(57)【要約】【課題】回転子の回転位相を検出する複数の検出センサの信号を有効に利用することの可能なモータ装置を提供する。【解決手段】複数の電機子コイルＵ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２に電流が供給されて回転子２７が回転するモータ装置１７であって、複数のコイルＵ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２に接続される電流の供給経路をオンまたはオフする複数のスイッチング素子３８ａ〜３８ｆと、回転子２７の回転方向で異なる位相に設けられ、かつ、回転子２７の回転方向の位相を検出して出力信号を発生する複数の検出センサ４１〜４３と、複数の検出センサ４１〜４３のうち、１つの検出センサの出力信号を基準信号として他の検出センサの出力信号を補正する駆動装置３７と、基準信号及び補正された出力信号に基づき複数のスイッチング素子３８ａ〜３８ｆをオンまたはオフする駆動装置３７と、を有する。【選択図】図６
2015126548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコイルに電流が供給されて回転子が回転するモータ装置であって、
前記複数のコイルに接続される電流の供給経路を別々にオンまたはオフする複数のスイッチング素子と、
前記回転子の回転方向で互いに異なる位相に設けられ、かつ、前記回転子の回転方向の位相を検出して出力信号を発生する複数の検出センサと、
前記複数の検出センサのうち、いずれか１つの検出センサの出力信号を基準信号として、他の検出センサの出力信号を補正する信号補正部と、
前記基準信号及び前記補正された出力信号に基づいて、前記複数のスイッチング素子を別々にオンまたはオフする素子制御部と、
を有する、モータ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ装置において、
前記素子制御部は、
前記複数のコイルに第１のタイミングで通電を開始して回転子の出力を制御する第１の通電制御と、
前記第１のタイミングよりも所定の電気角の分だけ進角した第２のタイミングから前記複数のコイルに通電して回転子の出力を制御する第２の通電制御と、
を切り替えて実行する、モータ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のモータ装置において、
前記素子制御部は、第２の通電制御で前記コイルに通電が継続される時間よりも長い時間に亘って前記コイルに通電を継続する第３の通電制御を実行する、モータ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載されたモータ装置において、
複数のスイッチング素子と前記複数の検出センサと前記信号補正部と前記素子制御部とを取り付けた制御基板が設けられている、モータ装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載されたモータ装置において、
前記回転子は、
外周面にロータコアが取り付けられたロータ軸と、
前記ロータコアの外周面に、前記ロータ軸の円周方向に沿って配置された４極の永久磁石と、
を備え、
前記回転子の外側に、前記コイルを複数備えた固定子が設けられ、
前記複数のコイルは、前記ロータ軸の円周方向に間隔をおいて６スロット設けられている、モータ装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載されたモータ装置において、
前記回転子のトルクを、車両のウィンドガラスを払拭するワイパアームに伝達する動力伝達機構が設けられている、モータ装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載された前記回転子の出力を制御するモータ装置の制御方法であって、
前記複数の検出センサのうち、いずれか１つの検出センサの出力信号を基準信号として他の検出センサの出力信号を補正する第１のステップと、
前記基準信号及び前記補正された出力信号に基づいて、前記複数のスイッチング素子を別々にオンまたはオフする第２のステップと、
を有する、モータ装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子の回転方向における位相を検出する検出センサを備えたモータ装置及びモータ装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のモータ装置の一例が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載されたモータ装置は、ブラシレスモータ及びインバータ回路及び制御回路及び速度制御演算部等を備えている。ブラシレスモータは、永久磁石及びセンサマグネットを取り付けた回転子と、回転子の外周側に設けた固定子とを有する。固定子は、鋼板等を積層したコアと、コアに巻かれた三相、つまり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する３本のコイルと、を有する。
【０００３】
また、インバータ回路は、３本のコイルと電源とを接続・遮断するものであり、インバータ回路は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれに対応する正極用のスイッチング素子及び負極用のスイッチング素子と、を備えている。さらに、制御回路は、これらのスイッチング素子をそれぞれ別々にオン・オフする。
【０００４】
さらにまた、センサマグネットにより形成される磁界の強度に基づいて、信号を出力する検出センサが、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応して３個設けられている。３個の検出センサは、センサマグネットの外側に、機械角１２０°の間隔で配置されている。さらに、速度制御演算部は、検出センサから出力された信号が入力され、かつ、インバータ回路のスイッチング素子のオン・オフを制御する。
【０００５】
特許文献１に記載されたモータ装置は、複数のスイッチング素子のオン・オフが制御されて、３本のコイルに所定のタイミングで電流が供給され、３本のコイルにより回転磁界が形成されて回転子が回転する。また、速度制御演算部では、３個の検出センサのうち、予め定めた１個の検出センサから出力された信号に基づいて、回転子の回転位相を検出し、検出された回転位相に基づいて、複数のスイッチング素子のオン・オフタイミングを制御する。
【０００６】
したがって、予め定めた１個の検出センサに対して、他の２個の検出センサの取り付け位置に誤差があったとしても、理想的な通電タイミングで３本のコイルに通電でき、回転子の回転数を適切に制御できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−４７２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記特許文献１に記載されているブラシレスモータにおいては、３個の検出センサの信号が有効に活用されているとは言い難く、未だ改善の余地があった。
【０００９】
本発明の目的は、回転子の回転位相を検出する複数の検出センサの信号を有効に利用することの可能なモータ装置及びモータ制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のモータ装置は、複数のコイルに電流が供給されて回転子が回転するモータ装置であって、前記複数のコイルに接続される電流の供給経路を別々にオンまたはオフする複数のスイッチング素子と、前記回転子の回転方向で互いに異なる位相に設けられ、かつ、前記回転子の回転方向の位相を検出して出力信号を発生する複数の検出センサと、前記複数の検出センサのうち、いずれか１つの検出センサの出力信号を基準信号として、他の検出センサの出力信号を補正する信号補正部と、前記基準信号及び前記補正された出力信号に基づいて、前記複数のスイッチング素子を別々にオンまたはオフする素子制御部と、を有する。
【００１１】
