JP2003052191A

JP2003052191A - モータの駆動装置及び駆動方法

Info

Publication number: JP2003052191A
Application number: JP2001240101A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Nakayama; 義紀中山; Yoshinari Yamagami; 嘉也山上
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Air Conditioning Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Air Conditioning Co Ltd
Priority date: 2001-08-08
Filing date: 2001-08-08
Publication date: 2003-02-21

Abstract

(57)【要約】【課題】モータの運転効率を向上させること。【解決手段】トランジスタ３８ｕ、３８ｖ、３８ｗ、
３８ｘ、３８ｙ、３８ｚを備えたインバータ３１からブ
ラシレスＤＣモータ２９へ供給される交流電力の電流と
電圧の位相差を、制御装置３２が制御することによって
ブラシレスＤＣモータを駆動するブラシレスＤＣモータ
駆動装置５０において、上記交流電力の電流は、インバ
ータの下アームにおけるトランジスタに接続されたシャ
ント抵抗３３、３４、５１を流れる電流を検出すること
により検出され、制御装置からインバータへ出力される
パルス幅変調信号の生成時における変調度が１以上の場
合に、制御装置は、任意の一のシャント抵抗に電流が連
続して流れない区間の電流を、他のシャント抵抗に流れ
る電流から算出するよう構成されたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータの駆動装置
に係り、特に、インバータを用いてブラシレスＤＣモー
タを駆動するモータの駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平５−２３６７８９号公報のブラシ
レスＤＣモータの駆動装置には、インバータからブラシ
レスＤＣモータへ供給される三相交流電力の電圧と電流
の位相差を制御して、ブラシレスＤＣモータの運転効率
等を向上させるものが掲載されている。更に、この従来
技術では、ブラシレスＤＣモータへ供給される三相交流
電力のうち、任意の相の電流を交流電流検出器（ＡＣＣ
Ｔ）を用いて検出し、この電流と電圧とからこれらの位
相差を算出している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】空気調和装置のコンプ
レッサに使用されるブラシレスＤＣモータにあっては、
供給される交流電力の周波数が１６〜３００Ｈｚと広範
囲である。このため、この周波数範囲の交流電力の電流
を検出する上記交流電流検出器は、位相ずれを生じさせ
ないために、巻線が巻かれる磁性体が高価なパーマロイ
にて構成されたものが採用される。この結果、交流電流
検出器のコストが上昇してしまう。

【０００４】また、ブラジレスＤＣモータへ供給される
三相交流電流を直流電流検出器（ＤＣＣＴ）を用いて検
出する場合もあるが、絶縁が必要となるためコストが上
昇してしまう。

【０００５】本発明は、上述の事情を考慮してなされた
ものであり、モータの運転効率を向上させることができ
るモータの駆動装置及びモータの駆動方法を提供するこ
とにある。

【０００６】本発明の他の目的は、モータの運転範囲を
拡大させることができるモータの駆動装置及びモータの
駆動方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、複数のスイッチング素子を備えたインバータからモ
ータへ供給される交流電力の電流と電圧の位相差を、制
御装置が制御することによって、上記モータを駆動する
モータの駆動装置において、上記交流電力の電流は、上
記インバータの下アームにおけるそれぞれの上記スイッ
チング素子に接続されたシャント抵抗を流れる電流を検
出することにより検出され、上記制御装置から上記イン
バータへ出力されるパルス幅変調信号の生成時における
変調度が１以上の場合には、上記制御装置は、任意の一
の上記シャント抵抗に電流が連続して流れない区間の電
流を、他の上記シャント抵抗に流れる電流から算出する
よう構成されたことを特徴とするものである。

【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、上記モータがブラシレスＤＣモータで
あることを特徴とするものである。

【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載の発明において、上記インバータは、複
数のスイッチング素子がパッケージに内蔵されるととも
に、このパッケージにシャント抵抗も内蔵されて構成さ
れたことを特徴とするものである。

【００１０】請求項４に記載の発明は、請求項２または
請求項３に記載の発明において、上記パルス幅変調信号
の生成時における変調度が１以上の場合で、且つシャン
ト抵抗を流れる電流の検出が不可能な場合に、制御装置
は、ブラシレスＤＣモータのロータの磁束が既定値より
も弱くなるよう磁束制御することを特徴とするものであ
る。

