(57)【要約】      （修正有）【課題】回転角度全域で高い出力トルクを得ると共に電力の消費を抑える。【解決手段】右回転においては、制御回路１３は、磁気センサ１０、８の出力信号が同じか異なるかによって、第１のコイルの通電可否または通電する場合の印加電圧を制御し、磁気センサ１１、９の出力信号が同じか異なるかによって、第２のコイルの通電可否または通電する場合の印加電圧を制御する。【選択図】図１
2019122170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に複数に分割して異なる極に交互に多極着磁されたマグネットを備えた回転可能なロータと、
前記ロータの外周面に対向する第１の磁極を備えた第１のヨークと、
前記ロータの前記外周面に対向し前記第１のヨークと前記マグネットとの相対位相とは異なる位相で配置された第２の磁極を備えた第２のヨークと、
通電されることで前記第１の磁極を励磁する第１のコイルと、
通電されることで前記第２の磁極を励磁する第２のコイルと、
前記マグネットの回転位相を検出する第１の検出素子、第２の検出素子、第３の検出素子及び第４の検出素子と、
前記第１、第２、第３、第４の検出素子の信号に基づいて、制御モードに従って前記第１のコイル及び前記第２のコイルの通電を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記制御モードに従って前記ロータを第１の回転方向に回転させる際、
前記第１の検出素子の信号と前記第２の検出素子の信号とが同じ場合、その信号に応じた方向に第１の印加電圧にて前記第１のコイルに通電し、前記第１の検出素子の信号と前記第２の検出素子の信号とが異なる場合、前記第１のコイルに通電しないかまたは、前記第１の検出素子の信号に応じた方向に前記第１の印加電圧より低い第２の印加電圧にて前記第１のコイルに通電し、
前記第３の検出素子の信号と前記第４の検出素子の信号とが同じ場合、その信号に応じた方向に前記第１の印加電圧にて前記第２のコイルに通電し、前記第３の検出素子の信号と前記第４の検出素子の信号とが異なる場合、前記第２のコイルに通電しないかまたは、前記第３の検出素子の信号に応じた方向に前記第２の印加電圧にて前記第２のコイルに通電することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記ロータの回転速度を検出する検出手段を有し、
前記制御手段は、前記検出手段により検出された前記ロータの回転速度が所定の回転速度未満である場合は前記第１のコイル及び前記第２のコイルの通電を前記制御モードで制御し、前記ロータの回転速度が前記所定の回転速度以上である場合は前記第１のコイル及び前記第２のコイルの通電を前記制御モードとは異なる制御モードで制御し、
前記制御手段は、前記異なる制御モードにおいては、
前記ロータを前記第１の回転方向に回転させる際、前記第１の検出素子の信号に応じた方向に前記第１のコイルを通電し、前記第３の検出素子の信号に応じた方向に前記第２のコイルを通電することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記第１の磁極部と前記第２の磁極部とは電気角で略９０度ずれた位置に配置され、
前記ロータを前記第１の回転方向に回転させる場合であって、前記第１の検出素子の信号に基づいて前記第１の磁極部の励磁状態を切り換えるときに、前記ロータの回転位置に対する前記第１の磁極部の励磁切換のタイミングが電気進角４５度と９０度との間になる位置に、前記第１の検出素子は配置され、
前記ロータを前記第１の回転方向に回転させる場合であって、前記第２の検出素子の信号に基づいて前記第１の磁極部の励磁状態を切り換えるときに、前記ロータの回転位置に対する前記第１の磁極部の励磁切換のタイミングが電気進角０度と４５度との間になる位置に、前記第２の検出素子は配置され、
前記ロータを前記第１の回転方向に回転させる場合であって、前記第３の検出素子の信号に基づいて前記第２の磁極部の励磁状態を切り換えるときに、前記ロータの回転位置に対する前記第２の磁極部の励磁切換のタイミングが電気進角４５度と９０度との間になる位置に、前記第３の検出素子は配置され、
前記ロータを前記第１の回転方向に回転させる場合であって、前記第４の検出素子の信号に基づいて前記第２の磁極部の励磁状態を切り換えるときに、前記ロータの回転位置に対する前記第２の磁極部の励磁切換のタイミングが電気進角０度と４５度との間になる位置に、前記第４の検出素子は配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記ロータが前記第１の回転方向に回転している場合において、仮に前記第１のコイルに通電したならば前記第１の磁極部によって前記ロータに前記第１の回転方向とは異なる第２の回転方向への付勢力が作用する期間のうち少なくとも一部の期間において、前記第１のコイルに通電せず、且つ、仮に前記第２のコイルに通電したならば前記第２の磁極部によって前記ロータに前記第２の回転方向への付勢力が作用する期間のうち少なくとも一部の期間において、前記第２のコイルに通電しないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記制御モードに従って前記ロータを前記第１の回転方向とは異なる第２の回転方向に回転させる際、
前記第１の検出素子の信号と前記第２の検出素子の信号とが同じ場合、その信号に応じた方向に第３の印加電圧にて前記第１のコイルに通電し、前記第１の検出素子の信号と前記第２の検出素子の信号とが異なる場合、前記第１のコイルに通電しないかまたは、前記第２の検出素子の信号に応じた方向に前記第３の印加電圧より低い第４の印加電圧にて前記第１のコイルに通電し、
前記第３の検出素子の信号と前記第４の検出素子の信号とが同じ場合、その信号に応じた方向に前記第３の印加電圧にて前記第２のコイルに通電し、前記第３の検出素子の信号と前記第４の検出素子の信号とが異なる場合、前記第２のコイルに通電しないかまたは、前記第４の検出素子の信号に応じた方向に前記第４の印加電圧にて前記第２のコイルに通電することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記ロータの回転速度を検出する検出手段を有し、
前記制御手段は、前記検出手段により検出された前記ロータの回転速度が所定の回転速度未満である場合は前記第１のコイル及び前記第２のコイルの通電を前記制御モードで制御し、前記ロータの回転速度が前記所定の回転速度以上である場合は前記第１のコイル及び前記第２のコイルの通電を前記制御モードとは異なる制御モードで制御し、
前記制御手段は、前記異なる制御モードにおいては、
前記ロータを前記第１の回転方向に回転させる際、前記第１の検出素子の信号に応じた方向に前記第１のコイルを通電し、前記第３の検出素子の信号に応じた方向に前記第２のコイルを通電し、
前記制御手段は、前記異なる制御モードにおいては、
前記ロータを前記第２の回転方向に回転させる際、前記第２の検出素子の信号に応じた方向に前記第１のコイルを通電し、前記第４の検出素子の信号に応じた方向に前記第２のコイルを通電することを特徴とする請求項５に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記第１の磁極部と前記第２の磁極部とは電気角で略９０度ずれた位置に配置され、
前記ロータを前記第２の回転方向に回転させる場合であって、前記第４の検出素子の信号に基づいて前記第２の磁極部の励磁状態を切り換えるときに、前記ロータの回転位置に対する前記第２の磁極部の励磁切換のタイミングが電気進角４５度と９０度との間になる位置に、前記第４の検出素子は配置され、
前記ロータを前記第２の回転方向に回転させる場合であって、前記第３の検出素子の信号に基づいて前記第２の磁極部の励磁状態を切り換えるときに、前記ロータの回転位置に対する前記第２の磁極部の励磁切換のタイミングが電気進角０度と４５度との間になる位置に、前記第３の検出素子は配置され、
前記ロータを前記第２の回転方向に回転させる場合であって、前記第２の検出素子の信号に基づいて前記第１の磁極部の励磁状態を切り換えるときに、前記ロータの回転位置に対する前記第１の磁極部の励磁切換のタイミングが電気進角４５度と９０度との間になる位置に、前記第２の検出素子は配置され、
