CN100448158C - 电动机驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种驱动无刷电动机的电动机驱动装置，它包括：把电压源(1)的输出电压变换成三相交流后输出给电动机2的变换器电路(3)，推定上述无刷电动机的转子位置的转子位置推定部(5)和为了利用根据上述已推定出的转子位置的电流来驱动无刷电动机驱动机而控制上述变换器电路(3)的变换器控制部(4a)，上述变换器控制部(4a)确定针对上述已推定的转子位置供给上述无刷电动机的电流超前角即起前角值(β)，以使指令转数(fo)与实际转数(f)的偏差变成最小。能不用预先确定的表值等的控制量而稳定地进行无刷电动机的弱磁场控制。

Description

电动机驱动装置

技术领域

本发明涉及电动机驱动装置，特别是涉及利用变换器电路驱动控制无刷电动机的电动机驱动装置。

背景技术

无刷电动机因其运行而发生反电动势ωE(E：供磁场使用的永久磁铁的磁动势(主磁通量)，ω：电动机的轴角速度)。因此相当于无刷电动机1的等效电路可以如图11(a)那样表示。

在图11(a)中，R是无刷电动机每相的一次电阻，L是无刷电动机每相的电感，I是无刷电动机的一次电流(相电流)，V是施加在电动机上的端电压。

在利用变换器电路驱动该无刷电动机时，变换器电路的电压变换比(输出电压/输入电压＜1)与变换器电路输入电压相乘的值等于电动机的端电压V。用下式(1)和(2)表示。

而且，如果对该无刷电动机的端电压V进行向量分解，并用d轴电压Vd和q轴电压Vq来表现，则上述端电压V可用下述式(1)和式(2)表示。

式[1]

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{Vd}\\ \mathrm{Vq}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}R& -\mathrm{\ω}\·\mathrm{Lq}\\ \mathrm{\ω}\·\mathrm{Ld}& R\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Id}\\ \mathrm{Iq}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}0\\ \mathrm{\ω}\·E\end{array}\right]\·\·\·\left(1\right)$

式[2]

$V=\sqrt{{\mathrm{Vd}}^2+{\mathrm{Vq}}^2}\·\·\·\left(2\right)$

另外，考虑到一次电阻R十分小，所以，根据式(1)画矢量图时，该矢量图为图11(b)中所示的状态。

但Ld是d轴电感，Lq是q轴电感，Id是d轴电流(磁场电流)，Iq是q轴电流(转矩电流)。在此，当设对应于无刷电动机转子位置时在电动机中流动的电流(电动机电流)的相位超前角(以下称超前角值)为β，并设电动机电流I的振幅值为Ip时，用式(3a)和式(3b)表示磁场电流Id和转矩电流Iq。

式[3]

Id＝Ip·sinβ    …(3a)

Iq＝Ip·cosβ    …(3b)

上述式(1)和式(2)表示无刷电动机的矢量控制可以是用磁场电流Id和转矩电流Iq进行的电动机控制。具体地说，上述矢量控制是将磁场电流Id的指令值一直控制在一定值(例如0)，并根据无刷电动机所要求的输出转矩使转矩电流Iq的指令值发生变化。如果根据这些指令值控制驱动无刷电动机的电路，则可以获得由式(4)表示的输出转矩T。

式[4]

T＝E·Iq+(Ld-Lq)·Id·Iq  …(4)

式(4)的第1项表示由作为磁场的永久磁铁产生的转矩分量，也就是说表示磁转矩，第2项表示由无刷电动机的突极性产生的磁阻转矩。因此在无刷电动机是非突极电动机时，Ld＝Lq成立，上述式(4)变成只有第1项，在无刷电动机是突极电动机时，Ld≠Lq，上述式(4)的第2保持一定值。

另外，电动机的端电压V由下述的式(5)表示。

式[5]

V＝ω·E+j·ω·Lq·Iq+j·ω·Ld·Id    …(5)

如从该式(5)中不难看出，当无刷电动机的转数N即无刷电动机轴角速度ω变高时，反电动势ωE随其成比例地增加。因此当允许反电势ωE如此增加时，无刷电动机的端电压V随着反电势ωE的增加而比变换器电路的输入电压升得高，这将不能以其以上的转数驱动无刷电动机。

对这种不合适状态的处理方法有所谓弱磁场控制的方法(参见例如非专利文件1)

也就是说，该方法通过供给磁场电流Id后，对产生能抵消永久磁铁的磁场磁动势的磁场磁动势进行控制，可以将在高旋转区中的电动机端电压V抑制到变换器电路的输入电压以下。把具有这样性质的磁场电流Id称为弱磁场电流。弱磁场电流Id根据电动机的转数N和转矩T预先确定。具体地说，通过图表(图)等规定电动机的转数N和转矩T的值与适合于这些转数N和转矩T的值的弱磁场电流Id的值的对应关系。通过控制实际的磁场电流Id，利用上述的表将弱磁场电流Id的值设定为适合于转矩T和旋转数N的值(参见例如非专利文件1)。

然而，在用表中的值控制上述弱磁场电流Id时，弱磁场电流Id会随着变换器电路输入电压的变动而变得过大或过小，从而发生使电动机的驱动效率下降，或不能满足要求的转矩，不能实现最高转数等问题。

例如在变换器电路的输入电压较高时，会流过超过需要的弱磁场电流Id。从图11(b)中所示的矢量图和式(5)可以清楚看出，端电压V随着弱磁场电流Id的流动而变低，这是因为产生了对转矩发生没贡献的电流Id，而引起效率下降。

反之，在变换器输入电压较低时，由于将电动机端电压V抑制到变换器输入电压以下，而不能流过足够量的弱磁场电流Id，因此没有流过用于得到必要转矩的转矩电流Iq。

在此，可考虑采用检测变换器输入电压后，根据已检得的电压和电动机所要求的转矩计算弱磁场电流的方法(参见例如专利文件1)。

另外，作为确定弱磁场电流Id的确定方法，还可以考虑在测出变换器电路的输出电压已达到变换器输入电压以上后，控制弱磁电流Id以解除这种变换器输出电压高的状态的方法(参见例如专利文件2)。

非专利文件1：平成3年电气学会产业应用部门全国大会

“No.74，利用PM电动机的弱磁通控制的速度控制系统”

专利文件1：特许第3146791号(图1、图10)

专利文件2：特开2000-341991号(图1)。

发明内容

可是，在现有技术披露的根据变换器电路的输入电压控制电动机的弱磁场电流的电动机驱动装置中，在变换器电路的输入电压出现急剧或周期性的大变动等时，根据输入电压的变动来改变指令的弱磁场电流Id的值。换句话说，通过输入电压的变动形态可以看出电动机处在非常不稳定的状态。

另外，因为现有技术的电动机驱动装置具有检测变换器输入电压的电路，所以还存在该电路的检测精度和应答性对作为弱磁场控制中控制量的弱磁场电流的确定有影响的问题。

本发明是为解决以上问题而提出的，其目的在于获得一种具有下述特性的电动机驱动装置：即使电压源输出电压出现陡峭地或周期性大变动的情况，也能不用预先确定的表值等的控制量而稳定地进行无刷电动机的弱磁场控制，从而能使无刷电动机的最高转数增加。

本发明1所述的发明是一种电动机驱动装置，用于驱动无刷电动机，其特征在于包括：变换器电路，把直流输入电源变换成无刷电动机驱动电压来输出给上述无刷电动机；转子位置推定部，推定上述无刷电动机的转子位置；和变换器控制部，为了通过基于上述推定的转子位置的电流来驱动上述无刷电动机而控制上述变换器电路，上述变换器控制部根据指令转速和对从上述转子位置推定部输出的相位输出进行微分后得到的电动机实际转速，不断地算出电机电流的最佳超前角，通过使上述推定的转子位置与提供给上述无刷电动机的电流的相位差变化来控制上述无刷电动机的转数。

本发明2所述的发明的特征在于：在本发明1所述的电动机驱动装置中，上述变换器控制部在将供给上述无刷电动机的电流振幅值固定到最大值的状态下通过增减上述相位差来控制上述无刷电动机的转数。

本发明3所述的发明的特征在于：在本发明2所述的电动机驱动装置中，供给上述无刷电动机的电流的最大振幅是允许供给上述无刷电动机的最大电流值。

本发明4所述的发明的特征在于：在本发明1所述的电动机驱动装置中，上述变换器控制部包括：指令电流波形生成部，根据上述已推定的转子位置来生成指令电流波形；和脉冲生成部，为了减少在上述指令电流生成部生成的指令电流波形与在上述无刷电动机上实际流动的电流波形的偏差而生成作为上述变换器电路控制信号的脉冲信号，在将上述指令电流波形的振幅固定在最大值状态时，通过增减上述相位差来控制上述无刷电动机的转数。

本发明5所述的发明的特征在于：在本发明4所述的电动机驱动装置中，上述指令电流波形的最大振幅值是允许供给上述无刷电动机的最大电流值。

本发明6所述的发明的特征在于：在本发明1所述的电动机驱动装置中，上述变换器控制部包括：电流振幅值确定部，确定供给上述无刷电动机的电流振幅值；指令电流波形生成部，根据由上述电流振幅值确定部确定的电流振幅值生成指令电流波形；和为了减少上述指令波形生成部生成的指令电流的波形与在电动机中实际流动的电流波形的偏差而生成作为上述变换器电路的控制信号的脉冲信号，在上述指令电流的振幅值为一定值的状态下，通过改变上述已推定的转子位置供给上述无刷电动机的电流之间的相位差求出使上述无刷电动机的转数变成最大的相位差。

本发明7所述的发明的特征在于：在本发明1所述的电动机驱动装置中，上述变换器控制部包括：转数确定部，确定上述无刷电动机转数；电流振幅值确定部，为了减少通过该转数确定部确定的转数与实际转数的偏差而确定供给上述无刷电动机的电流振幅值；指令电流波形生成部，根据上述电流振幅值生成指令电流波形；和脉冲生成部，为了使上述指令电流波形生成部生成的指令电流的波形与在电动机中实际流动的电流波形的偏差为零而生成作为上述变换器电路控制信号的脉冲信号，在上述无刷电动机的指令转数一定的状态下，通过改变上述已推定的转子位置与供给上述无刷电动机的电流的相位差，求出使上述指令电流的振幅值变成最小的相位差。

本发明8所述的发明的特征在于：在本发明1所述的电动机驱动装置中，上述变换器电路包括由来自上述无刷电动机的再生电流充电的电容器。

本发明9所述的发明的特征在于：在本发明1所述的电动机驱动装置中，上述变换器电路包括连接在该电路与上述电压源之间并阻断由该电路发生的噪声的电感器。

本发明10所述的发明是包括产生动力的无刷电动机和驱动该无刷电动机的电动机驱动装置的压缩机，其特征在于：上述电动机驱动装置是如本发明1所述的电动机驱动装置。

本发明11所述的发明是包括具有产生动力的无刷电动机的压缩机的空调机，其特征在于包括：驱动上述压缩机中无刷电动机的电动机驱动装置，该电动机驱动装置是如本发明1所述的电动机驱动装置。

本发明12所述的发明是包括具有产生动力的无刷电动机的压缩机的电冰箱，其特征在于包括：驱动上述压缩机中无刷电动机的电动机驱动装置，该电动机驱动装置是如本发明1所述的电动机驱动装置。

本发明13所述的发明是包括产生动力的无刷电动机和驱动该无刷电动机的电动机驱动装置的电动洗衣机，其特征在于：上述电动机驱动装置是如本发明1所述的电动机驱动装置。

本发明14所述的发明是包括产生动力的无刷电动机和驱动该无刷电动机的电动机驱动装置的鼓风机，其特征在于：上述电动机驱动装置是如本发明1所述的驱动装置。

本发明15所述的发明是包括产生动力的无刷电动机和驱动该无刷电动机的电动机驱动装置的电动除尘器，其特征在于：上述电动机驱动装置是如本发明1所述的驱动装置。

本发明16所述的发明是包括具有产生动力的无刷电动机的压缩机的电干燥机，以及驱动上述压缩机中无刷电动机的电动机驱动装置，其特征在于：上述电动机驱动装置是如本发明1所述的电动机驱动装置。

本发明17所述的发明是包括具有产生动力的无刷电动机的压缩机的热泵热水器，所述热水器包括驱动上述压缩机中无刷电动机的电动机驱动装置，其特征在于：上述电动机驱动装置是如本发明1所述的电动机驱动装置。

