JP2001037281A - 電動機のトルク制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高効率の圧縮機を、特にその低回転領域で運
転しても、低い振動および騒音レベルを実現するインバ
ータ駆動装置を提供すること。 【解決手段】 電動機と、電動機に交流電力を通電角度
が１２０度より大、１８０度以下で供給するインバータ
と、電動機の発生するトルクと負荷要素の発生する負荷
トルクとを一致させるべく電動機の発生トルクと制御す
るトルク制御手段を備える。これにより、トルク脈動の
大きい圧縮機等の負荷を駆動する場合でも、回転脈動を
低減させるとともに、正弦波に近い滑らかな電流波形に
より低い騒音レベルも実現するものである。また、制御
量調整手段により、トルク制御の効果を調整できる。さ
らに、トルク補正量記憶手段により起動時の低い振動
を、また電動機の停止時には、電動機の回転子磁極の所
定の位置で通電を停止し、ブレーキを掛ける機能を有し
たインバータにより停止時の低振動を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機、とくに負
荷トルクの変動が大きい圧縮機を低振動、低騒音で運転
することができる電動機のトルク制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、空気調和機では、地球環境保護の
観点から消費電力を低減する必要性が大きくなってい
る。その中で、省電力の技術の一つとして、圧縮機の電
動機を任意の周波数で駆動することができるインバータ
を用いた空気調和機が広く一般に使用されている。

【０００３】しかし、圧縮機の効率が高い１ピストンの
ロータリ圧縮機をインバータにより駆動しようとした場
合、とくにその低回転数域においては、振動、および騒
音が増大して実用化が困難であった。図１３に示すよう
に、ロータリ圧縮機に加わる負荷トルクは、冷媒を吐出
するタイミングで最大となるが、回転角度に応じて大き
く変動し、それにより回転速度が大きく脈動し、振動お
よび騒音を発生していた。さらに、その脈動は、回転数
が低いほど増大し、それによる振動の振幅も増大するも
のであった。そのため、１ピストンのロータリ圧縮機を
インバータにより駆動することは、とくに低回転数域で
の運転が難しく、能力制御範囲が狭くなり、インバータ
の省電力、低騒音の効果を得るのが困難なものとなって
いた。

【０００４】これらの問題を解決するために、たとえ
ば、特開平１−１３３５８５号公報に示されているよう
に、ロータリ圧縮機の１回転の角度を複数に分割し、そ
の分割された角度ごとの回転加速度を回転子加速度検出
手段により検出し、回転加速度指令と回転加速度との偏
差に基づいて電動機に与える電流指令を生成してトルク
制御を行うことにより低振動化を実現していた。また、
特公平６−９４３９号公報に示されているように、電動
機の１回転当たりの負荷のパターンを記憶するトルクパ
ターン記憶部を備え、電動機の回転角に応じて前記トル
クパターン記憶部からデータを呼び出し、呼び出された
データから電流指令を生成してトルク制御を行うことに
より低振動化を実現していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の電動
機のトルク制御装置では、電動機を駆動する方法は前記
電動機の誘起電圧を検出して駆動する方式であり、その
ため前記電動機を３相それぞれ、電気角で１２０度通電
することにより駆動していた。そのため、トルク制御を
行ったときに発生する電流の脈動が、電気角で６０度ご
とに大きく変動し、そのため、それに起因する騒音、す
なわちコギング成分の騒音がかなり大きくなっていた。

【０００６】図１４は、上記従来の方式でトルク制御し
て駆動したときの電流の一例を示す波形図である。図１
５は、そのときの圧縮機の円周方向の振動の一例を示す
波形図である。図１４および図１５に示すように、電流
はトルクの脈動に対応して大きく変動し、冷媒の吐出の
タイミングで大きく流れる一方、吐出後はほとんどトル
クを必要とせず、ほとんど電流が流れないように変動す
る。また、６０度ごとに転流が発生するため、電流の転
流時の変動が大きくなっている。そのため、それに起因
して発生する振動および騒音が非常に大きくなり、防振
および防音のための装置が大型化するといった問題があ
った。

【０００７】また、従来の方式によりトルク制御して駆
動した場合、制御が安定するまでに時間を要するため、
起動時には振動および騒音が増大するといった問題が発
生していた。また、駆動負荷の大きさが変化すると、イ
ンバータに供給される電源の電圧が大きく変動するた
め、インバータによる出力トルクが変動して制御を迅速
に安定化させるのが困難であった。

【０００８】さらに、１ピストンのロータリ圧縮機のよ
うなトルク脈動の大きい負荷の場合、運転停止時には、
その停止のタイミングによっては、圧縮機回転が大きく
変動し、そのため、圧縮機、さらに空気調和機全体に大
きな振動を与えていた。

【０００９】さらに、従来の方式によりトルクを制御・
駆動した場合、検出速度、加速度、速度差情報に高次の
ノイズ成分が入り、トルク制御の出力特性が不安定なも
のとなっていた。また、トルク制御の出力が調整できな
いので、常にトルク制御をフルに掛けるために、電流が
多大となり、運転効率が悪化していた。さらに、運転全
領域においてトルク制御を掛けていたため、高速の振動
が比較的少ない領域においても運転効率が悪化してい
た。

【００１０】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたものであって、空気調和機の圧縮機を周波数可変で
駆動して能力を制御する場合、高効率の圧縮機を、とく
に低回転数域で運転しても振動や騒音レベルを低くする
ことができる電動機のトルク制御装置を提供することを
目的ないしは解決すべき課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明は、負荷要素を駆動する電動機と、
電動機に交流電力を通電角度を１２０度より大きく１８
０度以下で供給するインバータと、電動機が発生するト
ルクと負荷要素が発生する負荷トルクとを一致させるよ
うに電動機の発生トルクを制御するトルク制御手段とを
備えた電動機のトルク制御装置を提供する。

【００１２】上記電動機のトルク制御装置は、電動機の
回転子の回転加速度を検出する回転子加速度検出手段
と、検出された回転加速度と回転加速度指令との偏差に
基づいて電動機に与える電圧または電流のいずれかを制
御する加速度制御手段とを備えていてもよい。

【００１３】また、上記電動機のトルク制御装置は、電
動機の回転子の回転速度を検出する回転子位置速度検出
手段と、検出された回転速度と回転速度指令との偏差に
基づいて電動機に与える電圧または電流のいずれかを制
御する速度制御手段とを備えていてもよい。

【００１４】さらに、上記電動機のトルク制御装置は、
電動機の回転子の回転角に対して相対する位置の回転速
度の差を検出する速度差検出手段と、検出された速度差
に基づいて電動機に与える電圧または電流を制御する速
度差制御手段とを備えていてもよい。

【００１５】これらにより、トルク脈動の大きい圧縮機
などの負荷要素を駆動する場合でも、回転脈動を低減す
ることができ、かつ正弦波に近い滑らかな電流波形によ
り駆動して低い騒音レベルを実現することができる。

【００１６】なお、これらの電動機のトルク制御装置に
おいては、加速度制御手段、速度制御手段または速度差
制御手段が、それぞれ、検出された回転加速度、回転速
度または速度差と、これらの指令値との偏差に基づい
て、前記電動機に与える電圧または電流のいずれかを演
算する制御量演算手段を電動機の回転子の所定の回転位
置ごとに対応して複数個備えるとともに、任意の回転位
置に対応する制御量を複数個の制御量演算手段の値の補
間により求めるトルク指令補正量補間手段を備えていて
もよい。

【００１７】また、これらの電動機のトルク制御装置
は、インバータが電動機の電流を検出する電流センサを
２個以上備えている場合は、インバータが出力する電圧
値と電動機の特性値とから推定される電流推定値と、電
流センサにより検出された電流値との偏差に基づいて電
動機の回転子磁極位置を推定する回転子位置推定手段を
備え、かつ推定された回転子磁極位置の情報に基づいて
通電を制御する機能を備えているのが好ましい。

【００１８】さらに、これらの電動機のトルク制御装置
は、回転子加速度検出手段、回転子位置速度検出手段ま
たは速度差検出手段が電動機の電流を検出する電流セン
サを２個以上備えている場合は、インバータが出力する
電圧値と電動機の特性値とから推定される電流推定値
と、電流センサにより検出された電流値との偏差に基づ
いて電動機の回転加速度、回転速度または回転速度差を
推定する機能を備えているのが好ましい。