【００１１】請求項５に記載の発明は、複数のスイッチ
ング素子を備えたインバータからモータへ供給される交
流電力の電流と電圧の位相差を制御することによって、
上記モータを駆動するモータの駆動方法において、上記
交流電力の電流は、上記インバータの下アームにおける
それぞれの上記スイッチング素子に接続されたシャント
抵抗を流れる電流を検出することにより検出し、上記イ
ンバータへ出力されるパルス幅変調信号の生成時におけ
る変調度が１以上の場合に、任意の一の上記シャント抵
抗に電流が連続して流れない区間の電流を、他の上記シ
ャント抵抗に流れる電流から算出することを特徴とする
ものである。

【００１２】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
の発明において、上記モータがブラシレスＤＣモータで
あることを特徴とするものである。

【００１３】請求項７に記載の発明は、請求項５または
６に記載の発明において、上記パルス幅変調信号の生成
時における変調度が１以上の場合で、且つシャント抵抗
を流れる電流の検出が不可能な場合に、ブラシレスＤＣ
モータのロータの磁束が規定値よりも弱くなるよう磁束
制御することを特徴とするものである。

【００１４】請求項１、２、５または６に記載の発明に
は、次の作用がある。

【００１５】インバータの下アームにおけるそれぞれの
スイッチング素子に接続されたシャント抵抗を流れる電
流の検出によって、インバータからモータ（ブラシレス
ＤＣモータ）へ供給される交流電力の電流が検出され、
制御装置からインバータへ出力されるパルス幅変調信号
の生成時における変調度が１以上の場合に、制御装置
は、任意の一のシャント抵抗に電流が連続して流れない
区間の電流を、他のシャント抵抗に流れる電流から算出
するよう構成されたことから、パルス幅変調信号の生成
時における変調率が１以上の場合であっても、モータへ
供給される交流電力の電流を安価なシャント抵抗を用い
て低コストに検出できる。しかも、この電流と電圧の位
相差を予め設定された位相差に制御することにより、モ
ータの運転効率等を向上させることができる。

【００１６】また、制御装置からインバータへ出力され
るパルス幅変調信号の生成時における変調率が１以上に
設定されたので、インバータからモータへ供給される交
流電力の電圧を増大させることができる。このため、モ
ータのトルクを低下させることなく、その回転数を上昇
させることができるので、モータの運転効率の向上及び
モータの運転範囲の拡大をともに実現できる。

【００１７】請求項３に記載の発明には、次の作用があ
る。

【００１８】スイッチング素子とともにシャント抵抗も
パッケージに内蔵されたことから、シャント抵抗がイン
バータのパッケージに内蔵されず、外付けにされる場合
に必要なディスクリート部品等が不要となるので、イン
バータ及びシャント抵抗の取付スペースを縮小できると
ともに、ノイズの発生も防止できる。

【００１９】請求項４または７に記載の発明には、次の
作用がある。

【００２０】パルス幅変調信号の生成時における変調度
が１以上であることから、インバータからブラシレスＤ
Ｃモータへ供給される交流電力の電圧を増大させること
ができるので、このブラシレスＤＣモータのトルクを低
下させることなく、その回転数を上昇させることができ
る。しかも、ブラシレスＤＣモータのロータの磁束が規
定値よりも弱くなるよう磁束制御を行うことから、この
ブラシレスＤＣモータの回転数を上昇させることができ
る。これらの結果、ブラシレスＤＣモータの運転効率を
良好に保持しつつ、このモータの運転範囲を更に拡大す
ることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づき説明する。

【００２２】図１は、本発明に係るモータの駆動装置に
おける一実施の形態が適用されたブラシレスＤＣモータ
の駆動装置を示す電気回路図である。図２は、図１のブ
ラシレスＤＣモータが内蔵された圧縮機を備えた空気調
和装置を示す冷媒回路図である。

【００２３】図２に示すように、空気調和装置１０は、
室外機１１及び室内機１２を有してなり、室外機１１の
室外冷媒配管１４と室内機１２の室内冷媒配管１５と
が、連結配管２４、２５を介して連結されている。

【００２４】室外機１１は室外に設置され、室外冷媒配
管１４に圧縮機１６が配設され、この圧縮機１６の吸込
側にアキュムレータ１７が、吐出側に四方弁１８が室外
冷媒配管１４を介してそれぞれ接続され、この四方弁１
８に室外熱交換器１９が室外冷媒配管１４を介して接続
されて構成される。室外熱交換器１９には、この室外熱
交換器１９へ向かって送風する室外ファン２０が隣接し
て配置されている。

【００２５】一方、室内機１２は室内に設置され、室内
冷媒配管１５に室内熱交換器２１が配設されると共に、
室内冷媒配管１５において室内熱交換器２１近傍に電動
膨張弁２２が配設されて構成される。上記室内熱交換器
２１には、この室内熱交換器２１へ送風する室内ファン
２３が隣接して配置されている。

