JPH0956194A

JPH0956194A - 回転位置検出装置及びモータ装置

Info

Publication number: JPH0956194A
Application number: JP8108185A
Authority: JP
Inventors: Yasumasa Kyodo; 康正京藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-06-08
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 1997-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】逆起電圧を利用しないセンサレスモータ用の
回転位置検出回路及びモータ装置を提供する。【解決手段】加算器５Ｓ，５Ｃにより、Ｓｉｎ波ドラ
イブ信号及びＣｏｓ波ドライブ信号にそれぞれ高周波の
センサ信号を重畳してモータ１を回転駆動する。モータ
１を流れる信号から、バンドパスフィルタ９によりセン
サ信号を取り出して復調し、これを回転位置検出信号と
する。バンドパスフィルタ９からのセンサ信号は、モー
タのマグネットの回転によるインピーダンスの変化に応
じて電流値が変化する。この電流値の変化を検出するこ
とにより、ロータマグネットの回転位置を検出すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆるブラシレ
スモータのロータの回転位置を検出するための回転位置
検出装置、及びこの回転位置検出装置を用いて成るモー
タ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年において、標準型の再生専用ディス
クや、携帯型のビデオテープレコーダ等、様々な電子機
器にいわゆるブラシレスモータが多用されている。

【０００３】このブラシレスモータは、直流電動機が機
械的に各相への通電タイミングを切り換えるのに対し、
電気的なスイッチを用いて各相への通電タイミングを切
り換えて同期電動機を駆動するものである。この通電タ
イミングの切り換えは、最も力率良く運転できるように
行う必要があるが、永久磁石形の同期電動機ではそのタ
イミングが回転子に組み込まれている永久磁石（ロータ
マグネット）の磁極の位置で一義的に決まる。このた
め、ブラシレスモータは、磁極位置（回転位置）を検出
して各相への通電タイミングの切り換えを行う必要があ
り、そのためにホール素子や磁気抵抗効果素子等の回転
検出素子を有している。そして、この回転検出素子によ
りロータの回転位置を検出し、この検出結果に応じて各
相への通電タイミングの切り換えを行っている。

【０００４】しかし、このような回転検出素子を設ける
とコスト高となるうえ、この回転検出素子からの検出信
号を回転制御系に伝送するための伝送ラインが必要とな
り、モータ自体が大型化する問題がある。

【０００５】このため、センサレス駆動を可能とする回
転位置検出装置が開発された。この回転位置検出装置
は、ブラシレスモータの各相に発生する逆起電圧を検出
し、この検出出力をモータ駆動回路に供給する。

【０００６】すなわち、モータは、通電相以外の相が発
電機として動作して逆起電圧を発生するため、上記逆起
電圧を検出することにより、ロータの回転位置を検出す
ることができる。上記モータ駆動回路は、上記逆起電圧
の検出出力に基づいてロータの回転位置を検出し、この
検出結果に応じて各相への通電タイミングを切り換え
る。これにより、上記ホール素子等の回転検出素子を設
けることなくロータの回転位置を検出して各相への通電
タイミングを切り換えることができ、ホール素子等の回
転検出素子を省略することができる分、モータ自体の小
型化及びローコスト化を図ることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来のセンサレスのブラシレスモータにおいては、モー
タの始動時及び低速回転時には、逆起電圧は発生せず或
いは発生しても小レベルであるため、従来の回転位置検
出装置は、該始動時及び低速回転時には、ロータの回転
位置を検出することができなかった。また、逆起電圧に
は、各相への通電タイミングの切り換え時に発生するキ
ックバックノイズ等が多く重畳するため、正確な回転位
置検出に支障をきたす問題があった。

【０００８】このため、この逆起電圧で回転位置検出を
行うブラシレスモータを、正確な回転位置検出を必要と
するサーボ制御用として用いることができなかった。ま
た、上記ブラシレスモータをサーボ制御用として用いる
場合には、正確に回転位置を検出するために回転検出素
子を設けなければならず、結局はモータ自体が大型化す
る等の不都合を生じていた。

【０００９】本発明は上述の問題点に鑑みてなされたも
のであり、回転検出素子を設けることなく、また始動時
及び低速回転時にかかわらず正確にロータの回転位置を
検出することができるような回転位置検出装置及びモー
タ装置の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る回転位置検
出装置は、上述した課題を解決するために、複数相を有
するモータの各相に供給するための、それぞれ位相が所
定角度分ずつずれた周期的信号を出力する周期信号出力
手段と、上記周期的信号の周波数よりも高い周波数のセ
ンサ信号を出力するセンサ信号出力手段と、上記周期信
号出力手段からの周期的信号に上記センサ信号出力手段
からのセンサ信号を重畳し、これをモータドライブ信号
として上記モータの各相に供給する重畳手段と、上記各
相に供給されるモータドライブ信号を検出すると共に、
この各モータドライブ信号からそれぞれセンサ信号を抽
出し、この抽出した各センサ信号を上記モータの回転位
置を示す回転位置検出信号として出力する回転位置検出
手段とを有する。ここで、上記周期的信号は、正弦波の
定電流駆動信号とすることが好ましい。

【００１１】また、本発明に係る回転位置検出装置は、
上記モータが１回転する間に、モータの極歯分得られる
上記回転位置検出信号のレベルに基づいてモータの基準
位置を決定し、この決定したタイミングで基準位置検出
信号を出力する基準位置検出信号出力手段を有する。

【００１２】また、本発明に係る回転位置検出装置は、
上記回転位置検出手段からの各センサ信号を、上記セン
サ信号出力手段からのセンサ信号に基づいてデジタル化
して出力するレゾルバ／デジタル変換器を有する。

【００１３】また、本発明に係る回転位置検出装置は、
上記モータの負荷のジッタ成分或いはジッタ成分に対応
する情報が最小となる場合の正弦波信号の値を、そのモ
ータに対する最適な駆動パターンとして記憶する記憶手
段と、上記記憶手段に記憶された上記最適な駆動パター
ンに基づいて上記モータを回転駆動する制御手段とを有
する。

【００１４】また、本発明に係る回転位置検出装置は、
上記モータに供給された上記モータドライブ信号のゼロ
クロス点を検出し、このゼロクロス検出タイミングで上
記モータドライブ信号から抽出されるセンサ信号をサン
プリングして回転位置を検出する。

【００１５】また、本発明に係る回転位置検出装置は、
上記正弦波信号出力手段からの正弦波信号により上記モ
ータドライブ信号から抽出されるセンサ信号の電圧を補
正する。この場合、常時補正を行ってもよいが、上記モ
ータの各相の電流値の等しくなる点を検出し、この検出
タイミングで上記モータドライブ信号から抽出されるセ
ンサ信号をサンプリングし、サンプリング値を上記正弦
波信号出力手段からの正弦波信号により補正するのが好
ましい。

【００１６】また、本発明に係る回転位置検出装置は、
上記モータのサーボが外れたとき、上記正弦波信号出力
手段からの正弦波信号を０とし、上記センサ信号出力手
段からのセンサ信号のみを上記モータドライブ信号とし
て上記モータの各相に供給する。

【００１７】また、本発明に係る回転位置検出装置は、
上記モータとして２相構造モータを用い、上記モータド
ライブ信号に短期的にオフセット信号を重畳し、このオ
フセット信号が重畳されたときの上記モータドライブ信
号から抽出されるセンサ信号の位相差を検出してモータ
回転方向を判別する。

【００１８】さらに、本発明に係るモータ装置は、上記
回転位置検出装置の構成を有すると共に、上記回転位置
検出手段からの回転位置検出信号に応じて上記モータの
回転位相制御を行う手段を有して成っている。

【００１９】本発明によれば、重畳手段が、定電流正弦
波信号出力手段からの正弦波信号に、センサ信号出力手
段からの高周波のセンサ信号を重畳し、これをドライブ
信号としてモータの各相に供給する。モータの各相に供
給されたセンサ信号は、ロータマグネットと、ヨークと
の間に形成される磁気回路を通り、該ロータマグネット
とヨークとの間を回遊する。このような状態で、ロータ
マグネットが回転すると、このロータマグネットの回転
に応じて磁気回路の磁気抵抗が変化し、電気的なインピ
ーダンスが周期的に変化する。そして、このインピーダ
ンスの変化に応じてセンサ信号の電流値が増減する。こ
のため、上記センサ信号は、ロータマグネットの回転位
置を示す情報となる。従って、回転位置検出手段により
上記各相に供給されるドライブ信号から各センサ信号を
抽出することにより、ロータマグネットの回転位置を検
出することができる。また、このセンサ信号は、モータ
の回転速度に関係なく検出することができるため、モー
タの始動時及び低速回転時であっても正確かつ確実にロ
ータマグネットの回転位置を検出することができ、回転
検出素子を設けることなくモータをサーボ制御用として
用いることができる。従って、部品点数の削減、設置面
積の縮小化を通じてモータの小型化及びローコスト化に
貢献することができる。

【００２０】ここで、上記回転位置検出手段から得られ
る回転位置検出信号は、モータが１回転する間にモータ
の極歯分の波形の山を有するのであるが、この波形の山
はそれぞれ全て同レベルではなく、固定ヨークの形状誤
差，ロータマグネットの偏心等により、それぞれレベル
が異なる。このため、本発明に係る回転位置検出装置
は、基準位置検出信号出力手段が、上記モータが１回転
する間に、モータの極歯分得られる上記回転位置検出信
号のレベルに基づいてモータの基準位置を決定し、この
決定したタイミングで基準位置検出信号を出力する。具
体的には、上記基準位置検出信号出力手段は、例えば上
記極歯分の波形の山を有する回転位置検出信号の最大値
或いは最小値を検出し、この最大値或いは最小値が検出
されるタイミングをモータの基準位置に決定する。そし
て、この最大値或いは最小値が検出されるタイミング毎
に上記基準位置検出信号を出力する。或いは、上記基準
位置検出信号出力手段は、中間値スレッショルド，ゼロ
クロス法等により、上記モータの基準位置を決定し、こ
のタイミングで上記基準位置検出信号を出力する。これ
により、モータの基準となる回転位置を検出することが
できる。

【００２１】また、本発明によれば、レゾルバ／デジタ
ル変換器により、上記回転位置検出手段からの各センサ
信号を、上記センサ信号出力手段からのセンサ信号に基
づいてデジタル化して出力する。レゾルバ／デジタル変
換器は、極間の分解能を可能とすることができる。この
ため、モータの回転位置制御を極間の分解能で制御する
ことを可能とすることができる。

【００２２】また、本発明によれば、モータの負荷のジ
ッタ成分或いはジッタ成分に対応する情報が最小となる
場合の正弦波信号の値を、そのモータに対する最適な駆
動パターンとして記憶手段に予め記憶し、制御手段が、
この記憶手段に記憶された上記最適な駆動パターンに基
づいて上記モータを回転駆動する。これにより、完全な
コギングレス、ジッタレス、定トルク駆動を可能とする
ことができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る回転位置検出
装置、及び回転位置検出装置を用いたモータ装置の実施
の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

【００２４】図１は、本発明に係る第１の実施の形態と
しての回転位置検出装置の概略構成を示している。

【００２５】この図１に示すように、本発明の第１の実
施の形態の回転位置検出装置は、例えば２相のブラシレ
スモータ１の各相に供給するための定電流の正弦波ドラ
イブ信号（Ｓｉｎ波ドライブ信号）及び該Ｓｉｎ波ドラ
イブ信号に対して位相が９０度ずれた定電流の正弦波ド
ライブ信号（Ｃｏｓ波ドライブ信号）を出力する発振器
２と、この各ドライブ信号の周波数よりも数倍高い周波
数のセンサ信号を出力するセンサ信号発生回路３とを有
している。なお、上記発振器２及びセンサ信号発生回路
３は、いわゆるデジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳ
Ｐ）に組み込まれている。

【００２６】また、この回転位置検出装置は、上記ブラ
シレスモータ１を定電流駆動するように上記各ドライブ
信号及び帰還された現在のドライブ信号との差分を増幅
して出力する差動増幅器４Ｓ，４Ｃと、上記各差動増幅
器４Ｓ，４Ｃからの各ドライブ信号に上記センサ信号発
生回路３からのセンサ信号をそれぞれ重畳する加算器５
Ｓ，５Ｃと、該センサ信号の重畳された各ドライブ信号
を所定の利得で増幅してブラシレスモータ１の各相に供
給する増幅器６Ｓ，６Ｃとを有している。

