(57)【要約】      （修正有）【課題】起動時から確実に効率的な電力と回転力の変換を行なうことができ、コイルを排除することにより誘導特性を可及的に抑えた高速応答を可能とするコイルレスモータを提供する。【解決手段】永久磁石２を備えるロータ３と、このロータ３に対して隙間を設けて配置させたステータ４と、複数の導電体６と、磁束検出センサ７ａ〜７ｃと、各回路５の両端の電位差を計測する電位差計測部と、各回路５の電源に対する接続状態および方向を切り替える接続切替回路と、磁束検出センサ７ａ〜７ｃおよび電位差計測部に接続されて、起動時には大まかな回転角を計測し、接続切替回路に磁極２Ｎ，２Ｓを跨ぐ位置にある回路５を電源から切り離させる一方、電源に接続させる接続切替制御を行ない、回転時には正確な回転角を計測し、磁極２Ｎ、２Ｓを跨がない位置にある回路５をその極性に合わせた方向で電源に接続させる接続切替制御を行なう制御部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に揃えたＮ極、Ｓ極の磁束を交互に形成するように磁極を配置させた永久磁石を備えるロータまたはステータと、
このロータまたはステータに対して隙間を設けて配置させたステータまたはロータと、
このステータまたはロータの前記各磁極に対応した角度範囲内に、これを複数の回路に等分割した回路分割角度範囲を定めて、これらの回路分割角度範囲内にそれぞれ等分割するように軸方向に設けた複数の導電体と、
これらの回路の前記回路分割角度範囲の所定の相対角度にそれぞれ設けられた磁束検出センサと、
前記各回路の両端の電位差を計測する電位差計測部と、
各回路の電源に対する接続状態および方向を切り替える接続切替回路と、
前記磁束検出センサおよび電位差計測部に接続されて、起動時には各磁束検出センサによって検出される磁束の分布によって大まかな回転角を計測し、前記接続切替回路に磁極を跨ぐ位置にある回路を電源から切り離させる一方、磁極を跨がない位置にある回路をその極性に合わせた方向で電源に接続させる接続切替制御を行ない、回転時には前記電位差計測部によって計測される電位差に表れるパルスをトリガーとして導電体が磁極の境界に位置するロータの正確な回転角を計測し、前記接続切替回路に磁極を跨ぐ位置にある回路を電源から切り離させる一方、磁極を跨がない位置にある回路をその極性に合わせた方向で電源に接続させる接続切替制御を行なう制御部とを備えることを特徴とするコイルレスモータ。
【請求項２】
前記磁束検出センサを設ける相対角度は各回路の回路分割角度範囲の中心であり、前記接続切替回路は磁束検出センサによって検出される磁束が閾値を超えるときに、その磁束の極性に合わせた方向に回路を切り替えて接続するものである請求項１に記載のコイルレスモータ。
【請求項３】
前記磁束検出センサを設ける相対角度は各回路の回路分割角度範囲の境界であり、前記接続切替回路はその回路分割角度範囲の両側の磁束検出センサによって検出される磁束の極性が一致するときに、その極性に合わせた方向に回路を切り替えて接続するものである請求項１に記載のコイルレスモータ。
【請求項４】
前記制御部は電源に接続する時間のデューティ比によって駆動率を制御するものである請求項１〜請求項３のいずれかに記載のコイルレスモータ。
【請求項５】
前記制御部は接続切替回路の回路素子の動作速度に合わせた微小時間の間オン状態にさせた後に駆動率に合わせたデューティ比となる時間の間オフ状態にさせる制御を行なうものである請求項４に記載のコイルレスモータ。
【請求項６】
前記制御部はロータの回転速度に合わせた周波数でかつ駆動率に合わせたディーティー比でオン状態とオフ状態の比率を制御するものである請求項４に記載のコイルレスモータ。
【請求項７】
軸方向に揃えたＮ極、Ｓ極の磁束を交互に形成するように磁極を配置させた永久磁石を備えるロータまたはステータと、
このロータまたはステータに対して隙間を設けて配置させたステータまたはロータと、
このステータまたはロータの前記各磁極に対応した角度範囲内に、これを複数の回路に等分割した回路分割角度範囲を定めて、この回路分割角度範囲内にそれぞれ等分割するように軸方向に設けた複数の導電体と、
これらの導電体のうちロータの回転角に合わせて磁極を跨がない位置に配置されている回路のみに、その対面する磁極の方向に合わせた方向で電源に接続する整流子およびブラシからなる接続切替回路とを備えることを特徴とするコイルレスモータ。
【請求項８】
軸方向に揃えたＮ極、Ｓ極の磁束を交互に形成するように磁極を配置させた永久磁石を備えるロータまたはステータと、このロータまたはステータに対して隙間を設けて配置させたステータまたはロータと、このステータまたはロータの前記各磁極に対応した角度範囲内に、これを複数の回路に等分割した回路分割角度範囲を定めて、この回路分割角度範囲内にそれぞれ等分割するように軸方向に設けた複数の導電体とを備えるコイルレスモータにおいて、
前記各回路の前記回路分割角度範囲の所定の相対角度にそれぞれ設けられた磁束検出センサと、
前記各回路の両端の電位差を計測する電位差計測部と、
各回路の電源に対する接続状態および方向を切り替える接続切替回路と、
前記磁束検出センサおよび電位差計測部に接続されて、起動時には各磁束検出センサによって検出される磁束の分布によって大まかな回転角を計測し、前記接続切替回路に磁極を跨ぐ位置にある回路を電源から切り離させる一方、磁極を跨がない位置にある回路をその極性に合わせた方向で電源に接続させる接続切替制御を行ない、回転時には前記電位差計測部によって計測される電位差に表れるパルスをトリガーとして導電体が磁極の境界に位置するロータの正確な回転角を計測し、前記接続切替回路に磁極を跨ぐ位置にある回路を電源から切り離させる一方、磁極を跨がない位置にある回路をその極性に合わせた方向で電源に接続させる接続切替制御を行なう制御部とを備えることを特徴とするコイルレスモータの制御回路。
【請求項９】
軸方向に揃えたＮ極、Ｓ極の磁束を交互に形成するように磁極を配置させた永久磁石を備えるロータまたはステータと、
このロータまたはステータに対して隙間を設けて配置させたステータまたはロータと、
このステータまたはロータの前記各磁極に対応した角度範囲内に、これを複数の回路に等分割した回路分割角度範囲を定めて、これらの回路分割角度範囲内にそれぞれ等分割するように軸方向に設けた複数の導電体と、
前記各回路の両端の電位差を計測する電位差計測部と、
各回路の電源に対する接続状態および方向を切り替える接続切替回路と、
電位差計測部に接続されて、起動時には前記接続切替回路に磁極を跨ぐ位置にある回路を電源から切り離させる一方、磁極を跨がない位置にある回路をその極性に合わせた方向で電源に接続させる接続切替制御を行ない、回転時には前記電位差計測部によって計測される電位差に表れるパルスをトリガーとして導電体が磁極の境界に位置するロータの正確な回転角と回転方向を計測し、前記接続切替回路に磁極を跨ぐ位置にある回路を電源から切り離させる一方、磁極を跨がない位置にある回路をその極性に合わせた方向で電源に接続させる接続切替制御を行なう制御部とを備えることを特徴とするコイルレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導特性をできるだけ小さくするためにコイルを排除して、瞬時にトルクを発生させたり、回転力から電力を得ることができるコイルレスモータおよびその制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的にモータは誘導特性を有するものであり、この誘導特性によって電流の変動を起こしにくくするものである。また、モータの電源はＰＷＭ（Pulse Width Modulation）変調によって１２０度位相が異なる３つの擬似的なサイン波を生成するインバータが用いられており、このインバータ制御によってモータの回転速度や出力トルクの制御を可能としている。
【０００３】
また、特許文献１、特許文献２に示すように、近年では電機子巻線となるコイルをプリント基板上にエッチングまたは印刷技術で形成した所謂プリントモータが用いられるようになっている。このプリントモータでは回転子がプリント基板で形成されており、鉄心を用いないことにより軽量である為、慣性を低くすることができ、速度制御の応答性の向上を図ることができるだけでなく、扁平な形状に形成できるゆえに注目されるに至っている。
【０００４】
それでも、従来のモータは何れもコイル（巻線）を形成するものであり、コイルに電流を流すことによって発生させる磁場を用いてモータを回転させるものであるから、巻線に流れる電流から磁界を形成するステップと、コイルによって形成された磁界が他の永久磁石または電磁石に対し吸引または反発するステップとを経て初めてモータが回転する。また、より少ない電流によって強い磁場を形成できるように、コイルの巻き数を増やすことにより磁束の倍増化を図ることが行われており、必然的にインダクタンスが増加するという問題が発生する。
【０００５】
