JP6291149B1 - ブラシレスｄｃサーボモータの制御装置 - Google Patents

Abstract

１個のＭＲセンサユニットを用い、その出力信号に基づいて完全閉ループで高精度にモータを制御できる、ブラシレスＤＣサーボモータの制御装置を提供する。３組のステータコイルに供給されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電力を制御する制御ユニットと、前記ステータコイルの逆起電力を検出する機能と、ＭＲセンサユニットとを備えたモータの制御装置において、前記ロータの極数に合わせて、前記ＭＲセンサユニットの前記Ａ相若しくは前記Ｂ相の出力信号の立ち上がり位相に同期する、前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各位相情報を生成し、ブラシレスＤＣサーボモータを駆動した際に、いずれか１相のステータコイルへの駆動信号が零から立ち上がる位相と、該モータの駆動により得られる前記１相のステータコイルへの逆起電力の積分値ピークの位相と、前記駆動信号の零に対応する前記ＭＲセンサユニットからの前記Ａ相若しくは前記Ｂ相の出力信号の立ち上がり位相との同期関係に基づき、前記駆動信号に対する前記回転軸の絶対原点位置を取得する。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、ブラシレスＤＣモータの制御装置に関するものであり、特に、被駆動部材を駆動するブラシレスＤＣサーボモータを目標速度及び目標位置で作動させるサーボ制御に適した、ブラシレスＤＣサーボモータの制御装置に係るものである。

ブラシレスＤＣモータは、安定した性能が得られ、かつ、耐久性に優れているため、自動車の補器類等、各種の制御システムを構成する機器の駆動源として、様々な分野に広く採用されている。
ブラシレスＤＣモータの主な制御方法は、以下の３通りである。
（１）ホールセンサとして、Ｕ、Ｖ、Ｗの３個のホール素子を用いて、モータの同期制御を行う。
（２）センサレス、たとえばベクトル制御等により、オープンループでモータを制御する。
（３）ロータリーエンコーダで得られるＵ相、Ｖ相、及びＷ相の信号とロータの磁極位置とを同期させて完全閉ループで、ブラシレスＤＣサーボモータとして制御する。

特許文献１には、センサとして３個のホール素子と１個のＧＭＲ検出器とを用い、それらの信号値に基づいて、３相永久磁石モータの任意の特定位置の情報やトルク変動情報を得る発明が開示されている。
特許文献２には、センサレスでモータを制御する発明が記載されている。すなわち、ロータの静止状態で、各駆動ステートにおける各通電相のコイルにロータが連続回転する電力よりも小さい検査電力を所定時間加えて、各通電相のコイルの逆起電力を検出し、この検出された逆起電力の大きさに応じて、起動駆動ステートを選定する発明が開示されている。

特許文献３には、ブラシレスＤＣモータにおいて、ロータリーエンコーダ用カウンタの、正転時と逆転時における出力値から、回転体の回転角度に関する情報と回転角度の変化に関する情報とを抽出し、多回転の角度情報を生成する発明が開示されている。

また、特許文献４には、電動パワーステアリング装置において、操舵トルクセンサ、モータ角度センサ及び車速センサで検出した操舵トルクＴ、モータ角度θｍ及び車速検出値Ｖｓを制御装置に入力し、この制御装置で絶対舵角推定値θａを演算するとともに、直流モータを駆動制御する発明が開示されている。

特開２０１５―１４９８００号公報 特開２０１７―０３４８１３号公報 特許第５０５８３３４号公報 特許第５４０１８７５号公報

自動車等の各被駆動部材を駆動するブラシレスＤＣモータを、サーボモータとして完全閉ループで制御するためには、モータの回転速度、回転位相、回転方向等の正確な情報が必要である。これらの正確な情報により、被駆動部材の起動・停止、速度制御、位置制御等を行うことで、自動車等の安全な運転が可能になる。さらに、自動運転制御、若しくは自動運転制御を促進するためには、より高精度の情報が必要であり、モータの回転軸の絶対角度もしくは絶対原点位置（アブソリュート位置）の情報も必要になる。

特許文献１に記載の発明では、ホール素子を採用しているため、高精度の回転速度や回転方向の判別を行うのに充分な分解能や絶対精度が得られ難い。
特許文献２に記載のセンサレスの発明は、モータの回転角度を予測により求める方式であり、絶対原点位置を直接検出していないため、繰り返し誤差に関する対策が必要となる。また、逆起電力検出を採用する場合、速度零からの起動のために、別途、初期位置検出のための何らかの手段が必要である。
特許文献３に記載の発明は、１組のセンサ素子のデータを利用して絶対原点位置に相当する位置情報を算出し、回転体の多回転の角度情報を生成している。しかし、絶対原点位置の情報を、高精度に求めることについては開示されていない。
特許文献４に記載の発明は、モータ角度センサの他、操舵トルクセンサなど、制御システムの他の構成要素のデータも利用しており、構成が複雑である。

また、自動車の各種被駆動部材を駆動するブラシレスＤＣサーボモータは、車載のバッテリを電源としている。バッテリ電源の消失後に、外力で故意にモータが駆動され、被駆動部材が正常な状態に無い場合もありうる。自動車の安全性をより高めるためには、このような状態であっても、安全に再起動できるのが望ましい。特許文献１〜４には、このような、バッテリ電源の消失後の故意駆動に関する配慮は開示されていない。

本発明の１つの目的は、１個のＭＲセンサユニットを用い、その出力信号に基づいて完全閉ループで高精度にモータを制御できる、ブラシレスＤＣサーボモータ及びその制御装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、バッテリ電源の消失後の故意にモータが駆動されたか否かを判定し、各種被駆動部材を安全に再起動できるようにした、ブラシレスＤＣサーボモータ及びその制御装置を提供することにある。

本発明の１つの態様によれば、駆動信号を生成して出力し、ブラシレスＤＣサーボモータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の各ステータコイルに供給される電力を制御する制御ユニットと、多極の永久磁石を有するロータの回転を検知する１個のＭＲセンサユニットとを有する、ブラシレスＤＣサーボモータの制御装置において、前記ＭＲセンサユニットは、前記ロータの回転軸の一端に固定され、径方向に着磁された1組のＮ極領域とＳ極領域を有する平板状のマグネットと、該マグネットに対向する位置で前記ハウジング側に固定された１対のＭＲセンサと、処理回路部とを備えており、前記処理回路部は、前記マグネットのＮ極領域とＳ極領域の境界線上の位置を、マグネット原点位置とし、前記１対のＭＲセンサの出力に基づいて、前記回転軸の回転に伴うＡ相、Ｂ相の信号を生成して出力するとともに、前記マグネットの原点位置の情報を生成するように構成されており、前記制御ユニットは、前記ロータの極数に合わせて、前記ＭＲセンサユニットの前記Ａ相若しくは前記Ｂ相の出力信号の立ち上がり位相に同期する、前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各位相情報を生成する機能と、前記３相のいずれか１相のステータコイルへの駆動信号が零から立ち上がる位相と、該モータの駆動により得られる前記１相のステータコイルへの逆起電力の積分値ピークの位相と、前記駆動信号の零に対応する前記ＭＲセンサユニットからの前記Ａ相若しくは前記Ｂ相の出力信号の立ち上がり位相との同期関係に基づき、前記駆動信号に対する前記回転軸の絶対原点位置を取得する機能と、前記駆動信号の零に対応する前記Ａ相又は前記Ｂ相の出力信号の立ち上がりに同期する、３６０度間隔の複数のＺ相信号を設定する機能とを備えており、前記マグネットは前記原点位置が、前記回転軸の前記絶対原点位置と同期する位置に固定されており、前記ＭＲセンサユニットを前記Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のロータリーエンコーダとして、前記モータを駆動するように構成されていることを特徴とする。

これにより、１個のＭＲセンサを利用した簡単な構成で、モータの回転軸の絶対原点位置の情報を生成する機能を備え、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のロータリーエンコーダとロータの磁極位置を同期させて完全閉ループで制御できる、ブラシレスＤＣサーボモータ及びその制御装置を提供することができる。

本発明の他の態様によれば、前記ブラシレスＤＣサーボモータの前記制御ユニットは、自動車に搭載され、前記絶対原点位置の情報がＥＥＰＲＯＭに記録されている。そのため、自動車の起動時に、ＥＥＰＲＯＭからデータを取得し、バッテリから電力が供給されなくなった後に前記モータが故意に動かされたか否かを前記データのアドレスの比較に基づいて判定する機能と、前記故意に動かされたと判定した場合には、前記データのアドレスに基づいて、前記モータを前記バッテリから電力が供給されなくなった時点の状態に復帰させる機能を有している。

これにより、バッテリ電源の消失後の故意にモータが駆動された場合でも、次回の起動時に安全な運転開始を実現できる。

本発明によれば、１個のＭＲセンサユニットをロータリーエンコーダとし、そのＡ相、Ｂ相信号に基づき、Ｚ相及び、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相コイルの位相情報を生成し、ステータコイルの各相とロータの磁極位置を原点位置に同期させて完全閉ループでサーボ制御することにより、被駆動部材の位置をきわめて精度良く制御できる、ブラシレスＤＣサーボモータ及びその制御装置を提供できる。

本発明の第１の実施例に基づく、ブラシレスＤＣサーボモータの制御装置の構成例を示す機能ブロック図である。 第１の実施例における、ブラシレスＤＣサーボモータの縦断面図である。 ブラシレスＤＣサーボモータのステータ及びロータの構成例を示す、図２ＡのＢ−Ｂ断面図である。 ＭＲセンサユニットの構成例を示す、図２ＡのＣ−Ｃ断面図である。 第１の実施例における、ブラシレスＤＣサーボモータの駆動回路の構成例を示す図である。 第１の実施例における、ＭＲセンサユニットの処理回路部の構成の一例を示す図である。 第１の実施例における、ＭＲセンサの出力信号の処理方法の概念を示す図である。 第１の実施例における、初期設定処理の概要を説明するタイムチャートである。 第１の実施例における、制御ユニットの、初期設定プログラムの起動時の処理を示すフローチャートである。 図６Ａに示す起動時の処理における、初期設定処理の詳細を示すフローチャートである。 ８極の永久磁石を有するロータを備えたモータにおける、ステータの各界磁コイルの磁極と電流の関係、及び、逆起電力の関係を示す図である。 第１の実施例の初期設定処理における、各相の逆起電力の積分値ピークと位置決め情報（Ｓn）の関係を示す図である。 第１の実施例における、ＭＲセンサユニットから出力されるＡ相、Ｂ相の信号と、これらの信号に基づいて生成される、Ｚ相、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各信号の関係を説明する図である。 正回転指令時のＭＲセンサの出力信号と、Ｚ相の幅の関係を示す図である。 逆回転指令時のＭＲセンサの出力信号と、Ｚ相の幅の関係を示す図である。 駆動信号に対する回転軸の絶対原点位置（Ｚ_０）を求める処理を説明するタイムチャートである。 ＭＲセンサユニットのマグネットの位置決め方法を説明する図である。 回転軸上のマグネットの回転位置とＭＲセンサの出力(マグネット原点位置（Ｔ_０）)の関係の一例を示す図である。 回転軸に対するマグネットの位置決め方法を説明する図である。 回転軸に対するマグネットの位置の固定法を説明する図である。 Ａ相、Ｂ相信号、及び、Ｚ相に関するデータを、マグネット原点位置（Ｔ_０）基準から、絶対原点位置（Ｚ_０）基準に変換する一例を示す図である。 初期設定処理の結果としてＥＥＰＲＯＭに記録される、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルのＡ相、Ｂ相信号、及び、Ｚ相に関するアブソリュートデータの一例を示す図である。 粗、密な位置決め情報の組み合わせに基づく、駆動信号に対する回転軸の絶対原点位置（Ｚ_０）の決定の処理を説明するタイムチャートである。 第１の実施例における、通常運転モード時の、制御ユニットの信号処理の詳細を示すフローチャートである。 第１の実施例における、通常運転モード時の、ＤＣサーボ制御部及びインバータ駆動信号生成部の動作の詳細を示すフローチャートである。 第１の実施例に基づく、通常運転モード時のサーボモータとしての制御の一例を示す図である。 本発明の第４の実施例に基づく、ブラシレスＤＣサーボモータの制御装置の機能ブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら、詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施例に基づく、ブラシレスＤＣサーボモータの制御装置の機能ブロック図である。ブラシレスＤＣサーボモータ１００は、インナーロータ形の三相ブラシレスＤＣサーボモータ（以下、単にブラシレスＤＣサーボモータ）である。３００は、ブラシレスＤＣサーボモータの制御ユニットである。
永久磁石タイプのロータが、回転軸１３と一体に形成され、これらが、ブラシレスＤＣサーボモータのハウジングに設けられた軸受により、回転自在に保持されている。ブラシレスＤＣサーボモータ１００の３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の各ステータコイルには、駆動トルクや速度指令等に応じて、電流制御部４４で電流の制御された電力が、バッテリ４２からイグニッションスイッチ４３、及び、インバータ４０を介して給電端子４８から供給される。インバータ駆動制御部４１は、制御ユニット３００からの指令に基づき、インバータ４０を駆動して各ステータコイルに供給される電流の位相を制御し、ロータを回転させる。制御ユニット３００は、電流検出／制限部４５で検出された電流に基づき、電流検出／制限部４５を介して、インバータ４０に供給される最大の電力や電流を制御する。４６は逆起電力検出部であり、後で詳細に述べるように、初期設定時にブラシレスＤＣサーボモータ１００の各相のコイルの逆起電力（Ｖ_ＢＵ、Ｖ_ＢＶ、Ｖ_ＢＷ）を検出し、制御ユニット３００に伝送する。

