JP2002247878A - 電動機の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動機において、負荷トルクを抑制し、１回
転中の回転速度を抑えるとともに、低回転数領域の動作
範囲を広げることを目的とする。 【解決手段】 コンプレッサ等の１回転中に負荷トルク
の変動を抑える電動機の制御方法であって、負荷トルク
の変動に合わせた補償電圧パターン（加算データ）を予
め電動機の所定回転角度毎に求めて当該制御手段（マイ
クロコンピュータ）の内部メモリに記憶して、その所定
回転角度毎に内部メモリから読み出した加算データを基
準電圧に加算した値を電動機の印加電圧にすることによ
り、その電動機の出力トルクを変化させて１回転中の回
転速度の変動を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は空気調和機（コンプ
レッサ）等に用いる電動機の制御技術に係り、特に詳し
くは、１回転中における負荷トルク変動を抑制する電動
機の制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電動機の制御方法にあっては、例えば図
７に示す制御装置を用いている。この制御装置は、交流
電源１をＡＣ／ＤＣ変換回路２で所定の直流電圧に変換
し、この直流電圧をインバータ回路３のスイッチング素
子Ｕａ，Ｖａ，Ｗａ，Ｘ，Ｙ，Ｚでスイッチングして三
相の矩形波電圧とし、これを電動機（例えばブラシレス
モータ）４の電機子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗに印加する。

【０００３】位置検出回路５は、ブラシレスモータ４の
電機子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの端子電圧に含まれている誘起電
圧波形（非通電相に発生する誘起電圧波形）と基準値と
を比較して同誘起電圧波形の１／２点を検出し、この１
／２点を含む位置検出信号を制御回路（主にマイクロコ
ンピュータからなる）６に出力する。

【０００４】制御回路６は、入力位置検出信号をもとに
して電機子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの通電切り替えタイミングを
決定し、この通電切り替えタイミングの所定駆動信号を
駆動回路７を介してインバータ回路３に出力する。

【０００５】上記ブラシレスモータ４が三相四極モータ
である場合では、図８に示すように、ブラシレスモータ
４のＵ相、Ｖ相およびＷ相はパターン（通電パターン）
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆにしたがって通電される。ブラ
シレスモータ４の制御にＰＷＭ制御方式を採用している
場合には、制御回路６はブラシレスモータ４の回転数を
目標回転数とするためにＰＷＭ波形（所定オン、オフ
比）を生成し、このＰＷＭ波形を上記駆動信号に含め
る。

【０００６】このようにして、インバータ回路３のスイ
ッチング素子Ｕａ，Ｖａ，Ｗａ，Ｘ，Ｙ，Ｚを所定にオ
ン、オフし、電機子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの通電を切り替える
と、ブラシレスモータ４には回転トルクが発生する。こ
の場合、位置検出信号の検出間隔をもとにして実回転数
を算出し、この算出実回転数と当該目標回転数とを比較
する。その差に応じて、ブラシレスモータ４の印加電圧
を可変することにより、その差をＰＷＭ波形にフィード
バックし、ブラシレスモータ４の回転数を目標回転数に
制御することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記電動機
の制御方法にあっては、図８に示すごとく、ブラシレス
モータ４をロータリーコンプレッサに適用した場合に
は、冷媒の吸入、圧縮、吐出サイクルにより１回転中に
周期的な負荷変動（負荷トルク変動）が存在するため、
上述した出力トルク一定の制御によると、負荷トルク変
動の影響によりブラシレスモータ４には速度変動（回転
速度変動）が生じ、それが騒音、振動の発生原因とな
る。

【０００８】特に、ブラシレスモータ４の回転数が低い
場合には、慣性トルクが小さくなるため、上記ロータリ
ーコンプレッサの１回転中の変動負荷トルクの影響がさ
らに大きくなり、騒音および振動が大きくなる。この場
合、振動および騒音を回避するために、低回転時での運
転範囲を制限する必要が生じる。

【０００９】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は、１回転中の負荷トルク変動を低減し
て騒音および振動を抑え、しかも、低回転時での運転範
囲を広げて当該回転制御の利用拡大を図り、特に、空気
調和機のコンプレッサに適用した場合には、その性能お
よび快適性の向上を図ることができるようにした電動機
の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】上記目的を達成するため
に、本発明は、交流電源を直流電圧に変換してインバー
タ回路に供給し、このインバータ回路のスイッチング素
子を所定にオン、オフして電動機の印加電圧を得る一
方、同電動機の回転子の位置をもとにして上記インバー
タ回路を制御し、同電動機の電機子巻線の通電を切り替
えて電動機を回転制御する際に電動機の１回転中の負荷
トルクの変動を抑える電動機の制御方法であって、上記
負荷トルクの変動に合わせた補償電圧パターン（加算デ
ータ）を、予め上記電動機の所定回転角度毎に求めて当
該制御回路の内部メモリに記憶し、上記所定回転角度毎
に補償電圧パターンを基準電圧に加算して上記電動機の
印加電圧とし、その電動機の出力トルクを変化させて回
転速度の変動を抑制するようにしたことを特徴としてい
る。

