のセンサの信号との和または差を演算する。これによって、演算部２１が出力する回転角度および偏心量からは、永久磁石１１からの３の倍数の空間高調波成分の影響と、第１の巻線３１への通電により発生する磁束の影響とが除去される。したがって、回転角度および偏心量の少なくとも一方である検知対象の情報の検知誤差を低減することが可能になる。
【0099】
また、モータ１－２のスロット１５の数であるスロット数は、「１８」であり、この値は、１２以上の６の倍数であるという条件を満たす。また、モータ１－２において、磁束発生体である永久磁石１１の極対数および巻線１６が発生する極対数は「８」であり、この値は、スロット数「１８」の３分の１倍の値である「６」よりも大きく、スロット数「１８」の３分の２倍の値である「１２」よりも小さいという条件を満たす。このような条件を満たすようなスロット数および極対数とすることによって、両側の第１の巻線３１が同一の相であって通電の向きが互いに逆であるようなスロット１５に磁気センサ１７を配置することが可能になる。したがって、回転角度および偏心量の少なくとも一方である検知対象の情報の検知誤差を低減することが可能になる。
【0100】
また、実施の形態２によれば、モータ１－２は、固定子１２に巻回された第２の巻線３２をさらに有する。第２の巻線３２が発生する極対数「７」は、磁束発生体である永久磁石１１の極対数「８」よりも１大きいか、または、永久磁石１１の極対数「８」よりも１小さいという条件を満たす。また、第２の巻線３２が発生する極対数「７」は、スロット数「１８」の３分の１倍の値である「６」よりも大きく、スロット数「１８」の３分の２倍の値である「１２」よりも小さいという条件を満たす。このような条件を満たすようなスロット数および極対数とすることによって、両側の第２の巻線３２が同一の相であって通電の向きが互いに逆であるようなスロット１５に磁気センサ１７を配置することが可能になる。したがって、回転角度および偏心量の少なくとも一方である検知対象の情報の検知誤差を低減することが可能になる。
【0101】
実施の形態３．
図１１は、実施の形態３にかかるモータ１－４の断面構成を示す図である。モータ１－４は、実施の形態２にかかるモータ１－２と同様に、第１の巻線３１および第２の巻線３２の２種類の巻線を有する。モータ１－２では、磁気センサ１７が配置されたスロット１５の両側のティース１４に巻回された第１の巻線３１および第２の巻線３２の両方が、同一の相であって通電の向きが互いに逆であるという特徴を有していた。これに対してモータ１－４では、磁気センサ１７が配置されたスロット１５の両側のティース１４に巻回された第１の巻線３１は、同一の相であって通電の向きが互いに逆であるという特徴を有し、磁気センサ１７が配置されたスロット１５の両側のティース１４に巻回された第２の巻線３２は、異なる相となっている。なお、磁気センサ１７の信号は、実施の形態１と同様に、制御部２の演算部２１に出力される。以下、具体的に説明する。
図１１は、実施の形態３にかかるモータ１－４の断面構成を示す図である。モータ１－４は、実施の形態２にかかるモータ１－２と同様に、第１の巻線３１および第２の巻線３２の２種類の巻線を有する。モータ１－２では、磁気センサ１７が配置されたスロット１５の両側のティース１４に巻回された第１の巻線３１および第２の巻線３２の両方が、同一の相であって通電の向きが互いに逆であるという特徴を有していた。これに対してモータ１－４では、磁気センサ１７が配置されたスロット１５の両側のティース１４に巻回された第１の巻線３１は、同一の相であって通電の向きが互いに逆であるという特徴を有し、磁気センサ１７が配置されたスロット１５の両側のティース１４に巻回された第２の巻線３２は、異なる相となっている。なお、磁気センサ１７の信号は、実施の形態１と同様に、制御部２の演算部２１に出力される。以下、具体的に説明する。
