JP2019126244A - モータ制御装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通電方向の切り換えに対するヨークからの磁束の影響を抑制する。【解決手段】第１のヨーク６の第１の磁極部６ａと第２のヨーク７の第２の磁極部７ａとは、ロータ３の外周面に対向しマグネット２の着磁位相に対して電気角をずらして配置され、ロータ３の外周面に対向する。第１のコイル４は第１の磁極部６ａを励磁し、第２のコイル５は第２の磁極部７ａを励磁する。制御回路１３は、比較器２００、２０１から出力される、出力信号１０ｂ、１１ｂと基準信号３００、３０１との比較結果を示す比較結果信号４００、４０１に基づいて、コイル４、５への通電方向を制御する。制御回路１３は、第１の磁極部６ａの極性と第２の磁極部７ａの極性との関係に応じて基準信号３００、３０１の値を変更する。【選択図】図１１

Description

本発明は、モータ制御装置及び方法に関する。

ステッピングモータは小型、高トルク、高寿命といった特徴を有し、開ループ制御で容易にデジタル的な位置決め動作を実現でき、カメラや光ディスク装置などの情報家電、プリンタやプロジェクタ等のＯＡ機器などに広く用いられている。しかし、高速回転時やモータへの負荷が多いときにモータが脱調するおそれがあり、ブラシレスモータやＤＣモータに比べて効率が低いという問題があった。この問題を解決するために、ステッピングモータにエンコーダを取り付け、ロータの位置にあわせて通電を切り換える、いわゆるブラシレスＤＣモータの動作を行なわせることで脱調を防ぐことが知られている。

特許文献１は、磁気センサによってロータの位置を検出し、コイルへの通電を順次切り換えていくモータ制御装置を開示している。特許文献１の装置では、励磁切換タイミングが電気進角０度から４５度の間となるように配置した磁気センサと、励磁切換タイミングが電気進角４５度から９０度の間となるように配置した磁気センサとをモータに設けている。また、ロータが有する磁石が、周方向にＮ極とＳ極が交互となるように多極に着磁されている。そして特許文献１の装置は、回転に応じた磁石のＮ極とＳ極との切り換わりを磁気センサによって検知し、コイルへの通電を順次切り換えている。

特開２０１４−１２８１４３号公報

本来、磁気センサは、ロータの有する磁石からの磁束のみを検出するのが望ましい。しかし、２つのコイルの通電状態によっては、磁気センサがヨークからの磁束も検出してしまう場合がある。すると、磁石のＮ極とＳ極の切り換わりを正確に検知できず、意図したコイルへの通電切り換えのタイミングから時間的なずれを生じるおそれがある。この時間的なずれによって、意図する発生トルクから実際の発生トルクがずれてしまうという問題があった。

本発明は、通電方向の切り換えに対するヨークからの磁束の影響を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、円筒形状に形成されるとともに周方向に複数に分割して異なる極に交互に多極着磁されたマグネットを備えた回転可能なロータと、前記ロータの外周面に対向する第１の磁極を備えた第１のヨークと、前記ロータの前記外周面に対向し前記第１の磁極部に対して電気角をずらして位置に配置された第２の磁極を備えた第２のヨークと、通電されることで前記第１の磁極部を励磁する第１のコイルと、通電されることで前記第２の磁極部を励磁する第２のコイルと、前記ロータの前記外周面に対向して配置され、磁束に応じた信号を出力する磁気センサと、を有するモータを制御するモータ制御装置であって、前記磁気センサの出力信号と基準信号との比較結果を示す比較結果信号を出力する比較器と、前記比較器により出力された比較結果信号に基づいて、前記第１のコイル及び前記第２のコイルへの通電方向を制御する制御手段と、前記第１の磁極部の極性と前記第２の磁極部の極性との関係に応じて、前記基準信号の値を変更する変更手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、通電方向の切り換えに対するヨークからの磁束の影響を抑制することができる。

モータ制御装置のブロック図である。 モータの外観斜視図である。 コイルへ一定電流を流したときのロータの回転角度とモータのトルクとの関係を示す図である。 各ヨーク及びマグネットの位相関係を示すモータの軸直角方向断面図である。 ロータの回転角に対する、第１、第２のコイルの通電状態により発生するモータトルクを示す図である。 ヨークと磁気センサと磁石の位置関係を模式的に表わした断面図（（ａ）、（ｃ）、（ｄ））、磁気センサの拡大図（（ｂ））である。 磁力線と磁気センサの出力信号との関係を示す図である。 右回転時のロータの回転位置とコイルの通電極性と出力信号との関係を示す図である。 第１の比較器、第２の比較器の模式図である。 右回転時のロータの回転位置とコイルの印加電圧の極性と、磁極部の磁極と、基準信号の設定値との関係を示す図である。 右回転時のロータの回転位置とコイルの通電極性と出力信号との関係を示す図である。 基準信号設定処理のフローチャートである。 比較結果信号を示す図である。 右回転時のロータの回転位置とコイルの通電極性と出力信号との関係に、比較結果信号を加えて示す図である。 磁気センサを進み位相で配置した場合における、右回転時のロータの回転位置とコイルの通電極性と出力信号との関係に、比較結果信号を加えて示す図である。 待ち時間設定処理のフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るモータ制御装置のブロック図である。図２は、モータの外観斜視図である。図２では、説明の便宜のために一部の部品を破断させて示している。このモータ制御装置は、モータ１、駆動回路２２、制御回路１３を備える。制御手段としての制御回路１３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備える（いずれも図示せず）。モータ１は、ロータ３、第１のコイル４、第１のヨーク６、第２のコイル５、第２のヨーク７を備える。さらにモータ１は、第１磁気センサ１０（第１の磁気センサ）、第２磁気センサ８、第３磁気センサ１１（第２の磁気センサ）、第４磁気センサ９を備える。制御回路１３は、基準信号変更部５００と、基準信号変更部５００に各々接続された比較器２００、２０１、２０２、２０３を有する。磁気センサ１０、８、１１、９にそれぞれ、比較器２００、２０２、２０１、２０３が接続されている。

ロータ３はマグネット２を備え、駆動回路２２を介して制御回路１３によって回転可能に制御される。マグネット２は円筒形状に形成され、外周面を周方向に複数に分割して異なる極に交互に多極着磁されている。本実施の形態では、マグネット２は８分割すなわち８極（Ｎ極が４極、Ｓ極が４極）に着磁されている。なお、８極に限らず、例えば、２極、４極や１２極以上に着磁されてもよい。

第１のコイル４は、マグネット２の軸方向の一端側に配置されている。第１のヨーク６は軟磁性材料で、マグネット２の外周面に対して隙間を持って対向して形成されている。第１のヨーク６は、マグネット２の外周面に対向する複数の第１の磁極部６ａを備える。複数の第１の磁極部６ａは、第１のヨーク６の円環状の本体部から軸方向に延出され、周方向に所定の間隔で配置される。第１の磁極部６ａは、第１のコイル４に通電されることで励磁される。第１のコイル４と第１のヨーク６と複数の第１の磁極部６ａに対向するマグネット２とによって「第１のステータユニット」が構成される。

第２のコイル５は、マグネット２の第１のコイル４が取り付けられた軸方向の一端とは反対側の他端に配置されている。第２のヨーク７は、軟磁性材料で、マグネット２の外周面に対して隙間を持って対向して形成されている。第２のヨーク７は、マグネット２の外周面に対向する複数の第２の磁極部７ａを備えている。複数の第２の磁極部７ａは、第２のヨーク７の円環状の本体部から軸方向に延出され、周方向に所定の間隔で配置される。第２の磁極部７ａは、第２のコイル５に通電されることで励磁される。第２の磁極部７ａは、第１のヨーク６とマグネット２との相対位相とは異なる位相で配置される。第２のコイル５と第２のヨーク７と複数の第２の磁極部７ａに対向するマグネット２とによって「第２のステータユニット」が構成される。