【００２６】室外機１１の四方弁１８が切り換えられる
ことにより、空気調和装置１０が冷房運転または暖房運
転に設定される。つまり、四方弁１８が冷房側に切り換
えられたときには、冷媒が実線矢印の如く流れ、室外熱
交換器１９が凝縮器に、室内熱交換器２１が蒸発器にな
って冷房運転状態となり、室内機１２の室内熱交換器２
１が室内を冷房する。また、四方弁１８が暖房側に切り
換えられたときには、冷媒が破線矢印の如く流れ、室内
熱交換器２１が凝縮器に、室外熱交換器１９が蒸発器に
なって暖房運転状態となり、室内機１２の室内熱交換器
２１が室内を暖房する。

【００２７】上記圧縮機１６内に、図１に示す固定子巻
線３０ｕ、３０ｖ及び３０ｗを備える固定子３０と、永
久磁石を備える図示しない回転子（ロータ）とを有して
なるブラシレスＤＣモータ２９が内蔵される。このブラ
シレスＤＣモータ２９がインバータ３１、制御装置３
２、シャント抵抗３３、３４及び５１を備えたブラシレ
スＤＣモータ駆動装置５０により駆動される。

【００２８】上記インバータ３１は、例えば６個のスイ
ッチング素子としてのトランジスタ３８ｕ、３８ｖ、３
８ｗ、３８ｘ、３８ｙ及び３８ｚを三相ブリッジ接続し
たものであり、制御装置３２のＰＷＭ（Pulse Width Mo
dulation）ポート３５から出力されたパルス幅変調信号
が、トランジスタ３８ｕ、３８ｖ、３８ｗ、３８ｘ、３
８ｙ、３８ｚの各ベース端子３６に入力されることによ
り動作する。このインバータ３１の動作によって、交流
電源（不図示）の交流電力が変換された直流電力が、任
意の周波数と電圧を有するパルス幅変調を受けた三相交
流電力に変換されて、ブラシレスＤＣモータ２９の固定
子巻線３０ｕ、３０ｖ、３０ｗへ供給される。

【００２９】ここで、トランジスタ３８ｕ、３８ｖ及び
３８ｗはインバータ３１の上アームのトランジスタ群と
称され、トランジスタ３８ｘ、３８ｙ、３８ｚはインバ
ータ３１の下アームのトランジスタ群と称される。そし
て、トランジスタ３８ｕと３８ｘとが、トランジスタ３
８ｖと３８ｙとが、トランジスタ３８ｗと３８ｚとがそ
れぞれ対をなし、それぞれの接続点が、スター接続され
たブラシレスＤＣモータ２９の固定子巻線３０ｕ、３０
ｖ、３０ｗにそれぞれ接続される。

【００３０】上記制御装置３２は、ブラシレスＤＣモー
タ２９の固定子巻線３０ｕ、３０ｖ、３０ｗに供給され
る三相交流電力の電圧と電流の位相差を算出し、この位
相差が予め設定された位相差となるようなパルス幅変調
信号を、ＰＷＭポート３５からインバータ３１のトラン
ジスタ３８ｕ、３８ｖ、３８ｗ、３８ｘ、３８ｙ、３８
ｚにおける各ベース端子３６へ出力する。これにより、
ブラシレスＤＣモータ２９は、インバータ３１からブラ
シレスＤＣモータ２９へ供給される三相交流電力の周波
数毎に、運転効率等が良好となるように駆動制御され
る。

【００３１】制御装置３２は、上述のブラシレスＤＣモ
ータ２９の固定子巻線３０ｕ、３０ｖ、３０ｗへ供給さ
れる三相交流電力の電圧と電流の位相差を、上記三相交
流電力の相電圧（例えばｕ相電圧）と相電流（例えばｕ
相電流）との位相差として算出する。ブラシレスＤＣモ
ータ２９へ供給される三相交流電流のうち、ｕ相電流は
シャント抵抗３３を流れる電流を用いて検出され、ｖ相
電流はシャント抵抗３４を流れる電流を用いて検出され
る。また、ｗ相電流はシャント抵抗５１を流れる電流を
用いて検出される。

【００３２】上記シャント抵抗３３は、インバータ３１
における下アームのトランジスタ３８ｘのエミッタ端子
３７に直列に接続され、低価格な抵抗である。このシャ
ント抵抗３３の両端の電圧がオペアンプ３９により増幅
され、その電圧波形のノイズがフィルタ回路４２により
除去されて、制御装置３２のＡ／Ｄ（analog to digita
l）ポート４３に入力され、シャント抵抗３３を流れる
電流波形としてデジタル情報化されて取り込まれる。上
記フィルタ回路４２は、抵抗４０及びコンデンサ４１か
らなり、オペアンプ３９の入出力端子間に設置される。