【００２７】また、この回転位置検出装置は、上記ブラ
シレスモータ１の各相に現在供給されているドライブ信
号の電流値を抵抗７ａにより電圧のかたちで検出するド
ライブ信号検出回路７と、このドライブ信号検出回路７
で検出されたドライブ信号から高周波のセンサ信号を除
去して上記各差動増幅器４Ｓ，４Ｃに帰還するローパス
フィルタ（ＬＰＦ）８とを有している。

【００２８】そして、この回転位置検出装置は、上記ド
ライブ信号検出回路７で検出されたドライブ信号から上
記高周波のセンサ信号を抽出するバンドパスフィルタ
（ＢＰＦ）９と、上記ＢＰＦ９により抽出されたセンサ
信号に所定の復調処理を施し、これをブラシレスモータ
１の回転位置検出信号として出力する復調回路１０と、
上記各ドライブ信号に基づいてスイッチングパルスを形
成して出力するリミッタ１１とを有している。

【００２９】ここで、上記復調回路１０からの回転位置
検出信号をサーボロック回路等に送って、上記回転位置
検出信号に応じてモータの回転位相を制御することによ
り、モータ装置を構成できる。

【００３０】次に、上記ブラシレスモータ１は、図２に
示すようないわゆるステッピングモータとなっており、
第１のステータ２１と、第２のステータ２２と、この第
１，第２のステータ２１，２２に対して回転自在に配さ
れるロータマグネット２３とで構成されている。

【００３１】第１のステータ２１は、有底円筒形状の上
ヨーク２４と、該上ヨーク２４の内径よりも多少小さめ
の外径を有する有底円筒形状の下ヨーク２６と、該上ヨ
ーク２４に下ヨーク２６を合わせたときに形成される内
部の隙間に保持されるボビン２５とで構成されている。

【００３２】上ヨーク２４には、その上面部２４ａの略
々中央にロータマグネット２３の回転軸２３ａを回転自
在に保持する保持孔２４ｂが設けられている。また、上
ヨーク２４の上面部２４ａには、上記保持孔２４ｂを取
り囲むように、例えば１２枚の二等辺三角形状の極歯２
４ｅが等間隔で設けられている。この極歯２４ｅは、そ
れぞれ上面部２４ａに対して垂直に立ち下げられてい
る。さらに詳しくは、上記極歯２４ｅは、等間隔で円上
に並ぶ１２枚の二等辺三角形の切り欠き片が形成される
ように上面部２４ａをカットし、この各切り欠き片を上
記上面部２４ａに対して垂直に立ち下げるように折り曲
げて形成されている。この各極歯２４ｅは、このように
折り曲げた状態で以下に説明するボビン２５の円筒部２
５ｂ内に挿入され、該円筒部２５ｂの内壁に当接するよ
うになっている。また、上記各極歯２４ｅが設けられる
間隔は、上記ロータマグネット２３の着磁間隔と同じ
（例えば、間隔はλ）となっている。

【００３３】また、上記上ヨーク２４には、該上ヨーク
２４と下ヨーク２６とを合わせたときに、該上ヨーク２
４及び下ヨーク２６によりボビンを２５を挟持できるよ
うな高さを有する側面部２４ｃが設けられており、この
側面部２４ｃには、上記ボビン２５に設けられている突
片２５ａを当該第１のステータ２１外に導くための切り
欠き部２４ｄが設けられている。

【００３４】次に、ボビン２５は、円筒形状の円筒部２
５ｂ，上フランジ２５ｃ及び下フランジ２５ｄで構成さ
れている。円筒部２５ｂは、その内部にロータマグネッ
ト２３を回転自在に挿入できる径を有している。上フラ
ンジ２５ｃ及び下フランジ２５ｄは、それぞれ上記下ヨ
ーク２６の内径よりも多少小さめの径を有している。こ
の上フランジ２５ｃ及び下フランジ２５ｄには、該円筒
部２５ｂの内径と略々同径の孔部がそれぞれ設けられて
いる。そして、上フランジ２５ｃは、この孔部と円筒部
２５ｂの開口部が一致するように該円筒部２５ｂの一端
面に設けられており、下フランジ２５ｄは、この孔部と
円筒部２５ｂの開口部が一致するように該円筒部２５ｂ
の他端面に設けられている。

【００３５】このような構成を有するボビン２５の円筒
部２５ｂの外周部には、第１相目のコイル２５ｅが巻き
付けられている。また、上記下フランジ２５ｄには、上
記円筒部２５ｂの外周部に巻き付けられたコイル２５ｅ
の端部を当該第１のステータ２１外に導き出すための突
片２５ａが設けられている。

【００３６】次に、上記下ヨーク２６は、上述のように
上ヨーク２４の内径よりも多少小さめの外形の有底円筒
形状を有しており、その底面部２６ａの略々中央に、上
記ロータマグネット２３を回転自在に挿入できる径の孔
部２６ｂが設けられている。この孔部２６ｂの周辺に
は、該孔部２６ｂを取り囲むように、例えば１２枚の二
等辺三角形状の極歯２６ｃが等間隔で設けられており、
それぞれ底面部２６ａに対して垂直に立ち上げられてい
る。さらに詳しくは、上記極歯２６ｃは、底面部２６ａ
の上記孔部２６ｂに当たる部分を、１２枚の二等辺三角
形の切り欠き片ができるようにカットし、この各切り欠
き片を上記孔部２６ｂに沿って垂直に立ち上げるように
折り曲げて形成されている。この各極歯２６ｃは、この
ように折り曲げた状態で上記ボビン２５の円筒部２５ｂ
内に挿入され、該円筒部２５ｂの内壁に当接するように
なっている。また、上記各極歯２６ｃは、上記上ヨーク
２４に設けられている各極歯２４ｅと同じλ間隔に設け
られている。このため、各極歯２６ｃの間隔も、それぞ
れ上記ロータマグネット２３の着磁間隔と同じとなって
いる。さらに、上記各極歯２６ｃは、上ヨーク２４及び
下ヨーク２６を合わせたときに、該各極歯２６ｃの間に
上ヨーク２４の各極歯２４ｅが位置するように、すなわ
ち、上ヨーク２４の各極歯２４ｅと下ヨーク２６の各極
歯２６ｃが噛み合うような位置に設けられている。

【００３７】また、上記下ヨーク２６の底面部２６ａに
は、上記孔部２６ｂを取り囲むようにして、例えば１０
個の接続孔２６ｄが等間隔に設けられており、この接続
孔２６ｄを介して接続ピンにより当該第１のステータ２
１及び後に説明する第２のステータ２２が固定されるよ
うになっている。さらに、下ヨーク２６には、上記上ヨ
ーク２４の外周部２４ｃよりも多少低い外周部２６ｅを
有している。この外周部２６ｅには、上記ボビン２５の
下フランジ２５ｄに設けられた突片２５ａを当該第１の
ステータ２１外に導くための切り欠き部２６ｆが設けら
れている。

【００３８】このような各部２４，２５，２６の構成を
有する第１のステータ２１は、下ヨーク２６の切り欠き
部２６ｆとボビン２５の突片２５ａの位置を合わせ、該
ボビン２５の円筒部２５ｂ内に下ヨーク２６の各極歯２
６ｃが挿入されるように、下ヨーク２６にボビン２５を
載置する。そして、ボビン２５の突片２５ａと上ヨーク
２４の切り欠き片２４ｄの位置を合わせ、該ボビン２５
の円筒部２５ｂ内に上ヨーク２４の各極歯２４ｅが挿入
されるように、当該上ヨーク２４と下ヨーク２６とを合
わせる。これにより、ボビン２５の円筒部２５ｂ内にお
いて、上ヨーク２４の各極歯２４ｅと下ヨーク２６の各
極歯２６ｃが交互に噛み合い、また、上ヨーク２４と下
ヨーク２６とが嵌合してボビン２５を挟持し、第１のス
テータ２１が形成される。

【００３９】次に、第２のステータ２２は、上記第１の
ステータ２１を逆さにした構成を有しており、有底円筒
形状の上ヨーク２７と、該上ヨーク２７の外形よりも多
少大きめの内径を有する有底円筒形状の下ヨーク２９
と、該上ヨーク２７に下ヨーク２９を合わせたときに形
成される内部の隙間に保持されるボビン２８とで構成さ
れている。

【００４０】上ヨーク２７は、上述のように下ヨーク２
９の内径よりも多少小さめの外形の有底円筒形状を有し
ており、その上面部２７ａの略々中央に、上記ロータマ
グネット２３を回転自在に挿入することができる径の孔
部２７ｂが設けられている。この孔部２７ｂの周辺に
は、該孔部２７ｂを取り囲むように、例えば１２枚の二
等辺三角形状の極歯２７ｃが等間隔で設けられており、
それぞれ上面部２７ａに対して垂直に立ち下げられてい
る。さらに詳しくは、上記極歯２７ｃは、上面部２７ａ
の孔部２７ｂに当たる部分を、１２枚の二等辺三角形の
切り欠き片ができるようにカットし、この各切り欠き片
を孔部２７ｂに沿って垂直に立ち下げるように折り曲げ
て形成されている。この各極歯２７ｃは、このように折
り曲げた状態でボビン２８の円筒部２８ｂ内に挿入さ
れ、該円筒部２８ｂの内壁に当接するようになってい
る。また、上記各極歯２７ｃは、上記ロータマグネット
２３の着磁間隔と同じλ間隔で設けられている。

【００４１】また、上記上ヨーク２７の上面部２７ａに
は、孔部２７ｂを取り囲むようにして、例えば１０個の
接続孔２７ｄが等間隔に設けられており、この接続孔２
７ｄを介して上記第１のステータ２１及び当該第２のス
テータ２２が接続ピンにより固定されるようになってい
る。さらに、上ヨーク２７は、下ヨーク２９の外周部２
９ｃよりも多少低い外周部２７ｅを有している。この外
周部２７ｅには、ボビン２８の上フランジ２８ｃに設け
られた突片２８ａを当該第２のステータ２２外に導くた
めの切り欠き部２７ｆが設けられている。

【００４２】次に、ボビン２８は、円筒形状の円筒部２
８ｂ，上フランジ２８ｃ及び下フランジ２８ｄで構成さ
れている。円筒部２８ｂは、その内部にロータマグネッ
ト２３を回転自在に挿入できるような径を有している。
上フランジ２８ｃ及び下フランジ２８ｄは、それぞれ上
記上ヨーク２７の内径よりも多少小さめの径を有してい
る。この上フランジ２８ｃ及び下フランジ２８ｄには、
該円筒部２８ｂの内径と略々同径の孔部がそれぞれ設け
られている。そして、上フランジ２８ｃは、この孔部と
円筒部２８ｂの開口部が一致するように該円筒部２８ｂ
の一端面に設けられており、下フランジ２８ｄは、この
孔部と円筒部２８ｂの開口部が一致するように該円筒部
２８ｂの他端面に設けられている。

【００４３】このような構成を有するボビン２８の円筒
部２８ｂの外周部には、第２相目のコイル２８ｅが巻き
付けられている。また、上記上フランジ２８ｃには、上
記円筒部２８ｂの外周部に巻き付けられたコイル２８ｅ
の端部を当該第２のステータ２２外に導き出すための突
片２８ａが設けられている。

