(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源に接続するための電源端子と、
前記電源端子に直列に接続され、充放電を行う充放電部と、
第１相の第１系励磁コイルおよび第２相の第２系励磁コイルによる各インダクタンスの回転角に対する周期変化における各位相間の差が１８０度である反対称２相モータの前記第１系および第２系励磁コイルそれぞれに接続するための接続端子と、
複数のスイッチング素子を備え、前記複数のスイッチング素子のオンオフを切り換えることによって、前記電源端子から前記接続端子を介して前記第１系および第２系励磁コイルそれぞれへ独立に給電するための第１経路を形成し、さらに、前記複数のスイッチング素子のオンオフを切り換えることによって、前記第１系および第２系励磁コイルに残留した各残留エネルギーを前記第１系および第２系励磁コイルそれぞれから前記接続端子を介して前記充放電部へ独立に回生するための第２経路を形成する駆動制御部とを備えること
を特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
前記駆動制御部は、前記複数のスイッチング素子のオンオフを切り換えることによって、前記充放電部から前記接続端子を介して前記第１系および第２系励磁コイルそれぞれへ独立に給電するための第３経路を、励磁電圧を高めるために、前記第１経路で励磁している間にさらに形成すること
を特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記駆動制御部は、前記電源端子から前記接続端子を介して前記第１系および第２系励磁コイルそれぞれへ独立に給電するために、前記複数のスイッチング素子のうち共通のスイッチング素子を用いて前記第１経路を形成すること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記駆動制御部は、前記第１系および第２系励磁コイルに残留した各残留エネルギーを前記第１系および第２系励磁コイルそれぞれから前記接続端子を介して前記充放電部へ独立に回生するために、前記第２経路を形成するための共通の整流素子をさらに備えること
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記駆動制御部は、前記複数のスイッチング素子のオンオフを切り換えることによって、前記第１系および第２系励磁コイルそれぞれをフリーホイーリング状態にするための第４経路をさらに形成し、前記第１系および第２系励磁コイルそれぞれをフリーホイーリング状態にするために、前記第４経路を形成するための個別の整流素子をさらに備えること
を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
前記電源端子に接続され、充放電を行う二次電池である前記電源をさらに備え、
前記駆動制御部は、前記複数のスイッチング素子のオンオフを切り換えることによって、前記第１系および第２系励磁コイルに残留した各残留エネルギーを前記第１系および第２系励磁コイルそれぞれから前記接続端子を介して前記電源へ独立に回生するための第５経路を形成するとともに、前記第１系および第２系励磁コイルに残留した各残留エネルギーを前記第１系および第２系励磁コイルそれぞれから前記接続端子を介して前記電源へ独立に回生するために、前記第５経路を形成するための共通の整流素子およびスイッチング素子をさらに備えること
を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
前記第１経路は、前記電源端子から前記接続端子を介して前記第１系励磁コイルへ給電するための第１態様の経路と、前記電源端子から前記接続端子を介して前記第２系励磁コイルへ給電するための前記第１態様の経路と異なる第２態様の経路とを備え、
前記第２経路は、前記第１系励磁コイルに残留した残留エネルギーを前記第１系励磁コイルから前記接続端子を介して前記充放電部へ回生するための第３態様の経路と、前記第２系励磁コイルに残留した残留エネルギーを前記第２系励磁コイルから前記接続端子を介して前記充放電部へ回生するための前記第３態様の経路と異なる第４態様の経路とを備え、
前記駆動制御部は、前記第１系励磁コイルのインダクタンスが増加している場合における所定の第１位相を起点に、前記第１態様の経路によって前記第１系励磁コイルへ給電する第１給電モード、前記第３態様の経路によって前記第１系励磁コイルに残留した残留エネルギーを回生する第１回生モード、前記第２態様の経路によって前記第２系励磁コイルへ給電する第２給電モード、および、前記第４態様の経路によって前記第２系励磁コイルに残留した残留エネルギーを回生する第２回生モードをこの順番で前記第１系励磁コイルのインダクタンスの周期に同期して繰り返すこと
を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項８】
前記第３経路は、前記充放電部から前記接続端子を介して前記第１系励磁コイルへ給電するための第５態様の経路と、前記充放電部から前記接続端子を介して前記第２系励磁コイルへ給電するための前記第５態様の経路と異なる第６態様の経路とを備え、
前記駆動制御部は、前記第１給電モードの実行中に前記第５態様の経路によって前記第１系励磁コイルへ給電し、前記第２給電モードの実行中に前記第６態様の経路によって前記第２系励磁コイルへ給電すること
を特徴とする請求項２、ならびに、請求項２を引用する請求項３ないし請求項７、のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項９】
前記第４経路は、前記第１系励磁コイルをフリーホイーリング状態にするための第７態様の経路と、前記第２系励磁コイルをフリーホイーリング状態にするための前記第７態様の経路と異なる第８態様の経路とを備え、
前記駆動制御部は、前記第１回生モードの実行終了後に、前記第７および第８経路それぞれによって前記第１系および第２系励磁コイルそれぞれをフリーホイーリング状態にする第１電流循環モードを実行し、前記第２回生モードの実行終了後に、前記第７および第８経路それぞれによって前記第１系および第２系励磁コイルそれぞれをフリーホイーリング状態にする第２電流循環モードを実行すること
を特徴とする請求項５、ならびに、請求項５を引用する請求項６ないし請求項８、のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項１０】
前記第１経路は、前記電源端子から前記接続端子を介して前記第１系励磁コイルへ給電するための第１態様の経路と、前記電源端子から前記接続端子を介して前記第２系励磁コイルへ給電するための前記第１態様の経路と異なる第２態様の経路とを備え、
前記第５経路は、前記第１系励磁コイルに残留した残留エネルギーを前記第１系励磁コイルから前記接続端子を介して前記電源へ回生するための第９態様の経路と、前記第２系励磁コイルに残留した残留エネルギーを前記第２系励磁コイルから前記接続端子を介して前記電源へ回生するための前記第９態様の経路と異なる第１０態様の経路とを備え、
前記駆動制御部は、前記第１系励磁コイルのインダクタンスが減少し始める前または直後における所定の第２位相を起点に、前記第１態様の経路によって前記第１系励磁コイルへ給電する第１給電モード、前記第９態様の経路によって前記第１系励磁コイルに残留した残留エネルギーを回生する第３回生モード、前記第２態様の経路によって前記第２系励磁コイルへ給電する第２給電モード、および、前記第１０態様の経路によって前記第２系励磁コイルに残留した残留エネルギーを回生する第４回生モードをこの順番で前記第１系励磁コイルのインダクタンスの周期に同期して繰り返すこと
を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項１１】
前記第４経路は、前記第１系励磁コイルをフリーホイーリング状態にするための第７態様の経路と、前記第２系励磁コイルをフリーホイーリング状態にするための前記第７態様の経路と異なる第８態様の経路とを備え、
前記駆動制御部は、前記第３回生モードの実行終了後に、前記第７および第８経路それぞれによって前記第１系および第２系励磁コイルそれぞれをフリーホイーリング状態にする第１電流循環モードを実行し、前記第４回生モードの実行終了後に、前記第７および第８経路それぞれによって前記第１系および第２系励磁コイルそれぞれをフリーホイーリング状態にする第２電流循環モードを実行すること
を特徴とする請求項５を引用する請求項１０に記載のモータ駆動装置。
【請求項１２】
前記第１経路は、前記電源端子から前記接続端子を介して前記第１系励磁コイルへ給電するための第１態様の経路と、前記電源端子から前記接続端子を介して前記第２系励磁コイルへ給電するための前記第１態様の経路と異なる第２態様の経路とを備え、
前記第２経路は、前記第１系励磁コイルに残留した残留エネルギーを前記第１系励磁コイルから前記接続端子を介して前記充放電部へ回生するための第３態様の経路と、前記第２系励磁コイルに残留した残留エネルギーを前記第２系励磁コイルから前記接続端子を介して前記充放電部へ回生するための前記第３態様の経路と異なる第４態様の経路とを備え、
前記駆動制御部は、前記第１系励磁コイルのインダクタンスが増加している場合における所定の第１位相を起点に、前記第１態様の経路によって前記第１系励磁コイルへ予め設定された所定の電流値となるように給電する第３給電モード、前記第３態様の経路によって前記第１系励磁コイルに残留した残留エネルギーを回生する第１回生モード、前記第２態様の経路によって前記第２系励磁コイルへ前記所定の電流値となるように給電する第４給電モード、および、前記第４態様の経路によって前記第２系励磁コイルに残留した残留エネルギーを回生する第２回生モードをこの順番で前記第１系励磁コイルのインダクタンスの周期に同期して繰り返すこと
を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項１３】
前記駆動制御部は、前記第３給電モードにおいて、前記第１態様の経路を形成するようにオンオフを切り替えられた前記複数のスイッチング素子のうち、前記電源端子から前記接続端子を介して前記第１系励磁コイルへ流れる第１励磁電流の第１通電経路におけるスイッチング素子をさらにオンオフすることによって、前記第１態様の経路によって前記第１系励磁コイルへ予め設定された所定の電流値となるように前記第１励磁電流をパルス状に通電し、前記第４給電モードにおいて、前記第２態様の経路を形成するようにオンオフを切り替えられた前記複数のスイッチング素子のうち、前記電源端子から前記接続端子を介して前記第２系励磁コイルへ流れる第２励磁電流の第２通電経路におけるスイッチング素子をさらにオンオフすることによって、前記第２態様の経路によって前記第２系励磁コイルへ前記所定の電流値となるように前記第２励磁電流をパルス状に通電すること
を特徴とする請求項１２に記載のモータ駆動装置。
【請求項１４】
前記駆動制御部は、前記第３給電モードにおいて、前記第１励磁電流の第１通電経路における前記スイッチング素子をオフする第１オフ期間にさらに前記第４経路を形成し、前記第４給電モードにおいて、前記第２励磁電流の第２通電経路における前記スイッチング素子をオフする第２オフ期間にさらに前記第４経路を形成すること
を特徴とする請求項５を引用する請求項１３に記載のモータ駆動装置。
【請求項１５】
前記駆動制御部は、前記第３給電モードにおいて、前記第１励磁電流の第１通電経路における前記スイッチング素子をオンする第１オン期間にさらに前記第２経路を形成し、前記第４給電モードにおいて、前記第２励磁電流の第２通電経路における前記スイッチング素子をオンする第２オン期間にさらに前記第２経路を形成すること
を特徴とする請求項１３に記載のモータ駆動装置。
【請求項１６】
前記充放電部は、直列に接続された充放電素子とスイッチング素子との直列回路を複数備え、
前記複数の直列回路は、並列に接続され、
前記駆動制御部は、さらに、前記反対称２相モータの回転数に基づいて前記複数の直列回路における各スイッチング素子をオンオフすること
を特徴とする請求項１ないし請求項１５のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項１７】
第１および第２相の第１系および第２系励磁コイルによる各インダクタンスの回転角に対する周期変化における各位相間の差が１８０度である反対称２相モータと、
前記反対称２相モータを駆動するモータ駆動装置とを備え、
前記モータ駆動装置は、前記反対称２相モータの前記第１系および第２系励磁コイルが前記接続端子に接続された、請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載のモータ駆動装置であること
を特徴とするモータ駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータを駆動するためのモータ駆動装置およびモータと前記モータ駆動装置とを備えたモータ駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ（電動機）は、様々な種類が知られており、それに応じて様々な駆動方法が知られている。例えば、ステータ（固定子）とロータ（回転子）との配置関係の観点から、モータは、ラジアルギャップ型モータと、アキシャルギャップ型モータとに大別される。ラジアルギャップ型モータは、固定子と回転子とを径方向に間隔を空けて配置する構造であり、アキシャルギャップ型モータは、固定子と回転子とを軸方向に間隔を空けて配置する構造である。アキシャルギャップ型モータは、ラジアルギャップ型モータに較べて、小径でより大きなトルクを得ることができる利点がある。また例えば、供給電力の観点から、モータは、直流電力（直流電圧、直流電力）で駆動される直流モータ（ＤＣモータ）と、交流電力（交流電圧、交流電流）で駆動される交流モータとに大別される。直流モータは、比較的容易に速度や出力を制御することができる利点がある。一方、交流モータ（ＡＣモータ）は、構造が比較的簡単で丈夫であるという利点を有している。交流モータは、従来、直流モータと比較して速度制御や出力制御が難しいと言われてきたが、この点は、近年のパワーエレクトロニクスによる制御技術の発達によって解消され、交流モータは、種々の用途で使用されるようになってきている。
【０００３】
このようなモータの一つに、スイッチトリラクタンスモータ（Ｓｗｉｔｃｈｅｄ  ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ  ｍｏｔｏｒ、以下、「ＳＲモータ」と略記する）がある。このＳＲモータは、ステータおよびロータ共に、突極構造を有し、ステータのコイルにロータの位置情報に基づいて電流を供給することで生じる磁気吸引力によって回転運動する。
【０００４】
より具体的には、コイルのインダクタンスは、ロータが回転している場合に、ステータの突極とロータの突極とにおける重なりの程度によって変化する。このコイルのインダクタンスがロータの回転に伴って増加している間に、コイルに電流を供給すると、ロータには、磁気抵抗を低減するべく前記重なりの程度を増加させるように回転方向にトルクが働き、ＳＲモータは、加速する。ステータの突極とロータの突極とが完全に重なると、ステータおよびロータにおける磁気回路の磁気抵抗（リラクタンス）は、最小となり、磁気吸引力は、径方向だけとなって回転方向にトルクは、生じない。そして、このコイルのインダクタンスがロータの回転に伴って減少している間に、コイルに電流を供給すると、ロータには、磁気抵抗を低減するべく前記重なりの程度の減少を妨げるように回転方向と逆方向にトルクが働き、ＳＲモータは、減速する。このため、ロータの突極がステータの突極に完全に重なった際に、コイルの電流供給を停止し、ロータの突極がステータにおける回転方向で次の突極に近づいた際に、コイルの電流供給を再開することで、ロータは、連続的に回転することができる。
【０００５】
ＳＲモータは、このように動作するので、回転子に永久磁石や巻線が不必要であり、回転子に発熱の問題が無く、構造が比較的簡単で機械的に堅牢であるという利点を有している。特に、永久磁石における熱減磁の問題がないため、高温での駆動が可能である。
【０００６】
このようなＳＲモータを駆動する駆動装置として、非特許文献１に開示されたシェアードスイッチコンバータ（Ｓｈａｒｅｄ  ｓｗｉｔｃｈ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）および非特許文献２に開示されたボルテージブースティングコンバータ（Ｖｏｌｔａｇｅ  ｂｏｏｓｔｉｎｇ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）が知られている。
【０００７】
図２３は、非特許文献１に開示されたＳＲモータ駆動装置の構成および動作を示す図である。図２３（Ａ）は、構成を示し、図２３（Ｂ）ないし図２３（Ｄ）は、各動作を示す。図２４は、非特許文献２に開示されたＳＲモータ駆動装置の構成を示す図である。
【０００８】
図２３（Ａ）において、非特許文献１に開示されたＳＲモータ駆動装置ＤＲｄ１は、直列に接続されたトランジスタＴｒ１１およびダイオードＤ１１と、直列に接続されたダイオードＤ１２およびトランジスタＴｒ１２と、直列に接続されたトランジスタＴｒ１３およびダイオードＤ１３とを備えている。トランジスタＴｒ１１の一方端子（ソース端子）、ダイオードＤ１２のカソード端子およびトランジスタＴｒ１３の一方端子（ソース端子）は、電源Ｖｓに接続された電源ラインに接続され、ダイオードＤ１１のアノード端子、トランジスタＴｒ１２の他方端子（ドレイン端子）およびダイオードＤ１３のアノード端子は、接地ラインに接続される。これによって、これら各直列回路は、並列に接続されている。そして、ＳＲモータにおける第１相のコイルは、トランジスタＴｒ１１およびダイオードＤ１１を接続する第１接続点と、ダイオードＤ１２およびトランジスタＴｒ１２を接続する第２接続点との間に接続され、ＳＲモータにおける第２相のコイルは、前記第２接続点と、トランジスタＴｒ１３およびダイオードＤ１３を接続する第３接続点との間に接続されている。
【０００９】
このようなＳＲモータ駆動装置ＤＲｄ１では、図２３（Ｂ）に示すように、トランジスタＴｒ１１およびトランジスタＴｒ１２をオンし、トランジスタＴｒ１３をオフすると、電源Ｖｓから第１相のコイルに電流が流れ、第１相のコイルが励磁される。図２３（Ｃ）に示すように、トランジスタＴｒ１２をオンし、トランジスタＴｒ１１およびトランジスタＴｒ１３をオフすると、第１相のコイルは、電流が循環（環流）し、いわゆるフリーホイーリング状態となる。そして、全てのトランジスタＴｒ１１〜Ｔｒ１３をオフすると、電源Ｖｓから第１相のコイルに逆方向に電圧が印加され、第１相のコイルが消磁される。第２相のコイルも同様に、適宜にトランジスタＴｒ１１〜Ｔｒ１３をオンまたはオフすることによって、励磁、フリーホイーリング状態および消磁の各動作が実現できる。
【００１０】
このようなＳＲモータ駆動装置ＤＲｄ１は、１個の電源Ｖｓで２個の相のコイルを制御することができること、ソフトスイッチングおよびハードスイッチングの両方に対応可能であること、および、ロータ位相角に応じて励磁するコイルを選択可能であること等の利点を有している。
【００１１】
一方、図２４において、非特許文献２に開示されたＳＲモータ駆動装置ＤＲｄ２は、直列に接続された２個のダイオードＤ２５、Ｄ２８と、直列に接続された２個のダイオードＤ２６、Ｄ２９と、直列に接続された２個のダイオードＤ２７、Ｄ３０と、インダクタＬ２１と、直列に接続された２個のコンデンサＣ２１、Ｃ２２と、直列に接続されたダイオードＤ２１およびトランジスタＴｒ２１と、直列に接続されたダイオードＤ２２およびトランジスタＴｒ２２と、直列に接続されたダイオードＤ２３およびトランジスタＴｒ２３と、直列に接続されたトランジスタＴｒ２４およびダイオードＤ２４と、インダクタＬ２２とを備えている。ダイオードＤ２５、２６、２７の各カソード端子は、互いに接続されるとともにインダクタＬ２１の一方端が接続される。ダイオードＤ２８、２９、３０の各アノード端子は、互いに接続されるとともにインダクタＬ２２の一方端が接続される。これによって、これら各直列回路は、並列に接続されている。これらダイオードＤ２５およびダイオードＤ２８を接続する第１接続点、ダイオードＤ２６およびダイオードＤ２９を接続する第２接続点、および、ダイオードＤ２７およびダイオードＤ３０を接続する第３接続点のそれぞれには、三相の電源が接続される。インダクタＬ２１の他方端には、コンデンサＣ２１の一方端、ダイオードＤ２１、Ｄ２２、Ｄ２３の各カソード端子およびトランジスタＴｒ２４の一方端（ソース端子）が接続される。コンデンサＣ２１の他方端には、インダクタＬ２２の一方端およびコンデンサＣ２２の一方端が接続される。インダクタＬ２２の他方端には、スイッチング素子Ｔ２４の他方端（ドレイン端子）およびダイオードＤ２４のカソード端子が接続される。コンデンサＣ２２の他方端には、トランジスタＴｒ２１、Ｔｒ２２、Ｔｒ２３の各他方端（ドレイン端子）およびダイオードＤ２４のアノード端子が接続される。ＳＲモータの第１相のコイルＬＰＨ１は、コンデンサＣ２１およびコンデンサＣ２２を接続する第４接続点と、ダイオードＤ２１のアノード端子およびトランジスタＴｒ２１の一方端（ソース端子）を接続する第５接続点との間に接続される。ＳＲモータの第２相のコイルＬＰＨ２は、前記第４接続点と、ダイオードＤ２２のアノード端子およびトランジスタＴｒ２２の一方端（ソース端子）を接続する第６接続点との間に接続される。ＳＲモータの第３相のコイルＬＰＨ３は、前記第４接続点と、ダイオードＤ２３のアノード端子およびトランジスタＴｒ２３の一方端（ソース端子）を接続する第７接続点との間に接続される。
【００１２】
