JP2003070282A

JP2003070282A - モータ制御方法およびモータ制御装置

Info

Publication number: JP2003070282A
Application number: JP2001258928A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kameyama; 浩幸亀山
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-08-29
Filing date: 2001-08-29
Publication date: 2003-03-07

Abstract

(57)【要約】【課題】１回転中における負荷トルクの変動が大きい
モータに対して、回転の変動を抑制して、ハンチングを
防ぎ、負荷からの振動、騒音を減らす。【解決手段】モータ１回転での平均回転数を検出し、
この回転数を目標回転数と比較する。比較結果より、回
転数の変動状態が安定状態か過渡状態かを判定する。安
定状態であれば、目標回転数に応じてトルクパターンを
選択する。過渡状態であれば、平均回転数に応じてトル
クパターンを選択する。トルクパターンの頻繁な変更が
抑制され、モータの回転数は安定状態を維持し、ハンチ
ングは発生しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和機や冷蔵
庫などのコンプレッサに用いる直流ブラシレスモータ等
のコンプレッサ駆動用モータの回転制御方法に関し、特
に詳しくは振動や騒音の軽減を可能とするモータ制御方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に空気調和機、冷蔵庫などに用い
られているコンプレッサは冷凍サイクルの重要な構成部
品であり、冷媒を圧縮して高温・高圧状態にする。通常
この圧縮動作は大きく３つの行程に分けられ、まずコン
プレッサのシリンダ内に冷媒を満たす吸入行程があり、
次にシリンダ内の冷媒を圧縮する圧縮行程があり、最後
に圧縮した冷媒を外部に放出する吐出行程がある。

【０００３】コンプレッサは、その圧縮機構によりロー
タリ方式、レシプロ方式、スクロール方式などがある。
なか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、シリンダ部分の構造
により圧縮効率も良く、高効率化が容易であるといった
利点がある。

【０００４】ただし、このロータリ方式では、偏心した
ロータリピストンがシリンダ内部で回転することによ
り、吸入・圧縮・吐出の各行程を行っている。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。

【０００５】ロータリ方式のコンプレッサには、シリン
ダ部分を２つとして、ロータリピストンの回転を１８０
度ずらして、お互いの振動を打ち消すようにしたツイン
ロータリ方式が実用化されている。しかしながら、シリ
ンダ部分が１つのシングルロータリ方式に比べ、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
問題がある。

【０００６】そこで、シングルロータリ方式のコンプレ
ッサを駆動するモータのモータトルクを制御して、振
動、騒音を抑制する方法が提案されている。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、振動を低減させるというものである。

【０００７】この種の方法としては、コンプレッサの吸
入行程および圧縮行程による負荷トルクの変動に対応す
るように予めトルクパターンをメモリに記憶しておき、
トルクパターンにしたがってロータの回転位置に応じて
インバータの出力電圧を変化させ、１回転中におけるト
ルク制御を行う。なお、モータとしては、ブラシレスモ
ータが運転効率や振動低減の点から多く用いられ、ロー
タ位置に応じてインバータの出力電圧を変化させること
ができ、トルク制御を容易に行えるといった利点があ
る。

【０００８】ここで、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十分な振動抑制能力を発揮できな
い。そのため、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ようになっている。例え
ば、特開平６−３１１７７８号公報に、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が
開示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記モ
ータ制御方法においては、トルクパターンを変化させた
とき、モータ１回転中における平均トルクの変化が考慮
されていない。トルクパターンの変化によりトルク補償
量の平均が増減すると、モータ１回転中の平均トルクも
増減し、ひいては回転数変動が発生する。この回転数変
動が発生したときの回転数が、トルクパターン変更が実
行される設定回転数付近であると、ハンチング状態に陥
り、常にトルクパターンの変更が発生し、回転数が安定
しないという不具合を生じる可能性がある。

