特許 5897923 回転検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5897923

(24)【登録日】2016年3月11日

(45)【発行日】2016年4月6日

(54)【発明の名称】回転検出装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 5/68 20060101AFI20160324BHJP

   H02P 7/06 20060101ALI20160324BHJP

   G01B 7/30 20060101ALI20160324BHJP

   G01D 5/243 20060101ALI20160324BHJP

【ＦＩ】

   H02P7/68 J

   H02P7/06 G

   G01B7/30 M

   G01D5/243 C

【請求項の数】4

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2012-34160(P2012-34160)

(22)【出願日】2012年2月20日

(65)【公開番号】特開2013-172521(P2013-172521A)

(43)【公開日】2013年9月2日

【審査請求日】2014年9月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社日本自動車部品総合研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】田中 健

(72)【発明者】

【氏名】中村 勉

(72)【発明者】

【氏名】湯元 仁

【審査官】 高橋 祐介

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−１６４８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１７６９７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ５／６８

Ｇ０１Ｂ ７／３０

Ｇ０１Ｄ ５／２４３

Ｈ０２Ｐ ７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の直流モータを駆動するモータ駆動回路と、
前記複数の直流モータに交流電圧を印加する交流重畳手段と、
前記複数の直流モータ毎に個々に設けられ、前記直流モータに流れる電流のうち交流電流に関する電気量を検出し、該検出した電気量に基づいて該直流モータの回転状態を示す回転信号を生成する回転信号生成手段と、
前記回転信号に基づいて前記直流モータの回転角、回転方向及び回転速度のうち少なくとも何れか１つを検出する回転状態検出手段と、
を備える回転検出装置において、
前記交流重畳手段は、共通の交流電圧を前記複数の直流モータに印加するよう構成されており、
前記共通の交流電圧は、前記複数の直流モータに印加される直流電圧に重畳され、
前記交流重畳手段は、前記複数の直流モータに対し、該各直流モータが有する一対のブラシのうち一方と前記直流電圧を供給する直流電源の負極との間に同時に前記交流電圧を印加するよう構成されており、
前記複数の直流モータが備える前記一対のブラシのうち、少なくとも、前記交流重畳手段によって前記交流電圧が印加されるブラシについては、そのブラシと前記モータ駆動回路との間に回路側インピーダンス素子が備えられている
ことを特徴とする回転検出装置。

【請求項2】

請求項１に記載の回転検出装置であって、
前記複数の直流モータは、該直流モータが備える複数の整流子片のうち特定の２つの整流子片間に少なくとも１つのモータ側インピーダンス素子が接続されている
ことを特徴とする回転検出装置。

【請求項3】

請求項２に記載の回転検出装置であって、
前記モータ側インピーダンス素子はコンデンサであることを特徴とする回転検出装置。

【請求項4】

請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の回転検出装置であって、
前記モータ駆動回路は、前記複数の直流モータ毎に、対応する前記直流モータが有する前記一対のブラシの双方にそれぞれ接続されて該各ブラシをそれぞれ前記直流電源の正極側及び負極側のいずれか一方に選択的に接続するためのハーフブリッジ回路を備えており、
前記複数の直流モータのうち少なくとも２つは、各々が有する前記一対のブラシの一方が互いに接続されており、
その互いに接続された各ブラシに対しては、同じ１つの前記ハーフブリッジ回路が接続されると共に前記交流重畳手段によって前記交流電圧が印加される
ことを特徴とする回転検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の直流モータの回転角や回転方向などの回転状態を検出する回転検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ブラシ付きの直流モータ（以下単に「直流モータ」という）は、車両においても従来から用いられており、例えば、車両の空調装置における温度調整用のエアミックスダンパーや吹き出し口切り替え用のモードダンパーなどの開閉角度を調整するために用いられている。このような用途で用いられる直流モータを制御するにあたっては、各ダンパーの開閉角度を精度良く調整するために、直流モータの回転角や回転方向、回転速度などの回転状態を検出し、その検出した回転状態に基づいて、各ダンパーの開閉角度が所望の角度となるように制御していた。

【0003】

直流モータの回転状態を検出する一般的方法として、ロータリエンコーダやポテンショメータ等のセンサを設け、このセンサからの検出信号に基づいて検出する方法がよく知られている。そのため、車両においても、このようなセンサを設けて回転状態を検出する方法が採用されている。

【0004】

しかし、このようにセンサを設けて回転状態を検出する方法では、センサを設置するスペースが直流モータ毎に必要になると共に、直流モータへの直流電源供給用のハーネスとは別に、センサによる検出信号を他の装置（車載ＥＣＵ等）へ伝送するためのハーネスも直流モータ毎に必要となり、車両の重量増・コストアップを招く。そのため、センサやそれに伴うハーネスを削減するために、センサレス方式化の要望が高まっている。

【0005】

このようなセンサレス方式化への要望に応えるべく、本願出願人は、特許文献１において次のようなセンサレス技術を提案した。即ち、直流モータを、一対のブラシ間のインピーダンスが回転に伴って周期的に変化するように構成する。更に、直流電源から直流モータへ通電される直流電流に対して交流電圧（交流電流）を重畳させるための交流重畳手段を設ける。そして、直流モータに流れる電流から交流成分を抽出し、その交流成分の変化（上記インピーダンスの変化により生じる周期的な変化）に基づいて回転状態を検出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１０−６３３４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、特許文献１に記載のセンサレス技術では、１つの直流モータに対し、交流電流を重畳するための交流重畳手段が１つ必要となるため、直流モータの数が多くなればなるほど、その分、各直流モータの回転状態を検出するために必要な交流重畳手段も多くなる。つまり、回転状態を検出すべき直流モータの数と同数の交流重畳手段が必要となる。

【0008】

そのため、直流モータの数が増えれば増えるほど、交流重畳手段も同じ数だけ増やさなければならず、その分、装置の大型化・コストアップを招いてしまう。
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、直流モータの回転状態を通電される交流成分の変化に基づいて検出するよう構成された回転検出装置において、回転状態を検出すべき直流モータが複数あっても、交流重畳手段の使用数を抑制することで、装置全体の低コスト化・小型化を図ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するためになされた本発明は、複数の直流モータを駆動するモータ駆動回路と、複数の直流モータに交流電圧を印加する交流重畳手段と、複数の直流モータ毎に個々に設けられ、直流モータに流れる電流のうち交流電流に関する電気量を検出し、その検出した電気量に基づいて直流モータの回転状態を示す回転信号を生成する回転信号生成手段と、回転信号に基づいて直流モータの回転角、回転方向及び回転速度のうち少なくとも何れか１つ（即ち回転状態）を検出する回転状態検出手段と、を備える回転検出装置である。

【0010】

そして、本発明の回転検出装置は、交流重畳手段が、共通の交流電圧を複数の直流モータに印加するよう構成されている。また、共通の交流電圧は、複数の直流モータに印加される直流電圧に重畳される。

【0011】

したがって、本発明の回転検出装置によれば、交流重畳手段が複数の直流モータへ共通の交流電圧を印加し、各直流モータではその交流電圧が直流電圧に重畳されて印加されるため、回転状態を検出すべき直流モータが複数あっても交流重畳手段の使用数を抑制することができ、これにより装置全体の低コスト化・小型化が実現される。

【0012】

尚、共通の交流電圧とは、１つの交流重畳手段から各直流モータへ並列的に印加される交流電圧（即ち交流電圧の供給源が同じ共通のもの）であることを意味する。
複数の直流モータは、該直流モータが備える複数の整流子片のうち特定の２つの整流子片間に少なくとも１つのモータ側インピーダンス素子が接続されていてもよい。

【0013】

このように構成された回転検出装置では、複数の直流モータはそれぞれブラシ間のインピーダンスが回転に伴って周期的に変化し、これにより各直流モータのブラシ間の電圧は周期的に変化する。そのため、回転信号生成手段により生成される回転信号はその周期的な変化が反映された信号となり、これにより、各直流モータの回転状態を確実に検出することができる。