本発明のモータ装置は、前記素子制御部が、前記複数のコイルに第１のタイミングで通電を開始して回転子の出力を制御する第１の通電制御と、前記第１のタイミングよりも所定の電気角の分だけ進角した第２のタイミングから前記複数のコイルに通電して回転子の出力を制御する第２の通電制御と、を切り替えて実行する。
【００１２】
本発明のモータ装置は、前記素子制御部が、第２の通電制御で前記コイルに通電が継続される時間よりも長い時間に亘って前記コイルに通電を継続する第３の通電制御を実行する。
【００１３】
本発明のモータ装置は、複数のスイッチング素子と前記複数の検出センサと前記信号補正部と前記素子制御部とを取り付けた制御基板が設けられている。
【００１４】
本発明のモータ装置は、前記回転子が、外周面にロータコアが取り付けられたロータ軸と、前記ロータコアの外周面に、前記ロータ軸の円周方向に沿って配置された４極の永久磁石と、を備え、前記回転子の外側に、前記コイルを複数備えた固定子が設けられ、前記複数のコイルは、前記ロータ軸の円周方向に間隔をおいて６スロット設けられている。
【００１５】
本発明のモータ装置は、前記回転子のトルクを、車両のウィンドガラスを払拭するワイパアームに伝達する動力伝達機構が設けられている。
【００１６】
本発明のモータ装置の制御方法は、前記回転子の出力を制御し、前記複数の検出センサのうち、いずれか１つの検出センサの出力信号を基準信号として他の検出センサの出力信号を補正する第１のステップと、前記基準信号及び前記補正された出力信号に基づいて、前記複数のスイッチング素子を別々にオンまたはオフする第２のステップと、を有する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のモータ装置及びモータ装置の制御方法によれば、１つの検出センサの信号に基づいて、他の検出センサの信号を補正して、回転子の回転位相を複数の検出センサで検出するため、複数の検出センサの信号を有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のモータ装置を、車両のワイパ装置の駆動用に用いた例を示す模式図である。
【図２】本発明のモータ装置を示す模式的な平面図である。
【図３】本発明のモータ装置を示す模式的な側面図である。
【図４】本発明のモータ装置に用いるブラシレスモータの断面図である。
【図５】図５のブラシレスモータにおける電機子を示す概念図である。
【図６】本発明のモータ装置の制御系統を示すブロック図である。
【図７】本発明のモータ装置で実行される第１の通電制御の駆動パターンを示すタイムチャートである。
【図８】本発明のモータ装置で実行される第１の通電制御の駆動パターンを示すタイムチャートである。
【図９】本発明のモータ装置で実行される第２の通電制御の駆動パターンを示すタイムチャートである。
【図１０】本発明のモータ装置の出力特性を示す図である。
【図１１】本発明のモータ装置で実行される第３の通電制御の駆動パターンを示すタイムチャートである。
【図１２】本発明のモータ装置における検出センサの信号の波形を示すタイムチャートである。
【図１３】本発明のモータ装置における検出センサの信号の波形を示すタイムチャートである。
【図１４】本発明のモータ装置における検出センサの信号の波形を示すタイムチャートである。
【図１５】本発明のモータ装置における検出センサの信号の波形を示すタイムチャートである。
【図１６】本発明のモータ装置で実行可能な制御例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態は、モータ装置を車両に用いた例である。図１に示された車両１０は、フロントウィンドガラス１１を有している。また、車両１０は、フロントウィンドガラス１１を払拭する第１ワイパ装置１２及び第２ワイパ装置１３を備えている。第１ワイパ装置１２と第２ワイパ装置１３とは、車両１０の幅方向で異なる位置に配置されている。第１ワイパ装置１２と第２ワイパ装置１３とは、概ね左右対称の構造であるため、以下、便宜上、第１ワイパ装置１２について説明する。第１ワイパ装置１２は、ピボット軸１４を中心として揺動するワイパアーム１５と、ワイパアーム１５に取り付けられたワイパブレード１６と、を有する。また、第１ワイパ装置１２は、ワイパアーム１５を駆動するモータ装置１７を有している。モータ装置１７は、ブラシレスモータ１８と、ブラシレスモータ１８の動力をピボット軸１４に伝達する減速機構１９と、を備えている。
【００２０】
ブラシレスモータ１８は、図２〜図４に示すように構成されている。本実施形態におけるブラシレスモータ１８は、有底円筒形状のモータケース２０を有しており、モータケース２０の内周に固定子としての電機子２１が設けられている。電機子２１は、ステータコア２２と、ステータコア２２に巻かれた電機子コイルＶ１，Ｖ２，Ｕ１，Ｕ２，Ｗ１，Ｗ２とを有する。ステータコア２２は、導電性の金属板を積層したものであり、ステータコア２２の内周には、複数、具体的には６個のティース２３が円周方向に間隔をおいて設けられている。６個のティース２３は、機械角６０°の間隔で配置されている。電機子コイルＶ１，Ｖ２，Ｕ１，Ｕ２，Ｗ１，Ｗ２は、６個のティース２３に別々に巻かれている。
【００２１】
電機子コイルＶ１，Ｖ２はＶ相に対応し、電機子コイルＵ１，Ｕ２はＵ相に対応し、電機子コイルＷ１，Ｗ２はＷ相に対応する。そして、図４では、電機子２１の時計回りに、電機子コイルＵ１、電機子コイルＶ１、電機子コイルＷ１、電機子コイルＵ２、電機子コイルＶ２、電機子コイルＷ２の順序で設けられている。電機子コイルＵ１と電機子コイルＵ２とは、機械角１８０°の位置関係にあり、電機子コイルＶ１と電機子コイルＶ２とは、機械角１８０°の位置関係にあり、電機子コイルＷ１と電機子コイルＷ２とは、機械角１８０°の位置関係にある。
【００２２】
電機子２１の構成を、図５及び図６により説明する。電機子コイルＵ１と電機子コイルＵ２とが直列に接続され、電機子コイルＶ１と電機子コイルＶ２とが直列に接続され、電機子コイルＷ１と電機子コイルＷ２とが直列に接続されている。また、電機子コイルＵ１の端部Ｕａと、電機子コイルＷ２の端部Ｕｂとを、端子２４により結線している。また、電機子コイルＵ２の端部Ｖｂと、電機子コイルＶ１の端部Ｖａとを、端子２５により結線している。さらに、電機子コイルＷ１の端部Ｗａと、電機子コイルＶ２の端部Ｗｂとを、端子２６により結線している。このように、ブラシレスモータ１８は、６本の電機子コイルＶ１，Ｖ２，Ｕ１，Ｕ２，Ｗ１，Ｗ２を、デルタ結線により接続している。
【００２３】
一方、ブラシレスモータ１８は回転子２７を有し、回転子２７は、電機子２１の内側に設けられている。ブラシレスモータ１８は、回転子２７が、固定子としての電機子２１の内側に配置されたインナロータ形の構造である。回転子２７は、ロータ軸２８と、ロータ軸２８の外周にロータコア３０を介して固定した４極の永久磁石２９Ｎ，２９Ｓとを有する。２個の永久磁石２９Ｎの極性はＮ極であり、２個の永久磁石２９Ｓの極性はＳ極であり、永久磁石２９Ｎと永久磁石２９Ｓとが、ロータ軸２８の円周方向に沿って交互に配置されている。ブラシレスモータ１８は、永久磁石の数は４極、電機子コイルの数は６本であり、４極６スロット構造ある。
【００２４】
このように、ブラシレスモータ１８は、ＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）構造である。ＳＰＭ構造は、ロータコア３０の外周面に永久磁石２９Ｎ，２９Ｓを固定したものである。ロータコア３０は、鉄系の磁性材料で成形されている。また、ロータ軸２８は、複数、つまり、２個の軸受４９により回転可能に支持されている。
【００２５】
一方、モータ装置１７は、減速機構１９を収容するギヤケース３１を備えおり、ギヤケース３１とモータケース２０は、図示しない締結部材により固定されている。ロータ軸２８は、長さ方向の一部がモータケース２０の内部に配置され、残りの部分がギヤケース３１内に配置されている。ロータ軸２８のうちギヤケース３１内に配置された部分の外周に、ウォーム３２が形成されている。ギヤケース３１内にはウォームホイール３３が設けられている。このウォームホイール３３の外周にはギヤ３３ａが形成されており、ギヤ３３ａとウォーム３２とが噛合されている。
