JP2001352777A

JP2001352777A - モータ制御装置

Info

Publication number: JP2001352777A
Application number: JP2000171913A
Authority: JP
Inventors: Hidefumi Otsuka; 英史大塚; Masaji Nakatani; 政次中谷
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-06-08
Filing date: 2000-06-08
Publication date: 2001-12-21
Anticipated expiration: 2020-06-08
Also published as: JP3645793B2

Abstract

(57)【要約】【課題】低速時に大きなトルク変動が生じた場合の回
転不良を解消するモータ制御装置を提供する。【解決手段】少なくとも通電波形が１８０度未満の間
欠波形駆動部６と１８０度通電駆動する連続波形駆動部
７とを含み、温度−圧力変換部１０は圧縮機入出力部温
度情報９より温度と相関のある圧縮比情報を算出し、駆
動方式切換部１１は回転数情報と圧縮比情報とに基づい
て、間欠波形駆動部６と連続波形駆動部７とを切換え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はモータ制御装置に
関し、特に、永久磁石が装着されたロータにより構成さ
れている同期モータを位置センサレスで制御・駆動する
モータ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、モータロータの位置センサを
用いずにモータを制御・駆動するセンサレス駆動方式に
おいては、モータコイルへの通電を行なう際に、一定期
間の通電休止期間を設け、その間に回転によってモータ
コイルの発生する逆起電圧をモータコイル端子から検出
し、この逆起電圧からモータの通電タイムを決定する間
欠波形駆動方式が一般的に採用されている。

【０００３】また、もう一方の駆動方式としては、駆動
波形が連続的で同期モータを通電休止期間を設けずに駆
動する正弦波通電をはじめとする連続波形駆動方式があ
る。

【０００４】一般的に、間欠波形駆動方式に比べて、正
弦波状の連続波形駆動方式の方が効率・振動・騒音の点
で優れている。これは、モータコイルへの通電波形が磁
石磁束に近いため、コイルへの印加電流のトルク寄与の
ロスが少ないことや、波形の滑らかさからトルク変動，
回転変動が少なく、低振動／低騒音となるためである。
この連続波形駆動方式のロータ位置検出方法としては、
従来はエンコーダやホール素子などの位置検出センサを
用いる方法が一般的であるが、たとえばコンプレッサな
どに用いる場合、環境（高温・高圧）を考慮する必要が
あり、高価なものとなりコストが問題となっていた。

【０００５】そこで、連続波形駆動方式で位置検出セン
サを用いない方法として、特開平５−２３６７８９号公
報に記載されているように、モータ駆動電圧とモータ電
流との位相差に基づいて通電タイミングを決定して駆動
する方法が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の位置
検出センサを用いない方法で駆動する場合、モータ速度
を直接検出しないため、外乱トルク変動が発生したとき
に回転不良が生じてしまう。特に、低速時に大きなトル
ク変動が生じた場合は回転不良が生じ、回転停止となっ
てしまう場合もある。

【０００７】それゆえに、この発明の主たる目的は、同
期モータを低振動／低騒音かつ安定的に駆動できるよう
なモータ制御装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、同期モータ
を通電駆動するための複数の通電駆動手段を備えたモー
タ制御装置であって、複数の通電駆動手段は、少なくと
も通電波形が１８０度未満の間欠波形駆動手段と、１８
０度通電駆動する連続波形駆動手段とを含み、さらに同
期モータの回転数が所望の回転数であることに応じて、
前記複数の通電駆動手段のいずれかを選択する駆動方式
切換手段を備えたことを特徴とする。

【０００９】したがって、この発明では、複数の通電駆
動手段農地の１つを選択することにより、モータの低振
動および低騒音を図ることができ、さらに安定的な駆動
が可能となる。

【００１０】他の発明は、同期モータを通電駆動するた
めの複数の通電駆動手段を備えたモータ制御装置であっ
て、複数の通電駆動手段は、少なくとも通電波形が１８
０度未満の間欠波形駆動手段と、１８０度通電駆動する
連続波形駆動手段とを含み、同期モータの状態を検出
し、所望のモータ状態で間欠駆動手段と連続波形駆動手
段とを切換える駆動方式切換手段を備えたことを特徴と
する。

【００１１】したがって、この発明では、現行のモータ
状態に対してモータを低振動および低騒音かつ安定的に
駆動することができる。

【００１２】好ましくは、モータはガスを吐出および吸
入する圧縮機を駆動するものであって、同期モータの回
転数を算出する回転数算出手段と、圧縮機の吐出と吸入
のガス圧比を検出する圧縮比算出手段とを含み、駆動方
式切換手段は回転数算出手段によって算出された回転数
と圧縮比算出手段によって算出されたガス圧比とに基づ
いて、間欠波形駆動手段と連続波形駆動手段とを切換え
ることを特徴とする。

【００１３】このように現行のモータ回転数と圧縮比に
応じて所望の通電駆動手段のうちの１つを選択的に動
作、切換えることにより、モータのより低振動および低
騒音かつ安定的な駆動が可能となる。