【００４４】次に、下ヨーク２９には、その底面部２９
ａの略々中央にロータマグネット２３の回転軸２３ａを
回転自在に保持する保持孔２９ｂが設けられている。ま
た、下ヨーク２９の底面部２９ａには、上記保持孔２９
ｂを取り囲むように、例えば１２枚の二等辺三角形状の
極歯２９ｅが等間隔で設けられている。この極歯２９ｅ
は、それぞれ底面部２９ａに対して垂直に立ち下げられ
ている。さらに詳しくは、上記極歯２９ｅは、等間隔で
円上に並ぶ１２枚の二等辺三角形の切り欠き片が形成さ
れるように底面部２９ａをカットし、この各切り欠き片
を上記底面部２９ａに対して垂直に立ち下げるように折
り曲げて形成されている。この各極歯２９ｅは、このよ
うに折り曲げた状態で以下に説明するボビン２８の円筒
部２８ｂ内に挿入され、該円筒部２８ｂの内壁に当接す
るようになっている。また、上記各極歯２９ｅが設けら
れる間隔は、上記ロータマグネット２３の着磁間隔と同
じλ間隔となっている。さらに、上記各極歯２９ｅは、
上ヨーク２７及び下ヨーク２９を合わせたときに、該各
極歯２９ｅの間に上ヨーク２７の各極歯２７ｃが位置す
るように、すなわち、上ヨーク２７の各極歯２７ｃと下
ヨーク２９の各極歯２９ｅが噛み合うような位置に設け
られている。

【００４５】また、上記下ヨーク２９には、該上ヨーク
２７と下ヨーク２９とを合わせたときに、該上ヨーク２
７及び下ヨーク２９によりボビンを２８を挟持できるよ
うな高さを有する側面部２９ｃが設けられており、この
側面部２９ｃには、上記ボビン２８に設けられている突
片２８ａを当該第２のステータ２２外に導くための切り
欠き部２９ｄが設けられている。

【００４６】このような各部２７，２８，２９の構成を
有する第２のステータ２２は、下ヨーク２９の切り欠き
部２９ｄとボビン２８の突片２８ａの位置を合わせ、該
ボビン２８の円筒部２８ｂ内に下ヨーク２９の各極歯２
９ｅが挿入されるように、下ヨーク２９にボビン２８を
載置する。そして、ボビン２８の突片２８ａと上ヨーク
２４の切り欠き部２７ｆの位置を合わせ、該ボビン２８
の円筒部２８ｂ内に上ヨーク２７の各極歯２７ｃが挿入
されるように、当該上ヨーク２７と下ヨーク２９とを合
わせる。これにより、ボビン２８の円筒部２８ｂ内にお
いて、上ヨーク２７の各極歯２７ｃと下ヨーク２９の各
極歯２９ｅが交互に噛み合い、また、上ヨーク２７と下
ヨーク２９とが嵌合してボビン２８を挟持し、第２のス
テータ２２が形成される。

【００４７】次に、上記ロータマグネット２３は、その
外周部２３ｂが図３に示すようにＳ極及びＮ極に交互に
着磁されている。各Ｓ極及び各Ｎ極の着磁長はλ／２と
なっており、Ｓ極及びこのＳ極に隣接するＮ極を合わせ
るとその着磁長はλとなっている。上述のように、第１
のステータ２１の上ヨーク２４，下ヨーク２６にそれぞ
れ設けられている各極歯２４ｅ，２６ｃ、及び、第２の
ステータ２２の上ヨーク２７，下ヨーク２９にそれぞれ
設けられている各極歯２７ｃ，２９ｅの配置間隔は、こ
のロータマグネット２３の着磁長と同じ「λ」となって
いる。

【００４８】上記ブラシレスモータ１は、このような第
１，第２のステータ２１，２２及びロータマグネット２
３を有しており、以下のように組み立てられる。すなわ
ち、まず、第２のステータ２２の下ヨーク２９に設けら
れている保持孔２９ｂに、ボビン２８の円筒部２８ｂを
介してロータマグネット２３の一方の回転軸２３ａを挿
入する。次に、この状態で第１のステータ２１のボビン
２５の円筒部２５ｂを介して上ヨーク２４に設けられて
いる保持孔２４ｂにロータマグネット２３の他方の回転
軸２３ａを挿入するようにして、第１，第２のステータ
２１，２２を合わせる。そして、第１、第２のステータ
２１，２２を合わせる際に、第１のステータ２１の下ヨ
ーク２６に設けられている接続孔２６ｄ及び第２のステ
ータ２２の上ヨーク２７に設けられている接続孔２７ｄ
を介して接続ピンにより各ステータ２１，２２を固定す
る。これにより、上記ブラシレスモータ１が組み立てら
れる。

【００４９】上記各ステータ２１，２２は、一方のステ
ータで発生した磁気が他方のステータに漏れ込むことが
ないように、それぞれ完全な防磁処理が施されている。
また、このようにブラシレスモータ１を組み立てた状態
で、上記第１のステータ２１のボビン２５にコイル２５
ｅが巻き付けられて形成される第１相と、第２のステー
タ２２のボビン２８にコイル２８ｅが巻き付けられて形
成される第２相とが空間的にλ／４ずれて位置するよう
に設計されている。

【００５０】次に、本発明の第１の実施の形態に係る位
置検出装置の動作説明をする。まず、図１において、ブ
ラシレスモータ１の回転駆動が指定されると、発振器２
は、Ｓｉｎ波ドライブ信号及び該Ｓｉｎ波ドライブ信号
に対して位相が９０度ずれたＣｏｓ波ドライブ信号を形
成し、これらをそれぞれ差動増幅器４Ｓ及び差動増幅器
４Ｃの非反転入力端子（＋）に供給する。

【００５１】ここで、上述のように各ステータ２１，２
２の各ヨーク２４，２６，２７，２９には、それぞれ１
２枚の極歯が設けられているため、極歯のピッチである
ドライブ電流の一周期の回転角度λは、λ＝２π／１２
［ｒａｄ］となる。また、ブラシレスモータ１を２４０
０ｒｐｍで回転させようとした場合、このときの各速度
ωは、ω＝２π・（２４００／６０）＝８０π［ｒａｄ
／ｓｅｃ］となる。従って、ブラシレスモータ１を２４
００ｒｐｍで回転駆動させる場合の各ドライブ信号の周
波数ｆは、ｆ＝ω／λ＝８０π／（２π／１２）＝４８
０［Ｈｚ］となる。上記各差動増幅器４Ｓ，４Ｃの各非
反転入力端子には、この４８０Ｈｚの周波数のＳｉｎ波
ドライブ信号及びＣｏｓ波ドライブ信号がそれぞれ供給
される。

【００５２】後に説明するが、この各差動増幅器４Ｓ，
４Ｃの反転入力端子（−）には、ブラシレスモータ１に
現在供給されているドライブ信号が帰還されている。こ
のため、各差動増幅器４Ｓ，４Ｃは、それぞれ上記帰還
された現在のドライブ信号と、上記Ｓｉｎ波ドライブ信
号或いはＣｏｓ波ドライブ信号との差分を検出し、これ
を各加算器５Ｓ，５Ｃにそれぞれ供給する。

【００５３】一方、センサ信号発生回路３は、上記各ド
ライブ信号の周波数よりも数倍高い、例えば１０ｋＨｚ
の周波数で、かつ、上記各ドライブ信号に対して充分小
さいレベルのセンサ信号を形成し、これを各加算器５
Ｓ，５Ｃにそれぞれ供給する。このセンサ信号の周波数
はモータによって異なるのであるが、コイルの容量成分
の高周波領域の周波数を上限として設定することが好ま
しい。

【００５４】次に、上記加算器５Ｓは、上記Ｓｉｎ波ド
ライブ信号に高周波のセンサ信号を重畳し、これを増幅
器６Ｓを介してブラシレスモータ１に供給する。また、
上記加算器５Ｃは、上記Ｃｏｓ波ドライブ信号に高周波
のセンサ信号を重畳し、これを増幅器６Ｃを介してブラ
シレスモータ１に供給する。すなわち、上記各ドライブ
信号は、いわゆる駆動分がバイアス加算されてブラシレ
スモータ１に供給されることとなる。

【００５５】具体的には、図３に示すように上記センサ
信号の重畳されたＳｉｎ波ドライブ信号は、ブラシレス
モータ１の第１のステータ２１に供給され、上記センサ
信号の重畳されたＣｏｓ波ドライブ信号は、第２のステ
ータ２２に供給される。これにより、各ステータ２１，
２２の各極歯２４ｅ，２６ｃ，２７ｃ，２９ｅが電磁石
となり、供給されるドライブ信号のレベルに応じてＳ極
或いはＮ極に変化する。図３中、「Ｓ／Ｎ或いはＮ／
Ｓ」は、各ドライブ信号のレベルに応じて変化する各極
歯２４ｅ，２６ｃ，２７ｃ，２９ｅの極性の変化を示し
ている。

【００５６】次に、上述のように第１のステータ２１及
び第２のステータ２２に供給する各ドライブ信号は、互
いに位相が９０度ずれたドライブ信号となっている。ま
た、上記第１のステータ２１のボビン２５にコイル２５
ｅが巻き付けられて形成される第１相と、第２のステー
タ２２のボビン２８にコイル２８ｅが巻き付けられて形
成される第２相とは、空間的にλ／４ずれた位置関係と
なっている。このため、上記各ドライブ信号の供給によ
り発生する第１相の磁界と第２相の磁界との合成磁界が
回転磁界となり、各極歯２４ｅ，２６ｃ，２７ｃ，２９
ｅの極性の変化により発生する磁気吸引力に引かれてロ
ータマグネット２３が回転駆動される。

【００５７】次に、このブラシレスモータ１に供給され
る各ドライブ信号の電流値は、ドライブ信号検出回路７
の抵抗７ａにより電圧値のかたちで検出され、それぞれ
ＬＰＦ８に帰還される。ＬＰＦ８は、上記センサ信号の
重畳された各ドライブ信号から該センサ信号を除去し、
これをブラシレスモータ１に現在供給されているドライ
ブ信号として上記各差動増幅器４Ｓ，４Ｃの各反転入力
端子（−）に帰還する。上記各差動増幅回路４Ｓ，４Ｃ
は、上述のように帰還された現在のドライブ信号と、Ｓ
ｉｎ波ドライブ信号或いはＣｏｓ波ドライブ信号との差
分を検出し、これを各加算器５Ｓ，５Ｃに供給する。各
加算器５Ｓ，５Ｃは、各ドライブ信号に上記センサ信号
を重畳してブラシレスモータ１に供給する。当該回転位
置検出装置は、このようなフェーズ・ロックド・ループ
構成（ＰＬＬ構成）により上記ブラシレスモータ１を定
電流駆動している。

【００５８】次に、上記各極歯２４ｅ，２６ｃ，２７
ｃ，２９ｅを介してロータマグネット２３に作用するセ
ンサ信号と、ロータマグネット２３との関係を説明す
る。なお、この関係は、各ヨーク２４，２６，２７，２
９共、全て同じであるため、ここでは、上記下ヨーク２
６を介してロータマグネット２３に作用するセンサ信号
とロータマグネット２３との関係についてのみ説明し、
他の説明は省略する。

【００５９】まず、図４（ａ）に示すように上記Ｓｉｎ
波ドライブ信号に重畳され、ブラシレスモータ１の第１
相に供給されたセンサ信号は、図５（ａ），（ｂ）中、
点線で示すように、ロータマグネット２３と、極歯２６
を有する下ヨーク２６（櫛歯ヨーク２６）との間に形成
される磁気回路を通り、ロータマグネット２３と櫛歯ヨ
ーク２６との間を回遊する。このような状態で、ロータ
マグネット２３が回転すると、図５（ａ），（ｂ）中点
線で示すように、このロータマグネット２３の回転に応
じて磁気回路の磁気抵抗が変化し、電気的なインピーダ
ンスが周期的に変化する。そして、このインピーダンス
の変化に応じてセンサ信号の電流値が増減する。

【００６０】上述のように、ブラシレスモータ１に供給
される各ドライブ信号の電流値は、ドライブ信号検出回
路７の抵抗７ａにより電圧値のかたちで検出され、上記
ＬＰＦ８に帰還されると共にＢＰＦ９に供給される。Ｂ
ＰＦ９は、ドライブ信号検出回路７から供給されるドラ
イブ信号からＳｉｎ波ドライブ信号及びＣｏｓ波ドライ
ブ信号を除去することにより、図４（ｂ）に示すように
各ドライブ信号に重畳された各センサ信号のみを抽出
し、これらをそれぞれ復調回路１０に供給する。復調回
路１０は、図４（ｃ），（ｄ）に示すように上記各セン
サ信号のエンベロープをそれぞれ検出し復調して出力す
る。

