JP2007282310A

JP2007282310A - モータ駆動制御装置及び圧縮機

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Publication number: JP2007282310A
Application number: JP2006101765A
Authority: JP
Inventors: Shinobu Kake; 忍懸; Masanori Ogawa; 正則小川; Toshihiro Sugimoto; 智弘杉本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-04-03
Filing date: 2006-04-03
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2026-04-03
Also published as: JP4793060B2

Abstract

【課題】騒音を低減するための機構を追加することなく、モータとモータに結合された負荷との組み合わせで発生する騒音を抑制するモータ駆動制御装置を提供する。
【解決手段】交流電源２を入力とする整流回路４の出力間に接続された小容量のコンデンサ５と、コンデンサ５に接続されモータ８を駆動するインバータ回路７と、インバータ回路７を介してモータ８の回転速度を制御する制御部６とを備え、制御部６は、モータ８の回転速度を、交流電源２の半周期に同期して山状に二回増減させるもので、モータ８に取付けられた負荷９の固有振動数と、モータ８の回転速度に比例する制御周期から発生するモータ８自身の振動周波数が近接したときに発生する騒音を低減するための機構を追加することなく、交流電源２の周波数が５０Ｈｚ、６０Ｈｚと異なった場合にも、モータ８と負荷９との間で発生する騒音を抑制し、機器の低価格化と小型化を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータを駆動制御するモータ駆動制御装置及びそれによって駆動される圧縮機に関するものである。

従来のこの種のモータ駆動制御装置においては、モータに取付けられた負荷の固有振動数ｆ１と、モータの回転速度に比例する制御周期から発生するモータ自身の振動周波数ｆ２が近接したとき騒音が発生して、機器の騒音が増加する原因となっていた。

さらに、省資源化、低価格化、小型化の観点から、インバータ回路の入力側に大容量の平滑コンデンサを使用せずに、小容量のコンデンサを使用すると、インバータ回路の入力電圧が電源周期に同期して電圧が降下するため、交流電源の周波数の２倍の周波数ｆ３（交流電源の周波数５０Ｈｚの時ｆ３＝１００Ｈｚ、交流電源の周波数６０Ｈｚの時ｆ３＝１２０Ｈｚ）でモータ自身が振動し、さらに騒音が増加する要因となっていた。

このような問題を解決するために、負荷の固有振動数を機構的に剛性を高め、固有振動数をモータの回転速度範囲内で共振しないようにしていた。また、負荷の固有振動数を機構的に変更できないときは、発生する騒音の周波数に対応した、振動を吸収する機構を設けていた（例えば、特許文献１参照）。
特開平４−２８３３８３号公報

しかしながら、上記従来のモータ駆動制御装置の構成では、騒音を低減するために機構を追加する必要があり、モータ駆動制御装置を搭載する機器の構造を大きくし、重量を重くし、価格を上昇させるという課題があった。

さらに、省資源化、低価格化、小型化の観点からインバータ回路の入力側に大容量の平滑コンデンサを使用せずに、小容量のコンデンサを使用した場合、交流電源の周波数が５０Ｈｚと６０Ｈｚでは、共振で発生する騒音の周波数が異なり、機構的に全てに対応できず、騒音を低減することができないという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、騒音を低減するための機構を追加することなく、交流電源の周波数が異なっても、モータとモータに取付けられた負荷との間で発生する騒音を抑制することができるモータ駆動制御装置を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明のモータ駆動制御装置は、交流電源を入力とする整流回路と、前記整流回路の出力間に接続された小容量のコンデンサと、前記コンデンサに接続されモータを駆動するインバータ回路と、前記インバータ回路を介して前記モータの回転速度を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記モータの回転速度を、前記交流電源の半周期に同期して山状に二回増減させるもので、モータに取付けられた負荷の固有振動数と、モータの回転速度に比例する制御周期から発生するモータ自身の振動周波数が近接したときに発生する騒音を低減するための機構を追加することなく、交流電源の周波数が５０Ｈｚ、６０Ｈｚと異なった場合にも、モータとモータに取付けられた負荷との間で発生する騒音を抑制するモータ駆動制御装置を提供することができ、ひいては、モータ駆動制御装置を搭載する機器の低価格化と小型化を図ることができる。

