(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の制御回路であって、
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に基づいて、前記位置信号に同期する信号として原駆動信号を生成する原駆動信号生成部と、
前記電動機のコイルを励磁すべき励磁区間を、前記位置信号の各半周期の境界をまたぐ区間と、前記境界に挟まれる区間とを含む複数の区間のいずれかに任意に設定可能な励磁区間設定部と、
前記原駆動信号を前記設定された励磁区間において有効とし、前記設定された励磁区間以外の非励磁区間において無効とすることによって、前記電動機を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成回路と、
を備える制御回路。
【請求項２】
請求項１記載の制御回路であって、
前記励磁区間設定部は、
励磁区間基礎信号を生成する励磁区間基礎信号生成部と、
前記励磁区間基礎信号の第１のレベルと第２のレベルとを反転可能である反転部と、
を備え、
前記励磁区間基礎信号生成部は、
（ｉ）前記励磁区間基礎信号の前記第１のレベルから前記第２のレベルに変化する時間的位置を、前記境界から指定された期間経過した時間的位置に設定することが可能であり、
（ｉｉ）前記励磁区間基礎信号の前記第２のレベルから前記第１のレベルに変化する時間的位置を、前記励磁区間基礎信号の前記第１のレベルから前記第２のレベルに変化した前記時間的位置から指定された期間経過した時間的位置に設定することが可能であり、
前記反転部は、
（ｉ）前記励磁区間を前記位置信号の各半周期の境界をまたぐ区間に設定する場合には、前記励磁区間基礎信号の前記第１のレベルと前記第２のレベルとを反転させて、反転後の前記励磁区間基礎信号の前記第２のレベルを示す期間を前記励磁区間として設定し、
（ｉｉ）前記励磁区間を前記位置信号の各半周期の境界に挟まれる区間に設定する場合には、前記励磁区間基礎信号の前記第１のレベルと前記第２のレベルとを反転させずに、前記励磁区間基礎信号の前記第２のレベルを示す期間を前記励磁区間として設定する、制御回路。
【請求項３】
請求項２に記載の制御回路であって、
前記励磁区間基礎信号生成部は、
前記位置信号の半周期の期間の長さを基礎期間幅として計測する基礎期間幅計測部と、
前記基礎期間幅に対して、第１の係数を乗じることにより、第１期間幅を算出する第１期間幅算出部と、
前記基礎期間幅に対して、前記第１の係数より大きい第２の係数を乗じることにより、第２期間幅を算出する第２期間幅算出部と、
前記第１期間幅と、前記第２期間幅とに基づいて前記励磁区間基礎信号を生成する生成部と、
を備え、
前記生成部は、
（ｉ）前記位置信号の半周期の境界から経過した期間が、前記第１期間幅と一致する時間的位置で、前記励磁区間基礎信号を前記第１のレベルから前記第２のレベルに変化させ、
（ｉｉ）前記位置信号の半周期の境界から経過した期間が、前記第２期間幅と一致する時間的位置で、前記励磁区間基礎信号のレベルを前記第１のレベルに戻す、制御回路。
【請求項４】
請求項２に記載の制御回路であって、
前記励磁区間基礎信号生成部は、
前記位置信号の半周期の期間の長さを基礎期間幅として計測する基礎期間幅計測部と、
前記基礎期間幅に対して、第１の係数を乗じることにより、第１期間幅を算出する第１期間幅算出部と、
前記基礎期間幅に対して、第３の係数を乗じることにより、第３期間幅を算出する第３期間幅算出部と、
前記第１期間幅と、前記第３期間幅とに基づいて前記励磁区間基礎信号を生成する生成部と、
を備え、
前記生成部は、
（ｉ）前記位置信号の半周期の境界から経過した期間が、前記第１期間幅と一致する時間的位置で、前記励磁区間基礎信号を前記第１のレベルから前記第２のレベルに変化させ、
（ｉｉ）前記励磁区間基礎信号のレベルを前記第１のレベルから前記第２のレベルに変化させた前記時間的位置から経過した期間が、前記第３期間幅と一致する時間的位置で、前記励磁区間基礎信号のレベルを前記第１のレベルに戻す、制御回路。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の制御回路であって、
前記原駆動信号は、前記位置信号に基づいたＰＷＭ制御によって生成されたＰＷＭ信号である、制御回路。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれかに記載の制御回路であって、
前記原駆動信号は、前記位置信号に基づいて生成された矩形信号である、制御回路。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の制御回路を備える、電動機。
【請求項８】
請求項７に記載の電動機を備える、装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置であって、
前記装置は、電子機器である、装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の装置であって、
前記装置は、プロジェクタである、装置。
【請求項１１】
請求項８に記載の装置であって、
前記装置は、移動体である、装置。
【請求項１２】
請求項８に記載の装置であって、
前記装置は、ロボットである、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機の励磁区間に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動機の駆動信号を有効とする励磁区間と、無効とする非励磁区間とを設定することにより消費電力の低減等を目的とした技術としては以下のものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ２００５／１１２２３０  Ａ１
【０００４】
この技術では、励磁区間と非励磁区間の設定に関し、電動機の進角制御や遅角制御を行なう場合における工夫が十分でなかった。
【発明の開示】
【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、駆動信号の励磁区間を定めることによって、電動機の進角制御や遅角制御を実現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]
電動機の制御回路であって、
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に基づいて、前記位置信号に同期する信号として原駆動信号を生成する原駆動信号生成部と、
