JP2014207779A - ブラシレスモータの制御装置、ブラシレスモータの電気角推定方法、および記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】熟練した技術や工具を必要とすることなく、ブラシレスモータのロータの磁極のステータに対する相対的な位置を精度よく推定する。
【解決手段】ブラシレスモータの制御装置１００は、磁極通過検出部と、基準電気角推定部と、ロータ回転位置推定部と、を備える。磁極通過検出部は、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出する。基準電気角推定部は、位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを基準とする基準位相角から、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの位置とロータの位置に基づいて決定される所定の角度ずらした位相角を、電気角の基準電気角と推定する。ロータ回転位置推定部は、基準電気角と、インクリメンタル型のエンコーダ１３からの出力とに基づいて、ブラシレスモータ１のロータの回転位置を推定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホールセンサを用いたブラシレスモータの制御装置、及び、ブラシレスモータの電気角推定方法に関する。

ブラシレスモータ（同期モータ）を制御するに際し、ステータのコイルに印加する電圧（誘起電圧）の位相と、ロータの磁極の当該ステータに対する相対的な位置との関係は、ブラシレスモータを効率よく回転させるために制御されることが重要である。なぜなら、この位置関係にずれが生じた場合、ロータの回転トルクが低下したり、最悪の場合、ロータの回転が停止したりするからである。

従来、ロータの磁極のステータに対する相対的な位置は、ブラシレスモータに取り付けられたエンコーダによりモニターされていた。この場合、ブラシレスモータにエンコーダを取り付けるに際し、ステータのコイルに印加する電圧（誘起電圧）の位相が０となるタイミング（ゼロクロスタイミング）と、ロータが１回転するごとに発生するエンコーダのＺ相の立ち上がりのタイミングとが同じになるように、エンコーダの取り付け位置を厳密に調整していた。

このようなエンコーダの取り付け位置の調整について、例えば、特許文献１には、サーボモータの回転子磁極位置を、制御装置で直流励磁により所定の位置において固定し、サーボモータに取り付けられた、基準位置信号を原点とするインクリメンタルエンコーダから得られる位置との角度差を検出し、制御装置内のＥＥＰＲＯＭに記憶するまでの所定の動作を自動で行う方法が開示されている。

また、特許文献２には、ロータリエンコーダの入力軸に溝部を形成し、サーボモータの出力軸にサーボモータの磁極位置を示し、溝部に遊嵌可能なピンを設け、ピンを溝部に遊嵌し、溝部に遊嵌された連結ビスによって入力軸と出力軸とを連結するようにして、ロータリエンコーダの入力軸とサーボモータの出力軸との位置合わせを行う方法が開示されている。

特開２００１−１０３７８４号公報 特開平０７−１７０６９６号公報

上記方法によりエンコーダをブラシレスモータに取り付ける場合には、エンコーダの取り付け位置調整のための特別の工具が必要であったり、エンコーダやブラシレスモータに加工を加える必要があったりする場合がある。また、これらの作業には熟練した技術が必要となる。よって、これらの方法を用いることは、ブラシレスモータのコストをアップさせる要因となる。

本発明の課題は、熟練した調整技術や特別の工具などを必要とすることなく、ブラシレスモータのロータの磁極のステータに対する相対的な位置を精度よく推定することにある。

以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
本発明の一見地に係るブラシレスモータの制御装置は、ロータと、ステータと、少なくとも１つのホールセンサと、インクリメンタル型のエンコーダと、駆動装置と、を備えるブラシレスモータの制御装置である。ロータは、永久磁石により形成される複数の磁極を有する。ステータは、複数のコイルを有している。コイルは、コイルへの駆動電圧の印加により励磁される。ホールセンサは、ロータのステータに対する相対的な位置を検出する。インクリメンタル型のエンコーダは、ロータに固定される。駆動装置は、コイルに駆動電圧を印加する。
ブラシレスモータの制御装置は、磁極通過検出部と、基準電気角推定部と、ロータ回転位置推定部と、を備える。磁極通過検出部は、ロータの磁極がホールセンサを通過する際に発生する、ホールセンサから出力される位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりのいずれかを検出する。基準電気角推定部は、位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりのいずれかを基準とする基準位相角から、ホールセンサの位置とロータの位置との関係に基づいて決定される所定の電気角ずらした角度を、電気角の基準角度である基準電気角と推定する。ロータ回転位置推定部は、基準電気角と、インクリメンタル型のエンコーダからの出力とに基づいて、ブラシレスモータのロータの回転位置を推定する。

このブラシレスモータの制御装置では、まず、磁極通過検出部が、位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりのいずれかを検出する。次に、基準電気角推定部が、位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを基準とする基準位相角から、ホールセンサの位置とステータの位置との関係に基づいて決定される所定の角度ずらした位相角を、基準電気角と推定する。
そして、ロータ回転位置推定部は、上記により推定された基準電気角とインクリメンタル型のエンコーダからの出力とに基づいて、ブラシレスモータのロータの回転位置を推定する。

このようなブラシレスモータの制御装置においては、インクリメンタル型のエンコーダなどのエンコーダをブラシレスモータに取り付ける際に、エンコーダの取り付け位置を厳密に調整する必要がなくなる。なぜなら、ステータのコイルの印加電圧のゼロクロスタイミングと、エンコーダのＺ相の立ち上がりを同期させる必要がないからである。従って、エンコーダの取り付け位置調整のための特別の工具や、エンコーダやブラシレスモータへの加工の必要がなくなる。その結果、ブラシレスモータの制御装置が安価になる。
また、エンコーダの取り付け位置を厳密に調整することなく、効率よくブラシレスモータのロータを回転させることが可能となる。

さらに、このブラシレスモータの制御装置では、基準電気角とインクリメンタル型のエンコーダからの出力とに基づいて、ロータの回転位置を推定する。そのため、インクリメンタル型のエンコーダのＺ相の位置などを厳密に決定することなく、ロータの回転位置を精度良く推定できる。

ブラシレスモータの制御装置では、基準電気角推定部は、ブラシレスモータの駆動開始時に、コイルに駆動電圧を印加してロータを回転させて基準電気角を推定してもよい。これにより、基準電気角推定部は、以降のブラシレスモータの制御時に、改めて基準電気角を推定する必要がなくなる。そのため、ブラシレスモータの制御装置の計算負荷を減少できる。

ブラシレスモータの制御装置では、ロータがＣＣＷ回転又はＣＷ回転のいずれか一方をしている場合に基準位相角からずらす第２の所定の電気角は、ロータが他方の回転をしている場合に基準位相角からずらす第１の所定の電気角に、πラジアンを加算又は減算して推定してもよい。これにより、電気角の基準電気角の推定時間を短縮でき、かつ、簡単な計算により基準電気角を推定できる。
なお、ＣＣＷ（Ｃｏｕｎｔｅｒ Ｃｌｏｃｋ Ｗｉｓｅ）回転とは、ロータから伸びるブラシレスモータの回転出力軸から見て反時計回りの回転を意味している。一方、ＣＷ（Ｃｌｏｃｋ Ｗｉｓｅ）回転とは、回転出力軸から見て時計回りの回転を意味している。

ブラシレスモータの制御装置では、ロータが電気角換算にて１回転以上回転しても、磁極通過検出部が位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出しない場合、ホールセンサ断線エラーと判断してもよい。
これにより、ホールセンサの異常をいち早く発見し、ホールセンサの交換等を行える。

ブラシレスモータの制御装置では、ブラシレスモータの駆動開始後、所定の時間内に、磁極通過検出部が位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出しない場合、ホールセンサ未検出エラーと判断してもよい。
これにより、ブラシレスモータの異常をいち早く発見できる。

ブラシレスモータの制御装置では、ホールセンサ断線エラー、又は、ホールセンサ未検出エラーと判断された場合、ブラシレスモータへの駆動電圧の印加を停止してもよい。
これにより、より安全にブラシレスモータの制御を行える。

本発明の他の見地に係るブラシレスモータの電気角推定方法は、ロータと、ステータと、少なくとも１つのホールセンサと、インクリメンタル型のエンコーダと、駆動装置と、を備えるブラシレスモータの電気角推定方法である。ロータは、永久磁石により形成される複数の磁極を有する。ステータは、複数のコイルを有している。コイルは、コイルへの駆動電圧の印加により励磁される。ホールセンサは、ロータのステータに対する相対的な位置を検出する。インクリメンタル型のエンコーダは、ロータに固定される。駆動装置は、コイルに駆動電圧を印加する。
ブラシレスモータの電気角推定方法は、以下のステップを備えている。
◎ロータの磁極がホールセンサを通過する際に発生する、ホールセンサから出力される位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりのいずれかを検出する磁極通過検出ステップ。
◎位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりのいずれかを基準とする基準位相角から、ホールセンサの位置と前記ステータの位置との関係に基づいて決定される所定の電気角ずらした角度を、電気角の基準角度である基準電気角と推定する、基準電気角推定ステップ。

このようなブラシレスモータの電気角推定方法を用いることにより、インクリメンタル型のエンコーダのようなエンコーダの取り付け位置を厳密に調整することなく、ブラシレスモータの電気角を推定できる。また、エンコーダの取り付け位置を厳密に調整することなく、効率よくブラシレスモータのロータを回転させることが可能となる。

本発明のさらに他の見地に係る記憶媒体は、上記のブラシレスモータの電気角推定方法をコンピュータにより実行させるためのプログラムを格納した記憶媒体である。

熟練した技術や特別の工具などを必要とすることなく、ブラシレスモータのロータの磁極のステータに対する相対的な位置を精度よく推定できる。

本実施形態のブラシレスモータの制御装置の全体構造を示す図 本実施形態のブラシレスモータの構造を示す図 スター結線されたステータのコイルと駆動装置との電気的な接続関係を示す図 デルタ結線されたステータのコイルと駆動装置との電気的な接続関係を示す図 制御装置の制御部の構成を示す図 ブラシレスモータの制御装置の基本的な動作を示すフローチャート モータ駆動開始後に原点復帰要求を行う場合のブラシレスモータの制御装置の動作を示すフローチャート ロータ回転位置の推定を行う場合のブラシレスモータの制御装置の動作を示すフローチャート ブラシレスモータのロータがＣＣＷ回転にて半回転する際の、ロータの磁極の回転状態を模式的に示す図 ブラシレスモータのロータがＣＣＷ回転にて１回転するときの、ロータの回転位置、ホールセンサの位置検出信号、ステータのコイルに印加する電圧、及び電気角カウンタが示す電気角の値の関係を経時的に示す図 ブラシレスモータのロータがＣＷ回転にて半回転する際の、ロータの磁極の回転状態を模式的に示す図 ブラシレスモータのロータがＣＷ回転にて１回転するときの、ロータの回転位置、ホールセンサの位置検出信号、ステータのコイルに印加する電圧、及び電気角カウンタが示す電気角の値の関係を経時的に示す図 磁極通過検出ステップの基本的な動作を示すフローチャート ロータの磁極の通過が、ロータが電気角換算にて１回転以上回転する間に検出できたかどうかを判定するステップを含む、磁極通過検出ステップの動作を示すフローチャート ロータの磁極の通過が、所定の時間内に検出できたかどうかを判定するステップをさらに含む、磁極通過検出ステップの動作を示すフローチャート