【００１１】上記１回転分の補償電圧パターンは、少な
くとも低負荷用（軽負荷用）の補正パターンと高負荷用
（重負荷用）の補正パターンとして上記記憶手段に記憶
され、上記電動機の低回転数時に上記低負荷用あるいは
高負荷用の何れか一方の補正パターンを用いるとよい。
これにより、電動機の負荷トルク変動が異なり易い低回
転時であっても、負荷トルク変動が適切に抑えられる。

【００１２】上記回転子の位置検出間隔を１回転分記憶
するとともに、これら位置検出間隔のうち同一通電パタ
ーンの位置検出間隔を比較し、位置検出間隔の長い方を
基準位置に決定するとともに、上記補償電圧パターンを
その基準位置から順次、通電パターン毎に基準電圧に加
算するとよい。これにより、電動機の負荷トルク変動を
抑える制御が容易に行われることになり、電動機を、例
えば空気調和機のコンプレッサモータとした場合に当該
制御が容易でであり、空気調和機の制御に負担をかけず
に済む。

【００１３】このように、上記１回転分の補償電圧パタ
ーンからなる補正パターンは２種以上の複数のパターン
からなるとよい。これにより、電動機の負荷トルク変動
をよりきめ細かに抑制することができる。

【００１４】上記電動機の回転数、あるいは、当該一次
電流もしくは電動機の電圧に応じて、上記複数の補正パ
ターンのうちの１つを選択するとよい。これにより、電
動機の負荷状態を適切に判断し、最適な補正パターンが
選択されることから、電動機の負荷トルク変動が適切に
抑制される。

【００１５】上記補償電圧パターンを基準電圧に加算し
て上記電動機の印加電圧とする制御の開始時には、上記
補償電圧パターンの所定割合分だけ基準電圧に加算し、
しかる後、１回転毎にその所定割合分ずつ重加算する積
分制御を行うとよい。これにより、電動機の負荷トルク
変動を抑えるための制御が滑らかに行われ、負荷トルク
変動を抑える制御時に電動機の回転が不安定とならずに
済む。

【００１６】上記１回転分の補償電圧パターンについ
て、上記電動機に印加される電圧（基準電圧＋補償電圧
パターン）が本来の印加電圧と同じになるように、上記
補償電圧パターンの総和を零として上記電動機の印加電
圧が変動しないようにするとよい。これにより、電動機
の回転数が当該目標回転数と異ることがなく、例えば、
電動機を空気調和機のコンプレッサモータに利用した場
合に室内環境が悪化することがない。

【００１７】上記補償電圧パターンを基準電圧に加算し
て上記電動機の印加電圧とする制御では、上記電動機の
所定回転数以下をもって開始するとともに、同所定回転
数より高い回転数以上をもって解除し、当該制御のハン
チングを防止するとよい。このように、電動機の負荷ト
ルク変動を抑える制御にヒステリシスをもたせているこ
とから、その制御の開始、解除が頻繁に、かつ、スムー
ズに行われる。

【００１８】上記補償電圧パターンを基準電圧に加算し
て上記電動機の印加電圧とする制御を行う際、上記電動
機の回転速度変動を検出するとともに、同回転速度変動
が所定値を上回った場合には、上記電動機の回転数を上
げるとよい。このうように、回転速度の変化率が大きく
なったときに、電動機の回転数を上げると電動機の慣性
モータが大きくなるめ、回転速度変動が抑えられる。

【００１９】上記補償電圧パターンを基準電圧に加算し
て上記電動機の印加電圧とする制御を行う際、上記電動
機の回転速度変動を検出するとともに、同回転速度変動
が所定値を上回った場合その電動機を停止するとよい。
これにより、電動機を、例えば、空気調和機のコンプレ
ッサモータに用いた場合にコンプレッサに悪影響（破損
等）を及ぼすことがない。

【００２０】上記電動機の低回転運転時に、その運転に
必要な最低印加電圧を下げることができないときには、
当該ＰＷＭ波形を生成するためのキャリア周波数を低下
させて最低印加電圧を下げ、上記低回転運転を可能にす
るとよい。これにより、電動機の低回転領域において
も、回転制御が制限されることなく、低回転数時におけ
る電動機の利用拡大が図れる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
ないし図６を参照して詳細に説明する。なお、図２中、
図７と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略す
る。また、図１中、電動機の負荷トルクは、図８の負荷
トルクと同じ図であり、電動機の通電タイミングおよび
その回転速度については図８を参照されたい。

