(57)【要約】【課題】検出素子の個数の削減、および配線や制御の簡素化を図る。【解決手段】第１のロータ３と第２のロータ２０３とは、互いの回転位相がずれないように、連結機構３００によって連結されている。第１磁気センサ１０と第２磁気センサ８との第１のロータ３の回転方向における第１の位相差（角度δ）と、第１のロータ３の着磁波形と第２のロータ２０３の着磁波形との第２の位相差（角度ε）とが略等しい。【選択図】図１４
2020096489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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第１のロータ、並びに、前記第１のロータの回転方向における配置位置が互いに異なる第１の検出素子および第２の検出素子を少なくとも含み前記マグネットの回転位相を検出する複数の検出素子、を有する第１のモータと、
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第２のロータを有する第２のモータと、
前記第１のロータと前記第２のロータとの互いの回転位相がずれないように前記第１のロータと前記第２のロータとを連結する連結部と、
前記複数の検出素子の信号に基づいて、前記第１のモータおよび前記第２のモータの各々の通電を制御する制御手段と、を有し、
前記第１の検出素子と前記第２の検出素子との、前記第１のロータの回転方向における第１の位相差と、前記第１のロータの着磁波形と前記第２のロータの着磁波形との第２の位相差とが略等しいことを特徴とするモータユニット。
【請求項２】
前記第１のロータに対して、前記第２のロータは、第１の回転方向において前記第２の位相差だけ遅れた回転位相となるように、前記連結部によって連結され、
前記第１の検出素子に対して、前記第２の検出素子は、前記第１の回転方向における進み側に位置し、
前記制御手段は、前記第１の検出素子と前記第２の検出素子のうち、前記第１のロータの極性の反転する境界面が先に通過する検出素子の信号に基づいて、前記第１のロータを駆動するための通電を切り換え、前記第１の検出素子と前記第２の検出素子のうち、前記第１のロータの極性の反転する境界面が後に通過する検出素子の信号に基づいて、前記第２のロータを駆動するための通電を切り換えることを特徴とする請求項１に記載のモータユニット。
【請求項３】
前記第１のモータは、前記第１のロータの外周面に対向する第１の磁極部を備えた第１のヨークと、前記第２のロータの前記外周面に対向し前記第１の磁極部に対して所定電気角だけ位相をずらした位置に配置された第２の磁極部を備えた第２のヨークと、を有し、
前記第１の位相差は、電気角で、前記所定電気角の半分から前記所定電気角までの範囲に属することを特徴とする請求項１または２に記載のモータユニット。
【請求項４】
前記第１の位相差は、電気角で、前記所定電気角の半分と略等しいことを特徴とする請求項３に記載のモータユニット。
【請求項５】
前記第１の位相差は、電気角で、前記所定電気角と略等しいことを特徴とする請求項３に記載のモータユニット。
【請求項６】
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第１のロータ、並びに、前記第１のロータの回転方向における配置位置が互いに異なる第１の検出素子および第２の検出素子を少なくとも含み前記マグネットの回転位相を検出する複数の検出素子、を有する第１のモータと、
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第２のロータを有する第２のモータと、
前記第１のロータと前記第２のロータとの互いの回転位相がずれないように前記第１のロータと前記第２のロータとを連結する連結部と、を有するモータユニットの駆動方法であって、
前記第１のロータに対して、前記第２のロータは、第１の回転方向において前記第２の位相差だけ遅れた回転位相となるように、前記連結部によって連結され、
前記第１の検出素子に対して、前記第２の検出素子は、前記第１の回転方向における進み側に位置し、
前記第１の検出素子と前記第２の検出素子のうち、前記第１のロータの極性の反転する境界面が先に通過する検出素子の信号に基づいて、前記第１のロータを駆動するための通電を切り換え、前記第１の検出素子と前記第２の検出素子のうち、前記第１のロータの極性の反転する境界面が後に通過する検出素子の信号に基づいて、前記第２のロータを駆動するための通電を切り換えることを特徴とするモータユニットの駆動方法。
【請求項７】
前記第１の検出素子と前記第２の検出素子との、前記第１のロータの回転方向における第１の位相差と、前記第１のロータの着磁波形と前記第２のロータの着磁波形との第２の位相差とが略等しいことを特徴とする請求項６に記載のモータユニットの駆動方法。
【請求項８】
前記第１のモータは、前記第１の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、前記第２のロータの前記外周面に対向し前記第１の磁極部に対して所定電気角だけ位相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、を有し、
前記第１の位相差は、電気角で、前記所定電気角の半分から前記所定電気角までの範囲に属することを特徴とする請求項６または７に記載のモータユニットの駆動方法。
【請求項９】
前記第１の位相差は、電気角で、前記所定電気角の半分と略等しいことを特徴とする請求項８に記載のモータユニットの駆動方法。
【請求項１０】
前記第１の位相差は、電気角で、前記所定電気角と略等しいことを特徴とする請求項８に記載のモータユニットの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のモータを連結して出力を増大させるモータユニットおよびその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステッピングモータの脱調を防ぐために、ロータ（回転子）の位置を検出し、その検出結果に基づき通電を切り換えることが行われている。また、複数のモータを連結させ出力を増大させるモータユニットが知られている。特許文献１のモータユニットは、モータとしてのブラシレス直流モータの各々に、ロータの回転位置を検出する複数の位置検出センサを設け、複数の位置検出センサの信号に基づいて、複数のブラシレス直流モータの回転動作を同期制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２３６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の制御装置では、駆動する全てのブラシレス直流モータに位置検出センサを備える必要がある。そのため、駆動するモータの個数が増えるにつれて、必要な位置検出センサや配線の数が増加するだけでなく、制御も複雑化するという問題があった。