【００６１】以上の説明から明かなように、本実施の形
態に係る回転位置検出装置は、ロータマグネット２３の
回転によるインピーダンスの変化に応じて電流値が変化
する各センサ信号を検出することにより、ロータマグネ
ット２３の回転位置を検出することができる。上記各ド
ライブ信号は、逆起電圧相殺のために電圧レベルが変動
するのであるが、本実施の形態に係る回転位置検出装置
は、定電流ドライブを行っているうえ、バンドパスフィ
ルタ９でセンサ信号を抽出するようにしているため、ド
ライブ信号の変動の影響を受けることなく上記センサ信
号を検出することができ、正確な回転位置検出を行うこ
とができる。また、逆起電圧を用いてロータマグネット
の回転位置を検出しようとすると、モータの始動時及び
低速回転時には、逆起電圧は発生せず或いは発生しても
小レベルであるため、該回転位置を検出することができ
なかったのであるが、上記センサ信号は、ブラシレスモ
ータ１の回転速度に関係なく検出することができるた
め、モータの始動時及び低速回転時であっても正確かつ
確実にロータマグネット２３の回転位置を検出すること
ができる。また、いわゆるステッピングモータを回転検
出素子を設けることなく、センサレスのサーボモータと
して回転駆動することができ、ステッピングモータの欠
点である最高回転速度の低さ及び保持電流の多さ等を全
て是正することができる。

【００６２】また、逆起電圧を用いると、各相への通電
タイミングの切り換え時に発生するキックバックノイズ
等が逆起電圧に重畳することから、正確な回転位置検出
に支障をきたし、ブラシレスモータを正確な回転位置検
出を必要とするサーボ制御用として用いる場合には、正
確な回転位置の検出を行うために、結局は回転検出素子
を設けなければならず、モータ自体が大型化する等の不
都合を生じていたのであるが、当該回転位置検出装置
は、上述のようにドライブ信号にレベル変動が生じても
この影響を受けることなく正確な回転位置検出を行うこ
とができる。このため、回転検出素子を設けることなく
ブラシレスモータ１をサーボ制御用として用いることが
でき、部品点数の削減，設置面積の縮小化を通じてブラ
シレスモータ１の小型化及びローコスト化に大きく貢献
することができる。

【００６３】そして、当該回転位置検出装置は、逆起電
圧の検出を行う従来のセンサレスドライブ方式に代わ
る、全く新規なセンサレスドライブ方式を提供すること
ができる。

【００６４】なお、上述の第１の実施の形態の説明で
は、本実施の形態に係る回転位置検出装置は、定電流ド
ライブであることとしたが、これは、定電圧ドライブと
してもよいし、或いは定電流ドライブ及び定電圧ドライ
ブを併用するようにしてもよい。いずれのドライブ方式
でも、上記センサ信号を重畳してブラシレスモータ１を
ドライブし、該センサ信号を検出することにより、上述
のようにブラシレスモータ１の回転位置を検出すること
ができる。また、上記ドライブ信号検出回路７により現
在のドライブ信号を検出することとしたが、この現在の
ドライブ信号は、ブラシレスモータ１に設けられている
コイル電圧出力端子から取り出すようにしてもよい。

【００６５】次に、本発明の第２の実施の形態に係る回
転位置検出装置の説明をする。この第２の実施の形態に
係る回転位置検出装置は、上記復調回路１０からの回転
位置検出信号から、ブラシレスモータ１の極数を示すパ
ルスであるエンコーダパルスを形成して出力するように
したものである。

【００６６】すなわち、この第２の実施の形態に係る回
転位置検出装置は、図６に示すように上記復調回路１０
の後段にエンコーダパルス形成回路３０を有する構成と
なっている。なお、この第２実施の形態に係る回転位置
検出装置は、上記図６に示すエンコーダパルス形成回路
３０が付加された以外は上述の第１の実施の形態に係る
回転位置検出装置と同じ構成である。このため、当該第
２実施の形態に係る回転位置検出装置の説明において
は、このエンコーダパルス形成回路３０のみ説明し他の
部分の説明は省略する。また、上記エンコーダパルス形
成回路３０は、上記ブラシレスモータ１の第１相用及び
第２相用の２つの回路が存在するが、復調回路１０から
第１相の回転位置検出信号が供給されるか第２相の回転
位置検出信号が供給されるかが異なるのみで、回路構成
は同じであるため、以下の説明では、第１相の回転位置
検出信号が供給されるエンコーダパルス形成回路３０の
説明のみ行い、第２相の回転位置検出信号が供給される
エンコーダパルス形成回路の説明は省略する。

【００６７】まず、上記エンコーダパルス形成回路３０
は、所定レベルの閾値信号を出力する閾値発生回路３３
と、上記復調回路１０からの第１相の回転位置検出信号
に所定の振幅レベルの補正を施して出力する振幅レベル
補正部３１と、該振幅レベル補正部３１により振幅レベ
ルの補正が施された第１相の回転位置検出信号及び上記
閾値発生回路３３からの閾値信号を比較し第１相のエン
コーダパルスを形成して出力する比較器３２とで構成さ
れている。

【００６８】このような構成を有するエンコーダパルス
形成回路３０において、振幅レベル補正部３１には、上
記復調回路１０からの図４（ｃ）に示すような第１相の
回転位置検出信号が供給される。この第１相の回転位置
検出信号は、ブラシレスモータ１のロータマグネットが
ドライブ信号の周波数に同期して回転しているときに
は、図４（ｃ）に示すようにλ／２周期となるのである
が、ロータマグネットの回転が停止したときや同期が外
れたとき等は、上記λ／２の周期性が崩れ、λ周期の回
転位置検出信号が出力される。また、上記同期回転時に
得られるλ／２周期の回転位置検出信号を、例えば所定
レベルのスレッショルドに基づいてそのまま検出してエ
ンコーダパルスを形成すると、第１相のエンコーダパル
ス及び第２相のエンコーダパルスが、それぞれ位相が１
８０度ずれた状態で検出され回転方向判別が困難とな
る。このため、上記振幅レベル補正部３１は、同期回転
時に得られるλ／２周期の第１相の回転位置検出信号及
び同期が外れたとき等に得られるλ周期の回転位置検出
信号を、正常なλ周期の回転位置検出信号とするような
振幅レベルの補正処理を行い、これを比較器３２に供給
する。

【００６９】この比較器３２には、閾値発生回路３３か
らの所定レベルの閾値信号が供給されている。比較器３
２は、正常なλ周期と補正された回転位置検出信号と、
所定レベルの閾値信号とを比較処理することにより、図
４（ｄ）に示すようなλ周期の第１相のエンコーダパル
スを形成し、これを出力端子３４を介して出力する。

【００７０】このような振幅レベルの補正処理及び比較
処理は、第２相の回転位置検出信号に対しても施され、
図４（ｅ）に示すようなλ周期の第２相のエンコーダパ
ルスが形成され出力される。

【００７１】上記各回転位置検出信号の波形の山は、ブ
ラシレスモータ１が１回転する間に、それぞれその極数
分得られるため、このように各回転位置検出信号に対し
て所定の振幅レベル補正を施して閾値信号とレベル比較
することにより、極数を分解能とする上記λ周期の各エ
ンコーダパルスを得ることができる。従って、上記各エ
ンコーダパルスの位相関係を検出することによる、正方
向或いは逆方向の回転方向判別を可能とすることができ
るうえ、いずれかのエンコーダパルスをカウントするこ
とによる回転数（回転速度）の検出及び低速ギヤ機構と
組み合わせることによる任意の位置決め等を可能とする
ことができる。

【００７２】次に、本発明の第３の実施の形態に係る回
転位置検出装置の説明をする。この第３の実施の形態に
係る回転位置検出装置は、上記復調回路１０からの回転
位置検出信号から、ブラシレスモータ１の回転の零度の
位置を示すパルス（Ｚパルス）を出力するようにしたも
のである。

【００７３】すなわち、この第３の実施の形態に係る回
転位置検出装置は、上記復調回路１０の後段に、図６で
説明したエンコーダパルス形成回路３０と共に、図７に
示すようなＺパルス形成回路４３を有する構成となって
いる。なお、この第３実施の形態に係る回転位置検出装
置は、上記図７に示すＺパルス形成回路４３が付加され
た以外は上述の第２の実施の形態に係る回転位置検出装
置と同じ構成である。このため、当該第３実施の形態に
係る回転位置検出装置の説明においては、このＺパルス
形成回路４３のみ説明し他の部分の説明は省略する。

【００７４】このＺパルス形成回路４３は、上記復調回
路１０からの第１相の回転位置検出信号が供給されるノ
イズ除去回路（ＬＰＦ）３７と、上記ノイズ除去回路３
７からの第１相の回転位置検出信号をデジタル値に変換
して出力するＡ／Ｄ変換器３８と、デジタル値に変換さ
れた極数分の第１相の回転位置検出データを記憶するメ
モリ３９と、該メモリ３９に記憶された第１相の回転位
置検出データのうちの最大値を検出する最大値検出回路
４０と、この検出された最大値とＡ／Ｄ変換器３８から
の現在の第１相の回転位置検出データとを比較して両者
が一致するタイミングでＺパルスを形成して出力する一
致検出回路４１とで構成されている。

【００７５】このような構成を有するＺパルス形成回路
４３は、上記復調回路１０からの第１相の回転位置検出
信号が入力端子３６を介してＬＰＦ３７に供給される。
ＬＰＦ３７は、上記第１相の回転位置検出信号からスパ
イクノイズ等のノイズ成分を除去し、これをＡ／Ｄ変換
器３８に供給する。Ａ／Ｄ変換器３８は、ノイズ除去さ
れた第１相の回転位置検出信号のデジタル値を検出し、
これを第１相の回転位置検出データとしてメモリ３９に
供給する。メモリ３９は、連続的に供給される極数分の
回転位置検出データを記憶する。この場合、上記第１相
には、上述のように１２枚の極歯が設けられているた
め、メモリ３９には１２個分の回転位置検出データが記
憶されることとなる。最大値検出回路４０は、メモリ３
９に記憶された１２個の回転位置検出データのうち、最
大値を有するものを検出し、これを最大値検出データと
して一致検出回路４１に供給する。一致検出回路４１に
は、Ａ／Ｄ変換器３８からの回転位置検出データが供給
されている。一致検出回路４１は、Ａ／Ｄ変換器３８か
らの回転位置検出データと、最大値検出回路４０からの
最大値検出データとをレベル比較し、両レベルが一致す
るタイミングで、ブラシレスモータ１の零度の位置を示
すＺパルスを形成し、これを出力端子４２を介して出力
する。

【００７６】図８に示すように上記回転位置検出信号
は、モータが１回転する間に極数分の波形の山が得られ
るのであるが、この波形の山は必ずしも同レベルではな
く、固定ヨークの形状誤差，ロータマグネットの偏心等
により、それぞれレベル誤差がある。このレベル誤差は
モータの、いわば「くせ」として現れる。この図８に示
すモータの場合は、４極目に対応する回転位置検出信号
が、他の回転位置検出信号よりも突出したレベルとなっ
ている。このため、上述のように１２個の回転位置検出
信号のうち最大値（図８の場合は、４極目の回転位置検
出信号が最大値となる。）を検出し、この最大値のレベ
ルと現在の回転位置検出信号のレベルとが一致したタイ
ミングでパルスを出力することにより、１回転の所定の
位置を零度とし、この零度の回転タイミングで発生する
Ｚパルスを形成して出力することができる。

【００７７】上記図６で説明したエンコーダパルス形成
回路３０からのエンコーダパルスは、極数の分解能とな
っている。このため、上記Ｚパルスによりモータの回転
基準位置を特定し、上記エンコーダパルスをカウントす
ることにより、ブラシレスモータ１の回転位置を任意に
決めることを可能とすることができる。この場合、１度
Ｚパルスの検出タイミングでエンコーダパルスのカウン
タをリセットすれば、Ｚパルスの出力タイミングが変動
することはなく、以後、現在の回転位置を正確に把握す
ることができる。

【００７８】なお、上記第１相のエンコーダパルス及び
第２相のエンコーダパルスの位相関係によりモータの回
転方向を検出することができるため、１回Ｚパルスが検
出されてから次にＺパルスが検出されるまでの間の検出
タイミングのずれは何等影響はない。