【００２６】
ピボット軸１４はウォームホイール３３と同心状に配置されており、ピボット軸１４はウォームホイール３３と一体回転する。ウォーム３２及びギヤ３３ａは、本実施形態における減速機構１９である。この減速機構１９は、回転子２７の動力をピボット軸１４に伝達する際に、回転子２７の回転数（入力回転数）よりもピボット軸１４の回転数（出力回転数）を低くする機構である。本実施形態における回転数は、単位時間あたりの回転数であり、回転速度と同義である。
【００２７】
さらに、図３において、ギヤケース３１の上部には、図示しない軸孔が設けられている。ピボット軸１４におけるウォームホイール３３が固定された端部とは反対側の端部は、ギヤケース３１の軸孔を経由して外部に露出している。ワイパアーム１５は、ピボット軸１４におけるギヤケース３１の外部に露出した部分に連結されている。
【００２８】
一方、ロータ軸２８のうちギヤケース３１内に配置された箇所には、センサマグネット３４が取り付けられている。センサマグネット３４は、ロータ軸２８と一体回転する。センサマグネット３４は円筒形状であり、センサマグネット３４は、ロータ軸２８の円周方向に沿って、Ｎ極とＳ極とが交互に並ぶように着磁されている。
【００２９】
ギヤケース３１における軸孔とは反対側の部分には開口部が設けられている。この開口部は、ギヤケース３１の内部にウォームホイール３３、ピボット軸１４等を挿入するために形成されたものである。そして、開口部を塞ぐアンダーカバー３５が設けられている。アンダーカバー３５はトレイ形状を有しており、そのアンダーカバー３５とギヤケース３１とにより取り囲まれた空間に、制御基板３６が設けられている。
【００３０】
この制御基板３６には、図６のように、ブラシレスモータ１８を制御する駆動装置３７が設けられている。駆動装置３７は、６本の電機子コイルＶ１，Ｖ２，Ｕ１，Ｕ２，Ｗ１，Ｗ２に対する通電を制御するインバータ回路３８を有する。インバータ回路３８は、端子２４，２５，２６に接続されている。また、アンダーカバー３５にはコネクタ３９が設けられており、外部電源４０に接続された電源ケーブルをコネクタ３９に接続することにより、外部電源４０とインバータ回路３８とが接続される。外部電源４０は、車両１０に搭載されたバッテリまたはキャパシタ等を含む。
【００３１】
また、インバータ回路３８は、外部電源４０から６本の電機子コイルＶ１，Ｖ２，Ｕ１，Ｕ２，Ｗ１，Ｗ２に至る電流の供給経路を、別々に接続または遮断する複数、つまり、６個のスイッチング素子３８ａ〜３８ｆを備えている。６個のスイッチング素子３８ａ〜３８ｆは、例えば、ＦＥＴ等の半導体素子により構成されている。より具体的には、Ｕ相に対応し、外部電源４０の正極に接続される正極側のスイッチング素子３８ａと、Ｕ相に対応し、外部電源４０の負極側に接続される負極側のスイッチング素子３８ｄと、が設けられている。
【００３２】
さらに、Ｖ相に対応し、外部電源４０の正極に接続される正極側のスイッチング素子３８ｂと、Ｖ相に対応し、外部電源４０の負極側に接続される負極側のスイッチング素子３８ｅと、が設けられている。さらに、Ｗ相に対応し、外部電源４０の正極に接続される正極側のスイッチング素子３８ｃと、Ｗ相に対応し、外部電源４０の負極側に接続される負極側のスイッチング素子３８ｆと、が設けられている。
【００３３】
ここで、スイッチング素子３８ａ，３８ｂ，３８ｃは、互いに並列に接続され、スイッチング素子３８ｄ，３８ｅ，３８ｆは、互いに並列に接続されている。また、スイッチング素子３８ａとスイッチング素子３８ｄとが直列に接続され、スイッチング素子３８ｂとスイッチング素子３８ｅとが直列に接続され、スイッチング素子３８ｃとスイッチング素子３８ｆとが直列に接続されている。さらに、スイッチング素子３８ａのソース及びスイッチング素子３８ｄのドレインは、端子２４へ接続されている。さらに、スイッチング素子３８ｂのソース及びスイッチング素子３８ｅのドレインは、端子２５へ接続されている。さらに、スイッチング素子３８ｃのソース及びスイッチング素子３８ｆのドレインは、端子２６へ接続されている。
【００３４】
さらに、駆動装置３７は、６個のスイッチング素子３８ａ〜３８ｆを制御する制御回路５０を備えている。制御回路５０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えた公知のマイクロコンピュータである。また、駆動装置３７は、ＰＷＭ信号発生回路５１を有しており、ＰＷＭ信号発生回路５１の信号は、制御回路５０に入力される。この制御回路５０は、６個のスイッチング素子３８ａ〜３８ｆを別々に制御する駆動信号を出力し、その駆動信号にＰＷＭ信号が重畳される。つまり、６個のスイッチング素子３８ａ〜３８ｆは、ＰＷＭ制御により駆動されて各通電期間において、それぞれが断続的にオン・オフされる。
【００３５】
そして、６個のスイッチング素子３８ａ〜３８ｆが、別個にオンされる割合、すなわち、デューティ比を制御することにより、６本の電機子コイルＶ１，Ｖ２，Ｕ１，Ｕ２，Ｗ１，Ｗ２に供給する電流値が制御される。つまり、６本の電機子コイルＶ１，Ｖ２，Ｕ１，Ｕ２，Ｗ１，Ｗ２に給電される通電区間を、通電可能な全区間に対して０％〜１００％の間で増減することができる。ここで、電機子コイルＶ１，Ｖ２，Ｕ１，Ｕ２，Ｗ１，Ｗ２のそれぞれに通電する波形を電気角で表したとき、前記「区間」は、電気角を意味する。
【００３６】
さらに、本実施形態におけるブラシレスモータ１８は、スイッチング素子３８ａのオン及びオフを切り替え制御して、６本の電機子コイルＶ１，Ｖ２，Ｕ１，Ｕ２，Ｗ１，Ｗ２に対する通電の向きを反転させることにより、回転子２７を正逆に回転させることが可能である。
【００３７】
制御基板３６は、ピボット軸１４の第１軸線Ａ１に対して垂直な平面方向に沿って配置されている。第１軸線Ａ１はピボット軸１４が回転する際の中心でである。制御基板３６には３個の検出センサ４１，４２，４３が取り付けられている。３個の検出センサ４１，４２，４３は共にホールＩＣであり、３個の検出センサ４１，４２，４３は、センサマグネット３４と非接触で制御基板３６に固定されている。本実施例では、検出センサ４１がＷ相に対応するスイッチング信号を出力し、検出センサ４２がＶ相に対応するスイッチング信号を出力し、検出センサ４３がＵ相に対応するスイッチング信号を出力する。３個の検出センサ４１，４２，４３は、制御基板３６の平面視で図２のように、ロータ軸２８の第２軸線Ｂ１と交差する方向に並べられている。第２軸線Ｂ１は、ロータ軸２８が回転する際の中心である。
【００３８】
第２軸線Ｂ１に沿った方向で、３個の検出センサ４１，４２，４３の配置範囲と、センサマグネット３４の配置範囲とが、少なくとも一部で重なっている。また、制御基板３６が水平に配置されていると仮定すると、図３のように、Ｖ相に対応する検出センサ４２は、第２軸線Ｂ１の真下に配置されている。３個の検出センサ４１，４２，４３は、第２軸線Ｂ１と交差する方向に等間隔で配置されている。また、検出センサ４２は、検出センサ４１と検出センサ４３との間に配置されている。
【００３９】
３個の検出センサ４１，４２，４３は、回転子２７が回転してセンサマグネット３４の磁極が移動するとスイッチング動作し、３個の検出センサ４１，４２，４３は、それぞれスイッチング信号（出力信号）を別々に発生する。制御回路５０は、３個の検出センサ４１，４２，４３のスイッチング信号に基づいて、回転子２７の回転位相及び回転数を検出することができる。回転子２７の回転位相は、予め定めた位置を基準とする回転方向の角度、もしくは位置である。制御回路５０は、３個の検出センサ４１，４２，４３のスイッチング信号に基づいて、ワイパアーム５０の動作負荷を推定する機能も有する。
【００４０】
さらに、車両１０の室内にはワイパスイッチ４４が設けられており、運転者がワイパスイッチ４４を操作して低速モードまたは高速モードを選択すると、ワイパスイッチ４４の操作信号は制御回路５０に入力される。さらに、車両１０の走行速度を検出する車速センサ４５が設けられており、車速センサ４５の検出信号が制御回路５０に入力される。
【００４１】
