JP2003339197A - 電動機のトルク制御装置及び電動機のトルク制御方法及び密閉形圧縮機及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 周期的な負荷トルク変動を有する負荷要素を
駆動する電動機を低振動で運転できるトルク制御装置を
提供すること。 【解決手段】 周期的な負荷トルク変動を有する負荷要
素を駆動する電動機と、電動機を駆動するインバータ
と、電動機に流れる電流を検出して、励磁電流成分であ
るｄ軸電流とトルク電流成分であるｑ軸電流とを求める
手段と、ｑ軸電流の変動が負荷トルク変動に起因する周
期性を有することを利用して電動機の回転子位置を検出
する手段と、回転子位置情報を用いて周期的にｄ軸電流
を変化させてトルク制御を行うトルク制御手段と、を備
えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、空気調和機に使
用される圧縮機等周期的な負荷トルク変動を有する負荷
要素を駆動する電動機をトルク制御する電動機のトルク
制御装置及び電動機のトルク制御方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、負荷変動を伴う負荷要素を駆動す
る電動機の可変速制御にはインバータが用いられてい
る。空気調和機に用いられる圧縮機等は、その負荷要素
の代表例である。空気調和機に使用される密閉型圧縮機
は、吸入・圧縮・吐出の各行程での冷媒ガス圧変化が負
荷トルクに作用することが知られている。また、このガ
ス圧による負荷トルクは圧縮機の回転に同期して変動
し、それに伴い圧縮機の回転速度が周期的に変動し、圧
縮機自体の振動が生ずることも知られている。上記振動
を抑制する手段として、圧縮機の負荷トルクに同期して
電動機の出力トルクを変化させ、回転速度変動を抑制す
る方式（以下トルク制御と称する）が提案されている。

【０００３】従来、上記圧縮機のような周期的な負荷ト
ルク変動を有する負荷要素を駆動する電動機を制御する
方法としては、例えば図１４に示すような制御装置が提
案されている。これは、圧縮機の振動を抑制するよう負
荷トルクに応じた電動機出力トルクを発生するトルク制
御手段を備えた制御装置である。

【０００４】図１４に示す電動機のトルク制御装置７
は、回転子位置を検出するための位置センサーを用いず
に電動機１を駆動するインバータ２と、電動機１の電機
子巻線の端子電圧Ｕ、Ｖ、Ｗを検出する電圧検出手段１
８と、電動機１の回転子の位置を演算する回転子位置検
出手段５と、圧縮機１９に内蔵される電動機１の１回転
周期における負荷トルクの脈動パターン（図１５に示
す）を記憶する負荷トルクパターン記憶部２１を備えて
いる。

【０００５】また、インバータ２は、直流電源をスイッ
チングして圧縮機１９内の電動機１に電圧を印加するイ
ンバータ主回路８と、外部より与えられる運転周波数指
令ｆ ^*に基づき平均出力電圧指令を決定する速度制御手
段２０と、速度制御手段２０の出力する平均電圧指令値
Ｖ^*と回転子位置検出手段５の出力する回転子位置信号
と負荷トルクパターン記憶部２１で得られる情報を基に
３相の電圧指令を作成し、その電圧指令からインバータ
内の６個のスイッチ素子１０ａ〜１０ｆを各々ＰＷＭ駆
動する６本の制御信号を作成する駆動信号生成手段９
と、制御信号をインバータ主回路８内スイッチング素子
１０ａ〜１０ｆを駆動できる電圧に変換するＰＷＭ信号
発生手段１２とで構成される。

【０００６】また、駆動信号生成手段９は、圧縮機内の
回転角位相に依存する圧縮機１９の負荷トルク変動に対
応した出力電圧の補正量を出力するトルク制御手段６
と、速度制御手段２０とトルク制御手段６の出力を受け
てＰＷＭ信号を作成するＰＷＭ信号作成部１３より構成
される。

【０００７】次に、従来の圧縮機電動機の制御装置の動
作について説明する。速度制御手段２０に対して圧縮機
１９の回転周波数指令ｆ^*を与えると、その回転数に対
応するインバータの出力電圧の指令値Ｖ^*が作成され、
ＰＷＭ信号部からは、図１６のような信号が出力され
る。ＰＷＭ信号作成部１３は与えられた電圧指令に基づ
いて各時刻におけるチョッピングスイッチ（例えばＳｕ
ｐ、Ｓｖｐ、Ｓｗｐ）のパルス幅を変化し、ＰＷＭ信号
発生手段１２にてＰＷＭ信号を出力する。

【０００８】インバータ２からの電圧を印加すると、電
動機１が電圧周波数に同期して回転を開始する。この時
のＵ相スイッチ１０ａ、１０ｄの制御信号Ｓｕｐ、Ｓｕ
ｎ及びＵ相電圧波形は図１７（ａ）〜（ｃ）に示すよう
な波形となる。回転子位置検出手段５は、この波形から
誘起電圧ゼロクロス情報のみを抽出し、これをトリガと
して回転位置情報を作成し出力する。

【０００９】トルク制御は、負荷トルクパターン記憶部
２１より読み出した現在の負荷トルク値τ１をもとにモ
ータ出力トルクτｍがτ１とほぼ等しくなるような補正
電圧値を出力する。さらにＰＷＭ信号作成部１３は、上
記電圧指令値Ｖ^*と、上記補正電圧値と、上記回転位置
情報をもとに、各相のＰＷＭ制御信号を作成する。これ
により圧縮機の負荷トルク脈動に応じた電流波形（図１
８参照）を発生し、負荷トルクとモータ出力トルクとの
差を最小化し回転速度変動及び振動を抑制する。

【００１０】上記のように、圧縮機の振動を抑制するよ
う負荷トルクに応じた電動機出力トルクを発生するトル
ク制御を備えた制御装置の中で、電動機を３相それぞれ
通電角１２０度で駆動するインバータ方式下でトルク制
御を行なっている例としては、たとえば特開平１０−１
４８１８４号公報に示されているように、圧縮機１回転
あたりの負荷トルクと電動機出力トルクの脈動分のデー
タを記憶する脈動トルクパターン記憶部のデータと、現
在の回転位相における負荷トルクと出力トルクデータの
差を小さくするような電流あるいは電圧の補正をかける
方法がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の圧縮機等周期的
な負荷トルク変動を有する負荷要素を駆動する電動機に
トルク制御を行う制御装置は、以上のように構成されて
いるので、電動機を駆動する方法は、誘起電圧ゼロクロ
スを検出して駆動する方式であり、そのため３相をそれ
ぞれ１２０度通電することにより駆動していた。そのた
め、非通電区間におけるトルク制御が行えなかった。

【００１２】また、非通電区間が存在するため、トルク
制御を行う区間の電流脈動が大きかった。

【００１３】また、従来の方式によるトルク制御の場
合、圧縮機の起動時には制御が安定しにくく、制御安定
までの時間は、振動や騒音が増大するといった問題が発
生していた。

【００１４】また、負荷変動に対しては、インバータに
よる出力トルクが変動し、迅速に制御を安定させるのが
困難であった。

【００１５】また、検出位置・検出速度・検出加速度・
検出速度差等トルク制御の際に必要となる物理量をサン
プリングする際、その情報量には１次ノイズ成分が含ま
れるため、検出精度があまり高くなく、精度の良いトル
ク制御が困難であった。

【００１６】また、従来の方式によりトルク制御を行っ
た場合、検出位置・検出速度・検出加速度・検出速度差
情報に高調波成分（高次ノイズ成分）の外乱が含まれる
ので、トルク制御が不安定なものとなっていた。

【００１７】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、新たな装置を付加することな
く、振動を抑制できる電動機のトルク制御装置及び電動
機のトルク制御方法を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る電動機の
トルク制御装置は、周期的な負荷トルク変動を有する負
荷要素を駆動する電動機と、電動機を駆動するインバー
タと、電動機に流れる電流を検出して、励磁電流成分で
あるｄ軸電流とトルク電流成分であるｑ軸電流とを求め
る手段と、ｑ軸電流の変動が負荷トルク変動に起因する
周期性を有することを利用して電動機の回転子位置を検
出する手段と、回転子位置情報を用いて周期的にｄ軸電
流を変化させてトルク制御を行うトルク制御手段と、を
備えたことを特徴とする。

【００１９】また、この発明に係る電動機のトルク制御
装置は、ｄ軸電流とｑ軸電流を求める手段は、電動機に
流れる少なくとも１相分の電流を検出して、各相に流れ
る電流を算出する相電流演算手段と、各相に流れる電流
からｄ軸電流とｑ軸電流を算出する３相２相変換手段と
を備えたことを特徴とする。

【００２０】また、この発明に係る電動機のトルク制御
装置は、相電流演算手段は、各相電流は１２０度ずつ位
相がずれることにより、他の相の電流値を求めることを
特徴とする。

【００２１】また、この発明に係る電動機のトルク制御
装置は、インバータは、外部より与えられる前記電動機
の回転速度指令と、算出したｄ軸電流とｑ軸電流と、次
に与えるｄ軸電流の指令値に基づいてＰＷＭ信号を作成
する駆動信号生成部と、ＰＷＭ信号を発生させるＰＷＭ
信号発生手段と、電動機を駆動するインバータ主回路と
を備えたことを特徴とする。

【００２２】また、この発明に係る電動機のトルク制御
装置は、駆動信号生成部は、ｄ軸電圧とｑ軸電圧を演算
する電圧指令演算手段と、ｄ軸電圧とｑ軸電圧から３相
分の出力電圧を求める２相３相変換手段と、３相分の出
力電圧が得られるようにＰＷＭ信号を作成するＰＷＭ信
号作成部とを備えたことを特徴とする。

【００２３】また、この発明に係る電動機のトルク制御
装置は、電動機の回転子位置を検出する手段は、ｑ軸電
流から電動機の負荷トルクが１回転中で最小または最大
になるポイントを検出することを特徴とする。

【００２４】また、この発明に係る電動機のトルク制御
装置は、トルク制御手段は、外部より与えられる電動機
の回転速度指令と、回転子位置を検出する手段で検出さ
れる電動機の負荷トルクが１回転中で最小または最大に
なるポイント、電動機の負荷が１回転中の負荷トルク平
均値より重くなり始めるポイント、電動機の負荷が１回
転中の負荷トルク平均値より軽くなり始めるポイントの
情報から、次に与えるｄ軸電流の指令値を補正して出力
することを特徴とする。

