JP2002027777A - モータのトルク制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気調和機や冷蔵庫などの圧縮機に用いるモ
ータにおいて、振動や騒音の軽減を可能とするモータの
トルク制御方法を提供する。 【解決手段】 モータの目標回転数を低速から高速に変
化させるとき、上記トルクパターンのトルク補償量の幅
を所定値よりも一旦狭くし、目標回転数に到達して所定
時間経過後、トルク補償量を所定値に戻すことを特徴と
するモータのトルク制御方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気調和機や冷蔵庫等
の圧縮機に用いるモータ（例えば直流ブラシレスモータ
と記す）の回転制御技術に係り、特に詳しくはより振動
や騒音の軽減を可能とするモータのトルク制御方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来一般的に空気調和機や冷蔵庫などに
用いられている圧縮機は冷凍サイクルの重要な構成部品
であり、冷媒を圧縮させて高温・高圧状態において熱交
換を行なっている。通常この圧縮動作は、大きく３つの
過程に分けられ、まず圧縮機内部のシリンダ内に冷媒を
満たす吸入過程があり、次にシリンダ内の冷媒を圧縮す
る圧縮過程があり、最後に圧縮した冷媒を圧縮機外部に
放出する吐出過程がある。

【０００３】又、圧縮機はその圧縮機構により、ロータ
リー方式、レシプロ方式、スクロール方式等があり、中
でもロータリ方式は他方式に比べ、構造が簡単で部品点
数も少なく、低コストであり、シリンダ内部で回転する
ことにより、吸入・圧縮・吐出の各工程を行なってい
る。このため１回転中の吸入・圧縮・吐出による負荷変
動と回転軸の偏心により、振動や騒音が大きくなるとい
った問題があった。

【０００４】シリンダ部分を２つとして、ロータリーピ
ストンを１８０度回転をずらして、お互いの振動を打ち
消すようにしたツインロータリー方式も実用化されてい
るが、シリンダ部が１つのシングルロータリー方式に比
べ、構造が複雑になりコストが上がり、効率も低下する
といった要因があった。

【０００５】この為、シングルロータリー方式のモータ
トルクを制御して振動・騒音を抑制する方法が考案され
ている。この方法は、負荷トルクの大きい位置では、モ
ータトルクを大きくし、逆に負荷トルクの小さくなる位
置では、モータトルクをカットして、１回転中のロータ
速度を一定にして、振動を低減させるものである。この
種の方法としては、コンプレッサの吸込工程及び圧縮工
程による負荷トルク変動に対応するように予め記憶手段
に記憶されているトルクパターンを用いロータの回転位
置に応じてインバータ装置の出力電圧を変化させ、１回
転中におけるトルク制御を行なう方法がある。

【０００６】ここで、このトルクパターンが、モータの
回転数の高低にかかわらず常に固定されたものである場
合、広い回転数範囲において充分な振動制御能力を発揮
できないために、予め複数のトルクパターンを記憶して
おき、回転数に応じて選択する方法が考案されている。

【０００７】上述のように、１回転中の負荷変動が大き
いシングルロータリー構造の圧縮機において、複数のト
ルクパターンを用いてトルクを制御するモータの制御方
法の従来例として、特開平６−３１１７７８等がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記モ
ータのトルク制御方法では、圧縮機を高い回転数で運転
している状態から回転数を下げると、回転数の低下に対
してモータトルクは追従性よく低下するが、負荷（冷媒
圧力）の追従性が悪く、モータ回転数の低下に伴うモー
タトルクの低下よりも負荷の低下が遅くなる。このた
め、高負荷から回転数を下げるときのトルク補償量の幅
が広すぎると、正側にトルク補償を行なうステートでの
電流値が大きくなり、荷電流レベルに達し圧縮機が停止
する恐れがある。そのため、従来のモータのトルク制御
方法では、高速から低速へ減速した場合に荷電流にかか
らないように運転回転数の下降レートを小さく設定する
とともに、トルク補償量もある程度余裕を持たせて小さ
めに設定していた。

【０００９】この発明は上記課題に鑑みてなされたもの
であり、運転回転数の上昇・下降レートを下げることな
く圧縮機の停止を防止でき、更には定常状態において従
来以上の低振動化を図ることができるモータのトルク制
御方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為
に、負荷を駆動するモータと、前記モータを駆動するた
めのインバータと、前記モータのロータ位置を検出する
ロータ位置検出手段と、前記ロータ位置検出手段の情報
に基づき前記モータ１回転の平均回転数を検出するとと
もに目標回転数と前記平均回転数を比較し、比較結果に
応じて平均回転数制御ＰＷＭデューティーを調整し前記
モータの平均回転数を制御する平均回転数制御手段と、
予め記憶手段に記憶されている複数のトルクパターンか
ら前記平均回転数に応じたトルクパターンを選択して読
み出し、この読み出されたトルクパターンを用いて前記
平均回転数ＰＷＭデューティーを補償して最終的にイン
バータに出力する出力ＰＷＭデューティーとすることに
より前記モータ１回転中の瞬時回転数変動を抑制するモ
ータの回転数変動制御手段とを備えてモータトルクを制
御するモータのトルク制御方法であって、前記モータの
目標回転数を低速から高速に変化させるとき、上記トル
クパターンのトルク補償量の幅を所定値よりも一旦狭く
し、目標回転数に到達して所定時間経過後、トルク補償
量を所定値に戻す。