【0102】
モータ１－４は、回転子１０と、回転子１０に配置された永久磁石１１と、バックヨーク１３およびティース１４を有する固定子１２と、隣接するティース１４間の空間であるスロット１５に配置された磁気センサ１７とを有する。ティース１４には、第１の巻線３１および第２の巻線３２が巻回されている。第１の巻線３１および第２の巻線３２は、重畳して巻回されており、ここでは、第１の巻線３１は、第２の巻線３２の外側に巻回されている。また、回転子１０は、１０極の永久磁石１１を有する。固定子１２のスロット１５の数は１２である。
【0103】
第１の巻線３１は、１０極の磁界を発生するように、１２個のティース１４に巻回されている。第２の巻線３２は、８極の磁界を発生するように、１２個のティース１４に巻回されている。第１の巻線３１は、図１１の紙面３時の方向から反時計回りに順番に、第１の巻線３１Ｕ、第１の巻線３１Ｕ（バー）、第１の巻線３１Ｖ（バー）、第１の巻線３１Ｖ、第１の巻線３１Ｗ、第１の巻線３１Ｗ（バー）、第１の巻線３１Ｕ（バー）、第１の巻線３１Ｕ、第１の巻線３１Ｖ、第１の巻線３１Ｖ（バー）、第１の巻線３１Ｗ（バー）、第１の巻線３１Ｗである。第２の巻線３２は、図１１の紙面３時の方向から反時計回りに順番に、第２の巻線３２Ｕ、第２の巻線３２Ｖ、第２の巻線３２Ｗ、第２の巻線３２Ｕ、第２の巻線３２Ｖ、第２の巻線３２Ｗ、第２の巻線３２Ｕ、第２の巻線３２Ｖ、第２の巻線３２Ｗである。
【0104】
第２の巻線３２が発生する極対数は４であり、永久磁石１１の極対数は５である。このとき、第２の巻線３２が発生する極対数は、永久磁石１１の極対数よりも１大きいかまたは１小さいという条件を満たす。
【0105】
モータ１－４は、６つの磁気センサ１７－１～１７－６を有している。磁気センサ１７－１は、第１の巻線３１Ｕと第１の巻線３１Ｕ（バー）との間に配置されている。磁気センサ１７－２は、第１の巻線３１Ｖと第１の巻線３１Ｖ（バー）との間に配置されている。磁気センサ１７－３は、第１の巻線３１Ｗと第１の巻線３１Ｗ（バー）との間に配置されている。磁気センサ１７－４は、第１の巻線３１Ｕと第１の巻線３１Ｕ（バー）との間に配置されている。磁気センサ１７－５は、第１の巻線３１Ｖと第１の巻線３１Ｖ（バー）との間に配置されている。磁気センサ１７－６は、第１の巻線３１Ｗと第１の巻線３１Ｗ（バー）との間に配置されている。
【0106】
また、磁気センサ１７－１は、第２の巻線３２Ｕと第２の巻線３２Ｖとの間に配置されている。磁気センサ１７－２は、第２の巻線３２Ｗと第２の巻線３２Ｕとの間に配置されている。磁気センサ１７－３は、第２の巻線３２Ｖと第２の巻線３２Ｗとの間に配置されている。磁気センサ１７－４は、第２の巻線３２Ｕと第２の巻線３２Ｖとの間に配置されている。磁気センサ１７－５は、第２の巻線３２Ｗと第２の巻線３２Ｕとの間に配置されている。磁気センサ１７－６は、第２の巻線３２Ｖと第２の巻線３２Ｗとの間に配置されている。
【0107】
ここで、磁気センサ１７の両側に位置する第１の巻線３１は、同一の相であって通電の向きが互いに逆であるという条件を満たすが、磁気センサ１７の両側に位置する第２の巻線３２は、異なる相となっている。このため、磁気センサ１７の信号には、単体でみると、第２の巻線３２の通電による影響を受ける。そこで、制御部２の演算部２１は、磁気センサ１７を２個で一対として扱い、一対の磁気センサ１７の２つの信号の差を演算することによって、第２の巻線３２の影響を相殺する。ここで、磁気センサ１７の両側に位置する第２の巻線３２の相の組み合わせが同じである２つの磁気センサ１７を一対の磁気センサ１７として扱うこととする。
【0108】