（１）第１実施形態
１−１．ブラシレスモータの制御装置の全体構造
ブラシレスモータの制御装置１００の全体構造を、図１を用いて説明する。図１は、ブラシレスモータの制御装置１００の全体構造を示す図である。
ブラシレスモータの制御装置１００は、ブラシレスモータ１と、制御装置３と、上位装置５と、を備える。
ブラシレスモータ１は、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃと、インクリメンタル型のエンコーダ１３と、を有する。ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、ブラシレスモータ１のロータ１７（図２）の磁極から発生する磁界を検出する。このとき、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの検出面に入射する磁界の方向（すなわち、当該検出面にロータ１７のＮ極が対向するか、Ｓ極が対向するか）に基づいて、正の電圧又は負の電圧を発生する。その結果、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、ロータ１７のブラシレスモータ１のステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ（図２）に対する相対的な位置を検出する。

インクリメンタル型のエンコーダ１３は、ロータ１７に固定される。インクリメンタル型のエンコーダ１３は、ロータ１７の回転に伴い、少なくとも２つのパルス信号を出力する。ブラシレスモータの制御装置１００は、インクリメンタル型のエンコーダ１３から出力される２つのパルス信号の位相関係に基づいて、ロータ１７の回転方向を判定できる。
なお、ブラシレスモータ１の詳細な構造については、後ほど説明する。

制御装置３は、ブラシレスモータ１に接続され、ブラシレスモータ１の制御を行う。制御装置３は、駆動装置３１と、制御部３３と、を有する。
駆動装置３１は、ブラシレスモータ１のステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ（図２）のコイルに電気的に接続されている。駆動装置３１は、ブラシレスモータ１のステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃのコイルに電圧（駆動電圧）を印加する。ブラシレスモータ１のステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃのコイルに電圧を印加することにより、ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃが励磁される。
駆動装置３１として、例えば、インバータなどの電力発生装置が用いられる。

制御部３３は、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃと、インクリメンタル型のエンコーダ１３に接続されている。制御部３３は、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及びインクリメンタル型のエンコーダ１３から出力される信号などに基づいて、駆動装置３１を制御する。制御部３３としては、例えば、駆動装置３１及びブラシレスモータ１との信号のやりとりが可能なインターフェースを備えたマイコンボードなどを用いることができる。
なお、制御部３３の構造の詳細については、後述する。

上位装置５は、制御装置３の制御部３３に接続されている。また、上位装置５は、制御部３３を介して、ブラシレスモータ１のホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及びインクリメンタル型のエンコーダ１３から出力される信号を入力可能となっていてもよい。上位装置５は、ブラシレスモータ１のホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及びインクリメンタル型のエンコーダ１３から出力される信号などに基づいて、制御部３３に、ブラシレスモータ１の制御を行うための指令を出力する。
上位装置５としては、例えば、シーケンサ（プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ））などを用いることができる。

１−２．ブラシレスモータの構造
次に、本実施形態におけるブラシレスモータ１の構造を、図２を参照しながら説明する。図２は、本実施形態におけるブラシレスモータ１の構造を示した図である。図２に示すブラシレスモータ１は、２極３スロットの三相ブラシレスモータである。
ブラシレスモータ１は、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃと、ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃと、ロータ１７と、筐体１９と、を有する。

ロータ１７は、筐体１９内部に、ロータ１７に取り付けられた回転軸（図示せず）を中心に回転可能に設けられている。なお、上述のインクリメンタル型のエンコーダ１３は、具体的には、ロータ１７の回転軸に取り付けられている。図２に示すロータ１７は、２極（極対数は１）の永久磁石により形成されている。これにより、ロータ１７は、ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃの磁極の変化に基づいて、回転する。

ここで、ロータ１７の回転軸の、ブラシレスモータ１にて動作する装置などを接続する出力回転軸となる側は、図２の紙面から上（手前）方向に伸びている（図２において、白円の中心に黒点を付した印により、出力回転軸の伸びる方向を示している）。そして、この場合において、図２の紙面から見て時計回りのロータ１７（の回転軸）の回転を、ＣＷ（Ｃｌｏｃｋ Ｗｉｓｅ）回転とし、反時計回りの回転をＣＣＷ（Ｃｏｕｎｔｅｒ Ｃｌｏｃｋ Ｗｉｓｅ）回転と定義する。

ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、筐体１９の側壁内部に、お互いに角度γ（機械角（後述））をなして配置されている。図２に示すブラシレスモータ１は、ステータを３つ有しており、角度γは１２０°である。ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃのそれぞれは、心（鉄心など）に導線がコイル状に巻かれた構造（すなわち、コイル）を有している。
従って、ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃのコイルに電圧を印加すると、ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃは励磁される。また、ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃのロータ１７に面する方向（筐体１９の内部に向かう方向）の励磁極は、コイルの巻き方向及びコイルへの電圧の印加方向（コイルの導線に流れる電流の方向）に基づいて決定される。

すなわち、電圧の極が時間的に変化する電圧（例えば、正弦波交流電圧など）をコイルに印加することにより、ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃの励磁極は、電圧の極の時間変化に基づいて、Ｎ極及びＳ極に時間的に変化する。そして、３つのステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃのコイルに印加する電圧の位相を適切に異ならせることにより、筐体１９内に回転磁界が発生する。そして、この回転磁界により、ロータ１７は回転する。

なお、駆動装置３１が三相の交流電圧を出力するもので、３つの出力端子Ｒ、Ｓ、及びＴを有する場合、ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃのコイルと駆動装置３１との電気的な接続関係は、例えば、図３Ａ及び図３Ｂに示す２種類ある。

１つ目は、スター結線（又はＹ結線）と呼ばれるものである。スター結線は、図３Ａに示すように、ステータ１５ａ（Ｕ相ステータ１５ａと呼ぶこともある）のコイルの一端、ステータ１５ｂ（Ｖ相ステータ１５ｂと呼ぶこともある）のコイルの一端、及びステータ１５ｃ（Ｗ相ステータ１５ｃと呼ぶこともある）のコイルの一端が、共通に１つの接点にて接続され、Ｕ相ステータ１５ａのコイルの他端、Ｖ相ステータ１５ｂの他端、Ｗ相ステータ１５ｃの他端が、それぞれ、駆動装置３１の出力端子Ｒ、Ｔ、Ｓと接続される結線である。

２つ目は、デルタ結線（又は三角結線）と呼ばれるものである。デルタ結線は、図３Ｂに示すように、Ｕ相ステータ１５ａのコイルの一端とＶ相ステータ１５ｂのコイルの一端が共通に接点ｔにて接続され、Ｕ相ステータ１５ａのコイルの他端とＷ相ステータ１５ｃのコイルの一端が共通に接点ｒにて接続され、Ｗ相ステータ１５ｃのコイルの他端とＶ相ステータ１５ｂのコイルの他端が共通に接点ｓにて接続され、駆動装置の出力端子Ｒと接点ｒとが接続され、出力端子Ｓと接点ｓとが接続され、出力端子Ｔと接点ｔとが接続される結線である。

ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、筐体１９の内部に設けられている。ホールセンサ１１ａは、ステータ１５ａの中心軸から図２の紙面から見て反時計回りに、角度βの角度をなして設置されている。そして、図２に示すブラシレスモータ１では、その他のホールセンサ１１ｂ及び１１ｃも、それぞれ、ステータ１５ｂ及び１５ｃに対して、反時計回りに角度βをなして設置されている。
このホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃとステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃとのなす角度βは、ブラシレスモータ１の仕様書などに示されていることが多い。

ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、ホールセンサの検出面に面している磁極に応じて、正の電圧信号、又は、負の電圧信号（位置検出信号）を発生する。従って、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、ホールセンサの取り付け位置において、ロータ１７のどの磁極が、ホールセンサの検出面（ホールセンサの取り付け位置）を通過しているかについての情報を取得できる。
そして、上述のように、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、それぞれ、ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃと、ある所定の角度βをなして配置されているため、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、それぞれ、ロータ１７のステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃに対する相対的な位置を検出できる。
なお、本実施形態のホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃにおいては、ホールセンサの検出面にロータ１７のＮ極が面したときに正の電圧信号を発生し、ロータ１７のＳ極が面したときに負の電圧信号を発生する。

なお、図２に示すブラシレスモータ１において、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃが、それぞれ、ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃとなす角度βは６０°（機械角）である。しかし、角度βは６０°に限られず、ブラシレスモータ１の種類などにより、所定の角度となる。

ここで、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ（の位置検出信号）と、Ｕ相ステータ１５ａ、Ｖ相ステータ１５ｂ、Ｗ相ステータ１５ｃとの対応関係を明確にするため、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの位置検出信号を、それぞれ、Ｕ相の位置検出信号（Ｈ_ｕ）、Ｖ相の位置検出信号（Ｈ_ｖ）、Ｗ相の位置検出信号（Ｈ_ｗ）と呼ぶこともある。

１−３．制御部の構成
次に、制御装置３の制御部３３の構成について、図４を用いて説明する。図４は、制御部３３の構成を示す図である。
なお、制御部３３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、記憶部と、その他インターフェース（いずれも図示せず）などを有するマイコンボードなどとして実現されている。下記に示す制御部３３の各機能の一部又は全部は、マイコンボードなどに組み込まれた専用チップにより実現されていてもよい。また、制御部３３の各機能の一部又は全部は、ファームウェアなどのプログラムにより実現されていてもよい。制御部３３の各機能の一部又は全部をプログラムにより実現する場合、当該プログラムは、制御部３３の記憶部に格納されていてもよい。
制御部３３は、駆動装置制御部３３１と、磁極通過検出部３３３と、基準電気角推定部３３５と、ロータ回転位置推定部３３７と、電気角カウンタ３３９と、を有する。

駆動装置制御部３３１は、上位装置５及び制御部３３の他の各構成からの指令や信号などに基づいて、制御装置３の駆動装置３１にブラシレスモータ１の制御信号を送信する。また、ブラシレスモータ１のホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及びインクリメント型のエンコーダ１３の信号を受信し、必要に応じて、制御部３３の他の各構成及び上位装置５へ送信する。

磁極通過検出部３３３は、駆動装置制御部３３１を介して、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃから出力される位置検出信号（Ｈ_ｕ、Ｈ_ｖ、又は／及び、Ｈ_ｗ）を入力し、当該位置検出信号（Ｈ_ｕ、Ｈ_ｖ、又は／及び、Ｈ_ｗ）の立ち上がり、又は、立ち下がりのいずれかを検出する。なお、本実施形態における磁極通過検出部３３３においては、位置検出信号の立ち上がりを検出する。この場合、磁極通過検出部３３３は、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの検出面に面するロータ１７の磁極が、Ｓ極からＮ極に変化したことを検出する。

基準電気角推定部３３５は、磁極通過検出部３３３により検知した、ホールセンサ１５ａ、１５ｂ、１５ｃの位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを基準とする基準位相角から、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの位置とステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃの位置との関係に基づいて決定される所定の角度ずらした位相角を、電気角の基準角度である基準電気角と推定する。