【００１１】又、負荷を駆動するモータと、前記モータ
を駆動するためのインバータと、前記モータのロータ位
置を検出するロータ位置検出手段と、前記ロータ位置検
出手段の情報に基づき前記モータ１回転の平均回転数を
検出するとともに目標回転数と前記平均回転数を比較
し、比較結果に応じて平均回転数制御ＰＷＭデューティ
ーを調整し前記モータの平均回転数を制御する平均回転
数制御手段と、予め記憶手段に記憶されている複数のト
ルクパターンから前記平均回転数に応じたトルクパター
ンを選択して読み出し、この読み出されたトルクパター
ンを用いて前記平均回転数ＰＷＭデューティーを補償し
て最終的にインバータに出力する出力ＰＷＭデューティ
ーとすることにより前記モータ１回転中の瞬時回転数変
動を抑制するモータの回転数変動制御手段とを備えてモ
ータトルクを制御するモータのトルク制御方法であっ
て、前記モータの目標回転数を高速から低速に変化させ
るとき、上記トルクパターンのトルク補償量の幅を所定
値よりも一旦狭くし、目標回転数に到達して所定時間経
過後、トルク補償量を所定値に戻す。

【００１２】又、モータのトルク制御方法において、目
標回転数変更時の運転回転数上昇レートに応じて、トル
ク補償量の幅を所定値より狭くする割合を変化させる。

【００１３】又、モータのトルク制御方法において、目
標回転数変更時の運転回転数下降レートに応じて、トル
ク補償量の幅を所定値より狭くする割合を変化させる。

【００１４】又、モータのトルク制御方法において、目
標回転数変更時の現在回転数と目標回転数の差により、
トルク補償量の幅を所定値より狭くする割合を変化させ
る。

【００１５】又、モータのトルク制御方法において、前
記インバータ部に流れるＤＣ電流を検出するＤＣ電流検
出手段を設け、回転数変化中にＤＣ電流を検出し、前記
検出したＤＣ電流により、トルク補償量の幅を所定値よ
り狭くする割合を変化させる。

【００１６】又、モータのトルク制御方法において、前
記モータと負荷の接続部に負荷トルクを検出する負荷ト
ルク検出手段を設け、回転数変化中に前記負荷トルクを
検出し、前記検出した負荷トルクにより、トルク補償量
の幅を所定値より狭くする割合を変化させる。

【００１７】又、モータのトルク制御方法において、前
記負荷に振動センサを取り付け、回転数変化中に振動値
を検出し、前記検出した振動値が所定範囲内に維持され
るように、トルク補償量の幅を所定値より狭くする割合
を変化させる。

【００１８】又、モータのトルク制御方法において、モ
ータ回転数変化中に一旦狭くしたトルク補償量の幅を目
標回転数に到達して所定時間経過後、緩やかに所定値に
戻す。

【００１９】又、モータのトルク制御方法において、前
記負荷トルクを予め測定された前記モータの現在の回転
数における前記モータへの印加電圧又は電流を調整する
ＰＷＭデューティーの基準負荷時の値から増加減少量か
ら負荷状態を推定する。

【００２０】又、モータのトルク制御方法において、前
記インバータ部に印加されるＤＣ電圧を検出する電圧検
出手段と、前記ＤＣ電圧から供給されるＤＣ電流を検出
する電流検出手段を設け、前記電圧と前記電流から消費
電力を検出し、前記負荷トルクを前記消費電力と前記モ
ータの回転数に基づき推定する。

【００２１】又、モータのトルク制御方法において、前
記インバータ部の前段の整流回路に入力されるＡＣ電流
を検出する入力電流検出手段を設け、前記負荷トルクを
前記負荷トルクを前記ＡＣ電流と前記モータの回転数に
基づき推定する。

【００２２】又、モータのトルク制御方法において、前
記インバータ部の前段の整流回路に印加されるＡＣ電圧
を検出する電圧検出手段と、前記ＡＣ電圧から供給され
るＡＣ電流を検出する電流検出手段を設け、前記電圧と
前記電流から消費電力を検出し、前記負荷トルクを前記
消費電力と前記モータの回転数に基づき推定する。

【００２３】又、モータのトルク制御方法において、前
記ブラシレスモータの巻線に流れるモータ電流を検出す
るモータ電流検出手段を設け、前記モータ電流検出手段
は１個又は複数個の電流センサを有し、前記負荷トルク
を前記モータ電流と前記モータの回転数に基づき推定す
る。

【００２４】又、前記モータは空気調和機のコンプレッ
サに用いるブラシレスモータとする。

【００２５】又、前記モータは冷蔵庫のコンプレッサに
用いるブラシレスモータとする。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る実施例につ
いて、図面を参照しながら説明する。 （実施例１）図１は、本発明の圧縮機モータの速度制御
装置の一実施例を示すブロック図である。図１におい
て、１は商用電源からの交流電源であり、２は交流を直
流に変換する整流回路で、３は直流電圧のリプルを平滑
する平滑回路である。この図では、全波整流回路になっ
ているが、倍電圧整流回路であっても構わない。４はイ
ンバータ回路であり、６個の半導体スイッチ素子４ａ〜
４ｆが３相ブリッジ状に結線されており、５の３相ブラ
シレスモータに接続されている。又、４のインバータ回
路には、回生電流を流し、素子保護のために各半導体ス
イッチ素子にはダイオード４ｇ〜４ｌが並列接続されて
いる。尚、６は平滑回路部での力率低下を改善するため
のリアクタ等の力率改善回路である。

【００２７】本発明のロータ位置検出部分は、ブラシレ
スモータ５の３相各巻線に接続された７ａ〜７ｃの誘起
電圧検出回路でロータ磁極位置に応じた誘起電圧を検出
し、ブラシレスモータの３相各巻線を結線することで仮
想中性点をつくった８の基準電圧検出回路との出力電圧
を、９ａ〜９ｃの比較検出回路で比較し、ロータ位置に
応じたパルス信号を出力する。ロータが４極の場合、１
回転あたり１２個のパルスが発生する。

