WO2019087364A1 - 直流モータの制御装置 - Google Patents

Abstract

回転センサの故障の有無を判定する手段として、安価なホール素子の出力信号を利用して比較的高い精度の位置情報を生成できる、直流モータの制御装置を提供する。　イニシャライズ駆動信号により直流モータを正逆双方向に所定の回転数で起動運転し、該直流モータを駆動して得られる回転センサユニットからのＡ相若しくはＢ相の出力信号と位置決め情報と、前記イニシャライズ駆動信号との同期の関係から、回転軸に対する前記ＭＲセンサの絶対原点位置(Ｚα)の情報を取得し、さらに、前記絶対原点位置とホール素子から得られた回転角度の情報との位相差に基づき同期判定情報を生成し、前記Ａ相若しくは前記Ｂ相、及び前記絶対原点位置の情報、及び前記同期判定情報の全データをアブソリュート信号のデータに変換して書き換え可能な不揮発性メモリに記録する。

Description

直流モータの制御装置

　本発明は、直流モータの制御装置に関するものであり、特に、被駆動体を駆動する直流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、直流モータの制御装置に係るものである。

　直流モータは、構造が比較的簡単で安定した性能が得られ、かつ、安価なため、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。

　特許文献１の図１５、図１６には、モータの回転軸の角度を検出するセンサとして３個のホール素子と１個のＧＭＲ検出器を採用し、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、モータの回転軸の角度を検出する動作原理の異なる異種のセンサ、例えばＭＲセンサとこのＭＲセンサよりも高精度のレゾルバとを備え、故障に対する冗長性が高く、絶対角度の検出を高い精度で行えるようにした発明が開示されている。

　また、特許文献３には、モータの回転角検出装置が、ＧＭＲセンサとＡＭＲセンサとを備え、ＧＭＲセンサの出力によってＡＭＲセンサの出力を補正して機械角θを求めると共に、操舵中にＧＭＲセンサが故障した場合には、ＡＭＲセンサの出力のみで機械角θを検出するバックアップ制御を実行する発明が開示されている。

特開２０１５―１４９８００号公報 特開２０１２―２０２９０６号公報 特開２０１６－１０９５５４号公報

　自動車等の各被駆動部材を駆動する直流モータを、サーボモータとして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、被駆動部材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的原点位置（アブソリュート位置：Ｚ_ｏ）の情報が必要になる。

　また、被駆動部材の安全な運転を行うためには、モータの回転軸の角度を検出する角度センサの故障に対する冗長性を高めることも必要である。

　特許文献１に記載の発明では、負荷トルクの変動に起因するモータの速度変動を抑制するものの、絶対的原点位置の検出や、センサ故障時の対策については開示されていない。
　特許文献２に記載の発明は、絶対的原点位置の情報を得るために、異種のセンサとして、ＶＲレゾルバとＭＲセンサとを組み合わせた構造を採用している。そのために、ＶＲレゾルバ用の磁性材のロータとＭＲセンサ用のマグネットとが軸方向に配列されており、全体の構成が複雑で、回転角を検出する装置が大型化し、コストも高いものと考えられる。
　特許文献３に記載の発明では、ＧＭＲセンサが故障した場合のバックアップ制御を実行する際に、高い精度の位相情報で直流モータのサーボ制御を行うことについては開示されていない。

　本発明の１つの目的は、ＭＲセンサを含む回転センサが故障した場合のバックアップ制御のための位置情報として、安価なホール素子の出力信号を利用しながら高精度の位置情報を生成できる、ブラシ付き直流モータの制御装置を提供することにある。

　本発明の他の目的は、ＭＲセンサが故障した場合に、ホール素子の出力で信号比較的高精度にバックアップ制御を継続できる直流モータ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、モータ制御装置は、直流モータの駆動信号を生成して出力する制御ユニットと、前記直流モータの回転軸の回転を検知する回転センサユニットとを備え、前記直流モータの前記駆動信号を生成し、前記回転軸に固定されたアマチュアにブラシを介して供給される電力を制御するモータ制御装置において、前記回転センサユニットは、前記回転軸の一端に固定された平板状のマグネットと、前記回転軸の軸方向において前記マグネットに対向する位置で前記直流モータのステータ側に固定された１対のＭＲセンサと少なくとも３個のホール素子及び処理回路部とを備えており、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インクリメンタルなＡ相、Ｂ相の信号と、該Ａ相、Ｂ相の出力信号が特定の関係にある状態を示す位置決め情報とを生成して出力すると共に、前記ホール素子の出力に基づいて前記回転軸の回転角度の情報を生成して出力するように構成されており、前記制御ユニットは、イニシャライズ駆動信号により前記直流モータを正逆双方向に所定の回転数で起動運転し、該直流モータを駆動して得られる前記回転センサユニットからの前記Ａ相若しくは前記Ｂ相の出力信号と前記位置決め情報と、前記イニシャライズ駆動信号との同期の関係から、前記回転軸に対する前記ＭＲセンサの絶対原点位置(Ｚα)の情報を取得し、さらに、前記絶対原点位置と前記回転角度の情報との位相差に基づき同期判定情報を生成し、前記Ａ相若しくは前記Ｂ相、及び前記絶対原点位置の情報、及び前記同期判定情報の全データをアブソリュート信号のデータに変換して書き換え可能な不揮発性メモリに記録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、ＭＲセンサを含む回転センサの故障した場合のバックアップ制御を実行する際の位置情報として、安価なホール素子の出力信号を利用しながら高精度の位置情報を生成できる、安価で信頼性の高い、ブラシ付き直流モータ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、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個の回転センサユニットとを備えたブラシレスＤＣサーボモータの制御装置において、前記回転センサユニットは、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ステータ側に固定された１対のＭＲセンサ、少なくとも３個のホール素子及び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し、前記マグネットの原点位置の情報を生成すると共に、さらに、前記ホール素子の出力に基づいて前記回転軸の回転角度の情報を生成して出力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、前記回転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回転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、前記絶対原点位置と前記回転角度の情報との位相差に基づき同期判定情報を生成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、前記回転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、ＭＲセンサを含む回転センサが故障した場合のバックアップ制御を実行する際の位置情報として、安価なホール素子の出力信号を利用しながら高精度の位置情報を生成できる、安価で信頼性の高い、ブラシレス直流モータ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、ブラシ付き直流モータが前記回転センサユニット及び前記制御ユニットを備えており、前記回転センサユニットの故障の判定において、前記ＭＲセンサが故障したと判定された場合、前記ホール素子の出力に基づいて前記アマチュアに供給される電力を制御することを特徴とする。

　これにより、ＭＲセンサを含む回転センサが故障した場合のバックアップ制御を実行する際の位置情報として、安価なホール素子の出力信号を利用しながら比較的高精度の位置情報を生成できる、安価で信頼性の高い直流モータ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、ブラシレスＤＣサーボモータが、前記回転センサユニット及び前記制御ユニットを備えており、前記回転センサユニットの故障の判定において、前記ＭＲセンサが故障したと判定された場合、前記ホール素子の出力に基づいて前記ステータコイルに供給される電力を制御することを特徴とする。

　これにより、ＭＲセンサを含む回転センサの故障した場合のバックアップ制御を実行する際の位置情報として、安価なホール素子の出力信号を利用しながら比較的高精度の位置情報を生成できる、安価で信頼性の高い、ブラシレスＤＣサーボモータの制御装置を提供することができる。

　本発明によれば、ＭＲセンサを含む回転センサが故障した場合のバックアップ制御を実行する際の位置情報として、安価なホール素子の出力信号を利用しながら比較的高精度の位置情報を生成できる、安価で信頼性の高い、ブラシレス直流モータの制御装置を提供することができる。
　また、ＭＲセンサを含む回転センサの故障の有無を判定する手段として、安価なホール素子の出力信号を利用して比較的高い精度の位置情報を生成可能な、直流モータの制御装置を提供することができる。
　回転センサユニットのＧＭＲセンサとホール素子は、マグネットを共通に使用するため、構成は簡単であり、小型で安価に構成できる。
　また、ＭＲセンサを用いて生成された高い精度の絶対原点位置情報と安価なホール素子を採用して得られた回転角度の情報との同期をとることで、信頼性が高いにも拘らず、小型かつ安価な回転センサユニットを提供することができる。
　さらに、本発明によれば、ＭＲセンサが故障した場合でも、比較的高精度にサーボ制御を継続できる直流モータの制御装置を提供することができる。

