(57)【要約】【課題】従来よりも少ない数の磁気検出素子を用いて、少なくとも従来と同等の通電制御を行うことができるモータ駆動システムを提供する。【解決手段】ｐ極（ｐ＝２、４、・・・）に着磁されたトルク発生用永久磁石３と、３ｐ極に着磁された位置検出用永久磁石４とを備え、単一の磁気検出素子５によって永久磁石４による磁界を検出して検出信号を出力する。エッジカウンタ６は検出信号に現れる立ち上がり／立ち下がりエッジの数を計数する。転流開始前にロータ１ｒを初期位置に位置決めするとともにエッジカウンタ６の計数値を初期化し、転流を開始した後は、当該計数値に対応した所定の通電パタンに従って転流する。【選択図】図１
2014103809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータ（１ｓ）に３相巻線が巻装され、ロータ（１ｒ）にｐ極（ｐ＝２、４、６、…）のトルク発生用の永久磁石（３）および等角度幅で３ｐ極に着磁された位置検出用の永久磁石（４）とを備えたモータ（１）と、
第１の磁気検出素子を有し、前記位置検出用の永久磁石による磁界を検出して第１レベルと第２レベルとからなる第１の検出信号を出力する位置検出手段（５）と、
前記モータの巻線に通電する通電手段（８）と、
前記第１の検出信号に現れる立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの数を計数するカウンタ（６）と、
転流を開始する前に、前記通電手段により前記巻線の所定相に通電して前記ロータを初期位置に位置決めするとともに前記カウンタの計数値を初期化し、前記通電手段により前記巻線に所定の相順で転流を開始した後、前記カウンタの計数値に対応した所定の通電パタンに従って前記巻線への通電を制御する制御手段（７）とを備えていることを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項２】
前記位置検出手段は、前記第１の磁気検出素子（５ａ）に対し前記トルク発生用の永久磁石の３０°（電気角）に相当する角度差をもって配される第２の磁気検出素子（５ｂ）を有し、前記位置検出用の永久磁石による磁界を検出して第２の検出信号（Ｈｂ）を出力し、
前記カウンタ（６）は、前記第１および第２の検出信号（Ｈａ、Ｈｂ）に現れる立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの数を計数することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動システム。
【請求項３】
前記カウンタ（６ａ、６ｂ）は、前記第１の検出信号に現れる立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの数（Ｋａ）と前記第２の検出信号に現れる立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの数（Ｋｂ）とを別々に計数し、
前記制御手段は、前記第１の検出信号の計数値と前記第２の検出信号の計数値との関係に基づいて前記第１および第２の磁気検出素子の故障の有無を判定し、何れの磁気検出素子も正常と判定した場合には前記第１の検出信号の計数値と前記第２の検出信号の計数値に基づいて前記巻線への通電を制御し、前記第１の磁気検出素子が故障していると判定した場合には前記第２の検出信号の計数値に基づいて前記巻線への通電を制御し、前記第２の磁気検出素子が故障していると判定した場合には前記第１の検出信号の計数値に基づいて前記巻線への通電を制御することを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動システム。
【請求項４】
前記制御手段は、転流を開始した後、前記第１、第２の検出信号の位相差に基づいて前記ロータの回転方向を判定する（Ｓ４０６）ことを特徴とする請求項２又は３に記載の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、ロータにトルク発生用の永久磁石を備えたモータを駆動するモータ駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロータに永久磁石を備えるＤＣブラシレスモータは、ブラシを有するＤＣモータと比較して小型化でき、耐久性が高いなどの特徴を有している。ＤＣブラシレスモータ（以下、モータと言う）を駆動するには、ロータの磁極位置の検出が不可欠である。一般的には、ステータ側に、トルク発生用の永久磁石と対向するように１２０°（電気角）の間隔で３つの磁気検出素子例えばホールＩＣを配置し、そのホールＩＣから出力される位置信号に基づいて６０°ごとの回転位置を検出している。
【０００３】