すなわち、まずコイルに流れる電流を一旦磁界に変換する段階でコイルのインダクタンスによる誘導特性が応答遅れとなる。また、コイルによって形成される磁束が他の永久磁石または電磁石と吸引または反発するときにも、ロータにかかるトルクの変動によって滑りが発生するため、負荷トルクの変動に対する応答性の遅れも発生する。一般的に負荷にかける電圧と流す電流の積が消費電力となるため、コイルの誘導特性による電流の応答遅れが力率の低下を招き、この力率の低下が損失の増加を招くという問題が発生する。
【０００６】
さらに、三相誘導モータなどのようにコイルに擬似的な交流電流を流す場合には、ＰＷＭ変換などのスイッチング素子によるパルス的な電圧印加によって電流制御を行なうため、スイッチング素子の切り替わり時点においてインダクタンス分による遅れ電流が発生し必ず損失が発生するので、スイッチングの素子のキャリア周波数の高さに比例してスイッチング損失が大きくなるという問題もある。
【０００７】
加えて、ＰＷＭ変調によって１２０°位相のずれた電力を供給する場合には、インダクタンスの影響で位相のズレが発生するので、各相の位相差１２０°を維持するための制御が困難となり、高速回転する場合にはさらに位相維持の制御が困難となり、複雑で高速な制御を行なう必要が生じる。さらには、回生動作時においては制御がより複雑になり、これによって全体として制御性が悪くなり、コストアップや効率の低下を招いていた。
【０００８】
とりわけ近年のハイブリッド車や電気自動車の普及に伴って、電気制御によって瞬時に回転トルクを発生させたり、逆に瞬時に回生動作を行なう必要があるが、コイルの誘導特性によってレスポンスの遅れが発生することが効率低下の原因となっていた。
【０００９】
また、モータを用いた電気的な制御を行なう場合、モータの回転角を正確に求めることにより、微小なトルク変動を検出したり、負荷の変動に瞬時に対応する回転トルクや回生トルクを発生させることが好ましいが、従来のモータでは故障のリスクがある高価なロータリーエンコーダや、光センサなどを用いる必要があった。このため、製造コストの増大や信頼性の低下が問題となる。
【００１０】
そこで、特許文献３に示すように、本出願人は高速応答の妨げとなり損失増加の原因となるコイルを排除して誘導特性を可及的に抑えたコイルレスモータを提案している。すなわち、略円柱形状の外周面に軸方向に揃えたＮ極、Ｓ極の磁束を交互に形成するように磁極を配置させた永久磁石を備えるロータと、このロータの外周面に対して隙間を設けて、ロータの軸と同軸に配置した略円筒形状の磁性体と、この磁性体の内周面の前記ロータの各磁極に対応した角度範囲内に、これを複数の回路に等分割した回路分割角度範囲を定めて、前記Ｎ極、Ｓ極の磁極の極性に合わせて交互に逆方向の電流を流すように配線された導電体とを有するコイルレスモータを用いることにより、ローレンツ力を直接的に用いることにより、従来のコイルを用いるものに比べて応答速度を飛躍的に高めることができ、電流制御によって回転力を直接的に制御できる。
【００１１】
また、永久磁石によって形成される強い磁界中に、導電体を配置するという極めて簡素化された構成で、導電体に電流を流すことによって発生するローレンツ力によって、ロータを回転させるものであるから、従来はモータに必須と考えられていたコイル（巻線）をモータから排除でき、誘導特性による電流の遅れを防止して、回転力の制御を高いレスポンスで行なうことができる。
【００１２】
加えて、従来のモータの制御には必要であった擬似的な正弦波を形成するためのＰＷＭ変調回路や、交直変換回路などを不要とし、変調に伴う損失の発生やノイズの発生も防止できるという独特の効果を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平１１−３１６９２５号公報
【特許文献２】実開平７−３９２７８号公報
【特許文献３】特許第５９６５５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、従来のコイルレスモータでは非通電時において惰性または外力によってロータの回転角が変わったとしてもこれを検出する手段がなかった。このため、始動時においてはロータの回転角が不明であるから、始動時にどの回路に電源を接続する必要があるのかが不明であった。
【００１５】
そこで、始動時には例えばいずれか一つの回路を選んで電源に接続し、僅かに回転したときに磁極の間を通過する回路から発生するインパルスの方向などを検出して回転方向を確認し、次に電源に接続するべき回路を判定することが考えられるが、この場合、始動時から１００％の性能を発揮することができないという問題があった。
【００１６】
あるいは、コイルレスモータを駆動しない状態であってもバックアップ電源などを用いて各回路の両端に発生する電位差を監視して、コイルレスモータの回転角を常に計測することが考えらえる。しかしながら、これにはバックアップ電源の管理や省電力動作する計測回路を必要としており、それだけ製造コストや消費電力の引き上げの原因となるという課題がある。
【００１７】
本発明は上述の事柄を考慮に入れてなされたものであり、起動時から確実に効率的な電力と回転力の変換を行なうことができ、コイルを排除することにより誘導特性を可及的に抑えた高速応答を可能とするコイルレスモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記問題点を解決するために、第１発明は、軸方向に揃えたＮ極、Ｓ極の磁束を交互に形成するように磁極を配置させた永久磁石を備えるロータまたはステータと、このロータまたはステータに対して隙間を設けて配置させたステータまたはロータと、このステータまたはロータの前記各磁極に対応した角度範囲内に、これを複数の回路に等分割した回路分割角度範囲を定めて、これらの回路分割角度範囲内にそれぞれ等分割するように軸方向に設けた複数の導電体と、これらの回路の前記回路分割角度範囲の所定の相対角度にそれぞれ設けられた磁束検出センサと、前記各回路の両端の電位差を計測する電位差計測部と、各回路の電源に対する接続状態および方向を切り替える接続切替回路と、前記磁束検出センサおよび電位差計測部に接続されて、起動時には各磁束検出センサによって検出される磁束の分布によって大まかな回転角を計測し、前記接続切替回路に磁極を跨ぐ位置にある回路を電源から切り離させる一方、磁極を跨がない位置にある回路をその極性に合わせた方向で電源に接続させる接続切替制御を行ない、回転時には前記電位差計測部によって計測される電位差に表れるパルスをトリガーとして導電体が磁極の境界に位置するロータの正確な回転角を計測し、前記接続切替回路に磁極を跨ぐ位置にある回路を電源から切り離させる一方、磁極を跨がない位置にある回路をその極性に合わせた方向で電源に接続させる接続切替制御を行なう制御部とを備えることを特徴とするコイルレスモータを提供する。(請求項１)
【００１９】
コイルレスモータはロータまたはステータに磁石を配置させたものであるから、制御部は各回路分割角度範囲内の所定位置に設けた各磁束検出センサによって測定される磁束の強度分布から、ある程度の回転角を推測できる。すなわち、前記コイルレスモータは停止状態であっても磁束検出センサによって検出できる磁束から求めた回転角を用いて、電源への接続を適正に行ってコイルレスモータを駆動することができ、起動初期から１００％の能力を発揮させることができる。また、制御部は確実に磁極を跨ぐ位置にある回路を用いて回転角の計測を行なうことができるので、確実な動作を行なうことができる。
【００２０】
このとき、コイルレスモータに設けた回路のうち磁束を跨ぐ位置にある回路は一つであり、残りの回路はすべて電源に接続されるので、より大きな回転トルクを発生させることができ、より多くの回生電流を流すことができる。したがって、回路数は多ければ多いほど大部分の回路を用いて電力と回転力の変換を行なうことができ、大電流にて駆動または回生を行なうことができる。また、コイルレスモータはインダクタンス特性を可能な限り排除することにより、瞬発的な電流を流すことを可能とし、それだけ大きな回転力を発生させ、大きな回生電流を得ることもできる。
【００２１】
接続切替回路を介して電源側から見たコイルレスモータはいわばインダクタンス成分が可能な限り削減された理想に近い直流モータと考えることができ、回転トルクの制御を極めて容易に行なうことができる。
【００２２】
なお、ステータまたはロータに設けた導電体は、ロータまたはステータに設けた永久磁石に対面する磁性体に放射線状に設けたスリット状の配線溝内に挿入配線されるものであることが好ましく、これによって配線溝の間に櫛歯状の磁性体隔壁を形成して、導電体が曝される磁束密度を上げることにより、回転トルクおよび回生電流の増大を図ることができると共に、導電体の位置を固定して高速回転時における安定性が向上する。
【００２３】
一つの回路分割角度範囲内には少なくとも一本の導電体を配置させる必要があるが、複数の導電体を配置する場合には、各導電体が配置される微小回転角は各回路分割角度範囲を導電体の数によって分割した角度であり、前記制御部はこの微小回転角を分解能とするロータの回転角の検出を行なうことができる。導電体を前記配線溝に挿入する場合、複数の導電体を同じ配線溝に挿入することも可能であるが、同じ配線溝に挿入された導電体は確実に回路分角度範囲内の同じ相対位置に配線させることができる。
