(57)【要約】【課題】駆動負荷が比較的大きい駆動機構であっても確実に起動できるモータ駆動装置を提供する。【解決手段】モータ駆動装置は、周方向にマグネット２が多極着磁されたロータ３と、マグネット２の外周面に対向配置されるヨーク６と、通電によりヨーク６を励磁するコイル４と、ヨーク６と電気角で略９０度ずれた位置でマグネット２の外周面に対向配置されるヨーク７と、通電によりヨーク７を励磁するコイル５と、ロータ３の回転位置を検出する磁気センサ８〜１１と、磁気センサ８〜１１の出力に基づいてコイル４，５の通電方向を切り替えることでヨーク６，７に励磁される極を切り替えてロータ３を駆動し、ロータ３が停止した状態からロータ３を起動する際に、直流通電を行ってロータ３を移動させた後に起動を行う制御手段１３と、備える。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、前記モータの駆動を制御する制御手段とを備えるモータ駆動装置であって、  前記モータは、
外周面を周方向に分割して異なる極に交互に多極着磁された円筒形状のマグネットを有するロータと、
前記マグネットの前記外周面に対向するように配置される第１磁極部を有する第１ヨークと、
通電されることで前記第１磁極部を励磁する第１コイルと、
前記第１磁極部と電気角で所定の角度ずれた位置で前記マグネットの前記外周面に対向するように配置される第２磁極部を有する第２ヨークと、
通電されることで前記第２磁極部を励磁する第２コイルと、を備え、
前記制御手段は、
前記ロータの回転位置を検出する複数の位置検出手段の出力に基づいて前記第１コイル及び前記第２コイルの通電方向を切り替えることで前記第１磁極部及び前記第２磁極部に励磁される極を切り替えて前記ロータを駆動し、
前記ロータが停止した状態から前記ロータを起動する際に、直流通電を行って前記ロータを前記直流通電に応じた位置に移動させた後に前記起動を行うことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
前記直流通電は、前記ロータの起動前に複数相の前記励磁によって行われ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】
前記直流通電において、前記複数相の前記励磁のうちの１つの相の通電電圧を、他の相の通電電圧と異ならせることを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記直流通電は、前記ロータの起動前に単相の前記励磁によって行われ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５】
前記直流通電は、前記位置検出手段の出力に基づく通電状態によって行われることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
前記直流通電は、前記ロータの起動時の通電状態よりも回転方向に対して一つ前の通電状態によって行われることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
前記直流通電は、まず、前記ロータの起動時の通電状態よりも回転方向に対して二つ前の通電状態によって行われ、次いで、前記ロータの起動時の通電状態よりも回転方向に対して一つ前の通電状態によって行われることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項８】
前記直流通電は、まず、前記ロータの起動時の通電状態によって行われ、次いで、前記ロータの起動時の通電状態よりも回転方向に対して一つ前の通電状態によって行われることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項９】
前記直流通電は、任意の通電状態で行われることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項１０】
前記直流通電を行って前記ロータを前記直流通電に応じた位置に移動させた後に、前記位置検出手段の出力に基づく通電状態によって前記起動を行うことを特徴とする請求項９に記載のモータ駆動装置。
【請求項１１】
外周面を周方向に分割して異なる極に交互に多極着磁された円筒形状のマグネットを有するロータと、前記マグネットの前記外周面に対向するように配置される第１磁極部を有する第１ヨークと、通電されることで前記第１磁極部を励磁する第１コイルと、前記第１磁極部と電気角で所定の角度ずれた位置で前記マグネットの前記外周面に対向するように配置される第２磁極部を有する第２ヨークと、通電されることで前記第２磁極部を励磁する第２コイルと、を備えたモータの駆動を制御する制御方法において、
前記ロータの回転位置を検出する複数の位置検出手段の出力に基づいて前記第１コイル及び前記第２コイルの通電方向を切り替えることで前記第１磁極部及び前記第２磁極部に励磁される極を切り替えて前記ロータを駆動する工程を有し、
前記ロータが停止した状態から前記ロータを起動する際に、直流通電を行って前記ロータを前記直流通電に応じた位置に移動させた後に前記起動を行うことを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転位置を検出する手段を備えたモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ駆動装置では、モータの回転位置を検出し、検出された回転位置に対するコイルの通電切替タイミングをあらかじめ設定して駆動を行っている。この通電切替タイミングは、一般的に進角と呼ばれており、進角を設定することによってそのモータが本来持っている性能の範囲で回転特性を変化させることができる。つまり、進角が高い（通電切替タイミングが早い）と一般的に同負荷において高速回転となり、進角が低い（通電切替タイミングが遅い）と一般的に同負荷において低速回転となる（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６１２０５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１では、進角が高いまたは進角が低い設定において、モータの回転角に対する出力トルクの脈動（トルクリップル）が、進角が設定されていない場合と比べて大きくなる。そして、出力トルクが落ち込んだ一番低いトルクとなるモータの回転角の位置で起動を開始したとしても、駆動機構の負荷に負けずに確実に起動できるようにする必要がある。したがって、モータの出力全体を上げて、落ち込んだ一番低いトルクを大きくするか、駆動機構の負荷をモータの出力トルクが落ち込んだ一番低いトルクに合わせて低く設定しなければならない。そのために、モータの構想段階において、駆動負荷をできるだけ低くする必要がある。
【０００５】
本発明の目的は、駆動負荷が比較的大きい駆動機構であっても確実に起動できるモータ駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明のモータ駆動装置は、モータと、前記モータの駆動を制御する制御手段とを備えるモータ駆動装置であって、前記モータは、外周面を周方向に分割して異なる極に交互に多極着磁された円筒形状のマグネットを有するロータと、前記マグネットの前記外周面に対向するように配置される第１磁極部を有する第１ヨークと、通電されることで前記第１磁極部を励磁する第１コイルと、前記第１磁極部と電気角で所定の角度ずれた位置で前記マグネットの前記外周面に対向するように配置される第２磁極部を有する第２ヨークと、通電されることで前記第２磁極部を励磁する第２コイルと、を備え、前記制御手段は、前記ロータの回転位置を検出する複数の位置検出手段の出力に基づいて前記第１コイル及び前記第２コイルの通電方向を切り替えることで前記第１磁極部及び前記第２磁極部に励磁される極を切り替えて前記ロータを駆動し、前記ロータが停止した状態から前記ロータを起動する際に、直流通電を行って前記ロータを前記直流通電に応じた位置に移動させた後に前記起動を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、出力トルクリップルの下限値からの起動を回避して、比較的大きな駆動負荷においても確実な起動が行えるモータ駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るモータ駆動装置の構成を説明するブロック図である。
【図２】モータの外観斜視図である。
【図３】モータのコイルへ一定電流を流したときのロータの回転角度とモータトルクとの関係を示すグラフ図である。
【図４】各ヨーク及びマグネットの位相関係を示すモータの軸直角方向の断面図である。
【図５】ロータの回転角を横軸とし、第１コイル及び第２コイルの通電状態により発生するモータトルクを縦軸に表わしたグラフ図である。
【図６】ヨーク、磁気センサ及びマグネットの位相関係を示すモータの軸直角方向の断面図である。
【図７】高進角駆動でのモータ半回転時のモータトルクを示すグラフ図である（２相直流通電時）。
【図８】低進角駆動でのモータ半回転時のモータトルクを示すグラフ図である（２相直流通電時）。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るモータ駆動装置において、高進角駆動でのモータ半回転時のモータトルクを示すグラフ図である（単相直流通電時）。
【図１０】低進角駆動でのモータ半回転時のモータトルクを示すグラフ図である（単相直流通電時）。
【図１１】静止摩擦トルクが作用する場合におけるロータの停止回転角の変化を説明するためのグラフである。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係るモータ駆動装置の制御方法を説明するための図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態における直流通電実行時のＡ相とＢ相のそれぞれで発生するモータトルクを示すグラフである。
【図１４】本発明の第３の実施形態における直流通電実行時のＡ相とＢ相のそれぞれで発生する他のモータトルクを示すグラフである。
【図１５】各磁気センサの出力信号の形態を説明するための図である。
【図１６】各磁気センサに不検出範囲が設けられることによって生じる課題を説明するための図である。
【図１７】本発明の第４の実施形態に係るモータ駆動装置の制御方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るモータ駆動装置の構成を説明するブロック図である。図２は、モータ１の外観斜視図である。なお、図２では、説明の便宜上、一部の部品を破断して示している。
【００１１】
本実施形態のモータ駆動装置は、図１及び図２に示すように、モータ１のロータ３がマグネット２を有し、制御回路１３によって回転が制御される。制御回路１３からの制御信号がモータドライバ１２に入力され、モータドライバ１２からコイル４，５へ入力されて、ヨーク６，７が励磁されることにより、ロータ３が回転する。マグネット２は、円筒形状に形成され、周方向に複数に分割されて異なる極が交互に多極着磁されている。なお、本実施形態では、８極に着磁されているが、４極や１２極などに着磁されていてもよい。
【００１２】