本发明18所述的发明是包括产生动力的无刷电动机和驱动该无刷电动机的电动机驱动装置的混合动力型汽车，其特征在于：上述电动机驱动装置是如本发明1所述的电动机驱动装置。

按照本发明1的发明，因为是驱动无刷电动机的电动机驱动装置，而且其特征在于包括：变换器电路，把直流输入电源变换成无刷电动机驱动电压输出给上述无刷电动机；转子位置推定部，推定上述无刷电动机转子位置；和变换器控制部，为了根据上述已推定的转子位置用电流驱动上述无刷电动机而控制上述变换器电路，上述变换器控制部根据指令转速和对从上述转子位置推定部输出的相位输出进行微分后得到的电动机实际转速，不断地算出电机电流的最佳超前角，通过上述已推定的转子位置与供给上述无刷电动机的电流之间的相位差变化控制上述无刷电动机的转数。所以不用预先设定的表值等控制量，就可以在不受变换器电路输入电压变动影响的情况下进行适当的弱磁场控制。

也就是说，因为不进行变换器输入电压的检测和根据该值计算弱磁场控制量这样的复杂处理，所以通过非常简单的电路结构就能进行弱磁场控制，并且因为不会产生变换器输入电压的检测误差和弱磁场控制量的计算误差，所以即使变换器输入电压过度变化，也能进行稳定的弱磁场控制。

结果可以通过简单的电路结构实现稳定的无刷电动机的驱动控制。

按照本发明2的发明，因为其特征在于，在本发明1记载的电动机驱动装置中，上述交换器控制部是在将供给上述无刷电动机的电流振幅值固定到最大值的状态下通过增减上述相位差来控制上述无刷电动机的转数，所以能在抑制无刷电动机中流动的电流变动的状态下进行转数控制，并能实现进一步稳定的弱磁场控制。

按本发明3的发明，因为其特征在于，在本发明2记载的电动机驱动装置中，上述供给上述无刷电动机的电流最大振幅是允许供给上述无刷电动机的最大电流值，所以即使进行弱磁场控制，也不会有无刷电动机不允许的电流流过，即不会有使无刷电动机减磁的电流流过，从而可以提供安全的驱动装置。

另外，因为在电流振幅值保持在容许供给无刷电动机的最大电流值的状态下，可以通过调整上述相位差来控制转数，所以通过最小的弱磁场电流就能实现所要求的转数，结果足能以效率最佳的电流超前角值来驱动电动机。

按照本发明4的发明，因为其特征在于，在本发明1记载的电动机驱动装置中，上述变换器控制部包括：指令电流波形生成部，根据上述已推定的转子位置来生成指令电流波形；和脉冲生成部，为了减少上述指令电流生成部生成的指令电流波形与在上述无刷电动机上实际流动的电流波形的偏差而生成作为上述变换器电路的控制信号的脉冲信号，在将上述指令电流波形的振幅值固定在最大值的状态下，通过增减上述相位差来控制上述无刷电动机的转数，所以能在抑制无刷电动机中流过的电流变动的状态下进行转数控制，从而实现更稳定的弱磁场控制。

按照本发明5的发明，因为其特征在于，在本发明4记载的电动机驱动装置中，上述指令电流波形的最大振幅值是允许供给上述无刷电动机的最大电流值，所以即使进行弱磁场控制也不会有无刷电动机不允许的电流流过，即，不会有使无刷电动机退磁的电流流过，所以能提供安全的驱动装置。

因为电流振幅值保持在允许供给无刷电动机的最大电流值的状态，所以通过上述相位差的调来整控制转数，能以最小的弱磁场电流实现所必需的转数，结果能以最佳效率的电流超前角值驱动电动机。

按照本发明6的发明，因为其特征在于，在本发明1记载的电动机驱动装置中，上述变换器控制部包括：电流振幅值确定部，确定供给上述无刷电动机的电流振幅值；指令电流波形生成部，根据由上述电流振幅值确定部确定的电流振幅值生成指令电流波形；和脉冲生成部，为了减少上述指令电流波形生成部生成的指令电流的波形，与在电动机中实际流动的电流波形的偏差而生成作为上述变换器电路控制信号的脉冲信号，在使上述指令电流的振幅值保持一定的状态下，通过使上述已推定的转子位置与供给上述无刷电动机的电流的相位差发生变化求出使上述无刷电动机的转数变成最大的相位差，所以可以通过只使上述相位差变化的简单电路结构将与上述已推定的转子位置对应的作为供给上述无刷电动机电流超前角的电流超前角值设定为最佳值。在此，因为该最佳的电流超前角值是能最大限度利用无刷电动机磁阻的值，所以可以用满足必需的要求转矩的最小电流值驱动无刷电动机，使电动机的驱动效率达到最大。

另外，按照本发明，因为是通过改变上述已推定的转子位置与供给上述无刷电动机的电流的相差求出使上述无刷电动机的转数达到最大时的相位差，所以即使在因构成无刷电动机的各种常数有偏差而在推定的转子位置与实际的转子位置上产生误差时，上述电流超前角值也能达到吸收该误差的值，因此不仅达到无刷电动机的最大效率，还能防止因在推定位置上产生误差使无刷电动机失控的现象，从而能对电动机进行稳定的驱动。

按照本发明7的发明，因为其特征在于，在本发明1记载的电动机驱动装置中，上述变换器控制部包括：转数确定部，确定上述无刷电动机转数；电流振幅值确定部，为了减少通过该转数确定部确定的转数与实际转数的偏差而确定供给上述无刷电动机的电流振幅值；指令电流波形生成部，根据上述电流振幅值生成指令电流波形；和脉冲生成部，为了使上述指令电流波形生成部生成的指令电流波形与在电动机中实际流动的电流波形的偏差为零而生成作为上述变换器电路的控制信号的脉冲信号，在上述无刷电动机的指令转数为一定的状态下，通过改变上述已推定的转子位置与供给上述无刷电动机的电流的相位差求出使上述指令电流的振幅值变成最小的相位差，所以通过只使上述相位差变化的简单电路结构就能将与上述已推定的转子位置对应的作为供给上述无刷电动机的电流超前角的电流超前角值设定为最佳值。在此因为该最佳的电流超前角值是能最大限度利用无刷电动机磁阻转矩的值，所以能以满足必需的要求转矩的最小电流值来驱动无刷电动机，并使电动机的驱动效率达到最大。

另外，按照本发明，因为是通过改变上述已推定的转子位置与供给上述无刷电动机的电流的相差来求出使上述无刷电动机转数达到最大时的相位差，所以即使在因构成无刷电动机的各种常数有偏差而在推定转子位置与实际的转子位置上产生误差时，上述电流超前角值也能达到吸收该误差的值，因此不仅达到无刷电动机的最大效率，还能防止因在推定位置上产生误差使无刷电动机失控的现象，从而能对电动机进行稳定的驱动。

按照本发明8的发明，因为其特征在于，在本发明1记载的电动机驱动装置中，上述变换器电路包括由来自上述无刷电动机的再生电流充电的电容器，所以可以抑制在电动机停止时和变换器电路的切换动作停止时产生的变换器输入电压的上升，从而具有可以防止元件等遭到破坏的效果。

按照本发明9的发明，因为其特征在于，在本发明1记载的电动机驱动装置中，上述变换器电路包括连接在该电路与上述电压源之间并阻断由该电路发生的噪声的电感器，所以可以减少在变换器输入侧发生的切换噪声，从而具有能进一步提高输入电流的效率并改善电流波形的效果。

按照本发明10的发明，因为是包括发生动力的无刷电动机和驱动该无刷电动机的电动机驱动装置的压缩机，而且其特征在于：上述电动机驱动装置是如本发明1所述的电动机驱动装置，所以即使出现变换器输入电压变动的情况，也能通过只使电流超前角值变化这样简单、稳定的弱磁场控制，使无刷电动机达到高速运转的稳定驱动。因此可以使搭载有无刷电动机及其驱动装置的压缩机成为设计自由度高和成本低的装置。

按照本发明11的发明，因为是包括具有产生动力的无刷电动机的压缩机的空调机，而且其特征在于包括：驱动上述压缩机中无刷电动机的电动机驱动装置，该电动机驱动装置，是如本发明1所述的电动机驱动装置，所以即使存在变换器输入电压发生变动的情况，也能通过只使电流超前角值变化这样简单、稳定的弱磁场控制，使无刷电动机达到高速运转的稳定驱动。因此可以使搭载有无刷电动机及其驱动装置的空调机成为设计自由度高和成本低的装置。

按照本发明12的发明，因为是包括具有产生动力的无刷电动机的压缩机的电冰箱，而且其特征在于包括：驱动上述压缩机中无刷电动机的电动机驱动装置，该电动机驱动装置，是如本发明1所述的电动机驱动装置，所以即使在变换器输入电压发生变动的情况下，也能通过只使电流超前角值变化这样简单、稳定的弱磁场控制，使无刷电动机达到高速运转的稳定驱动。因此可以使搭载有无刷电动机及其驱动装置的电冰箱成为设计自由度高和成本低的装置。

按照本发明13的发明，因为是包括产生动力的无刷电动机和驱动该无刷电动机的电动机驱动装置的电动洗衣机，而且其特征在于：上述电动机驱动装置是如本发明1所述的电动机驱动装置，所以即使存在变换器输入电压发生变动的情况，也能通过只使电流超前角值变化这样简单、稳定的弱磁场控制，使无刷电动机达到高速转动的稳定驱动。因此可以使搭载有无刷电动机及其驱动装置的电动洗衣机成为设计自由度高和成本低的装置。

按照本发明14的发明，因为是包括产生动力的无刷电动机和驱动该无刷电动机的电动机驱动装置的鼓风机，而且其特征在于：上述电动机驱动装置是如本发明1所述的驱动装置，所以即使存在变换器输入电压出现变动的情况，也能通过只使电流超前角值变化这样简单、稳定的弱磁场控制，使无刷电动机达到高速运转的稳定驱动。因此可以使搭载有无刷电动机及其驱动装置的鼓风机成为设计自由度高和成本低的装置。

按照本发明15的发明，因为是包括具有产生动力的无刷电动机和驱动该无刷电动机的电动机驱动装置的电动除尘器，而且其特征在于：上述电动机驱动装置是如本发明1所述的电动机驱动装置，所以即使存在变换器输入电压出现变动的情况，也能通过只使电流超前角值变化这样简单、稳定的弱磁场控制，使无刷电动机达到高速运转的稳定驱动。因此可以使搭载有无刷电动机及其驱动装置的电动除尘器成为设计自由度高和成本低的装置。

按照本发明16的发明，因为是包括具有产生动力的无刷电动机的压缩机的电干燥机，其包括驱动上述压缩机中无刷电动机的电动机驱动装置，而且其特征在于：上述电动机驱动装置是如本发明1所述的电动机驱动装置，所以即使存在变换器输入电压发生变动的情况，也能通过只使电流超前角值变化这样简单、稳定的弱磁场控制，使无刷电动机达到高速运转的稳定驱动。因此可以使搭载有无刷电动机及其驱动装置的电干燥机成为设计自由度高和成本低的装置。

按照本发明17的发明，因为是包括具有产生动力的无刷电动机的压缩机的热泵式热水器，其包括驱动上述压缩机中无刷电动机的电动机驱动装置，而且其特征在于：上述电动机驱动装置是如本发明1所述的电动机驱动装置，所以即使存在变换器输入电压出现变动的情况，也能通过只使电流超前角值变化这样简单、稳定的弱磁场控制，使无刷电动机达到高速运转的稳定驱动。因此可以使搭载有无刷电动机及其驱动装置的热泵式热水器成为设计自由度高和成本低的装置。

按照本发明18的发明，因为是包括产生动力的无刷电动机和驱动该无刷电动机的电动机驱动装置的混合动力型汽车，而且其特征在于：上述电动机驱动装置是如本发明1所述的电动机驱动装置，所以即使存在变换器输入电压发生变动的情况，也能通过只使电流超前角值变化这样简单、稳定的弱磁场控制，使无刷电动机达到高速运转的稳定驱动。因此可以使搭载有无刷电动机及其驱动装置的混合动力型汽车成为设计自由度高和成本低的装置。