【００１０】本発明は、上記課題に鑑み、モータの回転
数変動を抑制して、低振動、低騒音化を図ることができ
るモータ制御方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段は、複数のトルクパターンの中からモータの回転数に
応じたトルクパターンを選択して、このトルクパターン
に基づいてＰＷＭデューティを設定し、このＰＷＭデュ
ーティに応じた駆動信号をモータを駆動するためのイン
バータに出力することにより、１回転中に負荷トルクの
変動があるモータにおけるトルク制御を行い、モータの
回転数の変動を検出して、その変動状態を判断し、モー
タの回転変動によるハンチングが生じないように前記ト
ルクパターンの変更の有無を決定するものである。

【００１２】具体的には、目標回転数に基づいてＰＷＭ
デューティを設定し、モータの回転数に基づいて複数の
トルクパターンの中からトルクパターンを選択し、この
トルクパターンに基づいて前記ＰＷＭデューティを補正
して、補正後のＰＷＭデューティに応じた駆動信号をモ
ータを駆動するためのインバータに出力することによ
り、１回転中に負荷トルクの変動があるモータにおける
トルク制御を行い、モータの回転数の変動を検出して、
モータの回転変動によるハンチングが生じないように、
回転数の変動が小さい安定状態の場合には、目標回転数
に応じて前記トルクパターンを選択し、回転数の変動が
大きい過渡状態の場合には、回転数に応じて前記トルク
パターンを選択するものである。

【００１３】上記のような制御を行うモータ制御装置
は、１回転中における負荷トルクの変動が大きいモータ
に適用されるものであって、特に空気調和機や冷蔵庫の
コンプレッサを駆動するためのモータのトルク制御に好
適である。そして、モータ制御装置は、モータの回転数
を検出する手段と、目標回転数に基づいてＰＷＭデュー
ティを設定する手段と、検出された回転数に基づいて複
数のトルクパターンの中からトルクパターンを選択する
手段と、このトルクパターンに基づいて前記ＰＷＭデュ
ーティを補正する手段と、補正されたＰＷＭデューティ
に応じた駆動信号をモータを駆動するためのインバータ
に出力する手段とを備え、さらにモータの回転変動によ
るハンチングが生じないように、検出された回転数から
変動状態を判断して、回転数の変動が小さい安定状態の
場合、目標回転数に応じて前記トルクパターンを選択
し、回転数の変動が大きい過渡状態の場合、回転数に応
じて前記トルクパターンを選択する手段が設けられる。

【００１４】このような制御を行うことにより、回転数
の変動状態が安定状態の場合には、目標回転数に応じた
トルクパターンが選択されるので、通常はトルクパター
ンが変更される確率は低い。過渡状態の場合には、回転
数に応じたトルクパターンが選択されるので、トルクパ
ターンの変更が行われる。したがって、トルクパターン
の変更に起因する回転のハンチングを回避することがで
き、１回転中の回数数変動を抑制でき、モータの回転数
の安定化を図れる。

【００１５】そして、変動状態の判定は、目標回転数と
検出された回転数との差に基づいて行うものとする。す
なわち、目標回転数と検出された回転数との差が所定回
転数未満であれば、安定状態であると判定し、所定回転
数以上であれば、過渡状態であると判定する。

【００１６】さらに、所定回転数未満の状態が所定時間
維持された場合に、安定状態とみなすようにしてもよ
い。この所定時間は、連続した時間のみならず、ある一
定時間のうちこの状態となった合計の時間とされる。所
定時間に達しなければ、過渡状態とみなす。

【００１７】所定回転数の値は、１つのトルクパターン
に対応する設定回転数範囲より小とすることが好まし
い。設定回転数範囲より大きいと、トルクパターンが変
更されるとき、そのパターンの変化が大きくなって、ト
ルクの変動が大きくなりすぎ、振動や騒音の抑制効果が
得られない。

