JP2002335689A

JP2002335689A - モータ駆動回路

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Publication number: JP2002335689A
Application number: JP2001138076A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Oura; 大浦　　仁; Takashi Tanaka; 田中　　荘; Yukio Kawabata; 幸雄川端; Makoto Ishii; 誠石井
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Haramachi Electronics Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Power Semiconductor Device Ltd
Priority date: 2001-05-09
Filing date: 2001-05-09
Publication date: 2002-11-22
Anticipated expiration: 2021-05-09
Also published as: JP4154133B2

Abstract

(57)【要約】【課題】比較的簡単な回路で低騒音のモータ駆動回路を
実現し、このモータ駆動回路を用いた、低価格で高効率
なエアコン，冷蔵庫などを提供する。【解決手段】本発明のモータ駆動回路は、モータの回転
速度に応じて複数の指令信号を発生し、これら複数の指
令信号の内の何れかをモータの磁極位置に基づいて選択
して変調波を作成する。この変調波に基づいてモータに
駆動電力を供給する電力変換装置をパルス幅変調制御し
て、モータの騒音を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータの駆動回路
に関し、特に空調機（エアコン）のファンモータや冷蔵
庫の圧縮機（コンプレッサー）などのモータを低騒音で
駆動する回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】エアコンや冷蔵庫などの家電分野では、
低騒音化の要望が大きく、ファンモータや圧縮機モータ
などから発する騒音や振動の低減が求められている。

【０００３】近年、商用電源を整流した整流電圧または
それに相当する直流電圧を直接インバータ駆動しブラシ
レスモータを駆動する方法が広まっている。ブラシレス
モータを駆動するには、安価なインバータ装置の提供が
望まれているので、従来技術では、回路構成が簡単で比
較的モータ効率が高い、安価な１２０度通電方式を用い
ている。

【０００４】１２０度通電方式によるモータ駆動回路で
は、モータの回転子磁極位置検出器で磁極位置を検出
し、回転子と固定子の磁極が一致するようなタイミング
で、インバータ装置の各スイッチング素子をオンオフ制
御してモータを駆動する。回転子の磁極位置検出は、一
般的にホール効果を応用したホール素子、あるいはホー
ル素子に増幅器を内蔵したホールＩＣを用いる。この検
出信号を電気角でいう１８０度分のうち１２０度分を論
理的にオンさせて電流を通流し、残りの６０度分はイン
バータ出力をオフにする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このため、モータ電流
ｉのオンオフ直後は極めて高い変化量(ｄｉ／ｄｔ)を持
つ電流波形となる。このｄｉ／ｄｔで、固定子に発生す
る電磁力が変化するのでモータ巻線が振動し、電磁音が
外部に放出される。また、電磁音の周波数は、モータ回
転数とモータ極数に比例し、モータ実使用回転域では数
Ｈｚから数１００Ｈｚの可聴周波数範囲内であるため、
騒音になる。

【０００６】また、モータ電流波形が高調波成分を多く
含むので、モータトルクに脈動が発生しやすい。モータ
トルクは、基本的にモータ固有の誘起電圧とモータ電流
の積からなるため、モータ電流波形に依存する割合が大
きい。このトルク脈動で、モータ自体が振動し、モータ
を取り付ける架台を振動させ、騒音になる。

【０００７】低騒音化するための方法として、ＰＷＭ
（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御により
モータ駆動電流を正弦波状にする方法がある。具体的に
は、モータの固定子磁極の磁束をホール素子で検出し、
正弦波状の信号を得る。この正弦波状の信号と搬送波発
生器の出力信号である搬送波信号とを比較器９で比較
し、ＰＷＭ信号を得る。ＰＷＭ信号でインバータ装置を
オンオフ制御し、モータ電流を正弦波状に制御する。し
かしこの従来技術では、ＰＷＭ周期に対応した高速な演
算処理ができるマイコンなどが必要なため、１２０度通
電方式より、複雑かつ高価になる。

【０００８】本発明の目的は、比較的簡単な回路で低騒
音のモータ駆動回路を実現することと、このモータ駆動
回路を用いた、低価格で高効率なエアコン，冷蔵庫など
を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のモータ駆動回路
は、モータの回転速度に応じて複数の指令信号を発生
し、これら複数の指令信号の内の何れかをモータの磁極
位置に基づいて選択して変調波を作成する。この変調波
に基づいてモータに駆動電力を供給する電力変換装置を
パルス幅変調制御して、モータの騒音を低減する。