前記ロータを前記第２の回転方向に回転させる場合であって、前記第１の検出素子の信号に基づいて前記第１の磁極部の励磁状態を切り換えるときに、前記ロータの回転位置に対する前記第１の磁極部の励磁切換のタイミングが電気進角０度と４５度との間になる位置に、前記第１の検出素子は配置されることを特徴とする請求項５または６に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記ロータが前記第２の回転方向に回転している場合において、仮に前記第１のコイルに通電したならば前記第１の磁極部によって前記ロータに前記第１の回転方向への付勢力が作用する期間のうち少なくとも一部の期間において、前記第１のコイルに通電せず、且つ、仮に前記第２のコイルに通電したならば前記第２の磁極部によって前記ロータに前記第１の回転方向への付勢力が作用する期間のうち少なくとも一部の期間において、前記第２のコイルに通電しないことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記第１の印加電圧は前記第３の印加電圧と略等しく、前記第２の印加電圧は前記第４の印加電圧と略等しいことを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
周方向に複数に分割して異なる極に交互に多極着磁されたマグネットを備えた回転可能なロータと、
前記ロータの外周面に対向する第１の磁極を備えた第１のヨークと、
前記ロータの前記外周面に対向し前記第１のヨークと前記マグネットとの相対位相とは異なる位相で配置された第２の磁極を備えた第２のヨークと、
通電されることで前記第１の磁極を励磁する第１のコイルと、
通電されることで前記第２の磁極を励磁する第２のコイルと、
前記マグネットの回転位相を検出する第１の検出素子、第２の検出素子、第３の検出素子及び第４の検出素子と、
を有するモータを制御するモータ制御方法であって、
前記ロータを第１の回転方向に回転させる際、
前記第１の検出素子の信号と前記第２の検出素子の信号とが同じ場合、その信号に応じた方向に第１の印加電圧にて前記第１のコイルに通電し、前記第１の検出素子の信号と前記第２の検出素子の信号とが異なる場合、前記第１のコイルに通電しないかまたは、前記第１の検出素子の信号に応じた方向に前記第１の印加電圧より低い第２の印加電圧にて前記第１のコイルに通電し、
前記第３の検出素子の信号と前記第４の検出素子の信号とが同じ場合、その信号に応じた方向に前記第１の印加電圧にて前記第２のコイルに通電し、前記第３の検出素子の信号と前記第４の検出素子の信号とが異なる場合、前記第２のコイルに通電しないかまたは、前記第３の検出素子の信号に応じた方向に前記第２の印加電圧にて前記第２のコイルに通電することを特徴とするモータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステッピングモータは小型、高トルク、高寿命といった特徴を有し、開ループ制御で容易にデジタル的な位置決め動作を実現でき、カメラや光ディスク装置などの情報家電、プリンタやプロジェクタ等のＯＡ機器などに広く用いられている。しかし、高速回転時やモータへの負荷が多いときにモータが脱調するおそれがあり、ブラシレスモータやＤＣモータに比べて効率が低いという問題があった。この問題を解決するために、ステッピングモータにエンコーダを取り付け、ロータの位置にあわせて通電を切り換える、いわゆるブラシレスＤＣモータの動作を行なわせることで脱調を防ぐことが知られている。
【０００３】
特許文献１には、磁気センサによってロータの位置を検出し、コイルへの通電を順次切り換えていくモータが開示されている。特許文献１は、励磁切換のタイミングが電気進角０度と４５度以内になるように配置した磁気センサと、励磁切換のタイミングが電気進角４５度と９０度以内になるように配置した磁気センサとをモータに設けている。これにより複数の進角を設定でき、脱調を発生させないモータ制御装置が提案される。
【０００４】
図８（ａ）、（ｂ）は、特許文献１のモータが有する２つのステータユニットのコイルへ一定電流を流した時にそれぞれのステータユニットが発生させるトルクとその合力を示す図である。図８（ａ）、（ｂ）において、横軸に電気角をとっている。図８（ａ）では、電気進角０度と４５度以内になるように配置した磁気センサからの信号で通電を切り換えたときにそれぞれのステータユニットが発生させるトルクとその合力を示している。また、図８（ｂ）では、電気進角４５度と９０度以内になるように配置した磁気センサからの信号で通電を切り換えたときにそれぞれのステータユニットが発生させるトルクとその合力を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１２８１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術では、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、どちらかのステータユニットで、所望の回転方向とは逆向きの負のトルクが発生してしまうモータ回転角度がある。このような回転角度においては２つのステータユニットの発生トルクを合成したモータの出力トルクの落ち込みが大きくなる。そのため、低負荷の場合でも出力トルクが不足して起動できないか、または駆動中に停止してしまうおそれがあった。
【０００７】
本発明は、回転角度全域で高い出力トルクを得ると共に電力の消費を抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、周方向に複数に分割して異なる極に交互に多極着磁されたマグネットを備えた回転可能なロータと、前記ロータの外周面に対向する第１の磁極を備えた第１のヨークと、前記ロータの前記外周面に対向し前記第１のヨークと前記マグネットとの相対位相とは異なる位相で配置された第２の磁極を備えた第２のヨークと、通電されることで前記第１の磁極を励磁する第１のコイルと、通電されることで前記第２の磁極を励磁する第２のコイルと、前記マグネットの回転位相を検出する第１の検出素子、第２の検出素子、第３の検出素子及び第４の検出素子と、前記第１、第２、第３、第４の検出素子の信号に基づいて、制御モードに従って前記第１のコイル及び前記第２のコイルの通電を制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記制御モードに従って前記ロータを第１の回転方向に回転させる際、前記第１の検出素子の信号と前記第２の検出素子の信号とが同じ場合、その信号に応じた方向に第１の印加電圧にて前記第１のコイルに通電し、前記第１の検出素子の信号と前記第２の検出素子の信号とが異なる場合、前記第１のコイルに通電しないかまたは、前記第１の検出素子の信号に応じた方向に前記第１の印加電圧より低い第２の印加電圧にて前記第１のコイルに通電し、前記第３の検出素子の信号と前記第４の検出素子の信号とが同じ場合、その信号に応じた方向に前記第１の印加電圧にて前記第２のコイルに通電し、前記第３の検出素子の信号と前記第４の検出素子の信号とが異なる場合、前記第２のコイルに通電しないかまたは、前記第３の検出素子の信号に応じた方向に前記第２の印加電圧にて前記第２のコイルに通電することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、回転角度全域で高い出力トルクを得ると共に電力の消費を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】モータ制御装置のブロック図である。
【図２】モータの外観斜視図である。
【図３】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のトルクとの関係を示す図である。
【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断面図である。
【図５】ロータの回転角に対する、第１、第２のコイルの通電状態により発生するモータトルクを示す図である。
【図６】ヨーク、磁気センサ及びマグネットの位相関係の遷移図である。
【図７】モータ駆動制御処理のフローチャートである。