【００２４】
各磁極に対して同じ相対位置に直線的に配置される複数の導電体は、その長手方向の両端部において略己字状に連結されていることが考えられる。つまり、隣接する磁極の配線溝内に挿入配線された導電体は磁性体の両側部で折り返して、前記磁極の極性（Ｎ極、Ｓ極）に合わせて交互に逆方向の電流を流すように配線され、前記ステータまたはロータの全磁極に対応した各回路分割角度範囲内に略己字状に配線してあるので、この導電体に電流を流すことにより発生する回転力は全て同じ方向に作用する。この場合、導電体に電流を流すことにより発生する回転力は、ロータまたはステータに形成する磁極の数だけ発生させることができる。
【００２５】
一方、上述のように略己字状に連結された導電体は磁性体を一周するときに１回巻きのコイルを形成するだけであるので、インダクタンスが不用意に大きくなることを抑えて高速応答性を確保しながら、必要十分な回転力を得ることができる。
【００２６】
逆に、導電体は各磁極に対して１本づつ直線的に配線されることにより、インダクタンス分を可及的に小さくすることも可能である。あるいは、隣接する磁極の同じ相対位置に配置される２本の導電体をその一端側において略Ｕ字状に連結し、他端側において接続切替回路および回転角計測部に接続することにより、インダクタンス分の削減と配線の簡素化を両立させてもよい。
【００２７】
前記接続切替回路は電源に対して回路を正逆両方向に接続可能とするスイッチング素子を備えるものであり、例えばＨブリッジを形成するように接続されたＦＥＴやＩＧＢＴなどのパワートランジスタ、ＧＴＯサイリスタ、トライアックなどのサイリスタであることが好ましいが、バイポーラトランジスタ、フォトカプラ、ソリッドステートリレーなどを用いたスイッチング素子であってもよい。なお、ＦＥＴなどの半導体スイッチング素子にはオン状態電流を流す方向が決まっている素子があるが、回生電流を逆方向に流すことができるように逆方向にダイオードを配置させることが好ましい。
【００２８】
さらに、前記制御部は各磁束検出センサから得られる磁束の強度分布と回転角の関係を記憶する記憶部を備えることが好ましく、これによって停止時であっても各磁束検出センサから得られる磁束の強度分布と記憶部に記憶させた強度分布と回転角の関係から、停止した状態の回転角をより正確に得ることができる。
【００２９】
前記制御部は前記接続切替回路によって電源から離間させている回路の両端に生じるパルス状の電位差（以下、境界検出パルスという）を計測することにより、導電体が磁極の境界を通過した瞬間を正確に検知することができる。とりわけ、各回路分割角度範囲内を複数に等分割してそれぞれに導電体を配置する回路を形成する場合には、磁極を跨ぐ回路は各導電体が磁極を跨ぐ毎に境界検出パルスを発生する。従って、回転時には導電体を設けた微小回転角度（回路分割角度範囲を等分割する微小角度）毎の回転角を正確に計測することができ、制御部はより正確な制御を行うことができる。
【００３０】
加えて、制御部が外部電源を必要としない境界検出パルスによってロータの回転角を高精度に計測できる。従って、従来は正確な回転角を計測するためには必須であった、ロータリーエンコーダのように別途の電力消費を必要とする能動型センサを用いる必要がない。また、高価で故障の原因となるロータリーエンコーダを用いる必要性がない。
【００３１】
なお、ロータの１周毎に１パルスを出力するセンサを設けて、ロータの３６０°の回転角を検知できるようにすることも考えられる。すなわち、２対以上の磁極対を備えるコイルレスモータの場合、各磁束検出センサによって検出される磁束分布は１対（Ｎ極とＳ極）の磁極が占める回転角毎に同じパターンの磁束分布となるが、ロータの１周毎に１パルスを出力するセンサを用いることにより、ロータの３６０°の回転角を検知できるようにすることが可能であることはいうまでもない。
【００３２】
起動時における制御部は、前記各磁束検出センサから得られる磁束の強度分布を入力するために磁束検出センサのアナログ検出値をデジタル値に変換するため、デジタル入力に比べて低速動作の入力を行なうが、ほぼ停止状態の起動時にはＡＤ変換の動作速度が問題となることはない。他方、回転時には境界検出パルスをデジタル的に入力可能であるから、各回路が磁極を跨ぐ回路が切り替わる瞬間を正確に判定することができ、この瞬間に電源に接続する回路を切り替えさせることができる。
【００３３】
なお、電源との接続回路の切り替えは、電源から切り離された回路ですべての境界検出パルスを検出した後、各境界検出パルスの間隔の時間または起動から境界検出パルスまでの時間の半分の時間が経過した時点に行なうことが好ましい。あるいは、回路分割角度範囲に単一の導電体を配置させた場合には、電源から切り離すように回路を切り替えた時点または起動時点から境界検出パルスを検出するまでの時間を計測し、境界検出パルスを検出した後に同じ時間を経過した時点で電源に接続するように切り替えることができる。さらに、起動時の初期位置が最後の境界検出パルスを検出する位置より後であるときには、その回路を即座に電源に接続することができる。
【００３４】
コイルレスモータが回転すると、境界検出パルスを用いた高速処理によって極めて正確な回転角の計測を瞬時に行なうことができるので、コイルレスモータにかかる回転トルクの微細な変動や負荷の変動を高速に計測して制御に役立てることができる。加えて、コイルレスモータが回転している状態では磁束検出センサから得られる磁束の検出値を用いて回転角を検出する必要はないが、境界検出パルスを用いて求めた所定の回転角において磁束検出センサの測定値に加えて回転速度（回転角の時間微分値）および／または回路に発生する電位差の検出値をサンプリングして回転時における磁束の強度分布をその動作条件毎に記録して分析することによりコイルレスモータのさらに効率的な制御に用いてもよい。
【００３５】
なお、前記磁束検出センサを設ける回路分割角度範囲の相対角度は、任意の相対角度に設定可能であり、どの相対角度に配置されていても前記磁束分布を記録しておくことにより、記録させた磁束の強度分布と検出された磁束の強度分布を比較して回転角を推定することができる。
【００３６】
前記接続切替回路による各回路と電源との接続状態および方向の切り替えは、ステップ１の正方向の接続、ステップ２の完全切り離し、ステップ３の逆方向の接続、ステップ４の完全切り離し、という４ステップの動作を繰り返すものであるから、電源との接続を正逆切替する間には、必ず完全切り離しのステップ２，４があるため、接続切替回路を構成する各素子の僅かな動作速度の違いによって電源にショート電流が流れる危険性はない。しかしながら、前記ショート電流が決して流れないようにするための保護回路を設けたり完全切り離しの動作を短い期間挿入する故障予防制御を行なうことも容易に考えられる。ことはいうまでもない。
【００３７】
前記磁束検出センサを設ける相対角度は各回路の回路分割角度範囲の中心であり、前記接続切替回路は磁束検出センサによって検出される磁束が閾値を超えるときに、その磁束の極性に合わせた方向に回路を切り替えて接続するものである場合（請求項２）には、各磁束検出センサによって検出される磁束の極性と強度に合わせて各回路を電源に接続する方向を容易に制御することができる。回路と電源の接続方向を回路分割角度範囲の中心における磁束の極性に合わせて切り替えることにより、回路に流れる電流によって発生する回転トルクを一方向に揃えることができる。
【００３８】
起動時に電源に接続する回路の切り替えタイミングは、各磁束検出センサによって検出される磁束の強度分布と、電源から離間させている回路の両端に生じる電位差のパルス（境界検出パルス）によって測られる回転角から正確に合わせて行なうことができる。
【００３９】
前記磁束検出センサを設ける相対角度は各回路の回路分割角度範囲の境界であり、前記接続切替回路はその回路分割角度範囲の両側の磁束検出センサによって検出される磁束の極性が一致するときに、その極性に合わせた方向に回路を切り替えて接続するものである場合（請求項３）には、各磁束検出センサによって検出される磁束の極性の切り替わりに合わせて各回路と電源の接続を行なうタイミングを容易に制御することができる。
【００４０】
また、回路分割角度範囲の両境界に設けた磁束検出センサによって検出される磁束の極性が一致するときに、回路をその極性に合わせた方向で電源に接続することができる。なお、回路分割角度範囲の片側にのみ磁束検出センサがある場合には磁極の極性が逆と異なる位置に取り付けられている磁束検出センサによって検出される磁束の極性を反転させて回路分割角度範囲の両境界に設けた磁束の方向を比較して、磁石の継ぎ目を跨がない全回路を用いてコイルレスモータを駆動させることができる。
【００４１】