【００１０】前記複数の指令信号には、回転速度に応じ
てそれに比例したレベルとなる直流信号を適用するの
で、変調波は、直流レベルに応じたレベルを有する波
形、例えば階段状の波形を有する。電力変換装置には、
半導体スイッチング素子のオンオフで直流電力を交流電
力に変換するインバータ等が有る。

【００１１】本発明のモータ駆動回路では、低騒音でモ
ータを駆動する回路を、チップサイズをあまり大きくす
ることなく一つの半導体チップにモノリシック化でき
る。モノリシック化したモータ駆動回路は、磁極位置検
出器と共にモータの筐体内に内蔵できる。

【００１２】本発明のモータ駆動回路は、モータの筐体
の外部に設置しても良いし、樹脂ケース内に収納してモ
ジュール化しても良い。また、磁極の位置を磁極位置検
出器などを用いずにセンサレスで推定しても良い。

【００１３】本発明のモータ駆動回路では、モータの騒
音と振動を防止できるので、モータ架台枠とモータとの
間に入っていた防振装置などを用いずにモータとモータ
架台枠を直接固定できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を図面を用い
て詳細に説明する。

【００１５】（実施例１）本実施例のモータ駆動回路
と、本回路とモータを含むモータ駆動システムを図１に
示す。図１において、モータ４は３相ブラシレスモータ
である。本モータは、回転子に永久磁石を有するモータ
であって、永久磁石の発生する磁束を検出して回転子磁
極位置を検出する磁極位置検出器５を備える。磁極位置
検出器には、ホール素子の出力する検出信号を論理信号
（ｈｕ，ｈｖ，ｈｗ）に変換するゼロクロス回路を内蔵
したホールＩＣを用いる。磁極位置検出器５は、１相毎
に設けられ、各相の電気角の位相差が１２０度になるよ
うに設置している。

【００１６】一方、モータ入力端子、即ちモータの固定
子巻線は、インバータ装置３に接続される。インバータ
装置３は、例えばパワーＭＯＳＦＥＴ，絶縁ゲート型バ
イポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などのスイッチング
素子を６個組み合わせた回路を有する。インバータ装置
３の電源となる直流電源は、交流の商用電源１を整流器
２で整流して得る。インバータ装置３の各スイッチング
素子のオンオフを、インバータ駆動装置８で制御する。

【００１７】なお、本実施例で、破線で囲まれた枠内に
おける駆動回路は、モノリシック半導体集積回路装置
（駆動回路ＩＣ）６内に形成されている。また、一点鎖
線で囲まれた枠内の駆動回路ＩＣ６と磁極位置検出器５
とは、モータ４に内蔵され、駆動回路内蔵ブラシレスモ
ータとして一体化されている。なお、半導体集積化する
部分は、破線で囲んだ枠内に限るものではなく、インバ
ータ装置３を別の部品で構成し、インバータ装置３以外
の破線で囲まれた枠内を半導体集積回路装置としてもよ
い。

【００１８】以下、図１におけるインバータ装置３によ
るモータの駆動方法を、図２の動作波形図を用いて説明
する。図１のモータ４が定常回転中には、磁極の位置検
出信号群ｈ（ｈｕ，ｈｖ，ｈｗ）は、図２における位置
検出信号ｈｕ，ｈｖ，ｈｗのように電気角１２０度の位
相差を保った論理信号である。

【００１９】一方、位置検出信号群ｈはモータの速度に
関する情報（例えばパルス信号の周期など）を有するの
で、位置検出信号ｈｗを周波数−電圧変換器（Ｆ／Ｖ）
１５で電圧に変換して、実速度に対応した直流電圧成分
を得る。なお、本実施例では、速度検出に位置検出信号
ｈｗを用いたが、ｈｕまたはｈｖ、あるいはｈｕ，ｈ
ｖ，ｈｗの内の複数の信号を用いても良い。

【００２０】速度制御演算処理手段１３（例えばマイク
ロコンピュータなどの演算処理装置）は、周波数−電圧
変換器１５の出力である直流電圧成分すなわち速度信号
と速度制御演算処理手段１３内に設定されている速度指
令とを比較し、それらの偏差を出力する。このようにし
て速度制御演算処理手段１３が出力する出力信号が、直
流電圧信号であるモータの電流指令信号ａである。反転
増幅器１２は、電流指令信号ａを入力し、電流指令信号
ａの反転信号を生成し、直流電圧信号である電流指令信
号ｂとして出力する。また、中点発生手段２０は、電流
指令信号ａとｂの電位の中間の大きさの電位を有する中
点信号を出力する。図２と図３とに示すように、本実施
例では中点信号の電位はグランドレベル（０レベル）で
ある。電流指令信号ａ，ｂと中点信号が信号選択手段１
１に入力される。

