JP3551559B2 - モータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電機子コイルに印加する電圧を制御して、最適効率で運転できるモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ブラシレスＤＣモータとしては、特公平５−７２１９７号に記載のものがある。このブラシレスＤＣモータは、図３７に示すように、複数極の永久磁石を有する回転子７０と、３相Ｙ結線された電機子コイル７１a,７１b,７１cを有する固定子７１と、上記電機子コイル７１a,７１b,７１cに並列状態で３相Ｙ結線された抵抗７２a,７２b,７２cからなる抵抗回路７２と、上記電機子コイル７１a,７１b,７１cに対する回転子７０の相対的な回転位置を検出する回転位置検出器７３と、上記回転位置検出器７３からの回転子７０の回転位置を表わす位置信号を受けて、電機子コイル７１a,７１b,７１cに対する電圧パターンを切り換えるスイッチング信号を出力するマイクロコンピュータ(以下、マイコンという)７４と、上記マイコン７４からのスイッチング信号を受けて、電機子コイル７１a,７１b,７１cの電圧パターンを切り換え制御する転流制御信号を出力するベース駆動回路７５と、上記ベース駆動回路７５からの転流制御信号を受けて、電機子コイル７１a,７１b,７１cの電圧パターンを切り換えるインバータ部８０とを備えている。
【０００３】
上記インバータ部８０は、直流電源７６の正極側にスイッチ７７を介して夫々接続された３つのトランジスタ８０a,８０b,８０cと、直流電源７６の負極側に夫々接続された３つのトランジスタ８０d,８０e,８０fとから構成されている。上記トランジスタ８０aとトランジスタ８０dのコレクタを互いに接続し、トランジスタ８０bとトランジスタ８０eのコレクタを互いに接続し、トランジスタ８０cとトランジスタ８０fのコレクタを互いに接続している。上記トランジスタ８０a,８０dの互いに接続された部分にＵ相の電機子コイル７１aを接続し、トランジスタ８０b,８０eの互いに接続された部分にＶ相の電機子コイル７１bを接続し、トランジスタ８０c,８０fの互いに接続された部分にＷ相の電機子コイル７１cを接続している。そして、上記ベース駆動回路７５からの転流制御信号をインバータ部８０の各トランジスタ８０a〜８０fのベースに夫々入力している。
【０００４】
また、上記回転位置検出器７３は、上記抵抗回路７２の中性点の電圧Ｖ_Mと電機子コイル７１a,７１b,７１cの中性点の電圧Ｖ_Nとが入力され、抵抗回路７２の中性点と電機子コイル７１a,７１b,７１cの中性点との電位差を表わす電位差信号Ｖ_MNを出力する差動増幅器８１と、上記差動増幅器８１からの電位差信号Ｖ_MNを受けて、その電位差信号Ｖ_MNを積分する積分器８２と、上記積分器８２からの電位差信号Ｖ_MNを積分した積分信号を受けて、位置信号を出力する零クロスコンパレータ８３とを備えている。また、コンパレータ８４は、上記電機子コイル７１cの両端が入力端子に夫々接続され、誘起電圧Ｅ_Wの極性を表わす信号をマイコン７４に出力する。
【０００５】
上記構成のブラシレスＤＣモータにおいて、インバータ部８０からの各Ｕ相,Ｖ相,Ｗ相のモータ端子電圧をＶ_U,Ｖ_V,Ｖ_W、電機子コイル７１a,７１b,７１cの各Ｕ相,Ｖ相,Ｗ相の誘起電圧をＥ_U,Ｅ_V,Ｅ_Wとすると、抵抗回路７２の中性点の電圧Ｖ_Mと電機子コイル７１a,７１b,７１cの中性点の電圧Ｖ_Nは、
Ｖ_M ＝ (１／３)(Ｖ_U＋Ｖ_V＋Ｖ_W)
Ｖ_N ＝ (１／３){(Ｖ_U−Ｅ_U)＋(Ｖ_V−Ｅ_V)＋(Ｖ_W−Ｅ_W)}
となる。したがって、上記抵抗回路７２の中性点と電機子コイル７１a,７１b,７１cの中性点との電位差を表わす電位差信号Ｖ_MNは、
Ｖ_MN ＝ Ｖ_M−Ｖ_N ＝ (１／３)(Ｅ_U＋Ｅ_V＋Ｅ_W)
となり、電機子コイル７１a,７１b,７１cの誘起電圧Ｅ_U,Ｅ_V,Ｅ_Wの和に比例する。
【０００６】
上記電機子コイル７１a,７１b,７１cの誘起電圧Ｅ_U,Ｅ_V,Ｅ_Wは、１２０deg毎に位相の異なる台形状の波形となり、電位差信号Ｖ_MNは、誘起電圧Ｅ_U,Ｅ_V,Ｅ_Wに対して３倍の基本波周波数成分を有する略三角波となる。この電位差信号Ｖ_MNの三角波のピーク点が電圧パターンの切り換え点となる。上記積分器８２は、差動増幅器８１からの電位差信号Ｖ_MNを積分して、略正弦波状の積分信号∫Ｖ_MNdtを出力する。そして、上記零クロスコンパレータ８３は、積分信号∫Ｖ_MNdtのゼロクロス点を検出して、位置信号をマイコン７４に出力する。すなわち、この電位差信号Ｖ_MNのピーク点は、回転速度によって振幅が変動するため、電位差信号Ｖ_MNを積分して、ゼロクロス点を検出するようにしているのである。上記位置信号は、上記固定子７１の電機子コイル７１a,７１b,７１cに対する回転子７０の相対的な位置を示すものである。次に、上記マイコン７４は、零クロスコンパレータ８３からの位置信号を受けて、ベース駆動回路７５にスイッチング信号を出力する。上記ベース駆動回路７５は、マイコン７４からのスイッチング信号を受けて、インバータ部８０の各トランジスタ８０a〜８０fのベースに転流制御信号を出力する。そして、上記インバータ部８０の各トランジスタ８０a〜８０fは、順次オンオフして、電機子コイル７１a,７１b,７１cに対する電圧パターンを切り換える。
【０００７】
こうして、上記ブラシレスＤＣモータは、電機子コイル７１a,７１b,７１cの誘起電圧Ｅ_U,Ｅ_V,Ｅ_Wより回転子７０の回転位置を表わす位置信号を検出して、インバータ部８０は、その位置信号によって電機子コイル７１a,７１b,７１cの電圧パターンの切り換えを行う。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記ブラシレスＤＣモータを用いて、圧縮機のようなトルクの変動幅が大きい負荷を駆動したとき、ブラシレスＤＣモータの性能を十分に発揮すれば、圧縮機に要求される運転エリア(図３８に示す)内での高効率な運転が可能である。しかしながら、上記ブラシレスＤＣモータでは、上記負荷を駆動した場合、モータの誘起電圧に対する電圧パターンの位相を調整することができないため、最大効率運転ができないか、あるいはトルクが大きいエリアで脱調するという欠点がある。
【０００９】
そこで、上記運転エリア内において、インバータ部８０の入力電流を検出しながら、その入力電流が最小になるように、誘起電圧に対する電機子コイル７１a,７１b,７１cの電圧パターンの位相を調整することによって、モータ効率を最大にすることが考えられている。ところが、上記ブラシレスＤＣモータは、図３９に示すように、ピーク効率点近傍の遅れ位相側にモータが脱調する脱調領域を有し、インバータ部８０の入力電流が最小になるように電圧パターンの位相を追い込んでいく段階で、誤ってその限界点を越えてしまい、モータが脱調するという問題ある。
【００１０】
そこで、この発明の目的は、脱調を防止しつつ、最大効率で運転できるモータを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１のモータは、回転子と、電機子コイルを有する固定子と、上記電機子コイルに印加する電圧のパターンを切り換えるインバータ部とを備えるモータにおいて、上記電機子コイルの中性点の電圧に基づく信号のレベルが脱調領域の限界点である脱調レベルよりも大きい所定のレベル以上で、かつモータ効率が最大になるように、上記インバータ部の出力を制御するインバータ出力制御手段を備えたことを特徴としている。
【００１２】
上記請求項１のモータによれば、例えばＤＣモータまたはＡＣモータの上記電機子コイルの中性点の電圧に基づく信号のレベルが上記所定のレベル未満になるとモータが脱調するような場合、上記インバータ出力制御手段は、中性点の電圧に基づく信号レベルを上記所定のレベル以上に保ちつつ、モータ効率が最大になるように、上記インバータ部の出力を制御する。つまり、上記インバータ出力制御手段により、中性点の電圧に基づく信号のレベルが上記所定のレベル未満にならないように、インバータ部の出力の位相すなわち電機子コイルに印加する電圧のパターンの位相を補正し、あるいはインバータ部の出力電圧を補正して、モータの脱調を防止する。
したがって、脱調することなく、最大効率でモータを運転することができる。
【００１３】
また、請求項２のモータは、請求項１のモータにおいて、上記電機子コイルは３相Ｙ結線に接続されたものであって、上記電機子コイルに対して並列状態で３相Ｙ結線された抵抗回路と、上記回転子と上記固定子との間の相対的な回転位置を検出して、位置信号を出力する回転位置検出手段とを備えると共に、上記インバータ出力制御手段は、上記電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差を表わす電位差信号のレベルが上記所定のレベル以上か否かを判定するレベル判定手段と、上記位置信号の切り換わり時点から上記電圧のパターンを切り換えるまでの位相を補正する位相補正手段と、上記レベル判定手段の判定結果に基づいて、上記電位差信号のレベルが上記所定のレベル以上で、かつモータ効率が最大になるように、上記位相補正手段に位相補正角を表わす指令信号を出力する位相補正指令手段とを備えたことを特徴としている。
【００１４】
上記請求項２のモータによれば、上記回転位置検出手段は、回転子と固定子との間の相対的な回転位置を検出して、位置信号を出力する。上記レベル判定手段により、上記電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差を表わす電位差信号のレベルが上記所定のレベル以上か否かを判定する。上記レベル判定手段の判定結果に基づいて、上記位相補正指令手段は、電位差信号のレベルが上記所定のレベル以上で、かつモータ効率が最大になるように、上記位相補正手段に位相補正角を表わす指令信号を出力する。そして、上記位相補正手段は、位相補正指令手段からの位相補正角を表わす指令信号を受けて、位置信号の切り換わり時点から電圧のパターンを切り換えるまでの位相を補正して、上記インバータ部は、上記位相補正角に基づいて電機子コイルに印加する電圧のパターンを切り換える。
【００１５】
したがって、上記電位差信号のレベル判定の条件を脱調するときのレベルとならない範囲内にすることによって、脱調することなく、最大効率でモータを運転できる。
【００１６】
また、請求項３のモータは、請求項１のモータにおいて、上記電機子コイルは３相Ｙ結線に接続されたものであって、上記電機子コイルに対して並列状態で３相Ｙ結線された抵抗回路と、上記回転子と上記固定子との間の相対的な回転位置を検出して、位置信号を出力する回転位置検出手段とを備えると共に、上記インバータ出力制御手段は、上記電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差を表わす電位差信号が積分された積分信号のレベルが上記所定のレベル以上か否かを判定するレベル判定手段と、上記位置信号の切り換わり時点から上記電圧のパターンを切り換えるまでの位相を補正する位相補正手段と、上記レベル判定手段の判定結果に基づいて、上記積分信号のレベルが上記所定のレベル以上で、かつモータ効率が最大になるように、上記位相補正手段に位相補正角を表わす指令信号を出力する位相補正指令手段とを備えたことを特徴としている。
【００１７】
