(57)【要約】【課題】磁極位置検出用のセンサ自体やその電源、出力等の配線を不要とし、コストの低減を図る。【解決手段】励磁コイル２０が巻回されるステータ１０と、ステータ１０に収容され、所定の向きに回転可能なロータ３０と、ロータ３０の回転軸を中心として異極が対向するように、周方向において所定間隔でステータ１０の内面に固定される２対の磁石（４１ａ、４１ｂ）、（４２ａ、４２ｂ）と、を備えるブラシレス直流モータの制御方法であって、励磁コイル２０に、双方向の電圧を交互に印加することによって駆動させるのに先立ち、始動時に所定の方向に一度電圧を印加後、電圧の印加を停止することで前記ロータ３０を初期位置に移動させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁コイルが巻回されるステータと、
前記ステータに収容され、所定の向きに回転可能なロータと、
前記ロータの回転軸を中心として異極が対向するように、周方向において所定間隔で前記ステータの内面に固定される複数対の磁石と、
を備えるブラシレス直流モータの制御方法であって、
前記コイルに、双方向の電圧を交互に印加することによって駆動させるのに先立ち、
始動時に所定の方向に一度電圧を印加後、電圧の印加を停止することで前記ロータを初期位置に移動させる、
ことを特徴とするブラシレス直流モータの制御方法。
【請求項２】
前記ブラシレス直流モータは、
ロータの回転軸を中心として異極が対向するように、周方向において所定間隔で前記ステータの内面に固定される２対の磁石を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のブラシレス直流モータの制御方法。
【請求項３】
前記ロータは、
自身の回転に応じて前記複数対の磁石に近接可能に配置され、
径方向に延びる基部と、前記基部の両端から前記所定の向きに延びる延出部と、を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のブラシレス直流モータ制御方法。
【請求項４】
前記始動時の所定方向への電圧の印加は、
前記初期位置における前記ロータの振動が停止するのに十分な長さの時間、または、これよりも短い時間行う、
ことを特徴とする請求項１に記載のブラシレス直流モータ制御方法。
【請求項５】
前記始動時の所定方向へ印加する電圧の高さは、
前記ブラシレス直流モータを駆動させるための電圧の印加と同じ、または、これよりも低い、
ことを特徴とする請求項１に記載のブラシレス直流モータ制御方法。
【請求項６】
前記始動時の所定方向へ印加する電圧の波形は、
矩形波、または、三角波である、
ことを特徴とする請求項１に記載のブラシレス直流モータ制御方法。
【請求項７】
前記ブラシレス直流モータを早期に始動する要求がある場合には、
前記始動時の所定方向への電圧の印加後に電圧の印加を停止することなく始動を開始する、
ことを特徴とする請求項１に記載のブラシレス直流モータ制御方法。
【請求項８】
励磁コイルが巻回されるステータと、
前記ステータに収容され、所定の向きに回転可能なロータと、
前記ロータの回転軸を中心として異極が対向するように、周方向において所定間隔で前記ステータの内面に固定される複数対の磁石と、
を備え、
前記コイルに、双方向の電圧を交互に印加することによって駆動させるのに先立ち、
始動時に所定の方向に一度電圧を印加後、電圧の印加を停止することで前記ロータを初期位置に移動させる、
ことを特徴とするブラシレス直流モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレス直流モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の電動ポンプには、ブラシ、および整流子を有するブラシ付直流モータが主に用いられていた。ブラシ付直流モータは低コストかつ構造が単純であるという利点を有するものの、整流子との機械的接触によってブラシが経年劣化し、ブラシ・整流子間の電気的接続に不具合が生じ得るという欠点がある。
【０００３】
これに対し、前記したブラシ、および整流子に代えて、スイッチング素子のオン／オフを電気的に制御することで矩形波電圧をコイルに印加するブラシレス直流モータが知られている。ブラシレス直流モータを用いることで、その使用期間に関わらず、前記した電気的接続の信頼性を維持できる。