このようなＳＲモータ駆動装置ＤＲｄ２では、各トランジスタＴｒ２１、Ｔｒ２２、Ｔｒ２３をオンオフすることによって各相のコイルＬＰＨ１、ＬＰＨ２、ＬＰＨ３を励磁および消磁することができる。そして、このようなＳＲモータ駆動装置ＤＲｄ１は、コンデンサＣ２１、Ｃ２２に電荷を蓄えることで、ＳＲモータ駆動装置ＤＲｄ１に供給される電源電圧よりも高い電圧を各相のコイルＬＰＨ１、ＬＰＨ２、ＬＰＨ３に印加することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Ｐｏｌｌｏｃｋ  Ｃ．ａｎｄ  Ｗｉｌｌｉａｍｓ  Ｂ．Ｗ．，”Ａ  ｕｎｉｐｏｌａｒ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ  ｆｏｒ  ａ  ｓｗｉｔｃｈｅｄ  ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ  ｍｏｔｏｒ”，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｖｏｌ．２６，Ｉｓｓｕｅ  ２，ｐｐ．２２２−２２８，Ｍａｒｃｈ−Ａｐｒｉｌ  １９９０
【非特許文献２】Ｖｕｋｏｓａｖｉｃ  Ｓ．Ｎ．ａｎｄ  Ｓｔｅｆａｎｏｖｉｃ  Ｖ．Ｒ．，”ＳＲＭ  ｉｎｖｅｒｔｅｒ  ｔｏｐｏｌｏｇｉｅｓ：ａ  ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ  ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ”，Ｔｈｅ  １９９０  ＩＥＥＥ  ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ２５ｔｈ  Ａｎｎｕａｌ  Ｍｅｅｔｉｎｇ，Ｓｅａｔｔｌｅ，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，ＵＳＡ，Ｐａｒｔ  ＩＩ，Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  Ｒｅｃｏｒｄ  ｏｆ  ＩＡＳ  ’９０，ｐｐ．９４６−９５８，７−１２  Ｏｃｔｏｂｅｒ，１９９０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、前記非特許文献１に開示されたＳＲモータ駆動装置ＤＲｄ１は、上述の利点を有する。しかしながら、このＳＲモータ駆動装置ＤＲｄ１では、一方のコイルによる加速制御が終了すると、この一方のコイルには、加速制御の際の電気エネルギーが残留してしまう。この一方のコイルに残留した電気エネルギーは、フリーホイーリング状態において、当該コイルの導体抵抗、ダイオードの内部抵抗およびスイッチング素子の内部抵抗によってジュール熱となって消費され、モータのトルクに寄与しない。また、この一方のコイルのフリーホイーリング状態における循環電流による当該コイルの励磁が、他方のコイルの加速制御の励磁の際に、その加速を打ち消すように働いてしまう。この結果、トルクが低減されてしまう。
【００１５】
一方、前記非特許文献２に開示されたＳＲモータ駆動装置ＤＲｄ２は、上述の利点を有する。しかしながら、このＳＲモータ駆動装置ＤＲｄ２では、回路が複雑であり、コンデンサＣ２１、Ｃ２２の充放電のタイミング制御が煩雑である。
【００１６】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、一方のコイルに残留している電気エネルギーを回生し、この回生した電気エネルギーを他方のコイルに利用することができ、電力効率を向上することができるモータ駆動装置およびモータと前記モータ駆動装置とを備えたモータ駆動システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかるモータ駆動装置は、電源に接続するための電源端子と、前記電源端子に直列に接続され、充放電を行う充放電部と、第１相の第１系励磁コイルおよび第２相の第２系励磁コイルによる各インダクタンスの回転角に対する周期変化における各位相間の差が１８０度である反対称２相モータの前記第１系および第２系励磁コイルそれぞれに接続するための接続端子と、複数のスイッチング素子を備え、前記複数のスイッチング素子のオンオフを切り換えることによって、前記電源端子から前記接続端子を介して前記第１系および第２系励磁コイルそれぞれへ独立に給電するための第１経路を形成し、さらに、前記複数のスイッチング素子のオンオフを切り換えることによって、前記第１系および第２系励磁コイルに残留した各残留エネルギーを前記第１系および第２系励磁コイルそれぞれから前記接続端子を介して前記充放電部へ独立に回生するための第２経路を形成する駆動制御部とを備えることを特徴とする。
【００１８】
このようなモータ駆動装置では、第１経路によって第１系および第２系励磁コイルそれぞれへ独立に給電することができ、そして、第２経路によって第１系および第２系励磁コイルそれぞれから独立に回生することができる。このため、このようなモータ駆動装置は、一方の系の励磁コイルに残留している電気エネルギーを回生し、この回生した電気エネルギーを他方の系の励磁コイルに利用することが可能となり、電力効率を向上することができる。
【００１９】
また、他の一態様では、上述のモータ駆動装置において、前記駆動制御部は、前記複数のスイッチング素子のオンオフを切り換えることによって、前記充放電部から前記接続端子を介して前記第１系および第２系励磁コイルそれぞれへ独立に給電するための第３経路を、励磁電圧を高めるために、前記第１経路で励磁している間にさらに形成することを特徴とする。
【００２０】
このようなモータ駆動装置は、第１経路で励磁している間に、さらに、第３経路によって、充放電部から第１系および第２系励磁コイルそれぞれへ独立に給電することができるので、電源の電圧よりも高い電圧を第１系および第２系励磁コイルに印加することが可能となる。このため、このようなモータ駆動装置は、効率よく加速制御することができ、また、効率よく減速制御することができる。
【００２１】
また、他の一態様では、上述のモータ駆動装置において、前記駆動制御部は、前記電源端子から前記接続端子を介して前記第１系および第２系励磁コイルそれぞれへ独立に給電するために、前記複数のスイッチング素子のうち共通のスイッチング素子を用いて前記第１経路を形成することを特徴とする。
【００２２】
このようなモータ駆動装置は、スイッチング素子を共通に用いるので（共用するので）、スイッチング素子の個数を減らすことができる。
【００２３】
また、他の一態様では、これら上述のモータ駆動装置において、前記駆動制御部は、前記第１系および第２系励磁コイルに残留した各残留エネルギーを前記第１系および第２系励磁コイルそれぞれから前記接続端子を介して前記充放電部へ独立に回生するために、前記第２経路を形成するための共通の整流素子をさらに備えることを特徴とする。
【００２４】
このようなモータ駆動装置は、整流素子を共通に用いるので、整流素子の個数を減らすことができる。
【００２５】
また、他の一態様では、これら上述のモータ駆動装置において、前記駆動制御部は、前記複数のスイッチング素子のオンオフを切り換えることによって、前記第１系および第２系励磁コイルそれぞれをフリーホイーリング状態にするための第４経路をさらに形成し、前記第１系および第２系励磁コイルそれぞれをフリーホイーリング状態にするために、前記第４経路を形成するための個別の整流素子をさらに備えることを特徴とする。
【００２６】
このようなモータ駆動装置は、第４経路によって第１系および第２系励磁コイルそれぞれをフリーホイーリング状態とするので、第１系および第２系励磁コイルにエネルギーを一時的に保持させることができ、スイッチング素子をオンオフするタイミングが予め設定された予定のタイミングからずれてもサージの発生を回避することができる。
【００２７】
また、他の一態様では、これら上述のモータ駆動装置において、前記電源端子に接続され、充放電を行う二次電池である前記電源をさらに備え、前記駆動制御部は、前記複数のスイッチング素子のオンオフを切り換えることによって、前記第１系および第２系励磁コイルに残留した各残留エネルギーを前記第１系および第２系励磁コイルそれぞれから前記接続端子を介して前記電源へ独立に回生するための第５経路を形成するとともに、前記第１系および第２系励磁コイルに残留した各残留エネルギーを前記第１系および第２系励磁コイルそれぞれから前記接続端子を介して前記電源へ独立に回生するために、前記第５経路を形成するための共通の整流素子およびスイッチング素子をさらに備えることを特徴とする。
【００２８】
このようなモータ駆動装置では、第５経路によって第１系および第２系励磁コイルそれぞれから電源の二次電池へ独立に回生することができる。このため、このようなモータ駆動装置は、一方の系の励磁コイルに残留している電気エネルギーを回生し、この回生した電気エネルギーを他方の系の励磁コイルに利用することが可能となり、電力効率を向上することができる。そして、このようなモータ駆動装置は、整流素子およびスイッチング素子を共通に用いるので、整流素子およびスイッチング素子の個数を減らすことができる。
【００２９】
また、他の一態様では、これら上述のモータ駆動装置において、前記第１経路は、前記電源端子から前記接続端子を介して前記第１系励磁コイルへ給電するための第１態様の経路と、前記電源端子から前記接続端子を介して前記第２系励磁コイルへ給電するための前記第１態様の経路と異なる第２態様の経路とを備え、前記第２経路は、前記第１系励磁コイルに残留した残留エネルギーを前記第１系励磁コイルから前記接続端子を介して前記充放電部へ回生するための第３態様の経路と、前記第２系励磁コイルに残留した残留エネルギーを前記第２系励磁コイルから前記接続端子を介して前記充放電部へ回生するための前記第３態様の経路と異なる第４態様の経路とを備え、前記駆動制御部は、前記第１系励磁コイルのインダクタンスが増加している場合における所定の第１位相を起点に、前記第１態様の経路によって前記第１系励磁コイルへ給電する第１給電モード、前記第３態様の経路によって前記第１系励磁コイルに残留した残留エネルギーを回生する第１回生モード、前記第２態様の経路によって前記第２系励磁コイルへ給電する第２給電モード、および、前記第４態様の経路によって前記第２系励磁コイルに残留した残留エネルギーを回生する第２回生モードをこの順番で前記第１系励磁コイルのインダクタンスの周期に同期して繰り返すことを特徴とする。
【００３０】
このようなモータ駆動装置は、第１系励磁コイルのインダクタンスが増加している場合における所定の第１位相を起点に、第１系励磁コイルのインダクタンスの周期に同期して第１給電モード、第１回生モード、第２給電モードおよび第２回生モードをこの順で繰り返すので、駆動対象の反対称２相モータを加速制御することができる。そして、このようなモータ駆動装置は、第１回生モードによって第１系励磁コイルに残留している残留エネルギーを回生してから第２系励磁コイルに給電するので、第１系励磁コイルによる加速を妨げる作用を低減することができ、第２回生モードによって第２系励磁コイルに残留している残留エネルギーを回生してから第１系励磁コイルに給電するので、第２系励磁コイルによる加速を妨げる作用を低減することができる。この結果、このようなモータ駆動装置は、平均トルクを増大することができる。
【００３１】
また、他の一態様では、これら上述のモータ駆動装置において、前記第３経路は、前記充放電部から前記接続端子を介して前記第１系励磁コイルへ給電するための第５態様の経路と、前記充放電部から前記接続端子を介して前記第２系励磁コイルへ給電するための前記第５態様の経路と異なる第６態様の経路とを備え、前記駆動制御部は、前記第１給電モードの実行中に前記第５態様の経路によって前記第１系励磁コイルへ給電し、前記第２給電モードの実行中に前記第６態様の経路によって前記第２系励磁コイルへ給電することを特徴とする。
【００３２】
このようなモータ駆動装置は、第１給電モードの実行中に第５態様の経路によって、充放電部から第１系励磁コイルへ独立に給電することができ、第２給電モードの実行中に第６態様の経路によって、充放電部から第２系励磁コイルへ独立に給電することができるので、電源の電圧よりも高い電圧を第１系および第２系励磁コイルに印加することが可能となる。このため、このようなモータ駆動装置は、効率よく加速制御することができる。
【００３３】
また、他の一態様では、これら上述のモータ駆動装置において、前記第４経路は、前記第１系励磁コイルをフリーホイーリング状態にするための第７態様の経路と、前記第２系励磁コイルをフリーホイーリング状態にするための前記第７態様の経路と異なる第８態様の経路とを備え、前記駆動制御部は、前記第１回生モードの実行終了後に、前記第７および第８経路それぞれによって前記第１系および第２系励磁コイルそれぞれをフリーホイーリング状態にする第１電流循環モードを実行し、前記第２回生モードの実行終了後に、前記第７および第８経路それぞれによって前記第１系および第２系励磁コイルそれぞれをフリーホイーリング状態にする第２電流循環モードを実行することを特徴とする。
【００３４】
このようなモータ駆動装置は、第１回生モードの終了後、第１電流循環モードを実行した後に第２給電モードを実行することができるので、第１回生モードから第２給電モードへ移行する場合に、スイッチング素子によるサージの発生を回避することができる。そして、このようなモータ駆動装置は、第２回生モードの終了後、第２電流循環モードを実行した後に第１給電モードを実行することができるので、第２回生モードから第１給電モードへ移行する場合に、スイッチング素子によるサージの発生を回避することができる。
【００３５】
また、他の一態様では、これら上述のモータ駆動装置において、前記第１経路は、前記電源端子から前記接続端子を介して前記第１系励磁コイルへ給電するための第１態様の経路と、前記電源端子から前記接続端子を介して前記第２系励磁コイルへ給電するための前記第１態様の経路と異なる第２態様の経路とを備え、前記第５経路は、前記第１系励磁コイルに残留した残留エネルギーを前記第１系励磁コイルから前記接続端子を介して前記電源へ回生するための第９態様の経路と、前記第２系励磁コイルに残留した残留エネルギーを前記第２系励磁コイルから前記接続端子を介して前記電源へ回生するための前記第９態様の経路と異なる第１０態様の経路とを備え、前記駆動制御部は、前記第１系励磁コイルのインダクタンスが減少し始める前または直後における所定の第２位相を起点に、前記第１態様の経路によって前記第１系励磁コイルへ給電する第１給電モード、前記第９態様の経路によって前記第１系励磁コイルに残留した残留エネルギーを回生する第３回生モード、前記第２態様の経路によって前記第２系励磁コイルへ給電する第２給電モード、および、前記第１０態様の経路によって前記第２系励磁コイルに残留した残留エネルギーを回生する第４回生モードをこの順番で前記第１系励磁コイルのインダクタンスの周期に同期して繰り返すことを特徴とする。
【００３６】
このようなモータ駆動装置は、第１系励磁コイルのインダクタンスが減少し始める前または直後における所定の第２位相を起点に、第１系励磁コイルのインダクタンスの周期に同期して第１給電モード、第３回生モード、第２給電モードおよび第４回生モードをこの順で繰り返すので、駆動対象の反対称２相モータを減速制御することができる。そして、このようなモータ駆動装置は、第３回生モードによって第１系励磁コイルに残留している残留エネルギーを回生してから第２系励磁コイルに給電するので、第１系励磁コイルによる減速を妨げる作用を低減することができ、第４回生モードによって第２系励磁コイルに残留している残留エネルギーを回生してから第１系励磁コイルに給電するので、第２系励磁コイルによる減速を妨げる作用を低減することができる。
【００３７】
また、他の一態様では、これら上述のモータ駆動装置において、前記第４経路は、前記第１系励磁コイルをフリーホイーリング状態にするための第７態様の経路と、前記第２系励磁コイルをフリーホイーリング状態にするための前記第７態様の経路と異なる第８態様の経路とを備え、前記駆動制御部は、前記第３回生モードの実行終了後に、前記第７および第８経路それぞれによって前記第１系および第２系励磁コイルそれぞれをフリーホイーリング状態にする第１電流循環モードを実行し、前記第４回生モードの実行終了後に、前記第７および第８経路それぞれによって前記第１系および第２系励磁コイルそれぞれをフリーホイーリング状態にする第２電流循環モードを実行することを特徴とする。
【００３８】
このようなモータ駆動装置は、第３回生モードの終了後、第１電流循環モードを実行した後に第２給電モードを実行することができるので、第３回生モードから第２給電モードへ移行する場合に、スイッチング素子によるサージの発生を回避することができる。そして、このようなモータ駆動装置は、第４回生モードの終了後、第２電流循環モードを実行した後に第２給電モードを実行することができるので、第４回生モードから第１給電モードへ移行する場合に、スイッチング素子によるサージの発生を回避することができる。
【００３９】
また、他の一態様では、これら上述のモータ駆動装置において、前記第１経路は、前記電源端子から前記接続端子を介して前記第１系励磁コイルへ給電するための第１態様の経路と、前記電源端子から前記接続端子を介して前記第２系励磁コイルへ給電するための前記第１態様の経路と異なる第２態様の経路とを備え、前記第２経路は、前記第１系励磁コイルに残留した残留エネルギーを前記第１系励磁コイルから前記接続端子を介して前記充放電部へ回生するための第３態様の経路と、前記第２系励磁コイルに残留した残留エネルギーを前記第２系励磁コイルから前記接続端子を介して前記充放電部へ回生するための前記第３態様の経路と異なる第４態様の経路とを備え、前記駆動制御部は、前記第１系励磁コイルのインダクタンスが増加している場合における所定の第１位相を起点に、前記第１態様の経路によって前記第１系励磁コイルへ予め設定された所定の電流値となるように給電する第３給電モード、前記第３態様の経路によって前記第１系励磁コイルに残留した残留エネルギーを回生する第１回生モード、前記第２態様の経路によって前記第２系励磁コイルへ前記所定の電流値となるように給電する第４給電モード、および、前記第４態様の経路によって前記第２系励磁コイルに残留した残留エネルギーを回生する第２回生モードをこの順番で前記第１系励磁コイルのインダクタンスの周期に同期して繰り返すことを特徴とする。
【００４０】
このようなモータ駆動装置は、第１系励磁コイルのインダクタンスが増加している場合における所定の第１位相を起点に、第１系励磁コイルのインダクタンスの周期に同期して第３給電モード、第１回生モード、第４給電モードおよび第２回生モードをこの順で繰り返すので、駆動対象の反対称２相モータを電流制御することができ、所望の出力トルクで反対称２相モータを駆動できる。そして、このようなモータ駆動装置は、第１回生モードによって第１系励磁コイルに残留している残留エネルギーを回生してから第２系励磁コイルに給電するので、第１系励磁コイルによる加速を妨げる作用を低減することができ、第２回生モードによって第２系励磁コイルに残留している残留エネルギーを回生してから第１系励磁コイルに給電するので、第２系励磁コイルによる加速を妨げる作用を低減することができる。この結果、このようなモータ駆動装置は、平均トルクを増大することができる。
【００４１】
また、他の一態様では、上述のモータ駆動装置において、前記駆動制御部は、前記第３給電モードにおいて、前記第１態様の経路を形成するようにオンオフを切り替えられた前記複数のスイッチング素子のうち、前記電源端子から前記接続端子を介して前記第１系励磁コイルへ流れる第１励磁電流の第１通電経路におけるスイッチング素子をさらにオンオフすることによって、前記第１態様の経路によって前記第１系励磁コイルへ予め設定された所定の電流値となるように前記第１励磁電流をパルス状に通電し、前記第４給電モードにおいて、前記第２態様の経路を形成するようにオンオフを切り替えられた前記複数のスイッチング素子のうち、前記電源端子から前記接続端子を介して前記第２系励磁コイルへ流れる第２励磁電流の第２通電経路におけるスイッチング素子をさらにオンオフすることによって、前記第２態様の経路によって前記第２系励磁コイルへ前記所定の電流値となるように前記第２励磁電流をパルス状に通電することを特徴とする。
【００４２】
このようなモータ駆動装置は、前記第１励磁電流の第１通電経路におけるスイッチング素子をさらにオンオフすることによって、前記所定の電流値となるように前記第１励磁電流をパルス状に通電し、前記第２励磁電流の第２通電経路におけるスイッチング素子をさらにオンオフすることによって、前記所定の電流値となるように前記第２励磁電流をパルス状に通電するので、第１および第２励磁電流を電流制御するための素子を低減できる。
【００４３】
また、他の一態様では、上述のモータ駆動装置において、前記駆動制御部は、前記第３給電モードにおいて、前記第１励磁電流の第１通電経路における前記スイッチング素子をオフする第１オフ期間にさらに前記第４経路を形成し、前記第４給電モードにおいて、前記第２励磁電流の第２通電経路における前記スイッチング素子をオフする第２オフ期間にさらに前記第４経路を形成することを特徴とする。
【００４４】
このようなモータ駆動装置は、第４経路によって第１系および第２系励磁コイルそれぞれをフリーホイーリング状態とするので、第１系および第２系励磁コイルにエネルギーを一時的に保持させることができ、スイッチング素子をオンオフするタイミングが予め設定された予定のタイミングからずれてもサージの発生を回避することができる。
【００４５】
また、他の一態様では、上述のモータ駆動装置において、前記駆動制御部は、前記第３給電モードにおいて、前記第１励磁電流の第１通電経路における前記スイッチング素子をオンする第１オン期間にさらに前記第２経路を形成し、前記第４給電モードにおいて、前記第２励磁電流の第２通電経路における前記スイッチング素子をオンする第２オン期間にさらに前記第２経路を形成することを特徴とする。
【００４６】
このようなモータ駆動装置では、第２経路によって第１系および第２系励磁コイルそれぞれから独立に回生することができ、電力効率を向上することができる。
【００４７】
また、他の一態様では、これら上述のモータ駆動装置において、前記充放電部は、直列に接続された充放電素子とスイッチング素子との直列回路を複数備え、前記複数の直列回路は、並列に接続され、前記駆動制御部は、さらに、前記反対称２相モータの回転数に基づいて前記複数の直列回路における各スイッチング素子をオンオフすることを特徴とする。
