JP6760095B2 - 制御装置及びブラシレスモータ - Google Patents

Description

本発明は、制御装置及びブラシレスモータに関する。

特許文献１には、ブラシレスモータのコイルに直流電流を流して回転子を所定の位置まで回転させ（つまり直流電流により所定の位置に磁極を発生させる。このとき最大で３６０度回転子が回転する）、回転子の初期位置を検出する技術が開示されている。

特開２００１−２１８４９３号公報

装置に搭載されたブラシレスモータの回転子には、例えばロボットのアーム等の負荷が接続される。特許文献１の技術では、初期位置検出の際に最大で３６０度回転子が回転するようになっているが、装置によっては、これだけ回転子が回転すると、負荷の位置も変化して予期せぬ衝突が起こるなど不都合が生じる場合がある。
そこで、本発明は、初期位置を検出する際に発生させる磁極の位置が固定されている場合に比べて、ブラシレスモータの回転子の初期位置を検出する際の回転子の回転量を少なくすることを目的とする。

本発明の請求項１に係る制御装置は、ブラシレスモータの回転子の回転量及び回転方向を示す回転情報を取得する取得部と、前記ブラシレスモータのコイルに流す電流を指定して当該コイルが発生させる回転磁界を制御する制御部であって、前記コイルが発生させる回転磁界の電気角を徐々に変化させる変化制御を行い、当該変化制御中に取得された前記回転情報が示す回転方向が第１の方向から第２の方向に変化して前記第１の方向への回転量と前記第２の方向への回転量の差分が第１閾値未満になったときの電気角で発生する磁極に回転子が向き合う位置を前記回転子の初期位置として検出し、当該初期位置に基づいて前記回転磁界を制御する制御部とを備えることを特徴とする。

本発明の請求項２に係る制御装置は、請求項１に記載の構成において、前記制御部は、前記差分が前記第１閾値未満になったときに前記変化制御を終了して前記電気角を固定することを特徴とする。

本発明の請求項３に係る制御装置は、請求項１又は２に記載の構成において、前記制御部は、前記変化制御中に、前記回転磁界を徐々に強くすることを特徴とする。

本発明の請求項４に係る制御装置は、請求項３に記載の構成において、前記制御部は、前記変化制御中に取得された前記回転情報が示す前記第１の方向の回転量の増加速度が大きいほど、前記回転磁界を強くする速度を小さくすることを特徴とする。

本発明の請求項５に係る制御装置は、請求項３又は４に記載の構成において、前記制御部は、前記回転子の回転方向が前記第１の方向から前記第２の方向に切り替わるまで前記回転磁界を強くすることを特徴とする。

本発明の請求項６に係る制御装置は、請求項３又は４に記載の構成において、前記制御部は、前記変化制御中に取得された前記回転情報が示す前記第１の方向の回転量が第２閾値になるまで前記回転磁界を徐々に強くすることを特徴とする。

本発明の請求項７に係る制御装置は、請求項６に記載の構成において、前記制御部は、前記変化制御中に取得された前記回転情報が示す前記第１の方向の回転量の増加速度が大きいほど、前記第２閾値を小さくすることを特徴とする。

本発明の請求項８に係る制御装置は、請求項１から７のいずれか１項に記載の構成において、前記制御部は、前記変化制御中に取得された前記回転情報が示す前記第１の方向の回転量の増加速度が大きいほど、前記第１閾値を小さくすることを特徴とする。

本発明の請求項９に係る制御装置は、請求項１から８のいずれか１項に記載の構成において、前記制御部は、前記変化制御を複数回行い、前記第１の方向への回転量の累積値と前記第２の方向への回転量の累積値との差分が前記第１閾値未満になったときの電気角で発生する磁極に回転子が向き合う位置を前記回転子の初期位置として検出することを特徴とする。

本発明の請求項１０に係る制御装置は、請求項２に記載の構成において、前記制御部は、前記電気角を固定した後、前記変化制御の終了の際の前記回転磁界よりも強い磁界を発生させるよう前記電流を指定することを特徴とする。

本発明の請求項１１に係る制御装置は、請求項１０に記載の構成において、前記制御部は、前記強い磁界を発生させるよう前記電流を指定した後に、取得された前記回転情報が示す前記差分が大きくなった場合、当該差分を小さくする方向に前記回転子を回転させる磁界を発生させる前記電流を指定することを特徴とする。

本発明の請求項１２に係るブラシレスモータは、請求項１から１１までのいずれか１項に記載の制御装置と、回転子と、前記回転子の周囲に配置され、前記制御装置により制御された電流が流れるコイルとを備えることを特徴とする。

請求項１、１２に係る発明によれば、初期位置を検出する際に発生させる磁極の位置が固定されている場合に比べて、ブラシレスモータの回転子の初期位置を検出する際の回転子の回転量を少なくすることができる。
請求項２に係る発明によれば、変化制御を終了させない場合に比べて、負荷の制御を再開した場合に不具合を発生しにくくすることができる。
請求項３に係る発明によれば、回転磁界の強さを変化させない場合に比べて、初期位置が検出されるまでにおける回転子の回転量を少なくすることができる。
請求項４に係る発明によれば、回転磁界を強くする速度が一定の場合に比べて、初期位置が検出されるまでにおける回転子の回転量のばらつきを少なくすることができる。
請求項５に係る発明によれば、回転子の回転方向が切り替わっても回転磁界を強くし続ける場合に比べて、回転子の第２の方向への行き過ぎを減らすことができる。
請求項６に係る発明によれば、第１の方向の回転量が第２閾値になっても回転磁界を強くし続ける場合に比べて、回転子の第２の方向への行き過ぎを減らすことができる。
請求項７に係る発明によれば、第２閾値が一定の場合に比べて、初期位置が検出されるまでにおける回転子の回転量のばらつきを少なくすることができる。
請求項８に係る発明によれば、第１閾値が一定の場合に比べて、初期位置の回転子の磁極の位置と、変化制御が終了したときの電気角による回転磁界の磁極の位置とのずれのばらつきを小さくすることができる。
請求項９に係る発明によれば、変化制御を一度しか行わない場合に比べて、検出される初期位置の精度を高めることができる。
請求項１０に係る発明によれば、本発明の電流を指定しない場合に比べて、検出された初期位置に回転子をより近づけることができる。
請求項１１に係る発明によれば、本発明で指定した電流により初期位置から離れた回転子を初期位置に近づけることができる。

実施例に係るブラシレスモータの全体構成を表す図 モータの構成を表す図 ３相の電流の一例を表す図 回転子が回転する様子を表す図 モータ制御装置の機能構成を表す図 初期位置検出制御におけるｄ軸電流等の変化の一例を表す図 初期位置検出制御において回転子が回転する様子の一例を表す図 検出処理におけるモータ制御装置の動作手順の一例を表す図 変形例の初期位置検出制御におけるｄ軸電流等の変化の一例を表す図 変形例におけるｄ軸電流の変化の一例を表す図 回転子が第２の方向に行き過ぎる例を表す図 変形例におけるｄ軸電流の変化の一例を表す図 変形例におけるｄ軸電流の変化の一例を表す図 ｄ軸電流の制御の一例を表す図 回転量閾値テーブルの一例を表す図 差分閾値テーブルの一例を表す図 変形例の初期位置検出制御におけるｄ軸電流等の変化の一例を表す図 変形例におけるｄ軸電流の変化の一例を表す図 回転子の位置及び電気角の変化の一例を表す図

