(57)【要約】【課題】従来とは異なる方法によって、電動機を駆動するためのＰＷＭ信号を生成することのできる技術を提供する。【解決手段】電動機を駆動するための装置は、電動機の第１と第２の駆動部材の相対的位置を示す周期的な位置信号の各半周期を所定の数の区間に分割し、所定の数で循環するアドレス値を、分割された区間ごとにそれぞれ設定するアドレス値設定部と、アドレス値に基づいて、ＰＷＭ制御をするためのパルス幅を分割された区間ごとにそれぞれ設定するパルス幅設定部と、パルス幅に基づいて、分割された区間ごとにＰＷＭ制御を行なうことにより、ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、を備える。パルス幅設定部は、分割された区間ごとに基礎パルス幅をそれぞれ設定する基礎パルス幅設定部と、基礎パルス幅に係数を掛け合わせてパルス幅を算出する乗算部と、を備える。【選択図】図１８
2010088284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機を駆動するための装置であって、
前記電動機の第１と第２の駆動部材の相対的位置を示す周期的な位置信号の各半周期を所定の数の区間に分割し、前記所定の数で循環するアドレス値を、前記分割された区間ごとにそれぞれ設定するアドレス値設定部と、
前記アドレス値に基づいて、ＰＷＭ制御をするためのパルス幅を前記分割された区間ごとにそれぞれ設定するパルス幅設定部と、
前記パルス幅に基づいて、前記分割された区間ごとにＰＷＭ制御を行なうことにより、ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、
を備え、
前記パルス幅設定部は、
前記分割された区間ごとに基礎パルス幅をそれぞれ設定する基礎パルス幅設定部と、
前記基礎パルス幅に係数を掛け合わせて前記パルス幅を算出する乗算部と、
を備える、装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置であって、
前記乗算部は、前記電動機の始動後における前記係数を、前記電動機の始動時における前記係数よりも小さな値となるように設定する、装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置であって、
前記乗算部は、前記電動機に要求されるトルクに応じて、前記係数を設定する、装置。
【請求項４】
請求項３記載の装置であって、
前記乗算部は、前記基礎パルス幅に前記係数を掛け合わせた値が所定の最大値よりも大きくなった場合には、前記パルス幅を前記所定の最大値に設定する、装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の装置であって、
前記基礎パルス幅設定部は、前記電動機のコイルに発生する逆起電力波形を模擬するように、前記基礎パルス幅を設定する、装置。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれかに記載の装置であって、
前記基礎パルス幅設定部は、正弦波形を模擬するように、前記基礎パルス幅を設定する、装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の装置であって、
前記アドレス値設定部は、前記アドレス値が循環を開始する時間的位置が、前記位置信号の周期の境界の時間的位置に対して異なる位置となるように、前記アドレス値を設定する、回路。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の装置であって、さらに、
前記ＰＷＭ信号を前記電動機の駆動信号として有効とする励磁区間と、前記ＰＷＭ信号を前記駆動信号として有効としない非励磁区間とを定める励磁区間設定部を備え、
前記装置は、前記係数と、前記励磁区間と前記非励磁区間との割合と、のうちの少なくとも一方を変化させることによって、前記電動機を制御する、装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の装置を備える電動機。
【請求項１０】
請求項９に記載の電動機を備える電動機搭載装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電動機搭載装置であって、
前記電動機搭載装置は、電子機器である、電動機搭載装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の電動機搭載装置であって、
前記電動機搭載装置は、プロジェクタである、電動機搭載装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の電動機搭載装置であって、
前記電動機搭載装置は、移動体である、電動機搭載装置。
【請求項１４】
請求項１０に記載の電動機搭載装置であって、
前記電動機搭載装置は、ロボットである、電動機搭載装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機を駆動するための装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動機の駆動回路に関する技術としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。
【０００３】
しかし、従来は、電動機を駆動するためのＰＷＭ信号を生成する際に、十分な工夫がなされていないのが実情であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ２００５／１１２２３０Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、従来とは異なる方法によって、電動機を駆動するためのＰＷＭ信号を生成することのできる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するために、以下の形態または適用例を取ることが可能である。
【０００７】
[適用例１]
電動機を駆動するための装置であって、
前記電動機の第１と第２の駆動部材の相対的位置を示す周期的な位置信号の各半周期を所定の数の区間に分割し、前記所定の数で循環するアドレス値を、前記分割された区間ごとにそれぞれ設定するアドレス値設定部と、
前記アドレス値に基づいて、ＰＷＭ制御をするためのパルス幅を前記分割された区間ごとにそれぞれ設定するパルス幅設定部と、
前記パルス幅に基づいて、前記分割された区間ごとにＰＷＭ制御を行なうことにより、ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、
を備え、
前記パルス幅設定部は、
前記分割された区間ごとに基礎パルス幅をそれぞれ設定する基礎パルス幅設定部と、
前記基礎パルス幅に係数を掛け合わせて前記パルス幅を算出する乗算部と、
を備える、装置。
適用例１の構成によれば、従来とは異なる方法によって、ＰＷＭ信号を生成することができる。また、パルス幅は、基礎パルス幅に係数を掛け合わせることによって算出される。したがって、係数を変更することによって、電動機が発生するトルクを変更することができる。
【０００８】
[適用例２]
適用例１記載の装置であって、
前記乗算部は、前記電動機の始動後における前記係数を、前記電動機の始動時における前記係数よりも小さな値となるように設定する、装置。
適用例２の構成によれば、電動機の始動後におけるトルクを、電動機の始動時におけるトルクよりも小さくなるようにすることができる。
【０００９】
[適用例３]
適用例１記載の装置であって、
前記乗算部は、前記電動機に要求されるトルクに応じて、前記係数を設定する、装置。
適用例３の構成によれば、電動機に要求されるトルクに応じたトルクを発生させることができる。
【００１０】
[適用例４]
適用例３記載の装置であって、
前記乗算部は、前記基礎パルス幅に前記係数を掛け合わせた値が所定の最大値よりも大きくなった場合には、前記パルス幅を前記所定の最大値に設定する、装置。
適用例４の構成によれば、略台形を模擬したＰＷＭ信号を生成することができる。
【００１１】
[適用例５]
適用例１ないし４のいずれかに記載の装置であって、
前記基礎パルス幅設定部は、前記電動機のコイルに発生する逆起電力波形を模擬するように、前記基礎パルス幅を設定する、装置。
適用例５の構成によれば、電動機を効率よく駆動することができる。
【００１２】
[適用例６]
適用例１ないし４のいずれかに記載の装置であって、
前記基礎パルス幅設定部は、正弦波形を模擬するように、前記基礎パルス幅を設定する、装置。
適用例６の構成によれば、電動機を効率よく駆動することができる。
【００１３】
［適用例７］
適用例１ないし６のいずれかに記載の装置であって、
前記アドレス値設定部は、前記アドレス値が循環を開始する時間的位置が、前記位置信号の周期の境界の時間的位置に対して異なる位置となるように、前記アドレス値を設定する、回路。
適用例７の構成では、アドレス値設定部は、アドレス値が循環を開始する時間的位置が、位置信号の周期の境界の時間的位置に対して異なる位置となるように、アドレス値を設定する。したがって、このアドレス値に基づいてパルス幅を設定すれば、ＰＷＭ信号の進角制御や遅角制御を実現することができる。
【００１４】
［適用例８］
適用例１ないし７のいずれかに記載の装置であって、さらに、
前記ＰＷＭ信号を前記電動機の駆動信号として有効とする励磁区間と、前記ＰＷＭ信号を前記駆動信号として有効としない非励磁区間とを定める励磁区間設定部を備え、
前記装置は、前記係数と、前記励磁区間と前記非励磁区間との割合と、のうちの少なくとも一方を変化させることによって、前記電動機を制御する、装置。
適用例８の構成によれば、駆動信号を制御するためのパラメータが増えるので、電動機が発生するトルクや回転速度を精度よく制御することができる。