回転軸１３の一端部には、この回転軸１３の回転に伴うインクリメンタルな信号（Ａ，Ｂ）を出力し、ロータリーエンコーダとして機能するＭＲセンサユニット２０が設けられている。すなわち、ＭＲセンサユニット２０において検出された一対のＭＲセンサのアナログ信号は、デジタル信号に変換され、インクリメンタルなＡ相・Ｂ相各信号のパルスのデータ（Ａ，Ｂ）が通信ケーブル２８を介して制御ユニット３００へ送信される。

ブラシレスＤＣサーボモータ１００の１回転毎に出力されるＡ相・Ｂ相の信号のパルス数は、制御に必要とされる分解能等に応じて、任意に設定される。ＭＲセンサの素子としてＧＭＲを用いた場合、回転軸の１回転あたり、例えば、Ａ相・Ｂ相、各々、３６０００パルスの出力が得られる。

本発明では、ブラシレスＤＣサーボモータの駆動信号の零に同期する回転軸上の位置、例えば、駆動信号の零に同期するＡ相のパルスの立ち上がり時点に相当する、回転軸上の周方向上の特定の位置を、絶対原点位置（Ｚ_０）と定義する。
また、ＭＲセンサユニット２０の出力の零に相当する位置、すなわち、マグネットのＮ極領域とＳ極領域の境界線上の特定の位置を、マグネット原点位置（Ｔ_０）と定義する。
ＭＲセンサユニット２０からは、マグネット原点位置（Ｔ_０）の情報も出力され、初期設定時などに利用される。

一方、ブラシレスＤＣサーボモータ１００の他端には、減速機１４を構成するピニオン等が設けられており、回転軸１３の回転が減速機１４で減速され、直接もしくはクラッチを介して、被駆動部材１５に伝達される。
なお、被駆動部材１５としては、自動車のオイルポンプ、ウオーターポンプ、エアーポンプ、エンジン制御部材、パワーステアリングなどがある。

ブラシレスＤＣサーボモータの制御ユニット３００は、通信制御部３１０、メモリ制御部３２０、初期設定駆動信号（iu, iv, iw）生成部３４０、各相信号の立ち上り位相Ｓｎの抽出部３４１、各相の幅設定部３４２、各相の立ち上がりと絶対原点位置の同期設定部３４３、ＭＲセンサユニットのマグネット固定位置（絶対原点位置Ｚ_０）設定部３４４、多回転・アブソリュート信号生成部３４５、通常運転モードモータ制御信号（iu, iv, iw）生成部３４６、通常運転モードＤＣサーボ制御部３４７、インバータ駆動信号生成部３４８等の機能を有している。なお、制御ユニット３００は、公知のブラシレスＤＣサーボモータと同様の、電流制御部４４に対する電流の指令値を生成する機能も備えているが、この点は本発明の特徴ではないので、以下、その構成の説明を省略する。

制御ユニット３００は、スイッチ、例えばイグニッションスイッチ４３を介してバッテリ４２と接続されており、上位のコンピュータ、例えば車載のＥＣＵ（Electric Control Unit）５００等からの外部指令や、ＭＲセンサ２２の出力であるＡ相、Ｂ相信号のデジタル値等の入力情報に基づき、制御信号を生成し、ブラシレスＤＣサーボモータを駆動して被駆動部材１５を動作させる。すなわち、ブラシレスＤＣサーボモータの制御ユニット３００において、ＭＲセンサユニット２０の出力であるＡ相、Ｂ相信号に基づき、Ｚ相信号、Ｕ、Ｖ、Ｗ相信号の多回転・アブソリュート信号が生成される。制御ユニット３００の情報の一部は、ＥＣＵ５００へも送信される。

また、制御ユニット３００は、通信ネットワークを介して、ブラシレスＤＣサーボモータを製造する工場内の端末装置７００とも相互に通信可能に構成されている。この端末装置７００は、通信ネットワークを介して、他の情報処理装置、例えば、工場の生産ラインにおけるコンピュータやサーバとも相互に通信可能に構成されている。ブラシレスＤＣサーボモータの初期設定は、原則として、この端末装置７００により制御ユニット３００の初期設定用プログラムを起動して実行される。工場の生産ライン以外の場面で、ブラシレスＤＣサーボモータの初期設定を行うことも可能である。

ブラシレスＤＣサーボモータの制御ユニット３００は、例えば、必要な複数の機能を論理回路の形で一つのチップにまとめた専用のＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）として、あるいは、汎用のシングルチップマイコンを用いたＩＣ回路のチップとして実現される。あるいはまた、ホストコンピュータの機能の一部として実現される。以下では、汎用のシングルチップマイコンを用いた具体的な構成例について説明するが、同じ機能を有するブラシレスＤＣサーボモータの制御装置を、専用のＡＳＩＣで実現しても良いことは言うまでもない。

制御ユニット３００を実現するためのシングルチップマイコンは、ＣＰＵ、メモリ、発振回路、タイマー、Ｉ／Ｏインタフェース、シリアルＩ／Ｆ等を１つのＬＳＩに集積したものであり、メモリに保持されたプログラムをＣＰＵ上で実行することで、ブラシレスＤＣサーボモータの制御ユニット３００の上記各機能が実現される。なお、メモリ３３０には、ＲＯＭ３３１、ＲＡＭ３３２、及び少なくとも１つのＥＥＰＲＯＭ３３３等が含まれており、バス３５０を介してＣＰＵと接続されている。ＲＯＭには、電源投入時やリセット時に実行するプログラムやプログラム実行中に変化しない定数が保存されている。ＲＯＭとしてフラッシュメモリを採用しても良い。ＲＡＭにはプログラムの変数や、外部からの指令値や、後述する多回転・アブソリュート信号のデータ等が保持されている。また、ＲＡＭには、被駆動部材１５の目標の位置やこの位置に対応して設定されたブラシレスＤＣサーボモータの目標速度（インバータ正弦波駆動信号、ＰＷＭ制御のduty比）も格納されている。ＥＥＰＲＯＭには、ブラシレスＤＣサーボモータの運転に伴い、多回転・アブソリュート信号が、逐次、保持される。

一般に、ＥＥＰＲＯＭは他のメモリに比して書き込み速度が遅いので、アブソリュート信号のデータ等は、一旦、ＲＡＭに保持される。このＲＡＭに保持されたインクリメンタルなＡ相・Ｂ相信号のデータは、ＥＥＰＲＯＭへ書き込むアドレスと共に、ＥＥＰＲＯＭのアプリケーションプログラムやドライバーによりＥＥＰＲＯＭへの書き込み（保存）がなされる。また、ＥＥＰＲＯＭからＲＡＭへのこれらのデータ等の読み込みも、このアプリケーションプログラムやドライバーにより、アドレスを用いて処理される。
なお、ブラシレスＤＣサーボモータを駆動するための駆動信号として、正弦波駆動信号やＰＷＭ信号以外の信号を用いても良いことは言うまでもない。

制御ユニット３００は、メモリ３３０に記憶された指令値やＭＲセンサユニット２０からの各種の信号に基づいて、被駆動部材１５を駆動するブラシレスＤＣサーボモータの回動位置、ひいては、被駆動部材１５の回動位置を演算し、被駆動部材１５が所定の各位置で動作するように、ブラシレスＤＣサーボモータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルへ電流を供給するインバータ駆動信号の情報を生成する。これらの信号に基づくＤＣサーボモータ駆動用インバータ駆動信号の情報が、ブラシレスＤＣサーボモータの制御ユニット３００から、インバータ駆動制御部４１へシリアル通信ラインを介して出力される。

通常運転モードにおいて、制御ユニット３００では、ロータリーエンコーダ（ＭＲセンサユニット２０）の情報に基づいて、ブラシレスＤＣサーボモータ１００のサーボ制御を実行する。被駆動部材１５は、制御ユニット３００によるサーボ制御の対象である。また、被駆動部材１５の回転数、回転位置、移動量等が被駆動部材に設けられた機器エンコーダで検知され、この機器エンコーダの情報（Ｒ）が制御ユニット３００にフィードバックされ、サーボ制御の参考情報として利用される。

次に、第１の実施例に基づく、ブラシレスＤＣサーボモータの具体的な構成例について、説明する。図２Ａは、第１の実施例に基づく、ブラシレスＤＣサーボモータの縦断面図であり、図２Ｂは、図２ＡのＢ−Ｂ断面図である。
ブラシレスＤＣサーボモータ１００は、カップ状のモータハウジング１０の内部に、３相のステータコイル１１が固定されている。ステータコイル１１は、周方向に等間隔に配置された９個の界磁鉄心１１２と、各界磁鉄心周りのスロット内に絶縁部材１１３を介して巻かれた界磁コイル１１１で構成されている。界磁鉄心１１２は、鋼板を軸方向に複数枚積層して構成されている。各界磁鉄心１１２に巻回された界磁コイル１１１は、インバータ４０から印加される電圧の位相によって、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相、すなわち、Ｕ相の界磁コイル（１１Ｕ１〜１１Ｕ３）、Ｖ相の界磁コイル（１１Ｖ１〜１１Ｖ３）、及び、Ｗ相の界磁コイル（１１Ｗ１〜１１Ｗ３）に分類される。

一方、８極の永久磁石を有するロータ１２が、回転軸１３と一体に形成され、これらが、第１のエンドカバー１８、及びモータハウジング１０に設けられた１対の軸受１６，１７により、回転自在に保持されている。ロータ１２は、回転軸１３に固定されたロータヨーク１２１と、その外周部に固定された８個の永久磁石１２２を有する、８極のロータである。ロータヨーク１２１は、円板状の鋼板を軸方向に複数枚積層し、一体化したものである。ロータ１２の外周面は、ステータコア１１のティースに、空隙を介して対向している。
なお、ブラシレスＤＣサーボモータ１００のスロット数やマグネットの極数、モータハウジング１０やカバーなどの具体的構成は、実施例に限定されるものではない。例えば、カップ状のモータハウジング１０の向きを左右逆にして、モータハウジングの右側の開口部に、軸受１７保持部や支柱が形成されたサイドカバーを固定し、さらに、その上に、第２のエンドカバー１９を固定するようにしても良い。