【００１９】また、本発明は、トルク制御手段が、１回
転子の１回転中の各回転角度におけるインバータのトル
ク指令補正量を記憶するトルク補正量記憶手段を備え、
かつ電動機の起動時には、トルク補正量記憶手段に記憶
されたトルク指令補正量に基づいて電動機に与える電圧
または電流のいずれかを制御することによりトルク制御
を行い、起動してから所定時間後には、検出された回転
加速度、回転速度または回転速度差を用いてトルク制御
を行う加速度制御手段、速度制御手段または速度差制御
手段を備えている電動機のトルク制御装置を提供する。
これにより、起動時から安定した低振動と低騒音を実現
することができる。

【００２０】また、本発明は、インバータの電源入力の
電圧を検出する電源電圧検出手段を備え、検出された電
源電圧の値に基づいて出力電圧に補正をかける機能を有
するトルク制御手段を備えた電動機のトルク制御装置を
提供する。これにより、電源が不安定な場合でも安定し
て低振動、低騒音を実現することができる。

【００２１】また、本発明は、電動機の停止時には、電
動機の回転子磁極の位置を所定の位置で通電を停止する
機能を有し、さらにその停止位置を停止前の回転数また
はトルクにより変化させるインバータを備えた電動機の
トルク制御装置を提供する。なお、トルク制御手段は、
通電を停止する前記電動機の回転子磁極の位置を、停止
前の該電動機の回転数により変化させるようになってい
てもよい。また、インバータは、通電を停止する電動機
の回転子磁極の位置を、停止前の電動機のトルクにより
変化させるようになっていてもよい。

【００２２】これにより、電動機の停止時には、電動機
の回転子磁極の所定の位置で通電を停止させ、さらにそ
の停止位置を、停止前の回転数またはトルクにより変化
させることにより、停止時の低い振動を実現することが
できる。

【００２３】これらの電動機のトルク制御装置は、出力
する電圧または電流値が、回転角に対して隣接する他の
制御量演算手段の出力値との差があらかじめ定められた
所定の値以下になるように制限されるトルク制御手段を
備えていてもよい。これにより、安定したトルク制御が
実現できる。

【００２４】これらの電動機のトルク制御装置は、トル
ク制御における加速度制御出力、速度制御出力または速
度差制御出力のそれぞれに対して、そのトルク指令の上
下限をインバータの電気容量等の値に設定するトルク制
御手段を備えていてもよい。これにより、装置の保護を
実現することができる。

【００２５】また、電動機のトルク制御装置は、これら
のトルク指令が制限される最小値および最大値の範囲
が、与えられた所定の制御調整率により、あらかじめ与
えられた最小値、最大値の範囲より制御調整率を掛けた
範囲に調整制限される制御量調整手段を備えていてもよ
い。これにより、制御量の調整により必要な制御量に合
ったトルク制御が実現される。

【００２６】さらに、これらの電動機のトルク制御装置
は、外部から制御調整率を入力する制御調整率入力手段
を備えていてもよい。これにより、ユーザが省エネ重視
の運転設定を選択できるような装置が実現される。

【００２７】また、これらの電動機のトルク制御装置に
おいては、インバータの出力電圧が最大値に達した場
合、制御調整率が変更されてもよい。これにより、電圧
飽和時の電圧波形の乱れ、不安定駆動を回避することが
できる。

【００２８】さらに、これらの電動機のトルク制御装置
においては、インバータの出力電圧が最大値に達した場
合、制御調整率を所定の時間変化率で変更するようにし
てもよい。これにより、制御調整率の変更時の切替衝撃
を低減することができる。

【００２９】また、これらの電動機のトルク制御装置に
おいては、所定の回転数以上では、トルク制御を中止す
るようにしてもよい。これにより、運転効率の高いトル
ク制御が実現される。

【００３０】さらに、これらの電動機のトルク制御装置
は、トルク制御の中止時には、制御調整率を一定の割合
でもって減少させていく機能を有していてもよい。これ
により、トルク制御中止時の衝撃を低減することができ
る。

【００３１】また、これらの電動機のトルク制御装置
は、電動機の停止時には、電動機の回転出力を停止した
後、ブレーキ出力を行うインバータを備えていてもよ
い。これにより、停止時のさらなる低い振動が実現され
る。

【００３２】さらに、これらの電動機のトルク制御装置
は、電動機停止時のブレーキ出力を行う時間を電流の変
動により決定する機能を有していてもよい。これによ
り、どのような負荷の場合でも、確実な低振動化が実現
される。

【００３３】

【発明の実施の形態】本発明において、トルク制御手段
は、電動機の回転子の回転加速度または回転速度に対応
して電動機への通電を制御することにより回転脈動を低
減する。このとき、トルク制御手段は、脈動を抑制する
ために前記回転子の回転加速度をゼロに制御する。

【００３４】実施の形態においては、電動機の相電流を
検出する２つの電流センサを備え、インバータ内に設け
た回転子位置速度検出手段が回転子速度検出手段として
機能し、前記２つの相電流から前記回転子の位置および
回転速度を検出する。トルク制御手段では、回転子加速
度検出手段により前記回転速度を微分して回転加速度を
検出し、加速度制御手段により加速度をゼロとするトル
ク指令補正量をインバータに出力するものとする。な
お、上記回転子位置速度検出手段は、インバータの出力
と電動機の特性値とから演算される出力電流と実際の電
流との差異に基づいて回転子の位置と速度とを検出す
る。また、脈動を低減するために、回転子速度を一定に
制御してもよいのはいうまでもない。

【００３５】また、本発明において、トルク制御手段
は、起動直後には上記トルク指令補正量が得られないこ
とに対応して、起動時の脈動を抑制するのに必要と考え
られる所定のパターンを有するトルク指令補正量を用い
て起動時の脈動を抑制する。

【００３６】実施の形態では、上記所定のトルク指令補
正量をトルク補正量記憶手段にあらかじめ記憶保持して
おき、起動時にはそのトルク指令補正量を読み出してト
ルク制御し、トルク制御が安定した所定時間後からは、
実際に検出される回転加速度または回転速度によるトル
ク制御に移行して脈動を抑制するものとする。

【００３７】また、本発明において、トルク制御手段
は、本発明におけるトルク制御が脈動を抑制するために
電流変化が大きくなり、それが電源電圧の変化に反映さ
れてトルク制御が不確実になることに対処しており、電
源電圧の変化によりトルク制御を補正するものとする。
実施の形態では、電源電圧を電源電圧検出手段を設け、
検出した電源電圧をトルク制御手段に入力して電源電圧
の変化によるトルク変化を相殺するようにトルク指令を
補正するものとする。

【００３８】また、本発明において、トルク制御手段
は、電動機の停止位置が停止時の逆回転振動に大きく影
響することに対処しており、電動機の停止時には、電動
機の回転子磁極の停止位置が上記振動の小さい位置とな
るように通電を停止させて振動を抑制する。また、上記
逆回転振動は、停止前の回転数やトルクの大きさに依存
することに対処して、停止前の回転数またはトルクによ
り停止位置を変えるように制御する。なお、実施の形態
では、たとえば停止前のトルクの大きさを相電流の大き
さにより検出するとするが、これに限定されるものでは
ない。

【００３９】以下、本発明の具体的な実施の形態を説明
する。 （実施の形態１）以下、本発明の実施の形態１にかかる
電動機のトルク制御装置について図面を参照しながら説
明する。図１は、実施の形態１にかかる電動機のトルク
制御装置の構成を示すブロック図である。図１におい
て、交流電源１からの入力を整流回路２で直流に整流さ
れた直流電圧は、インバータ３におけるスイッチング素
子５a 〜５f と環流ダイオード６a 〜６f とが対になっ
た回路により３相の交流電圧に変換され、それによりブ
ラシレスＤＣモータである圧縮機モータ４が駆動され
る。