【０００４】
ところで、従来のブラシレス直流モータは、互いに位相の異なる矩形波電圧を三相コイルに印加することで回転磁界を発生させる構成になっていた。この場合、三相コイルに正負の電圧を印加するため６個のスイッチング素子（例えば、ＦＥＴ：Field effect transistor）が必要になり、ブラシ付直流モータよりも製造コストが高くなる。
【０００５】
また、特許文献１には、隈取コイルが巻回されるステータと、このステータのロータ収容孔に挿入されて回転駆動するロータと、ステータを励磁する励磁コイルと、を備えた隈取モータについて記載されている。当該隅取モータは単相コイルを使用しているため、前記の三相コイルを用いたモータに比べて、制御部品を減らすことができ、製造コストを下げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５０９０８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のモータであっても、コイルへの通電制御においては、ロータの位置情報に基づいてこれを行わなければならず、ロータの位置を検出するためにレゾルバ等の位置センサが必要である。レゾルバ等の位置センサを用いてロータ位置を検出するためには、位置センサに加えてその検出信号の処理回路が必要となり、さらには、位置センサの取り付けが必要となるため、モータのコストが高くなり、サイズが大きくなるという課題がある。
【０００８】
そこで、本発明は磁極位置検出用のセンサ自体やその電源、出力等の配線に関する課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するための手段として、本発明に係るブラシレス直流モータは、励磁コイルが巻回されるステータと、前記ステータに収容され、所定の向きに回転可能なロータと、前記ロータの回転軸を中心として異極が対向するように、周方向において所定間隔で前記ステータの内面に固定される複数対の磁石と、を備え、前記コイルに、双方向の電圧を交互に印加することによって駆動させるのに先立ち、始動時に所定の方向に一度電圧を印加後、電圧の印加を停止することで前記ロータを初期位置に移動させることを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、駆動開始前のロータの回転位置を一意に特定することができるため、位置センサを用いることなくブラシレス直流モータを回転駆動させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、磁極位置検出用のセンサ自体やその電源、出力等の配線に関する課題を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係るブラシレス直流モータの構成を示す断面図である。
【図２】ブラシレス直流モータを駆動させるモータ駆動装置の構成図である。
【図３】始動時制御におけるロータの状態を示す説明図であり、（ａ）、（ｂ）は通電されていないときの状態、（ｃ）、（ｄ）は通電されて励磁コイルに電圧が印加された瞬間の状態、（e）は電圧印加後にロータが停止した状態、（ｆ）は通電後、一時的に通電を停止したときの状態をあらわす。
【図４】回転駆動制御におけるロータの回転位置を示す説明図であり、（ａ）〜（ｄ）は各回転位置での磁力線とトルクの状態をあらわす。
【図５】（ａ）は励磁コイルに印加する電圧の時間的変化を示す波形図である。（ｂ）〜（ｄ）は（ａ）の手順１で印加する電圧の変形例をあらわす。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は断面形状の異なる複数のロータの安定状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を実施するための形態（以下、実施形態と記す）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、向きを説明する場合、図１に示す上下左右に基づいて説明する。
【００１４】
≪実施形態≫
＜ブラシレス直流モータの構成＞
図１は、本実施形態に係るブラシレス直流モータの構成を示す断面図である。