さらに、制御回路５０は、ブラシレスモータ１８の回転子２７の出力、つまり、回転数及びトルクを制御するために、６本の電機子コイルＶ１，Ｖ２，Ｕ１，Ｕ２，Ｗ１，Ｗ２に対する通電パターンのデータ等を記憶している。具体的に説明すると、制御回路５０には、ワイパスイッチ４４の操作信号、車速センサ４５の検出信号、ワイパアーム１５の作動負荷等、各種の条件に基づいて、インバータ回路３８のスイッチング素子３８ａ〜３８ｆをオン・オフするタイミング、スイッチング素子３８ａをオンとする継続時間等を制御するデータ等が予め記憶されている。
【００４２】
ワイパアーム１５の作動負荷は、具体的には、検出センサ４１，４２，４３のスイッチング信号から推定可能である。制御回路５０は、例えば、高速モードが選択されていると、高速モードにおけるワイパアーム１５の目標払拭速度を達成するべき回転子２７の目標回転数を求め、回転子２７の実回転数が目標回転数となるように、通電制御を行う。制御回路５０は、回転子２７の実回転数が目標回転数にならない場合に、雪等によりワイパアーム１５動作抵抗、すなわち、ワイパアーム１５の作動負荷が増加していると推定することが可能である。
【００４３】
また、車速が異なると、ワイパアーム１５が受ける風圧が変化するため、ワイパアーム１５の作動負荷が異なる。さらに、フロントウィンドガラス１１の傾斜角度が異なると、ワイパアーム１５が受ける風圧が変化するため、ワイパアーム１５の作動負荷が異なる。フロントウィンドガラス１１の傾斜角度は、水平面に対するフロントウィンドガラス１１の鋭角側の傾斜角度で表される。さらに、ワイパブレード１６の長さが異なると、ワイパアーム１５の作動負荷が異なる。
【００４４】
なお、ギヤケース３１には、取り付け部４６が複数、例えば３箇所設けられており、取り付け部４６には、ぞれぞれ軸孔が設けられている。また、取り付け部４６の軸孔に、それぞれ緩衝材４７が取り付けられている。緩衝材４７は、環状に成形された合成ゴムであり、ねじ部材が緩衝材４７の孔４７ａに挿入されて、モータ装置１７が車体４８に取り付けられる。
【００４５】
次に、第１ワイパ装置１２及び第２ワイパ装置１３のそれぞれの動作を制御するために、モータ装置１７で実行可能な制御例を説明する。モータ装置１７の制御回路５０は、ワイパスイッチ４４の操作信号、あるいは、ワイパスイッチ４４の操作信号以外の条件により、複数のスイッチング素子３８ａのオン・オフを制御する。また、制御回路５０は、３個の検出センサ４１，４２，４３の検出信号に基づいて、回転子２７の回転位相を検出し、回転子２７の回転位相に基づいた通電制御を行う。つまり、正極側のスイッチング素子３８ａ，３８ｂ，３８ｃを、所定の電気角で別々にオン・オフするとともに、負極側のスイッチング素子３８ｄ，３８ｅ，３８ｆを、所定の電気角で別々にオン・オフして、電機子コイルＵ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２に対する通電状態を切り替えて相電流を転流させる。
【００４６】
上記の制御が繰り返されると、電機子２１により回転磁界が形成され、回転子２７が回転する。ブラシレスモータ１８は、スイッチング素子３８ａ〜３８ｆのオン及びオフを切り替え制御して、電機子コイルＵ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２に対する通電の向きを反転させることにより、回転子２７を正回転・停止・逆回転させることができる。回転子２７の動力が、減速機構１９を介してピボット軸１４に伝達されると、ワイパアーム１５が所定角度の範囲内で往復動作し、ワイパブレード１６によりフロントウィンドガラス１１が払拭される。
【００４７】
図１において、ワイパアーム１５は、例えば、実線で示す下反転位置Ｄ１と、二点鎖線で示す上反転位置Ｄ２との間で往復動作する。上反転位置Ｄ２は、モータ装置１７が取り付けられた車体４８に対して下反転位置Ｄ１よりも遠い位置である。モータ装置１７が取り付けられている箇所は、例えば、ルーバーの下方である。
【００４８】
また、ワイパアーム１５が下反転位置から上反転位置Ｄ２に向けて動作する範囲が往路であり、ワイパアーム１５が上反転位置Ｄ２から下反転位置Ｄ１に向けて動作する範囲が復路である。なお、ワイパアーム１５が往路を動作する場合、図３に示す回転子２７は、例えば、反時計回りに回転し、ワイパアーム１５が復路を動作する場合、回転子２７は時計回りに回転するものとする。
【００４９】
上記のように、制御回路５０は、各スイッチング素子３８ａ〜３８ｆをオンまたはオフする電気角のタイミング、スイッチング素子３８ａ〜３８ｆをオンする電気角の区間等を制御することにより、回転子２７の出力を制御できる。電気角のタイミングは、電気角のポイントと呼ぶことも可能である。ブラシレスモータ１８は、電流値が高くなることに伴い回転子２７の回転数が上昇する特性を有する。さらに、ブラシレスモータ１８は、回転子２７の回転数が上昇することに伴い、回転子２７のトルクが低下する特性を有する。
【００５０】
さらに、本実施形態のブラシレスモータ１８は、回転子２７の出力、すなわち、回転数及びトルクを制御するにあたり、第１の通電制御、第２の通電制御としての弱め界磁制御、第３の通電制御を切り替えて実行可能である。第１の通電制御、弱め界磁制御、第３の通電制御は、ワイパスイッチ４４の検出信号、車速センサ４５の検出信号、ワイパアーム１５の負荷、ワイパアーム１５の動作方向等、各種の条件により切り替えられる。特に、弱め界磁制御は、第１の通電制御に比べて、回転子２７の回転数を上昇させる要求がある場合に実行可能である。これに対して、第３の通電制御は、第１の通電制御に比べて、回転子２７のトルクを上昇させる要求がある場合に実行可能である。すなわち、第３の通電制御は、フロントウィンドガラス１１に積雪がある場合等のように、ワイパアーム１５の動作負荷が高い場合に実行される。
【００５１】
第１の通電制御における各スイッチング素子３８ａ〜３８ｆの駆動パターンを、図７及び図８のタイムチャートにより説明する。図７は、ワイパアーム１５が往路を動作する際におけるスイッチング素子３８ａ〜３８ｆの駆動パターンであり、図８は、ワイパアーム１５が往路を動作する際におけるスイッチング素子３８ａ〜３８ｆの駆動パターンである。
【００５２】
図７及び図８の駆動パターンは、各検出センサ４１，４２，４３から出力されるスイッチング信号の立ち上がりエッジ、または、立ち下がりエッジを起点として、６つの通電ステージＳＴ１〜ＳＴ６に分けられており、この場合、各通電ステージは予め定めた電気角（度）で区切られている。図７及び図８の例では、各通電ステージが電気角６０°の範囲（区間）で区切られている。スイッチング信号の立ち上がりは、スイッチング信号がオフからオンに切り替わることを意味し、スイッチング信号の立ち下りは、スイッチング信号がオンからオフに切り替わることを意味する。
【００５３】
図７及び図８では、検出センサ４１，４２，４３のスイッチング信号は、ぞれぞれオン区間が電気角１８０°に設定され、検出センサ４１，４２，４３のスイッチング信号のオン区間が、互に電気角６０°ずれるように設定されている。
【００５４】
図７はワイパアーム１５の往路に対応する駆動パターンであり、Ｕ相に対応する検出センサ４３のスイッチング信号が、電気角０°のタイミングでオンされ、かつ、電気角１８０°のタイミングでオフされている。Ｕ相に対応する検出センサ４３のスイッチング信号がオンされている間に、電気角６０°のタイミングで、Ｗ相に対応する検出センサ４１のスイッチング信号がオンされている。このＵ相に対応する検出センサ４３のスイッチング信号は、電気角２４０°のタイミングでオフされている。
【００５５】
さらに、Ｗ相に対応する検出センサ４１のスイッチング信号がオンされている間に、電気角１２０°のタイミングで、Ｖ相に対応する検出センサ４２のスイッチング信号がオンされている。このＶ相に対応する検出センサ４２のスイッチング信号は、電気角３００°のタイミングでオフされている。制御回路５０は、検出センサ４１，４２，４３のスイッチング信号に基づいて、スイッチング素子３８ａ〜３８ｆを以下のように制御する。
【００５６】