【００４０】インバータ３において、電流センサ７a 〜
７b により検出された圧縮機モータ４の電流を用いて、
圧縮機モータ４の回転子磁極位置を推定検出する回転子
位置速度検出手段８により推定された回転子磁極位置の
情報に基づいて、正弦波駆動回路９が圧縮機モータ４を
駆動するためのドライブ信号をベースドライバ１０に出
力し、ベースドライバ１０は、そのドライブ信号に従っ
て、スイッチング素子５a 〜５f を駆動するための信号
を出力する。また、電流センサ７a 〜７b により検出さ
れた圧縮機モータ４の電流を用いて、圧縮機モータ４の
回転子の速度を推定検出する回転子位置速度検出手段８
により推定された回転子の速度と、外部から与えられる
目標速度との偏差の情報から、正弦波駆動回路９は回転
子速度が目標速度となるように制御する。

【００４１】トルク制御手段１１において、回転子加速
度検出手段１２は、回転子位置速度検出手段８が出力す
る回転子速度を微分することにより回転子加速度を演算
する。また、加速度制御手段１３は、検出された回転子
加速度と目標加速度とから、加速度が目標加速度となる
ように制御するためのトルク指令を正弦波駆動回路９に
出力するとともに、起動時にはトルク補正量記憶手段１
４に記憶されたトルク指令の補正量を正弦波駆動回路９
に出力したのち、所定時間後には目標加速度とするため
のトルク指令を出力する。また、加速度制御手段１３
は、分圧抵抗１５a と分圧抵抗１５b とで分圧された信
号に基づいて電源電圧検出手段１６が検出した電源電圧
の情報により、トルク指令に補正を加えて安定なトルク
制御を実現している。

【００４２】次に、回転子位置速度検出手段８の動作に
ついて、図面を参照しながら説明する。図２は、回転子
位置速度検出手段８の構成および動作の一例を示すブロ
ック図である。図２において、３相２相変換手段８ａ
は、電流センサ７a 〜７b により検出された電流ｉu と
電流ｉv を、現在の回転子位置推定情報θを用いて式
（１）により、現時刻ｔのブラシレスＤＣモータの回転
磁界の軸δ方向の電流ｉδ(ｔ)と磁束の向きの軸γ方向
の電流ｉγ(ｔ) とに変換する。

【００４３】

【数１】

【００４４】モータモデル電流演算手段８ｂは、モータ
定数（Ｒ：抵抗、Ｌｄ ：ｄ軸インダクタンス、Ｌｑ ：
ｑ軸インダクタンス、ＴS ：制御周期）、電流ｉδ、ｉ
γ、インバータ出力電圧Ｖγ、Ｖδ、推定速度ωM 、お
よび推定逆起電圧ｅM の情報を用いて、ブラシレスＤＣ
モータのモデル式から式（２）により、制御周期Ｔｓに
おける現時刻ｔのモータ電流ｉMδ(ｔ)およびｉMγ(ｔ)
を推定する。

【００４５】

【数２】

【００４６】推定されたモータ電流ｉMδ(ｔ)およびｉM
γ(ｔ)と、実際に検出された電流ｉδ(ｔ)およびｉγ
(ｔ)とを用いて、モータモデル誤差が原因で発生したと
考えられる電流誤差△ｉδ(ｔ)および△ｉγ(ｔ)が式
（３）により求められる。

【００４７】

【数３】

【００４８】この電流誤差は、推定逆起電圧ｅM 、推定
位置θ、および推定速度ωM に起因するため、この電流
誤差の情報を用いれば、推定逆起電圧ｅM 、推定位置θ
および推定速度ωM を正確な値に修正することが可能で
ある。逆起電圧推定手段８ｃは、式（４）により電流誤
差△ｉδとゲインＧｅとから修正演算により推定逆起電
圧ｅM を推定する。

【００４９】

【数４】

【００５０】また、速度推定手段８ｄは、式（５）によ
り推定逆起電圧ｅM 、逆起電圧係数ＫE 、電流誤差△ｉ
γ、制御周期Ｔｓ、および速度平均値ωMOとゲインＧθ
により推定速度ωM を推定する。

【００５１】

【数５】

【００５２】また、位置推定手段８ｅは、式（６）によ
り、制御周期Ｔｓ、推定速度ωM から推定位置θM を推
定する。この演算により、回転子の位置および速度が推
定される。

【００５３】

【数６】

【００５４】次に、この実施の形態における正弦波駆動
回路９の動作について図面を参照しながら説明する。図
３は、正弦波駆動回路９の１つの実施の形態の構成と動
作とを示すブロック図である。図３において、まず、３
相２相変換手段８ａは、推定された回転子位置θを用い
て、電流センサ７a 〜７b により検出された電流ｉu 、
ｉv から式（１）により電流ｉδと電流ｉγに変換され
る。

【００５５】さらに、現在の速度と目標速度との偏差の
情報から、速度を目標速度に追従するようにトルク指令
が速度制御手段９ａにより演算される。さらに、トルク
制御手段１１により演算されたトルク指令補正量が加算
されたトルク指令に対し、現在の電流ｉδの偏差から電
流δＰＩ制御手段９ｂにより、一般的なＰＩ制御により
出力指令を求め、δ軸方向の出力とする。一方、現在の
電流ｉγの偏差から電流γＰＩ制御手段９ｃにより、一
般的なＰＩ制御により出力指令を求め、γ軸方向の出力
とする。求められた２方向の出力ＶδとＶγから、出力
波形が正弦波となるように３相の出力電圧Ｖu、Ｖv、Ｖ
w が、推定された回転子の位置θを用いて一般的な２相
３相変換手段９ｄにより式（７）により変換して求めら
れる。

【００５６】

【数７】

【００５７】さらに、電源電圧による補正を電源電圧補
正手段９ｅにより行い、求められた３相出力電圧を実現
するように、３相分の６つのスイッチング素子５a 〜５
f のオンオフを決定するゲート信号がゲート信号発生手
段９ｆにより演算され、ベースドライバ１０へ出力され
る。

【００５８】次に、この実施の形態におけるトルク制御
手段１１の一例の動作について説明する。図４は、圧縮
機モータ４の回転角度に対する負荷トルク、速度、検出
速度、検出加速度、およびトルク指令補正量の変化の一
例を示す波形図である。先に説明したように、圧縮機、
とくに１ピストンロータリ圧縮機の負荷トルクは、その
回転角度により大きく変動する。このような負荷トルク
変動がある場合、回転子の速度は、図に示したように、
負荷トルクが大になると低下し、逆に負荷トルクが小さ
いときには増加するというように変動する。一方、加速
度は、負荷トルクと正反対の形で負荷トルクが大きいと
きには、加速度が低下するというように変動する。い
ま、圧縮機の振動を低下させたいのであるから、負荷ト
ルクが必要な位置でインバータ３による出力トルクを最
大にし、逆に負荷トルクが低い位置でインバータ３によ
る出力トルクを低下させれば、トルクが釣り合って振動
が低減される。

【００５９】図５は、この実施の形態におけるトルク制
御手段１１の構成と動作を示すブロック図である。速度
脈動を低減するのが目的であるので、速度変動を低減す
ればよいが、速度変動を低減するには、加速度成分を０
にするようにトルクを制御すればよいことは明白であ
る。そこで、まず、回転子加速度検出手段１２は、回転
子位置速度検出手段８により得られた速度を用いて、そ
の値の変動を計算することにより回転子の加速度を演算
する。さらに、目標である加速度０との偏差から加速度
差を求める。トルク脈動は、回転子の回転に対してある
パターンを持つものであるので、制御も回転子の角度位
置により切り替えることにより、制御遅れの影響を排除
した制御が可能となる。

【００６０】すなわち、加速度を制御するとき、回転子
の所定の位置に対しては、その位置に対応した加速度を
用いて制御を実施しなければ、加速度制御の制御遅延に
より制御性能が悪化する。したがって、回転子の位置を
複数の領域に分け、その領域ごとに加速度制御の演算を
実施することとする。演算は下記の式（８）による。

【００６１】 tr(n+1,ｉ)=tr(n,ｉ)−Ｇa×ａ(ｉ) ・・・・・・・・・・（８） ここで、tr(n,ｉ)：インバータトルク指令（n：回転
目、ｉ：回転子位置） ａ(ｉ)：回転子加速度（ｉ：回転子位置） Ｇa：制御ゲイン ここでは、加速度制御を回転子角度位置に対してＮ個の
領域に分けて加速度制御＃１手段１７ないし加速度制御
＃Ｎ手段１８において演算を行うこととする。さらに、
実際の回転子角度は連続であるので、回転子角度位置に
対する制御出力は、トルク指令補正量補間手段１９によ
り、Ｎ個の制御出力の補間値として出力される。