【0014】

モータ側インピーダンス素子としては、所定のインピーダンスを有する種々の素子が考えられるが、例えばコンデンサであると、回転に伴う交流電圧の周期的な変化の幅をより大きくすることができるため、各直流モータの回転状態をより確実に検出することができる。

【0015】

交流重畳手段は、複数の直流モータに対し、これら各直流モータが有する一対のブラシのうち一方と直流電圧を供給する直流電源の負極との間に同時に交流電圧を印加するよう構成されていてもよい。

【0016】

上記構成の回転検出装置によれば、１つの交流重畳手段から、複数の直流モータの各々に交流電圧を印加することができ、簡素な構成ながら確実に各直流モータへ交流電圧を印加することができる。

【0017】

モータ駆動回路は、複数の直流モータ毎に、対応する直流モータが有する一対のブラシの双方にそれぞれ接続されて各ブラシをそれぞれ直流電源の正極側及び負極側のいずれか一方に選択的に接続するためのハーフブリッジ回路を備えており、複数の直流モータのうち少なくとも２つは、各々が有する一対のブラシの一方が互いに接続されていて、その互いに接続された各ブラシに対しては、複数のモータに共用される１つのハーフブリッジ回路が接続されると共に交流重畳手段によって交流電圧が印加されるように構成されていてもよい。

【0018】

上記構成の回転検出装置では、複数の直流モータはいずれも、一対のブラシにそれぞれハーフブリッジ回路が接続された構成であり、且つ、互いに接続されているブラシに対しては共通の１つのハーフブリッジ回路が接続されている。そして、そのように互いに接続されているブラシに対し、交流重畳手段が交流電圧を印加する。

【0019】

したがって、上記構成の回転検出装置によれば、互いに接続された複数のブラシに対して同じ１つのハーフブリッジ回路を接続するという構成を利用して、その互いに接続されている複数のブラシに対して同じ１つの交流重畳手段によって交流電圧を印加できるため、簡素な構成ながらより効率的に交流重畳手段の使用数を抑制することができる。

【0020】

複数の直流モータが備える一対のブラシのうち、少なくとも、交流重畳手段によって交流電圧が印加されるブラシについては、そのブラシとモータ駆動回路との間に回路側インピーダンス素子が備えられていてもよい。

【0021】

上記構成の回転検出装置によれば、少なくとも、交流重畳手段により交流電圧が印加されるブラシとモータ駆動回路との間の通電経路（詳しくはそのブラシと直流電源との間であってその間に直流モータを含まない通電経路）にインピーダンスを持たせることで、交流重畳手段からの交流電流のうち直流モータに流れず直流電源側に流れる成分をより低減して逆に直流モータ側に流れる成分をより増加させることができ、これにより回転信号生成手段が電気量の検出（延いては回転信号の生成）をより容易且つ高い精度で行うことができる。

【0022】

尚、回路側インピーダンス素子は、交流重畳手段からの交流電流が直流モータを経ずに直流電源側に流れるのを抑制でき、且つ直流電源から直流モータへの電力供給（直流電流通電）を適切なレベルに維持できる限り、種々の種類の素子を用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】第１実施形態のモータ駆動システムの概略構成を表す構成図である。

【図2】第１実施形態のモータ駆動システムの動作例（９種類の駆動状態）を表す説明図である。

【図3】モータの概略構成を表す構成図である。

【図4】モータが１８０°回転する間に生じる３種類の状態（モータ回路）を説明するための説明図である。

【図5】交流重畳部から交流を印加することにより回転パルスＳＰが生成されることを説明するための説明図であり、（ａ）は交流重畳部からの交流電圧・電流の出力波形例、（ｂ）は交流検出部により検出される電圧の波形例、（ｃ）はその検出された電圧に基づいて生成される回転パルスＳＰの波形例である。

【図6】交流検出部の構成を表す回路図である。

【図7】第１実施形態のモータ駆動システムにおける駆動状態毎の回転パルスＳＰの生成を説明するためのタイムチャートである。

【図8】第２実施形態のモータ駆動システムの概略構成を表す構成図である。

【図9】第２実施形態のモータ駆動システムの動作例（２７種類の駆動状態）を表す説明図である。

【図10】モータ駆動システムの他の実施例を表す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１に示すように、本実施形態のモータ駆動システム１は、２つのモータＭ１，Ｍ２を個別に駆動制御するものであり、主として、直流電源２と、３つのハーフブリッジ回路Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３と、制御部３と、交流重畳部４と、第１交流検出部６と、第２交流検出部７と、を備えている。直流電源２は、直流電圧Ｖｃｃを出力する。また、３つのハーフブリッジ回路Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は、いずれも、２つのトランジスタからなる周知の構成である。

【0025】

第１ハーフブリッジ回路Ｂ１は、第１トランジスタＴｒ１と第２トランジスタＴｒ２とが直列に接続されて構成されている。具体的には、第１トランジスタＴｒ１のエミッタと第２トランジスタＴｒ２のコレクタが互いに接続され、その接続点は第１インダクタＬ０１の一端に接続されている。また、第１トランジスタＴｒ１のコレクタは、直流電源２の正極に接続され、第２トランジスタＴｒ２のエミッタは、直流電源２の負極（当該モータ駆動システム１のグランド電位でもある）に接続されている。そして、第１トランジスタＴｒ１のベースには制御部３からの第１制御信号ＳＴ１が入力され、第２トランジスタＴｒ２のベースには制御部３からの第２制御信号ＳＴ２が入力される。

【0026】

第２ハーフブリッジ回路Ｂ２は、第３トランジスタＴｒ３と第４トランジスタＴｒ４とが直列に接続されて構成されている。具体的には、第３トランジスタＴｒ３のエミッタと第４トランジスタＴｒ４のコレクタが互いに接続され、その接続点は第２インダクタＬ０２の一端に接続されている。また、第３トランジスタＴｒ３のコレクタは、直流電源２の正極に接続され、第４トランジスタＴｒ４のエミッタは、直流電源２の負極に接続されている。そして、第３トランジスタＴｒ３のベースには制御部３からの第３制御信号ＳＴ３が入力され、第４トランジスタＴｒ４のベースには制御部３からの第４制御信号ＳＴ４が入力される。

【0027】

第３ハーフブリッジ回路Ｂ３は、第５トランジスタＴｒ５と第６トランジスタＴｒ６とが直列に接続されて構成されている。具体的には、第５トランジスタＴｒ５のエミッタと第６トランジスタＴｒ６のコレクタが互いに接続され、その接続点は第３インダクタＬ０３の一端に接続されている。また、第５トランジスタＴｒ５のコレクタは、直流電源２の正極に接続され、第６トランジスタＴｒ６のエミッタは、直流電源２の負極に接続されている。そして、第５トランジスタＴｒ５のベースには制御部３からの第５制御信号ＳＴ５が入力され、第６トランジスタＴｒ６のベースには制御部３からの第６制御信号ＳＴ６が入力される。

【0028】

尚、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６は、本実施形態ではＮＰＮ型バイポーラトランジスタであるが、これはあくまでも一例であり、例えばＭＯＳＦＥＴなどの他のスイッチング素子を用いてもよい。

【0029】

これら３つのハーフブリッジ回路Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は、制御部３からの各制御信号ＳＴ１〜ＳＴ６に従って各モータＭ１，Ｍ２に対する直流電源２からの通電を制御することにより各モータＭ１，Ｍ２を駆動するものである。

【0030】

２つのモータＭ１，Ｍ２はいずれも、後で詳しく説明するように、一対のブラシを備えたブラシ付きの直流モータである。このうち第１モータＭ１は、その一方のブラシ（第１ブラシ）１６が第１インダクタＬ０１の他端に接続されており、他方のブラシ（第２ブラシ）１７が、第２インダクタＬ０２の他端に接続されると共に第２モータＭ２の一方のブラシ（第１ブラシ）４１に接続されている。第２モータＭ２は、その第１ブラシ４１が第２インダクタＬ０２の他端に接続されると共に第１モータＭ１の第２ブラシ１７に接続されており、他方のブラシ（第２ブラシ）４２が、第３インダクタＬ０３の他端に接続されている。尚、２つのモータＭ１，Ｍ２は、本実施形態では同じスペックのものである。