次に、図２Ａ、図２Ｃに基づき、ブラシレスＤＣサーボモータとＭＲセンサユニットの関係を説明する。図２Ｃは、図２ＡのＣ−Ｃ断面図である。
ＭＲセンサユニット２０は、回転軸１３の一端面に固定部材２６を介して固定された平板状のマグネット２１と、このマグネット２１に対向する位置で離間してモータハウジング１０に固定された、１対のＭＲセンサ(磁気抵抗素子センサ)２２と、処理回路部２３とを備えている。
回転軸１３の一端面に固定された平板状のマグネット２１に対向して配置された１対のＭＲセンサ２２は、Ｎ極とＳ極の磁極の切替りによる磁界の抵抗の変化を検出するものである。

本発明では、ＭＲセンサ固有の横磁界を使用するため、マグネット２１は多極着磁せず、Ｎ，Ｓ各１極着磁されたものである。マグネット２１は、Ｓｉもしくはガラス基板と、その上に形成されたＮｉ，Ｆｅ等の強磁性金属を主成分とする合金の薄膜で構成されている。
１対のＭＲセンサ２２（２２Ａ、２２Ｂ）としては、例えば、ＧＭＲ、ＴＭＲ、ＡＭＲ等を用いることができる。１対のＭＲセンサ２２は、出力されるパルスの位相が互いに所定の角度、例えば９０度ずれるように、回転軸１３の回転方向に所定の間隔を空けて配置されている。１対の磁気抵抗効果素子は直列に接続され、その両端に電圧Ｖccが印加され、両素子の接続点の電位を表す電圧信号がＭＲセンサ２２の出力となる。

ＭＲセンサ２２と処理回路部２３は、１枚のプリント基板２４上に設けられている。このプリント基板２４は、複数、例えば、３本の支柱２５により、ＭＲセンサ２２がマグネット２１に対向し、ＭＲセンサ２２及びマグネット２１の各回転中心と回転軸１３の軸芯とが一致するような関係で、モータハウジング１０の側面に固定され、非磁性材の第２のエンドカバー１９で覆われている。

なお、図面上では分かり易くするために、回転軸１３のモータハウジング１０の端からの突出長さや、固定部材２６を、大きく表示している。実用上は、突出長さをできるだけ短く、例えば、３ｍｍ程度とするのが望ましい。固定部材２６は非磁性材料、例えば樹脂製のカップ状の部材であり、例えばその一端にマグネット２１が一体にモールドされている。固定部材２６は、そのカップ状の中空部に回転軸１３を挿入した状態で、回転軸１３に対して円周方向に回動自在であり、固定ピン２７や接着剤により、固定部材２６が回転軸１３に対して固定されている。

図２Ｃおいて、マグネット原点位置（Ｔ_０）は、Ｎ，Ｓ各１極着磁された平板状のマグネット２１の、Ｎ極領域とＳ極領域の境界線上の一方の端の位置である。この位置は、回転軸上の絶対原点位置（Ｚ_０）と一致すべきものである。

本発明では、ブラシレスＤＣサーボモータの製造工程の最終段階において、ブラシレスＤＣサーボモータの初期設定を行い、マグネット原点位置（Ｔ_０）と絶対原点位置Ｚ_０とが一致するようして、マグネットを回転軸に固定する。そのために、モータのステータとロータとが組み立てられた段階で、駆動信号に対する回転軸上の絶対原点位置Ｚ_０を求める。具体的には、第２のエンドカバー１９がモータハウジング１０の右側面に固定されていない状態で、回転軸に対してマグネット２１を仮固定し、ブラシレスＤＣサーボモータを駆動することにより、ＭＲセンサの出力の位相と、Ｕ相の界磁コイルの逆起電力の積分値ピークの位相と、インバータ駆動信号の零に対応するＵ相コイルの立ち上がりの位相の情報とを取得する。これらの各位相の同期関係に基づいて、回転軸上の絶対原点位置Ｚ_０を求める。そして、次に、マグネット原点位置（Ｔ_０）と絶対原点位置Ｚ_０の位相が一致するように、回転軸上のマグネット２１の位置を決定し、回転軸にマグネット２１を正式に固定する。

この初期設定の作業は、例えば、カメラ機能付きの作業ロボットのアーム等を用いて、あるいは、作業者自身によって処理される。この初期設定の作業のために、かつ、１対のＭＲセンサ２２が所定の磁気感度を確保できるようにするために、モータハウジング１０の右側面と１対のＭＲセンサ２２との間の間隙は、所定の微小間隔、例えば２０ｍｍ〜３０ｍｍの間隙とするのが望ましい。初期設定の具体的な方法については、後で詳細に述べる。

図３は、第１の実施例における、ブラシレスＤＣサーボモータの駆動回路の構成例を示す図である。
ステータコイル１１において、各相の界磁コイル１１Ｕ〜１１Ｗは、Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３のコイルが直列に、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３のコイルが直列に、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３のコイルが直列に、各々結線されている。これらの３つのコイル群は、各々の一端が中性点で接続されている。

インバータ４０は、ＦＥＴトランジスタから成る６つのスイッチング素子ＦＥＴ１〜ＦＥＴ６と、１つの電解コンデンサ４７、抵抗素子等で構成されている。各スイッチング素子ＦＥＴ１〜ＦＥＴ６は、一端がブラシレスＤＣサーボモータ１００の、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれかのコイル１１Ｕ〜１１Ｗに接続され、他端が直流電源４２に接続されている。各スイッチング素子ＦＥＴ１〜ＦＥＴ６のゲート・ソース間に電圧、すなわち、インバータ駆動制御部４１で生成されたインバータ駆動信号を加える。電解コンデンサ４７は、電源電圧を平滑化するものである。

ブラシレスＤＣサーボモータの制御ユニット３００は、通常運転モードにおいて、運転指令と、通常運転モードモータ制御信号（iu, iv, iw）を基に生成された制御信号と、ＭＲセンサユニット２０からのＡ相・Ｂ相信号に基づいて、ブラシレスＤＣサーボモータ１００の運転、例えば正弦波駆動を継続する。これにより、被駆動部材１５は、所定の動作範囲で、所定の運転パターンに基づく動作を行う。

ブラシレスＤＣサーボモータの制御ユニット３００は、例えば、インバータ駆動制御部４１やインバータ４０と共に１枚のプリント基板６００の上に実装し、モータハウジング１０や第２のエンドカバー１９の内側面でかつ、ＭＲセンサユニット２０に近接した位置に固定することもできる。この場合、インバータ４０は、界磁コイル１１１への給電端子４８の近傍の電源ラインに接続される。また、ブラシレスＤＣサーボモータが設置される環境によっては、ブラシレスＤＣサーボモータの外部にプリント基板６００を設置しても良い。なお、図面上、ＭＲセンサユニット２０やプリント基板６００等の電源ラインは省略されている。

図１に機能ブロックの形で示した、通信制御部３１０、メモリ制御部３２０、初期設定駆動信号（iu, iv, iw）生成部３４０、各相信号の立ち上り位相Ｓｎの抽出部３４１、各相の幅設定部３４２、各相信号の立ち上がりと絶対原点位置の同期設定部３４３、ＭＲセンサユニットのマグネット固定位置（絶対原点位置）設定部３４４、多回転・アブソリュート信号生成部３４５、通常運転モードモータ制御信号（iu, iv, iw）生成部３４６、通常運転モードＤＣサーボ制御部３４７、及びインバータ駆動信号生成部３４８等のプログラムを実行することで実現される各機能は、一例として表示したものである。各機能の区分は任意であり、上記複数の機能を共通のプログラムで実現しても良く、或いは、特定の上記機能を異なる複数のプログラムやＩＣ回路で実現しても良いことは言うまでもない。
また、制御ユニット３００の、初期設定に関係したプログラムの一部やメモリのデータは、工場内の端末装置７００やサーバと共有され、初期設定の処理の一部を工場内の端末装置７００で分担するように構成しても良い。

次に、ＭＲセンサユニット２０の構成例及び機能について、図４Ａ、図４Ｂを参照しながら説明する。
図４Ａに、ＭＲセンサユニット２０の処理回路部２３の一例を示す。処理回路部２３は、ＡＤ変換器２３１、軸ずれ補正処理部２３２、ＲＡＭなどのメモリ２３３、逆正接演算処理部２３４、パルスカウンタ２３５、インクリメンタルＡ相・Ｂ相信号生成部２３６、マグネット原点位置信号（Ｔ_０）生成部２３７、パラレル・シリアル変換部２３８、及び、シリアル通信部２３９の各機能を有している。処理回路部２３は、例えば、メモリ付きのマイクロコンピュータ上でプログラムを実行することにより実現される。

処理回路部２３では、１対のＭＲセンサ２２Ａ、２２Ｂのアナログ信号が、量子化され、電気角の内挿処理により多分割され、回転軸の１回転あたり、例えば、各々、３６０００パルスの、Ａ相、Ｂ相のデジタル信号に変換される。このＡ相、Ｂ相のデジタル信号は、逆正接演算処理部２３４で逆正接演算され、パルスカウンタ２３５で加算される。この累積加算値が、インクリメンタルなＡ相・Ｂ相信号生成部２３６で、インクリメンタルなＡ相信号及びＢ相信号（以下、Ａ相・Ｂ相信号）パルスのデータとして生成され、メモリ２３３に保持される。

図４Ｂに、ＭＲセンサの出力信号の処理方法の概念を示す。
ＭＲセンサ２２は、作用する磁界の方向に対して電気抵抗値の変化する特性が異なるように設けられている。このため、マグネット２１が角度Θだけ回転して各ＭＲセンサに作用する磁界の向きが回転すると、それに対応してＭＲセンサの電気抵抗値、換言するとＭＲセンサ２２の出力信号の電圧が変動する。回転軸１３の１回転３６０°（機械角）毎に、ＳＩＮ波、ＣＯＳ波の各々で、各々１周期分のパルス信号が出力される。

なお、１対のＭＲセンサ２２Ａ、２２Ｂから得られるＡ相、Ｂ相信号は、各センサ等の制作誤差、設置誤差、温度の影響等により、誤差（主に軸ずれ誤差）を含んでいる可能性がある。すなわち、逆正接演算の結果得られたＡ相・Ｂ相信号は、本来、回転軸１３の回転角度Θに比例して直線上に位置すべきものである。しかし、軸ずれ等の誤差により、３６０度毎に、あるいは、１対のＭＲセンサの位相差９０度毎に、繰り返されるひずみを含んでいる場合がある。
軸ずれ補正処理部２３２では、回転軸１３の少なくとも１回転分のデータに基づき、１対のＭＲセンサの回転中心を抽出し、回転角度Θに対するＡ相、Ｂ相信号のひずみの有無を検知し、ひずみがある場合にはそれらの補正処理を行う。
マグネット原点位置信号生成部２３７では、逆正接演算処理部２３４による逆正接演算の結果として、回転軸１３の１回転毎に現われる角度０の位置に同期して、マグネット原点位置（Ｔ_０）の信号を生成し、出力する。このマグネット原点位置（Ｔ_０）の信号は、マグネット２１を回転軸の絶対原点位置Ｚ_０に固定するための情報として利用される。

さらに、パラレル・シリアル変換部２３８において、パラレル伝送処理により生成されたＡ相・Ｂ相信号、及び、マグネット原点位置（Ｔ_０）信号が、シリアル伝送通信の規格に適合したシリアル伝送用の送信データ（ＢＵＳ）に変換され、このＢＵＳ信号がシリアル通信部２３９から１本の通信ケーブル２８を介してブラシレスＤＣサーボモータの制御ユニット３００へ送信される。