前記制御部は電源に接続する時間のデューティ比によって駆動率を制御するものである場合（請求項４）には、駆動率を調節することができる。したがって、電源から導電体に供給される電流によって電力を回転力に変換するモータとして機能するときには、前記デューティ比の調節によって駆動トルクの調節を行なうことができる。逆に、導電体で発生した誘導電流を電源に回生するときには、前記デューティ比の調節によって制動トルクの調節を行って電力へと回生するエネルギーの調節を行なうことができる。
【００４２】
前記回路はその回路分割角度範囲が同じ磁極に対応する位置にある間は、駆動率に合わせた同じデューティ比で電源に接続されるものであり、従来のように疑似的な正弦波を形成するようなＰＷＭ変調を行なうインバータなどを用いる必要はない。つまり、回路構成が極めて簡素であるだけでなく、回路分割角度範囲が磁石の境界を跨がない限り全ての回路を駆動力の伝達のために存分に用いることができるので、動力と電力の変換を効率的にかつ高速にて行うことができる。
【００４３】
前記制御部は接続切替回路の回路素子の動作速度に合わせた微小時間の間オン状態にさせた後に駆動率に合わせたデューティ比となる時間の間オフ状態にさせる制御を行なうものである場合（請求項５）には、接続切替回路の動作速度に合わせて無理のない微小時間のオン状態の間、電源を導電体に接続して１００％の動力と電力の変換を行なうことができるとともに、駆動率に合わせたデューティ比のオフ状態の間、電源と導電体を切り離して動力と電力の変換を停止するサイクルを繰り返すことにより、時間的に平均して駆動率に合わせた動力と電力の返還を行うことができる。
【００４４】
前記接続切替回路はロータの回転速度に合わせた周波数でかつ駆動率に合わせたディーティー比でオン状態とオフ状態の比率を制御するものである場合（請求項６）には、ロータの回転角とパルスのオン状態およびオフ状態の切り替えを同期させることができるので、各導電体に対する電流の流れをより確実に行うことができる。
【００４５】
第２発明のコイルレスモータは、軸方向に揃えたＮ極、Ｓ極の磁束を交互に形成するように磁極を配置させた永久磁石を備えるロータまたはステータと、このロータまたはステータに対して隙間を設けて配置させたステータまたはロータと、このステータまたはロータの前記各磁極に対応した角度範囲内に、これを複数の回路に等分割した回路分割角度範囲を定めて、この回路分割角度範囲内にそれぞれ等分割するように軸方向に設けた複数の導電体と、これらの導電体のうちロータの回転角に合わせて磁極を跨がない位置に配置されている回路のみに、その対面する磁極の方向に合わせた方向で電源に接続する整流子およびブラシからなる接続切替回路とを備えることを特徴とするコイルレスモータを提供する（請求項７）。
【００４６】
本実施形態の接続切替回路はロータとステータの間に設けた整流子とブラシによって形成されているので、起動時から磁極を跨がない位置に配置されている回路のみに確実に適正な方向の電源接続を行なうことができるので、起動直後から１００％の能力を発揮させることができる。また、半導体などを用いたスイッチング素子を排除することにより、半導体を用いることによる電圧降下を防止することも可能となる。
【００４７】
さらに、回転角計測部も電源から物理的に切り離されている状態において電磁誘導によって発生するパルス（境界検出パルス）を計測することができるので回転角の計測を安全かつ確実に行なうことができる。つまり、回転角計測部も回路分割角度範囲が磁極を跨ぐ位置に配置される回路を電位差検出回路に接続する整流子およびブラシを設けたものであってもよい。
【００４８】
第３発明のコイルレスモータの制御回路は、軸方向に揃えたＮ極、Ｓ極の磁束を交互に形成するように磁極を配置させた永久磁石を備えるロータまたはステータと、このロータまたはステータに対して隙間を設けて配置させたステータまたはロータと、このステータまたはロータの前記各磁極に対応した角度範囲内に、これを複数の回路に等分割した回路分割角度範囲を定めて、この回路分割角度範囲内にそれぞれ等分割するように軸方向に設けた複数の導電体とを備えるコイルレスモータにおいて、前記各回路の前記回路分割角度範囲の所定の相対角度にそれぞれ設けられた磁束検出センサと、前記各回路の両端の電位差を計測する電位差計測部と、各回路の電源に対する接続状態および方向を切り替える接続切替回路と、前記磁束検出センサおよび電位差計測部に接続されて、起動時には各磁束検出センサによって検出される磁束の分布によって大まかな回転角を計測し、前記接続切替回路に磁極を跨ぐ位置にある回路を電源から切り離させる一方、磁極を跨がない位置にある回路をその極性に合わせた方向で電源に接続させる接続切替制御を行ない、回転時には前記電位差計測部によって計測される電位差に表れるパルスをトリガーとして導電体が磁極の境界に位置するロータの正確な回転角を計測し、前記接続切替回路に磁極を跨ぐ位置にある回路を電源から切り離させる一方、磁極を跨がない位置にある回路をその極性に合わせた方向で電源に接続させる接続切替制御を行なう制御部とを備えることを特徴とするコイルレスモータの制御回路を提供する(請求項８）
【００４９】
前記コイルレスモータの制御回路は磁束検出センサによって検出される磁束の分布によって起動時においてもロータの回転角をある程度確認できるので、回路分割角度範囲が磁極を跨がない回路をその磁極に合わせた方向の電源に接続することができる。したがって、磁極を跨ぐ回路を除くすべての回路に電流を流して回転力を得たり、回転力によって誘導される電流を用いて電力に回生することができる。
【００５０】
また、前記回転角計測部は前記各回路の両端の電位差を計測してロータの回転角を計測するので、高価で故障のリスクがある高精度のロータリーエンコーダを用いることなく、微小角度の回転角を検出することが可能となる。
【００５１】
第４発明のコイルレスモータの制御回路は、軸方向に揃えたＮ極、Ｓ極の磁束を交互に形成するように磁極を配置させた永久磁石を備えるロータまたはステータと、このロータまたはステータに対して隙間を設けて配置させたステータまたはロータと、このステータまたはロータの前記各磁極に対応した角度範囲内に、これを複数の回路に等分割した回路分割角度範囲を定めて、これらの回路分割角度範囲内にそれぞれ等分割するように軸方向に設けた複数の導電体と、前記各回路の両端の電位差を計測する電位差計測部と、各回路の電源に対する接続状態および方向を切り替える接続切替回路と、電位差計測部に接続されて、起動時には前記接続切替回路に磁極を跨ぐ位置にある回路を電源から切り離させる一方、磁極を跨がない位置にある回路をその極性に合わせた方向で電源に接続させる接続切替制御を行ない、回転時には前記電位差計測部によって計測される電位差に表れるパルスをトリガーとして導電体が磁極の境界に位置するロータの正確な回転角と回転方向を計測し、前記接続切替回路に磁極を跨ぐ位置にある回路を電源から切り離させる一方、磁極を跨がない位置にある回路をその極性に合わせた方向で電源に接続させる接続切替制御を行なう制御部とを備えることを特徴とするコイルレスモータを提供する（請求項９）。
【００５２】
すなわち、コイルレスモータに磁束検出センサを設けない場合には、始動時に任意の導電体に電力を供給してコイルレスモータを回動させると、最悪でも３回転すれば、回転方向が検出できる。なお、始動時に少しでも逆回転することを避けるために、必要であれば回転力の断続器（クラッチ）を入れて動かしても良い。
【発明の効果】
【００５３】
上述したように、第１発明によれば、非通電時に惰性によって又は外力によってロータが回転する場合にも、起動時からおよその回転角を検知でき、磁極を跨がない回路を全て用いて最大能力を発揮させて電力と回転力の変換を行なうことができる。また、コイルレスモータはインダクタンス成分を可及的に削減することによりレスポンスを向上しているうので、例えば内燃機関（エンジン）の出力トルク不足を補うための瞬間的な回転力を発生させることも、瞬間的な制動力を電源側に回生させることも可能となる。つまり、コイル成分による応答遅れがないために電気エネルギーと運動エネルギーの変換が瞬時に行なうことができる。
【００５４】
また、高価で故障のリスクがあるロータリーエンコーダを用いることなく、ロータの回転角を回転角計測部を用いて正確に計測することができる。従って、製造コストを削減したコイルレスモータでありながら、正確な制御を容易に行なうことができる。
【００５５】
第２発明のコイルレスモータは、電源に接続される回路の切り替えを整流子とブラシによって形成しているので、半導体などの制御回路を用いることなくロータの回転角によって物理的に回路を切り替えることができ、半導体を用いることによる電圧降下を無くすことができ、それだけ損失を引き下げることができる。
【００５６】
第３発明のコイルレスモータの制御回路は、コイルレスモータの適正な制御を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るコイルレスモータの要部を示す図である。
【図２】前記コイルレスモータを軸方向に切断した断面を示す図である。
【図３】導電体の接続と永久磁石の位置関係を模式的に示す図である。
【図４】前記コイルレスモータの制御回路の構成を占めずブロック図である。