【００４８】
このようなモータ駆動装置は、前記反対称２相モータの回転数に基づいて前記複数の直列回路における各スイッチング素子をオンオフすることによって、充放電に用いる充放電素子の個数を変更できる。このため、このようなモータ駆動装置は、前記第１系および第２系励磁コイルで発生する逆起電力による比較的大容量の各残留エネルギーを充放電でき、そして、回転数が比較的小さく前記逆起電力が小さい場合でも、前記充放電部から第１または第２系励磁コイルへ独立に給電する場合に、電流の立ち上がりを早めることができる。
【００４９】
そして、本発明の他の一態様にかかるモータ駆動システムは、第１および第２相の第１系および第２系励磁コイルによる各インダクタンスの回転角に対する周期変化における各位相間の差が１８０度である反対称２相モータと、前記反対称２相モータを駆動するモータ駆動装置とを備え、前記モータ駆動装置は、前記反対称２相モータの前記第１系および第２系励磁コイルが前記接続端子に接続された、上述のいずれかのモータ駆動装置であることを特徴とする。
【００５０】
このようなモータ駆動システムは、上述のいずれかのモータ駆動装置を用いるので、一方の励磁コイルに残留している電気エネルギーを回生し、この回生した電気エネルギーを他方の励磁コイルに利用することが可能となり、電力効率を向上することができる。
【発明の効果】
【００５１】
本発明にかかるモータ駆動装置およびモータ駆動システムは、一方のコイル系に残留している電気エネルギーを回生し、この回生した電気エネルギーを他方のコイル系に利用することができ、電力効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】実施形態におけるモータ駆動装置によって駆動されるラジアルギャップ型ＳＲモータの構成を示す断面斜視図である。
【図２】前記ラジアルギャップ型ＳＲモータにおけるステータの構成を示す断面斜視図である。
【図３】実施形態におけるモータ駆動装置によって駆動されるアキシャルギャップ型ＳＲモータの構成を示す断面斜視図である。
【図４】前記アキシャルギャップ型ＳＲモータにおける１層分のステータおよびロータの構成を示す断面斜視図である。
【図５】実施形態におけるモータ駆動装置によって駆動されるブラシレスモータの等価磁気回路を示す図である。
【図６】第１実施形態におけるモータ駆動装置の構成を示す回路図である。
【図７】第１実施形態のモータ駆動装置における加速制御の際の動作（動作モードＩないしＩＩＩ）を説明するための図である。
【図８】第１実施形態のモータ駆動装置における加速制御の際の動作（動作モードＩＶないしＶＩ）を説明するための図である。
【図９】第１実施形態のモータ駆動装置における加速制御の際の各スイッチング素子のオンオフタイミングを示すタイムチャートである。
【図１０】前記加速制御の際におけるコイルのインダクタンス変化を示す図である。
【図１１】第１実施形態のモータ駆動装置における減速制御の際の動作（動作モードＩ、ＶＩＩおよびＩＩＩ）を説明するための図である。
【図１２】第１実施形態のモータ駆動装置における減速制御の際の動作（動作モードＩＶ、ＶＩＩおよびＶＩ）を説明するための図である。
【図１３】第１実施形態のモータ駆動装置における減速制御の際の各スイッチング素子のオンオフタイミングを示すタイムチャートである。
【図１４】前記減速制御の際におけるコイルのインダクタンス変化を示す図である。
【図１５】従来のモータ駆動装置と実施例のモータ駆動装置との比較結果（シミュレーション）を説明するための図である。
【図１６】実施例のモータ駆動装置における励磁電流の実測結果を示す図である。
【図１７】第２実施形態におけるモータ駆動装置の構成を示す回路図である。
【図１８】第２実施形態のモータ駆動装置におけるトルク制御の際の各スイッチング素子の第１態様のオンオフタイミングを示すタイムチャートである。
【図１９】第２実施形態のモータ駆動装置におけるトルク制御の際の各スイッチング素子の第１態様のオンオフタイミングを説明するための図である。
【図２０】第１および第２実施形態の各モータ駆動装置における各励磁電流を説明するための図である。
【図２１】第２実施形態のモータ駆動装置におけるトルク制御の際の各スイッチング素子の第２態様のオンオフタイミングを示すタイムチャートである。
【図２２】第３実施形態におけるモータ駆動装置の構成を示す回路図である。
【図２３】非特許文献１に開示されたＳＲモータ駆動装置の構成および動作を示す図である。
【図２４】非特許文献２に開示されたＳＲモータ駆動装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
【００５４】
（モータの説明）
第１および第２実施形態におけるモータ駆動装置は、反対称２相モータであれば、例えば、交流永久磁石モータ（ＡＣ−ＰＭモータ）、直流ブラシレスモータおよび誘導モータ等の任意の種類のモータ（電動機）に適用可能である。反対称２相モータとは、第１相の第１系励磁コイルと、第２相の第２系励磁コイルとを備え、ロータＲＴの回転角に対する第１系励磁コイルによるインダクタンスの周期変化における位相と、前記ロータＲＴの前記回転角に対する第２系励磁コイルによるインダクタンスの周期変化における位相との差が１８０度であるモータである。すなわち、反対称２相モータでは、ロータＲＴの回転に伴って、第１相の第１系励磁コイルによるインダクタンスが増加して最大値のピークに達する間、第２相の第２系励磁コイルによるインダクタンスは、減少して最小値のピークに達し、さらにロータＲＴの回転に伴って、第１相の第１系励磁コイルによるインダクタンスが前記最大値のピークから減少して最小値のピークに達する間、第２相の第２系励磁コイルによるインダクタンスは、前記最小値のピークから増加して最大値のピークに達する。ここでは、特に、好適に適用されるスイッチトリラクタンスモータ（以下、「ＳＲモータ」と略記する。）に第１または第２実施形態におけるモータ駆動装置が適用された場合について以下に説明する。そして、モータは、上述したように、構造の観点から、ラジアルギャップ型モータとアキシャルギャップ型モータとに大別されるので、第１または第２実施形態におけるモータ駆動装置が適用されるＳＲモータとして、ラジアルギャップ型ＳＲモータとアキシャルギャップ型ＳＲモータとを説明する。
【００５５】
図１は、実施形態におけるモータ駆動装置によって駆動されるラジアルギャップ型ＳＲモータの構成を示す断面斜視図である。図２は、前記ラジアルギャップ型ＳＲモータにおけるステータの構成を示す断面斜視図である。図３は、実施形態におけるモータ駆動装置によって駆動されるアキシャルギャップ型ＳＲモータの構成を示す断面斜視図である。図４は、前記アキシャルギャップ型ＳＲモータにおける１層分のステータおよびロータの構成を示す断面斜視図である。図５は、実施形態におけるモータ駆動装置によって駆動されるブラシレスモータの等価磁気回路を示す図である。図５（Ａ）は、ステータ（固定子）が反対称である場合の等価磁気回路を示し、図５（Ｂ）は、ロータ（回転子）が反対称である場合の等価磁気回路を示す。
【００５６】
まず、ラジアルギャップ型ＳＲモータについて説明する。ラジアルギャップ型ＳＲモータ（以下、「ＲＧ−ＳＲモータ」と略記する。）Ｍａは、例えば、図１において、非回転部分であるステータ（固定子）ＳＴａと、ステータＳＴａと相対回転可能な、回転部分であるロータ（回転子）ＲＴａとを備える。これらステータＳＴａとロータＲＴａとは、径方向に所定の間隔を空けて配置されている。
【００５７】
ロータＲＴａは、ロータ本体２１と、複数のロータ側磁極部２４とを備え、さらに、図１に示す例では、出力軸２２と、軸受け部材２３とを備える。
【００５８】
出力軸２２は、ロータＲＴａの回転力（回転トルク）を外部に取り出すためにロータ本体２１に取り付けられた回転軸（出力軸、シャフト）である。出力軸２２は、例えば、円柱状の棒状のロッド部材であり、ロータ本体２１の軸芯と出力軸の軸芯とが一致するように、ロータ本体２１に固定されている。
【００５９】
軸受け部材２３は、出力軸２２を残してステータＳＴａおよびロータＲＴａを囲う図略のケーシングに取り付けられ、前記ケーシングに対し、出力軸２２を回転可能に支持する部材であり、例えば、ベアリング等である。
【００６０】
ロータ本体２１は、ロータ側磁極部２４とステータＳＴａに設けられる後述のステータ側磁極部１２との磁気的な相互作用によって、出力軸２２と共に軸心Ｃ周りに回転する円板状あるいは円柱状の部材であり、磁性材料によって形成されている。
【００６１】
各ロータ側磁極部２４は、ステータＳＴに設けられる後述の励磁コイルＬ１、Ｌ２が励磁した状態でロータ本体２１が回転した場合に各ステータ側磁極部１２との間の磁気抵抗の増減が繰り返される形状を有し、磁性材料によって形成されている。各ロータ側磁極部２４は、軸心Ｃ方向に沿って延びかつ径方向外側に突出する突条形状を有し、これら複数のロータ側磁極部２４は、ロータ本体２１の外周面に周方向（回転方向）に所定の間隔を空けて並設するようにそれぞれ設けられている。これらロータ側磁極部２４は、図１に示す例では、周方向に等間隔で６個である。各ロータ側磁極部２４は、その先端に、軸心Ｃ方向視においてステータ側磁極部１２の磁極面１３と対応する（平行な）円弧状であって、径方向外側に突出する磁極面（ロータ側磁極面）２５を有する。すなわち、ロータ側磁極面２５は、径方向視において、径方向外側に凸の突曲面である。また、各ロータ側磁極部２４の各磁極面２５は、軸心Ｃ方向視において、出力軸２２と同心となる共通（同一）の円周上に位置している。
【００６２】
ステータＳＴａは、ステータ本体１１と、複数のステータ側磁極部１２と、２相に応じた２個の第１系および第２系励磁コイルＬ（Ｌ１、Ｌ２）とを備える。
【００６３】
ステータ本体１１は、環状の各励磁コイルＬ１、Ｌ２をそれぞれ保持する例えば筒状の部材であり、磁性材料によって形成されている。この筒状のステータ本体１１は、ロータＲＴａをその回転方向に囲むと共に、その内側（軸心Ｃ側）に各励磁コイルＬ１、Ｌ２を収容する。
【００６４】
励磁コイルＬは、電力の供給を受けることによって磁場を生成する巻線であり、出力軸２２の軸心Ｃ方向に並ぶようにステータ本体１１に２個配設されている。各励磁コイルＬ１、Ｌ２は、環形状を有し、その芯部をロータＲＴａが挿通するように、そして、各励磁コイルＬ１、Ｌ２の軸とロータＲＴａの軸とが一致するように、配置される。この各励磁コイルＬ１、Ｌ２は、当該ＲＧ−ＳＲモータＭａを駆動させるために電流が供給されて励磁した場合に、スイッチトリラクタンス方式よってステータＳＴａとロータＲＴａとの間の磁気抵抗に基づく回転力をロータＲＴａに生じさせる。この各励磁コイルＬ１、Ｌ２は、その厚さ方向が当該コイル２２の径方向を向くように（すなわち、フラットワイズに）帯状の電導線材を絶縁させつつコイル状に巻き重ねた、いわゆるパンケーキ型コイルである。
【００６５】
励磁コイルＬ１は、第１相の第１系励磁コイルの一例であり、本実施形態では、１個であるが、直列接続された複数の励磁コイルであってもよい。同様に、励磁コイルＬ２は、第２相の第２系励磁コイルの一例であり、本実施形態では、１個であるが、直列接続された複数の励磁コイルであってもよい。
【００６６】
各ステータ側磁極部１２は、励磁コイルＬ１、Ｌ２が励磁した状態でロータ本体２１が回転した場合に、ロータ側磁極部２４との間の磁気抵抗の増減が繰り返される形状を有し、磁性材料によって形成されている。各ステータ側磁極部１２は、円筒状のステータ本体１１の内側周面から軸心Ｃ側（径方向内側）に突出する突片形状を有し、これら複数のステータ側磁極部１２は、ステータ本体１１の内側周面に周方向（回転方向）に所定の間隔を空けてそれぞれ設けられている。これらステータ側磁極部１２は、図１に示す例では、周方向に等間隔で６個である。各ステータ側磁極部１２は、その先端に、軸心Ｃ方向視においてロータＲＴａに沿った円弧状であって径方向外側に凹む形状を有する磁極面（ステータ側磁極面）１３を有する。すなわち、ステータ側磁極面１３は、径方向視において、径方向外側に凹む凹曲面である。また、各ステータ側磁極部１２の各磁極面１３は、軸心Ｃ方向視において、出力軸２２と同心となる共通（同一）の円周上に位置している。
【００６７】
そして、ステータ側磁極部１２は、２個の励磁コイルＬ１、Ｌ２（２相）に対応して軸心Ｃ方向に２段設けられている。より具体的には、図１に示す例では、ステータ側磁極部１２は、円筒状のステータ本体１１における内側周面に周方向に沿って６個、円筒状のステータ本体１１における軸心Ｃ方向の両端に２段（２個）の合計１２個（＝６個×２段）である。なお、本実施形態では、図１における右側の端部に設けられた各ステータ側磁極部１２を第１段目のステータ側磁極部１２ａ、左側の端部に設けられた各ステータ側磁極部１２を第２段目のステータ側磁極部１２ｂとも称する。このように各段に設けられたステータ側磁極部１２ａ、１２ｂの数は、相互に等しい。また、各段におけるステータ側磁極部１２ａ、１２ｂの数は、ロータＲＴａのロータ側磁極部２４の数とそれぞれ等しく、本実施形態では６個である。
【００６８】
また、ステータ本体１１には、その内側周面から軸心Ｃ側にステータ側磁極部１２と略同じ長さで突出するリング板形状を有する突条部１４が設けられている。すなわち、ステータ本体１１の内側周面からステータ側磁極部１２の磁極面１３までの長さと、ステータ本体１１の内側周面から突条部１４の先端面までの長さとは、略同一である。なお、磁気抵抗を低減する観点から、ステータ側磁極部１２の磁極面１３とロータ側磁極部２４の磁極面２５との距離は、小さいほど好ましく、突条部１４の前記先端面とロータ側磁極部２４の磁極面２５との距離は、小さいほど好ましい。
【００６９】
第１系励磁コイルＬ１は、第１段目のステータ側磁極部１２ａと突条部１４とによって挟まれる位置に配設され、第２系励磁コイルＬ２は、第２段目のステータ側磁極部１２ｂと突条部１４とによって挟まれる位置に配設されている。
【００７０】
そして、図２に示すように、ＲＧ−ＳＲモータＭａがステータＳＴａによって反対称となるように、各段のステータ側磁極部１２ａ、１２ｂの位置は、ロータＲＴａの回転角に対する第１系および第２系励磁コイルＬ１、Ｌ２による各インダクタンスの周期変化における各位相間の差が１８０度となるように、回転方向（周方向）でずれている。より具体的には、ステータ側磁極部１２の中央位置（周方向の中央位置）と軸心とを結ぶ線を基準線Ｙａとし、第１段目の各ステータ側磁極部１２ａの基準線をＹａ１とし、第２段目の各ステータ側磁極部１２ｂの基準線をＹａ２とした場合に、第１段目の各ステータ側磁極部１２ａは、その基準線Ｙａ１が第２段目の各ステータ側磁極部１２ｂにおける周方向で互いに隣接する２個のステータ側磁極部１２ｂの各基準線Ｙａ２、Ｙａ２の中央に位置するように、配置されている。言い換えれば、第２段目の各ステータ側磁極部１２ｂは、その基準線Ｙａ２が、第１段目の各ステータ側磁極部１２ａにおける周方向で互いに隣接する２個のステータ側磁極部１２ａの各基準線Ｙａ１、Ｙａ１の中央に位置するように、配置されている。図１に示す例では、各段の各ステータ側磁極部１２ａ、１２ｂは、６個であるので、周方向に６０度の間隔で配設されている。このため、第１段目の各ステータ側磁極部１２ａは、その基準線Ｙａ１が第２段目の各ステータ側磁極部１２ｂの各基準線Ｙａ２に対し反時計回りに（または時計回りに）３０度（＝６０度／２）ずれる位置に、配置されている。言い換えれば、第２段目の各ステータ側磁極部１２ｂは、その基準線Ｙａ２が第１段目の各ステータ側磁極部１２ａの各基準線Ｙａ１に対し時計回りに（または反時計回りに）３０度ずれる位置に、配置されている。
【００７１】
このように第１段目のステータ側磁極部１２ａと第２段目のステータ側磁極部１２ｂとが上述の角度だけずれることによって、ＲＧ−ＳＲモータＭａの等価磁気回路は、図５（Ａ）に示す回路となる。すなわち、この等価磁気回路では、第１相の励磁コイルＬ１による第１磁束線と第２相の励磁コイルＬ２による第２磁束線とは、ロータＲＴａの同一の磁極面２５に対し、９０度ずれて交差する。言い換えれば、第１相のロータ側磁極部２４の位置と第２相のロータ側磁極部２４の位置とは、同一であり、ロータ側磁極部２４の中央位置（周方向の中央位置）と軸心とを結ぶ線分と第１相（第１段目）の励磁コイルＬ１によって生成される磁力線との成す角θ、および、ロータ側磁極部２４の中央位置と軸心とを結ぶ線分と第２相（第２段目）の励磁コイルＬ２によって生成される磁力線との成す角θは、互いに対頂角の関係にあり、１８０度ずれている。第１相の励磁コイルＬ１による磁気回路は、第２相の励磁コイルＬ２による磁気回路とは、互いに独立である。磁気回路が独立とは、ＳＲモータの駆動の際に、両磁気回路の相互インダクタンスが実質的に無視し得る大きさであることをいう。このような等価磁気回路から、反対称２相モータは、互いに独立した２つの磁気回路を備え、ロータＲＴａの回転角に対する各磁気回路の各磁気抵抗の周期変化が互いに反対称となるロータＲＴａおよびステータＳＴａを備えるモータでもある。
【００７２】
そして、このようなステータ本体１１、突条部１４およびステータ側磁極部１２ならびにロータ本体２１およびロータ側磁極部２４は、上記のように、それぞれ磁性材料によって形成され、等方的な所定の磁気特性（透磁率）を有している。これらステータ本体１１およびステータ側磁極部１２ならびにロータ本体２１およびロータ側磁極部２４は、電気絶縁膜で被覆された軟磁性粉末によってそれぞれ形成されている。より具体的には、ステータ本体１１、突条部１４およびステータ側磁極部１２は、一体で形成されており、電気絶縁膜で被覆された軟磁性粉末を圧縮して固めることにより形成され、ロータ本体２１およびロータ側磁極部２４は、一体で形成されており、電気絶縁膜で被覆された軟磁性粉末を圧縮して固めることにより形成されている。本実施形態では、これらは、表面にリン酸系化成皮膜等の電気絶縁皮膜が形成された鉄粉によって形成されている。ここで、前記軟磁性体粉末とは、強磁性の金属粉末であり、より詳しくは、例えば、純鉄粉、鉄基合金粉末（Ｆｅ−Ａｌ合金、Ｆｅ―Ｓｉ合金、センダスト、パーマロイ等）およびアモルファス粉末等が挙げられる。これら軟磁性体粉末は、公知の手段、例えば、アトマイズ法等によって微粒子化する方法や、酸化鉄等を微粉砕した後にこれを還元する方法等によって製造することができる。また、一般に、透磁率が同一である場合に飽和磁束密度が大きいので、軟磁性粉末は、例えば、上記純鉄粉、鉄基合金粉末及びアモルファス粉末等の金属系材料であることが特に好ましい。
【００７３】
このような軟磁性体粉末によって形成されたステータ本体１１、突条部１４およびステータ側磁極部１２は、例えば、圧粉形成等の公知の常套手段によって形成される。このような軟磁性体粉末によって形成されたロータ本体２１およびロータ側磁極部２４は、例えば、圧粉形成等の公知の常套手段によって形成される。
【００７４】
また、ステータ本体１１、突条部１４およびステータ側磁極部１２ならびにロータ本体２１およびロータ側磁極部２４は、軟磁性体粉末と非磁性体粉末との混合物を圧縮して固めたものであってもよい。この場合、軟磁性体粉末と非磁性体粉末との混合比率を比較的容易に調整することができ、前記混合比率を適宜に調整することによって、所望の磁気特性を容易に実現することができる。また、ステータ本体１１、突条部１４およびステータ側磁極部１２ならびにロータ本体２１およびロータ側磁極部２４は、電気絶縁膜で被覆された軟磁性粉末を結合媒体（例えば、エポキシ系樹脂等の液体または粉末等）と共に金型成型することによって形成されてもよい。
【００７５】
次に、アキシャルギャップ型ＳＲモータについて説明する。アキシャルギャップ型ＳＲモータ（以下、「ＡＧ−ＳＲモータ」と略記する。）Ｍｂは、例えば、図３において、非回転部分であるステータ（固定子）ＳＴｂと、ステータＳＴｂと相対回転可能な、回転部分であるロータ（回転子）ＲＴｂとを備える。これらステータＳＴａとロータＲＴｂとは、軸方向に所定の間隔を空けて配置されている。ロータＲＴｂは、ステータＳＴｂによって保持される励磁コイルＬ１、Ｌ２と対向した状態で軸心Ｃ周りに回転することにより、ステータＳＴｂと相対回転する。
【００７６】
ステータＳＴｂは、１対のステータ本体１０１、１０２と、複数のステータ側磁極部１０１２と、２相に対応した２個の第１系および第２系励磁コイルＬ（Ｌ１、Ｌ２）とを備える。ロータＲＴｂは、一対のロータ本体２０１、２０２と、複数のロータ側磁極部２０１２とを備え、さらに、図３に示す例では、出力軸２２２と、軸受け２２３とを備える。
【００７７】
これら１対のステータ本体１０１、１０２は、ステータ本体１０１が環状の第１系励磁コイルＬ１を保持し、ステータ本体１０２が環状の第２系励磁コイルＬ２を保持する点が異なるだけで同形であり、そして、これら１対のロータ本体２０１、２０２は、同形である。このため、以下では、図４を参照しながら、１相分のステータ本体１０１とロータ本体２０１とを主にその構造を説明する。
【００７８】
ステータ本体１０１は、例えばリング板状（中央に貫通円孔を形成した円板）の部材であり、ロータＲＴｂがその芯部を挿通するように環状の励磁コイルＬ１を保持し、磁性材料によって形成されている。励磁コイルＬ１は、励磁コイルＬ２と共に、ＲＧ−ＳＲモータＭａの励磁コイルＬ１、Ｌ２と同様である。
【００７９】
励磁コイルＬ１は、第１相の第１系励磁コイルの一例であり、本実施形態では、１個であるが、直列接続された複数の励磁コイルであってもよい。同様に、励磁コイルＬ２は、第２相の第２系励磁コイルの一例であり、本実施形態では、１個であるが、直列接続された複数の励磁コイルであってもよい。
【００８０】
各ステータ側磁極部１０１２は、励磁コイルＬ１が励磁した状態でロータ本体２０１が回転した場合に、後述のロータ側磁極部２０１２との間の磁気抵抗の増減が繰り返される形状を有し、磁性材料によって形成されている。各ステータ側磁極部１０１２は、リング板状のステータ本体１０１におけるロータ本体２０１に対向する面から、励磁コイルＬ１の外周面およびその内周面のそれぞれに沿って立設する突片形状を有し、これら複数のステータ側磁極部１０１２は、励磁コイルＬ１の周方向に所定の間隔を空けてそれぞれ設けられている。これらステータ側磁極部１２は、図３および図４に示す例では、周方向に等間隔で６個である。言い換えると、ステータ本体１０１と前記外周面および前記内周面にそれぞれ沿う１対のステータ側磁極部１０１２とで形成される、ロータＲＴｂからステータＳＴｂに向かう方向に凹みに、励磁コイルＬ１が嵌り込むように、各ステータ側磁極部１０１２は、ステータ本体１０１にそれぞれ設けられる。