制御回路１３は、第１の磁極部６ａ、第２の磁極部７ａのそれぞれに励磁される極（Ｎ極、Ｓ極）を切り換えることで、ロータ３に与えるトルクを変化させることができる。制御回路１３は、第１のコイル４と第２のコイル５の各々への通電時には同じ大きさの電圧を印加する。また、同じ大きさの電圧を印加した場合に第１の磁極部６ａと第２の磁極部７ａとが同じ強さの磁極となるように、各コイルや各ヨークが設計されている。第１磁気センサ１０、第２磁気センサ８、第３磁気センサ１１、第４磁気センサ９はいずれも、マグネット２の磁束を検出するホール素子であり、モータカバー１２に固定される。ロータ３が１回転すると、各磁気センサはマグネット２のＮ極とＳ極を交互に検出し、８回の極を示す信号を出力する。これらによってロータ３の回転位置が検出可能となっている。モータカバー１２は、第１の磁極部６ａと第２の磁極部７ａとが、マグネット２の着磁位相に対して電気角で略９０度ずれて配置されるように第１のヨーク６と第２のヨーク７を固定保持する。ここで、電気角とは、マグネット磁力の１周期を３６０°として表したものであり、ロータの極数をＭ、機械角をθ０とすると、電気角θは以下の式１で表せる。

θ＝θ０×Ｍ／２…（１）
本実施の形態では、マグネット２の着磁は８極であるから、電気角の９０度は機械角で２２．５度となる。以下の説明では、主として電気角を用いてフィードバック通電切換モードの動作を説明する。

図３は、モータ１のコイルへ一定電流を流したときのロータ３の回転角度とモータ１のトルクとの関係を示す図であり、横軸に電気角、縦軸にモータトルクをとっている。モータトルクの正、負については、ロータ３を図１や図４の時計回りに回転させるトルクを正とする。

図４（ａ）、（ｂ）は、各ヨーク及びマグネット２の位相関係を示すモータ１の軸直角方向断面図である。本実施の形態では、第１のコイル４に正方向の電流を流すと第１の磁極部６ａがＮ極に磁化され、第２のコイル５に正方向の電流を流すと第２の磁極部７ａがＮ極に磁化されるとする。

図４（ａ）の状態の位相を図３中に符号ａとして示す。図４（ａ）は、マグネット２の着磁された極の中心と周方向における第１の磁極部６ａの中心との距離が、極の中心と周方向における第２の磁極部７ａとの距離と同じとなる状態である。図４（ａ）の状態では、回転位相（回転位置）を保持する力は発生しているが、マグネット２のＳ極が第１の磁極部６ａのＮ極と第２の磁極部７ａのＮ極とに引きつけられて釣り合うため、回転駆動力は発生していない。

図４（ａ）の状態から第２の磁極部７ａを切り換えてＳ極に励磁すると、ロータ３は、図４（ｂ）に示す状態になるまで回転する。図４（ｂ）の状態では、図４（ａ）に示す状態と同様に回転位相を保持する力は発生しているが、回転駆動力は発生していない。すなわち、マグネット２のＳ極が第１の磁極部６ａのＮ極に引きつけられると共に、マグネット２のＮ極が第２のヨークの第２の磁極部７ａのＳ極に引きつけられて釣り合った状態である。以下同様にして、順番に第１のコイル４と第２のコイル５の通電方向を切り換えて、第１の磁極部６ａと第２の磁極部７ａの極性を切り換えることでロータ３を回転させていくことができる。

このような回転駆動力が発生しないタイミングで第１の磁極部６ａおよび第２の磁極部７ａに励磁される極を切り換えることを、電気進角０度での通電切り換え、と定義する。このタイミングよりも電気角γ度だけ早いタイミングで第１の磁極部６ａおよび第２の磁極部７ａに励磁される極を切り換えることを、電気進角γ度での磁極部の励磁切り換え、と定義する。

図５（ａ）〜（ｃ）は、ロータ３の回転角に対する、第１のコイル４および第２のコイル５の通電状態により発生するモータトルクを縦軸に表わした図である。横軸に電気角をとっている。

曲線Ｌ１は、第１のコイル４への通電方向が正、第２のコイル５への通電方向が正の場合のモータトルクを示す。曲線Ｌ２は、第１のコイル４への通電方向が正、第２のコイル５への通電方向が逆の場合のモータトルクを示す。曲線Ｌ３は、第１のコイル４への通電方向が逆、第２のコイル５への通電方向が逆の場合のモータトルクを示す。曲線Ｌ４は、第１のコイル４への通電方向が逆、第２のコイル５への通電方向が正の場合のモータトルクを示す。

図５（ａ）は、電気進角０度のときの状態を示している。このようなタイミングでコイルの通電方向を切り換えていくと、通電方向を切り換える直前の位相は、斜線部と太線で示すように、モータトルクが極めて小さくなっているため、モータ１の出力としては大きくならない。図５（ｂ）は、電気進角４５度のときの状態を示している。電気進角４５度では、通電方向を切り換えたときに発生するモータトルクは最大となる。また、切り換えタイミングを早めて、電気進角９０度でコイルの通電方向を切り換えると、図５（ｃ）の斜線部で示すようになり、結果として電気進角０度の場合と同様の結果となって大きな回転駆動力は得られない。

このように、電気進角４５度の場合にモータトルクが最大となる。モータトルクを減少させたい時には、電気進角を４５度からずらして０度や９０度に近づけ、例えば４５度や５０度など、得たい所望のトルクに応じて変更すれば良い。また、コイルの通電を切り換えても、電流が所定の電流値に瞬時には切り換わらず、電流は徐々に増加しながら所定の電流値に近づいていく。この電流の過渡的な応答を加味して、電気進角４５度よりも早め、例えば電気角で２４度早めることで、最も大きいトルクを得ることができる場合もある。

次に、磁気センサへの磁極部の極性の影響について説明する。本実施の形態では、ロータ３の位置を磁気センサ８〜１１によって検出し、これら磁気センサ８〜１１の配置位置によって、所望の電気進角を得ている。

図６（ａ）、（ｃ）、（ｄ）は、ヨークと磁気センサと磁石の位置関係を模式的に表わした断面図である。図６（ｂ）は磁気センサの拡大図である。図７は、磁力線と磁気センサの出力信号との関係を示す図である。磁気センサ８〜１１は各々、マグネット２の軸方向において第１の磁極部６ａと第２の磁極部７ａとの間に位置する（位相は異なる）。磁気センサ８〜１１はいずれも、第１の磁極部６ａ及び第２の磁極部７ａよりもマグネット２の半径方向外周側に配置される。より詳細には、マグネット２の半径方向において、磁極部６ａ、７ａの中心位置は同じであるが、これらの位置よりも、磁気センサ８〜１１の中心位置（あるいは磁束検出部の位置）の方が外周側に位置している。磁気センサ８〜１１の配置がこのようにならざるを得ない場合があるのは、他部品との配置の関係や工業的な精度の制約によるものである。

代表として、第１磁気センサ１０に着目して説明する。ホール素子を用いた第１磁気センサ１０は、磁気を検出する磁束検出部１０ａを内部に有している（図６（ｂ））。図６（ａ）の例では、コイル４、５への通電によって、第１のヨーク６の第１の磁極部６ａ及び第２のヨーク７の第２の磁極部７ａの極性は共にＮ極となっている。このＮ極に引き寄せられて、ロータ３のマグネット２はＳ極の部分が近づいていく状態となっている。

第１磁気センサ１０は、磁束検出部１０ａが検出した磁束に応じた信号として第１の出力信号１０ｂ（図８（ａ）、図９（ａ））を出力し、第３磁気センサ１１も同様に第２の出力信号１１ｂ（図８（ｂ）、図９（ｂ））を出力する。図７に示すように、磁束検出部１０ａが図６（ｂ）の上方（マグネット２の半径方向における外周方向）に向かうＮ極からＳ極の向きを表わす磁力線を検出すると、第１磁気センサ１０は、出力信号１０ｂとして＋（プラス）の電圧を出力する。逆に、磁束検出部１０ａが図６（ｂ）の下方（マグネット２の半径方向における内周方向）に向かうＮ極からＳ極の向きを表わす磁力線を検出すると、第１磁気センサ１０は、出力信号１０ｂとして−（マイナス）の電圧を出力する。第１磁気センサ１０は、磁力の大きさに応じて電圧の大きさも変化し、大きな磁力の場合には大きな電圧を出力し、小さな磁力の場合には小さな電圧を出力する特性を持っている。