【００７９】また、この第３の実施の形態の説明におい
ては、上記復調回路１０から供給される第１相の回転位
置検出信号に基づいてＺパルスを形成して出力すること
としたが、これは、第２相の回転位置検出信号に基づい
てＺパルスを形成して出力するようにしてもよい。ま
た、最大値検出回路４０において１２極数分の回転位置
検出データのうち最大値を検出することとしたが、これ
は、１２極数分の回転位置検出データのうち最小値を検
出し、一致検出回路４１において、この最小値検出デー
タと現在の回転位置検出信号との一致を検出してＺパル
スを形成するようにしても、上述と同様の効果を得るこ
とができる。

【００８０】次に、この第３の実施の形態の変形例とし
て、上記メモリ３９及び最大値検出回路４０の代わり
に、図９に示す基準レジスタ４５及び実測値レジスタ４
６を設ける構成としてもよい。すなわち、上記各レジス
タ４５，４６は、それぞれ８ｂｉｔ×１２（極数分）の
記憶領域を有しており、基準レジスタ４５には、モータ
が１回転する間に得られる、上記図８に示したような１
２個の回転位置検出データ（Ｖ１〜Ｖ１２）が基準値と
してスタックされ、実測値レジスタ４６には、モータが
回転することにより得られる回転位置検出データ（ＶNE
W〜ＶOLD11）が実測値として順次スタックされる。

【００８１】なお、上記基準レジスタ４５にスタックさ
れた基準値は予めスタックされており、この場合、例え
ば４極目の回転位置検出データが最大値（Ｖ4MAX）とな
っている。また、基準値となる各回転位置検出データの
スタック方向はモータの回転方向にかかわらず常に一方
向で、いったん全部の記憶領域に基準値が記憶される
と、以後、繰り返し読み出されるのみとなり書き換えら
れることはない。これに対して、上記実測値レジスタ４
６は、モータの回転により連続的に得られる回転位置検
出データが順次スタックされ、新たな回転位置検出デー
タが供給される毎に順次シフトされていく。また、上述
のように第１相からの回転位置検出信号及び第２相から
の回転位置検出信号の位相関係を検出することによりモ
ータの正負の回転方向を検出することができ、モータが
正方向に回転している場合は図９中の矢印Ａ方向に順次
スタックされ読み出され、モータが負方向に回転してい
る場合には同図中の矢印Ｂ方向に順次スタックされ読み
出される等のように、スタック方向がモータの回転方向
に応じて切り換えられるようになっている。しかし、こ
のＺパルスの出力タイミングを検出する際には、モータ
の回転方向が一方向に固定されるため、上記実測値レジ
スタ４６のスタック方向も一方向に固定されることとな
る。

【００８２】上記基準レジスタ４５にスタックされた基
準値はモータの回転に同期して順次読み出され、上記一
致検出回路４１に供給される。また、上記実測値レジス
タ４６は、新たな回転位置検出データ（ＶNEW）が供給
される毎に過去にスタックされた回転位置検出データ
（ＶOLD11，ＶOLD10，ＶOLD9・・・）を順次シフトして
一致検出回路４１に供給する。一致検出回路４１は、上
記基準レジスタ４５から供給される基準値と、上記実測
値レジスタ４６から順次供給される回転位置検出データ
とを比較し、両者の相関が最大となるタイミングでＺパ
ルスを出力する。具体的には、この場合は、上記４極目
の基準値（Ｖ4MAX）と同じ値の回転位置検出データが供
給されるタイミングでＺパルスが出力されることとな
る。

【００８３】これにより、ブラシレスモータ１の回転位
置を任意に決めることを可能とすることができる等、上
述の第３の実施の形態と同様の効果を得ることができ
る。なお、この場合も、１度Ｚパルスの検出タイミング
でエンコーダパルスのカウンタをリセットすれば、Ｚパ
ルスの出力タイミングが変動することはなく、以後、現
在の回転位置を正確に把握することができる。また、上
記第３の実施の形態及びこの変形例とを併用してＺパル
スを形成するようにしてもよい。この場合、さらに正確
なタイミングでＺパルスを形成することができる。

【００８４】ここで、従来、回転子コイルのまわりに２
つの固定子コイルを９０度の角度をもって配置し、回転
子コイルに所定周波数の交流電圧を供給することで、回
転子の角度変位に応じて固定子コイルから得られる誘導
電圧の振幅出力を機械的な回転角として検出する回転角
センサ（レゾルバ）が知られている。また、このレゾル
バからのアナログ信号を所定のアルゴリズムに基づいて
デジタルデータに変換するレゾルバ／デジタル変換器
（Ｒ／Ｄ変換器）も知られている。

【００８５】上述の第２の実施の形態に係る回転位置検
出装置は、極数分の分解能が限界であるが、本発明の第
４の実施の形態に係る回転位置検出装置は、上記Ｒ／Ｄ
変換器を用いることにより、極数分以上の分解能を得る
ことを可能としたものである。

【００８６】すなわち、この第４の実施の形態に係る回
転位置検出装置は、図１０に示すように構成自体はＲ／
Ｄ変換器と同様の構成を有しているが、レゾルバからの
アナログ信号の代わりに上記図１に示す復調回路１０か
らの各センサ信号を入力し、基準信号として入力される
モータのドライブ信号の代わりに、センサ信号発生回路
３からのセンサ信号を入力するようになっている。

【００８７】このような構成を有する本発明の第４の実
施の形態に係る回転位置検出装置は、図１０に示す入力
端子４７を介して上記復調回路１０からの第１相の回転
位置検出信号（sinθ・sin(ωｔ＋φ)）が供給され、入
力端子４８を介して復調回路１０からの第２相の回転位
置検出信号（cosθ・cos(ωｔ＋φ)）が供給され、入力
端子４９を介して上記センサ信号発生回路３からのセン
サ信号（sinωｔ）が供給される。上記第１相の回転位
置検出信号は、後に説明するカウンタ５８からの位置検
出データ（φ）が供給される第１積算回路５１に供給さ
れ、第２相の回転位置検出信号は、上記位置検出データ
が供給される第２の積算回路５２に供給され、センサ信
号は基準信号（ｒｅｆ）として同期整流回路５４に供給
される。

【００８８】第１の積算回路５１は、上記第１相の回転
位置検出信号と、余弦波とされた位置検出データ（cos
φ）とを積算し、この乗算信号を乗算器５３に供給す
る。また、第２の積算回路５２は、上記第２の回転位置
検出信号と、正弦波とされた位置検出データ（sinφ）
とを乗算し、この乗算信号を乗算器５３に供給する。乗
算器５３は、第１の乗算器５１からの乗算信号を正
（＋）とし、第２の乗算器５２からの乗算信号を負
（−）として両者を乗算処理し、この乗算信号（sinω
ｔ(sinθ・cosφ−cosθ・sinφ)＝sinωｔ・sin(θ−
φ)）を同期整流回路５４に供給する。同期整流回路５
４には、入力端子４９を介して上記センサ信号発生回路
３からのセンサ信号（sinωｔ）が基準信号として供給
されている。同期整流回路５４は、上記基準信号を基準
として上記乗算信号を両波整流し、この両波整流信号
（sin(θ−φ)）を積分回路５５に供給する。積分回路
５５は、上記両波整流信号に積分処理を施し、この積分
信号（θ−φ）を加算器５６を介して電圧制御発振器
（ＶＣＯ）５７に供給する。ＶＣＯ５７は、積分信号に
応じた周波数のパルスを発振し、これをカウンタ５８に
供給する。カウンタ５８は、上記パルスを所定数カウン
トすることにより、ブラシレスモータ１の極間における
回転位置を示す回転位置検出データ（φ）を形成して出
力する。この回転位置検出データは、外部に出力される
とともに第１，第２の積算回路５１，５２に供給され、
上述のようにそれぞれcosφ，sinφとされ第１相のセン
サ信号，第２相のセンサ信号に積算される。なお、上記
積分信号であるθ−φ＝０となるようにこのループが動
作するようになっている。

【００８９】当該回転位置検出装置から出力される第１
相のセンサ信号及び第２相のセンサ信号の位相関係は、
回転子の角度変位に応じて固定子コイルから得られる誘
導電圧の振幅出力の位相関係と同じであるため、該各セ
ンサ信号をＲ／Ｄ変換器を用いてデジタル変換すること
ができる。このＲ／Ｄ変換器の位置検出出力は、モータ
の極間の回転位置を示すものである。従って、このＲ／
Ｄ変換器を用いることにより、モータの回転位置検出の
分解能を極間以下に高分解能化することができる。

【００９０】また、図１０において、入力端子５０を介
して上述のＺパルスを供給し、加算器５６により、この
Ｚパルスと積分回路５５からの積分信号とを加算処理
し、この加算信号によりＶＣＯ５７を発振駆動するよう
にしてもよい。この場合、上記Ｚパルスにより基準位置
が分かるため、モータの回転位置を極間以下の分解能
で、より精細に検出することを可能とすることができ
る。

【００９１】なお、このＲ／Ｄ変換を行う際には、各極
間の回転位置検出信号（インピーダンス波形）のばらつ
きを少なくし、該各回転位置検出信号が位相角（位置）
に対して理想の正弦波関数的に変化するようにブラシレ
スモータ１の巻き線構造等を予め調整することが好まし
い。

【００９２】次に、このような回転位置検出の分解能
は、上記復調回路１０からの各回転位置検出信号（イン
ピーダンス出力）の誤差，Ｓ／Ｎ比、及び、上記各積分
回路５１，５２のＣｏｓφ，Ｓｉｎφの精度に左右され
る。このため、従来のＲ／Ｄ変換器では、高精度の分解
能を得られるように、接続されるモータ側の巻き線構造
を調整するようにしていたのであるが、このような調整
は大変面倒である。

【００９３】以下に説明する第４の実施の形態に係る回
転位置検出装置の第１の変形例は、各回転位置検出信号
の誤差や各積算回路５１，５２の精度を電気的に補正す
ることにより、上記モータ側の巻き線構造の調整等の面
倒を省略して検出精度の向上を図るようにしたものであ
る。

【００９４】すなわち、この第１の変形例に係る回転位
置検出装置は、図１１に示すようにカウンタ５８からの
回転位置検出データに基づいて上記復調回路１０からの
第１相の回転位置検出信号を補正するための第１の補正
データを形成する第１の補正回路５９、及び、カウンタ
５８からの回転位置検出データに基づいて上記復調回路
１０からの第２相の回転位置検出信号を補正するための
第２の補正データを形成する第２の補正回路６０を、そ
れぞれ第１の積算回路５１の前段及び第２の積算回路５
１の前段に設けた構成となっている。

【００９５】上記第１，第２の補正回路５９，６０に
は、当該回転位置検出装置が接続されるモータに応じて
予め計測された第１の補正データ及び第２の補正データ
が記憶されている。具体的には、上記各補正データの計
測は、図１２に示すように対象となるブラシレスモータ
１の回転軸に、接続管６３を介して、較正用モータ６２
が接続されているいわゆるロータリーエンコーダ６１の
回転軸を接続し、該較正用のモータ６２を、微小角ずつ
正確に１ステップずつ動かす。そして、これとともにブ
ラシレスモータ１に設けられている、図１０に示したＲ
／Ｄ変換器を動作させ、φ＝θとなるようにループを固
定して、第１の補正データ（Δｃ(φ)）及び第２の補正
データ（Δｓ(φ)）を順次測定することにより行う。上
記各補正回路５９，６０には、このようにして予め促成
された各補正データが記憶されている。