【００２１】信号選択手段１１は、アナログ信号である
電流指令信号ａ，ｂと、グランドレベルの中点信号と論
理信号である位置検出信号群ｈを入力し、位置検出信号
群ｈに応じて電流指令信号ａ，ｂと中点信号の内の何れ
かを選択して、ＰＷＭ制御の変調波となる選択信号群ｓ
（ｓｕ，ｓｖ，ｓｗ）を生成し出力する。選択信号群ｓ
のパルスのエッジは、位置検出信号群ｈのパルスのエッ
ジに同期している。例えば、図２において、選択信号ｓ
ｕの正方向のパルス（電流指令信号ａが選択されている
場合）の立上りと立下りの各エッジは、夫々、位置検出
信号ｈｕの立下りのエッジと位置検出信号ｈｖの立下り
のエッジに同期している。さらに選択信号ｓｕの負方向
のパルス（電流指令信号ｂが選択されている場合）の立
上り（グランドレベルから負になる場合）と立下り（負
からグランドレベルに戻る場合）の各エッジは、夫々、
位置検出信号ｈｕの立上りのエッジと位置検出信号ｈｖ
の立上りのエッジに同期している。同様に、選択信号ｓ
ｕのエッジは位置検出信号ｈｖとｈｗのエッジに同期
し、ｓｖのエッジはｈｗとｈｕのエッジに同期してい
る。また、選択信号群ｓのハイレベルの電圧は電流指令
信号ａの電圧レベルに一致し、ローレベルは電流指令信
号ｂの電圧レベルに一致する。なお、選択信号群ｓの電
圧レベルは電流指令信号ａ，ｂの電圧レベルに比例した
大きさとしても良い。

【００２２】選択信号群ｓは、フィルタ回路１０に入力
され、各選択信号の波形が滑らかになるように波形加工
が施される。波形が滑らかにされた信号が、選択信号ｆ
ｕ，ｆｖ，ｆｗとしてフィルタ回路１０から出力され
る。選択信号ｆｕ，ｆｖ，ｆｗを、搬送波発生器１４の
出力である搬送波信号（例えば３角波）と比較器９で、
各々比較し、ＰＷＭ信号を生成する。このＰＷＭ信号を
インバータ駆動装置８に入力し、インバータ装置３の各
スイッチング素子をオンオフ制御する。

【００２３】以上の構成で、速度制御演算処理手段１３
の速度指令に一致するように、モータの回転速度を制御
する。即ち、モータ回転速度が速度指令値より小さい
と、電流指令信号ａの大きさを上昇させる。これで、選
択信号群ｓの振幅が増大し、ＰＷＭ信号におけるオンデ
ューティ比が増加し、インバータ装置３の出力電流が増
大してモータのトルクが増加し、モータが加速し回転速
度が速度指令値に一致する。モータ回転速度が速度指令
値よりも大きい場合は、電流指令信号ａの大きさを減少
させて、上述と逆の動作でモータを減速し回転速度を速
度指令値に一致させる。

【００２４】本実施例では、位置検出信号で直流電圧で
あるモータ電流指令信号を適宜選択して矩形波状の変調
波を作成しＰＷＭ制御を行うという、比較的簡単なＰＷ
Ｍ制御によりブラシレスモータを駆動できる。従って、
駆動回路が簡単になり、ブラシレスモータの駆動装置を
小型化できる。また、回路が簡単になるので、従来は速
度制御演算処理手段（マイクロコンピュータなど）で行
っていたＰＷＭ信号の発生を、インバータ装置３が形成
されているモノリシック半導体集積回路に一体形成した
制御回路で行える。すなわち、ＰＷＭ制御回路，インバ
ータ駆動装置（スイッチング素子のドライバ回路），イ
ンバータ主回路をモノリシックＩＣ化できる。これによ
り、モータ駆動システムの各種の制御あるいは状態監視
などを行うマイクロコンピュータなどの演算処理装置の
負荷が軽減される。従って、小型あるいは安価な演算処
理装置を適用できる。また、駆動回路ＩＣ６内に速度指
令値設定回路と上述した電流指令信号ａを作成する機能
を有する回路を内蔵すれば、速度制御演算処理手段１３
が不要になる。