【００１８】また、判定基準である所定回転数に対して
ヒステリシス幅を設けるとよい。このとき、ヒステリシ
ス幅をトルクパターン変更時の回転数変動量より大きく
設定する。ヒステリシス幅を設けることにより、回転数
の検出誤差やノイズの影響を排除でき、トルクパターン
を変更する頻度が減って、制御の安定性が高まる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態のモータ制御
装置を図１に示す。このモータ制御装置は、空気調和機
あるいは冷蔵庫における冷凍サイクルのコンプレッサを
駆動するためのブラシレスモータのトルク制御を行うた
めのものである。図１において、交流電源１から商用電
源の交流電圧がリアクタ２を介して整流回路３に与えら
れる。リアクタ２は、平滑回路４での力率低下を改善す
るための力率改善回路として挿入されている。整流回路
３は交流電圧を直流電圧に整流し、平滑回路４によって
直流電圧のリップル分が平滑化される。ここでは、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よ
い。

【００２０】整流された直流電圧はインバータ回路５に
与えられる。インバータ回路５は、６個の半導体スイッ
チング素子５ａ〜５ｆが３相ブリッジ状に結線されてお
り、インバータ回路５の出力電圧は３相ブラシレスモー
タ６に接続されている。

【００２１】モータ６の３相各巻線には誘起電圧検出回
路７ａ〜７ｃおよび基準電圧検出回路８の入力端が接続
され、これらの誘起電圧検出回路７ａ〜７ｃによってロ
ータ位置に応じた誘起電圧が検出され、その検出電圧は
比較検出回路９ａ〜９ｃの比較入力端に与えられる。比
較検出回路９ａ〜９ｃの基準入力端には、基準電圧検出
回路８から基準電圧が与えられる。基準電圧検出回路８
は、モータ６の３相各巻線を結線することで仮想中性点
を作った基準電圧を出力する。比較検出回路９ａ〜９ｃ
は、検出された誘起電圧と基準電圧を比較し、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個のパルスが発生されて、制御回
路１０に与えられる。マイクロコンピュータからなる制
御回路１０は、検出されたロータ位置信号に基づきイン
バータ回路５の各半導体スイッチング素子５ａ〜５ｆを
転流させる駆動信号を作成し、ドライブ回路１１に出力
する。

【００２２】モータ制御装置の動作を図２を参照して説
明する。制御回路１０は、ステップ１（Ｓ１）におい
て、目標回転数Ｎ１で回転させるための指令信号が与え
られると、Ｓ２において、平均回転数制御ＰＷＭデュー
ティＡを設定する。制御回路１０は、デューティＡに応
じた駆動信号を出力してインバータ回路５を駆動する。
Ｓ３において、各検出回路７ａ〜７ｃ、８、９ａ〜９ｃ
からの出力によって、そのときのモータ６の平均回転数
Ｎが検出される。

【００２３】制御回路１０では、Ｓ４において、現在の
平均回転数Ｎが目標回転数Ｎ１と一致しているか否かを
判別し、一致していなければ、Ｓ５において現在の平均
回転数Ｎが目標回転数Ｎ１よりも少ないかあるいは多い
かを比較する。現在の平均回転数Ｎが目標回転数Ｎ１よ
りも多ければ、Ｓ６で平均回転数制御ＰＷＭデューティ
Ａを減少し、逆に現在の平均回転数Ｎが目標回転数Ｎ１
よりも少なければ、Ｓ７で平均回転数制御ＰＷＭデュー
ティＡを増大するように、ＰＷＭデューティの変更を行
う。この動作を繰り返すことによって、平均回転数制御
ＰＷＭデューティＡが調整され、モータ６の平均回転数
を制御する平均回転数制御が行われる。