【００９６】上記第１の補正回路５９は、カウンタ５８
から回転位置検出データ（φ）が供給されると、これを
第１補正データ（Δｃ(φ)）に基づいて補正して第１の
積算回路５１に供給する。また、上記第２の補正回路６
０は、カウンタ５８から回転位置検出データ（φ）が供
給されると、これを第２補正データ（Δｓ(φ)）に基づ
いて補正して第２の積算回路５２に供給する。第１の積
算回路５１は、入力端子４７を介して供給される第１相
の回転位置検出信号に第１の補正データを積算処理して
乗算器５３に供給する。また、第２の積算回路５２は、
入力端子４８を介して供給される第２相の回転位置検出
信号に第２の補正データを積算処理して上記乗算器５３
に供給する。上述のように、各補正データは、接続する
モータに応じて予め測定された値となっている。このた
め、上記各相の回転位置検出信号を最適に補正すること
ができる。従って、上記復調回路１０からの各回転位置
検出信号（インピーダンス出力）の誤差，Ｓ／Ｎ比、及
び、上記各積算回路５１，５２のＣｏｓφ，Ｓｉｎφの
精度にかかわらず、また、接続されるモータ側の巻き線
構造を調整することなく、高精度の分解能の回転位置検
出データを得ることができる。

【００９７】次に、上記第４の実施の形態に係る回転位
置検圧装置の第２の変形例の説明をする。上述の第１の
変形例の説明では、各相の回転位置検出信号の補正用に
それぞれ第１，第２の補正データを予め用意することと
したが、この第２の変形例に係る回転位置検出装置は、
各相の回転位置検出信号の補正用として共通の補正デー
タを用いることとしたものである。

【００９８】すなわち、この第２の変形例に係る回転位
置検出装置は、図１３に示すようにカウンタ５８からの
回転位置検出データを補正する共通補正データが記憶さ
れている補正回路６４を、第１，第２の積算回路５１，
５２の前段に設けた構成となっている。

【００９９】上記補正回路６４には、上記図１２で説明
したロータリーエンコーダ６１等を用いて、図１４に示
すようなカウンタ５８からの出力である回転位置検出デ
ータ（φ）と、この回転位置検出データを適宣補正した
回転位置検出データ（φ´）との関係を示す補正曲線に
基づいて決定された値の共通補正データ（Δφ）が予め
記憶されている。補正回路６４は、上記カウンタ５８か
ら回転位置検出データ（φ）が供給されると、これを上
記共通補正データに基づいて補正することにより、補正
回転位置検出データ（φ＋Δφ＝φ´）を形成し、これ
を上記各積算回路５１，５２に供給する。これにより、
上述の第１の変形例と同様の効果を得ることができる。

【０１００】なお、この各変形例の説明では、ロータリ
ーエンコーダ６１及び較正用モータ６２を用いて補正デ
ータを形成することとしたが、これは、例えば映像用の
光ディスクから再生された映像データに含まれている映
像同期データや、音楽用の標準型再生専用ディスクから
再生された音声データに含まれているビット同期データ
等の、ある程度正確なエンコード機能を有するものを代
用して形成することができる。この場合は、上記ブラシ
レスモータ１を回転させながらリアルタイムで測定する
こととなる。

【０１０１】次に、本発明の第５の実施の形態に係る回
転位置検出装置を説明する。この第５の実施の形態に係
る回転位置検出装置は、上述のような回転位置検出装置
に、図１５に示すようなコギングレス駆動回路６８を設
け、モータのコギングレス，ジッタレス，定トルク駆動
を可能としたものである。

【０１０２】図１５において、上記コギングレス駆動回
路６８は、上記発振器２からのＳｉｎ波ドライブ信号及
びＣｏｓ波ドライブ信号に所定の補正処理を施して上記
各差動増幅回路４Ｓ，４Ｃに供給する補正回路６７と、
モータのコギングレス，ジッタレス，定トルク駆動を可
能とする各ドライブ信号のパターンである最適ドライブ
信号パターンを記憶するメモリ６６とを有している。ま
た、コギングレス駆動回路６８は、復調回路１０からの
回転位置検出信号，ＬＰＦ８からの現在のドライブ信号
及びモータの付加となる電子機器からの基準信号に基づ
いて、場合に応じた最適な各ドライブ信号のパターンを
検出してメモリ６６に記憶するとともに、実際の駆動時
には、このメモリから最適ドライブ信号パターンを読み
出し、上記補正回路６７を介して各ドライブ信号を補正
制御する制御回路６５を有している。

【０１０３】このような構成を有するコギングレス駆動
回路６８は、モータを通常に回転駆動する前に、上記最
適ドライブ信号パターンを検出するパターン検出モード
となる。このパターン検出モードの動作は、図１６のフ
ローチャートに示すようになっている。この図１６のフ
ローチャートは、例えばメイン電源がオン操作されるこ
とによりスタートとなりステップＳ１に進む。

【０１０４】ステップＳ１では、制御回路６５が、発振
器２から出力される各ドライブ信号がそのまま（初期ド
ライブ信号として）出力されるように補正回路６７を制
御し、ステップＳ２に進む。ステップＳ２では、制御回
路６５が、初期ドライブ信号によりモータが駆動される
ことにより、該モータの負荷となっている電子機器から
入力端子７１を介して供給される基準信号に基づいて、
ジッタ値（或いはコギングの絶対量でもよい。）を検出
し、これを初期ジッタ値として制御回路６５内に設けら
れているＲＡＭにいったん記憶してステップＳ３に進
む。

【０１０５】具体的には、上記基準信号は、例えばモー
タの負荷として設けられる電子機器がビデオテープレコ
ーダ，光学ビデオディスク等の映像機器の場合は、映像
信号に含まれる水平同期信号或いは垂直同期信号を用い
ることができ、該電子機器が再生専用の音楽用光ディス
クの場合はフレーム同期信号或いはＲＦ信号を用いるこ
とができる。また、いわゆるロータリーエンコーダから
のエンコードデータでも可能である。

【０１０６】次にステップＳ３では、制御回路６５が、
入力端子６９を介して供給される回転位置検出信号に基
づいて回転角を検出し、この回転角に対応した所定の微
少レベルの補正信号（ΔＩ(θ)）を上記各ドライブ信号
（Ｉ(θ)）に重畳するように補正回路６７を制御する
（Ｉ(θ)→Ｉ(θ)＋ΔＩ(θ)）。そして、この補正信号
を重畳してモータを駆動することにより得られる上記ジ
ッタ値を、上記入力端子６９を介して供給される回転位
置検出信号に基づいて１回転中のｋポイント分（ｋは１
〜ｎ）検出し、これらを上記ＲＡＭにいったん記憶して
ステップＳ４に進む（Ｉ(ｋ)→Ｉｎ(ｋ)＋ΔＩ(ｋ) ：
Ｉｎ(ｋ)はｋポイントにおけるノミナル電流値）。

【０１０７】ステップＳ４では、制御回路６５が、上記
ＲＡＭに記憶した初期ジッタ値、及び、補正信号を重畳
してモータを駆動することにより得られる上記ジッタ値
を読み出して比較し、ジッタ値に変化が生じたか否かを
判別する。そして、Ｙｅｓの場合はステップＳ５に進
み、Ｎｏの場合は、現在のドライブ信号の値が適当であ
ることを示しているためステップＳ７に進み、入力端子
７０を介して供給されるＬＰＦ８からの現在のドライブ
信号の値をメモリ６６に記憶してステップＳ８に進む。

【０１０８】ステップＳ５では、制御回路６５が、上記
各ジッタ値を比較して補正前よりも補正後のジッタ値が
小さくなったか否かを判別し、Ｎｏの場合はステップＳ
６に進む。また、このステップＳ５において、Ｙｅｓと
判別された場合は、上記補正信号の重畳によりさらにジ
ッタ値を小さくできる可能性があるため、ステップＳ３
に戻る。そして、このステップＳ５においてＮｏと判別
されるまで、上述のステップＳ３からステップＳ５のル
ーチンを繰り返す。

【０１０９】次に、上記ステップＳ５においてＮｏと判
別される場合は、補正信号の重畳によりジッタ量が増
え、現在のドライブ信号の値よりも１つ補正前のドライ
ブ信号の値の方が適当であることを示している。このた
め、ステップＳ６では、制御回路６５が、１つ補正前の
ドライブ信号の値を検出してステップＳ７に進む。そし
て、このステップＳ７において、上記１つ補正前のドラ
イブ信号の値をメモリ６６に記憶してステップＳ８に進
む。ステップＳ８では、制御回路６５が、全測定を終了
したか否かを判別し、Ｙｅｓの場合はそのままこのパタ
ーン検出モードを終了し、Ｎｏの場合はステップＳ９に
進む。ステップＳ９では、全測定が終了していないた
め、制御回路６５が、上記補正信号の値（ΔＩ(ｋ)）を
新たな補正信号の値（ΔＩ´(ｋ)）に変更してステップ
Ｓ３に戻り、以後、ステップＳ８においてＹｅｓと判別
されるまで上述の各ルーチンを繰り返す。

【０１１０】これにより、上記メモリ６６には、場合に
応じた最適なドライブ信号の値が記憶されていき、最適
ドライブ信号パターンが形成されることとなる。制御回
路６５は、メモリ６６に最適ドライブ信号パターンが形
成されると、通常の回転制御時にこれを読み出し、この
最適ドライブ信号パターンに基づいて発振器２からの各
ドライブ信号が適宣補正されるように補正回路６７を制
御する。メモリ６６に記憶されている最適ドライブ信号
パターンは、場合に応じて最適なドライブ信号となるよ
うに予め測定されたデータである。このため、この最適
ドライブ信号パターンに応じて上記各ドライブ信号を補
正することにより、モータのコギングレス，ジッタレ
ス，定トルク駆動を可能とすることができる。また、安
価なモータでもこのようなトルクリップルレスの制御を
可能とすることができるため、例えばこのような安価な
モータが用いられる形態用ヘッドホンプレーヤや光ディ
スクプレーヤ等の精度の向上及びさらなるローコスト化
を図ることができる。

【０１１１】なお、このような最適ドライブ信号パター
ンの検出は、モータの通常回転駆動時には行う必要がな
く、また、上記パターン検出モードにおいて、数〜数十
回モータを回転駆動する間に完了させることができ、そ
う時間を要するものではない。また、上記補正信号の値
は、例えばｋ＝１〜ｎで１周期を持つような正弦波の
値，モータの極数に相当する角度で増減する値、或い
は、その高調波に相当する関数であるため、実際にはあ
る程度の予測を付けることができ、その収束を非常に速
めることができる。

【０１１２】ここで、上記補正信号は、微少レベルでな
いと、ジッタ量にハンチングを生ずる虞れがある。ま
た、上記補正信号のレベルが余り微少すぎても収束が遅
くなる。このため、上記補正信号（ΔＩ(ｋ)）にいわゆ
る重み付けを行い、この重み付け係数を適宣変更するこ
とが好ましい。この重み付けは、例えばｄ（ジッタ値）
／ｄ（ΔＩ(ｋ)）を計算し、これを係数とする、いわゆ
る線形ネットワーク手法におけるニュートン法により行
ってもよいし、或いは、ニューラルネットワークのバー
クプロパゲーション法（ＢＰ法）により行うようにして
もよく、上記ジッタ値等を最小とすることができるよう
な電流分布を検出できるような手法であればどの手法で
も適用可能である。

【０１１３】なお、上述の第５の実施の形態の説明で
は、ジッタ値或いはコギングの絶対量を計測することと
したが、これは、当該回転位置検出装置をモータの振動
を検出可能なピックアップに設けた場合は、このモータ
の振動を検出し上記最適ドライブ信号パターンを形成す
るようにしても上述と同じ効果を得ることができる。

【０１１４】また、上記ステップＳ９において、補正信
号の値はループ毎に更新されることとしたが、これは逐
次修正（Ｉを１〜ｎの順に変更する）ようにしてもよ
い。

【０１１５】さらに、最適ドライブ信号パターンの検出
は、モータを通常回転駆動する前に検出することとした
が、これは、予めそのモータに対応する最適ドライブ信
号パターンを検出してＲＯＭに記憶して製品に組み込
み、モータ駆動時に回転速度に応じてこのＲＯＭテーブ
ルを参照しながら回転駆動するようにしてもよい。この
場合、回転速度にジッタ値が比例せず、コンスタントな
値であることが望ましいが、変化したとしても、その回
転数で上述の最適化を行い、テーブル参照のかたちで内
挿すればよい。