この構成では、永久磁石の漏れ磁束を検出することになるので、ホールＩＣを永久磁石に極力接近させて配置する必要があるなど構造上の制約が生じ、実際にモータを設計、製造する際に実現が難しい場合があった。そこで、特許文献１では、トルク発生用の永久磁石と同軸に、当該永久磁石と同極数の磁極を持つ位置検出用の永久磁石を備えたモータを採用している。この位置検出用の永久磁石も１２０°の間隔で配置されているので、上述したようにホールＩＣから出力される位置信号に基づいて６０°ごとの位置を検出することができる。
【０００４】
なお、近年では、ホールＩＣなどの磁気検出素子を使用せず、モータの速度起電力を直接または間接的に検出することにより、ロータの磁極位置を検出するセンサレス制御も用いられている。しかし、センサレス制御は、停止時および低速時に位置検出ができず、マイコンにかかる負荷が大きくなるため処理能力の高いマイコンを必要とするなどの不都合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２２９６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
トルク発生用の永久磁石に加え位置検出用の永久磁石を備えたモータを用いると、磁気検出素子を配設する上での自由度が高まる。しかし、依然として３つの磁気検出素子が必要であり、より簡易な構成による位置検出手段が望まれている。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、従来よりも少ない数の磁気検出素子を用いて、少なくとも従来と同等の通電制御を行うことができるモータ駆動システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載したモータ駆動システムは、ステータに３相巻線が巻装され、ロータにｐ極（ｐ＝２、４、６、…）のトルク発生用の永久磁石および等角度幅で３ｐ極に着磁された位置検出用の永久磁石とを備えたモータを駆動する。通電手段は、モータの巻線に通電する。位置検出手段は、第１の磁気検出素子（ホールＩＣ）を有し、位置検出用の永久磁石による磁界を検出してＨレベルとＬレベルとからなる第１の検出信号を出力する。カウンタは、第１の検出信号に現れる立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの数を計数する。そして、転流を開始する前に、通電手段により巻線の所定相に通電してロータを初期位置に位置決めするとともにカウンタの計数値を初期化し、前記通電手段により巻線に所定の相順で転流を開始した後、カウンタの計数値に対応した所定の通電パタンに従って巻線への通電を制御することによりモータを駆動する。
【０００９】
この構成によれば、カウンタ値によってロータの回転位置を検出できるため、従来よりも少ない１つの磁気検出素子を用いて、従来と同等の通電制御を行うことができる。
請求項２に記載したモータ駆動システムによれば、位置検出手段は、第１の磁気検出素子に対しトルク発生用の永久磁石の３０°（電気角）に相当する角度差をもって配される第２の磁気検出素子を有している。第２の磁気検出素子は、位置検出用の永久磁石による磁界を検出して第２の検出信号を出力する。カウンタは、第１および第２の検出信号に現れる立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの数を計数する。
【００１０】
この構成によれば、２倍の精度でロータの回転位置を検出することができる。従って、従来よりも少ない２つの磁気検出素子を用いて、従来行われていた１２０°通電制御よりも高精度の制御を実現することができ、トルクリプルおよび騒音を低減できる。
【００１１】
請求項３に記載したモータ駆動システムによれば、カウンタは、第１の検出信号に現れる立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの数と第２の検出信号に現れる立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの数とを別々に計数する。そして、制御手段は、第１の検出信号の計数値と第２の検出信号の計数値との関係に基づいて第１および第２の磁気検出素子の故障の有無を判定する。何れの磁気検出素子も正常と判定した場合には第１の検出信号の計数値と第２の検出信号の計数値に基づいて巻線への通電を制御する。第１の磁気検出素子が故障していると判定した場合には第２の検出信号の計数値に基づいて巻線への通電を制御する。第２の磁気検出素子が故障していると判定した場合には第１の検出信号の計数値に基づいて巻線への通電を制御する。
【００１２】
この構成によれば、２つの磁気検出用素子のうち一つが故障しても、他方の磁気検出素子によって検出した検出信号に基づいてモータを駆動することができるため、耐故障性が向上する。