第１コイル４は、マグネット２の軸方向の一端に配置されている。第１ヨーク６は、軟磁性材料で形成され、マグネット２の外周面に対して隙間を有して対向配置されている。また、第１ヨーク６は、円環状の本体部から軸方向に延出され、周方向に所定の間隔で配置された複数の第１磁極部６ａを備えている。第１磁極部６ａは、第１コイル４に通電されることで励磁される。第１コイル４と第１ヨーク６と複数の第１磁極部６ａに対向するマグネット２とによって第１ステータユニットが構成される。
【００１３】
第２コイル５は、マグネット２の第１コイル４が取り付けられた軸方向の一端と反対側の他端に配置されている。第２ヨーク７は、軟磁性材料で形成され、マグネット２の外周面に対して隙間を有して対向配置されている。また、第２ヨーク７は、円環状の本体部から軸方向に延出され、周方向に所定の間隔で配置された複数の第２磁極部７ａを備えている。第２磁極部７ａは、第２コイル５に通電されることで励磁される。第２コイル５と第２ヨーク７と複数の第２磁極部７ａに対向するマグネット２とによって第２ステータユニットが構成される。第１磁極部６ａと第２磁極部７ａに励磁される極（Ｎ極、Ｓ極）を切り替えることで、ロータ３に与えるトルクを変化させることができる。
【００１４】
位置検出手段としての第１磁気センサ８、第２磁気センサ９、第３磁気センサ１０及び第４磁気センサ１１は、それぞれマグネット２の磁束を検出する磁気感応素子であり、例えばホール素子等で構成される。各磁気センサ８〜１１は、モータカバー１ａに固定される。
【００１５】
モータカバー１ａは、第１磁極部６ａと第２磁極部７ａとがマグネット２の着磁位相に対して電気角で略９０度ずれて配置されるように第１ヨーク６と第２ヨーク７を固定保持する。ここで、電気角とは、マグネット磁力の１周期を３６０°として表した角度であり、ロータの極数をＭ、機械角をθ０とすると、電気角θは次式で表せる。
電気角θ＝θ０×Ｍ／２
【００１６】
本実施形態では、マグネット２の着磁は８極であるから電気角９０度は機械角で２２．５度となる。
【００１７】
次に、図３乃至図６を参照して、電気角を用いたフィードバック通電切替モードの動作を説明する。図３は、モータ１のコイルへ一定電流を流したときのロータ３の回転角度とモータ１のトルクとの関係を示すグラフ図である。図３において、横軸は電気角、縦軸はモータトルクを表している。モータトルクは、ロータ３を時計回りに回転させるトルクを正とする。図４は、各ヨーク６，７及びマグネット２の位相関係を示すモータ１の軸直角方向の断面図である。
【００１８】
第１コイル４に正方向の電流を流すと、第１磁極部６ａがＮ極に磁化され、第２コイル５に正方向の電流を流すと、第２磁極部７ａがＮ極に磁化されるものとする。図４（ａ）の状態の位相を図３の位相ａとして示す。図４（ａ）は、マグネット２の着磁された極の中心と第１磁極部６ａとの距離と、極の中心と第２磁極部７ａとの距離が同じとなる状態である。図４（ａ）の状態では、回転位相を保持する力は発生しているが、マグネット２のＳ極が第１磁極部６ａと第２磁極部７ａに引きつけられて釣り合った状態であるため、回転駆動力は発生していない。図４（ａ）の状態から第２磁極部７ａを切り替えてＳ極に励磁すると、ロータ３は、図４（ｂ）に示す状態になるまで回転する。
【００１９】
図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す状態と同様に回転位相を保持する力は発生しているが、回転駆動力は発生していない。すなわち、マグネット２のＳ極が第１磁極部６ａに引きつけられ、マグネット２のＮ極が第２ヨーク７の磁極部７ａに引きつけられ釣り合った状態である。同様に順番に第１コイル４と第２コイル５の通電方向を切り替えて、第１磁極部６ａと第２磁極部７ａの極性を切り替えることでロータ３を回転させることができる。
【００２０】
このような回転駆動力が発生しないタイミングで第１磁極部６ａ及び第２磁極部７ａに励磁される極を切り替えることを電気進角０度での通電切り替えとする。これよりも早いタイミングで第１磁極部６ａ及び第２磁極部７ａに励磁される極を切り替えることを電気進角γ度での通電切り替えとして定義する。
【００２１】
図５は、ロータ３の回転角（電気角）を横軸とし、第１コイル４及び第２コイル５の通電状態により発生するモータトルクを縦軸に表わしたグラフ図である。図５において、Ｌ１は、第１コイル４への通電方向が正、第２コイル５への通電方向が正の場合である。Ｌ２は、第１コイル４への通電方向が正、第２コイル５への通電方向が逆の場合である。Ｌ３は、第１コイル４への通電方向が逆、第２コイル５への通電方向が逆の場合である。Ｌ４は、第１コイル４への通電方向が逆、第２コイル５への通電方向が正の場合である。
【００２２】
図５（ａ）は、電気進角０度のときの状態を示している。しかしながら、このようなタイミングでコイル４，５の通電方向を切り替えていくと、通電方向を切り替える直前の位相では、斜線部と太線に示すように、モータトルクがきわめて小さくなっているため、モータ１の出力としては大きくならない。
【００２３】
図５（ｂ）は、電気進角４５度のときの状態を示している。このとき、コイル４，５の通電方向を切り替えたときに発生するモータトルクは最大となる。また、切り替えタイミングを早めて、電気進角９０度でコイル４，５の通電方向を切り替えると、図５（ｃ）の斜線部で示すように、電気進角０度と同様な結果となり大きな回転駆動力は得られない。
【００２４】
本実施形態では、各磁気センサ８〜１１を各ヨーク６，７に対して以下に説明する位置関係にすることで、コイル４，５の通電方向の切り替え時においても大きな回転駆動力を得ることができる。
【００２５】
図６を参照して、モータ１の動作を説明する。なお、図６（ａ）の状態を駆動時の初期状態として説明する。
【００２６】
（Ａ）右回りの回転について
（Ａ−ｉ）低進角駆動
第１磁気センサ８の出力信号により第１磁極部６ａの励磁を切り替え、第２磁気センサ９の出力信号により第２磁極部７ａの励磁を切り替えることで、ロータ３を右回りに回転させる動作（第１通電モード）について説明する。ロータ３の右回りの回転方向が第１回転方向に相当する。このとき、次のような組み合わせで通電方向を切り替える。
【００２７】
第１磁気センサ８がマグネット２のＳ極を検出した場合には、第１磁極部６ａをＮ極に励磁し、マグネット２のＮ極を検出した場合には、第１磁極部６ａをＳ極に励磁する。第２磁気センサ９が、マグネット２のＳ極を検出した場合には、第２磁極部７ａをＳ極に励磁し、マグネット２のＮ極を検出した場合には、第２磁極部７ａをＮ極に励磁する。
【００２８】
図６（ａ）の状態では、第１磁気センサ８及び第２磁気センサ９は、ともにマグネット２のＳ極を検出している。よって、第１磁極部６ａはＮ極に励磁され、第２磁極部７ａはＳ極に励磁されるので、ロータ３及びマグネット２に右回りの回転力が発生する。図６（ａ）の状態からロータ３が右回りに回転すると、図６（ｂ）に示すように、マグネット２の着磁された極の中心Ｑ１と第１磁極部６ａの中心が対向する状態になる。
【００２９】
図６（ｂ）の状態からロータ３が右回りに回転すると、図６（ｃ）に示すように、マグネット２の着磁された極の中心Ｑ１と第１磁極部６ａとの距離が、極の中心Ｑ１とは異極に着磁されたマグネット２の極の中心Ｑ２と第２磁極部７ａとの距離と同じになる。
【００３０】
第１磁気センサ８の出力に基づいて第１磁極部６ａに励磁される極を切り替えるとき、ロータ３の回転位置に対する第１磁極部６ａの励磁切替のタイミングが電気進角０度と４５度の間になるように第１磁気センサ８が配置されている。このため、図６（ｂ）の状態から図６（ｃ）の状態へ遷移する間に第１磁気センサ８はマグネット２のＮ極を検出する。
【００３１】
このとき、第１磁極部６ａがＳ極に励磁されるように第１コイル４が通電される。また、第２磁気センサ９はマグネット２のＳ極を検出しているので、第２磁極部７ａがＳ極に励磁されるように第２コイル５が通電されている。そのため、ロータ３及びマグネット２には右回りの回転力が発生する。図６（ｃ）の状態からロータ３が右回りに回転すると、図６（ｄ）に示すように、マグネット２の着磁された極の中心Ｑ２と第２磁極部７ａの中心が対向する。
【００３２】
図６（ｄ）の状態からロータ３が右回りに回転すると、図６（ｅ）に示すように、マグネット２の着磁された極の中心Ｑ２と第１磁極部６ａとの距離が、極の中心Ｑ２から第２磁極部７ａとの距離と同じになる。
【００３３】
第２磁気センサ９の出力に基づいて第２磁極部７ａに励磁される極を切り替えるとき、ロータ３の回転位置に対する第２磁極部７ａの励磁切替のタイミングが電気進角０度と４５度の間になるように第２磁気センサ９が配置されている。このため、図６（ｄ）の状態から図６（ｅ）状態へ遷移する間に第２磁気センサ９はマグネット２のＮ極を検出する。
【００３４】
このとき、第２磁極部７ａがＮ極に励磁されるように第２コイル５が通電される。また、第１磁気センサ８は、マグネット２のＮ極を検出しているので、第１磁極部６ａがＳ極に励磁されるように第１コイル４が通電されている。そのため、ロータ３及びマグネット２には右回りの回転力が発生する。このように順次通電が切り替えられ、右回りの回転方向にロータ３及びマグネット２は回転していく。
【００３５】
上述したように、右回りの回転では、第１磁気センサ８の出力に基づいて第１磁極部６ａに励磁される極を切り替えるときに、ロータ３の回転位置に対する第１磁極部６ａの励磁切替タイミングが電気進角０度から４５度の間になるように第１磁気センサ８が配置されている。そして、第２磁気センサ９の出力に基づいて第２磁極部７ａに励磁される極を切り替えるときに、ロータ３の回転位置に対する第２磁極部７ａの励磁切替タイミングが電気進角０度から４５の間になるように第２磁気センサ９が配置されている。そのため、各磁気センサ８，９の出力結果によってコイル４，５の通電方向を切り替えたとしても、コイル４，５の通電方向を切り替えずに励磁を維持（直流通電）した状態と位相のずれが小さい。
【００３６】
したがって、通常のステップ駆動で駆動される場合と、各磁気センサ８，９の出力によってコイル４，５の通電を切り替えて駆動する場合との間で、ロータ３及びマグネット２の位相に大きな差はない。よって、ステップ駆動と各磁気センサの出力をフィードバック制御するブラシレス駆動とを切り替えても、振動や発振がなくスムーズな動作切り替えを行うことができる。特に、停止状態から駆動を開始する場合や駆動状態から停止状態にする場合にこのような電気進角で駆動するのが望ましい。
【００３７】
（Ａ−ｉｉ）高進角駆動
ロータ３の回転が高速になると、逆起電力やコイル４，５のインダクタンス成分により磁極部６ａ，７ａが磁化される時間が遅れてくる。したがって、ロータ３の回転位置に対してコイル４，５の通電方向切り替えを早めに行うことによって、大きな回転駆動力を得ることができる。
【００３８】
そこで、第３磁気センサ１０の出力に基づいて第１磁極部６ａに励磁される極を切り替え、第４磁気センサ１１の出力に基づいて第２磁極部７ａに励磁される極を切り替えることで、ロータ３を右回りに回転していく動作（第２通電モード）について説明する。
【００３９】
第２通電モードでは、次のような組み合わせで通電方向を切り替える。第３磁気センサ１０がマグネット２のＳ極を検出した場合には、第１磁極部６ａをＮ極に励磁し、マグネット２のＮ極を検出した場合には、第１磁極部６ａをＳ極に励磁する。第４磁気センサ１１がマグネット２のＳ極を検出した場合には、第２磁極部７ａをＳ極に励磁し、マグネット２のＮ極を検出した場合には、第２磁極部７ａをＮ極に励磁する。