附图说明

图1是说明按照本发明实施方式1的电动机驱动装置100a的方框图。

图2是说明实施方式1的电动机驱动装置100a中超前角值确定部6a动作的图，表示作为超前角值β确定方法实例的登山法处理流程。

图3是说明按照本发明实施方式2的电动机驱动装置100b的方框图。

图4a是说明上述实施方式2的电动机驱动装置100b动作的波形图，表示输入电压的波形。

图4b是说明上述实施方式2的电动机驱动装置100b动作的波形图，表示不进行超前角值控制时的输出电流波形。

图4c是说明上述实施方式2的电动机驱动装置100b动作的波形图，表示进行超前角值控制时的输出电流波形。

图5是说明按照本发明的实施方式3的驱动装置100c的方框图。

图6是说明在按照本发明实施方式3的电动机驱动装置100c中超前角值确定部动作的图，表示作为超前角值β确定方法实例的登山法处理流程。

图7是说明按照本发明实施方式4的电动机驱动装置100d的方框图。

图8是说明在上述实施方式4中的电动机驱动装置100d中的超前角值确定部动作的说明图，表示作为超前角值β确定方法实例的登山法的处理流程。

图9是说明按照本发明实施方式5的驱动装置100e的方框图。

图10是说明按照本发明实施方式6的电动机驱动装置100f的方框图。

图11a是说明作为现有技术的电动机弱磁场控制的图，表示电动机的等效电路。

图11b是说明作为现有技术的电动机弱磁场控制的图，表示在电动机的矢量控制中使用的磁场电流和转矩电流。

图12是说明按照本发明实施方式7的空调机250的模式图。

图13是说明按照本发明实施方式8的电冰箱260的模式图。

图14是说明按照本发明实施方式9的电动洗衣机270的模式图。

图15是说明按照本发明实施方式10的鼓风机280的模式图。

图16是说明按照本发明实施方式11的电动除尘器290的模式图。

图17是说明按照本发明实施方式12的电干燥机360的模式图。

图18是说明按照本发明实施方式13的热泵式热水器380的模式图。

图19是说明按照本发明实施方式14的混合动力型汽车400的模式图。

图20是说明按照上述实施方式14的混合动力型汽车400变形例的模式图，表示混合动力型汽车500的动力系统。

图21是说明按照上述实施方式14的混合动力型汽车400的另一变形例的模式图，表示混合动力型汽车600的动力系统。

具体实施方式

下面说明本发明的实施方式。

(实施方式1)

图1是用于说明按照本发明实施方式1的电动机驱动装置的方框图。

该实施方式1的电动机驱动装置100a是把电压源1作为输入，用所要求的任意转数驱动无刷电动机2，通过使电动机电流相位的超前角(超前角值)β相对上述电动机的转子位置发生变化进行无刷电动机2的弱磁场控制。

在本实施方式1中，进行电动机电流超前角值β的控制，使得相对电动机的指令转数与实际转数的偏差变为零。由于在现有技术中，弱磁场控制中的控制对象为弱磁场电流Id，所以在弱磁场控制中，本实施方式1的电动机电流的超前角值β和在现有技术中表示的弱磁场电流Id是大致上相同的控制对象。

下面详细说明构成上述电动机驱动装置100a的变换器电路3和变换器控制部4a。

变换器电路3根据从变换器控制部4a输出的驱动信号Sg将电压源1的输出电压变换成三相交流，供给无刷电动机2。

上述变换器电路3具有串联连接的第1和第2开关元件31和32、串联连接的第3和第4开关元件33和34以及串联连接的第5和第6开关元件35和36。第1、第3和第5开关元件31、33、35的一端(高电位侧端子)共同连接，该共同连接点(一方的输入节点)连接在上述电压源1一侧的一个输出节点1a上。第2、第4和第6开关元件32、34、36在另一端(低电位侧端子)共同连接，该共同连接点(另一方的输入节点)连接在上述电压源1一侧的输出节点1b上。而上述第1至第6开关元件31～36分别具有反向并联连接的第1～第6二极管41～46。上述第1和第2开关元件31和32的连接点3a是变换器电路3的第1输出节点，上述第3和第4开关元件33和34的连接点3b是变换器电路3的第2输出节点，上述第5和第6开关元件35和36的连接点3c是变换器电路3的第3输出节点。上述变换器电路3的第1～第3输出节点3a～3c分别构成电动机2的3相输入的各相输入节点。

该实施方式1中，虽然变换器电路3是三相无刷结构的电路，但该变换器电路3也可以是能输出三相交流的任何一种电路结构。例如上述变换器电路3也可以用电容器构成相当于上述三相输出中一相的电路部分。上述变换器电路3也可以对应各开关元件附加缓冲电路。

上述电压源1的输出电平可以是变动的，虽然可在将通过整流电路对交流电源(未示出)的输出电压整流后得到的电压直接输出，但为了使输出电压平滑，而可以考虑在输出侧附加小容量的电容器作电源或小容量的储电池等。

也就是说，上述电压源1不限于常时输出规定电平的直流电压，也可以是输出电压的电平瞬间变动的电压源，例如也可以是输出电压的电平下降到规定电平的一半左右或零电平的电压源。

变换器控制部4a将驱动信号(控制信号)Sg供给变换器电路3，以便以使用者希望的转数驱动无刷电动机2，并且所述控制部由转子位置推定部5，超前角值确定部6a和驱动信号生成部7构成。

在此，转子位置推定部5根据变换器3实际供给无刷电动机2的电流(电动机电流)I推定转子位置。在此，推定转子位置的具体方法不限于根据电动机电流I推定转子位置的方法，也可以是利用无刷电动机2的感应电压的方法和根据安装在无刷电动机上的位置传感器检测的输出推定转子位置的方法。

超前角值确定部6a根据由使用者操作等产生的来自外部的指令信号表示的指令转数f_o、和通过对转子位置推定部5得到的转子位置θ微分得到的无刷电动机2的实际转数f确定供给无刷电动机2的电流超前角值β。也就是说，超前角值确定部6a确定上述超前角值β，以使实际转数f与指令转数f_o的偏差变为零，但在这样确定超前角值β的具体方法中也可以考虑登山法和PI(比例积分)控制等。

驱动信号生成部7把变换器电路3输出给无刷电动机2的电流(电动机电流)I，以及由转子位置推定部5得到的转子的推定相位(推定位置)θ和由超前角值确定部6a得到的超前角值β作为输入，输出给变换电路3，以便使电动机电流I的相位比转子推定相位θ只前进超前角值β。

下面就其动作进行说明。

把电压源1作为输入的变换器电路3通过来自变换器控制部4a的驱动信号Sg进行各开关元件31～36的接通·断开动作，电压源1的输出电压变换成三相交流后，从该变换器电路3输出给电动机2。于是驱动电动机2。

这时，上述变换器控制部4a根据由来自外部的指令信号表示的指令转数f_o和供给电动机2的电流(电动机电流)I，生成作为施加在上述开关元件31～36的控制板上的驱动信号Sg的脉冲信号。

下面说明变换器控制部4a的各部分5、6a和7的动作。

转子位置推定部5根据变换器电路3供给无刷电动机2的电流(电动机电流)I推定转子位置(转子相位)。

超前角值确定部6a根据来自外部的指令信号表示的指令转数f_o、和对来自转子位置推定部5的转子推定相位θ微分得到的无刷电动机2的实际转数f，确定供给无刷电动机2的电动机电流的超前角值β。

驱动信号生成部7根据从变换器电路3实际输出给无刷电动机2的电流(电动机电流)I，和由转子位置推定部5得到的转子推定相位θ、以及超前角值确定部6a确定的超前角值β，生成输出给变换器电路3的驱动信号Sg。于是，变换器电路3通过上述驱动信号Sg进行各开关元件的接通·断开控制，从该变换器电路3向电动机2输出其相位调整到比上述转子推定相位θ前进超前角值β的的电流I。

以下用在图2中所示的流程图说明用登山法确定超前角值β的确定方法实例。

超前角值确定部6a在指令转数f_o与实际转数f之间存在偏差时，通过上述超前角值确定部6a开始确定上述超前角值β的处理。

首先在步骤S1中，计算指令转数f_o与实际转数f的偏差绝对值(|f_o-f|)。

接着，在步骤S2中，根据β增加的标志，确定进行使超前角值β增加的处理(步骤S3)、和使超前角值β减少的处理(步骤S4)中的某一种处理。也就是说，如果上述β增加的标志值是[-1]，则进行步骤S3的处理，如增加标志的值是[1]，则进行步骤S4的处理。另外，在最初进行图2中所示的流程处理时，在步骤S2的处理中，将β增加的标志值作为初始值预先设定为[1]或[-1]中的某个值。

而且在步骤S3中，进行使当前正在输出的超前角值β减小(延迟)的处理。在该步骤S3中，超前角值β减少的量可以是预先确定的一定量，也可以根据指令转数f_o与实际转数f的偏差(转数偏差)或前次计算出的转数偏差与这次计算出的转数偏差的差来确定。当象上述那样根据转数偏差确定在步骤S3中超前角值β的减少量时，登山的速度(即利用登山法确定超前角值的处理速度)提高，应答性变好，可以确定使上述转数偏差能变为零的超前角值β。

而且，在步骤S4中，进行使当前正在输出的超前角值β增加(提前)的处理。在该步骤S4中超前角值β的提前量可以是预先确定的一定的量，也可以根据指令转数f_o与实际转数f的偏差(转数偏差)或前次计算出的转数偏差与这次计算出的转数偏差的差来确定。当象上述那样根据转数偏差确定在步骤S4中的超前角值β的增加量时，登山的速度提高，应答性变好，可以确定使上述转数偏差变为零的超前角值β。

在步骤S5中，在将电动机电流的超前角值β更新为在步骤S3或S4中确定的超前角值β的状态下，再次进行计算指令转数f_o与实际转数f的偏差绝对值的处理。

还有在步骤S6中，计算将电动机电流的超前角值β更新为由上述步骤S3或S4确定的超前角值β之前的上述转数偏差的绝对值和该超前角值β更新后的转数偏差的绝对值的差，如果超前角值β更新后的值(转数偏差的绝对值)比超前角值β更新前的值(转数偏差的绝对值)大，则进行步骤S7的处理，如果超前角值β更新后的值比超前角值β更新前的值小或相等，则进行步骤S8的处理。

在步骤S7中，如果超前角值β变化的方向错误，则应进行使β增加标志的符号反向的处理，然后进行步骤S8的处理。

在步骤S8中，计算指令转数f_o与实际转数f的偏差(转动数偏差)，如果该转数偏差是零，或者令人满意地处在允许的范围内，则结束超前角确定部6a的超前角值的确定处理(图2中的流程处理)，在上述转数偏差不能令人满意地处在允许的范围内时，再次进行步骤S2的处理。

如果用上述那样的登山法进行调整电动机电流超前角值β的处理，则例如可以降低变换器的输入电压，使电动机转数不能上升到指令转数f_o，即使指令转数f_o与实际转数f的偏差不为零，电动机电流的超前角值β也会收敛在能使转矩发生的值上，从而能够使电动机2进行稳定的高速旋转。

图2中所示的超前角值的确定处理流程只是示例，在图2中所示的流程中，步骤S8的处理也可以在该流程的步骤S5的处理和步骤S6的处理之间进行，这时也可以得到与上述图2中所示的流程相同的效果。由此不难看出，确定超前角值的处理流程可以采用各种各样的形式。

还有，在确定超前角值时，可以用使指令转数f_o与实际转数f的偏差为零的方式确定超前角值β的PI(比例积分)控制代替上述的登山法。但这时因为超前角值β可能发散，所以必需设定极限值。这样在本实施方式1中，包括把电压源1的输出电压变换成三相交流后输出给电动机2的变换器电路3和控制从变换器电路3向电动机2供给的电流(电动机电流)的超前角值β的变换器控制部4a，变换器控制部4a因为以使指令转数f_o与实际转数f的偏差变成最小的方式确定上述电动机电流的超前角值β，所以能不用预先设定的表值等的控制量就可以对无刷电动机进行稳定的弱磁场控制。

也就是说，在本实施方式1的电动机电流的超前角值控制中，因为不产生变换器电路输入电压的检测误差和计算误差等，所以即使在变换器输入电压出现陡峭变动或周期性增大的情况下，也能进行稳定的弱磁场控制。