なお、ＭＲセンサユニットのパルスカウンタ２３５としてアップダウンカウンタを採用し、パルスの累積加減算値に、回転軸１３の正逆の回転方向の情報も付加したＡ相、Ｂ相信号を生成し、ブラシレスＤＣサーボモータの制御ユニット３００へ送信するようにしても良い。本発明では、このようなアップダウンカウンタによる回転方向の情報付きのカウント情報も、累積加算値として扱うものとする。また、マグネット原点位置（Ｔ_０）信号は、回転軸１３の１回転毎に１回生成される信号であり、回転軸１３の回転数を検知する信号と兼用することもできる。

次に、第１の実施例における、初期設定処理の概要を、図５のタイムチャートを参照しながら、説明する。
初期設定は、外部端末装置７００から、コントロールユニット３００の初期設定に関係したプログラムを起動し、必要なパラメータを設定することにより、開始される(５０１)。
なお、この段階では、ブラシレスＤＣサーボモータ１００の回転軸１３に、マグネット２１が任意の位置（マグネット原点位置（Ｔ_０））で仮固定されており(５０３)、一対のＭＲセンサ２２や処理回路２３が、モータハウジング１０の側面に固定され(５０４)、かつ、第２のエンドカバー１９はまだモータハウジング１０の右側面に固定されていない。

コントロールユニット３００では、初期設定に関係したプログラムの起動に伴い、初期設定用の任意（所定）の駆動信号を生成し、ＤＣサーボモータの３相のステータコイルに駆動電力を供給する(５０５)。これに伴いロータ及びＭＲセンサ２０のマグネット２１が回転し(５０６)、ＭＲセンサ(検出素子２２、処理回路２３)で、Ａ，Ｂの出力信号、及び、マグネット原点位置（Ｔ_０）の情報が生成される(５０７)。コントロールユニット３００では、所定の駆動信号、例えば矩形波信号に基づく、暫定的なＡ，Ｂの信号のデータのテーブルを生成する(５０８)。
表１に、ＭＲセンサユニット２０で生成され、コントロールユニット３００のＲＡＭに記録される（Ｔ_０）基準の暫定的なテーブルの一例を示す。

そして、ステータコイルへの上記駆動電力の供給に伴う各相の逆起電力の検出を行い(５０９)、逆起電力の積分値ピークＰzを検出する(５１０)。

一方、初期設定駆動信号（iu, iv, iw）に合わせて、表１として記録されたＭＲセンサのＡ，Ｂの出力信号から、ロータ１２の極数に合わせて、モータを正逆双方向に正負の回転数、例えば各々１回転させるのに必要な、電気角で１２０°の間隔で立ち上がるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各信号の位相情報を生成する。本実施例の場合、機械角４５°毎（４５００パルス毎）に、ロータ１２が１回転するように、表２に示したような、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各信号の位相情報のテーブルを生成する。

表２中に、Ｕ-up、Ｖ-upと記載したのは、Ｕ相、Ｖ相の信号の立ち上がり位相を示している。Ｕ相、Ｖ相の信号の立ち上がりは、いずれも、ＭＲセンサユニット２０からのＡ相信号の立ち上がり位相に同期している。同様にして、Ｗ相の信号の立ち上がり位相や、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各信号の立ち下がり位相を示すＷ-up、Ｕ-dw、Ｖ-dw、Ｗ- dwの位相情報も、テーブルに記録される。

次に、マグネット原点位置（Ｔ_０）と、Ａ，Ｂの出力信号と、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相信号の立ち上がり位相Ｓnとを同期させ、表２を、各相の暫定アブソリュートデータ（Ｔ_０基準）として生成する(５１１)。
表２は、コントロールユニット３００のＥＥＰＲＯＭに記録される、ここではＵ相の、暫定アブソリュートデータの一例を示すものである。
なお、この段階では、このマグネット原点位置（Ｔ_０）が、ＭＲセンサの絶対原点位置とどのような対応関係にあるかは明確ではない。

さらに、前に求めた積分値ピークＰzの位相に基づき、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各信号の立ち上がり位相Ｓnを抽出する(５１２)。

さらに、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルに関する信号に対して、Ｔ_０基準のＺ相の幅を確定する。そして、各相の幅信号を付加した暫定アブソリュートデータのテーブルを生成する(５１３)。
下記の表３は、コントロールユニット３００のＥＥＰＲＯＭに記録される、ここではＵ相の、暫定アブソリュートデータの一例を示す。

次に、各相の立ち上がりと絶対原点位置の同期設定部において、ＭＲセンサの出力、前記積分値ピーク及び前記回転軸の回転角の情報の関係に基づいて、駆動信号に対する回転軸の絶対原点位置（Ｚ_０）を求める（５１４）。
このようにして、初期設定駆動信号に対応するＡ相、Ｂ相信号及びＵ相の逆起電力の積分値の情報を基にした、「回転軸上の絶対原点位置（Ｚ_０）」のデータが得られる。
例えば、Ｕ相信号に関して、下記の表４のようなアブソリュートデータを生成する。

ここまでの一連の処理が完了したら、次に、コントロールユニット３００から外部端末装置７００へ、回転軸に対するマグネットの位置決めの要求を送る(５１５)。

これを受けて、コントロールユニット３００は、作業ロボットもしくは作業者に、「ロータを固定し、マグネットの仮固定を外し、マグネットを回転軸に対して回転させる」指令を送る(５１６)。マグネット２１の回転に伴いＭＲセンサ２０からマグネット原点位置（Ｔ_０）の情報が得られる(５１７)。マグネット２１のマグネット原点位置（Ｔ_０）の情報がコントロールユニット３００を経由して(５１８)、外部端末装置７００に送信される。作業ロボットや作業者などは、マグネット原点位置（Ｔ_０）の情報を基に、マグネットを回転軸に対して絶対原点位置Ｚ_０に固定すべき位置（Ｔ_０＝Ｚ_０）を決定する(５１９)。これに伴い、マグネットの回転軸に対する位置が絶対位置Ｚ_０に設定され(５２０)、作業ロボットがマグネット２１を回転軸に固定する(５２１)。コントロールユニット３００は、さらに、作業ロボットに、「ロータの固定を解除」する指令を送る(５２２)。

その後、ＭＲセンサユニットから得られた全ての信号の位置データが絶対原点位置Ｚ_０基準に変更され、Ｚ相信号、「Ｚ相の幅」と関係づけられ、ＥＥＰＲＯＭのアドレスが付与される。このようにして、回転軸１３の絶対原点位置を表す、多回転・アブソリュート信号に変換される。すなわち、各相信号の暫定アブソリュートデータ(（Ｔ_０）基準）を、Ｚ_０基準に補正したアブソリュートデータのテーブルとして生成し(５２３)、ＥＥＰＲＯＭに記録する。

同様にして、各相の多回転アブソリュートデータを生成し(図１１Ｂ参照)、ＥＥＰＲＯＭ３３３に記録する(５２４)。これを受けて、初期設定は終了する(５２５)。

次に、初期設定の処理について、より詳細に説明する。
図６Ａは、本発明の第１の実施例における制御ユニットの、初期設定プログラムの起動時の処理を示すフローチャートである。まず、電源立ち上げ直後に、ブラシレスＤＣサーボモータの制御ユニット３００は、初期設定済か否かをチェックする（Ｓ６０１）。否の場合、初期設定処理モードに移行する（Ｓ６０２）。

初期設定プログラムの起動時の、制御ユニット３００の初期設定処理（Ｓ６０２）の詳細を、図６Ｂに示す。
初期設定処理では、まず、ＭＲセンサのマグネットを、回転軸に対し、暫定位置（Ｚα ）で仮固定する（図６ＢのＳ６１０）。次に、ＥＥＰＲＯＭデータの初期化を行い（Ｓ６１１）、初期設定駆動信号（iu, iv, iw）生成部３４０で、初期設定のための初期設定駆動信号、例えばインバータ駆動用のＰＷＭ信号(±Ｎ回転)を生成する。初期設定駆動信号（iu, iv, iw）は、ブラシレスＤＣサーボモータを、零回転を挟んで正、逆方向に各々１〜数回転だけ駆動する信号で足りる。この初期設定駆動信号を、インバータ駆動信号生成部３４８へ出力し（Ｓ６１２）、生成されたインバータ駆動信号（ＰＷＭ信号）で、ブラシレスＤＣサーボモータ１００を駆動する。

なお、この初期設定時の最初の駆動信号は、ブラシレスＤＣサーボモータのＤＣサーボ制御信号に代わるものである。対象のブラシレスＤＣサーボモータは本来閉ループ制御されるものであるが、初期設定処理では、ブラシレスＤＣサーボモータをオープン制御の状態で、初期設定駆動信号により、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルへ電力を供給してブラシレスＤＣサーボモータを駆動する（Ｓ６１３）。

得られたＡ相、Ｂ相信号は、初期設定処理の指令値と比較され、その累積加算値が正常か否か、すなわち、累積加算値がインバータ駆動信号の指令値に対応し、ブラシレスＤＣサーボモータやＭＲセンサの応答状態が正常であるのか、否かが判定される（Ｓ６１４）。対応関係に異常有りと判定された場合には、指令値とＡ相、Ｂ相の信号の累積加算値とが対応するように、別途、ＭＲセンサの温度特性の補正等の出力補正の処理が行われる（Ｓ６１５）。
なお、出力補正の処理を複数回実施しても正常状態にならない場合は、ＥＥＰＲＯＭ自体に異常がある等の別の原因も考えられるので、その旨のエラー表示を行う。

Ｓ６１４でＭＲセンサが正常と判定された場合、もしくは補正処理がなされた場合、初期設定処理は、次に、ＭＲセンサユニット２０から取得したＡ相、Ｂ相信号のアブソリュート化を行う（Ｓ６１６）。すなわち、ＥＥＰＲＯＭへの記録のために、Ａ相、Ｂ相信号の各データに書き込み用のアドレスの付与（番地付け）を行う。このようにして、表１に示したような、暫定的なアブソリュート信号のデータを、ＲＡＭを経由してＥＥＰＲＯＭに記録する。

次に、回転軸に対するマグネットの絶対位置を求め、絶対位置情報に基づくアブソリュート信号のデータを生成できるようにするための、一連の処理に移行する。
まず、最初の駆動信号に基づく、ステータコイルへの駆動電力の供給に伴う各相の逆起電力の検出を行い、逆起電力の積分値ピークＰzを検出する(Ｓ６１７)。
逆起電力検出部４６は、各相のコイルの時系列の逆起電力Ｖｂｕ、Ｖｂｖ、Ｖｂｗを検出し、制御ユニット３００へ伝送する。制御ユニット３００では、各相信号の立ち上り位相Ｓｎの抽出部３４１において、各相の逆起電力の積分演算を行い、積分値が所定の閾値を超えたピーク位置Ｐzを検出する。

この逆起電力の検出について、図７Ａ、図７Ｂ、及び、図８Ａを参照しながら説明する。
図７Ａは、８極の永久磁石を有するロータを備えたＤＣサーボモータにおける、ステータの各界磁コイルの磁極と電流の関係、及び、各界磁コイルの逆起電力の関係を示す図である。ここでは、０°〜１２０°（電気角）の範囲のみの関係を示している。
ステータの各界磁コイル１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗへ供給される電流の位相を回転させることにより、ロータ１２が回転する。この各界磁コイルへ供給される電流の大きさとその方向に応じて、各界磁コイルに逆起電力Ｖ_ｂｕ、Ｖ_ｂｖ、Ｖ_ｂｗが発生する。