【００１４】より好ましくは、圧縮機に吸入および吐出
するガスの温度を検出する温度検出手段を含み、圧縮比
算出手段は温度検出手段によって検出された温度に基づ
いて圧縮比を算出することを特徴とする。

【００１５】このように算出した圧縮比に応じて所望の
通電駆動手段のうちの１つを選択的に動作、切換えるこ
とにより、低コストでありながらモータの低振動および
低騒音かつ安定的な駆動が可能となる。

【００１６】より好ましくは、圧縮機に吸入および吐出
するガスの圧力を検出する圧力検出手段を含み、圧縮比
算出手段は圧力検出手段によって検出された圧力に基づ
いて圧縮比を算出することを特徴とする。

【００１７】このように現行のモータ回転数と直接圧力
を検出することにより正確に圧縮比を算出することがで
き、一層モータの低振動および低騒音かつ安定的な駆動
が可能となる。

【００１８】さらに、好ましくは、同期モータの振動振
幅を検出する振動検出手段を含み、駆動方式切換手段は
振動検出手段によって検出された振動振幅に基づいて、
間欠波形駆動手段と連続波形駆動手段とを切換えること
を特徴とする。

【００１９】このようにモータの直接振動振幅を検出す
ることにより簡単かつ正確にモータの低振動および低騒
音かつ安定的な駆動が可能となる。

【００２０】さらに、好ましくは、同期モータの回転数
を検出する回転数検出手段を含み、駆動方式切換手段は
回転数検出手段によって検出された回転数が予め定める
範囲を越えない限り、切換動作しないようなヒステリシ
ス領域を有することを特徴とする。

【００２１】このようにヒステリシス領域を備えること
により、制御部の過負荷を防ぐとともにインバータ回路
やモータなどへのストレスを低減し、寿命の増大および
信頼性の向上を図ることができる。

【００２２】さらに、より好ましくは、同期モータはモ
ータコイルを含み、モータコイルに流れるモータ電流と
同期モータに供給される駆動電圧との位相差を検出して
位相差情報を出力する位相差情報検出手段と、位相差情
報を予め格納する位相差格納手段と、モータコイルに発
生する誘起電圧を検出する誘起電圧検出手段とを含み、
連続波形駆動手段は位相差情報検出手段によって検出さ
れた位相差情報と位相差格納手段に格納されている位相
差情報との差に応じてその動作が制御され、間欠波形駆
動手段は誘起電圧検出手段の検出出力に応じてその動作
が制御されることを特徴とする。

【００２３】このように誘起電圧の検出により間欠波形
駆動を電流／電圧位相差情報により連続波形駆動を制御
するため特別な位置検出器を用いずにモータのより低振
動／低騒音かつ安定的な駆動が可能となる。

【００２４】さらに、より好ましくは、駆動方式切換手
段は回転数検出手段によって検出された回転数が所望の
回転数以下では間欠波形駆動に切換え、所望の回転数以
上で連続波形駆動に切換えることを特徴とする。

【００２５】したがって、特別な位置検出器を用いずに
現行のモータ回転数に応じて、モータのより低振動／低
騒音かつ安定的な駆動が可能となる。

【００２６】さらに、より好ましくは、モータはガスを
吐出および吸入する圧縮機を駆動するものであって、同
期モータの回転数を算出する回転数算出手段と、圧縮機
の吐出と吸入のガス圧比を検出する圧縮比算出手段とを
含み、駆動方式切換手段は回転数算出手段によって算出
された回転数と圧縮比算出手段によって算出されたガス
圧比とに基づいて間欠波形駆動と連続波形駆動手段とを
切換えることを特徴とする。

【００２７】したがって、特別な位置検出器を用いずに
現行のモータ回転数と圧縮比に応じて駆動方法を切換え
ることにより、モータのより低振動／低騒音かつ安定的
な駆動が可能となる。

【００２８】さらに、より好ましくは、圧縮機に吸入お
よび吐出するガスの温度を検出する温度検出手段を含
み、駆動方式切換手段は温度検出手段によって検出され
た温度も考慮して切換制御することを特徴とする。

【００２９】したがって、特別な位置検出器を用いずに
現行のモータ回転数と圧縮比を正確に算出することによ
り、モータの状態に応じてモータのより低振動／低騒音
かつ安定的な駆動が可能となる。

【００３０】さらに、より好ましくは、圧縮機に吸入お
よび吐出するガスの圧力を検出する圧力検出手段を含
み、駆動方式切換手段は圧力検出手段によって検出され
た圧力を考慮して切換制御することを特徴とする。

【００３１】したがって、特別な位置検出器を用いずに
現行のモータ回転数と圧縮比を低コストで算出すること
により、モータの状態に応じてモータのより低振動／低
騒音かつ安定的な駆動が可能となる。