【００２８】１０は制御部であり、検出されたロータ位
置信号に基づき、４のインバータ回路の各半導体スイッ
チング素子４ａ〜４ｆを転流させる駆動信号を作成し、
１１のドライブ回路に出力する。又、ロータ位置信号に
基づき検出されたモータ１回転の平均回転数と目標回転
数とを比較し、比較結果に応じて平均回転数制御ＰＷＭ
デューティーを調整しモータの平均回転数を制御する平
均回転数制御と、予め記憶手段に記憶されている複数の
トルクパターンから平均回転数に応じたトルクパターン
を選択して読み出し、この読み出されたトルクパターン
を用いて平均回転数ＰＷＭデューティーを補償して最終
的にインバータに出力する出力ＰＷＭデューティーとす
ることによりモータ１回転中の瞬時回転数変動を抑制す
るモータの回転数変動制御を行なう。ドライブ回路１１
では、デューティーが変更されることでブラシレスモー
タ５に印加される電圧または電流が変更され、回転数及
びトルクを制御する。

【００２９】図２は、図１の圧縮機モータの速度制御装
置の各部の電圧波形を示す。図２の（ａ）は、ブラシレ
スモータの各巻線からの誘起電圧波形と基準電圧との関
係を示している。ブラシレスモータのロータ磁極が４極
であれば１回転すると磁極の変化が４回発生するので、
誘起電圧波形は２周期分発生する。又、ブラシレスモー
タは３相スター結線されており、各々の巻線で発生した
誘起電圧波形は、１２０°ずつ位相がずれた状態にな
る。この誘起電圧と基準電圧を比較した結果が、（ｂ）
のロータ位置信号波形である。誘起電圧が基準電圧より
大きい時は比較結果がＨｉｇｈに、逆に小さい時にはＬ
ｏｗになるように出力すると、磁極の変化するゼロクロ
ス点で、立ち上がり又は立ち下がりエッジのパルスが得
られる。このエッジパルスは１回転で１２個発生し、ロ
ータの絶対位置を１２個の区間で検出できる。但し、
（ａ）の誘起電圧波形と（ｂ）のロータ位置信号波形で
は、同巻線では同位相になるように示しているが、実際
は誘起電圧検出手段の方法により、誘起電圧とロータ位
置信号には位相の遅れがある。

【００３０】制御部１０では、このロータ位置信号に基
づき、ブラシレスモータを駆動する信号を作成する。駆
動信号（ｃ）は、例えばロータ位置信号Ｈｕの立ち上が
りエッジが検出されれば、Ｕ相上アームのスイッチング
素子（図１では４ａ）をＯＮさせる。次に、Ｈｖの立ち
上がりエッジが検出されると、Ｕ相上アームのスイッチ
ング素子をＯＦＦさせ、Ｖ相上アームのスイッチング素
子をＯＮさせる。Ｈｗの立ち下がり信号が検出される
と、Ｖ相下アームのスイッチング素子からＷ相下アーム
のスイッチング素子を転流させる。このようにロータ位
置信号のエッジを検出する毎に順次インバータ回路のス
イッチング素子を転流させて、ブラシレスモータを駆動
する。

【００３１】又、回転数とトルクを制御するため、通常
駆動信号にＰＷＭチョッピングを重畳させて、モータ印
加電圧、電流を制御する。図では、上アームのみにＰＷ
Ｍチョッピングしているが、下アームであっても構わな
いし、上下アームであっても構わない。

【００３２】図３は、１回転中の負荷変動の大きいシン
グルロータコンプレッサを複数のトルクパターンを用い
て制御した場合である。予めロータの機械的位置毎のト
ルク補償量である図４のようなデータ（トルクパター
ン）をＲＯＭ化しておく。尚、ＲＯＭ化するデータとし
ては、モータトルクをＰＷＭデューティーにより制御す
る場合、ＰＷＭデューティーの補償量であり、概ね負荷
トルクの大きい区間は電流が大きくなるようにＰＷＭデ
ューティーを補償し、負荷トルクの小さい区間は電流が
少なくなるようにＰＷＭデューティーを補償するが、圧
縮機の振動、騒音が低く、また、ブラシレスモータの効
率が高くなるよう、実験やシミュレーションにより調整
を行ない決定する。又、その補償量も負荷に応じて変化
させる必要がある。そこで、回転数を複数の領域に分
け、回転数に対応しているトルクパターンを記憶手段か
ら読み出して用いることにより、制御性能を向上させる
ことができる。

【００３３】そして、ロータ機械的位置に対応したステ
ートに応じて所定のＰＷＭデューティー補償量をこの記
憶部から読み出して各ロータ機械的位置毎のＰＷＭデュ
ーティーを制御する。

【００３４】ここでステートとは図５に示すようにロー
タ１回転を各通電モードつまり転流毎に分割したもので
あり、４極ブラシレスモータでは１２分割され、ステー
ト０〜ステート１１までの１２ステートを持つ。但し、
ステートｎとステートｎ＋６（ｎ：０〜５の整数）の通
電モードは同一である。

【００３５】このような複数のトルクパターンを用いた
モータの制御方法において、圧縮機を低い回転数で運転
している状態から回転数を上げる場合、モータ加速用の
トルクが必要となり電流も大きくなる。このため、トル
ク補償量の幅が広すぎると、正側にトルク補償を行なう
ステートでの電流値が非常に大きくなり、荷電流レベル
に達し圧縮機が停止する恐れがある。

【００３６】そこで、モータ加速時に電流値が荷電流レ
ベルに達しないように、例えばトルク補償量の幅を所定
値の１／２とし、ＰＷＭデューティーを決定する。

【００３７】ここでは、目標回転数を１０００ｒｐｍか
ら２０００ｒｐｍに変更し、モータが加速を始め、平均
回転数が１５００ｒｐｍに達した時点について示す。但
し、平均回転数制御ＰＷＭデューティーは１５％とす
る。