【００２２】図１において、本発明の電動機の制御方法
は、１回転中について予め電動機（ブラシレスモータ）
の負荷トルク特性に対応した補償電圧パターン（同図の
加算データ）を回転角度（通電パターン）毎に経験的に
求めて制御手段（マイクロコンピュータ）の内部メモリ
に記憶している。当該制御手段は、内部メモリの補償電
圧パターンを電動機の各通電パターンに合わせて読み出
すとともに、補償電圧パターンを基準電圧に加算して電
動機の印加電圧とし、電動機の出力トルクを変えて同電
動機の負荷トルク変動を抑制する。

【００２３】そのため、図２に示すように、本発明の第
１の実施例の電動機の制御方法が適用される制御装置
は、上記補償電圧パターン（加算データ）をテーブル形
式で記憶している内部メモリ１０ａを有し、上述した処
理を実行するための制御回路（マイクロコンピュータ）
１０を備えている。なお、制御回路１０は図７に示す制
御回路６の機能も備えている。

【００２４】補償電圧パターンは、負荷トルク変動を抑
制するために、負荷トルクの大きい箇所を大きい値と
し、負荷トルクの小さい箇所を小さい値とし、ブラシレ
スモータ４の１回転の通電パターン（１２区間）分だけ
補正テーブル化している。上記負荷トルクに応じた補償
電圧パターンは、図１の加算データに示すものであり、
ブラシレスモータ４の制御にＰＷＭ制御方式を採用して
いる場合には、ＰＷＭ波形のオン、オフ比のオン幅増減
量に相当する値とする。

【００２５】また、補償電圧パターンは、少なくとも低
負荷時（軽負荷時）に用いる低負荷用の補正テーブル
と、高負荷時（重負荷時）に用いる高負荷用の補正テー
ブルからなる。低負荷用の補正テーブルの補償電圧パタ
ーンは、高負荷用の補正テーブルの補償電圧パターンよ
りも相対的に小さい値とし、あるいは、高負荷用の補償
電圧パターンの大きい所ほど小さい値としてもよい。

【００２６】上記基準電圧は、例えばブラシレスモータ
４に印加する最低印加電圧（最低出力電圧）をもとに
し、補正電圧パターンの加算も加味した値とする。

【００２７】次に、上記構成の制御装置の動作を図１の
タイムチャート図および図３のフローチャート図を参照
して説明する。まず、制御回路１０は、従来と同様に位
置検出信号により位置検出間隔を算出し、この位置検出
間隔をもとにしてブラシレスモータ４の通電パターン
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆを得る。そして、その通電パタ
ーンＡないしＦを順序Ｓ１ないしＳ１２にしたがって繰
り返し、インバータ回路３を制御してブラシレスモータ
４の通電を切り替え、同ブラシレスモータ４を回転制御
する。

【００２８】また、ＰＷＭ制御方式を採用している場
合、ＰＷＭ波形のオン、オフ比を変えてその回転数を目
標回転数とする。このとき、ブラシレスモータ４の負荷
状態を検出し、この検出負荷により低負荷用あるいは高
負荷用の補正テーブルを内部メモリ１０ａから読み出す
とともに、補正テーブルの補償電圧パターン（１２個の
加算データ）を回転角度の順序Ｓ１ないしＳ１２毎に予
め設定した基準電圧に順次加算する。この加算した電圧
をブラシレスモータ４の印加電圧になるように、インバ
ータ回路３を制御するＰＷＭ波形のオン、オフ比を可変
する。

【００２９】各通電パターンは１回転中に同じパターン
が２つあるために、何れのパターンであるか否かの判断
が困難であることから、１回転中の位置検出間隔を計時
し、その位置検出間隔を内部メモリ１０ａに一旦記憶す
るとともに、位置検出間隔の長さをもとして２つのパタ
ーンを見分ける。

【００３０】例えば、順序Ｓ４とＳ１０とでは同じパタ
ーンＤであるが、それらの位置検出間隔は異なる。位置
検出間隔は、Ｓ４の方が短く、Ｓ１０の方が長くなって
おり、それらは、位置検出間隔における負荷トルクが異
なるためである。

【００３１】基準位置は、順序Ｓ４，Ｓ１０の同じ通電
パターンＤの時間の長い方（回転速度が遅い方）に決定
され、この基準位置とされたＳ１０から、順次補償電圧
パターンが基準電圧に加算される。このように、基準位
置を決定することにより、基準電圧に加算する補償電圧
パターンが適切なものとなり、当該制御の精度向上が図
れる。