【００１３】
請求項４に記載したモータ駆動システムによれば、制御手段は、転流を開始した後、第１、第２の検出信号の位相差に基づいてロータの回転方向を判定する。
この構成によれば、転流開始時にロータの回転位置が所定の初期位置からずれている等の理由により逆回転し始めた場合、これを検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すモータ駆動システムの構成図
【図２】トルク発生用永久磁石と位置検出用永久磁石を備えたロータを模式的に示す斜視図
【図３】２極モータについての磁極と巻線の位置関係を示す説明図
【図４】モータ駆動制御の信号対応表
【図５】モータ駆動制御のフローチャート
【図６】本発明の第２の実施形態における図３相当図
【図７】図４相当図
【図８】図５相当図
【図９】本発明の第３の実施形態における図３相当図
【図１０】図４相当図
【図１１】図５相当図
【図１２】本発明の第４の実施形態における図３相当図
【図１３】図４相当図
【図１４】磁気検出素子の出力レベルの信号対応表
【図１５】図５相当図
【図１６】本発明の第５の実施形態における図５相当図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
各実施形態において実質的に同一部分には同一符号を付して説明を省略する。また説明において用いる角度は、トルク発生用の永久磁石の電気角に基づく角度である。
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１から図５を参照しながら説明する。本実施形態で用いるモータ１は、３相の１２０°通電方式により駆動される。モータ１は、ステータ１ｓに３相巻線が巻装され、ロータ１ｒのロータヨーク２の表面にｐ極（ｐ＝２、４、６、…）のトルク発生用の永久磁石３が貼り付けられたＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）ＤＣブラシレスモータである。図１、図２は、ｐ＝４の場合について示している。
【００１６】
回転軸には、ロータヨーク２の軸方向端面に近接して、円盤状に形成された位置検出用の永久磁石４が嵌着されている。永久磁石４は永久磁石３の磁極数ｐの３倍の１２極に等角度幅で着磁されている。ステータ１ｓには、永久磁石４の磁極部と対向する位置に、単一の磁気検出素子５（位置検出手段）が設置されている。磁気検出素子５は、永久磁石４による磁界を検出し、ロータ１ｒが回転すると、６０°間隔でＨレベルとＬレベルとの間で反転する第１の検出信号を出力する。磁気検出素子５としては例えばホールＩＣが用いられる。
【００１７】
エッジカウンタ６は、磁気検出素子５からの検出信号を入力し、この検出信号の矩形波の立ち上がりエッジと立ち下りエッジの数をカウントする。エッジカウンタ６は、０から５まで順次カウントして、再び０に戻るリングカウンタである。
【００１８】
マイコン７（巻線への通電を制御する制御手段）は、エッジカウンタ６からのカウント信号を受け取り、３相１２０°通電方式での駆動信号Ｕｐ、Ｖｐ、Ｗｐ、Ｕｎ、Ｖｎ、Ｗｎを出力する。駆動信号Ｕｐ、Ｖｐ、Ｗｐ、Ｕｎ、Ｖｎ、Ｗｎの通電パタンについては後述する。
【００１９】
インバータ回路８（通電手段）は、車載バッテリなどの直流電源１２が接続された電源線１１ａ、１１ｂ間に、６個のトランジスタ（ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの半導体スイッチング素子）９ａ〜９ｆを３相ブリッジ接続した構成を備えている。各トランジスタ９ａ〜９ｆのコレクタ−エミッタ間には、還流ダイオード１０ａ〜１０ｆが接続されている。トランジスタ９ａ〜９ｆには、それぞれ、マイコン７から駆動信号Ｕｐ、Ｖｐ、Ｗｐ、Ｕｎ、Ｖｎ、Ｗｎが入力される。インバータ回路８の各相の上下アームの接続点（出力端子）には、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各駆動巻線１３ｕ、１３ｖ、１３ｗが接続されている。
【００２０】
次に、本実施形態のモータ駆動システムにおける制御方法を説明する。図３は、トルク発生用の永久磁石３を２極とし、且つ磁極の位置を単純化した上で、永久磁石３、永久磁石４、磁気検出素子５及び巻線１３ｕ、１３ｖ、１３ｗの電気角での位置関係を示す説明図である。
【００２１】
永久磁石４は、６極（＝３×２極）に等角度幅に着磁されている。永久磁石４は、Ｎ極１４ａ、１４ｂ、１４ｃと、Ｓ極１５ａ、１５ｂ、１５ｃとを有し、反時計回りに１４ａ、１５ａ、１４ｂ、１５ｂ、１４ｃ、１５ｃの順に並んでいる。永久磁石４のＮ極１４ａは、永久磁石３のＮ極と対峙した位置関係となるように固定されている。
