(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
等角度間隔で配置されたｍ極（ｍは偶数）の磁極を有する磁石回転子と、
前記磁石回転子の回転方向に等角度間隔で並ぶように設けられた２ｍ個の歯部を有する電機子鉄心と、各コイルを前記電機子鉄心の隣り合う２つの歯部に跨らせ、かつ各コイルの巻き方向を同一として前記磁石回転子の回転方向に順次重ね巻きされた２ｍ個のコイルとを備えていて、該２ｍ個のコイルのそれぞれの巻始め側の端末部とそれぞれのコイルに隣接するコイルの巻終り側の端末部との接続点から２ｍ個のタップ端子が導出され、前記磁石回転子との位相関係が等しいコイルの巻始め側の端末部に接続されたタップ端子を同じ相のタップ端子とした場合に前記２ｍ個のタップ端子を第１ないし第４の相のタップ端子に分けることができるように構成された固定子と、
前記電機子鉄心の特定の歯部の周方向のほぼ中心に相応する位置に設定された第１の検出位置及び該第１の検出位置から前記磁石回転子の回転方向に電気角で９０度離れた第２の検出位置にそれぞれ配置されて、それぞれの検出位置を通過している前記磁石回転子の磁極がＮ極のときとＳ極のときとで出力の状態を異にするように設けられた第１及び第２の回転子磁極センサと、
互いに直列に接続された上段のスイッチ素子と下段のスイッチ素子とを有して両スイッチ素子どうしの接続点から中間端子が導出されたスイッチアームを前記第１ないし第４の相のタップ端子のそれぞれに対して少なくとも１つずつ備えていて、前記第１ないし第４の相のタップ端子にそれぞれ対応する第１ないし第４の相のスイッチアームを直流電源が接続される対の直流電源接続端子間に並列に接続するとともに該第１ないし第４の相のスイッチアームのそれぞれの中間端子を対応する相のタップ端子に接続した構成を有するスイッチ回路と、
前記磁石回転子を一方向に回転駆動する際に、前記直流電源の正極端子から前記スイッチ回路の２つの隣り合う相のスイッチアームの上段のスイッチ素子を通して前記固定子の隣り合う２つの相のタップ端子に同時に励磁電流を流入させて、前記回転子の回転方向の前方側に位置する相のタップ端子に流入させた励磁電流は前記回転方向の前方側の１つ相のコイルを通して流した後他の１つの相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通して前記直流電源の負極端子に戻し、前記隣り合う２つの相のタップ端子のうち前記回転方向の後方側に位置する相のタップ端子に流入させた励磁電流は前記回転方向の後方側の１つ相のコイルを通して流した後更に他の相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通して前記直流電源の負極端子に戻す励磁電流の流し方を規定の励磁パターンとして定めておいて、前記第１及び第２の回転子磁極センサのそれぞれの出力の状態が変化する毎に、前記規定の励磁パターンに従って励磁電流を流すコイルを順次前記磁石回転子の回転方向にシフトさせていくように前記スイッチ回路のスイッチ素子をオンオフ制御するコントローラと、
を具備したことを特徴とするブラシレス直流電動機。
【請求項２】
等角度間隔で配置されたｍ極（ｍは偶数）の磁極を有する磁石回転子と、
前記磁石回転子の回転方向に等角度間隔で並ぶように設けられた２ｍ個の歯部を有する電機子鉄心と、各コイルを前記電機子鉄心の隣り合う２つの歯部に跨らせ、かつ各コイルの巻き方向を同一として前記磁石回転子の回転方向に順次重ね巻きされた２ｍ個のコイルとを備えていて、該２ｍ個のコイルのそれぞれの巻始め側の端末部とそれぞれのコイルに隣接するコイルの巻終り側の端末部との接続点から２ｍ個のタップ端子が導出され、前記磁石界磁との位相関係が等しいコイルの巻始め側の端末部に接続されたタップ端子を同じ相のタップ端子とした場合に前記２ｍ個のタップ端子を第１ないし第４の相のタップ端子に分けることができるように構成された固定子と、
電気角で４５度の位相差を持って前記磁石回転子の回転方向に順次並ぶように設定された前記固定子側の第１ないし第４の検出位置にそれぞれ配置されて、それぞれの検出位置を通過している前記磁石回転子の磁極がＮ極のときとＳ極のときとで出力の状態を異にするように設けられた第１ないし第４の回転子磁極センサと、
互いに直列に接続された上段のスイッチ素子と下段のスイッチ素子とを有して両スイッチ素子どうしの接続点から中間端子が導出されたスイッチアームを前記第１ないし第４の相のタップ端子のそれぞれに対して少なくとも１つずつ備えていて、前記第１ないし第４の相のタップ端子にそれぞれ対応する第１ないし第４の相のスイッチアームを直流電源が接続される対の直流電源接続端子間に並列に接続するとともに該第１ないし第４の相のスイッチアームのそれぞれの中間端子を対応する相のタップ端子に接続した構成を有するスイッチ回路と、
前記直流電源の正極端子から前記スイッチ回路の２つの隣り合う相のスイッチアームの上段のスイッチ素子を通して前記固定子の隣り合う２つの相のタップ端子に同時に励磁電流を流入させて、前記回転子の回転方向の前方側に位置する相のタップ端子に流入させた励磁電流を前記回転方向の前方側の１つの相のコイルを通して流した後他の１つの相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通して前記直流電源の負極端子に戻し、前記隣り合う２つの相のタップ端子のうち前記回転方向の後方側に位置する相のタップ端子に流入させた励磁電流は前記回転方向の後方側の１つの相のコイルを通して流した後更に他の相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通して前記直流電源の負極端子に戻す励磁電流の流し方を第１の励磁パターンとして定めるとともに、前記直流電源の正極端子から前記スイッチ回路のいずれか１つの相のスイッチアームの上段のスイッチ素子を通して前記固定子のいずれか１つの相のタップ端子に流入させた励磁電流を前記回転子の回転方向の前方側で隣り合う２つの隣接コイルと回転方向の後方側で隣り合う２つの隣接コイルとに分流させた後他の１つの相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通して前記直流電源の負極端子に戻す励磁電流の流し方を第２の励磁パターンとして定めておいて、前記磁石回転子の回転速度が設定値以下のときに、前記第１の回転子磁極センサ及び第３の回転子磁極センサのそれぞれの出力の状態が変化する毎に前記第１の励磁パターンに従って励磁電流を流すコイルを前記磁石回転子の回転方向にシフトさせていき、前記磁石回転子の回転速度が設定値を超えたときには前記第２の回転子磁極センサ及び第４の回転子磁極センサのそれぞれの出力の状態が変化する毎に前記第２の励磁パターンに従って励磁電流を流すコイルを前記磁石回転子の回転方向にシフトさせていくように前記スイッチ回路のスイッチ素子を制御するコントローラとを具備し、
前記第１の検出位置は前記電機子鉄心の特定の歯部の周方向のほぼ中心に相応する位置に設定されているブラシレス直流電動機。
【請求項３】
等角度間隔で配置されたｍ極（ｍは偶数）の磁極を有する磁石回転子と、
前記磁石回転子の回転方向に等角度間隔で並ぶように設けられた２ｍ個の歯部を有する電機子鉄心と、各コイルを前記電機子鉄心の隣り合う２つの歯部に跨らせ、かつ各コイルの巻き方向を同一として前記磁石回転子の回転方向に順次重ね巻きされた２ｍ個のコイルとを備えていて、該２ｍ個のコイルのそれぞれの巻始め側の端末部とそれぞれのコイルに隣接するコイルの巻終り側の端末部との接続点から２ｍ個のタップ端子が導出され、前記磁石界磁との位相関係が等しいコイルの巻始め側の端末部に接続されたタップ端子を同じ相のタップ端子とした場合に前記２ｍ個のタップ端子を第１ないし第４の相のタップ端子に分けることができるように構成された固定子と、
前記電機子鉄心の特定の歯部の周方向のほぼ中心に相応する位置に設定された第１の検出位置及び該第１の検出位置から前記磁石回転子の回転方向に電気角で９０度離れた第２の検出位置にそれぞれ配置されて、それぞれの検出位置を通過している前記磁石回転子の磁極がＮ極のときとＳ極のときとで出力の状態を異にするように設けられた第１及び第２の回転子磁極センサと、
互いに直列に接続された上段のスイッチ素子と下段のスイッチ素子とを有して両スイッチ素子どうしの接続点から中間端子が導出されたスイッチアームを前記第１ないし第４の相のタップ端子のそれぞれに対して少なくとも１つずつ備えていて、前記第１ないし第４の相のタップ端子にそれぞれ対応する第１ないし第４の相のスイッチアームを直流電源が接続される対の直流電源接続端子間に並列に接続するとともに該第１ないし第４の相のスイッチアームのそれぞれの中間端子を対応する相のタップ端子に接続した構成を有するスイッチ回路と、
前記直流電源の正極端子から前記スイッチ回路の２つの隣り合う相のスイッチアームの上段のスイッチ素子を通して前記固定子の隣り合う２つの相のタップ端子に同時に励磁電流を流入させて、前記回転子の回転方向の前方側に位置する相のタップ端子に流入させた励磁電流は前記回転方向の前方側の１つの相のコイルを通して流した後他の１つの相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通して前記直流電源の負極端子に戻し、前記隣り合う２つの相のタップ端子のうち前記回転方向の後方側に位置する相のタップ端子に流入させた励磁電流は前記回転方向の後方側の１つの相のコイルを通して流した後更に他の相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通して前記直流電源の負極端子に戻す励磁電流の流し方を第１の励磁パターンとして定めるとともに、前記直流電源の正極端子から前記スイッチ回路のいずれか１つの相のスイッチアームの上段のスイッチ素子を通して前記固定子のいずれか１つの相のタップ端子に流入させた励磁電流を前記回転子の回転方向の前方側で隣り合う２つの隣接コイルと回転方向の後方側で隣り合う２つの隣接コイルとに分流させた後他の１つの相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通して前記直流電源の負極端子に戻す励磁電流の流し方を第２の励磁パターンとして定めておいて、前記磁石回転子の回転速度が設定値以下のときには、前記第１及び第２の回転子磁極センサのそれぞれの出力の状態が変化する毎に、前記第１の励磁パターンに従って励磁電流を流すコイルを前記磁石回転子の回転方向に順次シフトさせていくように前記スイッチ回路の各スイッチ素子をオンオフ制御し、前記磁石回転子の回転速度が設定値を超えたときには、前記第１及び第２の回転子磁極センサの出力の状態の組み合わせが変化する毎に起動させたタイマが所定の時間を計測する毎に前記第２の励磁パターンに従って励磁電流を流すコイルを順次磁石回転子の回転方向にシフトさせていくように前記スイッチ回路のスイッチ素子をオンオフ制御するコントローラとを具備し、
前記磁石回転子の回転速度が設定値を超えたときには、前記磁石回転子の各磁極の回転方向の前端縁が前記電機子鉄心の歯部間を通過する際に、前記第２の励磁パターンで同時に励磁電流が流れるコイルの組み合わせが切り換わるように、前記タイマが計測する時間が設定されることを特徴とするブラシレス直流電動機。
【請求項４】
等角度間隔で配置されたｍ極（ｍは偶数）の磁極を有する磁石回転子と、
前記磁石回転子の回転方向に等角度間隔で並ぶように設けられた２ｍ個の歯部を有する電機子鉄心と、各コイルを前記電機子鉄心の隣り合う２つの歯部に跨らせ、かつ各コイルの巻き方向を同一として前記磁石回転子の回転方向に順次重ね巻きされた２ｍ個のコイルとを備えていて、該２ｍ個のコイルのそれぞれの巻始め側の端末部とそれぞれのコイルに隣接するコイルの巻終り側の端末部との接続点から２ｍ個のタップ端子が導出され、前記磁石界磁との位相関係が等しいコイルの巻始め側の端末部に接続されたタップ端子を同じ相のタップ端子とした場合に前記２ｍ個のタップ端子を第１ないし第４の相のタップ端子に分けることができるように構成された固定子と、