上記請求項３のモータによれば、上記回転位置検出手段は、回転子と固定子との間の相対的な回転位置を検出して、位置信号を出力する。上記レベル判定手段により、上記電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差を表わす電位差信号が積分された積分信号のレベルが上記所定のレベル以上か否かを判定する。上記レベル判定手段の判定結果に基づいて、上記位相補正指令手段は、積分信号のレベルが上記所定のレベル以上で、かつモータ効率が最大になるように、上記位相補正手段に位相補正角を表わす指令信号を出力する。そして、上記位相補正手段は、位相補正指令手段からの位相補正角を表わす指令信号を受けて、位置信号の切り換わり時点から電圧のパターンを切り換えるまでの位相を補正して、上記インバータ部は、上記位相補正角に基づいて電機子コイルに印加する電圧のパターンを切り換える。
【００１８】
したがって、上記積分信号のレベル判定の条件を脱調するときのレベルとならない範囲内にすることによって、脱調することなく、最大効率でモータを運転できる。また、上記電位差信号を積分することによって、運転周波数が変化してもピーク効率点における積分信号のレベルが略一定となる場合は、運転周波数の変化の影響を受けないので、容易に最大効率でモータを運転できる。
【００１９】
また、請求項４のモータは、請求項１のモータにおいて、上記電機子コイルは３相Ｙ結線に接続されたものであって、上記電機子コイルに対して並列状態で３相Ｙ結線された抵抗回路を備えると共に、上記インバータ出力制御手段は、上記電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差を表わす電位差信号のレベルが上記所定のレベル以上か否かを判定するレベル判定手段と、上記インバータ部の出力電圧を補正する電圧補正手段と、上記レベル判定手段の判定結果に基づいて、上記電位差信号のレベルが上記所定のレベル以上で、かつモータ効率が最大になるように、上記電圧補正手段に電圧補正値を表わす指令信号を出力する電圧補正指令手段とを備えたことを特徴としている。
【００２０】
上記請求項４のモータによれば、上記レベル判定手段により、上記電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差を表わす電位差信号のレベルが上記所定のレベル以上か否かを判定する。そして、上記レベル判定手段の判定結果に基づいて、上記電圧補正指令手段は、電位差信号のレベルが上記所定のレベル以上で、かつモータ効率が最大になるように、上記電圧補正手段に電圧補正値を表わす指令信号を出力する。そして、上記電圧補正手段は、電圧補正指令手段からの電圧補正値を表わす指令信号を受けて、上記電圧補正値に基づいてインバータ部の出力電圧を補正する。
【００２１】
したがって、上記電位差信号のレベル判定の条件を脱調するときのレベルとならない範囲内にすることによって、脱調することなく、最大効率でモータを運転できる。
【００２２】
また、請求項５のモータは、請求項１のモータにおいて、上記電機子コイルは３相Ｙ結線に接続されたものであって、上記電機子コイルに対して並列状態で３相Ｙ結線された抵抗回路を備えると共に、上記インバータ出力制御手段は、上記電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差を表わす電位差信号が積分された積分信号のレベルが上記所定のレベル以上か否かを判定するレベル判定手段と、上記インバータ部の出力電圧を補正する電圧補正手段と、上記レベル判定手段の判定結果に基づいて、上記積分信号のレベルが上記所定のレベル以上で、かつモータ効率が最大になるように、上記電圧補正手段に電圧補正値を表わす指令信号を出力する電圧補正指令手段とを備えたことを特徴としている。
【００２３】
上記請求項５のモータによれば、上記レベル判定手段により、上記電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差を表わす電位差信号が積分された積分信号のレベルが上記所定のレベル以上か否かを判定する。そして、上記レベル判定手段の判定結果に基づいて、上記電圧補正指令手段は、積分信号のレベルが上記所定のレベル以上で、かつモータ効率が最大になるように、上記電圧補正手段に電圧補正値を表わす指令信号を出力する。そして、上記電圧補正手段は、電圧補正指令手段からの電圧補正値を表わす指令信号を受けて、上記電圧補正値に基づいてインバータ部の出力電圧を補正する。
【００２４】
したがって、上記積分信号のレベル判定の条件を脱調するときのレベルとならない範囲内にすることによって、脱調することなく、最大効率でモータを運転できる。また、上記電位差信号を積分することによって、運転周波数が変化してもピーク効率点における積分信号のレベルが略一定となる場合は、運転周波数の変化の影響を受けないので、容易に最大効率でモータを運転できる。
【００２５】
また、請求項６のモータは、複数極の磁石を有する回転子と、３相Ｙ結線に接続された電機子コイルを有する固定子と、上記電機子コイルに対して並列状態で３相Ｙ結線された抵抗回路と、上記電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差に基づいて、上記回転子と上記固定子との間の相対的な回転位置を検出して、位置信号を出力する回転位置検出手段と、上記回転位置検出手段の上記位置信号に基づいて、上記電機子コイルに印加する電圧のパターンを切り換えるインバータ部とを備えるモータにおいて、上記電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差を検出して、その電位差を表わす電位差信号を出力する電位差検出手段と、上記電位差検出手段からの上記電位差信号を受けて、上記電位差信号を積分して、積分信号を出力する積分手段と、上記積分手段からの上記積分信号を受けて、上記積分信号のレベルが脱調領域の限界点である脱調レベルよりも大きい所定のレベル以上か否かを判定するレベル判定手段と、上記位置信号の切り換わり時点から上記電圧のパターンを切り換えるまでの位相を補正する位相補正手段と、上記レベル判定手段の判定結果に基づいて、上記積分手段からの上記積分信号のレベルが上記所定のレベル以上で、かつモータ効率が最大になるように、上記位相補正手段に位相補正角を表わす指令信号を出力する位相補正指令手段とを備えたことを特徴としている。
【００２６】
上記請求項６のモータによれば、上記回転位置検出手段は、上記電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差に基づいて、複数極の磁石を有する回転子と固定子との間の相対的な回転位置を検出して、位置信号を出力する。そして、上記電位差検出手段は、電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差を検出して、その電位差を表わす電位差信号を出力し、上記積分手段は、電位差検出手段からの電位差信号を積分して、積分信号を出力する。上記位相補正指令手段は、モータ効率が最大になるように、上記位相補正手段に位相補正角を表わす指令信号を出力し、位相補正手段は、上記位相補正角に基づいて、位置信号の切り換わり時点から電圧のパターンを切り換えるまでの位相を補正する。このとき、上記位相補正指令手段は、上記レベル判定手段により積分信号のレベルが脱調領域の限界点である脱調レベルよりも大きい所定のレベル以上か否かを判定した結果に基づいて、積分手段からの積分信号のレベルが上記所定のレベル以上になるように、位相補正手段に位相補正角を表わす指令信号を出力する。そして、上記位相補正手段からの位相補正された電圧のパターンを表わす信号に基づいて、上記インバータ部は、電機子コイルに印加する電圧のパターンを切り換える。
【００２７】
したがって、上記積分信号のレベル判定の条件を、例えばモータが脱調する限界点の積分信号のレベルとならない範囲内にすることによって、ピーク効率点より遅れ位相側に存在する脱調領域に電圧のパターンの位相が調整されることがないので、脱調を防止しつつ、モータを最大効率で運転できる。
【００２８】
また、請求項７のモータは、請求項６のモータにおいて、上記インバータ部の入力電流または出力電流を検出して、上記入力電流または上記出力電流を表わす電流検出信号を出力する電流検出手段を備えると共に、上記位相補正指令手段は、上記電流検出手段からの上記電流検出信号に基づいて、上記インバータ部の上記入力電流または上記出力電流の増減を判定する電流判定手段と、上記位相補正角を所定の位相角毎に減少方向または増加方向に逐次調整する位相補正角調整手段と、上記電流判定手段が上記インバータ部の上記入力電流または上記出力電流が増加傾向であると判定し、かつ上記レベル判定手段が上記積分信号が上記所定のレベル以上であると判定すると、上記位相補正角調整手段の上記位相補正角を調整する増減方向を反転させると共に、上記レベル判定手段が上記積分信号が上記所定のレベル未満であると判定すると、その調整方向を減少方向にする調整方向反転手段とを有することを特徴としている。
【００２９】
上記請求項７のモータによれば、上記位相補正指令手段の位相補正角調整手段は、例えば上記位相補正角を所定の位相角毎に増加方向に逐次調整すると、上記電流検出手段からの電流検出信号に基づいて、上記電流判定手段が上記インバータ部の上記入力電流または上記出力電流が増加傾向であると判定して、かつ上記レベル判定手段が上記積分信号が上記所定のレベル以上であると判定すると、位相補正角調整手段の位相補正角の調整方向を増加方向から減少方向に反転させる。一方、上記位相補正角を所定の位相角毎に減少方向に逐次調整すると、上記電流検出手段からの電流検出信号に基づいて、上記電流判定手段が上記インバータ部の入力電流または出力電流が増加傾向であると判定して、かつレベル判定手段が積分信号が上記所定のレベル以上であると判定すると、位相補正角調整手段の位相補正角の調整方向を減少方向から増加方向に反転させる。また、上記レベル判定手段が積分信号が上記所定のレベル未満であると判定すると、その調整方向を減少方向にする。すなわち、上記位相補正角調整手段により位相補正角を逐次調整するとき、レベル判定手段のレベル判定の条件をピーク効率点を含み脱調限界点を含まない範囲内にすることによって、ピーク効率点より遅れ補正側の脱調領域に位相補正角を調整する手前で、減少方向にするのである。
【００３０】
したがって、上記電流判定手段,位相補正角調整手段および調整方向反転手段を用いて、モータを最大効率で運転できるピーク効率点に位相補正角を調整することができる。また、上記位相補正角の増減によって、位相補正角をピーク効率点に追い込むとき、位相補正角を遅れ側に補正しすぎて脱調するということがない。
【００３１】
また、請求項８のモータは、複数極の磁石を有する回転子と、３相Ｙ結線に接続された電機子コイルを有する固定子と、上記電機子コイルに対して並列状態で３相Ｙ結線された抵抗回路と、上記電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差に基づいて、上記回転子と上記固定子との間の相対的な回転位置を検出して、位置信号を出力する回転位置検出手段と、上記回転位置検出手段の上記位置信号に基づいて、上記電機子コイルに印加する電圧のパターンを切り換えるインバータ部とを備えるモータにおいて、上記電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差を検出して、その電位差を表わす電位差信号を出力する電位差検出手段と、上記電位差検出手段からの上記電位差信号を受けて、上記電位差信号のレベルが脱調領域の限界点である脱調レベルよりも大きい所定のレベル以上か否かを判定するレベル判定手段と、上記位置信号の切り換わり時点から上記電圧のパターンを切り換えるまでの位相を補正する位相補正手段と、上記レベル判定手段の判定結果に基づいて、上記電位差信号のレベルが上記所定のレベル以上で、かつモータ効率が最大になるように、上記位相補正手段に位相補正角を表わす指令信号を出力する位相補正指令手段とを備えたことを特徴としている。