ここで、本実施形態における電気角について説明する。一般的に、モータの制御における電気角は、モータのロータの磁極数に依存する角度である。すなわち、電気角は、ロータが１回転したときに、３６０×極対数（磁極数÷２）（°）だけ増加する角度のことである。逆に、電気角が３６０°増加したとき、ロータは１／極対数（磁極数÷２）回転したことになる。本実施形態においては、磁極数は２（極対数：１）であるので、ロータ１７が１回転する間に、電気角は３６０°増加する。すなわち、一般的に、電気角θ_ｅは、機械角をθ_ｍ、極対数をＰ_ｏとした場合、θ_ｅ＝θ_ｍ×Ｐ_ｏと表現できる。
一方、電気角に対して、機械角という用語がある。機械角とは、ロータの回転角度やホールセンサとステータのなす角度など、機械構造における角度を表現するための角度である。一般的に、機械角θ_ｍは、θ_ｍ＝θ_ｅ÷Ｐ_ｏと表現できる。
また、角度の単位として、「°（度）」又は「ラジアン（ｒａｄ．）」を用いる。「°」を単位とする角度Ｘと、「ラジアン」を単位とする角度Ｙとは、Ｙ（ｒａｄ．）＝Ｘ（°）／１８０×πという公知の式により、相互に変換可能である。
電気角は、ステータのコイルに印加される電圧の位相と関連する角度でもある。従って、以下においては、電気角は、原則として、正弦波の位相を表すときによく使われるラジアンを単位とする角度で主に表現することにする。

なお、基準電気角推定部３３５における、基準電気角の推定動作（方法）については、後ほど詳しく説明する。

ロータ回転位置推定部３３７は、基準電気角と、インクリメンタル型のエンコーダ１３からの出力とに基づいて、ブラシレスモータのロータ１７の回転位置を推定する。すなわち、ロータ回転位置推定部３３７は、ロータ１７の回転にともなって発生する、インクリメンタル型のエンコーダ１３から出力されたパルス数と、基準電気角とに基づいて、ブラシレスモータのロータ１７の回転位置を推定する。ここで、ロータ１７の回転位置とは、ロータ１７の基準位置からの回転角度である。
また、ロータ回転位置推定部３３７は、基準電気角を基準として、ロータ１７の回転位置を推定する。上記のように、基準電気角は、基準電気角推定部３３５にて推定可能な、制御部３３の内部パラメータとみなすことができる。よって、基準電気角をインクリメンタル型のエンコーダ１３の出力パルスのカウントの基準とすることにより、インクリメンタル型のエンコーダ１３の取り付け位置を厳密に調整して、インクリメンタル型のエンコーダ１３のＺ相のパルス発生タイミングを厳密に決定することなく、ロータ１７の回転位置を精度良く推定できる。
なお、ロータ回転位置推定部３３７による、ロータ１７の回転位置の推定方法については後述する。

電気角カウンタ３３９は、基準電気角と、インクリメンタル型のエンコーダ１３からの出力に基づいて、電気角のカウントを行う。電気角カウンタ３３９は、電気角が基準電気角となるタイミングにおいて、インクリメンタル型のエンコーダ１３からの出力パルス数のカウントを開始し、基準電気角となるタイミングからのロータ１７の回転量に基づいて発生したインクリメンタル型のエンコーダ１３からの出力パルス数に基づいて、電気角をカウントする。

なお、本実施形態では、電気角カウンタ３３９は、以下のようにして、インクリメンタル型のエンコーダ１３からの出力に基づいて、電気角のカウントを行う。また、インクリメンタル型のエンコーダ１３から出力されるパルス数は、ロータ１７がＣＷ回転するときに増加し、正の値のみを示すものとする。そして、ロータ１７が電気角にて１回転（機械角にて、１／（極対数）回転）したときに出力されるパルス数をＮ_ＭＡＸとし、電気角が基準電気角となったときのパルス数がＮ_ｓであるとする。なお、以下の式において、Ｎ_ｓは、電気角が基準電気角となる毎に更新されるとする。
この時、インクリメンタル型のエンコーダ１３からのパルス数がＮとなったときの電気角カウンタ３３９の電気角のカウント（電気角カウント）は、
ＣＣＷ回転時：φ_ＣＣＷ＝２π×（Ｎ_ｓ−Ｎ）／Ｎ_ＭＡＸ（ｒａｄ．）
ＣＷ回転時：φ_ＣＷ＝２π×（Ｎ_ＭＡＸ＋Ｎ_ｓ−Ｎ）／Ｎ_ＭＡＸ（ｒａｄ．）
となる。
上記の式から分かるように、本実施形態において、ロータ１７がＣＣＷ回転するとき電気角は増加する。なぜなら、ロータ１７がＣＣＷ回転する回転量に従い、インクリメンタル型のエンコーダ１３のパルス数Ｎは減少するからである。そして、電気角が基準電気角となったときのパルス数Ｎ_Ｓは電気角が基準電気角となる毎に更新されるため、電気角のカウントは２πラジアンになった時点にて０ラジアンにリセットされる。
一方、ロータ１７がＣＷ回転するとき電気角は減少する。そして、電気角のカウントは、０ラジアンになった時点にて２πラジアンにリセットされる。

（２）ブラシレスモータの制御装置の動作
２−１．ブラシレスモータの制御装置の動作
次に、本実施形態に係るブラシレスモータの制御装置１００の動作について、図５Ａ〜図５Ｃを用いて説明する。図５Ａは、ブラシレスモータの制御装置１００の基本的な動作を示すフローチャートである。
まず、ブラシレスモータの制御装置１００の始動後、制御装置３及び上位装置５は、ブラシレスモータ１の制御のための各種初期設定を行う（ステップＳ１）。次に、制御装置３は、上位装置５からブラシレスモータ１の制御指令を受信する（ステップＳ２）。

制御装置３が、ブラシレスモータ１の駆動開始の制御指令を、上位装置５から受信した場合（ステップＳ３にて「Ｙｅｓ」の場合）、制御装置３は、ブラシレスモータ１の駆動を開始する（ステップＳ４）。制御装置がブラシレスモータ１の駆動開始の制御指令を受信しない場合（ステップＳ３にて「Ｎｏ」の場合）、次のステップに進む。

また、制御装置３が、制御装置３においてブラシレスモータ１の原点復帰を行うよう要求する制御指令を、上位装置５から受信した場合（ステップＳ５にて「Ｙｅｓ」の場合）、制御装置３は、原点復帰処理を行う（ステップＳ６）。ここで、原点復帰処理とは、ブラシレスモータ１の基準電気角を推定するための処理のことである。原点復帰処理のステップＳ６における、ブラシレスモータ１の基準電気角の推定方法については、後述する。

そして、制御装置３が、原点復帰の制御指令を上位装置５から受信しない場合（ステップＳ５にて「Ｎｏ」の場合）、制御装置３は、その他、上位装置５から受信したブラシレスモータ１の各種制御指令に基づいて、ブラシレスモータ１の各種制御処理を行う（ステップＳ７）。

その後、制御装置３は、上位装置５からブラシレスモータ１の制御を停止する制御指令を受信しない場合（ステップＳ８にて「Ｎｏ」の場合）、前述のステップＳ２に戻る。一方、制御装置３が、上位装置５からブラシレスモータ１の制御を停止する制御指令を受信した場合（ステップＳ８にて「Ｙｅｓ」の場合）、制御装置３は、ブラシレスモータ１の制御を停止する。
すなわち、上位装置５からブラシレスモータ１の制御を停止する制御指令を受信しない限り、制御装置３は、上位装置５からの制御指令を受信し続け、受信した制御指令に基づいた各種処理を実行する。

なお、制御装置３は、ブラシレスモータの駆動開始時にステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃのコイルに駆動電圧を印加してロータ１７を回転させて基準電気角を推定するため、ブラシレスモータ１の駆動開始の指令を受信し（ステップＳ３）、ブラシレスモータ１の駆動を開始した（ステップＳ４）後に、原点復帰を行うよう要求する制御指令を送信してもよい（図５ＢのステップＳ４１）。
この場合、制御装置３が、原点復帰を行うよう要求する制御指令を送信するよう、上位装置５に要求してもよいし、制御装置３が、制御装置３自身に原点復帰を行うよう指令してもよい。
これにより、基準電気角推定部３３５は、以降のブラシレスモータ１の制御時に、改めて基準電気角を推定する必要がなくなる。そのため、ブラシレスモータの制御装置１００の計算負荷を減少できる。

また、制御装置３によるブラシレスモータ１の制御において、ブラシレスモータ１のロータ１７の回転位置を推定するロータ回転位置推定ステップＳ７１をさらに有していてもよい（図５Ｃ）。

ロータ回転位置推定ステップＳ７１においては、制御装置３が、上位装置５からロータ回転位置を推定するよう要求する指令を受信した場合（ステップＳ７１１にて「Ｙｅｓ」の場合）、制御装置３の制御部３３のロータ回転位置推定部３３７が、基準電気角と、インクリメンタル型のエンコーダ１３からの出力とに基づいて、ブラシレスモータ１のロータ１７の回転位置を推定する。具体的には、以下のようにして、ロータ１７の回転位置を推定する（ステップＳ７１２）。

今、ロータ１７が回転することにより、電気角が基準電気角となったタイミングからのインクリメンタル型のエンコーダ１３の出力パルスのカウント数がＮ_Ｒとなったとする。そして、ロータ１７が１回転したときにインクリメンタル型のエンコーダ１３から出力されるパルス数をＭ_ＭＡＸとする。
この時、電気角が基準電気角となったタイミングからのロータ１７の回転量θ（°）（機械角）は、θ＝３６０×（Ｎ_Ｒ％Ｍ_ＭＡＸ）／Ｍ_ＭＡＸ（°）の式から推定できる。この式において、記号「％」は除算の余りを算出する演算子である。

そして、任意の基準位置からのロータ１７の回転位置は、電気角が基準電気角となるタイミングにおけるロータ１７の回転位置から、当該任意の基準位置までのなす角度が分かっていれば、上記回転量θと当該角度とを加算、又は、上記回転量θから当該角度を減算することにより、推定できる。なお、当該加算を選択するか減算を選択するかは、ロータ１７の回転方向と、当該角度が、基準電気角に対応する回転位置から（ロータ１７に備えられている回転軸の出力回転軸が伸びる方向から見て）時計回りの方向になす角度であるか、反時計周りの方向になす角度であるか、等に基づいて判断すればよい。

電気角が基準電気角となるタイミングにおけるロータ１７の回転位置から、任意の基準位置までのなす角度は、例えば、当該任意の基準位置からロータ１７が回転を開始してから、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりまでの、インクリメンタル型のエンコーダ１３の出力パルスのパルス数を計数することにより算出できる。

このように、基準電気角と、インクリメンタル型のエンコーダ１３からの出力に基づいて、ロータ１７の回転位置を推定することにより、インクリメンタル型のエンコーダ１３をブラシレスモータ１に取り付ける際に、インクリメンタル型のエンコーダ１３の取り付け位置を厳密に調整してインクリメンタル型のエンコーダ１３のＺ相の位置を厳密に決定することなく、ロータ１７の回転位置を精度良く推定できる。
また、ロータ１７の回転位置を推定するための基準位置は、インクリメンタル型のエンコーダ１３のＺ相の位置によらず、任意に決定できる。すなわち、ブラシレスモータ１の出力回転軸にインクリメンタル型のエンコーダ１３を取り付け、Ｚ相の位置を決定し、制御対象負荷を取り付けた後であっても、当該基準位置を任意に決定できる。