【００３２】さらに、より好ましくは、同期モータの振
動振幅を検出する振動検出手段を含み、駆動方式切換手
段は振動検出手段によって検出された振動を考慮して切
換制御することを特徴とする。

【００３３】したがって、特別な位置検出器を用いずに
現行のモータ振動数を簡単かつ正確に算出することによ
り、モータの状態に応じてモータのより低振動／低騒音
かつ安定的な駆動が可能となる。

【００３４】さらに、より好ましくは、圧縮機は冷媒ガ
スを１回転中に吸込み、圧縮および吐出を行う圧縮部に
より構成されるシングルロータリ圧縮機であることを特
徴とする。

【００３５】したがって、シングルロータリ圧縮機を低
振動および低騒音かつ安定的な駆動が可能となる。

【００３６】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の第１の実施形態
のモータ制御装置のブロック図である。図１において、
ＰＭモータ１は磁石をロータに配置したものであり、イ
ンバータ回路２によって駆動される。インバータ回路２
にはＡＣ−ＤＣコンバータ回路３によりＡＣ電源が直流
に変換して供給される。制御部５はたとえばマイクロコ
ンピュータなどによって構成され、間欠波形駆動部６と
連続波形駆動部７と速度算出部８と温度−圧力変換部１
０とＰＷＭ作成／各相分配回路１２としての処理をソフ
ト的に行なう。間欠波形駆動部６はある１相のコイルに
印加する電圧の通電角度を間欠的に、たとえば電気角で
１２０度区間通電するための制御信号をＰＷＭ作成／各
相分配回路１２に与える。連続波形駆動部７はある１相
のコイルに印加する電圧の通電角度が連続的、たとえば
電気角で１８０度区間通電させるための制御信号をＰＷ
Ｍ作成／各相分配回路１２に供給する。

【００３７】速度算出部８はＰＭモータ１の回転数を検
出あるいは算出して駆動方式切換部１１に与える。圧縮
比算出部１０には外部から圧縮機入出部温度情報９が与
えられており、圧縮機の吐出部および吸入部の温度によ
り圧縮機の圧縮比を算出し、その出力を駆動方式切換部
１１に与える。駆動方式切換部１１はＰＭモータ１の回
転数と圧縮比により所望の駆動方式を算出する。ＰＷＭ
作成／各相分配回路１２は、インバータ部２の各駆動素
子にＰＷＭ波形信号を出力する。

【００３８】なお、図１に示した制御部５はマイクロコ
ンピュータで構成されるが、これに限らず、同様の処理
をするハード構成を用いるようにしてもよい。

【００３９】次に、図１に示したモータ制御装置の具体
的な動作について説明する。まず、ＡＣ電源４から供給
されるＡＣ電圧はＡＣ−ＤＣコンバータ３に与えられて
直流化され、直流電圧となってインバータ回路２に供給
される。インバータ回路２はＩＧＢＴ（Insulated Gate
Bipolar Transistor）などの駆動素子で構成されてお
り、各駆動素子は制御部５のＰＷＭ作成／各相分配回路
１２で制御され、所望のデューティでスイッチングされ
てＰＭモータ１の各相に印加されてこのＰＭモータ１が
駆動される。

【００４０】間欠波形駆動部６は、モータコイルへの印
加電圧がたとえば電気角で１２０度期間にわたって通電
されるものである。図２はその通電波形を示す。図２に
おいて、横軸はコイル通電電気角で縦軸は電圧を示して
いる。ここで、駆動対象モータのステータコイルは、Ｕ
・Ｖ・Ｗの３相で構成されているものとし、Ｕ相の通電
電圧波形２１と、Ｖ・Ｖ相の通電電圧波形２２，２３を
示している。図２に示すように、１２０度通電は１相コ
イルにおいて１２０度期間は矩形波通電しており、残り
の６０度期間は休止期間２４である。他の相もＵ相に対
して１２０度あるいは２４０度の位相差を有する矩形波
通電であり、同様に６０度期間は休止期間２５，２６を
有している。この休止期間に回転しているロータ磁石の
誘起電圧をモータコイルで検出し、ロータの位置を検出
することによって回転を制御している。したがって、こ
の方法が適用できるのは通電期間が１８０度未満である
必要がある。

【００４１】次に、連続波形駆動部７は、モータコイル
への印加電圧が１８０度期間にわたって通電されるもの
である。図３はその通電波形を示す。図３において、横
軸はコイル通電電気角で縦軸は電圧を示す。ここで、駆
動対象モータのステータコイルはＵ・Ｖ・Ｗの３相で構
成されているものとし、Ｕ相の通電電圧波形３１とＶ・
Ｗ相の通電電圧波形３２，３３を示している。図３に示
すように、１８０度通電は、１相コイルにおいては正弦
波状通電しており、他の相はＵ相に対して１２０度ある
いは２４０度の位相差を有する正弦波状通電である。こ
の連続波形駆動を前述の間欠波形駆動と比較すると、連
続波形駆動の方が振動・騒音が小さくなる。これは、各
々の波形をＦ．Ｆ．Ｔ（Fast Fourier Transform）変換
すると、間欠波形は高調波成分を多く含み、その高調波
振動成分が他の構成部品の共振や騒音の発生原因となる
ためである。