前記電動機のコイルを励磁すべき励磁区間を、前記位置信号の各半周期の境界をまたぐ区間と、前記境界に挟まれる区間とを含む複数の区間のいずれかに任意に設定可能な励磁区間設定部と、
前記原駆動信号を前記設定された励磁区間において有効とし、前記設定された励磁区間以外の非励磁区間において無効とすることによって、前記電動機を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成回路と、
を備える制御回路。
適用例１の制御回路によれば、励磁区間を、位置信号の各半周期の境界（以下では単に「境界」とも呼ぶ。）をまたぐ区間と、境界に挟まれる区間とを含む複数の区間のいずれかに任意に設定可能である。したがって、境界を超えて、電動機の進角制御や遅角制御を実現することができる。
【０００８】
[適用例２]
適用例１記載の制御回路であって、
前記励磁区間設定部は、
励磁区間基礎信号を生成する励磁区間基礎信号生成部と、
前記励磁区間基礎信号の第１のレベルと第２のレベルとを反転可能である反転部と、
を備え、
前記励磁区間基礎信号生成部は、
（ｉ）前記励磁区間基礎信号の前記第１のレベルから前記第２のレベルに変化する時間的位置を、前記境界から指定された期間経過した時間的位置に設定することが可能であり、
（ｉｉ）前記励磁区間基礎信号の前記第２のレベルから前記第１のレベルに変化する時間的位置を、前記励磁区間基礎信号の前記第１のレベルから前記第２のレベルに変化した前記時間的位置から指定された期間経過した時間的位置に設定することが可能であり、
前記反転部は、
（ｉ）前記励磁区間を前記位置信号の各半周期の境界をまたぐ区間に設定する場合には、前記励磁区間基礎信号の前記第１のレベルと前記第２のレベルとを反転させて、反転後の前記励磁区間基礎信号の前記第２のレベルを示す期間を前記励磁区間として設定し、
（ｉｉ）前記励磁区間を前記位置信号の各半周期の境界に挟まれる区間に設定する場合には、前記励磁区間基礎信号の前記第１のレベルと前記第２のレベルとを反転させずに、前記励磁区間基礎信号の前記第２のレベルを示す期間を前記励磁区間として設定する、制御回路。
適用例２の制御回路によれば、励磁区間基礎信号を反転させることができるので、励磁区間を、位置信号の各半周期の境界をまたぐ区間と、境界に挟まれる区間とを含む複数の区間のいずれかに任意に設定することができる。
【０００９】
[適用例３]
適用例２に記載の制御回路であって、
前記励磁区間基礎信号生成部は、
前記位置信号の半周期の期間の長さを基礎期間幅として計測する基礎期間幅計測部と、
前記基礎期間幅に対して、第１の係数を乗じることにより、第１期間幅を算出する第１期間幅算出部と、
前記基礎期間幅に対して、前記第１の係数より大きい第２の係数を乗じることにより、第２期間幅を算出する第２期間幅算出部と、
前記第１期間幅と、前記第２期間幅とに基づいて前記励磁区間基礎信号を生成する生成部と、
を備え、
前記生成部は、
（ｉ）前記位置信号の半周期の境界から経過した期間が、前記第１期間幅と一致する時間的位置で、前記励磁区間基礎信号を前記第１のレベルから前記第２のレベルに変化させ、
（ｉｉ）前記位置信号の半周期の境界から経過した期間が、前記第２期間幅と一致する時間的位置で、前記励磁区間基礎信号のレベルを前記第１のレベルに戻す、制御回路。
【００１０】
[適用例４]
適用例２に記載の制御回路であって、
前記励磁区間基礎信号生成部は、
前記位置信号の半周期の期間の長さを基礎期間幅として計測する基礎期間幅計測部と、
前記基礎期間幅に対して、第１の係数を乗じることにより、第１期間幅を算出する第１期間幅算出部と、
前記基礎期間幅に対して、第３の係数を乗じることにより、第３期間幅を算出する第３期間幅算出部と、
前記第１期間幅と、前記第３期間幅とに基づいて前記励磁区間基礎信号を生成する生成部と、
を備え、
前記生成部は、
（ｉ）前記位置信号の半周期の境界から経過した期間が、前記第１期間幅と一致する時間的位置で、前記励磁区間基礎信号を前記第１のレベルから前記第２のレベルに変化させ、
（ｉｉ）前記励磁区間基礎信号のレベルを前記第１のレベルから前記第２のレベルに変化させた前記時間的位置から経過した期間が、前記第３期間幅と一致する時間的位置で、前記励磁区間基礎信号のレベルを前記第１のレベルに戻す、制御回路。
【００１１】
適用例３及び適用例４の制御回路によれば、励磁区間基礎信号の第１のレベルから第２のレベルに変化する時間的位置を、境界から指定された期間経過した時間的位置に設定することができる。したがって、この励磁区間基礎信号を用いて励磁区間を設定すれば、励磁区間が開始する時間的位置を、境界よりも時間的に遅い位置に設定することができる。さらに、この励磁区間基礎信号のレベルを反転させて用いれば、励磁区間が開始する時間的位置を、境界よりも時間的に早い位置に設定することができる。したがって、電動機の進角制御や遅角制御を実現することができる。
【００１２】
[適用例５]
適用例１ないし４のいずれかに記載の制御回路であって、
前記原駆動信号は、前記位置信号に基づいたＰＷＭ制御によって生成されたＰＷＭ信号である、制御回路。
適用例５の制御回路によれば、原駆動信号をＰＷＭ信号とするので、電動機を効率よく駆動することができる。
【００１３】
［適用例６］
適用例１ないし４のいずれかに記載の制御回路であって、
前記原駆動信号は、前記位置信号に基づいて生成された矩形信号である、制御回路。
適用例６の制御回路によれば、原駆動信号として矩形信号を用いるので、電動機の制御回路を簡単な構成とすることができる。
【００１４】
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、電動機の制御方法および制御装置、制御システム、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、制御回路を備えた電動機、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ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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
Ａ１．モータの構成と動作の概要：
Ａ２．駆動制御回路の構成：
Ｂ．第２実施例
Ｃ．変形例：