【００１５】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、電動機の駆動方法および装置、駆動システム、それらの方法または装置の機能を実現するための集積回路、半導体装置、コンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体等の形態で実現することができる。また、本発明は、駆動装置を備えた電動機、その電動機を備えた電子機器、プロジェクタ、携帯機器、ロボット、移動体等の形態で実現することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施例としての単相ブラシレスモータのモータ本体の構成を示す断面図である。
【図２】磁石列とコイル列の位置関係及び磁気センサ出力とコイルの逆起電力波形との関係を示す説明図である。
【図３】コイルの印加電圧と逆起電力との関係を示す模式図である。
【図４】モータ本体の正転動作の様子を示す説明図である。
【図５】モータ本体の逆転動作の様子を示す説明図である。
【図６】モータの移動方向の制御手順を示すフローチャートである。
【図７】本実施例のブラシレスモータの駆動制御回路の構成を示すブロック図である。
【図８】ドライバ回路の内部構成を示している。
【図９】ドライバ回路の他の構成を示す説明図である。
【図１０】電磁コイルの各種の巻き方を示している。
【図１１】駆動信号生成部の内部構成を示す説明図である。
【図１２】制御信号生成部の内部構成を示すブロック図と、各種の信号の変化を示すタイミングチャートである。
【図１３】アドレス形成部の内部構成を示すブロック図である。
【図１４】アドレス形成部における各種の信号を示すタイミングチャートである。
【図１５】アドレス形成部における各種の信号を示すタイミングチャートである。
【図１６】極性信号生成部の内部構成を示す回路図である。
【図１７】極性信号生成部における各種の信号を示すタイミングチャートである。
【図１８】パルス幅設定部の内部構成を示すブロック図と、各種の信号の変化を示すタイミングチャートである。
【図１９】ＳＴＡＤＤ＝０の場合の各種の信号を示すタイミングチャートと、ＳＴＡＤＤ＝３の場合の各種の信号を示すタイミングチャートである。
【図２０】モータに要求されるトルクと、トルク係数Ｋｔｘとの関係を示すグラフである。
【図２１】ＲＲｆｌａｇ＝１、Ｋｔｘ＝１．５の場合の各種の信号を示すタイミングチャートである。
【図２２】ＲＲｆｌａｇ＝３、Ｋｔｘ＝２．０の場合の各種の信号を示すタイミングチャートである。
【図２３】各種の信号の変化を示すタイミングチャートである。
【図２４】トルク係数Ｋｔｘと、モータの出力［Ｗ］との関係を示すグラフである。
【図２５】ＰＷＭ信号生成部の内部構成を示すブロック図である。
【図２６】モータ正転時の各種の信号の変化を示すタイミングチャートである。
【図２７】モータ逆転時の各種の信号の変化を示すタイミングチャートである。
【図２８】励磁区間制限部の内部構成を示すブロック図と、各種の信号の変化を示すタイミングチャートである。
【図２９】励磁区間信号生成部の内部構成を示すブロック図である。
【図３０】ＲＲｆｌａｇ＝０、ＳＴＡＤＤ＝０の場合における励磁区間信号Ｅｎｂを示すタイミングチャートである。
【図３１】ＲＲｆｌａｇ＝１、ＳＴＡＤＤ＝０の場合における励磁区間信号Ｅｎｂを示すタイミングチャートである。
【図３２】ＲＲｆｌａｇ＝２、ＳＴＡＤＤ＝０の場合における励磁区間信号Ｅｎｂを示すタイミングチャートである。
【図３３】ＲＲｆｌａｇ＝３、ＳＴＡＤＤ＝０の場合における励磁区間信号Ｅｎｂを示すタイミングチャートである。
【図３４】ＲＲｆｌａｇ＝３、ＳＴＡＤＤ＝３の場合における励磁区間信号Ｅｎｂを示すタイミングチャートである。
【図３５】第２実施例におけるパルス幅設定部の内部構成を示すブロック図と、パルス幅設定部がアドレス値ＡＤＤからパルス幅ＷＤを算出するまでの演算の結果を示す表である。
【図３６】第３実施例におけるパルス幅設定部の内部構成を示すブロック図と、パルス幅設定部がアドレス値ＡＤＤからパルス幅ＷＤを算出するまでの演算の結果を示す表である。
【図３７】デジタル回路で実現したＰＬＬ回路の構成を示す説明図である。
【図３８】本発明の実施例によるモータを利用したプロジェクタを示す説明図である。
【図３９】本発明の実施例によるモータを利用した燃料電池式携帯電話を示す説明図である。
【図４０】本発明の実施例によるモータ／発電機を利用した移動体の一例としての電動自転車（電動アシスト自転車）を示す説明図である。
【図４１】本発明の実施例によるモータを利用したロボットの一例を示す説明図である。
【図４２】本発明の実施例によるモータを利用した鉄道車両を示す説明図である。
【図４３】モータに要求されるトルクと、トルク係数Ｋｔｘ及び励磁区間比率ＷＣとの関係を示すグラフである。
【図４４】モータに要求されるトルクと、トルク係数Ｋｔｘ及び励磁区間比率ＷＣとの関係を示すグラフである。
【図４５】モータに要求されるトルクと、トルク係数Ｋｔｘ及び励磁区間比率ＷＣとの関係を示すグラフである。
【図４６】モータに要求されるトルクと、トルク係数Ｋｔｘ及び励磁区間比率ＷＣとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明の実施の形態を、実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．第３実施例：
Ｄ．第４実施例：
Ｅ．変形例：
Ｆ．第５実施例：
【００１８】
Ａ．第１実施例：
Ａ１．モータの構成と動作の概要：
図１（Ａ），１（Ｂ）は、本発明の一実施例としての単相ブラシレスモータのモータ本体の構成を示す断面図である。このモータ本体１００は、外形がそれぞれ略円筒状のステータ部１０及びロータ部３０を有している。ステータ部１０は、略十字状に配列された４つのコイル１１〜１４と、２つのコイル１１，１２の間の中央の位置に配置された磁気センサ４０とを有している。磁気センサ４０は、ロータ部３０の位置（すなわちモータの位相）を検出するためのものである。各コイル１１〜１４には、磁性体材料で形成された磁気ヨーク２０が設けられている。コイル１１〜１４と磁気センサ４０は、回路基板１２０（図１（Ｂ））の上に固定されている。回路基板１２０は、ケーシング１０２に固定されている。なお、ケーシング１０２の蓋は図示が省略されている。
【００１９】
ロータ部３０は、４つの永久磁石３１〜３４を有しており、ロータ部３０の中心軸が回転軸１１２を構成している。この回転軸１１２は、軸受け部１１４（図１（Ｂ））で支持されている。各磁石の磁化方向は、回転軸１１２から外側に放射状に向かう方向である。磁石３１〜３４の外周には、磁気ヨーク３６が設けられている。但し、この磁気ヨーク３６は省略してもよい。
【００２０】
図２は、磁石列とコイル列の位置関係、及び、磁気センサ出力とコイルの逆起電力波形との関係を示す説明図である。図２（Ａ）に示すように、４つの磁石３１〜３４は、一定の磁極ピッチＰｍで配置されており、隣接する磁石同士が逆方向に磁化されている。また、コイル１１〜１４は、一定のピッチＰｃで配置されており、隣接するコイル同士が逆向きに励磁される。この例では、磁極ピッチＰｍはコイルピッチＰｃに等しく、電気角でπに相当する。なお、電気角の２πは、駆動信号の位相が２πだけ変化したときに移動する機械的な角度又は距離に対応づけられる。本実施例では、駆動信号の位相が２πだけ変化すると、ロータ部３０が磁極ピッチＰｍの２倍だけ移動する。
【００２１】
４つのコイル１１〜１４のうち、第１、第３のコイル１１，１３は同一の位相の駆動信号で駆動され、第２、第４のコイル１２，１４は第１及び第３のコイル１１，１３の駆動信号から１８０度（＝π）だけ位相がずれた駆動信号で駆動される。通常の二相駆動は２つの相（Ａ相とＢ相）の駆動信号の位相が９０度（＝π／２）ずれており、位相のずれが１８０度（＝π）の場合は無い。また、モータの駆動方法において、位相が１８０度（＝π）ずれた２つの駆動信号は、同じ位相であると見なされる場合が多い。従って、本実施例のモータにおける駆動方法は、単相駆動であると考えることができる。
【００２２】
図２（Ａ）は、モータ停止時における磁石３１〜３４とコイル１１〜１４の位置関係を示している。本実施例のモータでは、各コイル１１〜１４に設けられた磁気ヨーク２０が、各コイルの中心よりもロータ部３０の正転方向に若干ずれた位置に設けられている。従って、モータ停止時には、各コイルの磁気ヨーク２０が磁石３１〜３４によって引きつけられ、磁気ヨーク２０が各磁石３１〜３４の中心と向かい合う位置でロータ部３０が停止する。この結果、各コイル１１〜１４の中心が、各磁石３１〜３４の中心からずれた位置でモータが停止することになる。また、この時、磁気センサ４０も、隣接する磁石の境界から若干ずれた位置にある。この停止位置における位相はαである。位相αはゼロでは無いが、ゼロに近い小さな値（例えば約５度〜１０度）である。
【００２３】
図２（Ｂ）は、コイルに発生する逆起電力の波形の例を示しており、図２（Ｃ）は、磁気センサ４０の出力波形の例を示している。磁気センサ４０は、モータ運転時のコイルの逆起電力波形と同期した矩形波形のセンサ出力ＳＳＤを発生することができる。但し、磁気センサ４０の出力ＳＳＤは、モータの停止時にも０でない値を示す（位相がπから２πまでのときは除く）。なお、コイルの逆起電力は、モータの回転数とともに上昇する傾向にあるが、波形形状（正弦波）はほぼ相似形状に保たれる。磁気センサ４０としては、例えばホール効果を利用したホールＩＣ（デジタル出力）を採用することができる。この例では、センサ出力ＳＳＤは矩形波であり、逆起電力Ｅｃは、正弦波か、正弦波に近い波形である。後述するように、このモータの駆動制御回路は、センサ出力ＳＳＤを利用して、逆起電力Ｅｃとほぼ相似波形の電圧を各コイル１１〜１４に印加する。
【００２４】
ところで、電動モータは、機械的エネルギと電気的エネルギとを相互に変換するエネルギ変換装置として機能するものである。そして、コイルの逆起電力は、電動モータの機械的エネルギが電気的エネルギに変換されたものである。従って、コイルに印加する電気的エネルギを機械的エネルギに変換する場合（すなわちモータを駆動する場合）には、逆起電力と相似波形の電圧を印加することによって、最も効率良くモータを駆動することが可能である。なお、以下に説明するように、「逆起電力と相似波形の電圧」は、逆起電力と逆向きの電流を発生する電圧を意味している。