【００４２】ところで、連続波形通電で問題となるの
は、ロータの位置検出方法であるが、高価な位置センサ
を用いない方法として、モータ電力を高速演算すること
でモータ位置を検出する方法やモータ駆動電圧とモータ
電流を高速演算することでモータ位置を検出する方法が
ある。

【００４３】速度算出部８は回転数に関する情報を得る
ものであり、得られた回転情報は上述のごとくモータ電
流を高速演算することでモータ位置を検出し、速度を算
出する方法やモータ駆動電圧とモータ電流を高速演算す
ることでモータ位置を検出し、速度を算出する方法など
があるが、いずれの方法でもよい。圧縮機入出力部温度
情報９は、圧縮機の吐出部および吸入部付近に設置した
温度検出器より得られる圧縮機の吐出部および吸入部温
度情報である。このとき、温度検出器は温度変化による
電気抵抗変化を利用する抵抗体温度センサや熱伝対を利
用した温度センサなどが用いられる。温度−圧力変換部
１０は、圧縮機の温度情報より温度と相関のある圧力を
算出し、圧縮比（吐出圧力／吸入圧力）を算出する。駆
動方式切換部１１は、速度算出部８からの回転数情報と
温度−圧力変換部１０からの圧縮比情報とに基づいて、
回転数と圧縮比の２次テーブルより所望の駆動方法を切
換える。

【００４４】図４は圧縮機の駆動速度と振動振幅の関係
を示すグラフである。次に、図４を参照して、回転数情
報と圧縮比情報とで所望の駆動方法を切換える動作につ
いて説明する。図４において、横軸９４は回転速度を表
わし、縦軸９５は振動振幅を表わしている。曲線９１は
ある圧縮比での振動振幅曲線であり、曲線９２は別の圧
縮比での振動振幅曲線である。ライン９３は駆動方式を
切換えるべき振動振幅ラインでその振動振幅以上では間
欠駆動方式を、その振動振幅以下では連続波形駆動方式
が望ましいことを示している。ただし、図４に示すよう
に、駆動方式を切換えるべく振動振幅に対して、振動振
幅曲線が圧縮比により異なるため、切換える速度は異な
る。したがって、回転数と圧縮比の２次テーブルより、
所望の駆動方法を記録するのが駆動方式切換部１１であ
る。

【００４５】駆動方式切換部１１により切換えた駆動方
式で、ＰＷＭ作成／各相分配部１２に電圧データが与え
られ、ＰＷＭ作成／各相分配部１２は、電圧データによ
りＰＷＭ信号のデューティを決定するとともに、各駆動
素子へのＰＷＭ信号の分配を行なって駆動素子をスイッ
チングさせる指令信号を出力する。

【００４６】ここで、回転数情報と圧縮比情報をもとに
所望の駆動方式に切換えることについて説明する。外乱
発生機構の典型として、ルームエアコンや冷蔵庫に用い
られている圧縮機がある。圧縮機は１回転中に吸込み，
圧縮，吐出のサイクルを繰返すものであり、圧縮機の出
力軸に駆動用のモータが直結され、チャンバ内に密閉さ
れた構造となっている。この吸込み，圧縮，吐出の各工
程での冷媒ガス圧の変化により負荷トルクが変動する。
さらに、このガス圧による負荷トルクは圧縮機の回転に
同期して変動し、それに伴って圧縮機の回転速度は周期
的に変動し、圧縮機自体の振動の原因となる。特に、上
記内容はロータが１つのいわゆるシングルロータリ圧縮
機で顕著となる。

【００４７】図５は吸込み，圧縮，吐出の各工程での冷
媒ガス圧の変化により負荷トルクを示した図である。図
５において、横軸４４は１回転角を表わし、縦軸４５は
振動振幅を表わしている。曲線４１は冷媒ガス圧の変化
による負荷トルク変動を示し、曲線４２は該トルク変動
による回転速度変動の様子を示している。さらに、該ト
ルク変動は吸込み圧力と吐出圧力の比で表わされる圧縮
比により異なり、曲線４３は別の圧縮比での負荷トルク
変動を示している。このような負荷トルク変動に対し
て、連続波形駆動において速度情報を直接検出していな
いため、急激な速度変動に対応できなくなる場合があ
る。