【００４０】
図６（ａ）の状態では、第３磁気センサ１０及び第４磁気センサ１１は、ともにマグネット２のＳ極を検出している。よって、第１磁極部６ａはＮ極に励磁され、第２磁極部７ａはＳ極に励磁されるので、ロータ３及びマグネット２に右回りの回転力が発生する。図６（ａ）の状態からロータ３が右回りに回転すると、図６（ｂ）に示すように、マグネット２の着磁された極の中心Ｑ１と第１磁極部６ａの中心が対向する状態になる。
【００４１】
第３磁気センサ１０の出力に基づいて第１磁極部６ａに励磁される極を切り替えるとき、ロータ３の回転位置に対する第１磁極部６ａの励磁切替タイミングが電気進角４５度と９０度の間になるように第３磁気センサ１０が配置されている。このため、図６（ａ）の状態から図６（ｂ）状態へ遷移する間に第３磁気センサ１０はマグネット２のＮ極を検出する。このとき、第１磁極部６ａがＳ極に励磁されるように第１コイル４が通電される。
【００４２】
また、第４磁気センサ１１は、マグネット２のＳ極を検出しているので、第２磁極部７ａがＳ極に励磁されるように第２コイル５が通電されている。そのため、ロータ３及びマグネット２には右回りの回転力が発生する。図６（ｂ）の状態からロータ３が右回りに回転すると、図６（ｃ）の状態を経て、図６（ｄ）に示すように、マグネット２の着磁された極の中心Ｑ２と第２磁極部７ａの中心が対向する。
【００４３】
第４磁気センサ１１の出力に基づいて第２磁極部７ａに励磁される極を切り替えるとき、ロータ３の回転位置に対する第２磁極部７ａの励磁切替タイミングが電気進角４５度と９０度の間になるように第４磁気センサ１１が配置されている。このため、図６（ｃ）の状態から図６（ｄ）状態へ遷移する間に第４磁気センサ１１はマグネット２のＮ極を検出する。このとき、第２磁極部７ａがＮ極に励磁されるように第２コイル５が通電される。
【００４４】
また、第３磁気センサ１０は、マグネット２のＮ極を検出しているので、第１磁極部６ａがＳ極に励磁されるように第１コイル４が通電されている。そのため、ロータ３及びマグネット２は右回りの回転力が発生する。このように順次通電が切り替えられ、右回りの回転方向にロータ３及びマグネット２は回転していく。
【００４５】
上述したように、右回りの回転では、第３磁気センサ１０の出力に基づいて第１磁極部６ａに励磁される極を切り替えるときに、ロータ３の回転位置に対する第１磁極部６ａの励磁切替タイミングが電気進角４５度から９０度の間になるように第３磁気センサ１０が配置されている。そして、第４磁気センサ１１の出力に基づいて第２磁極部７ａに励磁される極を切り替えるときに、ロータ３の回転位置に対する第２磁極部７ａの励磁切替タイミングが電気進角４５度から９０度の間になるように第４磁気センサ１１が配置されている。
【００４６】
したがって、ロータ３が高速回転している場合、磁極部が磁化されるタイミングは、実質的に電気進角４５度に近づいたタイミングとなるため、大きな回転駆動力を得ることができる。したがって、ロータ３が高速で右回り回転している場合は、このような電気進角で駆動するのが望ましい。
【００４７】
（Ｂ）左回りの回転について
（Ｂ−ｉ）低進角駆動
第３磁気センサ１０の出力信号により第１磁極部６ａの励磁を切り替え、第４磁気センサ１１の出力信号により第２磁極部７ａの励磁を切り替えることで、ロータ３を左回り回転させる動作（第３通電モード）について説明する。ロータ３の左回りの回転方向が第１回転方向の反対方向となる第２回転方向に相当する。
【００４８】
ここでは、次のような組み合わせで通電を切り替える。第３磁気センサ１０がマグネット２のＳ極を検出した場合には、第１磁極部６ａをＳ極に励磁し、マグネット２のＮ極を検出した場合には、第１磁極部６ａをＮ極に励磁する。第４磁気センサ１１がマグネット２のＳ極を検出した場合には、第２磁極部７ａをＮ極に励磁し、マグネット２のＮ極を検出した場合には、第２磁極部７ａをＳ極に励磁する。
【００４９】
図６（ａ）の状態では、第３磁気センサ１０及び第４磁気センサ１１は、ともにマグネット２のＳ極を検出している。よって、第１磁極部６ａはＳ極に励磁され、第２磁極部７ａはＮ極に励磁されるので、ロータ３及びマグネット２に左回りの回転力が発生する。図６（ａ）の状態からロータ３が左回りに回転すると、図６（ｆ）に示すように、マグネット２の着磁された極の中心Ｑ１と第２磁極部７ａの中心が対向する状態になる。
【００５０】
図６（ｆ）の状態からロータ３が左回りに回転すると、図６（ｇ）に示すように、マグネット２の着磁された極の中心Ｑ１と第２磁極部７ａとの距離が、極の中心Ｑ１とは異極に着磁されたマグネット２の極の中心Ｑ３と第１磁極部６ａとの距離と同じになる。
【００５１】
第４磁気センサ１１の出力に基づいて第２磁極部７ａに励磁される極を切り替えるとき、ロータ３の回転位置に対する第２磁極部７ａの励磁切替のタイミングが電気進角０度と４５度の間になるように第４磁気センサ１１が配置されている。このため、図６（ｆ）の状態から図６（ｇ）状態へ遷移する間に第４磁気センサ１１はマグネット２のＮ極を検出する。
【００５２】
このとき、第２磁極部７ａがＳ極に励磁されるように第２コイル５が通電される。また、第３磁気センサ１０はマグネット２のＳ極を検出しているので、第１磁極部６ａはＳ極に励磁されるよう通電されている。そのため、ロータ３及びマグネット２には左回りの回転力が発生する。
【００５３】
図６（ｇ）の状態からロータ３が左回りに回転すると、図６（ｈ）に示すように、マグネット２の着磁された極の中心Ｑ３と第１磁極部６ａの中心が対向する。図６（ｈ）の状態からロータ３が左回りに回転すると、図６（ｉ）に示すように、マグネット２の着磁された極の中心Ｑ３と第１磁極部６ａとの距離が、極の中心Ｑ３と第２磁極部７ａとの距離と同じになる。
【００５４】
第３磁気センサ１０の出力に基づいて第１磁極部６ａに励磁される極を切り替えるとき、ロータ３の回転位置に対する第１磁極部６ａの励磁切替タイミングが電気進角０度と４５度の間になるように第３磁気センサ１０が配置されている。このため、図６（ｈ）の状態から図６（ｉ）状態へ遷移する間に第３磁気センサ１０はマグネット２のＮ極を検出する。
【００５５】
このとき、第１磁極部６ａはＮ極に励磁されるように第１コイル４が通電される。また、第４磁気センサ１１はマグネット２のＮ極を検出しているので、第２磁極部７ａがＳ極に励磁されるように第２コイル５が通電されている。そのため、ロータ３及びマグネット２は左回りの回転力が発生する。このように順次通電が切り替えられ、左回りの回転方向にロータ３及びマグネット２は回転していく。
【００５６】
上述したように、左回りの回転では、第３磁気センサ１０の出力に基づいて第１磁極部６ａに励磁される極を切り替えるときに、ロータ３の回転位置に対する第１磁極部６ａの励磁切替タイミングが電気進角０度から４５度の間になるように第３磁気センサ１０が配置されている。そして、第４磁気センサ１１の出力に基づいて第２磁極部７ａに励磁される極を切り替えるときに、ロータ３の回転位置に対する第２磁極部７ａの励磁切替タイミングが電気進角０度から４５度の間になるように第４磁気センサ１１が配置されている。
【００５７】
そのため、各磁気センサ１０，１１の出力結果によってコイル４，５の通電方向を切り替えたとしても、コイルの通電方向を切り替えずに励磁を維持（直流通電）した状態と位相のずれが少ない。したがって、通常のステップ駆動される場合と、各磁気センサ１０，１１の出力によってコイル４，５の通電を切り替えて駆動する場合との間で、ロータ３及びマグネット２の位相に大きな差はない。よって、ステップ駆動と各磁気センサの出力をフィードバック制御するブラシレス駆動とを切り替えても、振動や発振がなくスムーズな動作切り替えを行うことができる。特に、停止状態から駆動を開始する場合や駆動状態から停止状態にする場合にこのような電気進角で駆動するのが望ましい。
【００５８】
（Ｂ−ｉｉ）高進角駆動
ロータ３の回転が高速になると、逆起電力やコイル４，５のインダクタンス成分により磁極部６ａ，７ａが磁化される時間が遅れてくる。したがって、ロータ３の回転位置に対してコイル４，５の通電方向の切り替えを早めに行うことによって、大きな回転駆動力を得ることができる。
【００５９】
そこで、第１磁気センサ８の出力に基づいて第１磁極部６ａに励磁される極を切り替え、第２磁気センサ９の出力に基づいて第２磁極部７ａに励磁される極を切り替えることで、ロータ３を左回りに回転させる動作（第４通電モード）について説明する。ここでは、次のような組み合わせで通電方向を切り替える。
【００６０】
第１磁気センサ８がマグネット２のＳ極を検出した場合には、第１磁極部６ａをＳ極に励磁し、マグネット２のＮ極を検出した場合には、第１磁極部６ａをＮ極に励磁する。第２磁気センサ９がマグネット２のＳ極を検出した場合には、第２磁極部７ａをＮ極に励磁し、マグネット２のＮ極を検出した場合には、第２磁極部７ａをＳ極に励磁する。
【００６１】
図６（ａ）の状態では、第１磁気センサ８及び第２磁気センサ９は、ともにマグネット２のＳ極を検出している。よって、第１磁極部６ａはＳ極に励磁され、第２磁極部７ａはＮ極に励磁されるので、ロータ３及びマグネット２に左回りの回転力が発生する。図６（ａ）の状態からロータ３が左回りに回転すると、図６（ｆ）に示すように、マグネット２の着磁された極の中心Ｑ１と第２磁極部７ａの中心が対向する状態になる。
【００６２】
第２磁気センサ９の出力に基づいて第２磁極部７ａに励磁される極を切り替えるとき、ロータ３の回転位置に対する第２磁極部７ａの励磁切替タイミングが電気進角４５度と９０度の間になるように第２磁気センサ９が配置されている。このため、図６（ａ）の状態から図６（ｆ）状態へ遷移する間に第２磁気センサ９はマグネット２のＮ極を検出する。
【００６３】
このとき、第２磁極部７ａがＳ極に励磁されるように第２コイル５が通電される。また、第１磁気センサ８はマグネット２のＳ極を検出しているので、第１磁極部６ａがＳ極に励磁されるように第１コイル４が通電されている。そのため、ロータ３及びマグネット２には左回りの回転力が発生する。図６（ｆ）の状態からロータ３が左回りに回転すると、図６（ｇ）の状態を経て、図６（ｈ）に示すように、マグネット２の着磁された極の中心Ｑ３と第１磁極部６ａの中心が対向する。
【００６４】
第１磁気センサ８の出力に基づいて第１磁極部６ａに励磁される極を切り替えるとき、ロータ３の回転位置に対する第１磁極部６ａの励磁タイミングが電気進角４５度と９０度の間になるように第１磁気センサ８が配置されている。このため、図６（ｇ）の状態から図６（ｈ）状態へ遷移する間に第１磁気センサ８はマグネット２のＮ極を検出する。
【００６５】
このとき、第１磁極部６ａはＮ極に励磁されるよう通電される。また、第２磁気センサ９はマグネット２のＮ極を検出しているので、第２磁極部７ａがＳ極に励磁されるように第２コイル５が通電されている。そのため、ロータ３及びマグネット２は左回りの回転力が発生する。このように順次通電が切り替えられ、左回りの回転方向にロータ３及びマグネット２は回転していく。
【００６６】
上述したように、左回りの回転では、第１磁気センサ８の出力に基づいて第１磁極部６ａに励磁される極を切り替えるときに、ロータ３の回転位置に対する第１磁極部６ａの励磁切替タイミングが電気進角４５度から９０度の間になるように第１磁気センサ８が配置されている。そして、第２磁気センサ９の出力に基づいて第２磁極部７ａに励磁される極を切り替えるときは、ロータ３の回転位置に対する第２磁極部７ａの励磁切替タイミングが電気進角４５度から９０度の間になるように第２磁気センサ９が配置されている。