【００２５】
図３は、コイルの印加電圧と逆起電力との関係を示す模式図である。ここで、コイルは逆起電力Ｅｃと抵抗とで模擬されている。また、この回路では、印加電圧Ｅ１及びコイルと並列に電圧計Ｖが接続されている。コイルに電圧Ｅ１を印加してモータを駆動すると、印加電圧Ｅ１と逆の電流を流す方向に逆起電力Ｅｃが発生する。モータが回転している状態でスイッチＳＷを開放すると、電圧計Ｖで逆起電力Ｅｃを測定することができる。スイッチＳＷを開放した状態で測定される逆起電力Ｅｃの極性は、スイッチＳＷを閉じた状態で測定される印加電圧Ｅ１と同じ極性である。上述の説明において「逆起電力とほぼ相似波形の電圧を印加する」という文言は、このような電圧計Ｖで測定された逆起電力Ｅｃと同じ極性を有するほぼ相似形状の波形を有する電圧を印加することを意味している。
【００２６】
上述したように、モータを駆動する場合には、逆起電力と相似波形の電圧を印加することによって、最も効率良くモータを駆動することが可能である。なお、正弦波状の逆起電力波形の中位点近傍（電圧０の近傍）ではエネルギ変換効率が比較的低く、反対に、逆起電力波形のピーク近傍ではエネルギ変換効率が比較的高いことが理解できる。逆起電力と相似波形の電圧を印加してモータを駆動すると、エネルギ変換効率の高い期間において比較的高い電圧を印加することになるので、モータ効率が向上する。一方、例えば単純な矩形波でモータを駆動すると、逆起電力がほぼ０となる位置（中位点）の近傍においてもかなりの電圧が印加されるので、モータ効率が低下する。また、このようにエネルギ変換効率の低い期間において電圧を印加すると、渦電流により回転方向以外の方向の振動が生じ、これによって騒音が発生するという問題も生じる。
【００２７】
上述の説明から理解できるように、逆起電力と相似波形の電圧を印加してモータを駆動すると、モータ効率を向上させることができ、また、振動や騒音を低減することができるという利点がある。
【００２８】
図４（Ａ）〜（Ｅ）は、モータ本体１００の正転動作の様子を示す説明図である。図４（Ａ）は、停止時の磁石３１〜３４とコイル１１〜１４の位置関係を示しており、図２（Ａ）と同じ図である。図４（Ａ）の状態においてコイル１１〜１４を励磁すると、破線の矢印で示す反発力がコイル１１〜１４と磁石３１〜３４との間に生じる。この結果、ロータ部３０は、正転方向（図の右方向）に始動される。
【００２９】
図４（Ｂ）は、位相がπ／２まで進んだ状態を示している。この状態では、吸引力（実線の矢印）と反発力（破線の矢印）とが発生して、大きな駆動力が発生する。図４（Ｃ）は、位相が（π−α）まで進んだ状態を示している。位相がπとなるタイミングでコイルの励磁方向が逆転して、図４（Ｄ）の状態となる。図４（Ｄ）の状態の近傍でモータが停止すると、図４（Ｅ）に示すように、磁気ヨーク２０が各磁石３１〜３４に引きつけられた位置でロータ部３０が停止する。この位置は、位相が（π＋α）の位置となる。このように、本実施例のモータは、位相がα±ｎπ（ｎは整数）の位置で停止することが理解できる。
【００３０】
図５（Ａ）〜（Ｅ）は、モータ本体１００の逆転動作の様子を示す説明図である。図５（Ａ）は、停止時の状態を示しており、図４（Ａ）と同じものである。この停止状態から逆転するために、仮に図４（Ａ）と逆方向にコイル１１〜１４を励磁すると、磁石３１〜３４とコイル１１〜１４との間に吸引力（図示せず）が働くことになる。この吸引力は、ロータ部３０を逆転させる方向に働く。しかしながら、この吸引力はかなり弱いため、磁石３１〜３４と磁気ヨーク２０との間の吸引力に打ち勝ってロータ部３０を逆転させることができない場合がある。
【００３１】
本実施例では、逆転動作を行う場合にも、始動時は図５（Ａ）に示すように正転方向に動作させる。そして、ロータ部３０が所定量だけ回転した後に（例えば位相が約π／２進んだところで）、図５（Ｂ）のように駆動信号を反転して逆転動作を開始させる。こうして、ロータ部３０が一旦逆転し始めると、その後、ロータ部３０の慣性によって最初の停止位置（位相＝α）を通過することができる（図５（Ｃ））。その後、位相が０となるタイミングでコイルの励磁方向が逆転する。図５（Ｄ）は位相が−π／２の状態を示しており、図５（Ｅ）は位相が−π＋αの状態を示している。図５（Ｅ）の状態の近傍でモータが停止すると、磁気ヨーク２０が各磁石３１〜３４に引きつけられた位置（位相＝−π＋α）でロータ部３０が停止する。
【００３２】
図６は、モータの移動方向の制御手順を示すフローチャートである。この手順は、後述する駆動制御回路によって実行される。ステップＳ１０では、まず正方向に駆動制御を開始する。ステップＳ２０では、目的とする移動方向が正方向であるか否かが判定される。なお、移動方向は、ステップＳ１０の前に操作員によって駆動制御回路に入力されている。目的とする移動方向が正方向の場合には、そのまま正方向の駆動制御が継続される。一方、目的とする移動方向が逆方向の場合には、ステップＳ３０において、逆転すべき所定のタイミングに達するまで待機する。そして、逆転すべきタイミングに達すると、ステップＳ４０において逆方向の駆動制御が開始される。
【００３３】
以上のように、本実施例のモータでは、位相がα±ｎπ（αはゼロ及びｎπでない所定の値、ｎは整数）の位置でモータが停止するので、デッド・ロック・ポイントが発生しない。従って、始動コイルを必要とせずに、常に始動することが可能である。また、本実施例のモータでは、停止状態から所定量だけ正転させた後に逆転させることによって、逆転動作を実現することが可能である。
【００３４】
Ａ２．駆動制御回路の構成：
図７は、本実施例のブラシレスモータの駆動制御回路の構成を示すブロック図である。駆動制御回路２００は、ＣＰＵ２２０と、駆動信号生成部２４０と、ドライバ回路２５０とを備えている。駆動信号生成部２４０は、モータ本体１００内の磁気センサ４０の出力信号ＳＳＤに基づいて、単相駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２を生成する。ドライバ回路２５０は、この単相駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２に従ってモータ本体１００内の電磁コイル１１〜１４を駆動する。
【００３５】
図８は、ドライバ回路２５０の内部構成を示している。このドライバ回路２５０は、Ｈ型ブリッジ回路を構成する４つのトランジスタ２５１〜２５４を有している。上アームのトランジスタ２５１，２５３のゲート電極の前には、レベルシフタ３１１，３１３が設けられている。但し、レベルシフタは省略してもよい。ドライバ回路２５０のトランジスタ２５１〜２５４は、スイッチング信号として機能する駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２に応じてオン／オフし、この結果、電磁コイル１１〜１４に供給電圧ＶＳＵＰが断続的に供給される。符号ＩＡ１，ＩＡ２が付された矢印は、駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２がＨレベルの場合に流れる電流方向をそれぞれ示している。なお、ドライバ回路としては、複数のスイッチング素子で構成される種々の構成の回路を利用可能である。
【００３６】
図９は、ドライバ回路の他の構成を示す説明図である。このドライバ回路は、１組目の電磁コイル１１，１３用の第１のブリッジ回路２５０ａと、２組目の電磁コイル１２，１４用の第２のブリッジ回路２５０ｂとで構成されている。ブリッジ回路２５０ａ，２５０ｂのそれぞれは、４つのトランジスタ２５１〜２５４で構成されており、この構成は図８に示したものと同じである。トランジスタ２５１，２５３のゲート電極の前には、レベルシフタ３１１，３１３が設けられている。但し、レベルシフタは省略してもよい。第１のブリッジ回路２５０ａにおいては、第１の駆動信号ＤＲＶＡ１がトランジスタ２５１，２５４に供給されており、第２の駆動信号ＤＲＶＡ２が他のトランジスタ２５２，２５３に供給されている。一方、第２のブリッジ回路２５０ｂにおいては、逆に、第１の駆動信号ＤＲＶＡ１がトランジスタ２５２，２５３に供給されており、第２の駆動信号ＤＲＶＡ２がトランジスタ２５１，２５４に供給されている。この結果、図９（Ｂ），（Ｃ）に示すように、第１のブリッジ回路２５０ａと第２のブリッジ回路２５０ｂでは動作が逆転している。従って、第１のブリッジ回路２５０ａで駆動される１組目のコイル１１，１３と、第２のブリッジ回路２５０ｂで駆動される２組目のコイル１２，１４とは、互いに位相がπだけずれている。一方、図８に示した回路では、１組目のコイル１１，１３の巻き方と、２組目のコイル１２，１４の巻き方が逆になっており、この巻き方によって２組の位相をπだけずらしている。このように、図８のドライバ回路と図９のドライバ回路のいずれを用いても、２組のコイルの位相が互いにπだけずれる点は同じであり、両者共に１相モータを実現している点に変わりは無い。
【００３７】
図１０は、電磁コイル１１〜１４の各種の巻き方を示している。この例のように、巻き方を工夫することによって、隣接するコイルを常に逆方向に励磁させることが可能である。
【００３８】