次に、ＭＲセンサユニットからのＡ相、Ｂ相の出力信号と、いずれか１相のステータコイルへの駆動信号との同期の関係から、回転軸に対するＭＲセンサの位置関係（マグネット原点位置（Ｔ_０））の情報を取得する。

そのために、まず、ブラシレスＤＣサーボモータ１００を正転、逆転の双方向に駆動する、例えば、正逆各1回転するための、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の駆動信号を生成する（Ｓ６１８）。すなわち、各相の立ち上がりと絶対原点位置の同期設定部３４３において、初期設定駆動信号（iu, iv, iw）に合わせて、ロータ１２の永久磁石の極数、本実施例では８極、に合わせた、マグネット原点位置（Ｔ_０）基準の、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各信号の位相情報（表２、及び、図８Ａ参照）を生成する機能を有している。
図８Ａは、ＭＲセンサユニットから出力されるＡ相、Ｂ相の信号と、これらの信号に基づいて生成される、Ｚ相、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各信号の関係を示している。
なお、このＳ６１８におけるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各信号の位相情報は、ロータリーエンコーダとして機能するＭＲセンサユニット２０からの、Ａ相、Ｂ相の出力信号の位相と完全に同期している点で、Ｓ６１２における初期設定駆動信号のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各信号とは異なるものである。

各相信号の立ち上り位相Ｓｎの抽出部３４１では、表２や図８Ａに示したＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各駆動信号の位相データにおける、各駆動信号の立ち上がり位置（Ｓn）を抽出する（Ｓ６１９）。

図７Ｂは、各界磁コイル１１Ｕ〜１１Ｗの逆起電力Ｖ_ｂｕ、Ｖ_ｂｖ、Ｖ_ｂｗ、その積分値ピーク、及び、位置決め情報（Ｓn）の関係を示す図である。
積分値ピークは、各積分値のピークが所定の閾値を超えた時点に対応しており、これを位置決め情報（Ｓn）として生成する。
ここで、特定の位相、例えば、Ｕ相の逆起電力の積分値ピークに着目すると、回転角度（電気角）が１２０°の範囲内で、４０°及び１００°の位置で、積分値ピークが得られている。すなわち、Ｕ相の界磁コイル（１１Ｕ１〜１１Ｕ３）に関して、１回転（３６０°）当たり、６回の積分値ピークが得られる。同様に、Ｖ相の界磁コイル（１１Ｖ１〜１１Ｖ３）、及び、Ｗ相の界磁コイル（１１Ｗ１〜１１Ｗ３）に関しても、各々、１回転当たり、６回の積分値ピークが得られる。
この積分値ピークの位置は、ステータの各界磁コイルの構成に応じて変わることは言うまでもない。
なお、Ｖ相、Ｗ相に関しても、各々、位置決め情報（Ｓn）を、決定し、ＥＥＰＲＯＭに記録しても良い。また、位置決め情報（Ｓn）は、回転軸１３の１回転毎に複数個、生成しても良い。あるいは、分解能の異なる異種の信号、例えば、１回転毎に１〜２回程度の粗な信号と、１回転毎に数十回程度の密な信号とを組み合わせても良い。

図８Ａの例では、最初のＵ相信号の立ち上がりと、最初のＡ相信号の立ち上がりが、マグネット原点位置（Ｔ_０）に同期している。さらに、マグネット原点位置（Ｔ_０）を基準として、回転軸１３の１回転３６０°（機械角）毎に、Ｚ相信号（Ｚ１,Ｚ２，―,―，Ｚｎ）が設定されている。
図８Ａのマグネット原点位置（Ｔ_０）に対応する最初のＡ相信号の立ち上がり位置、換言するとＵ相信号の立ち上がり位置から、Ｕ相コイルへの励磁電流が増加する。そのため、図７Ｂの例では、回転軸１３の１回転に１つ、例えば、Ｕ相コイルへの励磁電流が増加方向にある、回転角度Θ＝１００°（電気角）の積分値ピークの位置が、ＭＲセンサのマグネットの絶対原点位置を求めるための１つの「位置決め情報（Ｓn）」とし、ＥＥＰＲＯＭに記録される。

図６Ｂに戻り、次に、各相の幅設定部３４２は、各相コイルの信号の幅を設定する（Ｓ６２０）。
図８Ｂは、インバータ駆動信号として正回転指令時の、マグネット原点位置（Ｔ_０）を基準とした、ＭＲセンサの出力信号（Ａ相、Ｂ相）を示す図である。位相のずれ方向は、回転軸１３の回転方向に応じて反転する。
ここでは、各Ｚ相信号（Ｚ１,Ｚ２，―,―，Ｚｎ）の最初のＡ相信号の立ち上がりに同期し、Ａ相信号の１パルス分の幅を有する「Ｚ相の幅（１）」の信号が確定される。さらに、Ａ相信号の立ち上がりに同期し、Ａ相信号の数パルス分の幅を有する「Ｚ相の幅（２）」の信号が確定される。「Ｚ相の幅（１）」、「Ｚ相の幅（２）」の信号は、各々、３６０°（機械角）間隔で繰り返す信号である。

同様にして、図８Ｃに示すように、各Ｚ相信号（Ｚ１,Ｚ２，―,―，Ｚｎ）の最初のＡ相信号の立ち下がりに同期し、Ａ相信号の１パルス分の幅を有する「Ｚ相の幅（３）」の信号を確定する。さらに、Ａ相信号の立ち下がりに同期し、Ａ相信号の数パルス分の幅を有する「Ｚの幅（４）」の信号を確定する。「Ｚ相の幅（３）」、「Ｚ相の幅（４）」も、各々、３６０度間隔で繰り返す信号である。なお、「Ｚ相の幅」の周期や、「Ｚ相の幅」の数は任意に設定でき、予め、メモリに記録されている。また、Ｂ相信号を基準に生成しても良い。

Ｚ相信号が得られた、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各信号の、各Ａ相・Ｂ相信号の累積加算値は、次に、回転軸１３の１回転毎（３６０度毎）の累積加算値に変換され、これとＺ相信号の組み合わせに、ＥＥＰＲＯＭのアドレスを付与して、表３に示したような、暫定多回転アブソリュート信号のデータとなる。

次に、各相の立ち上がりと絶対原点位置の同期設定部３４３において、ＭＲセンサの出力、前記積分値ピーク及び前記回転軸の回転角の情報の関係に基づいて、駆動信号に対する回転軸の絶対原点位置（Ｚ_０）を求める（図６のＳ６２１）。
図９は、駆動信号に対する回転軸の絶対原点位置（Ｚ_０）を求める処理を説明するタイムチャートである。

インバータ駆動信号を出力してブラシレスＤＣサーボモータ１００を正・逆双方向に駆動すると、ＭＲセンサユニット２０から、指令値（Ｕ，Ｖ，Ｗ相の駆動信号）に対応するＡ相、Ｂ相信号が得られる。また、前記した通り、逆起電力検出部４６からのデータに基づき、各相信号の立ち上り位相Ｓｎの抽出部３４１において、対応する複数のピーク位置、すなわち、複数の位置決め情報（Ｓn）が得られる。

回転軸上の絶対原点位置（Ｚ_０）に対応する位置決め情報（Ｓｎ）は、回転軸１３の１回転に１つ出力されるべきである。さらに、この位置決め情報（Ｓｎ）は、Ｕ，Ｖ，Ｗのいずれか１相のコイルへの励磁電流が増加方向にある区間内の、Ａ相信号の０度に対応する立ち上がり時点に相当する位置と定義する。この場合、ブラシレスＤＣサーボモータが正回転の状態で、回転軸がこの絶対原点位置（Ｚ_０）を通過する必要がある。
そこで、各相の立ち上がりと絶対原点位置の同期設定部３４３において、図９の下段に示すように、ブラシレスＤＣサーボモータを起動し、初期設定駆動信号（インバータ駆動信号）により、間に零回転を含む範囲で、ブラシレスＤＣサーボモータを正回転もしくは逆回転させる。
ブラシレスＤＣサーボモータを、例えば、−１回転から＋１回転まで正回転させた場合、−１回転から零回転を通過し＋１回転まで回転する間に、図９の中段、上段に示すように、Ｕ相コイルの逆起電力の積分値（ピーク値）が閾値に達する。このようにして、各信号の立ち上がり時点に対応する位置決め情報（Ｓ１）〜（Ｓ６）が出力される。

次に、これらＵ相の逆起電力の積分値（ピーク値）が閾値に達する位置決め情報（Ｓ１）〜（Ｓ６）の位相の中で、上記定義に基づき、図９の下段に示したように、インバータ駆動信号のＵ相コイルのＰＷＭ信号のＯＮデューティが零に同期する、位置決め情報（Ｓ４）の位相が、回転軸上の絶対原点位置（Ｚ_０）に同期していると判定する。
なお、Ｕ相コイルに代えて、Ｖ相若しくはＷ相のコイルへの励磁電流を基に、回転軸上の絶対原点位置（Ｚ_０）に同期する位置決め情報を出力するようにしても良い。また、回転軸上の絶対原点位置（Ｚ_０）の決定のために、初期設定駆動信号の指令値（ＰＷＭ信号）の送信タイミングと、Ａ相、Ｂ相信号、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の信号、及び、位置決め情報の受信タイミング等の時間情報を利用しても良い。
このように、初期設定駆動信号に対応する高分解能のＡ相、Ｂ相信号及びＵ相の逆起電力の積分値の情報を基にした、高精度の「回転軸上の絶対原点位置（Ｚ_０）」のデータ、及び、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各信号の位相情報のデータ、すなわち、絶対原点位置（Ｚ_０）を基準とした、回転数、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各コイルの位相情報を含んだ、アブソリュートの値のテーブル（表４）が生成される。

ここまでの一連の処理が完了したら、コントロールユニット３００から外部端末装置７００へ、マグネットの位置決めの要求を送り、これを受けて、コントロールユニット３００は、ＭＲセンサユニットのマグネット固定位置設定部３４４によるマグネットの位置決めの処理（Ｓ６２２）に移行する。
このマグネットの位置決めの処理について、図１０Ａ〜図１０Ｄを参照しながら説明する。

図１０Ａに示したように、初期設定時、マグネット２１は回転軸１３に対して任意の角度位置（マグネット原点位置（Ｔ_０））で仮固定されている。

次に、回転軸１３を固定した状態で、回転軸１３上でマグネット２１を相対的に回転させた場合、図１０Ｂに示したように、回転角度に対して、ＭＲセンサ２０の出力が、サイン波形で示されるように変化し、マグネット原点位置（Ｔ_０）信号が出力される。
そこで、図１０Ｃに示したように、マグネット２１を回転軸１３に対して回転させ、ＭＲセンサの出力（マグネット原点位置（Ｔ_０）信号）が、先に求めた絶対原点位置（Ｚ_０）と一致する位置を求め、この位置でマグネット２１を回転軸１３に固定する。このようにして、マグネット２１は回転軸１３上の絶対原点位置（Ｚ_０）に固定される。すなわち、マグネット２１は、このマグネットの原点位置（Ｔ_０）が、回転軸１３の絶対原点位置（Ｚ_０）と同期する位置に固定される。
なお、本実施例の方法によるマグネット２１の位置決めは、ＭＲセンサの分解能（３６０００パルス程度）に対して、厳密には若干の誤差を含む可能性が想定される。本発明のマグネット２１の「絶対原点位置」はそのような微小の誤差を含んだものと定義する。マグネット２１と回転軸との間で、この絶対原点位置（Ｚ_０）が一度設定されると、それは繰り返し誤差の発生しない不変の位置情報として出力される。そのため、サーボ制御を行うブラシレスモータの制御のための「絶対原点位置」の情報として、実用上、なんら支障はない。