【００３２】
上記請求項８のモータによれば、上記回転位置検出手段は、上記電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差に基づいて、複数極の磁石を有する回転子と固定子との間の相対的な回転位置を検出して、位置信号を出力する。そして、上記電位差検出手段は、電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差を検出して、その電位差を表わす電位差信号を出力する。上記位相補正指令手段は、モータ効率が最大になるように、上記位相補正手段に位相補正角を表わす指令信号を出力し、位相補正手段は、上記位相補正角に基づいて、位置信号の切り換わり時点から電圧のパターンを切り換えるまでの位相を補正する。このとき、上記位相補正指令手段は、上記レベル判定手段により電位差信号のレベルが脱調領域の限界点である脱調レベルよりも大きい所定のレベル以上か否かを判定した結果に基づいて、電位差信号のレベルが上記所定のレベル以上になるように、位相補正手段に位相補正角を表わす指令信号を出力する。そして、上記位相補正手段からの位相補正された電圧のパターンを表わす信号に基づいて、上記インバータ部は、電機子コイルに印加する電圧のパターンを切り換える。
【００３３】
したがって、上記電位差信号のレベル判定の条件を、例えばモータが脱調する限界点の電位差信号のレベルとならない範囲内にすることによって、ピーク効率点より遅れ位相側に存在する脱調領域に電圧のパターンの位相が調整されることがないので、脱調を防止しつつ、モータを最大効率で運転できる。
【００３４】
また、請求項９のモータは、請求項８のモータにおいて、上記インバータ部の入力電流または出力電流を検出して、上記入力電流または上記出力電流を表わす電流検出信号を出力する電流検出手段を備えると共に、上記位相補正指令手段は、上記電流検出手段からの上記電流検出信号に基づいて、上記インバータ部の上記入力電流または上記出力電流の増減を判定する電流判定手段と、上記位相補正角を所定の位相角毎に減少方向または増加方向に逐次調整する位相補正角調整手段と、上記電流判定手段が上記インバータ部の上記入力電流または上記出力電流が増加傾向であると判定し、かつ上記レベル判定手段が上記電位差信号が上記所定のレベル以上であると判定すると、上記位相補正角調整手段の上記位相補正角を調整する増減方向を反転させると共に、上記レベル判定手段が上記電位差信号が上記所定のレベル未満であると判定すると、その調整方向を減少方向にする調整方向反転手段とを有することを特徴としている。
【００３５】
上記請求項９のモータによれば、上記位相補正指令手段の位相補正角調整手段は、例えば上記位相補正角を所定の位相角毎に増加方向に逐次調整すると、上記電流検出手段からの電流検出信号に基づいて、上記電流判定手段が上記インバータ部の上記入力電流または上記出力電流が増加したと判定して、かつ上記レベル判定手段が上記電位差信号が上記所定のレベル以上であると判定すると、位相補正角調整手段の位相補正角を調整方向を増加方向から減少方向に反転させる。一方、上記位相補正角を所定の位相角毎に減少方向に逐次調整すると、電流検出手段からの電流検出信号に基づいて、電流判定手段がインバータ部の入力電流または出力電流が増加したと判定して、かつレベル判定手段が電位差信号が上記所定のレベル以上であると判定すると、位相補正角調整手段の位相補正角を調整方向を減少方向から増加方向に反転させる。また、上記レベル判定手段が電位差信号が上記所定のレベル未満であると判定すると、その調整方向を減少方向にする。すなわち、上記位相補正角調整手段により位相補正角を逐次調整するとき、レベル判定手段のレベル判定の条件をピーク効率点を含み脱調限界点を含まない範囲内にすることによって、ピーク効率点より遅れ補正側の脱調領域に位相補正角を調整する手前で、減少方向にするのである。
【００３６】
したがって、上記電流判定手段,位相補正角調整手段および調整方向反転手段を用いて、モータを最大効率で運転できるピーク効率点に位相補正角を調整することができる。また、上記位相補正角の増減によって、位相補正角をピーク効率点に追い込むとき、位相補正角を遅れ側に補正しすぎて脱調するということがない。
【００３７】
また、請求項１０のモータは、複数極の磁石を有する回転子と、３相Ｙ結線に接続された電機子コイルを有する固定子と、上記電機子コイルに対して並列状態で３相Ｙ結線された抵抗回路と、上記電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差に基づいて、上記回転子と上記固定子との間の相対的な回転位置を検出して、位置信号を出力する回転位置検出手段と、上記回転位置検出手段の上記位置信号に基づいて、上記電機子コイルに印加する電圧のパターンを切り換えるインバータ部とを備えるモータにおいて、上記電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差を検出して、その電位差を表わす電位差信号を出力する電位差検出手段と、上記電位差検出手段からの上記電位差信号を受けて、上記電位差信号を積分して、積分信号を出力する積分手段と、上記積分手段からの上記積分信号を受けて、上記積分信号のレベルが脱調領域の限界点である脱調レベルよりも大きい所定のレベル以上か否かを判定するレベル判定手段と、上記インバータ部の出力電圧を補正する電圧補正手段と、上記レベル判定手段の判定結果に基づいて、上記積分手段からの上記積分信号のレベルが上記所定のレベル以上で、かつモータ効率が最大になるように、上記電圧補正手段に電圧補正値を表わす指令信号を出力する電圧補正指令手段とを備えたことを特徴としている。
【００３８】
上記請求項１０のモータによれば、上記回転位置検出手段は、上記電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差に基づいて、複数極の磁石を有する回転子と固定子との間の相対的な回転位置を検出して、位置信号を出力する。そして、上記電位差検出手段は、電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差を検出して、その電位差を表わす電位差信号を出力し、上記積分手段は、電位差検出手段からの電位差信号を積分して、積分信号を出力する。上記電圧補正指令手段は、モータ効率が最大になるように、上記電圧補正手段に電圧補正値を表わす指令信号を出力し、電圧補正手段は、上記電圧補正値に基づいて、インバータ部の出力電圧を補正する。このとき、上記電圧補正指令手段は、上記レベル判定手段により積分信号のレベルが上記所定のレベル以上か否かを判定した結果に基づいて、積分手段からの積分信号のレベルが上記所定のレベル以上になるように、電圧補正手段に電圧補正値を表わす指令信号を出力する。
【００３９】
したがって、上記積分信号のレベル判定の条件を、例えばモータが脱調する限界点の積分信号のレベルとならない範囲内にすることによって、ピーク効率点より高い電圧側に存在する脱調領域にインバータ部の出力電圧が調整されることがないので、脱調を防止しつつ、モータを最大効率で運転できる。
【００４０】
また、請求項１１のモータは、請求項１０のモータにおいて、上記インバータ部の入力電流または出力電流を検出して、上記入力電流または上記出力電流を表わす電流検出信号を出力する電流検出手段を備えると共に、上記電圧補正指令手段は、上記電流検出手段からの上記電流検出信号に基づいて、上記インバータ部の上記入力電流または上記出力電流の増減を判定する電流判定手段と、上記電圧補正値を所定の電圧値毎に減少方向または増加方向に逐次調整する電圧補正値調整手段と、上記電流判定手段が上記インバータ部の上記入力電流または上記出力電流が増加傾向であると判定し、かつ上記レベル判定手段が上記積分信号が上記所定のレベル以上であると判定すると、上記電圧補正値調整手段の上記電圧補正値を調整する増減方向を反転させると共に、上記レベル判定手段が上記積分信号が上記所定のレベル未満であると判定すると、その調整方向を減少方向にする調整方向反転手段とを有することを特徴としている。
【００４１】
上記請求項１１のモータによれば、上記電圧補正指令手段の電圧補正値調整手段は、例えば上記電圧補正値を所定の電圧値毎に増加方向に逐次調整すると、上記電流検出手段からの電流検出信号に基づいて、上記電流判定手段が上記インバータ部の上記入力電流または上記出力電流が増加傾向であると判定して、かつ上記レベル判定手段が上記積分信号が上記所定のレベル以上であると判定すると、電圧補正値調整手段の電圧補正値の調整方向を増加方向から減少方向に反転させる。一方、上記電圧補正値を所定の電圧値毎に減少方向に逐次調整すると、上記電流検出手段からの電流検出信号に基づいて、上記電流判定手段が上記インバータ部の入力電流または出力電流が増加傾向であると判定して、かつレベル判定手段が積分信号が上記所定のレベル以上であると判定すると、電圧補正値調整手段の電圧補正値の調整方向を減少方向から増加方向に反転させる。また、上記レベル判定手段が積分信号が上記所定のレベル未満であると判定すると、その調整方向を減少方向にする。すなわち、上記電圧補正値調整手段により電圧補正値を逐次調整するとき、レベル判定手段のレベル判定の条件をピーク効率点を含み脱調限界点を含まない範囲内にすることによって、ピーク効率点より高い電圧側の脱調領域に電圧補正値を調整する手前で、減少方向にするのである。
【００４２】
したがって、上記電流判定手段,電圧補正値調整手段および調整方向反転手段を用いて、モータを最大効率で運転できるピーク効率点にインバータ部の出力電圧を調整することができる。また、上記電圧補正値の増減によって、インバータ部の出力電圧をピーク効率点に追い込むとき、電圧補正値を高い電圧側に補正しすぎて脱調するということがない。
【００４３】
また、請求項１２のモータは、複数極の磁石を有する回転子と、３相Ｙ結線に接続された電機子コイルを有する固定子と、上記電機子コイルに対して並列状態で３相Ｙ結線された抵抗回路と、上記電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差に基づいて、上記回転子と上記固定子との間の相対的な回転位置を検出して、位置信号を出力する回転位置検出手段と、上記回転位置検出手段の上記位置信号に基づいて、上記電機子コイルに印加する電圧のパターンを切り換えるインバータ部とを備えるモータにおいて、上記電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差を検出して、その電位差を表わす電位差信号を出力する電位差検出手段と、上記電位差検出手段からの上記電位差信号を受けて、上記電位差信号のレベルが脱調領域の限界点である脱調レベルよりも大きい所定のレベル以上か否かを判定するレベル判定手段と、上記インバータ部の出力電圧を補正する電圧補正手段と、上記レベル判定手段の判定結果に基づいて、上記電位差信号のレベルが上記所定のレベル以上で、かつモータ効率が最大になるように、上記電圧補正手段に電圧補正値を表わす指令信号を出力する電圧補正指令手段とを備えたことを特徴としている。
【００４４】