【００３８】（１−１）トルク制御処理ルーチンとは独
立に平均回転数制御ルーチンにより算出された平均回転
数制御ＰＷＭデューティーを読み出す。（＝１５％） （１−２）回転数に応じたて選択したトルクパターンの
現在のステートのＰＷＭデューティー補償量を図４のデ
ータテーブルから読み出す。（トルクパターン２） （１−３）ステート毎に最終的に出力するＰＷＭデュー
ティーは、次式により算出する。

【００３９】出力ＰＷＭデューティー＝平均回転数制御
ＰＷＭデューティー×（１＋ＰＷＭデューティー補償量
×（１／２） （ステート２なら：１５％×（１＋０．３×１／２）＝
１７．２５％） ここで、上記のようなトルク補償量の幅の変更を行なっ
た場合と、変更を行なわない場合のトルクパターンとＤ
Ｃ電流波形を図６に示す。

【００４０】変更を行なわない場合、正側にトルク補償
を行なうステートでの電流値が非常に大きくなるが、本
発明のトルク補償量の幅の変更を行なった場合、正側に
トルク補償を行なうステートでの電流値を小さく抑えら
れる。

【００４１】また、ここではモータの目標回転数を低速
から高速に変化させるとき、トルク補償量の幅を一様に
所定値の１／２としたが、ステートにより所定値の１／
４、１／３など変化させても良い。或いは、モータ加速
時は、トルク補償量の幅を所定値より狭くする割合は、
荷電流レベルまでの余裕度や圧縮機の回転数変動、振
動、騒音を考慮し、実験やシミュレーションにより調整
を行ない決定することが望ましい。 （実施例２）実施例１においては、モータの目標回転数
を低速から高速に変化させるときについて示したが、実
施例２では、高速から低速へと変化させるときについて
示す。圧縮機を高い回転数で運転している状態から回転
数を下げると、回転数の低下に対してモータトルクは追
従性よく低下するが、負荷（冷媒圧力）の追従性が悪
く、モータ回転数の低下に伴うモータトルクの低下より
も負荷の低下が遅くなる。このため、高負荷状態におい
て高い回転数から回転数を下げるときのトルク補償量の
幅が広すぎると、正側にトルク補償を行なうステートで
の電流値が大きくなり、荷電流レベルに達し圧縮機が停
止する恐れがある。

【００４２】そこで、モータ減速時に電流値が荷電流レ
ベルに達しないように、例えばトルク補償量の幅を所定
値の１／２とし、ＰＷＭデューティーを決定する。

【００４３】ここでは、目標回転数を２０００ｒｐｍか
ら１０００ｒｐｍに変更し、モータが減速を始め、平均
回転数が１５００ｒｐｍに達した時点について示す。但
し、平均回転数制御ＰＷＭデューティーは１５％とす
る。

【００４４】（２−１）トルク制御処理ルーチンとは独
立に平均回転数制御ルーチンにより算出された平均回転
数制御ＰＷＭデューティーを読み出す。

【００４５】（＝１５％） （２−２）回転数に応じて選択したトルクパターンの現
在のステートのＰＷＭデューティー補償量を図４のデー
タテーブルから読み出す。

【００４６】（トルクパターン２） （２−３）ステート毎に最終的に出力するＰＷＭデュー
ティーは、次式により算出する。

【００４７】出力ＰＷＭデューティー＝平均回転数制御
ＰＷＭデューティー×（１＋ＰＷＭデューティー補償量
×（１／２） （ステート２なら：１５％×（１＋０．３×１／２）＝
１７．２５％） ここで、上記のようなトルク補償量の幅の変更を行なっ
た場合と、変更を行なわない場合のトルクパターンとＤ
Ｃ電流波形は実施例１で示した図６において説明したの
と同様であるので省略する。変更を行なわない場合、正
側にトルク補償を行なうステートでの電流値が非常に大
きくなるが、本発明のトルク補償量の幅を変更を行なっ
た場合、正側にトルク補償を行なうステートでの電流値
を小さく抑えられる。

【００４８】又、ここではモータの目標回転数を高速か
ら低速に変化させるとき、トルク補償量の幅を一様に所
定値の１／２としたが、ステートにより所定値の１／
４、１／３など変化させても良い。或いは、モータ減速
時は、トルク補償量の幅を所定値より狭く設定した回転
数安定時とは異なるトルクパターンを選択するようにし
ても構わない。

【００４９】このモータ減速時にトルク補償量の幅を所
定値より狭くする割合は、荷電流レベルまでの余裕度や
圧縮機の回転数変動、振動、騒音を考慮し、実施例１と
同様に実験やシミュレーションにより調整を行ない決定
することが望ましい。 （実施例３）実施例１では、モータの目標回転数を低速
から高速に変化させるときにトルク補償量の幅を所定値
より狭くする割合を一様に１／２としたが、目標回転数
変更時の運転回転数上昇レートに応じて、トルク補償量
の幅を所定値より狭くする割合を変化させてもよい。

【００５０】例えば、運転回転数上昇レートが大きく１
秒間で５００ｒｐｍ加速させるなど急激な加速を行なう
場合はトルク補償量の幅を所定値の１／２とし、運転回
転数上昇レートが小さく１秒間で５００ｒｐｍ加速させ
るなど緩やかな加速を行なう場合はトルク補償量の幅を
所定値の４／５などとする。

【００５１】ここで、運転回転数上昇レートが大きく補
償量の幅を所定値の１／２とした場合と運転回転数上昇
レートが小さく補償量の幅を所定値の４／５とした場合
のトルクパターンとＤＣ電流波形を図７に示す。