【００６７】
したがって、ロータ３が高速回転している場合、磁極部６ａ，７ａが磁化されるタイミングは、実質的に電気進角４５度に近づいたタイミングとなるため、大きな回転駆動力を得ることができる。したがって、ロータ３が高速で左回りに回転している場合は、このような電気進角で駆動するのが望ましい。
【００６８】
上述したように、本実施形態において、右回りの回転方向では、第１磁気センサ８の出力に基づいて第１磁極部６ａに励磁される極を切り替えるとき、ロータ３の回転位置に対する第１磁極部６ａの励磁切替タイミングが電気進角０〜４５度の間になるように第１磁気センサ８が配置されている。また、第２磁気センサ９の出力に基づいて第２磁極部７ａに励磁される極を切り替えるときは、ロータ３の回転位置に対する第２磁極部７ａの励磁切替タイミングが電気進角０〜４５度の間になるように第２磁気センサ９が配置されている。
【００６９】
また、第３磁気センサ１０の出力に基づいて第１磁極部６ａに励磁される極を切り替えるときは、ロータ３の回転位置に対する第１磁極部６ａの励磁切替タイミングが電気進角４５〜９０度の間に第３磁気センサ１０が配置されている。第４磁気センサ１１の出力に基づいて第２磁極部７ａに励磁される極を切り替えるときは、ロータ３の回転位置に対する第２磁極部７ａの励磁切替タイミングが電気進角４５〜９０度の間になるように第４磁気センサ１１が配置されている。
【００７０】
一方、左回りの回転方向では、第１磁気センサ８の出力に基づいて第１磁極部６ａに励磁される極を切り替えるとき、ロータ３の回転位置に対する第１磁極部６ａの励磁切替タイミングが電気進角４５〜９０度の間になるように第１磁気センサ８が配置されている。第２磁気センサ９の出力に基づいて第２磁極部７ａに励磁される極を切り替えるときは、ロータ３の回転位置に対する第２磁極部７ａの励磁切替タイミングが電気進角４５〜９０度の間になるように第２磁気センサ９が配置されている。
【００７１】
また、第３磁気センサ１０の出力に基づいて第１磁極部６ａに励磁される極を切り替えるときは、ロータ３の回転位置に対する第１磁極部６ａの励磁切替タイミングが電気進角０〜４５度の間になるように第３磁気センサ１０が配置されている。第４磁気センサ１１の出力に基づいて第２磁極部７ａに励磁される極を切り替えるときは、ロータ３の回転位置に対する第２磁極部７ａの励磁切替タイミングが電気進角０〜４５度の間になるように第４磁気センサ１０が配置されている。
【００７２】
実際には、各磁気センサ８〜１１は、寸法誤差やマグネット２の着磁誤差及びヨーク６，７の誤差等を考慮しつつ、大きな回転駆動力を得るための位置に配置する必要がある。
【００７３】
このため、右回りの回転方向では、第１磁気センサ８は、第１ステータユニットの励磁切替タイミングが電気進角１４．４〜３３．６度の間になる位置に配置するのが好ましい。第３磁気センサ１０は、第１磁極部６ａの励磁切替タイミングが電気進角５６．４〜７５．６度の間になる位置に配置するのが好ましい。第２磁気センサ９は、第２磁極部７ａの励磁切替タイミングが電気進角１４．４〜３３．６度の間になる位置に配置するのが好ましい。第４磁気センサ１１は、第２磁極部７ａの励磁切替タイミングが電気進角５６．４〜７５．６度の間になる位置に配置するのが好ましい。
【００７４】
一方、左回りの回転方向では、第１磁気センサ８は、第１磁極部６ａの励磁切替タイミングが電気進角５６．４〜７５．６度の間になる位置に配置するのが好ましい。第３磁気センサ１０は、第１磁極部６ａの励磁切替タイミングが電気進角１４．４〜３３．６度の間になる位置に配置するのが好ましい。第２磁気センサ９は、第２磁極部７ａの励磁切替タイミングが電気進角５６．４〜７５．６度の間になる位置に配置するのが好ましい。第４磁気センサ１１は、第２磁極部７ａの励磁切替タイミングが電気進角１４．４〜３３．６度の間になる位置に配置するのが好ましい。
【００７５】
また、左右回転方向で回転の特性を損なわせることのないように、第１磁気センサ８と第３磁気センサ１０を結ぶ線分の中点が、第１磁極部６ａの励磁切替タイミングが電気進角４５度となる位置になるように、各磁気センサ８，１０の配置を考慮する。同様に、第２磁気センサ９と第４磁気センサ１１を結ぶ線分の中点が、第２磁極部７ａの励磁切替タイミングが電気進角４５度となる位置となるように、各磁気センサ９，１１の配置を考慮する。
【００７６】
本実施形態では、第１磁気センサ８と第３磁気センサ１０とで１ユニットとなり、第２磁気センサ９と第４磁気センサ１１とで１ユニットとなるセンサユニットを用いている。この場合、右回りの回転方向では、第１磁気センサ８は、第１磁極部６ａの励磁切替タイミングが電気進角２１度となる位置に配置され、第３磁気センサ１０は、第１磁極部６ａの励磁切替タイミングが電気進角６９度となる位置に配置されている。また、第２磁気センサ９は、第２磁極部７ａの励磁切替タイミングが電気進角２１度となる位置に配置され、第４磁気センサ１１は、第２磁極部７ａの励磁切替タイミングが電気進角６９度となる位置に配置されている。
【００７７】
次に、図７及び図８を参照して、本実施形態のモータ駆動装置の特徴を説明する。
【００７８】
（１）高進角駆動時
図７は、高進角駆動でのモータ半回転時のモータトルクを示すグラフ図であり、横軸は電気角での回転角であり、縦軸はモータトルクである。本実施形態では、マグネット２の極数が８極なので、回転角は、機械角では１８０度に相当する。
【００７９】
図７において、区分け７３は通電状態の領域（この範囲にロータ３が停止していれば磁気センサ出力により、この通電状態となる領域）Ｐ１〜Ｐ８を示している。また、図７では、第２磁極部７ａをＡ、第１磁極部６ａをＢ、Ｎ極に励磁される通電状態を＋、Ｓ極に励磁される通電状態を−として表している。また、図７の回転角の正方向は反時計回り（ＣＣＷ）の回転を示している。
【００８０】
トルク線図７１は、区分け７３に示すような通電の切り替え（Ｐ１〜Ｐ８の状態の切り替え）を行ったとき（２相通電時）に、モータ１が出力するトルク線図である。トルク線図７２は通電の切り替えをせずにＡ＋Ｂ＋（第２磁極部７ａ、第１磁極部６ａともにＮ極）の通電状態で直流通電した場合のトルクを示している。
【００８１】
トルク線図７１で示されているように、高進角駆動の場合は、モータトルクのリップルが電気進角４５度よりも大きくなり、トルクの落ち込みが局所的に著しい部分（以下、トルク落ち込み部分という。）７１ａ〜７１ｈが生じる。図７においては、トルク落ち込み部分７１ａ〜７１ｈは、６０＋９０（ｉ−１）（ｉ＝１、２、３・・・）の周期で発生し、一回転では１６か所発生する。仮に、トルク落ち込み部分７１ａ〜７１ｈのトルク値よりも、被駆動部材の負荷トルクが大きいと、トルク落ち込み部分７１ａ〜７１ｈの回転角からはモータ１は起動できないことになる。
【００８２】
したがって、駆動機構の設計の際には、駆動領域内での被駆動部材の最大の負荷トルクがトルク落ち込み部分７１ａ〜７１ｈのトルク値よりも小さくなるように駆動機構を設計する必要がある。または、駆動電圧を高くしてモータの出力全体を上げ、トルク落ち込み部分７１ａ〜７１ｈのトルク値を被駆動部材の最大の負荷トルクよりも高くする必要がある。しかし、これでは設計上制約が生じてしまい、設計自由度の低下と消費電力の増大につながってしまう。
【００８３】
そこで、本実施形態では、高進角駆動時では、トルク落ち込み部分７１ａ〜７１ｈからの起動を回避し、常に十分なトルクが得られる回転角で起動できるように構成する。以下、具体的に説明する。
【００８４】
まず、領域Ｐ１〜Ｐ４では、ＡとＢ及び＋と−の組み合わせが全て異なる、すなわち、各領域Ｐ１〜Ｐ４におけるコイル４，５への４つの通電状態はすべて異なっている。これは、各領域Ｐ１〜Ｐ４における磁気センサ８〜１１の出力信号の組み合わせがすべて異なっていることを意味する。モータ１は、これら４つの通電状態を繰り返すため、図中の領域Ｐ５〜Ｐ８も領域Ｐ１〜Ｐ４と同じとなる。したがって、停止中のロータ３が４つの領域（Ａ＋Ｂ＋、Ａ＋Ｂ−、Ａ−Ｂ−、Ａ−Ｂ＋）のいずれかの通電状態にあることを磁気センサ８〜１１の出力信号の組み合わせによって検出できる。
【００８５】
ここで、ロータ３の回転角が領域Ｐ２（図７の回転角６０度〜１５０度）で停止している場合を考える。この領域Ｐ２で起動するには、磁気センサ８〜１１の出力に基づいてＡ＋Ｂ−の通電状態となる通電を行う必要がある。しかし、停止時のロータ３が回転角６０度または回転角１５０度付近のモータトルクとなる場合には、トルク落ち込み部分７１ａまたは７１ｂでの起動となってしまう。
【００８６】
そこで、トルク落ち込み部分７１ａまたは７１ｂからの起動を回避するために、Ａ＋Ｂ−の通電状態で起動する前に、領域Ｐ２に関してＣＣＷ方向としてはその一つ前の領域Ｐ１の通電状態であるＡ＋Ｂ＋の通電状態で直流通電（コイル通電切り替えなしの通電）させる。
【００８７】
このとき、トルクはトルク線図７２のように変化し、ロータ３が停止する回転角は点７２ａ，７２ｂとなるが、起動前のロータ３が停止している領域Ｐ２からは点７２ａの方が回転角では近いため、Ａ＋Ｂ＋の通電状態の直流通電では、ロータ３が点７２ａ（１３５度）の位置に移動して停止する。その後、本実施の形態では、この停止位置（点７２ａ）からＡ＋Ｂ−の通電状態で通電を行う。これにより、モータトルクは点７１ｉで示す高トルクとなるため、モータ１を高いモータトルクで起動することができる。すなわち、被駆動部材の負荷に対して十分なモータトルクを提供できるために、モータ１の確実な起動を行うことができる。
【００８８】
上述の説明では、ロータ３が領域Ｐ２に停止している場合を例示したが、ロータ３が他の領域に停止している場合でも上述した方法により、モータ１の確実な起動を行うことができる。すなわち、起動時の通電状態に対して、回転方向の一つ前の通電状態で直流通電を行うことで、モータ１の確実な起動を行うことができる。例えば、ロータ３が領域Ｐ３で停止している場合はＡ＋Ｂ−の通電状態で直流通電を行い、領域Ｐ４で停止している場合はＡ−Ｂ−の通電状態で直流通電を行い、領域Ｐ５で停止している場合はＡ−Ｂ＋の通電状態で直流通電を行い、その後に起動時の通電状態で起動を行えば、トルク落ち込み部分からの起動を回避できる。これにより、モータ１を確実に起動することができる。
【００８９】
なお、上述の説明ではＣＣＷ方向の回転で説明したが、ＣＷ方向の回転でも同様の対応を行うことにより、モータ１を確実に起動することができる。また、ここでは、モータ１を起動する前に、回転方向に対して一つ前の通電状態で直流通電を行ったが、これは、回転方向の一つ前の通電状態での直流通電におけるロータ３の停止位置（回転角）がモータ１の起動時の通電状態の領域（起動前にロータ３が停止してる領域）に含まれるようにするためである。このようにすることで、直流通電実行前と直流通電実行後のロータ３の停止位置のずれを小さくすることができる。
【００９０】
これにより、モータ駆動装置を駆動機構に搭載したことを想定した場合、モータ１に連結された駆動機構が起動前の直流通電実行前後で大きく移動するのを防ぐことができる。なお、直流通電実行前後のロータ３の停止位置のずれが大きくても駆動機構が起動前に動かないように構成できるのであれば、直流通電は回転方向に対して一つ前の通電状態である必要はなく、任意の通電状態でよい。この場合、直流通電実行後の停止位置に応じた通電状態で起動を行うことが必要になる。