【００２５】本実施例では、選択信号群ｓの波形をフィ
ルタ回路１０を用いて平滑したが、フィルタ回路１０を
用いずに、選択信号群ｓを直接変調波に用いても、従来
技術の１２０度通電方式よりモータ電流波形が滑らかに
なる。これは、本実施例では、１２０度通電方式におけ
る電気角６０度分のインバータ出力オフ期間では、イン
バータ出力がオフでなく、デューティ比５０％のＰＷＭ
制御行っているので、この期間モータに電流が流れ、電
流波形が滑らかになるためである。なお、フィルタ回路
は、電流波形をさらに滑らかにする効果があるので、モ
ータの騒音がより低減する。

【００２６】図３を用いて、電流指令信号の選択方法を
具体的に説明する。図３において、論理信号である位置
検出信号ｈｕ，ｈｖ，ｈｗを、信号分配回路３１で分配
し、アナログスイッチ３２の駆動信号ｕｔ，ｕｍ，ｕ
ｂ，ｖｔ，ｖｍ，ｖｂ，ｗｔ，ｗｍ，ｗｂとして出力す
る。分配信号を図４に示す。図２における選択信号ｓｕ
のハイレベル，中点（グランド）レベル，ローレベルに
対応して、夫々ｕｔ，ｕｍ，ｕｂがハイレベルとなる。
ｕｔ，ｕｍ，ｕｂがハイレベルのとき、夫々、電流指令
信号ａ，中点（グランド）電位，電流指令ｂに接続され
たスイッチがオンする。その結果、図２に示した波形の
選択信号ｓｕが作成される。他の選択信号ｓｖ，ｓｗも
同様である。このように、信号分配回路３１の出力信号
で、アナログスイッチ３２を駆動する。アナログスイッ
チの動作で、モータ電流指令信号を選択し、増幅器３３
に入力して選択信号を生成する。増幅器３３の出力信号
をフィルタ回路１０を介して、比較器９に入力する。比
較器９は、搬送波信号（本実施例では三角波）と比較
し、ＰＷＭ信号を作成する。

【００２７】（実施例２）図５を用いて本実施例を説明
する。図示は省略するが、本実施例の駆動システムの構
成は実施例１と同様であり、選択する電流指令信号のレ
ベルを実施例１の３レベル（ａ，グランド，ｂ）から４
レベル（ａ，ｃ，ｄ，ｂ）に増やした点が異なる。

【００２８】実施例１では、１相当たりの選択信号が、
６０度＋１２０度の切り替え信号で、選択信号が形成さ
れるのに対し、本実施例では、６０度毎に選択信号を細
分化する。まず、モータ電流指令ａを４つの直流レベル
ａ，ｂ，ｃ，ｄに変換して得られる４レベルの電流指令
信号と位置検出信号群ｈにより、選択信号群ｓを生成す
る。図６に、具体的に選択信号を生成する回路構成を示
す。電流指令信号ａ，ｂ，ｃ，ｄは（数１）式から（数
３）式のように生成する。

【００２９】ｂ＝−ａ …（数１）ｄ＝ａ／ｚ …（数２）ｃ＝−ｄ …（数３）ここで、ｚは増幅率を示す。増幅率ｚは、モータの誘起
電圧波形レベルに相当するように調整する。例えば図５
の選択信号を正弦波を比較する。レベルｃは、レベルａ
を１とすると、sin 波の３０度の位置が平均的な位置に
ある。従って、増幅率ｚは、sin３０°＝０.５と求めら
れる。なお、０.５という値に限らず、選択信号の波形
を平滑にするために、０.５から０.３程度に調整するこ
とも可能である。

【００３０】図６の信号分配回路３１は、図７に示す論
理構成を有する。論理構成は、実施例１の図４と大略同
様である。図５の選択信号ｓｕが最も高いレベルから順
次低くなる４レベルに対応して、信号分配出力ｕｔ，ｕ
ｈ，ｕｌ，ｕｂが夫々ハイレベルとなる。ｕｔ，ｕｈ，
ｕｌ，ｕｂのハイレベルに応じて、夫々電流指令信号
ａ，ｃ，ｄ，ｂに接続したスイッチが導通し、図５のｓ
ｕが作成される。他の選択信号ｓｖ，ｓｗについても同
様である。このようにして、分配回路の出力信号をアナ
ログスイッチ群３２に与え、直流信号ａ，ｂ，ｃ，ｄを
選択する。選択した信号を増幅器３３に入力し、増幅器
３３の出力信号をフィルタ回路１０へ入力する。