本発明の第１の実施例に基づく、直流モータの制御装置を示す機能ブロック図である。 図１における、直流モータと回転センサユニットの関係を示す、直流モータの一部縦断面図である。 回転センサユニットにおける、基板等の構成例を示す平面図である。 回転センサユニットにおける、マグネットの一例を示す正面図である。 ＭＲセンサの出力信号の処理方法の概念を示す図である。 回転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。 ホール素子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、制御ユニットの起動時の処理を示すフローチャートである。 図３Ａ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。 初期設定処理における、粗な位置決め情報に基づく、絶対原点位置の決定の処理及び同期処理を説明するタイムチャートである。 正回転指令時のＭＲセンサの出力信号を示す図である。 逆回転指令時のＭＲセンサの出力信号を示す図である。 粗、密な位置決め情報の組み合わせに基づく、絶対原点位置の決定の処理、及び同期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、正規の運転処理モードにおける絶対原点位置の信号の生成処理及び同期処理の詳細を示すフローチャートである。 図５の絶対原点位置（Ｚα）を基準とする信号の関係を説明する図である。 第１の実施例における、ＤＣサーボ制御部及びＰＷＭ信号生成部の動作の詳細を示すフローチャートである。 ＥＥＰＲＯＭのデータを用いた、直流モータの制御の一例を示す図である。 本発明の第３の実施例に基づく、インナーロータ型のブラシレス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３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９ＡのＢ－Ｂ断面図である。 回転センサユニットの構成例を示す、図９ＡのＣ－Ｃ断面図である。 第３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３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３の実施例における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。 第３の実施例の初期設定処理における、８極の永久磁石を有するロータを備えたモータの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３の実施例における、回転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。 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。 回転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。 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。 第３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及び同期処理の詳細を示すフローチャートである。 第３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。 本発明の第５の実施例に基づく、アウターロータ型のブラシレス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。

　以下、本発明の実施の形態を、図１～図７Ｂ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、ブラシ付き直流モータの制御装置の機能ブロック図である。直流モータ１００は、ブラシ付き直流モータ（以下、単に直流モータ）であり、有底筒状に形成されたモータハウジング１０の内部に、永久磁石１１が固定されている。また、アマチュア１２と一体の回転軸１３が、モータハウジング１０とエンドブラケット（若しくはシールドキャップ）１８に設けられた１対の軸受２４、２５により、回転自在に保持されている。コスト低減の観点から、例えば、軸受として回転軸１３の一端のみがボールベアリング２５で保持され、他端は平軸受２４で保持されている。回転軸１３に固定された整流子１７に、ブラシホルダーに保持されたブラシ１６が摺接している。直流モータ１００のアマチュア１２には、バッテリ４２から電源スイッチ４３、ＤＣモータ駆動回路４０、給電端子１５、ブラシ１６、および整流子１７を介して、駆動電流が供給される。アマチュア１２は、ＤＣモータ駆動回路４０から供給される駆動電流の向き・大きさに応じて、正回転または逆回転する。回転軸１３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の回転は、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５０、例えば自動車のワイパアームに伝達される。

　回転軸１３の一端部及び直流モータ１００のエンドカバー２６には、回転軸１３の回転に伴うインクリメンタル信号を出力する回転センサユニット２０が設けられている。回転センサユニット２０は、回転軸１３の一端面に固定された平板状のマグネット２１と、回転軸の軸方向においてこのマグネット２１に対向して配置された１対のＭＲセンサ２２（第１の磁気センサ）、及び、３個のホール素子２７（第１の磁気センサより分解能の劣る第２の磁気センサ）を含んでいる（図２Ａ、図２Ｂ参照）。なお、第２の磁気センサとして、ホール素子の代わりに、ホール素子の出力信号を整え増幅してパルス信号を出力する、ホールＩＣを用いても良い。以下では、ホール素子又はホールＩＣを、単に「ホール素子」と記載する。
　この回転センサユニット２０のＭＲセンサの出力をデジタル信号として処理した、Ａ相、Ｂ相信号、及び位置決め信号Ｓ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。また、回転センサユニット２０のホール素子のアナログ信号（又はパルス信号）も通信ケーブル２９を介して、制御ユニット３００へ送信される。
　直流モータ１００の１回転毎に回転センサユニットから出力されるＭＲセンサ対応のパルスの数は、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３６０００パルスの出力を得ることができ、３個のホール素子により、例えば、１回転当たり１２００パルスの出力を得ることができる。

　直流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、自己イニシャライズ設定部３４０、回転センサ出力処理部３４１、Ｚ相信号生成部３４２、Ｚ相の幅信号生成部３４３、絶対原点位置信号生成部３４４、ＤＣサーボ制御部３４５、ＰＷＭ信号生成部３４６、位相同期処理部３４７、及び、センサエラー判定処理部３４８等の機能を有している。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、直流モータの制御ユニット３００の上記各機能が実現される。
　被駆動部材が、自動車に搭載される機器の場合、制御ユニット３００の各構成要素は、車載のＥＣＵ５００の中に組みこむことができる。この場合、ＤＣモータ駆動制御部４１やＤＣモータ駆動回路４０の機能も、車載のＥＣＵの中に組みこむことができる。ＥＣＵ５００は、制御ユニット３００に対する上位のプロセッサと上位のメモリを含むコントロールユニットを備えている。

　なお、メモリ３３０には、ＲＯＭ３３１、ＲＡＭ３３２、及び、少なくとも１つの書き換え（重ね書き）可能な不揮発性のメモリが含まれており、バス３５０を介してＣＰＵと接続されている。ＲＯＭ３３１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る。ＲＯＭとしてフラッシュメモリを採用しても良い。ＲＡＭ３３２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・アブソリュート位置信号のデータ等が保持される。ホール素子のアナログ信号のデータもデジタル信号に変換された後、ＲＡＭに保持される。また、ＲＡＭには、被駆動部材５０の目標の位置やこの位置に対応して設定された直流モータの目標速度（ＰＷＭ制御のduty比）等も格納されている。なお、書き換え（重ね書き）可能な不揮発性のメモリとして、ＥＥＰＲＯＭやＦＲＡＭ（登録商標）（Ferroelectric Random Access Memory）などを採用すればよい。以下の説明では、このようなメモリを、単にＥＥＰＲＯＭとして記載する。このＥＥＰＲＯＭ３３３には、Ａ相、Ｂ相信号及び多回転・アブソリュート位置信号等が、逐次、記録・保持される。

　一般に、アブソリュート位置信号のデータ等、すなわち、インクリメンタルなＡ相・Ｂ相信号のデータ、位置決め信号Ｓ、及び、ホール素子の位相のデータは、一旦、ＲＡＭに保持され、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。

　直流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、同じ機能を有する直流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は、電源スイッチ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、直流モータを駆動して被駆動部材５０、例えばワイパアーム、の動作形態を切り替える。すなわち、直流モータの制御ユニット３００において、Ａ相、Ｂ相信号等を基に、絶対原点位置信号やＺ相信号が生成され、さらに、多回転・アブソリュート位置信号が生成される。制御ユニット３００の情報の一部は、ＥＣＵ５００へも送信される。

　制御ユニット３００は、メモリ３３０に記憶された指令値や回転センサユニット２０からの各種の信号に基づいて、ワイパアームを駆動する直流モータの回動位置、ひいては、ワイパアームの回動位置を演算し、ワイパアームが払拭面の上下の反転位置を往復回動するように、直流モータの駆動を制御するＰＷＭ信号の情報を生成する。これらの信号に基づくＤＣモータ駆動用ＰＷＭ信号の情報が、直流モータの制御ユニット３００から、ＤＣモータ駆動制御部４１へシリアル通信ラインを介して出力される。なお、直流モータを駆動するための駆動信号として、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。

　なお、被駆動部材５０は、制御ユニット３００による開ループ制御の対象であっても良く、閉ループ制御の対象であっても良い。閉ループ制御の場合には、被駆動部材５０の回転位置や移動量等がセンサで検知され、その情報（Ａ）は制御ユニット３００にフィードバックされ、制御ユニット３００により直流モータのサーボ制御が実行される。

　直流モータの制御ユニット３００は、例えば、ＤＣモータ駆動制御部４１やＤＣモータ駆動回路４０と共に１枚のプリント基板６００の上に実装し、エンドブラケット（若しくはシールドキャップ）１８の内側面でかつ、回転センサユニット２０に近接した位置に固定することもできる。この場合、ＤＣモータ駆動回路４０は、給電端子１５とブラシ１６との間の電源ラインに接続される。また、直流モータが設置される環境によっては、直流モータの外部にプリント基板６００を設置しても良い。なお、ブラシホルダー内等に、ＥＭＣ規格対応のノイズ防止回路が設置される場合、このノイズ防止回路よりもバッテリ側において、回転センサユニットのプリント基板やプリント基板６００がバッテリに接続されるのが望ましい。また、図面上、回転センサユニット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、自己イニシャライズ設定部３４０、回転センサ出力処理部３４１、Ｚ相信号生成部３４２、Ｚ相の幅信号生成部３４３、絶対原点位置信号生成部３４４、ＤＣサーボ制御部３４５、ＰＷＭ信号生成部３４６、位相同期処理部３４７、及び、センサエラー判定処理部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。