【００２２】
ステータ１ｓにおいて、Ｕ相巻線１３ｕに正の向きに通電し、Ｖ相巻線１３ｖとＷ相巻線１３ｗに負の向きに通電した場合に、電流がＵ相巻線１３ｕのインバータ接続点を始点にして、Ｕ相巻線１３ｕを流れ、その後、Ｖ相巻線１３ｖとＷ相巻線１３ｗに分岐して流れることによって、Ｓ極が生じる方向を０°の位置（図３において、Ｕ相の向きを示す矢印の位置）とする。磁気検出用素子５は、ステータ１ｓの０°の位置に対応して設置されている。
【００２３】
図３に示すロータ１ｒの磁気検出素子５に対する位置は、起動前通電パタンによって位置決めされた初期位置であり、永久磁石４のＮ極１４ａが磁気検出素子５に対峙した位置関係となっている。
【００２４】
図４は、磁気検出素子５の検出信号の出力レベルと、エッジカウンタ６でのカウンタ値、起動前通電パタン及び起動後通電パタンの対応関係を示す信号対応表である。起動後通電パタンａ、ｃ、ｅ、ｇ、ｉ、ｋは、カウンタ値０、１、２、３、４、５に対応している。通電パタンにおける「１」はトランジスタがオンし、「０」はトランジスタがオフすることを表している。ここで、起動後通電パタンの符号がａ、ｃ、ｅ…とアルファベット一つ置きになっているのは、他の実施形態の説明で使用する同一の通電パタンに対し、同じ符号を付して説明するためである。
【００２５】
図５はマイコン７が実行するモータ１の駆動制御を示すフローチャートである。マイコン７は、起動前すなわち転流を開始する前に、起動前通電パタンinitを一定時間例えば１秒出力する（Ｓ１０１、Ｓ１０２）。起動前通電パタンinitは駆動信号（Ｕｐ、Ｖｐ、Ｗｐ、Ｕｎ、Ｖｎ、Ｗｎ）＝（１、０、０、０、１、１）である。この通電によって、図３におけるＦinitの向きの磁束が発生し、トルク発生用の永久磁石３のＳ極がＦinit方向に位置決めされる。
【００２６】
次に、エッジカウンタ６のカウンタ値を初期化して「０」とする（Ｓ１０３）。その後、起動して転流を開始する（Ｓ１０４）。最初の起動後通電パタンａ（０、０、１、０、１、０）によって、ステータ１ｓの磁束が初期位置の永久磁石３に対して最大トルクを発生させるＦａの向きとなり、ロータ１ｒは、ＣＷ方向に回転を始める。エッジカウンタ６がカウントアップするまで、起動後通電パタンａを出力し続ける（Ｓ１０５、Ｓ１０６）。
【００２７】
ロータ１ｒが初期位置から３０°回転すると、磁気検出素子５は、永久磁石４のＮ極１４ａからＳ極１５ａへの磁極の切り替わりを検出するので、磁気検出素子５が出力する検出信号はＬレベルからＨレベルに変化する。この立ち上がりエッジにより、エッジカウンタ６のカウンタ値は「０」から「１」にカウントアップし（Ｓ１０５）、マイコン７はこのカウンタ値の入力を受けて起動後通電パタンｃ（０、０、１、１、０、０）を出力する（Ｓ１０７）。これにより、ステータ１ｓの磁束がＦｃの向きとなり、ロータ１ｒはＣＷ方向に回転する。
【００２８】
次に、さらにロータ１ｒが６０°回転すると、磁気検出素子５は、永久磁石４のＳ極１５ａからＮ極１４ｂへの磁極の切り替わりを検出するので、磁気検出素子５が出力する検出信号はＨレベルからＬレベルに変化する。この検出信号の立ち下がりエッジにより、エッジカウンタ６のカウンタ値は「１」から「２」にカウントアップし（Ｓ１０５）、マイコン７はこのカウンタ値の入力を受けて起動後通電パタンｅ（０、１、０、１、０、０）を出力する（Ｓ１０８）。これにより、ステータ１ｓの磁束がＦｅの向きとなり、ロータ１ｒはＣＷ方向に回転する。
【００２９】
さらに回転が進んで、磁気検出素子５と対向する永久磁石４の磁極がＮ極とＳ極の間で変化する毎に、検出信号には６０°間隔で立下りエッジと立ち上がりエッジが交互に現れ、カウンタ値が１ずつ増加する（Ｓ１０５）。これに伴い、マイコン７は図４に示すように起動後通電パタンをｇ、ｉ、ｋ…と順次切り替えることにより（Ｓ１０９、Ｓ１１０、Ｓ１１１）、ステータ１ｓの磁束の向きがＦｇ、Ｆｉ、Ｆｋ…と切り替わる。
【００３０】
以上の転流制御は、Ｓ１１２において停止信号が与えられない限り継続し、モータ１が回転し続ける。Ｓ１１２において停止信号が与えられると、すべてのトランジスタをオフ、又は各相の上アーム又は下アームのトランジスタをオンする停止処理を実行する（Ｓ１１３）。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態によれば、従来より少ない１個の磁気検出素子５を用いて、ロータ１ｒの位置検出を可能とし、且つ、従来と同等の３相１２０°通電方式のモータの駆動制御を可能とする。