［１］実施例
図１は実施例に係るブラシレスモータ１の全体構成を表す。ブラシレスモータ１は、永久磁石を回転子（ロータともいう）とし、回転子の周囲に配置された複数のコイルを固定子として、各コイルに流す電流を変化させることで回転する磁界を発生させ、回転子を回転させるモータである。

ブラシレスモータ１は、モータ１０と、エンコーダ２０と、モータ制御装置３０とを備える。モータ１０は、前述した回転子及び固定子と、回転子に固定された回転軸とを備え、回転軸を回転させる。回転軸には負荷２が取り付けられている。負荷２は、例えばギヤ、カム及びローラ等の機械要素であり、回転軸とともに回転して動力を伝達する。エンコーダ２０は、回転子の回転方向及び回転量を表す回転信号を出力する装置である。

エンコーダ２０は、例えば、円周に沿って等間隔に並んだスリットを有する円板を回転子とともに回転させ、スリットを通過する光を受光したセンサがＡ相及びＢ相の２系統のチャネルから回転方向及び回転量を表すパルス（Ａ相・Ｂ相のどちらが先に立ち上がるかにより回転方向が表され、単位時間当たりのパルス数が回転量を表す）を回転信号として出力する光学透過型のエンコーダである。モータ制御装置３０は、エンコーダ２０から出力される回転信号を用いて、モータ１０の回転（詳細には回転子の回転）を制御するコンピュータである。

図２はモータ１０の構成を表す。モータ１０は、回転子１１と、固定子１２とを備える。回転子１１には、回転軸１４が固定されている。回転子１１は、１組の磁極（Ｎ極及びＳ極）を有する永久磁石である。固定子１２は、３つのコイル１３（１３ｕ、１３ｖ、１３ｗ）を備える。各コイル１３は、回転軸１４から各コイル１３に向かう方向が互いに１２０度ずつずれる位置に配置されている。

以下では、説明の便宜上、回転軸１４を中心としてコイル１３ｕが配置されている方向を２７０度の方向（上方向ともいう）、その反対側を９０度の方向（下方向ともいう）とし、それらに対して９０度の角度を成す方向のうちコイル１３ｗに近い方を１８０度の方向（左方向ともいう）、コイル１３ｖに近い方を０度の方向（右方向ともいう）と述べるものとする。

これらの方向を示す角度を用いて説明すると、コイル１３ｕは２７０度の方向に、コイル１３ｖは３０度の方向に、コイル１３ｗは１５０度の方向に配置されていることになる。モータ１０は、これら３つのコイル１３に位相が１２０度ずつずれた３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の電流をそれぞれ流すことで回転子１１を回転させる３相モータである。

図３は３相の電流の一例を表す。図３では、縦軸が電流値（Ａ：アンペア）を示し、横軸が電気角（度）を示すグラフが表されている。電気角とは、正弦波の電流の１周期を３６０度（２πラジアン）としたときの位相（周期中の位置）のことである。この例では、Ｕ相電流（コイル１３ｕに流す電流）の電流値は、電気角０度で「０」、９０度で「＋Ｆ１」、１８０度で「０」、２７０度で「−Ｆ１」、３６０度で再び「０」となっている。

また、Ｖ相電流（コイル１３ｖに流す電流）の電流値は、電気角３０度で「−Ｆ１」、１２０度で「０」、２１０度で「＋Ｆ１」、３００度で「０」、３９０度で再び「−Ｆ１」となっており、Ｗ相電流（コイル１３ｗに流す電流）の電流値は、電気角６０度で「０」、１５０度で「−Ｆ１」、２４０度で「０」、３３０度で「＋Ｆ１」、４５０度で再び「０」となっている。図３に表す３相の電流を各コイル１３に流した場合、次のように回転子１１が回転する。

図４は回転子１１が回転する様子を表す。図４（ａ）は、図３に表す電気角が０度のときの電流が各コイル１３に流れた場合に発生する磁界として、図２で述べた１８０度の方向（左方向）をＮ極、０度の方向（右方向）をＳ極とする磁界が表されている。この例では、回転子１１のＮ極が２７０度の方向（上方向）を向いており、Ｓ極が９０度の方向（下方向）を向いている。

この場合、図４（ｂ）に表すように、回転子１１のＮ極が磁界のＳ極に引き寄せられ、回転子１１のＳ極が磁界のＮ極に引き寄せられるため、回転子１１は時計回りに回転し始める。ここでいう時計周りとは、コイル１３ｕからコイル１３ｖを経てコイル１３ｗに向かう方向（図２で述べた方向を示す角度が増えていく方向）のこというものとする。

回転子１１が回転するとともに、３相の電流の電気角も変化することで、コイル１３に流れた電流により発生する磁界のＮ極及びＳ極も図４（ｃ）に表すように回転する。このようにＮ極及びＳ極が回転する磁界のことを回転磁界という。回転子１１のＮ極及びＳ極は、回転磁界のＳ極及びＮ極にそれぞれ引き寄せられ続けることで回転する。各コイル１３に流れる電流はモータ制御装置３０によって制御される。モータ制御装置３０は、マイクロプロセッサ等のハードウェアを備え、それらのハードウェアによって図５に表す機能を実現される。

図５はモータ制御装置３０の機能構成を表す。モータ制御装置３０は、タイマ制御部３０１と、指示信号取得部３０２と、目標速度設定部３０３と、エンコーダ出力取得部３０４と、回転速度算出部３０５と、速度制御部３０６と、位置制御部３０７と、モータドライバ部３１１と、電流検出部３１２と、変換部３１３と、ｑ軸電流制御部３１４と、ｄ軸電流制御部３１５と、変換部３１６と、初期位置検出制御部３２０と、第１切替部３２１と、第２切替部３２２と、第３切替部３２３と、第４切替部３２４とを備える。

ブラシレスモータ１は、回転子１１の位置（本実施例ではＮ極が向いている方向で表される）を検出するセンサを備えていない。そのため、ブラシレスモータ１においては、電源が入れられた後にまず回転子１１の初期位置（電源投入時の位置）を検出する初期位置検出制御が行われ、初期位置の検出後に、通常の回転制御が行われる。以下ではまず、通常の回転制御を行う機能群について説明する。

タイマ制御部３０１は、定められた周期の信号を生成して指示信号取得部３０２及びエンコーダ出力取得部３０４に供給する。指示信号取得部３０２は、外部装置から回転方向及び回転速度、又は、回転位置（回転子１１を停止させる位置）を指示する指示信号が入力されており、タイマ制御部３０１から信号が供給されてから次の信号が供給されるまでに入力される指示信号を取得する。ここでいう外部装置とは、例えば負荷２の動作を制御する装置である。

指示信号取得部３０２は、取得した指示信号を目標速度設定部３０３に供給し、また、取得した指示信号を第１切替部３２１経由で位置制御部３０７に供給する。目標速度設定部３０３は、指示信号取得部３０２から供給された指示信号が示す回転速度を目標速度として設定し、設定した目標速度を速度制御部３０６に供給する。

エンコーダ出力取得部３０４は、図１に表すエンコーダ２０から出力された回転信号が入力されており、タイマ制御部３０１から信号が供給されてから次の信号が供給されるまでに入力される回転信号を取得し、取得した回転信号を回転速度算出部３０５及び位置制御部３０７に供給する。また、エンコーダ出力取得部３０４は、取得した回転信号を第４切替部３２４経由で変換部３１６に供給する。回転信号は、回転子１１の回転量及び回転方向を示す本発明の「回転情報」の一例であり、エンコーダ出力取得部３０４は、回転情報を取得する本発明の「取得部」の一例である。