【０００５】
本発明は、検出素子の個数の削減、および配線や制御の簡素化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明は、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第１のロータ、並びに、前記第１のロータの回転方向における配置位置が互いに異なる第１の検出素子および第２の検出素子を少なくとも含み前記マグネットの回転位相を検出する複数の検出素子、を有する第１のモータと、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第２のロータを有する第２のモータと、前記第１のロータと前記第２のロータとの互いの回転位相がずれないように前記第１のロータと前記第２のロータとを連結する連結部と、前記複数の検出素子の信号に基づいて、前記第１のモータおよび前記第２のモータの各々の通電を制御する制御手段と、を有し、前記第１の検出素子と前記第２の検出素子との、前記第１のロータの回転方向における第１の位相差と、前記第１のロータの着磁波形と前記第２のロータの着磁波形との第２の位相差とが略等しいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、検出素子の個数の削減、および配線や制御の簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】モータユニットのブロック図である。
【図２】モータの外観斜視図である。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】ヨーク、磁気センサ及びマグネットの位相関係の遷移図である。
【図７】モータユニットのブロック図である。
【図８】モータユニットの斜視図である。
【図９】モータユニットの分解斜視図である。
【図１０】比較例におけるモータユニットをＦ１方向から見た図である。
【図１１】右回り時の磁気センサの出力信号と磁極部の極性切り換えタイミングとの関係を電気角で表した図である。
【図１２】２つのモータの合成トルクを示す図である。
【図１３】モータユニットの電流波形を示す図である。
【図１４】本実施の形態におけるモータユニットをＦ１方向から見た図である。
【図１５】右回り時の磁気センサの出力信号と磁極部の極性切り換えタイミングとの関係を電気角で表した図である。
【図１６】２つのモータの合成トルクを示す図である。
【図１７】モータユニットの電流波形を示す図である。
【図１８】比較例における、左回り時の磁気センサの出力信号と磁極部の極性切り換えタイミングとの関係を電気角で表した図である。
【図１９】本実施の形態において、左回り時の磁気センサの出力信号と磁極部の極性切り換えタイミングとの関係を電気角で表した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施の形態に係るモータユニットの一部を示すブロック図である。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して示している。
【００１１】
本実施の形態のモータユニット１０００は、図７〜図９等で後述するように、２つの電動機である第１のモータ１００と第２のモータ２００とを、連結機構３００で連結し、出力を増加させた電動機ユニットである。２つのモータの基本構成は共通であるので、まず、図１〜図６では、第１のモータ１００に着目し、主として動作原理を説明する。
【００１２】
このモータユニット１０００は、第１のモータ１００、第２のモータ２００（図７〜図９）、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１００は、回転子としての第１のロータ３のほか、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１００は、第１磁気センサ（第１の検出素子）１０、第２磁気センサ（第２の検出素子）８、第３磁気センサ１１、第４磁気センサ９を備える。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。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。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）
【００１７】
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。
【００１８】
図３は、モータ１００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１００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。
【００１９】
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１００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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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度で磁極部の励磁切換を行う、と定義する。なお、励磁切換の定義に関し、磁極部６ａ、７ａの極を切り換えることに限定されず、コイルを無通電状態にすることによって、磁極部６ａ、７ａを、Ｓ極またはＮ強と、極が生じない状態とに切り換えることも、励磁切換の概念に含まれるとする。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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１００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。
【００２６】
以下、詳細に説明するように、本実施の形態では、各磁気センサを各ヨークに対して以下に説明する位置関係に設けることで、通電方向の切り換え時においてもトルクの合力が大きく落ち込むことなく大きな回転駆動力を得る。
【００２７】
図６（ａ）〜（ｉ）は、ヨーク、磁気センサ及びマグネットの位相関係の遷移を示すモータの軸直角方向断面図である。図６を用いて制御モードに従ったモータ１００の実際の動作を説明する。なお、図６（ａ）の状態を駆動時の初期状態として説明する。ロータ３の右回り（時計回り）の回転方向が第１の回転方向に相当する。ロータ３の左回り（反時計回り）の回転方向が、第１の回転方向の反対方向となる第２の回転方向に相当する。また、ロータ３の回転速度に応じて低進角駆動または高進角駆動が採用される。
【００２８】