２−２．基準電気角推定方法
次に、原点復帰処理（ステップＳ６）における、基準電気角の推定方法について説明する。ここでは、まず、ブラシレスモータ１のロータ１７の回転中における、ロータ１７の回転位置（機械角）、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの位置検出信号、ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃのコイルに印加する電圧、及び電気角カウンタ３３９が示す電気角の値の関係について説明する。そして、基準電気角の推定方法について説明する。その後、本実施形態における原点復帰処理（ステップＳ６）における具体的な処理の流れを説明する。

２−２−１．ロータ回転中の、位置検出信号、ステータのコイルに印加する電圧、及び電気角カウンタの変化
まず、ロータ１７回転中の、位置検出信号、ステータのコイルに印加する電圧、及び電気角カウンタの変化を、図６Ａ〜図７Ｂを用いて説明する。図６Ａ〜図７Ｂを用いた以後の説明においては、ホールセンサ１１ａから出力されるＵ相の位置検出信号（Ｈ_Ｕ）の変化、Ｕ相ステータ１５ａへの印加電圧の変化、及びＵ相ステータ１５ａのための電気角カウンタの変化を示すこととする。図６Ａ及び図７Ａにおいて、図中右下の白丸の中心に黒点を付した印は、ロータ１７の出力回転軸が紙面から手前に向かう方向に延びていることを示している。
そして、Ｕ相ステータ１５ａのコイルには、正弦波電圧が印加されるものとし、Ｕ相ステータ１５ａのコイルに正の電圧が印加されたときに、Ｕ相ステータ１５ａのロータ１７に面した側がＮ極に励磁されるものとする。また、Ｕ相ステータ１５ａのコイルに印加される正弦波電圧の位相が２π×ｎ（ｎ：整数）となるときに、電気角が基準電気角になるものとする。

また、ロータ１７の円周上の三角印は、ロータ１７の磁極の境界線上にあり、ロータ１７の中心から当該三角印に向かう方向を１２時方向とした場合、当該磁極の境界線から反時計回り側のロータ１７の磁極がＳ極、時計回り側のロータ１７の磁極がＮ極となっているものとする。さらに、図６Ａ及び図７Ａにおいて、ロータ１７の中心から、磁極の境界線に沿って、Ｕ相ステータ１５ａに向かう方向を１２時方向としたときに、ロータ１７の円周上に付された当該三角印の先端が、９時方向（反時計回りに９０°）を向いている時を、ロータ１７の回転位置の０°とする。
また、ロータ１７の回転位置が０°の時に、インクリメンタル型のエンコーダ１３のパルス数がＮ_０になったとする。さらに、ロータ１７が１回転したとき、インクリメンタル型のエンコーダ１３から出力されるパルス数はＮ_ＭＡＸであるとする。
上記の仮定は、以下の説明を明確に分かり易くするために設けた仮定であり、上記の仮定以外の任意の仮定を設定してもよい。特に、ホールセンサ１１ａは、他のホールセンサ１１ｂ又は１１ｃに、Ｕ相ステータ１５ａは、Ｖ相ステータ１５ｂ又はＷ相ステータ１５ｃに置き換わっていてもよい。
以下、ロータ１７がＣＣＷ回転した場合、及び、ＣＷ回転した場合に分けて、ロータ１７回転中の、Ｕ相の位置検出信号Ｈ_Ｕ、Ｕ相ステータ１５ａのコイルに印加する電圧（Ｕ相ステータ１５ａの印加電圧とも言う）、及び電気角カウンタ３３９の電気角カウントの変化について説明する。

（ｉ）ロータがＣＣＷ回転するとき
まず、図２に示す構造を有するブラシレスモータ１のロータ１７がＣＣＷ回転にて１回転するときの、ロータ１７の回転位置（機械角）、Ｕ相の位置検出信号Ｈ_Ｕ、Ｕ相ステータ１５ａのコイルに印加する電圧、及び電気角カウントの関係を、図６Ａ及び図６Ｂを用いて説明する。図６Ａは、ブラシレスモータ１のロータ１７が、ＣＣＷ回転にて１回転する際の、ロータ１７の磁極の位置の状態を模式的に示す図である。図６Ｂは、ロータ１７がＣＣＷ回転にて１回転するときの、ロータ１７の回転位置（機械角）、Ｕ相の位置検出信号Ｈ_ｕ、Ｕ相ステータ１５ａの印加電圧、及び電気角カウントの関係を経時的に示した図である。

ロータ１７の回転位置が０°（図６Ａの（０））のとき、ホールセンサ１１ａの検出面は、ロータ１７のＮ極に面している。そのため、図６Ｂに示すように、ロータ１７の回転位置が０°のとき、ホールセンサ１１ａの位置検出信号（Ｕ相の位置検出信号Ｈ_ｕ）は、正の電圧となる。一方、ロータ１７のＮ極とＵ相ステータ１５ａとが正対している。この時、Ｕ相ステータ１５ａの印加電圧は０（Ｖ）となる。
なお、後述するように、ロータ１７の回転位置が０°の時、Ｕ相ステータ１５ａの印加電圧の位相は０ラジアンとなる。従って、ロータ１７の回転位置が０°の時の電気角が基準電気角となる。そして、上述のＣＣＷ回転時の電気カウントを表す式φ_ＣＣＷ＝２π×（Ｎ_ｓ−Ｎ）／Ｎ_ＭＡＸにおいて、Ｎ_ｓ＝Ｎ_０となる。なぜなら、Ｎ_ｓは、電気角が基準電気角となるときのインクリメンタル型のエンコーダ１３から出力されたパルス数であるからである。
また、ロータ１７の回転位置が０°の時、インクリメンタル型のエンコーダ１３から出力されたパルス数はＮ_０である。従って、上記のＣＣＷ回転時の電気カウントを表す式において、Ｎ＝Ｎ_０となっている。よって、電気角カウントφ_ＣＣＷは０ラジアンとなる。

ロータ１７の回転位置が−９０°（図６Ａの（１））になったとき、Ｕ相ステータ１５ａとロータ１７の磁極の境界線とが正対する。そして、ロータ１７の中心から、磁極の境界線に沿って、Ｕ相ステータ１５ａへ向かう方向を１２時方向とした場合、反時計回り側にロータ１７のＮ極が、時計回り側にロータ１７のＳ極が存在する。この状態において、ロータ１７をＣＣＷ回転させるためには、Ｕ相ステータ１５ａのロータ１７に面する側にＮ極を発生させる。なぜなら、Ｕ相ステータ１５ａのロータ１７に面する側にＮ極を発生させると、Ｕ相ステータ１５ａとロータ１７のＮ極側との間には斥力が働き、Ｕ相ステータ１５ａとロータ１７のＳ極側との間には引力が働くからである。そして、ロータ１７はＣＣＷ回転しようとする力を受けるからである。従って、このとき、Ｕ相ステータ１５ａには正の最大印加電圧Ｖ_Ｕが印加される（図６Ｂ）。
図６Ｂにも示すとおり、ＣＣＷ回転時において、ロータ１７の回転位置が０°から−９０°に変化したとき、Ｕ相ステータ１５ａのコイルに印加される電圧は、０（Ｖ）から最大値（Ｖ_Ｕ（Ｖ））へ増加している。この場合、Ｕ相ステータ１５ａの印加電圧の位相は０ラジアンからπ／２へと変化する。よって、ロータ１７の回転位置が０°の時、Ｕ相ステータ１５ａの印加電圧の位相は０ラジアンである。そして、ロータ１７の回転位置が−９０°のとき、Ｕ相ステータ１５ａの印加電圧の位相はπ／２ラジアンである。
また、ロータ１７の回転位置が−９０°のとき、インクリメンタル型のエンコーダ１３が出力するパルス数Ｎは、Ｎ＝Ｎ_０−（９０°／３６０°）×Ｎ_ＭＡＸとなっている。したがって、φ_ＣＣＷ＝２π×（Ｎ_ｓ−Ｎ）／Ｎ_ＭＡＸの式から、ロータ１７の回転位置が−９０°のときの電気角カウントφ_ＣＣＷは、π／２ラジアンとなる。
なお、図６Ａの（１）〜（６）において、回転位置が負値となっているのは、ロータ１７がＣＣＷ回転（反時計回り）していることを示している。すなわち、ＣＷ回転が正方向の回転である。しかし、これに限られず、図６Ａの（１）〜（６）において、回転位置を正値として表現してもよい。この場合、ＣＣＷ回転が正方向の回転とする。

ロータ１７の回転位置が−１５０°（図６Ａの（２））のとき、ホールセンサ１１ａの検出面と、ロータ１７の磁極の境界線が正対する。このとき、ロータ１７の中心から、磁極の境界線に沿って、ホールセンサ１１ａの検出面へ向かう方向から見て、磁極の境界線から反時計回り側にＮ極が存在し、時計回り側にＳ極が存在する。従って、磁極の境界線がホールセンサ１１ａの検出面をＣＣＷ回転にて通過すると、図６Ｂに示すように、Ｕ相の位置検出信号Ｈ_ｕが正の電圧から負の電圧へと変化する。すなわち、Ｕ相の位置検出信号Ｈ_ｕの立ち下がりが発生する。
このとき、インクリメンタル型のエンコーダ１３が出力するパルス数Ｎは、Ｎ＝Ｎ_０−（１５０°／３６０°）×Ｎ_ＭＡＸとなっている。したがって、φ_ＣＣＷ＝２π×（Ｎ_ｓ−Ｎ）／Ｎ_ＭＡＸの式から、ロータ１７の回転位置が−１５０°のときの電気角カウントφ_ＣＣＷは、５π／６ラジアンとなる。

ロータ１７の回転位置が−１８０°（図６Ａの（３））のとき、Ｕ相ステータ１５ａとロータ１７のＳ極が正対している。この時、Ｕ相ステータ１５ａの印加電圧は０（Ｖ）となる。そして、ロータ１７の回転位置が−９０°から−１８０°に変化するときに、Ｕ相ステータ１５ａのコイルに印加される電圧は、最大値（Ｖ_Ｕ（Ｖ））から０（Ｖ）へと変化している。従って、ロータ１７の回転位置が−１８０°のとき、Ｕ相ステータ１５ａの印加電圧の位相はπラジアンとなる。
また、このとき、インクリメンタル型のエンコーダ１３が出力するパルス数Ｎは、Ｎ＝Ｎ_０−（１８０°／３６０°）×Ｎ_ＭＡＸとなっている。したがって、φ_ＣＣＷ＝２π×（Ｎ_ｓ−Ｎ）／Ｎ_ＭＡＸの式から、ロータ１７の回転位置が−１８０°のときの電気角カウントφ_ＣＣＷは、πラジアンとなる。