【図５】前記コイルレスモータの制御回路の詳細な構成を示す図である。
【図６】前記コイルレスモータの制御回路の動作を説明する図である。
【図７】前記コイルレスモータの回転角と各部の計測値の関係を示す図である。
【図８】起動直後の動作の詳細を説明する図である。
【図９】前記制御回路によって切り替えられる接続切替回路の状態を順に説明する図である。
【図１０】図９に続いて切り替えられる接続切替回路の状態を説明する図である。
【図１１】コイルレスモータの稼働率に合わせて電源と接続される回路の入出力信号の例を示す図である。
【図１２】第２実施形態のコイルレスモータの構成を示す図である。
【図１３】第３実施形態のコイルレスモータの構成を示す図である。
【図１４】前記コイルレスモータの回転角と各部の計測値の関係を示す図である。
【図１５】前記コイルレスモータの制御回路の構成を示す図である。
【図１６】第４実施形態の制御回路の構成を示す図である。
【図１７】前記コイルレスモータの導電体の回路の変形例を示す図である。
【図１８】前記コイルレスモータの導電体の回路の更なる変形例を示す図である。
【図１９】前記コイルレスモータの制御部の更なる変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
以下、本発明の第１実施形態のコイルレスモータ１の構成を図１〜図１１に従って説明する。図１に示すように、本実施形態のコイルレスモータ１は、軸方向に揃えたＮ極、Ｓ極の磁束を交互に形成するように例えば８つの磁極２Ｎ，２Ｓを配置させた８つの永久磁石２を備える略円筒状のロータ３と、このロータ３に対して隙間ｄを設けて配置させた略円柱状のステータ４と、このステータ４の前記各磁極２Ｎ，２Ｓに対応した各４５°の角度範囲θ１内に、これを３つの回路５ａ〜５ｃに等分割した各１５°の回路分割角度範囲θａ〜θｃを定めて、これらの回路分割角度範囲θａ〜θｃ内にそれぞれ３等分割するように軸方向に設けた複数の導電体６（隣接する導電体６は５°間隔）と、これらの回路５ａ〜５ｃの前記回路分割角度範囲θａ〜θｃの所定の相対角度にそれぞれ設けられた磁束検出センサ７ａ〜７ｃとを備える。
【００５９】
以下の説明において回路５ａ〜５ｃを区別することなく表現するときに回路５と表し、磁束検出センサ７ａ〜７ｃを区別することなく表現するときに磁束検出センサ７と表す。
【００６０】
各磁石２は円筒状のロータ３の磁性体材料からなる外殻３ａの内周面３ｂに密着する局面を有する形状である例えばケイ素鋼板などからなる磁性体であり、この内周面３ｂに密着する面２ａにＮ極またはＳ極を形成し、これらのＮ極またはＳ極と対をなす面２ｂにＳ極２ＳまたはＮ極２Ｎを形成するものである。また、本実施形態ではロータ３の内周面を８つの磁極２Ｎ，２Ｓに等分割すると共に隙間なく組み込まれるものである。従って、各磁極２Ｎ、２Ｓはそれぞれ４５°の角度範囲を占めるように配置されている。
【００６１】
図２に示すように、前記ロータ３はステータ４の外周において回動自在に支持するベアリング３ｃを備え、このロータ３の外周が例えば搬送ローラを形成することにより、モータ１が駆動ローラとして機能する。
【００６２】
前記ステータ４は円筒形状（円柱であってもよい）の軸心４ａとこの軸心４ａに同心円状に設けたフェライトコアなどの磁性体４ｂとを備え、この磁性体４ｂの外周部に放射線状にかつ軸心方向に設けたスリット状の配線溝４ｃとを備えることにより、配線溝４ｃの間に形成した櫛歯状の磁性体隔壁４ｄを形成する。また、各配線溝４ｃには絶縁被覆などによって絶縁状態を保った状態で前記導電体６の直線部６ａが嵌入されることにより、これらの導電体６を位置ずれすることなく所定位置に保持させることができる。なお、６ｂ，６ｃは配線溝４ｃに嵌入された導電体６の直線部６ａの両端において略Ｕ字状に連結されたターン部である。
【００６３】
導電体６の断面形状は配線溝４ｃの形状に合わせて矩形に形成されている。配線溝４ｃ内に丁度嵌入できる程度の断面形状を持つ導電体６はその断面積を可及的に広くすることができるので、より多くの電流を流すことが可能となる。導電体６として極めて低い導電率を有するグラフェンからなる導体で絶縁体を挟んで重ねて配置したものを用いて渦電流の発生を防止すると共に導電体６自身の抵抗値を低く抑えることも可能である。
【００６４】
図３は導電体６の接続状態の一部を平面的に示す図である。図３の拡大図に示すように、本実施形態では前記各回路分割角度範囲θａ〜θｃ内に３つ導電体６を配置しており、回路分割角度範囲θａ〜θｃに対する同じ相対位置α１，α２，α３に配置されたステータ４一周分の導電体６（本実施形態では８本の導電体６）は前記ターン部６ｂ，６ｃにおいて略己字状に直列に一つの回路５を形成するように接続されている。
【００６５】
略己字状に連結された導電体６はステータ４を一周する毎に１巻のコイルを形成することになり、同じ回路分割角度範囲θａ〜θｃ内の配線溝４内に配線された隣接する導電体６はステータ４を一周するごとに直列接続部６ｄによって直列に接続する。このようにして、３つの相対位相α１〜α３に配置された導電体６を直列接続して、それぞれ一つの回路５とする場合、本実施形態では各回路５は３回巻のコイルと同じインダクタンスを有することになる。
【００６６】
しかしながら、３回巻のコイルは一般的なモータの巻き線と比較して巻き数が圧倒的に少ないため、インダクタンス分を可及的に抑えることができ、回路５ａ〜５ｃに電圧を印加したときに流れる電流に殆ど遅れが発生しない。つまり、インダクタンス分を可能な限り低くしたという意味で本発明のモータはコイル成分を無くしたコイルレスモータ１と言うことができる。
【００６７】
本実施形態の前記磁束検出センサ７は、回路分割角度範囲θａ〜θｃの中心の相対位相αｃで、かつ導電体６に緩衝しないターン部６ｂ，６ｃに生じる隙間に配置することにより、各回路５が面する相対位相αｃにおける磁石２の磁極２Ｎ，２Ｓからの磁束の極性および強度を検出することができる。また、磁束検出センサ７は、各部における磁束の強度と極性をアナログ的に計測可能な両極性のホール素子であることが好ましい。
【００６８】
図４のブロック図に示すように、コイルレスモータ１は、各回路５の電源Ｖへの接続状態および接続方向を切り替える接続切替回路８を備える。また、１０は前記磁束検出センサ７、接続切替回路８に接続されるマイクロコンピュータなどの制御部、１１はオペレーションアンプなどを用いて回路５の両端に発生する電位差を計測する電位差計測部、１２はホール素子などを用いて回路５に流れる電流を計測する電流計測部である。
【００６９】
前記回路５は何れもインダクタンス特性を可能な限り削減しているのであり、回路５に流す電流と磁束の強度の積に比例する回転力を生成する負荷であるので、これらの回路５を抵抗のシンボルで表している。
【００７０】
前記接続切替回路８は回路５ａ〜５ｃのそれぞれと電源ＶおよびグランドＧの間にＨブリッジ回路を形成するように設けたスイッチング素子８ａ〜８ｄを備えるものであり、前記制御部１０は前記各回路５に設けた電位差計測部１１によって計測された電位差を常に入力し、前記接続切替回路８によって電源Ｖから切り離されている回路５に生じる電位差を閾値と比較してデジタル入力する可能に構成されている。前記電源Ｖから切り離されている回路５は前記磁極２Ｎ，２Ｓを跨ぐ瞬間にパルス状の誘導電流を流すため、回路５の両端にはパルス状の電位差（境界検出パルス）が発生するので、この境界検出パルスを用いてロータ３の回転角を正確に求めることができるように構成している。
【００７１】
本実施形態では、制御部１０は前記境界検出パルスによってロータ３の回転角を検出する回転角検出プログラムＰ１と、回転角検出プログラムＰ１によって検出された回転角を用いて各回路５のうち磁極２Ｎ，２Ｓを跨ぐ回路５を電源Ｖから切り離すと共に、磁極２Ｎ，２Ｓを跨がない回路には極性２Ｎ，２Ｓの極性に合わせた方向で電源Ｖを接続させる接続切替プログラムＰ２を実行可能に構成された演算処理部を有する。
【００７２】
前記回転角検出プログラムＰ１はロータ３が回転している状態では、電位差計測部１１（以下、各回路５ａ〜５ｃのそれぞれの電位差を計測する電位差計測部１１を区別する時は符号１１ａ〜１１ｃを用いて表わす）を用いて計測した前記境界検出パルスを用いてロータ３の正確な回転角を求めると共に、回路５への給電状態および回生状態を監視しながら、各状態において磁束検出センサ７による磁束の検出強度の分布をサンプリングした後にＡＤ変換して磁束分布データＤとして記憶部１０ｍ内に記憶させる。
【００７３】
図５は前記接続切替回路８および回転角計測部９のより具体的な構成の一部を説明する図である。図6において、前記スイッチング素子８ａ〜８ｄは何れも電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であり、各ＦＥＴ８ａ〜８ｄには逆方向の電流を流すことができるショットキーバリアダイオード１３ａ〜１３ｄを備え、また、これらのＦＥＴ８ａ〜８ｄをオン状態にするためのゲート電圧を印加するためのトランジスタ１４〜１６、抵抗１７〜２１、コンデンサ２２〜２３、ダイオードＤ１，Ｄ２からなるＦＥＴドライブ回路とを備える。