【００３２】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について図６から図８を参照して説明する。第２の実施形態におけるモータ駆動システムは、磁気検出素子を２個使用する。第１の磁気検出素子５ａは図３に示す磁気検出用素子と同じ位置に配置される。第２の磁気検出素子５ｂは、トルク発生用の永久磁石３の電気角でみた場合、磁気検出素子５ａに対して３０°に相当する角度差をもって、ＣＣＷ方向の位置に配置される。磁気検出素子５ａ、５ｂは、それぞれ検出信号Ｈａ、Ｈｂを出力する。検出信号Ｈａ、Ｈｂはエッジカウンタ６に入力される。その他の構成は第１の実施形態と同じである。
【００３３】
上述の構成を採ることによって、モータ１がＣＷ方向に回転している時には、検出信号Ｈａは検出信号Ｈｂに対して３０°位相が遅れた関係となり、検出信号ＨａとＨｂには３０°間隔で立ち上がりエッジと立下りエッジが現れる。エッジカウンタ６は、これらの検出信号Ｈａ、Ｈｂの立ち上がりエッジと立ち下りエッジの数をカウントする。従って、エッジカウンタ６は、第１の実施形態では６０°間隔でエッジの数をカウントするのに対して、本実施形態では３０°間隔でエッジの数をカウントすることになる。エッジカウンタ６は、０から１１まで順次カウントして、再び０に戻るリングカウンタである。
【００３４】
図７は、磁気検出素子５ａ、５ｂの検出信号Ｈａ、Ｈｂの出力レベル、エッジカウンタ６のカウンタ値、起動前通電パタン、起動後通電パタンの対応関係を示す信号対応表である。図８はマイコン７が実行するモータ１の駆動制御を示すフローチャートである。
【００３５】
まず、マイコン７が転流を開始する前に起動前通電パタンinitを出力し、ロータ１ｒが初期位置に位置決めされ、エッジカウンタ６がカウンタ値「０」に初期化されるまでは、第１の実施形態と同じである（Ｓ２０１〜Ｓ２０３）。その後、転流を開始する（Ｓ２０４）。起動後通電パタンａ〜ｌは、エッジカウンタ６のカウンタ値０〜１１に対応している。第１の実施形態と同じ符号の通電パタンａ、ｃ、ｅ、ｇ、ｉ、ｋは第１の実施形態と同一の通電パタンを示している。
【００３６】
なお、起動前通電パタンinitを出力してトルク発生用の永久磁石３を初期位置に位置決めする場合に、磁気検出素子５ｂは位置検出用の永久磁石４のＮ極１４ａとＳ極１５ａの境界近傍に存在する。従って、位置決め動作中のロータ１ｒの僅かな動きによって、磁気検出素子５ｂがＮ極１４ａとＳ極１５ａの磁極の切り替わりを検出し、意図しない検出信号Ｈｂを出力してしまうことが懸念される。これについては、トルク発生用の永久磁石３を初期位置に位置決めする動作中は検出信号Ｈｂをマスクすることで、意図しない検出信号Ｈｂによるエッジカウンタ６でのカウントアップを防止できる。
【００３７】
最初の起動後通電パタンａは（０、０、１、０、１、０）であり、これによってステータ１ｓの磁束が、初期位置に対して最大トルクを発生させるＦａの向きとなり、ロータ１ｒは、ＣＷ方向に回転を始める。エッジカウンタ６がカウントアップするまで、起動後通電パタンａを出力し続ける（Ｓ２０５、Ｓ２０６）。
【００３８】
ロータ１ｒが初期位置から３０°回転すると、磁気検出素子５ａは永久磁石４のＮ極１４ａからＳ極１５ａへの磁極の変化を検出し、検出信号ＨａがＬレベルからＨレベルに変化する。この立ち上がりエッジにより、エッジカウンタ６のカウンタ値は「０」から「１」にカウントアップし、マイコン７は起動後通電パタンｂ（０、０、１、１、１、０）を出力する（Ｓ２０７）。これにより、ステータ１ｓの磁束はＣＷ方向に３０°進んだＦｂの向きとなり、ロータ１ｒはＣＷ方向に回転する。この間、磁気検出素子５ｂはＳ極１５ａを検出し続けているので検出信号Ｈｂのレベル変化はない。
【００３９】
ロータ１ｒがさらに３０°回転し、初期位置から６０°回転すると、磁気検出素子５ｂは、永久磁石４のＳ極１５ａからＮ極１４ｂへの磁極の切り替わりを検出するので、磁気検出素子５ｂが出力する検出信号ＨａはＨレベルからＬレベルに変化する。この立ち下がりエッジにより、エッジカウンタ６のカウンタ値は「１」から「２」にカウントアップするので（Ｓ２０５）、マイコン７は、起動後通電パタンｃ（０、０、１、１、０、０）を出力する（Ｓ２０８）。これにより、ステータ１ｓの磁束がさらにＣＷ方向に３０°進んだＦｃの向きとなり、ロータ１ｒはＣＷ方向に回転する。
【００４０】
さらにロータ１ｒが３０°回転し、初期位置から９０°回転すると、磁気検出素子５ａは、永久磁石４のＳ極１５ａからＮ極１４ｂへの磁極の切り替わりを検出するので、磁気検出素子５ａが出力する検出信号ＨａはＨレベルからＬレベルに変化する。この立ち下がりエッジにより、エッジカウンタ６のカウンタ値は「２」から「３」にカウントアップするので（Ｓ２０５）、マイコン７は、起動後通電パタンｄ（０、１、１、１、０、０）を出力する（Ｓ２０９）。
【００４１】