【００２５】また、この発明に係る電動機のトルク制御
装置は、トルク制御手段は、外部より与えられる電動機
の回転速度指令と、回転子位置を検出する手段で検出さ
れる電動機の負荷トルクが１回転中で最小または最大に
なるポイント、１回転中を等間隔で負荷トルク大小の２
区間に分けた際、負荷トルク大区間の始点、負荷トルク
小区間の始点の情報から、次に与えるｄ軸電流の指令値
を補正して出力することを特徴とする。

【００２６】また、この発明に係る電動機のトルク制御
装置は、ｑ軸電流に発生する負荷トルクと出力トルクの
偏差に応じた電流リプルを利用して、トルク制御の際に
使用する電動機の負荷が１回転中の負荷トルク平均値よ
り重くなり始めるポイント、電動機の負荷が１回転中の
負荷トルク平均値より軽くなり始めるポイントを算出す
ることを特徴とする。

【００２７】また、この発明に係る電動機のトルク制御
装置は、ｑ軸電流に発生する負荷トルクと出力トルクの
偏差に応じた電流リプルを利用して、１回転中を等間隔
で負荷トルク大小の２区間に分けた際、負荷トルク大区
間の始点、負荷トルク小区間の始点の情報を算出するこ
とを特徴とする。

【００２８】また、この発明に係る電動機のトルク制御
装置は、電動機においてトルク制御を行っていない状態
からトルク制御を行う状態に移行する前に、電動機の回
転子位置を検出し直す手段を備えたことを特徴とする。

【００２９】また、この発明に係る電動機のトルク制御
装置は、電動機を起動する際、特定の周波数まで加速さ
せた後、ｑ軸電流の基本波成分の電流リプルレベルが所
定の値以上になった時点で電動機の回転子位置を検出す
る手段を作動させることを特徴とする。

【００３０】また、この発明に係る電動機のトルク制御
装置は、電動機を起動する際、特定の周波数まで加速さ
せた後、所定時間経過した時点で電動機の回転子位置を
検出する手段を作動させることを特徴とする。

【００３１】また、この発明に係る電動機のトルク制御
装置は、電動機を起動する際、特定の周波数まで加速さ
せた後、所定時間経過し、かつｑ軸電流の基本波成分の
電流リプルレベルが所定の値以上になった時点で電動機
の回転子位置を検出する手段を作動させることを特徴と
する。

【００３２】また、この発明に係る電動機のトルク制御
装置は、電動機の回転子位置を検出する際、ｑ軸電流の
基本波成分の電流リプルレベルにより回転子基準位置か
ら周期的に変化させるｄ軸電流の基点までの位相差を決
める手段を備えたことを特徴とする。

【００３３】また、この発明に係る電動機のトルク制御
装置は、ｄ軸電流の基点は、トルク制御を行わない状態
で負荷トルクと出力トルクの偏差がほぼ０になる点（こ
の点から後、正になり始める点、あるいは負になり始め
る点）としたことを特徴とする。

【００３４】また、この発明に係る電動機のトルク制御
装置は、ｄ軸電流の基点は、負荷トルクの平均値より負
荷が変化し始める点としたことを特徴とする。

【００３５】また、この発明に係る電動機のトルク制御
装置は、ｄ軸電流の基点は、１回転中を等間隔で負荷ト
ルク大小の２区間に分けた際の負荷トルク大区間の始
点、あるいは負荷トルク小区間の始点としたことを特徴
とする。

【００３６】また、この発明に係る電動機のトルク制御
装置は、位相差は、事前に試験を実施し、データとして
振動が小さくなるような値を記憶させておくことを特徴
とする。

【００３７】また、この発明に係る電動機のトルク制御
装置は、位相区間により周期的に変化させるｄ軸電流の
変化幅または変化値を変える手段を備えたことを特徴と
する。

【００３８】また、この発明に係る電動機のトルク制御
装置は、ｄ軸電流指令値の最終出力を負荷トルク大の区
間で強めて、負荷トルク小の区間で弱めることでトルク
制御を行うことを特徴とする。

【００３９】また、この発明に係る電動機のトルク制御
装置は、周期性のある関数によって周期的に変化させる
ｄ軸電流の変化幅または変化値を変える手段を備えたこ
とを特徴とする。

【００４０】また、この発明に係る電動機のトルク制御
装置は、正弦波関数または余弦波関数によりｄ軸電流の
変化幅または変化値を変えることを特徴とする。

【００４１】また、この発明に係る電動機のトルク制御
装置は、電動機の回転速度によって周期的に変化させる
ｄ軸電流の変化幅または変化値を事前に記憶しておく手
段を備えたことを特徴とする。

【００４２】また、この発明に係る電動機のトルク制御
装置は、電動機の回転速度によって周期的に変化させる
ｄ軸電流の変化幅または変化値を変える手段を備えたこ
とを特徴とする。

【００４３】この発明に係る密閉形圧縮機は、請求項１
〜２５の何れかに記載の電動機のトルク制御装置によ
り、圧縮機用電動機を制御することを特徴とする。

【００４４】この発明に係る冷凍サイクル装置は、請求
項２６記載の密閉形圧縮機を冷凍サイクルに搭載したこ
とを特徴とする。

【００４５】この発明に係る電動機のトルク制御方法
は、周期的な負荷トルク変動を有する負荷要素を駆動す
る電動機をインバータで駆動する場合の電動機のトルク
制御方法において、電動機に流れる電流を検出して、励
磁電流成分であるｄ軸電流とトルク電流成分であるｑ軸
電流とを求める工程と、ｑ軸電流の変動が負荷トルク変
動に起因する周期性を有することを利用して電動機の回
転子位置を検出する工程と、回転子位置情報を用いて周
期的にｄ軸電流を変化させてトルク制御を行う工程と、
を備えたことを特徴とする。

【００４６】また、この発明に係る電動機のトルク制御
方法は、電動機に流れる少なくとも１相分の電流を検出
して、各相に流れる電流を算出し、各相に流れる電流か
らｄ軸電流とｑ軸電流を算出することを特徴とする。

【００４７】また、この発明に係る電動機のトルク制御
方法は、各相電流は１２０度ずつ位相がずれることによ
り、他の相の電流値を求めることを特徴とする。

【００４８】また、この発明に係る電動機のトルク制御
方法は、インバータは、外部より与えられる電動機の回
転速度指令と、算出したｄ軸電流とｑ軸電流と、次に与
える励磁電流成分の指令値に基づいてＰＷＭ信号を作成
し、ＰＷＭ信号を発生させて、インバータ主回路により
電動機を駆動することを特徴とする。

【００４９】また、この発明に係る電動機のトルク制御
方法は、ｑ軸電流から電動機の負荷トルクが１回転中で
最小または最大になるポイントを検出することにより、
電動機の回転子位置を検出することを特徴とする。

【００５０】また、この発明に係る電動機のトルク制御
方法は、外部より与えられる電動機の回転速度指令と、
回転子位置を検出する手段で検出される電動機の負荷ト
ルクが１回転中で最小または最大になるポイント、電動
機の負荷が１回転中の負荷トルク平均値より重くなり始
めるポイント、電動機の負荷が１回転中の負荷トルク平
均値より軽くなり始めるポイントの情報から、次に与え
るｄ軸電流の指令値を補正して出力し、電動機のトルク
制御を行うことを特徴とする。

【００５１】また、この発明に係る電動機のトルク制御
方法は、外部より与えられる電動機の回転速度指令と、
回転子位置を検出する手段で検出される電動機の負荷ト
ルクが１回転中で最小または最大になるポイント、１回
転中を等間隔で負荷トルク大小の２区間に分けた際、負
荷トルク大区間の始点、負荷トルク小区間の始点の情報
から、次に与えるｄ軸電流の指令値を補正して出力する
ことを特徴とする。

【００５２】また、この発明に係る電動機のトルク制御
方法は、ｑ軸電流に発生する負荷トルクと出力トルクの
偏差に応じた電流リプルを利用して、トルク制御の際に
使用する電動機の負荷が１回転中の負荷トルク平均値よ
り重くなり始めるポイント、電動機の負荷が１回転中の
負荷トルク平均値より軽くなり始めるポイントを算出す
ることを特徴とする。

【００５３】また、この発明に係る電動機のトルク制御
方法は、ｑ軸電流に発生する負荷トルクと出力トルクの
偏差に応じた電流リプルを利用して、１回転中を等間隔
で負荷トルク大小の２区間に分けた際、負荷トルク大区
間の始点、負荷トルク小区間の始点の情報を算出するこ
とを特徴とする。

【００５４】また、この発明に係る電動機のトルク制御
方法は、電動機においてトルク制御を行っていない状態
からトルク制御を行う状態に移行する前に、電動機の回
転子位置を検出し直すことを特徴とする。

【００５５】また、この発明に係る電動機のトルク制御
方法は、電動機を起動する際、特定の周波数まで加速さ
せた後、ｑ軸電流の基本波成分の電流リプルレベルが所
定の値以上になった時点で電動機の回転子位置を検出す
る工程を作動させることを特徴とする。

【００５６】また、この発明に係る電動機のトルク制御
方法は、電動機を起動する際、特定の周波数まで加速さ
せた後、所定時間経過した時点で電動機の回転子位置を
検出する工程を作動させることを特徴とする。

【００５７】また、この発明に係る電動機のトルク制御
方法は、電動機を起動する際、特定の周波数まで加速さ
せた後、所定時間経過し、かつｑ軸電流の基本波成分の
電流リプルレベルが所定の値以上になった時点で電動機
の回転子位置を検出する工程を作動させることを特徴と
する。

【００５８】また、この発明に係る電動機のトルク制御
方法は、電動機の回転子位置を検出する際、ｑ軸電流の
基本波成分の電流リプルレベルにより回転子基準位置か
ら周期的に変化させるｄ軸電流の基点までの位相差を決
めることを特徴とする。

【００５９】また、この発明に係る電動機のトルク制御
方法は、ｄ軸電流の基点は、トルク制御を行わない状態
で負荷トルクと出力トルクの偏差がほぼ０になる点（こ
の点から後、正になり始める点、あるいは負になり始め
る点）としたことを特徴とする。

【００６０】また、この発明に係る電動機のトルク制御
方法は、ｄ軸電流の基点は、負荷トルクの平均値より負
荷が変化し始める点としたことを特徴とする。

【００６１】また、この発明に係る電動機のトルク制御
方法は、ｄ軸電流の基点は、１回転中を等間隔で負荷ト
ルク大小の２区間に分けた際の負荷トルク大区間の始
点、あるいは負荷トルク小区間の始点としたことを特徴
とする。