【0031】

本実施形態のモータ駆動システム１では、制御部３からの各制御信号ＳＴ１〜ＳＴ６によって、図２に示すように９種類の駆動状態が実現される。図２は、各駆動状態毎に、各モータＭ１，Ｍ２の回転状態及び各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のＯＮ・ＯＦＦ状態を示すものである。図２に示すように、例えば第１モータＭ１のみ正転させる（正転方向に回転させる）駆動状態Ａでは、第１ハーフブリッジ回路Ｂ１における第１トランジスタＴｒ１と第２ハーフブリッジ回路Ｂ２における第４トランジスタＴｒ４とがＯＮされる。

【0032】

なお、正転方向とは、図１にも図示されているように、第１モータＭ１においては第１ブラシ１６から第２ブラシ１７へ直流電流を通電させた場合の回転方向であり、第２モータＭ２においては第１ブラシ４１から第２ブラシ４２へ直流電流を通電させた場合の回転方向である。逆転方向は、図１にも図示されているように、上記正転方向の場合とは逆方向に通電させた場合の回転方向である。

【0033】

制御部３は、各制御信号ＳＴ１〜ＳＴ６を制御することで、図２に示した９種類の駆動状態のうち何れかにて各モータＭ１，Ｍ２が動作するように各モータＭ１，Ｍ２を制御する。

【0034】

また、第１モータＭ１の第２ブラシ１７から第２モータＭ２の第１ブラシ４１に至る通電経路における共通接続ノードＮ０には、交流重畳部４が接続されており、この交流重畳部４から共通接続ノードＮ０に交流電圧が印加される。

【0035】

交流重畳部４は、所定の周波数の交流電圧を生成する交流電源５と、直流電源２から出力される直流電圧Ｖｃｃに交流電源５にて生成された交流電圧を重畳させて各モータＭ１，Ｍ２へ印加するためのカップリングコンデンサＣ０とを備えている。交流電源５にて生成される交流電圧は、本実施形態では、図５（ａ）の上段に示すような方形波電圧である。そのため、カップリングコンデンサＣ０を介して出力される交流電流は、図５（ａ）の下段に示すような、略インパルス状の波形となる。

【0036】

本実施形態では、２つのモータＭ１，Ｍ２に対して交流重畳部４が１つだけ設けられており、その交流重畳部４からの交流電圧は、２つのモータＭ１，Ｍ２が互いに接続されている共通接続ノードＮ０に印加される。つまり、１つの交流重畳部４が２つのモータＭ１，Ｍ２の回転角検出用に共用される。そのため、第１ハーフブリッジ回路Ｂ１を構成する２つのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のうち何れか一方がＯＮされると、第１モータＭ１に交流重畳部４からの交流電流が流れる。また、第３ハーフブリッジ回路Ｂ３を構成する２つのトランジスタＴｒ５，Ｔｒ６のうち何れか一方がＯＮされると、第２モータＭ２に交流重畳部４からの交流電流が流れる。更に、第１ハーフブリッジ回路Ｂ１を構成する各トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のうちいずれか一方、及び第３ハーフブリッジ回路Ｂ３を構成する各トランジスタＴｒ５，Ｔｒ６のうちいずれか一方がそれぞれＯＮされると、第１モータＭ１及び第２モータＭ２の双方に同時に交流重畳部４からの交流電流が流れる。

【0037】

このような構成により、各モータＭ１，Ｍ２には、単に直流電源２からの直流電圧Ｖｃｃが印加されるだけではなく、直流電源２からの直流電圧Ｖｃｃに交流重畳部４から出力される交流電圧が重畳された交流重畳電圧が印加される。そのため、各モータＭ１，Ｍ２には、直流電源２からの直流電圧による直流電流に交流重畳部４からの交流電圧による交流電流が重畳された、交直混在（脈流の一種）の電流（交流重畳電流）が流れる。

【0038】

但し、各モータＭ１，Ｍ２は直流モータであるため、交流重畳電流のうち、各モータＭ１，Ｍ２の回転に寄与する（トルクを与えて回転駆動させる）成分は、直流電源２にて印加される直流電圧Ｖｃｃによる直流成分であり、交流重畳部４から印加される交流電圧による交流成分は回転そのものには関与せず、トルクに影響を与えることもない。交流重畳部４からの交流電圧は、各モータＭ１，Ｍ２の回転状態を検出するために各モータＭ１，Ｍ２に印加されるのである。

【0039】

即ち、後述するように、第１交流検出部６が、第１モータＭ１に流れる電流のうち交流成分に基づいて（具体的には第１ノードＮ１の電圧の交流成分に基づいて）第１回転パルスＳＰ１を生成する。また、第２交流検出部７が、第２モータＭ２に流れる電流のうち交流成分に基づいて（具体的には第２ノードＮ２の電圧の交流成分に基づいて）第２回転パルスＳＰ２を生成する。つまり、交流重畳部４は、各モータＭ１，Ｍ２を回転させるための電源としてではなく、各モータＭ１，Ｍ２の回転状態を検出する目的で設けられているのである。

【0040】

なお、直流電源２からの直流電圧Ｖｃｃの出力、及び交流重畳部４からの交流電圧の出力は、それぞれ独立して制御することが可能に構成されている。また、各ハーフブリッジ回路Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の動作状態（即ち駆動状態）によっては、モータに対し、そのモータにおける直流電流通電方向の下流側、即ちモータの何れか一方のブラシからグランドに至る通電経路に交流重畳部４からの交流電圧が印加される状態になることもある。しかし交流電圧がモータに対してその上流側及び下流側のどちら側で印加されても、モータに交流電流を流す（直流電流に交流電流を重畳させる）ことができる。

【0041】

各モータＭ１，Ｍ２は、図３に示すように、軟磁性体の継鉄（ヨーク）で形成されたハウジング６０を有し、このハウジング６０内に、電機子コイルや図示しないロータコアなどの各種構成部品が収容されている。ハウジング６０は、略円筒形の形状をなし、その内周面には、界磁発生用の２つの磁石６１，６２が径方向に互いに対向するように固定されている。各磁石６１，６２はいずれも永久磁石であり、電機子コイルと対向する面側の極性が一方はＮ極で他方がＳ極である。また、各モータＭ１，Ｍ２は、互いに対向して（即ち回転方向に１８０°離れて）配置された一対のブラシ１６，１７（４１，４２）を備え、電機子コイルとして３相の相コイルを有している。つまり、本実施形態の各モータＭ１，Ｍ２は、界磁が２極のブラシ付き３相直流モータとして構成されている。

【0042】

尚、第１モータＭ１と第２モータＭ２は同じ構成であるため、以下、図３の説明については、第１モータＭ１を対象として説明を続ける。
第１モータＭ１は、各ブラシ１６，１７と接触する３つの整流子片１１，１２，１３からなる整流子１０を備えている。そして、電機子コイルを構成する３つ（３相）の各相コイルＬ１，Ｌ２，Ｌ３が、それぞれ、図示のようにΔ結線されている。

【0043】

即ち、第３整流子片１３と第１整流子片１１との間に第１相コイルＬ１が接続され、第１整流子片１１と第２整流子片１２との間に第２相コイルＬ２が接続され、第２整流子片１２と第３整流子片１３との間に第３相コイルＬ３が接続されている。これら３つの相コイルＬ１，Ｌ２，Ｌ３からなる電機子コイル及び整流子１０により、アーマチャが構成される。なお、各相コイルＬ１，Ｌ２，Ｌ３のインダクタンスは同じ値（Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３）である。また、各相コイルＬ１，Ｌ２，Ｌ３は、互いに電気角で２／３πずつ離れるように配置されている。