ロータ１７の回転位置が−２７０°（図６Ａの（４））のとき、Ｕ相ステータ１５ａとロータ１７の磁極の境界線とが正対する。この時、ロータ１７の中心から、磁極の境界線に沿って、Ｕ相ステータ１５ａへ向かう方向を１２時方向とした場合、反時計回り側にロータ１７のＳ極が、時計回り側にロータ１７のＮ極が存在する。この状態において、ロータ１７をＣＣＷ回転させるためには、Ｕ相ステータ１５ａのロータ１７に面する側にＳ極を発生させる。なぜなら、Ｕ相ステータ１５ａのロータ１７に面する側にＳ極を発生させると、Ｕ相ステータ１５ａとロータ１７のＳ極側との間には斥力が働き、Ｕ相ステータ１５ａとロータ１７のＮ極側との間には引力が働くからである。そして、ロータ１７はＣＣＷ回転しようとする力を受けるからである。従って、このとき、Ｕ相ステータ１５ａには負の最小印加電圧−Ｖ_Ｕが印加される（図６Ｂ）。
このとき、Ｕ相ステータ１５ａの印加電圧の位相は３π／２ラジアンである。また、このとき、インクリメンタル型のエンコーダ１３が出力するパルス数Ｎは、Ｎ＝Ｎ_０−（２７０°／３６０°）×Ｎ_ＭＡＸとなっている。したがって、φ_ＣＣＷ＝２π×（Ｎ_ｓ−Ｎ）／Ｎ_ＭＡＸの式から、ロータ１７の回転位置が−２７０°のときの電気角カウントφ_ＣＣＷは、３π／２ラジアンとなる。

ロータ１７の回転位置が−３３０°（図６Ａの（５））のとき、ホールセンサ１１ａの検出面と、ロータ１７の磁極の境界線が正対する。このとき、ロータ１７の中心から、磁極の境界線に沿って、ホールセンサ１１ａの検出面へ向かう方向から見て、磁極の境界線から反時計回り側にＳ極が存在し、時計回り側にＮ極が存在する。従って、磁極の境界線がホールセンサ１１ａの検出面をＣＣＷ回転にて通過すると、図６Ｂに示すように、Ｕ相の位置検出信号Ｈ_ｕが負の電圧から正の電圧へと変化する。すなわち、Ｕ相の位置検出信号Ｈ_ｕの立ち上がりが発生する。
この時、インクリメンタル型のエンコーダ１３が出力するパルス数Ｎは、Ｎ＝Ｎ_０−（３３０°／３６０°）×Ｎ_ＭＡＸとなっている。したがって、φ_ＣＣＷ＝２π×（Ｎ_ｓ−Ｎ）／Ｎ_ＭＡＸの式から、ロータ１７の回転位置が−３３０°のときの電気角カウントφ_ＣＣＷは、１１π／６ラジアンとなる。

ロータ１７の回転位置が−３６０°（図６Ａの（６））のとき、ロータ１７の磁極の位置関係は、回転位置が０°の時と同じになる。この時、インクリメンタル型のエンコーダ１３が出力するパルス数Ｎは、Ｎ＝Ｎ_０−（３６０°／３６０°）×Ｎ_ＭＡＸ＝Ｎ_０−Ｎ_ＭＡＸとなっている。したがって、φ_ＣＣＷ＝２π×（Ｎ_ｓ−Ｎ）／Ｎ_ＭＡＸの式から、ロータ１７の回転位置が−３６０°のときの電気角カウントφ_ＣＣＷは、２πラジアンとなる。
そして、この時、電気カウントが２πラジアンとなっているので、電気カウンタ３３９は、φ_ＣＣＷ＝２π×（Ｎ_ｓ−Ｎ）／Ｎ_ＭＡＸの式のＮ_ｓを、Ｎ_０からＮ_０−Ｎ_ＭＡＸに更新する。これにより、電気カウントφ_ＣＣＷは０ラジアンとなる。

（ｉｉ）ロータがＣＷ回転するとき
次に、ブラシレスモータ１のロータ１７が、ＣＷ（時計回り）回転にて１回転するときの、ロータ１７の回転位置（機械角）、Ｕ相の位置検出信号Ｈ_Ｕ、Ｕ相ステータ１５ａの印加電圧、及び（Ｕ相ステータ１５ａの）電気角カウンタ３３９が示す電気角の値の関係を、図７Ａ及び図７Ｂを用いて説明する。図７Ａは、ブラシレスモータ１のロータ１７が、ＣＷ回転にて１回転する際の、ロータ１７の磁極の位置の状態を模式的に示す図である。図７Ｂは、ＣＷ回転にて１回転するときの、ロータ１７の回転位置（機械角）、Ｕ相の位置検出信号Ｈ_ｕ、Ｕ相ステータ１５ａの印加電圧、及び電気角カウンタ３３９の電気角カウントの関係を経時的に示した図である。

ロータ１７の回転位置が０°（図７Ａの（０））のとき、上述のＣＣＷ回転のときと同様、Ｕ相の位置検出信号Ｈ_Ｕは正の電圧となっており、Ｕ相ステータ１５ａの印加電圧は０（Ｖ）となる。なお、後述するように、このときのＵ相ステータ１５ａの印加電圧の位相は０ラジアンとなる。従って、ロータ１７の回転位置が０°のときの電気角が基準電気角となる。そして、上述のＣＷ回転時の電気カウントを表す式φ_ＣＷ＝２π×（Ｎ_ＭＡＸ＋Ｎ_ｓ−Ｎ）／Ｎ_ＭＡＸにおいて、Ｎ_ｓ＝Ｎ_０となる。
この時、φ_ＣＷ＝２π×（Ｎ_ＭＡＸ＋Ｎ_ｓ−Ｎ）／Ｎ_ＭＡＸの式、及びＮ＝Ｎ_０であることから、ロータ１７の回転位置が０°の時の電気角カウントφ_ＣＷは２πラジアンとなる。

ロータ１７の回転位置が３０°（図７Ａの（１））のとき、ホールセンサ１１ａの検出面と、ロータ１７の磁極の境界線が正対する。このとき、ロータ１７の中心から、磁極の境界線に沿って、ホールセンサ１１ａの検出面に向かう方向を１２時方向とした場合、磁極の境界線から反時計回り側にＳ極が存在し、時計回りにＮ極が存在する。従って、ロータ１７の磁極の境界線が、ホールセンサ１１ａの検出面をＣＷ回転にて通過すると、図７Ｂに示すように、Ｕ相の位置検出信号Ｈ_ｕが正の電圧から負の電圧へと変化する。すなわち、Ｕ相の位置検出信号Ｈ_ｕの立ち下がりが発生する。
この時、インクリメンタル型のエンコーダ１３が出力するパルス数Ｎは、Ｎ＝Ｎ_０＋（３０°／３６０°）×Ｎ_ＭＡＸとなっている。したがって、φ_ＣＷ＝２π×（Ｎ_ＭＡＸ＋Ｎ_ｓ−Ｎ）／Ｎ_ＭＡＸの式から、ロータ１７の回転位置が３０°のときの電気角カウントφ_ＣＷは、１１π／６ラジアンとなる。
なお、図７Ａの（１）〜（６）において、回転位置が正値となっているのは、ロータ１７がＣＷ回転（時計回り）していることを示している。すなわち、ＣＷ回転が正方向の回転である。一方、ＣＣＷ回転を正方向の回転とした場合は、図７Ａの（１）〜（６）の回転位置は負値として表現される。

ロータ１７の回転位置が９０°（図７Ａの（２））のとき、Ｕ相ステータ１５ａとロータ１７の磁極の境界線とが正対する。この時、ロータ１７の中心から、磁極の境界線に沿って、Ｕ相ステータ１５ａに向かう方向を１２時方向とした場合、反時計回り側にロータ１７のＳ極が、時計回り側にロータ１７のＮ極が存在する。この状態において、ロータ１７をＣＷ回転させるためには、Ｕ相ステータ１５ａのロータ１７に面する側にＮ極を発生させる。なぜなら、Ｕ相ステータ１５ａのロータ１７に面する側にＮ極を発生させると、Ｕ相ステータ１５ａとロータ１７のＳ極側との間には引力が働き、Ｕ相ステータ１５ａとロータ１７のＮ極側との間には斥力が働くからである。そして、ロータ１７はＣＷ回転しようとする力を受けるからである。従って、このとき、Ｕ相ステータ１５ａには最大印加電圧Ｖ_Ｕが印加される（図７Ｂ）。
ここで、ロータ１７の回転位置が０°から９０°へＣＷ回転したときに、Ｕ相ステータ１５ａの印加電圧は、０（Ｖ）からＶ_Ｕ（Ｖ）（最大値）に変化している。従って、Ｕ相ステータ１５ａの印加電圧の位相は、０ラジアンからπ／２ラジアンへ変化している。よって、ＣＷ回転時、ロータ１７の回転位置が０°のときにＵ相ステータ１５ａの印加電圧の位相は０ラジアンとなり、ロータ１７の回転位置が９０°の時にＵ相ステータ１５ａの印加電圧の位相がπ／２ラジアンとなる。
この時、インクリメンタル型のエンコーダ１３が出力するパルス数Ｎは、Ｎ＝Ｎ_０＋（９０°／３６０°）×Ｎ_ＭＡＸとなっている。したがって、φ_ＣＷ＝２π×（Ｎ_ＭＡＸ＋Ｎ_ｓ−Ｎ）／Ｎ_ＭＡＸの式から、ロータ１７の回転位置が９０°のときの電気角カウントφ_ＣＷは、３π／２ラジアンとなる。

ロータ１７の回転位置が１８０°（図７Ａの（３））のとき、Ｕ相ステータ１５ａとロータ１７のＳ極とが正対する。この時、Ｕ相ステータ１５ａの印加電圧は０（Ｖ）である（図７Ｂ）。また、このときのＵ相ステータ１５ａの印加電圧の位相はπラジアンである。
この時、インクリメンタル型のエンコーダ１３が出力するパルス数Ｎは、Ｎ＝Ｎ_０＋（１８０°／３６０°）×Ｎ_ＭＡＸとなっている。したがって、φ_ＣＷ＝２π×（Ｎ_ＭＡＸ＋Ｎ_ｓ−Ｎ）／Ｎ_ＭＡＸの式から、ロータ１７の回転位置が１８０°のときの電気角カウントφ_ＣＷは、πラジアンとなる。

ロータ１７の回転位置が２１０°（図７Ａの（４））のとき、ホールセンサ１１ａの検出面と、ロータ１７の磁極の境界線が正対する。このとき、ロータ１７の中心から、磁極の境界線に沿って、ホールセンサ１１ａの検出面に向かう方向を１２時方向とした場合、磁極の境界線から反時計回り側にＮ極が存在し、時計回りにＳ極が存在する。従って、ロータ１７の磁極の境界線が、ホールセンサ１１ａの検出面をＣＷ回転にて通過すると、図７Ｂに示すように、Ｕ相の位置検出信号Ｈ_ｕが負の電圧から正の電圧へと変化する。すなわち、Ｕ相の位置検出信号Ｈ_ｕの立ち上がりが発生する。
この時、インクリメンタル型のエンコーダ１３が出力するパルス数Ｎは、Ｎ＝Ｎ_０＋（２１０°／３６０°）×Ｎ_ＭＡＸとなっている。したがって、φ_ＣＷ＝２π×（Ｎ_ＭＡＸ＋Ｎ_ｓ−Ｎ）／Ｎ_ＭＡＸの式から、ロータ１７の回転位置が２１０°のときの電気角カウントφ_ＣＷは、５π／６ラジアンとなる。