また、本発明の圧縮機は、交流電源を入力とすると共に、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置によって駆動されるモータを内蔵したもので、モータに取付けられた負荷の固有振動数と、モータの回転速度に比例する制御周期から発生するモータ自身の振動周波数が近接したときに発生する騒音を低減するための機構を追加することなく、交流電源の周波数が５０Ｈｚ、６０Ｈｚと異なった場合にも、モータとモータに取付けられた負荷との間で発生する騒音を抑制する圧縮機を提供することができ、ひいては圧縮機を搭載する機器の低価格化と小型化を図ることができる。

本発明のモータ駆動制御装置は、モータに取付けられた負荷の固有振動数と、モータの回転速度に比例する制御周期から発生するモータ自身の振動周波数が近接したときに発生する騒音を低減するための機構を追加することなく、さらに、インバータ回路の入力側に大容量の平滑コンデンサを使用せずに、小容量のコンデンサを使用した場合、交流電源の周波数が５０Ｈｚと６０Ｈｚでは、共振で発生する騒音の周波数が異なった場合にも、モータとモータに取付けられた負荷との間で発生する騒音を抑制するモータ駆動制御装置を提供することができ、ひいてはモータ駆動制御装置を搭載する機器の省資源化、低価格化、小型化を図ることができる。

第１の発明は、交流電源を入力とする整流回路と、前記整流回路の出力間に接続された小容量のコンデンサと、前記コンデンサに接続されモータを駆動するインバータ回路と、前記インバータ回路を介して前記モータの回転速度を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記モータの回転速度を、前記交流電源の半周期に同期して山状に二回増減させるもので、モータに取付けられた負荷の固有振動数と、モータの回転速度に比例する制御周期から発生するモータ自身の振動周波数が近接したときに発生する騒音を低減するための機構を追加することなく、交流電源の周波数が５０Ｈｚ、６０Ｈｚと異なった場合にも、モータとモータに取付けられた負荷との間で発生する騒音を抑制するモータ駆動制御装置を提供することができ、ひいては、モータ駆動制御装置を搭載する機器の低価格化と小型化を図ることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明のモータの回転速度を山状に二回増減させるときの振幅値を、一回目と二回目とで異ならせたもので、モータに取付けられた負荷の固有振動数と、モータの回転速度に比例する制御周期から発生するモータ自身の振動周波数が近接したときに発生する騒音を低減するための機構を追加することなく、交流電源の周波数が５０Ｈｚ、６０Ｈｚと異なった場合にも、モータとモータに取付けられた負荷との間で発生する騒音を抑制するモータ駆動制御装置を提供することができ、ひいては、モータ駆動制御装置を搭載する機器の低価格化と小型化を図ることができる。

第３の発明は、特に、第１又は第２の発明のモータの回転速度を山状に二回増減させるときの周期を、一回目と二回目とで異ならせたもので、モータに取付けられた負荷の固有振動数と、モータの回転速度に比例する制御周期から発生するモータ自身の振動周波数が近接したときに発生する騒音を低減するための機構を追加することなく、交流電源の周波数が５０Ｈｚ、６０Ｈｚと異なった場合にも、モータとモータに取付けられた負荷との間で発生する騒音を抑制するモータ駆動制御装置を提供することができ、ひいては、モータ駆動制御装置を搭載する機器の低価格化と小型化を図ることができる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明のモータの回転速度を山状に二回増減させるときの振幅値を、前記モータの負荷条件の変動に応じて変更するもので、モータに取付けられた負荷の固有振動数と、モータの回転速度に比例する制御周期から発生す
るモータ自身の振動周波数が近接したときに発生する騒音を低減するための機構を追加することなく、交流電源の周波数が５０Ｈｚ、６０Ｈｚと異なった場合にも、モータとモータに取付けられた負荷との間で発生する騒音を抑制するモータ駆動制御装置を提供することができ、ひいては、モータ駆動制御装置を搭載する機器の低価格化と小型化を図ることができる。