【００３１】本実施例では、選択信号の分解能が向上す
るので、低騒音の低下が大きい。なお、本実施例で、フ
ィルタ回路を用いずに選択信号群ｓを搬送波と直接比較
しても、モータ電流は滑らかになるので、フィルタ回路
を無くして、フィルタ回路の時定数の影響が無くし、回
転数の広い範囲で騒音にすることもできる。

【００３２】図７の論理構成は、位置検出信号から自動
的に生成できるが、位置検出信号と選択信号の位相関係
を論理的手段で、ずらすこともできる。本実施例では６
０度刻みであるが、極端に回転数が異なる２点の動作点
間において、位置検出の位相差が著しく異なるような場
合には、信号分配回路の論理構成を変更することが容易
にできる。

【００３３】なお、前記図３に示すフィルタ回路１０
は、単純に抵抗とコンデンサを基本とした一次遅れ回路
を構成しているが、これを複雑なフィルタ回路構成、例
えば多段ＣＲフィルタにしてもよい。

【００３４】（実施例３）図８に、モータ駆動回路を有
するモノリシック半導体集積回路を内蔵するモータの実
施例を示す。インバータ装置をモノリシック化して駆動
回路ＩＣ６とする利点は次の通りである。（１）インバータ装置が小型になるので、モータに内蔵
できる。（２）インバータ装置がモータ内蔵にできるので、位置
検出信号をモータの外に引き出す必要がなくなり、引き
出し配線が省略できる。（３）位置検出回路とインバータ装置の距離が短く、ま
た、位置検出信号が論理信号であるため、インバータ装
置の出力電圧のｄｖ／ｄｔノイズに対してノイズ耐量を
高めることができる。（４）インバータ装置のモノリシック化で、モータ電流
指令を反転する反転器等の増幅率の精度が向上する。（５）モータ負荷の増大で、モータ電流位相が遅れ位相
となりモータの効率が低下し、インバータ出力電流の増
加でインバータ装置７が加熱するそこで、フィルタ回路
の抵抗器の温度特性を負特性とするか、コンデンサの温
度特性を負特性にして、温度上昇に伴いフィルタ時定数
が小さくなるように設定するし、インバータ装置の過熱
で電流位相が進相するように働き、モータ効率を低下さ
せないように温度補償できる。（６）モータの電流指令が１つの直流電圧信号で制御で
きるため、モータの引き出し配線を簡略化できる。（７）モータの回転数が上がると、モータ効率が最大と
なる電流位相より位相が進む傾向にあるので、回転数が
高くなればフィルタ回路で電流位相が遅れる特性を持た
せてモータ効率低下を補償できる。

【００３５】図８で、モータの筐体５１にモータ巻線か
らなる固定子５２をはめ込み、固定子５２には固定子側
入力端子５８を設置する。永久磁石回転子５３を、固定
子５２に触れないよう適切なギャップを設けて、固定子
内部に設置する。回転子５３の上部に、本発明のインバ
ータ装置内蔵のモノリシック半導体集積回路（駆動回路
ＩＣ６）と回転子の磁極位置検出器５（ホールＩＣ）
と、周辺回路とを回路基板５４上に設置する。なお、図
８では、位置検出器５を便宜上上向きに示したが、実際
は基板の裏側に設置し、回転子の磁極を検出しやすい様
にする。ここで、固定子側の固定子側入力端子５８と回
路基板側インバータ出力端子５７を絶縁された配線５６
で接続する。また、回路基板５４からインバータ駆動用
の配線５９が引き出される。モータの駆動に最低限必要
な配線数は、モータ駆動用の高圧電源＋側，−側（グラ
ンド），モノリシック集積回路用制御電源＋側，モータ
電流制御用入力信号，モータ回転出力信号の計５つであ
る。従って、モータ駆動回路をモータ筐体の外部に設け
る場合に配線数が大幅に減る。

【００３６】フィルタ回路１０は固定された時定数に応
じた周波数で、階段状信号を滑らかにするので、特定の
モータ回転数のモータ電流が滑らかになる。さらに、回
転数に応じてフィルタ回路１０の時定数を変化させれ
ば、使用回転数が広いモータでも、騒音が低下しても、
モータ効率が低下しない。