ブラシレス直流モータ１は、励磁コイル２０に流れる電流に応じた磁束と、ステータ１０の内面に固定される４つの磁石４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂの磁束と、の合成磁束によってトルクを発生させ、ロータ３０を左回り（反時計回り）に回転駆動させる機能を有している。
ブラシレス直流モータ１は、ロータ３０がステータ１０に収容されたインナロータ型構造を呈し、ステータ１０の内部（回転軸３４を基準として径方向内側）にロータ３０が回転自在に軸支されている。なお、回転軸３４には、負荷（図示せず）が連結される。
【００１５】
図１に示すように、ブラシレス直流モータ１は、励磁コイル２０が巻回されたステータ１０と、ステータ１０に収容され、ロータ３０と、周方向において略等間隔でステータ１０の内面に固定される磁石４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂと、を備えている。
【００１６】
（ステータ）
ステータ１０は、径方向内側にロータ３０を収容する磁性体（例えば、ケイ素鋼板）であり、コイル巻回部１１と、第１収容部１２と、第２収容部１３と、第１接続部１４と、第２接続部１５と、を有している。
コイル巻回部１１は、左右方向に延びる棒状部材であり、励磁コイル２０が巻回されている。
第１収容部１２は、断面視でＣ字状を呈し、回転軸３４を中心とした円弧状の内周面を有している。第１収容部１２は、第１接続部１４を介してコイル巻回部１１の左端に接続されている。
【００１７】
第２収容部１３は、断面視で逆Ｃ字状を呈し、第１収容部１２と同様に回転軸３４を中心とした円弧状の内周面を有している。第２収容部１３は、第２接続部１５を介してコイル巻回部１１の右端に接続されている。
つまり、各接続部１４、１５を介してコイル巻回部１１と一体成形された第１収容部１２、および第２収容部１３は、ロータ３０を左右から挟み込むように、回転軸３４を中心とする円柱状の収容空間を形成している。
【００１８】
なお、第１収容部１２は、上下両端に向かうにつれて肉薄となる三日月状に形成されている。これによって、第１収容部１２の上端付近・下端付近を通る磁束の量を制限できる（第２収容部１３についても同様）。また、第１収容部１２、および第２収容部１３の厚み（つまり紙面奥行き方向の長さ）は、ロータ３０の長さに対応して適宜定められた寸法を有している。
【００１９】
また、第１収容部１２の上端と、第２収容部１３の上端と、は左右方向において所定距離だけ離間している。同様に、第１収容部１２の下端と、第２収容部１３の下端と、は左右方向において所定距離だけ離間している。これによって、励磁コイル２０に流される電流に伴う磁束が必ずロータ３０を通り抜けるようにしている（図３（ｃ）の磁力線５２を参照）。換言すると、励磁コイル２０の電流に伴って生じる磁束が、ステータ１０内のみで閉じないようにしている。なお、前記した磁束の詳細については後記する。
【００２０】
（磁石）
磁石４１ａ、４２ａは、断面視で円弧状をなす永久磁石であり、第１収容部１２の内面に固定されている。このうち磁石４１ａは、Ｎ極が第１収容部１２の内面に密着し、Ｓ極がロータ３０に対向している。一方、磁石４２ａは、Ｓ極が第１収容部１２の内面に密着し、Ｎ極がロータ３０に対向している。因みに、この例では、磁石４１ａと磁石４２ａは同形状で磁石の極性のみが異なる。
なお、磁石４１ａの下端と、磁石４２ａの上端と、は周方向において所定距離Ｌ１だけ離間している。
【００２１】
磁石４１ｂ、４２ｂは、断面視で円弧状をなす永久磁石であり、第２収容部１３の内面に固定されている。このうち磁石４１ｂは、Ｓ極が第１収容部１２の内面に密着し、Ｎ極がロータ３０に対向している。一方、磁石４２ｂは、Ｎ極が第１収容部１２の内面に密着し、Ｓ極がロータ３０に対向している。磁石４１ａ、４２ａの関係と同様に、磁石４１ｂと磁石４２ｂは同形状で磁石の極性のみが異なる。磁石４１ｂ、４２ｂは、回転軸３４を通りコイル巻回部１１に垂直な線を基準として、磁石４１ａ、４２ａと対称になるように配置されている。
【００２２】
なお、磁石４１ａ、４２ｂの上端部同志、または磁石４１ｂ、４２ａの下端部同志は、周方向において所定距離Ｌ２だけ離間している。