（１）右回りの回転について
（１−ｉ）低進角駆動
制御回路１３は、第２磁気センサ８の出力信号により第１の磁極部６ａの励磁状態を切り換え、第４磁気センサ９の出力信号により第２の磁極部７ａの励磁状態を切り換える。このようにして、制御回路１３がロータ３を右回りに回転させる動作（第１の通電モード）に関して説明する。第１の通電モードでは、制御回路１３は、以下のような組み合わせで通電方向を切り換える。
【００２９】
制御回路１３は、第２磁気センサ８がマグネット２のＳ極を検出した場合には、第１の磁極部６ａをＮ極に励磁するよう第１のコイル４に通電する。制御回路１３は、第２磁気センサ８がマグネット２のＮ極を検出した場合には、第１の磁極部６ａをＳ極に励磁するよう第１のコイル４に通電する。
【００３０】
制御回路１３は、第４磁気センサ９がマグネット２のＳ極を検出した場合には、第２の磁極部７ａをＳ極に励磁するよう第２のコイル５に通電する。制御回路１３は、第４磁気センサ９がマグネット２のＮ極を検出した場合には、第２の磁極部７ａをＮ極に励磁するよう第２のコイル５に通電する。
【００３１】
図６（ａ）の状態では、第２磁気センサ８、第４磁気センサ９は共に、マグネット２のＳ極を検出している。よって、第１の磁極部６ａはＮ極に励磁され、第２の磁極部７ａはＳ極に励磁されるので、ロータ３およびマグネット２に右回りの回転力が発生する。図６（ａ）の状態からロータ３が右回りに回転すると、図６（ｂ）に示すように、マグネット２の着磁された極の中心Ｑ１と周方向における第１の磁極部６ａの中心とが対向する状態になる。
【００３２】
図６（ｂ）の状態からロータ３が右回りに回転する。すると、図６（ｃ）に示すように、マグネット２の着磁された極の中心Ｑ１と第１の磁極部６ａの中心との距離が、中心Ｑ１とは異極に着磁されたマグネット２の極の中心Ｑ２と第２の磁極部７ａの中心との距離と同じになる。第２磁気センサ８の出力に基づいて第１の磁極部６ａの励磁状態を切り換えるときに、ロータ３の回転位置に対する第１の磁極部６ａの励磁切換のタイミングが電気進角０度と４５度との間になるように第２磁気センサ８が配置されている。このため、図６（ｂ）の状態から図６（ｃ）の状態となるまでの間に第２磁気センサ８によってマグネット２のＮ極が検出される。このとき、第１の磁極部６ａがＳ極に励磁されるように第１のコイル４が通電される。また、第４磁気センサ９はマグネット２のＳ極を検出しているので、第２の磁極部７ａがＳ極に励磁されるように第２のコイル５が通電されている。そのため、ロータ３およびマグネット２には右回りの回転力が発生する。
【００３３】
図６（ｃ）の状態からロータ３が右回りに回転すると、図６（ｄ）に示すように、マグネット２の着磁された極の中心Ｑ２と第２の磁極部７ａの中心とが対向する。図６（ｄ）の状態からロータ３が右回りに回転すると、図６（ｅ）に示すように、マグネット２の着磁された極の中心Ｑ２と第１の磁極部６ａの中心との距離が、中心Ｑ２と第２の磁極部７ａの中心との距離と同じになる。第４磁気センサ９の出力に基づいて第２の磁極部７ａの励磁状態を切り換えるときに、ロータ３の回転位置に対する第２の磁極部７ａの励磁切換のタイミングが電気進角０度と４５度との間になるように第４磁気センサ９が配置されている。このため、図６（ｄ）の状態から図６（ｅ）の状態となるまでの間に第４磁気センサ９によってマグネット２のＮ極が検出される。このとき、第２の磁極部７ａがＮ極に励磁されるように第２のコイル５が通電される。また、第２磁気センサ８はマグネット２のＮ極を検出しているので、第１の磁極部６ａがＳ極に励磁されるように第１のコイル４が通電されている。そのため、ロータ３およびマグネット２には右回りの回転力が発生する。
【００３４】
このように、通電が順次切り換えられ、右回りの回転方向にロータ３およびマグネット２は回転していく。
【００３５】
上記した磁気センサ８、９の各配置を言い換えると次のようになる。まず、第２磁気センサ８の出力に基づいて第１の磁極部６ａの励磁状態を切り換えるときに、第１の磁極部６ａの励磁状態が、ロータ３の回転位置に対して電気進角０度と４５度との間で切り換わる。そのような位置に第２磁気センサ８が配置されている。第４磁気センサ９の出力に基づいて第２の磁極部７ａの励磁状態を切り換えるときに、第２の磁極部７ａの励磁状態が、ロータ３の回転位置に対して電気進角０度と４５度との間で切り換わる。そのような位置に第４磁気センサ９が配置されている。
【００３６】
そのため、各磁気センサの出力結果によってコイルの通電方向を切り換えたとしても、コイルの通電方向を切り換えずに励磁を維持した状態との位相のずれが少ない。従って、通常のステップ駆動で駆動される場合と、各磁気センサの出力によってコイルの通電を切り換えて駆動する場合との間で、ロータ３およびマグネット２の位相に大きな差はない。よって、ステップ駆動と各磁気センサの出力をフィードバック制御するブラシレス駆動とを切り換えても、振動や発振がなくスムーズな動作切り換えを行うことができる。特に、停止状態から駆動を開始する場合や駆動状態から停止状態にする場合にこのような電気進角で駆動するのが望ましい。
【００３７】
（１−ｉｉ）高進角駆動
ロータ３の回転が高速になると、逆起電力やコイルのインダクタンス成分により磁極部が磁化される時間が遅れてくる。この場合、ロータ３の回転位置に対してコイルの通電方向切り換えを早めに行うことによって、大きな回転駆動力を得ることができる。
【００３８】
そこで制御回路１３は、第１磁気センサ１０の出力に基づいて第１の磁極部６ａに励磁される極を切り換え、第３磁気センサ１１の出力に基づいて第２の磁極部７ａに励磁される極を切り換える。このようにして、制御回路１３がロータ３を右回りに回転させる動作（第２の通電モード）に関して説明する。第２の通電モードでは、制御回路１３は、以下のような組み合わせで通電方向を切り換える。
【００３９】
制御回路１３は、第１磁気センサ１０がマグネット２のＳ極を検出した場合には第１の磁極部６ａをＮ極に励磁し、第１磁気センサ１０がマグネット２のＮ極を検出した場合には第１の磁極部６ａをＳ極に励磁する。制御回路１３は、第３磁気センサ１１がマグネット２のＳ極を検出した場合には第２の磁極部７ａをＳ極に励磁し、第３磁気センサ１１がマグネット２のＮ極を検出した場合には第２の磁極部７ａをＮ極に励磁する。
【００４０】
図６（ａ）の状態では、第１磁気センサ１０、第３磁気センサ１１はともにマグネット２のＳ極を検出している。よって、第１の磁極部６ａはＮ極に励磁され、第２の磁極部７ａはＳ極に励磁されるので、ロータ３およびマグネット２には右回りの回転力が発生する。
【００４１】