【００５２】トルクパターンを見ると上昇レートが小さ
い場合の方が、補償量の幅は広くなるが、加速が緩やか
なため加速に必要なエネルギーが小さいので電流も少な
くて済み、ＤＣ電流波形に示すように、正側にトルク補
償を行なうステートでの電流ピーク値は運転回転数上昇
レートが大きく、補償量の幅を所定値の１／２とした場
合と大差がない。 （実施例４）実施例２では、モータの目標回転数を高速
から低速に変化させるときにトルク補償量の幅を所定値
よりも狭くする割合を一様に１／２としたが、目標回転
数変更時の運転回転数下降レートに応じて、トルク補償
量の幅を所定値より狭くする割合を変化させても構わな
い。

【００５３】例えば、運転回転数下降レートが大きく１
秒間で５００ｒｐｍ減速させるなど急激な減速を行なう
場合はトルク補償量の幅を所定値の４／５などとする。

【００５４】トルクパターンとしては下降レートが小さ
い場合の方が、補償量の幅は広くなるが、減速が緩やか
なため負荷（圧力）の低下が回転数の下降にほぼ追従す
るため、電流値も小さくなり、正側にトルク補償を行な
うステートでの電流ピーク値は運転回転数下降レートが
大きく補償量の幅を所定値の１／２とした場合と大差が
ない。 （実施例５）実施例１或いは実施例２では、モータの目
標回転数を低速から高速に変化させるときや低速から高
速に変化させるときにトルク補償量の幅を所定値より狭
くする割合を一様に１／２としたが、目標回転数変更時
の現在回転数の差により、トルク補償量の幅を所定値よ
り狭くする割合を変化させても良い。

【００５５】例えば、目標回転数変更時の現在回転数と
目標回転数の差が大きく５０００ｒｐｍから１０００ｒ
ｐｍへの変化など急激な減速や或いは加速を行なう場合
はトルク補償量の幅を所定値の１／２とし、前記回転数
の差が小さく１５００ｒｐｍから１４００ｒｐｍへの変
化などの緩やかな減速や或いは加速を行なう場合はトル
ク補償量の幅を所定値の４／５などとする。

【００５６】トルクパターンとしては目標回転数変更時
の現在回転数と目標回転数の差が小さい場合の方が、補
償量の幅は広くなるが、加速時は加速が緩やかなために
加速に必要なエネルギーが小さく電流も小さくて済み、
減速時は減速が緩やかため加速に必要なエネルギーが小
さく電流も小さくて済み、減速時は減速が緩やかな為負
荷（圧力）の低下が回転数の下降にほぼ追従するため、
電流値も小さくなり、正側にトルク補償を行なうステー
トでの電流ピーク値は目標回転数変更時の現在回転数と
目標回転数の差が大きく補償量の幅を所定値の１／２と
した場合と大差がない。 （実施例６）実施例１或いは実施例２では、モータの目
標回転数を低速から高速に変化させるときや低速から高
速に変化させるときにトルク補償量の幅を所定値より一
様に１／２としたが、インバータ部に流れるＤＣ電流を
検出するＤＣ電流検出手段を設け、回転数変化中にＤＣ
電流を検出し、前記検出したＤＣ電流によりトルク補償
量の幅を所定値より狭くする割合を変化させても良い。

【００５７】例えば、ＤＣ電流が大きく荷電流レベルへ
の余裕度が小さい状態においてはトルク補償量の幅を所
定値の１／２とし、ＤＣ電流が小さく荷電流レベルへの
余裕度が大きい状態においてはトルク補償量の幅を所定
値の４／５などとする。

【００５８】トルクパターンとしては目標回転数変更時
の現在回転数と目標回転数の差が小さい場合の方が、補
償量の幅は広くなるが、加速時は加速が緩やかなため加
速に必要なエネルギーが小さく電流も小さくて済み、減
速時は減速が緩やかなため負荷（圧力）の低下が回転数
の下降にほぼ追従するため、電流値も小さくなり、正側
にトルク補償を行なうステートでの電流ピーク値は目標
回転数変更時の現在回転数と目標回転数の差が大きく補
償量の幅を所定値の１／２とした場合と大差がない。 （実施例６）実施例１或いは実施例２では、モータの目
標回転数を低速から高速に変化させるときや低速から高
速に変化させるときにトルク補償量の幅を所定値より一
様に１／２としたが、インバータ部に流れるＤＣ電流を
検出するＤＣ電流検出手段を設け、回転数変化中にＤＣ
電流を検出し、前記検出したＤＣ電流によりトルク補償
量の幅を所定値より狭くする割合を変化させてもよい。

【００５９】例えば、ＤＣ電流が大きく荷電流レベルへ
の余裕度が小さい状態においてはトルク補償量の幅を所
定値の１／２とし、ＤＣ電流が小さく荷電流レベルへの
余裕度が大きい状態においてはトルク補償量の幅を所定
値の４／５などとする。

【００６０】トルクパターンとしてはＤＣ電流が小さい
場合の方が、補償量の幅は広くなるが、全体のＤＣ電流
平均値が小さいため、正側にトルク補償を行なうステー
トでの電流ピーク値は全体のＤＣ電流平均値が大きく補
償量の幅を所定値の１／２とした場合と大差がない。 （実施例６）実施例１或いは実施例２では、モータの目
標回転数を低速から高速に変化させるときにトルク補償
量の幅を所定値より一様に１／２としたが、インバータ
部に流れるＤＣ電流を検出するＤＣ電流検出手段を設
け、回転数変化中にＤＣ電流を検出し、前記検出したＤ
Ｃ電流によりトルク補償量の幅を所定値より狭くする割
合を変化させても良い。