上記請求項１２のモータによれば、上記回転位置検出手段は、上記電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差に基づいて、複数極の磁石を有する回転子と固定子との間の相対的な回転位置を検出して、位置信号を出力する。そして、上記電位差検出手段は、電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差を検出して、その電位差を表わす電位差信号を出力する。上記電圧補正指令手段は、モータ効率が最大になるように、上記電圧補正手段に電圧補正値を表わす指令信号を出力し、電圧補正手段は、上記電圧補正値に基づいて、インバータ部の出力電圧を補正する。このとき、上記電圧補正指令手段は、上記レベル判定手段により電位差信号のレベルが上記所定のレベル以上か否かを判定した結果に基づいて、電位差信号のレベルが上記所定のレベル以上になるように、電圧補正手段に電圧補正値を表わす指令信号を出力する。
【００４５】
したがって、上記電位差信号のレベル判定の条件を、例えばモータが脱調する限界点の電位差信号のレベルとならない範囲内にすることによって、ピーク効率点より高い電圧側に存在する脱調領域にインバータ部の出力電圧が調整されることがないので、脱調を防止しつつ、モータを最大効率で運転できる。
【００４６】
また、請求項１３のモータは、請求項１２のモータにおいて、上記インバータ部の入力電流または出力電流を検出して、上記入力電流または上記出力電流を表わす電流検出信号を出力する電流検出手段を備えると共に、上記電圧補正指令手段は、上記電流検出手段からの上記電流検出信号に基づいて、上記インバータ部の上記入力電流または上記出力電流の増減を判定する電流判定手段と、上記電圧補正値を所定の電圧値毎に減少方向または増加方向に逐次調整する電圧補正値調整手段と、上記電流判定手段が上記インバータ部の上記入力電流または上記出力電流が増加傾向であると判定し、かつ上記レベル判定手段が上記電位差信号が上記所定のレベル以上であると判定すると、上記電圧補正値調整手段の上記電圧補正値を調整する増減方向を反転させると共に、上記レベル判定手段が上記電位差信号が上記所定のレベル未満であると判定すると、その調整方向を減少方向にする調整方向反転手段とを有することを特徴としている。
【００４７】
上記請求項１３のモータによれば、上記電圧補正指令手段の電圧補正値調整手段は、例えば上記電圧補正値を所定の電圧値毎に増加方向に逐次調整すると、上記電流検出手段からの電流検出信号に基づいて、上記電流判定手段が上記インバータ部の上記入力電流または上記出力電流が増加したと判定して、かつ上記レベル判定手段が上記電位差信号が上記所定のレベル以上であると判定すると、電圧補正値調整手段の電圧補正値を調整方向を増加方向から減少方向に反転させる。一方、上記電圧補正値を所定の電圧値毎に減少方向に逐次調整すると、電流検出手段からの電流検出信号に基づいて、電流判定手段がインバータ部の入力電流または出力電流が増加したと判定して、かつレベル判定手段が電位差信号が上記所定のレベル以上であると判定すると、電圧補正値調整手段の電圧値を調整方向を減少方向から増加方向に反転させる。また、上記レベル判定手段が電位差信号が上記所定のレベル未満であると判定すると、その調整方向を減少方向にする。すなわち、上記電圧補正値調整手段により電圧補正値を逐次調整するとき、レベル判定手段のレベル判定の条件をピーク効率点を含み脱調限界点を含まない範囲内にすることによって、ピーク効率点より高い電圧側の脱調領域に電圧補正値を調整する手前で、減少方向にするのである。
【００４８】
したがって、上記電流判定手段,電圧補正値調整手段および調整方向反転手段を用いて、モータを最大効率で運転できるピーク効率点にインバータ部の出力電圧を調整することができる。また、上記電圧補正値の増減によって、インバータ部の出力電圧をピーク効率点に追い込むとき、電圧補正値を高い電圧側に補正しすぎて脱調するということがない。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００５０】
（第１実施形態）
図１はこの発明の第１実施形態のブラシレスＤＣモータの構成を示しており、１は電機子コイル１a,１b,１cがＹ結線され、複数の永久磁石を有する回転子１０を回転磁界により回転させる固定子、２は上記電機子コイル１a,１b,１cに並列状態に接続され、抵抗２a,２b,２cをＹ結線した抵抗回路、３は上記抵抗回路２の中性点の電圧Ｖ_Mと電機子コイル１a,１b,１cの中性点の電圧Ｖ_Nとの電位差を表わす電位差信号Ｖ_MNを検出して、その電位差信号Ｖ_MNに基づいて、回転子１０の相対的な位置を検出して、回転子１０の相対的な位置を表わす位置信号を出力する回転位置検出手段としての回転位置検出器、４は上記回転位置検出器３からの位置信号を受けて、スイッチング信号を出力するインバータ出力制御手段としてのマイコン、５は上記マイコン４からのスイッチング信号を受けて、転流制御信号を出力するベース駆動回路である。上記ベース駆動回路５からの転流制御信号をインバータ部２０に夫々入力している。なお、上記固定子１と回転子１０でモータ部１１を構成している。
【００５１】
上記回転位置検出器３は、反転入力端子に抵抗回路２の中性点の電圧Ｖ_Mを入力すると共に、非反転入力端子に抵抗Ｒ₁を介してグランドＧＮＤを接続し、出力端子と反転入力端子との間に抵抗Ｒ₂とコンデンサＣ₁とを並列に接続した増幅器ＩＣ1と、上記増幅器ＩＣ1の出力端子に抵抗Ｒ₃を介して反転入力端子が接続され、非反転入力端子に抵抗Ｒ₄を介してグランドＧＮＤが接続されると共に、出力端子と反転入力端子との間に抵抗Ｒ₅を接続した増幅器ＩＣ2と、上記増幅器ＩＣ2の出力端子に反転入力端子が接続され、非反転入力端子に抵抗Ｒ₆を介してグランドＧＮＤが接続されると共に、出力端子と非反転入力端子との間に抵抗Ｒ₇を接続した増幅器ＩＣ3とを備えている。上記増幅器ＩＣ1,抵抗Ｒ₁,抵抗Ｒ₂およびコンデンサＣ₁で差動増幅器２１と積分手段としての積分器２２の両方を兼ねる構成をしている。また、上記増幅器ＩＣ2と抵抗Ｒ₃,Ｒ₄,Ｒ₅で反転増幅器２３を構成し、増幅器ＩＣ3と抵抗Ｒ₆,Ｒ₇で零クロスコンパレータ２４を構成している。そして、上記電機子コイル１a,１b,１cの中性点は、グランドＧＮＤと抵抗Ｒ₁を介して増幅器ＩＣ1の非反転入力端子に接続されているので、差動増幅器２１(積分器２２)は、抵抗回路２の中性点の電圧Ｖ_Mと電機子コイル１a,１b,１cの中性点の電圧Ｖ_Nとの電位差を表わす電位差信号Ｖ_MNを検出すると共に、電位差信号Ｖ_MNを積分して、積分信号∫Ｖ_MNdtを出力する。
【００５２】
また、上記ブラシレスＤＣモータは、回転位置検出器３の積分器２２からの積分信号∫Ｖ_MNdtを受けて、レベル検出信号をマイコン４に出力する脱調予測レベル検出器６を備えている。この脱調予測レベル検出器６は、図２に示すように、回転位置検出器３の積分器２２からの積分信号∫Ｖ_MNdtを増幅器ＩＣ4の反転入力端子に接続すると共に、増幅器ＩＣ4の非反転入力端子をグランドＧＮＤに抵抗Ｒ8を介して接続して、増幅器ＩＣ4の出力端子と非反転入力端子を抵抗Ｒ9を介して接続している。上記増幅器ＩＣ4と抵抗Ｒ8,Ｒ9でヒステリシス特性を有するヒステリシスコンパレータを構成している。上記ブラシレスＤＣモータが位置信号に従って駆動され、図４に示すように、脱調予測レベル検出器６の増幅器ＩＣ4の反転入力端子に入力された積分信号∫Ｖ_MNdt(図４(A)に示す)が基準値Ｅ1を越えると、増幅器ＩＣ4の出力端子はＬレベルとなり、積分信号∫Ｖ_MNdtが基準値Ｅ2未満になると、増幅器ＩＣ4の出力端子はＨレベルとなる。すなわち、上記脱調予測レベル検出器６のレベル検出信号(図４(C)に示す)は、位置信号(図４(B)に示す)と位相の異なる同一周期の信号となる。ところが、上記回転位置検出器３からの積分信号∫Ｖ_MNdtのレベルが小さくなると、積分信号∫Ｖ_MNが基準値Ｅ1を越えなかったり、積分信号∫Ｖ_MNdtが基準値Ｅ2未満にならなかったりして、レベル検出信号は、位置信号に比べて周波数が低くなると共に、デューティ比が異なる。すなわち、上記積分信号∫Ｖ_MNが所定のレベル以上か否かをレベル検出信号が所定の周期で連続するか否かによって検出することができる。
【００５３】
また、上記インバータ部２０は、図１に示すように、交流電源９の両出力端子に接続され、交流電圧を全波整流するダイオードＤ₁,Ｄ₂,Ｄ₃,Ｄ₄からなるダイオードブリッジ１２と、上記ダイオードブリッジ１２の正極側出力端子に一端が接続されたリアクトルＬと、そのリアクトルＬの他端と一端が接続され、他端がダイオードブリッジ１２の負極側出力端子に接続されたコンデンサＣ₀と、コンデンサＣ₀の一端に夫々コレクタが接続された３つのトランジスタ２０a,２０b,２０cと、コンデンサＣ₀の他端に夫々エミッタが接続された３つのトランジスタ２０d,２０e,２０fとで構成されている。上記トランジスタ２０aのエミッタとトランジスタ２０dのコレクタを互いに接続し、トランジスタ２０bのエミッタとトランジスタ２０eのコレクタを互いに接続し、トランジスタ２０cのエミッタとトランジスタ２０fのコレクタを互いに接続している。また、上記トランジスタ２０a,２０dの互いに接続された部分にＵ相の電機子コイル１aを接続し、トランジスタ２０b,２０eの互いに接続された部分にＶ相の電機子コイル１bを接続し、トランジスタ２０c,２０fの互いに接続された部分にＷ相の電機子コイル１cを接続している。そして、上記各トランジスタ２０a〜２０fのコレクタとエミッタとの間にダイオードを夫々逆並列接続している。なお、上記リアクトルＬとコンデンサＣ₀は、平滑回路を構成し、ダイオードブリッジ１２からの全波整流された脈流電圧を平滑にされた直流電圧にしている。
【００５４】
また、上記ブラシレスＤＣモータは、交流電源９の一端とダイオードブリッジ１２との間に設けられた電流センサ７と、その電流センサ７からの入力電流を表わす信号を受けて、上記マイコン４に電流検出信号を出力する電流レベル検出器８を備えている。上記電流センサ７と電流レベル検出器８でインバータ部２０の入力電流を検出する電流検出手段を構成している。
【００５５】
また、上記マイコン４は、図３に示すように、図１に示す回転位置検出器３からの位置信号が外部割込端子を介して接続された位相補正タイマＴ1と、上記位置信号を受けて、電機子コイル１a,１b,１cの電圧パターンの周期を測定する周期測定タイマＴ2と、周期測定タイマＴ2からの測定されたタイマ値を受けて、そのタイマ値から電機子コイル１a,１b,１cの電圧パターンの周期を演算して、周期を表わす周期信号を出力する周期演算部４１と、周期演算部４１からの周期信号を受けて、その周期から位相補正角に相当するタイマ値を演算して、位相補正タイマＴ1にタイマ値設定信号を出力するタイマ値演算部４２とを備えている。さらに、上記マイコン４は、位相補正タイマＴ1からの割込信号ＩＲＱを受けて、電圧パターン信号を出力するインバータモード選択部４３と、周期演算部４１からの周期信号を受けて、回転速度を演算して現在速度信号を出力する速度演算部４４と、速度演算部４４からの現在速度信号と外部からの速度指令信号とを受けて、電圧指令信号を出力する速度制御部４５と、上記回転位置検出器３からの位置信号と脱調予測レベル検出器６からのレベル検出信号とを受けて、レベル判定結果を表わす信号を出力する脱調予測レベル判定部５１と、上記脱調予測レベル判定部５１からのレベル判定結果を表わす信号と図１に示す電流レベル検出器８からの電流検出信号とを受けて、位相補正角指令信号をタイマ値演算部４２に出力する位相補正指令手段としてのモータ効率最大制御部５３と、インバータモード選択部４３からの電圧パターン信号と速度制御部４５からの電圧指令信号を受けて、スイッチング信号を出力するＰＷＭ(パルス幅変調)部５２とを備えている。
【００５６】