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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とほぼ相似形状のセンサ出力ＳＳＡを発生することができる。但し、磁気センサ４０の出力ＳＳＡは、モータの停止時にも０でない値を示す（位相がπの整数倍のときは除く）。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を採用することができる。この例では、センサ出力ＳＳＡと逆起電力Ｅｃは、いずれも正弦波か、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ＳＳＡ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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
Ａ２．駆動制御回路の構成：
図７（Ａ）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ＳＳＡ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。
【００３３】
図７（Ｂ）は、磁気センサ４０の内部構成の一例を示している。この磁気センサ４０は、ホール素子４２と、バイアス調整部４４と、ゲイン調整部４６とを有している。ホール素子４２は、磁束密度Ｘを測定する。バイアス調整部４４はホール素子４２の出力Ｘにバイアス値ｂを加算し、ゲイン調整部４６はゲイン値ａを乗ずる。磁気センサ４０の出力ＳＳＡ（＝Ｙ）は、例えば以下の式（１）又は式（２）で与えられる。
【００３４】
Ｙ＝ａ・Ｘ＋ｂ    …（１）
Ｙ＝ａ（Ｘ＋ｂ）  …（２）
【００３５】
磁気センサ４０のゲイン値ａとバイアス値ｂは、ＣＰＵ２２０によって磁気センサ４０内に設定される。ゲイン値ａとバイアス値ｂを適切な値に設定することによって、センサ出力ＳＳＡを好ましい波形形状に較正することが可能である。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
図１１は、駆動信号生成部２４０（図７（Ａ））の内部構成と動作を示す説明図である。駆動信号生成部２４０は、基本クロック生成回路５１０と、１／Ｎ分周器５２０と、ＰＷＭ部５３０と、正逆方向指示値レジスタ５４０と、乗算器５５０と、符号化部５６０と、ＡＤ変換部５７０と、電圧指令値レジスタ５８０と、電圧比較器５８５と、励磁区間信号生成部５９０とを備えている。
【００４０】
基本クロック生成回路５１０は、所定の周波数を有するクロック信号ＰＣＬを発生する回路であり、例えばＰＬＬ回路で構成される。分周器５２０は、このクロック信号ＰＣＬの１／Ｎの周波数を有するクロック信号ＳＤＣを発生する。Ｎの値は所定の一定値に設定される。このＮの値は、予めＣＰＵ２２０によって分周器５２０に設定される。ＰＷＭ部５３０は、クロック信号ＰＣＬ，ＳＤＣと、乗算器５５０から供給される乗算値Ｍａと、正逆方向指示値レジスタ５４０から供給される正逆方向指示値ＲＩと、符号化部５６０から供給される正負符号信号Ｐａと、励磁区間信号生成部５９０から供給される励磁区間信号Ｅａとに応じて、交流単相駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２（図７（Ａ））を生成する。この動作については後述する。
【００４１】
正逆方向指示値レジスタ５４０内には、モータの回転方向を示す値ＲＩがＣＰＵ２２０によって設定される。本実施例では、正逆方向指示値ＲＩがローレベルのときにモータが正転し、ハイレベルのときに逆転する。ＰＷＭ部５３０に供給される他の信号Ｐａ，Ｍａ，Ｅａは以下のように決定される。
【００４２】
磁気センサ４０の出力ＳＳＡは、ＡＤ変換部５７０に供給される。このセンサ出力ＳＳＡのレンジは、例えばＧＮＤ（接地電位）からＶＤＤ（電源電圧）までであり、その中位点（＝ＶＤＤ／２）が出力波形の中位点（正弦波の原点を通る点）である。ＡＤ変換部５７０は、このセンサ出力ＳＳＡをＡＤ変換して、センサ出力のデジタル値を生成する。ＡＤ変換部５７０の出力のレンジは、例えばＦＦｈ〜０ｈ（語尾の”ｈ”は１６進数であることを示す）であり、中央値８０ｈがセンサ波形の中位点に相当する。
【００４３】
符号化部５６０は、ＡＤ変換後のセンサ出力値のレンジを変換するとともに、センサ出力値の中位点の値を０に設定する。この結果、符号化部５６０で生成されるセンサ出力値Ｘａは、正側の所定の範囲（例えば＋１２７〜＋０）と負側の所定の範囲（例えば−０〜−１２７）の値を取る（＋０＝−０）。但し、符号化部５６０から乗算器５５０に供給されるのは、センサ出力値Ｘａの絶対値であり、その正負符号は正負符号信号ＰａとしてＰＷＭ部５３０に供給される。
【００４４】
電圧指令値レジスタ５８０は、ＣＰＵ２２０によって設定された電圧指令値Ｙａを格納する。この電圧指令値Ｙａは、後述する励磁区間信号Ｅａとともに、モータの印加電圧を設定する値として機能するものであり、例えば０〜１．０の値を取る。仮に、非励磁区間を設けずに全区間を励磁区間とするように励磁区間信号Ｅａを設定した場合には、Ｙａ＝０は印加電圧をゼロとすることを意味し、Ｙａ＝１．０は印加電圧を最大値とすることを意味する。乗算器５５０は、符号化部５６０から出力されたセンサ出力値Ｘａと、電圧指令値Ｙａとを乗算して整数化し、その乗算値ＭａをＰＷＭ部５３０に供給する。
【００４５】
図１１（Ｂ）〜１１（Ｅ）は、乗算値Ｍａが種々の値を取る場合におけるＰＷＭ部５３０の動作を示している。ここでは、全期間が励磁区間であり非励磁区間が無いものと仮定している。ＰＷＭ部５３０は、クロック信号ＳＤＣの１周期の間に、デューティがＭａ／Ｎであるパルスを１つ発生させる回路である。すなわち、図１１（Ｂ）〜１１（Ｅ）に示すように、乗算値Ｍａが増加するに従って、単相駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２のパルスのデューティが増加する。なお、第１の駆動信号ＤＲＶＡ１は、正負符号信号Ｐａが正のときにのみパルスを発生する信号であり、第２の駆動信号ＤＲＶＡ２は正負符号信号Ｐａが負のときにのみパルスを発生する信号であるが、図１１（Ｂ）〜１１（Ｅ）ではこれらを合わせて記載している。また、便宜上、第２の駆動信号ＤＲＶＡ２を負側のパルスとして描いている。
【００４６】
図１２（Ａ）〜１２（Ｃ）は、センサ出力の波形とＰＷＭ部５３０で生成される駆動信号の波形の対応関係を示す説明図である。図中、「Ｈｉｚ」は電磁コイルを未励磁状態としたハイインピーダンス状態を意味している。図１１で説明したように、単相駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２はセンサ出力ＳＳＡのアナログ波形を利用したＰＷＭ制御によって生成される。従って、これらの単相駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２を用いて、各コイルに、センサ出力ＳＳＡの変化と対応するレベル変化を示す実効電圧を供給することが可能である。