【図８】第１、第２のコイルの通電状態により発生するモータトルクとその合力の従来例（図（ａ）、（ｂ））、本実施の形態の例を示す図（図（ｃ））である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施の形態に係るモータ制御装置のブロック図である。図２は、モータの外観斜視図である。図２では、説明の便宜のために一部の部品を破断させて示している。このモータ制御装置は、モータ１、駆動回路２２、制御回路１３を備える。制御手段としての制御回路１３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備える（いずれも図示せず）。モータ１は、ロータ３、第１のコイル４、第１のヨーク６、第２のコイル５、第２のヨーク７を備える。さらにモータ１は、第１磁気センサ（第１の検出素子）１０、第２磁気センサ（第２の検出素子）８、第３磁気センサ（第３の検出素子）１１、第４磁気センサ（第４の検出素子）９を備える。
【００１３】
ロータ３はマグネット２を備え、駆動回路２２を介して制御回路１３によって回転可能に制御される。マグネット２は円筒形状に形成され、外周面を周方向に複数に分割して異なる極に交互に多極着磁されている。本実施の形態では、マグネット２は８分割すなわち８極（Ｎ極が４極、Ｓ極が４極）に着磁されている。なお、８極に限らず、例えば、２極、４極や１２極以上に着磁されてもよい。
【００１４】
第１のコイル４は、マグネット２の軸方向の一端側に配置されている。第１のヨーク６は軟磁性材料で、マグネット２の外周面に対して隙間を持って対向して形成されている。第１のヨーク６は、マグネット２の外周面に対向する複数の第１の磁極部６ａを備える。複数の第１の磁極部６ａは、第１のヨーク６の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る。第１の磁極部６ａは、第１のコイル４に通電されることで励磁される。第１のコイル４と第１のヨーク６と複数の第１の磁極部６ａに対向するマグネット２とによって「第１のステータユニット」が構成される。
【００１５】
第２のコイル５は、マグネット２の第１のコイル４が取り付けられた軸方向の一端とは反対側の他端に配置されている。第２のヨーク７は、軟磁性材料で、マグネット２の外周面に対して隙間を持って対向して形成されている。第２のヨーク７は、マグネット２の外周面に対向する複数の第２の磁極部７ａを備えている。複数の第２の磁極部７ａは、第２のヨーク７の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る。第２の磁極部７ａは、第２のコイル５に通電されることで励磁される。第２の磁極部７ａは、第１のヨーク６とマグネット２との相対位相とは異なる位相で配置される。第２のコイル５と第２のヨーク７と複数の第２の磁極部７ａに対向するマグネット２とによって「第２のステータユニット」が構成される。
【００１６】
制御回路１３は、第１の磁極部６ａ、第２の磁極部７ａのそれぞれに励磁される極（Ｎ極、Ｓ極）を切り換えることで、ロータ３に与えるトルクを変化させることができる。第１磁気センサ１０、第２磁気センサ８、第３磁気センサ１１、第４磁気センサ９はいずれも、マグネット２の磁束を検出するホール素子であり、モータカバー１２に固定される。モータカバー１２は、第１の磁極部６ａと第２の磁極部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のヨーク６と第２のヨーク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°として表したものであり、ロータの極数をＭ、機械角をθ０とすると、電気角θは以下の式１で表せる。
θ＝θ０×Ｍ／２…（１）
【００１７】
本実施の形態では、マグネット２の着磁は８極であるから、電気角の９０度は機械角で２２．５度となる。以下の説明では、主として電気角を用いてフィードバック通電切換モードの動作を説明する。
【００１８】
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図であり、横軸に電気角、縦軸にモータトルクをとっている。モータトルクの正、負については、ロータ３を図１や図４の時計回りに回転させるトルクを正とする。
【００１９】
図４（ａ）、（ｂ）は、各ヨーク及びマグネット２の位相関係を示すモータ１の軸直角方向断面図である。本実施の形態では、第１のコイル４に正方向の電流を流すと第１の磁極部６ａがＮ極に磁化され、第２のコイル５に正方向の電流を流すと第２の磁極部７ａがＮ極に磁化されるとする。
【００２０】
図４（ａ）の状態の位相を図３中に符号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周方向における第１の磁極部６ａの中心との距離が、極の中心と周方向における第２の磁極部７ａとの距離と同じとなる状態である。図４（ａ）の状態では、回転位相（回転位置）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の磁極部６ａのＮ極と第２の磁極部７ａのＮ極とに引きつけられて釣り合うため、回転駆動力は発生していない。
【００２１】
図４（ａ）の状態から第２の磁極部７ａを切り換えて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。図４（ｂ）の状態では、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の磁極部６ａのＮ極に引きつけられると共に、マグネット２のＮ極が第２のヨークの第２の磁極部７ａのＳ極に引きつけられて釣り合った状態である。以下同様にして、順番に第１のコイル４と第２のコイル５の通電方向を切り換えて、第１の磁極部６ａと第２の磁極部７ａの極性を切り換えることでロータ３を回転させていくことができる。
【００２２】
このような回転駆動力が発生しないタイミングで第１の磁極部６ａおよび第２の磁極部７ａに励磁される極を切り換えることを、電気進角０度での通電切り換えとする。このタイミングよりも電気角γ度だけ早いタイミングで第１の磁極部６ａおよび第２の磁極部７ａに励磁される極を切り換えることを、電気進角γ度で磁極部の励磁切換を行う、と定義する。なお、励磁切換の定義に関し、磁極部６ａ、７ａの極を切り換えることに限定されず、コイルを無通電状態にすることによって、磁極部６ａ、７ａを、Ｓ極またはＮ強と、極が生じない状態とに切り換えることも、励磁切換の概念に含まれるとする。
【００２３】
図５（ａ）〜（ｃ）は、ロータ３の回転角に対する、第１のコイル４および第２のコイル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図である。横軸に電気角をとっている。
【００２４】
曲線Ｌ１は、第１のコイル４への通電方向が正、第２のコイル５への通電方向が正の場合のモータトルクを示す。曲線Ｌ２は、第１のコイル４への通電方向が正、第２のコイル５への通電方向が逆の場合のモータトルクを示す。曲線Ｌ３は、第１のコイル４への通電方向が逆、第２のコイル５への通電方向が逆の場合のモータトルクを示す。曲線Ｌ４は、第１のコイル４への通電方向が逆、第２のコイル５への通電方向が正の場合のモータトルクを示す。
【００２５】
図５（ａ）は、電気進角０度のときの状態を示している。このようなタイミングでコイルの通電方向を切り換えていくと、通電方向を切り換える直前の位相は、斜線部と太線で示すように、モータトルクが極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。図５（ｂ）は、電気進角４５度のときの状態を示している。電気進角４５度では、通電方向を切り換えたときに発生するモータトルクは最大となる。また、切り換えタイミングを早めて、電気進角９０度でコイルの通電方向を切り換えると、図５（ｃ）の斜線部で示すようになり、結果として電気進角０度の場合と同様の結果となって大きな回転駆動力は得られない。
【００２６】
図８（ａ）、（ｂ）に、第１のコイル４及び第２のコイル５の通電状態により発生するモータトルクとその合力を示す。図８（ａ）では、電気進角が０度と４５度との間（説明の便宜上、約１６度とする）の状態を示し、図８（ｂ）では、電気進角が４５度と９０度との間（説明の便宜上、約７４度とする）の状態を示す。
【００２７】
図８（ａ）に示すように、第１のステータユニットの第１のコイル４への通電方向を切り換える直前では第１のステータユニットの発生トルクが負となり、回転方向と反対の力が発生している。第２のステータユニットの第２のコイル５への通電方向を切り換える直前では第２のステータユニットの発生トルクが負となり、回転方向と反対の力が発生している。そのため、２つのステータユニットが発生させるトルクの合力は通電切り換えの直前で大きく落ち込む。