【００２４】さらに、制御回路１０は、図示しないメモ
リに記憶されている複数のトルクパターンから現在の回
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Ａを補償して、最終的に出力ＰＷＭデューテ
ィとする。このように、補正されたＰＷＭデューティに
基づいた駆動信号がドライブ回路１１からインバータ回
路５に出力され、モータ６の１回転中の瞬時回転数変動
を抑制する回転数変動制御が行われる。そして、ＰＷＭ
デューティが変更されることによって、モータ６に印加
する電圧または電流が変更され、回転数およびトルクを
制御できる。

【００２５】図３にモータ制御装置の各部の出力波形を
示す。図中（ａ）は、モータ６の各巻線からの誘起電圧
波形と基準電圧を示している。モータ６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。また、モータ
６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
大きいときは、比較結果が「Ｈ」レベルになり、逆に小
さいときには「Ｌ」レベルになるように出力される。磁
極の変化する誘起電圧波形のゼロクロス点で、立ち上が
りまたは立ち下がリエッジのパルスが得られ、比較検出
回路９ａ〜９ｃからロータ位置信号が出力される。この
エッジパルスはモータ６の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。ただし、
（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生じる。制御回路１０では、このロ
ータ位置信号に基づきモータ６を駆動する信号を作成す
る。

【００２６】（ｃ）は、インバータ回路５に対する駆動
信号を示し、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
５ａがオンする。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５ａがオフし
て、Ｖ相上アームのスイッチング素子５ｂがオンする。
また、Ｈｗの立ち下がりエッジが検出されると、Ｖ相下
アームのスイッチング素子５ｅからＷ相下アームのスイ
ッチング素子５ｆに転流される。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５の
スイッチング素子５ａ〜５ｆを転流させて、モータ６を
駆動する。

【００２７】また、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。なお、図中では上アームの
みにＰＷＭチョッピングしているが、下アームであって
もよいし、上下アームであってもよい。

【００２８】ところで、シングルロータリ方式のコンプ
レッサでは、図４に示すように、１回転中の負荷トルク
変動が大きい。この負荷トルク変動に対応するように、
１回転中においてＰＷＭデューティを変化させるトルク
パターンが回転数毎に複数設定されている。図５に示す
ように、予めロータの機械的位置毎のトルク補償量であ
るデータを１つのトルクパターンとして設定回転数範囲
毎にＲＯＭ等の記憶手段に記憶しておく。なお、ＲＯＭ
化するデータとしては、モータトルクをＰＷＭデューテ
ィにより制御する場合、ＰＷＭデューティの補償量であ
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デューティを補償す
るものである。これらのデータは、コンプレッサの振
動、騒音が低くなるように、またモータ６の効率が高く
なるように、実験やシミュレーションにより調整を行い
決定される。また、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、検
出された回転数が属する設定回転数範囲に対応するトル
クパターンを記憶手段から読み出して、ＰＷＭデューテ
ィを補償することにより、トルク制御性能を向上させる
ことができる。

【００２９】そして、ロータの機械的位置に対応したス
テートに応じて所定のＰＷＭデューティ補償量（補償係
数）を記憶手段から読み出して、各ロータの機械的位置
毎のＰＷＭデューティを補正する。

【００３０】ここで、ステートとは、図６に示すよう
に、ロータの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。ただし、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。

【００３１】例えば、平均回転数制御ＰＷＭデューティ
を補正して得られる出力ＰＷＭデューティは、図５のＰ
ＷＭデューティ補償係数を用いて次式のように示され
る。出力ＰＷＭデューティ＝平均回転数制御ＰＷＭデューテ
ィ＋ＰＷＭデューティ補償係数×平均回転数制御ＰＷＭ
デューティ

【００３２】このような複数のトルクパターンを用いた
モータ制御方法において、回転数が変動して、トルクパ
ターンが異なるトルクパターンに移行する変更時には、
トルクパターンの変更によりＰＷＭデューティ補償係数
の平均が増減し、モータ６の１回転分の平均トルクも増
減するため、回転数変動が発生する。この回転数変動が
発生したときの回転数がトルクパターンを変更する回転
数付近であると、常にトルクパターンの変更が発生し、
回転数が安定せず、回転数のハンチングに至るという不
具合が生じる可能性がある。