【００９１】
（２）低進角駆動時
図８は、低進角駆動でのモータ半回転時のモータトルクを示すグラフ図である。図８において、横軸は電気角での回転角であり、本実施形態ではマグネット２の極数が８極なので、機械角では１８０度に相当する。縦軸はモータトルクである。
【００９２】
図８の区分け８３は通電状態の領域Ｑ１〜Ｑ８を示しており、ここでも、第２磁極部７ａをＡ、第１磁極部６ａをＢ、Ｎ極に励磁される通電状態を＋、Ｓ極に励磁される通電状態を−として表している。また、図８の回転角の正方向は反時計回り（ＣＣＷ）の回転を示している。
【００９３】
トルク線図８１は、区分け８３に示すような通電の切り替え（Ｑ１〜Ｑ８の状態の切り替え）を行った時（２相通電時）に、モータ１が出力するトルク線図である。トルク線図８２は通電の切り替えをせずにＡ＋Ｂ＋（第２磁極部７ａ、第１磁極部６ａともにＮ極）の通電状態で直流通電した場合のトルク線図を示している。
【００９４】
トルク線図８１で示されているように、低進角駆動の場合は、モータトルクのリップルが電気進角４５度よりも大きくなり、トルク落ち込み部分８１ａ〜８１ｈが生じる。図８においては、トルク落ち込み部分は、３０＋９０（ｉ−１）（ｉ＝１、２、３・・・）の周期で発生し、一回転では１６か所発生する。仮に、トルク落ち込み部分８１ａ〜８１ｈのトルク値よりも、被駆動部材の負荷トルクが大きいと、トルク落ち込み部分８１ａ〜８１ｈの回転角からはモータ１を起動できないことになる。
【００９５】
したがって、駆動機構の設計の際には、駆動領域内での被駆動部材の最大の負荷トルクが、トルク落ち込み部分８１ａ〜８１ｈよりも小さくなるように駆動機構を設計する必要がある。或いは、駆動電圧を高くしてモータ１の出力全体を上げ、トルク落ち込み部分のトルク値を被駆動部材の最大の負荷トルクよりも高くする必要がある。しかし、これでは設計上制約が生じてしまい、設計自由度の低下と消費電力の増大につながってしまう。
【００９６】
そこで、低進角駆動においても、トルク落ち込み部分からの起動を回避し、常に十分なトルクが得られる回転角でモータ１の起動ができるように構成する。以下、具体的に説明する。
【００９７】
まず、領域Ｑ１〜Ｑ４ではＡとＢ及び＋と−の組み合わせが全て異なる、すなわち、各領域Ｑ１〜Ｑ４におけるコイル４，５への４つの通電状態はすべて異なっている。これは、各領域Ｐ１〜Ｐ４における磁気センサ８〜１１の出力信号の組み合わせがすべて異なっていることを意味する。モータ１は、これら４つの通電状態を繰り返すため、図８の領域Ｑ５〜Ｑ８も領域Ｑ１〜Ｑ４と同じとなる。したがって、停止中のロータ３が４つの領域（Ａ＋Ｂ＋、Ａ＋Ｂ−、Ａ−Ｂ−、Ａ−Ｂ＋）のいずれかの通電状態にあることを磁気センサ８〜１１の出力信号の組み合わせによって検出できる。
【００９８】
ここで、ロータ３の回転角が領域Ｑ３（図８の回転角１２０度〜２１０度）で停止して場合を考える。この領域で起動するには、磁気センサ８〜１１の出力に基づいてＡ＋Ｂ−の通電状態となる通電を行う必要がある。しかし、停止時のロータ３が回転角１２０度または回転角２１０度付近のモータトルクとなる場合には、トルク落ち込み部分８１ｂまたはトルク落ち込み部分８１ｃでの起動となってしまう。
【００９９】
そこで、トルク落ち込み部分８１ｂまたは８１ｃからの起動を回避するために、Ａ＋Ｂ−の通電状態で起動する前に、領域Ｑ３に関してＣＣＷ方向としてはその一つ前の領域Ｑ２の通電状態であるＡ＋Ｂ＋の通電状態で直流通電（コイル通電切り替えなしの通電）させる。このとき、トルクはトルク線図８２のように変化し、ロータ３が停止する回転角は点８２ａ、８２ｂとなるが、起動前のロータ３が停止している領域Ｑ３からは点８２ａの方が回転角では近いため、Ａ＋Ｂ＋の通電状態では、ロータ３が点８２ａ（回転角１３５度）の位置に移動して停止する。
【０１００】
その後、本実施の形態では、この停止位置（点８２ａ）からＡ＋Ｂ−の通電状態で通電を行う。これにより、モータトルクは点８１ｉで示す高トルクとなるため、モータ１を高いモータトルクで起動することができる。すなわち、被駆動部材の負荷に対して十分なモータトルクを提供できるために、モータ１の確実な起動を行うことができる。
【０１０１】
上述はロータ３が領域Ｑ２に停止している場合の例を示したが、ロータ３が他の領域に停止している場合でも上述した方法により、モータ１の確実な起動を行うことができる。すなわち、起動時の通電状態に対して、回転方向の一つ前の通電状態で直流通電を行うことで、モータ１の確実な起動を行うことができる。例えば、ロータ３が領域Ｑ４で停止している場合はＡ＋Ｂ−の通電状態で直流通電を行い、領域Ｑ５で停止している場合はＡ−Ｂ−の通電状態で直流通電を行い、領域Ｑ６で停止している場合はＡ−Ｂ＋の通電状態で直流通電を行い、その後に起動時の通電状態で起動を行えば、トルク落ち込み部分からの起動を回避でき、モータ１を確実に起動することができる。なお、上述の説明ではＣＣＷ方向の回転で説明したが、ＣＷ方向の回転でも同様の対応を行うことにより、モータ１を確実に起動することができる。
【０１０２】
以上説明したように、本実施形態では、磁気センサ８〜１１の出力信号に応じた通電状態でモータ１を起動する前に、その通電状態より回転方向に対して一つ前の通電状態で直流通電を行うことにより、トルク落ち込み部分の回転角からの起動を回避することができる。これにより、出力トルクリップルの下限値からの起動を回避して、比較的大きな駆動負荷においても確実な起動が行えるモータ駆動装置を提供することができる。
【０１０３】
また、本実施形態では、モータ１を起動する前に、回転方向に対して一つ前の通電状態で直流通電を行う例を示したが、これは、回転方向の一つ前の通電状態での直流通電におけるロータ３の停止位置（回転角）がモータ１の起動時の通電状態の領域（起動前にロータ３が停止してる領域）に含まれるようにするためである。このようにすることで、直流通電実行前と通電実行後のロータ３の停止位置のずれを小さくすることができる。
【０１０４】
これにより、モータ駆動装置を駆動機構に搭載したことを想定した場合、モータ１に連結された駆動機構が起動前の直流通電実行前後で大きく動くのを防ぐことができる。なお、直流通電実行前後のロータ３の停止位置のずれが大きくても駆動機構が起動前に動かないように構成できるのであれば、直流通電は回転方向に対して一つ前の通電状態である必要はなく、任意の通電状態で行えばよい。この場合、直流通電実行後の停止位置に応じた（磁気センサ出力信号に応じた）通電状態で起動を行うことが必要になる。
【０１０５】
（第２の実施形態）
次に、図９及び図１０を参照して、本発明の第２の実施形態に係るモータ駆動装置を説明する。なお、上記第１の実施形態と重複する部分については、図及び符号を流用して説明する。上記第１の実施形態では、モータ１を起動する前に２相（複数相）の直流通電を行ってトルク落ち込み部分の回転角からの起動を回避したが、モータ１を起動する前に単相の直流通電を行っても同様の効果が得られる。
【０１０６】
（１）高進角駆動時
図９（ａ）及び図９（ｂ）は高進角駆動でのモータ半回転時のモータトルクを示すグラフ図である。図９において、横軸は電気角での回転角であり、本実施形態でもマグネット２の極数が８極なので、機械角では１８０度に相当する。縦軸はモータトルクである。
【０１０７】
図９の区分け９３は通電状態の領域Ｒ１〜Ｒ８を示しており、ここでも、第２磁極部７ａをＡ、第１磁極部６ａをＢ、Ｎ極に励磁される通電状態を＋、Ｓ極に励磁される通電状態を−として表している。そして、区分け９４は後述の単相での通電状態を示している。また、図９（ａ）での回転角の正方向は反時計回り（ＣＣＷ）の回転を示している。
【０１０８】
トルク線図９１は、区分け９３に示すような通電の切り替え（Ｒ１〜Ｒ８の状態の切り替え）を行った時（２相通電時）に、モータ１が出力するトルク線図である。図９（ａ）のトルク線図９２は、通電の切り替えをせずにＡ＋（第２磁極部７ａがＮ極、Ｂ相は無通電）の通電状態で直流通電した場合のトルク線図である。
【０１０９】
トルク線図９１で示されているように、高進角駆動の場合は、モータトルクのリップルが電気進角４５度よりも大きくなり、トルクの落ち込みが局所的に著しい部分（以下、トルク落ち込み部分という。）９１ａ〜９１ｈが生じる。図９においては、トルク落ち込み部分は、６０＋９０（ｉ−１）（ｉ＝１、２、３・・・）の周期で発生し、一回転では１６か所発生する。仮に、トルク落ち込み部分９１ａ〜９１ｈのトルク値よりも、被駆動部材の負荷トルクが大きいと、トルク落ち込み部分９１ａ〜９１ｈの回転角からはモータ１は起動できないことになる。
【０１１０】
したがって、駆動機構の設計の際には、駆動領域内での被駆動部材の最大の負荷トルクが、トルク落ち込み部分９１ａ〜９１ｈよりも小さくなるように駆動機構を設計する必要がある。或いは、駆動電圧を高くしてモータ１の出力全体を上げ、トルク落ち込み部分のトルク値を被駆動部材の最大の負荷トルクよりも高くする必要がある。しかし、これでは設計上制約が生じてしまい、設計自由度の低下と消費電力の増大につながってしまう。
【０１１１】
そこで、本実施形態では、高進角駆動時では、トルク落ち込み部分９１ａ〜９１ｈからの起動を回避し、常に十分なトルクが得られる回転角でモータ１を起動できるように構成する。以下、具体的に説明する。
【０１１２】
まず、領域Ｒ１〜Ｒ４ではＡとＢ及び＋と−の組み合わせが全て異なる、すなわち、各領域Ｒ１〜Ｒ４におけるコイル４，５への４つの通電状態はすべて異なっている。これは、各領域Ｒ１〜Ｒ４における磁気センサ８〜１１の出力信号の組み合わせがすべて異なっていることを意味する。モータ１は、これら４つの通電状態を繰り返すため、図９の領域Ｒ５〜Ｒ８も領域Ｒ１〜Ｒ４と同じとなる。したがって、停止中のロータ３は、４つの領域（Ａ＋Ｂ＋、Ａ＋Ｂ−、Ａ−Ｂ−、Ａ−Ｂ＋）のいずれかの通電状態にあることを磁気センサ８〜１１の出力信号の組み合わせによって検出できる。
【０１１３】
ここで、ロータ３の回転角が領域Ｒ３（図９（ａ）の回転角１５０度〜２４０度）で停止している場合を考える。この領域Ｒ３で起動するには、磁気センサ８〜１１の出力から、Ａ−Ｂ−の通電状態となる通電を行う必要がある。しかし、停止時のロータ３が回転角１５０度または回転角２４０度付近のモータトルクとなる場合には、トルク落ち込み部分９１ｂまたはトルク落ち込み部分９１ｃでの起動となってしまう。
【０１１４】
そこで、トルク落ち込み部分９１ｂまた９１ｃからの起動を回避するために、Ａ−Ｂ−の通電状態で起動する前に、単相で極性が異なるＡ＋の通電状態で直流通電（コイル通電切り替えなしの通電）させる。このとき、トルクはトルク線図９２のように変化し、ロータ３が停止する回転角は点９２ａ、９２ｂとなるが、起動前のロータ３が停止している領域Ｒ３からは点９２ａの方が回転角では近いため、Ａ＋の通電状態では、ロータ３が点９２ａ（回転角１８０度）の位置に移動して停止する。
【０１１５】
その後、本実施の形態では、この停止位置（点９２ａ）からＡ−Ｂ−の通電状態で通電を行う。これにより、モータトルクは点９１ｉで示す高トルクとなるため、モータ１を高いモータトルクで起動することができる。すなわち、被駆動部材の負荷に対して十分なモータトルクを提供できるために、モータ１の確実な起動を行うことができる。
【０１１６】