図１１は、駆動信号生成部２４０（図７）の内部構成を示す説明図である。駆動信号生成部２４０は、制御信号生成部３００と、アドレス形成部３３０と、パルス幅設定部３４０と、ＰＷＭ信号生成部３５０と、励磁区間制限部３６０と、励磁区間信号生成部３７０とを備えている。制御信号生成部３００と、パルス幅設定部３４０と、励磁区間信号生成部３７０は、バス４００によってＣＰＵ２２０に接続されている。制御信号生成部３００は、磁気センサ４０からの出力信号ＳＳＤを入力とし、ＰＷＭクロック信号ＣＬＫｐｗｍと、アドレスクロック信号ＣＬＫａｄｄと、正逆方向指令値信号ＲＩと、アドレスリセット信号ＡＤＤｒｓｔと、速度信号ＲＲｆｌａｇとを出力する。また、制御信号生成部３００は、入力されたセンサ信号ＳＳＤもそのまま出力する。アドレス形成部３３０は、アドレスリセット信号ＡＤＤｒｓｔと、アドレスクロック信号ＣＬＫａｄｄと、センサ信号ＳＳＤとを入力とし、アドレス値ＡＤＤを出力する。パルス幅設定部３４０は、アドレス値ＡＤＤに応じてパルス幅ＷＤを設定する。ＰＷＭ信号生成部３５０は、センサ信号ＳＳＤと、ＰＷＭクロック信号ＣＬＫｐｗｍと、アドレスクロック信号ＣＬＫａｄｄと、正逆方向指令値信号ＲＩと、パルス幅ＷＤとを入力とし、第１と第２のＰＷＭ信号ＰＷＭ１，２を出力する。励磁区間制限部３６０は、第１と第２のＰＷＭ信号ＰＷＭ１，２と、励磁区間信号生成部３７０によって生成された励磁区間信号Ｅｎｂとに基づいて第１と第２の駆動信号ＤＲＶＡ１，２を生成する。励磁区間信号生成部３７０は、速度信号ＲＲｆｌａｇと、アドレス値ＡＤＤとに基づいて、励磁区間信号Ｅｎｂを生成する。これらの動作については、以下に詳述する。
【００３９】
図１２（Ａ）は、制御信号生成部３００の内部構成を示すブロック図である。図１２（Ｂ）は、各種の信号の変化を示すタイミングチャートである。制御信号生成部３００は、基準クロック信号生成部３０２と、速度信号生成部３０４と、エッジ検出部３０６と、ＰＬＬ回路３０７と、第２分周器３１６と、分周値記憶部３１８と、正逆方向指令値記憶部３２０とを備えている。基準クロック信号生成部３０２は、一定の周波数を有する基準クロック信号ＣＬＫｏｒｇを生成する。この基準クロック信号ＣＬＫｏｒｇは、速度信号生成部３０４に供給される。センサ信号ＳＳＤは、エッジ検出部３０６と、ＰＬＬ回路３０７とに供給される。エッジ検出部３０６は、センサ信号ＳＳＤの立ち上がりエッジおよび立ち下りエッジを検出するとともに、それぞれのエッジに応じてパルスを発生するアドレスリセット信号ＡＤＤｒｓｔを生成する。このアドレスリセット信号ＡＤＤｒｓｔは、速度信号生成部３０４と、アドレス形成部３３０（図１１）とに供給される。速度信号生成部３０４は、アドレスリセット信号ＡＤＤｒｓｔの２つのパルス間において基準クロック信号ＣＬＫｏｒｇのパルス数をカウントすることにより、モータの回転速度を示す速度信号ＲＲｆｌａｇを生成する。すなわち、アドレスリセット信号ＡＤＤｒｓｔの２つのパルス間においてカウントされる基準クロック信号ＣＬＫｏｒｇのパルス数が多いほど、モータの回転速度は小さく、逆に、カウントされる基準クロック信号ＣＬＫｏｒｇのパルス数が少ないほど、モータの回転速度は大きい。本実施例では、速度信号生成部３０４は、カウントされる基準クロック信号ＣＬＫｏｒｇのパルス数に応じて、速度信号ＲＲｆｌａｇが０から３の４段階の速度を示すように、カウントされるパルス数の閾値を設定している。速度信号ＲＲｆｌａｇは、ＲＲｆｌａｇ＝０からＲＲＦｌａｇ＝３になるにしたがって、より大きな速度を示す。
【００４０】
ＰＬＬ回路３０７は、位相比較器３０８と、ループフィルタ（ＬＰＦ）３１０と、電圧制御発振器（ＶＣＯ）３１２と、第１分周器３１４とを備えている。第１分周器３１４は、分周値記憶部３１８に記憶されている分周値（２×Ｍ×Ｎ）を用いて、入力されるＰＷＭクロック信号ＣＬＫｐｗｍを分周する。センサ信号ＳＳＤは、位相比較器３０８に入力される。一方、第１分周器３１４によって生成される分周信号ＤＶＳＳＤは、位相比較器３０８に比較信号として入力される。位相比較器３０８は、これら２つの信号ＳＳＤ，ＤＶＳＳＤの位相差を示す誤差信号ＣＰＳを生成する。この誤差信号ＣＰＳは、チャージポンプ回路を内蔵するループフィルタ３１０に送られる。ループフィルタ３１０は、誤差信号ＣＰＳのパルスレベルとパルス数とに応じた電圧レベルを有する電圧制御信号ＬＰＳを生成して出力する。
【００４１】
電圧制御信号ＬＰＳは、電圧制御発振器３１２に供給される。電圧制御発振器３１２は、電圧制御信号ＬＰＳの電圧レベルに応じた周波数を有するＰＷＭクロック信号ＣＬＫｐｗｍを出力する。このＰＷＭクロック信号ＣＬＫｐｗｍは、第１分周器３１４で１／（２×Ｍ×Ｎ）に分周されて、分周信号ＤＶＳＳＤが生成される。この分周信号ＤＶＳＳＤは、前述したように、位相比較器３０８に送られてセンサ信号ＳＳＤと位相比較される。この結果、２つの信号ＳＳＤ，ＤＶＳＳＤの位相差が０になるように、ＰＷＭクロック信号ＣＬＫｐｗｍの周波数が収束する。したがって、収束後のＰＷＭクロック信号ＣＬＫｐｗｍの周波数fCLKpwmと、センサ信号ＳＳＤの周波数fSDDとの関係は、以下の（１）式となる。
fCLKpwm＝fSSD×（２×Ｍ×Ｎ）  ...（１）
【００４２】
ＰＷＭクロック信号ＣＬＫｐｗｍは、第２分周器３１６と、ＰＷＭ信号生成部３５０（図１１）とに供給される。第２分周器３１６は、分周値記憶部３１８に記憶されている分周値Ｎを用いて、入力されるＰＷＭクロック信号ＣＬＫｐｗｍを分周し、アドレスクロック信号ＣＬＫａｄｄを生成する。したがって、アドレスクロック信号ＣＬＫａｄｄの周波数fCLKaddと、ＰＷＭクロック信号ＣＬＫｐｗｍの周波数fCLKpwmとの関係は、以下の（２）式となる。
fCLKadd＝fCLKpwm／Ｎ  ...（２）
【００４３】
以上の（１），（２）式より、センサ信号ＳＳＤの周波数fSSDと、アドレスクロック信号ＣＬＫａｄｄの周波数fCLKaddと、ＰＷＭクロック信号ＣＬＫｐｗｍの周波数fCLKpwmとの関係は、以下の（３），（４）式となる。
fCLKadd＝fSSD×２×Ｍ  ...（３）
fCLKpwm＝fCLKadd×Ｎ  ...（４）
図１２（Ｂ）にも示されているように、アドレスクロック信号ＣＬＫａｄｄは、センサ信号ＳＳＤのハイレベル期間とローレベル期間のそれぞれにおいてＭ個のパルスを発生する信号である。また、ＰＷＭクロック信号ＣＬＫｐｗｍは、アドレスクロック信号ＣＬＫａｄｄの一周期の間にＮ個のパルスを発生する信号である。なお、分周値Ｍ，Ｎは、ＣＰＵ２２０によって任意の値に書き換えることが可能である。
【００４４】
正逆方向指令値記憶部３２０は、ＣＰＵ２２０から指定されたモータの回転方向を指示する正逆方向指令値信号ＲＩを記憶している。正逆方向指令値信号ＲＩは、モータを正転させたい場合にはローレベルを示し、モータを逆転させたい場合にはハイレベルを示す信号である。
【００４５】
図１３は、アドレス形成部３３０の内部構成を示すブロック図である。図１４および図１５は、アドレス形成部３３０における各種の信号を示すタイミングチャートである。アドレス形成部３３０（図１３）は、カウンタ部３３１と、最大カウント値記憶部３３２と、開始アドレス値記憶部３３３と、アドレス値算出部３３４と、極性信号生成部３３５とを備えている。なお、極性信号生成部３３５については、後述する。カウンタ部３３１は、アドレスクロック信号ＣＬＫａｄｄのパルス数をカウントし、そのカウント値ＣＯＵＮＴをアドレス値算出部３３４に供給する。そして、カウンタ部３３１は、アドレスリセット信号ＡＤＤｒｓｔの立ち上がりエッジにおいてカウント値ＣＯＵＮＴを０にリセットし、再びカウントを開始する。ただし、カウント値ＣＯＵＮＴが示す上限値は、最大カウント値ＭＡＸＡＤＤより１だけ小さい値である。この最大カウント値ＭＡＸＡＤＤは、最大カウント値記憶部３３２に記憶されている。なお、最大カウント値ＭＡＸＡＤＤは、分周値Ｍと等しい値に設定されることが好ましい。本実施例では、分周値Ｍ＝最大カウント値ＭＡＸＡＤＤ＝１４である。なお、最大カウント値記憶部３３２は、ＣＰＵ２２０と接続されているため、最大カウント値ＭＡＸＡＤＤをＣＰＵ２２０によって書き換えることが可能である。
【００４６】
アドレス値算出部３３４は、カウント値ＣＯＵＮＴと、最大カウント値ＭＡＸＡＤＤと、開始アドレス値ＳＴＡＤＤとに基づいて、アドレス値ＡＤＤを算出する。開始アドレス値ＳＴＡＤＤは、開始アドレス値記憶部３３３に記憶されており、アドレス値ＡＤＤ＝０となるタイミングを、カウント値ＣＯＵＮＴ＝０となるタイミングに対してどの程度シフトさせるのかを示す値である。図１４は、開始アドレス値ＳＴＡＤＤ＝０の場合を示しており、図１５は、開始アドレス値ＳＴＡＤＤ＝３の場合を示している。なお、開始アドレス値記憶部３３３は、ＣＰＵ２２０と接続されているため、開始アドレス値ＳＴＡＤＤをＣＰＵ２２０によって書き換えることが可能である。
【００４７】
アドレス値算出部３３４は、以下のようにアドレス値ＡＤＤを算出する。
まず、差分値ＯＦＡＤを以下の（５）式によって算出する。
ＯＦＡＤ＝ＭＡＸＡＤＤ−ＳＴＡＤＤ  ...（５）
カウント値ＣＯＵＮＴが差分値ＯＦＡＤよりも小さい場合には、アドレス値ＡＤＤを以下の（６）式によって算出する。
ＡＤＤ＝ＣＯＵＮＴ＋ＳＴＡＤＤ  ...（６）
カウント値ＣＯＵＮＴが大きくなり、差分値ＯＦＡＤ以上となった場合には、アドレス値ＡＤＤを以下の（７）式によって算出する。
ＡＤＤ＝ＣＯＵＮＴ−ＯＦＡＤ  ...（７）
【００４８】
以上のようにアドレス値ＡＤＤを算出するので、アドレス値ＡＤＤ＝０となるタイミングを、カウント値ＣＯＵＮＴ＝０となるタイミングに対して、開始アドレス値ＳＴＡＤＤの値の分だけ時間的に早い方向にシフトさせることができる。すなわち、図１４では、開始アドレス値ＳＴＡＤＤ＝０であるため、カウント値ＣＯＵＮＴ＝０となるタイミングでは、アドレス値ＡＤＤ＝０となっている。一方、図１５では、開始アドレス値ＳＴＡＤＤ＝３であるため、カウント値ＣＯＵＮＴ＝０となるタイミングでは、アドレス値ＡＤＤ＝３となっている。
【００４９】
以上のように、アドレス値ＡＤＤが循環を開始する起算点（すなわち、アドレス値ＡＤＤ＝０となるタイミング）と、センサ信号ＳＳＤの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの時間的位置（すなわち、カウント値ＣＯＵＮＴ＝０となるタイミング）とを異なるように設定することにより、ＰＷＭ信号の進角制御や遅角制御を実現することができる。ＰＷＭ信号の生成方法については、後述する。
【００５０】