また図１に示すように、前記各収容部（第１収容部１２、第２収容部１３）の各端部と、これらの内面に固定された磁石（磁石４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ）の各端部は略一致するか、または磁石が多少はみ出す形になっている。
【００２３】
（ロータ）
ロータ３０は、ブラシレス直流モータ１内での磁束分布に応じたトルクによって回転可能な回転子であり、第１収容部１２と第２収容部１３との間の円柱状の収容空間に収容されている。ロータ３０は、基部３１と、延出部３２と、が一体成形された磁性体（例えば、鉄心）である。ロータ３０は、この例では左回りを規定しているので左回りであることを考慮した形状をしている。
【００２４】
基部３１は、２対の磁石（４１ａ、４１ｂ）、（４２ａ、４２ｂ）が第１収容部１２、および第２収容部１３に固定された状態で、両端がその回転角に応じて各磁石と近接可能な長さで径方向に延びている。すなわち基部３１は図１に示されるように亜鈴形状をしている。また、基部３１の両端面（外周）は、第１収容部１２、および第２収容部１３の内面に対応した形状（断面視で円弧状）になっている。
【００２５】
図１に示すように基部３１の外周にはロータ３０の回転向きに延出する延出部３２が備わっている。延出部３２は、基部３１の外周をロータ３０の回転向きにそのまま延長したよりはやや径方向内側に向かって延びている。また、延出部３２の径方向内側の基部３１側面には、延出部３２の長さが実質的に増すように凹み３１ａが設けられている。
また、基部３１の両端面の径方向若干内側には、複数の孔部３３が、当該端面の描く円弧に沿うように並んで、設けられている。
【００２６】
延出部３２の機能について説明すると、磁石４１ａと４２ｂとの間には離間Ｌ２が存在し、同様に、磁石４２ａと磁石４１ｂとの間にも離間Ｌ２が存在する。この一対の離間Ｌ２について、例えば、後記する図３（ｅ）のように、ロータ３０の回転位置によって、一方の延出部３２が一方の離間Ｌ２を橋渡しし、併せて、他方の延出部３２が他方の離間Ｌ２を橋渡しする状態が生じる。これにより、磁石４１ａと磁石４２aとの磁気的な接続がなされ、併せて、磁石４１ｂと磁石４２ｂとの磁気的な接続もなされ、図３（ｅ）に示すような磁路が形成される。
この延出部の機能については、磁石４１ａと４２ａとの間の離間Ｌ１と、磁石４１ｂと磁石４２ｂとの間の間隔Ｌ１についても同様であるので説明を省略する。
【００２７】
＜モータ駆動装置の構成＞
図２は、ブラシレス直流モータ１を駆動させるモータ駆動装置１００の構成図である。なお、図２では、ブラシレス直流モータ１のロータ３０のみを模式的に示し、ステータ１０、および各磁石については図示を省略した。
モータ駆動装置１００は、直流電源１０１に並列接続されるコンデンサ１０２と、コンデンサ１０２の出力側に接続されるスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４と、抵抗Ｒ、および励磁コイル２０と、制御装置１０３と、を備えている。
【００２８】
それぞれのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４（例えば、ＦＥＴ）には、転流による破壊を防止するための還流ダイオードＤ１〜Ｄ４が逆並列に接続されている。また、第１レグを構成するスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の接続点と、第２レグを構成するスイッチング素子Ｓ３，Ｓ４の接続点と、が配線ａを介して接続されている。また、前記した配線ａにおいて、抵抗Ｒ、および励磁コイル２０が直列接続されている。
図２に示す励磁コイル２０は、図１で説明したように、ブラシレス直流モータ１のステータ１０に巻回されている。
【００２９】
制御装置１０３は、外部から入力される指令信号（駆動指令、停止指令、速度変更指令）、予め設定されたプログラムに従ってスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のオン／オフを制御する。
【００３０】
例えば、制御装置１０３によってスイッチング素子Ｓ１，Ｓ４がオンに、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がオフに切り替えられると、励磁コイル２０に正の電圧が印加される（図５（ａ）参照）。一方、制御装置１０３によってスイッチング素子Ｓ１，Ｓ４がオフに、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がオンに切り替えられると、励磁コイル２０に負の電圧が印加される。