例えば、磁気センサ１７－１および磁気センサ１７－４は、共に第２の巻線３２Ｕと第２の巻線３２Ｖとの間に配置されている。ここで、第２の巻線３２が磁気センサ１７－１に与える影響を、係数をｋ、Ｕ相電流をｉu、Ｖ相電流をｉvとすると、ｋｉu＋ｋｉvと表される。また、同様に、第２の巻線３２が磁気センサ１７－４に与える影響も、ｋｉu＋ｋｉvと表される。したがって、磁気センサ１７－１と磁気センサ１７－４とを一対として扱い、磁気センサ１７－１の信号と磁気センサ１７－４の信号との差を演算すれば、互いの第２の巻線３２の影響が相殺され、回転子１０の永久磁石１１の磁束成分だけを抽出することができる。
【0109】
同様に、磁気センサ１７－２および磁気センサ１７－５は、共に、第２の巻線３２Ｗと第２の巻線３２Ｕとの間に配置されている。また、磁気センサ１７－３および磁気センサ１７－６は、共に、第２の巻線３２Ｖと第２の巻線３２Ｗとの間に配置されている。このため、磁気センサ１７－２および磁気センサ１７－５を２個で一対として扱い、磁気センサ１７－３および磁気センサ１７－６を２個で一対として扱うことで、第２の巻線３２の影響を相殺することができる。
【0110】
図１２は、実施の形態３の変形例にかかるモータ１－５の断面構成を示す図である。モータ１－５の構成は、モータ１－４と比較して、第１の巻線３１および第２の巻線３２をティース１４に巻回する方法が異なる以外はモータ１－４と同様である。モータ１－５の第１の巻線３１は、モータ１－５の回転軸を中心とする半径Ｒ方向において、第２の巻線３２の内側に巻回されている。このように第１の巻線３１および第２の巻線３２を巻回した場合であっても、磁気センサ１７を２個で一対として扱うことで、モータ１－４と同様の効果を奏することができる。
【0111】
以上説明したように、実施の形態３によれば、図１のモータ１の代わりにモータ１－４を備えるモータシステム１００が提供される。以下、モータ１－４を備えるモータシステム１００について説明するが、モータ１－４の代わりにモータ１－５を備えるモータシステム１００についても同様である。モータ１－４は、磁束を発生する磁束発生体である永久磁石１１が配置された回転子１０と、回転子１０と対向して配置された固定子１２とを有する。固定子１２は、回転子１０と対向して配置されたバックヨーク１３と、バックヨーク１３から回転子１０に向かって突出しており、回転子１０の回転方向に間隔をあけて並んで配置された複数のティース１４とを有する。また、モータ１は、固定子１２に巻回された第１の巻線３１と、隣接するティース１４の間の空間であるスロット１５に設けられ磁束密度を計測する複数の磁気センサ１７とを有する。制御部２は、複数の磁気センサ１７の信号から回転子１０の回転角度および偏心量の少なくとも一方を求める演算部２１を有する。演算部２１が用いる磁気センサ１７の信号は、両側の第１の巻線３１が同一の相であって通電の向きが互いに逆であるようなスロット１５に設けられた磁気センサ１７の信号である。磁気センサ１７を、両側の第１の巻線３１が同一の相であって通電の向きが互いに逆であるようなスロット１５に設けることによって、この磁気センサ１７の信号は、第１の巻線３１への通電時であっても、両側の第１の巻線３１のうち一方の第１の巻線３１からの影響が、他方の第１の巻線３１からの影響によって相殺されたものとなる。したがって、回転角度および偏心量の少なくとも一方である検知対象の情報の検知誤差を低減することが可能になる。
【0112】
また、実施の形態３においても、磁気センサ１７は、スロット１５の内部であって、つまり、隣接するティース１４の間であって、ティース１４の先端よりも、モータ１の回転軸を中心とする半径Ｒ方向において、バックヨーク１３側に配置される。これにより、磁気センサ１７の信号から空間高調波成分を大幅に低減することが可能になり、回転角度および偏心量の少なくとも一方である検知対象の情報の検知誤差を低減することが可能になる。