前記磁石回転子の回転方向の前方側に電気角で４５度の間隔を持って順次並ぶように設定された第１ないし第４の検出位置にそれぞれ配置されて、それぞれの検出位置を通過している磁石回転子の磁極がＮ極のときとＳ極のときとで出力の状態を異にするように設けられた第１ないし第４の回転子磁極センサと、
互いに直列に接続された上段のスイッチ素子と下段のスイッチ素子とを有して両スイッチ素子どうしの接続点から中間端子が導出されたスイッチアームを前記第１ないし第４の相のタップ端子のそれぞれに対して少なくとも１つずつ備えていて、前記第１ないし第４の相のタップ端子にそれぞれ対応する第１ないし第４の相のスイッチアームを直流電源が接続される対の電源接続端子間に並列に接続するとともに該第１ないし第４の相のスイッチアームのそれぞれの中間端子を対応する相のタップ端子に接続した構成を有するスイッチ回路と、
前記直流電源の正極端子からスイッチ回路の隣り合う２つの相のスイッチアームの上段のスイッチ素子を通して前記固定子の隣り合う２つの相のタップ端子に同時に励磁電流を流入させて、該隣り合う２つの相のタップ端子のうち前記回転子の回転方向の前方側に位置する相のタップ端子に流入させた励磁電流を前記回転方向の前方側に位置する１つの相のコイルを通して流した後前記スイッチ回路の他の１つの相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通して前記直流電源の負極端子に戻し、前記隣り合う２つの相のタップ端子のうち前記回転方向の後方側に位置する相のタップ端子に流入させた励磁電流は前記回転方向の後方側に位置する１つの相のコイルを通して流した後前記スイッチ回路の更に他の相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通して前記直流電源の負極端子に戻す励磁電流の流し方を第１の励磁パターンとして定めるとともに、前記直流電源の正極端子からスイッチ回路のいずれか１つの相のスイッチアームの上段のスイッチ素子を通して前記固定子のいずれか１つの相のタップ端子に流入させた励磁電流を前記回転子の回転方向の前方側で隣り合う２つの隣接コイルと回転方向の後方側で隣り合う２つの隣接コイルとに分流させた後他の１つの相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通して前記直流電源の負極端子に戻す励磁電流の流し方を第２の励磁パターンとして定めておいて、前記磁石回転子を一方向に回転駆動する際に、前記第１の回転子磁極センサの出力の状態が変化したとき及び第３の回転子磁極センサの出力の状態が変化したときには、前記第１の励磁パターンで励磁電流を流し、前記第２の回転子磁極センサの出力の状態が変化したとき及び第４の回転子磁極センサの出力の状態が変化したときには前記第２の励磁パターンで励磁電流を流すようにして、第１の励磁パターンで励磁電流を流す状態と第２の励磁パターンで励磁電流を流す状態とを交互に生じさせながら、前記第１ないし第４の回転子磁極センサのそれぞれの出力の状態が変化する毎に励磁電流を流すコイルを順次磁石回転子の回転方向にシフトさせていくように前記スイッチ回路のスイッチ素子をオンオフ制御するコントローラとを具備し、
前記第１の検出位置は、前記電機子鉄心の特定の歯部と前記回転子の回転方向の前方側で前記特定の歯部に隣接する他の歯部との間の間隙の中心と前記特定の歯部の周方向の中心との間に設定されているブラシレス直流電動機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、４相駆動を行うブラシレス直流電動機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ブラシレス直流電動機は、永久磁石により回転子磁極を構成した回転子と、回転子磁極に対向する磁極部を有する電機子鉄心にコイルを巻回してなる固定子と、コイルに流す電流のオンオフと極性の切り換えとを行うスイッチ回路と、固定子側の特定の位置で回転子磁極の極性を検出する回転子磁極センサと、回転子磁極センサの出力に応じてスイッチ回路を制御するコントローラとにより構成される。コントローラは、回転子を所定の方向に回転させるべく、回転子磁極センサの出力に応じて、所定の相の電機子コイルに所定のタイミングで所定の極性の電流を流すようにスイッチ回路を制御する。
【０００３】
ブラシレス直流電動機としては、コイルを３相星形結線して、３相駆動するようにしたものが一般に用いられている。３相駆動を行うブラシレス直流電動機では、ホールＩＣ等からなる回転子磁極センサを３つ設けて、これら３つのセンサの出力に論理演算（論理和や論理積の演算）を施すことにより励磁の切換タイミングを求めて、スイッチ回路を構成する各スイッチ素子に与える駆動信号を得るようにしている。
【０００４】
なお本明細書では、電気角で３６０／ｎ度（ｎは１以上の整数）の間隔で電機子コイルの励磁を切り換える駆動の仕方をｎ相駆動と呼ぶ。
【０００５】
上記のように、一般には、３相駆動を行うブラシレス直流電動機が用いられているが、３相駆動を行うためには、最低３つの回転子磁極センサを設けて、これらのセンサの出力から論理演算により励磁を切り換えるタイミングを求める必要があるため、センサの数が多くなってコストが高くなるだけでなく、励磁の切換タイミングを求めるための論理が複雑になるという問題があった。
【０００６】
ブラシレス直流電動機のコントローラは、論理回路を用いて構成する場合と、マイクロコンピュータを用いて構成する場合とがあるが、論理回路を用いてコントローラを構成する場合に、励磁の切換タイミングを求めるための論理が複雑であると、論理回路の構成が複雑になってコストが高くなるのを避けられない。またコントローラをマイクロコンピュータにより構成する場合には、励磁の切換えタイミングを定めるための論理が複雑であると、マイクロコンピュータに実行させるプログラムが複雑になるため好ましくない。したがって、ブラシレス直流電動機において、励磁の切換タイミングを求めるための論理はできるだけ簡単な方が望ましい。
【０００７】
そこで、ブラシレス直流電動機を回転させるに当たり、４相駆動を行うことが考えられる。４相駆動では、固定子側に、電気角で９０度の間隔を持たせて２つの回転子磁極センサを設けて、９０度間隔で励磁を切換える。このように、４相駆動を行うようにすれば、２つの回転子磁極センサの出力に論理演算を施すだけで励磁の切換タイミングを求めることができるため、励磁の切換タイミングを求めるための論理を簡単にすることができる。
【０００８】
ブラシレス直流電動機において、回転子磁極センサの配設位置を決定するに当たっては、最大の出力トルクが得られるように回転子磁極センサの配設位置を決定するのが普通であり、一般には、電機子鉄心の歯部間（磁極間）の周方向（鉄心の周方向）の中心位置に回転子磁極センサを配設することにより、出力トルクを最大にすることができる。したがって、ブラシレス直流電動機を４相駆動する場合も、２つの回転子磁極センサを電機子鉄心の歯部間に配設するのが普通である。
【０００９】
ところが、ブラシレス直流電動機を４相駆動する場合に、２つの回転子磁極センサを電機子鉄心の歯部間に配置すると、出力トルク特性（回転子の回転角度位置に対する出力トルクの特性）に深い谷間が生じ、出力トルク特性の谷間に相当する回転角度位置で回転子が停止している状態から電動機を始動させようとした際に、始動トルクがほとんど零に近い状態になることがある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の考え方に従って４相駆動を行うブラシレス直流電動機では、出力トルク特性に深い谷間が生じ、回転子の停止位置によっては、始動トルクがほとんど得られない状態が生じる。従って負荷によっては、電動機の始動に失敗することがあり、実用上問題があった。
【００１１】
本発明の目的は、ブラシレス直流電動機を４相駆動する場合に、出力特性に深い谷間が生じるのを防いで、回転子の停止位置の如何に係わりなく十分な始動トルクを得ることができるようにすることにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、ブラシレス直流電動機を４相駆動する場合に、出力特性に深い谷間が生じるのを防いで、しかも最大出力トルクを大きくすることができるようにすることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転子ヨークに永久磁石を取付けて磁石界磁を構成する磁石回転子と、多極の電機子鉄心にコイルを巻回してなる固定子と、回転子を駆動する際（電動機として動作させる際）に固定子のコイルの励磁の切換を行うスイッチ回路と、該スイッチ回路を制御するコントローラとを備えたブラシレス直流電動機を対象とする。
【００１４】
本発明では、出力トルク特性に深い谷が生じるのを防ぐために、コイルを重ね巻きして、電動機として動作する際に働く固定子の磁極（歯部）の数を増やす。また回転子磁極センサを電機子鉄心の歯部の中心に相応する位置に配置することにより、トルク特性に生じる谷の深さを浅くし、回転子の特定の回転角度位置でトルクが低くなるのを防止する。
【００１５】
更に詳細に説明すると、本願の第１の発明においては、磁石回転子として、等角度間隔で配置されたｍ極（ｍは偶数）の磁極を有するものを用いる。また固定子としては、磁石回転子の回転方向に等角度間隔で並ぶように設けられた２ｍ個（ｍは偶数）の歯部を有する電機子鉄心と、各コイルを電機子鉄心の隣り合う２つの歯部に跨らせ、かつ各コイルの巻き方向を同一として磁石回転子の回転方向に順次重ね巻きされた２ｍ個のコイルとを備えたものを用い、２ｍ個のコイルのそれぞれの巻始め側の端末部とそれぞれのコイルに隣接するコイルの巻終り側の端末部との接続点から２ｍ個のタップ端子を導出しておく。
【００１６】
この固定子においては、磁石回転子との位相関係が等しいコイルの巻始め側の端末部に接続されたタップ端子を同じ相のタップ端子とした場合に、２ｍ個のタップ端子を第１ないし第４の相のタップ端子に分けることができる。
【００１７】
本発明においてはまた、電機子鉄心の特定の歯部の周方向のほぼ中心に相応する位置に設定された第１の検出位置及び該第１の検出位置から磁石回転子の回転方向に電気角で９０度離れた第２の検出位置にそれぞれ配置されて、それぞれの検出位置を通過している磁石回転子の磁極がＮ極のときとＳ極のときとで出力の状態を異にするように設けられた第１及び第２の回転子磁極センサと、固定子のコイルの励磁相（励磁電流を流す相）の切換を行う機能を有するスイッチ回路と、回転子磁極センサの出力の状態が変化する毎に励磁相を切換えるようにスイッチ回路を制御するコントローラとを設ける。
【００１８】
上記スイッチ回路としては、互いに直列に接続された上段のスイッチ素子と下段のスイッチ素子とを有して両スイッチ素子どうしの接続点から中間端子が導出されたスイッチアームを第１ないし第４の相のタップ端子のそれぞれに対して少なくとも１つずつ備えていて、第１ないし第４の相のタップ端子にそれぞれ対応する第１ないし第４の相のスイッチアームを直流電源が接続される対の直流電源接続端子間に並列に接続したものを用い、第１ないし第４の相のスイッチアームのそれぞれの中間端子を対応する相のタップ端子に接続する。
【００１９】
スイッチ回路を制御するコントローラは、磁石回転子を一方向に回転駆動する際に、直流電源の正極端子からスイッチ回路の２つの隣り合う相のスイッチアームの上段のスイッチ素子を通して固定子の隣り合う２つの相のタップ端子に同時に励磁電流を流入させて、回転子の回転方向の前方側に位置する相のタップ端子に流入させた励磁電流は回転方向の前方側の１つのコイルを通して流した後他の１つの相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通して直流電源の負極端子に戻し、隣り合う２つの相のタップ端子のうち回転方向の後方側に位置する相のタップ端子に流入させた励磁電流は回転方向の後方側の１つの相のコイルを通して流した後更に他の相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通して直流電源の負極端子に戻す励磁電流の流し方を規定の励磁パターンとして定めておいて、第１及び第２の回転子磁極センサのそれぞれの出力の状態が変化する毎に、規定の励磁パターンに従って励磁電流を流すコイルを順次磁石回転子の回転方向にシフトさせていくようにスイッチ回路のスイッチ素子をオンオフ制御する機能を持つように構成する。