上述の説明では、ロータ３が領域Ｒ３に停止している場合の例を示したが、ロータ３が他の領域に停止している場合でも上述した方法により、モータ１の確実な起動を行うことができる。すなわち、起動時の通電状態に対してＡ相で極性が異なる通電状態で直流通電を行うことで、モータ１の確実な起動を行うことができる。例えば、ロータ３が領域Ｒ４で停止している場合はＡ＋の通電状態で直流通電を行い、領域Ｒ５で停止している場合はＡ−の通電状態で直流通電を行い、領域Ｒ６で停止している場合はＡ−の通電状態で直流通電を行い、その後に起動時の通電状態で起動を行えば、トルク落ち込み部分からの起動を回避できて、確実にモータ１を起動することができる。なお、Ａ−の通電状態での直流通電の時には、モータトルクはトルク線図９２の極性を逆にしたトルク線図となる。そして、その時のロータ３の停止位置は、点９２ｅ（回転角０度）、点９２ｃ（回転角３６０度）、点９２ｄ（回転角７２０度）となる。
【０１１７】
上述はＡ相での直流通電について述べたが、Ｂ相での直流通電についても同様の対応を行うことにより、モータ１を確実に起動することができる。以下、具体的に説明する。なお、上述した図９（ａ）と同一部分は同一符号を用いてその説明を省略する。
【０１１８】
図９（ｂ）における回転角の正方向は反時計回り（ＣＣＷ）の回転を示している。トルク線図９５は通電切り替えをせずにＢ＋（第１磁極部６ａがＮ極、Ａ相は無通電）で直流通電した場合のトルク線図である。
【０１１９】
ここで、ロータ３の回転角が領域Ｒ２（図９（ｂ）の回転角６０度〜１５０度）で停止している場合を考える。この領域で起動するには、磁気センサ８〜１１の出力から、Ａ＋Ｂ−の通電状態となる通電を行う必要がある。しかし、停止時のロータ３が回転角６０度または回転角１５０度付近のモータトルクとなる場合には、トルク落ち込み部分９１ａまたはトルク落ち込み部分９１ｂでの起動となってしまう。
【０１２０】
そこで、トルク落ち込み部分９１ａまた９１ｂからの起動を回避するために、Ａ＋Ｂ−の通電状態で起動する前に、単相で極性が異なるＢ＋の通電状態で直流通電（コイル通電切り替えなしの通電）させる。このとき、トルクはトルク線図９５のように変化し、ロータ３が停止する回転角は点９５ａ、９５ｂとなるが、起動前のロータ３が停止している領域Ｒ２からは点９５ａの方が回転角では近いため、Ｂ＋の通電状態では、ロータ３が点９５ａ（回転角９０度）の位置に移動して停止する。
【０１２１】
その後、本実施の形態では、この停止位置（点９５ａ）からＡ＋Ｂ−の通電状態で通電を行う。これにより、モータトルクは点９１ｋで示す高トルクとなるため、モータ１を高いモータトルクで起動することができる。すなわち、被駆動部材の負荷に対して十分なモータトルクを提供できるために、モータ１の確実な起動を行うことができる。
【０１２２】
上述の説明では、ロータ３が領域Ｒ２に停止している場合の例を示したが、ロータ３が他の領域に停止している場合でも上述した方法により、モータ１の確実な起動を行うことができる。すなわち、起動時の通電状態に対してＢ相で極性が異なる通電状態で直流通電を行うことで、モータ１の確実な起動を行うことができる。例えば、ロータ３がＲ３の領域で停止している場合はＢ＋の通電状態で直流通電を行い、領域Ｒ４で停止している場合はＢ−の通電状態で直流通電を行い、領域Ｒ５で停止している場合はＢ−の通電状態で直流通電を行い、その後に起動時の通電状態で起動を行えば、トルク落ち込み部分からの起動を回避できて、確実にモータ１を起動することができる。なお、Ｂ−の通電状態での直流通電の時には、モータトルクはトルク線図９５の極性を逆にしたトルク線図となる。そしてその時のロータ３の停止位置は、点９５ｃ（回転角２７０度）、点９５ｄ（回転角６３０度）となる。
【０１２３】
ところで、前述のＡ相（Ａ＋とＡ−）の直流通電時のロータ３の停止位置は、０度、１８０度、３６０度、５４０度、７２０度の回転角である。そしてＢ相（Ｂ＋とＢ−）の直流通電時のロータ３の停止位置は、９０度、２７０度、４５０度、６３０度の回転角である。すなわち、Ａ相（Ａ＋とＡ−）の直流通電時とＢ相（Ｂ＋とＢ−）の直流通電時を考慮すると、領域Ｒ１〜Ｒ８の各領域に必ず１つの停止位置が存在することになる。したがって、直流通電実行前のロータ３の停止領域（領域Ｒ１〜Ｒ８のいずれか）に応じて、Ａ相の直流通電状態か、Ｂ相の直流通電状態かを選択することにより、直流通電実行前後でのロータ停止領域を同一にすることができ、ロータ３の停止位置のずれを小さくできる。
【０１２４】
例えば、直流通電実行前にロータ３が領域Ｒ１に停止している場合、Ａ−の通電状態での直流通電を選択して回転角０度に停止させ、領域Ｒ２に停止している場合、Ｂ＋の通電状態での直流通電を選択して回転角９０度に停止させればよい。また、領域Ｒ３に停止している場合、Ａ＋の通電状態での直流通電を選択して回転角１８０度に停止させ、領域Ｒ４に停止している場合、Ｂ−の通電状態での直流通電を選択して回転角２７０度に停止させればよい。
【０１２５】
なお、直流通電実行前後のロータ３の停止位置のずれが大きくてもよい駆動機構であれば、任意の単相の直流通電を行った後に、ロータ３の停止位置に応じた起動をするようにしてもよい。また、上述の説明ではＣＣＷ方向の回転で説明したが、ＣＷ方向の回転でも同様の対応を行うことにより、モータ１を確実に起動することができる。
【０１２６】
（２）低進角駆動時
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、低進角駆動でのモータ半回転時のモータトルクを示すグラフ図である。図１０において、横軸は電気角での回転角であり、本実施形態でもマグネット２の極数が８極なので、機械角では１８０度に相当する。縦軸はモータトルクである。
【０１２７】
図１０の区分け１０３は通電状態の領域Ｓ１〜Ｓ８を示しており、ここでも、第２磁極部７ａをＡ、第１磁極部６ａをＢ、Ｎ極に励磁される通電状態を＋、Ｓ極に励磁される通電状態を−として表している。そして、区分け１０４は後述の単相での通電状態を示している。また、図１０（ａ）の回転角の正方向は反時計回り（ＣＣＷ）の回転を示している。
【０１２８】
トルク線図１０１は、区分け１０３に示すような通電の切り替え（領域Ｓ１〜Ｓ８の通電状態の切り替え）を行った時（２相通電時）に、モータ１が出力するトルク線図である。図１０（ａ）のトルク線図１０２は通電の切り替えをせずにＡ＋（第２磁極部７ａがＮ極、Ｂ相は無通電）の通電状態で直流通電した場合のトルク線図を示している。
【０１２９】
トルク線図１０１で示されているように、低進角駆動の場合は、モータトルクのリップルが電気進角４５度よりも大きくなり、トルクの落ち込みが局所的に著しい部分（以下、トルク落ち込み部分）１０１ａ〜１０１ｈが生じる。図１０においては、トルク落ち込み部分は、６０＋９０（ｉ−１）（ｉ＝１、２、３・・・）の周期で発生し、一回転では１６か所発生する。仮に、トルク落ち込み部分１０１ａ〜１０１ｈのトルク値よりも、被駆動部材の負荷トルクが大きいと、トルク落ち込み部分１０１ａ〜１０１ｈの回転角からはモータ１は起動できないことになる。
【０１３０】
したがって、駆動機構の設計の際には、駆動領域内での被駆動部材の最大の負荷トルクが、トルク落ち込み部分１０１ａ〜１０１ｈよりも小さくなるように駆動機構を設計する必要がある。或いは駆動電圧を高くしてモータの出力全体を上げ、トルク落ち込み部分のトルク値を被駆動部材の最大の負荷トルクよりも高くする必要がある。しかし、これでは設計上制約が生じてしまい、設計自由度の低下と消費電力の増大につながってしまう。
【０１３１】
そこで、本実施形態では、低進角駆動時では、トルク落ち込み部分１０１ａ〜１０１ｈからの起動を回避し、常に十分なトルクが得られる回転角でモータ１を起動できるように構成する。以下、具体的に説明する。
【０１３２】
まず、領域Ｓ１〜Ｓ４ではＡとＢ及び＋と−の組み合わせが全て異なる、すなわち、各領域Ｓ１〜Ｓ４におけるコイル４，５への４つの通電状態はすべて異なっている。これは、各領域Ｓ１〜Ｓ４における磁気センサ８〜１１の出力信号の組み合わせがすべて異なっていることを意味する。モータ１は、これら４つの通電状態を繰り返すため、図１０の領域Ｓ５〜Ｓ８も領域Ｓ１〜Ｓ４と同じとなる。したがって、停止中のロータ３が４つの領域（Ａ＋Ｂ＋、Ａ＋Ｂ−、Ａ−Ｂ−、Ａ−Ｂ＋）のいずれかの通電状態にあることを磁気センサ８〜１１の出力信号の組み合わせによって検出できる。
【０１３３】
ここで、ロータ３の回転角が領域Ｓ３（図１０（ａ）の回転角１２０度〜２１０度）で停止している場合を考える。この領域で起動するには、磁気センサ８〜１１の出力から、Ａ＋Ｂ−の通電状態となる通電を行う必要がある。しかし、停止時のロータ３が回転角１２０度または回転角２１０度付近のモータトルクとなる場合には、トルク落ち込み部分１０１ｂまたはトルク落ち込み部分１０１ｃでの起動となってしまう。
【０１３４】
そこで、トルク落ち込み部分１０１ｂまた１０１ｃからの起動を回避するために、Ａ＋Ｂ−の通電状態で起動する前に、単相で極性が同じＡ＋の通電状態で直流通電（コイル通電切り替えなしの通電）させる。このとき、トルクはトルク線図１０２のように変化し、ロータ３が停止する回転角は点１０２ａ、１０２ｂとなるが、起動前のロータ３が停止している領域Ｓ３からは点１０２ａの方が回転角では近いため、Ａ＋の通電状態では、ロータ３が点１０２ａ（回転角１８０度）の位置に移動して停止する。
【０１３５】
その後、本実施の形態では、この停止位置（点１０２ａ）からＡ＋Ｂ−の通電状態で通電を行う。これにより、モータトルクは点１０１ｉで示す高トルクとなるため、モータ１を高いモータトルクで起動することができる。すなわち、被駆動部材の負荷に対して十分なモータトルクを提供できるために、モータ１の確実な起動を行うことができる。
【０１３６】
上述の説明では、ロータ３が領域Ｓ３に停止している場合の例を示したが、ロータ３が他の領域に停止している場合でも上述した方法により、モータ１の確実な起動を行うことができる。すなわち、起動時の通電状態に対してＡ相で極性が同じ通電状態で直流通電を行うことで、モータ１の確実な起動を行うことができる。
【０１３７】
例えば、ロータ３が領域Ｓ４で停止している場合はＡ−の通電状態で直流通電を行い、領域Ｓ５で停止している場合はＡ−の通電状態で直流通電を行い、領域Ｓ６で停止している場合はＡ＋の通電状態で直流通電を行い、その後に起動時の通電状態で起動を行えば、トルク落ち込み部分からの起動を回避でき、確実にモータ１を起動することができる。なお、Ａ−の通電状態での直流通電の時には、モータトルクはトルク線図１０２の極性を逆にしたトルク線図となる。そしてその時のロータ３の停止位置は、点１０２ｅ（回転角０度）、点１０２ｃ（回転角３６０度）、点１０２ｄ（回転角７２０度）となる。
【０１３８】
上述はＡ相での直流通電について述べたが、Ｂ相での直流通電についても同様の対応を行うことにより、モータ１を確実に起動することができる。以下、具体的に説明する。なお、図１０（ａ）と同一の部分は同一符号を用い、その説明を省略する。
【０１３９】
トルク線図１０５は通電の切り替えをせずにＢ＋（第２磁極部７ａがＮ極、Ａ相は無通電）で直流通電した場合のトルク線図である。
【０１４０】