【００６２】また、この発明に係る電動機のトルク制御
方法は、位相差は、事前に試験を実施し、データとして
振動が小さくなるような値を記憶させておくことを特徴
とする。

【００６３】また、この発明に係る電動機のトルク制御
方法は、位相区間により周期的に変化させるｄ軸電流の
変化幅または変化値を変えることを特徴とする。

【００６４】また、この発明に係る電動機のトルク制御
方法は、ｄ軸電流指令値の最終出力を負荷トルク大の区
間で強めて、負荷トルク小の区間で弱めることでトルク
制御を行うことを特徴とする。

【００６５】また、この発明に係る電動機のトルク制御
方法は、周期性のある関数によって周期的に変化させる
ｄ軸電流の変化幅または変化値を変えることを特徴とす
る。

【００６６】また、この発明に係る電動機のトルク制御
方法は、正弦波関数または余弦波関数によりｄ軸電流の
変化幅または変化値を変えることを特徴とする。

【００６７】また、この発明に係る電動機のトルク制御
方法は、電動機の回転速度によって周期的に変化させる
ｄ軸電流の変化幅または変化値を事前に記憶しておくこ
とを特徴とする。

【００６８】また、この発明に係る電動機のトルク制御
方法は、電動機の回転速度によって周期的に変化させる
ｄ軸電流の変化幅または変化値を変えることを特徴とす
る。

【００６９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。 実施の形態１．図１〜１３は実施の形態１を示す図で、
図１は電動機のトルク制御装置の構成図、図２は電動機
を駆動するインバータ部の内部構成図、図３は電動機を
駆動するインバータスイッチング素子のＰＷＭ駆動信号
及びＵＶＷ各相の端子電圧波形、図４は電動機巻線に流
れる電流より励磁電流成分（ｄ軸電流Ｉｄ）とトルク電
流成分（ｑ軸電流Ｉｑ）を求める手段の内部構成図、図
５は電動機のトルク制御装置において、トルク制御を行
わない時のｄ軸電流指令値Ｉｄ^**及びｑ軸電流Ｉｑと相
電流Ｉｕと電動機の負荷トルク変動と振動を示す図、図
６は電動機のトルク制御装置において、負荷要素がシン
グルロータリ圧縮機である場合の機械的位置と負荷トル
クの関係を示す図、図７は電動機のトルク制御装置にお
いて、トルク制御を行なっている時のｄ軸電流指令値Ｉ
ｄ^**及びｑ軸電流Ｉｑと相電流Ｉｕと電動機の負荷トル
クと振動を示す図、図８は電動機のトルク制御装置の相
電流波形の例を示す図、図９は電動機のトルク制御装置
において、電動機の負荷が１回転中の負荷トルク平均値
よりも重くなり始めるポイントＳＴＰＴ・電動機の負荷
が１回転中の負荷トルク平均値よりも軽くなり始めるポ
イントＷＫＰＴ（または１回転を等間隔で負荷トルク大
小の２区間に分けた際の負荷トルク大区間の始点ＳＴＰ
Ｔ、負荷トルク小区間の始点ＷＫＰＴ）を演算するフロ
ーチャート、図１０は電動機のトルク制御装置におい
て、ｑ軸電流の交流成分データをストックする過程を示
した図、図１１は電動機のトルク制御装置において、Ｉ
ｑ＿ＡＣの基本波成分の振幅スペクトルｓｐｃ１と位相
補正量Δθの特性例を示した図、図１２は電動機のトル
ク制御装置において、回転周波数指令ω^*とｄ軸電流指
令Ｉｄ^*の特性例を示す図、図１３は電動機のトルク制
御装置において、回転周波数指令ω^*とトルク補正量Ｋ
ｍの特性例を示す図である。

【００７０】図１に示す電動機のトルク制御装置７は、
電動機１を駆動するインバータ２と、電動機１に流れる
少なくとも１相分の電流を検出する電流検出手段３と、
電流検出手段３により得られた電流から励磁電流成分
（ｄ軸電流Ｉｄ）とトルク電流成分（ｑ軸電流Ｉｑ）を
求める手段４と、ｑ軸電流Ｉｑを用いて電動機１の回転
子位置を検出する手段５と、回転子位置情報を用いて周
期的にｄ軸電流Ｉｄを変化させてトルク制御を行う制御
手段６とを備えている。

【００７１】図２に示すように、インバータ２では、外
部より与えられる電動機１の回転速度指令ω^*と、算出
したｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑと、次に与えるｄ軸電
流の指令値Ｉｄ^**に基づいて駆動信号生成部９によりＰ
ＷＭ信号を作成し、ＰＷＭ信号発生手段１２によりＰＷ
Ｍ信号を発生させ、インバータ主回路８により電動機を
駆動する。

【００７２】駆動信号生成部９は、電圧指令演算手段１
５及び２相３相変換手段１４及びＰＷＭ信号作成部１３
に分けられる。電圧指令演算手段１５においてｄ軸電圧
Ｖｄ ^*とｑ軸電圧Ｖｑ^*を演算し、２相３相変換手段１４
において３相分の出力電圧Ｖ ^*（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）を
得る。ＰＷＭ信号作成部１３は、出力電圧Ｖ^*（Ｖｕ、
Ｖｖ、Ｖｗ）が得られるようにＰＷＭ信号を作成する。
インバータ主回路８はスイッチング素子１０ａ〜１０ｆ
及び還流ダイオード１１ａ〜１１ｆで構成され、ＰＷＭ
信号発生手段１２による発せられる信号を受けて各時刻
におけるスイッチング素子１０ａ〜１０ｆの導通幅を変
化し出力する。

【００７３】ＰＷＭ信号は、ＰＷＭ信号発生手段１２に
おいて発生する。インバータ主回路部８から図３（ａ）
〜（ｆ）のような信号が出力される。ここで、Ｓｕｐ
は、Ｕ相の上アームスイッチング素子より発生する信
号、ＳｕｎはＵ相の下アームスイッチング素子より発生
する信号、Ｓｖｐは、Ｖ相の上アームスイッチング素子
より発生する信号、ＳｖｎはＶ相の下アームスイッチン
グ素子より発生する信号、ＳｗｐはＷ相の上アームスイ
ッチング素子より発生する信号、ＳｗｎはＷ相の下アー
ムスイッチング素子より発生する信号を示している。こ
の時の各相の端子電圧波形は図３（ｇ）〜（ｉ）に示す
様な波形となる。

【００７４】図４に示す励磁電流成分（ｄ軸電流Ｉｄ）
とトルク電流成分（ｑ軸電流Ｉｑ）を求める手段４のブ
ロックでは、電流検出手段３で検出された電動機１に流
れる少なくとも１相分の電流から、相電流演算手段１６
によりＵＶＷ各相に流れる電流量を算出し、３相２相変
換手段１７によりｄ軸電流値Ｉｄとｑ軸電流値Ｉｑを求
める。

【００７５】回転子位置検出手段５では、ｑ軸電流から
電動機１の負荷トルクが１回転中で最小になるポイント
θｍを検出する。θｍのポイントは、図５（ｄ）中の回
転角に示すポイントである。但し、回転子位置検出手段
５は、ｑ軸電流から電動機１の負荷トルクが１回転中で
最大になるポイントを検出するようにしてもよい。

【００７６】例えば、周期的な負荷トルク変動を有する
負荷要素がシングルロータリ圧縮機である場合、θｍは
図６（ａ）あるいは（ｄ）ようにピストンが上死点を通
過する機械的位置に相当している。この位置は負荷トル
クが最小になる点に対応する。このθｍに対応する回転
子位置をトルク制御における基準位置とする。

【００７７】θｍより、電動機１の負荷が１回転中の負
荷トルク平均値よりも重くなり始めるポイントＳＴＰＴ
と、電動機１の負荷が１回転中の負荷トルク平均値より
も軽くなり始めるポイントＷＫＰＴを算出する。ＳＴＰ
Ｔ及びＷＫＰＴは、１回転を等間隔で負荷トルク大小の
２区間に分けた際、負荷トルク大区間の始点をＳＴＰ
Ｔ、負荷トルク小区間の始点をＷＫＰＴとしてもよい。
ＳＴＰＴ及びＷＫＰＴのポイントは、図７（ａ）中の回
転角に示すポイントである。

【００７８】トルク制御手段６では、電動機１の回転速
度指令ω^*と、回転子位置検出手段５で検出される電動
機１の負荷トルクが１回転中で最小になるポイントθｍ
・電動機１の負荷が１回転中の負荷トルク平均値より重
くなり始めるポイントＳＴＰＴ・電動機１の負荷が１回
転中の負荷トルク平均値より軽くなり始めるポイントＷ
ＫＰＴ（または１回転を等間隔で負荷トルク大小の２区
間に分けた際の負荷トルク大区間の始点ＳＴＰＴ、負荷
トルク小区間の始点ＷＫＰＴ）の情報から、次に与える
ｄ軸電流の指令値Ｉｄ^*を補正してＩｄ^**として出力す
る。図７（ａ）に補正量を加えたＩｄ^**の様子を示す。

【００７９】次に、動作について説明する。インバータ
主回路部８から出力されて得られる図８のような相電流
波形の少なくとも１相分の電流値を電流検出手段３によ
り検出する。各相電流は１２０度ずつ位相がずれること
で、他の相の電流値を相電流演算手段１６により求め
る。相電流演算手段１６により得られた３相分の相電流
信号を３相２相変換手段１７により励磁電流成分（ｄ軸
電流）とトルク電流成分（ｑ軸電流）に座標変換する。

【００８０】ここで、図５（ｄ）のように負荷トルクが
変動する時、ｑ軸電流Ｉｑには負荷トルクと出力トルク
の偏差に応じた電流リプルが図５（ｂ）のように発生す
る。この電流リプルを利用して、トルク制御の際に使用
する電動機１の負荷が１回転中の負荷トルク平均値より
重くなり始めるポイントＳＴＰＴ・電動機１の負荷が１
回転中の負荷トルク平均値より軽くなり始めるポイント
ＷＫＰＴ（または１回転を等間隔で負荷トルク大小の２
区間に分けた際の負荷トルク大区間の始点ＳＴＰＴ、負
荷トルク小区間の始点ＷＫＰＴ）を算出する。