回転速度算出部３０５は、エンコーダ出力取得部３０４から供給された回転信号を用いて、回転子１１の回転速度を算出する。回転速度算出部３０５は、例えば、回転信号が示す単位時間当たりのパルス数から回転速度を算出する。算出された回転速度は、回転子１１の現在の回転速度の測定値に相当する。回転速度算出部３０５は、算出した回転速度を速度制御部３０６に供給する。

速度制御部３０６は、回転速度算出部３０５から供給される回転子１１の回転速度を、目標速度設定部３０３により設定された目標速度に近づける速度制御を行う。速度制御部３０６は、例えばフィードバック制御の一つであるＰＩ（Proportional-Integral）制御の手法を用いて速度制御を行う。

速度制御部３０６は、各コイル１３に流れる３相の電流を変換した２軸の電流のうちのｑ軸電流の指令値（算出された回転速度及び目標速度に応じた値）を後述するｑ軸電流制御部３１４に第２切替部３２２経由で供給し、測定される各コイル１３に流れる電流をｑ軸電流に変換した値を指令値に近づける制御を行わせることで、回転速度を目標速度に近づける。

位置制御部３０７は、回転子１１の位置を目標位置に近づける位置制御を例えばＰ（Proportional）制御の手法を用いて行う。通常の回転制御の際には、既に回転子１１の初期位置が検出されている。位置制御部３０７は、その検出された初期位置と、エンコーダ出力取得部３０４から供給された回転信号が表す回転方向及び回転量から、回転子１１の現在の位置を検出する。

位置制御部３０７は、指示信号取得部３０２から第１切替部３２１経由で供給された指示信号が示す回転位置（回転子１１を停止させる位置）と、検出した回転子１１の現在の位置との誤差を算出する。位置制御部３０７は、算出した誤差を速度制御部３０６に繰り返し供給し、その誤差が０になったら速度を０にするように制御させることで、回転位置に回転子１１を停止させる。

モータドライバ部３１１は、図１に表すモータ１０の各コイル１３に流れる３相の電流を制御する機能であり、例えばＦＥＴ（Field Effect Transistor）によって実現される。電流検出部３１２は、モータドライバ部３１１をモニタして、各コイル１３に流れる３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを検出する。電流検出部３１２は、検出した電流を変換部３１３に供給する。

変換部３１３は、電流検出部３１２から供給された３相の電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを、クラーク変換により２相直交固定座標の電流ｉα、ｉβに変換する。さらに、変換部３１３は、パーク変換により、電流ｉα、ｉβの固定座標を回転座標に変換したｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑを得る。変換部３１３は、こうして得たｑ軸電流ｉｑを第２切替部３２２経由でｑ軸電流制御部３１４に供給し、ｄ軸電流ｉｄを第３切替部３２３経由でｄ軸電流制御部３１５に供給する。

ｑ軸電流制御部３１４は、変換部３１３から供給されるｑ軸電流ｉｑを、速度制御部３０６から供給されたｑ軸電流の指令値に近づける制御を、例えばＰＩ制御の手法を用いて行う。ｑ軸電流制御部３１４は、ｑ軸電流ｉｑ及びその指令値から求めたｑ軸電圧の指令値を変換部３１６に供給する。ｄ軸電流制御部３１５は、変換部３１３から供給されるｄ軸電流ｉｄを、外部装置から第３切替部３２３経由で供給されるｄ軸電流の指令値に近づける制御を、例えばＰＩ制御の手法を用いて行う。ｄ軸電流制御部３１５は、ｄ軸電流ｉｄ及び指令値から求めたｄ軸電圧の指令値を変換部３１６に供給する。

変換部３１６は、回転子１１の初期位置が検出済みの場合、エンコーダ出力取得部３０４から供給された回転信号が示す回転方向及び回転量と回転子１１の初期位置とから現示あの電気角を求める。変換部３１６は、求めた電気角を用いて、ｑ軸電流制御部３１４から供給されたｑ軸電圧の指令値と、ｄ軸電流制御部３１５から供給されたｄ軸電圧の指令値とを、空間ベクトル変換により３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の電圧値座標に変換する。

また、変換部３１６は、３相の電圧値座標を、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式（電圧のオン・オフを繰り返して形成されるパルスのうちオンのパルス幅に比例した電圧を印加する方式）で表した電圧を示す電圧信号に変換し、モータドライバ部３１１に供給する。モータドライバ部３１１は、供給された電圧信号が示す電圧を各コイル１３に印加することで、それらのコイル１３に流れる３相の電流を制御する。

続いて、初期位置検出制御を行う機能群について説明する。初期位置検出制御部３２０は、回転子１１の初期位置を検出する初期位置検出制御を行う。初期位置検出制御部３２０は、第１切替部３２１、第２切替部３２２、第３切替部３２３及び第４切替部３２４を制御して、各切替部の下流の機能に供給する情報を、通常の回転制御の場合と初期位置検出制御の場合とで切り替える。

初期位置検出制御部３２０は、第１切替部３２１を制御し、通常の回転制御の場合は、指示信号取得部３０２が取得した指示信号を下流の位置制御部３０７に供給させ、初期位置検出制御の場合は、初期位置を目標位置として示す初期の指示信号を第１切替部３２１経由で位置制御部３０７に供給する。位置制御部３０７は、この初期の指示信号が供給されると、回転子１１が初期位置から回転した場合に、回転子１１の位置を初期位置に戻すように位置制御を行う。

初期位置検出制御部３２０は、第２切替部３２２を制御し、通常の回転制御の場合は、速度制御部３０６からのｑ軸電流の指令値及び変換部３１３からのｑ軸電流ｉｑを下流のｑ軸電流制御部３１４に供給させ、初期位置検出制御の場合は、ｑ軸電流の電流値を０にする指令値を第２切替部３２２経由でｑ軸電流制御部３１４に供給する。

初期位置検出制御部３２０は、第３切替部３２３を制御し、通常の回転制御の場合は、外部装置からのｄ軸電流の指令値及び変換部３１３からのｄ軸電流ｉｄを下流のｄ軸電流制御部３１５に供給させ、初期位置検出制御の場合は、ｄ軸電流の電流値を定められた値（本実施例ではＸ（アンペア））にする指令値を第３切替部３２３経由でｄ軸電流制御部３１５に供給する。

初期位置検出制御部３２０は、第４切替部３２４を制御し、通常の回転制御の場合は、エンコーダ出力取得部３０４からの回転信号を下流の変換部３１６に供給させ、初期位置検出制御の場合は、電気角を徐々に変化させる指令値を第４切替部３２４経由で変換部３１６に供給する。初期位置検出制御部３２０が上記の各制御を行った場合のｄ軸電流、電気角、回転量及び回転子の位置の変化について図６、図７を参照して説明する。

図６は初期位置検出制御におけるｄ軸電流等の変化の一例を表す。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）では、時刻を示す横軸と、それぞれｄ軸電流（Ａ：アンペア）、電気角（度）、回転子の回転量（度）を示す縦軸とで表されたグラフが示されている。また、図６（ｄ）では、時刻を示す横軸と、回転子の位置（度）及び電気角（度）を示す２本の縦軸とで表されたグラフが示されている。