さらに回転が進むと、磁気検出素子５ａ、５ｂの検出信号Ｈａ、Ｈｂには、３０°間隔で交互にエッジが現れ、カウンタ値が１ずつ増加する（Ｓ２０５）。これに伴い、マイコン７は図７に示すように起動後通電パタンをｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ、ｋ、ｌ…と順次切り替え（Ｓ２１０、Ｓ２１１、Ｓ２１２、Ｓ２１３、Ｓ２１４、Ｓ２１５、Ｓ２１６、Ｓ２１７）、ステータ１ｓの磁束の向きがＣＷ方向に３０°間隔でＦｅ、Ｆｆ、Ｆｇ、Ｆｈ、Ｆｉ、Ｆｊ、Ｆｋ、Ｆｌ…と切り替わる。
以上の転流制御は、Ｓ２１８において停止信号が与えられない限り継続し、モータ１が回転し続ける。停止処理については第１の実施形態と同じである（Ｓ２１８、Ｓ２１９）。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態では、従来より少ない２個の磁気検出素子５ａ、５ｂを用いることにより、ロータ１ｒの３０°間隔での回転位置検出が可能となる。このように精度が高くなった回転位置検出結果を利用して、第１の実施形態では６０°間隔で制御していた起動後通電パタンを、従来より少ない２個の磁気検出素子５ａ、５ｂを用いて、３０°間隔でモータ駆動を制御することができるため、より高精度のモータ制御が可能となり、低トルクリプル、低騒音なモータ制御を実現することが可能となる。
【００４３】
（第３の実施形態）
第３の実施形態について図９から図１１を参照して説明する。本実施形態によれば、磁気検出素子５ａ、５ｂの故障を検出することにより、二つある磁気検出素子のうち一方が故障した場合においてもモータ１の回転を継続することができる。本実施形態では、磁気検出素子５ａ、５ｂの検出信号Ｈａ、Ｈｂを、カウンタ６ａ、６ｂでそれぞれ別々に計数する構成となっている。すなわち、検出信号Ｈａをエッジカウンタ６ａで計数し、検出信号Ｈｂをエッジカウンタ６ｂで計数する。エッジカウンタ６ａ、６ｂのカウンタ値Ｋａ、Ｋｂをマイコン７に入力する。その他の構成は第２の実施形態と同様である。
【００４４】
図１０は、磁気検出素子５ａ、５ｂそれぞれの検出信号Ｈａ、Ｈｂ、カウンタ値Ｋａ、Ｋｂ、起動前通電パタン、起動後通電パタンの対応関係を示す信号対応表である。図１１は、マイコン７が実行するモータ駆動制御を示すフローチャートである。
【００４５】
まず、マイコン７が転流を開始する前に起動前通電パタンinitを出力し、ロータ１ｒが初期位置に位置決めされる（Ｓ３０１、３０２）。次に、エッジカウンタ６ａ、６ｂのカウンタ値を「０」に初期化し、あわせて磁気検出素子故障フラグを（０、０）に初期化する（Ｓ３０３）。その後、通電パタンａによる通電を開始すると、モータ１がＣＷ方向に回転し始める（Ｓ３０４）。
【００４６】
次のステップＳ３０５で、磁気検出素子故障フラグ（Ｆ１、Ｆ２）の状態に応じて、Ｓ３０６（故障なしの場合）、Ｓ３３０（磁気検出素子５ｂが故障している場合）またはＳ３４０（磁気検出素子５ａが故障している場合）に分岐する。磁気検出素子５ａの故障フラグＦ１と、磁気検出素子５ｂの故障フラグＦ２は、それぞれ故障がない場合には「０」とされ、故障がある場合には「１」とされる。
【００４７】
磁気検出素子故障フラグが（０、０）の場合、すなわち故障がない場合には、第２の実施形態と同様に３０°毎に切り替わる転流パタンを用いて順次通電し（Ｓ３０６〜Ｓ３１８）、モータ１を駆動する。起動後通電パタンは、カウンタ値Ｋａ、Ｋｂの組み合わせから決定される。例えば、（Ｋａ、Ｋｂ）＝（０、０）の場合は通電パタンａ（Ｓ３０７）であり、（１、０）の場合は通電パタンｂ（Ｓ３０８）であり、（１、１）の場合は通電パタンｃ（Ｓ３０９）である。
【００４８】
磁気検出素子故障フラグが（０、１）の場合、すなわち磁気検出素子５ｂが故障している場合には、磁気検出素子５ａからの検出信号によるカウンタ値Ｋａによって通電パタンを決定する。すなわち、６０°間隔で切り替わる通電パタンａ、ｃ、ｅ、ｇ、ｉ、ｋによってモータ１を駆動する（Ｓ３３０〜Ｓ３３６）。
【００４９】
磁気検出素子故障フラグが（１、０）の場合、すなわち磁気検出素子５ａが故障している場合には、磁気検出素子５ｂからの検出信号によるカウンタ値Ｋｂによって通電パタンを決定する。すなわち、６０°間隔で切り替わる通電パタンｂ、ｄ、ｆ、ｈ、ｊ、ｌによってモータ１を駆動する（Ｓ３４０〜Ｓ３４６）。
【００５０】
磁気検出素子５ａ、５ｂの故障の有無は、エッジカウンタ６ａ、６ｂのカウンタ値Ｋａ、Ｋｂの関係によって判定する。すなわち、カウンタ値Ｋａ、Ｋｂが、Ｋａ＝ＫｂまたはＫａ−１＝Ｋｂの関係になっている場合には、磁気検出素子５ａ、５ｂが正常に動作している。この場合には、ステップＳ３０６で、ステップＳ３０７〜Ｓ３１８に分岐する。
【００５１】
これに対し、カウント値Ｋａ，Ｋｂに上記関係が成立せず、ステップＳ３０７〜Ｓ３１８への分岐条件を満たさない場合には、磁気検出素子５ａまたは５ｂが故障していると判断し、ステップＳ３１９において磁気検出素子故障フラグ（Ｆ１、Ｆ２）を設定する。