【００８１】トルク制御の際に使用する電動機１の負荷
が１回転中の負荷トルク平均値より重くなり始めるポイ
ントＳＴＰＴ・電動機１の負荷が１回転中の負荷トルク
平均値より軽くなり始めるポイントＷＫＰＴ（または１
回転を等間隔で負荷トルク大小の２区間に分けた際の負
荷トルク大区間の始点ＳＴＰＴ、負荷トルク小区間の始
点ＷＫＰＴ）を演算するフローチャート図を図９に示
す。

【００８２】はじめに図１０（ａ）のようにｑ軸電流Ｉ
ｑの１周期分をｎ分割してｑ軸電流Ｉｑ位置のラベリン
グを行う。ここで、最初のｑ軸電流Ｉｑの取込位置を位
置検知の仮の基準位置θ０＝０°とする。

【００８３】その後、図１０（ｂ）のようにｑ軸電流Ｉ
ｑの直流成分Ｉｑ＿ｆｉｌを引いて交流成分のみを検出
する交流成分検出手段１１によりＩｑ＿ＡＣを求める。
次に、Ｉｑ＿ＡＣの１周期分のデータをストックする。

【００８４】ストックするデータは、ｍ周期（ｍ≧２）
の平均値でも良い。また、ノイズ除去のため、前データ
との比較等によるフィルタリング処理は、以下のフーリ
エ解析で問題とならない程度に施しても良い。これらの
データに（１）式の離散フーリエ変換を施す。

【００８５】

【数１】

【００８６】ここで、ｆ（ｎ）はＩｑ＿ＡＣの各値であ
り、ＮはストックしたＩｑ＿ＡＣの標本点数である。ま
た、ｅｘｐは指数関数を表す。（１）式よりＦ（１）、
すなわちＩｑ＿ＡＣの基本波実軸成分ｒ＿ｄａｔ１と虚
軸成分ｉ＿ｄａｔ１を得る。

【００８７】次に、（２）式のアークサインの計算によ
りＩｑ＿ＡＣの基本波成分の位相スペクトルを演算す
る。

【００８８】

【数２】

【００８９】算出法は、アークコサイン、アークタンジ
ェントを用いても良い。

【００９０】この位相スペクトルの演算値θｍは、ｑ軸
電流Ｉｑの最大値が現れるポイントであり、仮の基準位
置θ０から見たときの位相差である。

【００９１】ｑ軸電流Ｉｑと負荷トルク変動には相関が
あり、θｍは負荷トルクが最小になるポイントとして近
似できる。周期的な負荷トルク変動を有する負荷要素を
駆動する電動機においては、周期的な位置関係は常に１
対１に維持されるので、θｍは常に負荷トルクが最小に
なるポイントとおける。

【００９２】原理的には、θｍの算出は電動機の起動時
に１回行えば良い。ただし、定常運転中にトルク制御を
行う前に、必要に応じて再度θｍの算出を行っても良
い。特殊な負荷状態での運転の際にも回転子位置検出が
再度行えるので、回転子位置検出誤差が大きくなること
なく、より高精度にトルク制御を行うことが出来る。

【００９３】起動時は特に、ｑ軸電流Ｉｑの電流リプル
が表れにくいため検出精度が落ちる。そのため、起動時
から所定の回転数ωαまで加速した後、Ｉｑ＿ＡＣの基
本波成分の振幅スペクトルｓｐｃ１を（３）式のように
常時計算し、スレッショルドレベルＩαを超えたところ
で基準位置の演算を行うことで、検出精度の向上が行え
る。また、振動が大きくなる前に回転子位置を検出で
き、トルク制御を迅速に行えるため、制御安定までの時
間が少なくて済む。

【００９４】

【数３】

【００９５】また、起動時から所定の回転数ωαまで加
速した後、所定時間経過した時点で、基準位置の演算を
行うようにしてもよい。

【００９６】さらに、起動時から所定の回転数ωαまで
加速した後、所定時間経過し、かつスレッショルドレベ
ルＩαを超えたところで基準位置の演算を行うようにし
てもよい。

【００９７】ここで図７に示すように、負荷トルクが最
小となるポイントθｍより電動機１の負荷が１回転中の
負荷トルク平均値よりも重くなり始めるポイントＳＴＰ
Ｔとの位相差を位相補正量Δθとすると、ＳＴＰＴは
（４）式のようになる。ここで、ＳＴＰＴの位相範囲は
０〜２πの繰り返しとする。位相補正量Δθは事前に試
験を実施し、データとして振動が小さくなるような値を
記憶させておく。

【００９８】

【数４】

【００９９】位相補正量Δθは、Ｉｑ＿ＡＣの基本波成
分の振幅スペクトルｓｐｃ１に対して図１１の例のよう
な特性を持つ場合がある。振幅スペクトルｓｐｃ１の値
に応じてΔθが異なる時、この特性例に合わせて位相補
正量Δθを最適化し、電動機１の負荷が１回転中の負荷
トルク平均値よりも重くなり始めるポイントＳＴＰＴを
算出することで精度向上が行える。

【０１００】また、電動機１の負荷が１回転中の負荷ト
ルク平均値よりも軽くなり始めるポイントＷＫＰＴは、
（５）式のようにおける。ＷＫＰＴの位相範囲も０〜２
πの繰り返しとする。

【０１０１】

【数５】

【０１０２】位相補正量Δθを、負荷トルクが最小とな
るポイントθｍより電動機１の負荷が１回転中の負荷ト
ルク平均値よりも重くなり始めるポイントＳＴＰＴとの
位相差とすることを説明したが、電動機１の負荷が１回
転中の負荷トルク平均値よりも軽くなり始めるポイント
ＷＫＰＴとの位相差としてもよい。この場合は、補正の
かけ方を逆にすればよい。

【０１０３】ｄ軸電流の基点は、負荷トルクの平均値よ
り負荷が変化し始める点としたが、ｄ軸電流の基点は、
トルク制御を行わない状態で出力トルクと負荷トルクが
同一になる点（この点から後、大きくなり始める点、あ
るいは小さくなり始める点）の意味である。

【０１０４】ｑ軸電流の基本波成分の電流リプルレベル
によって周期的に変化させるｄ軸電流の基点までの位相
差を制御することにより、負荷状態による検出誤差が少
なくて済む。また１次及び高調波ノイズによらず周期的
に変化させるｄ軸電流の基点までの位相差を制御するこ
とにより、より高精度にトルク制御を行うことができ
る。

【０１０５】次にトルク制御手段について説明する。ト
ルク制御を行わない際、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*が、電動
機１の回転速度指令ω^*に対して、例えば図１２のよう
になっている場合を例として取り上げる。トルク制御を
行わない場合、回転速度指令ω１に対して、ｄ軸電流指
令値Ｉｄ^*がＩｄ１の時、ｄ軸電流指令値の最終出力Ｉ
ｄ^**は、Ｉｄ１がそのまま出力される。つまりトルク制
御を行わない時は、（６）式のように指令値Ｉｄ^*がそ
のまま指令値Ｉｄ^**として設定される。

【０１０６】

【数６】

【０１０７】回転速度指令ω１に対して、ｄ軸電流指令
値Ｉｄ^*がＩｄ１である時、トルク制御を行うには以下
のようにする。図７（ｄ）において、１回転中の平均負
荷トルクよりも負荷が重い領域を負荷トルク大領域とす
ると、この領域ではｄ軸電流指令値の最終出力Ｉｄ^**に
は補正量Ｋｍを（７）式のように加算して出力する。

【０１０８】

【数７】

【０１０９】１回転中の平均負荷トルクよりも負荷が軽
い領域を負荷トルク小領域とすると、この領域ではｄ軸
電流指令値の最終出力Ｉｄ^**には補正量Ｋｍを（８）式
のように減算して出力する。

【０１１０】

【数８】

【０１１１】ｄ軸電流指令値の最終出力Ｉｄ^**を負荷ト
ルク大の区間（半周期）で強めて、負荷トルク小の区間
（半周期）で弱めることでトルク制御を行う。これによ
り、不特定の高調波ノイズを発生することなく、安定し
たトルク制御を簡易に行うことができる。

【０１１２】上記のように、Ｋｍは１周期中の負荷大お
よび負荷小の各領域において補正量を変化させるか、ま
たは周期性のある関数（正弦波、余弦波等）によって
（９）式のように変化させる。

【０１１３】

【数９】

【０１１４】ここで、ｆ（θ）は周期性のある関数を表
す。

【０１１５】周期性のある関数によって、周期的に変化
させるｄ軸電流の変化幅または変化値を変えることによ
り、不特定の高調波ノイズを発生することなく、安定し
たトルク制御を自由度高く行うことができる。

【０１１６】ｄ軸電流指令値Ｉｄ^**の補正量Ｋｍは、回
転速度指令ω^*により変化させることで、より精度良く
トルク制御が行える。適切でない励磁電流の印可により
安定な運転を阻害することなく、回転速度によってきめ
細かく、かつ自由度高くトルク制御を行うことができ
る。

【０１１７】１周期中の負荷大及び負荷小の各領域にお
いてｄ軸電流指令値Ｉｄ^**の補正量Ｋｍを変化させる場
合は、Ｋｍは回転速度指令ω^*により図１３のように記
憶しておく。それにより、適切でない励磁電流の印可に
より安定な運転を阻害することなく、回転速度によって
きめ細かく、かつ信頼性高くトルク制御を行うことがで
きる。

【０１１８】周期性のある関数によってｄ軸電流指令値
Ｉｄ^**の補正量Ｋｍを変化させる場合は、回転速度指令
ω^*を含めた関数を用い、（１０）式により変化させ
る。

【０１１９】

【数１０】

【０１２０】ここで、ｆ（θ，ω^*）は回転速度指令ω^*
に依存した周期性のある関数を表す。

【０１２１】以上よりインバータ２にて電動機の負荷ト
ルクと出力トルクの偏差を最小化するような電流波形を
発生し、振動を抑制する（図７（ｅ）参照）。また、電
流量を用いて位置推定を行うので、誘起電圧ゼロクロス
を検出する装置が必要なく、回転子位置を検出できる。
また、ｑ軸電流の変動が負荷トルク変動に起因する周期
性を有することより電動機の回転子位置を検出するの
で、１次及び高次のノイズに対して強く、検出精度が高
い。また、誘起電圧ゼロクロスを検出するための非通電
区間が不要なため、トルク制御を行う際の電流脈動が少
なくて済む。