図６（ａ）の状態からロータ３が右回りに回転すると、図６（ｂ）に示すように、マグネット２の着磁された極の中心Ｑ１と第１の磁極部６ａの中心とが対向する状態になる。第１磁気センサ１０の出力に基づいて第１の磁極部６ａに励磁される極を切り換えるときに、ロータ３の回転位置に対する第１の磁極部６ａの励磁切換のタイミングが電気進角４５度と９０度との間になるように第１磁気センサ１０が配置されている。このため、図６（ａ）の状態から図６（ｂ）の状態となるまでの間に第１磁気センサ１０によってマグネット２のＮ極が検出される。すると、第１の磁極部６ａがＳ極に励磁されるように第１のコイル４が通電される。また、第３磁気センサ１１はマグネット２のＳ極を検出しているので、第２の磁極部７ａがＳ極に励磁されるように第２のコイル５が通電されている。そのため、ロータ３およびマグネット２には右回りの回転力が発生する。
【００４２】
図６（ｂ）の状態からロータ３が右回りに回転すると、図６（ｃ）の状態を経て、図６（ｄ）に示すように、マグネット２の着磁された極の中心Ｑ２と第２の磁極部７ａの中心とが対向する。第３磁気センサ１１の出力に基づいて第２の磁極部７ａに励磁される極を切り換えるときに、ロータ３の回転位置に対する第２の磁極部７ａの励磁切換のタイミングが電気進角４５度と９０度との間になるように第３磁気センサ１１が配置されている。このため、図６（ｃ）の状態から図６（ｄ）の状態となるまでの間に第３磁気センサ１１によってマグネット２のＮ極が検出される。すると、第２の磁極部７ａがＮ極に励磁されるように第２のコイル５が通電される。また、第１磁気センサ１０はマグネット２のＮ極を検出しているので、第１の磁極部６ａがＳ極に励磁されるように第１のコイル４が通電されている。そのため、ロータ３およびマグネット２には右回りの回転力が発生する。
【００４３】
このように、通電が順次切り換えられ、右回りの回転方向にロータ３およびマグネット２は回転していく。
【００４４】
このような第１磁気センサ１０、第３磁気センサ１１の配置によって、ロータ３が高速回転している場合、磁極部６ａ、７ａが磁化されるタイミングは、実質的に電気進角４５度に近づいたタイミングとなるため、大きな回転駆動力を得ることができる。従って、ロータ３が高速で右回転している場合は、高進角駆動で駆動するのが望ましい。
【００４５】
（２）左回りの回転について
（２−ｉ）低進角駆動
制御回路１３は、第１磁気センサ１０の出力信号により第１の磁極部６ａの励磁を切り換え、第３磁気センサ１１の出力信号により第２の磁極部７ａの励磁を切り換える。このようにして、制御回路１３がロータ３を左回りに回転させる動作（第３の通電モード）に関して説明する。第３の通電モードでは、制御回路１３は、以下のような組み合わせで通電方向を切り換える。
【００４６】
制御回路１３は、第１磁気センサ１０がマグネット２のＳ極を検出した場合には、第１の磁極部６ａをＳ極に励磁するよう第１のコイル４に通電する。制御回路１３は、第３磁気センサ１１がマグネット２のＳ極を検出した場合には、第２の磁極部７ａをＮ極に励磁するよう第２のコイル５に通電する。制御回路１３は、第３磁気センサ１１がマグネット２のＮ極を検出した場合には、第２の磁極部７ａをＳ極に励磁するよう第２のコイル５に通電する。
【００４７】
図６（ａ）の状態では、第１磁気センサ１０、第３磁気センサ１１は共に、マグネット２のＳ極を検出している。よって、第１の磁極部６ａはＳ極に励磁され、第２の磁極部７ａはＮ極に励磁されるので、ロータ３およびマグネット２に左回りの回転力が発生する。
【００４８】
図６（ａ）の状態からロータ３が左回りに回転すると、図６（ｆ）に示すように、マグネット２の着磁された極の中心Ｑ１と第２の磁極部７ａの中心とが対向する状態になる。図６（ｆ）の状態からロータ３が左回りに回転すると、図６（ｇ）に示すように、マグネット２の着磁された極の中心Ｑ１と第２の磁極部７ａの中心との距離が、中心Ｑ１とは異極に着磁されたマグネット２の極の中心Ｑ３と第１の磁極部６ａとの距離と同じになる。第３磁気センサ１１の出力に基づいて第２の磁極部７ａの励磁状態を切り換えるときに、ロータ３の回転位置に対する第２の磁極部７ａの励磁切換のタイミングが電気進角０度と４５度との間になるように第３磁気センサ１１が配置されている。このため、図６（ｆ）の状態から図６（ｇ）の状態となるまでの間に第３磁気センサ１１によってマグネット２のＮ極が検出される。このとき、第２の磁極部７ａがＳ極に励磁されるように第２のコイル５が通電される。また、第１磁気センサ１０はマグネット２のＳ極を検出しているので、第１の磁極部６ａがＳ極に励磁されるように第１のコイル４が通電されている。そのため、ロータ３およびマグネット２には左回りの回転力が発生する。
【００４９】
図６（ｇ）の状態からロータ３が左回りに回転すると、図６（ｈ）に示すように、マグネット２の着磁された極の中心Ｑ３と第１の磁極部６ａの中心とが対向する。図６（ｈ）の状態からロータ３が左回りに回転すると、図６（ｉ）に示すように、マグネット２の着磁された極の中心Ｑ３と第２の磁極部７ａの中心との距離が、中心Ｑ３と第１の磁極部６ａの中心との距離と同じになる。第１磁気センサ１０の出力に基づいて第１の磁極部６ａの励磁状態を切り換えるときに、ロータ３の回転位置に対する第１の磁極部６ａの励磁切換のタイミングが電気進角０度と４５度との間になるように第１磁気センサ１０が配置されている。このため、図６（ｈ）の状態から図６（ｉ）の状態となるまでの間に第１磁気センサ１０によってマグネット２のＮ極が検出される。このとき、第１の磁極部６ａがＮ極に励磁されるように第１のコイル４が通電される。また、第３磁気センサ１１はマグネット２のＮ極を検出しているので、第２の磁極部７ａがＳ極に励磁されるように第２のコイル５が通電されている。そのため、ロータ３およびマグネット２には左回りの回転力が発生する。
【００５０】
このように、通電が順次切り換えられ、左回りの回転方向にロータ３およびマグネット２は回転していく。
【００５１】
第１磁気センサ１０の出力に基づいて第１の磁極部６ａの励磁状態を切り換えるときに、ロータ３の回転位置に対する第１の磁極部６ａの励磁切換のタイミングが電気進角０度と４５度との間になるように第１磁気センサ１０が配置されている。また、第３磁気センサ１１の出力に基づいて第２の磁極部７ａの励磁状態を切り換えるときに、ロータ３の回転位置に対する第２の磁極部７ａの励磁切換のタイミングが電気進角４５度と９０度との間になるように第３磁気センサ１１が配置されている。
【００５２】
そのため、各磁気センサの出力結果によってコイルの通電方向を切り換えたとしても、コイルの通電方向を切り換えずに励磁を維持した状態との位相のずれが少ない。従って、通常のステップ駆動で駆動される場合と、各磁気センサの出力によってコイルの通電を切り換えて駆動する場合との間で、ロータ３およびマグネット２の位相に大きな差はない。よって、ステップ駆動と各磁気センサの出力をフィードバック制御するブラシレス駆動とを切り換えても、振動や発振がなくスムーズな動作切り換えを行うことができる。特に、停止状態から駆動を開始する場合や駆動状態から停止状態にする場合にこのような電気進角で駆動するのが望ましい。
【００５３】
（２−ｉｉ）高進角駆動