本実施例では、電気角が０度のときに発生する磁界のＳ極が右方向に位置するようになっている。そのため、電気角が０度の場合、回転子１１のＮ極はそのＳ極に引き寄せられて右方向、つまり上述した０度の方向に向くことになる。また、電気角と回転子１１のＮ極の位置を示す角度とが一致している場合、回転子１１のＮ極と回転磁界のＳ極とが同じ方向に位置していることを意味する。

また、縦軸の角度は、原点よりも上側が正（プラス）の角度で、原点よりも下側が負（マイナス）の角度であり、上向きが正の方向、下向きが負の方向を表すものとする。ｄ軸電流は、時刻ｔ１までは０（Ａ）、時刻ｔ１からｔ２まではＸ（Ａ）、時刻ｔ２以降は０（Ａ）に変化している。電気角は、時刻ｔ１までは０（度）、時刻ｔ１から徐々に変化して、時刻ｔ３にθ１（度）となり、時刻ｔ３以降はθ１（度）のまま固定されている。

図７は初期位置検出制御において回転子１１が回転する様子の一例を表す。この例では、回転子１１のＮ極を９０度の方向（下方向）に向けた位置が初期位置となっている。時刻ｔ１にｄ軸電流が立ち上がることで、各コイル１３に電流が流れて図７（ａ）に表すように回転磁界による磁極が発生する。回転子１１は、この回転磁界の磁極に引き寄せられて回転を開始する（この例では反時計回りに回転する）。それとともに、時刻ｔ１から電気角が徐々に変化するので、回転磁界の磁極も回転を開始する（この例では時計回りに回転する）。

回転子１１の反時計回りの回転及び回転磁界の磁極の時計回りの回転が進むと、図７（ｂ）に表すように回転子１１のＮ極と回転磁界のＳ極が対向し、回転子１１のＳ極と回転磁界のＮ極が対向する位置まで回転子１１が到達する。回転子１１の慣性力が無視できるくらい小さいものとすると、回転子１１はこの位置からは回転磁界の磁極に追従して図７（ｃ）に表すように同じ方向、つまり時計回りに回転する。

図６（ｃ）では、時刻ｔ１からｔ４までは回転子１１が反時計回りに回転量ω１となるまで回転し、時刻ｔ４からｔ３にかけて回転子１１が時計回りに同じ回転量ω１だけ回転することが表されている。初期位置検出制御部３２０は、この時刻ｔ４に、第４切替部３２４経由で変換部３１６に供給する電気角の指令値を徐々に変化させるのを終了して、時刻ｔ４の時点での値に固定した電気角の指令値を供給する。これにより、図６（ｂ）に表すように、電気角は時刻ｔ１からｔ３までは徐々に変化し、時刻ｔ３に電気角θ１となってからは、電気角θ１で固定されている。

電気角が固定されたので、回転磁界の磁極の位置も固定される。このとき、回転子１１は、第１の方向（反時計回り）への回転量ω１と、第１の方向の反対向きの第２の方向（時計回り）への回転量ω１とが一致しているので、図７（ｃ）に表すように元の位置、すなわち初期位置に戻ってきている。

図６（ｄ）は、このように回転した回転子１１の位置の変化と、電気角の変化とを重ねて表している。電気角が０度から徐々に変化し始めたときには回転子１１は初期位置（Ｎ極を９０度の方向（下方向）に向ける位置）に位置しており、時刻ｔ４に電気角が（９０−ω１）度まで変化したときに、回転子の位置と電気角とが一致する。これは、上述したように、回転子１１のＮ極と回転磁界のＳ極とが同じ方向に位置する状態（図７（ｂ）に表す状態）になったことを意味する。

時刻ｔ４以降は回転子１１の位置が回転磁界の磁極の位置に追従して変化し、時刻ｔ３に回転子１１の位置が元の初期位置に戻ると、電気角の変化が終了して回転子１１の位置も初期位置で停止する。なお、回転子１１の追従には通常遅れ及び慣性による超過（磁界の回転が停止してもしばらく回転子１１が回転すること）が生じるが、本実施例では、説明を分かり易くするために、それらの遅れ及び超過が無視できるほど小さいものとする。

以上のとおり、目標速度設定部３０３、回転速度算出部３０５、速度制御部３０６、モータドライバ部３１１、電流検出部３１２、変換部３１３、ｑ軸電流制御部３１４、ｄ軸電流制御部３１５、変換部３１６、初期位置検出制御部３２０、第１切替部３２１、第２切替部３２２、第３切替部３２３及び第４切替部３２４は、初期位置検出制御において、ブラシレスモータ１のコイル１３に流す電流を指定してそれらのコイル１３が発生させる回転磁界を制御する回転磁界制御部３３０として機能する。回転磁界制御部３３０は本発明の「制御部」の一例である。

回転磁界制御部３３０は、上記のとおりコイル１３が発生させる回転磁界の電気角を徐々に変化させる変化制御を行う。回転磁界制御部３３０は、変化制御中に取得された回転情報（本実施例ではエンコーダ２０からの回転信号）が示す回転方向が第１の方向（図７の例では反時計回りの方向）から第２の方向（図７の例では時計回りの方向）に変化して第１の方向への回転量（以下「第１回転量」という）と第２の方向への回転量（以下「第２回転量」という）の差分が０になったとき、すなわち第１回転量及び第２回転量が等しくなったときの電気角で発生する磁極に回転子１１が向き合う位置（詳細には、回転子１１が有する磁極のうち発生する磁極とは反対の磁性の磁極が、その発生する磁極と向き合う位置）を回転子１１の初期位置として検出する。

前述した変化制御（回転磁界の電気角を徐々に変化させる制御）は、回転磁界制御部３３０のうち、ｑ軸電流制御部３１４、ｄ軸電流制御部３１５、初期位置検出制御部３２０、第１切替部３２１、第２切替部３２２、第３切替部３２３及び第４切替部３２４が協動して行う制御であり、これらの機能は回転子１１の初期位置を検出する初期位置検出部３４０として機能する。

回転磁界制御部３３０は、回転子１１の初期位置を検出したとき、すなわち第１回転量及び第２回転量の差分が一致したときに、変化制御を終了して電気角を固定する。このタイミングで電気角を固定することで、変化制御中に回転していた回転子１１は初期位置で停止する。回転磁界制御部３３０は、こうして検出した回転子１１の初期位置と、その初期位置で停止させた回転子１１とに基づいて回転磁界を制御する。

具体的には、回転磁界制御部３３０は、前述した回転量の差分が一致したときの電気角（初期位置の回転子１１の磁極の位置に磁極を発生させる電気角）から回転方向に応じて位相を９０度加えた又は減じた電気角の電流を各コイル１３に流すことで回転子１１の回転を開始させる。また、回転磁界制御部３３０は、エンコーダ２０が出力する回転信号が示す回転量を回転子１１の初期位置に回転方向に応じて加える又は減じることで、回転子１１の位置を検出しつつ、回転速度及び回転位置等を制御する。

モータ制御装置３０は、上記の構成に基づいて、回転子１１の初期位置を検出する検出処理を行う。
図８は検出処理におけるモータ制御装置３０の動作手順の一例を表す。この動作手順は、ブラシレスモータ１に電源が投入されることを契機に開始される。

まず、モータ制御装置３０は、各コイル１３に電流を流して回転磁界を発生させ（ステップＳ１１）、電気角の変化を開始させる（ステップＳ１２）。次に、モータ制御装置３０は、エンコーダ２０から取得された回転信号が示す第１の方向（最初に回転した方向）への回転量を第１回転量として積算する（ステップＳ１３）。続いて、モータ制御装置３０は、回転方向が変わったか否かを判断し（ステップＳ１４）、変わっていない（ＮＯ）と判断した場合はステップＳ１３に戻って動作を行う。