【0044】

そして、３つの整流子片１１，１２，１３のうちいずれか２つが、各ブラシ１６，１７にそれぞれ接触しており、各モータＭ１，Ｍ２の回転による整流子１０の回転に伴って、各ブラシ１６，１７と接触する２つの整流子片は切り替わっていく。

【0045】

更に、本実施形態では、第１モータＭ１において、第１相コイルＬ１と並列に、コンデンサＣ１が接続されている。
コンデンサＣ１は、周知の通り、直流的には電流がほとんど流れない非常に高い抵抗として機能し、交流的には周波数が高くなればなるほど電流が流れやすい低インピーダンス特性を有する。そのため、直流電源２からみればこのコンデンサＣ１は等価的に存在しないものとして扱うことができ、よって、直流電源２からの直流電流は各相コイルＬ１，Ｌ２，Ｌ３にのみ流れることとなる。

【0046】

一方、各ブラシ１６，１７間の第１モータＭ１内の回路（モータ回路）を交流回路としてみれば、各相コイルＬ１，Ｌ２，Ｌ３は高インピーダンスであるのに対してコンデンサＣ１は低インピーダンスとなり、両者の差は大きい。そのため、例えば図３に示す状態から第１モータＭ１が時計回りに回転（即ち整流子１０が時計回りに回転）して、第２ブラシ１７に第１整流子片１１が接触するようになると、各ブラシ１６，１７間に、第１相コイルＬ１とコンデンサＣ１の並列回路（並列共振回路）が形成される。そのため、その状態では、各ブラシ１６，１７間のモータ回路のインピーダンスは並列共振特性を有し、その共振周波数以上の周波数帯域では周波数が高くなればなるほどインピーダンスは低くなる。

【0047】

つまり、直流的にみればモータ回路は３つの相コイルＬ１，Ｌ２，Ｌ３のみからなる回路とみなせ、故に、直流電源２からの直流電流によって回転する第１モータＭ１の回転速度やトルクにコンデンサＣ１の存在が影響することはない。

【0048】

これに対し、交流的にみれば、第１モータＭ１の回転角に応じて各ブラシ１６，１７と接触する２つの整流子片が切り替わる毎に、各ブラシ間に形成されるモータ回路も変化し、よってモータ回路のインピーダンスも変化する。但し、本実施形態では、第１相コイルＬ１に対してのみコンデンサＣ１を一つ接続しているため、第１モータＭ１が１８０°回転する間に整流子片の切り替わりは３回生じるもののインピーダンスの変化は二段階である。

【0049】

図４（ａ）に、第１モータＭ１が１８０°回転する間における、第１モータＭ１内部の結線状態の変化、即ち各ブラシ１６，１７間に形成されるモータ回路の変化を示す。図４（ａ）に示すように、本実施形態の第１モータＭ１のモータ回路は、第１モータＭ１が１８０°回転する間に、主として回転状態Ｍａ、回転状態Ｍｂ、及び回転状態Ｍｃの三種類に変化する。

【0050】

回転状態Ｍａは、図示の如く、第１ブラシ１６に第１整流子片１１が接触し、第２ブラシ１７に第２整流子片１２が接触した状態である。この回転状態Ｍａでの第１モータＭ１の等価回路、即ち各ブラシ１６，１７間に形成されるモータ回路は、図中右側に示す回路となる。

【0051】

この回転状態Ｍａでは、コンデンサＣ１と第３相コイルＬ３とが直列に接続された状態となっているため、各ブラシ１６，１７間には、コンデンサＣ１のみの通電経路は存在せず、一方のブラシ１６から他方のブラシ１７に至るまでの経路には必ずいずれかの相コイルが存在することになる。そのため、この回転状態Ｍａでは、各相コイルＬ１，Ｌ２，Ｌ３によるインダクタンスが支配的となってモータ回路全体のインピーダンスは高くなる。

【0052】

回転状態Ｍｂは、回転状態Ｍａから時計回りに約５０°回転した状態であり、第１ブラシ１６に接触する整流子片が、回転状態Ｍａのときの第１整流子片１１から第３整流子片１３へと切り替わっている。第２ブラシ１７には第２整流子片１２が接触している。

【0053】

この回転状態Ｍｂでも、コンデンサＣ１と第２相コイルＬ２とが直列に接続された状態となっているため、各ブラシ１６，１７間には、コンデンサＣ１のみの通電経路は存在せず、第１ブラシ１６から第２ブラシ１７に至るまでの経路には必ずいずれかの相コイルが存在することになる。そのため、この回転状態Ｍｂでもモータ回路全体のインピーダンスは高い。なお、この回転状態Ｍｂと回転状態Ｍａは、図の等価回路を比較して明らかなように、回路全体のインピーダンスは同じである。

【0054】

回転状態Ｍｃは、回転状態Ｍｂからさらに時計回りに約５０°回転した状態であり、第２ブラシ１７に接触する整流子片が、回転状態Ｍａ，Ｍｂのときの第２整流子片１２から第１整流子片１１へと切り替わっている。第１ブラシ１６には第３整流子片１３が接触している。

【0055】

この回転状態Ｍｃでは、第２相コイルＬ２及び第３相コイルＬ３の直列回路と、第１相コイルＬ１と、コンデンサＣ１とが、それぞれ並列接続された状態となる。そのため、各ブラシ１６，１７間には、コンデンサＣ１のみの通電経路が存在する。つまり、各ブラシ間に並列共振回路が接続された状態となる。これにより、モータ回路のインピーダンスは、その並列共振回路の共振周波数より高い領域においては、周波数が高くなるほどコンデンサＣ１が支配的となってインピーダンスは低くなる。

【0056】

このように、第１モータＭ１が１８０°回転する間には、各ブラシ１６，１７と接触する整流子片の切り替わりが３回生じ、これに伴って各ブラシ１６，１７間のモータ回路は回転状態Ｍａ，Ｍｂ，Ｍｃの三種類に切り替わる。但し回転状態Ｍａと回転状態Ｍｂは、既述の通り、回路全体のインピーダンスが等しいため、１８０°回転の間に生じるインピーダンスの変化は二段階である。

【0057】

尚、第１モータＭ１の回転の過程では、隣接する２つの整流子片に一つのブラシが同時に接触する切り替わり期間が存在し、この切り替わり期間においてもブラシ間のインピーダンスが変化するが、この切り替わり期間は第１モータＭ１が一回転する間において瞬間的に生じるのみであり、これに伴うインピーダンスの変化も瞬間的なものである。そのため、本実施形態ではこの切り替わり期間については考慮しないものとする。

【0058】

回転状態Ｍｃから更に回転が進むと、第１ブラシ１６に接触する整流子片が、回転状態Ｍｃのときの第３整流子片１３から第２整流子片１２へと切り替わる。第２ブラシ１７には第１整流子片１１が接触している。この状態は、上述した回転状態Ｍａにおいて、第１ブラシ１６と第２ブラシ１７とが入れ替わった状態であり、モータ回路全体のインピーダンスは回転状態Ｍａと同じである。そのため、以下の説明ではこの状態を回転状態Ｍａ’という。

【0059】

この回転状態Ｍａ’から更に回転が進むと、第２ブラシ１７に接触する整流子片が、回転状態Ｍａ’のときの第１整流子片１１から第３整流子片１３へと切り替わる。第１ブラシ１６には第２整流子片１２が接触している。この状態は、上述した回転状態Ｍｂにおいて、第１ブラシ１６と第２ブラシ１７とが入れ替わった状態であり、モータ回路全体のインピーダンスは回転状態Ｍｂと同じである。そのため、以下の説明ではこの状態を回転状態Ｍｂ’という。

【0060】

この回転状態Ｍｂ’から更に回転が進むと、第１ブラシ１６に接触する整流子片が、回転状態Ｍｂ’のときの第２整流子片１２から第１整流子片１１へと切り替わる。第２ブラシ１７には第３整流子片１３が接触している。この状態は、上述した回転状態Ｍｃにおいて、第１ブラシ１６と第２ブラシ１７とが入れ替わった状態であり、モータ回路全体のインピーダンスは回転状態Ｍｃと同じである。そのため、以下の説明ではこの状態を回転状態Ｍｃ’という。