ロータ３の回転が高速になると、逆起電力やコイルのインダクタンス成分により磁極部が磁化される時間が遅れてくる。この場合、ロータ３の回転位置に対してコイルの通電方向切り換えを早めに行うことによって、大きな回転駆動力を得ることができる。
【００５４】
そこで制御回路１３は、第２磁気センサ８の出力に基づいて第１の磁極部６ａに励磁される極を切り換え、第４磁気センサ９の出力に基づいて第２の磁極部７ａに励磁される極を切り換える。このようにして、制御回路１３がロータ３を左回りに回転させる動作（第４の通電モード）に関して説明する。第４の通電モードでは、制御回路１３は、以下のような組み合わせで通電方向を切り換える。
【００５５】
制御回路１３は、第２磁気センサ８がマグネット２のＳ極を検出した場合には第１の磁極部６ａをＳ極に励磁し、第２磁気センサ８がマグネット２のＮ極を検出した場合には第１の磁極部６ａをＮ極に励磁する。制御回路１３は、第４磁気センサ９がマグネット２のＳ極を検出した場合には第２の磁極部７ａをＮ極に励磁し、第４磁気センサ９がマグネット２のＮ極を検出した場合には第２の磁極部７ａをＳ極に励磁する。
【００５６】
図６（ａ）の状態では、第２磁気センサ８、第４磁気センサ９はともにマグネット２のＳ極を検出している。よって、第１の磁極部６ａはＳ極に励磁され、第２の磁極部７ａはＮ極に励磁されるので、ロータ３およびマグネット２には左回りの回転力が発生する。
【００５７】
図６（ａ）の状態からロータ３が左回りに回転すると、図６（ｆ）に示すように、マグネット２の着磁された極の中心Ｑ１と第２の磁極部７ａの中心とが対向する状態になる。第４磁気センサ９の出力に基づいて第２の磁極部７ａに励磁される極を切り換えるときに、ロータ３の回転位置に対する第２の磁極部７ａの励磁切換のタイミングが電気進角４５度と９０度との間になるように第４磁気センサ９が配置されている。このため、図６（ａ）の状態から図６（ｆ）の状態となるまでの間に第４磁気センサ９によってマグネット２のＮ極が検出される。すると、第２の磁極部７ａがＳ極に励磁されるように第２のコイル５が通電される。また、第２磁気センサ８はマグネット２のＳ極を検出しているので、第１の磁極部６ａがＳ極に励磁されるように第１のコイル４が通電されている。そのため、ロータ３およびマグネット２には左回りの回転力が発生する。
【００５８】
図６（ｆ）の状態からロータ３が左回りに回転すると、図６（ｇ）の状態を経て、図６（ｈ）に示すように、マグネット２の着磁された極の中心Ｑ３と第１の磁極部６ａの中心とが対向する。第２磁気センサ８の出力に基づいて第１の磁極部６ａに励磁される極を切り換えるときに、ロータ３の回転位置に対する第１の磁極部６ａの励磁タイミングが電気進角４５度と９０度との間になるように第２磁気センサ８が配置されている。このため、図６（ｇ）の状態から図６（ｈ）の状態となるまでの間に第２磁気センサ８によってマグネット２のＮ極が検出される。すると、第１の磁極部６ａはＮ極に励磁されるように第１のコイル４が通電される。また、第４磁気センサ９はマグネット２のＮ極を検出しているので、第２の磁極部７ａがＳ極に励磁されるように第２のコイル５が通電されている。そのため、ロータ３およびマグネット２には左回りの回転力が発生する。
【００５９】
このように、通電が順次切り換えられ、左回りの回転方向にロータ３およびマグネット２は回転していく。
【００６０】
このような第２磁気センサ８、第４磁気センサ９の配置によって、ロータ３が高速回転している場合、磁極部６ａ、７ａが磁化されるタイミングは、実質的に電気進角４５度に近づいたタイミングとなるため、大きな回転駆動力を得ることができる。従って、ロータ３が高速で左回りに回転している場合は、高進角駆動で駆動するのが望ましい。
【００６１】
以上説明したように、右回り、左回りのそれぞれにおいて、磁極部６ａ、７ａの励磁切換のタイミングが適切な電気進角の範囲内となるように、各磁気センサが配置されている。実際には、各磁気センサは、マグネットの着磁誤差、センサ寸法誤差及びヨーク誤差等を考慮しつつ、大きな回転駆動力を得るための位置に配置するのが望ましい。
【００６２】
図７は、モータユニット１０００のブロック図である。図８は、モータユニット１０００の斜視図である。図９はモータユニット１０００の分解斜視図である。図８、図９に示すように、モータユニット１０００は、第１のモータ１００と、第２のモータ２００とを連結機構３００で連結して構成される。なお、図８、図９において、第１のモータ１００に関して、図１で例示したのとは図面上の形状が異なる箇所があるが、両者は同じものを示している。第１のモータ１００、第２のモータ２００について、本発明に直接関係しない箇所の形状は両者のうちいずれの形状を採用してもよい。
【００６３】
第１のモータ１００における第１のロータ３は、マグネット２のほか、第１の出力部３ａおよび第１のシャフト３ｂを備える。第２のモータ２００は、第２のロータ２０３、第１のコイル２０４、第２のコイル２０５、第１のヨーク２０６、第２のヨーク２０７およびモータカバー２１２を備える。第２のロータ２０３は、マグネット２０２、第２の出力部２０３ａおよび第２のシャフト２０３ｂを備える。第２のモータ２００において、第１のヨーク２０６は、マグネット２０２の外周面に対向する複数の第１の磁極部２０６ａを備える。第２のヨーク２０７は、マグネット２０２の外周面に対向する複数の第２の磁極部２０７ａを備えている。
【００６４】
第２のモータ２００の第２のロータ２０３、第１のコイル２０４、第２のコイル２０５の構成は、第１のモータ１００の第１のロータ３、第１のコイル４、第２のコイル５と同様である。第２のロータ２０３のマグネット２０２、第２の出力部２０３ａおよび第２のシャフト２０３ｂの構成は、第１のロータ３のマグネット２、第１の出力部３ａおよび第１のシャフト３ｂと同様である。第２のモータ２００の第１のヨーク２０６、第２のヨーク２０７、モータカバー２１２の構成は、第１のモータ１００の第１のヨーク６、第２のヨーク２０７、モータカバー１２と同様である。ただし、第１のモータ１００には磁気センサ１０、８、１１、９が設けられるが、第２のモータ２００はこれらの磁気センサを有しない。
【００６５】
連結機構３００（連結部）は、出力部３０１、ベアリング３０２、シャフト３０３および連結プレート３０４を備える。第１のロータ３と第２のロータ２０３との互いの回転位相がずれないように、第１のロータ３の第１の出力部３ａと第２のロータ２０３の第２の出力部２０３ａとが、連結機構３００の出力部３０１によって連結されている。第１の出力部３ａ、第２の出力部２０３ａ、出力部３０１はいずれも、ギヤ形状に構成される。なお、第１のロータ３と第２のロータ２０３との互いの回転位相を固定して連結する構成であれば、連結機構３００は他の部材、例えばベルト等を用いた構成であってもよい。
【００６６】