【００２８】
図８（ｂ）に示すように、第１のステータユニットの第１のコイル４への通電方向を切り換えた直後では第１のステータユニットの発生トルクが負となり、回転方向と反対の力が発生している。第２のステータユニットの第２のコイル５への通電方向を切り換えた直後では第２のステータユニットの発生トルクが負となり、回転方向と反対の力が発生している。そのため、２つのステータユニットが発生させるトルクの合力は通電切り換えの直後で大きく落ち込む。
【００２９】
図８（ｃ）は、本実施の形態において第１のコイル４及び第２のコイル５の通電状態により発生するモータトルクとその合力を示す図である。以下、詳細に説明するように、本実施の形態では、各磁気センサを各ヨークに対して以下に説明する位置関係に設けることで、通電方向の切り換え時においてもトルクの合力が大きく落ち込むことなく大きな回転駆動力を得る。
【００３０】
図６（ａ）〜（ｉ）は、ヨーク、磁気センサ及びマグネットの位相関係の遷移を示すモータの軸直角方向断面図である。図６を用いて制御モードに従ったモータ１の実際の動作を説明する。なお、図６（ａ）の状態を駆動時の初期状態として説明する。ロータ３の右回りの回転方向が第１の回転方向に相当する。ロータ３の左回りの回転方向が、第１の回転方向の反対方向となる第２の回転方向に相当する。また、図７で後述するように、ロータ３の回転速度に応じて１−２相駆動（第１の制御モード）または高進角駆動（第１の制御モードとは異なる第２の制御モード）が採用される。
【００３１】
（１）右回りの回転について
（１−ｉ）１−２相駆動
制御回路１３は、第１磁気センサ１０と第２磁気センサ８の出力信号により第１の磁極部６ａの励磁状態を切り換え、第３磁気センサ１１と第４磁気センサ９の出力信号により第２の磁極部７ａの励磁状態を切り換える。このようにして、制御回路１３がロータ３を右回りに回転させる動作（第１の通電モード）に関して説明する。第１の通電モードでは、制御回路１３は、以下のような組み合わせで通電方向を切り換える。
【００３２】
制御回路１３は、第１磁気センサ１０と第２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の磁極部６ａをＮ極に励磁するよう第１のコイル４に通電する。制御回路１３は、第１磁気センサ１０と第２磁気センサ８がマグネット２のＮ極を検出した場合には、第１の磁極部６ａをＳ極に励磁するよう第１のコイル４に通電する。制御回路１３は、第１磁気センサ１０がマグネット２のＳ極を検出し、第２磁気センサ８がマグネット２のＮ極を検出した場合には、第１のコイル４を無通電とし、第１の磁極部６ａを励磁しない。制御回路１３は、第１磁気センサ１０がマグネット２のＮ極を検出し、第２磁気センサ８がマグネット２のＳ極を検出した場合にも、第１のコイル４を無通電とし、第１の磁極部６ａを励磁しない。
【００３３】
制御回路１３は、第３磁気センサ１１と第４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の磁極部７ａをＳ極に励磁するよう第２のコイル５に通電する。制御回路１３は、第３磁気センサ１１と第４磁気センサ９がマグネット２のＮ極を検出した場合には、第２の磁極部７ａをＮ極に励磁するよう第２のコイル５に通電する。制御回路１３は、第３磁気センサ１１がマグネット２のＳ極を検出し、第４磁気センサ９がマグネット２のＮ極を検出した場合には、第２のコイル５を無通電とし、第２の磁極部７ａを励磁しない。制御回路１３は、第３磁気センサ１１がマグネット２のＮ極を検出し、第４磁気センサ９がマグネット２のＳ極を検出した場合にも、第２のコイル５を無通電とし、第２の磁極部７ａを励磁しない。
【００３４】
図６（ａ）の状態では、第１磁気センサ１０、第２磁気センサ８、第３磁気センサ１１、第４磁気センサ９はすべて、マグネット２のＳ極を検出している。よって、第１の磁極部６ａはＮ極に励磁され、第２の磁極部７ａはＳ極に励磁されるので、ロータ３およびマグネット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と周方向における第１の磁極部６ａの中心とが対向する状態になる。第１磁気センサ１０の出力（信号）に基づいて第１の磁極部６ａの励磁状態を切り換えるときに、ロータ３の回転位置に対する第１の磁極部６ａの励磁切換のタイミングが電気進角４５度と９０度との間になるように第１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）の状態となるまでの間に第１磁気センサ１０によってマグネット２のＮ極が検出される。このとき、第２磁気センサ８はマグネット２のＳ極を検出しているため、第１の磁極部６ａが励磁されないように第１のコイル４は無通電状態にされる。
【００３５】
図６（ｂ）の状態からロータ３が右回りに回転する。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の磁極部６ａの中心との距離が、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の磁極部７ａの中心との距離と同じになる。第２磁気センサ８の出力に基づいて第１の磁極部６ａの励磁状態を切り換えるときに、ロータ３の回転位置に対する第１の磁極部６ａの励磁切換のタイミングが電気進角０度と４５度との間になるように第２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）の状態となるまでの間に第２磁気センサ８によってマグネット２のＮ極が検出される。このとき、第１磁気センサ１０はマグネット２のＮ極を検出しているため、第１の磁極部６ａがＳ極に励磁されるように第１のコイル４が通電される。また、第３磁気センサ１１と第４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の磁極部７ａがＳ極に励磁されるように第２のコイル５が通電されている。そのため、ロータ３およびマグネット２には右回りの回転力が発生する。
【００３６】
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の磁極部７ａの中心とが対向する。第３磁気センサ１１の出力に基づいて第２の磁極部７ａの励磁状態を切り換えるときに、ロータ３の回転位置に対する第２の磁極部７ａの励磁切換のタイミングが電気進角４５度と９０度との間になるように第３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）の状態となるまでの間に第３磁気センサ１１によってマグネット２のＮ極が検出される。このとき、第４磁気センサ９はマグネット２のＳ極を検出しているため、第２の磁極部７ａが励磁されないように第２のコイル５は無通電状態にされる。
【００３７】
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の磁極部６ａの中心との距離が、中心Ｑ２と第２の磁極部７ａの中心との距離と同じになる。第４磁気センサ９の出力に基づいて第２の磁極部７ａの励磁状態を切り換えるときに、ロータ３の回転位置に対する第２の磁極部７ａの励磁切換のタイミングが電気進角０度と４５度との間になるように第４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）の状態となるまでの間に第４磁気センサ９によってマグネット２のＮ極が検出される。このとき、第３磁気センサ１１はマグネット２のＮ極を検出しているため、第２の磁極部７ａがＮ極に励磁されるように第２のコイル５が通電される。また、第１磁気センサ１０と第２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の磁極部６ａがＳ極に励磁されるように第１のコイル４が通電されている。そのため、ロータ３およびマグネット２には右回りの回転力が発生する。
【００３８】
このように、通電が順次切り換えられ、右回りの回転方向にロータ３およびマグネット２は回転していく。
【００３９】