【００３３】また、シャント抵抗３４は、インバータ３
１における下アームのトランジスタ３８ｙのエミッタ端
子３７に直列に接続され、低価格な抵抗である。このシ
ャント抵抗３４の両端の電圧がオペアンプ４５により増
幅され、その電圧波形のノイズがフィルタ回路４８によ
り除去されて、制御装置３２のＡ／Ｄポート４９に入力
され、シャント抵抗３４を流れる電流波形としてデジタ
ル情報化されて取り込まれる。上記フィルタ回路４８
は、抵抗４６及びコンデンサ４７からなり、オペアンプ
４５の入出力端子間に設置される。

【００３４】更に、シャント抵抗５１は、インバータ３
１における下アームのトランジスタ３８ｗのエミッタ端
子３７に直列に接続され、低価格な抵抗である。このシ
ャント抵抗５１の両端の電圧がオペアンプ５２により増
幅され、その電圧波形のノイズがフィルタ回路５３によ
り除去されて、制御装置３２のＡ／Ｄポート５４に入力
され、シャント抵抗５１を流れる電流波形としてデジタ
ル情報化されて取り込まれる。上記フィルタ回路５３
は、抵抗５５及びコンデンサ５６からなり、オペアンプ
５２の入出力端子間に設置される。

【００３５】上述のシャント抵抗３３、３４、５１は、
インバータ３１のトランジスタ３８ｕ、３８ｖ、３８
ｗ、３８ｘ、３８ｙ、３８ｚが内蔵されたインバータ３
１のパッケージ５７に、上記トランジスタ３８ｕ、３８
ｖ、３８ｗ、３８ｘ、３８ｙ、３８ｚとともに内蔵され
る。これにより、インバータ３１のパッケージ５７にお
けるシャント抵抗３３、３４、５１側の端子にオペアン
プ３９、４５、５２がそれぞれ接続される。

【００３６】インバータ３１からブラシレスＤＣモータ
２９へ供給される３相の交流電流（ｕ相電流、ｖ相電
流、ｗ相電流）は、連続した波形である。これに対し、
上述のようにして検出されたシャント抵抗３３、３４ま
たは５１を流れる電流（シャント電流）は、制御装置３
２のＰＷＭポート３５からインバータ３１のトランジス
タ３８ｕ、３８ｖ、３８ｗ、３８ｘ、３８ｙ、３８ｚに
おける各ベース端子３６にパルス幅変調信号が入力され
ることから、図４〜図６に示すようにパルス状の波形と
なっている。

【００３７】しかし、制御装置３２は、シャント抵抗３
３を流れるシャント電流のＡ／Ｄポート４３を介しての
取り込みと、シャント抵抗３４を流れるシャント電流の
Ａ／Ｄポート４９を介しての取り込みと、シャント抵抗
５１を流れるシャント電流のＡ／Ｄポート５４を介して
の取り込みとを、インバータ３１へＰＷＭポート３５か
ら出力するパルス幅変調信号を決定するためのキャリア
のピーク位置毎に実行する。従って、シャント抵抗３３
を流れるシャント電流はトランジスタ３８ｘがＯＮして
いる時に、また、シャント抵抗３４を流れるシャント電
流はトランジスタ３８ｙがＯＮしている時に、更に、シ
ャント抵抗５１を流れるシャント電流はトランジスタ３
８ｚがＯＮしている時にそれぞれ制御装置３２に取り込
まれる。

【００３８】この結果、シャント抵抗３３、３４、５１
を流れるシャント電流は、連続した波形情報となって制
御装置３２内へ取り込まれ、且つシャント抵抗３３、３
４、５１を流れるシャント電流はトランジスタ３８ｕ、
３８ｖ、３８ｗ、３８ｘ、３８ｙ、３８ｚのスイッチン
グ動作に影響されることがない。

【００３９】上記制御装置３２は、上述のようにしてＡ
／Ｄポート４３に取り込まれたシャント抵抗３３を流れ
る電流から検出されたｕ相電流、Ａ／Ｄポート４９に取
り込まれたシャント抵抗３４を流れる電流から検出され
たｖ相電流、Ａ／Ｄポート５４に取り込まれたシャント
抵抗５１を流れる電流から検出されたｗ相電流を用意す
る。