【００２０】
上記のように、電機子鉄心の特定の歯部の周方向のほぼ中心に相応する位置に設定された第１の検出位置及び該第１の検出位置から磁石回転子の回転方向に電気角で９０度離れた第２の検出位置にそれぞれ第１及び第２の回転子磁極センサを配置するとともに、固定子の隣り合う２つの相のタップ端子に同時に励磁電流を流入させるように励磁パターンを定めて、この励磁パターンに従って励磁電流を流すようにすると、ほとんど谷が生じない、ほぼフラットな出力トルク特性を得ることができるため、始動トルクが不足して電動機の始動に失敗するおそれをなくすことができる。
【００２１】
また回転子磁極センサは２つだけ設ければよいため、励磁パターンの切換のタイミングを定めるための論理を簡単にすることができ、コントローラを論理回路を構成する場合のその構成を簡単にすることができる。またコントローラをマイクロコンピュータにより構成する場合には、該マイクロコンピュータに実行させるプログラムを簡単にすることができる。
【００２２】
上記のように、２つの回転子磁極センサを電機子鉄心の歯部の中心に相応する位置に配置すると、従来の考え方にしたがって回転子磁極センサを歯部間の間隙の中心に相応する位置に配置した場合に比べて、出力トルクの最大値が多少低下する。
【００２３】
負荷によっては、電動機の始動トルクを大きくするだけでなく、出力トルクの平均値をできるだけ大きくすることが望まれることがある。
【００２４】
このような目的を達成するため、本願の第２の本発明においては、磁石回転子の回転方向に電気角で４５度の間隔をもって順次並ぶように設定された固定子側の第１ないし第４の検出位置にそれぞれ第１ないし第４の回転子磁極センサを配置して、回転子の回転速度が低いときには励磁電流を２つのタップ端子に同時に流入させる励磁パターンで励磁電流を流して出力トルクのむらを少なくし、回転速度がある程度高くなったときに、励磁電流を１つのタップ端子に流入させる励磁パターンで励磁電流を流して、出力トルクの最大値を高くする。
【００２５】
ここで、電機子鉄心の２ｍ個の歯部の中から選択した１つの歯部を第１の特定歯部とし、該第１の特定歯部よりも磁石回転子の回転方向の前方側に配置された隣接の２つの歯部をそれぞれ第２の特定歯部及び第３の特定歯部とした場合、上記第１の検出位置は、第１の特定歯部の周方向のほぼ中心に相応する位置とする。この場合第２の検出位置は、第１の特定歯部と第２の特定歯部との間の間隙の周方向のほぼ中心に相応する位置とすることができ、第３の検出位置は、第２の特定歯部の周方向のほぼ中心に相応する位置とすることができる。また第４の検出位置は、第２の特定歯部と第３の特定歯部との間の間隙のほぼ中心位置とすることができる。
【００２６】
この場合、コントローラは、直流電源の正極端子からスイッチ回路の２つの隣り合う相のスイッチアームの上段のスイッチ素子を通して固定子の隣り合う２つの相のタップ端子に同時に励磁電流を流入させて、回転子の回転方向の前方側に位置する相のタップ端子に流入させた励磁電流は回転方向の前方側の１つの相のコイルを通して流した後他の１つの相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通して直流電源の負極端子に戻し、隣り合う２つの相のタップ端子のうち回転方向の後方側に位置する相のタップ端子に流入させた励磁電流は回転方向の後方側の１つの相のコイルを通して流した後更に他の相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通して直流電源の負極端子に戻す励磁電流の流し方を第１の励磁パターンとして定めるとともに、直流電源の正極端子からスイッチ回路のいずれか１つの相のスイッチアームの上段のスイッチ素子を通して固定子のいずれか１つの相のタップ端子に流入させた励磁電流を回転子の回転方向の前方側で隣り合う２つの隣接コイルと回転方向の後方側で隣り合う２つの隣接コイルとに分流させた後他の１つの相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通して直流電源の負極端子に戻す励磁電流の流し方を第２の励磁パターンとして定めておいて、磁石回転子の回転速度が設定値以下のときに、第１の回転子磁極センサ及び第３の回転子磁極センサのそれぞれの出力の状態が変化する毎に第１の励磁パターンに従って励磁電流を流すコイルを磁石回転子の回転方向にシフトさせていき、磁石回転子の回転速度が設定値を超えたときには第２の回転子磁極センサ及び第４の回転子磁極センサのそれぞれの出力の状態が変化する毎に第２の励磁パターンに従って励磁電流を流すコイルを前記磁石回転子の回転方向にシフトさせていくようにスイッチ回路のスイッチ素子を制御する。
【００２７】
上記のように、電動機の回転速度に応じて励磁パターンを切り換えるようにすると、電動機の始動時にはトルクむらを少なくして、始動トルクが不足する回転角度位置が生じるのを防ぐことができ、電動機が始動した後は、出力トルクの最大値を大きくして電動機の平均出力トルクを大きくすることができる。
【００２８】
この場合、４つの回転子磁極センサを必要とするが、各励磁パターンによる励磁は４相駆動であり、２のつ回転子磁極センサの出力に基づいて励磁の切換タイミングを定めることができるため、３相駆動による場合に比べて励磁の切換タイミングを求めるための論理を簡単にすることができる。
【００２９】
上記の構成では、回転速度に応じて励磁パターンを切り換えるために、４つの回転子磁極センサを用いているが、電機子鉄心の歯部のほぼ中心に相応する位置で回転子の磁極がＮ極であるかＳ極であるかを検出する第１及び第２の回転子磁極センサを用いて第２の励磁パターンの励磁相の切換を行い、第１及び第２の回転子磁極センサの出力の状態が変化する毎に起動するタイマの出力を用いて、第１の励磁パターンによる励磁相の切換を行わせるようにすることもできる。
【００３０】
この場合、コントローラは、直流電源の正極端子からスイッチ回路の２つの隣り合う相のスイッチアームの上段のスイッチ素子を通して固定子の隣り合う２つの相のタップ端子に同時に励磁電流を流入させて、回転子の回転方向の前方側に位置する相のタップ端子に流入させた励磁電流を回転方向の前方側の１つの相のコイルを通して流した後他の１つの相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通して直流電源の負極端子に戻し、隣り合う２つの相のタップ端子のうち回転方向の後方側に位置する相のタップ端子に流入させた励磁電流を回転方向の後方側の１つの相のコイルを通して流した後更に他の相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通して直流電源の負極端子に戻す励磁電流の流し方を第１の励磁パターンとして定めるとともに、直流電源の正極端子からスイッチ回路のいずれか１つの相のスイッチアームの上段のスイッチ素子を通して固定子のいずれか１つの相のタップ端子に流入させた励磁電流を回転子の回転方向の前方側で隣り合う２つの隣接コイルと回転方向の後方側で隣り合う２つの隣接コイルとに分流させた後他の１つの相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通して直流電源の負極端子に戻す励磁電流の流し方を第２の励磁パターンとして定めておいて、磁石回転子の回転速度が設定値以下のときには、第１及び第２の回転子磁極センサのそれぞれの出力の状態が変化する毎に、第１の励磁パターンに従って励磁電流を流すコイルを磁石回転子の回転方向に順次シフトさせていくようにスイッチ回路の各スイッチ素子をオンオフ制御し、磁石回転子の回転速度が設定値を超えたときには、第１及び第２の回転子磁極センサの出力の状態の組み合わせが変化する毎に起動させたタイマが所定の時間を計測する毎に第２の励磁パターンに従って励磁電流を流すコイルを順次磁石回転子の回転方向にシフトさせていくようにスイッチ回路のスイッチ素子をオンオフ制御する。
【００３１】
この場合、磁石回転子の回転速度が設定値を超えたときに、磁石回転子の各磁極の回転方向の前端縁が電機子鉄心の歯部間を通過する際に、第１の励磁パターンで同時に励磁電流が流れるコイルの組み合わせが切り換わるように、タイマが計測する時間を設定する。
【００３２】
上記のように構成すると、回転子磁極センサを２つだけ設ければよいため、固定子側の構成を複雑にすることなく、回転速度に応じて励磁パターンを切換える制御を行わせることができる。
【００３３】
上記のように、本発明によれば、ブラシレス直流電動機を４相駆動する場合に、始動トルクが得られない回転角度位置が生じるのを防ぐことができるため、励磁の切換タイミングを定めるための論理が簡単な２相駆動の利点を活かして、しかも３相駆動を行うブラシレス直流電動機と同等の性能を有するブラシレス直流電動機を得ることができ、４相駆動を行うブラシレス直流電動機の実用性を高めることができる。
【００３４】
本発明ではまた、固定子が第１ないし第４の相のコイルを有している場合に、電気角で４５度の間隔を持って前記回転子の回転方向の前方側に順次並ぶように配置された第１ないし第４の回転子磁極センサを用いて、同時に２つのタップ端子に励磁電流を流入させる第１の励磁パターンと常に１つのタップ端子に励磁電流を流入させる第２の励磁パターンとを交互に生じさせながら電動機としての駆動を行わせることもできる。
【００３５】
この場合には、磁石回転子の回転方向の前方側に電気角で４５度の角度間隔で順次並ぶように設定された第１ないし第４の検出位置にそれぞれ配置されて、それぞれの検出位置を通過している磁石回転子の磁極がＮ極のときとＳ極のときとで出力の状態を異にするように設けられた第１ないし第４の回転子磁極センサと、互いに直列に接続された上段のスイッチ素子と下段のスイッチ素子とを有して両スイッチ素子どうしの接続点から中間端子が導出されたスイッチアームを第１ないし第４の相のタップ端子のそれぞれに対して少なくとも１つずつ備えていて、第１ないし第４の相のタップ端子にそれぞれ対応する第１ないし第４の相のスイッチアームを直流電源が接続される対の電源接続端子間に並列に接続するとともに該第１ないし第４の相のスイッチアームのそれぞれの中間端子を対応する相のタップ端子に接続した構成を有するスイッチ回路と、このスイッチ回路を制御するコントローラとを設ける。
【００３６】
このコントローラは、直流電源の正極端子からスイッチ回路の隣り合う２つの相のスイッチアームの上段のスイッチ素子を通して固定子の隣り合う２つの相のタップ端子に同時に励磁電流を流入させて、該隣り合う２つの相のタップ端子のうち回転子の回転方向の前方側に位置する相のタップ端子に流入させた励磁電流を回転方向の前方側に位置する１つの相のコイルを通して流した後スイッチ回路の他の１つの相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通して直流電源の負極端子に戻し、隣り合う２つの相のタップ端子のうち回転方向の後方側に位置する相のタップ端子に流入させた励磁電流は回転方向の後方側に位置する１つの相のコイルを通して流した後スイッチ回路の更に他の相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通して直流電源の負極端子に戻す励磁電流の流し方を第１の励磁パターンとして定めるとともに、直流電源の正極端子からスイッチ回路のいずれか１つの相のスイッチアームの上段のスイッチ素子を通して前記固定子のいずれか１つの相のタップ端子に流入させた励磁電流を前記回転子の回転方向の前方側で隣り合う２つの隣接コイルと回転方向の後方側で隣り合う２つの隣接コイルとに分流させた後他の１つの相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通して直流電源の負極端子に戻す励磁電流の流し方を第２の励磁パターンとして定めておいて、磁石回転子を一方向に回転駆動する際に、第１の回転子磁極センサの出力の状態が変化したとき及び第３の回転子磁極センサの出力の状態が変化したときに、第１の励磁パターンで励磁電流を流し、第２の回転子磁極センサの出力の状態が変化したとき及び第４の回転子磁極センサの出力の状態が変化したときには第２の励磁パターンで励磁電流を流すようにして、第１の励磁パターンで励磁電流を流す状態と第２の励磁パターンで励磁電流を流す状態とを交互に生じさせながら、第１ないし第４の回転子磁極センサのそれぞれの出力の状態が変化する毎に励磁電流を流すコイルを順次磁石回転子の回転方向にシフトさせていくようにスイッチ回路のスイッチ素子をオンオフ制御する。