【００３７】図９は、本発明のモータ駆動回路が形成さ
れるモノリシック半導体集積回路の断面を示す。本集積
回路は、誘電体分離基板に形成される。誘電体（絶縁
体）であるシリコン酸化膜(ＳｉＯ₂）４２で覆われた単
結晶島４４の中に、図１においてインバータ装置３を構
成する半導体スイッチング素子（ＩＧＢＴ）や高速ダイ
オード，インバータ駆動装置８やＰＷＭ信号を発生する
ための他の回路などを構成する電気素子が形成される。
素子間はアルミニウム配線４３で結線される。各単結晶
島４４は、シリコン酸化膜４２で電気的に絶縁分離され
るとともに、単結晶島４４とシリコン酸化膜４２の外側
を覆う多結晶シリコンにより支持される。

【００３８】図１０は、図９のモノリシック半導体集積
回路の平面パターンを示す。６個の高速ダイオード４６
が隣接して設けられる領域と、６個のＩＧＢＴ４７が隣
接して設けられる領域があり、これらの半導体素子によ
りインバータ装置が構成される。ＩＧＢＴが設けられる
領域に隣接して、これらのＩＧＢＴをオンオフ制御する
ためのインバータ駆動装置やＰＷＭ信号を発生するＩＧ
ＢＴ駆動回路領域と論理回路領域４８に形成される。上
記の実施例は、この領域４８の回路に適用される。この
ため、領域４８は、インバータ駆動装置とＰＷＭ信号を
発生する回路を含むにもかかわらず、比較的簡単な回路
構成になるために領域４８の面積を低減できる。従っ
て、小さなチップサイズで、インバータ装置，インバー
タ駆動装置とＰＷＭ信号を発生するための回路をモノリ
シック化できる。

【００３９】（実施例４）図１１に、本実施例のエアコ
ン室内機の概略構造を示す。エアコン室内機は、熱交換
機７２と、熱交換機７２で発生した熱（または冷熱）を
外部に排出する環流ファン７７と、環流ファン７７によ
り発生した風向きを制御する風向板７８と、環流ファン
７７を回転させるファンモータ７６と、ファンモータ７
６を固定するモータ支持台７５と、ファンモータ７６を
駆動するための電源回路とモータ駆動回路７４を備えた
電気品ボックス７３とを有し、これらが化粧パネル７１
で覆われる。なお化粧パネル７１は、室内機の全面を覆
っているが、図１１では内部構造がわかるように、便宜
上、一部の化粧パネル７１を省略してある。

【００４０】ファンモータ７６は、図８に示した駆動回
路内蔵モータであって、電気品ボックス７３から供給さ
れる配線が、モータ駆動電源のプラス側とマイナス側の
電源配線と、モータ回転数を制御する信号線、回転数を
モニタする回転数信号線、とモータ内蔵の駆動回路を駆
動する電源線からなる。

【００４１】これらで、モータ磁極位置信号線が不用で
あるため、配線コストが低減されると共にノイズに対す
る信頼性が向上する。

【００４２】本実施例ではファンモータ７６を、モータ
支持台７５に直接固定した。従来技術ではモータからの
振動を緩和するために、ゴム製の振動防止装置を取り付
けていたが本実施例ではこれを必要としない。本実施例
空調機の室内機はモータの駆動回路の工夫でモータ振動
が低減したので、振動防止装置が不要となった。このた
めエアコンの製造コストが削減できる。なお、ファンモ
ータは、駆動回路外付けでもよい。

【００４３】図１２に、本実施例のエアコン室外機の概
略構造を示す。エアコン室外機は、熱交換機７２と、熱
交換機７２で発生した熱（または冷熱）を排出する室外
ファン７９と、室外ファン７９を回転させるファンモー
タ７６と、ファンモータ７６を固定するモータ支持台７
５と、ファンモータ７６を駆動するための電源回路とモ
ータ駆動回路８４を備えた電気品ボックス７３とを有
し、これらが化粧パネル７１で覆われる。なお化粧パネ
ル７１は、室内機の全面を覆っているが、図１２では内
部構造がわかるように、便宜上、一部化粧パネル７１を
省略してある。

【００４４】本実施例ではファンモータ７６が、図８に
示した駆動回路を内蔵しており、電気品ボックス７３に
内蔵されたプリント基板８３上に搭載した駆動回路８４
から、モータ配線８５で電力供給される。該モータ配線
は、モータ駆動電源のプラス側とマイナス側の電源配線
と、モータ回転数を制御する信号線、回転数をモニタす
る回転数信号線、とモータ内蔵の駆動回路を駆動する電
源線からなる。このように、電気品ボックスからモータ
に接続されるモータ磁極位置信号線が不用になるので、
配線コストが低減されると共にノイズに対する信頼性が
向上する。