第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか一つの発明のモータの回転速度を山状に二回増減させるときの周期を、前記モータの負荷条件の変動に応じて変更するもので、モータに取付けられた負荷の固有振動数と、モータの回転速度に比例する制御周期から発生するモータ自身の振動周波数が近接したときに発生する騒音を低減するための機構を追加することなく、交流電源の周波数が５０Ｈｚ、６０Ｈｚと異なった場合にも、モータとモータに取付けられた負荷との間で発生する騒音を抑制するモータ駆動制御装置を提供することができ、ひいては、モータ駆動制御装置を搭載する機器の低価格化と小型化を図ることができる。

第６の発明は、特に、第４又は第５の発明のモータの負荷条件の変動は、電源周波数、電源電圧、周囲温度とし、特に圧縮機をモータの負荷とする場合には、暖房運転、冷房運転、冷媒圧力とするもので、モータに取付けられた負荷の固有振動数と、モータの回転速度に比例する制御周期から発生するモータ自身の振動周波数が近接したときに発生する騒音を低減するための機構を追加することなく、交流電源の周波数が５０Ｈｚ、６０Ｈｚと異なった場合にも、モータとモータに取付けられた負荷との間で発生する騒音を抑制するモータ駆動制御装置を提供することができ、ひいては、モータ駆動制御装置を搭載する機器の低価格化と小型化を図ることができる。

第７の発明は、特に、第１〜６のいずれか一つの発明の制御部は、モータに流れる電流に基づいて前記モータの回転数を推定し、それにより回転速度を検出するもので、モータに取付けられた負荷の固有振動数と、モータの回転速度に比例する制御周期から発生するモータ自身の振動周波数が近接したときに発生する騒音を低減するための機構を追加することなく、交流電源の周波数が５０Ｈｚ、６０Ｈｚと異なった場合にも、モータとモータに取付けられた負荷との間で発生する騒音を抑制するモータ駆動制御装置を提供することができ、ひいては、モータ駆動制御装置を搭載する機器の低価格化と小型化を図ることができる。

第８の発明は、特に、第１〜７のいずれか一つの発明のモータの回転速度を山状に二回増減させるときの波形を、二回の内一回は、少なくとも三角波状とするもので、モータに取付けられた負荷の固有振動数と、モータの回転速度に比例する制御周期から発生するモータ自身の振動周波数が近接したときに発生する騒音を低減するための機構を追加することなく、交流電源の周波数が５０Ｈｚ、６０Ｈｚと異なった場合にも、モータとモータに取付けられた負荷との間で発生する騒音を抑制するモータ駆動制御装置を提供することができ、ひいては、モータ駆動制御装置を搭載する機器の低価格化と小型化を図ることができる。

第９の発明は、特に、第１〜８のいずれか一つの発明のモータの回転速度を山状に二回増減させるときの波形を、二回の内一回は、少なくとも正弦波状の半波とするもので、モータに取付けられた負荷の固有振動数と、モータの回転速度に比例する制御周期から発生するモータ自身の振動周波数が近接したときに発生する騒音を低減するための機構を追加することなく、交流電源の周波数が５０Ｈｚ、６０Ｈｚと異なった場合にも、モータとモータに取付けられた負荷との間で発生する騒音を抑制するモータ駆動制御装置を提供することができ、ひいては、モータ駆動制御装置を搭載する機器の低価格化と小型化を図ることができる。

第１０の発明は、特に、第１〜９のいずれか一つの発明の交流電源と整流回路との間に小容量のリアクトルを接続したもので、モータに取付けられた負荷の固有振動数と、モータの回転速度に比例する制御周期から発生するモータ自身の振動周波数が近接したときに発生する騒音を低減するための機構を追加することなく、交流電源の周波数が５０Ｈｚ、６０Ｈｚと異なった場合にも、モータとモータに取付けられた負荷との間で発生する騒音を抑制するモータ駆動制御装置を提供することができ、ひいては、モータ駆動制御装置を搭載する機器の低価格化と小型化を図ることができる。

第１１の発明は、特に、第１〜１０のいずれか一つの発明のインバータ回路を、交流電源を入力とする昇圧コンバータ回路と、前記昇圧コンバータ回路の出力間に接続された小容量のコンデンサに接続したもので、モータに取付けられた負荷の固有振動数と、モータの回転速度に比例する制御周期から発生するモータ自身の振動周波数が近接したときに発生する騒音を低減するための機構を追加することなく、交流電源の周波数が５０Ｈｚ、６０Ｈｚと異なった場合にも、モータとモータに取付けられた負荷との間で発生する騒音を抑制するモータ駆動制御装置を提供することができ、ひいては、モータ駆動制御装置を搭載する機器の低価格化と小型化を図ることができる。