【００３１】
なお、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のオン／オフを切り替える際、回路の短絡を防止するため、第１レグのスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２、又は、第２レグのスイッチング素子Ｓ３，Ｓ４を両方オフにする期間が設けられる（図５（ａ）のコイル印加電圧：ゼロの期間）。制御装置１０３は、このように正負の矩形波電圧を励磁コイル２０に印加することによって励磁コイル２０に電流を流し、これに伴って生じるトルクでロータ３０を回転駆動させる。
なお、制御装置１０３が、搬送波（例えば、正弦波）と基本波（例えば、三角波）との比較結果に応じたＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行うことで、励磁コイル２０に所定の矩形波電圧を印加するようにしてもよい。
【００３２】
＜停止状態＞
ブラシレス直流モータ１の回転駆動について、まず回転駆動開始前の通電されていない停止状態について説明する。
通電されていない場合でも磁石４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂの磁力によってロータ３０には回転の正逆の向きへのトルクが常に働いている。また、ロータ３０が特定の回転角度にあるとき、当該正逆の向きのトルクはその大きさが釣り合うため、ロータ３０はそこで停止した状態（停止状態）になる。以降、ロータ３０がこの停止状態にあるときの回転角度を安定点と呼び、ロータ３０が安定点において停止している状態を安定状態にあるということにする。
【００３３】
図３（ａ）、（ｂ）は、ブラシレス直流モータ１が停止状態にあって、ロータ３０が安定状態にある場合の状態図である。磁石４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂによって生じた磁束が図のように分布している。磁力線５１はロータ３０に作用する一定量の磁束を１本に合成してあらわしたものである。以降はこれと同様に、磁石または励磁コイルによって生じる磁束は、一定量を合成した磁力線としてあらわす。
【００３４】
本実施形態において安定点はロータ３０の回転角度９０度毎に４点が存在する。従って安定状態にあるロータ３０は４通りあることになるが、ロータ３０の形状は回転軸３４に基づいて点対称であるため、ロータ３０がある安定点から１８０度先の別の安定点に回転しても、外観上は区別がない。従って、安定状態にあるロータ３０は外観において２通りが存在し、図３に示す状態１、および状態２である。
【００３５】
正面から見たロータ３０の形状が、本実施形態とは異なり、完全な左右対称である場合、状態１において基部３１垂直となる（図６（ａ）参照）。同様に、状態２において基部３１の径方向は水平方向と一致する。しかし、本実施形態では、前記の延出部３２、凹み３１ａ、および孔部３３があることによって磁気抵抗に偏りが生じる。つまり、ロータ３０の端部の周方向において、延出部３２、凹み３１ａ、および孔部３３がある側、つまり回転向き側の方が逆側に比べて磁気抵抗が大きくなるため、当該回転向きの逆側の方が磁束密度は高くなる。磁束密度が高い側の方が磁石とより強く引き合うため、状態１において基部３１の径方向は垂直方向よりも回転する逆向き側に傾いている（図６（ｂ）参照）。同様に状態２においても基部３１の径方向は水平方向よりも回転向きの逆側に傾いている。
【００３６】
＜始動時制御＞
前記の通り、ステータ１０に磁石４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂを配置したことによって、ロータ３０は停止状態において必ず状態１、または状態２の何れかで停止している。しかし、そのどちらであるということまでを特定することはできない。そこでこれを特定するために、制御装置は回転駆動開始前に始動時制御を行う。
【００３７】