磁束検出部１０ａは、マグネット２からの径方向（図６（ｂ）の上下方向）の磁束を検出するために設けられているが、ヨーク６、７の磁極部６ａ、７ａからの磁束も検出してしまう。磁極部６ａ、７ａが共にＮ極の場合には、図６（ａ）のように、磁極部６ａ、７ａ間で反発する磁力線１００が発生する。磁力線１００が径方向と直交する方向（図６（ａ）の左右方向）となる箇所（例えば、マグネット２の半径方向における磁極部６ａ、７ａの中心位置）に磁束検出部１０ａを配置できれば、磁極部６ａ、７ａからの磁力線１００を検出してしまうことはない。しかし、上述のように、各種制約によってそのような配置を実現するのは困難である。

図６（ａ）の例では、磁力線１００を検出しない箇所より磁束検出部１０ａが外周側に配置されているため、図６（ｂ）に示すように、磁束検出部１０ａの位置では磁力線１００は外周向きになる。第１磁気センサ１０は、マグネット２の磁束に加えてヨーク６、７からの外周向きの磁力線１００を検出するため、第１磁気センサ１０が出力する出力信号１０ｂは、磁力線１００が無い場合に比し、＋（プラス）側にシフトする。

一方、図６（ｃ）の例では、コイル４、５への通電によって、磁極部６ａ、７ａは共に磁極がＳ極となっている。この場合には、磁力線１００は図６（ｃ）の上側及び下側から磁極部６ａ、７ａに向かう向きとなり、磁束検出部１０ａの位置では磁力線１００は下向きとなる。第１磁気センサ１０は、マグネット２の磁束に加えてヨーク６、７からの内周向きの磁力線１００を検出するため、第１磁気センサ１０が出力する出力信号１０ｂは、磁力線１００が無い場合に比し、−（マイナス）側にシフトする。

図６（ｄ）の例では、コイル４、５の通電によって、第１の磁極部６ａはＮ極、第２の磁極部７ａはＳ極となっていて、磁極部６ａ、７ａの磁極の強さは同じとなっている。磁力線１００は、磁気センサ１０に対する感度の低い図６（ｄ）の左右方向に向く。このような状態であると、磁気センサ１０の位置が多少、半径方向にずれたとしても、磁力線１００による第１磁気センサ１０の出力信号１０ｂへの影響は少ない。同様に、コイル４、５の通電によって、第１の磁極部６ａがＳ極、第２の磁極部７ａがＮ極となる場合にも、磁力線１００は、磁気センサ１０に対する感度の低い方向に向くので、出力信号１０ｂへの影響は少ない。つまり、磁極部６ａ、７ａの極性が異なる場合には、磁力線１００は、磁気センサ１０の感度が低い方向に向くため、出力信号１０ｂへの影響は少ない。

他の磁気センサ８、９、１１の各々の磁束検出部についても、磁力線１００を検出しない箇所より外周側に配置されているため、それらの出力信号は第１磁気センサ１０のものと同様の傾向を示す。

図８（ａ）、（ｂ）は、ロータ３を右回転（図４（ａ）、（ｂ）の時計方向に回転）させる場合のロータ３の回転位置とコイルの通電極性と出力信号との関係を示す図である。特に図８（ａ）は第１磁気センサ１０、図８（ｂ）は第３磁気センサ１１の出力信号を示している。特許文献１で開示されるように、通電極性を切り換えるコイルと磁気センサとの対応を変えることで様々な発生トルクを得ることが可能である。本実施の形態では、第１磁気センサ１０に基づいて第１のコイル４の通電を切り換え、第３磁気センサ１１に基づいて第２のコイル５の通電を切り換えてモータ１を駆動する。

図８（ａ）、（ｂ）の横軸にはロータ３の回転位置をとっており、ロータ３の１回転分の３６０度分が示されている。縦軸は出力信号の波形を示し、上側がＮ極を検出した際のプラス電圧側、下側がＳ極を検出した際のマイナス電圧側の信号となっている。図８（ａ）、（ｂ）の下側に、コイルの通電極性（＋、−）とヨーク６、７の磁極部６ａ、７ａの磁極（Ｎ、Ｓ）を記している。図８（ａ）では、第１磁気センサ１０の磁束検出部１０ａの第１の出力信号１０ｂを実線の太線で記し、図８（ｂ）では、第３磁気センサ１１の磁束検出部の第２の出力信号１１ｂを実線の太線で記している。実線の細線は、磁極部６ａ、７ａの磁束の影響が無い理想的な出力信号の波形１０ｒ、１１ｒを示す。制御回路１３は、対応する出力信号がゼロを通る度に、コイル４、５の通電極性を切り換えることで磁極部６ａ、７ａの磁極を変更している。

上述したように、２つの磁極部６ａ、７ａの極性が互いに異なるときには、これらによって発生する磁力線１００は磁気センサ１０、１１の出力信号１０ｂ、１１ｂにほぼ影響を与えない。しかし、コイル４、５に共に、＋（プラス）の電圧が印加された際には、対応する磁極部６ａ、７ａが共にＮ極となり、出力信号１０ｂ、１１ｂはいずれもプラス側（図８中の縦軸のＮ側）にオフセットする。このオフセットした出力信号１０ｂ、１１ｂは破線で示す波形１０（＋）、１１（＋）となり、そのオフセット量は約＋０．３Ｖである。逆に、コイル４、５に共に、−（マイナス）の電圧が印加された際には、対応する磁極部６ａ、７ａが共にＳ極となり、出力信号１０ｂ、１１ｂはいずれもマイナス側（図８中の縦軸のＳ側）にオフセットする。このオフセットした出力信号１０ｂ、１１ｂは破線で示す波形１０（−）、１１（−）となり、そのオフセット量は約−０．３Ｖである。

次に、従来技術での駆動による課題について説明する。一例として、ロータ３の回転位置が０度から１８０度を経て３６０度となる回転方向、すなわち右回転である場合を説明する。制御回路１３が、ロータ３の回転位置が機械角で２２．５度、６７．５度、１１２．５度となる毎、さらに以降、４５度毎に、第１のコイル４の通電方向を切り換える駆動を意図したとする。また、制御回路１３が、ロータ３の回転位置が機械角で０度、４５度、９０度となる毎、さらに以降、４５度毎に、第２のコイル５の通電方向を切り換える駆動を意図したとする。

仮に従来技術を用いると、第１磁気センサ１０の出力信号１０ｂがプラスの際に第１のコイル４の通電極性をプラスとし、出力信号１０ｂがマイナスの際にコイル４の通電極性をマイナスとする駆動となり、それに応じて第１の磁極部６ａの磁極の極性も変更される。同様に、第３磁気センサ１１の出力信号１１ｂがプラスの際に第２のコイル５の通電極性をプラスとし、出力信号１１ｂがマイナスの際にコイル５の通電極性をマイナスとする駆動となり、それに応じて第２の磁極部７ａの磁極の極性も変更される。

ここで、ロータ３の回転位置２２．５度の状態から順に、出力信号１０ｂ、１１ｂと、コイル４、５の電圧の正負の切り換わりのタイミングを見る。すると、２２．５度の瞬間にはコイル４もコイル５もマイナス電圧となり、磁極部６ａも磁極部７ａもＳ極となる。これによって、出力信号１０ｂ、１１ｂはそれぞれ、マイナス側の波形１０（−）、波形１１（−）を通る。次に、回転位置４５度付近を見ると、回転位置４５度では、出力信号１１ｂがまだマイナスのままであるので、電圧の正負の切り換わりは起こらない。回転位置４５度を３．７５度過ぎた４８．７５度において出力信号１１ｂがゼロになり、コイル５の電圧が負（−）から正（＋）に切り換わる。この遅れ３．７５度（機械角）は、電気角では１５度の遅れに相当する。

このように、磁極部７ａからの磁束によって、コイル５の通電切り換えのタイミングが遅れることが分かる。回転位置９０度付近では、出力信号１１ｂがまだプラス側であるので、ここでも、回転位置９０度を３．７５度過ぎた９３．７５度において出力信号１１ｂがゼロになり、コイル５の電圧が正（＋）から負（−）に切り換わる。この遅れ３．７５度（機械角）は、電気角では１５度の遅れに相当する。同様に、コイル５の通電においては、回転位置０度（３６０度）付近、４５度付近、９０度付近、１３５度付近、１８０度付近、２２５度付近、２７０度付近、３１５度付近のいずれの切り換わりタイミングでも遅れが生じてしまう。このように、磁気センサ１１がヨーク６、７からの磁束も検出してしまうため、コイル５への意図した通電切り換えのタイミングに対して時間的なずれを生じる。