【００５２】
故障の判定は以下のように行う。すなわち、磁気検出素子５ａ、５ｂの一方が故障した場合には、故障した方のエッジカウンタがカウントアップを停止する。例えば（Ｋａ、Ｋｂ）＝（３、１）の場合には、エッジカウンタ６ｂのカウントアップが停止しているので、磁気検出素子５ｂが故障していると判定できる。この場合は、磁気検出素子故障フラグ（０、１）を設定する。また、例えば（Ｋａ、Ｋｂ）＝（２、３）の場合には、エッジカウンタ６ａのカウントアップが停止しているので、磁気検出素子５ａが故障していると判定できる。この場合は、磁気検出素子故障フラグ（１、０）を設定する。
【００５３】
以上の転流制御は、Ｓ３２０において停止信号が与えられない限り継続し、停止処理については第１の実施形態と同じである（Ｓ３２１）。
また、磁気検出素子の故障を検出した後に停止処理を行い（Ｓ３２１）、故障したまま再起動し、モータを回転させる場合は、以下のように制御しても良い。すなわち、停止処理（Ｓ３２１）の後も磁気検出素子故障フラグを保持し、再起動時にステップＳ３０３において当該磁気検出素子故障フラグの初期化を行わないようにする。そして、前回検出した磁気検出素子の故障に基づく磁気検出素子故障フラグを用いてモータ１を回転するフローにする。
【００５４】
さらに、再起動時に初期位置に位置決めする通電パタンに関し、磁気検出素子５aが故障している場合には、初期位置に位置決めされたトルク発生用の永久磁石３に対して最大トルクを発生させる磁束がＦｂの向きになるように、初期位置に位置決めする通電パタンを通電パタンｋに変更しても良い。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態によれば、カウンタ値Ｋａ、Ｋｂの組み合わせによって磁気検出素子５ａ、６ｂの故障を検出することができる。また、磁気検出素子５ａ、５ｂの一方が故障した場合であっても、３０°間隔のモータ駆動制御から、６０°間隔のモータ駆動制御に移行することによって、モータ駆動を継続することが可能である。
【００５６】
（第４の実施形態）
第４の実施形態について図１２から図１５を参照して説明する。図１２に示すように、本実施形態におけるモータ駆動システムは、二つの磁気検出素子５ａ、５ｂとエッジカウンタ６を備えている。エッジカウンタ６のカウンタ値Ｋａ、磁気検出素子５ａ、５ｂの検出信号ＨａおよびＨｂはマイコン７に入力されている。
【００５７】
図１３は、正常回転（本実施形態ではＣＷ方向回転）の場合の検出信号Ｈａ、Ｈｂの出力レベルと、検出信号Ｈａによるカウンタ値Ｋａ、起動前通電パタン、起動後通電パタンの関係を示している。図１２に示す磁気検出素子５ａ、５ｂの配置によれば、正常回転時には、検出信号Ｈａは、検出信号Ｈｂに対して３０°位相が遅れた関係となり、逆回転時には、検出信号Ｈａは、検出信号Ｈｂに対して３０°位相が進んだ関係となる。
【００５８】
従って、図１３に示すように、正常回転の場合、検出信号Ｈａの立ち上がり時には、検出信号ＨｂはＨレベルを示しており、検出信号Ｈａの立下り時には、検出信号ＨｂはＬレベルを示している。すなわち、正常回転の場合には、検出信号Ｈａの立ち上がりおよび立下り時、すなわちカウンタ値Ｋａのカウントアップ時に、Ｈａ＝Ｈｂの関係である。
【００５９】
一方、図１４は、逆回転の場合の磁気検出素子５ａ、５ｂの検出信号Ｈａ、Ｈｂの関係を示している。逆回転の場合、検出信号Ｈａの立ち上がり時には、検出信号ＨｂはＬレベルを示し、検出信号Ｈａの立下り時には、検出信号ＨｂはＨレベルを示している。すなわち、逆回転の場合には、検出信号Ｈａの立ち上がりおよび立下り時、すなわちカウンタ値Ｋａのカウントアップ時に、Ｈａ≠Ｈｂの関係である。
【００６０】
このように、検出信号Ｈａの立ち上がりおよび立下り時に、Ｈａ＝Ｈｂの関係である場合は正常回転であると判定でき、Ｈａ≠Ｈｂの関係である場合には逆回転であると判定できる。本実施形態では、この関係を利用して、カウント値Ｋａ、検出信号ＨａおよびＨｂをマイコン７に入力し、カウント値Ｋａのカウントアップ時に検出信号ＨａとＨｂを比較することによって、モータ１の逆回転を検出する。
【００６１】
次に、図１５を用いて、本実施形態での制御フローを説明する。ステップＳ４０１〜Ｓ４０４の処理は、図５に示すステップＳ１０１〜Ｓ１０４と同様である。
回転が開始し、磁気検出素子５ａからの検出信号Ｈａを受けて、エッジカウンタ６ａがエッジを検出するまで通電パタンａを入力し続ける（Ｓ４０５）。エッジを検出したら、磁気検出素子５ａ、５ｂの検出信号ＨａとＨｂを比較し、Ｈａ＝Ｈｂであれば正常回転であると判断し（Ｓ４０６）、以後、停止処理が行われない限り通常時のモータ駆動制御の転流パタンを出力する（Ｓ４０８〜Ｓ４１５）。