【００８１】
ロータ本体２０１は、ロータ側磁極部２０１２とステータ側磁極部１０１２との磁気的な相互作用によって、出力軸２２２と共に軸心Ｃ周りに回転する円柱状の部材であり、磁性材料によって形成されている。
【００８２】
各ロータ側磁極部２０１２は、ステータＳＴｂに設けられる励磁コイルＬ１が励磁した状態でロータ本体２０１が回転した場合に各ステータ側磁極部１０１２との間の磁気抵抗の増減が繰り返される形状を有し、磁性材料によって形成されている。各ロータ側磁極部２０１２は、円柱状のロータ本体２０１の外周面から径方向外側に突出する突形状を有し、これら複数のロータ側磁極部２０１２は、ロータ本体２０１の外周面に周方向（回転方向）に所定の間隔を空けてそれぞれ設けられている。これらロータ側磁極部２０１２は、図３および図４に示す例では、周方向に等間隔で６個である。より具体的には、各ロータ側磁極部２０１２は、図４に示すように、当該ロータ側磁極部２０１２と対応する前記一対のステータ側磁極部１０１２およびステータ本体１０１と共同して励磁コイルＬ１の四方を囲む形状を有する。より詳しくは、各ロータ側磁極部２０１２は、ステータＳＴｂに対向する面（ロータ側磁極面）２０１３がステータ側磁極部１０１２の先端面（ステータ側磁極面）１０１３および励磁コイルＬ１と所定の間隔を空けた状態となるように、ロータ本体２０１の外周面から径方向外側に延びている。すなわち、軸心Ｃ方向の所定の間隔が、ステータ側磁極面１０１３とロータ側磁極部２０１２のロータ側磁極面２０１３との間に形成されると共に、励磁コイルＬ１のロータＲＴｂ側の端部とロータ側磁極面２０１３との間にも形成されている。そして、図３および図４に示す例では、各ロータ側磁極部２０１２は、外縁部でその一部が周方向に延びて周方向に互いに隣接するロータ側磁極部２０１２同士で互いに連結されている。なお、磁気抵抗を低減する観点から、ステータ側磁極部１０１２の磁極面１０１３とロータ側磁極部２０１２の磁極面２０１３との距離は、小さいほど好ましい。
【００８３】
また、出力軸２２２は、ＲＧ−ＳＲモータＭａの出力軸２２と同様に、ロータＲＴｂの回転力（回転トルク）を外部に取り出すためにロータ本体２０１に取り付けられた回転軸（出力軸、シャフト）である。出力軸２２２は、例えば、円柱状の棒状のロッド部材であり、ロータ本体２０１の軸芯と出力軸の軸芯とが一致するように、ロータ本体２０１に固定されている。軸受け部材２２３は、ＲＧ−ＳＲモータＭａの軸受け部材２３と同様に、出力軸２２２を残してステータＳＴｂおよびロータＲＴｂを囲う図略のケーシングに取り付けられ、前記ケーシングに対し、出力軸２２２を回転可能に支持する部材であり、例えば、ベアリング等である。
【００８４】
そして、これら１相分のステータ本体１０１およびロータ本体２０１と、１相分のステータ本体１０２およびロータ本体２０２とは、ステータ本体１０１とステータ本体１０２とがステータ側磁極部１０１２を立設していない面同士で密着するように当接され固定され、ロータ本体２０１とロータ本体２０２とがこれら間にステータ本体１０１およびステータ本体１０２を挟み込むように、固定される。これによって、ステータ本体１０１の励磁コイルＬ１とステータ本体１０２の励磁コイルＬ２とは、出力軸２２２の軸心Ｃ方向に並ぶように配置される。そして、これら各相同士の固定の際に、ＡＧ−ＳＲモータＭｂがロータＲＴｂによって反対称となるように、ステータ本体１０１とステータ本体１０２とは、ステータ本体１０１のステータ側磁極部１０１２の配設位置とステータ本体１０２のステータ側磁極部１０１２の配設位置とが一致するように固定され、ロータ本体２０１とロータ本体２０２とは、ロータ本体２０１のロータ側磁極部２０１２の配設位置とロータ本体２０２のロータ側磁極部２０１２の配設位置とが、回転方向（周方向）でずれるように、固定される。すなわち、ロータ本体２０１のロータ側磁極部２０１２の配設位置とロータ本体２０２のロータ側磁極部２０１２の配設位置とは、ロータＲＴｂの回転角に対する第１系励磁コイルＬ１によるインダクタンスの周期変化における位相とロータＲＴｂの回転角に対する第２系励磁コイルＬ１によるインダクタンスの周期変化における位相との差が１８０度となるように、回転方向（周方向）でずれている。より具体的には、ロータ本体２０１のロータ側磁極部２０１２の中央位置（周方向の中央位置）と軸心とを結ぶ線を基準線Ｙｂ１とし、ロータ本体２０２のロータ側磁極部２０１２の中央位置（周方向の中央位置）と軸心とを結ぶ線を基準線Ｙｂ２とした場合に、ロータ本体２０１の各ロータ側磁極部２０１２は、その基準線Ｙｂ１がロータ本体２０２の各ロータ側磁極部２０１２における周方向で互いに隣接する２個のロータ側磁極部２０１２の各基準線Ｙｂ２、Ｙｂ２の中央に位置するように、配置されている。図４に示す例では、各相の各ロータ側磁極部２０１２、２０１２は、６個であるので、周方向に６０度の間隔で配設されている。このため、ロータ本体２０１の各ロータ側磁極部２０１２は、その基準線Ｙｂ１がロータ本体２０２の各ロータ側磁極部２０１２の各基準線Ｙｂ２に対し反時計回りに（または時計回りに）３０度（＝６０度／２）ずれる位置に、配置されている。
【００８５】
このように第１相のロータ本体２０１のロータ側磁極部２０１２と第２相のロータ本体２０２のロータ側磁極部２０１２とが上述の角度だけずれることによって、ＡＧ−ＳＲモータＭｂの等価磁気回路は、図５（Ｂ）に示す回路となる。すなわち、この等価磁気回路では、第１相の励磁コイルＬ１による第１磁束線と第２相の励磁コイルＬ２による第２磁束線とは、平行であり、この互いに平行な第１および第２磁束線に対し、ロータＲＴｂにおける第１相の磁極面２０１３と第２相の磁極面２０１３とは、９０度ずれて交差する。言い換えれば、第１相のステータ側磁極部１０１２の位置と第２相のステータ側磁極部１０１２の位置とは、同一であり、第１相のロータ側磁極部２０１２の中央位置（周方向の中央位置）と軸心とを結ぶ線分と第１相の励磁コイルＬ１によって生成される磁力線との成す角θ、および、第２相のロータ側磁極部２０１２の中央位置と軸心とを結ぶ線分と第２相の励磁コイルＬ２（第１相の励磁コイルＬ１）によって生成される磁力線との成す角θは、互いに対頂角の関係にあり、１８０度ずれている。第１相の励磁コイルＬ１による磁気回路は、第２相の励磁コイルＬ２による磁気回路とは、互いに独立である。このような等価磁気回路からも、反対称２相モータは、上述したように、互いに独立した２つの磁気回路を備え、ロータＲＴｂの回転角に対する各磁気回路の各磁気抵抗の周期変化が互いに反対称となるロータＲＴｂおよびステータＳＴｂを備えるモータでもある。
【００８６】
そして、このようなステータ本体１０１およびステータ側磁極部１０１２、ステータ本体１０２およびステータ側磁極部１０１２、ロータ本体２０１およびロータ側磁極部２０１２、ならびに、ロータ本体２０２およびロータ側磁極部２０１２のそれぞれは、ＲＧ−ＳＲモータＭａと同様に、一体で磁性材料によって形成され、等方的な所定の磁気特性（透磁率）を有している。
【００８７】
（第１実施形態のモータ駆動装置）
次に、このような反対称２相ＳＲモータＭを駆動する第１実施形態のモータ駆動装置について説明する。まず、第１実施形態におけるモータ駆動装置ＤＲａの構成について説明する。図６は、第１実施形態におけるモータ駆動装置の構成を示す回路図である。
【００８８】
第１実施形態におけるモータ駆動装置ＤＲａは、電源に接続するための電源端子と、前記電源端子に直列に接続され、充放電を行う充放電部と、第１および第２相の第１系および第２系励磁コイルによる各インダクタンスの回転角に対する周期変化における各位相間の差が１８０度である反対称２相モータの前記第１系および第２系励磁コイルそれぞれに接続するための接続端子と、複数のスイッチング素子を備え、前記複数のスイッチング素子のオンオフを切り換えることによって、前記電源端子から前記接続端子を介して前記第１系および第２系励磁コイルそれぞれへ独立に給電するための第１経路を形成し、さらに、前記複数のスイッチング素子のオンオフを切り換えることによって、前記第１系および第２系励磁コイルに残留した各残留エネルギーを前記第１系および第２系励磁コイルそれぞれから前記接続端子を介して前記充放電部へ独立に回生するための第２経路を形成する駆動制御部とを備える。このモータ駆動装置ＤＲａは、電源端子を介して接続される電源の電位レベルと、直列接続の該電源および充放電素子の電位レベルとの２つの電位レベルのそれぞれで、第１系および第２系励磁コイルそれぞれへ独立に電力を給電することができ、第１系および第２系励磁コイルそれぞれを独立に駆動することができる。そして、このモータ駆動装置ＤＲａは、第１系および第２系励磁コイルそれぞれから充放電素子へ独立に回生することもできる。
【００８９】
より具体的には、第１実施形態におけるモータ駆動装置ＤＲａは、例えば、図６に示すように、電源ＰＳを接続するための一対の電源端子Ｔｉ１、Ｔｉ２と、反対称２相ＳＲモータＭにおける第１相の第１系励磁コイルＬ１を接続するための一対の接続端子Ｔｃ１、Ｔｃ２と、反対称２相ＳＲモータＭにおける第２相の第２系励磁コイルＬ２を接続するための一対の接続端子Ｔｃ３、Ｔｃ４と、充放電素子Ｃ１と、整流素子Ｄ１〜Ｄ６と、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６と、所定の抵抗値を持つ、電流測定用のシャント抵抗素子Ｒ１と、スイッチング制御部ＳＣａとを備える。第１系励磁コイルＬ１は、第１相の励磁コイルであり、１または直列に接続された複数のコイルを備えて構成され、第２系励磁コイルＬ２は、第２相の励磁コイルであり、１または直列に接続された複数のコイルを備えて構成される。
【００９０】
これら整流素子Ｄ１〜Ｄ６、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６および抵抗素子Ｒ１は、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６のオンオフを切り換えることによって電流の所定の経路を形成するスイッチ部であり、このスイッチ部およびスイッチング制御部ＳＣａは、前記駆動制御部の一例である。
【００９１】
なお、反対称２相ＳＲモータＭにおける第１相の第１系励磁コイルＬ１を接続するための他方の接続端子Ｔｃ２と、反対称２相ＳＲモータＭにおける第２相の第２系励磁コイルＬ２を接続するための他方の接続端子Ｔｃ４とは、図６に示す例では、共通とされている。また、第６整流素子Ｄ６および第６スイッチング素子Ｔｒ６は、見易くするために、図６に破線で示されている。そして、図６では、各系の励磁コイルＬ１、Ｌ２は、インダクタ成分と抵抗成分との直列回路で示されている。電源ＰＳは、例えば、充放電可能な２次電池である。
【００９２】
充放電素子Ｃ１は、電荷（電力）を蓄積（充電）し、この蓄積した電荷（電力）を放電することができる素子である。充放電素子Ｃ１は、例えば、二次電池、電気二重層コンデンサおよび電解コンデンサ等であり、本実施形態では、比較的大容量で急速に充電することができることから、電気二重層コンデンサＣ１である。充放電素子Ｃ１は、電源端子Ｔｉ１、Ｔｉ２に直列に接続される。例えば、他方の電源端子Ｔｉ２が接地される場合、充放電素子Ｃ１のマイナス端子は、一方の電源端子Ｔｉ１に接続される。
【００９３】
整流素子Ｄ１〜Ｄ６は、それぞれ、電流を主に一方向に流す素子であり、例えば、ダイオード等である。スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６は、電流をオンオフする素子であり、例えば、トランジスタ等である。本実施形態では、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６は、それぞれ、例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  ｇａｔｅ  ｂｉｐｏｌａｒ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のパワートランジスタである。スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６は、それぞれ、そのオンオフを制御する制御信号Ｓｉｇを入力するための制御端子を備える。制御端子は、例えば、スイッチング素子Ｔｒが電界効果トランジスタである場合には、ゲート端子であり、スイッチング素子Ｔｒがバイポーラトランジスタである場合には、ベース端子である。
【００９４】
スイッチング制御部ＳＣａは、各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６における各制御端子に接続され、各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６のオンオフを制御するために各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６に制御信号Ｓｉｇを出力する回路である。スイッチング制御部ＳＣａは、ＳＲモータＭ（Ｍａ、Ｍｂ）を加速制御または減速制御で駆動するためにＳＲモータＭにおけるステータ側磁極部１２、１０１２に対するロータ側磁極部２４、２０１２の位置に応じて前記電流の所定の経路を形成するように各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６それぞれのオンオフを制御する。スイッチング制御部ＳＣａには、ＳＲモータＭのロータ側磁極部２４、２０１２の位置を検出する例えばロータリエンコーダ等の図略の磁極部位置検出部から、ＳＲモータＭのロータ側磁極部２４、２０１２の位置に関する位置情報が入力される。なお、ＳＲモータＭのロータ側磁極部２４、２０１２の位置は、ステータＳＴａ、ＳＴｂに対するロータＲＴａ、ＲＴｂの回転角（位相）に対応する。ロータＲＴａ、ＲＴｂの回転角（位相）は、ステータＳＴａ、ＳＴｂに予め設定された基準位置を０として測定される。
【００９５】
第４スイッチング素子Ｔｒ４、第１スイッチング素子Ｔｒ１および第３整流素子Ｄ３は、この順で直列に接続され、第２整流素子Ｄ２および第３スイッチング素子Ｔｒ３は、この順で直列に接続され、第５スイッチング素子Ｔｒ５、第２スイッチング素子Ｔｒ２および第４整流素子Ｄ４は、この順で直列に接続され、これら３個の直列回路は、それぞれ、直列に接続された充放電素子Ｃ１および電源端子Ｔｉ１、Ｔｉ２に並列に接続される。
【００９６】
シャント抵抗素子Ｒ１および第１整流素子Ｄ１は、一方の電源端子Ｔｉ１および充放電素子Ｃ１の第１接続点Ｐ１と、第４スイッチング素子Ｔｒ４および第１スイッチング素子Ｔｒ１の第２接続点Ｐ２との間に、この順で直列に接続される。シャント抵抗素子Ｒ１および第１整流素子Ｄ１の第３接続点Ｐ３と、第５スイッチング素子Ｔｒ５および第２スイッチング素子Ｔｒ２の第４接続点Ｐ４との間に、第３接続点Ｐ３から第４接続点Ｐ４へ向かう方向の電流を流すことができるように、第５整流素子Ｄ５が接続される。第６スイッチング素子Ｔｒ６および第６整流素子Ｄ６は、一方の電源端子Ｔｉ１および充放電素子Ｃ１の第５接続点Ｐ５（すなわち第１接続点Ｐ１）と、充放電素子Ｃ１および第２整流素子Ｄ２との第６接続点Ｐ６との間に、この順で直列に接続される。
【００９７】
第１スイッチング素子および第３整流素子Ｄ３の接続点が接続端子Ｔｃ１であり、第２整流素子Ｄ２および第３スイッチング素子Ｔｒ３の接続点が接続端子Ｔｃ２（Ｔｃ４）であり、第２スイッチング素子Ｔｒ２および第４整流素子Ｄ４の接続点が接続端子Ｔｃ３である。
【００９８】
第１整流素子Ｄ１は、第１接続点（第３接続点）Ｐ１（Ｐ３）から第２接続点Ｐ２へ向かう方向の電流を流すことができるように接続される。第２整流素子Ｄ２は、接続端子Ｔｃ２（Ｔｃ４）から第６接続点Ｐ６へ向かう方向の電流を流すことができるように接続される。第３整流素子Ｄ３は、接地から接続端子Ｔｃ１へ向かう方向の電流を流すことができるように接続される。第４整流素子Ｄ４は、接地から接続端子Ｔｃ３へ向かう方向の電流を流すことができるように接続される。第５整流素子Ｄ５は、第３接続点Ｐ３から第４接続点Ｐ４へ向かう方向の電流を流すことができるように接続される。第６整流素子Ｄ６は、第６接続点Ｐ６から第６スイッチング素子Ｔｒ６へ向かう方向の電流を流すことができるように接続される。
【００９９】
一例として、より具体的に説明すると、電気二重層コンデンサＣ１のマイナス端子は、プラス極の電源端子Ｔｉ１、抵抗素子Ｒ１の一方端子および第６トランジスタＴｒ６のドレイン端子に接続される。電気二重層コンデンサＣ１のプラス端子は、第４トランジスタＴｒ４のソース端子、第２ダイオードＤ２のカソード端子、第６ダイオードＤ６のアノード端子および第５トランジスタＴｒ５のソース端子に接続される。第６トランジスタｔｒ６のソース端子は、第６ダイオード端子Ｄ６のカソード端子に接続される。抵抗素子Ｒ１の他方端子は、第１ダイオードＤ１のアノード端子および第５ダイオードＤ５のアノード端子に接続される。第１ダイオードＤ１のカソード端子は、第４トランジスタＴｒ４のドレイン端子および第１トランジスタＴｒ１のソース端子に接続される。第５ダイオードＤ５のカソード端子は、第５トランジスタＴｒ５のドレイン端子および第２トランジスタＴｒ２のソース端子に接続される。
【０１００】
第１トランジスタＴｒ１のドレイン端子は、第３ダイオードＤ３のカソード端子に接続され、第３ダイオードＤ３のアノード端子は、接地される。第２ダイオードＤ２のアノード端子は、第３トランジスタＴｒ３のソース端子に接続され、第３トランジスタＴｒ３のドレイン端子は、接地される。第２トランジスタＴｒ２のドレイン端子は、第４ダイオードＤ４のカソード端子に接続され、第４ダイオードＤ４のアノード端子は、接地される。
【０１０１】
次に、第１実施形態におけるモータ駆動装置ＤＲａの動作について説明する。図７は、第１実施形態のモータ駆動装置における加速制御の際の動作（動作モードＩないしＩＩＩ）を説明するための図である。図７（Ａ）は、第１動作モードＩの場合を示し、図７（Ｂ）は、第２動作モードＩＩの場合を示し、図７（Ｃ）は、第３動作モードＩＩＩの場合を示す。図８は、第１実施形態のモータ駆動装置における加速制御の際の動作（動作モードＩＶないしＶＩ）を説明するための図である。図８（Ａ）は、第４動作モードＩＶの場合を示し、図８（Ｂ）は、第５動作モードＶの場合を示し、図８（Ｃ）は、第６動作モードＶＩの場合を示す。図９は、第１実施形態のモータ駆動装置における加速制御の際の各スイッチング素子のオンオフタイミングを示すタイムチャートである。図９において、上段から下段へ順に、第１スイッチング素子Ｔｒ１から第５スイッチング素子Ｔｒ５までの各オンオフタイミングを示し、横軸は、駆動サイクル位相である。駆動サイクル位相は、図９に示す例では、動作モードＩ→ＩＩ→ＩＩＩ→ＩＶ→Ｖ→ＶＩと変化するスイッチングパターンを周期的に繰り返すサイクルを、位相として表した模式的なものである。図１０は、前記加速制御の際におけるコイルのインダクタンス変化を示す図である。図１０の横軸は、位相角であり、その縦軸は、インダクタンスである。図９の最上段および図１０の横軸に付された各ローマ数字は、前記第１ないし第６動作モードＩ〜ＶＩにそれぞれ対応している。後述の図１３および図１４も同様である。
【０１０２】
図１１は、第１実施形態のモータ駆動装置における減速制御の際の動作（動作モードＩ、ＶＩＩおよびＩＩＩ）を説明するための図である。図１１（Ａ）は、第１動作モードＩの場合を示し、図１１（Ｂ）は、第７動作モードＶＩＩの場合を示し、図１１（Ｃ）は、第３動作モードＩＩＩの場合を示す。図１２は、第１実施形態のモータ駆動装置における減速制御の際の動作（動作モードＩＶ、ＶＩＩおよびＶＩ）を説明するための図である。図１２（Ａ）は、第４動作モードＩＶの場合を示し、図１２（Ｂ）は、第７動作モードＶＩＩの場合を示し、図１２（Ｃ）は、第６動作モードＶＩの場合を示す。図１３は、第１実施形態のモータ駆動装置における減速制御の際の各スイッチング素子のオンオフタイミングを示すタイムチャートである。図１３において、上段から下段へ順に、第１スイッチング素子Ｔｒ１から第６スイッチング素子Ｔｒ６までの各オンオフタイミングを示し、横軸は、駆動サイクル位相である。図１４は、前記減速制御の際におけるコイルのインダクタンス変化を示す図である。
【０１０３】
このモータ駆動装置ＤＲａは、第１ないし第６スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６の各オンオフをそれぞれ制御することによって、複数の動作モードＩ〜ＶＩＩのいずれかの状態となり、これによって駆動対象のＳＭモータＭを駆動し、加速制御および減速制御を択一的に行う。加速制御では、モータ駆動装置ＤＲａは、第１動作モードＩ、第２動作モードＩＩ、第３動作モードＩＩＩ、第４動作モードＩＶ、第５動作モードＶおよび第６動作モードＶＩの順に変化する動作パターンを周期的に繰り返す。減速制御では、モータ駆動装置ＤＲａは、第１動作モードＩ、第７動作モードＶＩＩ、第３動作モードＩＩＩ、第４動作モードＩＶ、第７動作モードＶＩＩおよび第６動作モードＶＩの順に変化する動作パターンを周期的に繰り返す。以下、図７ないし図１０を用いて、モータ駆動装置ＤＲａの加速制御について説明し、続いて、図１１ないし図１４を用いて、モータ駆動装置ＤＲａの減速制御について説明する。
【０１０４】