【００４８】図６は負荷変動と振動音との関係を示す図
であり、以下に、この図６と圧縮機の運動方程式をもと
に説明する。

【００４９】

【数１】

【００５０】ここで、Ｔ_L：負荷トルク、Ｔ_M：モータ出力トルク、Ｉ₀：回転部慣性モーメント、 θ：回転角また、図６において、縦軸５５は１回転角を表わし、縦
軸５６は振動振幅を表わしている。曲線５１は負荷トル
クＴ_Lであり、曲線５２はモータ出力トルクＴ_Mであり、
５３は負荷トルクＴ_L＞モータ出力トルクＴ_Mの領域であ
り、領域５４は負荷トルクＴ_L＜モータ出力トルクＴ_Mの
領域である。負荷トルクＴ_Lがモータ出力トルクＴ_Mより
大きくなる回転角領域５３では、モータ回転の原則によ
る角加速度が発生し、モータの回転軸系の持つ慣性モー
メントＩ₀との式で表わされる回転慣性トルクが生じて
負荷トルクと出力トルクとのトルク差と釣り合う。これ
に対して、負荷トルクＴ_Lが出力トルクＴ_Mより小さくな
る回転角領域５４では、回転数の増速による角加速度が
発生し、回転慣性トルクが生じて負荷トルクＴ_Lと出力
トルクＴ_Mとのトルク差と釣り合い平衡が保たれる。

【００５１】上述のごとく、吸込み，圧縮，吐出の各工
程での冷媒ガス圧の変化により、負荷トルクＴ_Lが変動
する圧縮機において、トルク変動および速度変動が生
じ、振動・騒音が発生する。特に、低速領域になると同
じ負荷変動トルクに対して、周波数の低減で回転脈動に
よる振動振幅が増大する。１回転中に回転脈動が生じる
圧縮機で、ロータ位置すなわちロータ速度を間接的に検
出する連続波形駆動方式では速度変動が大きくなる低速
で回転不良あるいは回転停止状態となる場合があり、そ
のため圧縮機の回転脈動のパラメータである回転速度情
報と圧縮比情報により所望の駆動方式に切換える。

【００５２】ところで、駆動方式を切換える近傍で回転
数の変動に応じて駆動方式を忠実に切換えると、制御部
が過負荷になるとともに、インバータ回路２およびＰＭ
モータ１などへのストレスが増加し、寿命の短命化の原
因となる場合がある。したがって、このような現象を避
けるために、切換える回転数にヒステリシス領域を持た
せる手法を用いてもよい。このヒステリシス領域では、
回転数が変化しても駆動方式が変化させないようにす
る。これにより、制御部の過負荷を防ぐとともに、イン
バータ回路２およびＰＭモータ１などへのストレスを低
減し、寿命の増大・信頼性の向上を図ることが可能とな
る。

【００５３】上述のごとく、この実施形態では、回転数
情報と圧縮比情報をもとに所望の駆動方式を切換える制
御部で構成することにより、モータを所定回転数で高効
率かつ低振動／低騒音かつ安定的な駆動を達成すること
ができる。

【００５４】なお、上述の実施形態では、外乱発生とし
て圧縮機について説明したが、これに限定される必要は
ない。

【００５５】図７はこの発明の第２の実施形態を示すブ
ロック図である。この図７に示した実施形態は、図１に
示した制御部５の温度−圧力変換部１０に代えて圧力算
出部６２を設け、駆動方式切換部１１に代えて駆動方式
切換部６３を設けたものであり、それ以外の構成は図１
と同一の機能を表わしているものとする。圧力算出部６
２には、外部より圧縮機の吐出部および吸入部圧力情報
が与えられる。そして、圧力算出部６２は、吐出部およ
び吸入部圧力情報により圧縮機の圧縮比を算出する。算
出した圧縮比情報は駆動方式切換部６３に与えられる。
駆動方式切換部６３は速度算出部８から与えられるモー
タ回転数と圧力算出部６２から与えられる圧縮比とによ
り所望の駆動方式を算出して間欠波形駆動部６と連続波
形駆動部７とを切換える。

【００５６】次に、動作について説明する。圧力算出部
６２に与えられる吐出部および吸入部圧力情報は圧縮機
の吐出部および吸入部付近に設置した圧力検出器より得
られる。この圧力検出器は、ダイヤフラムを用いた力平
衡式圧力センサやコイルのインダクタンスが圧力により
変化することを利用したインダクタンス式圧力センサや
圧力の変化を静電容量の変化に変換した容量式圧力セン
サなどが用いられる。圧力算出部６２は吐出部および吸
入部圧力情報により圧縮機の圧縮比を算出する。駆動方
式切換部６３は速度算出部８からの回転数情報と圧力算
出部６２からの圧縮比情報とに基づいて、回転数と圧縮
比の２次テーブルにより、間欠波形駆動部６と連続波形
駆動部７とを切換える。駆動方式切換部６３の切換動作
は、前述の図４の説明のとおりであり、繰返しの説明を
省略する。

【００５７】駆動方式切換部６３により切換えられた駆
動方法で、ＰＷＭの作成／各相分配部１２に電圧データ
が送られ、ＰＷＭ作成／各相分配部１２は電圧データに
よりＰＷＭ信号のデューティを決定するとともに、各駆
動素子へのＰＷＭ信号の分配を行ない、駆動素子をスイ
ッチングさせる指令信号を出力する。インバータ２、Ａ
Ｃ−ＤＣコンバータ３の具体的な動作は図１と同じであ
るため、その説明は省略する。