図３は始動時制御においてロータ３０の回転位置等が遷移していく様子をあらわしている。また、図５（ａ）には始動時制御も含めた制御全体において、印加する電圧の波形をあらわしたグラフが描かれている。図５（ａ）のグラフの縦軸は印加する電圧の高さを、横軸は時間をあらわす。なお、図３に記載された符号ｔ０、ｔ１は、図５（ａ）の時間軸に振られた符号に対応する。以降、図３、および図５（ａ）に基づいて始動時制御について説明する。
【００３８】
まず、手順１として励磁コイル２０に所定の時間だけ電圧を印加する。
制御装置は、励磁コイル２０に所定の電圧を印加して磁力線５２を励起させる（図３（ｃ）、（ｄ））。磁力線５２は、励磁コイル２０を出て、第１収容部、ロータ３０、第２収容部の順に経由し、励磁コイル２０に戻ってくる回路を描く。
【００３９】
励磁コイル２０によって実際に生じている磁束は、第１収容部からロータ３０に抜けるときに、磁石４１ａか磁石４２aの何れかを経由することになるが、磁石４１ａは、磁石自身から発する磁束と向きが相反するため、磁束の向きが一致する磁石４２aに比べて磁気抵抗が大きい。従って磁束は磁気抵抗が比較的小さい磁石４２a側に集中する。同様の理由でロータ３０から第２収容部に抜ける磁束は磁気抵抗が比較的小さい磁石４２ａ側に集中する。従って、磁力線５２は、電圧が印加された瞬間は図３（ｃ）、（ｄ）のようなＳ字のカーブを描く。
【００４０】
次に、磁力線５２は、磁力の張力によって真っ直ぐに伸びようとするため、ロータ３０が状態１にある場合はトルク５２ａが（図３（ｃ））、ロータ３０が状態２にある場合はトルク５２ｂが（図３（ｄ））、それぞれ矢印の向きに発生し、ロータ３０は当該トルクによって回転を始める。回転とともにＳ字のカーブは真っ直ぐになっていき、これとともにトルク５２ａ、またはトルク５２ｂも弱まる。そして、ロータ３０は、Ｓ字のカーブがほぼ真っ直ぐになって、磁石の発生させるトルクとの間で釣り合いが取れた状態で停止する（図３（ｅ））。従って、停止状態においてロータ３０が状態１、または状態２の何れの状態にあったとしても、手順１によって状態３となる。
【００４１】
次に、手順２として所定の時間だけ通電を停止する。
手順１で励磁コイル２０への電圧の印加を開始してから所定の時間が経過したら、手順２として制御装置は通電を停止させる。そのため、磁力線５２は消失し、磁力線５２によってロータ３０を状態３の状態に維持していた力も消失する。このとき、前記したように、延出部３２が磁石４１ａ（磁石４１ｂ）の位置まで延びていることによって、ロータ３０と磁石４１ａ（磁石４１ｂ）とが磁気的に接続されている。そのため、ロータ３０、磁石４１ａ、および磁石４２ａ（ロータ３０、磁石４１ｂ、および磁石４２ｂ）を輪に結ぶ磁路が形成され、その磁路を磁力線５１が走っている（図３（ｅ））。磁力線５１は、磁力の張力によって状態２にあるような安定状態にまで収縮しようとするため（図３（ｂ））、ロータ３０には、これに引っ張られる形で所定の向き（左向き）へのトルク５１ａが生じている（図３（ｅ））。
ロータ３０はトルク５１ａによって回転を開始し、図３（ｆ）にあるように、状態２の位置まで回転したら安定状態となるため、回転を停止する。
【００４２】
所定の時間、通電を停止して図３（ｆ）の状態になったら、通電を再開して回転駆動を開始する。以上が始動時制御である。これによって、回転駆動の開始時ロータ３０の回転位置を特定できる。
なお、手順１においてロータ３０が所定の回転位置で停止するときに、それまでの回転の慣性によって一定時間、停止位置の前後で振動する、いわゆるチャタリングを起こす。これは手順２においても同様である。チャタリングが収まる前に次の動作を起こすと動作不安定の原因となる可能性がある。従って、手順１における通電時間、および手順２における通電停止時間は、それぞれロータ３０が所定の位置まで回転し、さらにチャタリングが収束するまでの十分な時間を設定する。
【００４３】
＜回転駆動制御＞
前記の始動時制御（手順１、および手順２）が完了したら、回転駆動制御を開始する。
図４は回転駆動制御においてロータ３０の回転位置等が遷移していく様子をあらわしている。以降、図４、図５（ａ）に基づいて回転駆動制御について説明する。
手順２において、通電を停止して所定の時間が経過して状態２の状態が安定したら、回転駆動制御として手順３を開始する。手順３では所定の間隔で通電と通電停止を繰り返す。
【００４４】