ロータ１７の回転位置が２７０°（図７Ａの（５））のとき、Ｕ相ステータ１５ａとロータ１７の磁極の境界線とが正対する。この時、ロータ１７の中心から、磁極の境界線に沿って、Ｕ相ステータ１５ａに向かう方向を１２時方向とした場合、反時計回り側にロータ１７のＮ極が、時計回り側にロータ１７のＳ極が存在する。この状態において、ロータ１７をＣＷ回転させるためには、Ｕ相ステータ１５ａのロータ１７に面する側にＳ極を発生させる。なぜなら、Ｕ相ステータ１５ａのロータ１７に面する側にＳ極を発生させると、Ｕ相ステータ１５ａとロータ１７のＳ極側との間には斥力が働き、Ｕ相ステータ１５ａとロータ１７のＮ極側との間には引力が働くからである。そして、ロータ１７はＣＷ回転しようとする力を受けるからである。従って、このとき、Ｕ相ステータ１５ａには負の最小印加電圧−Ｖ_Ｕが印加される（図７Ｂ）。
よって、このときのＵ相ステータ１５ａの印加電圧の位相は３π／２ラジアンとなる。
この時、インクリメンタル型のエンコーダ１３が出力するパルス数は、Ｎ_０＋（２７０°／３６０°）×Ｎ_ＭＡＸとなっている。したがって、φ_ＣＷ＝２π×（Ｎ_ＭＡＸ＋Ｎ_ｓ−Ｎ）／Ｎ_ＭＡＸの式から、ロータ１７の回転位置が２７０°のときの電気角カウントφ_ＣＷは、π／２ラジアンとなる。

ロータ１７の回転位置が３６０°（図７Ａの（６））のとき、ロータ１７の磁極の位置関係は、回転位置が０°の時と同じになる。この時、インクリメンタル型のエンコーダ１３が出力するパルス数Ｎは、Ｎ＝Ｎ_０＋（３６０°／３６０°）×Ｎ_ＭＡＸ＝Ｎ_０＋Ｎ_ＭＡＸとなっている。したがって、φ_ＣＷ＝２π×（Ｎ_ＭＡＸ＋Ｎ_ｓ−Ｎ）／Ｎ_ＭＡＸの式から、ロータ１７の回転位置が３６０°のときの電気角カウントφ_ＣＷは、０ラジアンとなる。
そして、この時、電気カウントが０ラジアンとなっているので、電気カウンタ３３９は、φ_ＣＷ＝２π×（Ｎ_ＭＡＸ＋Ｎ_ｓ−Ｎ）／Ｎ_ＭＡＸの式のＮ_ｓを、Ｎ_０からＮ_０＋Ｎ_ＭＡＸに更新する。これにより、電気カウントφ_ＣＷは２πラジアンとなる。

図６Ａ〜図７Ｂに示したロータ１７の回転状態やＵ相ステータ１５ａの印加電圧波形などは、継続的なロータ１７の回転のうちの１周期におけるものを示したものである。従って、継続的なロータ１７の回転において、上記の電気角が基準電気角となるタイミングとＵ相の位置検出信号Ｈ_Ｕが立ち上がるタイミングなどは、ブラシレスモータ１に固有の不変値となっている。

さらに、ブラシレスモータ１の制御装置１００において、Ｕ相の位置検出信号Ｈ_Ｕが立ち上がるタイミングは電気角カウンタ３３９の電気角カウントとして数値化されていることは、上記の説明から分かる。従って、継続的なロータ１７の回転において、Ｕ相の位置検出信号Ｈ_Ｕが立ち上がるタイミングに基づいて、基準電気角を推定することが可能となる。以下に、具体的な基準電気角の推定方法について説明する。

２−２−２．基準電気角推定方法
次に、上記２−２−１．節において図６Ａ〜図７Ｂを用いて説明した内容に基づいて、基準電気角の推定方法について説明する。上記２−２−１．節にて図６Ａ〜図７Ｂを用いて説明したように、ＣＣＷ回転においては、ロータ１７の回転位置が−３３０°の時にＵ相の位置検出信号Ｈ_Ｕが立ち上がり、ロータ１７の回転位置が０°の時に電気角が基準電気角となる。一方、ＣＷ回転においては、ロータ１７の回転位置が２１０°の時にＵ相の位置検出信号が立ち上がり、ロータの回転位置が０°の時に電気角が基準電気角となる。
また、ＣＣＷ回転において、ロータ１７の回転位置が−３３０°の時の電気角カウントφ_ＣＣＷは１１π／６ラジアンである。一方、ＣＷ回転において、ロータ１７の回転位置が２１０°の時の電気角カウントφ_ＣＷは５π／６ラジアンである。

図６Ｂ及び図７Ｂから分かるように、電気角カウントはロータ１７の１回転において時間に対してリニアに増加又は減少している。すなわち、ロータ１７の１回転の周期をＴとすると、ＣＣＷ回転においては、時間に対して、２π／Ｔの割合で電気角カウントは増加し、ＣＷ回転においては、時間に対して、２π／Ｔの割合で減少している。
ここで、Ｕ相の位置検出信号Ｈ_Ｕの立ち上がりを基準（基準位相角）とした場合、ＣＣＷ回転においては、Ｕ相の位置検出信号Ｈ_Ｕの立ち上がりタイミングから、１１π／６／（２π／Ｔ）＝１１Ｔ／１２前（又は、Ｔ／１２後）に、電気角カウントが基準電気角となっていたと推定できる。これは、基準位相角から１１π／６ラジアン分負側にずれた（又は、π／６ラジアン分正側にずれた）位置に基準電気角が存在すると推定することに相当する。
または、電気角カウンタ３３９の電気角カウントを、Ｕ相の位置検出信号Ｈ_Ｕの立ち上がりタイミングにおいて、上記のようにして求められたＵ相の位置検出信号Ｈ_Ｕの立ち上がりタイミングにおける電気角カウントの値に補正することによって行ってもよい。この場合、上記の例においては、Ｕ相の位置検出信号Ｈ_Ｕの立ち上がりタイミングにおいて、電気角カウンタ３３９の電気角カウントは１１π／６ラジアン（または、−π／６ラジアン）と補正される。これにより、ロータ１７の回転速度が変化しても、確実、かつ、正確に基準電気角を推定できる。

一方、ＣＷ回転においては、図７Ｂから分かるように、Ｕ相の位置検出信号Ｈ_Ｕの立ち上がりタイミングから、５π／６／（２π／Ｔ）＝５Ｔ／１２後に、電気角カウントが基準電気角となっていたと推定できる。これは、基準位相角から５π／６ラジアン分正側にずれた位置に基準電気角が存在すると推定することに相当する。
または、ＣＣＷ回転時と同様、基準電気角の推定を、電気角カウンタ３３９の電気角カウントをＵ相の位置検出信号Ｈ_Ｕの立ち上がりタイミングにおいて、５π／６ラジアンと補正することによって行ってもよい。これにより、ロータ１７の回転速度が変化しても、確実、かつ、正確に基準電気角を推定できる。

図２において示した、ホールセンサ１１ａとＵ相ステータ１５ａとがなす角度をβ（機械角）として、より一般的に電気角カウンタ３３９の電気角カウントについて説明すると、本実施形態において、ロータ１７がＣＣＷ回転している場合には、ロータ１７が、回転位置０°（基準電気角）から２７０°＋β（機械角）回転した後、Ｕ相の位置検出信号Ｈ_Ｕの立ち上がりが発生する。この時、インクリメンタル型のエンコーダ１３のパルス数Ｎは、Ｎ＝Ｎ_０−（（２７０°＋β）／３６０°）×Ｎ_ＭＡＸとなっている。したがって、φ_ＣＣＷ＝２π×（Ｎ_０−Ｎ）／Ｎ_ＭＡＸの式から、Ｕ相の位置検出信号Ｈ_Ｕの立ち上がりが発生する時の電気角カウントα_ＣＣＷは、（３／２＋β／１８０）×πラジアンとなる。

一方、ロータ１７がＣＷ回転している場合には、ロータ１７が、回転位置０°（基準電気角）から１８０°＋（９０°−β）＝２７０°−β（機械角）回転した後、Ｕ相の位置検出信号Ｈ_Ｕの立ち上がりが発生する。この時、インクリメンタル型のエンコーダ１３のパルス数は、Ｎ_０＋（（２７０°−β）／３６０°）×Ｎ_ＭＡＸとなっている。したがって、φ_ＣＷ＝２π×（Ｎ_ＭＡＸ＋Ｎ_０−Ｎ）／Ｎ_ＭＡＸの式から、Ｕ相の位置検出信号Ｈ_Ｕの立ち上がりが発生する時の電気角カウントα_ＣＷは、（１／２＋β／１８０）×πラジアンとなる。

このように、基準電気角を推定するために基準位相角からずらす角度である、Ｕ相の位置検出信号Ｈ_Ｕの立ち上がりが発生する時の電気角カウントα_ＣＣＷ、α_ＣＷは、Ｕ相ステータ１５ａとホールセンサ１１ａとのなす角度βにより決定されている。従って、言い換えると、基準電気角は、基準位相角から、ホールセンサ１１ａの位置とステータ１５ａの位置との関係（なす角度）に基づいて決定される角度（Ｕ相の位置検出信号Ｈ_Ｕの立ち上がりが発生する時の電気角カウント）ずらすことにより、推定できる。

上記のＣＣＷ回転時のＵ相の位置検出信号Ｈ_Ｕの立ち上がりが発生する時の電気角カウントα_ＣＣＷと、ＣＷ回転時のＵ相の位置検出信号Ｈ_Ｕの立ち上がりが発生する時の電気角カウントα_ＣＷの式から分かることは、これら２つの電気角カウントの差を計算すると、α_ＣＣＷ−α_ＣＷ＝πラジアンとなることである。すなわち、これら２つの電気角カウントの差は、ブラシレスモータ１の構造によらず、常にπラジアン（電気角）である。

従って、ＣＣＷ回転時又はＣＷ回転時のＵ相の位置検出信号Ｈ_Ｕの立ち上がりが発生する時の電気角カウント（第１の所定の電気角）を推定できれば、もう一方のＵ相の位置検出信号Ｈ_Ｕの立ち上がりが発生する時の電気角カウント（第２の所定の電気角）は、第１の所定の電気角にπラジアンを加算するか、又は、減算することにより簡単に推定できる。これにより、電気角の基準電気角の推定時間を短縮でき、かつ、簡単な計算により基準電気角ｗ推定できる。

２−２−３．原点復帰処理における動作
次に、本実施形態に係るブラシレスモータの制御装置１００における、原点復帰処理（ステップＳ６）における具体的な動作を、図８Ａを用いて説明する。図８Ａは、原点復帰処理の基本的な動作を示すフローチャートである。
原点復帰処理は、磁極通過検出ステップＳ６１と、基準電気角推定ステップＳ６２とを含む。磁極通過検出ステップＳ６１においては、ロータ１７の磁極がホールセンサ１１ａ、１１ｂ、及び／又は１１ｃを通過する際に発生する、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、及び／又は１１ｃから出力される位置検出信号（Ｈ_Ｕ、Ｈ_Ｖ、及び／又はＨ_Ｗ）の立ち上がりを検出する。なお、磁極検出ステップＳ６１における、さらに詳細な動作は後述する。