モータ制御装置３０は、ステップＳ１４で変わった（ＹＥＳ）と判断した場合は、取得された回転信号が示す第２の方向（第１の方向の反対向きの方向）への回転量を第２回転量として積算する（ステップＳ２１）。次に、モータ制御装置３０は、積算した第１回転量と第２回転量との差が０になったか否か（つまり第１回転量及び第２回転量が一致したか否か）を判断し（ステップＳ２２）、一致していない（ＮＯ）と判断した場合はステップＳ２１に戻って動作を行う。モータ制御装置３０は、ステップＳ２２で一致した（ＹＥＳ）と判断した場合は、電気角の変化を終了し（ステップＳ２３）、回転子１１の初期位置を検出して（ステップＳ２４）、この動作手順を終了する。

回転子１１の初期位置を、例えば電気角を固定して磁界を発生させ、発生させた磁極に引き寄せられるまでの回転子１１の回転量から検出する方法がある。しかし、その方法では、回転子１１が最大で１８０度回転することになる。回転子１１の回転量が多くなるほど、負荷の位置の変化量も大きくなって予期せぬ衝突が起こるなど不都合が生じる可能性が高まるので、初期位置を検出する際の回転子１１の回転量は少ないほど望ましい。

本実施例では、初期位置の検出に際に、磁界を発生させることで回転子１１を回転させることにはなるが、電気角を徐々に変化させるので、発生させた磁界の最初の磁極の位置（図７の例であれば図７（ａ）に表す回転磁界の磁極の位置）よりも近い位置までしか回転子１１が回転しない。これにより、初期位置を検出する際に発生させる磁極の位置が固定されている（電気角が固定されている）場合に比べて、ブラシレスモータの回転子の初期位置を検出する際の回転子の回転量が少なくなる。

また、本実施例では、回転子１１の初期位置を検出したときに変化制御を終了させて、すなわち電気角を固定して、回転子１１を初期位置で停止させている。これにより、負荷２の位置が前回の停止時の位置に戻ることになり、例えば初期位置を検出しても変化制御を終了させなかったために負荷２の位置が停止時の位置からずれてしまう場合に比べて、負荷２の制御を再開した場合に不具合が発生しにくくなる。

［２］変形例
上述した実施例は本発明の実施の一例に過ぎず、以下のように変形させてもよい。また、実施例及び各変形例は、必要に応じて組み合わせて実施してもよい。

［２−１］差分閾値
実施例では、回転磁界の磁極に対する回転子１１の追従の遅れ及び超過が無視できるほど小さいものとしたが、本変形例では、それらの遅れ及び超過が発生するものとする。この場合、回転磁界制御部３３０は、変化制御中に取得された回転情報が示す回転方向が第１の方向から第２の方向に変化して第１回転量と第２回転量の差分が予め定められた差分閾値未満になったときの電気角で発生する磁極に回転子１１が向き合う位置を回転子１１の初期位置として検出し、その初期位置を検出したときに変化制御を終了して電気角を固定してもよい。この差分閾値は、本発明の「第１閾値」の一例である（なお、差分閾値を「０」にすると、実施例のように第１回転量と第２回転量の差分が一致した場合に初期位置を検出することになる）。

図９は本変形例の初期位置検出制御におけるｄ軸電流等の変化の一例を表す。図９では、図６（ｄ）と同じく、時刻を示す横軸と、回転子の位置（度）及び電気角（度）を示す２本の縦軸とで表されたグラフが示されている。図９（ａ）では、時刻ｔ１に回転磁界が発生して電気角の変化が開始され、９０度を初期位置とした回転子１１が時刻ｔ４までにω１１だけ第１の方向に回転してから回転方向を第２の方向に変化させ、時刻ｔ３に電気角の変化が停止されている様子が表されている。

この例では、回転子１１が変化制御中の回転磁界と磁極が対向する位置まで回転した後しばらく慣性により第１の方向に回転し続けてから回転方向を第２の方向に変化させている。そのため回転子１１の追従に遅れが発生している。この場合に第１回転量ω１１と第２回転量ω１２が一致したときに変化制御を終了させた場合、図９（ｂ）に表すように、変化制御の終了時にはまだ遅れが残っている状態になる。

そのため、変化制御の終了時の電気角では、回転子１１の初期位置よりも第２の方向に行き過ぎた位置に磁極を発生させることになり、回転子１１もその位置まで回転してから、すなわち初期位置を通り過ぎてから停止することになる。これに対し、上記のとおり第１回転量と第２回転量の差分が閾値未満になったときに初期位置を検出した場合の例を図９（ｃ）に表す。

図９（ｃ）の例では、回転磁界制御部３３０は、第１回転量ω１１と第２回転量ω１２との差分が閾値Δ１０未満になったとき（この例では時刻ｔ３）の電気角で発生する磁極に回転子１１が向き合う位置を回転子１１の初期位置として検出している。この時刻ｔ３の時点では回転子１１はまだ初期位置に戻っていないが、本変形例では、その遅れを考慮して電気角の変化を先に停止させておくことで、図９（ｂ）の例に比べて、初期位置の回転子１１の磁極の位置と回転磁界の磁極の位置とがより近くなるようにしている。

［２−２］回転磁界の強さ
実施例では、変化制御（回転磁界の電気角を徐々に変化させる制御）中のｄ軸電流の値が図６（ａ）に表すように一定であったため回転磁界の強さも一定であったが、これに限らず、回転磁界の強さを変化させてもよい。回転磁界制御部３３０は、例えば、変化制御中に回転磁界を徐々に強くするように、各コイル１３に流す電流を指定してもよい。

図１０は本変形例におけるｄ軸電流の変化の一例を表す。この例では、図１０（ａ）に表すように、回転磁界制御部３３０は、回転磁界を発生させる時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間において、ｄ軸電流を０からＸ（アンペア）まで徐々に強くするよう指定している。この場合、図１０（ｂ）に表すように、回転磁界の磁極が回転子１１を引き寄せる力が徐々に強くなるので、回転子１１の位置も時刻ｔ１から時刻ｔ４までの期間Ｃ１に示すように徐々に変化する。その結果、最初からＸ（アンペア）のｄ軸電流を流す場合、すなわち回転磁界の強さを変化させない場合に比べて、初期位置検出制御中に（つまり初期位置が検出されるまでに）おける回転子１１の回転量が少なくなる。

［２−３］回転磁界の強さ変化を途中で停止
上記のとおり変化制御（回転磁界の電気角を徐々に変化させる制御）中に回転磁界の強さを変化させた場合に、回転磁界の強さの変化を或る時点で停止させてもよい。回転子１１が第２の方向に回転する際に、回転磁界が強くなり続けると、回転磁界の磁極に追従する回転子１１の回転速度が上がり続け、回転磁界の回転が終了して追従が終わった後も慣性の力により回転子１１が第２の方向に行き過ぎてしまうことがある。

図１１は回転子１１が第２の方向に行き過ぎる例を表す。図１１の例では、時刻ｔ４に回転子１１の回転方向が第２の方向に切り替わり、時刻ｔ３に変化制御が終了している。回転子１１は、変化制御の終了時の電気角で発生する磁極に回転子１１が向き合う位置（この例では初期位置と一致しているものとする）を通り過ぎ、その初期位置から回転量ω２だけ行き過ぎてから第１の方向に回転方向を変えて再び初期位置に近づいている。