加速制御では、まず、モータ駆動装置ＤＲａは、第１相の第１系励磁コイルＬ１が励磁され、ロータＲＴの回転に伴って第１相の第１系励磁コイルＬ１におけるインダクタンスが増加している間に、第１動作モードＩでＳＲモータＭを駆動する。より具体的には、モータ駆動装置ＤＲａは、ロータＲＴの回転に伴って第１相の第１系励磁コイルＬ１のインダクタンスが増加している場合における所定の第１位相を起点に、第１動作モードＩでＳＲモータＭを駆動する。この第１位相は、ロータＲＴの回転に伴う第１相の第１系励磁コイルＬ１におけるインダクタンスの変化率（増加の変化率）が最も大きい位相であることが好ましい。この第１動作モードＩでは、図９に示すように、第１および第３スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ３がそれぞれオンされ、残余の第２および第４ないし第６スイッチング素子Ｔｒ２、Ｔｒ４〜Ｔｒ６は、オフされる。これによって、図７（Ａ）に示すように、電源ＰＳから、電源端子Ｔｉ１、抵抗素子Ｒ１、第１整流素子Ｄ１、第１スイッチング素子Ｔｒ１、接続端子Ｔｃ１、第１相の第１系励磁コイルＬ１、接続端子Ｔｃ２、第３スイッチング素子Ｔｒ３および電源端子Ｔｉ２を介して電源ＰＳに戻る経路（第１経路における第１態様の経路の一例）で、電源ＰＳから励磁電流が第１相の第１系励磁コイルＬ１へ流れる。そして、この第１動作モードＩでは、第１相の第１系励磁コイルＬ１のインダクタンスの周期変化における位相角θ（以下、「位相角θ」と呼称する。）が予め設定された所定の角度θＩＶになると、第４スイッチング素子Ｔｒ４が予め設定された所定時間τＩＶの間だけオンされる。この第４スイッチング素子Ｔｒ４のオンによって、充放電素子Ｃ１に蓄積された電荷（後述するように、主に第２相の第２系励磁コイルＬ２から回生充電された電荷、始動時には０である）が放電され、励磁電流として、充放電素子Ｃ１から、第４トランジスタＴｒ４、第１トランジスタＴｒ１、接続端子Ｔｃ１、第１相の第１系励磁コイルＬ１、接続端子Ｔｃ２、第３スイッチング素子Ｔｒ３、電源端子Ｔｉ２、電源ＰＳ、電源端子Ｔｉ１を介して充放電素子Ｃ１に戻る経路（第３経路における第５態様の経路の一例）で、充放電素子Ｃ１から電流が流れる。これによって第１相の励磁コイルＬ１には、電源ＰＳからの電流に加えて充放電素子Ｃ１からの電流が付加される（付加電流パルス）。なお、上述では、第１動作モードＩの途中で充放電素子Ｃ１の電荷が利用されたが、当初加速度を大きくするために、第１動作モードＩの開始と同時に充放電素子Ｃ１の電荷が利用されてもよい。また、第２相の第２系励磁コイルＬ２は、後述の第６動作モードＶＩから継続するフリーホイーリング状態であり、第２相の第２系励磁コイルＬ２から、接続端子Ｔｃ２、第３スイッチング素子Ｔｒ３、第４整流素子Ｄ４および接続端子Ｔｃ３を介して第２相の励磁コイルＬ２に戻る経路（第４経路における第８態様の経路の一例）を電流が環流する。
【０１０５】
このように第１動作モードＩは、一例として、主に第１給電モードであり、第２相の第２系励磁コイルＬ２が第６動作モードＶＩから継続するフリーホイーリング状態である場合には、第２電流循環モードを含む。
【０１０６】
位相角θが、予め設定された所定の角度、例えば、図１０に示すように、第１系励磁コイルＬ１のインダクタンスが最大値Ｌｍａｘを示す角度（第２系励磁コイルＬ２のインダクタンスが最小値Ｌｍｉｎを示す角度）となると、モータ駆動装置ＤＲａは、第２動作モードＩＩでＳＲモータＭを駆動する。この第２動作モードＩＩでは、図９に示すように、第１スイッチング素子Ｔｒ１がオンされ、残余の第２ないし第６スイッチング素子Ｔｒ２〜Ｔｒ６は、オフされる。これによって、図７（Ｂ）に示すように、第１相の第１系励磁コイルＬ１の起電力によって生じた電流が、第１相の第１系励磁コイルＬ１から、接続端子Ｔｃ２、第２整流素子Ｄ２、充放電素子Ｃ１、抵抗素子Ｒ１、第１整流素子Ｄ１、第１スイッチング素子Ｔｒ１および接続端子Ｔｃ１を介して第１相の第１系励磁コイルＬ１に戻る経路（第２経路における第３態様の経路の一例）で、第１相の第１系励磁コイルＬ１から電流が充放電素子Ｃ１へ流れる。これによって充放電素子Ｃ１は、回生充電される。なお、フリーホイーリング状態にある第２相の第２系励磁コイルＬ２にエネルギーが残留している場合には、第２相の励磁コイルＬ２の起電力によって生じた電流が、第２相の第１系励磁コイルＬ２から、接続端子Ｔｃ２、第２整流素子Ｄ２、充放電素子Ｃ１、電源端子Ｔｉ１、電源ＰＳ、電源端子Ｔｉ２、第４整流素子Ｄ４および接続端子Ｔｃ３を介して第２相の励磁コイルＬ２に戻る経路（第２経路における第４態様の経路の一例）で、第２相の励磁コイルＬ２から電流が充放電素子Ｃ１へ流れ、充放電素子Ｃ１を回生充電する。
【０１０７】
このように第２動作モードＩＩは、一例として、主に第１回生モードであり、フリーホイーリング状態にある第２相の第２系励磁コイルＬ２にエネルギーが残留している場合には、第２回生モードを含む。
【０１０８】
位相角θが、予め設定された所定の角度、例えば、図１０に示すように、ロータＲＴの回転に伴って第１系励磁コイルＬ１のインダクタンスが最大値Ｌｍａｘから降下を始める角度（第２系励磁コイルＬ２のインダクタンスが最小値Ｌｍｉｎから上昇を始める角度）となると、モータ駆動装置ＤＲａは、サージの発生を回避するために充分な時間（例えば比較的短い時間）だけ、第３動作モードＩＩＩでＳＲモータＭを駆動する。この第３動作モードＩＩＩでは、図９に示すように、第３スイッチング素子Ｔｒ３がオンされ、残余の第１、第２および第４ないし第６スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ４〜Ｔｒ６は、オフされる。これによって、図７（Ｃ）に示すように、第１相の第１系励磁コイルＬ１は、フリーホイーリング状態となり、第１相の励磁コイルＬ１から、接続端子Ｔｃ２、第３スイッチング素子Ｔｒ３、第３整流素子Ｄ３および接続端子Ｔｃ１を介して第１相の第１系励磁コイルＬ１に戻る経路（第４経路における第７態様の経路の一例）を電流が環流する。一方、第２相の励磁コイルＬ２も、後述の第６動作モードＶＩから上述の第１および第２動作モードＩ、ＩＩを介して継続するフリーホイーリング状態であり、上述の経路を電流が環流する。
【０１０９】
このように第３動作モードＩＩＩは、一例として、主に第１電流循環モードであり、そして、第２電流循環モードを含む。
【０１１０】
位相角θが、図１０に示すように、予め設定された角度となると、モータ駆動装置ＤＲａは、第２相の第２系励磁コイルＬ２が励磁され、ロータＲＴの回転に伴って第２相の第２系励磁コイルＬ２におけるインダクタンスが増加している間で、第４動作モードＩＶでＳＲモータＭを駆動する。すなわち、第１動作モードＩの開始タイミングと同様のタイミングで第４動作モードＩＶが開始される。以下の動作モードの切換タイミングも同様である。この第３動作モードＩＩＩから第４動作モードＩＶへの切換タイミングは、ロータＲＴの回転に伴う第２相の第２系励磁コイルＬ２におけるインダクタンスの変化率が最も大きい位相であることが好ましい。この第４動作モードＩＶでは、図９に示すように、第２および第３スイッチング素子Ｔｒ２、Ｔｒ３がそれぞれオンされ、残余の第１および第４ないし第６スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ４〜Ｔｒ６は、オフされる。これによって、図８（Ａ）に示すように、電源ＰＳから、電源端子Ｔｉ１、抵抗素子Ｒ１、第５整流素子Ｄ５、第２スイッチング素子Ｔｒ２、接続端子Ｔｃ３、第２相の第２系励磁コイルＬ２、接続端子Ｔｃ２、第３スイッチング素子Ｔｒ３および電源端子Ｔｉ２を介して電源ＰＳに戻る経路（第１経路における第２態様の経路の一例）で、電源ＰＳから励磁電流が第２相の第２系励磁コイルＬ２へ流れる。そして、この第４動作モードＩＶでは、第１動作モードＩと同様に、第２系励磁コイルＬ２のインダクタンスの時間変化における位相角θが予め設定された所定の角度θＩＶになると、第５スイッチング素子Ｔｒ５が予め設定された所定時間τＩＶの間だけオンされる。第２系励磁コイルＬ２のインダクタンスの時間変化における位相角θは、第１系励磁コイルＬ１のインダクタンスの時間変化における位相角θと同じく、第１および第３スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ３のオンを開始した時点の位相角θを０としている。この第５スイッチング素子Ｔｒ５のオンによって、充放電素子Ｃ１に蓄積された電荷（すなわち、主に第１相の第１系励磁コイルＬ１から回生充電された電荷）が放電され、励磁電流として、充放電素子Ｃ１から、第５トランジスタＴｒ５、第２トランジスタＴｒ２、接続端子Ｔｃ３、第２相の第２系励磁コイルＬ２、接続端子Ｔｃ２、第３スイッチング素子Ｔｒ３、電源端子Ｔｉ２、電源ＰＳ、電源端子Ｔｉ１を介して充放電素子Ｃ１に戻る経路（第３経路における第６態様の経路の一例）で、充放電素子Ｃ１から電流が流れる。これによって第２相の第２系励磁コイルＬ２には、電源ＰＳからの電流に加えて充放電素子Ｃ１からの電流が付加される（付加電流パルス）。なお、第１相の第１系励磁コイルＬ１は、第３動作モードＩＩＩから継続するフリーホイーリング状態であり、第１相の第１系励磁コイルＬ１から、上述の経路を電流が環流する。
【０１１１】
このように第４動作モードＩＶは、一例として、主に第２給電モードであり、第１相の第１系励磁コイルＬ１が第３動作モードＩＩＩから継続するフリーホイーリング状態である場合には、第１電流循環モードを含む。
【０１１２】
位相角θが、予め設定された所定の角度、例えば、図１０に示すように、第２系励磁コイルＬ２のインダクタンスが最大値Ｌｍａｘを示す角度（第１系励磁コイルＬ１のインダクタンスが最小値Ｌｍｉｎを示す角度）となると、モータ駆動装置ＤＲａは、第５動作モードＶでＳＲモータＭを駆動する。この第５動作モードＶでは、図９に示すように、第２スイッチング素子Ｔｒ２がオンされ、残余の第１および第３ないし第６スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ３〜Ｔｒ６は、オフされる。これによって、図８（Ｂ）に示すように、第２相の第２系励磁コイルＬ２の起電力によって生じた電流が、第２相の第２系励磁コイルＬ２から、接続端子Ｔｃ２、第２整流素子Ｄ２、充放電素子Ｃ１、抵抗素子Ｒ１、第５整流素子Ｄ５、第２スイッチング素子Ｔｒ２および接続端子Ｔｃ３を介して第２相の第２系励磁コイルＬ２に戻る経路（第２経路における第４態様の経路の他の一例）で、第２相の第２系励磁コイルＬ２から電流が充放電素子Ｃ１へ流れる。これによって充放電素子Ｃ１は、回生充電される。なお、フリーホイーリング状態にある第１相の第１系励磁コイルＬ１にエネルギーが残留している場合には、第１相の第１系励磁コイルＬ１の起電力によって生じた電流が、第１相の第１系励磁コイルＬ１から、接続端子Ｔｃ２、第２整流素子Ｄ２、充放電素子Ｃ１、抵抗素子Ｒ１、第１整流素子Ｄ１、第１スイッチング素子Ｔｒ１および接続端子Ｔｃ１を介して第１相の第１系励磁コイルＬ１に戻る経路で、第１相の第１系励磁コイルＬ１から電流が充放電素子Ｃ１へ流れ、充放電素子Ｃ１を回生充電する。
【０１１３】
このように第５動作モードＶは、一例として、主に第２回生モードであり、フリーホイーリング状態にある第１相の第１系励磁コイルＬ１にエネルギーが残留している場合には、第１回生モードを含む。
【０１１４】
位相角θが、予め設定された所定の角度、例えば、図１０に示すように、ロータＲＴの回転に伴って第２相の第２系励磁コイルＬ２のインダクタンスが最大値Ｌｍａｘから降下を始める角度（ロータＲＴの回転に伴って第１相の第１系励磁コイルＬ１のインダクタンスが最小値Ｌｍｉｎから上昇を始める角度）となると、モータ駆動装置ＤＲａは、サージの発生を回避するために充分な時間（例えば比較的短い時間）だけ、第６動作モードＶＩでＳＲモータＭを駆動する。この第６動作モードＶＩでは、図９に示すように、第３スイッチング素子Ｔｒ３がオンされ、残余の第１、第２および第４ないし第６スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ４〜Ｔｒ６は、オフされる。これによって、図８（Ｃ）に示すように、第２相の第２系励磁コイルＬ２は、フリーホイーリング状態となり、第２相の第２系励磁コイルＬ２から、接続端子Ｔｃ２、第３スイッチング素子Ｔｒ３、第４整流素子Ｄ４および接続端子Ｔｃ３を介して第２相の第２系励磁コイルＬ２に戻る経路を電流（第４経路における第８態様の経路の一例）が環流する。一方、第１相の第１系励磁コイルＬ１も、第３動作モードＩＩＩから上述の第４および第５動作モードＩＶ、Ｖを介して継続するフリーホイーリング状態であり、第１相の第２１励磁コイルＬ１から、上述の経路を電流が環流する。
【０１１５】
このように第６動作モードＶＩは、一例として、主に第１電流循環モードであり、そして、第２電流循環モードを含む。
【０１１６】
そして、モータ駆動装置ＤＲａは、第６動作モードＶＩを実行すると、第１動作モードＩに戻り、加速制御の間、上述の第１ないし第６動作モードＩ〜ＶＩを第１相の第１系励磁コイルＬ１のインダクタンスの周期に同期して繰り返す。
【０１１７】
このように本実施形態におけるモータ駆動装置ＤＲａは、加速制御の場合に、ロータＲＴの回転に伴って励磁コイルＬ（Ｌ１、Ｌ２）のインダクタンスが増加している場合に、電源ＰＳから電流を流すことによって励磁コイルＬを励磁し、ＳＲモータＭを加速する。そして、この加速するために励磁電流を流している際に、所定のタイミングで充放電素子Ｃ１に蓄電された回生電力が放電され、これによって励磁コイルＬには、電源ＰＳからの電流に加えて充放電素子Ｃ１からの電流が付加される（第１動作モードＩ、第４動作モードＩＶ）。そして、このモータ駆動装置ＤＲａは、ロータＲＴの回転に伴って励磁コイルＬ（Ｌ１、Ｌ２）のインダクタンスが最大値Ｌｍａｘから減少している場合に、励磁コイルＬのエネルギーが充放電素子Ｃ１へ回生され、充放電素子Ｃ１に蓄積され（第２動作モードＩＩ、第５動作モードＶ）、続いて、所定のタイミングでフリーホイーリング状態となる（第３動作モードＩＩＩ、第６動作モードＶＩ）。
【０１１８】
この駆動対象のＳＲモータＭが反対称２相であるので、第１相の第１系励磁コイルＬ１が第１ないし第３動作モードで制御されている間、第２相の第２系励磁コイルＬ２は、主にフリーホイーリング状態となり、一方、第２相の第２系励磁コイルＬ２が第４ないし第６動作モードで制御されている間、第１相の第１系励磁コイルＬ１は、主にフリーホイーリング状態となる。このように第１相の第１系励磁コイルＬ１と第２相の第２系励磁コイルＬ２とは、個別に、加速制御され、一方の励磁コイルＬによって回生された回生電力が他方の励磁コイルＬに用いることができ、電源ＰＳから供給される電力を効率よく利用することができる。
【０１１９】
また、上述のモータ駆動装置ＤＲａは、加速制御の際に、充放電素子Ｃ１から第１系および第２系励磁コイルＬ１、Ｌ２それぞれへ独立に給電することができるので、電源ＰＳの電圧よりも高い電圧を第１系および第２系励磁コイルＬ１、Ｌ２に印加することができる。このため、このようなモータ駆動装置ＤＲａは、効率よく加速制御することができる。
【０１２０】
また、上述のモータ駆動装置ＤＲａは、電源端子Ｔｉ１、Ｔｉ２から接続端子Ｔｃ１〜Ｔｃ４を介して第１系および第２系励磁コイルＬ１、Ｌ２それぞれへ独立に給電するために、第１および第４動作モードＩ、ＩＶで、各系の励磁コイルＬ１、Ｌ２それぞれを経由した各電流を電源端子Ｔｉ２を介して電源ＰＳの低電位側へ戻すための第３スイッチング素子Ｔｒ３を共通に用いて上述の各経路を形成している。このため、本実施形態におけるモータ駆動装置ＤＲａは、スイッチング素子の個数を減らすことができている。
【０１２１】
また、上述のモータ駆動装置ＤＲａは、第１系および第２系励磁コイルＬ１、Ｌ２に残留した各残留エネルギーを第１系および第２系励磁コイルＬ１、Ｌ２それぞれから接続端子Ｔｃ１〜Ｔｃ４を介して充放電素子Ｃ１へ独立に回生するために、第２および第５動作モードＩＩ、Ｖで、各系の励磁コイルＬ１、Ｌ２それぞれの逆起電力による各電流を充放電素子Ｃ１の高電位側へ導くための第２整流素子Ｄ２を共通に用いて上述の各経路を形成している。このため、本実施形態におけるモータ駆動装置ＤＲａは、整流素子の個数を減らすことができている。なお、この第２整流素子Ｄ２は、オン抵抗の小さいスイッチング素子で代用されてもよい。
【０１２２】
また、上述のモータ駆動装置ＤＲａは、第１系および第２系励磁コイルＬ１、Ｌ２それぞれをフリーホイーリング状態とするために、第３および第６動作モードＩＩＩ、ＶＩで、各系の励磁コイルＬ１、Ｌ２それぞれの起電力による各電流を自身に戻すための第３および第４整流素子Ｄ３、Ｄ４を個別に用いて上述の各経路を形成している。このため、本実施形態におけるモータ駆動装置ＤＲａは、第１系および第２系励磁コイルＬ１、Ｌ２にエネルギーを一時的に保持させることができ、動作モードの切換でスイッチング素子をオンオフするタイミングが予め設定された予定のタイミングからずれても各系の励磁コイルＬ１、Ｌ２を開放状態とすることがないため、サージの発生を回避することができる。なお、これら第３および第４整流素子Ｄ３、Ｄ４は、オン抵抗の小さいスイッチング素子で代用されてもよい。
【０１２３】
また、上述のモータ駆動装置ＤＲａは、第１系励磁コイルＬ１のインダクタンスが増加している場合における所定の第１位相を起点に、第１系励磁コイルＬ１のインダクタンスの周期に同期して第１動作モード（第１給電モード）Ｉ、第２動作モード（第１回生モード）ＩＩ、第４動作モード（第２給電モード）ＩＶおよび第５動作モード（第２回生モード）Ｖをこの順で繰り返すので、駆動対象の反対称２相モータＭを加速制御することができる。そして、このモータ駆動装置ＤＲａは、第２動作モードＩＩによって第１系励磁コイルＬ１に残留している残留エネルギーを回生してから第２系励磁コイルＬ２に給電するので、第１系励磁コイルＬ１による加速を妨げる作用を低減することができ、第５動作モードＶによって第２系励磁コイルＬ２に残留している残留エネルギーを回生してから第１系励磁コイルＬ１に給電するので、第２系励磁コイルＬ２による加速を妨げる作用を低減することができる。この結果、本実施形態におけるモータ駆動装置ＤＲａは、平均トルクを増大することができる。
【０１２４】
また、上述のモータ駆動装置ＤＲａは、第２動作モード（第１回生モード）ＩＩの終了後、第３動作モード（第１電流循環モード）ＩＩＩを実行した後に第４動作モード（第２給電モード）ＩＶを実行するので、第２動作モードＩＩから第４動作モードＩＶへ移行する場合に、スイッチング素子Ｔｒによるサージの発生を回避することができる。そして、このモータ駆動装置ＤＲａは、第５動作モード（第２回生モード）Ｖの終了後、第６動作モード（第２電流循環モード）ＶＩを実行した後に第１動作モード（第１給電モード）Ｉを実行するので、第５動作モードＶから第１動作モードＩへ移行する場合に、スイッチング素子Ｔｒによるサージの発生を回避することができる。
【０１２５】
一方、減速制御では、まず、モータ駆動装置ＤＲａは、図１４に示すように、ロータＲＴの回転に伴って第１相の第１系励磁コイルＬ１におけるインダクタンスが減少し始める前または減少している間に、第１動作モードＩでＳＲモータＭを駆動する。より具体的には、モータ駆動装置ＤＲａは、ロータＲＴの回転に伴って第１相の第１系励磁コイルＬ１のインダクタンスが減少し始める前または直後における所定の第２位相を起点に、第１動作モードＩでＳＲモータＭを駆動する。例えば、モータ駆動装置ＤＲａは、前記インダクタンスが最大値Ｌｍａｘから降下するタイミングで、第１動作モードＩでＳＲモータＭを駆動する。この第２位相は、ロータＲＴの回転に伴う第１相の第１系励磁コイルＬ１におけるインダクタンスの変化率（減少の変化率）が最も大きい位相であることが好ましい。この第１動作モードＩでは、図１３に示すように、第１および第３スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ３がそれぞれオンされ、残余の第２および第４ないし第６スイッチング素子Ｔｒ２、Ｔｒ４〜Ｔｒ６は、オフされる。このため、図１１（Ａ）に示すように、加速制御の第１動作モードＩと同様に電流が流れるが、第１相の第１系励磁コイルＬ１のインダクタンスがロータＥＴの回転に伴って減少している間に、励磁コイルＬ１に電流が供給されるので、ロータＲＴには、回転方向と逆方向にトルクが働き、ＳＲモータＭは、減速する。そして、この減速制御では、当初の減速を大きくするために、第１動作モードＩの開始タイミングで、第４スイッチング素子Ｔｒ４が予め設定された所定時間τＩＶの間だけオンされる。これによって、電源ＰＳから、電源端子Ｔｉ１、充放電素子Ｃ１、第４トランジスタＴｒ４、第１トランジスタＴｒ１、接続端子Ｔｃ１、第１相の第１系励磁コイルＬ１、接続端子Ｔｃ２および第３スイッチング素子Ｔｒ３を介して電源ＰＳに戻る経路で、充放電素子Ｃ１は、電源ＰＳから充電される。そして、この充放電素子Ｃ１に蓄積された電荷が放電され、加速制御の第１動作モードＩと同様に電流が流れる。これによって第１相の励磁コイルＬ１には、電源ＰＳからの電流に加えて充放電素子Ｃ１からの電流が付加され、さらに減速される。なお、上述では、第１動作モードＩの開始タイミングで充放電素子Ｃ１が利用されたが、第１動作モードＩの途中で充放電素子Ｃ１が利用されてもよい。また第２相の励磁コイルＬ２は、後述の第６動作モードＶＩから継続するフリーホイーリング状態であり、第２相の励磁コイルＬ２から、上述の経路を電流が環流する。
【０１２６】
位相角θが、図１４に示すように、予め設定された所定の角度となると、モータ駆動装置ＤＲａは、第７動作モードＶＩＩでＳＲモータＭを駆動する。この第７動作モードＶＩＩでは、図１３に示すように、第６スイッチング素子Ｔｒ６がオンされ、残余の第１ないし第５スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ５は、オフされる。これによって、図１１（Ｂ）に示すように、第１相の第１系励磁コイルＬ１の起電力によって生じた電流が、第１相の第１系励磁コイルＬ１から、接続端子Ｔｃ２、第２整流素子Ｄ２、第６整流素子Ｄ６、第６スイッチング素子Ｔｒ６、電源端子Ｔｉ１、電源ＰＳ、電源端子Ｔｉ２、第３整流素子Ｄ３および接続端子Ｔｃ１を介して第１相の第１系励磁コイルＬ１に戻る経路（第５経路における第９態様の経路の一例）で、第１相の第１系励磁コイルＬ１から電流が電源ＰＳへ流れる。これによって電源ＰＳは、回生充電される。なお、フリーホイーリング状態にある第２相の第２系励磁コイルＬ２にエネルギーが残留している場合には、第２相の第２系励磁コイルＬ２の起電力によって生じた電流が、第２相の第２系励磁コイルＬ２から、接続端子Ｔｃ２、第６整流素子Ｄ６、第６スイッチング素子Ｔｒ６、電源端子Ｔｉ１、電源ＰＳ、電源端子Ｔｉ２、第４整流素子Ｄ４および接続端子Ｔｃ３を介して第２相の第２系励磁コイルＬ２に戻る経路（第５経路における第１０態様の経路の一例）で、第２相の第２系励磁コイルＬ２から電流が電源ＰＳへ流れ、電源ＰＳを回生充電する。