　次に、図１における、直流モータ１００と回転センサユニット２０の関係について、図２Ａ～図２Ｃを参照しながら説明する。
　図２Ａは、直流モータの一部縦断面図であり、図２Ｂは、回転センサユニットにおける、基板等の構成例を示す図である。１対のＭＲセンサ２２（２２Ａ，２２Ｂ）、ホール素子２７、及び、処理回路部２３は、プリント基板１９上に実装され、支持ピン８１により、エンドブラケット１８に固定されている。８２はホール素子２７の位置決め用のピンである。処理回路部２３は、配線２８１、コネクタ８２を介して通信ケーブル２８に接続され、ホール素子２７は、配線２９１、コネクタ２９２を介して通信ケーブル２９に接続されている。

　なお、図２Ａでは、分かりやすくするために、マグネット２１、ＭＲセンサ２２及び処理回路部２３含むＩＣチップを大きく表示している。実際のサイズとして、一例をあげると、マグネットは直径が１０ｍｍである。プリント基板のサイズは３５ｍｍ×３５ｍｍであり、この上に実装された５ｍｍ×６ｍｍのＩＣチップ内に、１ｍｍ×１ｍｍ若しくはそれ以下のサイズの薄膜構造のＧＭＲセンサ２２と、マイクロコンピュータ及びプログラムで構成される処理回路部２３とが、半導体製造プロセスにより一体的に形成されている。このＩＣチップの外側の円周上には３個のホール素子２７が等間隔で配置されている。ＭＲセンサ２２は、角度検出センサひいては制御ユニット３００の要となる部材である。ホール素子２７の出力信号によるバックアップ制御機能は、自動車等に搭載され厳しい環境下で長期間使用されることを想定し、薄膜構造のセンサがその機能を破損された場合に備えて付設されているものである。

　回転センサユニット２０における、マグネット２１の一例を、図２Ｃに示す。マグネットの絶対原点位置（Ｚ_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。本発明において、この絶対原点位置（Ｚ_０）は、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でもある。
　１対のＭＲセンサ２２としては、例えば、ＧＭＲ、ＴＭＲ、ＡＭＲ等を用いることができる。
　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。ＭＲセンサ２２を構成する１対の磁気抵抗効果素子は、出力されるパルス信号の位相が互いに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。

　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。直流モータの一方の軸受に平軸受２４を採用すると、直流モータの正転・逆転の切り替えに伴い回転軸１３が軸方向に、最大値で例えば０．２ｍｍ程度、移動する可能性がある。センサとして縦磁界を使用するホール素子を採用した場合、正転・逆転の切り替えに伴うこのような回転軸の移動があると、センサ出力の位相には変化がないものの、振幅に大きな影響がある。本発明では、回転軸１３の一端面に面対向するＭＲセンサを配置し、かつ、このＭＲセンサ固有の横磁界を使用する。そのため、仮にマグネット２１が固定された回転軸１３が軸方向に若干移動したとしても、ＭＲセンサ２２の出力には影響がない。

　次に、ＭＲセンサの出力信号の処理方法の概念を図２Ｄ、図２Ｅを参照して説明する。
　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回転に対応して、ＳＩＮ波、ＣＯＳ波の各々で３６０度、各々１周期分のパルス信号が出力される。

　図２Ｅは、処理回路部２３の構成の一例を示す図である。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、位置決め情報生成部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。

　１対のＭＲセンサ２２のアナログ信号は、処理回路部２３において、量子化され電気角の内挿処理により多分割された、Ａ相、Ｂ相のデジタル信号に変換され、各々パルスカウンタ２３５で累積加算され、この累積加算値がインクリメンタルなＡ相・Ｂ相各信号のパルスのデータとして、通信ケーブル２８を介して直流モータの制御ユニット３００へ送信され、回転センサ出力処理部３４１を経てメモリ３３０に保持される。

　すなわち、処理回路部２３では、１対のＭＲセンサ２２Ａ、２２Ｂのアナログ信号の出力を、ＡＤ変換器２３１でデジタル信号に変換し、逆正接演算処理部２３４で逆正接演算し、パルスカウンタ２３５で加算し、その累積加算値が、インクリメンタル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）として生成され、メモリ２３３に保持される。

　また、位置決め情報生成部２３７は、ＭＲセンサ２２Ａ、２２Ｂのアナログ信号を基に、図２Ｄの右図に示した、逆正接演算の結果の特定の角度Θに相当する情報を、ＭＲセンサの絶対原点の位置を決定するための「位置決め情報（Ｓｎ）」として生成し、メモリ２３３に保持する。例えば、回転軸の回転角度０に相当する、図２Ｄの右図の横軸、横軸の両角度が０度、換言すると、Ａ相信号の０度に対応する立ち上がり時点に相当する、ＳＩＮ,ＣＯＳ波形の０－０ポイントを、位置決め情報（Ｓｎ）とする。この場合、位置決め情報（Ｓｎ）は、回転軸１３の１回転毎に１つだけ生成される。
　なお、位置決め情報（Ｓｎ）を生成する回転角度Θは、任意の値で良い。すなわち、ＳＩＮ波形の値とＣＯＳ波形の値が予め設定された特定の関係にある位置において、位置決め情報（Ｓｎ）を生成する。
　また、位置決め情報（Ｓｎ）は、回転軸１３の１回転毎に複数個、換言すると、ＳＩＮ波形の値とＣＯＳ波形の値が予め設定された特定の関係にある複数の位置毎に、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。あるいはまた、Ａ相信号とＢ相信号とを組み合わせて、異種の信号を生成しても良い。
　本発明では、このような、Ａ相、Ｂ相信号の値、換言するとＳＩＮ波形の値とＣＯＳ波形の値が予め設定された特定の大きさの関係にある位置を、「Ａ相、Ｂ相の出力信号が特定の関係にある状態を示す位置」と定義する。

　なお、１対のＭＲセンサ２２Ａ、２２Ｂから得られるＡ相、Ｂ相信号(さらには位置決め情報)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相信号等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。

　さらに、パラレル伝送処理により生成されたＡ相・Ｂ相信号、及び、位置決め情報（Ｓｎ）は、パラレル・シリアル変換部２３８で、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信号）に変換され、このBUS信号がシリアル通信部２３９から１本の伝送路２８を介して直流モータの制御ユニット３００へ送信される。

　なお、回転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、位置決め情報（Ｓｎ）と共に、直流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。

　次に、図２Ｆは、１２０度間隔で配置された３個のホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３のアナログ出力信号、及び、回転センサ出力処理部３４１において、ＡＤ変換機やコンパレータ等を用いて処理されたデジタル波形の例を示す図である。
　ホール素子のアナログ出力信号の振幅Ｈａは、Ｓｉｎ波であり、次式のように表現される。
　Ｈａ＝Ｋ×Ｓｉｎθ
　　但し、Ｋは定数
　そのため、Ｈａ／ＫのアークＳｉｎをとれば、ロータ（回転軸）の回転角度θ（機械角）が求められる。ホール素子１個でも角度θを求めることは可能であるが、実用上は、位置の誤差、素子の特性のばらつき、環境温度等による変動があっても、高い精度の回転角度θを求められるように、３個以上のホール素子を採用する。
　Ｐ_ｈ１はホール素子Ｈ１の設置位置（基準位置）、Ｐ_ｈ２はホール素子Ｈ２の設置位置（基準位置）、Ｐ_ｈ３はホール素子Ｈ３の設置位置（基準位置）を示している。これらの基準位置は、各ホール素子の設置位置に相当するものであり、それらの回転角の位相は、温度などの影響を受けず、一定の位置にある。本発明では、少なくともいずれかの１つの回転角の基準位置、以下ではホール素子Ｈ１の基準位置Ｐ_ｈ１Ｚとし_、これを用いて、同期の有無を判定する。
　なお、図２Ｆにおけるホール素子出力のデジタル波形は、分かりやすくするために、１回転３６０度のうちの６０度毎に立ち上り若しくは立ち下る例を示している。回転センサ出力処理部３４１において、このデジタル波形をさらに時間分割等により補間して、例えば、３本のホール素子を用いて１回転当たり１２００パルス、あるいは、６本のホール素子を用いて３６００パルスのデジタル信号からなるインクリメンタルな回転角度の情報を生成する。ホール素子の出力に対する温度の影響を排除し、より高い精度にするために、温度補償処理の機能を追加しても良い。回転センサ出力処理部３４１は、この回転角度の情報にアドレスを付与し、ホール素子による回転角度の情報としてメモリ３３０に記録する。