なお、磁極通過検出ステップＳ６１において、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、及び／又は１１ｃから出力される位置検出信号（Ｈ_Ｕ、Ｈ_Ｖ、及び／又はＨ_Ｗ）の立ち下がりを検出してもよい。なぜなら、後述の基準電気角推定ステップＳ６２において、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、及び／又は１１ｃから出力される位置検出信号（Ｈ_Ｕ、Ｈ_Ｖ、及び／又はＨ_Ｗ）の立ち下がりを基準位相角の基準としても、上記２−２−１．節及び２−２−２．節における説明をすることが可能だからである。

基準電気角推定ステップＳ６２においては、基準電気角推定部３３５が、基準位相角から、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、及び／又は１１ｃの位置とステータ１５ａ、１５ｂ、及び／又は１５ｃの位置との関係に基づいて決定される所定の角度ずらした位相角を、基準電気角と推定する。このとき、基準電気角推定部３３５は、上記２−２−２．節において説明した方法により、基準電気角を推定できる。

このような原点復帰処理を行うことにより（ブラシレスモータ１の電気角推定方法を用いることにより）、インクリメンタル型のエンコーダ１３の取り付け位置を厳密に調整することなく、ブラシレスモータ１の電気角を推定できる。また、インクリメンタル型のエンコーダ１３の取り付け位置を厳密に調整することなく、効率よくブラシレスモータ１のロータ１７を回転させることが可能となる。

ここで、磁極通過検出ステップＳ６１の動作の詳細について図８Ａ〜図８Ｃを用いて説明する。図８Ａに示した磁極通過検出ステップＳ６１は、基本的な磁極通過検出ステップＳ６１の動作を示したものである。
まず、原点復帰処理を開始すると、ブラシレスモータ１が駆動中であるかどうかを確認する（ステップＳ６１１）。ブラシレスモータ１が駆動中でない場合（ステップＳ６１１にて「Ｎｏ」の場合）、駆動装置制御部３３１は、制御装置３の駆動装置３１に対してブラシレスモータ１の駆動を開始するように指令する（ステップＳ６１２）。なぜなら、上記２−２−１．節及び２−２−２．節に示したように、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの位置検出信号の立ち上がり（又は立ち下がり）を検出するためには、ブラシレスモータ１のロータ１７を回転させる必要があるからである。
ブラシレスモータ１が駆動中である場合（ステップＳ６１１にて「Ｙｅｓ」の場合）、次のステップに進む。

次に、磁極通過検出部３３３が、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出する（ステップＳ６１３）。磁極通過検出部３３３が、位置検出信号の立ち上がり（又は、立ち下がり）を検出しない場合（ステップＳ６１３にて「Ｎｏ」の場合）、当該ステップＳ６１３を継続する。
磁極通過検出部３３３が、位置検出信号の立ち上がり（又は、立ち下がり）を検出した場合（ステップＳ６１３にて「Ｙｅｓ」の場合）、次のステップである基準電気角推定ステップＳ６２に進む。

なお、磁極通過検出部３３３が、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出しない場合として、立ち上がり、又は、立ち下がりを検出している対象のホールセンサの異常が考えられる。そして、上記にて説明した図６Ａ〜図７Ｂに示したように、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、又は１１ｃが正常動作している場合、ブラシレスモータ１のロータ１７が１回転する間に、磁極通過検出部３３３は、少なくとも１回（本実施形態のように、ロータ１７の磁極数が２（極対数：１）の場合は１回）、位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出する。

従って、図８Ｂに示すように、磁極通過検出ステップＳ６１において、ステップＳ６１３にて磁極の通過を検出しなかった場合（ステップＳ６１３にて「Ｎｏ」の場合）、すぐにステップＳ６１３に戻るのではなく、ロータ１７が電気角換算にて１回転以上する間に磁極通過検出部３３３が位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出したかどうかを判定するステップＳ６１４を含んでいてもよい。
そして、ロータ１７が電気角換算にて１回転以上回転しても、磁極通過検出部３３３が位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出しない場合（ステップＳ６１４にて「Ｙｅｓ」の場合）、ブラシレスモータの制御装置１００は、ホールセンサ断線エラーが発生したと判断してもよい（ステップＳ６１５）。これにより、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの異常をいち早く発見し、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの交換等を行える。さらに、ホールセンサ断線エラーと判断された場合、制御装置３の駆動装置３１は、ブラシレスモータ１への駆動電圧の印加を停止してもよい（ステップＳ６１６）。これにより、ブラシレスモータの制御装置１００は、より安全にブラシレスモータ１の制御を行える。
なお、ロータ１７が電気角換算にて１回転以上回転したかどうかは、ロータ１７の回転を開始してからのインクリメンタル型のエンコーダ１３のパルス数を計数することにより、知ることができる。

磁極通過検出部３３３が位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出しない場合（ステップＳ６１３にて「Ｎｏ」の場合）、かつ、ロータ１７が１回転以上していない場合（ステップＳ６１４にて「Ｎｏ」の場合）、ステップＳ６１３に戻り、ロータ１７の磁極の通過の検出を継続する。

さらに、磁極通過検出部３３３が、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出しない場合として、ブラシレスモータ１に異常が生じている、又は、ブラシレスモータ１の回転出力軸に接続された装置に過剰の負荷が生じているなどして、ロータ１７がほとんど回転しない場合が考えられる。
従って、ブラシレスモータの制御装置１００は、ブラシレスモータ１の駆動開始後、所定の時間内に、磁極通過検出部３３３が位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出したがどうかの判定を行ってもよい（ステップＳ６１７）。

本実施形態においては、図８Ｃに示すように、磁極通過検出部３３３が位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出しない場合で、ロータ１７が１回転以上していない場合（ステップＳ６１４にて「Ｎｏ」の場合）、ステップＳ６１７においてブラシレスモータ１の駆動開始後、所定の時間内に、磁極通過検出部３３３が位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出したかどうか判定している。

そして、ブラシレスモータ１の駆動開始後、所定の時間内に、磁極通過検出部３３３が位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出しなかった場合（ステップＳ６１７にて「Ｙｅｓ」の場合）、ブラシレスモータの制御装置１００は、ホールセンサ未検出エラーを発生してもよい（ステップＳ６１８）。これにより、ブラシレスモータ１の異常をいち早く発見できる。
さらに、ホールセンサ未検出エラーを発生した後、ブラシレスモータの制御装置１００の駆動装置３１は、ブラシレスモータ１への駆動電圧の印加を停止してもよい（ステップＳ６１６）。これにより、ブラシレスモータの制御装置１００は、より安全にブラシレスモータ１の制御を行える。

そして、磁極通過検出部３３３が位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出しておらず（ステップＳ６１３にて「Ｎｏ」）、ロータ１７が１回転以上しておらず（ステップＳ６１４にて「Ｎｏ」）、かつ、磁極通過検出部３３３が位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出していない時間が、ブラシレスモータ１の駆動開始後の所定の時間内である場合（ステップＳ６１７にて「Ｎｏ」の場合）、上記のステップＳ６１３に戻り、ロータ１７の磁極の通過の検出を継続する。

（３）本実施形態の効果
次に、上述の本実施形態に係るブラシレスモータの制御装置１００の効果について説明する。
ブラシレスモータの制御装置１００（ブラシレスモータの制御装置の一例）は、ロータ１７（ロータの一例）と、ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ（ステータの一例）と、少なくとも１つのホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ（ホールセンサの一例）と、インクリメンタル型のエンコーダ１３（インクリメンタル型のエンコーダの一例）と、駆動装置３１（駆動装置の一例）と、を備える。ロータ１７は、永久磁石により形成される複数の磁極（磁極の一例）を有する。ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、複数のコイル（コイルの一例）を有している。コイルは、コイルへの駆動電圧の印加により励磁される。ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、ロータ１７のステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃに対する相対的な位置を検出する。インクリメンタル型のエンコーダ１３は、ロータ１７に固定される。駆動装置３１は、コイルに駆動電圧を印加する。
ブラシレスモータの制御装置１００は、磁極通過検出部３３３（磁極通過検出部の一例）と、基準電気角推定部３３５（基準電気角推定部の一例）と、ロータ回転位置推定部３３７（ロータ回転位置推定部の一例）と、を備える。磁極通過検出部３３３は、ロータ１７の磁極がホールセンサ１１ａを通過する際に発生する、ホールセンサ１１ａから出力されるＵ相の位置検出信号Ｈ_Ｕ（位置検出信号の一例）の立ち上がり（立ち上がり、又は、立ち下がりのいずれかの一例）を検出する。基準電気角推定部３３５は、Ｕ相の位置検出信号Ｈ_Ｕの立ち上がりを基準とする基準位相角（位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりのいずれかを基準とする基準位相角の一例）から、Ｕ相の位置検出信号Ｈ_Ｕの立ち上がりが発生する時の電気角カウント（ホールセンサの位置とロータの位置との関係に基づいて決定される所定の角度の一例）ずらした角度を、電気角の基準角度である基準電気角（基準電気角の一例）と推定する。ロータ回転位置推定部３３７は、基準電気角と、インクリメンタル型のエンコーダ１３からの出力とに基づいて、ブラシレスモータ１のロータ１７の回転位置を推定する。

このブラシレスモータの制御装置１００では、まず、磁極通過検出部３３３が、Ｕ相の位置検出信号Ｈ_Ｕの立ち上がりを検出する。次に、基準電気角推定部３３５が、基準位相角から、Ｕ相の位置検出信号Ｈ_Ｕの立ち上がり又は立ち下がりが発生する時の電気角カウントだけずらした電気角を、基準電気角と推定する。そして、ロータ回転位置推定部３３７は、上記により推定された基準電気角とインクリメンタル型のエンコーダ１３からの出力とに基づいて、ブラシレスモータ１のロータ１７の回転位置を推定する。

このようなブラシレスモータの制御装置１００においては、インクリメンタル型のエンコーダ１３などのエンコーダをブラシレスモータ１に取り付ける際に、エンコーダの取り付け位置を厳密に調整する必要がなくなる。なぜなら、ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃのコイルの印加電圧のゼロクロスタイミングと、インクリメンタル型のエンコーダ１３のＺ相の立ち上がりを同期させる必要がないからである。従って、インクリメンタル型のエンコーダ１３の取り付け位置調整のための工具や、インクリメンタル型のエンコーダ１３やブラシレスモータ１への加工の必要がなくなる。その結果、ブラシレスモータの制御装置１００が安価になる。
また、インクリメンタル型のエンコーダ１３の取り付け位置を厳密に調整することなく、効率よくブラシレスモータ１のロータ１７を回転させることが可能となる。

さらに、このブラシレスモータの制御装置１００では、基準電気角とインクリメンタル型のエンコーダ１３からの出力とに基づいて、ロータ１７の回転位置を推定する。そのため、インクリメンタル型のエンコーダ１３のＺ相の位置などを厳密に決定することなく、ロータ１７の回転位置を精度良く推定できる。

ブラシレスモータの制御装置１００では、基準電気角推定部３３５は、ブラシレスモータ１の駆動開始時に、コイルに駆動電圧を印加してロータ１７を回転させて基準電気角を推定している。これにより、基準電気角推定部３３５は、以降のブラシレスモータ１の制御時に、改めて基準電気角を推定する必要がなくなる。そのため、ブラシレスモータの制御装置１００の計算負荷を減少できる。