この回転子１１の行き過ぎを抑制するため、回転磁界制御部３３０は、例えば、回転子１１の回転方向が第１の方向から第２の方向に切り替わるまで回転磁界を徐々に強くするように、各コイル１３に流す電流を指定してもよい。
図１２は本変形例におけるｄ軸電流の変化の一例を表す。この例では、図１２（ａ）に表すように、回転磁界制御部３３０は、回転磁界を発生させる時刻ｔ１から回転子１１の回転方向が第１の方向から第２の方向に切り替わるまでの期間Ｃ１において、ｄ軸電流を徐々に強くし、期間Ｃ１の経過後はｄ軸電流を期間Ｃ１の満了時の大きさ（Ｘ２１アンペア）で固定するよう指定している。

この場合、期間Ｃ１における回転子１１の第１の方向の回転量は図１０の例と同じくω２１となる。その後は、回転子１１の回転方向が切り替わってもｄ軸電流を強くし続けて回転磁界を強くし続ける場合に比べると、時刻ｔ４から時刻ｔ３までの期間Ｃ２に発生する回転磁界が弱くなるので、回転子１１の第２の方向への回転の行き過ぎ量が少なくなり、初期位置検出制御が行われる期間の全体としても、回転子１１の回転量が少なくなる。

なお、回転磁界の強さの変化を停止させるタイミングはこれに限らない。例えば、回転磁界制御部３３０は、変化制御中にエンコーダ出力取得部３０４により取得された回転信号が示す第１の方向の回転量（第１回転量）が予め定められた回転量閾値になるまで回転磁界を徐々に強くするように、各コイル１３に流す電流を指定してもよい。この回転量閾値は、本発明の「第２閾値」の一例である。

図１３は本変形例におけるｄ軸電流の変化の一例を表す。この例では、図１３（ａ）に表すように、回転磁界制御部３３０は、回転磁界を発生させる時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間のうち時刻ｔ１から時刻ｔ５までの期間Ｃ３において、ｄ軸電流を徐々に強くするよう指定している。この時刻ｔ５は、図１３（ｂ）に表すように、第１回転量が回転量閾値ω３１になる時刻である。

この場合、期間Ｃ３が経過してから回転子１１の回転方向が反対になる時刻ｔ４までの期間Ｃ４においては、回転磁界の強さがこれ以上は強くならずに固定される。そのため、回転磁界の強さが強くなり続ける場合に比べて、期間Ｃ４における回転子１１の回転量が小さくなる。これにより、第１回転量が回転量閾値になっても回転磁界を強くし続ける場合に比べて、上述した行き過ぎが減るとともに、初期位置検出制御が行われている期間全体としても回転子１１の回転量が少なくなる。

［２−４］回転に対する抵抗
上記の各例で述べたようにｄ軸電流を変化させて回転磁界を徐々に強くする場合に、回転子１１の回転に対する抵抗を考慮してもよい。回転子１１の回転に対する抵抗は、例えば、負荷２が重いほど大きく、負荷２に加わっている摩擦抵抗が大きいほど大きい。また、回転子１１の回転に対する抵抗が大きいほど、回転磁界の磁極に引き寄せられる回転子１１の回転速度が小さくなる。この回転速度は、回転量の増加速度で表される。

回転磁界制御部３３０は、上記抵抗を考慮した回転磁界の強さの制御を、例えば第１回転量の増加速度と、時刻ｔ２におけるｄ軸電流とを対応付けたｄ軸電流テーブルを用いて行う。
図１４はｄ軸電流の制御の一例を表す。図１４（ａ）では、「Ｔｈ１１未満」、「Ｔｈ１１以上Ｔｈ１２未満」及び「Ｔｈ１２以上」という第１回転量の増加速度と、「Ｘ４３」、「Ｘ４２」及び「Ｘ４１」（Ｘ４１＜Ｘ４２＜Ｘ４３）という時刻ｔ２におけるｄ軸電流（Ａ：アンペア）とを対応付けたｄ軸電流テーブルが表されている。

回転磁界制御部３３０は、変化制御が開始されたから決められた時刻までのエンコーダ出力取得部３０４により取得された回転信号が示す第１回転量から第１回転量の増加速度を算出し、算出した増加速度にｄ軸電流テーブルで対応付けられている値までｄ軸電流を変化させる。この例では、回転磁界制御部３３０は、図１４（ｂ）に表すように、時刻ｔ１から時刻ｔ６までの第１回転量の増加速度を算出し、算出した増加速度に応じて、時刻ｔ２におけるｄ軸電流がＸ４３、Ｘ４２又はＸ４１となるようにｄ軸電流を変化させている。

図１４の例では、回転磁界制御部３３０は、変化制御中にエンコーダ出力取得部３０４により取得された回転信号が示す第１回転量の増加速度が大きいほど、回転磁界を強くする強化速度を小さくするように、各コイル１３に流す電流を指定している。第１回転量の増加速度が大きい、すなわち回転子１１の回転速度が大きいということは、前述した回転子１１の回転に対する抵抗が小さいということである。

この抵抗が小さいほど、初期位置検出制御中に回転子１１が回転する量も多くなるから、回転磁界の強化速度が一定だと、抵抗の大きさによって回転子１１の回転量がばらつくことになる。図１４の例では、上記のとおり第１回転量の増加速度が大きいほど（回転子１１の回転の抵抗が小さいほど）回転磁界の強化速度を小さくすることで、この強化速度が一定の場合に比べて、初期位置検出制御中における回転子１１の回転量のばらつきが少なくなる。

また、回転磁界制御部３３０は、図１３の例で述べたように第１回転量が回転量閾値になるまで回転磁界を徐々に強くする場合に、変化制御中にエンコーダ出力取得部３０４により取得された回転信号が示す第１回転量の増加速度（回転子１１の回転速度）が大きいほど、回転量閾値を小さくしてもよい。回転磁界制御部３３０は、この回転磁界の強さの制御を、例えば第１回転量の増加速度と回転量閾値とを対応付けた回転量閾値テーブルを用いて行う。

図１５は回転量閾値テーブルの一例を表す。図１５では、「Ｔｈ１１未満」、「Ｔｈ１１以上Ｔｈ１２未満」及び「Ｔｈ１２以上」という第１回転量の増加速度と、「Ｔｈ５３」、「Ｔｈ５２」及び「Ｔｈ５１」（Ｔｈ５１＜Ｔｈ５２＜Ｔｈ５３）という回転量閾値とを対応付けた回転量閾値テーブルが表されている。回転磁界制御部３３０は、図１４の例のように算出した第１回転量の増加速度に回転量閾値テーブルで対応付けられている回転量閾値に第１回転量が達するまでｄ軸電流を変化させる。

図１５の例では、上記のとおり第１回転量の増加速度が大きいほど（回転子１１の回転の抵抗が小さいほど）回転量閾値を小さくしている。回転量閾値が小さいと、回転量閾値が大きい場合に比べて早く回転磁界の強化が終了するので、回転磁界が弱い状態で固定される。そのため、回転子１１の回転の抵抗が小さくても回転磁界が弱いので回転量が小さく抑えられる。その結果、回転量閾値が一定の場合に比べて、初期位置検出制御中における回転子１１の回転量のばらつきが少なくなる。