　次に、図３Ａは、本発明の第１の実施例における制御ユニット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、直流モータの制御ユニット３００の自己イニシャライズ設定部３４０は、自己イニシャライズ（初期設定）処理により初期設定済か否かをチェックする（Ｓ３０１）。否の場合、自己イニシャライズ処理モードに移行する（Ｓ３０２）。
　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位置信号のデータを読み込み（Ｓ３０３）、さらに、ホール素子の回転角度の情報のデータを読み込み（Ｓ３０４）、これらのデータに基づき、前回の直流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（Ｓ３０５）。すなわち、前回の直流モータの運転の終了が正常終了であれば、ＥＥＰＲＯＭのデータは、直流モータの起動時の回転軸の絶対値０の位置、すなわち、後で詳細に述べる回転軸１３の絶対原点位置Ｚαに対応している。一方、ＥＥＰＲＯＭ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（Ｓ３０６）、ＥＣＵ側から、被駆動部材５０の運転再開に向けた復帰処理や緊急モード運転の処理がなされる。ＭＲセンサの故障に基づく緊急モード運転時には、センサエラー判定処理部３４８が、ホール素子によるアブソリュート位置信号の情報を用いたバックアップ制御機能を実行し、ＤＣサーボ制御部３４５やＰＷＭ信号生成部３４６を動作させ、直流モータの回転を制御する。
　異常がなければ、直流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（Ｓ３０７）。

　図３Ｂに、起動時の処理における、制御ユニット３００の自己イニシャライズ処理（Ｓ３０２）の詳細を示す。自己イニシャライズ処理では、ＥＥＰＲＯＭデータの初期化を行い（Ｓ３１１）、初期設定のためのイニシャライズ駆動信号、例えばＰＷＭ信号(±Ｎ回転)を生成してＤＣサーボ制御部３４５へ出力し（Ｓ３１２）、ＰＷＭ信号生成部３４６で駆動信号を生成し、ＰＷＭ信号により直流モータを駆動する。
　電源立ち上げ直後のＡ相、Ｂ相信号の取得（Ｓ３１３）は、直流モータを、ＰＷＭ信号に基づき正逆双方向に回転させ、回転軸１３上のマグネット２１をＭＲセンサ２２に対して相対運動させることによって行われる。
　なお、イニシャライズ駆動信号は、直流モータのＤＣサーボ制御信号に代わるものである。対象の直流モータが本来閉ループ制御されるものであっても、まず、初期設定処理では、直流モータをオープン制御の状態で、イニシャライズ駆動信号により、直流モータを駆動する。

　モータ駆動信号としてＰＷＭ信号で直流モータ１００を正転、逆転双方向に駆動すると、回転センサユニット２０から、指令値（モータ駆動信号）に対応するＡ相、Ｂ相信号、及び、位置決め情報（Ｓｎ）が得られる。
　次に、直流モータや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（Ｓ３１４）。すなわち、得られたＡ相、Ｂ相信号が、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、Ａ相、Ｂ相信号の累積加算値がＰＷＭ信号の指令値に対応し応答状態が正常であるかが判定される。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（Ｓ３１５）。なお、出力補正の処理（Ｓ３１５）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。

　図４Ａは、自己イニシャライズ処理時の、ＰＷＭ信号とＭＲセンサの出力との関係、及び同期処理の概念を示している。図４Ｂは、ＰＷＭ信号として正回転指令時、図４Ｃは、ＰＷＭ信号として逆回転指令時の、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、位置決め情報（Ｓｎ）は、正回転指令時のＡ相信号の０度に対応する立ち上がり時点に相当する、ＳＩＮ,ＣＯＳ波形の０－０ポイントで生成されるものとする。この場合、直流モータが正回転の状態で回転軸が原点位置を通過する必要がある。
　そこで、図４Ａの中段に示すように、直流モータを起動し、イニシャライズ駆動信号（ＰＷＭ信号）により、－２．５回転から＋３．５回転まで正回転させる。これに伴い、図４Ａの最上段に示すように、直流モータが、正回転しながら－２、－１、０、＋１、＋２、＋３の各回転を超える時点で、各々、逆正接演算の結果が０－０ポイントとなる。すなわち、上記各時点で、Ａ相信号の０度に対応するデジタル値の立ち上がりが得られる。このようにして、各時点に対応する位置決め情報（Ｓ１）～（Ｓ６）が出力される。

　図３Ｂに戻り、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、自己イニシャライズ処理は、次に、回転センサユニット２０から取得した情報のアブソリュート化を行う（Ｓ３１６）。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、アブソリュート化のために、回転センサユニットの時系列の出力値であるＡ相・Ｂ相の各信号に、その累積加算値に対応するＥＥＰＲＯＭのアドレスを付与して、アブソリュート信号とする。また、モータ駆動信号の０値に同期する位置決め情報（Ｓ４）の時点を、暫定的な原点位置（Ｚβ）とする。暫定的な原点位置（Ｚβ）は、ＭＲセンサの出力にのみ基づいて成されているため、ＭＲセンサの絶対的な原点の位置（絶対位置Ｚ_ｏ）と正確に対応しているかは明確ではない。回転軸１３に対してある程度の精度の角度情報を与えるのに適した、暫定的なアブソリュート信号と言える。

　そして、この暫定的な原点位置（Ｚβ）と対応付けられた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（Ｓ３１７）。これらのＡ相、Ｂ相信号の累積加算値のデータと暫定的なアブソリュート信号のデータに、アドレスを付与してＥＥＰＲＯＭへ記録することにより、例えば、表１に示すような、簡易アブソリュート値のテーブルを、作成することができる。

　次に、ＭＲセンサ２２の回転軸１３に対する絶対的原点位置（Absolute）に相当する、絶対原点位置Ｚαの抽出を行う、絶対原点位置の抽出モード（Ｓ３１８）に移行する。ＭＲセンサの絶対的原点位置（Ｚ_ｏ）は、回転軸１３上のマグネット２１の特定の位置に対して、ＭＲセンサ２２Ａの出力がゼロの状態を指す。本実施例では、絶対的原点位置（Ｚ_ｏ）を直接検出するのに代えて、間接的に、この絶対的原点位置に相当する絶対原点位置Ｚαを抽出する。
　絶対原点位置抽出モード（Ｓ３１８）では、上記定義に基づき、図４Ａに示したように、ＭＲセンサのＡ相、Ｂ相信号の逆正接演算の結果から得られる位置決め情報（Ｓ１）～（Ｓ６）の中で、ＰＷＭ信号のＯＮデューティが零に同期、図の例では、位置決め情報（Ｓ４）の位置を、Ａ相のパルスの立ち上がり時点に同期する、ＭＲセンサの絶対原点位置（Ｚα）とする。このようにして、絶対位置（Absolute）に対して、かなり高い精度の絶対原点位置を決定できる。
　また、イニシャライズ駆動信号の指令値（ＰＷＭ信号）の送信タイミングと、Ａ相、Ｂ相信号、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することで、より精度の高い絶対原点位置Ｚαの決定を行うことができる。
　このように、イニシャライズ駆動信号に対応する高分解能のＡ相、Ｂ相信号及び位置決め情報を基にして、高精度の「ＭＲセンサの絶対原点位置（Ｚα）」のデータが得られる。

　次に、絶対原点位置Ｚαとホール素子の出力（回転角度の情報）との位相の同期処理に必要な同期づけの処理を行う（Ｓ３１９）。すなわち、位相同期処理部３４７において、メモリ３３０に記録されたデータに基づき、図４Ａの最下段に示すように、回転軸１３の絶対原点位置Ｚαとホール素子Ｈ１の基準位置Ｐ_ｈ１Ｚの位相差（機械角）の差であるΔθ_０を算出し、これに相当するデジタル値を、同期判定処理の判定のための同期情報として、メモリ３３０に記録する。
　なお、ＧＭＲとホール素子の分解能には大きな差がある。しかし、ホール素子Ｈ１（若しくはＨ２、Ｈ３）基準位置Ｐ_ｈ１Ｚの位相の最初の立ち上がり時点は、温度などによる影響を受け難くほぼ一定の位置にある。そこで、この基準位置Ｐ_ｈ１Ｚに対応する最初のパルスの立ち上がり時点と回転軸１３の絶対原点位置Ｚαとを、同期づけることで、分解能が劣るホール素子の出力を利用しながら、比較的精度の高い同期関係及び位相情報を得ることができる。回転センサ出力処理部３４１において、この回転角度の情報と、１回転毎のホール素子Ｈ１の基準位置Ｐ_ｈ１Ｚとを関連付け、ホール素子による回転角度の情報を１回転又は多回転のアブソリュート位置信号としてメモリ３３０に記録する。回転軸１３の絶対原点位置Ｚαと３個のホール素子の基準位置Ｐ_ｈ１Ｚ～Ｐ_ｈ３Ｚの各位相の最初の立ち上がり時点とを関連付け、ホール素子出力に基づくアブソリュート位置信号の精度を高めるようにしても良い。ホール素子出力に基づくアブソリュート位置信号は、バックアップ制御機能に基づく運転時に使用される。

　次に、Ｚ相信号生成部３４２は、Ｚ相信号及びＺ層の幅を設定する（Ｓ３２０）。まず、Ｚ相信号を設定する。ここでは、前のステップで得られた絶対原点の位置Ｚαを基に、インクリメンタルなＡ相・Ｂ相信号に対してＺ層信号を設定する。すなわち、Ａ相・Ｂ相信号の累積加算値に対して、３６０度間隔でＡ相のデジタル出力の各立ち上りに同期する、Ｚ相信号（Ｚ０,Ｚ１,Ｚ２，―,―，Ｚｎ）を設定する。例えば、Ｚ０は回転軸１３が１回転未満、Ｚ１は回転軸１３が１回転以上２回転未満であることを表わしている。なお、Ｚ相信号は、Ｂ相のデジタル出力の各立ち上りに同期させても良い。