【００３７】
この場合、第１の回転子磁極センサを配置する第１の検出位置は、電機子鉄心の特定の歯部と前記回転子の回転方向の前方側で該特定の歯部に隣接する他の歯部との間の間隙の中心と前記特定の歯部の周方向の中心との間に設定する。
【００３８】
上記のように、固定子の隣り合う２つの相のタップ端子に同時に励磁電流を流入させる第１の励磁パターンによる励磁と固定子のコイルから引き出した１つの相のタップ端子のみに励磁電流を流入させる第２の励磁パターンによる励磁とを交互に行わせるようにすると、全回転速度領域で出力トルクのむらを少なくするとともに、最大出力トルクの最大値を大きくして平均出力トルクの増大を図ることができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、本発明に係わるブラシレス直流電動機の機械的な構成部分の構成例を示したもので、図１（Ａ）は同電動機の断面図及び正面図である。また図２は、図１の電動機のコイルの巻回構造と、該コイルに励磁電流を流すタイミングを切り換えるスイッチ回路の構成例と、該スイッチ回路を制御するコントローラとを示した構成図である。
【００４０】
図１（Ａ）及び（Ｂ）に示したブラシレス直流電動機は、フレームｆに設けられたボス部ｆｂに軸受ｂを介して支持された回転軸ｓと、回転軸ｓに取り付けられた回転子１と、フレームｆのボス部の外周に固定された固定子２とにより構成されている。
【００４１】
回転子１は、鉄等の強磁性材料によりほぼカップ状に形成された回転子ヨーク１００と、該回転子ヨーク１００の周壁部１０１の内周に等角度間隔で取り付けられて回転子ヨーク１００の径方向に着磁された円弧状の永久磁石Ｍ1 〜Ｍ6 とからなっている。
【００４２】
磁石Ｍ1 〜Ｍ6 は、フライホイールの周方向に交互に異なる極性の磁極（Ｓ極及びＮ極）が並ぶように着磁されていて、これらの磁石により、等角度間隔で並ぶ６極の磁極を有する磁石界磁が構成されている。回転子ヨーク１００の底壁部の中央部には回転軸取付け用のボス部１０２が設けられ、このボス部が回転軸ｓに取り付けられる。
【００４３】
固定子２は、環状の継鉄部Ｙから磁石回転子１の回転方向に等角度間隔で並ぶ１２個の歯部Ｐ1 〜Ｐ12を放射状に突出させた形状を有する電機子鉄心２００と、電機子鉄心２００の歯部Ｐ1 〜Ｐ12に巻方向を同じにして重ね巻きされた１２個のコイルＷ1 〜Ｗ12とからなっていて、鉄心２００がフレームｆのボス部ｆb の外周に嵌合されて支持されている。
【００４４】
電機子鉄心２００は、所定の形状に打ち抜いた鋼板を所定枚数積層したものからなっていて、その継鉄部Ｙには樹脂製のフレーム２０２が固定され、該フレームには１２個のピン２０３，２０３，…の基部が埋め込まれている。
【００４５】
コイルＷ1 〜Ｗ2 は、各コイルを電機子鉄心の隣り合う２つの歯部に跨らせた状態で、かつ各コイルの巻終り側の端末部を次のコイルの巻始めの端末部につなげた状態で順次重ね巻きされている。そして、コイルＷ1 〜Ｗ12相互間の渡り部が一連のピン２０３，２０３，…に巻き付けられて半田付けされ、コイルＷ1 〜Ｗ12のそれぞれの巻始め側の端末部が接続された一連のピン２０３，２０３，…がそれぞれタップ端子ｊ1 〜ｊ12となっている。
【００４６】
なお「重ね巻き」とは、電機子鉄心の各歯部において隣り合うコイルの一部が回転子の周方向にオーバラップするように一連のコイルを巻回することをいう。図示の例では、隣り合うコイルの一部が重なり合った状態で巻回されているが、歯部間のスロットを十分に深くすることができる場合には、隣り合うコイルを重ね合わせることなく、鉄心の径方向に位置をずらして配置するようにしてもよい。
【００４７】
図示の固定子では、磁石界磁との位相関係が等しいコイルを同一相のコイルとした場合に、１２個のコイルＷ1 〜Ｗ12が第１ないし第４の相のコイルに分かれるようになっている。図示の例では、図２に示すように、コイルＷ1 ，Ｗ5 及びＷ9 が第１の相のコイルを構成し、コイルＷ2 ，Ｗ6 及びＷ10が第２の相のコイルを構成している。またコイルＷ3 ，Ｗ7 及びＷ11が第３の相のコイルを構成し、コイルＷ4 ，Ｗ8 及びＷ12が第４の相のコイルを構成している。
【００４８】
また、同じ相のコイルの巻き始め側の端末部に接続されたタップ端子を同じ相のタップ端子とした場合に、１２個のタップ端子ｊ1 〜ｊ12を第１ないし第４の相のタップ端子に分けることができるようになっている。図示の例では、タップ端子ｊ1 ，ｊ5 及びｊ9 が第１の相のタップ端子を構成し、タップ端子ｊ2 ，ｊ6 及びｊ10が第２の相のタップ端子を構成している。またタップ端子ｊ3 ，ｊ7 及びｊ11が第３の相のタップ端子を構成し、タップ端子ｊ4 ，ｊ8 及びｊ12が第４の相のタップ端子を構成している。
【００４９】
また図示の例では、回転子のフライホイール１００に設けられたボス部１０２の外周にリング状の回転子磁極検出用磁石１０が取り付けられていて、この磁石１０は、磁石回転子の磁極Ｍ1 〜Ｍ6 にそれぞれ対応する磁極ｍ1 〜ｍ6 （図２参照）を形成するように着磁されている。
【００５０】
図１（Ａ）に示すように、電機子鉄心２００の継鉄部Ｙに固定された環状の樹脂製フレーム２０４に、回転子磁極検出用磁石１０の磁極を検出する回転子磁極センサｈa 及びｈb が取り付けられている。図示の回転子磁極センサｈa 及びｈb は、ホールＩＣからなっていて、電機子鉄心２００の隣り合う２つの歯部のそれぞれの周方向の中心に相応する位置に設定された第１及び第２の検出位置で回転子の磁極を検出して、検出している回転子の磁極がＮ極であるかＳ極であるかによって異なるレベルの矩形波状の磁極検出信号ＨA 及びＨB を出力する。
【００５１】
この例では、図１（Ｂ）に符号ｈa 及びｈb を付して示したように、電機子鉄心２００の歯部Ｐ3 及びＰ4 のそれぞれの周方向の中心に相応する位置に回転子磁極センサｈa 及びｈb を配置して回転子１の磁極の極性を検出した場合に両センサから得られる信号と同等の信号が、継鉄部Ｙに固定された樹脂製フレーム２０４に取り付けられたセンサｈa 及びｈb から得られるように、両センサｈa 及びｈb が設けられている。
【００５２】
この例では、磁石回転子１が６極に構成され、電機子鉄心２００が１２極に構成されているため、上記のように回転子磁極センサｈa ，ｈb を配置した場合、両回転子磁極センサ相互間の間隔は、電気角で９０度となる。
【００５３】
なお図示の例では、回転子磁極検出用磁石１０を設けて、該磁石の磁極を回転子磁極センサｈa 及びｈb により検出することによって、回転子１の磁極の極性を間接的に検出するようにしているが、回転子磁極検出用磁石１０を設けることなく、図１（Ｂ）に符号ｈa 及びｈb で示した位置にそれぞれ回転子磁極センサを配置して、回転子１の磁極の極性を直接検出するようにしてもよいのはもちろんである。
【００５４】
図１に示した電動機において、回転子磁極センサｈa 及びｈb がそれぞれ出力する磁極検出信号ＨA 及びＨB の波形は例えば図５（Ａ）及び（Ｂ）に示す通りで、回転子磁極センサｈa 及びｈb は、磁石のＮ極を検出しているときに高レベル（以下Ｈレベルという。）を示し、Ｓ極を検出しているときに低レベルまたは零レベル（以下Ｌレベルという。）を示す検出信号ＨA 及びＨB を出力する。
【００５５】
回転子磁極センサｈa 及びｈb から導出されたリード線は絶縁被覆により被覆されてワイヤーハーネス１１として外部に導出されて図２に示すコントローラ４に接続される。
【００５６】
図１に示した電動機の巻線構造は、図２に示した巻線展開図の通りで、回転子の各磁極に対して常時隣り合う２つのコイルが対応するように一連のコイルが設けられている。
【００５７】
図２に示したように、コイルＷ1 〜Ｗ12に励磁電流を流すためにスイッチ回路３と、回転子磁極センサｈa ，ｈb の出力に応じてスイッチ回路３を制御するコントローラ４とが設けられている。
【００５８】
図示のスイッチ回路３は、固定子の第１ないし第４の相のタップ端子にそれぞれ対応する第１ないし第４の相のスイッチアームＳ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 及びＳ4 を対の直流電源接続端子３ａ，３ｂ間に並列に接続した構成を有している。図示の例では、互いに直列に接続された上段のスイッチ素子ｑa 及び下段のスイッチ素子ｑb と、スイッチ素子ｑa 及びｑb にそれぞれ逆並列接続された上段の整流用ダイオードｄa 及び下段の整流用ダイオードｄb とにより各スイッチアームが構成され、スイッチアームＳ1 〜Ｓ4 のそれぞれのスイッチ素子同士の接続点から中間端子ｕ1 ないしｕ4 が導出されている。第１及び第２の相のスイッチアームＳ1 及びＳ2 のそれぞれの中間端子ｕ1 及びｕ2 はそれぞれ固定子の第１及び第２の相のタップ端子（ｊ1 ，ｊ5 ，ｊ9 ）及び（ｊ2 ，ｊ6 ，ｊ10）に接続され、第３及び第４の相のスイッチアームＳ3 及びＳ4 のそれぞれの中間端子は、固定子の第３及び第４の相のタップ端子（ｊ3 ，ｊ7 ，ｊ11）及び（ｊ4 ，ｊ8 ，ｊ12）に接続されている。
【００５９】
図示の例では、各スイッチアームを構成するスイッチ素子ｑa ，ｑb がＭＯＳＦＥＴからなっていて、スイッチアームＳ1 ないしＳ4 のそれぞれの上段のスイッチ素子ｑa を構成するＦＥＴのドレインが電源接続端子３ａに共通接続されてている。またスイッチアームＳ1 ないしＳ4 のそれぞれの下段のスイッチ素子ｑb を構成するＦＥＴのドレインがそれぞれの相のスイッチアームの上段のスイッチ素子を構成するＦＥＴのソースに接続され、スイッチアームＳ1 ないしＳ4 のそれぞれの下段のスイッチ素子ｑb を構成するＦＥＴのソースが共通に接続されて、抵抗値が十分に小さいシャント抵抗Ｒs を通して電源接続端子３ｂに共通接続されている。シャント抵抗Ｒs は固定子のコイルに供給される全励磁電流を検出するために設けられていて、この抵抗Ｒs の両端に得られる電流検出信号は、図２には図示しない後記する過電流検出回路に入力されている。
【００６０】
なおｄa 及びｄb はＭＯＳＦＥＴのドレインソース間に存在する寄生ダイオードである。
【００６１】
対の電源接続端子３ａ及び３ｂにはそれぞれバッテリ５の正極端子及び負極端子が接続され、該バッテリ５からスイッチ回路３を通してコイルＷ1 〜Ｗ12に励磁電流が供給される。
【００６２】
コントローラ４は、マイクロコンピュータを備えていて、回転子磁極センサｈa 及びｈb がそれぞれ発生する検出信号ＨA 及びＨB に応じて、スイッチアームＳ1 〜Ｓ4 の上段のスイッチ素子ｑa の制御端子（図示の例ではＭＯＳＦＥＴのゲート）にそれぞれ駆動信号ＡないしＤを所定のタイミングで与え、スイッチアームＳ1 〜Ｓ4 の下段のスイッチ素子ｑb の制御端子にそれぞれ駆動信号Ａ´ないしＤ´を所定のタイミングで与える。
【００６３】
各スイッチ素子はその制御端子に駆動信号が与えられている間オン状態を保持し、該駆動信号が与えられていない間オフ状態を保持する。