図１６は、極性信号生成部３３５の内部構成を示す回路図である。極性信号生成部３３５は、センサ信号ＳＳＤと、アドレスクロック信号ＣＬＫａｄｄとに基づいて、極性信号Ｐｘを生成する。極性信号Ｐｘは、１つのＰＷＭ信号（後述する信号Ｓ１）を２つのＰＷＭ信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２に分離するための信号である。極性信号生成部３３５は、ＥＸＯＲゲート３３６と、ディーフリップフロップ３３７（以下では、「ＤＦＦ３３７」とも呼ぶ。）と、反転信号生成部３３８と、許可信号生成部３３９とを備えている。これらは以下のように動作する。
【００５１】
図１７は、極性信号生成部３３５における各種の信号を示すタイミングチャートである。この図１７は、開始アドレス値ＳＴＡＤＤ＝３の場合を示している。反転信号生成部３３８（図１６）は、開始アドレス値ＳＴＡＤＤを入力とし、開始アドレス値ＳＴＡＤＤが０より大きい場合にハイレベルを示す信号Ｑ１を出力する。ＥＸＯＲゲート３３６は、センサ信号ＳＳＤと、信号Ｑ１との排他的論理和を示す信号Ｑ２を出力する。すなわち、この図１７では信号Ｑ１はハイレベルを示しているため、信号Ｑ２は、センサ信号ＳＳＤを反転させた波形となっている。許可信号生成部３３９は、アドレス値ＡＤＤを入力とし、アドレス値ＡＤＤ＝０の場合にハイレベルを示す許可信号Ｑ３を出力する。ＤＦＦ３３７は、信号Ｑ２と、アドレスクロック信号ＣＬＫａｄｄと、許可信号Ｑ３とを入力とし、極性信号Ｐｘを出力する。すなわち、ＤＦＦ３３７の入力端子には、信号Ｑ２が入力されており、クロック端子には、アドレスクロック信号ＣＬＫａｄｄが入力されており、イネーブル端子には、許可信号Ｑ３が入力されている。極性信号生成部３３５を以上のような構成とすることにより、極性信号Ｐｘの波形を、センサ信号ＳＳＤを開始アドレス値ＳＴＡＤＤの分だけ時間的に早い方向へシフトさせた波形とすることができる（図１７）。
【００５２】
図１８（Ａ）は、パルス幅設定部３４０の内部構成を示すブロック図である。図１８（Ｂ）は、各種の信号の変化を示すタイミングチャートである。なお、図１８（Ｂ）に記載されている信号Ｓ１は、後述するダウンカウンタ部３５２（図２５）によって生成される信号であり、パルス幅ＷＤに応じたパルスを有する信号である。パルス幅設定部３４０は、テーブル選択部３４２と、３つのテーブル部３４４，３４６，３４８と、トルク係数乗算部３４９とを備えている。テーブル選択部３４２は、速度信号ＲＲｆｌａｇの値に応じて、３つのテーブル部３４４，３４６，３４８のうちから１つのテーブル部を選択する。例えば、ＲＲｆｌａｇ＝１の場合は、テーブル部３４６が選択される。３つのテーブル部３４４，３４６，３４８には、アドレス値ＡＤＤに応じて出力される基礎パルス幅ＦＷＤが格納されている。選択されたテーブル部は、入力されるアドレス値ＡＤＤに応じて、基礎パルス幅ＦＷＤを出力する。トルク係数乗算部３４９は、基礎パルス幅ＦＷＤにトルク係数Ｋｔｘを掛け合わせることによって、パルス幅ＷＤを算出する。ＣＰＵ２２０は、このトルク係数Ｋｔｘの値を書き換えることができる。なお、トルク係数Ｋｔｘについては後述する。
【００５３】
ＲＲｆｌａｇ＝０の場合、すなわち、モータの回転速度が小さい場合には、第１のテーブル部３４４が選択される。なお、本明細書において値「Ｘｈ」は１６進数を意味している。選択された第１のテーブル部３４４は、常に、基礎パルス幅ＦＷＤをＦｈとして出力する。そして、トルク係数乗算部３４９は、基礎パルス幅ＦＷＤにトルク係数Ｋｔｘを掛け合わせて、パルス幅ＷＤを算出する。ここで、トルク係数Ｋｔｘ＝１．０の場合は、基礎パルス幅ＦＷＤ＝パルス幅ＷＤとなる。このようにパルス幅ＷＤを最大値Ｆｈに設定すれば、モータの始動時から低速時においては、大きな駆動力を得ることができる。
【００５４】
ＲＲｆｌａｇ＝１または２の場合、すなわち、モータの回転速度が大きくなった場合には、第２のテーブル部３４６が選択される。このテーブル部３４６は、センサ信号ＳＳＤのパルスの中心近傍に相当するアドレス値ＡＤＤにおいて、基礎パルス幅ＦＷＤが最大値Ｆｈとなるように、基礎パルス幅ＦＷＤを設定する。そして、アドレス値ＡＤＤがセンサ信号ＳＳＤのパルスの中心近傍から時間的に遠ざかるにしたがって基礎パルス幅ＦＷＤが小さくなるように、それぞれの基礎パルス幅ＦＷＤを設定する。そして、トルク係数乗算部３４９は、基礎パルス幅ＦＷＤにトルク係数Ｋｔｘを掛け合わせて、パルス幅ＷＤを算出する。このようにパルス幅ＷＤを設定すれば、逆起電力波形を模擬したＰＷＭ信号を生成することができ、効率よくモータを駆動させることができる。なお、速度信号ＲＲｆｌａｇが１または２の場合には、パルス幅設定部３４０から出力されるパルス幅ＷＤは同一であるが、後述する励磁区間が異なる値に設定される。また、パルス幅ＷＤの最大値は、Ｆｈには限られず、分周値Ｎの値に応じた所定の最大値や、任意に定めた所定の最大値をとることもできる。
【００５５】
ＲＲｆｌａｇ＝３となった場合、すなわち、モータの回転速度がさらに大きくなった場合には、第３のテーブル部３４８が選択される。このテーブル部３４８は、センサ信号ＳＳＤのパルスの中心よりも時間的に早いタイミングで最大値Ｆｈとなるように基礎パルス幅ＦＷＤを設定する。この結果、駆動信号ＤＲＶＡの位相をやや進める進角制御を実現することが可能である。モータの回転が低速の場合には進角制御の有無によって効果はそれほど変わらないが、高速の場合には進角制御により効率を大幅に向上させることが可能である。
【００５６】
なお、３つのテーブル部３４４，３４６，３４８に格納されている基礎パルス幅ＦＷＤは、ＣＰＵ２２０によって任意の値に書き換えることも可能である。したがって、後述するＰＷＭ信号生成部３５０（図１１）によって、任意のパルス幅ＷＤを有するＰＷＭ信号ＰＷＭ１，２を生成することが可能である。
【００５７】
図１９（Ａ）は、ＲＲｆｌａｇ＝１または２であり、かつ、ＳＴＡＤＤ＝０の場合の各種の信号を示すタイミングチャートである。図１９（Ｂ）は、ＲＲｆｌａｇ＝１または２であり、かつ、ＳＴＡＤＤ＝３の場合の各種の信号を示すタイミングチャートである。図１９（Ａ）で示すように、ＳＴＡＤＤ＝０の場合では、アドレス値ＡＤＤが０から１３まで循環する一周期の開始点（ＡＤＤ＝０）は、センサ信号ＳＳＤの立ち上がりエッジと一致し、アドレス値ＡＤＤの一周期の終了点（ＡＤＤ＝１３）は、センサ信号ＳＳＤの立ち下がりエッジと一致している。一方、図１９（Ｂ）で示すように、ＳＴＡＤＤ＝３の場合では、アドレス値ＡＤＤが０から１３まで循環する一周期の開始点（ＡＤＤ＝０）と、終了点（ＡＤＤ＝１３）は、それぞれセンサ信号ＳＳＤの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジよりも、開始アドレス値ＳＴＡＤＤの分だけ時間的に早い位置にシフトしている。したがって、センサ信号ＳＳＤの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの時間的位置と、信号Ｓ１の一周期の境界（ＡＤＤ＝０）とを異なる位置に設定することが可能となる。
【００５８】
図２０（Ａ）〜（Ｃ）は、モータに要求されるトルクと、トルク係数Ｋｔｘとの関係を示すグラフである。パルス幅ＷＤは、基礎パルス幅ＦＷＤにトルク係数Ｋｔｘを乗じることによって得ることができる。したがって、トルク係数Ｋｔｘが大きいほど、パルス幅ＷＤの値は大きくなり、電磁コイル１１〜１４に電圧が印加される期間も長くなる。すなわち、トルク係数Ｋｔｘが大きいほど、モータが発生するトルクは大きくなる。
【００５９】
ＣＰＵ２２０は、モータに要求されるトルク（以下では「要求トルク」とも呼ぶ。）に応じて、トルク係数Ｋｔｘを設定する。具体的には、ＣＰＵ２２０は、要求トルクが小さい場合には、トルク係数Ｋｔｘを小さな値に設定する。そして、ＣＰＵ２２０は、要求トルクが大きいほど、トルク係数Ｋｔｘを大きな値に設定する。
【００６０】
例えば、ＲＲｆｌａｇ＝１または２のモード状態でモータの始動時には大きな始動トルクが必要であるため、ＣＰＵ２２０は、トルク係数Ｋｔｘを２．０に設定する。この場合、正弦波形状を模擬する信号Ｓ１（図１９（Ａ））は、トルク係数Ｋｔｘが乗算されることによって台形形状を模擬する波形となる。このため、モータに対して最大の電力供給が行なわれ、モータは最大トルクで始動することが可能となる。そして、ＣＰＵ２２０は、モータの始動後の状態に伴い、トルク係数Ｋｔｘを２．０から１．０へと徐々に小さな値に設定し、モータは安定回転へと移行する。さらに、トルク係数Ｋｔｘが１．０の安定した状態であっても、モータへの負荷が大きくなり、モータに要求されるトルクが大きくなった場合には、ＣＰＵ２２０は、再びトルク係数Ｋｔｘを負荷に見合った大きな値（例えば１．５）に設定することとしてもよい。このように、トルク係数Ｋｔｘの値を変更することによって、基礎パルス幅ＦＷＤの値を変更することなく、モータが発生するトルクを容易に、かつダイナミックレンジで変更することができる。なお、本実施例では説明上、ＣＰＵ２２０によってトルク係数Ｋｔｘの値を設定したが、ＰＩ制御やＰＩＤ制御等を用いて、トルク係数Ｋｔｘの値を制御することとしてもよい。この場合、ＰＩ制御やＰＩＤ制御等の帰還ループ回路を、駆動信号生成部２４０内に設けることが好ましい。
【００６１】
図２０（Ａ）では、ＣＰＵ２２０は、要求トルクが大きくなるにしたがって、トルク係数Ｋｔｘの値を１．０から３．０へと大きな値に設定する。図２０（Ｂ）では、トルク係数Ｋｔｘの値を１．０以下にも設定可能としている。こうすれば、駆動信号を正弦波形状に維持しながら、要求トルクのダイナミックレンジを広げることができる。図２０（Ｃ）では、トルク係数Ｋｔｘの値を対数としている。こうすれば、正弦波形状を模擬した状態から、台形形状を模擬した状態まで、要求トルクのダイナミックレンジを更に広げることができる。なお、トルク係数Ｋｔｘを、モータのトルク制御用のアクセル内のパラメータとして取り込んでもよく、また、ＰＩ制御やＰＩＤ制御等のトルク制御用のパラメータとして取り込んでも良い。また、トルク係数Ｋｔｘを、ＣＰＵ２２０以外の回路で制御することとしてもよい。
【００６２】