　Ｚ相信号が得られた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多回転アブソリュート信号のデータとなる。この多回転アブソリュート信号のデータは、テーブル形式で、ＥＥＰＲＯＭに記録される。このテーブルは、直流モータの制御情報として用いることができる。

　次に、絶対原点の位置Ｚαを起点とするＺ層の幅を確定する。
　まず、図４Ｂに示すように、各Ｚ相信号（Ｚ０,Ｚ１,Ｚ２，―,―，Ｚｎ）の最初のＡ信号の立ち上がりに同期し、Ａ信号の１／２周期の幅を有する「Ｚ相の幅（１）」の信号を確定する。さらに、Ａ信号の立ち上がりに同期し、Ａ信号の１周期の幅を有する「Ｚ相の幅（２）」の信号を確定する。「Ｚ相の幅（１）」、「Ｚ相の幅（２）」の信号は、各々、３６０度間隔で繰り返す信号である。
　同様にして、図４Ｃに示すように、各Ｚ相信号（Ｚ０,Ｚ１,Ｚ２，―,―，Ｚｎ）の最初のＢ信号の立ち上がりに同期し、Ｂ信号の１／２周期の幅を有する「Ｚ相の幅（３）」の信号を確定する。さらに、Ｂ信号の立ち上がりに同期し、Ｂ信号の１周期の幅を有する「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る。これらのＡ相、Ｂ相信号、Ｚ相のデータに、ＥＥＰＲＯＭのアドレスを付与して、ＥＥＰＲＯＭに記録する。

　次に、回転センサユニットから得られた全てのＡ相、Ｂ相信号は、絶対原点の位置Ｚα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・アブソリュート位置信号に変換される（Ｓ３２１）。

　そして、自己イニシャライズ処理の結果としての、例えば表２のような、起動時のＡ相、Ｂ相、絶対原点位置（Ｚα）、Ｚ相の位置、及び各Ｚ相の幅の信号の全データを、ＲＡＭを経由してＥＥＰＲＯＭに記録する。（Ｓ３２２）。さらに、判定用の位相差（機械角）Δθ_０の情報も、ＥＥＰＲＯＭに記録する。

　この表２の各データは、回転軸の位置や角度のアブソリュート情報等を与えるテーブルとして、利用することができる。また、各「Ｚ相の幅（１）」～「Ｚ相の幅（４）」は、ＰＷＭ信号等、直流モータの各種の制御信号等を生成するのに利用される。

　なお、自動車用のブラシ付き直流モータには、用途によっては、正逆両方向に１～２回転以内でしか駆動されないものもある。このような、回転範囲の狭い直流モータにおいては、自己イニシャライズ処理時に、より狭い角度範囲における絶対原点の位置Ｚαを正確に決定することが求められる。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４Ｄは、粗と密な位置決め情報の組み合わせに基づく、自己イニシャライズ処理時の、絶対原点位置の決定の処理及び同期処理を説明するタイムチャートである。図４Ｄの例では、回転センサユニットの置決め情報生成部２３７から出力される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、ＭＲセンサの絶対原点位置（Ｚα）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、位置決め情報（Ｓ４０６）の位置を、ＭＲセンサの絶対原点位置（Ｚα）に正式決定する。このようにして、絶対位置（Absolute）に対して、±６度程度の誤差を含む可能性のある、かなり高い精度の絶対原点位置を決定できる。
　さらに、図４Ｄの最下段に示すように、位置決め情報（Ｓ４０６）の位置に対するホール素子の基準位置との位相差（機械角）Δθ_０を算出し、これに相当するデジタル値を、同期判定処理やバックアップ制御機能実行のための情報として、メモリ３３０に記録する。

　図５は、正規の運転処理モードにおける、絶対原点位置の信号の生成処理及び同期処理の詳細を示すフローチャートである。
　直流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、メモリのＥＥＰＲＯＭからＲＡＭを経由して表３に示したような絶対原点ＺαやＺ相信号（Ｚ０，Ｚ１，Ｚ２，―，―，Ｚｎ）を取得し（Ｓ５０１）、Ｚ相の幅の信号も取得する（Ｓ５０２）。さらに、回転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（Ｓ５０３）、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、回転軸の１回転毎のＡ相・Ｂ相信号のアブソリュート化を行い、ＲＡＭに記録する（Ｓ５０４）。さらに、Ａ相・Ｂ相信号と、Ｚ相信号とから、直流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位置信号を生成し、表２に相当するテーブルを生成し、ＲＡＭに記録する（Ｓ５０５）。

　次に、位相同期処理部３４７により、絶対原点位置（Ｚα）とホール素子出力（回転角度）のとの同期付けを行う（Ｓ５０６）。すなわち、上記のようにして得られたＭＲセンサの絶対原点位置（Ｚα）と、ホール素子Ｈ１の基準位置Ｐ_ｈ１Ｚ（若しくは、ホール素子Ｈ２、Ｈ３の基準位置Ｐ_ｈ２Ｚ、Ｐ_ｈ３Ｚのいずれか）との同期をとるための相互の位相関係の情報Δθ_０を取得し、メモリに記録する。

　制御ユニット３００で生成されたこれらの情報は、逐次、ＲＡＭ３３２を経由してＥＥＰＲＯＭ３３３に、例えば表２のようなテーブルとして、記録される（Ｓ５０７）。これを、運転処理モードが終了するまで繰り返して行い（Ｓ５０８）、運転終了に伴って終了する。

　図６は、絶対原点位置（Ｚα）を基準とする信号の関係を説明する図である。この図では、特に、Ａ相、Ｂ相信号及びＺ位置の信号(Ｚ０, Ｚ１,-, Ｚn)の一例を示している。直流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Ｚ位置の信号(Ｚ０, Ｚ１,-, Ｚn)がインクリメント、デクリメントされ、絶対原点位置（Ｚα）及びＡ相、Ｂ相信号を基にした回転軸の回転角度の情報も、インクリメント、デクリメントされる。
　多回転のアブソリュート位置信号として、例えば、図６の下段の例では、１回転の位置Ｐ１に対応する、Ｚ１－Ａ相－２０４３５が示されている。

　次に、正規の運転処理モードにおける、ＤＣサーボ制御部３４５及びＰＷＭ信号生成部３４６の動作につい、図１及び図７Ａ、図７Ｂを参照しながら、説明する。
　ＤＣサーボ制御部３４５は、ＥＥＰＲＯＭに表２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・アブソリュート位置信号に基づいて、直流モータ１００の回転軸１３の現在の回転角度、ひいては被駆動部材５０の現在の絶対原点位置を認識する。ＤＣサーボ制御部３４５は、これらの情報に基づいて、被駆動部材５０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。ＰＷＭ信号生成部３４６は、ＤＣサーボ制御部３４５の出力を受けて、直流モータ１００の回転を制御するためのＰＷＭ信号を生成し、ＤＣモータ駆動制御部４１へ出力する。

　図７Ａは、正規の運転処理モードにおける、ＤＣサーボ制御部３４５及びＰＷＭ信号生成部３４６の動作の詳細を示すフローチャートである。
　ＤＣサーボ制御部３４５は、まず、ＲＡＭ等のメモリ３３０から、予め設定された直流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（Ｓ６０１）。メモリには、被駆動部材であるワイパアームブレードの各目標位置に対応して設定された直流モータの運転パターンに対応する目標速度として、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、例えば、ワイパモータは、ワイパアームブレード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。直流モータは、このような所定の運転パターンに従ってＰＷＭ制御される。

　速度(ＰＷＭ)信号生成部３４６は、多回転のアブソリュート位置信号を取得し（Ｓ６０２）、指令値との差分値を算出する（Ｓ６０３）。また、センサエラー判定処理部３４８により、ＭＲセンサ出力とホール素子出力との同期判定を行う（Ｓ６０４）。さらに、「ずれ」の有無を判定（Ｓ６０５）において、差分値が許容値を超えていれば「ずれ」有と判定する。また、同期判定では、回転センサユニット２０の出力を基に得られた実際の位相差（機械角）Δθの情報と、予めＥＥＰＲＯＭに記録されている判定用の位相差（機械角）Δθ_０の情報とを比較し、ＭＲセンサ出力とホール素子出力の値に差が無ければ同期しており、実質的な差異があれば、同期していないと判定する。これらの結果に基づいて、センサエラー判定処理部３４８は、それが２回目の判定である場合（Ｓ６０６、Ｓ６０７）、ずれを含むエラーが回転センサユニット２０にあると判定し、ＥＣＵ５００に、異常情報を送信する（Ｓ６０８）。なお、回転センサユニット２０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（Ｓ６０５）で「ずれ」がなかった場合は、ＰＩＤ制御に基づくＰＷＭ信号を生成し（Ｓ６０９）、ＤＣモータ駆動制御部４１へ出力する（Ｓ６１０）。そして、回転センサユニット２０からのＡ相・Ｂ相信号に基づく多回転・アブソリュート位置信号を取得し（Ｓ６１１）、ＰＷＭ信号と多回転・アブソリュート位置信号との差分ずれ量を算出し（Ｓ６１２）、さらに、センサエラー判定処理部３４８で、ＭＲセンサ出力とホール素子出力との同期判定を行う（Ｓ６１３）。次に、ＰＩＤ制御におけるずれの有無の判定（Ｓ６１４）を行う。もし、２回連続して差分ずれ量が許容値を超えた場合や同期していない場合には（Ｓ６１５、Ｓ６１６）、直流モータの異常と判定し、ＥＣＵ５００に直流モータの異常情報を送信する（Ｓ６１７）。