【００３２】また、基準位置とされたＳ１０における回
転速度（位置検出間隔）の大きさをもとにして低負荷あ
るいは高負荷状態を判断する。例えば、通常時の回転速
度より遅いときには高負荷状態にあると判断し、早いと
きには低負荷状態にあると判断し、その判断により低負
荷用あるいは高負荷用の補正テーブルを選択する。

【００３３】すなわち、図１から明かなように、順序Ｓ
１０における負荷トルクが１回転中の負荷トルクの平均
的な値に相当しており、負荷状態の判断に好ましいから
である。なお、その負荷状態の判断としては、現回転数
がなかなか目標回転数に達しない場合に高負荷状態にあ
ると判断し、現回転数が速やかに目標回転数に達する場
合には低負荷状態にあると判断してもよい。

【００３４】このように、ブラシレスモータ４の回転角
度毎に印加電圧が負荷トルクの変動に応じて補正された
ものなることから、電動機の発生トルク（出力トルク）
が１回転中の負荷トルク変動を抑制するように働き、１
回転中における回転速度変動が抑えられ、騒音、振動が
低減される。また、ブラシレスモータ４の負荷状態に応
じて低負荷用の補正パターンと高負荷時の補正テーブル
が選択されていることから、１回転中における回転速度
変動を適切に抑えることができる。

【００３５】なお、上記補正テーブルとして、２つ用意
しているが、内部メモリ１０ａの容量を勘案してそれ以
上の数の補正テーブルを用意してもよい。例えば、低負
荷用と高負荷用の中間の負荷用を加えるようにする。こ
れにより、当該制御をよりきめ細かなものとし、１回転
中における回転速度変動をより適切に抑制することがで
きる。

【００３６】特に、空気調和機のコンプレッサにあって
は、その運転状況により負荷が大きくなると、吐出弁の
開くタイミングが遅くなることから、より多くの補正テ
ーブルを用意しておき、その負荷状態により最適な補正
テーブルを選択すれば、１回転中の回転速度変動がより
効果的に抑えられる。

【００３７】ところで、例えば空気調和機のリモコンの
設定が変更されると、冷媒流量等が変わってコンプレッ
サの負荷も変わり、補正テーブルを従前のままとしてい
ると、室内環境の悪化を招き、快適性が損なわれること
がある。

【００３８】そこで、現補正テーブルが高負荷用であれ
ば、ステップＳＴ１からＳＴ２に進み、ブラシレスモー
タ４の現回転数が所定値（例えば２３ｒｐｓ）より低い
か否かを判断し、現回転数が２３ｒｐｓより低ければ、
上記補償電圧パターンの補正テーブルのうち、低負荷用
の補正テーブルを選択する（ステップＳＴ３）。現回転
数が２３ｒｐｓ以上であれば、上記補償電圧パターンの
補正テーブルのうち、高負荷用の補正テーブルを選択す
る（ステップＳＴ４）。

【００３９】現補正テーブルが低負荷用であれば、ステ
ップＳＴ１からＳＴ５に進み、そのブラシレスモータ４
の現回転数が所定値（例えば２５ｒｐｓ）以上であるか
否かを判断する。現回転数が２５ｒｐｓ以上であれば、
上記補償電圧パターンの補正テーブルのうち、高負荷用
の補正テーブルを選択し（ステップＳＴ６）、現回転数
が２５ｒｐｓより低ければ、上記補償電圧パターンの補
正テーブルのうち、低負荷用の補正テーブルを選択する
（ステップＳＴ７）。

【００４０】このように、１回転中における回転速度変
動を抑えるため、補正テーブルを切り替えることから、
空気調和機のリモコンの設定変更により回転速度変動が
変わっても、回転速度変動が適切に抑えられ、室内の快
適性が損なわれることがない。

【００４１】また、上述した制御の開始時にあっては、
ブラシレスモータ４の出力トルクが大きく変わり、その
回転速度が不安定なものとなって室内環境の悪化等、上
述と同様の問題が生じかねない。そこで、本発明の制御
の開始時には、基準電圧に加算する補償電圧パターンを
相対的に小さくするとともに、補償電圧パターンを徐々
に大きくし、最終的には内部メモリ１０ａに記憶されて
いる高負荷用の補正テーブルあるいは低負荷テーブルの
補償電圧パターンとする。

【００４２】例えば、基準電圧に補償電圧パターンの１
％を加算し、１回転毎にその１％ずつを加算し（つまり
重加算し）、１００回転後に基準電圧に内部メモリ１０
ａの補正テーブルの補償電圧パターンが加算されるよう
にする。この制御としては、例えば積分制御が考えら
れ、補正テーブルの補償電圧パターンの積分値、つま
り、１回転中の補正パターンの総和を徐々に大きくす
る。これにより、当該制御開始時に、ブラシレスモータ
４の出力トルクが急激に変動することもなく、ブラシレ
スモータ４の回転速度を安定状態に保ちながら、負荷ト
ルク変動を抑えることができる。