【0061】

そして、この回転状態Ｍｃ’から更に回転が進むと、再び回転状態Ｍａに切り替わり、以下、回転が進むにつれて回転状態Ｍｂ→回転状態Ｍｃ→回転状態Ｍａ’→回転状態Ｍｂ’→回転状態Ｍｃ’→回転状態Ｍａ→・・・と切り替わる。

【0062】

つまり、第１モータＭ１は、一回転する間にその回転角に応じてモータ回路が回転状態Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃ、Ｍａ’、Ｍｂ’、Ｍｃ’の六種類に順次切り替わるのであり、６０°回転毎に状態が切り替わるということになる。このうち、回転状態Ｍａ、Ｍｂ、Ｍａ’、Ｍｂ’は、いずれも同じインピーダンス（高インピーダンス）である。また、回転状態Ｍｃ、Ｍｃ’も同じインピーダンスであり、その値は回転状態Ｍａ等のインピーダンスよりも非常に低い。このような構成により、各ブラシ１６，１７間のインピーダンス（モータ回路のインピーダンス）は、第１モータＭ１の回転に伴って周期的に変化することになる。

【0063】

図４（ｂ）に、各状態におけるモータ回路のインピーダンスの周波数特性を示す。上述の通り、回転状態Ｍａ，Ｍｂ，Ｍａ’，Ｍｂ’のモータ回路のインピーダンスは同じである。この回転状態Ｍａ，Ｍｂ，Ｍａ’，Ｍｂ’の場合、コンデンサＣ１の影響はほとんどなく、周波数ｆａで小さなピーク値（共振点）が生じるものの、全体としてみれば周波数が高くなるほどインピーダンスが増加する特性となる。

【0064】

これに対し、回転状態Ｍｃ，Ｍｃ’の場合、各相コイルＬ１，Ｌ２，Ｌ３とコンデンサＣ１との共振によってインピーダンス特性は大きく変化し、共振周波数ｆｂを中心（最大値）としてインピーダンスは小さくなる。そのため、回転状態Ｍａ，Ｍｂ，Ｍａ’，Ｍｂ’と回転状態Ｍｃ，Ｍｃ’とでは、インピーダンスが一致（特性が交差）する周波数ｆｃを除き、インピーダンスが異なる。特に、周波数ｆｃよりもある程度高い周波数以上の帯域では、インピーダンスの比が大きくなる。

【0065】

そのため、本実施形態では、交流重畳部４から出力される交流電流の基本波成分の周波数（以下「交流基本周波数」という）が、上記周波数ｆｃよりも高い所定の周波数ｆ１となるように設定されている。

【0066】

そして、上述したモータ回路のインピーダンスの変化は、第１モータＭ１に流れるモータ電流に含まれる交流成分（交流モータ電流）の変化、或いはそのモータ電流が流れる通電経路の電圧に含まれる交流成分（交流電圧成分）の変化として直接現れる。

【0067】

そこで、図１に示すように、第１交流検出部６が、第１モータＭ１の通電経路の電圧を検出し、その検出電圧に含まれる交流成分に基づいて、第１モータＭ１の回転状態を示す第１回転パルスＳＰ１を生成する。

【0068】

図５（ｂ）は、第１モータＭ１が正転方向に回転しているときに第１交流検出部６により検出される第１ノードＮ１の電圧の一例である。図５（ｂ）に示すように、第１ノードＮ１の検出電圧は、直流成分に交流成分が重畳した波形となる。そして、交流成分に着目すると、交流基本周波数ｆ１に対するインピーダンスが小さい回転状態Ｍｃ（Ｍｃ’）の間は振幅が大きく、逆にインピーダンスが大きい回転状態Ｍａ（Ｍａ’），回転状態Ｍｂ（Ｍｂ’）の間は振幅が小さくなる。即ち、第１モータＭ１が１８０°回転する間に、交流成分の振幅は二種類（二段階）に変化するのである。

【0069】

そこで本実施形態では、第１交流検出部６が、第１モータＭ１の回転に伴う上記インピーダンスの変化によって生じる、第１ノードＮ１の交流電圧成分の振幅変化に基づいて、第１モータＭ１の回転状態を示す第１回転パルスＳＰ１を生成する。第１交流検出部６にて生成される第１回転パルスＳＰ１は、図５（ｃ）に示すように、振幅の大きい回転状態Ｍｃ（Ｍｃ’）の期間でハイレベル、振幅の小さい回転状態Ｍａ（Ｍａ’），回転状態Ｍｂ（Ｍｂ’）の期間でローレベルとなるようなパルス信号となる。

【0070】

図６に、第１交流検出部６の具体的構成を示す。第１交流検出部６は、第１ノードＮ１の電圧を検出する検出抵抗Ｒ１と、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）２１と、レベルシフト回路２２と、包絡線検波部２３と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２４と、比較部２５と、閾値設定部２６と、を備えている。

【0071】

図７に、検出抵抗Ｒ１により検出される検出電圧の一例を示す。図７は、各交流検出部６，７のうち、特に第１交流検出部６について、その内部動作例を駆動状態毎に概略例示したものである。具体的には、駆動状態Ａ〜Ｇの各々について、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のＯＮ・ＯＦＦ状態を示すと共に、第１モータＭ１の検出電圧（即ち第１ノードＮ１の電圧）波形、第１交流検出部６におけるＨＰＦ２１の出力波形、レベルシフト回路２２の出力波形、包絡線検波部２３の出力波形、第１回転パルスＳＰ１の波形がそれぞれ例示されている。第２交流検出部７については、最終的に出力される第２回転パルスＳＰ２のみ、図７の最下段に例示されている。

【0072】

図７に示すように、検出抵抗Ｒ１により検出される検出電圧は、駆動状態Ｂや駆動状態Ｆのように第１モータＭ１に対して正転方向に通電がなされる場合には正の電圧となり、駆動状態Ｃや駆動状態Ｇのように第１モータＭ１に対して逆転方向に通電がなされる場合には負の電圧となる。尚、これら検出電圧の振幅が周期的に増減（二段階に変化）している理由は、図５（ｂ）等を用いてすでに説明した通りである。

【0073】

ＨＰＦ２１は、コンデンサＣ１１及び抵抗Ｒ２からなる周知の構成のものである。検出抵抗Ｒ１による検出電圧は、このＨＰＦ２１によって所定の遮断周波数以下の帯域の信号がカットされる。この遮断周波数は、交流基本周波数ｆ１よりも低い周波数に設定されている。そのため、交流重畳部４から出力される交流電流の全ての周波数成分（交流基本周波数ｆ１の成分及びその高調波成分）がＨＰＦ２１を通過することとなる。検出抵抗Ｒ１により検出された検出電圧は、このＨＰＦ２１によって低周波域がカットされ、図７に示すように、０Ｖを中心として振幅する波形となる。

【0074】

ＨＰＦ２１により抽出された信号は、レベルシフト回路２２によって、レベルシフト及び増幅される。
レベルシフト回路２２は、オペアンプ２７と、このオペアンプ２７の出力端子と反転入力端子との間に接続された抵抗Ｒ５と、一端がこのオペアンプ２７の非反転入力端子に接続されて他端がグランドラインに接続された抵抗Ｒ６と、一端がこのオペアンプ２７の反転入力端子に接続された抵抗Ｒ４と、一端がこのオペアンプ２７の非反転入力端子に接続された抵抗Ｒ３と、レベルシフトさせる量に対応した所定の基準電圧を生成する基準電圧生成部２９と、オペアンプ２８と、を備えている。このオペアンプ２８は、反転入力端子と出力端子が短絡された、いわゆる電圧フォロワとして構成されており、非反転入力端子に入力された基準電圧生成部２９からの基準電圧がそのままの値で入力される。このオペアンプ２８の出力端子は抵抗Ｒ４の他端に接続されており、オペアンプ２８からの出力電圧（即ち基準電圧）は、抵抗Ｒ４を介してオペアンプ２７の反転入力端子に入力される。