【００６１】例えば、ＤＣ電流が大きく荷電流レベルへ
の余裕度が小さい状態においてはトルク補償量の幅を所
定値の１／２とし、ＤＣ電流が小さく荷電流レベルへの
余裕度が大きい状態においてトルク補償量の幅を所定値
の４／５等とする。

【００６２】トルクパターンとしてはＤＣ電流が小さい
場合の方が、補償量の幅を広くなるが、全体のＤＣ電流
平均値が小さいため、正側にトルク補償を行なうステー
トでの電流ピーク値は全体のＤＣ電流平均値が大きく補
償量の幅を所定値の１／２とした場合と大差がない。 （実施例７）実施例１或いは実施例２では、モータの目
標回転数を低速から高速に変化させるときや低速から高
速に変化させるときトルク補償量の幅を所定値より一様
に１／２としたが、回転数変化中に負荷状態を検出し、
前記検出した負荷状態により、トルク補償量の幅を所定
値より狭くする割合を変化させても良い。

【００６３】例えば、負荷が重く、大きな電流が必要と
なる状態においてはトルク補償量の幅を所定値の４／５
などとする。

【００６４】トルクパターンとしては負荷が軽い場合の
方が、補償量の幅は広くなるが、負荷が軽いため電流も
小さくて済み、正側にトルク補償を行なうステートでの
電流ピーク値は負荷が重く補償量の幅を所定値の１／２
とした場合と大差がない。 （実施例８）実施例１或いは実施例２では、モータの目
標回転数を低速から高速に変化させるときや低速から高
速に変化させるときにトルク補償量の幅を所定値より一
様に１／２としたが、前記負荷に振動センサを取り付
け、回転数変化中に振動値を検出し、前記検出した振動
値が所定範囲内に維持されるように、トルク補償量の幅
を所定値より狭くする割合を変化させても良い。

【００６５】例えば、振動値が小さく所定範囲より十分
余裕がある場合は、トルク補償量の幅を所定値より大幅
に小さくし、正側にトルク補償を行なうステートでの電
流値をトルク補償量の幅が大きい場合に比べて小さく抑
えることにより、荷電流レベルへの余裕度が大きくす
る。 （実施例９）実施例１或いは実施例２では、回転数変化
中に一旦狭く幕下したトルク補償量の幅を目標回転数に
到達して所定時間経過後、トルク補償量の幅を所定値に
戻しているが、急激にトルク補償量の幅を所定値に戻さ
ず、時間をかけて緩やかに所定値に戻した方が、回転数
の変動が小さくなりひいてはモータの低騒音・低振動化
を図れる。

【００６６】例えば、回転数変化中に所定値の１／２と
したトルク補償量の幅を目標回転数に到達して所定時間
Ｔ１経過後、所定値の３／４とし、更に所定時間Ｔ２経
過後、所定値の４／５とし、さらに所定時間Ｔ３経過
後、所定値に戻す。 （実施例１０）実施例７で検出する負荷トルクは、モー
タの回転数とＡＣ電流あるいはモータ巻線電流などの電
流値、更には、消費電力や現在の回転数における前記モ
ータへの印加電圧または電流を調整するＰＷＭデューテ
ィーの基準負荷時の値からの増加量から推定することも
可能である。そこで、実施例７における負荷トルク検出
手段としてこれらを用いることにより、負荷トルクに応
じてトルク補償量の幅を調整し、荷電流レベルへの余裕
度を確保する。

【００６７】更に、実施例１或いは実施例２にあって
は、制御部１０であるマイクロコンピュータのソフトウ
ェアで、実現することができるため、コストアップ等の
問題もない。又、モータをブラシレスモータとして空気
調和機や冷蔵庫のコンプレッサに用いた場合には、コン
プレッサの低振動化を図れるため、室外機の配管に余裕
を持たせずに済み、つまり室外機や冷蔵庫のコンパクト
化を図ることができる。

【００６８】尚、本発明に関して実施例１から実施例１
０について説明したが、上述の実施例を複数組み合わせ
て実施しても構わない。

【００６９】

【発明の効果】本発明によると、モータの目標回転数を
低速から高速に変化させるとき、トルクパターンのトル
ク補償量の幅を所定値よりも一旦狭くし、回転数安定
後、トルク補償量を所定値に戻すため、モータ回転数変
化時に荷電流レベルへの余裕度が大きく取れ、モータ回
転数上昇レートを小さくすることなく荷電流による停止
を回避することが可能となる。更に、回転数安定時のト
ルク補償量を従来に比べある程度大きめに設定できるの
で、回転安定後の振動を従来より小さくできる。

【００７０】又、モータの目標回転数を高速から低速に
変化させるとき、トルクパターンのトルク補償量の幅を
所定値よりも一旦狭くし、負荷状態安定後、トルク補償
量を所定値に戻すため、モータ回転数変化時に荷電流レ
ベルへの余裕度が大きく取れ、モータ回転数下降レート
を小さくすることなく荷電流による停止を回避すること
ができる。又、負荷安定時のトルク補償量を従来に比べ
ある程度大き目に設定できるため、回転安定後の振動を
従来より小さくできる。

【００７１】又、目標回転数変更時の運転回転数上昇レ
ートに応じて、トルク補償量の幅を所定値より狭くする
割合を変化させることにより、モータ回転数変化時に荷
電流レベルへの余裕度を確保したまま、モータ回転数変
化中のモータの低振動化を図ることが可能となる。

【００７２】又、目標回転数変更時の運転回転数下降レ
ートに応じて、トルク補償量の幅を所定値より狭くする
割合を変化させることにより、モータ回転数変化時に荷
電流レベルへの余裕度を確保したまま、モータ回転数変
化中のモータの低振動化を図れる。