【００４３】また、上記基準電圧に補正テーブルの補償
電圧パターンを単純に加算したのでは、ブラシレスモー
タ４の回転数（周波数）が必要以上に高くなり、現回転
数が目標回転数からかけ離れることがある。このため、
補償電圧パターンの総和が零になるように、つまり、基
準電圧に補償電圧パターンを加算した結果が本来のブラ
シレスモータ４の印加電圧になるように、平均補償電圧
との差分を基準値に加算する。これにより、上記補償電
圧パターンによる補正がブラシレスモータ４の印加電圧
を大きく変えることがなく、ブラシレスモータ４の回転
数への影響を回避することができる。

【００４４】さらに、本発明の制御は、ブラシレスモー
タ４の回転数が３２ｒｐｓ以下で開始され、回転数が３
５ｒｐｓ以上で解除される。これにより、当該制御がハ
ンチングすることもなく、その制御がスムーズに行われ
る。

【００４５】本発明の制御を低回転時に適用することに
より、特に、空気調和機のコンプレッサのように、負荷
トルク変動の激しい低回転時に回転速度変動が抑えられ
ることから、低回転数時における制御範囲が広くなり、
ブラシレスモータ４の利用が拡大され、空気調和機の性
能および快適性の向上を図ることができる。

【００４６】また、上記負荷トルクを抑えるトルク制御
時には、ブラシレスモータ４の低回転運転時には、その
運転に必要な最低印加電圧（最低出力電圧）を下げるこ
とができなくなることがある。これは、インバータ回路
３のスイッチング素子のオン時間の最小値が決っている
ために、その低回転運転時の制御が制限されるからであ
るが、当該ＰＷＭ波形を生成するためのキャリア周波数
を下げることにより、ブラシレスモータ４の印加電圧を
下げて最低印加電圧を下げ、低回転運転を可能とする。

【００４７】図４は、本発明の第２の実施例を示す概略
的フローチャート図である。なお、本実施例が適用され
る制御装置は図２を、その制御方法の説明に際しては図
１を参照されたい。

【００４８】図２において、本実施例の制御装置は一次
電流を検出するための電流センサ（ＣＴ）２０および電
流検出回路２１と、この検出された一次電流により内部
メモリ１０ａの低負荷用あるいは高負荷用の補正テーブ
ルの何れか一方を選択する制御回路（マイクロコンピュ
ータ）２２とを備えている。なお、制御回路２２は、図
１に示す制御回路１０の機能を備えている。

【００４９】次に、上記構成の制御装置の動作を説明す
る。まず、制御回路２２は、従来と同様にブラシレスモ
ータ４の回転数を目標回転数に制御する。このとき、制
御回路２２は、第１の実施例と同様、ブラシレスモータ
４の負荷状態（基準位置における負荷の大きさ）に応じ
て内部メモリ１０ａの低負荷用あるいは高負荷用の補正
テーブルの補償電圧パターン（１２個の加算データ）を
選択し、この選択補正テーブルを各通電パターンに対応
している回転角度の順序Ｓ１ないしＳ１２毎に内部メモ
リ１０ｂから読み出して予め設定した基準電圧に加算
し、ブラシレスモータ４の印加電圧がその加算結果の値
になるように順次ＰＷＭ波形のオン、オフ比を変える。

【００５０】なおこの場合、一次電流を検出する電流セ
ンサ２０および電流検出回路２１を備えていることか
ら、一次電流をもとにしてブラシレスモータ４の負荷状
態（低負荷あるいは高負荷状態）を判断するようにして
もよい。このとき、一次電流が大きいにもかかわらず、
ブラシレスモータ４の回転数がなかなか目標回転数に近
づかないときには高負荷状態にあると判断し、その一次
電流がそれほど大きくならないうちに回転数が速やかに
目標回転数に近づくときには低負荷状態にある判断すれ
ばよい。

【００５１】そして、上記選択している補正パターン
（つまり現補正パターン）が高負荷用にある場合には、
ステップＳＴ１０からＳＴ１１に進み、一次電流が所定
値（例えば２．５Ａ）より低いか否かを判断する。一次
電流が２．５Ａより低ければ、上記補償電圧パターンの
補正テーブルのうち、低負荷用の補正テーブルを選択し
（ステップＳＴ１２）、一次電流が２．５Ａ以上であれ
ば、上記補償電圧パターンの補正テーブルのうち、高負
荷用の補正テーブルを選択する（ステップＳＴ１３）。