【００４７】
ＰＷＭ部５３０は、さらに、励磁区間信号生成部５９０から供給される励磁区間信号Ｅａで示される励磁区間のみに駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２を出力し、励磁区間以外の区間（非励磁区間）では駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２を出力しないように構成されている。図１２（Ｃ）は、励磁区間信号Ｅａによって励磁区間ＥＰと非励磁区間ＮＥＰを設定した場合の駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２の波形を示している。励磁区間ＥＰでは図１２（Ｂ）の駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２がそのまま発生し、非励磁区間ＮＥＰでは駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２が発生しない。このように、励磁区間ＥＰと非励磁区間ＮＥＰを設定するようにすれば、逆起電力波形の中位点近傍（すなわち、センサ出力の中位点近傍）においてコイルに電圧を印加しないので、モータの効率をさらに向上させることが可能である。なお、励磁区間ＥＰは、逆起電力波形のピークを中心とする対称な区間に設定されることが好ましく、非励磁区間ＮＥＰは、逆起電力波形の中位点（中心点）を中心とする対称な区間に設定されることが好ましい。
【００４８】
なお、前述したように、電圧指令値Ｙａを１未満の値に設定すれば、乗算値Ｍａが電圧指令値Ｙａに比例して小さくなる。従って、電圧指令値Ｙａによっても、実行的な印加電圧を調整することが可能である。
【００４９】
上述の説明から理解できるように、本実施例のモータでは、電圧指令値Ｙａと、励磁区間信号Ｅａとの両方を利用して印加電圧を調整することが可能である。望ましい印加電圧と、電圧指令値Ｙａ及び励磁区間信号Ｅａとの関係は、予め駆動制御回路２００（図７（Ａ））内のメモリにテーブルとして格納されていることが望ましい。こうすれば、駆動制御回路２００が、外部から望ましい印加電圧の目標値を受信したときに、ＣＰＵ２２０がその目標値に応じて、電圧指令値Ｙａと、励磁区間信号Ｅａとを駆動信号生成部２４０に設定することが可能である。なお、印加電圧の調整には、電圧指令値Ｙａと、励磁区間信号Ｅａの両方を利用する必要はなく、いずれか一方のみを利用するようにしてもよい。
【００５０】
図１３は、ＰＷＭ部５３０（図１１）の内部構成の一例を示すブロック図である。ＰＷＭ部５３０は、カウンタ５３１と、ＥＸＯＲ回路５３３と、ＰＷＭ信号生成部５３５と、マスク回路５３７とを備えている。これらは以下のように動作する。
【００５１】
図１４は、モータ正転時のＰＷＭ部５３０の動作を示すタイミングチャートである。この図１４には、２つのクロック信号ＰＣＬ，ＳＤＣと、乗算値Ｍａと、カウンタ５３１内のカウント値ＣＭ１と、カウンタ５３１の出力Ｓ１と、正負符号信号Ｐａと、正逆方向指示値ＲＩと、ＥＸＯＲ回路５３３の出力Ｓ２と、ＰＷＭ信号生成部５３５の出力信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２と、励磁区間信号Ｅａと、マスク回路５３７の出力信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２とが示されている。カウンタ５３１は、クロック信号ＳＤＣの１期間毎に、クロック信号ＰＣＬに同期してカウント値ＣＭ１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ＣＭ１の初期値は乗算値Ｍａに設定される。なお、図１４では、図示の便宜上、乗算値Ｍａとして負の値も描かれているが、カウンタ５３１で使用されるのはその絶対値｜Ｍａ｜である。カウンタ５３１の出力Ｓ１は、カウント値ＣＭ１が０で無い場合にはハイレベルに設定され、カウント値ＣＭ１が０になるとローレベルに立ち下がる。
【００５２】
ＥＸＯＲ回路５３３は、正負符号信号Ｐａと正逆方向指示値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、正逆方向指示値ＲＩがローレベルである。従って、ＥＸＯＲ回路５３３の出力Ｓ２は、正負符号信号Ｐａと同じ信号となる。ＰＷＭ信号生成部５３５は、カウンタ５３１の出力Ｓ１と、ＥＸＯＲ回路５３３の出力Ｓ２から、ＰＷＭ信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を生成する。すなわち、カウンタ５３１の出力Ｓ１のうち、ＥＸＯＲ回路５３３の出力Ｓ２がローレベルの期間の信号を第１のＰＷＭ信号ＰＷＭ１として出力し、出力Ｓ２がハイレベルの期間の信号を第２のＰＷＭ信号ＰＷＭ２として出力する。マスク回路５３７は、２つのＡＮＤ回路を備えており、励磁区間信号ＥａとＰＷＭ信号ＰＷＭ１との論理積を示す駆動信号ＤＲＶＡ１を出力し、励磁区間信号ＥａとＰＷＭ信号ＰＷＭ２との論理積を示す駆動信号ＤＲＶＡ２を出力する。なお、図１４の右端部付近では、励磁区間信号Ｅａがローレベルに立ち下がり、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。
【００５３】
なお、ＰＷＭ信号生成部５３５（図１３）は、本発明における原駆動信号生成部に相当し、マスク回路５３７（図１３）は、原駆動信号であるＰＷＭ信号ＰＷＭ１，２を、励磁区間信号Ｅａに応じて成形する駆動信号成形回路としての機能を有している。
【００５４】
図１５は、モータ逆転時のＰＷＭ部５３０の動作を示すタイミングチャートである。モータ逆転時には、正逆方向指示値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１４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。
【００５５】