【0113】
また、モータ１－４は、それぞれが第１のセンサおよび第２のセンサを含む１対の磁気センサ１７を３組有し、演算部２１は、それぞれの組において、第１のセンサの信号と第２のセンサの信号との和または差を演算する。これによって、演算部２１が出力する回転角度および偏心量からは、永久磁石１１からの３の倍数の空間高調波成分の影響と、第１の巻線３１への通電により発生する磁束の影響とが除去される。したがって、回転角度および偏心量の少なくとも一方である検知対象の情報の検知誤差を低減することが可能になる。
【0114】
また、モータ１－４のスロット１５の数であるスロット数は、「１２」であり、この値は、１２以上の６の倍数であるという条件を満たす。また、モータ１－４において、磁束発生体である永久磁石１１の極対数および巻線１６が発生する極対数は「５」であり、この値は、スロット数「１２」の３分の１倍の値である「４」よりも大きく、スロット数「１２」の３分の２倍の値である「８」よりも小さいという条件を満たす。このような条件を満たすようなスロット数および極対数とすることによって、両側の第１の巻線３１が同一の相であって通電の向きが互いに逆であるようなスロット１５に磁気センサ１７を配置することが可能になる。したがって、回転角度および偏心量の少なくとも一方である検知対象の情報の検知誤差を低減することが可能になる。
【0115】
また、実施の形態３によれば、モータ１－４は、ティース１４に巻回された第２の巻線３２をさらに有する。第２の巻線３２が発生する極対数「４」は、磁束発生体である永久磁石１１の極対数「５」よりも１大きいか、または、永久磁石１１の極対数「５」よりも１小さいという条件を満たす。また、磁気センサ１７が設けられたスロット１５の両側の第２の巻線３２の相は互いに異なる。演算部２１は、モータ１－４が有する複数の磁気センサ１７のうちの１つである第１のセンサの信号と、第１のセンサが設けられたスロット１５の両側の第２の巻線３２の相の組み合わせと同じ組み合わせの相の第２の巻線３２の間に配置された第２のセンサの信号との和または差を演算することによって、磁気センサ１７の信号から第２の巻線３２からの磁束の影響を相殺することができる。したがって、回転角度および偏心量の少なくとも一方である検知対象の情報の検知誤差を低減することが可能になる。
【0116】
実施の形態４．
図１３は、実施の形態４にかかる制御部２－１の構成を示す図である。制御部２－１は、演算部２１と、補正部２２と、記憶部２３とを有する。なお、ここでは、制御部２－１には、モータ１に配置された磁気センサ１７の信号が入力されることとしたが、制御部２－１に入力される信号は、モータ１－１～１－５のいずれか１つに配置された磁気センサ１７の信号であってもよい。
図１３は、実施の形態４にかかる制御部２－１の構成を示す図である。制御部２－１は、演算部２１と、補正部２２と、記憶部２３とを有する。なお、ここでは、制御部２－１には、モータ１に配置された磁気センサ１７の信号が入力されることとしたが、制御部２－１に入力される信号は、モータ１－１～１－５のいずれか１つに配置された磁気センサ１７の信号であってもよい。
【0117】
補正部２２は、磁気センサ１７の両側に位置する巻線１６への通電量の変化による磁気センサ１７の信号への影響を補正する機能を有する。
【0118】
記憶部２３は、通電量に対応した磁気センサ１７の信号の変化量を記憶している。この変化量は、巻線１６への通電量を変化させたときに実際に検知された磁気センサ１７の信号から算出される。
【0119】