一方、コイル４をみると、出力信号１０ｂに磁極部６ａ、７ａの磁束の影響は生じる。ところが、２２．５度直前、６７．５度直前、１１２．５度直前、１５７．５度直前、２０２．５度直前、以降４５度毎のいずれにおいても、切り換えタイミングに磁極部６ａ、７ａの影響が及ばない波形１０ｒの状態となっている。そのため、切り換えタイミングの遅れは生じない。なお、上述の説明では、ロータ３が右回転する場合を説明したが、これとは逆の左回転の場合は、上述の例とは反対に、コイル４にて通電切り換えのタイミングが遅れ、コイル５の通電切り換えタイミングは遅れない。

次に、上述した通電タイミングの遅れの問題を解消するための本実施の形態における駆動方法を説明する。本実施の形態では、制御回路１３は、磁極部６ａ、７ａの磁極の極性の関係に応じて、出力信号と比較する基準信号の大きさを変更（補正）することで、意図したタイミングでコイル４、５への通電を切り換える。本実施の形態におけるモータ制御においては、第１磁気センサ１０、第３磁気センサ１１、第１の比較器２００、第２の比較器２０１が用いられる（図１）。なお、比較器２００、２０１、第２磁気センサ８、第４磁気センサ９を設けることは必須でない。

図９（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、制御回路１３に内蔵された第１の比較器２００、第２の比較器２０１の模式図である。第１の比較器２００には第１磁気センサ１０の出力信号１０ｂと基準信号変更部５００からの第１の基準信号３００が入力される。第１の比較器２００は、出力信号１０ｂと第１の基準信号３００の大きさを比較し、出力信号１０ｂの方が大きければ、Ｈｉ信号を第１の比較結果信号４００として出力する。反対に、第１の基準信号３００より出力信号１０ｂが大きくなければ、第１の比較器２００は、Ｈｉ信号より電圧値が小さいＬｏｗ信号を第１の比較結果信号４００として出力する。制御回路１３は、第１の比較結果信号４００に応じて、第１のコイル４への印加電圧の極性を決定する。すなわち、制御回路１３は、第１の比較結果信号４００がＨｉのとき、第１のコイル４にプラスの印加電圧を印加し、磁極部６ａの極性をＮ極とする。制御回路１３は、第１の比較結果信号４００がＬｏｗのとき、第１のコイル４にマイナスの印加電圧を印加し、磁極部６ａの極性をＳ極とする。

第２の比較器２０１には、第３磁気センサ１１の出力信号１１ｂと基準信号変更部５００からの第２の基準信号３０１が入力される。第２の比較器２０１は、出力信号１１ｂと第２の基準信号３０１の大きさを比較し、出力信号１１ｂの方が大きければ、Ｈｉ信号を第２の比較結果信号４０１として出力する。反対に、第２の基準信号３０１より出力信号１１ｂが大きくなければ、第２の比較器２０１は、Ｈｉ信号より電圧値が小さいＬｏｗ信号を第２の比較結果信号４０１として出力する。制御回路１３は、第２の比較結果信号４０１に応じて、第２のコイル５への印加電圧の極性を決定する。制御回路１３は、第２の比較結果信号４０１がＨｉのとき、第２のコイル５にプラスの印加電圧を印加し、磁極部７ａの極性をＮ極とする。制御回路１３は、第２の比較結果信号４０１がＬｏｗのとき、第２のコイル５にマイナスの印加電圧を印加し、磁極部７ａの極性をＳ極とする。

図１０は、ロータ３を右回転させる場合のロータ３の回転位置とコイル４、５の印加電圧の極性と、磁極部６ａ、７ａの磁極と、基準信号３００、３０１の設定値との関係を示す図である。図１１（ａ）、（ｂ）は、ロータ３を右回転させる場合のロータ３の回転位置とコイルの通電極性と出力信号との関係を示す図である。特に図１１（ａ）は第１磁気センサ１０、図１１（ｂ）は第３磁気センサ１１の出力信号を示している。図１１（ａ）、（ｂ）では、図８（ａ）、（ｂ）と同様に、出力信号１０ｂ、１１ｂを実線の太線で記し、オフセットした出力信号１０ｂ、１１ｂを破線の波形１０（＋）、１１（＋）で示し、理想的な出力信号を波形１０ｒ、１１ｒで示している。

[ロータ回転位置が０度から２２．５度の際]
ロータ３が機械角で０度から２２．５度（電気角で０度から９０度）に移動する際には、コイル４の印加電圧はプラスとなっており、磁極部６ａはＮ極となっている。コイル５は印加電圧がマイナスとなっており、磁極部７ａはＳ極となっている。この際には、図６（ｄ）で説明した通り、第１の出力信号１０ｂ及び第２の出力信号１１ｂはオフセットしていない状態である。このため、従来技術の場合と同じく第１の基準信号３００は０Ｖとされている。従って、所望通りのロータ３の回転位置２２．５度（電気角では９０度）で、第１のコイル４への印加電圧の極性をプラスからマイナスに切り換えること（通電切り換え）が可能となっている。一方、第２の基準信号３０１は０Ｖとされるが、回転位置０度から２２．５度付近はコイル５の極性を反転するタイミング（第２の出力信号１１ｂが第２の基準信号３０１を横切るタイミング）ではない。そのため、第２の基準信号３０１は０Ｖでなくてもよく、例えば次のステップを見越した電圧（−０．３Ｖ）としていても良い。

[ロータ回転位置が２２．５度から４５度の際]
ロータ３が機械角で２２．５度から４５度（電気角で９０度から１８０度）に移動する際には、コイル４の印加電圧はマイナスとなっており、磁極部６ａはＳ極となっている。コイル５は印加電圧がマイナスとなっており、磁極部７ａはＳ極となっている。磁極部６ａ、７ａが共にＳ極となっているため、図６（ｃ）で説明した通り、第１の出力信号１０ｂ及び第２の出力信号１１ｂはマイナス側に０．３Ｖだけオフセットする。そこで、第２の基準信号３０１は−０．３Ｖとされている。これにより、所望通りのロータ３の回転位置４５度で、コイル５の印加電圧の通電切り換えがなされる。

[ロータ回転位置が４５度から６７．５度の際]
ロータ３が機械角で４５度から６７．５度（電気角で１８０度から２７０度）に移動する際には、コイル４の印加電圧はマイナスとなっており、磁極部６ａはＳ極となっている。コイル５は印加電圧がプラスとなっており、磁極部７ａはＮ極となっている。図６（ｄ）で説明した通り、第１の出力信号１０ｂ及び第２の出力信号１１ｂはオフセットしていない状態である。このため、第１の基準信号３００は、従来の場合と同じく０Ｖとされている。従って、所望通りのロータ３の回転位置６７．５度（電気角では２７０度）で、第１のコイル４への印加電圧の極性をプラスからマイナスに切り換え可能となっている。一方、第２の基準信号３０１は０Ｖとされるが、回転位置４５度から６７．５度付近はコイル５の極性を反転するタイミング（第２の出力信号１１ｂが第２の基準信号３０１を横切るタイミング）ではない。そのため、第２の基準信号３０１は０Ｖでなくてもよく、例えば次のステップを見越した電圧（＋０．３Ｖ）としていても良い。

[ロータ回転位置が６７．５度から９０度の際]
ロータ３が機械角で６７．５度から９０度（電気角で２７０度から３６０度）に移動する際には、コイル４の印加電圧はプラスとなっており、磁極部６ａはＮ極となっている。コイル５は印加電圧がプラスとなっており、磁極部７ａはＮ極となっている。磁極部６ａ、７ａが共にＮ極となっているため、図６（ａ）で説明した通り、第１の出力信号１０ｂ及び第２の出力信号１１ｂはプラス側に０．３Ｖオフセットする。そこで、第２の基準信号３０１は＋０．３Ｖとされている。これにより、所望通りのロータ３の回転位置９０度で、コイル５の印加電圧の通電切り換えがなされる。