【００６２】
一方、Ｈａ≠Ｈｂである場合は、モータ１が逆回転していることを検出する（Ｓ４０６、Ｓ４０７）。この場合は、再起動を行うため、再度通電パタンinitを通電し（Ｓ４０１、Ｓ４０２）、ロータ１ｒを初期位置に位置決めする。その後のフローは上述のとおりであり、モータ１の正常回転を検出するまで、再起動処理が行われる。
【００６３】
なお、ここでは、磁気検出素子５ａからの検出信号Ｈａによるカウンタ値Ｋａを用いて６０°間隔でモータ駆動制御を行う例を示しているが、第２の実施形態のように、カウンタ値Ｋａ、Ｋｂを用いて、３０°間隔でのモータ駆動制御を行っても良い。また、逆回転を一定回数連続で検出した場合は、モータ駆動を停止して、アラームを通知するようにしても良い。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態では、従来より少ない２個の磁気検出素子５ａ、５ｂを用いてモータ１の逆回転を検出し、再起動処理を行うことにより、正常回転に復帰させることができる。
【００６５】
（第５の実施形態）
第５の実施形態について図３、図５、図６および図１６を参照して説明する。本実施形態におけるモータ駆動システムの構成は第１の実施形態と同じであるため、図３を参照する。図６は磁束の方向に言及する場合に参照する。図１６は、図５におけるＳ１０１からＳ１０２の処理を、Ｓ５０１からＳ５０６の処理に置き換えた処理フローを示すものであり、Ｓ５０６の下向きの矢印は図５のＳ１０３につながる。
【００６６】
本実施形態では、モータロックの検出を行う。先ず、通電パタンinit-A（１、１、０、０、０、１）で１秒間通電する（Ｓ５０１、Ｓ５０２）。通電パタンinit-Aによって、図６でのＦｈ方向に磁束が発生し、ロータ１ｒのＳ極がＦｈ方向に位置決めされる。次に、エッジカウンタ６を初期化してカウンタ値「０」とする（Ｓ５０３）。その後、通電パタンinit-B（１、０、０、０、１、１）を１秒間通電する（Ｓ５０４、Ｓ５０５）。通電パタンinit-Bによって、磁束が図６でのＦinit方向に発生し、ロータ１ｒがＣＷ方向に回転しＦinit方向に位置決めされる。この時、ロータ１ｒが正常に回転すれば、磁気検出素子５は永久磁石４のＳ極１５ｃからＮ極１４ａへの磁極の変化を検出し、エッジカウンタ６は「０」から「１」にカウントアップする。ここでエッジカウンタが「１」をカウントした場合にはモータは正常に動作している（ロックしていない）と判定され（Ｓ５０６）、図５のＳ１０３の処理に移行して、第１の実施形態と同様のモータ駆動制御を行う。
【００６７】
一方、Ｓ５０６において、エッジカウンタ６のカウント値が「０」の場合は、モータがロックしていると判定し、エラー通知を行い（Ｓ５０７）、起動処理を中止する。
以上説明したように、本実施形態では、従来より少ない１個の磁気検出素子５を用いてモータ１のロックを検出し、エラー通知を行うことができる。
【００６８】
（その他の実施形態）
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形、拡張を行うことができる。
【００６９】
上記各実施形態ではＳＰＭモータへの適用について説明したが、ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータにも同様にして適用可能である。
非接触式の磁気検出素子として、ホールＩＣの代わりに、ホール素子単体または磁気抵抗素子（ＭＲ素子）を使用し、２値の検出信号を生成するように構成しても良い。
【００７０】
上記各実施形態では、速度制御ループ、トルク制御ループなどを用いてフィードバックシステムを構成し、速度偏差、トルク偏差などに応じてモータの巻線に印加する電圧の大きさを制御することができる。この場合には、各通電期間において上アームのトランジスタまたは下アームのトランジスタを所定の周期でオンオフ駆動してデューティ比を制御（ＰＷＭ制御、ＰＤＭ制御）すればよい。
【００７１】
起動前通電パタンinit、init-A、init-Bによる位置決めのための通電時間は、任意位置にあるロータ１ｒを所定位置に位置決めするのに十分な時間であればよく、１秒間に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７２】
図面中、１はモータ、１ｓはステータ、１ｒはロータ、３はトルク発生用の永久磁石、４は位置検出用の永久磁石、５は磁気検出素子、６はエッジカウンタ、７はマイコン（制御手段）、８はインバータ回路（通電手段）である。
【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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