【００４０】一方、制御装置３２は、インバータ３１か
らブラシレスＤＣモータ２９へ供給される交流電力の電
圧（相電圧）に関する情報を有しているので、この相電
圧（例えばｕ相電圧）と上記相電流（例えばｕ相電流）
との位相差を算出し、この位相差が予め設定された位相
差となるように、インバータ３１のトランジスタ３８
ｕ、３８ｖ、３８ｗ、３８ｘ、３８ｙ、３８ｚにおける
各ベース端子３６へＰＷＭポート３５からパルス幅変調
信号を出力して、ブラシレスＤＣモータ２９の運転効率
等を良好に保持する。

【００４１】上述のように、シャント抵抗３３、３４、
５１のそれぞれを流れる電流（シャント電流）は、イン
バータ３１のトランジスタ３８ｕ、３８ｖ、３８ｗ、３
８ｘ、３８ｙ、３８ｚへ出力されるパルス幅変調信号に
同期して、図４〜図６に示すようにパルス状の波形とな
っている。また、シャント抵抗３３を流れる電流は、イ
ンバータ３１からブラシレスＤＣモータ２９へ供給され
る交流電力のうちのｕ相電流を検出するためのものであ
るが、具体的には、インバータ３１におけるトランジス
タ３８ｘを流れる電流を示し、ｘ相電流と称する。この
ｘ相電流Ｉｘは、ｕ相電流Ｉｕを反転したものである。

【００４２】同様に、シャント抵抗３４を流れる電流
は、インバータ３１からブラシレスＤＣモータ２９へ供
給される交流電力のうちのｖ相電流を検出するためのも
のであるが、具体的には、インバータ３１におけるトラ
ンジスタ３８ｙを流れる電流を示し、ｙ相電流と称す
る。このｙ相電流Ｉｙは、ｖ相電流Ｉｖを反転したもの
である。また、シャント抵抗５１を流れる電流は、イン
バータ３１からブラシレスＤＣモータ２９へ供給される
交流電力のうちのｗ相電流を検出するためのものである
が、具体的には、インバータ３１におけるトランジスタ
３８ｚを流れる電流を示し、ｚ相電流と称する。このｚ
相電流Ｉｚは、ｗ相電流Ｉｗを反転したものである。

【００４３】図４に示すｘ相電流Ｉｘ、ｙ相電流Ｉｙ、
ｚ相電流Ｉｚは、制御装置３２のＰＷＭポート３５から
インバータ３１のトランジスタ３８ｕ、３８ｖ、３８
ｗ、３８ｘ、３８ｙ、３８ｚの各ベース端子３６へ出力
されるパルス幅変調信号を生成するための変調度ｍが１
未満（０≦ｍ＜１）の場合を示し、図５に示すｘ相電流
Ｉｘ、ｙ相電流Ｉｙ、ｚ相電流Ｉｚは、上記変調度ｍが
１以上（ｍ≧１）の場合を示す。この変調度ｍが１以上
の場合のｕ相電流Ｉｕ、ｖ相電流Ｉｖ、ｗ相電流Ｉｗを
図６に示す。

【００４４】ここで、上記パルス幅変調信号は、図３に
示すように、正弦波形の制御信号Ａと三角波形のキャリ
アＢとを比較することにより生成される。上記変調度ｍ
はキャリアＢの振幅に対する制御信号Ａの振幅の比（変
調度ｍ＝（制御信号Ａの振幅）／（キャリアＢの振
幅））である。図３（Ａ）は、変調度ｍが１未満の場合
を示し、図３（Ｂ）は、変調度ｍが１以上の場合を示
す。

【００４５】変調度ｍが１未満の場合に生成されるパル
ス幅変調信号は通常のパルス波形となっているため、シ
ャント抵抗３３、３４、５１をそれぞれ流れる電流（つ
まりそれぞれｘ相電流Ｉｘ、ｙ相電流Ｉｙ、ｚ相電流Ｉ
ｚ）は、図４に示すように間欠してパルス状に流れ、連
続して流れない区間が生ずることはない。

【００４６】ところが、変調度ｍが１以上の場合に生成
されるパルス幅変調信号は、図３（Ｂ）に示す制御信号
ＡがキャリアＢを越える範囲でパルスの幅が拡大するの
で、シャント抵抗３３、３４、５１を流れる電流（つま
り、それぞれｘ相電流Ｉｘ、ｙ相電流Ｉｙ、ｚ相電流Ｉ
ｚ）は、図５に示すように、連続して流れない区間Ｑ
と、連続して流れる区間Ｒとを生ずる。このとき、ｘ相
電流Ｉｘ、ｙ相電流Ｉｙ、ｚ相電流Ｉｚのそれぞれの反
転電流であるｕ相電流Ｉｕ、ｖ相電流Ｉｖ、ｗ相電流Ｉ
ｗには、図６に示すように、上記区間Ｑに対応して連続
して流れる区間ｑが生じ、上記区間Ｒに対応して連続し
て流れない区間ｒが発生している。