上記した磁気センサ１０、８、１１、９の各配置を言い換えると次のようになる。まず、第１磁気センサ１０の出力に基づいて第１の磁極部６ａの励磁状態を切り換えるときに、第１の磁極部６ａが、ロータ３の回転位置に対して電気進角４５度と９０度との間（図８（ｃ）の例では約７４度）で励磁されない状態となる。そのような位置に、第１磁気センサ１０が配置されている。第２磁気センサ８の出力に基づいて第１の磁極部６ａの励磁状態を切り換えるときに、第１の磁極部６ａの励磁状態が、ロータ３の回転位置に対して電気進角０度と４５度との間（図８（ｃ）の例では約１６度）で切り換わる。そのような位置に第２磁気センサ８が配置されている。
【００４０】
第３磁気センサ１１の出力に基づいて第２の磁極部７ａの励磁状態を切り換えるときに、第２の磁極部７ａは、ロータ３の回転位置に対して電気進角４５度と９０度との間（図８（ｃ）の例では約７４度）で励磁されない状態となる。そのような位置に第３磁気センサ１１が配置されている。第４磁気センサ９の出力に基づいて第２の磁極部７ａの励磁状態を切り換えるときに、第２の磁極部７ａの励磁状態が、ロータ３の回転位置に対して電気進角０度と４５度との間（図８（ｃ）の例では約１６度）で切り換わる。そのような位置に第４磁気センサ９が配置されている。
【００４１】
従って、制御回路１３は、回転方向に対して逆方向にトルクを発生させるタイミングではコイルの通電を切り、回転方向にトルクを発生させるタイミングではコイルに通電する。これにより、図８（ｃ）に示すように、無駄あるいは不要なトルクを発生させずに安定した駆動をすることができる。さらに、回転方向に対し逆向きのトルクが発生するタイミングでコイルの通電を切ることで、電力の消費も抑えることができる。特に、モータ１の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では、このような方法で駆動するのが望ましい。
【００４２】
なお、右回りの場合、第１磁気センサ１０と第２磁気センサ８の出力に応じて第１のコイル４を無通電とし、第３磁気センサ１１と第４磁気センサ９の出力に応じて第２のコイル５を無通電とする場合があることを説明した。しかし、無通電とするとする代わりに、印可電圧を下げる（励磁される極を切り換えるために通電する場合の第１の印加電圧よりも低い第２の印可電圧にて通電する）ことでも、逆向きのトルク発生を抑えるという効果は得られる。具体的には、第１磁気センサ１０の信号と第２磁気センサ８の信号とが異なる場合、制御回路１３は、第１のコイル４に通電しないかまたは、第１磁気センサ１０の信号に応じた方向に第２の印加電圧にて第１のコイル４に通電する。ここで、第１磁気センサ１０の信号に応じた方向は、信号がＳ極／Ｎ極なら第１の磁極部６ａがＮ極／Ｓ極となる通電方向である。また、第３磁気センサ１１の信号と第４磁気センサ９の信号とが異なる場合、制御回路１３は、第２のコイル５に通電しないかまたは、第３磁気センサ１１の信号に応じた方向に第２の印加電圧にて第２のコイル５に通電する。ここで、第３磁気センサ１１の信号に応じた方向は、信号がＳ極／Ｎ極なら第２の磁極部７ａがＳ極／Ｎ極となる通電方向である。
【００４３】
（１−ｉｉ）高進角駆動
ロータ３の回転が高速になると、逆起電力やコイルのインダクタンス成分により磁極部が磁化される時間が遅れてくる。この場合、ロータ３の回転位置に対してコイルの通電方向切り換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。
【００４４】
そこで制御回路１３は、第１磁気センサ１０の出力に基づいて第１の磁極部６ａに励磁される極を切り換え、第３磁気センサ１１の出力に基づいて第２の磁極部７ａに励磁される極を切り換える。このようにして、制御回路１３がロータ３を右回りに回転させる動作（第２の通電モード）に関して説明する。第２の通電モードでは、制御回路１３は、以下のような組み合わせで通電方向を切り換える。
【００４５】
制御回路１３は、第１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の磁極部６ａをＮ極に励磁し、第１磁気センサ１０がマグネット２のＮ極を検出した場合には第１の磁極部６ａをＳ極に励磁する。制御回路１３は、第３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の磁極部７ａをＳ極に励磁し、第３磁気センサ１１がマグネット２のＮ極を検出した場合には第２の磁極部７ａをＮ極に励磁する。
【００４６】
図６（ａ）の状態では、第１磁気センサ１０、第３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の磁極部６ａはＮ極に励磁され、第２の磁極部７ａはＳ極に励磁されるので、ロータ３およびマグネット２には右回りの回転力が発生する。
【００４７】
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の磁極部６ａの中心とが対向する状態になる。第１磁気センサ１０の出力に基づいて第１の磁極部６ａに励磁される極を切り換えるときに、ロータ３の回転位置に対する第１の磁極部６ａの励磁切換のタイミングが電気進角４５度と９０度との間になるように第１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）の状態となるまでの間に第１磁気センサ１０によってマグネット２のＮ極が検出される。すると、第１の磁極部６ａがＳ極に励磁されるように第１のコイル４が通電される。また、第３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の磁極部７ａがＳ極に励磁されるように第２のコイル５が通電されている。そのため、ロータ３およびマグネット２には右回りの回転力が発生する。
【００４８】
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の磁極部７ａの中心とが対向する。第３磁気センサ１１の出力に基づいて第２の磁極部７ａに励磁される極を切り換えるときに、ロータ３の回転位置に対する第２の磁極部７ａの励磁切換のタイミングが電気進角４５度と９０度との間になるように第３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）の状態となるまでの間に第３磁気センサ１１によってマグネット２のＮ極が検出される。すると、第２の磁極部７ａがＮ極に励磁されるように第２のコイル５が通電される。また、第１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の磁極部６ａがＳ極に励磁されるように第１のコイル４が通電されている。そのため、ロータ３およびマグネット２には右回りの回転力が発生する。
【００４９】
このように、通電が順次切り換えられ、右回りの回転方向にロータ３およびマグネット２は回転していく。
【００５０】
このような第１磁気センサ１０、第３磁気センサ１１の配置によって、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。従って、ロータ３が高速で右回転している場合は、高進角駆動で駆動するのが望ましい。
【００５１】
（２）左回りの回転について
（２−ｉ）１−２相駆動
制御回路１３は、第１磁気センサ１０と第２磁気センサ８の出力信号により第１の磁極部６ａの励磁を切り換え、第３磁気センサ１１と第４磁気センサ９の出力信号により第２の磁極部７ａの励磁を切り換える。このようにして、制御回路１３がロータ３を左回りに回転させる動作（第３の通電モード）に関して説明する。第３の通電モードでは、制御回路１３は、以下のような組み合わせで通電方向を切り換える。
【００５２】
制御回路１３は、第１磁気センサ１０と第２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の磁極部６ａをＳ極に励磁するよう第１のコイル４に通電する。制御回路１３は、第１磁気センサ１０と第２磁気センサ８がマグネット２のＮ極を検出した場合には、第１の磁極部６ａをＮ極に励磁するよう第１のコイル４に通電する。制御回路１３は、第１磁気センサ１０がマグネット２のＳ極を検出し、第２磁気センサ８がマグネット２のＮ極を検出した場合には、第１のコイル４を無通電とし、第１の磁極部６ａを励磁しない。制御回路１３は、第１磁気センサ１０がマグネット２のＮ極を検出し、第２磁気センサ８がマグネット２のＳ極を検出した場合にも、第１のコイル４を無通電とし、第１の磁極部６ａを励磁しない。