ブラシレスモータの制御装置１００では、第２の所定の角度（ロータがＣＣＷ回転又はＣＷ回転のいずれか一方をしている場合に基準位相角からずらす第２の所定の電気角の一例）は、第１の所定の角度（ロータが他方の回転をしている場合に基準位相角からずらす第１の所定の電気角の一例）に、πラジアンを加算又は減算して推定する。これにより、電気角の基準電気角の推定時間を短縮でき、かつ、簡単な計算により基準電気角を推定できる。

ブラシレスモータの制御装置１００では、ロータ１７が電気角換算にて１回転以上回転しても、磁極通過検出部３３３がＵ相の位置検出信号Ｈ_Ｕの立ち上がり、又は、立ち下がりを検出しない場合、ホールセンサ断線エラーと判断している。これにより、ホールセンサ１１ａの異常をいち早く発見し、ホールセンサ１１ａの交換等を行える。

ブラシレスモータの制御装置１００では、ブラシレスモータ１の駆動開始後、所定の時間（所定の時間の一例）内に、磁極通過検出部３３３がＵ相の位置検出信号Ｈ_Ｕの立ち上がり、又は、立ち下がりを検出しない場合、ホールセンサ未検出エラーと判断している。これにより、ブラシレスモータ１の異常をいち早く発見できる。

ブラシレスモータの制御装置１００では、ホールセンサ断線エラー、又は、ホールセンサ未検出エラーと判断された場合、ブラシレスモータ１への駆動電圧の印加を停止している。これにより、より安全にブラシレスモータ１の制御を行える。

（４）他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
（ａ）ブラシレスモータの構造について
上記の実施形態においては、ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃの数が３、ロータ１７の磁極の数が２（極対数は１つ）であるブラシレスモータ１を用いていたが、これに限られない。ブラシレスモータの用途等に応じて、これ以外のステータ数及びロータの磁極数を有するブラシレスモータを用いることができる。

（ｂ）ホールセンサ断線エラーの判定について
上記の実施形態においては、ロータ１７が電気角換算にて１回転以上回転しても、磁極通過検出部３３３がＵ相の位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出しない場合（ステップＳ６１４にて「Ｙｅｓ」の場合）、ブラシレスモータの制御装置１００は、ホールセンサ断線エラーが発生したと判断していた（ステップＳ６１５）。しかし、これに限られない。
ブラシレスモータ１の制御装置３は、ロータ１７が電気角換算にて１回転以上回転しても、磁極通過検出部３３３がＵ相の位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出しない場合（ステップＳ６１４にて「Ｙｅｓ」の場合）、ブラシレスモータの制御装置１００は、異常が見つかったホールセンサ１１ａ以外のホールセンサ１１ｂ又は１１ｃを用いて、磁極の通過の検出、及び、基準電気角の推定を行うようにしてもよい。そして、全てのホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃにおいて異常が見つかった場合に初めて、ホールセンサ断線エラーと判定してもよい。これにより、１つのホールセンサが異常となっても、ブラシレスモータ１の駆動を停止する必要がなくなる。
なお、基準電気角推定に用いていたホールセンサの故障後、他の正常なホールセンサを用いて磁極の通過の検出及び基準電気角の推定を行う場合、故障前まで用いていたホールセンサの設置位置と、選択したホールセンサの設置位置との間の関係に基づいて、基準位相角から基準電気角を推定するための新たなオフセット値を設定する。

（ｃ）ホールセンサ未検出エラーの判定について
上記の実施形態においては、図８Ｃに示したように、磁極通過検出ステップＳ６１において、ロータ１７が電気角換算にて１回転以上回転したかどうか判定（ステップＳ６１４）した後、ステップＳ６１４にて「Ｎｏ」と判断された場合に、ブラシレスモータ１の駆動開始後、所定の時間内に、磁極通過検出部３３３が位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出したかどうか判定（ステップＳ６１７）している。しかし、これに限られない。
磁極通過検出部３３３が位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出していない時間が、ブラシレスモータ１の駆動開始後の所定の時間内であるかどうかを判定した後に、ロータ１７が電気角換算にて１回転以上回転したかどうか判定してもよい。
又は、磁極通過検出部３３３が位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出していない時間が、ブラシレスモータ１の駆動開始後の所定の時間内であるかどうかを判定することと、ロータ１７が電気角換算にて１回転以上回転したかどうかを判定することを、１つのステップにて判定してもよい。この場合、磁極通過検出部３３３が位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出していない時間が、ブラシレスモータ１の駆動開始後の所定の時間内であり、かつ、ロータ１７が電気角換算にて１回転以上回転していない場合に、磁極通過の検知を行うステップＳ６１３を継続する。それ以外の場合には、ブラシレスモータ１の制御装置１００は、エラーを発生し、ブラシレスモータ１の駆動を停止する。

（ｄ）インクリメンタル型のエンコーダのカウント増減について
上記の実施形態において、インクリメンタル型のエンコーダ１３のパルス数は、ロータがＣＷ回転のときに増加していた。しかし、これに限られない。インクリメンタル型のエンコーダ１３のパルス数は、ロータ１７がＣＣＷ回転するときに増加するとしてもよい。

（ｅ）電気角カウントの算出について
上記の実施形態の電気角カウンタ３３９において、電気角が基準電気角となるパルス数であるＮ_ｓは、電気角が基準電気角となる毎に更新されていた。しかし、これに限られない。電気角が基準電気角となるパルス数Ｎ_ｓは、電気角が基準電気角となるパルス数が一旦決まれば、更新されなくてもよい。
この時、インクリメンタル型のエンコーダ１３からのパルス数がＮとなったときの電気角カウンタ３３９の電気角カウントは、以下のような式により表現される。以下の式において、記号「％」は除算の余り（剰余）を算出する演算子である。また、インクリメンタル型のエンコーダ１３のパルス数は、ロータ１７がＣＣＷ回転したときに増加するものとする。
ＣＣＷ回転時：φ_ＣＣＷ＝２π×｛（Ｎ−Ｎ_ｓ）％Ｎ_ＭＡＸ｝／Ｎ_ＭＡＸ（ｒａｄ．）
ＣＷ回転時：φ_ＣＷ＝２π−２π×｛（Ｎ_ｓ−Ｎ）％Ｎ_ＭＡＸ｝／Ｎ_ＭＡＸ（ｒａｄ．）
上記の式により、電気角カウンタ３３９は、インクリメンタル型のエンコーダ１３のパルス数Ｎをロータ１７が１回転する毎に更新することなく、そして、電気角が基準電気角となる毎にＮ_ｓを更新することなく、電気角カウントを算出できる。これにより、電気角カウンタ３３９の計算負荷が減少する。

本発明は、ホールセンサを用いたブラシレスモータの制御装置、及び、ブラシレスモータの制御方法に広く適用できる。

１００ ブラシレスモータの制御装置
１ ブラシレスモータ
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ ホールセンサ
１３ インクリメンタル型のエンコーダ
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ ステータ
１７ ロータ
１９ 筐体
３ 制御装置
３１ 駆動装置
３３ 制御部
３３１ 駆動装置制御部
３３３ 磁極通過検出部
３３５ 基準電気角推定部
３３７ ロータ回転位置推定部
３３９ 電気角カウンタ
５ 上位装置
α_ＣＷ、α_ＣＣＷ 位置検出信号の立ち上がりが発生するときの電気角カウント
β ホールセンサとステータとがなす角度
γ それぞれのステータがなす角度
θ 回転量
θ_ｅ 電気角
θ_ｍ 機械角
φ_ＣＷ ＣＷ回転時の電気角カウント
φ_ＣＣＷ ＣＣＷ回転時の電気角カウント
Ｎ インクリメンタル型のエンコーダからのパルス数
Ｎ_ＭＡＸ ロータが電気角にて１回転したときのパルス数
Ｎ_ｓ 電気角が基準電気角となるときのパルス数
Ｎ_０ ロータ１７の回転位置０°のときのパルス数
Ｍ_ＭＡＸ ロータが１回転したときのパルス数
Ｈ_ｕ、Ｈ_ｖ、Ｈ_ｗ ホールセンサの位置検出信号
Ｒ、Ｓ、Ｔ 駆動装置の出力端子
Ｐ_ｏ 極対数
ｒ、ｓ、ｔ コイルの接点

Claims (8)

1. 永久磁石により形成される複数の磁極を有するロータと、駆動電圧の印加により励磁される複数のコイルを有するステータと、前記ロータの前記ステータに対する相対的な位置を検出する少なくとも１つのホールセンサと、前記ロータに固定されるインクリメンタル型のエンコーダと、前記コイルに前記駆動電圧を印加する駆動装置と、を備えるブラシレスモータの制御装置であって、
   前記ロータの前記磁極が前記ホールセンサを通過する際に発生する、前記ホールセンサから出力される位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりのいずれかを検出する磁極通過検出部と、
   前記位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりのいずれかを基準とする基準位相角から、前記ホールセンサの位置と前記ステータの位置との関係に基づいて決定される所定の電気角ずらした角度を、電気角の基準角度である基準電気角と推定する基準電気角推定部と、
   前記基準電気角と、前記インクリメンタル型のエンコーダからの出力とに基づいて、前記ブラシレスモータの前記ロータの回転位置を推定するロータ回転位置推定部と、
   を有する制御装置。
2. 前記基準電気角推定部は、前記ブラシレスモータの駆動開始時に前記コイルに前記駆動電圧を印加して前記ロータを回転させて前記基準電気角を推定する、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記ロータがＣＣＷ回転又はＣＷ回転のいずれか一方をしている場合に前記基準位相角からずらす第２の所定の電気角は、前記ロータが他方の回転をしている場合に前記基準位相角からずらす第１の所定の電気角に、πラジアンを加算又は減算して推定する、請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記ロータが電気角換算にて１回転以上回転しても、前記磁極通過検出部が前記位置検出信号の前記立ち上がり、又は、前記立ち下がりを検出しない場合、ホールセンサ断線エラーと判断する、請求項１から３のいずれかに記載のブラシレスモータの制御装置。
5. 前記ブラシレスモータの駆動開始後、所定の時間内に、前記磁極通過検出部が前記位置検出信号の前記立ち上がり、又は、前記立ち下がりを検出しない場合、ホールセンサ未検出エラーと判断する、請求項１から４のいずれかに記載の制御装置。
6. 前記ホールセンサ断線エラー、又は、前記ホールセンサ未検出エラーと判断された場合、前記ブラシレスモータへの前記駆動電圧の印加を停止する、請求項４又は５に記載の制御装置。
7. 永久磁石により形成される複数の磁極を有するロータと、駆動電圧の印加により励磁される複数のコイルを有するステータと、前記ロータの前記ステータに対する相対的な位置を検出するホールセンサと、前記ロータに固定されるインクリメンタル型のエンコーダと、前記コイルに前記駆動電圧を印加する駆動装置と、を備えるブラシレスモータの制御方法であって、
   前記ロータの前記磁極が前記ホールセンサを通過する際に発生する、前記ホールセンサから出力される位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりのいずれかを検出する磁極通過検出ステップと、
   前記位置検出信号の前記立ち上がり、又は、前記立ち下がりのいずれかを基準とする基準位相角から、前記ホールセンサの位置と前記ステータの位置との関係に基づいて決定される所定の電気角ずらした角度を、電気角の基準角度である基準電気角と推定する基準電気角推定ステップと、
   を含む制御方法。
8. 請求項７に記載の制御方法をコンピュータにより実行させるためのプログラムを格納した記憶媒体。

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