【００６２】図６は、トルク指令補正量補間手段１９の
動作を示す特性図である。加速度制御＃１手段１７ない
し加速度制御＃Ｎ手段１８により１回転中のＮ個の制御
出力が求められるが、回転子角度位置は連続量であるた
め、任意の位置に対するトルク指令補正量は、Ｎ個の制
御出力の、たとえば線形補間により求められる。

【００６３】なお、この実施の形態では、加速度を用い
たトルク制御手段１１の制御例について説明したが、速
度について同様の制御を実施しても同様のトルク制御効
果が得られることは明白である。

【００６４】図７中のグラフ（１）およびグラフ（２）
は、本発明の電動機のトルク制御装置により得られた制
御結果の一例を示す波形図である。図７中のグラフ
（１）は、トルク制御を実施しない場合の圧縮機振動加
速度、トルク指令、モータ電流、および検出回転子加速
度の推移の一例を示す。このように、トルク指令一定と
するトルク制御なしの場合には、圧縮機の負荷トルクの
脈動の影響を受けて回転子加速度も変動し、それにより
圧縮機の振動が大きくなっている。図７中のグラフ
（２）は、トルク制御を実施した場合の実験結果の一例
を示す。このように、検出した回転子加速度に応じてト
ルク指令を操作することにより、圧縮機の負荷トルクの
大きなところではモータ出力のトルク指令を増加させ、
負荷トルクの小さなところではモータ出力のトルクを低
下させることにより、振動レベルが低下している。

【００６５】図８は、１ピストンロータリ圧縮機の回転
停止角度に対する最大逆回転速度の実験結果を示す。最
大逆回転速度は停止時の衝撃の原因であり、この値が大
きいほど停止時の振動が大きくなる。図８からわかるよ
うに、回転を停止する角度により停止時の振動は大きく
変動する。このことから、所定の回転停止角度に制御で
きれば、停止時の振動レベルを少なくすることが可能で
ある。また、この回転停止角度と最大逆回転速度との間
の関係は、そのときの圧縮機負荷、圧縮機回転数により
変化する。すなわち、圧縮機負荷が大きくなればなるほ
ど、逆回転のエネルギーが大きくなる傾向にあるため、
圧縮機負荷に対応して回転停止のタイミングを前後にず
らす必要がある。同様に、圧縮機回転数の変動に対応し
て回転停止のタイミングをずらす必要がある。この実施
の形態における正弦波駆動回路９は、電流ｉδから圧縮
機負荷トルクを推定し、圧縮機負荷トルクに応じて回転
停止のタイミングを決定し、その運転環境に応じて振動
が最小になるような停止位置を決定し、インバータ３の
出力を停止する。

【００６６】図９は、整流回路２の直流出力電圧、すな
わちインバータ３への電源電圧の推移の一例を示す特性
図である。トルク脈動が激しい圧縮機、たとえば１ピス
トンロータリ圧縮機のような負荷をインバータ３により
駆動する場合、とくに、この実施の形態におけるトルク
制御手段１１のようにトルク制御を行う場合、圧縮機の
１回転中でインバータ３による出力トルクが変動するた
めに出力電流も回転に同期して変動し、さらに一般的な
構成の整流回路２を用いた場合では、それに応じて出力
電圧も脈動することとなる。そのため、この図９に示し
たように、電圧が最大Ｖmax 、最小Ｖmin の間で変動す
る。それに応じて出力トルクも影響を受けるため、トル
ク制御が収束するまでの時間が長くなるなどの問題が生
じる。それに対してこの実施の形態では、電源電圧検出
手段１６により求められた電源電圧値を用いてインバー
タ３による出力トルクに補正をかけることにより、制御
性能を向上させる。

【００６７】すなわち、図１０に示すフローチャートの
ように制御する。まず、ステップＳ１１において、電源
電圧検出手段１６により電源電圧が検出される。次に、
ステップＳ１２において、正弦波駆動回路９における２
相３相変換手段９ｄにより三相の出力電圧Ｖu 、Ｖv 、
Ｖw が演算される。そして、ステップＳ１３において、
電源電圧補正手段９ｅによりＰＷＭの通電率が、電源電
圧Ｖinと出力電圧Ｖu、Ｖv 、Ｖw との比から求められ
る。さらに、ステップＳ１４において、ゲート信号発生
手段９ｆにより、求められた通電率に応じたゲート信号
がベースドライバ１０に出力される。

【００６８】次に、トルク補正量記憶手段１４を用いた
トルク制御手段１１の制御起動性能の向上機能について
説明する。図１１は、トルク制御の起動時と定常運転時
の負荷トルクおよびトルク指令補正量の推移の一例を示
す特性図である。定常運転中は、制御も安定し、負荷ト
ルクに対してトルク指令補正量が制御されて、釣り合っ
て安定している。しかし、起動時には、まだ制御が実行
されていないため、トルク指令補正量は、制御がなされ
ない状態、すなわちトルク指令補正量０の状態であり、
制御が不成立であり、したがって、トルク脈動が激し
く、起動時の振動は過大となる。

【００６９】それに対し、この実施の形態では、トルク
補正量記憶手段１４を備え、起動時には、あらかじめほ
ぼ制御性能が保証されるような記憶されたトルク指令補
正量に従って制御がなされるため、起動時から振動を低
減することができる。

【００７０】すなわち、図１２に示すフローチャートの
ように、ステップＳ２１で起動命令が確認されると、ま
ず、ステップＳ２２においてトルク指令補正量がトルク
補正量記憶手段１４からロードされる。次に、ステップ
Ｓ２３において、加速度制御手段１３により加速度制御
の演算が開始された後、ステップＳ２４において制御演
算が安定するまでの一定時間が経過すれば、ステップＳ
２５において、加速度制御手段１３により求められた加
速度制御の出力に基づいてトルク指令が演算出力され
る。以上の手順により、起動時にもトルク制御性能を向
上させている。

【００７１】（実施の形態２）以下、本発明の実施の形
態２を説明する。図１６は、本発明の実施の形態２にか
かる電動機のトルク制御装置のブロック構成図である。
なお、説明の重複を避けるため、図１６中において図１
（実施の形態１）と共通の構成要素には、図１と同一の
番号が付して、その説明を省略する。

【００７２】実施の形態２では、トルク制御手段１１内
に設けられた回転子速度差検出手段２０は、回転子位置
速度検出手段８から出力される回転子速度情報と回転子
位置情報とから回転子速度差を演算する。そして、速度
差制御手段２１においては、回転子速度差検出手段２０
によって検出された回転子速度差の値から、速度差が０
となるように制御するためのトルク指令値を演算して、
これを正弦波駆動回路９に出力する。

【００７３】また、制御調整率入力手段２２は、外部よ
り入力される制御調整率を速度差制御手段２１に出力す
る。そして、速度差制御手段２１は、入力された制御調
整率によりトルク制御のかけ具合を調整する。

【００７４】次に、本発明にかかる電動機のトルク制御
装置における回転子速度差検出手段２０および速度差制
御手段２１の動作原理について説明する。図１７は、回
転子速度差制御の動作の一例を表す概念図である。回転
子速度差検出手段２０は、回転子位置速度検出手段８に
より検出された速度情報を用いて、回転子の互いに相対
する位置にある２つの９０度区間の平均速度１および平
均速度２を求める。これらの速度に差がある場合は、回
転子の回転に変動があり、それにより振動が発生してい
ることになるので、その速度差を低減するため、速度差
情報をフィードバックして、電流指令値を調整する。調
整の方法は、前記の例にて示した加速度制御の調整式と
同様に、次の式（９）により演算される。

【００７５】 ｔｒ（n+1,i）＝ｔｒ（n,i）−Ｇa×ｄ(ｉ−ｍ)・・・・・・・・（９） ｔｒ（n,i）：インバータトルク指令 （n：回転目、i：回転子位置） ｄ(i)：回転子速度差（i：回転子位置、ｍ：制御量注入
点） Ｇa：制御ゲイン ここで、回転子速度差情報をフィードバックする点ｍ
は、トルク指令から速度への伝達特性を考え、９０度区
間の速度平均化領域の中間より約９０度前の位置に設定
する。