【０１２２】本発明の電動機のトルク制御装置を、密閉
形圧縮機の電動機に用いれば、新たな装置を付加するこ
となく、振動を抑制できる。

【０１２３】また、上記密閉形圧縮機を冷凍サイクル装
置に搭載すれば、新たな装置を付加することなく、振動
を抑制できる。

【０１２４】

【発明の効果】この発明の請求項１に係る電動機のトル
ク制御装置は、ｑ軸電流から算出した回転子位置情報を
用いて周期的にｄ軸電流を変化させてトルク制御を行う
ので、電圧量の検出や振動の検出に新たな装置を付加す
ることなく、振動を抑制することができる。また、ｑ軸
電流の変動が負荷トルク変動に起因する周期性を有する
ことを利用して電動機の回転子位置を検出するので、１
次及び高次のノイズに対して強く、検出の精度が高い。
また、誘起電圧ゼロクロスを検出するための非通電区間
が不要なため、トルク制御を行う際電流脈動が少なくて
済む。

【０１２５】また、この発明の請求項２に係る電動機の
トルク制御装置は、ｄ軸電流とｑ軸電流を求める手段
は、電動機に流れる少なくとも１相分の電流を検出し
て、各相に流れる電流を算出する相電流演算手段と、各
相に流れる電流からｄ軸電流とｑ軸電流を算出する３相
２相変換手段とを備えたことにより、電流量を用いて位
置推定を行うので、誘起電圧ゼロクロスを検出する装置
が必要なく、回転子位置を検出できる。また、誘起電圧
ゼロクロスを検出するための非通電区間が不要なため、
トルク制御を行う際電流脈動が少なくて済む。

【０１２６】また、この発明の請求項３に係る電動機の
トルク制御装置は、相電流演算手段は、各相電流は１２
０度ずつ位相がずれることにより、他の相の電流値を求
めることにより、各相ごとに電流を検出するセンサーを
取り付ける必要がなく、安価かつ正確に電流検出が行え
る。

【０１２７】また、この発明の請求項４に係る電動機の
トルク制御装置は、インバータは、外部より与えられる
前記電動機の回転速度指令と、算出したｄ軸電流とｑ軸
電流と、次に与えるｄ軸電流の指令値に基づいてＰＷＭ
信号を作成する駆動信号生成部と、ＰＷＭ信号を発生さ
せるＰＷＭ信号発生手段と、電動機を駆動するインバー
タ主回路とを備えたことにより、電流量を用いて位置推
定を行うので、誘起電圧ゼロクロスを検出する装置が必
要なく、回転子位置を検出できる。また、誘起電圧ゼロ
クロスを検出するための非通電区間が不要なため、トル
ク制御を行う際電流脈動が少なくて済む。

【０１２８】また、この発明の請求項５に係る電動機の
トルク制御装置は、駆動信号生成部は、ｄ軸電圧とｑ軸
電圧を演算する電圧指令演算手段と、ｄ軸電圧とｑ軸電
圧から３相分の出力電圧を求める２相３相変換手段と、
３相分の出力電圧が得られるようにＰＷＭ信号を作成す
るＰＷＭ信号作成部とを備えたことにより、電流量を用
いて位置推定を行うので、誘起電圧ゼロクロスを検出す
る装置が必要なく、回転子位置を検出できる。また、誘
起電圧ゼロクロスを検出するための非通電区間が不要な
ため、トルク制御を行う際電流脈動が少なくて済む。

【０１２９】また、この発明の請求項６に係る電動機の
トルク制御装置は、電動機の回転子位置を検出する手段
は、ｑ軸電流から電動機の負荷トルクが１回転中で最小
または最大になるポイントを検出することにより、ｑ軸
電流と電動機の負荷トルクの相関関係から位置推定を行
うので、位置検出のための新たな装置を設けることな
く、回転子位置を検出できる。

【０１３０】また、この発明の請求項７に係る電動機の
トルク制御装置は、トルク制御手段は、外部より与えら
れる電動機の回転速度指令と、回転子位置を検出する手
段で検出される電動機の負荷トルクが１回転中で最小ま
たは最大になるポイント、電動機の負荷が１回転中の負
荷トルク平均値より重くなり始めるポイント、電動機の
負荷が１回転中の負荷トルク平均値より軽くなり始める
ポイントの情報から、次に与えるｄ軸電流の指令値を補
正して出力することにより、回転速度によって振動をよ
り簡易且つ緻密に抑制できる。

【０１３１】また、この発明の請求項８に係る電動機の
トルク制御装置は、トルク制御手段は、外部より与えら
れる電動機の回転速度指令と、回転子位置を検出する手
段で検出される電動機の負荷トルクが１回転中で最小ま
たは最大になるポイント、１回転中を等間隔で負荷トル
ク大小の２区間に分けた際、負荷トルク大区間の始点、
負荷トルク小区間の始点の情報から、次に与えるｄ軸電
流の指令値を補正して出力することにより、回転速度に
よって振動をより簡易且つ緻密に抑制できる。

【０１３２】また、この発明の請求項９に係る電動機の
トルク制御装置は、ｑ軸電流に発生する負荷トルクと出
力トルクの偏差に応じた電流リプルを利用して、トルク
制御の際に使用する電動機の負荷が１回転中の負荷トル
ク平均値より重くなり始めるポイント、電動機の負荷が
１回転中の負荷トルク平均値より軽くなり始めるポイン
トを算出することにより、ｑ軸電流と電動機の負荷トル
クの相関関係から位置推定を行うので、位置検出のため
の新たな装置を設けることなく、回転子位置を検出でき
る。

【０１３３】また、この発明の請求項１０に係る電動機
のトルク制御装置は、ｑ軸電流に発生する負荷トルクと
出力トルクの偏差に応じた電流リプルを利用して、１回
転中を等間隔で負荷トルク大小の２区間に分けた際、負
荷トルク大区間の始点、負荷トルク小区間の始点の情報
を算出することにより、ｑ軸電流と電動機の負荷トルク
の相関関係から位置推定を行うので、位置検出のための
新たな装置を設けることなく、回転子位置を検出でき
る。

【０１３４】また、この発明の請求項１１に係る電動機
のトルク制御装置は、電動機においてトルク制御を行っ
ていない状態からトルク制御を行う状態に移行する前
に、電動機の回転子位置を検出し直す手段を備えたこと
により、特殊な負荷状態での運転の際にも回転子位置検
出誤差が大きくなることはなく、より精度よく振動を抑
制できる。

【０１３５】また、この発明の請求項１２に係る電動機
のトルク制御装置は、電動機を起動する際、特定の周波
数まで加速させた後、ｑ軸電流の基本波成分の電流リプ
ルレベルが所定の値以上になった時点で電動機の回転子
位置を検出する手段を作動させることにより、起動時の
電流リプル不足に起因する位置推定誤差を抑えることが
できる。また、ｑ軸電流の瞬時値ではなく、基本波成分
の電流リプルレベルを見ているので、１次及び高次のノ
イズ成分に対して強い。また振動が大きくなる前に回転
子位置を早く検出できトルク制御が行えるため、制御安
定までの時間が短く、より高い信頼性が得られる。

【０１３６】また、この発明の請求項１３に係る電動機
のトルク制御装置は、電動機を起動する際、特定の周波
数まで加速させた後、所定時間経過した時点で電動機の
回転子位置を検出する手段を作動させることにより、起
動時の電流リプル不足に起因する位置推定誤差を抑える
ことができる。

【０１３７】また、この発明の請求項１４に係る電動機
のトルク制御装置は、電動機を起動する際、特定の周波
数まで加速させた後、所定時間経過し、かつｑ軸電流の
基本波成分の電流リプルレベルが所定の値以上になった
時点で電動機の回転子位置を検出する手段を作動させる
ことにより、起動時の電流リプル不足に起因する位置推
定誤差を抑えることができる。

【０１３８】また、この発明の請求項１５に係る電動機
のトルク制御装置は、電動機の回転子位置を検出する
際、ｑ軸電流の基本波成分の電流リプルレベルにより回
転子基準位置から周期的に変化させるｄ軸電流の基点ま
での位相差を決める手段を備えたことにより、負荷状態
による検出誤差が少なくて済む。また、１次及び高調波
ノイズによらず周期的に変化させるｄ軸電流の基点まで
の位相を制御できるので、精度よく振動を抑制できる。

【０１３９】また、この発明の請求項１６に係る電動機
のトルク制御装置は、ｄ軸電流の基点は、トルク制御を
行わない状態で負荷トルクと出力トルクの偏差がほぼ０
になる点（この点から後、正になり始める点、あるいは
負になり始める点）としたことにより、負荷状態による
検出誤差が少なくて済む。

【０１４０】また、この発明の請求項１７に係る電動機
のトルク制御装置は、ｄ軸電流の基点は、負荷トルクの
平均値より負荷が変化し始める点としたことにより、負
荷状態による検出誤差が少なくて済む。

【０１４１】また、この発明の請求項１８に係る電動機
のトルク制御装置は、ｄ軸電流の基点は、１回転中を等
間隔で負荷トルク大小の２区間に分けた際の負荷トルク
大区間の始点、あるいは負荷トルク小区間の始点とした
ことにより、負荷状態による検出誤差が少なくて済む。

【０１４２】また、この発明の請求項１９に係る電動機
のトルク制御装置は、位相差は、事前に試験を実施し、
データとして振動が小さくなるような値を記憶させてお
くことにより、環境条件、負荷条件、運転条件、電動機
の固体ばらつきによらず、精度よくトルク制御を行え
る。

【０１４３】また、この発明の請求項２０に係る電動機
のトルク制御装置は、位相区間により周期的に変化させ
るｄ軸電流の変化幅または変化値を変える手段を備えた
ことにより、不特定の高調波ノイズを発生することな
く、簡易且つ精度よく振動を抑制することができる。

【０１４４】また、この発明の請求項２１に係る電動機
のトルク制御装置は、ｄ軸電流指令値の最終出力を負荷
トルク大の区間で強めて、負荷トルク小の区間で弱める
ことでトルク制御を行うことにより、不特定の高調波ノ
イズを発生することなく、簡易且つ精度よく振動を抑制
することができる。

【０１４５】また、この発明の請求項２２に係る電動機
のトルク制御装置は、周期性のある関数によって周期的
に変化させるｄ軸電流の変化幅または変化値を変える手
段を備えたことにより、不特定の高調波ノイズを発生す
ることなく、自由度高く且つ精度よく振動を抑制するこ
とができる。

【０１４６】また、この発明の請求項２３に係る電動機
のトルク制御装置は、正弦波関数または余弦波関数によ
りｄ軸電流の変化幅または変化値を変えることにより、
位相区間の変わり目で急峻にモータ電流位相を変化させ
ることがないので急峻なノイズを発生することなく、ト
ルク制御が行える。