図１６は、励磁区間信号生成部５９０の構成を示すブロック図である。この図１６には、励磁区間信号生成部５９０の他に、磁気センサ４０と、電圧比較器５８５と、ＰＬＬ回路５１０と、ＣＰＵ２２０とが示されている（図１１（Ａ））。励磁区間信号生成部５９０は、制御部５９２と、第１カウンタ部５９４と、第２カウンタ部５９６と、カウンタ値記憶部５９８と、２つの係数値記憶部６００，６０２とを備えている。励磁区間信号生成部５９０は、さらに、２つの乗算回路６０４，６０５と、２つの演算結果記憶部６０８，６１０と、比較回路６１２と、ＥＸＯＲゲート６１４とを備えている。ＰＬＬ回路５１０は、励磁区間信号生成部５９０内で使用されるクロック信号ＰＣＬを生成する。制御部５９２は、このクロック信号ＰＣＬを２つのカウンタ部５９４，５９６に供給するとともに、カウンタ値記憶部５９８と演算結果記憶部６０８，６１０に対して、適切な保持タイミング（ラッチタイミング）を供給する。これらは以下のように動作する。
【００５６】
図１７は、励磁区間信号生成部５９０の動作を示すタイミングチャートである。まず、電圧比較器５８５は、磁気センサ４０からの信号ＳＳＡ（アナログ）を基準電圧（図示せず）と比較して、デジタル信号である電圧比較器信号ＳＣを生成する。この基準電圧のレベルは、センサ信号ＳＳＡがとりうるレベルの中央値に設定されていることが好ましい。第１カウンタ部５９４は、制御部５９２から供給されるクロック信号ＰＣＬを入力とし、電圧比較器信号ＳＣがハイレベルを示している期間におけるクロック信号ＰＣＬのクロック数をカウントする。すなわち、第１カウンタ部５９４は、電圧比較器信号ＳＣの立ち上がりエッジにおいてカウントを開始し、電圧比較器信号ＳＣの立ち下がりエッジにおいて、そのときのカウンタ値Ｎi（ｉは周期の番号）をカウンタ値記憶部５９８に記憶させる。第１カウンタ部５９４は、その後、次の周期において電圧比較器信号ＳＣが再びハイレベルに立ち上がった立ち上がりエッジにおいて、カウンタ値Ｎiを０にリセットし、電圧比較器信号ＳＣがハイレベルを示している期間におけるクロック数を再びカウントする。そして、第１カウンタ部５９４は、電圧比較器信号ＳＣの立ち下がりエッジにおいて、そのときのカウンタ値Ｎi+1をカウンタ値記憶部５９８に上書きする。
【００５７】
ＣＰＵ２２０は、シフト値δと、期間幅λとに基づいて、係数値ＳＴと、係数値ＥＤとを算出する。このシフト値δと、期間幅λについては後述する。第１の係数値ＳＴは、励磁区間基礎信号Ｅａｆをハイレベルに立ち上げるタイミングを示す値であり、第２の係数値ＥＤは、励磁区間基礎信号Ｅａｆをローレベルに立ち下げるタイミングを示す値である。係数値ＳＴと係数値ＥＤの算出方法については後述する。第１の係数値記憶部６００（図１６）は、ＣＰＵ２２０により設定された係数値ＳＴを記憶する。図１６および図１７の例では、ＳＴ＝０．２である。第２の係数値記憶部６０２は、ＣＰＵ２２０により設定された係数値ＥＤを記憶する。この係数値ＥＤは、係数値ＳＴより大きな値に設定され、図１６および図１７の例では、ＥＤ＝０．８である。
【００５８】
第１の乗算回路６０４は、カウンタ値記憶部５９８に記憶されたカウンタ値Ｎiと、第１の係数値記憶部６００に記憶された係数値ＳＴと、を掛け合わせる。得られた演算結果（＝Ｎi×ＳＴ）は、第１の演算結果記憶部６０８に記憶される。第２の乗算回路６０５は、カウンタ値記憶部５９８に記憶されたカウンタ値Ｎiと、第２の係数値記憶部６０２に記憶された係数値ＥＤと、を掛け合わせる。得られた演算結果（＝Ｎi×ＥＤ）は、第２の演算結果記憶部６１０に記憶される。
【００５９】
第２カウンタ部５９６は、制御部５９２から供給されるクロック信号ＰＣＬを入力とし、電圧比較器信号ＳＣの立ち上がりエッジにおいてクロック信号ＰＣＬのカウントを開始し、電圧比較器信号ＳＣの立ち下がりエッジにおいてカウントを終了する。そして、第２カウンタ部５９６は、カウンタを０にリセットすると共に、電圧比較器信号ＳＣの立ち下がりエッジからカウントを開始し、電圧比較器信号ＳＣの立ち上がりエッジにおいてカウントを終了する。これらのカウンタ値Ｍは、比較回路６１２に順次入力される。
【００６０】
比較回路６１２は、励磁区間基礎信号Ｅａｆを生成して出力するウインドウコンパレータである。すなわち、第１の演算結果記憶部６０８に記憶された演算結果（＝Ｎi×ＳＴ）と、第２カウンタ部５９６から順次入力されるカウンタ値Ｍと、を比較し、これらが一致したタイミングで励磁区間基礎信号Ｅａｆをハイレベルに立ち上げる。そして、第２の演算結果記憶部６１０に記憶された演算結果（＝Ｎi×ＥＤ）と、第２カウンタ部５９６から順次入力されるカウンタ値Ｍと、を比較し、これらが一致したタイミングで励磁区間信号Ｅａをローレベルに立ち下げる。電圧比較器信号ＳＣがローレベルを示している期間においても、上記と同様の手法で励磁区間基礎信号Ｅａｆのレベルを変化させる。
【００６１】
ＥＸＯＲゲート６１４には、励磁区間基礎信号Ｅａｆと、反転指令信号Ｒｆとが供給されている。ＥＸＯＲゲート６１４は、反転指令信号Ｒｆがローレベルを示している場合には、励磁区間信号Ｅａとして、励磁区間基礎信号Ｅａｆをそのままの波形で出力する。一方、反転指令信号Ｒｆがハイレベルを示している場合には、ＥＸＯＲゲート６１４は、励磁区間信号Ｅａとして、励磁区間基礎信号Ｅａｆのハイレベルとローレベルとを反転させた信号を出力する。図１７では、反転指令信号Ｒｆがローレベルの場合を示しており、励磁区間基礎信号Ｅａｆの波形は、励磁区間信号Ｅａと同一の波形となっている。
【００６２】
図１７から理解できるように、励磁区間信号生成部５９０は、電圧比較器信号ＳＣがハイレベルを示している期間の長さをカウントし、そのハイレベル期間を基準として、次の周期において励磁区間基礎信号Ｅａｆがハイレベルに立ち上がるタイミングと、ローレベルに立ち下がるタイミングとを決定している。例えば、係数値ＳＴ＝０．２の場合では、励磁区間基礎信号Ｅａｆがハイレベルに立ち上がるタイミングは、電圧比較器信号ＳＣの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジのそれぞれから起算して、前の周期の電圧比較器信号ＳＣのハイレベル期間を０．２倍した分だけ経過した時点である。そして、励磁区間基礎信号Ｅａｆがハイレベルからローレベルに立ち下がるタイミングは、電圧比較器信号ＳＣの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジのそれぞれから起算して、前の周期の電圧比較器信号ＳＣのハイレベル期間を０．８倍した分だけ経過した時点である。したがって、前の周期の電圧比較器信号ＳＣのハイレベル期間の長さを１とすると、次の周期の励磁区間基礎信号Ｅａｆのハイレベル期間は０．６（＝０．８−０．２）となる。
【００６３】