【００４５】図１３に、エアコン室外機のファン７９と
ファンモータ７６と、ファンモータ７６とモータ支持台
７５とを固定する概略構造を示す。ファンモータ７６
を、モータ支持台７５にあけたモータ取付孔８２（図１
２参照）に、ネジ８６，ナット８７，ワッシャ８８、な
どで固定する。ファン７９は、モータのシャフト８９に
ワッシャ８８を介してナット８７で固定される。ファン
モータ７６は、モータ支持台７５に直接固定してある。
従来技術ではモータの振動を緩和するために、ゴム製の
振動防止装置を取り付けていたが本実施例ではこれを必
要としない。なお、ファンモータは、駆動回路を外付け
したものでもよい。

【００４６】（実施例５）図１４に、本発明の冷蔵庫の
構造の概略を示す。本実施例の冷蔵庫は、機械室１００
内に、圧縮機支持台９８で固定された圧縮機９９を備
え、電気ボックス９５内に収めたモータ駆動回路９６
で、モータ配線９７を介して圧縮機９９に内蔵されたモ
ータに電力を供給し、圧縮機９９で圧縮した冷媒を冷媒
配管９４を介して熱交換機９１で熱交換し、さらに冷媒
配管９４を介し、庫内冷却ファン９３で冷気を庫内に送
風する。

【００４７】圧縮機９９は、圧縮支持台９８に直接固定
してある。従来技術ではモータの振動を緩和するため
に、ゴム製の振動防止装置を取り付けていたが本実施例
ではこれを必要としない。本実施例の冷蔵庫ではモータ
の駆動回路の工夫でモータ振動を低減したので、振動防
止装置が不要となった。なお、圧縮機のモータは、駆動
回路を内蔵していても外付けであってもよい。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、簡単なモータ駆動回路
で低騒音のモータ駆動ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のモータ駆動回路およびモータ駆動シ
ステムの説明図である。