【００３３】以下に、ハンチングに至るシーケンスの一
例を示す。負荷条件により、モータ６の回転数が下降し、ある回
転数範囲内において回転数がほぼ一定になる。その回転数に応じたトルクパターンを選択し、モータ
トルクを補償する。補償したことにより、モータ６の１回転分でのモータ
トルクの平均が若干大きくなる。この結果、回転数が一時的に若干上昇する。このとき、目標回転数がトルクパターン変更回転数よ
りわずかに小さい回転数であれば、回転数が上昇した結
果、新たに上位の回転数範囲内となり、トルクパターン
が変更され、モータトルクを補償する。補償したことにより、モータ６の１回転分でのモータ
トルクの平均が若干小さくなる。この結果、回転数が一時的に下降する。再びの状態に戻り、以降これらの動作が繰り返され
ることにより、ハンチングが生じる。

【００３４】例えば、平均回転数制御ＰＷＭデューティ
＝１０％において、平均回転数１０００ｒｐｍに達し、
トルクパターンが図５のＮｏ．９からＮｏ．１０に変更
した場合、１回転のＰＷＭデューティ補償量の平均がト
ルクパターンＮｏ．９に比べＮｏ．１０の方が小さく、
ひいては出力ＰＷＭデューティの平均が小さくなるた
め、目標回転数がトルクパターン変更回転数である１０
００ｒｐｍよりわずかに小さい回転数であれば、上記の
ようなシーケンスによりモータ回転のハンチングが生じ
やすい。

【００３５】そこで、モータ回転のハンチングが生じな
いように、制御回路１０では、回転数の変動状態を判断
して、トルクパターンの変更の有無を決定する。すなわ
ち、モータ６の回転数の変動の大小により、回転数の変
動が小さい安定状態であれば、目標回転数に応じたトル
クパターンを選択し、回転数の変動が大きい過渡状態で
あれば、回転数に応じたトルクパターンを選択する。

【００３６】このトルクパターン選択処理の動作を図７
に基づいて説明する。まず、比較検出回路９ａ〜９ｃか
らの出力によって、制御回路１０がモータ１回転での平
均回転数の変動を検知したとき、ステップ８（Ｓ８）に
おいて、回転数の変動状態が安定状態か否かを判定す
る。安定状態であれば、Ｓ１０において目標回転数に応
じてトルクパターンを選択する。過渡状態であれば、Ｓ
９において平均回転数に応じてトルクパターンを選択す
る。

【００３７】このようにトルクパターンの選択を行う
と、下記´〜´に示す動作となり、上記の〜に
示すシーケンスによるハンチングは起こらない。 ´負荷条件により、モータ６の回転数が下降し、ある
回転数範囲内において回転数がほぼ一定になる。 ´回転数がほぼ一定な安定状態であるため、目標回転
数に応じたトルクパターンを選択し、モータトルクを補
償する。 ´補償したことにより、モータ６の１回転分でのモー
タトルクの平均が若干大きくなる。 ´この結果、回転数が一時的に若干上昇し、平均回転
数がトルクパターン変更回転数を超える。 ´しかし、安定状態では、目標回転数に応じたトルク
パターンを選択するため、目標回転数が一定であれば、
平均回転数がトルクパターン変更回転数を超えてもトル
クパターンの変更は行われない。

【００３８】なお、過渡状態のとき、モータ６の回転数
の変動は大きく、トルク変動も大きくなり、モータトル
クを補償しなければならないので、トルクパターンは平
均回転数に応じて変更される。したがって、トルクパタ
ーンの頻繁な変更が抑制され、モータ６の回転数は安定
状態を維持し、モータ回転のハンチングは発生しない。