図１８は、反転指令信号Ｒｆがハイレベルを示している場合における励磁区間信号生成部５９０の動作を示すタイミングチャートである。前述したように、反転指令信号Ｒｆがハイレベルを示している場合では、ＥＸＯＲゲート６１４は、励磁区間信号Ｅａとして、励磁区間基礎信号Ｅａｆを反転して出力する。すなわち、電圧比較器信号ＳＣのハイレベル期間の長さを１とすると、励磁区間信号Ｅａのハイレベル期間は０．４（＝１−０．６）となる。このように、ＥＸＯＲゲート６１４によって、励磁区間基礎信号Ｅａｆを反転させれば、電圧比較器信号ＳＣの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジをまたぐ区間においても、励磁区間信号Ｅａのレベルをハイレベルとすることができる。すなわち、励磁区間ＥＰを、電圧比較器信号ＳＣの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジをまたぐ区間に設定することが可能となる。なお、この電圧比較器信号ＳＣの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジは、本発明における「半周期の境界」に相当する。
【００６４】
図１９は、シフト値δと、期間幅λと、係数値ＳＴと、係数値ＥＤとの関係を示す説明図である。シフト値δは、励磁区間信号Ｅａの立ち上がりエッジの時間的位置を、電圧比較器信号ＳＣの立ち上がりエッジの時間的位置に対してシフトさせる量、及び、時間的にどちらの方向にシフトさせるのかを定める値である。例えば、電圧比較器信号ＳＣがハイレベルを示している時間的長さを１とした場合において、励磁区間信号Ｅａの立ち上がりエッジを、電圧比較器信号ＳＣの立ち上がりエッジよりも０．２だけ時間的に遅い方向にシフトさせる場合には、シフト値δは０．２に設定される。一方、励磁区間信号Ｅａの立ち上がりエッジを、電圧比較器信号ＳＣの立ち上がりエッジよりも０．２だけ時間的に早い方向にシフトさせる場合には、シフト値δは−０．２に設定される。また、励磁区間信号Ｅａの立ち上がりエッジを、電圧比較器信号ＳＣの立ち上がりエッジと時間的に同じ位置とする場合には、シフト値δは０に設定される
【００６５】
期間幅λは、励磁区間信号Ｅａの立ち上がりエッジから立ち下がりエッジまでの時間的長さを示す値である。換言すれば、期間幅λは、励磁区間信号Ｅａにおけるハイレベル期間の長さである。例えば、電圧比較器信号ＳＣがハイレベルを示している時間的長さを１とした場合において、励磁区間信号Ｅａの立ち上がりエッジから立ち下がりエッジまでの時間的長さを０．６に設定する場合には、期間幅λは０．６に設定される。なお、シフト値δは、正の値と負の値に設定され得るが、期間幅λは常に正の値に設定される。本実施例では、このシフト値δと、期間幅λとに基づいて、係数値ＳＴと、係数値ＥＤと、反転指令信号Ｒｆとを設定する。
【００６６】
シフト値δが０より大きい値に設定された場合は、係数値ＳＴと、係数値ＥＤと、反転指令信号Ｒｆを、以下の式（３）〜式（５）ように設定する（図１９（Ｂ））。
ＳＴ＝δ        …（３）
ＥＤ＝λ＋δ    …（４）
Ｒｆ＝”Ｌ”    …（５）
ただし、”Ｌ”は、信号がローレベルであることを意味する。なお、反転指令信号Ｒｆはローレベルに設定されるため、励磁区間基礎信号Ｅａｆと励磁区間信号Ｅａの波形は同一となる。
【００６７】
シフト値δが０に設定された場合は、係数値ＳＴと、係数値ＥＤと、反転指令信号Ｒｆを、以下の式（６）〜式（８）ように設定する（図１９（Ｃ））。
ＳＴ＝０        …（６）
ＥＤ＝λ        …（７）
Ｒｆ＝”Ｌ”    …（８）
【００６８】
シフト値δが０より小さい値に設定された場合は、係数値ＳＴと、係数値ＥＤと、反転指令信号Ｒｆを、以下の式（９）〜式（１１）ように設定する（図１９（Ｄ））。
ＳＴ＝λ−｜δ｜  …（９）
ＥＤ＝１−｜δ｜  …（１０）
Ｒｆ＝”Ｈ”      …（１１）
ここで、反転指令信号Ｒｆはハイレベルに設定されるため、励磁区間信号Ｅａの波形は、励磁区間基礎信号Ｅａｆを反転させた波形となる。
【００６９】
以上のように、シフト値δに応じて、係数値ＳＴと、係数値ＥＤと、反転指令信号Ｒｆを設定すれば、励磁区間信号Ｅａの立ち上がりエッジの時間的位置を、電圧比較器信号ＳＣの立ち上がりエッジからシフト値δの分だけシフトさせることができる。換言すれば、励磁区間信号Ｅａの立ち上がりエッジの時間的位置を、電圧比較器信号ＳＣの立ち上がりエッジよりも時間的に遅い位置に設定できるだけでなく、電圧比較器信号ＳＣの立ち上がりエッジよりも時間的に早い位置にも設定することが可能となる。つまり、励磁区間ＥＰを、電圧比較器信号ＳＣの立ち上がりエッジをまたぐ区間にも設定することができる。また、励磁区間信号Ｅａの立ち上がりエッジから立ち下がりエッジまでの時間的長さは、期間幅λに設定することができる。ここで、例えば、シフト値δを０．５に設定し、期間幅λを０．６に設定すれば、励磁区間ＥＰを、電圧比較器信号ＳＣの立ち下がりエッジをまたぐ区間にも設定することができる。このようにシフト値δと期間幅λを設定すれば、電動機の遅角制御を実現することができる。
【００７０】
以上より、シフト値δを負の値に設定すれば、電動機の進角制御を実現することができ、シフト値δを正の値に設定すれば、電動機の遅角制御を実現することができる。また、期間幅λを調節することによって、励磁区間ＥＰの幅を所望の値に設定することができる。
【００７１】
このように、第１実施例では、励磁区間信号生成部５９０によって、進角制御や遅角制御を実現するように、励磁区間信号Ｅａを生成することができる。また、励磁区間信号生成部５９０をデジタル回路で実現すれば、ＩＣ化が容易となる。
【００７２】
なお、ＰＷＭ信号生成部５３５（図１３）は、本発明における原駆動信号生成部に相当し、励磁区間信号生成部５９０（図１６）は、本発明における励磁区間設定部に相当する。また、マスク回路５３７（図１３）は、本発明における駆動信号生成回路に相当する。そして、励磁区間信号生成部５９０内の構成のうち、比較回路６１２までの構成は、本発明における励磁区間基礎信号生成部に相当し、ＥＸＯＲゲート６１４は、本発明における反転部に相当する。さらに、第１カウンタ部５９４は、本発明における基礎期間幅計測部に相当し、第１の乗算回路６０４は、本発明における第１期間幅算出部に相当し、第２の乗算回路６０５は、本発明における第２期間幅算出部に相当し、比較回路６１２は、本発明における生成部に相当する。また、センサ信号ＳＳＡは、本発明における位置信号に相当する。
【００７３】
Ｂ．第２実施例：