ここで、ロータ３の回転角が領域Ｓ２（図１０（ｂ）の回転角３０度〜１２０度）で停止している場合を考える。この領域で起動するには、磁気センサ８〜１１の出力から、Ａ＋Ｂ＋の通電状態となる通電を行う必要がある。しかし、停止時のロータ３が回転角３０度または回転角１２０付近のモータトルクとなる場合には、トルク落ち込み部分１０１ａまたはトルク落ち込み部分１０１ｂでの起動となってしまう。
【０１４１】
そこで、トルク落ち込み部分１０１ａまた１０１ｂからの起動を回避するために、Ａ＋Ｂ＋の通電状態で起動する前に、単相で極性が同じＢ＋の通電状態で直流通電（コイル通電切り替えなしの通電）させる。このとき、トルクはトルク線図１０５のように変化し、ロータ３が停止する回転角は点１０５ａ、１０５ｂとなるが、起動前のロータ３が停止している領域Ｒ２からは点１０５ａの方が回転角では近いため、Ｂ＋の通電状態では、ロータ３が点１０５ａ（回転角９０度）の位置に停止する。
【０１４２】
これに対応して、本実施の形態では、ここの停止位置（点１０５ａ）からＡ＋Ｂ＋の通電状態で通電を行う。これにより、モータトルクは点１０１ｋで示す高トルクとなるため、モータ１を高いモータトルクで起動することができる。すなわち、被駆動部材の負荷に対して十分なモータトルクを提供できるために、モータ１の確実な起動を行うことができる。
【０１４３】
上述の説明では、ロータ３が領域Ｓ２に停止している場合の例を示したが、ロータ３が他の領域に停止している場合でも上述した方法により、モータ１の確実な起動を行うことができる。すなわち、起動時の通電状態に対してＢ相で極性が同じ通電状態で直流通電を行うことで、モータ１の確実な起動を行うことができる。例えば、ロータ３が領域Ｓ３で停止している場合はＢ−の通電状態で直流通電を行い、領域Ｓ４で停止している場合はＢ−の通電状態で直流通電を行い、領域Ｓ５で停止している場合はＢ＋の通電状態で直流通電を行い、その後に起動時の通電状態で起動を行えば、トルク落ち込み部分からの起動を回避でき、モータ１を確実に起動することができる。なお、Ｂ−の通電状態での直流通電の時には、モータトルクはトルク線図１０５の極性を逆にしたトルク線図となる。そしてその時のロータ３の停止位置は、点１０５ｃ（回転角２７０度）、点１０５ｄ（回転角６３０度）となる。
【０１４４】
ところで、前述のＡ相（Ａ＋とＡ−）の直流通電時のロータ３の停止位置は、０度、１８０度、３６０度、５４０度、７２０度の回転角である。そしてＢ相（Ｂ＋とＢ−）の直流通電時のロータ３の停止位置は、９０度、２７０度、４５０度、６３０度の回転角である。すなわち、Ａ相（Ａ＋とＡ−）の直流通電時とＢ相（Ｂ＋とＢ−）の直流通電時を考慮すると、領域Ｓ１〜Ｓ８の各領域に必ず１つの停止位置が存在することを意味する。したがって、直流通電実行前のロータ３の停止領域（領域Ｓ１〜Ｓ８のいずれか）に応じて、Ａ相の直流通電状態か、Ｂ相の直流通電状態かを選択することにより、直流通電実行前後でのロータ停止領域を同一にすることができ、ロータ３の停止位置のずれを小さくできる。
【０１４５】
例えば、直流通電実行前にロータ３が領域Ｓ１に停止している場合、Ａ−の通電状態での直流通電を選択して回転角０度に停止させ、領域Ｓ２に停止している場合、Ｂ＋の通電状態での直流通電を選択して回転角９０度に停止させればよい。また、領域Ｓ３に停止している場合、Ａ＋の通電状態での直流通電を選択して回転角１８０度に停止させ、領域Ｓ４に停止している場合、Ｂ−の通電状態での直流通電を選択して回転角２７０度に停止させればよい。
【０１４６】
なお、直流通電実行前後のロータ３の停止位置のずれが大きくてもよい駆動機構であれば、任意の単相の直流通電を行った後に、ロータ３の停止位置に応じた起動をするようにしてもよい。また、上述の説明ではＣＣＷ方向の回転で説明したが、ＣＷ方向の回転でも同様の対応を行うことにより、モータ１を確実に起動することができる。
【０１４７】
以上説明したように、本実施形態では、磁気センサ８〜１１の出力信号に応じた通電状態の通電状態で起動する前に、その通電状態に対して同極または異極の単相通電状態で直流通電を行うことで、トルク落ち込み部分の回転角からのモータ１の起動を回避することができる。これにより、高いトルクによって確実にモータ１の起動を行うことができる。
【０１４８】
また、本実施形態では、２相の直流通電よりも消費電力の少ない単相の直流通電を用いるので、確実に消費電力を削減することができる。その他の構成及び作用効果は、上記第１の実施形態と同様である。
【０１４９】
（第３の実施形態）
上述した第１の実施形態や第２の実施形態の構成をモータ駆動装置へ適用する場合、モータ駆動装置の駆動機構の静止摩擦が大きいと、駆動機構の伝達系へモータから駆動力を供給しても、駆動機構を迅速に起動できない現象が発生することがある。この現象を、図７へ静止摩擦トルクの概念を加えた図１１を用いて説明する。
【０１５０】
図１１において、モータ１の起動前の直流通電においてモータ１のトルクが静止摩擦トルクの範囲１１１内に納まると、そのときの回転角でロータ３が停止する。例えば、ロータ３がトルク落ち込み部分７１ｂの回転角とほぼ一致する回転角１１２で停止することがある。この場合、回転角１１２からモータ１を起動させると、トルク落ち込み部分７１ｂからの起動となり、起動時に十分なトルクを得ることができず、加速時間が長くなる。その結果、高速駆動が求められる駆動機構へ本発明を適用することが困難となる。
【０１５１】
そこで、本実施形態では、静止摩擦トルクが大きくても、ロータ３の回転角がトルク落ち込み部分から離れるようにロータ３を停止させることにより、起動時に十分なトルクを得ることができるように構成する。
【０１５２】
図１２は、本実施形態に係るモータ駆動装置の制御方法を説明するための図である。図１２において、トルク線図７４は、図７におけるＡ相とＢ相の通電電圧をそれぞれ１００％と定義した場合における、Ａ＋の通電電圧が７０％であり、Ｂ＋の通電電圧が１００％であるときのトルク波形（回転角が２００度以降は図示を省略する）を示す。トルク線図７４では、図７に示すトルク線図と比較して、Ａ＋Ｂ＋の通電状態での直流通電において、ロータ３が停止する回転角（以下、停止回転角という）が点７２ａから点１１３へ移動する。以下、停止回転角が点７２ａから点１１３へ移動する理由について、図１３を用いて説明する。
【０１５３】
図１３は、Ａ＋Ｂ＋の通電状態での直流通電実行時のＡ相とＢ相のそれぞれで発生するモータトルクと、両トルクを足し合わせたモータトルクとを示すグラフである。図１３（ａ）は、Ａ＋の通電電圧が１００％であり、Ｂ＋の通電電圧が１００％である状態を示し、図１３（ｂ）は、Ａ＋の通電電圧が７０％であり、Ｂ＋の通電電圧が１００％である状態を示す。
【０１５４】
図１３（ａ）において、トルク波形１３１はＡ＋の通電電圧が１００％であるときのトルク波形であり、トルク波形１３２はＢ＋の通電電圧が１００％であるときのトルク波形であり、トルク波形１３３はトルク波形１３１及びトルク波形１３２を足し合わせたトルク波形である。また、図１３（ｂ）において、トルク波形１３５はＡ＋の通電電圧が７０％であるときのトルク波形であり、トルク波形１３６はＢ＋の通電電圧が１００％であるときのトルク波形であり、トルク波形１３７はトルク波形１３５及びトルク波形１３６を足し合わせたトルク波形である。
【０１５５】
静止摩擦トルクによる停止回転角への悪影響に留意しない場合は、図１３（ａ）に示すように、Ａ＋の通電電圧を１００％とし、Ｂ＋の通電電圧を１００％とする。この場合、静止摩擦トルクが作用しないときの停止回転角は１３５度付近の点１３４となる。一方、静止摩擦トルクによる停止回転角への悪影響に留意する場合は、図１３（ｂ）に示すように、Ａ＋の通電電圧を７０％とし、Ｂ＋の通電電圧を１００％とする。この場合、静止摩擦トルクが作用しないときの停止回転角は、点１３４よりも小さくなり、例えば、１２５度付近の点１３８となる。すなわち、起動前の直流通電のＡ相の通電電圧をＢ相の通電電圧を７０％に設定することにより、起動前の直流通電のＡ相の通電電圧とＢ相の通電電圧が同じ場合に比べ、停止回転角が約１０度小さくなる。なお、起動前の直流通電のＡ相の通電電圧のＢ相の通電電圧に対する比をより小さくする（例えば５０％や３０％）ことにより、停止回転角はさらに小さくすることができるのは、図１３（ａ）や図１３（ｂ）に示すトルク波形から明らかである。
【０１５６】
上述したように、Ａ＋の通電電圧を７０％とし、Ｂ＋の通電電圧を１００％とした場合、静止摩擦トルクが作用しないときの停止回転角は、約１２５度であるため、図１２のグラフにおいて、当該停止回転角は点１１３（１２５度）で示される。但し、実際には静止摩擦トルクが作用するため、停止回転角は、トルク線図７４と静止摩擦トルクの範囲１１１の境界とが交差する点１１４となる。このように、Ｂ＋の通電電圧に対するＡ＋の通電電圧の比率を変更することにより、静止摩擦トルクが作用する場合における停止回転角を任意に移動させることができ、停止回転角が、例えば、トルク落ち込み部分７１ｂの回転角とほぼ一致する回転角１１２となるのを防止することができる。その結果、モータ１の起動時に十分なトルクを得ることができ、ロータ３の加速時間が長くなるのを防止することができる。
【０１５７】
以上、図１１や図１２を用いて、ロータ３が領域Ｐ２に停止する場合（停止回転角が領域Ｐ２に存在する場合）について説明したが、ロータ３が領域Ｐ３に停止する場合でも上述した方法により、モータ１の起動時に十分なトルクを得ることができる。この場合、モータ１の起動前にＡ＋Ｂ−の通電状態での直流通電を行ってロータ３を領域Ｐ３に停止させるが、このとき、Ａ＋の通電電圧に対してＢ−の通電電圧を小さくすることにより、上述した事例と同様に、停止回転角が、例えば、トルク落ち込み部分７１ｃの回転角とほぼ一致するのを防止することができる。以下、図１４を用いて具体的に説明する。
【０１５８】
図１４は、Ａ＋Ｂ−の通電状態での直流通電実行時のＡ相とＢ相のそれぞれで発生するモータトルクと、両トルクを足し合わせたモータトルクとを示す。図１４（ａ）は、Ａ＋の通電電圧が１００％であり、Ｂ−の通電電圧が１００％である状態を示し、図１４（ｂ）は、Ａ＋の通電電圧が１００％であり、Ｂ−の通電電圧が７０％である状態を示す。
【０１５９】
図１４（ａ）において、トルク波形１４１はＡ＋の通電電圧が１００％であるときのトルク波形であり、トルク波形１４２はＢ＋の通電電圧が１００％であるときのトルク波形であり、トルク波形１４３はトルク波形１４１及びトルク波形１４２を足し合わせたトルク波形である。また、図１４（ｂ）において、トルク波形１４５はＡ＋の通電電圧が１００％であるときのトルク波形であり、トルク波形１４６はＢ−の通電電圧が７０％であるときのトルク波形であり、トルク波形１４７はトルク波形１４５及びトルク波形１４６を足し合わせたトルク波形である。
【０１６０】
静止摩擦トルクによる停止回転角への悪影響に留意しない場合は、図１４（ａ）に示すように、Ａ＋の通電電圧を１００％とし、Ｂ−の通電電圧を１００％とする。この場合、静止摩擦トルクが作用しないときの停止回転角は２２５度付近の点１４４となる。一方、静止摩擦トルクによる停止回転角への悪影響に留意する場合は、図１４（ｂ）に示すように、Ａ＋の通電電圧を１００％とし、Ｂ−の通電電圧を７０％とする。この場合、静止摩擦トルクが作用しないときの停止回転角は、点１４４よりも小さくなり、例えば、２１５度付近の点１４８となる。すなわち、起動前の直流通電のＢ相の通電電圧をＡ相の通電電圧を７０％に設定することにより、起動前の直流通電のＡ相の通電電圧とＢ相の通電電圧が同じ場合に比べ、停止回転角が約１０度小さくなる。これにより、静止摩擦トルクが作用する場合における停止回転角が、例えば、トルク落ち込み部分７１ｃの回転角とほぼ一致するのを防止することができる。その結果、モータ１の起動時に十分なトルクを得ることができ、ロータ３の加速時間が長くなるのを防止することができる。