【００７４】
また、前記電位差計測部１１はオペレーションアンプであり、このオペレーションアンプに対して回路５の両端に接続されて電圧の減算と増幅を行なうように接続された抵抗２４〜２７を有する。他方、前記電流計測部１２はホール素子に回路５に直列接続されるリード線を巻回させることによりことにより、回路５に流れる電流によって生じる誘導磁界を用いて回路５に流れる電流を計測するものである。
【００７５】
前記各部７，１１，１２によって計測された測定量はすべてアナログ信号としても制御部１０に入力可能であり、この場合、サンプリングからＡＤ変換が完了して制御部１０に入力完了するまでには動作時間が必要である。また、各部７，１１，１２によって計測された測定量は閾値との比較によって瞬時にデジタル量に変換して制御部１０に入力することも可能である。
【００７６】
また、前記ＦＥＴドライブ回路への制御信号Ｓ１〜Ｓ４は何れもオンまたはオフのデジタル値であり、制御部１０の前記接続切替プログラムＰ２によって生成されて出力されるものである。
【００７７】
図６は制御部１０の動作を説明する図である。
電源投入時、回転角検出プログラムＰ１は、最初に各磁束検出センサ７ａ〜７ｃからの測定値を入力する。このとき、制御部１０は磁束検出センサ７によって検出した磁束の強度の入力をＡＤ変換によってデジタル化して入力する。（ステップＳｔ１）
【００７８】
各部における磁束の方向と強度は、記憶部１０ｍに記憶させた磁束分布データＤと比較することにより、停止状態における大まかな回転角を推察する。また、以下の説明ではロータ３の初期回転角が０°〜１５°以内である場合を例にして説明する。（ステップＳｔ２）
【００７９】
図７はロータ３の回転角と各電位差計測部１１による計測値と、各磁束検出センサ７ａ〜７ｃからの検出値と、境界検出パルスの検出状況の関係を示すタイミングを示す図である。
【００８０】
図７において、３０〜３２は回路５ａ〜５ｃに設けた電位差計測部１１によって計測された回路５の両端の電位差を示すグラフであり、磁極２Ｎ，２Ｓの切り替わり点を始点Ｓ（図１のみに図示）として、ロータ３を半回転分回転させたときにおける各部の測定値、３３〜３５は磁束検出センサ７ａ〜７ｃからの検出値、３６〜３７は電位差計測部１１によって計測された計測値を閾値との比較によって２値化して得られる境界検出パルスの取り込み信号の例を示す。
【００８１】
電位差３０〜３２には電源Ｖから切り離された状態の回路５ａ〜５ｃが磁極の境界を通過するときに境界検出パルス３０ｐ〜３２ｐが発生し、回路５ａ〜５ｃが電源Ｖに接続されているときには電源電圧に相当する信号が発生する。検出値３３〜３５に示すように回転角に応じて変動する磁束の強度分布は磁束分布データＤとして記憶部１０ｍに記憶されているので、この磁束分布データＤと、起動時における各部の磁束の検出値と比較することにより、現在の大まかな回転角を推測できる。
【００８２】
再び図６に戻って、接続切替プログラムＰ２が実行されて、前記推測された回転角に基づいて磁極２Ｎ，２Ｓを跨ぐ回路５ａを特定してこれを電源Ｖから切り離すと共に、磁極２Ｎ，２Ｓを跨ぐことのない回路５ｂ，５ｃ全てをその磁極２Ｎ，２Ｓに合せた方向で電源Ｖに接続するように接続切替回路８を切替えさせる。（ステップＳｔ３）
【００８３】
図８は図７に示す０°〜１５°の間でコイルレスモータ１を起動したときにおける、起動時の回転角の初期位置と前記接続切替回路８の動作切替を行なうタイミングを示す図である。
【００８４】
図８（Ａ）に示すように、初期位置３０ｓが２つ以上の境界検出パルス３０ｐ，３０ｐの前である場合（位相角０°〜７．５°の間）には、起動後に２つの境界検出パルス３０ｐ，３０ｐを検出する間の時間ｔ１を計測し、最後の境界検出パルス３０ｐを検出した時点からｔ１／２の時間が経過した時点で、接続切替回路８を切替えさせて、これまで境界検出パルス３０ｐの検出に用いていた回路５を電源Ｖに接続し、次に磁極２Ｎ，２Ｓを跨ぐ回路５を電源Ｖから切り離させる。
【００８５】
図８（Ｂ）に示すように、初期位置３０ｓが１つの境界検出パルス３０ｐの前である場合（位相角７．５°〜１２．５°の間）には、起動時点から境界検出パルス３０ｐを検出するまでの時間ｔ２を計測し、この境界検出パルス３０ｐを検出した時点からｔ２／２の時間が経過した時点で、前記接続切替回路８を切替えさせる。なお、回路分割角度範囲内の単一の相対位相角に導電体６を配線する場合には、起動直後から境界検出パルス３０ｐを検出するまでの時間ｔ２を計測し、この境界検出パルス３０ｐを検出した時点からｔ２時間が経過した時点で、前記接続切替回路８を切り替えさせる。
【００８６】
図８（Ｃ）に示すように、初期位置３０ｓが最後の境界検出パルス３０ｐの後である場合（位相角１２．５°〜１５°の間）には、起動時点からすぐに前記接続切替回路８を切替えさせる。
【００８７】
図９，図１０は前記接続切替回路８による切替順序を説明する図である。
すなわち、図９（Ａ）に示す第１段階Ｐｈ１の状態では回路５aが接続切替回路８によって電源Ｖから切り離されており、この回路５ａが前記境界検出パルス３０ｐの検出に用いられる。他方、回路５ｂ、５ｃは磁束検出センサ７ｂ，７ｃによって検出される磁極の極性２Ｓに合せて逆方向の電圧印加を行なうように、スイッチング素子８ｂ，８ｃのみをオンとして、スイッチング素子８ａ，８ｄをオフとした状態を示している。
【００８８】
図９（Ｂ）に示す第２段階Ｐｈ２の状態では回路５ｂが接続切替回路８によって電源Ｖから切り離されて、前記境界検出パルス３０ｐの検出に用いられ、回路５ａには正方向の電圧印加が行なわれ、回路５ｃには逆方向の電圧印加が行なわれる。
【００８９】
さらに，図９（Ｃ）に示す第３段階Ｐｈ３の状態では回路２ｃが接続切替回路８によって電源Ｖから切り離されて、前記境界検出パルス３０ｐの検出に用いられ、回路２ａ，２ｂには正方向の電圧印加が行なわれる。
【００９０】
同様に、図１０（Ａ）に示す第４段階Ｐｈ４の状態では回路５ａが接続切替回路８によって電源Ｖから切り離され、回路５ｂ、５ｃは正方向の電圧印加が行われる。
【００９１】
図１０（Ｂ）に示す第５段階Ｐｈ５の状態では回路５ｂが接続切替回路８によって電源Ｖから切り離されて、前記境界検出パルス３０ｐの検出に用いられ、回路５ａには逆方向の電圧印加が行なわれ、回路２ｃには正方向の電圧印加が行なわれる。
【００９２】
さらに，図１０（Ｃ）に示す第６段階Ｐｈ６の状態では回路５ｃが接続切替回路８によって電源Ｖから切り離されて、前記境界検出パルス３０ｐの検出に用いられ、回路５ａ，２ｂには逆方向の電圧印加が行なわれる。
【００９３】
再び図６に戻って、前記回転角検出プログラムＰ１は電源Ｖから切り離された回路５の両端に発生する境界検出パルス３０ｐまたは３１ｐまたは３２ｐを検出するときに、ロータ３の回転角を正確に検出する処理を実行する。（ステップＳｔ４）
【００９４】
なお、このときの回転角の検出精度は、３６０°をロータ３に形成する磁極２Ｎ，２Ｓの数と、回路５の数と、一つの回路５が占める回路分割角度範囲内に形成する導電体６の配線溝４ｃの数で割った角度を分解能とするものであり、本実施形態の場合、３６０÷８÷３÷３であるから５°を分解能とする回転角の検出を行なう。なお、このときの境界検出パルス３０ｐまたは３１ｐまたは３２ｐの検出は閾値との比較によって２値のデジタル信号に変換するものであるから、極めて高速にタイムラグなしに行うことができる。
【００９５】
また、各境界検出パルス３０ｐ〜３２ｐの間の角度は最後の境界検出パルス３０ｐ〜３２ｐを検出した時点からの経過時間で求めることができる。
【００９６】
次いで、前記検出された回転角に基づいて前記接続切替回路８を切り替えることにより、次に電源Ｖから切り離して境界検出パルス３０ｐ〜３２ｐの検出に用いる回路５と、回路５が面する磁極の極性に合わせた方向で電源Ｖに接続する回路５を切り替えさせることができる。（ステップＳｔ５）
【００９７】
前述の図９、図１０に示す６つの段階Ｐｈ１〜Ｐｈ６の状態は、１５°の回転角ごとに磁極２Ｓ，２Ｎを跨ぐ回路５を切り替えるときに順次繰り返される状態を示すものであり、本実施形態の場合はロータ３の回転角が９０°毎に、前記６つの段階Ｐｈ１〜Ｐｈ６が一巡するように切替えることとなる。
【００９８】
つまり、本実施形態に示す回転角は接続切替回路の適正な切り替えを行なうものであるから、９０°毎の回転角を精度良く検出するものであればよい。しかしながら、ロータ３の一周毎に１パルスを発生させるようなセンサ（例えばステータ側にホール素子、ロータ側の対応位置に磁石）を設けてロータ３の３６０°の回転角を識別できるようにしてもよい。
【００９９】
加えて、前記電流計測部１２は回路５に流れる電流を常にモニタしており、制御部１０は回路５に流れる電流（負であるときには回生状態を示す）と、各磁束検出センサ７によって検出される磁束の強度分布などのアナログ値と共にサンプリングし、回転速度、回路５に流れる電流、回路５の両端に生じる電位差などその他の条件を動作条件として加えて磁束分布データＤとしてメモリ１０ｍに記録する。（ステップＳｔ６）