【００４７】図５に示すように、ｘ相電流Ｉｘ、ｙ相電
流Ｉｙまたはｚ相電流Ｉｚのうちの一が連続して流れな
い区間Ｑにおいては、シャント抵抗３３、３４、５１に
よる電流の検出が不可能となるが、この区間Ｑにおい
て、ｘ相電流Ｉｘ、ｙ相電流Ｉｙまたはｚ相電流Ｉｚの
うちの他の二が流れている。このことから、制御装置３
２は、Ｉｘ＋Ｉｙ＋Ｉｚ＝０ …（１）の式（１）を用い、ｘ相電流Ｉｘ、ｙ相電流Ｉｙまたは
ｚ相電流Ｉｚのうちの一が連続して流れていない区間Ｑ
の電流値を、この区間Ｑにおいて流れている他の電流値
を用いて算出する。例えば、ｘ相電流Ｉｘが連続して流
れていない区間Ｑにおいて、ｙ相電流Ｉｙ及びｚ相電流
Ｉｚが流れているので、この区間Ｑのｘ相電流Ｉｘの値
を、式（１）を用いて、その区間Ｑにおけるｙ相電流Ｉ
ｙ及びｚ相電流Ｉｚの値から算出する。

【００４８】このようにして、制御装置３２は、パルス
幅変調信号の生成時における変調度ｍが１以上の場合で
あっても、１未満の場合と同様に、シャント抵抗３３、
３４、５１を用いて、インバータ３１からブラシレスＤ
Ｃモータ２９へ供給される三相交流電力のｕ相、ｖ相、
ｗ相の各電流を検出することが可能となるので、これら
の電流と電圧との位相差を制御することにより、ブラシ
レスＤＣモータ２９の運転効率等を向上させることがで
きる。

【００４９】ここで、パルス幅変調信号の生成時におけ
る変調度ｍを１以上とするのは、ブラシレスＤＣモータ
２９に生ずる音や振動が問題とならない範囲であるなら
ば、インバータ３１からブラシレスＤＣモータ２９へ供
給される交流電力の電圧を上昇させることができ、これ
により、ブラシレスＤＣモータ２９のトルクを低下させ
ることなく、その回転数を上昇させることができるの
で、ブラシレスＤＣモータ２９の運転効率と運転範囲の
拡大をともに図ることができるからである。

【００５０】また、式（１）を用いて、ｘ相電流Ｉｘ、
ｙ相電流Ｉｙ、ｚ相電流Ｉｚのうち、一が連続して流れ
ない区間Ｑの電流値を他の二つから算出できるのは、こ
れらのｘ相電流Ｉｘ、ｙ相電流Ｉｙ、ｚ相電流Ｉｚが１
２０度の位相差を有することから、上記区間Ｑの範囲が
１２０度以下の場合に限定される。

【００５１】尚、パルス幅変調信号の生成時における変
調度ｍが１以上で、ｘ相電流Ｉｘ、ｙ相電流Ｉｙ、ｚ相
電流Ｉｚが連続して流れない区間Ｑの範囲が１２０度を
超えてしまう場合には、制御装置３２は、ブラシレスＤ
Ｃモータ２９のロータの永久磁石の磁束を永久磁束固有
の既定値よりも弱める磁束制御を実施する。つまり、制
御装置３２は、インバータ３１からブラシレスＤＣモー
タ２９の固定子３０へ、通常供給する電流の位相よりも
進んだ位相の電流を供給することで、ブラシレスＤＣモ
ータ２９のロータの永久磁石の磁束を弱める磁束制御を
実施する。ブラシレスＤＣモータ２９のロータの永久磁
石を弱くすると、固定子巻線３０ｕ、３０ｖ、３０ｗへ
の印加電圧が同一であっても、ブラシレスＤＣモータ２
９の回転数を上昇させることができるが、トルクが低下
してしまう。しかし、上述のように上記変調度ｍを１以
上とすることにより、インバータ３１からブラシレスＤ
Ｃモータ２９へ供給される交流電力の電圧が増大するの
で、ブラシレスＤＣモータ２９のトルクを確保しつつ、
ブラシレスＤＣモータ２９の回転数の上昇が図られる。
これにより、ブラシレスＤＣモータ２９の運転効率を良
好に保持しつつ、ブラシレスＤＣモータ２９の運転範囲
が一層拡大される。