図１０〜図１３、図１８に比較例を示し、図１４〜図１７、図１９に本実施の形態の構成を示す。概略を述べると、本実施の形態では、制御回路１３は、第１のモータ１００に搭載されている磁気センサ８〜１１を用いて第１のモータ１００の回転位相を検出すると共に第１のモータ１００を制御する。また、制御回路１３は、磁気センサの搭載されていない第２のモータ２００を、第１のモータ１００に搭載された磁気センサ８〜１１を用いて制御する。
【００６７】
［比較例での右回り］
まず、図１０〜図１３で、比較例の構成、および比較例における右回り時の制御を説明する。図１０は、比較例におけるモータユニット１０００を、図８のＦ１方向から見た図である。連結機構３００によって、第１のロータ３と第２のロータ２０３とは、相対的な回転方向における位相（回転位相）が固定されている。特に、ロータ同士の着磁位相が等しくなるように組み付けられた状態（同期した状態）である。
【００６８】
図１１は、比較例における右回り時の磁気センサの出力信号と磁極部の極性切り換えタイミングとの関係を電気角で表した図である。各モータを高進角駆動で右回りに回転させる場合を考える。制御回路１３は、第１のロータ３と第２のロータ２０３とが同期して右回りに回転するときの各磁気センサの出力信号に基づいて、各磁極部６ａ、７ａ、２０６ａ、２０７ａに励磁される極性を切り換える。具体的には、制御回路１３は、第１のモータ１００の第１の磁極部６ａおよび第２のモータ２００の第１の磁極部２０６ａの各極性を切り換えるタイミングを、第１磁気センサ１０の出力信号によって制御する。また、制御回路１３は、第１のモータ１００の第２の磁極部７ａおよび第２のモータ２００の第２の磁極部２０７ａの各極性を切り換えるタイミングを、第３磁気センサ１１の出力信号によって制御する。
【００６９】
このように、比較例において、各モータを高進角駆動で右回りに回転させる場合、磁気センサ８〜１１の内、第１のモータ１００の通電切り換えに用いられるのは、磁気センサ１０、１１の出力信号であり、磁気センサ８、９の出力信号は用いられない。
【００７０】
図１２は、比較例における、２つのモータの合成トルクを示す図である。図１２において、横軸はロータ３、２０３の回転位相を電気角で示している。縦軸はトルクを示し、各モータ１００、２００のトルクの最大値を１．４として正規化して示している。
【００７１】
ロータ３、２０３の回転位相は同期しているため、第１のモータ１００のトルク波形と第２のモータ２００のトルク波形との位相が略一致する。そのため、連結機構３００の出力軸３０３により、２つのトルクが足し合わされ、その合成トルクは、１つのモータのトルクの２倍となる。２つのトルク波形を合わせた合成トルク波形において、合成トルクの低い箇所を、トルクの落ち込み位置と呼ぶ。
【００７２】
第１のモータ１００のトルクの落ち込み位置と第２のモータ２００のトルクの落ち込み位置とは同じである。そのため、合成トルク波形においては、合成トルクの落ち込み位置での値は、第１のモータ１００のトルクの落ち込み位置での値及び第２のモータ２００のトルクの落ち込み位置での値の２倍になる。図１２の例では、合成トルクのトルク落ち込み位置での値は１．１となっている。駆動機構の負荷に対して合成トルクが不足してしまうと、モータユニット１０００が適切に回転しないおそれがある。そのため、合成トルクの落ち込みの程度は低い方がよい。
【００７３】
図１３は、比較例における、モータユニット１０００の電流波形を示す図である。図１３において、横軸に電気角をとり、縦軸に電流値をとり、１つのモータの最大電流値を２００ｍＡとして正規化して示している。
【００７４】
ロータ３、２０３の回転位相は同期しているため、モータユニット１０００の電流合成波形は、第１のモータ１００の電流波形と第２のモータ２００の電流波形とが足し合わされたものとなる。第１のモータ１００の電流波形の最大値の回転位相と、第２のモータ２００の電流波形の最大値の回転位相とが一致（同期）している。そのため、電流合成波形において、最大電流値は、第１のモータ１００の電流の最大値及び第２のモータ２００の電流の最大値の２倍となり、図１３の例では約４００ｍＡとなる。電流負荷の増大を抑制する観点からは、電流合成波形の最大値は小さい方が望ましい。
【００７５】
［本実施の形態での右回り］
次に、図１４〜図１７で、本実施の形態の構成、および本実施の形態における右回り時の制御を説明する。
【００７６】
図１４は、本実施の形態におけるモータユニット１０００を、図８のＦ１方向から見た図である。連結機構３００によって、第１のロータ３と第２のロータ２０３とは、相対的な回転方向における位相（回転位相）が固定されている。比較例（図１０）では、ロータ同士の着磁位相が一致しており、同期した状態であった。これに対し、本実施の形態のモータユニット１０００は、第１のロータ３と第２のロータ２０３とで、回転方向における着磁波形の位相をずらして組み付けられている。従って、図１４に示す本実施の形態のモータユニット１０００は、図１０の比較例に対し、構造に関してはロータ３、２０３間に位相差を設けた点が異なる。
【００７７】
また、高進角駆動での右回り時において、比較例では、第４磁気センサ９と第２磁気センサ８は、ロータ３、２０３のいずれを駆動するための通電の切り換えにも用いられていなかった。これに対し、本実施の形態では、第２のモータ２００の第２のロータ２０３を駆動するための通電の切り換えに、第４磁気センサ９と第２磁気センサ８が用いられる。なお、第１のモータ１００の第１のロータ３を駆動するための通電の切り換えには磁気センサ１０、１１が用いられる。上述のように磁気センサ８、９、１０、１１は、第１のロータ３の回転方向における配置位置が互いに異なる。
【００７８】
第１磁気センサ１０と第１のロータ３の回転中心αとを通る直線βと、第２磁気センサ８と回転中心αとを通る直線γと、が成す角度を角度δとする。角度δは、第１磁気センサ１０と第２磁気センサ８との、第１のロータ３の回転方向における第１の位相差に相当する。ここで、角度δの大きさは、各磁気センサ８〜１１、及び各磁極部６ａ、７ａの配置から次のように規定される。
【００７９】
まず、第２磁気センサ８は、第１のロータ３の回転位置に対する第１の磁極部６ａの極性切換タイミングが電気進角２２．５度になるように配置されている。第４磁気センサ９は、第１のロータ３の回転位置に対する第２の磁極部７ａの極性切換タイミングが電気進角２２．５度になるように配置されている。第１磁気センサ１０は、第１のロータ３の回転位置に対する第１の磁極部６ａの極性切換タイミングが電気進角６７．５度になるように配置されている。第３磁気センサ１１は、第１のロータ３の回転位置に対する第２の磁極部７ａの極性切換タイミングが電気進角６７．５度になるように配置されている。第２磁気センサ８と第１磁気センサ１０との位相差は、電気角で４５度であり、第４磁気センサ９と第３磁気センサ１１の位相差は、電気角で４５度である。従って、角度δは、電気角で４５度であり、機械角では１１．２５度である。
【００８０】