また、回転磁界制御部３３０が、図９の例で述べたように第１回転量及び第２回転量の差分が差分閾値未満になるまで回転磁界を徐々に強くする場合に、変化制御中にエンコーダ出力取得部３０４により取得された回転信号が示す第１回転量の増加速度が大きいほど、差分閾値を小さくしてもよい。回転磁界制御部３３０は、この回転磁界の強さの制御を、例えば第１回転量の増加速度と差分閾値とを対応付けた差分閾値テーブルを用いて行う。

図１６は差分閾値テーブルの一例を表す。図１６では、「Ｔｈ１１未満」、「Ｔｈ１１以上Ｔｈ１２未満」及び「Ｔｈ１２以上」という第１回転量の増加速度と、「Ｔｈ６３」、「Ｔｈ６２」及び「Ｔｈ６１」（Ｔｈ６１＜Ｔｈ６２＜Ｔｈ６３）という差分閾値とを対応付けた差分閾値テーブルが表されている。回転磁界制御部３３０は、図１２の例のように第１回転量の増加速度を算出し、算出した増加速度に差分閾値テーブルで対応付けられている差分閾値を用いて、回転磁界を強くする。

回転子１１の回転速度が大きいほど、回転磁界の磁極への追従性が高くなる、すなわち回転磁界の磁極への追従の遅れが小さくなりやすいから、図１６の例のように回転子１１の回転速度が大きいほど差分閾値を小さくすることで、差分閾値が一定の場合に比べて、初期位置の回転子１１の磁極の位置と、変化制御が終了したときの電気角による回転磁界の磁極の位置とのずれのばらつきが小さくなりやすい。

［２−５］複数回の制御
実施例では、変化制御（回転磁界の電気角を徐々に変化させる制御）を一度終了すると、その時点での電気角に基づいて初期位置が検出されたが、その後にさらに変化制御が行われてもよい。本変形例では、回転磁界制御部３３０は、変化制御を複数回行う。具体的には、回転磁界制御部３３０は、それら複数の変化制御における第１回転量の累積値と第２回転量の累積値との差分が差分閾値未満になったときの電気角で発生する磁極に回転子が向き合う位置を回転子１１の初期位置として検出する。

図１７は本変形例の初期位置検出制御におけるｄ軸電流等の変化の一例を表す。この例では、回転磁界制御部３３０は、図１７（ａ）に表すように、時刻ｔ１からｔ２までの第１期間Ｃ１１と、時刻ｔ７からｔ８までの第２期間Ｃ１２にｄ軸電流をＸ（アンペア）として、電気角を徐々に変化させる変化制御を行っている。図１７（ｂ）では、回転子１１の追従の遅れが大きい場合の回転子１１の位置と電気角とが表されている。

回転子１１の追従の遅れが大きいと、第１回転量と第２回転量との差分が差分閾値未満になるときには回転子１１の初期位置を通り過ぎた位置に回転磁界の電極が位置することになる。そのため、図１７（ｂ）の例では、電気角が初期位置を通り過ぎた位置で固定されている。この場合、次の変化制御が開始される時刻ｔ７においては、エンコーダ出力取得部３０４により取得された回転信号が示す第１回転量よりも第２回転量の方が大きくなっているので、回転磁界制御部３３０は、回転子１１が初期位置よりも第２の方向に行き過ぎていると判断する。

回転磁界制御部３３０は、第１期間Ｃ１１には電気角を徐々に増やす制御を行ったが、回転子１１が初期位置よりも第２の方向に行き過ぎているので、第２期間Ｃ１２には反対に電気角を徐々に減らす制御を行う。そして、回転磁界制御部３３０は、第１回転量の累積値と第２回転量の累積値との差分が差分閾値未満になったときに、上記のとおり初期位置を検出する。

上記例のように追従の遅れが大きい場合、検出される初期位置が正しい初期位置から差分閾値以上に離れることが起こり得る。しかし、変化制御を複数回行うと、２回目以降の変化制御は１回目よりも初期位置に近い電気角から開始することが可能だから、変化制御を一度しか行わない場合に比べて、追従の遅れが小さいうちに初期位置が検出されやすくなり、検出される初期位置の精度が高められる。

また、回転磁界制御部３３０は、上記のとおり第１回転量の累積値と第２回転量の累積値との差分が差分閾値未満になったときの電気角で発生する磁極に回転子１１が向き合う位置を回転子１１の初期位置として検出する際に、２回目以降の変化制御では差分閾値を１回目よりも小さくしてもよい。例えば図１７（ｃ）に表すように追従の遅れが十分に小さいと、初期位置と差分閾値だけ離れた位置が初期位置として検出されることになる。

そこで、例えば図１７（ｃ）に表すように、１回目の変化制御では差分の閾値Δ１０を用いて、２回目の変化制御ではそれよりも小さい差分の閾値Δ１１（Δ１１＜Δ１０）を用いることで、２回目の変化制御後には１回目よりも正しい初期位置に近い位置が初期位置として検出される。この場合も、変化制御を一度しか行わない場合に比べて、検出される初期位置の精度が高められる。

［２−６］電気角固定後の電流制御
回転子１１の初期位置が検出されて電気角が固定されても、例えば回転子１１の回転の抵抗が大きいため、その電気角で発生する磁極からずれた位置に磁極を向けて回転子１１が停止することがある。この場合に、回転磁界制御部３３０は、電気角を固定した後、変化制御の終了の際の回転磁界よりも強い磁界を発生させるようｄ軸電流を指定してもよい。

図１８は本変形例におけるｄ軸電流の変化の一例を表す。図１８（ａ）では、回転磁界制御部３３０が、図１２の例のように、回転子１１の回転方向が第１の方向から第２の方向に切り替わる時刻ｔ４までの期間においてｄ軸電流を徐々に強くし、その期間の経過後は時刻ｔ２まで時刻ｔ４におけるｄ軸電流Ｘ７１で固定している。また、回転磁界制御部３３０は、時刻ｔ７以降は、時刻ｔ４におけるｄ軸電流Ｘ７１よりも大きいｄ軸電流Ｘ７２になるまでｄ軸電流を徐々に強くしている。

図１８（ｂ）の例では、時刻ｔ３に固定された電気角で発生する磁極からずれた位置に磁極を向けて回転子１１が停止している。この時点では、検出した初期位置と回転子１１の停止位置とがずれているのか、検出した初期位置自体が正しい初期位置からずれているのかが分からないし、それらのずれがどのくらいなのかも分からない。そこで、回転磁界制御部３３０は、上記のとおり時刻ｔ７以降にｄ軸電流を徐々に強くする。

これにより、時刻ｔ７以降は、変化制御の終了の際の回転磁界よりも強い磁界が発生することになり、固定された電気角で発生する磁極からずれた位置に磁極を向けて回転子１１が停止している場合でも、その強い磁界により発生した磁極に引き寄せられ、図１８（ｂ）に表すように、検出された初期位置により近い位置まで回転子１１が回転する。このように、本変形例によれば、上述した強い磁界を発生させる電流を指定しない場合に比べて、検出された初期位置に回転子１１がより近づくことになる。

なお、検出された初期位置が正しい初期位置に近いほど、強い磁界を発生させた後の第１回転量と第２回転量の差分が小さくなる。反対に、検出された初期位置と正しい初期位置との差が大きいと、強い磁界を発生させた後に第１回転量と第２回転量の差分が大きくなることがある。