【００５８】上述のごとく、この第２の実施形態では、
回転数情報と圧縮比情報をもとに所望の駆動方式を切換
える制御部で構成することにより、モータを所定回転数
で高効率かつ低振動／低騒音かつ安定的な駆動を実現で
きる。

【００５９】図８はこの発明の第３の実施形態を示すブ
ロック図である。図８において、制御部５には図１に示
した速度算出部８および温度−圧力変換部１０に代えて
振動算出部７２が設けられ、この振動算出部７２の出力
により駆動方式切換部７３が間欠波形駆動部６と連続波
形駆動部７とを切換える。振動算出部７２には、外部か
ら圧縮機の振動振幅量情報である圧縮機振動情報７１が
与えられる。振動算出部７２はその圧縮機振動情報７１
により圧縮機の振動を算出し、その出力により駆動方式
切換部７３が間欠波形駆動部６と連続波形駆動部７とを
切換える。それ以外の構成は図１と同じである。

【００６０】圧縮機振動情報７１は圧縮機近傍に設置し
た振動検出器より得られる。振動検出器としては、圧電
現象を利用する加速度ピックアップ型の圧電センサや起
電力の発生を利用した導電型センサや静電容量や渦電流
を利用した振動検出センサなどが用いられる。駆動方式
切換部７３による切換動作は、前述の図４の説明と同じ
であり、その詳細な説明を省略する。

【００６１】上述のごとく、この第３の実施形態では、
圧縮機振動情報７１をもとに所望の駆動方式を切換える
ことにより、モータを所定回転数で高効率かつ低振動／
低騒音かつ安定的に駆動することができる。

【００６２】図９はこの発明の第４の実施形態を示すブ
ロック図である。図９に示した実施形態は、図１に示し
た実施形態の構成に加えて、モータ１に流れる電流を検
出するとともに逆起電圧を検出するようにしたものであ
る。このために、制御部５には図１の構成に加えて、さ
らに電流検出部８１と電圧／電流位相差検出部８３と位
相差格納部８５と逆起電圧検出部８６とが新たに設けら
れる。電流検出部８１はモータ１に設けられている電流
センサに基づいて、モータコイル端子Ｕ，Ｖ，Ｗの各相
の中で特定の相に流れるモータ電流を検出する。

【００６３】電流検出部８１の出力の電流位相情報８２
は電圧／電流位相差検出部８３に与えられる。電圧／電
流位相差検出部８３はモータ電流信号を所定の間隔でＡ
／Ｄ変換して取込み、電流位相情報８２と連続波形駆動
部７から与えられる電圧位相情報８４とを比較し、位相
差情報として比較器８８に与える。位相差格納部８５に
は目標とする位相差が予め格納されており、比較器８８
は電圧／電流位相差検出部８３で検出された位相差情報
と位相差格納部８５の目標とする位相差との差を連続波
形駆動部７に与える。

【００６４】逆起電圧検出部８６はモータコイル端子
Ｕ，Ｖ，Ｗの各相に発生する誘起電圧を検出して速度算
出部８に与える。速度算出部８は、間欠波形駆動部６あ
るいは連続波形駆動部７から回転数に関する情報を得て
いる。この回転数情報は、間欠駆動方式の場合は逆起電
圧検出部８６から与えられる誘起電圧情報から算出し、
連続駆動方式の場合は制御部を構成するマイコンの駆動
命令内のコイルへの励磁情報から算出する。

【００６５】次に、図９に示した実施形態の具体的な動
作について説明する。電圧／電流位相差検出部８３で
は、電流検出部８１から得られる電流位相情報８２と連
続波形駆動部７から与えられる電圧位相情報８４を基準
として電流の位相を検出し、電圧に対する電流の位相差
を算出する。算出した位相差を位相差格納部８５に格納
されている位相差基準との差を比較器８８が演算し、連
続波形駆動部７に与える。連続波形駆動部７は比較器８
８から与えられた差に所定の電位を乗じ、電圧データ８
７としてＰＷＭ作成／各相分配部１２に与える。ＰＷＭ
作成／各相分配部１２はＰＷＭ信号のデューティを決定
するとともに、各駆動素子へのＰＷＭ信号の分配を行な
い、駆動素子をスイッチングさせる指令信号を出力す
る。

【００６６】一方、速度算出部８は間欠駆動方式の場
合、逆起電圧検出部８６から与えられる誘起電圧情報か
ら回転数情報を算出し、連続駆動方式の場合はコイルへ
の励磁情報から算出する。駆動方式切換部１１による切
換動作は図１と同じであるためその説明を省略する。

【００６７】上述のごとく、この実施形態によれば、誘
起電圧を検出することにより間欠波形駆動を、電流／電
圧位相差情報により連続波形駆動を制御するために特別
に位置検出器を用いることなく、モータをより低振動／
低騒音かつ安定的な駆動が可能となる。