図１０Ｄは、回転軸１３に対するマグネット２１の位置固定法の一例を示すものであり、固定ピン２７や接着剤２８等で、固定部材２６を回転軸１３に固定する。
これらの情報から、駆動信号と回転軸上のマグネットの角度の関係が求まり、マグネットを回転軸に対して相対的に回転させる。すなわち、各相の立ち上がり位置Ｓｎを絶対原点位置Ｚ_０で補正して、暫定多回転アブソリュート信号のデータを、絶対原点位置を基準とする多回転・アブソリュート信号のデータに変換する（Ｓ６２３）。これにより、駆動信号とＭＲセンサの出力とを完全に同期させることが可能になる。

次に、ＭＲセンサユニットから得られた全てのＡ相、Ｂ相信号は、各相信号の絶対位置Ｚ_０やＺ相信号、「Ｚ相の幅」と関係づけられ、ＥＥＰＲＯＭのアドレスが付与され、回転軸１３の絶対原点位置を表す、多回転・アブソリュート信号に変換される（Ｓ６２４）。

そして、コントロールユニット３００では、初期設定処理の結果として、各相信号の暫定アブソリュートデータ(Ｔ_０基準）を、Ｚ_０基準のデータに補正して、多回転のアブソリュートデータを生成する(Ｓ６２４)。
図１１Ａは、マグネット原点位置（Ｔ_０）に基づくＡ相、Ｂ相信号、及び、Ｚ相に関する位相のデータを、Ｚ_０基準の多回転のアブソリュートデータに変換する一例を示す図である。
コントロールユニット３００では、次に、Ｚ_０基準の多回転のアブソリュートデータを、ＥＥＰＲＯＭ３３３に記録する(Ｓ６２５)。

図１１Ｂは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルに関して、ＥＥＰＲＯＭに記録される、Ａ相、Ｂ相信号、Ｚ相の位相に関するデータの一例を示す図である。
例えば、図１１Ｂの各データは、Ｚ_０基準の、Ａ相、Ｂ相信号、Ｚ相及び、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相コイルの回転数、回転角度若しくは位相のアブソリュート情報等を与えるテーブルとして、各コイルの電流制御に利用することができる。また、各「Ｚ相の幅（１）」〜「Ｚ相の幅（４）」（図示略）は、インバータ駆動信号等、ブラシレスＤＣサーボモータの各種の制御信号等を生成するのに利用される。

図６Ａに戻り、初期設定処理済の場合、次に、異常終了判定モードに移行する。このモードでは、ＥＥＰＲＯＭからＲＡＭを経由して多回転のアブソリュート信号のデータを読み込み（Ｓ６０３）、読み込んだアブソリュート信号のデータを基に、前回のブラシレスＤＣサーボモータの運転の終了が、正常になされたか、異常状態で終了したのかを判定する（Ｓ６０４）。正常終了であれば、ＥＥＰＲＯＭのアブソリュート信号のデータは、ブラシレスＤＣサーボモータの起動時の回転軸の絶対値０の位置、すなわち、絶対原点位置Ｚ_０に対応しているはずである。アブソリュート信号のデータが絶対値０から離れていれば、異常終了であったと判定される。異常終了の場合、上位のＥＣＵにエラー情報を送信し（Ｓ６０５）、ＥＣＵ側から、被駆動部材１５の運転再開に向けた復帰処理がなされる。
異常がなければ、ブラシレスＤＣサーボモータの制御ユニット３００は、正規の運転処理モードに移行する（Ｓ６０６）。

なお、各相のコイルの逆起電力Ｖ_ＢＵの積分値の情報は、初期設定処理のみで使用され、正規の運転処理モードでは、本来不要なものである。そのため、初期設定処理が完了したら、ＭＲセンサユニットから受信した位置決め情報（Ｓｎ）のデータのメモリへの記録は停止しても良い。逆に、逆起電力Ｖ_ＢＵの積分値の情報を、ＭＲセンサに関するフェールセーフ機能として利用しても良い。

また、自動車用のブラシレスＤＣサーボモータは、被駆動部材の駆動源として、精度の高い制御を行うために、絶対原点位置Ｚ_０をより正確に決定することが求められることもある。このような要求に応えるために、密、あるいは粗と密の位置決め情報の組み合わせに基づき、原点位置を決定することもできる。
図１２は、粗と密な位置決め情報の組み合わせに基づく、初期設定処理時の、駆動信号に対する回転軸の絶対原点位置（Ｚ_０）の決定の処理を説明するタイムチャートである。図１２の例では、逆起電力Ｖ_ＢＵの積分値ピークに基づく位置決め情報として、回転軸の１８０度回転毎に１回の粗な位置決め情報と、回転軸の６度回転毎に１回の密な位置決め情報とが出力される。まず、粗な位置決め情報(−，Ｓ２０，−，Ｓ４５，−，)の中でインバータ駆動用のＵ相コイルのＰＷＭ信号のオンデューティが零に同期する、この例では、位置決め情報（Ｓ４０）の位置を、Ａ相のパルスの立ち上がり時点に同期する、絶対原点位置（Ｚ_０）に仮決めする。次に、仮決め位置（Ｓ４０）付近に関して、密な位置決め情報(−，Ｓ３８８，−，−，Ｓ４１８，−，)を採用し、その付近でＰＷＭ信号のオンデューティが零に同期する、この例では、逆起電力Ｖ_ＢＵの積分値ピークに基づく位置決め情報（Ｓ４０６）の位置を、駆動信号に対する回転軸の絶対原点位置（Ｚ_０）に正式決定する。このようにして、かなり高い精度の絶対原点位置（Ｚ_０）を決定できる。そのため、これに続く図６のＳ６２１〜Ｓ６２２のマグネット位置決めの処理の時間を短縮し、精度を高めることができる。

図１３は、第１の実施例における、通常運転モード時の、制御ユニットの信号処理の詳細を示すフローチャートである。
ブラシレスＤＣサーボモータの制御ユニット３００は、正規の運転処理モードにおいては、多回転・アブソリュート信号生成部３４５、通常運転モードモータ制御信号（iu, iv, iw）生成部３４６、通常運転モードＤＣサーボ制御部３４７、インバータ駆動信号生成部３４８等が動作し、外部指令、ＥＥＰＲＯＭ３３３の情報やＭＲセンサユニット２０からの情報に基づき、ブラシレスＤＣサーボモータを、ロータリーエンコーダとして機能させる。
すなわち、通常運転モードモータ制御信号（iu, iv, iw）生成部３４６でＵ相、Ｖ相、Ｗ相の駆動信号を生成し（Ｓ８０１）、ＥＥＰＲＯＭ３３３等から駆動信号に対応するＵ相、Ｖ相、Ｗ相のパルス数を取得し（Ｓ８０２）、さらに、Ｚ相の幅の信号やＺ相信号（Ｚ１，Ｚ２，―，―，Ｚｎ）の位相のデータを取得する（Ｓ８０３、Ｓ８０４）。さらに、Ｕ相の立ち上がりを絶対原点位置（Ｚ_０）に同期させる（Ｓ８０５）。そして、ＭＲセンサユニットからのＡ相・Ｂ相信号を、ＲＡＭを経由して取得し（Ｓ８０６）、そのインクリメンタルな累積加算値を基に、ＥＥＰＲＯＭのアドレスを付与して、１回転毎のＡ相・Ｂ相信号、Ｚ相信号、Ｕ、Ｖ、Ｗ相信号のアブソリュート化を行い、ＲＡＭに記録する（Ｓ８０７）。さらに、Ｚ相信号とＡ相・Ｂ相信号とから、ブラシレスＤＣサーボモータの回転速度と回転角の情報を含む多回転のアブソリュート信号を生成し（Ｓ８０８）、ＲＡＭを介してＥＥＰＲＯＭに記録する（Ｓ８０９）。
すなわち、ブラシレスＤＣサーボモータの回転軸の正回転、逆回転に応じて、モータの回転軸の１回転毎に、Ａ、Ｂ、Ｚ、Ｕ、Ｖ、Ｗの各信号がインクリメント、デクリメントされ、これらの情報は、ブラシレスＤＣサーボモータの回転軸の現在位置を表す情報として、逐次、ＲＡＭを経由してＥＥＰＲＯＭに記録される。

次に、通常運転モードにおける、ＤＣサーボ制御部３４７及びインバータ駆動信号生成部３４８の動作につい、図１及び図１４を参照しながら、説明する。
通常の運転モードにおいて、ブラシレスＤＣサーボモータ１００が回転すると、ブラシレスＤＣサーボモータの制御ユニット３００は、ＭＲセンサユニット２０からのＡ相・Ｂ相信号に基づいてブラシレスＤＣサーボモータの回転速度・回転方向及び絶対原点位置を認識し、認識した回転速度と回転方向、及び絶対原点位置と、指令値とを比較して、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルに対するインバータ駆動用の正弦波駆動信号を生成する。すなわち、ロータの回転角度に応じて連続的にステータのコイルの電圧を正弦波状に変化させてロータを回転させる。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルには、１２０°（電気角）位相をずらした正弦波電圧の電力が入力される。さらに、モータの駆動回路としてのインバータに対して、ＰＷＭ信号のデューティ比を制御して電圧を連続的に変化させる。

通常運転モードにおけるＤＣサーボ制御部３４７は、ＥＥＰＲＯＭに図１１Ｂのようなテーブルなどの形で記録されている、回転速度と回転角の信号、及び、多回転・アブソリュート信号に基づいて、ブラシレスＤＣサーボモータ１００の回転軸１３の現在の回転角度、ひいては被駆動部材１５の現在の絶対位置を認識する。ＤＣサーボ制御部３４７は、これらの情報に基づいて、被駆動部材１５の現在位置から目標位置までの速度指令値等を演算する。インバータ駆動信号生成部３４８は、ＤＣサーボ制御部３４７の出力を受けて、ブラシレスＤＣサーボモータ１００の回転を制御するためのインバータ駆動信号を生成し、インバータ駆動制御部４１へ出力する。

図１４は、通常運転モードにおける、ＤＣサーボ制御部３４７及びインバータ駆動信号生成部３４８の動作の詳細を示すフローチャートである。
通常運転モードにおいて、ＤＣサーボ制御部３４７は、まず、ＲＡＭ等のメモリ３３０から、予め設定されたブラシレスＤＣサーボモータの運転パターンに基づく、各目標の位置や目標速度を指令値として取得する（Ｓ９０１）。メモリには、被駆動部材の各目標位置に対応して設定されたブラシレスＤＣサーボモータの運転パターンに対応する目標速度として、正弦波駆動やＰＩＤ制御を前提としたモータ駆動信号、例えばＰＷＭ制御信号のデータが格納されている。各目標の位置を含む運転パターンの例として、ブラシレスＤＣサーボモータは、被駆動部材の反転位置から加速終了までは加速領域、加速終了からブレーキ開始までは定速領域、ブレーキ開始から反転位置までは減速領域となっている。ブラシレスＤＣサーボモータは、このような所定の運転パターンに従ってＰＷＭ制御される。