【0075】

一方、オペアンプ２７は、これに接続された各抵抗Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５と共に全体として非反転増幅回路を構成している。そして、ＨＰＦ２１からの検出信号は、抵抗Ｒ３を介してオペアンプ２７の非反転入力端子に入力される。

【0076】

そのため、ＨＰＦ２１からの検出信号は、基準電圧生成部２９にて生成される基準電圧だけレベルシフト（レベルダウン）されると共に、上記の非反転増幅回路にて増幅される。つまり、図７に示すように、ＨＰＦ２１からの出力信号に対して基準電圧だけ直流オフセットが加えられ、更に増幅されて、０Ｖ以上の電圧が包絡線検波部２３へ出力される。

【0077】

レベルシフト回路２２にてレベルシフト、増幅された信号は、包絡線検波部２３にて包絡線検波される。この包絡線検波部２３は、整流用のダイオードＤ１と、一端がこのダイオードＤ１のカソードに接続されて他端がグランド電位に接続された抵抗Ｒ７と、一端がダイオードＤ１のカソードに接続されて他端がグランド電位に接続されたコンデンサＣ１２とを備えてなるものであり、ダイオードＤ１のアノードに、レベルシフト回路２２からの信号が入力される。

【0078】

この包絡線検波部２３により、レベルシフト回路２２から入力された信号が包絡線検波され、図７に示すように、交流電流の振幅に応じた一定の信号（以下「検波信号」という）が生成される。

【0079】

そして、その生成された検波信号は、ＬＰＦ２４にて高周波成分がカットされた上で、比較部２５に入力される。ＬＰＦ２４は、抵抗Ｒ８及びコンデンサＣ１３からなる周知の構成のものである。なお、抵抗Ｒ８にはダイオードＤ２が並列接続されている。このダイオードＤ２の接続方向は、検波信号が入力される方向に対して逆方向となっている。

【0080】

比較部２５は、コンパレータ３０と、コンパレータ３０の出力端子と反転入力端子との間に接続された抵抗Ｒ１１と、一端がコンパレータ３０の非反転入力端子に接続されて他端がＬＰＦ２４に接続された抵抗Ｒ９と、一端がコンパレータ３０の反転入力端子に接続されて他端が閾値設定部２６に接続された抵抗Ｒ１０とを備えてなるものである。

【0081】

包絡線検波部２３から出力された検波信号は、ＬＰＦ２４を介して比較部２５に入力され、この比較部２５において抵抗Ｒ９を介してコンパレータ３０の非反転入力端子に入力される。一方、コンパレータ３０の反転入力端子には、抵抗Ｒ１０を介して閾値設定部２６からの閾値が入力される。これにより、コンパレータ３０では、検波信号と閾値との比較が行われ、その比較結果が出力される。

【0082】

閾値設定部２６にて設定され比較部２５に入力される閾値は、本実施形態では、図５（ｂ）に示した検出電圧のうち振幅が小さい期間（つまり回転状態Ｍａ、Ｍｂ、Ｍａ’、Ｍｂ’の期間）での検波信号よりも大きく、且つ、振幅が大きい期間（つまり回転状態Ｍｃ、Ｍｃ’の期間）での検波信号よりも小さい、所定の値が設定されている。

【0083】

そのため、振幅の小さい期間では、包絡線検波部２３から比較部２５へ入力される検波信号は０Ｖであって閾値設定部２６からの閾値よりも小さいため、コンパレータ３０からはローレベルの信号が出力される。一方、振幅の大きい期間では、包絡線検波部２３から比較部２５へ入力される検波信号は閾値よりも大きくなるため、コンパレータ３０からはハイレベルの信号が出力される。

【0084】

そして、コンパレータ３０から出力されるローレベル、ハイレベルの信号が、図７に示すように、第１モータＭ１の回転角に応じた第１回転パルスＳＰ１として制御部３へ出力される。

【0085】

尚、第２モータＭ２に対する第２回転パルスＳＰ２を生成する第２交流検出部７の構成も、上記の第１交流検出部６の構成と全く同じである。即ち、第２交流検出部７は、第２モータＭ２の第２ブラシ４２と第３インダクタＬ０３の他端との間の通電経路における第２ノードＮ２の電圧を検出し、その検出電圧に基づいて、上述した第１回転パルスＳＰ１と同様の信号処理を経て、第２回転パルスＳＰ２を生成し、制御部３へ出力する。

【0086】

制御部３は、図１に示すように、第１回転検出部３１及び第２回転検出部３２を備えている。第１回転検出部３１は、第１交流検出部６から出力された第１回転パルスＳＰ１が入力され、その第１回転パルスＳＰ１に基づいて、例えばその第１回転パルスＳＰ１の立ち上がりエッジを検出・計数するといった方法により、第１モータＭ１の回転角を検出する。そして、その検出された回転角は、制御部３内の図示しない第１モータＭ１の制御回路にフィードバックされ、第１モータＭ１の制御に用いられる。

【0087】

第２回転検出部３２は、第２交流検出部７から出力された第２回転パルスＳＰ２が入力され、その第２回転パルスＳＰ２に基づいて、例えばその第２回転パルスＳＰ２の立ち上がりエッジを検出・計数するといった方法により、第２モータＭ２の回転角を検出する。そして、その検出された回転角は、制御部３内の図示しない第２モータＭ２の制御回路にフィードバックされ、第２モータＭ２の制御に用いられる。

【0088】

なお、本実施形態のモータ駆動システム１は、各回転パルスＳＰ１，ＳＰ２に基づいて各モータＭ１，Ｍ２の回転角を検出するよう構成されているが、各回転パルスＳＰ１，ＳＰ２の間隔（例えば立ち上がりエッジの間隔）に基づいて各モータＭ１，Ｍ２の回転速度も（あるいは回転速度のみを）検出するよう構成してもよい。

【0089】

また、本実施形態では、第１ハーフブリッジ回路Ｂ１と第１ノードＮ１の間に第１インダクタＬ０１が配置され、第２ハーフブリッジ回路Ｂ２と共通接続ノードＮ０の間に第２インダクタＬ０２が配置され、第３ハーフブリッジ回路Ｂ３と第２ノードＮ２の間に第３インダクタＬ０３が配置されている。これら各インダクタのうち、第１インダクタＬ０１は、第１ノードＮ１をグランドから分離するためのものであり、第２インダクタＬ０２は、共通接続ノードＮ０をグランドから分離するためのものであり、第３インダクタＬ０３は、第２ノードＮ２をグランドから分離するためのものである。

【0090】

交流重畳部４からみた交流等価回路は、共通接続ノードＮ０から第１モータＭ１、第１インダクタＬ０１、及び第１ハーフブリッジ回路Ｂ１を経てグランドに至る回路（第１回路）と、共通接続ノードＮ０から第２インダクタＬ０２及び第２ハーフブリッジ回路Ｂ２を経てグランドに至る回路（第２回路）と、共通接続ノードＮ０から第２モータＭ２、第３インダクタＬ０３、及び第３ハーフブリッジ回路Ｂ３を経てグランドに至る回路（第３回路）と、が並列に接続された状態となる。

【0091】

仮に、第２インダクタＬ０２が設けられていないとすると、第２回路のインピーダンスは実質的に第２ハーフブリッジ回路Ｂ２の各トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４のインピーダンスと等価となり、これら２つのトランジスタのうちいずれか一方がＯＮされると、第２回路のインピーダンスはそのＯＮされたトランジスタのＯＮ抵抗（通常、非常に小さい値）となる。そのため、交流重畳部４からの交流電流は、その多くが第２回路に分流してしまい、本来必要な第１回路及び第３回路（即ち各モータＭ１，Ｍ２側）に流れる分が少なくなってしまう。そして、そのように各モータＭ１，Ｍ２への交流電流の通電量が少なくなると、各交流検出部６，７により検出される交流電圧の振幅変化も鈍くなり、各回転パルスＳＰ１、ＳＰ２の生成精度が低下してしまうおそれがある。