なお、ロータ３の回転位置が９０度から３６０度までは、上述の０度から９０度までと同じ手順を繰り返すことで、所望通りのタイミングで通電切り換えを行える。これは、機械角０度から９０度と、９０度から１８０度と、１８０度から２７０度と、２７０度と３６０度とが、電気角として等価だからである。

これまで説明したとおり、マグネット２の半径方向において、磁極部６ａ、７ａの中心位置よりも磁束検出部１０ａの方が外周側に位置している。そのため、右回転の場合、制御回路１３は、磁極部６ａ、７ａの極性が共にＮ極の場合は第２の基準信号３０１の値を＋側に変更し、磁極部６ａ、７ａの極性が共にＳ極の場合は第２の基準信号３０１の値を−側に変更する。基準信号３０１を変更しない従来の場合の出力信号１０ｂ、１１ｂは、図８（ａ）、（ｂ）に示すものであった。これに対し、本実施の形態では図１０に示すように基準信号３０１を変更することで、出力信号１０ｂ、１１ｂは図１１（ａ）、（ｂ）に示すものとなる。すなわち、第２の出力信号１１ｂは、回転位置４５度、９０度、１３５度・・・で基準信号３０１との大小関係が反転し、所望通りのタイミングで第２のコイル５の印加電圧の切り換えを行うことが可能となる。

なお、マグネット２の半径方向において、磁極部６ａ、７ａの中心位置よりも磁束検出部１０ａの方が内周側に位置する場合は、磁束検出部１０ａの方が外周側に位置する場合に対し、基準信号３０１の変更方向が逆となる。第３磁気センサ１１の磁束検出部の位置と第１の基準信号３００の変更方向との関係も基準信号３０１の場合と同様に考えることができる。

なお、ロータ３を左回転させる場合のロータ３の回転位置とコイル４、５の印加電圧の極性と、磁極部６ａ、７ａの磁極、基準信号３００、３０１の設定値の関係は、右回転させる場合と逆になる。すなわち、左回転の場合は、図１０の表において、ロータ３の回転位置に関し、各角度にマイナス付ける。また、磁極部６ａの磁極と磁極部７ａの磁極とを逆にし、コイル４の印加電圧の極性とコイル５の印加電圧の極性とを逆にし、第１の基準信号３００の値と第２の基準信号３０１の値とを逆にする。

このように、制御手段としての制御回路１３は、第１の比較結果信号４００に基づいて第１のコイル４への通電方向を制御し、第２の比較結果信号４０１に基づいて第２のコイル５への通電方向を制御する。その際、変更手段としての制御回路１３は、ロータ３の回転方向に応じて第１の基準信号３００または第２の基準信号３０１のいずれかを選択し、選択した基準信号の値を、第１の磁極部６ａの極性と第２の磁極部７ａの極性との関係に応じて変更する。

なお、第１の出力信号１０ｂと第２の出力信号１１ｂのオフセット量が共に０．３Ｖであるとし、基準信号３００、３０１のオフセット量も０．３Ｖであるとして説明した。しかし、磁極部と磁気センサとの特に半径方向の位置関係により、出力信号１０ｂ、１１ｂのオフセットの方向や量が異なる場合がある。また、第１の出力信号１０ｂと第２の出力信号１１ｂとでオフセット量が異なる場合もある。これらの場合には、それぞれのオフセットの方向や量に対応して、基準信号３００、３０１のオフセットの方向や量を設定してもよく、両者の方向や量は一致しなくてもよい。

本実施の形態によれば、制御回路１３は、比較器２００、２０１から出力される、出力信号１０ｂ、１１ｂと基準信号３００、３０１との比較結果を示す比較結果信号４００、４０１に基づいて、コイル４、５への通電方向を制御する。制御回路１３は、第１のヨーク６の第１の磁極部６ａの極性と第２のヨーク７の第２の磁極部７ａの極性との関係に応じて基準信号３００、３０１の値を変更する。これにより、通電方向の切り換えに対するヨーク６、７からの磁束の影響を抑制することができる。従って、意図したコイルへの通電切り換えタイミングを実現することができる。

以下、本実施の形態における変形例について説明する。右回転を例にとる。図１０の例では、制御回路１３は、第２の出力信号１１ｂと第２の基準信号３０１との大小関係が反転したことに応じて、第２の出力信号１１ｂの値を変更し、しかも、第２の基準信号３０１を−０．３Ｖ、０Ｖ、＋０．３Ｖの３種類に切り換えていた。しかし、第２の出力信号１１ｂと第２の基準信号３０１との大小関係が反転するごとに、第２の基準信号３０１の値の正負を切り換えてもよい。すなわち、０Ｖを経ずに、−０．３Ｖと＋０．３Ｖとに、第２の基準信号３０１の値を切り換えてもよい。このようにする場合、第２の基準信号３０１を、図１０において、０Ｖに換えて括弧内に記載した−０．３Ｖまたは＋０．３Ｖとしても良い。すると、全ての回転位置において、第２の基準信号３０１は、−０．３Ｖか＋０．３Ｖかのいずれかの値となる。これにより、０Ｖ、−０．３Ｖ、＋０．３Ｖという３値から、−０．３Ｖ、０．３Ｖの２値に、とるべき値の数を減らすことができ、値を切り換えるための基準信号変更部５００（例えばマイコン）の構成を簡素化できる。

なお、基準信号の変更量として±０．３Ｖを例示したが、変更量はこの値に限定されない。例えば、一般に、モータ駆動中にトルクを変化させるためにコイルへの印加電圧を変化させることがある。印加電圧を変化させると、磁極部６ａ、７ａによる磁束量が変化し、出力信号１０ｂ、１１ｂのオフセット量が変化する。そこで、制御回路１３は、第１のコイル４及び第２のコイル５への印加電圧の大きさに応じて、基準信号３００、３０１の値の変更量を決定してもよい。

なお、磁気センサの出力信号のオフセット量が予め把握できない場合がある。そこで、制御回路１３は、基準信号３００、３０１を０としてロータ３を回転させたときの各磁気センサの出力に基づいて、基準信号３００、３０１の値の変更量を決定してもよい。これを図１２で説明する。

図１２は、出力信号のオフセット量を記録して基準信号を設定する、基準信号設定処理のフローチャートである。この処理は、制御回路１３のＣＰＵが、制御回路１３が備えるＲＯＭに格納されたプログラムをＲＡＭに読み出して実行することにより実現される。この処理は、基準信号設定処理の指示がなされると開始される。

まず、制御回路１３は、モータ１の駆動を開始し、磁気センサ１０、１１の出力信号１０ｂ、１１ｂの変化を記録情報として記録する（ステップＳ１０１）。そして制御回路１３は、記録した記録情報に基づいて、基準信号３００、３０１の０に対する変更量を決定し、それにより変更後の基準信号３００、３０１の値を設定して（ステップＳ１０２）、図１２の処理を終了する。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態の基本的構成は、第１の実施の形態と同様であり、図１〜図９で説明した通りである。ただし、比較器２００（図９）で用いる第１の基準信号３００、比較器２０１で用いる第２の基準信号３０１はいずれも０とする。比較結果信号４００、４０１は、図１３に示すように、Ｈｉ信号またはＬｏｗ信号となる。出力信号１０ｂ、１１ｂの正負の反転タイミングで、比較結果信号４００、４０１は各々、Ｈｉ信号とＬｏｗ信号とに切り替わる。制御回路１３は、第１のコイル４に第１の電圧を印加し、第２のコイル５に第２の電圧を印加する。制御回路１３は、第１のコイル４と第２のコイル５の各々への通電時には同じ大きさの電圧を印加する。

図１４（ａ）、（ｂ）は、ロータ３を右回転（図４（ａ）、（ｂ）の時計方向に回転）させる場合のロータ３の回転位置とコイルの通電極性と出力信号との関係に、比較結果信号を加えて示す図である。図１４（ａ）、（ｂ）では、図８と同様に、「ロータ３の所望の回転位置」に対応する電気角に対応する位置に磁気センサ１０、１１が配置された場合の各関係がされている。ここで、ロータ３の所望の回転位置は、第１磁気センサ１０に関しては、機械角で２２.５度、６７.５度、１１２.５度、１５７.５度、２０２.５度、２４７.５度、２９２.５度、３３７.５度・・・である。また、ロータ３の所望の回転位置は、第３磁気センサ１１に関しては、０度（３６０度）、４５度、９０度、１３５度、１８０度、２２５度、２７０度、３１５度・・・である。