図１４は、巻線１６への通電量と磁気センサ１７の信号との関係の一例を示す図である。図１４の横軸は、巻線１６に流れる電流ｉnである。電流ｉnのｎは、磁気センサ１７の両側に配置された巻線１６の相であるＵ、Ｖ、Ｗ相のいずれかであってもよいし、三相の電流のうち複数を四則演算した後の値であってもよい。図１４の縦軸は、磁気センサ１７の信号Ｓnである。信号Ｓnのｎは、センサ番号であってもよいし、複数の磁気センサ１７の信号を四則演算した後の値であってもよい。縦軸の切片は、回転子１０が寄与している項を意味する。この値は、回転子１０が回転すると変化する。
【0120】
理想的には、磁気センサ１７の両側に位置する巻線１６への通電量が変化しても、磁気センサ１７の両側の巻線１６の影響は、一方の巻線１６からの影響と他方の巻線１６からの影響とが相殺し合って、磁気センサ１７の信号は、電流ｉnの値によらず一定である。しかしながら、実際には、磁気センサ１７の両側に位置する巻線１６の巻き膨らみの違いによる非対称性や、磁気センサ１７の配置ずれなどに起因して、電流ｉnの影響が相殺されずにわずかに残る。このため、図１４に示すように、通電量によって磁気センサ１７の信号が変化することがある。この関係は、上述の通り、巻線１６の非対称性や磁気センサ１７の配置ずれなどに起因するため、モータ１の個体ごとに異なる。両側に位置する巻線１６が同一の相であって通電の向きが互いに逆であるようなスロット１５に磁気センサ１７を配置することによって、巻線１６への通電が磁気センサ１７に与える影響を大幅に低減することができるが、上記のような、巻線１６の非対称性や磁気センサ１７の配置ずれなどに起因する通電の影響がわずかに残る。補正部２２は、巻線１６の非対称性や磁気センサ１７の配置ずれなどに起因する通電の影響を、後処理によって補正する。
【0121】
図１５は、図１３に示す補正部２２の説明図である。補正部２２は、磁気センサ１７の信号Ｓnを補正して、補正後の信号Ｓn’を出力する。例えば、図１４に示すような電流ｉnと磁気センサ１７の信号Ｓnとの関係から、電流ｉnと信号Ｓnとの間に線形性が成り立つとした場合、Ｓn＝Ｓn’＋ｋnｉnの関係が成り立つ。ここで、Ｓn’は、磁気センサ１７の出力する信号Ｓnのうち回転子１０が寄与している項であり、図１４においては、切片が相当する。ｋnｉnは、固定子１２の電流ｉnが寄与する項である。図１４において、係数ｋnは、傾きが相当する。係数ｋnは、例えば、上述のＲn＋Ｌnであってもよい。理想的には、係数ｋn＝０である。
【0122】
図１４に示したような実測の結果から、例えば、最小二乗法を用いることで、補正部２２は、係数ｋnを求めることができる。また、２つの条件で実測した結果（Ｓn1，ｉn1）および（Ｓn2，ｉn2）のみから、単に、（Ｓn1－Ｓn2）／（ｉn1－ｉn2）を演算することによっても、係数ｋnを求めることができる。
【0123】
補正部２２は、係数ｋnを求めることができると、「Ｓn’＝Ｓn－ｋnｉn」を演算することによって、磁気センサ１７の信号を補正することができる。したがって、補正部２２は、記憶部２３に記憶された、通電量と磁気センサ１７の信号の変化量との関係を示す情報に基づいて、磁気センサ１７の信号Ｓnから、補正後の信号Ｓn’を算出して、演算部２１に出力することができる。
【0124】
なお、上記では、図１４に示したように、電流ｉnと磁気センサ１７の信号Ｓnとの関係が一次関数で表されることとして説明したが、一次関数に限らず、二次関数などを使用してもよい。また、補正部２２を省略しても実施の形態１と同様の効果を奏することはできるため、補正部２２を省略してもよい。
【0125】
以上説明したように、実施の形態４にかかる制御部２－１は、巻線１６の通電量を変化させたときに取得された磁気センサ１７の信号から求められた、通電量と磁気センサ１７の信号の変化量との関係を記憶する記憶部２３と、記憶部２３に記憶された通電量と磁気センサ１７の信号の変化量との関係に基づいて、磁気センサ１７の信号を補正する補正部２２と、を有する。ここで、通電量と磁気センサ１７の信号の変化量との関係を示す情報は、例えば、係数ｋnであってもよいし、各通電量に対応する磁気センサ１７の信号の変化量であってもよい。このような構成を有することによって、巻線１６への通電量の変化によって、磁気センサ１７の信号が変化してしまう場合であっても、磁気センサ１７の信号を補正することによって、回転角度および偏心量の少なくとも一方である検知対象の情報の検知誤差を低減することが可能になる。