第１２の発明は、特に、第１１の発明の交流電源と昇圧コンバータ回路との間に小容量のリアクトルを接続したもので、モータに取付けられた負荷の固有振動数と、モータの回転速度に比例する制御周期から発生するモータ自身の振動周波数が近接したときに発生する騒音を低減するための機構を追加することなく、交流電源の周波数が５０Ｈｚ、６０Ｈｚと異なった場合にも、モータとモータに取付けられた負荷との間で発生する騒音を抑制するモータ駆動制御装置を提供することができ、ひいては、モータ駆動制御装置を搭載する機器の低価格化と小型化を図ることができる。

第１３の発明は、交流電源を入力とする圧縮機に、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置によって駆動されるモータを内蔵したもので、モータに取付けられた負荷の固有振動数と、モータの回転速度に比例する制御周期から発生するモータ自身の振動周波数が近接したときに発生する騒音を低減するための機構を追加することなく、交流電源の周波数が５０Ｈｚ、６０Ｈｚと異なった場合にも、モータとモータに取付けられた負荷との間で発生する騒音を抑制する圧縮機を提供することができ、ひいては圧縮機を搭載する機器の低価格化と小型化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるモータ駆動制御装置の電気回路図である。

本実施の形態におけるモータ駆動制御装置１は、交流電源２と、交流電源２に接続された小容量（２ｍＨ以下）のリアクタ３と、小容量のリアクタ３に接続された整流回路４と、整流回路４の出力間に並列に接続された小容量（０．４μＦ以上で１００μＦ以下）のフィルムコンデンサ型のコンデンサ５と、整流回路４の出力に接続されモータ８を駆動するインバータ回路７と、前記インバータ回路７を介して前記モータ８のモータ電流を制御することにより前記モータ８の回転速度を制御する制御部６を有している。９は、前記モータ８に取り付けられた負荷である。

図２は、本実施の形態における他の例を示すモータ駆動制御装置の電気回路図である。

この例においては、モータ駆動制御装置１３は、交流電源２と、交流電源２に接続された小容量（２ｍＨ以下）のリアクタ３と、小容量のリアクタ３に接続された昇圧コンバータ回路１０と、昇圧コンバータ回路１０の出力間に接続された小容量（０．４μＦ以上で１００μＦ以下）のフィルムコンデンサ型のコンデンサ１１、１２と、昇圧コンバータ回路１０の出力に接続されモータ８を駆動するインバータ回路７と、前記インバータ回路７を介して前記モータ８のモータ電流を制御することにより前記モータ８の回転速度を制御する制御部６を有している。９は、前記モータ８に取り付けられた負荷である。

図３は、本実施の形態におけるモータ駆動制御装置の整流回路４の出力電圧の波形及びモータ８の回転速度の波形例を示す図である。本実施の形態は、同図に示すように、モータ８の回転速度を、前記制御部６で、交流電源の半周期に同期して山状に二回増減させると共に、それぞれ増減させる際の振幅と周期とを（一回目の振幅Ｐ１、二回目の振幅Ｐ２、一回目の周期Ｔ１、二回目の周期Ｔ２）、前記モータ８の負荷条件の変動に応じて、交流電源の周波数の２倍の周波数ｆ３に対して、逆位相が発生する様に設定するもので、これによりモータ自身で発生するｆ３成分を低減し、発生する騒音も少なくなる。

前記モータ８の負荷条件の変動は、電源周波数、電源電圧、周囲温度、圧縮機をモータの負荷とする場合は、暖房運転、冷房運転、冷媒圧力とする。

前記モータ８の回転速度を山状に二回増減させる形は、三角波状または正弦波状の半波のいずれかであってもよい。

なお、上記実施の形態で述べたモータ駆動制御装置で、空気調和機、冷蔵庫、ヒートポンプ乾燥機、ヒートポンプ洗濯乾燥機、ヒートポンプ給湯器などの機器に搭載された圧縮機に内蔵されたモータを駆動するようにすれば、それらの機器に、騒音を低減するための防音材や防音機構を追加することなく、モータとそれに取り付けられた負荷との間に発生する騒音を抑制し、機器から発する騒音を抑制することができる。また、騒音を低減するための防音材や防音機構が不要なのでそれらの機器の低価格化と小型化を図ることができる。