还有，因为在本实施方式1中，不检测变换器电路3的输入电压和进行根据其值计算上述超前角值β这样的复杂计算处理，所以可以使电动机驱动装置构成非常简单的电路结构。

另外，在上述实施方式1中，虽然驱动信号生成部7不对电动机电流的振幅值进行限制，但该驱动信号生成部7也可以使供给无刷电动机2的电流最大振幅值保持为一定值的方式生成变换器电路3的驱动信号Sg。这时，超前角值确定部6a能根据电动机的实际转数抑制确定的电流超前角值β的过度增减，从而实现更稳定的弱磁场控制。另外，由于把保持为上述一定值的电动机电流的最大振幅值作为无刷电动机2允许的最大电流值，所以即使进行弱磁场控制也不会有无刷电动机不允许的电流流过，即不会有使无刷电动机退磁而导致性能下降的电流流过，从而可以提供安全的电动机驱动装置。

另外，在上述实施方式1中，上述超前角值确定部6a不仅可确定供给无刷电动机2的电流值，而且也可以使指令转数f_o与实际转数f的偏差变小的方式确定电动机电流的超前角值，而且该超前角值确定部6a还可以在供给无刷电动机2的电流在容许的电流以下时输出最适合无刷电动机2的超前角值(最佳活用磁阻转矩的超前角值)或一定的超前角值。这时，可以用供给的电流振幅值控制无刷电动机2的转数。

利用这样的结构，在不进行弱磁场控制而用指令转数驱动的低转数时，使电动机电流的超前角值变成最佳超前角值，在必需使用弱磁场控制的高转数时，可以使电动机电流的超前角值变成实现指令转数的最低超前角值，并且即使在整个转数范围内能实现使无刷电动机2满足最大效率的超前角值驱动。

(实施方式2)

图3是用于说明按照本发明实施方式2的电动机驱动装置的方框图。

该实施方式2的电动机驱动装置100b与实施方式1的电动机驱动装置100a相同，把电压源1作为输入以任意的转数驱动无刷电动机2，通过调整电动机电流的超前角值β对无刷电动机2进行弱磁场控制。而且在本实施方式2中，在保持供给电动机的电流振幅值为一定值的状态下进行电动机电流的超前角值β的控制，以使相对于电动机的指令转数f_o与实际转数f的偏差能变为零。

也就是说，该电动机驱动装置100b由将上述电压源1输出的电压变成三相交流后输出给电动机2的变换器电路3和控制该变换器电路3的变换器控制部4b构成。

变换器控制部4b向上述变换器电路3供给驱动信号Sg，以便能以使用者希望的转数驱动无刷电动机2，并且所述控制部由转子位置推定部5、超前角值确定部6a、指令电流波形生成部8b和PWM生成部9构成。

下面详细说明本实施方式2的电动机驱动装置100b。

在此，电压源1、变换器电路3、转子位置推定部5和超前角值确定部6a与上述实施方式1中的电动机驱动装置100a中的相同。

指令电流波形生成部8b把转子位置推定部5输出的推定相位θ、和超前角值确定部6a确定的超前角值β作为输入，生成变换电路3供给无刷电动机2的电流指令值(指令电流)Io波形。具体地说，通过该指令电流波形生成部8生成的指令电流Io的波形变成具有供给电动机的电流指令振幅值(指令电流的振幅值)和使超前角值β与推定相位θ充分一致得到的相位的正弦波形状的波形。在此上述指令振幅值是固定值，并成为无刷电动机2所允许的最大振幅值。

PWM生成部9把变换器电路3输出给无刷电动机2的实际电流(实际电流)I和指令电流波形生成部8b生成的指令电流Io作为输入，生成作为供给上述变换器电路3的驱动信号Sg的脉冲信号，以使实际电流I的波形与指令电流Io的波形的偏差能变为零。具体地说，该PWM生成部9通过指令电流Io与实际电流I的差分PI控制确定上述脉冲信号的PWM(pulse width modulation：脉冲宽度调制)宽度，以使实际电流I波形与指令电流Io波形的偏差能变为零。

下面就其动作进行说明。在本实施方式2的电动机驱动装置100b中，变换器电路3与实施方式1的电动机驱动装置100a进行同样的动作，电动机2由来自变换器电路3的输出驱动。

这时，上述变换器控制部4b根据来自外部的指令信号表示的指示转数f_o、和供给电动机2的电流(电动机电流)I生成作为供给上述开关元件31～36控制极的驱动信号Sg的脉冲信号。

下面将说明变换器控制部4b的各部分5、6a、8b和9的动作。

在实施方式2中，转子位置推定部5根据电动机电流I推定转子位置θ的动作和超前角值确定部6a确定电动机电流超前角值β的动作与实施方式1同样地进行。

还有指令电流波形生成部8b，根据转子位置推定部5输出的推定相位θ、和超前角值确定部6a确定的超前角值β生成振幅值与指令振幅值一致的而且相位与推定相位θ和超前角值β的和一致的指令电流Io的波形。在此，上述指令振幅值通常保持在无刷电动机2允许的最大值上。

PWM生成部9确定作为供给上述变换器电路3的驱动信号Sg的脉冲信号的PWM宽度，以使实际的电动机电流(实际电流)I的波形与指令电流Io的波形的偏差能变为零。具体地说，脉冲信号的PWM宽度通过控制指令电流Io与实际电流I的差分PI确定。

图4是说明本实施方式2的效果的概念图，分别表示变换器电路输入电压的变动(图(a))，不进行超前角值β控制时电动机电流的变化(图(b))，进行超前角值β控制时电动机电流的变化(图(c))。图中，Io是指定在电动机中流动的电流(指令电流)，I是实际上在电动机中流动的电流(实际电流)，Am是指令电流的最大振幅值。

在不进行超前角值β的控制时，在变换器电路3的输入电压Vpn较低的动作区间，不存在按照指令在电动机中流动的电流。另外在进行超前角β的控制时，在变换器电路3的输入电压Vpn较低的动作区间，通过超前角值β的控制使得供给电动机的电流量增加。结果显然如本实施方案2所示，由于进行电动机电流超前角值的控制，即使电压源的输出电压下降，也能确保必要的电动机转矩，从而实现指令转数。

如上所述，本实施方式2的电动机驱动装置100b包括：将电压源1的输出变换成三相交流后输出给电动机2的变换器电路3，控制从变换器电路3供给电动机2的电流(电动机电流)超前角值β的变换器控制部4b，变换器控制部4b在将电动机电流的指令值(指令电流)Io的振幅值固定为最大值的状态下，确定上述电动机超前角值β，以使指令转数f_o与实际转数f的偏差变成最小，所以与实施方式1同样，不用预先设定表值等控制量就能对无刷电动机进行更稳定的弱磁场控制。

还有，在本实施方式2中，因为把保持为上述一定值的电动机电流的最大振幅值作为无刷电动机2允许的最大电流值，所以即使进行弱磁场控制也不会有无刷电动机不允许的电流流过，即不会有使无刷电动机退磁而使其变劣的电动机电流流过，从而可以提供安全的电动机驱动装置。

(实施方式3)

图5是用于说明按照本实施方式3的电动机驱动装置的方框图。

该实施方式3的电动机驱动装置100c与实施方式2的电动机驱动装置100b同样，把电压源1作为输入，以任意的转数驱动无刷电动机2，通过将实际的电动机转数f调整到最大的电动机电流超前角值β对无刷电动机2进行弱磁场控制。

也就是说，该电动机驱动装置100c由把电压源1的输出电压变换成三相交流后输出给电动机的变换器电路3和控制该变换器电路3的变换器控制部4c构成。

变换器控制部4c向变换器电路3提供驱动信号Sg，以便使用者用希望的转数驱动无刷电动机2，所述变换器控制部4c由转子位置推定部5、超前角值确定部6c、指令电流波形生成部8b和PWM生成部9构成。在此，电压源1、变换器电路3、转子位置推定部5、指令电流波形生成部8b和PWM生成部9与上述实施方式2的电动机驱动装置100b中的相同。

还有超前角值确定部6c把转子位置推定部5输出的推定相位θ作为输入，在指令电流波形的振幅值一定的条件下，确定电动机电流的超前角值β，以使通过对上述推定相位θ微分得到的无刷电动机2的转数f变成最大。可以考虑用登山法作为确定该超前角值β的具体方法。

下面就其动作进行说明。

因为在该实施方式3的电动机驱动装置100c中，转子位置推定部5、指令电流波形生成部8b和PWM生成部9与上述实施方式2的动作相同，所以下面只就上述超前角值确定部6c的动作进行说明。

图6表示超前角值确定部6c通过登山法确定超前角值β的处理流程。

在本实施方式3中，超前角值确定部6c反复进行在图6中所示的处理S11～S18。但在指令电流的振幅值变化时，为了不使超前角值β发散，而令超前角值确定部6c停止进行上述处理S11～S18的动作，以结束上述指令电流振幅值变化的影响。

首先在步骤S11中根据来自转子位置推定部5的转子推定相位得到电动机2的实际转数f。

接着在步骤S12中，根据预先确定的β增加标志值，确定是进行步骤S13的处理还是步骤S14的处理。也就是说，如果该β增加标志的值是[-1]，则进行步骤S13的处理，如果该β增加标志的值是[1]，则进行步骤S14的处理，另外，在最初进行图6中所示的流程时，在步骤S12的处理中，β增加标志的值作为预定的初始值设定为[1]或[-1]中的某个值。

还有，在步骤S13中，进行使当前正在输出的超前角值β减少(延迟)的处理。在该步骤S13中，超前角值β减少的量可以也是预先确定的一定量，也可以根据前次取得的实际转数f与这次取得的实际转数f的差来确定。当象上述那样根据偏差确定超前角值β的减少量时，登山的速度，即利用登山法确定超前角值β的处理速度提高，应答性变好，可以确定使实际转数f达到最大时的超前角值β。

另外，在步骤S14中，进行增加当前正在输出的超前角值β(提前)的处理。在该步骤S14中，超前角值β增加的量可以是预先确定的一定量，也可以根据上次取得的实际转数f与这次取得的实际转数f的差来确定。当象上述那样根据偏差确定超前角值β的增加量时，登山的速度提高，应答性好，可以确定实际转数f达到最大时的超前角值β。

然后，在步骤S15中，在将电动机电流的超前角值β更新为步骤S13或S14中确定的超前角值β的状态下，再次进行取得实际转数f的处理。

另外，在步骤S16中，计算出将电动机电流的超前角值β更新为由上述步骤S13或S14确定的超前角值β之前的实际转数与该超前角值β更新后的实际转数的差，进行超前角值β更新后的实际转数f是否比其更新前的实际转数减少的判定。在超前角值β更新后的实际转数f比其更新前的实际转数f减少时，进行步骤S17的处理，在超前角值β变更后的实际转数f比其更新前的实际转数增加时或相等时，进行步骤S18的处理。

在步骤S17中，因超前角值β变化的方向错误而进行使β增加标志的符号反向的处理，然后进行步骤S18的处理。

在步骤S18中，进行电动机是否已停止的判断，如果电动机已停止，则结束超前角确定部6c对超前角值的确定处理，在没停止时，再次进行步骤S12的处理。

这样，通过上述步骤S11～S18，可以用简单的电路结构求出能最大限度利用无刷电动机磁阻转短的最佳超前角值。这样，在本实施方式3中，包括把电压源1的输出电压变换成三相交流后输出给电动机2的变换器电路3和控制从变换器电路3供给电动机2的电流(电动机电流)超前角值β的变换器控制部4c，因为变换器控制部4c在保持指令电流的振幅值为一定的状态下确定上述超前角值β，以使实际的电动机转数达到最大，并根据已确定的超前角值β产生供给变换器电路3的脉冲信号，所以可以用简单的电路结构将作为控制无刷电动机弱磁场控制量的电动机电流的超前角值变成最佳的超前角值。在此，该最佳的超前角值是使电动机转数达到最大并能最大限度地利用无刷电动机磁阻转矩的可能值，所以可以用满足必要转矩的最小的电流值驱动无刷电动机，并能使电动机的驱动效率达到最大。

另外，在本实施方式3中，因为能进行超前角值的控制，使电动机转数达到最大，所以即使在因构成无刷电动机的各种常数的偏差等使得在推定转子位置与实际转子位置之间产生误差时，也能以吸收该误差的方式调整超前角值。因此不仅达到无刷电动机的最大效率，还能防止因在转子推定位置上产生误差而使无刷电动机失控这样的现象，从而可以实现稳定的电动机驱动。