【0092】

そこで本実施形態では、第２回路に第２インダクタＬ０２を配置してこの第２回路のインピーダンスを高くし、これにより、交流重畳部４からの交流電流の多くが各モータＭ１，Ｍ２側へ分流するようにしている。

【0093】

また、第１回路において仮に第１インダクタＬ０１が設けられていないとすると、第１ハーフブリッジ回路Ｂ１を構成する各トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のうちいずれか一方がＯＮされると、第１ノードＮ１の電位はグランド電位にごく近くなり、よって第１ノードＮ１の交流電圧の振幅変化が鈍くなってしまう。そこで本実施形態では、第１回路に第１インダクタＬ０１を配置して第１ノードＮ１とグランドとを電気的に分離することで、第１ノードＮ１の電圧変動の振幅が大きくなるようにしている。第３回路において第３インダクタＬ０３を設けている理由も、この第１インダクタＬ０１と同じであり、第２ノードＮ２とグランドとを電気的に分離して第２ノードＮ２の電圧変動の振幅が大きくなるようにするためである。

【0094】

以上説明したように、本実施形態のモータ駆動システム１は、３つのハーフブリッジ回路Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を用いて２つのモータＭ１，Ｍ２を個別に駆動制御できるよう構成されている。そして、各モータＭ１，Ｍ２が相互に接続される共通接続ノードＮ０に１つの交流重畳部４からの交流電圧を印加（重畳）させることで、この１つの交流重畳部４から各モータＭ１，Ｍ２のいずれか又は双方へ交流電圧を印加させることができる。つまり、１つの交流重畳部４から、共通の交流電圧が、各モータＭ１，Ｍ２に印加され、直流電圧が印加されている間はその直流電圧に重畳される。そのため、モータの数（本例では２つ）に対して交流重畳部４の使用数を抑制することができ、これによりシステム全体の小型化・コストダウンが可能となる。

【0095】

特に、本実施形態の交流重畳部４は、交流電源５とカップリングコンデンサＣ０とからなるものであるため、交流重畳部４の使用数抑制により交流電源５の使用数が削減できる効果は大きい。また、カップリングコンデンサＣ０についても、原理的にその静電容量は大きい方が望ましいため、例えばＩＣ（集積回路）内にコンデンサを集積させるのではなく、ＩＣとは別に外付けで設けるケースが現実的である。そのため、本発明の適用によりカップリングコンデンサＣ０の使用数も低減できることは、システム全体の小型化・コストダウンに大きく寄与することになる。

【0096】

また、交流重畳部４は１つであるものの、交流検出部については各モータＭ１，Ｍ２毎に個別に設けられており、各モータＭ１，Ｍ２毎に独立して各回転パルスＳＰ１，ＳＰ２が生成される。そのため、当該システムの駆動状態にかかわらず、各モータＭ１，Ｍ２の回転角を独立して検出することができる。

【0097】

また、本実施形態では、各ハーフブリッジ回路Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３と各ノードＮ１，Ｎ０，Ｎ２との間にそれぞれ第１インダクタＬ０１，第２インダクタＬ０２，第３インダクタＬＯ３を配置し、これにより各ノードＮ１，Ｎ０，Ｎ２とグランドとの分離を図っている。そのため、各交流検出部Ｎ１，Ｎ２において交流電圧の振幅を十分に発生させることができ、交流電圧の検出、延いては各回転パルスＳＰ１，ＳＰ２の検出を高精度で行うことができる。

【0098】

尚、本実施形態において、各モータＭ１，Ｍ２が有するコンデンサＣ１は本発明のモータ側インピーダンス素子に相当し、３つのハーフブリッジ回路Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は本発明のモータ駆動回路に相当し、交流重畳部４は本発明の交流重畳手段に相当し、２つの交流検出部６，７は本発明の回転信号生成手段に相当し、２つの回転検出部３１，３２は本発明の回転状態検出手段に相当し、第２インダクタＬ０２は本発明の回路側インピーダンス素子に相当する。

【0099】

［第２実施形態］
次に、第２実施形態のモータ駆動システム５０について、図８を用いて説明する。図１と比較して明らかなように、本実施形態のモータ駆動システム５０は、第１実施形態のモータ駆動システム１に対し、モータが１つ多く搭載されており、これに伴い、ハーフブリッジ回路、交流検出部、及び制御部内の回転検出部がそれぞれ、１つずつ追加されている。以下、第１実施形態のモータ駆動システム１と異なる部分に絞って説明する。

【0100】

本実施形態のモータ駆動システム５０は、第１モータＭ１及び第２モータＭ２に加え、更に第３モータＭ３を備えている。この第３モータＭ３も、他の各モータＭ１，Ｍ２と全く同じ構成・スペックのものである。この第３モータＭ３が備える各ブラシ４３，４４のうち一方の第１ブラシ４３は、共通接続ノードＮ０に接続されており、他方の第２ブラシ４４は、第４インダクタＬ０４を介して第４ハーフブリッジ回路Ｂ４に接続されている。

【0101】

第４ハーフブリッジ回路Ｂ４は、第７トランジスタＴｒ７と第８トランジスタＴｒ８とが直列に接続されて構成されている。具体的には、第７トランジスタＴｒ７のエミッタと第８トランジスタＴｒ８のコレクタが互いに接続され、その接続点は第４インダクタＬ０４の一端に接続されている。また、第７トランジスタＴｒ７のコレクタは、直流電源２の正極に接続され、第８トランジスタＴｒ８のエミッタは、直流電源２の負極に接続されている。そして、第７トランジスタＴｒ７のベースには制御部５１からの第７制御信号ＳＴ７が入力され、第８トランジスタＴｒ８のベースには制御部５１からの第８制御信号ＳＴ８が入力される。

【0102】

このように、本実施形態のモータ駆動システム５０では、３つのモータＭ１，Ｍ２，Ｍ３に対して交流重畳部４が１つだけ設けられており、この１つの交流重畳部４が３つのモータＭ１，Ｍ２，Ｍ３に共用される。

【0103】

そして、第４インダクタＬ０４の他端と第３モータＭ３の第２ブラシ４４との間の通電経路における第３ノードＮ３には、第３交流検出部８が接続されている。この第３交流検出部８は、第３モータＭ３の回転に伴う各ブラシ４３，４４間のインピーダンスの変化によって生じる、第３ノードＮ３の交流電圧成分の振幅変化に基づいて、第３モータＭ３の回転状態を示す第３回転パルスＳＰ３を生成するものであり、その具体的構成は、図６に示した第１交流検出部６の構成と全く同じである。

【0104】

一方、制御部３には、第１回転検出部３１及び第２回転検出部３２に加えて第３回転検出部３３が設けられており、この第３回転検出部３３が、第３交流検出部８からの第３回転パルスＳＰ３に基づいて第３モータＭ３の回転角を検出する。

【0105】

尚、本実施形態のモータ駆動システム５０では、制御部５１からの各制御信号ＳＴ１〜ＳＴ８によって、図９に示すように２７種類の駆動状態が実現される。図９は、各駆動状態毎に、各モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３の回転状態及び各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ８のＯＮ・ＯＦＦ状態を示すものである。図９に示すように、例えば第１モータＭ１を正転させて第３モータＭ３を逆転させる駆動状態Ｐでは、第１ハーフブリッジ回路Ｂ１における第１トランジスタＴｒ１と第２ハーフブリッジ回路Ｂ２における第４トランジスタＴｒ４と第４ハーフブリッジ回路Ｂ４における第７トランジスタＴｒ７とがＯＮされる。