【０１００】
なお、前記電流計測部１２、磁束検出センサ７から得られるアナログ値は一旦サンプリングすることにより、ＡＤ変換に時間がかかってもサンプリングした瞬間の情報として記録することができる。このようにして記録された磁束分布データＤは起動時における回転角の推測を行なったり、稼働時における、より綿密な制御を行なう為に用いることができる。また、前記動作条件として磁束分布データＤに加えられるアナログ値は、回転速度、電流、電圧のうち少なくとも一つを含むものであればよいが、多くの動作条件毎に記録することにより、この磁束分布データＤを用いてより綿密な分析を行なうことができる。
【０１０１】
次に、接続切替プログラムＰ２の動作によって、電源Ｖに接続されている回路５と電源Ｖを接続する割合を調節するために、電源Ｖと回路５の接続をパルス的に行なわせるように接続切替回路８の切り替えを行なわせる。（ステップＳｔ７）
【０１０２】
ステップＳｔ７の処理が終わると、ステップＳｔ４に戻ってステップＳｔ４〜Ｓｔ７の処理を繰り返すことにより、任意の稼働率で電源Ｖに接続し、コイルレスモータ１を任意のトルクで回動させることができる。なお、回転方向と逆方向の回転力を発生させる方向で電源Ｖに接続することができる。このとき、ロータ３の回転が発生させる回転力と逆であるからロータ３の回転を減速させると共に、導電体６によって発生する回生電流が電源Ｖ側に流れることにより、電源Ｖを充電させることができる。
【０１０３】
上述のステップＳｔ４〜Ｓｔ７の処理を繰り返すことにより得られる磁束分布データＤを記録し、最新の測定する時速の強度分布と比較することによりコイルレスモータ１の経年劣化を検出することが可能となり、これによって使用者にテナメンンスを促すことができる。
【０１０４】
図１１は稼働率に合わせたパルス的な電源との接続の例を説明する図である。
図１１（Ａ）に示す例では、例えば５００ｒｐｍの回転速度でロータ３が回転している状態で電位差計測部１１が検出する回路５ａの導電体６に対する入出力信号を示している。回路５ａの導電体６を電源Ｖに接続する位相角の範囲は正方向にも逆方向にもロータ３の回転角が３０°の範囲であるから、それぞれ１ｍｓの間、パルス的に電源Ｖに接続するように、前記接続切替回路８に制御信号Ｓ１〜Ｓ４が出力される。
【０１０５】
なお、前記接続切替回路８に正方向または逆方向の電源Ｖが接続されているオン状態では、電源Ｖから回路５に電圧が印加されるので、ロータ３に回転力が発生し、接続切替回路８がオフ状態では電源Ｖから回路５を切り離しているので、回路５の両端に電位差が発生しても電流が流れることはなく、電力と回転力の変換を行なうことはない。
【０１０６】
本例に示す状態では、最初の正方向の電圧印加の期間（ロータ３の回転角１５°〜４５°の間の１ｍｓ間）を１２のパルスで分割して稼働比を７０％に設定しているので、１パルスあたり８３．３μｓの１周期のうち５８．３μｓの間オン状態、２５μｓの間オフ状態となるように接続回路８を切り替えさせる。これによって、デューティ比７０％の稼働率で電源Ｖに接続することができる。
【０１０７】
次の逆方向の電圧印加の期間（ロータ３の回転角６０°〜９０°の間の１ｍｓ間）に３５％の稼働率で稼働する場合、パルス駆動しない時間がパルス幅５８．３μｓのデューティ比３５％の６パルスで分割することができる。
【０１０８】
図１１（Ｂ）に示す例では、例えば図１１（Ａ）の２倍の回連速度（本例の場合１０００ｒｐｍ）でロータ３が回転している状態で、オン状態のパルス幅を一定にした稼働率の制御を行なう例を示す。
【０１０９】
図１１（Ｂ）に示す最初の正方向の電圧印加の期間（ロータ３の回転角１５°〜４５°の間の５００μｓ間）を６パルスで分割して稼働率を７０％に設定し、１パルスあたり８３．３μｓの１周期のうち５８．３μｓの間オン状態、２５μｓの間オフ状態となるように接続切替回路８を切り替えさせる。
【０１１０】
次の逆方向の電圧印加の期間（ロータ３の回転角６０°〜９０°の間の５００μｓ間）３５％の稼働率で稼働する場合、５８．３μｓのオン状態のパルスに続いてオフ状態の時間が１０８．４μｓ続くデューティ比３５％の３パルスで分割することができる。
【０１１１】
このようにオン状態の時間５８．３μｓを一定にし、後のオフ時間を１０８．４μｓに調節することにより駆動率を調節することができる。接続切替回路８のオン状態の時間を一定にすることにより、各スイッチング素子８ａ〜８ｂ（図９参照）のスイッチング速度に合わせて無理なくオンオフ動作を行なうことができる。また、電源Ｖに接続するパルスの幅が一定であるから、常に同じ精度でコイルレスモータ１の稼働率をパルス幅制御することができる。
【０１１２】
しかしながら、接続切替回路８を電源Ｖに接続するパルスのパルス幅をロータ３の回転速度に合わせて調節してもよい。
【０１１３】
図１１（Ｃ）に示す例では、図１１（Ａ）の２倍の回転速度（本例の場合１０００ｒｐｍ）でロータ３が回転している状態で、パルス制御の周期を回転速度に合わせて調整する変形例を示す。
【０１１４】
図１１（Ｃ）に示す正方向の電圧印加の期間（ロータ３の回転角１５°〜４５°の間の５００μｓ間）を１２パルスで分割して稼働率を７０％に設定し、１パルスあたり４１．７μｓの１周期のうち２９．２μｓの間オン状態、１２．５μｓの間オフ状態となるように接続切替回路８を切り替えさせる。つまり、電圧印加の期間を回転数に反比例する数で等分割するオン状態のパルスを発生するようにパルス的に駆動する。
【０１１５】
また、次の逆方向の電圧印加の期間（ロータ３の回転角６０°〜９０°の間の５００μｓ間）３５％の稼働率で稼働する場合、２９．２μｓのオン状態のパルスに続いてオフ状態の時間が２７．１μｓ続くデューティ比３５％の６パルスで分割することができる。このように電源Ｖを印加するパルスの周期をロータ３の回転速度に合わせて調節することにより、ロータ３の回転角と各スイッチング素子８ａ〜８ｂのオンオフ動作を同期させることができる。つまり、スイッチング素子８ａ〜８ｂのオンオフ制御をロータ３の同じ回転角で切り替えることができるので、電源Ｖを印加するタイミングを正確に制御することができる。
【０１１６】
図１２は第２実施形態のコイルレスモータ４０の構成を示す図である。
図１２に示すように第２実施形態のコイルレスモータ４０は、軸方向に揃えたＮ極、Ｓ極の磁束を交互に形成するように磁極２Ｎ，２Ｓを配置させた永久磁石２を備える軸形状のロータ４１と、このロータ４１に対して隙間を設けて配置させた略筒状のステータ４２と、このステータ４２の前記各磁極２に対応した角度範囲θ１内に、これを複数の回路に等分割した回路分割角度範囲θａ〜θｃを定めて、これらの回路分割角度範囲θａ〜θｃ内にそれぞれ３等分割するように軸方向に設けた複数の配線溝４ｃ内にそれぞれ６本ずつ挿入させた導電体４３と、これらの導電体６の回路５ａ〜５ｃの前記回路分割角度範囲θａ〜θｃの中央部にそれぞれ設けられた磁束検出センサ７ａ〜７ｃとを備えるものである。
【０１１７】
前記配線溝４ｃ内に挿入される導電体４３はステータ４２を構成するフェライトなどの磁性体を用いて形成された筒状部材の内周面に放射線状に形成されたものであり、一つの配線溝４ｃ内に６本の導電体４３を挿入することにより、この６本の導電体４３を確実に同じ回転角に配置することができる。また、磁性体に磁束を集中させることができるので、磁束密度を引き上げてより少ない電流にて大きなローレンツ力を得ることができるように構成している。
【０１１８】
本実施形態の場合、同じ回路分割角度範囲θａ、θｂ，θｃに設けた３本の配線溝４ｃのそれぞれに６本の導電体４３を配置しているので、３×６＝１８本の導電体４３を同じ回路分割角度範囲θａ〜θｃ内に配置でき、ロータ４１一周に８か所ある回路分割角度範囲θａ、θｂ，θｃに配置された８本の導電体４３を略己字状に直列接続すると共に、ステータ４２を一周する毎に順次連結して１８×８＝１４４本の導電体４３が一つの回路５ａ，５ｂ，５ｃを構成するように直列に接続してある。それでも、インダクタンスは１８巻コイルと同程度に抑えることができる。
【０１１９】
その他の構成は図１〜図１１を用いて説明した第１実施形態と同じであるから同じ符号を付すことにより重複説明を省略する。
【０１２０】
上述のように構成された第２実施形態のコイルレスモータ４０は１４４本の導電体４３を直列につないで一つの回路５ａ，５ｂ，５ｃを形成するので、より少ない電流で大きな回転トルクを得ることができる。
【０１２１】
図１３，図１４は本発明の第３実施形態のコイルレスモータ５０の制御回路の構成および動作を説明する図であって、図１３は磁束検出センサ７ａ〜７ｃを回路分割角度範囲θａ〜θｃの境界に配置した例を示し、図１４はこの場合のコイルレスモータの回転角と各部の計測値の関係を示す図である。
【０１２２】
図１４に示す５１〜５３は、前記磁極２の境界に配置させた磁束検出センサ７ａ〜７ｃが検出する磁束の検出値を示す図である。なお、第３実施形態において、図１〜図１２に示す第１〜第２実施形態と同じ符号を付した部材は同一または同等の部材であるから、その詳細な説明を省略する。