　「ずれ」がなかった場合、運転終了の指令があるまで（Ｓ６１９）、新たなＰＷＭ信号を生成し（Ｓ６０９）、以下、同様の処理を繰り返す。
　一方、２回連続して差分ずれ量が許容値を超えた場合や、同期していないと判定された場合には（Ｓ６１５、Ｓ６１６）、センサエラー判定処理部３４８において、回転センサユニットを含めた直流モータの異常と判定し、ＥＣＵ５００に直流モータの異常情報を送信し（Ｓ６１７）、回転センサユニット２０の中の正常なセンサの出力による被駆動部材の応急的なサーボ制御、あるいは応急的な運転モードを実行し（Ｓ６１８）、その後、被駆動部材の運転を終了する（Ｓ６１９）。Ｓ６０８の後も、同様に、被駆動部材の運転を終了する（Ｓ６１９）。
　回転センサユニット２０の中でＭＲセンサ出力とホール素子のいずれのセンサが正常かは、例えば、メモリに記録されているセンサの過去の出力パルス数と今回の出力パルス数とを比較し、通常の運転では生じないような大きな変動がある場合に、そのセンサが異常であると判定できる。ＭＲセンサ出力とホール素子の両センサ出力に異常がある場合には、安全を確保できる状態にして被駆動部材の運転を停止する。

　直流モータの回転速度は、ＰＷＭ信号オン期間のデューティ比により任意に制御できる。例えば、駆動回路を構成するスイッチング素子（ＳＷ１－ＳＷ４）のオン・オフ期間の組み合わせやオン期間のデューティ比の制御により、直流モータを任意の速度で正回転回生制動、もしくは逆転回生制動させることもできる。
　図７Ｂは、ＥＥＰＲＯＭのデータを用いた直流モータ一の制御の例を示すものである。ここでは、説明を簡単にするために、開ループ制御の例を示している。直流モータは、ＥＥＰＲＯＭの多回転・アブソリュート位置信号の情報、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、直流モータの制御ユニット３００は、回転センサユニット２０からのＡ相・Ｂ相信号に基づいて、例えば、ワイパアームの動作状態を逐次認識しながら、直流モータの駆動を継続する。これにより、ワイパアームは所定の角度範囲で、運転パターンに基づく揺動払拭動作を行う。

　本実施例において、被駆動部材としては、例えば、被駆動部材として、車載のワイパなどの例の他に、パワーシート、パワーウインド、電子ターボチャージャ、ウオーターポンプ、オイルポンプ等がある。さらに、自動車自体の駆動源として、あるいは、車以外の分野の、例えばロボット等、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ＤＣサーボモータにも適用可能である。

　本発明の一実施例によれば、ＭＲセンサを含む回転センサの故障の有無を判定する手段として、安価なホール素子の出力信号を利用して比較的高い精度の位置情報を生成し、安価で信頼性の高い故障判定が可能な、直流モータの制御装置を提供できる。また、ＭＲセンサが故障した場合のバックアップ制御を実行する際の位置情報として、ホール素子の出力信号を利用した比較的高精度の位置情報を生成できる、安価で信頼性の高い直流モータの制御装置を提供することができる。
　回転センサユニットのＧＭＲセンサとホール素子は、マグネットを共通に使用するため、構成は簡単であり、小型に構成できる。また、安価なホール素子を採用することで、信頼性が高いにも拘らず、小型かつ安価な回転センサユニットを提供することができる。
　さらに、ＭＲセンサが故障した場合でも、ホール素子の出力信号を利用して、比較的高精度にサーボ制御を継続できる直流モータの制御装置を提供することができる。
［実施例２］

　次に、本発明の第２の実施例について説明する。この実施例は、本発明を、直流モータの回転軸の回転角度が±１～２回転以内の被駆動部材を駆動する装置に適用したものである。特に、被駆動部材を駆動する直流モータの回転軸の回転角度が３６０度未満の場合には、ＭＲセンサの絶対原点の位置、Ａ相、Ｂ相信号、及び、少なくとも３個のホール素子の出力信号を基に、回転軸の１回転内でのアブソリュート位置信号を生成し、ＥＥＰＲＯＭに記録し、この情報を利用して直流モータの駆動を行う。
　本実施例によれば、被駆動部材の回転角度は、ＭＲセンサの１回転のアブソリュート位置信号を用いて高精度に制御される。また、ＭＲセンサを含む回転センサの故障の有無を判定する手段として、安価なホール素子の出力信号を利用して比較的高い精度の位置情報を生成し、安価で信頼性の高い故障判定が可能な、直流モータの制御装置を提供することにある。さらに、ＭＲセンサが故障した場合でも、ホール素子の出力信号を利用して比較的高精度に制御を継続できる。
［実施例３］

　次に、本発明を、ブラシレスＤＣモータに適用した第３の実施例を説明する。なお、以下では、主として、第１の実施例と相違する構成要素の説明を行い、第１の実施例と同じ機能を有するものについては、第１の実施例の説明を以て代える。
　図８は、本発明の第３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４４０で電流の制御された電力が、バッテリ４２から電源スイッチ４３、及び、インバータ４００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４１０は、制御ユニット３００からの指令に基づき、インバータ４００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４５０で検出された電流に基づき、電流検出／制限部４５０を介して、インバータ４００に供給される最大の電力や電流を制御する。４６０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回転センサユニット２０が設けられている。回転センサユニット２０は、回転軸１３の一端面に固定されたマグネットと、このマグネットに対向する位置で離間してモータハウジングに固定された、１対のＭＲセンサ及び複数個のホール素子とを備えている。この回転センサユニット２０は、通信ケーブル２８、２９を介して、制御ユニット３００に接続されている。回転センサユニット２０は、その回転位置決め情報生成部で、前記Ｓ_ｎに相当するマグネット原点位置Ｔ_０の信号を生成する。ブラシレスＤＣサーボモータ１００の制御ユニット３００は、例えば、インバータ４００やインバータ駆動制御部４１０と共に１枚のプリント基板６００の上に実装されている。

　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３４００、回転センサ出力処理部３４０５、各相信号の立ち上り位相Ｓｎの抽出部３４１０、各相の幅設定部３４２０、各相の立ち上がりと絶対原点位置の同期設定部３４３０、回転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３４４０、多回転・アブソリュート信号生成部３４５０、通常運転モードモータ制御信号（iu，iv，iw）生成部３４６０、通常運転モードＤＣサーボ制御部３４７０、インバータ駆動信号生成部３４８０、位相同期処理部３５００、センサエラー判定処理部３５１０等の機能を有している。回転センサ出力処理部３４０５は、第１の実施例と同様に、回転センサユニット２０の出力（Ａ，Ｂ，Ｔ_０）に、アドレスを付与し、ホール素子による回転角度の情報と共に、メモリ３３０に記録する。位相同期処理部３５００は、絶対原点位置Ｚ_０と、ホール素子Ｈ１の基準位置Ｐ_ｈ１（若しくは、ホール素子Ｈ２、Ｈ３の基準位置Ｐ_ｈ２、Ｐ_ｈ３を含む）との同期をとるための相互の位相関係の情報を生成する。位相同期処理部３５００及びセンサエラー判定処理部３５１０も、第１の実施例と同様な機能を有する。
　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４４０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、電源スイッチ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サーボモ制御ユニット３００において、回転センサユニット２０の出力であるＡ相、Ｂ相信号及びＴ_０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。

　制御ユニット３００は、メモリ３３０に記憶された指令値や回転センサユニット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５０の回動位置を演算し、被駆動部材５０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４１０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（回転センサユニット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５０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５０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３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９Ａは、第３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９Ｂは、図９Ａ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１８０の内部に、３相のステータコア１１０が固定されている。ステータコア１１０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１２０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１９０、及びモータハウジング１８０に設けられた１対の軸受１６０，１７０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１２０の外周面は、ステータコア１１０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１８０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１８０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１７０の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２６を固定するようにしても良い。