第２のロータ２０３における極性の反転する境界面が、第１のロータ３における対応する境界面に対して、第１のロータ３の回転方向とは逆（左回り）に、角度εだけずれた回転位置に位置する。このような位置関係となるように、第１のロータ３と第２のロータ２０３とが、連結機構３００によって連結されている。すなわち、ロータ３、２０３の回転位相が同期した状態（図１０）に対し、図１４の例では、ロータ２０３はロータ３に対して、ロータ３、２０３の回転方向とは逆（左回り）に、角度ε分だけ位相をずらして連結されている。角度εは、第１のロータ３の着磁波形と第２のロータ２０３の着磁波形との第２の位相差に相当する。
【００８１】
ここで、本実施の形態では、角度δと角度εとが等しくなるように、ロータ３、２０３、連結機構３００が組み付けられている。これにより、以下に説明するように、第１のモータ１００は、第１磁気センサ１０と第３磁気センサ１１によって極性切り換えを行う高進角駆動により、大きな回転駆動力を得ることができる。一方、第２のモータ２００は、第２磁気センサ８と第４磁気センサ９によって極性切り換えを行う高進角駆動により、大きな回転駆動力を得ることができる。
【００８２】
図１５は、本実施の形態において、右回り時の磁気センサの出力信号と磁極部の極性切り換えタイミングとの関係を電気角で表した図である。
【００８３】
第１のモータ１００において、制御回路１３は、第１磁気センサ１０の出力信号により第１の磁極部６ａの極性を切り換え、第３磁気センサ１１の出力信号により第２の磁極部７ａの極性を切り換える。第２のモータ２００において、制御回路１３は、第２磁気センサ８の出力信号により第１の磁極部２０６ａの極性を切り換え、第４磁気センサ９の出力信号により第２の磁極部２０７ａの極性を切り換える。
【００８４】
図１５において、第１磁気センサ１０と第２磁気センサ８との、電気角としての位相差をζ１とする。第３磁気センサ１１と、第４磁気センサ９との電気角としての位相差をη１とする。位相差ζ１は電気角で４５度である。位相差η１は電気角で４５度である。従って、位相差ζ１と位相差η１とは略等しい。この位相差ζ１、η１の電気角（＝４５度）は機械角で１１．２５度であり、図１４の角度δ（第１の位相差）の機械角１１．２５度、及び、角度ε（第２の位相差）の機械角１１．２５度と略等しい。つまり、モータユニット１０００は、角度δと角度εとが略等しくなるように組み付けられている。
【００８５】
このように、第２のモータ２００において、制御回路１３は、第２磁気センサ８の出力信号により第１の磁極部２０６ａの極性を切り換え、第４磁気センサ９の出力信号により第２の磁極部２０７ａの極性を切り換える。従って、第２のモータ２００には磁気センサを搭載する必要がないため、モータユニット全体で磁気センサの削減、およびそれに付随する配線や制御の簡素化が可能となっている。
【００８６】
図１６は、本実施の形態における、２つのモータの合成トルクを示す図である。縦軸と横軸には図１２と同様のものをとる。第１のロータ３と第２のロータ２０３との回転位相が、電気角で位相差ζ１（ないし位相差η１）分ずれている。従って、第１のモータ１００のトルク波形と、第２のモータ２００のトルク波形との位相は、電気角で位相差ζ１だけずれている。
【００８７】
そのため、連結機構３００の出力軸３０３により得られる合成トルクの波形は、位相がずれた２つのトルク波形が合成されたものとなる。第１モータ１００のトルクの落ち込み位置と第２のモータ２００のトルクの落ち込み位置は位相差ζ１だけずれている。そのため、合成トルクの落ち込み位置での値は１．８となっている。従って、位相が同期した状態での合成トルク（図１２）の落ち込み位置での値１．１と比較して、本実施の形態では、合成トルク波形の振幅が小さくなり、落ち込み位置での値が１．８にまで高くなっている。仮に、トルクの落ち込み位置からモータ回転が開始されたとしても、駆動機構の負荷が１．８未満であれば駆動機構を回転させることができるので、トルク不足でモータユニットが回転しないといったケースを減らせることができる。
【００８８】
第１のロータ３の回転方向における第１の磁極部６ａと第２の磁極部７ａとの位相のずれ量を、電気角でＡとする。本実施の形態では、ずれ量Ａ（所定電気角）は電気角で９０度である。図４（ａ）、（ｂ）の状態ではいずれも、回転駆動力が発生しておらず、トルクの落ち込み位置に該当する。図４（ａ）から図４（ｂ）までのロータ３の回転移動量は電気角で９０度である。
【００８９】
図５（ｂ）に示す、電気進角４５度のときのモータトルク波形では、トルクの落ち込みは電気角でずれ量Ａごとに発生する。このことから、合成トルクの落ち込みを極力抑制するためには、第１のモータ１００のトルク波形と第２のモータ２００のトルク波形との位相を電気角でＡ／２度（ずれ量Ａの半分）だけずらすとよい。こうすると、２つのトルク波形の落ち込み位置同士が最も離れた状態となり、一方のトルクの高い位置と他方のトルクの落ち込み位置とが足し合わされ、合成トルクの落ち込みが抑制される。従って、合成トルクの落ち込みを極力抑制するためには、角度δ（第１の位相差）は、電気角で、ずれ量Ａの半分と略等しいのが好ましい。
【００９０】
図１７は、本実施の形態における、モータユニット１０００の電流波形を示す図である。図１７において、横軸、縦軸には図１３と同様のものをとる。
【００９１】
第１のロータ３と第２のロータ２０３との回転位相が、電気角で位相差ζ１（ないし位相差η１）分ずれている。従って、第１のモータ１００の電流波形と、第２のモータ２００の電流波形との位相は、電気角で位相差ζ１だけずれている。モータユニット１０００の電流合成波形は、位相のずれた２つの電流波形が足し合わされたものとなる。第１のモータ１００の電流波形の山および谷の位置と、第２のモータ２００の電流波形の山および谷の位置とが電気角で位相差ζ１分だけずれている。そのため、電流合成波形における最大値は３５０ｍＡとなっている。従って、位相が同期した状態での電流の最大値４００ｍＡ（図１３）と比較し、本実施の形態では、電流の最大値が３５０ｍＡにまで低減できている。
【００９２】
図１３、図１７に示すように、各モータの電流波形において、電流値の最大値から隣接する最小値までの間隔は、電気角でずれ量Ａだけ離れている。電流合成波形における最大値を極力小さくするためには、第１のモータ１００の電流波形と第２のモータ２００の電流波形との位相を電気角でずれ量Ａだけずらすとよい。こうすることで、各電流波形の最大値と最小値とが重なり合い、合成電流の最大値を効果的に抑制することが可能である。従って、最大電流量を極力小さくするためには、角度δ（第１の位相差）は、電気角で、ずれ量Ａと略等しいのが好ましい。
【００９３】
次に、図１８、図１９で、比較例と本実施の形態とにおける、左回り時の制御を説明する。図１８は、比較例における、左回り時の磁気センサの出力信号と磁極部の極性切り換えタイミングとの関係を電気角で表した図である。図１９は、本実施の形態において、左回り時の磁気センサの出力信号と磁極部の極性切り換えタイミングとの関係を電気角で表した図である。