【０１２７】
この第７動作モードＶＩＩは、一例として、主に第３回生モードであり、フリーホイーリング状態にある第２相の第２系励磁コイルＬ２にエネルギーが残留している場合には、第４回生モードを含む。
【０１２８】
位相角θが、図１４に示すように、予め設定された所定の角度となると、モータ駆動装置ＤＲａは、サージの発生を回避するために充分な時間（例えば比較的短い時間）だけ、第３動作モードＩＩＩでＳＲモータＭを駆動する。この第３動作モードＩＩＩでは、図１３に示すように、第３スイッチング素子Ｔｒ３がオンされ、残余の第１、第２および第４ないし第６スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ４〜Ｔｒ６は、オフされる。このため、図１１（Ｃ）に示すように、加速制御の第１動作モードＩと同様に電流が流れ、第１相の第１系励磁コイルＬ１は、フリーホイーリング状態となる。一方、第２相の第２系励磁コイルＬ２も、同様に、フリーホイーリング状態となる。
【０１２９】
位相角θが、図１４に示すように、ロータＲＴの回転に伴って第１相の第１系励磁コイルＬ１のインダクタンスが最小値Ｌｍｉｎから上昇を始める角度、すなわち、ロータＲＴの回転に伴って第２系励磁コイルＬ２のインダクタンスが最大値Ｌｍａｘから降下を始める角度となると、モータ駆動装置ＤＲａは、第４動作モードＩＶでＳＲモータＭを駆動する。すなわち、第１動作モードＩの開始タイミングと同様のタイミングで第４動作モードＩＶが開始される。この第４動作モードＩＶでは、図１３に示すように、第２および第３スイッチング素子Ｔｒ２、Ｔｒ３がそれぞれオンされ、残余の第１および第４ないし第６スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ４〜Ｔｒ６は、オフされる。これによって、図１２（Ａ）に示すように、加速制御の第４動作モードＩＶと同様に電流が流れるが、第２相の第２系励磁コイルＬ２のインダクタンスがロータＥＴの回転に伴って減少している間に、第２系励磁コイルＬ２に電流が供給されるので、ロータＲＴには、回転方向と逆方向にトルクが働き、ＳＲモータＭは、減速する。そして、この減速制御では、第４動作モードＩＶの開始タイミングで、第５スイッチング素子Ｔｒ５が予め設定された所定時間τＩＶの間だけオンされる。これによって、電源ＰＳから、電源端子Ｔｉ１、充放電素子Ｃ１、第５トランジスタＴｒ５、第２トランジスタＴｒ２、接続端子Ｔｃ３、第２相の第２系励磁コイルＬ２、接続端子Ｔｃ２および第３スイッチング素子Ｔｒ３を介して電源ＰＳに戻る経路で、充放電素子Ｃ１は、電源ＰＳから充電される。そして、この充放電素子Ｃ１に蓄積された電荷が放電され、加速制御の第４動作モードＩＶと同様に電流が流れる。これによって第２相の第２系励磁コイルＬ２には、電源ＰＳからの電流に加えて充放電素子Ｃ１からの電流が付加され、さらに減速される。なお、第１相の第１系励磁コイルＬ１は、上述の第３動作モードＩＩＩから継続するフリーホイーリング状態であり、上述の経路で電流が環流する。
【０１３０】
位相角θが、図１４に示すように、予め設定された所定の角度となると、モータ駆動装置ＤＲａは、第７動作モードＶＩＩでＳＲモータＭを駆動する。この第７動作モードＶＩＩでは、図１３に示すように、第６スイッチング素子Ｔｒ６がオンされ、残余の第１ないし第５スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ５は、オフされる。これによって、図１２（Ｂ）に示すように、第２相の第２系励磁コイルＬ２の起電力によって生じた電流が、第２相の第２系励磁コイルＬ２から、接続端子Ｔｃ２、第２整流素子Ｄ２、第６整流素子Ｄ６、第６スイッチング素子Ｔｒ６、電源端子Ｔｉ１、電源ＰＳ、電源端子Ｔｉ２、第４整流素子Ｄ４および接続端子Ｔｃ３を介して第２相の第２系励磁コイルＬ２に戻る経路で、第２相の第２系励磁コイルＬ２から電流が電源ＰＳへ流れる。これによって電源ＰＳは、回生充電される。なお、フリーホイーリング状態にある第１相の第１系励磁コイルＬ１にエネルギーが残留している場合には、第１相の第１系励磁コイルＬ１の起電力によって生じた電流が、第１系第１相の励磁コイルＬ１から、接続端子Ｔｃ２、第２整流素子Ｄ２、第６整流素子Ｄ６、第６スイッチング素子Ｔｒ６、電源端子Ｔｉ１、電源ＰＳ、電源端子Ｔｉ２、第３整流素子Ｄ３および接続端子Ｔｃ１を介して第１相の第１系励磁コイルＬ１に戻る経路で、第１相の第１系励磁コイルＬ１から電流が電源ＰＳへ流れ、電源ＰＳを回生充電する。
【０１３１】
この第７動作モードＶＩＩは、一例として、主に第４回生モードであり、フリーホイーリング状態にある第１相の第１系励磁コイルＬ１にエネルギーが残留している場合には、第３回生モードを含む。
【０１３２】
位相角θが、図１４に示すように、予め設定された所定の角度となると、モータ駆動装置ＤＲａは、サージの発生を回避するために充分な時間（例えば比較的短い時間）だけ、第６動作モードＶＩでＳＲモータＭを駆動する。この第６動作モードＶＩでは、図１３に示すように、第３スイッチング素子Ｔｒ３がオンされ、残余の第１、第２および第４ないし第６スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ４〜Ｔｒ６は、オフされる。このため、図１２（Ｃ）に示すように、加速制御の第６動作モードＶＩと同様に電流が流れ、第２相の第２系励磁コイルＬ２は、フリーホイーリング状態となる。一方、第１相の第１系励磁コイルＬ１も、同様に、第３動作モードＩＩＩから上述の第４および第７動作モードＩＶ、ＶＩＩを介して継続するフリーホイーリング状態である。
【０１３３】
そして、モータ駆動装置ＤＲａは、第６動作モードＶＩを実施すると、第１動作モードＩに戻り、減速制御の間、上述の第１、第７、第３、第４、第７および第６動作モードＩ、ＶＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、ＶＩＩ、ＶＩを第１相の励磁コイルＬ１のインダクタンスの周期に同期して繰り返す。
【０１３４】
このように本実施形態におけるモータ駆動装置ＤＲａは、減速制御の場合に、ロータＲＴの回転に伴って励磁コイルＬ（Ｌ１、Ｌ２）のインダクタンスが減少している場合に、電源ＰＳから電流を流すことによって励磁コイルＬを励磁し、ＳＲモータＭを減速する。そして、この減速するために励磁電流を流している際に、所定のタイミングで充放電素子Ｃ１に蓄電された電力が放電され、これによって励磁コイルＬには、電源ＰＳからの電流に加えて充放電素子Ｃ１からの電流が付加される（第１動作モードＩ、第４動作モードＩＶ）。そして、このモータ駆動装置ＤＲａは、ロータＲＴの回転に伴って励磁コイルＬ（Ｌ１、Ｌ２）のインダクタンスが減少している場合に、励磁コイルＬのエネルギーが電源ＰＳへ回生され、電源ＰＳに蓄積され（第７動作モードＶＩＩ、第７動作モードＶＩＩ）、続いて、所定のタイミングでフリーホイーリング状態となる（第３動作モードＩＩＩ、第６動作モードＶＩ）。
【０１３５】
この駆動対象のＳＲモータＭが反対称２相であるので、第１相の第１系励磁コイルＬ１が第１、第７および第３動作モードＩ、ＶＩＩ、ＩＩＩで制御されている間、第２相の第２系励磁コイルＬ２は、フリーホイーリング状態となり、一方、第２相の第２系励磁コイルＬ２が第４、第７および第６動作モードＩＶ、ＶＩＩ、ＶＩで制御されている間、第１相の第１系励磁コイルＬ１は、フリーホイーリング状態となる。このように第１相の第１系励磁コイルＬ１と第２相の第２系励磁コイルＬ２とは、個別に、減速制御され、一方の励磁コイルＬによって回生された回生電力が他方の励磁コイルＬに用いることができ、電源ＰＳから供給される電力を効率よく利用することができる。
【０１３６】
また、上述のモータ駆動装置ＤＲａは、減速制御の際に、充放電素子Ｃ１から第１系および第２系励磁コイルＬ１、Ｌ２それぞれへ独立に給電することができるので、電源ＰＳの電圧よりも高い電圧を第１系および第２系励磁コイルＬ１、Ｌ２に印加することができる。このため、このようなモータ駆動装置ＤＲａは、効率よく減速制御することができる。
【０１３７】
また、上述のモータ駆動装置ＤＲａは、第１系および第２系励磁コイルＬ１、Ｌ２に残留した各残留エネルギーを第１系および第２系励磁コイルＬ１、Ｌ２それぞれから接続端子Ｔｃ１〜Ｔｃ４を介して電源ＰＳへ独立に回生するために、第７動作モードで、第６整流素子Ｄ６および第６スイッチング素子Ｔｒ６を共通に用いて上述の各経路を形成している。このため、本実施形態におけるモータ駆動装置ＤＲａは、整流素子の個数を減らすことができている。
【０１３８】
また、上述のモータ駆動装置ＤＲａは、第１系励磁コイルＬ１のインダクタンスが減少し始める前または直後における所定の第２位相を起点に、第１系励磁コイルＬ１のインダクタンスの周期に同期して第１動作モード（第１給電モード）Ｉ、第７動作モード（第３回生モード）ＶＩＩ、第４動作モード（第２給電モード）ＩＶおよび第７動作モード（第４回生モード）ＶＩＩをこの順で繰り返すので、駆動対象の反対称２相モータＭを減速制御することができる。そして、このモータ駆動装置ＤＲａは、１回目の第７動作モード（第３回生モード）ＶＩＩによって第１系励磁コイルＬ１に残留している残留エネルギーを回生してから第２系励磁コイルＬ２に給電するので、第１系励磁コイルＬ１による減速を妨げる作用を低減することができ、２回目の第７動作モード（第４回生モード）ＶＩＩによって第２系励磁コイルＬ２に残留している残留エネルギーを回生してから第１系励磁コイルＬ１に給電するので、第２系励磁コイルＬ２による減速を妨げる作用を低減することができる。
【０１３９】
また、上述のモータ駆動装置ＤＲａは、１回目の第７動作モード（第３回生モード）ＶＩＩの終了後、第３動作モード（第１電流循環モード）ＩＩＩを実行した後に第４動作モード（第２給電モード）ＩＶを実行するので、１回目の第７動作モードＶＩＩから第４動作モードＩＶへ移行する場合に、スイッチング素子Ｔｒによるサージの発生を回避することができる。そして、このモータ駆動装置ＤＲａは、２回目の第７動作モード（第４回生モード）ＶＩＩの終了後、第６動作モード（第２電流循環モード）ＶＩを実行した後に第１動作モード（第１給電モード）Ｉを実行するので、２回目の第７動作モードＶＩＩから第１動作モードＩへ移行する場合に、スイッチング素子Ｔｒによるサージの発生を回避することができる。
【０１４０】
また、上述のモータ駆動装置ＤＲａは、第１系および第２系励磁コイルＬ１、Ｌ２に残留した各残留エネルギーを第１系および第２系励磁コイルＬ１、Ｌ２それぞれから接続端子Ｔｃ１〜Ｔｃ４を介して電源ＰＳへ独立に回生するために、各第７動作モードＶＩＩで、各系の励磁コイルＬ１、Ｌ２それぞれの逆起電力による各電流を接続端子Ｔｉ１を介して電源ＰＳの高電位側へ導くための第６整流素子Ｄ６および第６スイッチング素子Ｔｒ６を共通に用いて上述の各経路を形成している。このため、本実施形態におけるモータ駆動装置ＤＲａは、整流素子およびスイッチング素子の各個数を減らすことができている。
【０１４１】
背景技術で、ブリッジコンバータ（Ｂｒｉｄｇｅ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）方式のシェアードスイッチコンバータと、これとは別系列に属するキャパシティブコンバータ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）方式のボルテージブースティングコンバータとを説明したが、本実施形態におけるモータ駆動装置ＤＲａは、以上説明したように、駆動対象のモータを反対称２相モータに特化することで、いわばシェアードスイッチコンバータに、これとは別系列のボルテージブースティングコンバータの要素を取り入れた装置となっている。
【０１４２】
次に、本実施形態のモータ駆動装置の効果を説明するために、実施例と比較例について説明する。
【０１４３】
（実施例および比較例）
図１５は、従来のモータ駆動装置と実施例のモータ駆動装置との比較結果（シミュレーション）を説明するための図である。図１５（Ａ）は、従来のモータ駆動装置の回路図であり、図１５（Ｂ）は、実施例のモータ駆動装置の回路図であり、図１５（Ｃ）は、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ５、Ｔｒ１１〜Ｔｒ１３に出力される制御信号Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ５のタイムチャートである。そして、図１５（Ｄ）は、従来のモータ駆動装置で反対称２相モータＭを駆動した場合における励磁電流（２点鎖線）、第１系励磁コイルＬ１のコイル電流（実線）および第２系励磁コイルＬ２のコイル電流（１点鎖線）を示し、図１５（Ｅ）は、実施例のモータ駆動装置で反対称２相モータＭを駆動した場合における励磁電流（２点鎖線）、第１系励磁コイルＬ１のコイル電流（実線）および第２系励磁コイルＬ２のコイル電流（１点鎖線）を示す。図１５（Ｄ）および図１５（Ｅ）の横軸は、時間（回転角）であり、それらの縦軸は、電流値である。図１６は、実施例のモータ駆動装置における励磁電流の実測結果を示す図である。図１６の横軸は、秒（ｓ）単位で示す時間（回転角）であり、その縦軸は、アンペア（Ａ）単位で示す電流である。
【０１４４】
従来のモータ駆動装置は、図１５（Ａ）に示すように、背景技術で図２３を用いて説明した回路であり、この従来のモータ駆動装置は、直流電源Ｖおよび０．１５Ωの電流測定用のシャント抵抗素子の直列接続に１０００μＦのコンデンサを並列に接続した電源回路に接続されている。
【０１４５】
実施例のモータ駆動装置は、図１５（Ｂ）に示すように、図６を用いて説明した上述の回路であり、実施例のモータ駆動装置は、従来のモータ駆動装置の場合と同様の電源回路に接続されている。
【０１４６】
従来のモータ駆動装置における第１ないし第３トランジスタＴｒ１１〜Ｔｒ１３には、各トランジスタＴｒ１１〜Ｔｒ１３をオンオフするための第１ないし第３制御信号Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３が、図１５（Ｃ）に示すタイミングで、各トランジスタＴｒ１１〜Ｔｒ１３における各電位レベルの異なる各制御端子に伝わるように、巻線比１：１のパルストランスを介して供給されている。そして、実施例のモータ駆動装置における第１ないし第５トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ５には、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ５をオンオフするための第１ないし第５制御信号Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ５が、図１５（Ｃ）に示すタイミングで、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ５における各電位レベルの異なる各制御端子に伝わるように、巻線比１：１のパルストランスを介して供給されている。なお、第１ないし第３制御信号Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３は、両モータ駆動装置で共通に用いられている。また、図１５（Ｃ）には、上段から下段へ向かって、第１トランジスタＴｒ１の制御信号Ｓｉｇ１、第２トランジスタＴｒ２の制御信号Ｓｉｇ２、第３トランジスタＴｒ３の制御信号Ｓｉｇ３、第５トランジスタＴｒ５の制御信号Ｓｉｇ５、および、第４トランジスタＴｒ４の制御信号Ｓｉｇ４が、この順で示されている。なお、この実験では、加速制御が行われているため、実施例のモータ駆動装置における第６トランジスタＴｒ６の制御端子には、０Ｖの直流電源が接続され、常に０Ｖの電圧が印加されおり、第６トランジスタＴｒ６は、オフである。
【０１４７】
励磁電流は、電源Ｖに直列に接続されている抵抗素子の両端で測定される。第１系および第２系励磁コイルＬ１、Ｌ２のそれぞれは、０．１５Ωの内部抵抗および１ｍＨのコイルの直列接続であり、第１系励磁コイルＬ１のコイル電流は、その内部抵抗の両端で測定され、第２系励磁コイルＬ２のコイル電流は、その内部抵抗の両端で測定される。
【０１４８】
これらの測定結果が図１５（Ｄ）および図１５（Ｅ）に示されている。これら図１５（Ｄ）および図１５（Ｅ）に示す測定結果は、公知のいわゆる回路シミュレータによる前記測定箇所における結果である。図１５（Ｄ）を見ると分かるように、従来のモータ駆動装置の場合、第１系および第２系励磁コイルＬ１、Ｌ２の各コイル電流は、駆動中、０に成らず、絶えず、流れ続けている。このため、従来のモータ駆動装置の場合、加速するために一方の励磁コイルＬ１（Ｌ２）を励磁している場合に、フライホイーリング状態で他方の励磁コイルＬ２（Ｌ１）に残留しているエネルギーによって、その加速を打ち消すように働くため、トルクが低減されてしまう。また、このような励磁コイルＬ１、Ｌ２に残留しているエネルギーは、回路内でジュール熱として消費され、モータのトルクに寄与せず、無駄になっている。
【０１４９】
一方、図１５（Ｅ）を見ると分かるように、実施例のモータ駆動装置の場合、第１系および第２系励磁コイルＬ１、Ｌ２の各コイル電流は、一方のコイル電流が流れている間、他方のコイル電流が０となるパルス電流である。したがって、実施例のモータ駆動装置の場合、加速するために一方の励磁コイルＬ１（Ｌ２）を励磁している場合に、他方の励磁コイルＬ２（Ｌ１）に残留しているエネルギーによって、その加速を打ち消されることが無く、トルクが低減されることもない。そして、励磁コイルＬ１、Ｌ２に残留しているエネルギーは、回生されるため、図１５（Ｅ）にハッチングで示すように、一方の励磁コイルＬ１（Ｌ２）のコイル電流が０と成って他方の励磁コイルＬ２（Ｌ１）が立ち上がり始める間に流れる励磁電流は、充放電素子Ｃ１の回生およびその放電によって、前記他方の励磁コイルＬ２（Ｌ１）の励磁に用いられている。このように一方の励磁コイルＬ１（Ｌ２）に残留しているエネルギーは、効率よく、他方の励磁コイルＬ２（Ｌ１）に用いられ、無駄が少なくなっている。このため、実施例のモータ駆動装置では、従来に較べて、電力効率が向上している。
【０１５０】
この上述の事実は、実測結果である図１６によっても示されている。なお、図１５のシミュレーションでは、励磁コイルＬ１、Ｌ２のインダクタンスが上述のように１ｍＨで一定とし、適宜なタイミングでモードを切り替えて励磁コイルＬ１、Ｌ２の各励磁電流がシミュレートされたが、実機では、励磁コイルＬ１、Ｌ２のインダクタンスは、図１０に示すように変化する。図１５に示す励磁電流の波形と図１６に示す励磁電流の波形との違いは、この相違に起因するものである。図１６から、第１動作モードＩ中の付加電流パルスおよび第４動作モードＩＶ中の付加電流パルスによって励磁電流の立ち上がりおよび立ち下がりが急峻となっていることが分かる。これによって電力効率が向上している。
【０１５１】
（第２実施形態のモータ駆動装置）
次に、上述した反対称２相ＳＲモータＭを駆動する第２実施形態のモータ駆動装置について説明する。まず、第２実施形態におけるモータ駆動装置ＤＲｂの構成について説明する。図１７は、第２実施形態におけるモータ駆動装置の構成を示す回路図である。
【０１５２】
実際にモータを使用する際には、加速制御および減速制御だけでなく、所望のトルクを出力するように制御することも望まれる。第１実施形態におけるモータ駆動装置ＤＲａは、加速制御および減速制御するものであるが、第２実施形態におけるモータ駆動装置ＤＲｂは、所望のトルクを出力するように、反対称２相ＳＲモータＭに流れる励磁電流を制御する電流制御を行うものである。
【０１５３】
このような第２実施形態のモータ駆動装置ＤＲｂは、例えば、図１７に示すように、一対の電源端子Ｔｉ１、Ｔｉ２と、一対の接続端子Ｔｃ１、Ｔｃ２と、一対の接続端子Ｔｃ３、Ｔｃ４と、充放電素子Ｃ１と、整流素子Ｄ１〜Ｄ６と、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６と、シャント抵抗素子Ｒ１と、第１電流検出部ＣＳ１と、第２電流検出部ＣＳ２と、スイッチング制御部ＳＣｂとを備える。すなわち、第２実施形態のモータ駆動装置ＤＲｂは、電流制御するために、第１実施形態のモータ駆動装置ＤＲａに対し、さらに、第１電流検出部ＣＳ１および第２電流検出部ＣＳ２を備える。このため、第２実施形態のモータ駆動装置ＤＲｂにおける一対の電源端子Ｔｉ１、Ｔｉ２、一対の接続端子Ｔｃ１、Ｔｃ２、一対の接続端子Ｔｃ３、Ｔｃ４、充放電素子Ｃ１、整流素子Ｄ１〜Ｄ６、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６およびシャント抵抗素子Ｒ１は、それぞれ、第１実施形態のモータ駆動装置ＤＲａにおける一対の電源端子Ｔｉ１、Ｔｉ２、一対の接続端子Ｔｃ１、Ｔｃ２、一対の接続端子Ｔｃ３、Ｔｃ４、充放電素子Ｃ１、整流素子Ｄ１〜Ｄ６、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６およびシャント抵抗素子Ｒ１と同様であるので、その説明を省略する。
【０１５４】
第１電流検出部ＣＳ１は、反対称２相ＳＲモータＭにおける第１相の第１系励磁コイルＬ１に流れる第１励磁電流を検出する回路であり、接続端子Ｔｃ１と第１系励磁コイルＬ１との間に接続される。第１電流検出部ＣＳ１は、例えば、比較的小さな既知の抵抗値を持つ抵抗素子であり、その端子間電圧を測定することで、第１励磁電流を検出する。第１電流検出部ＣＳ１は、その検出結果を第１系励磁コイルＬ１の電流情報としてスイッチング制御部ＳＣｂへ出力する。
【０１５５】