図２１は、ＲＲｆｌａｇ＝１、Ｋｔｘ＝１．５の場合の各種の信号を示すタイミングチャートである。この図２１では、トルク係数Ｋｔｘは、１．５に設定されているため、パルス幅ＷＤの値は、基礎パルス幅ＦＷＤの値を１．５倍した値になっている。ただし、パルス幅ＷＤの取り得る最大値はＦｈであるため、基礎パルス幅ＦＷＤを１．５倍した値がＦｈを超える場合には、パルス幅ＷＤはＦｈに設定される。以下の図２２においても同様である。この図２１では、センサ信号ＳＳＤのパルスの中心近傍の広い区間において、パルス幅ＷＤ＝Ｆｈとなっている。したがって、このパルス幅ＷＤに基づいて生成されるＰＷＭ信号ＰＷＭ１，２は、略台形を模擬した波形となる。ここで、永久磁石３１は、磁束密度が略台形状に分布するように着磁されることが多い。このため、略台形を模擬したＰＷＭ信号ＰＭＷ１，２を用いれば、効率よくモータを駆動することができる。
【００６３】
このように、基礎パルス幅ＦＷＤに、トルク係数Ｋｔｘを掛け合わせることによって、パルス幅ＷＤを算出するので、基礎パルス幅ＦＷＤの値を変更することなく、ＰＷＭ信号ＰＷＭ１，２の波形を変更することができる。また、基礎パルス幅ＦＷＤにトルク係数Ｋｔｘを掛け合わせた値が所定の最大値よりも大きくなった場合には、パルス幅ＷＤを所定の最大値に設定するので、逆起電力波形を模擬するように基礎パルス幅ＦＷＤが設定されていても、略台形を模擬するようにパルス幅ＷＤを出力することができる。なお、基礎パルス幅ＦＷＤは、正弦波等の種々の波形を模擬するように設定されていてもよい。
【００６４】
図２２は、ＲＲｆｌａｇ＝３、Ｋｔｘ＝２．０の場合の各種の信号を示すタイミングチャートである。この図２２では、トルク係数Ｋｔｘが２．０に設定されているため、パルス幅ＷＤの値は、基礎パルス幅ＦＷＤの値を２．０倍した値になっている。この図２２では、図２１に比べて、センサ信号ＳＳＤのパルスの中心近傍のより広い区間において、パルス幅ＷＤ＝Ｆｈとなっている。
【００６５】
図２３は、各種の信号の変化を示すタイミングチャートである。この図２３には、逆起電力波形Ｅｃと、センサ信号ＳＳＤと、トルク係数Ｋｔｘと、ＰＷＭ信号ＰＷＭ１，２を併せた波形とが描かれている。なお、ＰＷＭ信号ＰＷＭ１，２は、実際には種々のパルス幅を有する２値の信号であるが、便宜上、多値の信号として描かれている。
【００６６】
この図２３では、モータの始動時には、トルク係数Ｋｔｘが２．０に設定されている。したがって、ＰＷＭ信号ＰＷＭ１，２は、略台形状の波形を模擬している。また、モータの負荷が小さい場合には、トルク係数Ｋｔｘが１．０に設定されている。したがって、ＰＷＭ信号ＰＷＭ１，２は、逆起電力波形Ｅｃを模擬している。さらに、モータの負荷が大きい場合には、トルク係数Ｋｔｘが１．０以上の値（例えば、１．２や１．５）に設定されている。このように、トルク係数Ｋｔｘの値を変更することによって、ＰＷＭ信号ＰＷＭ１，２の波形を変更することができる。
【００６７】
図２４は、トルク係数Ｋｔｘと、モータの出力［Ｗ］との関係を示すグラフである。この図２４には、印加電圧Ｅ１が６．１［Ｖ］、１０．１［Ｖ］、１５．０［Ｖ］、３０．０［Ｖ］、および４５．１［Ｖ］の場合が示されている。この図２４によれば、トルク係数Ｋｔｘが大きくなるにしたがって、モータの出力が大きくなることが理解できる。
【００６８】
図２５はＰＷＭ信号生成部３５０の内部構成を示すブロック図である。ＰＷＭ信号生成部３５０は、ダウンカウンタ部３５２と、回転方向制御部３５４と、ＥＸＯＲ回路３５６とを備えている。これらは以下のように動作する。
【００６９】
図２６は、モータ正転時の各種の信号の変化を示すタイミングチャートである。この図２６は、ＳＴＡＤＤ＝０の場合を示している。したがって、極性信号Ｐｘの波形は、センサ信号ＳＳＤと同じ波形となる。この図２６には、極性信号Ｐｘ（＝センサ信号ＳＳＤ）と、アドレスリセット信号ＡＤＤｒｓｔと、２つのクロック信号ＣＬＫａｄｄ，ＣＬＫｐｗｍと、アドレス値ＡＤＤと、パルス幅ＷＤと、ダウンカウンタ部３５２内のカウント値ＣＭと、ダウンカウンタ部３５２の出力Ｓ１と、正逆方向指令値信号ＲＩ、ＥＸＯＲ回路３５６の出力Ｓ２と、回転方向制御部の出力信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２とが示されている。また、この図２６では、説明の便宜上、分周値Ｍ＝５，Ｎ＝５として描かれている。ダウンカウンタ部３５２（図２５）は、アドレスクロック信号ＣＬＫａｄｄの１期間毎に、ＰＷＭクロック信号ＣＬＫｐｗｍに同期してカウント値ＣＭを０までダウンカウントする動作を繰り返す。カウント値ＣＭの初期値はパルス幅ＷＤの値に設定される。ダウンカウンタ部３５２の出力Ｓ１は、カウント値ＣＭが０で無い場合にはハイレベルに設定され、カウント値ＣＭが０になるとローレベルに立ち下がる。
【００７０】
ＥＸＯＲ回路３５６は、極性信号Ｐｘと正逆方向指令値信号ＲＩとの排他的論理和を示す信号Ｓ２を出力する。モータが正転する場合には、正逆方向指令値信号ＲＩがローレベルである。従って、ＥＸＯＲ回路３５６の出力Ｓ２は、極性信号Ｐｘと同じ信号となる。回転方向制御部３５４は、ダウンカウンタ部３５２の出力Ｓ１と、ＥＸＯＲ回路３５６の出力Ｓ２から、ＰＷＭ信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を生成する。すなわち、ダウンカウンタ部３５２の出力Ｓ１のうち、ＥＸＯＲ回路３５６の出力Ｓ２がハイレベルを示している期間における出力Ｓ１を第１のＰＷＭ信号ＰＷＭ１として出力し、出力Ｓ２がローレベルを示している期間における出力Ｓ１を第２のＰＷＭ信号ＰＷＭ２として出力する。
【００７１】
図２７は、モータ逆転時の各種の信号の変化を示すタイミングチャートである。モータ逆転時には、正逆方向指令値信号ＲＩがハイレベルに設定される。この結果、２つの駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２が図２６から入れ替わっており、この結果、モータが逆転することが理解できる。
【００７２】
図２８（Ａ）は、励磁区間制限部３６０の内部構成を示すブロック図である。図２８（Ｂ）は、各種の信号の変化を示すタイミングチャートである。励磁区間制限部３６０は、２つのＡＮＤ回路３６２，３６４を備えている。励磁区間信号Ｅｎｂは、励磁区間信号生成部３７０（図１１）によって生成される信号であり、ハイレベル期間を励磁区間ＥＰとして設定し、ローレベル期間を非励磁区間ＮＥＰとして設定する。励磁区間ＥＰは、ＰＷＭ信号ＰＷＭ１，２を駆動信号ＤＲＶＡ１，２として有効とする区間であり、非励磁区間ＮＥＰは、ＰＷＭ信号ＰＷＭ１，２を駆動信号ＤＲＶＡ１，２として無効とする区間である。すなわち、第１ＡＮＤ回路３６２は、励磁区間信号ＥｎｂとＰＷＭ信号ＰＷＭ１との論理積を示す駆動信号ＤＲＶＡ１を出力し、第２ＡＮＤ回路３６４は、励磁区間信号ＥｎｂとＰＷＭ信号ＰＷＭ２との論理積を示す駆動信号ＤＲＶＡ２を出力する。励磁区間信号Ｅｎｂの生成方法については後述する。図２８（Ｂ）では、センサ信号ＳＳＤがハイレベルからローレベルに移行する付近と、ローレベルからハイレベルに移行する付近では、励磁区間信号Ｅｎｂがローレベルとなっており、これによって非励磁区間ＮＥＰが設定されている。従って、この非励磁区間ＮＥＰでは、いずれの駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２も出力されず、ハイインピーダンス状態に維持される。
【００７３】
図２９は、励磁区間信号生成部３７０の内部構成を示すブロック図である。励磁区間信号生成部３７０は、スタート値設定部３７１と、エンド値設定部３７２と、ウインドウコンパレータ３７３とを備えている。スタート値設定部３７１は、速度信号ＲＲｆｌａｇを入力とし、速度信号ＲＲｆｌａｇの値に応じて、スタート値ＳＴを設定する。スタート値ＳＴは、励磁区間信号Ｅｎｂがハイレベルとなるタイミングを示す値である。エンド値設定部３７２は、速度信号ＲＲｆｌａｇを入力とし、速度信号ＲＲｆｌａｇの値に応じて、エンド値ＥＤを設定する。エンド値ＥＤは、励磁区間信号Ｅｎｂがハイレベルからローレベルに立ち下がるタイミングを示す値である。
【００７４】
ウインドウコンパレータ３７３は、アドレス値ＡＤＤと、スタート値ＳＴと、エンド値ＥＤとを入力とし、励磁区間信号Ｅｎｂを出力する。すなわち、ウインドウコンパレータ３７３は、アドレス値ＡＤＤがスタート値ＳＴ以上であり、かつ、エンド値ＥＤ以下である場合には、励磁区間信号Ｅｎｂをハイレベルとして出力する。一方、ウインドウコンパレータ３７３は、アドレス値ＡＤＤがスタート値ＳＴ未満である場合及びアドレス値ＡＤＤがエンド値ＥＤより大きい場合には、励磁区間信号Ｅｎｂをローレベルとして出力する。
【００７５】
図３０は、ＲＲｆｌａｇ＝０、ＳＴＡＤＤ＝０の場合における励磁区間信号Ｅｎｂを示すタイミングチャートである。この図３０には、励磁区間信号Ｅｎｂの他に、参考として、センサ信号ＳＳＤと、アドレスクロック信号ＣＬＫａｄｄと、ＰＷＭクロック信号ＣＬＫｐｗｍと、アドレス値ＡＤＤとが記載されている。以下で示す図３１ないし図３４においても同様である。この実施例では、ＲＲｆｌａｇ＝０の場合には、ＳＴ＝０、ＥＤ＝１３に設定される。したがって、励磁区間信号Ｅｎｂは、アドレス値ＡＤＤの０から１３までの全ての期間でハイレベルを示している。
【００７６】
図３１は、ＲＲｆｌａｇ＝１、ＳＴＡＤＤ＝０の場合における励磁区間信号Ｅｎｂを示すタイミングチャートである。ＲＲｆｌａｇ＝１の場合には、ＳＴ＝２、ＥＤ＝１１に設定される。したがって、励磁区間信号Ｅｎｂは、アドレス値ＡＤＤが２から１１までの期間においてハイレベルを示している。
【００７７】
図３２は、ＲＲｆｌａｇ＝２、ＳＴＡＤＤ＝０の場合における励磁区間信号Ｅｎｂを示すタイミングチャートである。ＲＲｆｌａｇ＝２の場合には、ＳＴ＝３、ＥＤ＝１０に設定される。したがって、励磁区間信号Ｅｎｂは、アドレス値ＡＤＤが３から１０までの期間においてハイレベルを示している。
【００７８】