図２０は、第２実施例における励磁区間信号生成部５９０ｂの構成を示す説明図である。励磁区間信号生成部５９０ｂは、３つのカウンタ部５９４，５９６，７１０と、制御部５９２と、カウンタ値記憶部５９８と、係数値記憶部６００と、期間値記憶部７０４と、２つの乗算回路６０４，７０６と、２つの演算結果記憶部６０８，７０８と、２つの比較器７０２，７１２と、ＥＸＯＲゲート６１４とを備えている。ここで、第１実施例における励磁区間信号生成部５９０（図１６）内の構成要素と同じ符号が付されたものは、それぞれ第１実施例の同じ符号が付されたものと同じ動作をするため、説明を省略する。
【００７４】
図２１は、励磁区間信号生成部５９０ｂの動作を示すタイミングチャートである。期間値記憶部７０４（図２０）は、ＣＰＵ２２０により設定された期間値ＬＥを記憶する。ここで、期間値ＬＥは、励磁区間基礎信号Ｅａｆの立ち上がりエッジから立ち下がりエッジまでの期間を示す値である。乗算回路７０６は、期間値ＬＥと、カウンタ値記憶部５９８に記憶されたカウンタ値Ｎiと、を掛け合わせる。得られた演算結果（＝Ｎi×ＬＥ）は、演算結果記憶部７０８に記憶される。比較器７０２は、第２カウンタ部５９６から供給されるカウンタ値Ｍと、演算結果記憶部６０８に記憶された演算結果（＝Ｎi×ＳＴ）とを比較する。そして、比較器７０２は、カウンタ値Ｍがこの演算結果よりも大きくなったタイミングで、信号Ｑ１をハイレベルに立ち上げる。その後、第２カウンタ部５９６のカウンタ値Ｍが、電圧比較器信号ＳＣの立ち下がりエッジにおいてリセットされると、比較器７０２は、信号Ｑ１をローレベルに立ち下げる。
【００７５】
第３カウンタ部７１０は、信号Ｑ１の立ち上がりエッジからカウンタ値Ｋのカウントアップを開始し、信号Ｑ１の次の立ち上がりエッジにおいて、カウンタ値Ｋを０にリセットする。比較器７１２は、第３カウンタ部７１０から供給されるカウンタ値Ｋと、演算結果記憶部７０８に記憶された演算結果（＝Ｎi×ＬＥ）とを比較し、その比較結果に基づいて、励磁区間基礎信号Ｅａｆを出力する。すなわち、比較器７１２は、カウンタ値Ｋが演算結果よりも大きくなったタイミングで、励磁区間基礎信号Ｅａｆをローレベルに立ち下げる。その後、第３カウンタ部７１０のカウンタ値Ｋが、信号Ｑ１の立ち上がりエッジにおいてリセットされると、比較器７１２は、励磁区間基礎信号Ｅａｆをハイレベルに立ち上げる。比較器７１２によって生成された励磁区間基礎信号Ｅａｆは、ＥＸＯＲゲート７１４に供給さる。ＥＸＯＲゲート７１４の動作については、第１実施例と同じである。励磁区間信号生成部を、以上のような構成としても、第１実施例と同様に、励磁区間信号Ｅａを生成することができる。
【００７６】
図２２は、第２実施例におけるシフト値δと、期間幅λと、係数値ＳＴと、期間値ＬＥとの関係を示す説明図である。この第２実施例においても、シフト値δの定義と、期間幅λの定義は、上記第１実施例と同じである。
【００７７】
シフト値δが０より大きい値に設定された場合は、係数値ＳＴと、期間値ＬＥと、反転指令信号Ｒｆを、以下の式（１２）〜式（１４）ように設定する（図２２（Ｂ））。
ＳＴ＝δ        …（１２）
ＬＥ＝λ        …（１３）
Ｒｆ＝”Ｌ”    …（１４）
【００７８】
シフト値δが０に設定された場合は、係数値ＳＴと、期間値ＬＥと、反転指令信号Ｒｆを、以下の式（１５）〜式（１７）ように設定する（図２２（Ｃ））。
ＳＴ＝０        …（１５）
ＬＥ＝λ        …（１６）
Ｒｆ＝”Ｌ”    …（１７）
【００７９】
シフト値δが０より小さい値に設定された場合は、係数値ＳＴと、期間値ＬＥと、反転指令信号Ｒｆを、以下の式（１８）〜式（２０）ように設定する（図２２（Ｄ））。
ＳＴ＝λ−｜δ｜  …（１８）
ＥＤ＝１−λ      …（１９）
Ｒｆ＝”Ｈ”      …（２０）
ここで、反転指令信号Ｒｆはハイレベルに設定されるため、励磁区間信号Ｅａの波形は、励磁区間基礎信号Ｅａｆを反転させた波形となる。
【００８０】
以上のように係数値ＳＴと、期間値ＬＥと、反転指令信号Ｒｆを設定すれば、第１実施例と同様に、励磁区間信号Ｅａの立ち上がりエッジの時間的位置を、電圧比較器信号ＳＣの立ち上がりエッジからシフト値δの分だけシフトさせることができる。そして、励磁区間信号Ｅａの立ち上がりエッジから立ち下がりエッジまでの時間的長さを、期間幅λに設定することができる。したがって、励磁区間ＥＰを、電圧比較器信号ＳＣの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジをまたぐ区間にも設定することができる。なお、第３カウンタ部７１０は、本発明における第３期間幅算出部に相当する。
【００８１】
Ｃ．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。
【００８２】
Ｃ１．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。
【００８３】
図２３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。
【００８４】
図２４（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２４（Ａ）は携帯電話３２００の外観を示しており、図２４（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２４（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。
【００８５】
図２５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。
【００８６】
図２６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。
【００８７】
図２７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。
【００８８】
Ｃ２．変形例２：
上述した各実施例において、ハイレベルとローレベルとを反転した回路を採用することも可能である。
【００８９】
Ｃ３．変形例３：
上記実施例では、第１カウンタ部５９４は、電圧比較器信号ＳＣのハイレベル期間を計測していたが、この代わりに、電圧比較器信号ＳＣのローレベル期間を計測して、このローレベル期間に応じたカウンタ値Ｎを、カウンタ値記憶部５９８に記憶させることとしてもよい。
【００９０】
Ｃ４．変形例４：
上記実施例では、アナログ波形を出力する磁気センサ４０を用いていたが、この代わりに、デジタル矩形信号を出力するホールＩＣを用いて、ホールＩＣから出力されるデジタル矩形信号を励磁区間信号生成部５９０に供給することとしてもよい。
【００９１】
Ｃ５．変形例５：