【０１１６】次に、本発明に係る第６の実施の形態とし
てのモータ装置について説明する。この第６の実施の形
態においては、図１７に示すように、復調回路１０から
得られたセンサ信号のエンベロープを、センサ電圧補正
回路１２に送り、発振器２からの正弦波ドライブ信号に
応じて上記センサ信号の電圧を補正している。

【０１１７】ここで、この図１７では、モータ１の各相
（Ｓｉｎ波及びＣｏｓ波）のモータドライブ信号を、そ
れぞれドライブ信号検出回路７Ｓ及び７Ｃにより検出し
ている。すなわち、増幅器６Ｓを介してブラシレスモー
タ１に供給されるセンサ信号の重畳されたＳｉｎ波ドラ
イブ信号の電流値は、ドライブ信号検出回路７Ｓの抵抗
７ａＳにより電圧値として検出され、増幅器６Ｃを介し
てブラシレスモータ１に供給されるセンサ信号の重畳さ
れたＣｏｓ波ドライブ信号の電流値は、ドライブ信号検
出回路７Ｃの抵抗７ａＣにより電圧値として検出され
る。ドライブ信号検出回路７Ｓの抵抗７ａＳにより検出
された上記Ｓｉｎ波ドライブ信号を含むモータドライブ
信号は、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）８Ｓを介して差動
増幅器４Ｓの反転入力端子（−）に帰還され、ドライブ
信号検出回路７Ｃの抵抗７ａＣにより検出された上記Ｃ
ｏｓ波ドライブ信号を含むモータドライブ信号は、ＬＰ
Ｆ８Ｃを介して差動増幅器４Ｃの反転入力端子（−）に
帰還される。また、ドライブ信号検出回路７Ｓの抵抗７
ａＳにより検出された信号は、ＢＰＦ（バンドパスフィ
ルタ）９Ｓに送られて上記高周波のセンサ信号が取り出
され、復調回路１０Ｓに送られてエンベロープが検出さ
れて、これがセンサ電圧補正回路１２Ｓに送られる。セ
ンサ電圧補正回路１２Ｓには、ＬＰＦ８Ｓからの上記Ｓ
ｉｎ波ドライブ信号が供給され、このＳｉｎ波ドライブ
信号に応じてセンサ電圧が補正される。センサ電圧補正
回路１２Ｓからの出力は、モータのサーボロック用の回
路に送られるわけであるが、この例では、位相差検出回
路１３Ｓに送ることにより上記発振器２からのＳｉｎ波
ドライブ信号との間の位相差を検出し、この検出された
位相差信号を上記増幅器６Ｓの利得制御端子に送って、
この増幅器６Ｓの利得を制御することにより回転位相制
御を行っている。同様に、ドライブ信号検出回路７Ｃの
抵抗７ａＣにより検出された信号は、ＢＰＦ９Ｃにより
上記センサ信号が取り出され、復調回路１０Ｃに送られ
てエンベロープが検出されてセンサ電圧補正回路１２Ｃ
に送られる。センサ電圧補正回路１２Ｃには、ＬＰＦ８
Ｃからの上記Ｃｏｓ波ドライブ信号が供給され、このＣ
ｏｓ波ドライブ信号に応じてセンサ電圧が補正される。
センサ電圧補正回路１２Ｃからの出力は、位相差検出回
路１３Ｃにより上記Ｃｏｓ波ドライブ信号との間の位相
差が検出され、この検出された位相差信号が上記増幅器
６Ｃの利得制御端子に送られる。

【０１１８】上記センサ電圧補正回路１２Ｓ、１２Ｃに
よるセンサ信号のエンベロープ電圧の補正について説明
する。これは、モータのコイルに流れるドライブ電流に
応じてヨークの磁気抵抗が変化し、この磁気抵抗の変化
に応じて、検出されるセンサ信号のレベルが変化するこ
とによる回転位置検出の誤差を補正するためである。す
なわち、図１８の曲線ａは、モータのコイルヨークに鎖
交する磁束Ｂを示し、曲線ｂは、コイルヨークの透磁率
μを示している。図１８の横軸には、コイルヨークに印
加される磁界Ｈ及びコイルに流れる電流ｉをとってい
る。この図１８の曲線ａに示すように、モータのコイル
ヨークに鎖交する磁束Ｂは、ロータマグネットによる外
部磁界Ｂ_magと、当該コイルに流れる電流、例えばｉ_a
による磁界Ｂ_coilとの和であり、電流ｉが大きくなるほ
ど透磁率μが小さくなって磁気抵抗が大きくなることが
わかる。従って、ドライブ電流に重畳された上記センサ
信号を上記復調回路１０Ｓや１０Ｃから取り出したまま
では、ドライブ電流に応じて検出されたセンサ信号のレ
ベルが変化しており、この変化分を補正することが必要
とされるわけである。この補正は、関数演算により、あ
るいはテーブルを用いた変換により行うことができる。

【０１１９】なお、この図１７の他の部分は上記図１と
同様であり、上記図１の各部と対応する部分には同じ指
示符号を付して、説明を省略する。

【０１２０】ところで、上記モータの回転サーボについ
ては、ゼロクロス法として、ドライブ電流がゼロとなる
点でセンサ出力エンベロープをサンプリングし、これを
予め測定したドライブ電流０のときのセンサ電圧値と位
相角との関係をテーブルあるいは近似関数により参照
し、ロータの位相角を算出し、その値によりドライブ電
流値、周波数を決定する方法が挙げられる。

【０１２１】図１９は、上記ドライブ信号のゼロクロス
点のタイミングでセンサ信号をサンプリングする方法を
説明するための図である。この図１９において、Ａは上
記発振器２からの正弦波信号ｉ₀cosωｔを示し、この正
弦波信号ｉ₀cosωｔのゼロクロス点Ｚｐのタイミングの
時刻ｔ_z で、図１９のＢに示すセンサ信号のエンベロー
プをサンプリングし、図１９のＣに示すようなサンプリ
ングホールド信号を得る。このサンプリングホールド信
号は電圧信号（例えばＶ_A とする。）であり、所定の基
準電圧（例えばＶ_R とする。）と比較して、これらの差
分ΔＶ（例えばΔＶ＝Ｖ_R−Ｖ_A）を求め、これに所定の
係数ｋを乗算することにより、図１９のＤに示すように
ドライブ信号の振幅の変化分Δｉを計算している。すな
わち、このときの変化分Δｉにより、ドライブ信号は
（ｉ₀＋Δｉ）cosωｔとなる。この場合、上記センサ電
圧の補正については、ドライブ電流が０のときの固定条
件であるから、補正しなくともよく、あるいは簡単な計
算の補正で済む。

【０１２２】次に、上述したセンサ電圧の補正の基本的
動作として、常時、各相のドライブ信号の電流値に応じ
て補正することが挙げられるが、より簡単な方法として
は、上述したようにドライブ信号のゼロクロスポイント
をセンサ電圧エンベロープのサンプリングポイントとす
ることにより補正を省略してもよい。また、他の方法と
して、各相のドライブ信号（上記Ｓｉｎ波ドライブ信号
及びＣｏｓ波ドライブ信号）の電流値が互いに等しくな
る点を検出してその点でセンサ電圧をサンプリングする
方法等が挙げられる。

【０１２３】図２０及び図２１は、上述した各相のドラ
イブ信号の電流値が互いに等しくなる点を検出してその
点でセンサ電圧をサンプリングする方法を説明するため
の図である。

【０１２４】図２０は、本発明の第７の実施の形態とし
てのモータ装置の概略構成を示すブロック図である。こ
の図２０において、発振器２からの上記Ｓｉｎ波ドライ
ブ信号及びＣｏｓ波ドライブ信号が比較器１４に送られ
ている。図２１は、この比較器１４の動作を説明するた
めのものであり、図２１のＡに示すＳｉｎ波ドライブ信
号ａと、図２１のＢに示すＣｏｓ波ドライブ信号ｂとに
ついて、これらの各相のドライブ信号ａ，ｂの電流値が
一致するタイミング、すなわち互いに等しい値ｃとなる
時刻ｔ_c を検出して、サンプリングパルスを出力する。
この比較器１４からのサンプリングパルスは、サンプル
／ホールド（Ｓ／Ｈ）回路１５Ｓ，１５Ｃ，１６Ｓ，１
６Ｃにそれぞれ送られる。

【０１２５】サンプル／ホールド（Ｓ／Ｈ）回路１５Ｓ
は、復調器１０Ｓからのセンサ信号のエンベロープをサ
ンプルホールドして、センサ電圧補正回路１２Ｓに送
る。サンプル／ホールド（Ｓ／Ｈ）回路１５Ｃは、復調
器１０Ｃからのセンサ信号のエンベロープをサンプルホ
ールドして、センサ電圧補正回路１２Ｃに送る。サンプ
ル／ホールド（Ｓ／Ｈ）回路１６Ｓは、発振器２からの
Ｓｉｎ波ドライブ信号をサンプルホールドしてセンサ電
圧補正回路１２Ｓに送り、補正量を制御する。センサ電
圧補正回路１２Ｓからの信号は、増幅器６Ｓの利得制御
端子に送られる。サンプル／ホールド（Ｓ／Ｈ）回路１
６Ｃは、発振器２からのＣｏｓ波ドライブ信号をサンプ
ルホールドしてセンサ電圧補正回路１２Ｃに送り、補正
量を制御する。センサ電圧補正回路１２Ｃからの信号
は、増幅器６Ｓの利得制御端子に送られる。他の構成
は、上記図１及び図１７と同様であるから、対応する部
分に同じ指示符号を付して説明を省略する。

【０１２６】このような本発明の第７の実施の形態によ
れば、各相のドライブ電流値が例えばｃと同じであるた
め、同じ電流値によるセンサ電流補正が簡単に行え、サ
ンプリングタイミングが同じであるためジッタによる誤
差も少ない。また、ドライブ電流が各相共に非０の、セ
ンサ感度の高いところ（透磁率μの変化の大きいとこ
ろ）を使うことができるため、センサ出力が充分に得ら
れ、Ｓ／Ｎが良く、サーボが安定する。

【０１２７】次に、モータのサーボが外乱等により脱調
したときには、その原因が取り除かれたときに速やかに
復帰させるため、ドライブ電流を各相共に０とし、セン
サ信号のみをモータのコイルに供給するようにして、脱
調時の回転の位相角を検出し、その速度位相に同期した
ドライブ電流を加えることが好ましい。これは、サーボ
モータ等では、サーボ外れのときに即時にモータ停止と
なるが、スピンドルモータ等では、ロックが外れた場合
でも、回転を持続させながら復帰させる必要がある。こ
の場合に、上記方法は有効である。

【０１２８】次に、モータの回転方向検出について説明
する。

【０１２９】３相以上の構造のモータにおいては、回転
方向検出が可能であるが、２相構造のモータの場合には
本質的には回転方向検出は行えない。これは、各相から
得られるセンサ信号の位相が１８０度ずれており、回転
方向が変わっても位相差は同じであるからである。そこ
で、ドライブ信号にオフセット信号を重畳して、このオ
フセット信号が重畳されたときの上記モータドライブ信
号から抽出されるセンサ信号の位相差を検出してモータ
回転方向を判別することが挙げられる。

【０１３０】図２２は、この２相構造モータにおける回
転方向検出のためのオフセットを重畳する構成の要部を
示すブロック図である。この図２２において、例えばタ
イマ１７により所定タイミングでオフセットパルス発生
回路１８をトリガしてオフセットパルスを発生させ、こ
れを加算器１９Ｓ，１９Ｃに送っている。加算器１９Ｓ
には、発振器２からの上記Ｓｉｎ波ドライブ信号が、ま
た加算器１９Ｃには、発振器２からの上記Ｃｏｓ波ドラ
イブ信号がそれぞれ供給されており、これらのドライブ
信号にオフセットパルスが重畳されて、それぞれ差動増
幅器４Ｓ，４Ｃに送られる。この他の構成は、上述した
図１、図１７あるいは図２０と同様であるため、図示せ
ず説明を省略する。