【００６４】
図２においては、固定子２のコイルに流す励磁電流を制御する制御装置の部分を概略的に示しているが、制御装置のより詳細な構成の一例を示すと図３の通りである。
【００６５】
図３に示した例では、図２に示したスイッチ回路３の負極側の電源接続端子３ｂとスイッチアームＳ1 〜Ｓ4 の共通接続点との間に挿入されたシャント抵抗Ｒs の両端に得られる電流検出信号が過電流検出回路１５に入力されている。スイッチ回路３と過電流検出回路１５とによりドライバ１６が構成されている。
【００６６】
過電流検出回路１５は、例えば、図４に示すように、演算増幅器ＯＰ1 、固定抵抗器Ｒ1 ，Ｒ2 、可変抵抗器ＶＲ1 、及びコンデンサＣ1 からなる増幅回路１５Ａと、固定抵抗器Ｒ3 及び可変抵抗器ＶＲ2 の直列回路からなっていて後記する電源回路から与えられる定電圧を分圧して基準電圧Ｖf を出力する基準電圧発生回路１５Ｂと、増幅回路１５Ａの出電圧及び基準電圧Ｖf がそれぞれ反転入力端子及び非反転入力端子に入力された電圧比較器ＣＰ1 と帰還抵抗Ｒ4 とからなる比較回路１５Ｃとを備えていて、シャント抵抗Ｒs の両端に得られる電流検出信号が設定値を超えたときに、増幅回路１５Ａの出力電圧が基準電圧Ｖf を超えて比較器ＣＰ1 の出力端子の電位を高レベルの状態から低レベルの状態に変化させる。この比較器ＣＰ1 の出力端子の電位の低下が過電流検出信号としてコントローラ４に与えられる。
【００６７】
コントローラ４は、ＣＰＵ４Ａと、ＲＯＭ４Ｂと、ＲＡＭ４Ｃと、計測すべき時間がセットされたときにクロックパルスを計数する計時動作を開始して、セットされた時間を計測したときに出力信号を発生するタイマ４Ｄと、ＣＰＵ４Ａへの信号の入出力を行う入出力ポート４Ｅと、電源回路４Ｆと、電動機を回転させる際に閉じられる始動指令スイッチＳＷに入力端子が接続されて始動指令スイッチＳＷが閉じたことを検出したときにＣＰＵ４Ａに始動指令信号を与える始動指令検出回路４Ｇとを有している。
【００６８】
またＣＰＵ４Ａには、過電流検出回路１５の出力がポート４Ｅを通して入力されるとともに、回転子磁極センサｈa 及びｈb の出力が入力されている。
【００６９】
電源回路４Ｆは、バッテリ５の出力電圧を入力として、ＣＰＵ４Ａを動作させるために必要な電源電圧（５［Ｖ］）と、ドライバ１６を駆動するために必要な電源電圧（８［Ｖ］）とを出力する回路で、電源回路４ＦからＣＰＵ４Ａとドライバ１６とに電源電圧が与えられている。
【００７０】
ＣＰＵ４Ａは、ＲＯＭ４Ｂに記憶された所定のプログラムを実行することにより、後記する励磁パターンに従って固定子のコイルに励磁電流を供給するべく、回転子磁極センサｈa ，ｈb の出力からスイッチ回路３の各スイッチ素子に駆動信号を与えるタイミングを割り出して、割り出したタイミングでスイッチ回路３のスイッチ素子に駆動信号Ａ〜Ｄ及びＡ´〜Ｄ´を与えるスイッチ回路駆動手段や、固定子のコイルに供給される励磁電流が過大になって過電流検出回路１５が過電流検出信号を発生したときに、スイッチ回路３への駆動信号の出力を停止する過電流保護手段等を実現する。
【００７１】
本実施形態では、図５に示すような励磁パターンで固定子のコイルに励磁電流を流す。図５の励磁パターンに従う場合、コントローラ４は、磁石回転子１を一方向に回転駆動する際に、バッテリ５の正極端子からスイッチ回路３の２つの隣り合う相のスイッチアームの上段のスイッチ素子ｑa を通して固定子２の隣り合う２つの相のタップ端子に同時に励磁電流を流入させて、回転子の回転方向の前方側に位置する相のタップ端子に流入させた励磁電流を回転方向の前方側の１つの相のコイルを通して流した後、他の１つの相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通してバッテリ５の負極端子に戻し、隣り合う２つの相のタップ端子のうち回転方向の後方側に位置する相のタップ端子に流入させた励磁電流は回転方向の後方側の１つの相のコイルを通して流した後、更に他の相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通してバッテリの負極端子に戻す励磁電流の流し方を規定の励磁パターンとして定めておいて、第１及び第２の回転子磁極センサｈa 及びｈb のそれぞれの出力の状態が変化する毎に、規定の励磁パターンに従って励磁電流を流すコイルを順次磁石回転子の回転方向にシフトさせていくようにスイッチ回路のスイッチ素子をオンオフ制御する。
【００７２】
更に詳細に説明すると、図５に示した例では、回転子磁極センサｈa の出力信号ＨA がＬレベルからＨレベルに変化した時に、コントローラ４が第３の相のスイッチアームＳ3 の上段のスイッチ素子ｑa に与えていた駆動信号Ｃを消滅させると同時に、第１の相のスイッチアームＳ1 の上段のスイッチ素子ｑa に駆動信号Ａを与え、既に第４の相のスイッチアームＳ4 の上段のスイッチ素子ｑa に与えられている駆動信号Ｄはそのままとして、第１の相のスイッチアームＳ1 の上段のスイッチ素子ｑa と第４の相のスイッチアームＳ4 の上段のスイッチ素子ｑa とを導通させる。また第１のスイッチアームＳ1 の下段のスイッチ素子ｑb に与えていた駆動信号を消滅させると同時に第３の相のスイッチアームＳ3 の下段のスイッチ素子ｑb に駆動信号Ｃ´を与え、既に第２の相のスイッチアームＳ2 の下段のスイッチ素子ｑb に与えられている駆動信号Ｂ´をそのままとして、第２の相のスイッチアームＳ2 下段のスイッチ素子ｑb と第３の相のスイッチアームＳ3 の下段のスイッチ素子ｑb とを導通させる。
【００７３】
このときバッテリ５から第４の相のスイッチアームＳ4 及び第１の相のスイッチアームＳ1 の上段のスイッチ素子を通して第４の相のタップ端子（ｊ12，ｊ4 ，ｊ8 ）及び第１の相のタップ端子（ｊ1 ，ｊ5 ，ｊ9 ）に励磁電流が流入する。このとき励磁電流が同時に流入する隣り合う相のタップ端子（ｊ12，ｊ1 ），（ｊ4 ，ｊ5 ）及び（ｊ8 ，ｊ9 ）はそれぞれほぼ同電位であり、また同時に励磁電流が流出する隣り合う相のタップ端子（ｊ2 ，ｊ3 ），（ｊ6 ，ｊ7 ）及び（ｊ10，ｊ11）もそれぞれほぼ同電位であるため、コイルＷ12，Ｗ4 ，Ｗ8 ，Ｗ2 ，Ｗ6 及びＷ10には励磁電流がほとんど流れない。そのため、バッテリ５から第４の相のスイッチアームＳ4 の上段のスイッチ素子を通して第４の相のタップ端子ｊ12，ｊ4 及びｊ8 にそれぞれ流入した励磁電流は回転方向の後方側に位置する１つの相のコイルＷ11，Ｗ3 及びＷ7 を通して流れた後第２の相のスイッチアームＳ2 の下段のスイッチ素子ｑb を通してバッテリの負極端子に戻る。またバッテリから第１の相のスイッチアームＳ1 の上段のスイッチ素子を通して第１の相のタップ端子ｊ1 ，ｊ5 及びｊ9 にそれぞれ流入した励磁電流は、回転方向の前方側に位置する１つの相のコイル群Ｗ1 ，Ｗ5 及びＷ9 を通して流れた後、第３の相のスイッチアームＳ3 の下段のスイッチ素子ｑb を通してバッテリの負極端子に戻る。
【００７４】
次いで、コントローラ４は、回転子磁極センサｈb の出力信号ＨB がＬレベルからＨレベルに変化したときに、第４の相のスイッチアームＳ4 の上段のスイッチ素子ｑa に与えていた駆動信号Ｄを消滅させると同時に第２の相のスイッチアームＳ2 の上段のスイッチ素子ｑa に駆動信号Ｂを与え、既に第１の相のスイッチアームＳ1 の上段のスイッチ素子ｑa に与えている駆動信号Ａはそのままとして、第１の相のスイッチアームＳ1 の上段のスイッチ素子ｑa と第２の相のスイッチアームＳ2 の上段のスイッチ素子ｑa とを導通させた状態とする。コントローラはまた、第２のスイッチアームＳ2 の下段のスイッチ素子ｑb に与えていた駆動信号Ｂ´を消滅させると同時に第４の相のスイッチアームＳ4 の下段のスイッチ素子ｑb に駆動信号Ｄ´を与え、既に第３の相のスイッチアームＳ3 の下段のスイッチ素子ｑb に与えている駆動信号Ｃ´はそのままとして、第３の相のスイッチアームＳ3 の下段のスイッチ素子ｑb と第４の相のスイッチアームＳ4 の下段のスイッチ素子ｑb とを導通させた状態にする。
【００７５】
このときバッテリ５から第１の相のスイッチアームＳ1 及び第２の相のスイッチアームＳ2 の上段のスイッチ素子を通して第１の相のタップ端子（ｊ1 ，ｊ5 ，ｊ9 ）及び第２の相のタップ端子（ｊ2 ，ｊ6 ，ｊ10）に励磁電流が流入する。このとき同時に励磁電流が流入する隣合うタップ端子（ｊ1 ，ｊ2 ），（ｊ5 ，ｊ6 ）及び（ｊ9 ，ｊ10）はそれぞれほぼ同電位であり、また同時に励磁電流が流出する隣り合うタップ端子（ｊ3 ，ｊ4 ），（ｊ7 ，ｊ8 ）及び（ｊ11，ｊ12）もほぼ同電位であるため、コイルＷ1 ，Ｗ5 ，Ｗ9 ，Ｗ3 ，Ｗ7 及びＷ12）には励磁電流がほとんど流れない。そのため、第１の相のタップ端子ｊ1 ，ｊ5 及びｊ9 にそれぞれ流入した励磁電流は回転方向の後方側に位置する１つの相のコイルＷ12，Ｗ4 ，及びＷ8 を通して流れた後第３の相のスイッチアームＳ3 の下段のスイッチ素子ｑb を通してバッテリの負極端子に戻る。またバッテリ５から第２の相のスイッチアームＳ2 の上段のスイッチ素子を通して第２の相のタップ端子ｊ2 ，ｊ6 及びｊ10にそれぞれ流入した励磁電流は、回転方向の前方側に位置する１つの相のコイルＷ2 ，Ｗ6 及びＷ10を通して流れた後第４の相のスイッチアームＳ4 の下段のスイッチ素子ｑb を通してバッテリの負極端子に戻る。
次いで、コントローラ４は、回転子磁極センサｈa が出力する磁極検出信号ＨA がＨレベルからＬレベルに変化したときに、第１の相のスイッチアームＳ1 の上段のスイッチ素子ｑa に与えていた駆動信号Ａを消滅させると同時に第３の相のスイッチアームＳ3 の上段のスイッチ素子ｑa に駆動信号Ｃを与え、既に第２の相のスイッチアームＳ2 の上段のスイッチ素子ｑa に与えている駆動信号Ｂはそのままとして、第２の相のスイッチアームＳ2 の上段のスイッチ素子ｑa と第３の相のスイッチアームＳ3 の上段のスイッチ素子ｑa とを導通させた状態とする。コントローラはまた、第３のスイッチアームＳ3 の下段のスイッチ素子ｑb に与えていた駆動信号Ｃ´を消滅させると同時に第１の相のスイッチアームＳ1 の下段のスイッチ素子ｑb に駆動信号Ａ´を与え、既に第４の相のスイッチアームＳ4 の下段のスイッチ素子ｑb に与えている駆動信号Ｄ´はそのままとして、第１の相のスイッチアームＳ1 の下段のスイッチ素子ｑb と第４の相のスイッチアームＳ4 の下段のスイッチ素子ｑb とを導通させた状態にする。
【００７６】
このときバッテリ５から第２の相のスイッチアームＳ2 及び第３の相のスイッチアームＳ3 の上段のスイッチ素子を通して第２の相のタップ端子（ｊ2 ，ｊ6 ，ｊ10）及び第３の相のタップ端子（ｊ3 ，ｊ7 ，ｊ11）に励磁電流が流入する。このとき同時に励磁電流が流入するタップ端子（ｊ2 ，ｊ3 ），（ｊ6 ，ｊ7 ）及び（ｊ10，ｊ11）はそれぞれほぼ同電位であり、また同時に励磁電流が流出する隣り合う相のタップ端子（ｊ4 ，ｊ5 ），（ｊ8 ，ｊ9 ）及び（ｊ12，ｊ1 ）もほぼ同電位であるため、これらのタップ端子に両端が接続されたコイルＷ2 ，Ｗ6 ，Ｗ10，Ｗ4 ，Ｗ8 及びＷ12には励磁電流がほとんど流れない。そのため第２の相のタップ端子ｊ2 ，ｊ6 及びｊ10にそれぞれ流入した励磁電流は回転方向の後方側に位置する１つの相のコイルＷ1 ，Ｗ5 及びＷ9 を通して流れた後、第４の相のスイッチアームＳ4 の下段のスイッチ素子ｑb を通してバッテリの負極端子に戻る。
【００７７】
またバッテリ５から第３の相のスイッチアームＳ3 の上段のスイッチ素子を通して第３の相のタップ端子ｊ3 ，ｊ7 及びｊ11にそれぞれ流入した励磁電流は、回転方向の前方側に位置する１つの相のコイルＷ3 ，Ｗ7 及びＷ11を通して流れた後、第１の相のスイッチアームＳ1 の下段のスイッチ素子ｑb を通してバッテリの負極端子に戻る。
【００７８】