【００６８】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。

【００６９】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、同期
モータを通電駆動するための複数の通電駆動手段を備
え、各駆動手段は少なくとも通電波形が１８０度未満の
間欠波形駆動手段と１８０度通電駆動する連続波形駆動
手段とを含み、同期モータを所望のモータ回転数に応じ
て複数の駆動手段のうちの少なくとも１つを選択するこ
とにより、モータを低振動／低騒音かつ安定的に駆動す
ることが可能となる。

【００７０】また、同期モータの回転数を検出し、所望
のモータ回転数以下では間欠波形駆動に切換え、所望の
モータ回転数以上では連続波形駆動に切換えることによ
り、現行のモータ回転数に対して所望の駆動方式を選択
／切換え、モータを低振動／低騒音かつ安定的に駆動す
ることが可能となる。

【００７１】さらに、同期モータの回転数算出手段と圧
縮機の吐出と吸入のガス圧比を検出する圧縮比算出手段
と同期モータの回転数と圧縮比と所望の駆動方式とを記
憶した駆動方式切換手段とを備えることにより、現行の
モータ回転数と圧縮比に応じて所望の駆動方式を選択／
切換え、モータの一相の低振動／低騒音かつ安定駆動が
可能となる。

【００７２】さらに、同期モータの回転数算出手段と圧
縮機の吐出と吸入のガス圧比を検出する圧縮比算出手段
と同期モータの回転数と圧縮比と所望の駆動方式とを記
憶した駆動方式切換手段とを備えることにより、現行の
モータ回転数と圧縮比に応じて所望の駆動方式を選択／
切換え、モータの一相の低振動／低騒音かつ安定駆動が
可能となる。

【００７３】さらに、同期モータの状態を検出する状態
検出手段と、振動振幅に応じて所望の駆動方式を記憶し
た駆動方式切換手段と駆動方式の切換ヒステリシス領域
を備えることにより、制御部の過負荷を防ぐとともにイ
ンバータ回路や同期モータなどへのストレスを低減し、
寿命の増大，信頼性の向上を図ることが可能となる。

【００７４】さらに、同期モータのモータコイル端子に
流れるモータ電流と同期モータに供給される駆動電圧と
の位相差情報を格納しておき、モータコイル端子に発生
する誘起電圧を検出し、連続波形駆動手段は検出された
位相差情報と所望の位相差情報との差に応じて動作を制
御し、間欠波形駆動手段は誘起電圧に応じて動作を制御
することにより、有機電圧の検出により間欠波形駆動を
制御し、電流／電圧位相差情報により連続波形駆動を制
御するために特別な位置検出器を用いる必要がなく、モ
ータをより低振動／低騒音かつ安定的な駆動が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態を示す制御ブロッ
クを示す図である。