なお、上記モータ効率最大制御部５３は、電流レベル検出器８からの電流検出信号に基づいて、インバータ部２０の入力電流の増減を判定する電流判定手段５３aと、タイマ値演算部４２に出力する位相補正角指令信号の位相補正角を１deg毎に進み方向または遅れ方向に逐次調整する位相補正角調整手段５３bと、上記電流判定手段５３aがインバータ部２０の入力電流が増加傾向であると判定し、かつ脱調予測レベル判定部５１が積分信号∫Ｖ_MNdtが所定値以上であると判定すると、位相補正角調整手段５３bの位相補正角を調整する増減方向を反転させる共に、位相補正角調整手段５３bの位相補正角の調整方向が増加方向のとき、脱調予測レベル判定部５１が積分信号∫Ｖ_MNdtが所定値未満であると判定すると、位相補正角調整手段５３bの位相補正角の調整方向が増加方向のとき、その調整方向を増加方向から減少方向に反転させる調整方向反転手段５３cとを有している。また、上記位相補正タイマＴ1,周期測定タイマＴ2,周期演算部４１およびタイマ値演算部４２で位相補正手段を構成している。また、上記脱調予測レベル検出器６と脱調予測レベル判定部５１でレベル判定手段を構成している。
【００５７】
上記構成において、ブラシレスＤＣモータが位置検出に従って駆動されているとき、電機子コイル１a,１b,１cの各Ｕ相,Ｖ相,Ｗ相の誘起電圧Ｅ_U,Ｅ_V,Ｅ_Wは、図５(A)〜(C)に示すように、１２０deg毎に位相の異なる台形状の波形となる。そして、図１に示す回転位置検出器３の増幅器ＩＣ1は、反転入力端子に入力された抵抗回路２の中性点の電圧Ｖ_Mと、増幅器ＩＣ1の非反転入力端子に入力された電機子コイル１a,１b,１cの中性点の電圧Ｖ_Nとの電位差を表わす電位差信号Ｖ_MN(図５(D)に示す)を検出すると共に、その電位差信号Ｖ_MNを積分して、積分信号∫Ｖ_MNdt(図５(E)に示す)を出力する。上記積分信号∫Ｖ_MNdtは、誘起電圧周波数の３倍の周波数の略正弦波形となる。そして、上記反転増幅器２３は、増幅器ＩＣ2の反転入力端子に入力された積分信号∫Ｖ_MNdtを所定の振幅に増幅し、零クロスコンパレータ２４は、その増幅された積分信号∫Ｖ_MNdtのゼロクロスを検出し、位置信号(図５(F)に示す)を出力する。
【００５８】
次に、上記回転位置検出器３からの位置信号は、マイコン４の外部割込端子から周期測定タイマＴ2に入力される。そして、上記周期測定タイマＴ2は、位置信号のリーディングエッジからトレイリングエッジまでの期間とトレイリングエッジからリーディングエッジまでの期間とを測定して、測定されたタイマ値を出力する。上記周期測定タイマＴ2からのタイマ値を表わす信号を受けて、周期演算部４１は、電機子コイル１a,１b,１cの電圧パターンの周期を求める。すなわち、上記位置信号のトレイリングエッジからリーディングエッジまでの期間とリーディングエッジからトレイリングエッジまでの期間は、６０deg毎に繰り返され、測定された各期間のタイマ値を６倍することによって、上記電圧パターンの一周期分のタイマ値を求めるのである。
【００５９】
そして、上記周期演算部４１からの周期を表わす周期信号を受けて、タイマ値演算部４２はタイマ値設定信号を出力する。上記タイマ値演算部４２からのタイマ値設定信号を受けて、位相補正タイマＴ1は、位置信号から電圧パターンを切り換えるまでの時間を計時する。すなわち、上記位相補正タイマＴ1は、カウントが終了するとインバータモード選択部４３に割込信号ＩＲＱを出力し、インバータモード選択部４３は、位相補正された電圧パターン信号(図５(I)〜(N)に示す)をＰＷＭ部５２に出力するのである。そして、上記ＰＷＭ部５２は、スイッチング信号を図１に示すベース駆動回路５に出力して、ベース駆動回路５はインバータ部２０に転流制御信号を出力すると、インバータ部２０の各トランジスタ２０a〜２０fは夫々オンオフする。なお、図５(G)の位置信号番号は、説明を容易にするために位置信号の一周期分に対して０〜５の番号を割り当てたものである。また、図５(I)〜(N)の電圧パターン信号は、トランジスタ２０a〜２０fをオンオフさせるタイミングを表している。また、図５(P)に示すインバータモードは、インバータモード選択部４３において選択された電圧パターン信号(図５(I)〜(N)に示す)に対応するように０〜５の番号を割り当てたものである。
【００６０】
以下、上記マイコン４の動作を図６,７,８,９のフローチャートに従って説明する。なお、上記マイコン４の外部割込端子に入力される位置信号の立ち上がり,立ち下がり毎に割込処理１を行う。
【００６１】
まず、図６において、割込処理１がスタートすると、ステップＳ100で電流レベル検出器８からの電流検出信号を受けて、モータ効率最大制御部５３は、インバータ部２０に入力された入力電流の電流値を今回電流値とする。次に、ステップＳ101で前回レベル検出信号がＨレベルか否かを判定して、前回レベル検出信号がＨレベルと判定すると、ステップＳ111に進み、今回レベル検出信号がＨレベルか否かを判定する。そして、ステップＳ111で今回レベル検出信号がＨレベルと判定すると、ステップＳ113に進み、脱調予測フラグをセットして、ステップＳ102に進む。一方、ステップＳ111で今回レベル検出信号がＨレベルでないと判定すると、ステップＳ114に進み、脱調予測フラグをリセットして、ステップＳ102に進む。
【００６２】
一方、ステップＳ101で前回レベル検出信号がＨレベルでないと判定すると、ステップＳ112に進み、今回レベル検出信号がＬレベルか否かを判定する。そして、ステップＳ112で今回レベル検出信号がＬレベルであると判定すると、ステップＳ115に進み、脱調予測フラグをセットして、ステップＳ102に進む。一方、ステップＳ112で今回レベル検出信号がＬレベルでないと判定すると、ステップＳ116に進み、脱調予測フラグをリセットして、ステップＳ102に進む。
【００６３】
次に、ステップＳ102に進み、前回位相補正角指令が進み補正であるか否かを判定し、前回位相補正角指令が進み補正であると判定すると、ステップＳ121に進む。次に、ステップＳ121で前回電流値が今回電流値を越えるか否かを判定し、前回電流値が今回電流値を越えると判定すると、ステップＳ123に進み、前回位相補正角指令を−１deg(進み補正側)して、ステップＳ103に進む。一方、ステップＳ121で前回電流値が今回電流値以下と判定すると、ステップＳ124に進み、脱調予測フラグをリセットしているか否かを判定する。そして、ステップＳ124で脱調予測フラグをリセットしていると判定すると、ステップＳ125に進み、前回位相補正角指令を＋１deg(遅れ補正側)にして、ステップＳ103に進む。一方、ステップＳ124で脱調予測フラグをリセットしていないと判定すると、ステップＳ126に進み、前回位相補正角指令を−１deg(進み補正側)にして、ステップＳ103に進む。
【００６４】
一方、ステップＳ102で前回位相補正角指令が進み補正でないと判定すると、ステップＳ122に進み、前回電流値が今回電流値を越えるか否かを判定し、前回電流値が今回電流値を越えると判定すると、ステップＳ127に進む。そして、ステップＳ127で脱調予測フラグをリセットしているか否かを判定して、脱調予測フラグをリセットしていると判定すると、ステップＳ129に進み、前回位相補正角指令を＋１deg(遅れ補正側)にして、ステップＳ103に進む。一方、ステップＳ127で脱調予測フラグをリセットしていないと判定すると、ステップＳ130に進み、前回位相補正角指令を−１deg(進み補正側)にして、ステップＳ103に進む。また、ステップＳ122で前回電流値が今回電流値以下と判定すると、ステップＳ128に進み、前回位相補正角指令を−１deg(進み補正側)にして、ステップＳ103に進む。
【００６５】
次に、ステップＳ103で今回電流値を前回電流値に設定した後、図７に示すステップＳ104に進む。
【００６６】
次に、図７に示すステップＳ104で位相補正タイマＴ1(図７ではタイマＴ1とする)がカウント中か否かを判別して、タイマＴ1がカウント中と判別すると、ステップＳ131に進み、タイマＴ1をストップさせる。すなわち、上記タイマＴ1がカウント中の場合、次のスタートに備えて、タイマＴ1をストップさせるのである。次に、ステップＳ132で電圧パターンを出力して、ステップＳ105に進む。一方、ステップＳ104でタイマＴ1がカウント中でないと判別すると、ステップＳ105に進む。
【００６７】
次に、ステップＳ105で補正角(脱調予測レベル判定部５１からの位相補正角指令信号に基づく位相補正角)が６０deg以上であるか否かを判別して、補正角が６０deg以上である場合、ステップＳ141に進み、補正角が１２０deg以上か否かを判別する。そして、ステップＳ141で補正角が１２０deg以上の場合、ステップＳ142に進み、位相補正Ｅ(図７では補正Ｅとする)とし、ステップＳ143に進む。そして、ステップＳ143で前回が位相補正Ｃ(図７では補正Ｃとする)または位相補正Ｄ(図７では補正Ｄとする)か否かを判別して、前回が位相補正Ｃまたは位相補正Ｄであると判別すると、ステップＳ144に進み、補正切替要求を行った後、ステップＳ106に進む。一方、ステップＳ143で前回が位相補正Ｃまたは位相補正Ｄでないと判別すると、ステップＳ106に進む。
【００６８】
一方、ステップＳ141で補正角が１２０deg未満の場合、ステップＳ145に進み、位相補正Ｄとして、ステップＳ146に進む。そして、ステップＳ146で前回が位相補正Ｃまたは位相補正Ｅか否かを判別して、前回が位相補正Ｃまたは位相補正Ｅであると判別すると、ステップＳ147に進み、補正切替要求を行った後、ステップＳ106に進む。一方、ステップＳ146で前回が位相補正Ｃまたは位相補正Ｅでないと判別すると、ステップＳ106に進む。また、ステップＳ105で補正角が６０deg未満であると判別すると、ステップＳ151に進み、位相補正Ｃとして、ステップＳ152に進む。そして、ステップＳ152で前回が位相補正Ｄまたは位相補正Ｅか否かを判別して、前回が位相補正Ｄまたは位相補正Ｅであると判別すると、ステップＳ153に進み、補正切替要求を行った後、ステップＳ106に進む。一方、ステップＳ152で前回が位相補正Ｄまたは位相補正Ｅでない場合、ステップＳ106に進む。
【００６９】
次に、ステップＳ106でタイマ値ＴＩＳＯＵを位相補正Ｃ,Ｄ,Ｅ毎に計算する。すなわち、位相補正Ｃでは、タイマ値ＴＩＳＯＵに位相補正角に応じたタイマ値をセットし、位相補正Ｄでは、タイマ値ＴＩＳＯＵに位相補正角から６０deg減算した位相角に応じたタイマ値をセットし、位相補正Ｅでは、タイマ値ＴＩＳＯＵに位相補正角から１２０deg減算した位相角に応じたタイマ値をセットする。そして、ステップＳ107に進み、インバータモードを１ステップ進める。
【００７０】
次に、図８に示すステップＳ108に進み、補正切替要求が有るか否かを判別し、補正切替要求が有る場合、ステップＳ161に進み、補正切替が位相補正Ｃ(図８では補正Ｃとする)から位相補正Ｄ(図８では補正Ｄとする)または位相補正Ｄから位相補正Ｅ(図８では補正Ｅとする)に切替わるか否かを判別して、補正切替が位相補正Ｃから位相補正Ｄまたは位相補正Ｄから位相補正Ｅに切替わると判別すると、ステップＳ162に進み、補正切替要求を解除し、ステップＳ162-1でインバータモードを１ステップ戻して、ステップＳ109に進む。
【００７１】
一方、ステップＳ161で補正切替が位相補正Ｃから位相補正Ｄまたは位相補正Ｄから位相補正Ｅに切替わらない場合、すなわち位相補正Ｄから位相補正Ｃまたは位相補正Ｅから位相補正Ｄに切替わる場合、ステップＳ163に進み、電圧パターンを出力する。そして、ステップＳ164に進み、ステップＳ106で計算したタイマ値ＴＩＳＯＵをタイマＴ1に設定した後、ステップＳ165でタイマＴ1をスタートさせる。次に、ステップＳ166に進み、補正切替要求を解除して、ステップＳ109に進む。
【００７２】