【００５２】従って、上記実施の形態によれば、次の効
果〜を奏する。

【００５３】インバータ３１の下アームにおけるそれ
ぞれのトランジスタ３８ｘ、３８ｙ、３８ｚに接続され
たシャント抵抗３３、３４、５１を流れる電流の検出に
よって、インバータ３１からブラシレスＤＣモータ２９
へ供給される交流電力の電流（ｕ相電流、ｖ相電流、ｗ
相電流）が検出される。また、制御装置３２のＰＷＭポ
ート３５からインバータ３１のトランジスタ３８ｕ、３
８ｖ、３８ｗ、３８ｘ、３８ｙ、３８ｚにおける各ベー
ス端子３６へ出力されるパルス幅変調信号の生成時にお
ける変調度ｍが１以上の場合に、制御装置３２は、任意
の一のシャント抵抗３３、３４または５１に電流が連続
して流れない区間Ｑの電流を、他のシャント抵抗３３、
３４または５１に流れる電流から式（１）を用いて算出
するよう構成されている。これらのことから、パルス幅
変調信号の生成時における変調度ｍが１以上の場合であ
っても、ブラシレスＤＣモータ２９へ供給される交流電
流の電流を安価なシャント抵抗３３、３４、５１を用い
て低コストに検出できる。しかも、この電流と電圧の位
相差を予め設定された位相差に制御することにより、ブ
ラシレスＤＣモータ２９の運転効率等を向上させること
ができる。

【００５４】制御装置３２からインバータ３１へ出力
されるパルス幅変調信号の生成時における変調度ｍが１
以上に設定されたので、インバータ３１からブラシレス
ＤＣモータ２９へ供給される交流電力の電圧を増大させ
ることができる。このため、ブラシレスＤＣモータ２９
のトルクを低下させることなく、その回転数を上昇させ
ることができるので、ブラシレスＤＣモータ２９の運転
効率の向上及びブラシレスＤＣモータ２９の運転範囲の
拡大をともに実現できる。

【００５５】インバータ３１は、トランジスタ３８
ｕ、３８ｖ、３８ｗ、３８ｘ、３８ｙ、３８ｚととも
に、シャント抵抗３３、３４及び５１がパッケージ５７
に内蔵されて構成されている。シャント抵抗３３、３
４、５１がインバータ３１のパッケージ５７に内蔵され
ず外付けされる場合には、各トランジスタ３８ｕ、３８
ｖ、３８ｗ、３８ｘ、３８ｙ、３８ｚのエミッタ端子３
７が共通となっているので、ディスクリート部品等が必
要となる。しかし、シャント抵抗３３、３４及び５１が
パッケージ５７に内蔵されたことから、上記ディスクリ
ート部品が不要となるので、インバータ３１及びシャン
ト抵抗３３、３４、５１の取付スペースを縮小できると
ともに、ノイズの発生も防止できる。

【００５６】パルス幅変調信号の生成時における変調
度ｍが１以上である場合には、インバータ３１からブラ
シレスＤＣモータ２９へ供給される交流電力の電圧を増
大させることができるので、このブラシレスＤＣモータ
２９のトルクを低下させることなく、その回転数を上昇
させることができる。しかも、ブラシレスＤＣモータ２
９のロータの磁束が永久磁束固有の規定値よりも弱く制
御された場合には、このブラシレスＤＣモータ２９の回
転数を上昇させることができる。従って、上記変調度ｍ
を１以上とし、且つブラシレスＤＣモータ２９のロータ
の磁束を規定値よりも弱く制御することによって、ブラ
シレスＤＣモータ２９の運転効率を良好に保持しつつ、
このブラシレスＤＣモータ２９の運転範囲を更に拡大す
ることができる。

【００５７】以上、本発明を上記実施の形態に基づいて
説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００５８】上記実施の形態では、空気調和装置１０の
圧縮機１６に設置されたブラシレスＤＣモータに本発明
を適用する場合を述べたが、室外ファン２０または室内
ファン２３にブラシレスＤＣモータが設置された場合に
は、これに本発明を適用してもよい。また、空気調和装
置１０に限らず、他の駆動源としてのブラシレスＤＣモ
ータに本発明を適用してもよい。

【００５９】更に、上記実施の形態では、モータがブラ
シレスＤＣモータブラシレスＤＣモータ２９の場合を述
べたが、三相誘導モータの場合にも本発明を適用でき
る。

【００６０】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
係るモータの駆動装置によれば、モータの運転効率を向
上させることができる。また、この発明に係るモータの
駆動装置によれば、モータの運転範囲を拡大させること
ができる。