(实施方式4)

图7是用于说明本发明实施方式4的电动机驱动装置的方框图。

该实施方式4的电动机驱动装置100d与实施方式2的电动机驱动装置100b相同，把电压源1作为输入，以任意的转数驱动无刷电动机2，通过使指令电流Io的振幅值变成最小的方式调整电动机电流的超前角值β，从而对进行无刷电动机2进行弱磁场控制。

也就是说，该电动机驱动装置100d由把电压源1的输出电压变成三相交流后输出给电动机的变换器电路3和控制该变换器电路3的变换器控制部4d构成。

变换器控制部4d向变换器电路3供给驱动信号Sg，以便使用者用所希望的转数驱动无刷电动机2，并且所述变换器控制部4d由转子位置推定部5、超前角值确定部6d、指令电流波形生成部8d和PWM生成部9构成。在此，电压源1、变换器电路3、转子位置推定部5、和PWM生成部9与上述实施方式2的电动机驱动装置100b中的相同。

指令电流波形生成部8d把由来自外部的指令信号表示的指令转数f_o、转子位置推定部5输出的转子推定相位θ、和超前角值确定部6输出的电动机电流的超前角值β作为输入，生成作为变换器电路3供给无刷电动机2的电流的指令电流Io的波形。具体地说，该指令电流波形生成部8d把上述电动机电流的指令振幅值在推定相位θ上加合超前角值β后的相位上保持的正弦波波形变成上述指令电流Io的波形。在此，确定电动机电流的指令振幅值，以使由来自外部的指令信号表示的指令转数f_o与从转子位置推定部5输出的推定相位θ的微分值求出的实际转数f_o的偏差变成零。例如对指令转数f_o和实际转数f进行PI控制求出指令振幅值。超前角值确定部6d把指令电流波形生成部8d生成的指令电流Io作为输入，在转数指令f_o一定的条件下，控制超前角值β，使指令电流Io的振幅最小。作为用该超前角值确定部6d的具体控制方法，可以考虑登山法。

另外，虽然在本实施方式4中，超前角值确定部6d把指令电流波形生成部8d生成的指令电流Io作为输入，但也可以只把指令电流Io的振幅值作为输入。

接着就其动作进行说明。

在该实施方式4中，电压源1的输出电压与实施方式3相同，通过变换器电路3变换成三相交流后供给电动机2，驱动电动机2。

这时，上述变换器控制部4d根据由来自外部的指令信号表示的指令转数f_o和供给电动机2的电流(电动机电流)I生成作为驱动信号施加在上述变换器电路3的开关元件31～36上的驱动信号Sg。

也就是说，转子位置推定部5根据变换器电路3供给无刷电动机2的电流(电动机电流)I推定转子位置。

指令电流波形生成部8d根据由来自外部的指令信号表示的指令转数f_o、转子位置推定部5输出的转子推定相位θ和超前角值确定部6d输出的电动机电流的超前角值β生成作为变换器电路3供给无刷电动机2的电流的指令电流Io的波形。具体地说，该指令电流波形生成部8d确定指令电流Io的振幅值，以使转数指令f_o与根据转子位置推定部5输出的推定相位θ的微分值求出的实际转数f的偏差变为0。例如通过对指令转数f_o和实际转数f进行PI控制求出指令电流Io的振幅值。另外，指令电流的相位被作为将超前角值β与转子推定相位θ加合的相位。

超前角值确定部6d把指令电流波形生成部8d生成的指令电流Io作为输入，在转数指令f_o是一定的条件下，确定超前角值β，使指令电流Io的振幅值变成最小。该超前角值确定部6d对超前角值β的具体控制方法可以考虑登山法。

PWM生成部9确定作为供给上述变换器电路3的驱动信号Sg的脉冲信号的PWM宽度，以使实际的电动机电流(实际电流)I与指令电流Io的偏差变为零。具体地说，脉冲信号的PWM宽度可以通过对指令电流Io与实际电流I的差进行PI控制来确定。

图8表示超前角值确定部6d利用登山法确定超前角值β的处理流程。

在本实施方式4中，超前角值确定部6d反复进行图8中所示的处理S21～S28。但在指令转数f_o变化时，为了使超前角值β不发散，超前角值确定部6d停止进行上述处理S21～S28的动作，直到能消除指令转数f_o的变化影响为止。

首先，在步骤S21，根据指令转数f_o，利用对转子推定相位θ微分得到的实际转数f得到指令电流Io的振幅值。

接着在步骤S22中，根据预先确定的β增加标志值确定应进行步骤S23的处理和步骤S24中的哪个处理，也就是，如果该β增加标志值是[-1]，则进行步骤S23的处理，如果β增加标志值是[1]，则进行步骤S24的处理。另外最初在进行图8中所示的处理时，在步骤S22的处理中，把β增加标志值作为预先初始值设定，使其为[1]或[-1]中的某个值。

然后在步骤S23中，进行减少当前正在输出的超前角值β(推迟)的处理。在步骤S23中，超前角值β的减少量可以是预先确定的一定量，也可以根据前次得到的指令电流Io振幅值与当前取得的指令电流Io的振幅值的差来确定。如果根据上述的偏差确定超前角值β的减少量，则登山速度即利用登山法确定超前角值β的处理速度提高，应答性好，可以确定使指令电流Io的振幅值变成最小的超前角值β。

另外，在步骤S24中，进行增加(提前)现在正在输出的超前角值β的处理。在该步骤S24中，超前角值的增加量可以是预先确定的一定量，也可以根据前次取得的指令电流Io的振幅值与当前取得的指令电流Io的振幅值的差来确定。如果根据上述偏差确定增加量，则登山的速度高，应答性好，可以确定使指令电流Io的振幅值变成最小的超前角值β。

然后在步骤S25中，在将电动机电流的超前角值β更新为在步骤S23或S24中确定的超前角值β的状态下，驱动无刷电动机，再次进行取得指令电流Io的振幅值的处理。

还有，在步骤S26中，计算出将电动机电流的超前角值β更新为由上述步骤S23或S24确定的超前角值β之前的指令电流的振幅与其更新后的指令电流的振幅值的差，并进行超前角值β更新后的指令电流振幅值是否比其更新前的指令电流振幅值增加的判断。如果超前角值β变更后的指令电流振幅值比其更新前的指令电流振幅值增加，则进行步骤S27的处理，如果超前角值β更新后的指令电流振幅值比其更新前的指令电流振幅值减少或相等，则进行步骤S28的处理。

在步骤S27中，根据超前角值β变化的方向弄错的事实进行使β增加标志的符号颠倒的处理，然后进行步骤S28的处理。

在步骤S28中进行电动机是否停止的判断，如果电动机已停止，则结束由上述超前角值确定部6d进行的超前角值的确定处理，如电动机未停止，则再次进行步骤S22的处理。

如上述那样，通过步骤S21～S28，利用简单的电路结构可以得到最佳的超前角值，并可根据供给无刷电动机的电流和推定的转子位置最大限度地利用无刷电动机磁阻转矩的超前角值。

如上所述，按照本实施方式4，包括将电压源1，输出的电压变换成三相交流后输出给电动机2的变换器电路3和控制从变换器电路3供给电动机2的电流(电动机电流)的超前角值β的变换器控制部4d，在保持指令转数f_o为一定的状态下，变换器控制部4d以使指令电流的振幅值变成最小的方式确定上述超前角值β，并根据已确定的超前角值β产生供给变换电路3的脉冲信号，所以可以用简单的电路结构求出最佳的超前角值。在此，因为该最佳超前角值是能使电动机转数变成最大并能最大限度地利用无刷电动机磁阻转矩的可能值，所以能用满足所需转矩的最小电流值来驱动无刷电动机，从而能使电动机的驱动效率达到最大。

另外，因为在本实施方式4中，超前角值的控制以能使指令电流的振幅值变成最小的方式进行，所以即使因构成无刷电动机的各种常数的偏差等致使推定转子位置和实际的转子位置产生误差时，也能调整超前角值，以消除该误差。因此不仅使无刷电动机达到最大的效率，还能防止因转子推定位置产生误差而使无刷电动机失控的现象，从而可以实现稳定的电动机驱动。

(实施方式5)

图9是用于说明按照本实施方式5的电动机驱动装置的方框图。

该实施方式5的电动机驱动装置100e在实施方式1的电动机100a的变换器电路3的输入侧上附加了用来自电动机的再生电流充电的小容量电容器12，该电容器12连接在上述电压源1的一个输出端子1a与另一个输出端子1b之间。

本实施方式5的电动机驱动装置100e的其它结构与实施方式1的电动机驱动装置100a相同。

在此，上述电容器12的容量能防止由电动机再生电流引起的装置损伤的容量，例如在电动机控制装置是控制家庭用空调机上使用的压缩机的电动机的场合，上述电容器12的容量最好是0.1μf～50μf左右，该值是根据电动机磁阻的容量、对应变换器输入电压的容许的最大变动量和在电动机中流过的电流最大值求出的最小极限值。

也就是说，在电动机中流过最大电流时电动机所保持的能量可根据电感的容量求出。然后根据在该能量变成电动机再生电流给予电容器时产生的电容器端电压上升的程度是否在允许的程度，确定上述电容器的容量。

具体地说，如果电动机中流动的最大电流为Im，电动机内部的电感为Lm，电容器端电压的上升容许电压值为Vm，则上述电容器的容量Cm根据Cm＞Lm·Im·Im/Vm/Vm确定。

下面就其动作进行说明。

因为在该实施方式5的电动机驱动装置100e中，变换器电路3，变换器控制部4a与实施方式1进行同样的动作，所以下面只对与实施方式1不同的动作进行说明。

在电动机2停止时或变换器3的开关动作停止时，在电动机2中流过的电流在变换器电路3的输入侧再生。该再生电流较大时，变换器电路3的输入侧电压变成过大电压，发生损伤电动机驱动装置的情况。

因为在该实施方式5的电动机驱动装置100e中，如图9所示，在变换器电路3的输入侧附加电容器12，所以在电动机2的停止时，来自电动机2的再生电流将对上述电容器12充电，可以抑制因上述再生电流在变换器电路3的输入侧电压的上升。

借此可以防止因在电动机停止时产生的电动机再生电流对电动机驱动装置的损伤，从而实现更安全的电动机控制装置。

如上所述，因为在本实施方式5中，把实施方式1的电动机驱动装置100a的变换器电路3变成具有用来自上述电动机的再生电流充电的电容器的电路，所以除了具有实施方式1的效果外，还具有能抑制在电动机停止时或变换器电路的开关动作停止时发生的变换器输入电压的上升并可以防止元件等受到破坏的效果。

另外，虽然在上述实施方式5中，示出了在实施方式1的电动机驱动装置100a的变换器电路3的输入侧上附加用来自上述电动机的再生电流充电的电容器，但这种附加电容器的电动机驱动装置不受实施方式1的限制，也可以是实施方式2至4的任何一种电动机驱动装置。

(实施方式6)

图10是用于说明按照本发明的实施方式6的电动机驱动装置的方框图。

该实施方式6的电动机驱动装置100f是将电感13插入到实施方式1的电动机驱动装置100a的变换器电路3与电压源1之间，该电感13串联在电压源1与变换器电路3之间。

另外，本实施方式6的电动机驱动装置100f的其它结构与实施方式1的电动机驱动装置100a相同。

在此，上述电感13的容量最好设定为能除去随着变换器电路的开关动作引起的开关电流噪声并使电压源的输出电流不畸变的程度的值。例如在电动机驱动装置是驱动家庭用空调机中使用的压缩机的电动机时，电感13的容量最好在0.01mH到4.0mH左右。其值为与变换器电路3中的载波频率的倒数成比例的值，以能抑制载波成分的高次谐波的方式确定。

具体的说，如果衰减量为-X[dB]，圆周率为π，载波频率为f[Hz]时，则确定上述电感的值Lr是满足10×log(2×π×f×Lr)＞X的值。

接着就其动作进行说明。

因为在本实施方式6的电动机驱动装置100f中，变换器电路3和变换器控制部4a与实施方式1的动作相同，所以只对与实施方式1不同的动作进行说明。

电压源1的输出电流受到变换器电路3的开关动作的影响与开关电流噪声重叠。

该实施方式6的电动机驱动装置100f，如图10所示，通过插在电压源1与变换器电路3之间的电感13来遮断由变换器电路3发生的噪声，从而降低重叠在电压源输出电流上的电源开关噪声。借此抑制电压源1的输出电流的波形畸变，改善输入电流的功率因数。