【0126】
なお、図１に示す制御部２および図１３に示す制御部２－１のそれぞれは、処理回路により実現される。処理回路は、専用のハードウェアであってもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いた制御回路であってもよい。制御部２，２－１を実現するための専用のハードウェアは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせたものである。
【0127】
上記の処理回路が、ＣＰＵを用いた制御回路で実現される場合、制御回路は、プロセッサと、メモリとを備えることができる。プロセッサは、ＣＰＵであり、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などとも呼ばれる。メモリは、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically ＥＰＲＯＭ）などの不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などである。
【0128】
上記の処理回路が制御回路により実現される場合、プロセッサがメモリに記憶された、各構成要素の処理に対応するプログラムを読み出して実行することにより実現される。また、メモリは、プロセッサが実行する各処理における一時メモリとしても使用される。
【0129】
以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【0130】
例えば、上記の実施の形態では、巻線１６、第１の巻線３１、および第２の巻線３２は、ティース１４に巻回されることとしたが、固定子１２に巻回されればよく、例えば、バックヨーク１３に巻回されてもよい。バックヨーク１３に巻回される場合であっても、巻線１６、第１の巻線３１、および第２の巻線３２は、スロット１５の両側に位置するように、例えば、ティース１４が並ぶ周方向において、各ティース１４の両側に巻回される。
【符号の説明】
【0131】
１，１－１～１－５ モータ、２，２－１ 制御部、１０ 回転子、１１ 永久磁石、１２ 固定子、１３ バックヨーク、１４ ティース、１５ スロット、１６ 巻線、１７，１７－１～１７－６ 磁気センサ、１８Ｕ，１９ 磁束、２１ 演算部、２２ 補正部、２３ 記憶部、３１ 第１の巻線、３２ 第２の巻線、１００ モータシステム。
【要約】
モータ（１）と、モータを制御する制御部と、を備えるモータシステムにおいて、モータは、磁束を発生する磁束発生体が配置された回転子（１０）と、回転子と対向して配置されたバックヨーク（１３）と、バックヨークから回転子に向かって突出しており、回転子の回転方向に間隔をあけて並んで配置された複数のティース（１４）とを有する固定子（１２）と、固定子に巻回された巻線（１６）と、隣接するティースの間の空間であるスロット（１５）に設けられ磁束密度を計測する複数の磁気センサ（１７－１～１７－６）と、を有し、制御部は、複数の磁気センサの信号に基づいて回転子の回転角度および偏心量の少なくとも一方を求める演算部を有し、演算部が用いる磁気センサの信号は、両側の巻線が同一の相であって通電の向きが互いに逆であるようなスロットに設けられた磁気センサの信号である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】