Ｕ相の正極側のスイッチング素子３８ａは、電気角３０°のタイミングから、電気角１５０°のタイミングに至る電気角１２０°の区間で常時オンされ、電気角２１０°のタイミングから、電気角３３０°のタイミングに亘る電気角１２０°の区間では、オンとオフとが交互に切り替えられている。また、Ｕ相の負極側のスイッチング素子３８ｄは、電気角２１０°のタイミングから、電気角３３０°のタイミングに亘る電気角１２０°の区間において、オンとオフとが交互に切り替えられている。
【００５７】
また、Ｖ相の正極側のスイッチング素子３８ｂは、電気角３３０°のタイミングから、電気角９０°のタイミングに亘る電気角１２０°の区間において、オンとオフとが交互に切り替えられている。さらに、Ｖ相の正極側のスイッチング素子３８ｂは、電気角１５０°のタイミングでオンされ、電気角２７０°のタイミングでオフされるまでの間、常時オンされている。一方、Ｖ相の負極側のスイッチング素子３８ｅは、電気角３３０°のタイミングから、電気角９０°のタイミングに亘る電気角１２０°の区間において、オンとオフとが交互に切り替えられている。
【００５８】
さらに、Ｗ相の正極側のスイッチング素子３８ｃは、電気角２７０°のタイミングから、電気角３０°のタイミングに亘る電気角１２０°の区間において、常時オンされている。さらに、Ｗ相の正極側のスイッチング素子３８ｃは、電気角９０°のタイミングから電気角２１０°のタイミングに亘る電気角１２０°の区間でオンとオフとが交互に切り替えられている。さらに、Ｗ相の負極側のスイッチング素子３８ｃは、電気角９０°のタイミングから電気角２１０°のタイミングに亘る電気角１２０°の区間でオンとオフとが交互に切り替えられている。
【００５９】
一方、図８はワイパアーム１５の復路に対応する駆動パターンであり、Ｕ相に対応する検出センサ４３のスイッチング信号が、電気角０°のタイミングでオンされ、かつ、電気角１８０°のタイミングでオフされている。Ｕ相に対応する検出センサ４３のスイッチング信号がオンされている間に、電気角６０°のタイミングで、Ｖ相に対応する検出センサ４２のスイッチング信号がオンされている。このＶ相に対応する検出センサ４２のスイッチング信号は、電気角２４０°のタイミングでオフされている。
【００６０】
さらに、Ｖ相に対応する検出センサ４２のスイッチング信号がオンされている間に、電気角１２０°のタイミングで、Ｗ相に対応する検出センサ４１のスイッチング信号がオンされている。このＷ相に対応する検出センサ４１のスイッチング信号は、電気角３００°のタイミングでオフされている。制御回路５０は、検出センサ４１，４２，４３のスイッチング信号に基づいて、スイッチング素子３８ａ〜３８ｆを以下のように制御する。
【００６１】
Ｕ相の正極側のスイッチング素子３８ａは、電気角３０°のタイミングから、電気角１５０°のタイミングに至る電気角１２０°の区間で、オンとオフとが交互に切り替えられる。また、電気角２１０°のタイミングから、電気角３３０°のタイミングに亘る電気角１２０°の区間では、スイッチング素子３８ａが常時オンされている。これに対して、Ｕ相の負極側のスイッチング素子３８ｄは、電気角３０°のタイミングから、電気角１５００°のタイミングに亘る電気角１２０°の区間において、オンとオフとが交互に切り替えられている。
【００６２】
また、Ｖ相の正極側のスイッチング素子３８ｂは、電気角９０°のタイミングから、電気角２１０°のタイミングに亘る電気角１２０°の区間において、常時オンされている。さらに、Ｖ相の正極側のスイッチング素子３８ｂは、電気角２７０°のタイミングから、電気角３０°のタイミングに至る電気角１２０°の区間において、オンとオフとが交互に切り替えられる。一方、Ｖ相の負極側のスイッチング素子３８ｅは、電気角２７０°のタイミングから、電気角３０°のタイミングに至る電気角１２０°の区間において、オンとオフとが交互に切り替えられる。
【００６３】
さらに、Ｗ相の正極側のスイッチング素子３８ｃは、電気角３３０°のタイミングから、電気角９０°のタイミングに亘る電気角１２０°の区間において、常時オンされている。さらに、Ｗ相の正極側のスイッチング素子３８ｃは、電気角１５０°のタイミングから電気角２７０°のタイミングに亘る電気角１２０°の区間でオンとオフとが交互に切り替えられている。さらに、Ｗ相の負極側のスイッチング素子３８ｆは、電気角１５０°のタイミングから電気角２７０°のタイミングに亘る電気角１２０°の区間でオンとオフとが交互に切り替えられている。
【００６４】
次に、第２の通電制御である弱め界磁制御における各スイッチング素子３８ａ〜３８ｆの駆動パターンを、図９に基づいて説明する。弱め界磁制御は、ワイパアーム１５が往路を動作する場合に実行され、ワイパアーム１５が復路を動作する場合は、第１の通電制御が実行される。図９においても、図７と同様に通電ステージＳＴ１〜通電ステージＳＴ６及び電気角０°〜電気角３６０°が示されている。図９において、検出センサ４１〜４３のスイッチング信号のオン・オフタイミングは、図７におけ検出センサ４１〜４３のスイッチング信号のオン・オフタイミングと同じである。
【００６５】
図９はワイパアーム１５の往路に対応する各スイッチング素子３８ａ〜３８ｆの駆動パターンであり、図９に示すスイッチング素子３８ａ〜３８ｆの制御タイミングは、図７に示すスイッチング素子３８ａ〜３８ｆの制御タイミングに比べて、電気角３０°の区間分、早められて、つまり、進角されている。
【００６６】
まず、Ｕ相の正極側のスイッチング素子３８ａは、電気角１５°のタイミングから、電気角１３５°のタイミングに至る電気角１２０°の区間で常時オンされ、電気角１９５°のタイミングから、電気角３１５°のタイミングに亘る電気角１２０°の区間では、オンとオフとが交互に切り替えられている。また、Ｕ相の負極側のスイッチング素子３８ｄは、電気角１９５°のタイミングから、電気角３１５°のタイミングに亘る電気角１２０°の区間において、オンとオフとが交互に切り替えられている。
【００６７】
また、Ｖ相の正極側のスイッチング素子３８ｂは、電気角３１５°のタイミングから、電気角７５°のタイミングに亘る電気角１２０°の区間において、オンとオフとが交互に切り替えられている。さらに、Ｖ相の正極側のスイッチング素子３８ｂは、電気角１３５°のタイミングでオンされ、電気角２５５°のタイミングでオフされるまでの間、常時オンされている。一方、Ｖ相の負極側のスイッチング素子３８ｅは、電気角３１５°のタイミングから、電気角７５°のタイミングに亘る電気角１２０°の区間において、オンとオフとが交互に切り替えられている。
【００６８】
さらに、Ｗ相の正極側のスイッチング素子３８ｃは、電気角２５５°のタイミングから、電気角１５°のタイミングに亘る電気角１２０°の区間において、常時オンされている。さらに、Ｗ相の正極側のスイッチング素子３８ｃは、電気角７５°のタイミングから電気角１９５°のタイミングに亘る電気角１２０°の区間でオンとオフとが交互に切り替えられている。さらに、Ｗ相の負極側のスイッチング素子３８ｃは、電気角７５°のタイミングから電気角１９５°のタイミングに亘る電気角１２０°の区間でオンとオフとが交互に切り替えられている。
【００６９】
上記の弱め界磁制御は、第１の通電制御に比べて、電機子２１が形成する磁界を弱くする制御である。この弱め界磁制御を行うと、電機子コイルＵ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２に生じる逆起電力が減少し、回転子２７の回転数が上昇する。図１０は、ブラシレスモータ１８の特性を示す線図である。図１０においては、縦軸にブラシレスモータ１８の回転数が示され、横軸にブラシレスモータ１８のトルクが示されている。また、図１０には、低速モード用特性の一例、及び高速モード特性の一例が示されている。低速モードと高速モードとの切り替えは、運転者がワイパスイッチ４４を操作して行う。
【００７０】
本実施形態のブラシレスモータ１８は、その定格を設定するにあたり、図１０の低速用モード特性に対応する回転数及びトルクを得ることができるように、例えば実線で示す位置に単体特性が存在している。このため、低速モードが選択されていると、第１の通電制御を実行することにより、単体特性以下の範囲内で、要求されている回転数及びトルクを得ることができる。
【００７１】