【００５３】
制御回路１３は、第３磁気センサ１１と第４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の磁極部７ａをＮ極に励磁するよう第２のコイル５に通電する。制御回路１３は、第３磁気センサ１１と第４磁気センサ９がマグネット２のＮ極を検出した場合には、第２の磁極部７ａをＳ極に励磁するよう第２のコイル５に通電する。制御回路１３は、第３磁気センサ１１がマグネット２のＳ極を検出し、第４磁気センサ９がマグネット２のＮ極を検出した場合には、第２のコイル５を無通電とし、第２の磁極部７ａを励磁しない。制御回路１３は、第３磁気センサ１１がマグネット２のＮ極を検出し、第４磁気センサ９がマグネット２のＳ極を検出した場合にも、第２のコイル５を無通電とし、第２の磁極部７ａを励磁しない。
【００５４】
図６（ａ）の状態では、第１磁気センサ１０、第２磁気センサ８、第３磁気センサ１１、第４磁気センサ９はすべて、マグネット２のＳ極を検出している。よって、第１の磁極部６ａはＳ極に励磁され、第２の磁極部７ａはＮ極に励磁されるので、ロータ３およびマグネット２に左回りの回転力が発生する。
【００５５】
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の磁極部７ａの中心とが対向する状態になる。第４磁気センサ９の出力に基づいて第２の磁極部７ａの励磁状態を切り換えるときに、ロータ３の回転位置に対する第２の磁極部７ａの励磁切換のタイミングが電気進角４５度と９０度との間になるように第４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）の状態となるまでの間に第４磁気センサ９によってマグネット２のＮ極が検出される。このとき、第３磁気センサ１１はマグネット２のＳ極を検出しているため、第２の磁極部７ａが励磁されないように第２のコイル５は無通電状態にされる。
【００５６】
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の磁極部７ａの中心との距離が、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の磁極部６ａとの距離と同じになる。第３磁気センサ１１の出力に基づいて第２の磁極部７ａの励磁状態を切り換えるときに、ロータ３の回転位置に対する第２の磁極部７ａの励磁切換のタイミングが電気進角０度と４５度との間になるように第３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）の状態となるまでの間に第３磁気センサ１１によってマグネット２のＮ極が検出される。このとき、第４磁気センサ９はマグネット２のＮ極を検出しているため、第２の磁極部７ａがＳ極に励磁されるように第２のコイル５が通電される。また、第２磁気センサ８と第１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の磁極部６ａがＳ極に励磁されるように第１のコイル４が通電されている。そのため、ロータ３およびマグネット２には左回りの回転力が発生する。
【００５７】
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の磁極部６ａの中心とが対向する。第２磁気センサ８の出力に基づいて第１の磁極部６ａの励磁状態を切り換えるときに、ロータ３の回転位置に対する第１の磁極部６ａの励磁切換のタイミングが電気進角４５度と９０度との間になるように第２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）の状態となるまでの間に第２磁気センサ８によってマグネット２のＮ極が検出される。このとき、第１磁気センサ１０はマグネット２のＳ極を検出しているため、第１の磁極部６ａが励磁されないように第１のコイル４は無通電状態にされる。
【００５８】
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２の磁極部７ａの中心との距離が、中心Ｑ３と第１の磁極部６ａの中心との距離と同じになる。第１磁気センサ１０の出力に基づいて第１の磁極部６ａの励磁状態を切り換えるときに、ロータ３の回転位置に対する第１の磁極部６ａの励磁切換のタイミングが電気進角０度と４５度との間になるように第１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）の状態となるまでの間に第１磁気センサ１０によってマグネット２のＮ極が検出される。このとき、第２磁気センサ８はマグネット２のＮ極を検出しているため、第１の磁極部６ａがＮ極に励磁されるように第１のコイル４が通電される。また、第４磁気センサ９と第３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の磁極部７ａがＳ極に励磁されるように第２のコイル５が通電されている。そのため、ロータ３およびマグネット２には左回りの回転力が発生する。
【００５９】
このように、通電が順次切り換えられ、左回りの回転方向にロータ３およびマグネット２は回転していく。
【００６０】
上記した磁気センサ１０、８、１１、９の各配置を言い換えると次のようになる。まず、第４磁気センサ９の出力に基づいて第２の磁極部７ａの励磁状態を切り換えるときに、第２の磁極部７ａが、ロータ３の回転位置に対して電気進角４５度と９０度との間（図８（ｃ）の例では約７４度）で励磁されない状態となる。そのような位置に第４磁気センサ９が配置されている。第３磁気センサ１１の出力に基づいて第２の磁極部７ａの励磁状態を切り換えるときに、第２の磁極部７ａの励磁状態が、ロータ３の回転位置に対して電気進角０度と４５度との間（図８（ｃ）の例では約１６度）で切り換わる。そのような位置に第３磁気センサ１１が配置されている。
【００６１】
第２磁気センサ８の出力に基づいて第１の磁極部６ａの励磁状態を切り換えるときに、第１の磁極部６ａは、ロータ３の回転位置に対して電気進角４５度と９０度との間（図８（ｃ）の例では約７４度）で励磁されない状態となる。そのような位置に第２磁気センサ８が配置されている。第１磁気センサ１０の出力に基づいて第１の磁極部６ａの励磁状態を切り換えるときに、第１の磁極部６ａの励磁状態が、ロータ３の回転位置に対して電気進角０度と４５度との間（図８（ｃ）の例では約１６度）で切り換わる。そのような位置に第１磁気センサ１０が配置されている。
【００６２】
従って、制御回路１３は、左回りの場合、右回りの場合と同様に、回転方向とは逆方向にトルクを発生させるタイミングではコイルの通電を切り、回転方向にトルクを発生させるタイミングではコイルに通電する。これにより、図８（ｃ）に示すように、無駄あるいは不要なトルクを発生させずに安定した駆動をすることができる。さらに、回転方向に対し逆向きのトルクが発生するタイミングでコイルの通電を切ることで、電力の消費も抑えることができる。特に、モータ１の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では、このような方法で駆動するのが望ましい。
【００６３】
なお、左回りの場合、第１磁気センサ１０と第２磁気センサ８の出力に応じて第１のコイル４を無通電とし、第３磁気センサ１１と第４磁気センサ９の出力に応じて第２のコイル５を無通電とする場合があることを説明した。しかし、無通電とするとする代わりに、印可電圧を下げる（励磁される極を切り換えるために通電する場合の第３の印加電圧よりも低い第４の印可電圧にて通電する）ことでも、逆向きのトルク発生を抑えるという効果は得られる。具体的には、第１磁気センサ１０の信号と第２磁気センサ８の信号とが異なる場合、制御回路１３は、第１のコイル４に通電しないかまたは、第２磁気センサ８の信号に応じた方向に第４の印加電圧にて第１のコイル４に通電する。ここで、第２磁気センサ８の信号に応じた方向は、信号がＳ極／Ｎ極なら第１の磁極部６ａがＳ極／Ｎ極となる通電方向である。また、第３磁気センサ１１の信号と第４磁気センサ９の信号とが異なる場合、制御回路１３は、第２のコイル５に通電しないかまたは、第４磁気センサ９の信号に応じた方向に第４の印加電圧にて第２のコイル５に通電する。ここで、第４磁気センサ９の信号に応じた方向は、信号がＳ極／Ｎ極なら第２の磁極部７ａがＮ極／Ｓ極となる通電方向である。
【００６４】