【００３９】ここで、回転数の変動状態の判定方法とし
ては、制御回路１０において目標回転数Ｎ１と平均回転
数Ｎとの差に基づいて行う。すなわち、両者の回転数差
ΔＮ（＝Ｎ１−Ｎ）と所定回転数Ｎ２とを比較して、安
定状態であるか過渡状態であるかを判定する。

【００４０】図８に示すように、Ｓ１１で目標回転数Ｎ
１と平均回転数Ｎの回転数差ΔＮを算出し、Ｓ１２で所
定回転数Ｎ２を設定し、Ｓ１３において回転数差ΔＮの
絶対値が所定回転数Ｎ２未満であるか否かを判定する。
ＹＥＳ（ΔＮ＜Ｎ２）であれば安定状態とみなし、Ｓ１
５で目標回転数に応じたトルクパターンを選択する。Ｎ
Ｏ（ΔＮ≧Ｎ２）であれば過渡状態とみなし、Ｓ１４で
平均回転数に応じたトルクパターンを選択する。このよ
うに回転数差を用いれば、簡単に変動状態を判定するこ
とができる。

【００４１】所定回転数は、各トルクパターンの設定回
転数範囲の幅より小さく設定するとよい。このようにす
れば、目標回転数に応じてトルクパターンを選択する場
合と平均回転数に応じてトルクパターンを選択する場合
が切り換わったとき、トルクパターンが変更される頻度
が少なくなる。すなわち、同じトルクパターンが選択さ
れるか、図５に示すトルクパターンテーブル上で隣り合
うトルクパターンに変更されるだけとなる。したがっ
て、トルクパターンの頻繁な変更が抑制され、モータの
トルク制御が安定しやすくなる。

【００４２】例えば、図５に示すように、設定回転数範
囲は１００ｒｐｍ刻みであるので、所定回転数はこれよ
り小さくする。さらに、所定回転数は、平均回転数の大
小に応じて異なる値としてもよく、低回転数では小さい
値、高回転数では大きい値にすれば、判定精度を高める
ことができる。

【００４３】他の判定方法として、回転数の検出を所定
時間継続して行い、回転数の変動状態の継続時間によっ
て判定する。すなわち、上記の回転数差が所定回転数未
満である状態が所定時間連続するか否かによって、安定
状態であるか過渡状態であるかを判定する。所定時間は
適宜設定されるが、モータ６が１回転する時間より短く
しておくことが好ましい。

【００４４】図９に示すように、Ｓ１６で目標回転数Ｎ
１と平均回転数Ｎの回転数差ΔＮを算出し、Ｓ１７で所
定回転数Ｎ２を設定し、Ｓ１８において、回転数差ΔＮ
の絶対値が所定回転数Ｎ２未満であるか否かを判定す
る。ＹＥＳであれば、さらにＳ１９でこの状態が所定時
間連続しているか否かを判定する。所定時間連続してい
れば安定状態とみなし、Ｓ２１で目標回転数に応じたト
ルクパターンを選択する。また、回転数差ΔＮの絶対値
が所定回転数Ｎ２以上、あるいは回転数差ΔＮの絶対値
が所定回転数Ｎ２未満であっても、この状態が所定時間
連続しなければ、過渡状態とみなし、Ｓ２０で平均回転
数に応じたトルクパターンを選択する。

【００４５】このように所定の判定時間を設定すること
により、回転数の検出誤差や瞬時の変動といった回転数
の変動に対する悪影響を排除することができ、判定精度
が高まって、モータ６のトルク制御が安定しやすくな
る。