また、ステップＳ108で補正切替要求がないと判別すると、ステップＳ168に進み、ステップＳ106で計算したタイマ値ＴＩＳＯＵをタイマＴ1に設定し、ステップＳ169でタイマＴ1をスタートさせ、ステップＳ109に進む。
【００７３】
次に、ステップＳ109で周期測定タイマＴ2をストップし、周期測定タイマＴ2のタイマ値を読み込み、ステップＳ110に進む。次に、ステップＳ110で周期測定タイマＴ2をセットしてスタートさせ、次の周期測定を開始する。そして、ステップＳ111で周期演算部４１により周期測定タイマＴ2の値から周期演算を行い、その演算結果から速度演算部４４によりモータの回転速度を演算する。次に、ステップＳ112で速度制御部４５は外部からの速度指令信号に基づき速度制御を行って、電圧指令信号を出力する。
【００７４】
そして、図９に示すように、タイマＴ1のカウントが終了して、タイマＴ1より割込信号ＩＲＱを出力すると、割込処理２がスタートし、ステップＳ170で電圧パターンを出力して、割込処理２を終了する。
【００７５】
こうして、上記位相補正Ｃは０deg〜６０degの位相補正を行い、位相補正Ｄは６０deg〜１２０degの位相補正を行い、位相補正Ｅは１２０deg〜１８０degの位相補正を行う。なお、図５(A)〜(P)は、位相補正Ｄの８０degの位相補正におけるこのブラシレスＤＣモータの各部の信号を示している。
【００７６】
図５(H)に示すように、タイマＴ1は、位置信号番号(図５(G)に示す)毎に順次スタートする。そして、例えば位置信号番号の２から３に替わる点を基準点として、位相補正角を８０degにすると、基準点から位置信号番号を一つ遅らせて、位置信号番号の３から４に替わる点でタイマＴ1がスタートして、基準点より８０deg遅れてインバータモード(図５(P)に示す)を１ステップ進めて[０]にする。
【００７７】
このように、上記割込処理１が行われる毎に、レベル検出信号が前回レベルと同じであれば脱調予測フラグをセットすると共に、前回電流値と今回電流値を比較して、インバータ部２０の入力電流の増減を検出する。そして、図１０に示すように、上記インバータ部２０の入力電流の増減に応じて位相補正角指令を１deg毎に遅れ進みさせることによって、入力電流を最小にする。これにより、モータ効率がほぼ最大となる。ただし、脱調予測フラグがセットされている場合は、位相補正角指令を進み位相側に−１degする。すなわち、上記インバータ部２０の入力電流が最小になるように最大効率運転を行うときに、ピーク効率点より遅れ位相側に存する脱調領域に電圧パターンの位相が調整されないようにするのである。
【００７８】
また、上記積分信号∫Ｖ_MNdtのレベルは、モータ効率に対して略反比例の関係を有し、負荷の大小および運転周波数の高低に係わらず、積分信号∫Ｖ_MNdtのレベルが略一定であることが後述する実験により確かめられた。そこで、このことに着目して、上記脱調予測レベル検出器６の基準値Ｅ1,Ｅ2を、最大モータ効率点とその最大モータ効率点の遅れ補正側の脱調限界点との間の積分信号∫Ｖ_MNdtの振幅値に設定する。すなわち、上記脱調予測レベル検出器６の基準値Ｅ1,Ｅ2を脱調予測レベルに設定するのである。そして、上記モータ効率最大制御部５３によって、積分信号∫Ｖ_MNdtのレベルが脱調予測レベル以下にならないようにしながら、位置信号の切り換わり時点から電圧パターンが切り換わるまでの位相を追い込んで、最大モータ効率点で運転する。そして、駆動系が定常状態になると、位相補正角を調整せず、最大モータ効率点で安定な運転を行う。
【００７９】
したがって、ピーク効率点より遅れ補正側に存在する脱調領域に電圧パターンの位相が調整されることがないので、脱調を防止しつつ、最大効率でモータを運転することができる。
【００８０】
以下、上記積分信号∫Ｖ_MNdtのレベルが、負荷の大小および運転周波数の高低に係わらず、略一定であることを確認した実験について説明する。なお、実験は、上記抵抗回路２の中性点の電圧Ｖ_Mと電機子コイル１a,１b,１cの中性点の電圧Ｖ_Nとの電位差を表わす電位差信号Ｖ_MNの振幅特性と、その電位差信号Ｖ_MNを積分した積分信号∫Ｖ_MNdtの振幅特性について行った。
【００８１】
図１１はこの実験に用いたブラシレスＤＣモータの構成を示しており、１は電機子コイル１a,１b,１cがＹ結線され、複数の永久磁石を有する回転子１０を回転磁界により回転させる固定子、２は上記電機子コイル１a,１b,１cに並列状態に接続され、抵抗２a,２b,２cをＹ結線した抵抗回路、３０は上記抵抗回路２の中性点の電圧Ｖ_Mと電機子コイル１a,１b,１cの中性点の電圧Ｖ_Nとの電位差を表わす電位差信号Ｖ_MNを検出して、その電位差信号Ｖ_MNに基づいて、回転子１０の相対的な位置を検出して、回転子１０の相対的な位置を表わす位置信号を出力する回転位置検出手段としての回転位置検出器、１４は上記回転位置検出器３からの位置信号を受けて、スイッチング信号を出力するマイコン、５は上記マイコン１４からのスイッチング信号を受けて、転流制御信号を出力するベース駆動回路である。上記ベース駆動回路５からの転流制御信号をインバータ部１２０に夫々接続している。そして、上記インバータ部１２０は、直流電源１０９の正極側に夫々接続された３つのトランジスタ１２０a,１２０b,１２０cと、直流電源１０９の負極側に夫々接続された３つのトランジスタ１２０d,１２０e,１２０fとで構成されている。
【００８２】
また、図１２は上記マイコン１４の構成を示しており、図３のマイコン４から脱調予測レベル判定部５１とモータ効率最大制御部５３を除いた構成をしており、同一の構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。なお、上記マイコン１４の位相補正を行う割込処理は、図６に示すフローチャートのステップＳ100〜103,ステップＳ111〜116,ステップＳ121〜130を除いて、図７,８,９に示すフローチャートと同一の処理を行う。
【００８３】
上記回転位置検出器３０は、図１１に示すように、増幅器ＩＣ11の非反転入力端子に抵抗回路２の中性点の電圧Ｖ_Mを入力すると共に、増幅器ＩＣ11の反転入力端子に抵抗Ｒ₁₁を介してグランドＧＮＤを接続し、増幅器ＩＣ11の出力端子と反転入力端子との間に抵抗Ｒ₁₂を接続した差動増幅器３１と、上記差動増幅器３１の出力端子に一端が接続された抵抗Ｒ₁₃とその抵抗Ｒ₁₃の他端とグランドＧＮＤとの間に接続されたコンデンサＣ₁₁とからなる積分器３２と、上記積分器３２の抵抗Ｒ₁₃の他端と非反転入力端子が接続され、反転入力端子にグランドＧＮＤが接続された増幅器ＩＣ12からなる零クロスコンパレータ３３とを備えている。そして、上記電機子コイル１a,１b,１cの中性点は、グランドＧＮＤを介して差動増幅器３１の反転入力端子に接続されているので、差動増幅器３１は、抵抗回路２の中性点の電圧Ｖ_Mと電機子コイル１a,１b,１cの中性点の電圧Ｖ_Nとの電位差を表わす電位差信号Ｖ_MNを検出する。
【００８４】
上記構成において、ブラシレスＤＣモータが位置検出に従って駆動されているとき、回転位置検出器３０の差動増幅器３１は、抵抗回路２の中性点の電圧Ｖ_Mと電機子コイル１a,１b,１cの中性点の電圧Ｖ_Nとの電位差を表わす電位差信号Ｖ_MNを検出する。そして、上記積分器３２は、電位差信号Ｖ_MNを積分して、積分信号∫Ｖ_MNdtを出力し、その積分信号∫Ｖ_MNdtを零クロスコンパレータ３３の非反転入力に入力する。そして、上記零クロスコンパレータ３３は、積分信号∫Ｖ_MNdtとグランドＧＮＤの基準電圧とを比較して、位置信号を出力する。
【００８５】
次に、上記零クロスコンパレータ３３からの位置信号は、マイコン１４の外部割込端子から周期測定タイマＴ2に入力される。そして、上記周期測定タイマＴ2は、上記位置信号のリーディングエッジからトレイリングエッジまでの期間とトレイリングエッジからリーディングエッジまでの期間とを測定して、測定されたタイマ値を出力する。上記周期測定タイマＴ2からのタイマ値を表わす信号を受けて、周期演算部４１は、電機子コイル１a,１b,１cの電圧パターンの周期を求める。
【００８６】
そして、上記周期演算部４１からの周期を表わす周期信号と外部からの位相補正角指令信号とを受けて、タイマ値演算部４２はタイマ値設定信号を出力する。上記タイマ値演算部４２からのタイマ値設定信号を受けて、位相補正タイマＴ1は、順に位置信号から電圧パターンを切り換えるまでの時間を計時する。すなわち、上記位相補正タイマＴ1は、カウントが終了するとインバータモード選択部４３に割込信号ＩＲＱを出力し、インバータモード選択部４３は、位相補正された電圧パターン信号をＰＷＭ部５２に出力するのである。そして、上記ＰＷＭ部５２は、スイッチング信号を図１１に示すベース駆動回路５に出力して、ベース駆動回路５はインバータ部１２０に転流制御信号を出力すると、インバータ部１２０の各トランジスタ１２０a〜１２０fは、夫々オンオフする。
【００８７】
まず、運転周波数を一定にして、負荷を変化させた場合、図１３に示すように、位相補正角に対するモータ効率の特性曲線は、負荷が大きいほど位相補正角の進み補正側となる一方、負荷が小さいほど位相補正角の遅れ補正側となる。そして、負荷が大きいとき位相補正角φ1でピーク効率点となり、負荷が小さいとき位相補正角φ2でピーク効率点となった。
【００８８】
このとき、図１４に示すように、位相補正角に対する電位差信号Ｖ_MNの特性は、位相補正角が進み補正側から遅れ補正側に電位差信号Ｖ_MNのレベルが徐々に小さくなる略直線となり、負荷が大きいほど位相補正角の進み補正側となる一方、負荷が小さいほど位相補正角の進み補正側から遅れ補正側にほぼ平行に移動する。なお、図１４の横軸は位相補正角を示し、縦軸は電位差信号Ｖ_MNのピーク点からゼロ点までのレベルを示している。そして、図１３に示すモータの脱調領域の限界点に対応して、負荷が大きいときに位相補正角φ11で電位差信号Ｖ_MNのレベルはＶ20となる一方、負荷が小さいときに位相補正角φ12で電位差信号Ｖ_MNのレベルはＶ20となった。つまり、負荷の変化に係わらず、電位差信号Ｖ_MNの脱調レベルＶ20は、略一定であることが分かる。
【００８９】
また、図１５に示すように、位相補正角に対する積分信号∫Ｖ_MNdtの特性は、位相補正角が進み補正側から遅れ補正側に積分信号∫Ｖ_MNdtのレベルが徐々に小さくなる略直線となり、負荷が大きいほど位相補正角の進み補正側となる一方、負荷が小さいほど位相補正角の進み補正側から遅れ補正側にほぼ平行に移動する。なお、図１５の横軸は位相補正角を示し、縦軸は積分信号∫Ｖ_MNdtのピーク点からゼロ点までのレベルを示している。そして、図１３に示すモータの脱調領域の限界点に対応して、負荷が大きいときに位相補正角φ11で積分信号∫Ｖ_MNdtのレベルはＶ21となる一方、負荷が小さいときに位相補正角φ12で積分信号∫Ｖ_MNdtのレベルはＶ21となった。つまり、負荷の変化に係わらず、積分信号∫Ｖ_MNdtの脱調レベルＶ21は、略一定であることが分かる。
【００９０】
また、負荷を一定にして、運転周波数を変化させた場合、図１６に示すように、位相補正角に対するモータ効率の特性曲線は、運転周波数が高いほどモータ効率が高くなる一方、運転周波数が低いほどモータ効率が低くなる。そして、運転周波数の高低に係わらず、ピーク効率点の位相補正角はφ3となった。
【００９１】