【図２】間欠波形駆動における駆動波形の一例を示す
波形図である。

【図３】連続波形駆動における駆動波形の一例を示す
波形図である。

【図４】圧縮機の圧縮比による速度と振動振幅の関係
を示すグラフである。

【図５】圧縮機のトルク変動および速度変動を示す図
である。

【図６】圧縮機のトルク変動およびモータ発生トルク
を示す図である。

【図７】この発明の第２の実施形態を示す制御ブロッ
クを示す図である。

【図８】この発明の第３の実施形態を示す制御ブロッ
クを示す図である。

【図９】この発明の第４の実施形態を示す制御ブロッ
クを示す図である。

【符号の説明】

１同期モータ、２インバータ回路、３ＡＣ−ＤＣ
コンバータ、４ＡＣ電源、５制御部、６間欠波形
駆動部、７連続波形駆動部、８速度算出部、９圧
縮機入出力部温度情報、１０温度−圧力変換部、１１
駆動方式切換部、１２ＰＷＭ作成部／各相分配部、
６１圧縮機入出力部圧力情報、６２圧力算出部、７１
圧縮機振動情報、７２振動算出部、８１電流検出
部、８２電流位相情報、８３電圧／電流位相差検出
部、８４電圧位相情報、８５位相差格納部、８６逆
起電圧検出部、８８比較器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3H045 AA05 AA09 AA12 AA27 BA19 BA38 CA05 CA09 CA29 DA05 EA34 5H550 AA09 BB05 BB08 DD04 DD08 FF01 FF03 GG03 HA07 HB07 HB16 JJ03 LL14 LL15 LL16 LL35 LL38 5H560 AA02 BB04 BB12 DA12 DA14 DC12 DC13 EB01 EC01 EC02 EC07 EC10 RR01 RR03 SS07 XA04 XA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】同期モータを通電駆動するための複数の
通電駆動手段を備えたモータ制御装置であって、前記複数の通電駆動手段は、少なくとも通電波形が１８
０度未満の間欠波形駆動手段と、１８０度通電駆動する連続波形駆動手段とを含み、さら
に前記同期モータの回転数が所望の回転数であることに
応じて、前記複数の通電駆動手段のいずれかを選択する
駆動方式切換手段を備えたことを特徴とする、モータ制
御装置。
【請求項２】同期モータを通電駆動するための複数の
通電駆動手段を備えたモータ制御装置であって、前記複数の通電駆動手段は、少なくとも通電波形が１８
０度未満の間欠波形駆動手段と、１８０度通電駆動する連続波形駆動手段とを含み、さら
に前記同期モータの状態を検出し、所望のモータ状態で
前記間欠駆動手段と前記連続波形駆動手段とを切換える
駆動方式切換手段を備えたことを特徴とする、モータ制
御装置。
【請求項３】前記モータはガスを吐出および吸入する
圧縮機を駆動するものであって、さらに、前記同期モータの回転数を算出する回転数算出手段と、前記圧縮機の吐出と吸入のガス圧比を検出する圧縮比算
出手段とを含み、前記駆動方式切換手段は、前記回転数算出手段によって
算出された回転数と前記圧縮比算出手段によって算出さ
れたガス圧比とに基づいて前記間欠波形駆動手段と前記
連続波形駆動手段とを切換えることを特徴とする、請求
項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】さらに、前記圧縮機に吸入および吐出す
るガスの温度を検出する温度検出手段を含み、前記圧縮比算出手段は、前記温度検出手段によって検出
された温度に基づいて圧縮比を算出することを特徴とす
る、請求項３に記載のモータ制御装置。
【請求項５】さらに、前記圧縮機に吸入および吐出す
るガスの圧力を検出する圧力検出手段を含み、前記圧縮比算出手段は、前記圧力検出手段によって検出
された圧力に基づいて圧縮比を算出することを特徴とす
る、請求項３に記載のモータ制御装置。
【請求項６】さらに、前記同期モータの振動振幅を検
出する振動検出手段を含み、前記駆動方式切換手段は、前記振動検出手段によって検
出された振動振幅に基づいて、前記間欠波形駆動手段と
前記連続波形駆動手段とを切換えることを特徴とする、
請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項７】さらに、前記同期モータの回転数を検出
する回転数検出手段を含み、前記駆動方式切換手段は、前記回転数検出手段によって
検出された回転数が予め定める範囲を越えない限り、切
換動作しないようなヒステリシス領域を有することを特
徴とする、請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項８】前記同期モータはモータコイルを含み、
さらに前記モータコイルに流れるモータ電流と前記同期
モータに供給される駆動電圧との位相差を検出して位相
差情報を出力する位相差情報検出手段と、位相差情報を予め格納する位相差格納手段と、前記モータコイルに発生する誘起電圧を検出する誘起電
圧検出手段とを含み、前記連続波形駆動手段は、前記位相差情報検出手段によ
って検出された位相差情報と前記位相差格納手段に格納
されている位相差情報との差に応じてその動作が制御さ
れ、前記間欠波形駆動手段は、前記誘起電圧検出手段の検出
出力に応じてその動作が制御されることを特徴とする、
請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項９】前記駆動方式切換手段は、前記回転数検
出手段によって検出された回転数が所望の回転数以下で
は間欠波形駆動に切換え、所望の回転数以上で連続波形
駆動に切換えることを特徴とする、請求項７に記載のモ
ータ制御装置。
【請求項１０】前記モータはガスを吐出および吸入す
る圧縮機を駆動するものであって、さらに、前記同期モータの回転数を算出する回転数算出手段と、前記圧縮機の吐出と吸入のガス圧比を検出する圧縮比算
出手段とを含み、前記駆動方式切換手段は、前記回転数算出手段によって
算出された回転数と前記圧縮比算出手段によって算出さ
れたガス圧比とに基づいて前記間欠波形駆動手段と前記
連続波形駆動手段とを切換えることを特徴とする、請求
項７に記載のモータ制御装置。
【請求項１１】さらに、前記圧縮機に吸入および吐出
するガスの温度を検出る温度検出手段を含み、前記駆動方式切換手段は、前記温度検出手段によって検
出された温度も考慮して切換制御することを特徴とす
る、請求項７に記載のモータ制御装置。
【請求項１２】さらに、前記圧縮機に吸入および吐出
するガスの圧力を検出する圧力検出手段を含み、前記駆動方式切換手段は、前記圧力検出手段によって検
出された圧力を考慮して切換制御することを特徴とす
る、請求項７に記載のモータ制御装置。
【請求項１３】さらに、前記同期モータの振動振幅を
検出する振動検出手段を含み、前記駆動方式切換手段は、前記振動検出手段によって検
出された振動を考慮して切換制御することを特徴とす
る、請求項７に記載のモータ制御装置。
【請求項１４】前記圧縮機は、冷媒ガスを１回転中に
吸込み、圧縮および吐出を行う圧縮部により構成される
シングルロータリ圧縮機であることを特徴とする、請求
項１または２に記載のモータ制御装置。