次いで、コントローラ４は、回転子磁極センサｈb の出力信号ＨB がＨレベルからＬレベルに変化した時に、第２の相のスイッチアームＳ2 の上段のスイッチ素子ｑa に与えていた駆動信号Ｂを消滅させると同時に第４の相のスイッチアームＳ4 の上段のスイッチ素子ｑa に駆動信号Ｄを与え、既に第３の相のスイッチアームＳ3 の上段のスイッチ素子ｑa に与えている駆動信号Ｃはそのままとして、第３の相のスイッチアームＳ3 の上段のスイッチ素子ｑa と第４の相のスイッチアームＳ4 の上段のスイッチ素子ｑa とを導通させた状態とする。また第４の相のスイッチアームＳ4 の下段のスイッチ素子ｑb に与えていた駆動信号Ｄ´を消滅させると同時に第２の相のスイッチアームＳ2 の下段のスイッチ素子ｑb に駆動信号Ｂ´を与え、既に第１の相のスイッチアームＳ1 の下段のスイッチ素子ｑb に与えている駆動信号Ａ´はそのままとして、第１の相のスイッチアームＳ1 の下段のスイッチ素子ｑb と第２の相のスイッチアームＳ2 の下段のスイッチ素子ｑb とを導通させる。
【００７９】
このときバッテリ５から第３の相のスイッチアームＳ3 及び第４の相のスイッチアームＳ4 の上段のスイッチ素子を通して第３の相のタップ端子（ｊ3 ，ｊ7 ，ｊ11）及び第４の相のタップ端子（ｊ4 ，ｊ8 ，ｊ12）に励磁電流が流入する。このとき同時に励磁電流が流入するタップ端子（ｊ3 ，ｊ4 ），（ｊ7 ，ｊ8 ）及び（ｊ11，ｊ12）はそれぞれほぼ同電位であり、励磁電流が同時に流出するタップ端子（ｊ5 ，ｊ6 ），（ｊ9 ，ｊ10）及び（ｊ1 ，ｊ2 ）もほぼ同電位であるため、これらのタップ端子に両端が接続されたコイルＷ3 ，Ｗ7 ，Ｗ11，Ｗ5 ，Ｗ9 及びＷ1 には励磁電流がほとんど流れない。そのため、第３の相のタップ端子ｊ3 ，ｊ7 及びｊ11にそれぞれ流入した励磁電流は回転方向の後方側に位置する１つの相のコイルＷ2 ，Ｗ6 及びＷ10を通して流れた後第１の相のスイッチアームＳ1 の下段のスイッチ素子ｑb を通してバッテリの負極端子に戻る。またバッテリ５から第４の相のスイッチアームＳ4 の上段のスイッチ素子を通して第４の相のタップ端子ｊ4 ，ｊ8 及びｊ12にそれぞれ流入した励磁電流は回転方向の前方側に位置する１つのコイルＷ4 ，Ｗ8 及びＷ12を通して流れた後第２の相のスイッチアームＳ2 の下段のスイッチ素子ｑb を通してバッテリの負極端子に戻る。
【００８０】
上記のように、図５の励磁パターンによれば、各相のコイルに励磁電流が電気角で１８０度ずつ流れ、９０度の区間隣り合う相のコイルに励磁電流が流れる期間がオーバラップするため、その出力トルク特性は図６（Ｄ）に実線で示したようになり、ほとんど谷部が生じない出力トルク特性を得ることができる。そのため、負荷が大きい場合に、電動機の始動に失敗するおそれをなくすことができ、４相駆動を行うブラシレス直流電動機の実用性を高めることができる。
【００８１】
上記のように、図５に示した励磁パターンで励磁電流を流した場合には、励磁電流が流れないコイルが生じるため、出力トルクの最大値が多少低くなるのを避けられない。
【００８２】
これに対し、図７に示すように、第１及び第２の回転子磁極センサｈa 及びｈb を、電機子鉄心の歯部間の中心に相応する位置に配置して、図８に示すパターンで励磁電流を流すと、出力トルクの最大値が大きい特性を得ることができる。
図７に示したように第１及び第２の回転子磁極センサｈa 及びｈb を配置して、図８に示す励磁パターンで電動機を駆動する際には、バッテリ５の正極端子からスイッチ回路３のいずれか１つの相のスイッチアームの上段のスイッチ素子を通して固定子のいずれか１つの相のタップ端子に流入させた励磁電流を回転子１の回転方向の前方側で隣り合う２つの隣接コイルと該回転方向の後方側で隣り合う２つの隣接コイルとに分流させた後、他の１つの相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通してバッテリの負極端子に戻す励磁電流の流し方を規定の励磁パターンとして定めておいて、第１及び第２の回転子磁極センサｈa 及びｈb のそれぞれの出力のレベルが変化（ＬレベルからＨレベルへの変化またはＨレベルからＬレベルへの変化）する毎に上記規定の励磁パターンに従って励磁電流を流すコイルを順次磁石回転子１の回転方向にシフトさせていくようにスイッチ回路３のスイッチ素子をオンオフ制御する。
【００８３】
図８（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ回転子磁極センサｈa ，ｈb が出力する磁極検出信号ＨA 及びＨB を示し、（Ｃ）〜（Ｆ）はそれぞれスイッチ回路３の第１ないし第４の相のスイッチアームＳ1 ないしＳ4 の上段のスイッチ素子ｑa に与えられる駆動信号を示している。また図８（Ｇ）ないし（Ｊ）はそれぞれスイッチ回路３の第１ないし第４の相のスイッチアームＳ1 ないしＳ4 の下段のスイッチ素子ｑb に与えられる駆動信号を示している。
【００８４】
図８に示した例では、検出信号ＨA がＬレベルからＨレベルへ変化するタイミングと、ＨB がＬレベルからＨレベルへ変化するタイミングと、ＨA がＨレベルからＬレベルに変化するタイミングと、ＨB がＨレベルからＬレベルに変化するタイミングとが９０度（電気角）間隔で順次現れる。コントローラ４は、これらの各タイミングが検出される毎に励磁電流を流入させるタップ端子を切り換える。
【００８５】
即ち、コントローラ４は、検出信号ＨA がＬレベルからＨレベルに変化した時に、第４の相のスイッチアームＳ4 の上段のスイッチ素子ｑa の駆動信号Ｄを消滅させて第１の相のスイッチアームＳ1 の上段のスイッチ素子ｑa に駆動信号Ａを与えるとともに、第２の相のスイッチアームＳ2 の下段のスイッチ素子ｑb の駆動信号Ｂ´を消滅させて第３の相のスイッチアームＳ3 の下段のスイッチ素子ｑb に駆動信号Ｃ´を与える。
【００８６】
このときバッテリ５の正極端子から第１の相のスイッチアームＳ1 の上段のスイッチ素子ｑa を通して第１の相のタップ端子ｊ1 ，ｊ5 及びｊ9 に励磁電流が流入する。この励磁電流は、回転子の回転方向の前方側で隣接する２つの隣接コイル群（Ｗ1 ，Ｗ2 ），（Ｗ4 ，Ｗ6 ）及び（Ｗ9 ，Ｗ10）と、回転方向の後方側で隣接する２つの隣接コイル群（Ｗ12，Ｗ11），（Ｗ3 ，Ｗ2 ）及び（Ｗ8 ，Ｗ7 ）とに分流した後、第３の相のスイッチアームＳ3 の下段のスイッチ素子ｑb を通してバッテリ５の負極端子に戻る。
【００８７】
コントローラ４はまた、検出信号ＨB がＬレベルからＨレベルに変化した際に、第１の相のスイッチアームＳ1 の上段のスイッチ素子ｑa の駆動信号Ａを消滅させて第２の相のスイッチアームＳ2 の上段のスイッチ素子ｑa に駆動信号Ｂを与えるとともに、第３の相のスイッチアームＳ3 の下段のスイッチ素子ｑb の駆動信号Ｃ´を消滅させて第４の相のスイッチアームＳ4 の下段のスイッチ素子ｑb に駆動信号Ｄ´を与える。
【００８８】
このときバッテリ５の正極端子から第２の相のスイッチアームＳ2 の上段のスイッチ素子ｑa を通して第２の相のタップ端子ｊ2 ，ｊ6 及びｊ10に励磁電流が流入する。この励磁電流は、回転子の回転方向の前方側で隣接する２つの隣接コイル群（Ｗ2 ，Ｗ3 ），（Ｗ6 ，Ｗ7 ）及び（Ｗ10，Ｗ11）と、回転方向の後方側で隣接する２つの隣接コイル群（Ｗ1 ，Ｗ12），（Ｗ5 ，Ｗ4 ）及び（Ｗ9 ，Ｗ8 ）とに分流した後、第４の相のスイッチアームＳ4 の下段のスイッチ素子ｑb を通してバッテリ５の負極端子に戻る。
【００８９】
コントローラはまた、検出信号ＨA がＨレベルからＬレベルに変化した時に、第２の相のスイッチアームＳ2 の上段のスイッチ素子ｑa の駆動信号Ｂを消滅させて第３の相のスイッチアームＳ3 の上段のスイッチ素子ｑa に駆動信号Ｃを与えるとともに、第４の相のスイッチアームＳ4 の下段のスイッチ素子ｑb の駆動信号Ｄ´を消滅させて第１の相のスイッチアームＳ1 の下段のスイッチ素子ｑb に駆動信号Ａ´を与える。
【００９０】
このときバッテリ５の正極端子から第３の相のスイッチアームＳ3 の上段のスイッチ素子ｑa を通して第３の相のタップ端子ｊ3 ，ｊ7 及びｊ11に励磁電流が流入する。この励磁電流は、回転子の回転方向の前方側で隣接する２つの隣接コイル群（Ｗ3 ，Ｗ4 ），（Ｗ7 ，Ｗ8 ）及び（Ｗ11，Ｗ12）と、回転方向の後方側で隣接する２つの隣接コイル群（Ｗ2 ，Ｗ1 ），（Ｗ6 ，Ｗ5 ）及び（Ｗ10，Ｗ9 ）とに分流した後、第１の相のスイッチアームＳ1 の下段のスイッチ素子ｑb を通してバッテリ５の負極端子に戻る。
【００９１】
コントローラ４はまた、検出信号ＨB がＨレベルからＬレベルに変化した時に、第３の相のスイッチアームＳ3 の上段のスイッチ素子ｑa の駆動信号Ｃを消滅させて第４の相のスイッチアームＳ4 の上段のスイッチ素子ｑa に駆動信号Ｄを与えるとともに、第１の相のスイッチアームＳ1 の下段のスイッチ素子ｑb の駆動信号Ａ´を消滅させて第２の相のスイッチアームＳ2 の下段のスイッチ素子ｑb に駆動信号Ｂ´を与える。
【００９２】
このときバッテリ５の正極端子から第４の相のスイッチアームＳ4 の上段のスイッチ素子ｑa を通して第４の相のタップ端子ｊ4 ，ｊ8 及びｊ12に励磁電流が流入する。この励磁電流は、回転子の回転方向の前方側で隣接する２つの隣接コイル群（Ｗ4 ，Ｗ5 ），（Ｗ8 ，Ｗ9 ）及び（Ｗ12，Ｗ1 ）と、回転方向の後方側で隣接する２つの隣接コイル群（Ｗ3 ，Ｗ2 ），（Ｗ7 ，Ｗ6 ）及び（Ｗ11，Ｗ10）とに分流した後、第２の相のスイッチアームＳ2 の下段のスイッチ素子ｑb を通してバッテリ５の負極端子に戻る。
【００９３】
上記のようにして、回転子磁極センサｈa ，ｈb の出力のレベルが変化する毎に、励磁電流が流れるコイル群が回転子の一方向［この例では図１（Ｂ）の矢印ＣＬ方向］に順次シフトしていくため、回転磁界が生じ、磁石回転子１が一方向に回転させられる。
【００９４】
なお図９（Ａ）及び（Ｂ）は図６（Ａ）及び（Ｂ）と同様に回転子磁極センサｈa 及びｈb の出力信号ＨA 及びＨB を示しており、図９（Ｃ）に実線で示したτ1 及び破線で示したτ2 はそれぞれ各コイルを一方向及び他方向にそれぞれ流れる励磁電流により生じさせられるのトルクを示している。この場合電動機の出力トルクと回転角θとの関係は、図９（Ｄ）の太線で示したようになる。
【００９５】
上記のように、４相のコイルを有する電動機を４相駆動する場合、回転子磁極センサを電機子鉄心の隣り合う歯部の間の間隙の中心位置に配置すると、トルクのピーク値を最大にすることができる。しかしながら、この場合、図９（Ｄ）に示すように、トルク特性に生じる谷間は比較的深くなるため、回転子の停止位置によっては、電動機の始動トルクが十分に得られないことがあり、電動機の始動に失敗するおそれがある。
【００９６】
上記のように、図５の励磁パターンによった場合には、回転子の停止位置による始動トルクのむらを少なくすることができ、図８の励磁パターンによった場合には、最大出力トルクを高くすることができる。従って特に大きい負荷を駆動する場合のように、出力トルクの平均値を高くすることが望ましい場合には、電動機の始動時からその回転速度が設定値に達するまでの間は、図５に示した励磁パターン（以下第１の励磁パターンとする。）で駆動して回転子の回転角度位置に対するトルクむらを少なくし、回転速度が設定値を越えたときに励磁パターンを図８に示した励磁パターン（以下第２の励磁パターンとする。）に切り換えて、電動機の出力トルクの平均値を大きくするようにするのが望ましい。
【００９７】
即ち、電動機の回転速度が零から設定値に達するまでの間は第１の励磁パターンで励磁電流を流し、回転速度が設定値を超えた後は第２の励磁パターンで励磁電流を流すようにするのが好ましい。この場合、第１の励磁パターンによる場合と、第２の励磁パターンによる場合とでは、回転子磁極センサの配設位置が異なるため、第１の励磁パターンによる励磁の切換えと、第２の励磁パターンによる励磁の切換えとを共に回転子磁極センサの出力を用いて行う場合には、第１の励磁パターン用の回転子磁極センサと、第２の励磁パターン用の回転子磁極センサとの双方を設ける必要がある。