【０１６１】
なお、起動前の直流通電のＢ相の通電電圧のＡ相の通電電圧に対する比をより小さくする（例えば５０％や３０％）ことにより、停止回転角はさらに小さくすることができるのは、図１４（ａ）や図１４（ｂ）に示すトルク波形から明らかである。
【０１６２】
本実施の形態では、起動前の停止回転角を任意に制御するために、起動前の直流通電のＡ相の通電電圧をＢ相の通電電圧よりも小さくする事例と、起動前の直流通電のＢ相の通電電圧をＡ相の通電電圧よりも小さくする事例について説明した。しかしながら、Ａ相の通電電圧とＢ相の通電電圧のいずれを小さくするかは、起動前の直流通電の通電状態によって決定される。具体的には、Ａ相とＢ相が同符号（Ａ＋Ｂ＋またはＡ−Ｂ−）である場合にはＡ相の通電電圧をＢ相の通電電圧よりも小さくする。また、Ａ相とＢ相が異符号（Ａ＋Ｂ−またはＡ−Ｂ＋）である場合、Ｂ相の通電電圧をＡ相の通電電圧よりも小さくする。なお、Ａ相とＢ相の設定を変えることにより、符号の関係を逆にすることもできる。
【０１６３】
上述した、本実施形態に係るモータ駆動装置の制御方法では、まず、第１〜第４の磁気センサ８〜１１の出力信号により、制御回路１３が起動前の直流通電の通電状態を決定し、決定された直流通電の通電状態のＡ相とＢ相の符号の関係に基づいてＡ相の通電電圧とＢ相の通電電圧のいずれを小さくするかが選択される。その後、選択結果が駆動信号として駆動ドライバーへ伝達される。
【０１６４】
なお、ロータ３が領域Ｐ４や領域Ｐ１に停止する場合でも上述した方法により、モータ１の起動時に十分なトルクを得ることができる。
【０１６５】
本実施の形態では、起動前の直流通電の通電状態に応じて、Ａ相の通電電圧とＢ相の通電電圧のいずれを小さくするかを選択することにより、静止摩擦トルクが作用するときの停止回転角がトルク落ち込み部分とほぼ一致するのを防止することができる。なお、Ａ相の通電電圧とＢ相の通電電圧の比率は、例えば、駆動機構の設計時に、起動時の静止摩擦トルクや負荷の状況に応じて予め決定されるのが好ましい。
【０１６６】
（第４の実施形態）
本発明における第１〜第４の磁気センサ８〜１１には、ホール素子などの磁気感応素子が適用される。磁気感応素子は、マグネット２（ロータ３）のＮ極とＳ極を検出し、検出した磁極に応じて信号を出力する。
【０１６７】
例えば、第１〜第４の磁気センサ８〜１１は、検出した磁極に応じてＬｏｗ又はＨｉｇｈの信号を出力する。図１５は、各磁気センサの出力信号の形態を説明するための図である。図１５では、第１〜第４の磁気センサ８〜１１から、マグネットの磁界強度１５１に応じて出力信号（Ｌｏｗ又はＨｉｇｈの二値）１５２が出力される。なお、第１〜第４の磁気センサ８〜１１には、マグネットのＮ極とＳ極の境界付近でのチャタリングを防止するために不検出範囲１５３が設けられる。
【０１６８】
図１５において、マグネットの磁界強度１５１が時間の経過とともに変化すると、当該磁界強度１５１が不検出範囲１５３から脱する際に第１〜第４の磁気センサ８〜１１からＬｏｗ信号又はＨｉｇｈ信号が出力される。すなわち、各磁気センサがマグネット２のＮ極とＳ極の境界を通り過ぎた後に遅れてＬｏｗ信号又はＨｉｇｈ信号が出力されるため、コイルの通電切替タイミングが各磁気センサのＮ極とＳ極の境界の通過よりも遅れる。
【０１６９】
この遅れの影響を、例えば、図７を用いて説明する。具体的には、コイル通電の切替タイミングに合致するトルク線図７１のトルク落ち込み部分７１ａ〜７１ｈの発生が遅れ、図中の右方に移動することになる。但し、この場合、トルク落ち込み部分７１ｂがＡ＋Ｂ＋の通電状態での直流通電におけるロータ３の停止回転角である点７２ａから離れることなるため、モータ１の起動に関して問題を生じることはない。
【０１７０】
ところで、モータ１の起動直前において第１〜第４の磁気センサ８〜１１へ電源を投入する際、各磁気センサが検出する磁界強度が不検出範囲１５３内に存在する場合、Ｌｏｗ信号とＨｉｇｈ信号のいずれの信号を出力すべきか判断できないため、出力信号を、Ｌｏｗ信号又はＨｉｇｈ信号のいずれかに決定して出力すること（以下、仮信号出力という）が行われる。その結果、各磁気センサがマグネット２のＮ極とＳ極の境界を通り過ぎる前に、Ｌｏｗ信号とＨｉｇｈ信号の出力の切り替わりが行われてコイルの通電が切り替わることがある。
【０１７１】
コイルの通電切替タイミングが各磁気センサのＮ極とＳ極の境界の通過よりも早くなることの影響を、例えば、図７を用いて説明する。具体的には、コイル通電の切替タイミングに合致するトルク線図７１のトルク落ち込み部分７１ａ〜７１ｈの発生が早まり、図中の左方に移動することになる。
【０１７２】
より具体的には、図１６に示すように、トルク落ち込み部分７１ｂの近辺において、トルク線図７１が２点鎖線で示す線図１６１のように変化し、変化後のトルク落ち込み部分１６１ａが、Ａ＋Ｂ＋の通電状態での直流通電におけるロータ３の停止回転角である点７２ａとほぼ一致することがある。その結果、モータ１をトルク落ち込み部分からの起動することになるため、モータ１を適切に起動できないおそれがある。
【０１７３】
本実施形態では、これに対して、仮定信号出力によってトルク線図７１のトルク落ち込み部分が移動しても、起動前のロータ３の停止回転角とトルク落ち込み部分が合致しないように、直流通電の通電状態を変更して起動前のロータ３の停止回転角を大きく移動させる。この直流通電の通電状態の変更について、図１７を用いて説明する。
【０１７４】
上述した各実施形態では、モータ１を起動させる領域（以下、起動領域という）が領域Ｐ２である場合、モータ１の起動前に、ＣＣＣＷ方向に関して起動領域の一つ前の領域Ｐ１の通電状態であるＡ＋Ｂ＋の通電状態で直流通電を行うが、本実施形態では、ＣＣＷ方向に関して起動領域の二つ前の領域Ｐ４の通電状態であるＡ−Ｂ＋の通電状態で直流通電を行う。Ａ−Ｂ＋の通電状態での直流通電のトルクはトルク線図１７１のように変化し、ロータ３の停止回転角は点１７２となる。点１７２は、トルク落ち込み部分７１ｂから大きく離れ、さらに、トルク落ち込み部分７１ａよりも左方に位置する。したがって、仮定信号出力によってトルク線図７１のトルク落ち込み部分７１ｂが左方へ移動し、トルク落ち込み部分１６１ａまで移動しても、起動前のロータ３の停止回転角（点１７２）とトルク落ち込み部分１６１ａが合致することがない。
【０１７５】
すなわち、モータ１の起動直前において第１〜第４の磁気センサ８〜１１へ電源を投入する前に、起動領域よりもＣＣＷ方向に関して二つ前の領域の通電状態の直流通電を行うことにより、起動前のロータ３の停止回転角と仮定信号出力によって移動するトルク落ち込み部分とが合致するのを防止することができる。
【０１７６】
なお、起動領域よりもＣＣＷ方向に関して二つ前の領域の通電状態の直流通電を行ってロータ３を回転させ始めた後、各磁気センサが検出する磁界強度１５１が不検出範囲１５３から脱するために必要十分な時間が経過すると、ＣＣＷ方向に関して一つ前の領域の通電状態（Ａ＋Ｂ＋）の直流通電で行う。これにより、ロータ３の停止回転角が点１７２から点７２ａへ移動する。このときには、磁界強度１５１が不検出範囲１５３から脱し、仮定信号出力が行われず、トルク落ち込み部分の発生が早まることがないため、ロータ３の停止回転角が点７２ａへ移動しても、当該停止回転角がトルク落ち込み部分と合致することがない。その後、領域Ｐ２（Ａ＋Ｂ−）の通電状態で通電を行うことにより、当該モータ１を高いモータトルクで起動することができる。
【０１７７】
上述した事例では、モータ１の起動前のロータ３の停止回転角を大きく移動させるために、ＣＣＷ方向に関して起動領域の二つ前の領域の通電状態の直流通電を行ったが、代わりに起動領域（Ｐ２）の通電状態の直流通電を行ってもよい。この場合、当該直流通電のトルク線図は図７中の右方へ移動し、トルクが領域Ｐ３において「０」となるため、ロータ３の停止回転角は領域Ｐ３へ移動する。その結果、ロータ３の停止回転角は、やはり、仮定信号出力によって図７中の左方に移動するトルク落ち込み部分と合致することがなく、上述した事例と同様の効果を奏することができる。
【０１７８】
すなわち、本実施形態では、起動前のロータ３の停止回転角を、起動領域のＣＣＷ方向に関する前後いずれかの領域へ移動させるように、起動前の直流通電の通電状態を変更する。
【０１７９】
なお、モータ１の起動前に機械的及び時間的な余裕が存在すれば、ロータ３の停止回転角を移動させる領域は、起動領域のＣＣＷ方向に関する前後いずれかの領域に限られず、起動領域のＣＣＷ方向に関して二つ前の領域や起動領域のＣＣＷ方向に関して二つ前の領域等の起動領域以外の領域であってもよい。
【０１８０】
また、本実施形態では、２相（複数相）の直流通電を用いたが、第２の実施形態のように、単相の直流通電を用いて各磁気センサが検出する磁界強度１５１が不検出範囲１５３から脱するまでのロータ３の駆動を行ってもよい。これによっても、２相の直流通電を用いた場合と同様の効果が得られる。
【０１８１】
以上説明したように、本実施形態では、ロータ３の停止回転角を、起動領域のＣＣＷ方向に関する前後いずれかの領域へ移動させるように、直流通電の通電状態を変更し、各磁気センサが検出する磁界強度１５１が不検出範囲１５３から脱すると、起動領域のＣＣＷ方向に関して一つ前の領域の通電状態の直流通電で行う。これにより、ロータ３の停止回転角とトルク落ち込み部分が合致することが無くなり、モータ１を確実かつ良好に起動することができる。
【０１８２】
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明は上述した各実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。また、本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワークや記憶媒体を介してシステムや装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータの１つ以上のプロセッサーがプログラムを読み出して実行する処理でも実現可能である。また、本発明は、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【０１８３】
さらに、本発明の構成は、上記各実施形態に例示したものに限定されるものではなく、材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所等の他、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【符号の説明】
【０１８４】
１  モータ
２  マグネット
３  ロータ
４  第１コイル
５  第２コイル
６  第１ヨーク
６ａ  第１磁極部
７  第２ヨーク
７ａ  第２磁極部
８  第１磁気センサ
９  第２磁気センサ
１０  第３磁気センサ
１１  第４磁気センサ
１３  制御回路
【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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