図３３は、ＲＲｆｌａｇ＝３、ＳＴＡＤＤ＝０の場合における励磁区間信号Ｅｎｂを示すタイミングチャートである。ＲＲｆｌａｇ＝３の場合には、ＳＴ＝２、ＥＤ＝９に設定される。したがって、励磁区間信号Ｅｎｂは、アドレス値ＡＤＤが２から９までの期間においてハイレベルを示している。
【００７９】
図３４は、ＲＲｆｌａｇ＝３、ＳＴＡＤＤ＝３の場合における励磁区間信号Ｅｎｂを示すタイミングチャートである。ＲＲｆｌａｇ＝３の場合には、ＳＴ＝２、ＥＤ＝９に設定される。したがって、励磁区間信号Ｅｎｂは、アドレス値ＡＤＤが２から９までの期間においてハイレベルを示している。ここで、開始アドレス値ＳＴＡＤＤは３に設定されているため、アドレス値ＡＤＤは、センサ信号ＳＳＤの立ち上がりエッジにおいて３となっている。
【００８０】
励磁区間信号生成部３７０を以上のような構成とすれば、励磁区間信号Ｅｎｂの位相をセンサ信号ＳＳＤに対して進める進角制御や、遅くする遅角制御を実現することができる。
【００８１】
このように、第１実施例では、アドレス値ＡＤＤが循環を開始する起算点（すなわち、アドレス値ＡＤＤ＝０となるタイミング）と、センサ信号ＳＳＤの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの時間的位置（すなわち、カウント値ＣＯＵＮＴ＝０となるタイミング）とを異なるように設定することにより、ＰＷＭ信号ＰＷＭ１，２や励磁区間信号Ｅｎｂの進角制御や遅角制御を実現することができる。なお、アドレス形成部３３０は、本発明におけるアドレス値設定部に相当する。
【００８２】
また、第１実施例では、トルク係数Ｋｔｘの値を変更することによって、基礎パルス幅ＦＷＤの値を変更することなく、モータが発生するトルクを変更することができる。
【００８３】
Ｂ．第２実施例：
図３５（Ａ）は、第２実施例におけるパルス幅設定部３４０ｂの内部構成を示すブロック図である。図３５（Ｂ）は、パルス幅設定部３４０ｂがアドレス値ＡＤＤから基礎パルス幅ＦＷＤを算出するまでの演算の結果を示す表である。図１８に示した第１実施例との違いは、基礎パルス幅ＦＷＤの生成方法が異なっているという点だけであり、他の全体の構成は第１実施例と同じである。
【００８４】
パルス幅設定部３４０ｂは、正規化部３８２と、演算部３８４と、演算係数設定部３８６と、トルク係数乗算部３４９とを備えている。正規化部３８２は、分周値記憶部３１８と接続されている。正規化部３８２は、分周値Ｍを用いて、アドレス値ＡＤＤを以下の（８）式にしたがって０〜１の範囲に正規化し、正規化値Ｘを求める。
Ｘ＝ＡＤＤ／（Ｍ−１）  ...（８）
【００８５】
演算係数設定部３８６は、演算部３８４で用いられる係数Ｋ０を、速度信号ＲＲｆｌａｇの値に応じて設定する。なお、演算係数設定部３８６内に格納されている係数Ｋ０の値は、ＣＰＵ２２０によって任意の値に書き換え可能とすることが好ましい。演算部３８４は、正規化値Ｘを入力とし、以下の（９）式にしたがって基礎パルス幅ＦＷＤを求める。
ＦＷＤ＝Ｋ０×sin（Ｘ・π）  ...（９）
ただし、図３５（Ｂ）で示した表では、係数Ｋ０＝１５として演算を行っている。ここで、係数Ｋ０は分周値Ｎを超えない値とすることが好ましい。これは、ＰＷＭ信号生成部３５０で生成するパルスの分解能を超えて基礎パルス幅ＦＷＤを設定しても、ＰＷＭ信号生成部３５０は基礎パルス幅ＦＷＤに応じたパルスを生成することができないからである。また、演算部３８４から出力される基礎パルス幅ＦＷＤは、上記（９）式で求められた値を四捨五入して得られた整数としての値である。
【００８６】
このように、ｓｉｎ関数を用いて演算を行う演算部３８４によって、基礎パルス幅ＦＷＤを算出することも可能である。
【００８７】
Ｃ．第３実施例：
図３６（Ａ）は、第３実施例におけるパルス幅設定部３４０ｃの内部構成を示すブロック図である。図３６（Ｂ）は、パルス幅設定部３４０ｃがアドレス値ＡＤＤから基礎パルス幅ＦＷＤを算出するまでの演算の結果を示す表である。図３５に示した第２実施例との違いは、演算に用いる係数の数と、演算部３８４ｃの演算式が異なっているという点だけであり、他の全体の構成は第２実施例と同じである。
【００８８】
パルス幅設定部３４０ｃは、正規化部３８２と、演算部３８４ｃと、演算係数設定部３８６ｃと、トルク係数乗算部３４９とを備えている。演算係数設定部３８６ｃは、演算部３８４ｃで用いられる５つの係数Ｋ０，Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４を速度信号ＲＲｆｌａｇに応じて設定する。なお、第２実施例と同様に、演算係数設定部３８６ｃとＣＰＵ２２０とを接続し、演算係数設定部３８６ｃ内に格納されている５つの係数Ｋ０，Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４の値を任意の値に書き換え可能とすることが好ましい。演算部３８４ｃは、正規化値Ｘを入力とし、以下の（１０）式にしたがって基礎パルス幅ＦＷＤを求める。
ＦＷＤ＝Ｋ０×（Ｋ１・Ｘ3＋Ｋ２・Ｘ2＋Ｋ３・Ｘ＋Ｋ４）  ...（１０）
ただし、この第３実施例では、係数として、Ｋ０＝１５、Ｋ１＝−２．２７０×１０-13、Ｋ２＝−４．６８５、Ｋ３＝４．３５０、Ｋ４＝−３．２８６×１０-2の値を用いて基礎パルス幅ＦＷＤを求めている。なお、演算部３８４から出力される基礎パルス幅ＦＷＤは、上記（１０）式で求められた値を四捨五入して得られた整数としての値である。また、基礎パルス幅ＦＷＤの演算結果がマイナスの値を示した場合は、基礎パルス幅ＦＷＤは、ＦＷＤ＝０として出力される。
【００８９】
このように、３次関数を用いて演算を行う演算部３８４ｃによって、基礎パルス幅ＦＷＤを算出することも可能である。
【００９０】
Ｄ．第４実施例：
図３７は、デジタル回路で実現したＰＬＬ回路３０７ｂの構成を示す説明図である。ＰＬＬ回路３０７ｂは、カウンタ部４０２と、記憶部４０４と、演算部４０６と、記憶部４０８と、カウンタ部４１０と、記憶部４１２と、分周器４１４とを備えている。カウンタ部４０２は、センサ信号ＳＳＤの半周期における基準クロック信号ＣＬＫｏｒｇのパルス数をカウントする。記憶部４０４は、センサ信号ＳＳＤの半周期における基準クロック信号ＣＬＫｏｒｇのパルス数をカウント値Ｃｎとして記憶する。
【００９１】
記憶部４１２は、係数値Ｍと、係数値Ｎを記憶する。この係数値Ｎは、分周器４１４の分周値Ｎと同じ値である。演算部４０６は、以下の（１１）式に従って、演算値ＭＮｘを算出する。
ＭＮｘ＝ｉｎｔ（Ｃｎ／ＭＮ）  ...（１１）
ここで、"ｉｎｔ"は、値の整数部を取り出すことを示す。記憶部４０８は、演算値ＭＮｘを記憶する。カウンタ部４１０は、基準クロック信号ＣＬＫｏｒｇを演算値ＭＮｘで分周して、ＰＷＭクロック信号ＣＬＫｐｗｍを生成する。分周器４１４は、ＰＷＭクロック信号ＣＬＫｐｗｍを分周値Ｎで分周して、アドレスクロック信号ＣＬＫａｄｄを生成する。
【００９２】
したがって、センサ信号ＳＳＤの周波数fSSDと、アドレスクロック信号ＣＬＫａｄｄの周波数fCLKaddと、ＰＷＭクロック信号ＣＬＫｐｗｍの周波数fCLKpwmとの関係は、以下の（１２），（１３）式となる。
fCLKadd＝fSSD×２×Ｍ  ...（１２）
fCLKpwm＝fCLKadd×Ｎ  ...（１３）
【００９３】
このように、第１実施例で示すＰＬＬ回路３０７（図１２）の代わりに、デジタル回路で構成されたＰＬＬ回路３０７ｂを用いることできる。
【００９４】
Ｅ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００９５】
Ｅ１．変形例１：
本発明は、各種の装置に適用可能である。例えば、本発明は、ファンモータ、時計（針駆動）、ドラム式洗濯機（単一回転）、ジェットコースタ、振動モータなどの種々の装置のモータに適用可能である。本発明をファンモータに適用した場合には、上述した種々の効果（低消費電力、低振動、低騒音、低回転ムラ、低発熱、高寿命）が特に顕著である。このようなファンモータは、例えば、デジタル表示装置や、車載機器、燃料電池式パソコン、燃料電池式デジタルカメラ、燃料電池式ビデオカメラ、燃料電池式携帯電話などの燃料電池使用機器、プロジェクタ等の各種装置のファンモータとして使用することができる。本発明のモータは、さらに、各種の家電機器や電子機器のモータとしても利用可能である。例えば、光記憶装置や、磁気記憶装置、ポリゴンミラー駆動装置等において、本発明によるモータをスピンドルモータとして使用することが可能である。また、本発明によるモータは、移動体やロボット用のモータとしても利用可能である。
【００９６】
図３８は、本発明の実施例によるモータを利用したプロジェクタを示す説明図である。このプロジェクタ３１００は、赤、緑、青の３色の色光を発光する３つの光源３１１０Ｒ、３１１０Ｇ、３１１０Ｂと、これらの３色の色光をそれぞれ変調する３つの液晶ライトバルブ３１４０Ｒ、３１４０Ｇ、３１４０Ｂと、変調された３色の色光を合成するクロスダイクロイックプリズム３１５０と、合成された３色の色光をスクリーンＳＣに投写する投写レンズ系３１６０と、プロジェクタ内部を冷却するための冷却ファン３１７０と、プロジェクタ３１００の全体を制御する制御部３１８０と、を備えている。冷却ファン３１７０を駆動するモータとしては、上述した各種のブラシレスモータを利用することができる。
【００９７】
図３９（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の実施例によるモータを利用した燃料電池式携帯電話を示す説明図である。図３９（Ａ）は携帯電話３２００の外観を示しており、図３９（Ｂ）は、内部構成の例を示している。携帯電話３２００は、携帯電話３２００の動作を制御するＭＰＵ３２１０と、ファン３２２０と、燃料電池３２３０とを備えている。燃料電池３２３０は、ＭＰＵ３２１０やファン３２２０に電源を供給する。ファン３２２０は、燃料電池３２３０への空気供給のために携帯電話３２００の外から内部へ送風するため、或いは、燃料電池３２３０で生成される水分を携帯電話３２００の内部から外に排出するためのものである。なお、ファン３２２０を図３９（Ｃ）のようにＭＰＵ３２１０の上に配置して、ＭＰＵ３２１０を冷却するようにしてもよい。ファン３２２０を駆動するモータとしては、上述した各種のブラシレスモータを利用することができる。