【００６１】請求項５に記載の発明に係るモータの駆動
方法によれば、モータの運転効率を向上させることがで
きる。また、この発明に係るモータの駆動方法によれ
ば、モータの駆動範囲を拡大させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るモータの駆動装置における一実施
の形態が適用されたブラシレスＤＣモータの駆動装置を
示す電気回路図である。

【図２】図１のブラシレスＤＣモータが内蔵された圧縮
機を備えた空気調和装置を示す冷媒回路図である。

【図３】パルス幅変調信号を生成する制御信号とキャリ
アとの関係を示し、（Ａ）が変調度が１未満の場合、
（Ｂ）が変調度が１以上の場合をそれぞれ示すグラフで
ある。

【図４】変調度が１未満の場合に、インバータの下アー
ムにおけるトランジスタを流れる電流を示すグラフであ
る。

【図５】変調度が１以上の場合に、インバータの下アー
ムにおけるトランジスタを流れる電流を示すグラフであ
る。

【図６】変調度が１以上の場合に、インバータの上アー
ムにおけるトランジスタを流れる電流を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

２９ブラシレスＤＣモータ３１インバータ３２制御装置３３、３４、５１シャント抵抗３５ＰＷＭポート３８ｕ、３８ｖ、３８ｗ、３８ｘ、３８ｙ、３８ｚト
ランジスタ５０ブラシレスＤＣモータ駆動装置５７パッケージｍ変調度Ｉｘｘ相電流Ｉｙｙ相電流Ｉｚｚ相電流Ｑ区間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山上嘉也栃木県足利市大月町１番地三洋電機空調株式会社内Ｆターム(参考） 5H560 BB04 BB12 DA14 DA19 DB20 DC12 EB01 SS01 TT07 TT20 UA02 XA12 5H576 AA10 CC01 DD02 DD07 EE11 HA02 HB01 JJ22 JJ29 LL14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のスイッチング素子を備えたインバ
ータからモータへ供給される交流電力の電流と電圧の位
相差を、制御装置が制御することによって、上記モータ
を駆動するモータの駆動装置において、上記交流電力の電流は、上記インバータの下アームにお
けるそれぞれの上記スイッチング素子に接続されたシャ
ント抵抗を流れる電流を検出することにより検出され、上記制御装置から上記インバータへ出力されるパルス幅
変調信号の生成時における変調度が１以上の場合には、
上記制御装置は、任意の一の上記シャント抵抗に電流が
連続して流れない区間の電流を、他の上記シャント抵抗
に流れる電流から算出するよう構成されたことを特徴と
するモータの駆動装置。
【請求項２】上記モータが、ブラシレスＤＣモータで
あることを特徴とする請求項１に記載のモータの駆動装
置。
【請求項３】上記インバータは、複数のスイッチング
素子がパッケージに内蔵されるとともに、このパッケー
ジにシャント抵抗も内蔵されて構成されたことを特徴と
する請求項１または２に記載のモータの駆動装置。
【請求項４】上記パルス幅変調信号の生成時における
変調度が１以上の場合で、且つシャント抵抗を流れる電
流の検出が不可能な場合に、制御装置は、ブラシレスＤ
Ｃモータのロータの磁束が既定値よりも弱くなるよう磁
束制御することを特徴とする請求項２または３に記載の
モータの駆動装置。
【請求項５】複数のスイッチング素子を備えたインバ
ータからモータへ供給される交流電力の電流と電圧の位
相差を制御することによって、上記モータを駆動するモ
ータの駆動方法において、上記交流電力の電流は、上記インバータの下アームにお
けるそれぞれの上記スイッチング素子に接続されたシャ
ント抵抗を流れる電流を検出することにより検出し、上記インバータへ出力されるパルス幅変調信号の生成時
における変調度が１以上の場合に、任意の一の上記シャ
ント抵抗に電流が連続して流れない区間の電流を、他の
上記シャント抵抗に流れる電流から算出することを特徴
とするモータの駆動方法。
【請求項６】上記モータが、ブラシレスＤＣモータで
あることを特徴とする請求項５に記載のモータの駆動方
法。
【請求項７】上記パルス幅変調信号の生成時における
変調度が１以上の場合で、且つシャント抵抗を流れる電
流の検出が不可能な場合に、ブラシレスＤＣモータのロ
ータの磁束が規定値よりも弱くなるよう磁束制御するこ
とを特徴とする請求項５または６に記載のモータ駆動方
法。