【００７６】図１８は、回転子速度差検出手段２０およ
び速度差制御手段２１の制御処理を表すブロック構成図
である。ここでは、速度差制御を回転子角度位置に対し
てＮ個の領域に分けて速度差制御＃１手段２３〜速度差
制御＃Ｎ手段２４において演算を行う。さらに、制御量
調整手段２５により制御量が、制御のかけ具合を表す制
御量調整率により調整された後、回転子の角度位置に対
する制御出力は、トルク指令補正量補間手段１９によ
り、Ｎ個の制御出力の補間値として出力される。

【００７７】図１９は、速度差制御手段２１における制
御安定化のための平滑処理の原理を表す図である。回転
子の回転角度位置に対してＮ個の領域に分割された各速
度差制御手段の出力する電圧または電流値は、回転角に
対して隣接する他の速度差制御手段の出力値との差があ
らかじめ定められた所定の値以下になるように制限され
る。このような平滑処理がない場合のトルク指令値の分
布特性が図１９中のグラフ（２）に表されている。ま
た、平滑処理を実行した場合の特性が、図１９中のグラ
フ（１）に表されている。図１９から明らかなとおり、
隣接する出力差を制限しない場合には、局所的なノイズ
などにより制御が安定せず、制限した場合には、制御が
安定する。

【００７８】図２０は、速度差制御手段２１における制
御量調整手段２５の制御量調整の原理を表す図である。
回転子の回転角度位置に対してＮ個の領域に分割された
各速度差制御手段の出力する電圧または電流値は、目標
速度と速度との差により得られる平均トルク指令と加算
されて、トルク指令として正弦波駆動回路９によりモー
タ４を駆動するための出力に変換される。その出力値
は、その最小値、最大値の範囲内に入るように制限され
る。その最大値は、インバータ３内のスイッチング素子
５a 〜５fの電流容量を超えないように設定されてい
る。通常運転時には、この最小値、最大値の範囲内にト
ルク指令値が入るようにトルク指令補正量が調整されて
いる。

【００７９】装置の運転モードを切り替えた場合や、イ
ンバータの出力電圧が最大値に達した場合などに、トル
ク制御の効果を低減させたい場合には、制御調整率によ
り制御効果を調整する。図２０中のグラフ（２）に示す
ように、制御調整率が与えられた場合は、トルク指令の
範囲が狭い範囲に制限される。そのトルク指令の範囲
は、平均トルク指令をｍｔ、トルク指令上限をｍａｘ
ｔ、制御調整率をｔｄｅｃとすれば、次の式（１０）の
ようになる。

【００８０】 ［ｍｔ−ｍｉｎ［ｍｔ×ｔｄｅｃ、（ｍａｘｔ−ｍｔ）×ｔｄｅｃ］ 、ｍｔ＋ｍｉｎ［ｍｔ×ｔｄｅｃ、（ｍａｘｔ−ｍｔ）×ｔｄｅｃ］ ］ ・・・・・・・・・・（１０） ここで、ｍｉｎ［ ］は、少ないほうの値の選択を表
す。つまり、平均トルク指令を実現しつつ、トルク指令
範囲が、スイッチング素子５a 〜５fにより決まる範囲
に入る条件の下、トルク指令の変動幅を制御調整率分変
更することにより、トルク制御の掛り具合を調整する。
なお、図２０中のグラフ（１）に示すように、制御調整
率が設定されない場合は、トルク指令の範囲が非常に広
がることになる。

【００８１】図２１は、トルク制御装置が空調機の圧縮
機を駆動する装置である場合に、居住者がその空調機の
運転モードを切り替えるための装置としての制御調整率
入力手段２２の一例である。居住者が、空調機の運転モ
ードを快適から省エネモードに重点を置いた場合、その
入力値に応じて制御調整率が減少させられ、それにより
トルク制御のかかり方が、許容振動の範囲内で減少す
る。それにより、若干、室外機の振動は増加するが、許
容範囲範囲内であるため問題はない。その時、トルク制
御のトルク指令の範囲が狭くなるため、電流変動が少な
くなり、省エネとなる。逆に、快適モードとした場合
は、その逆である。

【００８２】図２２は、インバータ３の出力電圧が最大
値に達した場合の、速度差制御手段２１の動作を表す図
である。圧縮機モータ４の負荷が増大し、インバータ出
力電圧が最高値に達した場合、正弦波、またはそれに近
い広角通電で駆動している場合には、電圧波形が乱れ駆
動が不安定になるなどの影響がある。そのため、インバ
ータ出力電圧を多大にするのは望ましくなく、所定の範
囲に制限する必要がある。一方、トルク制御を実施する
場合、トルク補正をかけるため、インバータ出力電圧が
変動し、最大値に達し易くなる。

【００８３】したがって、インバータ出力電圧が最大値
に達した場合、まず、トルク制御の利き具合を制御調整
率により調整して、インバータ出力電圧が過大になるの
を抑えることができる。インバータ出力電圧が最大値に
達した場合、この制御調整率を一定の時間率で低下さ
せ、それによりインバータ出力電圧を低下させる。さら
に、インバータ出力電圧が低下していった場合、トルク
制御をさらにかけることができるため、制御調整率を増
加させる。このようにして、トルク制御時の電圧飽和対
策が実現される。

【００８４】空調機の圧縮機を駆動するトルク制御装置
の場合、圧縮機の特性上、低回転数ほど振動が増大する
傾向がある。その振動を低下させるためトルク制御を実
施する必要があるが、トルク制御は、電流の変動を伴う
ため運転効率を低下させてしまう。従って、振動が許容
範囲にある場合には、トルク制御を停止した方が省エネ
の効果によりメリットがある。

【００８５】図２３は、トルク制御装置におけるトルク
制御の実施方式について表した図である。所定の切替回
転数、たとえば５０ｒ.ｐ.ｓ.以下では、振動を低減す
るためにトルク制御を実施し、それ以上では、省エネ性
を考慮してトルク制御を実施する。

【００８６】次に、トルク制御終了時の処理について説
明する。トルク制御をいきなり遮断した場合、電動機の
振動が急激に増加するため、衝撃が発生する。それを回
避するためには、徐々にトルク制御の効果を低減してい
く必要がある。図２４は、トルク制御の円滑停止方式に
ついて表した図である。通常運転時には、トルク指令は
先に説明したように、スイッチング素子５a 〜５fの電
流容量により規定される上下限値の範囲内に収まるよう
に制御されている。トルク制御の停止指示が発生してか
ら、制御調整率を時間に対して一定の割合で減少させて
いくことにより、制御量調整手段２５においてトルク指
令の値の範囲が徐々に狭められていき、トルク制御の効
果が徐々に低減していく。さらに時間が経過し、制御調
整率が０になると、トルク制御の効果がなくなり、平均
トルク指令による一定出力のインバータ運転となる。

【００８７】次に、トルク制御終了時の振動低減方法の
一手法について説明する。上記にて説明したように、１
ピストンロータリ圧縮機の回転停止時には振動が大とな
る。これに対して、所定の回転停止角度に制御し、停止
時の振動レベルを少なくする方式は述べたが、さらに、
停止時に、ブレーキ出力を行うことにより振動をさらに
低減することができる。

【００８８】図２５は、停止時のロータの動きの一例を
示した図である。運転時には、正弦波状の電流波形によ
り回転駆動されているが、停止と共に回転のための通電
が停止される。それと同時に、電動機に対し一定電圧を
加えて、直流電流を流すことにより、ブレーキが掛けら
れる。ブレーキにより、停止時の振動は、急速に低減
し、振動低減後に停止ブレーキを終了する。

【００８９】図２６は、停止時の電流波形の一例を示し
た図である。回転停止とともに、停止ブレーキが掛けら
れる。一方、電流は、ブレーキにより一定の電流と、ロ
ータの振動により発生される振動電流成分により変動す
る。その変動が、一定の値以下になった場合、振動が収
まったと判断して、停止ブレーキを終了する。これによ
り、どのような負荷のもとでも効果的に圧縮機振動を低
減することができる。