なお、左回りの場合に採用される第３の印加電圧、第４の印可電圧はそれぞれ、右回りの場合に採用される第１の印加電圧、第２の印可電圧と、略等しいか同じ値であってもよい。
【００６５】
（２−ｉｉ）高進角駆動
ロータ３の回転が高速になると、逆起電力やコイルのインダクタンス成分により磁極部が磁化される時間が遅れてくる。この場合、ロータ３の回転位置に対してコイルの通電方向切り換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。
【００６６】
そこで制御回路１３は、第２磁気センサ８の出力に基づいて第１の磁極部６ａに励磁される極を切り換え、第４磁気センサ９の出力に基づいて第２の磁極部７ａに励磁される極を切り換える。このようにして、制御回路１３がロータ３を左回りに回転させる動作（第４の通電モード）に関して説明する。第４の通電モードでは、制御回路１３は、以下のような組み合わせで通電方向を切り換える。
【００６７】
制御回路１３は、第２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の磁極部６ａをＳ極に励磁し、第２磁気センサ８がマグネット２のＮ極を検出した場合には第１の磁極部６ａをＮ極に励磁する。制御回路１３は、第４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の磁極部７ａをＮ極に励磁し、第４磁気センサ９がマグネット２のＮ極を検出した場合には第２の磁極部７ａをＳ極に励磁する。
【００６８】
図６（ａ）の状態では、第２磁気センサ８、第４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の磁極部６ａはＳ極に励磁され、第２の磁極部７ａはＮ極に励磁されるので、ロータ３およびマグネット２には左回りの回転力が発生する。
【００６９】
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の磁極部７ａの中心とが対向する状態になる。第４磁気センサ９の出力に基づいて第２の磁極部７ａに励磁される極を切り換えるときに、ロータ３の回転位置に対する第２の磁極部７ａの励磁切換のタイミングが電気進角４５度と９０度との間になるように第４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）の状態となるまでの間に第４磁気センサ９によってマグネット２のＮ極が検出される。すると、第２の磁極部７ａがＳ極に励磁されるように第２のコイル５が通電される。また、第２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の磁極部６ａがＳ極に励磁されるように第１のコイル４が通電されている。そのため、ロータ３およびマグネット２には左回りの回転力が発生する。
【００７０】
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の磁極部６ａの中心とが対向する。第２磁気センサ８の出力に基づいて第１の磁極部６ａに励磁される極を切り換えるときに、ロータ３の回転位置に対する第１の磁極部６ａの励磁タイミングが電気進角４５度と９０度との間になるように第２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）の状態となるまでの間に第２磁気センサ８によってマグネット２のＮ極が検出される。すると、第１の磁極部６ａはＮ極に励磁されるように第１のコイル４が通電される。また、第４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の磁極部７ａがＳ極に励磁されるように第２のコイル５が通電されている。そのため、ロータ３およびマグネット２には左回りの回転力が発生する。
【００７１】
このように、通電が順次切り換えられ、左回りの回転方向にロータ３およびマグネット２は回転していく。
【００７２】
このような第２磁気センサ８、第４磁気センサ９によって、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。従って、ロータ３が高速で左回りに回転している場合は、高進角駆動で駆動するのが望ましい。
【００７３】
以上説明したように、右回り、左回りのそれぞれにおいて、磁極部６ａ、７ａの励磁切換のタイミングが適切な電気進角の範囲内となるように、各磁気センサが配置されている。実際には、各磁気センサは、マグネットの着磁誤差、センサ寸法誤差及びヨーク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。
【００７４】
それらを考慮すると、右回りの回転方向の場合、第２磁気センサ８は第１の磁極部６ａの励磁切換のタイミングが電気進角１４．４度と３３．６度との間となるように配置されるのがよい。第１磁気センサ１０は第１の磁極部６ａの励磁切換のタイミングが電気進角５６．４度と７５．６度との間となるように配置されるのがよい。第４磁気センサ９は第２の磁極部７ａの励磁切換のタイミングが電気進角１４．４度と３３．６度との間となるように配置されるのがよい。第３磁気センサ１１は第２の磁極部７ａの励磁切換のタイミングが電気進角５６．４度と７５．６度との間となるように配置されるのがよい。
【００７５】
一方、左回りの回転方向の場合には、第２磁気センサ８は第１の磁極部６ａの励磁切換のタイミングが電気進角５６．４度と７５．６度との間となるように配置されるのがよい。第１磁気センサ１０は第１の磁極部６ａの励磁切換のタイミングが電気進角１４．４度と３３．６度との間となるように配置されるのがよい。第４磁気センサ９は第２の磁極部７ａの励磁切換のタイミングが電気進角５６．４度と７５．６度との間となるように配置されるのがよい。第３磁気センサ１１は第２の磁極部７ａの励磁切換のタイミングが電気進角１４．４度と３３．６度との間となるように配置されるのがよい。
【００７６】
また、左右の回転方向で回転の特性を損なわせることのないよう、第２磁気センサ８と第１磁気センサ１０とを結ぶ線分の中点が、第１の磁極部６ａの励磁切換のタイミングが電気進角４５度となる位置であるように、両磁気センサを配置するのが望ましい。同様に、第４磁気センサ９と第３磁気センサ１１とを結ぶ線分の中点が、第２の磁極部７ａの励磁切換のタイミングが電気進角４５度となる位置であるように、両磁気センサを配置するのが望ましい。
【００７７】
特に本実施の形態では、第２磁気センサ８と第１磁気センサ１０とで１ユニットとなり、第４磁気センサ９と第３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。一例として、右回りの回転方向の場合、第２磁気センサ８は第１の磁極部６ａの励磁切換のタイミングが電気進角２１度となる位置に配置され、第１磁気センサ１０は第１の磁極部６ａの励磁切換のタイミングが電気進角６９度となる位置に配置されてもよい。また、第４磁気センサ９は第２の磁極部７ａの励磁切換の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１１は第２の磁極部７ａの励磁切換のタイミングが電気進角６９度となる位置に配置されてもよい。
【００７８】
次に、モータ１の駆動制御方法を説明する。図７は、モータ駆動制御処理のフローチャートである。この処理は、制御回路１３のＣＰＵが、制御回路１３が備えるＲＯＭに格納されたプログラムをＲＡＭに読み出して実行することにより実現される。この処理は、モータ駆動制御の指示がなされると開始される。モータ駆動制御の指示により、制御回路１３はまず、駆動回転量ＡをＲＡＭに読み出して設定する。駆動回転量Ａは例えばＲＯＭに記憶されている。
【００７９】
ステップＳ１０１において、制御回路１３は、指示に基づくロータ３の回転方向が正転（右回り）であるか否かを判別する。そして制御回路１３は、ロータ３の回転方向が正転（右回り）であれば処理をステップＳ１１２に進める一方、逆転（左回り）であれば処理をステップＳ１０２に進める。
【００８０】
ステップＳ１１２では、制御回路１３は、第１の通電モードによる通電を行う。すなわち制御回路１３は、第１磁気センサ１０と第２磁気センサ８の出力信号により第１の磁極部６ａの励磁状態を切り換え、第３磁気センサ１１と第４磁気センサ９の出力信号により第２の磁極部７ａの励磁状態を切り換える。これにより制御回路１３は、ロータ３およびマグネット２を右回りに回転させる。