【００７３】又、目標回転数変更時の現在回転数と目標
回転数の差により、トルク補償量の幅を所定値より狭く
する割合を変化させることににより、モータ回転数変化
時に荷電流レベルへの余裕度を確保したまま、モータ回
転数変化中のモータの低振動化を図れる。

【００７４】又、回転数変化中にＤＣ電流を検出し、検
出したＤＣ電流により、トルク補償量の幅を所定値より
狭くする割合を変化させることにより、モータ回転数変
化時に荷電流レベルの余裕度を確保したまま、モータ回
転数変化中のモータの低振動化を図れる。

【００７５】又、回転数変化中に負荷トルクを検出し、
検出した負荷トルクにより、トルク補償量の幅を所定値
より狭くする割合を変化させることにより、モータ回転
数変化時に荷電流レベルへの余裕度を確保したまま、モ
ータ回転数変化中のモータの低振動化を図ることができ
る。

【００７６】又、回転数変化中に負荷の振動値を検出
し、検出した振動値が所定範囲内に維持されるように、
トルク補償量の幅を所定値より狭くする割合を変化させ
ることにより、配管が破壊されるような大きな振動が発
生する危険を回避することができる。

【００７７】又、モータ回転数変化中に一旦狭くしたト
ルク補償量の幅を目標回転数に到達して所定時間経過
後、緩やかに所定値に戻すことにより、モータの低騒音
・低振動化を図ることができる。

【００７８】又、負荷トルクを予め測定されたモータの
現在の回転数におけるモータへの印加電圧又は電流を調
整するＰＷＭデューティーの基準負荷時の値からの増加
量から推定することで、特別な負荷トルク検出器などを
不要にでき、低コスト化が図れる。

【００７９】又、負荷トルクを予め測定されたモータの
現在の回転数におけるモータへの印加電圧或いは電流を
調整するＰＷＭデューティーの基準負荷時の値からの増
加量から推定することで、特別な負荷トルク検出器など
は不要にでき、低コスト化が図れる。

【００８０】又、インバータ部に流れるＤＣ電流、ＤＣ
電圧を検出することにより消費電力を検出し、負荷トル
クを消費電力に基づき推定することで、特別な負荷トル
ク検出器などは不要にでき、低コスト化が図れる。

【００８１】又、インバータ部の前段の整流回路に入力
されるＡＣ電流を検出し、負荷トルクをＡＣ電流に基づ
き推定することで、特別な負荷トルク検出器などを不要
にでき、低コスト化を図ることができる。

【００８２】又、インバータ部の前段の整流回路に入力
されるＡＣ電流、ＡＣ電圧を検出することにより消費電
力を検出し、負荷トルクを消費電力に基づき推定するこ
とで、特別な負荷トルク検出器などは不要にでき、低コ
スト化を図れる。

【００８３】又、ブラシレスモータの巻線に流れるモー
タ電流を検出し、負荷トルクをモータ電流に基づき推定
することで、特別な負荷トルク検出器などは不要にで
き、低コスト化が図れる。

【００８４】又、モータ制御にマイクロコンピュータを
用いており、このマイクロコンピュータのソフトウェア
で実現していることから、コストアップ等の問題もな
く、更には、モータをブラシレスモータとして空気調和
機や冷蔵庫のコンプレッサの低振動化を図れるため、室
外機の配管に余裕を持たせずに済み、即ち室外機や冷蔵
庫のコンパクト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の圧縮機モータの速度制御装
置のブロック図である。

【図２】図１の圧縮機モータの速度制御装置の各部の電
圧波形である。

【図３】本発明の１実施例のトルクパターンを示す図で
ある。

【図４】本発明の１実施例のトルクパターンデータであ
る。

【図５】ステートと機械角・電気角の関係及び各通電モ
ードを示す図である。

【図６】本発明の１実施例の補償幅変更の有り無しを比
較する図である。

【図７】本発明の１実施例の補償幅変更を説明する図で
ある。

【符号の説明】

１ 商用電源からの交流電源 ２ 交流を直流に変換する整流回路 ３ 直流電圧のリプルを平滑する平滑回路 ４ インバータ回路 ５ ３相ブラシレスモータ ６ 力率改善回路 ７ 誘起電圧検出回路 ８ 基準電圧検出回路 ９ 比較検出回路 １０ 制御部 １１ ドライブ回路

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H045 AA03 AA05 AA09 AA12 AA27 BA38 CA10 CA21 DA08 DA48 EA17 EA26 EA38 5H560 AA02 BB04 BB12 DA13 DB13 EB01 EC02 EC10 GG04 RR01 TT07 TT11 TT15 TT18 XA04 XA12