例えば、インバータ駆動信号生成部３４８は、多回転のアブソリュート信号を取得し（Ｓ９０２）、指令値との差分値を算出する（Ｓ９０３）。この算出結果に基づいて、インバータ駆動信号生成部３４８は、「ずれ」の有無を判定し（Ｓ９０４）、差分が許容値を超えていれば「ずれ」有と判定し、それが２回目である場合（Ｓ９０５、Ｓ９０６）、ずれを含むエラーがロータリーエンコーダ（ＭＲセンサユニット２０）にあると判定し、ＥＣＵ５００に、異常情報を送信し（Ｓ９０７）、処理を終了する。なお、ロータリーエンコーダではなく、ＥＥＰＲＯＭ自体に異常がある場合にも、この時点でチェックできる。
ずれの判定（Ｓ９０４）で「ずれ」がなかった場合は、ＰＩＤ制御に基づくインバータ駆動信号を生成し（Ｓ９０８）、インバータ駆動制御部４１へ出力する（Ｓ９０９）。そして、ＭＲセンサユニット２０からのＡ相・Ｂ相信号に基づく多回転・アブソリュート信号を取得し（Ｓ９１０）、インバータ駆動信号と多回転・アブソリュート信号との差分ずれ量を算出する（Ｓ９１１）。次に、ずれの有無の判定（Ｓ９１２）を行い、もし、２回連続して差分ずれ量が許容値を超えた場合には（Ｓ９１３、Ｓ９１４）、ブラシレスＤＣサーボモータの異常と判定し、ＥＣＵ５００にブラシレスＤＣサーボモータの異常情報を送信し（Ｓ９１５）、処理を終了する。
差分ずれ量の判定（Ｓ９１２）で「ずれ」がなかった場合、新たなインバータ駆動信号を生成し（Ｓ９０８）、以下、同様の処理を繰り返し、終了の判定（Ｓ９１６）で運転を終了する。

このように、本実施例のブラシレスＤＣサーボモータは、ロータリーエンコーダとして機能する1個のＭＲセンサ２０の出力を利用して制御される、サーボモータである。

図１５は、第１の実施例に基づく、ＥＥＰＲＯＭのデータを用いた、サーボモータとしての制御例を示すものである。ブラシレスＤＣサーボモータは、ＥＥＰＲＯＭの多回転・アブソリュート信号の情報、及びＰＩＤ制御とＰＷＭ制御とを組み合わせた回転指令により、現在位置Ｐ_ｎから目標位置Ｐ_ｎ＋１まで、正確、かつ、迅速に駆動される。
このようにして、ブラシレスＤＣサーボモータの制御ユニット３００は、ＭＲセンサユニット２０からのＡ相・Ｂ相信号、及び、機器エンコーダの情報に基づいて、逐次、被駆動部材の動作状態を認識しながら、ブラシレスＤＣサーボモータの駆動を継続する。これにより、被駆動部材は所定の角度範囲で、所定の運転パターンに基づく動作を行う。

本発明の一実施例によれば、１個のＭＲセンサユニットをロータリーエンコーダとし、そのＡ相、Ｂ相信号に基づき、Ｚ相及び、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相コイルの位相情報を生成し、ステータコイルの各相とロータの磁極位置を原点位置に同期させて完全閉ループでサーボ制御することにより、被駆動部材の位置をきわめて精度良く制御できる、ブラシレスＤＣサーボモータの制御装置を提供できる。

次に、本発明の第２の施例について説明する。
第２の施例では、実施例１と同様にして、回転軸の絶対原点位置を求め、回転軸にマグネットを正式に固定した後に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルに関する信号に対して、Ｚ相の幅を確定する。
すなわち、実施例１で、マグネットを回転軸の絶対原点位置に固定する前に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルに関する信号に対して、Ｚ相の幅を確定していたのに代えて、マグネットを回転軸の絶対原点位置に固定した後に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルに関する信号に対して、Ｚ相の幅を確定し、アブソリュートデータのテーブルを生成し、ＥＥＰＲＯＭに記録する。得られる効果は、本発明の第１の実施例と同じである。

次に、本発明の第３の実施例について説明する。第３の実施例では、ブラシレスＤＣサーボモータで駆動される、自動車の被駆動装置を含んでいる。

本実施例において、制御ユニットの各機能は、図１の制御ユニット３００とは異なり、車載のエンジン制御用のＥＣＵの中に組みこまれている。ＤＣサーボモータ駆動制御部４１や電流制御部４４の機能も、車載のＥＣＵ中に組みこまれている。第３の実施例の制御ユニット等の各機能、及び、ブラシレスＤＣサーボモータ及びその駆動回路の構成は、図１の制御ユニット３００や、図３の駆動回路の構成や機能と同じなので、説明を省略する。

本実施例によれば、１個のＭＲセンサユニットをロータリーエンコーダとして生成されたアブソリュート信号の情報に基づいて、自動車の被駆動装置が駆動されるので、被駆動装置をきわめて精度良く制御できる。また、コンピュータに簡単なプログラムを組み込むことで容易に実現でき、安価で汎用性の高い直流モータの制御装置を提供できる。さらに、多回転・アブソリュート信号がＥＥＰＲＯＭに記録されているので、次回の起動時に、自動車の被駆動装置の異常停止の有無を判定し、異常停止の場合でも安全な運転を開始することができる。

次に、本発明の第４の実施例について説明する。図１６は、本発明の第４の実施例に基づく、ブラシレスＤＣサーボモータの制御装置の機能ブロック図である。
本実施例において、制御ユニット３００の各機能は、図１の制御ユニット３００とは異なり、車載のＥＣＵ１０００の中に組みこまれている。インバータ駆動制御部４１やインバータ４０の機能も、車載のＥＣＵ１０００の中に組みこまれている。ＥＣＵ１０００は、制御ユニット３００に対する上位のプロセッサ１０１０と上位のメモリ１０１４を含むコントロールユニット１０１２を備えている。制御ユニット３００、インバータ４０、インバータ駆動制御部４１、電流制御部４４、電流検出／制限部４５、及び、逆起電力検出部４６の各機能は、図１の対応するものの機能と同じであるので、説明を省略する。
被駆動部材としては、ブラシレスＤＣサーボモータで駆動される車載の複数の機器を対象とすることができる。例えば、被駆動部材として、ウオーターポンプ、オイルポンプ等がある。これらの被駆動部材は、ブラシレスＤＣサーボモータ１００により、多回転・アブソリュート信号に基づく正確な多回転の位置制御がなされるとともに、異常停止後の再起動時にも、迅速に正常状態に復帰できる。

また、第４の実施例におけるＥＣＵ１０００には、自動車やエンジンの制御に関係する各種の情報が入力される（図示略）。
各被駆動部材を駆動するブラシレスＤＣサーボモータには、ぞれ、ＭＲセンサユニット２０が設けられ、各ＭＲセンサユニット２０で生成されたＡ相・Ｂ相信号が、ＩＳＯ２６２６２の規格に対応するシリアル信号として、通信ケーブル２８を介してＥＣＵ１０００に送信される。各被駆動部材を駆動するために必要な情報には、他の被駆動部材と共通の情報も含まれていることが多いので、ＥＣＵ１０００により一括して管理するのが望ましい。

本実施例によれば、1個のＭＲセンサユニットの出力に基づいて生成された、アブソリュート信号の情報に基づいて、各被駆動部材がブラシレスＤＣサーボモータにより駆動される。そのため、各被駆動部材の位置を、きわめて精度良く制御することができる。また、アブソリュート信号が、ＥＥＰＲＯＭに記録されているので、次回の起動時に、自動車の各被駆動部材の異常停止の有無を判定し、異常停止の場合でも安全な運転開始を実現できる。

次に、本発明の第４の実施例について説明する。本実施例は、上記各実施例において、自動車の起動時に、ＥＥＰＲＯＭからデータを取得することにより、バッテリから電力が供給されなくなった後に前記モータが故意に動かされたか否かを前記データのアドレスの比較に基づいて判定する機能と、前記故意に動かされたと判定した場合には、前記データのアドレスに基づいて、前記モータを前記バッテリから電力が供給されなくなった時点の状態に復帰させる機能を有している。

これにより、バッテリ電源の消失後の故意にモータが駆動された場合でも、次回の起動時に安全な運転開始を実現できる。

次に、本発明の第５の実施例について説明する。本発明のブラシレスＤＣサーボモータの制御装置は、自動車に搭載されるブラシレスＤＣサーボモータのみならず、他の分野の、絶対原点の位置の情報に基づく多回転・アブソリュート信号を必要とする被駆動部材を駆動するブラシレスＤＣサーボモータにも適用可能である。例えば、ロボットのハンドのアクチュエータ等に本発明のブラシレスＤＣサーボモータを採用することにより、アクチュエータの位置を、アブソリュート信号によりきわめて精度良く制御できる。

１０ モータハウジング
１１ ステータコイル
１２ ロータ
１３ 回転軸
１４ 減速機
１５ 被駆動部材
１６ 軸受
１７ 軸受
１８ 第１のエンドカバー
１９ 第２のエンドカバー
２０ ＭＲセンサユニット
２１ マグネット
２２ ＭＲセンサ
２３ 処理回路部
２４ プリント基板
２５ 支柱
２６ 固定部材
２７ 固定ピン
２８ 通信ケーブル
４０ インバータ
４１ インバータ駆動制御部
４２ バッテリ
４３ イグニッションスイッチ
４４ 電流制御部
４５ 電流検出／制限部
４６ 逆起電力検出部
４７ 電解コンデンサ
４８ 給電端子
１００ ブラシレスＤＣサーボモータ
１１１ 界磁コイル
１１２ 界磁鉄心
１１３ 絶縁部材
１２１ ロータヨーク
１２２ 永久磁石
２３１ ＡＤ変換器
２３２ 軸ずれ補正処理部
２３３ メモリ
２３４ 逆正接演算処理部
２３５ パルスカウンタ
２３６ インクリメンタルＡ相・Ｂ相信号生成部
２３７ マグネット原点位置信号生成部
２３８ パラレル・シリアル変換部
２３９ シリアル通信部
３００ ブラシレスＤＣサーボモータの制御ユニット
３１０ 通信制御部
３２０ メモリ制御部
３３０ メモリ
３３１ ＲＯＭ
３３２ ＲＡＭ
３３３ ＥＥＰＲＯＭ
３４０ 初期設定駆動信号（iu，iv，iw）生成部
３４１ 各相信号の立ち上り位相Ｓｎの抽出部
３４２ 各相の幅設定部
３４３ 各相の立ち上がりと絶対原点位置の同期設定部
３４４ ＭＲセンサユニットのマグネット固定位置（絶対原点位置）設定部
３４５ 多回転・アブソリュート信号生成部
３４６ 通常運転モードモータ制御信号（iu，iv，iw）生成部
３４７ 通常運転モードＤＣサーボ制御部
３４８ インバータ駆動信号生成部
５００ 車載のＥＣＵ
６００ プリント基板
１０００ ＥＣＵ

Claims (10)