図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、磁極部６ａの極性がＮ極、Ｓ極であるとき、それぞれ、比較結果信号４００はＨｉ信号、Ｌｏｗ信号となる。同様に、磁極部７ａの極性がＮ極、Ｓ極であるとき、それぞれ、比較結果信号４０１はＨｉ信号、Ｌｏｗ信号となる。比較結果信号４００、４０１は、磁極部６ａ、７ａの各極性がＮ極からＳ極に切り替わる際に立下り状態となり、Ｓ極からＮ極に切り替わる際に立上り状態となる。

本実施の形態では、出力信号１０ｂ、１１ｂの反転タイミング、すなわち、比較結果信号４００、４０１のＨｉ信号とＬｏｗ信号との切り替わりタイミングから、待ち時間の経過を待って、コイル４、５の各々への通電方向を切り換える。以下に説明するように、待ち時間は、磁極部６ａ、７ａの磁極の極性の関係に応じて設定される。そのため、本実施の形態では、磁気センサ１０、１１を、「ロータ３の所望の回転位置」に対応する電気角に対して所定電気角だけ位相の進んだ（早い）位置に配置される。具体的には、磁気センサ１０、１１を、ロータ３の所望の回転位置に対して機械角で１０度（電気角で４０度：所定電気角）だけ、進み位相となる位置に配置する。

図１５（ａ）、（ｂ）は、磁気センサ１０、１１を進み位相で配置した場合における、ロータ３を右回転させる場合のロータ３の回転位置とコイルの通電極性と出力信号との関係に、比較結果信号を加えて示す図である。図１４と比較してわかるように、磁気センサ１０、１１を進み位相で配置した結果、波形１０ｒ、１１ｒ、出力信号１０ｂ、１１ｂ、波形１０（＋）、１１（＋）、波形１０（−）、１１（−）のいずれも、１０度分、（図中では左側に）シフトしている。

このような配置により、出力信号１０ｂ、１１ｂの反転タイミングが機械角で１０度だけ早くなる。このため、磁気センサ１０、１１を進み位相で配置しない場合（図１４）の検知タイミングと比べて、比較結果信号４００、４０１のＨｉ信号とＬｏｗ信号との切り替わりタイミングでのロータ回転位置が１０度小さくなっている。すなわち、磁気センサ１０に関し、出力信号１０ｂの反転タイミングは、図１４（ａ）では２２.５度、６７.５度、１１２.５度、１５７.５度、２０２.５度、・・以降４５度毎であった。しかし本実施の形態（図１５（ａ））では、反転タイミングが各々、１０度小さい値となり、１２.５度、５７.５度、１０２.５度、１４７.５度、１９２.５度、・・以降４５度毎となっている。また、磁気センサ１１に関し、出力信号１１ｂの反転タイミングは、図１４（ｂ）では３.７５度、４８.７５度、９３.７５度、１３８.７５度、１８３.７５度、・・以降４５度毎であった。しかし本実施の形態（図１５（ｂ））では、反転タイミングが各々、１０度小さい値となり、−６.２５度（＝３５３.７５）、３８.７５度、８３.７５度、１２８.７５度、１７３.７５度、・・以降４５度毎となっている。

制御回路１３は、第１の出力信号１０ｂの反転タイミングから第１の待ち時間Δｔ１が経過したタイミングで、コイル４に印加する第１の電圧の通電極性（通電方向）を切り替える。また、制御回路１３は、第２の出力信号１１ｂの反転タイミングから第２の待ち時間Δｔ２が経過したタイミングで、コイル５に印加する第２の電圧の通電極性（通電方向）を切り替える。第１の待ち時間Δｔ１、第２の待ち時間Δｔ２は次のようにして設定される。

まず、ロータ３の右回転時において、磁気センサ１０に関しては、磁極部６ａの極性の影響による検知の遅れが生じない。そのため、制御回路１３は、機械角で１０度に相当する時間を第１の待ち時間Δｔ１として設定する。第１の待ち時間Δｔ１は、ロータ３の回転速度（単位時間当たりの回転数）に応じて算出される。従って、回転数が変化すれば、第１の待ち時間Δｔ１も変更される。制御回路１３は、磁気センサ１０で検知される回転数Ｎ（単位：ｒｐｓ）を取得する。制御回路１３は、Δｔ１（秒）＝１／Ｎ×（１０度／３６０度）により第１の待ち時間Δｔ１を算出する。

一方、ロータ３の右回転時において、磁気センサ１１に関しては、３．７５度の検知の遅れが生じるため、これを相殺する必要がある。そこで、制御回路１３は、１０度−３．７５度＝６．２５度分を、第２の待ち時間Δｔ２として設定する。従って、制御回路１３は、Δｔ２（秒）＝１／Ｎ×（６．２５度／３６０度）により第２の待ち時間Δｔ２を算出する。その結果、ロータ３を右回転時においては、第１の待ち時間Δｔ１よりも第２の待ち時間Δｔ２の方が短い。

待ち時間を設けることで、図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、所望の通電の切替タイミングが得られる。すなわち、ロータ３の右回転時において、第１の待ち時間Δｔ１を設けることで、コイル４に印加する第１の電圧の通電切替タイミングを、ロータ３の所望の回転位置（２２.５度、６７.５度・・・等）にすることができる。また、ロータ３の右回転時において、第２の待ち時間Δｔ２を設けることで、コイル５に印加する第２の電圧の通電切替タイミングを、ロータ３の所望の回転位置（０度、４５度・・・等）にすることができる。

また、ロータ３の回転方向によって、磁極部の極性の影響による検知の遅れが生じるコイルが異なる。例えば、ロータ３の左回転時において、磁気センサ１１に関しては、磁極部７ａの極性の影響による検知の遅れが生じない。そこで、制御回路１３は、機械角で１０度に相当する時間を第２の待ち時間Δｔ２として設定する。すなわち、制御回路１３は、Δｔ２（秒）＝１／Ｎ×（１０度／３６０度）により第２の待ち時間Δｔ２を算出する。

一方、磁気センサ１０に関しては、３．７５度の検知の遅れが生じるため、これを相殺する必要がある。そこで制御回路１３は、１０度−３．７５度＝６．２５度分を、第１の待ち時間Δｔ１として設定する。従って、制御回路１３は、Δｔ１（秒）＝１／Ｎ×（６．２５度／３６０度）により第１の待ち時間Δｔ１を算出する。その結果、ロータ３を右回転時においては、第２の待ち時間Δｔ２よりも第１の待ち時間Δｔ１の方が短くなる。

このように、制御回路１３は、ロータ３の回転方向に応じて、待ち時間Δｔ１、Δｔ２を設定する。一例として、制御回路１３は、ロータ３の回転方向に応じて、第１の待ち時間Δｔ１と第２の待ち時間Δｔ２とを入れ換える。ロータ３の回転方向は、磁極部６ａの極性と磁極部７ａの極性との関係（変化の仕方）から把握できる。これにより、両方向の回転方向（駆動方向）において、意図したコイルへの通電切り換えタイミングを実現することができる。

待ち時間Δｔ１、Δｔ２のいずれか一方と他方との長さの関係については次のようになる。待ち時間Δｔ１、Δｔ２のいずれか他方は、ロータ３の所望の回転位置に対応する電気角に対応する位置に、対応する磁気センサが配置されたと仮定した場合に生じる出力信号の反転タイミングの遅延分に対応する時間分だけ、いずれか一方より短い。しかし、待ち時間Δｔ１、Δｔ２のいずれか他方がいずれか一方より短い量は、出力信号の反転タイミングの遅延分に対応する時間分と一致することは必須でない。

本実施の形態によれば、制御回路１３は、磁気センサ１０、１１の出力信号の反転タイミングから待ち時間が経過したタイミングでコイル４、５の通電方向を切り換える。制御回路１３は、磁極部６ａの極性と磁極部７ａの極性との関係に応じて、待ち時間を設定する。これにより、通電方向の切り換えに対するヨーク６、７からの磁束の影響を抑制することに関し、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