【００５２】また、現補正パターンが低負荷用である場
合、ステップＳＴ１０からＳＴ１４に進み、その一次電
流が所定値（例えば３．０Ａ）以上である否かを判断す
る。一次電流が３．０Ａ以上であれば、上記補償電圧パ
ターンの補正テーブルのうち、高負荷用の補正テーブル
を選択し（ステップＳＴ１５）、一次電流が３．０Ａよ
り低ければ、上記補償電圧パターンの補正テーブルのう
ち、低負荷用の補正テーブルを選択する（ステップＳＴ
１６）。

【００５３】そのように選択された補正テーブルの補償
電圧パターン（１２個の加算データ）により、上述と同
様、ブラシレスモータ４の印加電圧がその加算結果の値
となるよう、順次ＰＷＭ波形のオン、オフ比を変える。

【００５４】なお、上記一次電流の代わりに、モータ電
流を利用するようにしてもよい。この場合、図１の波線
に示すように、電流センサ２０および電流検出回路２１
に代えてシャント抵抗２３および電流検出回路２４を用
いてモータ電流を検出し、モータ電流により低負荷用あ
るいは高負荷用の補正テーブルを選択すればよく、ま
た、モータ電流によりブラシレスモータ４の負荷状態を
予測してもよい。

【００５５】図５は、本発明の第３の実施例を示す概略
的フローチャート図である。なお、本実施例が適用され
る制御装置は図２を、その制御方法の説明に際しては図
１を参照されたい。

【００５６】図２において、本実施例の制御装置は、イ
ンバータ回路３の出力電圧（印加電圧）を検出し、検出
された電圧に応じて内部メモリ１０ａの低負荷用あるい
は高負荷用の補正テーブルを選択する制御回路（マイク
ロコンピュータ）３０を備えている。なお、制御回路３
０は、図１に示す制御回路１０の機能を備えおり、出力
電圧の検出方法としては、現に生成しているＰＷＭ波形
のオン、オフ比から算出する方法を採る。この場合、出
力電圧は、ハードウェア的に検出するようにしてもよ
い。

【００５７】次に、上記構成の制御装置の動作を説明す
る。まず、制御回路３０は従来と同様にブラシレスモー
タ４の回転数を目標回転数に制御する。このとき、制御
回路３０は、第１の実施例と同様に、ブラシレスモータ
４の負荷状態（基準位置における負荷の大きさ）に応じ
て内部メモリ１０ａの低負荷用あるいは高負荷用の補正
テーブルの補償電圧パターン（１２個の加算データ）を
選択し、選択補正テーブルを各通電パターンに対応して
いる回転角度の順序Ｓ１ないしＳ１２毎に内部メモリ１
０ｂから読み出して予め設定した基準電圧に加算し、ブ
ラシレスモータ４の印加電圧がその加算結果の値になる
ように順次ＰＷＭ波形のオン、オフ比を変える。

【００５８】なおこの場合、出力電圧を検出しているこ
とから、その出力電圧をもとにしてブラシレスモータ４
の負荷状態（低負荷あるいは高負荷状態）を判断するよ
うにしてもよい。このとき、出力電圧が大きいにもかか
わらず、ブラシレスモータ４の回転数がなかなか目標回
転数に近づかないときには高負荷状態にあると判断し、
出力電圧がそれほど大きくならないうちに回転数が速や
かに目標回転数に近づくときには低負荷状態にある判断
すればよい。

【００５９】そして、上記選択している補正パターン
（現補正パターン）が高負荷用にある場合、ステップＳ
Ｔ２０からＳＴ２１に進み、出力電圧が所定値（例えば
４５Ｖ）より低いか否かを判断する。その出力電圧が４
５Ｖより低ければ、上記補償電圧パターンの補正テーブ
ルのうち、低負荷用の補正テーブルを選択し（ステップ
ＳＴ２２）、出力電圧が４５Ｖ以上であれば、上記補償
電圧パターンの補正テーブルのうち、高負荷用の補正テ
ーブルを選択する（ステップＳＴ２３）。

【００６０】現補正パターンが低負荷用である場合、ス
テップＳＴ２０からＳＴ２４に進み、その出力電圧が所
定値（例えば５０Ｖ）以上である否かを判断する。出力
電圧が５０Ｖ以上であれば、上記補償電圧パターンの補
正テーブルのうち、高負荷用の補正テーブルを選択し
（ステップＳＴ２５）、出力電圧が５０Ｖより低けれ
ば、上記補償電圧パターンの補正テーブルのうち、低負
荷用の補正テーブルを選択する（ステップＳＴ２６）。