【図２】実施例１のモータ駆動回路の動作波形の説明図
である。

【図３】実施例１の電流指令信号の選択方法を示す説明
図である。

【図４】実施例１の分配信号の説明図である。

【図５】実施例２のモータ駆動回路の動作波形の説明図
である。

【図６】実施例２の電流指令信号の選択方法を示す説明
図である。

【図７】実施例２の分配信号の説明図である。

【図８】実施例３のモータ駆動回路ＩＣを内蔵したモー
タの説明図である。

【図９】実施例３のモータ駆動回路ＩＣの誘電体分離基
板の断面である。

【図１０】実施例３のモータ駆動回路ＩＣの平面パター
ンの説明図である。

【図１１】実施例４のエアコン室内機の内部構造を表わ
す模式図である。

【図１２】実施例４のエアコン室外機の内部構造を表わ
す模式図である。

【図１３】実施例４のエアコン室外機のファンとファン
モータの取り付け構造の説明図である。

【図１４】実施例５の冷蔵庫の内部構造の説明図であ
る。

【符号の説明】

１…商用電源、２…整流器、３…インバータ装置、４…
モータ、５…磁極位置検出器、６…モノリシック半導体
集積回路（駆動回路ＩＣ）、７…インバータ装置とモー
タ磁極位置検出器内蔵モータ、８…インバータ駆動装
置、９…比較器、１０…フィルタ回路、１１…信号選択
手段、１２…反転増幅器、１３…速度制御演算処理手段
（マイクロコンピュータ）、１４…搬送波発生器、１５
…周波数−電圧変換器（Ｆ／Ｖ）、１６…ゼロクロス回
路、１７…直流電圧源、２０…中点発生手段、２５…ホ
ール素子（アナログ出力）、３１…信号分配回路、３２
…アナログスイッチ、３３…増幅器（バッファ）、４１
…多結晶シリコン基板、４２…シリコン酸化膜(Ｓｉ
Ｏ₂）、４３…アルミニウム配線、４４…単結晶島、４
５…モノリシック集積回路チップ、４６…高速ダイオー
ド、４７…インバータ出力ＩＧＢＴ領域、４８…ＩＧＢ
Ｔ駆動回路と論理回路領域、５１…モータ筐体、５２…
固定子、５３…回転子、５４…回路基板、５５…モータ
筐体、５６…配線、５７…回路基板側インバータ出力端
子、５８…固定子側入力端子、５９…インバータ駆動用
配線、７１…化粧パネル、７２…熱交換機、７３…電気
品ボックス、７４…モータ駆動回路、７５…モータ支持
台、７６…ファンモータ、７７…環流ファン、７８…風
向板、７９…室外ファン、８０…圧縮機、８２…モータ
取付孔、８３…プリント基板、８４…駆動回路、８５…
モータ用配線、８６…ネジ、８７…ナット、８８…ワッ
シャ、８９…シャフト、９０…冷蔵庫筐体、９１…熱交
換器、９２…冷蔵庫内、９３…庫内冷却ファン、９４…
冷媒配管、９５…電気品ボックス、９６…モータ駆動回
路、９７…モータ配線、９８…圧縮機支持台、９９…圧
縮機、１００…機械室。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中荘茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立事業所内 (72)発明者川端幸雄茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者石井誠栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所冷熱事業部内Ｆターム(参考） 3L045 AA02 AA07 BA01 CA02 DA02 EA01 LA10 PA01 PA04 PA06 3L050 BA02 5H560 AA01 AA02 BB12 DA02 EB01 RR01 SS07 TT07 TT08 TT10 XA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パルス幅変調制御され、モータに駆動電力
を供給する電力変換装置と、前記モータの回転速度に応
じた複数の指令信号を発生する手段と、前記モータの磁
極位置に基づいて、前記複数の指令信号のうちの何れか
を選択して変調波を作成する手段と、前記変調波に基づ
いて前記電力変換装置をパルス幅変調制御する手段と、
を備えることを特徴とするモータ駆動回路。
【請求項２】請求項１において、複数の前記指令信号が
複数の直流レベルを有し、前記変調波が前記直流レベル
に応じたレベルを有することを特徴とするモータ駆動回
路。
【請求項３】請求項１において、前記変調波の波形を平
滑にするフィルタ回路を備えることを特徴とするモータ
駆動回路。
【請求項４】半導体チップと、前記半導体チップに形成
される、パルス幅変調制御によりオンオフされる、モー
タに電力を供給するための半導体スイッチング素子と、
前記モータの回転速度信号に応じた複数の指令信号を発
生する手段と、前記モータの磁極位置検出信号に基づい
て、前記複数の指令信号のうちの何れかを選択して変調
波を作成する手段と、前記変調波に基づいて前記半導体
スイッチング素子をパルス幅変調制御する手段と、を備
えることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項５】モータと、パルス幅変調制御され、前記モ
ータに駆動電力を供給する電力変換装置と、前記モータ
の磁極の位置を検出する磁極位置検出器と、前記磁極位
置検出器の出力信号に基づいてモータの回転速度を検出
する速度検出手段と、前記速度検出手段の出力信号に応
じた複数の指令信号を発生する手段と、前記速度検出手
段の前記出力信号に基づいて、前記複数の指令信号のう
ちの何れかを選択して変調波を作成する手段と、前記変
調波に基づいて電力変換装置をパルス幅変調制御する手
段と、を備えることを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項６】回転子と固定子を収納する筐体を有し、請
求項１に記載のモータ駆動回路で電力が供給されるモー
タであって、前記磁極の位置を検出するための磁極位置
検出器と、前記モータ駆動回路と、を筐体内に内蔵する
ことを特徴とするモータ。
【請求項７】回転子と固定子を収納する筐体を有し、請
求項４に記載の半導体集積回路で電力が供給されるモー
タであって、磁極位置検出信号を出力する磁極位置検出
器と、前記半導体集積回路モータ駆動回路と、を筐体内
に内蔵することを特徴とするモータ。
【請求項８】請求項６ないし７の何れかに記載のモータ
を用いて、室内機ファンモータとモータ支持台とを直接
固定することを特徴とする空調機。
【請求項９】請求項６ないし７の何れかに記載のモータ
を用いて、室外機ファンモータとモータ支持台とを直接
固定することを特徴とする空調機。
【請求項１０】請求項６ないし７の何れかに記載のモー
タを用いて、冷蔵庫圧縮機駆動用モータとモータ支持台
とを直接固定することを特徴とする冷蔵庫。
【請求項１１】パルス幅変調制御される電力変換装置で
モータを駆動するモータ駆動方法であって、前記モータ
の回転速度に応じた複数の指令信号を作成し、前記モー
タの磁極位置に基づいて、前記複数の指令信号の内の何
れかを選択して変調波を作成し、前記変調波に基づいて
前記電力変換装置をパルス幅変調制御することを特徴と
するモータ駆動方法。