第２電流検出部ＣＳ２は、反対称２相ＳＲモータＭにおける第２相の第２系励磁コイルＬ２に流れる第２励磁電流を検出する回路であり、接続端子Ｔｃ４（Ｔｃ２）と第２系励磁コイルＬ２との間に接続される。第２電流検出部ＣＳ２は、例えば、比較的小さな既知の抵抗値を持つ抵抗素子であり、その端子間電圧を測定することで、第２励磁電流を検出する。第２電流検出部ＣＳ２は、その検出結果を第２系励磁コイルＬ２の電流情報としてスイッチング制御部ＳＣｂへ出力する。
【０１５６】
スイッチング制御部ＳＣｂは、スイッチング制御部ＳＣａと同様に、各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６における各制御端子に接続され、各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６のオンオフを制御するために各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６に制御信号Ｓｉｇを出力する回路である。スイッチング制御部ＳＣｂは、ＳＲモータＭ（Ｍａ、Ｍｂ）を電流制御で駆動するためにＳＲモータＭにおけるステータ側磁極部１２、１０１２に対するロータ側磁極部２４、２０１２の位置に応じて前記電流の所定の経路を形成するように各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６それぞれのオンオフを制御する。スイッチング制御部ＳＣｂには、ＳＲモータＭのロータ側磁極部２４、２０１２の位置を検出する例えばロータリエンコーダ等の図略の磁極部位置検出部から、ＳＲモータＭのロータ側磁極部２４、２０１２の位置に関する位置情報が入力される。そして、スイッチング制御部ＳＣｂには、上述したように、第１および第２電流検出部ＣＳ１、ＣＳ２それぞれから、第１および第２系励磁コイルＬ１、Ｌ２それぞれの各励磁電流に関する各電流情報が入力される。
【０１５７】
そして、上述の整流素子Ｄ１〜Ｄ６、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６および抵抗素子Ｒ１は、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６のオンオフを切り換えることによって電流の所定の経路を形成するスイッチ部であり、このスイッチ部およびスイッチング制御部ＳＣｂは、駆動制御部の一例である。
【０１５８】
次に、第２実施形態におけるモータ駆動装置ＤＲｂの動作について説明する。図１８は、第２実施形態のモータ駆動装置におけるトルク制御の際の各スイッチング素子の第１態様のオンオフタイミングを示すタイムチャートである。図１８において、上段から下段へ順に、第１スイッチング素子Ｔｒ１から第５スイッチング素子Ｔｒ５までの各オンオフタイミングを示し、横軸は、駆動サイクル位相である。駆動サイクル位相は、図１８に示す例では、動作モードＶＩＩＩａ→ＩＩ→ＩＩＩ→ＩＸａ→Ｖ→ＶＩと変化するスイッチングパターンを周期的に繰り返すサイクルを、位相として表した模式的なものである。図１９は、第２実施形態のモータ駆動装置におけるトルク制御の際の各スイッチング素子の第１態様のオンオフタイミングを説明するための図である。図１９（Ａ）は、時間経過に対する励磁電流を示し、図１９（Ｂ）は、第１スイッチング素子Ｔｒ１のオンオフタイミングを示す。図１９（Ａ）の横軸は、時間であり、その縦軸は、励磁電流である。
【０１５９】
このモータ駆動装置ＤＲｂは、第１ないし第６スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６の各オンオフをそれぞれ制御することによって、複数の動作モードＶＩＩＩａ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＸａ、Ｖ、ＶＩのいずれかの状態となり、これによって駆動対象のＳＭモータＭを駆動し、所望の出力トルクを得るために、電流制御を行う。より具体的には、モータ駆動装置ＤＲｂは、第８ａ動作モードＶＩＩＩａ、第２動作モードＩＩ、第３動作モードＩＩＩ、第９ａ動作モードＩＸａ、第５動作モードＶおよび第６動作モードＶＩの順に変化する動作パターンを周期的に繰り返す。これら第２実施形態におけるモータ駆動装置ＤＲｂにおける第２動作モードＩＩ、第３動作モードＩＩＩ、第５動作モードＶおよび第６動作モードＶＩは、それぞれ、第１実施形態におけるモータ駆動装置ＤＲａにおける第２動作モードＩＩ、第３動作モードＩＩＩ、第５動作モードＶおよび第６動作モードＶＩと同様であるので、その説明を省略する。
【０１６０】
この電流制御における第８ａ動作モードＶＩＩＩａは、第１相の第１系励磁コイルＬ１が励磁され、ロータＲＴの回転に伴って第１相の第１系励磁コイルＬ１におけるインダクタンスが増加している間に、実行される。より具体的には、モータ駆動装置ＤＲｂは、ロータＲＴの回転に伴って第１相の第１系励磁コイルＬ１のインダクタンスが増加している場合における所定の第１位相を起点に、第８ａ動作モードＶＩＩＩａでＳＲモータＭを駆動する。この第１位相は、ロータＲＴの回転に伴う第１相の第１系励磁コイルＬ１におけるインダクタンスの変化率（増加の変化率）が最も大きい位相であることが好ましい。この第８ａ動作モードＶＩＩＩａでは、図１８に示すように、上述の第１動作モードＩと同様に、第１および第３スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ３がそれぞれオンされ、残余の第２および第４ないし第６スイッチング素子Ｔｒ２、Ｔｒ４〜Ｔｒ６は、オフされる。これによって、図７（Ａ）に示すように、電源ＰＳから、電源端子Ｔｉ１、抵抗素子Ｒ１、第１整流素子Ｄ１、第１スイッチング素子Ｔｒ１、接続端子Ｔｃ１、第１相の第１系励磁コイルＬ１、接続端子Ｔｃ２、第３スイッチング素子Ｔｒ３および電源端子Ｔｉ２を介して電源ＰＳに戻る経路（第１経路における第１態様の経路の一例）で、電源ＰＳから励磁電流が第１相の第１系励磁コイルＬ１へ流れる。
【０１６１】
ここで、第８ａ動作モードＶＩＩＩａは、上述の第１動作モードＩと次の点で異なり、モータ駆動装置ＤＲｂは、第１相の第１系励磁コイルＬ１における第１励磁電流Ｉ１が予め設定された所定の電流値Ｉｒｅｆとなるように、第１相の第１系励磁コイルＬ１に給電する。この所定の電流値Ｉｒｅｆは、所望の出力トルクに応じて決定され、例えば図略の設定用のディップスイッチや図略の入力装置からソフトウェア的に電流値Ｉｒｅｆを書き換えること等によって、予めスイッチング制御部ＳＣｂに設定される。より具体的には、上述した前記第１態様の経路を形成するようにオンオフを切り替えられた複数のスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６のうち、電源端子Ｔｉ１、Ｔｉ２から接続端子Ｔｃ１、Ｔｃ２を介して第１相の第１系励磁コイルＬ１へ流れる第１励磁電流Ｉ１の第１通電経路における第１および第３スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ３をさらにオンオフすることによって、前記第１態様の経路によって第１相の第１系励磁コイルＬ１へ前記所定の電流値Ｉｒｅｆとなるように前記第１励磁電流Ｉ１をパルス状に通電する。図１８に示す例では、第１スイッチング素子Ｔｒ１がスイッチング制御部ＳＣｂによってさらにオンオフされる。
【０１６２】
より具体的には、前記第１態様の経路を形成すると、図１９（Ａ）に示すように、第１相の第１系励磁コイルＬ１に流れる第１励磁電流Ｉ１は、時間経過に伴って増加する。この第１励磁電流Ｉ１は、第１電流検出部ＣＳ１によってモニタ（監視）される。スイッチング制御部ＳＣｂは、第１電流検出部ＣＳ１から入力された検出結果に基づいて、第１励磁電流Ｉ１が前記所定の電流値Ｉｒｅｆにヒステリシスバンド幅Ｉｂｗを加えた電流値（Ｉｒｅｆ＋Ｉｂｗ）に到達すると、そのタイミングで、図１９（Ｂ）に示すように、第１スイッチング素子Ｔｒ１に制御信号を出力し、第１スイッチング素子Ｔｒ１をオフする。第１スイッチング素子Ｔｒ１がオフすると、図１９（Ａ）に示すように、第１相の第１系励磁コイルＬ１に流れる第１励磁電流Ｉ１は、時間経過に伴って減少する。スイッチング制御部ＳＣｂは、第１電流検出部ＣＳ１から入力された検出結果に基づいて、第１励磁電流が前記所定の電流値Ｉｒｅｆにヒステリシスバンド幅Ｉｂｗを引いた電流値（Ｉｒｅｆ−Ｉｂｗ）に到達すると、そのタイミングで、図１９（Ｂ）に示すように、第１スイッチング素子Ｔｒ１に制御信号を出力し、第１スイッチング素子Ｔｒ１をオンする。第１スイッチング素子Ｔｒ１がオンすると、図１９（Ａ）に示すように、第１相の第１系励磁コイルＬ１に流れる第１励磁電流Ｉ１は、時間経過に伴って再び増加する。スイッチング制御部ＳＣｂは、第１電流検出部ＣＳ１から入力された検出結果に基づいて、第１励磁電流が前記所定の電流値Ｉｒｅｆにヒステリシスバンド幅Ｉｂｗを加えた電流値（Ｉｒｅｆ＋Ｉｂｗ）に到達すると、上述と同様に、そのタイミングで、図１９（Ｂ）に示すように、第１スイッチング素子Ｔｒ１に制御信号を出力し、第１スイッチング素子Ｔｒ１をオフする。第１スイッチング素子Ｔｒ１がオフすると、図１９（Ａ）に示すように、第１相の第１系励磁コイルＬ１に流れる第１励磁電流Ｉ１は、時間経過に伴って再び減少する。スイッチング制御部ＳＣｂは、第１電流検出部ＣＳ１から入力された検出結果に基づいて、第１励磁電流が前記所定の電流値Ｉｒｅｆにヒステリシスバンド幅Ｉｂｗを引いた電流値（Ｉｒｅｆ−Ｉｂｗ）に到達すると、上述と同様に、そのタイミングで、図１９（Ｂ）に示すように、第１スイッチング素子Ｔｒ１に制御信号を出力し、第１スイッチング素子Ｔｒ１をオンする。スイッチング制御部ＳＣｂは、このような第１スイッチング素子Ｔｒ１のオンオフを第２動作モードＩＩの開始タイミングまで繰り返す。第２動作モードＩＩの開始タイミングは、上述したように、位相角θが、予め設定された所定の角度、例えば、第１相の第１系励磁コイルＬ１のインダクタンスが最大値Ｌｍａｘを示す角度（第２系励磁コイルＬ２のインダクタンスが最小値Ｌｍｉｎを示す角度）となるタイミングである。スイッチング制御部ＳＣｂで第１スイッチング素子Ｔｒ１のオンオフをこのように制御することによって、第１相の第１系励磁コイルＬ１に流れる第１励磁電流Ｉ１は、前記所定の電流値Ｉｒｅｆを中心に、±ヒステリシスバンド幅Ｉｂｗの範囲内となる（Ｉｒｅｆ−Ｉｂｗ≦第１励磁電流Ｉ１≦Ｉｒｅｆ＋Ｉｂｗ）。前記ヒステリシスバンド幅Ｉｂｗは、第１励磁電流Ｉ１��前記所定の電流値Ｉｒｅｆになるように制御する場合における電流制御の精度を表し、モータ駆動装置ＤＲｂを構成する回路部品の性能等に応じて適宜に設定される。前記ヒステリシスバンド幅Ｉｂｗは、電流制御をより高精度に実行するために、より小さな値であることが好ましく、これによって所望の出力トルクがより安定的に得られ、好ましい。このように第８ａ動作モードＶＩＩＩａは、一例として、主に第３給電モードである。
【０１６３】
そして、スイッチング制御部ＳＣｂは、好ましくは、第１励磁電流Ｉ１の第１通電経路における第１スイッチング素子Ｔｒ１をオフする第１オフ期間に、第３スイッチング素子Ｔｒ３をオンするとともに残余の第１、第２および第４ないし第６スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ４〜Ｔｒ６をオフすることによって、さらに上述の第４経路を形成する。これによって第１相の第１系励磁コイルＬ１は、フリーホイーリング状態となり、第１相の第１系励磁コイルＬ１から、接続端子Ｔｃ２、第３スイッチング素子Ｔｒ３、第３整流素子Ｄ３および接続端子Ｔｃ１を介して第１相の第１系励磁コイルＬ１に戻る経路（第４経路における第７態様の経路の一例）を電流が環流する。このように構成することによって第８ａ動作モードＶＩＩＩａは、一例として、第１電流循環モードを含む第３給電モードとなる。このようなモータ駆動装置ＤＲｂは、第４経路によって第１相の第１系励磁コイルＬ１をフリーホイーリング状態とするので、第１相の第１系励磁コイルＬ１にエネルギーを一時的に保持させることができ、スイッチング素子をオンオフするタイミングが予め設定された予定のタイミングからずれてもサージの発生を回避することができる。一方、第２相の第２系励磁コイルＬ２も、第６動作モードＶＩから上述の第８ａおよび第２動作モードＶＩＩＩａ、ＩＩを介して継続するフリーホイーリング状態であり、上述の経路を電流が環流する。
【０１６４】
また好ましくは、スイッチング制御部ＳＣｂは、第１励磁電流Ｉ１の第１通電経路における第１スイッチング素子Ｔｒ１をオンする第１オン期間に、第１スイッチング素子Ｔｒ１をオンするとともに残余の第２ないし第６スイッチング素子Ｔｒ２〜Ｔｒ６をオフすることによって、さらに上述の第２経路を形成する。第１相の第１系励磁コイルＬ１の起電力によって生じた電流が、第１相の第１系励磁コイルＬ１から、接続端子Ｔｃ２、第２整流素子Ｄ２、充放電素子Ｃ１、抵抗素子Ｒ１、第１整流素子Ｄ１、第１スイッチング素子Ｔｒ１および接続端子Ｔｃ１を介して第１相の第１系励磁コイルＬ１に戻る経路（第２経路における第３態様の経路の一例）で、第１相の第１系励磁コイルＬ１から電流が充放電素子Ｃ１へ流れる。これによって充放電素子Ｃ１は、回生充電される。このように構成することによって第８ａ動作モードＶＩＩＩａは、一例として、第１回生モードを含む第３給電モードとなる。このようなモータ駆動装置ＤＲｂは、第２経路によって第１相の第１系励磁コイルＬ１から独立に回生することができ、電力効率を向上することができる。なお、フリーホイーリング状態にある第２相の第２系励磁コイルＬ２にエネルギーが残留している場合には、第２相の第２系励磁コイルＬ２の起電力によって生じた電流が、第２相の第２系励磁コイルＬ２から、接続端子Ｔｃ２、第２整流素子Ｄ２、充放電素子Ｃ１、電源端子Ｔｉ１、電源ＰＳ、電源端子Ｔｉ２、第４整流素子Ｄ４および接続端子Ｔｃ３を介して第２相の第２系励磁コイルＬ２に戻る経路（第２経路における第４態様の経路の一例）で、第２相の第２系励磁コイルＬ２から電流が充放電素子Ｃ１へ流れ、充放電素子Ｃ１を回生充電する。
【０１６５】
そして、この第８ａ動作モードＶＩＩＩａでは、上述の第１動作モードＩと同様に、第１相の第１励磁コイルＬ１のインダクタンスの周期変化における位相角θが予め設定された所定の角度θＩＶになると、第４スイッチング素子Ｔｒ４が予め設定された所定時間τＩＶの間だけオンされる。この第４スイッチング素子Ｔｒ４のオンによって、充放電素子Ｃ１に蓄積された電荷（後述するように、主に第２相の第２系励磁コイルＬ２から回生充電された電荷、始動時には０である）が放電され、励磁電流として、充放電素子Ｃ１から、第４トランジスタＴｒ４、第１トランジスタＴｒ１、接続端子Ｔｃ１、第１相の第１系励磁コイルＬ１、接続端子Ｔｃ２、第３スイッチング素子Ｔｒ３、電源端子Ｔｉ２、電源ＰＳ、電源端子Ｔｉ１を介して充放電素子Ｃ１に戻る経路（第３経路における第５態様の経路の一例）で、充放電素子Ｃ１から電流が流れる。これによって第１相の第１系励磁コイルＬ１には、電源ＰＳからの電流に加えて充放電素子Ｃ１からの電流が付加される。なお、上述では、第１動作モードＩの途中で充放電素子Ｃ１の電荷が利用されたが、当初加速度を大きくするために、第１動作モードＩの開始と同時に充放電素子Ｃ１の電荷が利用されてもよい。また、第２相の第２系励磁コイルＬ２は、第６動作モードＶＩから継続するフリーホイーリング状態であり、第２相の第２系励磁コイルＬ２から、接続端子Ｔｃ２、第３スイッチング素子Ｔｒ３、第４整流素子Ｄ４および接続端子Ｔｃ３を介して第２相の励磁コイルＬ２に戻る経路を電流が環流する。
【０１６６】
また、位相角θが、予め設定された角度となると、モータ駆動装置ＤＲｂは、第２相の第２系励磁コイルＬ２が励磁され、ロータＲＴの回転に伴って第２相の第２系励磁コイルＬ２におけるインダクタンスが増加している間で、第９ａ動作モードＩＸａでＳＲモータＭを駆動する。すなわち、第８ａ動作モードＶＩＩＩａの開始タイミングと同様のタイミングで第９ａ動作モードＩＸａが開始される。以下の動作モードの切換タイミングも同様である。この第３動作モードＩＩＩから第９ａ動作モードＩＸａへの切換タイミングは、ロータＲＴの回転に伴う第２相の第２系励磁コイルＬ２におけるインダクタンスの変化率が最も大きい位相であることが好ましい。この第９ａ動作モードＩＸａでは、図１８に示すように、上述の第４動作モードＩＶと同様に、第２および第３スイッチング素子Ｔｒ２、Ｔｒ３がそれぞれオンされ、残余の第１および第４ないし第６スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ４〜Ｔｒ６は、オフされる。これによって、図８（Ａ）に示すように、電源ＰＳから、電源端子Ｔｉ１、抵抗素子Ｒ１、第５整流素子Ｄ５、第２スイッチング素子Ｔｒ２、接続端子Ｔｃ３、第２相の第２系励磁コイルＬ２、接続端子Ｔｃ２、第３スイッチング素子Ｔｒ３および電源端子Ｔｉ２を介して電源ＰＳに戻る経路（第１経路における第２態様の経路の一例）で、電源ＰＳから励磁電流が第２相の第２系励磁コイルＬ２へ流れる。
【０１６７】
ここで、第９ａ動作モードＩＸａは、上述の第４動作モードＩＶと次の点で異なり、モータ駆動装置ＤＲｂは、第２相の第２系励磁コイルＬ２における第２励磁電流Ｉ２が前記所定の電流値Ｉｒｅｆとなるように、第２相の第２系励磁コイルＬ２に給電する（第４給電モード）。より具体的には、上述した前記第２態様の経路を形成するようにオンオフを切り替えられた複数のスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６のうち、電源端子Ｔｉ１、Ｔｉ２から接続端子Ｔｃ１、Ｔｃ２を介して第２相の第２系励磁コイルＬ２へ流れる第２励磁電流Ｉ２の第２通電経路における第２および第３スイッチング素子Ｔｒ２、Ｔｒ３をさらにオンオフすることによって、前記第２態様の経路によって第２相の第２系励磁コイルＬ２へ前記所定の電流値Ｉｒｅｆとなるように前記第２励磁電流Ｉ２をパルス状に通電する。図１８に示す例では、第２スイッチング素子Ｔｒ２がスイッチング制御部ＳＣｂによってさらにオンオフされる。
【０１６８】
より具体的には、前記第２態様の経路を形成すると、第２相の第２系励磁コイルＬ２に流れる第１励磁電流Ｉ２は、時間経過に伴って増加する。この第２励磁電流Ｉ２は、第２電流検出部ＣＳ２によってモニタ（監視）される。スイッチング制御部ＳＣｂは、第２電流検出部ＣＳ２から入力された検出結果に基づいて、第２励磁電流Ｉ２が前記所定の電流値Ｉｒｅｆにヒステリシスバンド幅Ｉｂｗを加えた電流値（Ｉｒｅｆ＋Ｉｂｗ）に到達すると、そのタイミングで、第２スイッチング素子Ｔｒ２に制御信号を出力し、第２スイッチング素子Ｔｒ２をオフする。第２スイッチング素子Ｔｒ２がオフすると、第２相の第２系励磁コイルＬ２に流れる第２励磁電流Ｉ２は、時間経過に伴って減少する。スイッチング制御部ＳＣｂは、第２電流検出部ＣＳ２から入力された検出結果に基づいて、第２励磁電流Ｉ２が前記所定の電流値Ｉｒｅｆにヒステリシスバンド幅Ｉｂｗを引いた電流値（Ｉｒｅｆ−Ｉｂｗ）に到達すると、そのタイミングで、第２スイッチング素子Ｔｒ２に制御信号を出力し、第２スイッチング素子Ｔｒ２をオンする。第２スイッチング素子Ｔｒ２がオンすると、第２相の第２系励磁コイルＬ２に流れる第２励磁電流Ｉ２は、時間経過に伴って再び増加する。スイッチング制御部ＳＣｂは、第２電流検出部ＣＳ２から入力された検出結果に基づいて、第２励磁電流が前記所定の電流値Ｉｒｅｆにヒステリシスバンド幅Ｉｂｗを加えた電流値（Ｉｒｅｆ＋Ｉｂｗ）に到達すると、上述と同様に、そのタイミングで、第２スイッチング素子Ｔｒ２に制御信号を出力し、第２スイッチング素子Ｔｒ２をオフする。第２スイッチング素子Ｔｒ２がオフすると、第２相の第２系励磁コイルＬ２に流れる第２励磁電流Ｉ２は、時間経過に伴って再び減少する。スイッチング制御部ＳＣｂは、第２電流検出部ＣＳ１から入力された検出結果に基づいて、第２励磁電流が前記所定の電流値Ｉｒｅｆにヒステリシスバンド幅Ｉｂｗを引いた電流値（Ｉｒｅｆ−Ｉｂｗ）に到達すると、上述と同様に、そのタイミングで、第２スイッチング素子Ｔｒ２に制御信号を出力し、第２スイッチング素子Ｔｒ２をオンする。スイッチング制御部ＳＣｂは、このような第２スイッチング素子Ｔｒ２のオンオフを第５動作モードＶの開始タイミングまで繰り返す。第５動作モードＶの開始タイミングは、上述したように、位相角θが、予め設定された所定の角度、例えば、第２相の第２系励磁コイルＬ２のインダクタンスが最大値Ｌｍａｘを示す角度（第１系励磁コイルＬ１のインダクタンスが最小値Ｌｍｉｎを示す角度）となるタイミングである。スイッチング制御部ＳＣｂで第２スイッチング素子Ｔｒ２のオンオフをこのように制御することによって、第２相の第２系励磁コイルＬ２に流れる第２励磁電流Ｉ２は、前記所定の電流値Ｉｒｅｆを中心に、±ヒステリシスバンド幅Ｉｂｗの範囲内となる（Ｉｒｅｆ−Ｉｂｗ≦第２励磁電流Ｉ２≦Ｉｒｅｆ＋Ｉｂｗ）。このように第９ａ動作モードＩＸａは、一例として、主に第４給電モードである。
【０１６９】
そして、スイッチング制御部ＳＣｂは、好ましくは、第２励磁電流Ｉ２の第２通電経路における第２スイッチング素子Ｔｒ２をオフする第２オフ期間に、第３スイッチング素子Ｔｒ３をオンするとともに残余の第１、第２および第４ないし第６スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ４〜Ｔｒ６をオフすることによって、さらに上述の第４経路を形成する。これによって第２相の第２系励磁コイルＬ２は、フリーホイーリング状態となり、第２相の第２系励磁コイルＬ２から、接続端子Ｔｃ２、第３スイッチング素子Ｔｒ３、第４整流素子Ｄ４および接続端子Ｔｃ３を介して第２相の第２系励磁コイルＬ２に戻る経路を電流（第４経路における第８態様の経路の一例）が環流する。このように構成することによって第９ａ動作モードＩＸａは、一例として、第２電流循環モードを含む第４給電モードとなる。このようなモータ駆動装置ＤＲｂは、第４経路によって第２相の第２系励磁コイルＬ２をフリーホイーリング状態とするので、第２相の第２系励磁コイルＬ２にエネルギーを一時的に保持させることができ、スイッチング素子をオンオフするタイミングが予め設定された予定のタイミングからずれてもサージの発生を回避することができる。一方、第１相の第１系励磁コイルＬ１も、第３動作モードＩＩＩから上述の第９ａおよび第５動作モードＩＸａ、Ｖを介して継続するフリーホイーリング状態であり、第１相の第１系励磁コイルＬ１から、上述の経路を電流が環流する。