【００９８】
図１０は図１に示した電動機に第１の励磁パターン用の回転子磁極センサと、第２の励磁パターン用の回転子磁極センサとの双方を設けた例を示したもので、この例では、電機子鉄心の歯部Ｐ2 と歯部Ｐ3 との間の間隙の周方向の中心に相応する位置及び歯部Ｐ3 の周方向の中心に相応する位置にそれぞれ回転子磁極センサｈa 及びｈb が配置され、歯部Ｐ3 とＰ4 との間の間隙の周方向の中心に相応する位置及び歯部Ｐ4 の周方向の中心に相応する位置にそれぞれ回転子磁極センサｈc 及びｈd が配置されている。図１０の電動機の電機子鉄心の歯部と回転子の磁極と回転子磁極センサｈa ないしｈd との間の関係を示した展開図を図１１に示した。
【００９９】
図１０及び図１１のように回転子磁極センサｈa ないしｈd を配置した場合には、ｈa とｈc とを第２の励磁パターン用のセンサとして用い、ｈb とｈd とを第１の励磁パターン用のセンサとして用いる。
【０１００】
電動機の回転速度［ｒｐｍ］が設定値に達するまでの間第１の励磁パターンで励磁相の切換えを行い、回転速度が設定値を超えた後は励磁相の切換えを第２の励磁パターンにより行う場合の動作を時間ｔに対して示すタイムチャートを図１２に示した。図１２（Ａ）ないし（Ｄ）はそれぞれ回転子磁極センサｈa ないしｈd の出力信号ＨA ないしＨD を時間ｔに対して示し、図１２（Ｅ）ないし（Ｈ）はそれぞれ第１の相ないし第４の相のスイッチアームＳ1 ないしＳ4 の上段のスイッチ素子ｑa に与えられる駆動信号ＡないしＤを示している。また図１２（Ｉ）ないし（Ｌ）はそれぞれ第１の相ないし第４の相のスイッチアームＳ1 ないしＳ4 の下段のスイッチ素子ｑb に与えられる駆動信号Ａ´ないしＤ´を示している。
【０１０１】
この例では、電動機の回転速度が設定値に達する時刻ｔ1 までの間は回転子磁極センサｈb 及びｈd の出力信号ＨB 及びＨD が変化する毎に第１の励磁パターンにより励磁相の切換えを行い、回転速度が設定値を超える時刻ｔ1 後の期間は回転子磁極センサｈa 及びｈc の出力信号ＨA 及びＨC が変化を示す毎に第２の励磁パターンにより励磁相の切換えを行う。
【０１０２】
このように構成すると、電動機を始動する際に、回転子がいずれの位置に停止していても大きな始動トルクを発生させることができるため、電動機の始動を確実に行わせることができる。また電動機が一旦動きだした後は、最大トルクを高くする励磁パターンで駆動するので、電動機の定常運転時の平均出力トルクを大きくすることができる。
【０１０３】
上記のように、電動機の回転速度が設定値に達した時に励磁パターンを切り換えるようにする場合、電動機の回転速度は、例えば、回転子磁極センサｈa 〜ｈd の出力信号の発生間隔（時間）から演算により求めることができる。
【０１０４】
図１２に示した例では、４つの回転子磁極センサｈa 〜ｈd を用いて第１の励磁パターンによる励磁相の切換えと、第２の励磁パターンによる励磁相の切換えとを行わせるようにしたが、第１の励磁パターン用の回転子磁極センサのみを設けて、該センサから得られる検出信号の立上り及び立下がりで起動したタイマ４Ｄの出力を用いて第２の励磁パターンの励磁相切換えタイミングを定めるようにすることもできる。
【０１０５】
図１３は、第２の励磁パターンの励磁相切換えタイミングをコントローラ４に設けられたタイマ４Ｄにより定める場合の動作を示すタイムチャートで、同図（Ａ）及び（Ｂ）は図７に示すように配置された第２の励磁パターン用の回転子磁極センサｈa 及びｈb の出力信号ＨA 及びＨB を示し、同図（Ｃ）は出力信号ＨA 及びＨB のそれぞれの立上り及び立下がりで起動されてセットされた時間の計測を行うタイマ４Ｄの計時動作を示す線図である。また図１３（Ｄ）ないし（Ｇ）はそれぞれ第１ないし第４の相のスイッチアームの上段のスイッチ素子に与える駆動信号ＡないしＤを示し、図１２（Ｈ）ないし（Ｋ）はそれぞれ第１ないし第４の相のスイッチアームの下段のスイッチ素子に与える駆動信号Ａ´ないしＤ´を示している。
【０１０６】
図１３に示した例では、コントローラ４が以下のようにしてスイッチ回路３を制御する。コントローラ４は、電動機の始動指令が与えられたことを検知したときに先ず回転子磁極センサｈa ，ｈb が出力する磁極検出信号ＨA ，ＨB のレベルが変化する毎に第１の励磁パターンに従って励磁相を切り換えて電動機を始動させる。
【０１０７】
本発明に係わる電動機において、磁極検出信号ＨA ，ＨB の一方のレベルが変化してから他方のレベルが変化するまでの間のクランク軸の回転角度は一定（電気角で９０度，機械角で１５度）であるので、信号ＨA ，ＨB の一方のレベルが変化してから他方のレベルが変化するまでの時間から電動機の回転速度を演算することができる。
【０１０８】
図１３に示した例では、磁極検出信号ＨB の立上りから磁極検出信号ＨA の立下がりまでの時間を計測することにより電動機の回転速度を演算しており、磁極検出信号ＨB の図示の立上りａから磁極検出信号ＨA の立下がりｂまでの時間から電動機の回転速度が設定値に達したことを検出している。
【０１０９】
コントローラ４は、電動機の回転速度が設定値に達したと判定されたときに、その直後に生じる磁極検出信号ＨA またはＨB の立下がりから次に生じる磁極検出信号ＨB またはＨA の立上りまでの時間Ｔo を計測して、タイマ４Ｄに計測すべき時間としてｔ1 ＝Ｔo ／２をセットする。
【０１１０】
図１３に示した例では、磁極検出信号ＨA の立下がりｂで回転速度が設定値に達したと判定された後、磁極検出信号ＨB の立下がりｃから磁極検出信号ＨA の立上りｄまでの時間Ｔo を計測して、このＴo の１／２の時間ｔ1 をタイマ４Ｄにセットしている。タイマ４Ｄがセットされた時間ｔ1 を計測したときにＣＰＵ４Ａが実行するプログラムに割込みをかけて、駆動信号Ｄと駆動信号Ｂ´とを消滅させ、駆動信号Ａ及びＣ´のみを発生させた状態にして、第２の励磁パターンに切り換える。
【０１１１】
その後、磁極検出信号ＨB の立上りｅが検出された時に磁極検出信号ＨA の立上りｄから磁極検出信号ＨB の立上りｅまでの時間Ｔ1 の１／２の時間ｔ2 をタイマ４Ｄにセットして、この時間ｔ2 の計測を開始させる。次いでタイマ４Ｄがセットされた時間ｔ2 （＝Ｔ1 ／２）を計測したときに駆動信号Ａ及びＣ´を消滅させるとともに、駆動信号Ｂ及びＤ´を発生させる。以下同様にして、磁極検出信号ＨA またはＨB のレベルが変化する毎に、１つ前の磁極検出信号のレベル変化が検出された時刻から今回の磁極検出信号のレベル変化が検出された時刻までの時間Ｔ2 ，Ｔ3 ，…を計測して、これらの時間の１／２の時間ｔ3 ，ｔ4 ，…をタイマ４Ｄにセットして、該タイマがセットされた時間を計測する毎に励磁相を切り換える。
【０１１２】
図１３において、一方の磁極検出信号のレベルが変化してから他方の磁極検出信号のレベルが変化するまでの回転角度は僅か１５度であり、１つ前の磁極検出信号のレベル変化が検出された時の時刻から今回の磁極検出信号のレベル変化が検出された時刻までの間の平均回転速度と、今回の磁極検出信号のレベル変化が検出された時刻から次の磁極検出信号のレベル変化が検出される時刻までの間の平均回転速度との間の差（例えばＴ1 とＴ2 との間の差）は僅かであるため、上記のように、１つ前の磁極検出信号のレベル変化が検出された時刻から今回の磁極検出信号のレベル変化が検出された時刻までの時間Ｔ2 ，Ｔ3 ，…の１／２を計測することにより、第２の励磁パターンでの励磁相切換えタイミングを求めても、第２の励磁パターン用の回転子磁極センサを用いて励磁相の切換えタイミングを定める場合と比べてそれ程大きな誤差は生じない。
【０１１３】
上記の例では、磁極検出信号ＨA またはＨB のレベルが変化する毎に、１つ前の磁極検出信号のレベル変化が検出された時刻から今回の磁極検出信号のレベル変化が検出された時刻までの時間の１／２の時間をタイマに計測させることにより、励磁相の切り換えタイミングを求めているが、一方の磁極検出信号の信号幅、例えば図１３のｂ点からｄ点までの時間の１／４の時間をタイマに計測させることにより励磁相の切換えタイミングを求めるようにしていもよい。
【０１１４】
なお回転子磁極センサｈa ，ｈb を第２の励磁パターン用の位置とした適した位置に配置して、電動機の回転速度が設定値に達するまでの間、該回転子磁極センサの出力の立上り及び立下がりでタイマに計時動作を行わせることにより、第１の励磁パターンでの励磁相の切換えタイミングを求めるようにすることも考えられるが、電動機の始動直後の回転速度は不安定であるため、始動直後の低速時の励磁相の切換えタイミングをタイマの計時動作により定めるのは好ましくない。したがって、上記のように、回転子磁極センサｈa ，ｈb を第１の励磁パターン用の検出位置として適した位置に配置して、電動機の回転速度が設定値に達するまので間は、回転子磁極センサｈa ，ｈb の出力がレベル変化を示すタイミングを励磁相の切換えタイミングとするのが好ましい。
【０１１５】
上記の例では、電動機の始動後、回転速度が設定値に達するまでの間第１の励磁パターンにより励磁相を切り換え、回転速度が設定値を超えた後に第２の励磁パターンにより励磁相を切り換えるようにしたが、図６（Ｄ）の出力トルク特性と、図９（Ｄ）の出力トルク特性とを合成して、図１４（Ｂ）に太線で示したような出力トルク特性を得ることができれば、全回転速度領域に亘って、トルクの大きな落ち込みがない特性を得ることができる。
【０１１６】
なお図１４（Ｂ）においてτa は第１の励磁パターンにより励磁した場合に得られる図６（Ｄ）の特性であり、τb は第２の励磁パターンにより励磁した場合に得られる図９（Ｄ）の特性である。
【０１１７】
図１４（Ｂ）のような出力特性を得るためには、τa とτb との交点で励磁パターンの切換を行えばよい。即ち、図１４（Ｂ）のθ1 ´，θ3 ´，θ5 ´及びθ7 ´の位置で、励磁パターンを第２の励磁パターンから第１の励磁パターンに切換え、θ2 ´，θ4 ´，θ6 ´及びθ8 ´の位置で励磁パターンを第１の励磁パターンから第２の励磁パターンに切り換えるようにすればよい。しかしながら、このように励磁パターンを切り換えようとすると、励磁パターンの切換位置相互間の間隔が狭い個所（例えば図１４Ｂのθ1 ´とθ2 ´との間）が生じ、隣り合う回転子磁極センサ相互間の間隔が狭くなって、同センサを配設することが困難になる。回転子磁極センサの配設を容易にするためには、４つの回転子磁極センサを等角度間隔で配置して、しかも図１４（Ｂ）のθ1 ´〜θ8 ´の位置に近い位置で励磁パターンの切換を行うようにするのが好ましい。
【０１１８】
そのために、例えば、図１４（Ａ）に示したように、４つの回転子磁極センサｈa 〜ｈd を電気角で４５度間隔で配置するのがよい。この例では、特定の歯部（図示の例では歯部Ｐ2 ）の中心と、回転子の回転方向の前方側で特定の歯部Ｐ2 に隣接する他の歯部Ｐ3 との間の間隙の中心との間の中央に相応する第１の検出位置で回転子の磁極を検出するように第１の回転子磁極センサｈa を配置し、第１の回転子磁極センサｈa の配設位置から回転子の回転方向に順次電気角で４５度（１８０／４度）ずつ間隔を隔てた第２ないし第４の検出位置位置で回転子の磁極を検出するように、第２ないし第４の回転子磁極センサｈb ないしｈd を配置する。
【０１１９】
この場合、回転子磁極センサｈa 〜ｈd がそれぞれ出力する磁極検出信号をＨA 〜ＨB とすると、コントローラ４は図１５（Ａ）ないし（Ｌ）に示すようなパターンでスイッチ回路に駆動信号Ａ〜Ｄ及びＡ´〜Ｄ´を与える。
【０１２０】