単体特性は、車両１０の実車速が基準車速以下であるときの目標出力、つまり、低速モードを満足する特性である。見掛け上の特性は、車両１０の実車速が基準車速を超えたときの目標出力、つまり、高速モード用特性を満足する特性である。目標出力は、回転子２７の回転数及びトルクで表される。目標出力を決定する条件は、ワイパスイッチ４４の検出信号、車速センサ４５の検出信号、ワイパアーム１５の負荷等、各種の条件を含む。
【００７２】
これに対して、例えば、高速モードが選択されて、回転子２７に対して要求されるトルク及び回転数が単体特性を超えたときは、制御回路５０が弱め界磁制御を実行することにより、単体特性を超える回転数及びトルクを得ることができる。これにより、ブラシレスモータ１８の特性は、見かけ上、図１０に一点鎖線で示す位置にあることと同等となる。
【００７３】
すなわち、ブラシレスモータ１８は、設計上、低速モードを基準として定格を決定することができ、ブラシレスモータ１８の体格をなるべく小さくすることができる。そして、電流値を変えずにブラシレスモータ１８の回転数を上昇させて、トルクを上昇させることができるということは、トルク定数が相対的に大きくなることを意味する。言い換えれば、本実施形態のブラシレスモータ１８は、より少ない消費電力でなるべく高トルクを発生することができ、モータ効率が向上する。
【００７４】
次に、第３の通電制御におけるスイッチング素子３８ａ〜３９ｆの駆動パターンを、図１１に基づいて説明する。第３の通電制御は、ワイパアーム１５が往路を動作する場合に実行され、ワイパアーム１５が復路を動作する場合は、第１の通電制御が実行される。制御回路５０は、ワイパアーム１５が往路または復路のいずれを動作しているかを、回転子２７の回転方向に基づき検出する。
【００７５】
図１１においても、図７と同様に通電ステージＳＴ１〜通電ステージＳＴ６及び電気角０°〜電気角３６０°が示されている。図１１において、検出センサ４１〜４３のスイッチング信号のオン・オフタイミングは、図７におけ検出センサ４１〜４３のスイッチング信号のオン・オフタイミングと同じである。
【００７６】
図１１に示すスイッチング素子３８ａ〜３８ｆの制御タイミングは、図７に示すスイッチング素子３８ａ〜３８ｆの制御タイミングに比べて、電気角３０°の区間分、進角されている。この点は弱め界磁制御と同じである。
【００７７】
まず、Ｕ相の正極側のスイッチング素子３８ａは、電気角１５°のタイミングから、電気角１６５°のタイミングに至る電気角１５０°の区間で常時オンされ、電気角１９５°のタイミングから、電気角３４５°のタイミングに亘る電気角１５０°の区間では、オンとオフとが交互に切り替えられている。また、Ｕ相の負極側のスイッチング素子３８ｄは、電気角１９５°のタイミングから、電気角３４５°のタイミングに亘る電気角１５０°の区間において、オンとオフとが交互に切り替えられている。
【００７８】
また、Ｖ相の正極側のスイッチング素子３８ｂは、電気角３１５°のタイミングから、電気角１０５°のタイミングに亘る電気角１５０°の区間において、オンとオフとが交互に切り替えられている。さらに、Ｖ相の正極側のスイッチング素子３８ｂは、電気角１３５°のタイミングでオンされ、電気角２８５°のタイミングでオフされるまでの電気角１５０°の区間で、常時オンされている。一方、Ｖ相の負極側のスイッチング素子３８ｅは、電気角３１５°のタイミングから、電気角１０５°のタイミングに亘る電気角１５０°の区間において、オンとオフとが交互に切り替えられている。
【００７９】
さらに、Ｗ相の正極側のスイッチング素子３８ｃは、電気角２５５°のタイミングから、電気角４５°のタイミングに亘る電気角１５０°の区間において、常時オンされている。さらに、Ｗ相の正極側のスイッチング素子３８ｃは、電気角７５°のタイミングから電気角２２５°のタイミングに亘る電気角１５０°の区間でオンとオフとが交互に切り替えられている。さらに、Ｗ相の負極側のスイッチング素子３８ｃは、電気角７５°のタイミングから電気角２２５°のタイミングに亘る電気角１５０°の区間でオンとオフとが交互に切り替えられている。
【００８０】
このように、第３の通電制御は、スイッチング素子３８ａ〜３８ｆを、それぞれオンする電気角１５０°の区間は、第１の通電制御及び弱め界磁御においてスイッチング素子３８ａ〜３８ｆをそれぞれオンする電気角１２０°の区間よりも電気角３０°分長い。すなわち、電気角１２０°の区間の前後において電気角１５°分ずつ長い。
【００８１】
次に、制御基板３６に検出センサ４１〜４３を取り付けるにあたり、取り付け位置に誤差が生じて検出センサ４１〜４３同士の相互の距離が、目的とする距離とは異なる場合を想定する。このような場合に、検出センサ４１〜４３のスイッチング信号に基づいて回転子２７の回転位置を推定すると、回転子２７の実際の回転位置と、推定される回転位置とに差が生じる。このため、検出センサ４１〜４３のスイッチング信号に基づいて、第１の通電制御、弱め界磁制御、第３の通電制御を実行すると、スイッチング素子３８ａ〜３８ｆをオン・オフするタイミング及び通電期間が、不適切になる可能性がある。
【００８２】
このような不都合を回避するために、駆動装置３７は以下のような制御を行うことができる。まず、検出センサ４１〜４３のスイッチング信号の理想波形の一例を、図１２のタイムチャートに示す。図１２のタイムチャートは、便宜上、電気角を６０°毎の区間で示してある。検出センサ４１〜４３のスイッチング信号の理想波形は、電気角６０°毎にオンからオフにエッジが切り替わり、かつ、オフからオンにエッジが切り替わる。
【００８３】
駆動装置３７は、検出センサ４１〜４３のスイッチング信号の位相ずれを補正するために、所定のスイッチング信号のエッジ切り替わりタイミングに基づいて、その後に生じるエッジ切り替わりタイミングを推定する。
【００８４】
例えば、エッジタイミングの切り替わり毎に、電気角１２０°先のエッジ切り替わりタイミングを算出するとすれば、Ｕ相の検出センサ４３のスイッチング信号のエッジ切り替わりタイミングに基づき、Ｖ相の検出センサ４３のスイッチング信号のエッジ切り替わりタイミングを推定する。また、Ｖ相の検出センサ４３のスイッチング信号のエッジ切り替わりタイミングに基づき、Ｗ相の検出センサ４３のスイッチング信号のエッジ切り替わりタイミングを推定する。さらに、Ｗ相の検出センサ４３のスイッチング信号のエッジ切り替わりタイミングに基づき、Ｕ相の検出センサ４３のスイッチング信号のエッジ切り替わりタイミングを推定する。
【００８５】
ここで、図１３に示すタイムチャートにおいて、Ｕ相の検出センサ４３のスイッチング信号のエッジ切り替えタイミングに基づき、電気角１２０°先におけるＶ相の検出センサ４２における理想のエッジ切り替えタイミングの算出方法は、以下の式（１）、式（２）で表すことができる。
【００８６】
電気角１２０°分の時間（Δｔ１２０）＝Δｔ１８０×０．６７    ・・・式（１）
電気角１２０°先のタイミング（ｐ１２０）＝Δｔ１２０＋ＦＲＴ  ・・・式（２）
ここで、０．６７は、スイッチング信号のオンまたはオンが継続される電気角１８０°の区間に対する電気角１２０°分の係数、Δｔ１８０は、電気角１８０°の区間に対応する時間、ＦＲＴは、駆動装置３７のタイマーで計測される時間である。つまり、検出センサ４３のスイッチング信号のエッジ切り替わりタイミング毎に、そのタイミングから電気角１２０°後で生じるＶ相の検出センサ４２のスイッチング信号における理想の切替わりタイミングを推定する。
【００８７】
本実施形態における駆動装置３７は、理想の切り替わりタイミングをベースとして、実際に検出されるスイッチング信号の切り替わりタイミングとの位相差を電気角で求め、その位相差を補正することで、スイッチング信号の理想波形を求める。そして、駆動装置３７は、第１の通電制御、弱め界磁制御、第３の通電制御を行う場合に、スイッチング信号の理想波形に基づいて、スイッチング素子３８ａ〜３８ｆのオン・オフを制御する。
【００８８】
次に、スイッチング信号の具体的な補正例を説明する。ここでは、Ｖ相に対応する検出センサ４２のスイッチング信号を基準信号として、他の検出センサ４１，４３のスイッチング信号を補正する例を説明する。これは、検出センサ４１〜４３のうち、検出センサ４２が最もセンサマグネット３４に近く、安定した信号を検出できるからである。