時間ｔ２において、制御装置は通電を開始して励磁コイル２０に所定の電圧を印加する。当該電圧は手順１で印加する電圧と逆向きであるため、磁力線５２とは逆向きの磁力線５３が励起される（図４（ａ））。磁力線５３は、磁力線５２の場合と同様に、磁気抵抗の小さい磁石４１ｂを通ってロータ３０に入る。また、ロータ３０を出るときも磁気抵抗の小さい磁石４１ａを通る。その結果、磁力線５３は、発生した瞬間は図４（ａ）のようなＳ字のカーブを描くため、磁力の張力によってロータ３０にはトルク５３ａが発生する。ロータ３０にはトルク５３ａによって所定の向きに回転を開始する。
【００４５】
時間ｔ３において、ロータ３０は回転を続けて図４（ｂ）の状態になる。この状態において、磁力線５３は真っ直ぐになっているため、トルク５３ａは消失している。制御装置はこの状態で通電を停止させ、磁力線５３、およびトルク５３ａは消失する。
このとき、状態３における説明と同様に、延出部３２が磁石４２ａ（磁石４２ｂ）の位置まで延びていることによって、ロータ３０と磁石４２ａ（磁石４２ｂ）とが磁気的に接続されている。そのため、ロータ３０、磁石４１ａ、および磁石４２ａ（ロータ３０、磁石４１ｂ、および磁石４２ｂ）を輪に結ぶ磁路が形成され、その磁路を磁力線５１が走っている（図４（ｂ））。磁力線５１は、磁力の張力によって状態１にあるような安定状態にまで収縮しようとするため（図３（ａ））、ロータ３０には、これに引っ張られる形で所定の向き（左向き）へのトルク５１ａが生じている（図４（ｂ））。従って、回転による慣性、およびトルク５１ａによって、ロータ３０は通電停止後も所定の向きに回転を続ける。
【００４６】
時間ｔ４において、ロータ３０は回転を続けて図４（ｃ）の状態になる。このとき、ロータ３０は安定状態である状態１と同じ回転位置に来ているため、トルク５１ａは消失している。制御装置はこの状態で時間ｔ２のときとは逆向きに通電を開始する。すると、この状態は、手順１において状態１で通電を開始したのと同じであるため、磁力線５２が励起され、所定の向きへのトルク５２ａが発生する。ロータ３０は、回転の慣性とトルク５２ａによって所定の向きに回転を続ける。
【００４７】
時間ｔ５において、ロータ３０は回転を続けて図４（ｄ）の状態になる。この状態において、磁力線５３は真っ直ぐになっているため、トルク５３ａは消失している。制御装置はこの状態で通電を停止させ、磁力線５３、およびトルク５３ａは消失する。
このとき、ロータ３０の回転位置は状態３のときと同じであるため（図３（ｅ））、前記の状態３の説明と同様に、ロータ３０には、延出部３２の効果によって所定の向き（左向き）へのトルク５１ａが生じている。従って、回転による慣性、およびトルク５１ａによって、ロータ３０は通電停止後も所定の向きに回転を続ける。
【００４８】
時間ｔ６において、ロータ３０は回転を続けて図４（ａ）の状態となり、時間ｔ２のときと同じ状態になる。従って、時間ｔ２のときと同様の制御をすることによって、ロータ３０は回転を続ける。以降、時間ｔ２〜ｔ５において行った制御を繰り返すことによってロータ３０は回転し続ける。
【００４９】
＜効果＞
ステータ１０に固定する磁石を２対とすることで、ブラシレス直流モータ１の停止状態におけるロータ３０の回転位置を、状態１と状態２の２通りに特定することができる。従って、磁石を３対以上にする場合に比べて、磁石を２対とすることで制御が最も簡易となる。もちろん、磁石を３対以上としても、同様に制御することができる。
【００５０】
また、始動時制御を行わないで回転駆動制御を開始したら、開始時にロータ３０の回転位置が状態１なのか状態２なのか分からないため、もし状態１であった場合に、前記の時間ｔ２において状態２を前提として行った制御を行うと、ロータ３０が逆回転してしまう虞がある。回転駆動開始前に始動時制御を行うことで、回転駆動開始時にロータ３０の回転位置を一意に定めることができるため、所定の制御を行うことでロータ３０を確実に所定の向きに回転開始させることができ、その後も、前記の通りに所定の間隔で正負の通電と停止を繰り返すことで、常に任意の時点でのロータ３０の位置を特定することができ、所定の向きに回転を継続させることができる。従って、ロータ３０の位置を検出するための装置を搭載する必要が特になく、コストの削減を実現することができる。
【００５１】
＜始動時制御の電圧印加＞