回転磁界制御部３３０は、このように、前述した強い磁界を発生させる電流を指定した後に、エンコーダ出力取得部３０４により取得された回転信号（変化制御の開始以降に取得されたもの）が示す第１回転量及び第２回転量の差分が大きくなった場合、この差分を小さくする方向に回転子１１を回転させる磁界を発生させる電流を指定してもよい。

図１９は回転子１１の位置及び電気角の変化の一例を表す。図１９の例では、回転子１１の追従の遅れが大きかったため、検出された初期位置（回転子１１の磁極が固定された電気角の磁極に向き合う位置）が正しい初期位置からずれている。一方、回転子１１の回転の抵抗も大きかったため、ｄ軸電流が「０」アンペアになる時刻ｔ２になっても回転子１１が検出された初期位置まで回転しておらず、結果的に、正しい初期位置に近い位置で停止している。このときの停止位置と正しい初期位置とのずれをω８１とする。

時刻ｔ２の後の時刻ｔ７以降に前述した強い磁界を発生させる電流が指定されると、回転子１１は検出された初期位置に近づいて行って停止する。このときの停止位置と正しい初期位置とのずれをω８２とすると、図１９の例ではω８１＜ω８２、すなわち強い磁界を発生させた後に第１回転量と第２回転量の差分が大きくなっている。

その後、回転磁界制御部３３０が時刻ｔ９から第１回転量と第２回転量の差分を小さくする方向に回転子１１を回転させる磁界を発生させることで、回転子１１は再び初期位置に近づいてから停止している。回転磁界制御部３３０が以上のとおり差分を小さくする制御を行うことで、前述した強い磁界を発生させたために回転子１１が初期位置から離れても、その回転子１１が初期位置に近づくことになる。

［２−７］ブラシレスモータ
ブラシレスモータは実施例で述べたものに限らない。例えば３相の電流ではなく２相の電流又は４相以上の電流によって回転磁界を発生させるブラシレスモータであってもよい。また、回転子の磁極の組（Ｎ極及びＳ極の組）が実施例では１組であったが、２組以上であってもよい。また、実施例では回転子が内側に、コイルが外側に配置されていたが、コイルが内側に、回転子が外側に配置されていてもよい（後者の場合、例えば筒の形をした回転子が用いられる）。いずれの場合も、回転子の周囲にコイルが配置されていればよい。

［２−８］初期位置検出後の電気角
回転磁界制御部３３０は、実施例では第１回転量と第２回転量の差分が差分閾値未満になったとき、すなわち回転子１１の初期位置を検出したときに変化制御を終了して電気角を固定したが、これに限らず、初期位置を検出してもしばらく変化制御を続けても（つまり電気角を変化させ続けても）よい。

その場合、電気角を固定した後に回転子１１が回転磁界の磁極に引き寄せられない程度にｄ軸電流を小さくすればよい。また、図１７で述べた複数回の変化制御を連続して行う場合に、合間に電気角を固定する期間を設けなければ、初期位置を検出した後に変化制御が続けて行われる（電気角を変化させる方向が反対になる場合を含む）ことになる。

［２−９］発明のカテゴリ
実施例では、モータ制御装置がブラシレスモータに内蔵されていたが、これに限らず、モータ制御装置がブラシレスモータの外部に設けられていてもよい。本発明は、このように内蔵・外付けのモータ制御装置のどちらにも適用されてもよい。また、本発明は、モータ制御装置を備えるブラシレスモータとしても捉えられる。

また、本発明は、モータ制御装置が実施する処理を実現するための情報処理方法としても捉えられるし、モータ制御装置を制御するコンピュータを機能させるためのプログラムとしても捉えられる。このプログラムは、それを記憶させた光ディスク等の記録媒体の形態で提供されてもよいし、インターネット等の通信回線を介してコンピュータにダウンロードさせ、それをインストールして利用可能にするなどの形態で提供されてもよい。

１…ブラシレスモータ、１０…モータ、２０…エンコーダ、３０…モータ制御装置、１１…回転子、１２…固定子、１３…コイル、１４…回転軸、３０１…タイマ制御部、３０２…指示信号取得部、３０３…目標速度設定部、３０４…エンコーダ出力取得部、３０５…回転速度算出部、３０６…速度制御部、３０７…位置制御部、３１１…モータドライバ部、３１２…電流検出部、３１３…変換部、３１４…ｑ軸電流制御部、３１５…ｄ軸電流制御部、３１６…変換部、３２０…初期位置検出制御部、３２１…第１切替部、３２２…第２切替部、３２３…第３切替部、３２４…第４切替部。

Claims (12)

1. ブラシレスモータの回転子の回転量及び回転方向を示す回転情報を取得する取得部と、
   前記ブラシレスモータのコイルに流す電流を指定して当該コイルが発生させる回転磁界を制御する制御部であって、前記コイルが発生させる回転磁界の電気角を徐々に変化させる変化制御を行い、当該変化制御中に取得された前記回転情報が示す回転方向が第１の方向から第２の方向に変化して前記第１の方向への回転量と前記第２の方向への回転量の差分が第１閾値未満になったときの電気角で発生する磁極に回転子が向き合う位置を前記回転子の初期位置として検出し、当該初期位置に基づいて前記回転磁界を制御する制御部と
   を備える制御装置。
2. 前記制御部は、前記差分が前記第１閾値未満になったときに前記変化制御を終了して前記電気角を固定する
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記制御部は、前記変化制御中に、前記回転磁界を徐々に強くする
   請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記制御部は、前記変化制御中に取得された前記回転情報が示す前記第１の方向の回転量の増加速度が大きいほど、前記回転磁界を強くする速度を小さくする
   請求項３に記載の制御装置。
5. 前記制御部は、前記回転子の回転方向が前記第１の方向から前記第２の方向に切り替わるまで前記回転磁界を強くする
   請求項３又は４に記載の制御装置。
6. 前記制御部は、前記変化制御中に取得された前記回転情報が示す前記第１の方向の回転量が第２閾値になるまで前記回転磁界を徐々に強くする
   請求項３又は４に記載の制御装置。
7. 前記制御部は、前記変化制御中に取得された前記回転情報が示す前記第１の方向の回転量の増加速度が大きいほど、前記第２閾値を小さくする
   請求項６に記載の制御装置。
8. 前記制御部は、前記変化制御中に取得された前記回転情報が示す前記第１の方向の回転量の増加速度が大きいほど、前記第１閾値を小さくする
   請求項１から７のいずれか１項に記載の制御装置。
9. 前記制御部は、前記変化制御を複数回行い、前記第１の方向への回転量の累積値と前記第２の方向への回転量の累積値との差分が前記第１閾値未満になったときの電気角で発生する磁極に回転子が向き合う位置を前記回転子の初期位置として検出する
   請求項１から８のいずれか１項に記載の制御装置。
10. 前記制御部は、前記電気角を固定した後、前記変化制御の終了の際の前記回転磁界よりも強い磁界を発生させるよう前記電流を指定する
    請求項２に記載の制御装置。
11. 前記制御部は、前記強い磁界を発生させるよう前記電流を指定した後に、取得された前記回転情報が示す前記差分が大きくなった場合、当該差分を小さくする方向に前記回転子を回転させる磁界を発生させる前記電流を指定する
    請求項１０に記載の制御装置。
12. 請求項１から１１までのいずれか１項に記載の制御装置と、
    回転子と、
    前記回転子の周囲に配置され、前記制御装置により制御された電流が流れるコイルと
    を備えるブラシレスモータ。

Images