　次に、図９Ａ、図９Ｃに基づき、ブラシレスＤＣサーボモータと回転センサユニットの関係を説明する。図９Ｃは、図９ＡのＣ－Ｃ断面図である。
　回転センサユニット２０は、回転軸１３の一端面に非磁性の固定部材２６００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第２のエンドカバー２６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、及び、３個のホール素子２７とを備えている。ＭＲセンサ２２、処理回路部２３、及び、ホール素子２７は、プリント基板１９上に実装されている。このプリント基板１９は、支柱８１により、ＭＲセンサ２２がマグネット２１に対向し、ＭＲセンサ２２、ホール素子２７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、サーボモータ１００のハウジング１８０に固定されている。固定部材２６００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２７００や接着剤により、固定部材２６００が回転軸１３に対して固定されている。図面上では、回転軸１３のモータハウジング１８０の端からの突出長さを大きく表示しているが、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。

　図９Ｃおいて、マグネット原点位置（Ｔ_０）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２６がモータハウジング１８０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１８０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１０は、第３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。
　ステータコア１１０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４００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４７０、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４１０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、回転センサユニット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５０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、モータハウジング１８０や第２のエンドカバー２６の内側面でかつ、回転センサユニット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４００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。

　図８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３４００、回転センサ出力処理部３４０５、各相信号の立ち上り位相Ｓｎの抽出部３４１０、各相の幅設定部３４２０、各相信号の立ち上がりと絶対原点位置の同期設定部３４３０、回転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３４４０、多回転・アブソリュート信号生成部３４５０、通常運転モードモータ制御信号（iu，iv，iw）生成部３４６０、通常運転モードＤＣサーボ制御部３４７０、及びインバータ駆動信号生成部３４８０、位相同期処理部３５００、センサエラー判定処理部３５１０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、ブラシレスＤＣサーボモータが自動車の各機器の駆動源として用いられる場合は、制御ユニット３００の各機能は、車載のエンジン制御用のＥＣＵの中に組みこんでも良い。ＤＣサーボモータ駆動制御部４１０や電流制御部４４０の機能も、車載のＥＣＵ中に組みこんでも良い。
　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、第３の実施例における、自己イニシャライズ処理の概要を、図１１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(１５０１)。
　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が任意の暫定位置（暫定のマグネット原点位置（Ｔ_０））で仮固定されており(１５０３)、一対のＭＲセンサ２２や処理回路２３が、モータハウジング１８０の側面に固定され(１５０４)、かつ、第２のエンドカバー２６はまだモータハウジング１８０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(１５０２)、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(１５０５)。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（１５０６)、ＭＲセンサ(検出素子２２、処理回路２３)で、Ａ，Ｂの出力信号、及び、暫定のマグネット原点位置（Ｔ_０）の情報が生成される（１５０７)。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（１５０８)。

　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（１５０９)、逆起電力の積分値ピークＰzを検出する（１５１０)。

　一方、初期設定駆動信号（iu，iv，iw）に合わせて、テーブルとして記録された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、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。

　次に、暫定の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、位相情報のテーブルを、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（１５１１)。

　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（１５１２)。

　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（１５１３)。このテーブルは、コントロールユニット３００のＥＥＰＲＯＭに記録される。
　なお、この段階では、この暫定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。

　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（１５１４）。
　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。

　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（１５１５)。

　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（１５１６)。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（１５１７)。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（１５１８)、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（１５１９)。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（１５２０)、作業ロボットがマグネット２１を回転軸に固定する（１５２１)。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（１５２２)。

　その後、回転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（１５２３)、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、ＥＥＰＲＯＭ３３３に記録する（１５２４)。これを受けて、初期設定は終了する（１５２５)。

　次に、図１２に、起動時の処理における、制御ユニット３００の自己イニシャライズ処理の詳細を示す。自己イニシャライズ処理では、初期設定の処理を行う。
　初期設定処理では、まず、ＭＲセンサのマグネット２１を、回転軸１３に対し、暫定位置（Ｔ_０）で仮固定する（Ｓ１６１０）。次に、ＥＥＰＲＯＭデータの初期化を行い（Ｓ１６１１）、初期設定駆動信号（iu，iv，iw）生成部３４００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３４８０へ出力し（Ｓ１６１２）、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（Ｓ１６１３）。

　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（Ｓ１６１４）。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（Ｓ１６１５）。
　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。

　Ｓ１６１４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、回転センサユニット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（Ｓ１６１６）。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、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（Ｓ１６１７)。
　逆起電力検出部４６０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３４１０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１３、及び、図１４を参照しながら説明する。
　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１２０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、回転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（Ｓ１６１８）。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３４３０において、初期設定駆動信号（iu，iv，iw）に合わせて、ロータ１２０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を生成する機能を有している。

　図１３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１４は、回転センサユニット２０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Ｓ１６１８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回転センサユニット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、Ｓ１６１２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３４０では、図１４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（Ｓ１６１９）。

　図１４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１４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１３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１２に戻り、次に、各相の幅設定部３４２０は、各相コイルの信号の幅を設定する（Ｓ１６２０）。

　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３４３０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１２のＳ１６２１）。
　図１５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、回転センサユニット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４６０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３４１０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３４３０において、図１５の中段に示すように、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１５の上段に示すように、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１５の中段に示したように、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。

　次に、同期処理として、絶対原点位置（Ｚ_０）とホール素子の出力（回転角度の情報）との位相の同期処理に必要な同期づけの処理を行う（Ｓ１６２２）。すなわち、位相同期処理部３５００において、メモリ３３０に記録されたデータに基づき、図１５の最下段に示すように、絶対原点位置（Ｚ_０）とホール素子Ｈ１の基準位置Ｐ_ｈ１ｚとの位相差（機械角）の差であるΔθ_０を算出し、これに相当するデジタル値を、同期判定処理の判定等のための同期情報として、メモリ３３０に記録する。

　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、及び、同期をとるための相互の位相関係の情報を含んだ、アブソリュートの値のテーブルが生成される。

　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、回転センサユニットのマグネット固定位置設定部３４４０によるマグネットの位置決めの処理（Ｓ１６２３）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１６Ａ～図１６Ｂを参照しながら説明する。

　図１６Ａ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ると、図１６Ｂ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、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。

　回転軸１３に対するマグネット２１の位置固定法の一例として、固定ピン２７００や接着剤等で、固定部材２６００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（Ｓ１６２４）。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、回転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（Ｓ１６２５）。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。このＭＲセンサのアブソリュートデータは、先に得られた位相差（機械角）の差Δθ_０の情報を基に、ホール素子Ｈ１の基準位置Ｐ_ｈ１ｚとも同期づけられている。
　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（Ｓ１６２６)。

　図１７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１７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。さらに、ホール素子Ｈ１の基準位置Ｐ_ｈ１ｚは、同期判定等に使用される。

　なお、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、図４Ｄに示したような方法で、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１８は、第３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３４５０、通常運転モードモータ制御信号（iu，iv，iw）生成部３４６０、通常運転モードＤＣサーボ制御部３４７０、インバータ駆動信号生成部３４８０等が動作し、外部指令、ＥＥＰＲＯＭ３３３の情報や回転センサユニット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３４６０でＵ相、Ｖ相、Ｗ相の駆動信号を生成し（Ｓ１８０１）、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（Ｓ１８０２）、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（Ｓ１８０３、Ｓ１８０４）。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（Ｓ１８０５）。そして、回転センサユニット２０からのＡ相・Ｂ相信号を、ＲＡＭを経由して取得し（Ｓ１８０６）、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（Ｓ１８０７）。そして、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する（Ｓ１８０８）。また、絶対原点位置（Ｚ_０）とホール素子出力との同期をとる（Ｓ１８０９）。これらのデータを、ＲＡＭを介してＥＥＰＲＯＭに記録する（Ｓ１８１０）。
　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、及び、ホール素子出力がインクリメント、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３４７０及びインバータ駆動信号生成部３４８０の動作につい、図８及び図１９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、回転センサユニット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３４７０は、ＥＥＰＲＯＭに図１７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５０の現在の絶対位置を認識する。ＤＣサーボ制御部３４７０は、これらの情報に基づいて、被駆動部材５０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３４８０は、ＤＣサーボ制御部３４７０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４１０へ出力する。