【００９０】なお、以上の実施の形態では、電流センサ
７ａ〜７ｂをインバータ３の中に設けた場合について説
明したが、回転子加速度検出手段１２に備えてもよく、
また、回転子位置速度検出手段８に備えたものとしても
よいことはいうまでもない。

【００９１】また、以上の実施の形態におけるインバー
タ３およびトルク制御手段１１は、専用のハード回路で
実現しても、またマイクロコンピュータを利用したソフ
トウェアで実現してもよいことはいうまでもない。

【００９２】

【発明の効果】以上のように本発明の電動機のトルク制
御装置によれば、トルク脈動の大きい圧縮機などの負荷
要素を駆動する場合でも、電動機の回転子の回転加速度
または回転速度を検出し、それにより加速度または速度
を制御することにより回転脈動を低減させるとともに、
通電を電気角で１２０度より大きく１８０度以下で実施
して、正弦波に近い滑らかな電流波形により低い騒音レ
ベルも実現するものである。

【００９３】さらに、電動機の回転子の回転角に対して
相対する位置の回転速度の差を制御することにより、安
定したトルク制御を正弦波に近い滑らかな電流波形によ
り低い騒音レベルで実現するものである。

【００９４】また、トルク制御手段は、起動時には、ト
ルク補正量記憶手段に記憶されたトルク指令補正量に基
づいて電動機に与える電圧または電流のいずれかを制御
することにより、起動時から安定した低振動、低騒音が
実現されるものである。

【００９５】さらに、トルク制御手段は、電源電圧検出
手段により検出されたインバータの電源入力の電圧の値
に基づいて出力電圧に補正をかけることにより電源が不
安定でも安定して低振動、低騒音が実現されるものであ
る。

【００９６】加えて、電動機の停止時には、電動機の回
転子磁極の所定の位置で通電を停止し、さらにその停止
位置を、停止前の回転数またはトルクにより変化させる
ことにより、停止時の低い振動が実現されるものであ
る。

【００９７】トルク制御における加速度制御出力、速度
制御出力または速度差制御出力のそれぞれに対して、隣
接するトルク指令の差に制限を持たせることにより、ト
ルク制御動作が安定するものである。

【００９８】また、トルク制御における加速度制御出
力、速度制御出力、速度差制御出力、それぞれに対し
て、そのトルク指令の上下限をインバータの電気容量等
の値に設定することにより、装置の保護を実現するもの
である。

【００９９】さらに、トルク制御におけるトルク指令
が、あらかじめ与えられた所定の最小値、最大値の範囲
より制御調整率を掛けた範囲に調整制限されることによ
り、トルク制御の制御効果の調整が可能となるものであ
る。

【０１００】加えて、制御調整率入力手段により外部か
ら制御調整率を入力することにより、ユーザが省エネ重
視の運転設定を選択できるような装置が実現される。ま
た、インバータの出力電圧が最大値に達した場合に、制
御調整率を変更することにより、電圧飽和時の電圧波形
の乱れ、不安定駆動を回避することができるものであ
る。さらに、制御調整率を所定の時間変化率で変更する
ことにより、制御調整率の変更時の切替衝撃を低減する
ものである。

【０１０１】振動の比較的低い高速領域におけるトルク
制御を中止することにより、運転効率の高いトルク制御
が実現される。さらに、トルク制御の中止時には、制御
調整率を一定の割合でもって減少させていくことによ
り、トルク制御中止時の衝撃を低減するものである。

【０１０２】電動機の停止時には、電動機の回転出力を
停止した後、ブレーキ出力を行うことにより、停止時の
さらなる低振動、迅速な停止が実現されるものである。
また、電動機停止時のブレーキ出力を行う時間を電流の
変動により決定することにより、どのような負荷の場合
でも、確実な低振動化が実現されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１にかかる電動機のトル
ク制御装置の構成を示すブロック図である。