【００６１】そのように選択された補正テーブルの補償
電圧パターン（１２個の加算データ）により、上述と同
様、ブラシレスモータ４の印加電圧がその加算結果の値
になるように順次ＰＷＭ波形のオン、オフ比を変える。
なお、上記第２および第３の実施例にあっては、他に第
の１実施例で説明した処理と同様の処理が行われ、重複
説明となるため省略する。第２および第３の実施例にお
いても、第１の実施例と同様の効果を奏する。

【００６２】図６は、本発明の第４の実施例を示す概略
的フローチャート図である。なお、本実施例の制御方法
が適用される制御装置は図２を、その制御方法の説明に
際しては図１を参照されたい。

【００６３】図２において、本実施例の制御装置は、上
述した第１、第２あるいは第３の実施例の制御中に、図
６に示すルーチンを実行する制御回路（マイクロコンピ
ュータ）４０を備えている。なお、制御回路４０は、制
御回路１０，２２，３０のいずれかの機能を備えてい
る。

【００６４】次に、上記構成の制御装置の動作を説明す
る。まず、第１、第２あるいは第３の実施例の動作中
に、制御回路４０は同じ通電パターンＤの順序Ｓ４，Ｓ
１０の回転速度を検出する。つまり、Ｓ４およびＳ１０
の位置検出間隔の時間を計時するとともに、これら位置
検出間隔（回転速度）を比較する（ステップＳＴ３
０）。

【００６５】Ｓ４の回転速度がＳ１０の回転速度×２よ
り遅いときには、ステップＳＴ３０からＳＴ３１に進
み、Ｓ４の回転速度がＳ１０の回転速度×１．５より遅
いときにはブラシレスモータ４の回転速度ムラがそれほ
ど大きくなく、ブラシレスモータ４が異常状態にないと
して当該ルーチンを終了する。

【００６６】また、Ｓ４の回転速度がＳ１０の回転速度
×２とＳ１０の回転速度×１．５の間にあるときには、
ステップＳＴ３１からＳＴ３２に進み、ブラシレスモー
タ４の回転速度ムラ（速度変動の増加）があるとして、
現回転数に１ｒｐｓを加算し、ブラシレスモータ４の回
転数を上げる。すなわち、ブラシレスモータ４の回転数
を上昇させると、モータ慣性により回転速度ムラが抑え
られるからである。

【００６７】しかし、Ｓ４の回転速度がＳ１０の回転速
度×２以上であるときには、ステップＳＴ３０からＳＴ
３３に進み、コンプレッサの運転を停止する。すなわ
ち、ブラシレスモータ４の回転速度が異常状態になって
おり、そのまま運転を継続すると、不測の事態（コンプ
レッサの破損等）を招くことになるからである。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
以下に述べる効果を奏する。本発明は、電動機の１回転
中の負荷トルクの変動を抑える電動機の制御方法であっ
て、負荷トルクの変動に合わせた補償電圧パターン（加
算データ）を、予め電動機の所定回転角度毎に求めて当
該制御手段の内部メモリに記憶し、所定回転角度毎に補
償電圧パターンを基準電圧に加算して電動機の印加電圧
とし、電動機の出力トルクを変化させ、回転速度の変動
を抑制していることから、１回転中の負荷トルクを低減
し、騒音および振動を抑えることができる。特に、低回
転時の負荷トルクを効果的に抑制し、低回転数での運転
範囲を広げて当該回転制御の利用拡大を図ることができ
る。しかも、当該電動機の制御手段は、マイクロコンピ
ュータによるソフトウェアで実現できるため低コストで
済み、これを空気調和機のコンプレッサに適用した場合
には、性能および快適性の向上が図れるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示し、電動機の制御方
法を説明するための概略的グラフ図。

【図２】本発明の電動機の制御方法が適用される第１の
実施例の制御装置を説明するための概略的ブロック線
図。

【図３】図２に示す制御装置の動作を説明するための概
略的フローチャート図。

【図４】本発明の第２の実施例を説明するための概略的
フローチャート図。

【図５】本発明の第３の実施例を説明するための概略的
フローチャート図。

【図６】本発明の第４の実施例を説明するための概略的
フローチャート図。

【図７】従来の電動機の制御装置を説明するための概略
的ブロック線図。

【図８】電動機の通電切り替え、負荷トルクおよび回転
速度を説明するための概略的タイムチャート図。

【符号の説明】

１ 交流電源 ２ ＡＣ／ＤＣ変換回路 ３ インバータ回路 ４ 電動機（ブラシレスモータ） ５ 位置検出回路 ６，１０，２２，３０，４０ 制御回路（マイクロコン
ピュータ） １０ａ 内部メモリ ２０ 電流センサ（ＣＴ） ２１，２４ 電流検出回路 ２３ シャント抵抗 Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ パターン（通電パターン） Ｕ，Ｖ，Ｗ 電機子巻線 Ｕａ，Ｖａ，Ｗａ，Ｘ，Ｙ，Ｚ スイッチング素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 智之 神奈川県川崎市高津区末長1116番地 株式 会社富士通ゼネラル内 Ｆターム(参考） 5H560 AA02 BB04 BB07 BB12 DA13 DA14 DA19 DC12 EB01 GG04 JJ04 RR01 SS07 TT11 UA02 XA12