【0106】

このように構成された本実施形態のモータ駆動システム５０によれば、４つのハーフブリッジ回路Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４を用いて３つのモータＭ１，Ｍ２，Ｍ３を個別に駆動制御できる。そして、各モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３が相互に接続される共通接続ノードＮ０に１つの交流重畳部４からの交流電圧を印加（重畳）させることで、この１つの交流重畳部４から各モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３のいずれか１つ又は２つ又は全てに対して交流電圧を印加させることができる。そのため、モータの数（本例では３つ）に対して交流重畳部４の使用数を抑制することができ、これによりシステム全体の小型化・コストダウンが可能となる。

【0107】

［変形例］
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。

【0108】

例えば、上記実施形態では、第１交流検出部６が、第１ノードＮ１の電圧を検出し、その検出電圧に含まれる交流成分に基づいて第１回転パルスＳＰ１を生成するようにしたが、このようにノードの電圧に基づいて回転パルスを生成する方法はあくまでも一例である（他の各交流検出部７，８についても同様）。例えば、通電経路上に電流検出抵抗を配置し、その電流検出抵抗の両端の電圧を検出することによってモータに流れる電流を検出し、その検出電流に含まれる交流成分に基づいて回転パルスＳＰを生成するようにしてもよい。つまり、モータに流れる交流電流に関する（即ち交流電流を直接又は間接的に示す）電気量を検出し、その検出した電気量に基づいて回転パルスＳＰを生成できる限り、その具体的構成は他にも種々考えられる。

【0109】

また、上記実施形態では、モータの数が２つの場合及び３つの場合について説明したが、システムを構成するモータの数は特に限定されるものではなく、４つ以上のモータを用いたモータ駆動システムにおいても同様に本発明を適用できる。また、モータを構成するブラシの数（対数）についても、上記実施形態のように一対のブラシに限らず、複数対のブラシを有するモータであってもよい。

【0110】

また、上記実施形態では、複数のモータに対して１つの交流重畳部４を用いて交流電圧を印加する構成を例示したが、交流重畳部の数は１つに限らず、使用するモータの数よりも少ない数である限り特に限定されるものではない。

【0111】

図１０に示すモータ駆動装置７０は、３つのモータＭ１，Ｍ２，Ｍ３に対して２つの交流重畳部７１，７２を用いて交流電圧を印加するよう構成されたものである。このモータ駆動装置７０は、図８に示した第２実施形態のモータ駆動システム５０と比較して、第３モータＭ３の第１ブラシ４３が第２ノードＮ２に接続されている点、共通接続ノードＮ１に接続された第１交流重畳部７１（図８の交流重畳部４と同じ）の他に第２ノードＮ２にも別の第１交流重畳部７２が接続されている点、及び制御部７３がこれら２つの交流重畳部７１，７２を制御する点で異なり、それ以外は第２実施形態と同じである。尚、第２交流重畳部７２は、図１０の例では第１交流重畳部７１と同じ構成のものであるが、互いに異なる構成のものであってもよい。

【0112】

このように構成されたモータ駆動装置７０では、第１交流重畳部７１からの交流電圧は第１モータＭ１及び第２モータＭ２の回転状態検出に用いられ、第２交流重畳部７２からの交流電圧は第３モータＭ３の回転状態検出に用いられる。このような構成によっても、各モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３の回転状態を、モータ数よりも少ない数の交流重畳部によって検出できるため、システム全体の小型化・コストダウンが可能となる。

【0113】

また、上記実施形態では、各モータを駆動するための駆動回路として、複数のハーフブリッジ回路からなる駆動回路を示したが、本発明の適用はハーフブリッジ回路を備えたモータ駆動システムに限定されるものではない。

【0114】

また、上記実施形態のモータは、各相コイルＬ１，Ｌ２，Ｌ３のうち第１相コイルと並列にコンデンサＣ１が接続された構成であったが、この構成はあくまでも一例である。例えば、何れか２つの相コイルにそれぞれ静電容量が同じ又は異なるコンデンサを並列接続してもよいし、何れか１つの相コイルに別途コイルを並列接続してもよい。また例えば、コンデンサやコイルなどのインピーダンス素子を接続する構成以外の他の構成でもよく、結果として回転に伴ってブラシ間のインピーダンスが周期的に変化する限り、モータ内部の具体的構成は種々考えられる。尚、既述の通り、第１モータＭ１の回転の過程では、隣接する２つの整流子片に一つのブラシが同時に接触する切り替わり期間が存在し、この切り替わり期間においてもブラシ間のインピーダンスが変化する。上記実施形態では、この切り替わり期間で瞬間的に生じるインピーダンスの変化は考慮しないものとしたが、この瞬間的に生じるインピーダンスの変化を利用して（即ちそのインピーダンス変化により生じる交流成分の瞬間的な変化に基づいて）回転状態を検出するようにしてもよい。

【0115】

更に、回転に伴うブラシ間のインピーダンスの変化をより多段階に発生させることで、モータの回転方向を検出できるようにしてもよい。例えば、上記実施形態のモータにおいて、更に、第２相コイルＬ２と並列にコンデンサを設ける。但しこのコンデンサは、第１相コイルＬ１に並列接続されたコンデンサＣ１とは静電容量が異なるものとする。モータをこのように構成することで、モータが１８０度回転する間にブラシ間のインピーダンスは三段階に変化し、これにより交流成分の振幅も三段階に変化する。そこで、その交流成分の振幅の変化パターンに基づいて、モータの回転方向を検出することができる。

【0116】

また、上記実施形態では、交流重畳部４を構成する交流電源５が、図５（ａ）に例示したような方形波電圧を生成するものであったが、これもあくまでも一例であり、交流電源５がどのような交流電圧を生成するかについては特に限定されるものではない。

【0117】

また、上記実施形態では、各ノードＮ１，Ｎ０，Ｎ２と各ハーフブリッジ回路Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３との間に各インダクタＬ０１，Ｌ０２，Ｌ０３を配置したが、インダクタに代えて例えば抵抗を配置するなど、他の種類のインピーダンス素子を配置するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0118】

１，５０，７０…モータ駆動システム、２…直流電源、３，５１，７３…制御部、４…交流重畳部、５…交流電源、６…第１交流検出部、７…第２交流検出部、８…第３交流検出部、１０…整流子、１１…第１整流子片、１２…第２整流子片、１３…第３整流子片、１６，４１，４３…第１ブラシ、１７，４２，４４…第２ブラシ、２１…ＨＰＦ、２２…レベルシフト回路、２３…包絡線検波部、２４…ＬＰＦ、２５…比較部、２６…閾値設定部、２７，２８…オペアンプ、２９…基準電圧生成部、３０…コンパレータ、３１…第１回転検出部、３２…第２回転検出部、３３…第３回転検出部、６０…ハウジング、６１，６２…磁石、７１…第１交流重畳部、７２…第２交流重畳部、Ｂ１…第１ハーフブリッジ回路、Ｂ２…第２ハーフブリッジ回路、Ｂ３…第３ハーフブリッジ回路、Ｂ４…第４ハーフブリッジ回路、Ｃ０…カップリングコンデンサ、Ｃ１，Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３…コンデンサ、Ｄ１，Ｄ２…ダイオード、Ｌ０１…第１インダクタ、Ｌ０２…第２インダクタ、Ｌ０３…第３インダクタ、Ｌ０４…第４インダクタ、Ｌ１…第１相コイル、Ｌ２…第２相コイル、Ｌ３…第３相コイル、Ｍ１…第１モータ、Ｍ２…第２モータ、Ｍ３…第３モータ、Ｎ０…共通接続ノード、Ｎ１…第１ノード、Ｎ２…第２ノード、Ｎ３…第３ノード、Ｒ１…検出抵抗、Ｒ２〜Ｒ１１…抵抗、ＳＰ…回転パルス、Ｔｒ１…第１トランジスタ、Ｔｒ２…第２トランジスタ、Ｔｒ３…第３トランジスタ、Ｔｒ４…第４トランジスタ、Ｔｒ５…第５トランジスタ、Ｔｒ６…第６トランジスタ、Ｔｒ７…第７トランジスタ、Ｔｒ８…第８トランジスタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図10】

【図9】