次に、第２の実施の形態の変形例を説明する。まず、磁気センサ１０、１１の位置を、ロータ３の所望の回転位置に対して機械角で１０度、進み位相となる位置に配置したが、１０度という値は例示であり、この値に限定されない。例えば、１０度に代えてθ２度を採用したとする。この場合、ロータ３の右回転時において、制御回路１３は、Δｔ１（秒）＝１／Ｎ×（θ２度／３６０度）により第１の待ち時間Δｔ１を算出する。また、制御回路１３は、Δｔ２（秒）＝１／Ｎ×（θ２−３．７５度／３６０度）により第２の待ち時間Δｔ２を算出する。ロータ３の左回転時においては、第１の待ち時間Δｔ１と第２の待ち時間Δｔ２とを入れ換えればよい。

また、ロータ３の右回転時において、磁気センサ１１により検知遅れの角度として３．７５度を例示したが、検知遅れの角度がΔαである場合は、次のようにすればよい。制御回路１３は、Δｔ１（秒）＝１／Ｎ×（θ２度／３６０度）により第１の待ち時間Δｔ１を算出する。また、制御回路１３は、Δｔ２（秒）＝１／Ｎ×（θ２−Δα度／３６０度）により第２の待ち時間Δｔ２を算出する。ここで、θ２度とΔα度とを一致させれば、Δｔ２（秒）＝０となる。ロータ３の左回転時においては、第１の待ち時間Δｔ１と第２の待ち時間Δｔ２とを入れ換えればよい。従って、一方の待ち時間をゼロにすることも可能である。

なお、出力信号１０ｂ、１１ｂのオフセット量が共に０．３Ｖであるとした。しかし、第１の出力信号１０ｂと第２の出力信号１１ｂとでオフセット量が異なる場合もある。これらの場合には、制御回路１３は、それぞれのオフセットの方向や量に対応して、第１の待ち時間Δｔ１と第２の待ち時間Δｔ２とを設定してもよい。さらに、モータ駆動中にトルクを変化させるためにコイルへの印加電圧を変化させることがある。印加電圧を変化させると、出力信号１０ｂ、１１ｂのオフセット量が変化する。そこで、制御回路１３は、第１のコイル４及び第２のコイル５への印加電圧の大きさに応じて、待ち時間Δｔ１、Δｔ２を設定してもよい。

また、モータの個体差や、温度環境の変化などによって、出力信号１０ｂ、１１ｂのオフセット量を予め把握できない場合がある。その場合は、図１６で説明するように、制御回路１３は、時間に対応付けて記録したモータ出力情報に基づいて、待ち時間Δｔ１、Δｔ２を設定してもよい。

図１６は、待ち時間設定処理のフローチャートである。この処理は、制御回路１３のＣＰＵが、制御回路１３が備えるＲＯＭに格納されたプログラムをＲＡＭに読み出して実行することにより実現される。この処理は、待ち時間設定処理の指示がなされると開始される。

まず、ステップＳ１６０１で、制御回路１３は、待ち時間を変数として様々な待ち時間でモータ１を動作させ、モータ出力情報（回転速度および発生トルクの少なくとも一方）を測定する。ステップＳ１６０２で、制御回路１３は、待ち時間と対応付けて、モータ出力情報を記録する。ステップＳ１６０３で、制御回路１３は、記録したモータ出力情報を参照し、実際にモータ１を駆動する際の条件（回転速度または発生トルク）に対応する待ち時間を、待ち時間Δｔ１、Δｔ２として設定する。その後、制御回路１３は、図１６の処理を終了させる。

なお、制御回路１３は、待ち時間とモータ出力情報との対応付けの際には、これらの対応関係を数式によって近似し、この近似式を用いて待ち時間Δｔ１、Δｔ２を算出してもよい。あるいは、モータ出力に代えて、磁気センサ１０、１１による検出磁束の波形を測定し、検知遅れを算出して、その検知遅れを待ち時間Δｔ１、Δｔ２の設定に反映させてもよい。検出磁束の波形の測定に用いるものは、磁束を検出できるものであればよく、ホール素子やその他の磁気センサであってもよい。また、検知遅れの情報を得る際に、別途設けた、高精度な位置検出センサによる位置情報と磁気センサの検知結果とを比較し、磁気センサの検知タイミングの遅れを算出しても良い。

なお、本実施の形態では、比較器２００、２０１、第２磁気センサ８、第４磁気センサ９を設けることは必須でない。

なお、出力信号１０ｂ、１１ｂは、ロータ３の回転位置、コイル４、５への印加電圧によって変化する。従って、第１の実施の形態において、制御回路１３は、これらを記録した情報から基準信号３００、３０１を設定してもよい。また、第２の実施の形態において、制御回路１３は、上記記録した情報を待ち時間Δｔ１、Δｔ２の設定に反映させてもよい。これらにより、磁気センサの出力信号のオフセット量が予め把握できない場合に対処できる。また、磁石とコイルは温度による特性変化がある。従って、第１の実施の形態において、制御回路１３は、モータ１の温度もしくはモータ１付近の温度の情報も記録情報として記録し、それを考慮して基準信号３００、３０１を設定してもよい。また、第２の実施の形態において、制御回路１３は、上記記録情報を待ち時間Δｔ１、Δｔ２の設定に反映させてもよい。これらにより、温度による影響があっても、意図したコイルへの通電切換えのタイミングを実現することができ、より好ましい。

なお、上記各実施の形態においては、磁極部６ａ、７ａの磁束の影響に着目したが、この他にも、モータ１の付近に磁気を発生する物体があると、磁気センサの出力信号は影響を受ける。例えば、他のモータやソレノイドなど、磁石や電磁石が備わったものがモータ１の付近に配置されると、磁気センサの出力信号が変化する。そこで、第１の実施の形態においては、制御回路１３は、ロータ３に隣接して配置される物体から発生する磁束の情報に基づいて、基準信号３００、３０１の値の変更量を決定してもよい。その場合、磁束の情報を予め計測等によって取得してもよい。また、第２の実施の形態においては、制御回路１３は、上記物体から発生する磁束の情報に基づいて、待ち時間Δｔ１、Δｔ２を設定してもよい。

なお、上記各実施の形態においては、磁気センサ及び比較器が２個ずつの構成を説明したが、磁気センサ及び比較器が１個ずつであるとし、比較器と基準信号との比較結果によって２つのコイルの通電方向を切り換える構成にも本発明を適用可能である。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。

２ マグネット
３ ロータ
４、５ コイル
６、７ ヨーク
６ａ、７ａ 磁極部
１０、１１ 磁気センサ
１３ 制御回路
２００、２０１ 比較器

Claims (22)