このとき、位相補正角に対する電位差信号Ｖ_MNの特性は、図１７に示すように、位相補正角が進み補正側から遅れ補正側に電位差信号Ｖ_MNのレベルが徐々に小さくなる略直線となり、運転周波数が高いほど位相補正角の遅れ補正側となる一方、運転周波数が低いほど位相補正角の進み補正側にほぼ平行に移動する。なお、図１７の横軸は位相補正角を示し、縦軸は電位差信号Ｖ_MNのピーク点からゼロ点までのレベルを示している。そして、図１６に示すモータの脱調領域の限界点に対応して、運転周波数が高いときに位相補正角φ13で電位差信号Ｖ_MNのレベルはＶ22となる一方、運転周波数が低いときに位相補正角φ13で電位差信号Ｖ_MNのレベルはＶ23となった。
【００９２】
また、図１８に示すように、位相補正角に対する積分信号∫Ｖ_MNdtの特性は、位相補正角が進み補正側から遅れ補正側に徐々に積分信号∫Ｖ_MNdtのレベルが小さくなる略直線となり、運転周波数の変化に係わらず、特性はほぼ変化しないことが分かった。なお、図１８の横軸は位相補正角を示し、縦軸は積分信号∫Ｖ_MNdtのピーク点からゼロ点までのレベルを示している。そして、図１６に示すモータの脱調領域の限界点に対応して、位相補正角φ13で電位差信号Ｖ_MNのレベルはＶ21となる。
【００９３】
このように、負荷を一定にして、運転周波数を変化させたとき、電位差信号Ｖ_MNのレベルが変化するのに対して、積分信号∫Ｖ_MNdtのレベルが一定に維持されるのは、回転位置検出器３０の積分器３２の積分特性によるためである。すなわち、上記回転位置検出器３０の積分器３２は、図１９に示す正規化周波数に対する振幅特性と図２０に示す正規化周波数に対する位相特性とを有し、図３８の圧縮機の運転エリアおいてモータを４極とする場合、誘起電圧の周波数は２０〜３００Ｈz(モータ回転周波数は１０〜１５０rps)程度となり、電位差信号Ｖ_MNの周波数は、この誘起電圧の周波数２０〜３００Ｈzの３倍の６０〜９００Ｈzとなる。上記積分器３２のカットオフ周波数を略５Ｈzにすると、使用範囲は、図１９,２０に示すように、正規化周波数１２〜１８０の範囲となり、ほぼ理想的な積分器として動作する。上記電位差信号Ｖ_MNを
Ｖ_MN ＝ (１／３)(Ｅ_U＋Ｅ_V＋Ｅ_W)
＝ (１／３)(−ｋ(dΦ_U／dt＋dΦ_V／dt＋dΦ_W／dt))
Φ_U,Φ_V,Φ_W ： 各相鎖交磁束
とすると、積分信号∫Ｖ_MNdtは、
∫Ｖ_MNdt ＝ −(ｋ／３)(Φ_U＋Φ_V＋Φ_W))
となる。このことから、上記電位差信号Ｖ_MNは運転周波数によって変化するが、積分信号∫Ｖ_MNdtは運転周波数によって変化しないことが分かる。
【００９４】
したがって、上記電位差信号Ｖ_MNのレベルを例えば図１４に示す脱調レベルＶ20より大きい脱調予測レベルＶ10以上か否かを判別して、電位差信号Ｖ_MNが脱調予測レベルＶ10未満にならないように監視しつつ、インバータ部２０の入力電流または出力電流が最小になるように、位相補正手段によって位相補正角を調整して、最大効率運転ができるのである。
【００９５】
また、上記積分信号∫Ｖ_MNdtのレベルが例えば図１５,図１８に示す脱調レベルＶ21より大きい脱調予想レベルＶ11以上か否かを判別して、積分信号∫Ｖ_MNdtが脱調予想レベルＶ11未満にならないように監視しつつ、インバータ部の入力電流または出力電流が最小になるように、位相補正手段によって位相補正角を調整して、最大効率運転ができるのである。
【００９６】
（第２実施形態）
図２１はこの発明の第２実施形態のブラシレスＤＣモータの要部構成図を示し、図１のブラシレスＤＣモータとマイコン,脱調予測レベル検出器を除いて同一の構成をしており、マイコン１００と脱調予測レベル検出器６Ａ,６Ｂ,…以外は図と説明を省略する。また、図２２は上記ブラシレスＤＣモータのマイコン１００のブロック図を示している。このブラシレスＤＣモータのマイコン１００は、第１実施形態のマイコン４の脱調予測レベル判定部５１とモータ効率最大制御部５３を除く他の構成部を備えると共に、速度演算部４４からの現在速度信号およびトルク信号を受けて、切替信号を出力するレベル検出信号切替部１０２と、レベル検出信号切替部１０２からの切替信号を受けて、脱調予測レベル検出器６Ａ,６Ｂ,…からのレベル検出信号を切り替えるスイッチＳＷと、そのスイッチＳＷからのレベル検出信号と回転位置検出器３からの位置信号を受けて、レベル判定結果を表わす信号を出力する脱調予測レベル判定部１０１と、上記脱調予測レベル判定部１０１のレベル判定結果を表わす信号と電流レベル検出器８からのインバータ部２０の入力電流を表わす電流検出信号を受けて、タイマ値演算部４２に位相補正角指令信号を出力するモータ効率最大制御部１０３とを備えている。
【００９７】
なお、この第２実施形態のブラシレスＤＣモータは、図２３,２４に示すように、第１実施形態のブラシレスＤＣモータとは、以下に述べるように特性が異なる。
【００９８】
図２３は、上記ブラシレスＤＣモータにおいて、運転周波数を一定にして、負荷を変化させたときの位相補正角に対する積分信号∫Ｖ_MNdtの特性を示している。上記ブラシレスＤＣモータの特性は、位相補正角の進み補正側から遅れ補正側に積分信号∫Ｖ_MNdtのレベルが徐々に小さくなる略直線となり、負荷が大きいほど位相補正角の進み補正側となる一方、負荷が小さいほど位相補正角の進み補正側から遅れ補正側にほぼ平行に移動する。そして、負荷が大きいときにピーク効率点の位相補正角はφ5となり、φ5より遅れ補正側の脱調限界点の位相補正角はφ15となって、この位相補正角φ15のときの積分信号∫Ｖ_MNdtのレベルすなわち脱調レベルはＶ15となった。一方、負荷が小さいときにピーク効率点の位相補正角はφ6となり、φ6より遅れ補正側の脱調限界点の位相補正角はφ16となって、この位相補正角φ16のときの積分信号∫Ｖ_MNdtのレベルすなわち脱調レベルはＶ16となった。
【００９９】
また、図２４は、上記ブラシレスＤＣモータにおいて、負荷を一定にして、運転周波数を変化させたときの位相補正角に対する積分信号∫Ｖ_MNdtの特性を示している。上記ブラシレスＤＣモータの特性は、位相補正角の進み補正側から遅れ補正側に積分信号∫Ｖ_MNdtのレベルが徐々に小さくなる略直線となり、運転周波数が高いほど位相補正角の進み補正側となる一方、運転周波数が低いほど位相補正角の進み補正側から遅れ補正側にほぼ平行に移動する。そして、運転周波数が高いときにピーク効率点の位相補正角はφ7となり、φ7より遅れ補正側の脱調限界点の位相補正角はφ17となって、この位相補正角φ17のときの積分信号∫Ｖ_MNdtのレベルすなわち脱調レベルはＶ17となった。一方、運転周波数が低いときにピーク効率点の位相補正角はφ8となり、φ8より遅れ補正側の脱調限界点の位相補正角はφ18となって、この位相補正角φ18のときの積分信号∫Ｖ_MNdtのレベルすなわち脱調レベルはＶ18となった。
【０１００】
すなわち、負荷の大小および運転周波数の高低に従ってピーク効率点において積分信号のレベルが一定とならないブラシレスＤＣモータについて、この発明を適用する。
【０１０１】
上記構成のブラシレスＤＣモータにおいて、回転位置検出器３からの位置信号と、速度演算部４４からの現在速度信号と外部からの負荷に応じたトルク値を表わすトルク信号とに基づいて、レベル検出信号切替部１０２は、切替信号をスイッチＳＷに出力する。すなわち、負荷の変化および運転周波数の変化に応じて、脱調予測レベル検出器６Ａ,６Ｂ,…のうちの一つを選択して、積分信号∫Ｖ_MNdtのレベルを判定する基準値を切り替えるのである。例えば、負荷の変化に対しては、図２３に示すように、負荷が大きいとき、脱調レベルＶ15とピーク効率点におけるレベルとの間の脱調予測レベルＶ25とする一方、負荷が小さいとき、脱調レベルＶ16とピーク効率点におけるレベルとの間の脱調予測レベルＶ26とする。また、運転周波数の変化に対しては、図２４に示すように、運転周波数が高いとき、脱調レベルＶ17とピーク効率点におけるレベルとの間の脱調予測レベルＶ27とする一方、運転周波数が低いとき、脱調レベルＶ18とピーク効率点におけるレベルとの間の脱調予測レベルＶ28とする。その後、上記マイコン１００は、第１実施形態の図６,７,８,９のフローチャートに示す割込処理を行って、モータ効率最大制御部１０３は、積分信号∫Ｖ_MNdtが所定値以上でかつインバータ部２０の入力電流が最小となるように位相補正角を調整して、位相補正角指令信号をタイマ値演算部４２に出力する。したがって、脱調を防止しつつ、最大効率でモータを運転することができる。
【０１０２】
（第３実施形態）
また、図２５はこの発明の第３実施形態のブラシレスＤＣモータに用いたマイコンのブロック図を示し、マイコン,脱調予測レベル検出器を除いて図１のブラシレスＤＣモータと同一の構成をしており、マイコン２００と脱調予測レベル検出器に代わるＡ／Ｄ変換器２０２以外は図と説明を省略する。なお、回転位置検出器３からの積分信号を受けて、Ａ／Ｄ変換器２０２はＡ／Ｄ変換された積分信号を出力する。
【０１０３】
また、上記ブラシレスＤＣモータのマイコン２００は、回転位置検出器３からの位置信号と、速度演算部４４からの現在速度信号と、外部からの負荷トルク値を表わすトルク信号と、Ａ／Ｄ変換器２０２からのＡ／Ｄ変換された積分信号とを受けて、レベル判定結果を表わす信号を出力する脱調予測レベル判定部２０１と、レベル判定部２０１からのレベル判定結果を表わす信号と電流レベル検出器８からの電流検出信号とを受けて、位相補正角指令信号をタイマ値演算部４２に出力するモータ効率最大制御部２０３とを備えている。なお、上記ブラシレスＤＣモータも、第２実施形態と同様に、負荷の大小および運転周波数の高低に従ってピーク効率点において積分信号のレベルが一定とならない。
【０１０４】
上記構成のブラシレスＤＣモータにおいて、脱調予測レベル判定部２０１は、速度演算部４４からの現在速度信号と外部からのトルク信号とに基づいて、予め設定されたテーブルから基準値を選択して、Ａ／Ｄ変換された積分信号のピーク値がその基準値以上か否かを判別する。そして、上記第１実施形態の図６,７,８,９のフローチャートに示す割込処理を行って、モータ効率最大制御部２０３は、積分信号∫Ｖ_MNdtが所定値以上でかつインバータ部２０の入力電流が最小となるように位相補正角を調整して、位相補正角指令信号をタイマ値演算部４２に出力する。したがって、負荷の変化および運転周波数の変化に応じて脱調レベルを設定し、すなわち積分信号∫Ｖ_MNdtのレベルを判定する基準値を設定して、積分信号∫Ｖ_MNdtのレベルを監視することができる。
【０１０５】
（第４実施形態）
図２６はこの発明の第４実施形態のブラシレスＤＣモータの構成を示しており、３０１は電機子コイル３０１a,３０１b,３０１cがＹ結線され、複数の永久磁石を有する回転子３１０を回転磁界により回転させる固定子、３０２は上記電機子コイル３０１a,３０１b,３０１cに並列状態に接続され、抵抗３０２a,３０２b,３０２cをＹ結線した抵抗回路、３０３は上記抵抗回路３０２の中性点の電圧Ｖ_Mと電機子コイル３０１a,３０１b,３０１cの中性点の電圧Ｖ_Nとの電位差を表わす電位差信号Ｖ_MNを検出し、その電位差信号Ｖ_MNを積分して、積分信号∫Ｖ_MNdtを出力する積分信号検出器、３０４は上記積分信号検出器３０３からの積分信号を受けて、スイッチング信号を出力するインバータ出力制御手段としてのマイコン、３０５は上記マイコン３０４からのスイッチング信号を受けて、転流制御信号を出力するベース駆動回路である。上記ベース駆動回路３０５からの転流制御信号をインバータ部３２０に夫々入力している。なお、上記固定子３０１と回転子３１０でモータ部３１１を構成している。また、上記マイコン３０４は、第１実施形態のマイコン４と同一の構成をしている。
【０１０６】