【０１３１】ここで、オフセットパルスを印加しない場
合には、図２３に示すように、ＡのＳｉｎ波ドライブ信
号にセンサ信号を重畳してモータコイルに供給し、図２
３のＢとして検出されたセンサ信号と、図２３のＣのＣ
ｏｓ波ドライブ信号にセンサ信号を重畳してモータコイ
ルに供給し、図２３のＤとして検出されたセンサ信号と
は、位相が互いに１８０度ずれているため、回転方向が
変わっても位相関係は同じに表れる。これに対して、図
２４に示すように、ドライブ信号に所定のオフセット分
ｄを重畳した場合に、図２４のＡのドライブ信号に対し
て検出された図２４のＢのセンサ信号と、図２４のＣの
ドライブ信号に対して検出された図２４のＤのセンサ信
号とは、位相が９０度ずれているため、モータ回転が例
えば正転方向のときには＋９０度の位相差となり、また
逆転方向のときには−９０度（あるいは＋２７０度）の
位相差となり、これらを区別することができる。

【０１３２】図２５は、図２２の加算器１９Ｓから（あ
るいは加算器１９Ｃから）得られるオフセットの重畳さ
れたドライブ信号の一例を示しており、正弦波ドライブ
信号に、時刻ｔ₁〜ｔ₂の間、及び時刻ｔ₃〜ｔ₄の間で、
オフセットパルスが重畳されている。このオフセットパ
ルスは、周期的に重畳してもよく、また回転方向を得た
いときに単発的に重畳してもよい。

【０１３３】なお、本発明は、上述した実施の形態に限
定されるものではなく、例えば、上述の各実施の形態の
説明では、当該回転位置検出装置をブラシレスモータ１
に適用することとしたが、これはいわゆるブラシモータ
に適用するようにしてもよく、この他、本発明に係る技
術的思想を逸脱しない範囲であれば種々の変更が可能で
あることは勿論である。

【０１３４】

【発明の効果】本発明に係る回転位置検出装置は、全く
新規なセンサレスドライブ方式を提供することができ、
モータの始動時及び低速回転時であっても正確かつ確実
に回転位置を検出することができる。また、正確かつ確
実に回転位置を検出することができるため、回転検出素
子を設けることなくモータをサーボ制御用として用いる
ことができ、部品点数の削減，設置面積の縮小化を通じ
てモータの小型化及びローコスト化を図ることができ
る。

【０１３５】また、本発明に係るモータ装置は、逆起電
圧方式の欠点を全て補ったセンサレス方式により基本的
に全てのブラシレスモータについて内部構造を一切変え
ることなく、リファレンスに対し同期して回転駆動する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施の形態となる回転位置
検出装置の概略構成を示すブロック図である。

【図２】上記第１の実施の形態の回転位置検出装置に接
続されるブラシレスモータの構造を説明するための分解
斜視図である。

【図３】上記ブラシレスモータの極歯の間隔及びロータ
マグネットの着磁間隔を説明するための図である。

【図４】上記第１の実施の形態の回転位置検出装置の動
作及びエンコーダパルスの形成動作を説明するための波
形図である。

【図５】上記ブラシレスモータを回転駆動するためのド
ライブ信号に重畳されたセンサ信号のインピーダンス変
化を説明するための模式図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係る回転位置検出
装置の要部を示すブロック図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態に係る回転位置検出
装置の要部を示すブロック図である。

【図８】上記第３の実施の形態に係る回転位置検出装置
のＺパルスの出力タイミングを説明するための波形図で
ある。

【図９】上記第３の実施の形態に係る回転位置検出装置
の変形例を説明するための図である。

【図１０】本発明の第４の実施の形態に係る回転位置検
出装置の要部を示すブロック図である。

【図１１】上記第４の実施の形態に係る回転位置検出装
置の第１の変形例の要部を示すブロック図である。

【図１２】上記第１の変形例における、カウンタからの
回転位置検出データを補正するための補正データの検出
を行う較正機器の概念図である。

【図１３】上記第４の実施の形態に係る回転位置検出装
置の第２の変形例の要部を示すブロック図である。

【図１４】上記第２の変形例で用いられる補正データの
補正曲線を示すグラフである。

【図１５】本発明の第５の実施の形態に係る回転位置検
出装置のブロック図である。

【図１６】上記第５の実施の形態に係る回転位置検出装
置の動作を説明するためのフローチャートである。

【図１７】本発明に係る第６の実施の形態としてのモー
タ装置のブロック図である。

【図１８】モータのコイルヨークに鎖交する磁束Ｂ及び
ヨークの透磁率μを示す図である。

【図１９】ドライブ信号のゼロクロス点のタイミングで
センサ信号をサンプリングする方法を説明するための図
である。

【図２０】本発明に係る第７の実施の形態としてのモー
タ装置のブロック図である。

【図２１】モータの各相のドライブ電流が等しくなる点
を説明するための図である。

【図２２】ドライブ信号にオフセット信号を重畳する部
分の概略構成を示すブロック図である。

【図２３】２相構造モータの各相のドライブ信号及びセ
ンサ信号を示す図である。

【図２４】オフセット信号を重畳した２相構造モータの
各相のドライブ信号及びセンサ信号を示す図である。

【図２５】ドライブ信号にオフセット信号を重畳して得
られた信号を示す図である。

【符号の説明】

１ブラシレスモータ、２発振器、３センサ信
号発生回路、４Ｓ，４Ｃ差動増幅回路、５Ｓ，５
Ｃ加算器、６Ｓ，６Ｃ増幅回路、７，７Ｓ，７
Ｃドライブ信号検出回路、７ａ，７ａＳ，７ａＣ
抵抗、８，８Ｓ，８Ｃローパスフィルタ（ＬＰ
Ｆ）、９，９Ｓ，９Ｃバンドパスフィルタ、１
０，１０Ｓ，１０Ｃ復調回路、１２Ｓ，１２Ｃセ
ンサ電圧補正回路、１３Ｓ，１３Ｃ位相差検出回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数相を有するモータの各相に供給する
ための、それぞれ位相が所定角度分ずつずれた周期的信
号を出力する周期信号出力手段と、上記周期的信号の周波数よりも高い周波数のセンサ信号
を出力するセンサ信号出力手段と、上記周期信号出力手段からの周期的信号に上記センサ信
号出力手段からのセンサ信号を重畳し、これをモータド
ライブ信号として上記モータの各相に供給する重畳手段
と、上記各相に供給されるモータドライブ信号を検出すると
共に、この各モータドライブ信号からそれぞれセンサ信
号を抽出し、この抽出した各センサ信号を上記モータの
回転位置を示す回転位置検出信号として出力する回転位
置検出手段とを有する回転位置検出装置。
【請求項２】上記周期的信号は、正弦波の定電流駆動
信号であることを特徴とする請求項１記載の回転位置検
出装置。
【請求項３】上記モータが１回転する間に、モータの
極歯分得られる上記回転位置検出信号のレベルに基づい
てモータの基準位置を決定し、この決定したタイミング
で基準位置検出信号を出力する基準位置検出信号出力手
段を有することを特徴とする請求項２記載の回転位置検
出装置。
【請求項４】上記回転位置検出手段からの各センサ信
号を、上記センサ信号出力手段からのセンサ信号に基づ
いてデジタル化して出力するレゾルバ／デジタル変換器
を有することを特徴とする請求項２記載の回転位置検出
装置。
【請求項５】上記モータの負荷のジッタ成分或いはジ
ッタ成分に対応する情報が最小となる場合の正弦波信号
の値を、そのモータに対する最適な駆動パターンとして
記憶する記憶手段と、上記記憶手段に記憶された上記最適な駆動パターンに基
づいて上記モータを回転駆動する制御手段とを有するこ
とを特徴とする請求項２記載の回転位置検出装置。
【請求項６】上記モータに供給された上記モータドラ
イブ信号のゼロクロス点を検出し、このゼロクロス検出
タイミングで上記モータドライブ信号から抽出されるセ
ンサ信号をサンプリングして回転位置を検出することを
特徴とする請求項２記載の回転位置検出装置。
【請求項７】上記正弦波信号出力手段からの正弦波信
号により上記モータドライブ信号から抽出されるセンサ
信号の電圧を補正することを特徴とする請求項２記載の
回転位置検出装置。
【請求項８】上記モータの各相の電流値の等しくなる
点を検出し、この検出タイミングで上記モータドライブ
信号から抽出されるセンサ信号をサンプリングし、サン
プリング値を上記正弦波信号出力手段からの正弦波信号
により補正することを特徴とする請求項７記載の回転位
置検出装置。
【請求項９】上記モータのサーボが外れたとき、上記
正弦波信号出力手段からの正弦波信号を０とし、上記セ
ンサ信号出力手段からのセンサ信号のみを上記モータド
ライブ信号として上記モータの各相に供給することを特
徴とする請求項２記載の回転位置検出装置。
【請求項１０】上記モータドライブ信号に短期的にオ
フセット信号を重畳し、このオフセット信号が重畳され
たときの上記モータドライブ信号から抽出されるセンサ
信号の位相差を検出してモータ回転方向を判別すること
を特徴とする請求項２記載の回転位置検出装置。
【請求項１１】複数相を有するモータの各相に供給す
るための、それぞれ位相が所定角度分ずつずれた正弦波
信号を出力する正弦波信号出力手段と、上記正弦波信号の周波数よりも高い周波数のセンサ信号
を出力するセンサ信号出力手段と、上記正弦波信号出力手段からの正弦波信号にセンサ信号
出力手段からのセンサ信号を重畳し、これをモータドラ
イブ信号として上記モータの各相に供給する重畳手段
と、上記各相に供給されるモータドライブ信号を検出すると
共に、この各モータドライブ信号からそれぞれセンサ信
号を抽出し、この抽出した各センサ信号を上記モータの
回転位置を示す回転位置検出信号として出力する回転位
置検出手段と、上記回転位置検出手段からの回転位置検出信号に応じて
上記モータの回転位相制御を行う手段とを有することを
特徴とするモータ装置。
【請求項１２】上記正弦波信号は、定電流駆動信号で
あることを特徴とする請求項１１記載のモータ装置。
【請求項１３】上記モータが１回転する間に、モータ
の極歯分得られる上記回転位置検出信号のレベルに基づ
いてモータの基準位置を決定し、この決定したタイミン
グで基準位置検出信号を出力する基準位置検出信号出力
手段を有することを特徴とする請求項１２記載のモータ
装置。
【請求項１４】上記回転位置検出手段からの各センサ
信号を、上記センサ信号出力手段からのセンサ信号に基
づいてデジタル化して出力するレゾルバ／デジタル変換
器を有することを特徴とする請求項１２記載のモータ装
置。
【請求項１５】上記モータの負荷のジッタ成分或いは
ジッタ成分に対応する情報が最小となる場合の正弦波信
号の値を、そのモータに対する最適な駆動パターンとし
て記憶する記憶手段と、上記記憶手段に記憶された上記最適な駆動パターンに基
づいて上記モータを回転駆動する制御手段とを有するこ
とを特徴とする請求項１２記載のモータ装置。
【請求項１６】上記モータに供給された上記モータド
ライブ信号のゼロクロス点を検出し、このゼロクロス検
出タイミングで上記モータドライブ信号から抽出される
センサ信号をサンプリングして回転位置を検出すること
を特徴とする請求項１２記載のモータ装置。
【請求項１７】上記正弦波信号出力手段からの正弦波
信号により上記モータドライブ信号から抽出されるセン
サ信号の電圧を補正することを特徴とする請求項１２記
載のモータ装置。
【請求項１８】上記モータの各相の電流値の等しくな
る点を検出し、この検出タイミングで上記モータドライ
ブ信号から抽出されるセンサ信号をサンプリングし、サ
ンプリング値を上記正弦波信号出力手段からの正弦波信
号により補正することを特徴とする請求項１７記載のモ
ータ装置。
【請求項１９】上記モータのサーボが外れたとき、上
記正弦波信号出力手段からの正弦波信号を０とし、上記
センサ信号出力手段からのセンサ信号のみを上記モータ
ドライブ信号として上記モータの各相に供給することを
特徴とする請求項１２記載のモータ装置。
【請求項２０】上記モータドライブ信号に短期的にオ
フセット信号を重畳し、このオフセット信号が重畳され
たときの上記モータドライブ信号から抽出されるセンサ
信号の位相差を検出してモータ回転方向を判別すること
を特徴とする請求項１２記載のモータ装置。