【００８１】
ステップＳ１１３では、制御回路１３は、ロータ３の回転速度が所定値以上（所定の回転速度以上）であるか否かを判別する。ここで、ロータ３の回転速度は、各磁気センサを使用して計測してもよいし、公知の速度検出部を用いて計測してもよい。制御回路１３は、ロータ３の回転速度が所定値以上であれば処理をステップＳ１１５に進める一方、ロータ３の回転速度が所定値未満（所定の回転速度未満）であれば処理をステップＳ１１４に進める。
【００８２】
ステップＳ１１４では、制御回路１３は、ロータ３の駆動量（トータルの回転量）が、所定量（駆動回転量Ａよりも所定量Ｂだけ少ない回転量）に達したか否かを判別する。そして制御回路１３は、ロータ３の駆動量が所定量に達していない場合は処理をステップＳ１１３に戻す一方、ロータ３の駆動量が所定量に達した場合は、処理をステップＳ１１７に進める。
【００８３】
ステップＳ１１５では、制御回路１３は、第２の通電モードによる通電を行う。すなわち制御回路１３は、第１磁気センサ１０の出力に基づいて第１の磁極部６ａに励磁される極を切り換え、第３磁気センサ１１の出力に基づいて第２の磁極部７ａに励磁される極を切り換える。これにより制御回路１３は、ロータ３およびマグネット２を右回りに回転させる。ステップＳ１１６では、制御回路１３は、ロータ３の駆動量が上記所定量に達するまで待機し、ロータ３の駆動量が所定量に達したら処理をステップＳ１１７に進める。
【００８４】
ステップＳ１１７では、制御回路１３は、第３の通電モードによる通電を行う。すなわち制御回路１３は、第１磁気センサ１０と第２磁気センサ８の出力信号により第１の磁極部６ａの励磁を切り換え、第３磁気センサ１１と第４磁気センサ９の出力信号により第２の磁極部７ａの励磁を切り換える。これにより制御回路１３は、ロータ３およびマグネット２に対して左回りの付勢力を与える。このとき、ロータ３およびマグネット２には、回転している方向とは反対の左回りの回転力が付与されるが、慣性質量があるため、そのまま右回転を続けながら急激に減速されていく。なお、ステップＳ１１７では第４の通電モードによる通電を行ってもよい。
【００８５】
次に、ステップＳ１１８では、制御回路１３は、ロータ３の回転速度が上記所定値以下となるまで待機し、ロータ３の回転速度が所定値まで減速されると処理をステップＳ１１９に進める。ステップＳ１１９では、制御回路１３は、各磁気センサの出力をフィードバックして通電方向を切り換えるブラシレス駆動から通常のＰＭ型２相ステッピングモータの駆動方法であるパルス信号によるステップ駆動に切り換える。次に、ステップＳ１２０では、制御回路１３は、ロータ３の総回転数が駆動回転量Ａに達するまで待機し、ロータ３の総回転数が駆動回転量Ａに達すると、ステップＳ１２１で、ステップ駆動を停止してロータ３を目標位置に停止させ、図７の処理を終了させる。
【００８６】
ステップＳ１０２では、制御回路１３は、上述した第３の通電モードによる通電を行うことで、ロータ３およびマグネット２を左回りに回転させる。ステップＳ１０３では、制御回路１３は、ステップＳ１１３と同様の処理を実行する。そして制御回路１３は、ロータ３の回転速度が所定値以上であれば処理をステップＳ１０５に進める一方、ロータ３の回転速度が所定値未満であれば処理をステップＳ１０４に進める。
【００８７】
ステップＳ１０４では、制御回路１３は、ステップＳ１１４と同様の処理を実行する。そして制御回路１３は、ロータ３の駆動量が所定量に達していない場合は処理をステップＳ１０３に戻す一方、ロータ３の駆動量が所定量に達した場合は、処理をステップＳ１０７に進める。ステップＳ１０５では、制御回路１３は、第４の通電モードによる通電を行う。すなわち制御回路１３は、第２磁気センサ８の出力により第１の磁極部６ａの励磁を切り換え、第４磁気センサ９の出力により第２の磁極部７ａの励磁を切り換える。これにより制御回路１３は、ロータ３およびマグネット２を左回りに回転させる。ステップＳ１０６では、制御回路１３は、ロータ３の駆動量が上記所定量に達するまで待機し、ロータ３の駆動量が所定量に達したら処理をステップＳ１０７に進める。
【００８８】
ステップＳ１０７では、制御回路１３は、上記した第１の通電モードによる通電を行う。これにより制御回路１３は、ロータ３およびマグネット２に対して右回りの付勢力を与える。このとき、ロータ３およびマグネット２には、回転している方向とは反対の右回りの回転力が付与されるが、慣性質量があるため、そのまま左回転を続けながら急激に減速されていく。なお、ステップＳ１０７では第２の通電モードによる通電を行ってもよい。制御回路１３は、ステップＳ１０８〜Ｓ１１１では、ステップＳ１１８〜Ｓ１２１と同様の処理を実行して、図７の処理を終了させる。
【００８９】
本実施の形態によれば、右回転における１−２相駆動（第１の通電モード）では、制御回路１３は、第１磁気センサ１０と第２磁気センサ８の出力信号が同じか異なるかによって、第１のコイル４の通電可否または通電する場合の印加電圧を制御する。また、制御回路１３は、第３磁気センサ１１と第４磁気センサ９の出力信号が同じか異なるかによって、第２のコイル５の通電可否または通電する場合の印加電圧を制御する。一方、左回転における１−２相駆動（第３の通電モード）では、制御回路１３は、第１磁気センサ１０と第２磁気センサ８の出力信号が同じか異なるかによって、第１のコイル４の通電可否または通電する場合の印加電圧を制御する。また、制御回路１３は、第３磁気センサ１１と第４磁気センサ９の出力信号が同じか異なるかによって、第２のコイル５の通電可否または通電する場合の印加電圧を制御する。これにより、通電方向の切り換え時においてもトルクの合力が大きく落ち込むことなく大きな回転駆動力を得ることができる。よって、従来の駆動方法に比べて駆動トルクの落ち込みを低減して回転角度全域で高い出力トルクを得ることができる。また、不要な回転駆動を停止することで電力の消費を抑えることができる。
【００９０】
本実施の形態によればまた、右回転における高進角駆動（第２の通電モード）では、制御回路１３は、第１磁気センサ１０の信号に応じた方向に第１のコイル４を通電し、第３磁気センサ１１の信号に応じた方向に第２のコイル５を通電する。一方、左回転における高進角駆動（第４の通電モード）では、制御回路１３は、第２磁気センサ８の信号に応じた方向に第１のコイル４に通電し、第４磁気センサ９の信号に応じた方向に第２のコイル５に通電する。これにより、ディレイ時間を設けることなく複数の進角を設定できる。すなわち、右回りおよび左回りのいずれの回転方向においても２種類の進角を持った駆動制御が可能となる。また、磁極部の磁化の遅延に対応して通電方向の切り換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。
【００９１】
また、ステップＳ１１８、Ｓ１０８において、ロータ３を駆動中から停止状態にする際に、逆回転時の通電進角を持った位相で通電を行うことで、急速に減速が行え、停止制御性を向上させることができる。
【００９２】
なお、各磁気センサの配置や制御に関し、次のような態様に当てはまるように構成してもよい。まず、制御回路１３は、ロータ３が回転しているときに仮に第１のコイル４に通電したならば第１の磁極部６ａによってロータ３に逆回転方向への付勢力が作用する期間のうち少なくとも一部の期間において、第１のコイル４に通電しない。また、制御回路１３は、ロータ３が回転しているときに仮に第２のコイル５に通電したならば第２の磁極部７ａによってロータ３に逆回転方向への付勢力が作用する期間のうち少なくとも一部の期間において、第２のコイル５に通電しない。
【００９３】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００９４】
３  ロータ
４  第１のコイル
５  第２のコイル
６ａ  第１の磁極部
７ａ  第２の磁極部
８、９、１０、１１  磁気センサ
１３  制御回路
【図１】
2019122170.tif 000003
【図２】
2019122170.tif 000004
【図３】
2019122170.tif 000005
【図４】
2019122170.tif 000006
【図５】
2019122170.tif 000007
【図６】
2019122170.tif 000008
【図７】
2019122170.tif 000009
【図８】
2019122170.tif 000010