在上述实施方式6中，示出的是在实施方式1的电动机驱动装置100a的变换器电路3输入端与电压源1之间插入能遮断由变换器电路3产生的噪声的电感13，由此增加了实施方式1的效果，使与电压源1的输出重叠的开关噪声降低，提高了输入电流的功率因数，改善了电流的波形。

还有，在上述实施方式6中，虽然示出的是在实施方式1的电动机驱动装置100a的变换器电路3和电压源1之间插入能遮断变换器电路3产生的噪声的电感13，但是具有这种电感的电动机驱动装置并不限于实施方式1中的驱动装置，也可以是实施方式2至4中的一种电动机驱动装置。

另外，在上述实施方式5中，电动机驱动装置在构成电动机驱动装置的变换器电路的输入侧附加了电容器，在上述实施方式6中，电动机驱动装置虽然可以在构成电动机驱动装置的变换器电路与电压源之间插入电容器，但是电动机驱动装置也可以包括电容器和电感两者。

这时，因为形成电感和电容器串联的电路，所以往往发生共振现象。其共振频率众所周知的是

由此可确定电感和电容器的容量。因此如果要确定电感和电容的容量，使共振频率比与电源相应的高次谐波规定的对象的频率高，则可以提供发生噪声更少的电动机控制装置。

本发明中各实施方式的电动机驱动装置并不限于驱动控制空调机中使用的压缩机的电动机，只要能象使用变换器电路驱动控制电动机那样对机器的电动机进行驱动控制即可。

例如能适用于上述各实施方式所述电动机驱动装置的机器有搭载电动机和产生驱动电流的变换器电路的电冰箱、电动洗衣机、电干燥机、电动除尘器、鼓风机热泵式热水器等机器。对于任何机器都能因使变换器电路小型化轻量化而能提供设计自由度高、成本低的机器，其效力不可估量。

以下将对利用本实施方式1的电动机和电动机驱动装置的机器，如空调机、电冰箱、电动洗衣机、鼓风机、电动除尘器、电干燥机、热泵式热水器进行具体说明。

(实施方式7)

图12是说明按照本发明实施方式7的空调机的方框图。

本实施方式7的空调机250是具有室内机255和室外机256并进行制冷和供暖的空调机。

该空调机250具有使制冷剂在室内机255与室外机256之间循环的压缩机250a、和把电压源1作为输入驱动该压缩机250a的电动机的电动机驱动装置250b。在此，电压源1，压缩机250a的电动机和电动机驱动装置250b分别与上述实施方式1的电压源1，无刷电动机2和电动机驱动装置100a相同。

另外，上述空调机250具有形成制冷剂循环路径的四通阀254，节流装置253，室内侧热交换器251和室外侧热交换器252。在此，室内侧热交换器251构成上述室内机255，节流装置253、室外侧热交换器252、压缩机250a、四通阀254和电动机驱动装置250b构成上述室外机256。

上述室内侧热交换器251具有用于提高热交换能力的鼓风机251a、和测定该热交换器251的温度或其周边温度的温度传感器251b。上述室外侧热交换器252具有提高热交换能力的鼓风机252a和测定该热交换器252的温度或其周边温度的温度传感器252b。

在本实施方式7中，在上述室内侧热交换器251与室外侧交换器252之间的制冷剂路径上，配置压缩机250a和四通阀254。也就是说，该空调机250通过四通阀254的交替切换使沿箭头A方向流动的制冷剂处于通过室外侧热交换器252的制冷剂被压缩机250a吸入，而从该压缩机250a排出的制冷剂供给室内侧热交换器251的状态，而沿向箭头B方向流动的制冷剂处于通过室内侧热交换器251的制冷剂被压缩机250a吸入，从压缩机250a排出的制冷剂供给室外侧热交换器252的状态。

另外，上述节流装置253应该使调节循环的制冷剂的流量的节流作用与自动调整制冷剂的流量的阀的作用保持一致。也就是说，节流装置253在制冷剂沿制冷剂循环路径循环的状态下，调节从冷凝器向蒸发器输送的液态制冷剂的流量使该液态制冷剂膨胀，同时应适量地向蒸发器供给所需量的制冷剂。

还有，因为上述室内侧热交换器251在供暖操作中作为冷凝器工作，在制冷操作中作为蒸发器工作，上述室外侧热交换器252在供暖操作中作为蒸发器工作，在制冷操作中作为冷凝器工作。流经冷凝器内部的高温高压的制冷剂气体被送入的空气夺去热量后慢慢液化，在冷凝器的出口附近变成高压的液态制冷剂。这等于制冷剂在大气中放热后液化。另外在节流装置253中变成低温低压的液态制冷剂流入到蒸发器。在该状态下房间内的空气送到蒸发器时，液态制冷剂从空气中夺走大量的热后蒸发，变成低温低压的气态制冷剂。在蒸发器中被夺走大量热后的空气从空调机的排出口变成冷风放出。

还有在该空调机250中，根据空调机的运行状态即针对空调机设定的目标温度、实际的室温和室外气温来设定无刷电动机的指令转数，电动机驱动装置250b与实施方式1相同，根据该设定的指令转数控制压缩机250a中无刷电动机的转数。

接着就其动作进行说明。

在该实施方式7的空调机250中，驱动电压从电动机驱动装置250b加到压缩机250a上时，制冷剂在制冷剂循环路径内循环，通过室内机255的热交换器251和室外机256的热交换器252进行热交换。也就是说，由于在上述空调机250中，使封入在制冷剂的循环闭路中的制冷剂通过压缩机250a循环，所以在制冷剂的循环闭路中形成众所周知的热泵循环。从而进行室内的供暖或致冷。

例如在空调机250进行供暖运行时，通过用户的操作，设定上述四通阀254，使制冷剂向箭头A所示的方向流动。这时室内侧热交换器251作为冷凝器进行工作，通过在上述制冷剂循环路径中的制冷剂的循环放出热量。从而温暖室内。

与此相反，在空调机250进行制冷运行时，通过用户的操作，设定上述四通阀254使制冷剂向箭头B所示的方向流动。这时室内侧热交换器251作为蒸发器进行工作，通过上述制冷剂循环路径中的制冷剂的循环吸收周边空气的热。从而使室内变冷。

在此，在空调机250中，根据针对空调机设定的目标温度、实际的室温和大气温度确定指令转数，与实施方式1同样地根据该指令转数，通过电动机驱动装置250b控制压缩机250a中无刷电动机的转数。从而在空调机250中进行快速舒适的冷暖气供给。

这样，在本实施方式7的空调机250中，利用无刷电动机作为压缩机250a的动力源与实施方式1同样地确定供给该无刷电动机的电流超前角值β，以使指令转数f_o与实际转数f的偏差变成最小，因此即使在变换器的输入电压发生变动的状况下，也能通过只使电流超前角值变化这样简单、稳定的弱磁场控制，稳定的驱动无刷电动机高速旋转。从而可以使搭载无刷电动机及其驱动装置的空调机250成为设计自由度高而成本低的装置。

(实施方式8)

图13是说明按照本发明实施方式8的电冰箱的方框图。

该实施方式8的电冰箱260由压缩机260a、电动机驱动装置260b、冷凝器261、冷藏室蒸发器262和节流装置263构成。

在此压缩机260a、冷凝器261、节流装置263和冷藏室蒸发器262形成制冷剂循环路径，电动机驱动装置260b把电压源1作为输入驱动作为上述压缩机260a的驱动源的无刷电动机。另外，上述电压源1、压缩机260a的无刷电动机和电动机驱动装置260b分别与上述实施方式1的电压源1、无刷电动机2和电动机驱动装置100a相同。

节流装置263与上述实施方式7的空调机250的节流装置253相同，在制冷剂经制冷剂循环路径循环的状态下，把从冷凝器261送出的液态制冷剂的流量节流使该制冷剂膨胀，同时适量地向冷藏室蒸发器262供给必要量的制冷剂。

冷凝器261使流经内部的高温高压的制冷剂气体冷凝后，向大气放出制冷剂的热，输送到该冷凝器261的制冷剂气体被大气夺走热后慢慢液化，在冷凝器的出口附近变成高压的液态制冷剂。

冷藏室蒸发器262使低温的制冷剂液蒸发进行电冰箱内的冷却，该冷藏室蒸发器262具有用于提高热交换效率的鼓风机262a，和检测室内温度的温度传感器262b。

另外，在该电冰箱260中，根据电冰箱的运行状态，即根据针对电冰箱设定的目标温度和电冰箱内的温度来设定指令转数，电动机驱动装置260b与实施方式1相同，根据设定的指令转数，控制压缩机260a的无刷电动机的转数。

接着说明其动作。

在本实施方式8的电冰箱260中，当从电动机驱动装置260b将驱动电压Vd施加到压缩机260a的无刷电动机上时，压缩机260a驱动制冷剂在制冷剂循环路径内沿箭头C的方向循环，通过冷凝器261和冷藏室蒸发器262进行热交换。借此进行电冰箱内的冷却。

总之，在冷凝器261中变成液态的制冷剂由于节流装置263对其流量进行节流而膨胀，变成低温的制冷剂液体。然后当将低温的液态制冷剂送到冷藏室蒸发器262时，低温制冷剂在冷藏室蒸发器262中蒸发，进行电冰箱内的冷却。这时通过鼓风机262a将冷藏室内的空气强制地送到冷藏室蒸发器262，在冷藏室蒸发器262上高效率地进行热交换。

另外，在本实施方式8的电冰箱260中，根据针对该电冰箱260设定的目标温度和电冰箱内的室温设定指令转数，所述电动机驱动装置260b与实施方式1相同，根据设定的指令转数f_o控制压缩机260a的无刷电动机的转数。借此在电冰箱260内将电冰箱内的温度维持在目标温度上。

这样，在本实施方式8的电冰箱260中，因为利用无刷电动机作为压缩机260a的动力源，与实施方式1同样，确定供给该无刷电动机的电流超前角值β，以使指令转数f_o与实际转数f的偏差变成最小，所以即使在变换器的输入电压变动的情况下，也能通过只使电流超前角值变化这样简单而稳定的弱磁场控制，将无刷电动机稳定地驱动到高速旋转的状态。从而可以使搭载无刷电动机及其驱动装置的电冰箱260成为设计自由度高而成本低的装置。(实施方式9)

图14是说明按照本发明的实施方式9的电动洗衣机的方框图。

本实施方式9的电动洗衣机270具有洗衣机外框架271，在该洗衣机外框架271内通过吊棒22吊下外桶273。洗涤脱水桶24可自由旋转地安装在该外筒273内，搅拌翼275可自由旋转地安装在该洗涤脱水桶274的底部。把洗涤脱水桶24和搅拌翼275旋转的无刷电动机276配置在上述洗衣机外架271内的外槽273下侧的空间中，另外在洗涤机外框架271上安装把外部电压源1作为输入并驱动上述无刷电动机276的电动机驱动装置277。

在此，上述电压源1、无刷电动机276和电动机驱动装置277分别具有与实施方式1的电压源1、无刷电动机2和电动机驱动装置100a相同的结构，从控制电动洗衣机270动作的微机(未示出)向上述电动机驱动装置277输入与用户操作对应的表示指令转数的指令信号。

接着就其动作进行说明。

在本实施方式9的电动洗衣机270中，当使用者进行预定的操作时，从微机向电动机驱动装置277输入指令信号，从电动机驱动装置277向无刷电动机276施加驱动电压。这样通过无刷电动机276的驱动使搅拌翼275或洗涤脱水桶274转动，进行洗涤脱水桶274内衣物等的洗涤和脱水等。

这时在本实施方式9的电动洗衣机270中，根据来自微机的指令信号所表示的指令转数，与实施方式一样通过电动机驱动装置277控制无刷电动机的转数。从而电动洗衣机270可根据洗涤物的量和污染程度进行工作。

这样，因为在本实施方式9的电动洗衣机270中，利用无刷电动机276作为动力源，与实施方式1同样确定供给该无刷电动机的电流超前角值β，以使指令转数f_o与实际转数f的偏差变成最小。所以即使在变换器的输入电压变动的情况下，通过只使电流超前角值变化这样简单而稳定的弱磁场控制，就能使无刷电动机稳定地驱动到高速旋转状态。从而可以使搭载有无刷电动机及其驱动装置的电动洗衣机270成为设计自由度高而成本低的装置。