【００８９】
（補正例１）
まず、図１４のタイムチャートを参照して、Ｖ相の検出センサ４２を基準として、Ｕ相の検出センサ４３のスイッチング信号を補正する例を説明する。図１４に示す検出センサ４１〜４３のスイッチング信号は、図７に示す検出センサ４１〜４３のスイッチング信号と同じとしてある。図１４のタイムチャートは、便宜上、電気角を６０°毎の区間で示してある。
【００９０】
検出センサ４３のスイッチング信号の理想波形は、破線で示すように、電気角０°でオンされ、かつ、電気角１８０°の区間に亘ってオンが継続された後、電気角１８０°のタイミングでオフに切り替わる。つまり、検出センサ４３のスイッチング信号の理想波形は、検出センサ４２のスイッチング信号がオンされる電気角１２０°のタイミングから、電気角１２０°の区間遅れた電気角６０°（ｐ１）のタイミングでオフされる。
【００９１】
これに対して、検出センサ４３のスイッチング信号の実際の波形が、実線のように、電気角３０°のタイミングでオンされ、かつ、電気角１８０°の区間に亘ってオフされた後、電気角２１０°（ｐ１´）のタイミングでオフされる場合を想定する。つまり、理想的な電気角１８０°と実際の電気角２１０°では、電気角３０°の区間に相当する位相差（ずれ）がある。これは、式（３）で表すことができる。
【００９２】
位相差＝ｐ１´−ｐ１                                          ・・・式（３）
駆動装置３７は、検出センサ４３のスイッチング信号で電気角１８０°の区間に相当する時間Δｔ１８０を、常時、検出している。そして、検出センサ４２がオンされるタイミングから、検出センサ４３がオフされるタイミングまでの理想的な電気角６０°の区間に相当する理想時間Δｔ６０を算出する。さらに、駆動装置３７は、検出センサ４２がオンされたタイミングから、検出センサ４３がオフされるタイミングまでの実際の電気角６０°の区間に相当する実測時間Δｔreal６０を算出する。さらに、駆動装置３７は、理想時間Δｔ６０と実測時間Δｔreal６０との差から、検出センサ４３のスイッチング信号の調整値（補正値）AdjPhaseを求める。この処理は、式（４）、式（５）で表すことができる。
【００９３】
Δｔ６０＝Δｔ１８０×０．３３４                              ・・・式（４）
AdjPhase＝Δｔ６０−Δｔreal６０                              ・・・式（５）
ここで、０．３３４は、スイッチング信号のオンまたはオンが継続される電気角１８０°の区間に対する電気角６０°の区間の係数である。
【００９４】
そして、駆動装置３７は、検出センサ４３のスイッチング信号のオフタイミングを、電気角２１０°から電気角３０°の区間で進角させた電気角１８０°（ｐ１）のタイミングに補正する処理を行う。つまり、検出センサ４２のスイッチング信号がオンされたタイミングから、検出センサ４３のスイッチング信号がオフされるタイミングまでの電気角の区間を、理想的な電気角６０°にすることができる。
【００９５】
（補正例２）
次に、図１５のタイムチャートを参照して、Ｖ相の検出センサ４２を基準として、Ｗ相の検出センサ４１のスイッチング信号を補正する例を説明する。図１５に示す検出センサ４１〜４３のスイッチング信号は、図７に示す検出センサ４１〜４３のスイッチング信号と同じとしてある。図１５のタイムチャートは、便宜上、電気角を６０°毎の区間で示してある。検出センサ４１のスイッチング信号の理想波形は、破線で示すように、電気角６０°でオフされ、かつ、電気角１８０°の区間に亘ってオフにが維持された後、電気角２４０°でオンに切り替わる。つまり、検出センサ４１のスイッチング信号の理想波形は、検出センサ４２のスイッチング信号がオンされる電気角１２０°のタイミングから、電気角１２０°の区間遅れた電気角２４０°（ｐ１）のタイミングでオフされる。
【００９６】
これに対して、検出センサ４１のスイッチング信号の実際の波形が、実線のように、電気角３０°のタイミングでオンされ、かつ、電気角１８０°の区間に亘ってオフされた後、電気角２１０°（ｐ１´）のタイミングでオンされる場合を想定する。つまり、理想的な電気角２４０°と実際の電気角２１０°では、電気角３０°の区間に相当する位相差（ずれ）がある。この位相差は、式（６）で表される。
【００９７】
位相差＝ｐ１−ｐ１´                                        ・・・式（６）
駆動装置３７は、検出センサ４１のスイッチング信号で電気角１８０°の区間に相当する時間Δｔ１８０を、常時、検出している。そして、検出センサ４２がオンされるタイミングから、検出センサ４１がオフされるタイミングまでの理想的な電気角１２０°の区間に相当する理想時間Δｔ１２０を算出する。さらに、制御回路５０は、検出センサ４２がオンされたタイミングから、検出センサ４１がオフされるタイミングまでの実際の電気角９０°の区間に相当する実測時間Δｔreal１２０を算出する。さらに、制御回路５０は、理想時間Δｔ１２０と実測時間Δｔreal１２０との差から、検出センサ４１のスイッチング信号の調整値（補正値）AdjPhaseを求める。この処理は、式（７）で表される。
【００９８】
AdjPhase＝Δｔ１２０−Δｔreal１２０                        ・・・式（７）
そして、制御回路５０は、検出センサ４１の補正されたスイッチング信号のオフタイミングである電気角２４０°から、電気角１２０°の区間をおいた電気角３６０°（ｐ２）のタイミングで、検出センサ４３のスイッチング信号をオンする。つまり、検出センサ４１のスイッチング信号がオンされたタイミングから、検出センサ４３のスイッチング信号がオンされるタイミングまでの電気角の区間を、理想的な電気角１２０°にすることができる。この処理は、式（８）で表される。
【００９９】
ｐ２＝ｐ１２０＋AdjPhase                                    ・・・式（８）
この式（８）は、電気角２１０°のタイミングから、電気角１２０°（ｐ１２０）おいたタイミングでオンされるスイッチング信号の電気角のタイミングＰ２を、調整値（補正値）AdjPhaseを用いて求めることを意味する。
【０１００】
なお、検出センサ４１のスイッチング信号の調整前のオフタイミングである電気角２１０°から、電気角１２０°の区間をおいた電気角３３０°（ｐ２´）のタイミングで検出センサ４３のスイッチング信号をオンさせる補正を行うと、理想的な電気角３６０°とは電気角３０°の区間に相当する位相差が生じる。
【０１０１】
次に、上記した制御方法を、図１６のフローチャートにより包括して説明する。駆動装置３７は、Ｕ相の検出センサ４３、Ｖ相の検出センサ４２、Ｗ相の検出センサのうち、いずれかの検出センサのスイッチング信号のエッジ切り替わりタイミングを検出する（ステップＳ１）、と、ステップＳ２〜ステップＳ５の処理を実行する。
【０１０２】
ステップＳ２の処理は、
Ｔｎ−３＝Ｔｎ−２
で表され、ステップＳ３の処理は、
Ｔｎ−２＝Ｔｎ−１
で表され、ステップＳ４の処理は、
Ｔｎ−１＝Ｔｎ
で表される。
【０１０３】
Ｔｎは、電気角６０°の区間に対応する最新の計測時間であり、Ｔｎ−１は、最新の計測時間よりも１回前の電気角６０°に対応する計測時間であり、Ｔｎ−２は、最新の計測時間よりも２回前の電気角６０°に対応する計測時間であり、Ｔｎ−３は、最新の計測時間よりも３回前の電気角６０°に対応する計測時間である。つまり、ステップＳ２〜ステップＳ４では、１回前〜３回前の電気角６０°の計測時間を更新することを意味する。駆動装置３７は、ステップＳ５において電気角６０°の区間に対応する最新の計測時間を取得する。
【０１０４】
駆動装置３７は、ステップＳ５に次ぐステップＳ６において、Ｕ相の検出センサ４３のスイッチング信号のエッジが切り替わるタイミングであるか否かを判断する。駆動装置３７は、ステップＳ６でＹＥＳと判断すると、ステップＳ７に進む。例えば、ステップＳ６でＹＥＳと判断される例は、図１３の電気角３６０°のタイミングである。そして、駆動装置３７は、ステップＳ７において、検出センサ４３のスイッチング信号の電気角１８０°の区間に対応する時間Δｔ１８０から、電気角１２０°の区間に対応する時間Δｔ１２０を求める。