【０１４７】また、この発明の請求項２４に係る電動機
のトルク制御装置は、電動機の回転速度によって周期的
に変化させるｄ軸電流の変化幅または変化値を事前に記
憶しておく手段を備えたことにより、回転速度によって
振動をより簡易かつ緻密に抑制できる。

【０１４８】また、この発明の請求項２５に係る電動機
のトルク制御装置は、電動機の回転速度によって周期的
に変化させるｄ軸電流の変化幅または変化値を変える手
段を備えたことにより、自由度高く且つ緻密に振動を抑
制できる。

【０１４９】この発明の請求項２６に係る密閉形圧縮機
は、請求項１〜２５の何れかに記載の電動機のトルク制
御装置により、圧縮機用電動機を制御することにより、
新たな装置を付加することなく、振動を抑制できる。

【０１５０】この発明の請求項２７に係る冷凍サイクル
装置は、請求項２６記載の密閉形圧縮機を冷凍サイクル
に搭載したことにより、新たな装置を付加することな
く、振動を抑制できる。

【０１５１】この発明の請求項２８に係る電動機のトル
ク制御方法は、ｑ軸電流Ｉｑから算出した回転子位置情
報を用いて周期的にｄ軸電流Ｉｄを変化させてトルク制
御を行うので、電圧量の検出や振動の検出に新たな装置
を付加することなく、振動を抑制することができる。ま
た、ｑ軸電流の変動が負荷トルク変動に起因する周期性
を有することを利用して電動機の回転子位置を検出する
ので、１次及び高次のノイズに対して強く、検出の精度
が高い。また、トルク制御を行う際の電流脈動が少なく
て済む。

【０１５２】また、この発明の請求項２９に係る電動機
のトルク制御方法は、電動機に流れる少なくとも１相分
の電流を検出して、各相に流れる電流を算出し、各相に
流れる電流からｄ軸電流とｑ軸電流を算出することによ
り、誘起電圧ゼロクロスを検出する装置が必要なく、回
転子位置を検出できる。また、誘起電圧ゼロクロスを検
出するための非通電区間が不要なため、トルク制御を行
う際電流脈動が少なくて済む。

【０１５３】また、この発明の請求項３０に係る電動機
のトルク制御方法は、各相電流は１２０度ずつ位相がず
れることにより、他の相の電流値を求めることにより、
各相ごとに電流を検出するセンサーを取り付ける必要が
なく、安価かつ正確に電流検出が行える。

【０１５４】また、この発明の請求項３１に係る電動機
のトルク制御方法は、インバータは、外部より与えられ
る電動機の回転速度指令と、算出したｄ軸電流とｑ軸電
流と、次に与える励磁電流成分の指令値に基づいてＰＷ
Ｍ信号を作成し、ＰＷＭ信号を発生させて、インバータ
主回路により電動機を駆動することにより、電流量を用
いて位置推定を行うので、誘起電圧ゼロクロスを検出す
る装置が必要なく、回転子位置を検出できる。また、誘
起電圧ゼロクロスを検出するための非通電区間が不要な
ため、トルク制御を行う際電流脈動が少なくて済む。

【０１５５】また、この発明の請求項３２に係る電動機
のトルク制御方法は、ｑ軸電流から電動機の負荷トルク
が１回転中で最小または最大になるポイントを検出する
ことにより、電動機の回転子位置を検出することによ
り、ｑ軸電流と電動機の負荷トルクの相関関係から位置
推定を行うので、位置検出のための新たな装置を設ける
ことなく、回転子位置を検出できる。

【０１５６】また、この発明の請求項３３に係る電動機
のトルク制御方法は、外部より与えられる電動機の回転
速度指令と、回転子位置を検出する手段で検出される電
動機の負荷トルクが１回転中で最小または最大になるポ
イント、電動機の負荷が１回転中の負荷トルク平均値よ
り重くなり始めるポイント、電動機の負荷が１回転中の
負荷トルク平均値より軽くなり始めるポイントの情報か
ら、次に与えるｄ軸電流の指令値を補正して出力し、電
動機のトルク制御を行うことにより、回転速度によって
振動をより簡易且つ緻密に抑制できる。

【０１５７】また、この発明の請求項３４に係る電動機
のトルク制御方法は、外部より与えられる電動機の回転
速度指令と、回転子位置を検出する手段で検出される電
動機の負荷トルクが１回転中で最小または最大になるポ
イント、１回転中を等間隔で負荷トルク大小の２区間に
分けた際、負荷トルク大区間の始点、負荷トルク小区間
の始点の情報から、次に与えるｄ軸電流の指令値を補正
して出力することにより、回転速度によって振動をより
簡易且つ緻密に抑制できる。

【０１５８】また、この発明の請求項３５に係る電動機
のトルク制御方法は、ｑ軸電流に発生する負荷トルクと
出力トルクの偏差に応じた電流リプルを利用して、トル
ク制御の際に使用する電動機の負荷が１回転中の負荷ト
ルク平均値より重くなり始めるポイント、電動機の負荷
が１回転中の負荷トルク平均値より軽くなり始めるポイ
ントを算出することにより、ｑ軸電流と電動機の負荷ト
ルクの相関関係から位置推定を行うので、位置検出のた
めの新たな装置を設けることなく、回転子位置を検出で
きる。

【０１５９】また、この発明の請求項３６に係る電動機
のトルク制御方法は、ｑ軸電流に発生する負荷トルクと
出力トルクの偏差に応じた電流リプルを利用して、１回
転中を等間隔で負荷トルク大小の２区間に分けた際、負
荷トルク大区間の始点、負荷トルク小区間の始点の情報
を算出することにより、ｑ軸電流と電動機の負荷トルク
の相関関係から位置推定を行うので、位置検出のための
新たな装置を設けることなく、回転子位置を検出でき
る。

【０１６０】また、この発明の請求項３７に係る電動機
のトルク制御方法は、電動機においてトルク制御を行っ
ていない状態からトルク制御を行う状態に移行する前
に、電動機の回転子位置を検出し直すことにより、特殊
な負荷状態での運転の際にも回転子位置検出誤差が大き
くなることはなく、より精度よく振動を抑制できる。

【０１６１】また、この発明の請求項３８に係る電動機
のトルク制御方法は、電動機を起動する際、特定の周波
数まで加速させた後、ｑ軸電流の基本波成分の電流リプ
ルレベルが所定の値以上になった時点で電動機の回転子
位置を検出する工程を作動させることにより、起動時の
電流リプル不足に起因する位置推定誤差を抑えることが
できる。また、ｑ軸電流の瞬時値ではなく、基本波成分
の電流リプルレベルを見ているので、１次及び高次のノ
イズ成分に対して強い。また振動が大きくなる前に回転
子位置を早く検出できトルク制御が行えるため、制御安
定までの時間が短く、より高い信頼性が得られる。

【０１６２】また、この発明の請求項３９に係る電動機
のトルク制御方法は、電動機を起動する際、特定の周波
数まで加速させた後、所定時間経過した時点で電動機の
回転子位置を検出する工程を作動させることにより、起
動時の電流リプル不足に起因する位置推定誤差を抑える
ことができる。

【０１６３】また、この発明の請求項４０に係る電動機
のトルク制御方法は、電動機を起動する際、特定の周波
数まで加速させた後、所定時間経過し、かつｑ軸電流の
基本波成分の電流リプルレベルが所定の値以上になった
時点で電動機の回転子位置を検出する工程を作動させる
ことにより、起動時の電流リプル不足に起因する位置推
定誤差を抑えることができる。

【０１６４】また、この発明の請求項４１に係る電動機
のトルク制御方法は、電動機の回転子位置を検出する
際、ｑ軸電流の基本波成分の電流リプルレベルにより回
転子基準位置から周期的に変化させるｄ軸電流の基点ま
での位相差を決めることにより、負荷状態による検出誤
差が少なくて済む。また、１次及び高調波ノイズによら
ず周期的に変化させるｄ軸電流の基点までの位相を制御
できるので、精度よく振動を抑制できる。

【０１６５】また、この発明の請求項４２に係る電動機
のトルク制御方法は、ｄ軸電流の基点は、トルク制御を
行わない状態で負荷トルクと出力トルクの偏差がほぼ０
になる点（この点から後、正になり始める点、あるいは
負になり始める点）としたことにより、負荷状態による
検出誤差が少なくて済む。

【０１６６】また、この発明の請求項４３に係る電動機
のトルク制御方法は、ｄ軸電流の基点は、負荷トルクの
平均値より負荷が変化し始める点としたことにより、負
荷状態による検出誤差が少なくて済む。

【０１６７】また、この発明の請求項４４に係る電動機
のトルク制御方法は、ｄ軸電流の基点は、１回転中を等
間隔で負荷トルク大小の２区間に分けた際の負荷トルク
大区間の始点、あるいは負荷トルク小区間の始点とした
ことにより、負荷状態による検出誤差が少なくて済む。

【０１６８】また、この発明の請求項４５に係る電動機
のトルク制御方法は、位相差は、事前に試験を実施し、
データとして振動が小さくなるような値を記憶させてお
くことにより、環境条件、負荷条件、運転条件、電動機
の固体ばらつきによらず、精度よくトルク制御を行え
る。

【０１６９】また、この発明の請求項４６に係る電動機
のトルク制御方法は、位相区間により周期的に変化させ
るｄ軸電流の変化幅または変化値を変えることにより、
不特定の高調波ノイズを発生することなく、簡易且つ精
度よく振動を抑制することができる。

【０１７０】また、この発明の請求項４７に係る電動機
のトルク制御方法は、ｄ軸電流指令値の最終出力を負荷
トルク大の区間で強めて、負荷トルク小の区間で弱める
ことでトルク制御を行うことにより、不特定の高調波ノ
イズを発生することなく、簡易且つ精度よく振動を抑制
することができる。

【０１７１】また、この発明の請求項４８に係る電動機
のトルク制御方法は、周期性のある関数によって周期的
に変化させるｄ軸電流の変化幅または変化値を変えるこ
とにより、不特定の高調波ノイズを発生することなく、
自由度高く且つ精度よく振動を抑制することができる。

【０１７２】また、この発明の請求項４９に係る電動機
のトルク制御方法は、正弦波関数または余弦波関数によ
りｄ軸電流の変化幅または変化値を変えることにより、
位相区間の変わり目で急峻にモータ電流位相を変化させ
ることがないので急峻なノイズを発生することなく、ト
ルク制御が行える。