即ち、コントローラ４は、直流電源の正極端子からスイッチ回路３の隣り合う２つの相のスイッチアームの上段のスイッチ素子を通して固定子の隣り合う２つの相のタップ端子に同時に励磁電流を流入させて、該隣り合う２つの相のタップ端子のうち回転子の回転方向の前方側に位置する相のタップ端子に流入させた励磁電流を回転方向の前方側に位置する１つの相のコイルを通して流した後スイッチ回路の他の１つの相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通して直流電源の負極端子に戻し、隣り合う２つの相のタップ端子のうち回転方向の後方側に位置する相のタップ端子に流入させた励磁電流を回転方向の後方側に位置する１つの相のコイルを通して流した後スイッチ回路の更に他の相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通して直流電源の負極端子に戻す励磁電流の流し方を第１の励磁パターンとして定めるとともに、直流電源の正極端子からスイッチ回路のいずれか１つの相のスイッチアームの上段のスイッチ素子を通して固定子のいずれか１つの相のタップ端子に流入させた励磁電流を回転子１の回転方向の前方側で隣り合う２つの隣接コイルと回転方向の後方側で隣り合う２つの隣接コイルとに分流させた後、他の１つの相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通して直流電源の負極端子に戻す励磁電流の流し方を第２の励磁パターンとして定めておいて、磁石回転子を一方向に回転駆動する際に、第１の回転子磁極センサの出力の状態が変化したとき及び第３の回転子磁極センサの出力の状態が変化したときには、第１の励磁パターンで励磁電流を流し、第２の回転子磁極センサの出力の状態が変化したとき及び第４の回転子磁極センサの出力の状態が変化したときには第２の励磁パターンで励磁電流を流すようにして、第１の励磁パターンで励磁電流を流す状態と第２の励磁パターンで励磁電流を流す状態とを交互に生じさせながら、第１ないし第４の回転子磁極センサのそれぞれの出力の状態が変化する毎に励磁電流を流すコイルを順次磁石回転子の回転方向にシフトさせていくようにスイッチ回路３のスイッチ素子をオンオフ制御する。
【０１２１】
この場合に得られるトルク特性は図１５（Ｍ）のようになり、第２の励磁パターンにより励磁相を切換えた場合にトルクが落ち込む部分で、第１の励磁パターンにより励磁相を切換えることによりトルクが増大させられるため、トルクの深い谷間が生じない特性が得られる。また常に第１の励磁パターンにより励磁相を切換える場合に比べて出力トルクの平均値を大きくすることができる。
【０１２２】
本発明において、第２の励磁パターンにより励磁を行っているときには、各瞬時において、例えば図１６に示すようにスイッチ回路のいずれか１つの相のスイッチアームの上段のスイッチ素子と他の１つの相のスイッチアームの下段のスイッチ素子とを通して励磁電流Ｉe が流れる。
【０１２３】
これに対し、第１の励磁パターンにより励磁を行っているときには、図１７に示すように、同時に２つのスイッチアームの上段のスイッチ素子と、他の２つのスイッチアームの下段のスイッチ素子とを通して励磁電流が流れる。そのため、第１の励磁パターンにより励磁を行っているときには、第２の励磁パターンにより励磁を行っている場合の２倍の励磁電流が流れる。
【０１２４】
したがって、図３に示したように、過電流検出回路１５を設けて、コントローラ４により過電流保護手段を構成する場合には、第１の励磁パターンにより励磁を行っているときの電流の制限値を第２の励磁パターンにより励磁を行っているときの電流の制限値の２倍に設定する必要がある。
【０１２５】
最初からいずれの励磁パターンで励磁するかが決まっている場合には、励磁パターンに合わせた過電流制限値を決めておけばよいが、励磁パターンを第２の励磁パターンから第１の励磁パターンに切り換えたり、第１の励磁パターンによる励磁と第２の励磁パターンによる励磁とを交互に行ったりする場合には、励磁パターンに応じて過電流制限値を変更する必要がある。
【０１２６】
図４に示すような過電流検出回路１５が用いられる場合には、コントローラ４により励磁パターンに応じて可変抵抗器ＶＲ1 の抵抗値を調整して増幅回路の利得を切換えることにより、過電流制限値を切換えることができる。即ち、第２の励磁パターンにより励磁を行うときには、増幅回路１５Ａの利得を第１の励磁パターンにより励磁を行う際の利得の１／２とすることにより、過電流制限値を第１の励磁パターンにより励磁を行うときの制限値の２倍にすることができる。
【０１２７】
またコントローラ４により励磁パターンに応じて可変抵抗器ＶＲ2 の抵抗値を調整して、基準電圧Ｖf の値を切り換えることによっても過電流制限値を切り換えることができる。即ち、第２の励磁パターンにより励磁を行うときに基準電圧Ｖf の値を第１の励磁パターンにより励磁を行うときの２倍の値とすることにより、第２の励磁パターンにより励磁を行うときの過電流制限値を、第１の励磁パターンにより励磁を行うときの制限値の２倍にすることができる。
【０１２８】
上記の例では、電動機の回転子を６極に構成し、固定子を１２極に構成したが、一般に回転子をｍ極（ｍは偶数）とし、固定子を２ｍ極とする場合に、４相駆動を行って電動機として運転することができる。
【０１２９】
例えば、図１８に示すように、回転子を８極とし、固定子を１６極とする場合にも本発明を適用することができる。この場合、電機子鉄心は１６個の歯部Ｐ1 ないしＰ16を有していて、固定子のコイルＷ1 ないしＷ16は、電機子鉄心の２つの歯部に跨って重ね巻きされ、コイルＷ1 ないしＷ16の巻始め側の端末部と回転子の回転方向の後方側でそれぞれのコイルに隣接するコイルの巻終り側の端末部との接続点からそれぞれタップ端子ｊ1 ないしｊ12が引き出されている。そして、タップ端子ｊ1 ないしｊ16のうち、ｊ1 ，ｊ5 ，ｊ9 及びｊ13が第１の相のタップ端子を構成し、ｊ2 ，ｊ6 ，ｊ10及びｊ14が第２の相のタップ端子を構成している。またｊ3 ，ｊ7 ，ｊ11及びｊ15が第３の相のタップ端子を構成し、ｊ4 ，ｊ8 ，ｊ12及びｊ16が第４の相のタップ端子を構成している。そして、１／２のタップ端子ｊ1 ないしｊ8 に対して第１の相のスイッチアームＳ1 ないし第４の相のスイッチアームＳ4 が設けられて、各相のスイッチアームの中間端子が各相の２つのタップ端子に共通に接続されている。またタップ端子ｊ9 ないしｊ16に対して第１の相のスイッチアームＳ5 ないし第４の相のスイッチアームＳ8 が設けられて、各相のスイッチアームの中間端子が２つの相のタップ端子に共通に接続されている。
【０１３０】
回転子磁極センサｈa 及びｈb はそれぞれ電機子鉄心の歯部Ｐ5 とＰ6 との間の間隙の中心に相応する位置、及び歯部Ｐ6 とＰ7 との間の間隙の中心に相応する位置でそれぞれ回転子の磁極を検出するように設けられている。
【０１３１】
図１８に示した電動機を４相駆動する場合、回転子磁極センサが出力する磁極検出信号をＨA 及びＨB 、スイッチアームＳ1 ないしＳ8 の上段のスイッチ素子ｑa に与える駆動信号をそれぞれＡないしＨとし、スイッチアームＳ1 ないしＳ8 の下段のスイッチ素子ｑb に与える駆動信号をそれぞれＡ´ないしＨ´とすると、第２の励磁パターンは図１９のようになる。
【０１３２】
また図１８に示した電動機においても、回転子磁極センサｈa 及びｈb を電機子鉄心の歯部の中心に相応する位置に配置して、第１の励磁パターンで駆動することにより、出力トルクのむらが少ない特性を得ることができる。
【０１３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、固定子側に第１ないし第４の相のコイルを設けるとともに、２つの回転子磁極センサを、電機子鉄心の異なる歯部のほぼ中心に相応する位置に、電気角で９０度の位相差を持たせて配置して、固定子のコイルから引き出した隣り合う２つの相のタップ端子に同時に励磁電流を流入させる励磁パターンで固定子を励磁するようにしたことにより、回転子の回転角度位置による出力トルクのむらを少なくして、回転子の初期の回転角度位置がいずれの位置にある場合でも十分な始動トルクを得ることができる。したがって、電動機の始動に失敗するおそれをなくすことができ、４相駆動を行うブラシレス直流電動機の実用性を高めることができる。
【０１３４】
また本発明において、回転子の回転速度が設定値以下の時に固定子の２つのタップ端子に同時に励磁電流を流入させる第１の励磁パターンで固定子を励磁し、回転速度が設定値を超えたときに、固定子の１つのタップ端子に励磁電流を流入させる第２の励磁パターンに切換えるようにした場合には、電動機の始動時に出力トルクのむらを少なくして始動を確実にするとともに、始動後は大きな最大出力トルクが得られるようにして出力トルクの平均値を増大させ、電動機の出力の向上を図ることができる。
【０１３５】
更に本発明において、固定子の隣り合う２つの相のタップ端子に同時に励磁電流を流入させる第１の励磁パターンによる励磁と固定子のコイルから引き出した１つの相のタップ端子のみに励磁電流を流入させる第２の励磁パターンによる励磁とを交互に行わせるようにした場合には、全回転速度領域で出力トルクのむらを少なくするとともに、最大出力トルクの最大値を大きくして平均出力トルクの増大を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明に係わる電動機の実施形態の一例を示す断面図、（Ｂ）は図１の電動機の正面図である。
【図２】図１の電動機の固定子側に設けるコイルの巻回構造と、コイルに励磁電流を流す回路の構成例とを示した構成図である。
【図３】本発明に係わる電動機を制御する制御装置の構成例を示した構成図である。
【図４】図３の制御装置で用いる過電流検出回路の構成例を示した回路図である。
【図５】図１の電動機の励磁パターンとして第１の励磁パターンを採用する場合の各部の信号波形を示した線図である。
【図６】図５に示す励磁パターンで固定子のコイルを励磁した場合に得られるトルク特性を磁極検出信号の波形とともに示した線図である。
【図７】本発明の他の実施形態における電動機の構成例を示した正面図てある。
【図８】図７の実施形態において、第２の励磁パターンにより固定子のコイルを励磁する場合の各部の信号波形を示した線図である。
【図９】図７の励磁パターンによりコイルを励磁した場合に得られる出力トルク特性の一例を磁極検出信号の波形とともに示した線図である。
【図１０】本発明の更に他の実施形態における電動機の構成を示した正面図である。
【図１１】図１０の電動機における回転子磁極センサの配置を示した説明図である。
【図１２】図１０の電動機各部の信号を示したタイミングチャートである。
【図１３】図１０の電動機の励磁の切換えをタイマを用いて行う場合の動作を示すタイミングチャートである。
【図１４】（Ａ）は本発明の他の実施形態における回転子磁極センサの配置を示した説明図、（Ｂ）は同実施形態で得られる出力特性を示した線図である。
【図１５】図１４（Ａ）のように回転子磁極センサを配置して図１の電動機を駆動する場合の励磁パターンを示した線図である。
【図１６】図１に示した電動機を第２の励磁パターンで励磁した場合に流れる励磁電流の流れ方を説明するための回路図である。
【図１７】図１に示した電動機を第１の励磁パターンで励磁した場合に流れる励磁電流の流れ方を説明するための回路図である。
【図１８】本発明の更に他の実施形態における電動機の巻線構造と固定子のコイルに励磁電流を供給するスイッチ回路の構成例とを示した構成図である。
【図１９】図１８の電動機の励磁パターンの一例を示した線図である。
【符号の説明】
１…回転子、１００…回転子ヨーク、Ｍ1 〜Ｍ6 …永久磁石、２…固定子、２００…電機子鉄心、Ｐ1 〜Ｐ12…歯部、Ｗ1 〜Ｗ12…コイル、ｊ1 〜ｊ12…タップ端子、３…スイッチ回路、ｑa …上段のスイッチ素子、ｑb …下段のスイッチ素子、Ｓ1 〜Ｓ4 …第１ないし第４の相のスイッチアーム、４…コントローラ、５…バッテリ。
【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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