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負荷を駆動するモータと、前記モータを
   駆動するためのインバータと、前記モータのロータ位置
   を検出するロータ位置検出手段と、前記ロータ位置検出
   手段の情報に基づき前記モータ１回転の平均回転数を検
   出するとともに目標回転数と前記平均回転数を比較し、
   比較結果に応じて平均回転数制御ＰＷＭデューティーを
   調整し前記モータの平均回転数を制御する平均回転数制
   御手段と、予め記憶手段に記憶されている複数のトルク
   パターンから前記平均回転数に応じたトルクパターンを
   選択して読み出し、この読み出されたトルクパターンを
   用いて前記平均回転数ＰＷＭデューティーを補償して最
   終的にインバータに出力する出力ＰＷＭデューティーと
   することにより前記モータ１回転中の瞬時回転数変動を
   抑制するモータの回転数変動制御手段とを備えてモータ
   トルクを制御するモータのトルク制御方法であって、前
   記モータの目標回転数を低速から高速に変化させると
   き、上記トルクパターンのトルク補償量の幅を所定値よ
   りも一旦狭くし、目標回転数に到達して所定時間経過
   後、トルク補償量を所定値に戻すことを特徴とするモー
   タのトルク制御方法。
2. 【請求項２】 負荷を駆動するモータと、前記モータを
   駆動するためのインバータと、前記モータのロータ位置
   を検出するロータ位置検出手段と、前記ロータ位置検出
   手段の情報に基づき前記モータ１回転の平均回転数を検
   出するとともに目標回転数と前記平均回転数を比較し、
   比較結果に応じて平均回転数制御ＰＷＭデューティーを
   調整し前記モータの平均回転数を制御する平均回転数を
   制御する平均回転数制御手段と、予め記憶手段に記憶さ
   れている複数のトルクパターンから前記平均回転数に応
   じたトルクパターンを選択して読み出し、この読み出さ
   れたトルクパターンを用いて前記平均回転数ＰＷＭデュ
   ーティーを補償して最終的にインバータに出力する出力
   ＰＷＭデューティーとすることにより前記モータ１回転
   中の瞬時回転数変動を抑制するモータの回転数変動制御
   手段とを備えてモータトルクを制御するモータのトルク
   制御方法であって、前記モータの目標回転数を高速から
   低速に変化させるとき、上記トルクパターンのトルク補
   償量の幅を所定値よりも一旦狭くし、目標回転数に到達
   して所定時間経過後、トルク補償量を所定値に戻すこと
   を特徴とするモータのトルク制御方法。
3. 【請求項３】 目標回転数変更時の運転回転数上昇レー
   トに応じて、トルク補償量の幅を所定値より狭くする割
   合を変化させることを特徴とする請求項１乃至請求項２
   記載のモータのトルク制御方法。
4. 【請求項４】 目標回転数変更時の運転回転数下降レー
   トに応じて、トルク補償量の幅を所定値より狭くする割
   合を変化させることを特徴とする請求項１乃至請求項３
   記載のモータのトルク制御方法。
5. 【請求項５】 目標回転数変更時の現在回転数と目標回
   転数の差により、トルク補償量の幅を所定値より狭くす
   る割合を変化させることを特徴とする請求項１乃至請求
   項４記載のモータのトルク制御方法。
6. 【請求項６】 前記インバータ部に流れるＤＣ電流を検
   出するＤＣ電流検出手段を設け、回転数変化中にＤＣ電
   流を検出し、前記検出したＤＣ電流により、トルク補償
   量の幅を所定値より狭くする割合を変化させることを特
   徴とする請求項１乃至請求項５記載のモータのトルク制
   御方法。
7. 【請求項７】 前記モータと負荷の接続部に負荷トルク
   を検出する負荷トルク検出手段を設け、回転数変化中に
   前記負荷トルクを検出し、前記検出した負荷トルクによ
   り、トルク補償量の幅を所定値より狭くする割合を変化
   させることを特徴とする請求項１乃至請求項６記載のモ
   ータのトルク制御方法。
8. 【請求項８】 前記負荷に振動センサを取り付け、回転
   数変化中に振動値を検出し、前記検出した振動値が所定
   の範囲内に維持されるように、トルク補償量の幅を所定
   値より狭くする割合を変化させることを特徴とする請求
   項１乃至請求項７記載のモータのトルク制御方法。
9. 【請求項９】 モータ回転数変化中に一旦狭くしたトル
   ク補償量の幅を目標回転数に到達して所定時間経過後、
   緩やかに所定値に戻すことを特徴とするモータのトルク
   制御方法。
10. 【請求項１０】 前記負荷トルクを予め測定された前記
    モータの現在の回転数における前記モータへの印加電圧
    または電流を調整するＰＷＭデューティーの基準負荷時
    の値からの増加減少量から負荷状態を推定することを特
    徴とする請求項１乃至請求項９記載のモータのトルク制
    御方法。
11. 【請求項１１】 前記インバータ部に印加されるＤＣ電
    圧を検出する電圧検出手段と、前記ＤＣ電圧から供給さ
    れるＤＣ電流を検出する電流検出手段を設け、前記電圧
    と前記電流から消費電力を検出し、前記負荷トルクを前
    記消費電力と前記モータの回転数に基づき推定すること
    を特徴とする請求項１乃至請求項１０記載のモータのト
    ルク制御方法。
12. 【請求項１２】 前記インバータ部の前段の整流回路に
    入力されるＡＣ電流を検出する入力電流検出手段を設
    け、前記負荷トルクを前記ＡＣ電流と前記モータの回転
    数に基づき推定することを特徴とする請求項１乃至請求
    項１１記載のモータのトルク制御方法。
13. 【請求項１３】 前記インバータ部の前段の整流回路に
    印加されるＡＣ電圧を検出する電圧検出手段と、前記Ａ
    Ｃ電圧から供給されるＡＣ電流を検出する電流検出手段
    を設け、前記電圧と前記電流から消費電力を検出し、前
    記負荷トルクを前記消費電力と前記モータの回転数に基
    づき推定することを特徴とする請求項１乃至請求項１２
    記載のモータのトルク制御方法。
14. 【請求項１４】 前記ブラシレスモータの巻線に流れる
    モータ電流を検出するモータ電流検出手段を設け、前記
    モータ電流検出手段は１個又は複数個の電流センサを有
    し、前記負荷トルクを前記モータ電流と前記モータの回
    転数に基づき推定することを特徴とする請求項１乃至請
    求項１３記載のモータのトルク制御方法。
15. 【請求項１５】 前記モータは空気調和機又は冷蔵庫の
    コンプレッサに用いるブラシレスモータであることを特
    徴とする請求項１乃至請求項１４記載のモータのトルク
    制御方法。