【０１７３】また、この発明の請求項５０に係る電動機
のトルク制御方法は、電動機の回転速度によって周期的
に変化させるｄ軸電流の変化幅または変化値を事前に記
憶しておくことにより、回転速度によって振動をより簡
易かつ緻密に抑制できる。

【０１７４】また、この発明の請求項５１に係る電動機
のトルク制御方法は、電動機の回転速度によって周期的
に変化させるｄ軸電流の変化幅または変化値を変えるこ
とにより、自由度高く且つ緻密に振動を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１を示す図で、電動機のトルク制
御装置の構成図である。

【図２】 実施の形態１を示す図で、電動機を駆動する
インバータ部の内部構成図である。

【図３】 実施の形態１を示す図で、電動機を駆動する
インバータスイッチング素子のＰＷＭ駆動信号及びＵＶ
Ｗ各相の端子電圧波形図である。

【図４】 実施の形態１を示す図で、電動機巻線に流れ
る電流より励磁電流成分（ｄ軸電流Ｉｄ）とトルク電流
成分（ｑ軸電流Ｉｑ）を求める手段の内部構成図であ
る。

【図５】 実施の形態１を示す図で、電動機のトルク制
御装置において、トルク制御を行わない時のｄ軸電流指
令値Ｉｄ^**及びｑ軸電流Ｉｑと相電流Ｉｕと電動機の負
荷トルク変動と振動を示す図である。

【図６】 実施の形態１を示す図で、電動機のトルク制
御装置において、負荷要素がシングルロータリ圧縮機で
ある場合の機械的位置と負荷トルクの関係を示す図であ
る。

【図７】 実施の形態１を示す図で、電動機のトルク制
御装置において、トルク制御を行なっている時のｄ軸電
流指令値Ｉｄ^**及びｑ軸電流Ｉｑと相電流Ｉｕと電動機
の負荷トルクと振動を示す図である。

【図８】 実施の形態１を示す図で、電動機のトルク制
御装置の相電流波形の例を示す図である。

【図９】 実施の形態１を示す図で、電動機のトルク制
御装置において、電動機１の負荷が１回転中の負荷トル
ク平均値よりも重くなり始めるポイントＳＴＰＴ・電動
機１の負荷が１回転中の負荷トルク平均値よりも軽くな
り始めるポイントＷＫＰＴ（または１回転を等間隔で負
荷トルク大小の２区間に分けた際の負荷トルク大区間の
始点ＳＴＰＴ、負荷トルク小区間の始点ＷＫＰＴ）を演
算するフローチャート図である。

【図１０】 実施の形態１を示す図で、電動機のトルク
制御装置において、ｑ軸電流の交流成分データをストッ
クする過程を示した図である。

【図１１】 実施の形態１を示す図で、電動機のトルク
制御装置において、Ｉｑ＿ＡＣの基本波成分の振幅スペ
クトルｓｐｃ１と位相補正量Δθの特性例を示した図で
ある。

【図１２】 実施の形態１を示す図で、電動機のトルク
制御装置において、回転周波数指令ω^*とｄ軸電流指令
Ｉｄ^*の特性例を示す図である。

【図１３】 実施の形態１を示す図で、電動機のトルク
制御装置において、回転周波数指令ω^*とトルク補正量
Ｋｍの特性例を示す図である。

【図１４】 従来の圧縮機用電動機の制御装置の構成図
である。

【図１５】 従来の圧縮機用電動機の制御装置のトルク
パターン記憶手段の記憶データを示す図である。

【図１６】 従来の圧縮機用電動機の制御装置のＰＷＭ
信号を示す図である。

【図１７】 従来の圧縮機用電動機の制御装置のインバ
ータのＵ相端子電圧波形を示す図である。

【図１８】 従来の圧縮機用電動機の制御装置のトルク
制御における相電流波形図である。

【符号の説明】

１ 電動機、２ インバータ、３ 電流検出手段、４
励磁電流成分（ｄ軸電流）とトルク電流成分（ｑ軸電
流）を求める手段、５ 回転子位置検出手段、６トルク
制御手段、７ 電動機のトルク制御装置、８ インバー
タ主回路、９駆動信号生成手段、１０ａ〜１０ｆ スイ
ッチング素子、１１ａ〜１１ｆ 還流ダイオード、１２
ＰＷＭ信号発生手段、１３ ＰＷＭ信号作成部、１４
２相３相変換手段、１５ 電圧指令演算手段、１６
相電流演算手段、１７ ３相２相変換手段、１８ 電圧
検出手段、１９ 圧縮機、２０ 速度制御手段、２１負
荷トルクパターン記憶部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢部 正明 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H576 AA10 BB04 DD05 EE01 EE11 GG04 HA04 HB02 KK06 LL12 LL22 LL38 LL46