図５（ｂ）〜（ｄ）は、図５（ａ）の手順１において印加する電圧の変形例をあらわすグラフである。各グラフの縦軸は電圧の高さを、横軸は時間をあらわす。またグラフの波線は図５（ａ）において印加される電圧の波形をあらわす。
図５（ａ）手順１において始動時制御のために電圧を印加する時間（規定時間ｄ１とする）は、前記の通り、ロータ３０の回転開始から、停止時（図３（ｅ）状態３）に生ずるチャタリングが完全に消失するのに十分な時間を標準値として設定している。
【００５２】
チャタリングは、ロータ３０が状態３の位置に回転した後でも通電しているために起こる可能性がある。従って、図５（ｃ）にあるように、規定時間ｄ１を標準値よりも短くして、ロータ３０が通電停止後に状態３の位置で停止することなく、そのまま状態２の位置まで回転するようにしてもよい。これによって状態３におけるチャタリングの発生を抑制することができる。
【００５３】
また、本実施形態では、手順１において始動時制御のために印加する電圧の高さは、回転駆動制御と同じ値を標準値としている。従って、制御に用いる電流が１種類の大きさの電圧で足りるため、回路の構造を簡素化することができる。
【００５４】
しかし、当該電圧の高さはこれに限らず、図５（ｃ）にあるように、標準値より低い電圧を用いてもよい。標準値より低い電圧を用いることによって、ロータ３０にかかるトルクが小さくなるため、状態３におけるチャタリングの発生を抑制することができる。
【００５５】
また、本実施形態では、手順１において始動時制御のために矩形波の電流を用いることによって、回路の構造を簡素化している。しかし、始動時制御の電流の波形はこれに限らず、例えば図５（ｄ）にあるように山形の波形としてもよい。このような波形によると、急激な電圧変化がないためロータ３０のトルクは０から徐々に増加し、また０まで徐々に減少する。これによってチャタリングの発生を抑制することができる。また、平均すると一定の大きさのトルクが得られているため、矩形波を用いる時に比べて回転に要する時間はそれほど低下しない。
【００５６】
また、本実施形態では、手順２によってロータ３０が状態２の回転位置で停止するのを待ってから手順３を開始するが、手順１によってロータ３０は状態３の回転位置にあることが特定できているので、この状態で所定の負の電圧を印加することによっても回転駆動を開始することができる。従って、手順２を省略して手順１から手順３に移ってもよい。
【００５７】
＜ロータの形状＞
図６は各々異なる形状のロータが安定状態（状態２）にある場合において、励磁コイル２０に電圧を印加した瞬間の状態をあらわす。図６（ａ）はロータの形状が完全な左右対称になっている場合であって、前記の通り、安定状態（状態２）において基部３１が垂直となる。これに対して、図６（ｂ）は本実施例のロータ３０であって、延出部３２および孔部３３が設けられていることによって、安定状態において回転向き逆側に傾いている。この傾きがあることによって、状態３（図３（ｅ））から状態２の方が状態１よりも近い回転位置にあることになるため、通電停止時にロータ３０は確実に状態２の回転位置に遷移する。これによって、ロータ３０の回転向きを一意に定めることができる。
【００５８】
図６（ｃ）のロータは本実施例のロータ３０よりも延出部が長くなっている。延出部が長いほど安定状態での傾きが大きいため、より確実に所定の向きにロータ３０を回転させることができる。また、延出部が長いほど、磁力線５３のＳ字カーブが大きくなるため、トルク５３ａは大きくなる。従って延出部が長いほど、所定の向きへの回転が安定する。
従って、ロータの形状は本実施例のロータ３０の形状に限らず、回転向きが一意に定まっているものであればよい。
【符号の説明】
【００５９】
１  ブラシレス直流モータ
１０  ステータ
１１  コイル巻回部
１２  第１収容部
１３  第２収容部
１４  第１接続部
１５  第２接続部
２０  励磁コイル
３０  ロータ
３１  基部
３２  延出部
３３  孔部
３４  回転軸
４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ  磁石
【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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