　図１９は、通常運転モードにおける、ＤＣサーボ制御部３４７０及びインバータ駆動信号生成部３４８０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３４７０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（Ｓ１９０１）。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３４８０は、多回転のアブソリュート信号を取得し（Ｓ１９０２）、指令値との差分値を算出する（Ｓ１９０３）。また、センサエラー判定処理部３５１０により、ＭＲセンサ出力とホール素子出力との同期判定を行う（Ｓ１９０４）。さらに、「ずれ」の有無を判定（Ｓ１９０５）において、差分値が許容値を超えていれば「ずれ」有と判定する。また、同期判定では、回転センサユニット２０の出力を基に得られた実際の位相差（機械角）Δθの情報と、予めＥＥＰＲＯＭに記録されている判定用の位相差（機械角）Δθ_０の情報とを比較し、ＭＲセンサ出力とホール素子出力の値に差が無ければ同期しており、実質的な差異があれば、同期していないと判定する。これらの結果に基づいて、センサエラー判定処理部３５１０は、それが２回目の判定である場合（Ｓ１９０６、Ｓ１９０７）、ずれを含むエラーが回転センサユニット２０にあると判定し、ＥＣＵ５００に、異常情報を送信する（Ｓ１９０８）。なお、回転センサユニット２０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（Ｓ１９０５）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（Ｓ１９０９）、インバータ駆動制御部４１０へ出力する（Ｓ１９１０）。そして、回転センサユニット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（Ｓ１９１１）、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（Ｓ１９１２）。さらに、センサエラー判定処理部３５１０で、ＭＲセンサ出力とホール素子出力との同期判定を行う（Ｓ１９１３）。次に、ＰＩＤ制御におけるずれの有無の判定（Ｓ１９１４）を行う。もし、２回連続して差分ずれ量が許容値を超えた場合や同期していない場合には（Ｓ１９１５、Ｓ１９１６）、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する（Ｓ１９１７）。そして、正常なセンサの出力でサーボ制御を続行する（Ｓ１９１８）。差分ずれ量の判定（Ｓ１９１４）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（Ｓ１９０９）、以下、同様の処理を繰り返し、終了の判定（Ｓ１９１９）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。
　本実施例でも、安価なホール素子の出力信号を利用して比較的高い精度の位置情報を生成し、安価で信頼性の高い故障判定が可能な、直流モータの制御装置を提供できる。また、ＭＲセンサが故障した場合も、比較的高精度の位置情報を生成できる、安価で信頼性の高い直流モータの制御装置を提供することができる。
［実施例４］

　次に、本発明の第４の施例について説明する。第４の施例では、実施例３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３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３の実施例と同じである。
［実施例５］

　次に、本発明を、アウターロータ形のブラシレスＤＣサーボモータに適用した第５の実施例を説明する。図２０は、第５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。
　本実施例のブラシレスＤＣサーボモータ１００は、アウター型のロータ１０００と、このロータ１０００を回転自在に支持するステータ１２００とから構成される。ロータ１０００は、回転軸１３００と、この回転軸１３００が底面に固定されたカップ状のロータカバー１１００と、ロータカバー１１００の筒状部の内周面に沿って配置された複数極のマグネット１１２０とを備えている。一方、ステータ１２００は、一対の軸受け１６，１７を介して回転軸１３００を回転自在に支持する支持部材１２０５と、ロータ１０００のマグネット１１２０の内側で半径方向のギャップを介して支持部材１２０５の筒状部１２０２にねじ等で固定されたステータコア１２２０と、このステータコア１２２０に巻回されたステータコイル１２１０とを備えている。支持部材１２０５には、外側からエンドカバー２６が固定されている。回転軸１３００の一端部及びエンドカバー２６には、回転軸１３００の回転に伴うインクリメンタル信号を出力する回転センサユニット２０が設けられている。

　回転センサユニット２０は、回転軸１３００の一端面に固定された平板状のマグネット２１と、回転軸の軸方向においてこのマグネット２１に対向して配置された１対のＭＲセンサ、及び、３個のホール素子を含んでいる（図９Ａ、図９Ｃ参照）。回転センサユニット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）、及び位置決め信号Ｔ_０が通信ケーブル２８を介して、プリント基板６００上に実装された制御ユニットへ送信される。また、回転センサユニット２０のホール素子のアナログ信号も、通信ケーブル２９を介してプリント基板６００上に実装された制御ユニットへ送信される。

　制御ユニットでは、回転センサユニット２０のデータ等を基に、実施例３で述べたのと同様な処理が実行される。回転軸１３００に対するマグネット２１の位置も、任意の角度位置（マグネット原点位置（Ｔ_０））の仮固定位置から、絶対原点位置（Ｚ_０）と一致する絶対原点位置（Ｚ_０）に変更して固定される。

　本実施例でも、安価なホール素子の出力信号を利用して比較的高い精度の位置情報を生成し、安価で信頼性の高い故障判定が可能な、直流モータの制御装置を提供できる。また、ＭＲセンサが故障した場合も、比較的高精度の位置情報を生成できる、安価で信頼性の高い直流モータの制御装置を提供することができる。

１０　モータハウジング
１１　永久磁石
１２　アマチュア
１３　回転軸
１４　減速機
１５　給電端子
１６　ブラシ
１７　整流子
１８　エンドブラケット
２０　回転センサユニット
２１　マグネット
２２　ＭＲセンサ
２３　処理回路部
２４、２５　軸受
４０　ＤＣモータ駆動回路
４０Ａ、４０Ｂ　パワー回路
４１　ＤＣモータ駆動制御部
４２　バッテリ
４３　電源スイッチ
５０　被駆動部材
１００　直流モータ
１００Ａ　直流モータ
１００Ｂ　直流モータ
１１０　ステータコア
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　直流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　自己イニシャライズ設定部
３４１　回転センサ出力処理部
３４２　Ｚ相信号生成部
３４３　Ｚ相の幅信号生成部
３４４　絶対原点位置信号生成部
３４５　ＤＣサーボ制御部
３４６　ＰＷＭ信号生成部
３４７　位相同期処理部
３４８　センサエラー判定処理部
４００　インバータ
４１０　インバータ駆動制御部
４４０　電流制御部
４５０　電流検出／制限部
５００　車載のＥＣＵ
６００　プリント基板

Claims (5)

1. 　直流モータの駆動信号を生成して出力する制御ユニットと、
   　前記直流モータの回転軸の回転を検知する回転センサユニットとを備え、
   　前記直流モータの前記駆動信号を生成し、前記回転軸に固定されたアマチュアにブラシを介して供給される電力を制御する、モータ制御装置において、
   　前記回転センサユニットは、
   　前記回転軸の一端に固定された平板状のマグネットと、前記回転軸の軸方向において前記マグネットに対向する位置で前記直流モータのステータ側に固定された１対のＭＲセンサと少なくとも３個のホール素子及び処理回路部とを備えており、
   　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インクリメンタルなＡ相、Ｂ相の信号と、該Ａ相、Ｂ相の出力信号が特定の関係にある状態を示す位置決め情報とを生成して出力すると共に、前記ホール素子の出力に基づいて前記回転軸の回転角度の情報を生成して出力するように構成されており、
   　前記制御ユニットは、
   　イニシャライズ駆動信号により前記直流モータを正逆双方向に所定の回転数で起動運転し、該直流モータを駆動して得られる前記回転センサユニットからの前記Ａ相若しくは前記Ｂ相の出力信号と前記位置決め情報と、前記イニシャライズ駆動信号との同期の関係から、前記回転軸に対する前記ＭＲセンサの絶対原点位置(Ｚα)の情報を取得し、さらに、前記絶対原点位置と前記回転角度の情報との位相差に基づき同期判定情報を生成し、
   　前記Ａ相若しくは前記Ｂ相、及び前記絶対原点位置の情報、及び前記同期判定情報の全データをアブソリュート信号のデータに変換して書き換え可能な不揮発性メモリに記録するように構成されていることを特徴とするモータの制御装置。
2. 　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個の回転センサユニットとを備えたブラシレスＤＣサーボモータの制御装置において、
   　前記回転センサユニットは、
   　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ステータ側に固定された１対のＭＲセンサ、少なくとも３個のホール素子及び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し、前記マグネットの原点位置の情報を生成すると共に、さらに、前記ホール素子の出力に基づいて前記回転軸の回転角度の情報を生成して出力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、前記回転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回転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、
   　前記絶対原点位置と前記回転角度の情報との位相差に基づき同期判定情報を生成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。
3. 　請求項２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書き換え可能な不揮発性メモリ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、前記同期判定情報と共に、前記書き換え可能な不揮発性メモリに記録する機能とを備え、
   　前記書き換え可能な不揮発性メモリ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。
4. 　回転軸に固定されたアマチュアにブラシを介して電力が供給され、正逆双方向に回転するように構成されている、ブラシ付き直流モータであって、
   　請求項１記載の前記回転センサユニット及び前記制御ユニットを備えており、
   　前記回転角度の情報と前記同期判定情報に基づく同期判定を行い、前記回転センサユニットの故障の有無の判定を行い、
   　前記判定において、前記ＭＲセンサが故障したと判定された場合、前記ホール素子の出力に基づいて前記アマチュアに供給される電力を制御することを特徴とするブラシ付き直流モータ。
5. 　請求項２記載の前記回転センサユニット及び前記制御ユニットを備えており、
   　前記回転角度の情報と前記同期判定情報に基づく同期判定を行い、前記回転センサユニットの故障の有無の判定を行い、
   　前記判定において、前記ＭＲセンサが故障したと判定された場合、前記ホール素子の出力に基づいて前記ステータコイルに供給される電力を制御することを特徴とするブラシブラシレスＤＣサーボモータ。

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