Claims (51)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周期的な負荷トルク変動を有する負荷要
   素を駆動する電動機と、 前記電動機を駆動するインバータと、 前記電動機に流れる電流を検出して、励磁電流成分であ
   るｄ軸電流とトルク電流成分であるｑ軸電流とを求める
   手段と、 前記ｑ軸電流の変動が前記負荷トルク変動に起因する周
   期性を有することを利用して前記電動機の回転子位置を
   検出する手段と、 前記回転子位置情報を用いて周期的に前記ｄ軸電流を変
   化させてトルク制御を行うトルク制御手段と、を備えた
   ことを特徴とする電動機のトルク制御装置。
2. 【請求項２】 前記ｄ軸電流とｑ軸電流を求める手段
   は、前記電動機に流れる少なくとも１相分の電流を検出
   して、各相に流れる電流を算出する相電流演算手段と、
   各相に流れる電流から前記ｄ軸電流とｑ軸電流を算出す
   る３相２相変換手段とを備えたことを特徴とする請求項
   １に記載の電動機のトルク制御装置。
3. 【請求項３】 前記相電流演算手段は、各相電流は１２
   ０度ずつ位相がずれることにより、他の相の電流値を求
   めることを特徴とする請求項２に記載の電動機のトルク
   制御装置。
4. 【請求項４】 前記インバータは、外部より与えられる
   前記電動機の回転速度指令と、算出したｄ軸電流とｑ軸
   電流と、次に与えるｄ軸電流の指令値に基づいてＰＷＭ
   信号を作成する駆動信号生成部と、前記ＰＷＭ信号を発
   生させるＰＷＭ信号発生手段と、前記電動機を駆動する
   インバータ主回路とを備えたことを特徴とする請求項１
   に記載の電動機のトルク制御装置。
5. 【請求項５】 前記駆動信号生成部は、ｄ軸電圧とｑ軸
   電圧を演算する電圧指令演算手段と、ｄ軸電圧とｑ軸電
   圧から３相分の出力電圧を求める２相３相変換手段と、
   前記３相分の出力電圧が得られるようにＰＷＭ信号を作
   成するＰＷＭ信号作成部とを備えたことを特徴とする請
   求項４に記載の電動機のトルク制御装置。
6. 【請求項６】 前記電動機の回転子位置を検出する手段
   は、前記ｑ軸電流から前記電動機の負荷トルクが１回転
   中で最小または最大になるポイントを検出することを特
   徴とする請求項１に記載の電動機のトルク制御装置。
7. 【請求項７】 前記トルク制御手段は、外部より与えら
   れる電動機の回転速度指令と、前記回転子位置を検出す
   る手段で検出される電動機の負荷トルクが１回転中で最
   小または最大になるポイント、電動機の負荷が１回転中
   の負荷トルク平均値より重くなり始めるポイント、電動
   機の負荷が１回転中の負荷トルク平均値より軽くなり始
   めるポイントの情報から、次に与えるｄ軸電流の指令値
   を補正して出力することを特徴とする請求項１に記載の
   電動機のトルク制御装置。
8. 【請求項８】 前記トルク制御手段は、外部より与えら
   れる電動機の回転速度指令と、前記回転子位置を検出す
   る手段で検出される電動機の負荷トルクが１回転中で最
   小または最大になるポイント、１回転中を等間隔で負荷
   トルク大小の２区間に分けた際、負荷トルク大区間の始
   点、負荷トルク小区間の始点の情報から、次に与えるｄ
   軸電流の指令値を補正して出力することを特徴とする請
   求項１に記載の電動機のトルク制御装置。
9. 【請求項９】 前記ｑ軸電流に発生する負荷トルクと出
   力トルクの偏差に応じた電流リプルを利用して、１回転
   中を等間隔で負荷トルク大小の２区間に分けた際、負荷
   トルク大区間の始点、負荷トルク小区間の始点の情報ト
   ルク制御の際に使用する電動機の負荷が１回転中の負荷
   トルク平均値より重くなり始めるポイント、電動機の負
   荷が１回転中の負荷トルク平均値より軽くなり始めるポ
   イントを算出することを特徴とする請求項７に記載の電
   動機のトルク制御装置。
10. 【請求項１０】 前記ｑ軸電流に発生する負荷トルクと
    出力トルクの偏差に応じた電流リプルを利用して、１回
    転中を等間隔で負荷トルク大小の２区間に分けた際、負
    荷トルク大区間の始点、負荷トルク小区間の始点の情報
    を算出することを特徴とする請求項１に記載の電動機の
    トルク制御装置。
11. 【請求項１１】 前記電動機においてトルク制御を行っ
    ていない状態からトルク制御を行う状態に移行する前
    に、前記電動機の回転子位置を検出し直す手段を備えた
    ことを特徴とする請求項１に記載の電動機のトルク制御
    装置。
12. 【請求項１２】 前記電動機を起動する際、特定の周波
    数まで加速させた後、前記ｑ軸電流の基本波成分の電流
    リプルレベルが所定の値以上になった時点で前記電動機
    の回転子位置を検出する手段を作動させることを特徴と
    する請求項１に記載の電動機のトルク制御装置。
13. 【請求項１３】 前記電動機を起動する際、特定の周波
    数まで加速させた後、所定時間経過した時点で前記電動
    機の回転子位置を検出する手段を作動させることを特徴
    とする請求項１に記載の電動機のトルク制御装置。
14. 【請求項１４】 前記電動機を起動する際、特定の周波
    数まで加速させた後、所定時間経過し、かつ前記ｑ軸電
    流の基本波成分の電流リプルレベルが所定の値以上にな
    った時点で前記電動機の回転子位置を検出する手段を作
    動させることを特徴とする請求項１に記載の電動機のト
    ルク制御装置。
15. 【請求項１５】 前記電動機の回転子位置を検出する
    際、ｑ軸電流の基本波成分の電流リプルレベルにより回
    転子基準位置から周期的に変化させるｄ軸電流の基点ま
    での位相差を決める手段を備えたことを特徴とする請求
    項１に記載の電動機のトルク制御装置。
16. 【請求項１６】 前記ｄ軸電流の基点は、トルク制御を
    行わない状態で負荷トルクと出力トルクの偏差がほぼ０
    になる点（この点から後、正になり始める点、あるいは
    負になり始める点）としたことを特徴とする請求項１５
    に記載の電動機のトルク制御装置。
17. 【請求項１７】 前記ｄ軸電流の基点は、負荷トルクの
    平均値より負荷が変化し始める点としたことを特徴とす
    る請求項１５に記載の電動機のトルク制御装置。
18. 【請求項１８】 前記ｄ軸電流の基点は、１回転中を等
    間隔で負荷トルク大小の２区間に分けた際の負荷トルク
    大区間の始点、あるいは負荷トルク小区間の始点とした
    ことを特徴とする請求項１５に記載の電動機のトルク制
    御装置。
19. 【請求項１９】 前記位相差は、事前に試験を実施し、
    データとして振動が小さくなるような値を記憶させてお
    くことを特徴とする請求項１５に記載の電動機のトルク
    制御装置。
20. 【請求項２０】 位相区間により周期的に変化させるｄ
    軸電流の変化幅または変化値を変える手段を備えたこと
    を特徴とする請求項１に記載の電動機のトルク制御装
    置。
21. 【請求項２１】 ｄ軸電流指令値の最終出力を負荷トル
    ク大の区間で強めて、負荷トルク小の区間で弱めること
    でトルク制御を行うことを特徴とする請求項２０に記載
    の電動機のトルク制御装置。
22. 【請求項２２】 周期性のある関数によって周期的に変
    化させるｄ軸電流の変化幅または変化値を変える手段を
    備えたことを特徴とする請求項１に記載の電動機のトル
    ク制御装置。
23. 【請求項２３】 正弦波関数または余弦波関数によりｄ
    軸電流の変化幅または変化値を変えることを特徴とする
    請求項２２に記載の電動機のトルク制御装置。
24. 【請求項２４】 前記電動機の回転速度によって周期的
    に変化させるｄ軸電流の変化幅または変化値を事前に記
    憶しておく手段を備えたことを特徴とする請求項１に記
    載の電動機のトルク制御装置。
25. 【請求項２５】 前記電動機の回転速度によって周期的
    に変化させるｄ軸電流の変化幅または変化値を変える手
    段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電動機の
    トルク制御装置。
26. 【請求項２６】 請求項１〜２５の何れかに記載の電動
    機のトルク制御装置により、圧縮機用電動機を制御する
    ことを特徴とする密閉形圧縮機。
27. 【請求項２７】 請求項２６記載の密閉形圧縮機を冷凍
    サイクルに搭載したことを特徴とする冷凍サイクル装
    置。
28. 【請求項２８】 周期的な負荷トルク変動を有する負荷
    要素を駆動する電動機をインバータで駆動する場合の電
    動機のトルク制御方法において、前記電動機に流れる電
    流を検出して、励磁電流成分であるｄ軸電流とトルク電
    流成分であるｑ軸電流とを求める工程と、 前記ｑ軸電流の変動が前記負荷トルク変動に起因する周
    期性を有することを利用して前記電動機の回転子位置を
    検出する工程と、 前記回転子位置情報を用いて周期的に前記ｄ軸電流を変
    化させてトルク制御を行う工程と、を備えたことを特徴
    とする電動機のトルク制御方法。
29. 【請求項２９】 前記電動機に流れる少なくとも１相分
    の電流を検出して、各相に流れる電流を算出し、各相に
    流れる電流から前記ｄ軸電流とｑ軸電流を算出すること
    を特徴とする請求項２８に記載の電動機のトルク制御方
    法。
30. 【請求項３０】 各相電流は１２０度ずつ位相がずれる
    ことにより、他の相の電流値を求めることを特徴とする
    請求項２９に記載の電動機のトルク制御方法。
31. 【請求項３１】 前記インバータは、外部より与えられ
    る前記電動機の回転速度指令と、算出したｄ軸電流とｑ
    軸電流と、次に与える励磁電流成分の指令値に基づいて
    ＰＷＭ信号を作成し、前記ＰＷＭ信号を発生させて、イ
    ンバータ主回路により前記電動機を駆動することを特徴
    とする請求項２８に記載の電動機のトルク制御方法。
32. 【請求項３２】 前記ｑ軸電流から前記電動機の負荷ト
    ルクが１回転中で最小または最大になるポイントを検出
    することにより、前記電動機の回転子位置を検出するこ
    とを特徴とする請求項２８に記載の電動機のトルク制御
    方法。
33. 【請求項３３】 外部より与えられる電動機の回転速度
    指令と、前記回転子位置を検出する手段で検出される電
    動機の負荷トルクが１回転中で最小または最大になるポ
    イント、電動機の負荷が１回転中の負荷トルク平均値よ
    り重くなり始めるポイント、電動機の負荷が１回転中の
    負荷トルク平均値より軽くなり始めるポイントの情報か
    ら、次に与えるｄ軸電流の指令値を補正して出力し、電
    動機のトルク制御を行うことを特徴とする請求項２８に
    記載の電動機のトルク制御方法。
34. 【請求項３４】 外部より与えられる電動機の回転速度
    指令と、前記回転子位置を検出する手段で検出される電
    動機の負荷トルクが１回転中で最小または最大になるポ
    イント、１回転中を等間隔で負荷トルク大小の２区間に
    分けた際、負荷トルク大区間の始点、負荷トルク小区間
    の始点の情報から、次に与えるｄ軸電流の指令値を補正
    して出力することを特徴とする請求項２８に記載の電動
    機のトルク制御方法。
35. 【請求項３５】 前記ｑ軸電流に発生する負荷トルクと
    出力トルクの偏差に応じた電流リプルを利用して、トル
    ク制御の際に使用する電動機の負荷が１回転中の負荷ト
    ルク平均値より重くなり始めるポイント、電動機の負荷
    が１回転中の負荷トルク平均値より軽くなり始めるポイ
    ントを算出することを特徴とする請求項３３に記載の電
    動機のトルク制御方法。
36. 【請求項３６】 前記ｑ軸電流に発生する負荷トルクと
    出力トルクの偏差に応じた電流リプルを利用して、１回
    転中を等間隔で負荷トルク大小の２区間に分けた際、負
    荷トルク大区間の始点、負荷トルク小区間の始点の情報
    を算出することを特徴とする請求項２８に記載の電動機
    のトルク制御方法。
37. 【請求項３７】 前記電動機においてトルク制御を行っ
    ていない状態からトルク制御を行う状態に移行する前
    に、前記電動機の回転子位置を検出し直すことを特徴と
    する請求項２８に記載の電動機のトルク制御方法。
38. 【請求項３８】 前記電動機を起動する際、特定の周波
    数まで加速させた後、前記ｑ軸電流の基本波成分の電流
    リプルレベルが所定の値以上になった時点で前記電動機
    の回転子位置を検出する工程を作動させることを特徴と
    する請求項２８に記載の電動機のトルク制御方法。
39. 【請求項３９】 前記電動機を起動する際、特定の周波
    数まで加速させた後、所定時間経過した時点で前記電動
    機の回転子位置を検出する工程を作動させることを特徴
    とする請求項２８に記載の電動機のトルク制御方法。
40. 【請求項４０】 前記電動機を起動する際、特定の周波
    数まで加速させた後、所定時間経過し、かつ前記ｑ軸電
    流の基本波成分の電流リプルレベルが所定の値以上にな
    った時点で前記電動機の回転子位置を検出する工程を作
    動させることを特徴とする請求項２８に記載の電動機の
    トルク制御方法。
41. 【請求項４１】 前記電動機の回転子位置を検出する
    際、ｑ軸電流の基本波成分の電流リプルレベルにより回
    転子基準位置から周期的に変化させるｄ軸電流の基点ま
    での位相差を決めることを特徴とする請求項２８に記載
    の電動機のトルク制御方法。
42. 【請求項４２】 前記ｄ軸電流の基点は、トルク制御を
    行わない状態で負荷トルクと出力トルクの偏差がほぼ０
    になる点（この点から後、正になり始める点、あるいは
    負になり始める点）としたことを特徴とする請求項４１
    に記載の電動機のトルク制御方法。
43. 【請求項４３】 前記ｄ軸電流の基点は、負荷トルクの
    平均値より負荷が変化し始める点としたことを特徴とす
    る請求項４１に記載の電動機のトルク制御方法。
44. 【請求項４４】 前記ｄ軸電流の基点は、１回転中を等
    間隔で負荷トルク大小の２区間に分けた際の負荷トルク
    大区間の始点、あるいは負荷トルク小区間の始点とした
    ことを特徴とする請求項４１に記載の電動機のトルク制
    御方法。
45. 【請求項４５】 前記位相差は、事前に試験を実施し、
    データとして振動が小さくなるような値を記憶させてお
    くことを特徴とする請求項４１に記載の電動機のトルク
    制御方法。
46. 【請求項４６】 位相区間により周期的に変化させるｄ
    軸電流の変化幅または変化値を変えることを特徴とする
    請求項２８に記載の電動機のトルク制御方法。
47. 【請求項４７】 ｄ軸電流指令値の最終出力を負荷トル
    ク大の区間で強めて、負荷トルク小の区間で弱めること
    でトルク制御を行うことを特徴とする請求項４６に記載
    の電動機のトルク制御方法。
48. 【請求項４８】 周期性のある関数によって周期的に変
    化させるｄ軸電流の変化幅または変化値を変えることを
    特徴とする請求項２８に記載の電動機のトルク制御方
    法。
49. 【請求項４９】 正弦波関数または余弦波関数によりｄ
    軸電流の変化幅または変化値を変えることを特徴とする
    請求項４８に記載の電動機のトルク制御方法。
50. 【請求項５０】 前記電動機の回転速度によって周期的
    に変化させるｄ軸電流の変化幅または変化値を事前に記
    憶しておくことを特徴とする請求項２８に記載の電動機
    のトルク制御方法。
51. 【請求項５１】 前記電動機の回転速度によって周期的
    に変化させるｄ軸電流の変化幅または変化値を変えるこ
    とを特徴とする請求項２８に記載の電動機のトルク制御
    方法。