【０１７０】
また好ましくは、スイッチング制御部ＳＣｂは、第２励磁電流Ｉ２の第２通電経路における第２スイッチング素子Ｔｒ２をオンする第２オン期間に、第２スイッチング素子Ｔｒ２をオンするとともに残余の第１および第３ないし第６スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ３〜Ｔｒ６をオフすることによって、さらに上述の第２経路を形成する。第２相の第２系励磁コイルＬ２の起電力によって生じた電流が、第２相の第２系励磁コイルＬ２から、接続端子Ｔｃ２、第２整流素子Ｄ２、充放電素子Ｃ１、抵抗素子Ｒ１、第５整流素子Ｄ５、第２スイッチング素子Ｔｒ２および接続端子Ｔｃ３を介して第２相の第２系励磁コイルＬ２に戻る経路（第２経路における第４態様の経路の他の一例）で、第２相の第２系励磁コイルＬ２から電流が充放電素子Ｃ１へ流れる。これによって充放電素子Ｃ１は、回生充電される。このように構成することによって第９ａ動作モードＩＸａは、一例として、第２回生モードを含む第４給電モードとなる。このようなモータ駆動装置ＤＲｂは、第２経路によって第２相の第２系励磁コイルＬ２から独立に回生することができ、電力効率を向上することができる。なお、フリーホイーリング状態にある第１相の第１系励磁コイルＬ１にエネルギーが残留している場合には、第１相の第１系励磁コイルＬ１の起電力によって生じた電流が、第１相の第１系励磁コイルＬ１から、接続端子Ｔｃ２、第２整流素子Ｄ２、充放電素子Ｃ１、抵抗素子Ｒ１、第１整流素子Ｄ１、第１スイッチング素子Ｔｒ１および接続端子Ｔｃ１を介して第１相の第１系励磁コイルＬ１に戻る経路で、第１相の第１系励磁コイルＬ１から電流が充放電素子Ｃ１へ流れ、充放電素子Ｃ１を回生充電する。
【０１７１】
そして、この第９ａ動作モードＩＸａでは、上述の第４動作モードＩＶと同様に、励磁コイルＬ２のインダクタンスの時間変化における位相角θが予め設定された所定の角度θＩＶになると、第５スイッチング素子Ｔｒ５が予め設定された所定時間τＩＶの間だけオンされる。第２系励磁コイルＬ２のインダクタンスの時間変化における位相角θは、第１系励磁コイルＬ１のインダクタンスの時間変化における位相角θと同じく、第１および第３スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ３のオンを開始した時点の位相角θを０としている。この第５スイッチング素子Ｔｒ５のオンによって、充放電素子Ｃ１に蓄積された電荷（すなわち、主に第１相の第１系励磁コイルＬ１から回生充電された電荷）が放電され、励磁電流として、充放電素子Ｃ１から、第５トランジスタＴｒ５、第２トランジスタＴｒ２、接続端子Ｔｃ３、第２相の第２系励磁コイルＬ２、接続端子Ｔｃ２、第３スイッチング素子Ｔｒ３、電源端子Ｔｉ２、電源ＰＳ、電源端子Ｔｉ１を介して充放電素子Ｃ１に戻る経路（第３経路における第６態様の経路の一例）で、充放電素子Ｃ１から電流が流れる。これによって第２相の第２系励磁コイルＬ２には、電源ＰＳからの電流に加えて充放電素子Ｃ１からの電流が付加される。なお、第１相の第１系励磁コイルＬ１は、第３動作モードＩＩＩから継続するフリーホイーリング状態であり、第１相の第１系励磁コイルＬ１から、上述の経路を電流が環流する。
【０１７２】
このように本実施形態におけるモータ駆動装置ＤＲｂは、電流制御の場合に、ロータＲＴの回転に伴って第１相の第１系励磁コイルＬ１のインダクタンスが増加している場合における所定の第１位相を起点に、第１相の第１系励磁コイルＬ１のインダクタンスの周期に同期して第８ａ動作モード（第３給電モード）ＶＩＩＩａ、第２動作モード（第１回生モード）ＩＩ、第９ａ動作モードＩＸａ（第４給電モード）および第５動作モード（第２回生モード）をこの順で繰り返すので、駆動対象の反対称２相モータＭを電流制御することができ、所望の出力トルクで反対称２相モータＭを駆動できる。そして、本実施形態のモータ駆動装置ＤＲｂは、第２動作モード（第１回生モード）ＩＩによって第１相の第１系励磁コイルＬ１に残留している残留エネルギーを回生してから第２相の第２系励磁コイルＬ２に給電するので、第１相の第１系励磁コイルＬ１による加速を妨げる作用を低減することができ、第５動作モード（第２回生モード）Ｖによって第２相の励磁コイルＬ２に残留している残留エネルギーを回生してから第１相の第１系励磁コイルＬ１に給電するので、第２相の第２系励磁コイルＬ２による加速を妨げる作用を低減することができる。この結果、本実施形態のモータ駆動装置ＤＲｂは、平均トルクを増大することができる。
【０１７３】
また、上述のモータ駆動装置ＤＲｂは、第１励磁電流Ｉ１の第１通電経路における第１スイッチング素子Ｔｒ１をさらにオンオフすることによって、前記所定の電流値Ｉｒｅｆとなるように第１励磁電流Ｉ１をパルス状に通電し、第２励磁電流Ｉ２の第２通電経路における第２スイッチング素子Ｔｒ２をさらにオンオフすることによって、前記所定の電流値Ｉｒｅｆとなるように第２励磁電流Ｉ２をパルス状に通電するので、第１および第２励磁電流Ｉ１、Ｉ２を電流制御するための素子を低減できる。
【０１７４】
これら上述した第１および第２実施形態におけるモータ駆動装置ＤＲａ、ＤＲｂによって制御される励磁電流の一例について説明する。図２０は、第１および第２実施形態の各モータ駆動装置における各励磁電流を説明するための図である。図２０（Ａ）は、第１実施形態のモータ駆動装置（加速制御）の場合を示し、図２０（Ｂ）は、第２実施形態のモータ駆動装置（電流制御）の場合を示す。図２０（Ａ）および（Ｂ）の各横軸は、時間であり、それら各縦軸は、励磁電流である。加速制御の場合では、図２０（Ａ）に示すように、第１系および第２系励磁コイルＬ１、Ｌ２それぞれに流れる第１および第２励磁電流は、ＳＲモータＭの始動開始後、時間経過に伴って徐々に増加し、約４５Ａに達している。一方、電流制御の場合では、図２０（Ｂ）に示すように、第１系および第２系励磁コイルＬ１、Ｌ２それぞれに流れる第１および第２励磁電流は、ＳＲモータＭの始動開始後、時間経過に伴って徐々に増加するが、約２０Ａに達したところで約２０Ａで一定に制御されている。
【０１７５】
なお、上述では、第８ａ動作モードＶＩＩＩａでは、パルス状の第１励磁電流Ｉ１を生成するために第１スイッチング素子Ｔｒ１がオンオフされ、第９ａ動作モードＩＸａでは、パルス状の第２励磁電流Ｉ２を生成するために第２スイッチング素子Ｔｒ２がオンオフされたが、図２１に示すように、パルス状の第１および第２励磁電流Ｉ１、Ｉ２それぞれを生成するために第３スイッチング素子Ｔｒ３がスイッチング制御部ＳＣｂによってオンオフされてもよい。すなわち、スイッチング制御部ＳＣｂは、第８ａ動作モードＶＩＩＩａに代え、パルス状の第１励磁電流Ｉ１を生成するために第３スイッチング素子Ｔｒ３をオンオフする第８ｂ動作モードＶＩＩＩｂを実行し、第９ａ動作モードＩＸａに代え、パルス状の第２励磁電流Ｉ２を生成するために第３スイッチング素子Ｔｒ３をオンオフする第９ｂ動作モードＩＸｂを実行するように、構成されてもよい。図２１は、第２実施形態のモータ駆動装置におけるトルク制御の際の各スイッチング素子の第２態様のオンオフタイミングを示すタイムチャートである。図２１において、上段から下段へ順に、第１スイッチング素子Ｔｒ１から第５スイッチング素子Ｔｒ５までの各オンオフタイミングを示し、横軸は、駆動サイクル位相である。駆動サイクル位相は、図２１に示す例では、動作モードＶＩＩＩｂ→ＩＩ→ＩＩＩ→ＩＸｂ→Ｖ→ＶＩと変化するスイッチングパターンを周期的に繰り返すサイクルを、位相として表した模式的なものである。なお、もちろん、スイッチング制御部ＳＣｂは、第８ａ動作モードＶＩＩＩａに代え、パルス状の第１励磁電流Ｉ１を生成するために第１および第３スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ３を互いに同期させてオンオフする第８ｃ動作モードＶＩＩＩｃを実行し、第９ａ動作モードＩＸａに代え、パルス状の第２励磁電流Ｉ２を生成するために第２および第３スイッチング素子Ｔｒ２、Ｔｒ３を互いに同期させてオンオフする第９ｃ動作モードＩＸｃを実行するように、構成されてもよい。
【０１７６】
また、上述では、加速制御および減速制御を行う第１実施形態のモータ駆動装置ＤＲａと、電流制御を行う第２実施形態のモータ駆動装置ＤＲｂとに分けて説明したが、もちろん、第１実施形態のモータ駆動装置ＤＲａは、第２実施形態のモータ駆動装置ＤＲｂにおける電流制御を行うように構成され、第２実施形態のモータ駆動装置ＤＲｂのように電流制御を行ってもよく、その逆に、第２実施形態のモータ駆動装置ＤＲｂは、第１実施形態のモータ駆動装置ＤＲａにおける加速制御および減速制御を行うように構成され、第１実施形態のモータ駆動装置ＤＲａのように加速制御および減速制御を行ってもよい。すなわち、スイッチング制御部ＳＣａ、ＳＣｂは、ＳＲモータＭ（Ｍａ、Ｍｂ）を加速制御、減速制御および電流制御のうちのいずれかで駆動するためにＳＲモータＭにおけるステータ側磁極部１２、１０１２に対するロータ側磁極部２４、２０１２の位置に応じて前記電流の所定の経路を形成するように各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６それぞれのオンオフを制御する。
【０１７７】
（第３実施形態のモータ駆動装置）
次に、上述した反対称２相ＳＲモータＭを駆動する第３実施形態のモータ駆動装置について説明する。
【０１７８】
これら上述の第１および第２実施形態のモータ駆動装置ＤＲａ、ＤＲｂは、充放電を行う充放電部として、１個の充放電素子Ｃ１を備えている。ＳＲモータＭが比較的高速に回転すると、第１系励磁コイルＬ１や第２系励磁コイルＬ２には、比較的大きな逆起電力が生じ、これに対応するために充放電部の容量も比較的大きな容量が必要となる。このため、第１および第２実施形態のモータ駆動装置ＤＲａ、ＤＲｂにおける１個の充放電素子Ｃ１が大容量化され、このような大容量の逆起電力を前記大容量化した１個の充放電素子Ｃ１で対応してもよいが、第３実施形態のモータ駆動装置ＤＲｃは、複数の充放電素子Ｃを備え、これら複数の充放電素子Ｃで前記大容量の逆起電力に対応するものである。
【０１７９】
実際のＳＲモータＭの運用では、比較的低速な回転から比較的高速な回転まで回転数が変化する。充放電素子Ｃをコンデンサで構成した場合、コンデンサの電圧は、電荷をその静電容量で除算した値となる。このため、ＳＲモータＭが比較的低速に回転すると、第１系励磁コイルＬ１や第２系励磁コイルＬ２には、比較的小さな逆起電力が生じ、コンデンサの電圧は、小さな値となる。この結果、コンデンサから第１系励磁コイルＬ１や第２系励磁コイルＬ２へ給電する場合に、電流の立ち上がりが遅くなってしまう。しかしながら、第３実施形態のモータ駆動装置ＤＲｃは、複数の充放電素子Ｃを備えるので、ＳＲモータＭの回転数に基づいて、充放電に用いる充放電素子Ｃの個数を変更でき、その回転数が比較的小さく前記逆起電力が小さい場合でも、前記電流の立ち上がりを早めることができる。
【０１８０】
このような第３実施形態のモータ駆動装置ＤＲｃは、図１に示す第１実施形態のモータ駆動装置ＤＲａにおける１個の充放電素子Ｃ１を複数化してもよいが、ここでは、図１７に示す第２実施形態のモータ駆動装置ＤＲｂにおける１個の充放電素子Ｃ１を複数化した場合について説明する。
【０１８１】
図２２は、第３実施形態におけるモータ駆動装置の構成を示す回路図である。このような第３実施形態のモータ駆動装置ＤＲｃは、例えば、図２２に示すように、一対の電源端子Ｔｉ１、Ｔｉ２と、一対の接続端子Ｔｃ１、Ｔｃ２と、一対の接続端子Ｔｃ３、Ｔｃ４と、複数の充放電素子Ｃを備えた充放電部ＣＤと、整流素子Ｄ１〜Ｄ６と、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６と、シャント抵抗素子Ｒ１と、第１電流検出部ＣＳ１と、第２電流検出部ＣＳ２と、スイッチング制御部ＳＣｃとを備える。すなわち、第３実施形態のモータ駆動装置ＤＲｃは、第２実施形態のモータ駆動装置ＤＲｂに対し、１個の充放電素子Ｃ１に代え、複数の充放電素子Ｃを備えた充放電部ＣＤを備える。このため、第３実施形態のモータ駆動装置ＤＲｃにおける一対の電源端子Ｔｉ１、Ｔｉ２、一対の接続端子Ｔｃ１、Ｔｃ２、一対の接続端子Ｔｃ３、Ｔｃ４、整流素子Ｄ１〜Ｄ６、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６、シャント抵抗素子Ｒ１、第１電流検出部ＣＳ１および第２電流検出部ＣＳ２は、それぞれ、第２実施形態のモータ駆動装置ＤＲｂにおける一対の電源端子Ｔｉ１、Ｔｉ２、一対の接続端子Ｔｃ１、Ｔｃ２、一対の接続端子Ｔｃ３、Ｔｃ４、整流素子Ｄ１〜Ｄ６、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６、シャント抵抗素子Ｒ１、第１電流検出部ＣＳ１および第２電流検出部ＣＳ２と同様であるので、その説明を省略する。
【０１８２】
充放電部ＣＤは、直列に接続された充放電素子Ｃとスイッチング素子Ｔｒとの直列回路を複数備え、これら複数の直列回路は、並列に接続される。図２２に示す例では、充放電部ＣＤは、３個の充放電素子Ｃ１１〜Ｃ１３と、これら３個の充放電素子Ｃ１１〜Ｃ１３それぞれに直列に接続された３個のスイッチング素子Ｔｒ１１〜Ｔｒ１３とを備える。なお、充放電素子Ｃは、３個に限定されるものではなく、任意の個数でよい。これら充放電素子Ｃ１１〜Ｃ１３は、例えば、電気二重層コンデンサおよび電解コンデンサ等のコンデンサである。
【０１８３】
スイッチング制御部ＳＣｃは、スイッチング制御部ＳＣｂと同様に、各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６における各制御端子に接続され、各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６のオンオフを制御するために各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６に制御信号Ｓｉｇを出力する回路であり、スイッチング制御部ＳＣｂと同様に動作する。そして、第３実施形態では、スイッチング制御部ＳＣｃは、充放電部ＣＤにおける各スイッチング素子Ｔｒ１１〜Ｔｒ１３における各制御端子に接続され、各スイッチング素子Ｔｒ１１〜Ｔｒ１３のオンオフを制御するために各スイッチング素子Ｔｒ１１〜Ｔｒ１３に制御信号Ｓｉｇを出力する回路でもある。
【０１８４】
ＳＲモータＭには、ＳＲモータＭの回転数を検出する回転数検出部が備えられ、スイッチング制御部ＳＣｃには、前記回転数検出部からＳＲモータＭの回転数に関する回転数情報が入力されてもよいが、本実施形態では、上述した、ＳＲモータＭのロータ側磁極部２４、２０１２の位置を検出する例えばロータリエンコーダ等の図略の磁極部位置検出部から入力された前記位置情報に基づいて、スイッチング制御部ＳＣｃは、ＳＲモータＭの回転数を求める。より具体的には、例えば、スイッチング制御部ＳＣｃは、同じ位置を示す位置情報の個数を単位時間（例えば１分間）計数することによって、ＳＲモータＭの回転数（ｒｐｍ）を求める。また例えば、スイッチング制御部ＳＣｃは、同じ位置を示す位置情報の時間間隔（ロータが１回転する時間）からＳＲモータＭの回転数を求める。
【０１８５】
そして、スイッチング制御部ＳＣｃは、ＳＲモータＭの回転数に基づいて前記複数の直列回路における各スイッチング素子Ｔｒ１１〜Ｔｒ１３をオンオフする。より具体的には、本実施形態では、例えば、所定の第１回転数閾値Ｒｔｈ１および前記第１回転数閾値Ｒｔｈ１より大きな値である第２回転数閾値Ｒｔｈ２が予めそれぞれ設定され（Ｒｔｈ１＜Ｒｔｈ２）、スイッチング制御部ＳＣｃは、ＳＲモータＭの回転数と各回転数閾値Ｒｔｈ１、Ｒｔｈ２とを比較し、この比較の結果、ＳＲモータＭの回転数が０以上第１回転数閾値Ｒｔｈ１未満である場合には、１個のスイッチング素子（例えばスイッチング素子Ｔｒ１１）をオンすると共に、残余のスイッチング素子（上記例ではスイッチング素子Ｔｒ１２、Ｔｒ１３）をオフし、前記比較の結果、ＳＲモータＭの回転数が第１回転数閾値Ｒｔｈ１以上第２回転数閾値Ｒｔｈ２未満である場合には、２個のスイッチング素子（例えばスイッチング素子Ｔｒ１１、Ｔｒ１２）をオンすると共に、残余のスイッチング素子（上記例ではスイッチング素子Ｔｒ１３）をオフし、前記比較の結果、ＳＲモータＭの回転数が第２回転数閾値Ｒｔｈ２以上である場合には、３個全てのスイッチング素子Ｔｒ１１〜Ｔｒ１３をオンする。
【０１８６】
次に、第３実施形態におけるモータ駆動装置ＤＲｃの動作について説明する。このモータ駆動装置ＤＲｃは、充放電部ＣＤにおける各スイッチング素子Ｔｒ１１〜Ｔｒ１３の各オンオフをそれぞれ制御することによって、ＳＲモータＭの回転数に基づいて、充放電部ＣＤにおける、充放電に用いる充放電素子Ｃ１１〜Ｃ１３の個数を可変する。より具体的には、モータ駆動装置ＤＲｃによってＳＲモータＭの駆動制御が開始されると、ＳＲモータＭのロータ側磁極部２４、２０１２の位置に関する位置情報がスイッチング制御部ＳＣｃに入力される。スイッチング制御部ＳＣｃは、この位置情報からＳＲモータＭの回転数を求め、この求めた回転数と第１および第２回転数閾値Ｒｔｈ１、Ｒｔｈ２それぞれとを比較する。
【０１８７】
この比較の結果、ＳＲモータＭの回転数が０以上第１回転数閾値Ｒｔｈ１未満である場合（低速の場合）には、スイッチング制御部ＳＣｃは、１個のスイッチング素子Ｔｒ１１をオンし、残余のスイッチング素子Ｔｒ１２、Ｔｒ１３をオフする。これによってＳＲモータＭが低速で回転する場合には、充放電に用いられる充放電素子Ｃ１１が１個とされる。このため、低速により小さな逆起電力しか発生しない場合でも、充放電素子Ｃ１１に充分な電荷量が充電される。したがって、充放電素子Ｃ１１の電圧は、高くなり、充放電部ＣＤから第１系励磁コイルＬ１や第２系励磁コイルＬ２へ給電する場合に、電流の立ち上がりが比較的早くなる。
【０１８８】
前記比較の結果、ＳＲモータＭの回転数が第１回転数閾値Ｒｔｈ１以上第２回転数閾値Ｒｔｈ２未満である場合（中速の場合）には、スイッチング制御部ＳＣｃは、２個のスイッチング素子Ｔｒ１１、Ｔｒ１２をオンし、残余のスイッチング素子Ｔｒ１３をオフする。これによってＳＲモータＭが中速で回転する場合には、充放電に用いられる充放電素子Ｃ１１、Ｃ１２が２個とされる。このため、中速により１個の充放電素子Ｃ１１の容量を超える逆起電力が発生した場合でも、２個の充放電素子Ｃ１１、Ｃ１２で略全ての逆起電力を充電でき、そして、各充放電素子Ｃ１１、Ｃ１２に充分な電荷量が充電される。したがって、各充放電素子Ｃ１１、Ｃ１２の電圧は、高くなり、充放電部ＣＤから第１系励磁コイルＬ１や第２系励磁コイルＬ２へ給電する場合に、電流の立ち上がりが比較的早くなる。
【０１８９】
前記比較の結果、ＳＲモータＭの回転数が第２回転数閾値Ｒｔｈ２以上である場合（高速の場合）には、スイッチング制御部ＳＣｃは、３個全てのスイッチング素子Ｔｒ１１〜Ｔｒ１３をオンする。これによってＳＲモータＭが高速で回転する場合には、充放電に用いられる充放電素子Ｃ１１〜Ｃ１３が３個とされる。このため、高速により２個の充放電素子Ｃ１１、Ｃ１２の容量を超える逆起電力が発生した場合でも、３個の充放電素子Ｃ１１〜Ｃ１３で略全ての逆起電力を充電でき、そして、各充放電素子Ｃ１１〜Ｃ１３に充分な電荷量が充電される。したがって、各充放電素子Ｃ１１〜Ｃ１３の電圧は、高くなり、充放電部ＣＤから第１系励磁コイルＬ１や第２系励磁コイルＬ２へ給電する場合に、電流の立ち上がりが比較的早くなる。
【０１９０】
このように第３実施形態のモータ駆動装置ＤＲｃは、複数の充放電素子Ｃ１１〜Ｃ１３を持つ充放電部ＣＤを備えるので、ＳＲモータＭの回転数に基づいて、充放電部ＣＤにおける各スイッチング素子Ｔｒ１１〜Ｔｒ１３をオンオフすることによって、充放電部ＣＤにおいて、充放電に用いる充放電素子Ｃの個数を変更できる。このため、本モータ駆動装置ＤＲｃは、第１系および第２系励磁コイルＬ１、Ｌ２で発生する逆起電力による比較的大容量の各残留エネルギーを充放電でき、そして、回転数が比較的小さく前記逆起電力が小さい場合でも、充放電部ＣＤから第１または第２系励磁コイルＬ１、Ｌ２へ給電する場合に、電流の立ち上がりをより早めることができる。このように第３実施形態のモータ駆動装置ＤＲｃは、その充放電部ＣＤに関し、ＳＲモータＭにおける低速回転から高速回転まで、適切に応答できる。
【０１９１】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【符号の説明】
【０１９２】
ＤＲａ、ＤＲｂ、ＤＲｃ、ＤＲｄ１、ＤＲｄ２  モータ駆動装置
ＣＤ  充放電部
Ｃ  充放電素子
Ｔｒ  スイッチング素子
Ｄ  整流素子
ＳＣａ、ＳＣｂ、ＳＣｃ  スイッチング制御部
ＰＳ  電源
Ｔｉ  電源端子
Ｔｃ  接続端子
ＲＴａ、ＲＴｂ  ロータ（回転子）
ＳＴａ、ＳＴｂ  ステータ（固定子）
【要約】
【課題】本発明は、電力効率を向上し得るモータ駆動装置およびモータ駆動システムを提供する。
【解決手段】本発明のモータ駆動装置ＤＲは、電源に接続するための電源端子Ｔｉと、電源端子Ｔｉに直列に接続され、充放電を行う充放電素子Ｃ１と、反対称２相モータの第１系および第２系励磁コイルＬ１、Ｌ２それぞれに接続するための接続端子Ｔｃと、複数のスイッチング素子Ｔｒを備え、複数のスイッチング素子Ｔｒのオンオフを切り換えることによって、電源端子Ｔｉから接続端子Ｔｃを介して第１系および第２系励磁コイルＬ１、Ｌ２それぞれへ独立に給電するための第１経路を形成し、さらに、複数のスイッチング素子Ｔｒのオンオフを切り換えることによって、第１系および第２系励磁コイルＬ１、Ｌ２に残留した各残留エネルギーを充放電素子Ｃ１へ独立に回生するための第２経路を形成する。
【選択図】図６【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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