(实施方式10)

图15是说明按照本发明实施方式10的鼓风机的方框图。

本实施方式10的鼓风机280具有叶片281，使该叶片281旋转驱动的无刷电动机282、和把电压源1作为输入驱动上述无刷电动机282的电动机驱动装置283。

在此上述电压源1、上述无刷电动机282和电动机驱动装置283具有分别与实施方式1的电压源1、无刷电动机2和电动机驱动装置100a同样的结构，把由使用者操作的表示指令转数的指令信号从控制鼓风机280的动作的微计算机(以下称微机)输入到上述电动机驱动装置283。

接着就其动作进行说明。

在本实施方式10的鼓风机280中，当使用者进行规定的操作时，从微机向电动机驱动装置283输入指令信号，从电动机驱动装置283向无刷电动机282施加驱动电压。于是通过无刷电动机282的驱动使叶片281旋转，进行送风。

这时，在本实施方式10的鼓风机280中，根据来自微机的指令信号，与实施方式1同样通过电动机驱动装置283控制无刷电动机282的输出。而且能利用鼓风机280进行送风量和风的强度等的调整。

这样，在本实施方式10的鼓风机280中，用无刷电动机282作为动力源，与实施方式1同样，确定供给该无刷电动机280的电流超前角值β，以使指令转数f_o与实际转数f的偏差变成最小，所以即使在变换器的输入电压变动的情况下，通过只使电流超前角值变化这样简单而稳定的弱磁场控制，就能将无刷电动机稳定的驱动到高速旋转的状态。从而可以使搭载无刷电动机及其驱动装置的鼓风机280成为设计自由度高而成本低的装置。

(实施方式11)

图16是说明按照本发明实施方式11的电动除尘器的方框图。

本实施方式11的电动除尘器290具有在底面形成有吸口的床用吸入器具297、吸引空气的清扫机本体290a、一端连接在床用吸入器具297上，而另一端连接在清扫机本体上的吸尘管296。

上述清扫机本体290a由前面一部分在吸尘管296的另一端处开口的集尘室295、配置在该集尘室295背面侧上的电动鼓风机291构成。电动鼓风机291由与该集尘室295的背面相对配置的叶片292、使该叶片旋转的无刷电动机293、和把电压源1作为输入驱动该无刷电动机293的电动机驱动装置294构成，通过叶片292的旋转进行送风，以进行上述空气的吸引。

在此上述电压源1、无刷电动机293、和电动机驱动装置294分别与上述实施方式1中的电压源1、无刷电动机2、和电动机驱动装置100a相同，从控制电动除尘器290动作的微计算机(以下称微机)向上述电动机驱动装置294输入与使用者的操作相应的表示指令转数的指令信号。

接着就其动作进行说明。

在本实施方式11的电动除尘器290中，当使用者进行规定的操作时，指令信号将从微机输入到电动机驱动装置294，驱动电压从电动机驱动装置294施加到无刷电动机293上。于是叶片292因无刷电动机293的驱动而旋转，在清扫机本体290a内产生吸引力。由该清扫机本体290a产生的吸引力通过管296作用于设在床用吸入器具297底面上的吸引口(未示出)上，待清扫面上的尘埃被床用吸入器具47的吸引口吸引，集尘在清扫机本体290a的集尘室45中。

这时在本实施方式11的电动除尘器290中，根据来自微机的指令信号与实施方式1同样地通过电动机驱动装置294控制无刷电动机293的转数。从而在电动除尘器290中进行吸引力强度的调整。这样因为在本实施方式11的电动除尘器290中，利用无刷电动机293作为动力源，并与实施方式1同样地确定供给该无刷电动机293的电流超前角值β，以使指令转数f_o与实际转数f的偏差变成最小，所以即使在变换器的输入电压变动时，通过只使电流超前角值变化这样简单而稳定的弱磁场控制，就能使无刷电动机稳定地驱动到高速旋转的状态。从而能使搭载无刷电动机及其驱动装置的电动除尘器290成为设计自由度高而成本低的装置。

(实施方式12)

图17是说明按照本发明实施方式12的电干燥机的方框图。

本实施方式12的干燥机360由压缩机360a、电动机驱动装置360b、冷凝器361、蒸发器362和节流装置363构成。

在此，压缩机360a、冷凝器361、节流装置363和蒸发器362形成制冷剂循环路径，电动机驱动装置360b把电压源1作为输入驱动作为压缩机360a驱动源的无刷电动机，另外上述电压源1、压缩机360a的无刷电动机和电动机驱动装置360b分别与上述实施方式1的电压源1无刷电动机2和电动机驱动装置100a相同。

节流装置363与上述实施方式7的空调机250的节流装置253相同，在制冷剂经制冷剂循环路径循环的状态下，把从冷凝器361送出的液态制冷剂的流量节流使该液态制冷剂膨胀，同时适量地向蒸发器362供给必要量的制冷剂。

冷凝器361使流经内部的高温高压制冷剂气体冷凝，向大气放出制冷剂的热。送到该冷凝器361中的制冷剂气体被大气夺取热后而慢慢液化，在冷凝器的出口附近变成高压的液态制冷剂。

蒸发器362使低温的制冷剂液体蒸发进行干燥机内的除湿。该蒸发器362具有用于提高除湿效率的鼓风机362a。

另外，在该干燥机362中，电动机驱动装置360b在干燥机运行的状态下，根据针对干燥机设定的除湿度和干燥机内的湿度，控制压缩机360a的电动机输出。

接着就其动作进行说明。

在本实施方式12的电干燥机360中，当从电动机驱动装置360b向压缩机360a的无刷电动机施加驱动电压Vd时，压缩机360a驱动制冷剂沿箭头E的方向在制冷剂循环路径内循环，经冷凝器361和蒸发器362进行热交换。从而进行干燥机内的除湿。总之，在该电干燥机360中，在冷凝器361中变成液态的制冷剂因经节流装置363的流量节流而膨胀，变成低温的制冷剂液体。然后当低温的液态制冷剂送到蒸发器362时，在蒸发器362中低温的制冷剂液体蒸发，进行干燥机内的除湿。具体地说，干燥机内的湿空气被冷却到其露点温度以下，其水分作为冷凝水除去的空气被再次加热(再热)。这时干燥机内的空气由鼓风机强制送入到蒸发器中，在蒸发器中进行高效率的热交换并除湿。

这样，因为在本实施方式12的电干燥机360中，利用无刷电动机作为压缩机360a的动力源，并与实施方式1同样地确定供给该无刷电动机的电流超前角值β，以使指令转数f_o与实际转数f的偏差变成最小，所以即使在变换器的输入电压变动的状况下，通过只使电流超前角值变化这样简单而稳定的弱磁场控制。就能使无刷电动机稳定地驱动到高速旋转状态。从而可以使搭载无刷电动机及其驱动装置的电干燥机360成为设计自由度高而成本低的装置。

(实施方式13)

图18是说明按照本发明实施方式13的热泵式热水器的方框图。

本实施方式13的热泵式热水器380具有加热供给的水后排出温水的致冷循环装置381a，储存从致冷循环装置381a排出的温水的储热水容器381b，连接上述致冷循环装置381a和381b的水配管386a、386b、387a和387b。上述致冷循环装置381a具有形成制冷剂循环路径的压缩机380a、空气热交换器382、节流装置383和水热交换器385，还具有把电压源1作为输入驱动该压缩机380a中电动机的电动机驱动装置380b。

在此，上述电压源1、压缩机380a的电动机和电动机驱动装置380b分别与实施方式1的电压源1、无刷电动机2和电动机驱动装置100a相同。

节流装置383与上述实施方式7的空调机250的节流装置253相同，对从水热交换器385送出到空气热交换器382的液态制冷剂的流量进行节流，使该液态制冷剂膨胀。水热交换器385是对供给制冷循环装置381a的水进行加热的冷凝器，并具有检测已加热的水的温度的温度传感器385a。空气热交换器382是从周围空气中吸热的蒸发器，具有用于提高热交换能力的鼓风机382a和检测其周边温度的温度传感器382b。

另外在图中，384是使上述制冷剂沿着由压缩机380a、水热交换器385、节流装置383和空气热交换器382形成的制冷剂循环路径循环的制冷剂配管，在该制冷剂配管384上连接有把从压缩机380a排出的制冷剂旁路到水热交换器385和节流装置383后供给空气热交换器382的除霜旁路管384a，在该旁路管384a的一部分上设置除霜旁路阀384b。

上述储热水容器381b具有储存水或温水的储热水罐388。在该储热水罐388的入水口388c1连接有从外部向该储热水罐388内供水的供水配管388c，在上述储热水罐388的热水出口388d1上连接有从储热水罐388向浴池供给热水的浴池供热水管388d。另外，在上述储热水罐388的水出入口388a上连接有向外部供给储存在该罐388中的热水的供热水管389。上述储热水罐388、致冷循环装置381a的水热交换器385通过配管386a、386b、387a和387b连接，在储热水罐388与水热交换器385之间形成水的循环路径。

在此水配管386b是从储热水罐388向水热交换器385供给水的配管，其一端连接在储热水罐388的水出口388b上，另一端通过接头部分387b1连接在水热交换器385的入水侧配管387b上。另外，在该水配管386b的一端侧上安装用于排出储热水罐388内的水或温水的排水阀388b1。上述水配管386a是从水热交换器385将水返回到储热水罐388的配管，其一端连接在储热水罐388的水出入口388a上，另一端通过接头部分387a1、连接在水热交换器385的排出侧配管387a上。

另外，在水热交换器385的入水侧配管387b的一部分上设置使水在上述水循环路径内循环的泵387。

还有，在该供热水器380中，根据供热水器的运行状态，即根据针对供热水器设定的温水目标温度，以及从储热水容器381b供给致冷循环装置381a的水热交换器385a的水的温度和大气的温度，确定无刷电动机的指令转数，电动机驱动装置380b根据指令转数确定压缩机380a的无刷电动机所要求的电动机输出。

接着就其动作进行说明。

当驱动电压从电动机驱动装置380b施加到压缩机380a的无刷电动机上后，压缩机380a驱动时，被压缩机380a压缩的高温制冷剂向箭头E所示的方向循环，即通过制冷剂配管384供给到水热交换器385中。还有当水循环路径的泵387驱动时，水将从储热水罐388供给热交换器385。

于是，在水热交换器385中，在制冷剂与从储热水罐388供给的水之间进行热交换，热从制冷剂向水转移。也就是说加热供给的水，将加热的水供给储热水罐388。这时加热过的水的温度由冷凝温度传感器385a监测。

在水热交换器385中，制冷剂通过上述热交换后冷凝，冷凝过的液态制冷剂因其流量被节流装置383节流而膨胀后，送到空气热交换器382。在该供热水器380中，该空气热交换器382作为蒸发器工作。即该空气热交换器382从鼓风机382b送入的大气中吸收热使低温的制冷剂蒸发。这时上述空气热交换器382的周边空气温度由温度传感器382b监视。

另外，在制冷循环装置381a中，当空气热交换器382上结霜时，除霜旁路阀384b打开，高温的制冷剂经过除霜旁路384a供给空气热交换器382。从而进行空气热交换器382的除霜。另外，温水从致冷循环装置381a的水热交换器358经配管387a和386a供给储热水容器381b，将供给的温水储存在储热水罐388中。储热水罐388内的温水根据需要通过供热水管389供给外部。特别是在向浴池供给热水时，储热水罐内的温水通过浴池用供热水管388d供给浴池。

另外，在储热水罐388内的水或温水的储水量变成一定量以下时，将从外部通过供水管388c补给水。

另外，在该实施方式10的供热水器380中，通过电动机驱动装置380b根据针对该供热水器380设定的温水目标温度，供给水热交换器385a的水的温度和大气的温度，确定无刷电动机的指令转数，与实施方式1同样，根据该指令转数通过电动机驱动装置380b控制压缩机380a中无刷电动机的转数。从而通过供热水器380进行目标温度的温水供给。