【０１２３】
本例に示すように、磁束検出センサ７ａ〜７ｃを回路分割角度範囲θａ〜θｃの境界に配置させた場合には、磁束の検出値が前記各回路５ａ〜５ｃと電源Ｖとの接続状態を接続切替回路８に切り替えさせるタイミング（段階Ｐｈ１〜Ｐｈ６の切り替わり時点）で検出される磁極の向きが逆になる。
【０１２４】
したがって、回路分割角度範囲θａ〜θｃの両側で検出される磁束の向きが同じであるときに、その回路５を両磁束検出センサ７によって検出される磁極の向きに合わせた極性で電源Ｖに接続し、回路分割角度範囲θａ〜θｃの両側で検出される磁束の向きが異なるときに、その回路５を磁極を跨ぐ回路５として前記境界検出パルス３０ｐ〜３２ｐの検出のために用いることができる。
【０１２５】
なお、回路分割範囲角度範囲θｃの一方の境界には磁束検出センサ７ｃが配置されているものの他方の境界には磁束検出センサ７が配置されていないが、磁束検出センサ７ａによって検出された磁束の検出値を正逆反転させることにより、回路分割角度範囲θｃの両側の磁束の検出値として回路５ｃが磁極を跨ぐかどうかを容易に判定することができる。
【０１２６】
図１５は第３実施形態における制御部の変形例を示す図である。
図１５において５４ａ〜５４ｃは前記磁束検出センサ７ａ〜７ｃの検出値を閾値電圧Ｔｈ１と比較することにより対面する磁極の極性を判別するコンパレータ、５５はコンパレータ５４ａの出力を反転させるＮＯＴ回路、５６ａ〜５６ｃはコンパレータ５４ａ〜５４ｃの出力を用いて回路分割角度範囲θａ〜θｃの両側の磁極が一致しているか異なっているかを判別するＸＯＲ回路、５７ｃ，５７ｒ，５７ｄはＸＯＲ回路５６ａ〜５６ｃの出力の立下りに僅かな遅れ時間を発生させることにより接続切替回路８のスイッチング素子８ａ〜８ｄ全てをオフ状態とするデッドタイムを形成してフェールセーフ機能を持たせることができる。
【０１２７】
５８は前記コンパレータ５４ａ〜５４ｃの出力を反転させるＮＯＴ回路、５９Ｐ，５９Ｍは前記回路５４ａ〜５４ｃ、５６ａ〜５６ｃ、５８の出力を用いて接続切替回路８のスイッチング素子８ａ，８ｄをオン状態に切り替えるための信号Ｓ１ａ，Ｓ３ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ３ｂ，Ｓ１ｃ，Ｓ３ｃとスイッチング素子８ｂ，８ｃをオン状態に切り替えるための信号Ｓ２ａ，Ｓ４ａ，Ｓ２ｂ，Ｓ４ｂ，Ｓ２ｃ，Ｓ４ｃを生成する負論理入力のＡＮＤ回路である。なお、Ｓ１ａ〜Ｓ４ａ，Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂ，Ｓ１ｃ〜Ｓ４ｃはそれぞれ回路５ａ，５ｂ，５ｃの接続切替回路８の制御信号である。
【０１２８】
６０ａ〜６０ｃは各電位差計測部１１ａ〜１１ｃの計測値を前記閾値電圧Ｔｈ２と比較して二値化することにより前記境界検出パルス３０ｐ〜３２ｐを検出するためのコンパレータ、６１ａ，６１ｂ，６２ｃは各回路５ａ，５ｂ，５ｃが接続切替回路８によって電源Ｖから切り離されている状態のみで、該当する回路５から得られる境界検出パルス３０ｐ〜３２ｐのみを選択するＮＡＮＤ回路、６２はこれらのＮＡＮＤ回路の出力を用いて選択された負論理の信号のＯＲ回路、６３はＯＲ回路６２の出力に現れる境界検出パルス３０ｐ〜３２ｐを用いてコイルレスモータ５０の回転角を検出する回転角カウンタである。
【０１２９】
上述のように構成することにより、本実施形態のコイルレスモータの制御回路（制御部）６４はロジック回路の組み合わせによって形成することも可能である。ロジック回路によって形成された制御部６４はマイクロコンピュータを用いたものより高速に動作可能であり、安定性や信頼性も向上し、比較的安価にて形成できるという利点もある。なお、ロジック回路としてプログラマブルロジックなどの半導体素子を用いて形成することも容易に考えられることはいうまでもない。
【０１３０】
本実施形態における稼働率の制御を行なう場合には前記ＡＮＤ回路５９Ｐ，５９Ｍの入力にパルス幅制御を行なうためのパルスを入力させることにより容易に稼働率を調節することができる。
【０１３１】
図１６は第４実施形態のコイルレスモータ７０の制御回路７１の構成を示す図である。本実施形態において、各導電体６はロータ側に形成されており、導電体６の各回路５ａ〜５ｃには接続切替回路７２を構成し、ロータの回転と共に回転可能に回転軸芯上に形成された整流子７３ａ〜７３ｃと、これらの整流子７３ａ〜７３ｃに対応するステータ側の位置に形成されて電源Ｖの正負の電極に接続されるブラシ７４ｐ，７４ｍとを備える。
【０１３２】
７５ａ〜７５ｃはロータの回転と共に回転軸芯上に整流子、７６ｐ，７６ｍはこれらの整流子７５ａ〜７５ｃに対応するステータ側の位置に形成されて前記電位差測定回路１１の正負の入力部に接続されるブラシである。
【０１３３】
前記整流子７３ａ〜７３ｃおよびブラシ７４ｐ，７４ｍによって形成された接続切替回路７２は、磁極２Ｎ，２Ｓを跨がない位置にあるすべての回路５に対して、その対面する磁極２Ｎ，２Ｓの極性に合わせた方向で電源Ｖを接続するものであり、ロータの回転角ごとに物理的に接続切替を行なうものである。なお、整流子７３ａ〜７３ｃは導電体６の配置に合わせてロータの回転軸に繰り返し同じパターンで形成されるものであるが、図面が明解となるように、第１段階Ｐｈ１〜Ｐｈ６の切り替えを行なう接続切替回路７２を構成する部分のみに符号を付している。
【０１３４】
同様に前記整流子７５ａ〜７５ｃおよびブラシ７６ｐ，７６ｍによって、確実に磁極２Ｎ，２Ｓを跨ぐ位置にある回路５を電位差計測部１１に接続するように物理的な接続切替を行なうものである。
【０１３５】
本実施形態に示すように、整流子７３ａ〜７３ｃとブラシ７４ｐ，７４ｍによる物理的な接続切替を行うことにより、半導体などを用いたスイッチング素子を不要としており、半導体素子を用いることによる電圧降下を発生させることがなく、それだけ、エネルギーの損失を小さくすることができる。また、物理的な接続切替によって回転角に従って確実に磁極２Ｎ，２Ｓを跨がない回路５だけを電源Ｖに接続することができ、それだけ信頼性が向上する。
【０１３６】
図１７は導電体６によって形成される回路５の変形例を示す図である。図１７に示すように、ステータ４の一周分（本実施形態で８本）の前記導電体６の直線部６ａをその両端のターン部６ｂ，６ｃにおいて略己字状に連結する毎に一つの回路５ａ〜５ｉを形成するように回路端部６ｅを形成することにより、回路分割角度範囲θａ〜θｉにはそれぞれ一本の導電体６が配線される。また、これらの回路分割角度範囲θａ〜θｉのうち一つの回路分割角度範囲（図示した状態ではθａ）のみが磁極２Ｎ，２Ｓを跨ぐ位置にあり、他の全ての回路分割角度範囲（図示した状態ではθｂ〜θｉ）は全て磁極２Ｎ，２Ｓを跨がない位置に配置される。
【０１３７】
したがって、全体の８／９の回路（図示した例では５ｂ〜５ｉ）に電流を流してロータを回転させることができるので、それだけ回転トルクを大きくすることができる。加えて、各回路５はそれぞれステータまたはロータの一周で１回路となっているので、そのインダクタンスをできるだけ低く抑えることができそれだけ高速応答が可能となる。
【０１３８】
図１８に示す変形例では、各回路５ａ〜５ｉをターン部６ｂにおいて略Ｕ字状に直列接続した２本の同電線６の直線部６ａによって形成するように回路端部６ｅを配線した例を示す図である。この場合、複数の回路５ａ〜５ｉが並列接続されているので、インダクタンス成分をさらに小さくすることができ高速応答性に優れると共に、低電圧にて動作させることが可能となる。
【０１３９】
図１９に示す変形例では、前記整流子７５ａ〜７５ｃおよびブラシ７６ｐ，７６ｍによって、磁極２Ｎ，２Ｓを跨ぐ位置にある回路５に接続される電位計測部１１によって、磁極の境界パルスを検出させて正確な回転角を得ると共に、前記回路５ａ〜５ｃと電源Ｖとの接続状態の切替を行なう接続切替回路８に切替信号を生成する制御部１０を設けた例を示している。これによって、正確な回転角を容易に得ることができ、得られた回転角と回転速度、電流、電圧などのアナログ値を用いてより高精度の電源制御を行なうことができる。
【符号の説明】
【０１４０】
１，４０、５０  コイルレスモータ
２  永久磁石
２Ｎ，２Ｓ  磁極
３  ロータ
４  ステータ
５（５ａ，５ｂ…）  回路
６  導電体
７（７ａ，７ｂ…）  磁束検出センサ
８  接続切替回路
１０  制御部
１１  電位差計測部
１２  電流計測部
Ｐ１  回転角検出プログラム
Ｐ２  接続切替プログラム
θ１  磁極対応角度範囲
θａ，θｂ…  回路分割角度範囲
αｃ  相対角度
【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】
2019140816.tif 000016
【図１５】
2019140816.tif 000017
【図１６】
2019140816.tif 000018
【図１７】
2019140816.tif 000019
【図１８】
2019140816.tif 000020
【図１９】
2019140816.tif 000021