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源を直流電圧に変換してインバー
   タ手段に供給し、該インバータ手段のスイッチング手段
   を所定にオン、オフして電動機の印加電圧を得る一方、
   同電動機の回転子の位置をもとにして前記インバータ手
   段を制御し、同電動機の電機子巻線の通電を切り替えて
   電動機を回転制御する際に電動機の１回転中の負荷トル
   クの変動を抑える電動機の制御方法であって、前記負荷
   トルクの変動に合わせた補償電圧パターン（加算デー
   タ）を、予め前記電動機の所定回転角度毎に求めて記憶
   手段に記憶し、前記所定回転角度毎に補償電圧パターン
   を基準電圧に加算して前記電動機の印加電圧とし、前記
   電動機の出力トルクを変化させて回転速度の変動を抑制
   するようにしたことを特徴とする電動機の制御方法。
2. 【請求項２】 前記１回転分の補償電圧パターンからな
   る補正パターンは２種以上の複数の補正パターンからな
   る電動機の制御方法。
3. 【請求項３】 前記１回転分の補償電圧パターンは、少
   なくとも低負荷用（軽負荷用）の補正パターンと高負荷
   用（重負荷用）の補正パターンとして前記記憶手段に記
   憶され、前記電動機の低回転数時に前記低負荷用あるい
   は高負荷用の何れか一方の補正パターンが用いられる請
   求項１または２に記載の電動機の制御方法。
4. 【請求項４】 前記回転子の位置検出間隔を１回転分記
   憶するとともに、これら位置検出間隔のうち同一通電パ
   ターンの位置検出間隔を比較し、該位置検出間隔の長い
   方を基準位置に決定するとともに、前記補償電圧パター
   ンをその基準位置から順次、通電パターン毎に基準電圧
   に加算するようにした請求項１，２または３に記載の電
   動機の制御方法。
5. 【請求項５】 前記電動機の回転数、あるいは、当該一
   次電流もしくは電動機の電圧に応じて、前記複数の補正
   パターンのうちの１つを選択するようにした請求項１，
   ２，３または４に記載の電動機の制御方法。
6. 【請求項６】 前記補償電圧パターンを基準電圧に加算
   して前記電動機の印加電圧とする制御の開始時には、前
   記補償電圧パターンの所定割合分だけ基準電圧に加算
   し、しかる後１回転毎にその所定割合分ずつ重加算する
   積分制御を行うようにした請求項１，２，３，４または
   ５に記載の電動機の制御方法。
7. 【請求項７】 前記１回転分の補償電圧パターンについ
   て、前記電動機に印加される電圧（基準電圧＋補償電圧
   パターン）が本来の印加電圧と同じになるように、前記
   補償電圧パターンの総和を零として前記電動機の印加電
   圧を変動させないようにした請求項１，２，３，４，５
   または６に記載の電動機の制御方法。
8. 【請求項８】 前記補償電圧パターンを基準電圧に加算
   して前記電動機の印加電圧とする制御では、前記電動機
   の所定回転数以下をもって開始するとともに、同所定回
   転数より高い回転数以上をもって解除し、当該制御のハ
   ンチングを防止するようにした請求項１，２，３，４，
   ５，６または７に記載の電動機の制御方法。
9. 【請求項９】 前記補償電圧パターンを基準電圧に加算
   して前記電動機の印加電圧とする制御を行う際、前記電
   動機の回転速度変動を検出するとともに、同回転速度変
   動が所定値を上回った場合には、前記電動機の回転数を
   上げるようにした請求項１，２，３，４，５，６，７ま
   たは８に記載の電動機の制御方法。
10. 【請求項１０】 前記補償電圧パターンを基準電圧に加
    算して前記電動機の印加電圧とする制御を行う際、前記
    電動機の回転速度変動を検出するとともに、同回転速度
    変動が所定値を上回った場合には、前記電動機を停止す
    るようにした請求項１，２，３，４，５，６，７または
    ８に記載の電動機の制御方法。
11. 【請求項１１】 前記電動機の低回転運転時に、その運
    転に必要な最低印加電圧を下げることができないときに
    は、当該ＰＷＭ波形を生成するためのキャリア周波数を
    低下させて前記最低印加電圧を下げ、前記低回転運転を
    可能とした請求項請求項１，２，３，４，５，６，７，
    ８，９または１０に記載の電動機の制御方法。