【図２】 実施の形態１における回転子位置速度検出手
段の構成と動作とを示すブロック図である。

【図３】 実施の形態１における正弦波駆動回路の構成
と動作を示すブロック図である。

【図４】 実施の形態１における圧縮機モータの回転角
度に対する負荷トルク、速度、検出速度、検出加速度お
よびトルク指令補正量の変化の一例を表す図である。

【図５】 実施の形態１におけるおけるトルク制御手段
の構成と動作とを示すブロック図である。

【図６】 実施の形態１におけるトルク指令補正量補間
手段の動作を示す特性図である。

【図７】 実施の形態１により得られた制御結果の一例
を示す特性図である。

【図８】 １ピストンのロータリ圧縮機の回転停止角度
に対する最大逆回転速度の実験結果の一例を示す特性図
である。

【図９】 整流回路の直流出力電圧の推移の一例を示す
特性図である。

【図１０】 実施の形態１における電源電圧補正方法を
示すフローチャートである。

【図１１】 トルク制御の起動時および定常運転時の負
荷トルクおよびトルク指令補正量の推移の一例を示す特
性図である。

【図１２】 実施の形態１におけるトルク補正量記憶手
段を用いたトルク制御手段の制御起動性能向上機能の動
作を示すフローチャートである。

【図１３】 従来のロータリ圧縮機の負荷トルク変動の
一例を示す特性図である。

【図１４】 従来のトルク制御装置におけるトルク制御
駆動時の電流の一例を示す波形図である。

【図１５】 従来のトルク制御装置におけるトルク制御
駆動時の圧縮機の円周方向の振動の一例を示す波形図で
ある。

【図１６】 本発明の実施の形態２にかかる電動機のト
ルク制御装置のブロック構成図である。

【図１７】 実施の形態２における回転子速度差制御の
動作を表す概念図である。

【図１８】 実施の形態２における回転子速度差検出手
段および速度差制御手段の制御処理を表すブロック構成
図である。

【図１９】 実施の形態２における速度差制御手段にお
ける制御安定化のための平滑処理の原理を表す図であ
る。

【図２０】 実施の形態２における速度差制御手段にお
ける制御量調整手段の制御量調整の原理を表す図であ
る。

【図２１】 居住者が空調機の運転モードを切り替える
ための、制御調整率入力手段の一例である。

【図２２】 インバータの出力電圧が最大値に達した場
合の、速度差制御手段の動作を表す図である。

【図２３】 トルク制御装置におけるトルク制御の実施
方式について表した図である。

【図２４】 トルク制御の円滑停止方式について表した
図である。

【図２５】 停止時のロータの動きの一例を示した図で
ある。

【図２６】 停止時の電流波形の一例を示した図であ
る。

【符号の説明】

１ 交流電源、 ２ 整流回路、 ３ インバータ、
４ 圧縮機モータ（電動機）、 ５ａ〜５ｆ スイッチ
ング素子、 ６ａ〜６ｆ 環流ダイオード、７ ベース
ドライバ、 ７ａ〜７ｂ 電流センサ、 ８ 回転子位
置速度検出手段（回転子速度検出手段）、 ８ａ ３相
２相変換手段、 ８ｂ モータモデル電流演算手段、
８ｃ 逆起電圧推定手段、 ８ｄ 速度推定手段、 ８
ｅ 位置推定手段、 ９ 正弦波駆動回路、 ９ａ 速
度制御手段、 ９ｂ 電流δＰＩ制御手段、 ９ｃ 電
流γＰＩ制御手段、 ９ｄ ２相３相変換手段、 ９ｅ
電源電圧補正手段、 ９ｆ ゲート信号発生手段、 １
０ ベースドライバ、１１ トルク制御手段、 １２
回転子加速度検出手段、 １３ 加速度制御手段、 １
４ トルク補正量記憶手段、 １５ａ、１５ｂ 分圧抵
抗、 １６電源電圧検出手段、 １７ 加速度制御＃１
手段（制御量演算手段）、 １８加速度制御＃Ｎ手段
（制御量演算手段）、 １９ トルク指令補正量補間手
段、２０ 回転子速度差検出手段、 ２１ 速度差制御
手段、 ２２ 制御調整率入力手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｐ 5/00 Ｈ０２Ｐ 5/00 Ｑ 21/00 5/41 ３０３Ｚ 5/41 ３０３ 5/408 Ｈ 6/16 Ｃ 6/20 6/02 ３４１Ｎ 6/24 ３４１Ｋ ３４１Ｌ (72)発明者 田澤 徹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 東 光英 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (37)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負荷要素を駆動する電動機と、前記電動
   機に交流電力を供給するインバータと、前記電動機が発
   生するトルクと前記負荷要素が発生する負荷トルクとを
   一致させるように前記インバータを制御するトルク制御
   手段とを備えていて、 前記インバータにおいては、前記電動機への交流出力の
   ための通電角度が１２０度より大きく１８０度以下とな
   っている電動機のトルク制御装置。
2. 【請求項２】 前記トルク制御手段は、前記電動機の回
   転子の回転加速度を検出する回転子加速度検出手段と、
   検出された回転加速度と回転加速度指令との偏差に基づ
   いて前記電動機に与える電圧または電流のいずれかを制
   御する加速度制御手段とを備えている請求項１に記載の
   電動機のトルク制御装置。
3. 【請求項３】 前記加速度制御手段は、検出された回転
   加速度と回転加速度指令との偏差に基づいて前記電動機
   に与える電圧または電流のいずれかを演算する制御量演
   算手段を前記電動機の回転子の所定の回転位置ごとに対
   応して複数個備えるとともに、任意の回転位置に対応す
   る制御量を前記複数個の制御量演算手段の値の補間によ
   り求めるトルク指令補正量補間手段を備えている請求項
   ２に記載の電動機のトルク制御装置。
4. 【請求項４】 前記トルク制御手段は、前記電動機の回
   転子の回転速度を検出する回転子位置速度検出手段と、
   検出された回転速度と回転速度指令との偏差に基づいて
   前記電動機に与える電圧または電流のいずれかを制御す
   る速度制御手段とを備えている請求項１に記載の電動機
   のトルク制御装置。
5. 【請求項５】 前記速度制御手段は、検出された回転速
   度と回転速度指令との偏差に基づいて前記電動機に与え
   る電圧または電流のいずれかを演算する制御量演算手段
   を前記電動機の回転子の所定の回転位置ごとに対応して
   複数個備えるとともに、任意の回転位置に対応する制御
   量を前記複数個の制御量演算手段の値の補間により求め
   るトルク指令補正量補間手段を備えている請求項４に記
   載の電動機のトルク制御装置。
6. 【請求項６】 前記トルク制御手段は、前記電動機の回
   転子の回転角に対して相対する位置の回転速度の差を検
   出する速度差検出手段と、検出された速度差に基づいて
   前記電動機に与える電圧または電流のいずれかを制御す
   る速度差制御手段とを備えている請求項１に記載の電動
   機のトルク制御装置。
7. 【請求項７】 前記速度差制御手段は、検出された速度
   差に基づいて前記電動機に与える電圧または電流のいず
   れかを演算する制御量演算手段を前記電動機の回転子の
   所定の回転位置ごとに対応して複数個備えるとともに、
   任意の回転位置に対応する制御量を前記複数個の制御量
   演算手段の値の補間により求めるトルク指令補正量補間
   手段を備えている請求項６に記載の電動機のトルク制御
   装置。
8. 【請求項８】 前記インバータは、前記電動機の電流を
   検出する電流センサを２個以上備えていて、 前記インバータが出力する電圧値と前記電動機の特性値
   とから推定される電流推定値と、前記電流センサにより
   検出された電流値との偏差に基づいて前記電動機の回転
   子磁極位置を推定する回転子位置推定手段を備え、かつ
   推定された回転子磁極位置の情報に基づいて通電を制御
   する機能を備えている請求項１ないし請求項７のいずれ
   か１つに記載の電動機のトルク制御装置。
9. 【請求項９】 前記回転子加速度検出手段は、前記電動
   機の電流を検出する電流センサを２個以上備えていて、 前記インバータが出力する電圧値と前記電動機の特性値
   とから推定される電流推定値と、前記電流センサにより
   検出された電流値との偏差に基づいて前記電動機の回転
   加速度を推定する機能を備えている請求項２または請求
   項３に記載の電動機のトルク制御装置。
10. 【請求項１０】 前記回転子位置速度検出手段は、前記
    電動機の電流を検出する電流センサを２個以上備えてい
    て、 前記インバータが出力する電圧値と前記電動機の特性値
    とから推定される電流推定値と、前記電流センサにより
    検出された電流値との偏差に基づいて前記電動機の回転
    速度を推定する機能を備えている請求項４または請求項
    ５に記載の電動機のトルク制御装置。
11. 【請求項１１】 前記速度差検出手段は、前記電動機の
    電流を検出する電流センサを２個以上備えていて、 前記インバータが出力する電圧値と前記電動機の特性値
    とから推定される電流推定値と、前記電流センサにより
    検出された電流値との偏差に基づいて前記電動機の回転
    速度差を推定する機能を備えている請求項６または請求
    項７に記載の電動機のトルク制御装置。
12. 【請求項１２】 負荷要素を駆動する電動機と、前記電
    動機に交流電力を供給するインバータと、前記電動機が
    発生するトルクと前記負荷要素の発生する負荷トルクと
    を一致させるように前記インバータを制御するトルク制
    御手段とを備えている電動機のトルク制御装置におい
    て、 前記電動機の回転子の回転加速度を検出する回転子加速
    度検出手段と、検出された回転加速度と回転加速度指令
    との偏差に基づいて前記電動機に与える電圧または電流
    のいずれかを制御する加速度制御手段とを備えていて、 前記トルク制御手段は、前記回転子の１回転中の各回転
    角度における前記インバータのトルク指令補正量を記憶
    するトルク補正量記憶手段を備え、前記電動機の起動時
    には、前記トルク補正量記憶手段に記憶された前記トル
    ク指令補正量に基づいて前記電動機に与える電圧または
    電流のいずれかを制御することによりトルク制御を行
    い、起動してから所定時間後には、検出された回転加速
    度を用いて前記加速度制御手段がトルク制御を行うよう
    になっている電動機のトルク制御装置。
13. 【請求項１３】 負荷要素を駆動する電動機と、前記電
    動機に交流電力を供給するインバータと、前記電動機が
    発生するトルクと前記負荷要素が発生する負荷トルクと
    を一致させるように前記電動機の発生トルクを制御する
    トルク制御手段とを備えている電動機のトルク制御装置
    において、 前記電動機の回転子の回転速度を検出する回転子位置速