【００４６】また、判定基準である所定回転数に対して
ヒステリシス幅を設けるとよい。すなわち、図１０に示
すように、Ｓ２２で目標回転数Ｎ１と平均回転数Ｎの回
転数差ΔＮを算出し、Ｓ２３で上下の所定回転数Ｎ３、
Ｎ４を設定する。ここで、Ｎ３はＮ４より小さく、Ｎ３
とＮ４の差がヒステリシス幅となる。Ｓ２４において、
回転数差ΔＮの絶対値が所定回転数Ｎ３未満であるか否
かを判定する。ＹＥＳ（｜ΔＮ｜＜Ｎ３）であれば、Ｓ
２８で安定状態フラグをセットする。また、Ｓ２４にお
いて、ＮＯ（｜ΔＮ｜≧Ｎ３）であれば、さらにＳ２５
において、回転数差ΔＮの絶対値が所定回転数Ｎ４より
大きいか否かを判定する。ＹＥＳ（｜ΔＮ｜＞Ｎ４）で
あれば、Ｓ２７で安定状態フラグをクリアする。ＮＯ
（｜ΔＮ｜≦Ｎ４）であれば、Ｓ２６で安定状態フラグ
に対して何も行わず、前回の判定結果によって設定され
た安定状態フラグを維持する。Ｓ２９で安定状態フラグ
がセットされているか否かを判定する。ＹＥＳであれば
安定状態とみなし、Ｓ３１で目標回転数に応じたトルク
パターンを選択する。ＮＯであれば過渡状態とみなし、
Ｓ３０で平均回転数に応じたトルクパターンを選択す
る。

【００４７】このように所定回転数に対してヒステリシ
ス幅を設けておくことにより、検出された回転数の瞬時
値の大きな変動によって誤った判定をすることを防止で
き、制御の安定性が高まる。

【００４８】また、ヒステリシス幅は、トルクパターン
変化時の回転数変動量より大きく設定しておく。例え
ば、トルクパターン変化時の回転数変動量が最も大きく
なるときの値を実験により測定し、その値よりヒステリ
シス幅を大きく設定するとよい。これによって、トルク
パターンの変更が少なくなり、さらに制御が安定しやく
なる。

【００４９】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多く
の修正および変更を加え得ることは勿論である。回転数
変動の判定方法として、回転数の検出を所定時間連続し
て行う場合、回転数差が所定回転数未満である状態が所
定時間のうち設定された時間以上維持されたときに、安
定状態とみなし、設定された時間未満であれば、過渡状
態とみなすようにしてもよい。このようにすれば、回転
数の瞬間的な変動や検出時のノイズ等による誤判定を防
げる。

【００５０】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、複数のトルクパターンを用いて、モータのトル
ク制御を行う場合、モータの回転数の変動状態に応じて
トルクパターンの変更を行うことにより、不要なトルク
パターンの変更が少なくなって、モータの１回転中の回
転数変動を抑制することができる。したがって、トルク
パターン変化に起因する回転のハンチングを回避でき、
モータの回転数の安定化を図ることができる。

【００５１】そして、モータのトルク制御にマイクロコ
ンピュータを用いて、ソフト的に実現することにより、
コストアップ等の問題もない。そのため、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
の駆動に容易に適用することが可能となり、コンプレッ
サから発生する振動、騒音を低減することができる。特
に、低振動化、低騒音化を図るために、冷凍サイクルの
配管に余裕をもたせるといった特別な対策を施す必要が
なくなるので、配管が長くならず、空気調和機の室外機
や冷蔵庫をコンパクト化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のモータ制御装置の構成図