【０１０５】
駆動装置３７は、ステップＳ７に次いで、ステップＳ８〜ステップＳ１１の処理を実行し、ステップＳ１７の処理を実行して制御ルーチンを終了する。ステップＳ８〜ステップＳ１１の処理は、図１４のタイムチャートを参照して説明した処理である。まず、ステップＳ８の処理は、Ｕ相の検出センサ４３のスイッチング信号の電気角１８０°の区間に対応する時間Δｔ１８０から、理想の電気角６０°の区間に対応する理想の時間Δｔ６０を求める処理である。
【０１０６】
ステップＳ９の処理は、検出センサ４２がオンされたタイミングから、検出センサ４３がオフされるタイミングまでの実際の電気角６０°の区間に相当する実測時間Δｔreal６０を求め処理である。
【０１０７】
ステップＳ１０の処理は、理想の電気角６０°の区間と、実際の電気角６０°の区間との位相差（ずれ）を求める処理である。この処理は、
位相差＝Δｔ６０−Δｔ６０´
で表される。ここで、Δｔ６０´は、式（５）におけるΔｔreal６０と同じ意味である。
【０１０８】
また、ステップＳ１１では、検出センサ４３のスイッチング信号のオフタイミングを、電気角２１０°から電気角３０°の区間で進角させた電気角１８０°（ｐ１）のタイミングに補正する処理を行う。
【０１０９】
ステップＳ１７の処理は、基準となるスイッチング信号、補正後のスイッチング信号を用いて、第１の通電制御、弱め界磁制御、第３の通電制御のいずれかを選択して実行する。
【０１１０】
一方、駆動装置３７は、ステップＳ６でＮＯと判断すると、ステップＳ１２において、検出センサ４１のスイッチング信号が切り替わるタイミングであるか否かを判断する。駆動装置３７は、ステップＳ１２でＹＥＳと判断すると、ステップＳ１３〜ステップＳ１６の処理を実行し、ステップＳ１７を経由して制御ルーチンを終了する。
【０１１１】
ステップＳ１３からステップＳ１６の処理は、図１５のタイムチャートを参照して説明した処理である。まず、ステップＳ１３の処理は、Ｗ相の検出センサ４１のスイッチング信号の電気角１８０°の区間に対応する時間Δｔ１８０から、理想の電気角１２０°の区間に対応する理想の時間Δｔ１２０を求める処理である。
【０１１２】
ステップＳ１４の処理は、直近において検出センサ４２がオンされたタイミングから、検出センサ４３がオンされるまでの理想の電気角１２０°の区間に対応する時間Δｔ１２０´を、
Δｔ１２０´＝Ｔｎ−Ｔｎ−１
として求める処理である。
【０１１３】
ステップＳ１５の処理は、理想の電気角１２０°の区間と、実際の電気角９０°の区間との位相差（ずれ）を求める処理である。この処理は、
位相差＝Δｔ１２０−Δｔ１２０´
で表される。
【０１１４】
また、ステップＳ１６では、検出センサ４１のスイッチング信号のオンタイミングを、電気角２１０°から電気角３０°の区間で遅らせた電気角２４０°（ｐ１）のタイミングに補正する処理を行う。
【０１１５】
以上のように、モータ装置１７は、検出センサ４１，４３のスイッチング信号を、検出センサ４２のスイッチング信号に基づいて補正することが可能である。このため検出センサ４１，４２，４３同士の距離が、理想の距離に対して誤差があった場合でも、補正されたスイッチング信号を用いて、第１の通電制御、弱め界磁制御、第３の通電制御を適切に行うことができる。すなわち、ワイパアーム１５の動作位置、動作の向き、負荷、モード等の条件に合わせて、ブラシレスモータ１８の回転子２７の回転数、トルク等を得ることができる。したがって、モータ装置１７の効率を向上することができ、騒音を抑制でき、振動を回避できる。
【０１１６】
さらに、検出センサ４１，４２，４３のスイッチング信号を補正可能であるため、検出センサ４１，４２，４３を制御基板３６の同一平面に配置することができる。このため、回転子の周囲に、３個の検出センサを取り付けるために専用のセンサ支持部材を設けずに済む。このため、専用のセンサ支持部材に設けられた３個の検出センサと、制御回路とを接続するリード線等を設けずに済む。したがって、モータ装置１７の小型化、低コスト化を図ることができる。
【０１１７】
上記の実施形態で説明した駆動装置３７が、本発明の信号補正部、素子制御部に相当する。第１の通電制御において、スイッチング素子３８ａがオンされる電気角３０°のタイミングが、本発明における第１のタイミングに相当し、弱め界磁制御、第３の通電制御でスイッチング素子３８ａがオンされる電気角１５°のタイミングが、本発明における第２のタイミングに相当する。また、減速機構１９、ピボット軸１４が、本発明の動力伝達機構に相当する。さらに、ステップＳ７〜ステップＳ１１、ステップＳ１３〜ステップＳ１６が、本発明における第１のステップに相当し、ステップＳ１７が、本発明における第２のステップに相当する。
【０１１８】
本発明の駆動装置は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、Ｕ相の検出センサのスイッチング信号を用いて、他の検出センサのスイッチング信号を補正することも可能である。また、Ｗ相の検出センサのスイッチング信号を用いて、他の検出センサのスイッチング信号を補正することも可能である。さらに、本発明のブラシレスモータは、電機子コイルがＹ字状に接続されているスター結線の構造を含む。本発明のブラシレスモータは、回転子が、ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）構造であるものを含む。ＩＰＭ構造は、ロータコアの内部に永久磁石を埋め込んだものである。また、第１の期間は電気角１２０°に限定されず、電気角１２０°未満でもよいし、電気角１２０°を超えてもよい。
【０１１９】
本発明のブラシレスモータは、回転子が固定子の内側に配置されたインナロータ形の構造、回転子が固定子の外側に配置されたアウタロータ形の構造を含む。
【０１２０】
本発明のワイパ装置は、ワイパブレードがリヤガラスを払拭するものを含む。即ち、本発明のワイパ装置におけるウィンドガラスは、フロントウィンドガラス及びリヤガラスを含む。また、本発明のワイパ装置は、２本のワイパアームを、１個のブラシレスモータにより単独で駆動する構成を含む。
【０１２１】
本実施形態のブラシレスモータは、ワイパ装置を動作させるワイパモータの他、車両に設けられるパワースライドドア装置、サンルーフ装置、パワーウィンド装置等において、ドア、ルーフ、ガラス等の動作部材を動作させるために設けられるブラシレスモータを含む。
【符号の説明】
【０１２２】
１０  車両
１１  フロントウィンドガラス
１２  第１ワイパ装置
１３  第２ワイパ装置
１４  ピボット軸
１５  ワイパアーム
１６  ワイパブレード
１７  モータ装置
１８  ブラシレスモータ
１９  減速機構
２０  モータケース
２１  電機子
２２  ステータコア
２３  ティース
２４，２５，２６  端子
２７  回転子
２８  ロータ軸
２９Ｎ，２９Ｓ  永久磁石
３０  ロータコア
３１  ギヤケース
３２  ウォーム
３３  ウォームホイール
３３ａ  ギヤ
３４  センサマグネット
３５  アンダーカバー
３６  制御基板
３７  駆動回路
３８  インバータ回路
３８ａ〜３８ｆ  スイッチング素子
３９  コネクタ
４０  外部電源
４１，４２，４３  検出センサ
４４  ワイパスイッチ
４５  車速センサ
４６  取り付け部
４７  緩衝材
４７ａ  孔
４８  車体
４９  軸受
５０  制御回路
５１  信号発生回路
Ａ１  第１軸線
Ｂ１  第２軸線
Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２  電機子コイル
Ｕａ，Ｕｂ，Ｖａ，Ｖｂ，Ｗａ，Ｗｂ  端部
【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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