    度検出手段と、検出された回転速度と回転速度指令との
    偏差に基づいて前記電動機に与える電圧または電流のい
    ずれかを制御する速度制御手段とを備えていて、 前記トルク制御手段は、前記回転子の１回転中の各回転
    角度における前記インバータのトルク指令補正量を記憶
    するトルク補正量記憶手段を備え、前記電動機の起動時
    には、前記トルク補正量記憶手段に記憶された前記トル
    ク指令補正量に基づいて前記電動機に与える電圧または
    電流のいずれかを制御することによりトルク制御を行
    い、起動してから所定時間後には、検出された回転速度
    を用いて前記速度制御手段がトルク制御を行うようにな
    っている電動機のトルク制御装置。
14. 【請求項１４】 負荷要素を駆動する電動機と、前記電
    動機に交流電力を供給するインバータと、前記電動機が
    発生するトルクと前記負荷要素が発生する負荷トルクと
    を一致させるように前記電動機の発生トルクを制御する
    トルク制御手段とを備えている電動機のトルク制御装置
    において、 前記電動機の回転子の回転角に対して相対する位置の回
    転速度の差を検出する速度差検出手段と、検出された回
    転速度差に基づいて前記電動機に与える電圧または電流
    のいずれかを制御する速度差制御手段とを備えていて、 前記トルク制御手段は、前記回転子の１回転中の各回転
    角度における前記インバータのトルク指令補正量を記憶
    するトルク補正量記憶手段を備え、前記電動機の起動時
    には、前記トルク補正量記憶手段に記憶された前記トル
    ク指令補正量に基づいて前記電動機に与える電圧または
    電流のいずれかを制御することによりトルク制御を行
    い、起動してから所定時間後には、検出された回転速度
    差を用いて速度差制御手段がトルク制御を行うようにな
    っている電動機のトルク制御装置。
15. 【請求項１５】 負荷要素を駆動する電動機と、前記電
    動機に交流電力を供給するインバータと、前記電動機が
    発生するトルクと前記負荷要素が発生する負荷トルクと
    を一致させるように前記インバータを制御するトルク制
    御手段と、前記インバータの電源入力の電源電圧を検出
    する電源電圧検出手段とを備えていて、 前記トルク制御手段は、検出された電源電圧の値に基づ
    いて前記インバータの出力電圧に補正をかけることによ
    り、トルクを安定に制御するようになっている電動機の
    トルク制御装置。
16. 【請求項１６】 負荷要素を駆動する電動機と、前記電
    動機に交流電力を供給するインバータと、前記電動機が
    発生するトルクと前記負荷要素が発生する負荷トルクと
    を一致させるように前記インバータを制御するトルク制
    御手段とを備えていて、 前記トルク制御手段は、前記電動機の停止時には、該電
    動機の回転子磁極の所定の位置で通電を停止することに
    より停止時の振動を低減する機能を備えている電動機の
    トルク制御装置。
17. 【請求項１７】 前記トルク制御手段は、通電を停止す
    る前記電動機の回転子磁極の位置を、停止前の該電動機
    の回転数により変化させるようになっている請求項１６
    に記載の電動機のトルク制御装置。
18. 【請求項１８】 前記インバータは、通電を停止する前
    記電動機の回転子磁極の位置を、停止前の該電動機のト
    ルクにより変化させるようになっている請求項１６に記
    載の電動機のトルク制御装置。
19. 【請求項１９】 前記加速度制御手段は、検出された回
    転加速度と回転加速度指令との偏差に基づいて前記電動
    機に与える電圧または電流のいずれかを演算する制御量
    演算手段を前記電動機の回転子の所定の回転位置ごとに
    対応して複数個備えていて、 各制御量演算手段の出力する電圧または電流値は、回転
    角に対して隣接する他の制御量演算手段の出力値との差
    があらかじめ定められた所定の値以下となるように制限
    されるようになっている請求項２に記載の電動機のトル
    ク制御装置。
20. 【請求項２０】 前記速度制御手段は、検出された回転
    速度と回転速度指令との偏差に基づいて電動機に与える
    電圧または電流のいずれかを演算する制御量演算手段を
    前記電動機の回転子の所定の回転位置ごとに対応して複
    数個備えていて、 各制御量演算手段の出力する電圧または電流値は、回転
    角に対して隣接する他の制御量演算手段の出力値との差
    があらかじめ定められた所定の値以下となるように制限
    されるようになっている請求項４に記載の電動機のトル
    ク制御装置。
21. 【請求項２１】 前記速度差制御手段は、検出された速
    度差に基づいて前記電動機に与える電圧または電流のい
    ずれかを演算する制御量演算手段を前記電動機の回転子
    の所定の回転位置ごとに対応して複数個備えていて、 各制御量演算手段の出力する電圧または電流値は、回転
    角に対して隣接する他の制御量演算手段の出力値との差
    があらかじめ定められた所定の値以下となるように制限
    されるようになっている請求項６に記載の電動機のトル
    ク制御装置。
22. 【請求項２２】 前記加速度制御手段は、検出された回
    転加速度と回転加速度指令との偏差に基づいて前記電動
    機に与える電圧または電流のいずれかを演算する制御量
    演算手段を前記電動機の回転子の所定の回転位置ごとに
    対応して複数個備えるとともに、各制御量演算手段の出
    力する電圧または電流値を、所定の最小値および最大値
    の範囲内に制限する制御量調整手段を備えている請求項
    ２に記載の電動機のトルク制御装置。
23. 【請求項２３】 前記速度制御手段は、検出された回転
    速度と回転速度指令との偏差に基づいて前記電動機に与
    える電圧または電流のいずれかを演算する制御量演算手
    段を前記電動機の回転子の所定の回転位置ごとに対応し
    て複数個備えるとともに、各制御量演算手段の出力する
    電圧または電流値を、所定の最小値および最大値の範囲
    内に制限する制御量調整手段を備えている請求項４に記
    載の電動機のトルク制御装置。
24. 【請求項２４】 前記速度差制御手段は、検出された速
    度差に基づいて前記電動機に与える電圧または電流のい
    ずれかを演算する制御量演算手段を前記電動機の回転子
    の所定の回転位置ごとに対応して複数個備えるととも
    に、各制御量演算手段の出力する電圧または電流値を、
    所定の最小値および最大値の範囲内に制限する制御量調
    整手段を備えている請求項６に記載の電動機のトルク制
    御装置。
25. 【請求項２５】 前記制御量調整手段の制限する電圧ま
    たは電流値の最小値および最大値の範囲が、前記インバ
    ータの電流容量により決定されるようになっている請求
    項２２ないし請求項２４のいずれか１つに記載の電動機
    のトルク制御装置。
26. 【請求項２６】 前記制御量調整手段の制限する電圧ま
    たは電流値の最小値および最大値の範囲が、制御調整率
    により、あらかじめ与えられた所定の最小値または最大
    値の範囲に制御調整率を掛けた範囲に調整制限されるよ
    うになっている請求項２２ないし請求項２４のいずれか
    １つに記載の電動機のトルク制御装置。
27. 【請求項２７】 外部より制御量調整率の値を入力し、
    前記制御量調整手段に出力する機能を有する制御調整率
    入力手段を備えていて、 前記制御量調整手段は、与えられた制御調整率により最
    小値または最大値の範囲を設定する機能を有する請求項
    ２６に記載の電動機のトルク制御装置。
28. 【請求項２８】 前記制御調整率は、前記インバータの
    出力電圧が最大値に達した場合、所定の倍率でもって減
    少されるようになっている請求項２６に記載の電動機の
    トルク制御装置。
29. 【請求項２９】 前記制御調整率は、前記インバータの
    出力電圧が最大値に達した場合、所定の時間変化量でも
    って減少されるようになっている請求項２６に記載の電
    動機のトルク制御装置。
30. 【請求項３０】 前記制御調整率は、前記インバータの
    出力電圧が最大値より低くなった場合、所定の時間変化
    量でもって増加されるようになっている請求項２８また
    は請求項２９に記載の電動機のトルク制御装置。
31. 【請求項３１】 負荷要素を駆動する電動機と、前記電
    動機に交流電力を供給するインバータと、前記電動機の
    発生するトルクと前記負荷要素の発生する負荷トルクと
    を一致させるように前記電動機の発生トルクを制御する
    トルク制御手段とを備えている電動機のトルク制御装置
    において、 所定の回転数以上では、トルク制御を実施しないように
    なっている電動機のトルク制御装置。
32. 【請求項３２】 前記トルク制御手段のトルク制御を中
    止する場合には、前記制御調整率を時間に対して一定の
    割合でもって減少させてゆくことにより、トルク制御の
    効果を徐々に減少させるようになっている請求項２６に
    記載の電動機のトルク制御装置。
33. 【請求項３３】 負荷要素を駆動する電動機と、前記電
    動機に交流電力を供給するインバータと、前記電動機の
    発生するトルクと前記負荷要素の発生する負荷トルクと
    を一致させるように前記電動機の発生トルクを制御する
    トルク制御手段とを備えている電動機のトルク制御装置
    において、 前記インバータは、前記電動機の停止時には、所定の時
    間、前記インバータのブレーキ出力により停止トルクを
    掛けて停止時の振動を低減する機能を有する電動機のト
    ルク制御装置。
34. 【請求項３４】 前記電動機の電流を検出する電流セン
    サを備えていて、 前記トルク制御装置は、前記インバータのブレーキ出力
    により停止トルクを掛ける時間を、検出された電流値の
    変動量に従って決定するようになっている請求項３３に
    記載の電動機のトルク制御装置。
35. 【請求項３５】 前記トルク制御装置は、検出された電
    流値の変動量が所定の値以下になると、前記インバータ
    のブレーキ出力により停止トルクを掛けるのを終了する
    ようになっている請求項３４に記載の電動機のトルク制
    御装置。
36. 【請求項３６】 前記電動機がブラシレスＤＣモータで
    ある請求項１ないし請求項３５のいずれか１つに記載の
    電動機のトルク制御装置。
37. 【請求項３７】 前記電動機の負荷要素がロータリ圧縮
    機である請求項１ないし請求項３５のいずれか１つに記
    載の電動機のトルク制御装置。