1. 駆動信号を生成して出力し、ブラシレスＤＣサーボモータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の各ステータコイルに供給される電力を制御する制御ユニットと、
   多極の永久磁石を有するロータの回転を検知する１個のＭＲセンサユニットとを有する、ブラシレスＤＣサーボモータの制御装置において、
   前記ＭＲセンサユニットは、
   前記ロータの回転軸の一端に固定され、径方向に着磁された1組のＮ極領域とＳ極領域を有する平板状のマグネットと、該マグネットに対向する位置で前記ハウジング側に固定された１対のＭＲセンサと、処理回路部とを備えており、
   前記処理回路部は、前記マグネットのＮ極領域とＳ極領域の境界線上の位置を、マグネット原点位置とし、前記１対のＭＲセンサの出力に基づいて、前記回転軸の回転に伴うＡ相、Ｂ相の信号を生成して出力するとともに、前記マグネットの原点位置の情報を生成するように構成されており、
   前記制御ユニットは、
   前記ロータの極数に合わせて、前記ＭＲセンサユニットの前記Ａ相若しくは前記Ｂ相の出力信号の立ち上がり位相に同期する、前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各位相情報を生成する機能と、
   前記３相のいずれか１相のステータコイルへの駆動信号が零から立ち上がる位相と、該モータの駆動により得られる前記１相のステータコイルへの逆起電力の積分値ピークの位相と、前記駆動信号の零に対応する前記ＭＲセンサユニットからの前記Ａ相若しくは前記Ｂ相の出力信号の立ち上がり位相との同期関係に基づき、前記駆動信号に対する前記回転軸の絶対原点位置を取得する機能と、
   前記駆動信号の零に対応する前記Ａ相又は前記Ｂ相の出力信号の立ち上がりに同期する、３６０度間隔の複数のＺ相信号を設定する機能とを備えており、
   前記マグネットは前記原点位置が、前記回転軸の前記絶対原点位置と同期する位置に固定されており、
   前記ＭＲセンサユニットを前記Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のロータリーエンコーダとして、前記モータを駆動するように構成されていることを特徴とするブラシレスＤＣサーボモータの制御装置。
2. 請求項１において、
   前記制御ユニットは、
   前記各Ｚ相信号の最初のＡ相信号の立ち上がり若しくは前記Ａ相信号の立ち下がりに同期し、前記Ａ相信号の１〜数パルス分の幅を有する複数の、Ｚ相の幅の信号を生成する機能と、
   前記マグネット原点位置を基準とする、前記Ａ相、Ｂ相、前記Ｚ相信号、前記Ｚ相の幅の信号、及び、前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各位相の情報にＥＥＰＲＯＭのアドレスを付与し、暫定多回転アブソリュート信号のデータとして生成する機能と、
   前記暫定多回転ブソリュート信号のデータを、前記回転軸の前記絶対原点位置を基準とする多回転・アブソリュート信号のデータに変換し、前記ＥＥＰＲＯＭに記録する機能とを備え、
   前記ＥＥＰＲＯＭのデータを利用して、前記モータを駆動するように構成されていることを特徴とするブラシレスＤＣサーボモータの制御装置。
3. 請求項２において、
   前記制御ユニットは、
   前記回転軸の回転に伴う前記Ａ相、Ｂ相の出力信号の１回転毎の累積加算値のデータと、前記マグネット原点位置の情報の組み合わせに、前記ＥＥＰＲＯＭのアドレスを付与して、前記多回転・アブソリュート信号のデータとするように構成されていることを特徴とするブラシレスＤＣサーボモータの制御装置。
4. 請求項１において、
   前記制御ユニットは、ＡＳＩＣとして構成され、前記ブラシレスＤＣサーボモータに固定されていることを特徴とするブラシレスＤＣサーボモータの制御装置。
5. 請求項２において、
   前記ブラシレスＤＣサーボモータは自動車の被駆動部材を駆動するサーボモータであり、
   前記ＥＥＰＲＯＭの電源としてのバッテリと、
   前記バッテリから電力が供給されなくなった場合に、前記ＭＲセンサユニット、前記制御ユニット、及び、前記ＥＥＰＲＯＭの電源として機能するバックアップ電源とを備えており、
   前記制御ユニットは、
   前記自動車のＥＣＵもしくは前記被駆動部材に固定され、
   前記自動車の起動時に、前記ＥＥＰＲＯＭから前記Ａ相、Ｂ相、前記Ｚ相信号、Ｚ相の幅の信号、及び、前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各位相のデータを取得し、前記バッテリから電力が供給されなくなった後に前記ブラシレスＤＣサーボモータが故意に動かされたか否かを判定する機能と、
   前記故意に動かされたと判定した場合には、前記Ａ相、Ｂ相、前記Ｚ相信号、Ｚ相の幅の信号、及び、前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各位相のデータに基づき、前記モータを前記バッテリから電力が供給されなくなった時点の状態に復帰させる機能を有していることを特徴とするブラシレスＤＣサーボモータの制御装置。
6. Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のステータコイルを有し、ハウジングに保持されたステータと、
   多極の永久磁石を有し、回転軸に固定されたロータと、
   駆動信号を生成して出力し、前記各ステータコイルに供給される電力を制御する制御ユニットと、
   前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の各ステータコイルに供給される電力を制御する制御ユニットと、
   前記ロータの回転を検知する１個のＭＲセンサユニットとを有する、ブラシレスＤＣサーボモータにおいて、
   前記ＭＲセンサユニットは、
   前記ロータの回転軸の一端に固定され、径方向に着磁された1組のＮ極領域とＳ極領域を有する平板状のマグネットと、
   該マグネットに対向する位置で前記ハウジング側に固定された１対のＭＲセンサと、処理回路部とを備えており、
   前記処理回路部は、前記マグネットのＮ極領域とＳ極領域の境界線上の位置を、マグネット原点位置とし、前記１対のＭＲセンサの出力に基づいて、前記回転軸の回転に伴うＡ相、Ｂ相の信号を生成して出力するとともに、前記マグネットの原点位置の情報を生成するように構成されており、
   前記制御ユニットは、
   前記ロータの極数に合わせて、前記ＭＲセンサユニットの前記Ａ相若しくは前記Ｂ相の出力信号の立ち上がり位相に同期する、前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各位相情報を生成する機能と、
   前記３相のいずれか１相のステータコイルへの駆動信号が零から立ち上がる位相と、該モータの駆動により得られる前記１相のステータコイルへの逆起電力の積分値ピークの位相と、前記駆動信号の零に対応する前記ＭＲセンサユニットからの前記Ａ相若しくは前記Ｂ相の出力信号の立ち上がり位相との同期関係に基づき、前記駆動信号に対する前記回転軸の絶対原点位置を取得する機能と、
   前記駆動信号の零に対応する前記Ａ相又は前記Ｂ相の出力信号の立ち上がりに同期する、３６０度間隔の複数のＺ相信号を設定する機能とを備えており、
   前記マグネットは前記原点位置が、前記回転軸の前記絶対原点位置と同期する位置に固定されており、
   前記ＭＲセンサユニットを前記Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のロータリーエンコーダとして、前記モータを駆動するように構成されていることを特徴とするブラシレスＤＣサーボモータ。
7. 請求項６において、
   前記制御ユニットは、ＡＳＩＣとして構成され、前記ブラシレスＤＣサーボモータのハウジング内に固定されており、
   前記制御ユニットは、
   前記各Ｚ相信号の最初のＡ相信号の立ち上がり若しくは前記Ａ相信号の立ち下がりに同期し、前記Ａ相信号の１〜数パルス分の幅を有する複数の、Ｚ相の幅の信号を生成する機能と、
   前記マグネット原点位置を基準とする、前記Ａ相、Ｂ相、前記Ｚ相信号、Ｚ相の幅の信号、及び、前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各位相の情報にＥＥＰＲＯＭのアドレスを付与し、暫定多回転アブソリュート信号のデータとして生成する機能と、
   前記暫定多回転ブソリュート信号のデータを、前記回転軸の前記絶対原点位置を基準とする多回転・アブソリュート信号のデータに変換し、前記ＥＥＰＲＯＭに記録する機能とを備え、
   前記ＥＥＰＲＯＭのデータを利用して、前記モータを駆動するように構成されていることを特徴とするブラシレスＤＣサーボモータ。
8. 駆動信号を生成して出力する、ブラシレスＤＣサーボモータの制御ユニットであって、
   前記ブラシレスＤＣサーボモータの３相のステータコイルに電力が供給されるように構成されており、前記モータの回転軸の回転に伴う信号を１対のＭＲセンサを備えた１個のＭＲセンサユニットから受信するものにおいて、
   前記制御ユニットは、
   前記ロータの極数に合わせて、前記ＭＲセンサユニットの前記Ａ相若しくは前記Ｂ相の出力信号の立ち上がり位相に同期する、前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各位相情報を生成する機能と、
   前記３相のいずれか１相のステータコイルへの駆動信号が零から立ち上がる位相と、該モータの駆動により得られる前記１相のステータコイルへの逆起電力の積分値ピークの位相と、前記駆動信号の零に対応する前記ＭＲセンサユニットからの前記Ａ相若しくは前記Ｂ相の出力信号の立ち上がり位相との同期関係に基づき、前記駆動信号に対する前記回転軸の絶対原点位置を取得する機能と、
   前記駆動信号の零に対応する前記Ａ相又は前記Ｂ相の出力信号の立ち上がりに同期する、３６０度間隔の複数のＺ相信号を設定する機能とを備えており、
   前記マグネットは前記原点位置が、前記回転軸の前記絶対原点位置と同期する位置に固定されており、
   前記ＭＲセンサユニットを前記Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のロータリーエンコーダとして、前記モータを駆動するように構成されていることを特徴とするブラシレスＤＣサーボモータの制御ユニット。
9. 請求項８において、
   前記制御ユニットは、
   前記各Ｚ相信号の最初のＡ相信号の立ち上がり若しくは前記Ａ相信号の立ち下がりに同期し、前記Ａ相信号の１〜数パルス分の幅を有する複数の、Ｚ相の幅の信号を生成する機能と、
   前記マグネット原点位置を基準とする、前記Ａ相、Ｂ相、前記Ｚ相信号、Ｚ相の幅の信号、及び、前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各位相の情報にＥＥＰＲＯＭのアドレスを付与し、暫定多回転アブソリュート信号のデータとして生成する機能と、
   前記暫定多回転ブソリュート信号のデータを、前記回転軸の前記絶対原点位置を基準とする多回転・アブソリュート信号のデータに変換し、前記ＥＥＰＲＯＭに記録する機能とを備え、
   前記ＥＥＰＲＯＭのデータを利用して、前記モータを駆動するように構成されていることを特徴とするブラシレスＤＣサーボモータの制御ユニット。
10. ブラシレスＤＣサーボモータの製造方法であって、
    前記ブラシレスＤＣサーボモータは、
    前記モータの駆動信号を生成して出力し、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の各ステータコイルに供給される電力を制御する制御ユニットと、
    多極の永久磁石を有するロータの回転を検知するＭＲセンサユニットとを有し、
    前記ＭＲセンサユニットは、
    前記ロータの回転軸の一端に固定され、径方向に着磁された1組のＮ極領域とＳ極領域を有する平板状のマグネットと、
    該マグネットに対向する位置で前記ハウジング側に固定された１対のＭＲセンサと、処理回路部とを備え、前記マグネットのＮ極領域とＳ極領域の境界線上の位置を、マグネット原点位置とするものにおいて、
    前記ＭＲセンサユニットにより、前記駆動信号により前記ブラシレスＤＣサーボモータを駆動して得られる前記１対のＭＲセンサの出力に基づいて、前記回転軸の回転に伴うＡ相、Ｂ相の信号を生成して出力するとともに、前記マグネットの原点位置の情報を生成し、
    前記制御ユニットにより、
    前記ロータの極数に合わせて、前記ＭＲセンサユニットの前記Ａ相若しくは前記Ｂ相の出力信号の立ち上がり位相に同期する、前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各位相情報を生成すし、
    前記駆動信号により前記モータを駆動した際に、前記いずれか１相のステータコイルへの駆動信号が零から立ち上がる位相と、該モータの駆動により得られる前記１相のステータコイルへの逆起電力の積分値ピークの位相と、前記駆動信号の零に対応する前記ＭＲセンサユニットからの前記Ａ相若しくは前記Ｂ相の出力信号の立ち上がり位相との同期関係に基づき、前記駆動信号に対する前記回転軸の絶対原点位置を取得し、
    前記駆動信号の零に対応する前記Ａ相又は前記Ｂ相の出力信号の立ち上がりに同期する、３６０度間隔の複数のＺ相信号を設定し、
    前記マグネットの原点位置を基準とする、前記Ａ相、Ｂ相、前記Ｚ相信号、前記Ｚ相の幅の信号、及び、前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各位相のデータを、暫定多回転アブソリュート信号のデータとして前記ＥＥＰＲＯＭに記録し、
    前記暫定多回転ブソリュート信号のデータを、前記回転軸の前記絶対原点位置を基準とする、多回転・アブソリュート信号のデータに変換し、前記ＥＥＰＲＯＭに記録すると共に、
    前記マグネットの原点位置を、前記回転軸の前記絶対原点位置に同期する位置に固定することを特徴とするブラシレスＤＣサーボモータの製造方法。

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