上記実施例では、原駆動信号としてＰＷＭ信号ＰＷＭ１，２を用いていたが、この代わりに、原駆動信号として、電動機の第１と第２の駆動部材の相対的位置を示す矩形信号を用いることもできる。
【００９２】
Ｃ６．変形例６：
上記実施例では、電圧比較器信号ＳＣのハイレベル期間とローレベル期間の両方の期間に励磁区間ＥＰを設定しているが、励磁区間ＥＰは、電圧比較器信号ＳＣのハイレベル期間とローレベル期間のうちの少なくとも一方に設定することとしてもよい。
【００９３】
Ｃ７．変形例７：
上記実施例では、励磁区間信号生成部５９０（図１６），５９０ｂ（図２０）は、センサ信号ＳＳＡを矩形波に変換した電圧比較器信号ＳＣを用いて、励磁区間信号Ｅａを生成していたが、センサ信号ＳＳＡを変換せずにそのまま用いて、励磁区間信号Ｅａを生成することとしてもよい。
【００９４】
Ｃ８．変形例８：
上記実施例では、ＰＷＭ信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２は、センサ信号ＳＳＡに同期し、周期も一致しているが、励磁区間ＥＰの進角制御や遅角制御を行なう場合には、励磁区間ＥＰに合わせて、ＰＷＭ信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２の進角制御や遅角制御を行なうこととしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【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と動作を示す説明図である。
【図１２】センサ出力の波形とＰＷＭ部で生成される駆動信号の波形の対応関係を示す説明図である。
【図１３】ＰＷＭ部の内部構成の一例を示すブロック図である。
【図１４】モータ正転時のＰＷＭ部の動作を示すタイミングチャートである。
【図１５】モータ逆転時のＰＷＭ部の動作を示すタイミングチャートである。
【図１６】励磁区間信号生成部の構成を示すブロック図である。
【図１７】励磁区間信号生成部の動作を示すタイミングチャートである。
【図１８】反転指令信号がハイレベルを示している場合における励磁区間信号生成部の動作を示すタイミングチャートである。
【図１９】シフト値δと、期間幅λと、係数値ＳＴと、係数値ＥＤとの関係を示す説明図である。
【図２０】第２実施例における励磁区間信号生成部の構成を示す説明図である。
【図２１】第２実施例における励磁区間信号生成部の動作を示すタイミングチャートである。
【図２２】第２実施例におけるシフト値δと、期間幅λと、係数値ＳＴと、期間値ＬＥとの関係を示す説明図である。
【図２３】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２４】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２５】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２６】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２７】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。
【符号の説明】
【００９６】
１０…ステータ部
１１〜１４…電磁コイル
２０…磁気ヨーク（磁性部材）
２１…板状部分
２２…コア材部分
２３ｂ…板状部分
３０…ロータ部
３１〜３４…永久磁石
３６…磁気ヨーク（永久磁石用）
４０…磁気センサ
４０ｄ…磁気センサ
４２…ホール素子
４４…バイアス調整部
４６…ゲイン調整部
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
２４０ｄ…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
２５３…トランジスタ
２５４…トランジスタ
３１１…レベルシフタ
３１３…レベルシフタ
５１０…基本クロック生成回路
５２０…分周器
５３０…ＰＷＭ部
５３１…カウンタ
５３３…ＥＸＯＲ回路
５３５…ＰＷＭ信号生成部
５３７…マスク回路
５４０…正逆方向指示値レジスタ
５５０…乗算器
５６０…符号化部
５７０…ＡＤ変換部
５８０…電圧指令値レジスタ
５８５…電圧比較器
５９０…励磁区間信号生成部
５９０ｂ…励磁区間信号生成部
５９２…制御部
５９４…カウンタ部
５９４…第１カウンタ部
５９６…第２カウンタ部
５９８…カウンタ値記憶部
６００…係数値記憶部
６０２…係数値記憶部
６０４…乗算回路
６０５…乗算回路
６０８…演算結果記憶部
６１０…演算結果記憶部
６１２…比較回路
７０２…比較器
７０４…期間値記憶部
７０６…乗算回路
７０８…演算結果記憶部
７１０…第３カウンタ部
７１２…比較器
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】
0005391576.tif 000002
【図２】
0005391576.tif 000003
【図３】
0005391576.tif 000004
【図４】
0005391576.tif 000005
【図５】
0005391576.tif 000006
【図６】
0005391576.tif 000007
【図７】
0005391576.tif 000008
【図８】
0005391576.tif 000009
【図９】
0005391576.tif 000010
【図１０】
0005391576.tif 000011
【図１１】
0005391576.tif 000012
【図１２】
0005391576.tif 000013
【図１３】
0005391576.tif 000014
【図１４】
0005391576.tif 000015
【図１５】
0005391576.tif 000016
【図１６】
0005391576.tif 000017
【図１７】
0005391576.tif 000018
【図１８】
0005391576.tif 000019
【図１９】
0005391576.tif 000020
【図２０】
0005391576.tif 000021
【図２１】
0005391576.tif 000022
【図２２】
0005391576.tif 000023
【図２３】
0005391576.tif 000024
【図２４】
0005391576.tif 000025
【図２５】
0005391576.tif 000026
【図２６】
0005391576.tif 000027
【図２７】
0005391576.tif 000028