这样，因为在本实施方式13的热泵式热水器380中，利用无刷电动机作为压缩机380a的动力源，并与实施方式1同样地确定供给该无刷电动机的电流超前角值β，以使指令转数f_o与实际转数f的偏差变成最小，所以即使在变换器的输入电压变动的状况，通过只使电流超前角值变化这样简单而稳定的弱磁场控制，就能使无刷电动机稳定地驱动到高速旋转状态。从而可以使搭载无刷电动机及其驱动装置的热泵式供热水器380成为设计自由度高而成本低的装置。

(实施方式14)

图19是说明按照本发明实施方式14的混合动力型汽车的模式图。

本实施方式14的混合动力型汽车400是将内燃机和电动机两个动力源组合的汽车，根据情况使动力源同时或分别动作行驶。

也就是说，该混合动力型汽车400具有产生动力Ep的内燃机410，根据输入的电功率产生动力并根据从外部供给的动力进行发电的电动机402和通过由内燃机401或电动机402产生的动力形成汽车驱动力的驱动机构440。此外，混合动力型汽车400还具有储电池401和发电机430，将上述内燃机410产生的动力Ep分配给两个系统，把分配给发电系统的动力Ep1供给上述发电机430，把分配合的驱动系统的动力Ep2供给上述电动机402的动力分配机构420和把上述储电池401的输出Bc以及发电机403的输出Gc作为输入并驱动作为电动机的上述电动机402的电动机驱动装置400a。

在此，上述电动机402具有与实施方式1的无刷电动机2同样的结构，并根据汽车的行驶状态作为电动机或发电机工作。也就是说，该电动机402由来自动力分配机构420的分配动力Ep2或驱动机构440的制动力Bp旋转驱动，同时通过来自电动机驱动装置400a的驱动电流Dc产生驱动力。另外，上述驱动机构440还具有一对驱动轮441，与该驱动轮441相连的驱动轴442，和齿轮机构443，所述齿轮机构把从上述电动机402供给的动力Dp通过驱动轴442传送给驱动轮441作为驱动力并把驱动轮441的制动力Bp作为电动机402的驱动力通过驱动轴442传送给电动机402。另外上述电动机驱动装置400a具有与实施方式1的电动机驱动装置100a相同的电路构成，在此，在电动机驱动装置400a的输入节点1a和1b上连接有上述储电池401的输出端子和发电子403的输出端子。接着就其动作进行说明。

该混合动力型汽车400利用通过内燃机410使发电机430旋转发电的电功率对储电池401充电，把储电池401的输出或发电机430的输出作为行驶能量使用进行行驶。

例如，在通过内燃机410的驱动使行驶效率为较差的低速时，储电池的输出Bc通过电动机驱动装置400a供给电动机402，由电动机402产生的驱动力Dp传送给驱动轮441。这时，该混合动力型汽车400进行的是利用电动机的行驶。

另外，当行驶速度达到某个速度以上时，内燃机410开始驱动，由内燃机410产生的动力Ep通过动力分配机构420供给电动机402作为驱动系统的动力Ep2，另外，电动机402通过来自电动机驱动装置400a的驱动电流Dc产生动力，并把从内燃机供给的动力Ep2和由驱动电流产生的动力供给驱动机构440作为驱动力Dp。借此，驱动机构440把上述驱动力Dp通过齿轮机构443和驱动轴442传送给驱动轮441。

另外，在混合动力型汽车400中，当驱动轮441的驱动负荷变轻时，动力分配机构420将把内燃机410产生的动力Ep的一部分分配给发电机430作为发电系统的电功率Ep。于是发电机430发电的电功率Gc通过电动机驱动装置400a供给储电池401作为充电电功率Cc，借此进行储电池的充电。在该状态下，混合动力型汽车400可一边对储电池401充电一边行驶。

还有在该混合动力型汽车400中，当为减速或停止等而进行制动动作时，驱动轮441的制动力Bp通过驱动轴442和齿轮机构443传送给电动机402作为其驱动力。这时电动机402作为发电机工作，由制动力Bp发电的再生电功率Rc通过电动机驱动装置400a施加在储电池401上，对储电池401进行充电。

这样因为在本实施方式14的混合动力型汽车400中，利用无刷电动机402作为动力源，并与实施方式1同样确定供给该无刷电动机的电流的超前角值β，以使指令转数f_o与实际转数f的偏差变成最小，所以即使在变换器的输入电压变动的情况下，通过只使电流超前角值变化这样简单而稳定的弱磁场控制，就能使无刷电动机稳定地驱动到高速旋转的状态。从而可以使搭载无刷电动机及其驱动装置的混合动力型汽车400成为设计自由度高而成本低的装置。

另外在上述实施方式14中，示出的电动汽车是最一般的串联、并联式混合动力型电动汽车的情况，但实施方式14的电动汽车也可以是图20中所示的串联式混合动力型电动汽车500或图21中所示的并联式混合动力型电动汽车600。

例如在图20中所示的串联式混合动力型电动汽车500包括代替图19中所示的混合动力型电动汽车400中电动机402的电动机402a，并且是利用内燃机410的动力Ep驱动发电机430并用发电的电功率Gc对储电池401充电或驱动电动机402a。因此该混合动力型汽车500不具有图19中所示的混合动力型汽车中的动力分配机构420，不是通过内燃机直接驱动驱动轮411，而是只通过电动机来驱动驱动轮441。另外，由于该混合动力型汽车500是将作为二个动力源的内燃机和电动机串联配置，因而被称为串联式。

还有在图21中所示的并联式混合动力型电动汽车600包括代替图19中所示混合动力型电动汽车400的动力分配机构420的变速机构450，并且是通过该变速机构450将内燃机410的动力Ep传送给电动机402。因此该混合动力型汽车600不具有图19所示的发电机430。在该并联式混合动力型电汽车600中，主要利用内燃机410行驶，根据情况把内燃机410用作对储电池401充电的动力源使用。

例如在向内燃机加载的起动时或加速时，电动机402利用从电动机装置400a供给的电功率Dc作为电动机工作，电动机402把由内燃机产生的动力Ep和由电动机402产生的动力作为驱动力Dp输出给驱动机构。因此驱动轮441的驱动可以由电动机的动力辅助。另外，当内燃机的工作效率下降负荷较轻时，上述电功机402作为发电机工作，利用内燃机的动力进行储电池的充电和驱动轮的驱动，可以将内燃机的负荷变动抑制得较小。另外，在该混合动力型汽车600中，在制动或下坡时，通过回收由电动汽车再生制动产生的电功率和停车时发动机停止来提高行驶时的能量利用率。还有该混合动力型汽车600因用两个动力源驱动，即，使得用内燃机的驱动和用电功机驱动并联进行，故被称为并联方式。

另外，实施方式14的电动汽车也可是不装内燃机并且只用来自储电池的电功率行驶的电动汽车，这时，也能得到与上述实施方式14同样的效果。

另外在从上述实施方式7到14中，虽然用于驱动作为动力源的无刷电动机的电动机驱动装置与实施方式1的电动机驱动装置相同，但在实施方式7至14中的电动机驱动装置也可以与实施方式2至6中的任一个电动机驱动装置相同。

本发明的电动机驱动装置即使在电压源输出电压急剧或者周期性地发生很大变动时，仍能在不使用预先设定的表值等控制量的情况下稳定地进行无刷电动机的弱磁场控制，并因此而能使无刷电动机的最高转数增加，所以该电动机驱动装置极有应用价值。

Claims (18)

1、一种电动机驱动装置，用于驱动无刷电动机，其特征在于包括：

变换器电路，把直流输入电源变换成无刷电动机驱动电压来输出给上述无刷电动机；

转子位置推定部，推定上述无刷电动机的转子位置；和

变换器控制部，为了通过基于上述推定的转子位置的电流来驱动上述无刷电动机而控制上述变换器电路，

上述变换器控制部根据指令转速和对从上述转子位置推定部输出的相位输出进行微分后得到的电动机实际转速，不断地算出电机电流的最佳超前角，通过使上述推定的转子位置与提供给上述无刷电动机的电流的相位差变化来控制上述无刷电动机的转数。

2、如权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于：

上述变换器控制部在将提供给上述无刷电动机的电流的振幅值固定在最大值的状态下，通过增减上述相位差来控制上述无刷电动机的转数。

3、如权利要求2所述的电动机驱动装置，其特征在于：

提供给上述无刷电动机的电流的最大振幅值是允许提供给上述无刷电动机的最大电流值。

4、如权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于：

上述变换器控制部包括：

指令电流波形生成部，根据上述推定的转子位置来生成指令电流波形；和脉冲生成部，为了减少上述指令电流波形生成部生成的指令电流的波形与在上述无刷电动机上实际流动的电流的波形的偏差而生成作为上述变换器电路的控制信号的脉冲信号，

在将上述指令电流的波形的振幅值固定在最大值的状态下，通过使上述相位差增减来控制上述无刷电动机的转数。

5、如权利要求4所述的电动机驱动装置，其特征在于：

上述指令电流的波形的最大振幅值是允许提供给上述无刷电动机的最大电流值。

6、如权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于：

上述变换器控制部包括：

电流振幅值确定部，确定提供给上述无刷电动机的电流的振幅值；

指令电流波形生成部，根据由上述电流振幅值确定部确定的电流振幅值来生成指令电流的波形；和

脉冲生成部，为了减少上述指令电流波形生成部生成的指令电流的波形与在电动机中实际流动的电流的波形的偏差，而生成作为上述变换器电路的控制信号的脉冲信号，

在将上述指令电流的振幅值设为一定的状态下，通过使上述推定的转子位置与提供给上述无刷电动机的电流的相位差变化来求出使上述无刷电动机的转数成为最大的相位差。

7、如权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于：

上述变换器控制部包括：

转数确定部，确定上述无刷电动机转数；

电流振幅值确定部，为了减少由该转数确定部确定的转数与实际转数的偏差而确定提供给上述无刷电动机的电流的振幅值；

指令电流波形生成部，根据上述电流振幅值来生成指令电流波形；和

脉冲生成部，为了使上述指令电流波形生成部生成的指令电流的波形与在电动机中实际流动的电流波形的偏差为零而生成作为上述变换器电路控制信号的脉冲信号，

在将上述无刷电动机的指令转数设为一定的状态下，通过使上述推定的转子位置与提供给上述无刷电动机的电流的相位差变化来求出上述指令电流的振幅值变成最小时的相位差。

8、如权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于：

上述变换器电路包括由来自上述无刷电动机的再生电流充电的电容器。

9、如权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于：

上述变换器电路包括连接在该电路与上述电压源之间并能阻断由该电路发生的噪声的电感器。

10、一种压缩机，包括发生动力的无刷电动机和驱动该无刷电动机的电动机驱动装置，其特征在于：

上述电动机驱动装置是权利要求1所述的电动机驱动装置。

11、一种空调机，包括具有发生动力的无刷电动机的压缩机，其特征在于包括：

驱动上述压缩机中的无刷电动机的电动机驱动装置，

该电动机驱动装置是权利要求1所述的电动机驱动装置。

12、一种电冰箱，包括具有发生动力的无刷电动机的压缩机，其特征在于包括：

驱动上述压缩机中的无刷电动机的电动机驱动装置，

该电动机驱动装置是权利要求1所述的电动机驱动装置。

13、一种电动洗衣机，包括发生动力的无刷电动机和驱动该无刷电动机的电动机驱动装置，其特征在于：

上述电动机驱动装置是权利要求1所述的电动机驱动装置。

14、一种鼓风机，包括发生动力的无刷电动机和驱动该无刷电动机的电动机驱动装置，其特征在于：

上述电动机驱动装置是权利要求1所述的电动机驱动装置。

15、一种电动除尘器，包括发生动力的无刷电动机和驱动该无刷电动机的电动机驱动装置，其特征在于：

上述电动机驱动装置是权利要求1所述的电动机驱动装置。

16、一种电干燥机，包括具有发生动力的无刷电动机的压缩机，其特征在于包括：

驱动上述压缩机中的无刷电动机的电动机驱动装置，

上述电动机驱动装置是权利要求1所述的电动机驱动装置。

17、一种热泵式热水器，包括具有发生动力的无刷电动机的压缩机，其特征在于包括：

驱动上述压缩机中的无刷电动机的电动机驱动装置，

上述电动机驱动装置是权利要求1所述的电动机驱动装置。

18、一种混合动力型汽车，包括发生动力的无刷电动机和驱动该无刷电动机的电动机驱动装置，其特征在于：

上述电动机驱动装置是权利要求1所述的电动机驱动装置。

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