【００９４】
［比較例での左回り］
まず、比較例において、図１８に示すように、各モータを高進角駆動で左回りに回転させる場合を考える。制御回路１３は、第１のモータ１００の第２の磁極部７ａおよび第２のモータ２００の第２の磁極部２０７ａの各極性を切り換えるタイミングを、第４磁気センサ９の出力信号によって制御する。また、制御回路１３は、第１のモータ１００の第１の磁極部６ａおよび第２のモータ２００の第１の磁極部２０６ａの各極性を切り換えるタイミングを、第２磁気センサ８の出力信号によって制御する。このように、比較例において、各モータを高進角駆動で左回りに回転させる場合、磁気センサ８〜１１の内、第１のモータ１００の通電切り換えに用いられるのは、磁気センサ８、９の出力信号であり、磁気センサ１０、１１の出力信号は用いられない。
【００９５】
その結果、比較例における、左回り時の２つのモータの合成トルクは、図１２に示すものと同じになり、モータユニット１０００の電流合成波形は、図１３に示すものと同じになる。
【００９６】
［本実施の形態での左回り］
本実施の形態において、図１９に示すように、各モータを高進角駆動で左回りに回転させる場合を考える。第１のモータ１００において、制御回路１３は、第４磁気センサ９の出力信号により第２の磁極部７ａの極性を切り換え、第２磁気センサ８の出力信号により第１の磁極部６ａの極性を切り換える。第２のモータ２００において、制御回路１３は、第３磁気センサ１１の出力信号により第１の磁極部２０６ａの極性を切り換え、第１磁気センサ１０の出力信号により第２の磁極部２０７ａの極性を切り換える。
【００９７】
その結果、本実施の形態における、左回り時の２つのモータの合成トルクは、図１６に示すものと同じになり、モータユニット１０００の電流合成波形は、図１７に示すものと同じになる。図１９に示す位相差ζ２、η２はそれぞれ、図１５に示す位相差ζ１、η１に対応する。位相差ζ２と位相差η２とは略等しく、この位相差ζ１、η１の電気角（＝４５度）は機械角で１１．２５度であり、角度δ（第１の位相差）の機械角１１．２５度、及び、角度ε（第２の位相差）の機械角１１．２５度と略等しい。
【００９８】
本実施の形態の構成および制御をまとめると次のようになる。まず、第１のロータ３に対して、第２のロータ２０３は、第１の回転方向（右回り）において角度ε（第２の位相差）だけ遅れた回転位相となるように、連結機構３００によって連結されている。第１の検出素子に対して、第２の検出素子は、第１の回転方向（右回り）における進み側に位置する。第１の検出素子に第１磁気センサ１０（または第３磁気センサ１１）が相当し、第２の検出素子に第２磁気センサ８（または第４磁気センサ９）が相当する。そして本実施の形態の構成を、右回り、左回りのいずれにも適合するように表現すると、次のようになる。
【００９９】
制御回路１３は、第１の検出素子と第２の検出素子のうち、第１のロータ３の極性の反転する境界面が先に通過する検出素子の信号に基づいて、第１のロータ３を駆動するための通電を切り換える。また、制御回路１３は、第１の検出素子と第２の検出素子のうち、第１のロータ３の極性の反転する境界面が後に通過する検出素子の信号に基づいて、第２のロータ２０３を駆動するための通電を切り換える。
【０１００】
例えば、右回り（図１５）では、境界面が先に通過する第１磁気センサ１０（または第３磁気センサ１１）の信号に基づいて、第１のロータ３の極性が切り換えられる。境界面が後に通過する第２磁気センサ８（または第４磁気センサ９）の信号に基づいて、第２のロータ２０３の極性が切り換えられる。左回り（図１９）では、境界面が先に通過する第２磁気センサ８（または第４磁気センサ９）の信号に基づいて、第１のロータ３の極性が切り換えられる。境界面が後に通過する第１磁気センサ１０（または第３磁気センサ１１）の信号に基づいて、第２のロータ２０３の極性が切り換えられる。
【０１０１】
なお、第１の検出素子に第３磁気センサ１１が相当し、第２の検出素子に第４磁気センサ９が相当するとしても同様に考えることができる。このように、高進角駆動時に第１のロータ３の駆動に使わない検出素子を第２のロータ２０３の駆動に有効利用することで、構成を簡単にすることができる。
【０１０２】
本実施の形態によれば、第１のロータ３と第２のロータ２０３とは、互いの回転位相がずれないように、連結機構３００によって連結されている。そして、第１磁気センサ１０と第２磁気センサ８との第１のロータ３の回転方向における第１の位相差（角度δ）と、第１のロータ３の着磁波形と第２のロータ２０３の着磁波形との第２の位相差（角度ε）とが略等しい。第４磁気センサ９と第３磁気センサ１１との位相差についても同様に角度εと略等しい。すなわち、第１のロータ３を高進角駆動で回転させる場合に通電切り換えに用いない方の磁気センサを、第２のロータ２０３の極性切り換えに用いるので、第２のモータ２００には磁気センサを搭載する必要がない。従って、検出素子の個数の削減、および配線や制御の簡素化を図ることができる。
【０１０３】
また、第１のロータ３の回転方向における第１の磁極部６ａと第２の磁極部７ａとのずれ量Ａに対し、第１の位相差（角度δ）は、電気角でずれ量Ａの半分（Ａ／２）と略等しいので、合成トルクの落ち込みを極力小さくすることができる。
【０１０４】
なお、第１の位相差（δ）を、電気角で、ずれ量Ａと略等しくしてもよい。そうすれば、最大電流量を極力小さくすることができる。なお、合成トルクの落ち込みを小さくすることと、最大電流量を小さくすることとのバランスを考慮すれば、第１の位相差（δ）は、電気角で、ずれ量Ａの半分（Ａ／２）からずれ量Ａまでの範囲に属するようにしてもよい。
【０１０５】
なお、極性の反転する境界面が先に通過する検出素子の信号に基づいて、一方のロータの極性を切り換え、境界面が後に通過する検出素子の信号に基づいて、他方のロータの極性を切り換えるとした。この駆動方法において、検出素子の個数の削減、および配線や制御の簡素化を図る効果を得ることに限って言えば、第１の位相差（δ）と第２の位相差（ε）とが略等しいことは必須でない。
【０１０６】
なお、第１の検出素子と第２の検出素子に該当する磁気センサの組は１組でもよく、３組以上であってもよい。また、固定された位相となるように互いに連結されるモータの数は複数であればよく、２つに限定されない。
【０１０７】
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。
【符号の説明】
【０１０８】
２、２０２  マグネット
３、２０３  ロータ
６、７  ヨーク
８、９、１０、１１  磁気センサ
１３  制御回路
１００、２００  モータ
３００  連結機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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