また、上記モータ駆動制御装置で、圧縮機用のモータの駆動に限らず、電気洗濯機、衣類乾燥機、送風機、電気掃除機等の機器に内蔵されたモータを駆動するようにすれば、同様に、騒音を低減するための防音材や防音機構を追加することなく、機器から発する騒音を抑制することができると共に、機器の低価格化と小型化を図ることができる。

以上のように、本発明にかかるモータ駆動制御装置は、モータに取付けられた負荷の固有振動数と、モータの回転速度に比例する制御周期から発生するモータ自身の振動周波数が近接したときに発生する騒音を低減するための機構を追加することなく、さらに、インバータ回路の入力側に大容量の平滑コンデンサを使用せずに、小容量のコンデンサを用いた場合、交流電源の周波数が５０Ｈｚと６０Ｈｚでは、共振で発生する騒音の周波数が異なった場合にも、モータとモータに取付けられた負荷との間で発生する騒音を抑制することができるもので、ひいては空気調和機、冷蔵庫、ヒートポンプ乾燥機、ヒートポンプ洗濯乾燥機、ヒートポンプ給湯器、電気洗濯機、衣類乾燥機、送風機、電気掃除機等モータを内蔵した各種機器の省資源化、低価格化、小型化ができ、極めて有用なものである。

本発明の実施の形態１におけるモータ駆動制御装置の電気回路図他の例を示すモータ駆動制御装置の電気回路図（ａ）同モータ駆動制御装置の整流回路の出力電圧の波形を示す図（ｂ）〜（ｅ）同モータ駆動制御装置のモータの回転速度の波形例を示す図

符号の説明

１モータ駆動制御装置
２交流電源
３リアクタ
４整流回路
５、１１、１２コンデンサ
６制御部
７インバータ回路
８モータ
９負荷
１０昇圧コンバータ回路
１３モータ駆動制御装置

Claims

交流電源を入力とする整流回路と、前記整流回路の出力間に接続された小容量のコンデンサと、前記コンデンサに接続されモータを駆動するインバータ回路と、前記インバータ回路を介して前記モータの回転速度を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記モータの回転速度を、前記交流電源の半周期に同期して山状に二回増減させることを特徴とするモータ駆動制御装置。
モータの回転速度を山状に二回増減させるときの振幅値を、一回目と二回目とで異ならせたことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動制御装置。
モータの回転速度を山状に二回増減させるときの周期を、一回目と二回目とで異ならせたことを特徴とする請求項１または２に記載のモータ駆動制御装置。
モータの回転速度を山状に二回増減させるときの振幅値を、前記モータの負荷条件の変動に応じて変更することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置。
モータの回転速度を山状に二回増減させるときの周期を、前記モータの負荷条件の変動に応じて変更することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置。
モータの負荷条件の変動は、電源周波数、電源電圧、周囲温度とし、特に圧縮機をモータの負荷とする場合には、暖房運転、冷房運転、冷媒圧力とすることを特徴とする請求項４または５に記載のモータ駆動制御装置。
制御部は、モータに流れる電流に基づいて前記モータの回転数を推定し、それにより回転速度を検出することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置。
モータの回転速度を山状に二回増減させるときの波形を、二回の内一回は、少なくとも三角波状とすることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置。
モータの回転速度を山状に二回増減させるときの波形を、二回の内一回は、少なくとも正弦波状の半波とすることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置。
交流電源と整流回路との間に小容量のリアクトルを接続した請求項１〜９のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置。
インバータ回路を、交流電源を入力とする昇圧コンバータ回路と、前記昇圧コンバータ回路の出力間に接続された小容量のコンデンサに接続した請求項１〜１０のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置。
交流電源と昇圧コンバータ回路との間に小容量のリアクトルを接続した請求項１１に記載のモータ駆動制御装置。
交流電源を入力とすると共に、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置によって駆動されるモータを内蔵したことを特徴とする圧縮機。