【００９８】
図４０は、本発明の実施例によるモータ／発電機を利用した移動体の一例としての電動自転車（電動アシスト自転車）を示す説明図である。この自転車３３００は、前輪にモータ３３１０が設けられており、サドルの下方のフレームに制御回路３３２０と充電池３３３０とが設けられている。モータ３３１０は、充電池３３３０からの電力を利用して前輪を駆動することによって、走行をアシストする。また、ブレーキ時にはモータ３３１０で回生された電力が充電池３３３０に充電される。制御回路３３２０は、モータの駆動と回生とを制御する回路である。このモータ３３１０としては、上述した各種のブラシレスモータを利用することが可能である。
【００９９】
図４１は、本発明の実施例によるモータを利用したロボットの一例を示す説明図である。このロボット３４００は、第１と第２のアーム３４１０，３４２０と、モータ３４３０とを有している。このモータ３４３０は、被駆動部材としての第２のアーム３４２０を水平回転させる際に使用される。このモータ３４３０としては、上述した各種のブラシレスモータを利用することが可能である。
【０１００】
図４２は、本発明の実施例によるモータを利用した鉄道車両を示す説明図である。この鉄道車両３５００は、モータ３５１０と、車輪３５２０とを有している。このモータ３５１０は、車輪３５２０を駆動する。さらに、モータ３５１０は、鉄道車両３５００の制動時には発電機として利用され、電力が回生される。このモータ３５１０としては、上述した各種のブラシレスモータを利用することができる。
【０１０１】
Ｅ２．変形例２：
上記第１実施例では、逆起電力波形を模擬するように基礎パルス幅ＦＷＤを設定していたが、この代わりに、正弦波形や、ガウス分布状の波形を模擬するように、基礎パルス幅ＦＷＤを設定することも可能である。また、基礎パルス幅ＦＷＤを設定する際には、基礎パルス幅ＦＷＤの０を除く最小値が、基礎パルス幅ＦＷＤの最大値に対して５０％以下の値となるように、基礎パルス幅ＦＷＤを設定することが好ましい。このように基礎パルス幅ＦＷＤを設定すれば、電動機を効率よく駆動することが可能となる。
【０１０２】
Ｅ３．変形例３：
上記実施例における回路は、ハイレベルとローレベルとを反転させた回路で実現することも可能である。
【０１０３】
Ｅ４．変形例４：
上記実施例では、２値のデジタル出力の磁気センサ４０を用いていたが、この代わりに、アナログ出力のホールセンサを用いることも可能である。この場合、アナログ出力をコンパレータによって２値のデジタル出力に変換して利用することが好ましい。
【０１０４】
Ｅ５．変形例５：
上記実施例では、単相ブラシレスモータについて記載したが、この代わりに、２相または３相以上のブラシレスモータが上記駆動制御回路を搭載することとしてもよい。
【０１０５】
Ｅ６．変形例６：
上記実施例では、回転式のモータについて記載したが、この代わりに、リニアモータが上記駆動制御回路を搭載することとしてもよい。
【０１０６】
Ｆ．第５実施例：
図４３ないし図４６は、モータに要求されるトルクと、トルク係数Ｋｔｘ及び励磁区間比率ＷＣとの関係を示すグラフである。ここで「励磁区間比率ＷＣ」とは、励磁区間ＥＰ（図２８（Ｂ））と非励磁区間ＮＥＰとの比率をいう。例えば、図３０に示すように、励磁区間信号Ｅｎｂが全ての期間においてＨレベルの場合には、励磁区間比率ＷＣ＝１００％となる。また、図３１に示すように、励磁区間信号ＥｎｂのＨレベル期間がアドレスクロック信号ＣＬＫａｄｄの１０クロック分の長さであり、Ｌレベル期間がアドレスクロック信号ＣＬＫａｄｄの４クロック分の長さである場合には、励磁区間比率ＷＣ＝７１．４％となる。すなわち、励磁区間比率ＷＣは、励磁区間信号生成部３７０におけるＣＰＵ２２０（図２９）がスタート値ＳＴ及びエンド値ＥＤを変更することによって、変更することができる。
【０１０７】
トルク係数乗算部３４９及び励磁区間信号生成部３７０は、それぞれトルク係数Ｋｔｘ及び励磁区間比率ＷＣを、要求トルクの増加に伴って大きな値に変化させる。図４３に示すように、トルク係数乗算部３４９及び励磁区間信号生成部３７０は、トルク係数Ｋｔｘ及び励磁区間比率ＷＣを、曲線に沿って変化させることとしてもよく、また、図４４ないし図４６に示すように、直線に沿って変化させることとしてもよい。
【０１０８】
図４３では、トルク係数Ｋｔｘは、要求トルクが０の時は０に設定されており、要求トルクの増加に伴って増加するように設定されている。そして、トルク係数Ｋｔｘは、要求トルクが最大となる時に、最大値となるように設定されている。一方、励磁区間比率ＷＣは、要求トルクが０の時は、０％よりも大きい値に設定されており、要求トルクの増加に伴って曲線に沿って１００％に近づくように設定されている。
【０１０９】
図４４では、トルク係数Ｋｔｘは、要求トルクが０の時は０に設定されており、要求トルクの増加に伴って増加するように設定されている。そして、トルク係数Ｋｔｘは、要求トルクが最大となる時に、最大値となるように設定されている。ただし、この図４４では、トルク係数Ｋｔｘは、直線的に変化するように設定されている。一方、励磁区間比率ＷＣは、要求トルクが０の時は、０％に設定されており、要求トルクが所定の値になるまでは、要求トルクの増加に伴って増加し、要求トルクが所定の値になってからは、１００％に設定されている。
【０１１０】
図４５では、トルク係数Ｋｔｘは、要求トルクが０から所定の値までは、１．０に設定されており、要求トルクが所定の値を超えてからは、要求トルクの増加に伴って増加するように設定されている。そして、トルク係数Ｋｔｘは、要求トルクが最大となる時に、最大値となるように設定されている。なお、励磁区間比率ＷＣは、図４４と同様に設定されている。
【０１１１】
図４６では、トルク係数Ｋｔｘは、要求トルクが０から所定の値までは、０．７に設定されており、要求トルクが所定の値を超えてからは、要求トルクの増加に伴って増加するように設定されている。そして、トルク係数Ｋｔｘは、要求トルクが最大となる時に、最大値となるように設定されている。なお、励磁区間比率ＷＣは、図４４と同様に設定されている。
【０１１２】
以上で述べたように、トルク係数Ｋｔｘと励磁区間比率ＷＣとを複合的に制御すれば、駆動信号の波形を任意に制御することができるので、モータが発生するトルクやモータの回転速度を精度よく制御することが可能となる。なお、トルク係数Ｋｔｘと励磁区間比率ＷＣとのうちのいずれか一方のみを制御することとしてもよい。また、図４３ないし図４６における縦軸及び横軸として、対数スケールを用いることとしてもよい。さらに、トルク係数Ｋｔｘと励磁区間比率ＷＣとを同時に制御するモータを、上記変形例に示した各種の装置に適用することも可能である。
【符号の説明】
【０１１３】
１０...ステータ部
１１〜１４...電磁コイル
２０...磁気ヨーク
３０...ロータ部
３１〜３４...永久磁石
３６...磁気ヨーク
４０...磁気センサ
１００...モータ本体
１０２...ケーシング
１１２...回転軸
１１４...軸受け部
１２０...回路基板
２００...駆動制御回路
２２０...ＣＰＵ
２４０...駆動信号生成部
２４０ｂ...駆動信号生成部
２５０...ドライバ回路
２５０ａ...第１のブリッジ回路
２５０ｂ...第２のブリッジ回路
２５１...トランジスタ
２５２...トランジスタ
３００...制御信号生成部
３０２...基準クロック信号生成部
３０４...速度信号生成部
３０６...エッジ検出部
３０７...ＰＬＬ回路
３０７ｂ...ＰＬＬ回路
３０８...位相比較器
３１０...ループフィルタ
３１１...レベルシフタ
３１２...電圧制御発振器
３１４...第１分周器
３１６...第２分周器
３１８...分周値記憶部
３２０...正逆方向指令値記憶部
３３０...アドレス形成部
３３１...カウンタ部
３３２...最大カウント値記憶部
３３３...開始アドレス値記憶部
３３４...アドレス値算出部
３３５...極性信号生成部
３３７...ディーフリップフロップ
３３８...反転信号生成部
３３９...許可信号生成部
３４０...パルス幅設定部
３４０ｂ...パルス幅設定部
３４０ｃ...パルス幅設定部
３４２...テーブル選択部
３４４...第１のテーブル部
３４６...第２のテーブル部
３４８...第３のテーブル部
３４９...トルク係数乗算部
３５０...ＰＷＭ信号生成部
３５０ｂ...ＰＷＭ信号生成部
３５２...ダウンカウンタ部
３５４...回転方向制御部
３５６...ＥＸＯＲ回路
３６０...励磁区間制限部
３７０...励磁区間信号生成部
３７１...スタート値設定部
３７２...エンド値設定部
３７３...ウインドウコンパレータ
３８２...正規化部
３８４...演算部
３８４ｃ...演算部
３８６...演算係数設定部
３８６ｃ...演算係数設定部
４００...バス
４０２...カウンタ部
４０４...記憶部
４０６...演算部
４０８...記憶部
４１０...カウンタ部
４１２...記憶部
４１４...分周器
３１００...プロジェクタ
３１１０Ｒ...光源
３１４０Ｒ...液晶ライトバルブ
３１５０...クロスダイクロイックプリズム
３１６０...投写レンズ系
３１７０...冷却ファン
３１８０...制御部
３２００...携帯電話
３２２０...ファン
３２３０...燃料電池
３３００...自転車
３３１０...モータ
３３２０...制御回路
３３３０...充電池
３４００...ロボット
３４１０...第１のアーム
３４２０...第２のアーム
３４３０...モータ
３５００...鉄道車両
３５１０...モータ
３５２０...車輪
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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