1. 円筒形状に形成されるとともに周方向に複数に分割して異なる極に交互に多極着磁されたマグネットを備えた回転可能なロータと、
   前記ロータの外周面に対向する第１の磁極を備えた第１のヨークと、
   前記ロータの前記外周面に対向し前記第１の磁極部に対して電気角をずらした位置に配置された第２の磁極を備えた第２のヨークと、
   通電されることで前記第１の磁極部を励磁する第１のコイルと、
   通電されることで前記第２の磁極部を励磁する第２のコイルと、
   前記ロータの前記外周面に対向して配置され、磁束に応じた信号を出力する磁気センサと、を有するモータを制御するモータ制御装置であって、
   前記磁気センサの出力信号と基準信号との比較結果を示す比較結果信号を出力する比較器と、
   前記比較器により出力された比較結果信号に基づいて、前記第１のコイル及び前記第２のコイルへの通電方向を制御する制御手段と、
   前記第１の磁極部の極性と前記第２の磁極部の極性との関係に応じて、前記基準信号の値を変更する変更手段と、を有することを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記変更手段は、前記第１の磁極部の極性と前記第２の磁極部の極性とが共にＮ極の場合と、前記第１の磁極部の極性と前記第２の磁極部の極性とが共にＳ極の場合とで、前記基準信号の値の正負を逆にすることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記磁気センサは、前記第１の磁極部及び前記第２の磁極部よりも前記マグネットの半径方向外周側に配置され、
   前記変更手段は、前記第１の磁極部の極性と前記第２の磁極部の極性とが共にＮ極の場合は、前記基準信号の値を＋側に変更し、前記第１の磁極部の極性と前記第２の磁極部の極性とが共にＳ極の場合は、前記基準信号の値を−側に変更することを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 前記変更手段は、前記比較結果信号と前記基準信号との大小関係が反転したことに応じて、前記基準信号の値を変更することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
5. 前記変更手段は、前記比較結果信号と前記基準信号との大小関係が反転するごとに、前記基準信号の値の正負を切り換えることを特徴とする請求項４に記載のモータ制御装置。
6. 前記変更手段は、前記第１のコイル及び前記第２のコイルへの印加電圧の大きさに応じて、前記基準信号の値の変更量を決定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
7. 前記変更手段は、前記基準信号を０として前記ロータを回転させたときの前記磁気センサの出力に基づいて、前記基準信号の値の変更量を決定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
8. 前記変更手段は、前記ロータに隣接して配置される物体から発生する磁束の情報に基づいて、前記基準信号の値の変更量を決定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
9. 前記磁気センサは、第１の磁気センサ及び第２の磁気センサを含み、
   前記比較器は、前記第１の磁気センサの第１の出力信号と第１の基準信号とを比較して第１の比較結果信号を出力する第１の比較器、及び、前記第２の磁気センサの第２の出力信号と第２の基準信号とを比較して第２の比較結果信号を出力する第２の比較器を含み、
   前記制御手段は、前記第１の比較結果信号に基づいて前記第１のコイルへの通電方向を制御し、前記第２の比較結果信号に基づいて前記第２のコイルへの通電方向を制御し、
   前記変更手段は、前記ロータの回転方向に応じて前記第１の基準信号または前記第２の基準信号のいずれかを選択し、選択した基準信号の値を前記第１の磁極部の極性と前記第２の磁極部の極性との関係に応じて変更することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
10. 円筒形状に形成されるとともに周方向に複数に分割して異なる極に交互に多極着磁されたマグネットを備えた回転可能なロータと、
    前記ロータの外周面に対向する第１の磁極を備えた第１のヨークと、
    前記ロータの前記外周面に対向し前記第１の磁極部に対して電気角をずらした位置に配置された第２の磁極を備えた第２のヨークと、
    通電されることで前記第１の磁極部を励磁する第１のコイルと、
    通電されることで前記第２の磁極部を励磁する第２のコイルと、
    前記ロータの前記外周面に対向して配置され、磁束に応じた信号を出力する磁気センサと、を有するモータを制御するモータ制御装置であって、
    前記磁気センサの出力信号の反転タイミングから待ち時間が経過したタイミングで前記第１のコイルまたは前記第２のコイルの通電方向を切り換える制御手段と、
    前記第１の磁極部の極性と前記第２の磁極部の極性との関係に応じて、前記待ち時間を設定する設定手段と、を有することを特徴とするモータ制御装置。
11. 前記設定手段は、前記ロータの回転方向に応じて前記待ち時間を設定することを特徴とする請求項１０に記載のモータ制御装置。
12. 前記磁気センサは、第１の磁気センサ及び第２の磁気センサを含み、
    前記制御手段は、前記第１の磁気センサの第１の出力信号の反転タイミングから第１の待ち時間が経過したタイミングで前記第１のコイルの通電方向を切り換え、前記第２の磁気センサの第２の出力信号の反転タイミングから第２の待ち時間が経過したタイミングで前記第２のコイルの通電方向を切り換え、
    前記設定手段は、前記ロータの回転方向に応じて前記第１の待ち時間と前記第２の待ち時間とを入れ換えることを特徴とする請求項１０または１１に記載のモータ制御装置。
13. 前記第１の磁気センサおよび前記第２の磁気センサはいずれも、前記ロータの所望の回転位置に対応する電気角に対して所定電気角だけ位相の進んだ位置に配置され、
    前記第１の待ち時間および前記第２の待ち時間のいずれか一方は、前記所定電気角に対応する時間であり、前記第１の待ち時間および前記第２の待ち時間のいずれか他方は、前記いずれか一方より短い時間であることを特徴とする請求項１２に記載のモータ制御装置。
14. 前記いずれか他方は、前記ロータの所望の回転位置に対応する電気角に対応する位置に、対応する磁気センサが配置されたと仮定した場合に生じる、前記出力信号の反転タイミングの遅延分に対応する時間分だけ、前記いずれか一方より短いことを特徴とする請求項１３に記載のモータ制御装置。
15. 前記設定手段は、前記第１のコイル及び前記第２のコイルへの印加電圧の大きさに応じて、前記待ち時間を設定することを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
16. 前記設定手段は、前記ロータの回転速度に応じて、前記待ち時間を設定することを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
17. 前記設定手段は、前記ロータに隣接して配置される物体から発生する磁束の情報に基づいて、前記待ち時間を設定することを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
18. 前記設定手段は、前記ロータの回転速度またはトルクの少なくとも一方と時間とを対応付けた情報に基づいて、前記待ち時間を設定することを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
19. 前記磁気センサは、前記第１の磁極部及び前記第２の磁極部よりも前記マグネットの半径方向外周側に配置されることを特徴とする請求項１０〜１８のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
20. 円筒形状に形成されるとともに周方向に複数に分割して異なる極に交互に多極着磁されたマグネットを備えた回転可能なロータと、
    前記ロータの外周面に対向する第１の磁極を備えた第１のヨークと、
    前記ロータの前記外周面に対向し前記第１の磁極部に対して電気角をずらした位置に配置された第２の磁極を備えた第２のヨークと、
    通電されることで前記第１の磁極部を励磁する第１のコイルと、
    通電されることで前記第２の磁極部を励磁する第２のコイルと、
    前記ロータの前記外周面に対向して配置され、磁束に応じた信号を出力する磁気センサと、を有するモータを制御するモータ制御方法であって、
    前記磁気センサの出力信号と基準信号との比較結果を示す比較結果信号を出力する比較ステップと、
    前記比較ステップで出力された比較結果信号に基づいて、前記第１のコイル及び前記第２のコイルへの通電方向を制御する制御ステップと、
    前記第１の磁極部の極性と前記第２の磁極部の極性との関係に応じて、前記基準信号の値を変更する変更ステップと、を有することを特徴とするモータ制御方法。
21. 前記磁気センサは、第１の磁気センサ及び第２の磁気センサを含み、
    前記比較ステップは、前記第１の磁気センサの第１の出力信号と第１の基準信号とを比較して第１の比較結果信号を出力すると共に、前記第２の磁気センサの第２の出力信号と第２の基準信号とを比較して第２の比較結果信号を出力し、
    前記制御ステップは、前記第１の比較結果信号に基づいて前記第１のコイルへの通電方向を制御し、前記第２の比較結果信号に基づいて前記第２のコイルへの通電方向を制御し、
    前記変更ステップは、前記ロータの回転方向に応じて前記第１の基準信号または前記第２の基準信号のいずれかを選択し、選択した基準信号の値を前記第１の磁極部の極性と前記第２の磁極部の極性との関係に応じて変更することを特徴とする請求項２０に記載のモータ制御方法。
22. 円筒形状に形成されるとともに周方向に複数に分割して異なる極に交互に多極着磁されたマグネットを備えた回転可能なロータと、
    前記ロータの外周面に対向する第１の磁極を備えた第１のヨークと、
    前記ロータの前記外周面に対向し前記第１の磁極部に対して電気角をずらした位置に配置された第２の磁極を備えた第２のヨークと、
    通電されることで前記第１の磁極部を励磁する第１のコイルと、
    通電されることで前記第２の磁極部を励磁する第２のコイルと、
    前記ロータの前記外周面に対向して配置され、磁束に応じた信号を出力する磁気センサと、を有するモータを制御するモータ制御方法であって、
    前記磁気センサの出力信号の反転タイミングから待ち時間が経過したタイミングで前記第１のコイルまたは前記第２のコイルの通電方向を切り換える制御ステップと、
    前記第１の磁極部の極性と前記第２の磁極部の極性との関係に応じて、前記待ち時間を設定する設定ステップと、を有することを特徴とするモータ制御方法。

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