【図２】平均回転数制御のフローチャート

【図３】モータ制御装置の各部の出力波形を示す図

【図４】トルク制御時の負荷トルクとトルクパターンと
の関係を示す図

【図５】トルクパターンの一例を示す図

【図６】ステートに対する通電モードを示す図

【図７】トルクパターンを変更するときのフローチャー
ト

【図８】トルクパターンを変更するとき、回転数差に基
づいて変動状態を判定する場合のフローチャート

【図９】トルクパターンを変更するとき、回転数差およ
び継続時間に基づいて変動状態を判定する場合のフロー
チャート

【図１０】トルクパターンを変更するとき、判定基準と
なる回転数にヒステリシス幅を設けて変動状態を判定す
る場合のフローチャート

【符号の説明】

５インバータ回路６モータ７ａ〜７ｃ誘起電圧検出回路８基準電圧検出回路９ａ〜９ｃ比較検出回路１０制御回路１１ドライブ回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】目標回転数に基づいてＰＷＭデューティ
を設定し、モータの回転数に基づいて複数のトルクパタ
ーンの中からトルクパターンを選択し、このトルクパタ
ーンに基づいて前記ＰＷＭデューティを補正して、補正
後のＰＷＭデューティに応じた駆動信号をモータを駆動
するためのインバータに出力することにより、１回転中
に負荷トルクの変動があるモータにおけるトルクを制御
するモータ制御方法であって、モータの回転数の変動を
検出して、モータの回転変動によるハンチングが生じな
いように、回転数の変動が小さい安定状態の場合には、
目標回転数に応じて前記トルクパターンを選択し、回転
数の変動が大きい過渡状態の場合には、回転数に応じて
前記トルクパターンを選択することを特徴とするモータ
制御方法。
【請求項２】複数のトルクパターンの中からモータの
回転数に応じたトルクパターンを選択して、このトルク
パターンに基づいてＰＷＭデューティを設定し、このＰ
ＷＭデューティに応じた駆動信号をモータを駆動するた
めのインバータに出力することにより、１回転中に負荷
トルクの変動があるモータにおけるトルクを制御するモ
ータ制御方法であって、モータの回転数の変動を検出し
て、その変動状態を判断し、モータの回転変動によるハ
ンチングが生じないように前記トルクパターンの変更の
有無を決定することを特徴とするモータ制御方法。
【請求項３】変動状態が、回転数の変動が小さい安定
状態の場合には、トルクパターンの変更を行わず、回転
数の変動が大きい過渡状態の場合には、トルクパターン
の変更を行うことを特徴とする請求項２記載のモータ制
御方法。
【請求項４】変動状態の判定は、目標回転数と回転数
との差に基づいて行うことを特徴とする請求項１または
３記載のモータ制御方法。
【請求項５】変動状態の判定は、目標回転数と回転数
との差が所定回転数未満である状態が所定時間維持され
た場合、安定状態とみなすことを特徴とする請求項１ま
たは３記載のモータ制御方法。
【請求項６】所定回転数の値は、１つのトルクパター
ンに対応する設定回転数範囲より小とされたことを特徴
とする請求項５記載のモータ制御方法。
【請求項７】判定基準である所定回転数に対してヒス
テリシス幅を設けたことを特徴とする請求項４または５
記載のモータ制御方法。
【請求項８】ヒステリシス幅は、トルクパターン変更
時の回転数変動量より大きく設定されたことを特徴とす
る請求項７記載のモータ制御方法。
【請求項９】目標回転数に基づいてＰＷＭデューティ
を設定する手段と、モータの回転数に基づいて複数のト
ルクパターンの中からトルクパターンを選択する手段
と、このトルクパターンに基づいて前記ＰＷＭデューテ
ィを補正する手段と、補正されたＰＷＭデューティに応
じた駆動信号をモータを駆動するためのインバータに出
力する手段とを備えたモータ制御装置において、モータ
の回転数の変動を検出してその変動状態を判断し、モー
タの回転変動によるハンチングが生じないように前記ト
ルクパターンの変更を決定する手段が設けられ、該手段
は、回転数の変動が小さい安定状態の場合、目標回転数
に応じて前記トルクパターンを選択し、回転数の変動が
大きい過渡状態の場合、回転数に応じて前記トルクパタ
ーンを選択することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項１０】コンプレッサ駆動用モータと、請求項
９記載のモータ制御装置とを備えたことを特徴とする空
気調和機。
【請求項１１】コンプレッサ駆動用モータと、請求項
９記載のモータ制御装置とを備えたことを特徴とする冷
蔵庫。