上記積分信号検出器３０３は、増幅器ＩＣ211の非反転入力端子に抵抗回路３０２の中性点の電圧Ｖ_Mを入力すると共に、増幅器ＩＣ211の反転入力端子に抵抗Ｒ₂₁₁を介してグランドＧＮＤを接続し、増幅器ＩＣ211の出力端子と反転入力端子との間に抵抗Ｒ₂₁₂を接続した差動増幅器３３１と、上記差動増幅器３３１の出力端子に一端が接続された抵抗Ｒ₂₁₃とその抵抗Ｒ₂₁₃の他端とグランドＧＮＤとの間に接続されたコンデンサＣ₂₁₁とからなる積分器３３２とを備えている。そして、上記電機子コイル３０１a,３０１b,３０１cの中性点は、グランドＧＮＤと抵抗Ｒ₂₁₁を介して差動増幅器３３１の反転入力端子に接続されているので、差動増幅器３３１は、抵抗回路３０２の中性点の電圧Ｖ_Mと電機子コイル３０１a,３０１b,３０１cの中性点の電圧Ｖ_Nとの電位差を表わす電位差信号Ｖ_MNを検出する。
【０１０７】
また、上記ブラシレスＤＣモータは、積分信号検出器３０３の積分器３３２からの積分信号∫Ｖ_MNdtを受けて、レベル検出信号をマイコン３０４に出力するレベル検出器３０６を備えている。このレベル検出器３０６は、図２７に示すように、積分器３３２からの積分信号∫Ｖ_MNdtを増幅器ＩＣ121の反転入力端子に抵抗Ｒ₁₂₁を介して入力すると共に、増幅器ＩＣ121の非反転入力端子をグランドＧＮＤに接続している。また、上記増幅器ＩＣ121の出力端子にダイオードＤ₁₀₁のアノードを接続し、そのダイオードＤ₁₀₁のカソードを増幅器ＩＣ121の反転入力端子に接続している。また、上記増幅器ＩＣ121の出力端子にダイオードＤ₁₀₂のカソードを接続し、そのダイオードＤ₁₀₂のアノードを抵抗Ｒ₁₂₂を介して増幅器ＩＣ121の反転入力端子に接続している。上記ダイオードＤ₁₀₂のアノードと抵抗Ｒ₁₂₂の接続点に増幅器ＩＣ122の反転入力端子を抵抗Ｒ₁₂₃介して接続している。また、上記増幅器ＩＣ122の反転入力端子と抵抗Ｒ₁₂₁の積分信号∫Ｖ_MNdt側の一端との間に抵抗Ｒ₁₂₄を接続し、増幅器ＩＣ122の非反転入力端子をグランドＧＮＤに接続している。さらに、上記増幅器ＩＣ122の出力端子に抵抗Ｒ₁₂₆を介してコンパレータＩＣ123の反転入力端子を接続し、コンパレータＩＣ123の反転入力端子をコンデンサＣ₁₁₀を介してグランドＧＮＤに接続している。一方、上記コンパレータＩＣ123の非反転入力端子に抵抗Ｒ₁₂₇を介して電源を接続すると共に、抵抗Ｒ₁₂₈を介してグランドＧＮＤを接続している。上記抵抗Ｒ₁₂₇と抵抗Ｒ₁₂₈でコンパレータＩＣ123の基準値Ｅ3を設定している。
【０１０８】
また、上記インバータ部３２０は、図２６に示すように、交流電源３０９の両出力端子に接続され、交流電圧を全波整流するダイオードＤ₂₁,Ｄ₂₂,Ｄ₂₃,Ｄ₂₄からなるダイオードブリッジ３４０と、上記ダイオードブリッジ３４０の正極側出力端子に一端が接続されたリアクトルＬ₃₀₀と、そのリアクトルＬ₃₀₀の他端と一端が接続され、他端がダイオードブリッジ３４０の負極側出力端子に接続されたコンデンサＣ₃₀₀と、コンデンサＣ₃₀₀の一端に夫々コレクタが接続された３つのトランジスタ３２０a,３２０b,３２０cと、コンデンサＣ₃₀₀の他端に夫々エミッタが接続された３つのトランジスタ３２０d,３２０e,３２０fとで構成されている。上記トランジスタ３２０aのエミッタとトランジスタ３２０dのコレクタを互いに接続し、トランジスタ３２０bのエミッタとトランジスタ３２０eのコレクタを互いに接続し、トランジスタ３２０cのエミッタとトランジスタ３２０fのコレクタを互いに接続している。また、上記トランジスタ３２０a,３２０dの互いに接続された部分にＵ相の電機子コイル３０１aを接続し、トランジスタ３２０b,３２０eの互いに接続された部分にＶ相の電機子コイル３０１bを接続し、トランジスタ３２０c,３２０fの互いに接続された部分にＷ相の電機子コイル３０１cを接続している。そして、上記各トランジスタ３２０a〜３２０fのコレクタとエミッタとの間にダイオードを夫々逆並列接続している。なお、上記リアクトルＬ₃₀₀とコンデンサＣ₃₀₀は、平滑回路を構成し、ダイオードブリッジ３４０からの全波整流された脈流電圧を平滑にされた直流電圧にしている。
【０１０９】
また、上記ブラシレスＤＣモータは、交流電源３０９の一端とダイオードブリッジ３４０との間に設けられた電流センサ３０７と、その電流センサ３０７からの入力電流を表わす信号を受けて、上記マイコン３０４に電流検出信号を出力する電流レベル検出器３０８を備えている。上記電流センサ３０７と電流レベル検出器３０８でインバータ部３２０の入力電流を検出する電流検出手段を構成している。
【０１１０】
また、上記ブラシレスＤＣモータは、モータ部３１１の回転子３１０の磁石の磁気により、回転子３１０の回転位置を検出するホール素子３１２a,３１２b,３１２cと、上記ホール素子３１２a,３１２b,３１２cの各出力信号を受けて、回転子３１０の回転位置を表わす位置信号を出力する回転位置検出手段としての回転位置検出器３１３とを備えている。上記回転位置検出器３１３は、ホール素子３１２aの出力信号を増幅する増幅器ＩＣ112と、ホール素子３１２bの出力信号を増幅する増幅器ＩＣ113と、ホール素子３１２cの出力信号を増幅する増幅器ＩＣ114とを備えると共に、上記増幅器ＩＣ112,IC114の両出力信号が夫々入力された論理和回路ＯＲ1と、上記増幅器ＩＣ112,IC113の両出力信号が夫々入力された論理和回路ＯＲ2と、上記増幅器ＩＣ113,IC114の両出力信号が夫々入力された論理和回路ＯＲ3と、上記論理和回路ＯＲ1,ＯＲ2,ＯＲ3の各出力信号が入力された論理積回路ＡＮＤ1とを備えている。
【０１１１】
上記構成において、ブラシレスＤＣモータが位置検出に従って駆動されているとき、回転子３１０の回転位置を検出するホール素子３１２a,３１２b,３１２cの出力は、図２９(A)〜(C)に示すように、１２０deg毎に位相の異なる台形状の波形となる。そして、図２６に示す回転位置検出器３１３は、図２９(D)に示すように、６０deg毎にレベルが切り換わる位置信号を出力する。また、上記積分信号検出器３０３の増幅器ＩＣ211は、非反転入力端子に入力された抵抗回路３０２の中性点の電圧Ｖ_Mと、増幅器ＩＣ211の反転入力端子に入力された電機子コイル３０１a,３０１b,３０１cの中性点の電圧Ｖ_Nとの電位差を表わす電位差信号Ｖ_MN(図２９(E)に示す)を検出すると共に、積分器３３２によりその電位差信号Ｖ_MNを積分して、積分信号∫Ｖ_MNdt(図２９(F)に示す)を出力する。上記積分信号∫Ｖ_MNdtは、回転周波数の３倍の周波数の略正弦波形となる。そして、上記積分器３３２からの積分信号∫Ｖ_MNdtを受けて、レベル検出器３０６は積分信号∫Ｖ_MNdtを全波整流する(図２９(G)に示す)。そして、全波整流された信号を平滑にした後、その平滑信号(図２９(H)に示す)と基準値Ｅ3をコンパレータＩＣ123で比較し、レベル検出信号(図２９(J)に示す)を出力する。すなわち、上記平滑信号のレベルが基準値Ｅ3以下のとき、レベル検出信号をＨレベルとする一方、平滑信号のレベルが基準値Ｅ3を越えるとき、レベル検出信号をＬレベルとするのである。
【０１１２】
図２８は上記マイコン３０４の割込処理１１を示しており、図２８のフローチャート以外は、第１実施形態の図７,８,９に示すフローチャートと同様の動作を行う。なお、上記マイコン３０４の外部割込端子に入力される位置信号の立ち上がり,立ち下がり毎に割込処理１１を行う。
【０１１３】
まず、図２８において、割込処理１１がスタートすると、ステップＳ200で電流レベル検出器８からの電流検出信号を受けて、モータ効率最大制御部５３は、インバータ部３２０に入力された入力電流の電流値を今回電流値とし、ステップＳ201に進む。
【０１１４】
次に、ステップＳ201に進み、前回位相補正角指令が進み補正であるか否かを判定し、前回位相補正角指令が進み補正であると判定すると、ステップＳ221に進む。次に、ステップＳ221で前回電流値が今回電流値を越えるか否かを判定し、前回電流値が今回電流値を越えると判定すると、ステップＳ223に進み、前回位相補正角指令を−１deg(進み補正側)して、ステップＳ202に進む。一方、ステップＳ221で前回電流値が今回電流値以下と判定すると、ステップＳ224に進み、レベル検出信号がＬレベルか否かを判定する。そして、ステップＳ224でレベル検出信号がＬレベルであると判定すると、ステップＳ225に進み、前回位相補正角指令を＋１deg(遅れ補正側)にして、ステップＳ202に進む。一方、ステップＳ224でレベル検出信号がＬレベルでないと判定すると、ステップＳ226に進み、前回位相補正角指令を−１deg(進み補正側)にして、ステップＳ202に進む。
【０１１５】
一方、ステップＳ201で前回位相補正角指令が進み補正でないと判定すると、ステップＳ222に進み、前回電流値が今回電流値を越えるか否かを判定し、前回電流値が今回電流値を越えると判定すると、ステップＳ227に進む。そして、ステップＳ227でレベル検出信号がＬレベルか否かを判定して、レベル検出信号がＬレベルであると判定すると、ステップＳ229に進み、前回位相補正角指令を＋１deg(遅れ補正側)にして、ステップＳ202に進む。一方、ステップＳ227でレベル検出信号がＬレベルでないと判定すると、ステップＳ230に進み、前回位相補正角指令を−１deg(進み補正側)にして、ステップＳ202に進む。また、ステップＳ222で前回電流値が今回電流値以下と判定すると、ステップＳ228に進み、前回位相補正角指令を−１deg(進み補正側)にして、ステップＳ202に進む。
【０１１６】
次に、ステップＳ202で今回電流値を前回電流値に設定した後、図７に示すステップＳ104に進む。
【０１１７】
以下、第１実施形態と同様に、ピーク効率点より遅れ補正側に存在する脱調領域に電圧パターンの位相が調整されることがないので、脱調を防止しつつ、最大効率でモータを運転することができる。
【０１１８】
上記第１〜第４実施形態では、インバータ出力電圧を調整することにより回転速度を制御し、インバータ出力の電圧パターンの位相を調整することにより、モータを最大効率で運転する最適効率制御を行ったが、インバータ出力電圧を調整することにより最適効率制御し、インバータ出力の電圧パターンの位相を調整することにより回転速度の制御を行ってもよい。
【０１１９】
また、上記第１〜第４実施形態では、ブラシレスＤＣモータを用いたが、モータはＤＣモータに限らず、リラクタンスモータ等のＡＣモータにこの発明を適用してもよいのは勿論である。
【０１２０】
上記第１〜第４実施形態では、積分信号のレベルが所定値以上になるように、位相補正角を調整して、最大効率運転を行ったが、電位差信号のレベルが所定値以上になるようにしてもよい。また、上記積分信号または電位差信号のレベルが所定範囲内で、かつモータ効率が最大になるように、インバータ部の出力を制御してもよい。
【０１２１】
また、上記第１〜第４実施形態では、位相補正手段として位相補正タイマＴ1,周期測定タイマＴ2,周期演算部４１およびタイマ値演算部４２を用いたが、位相補正手段はこれに限らないのは勿論である。
【０１２２】
また、上記第１〜第４実施形態では、位相補正角指令は、１deg毎に変更したが、位相補正角指令は１deg毎に限らず、適宜な値毎に変更してもよい。
【０１２３】
また、上記第１〜第４実施形態では、、マイコン４(１４,１００,２００,３０４)を用いたが、マイコンの代りに論理回路等により構成してもよい。
【０１２４】
また、上記第１〜第４実施形態では、電機子コイル１a,１b,１c(３０１a,３０１b,３０１c)の電圧パターンの切り換え方式を１８０度通電方式としたが、電圧パターンの切り換えは１８０度に限らず、１２０〜１８０度の通電方式であればよい。
【０１２５】
また、第１〜第４実施形態では、電流検出手段としての電流センサ７(３０７)を用いて、交流電源９(３０９)からインバータ部２０(３２０)に入力される入力電流を検出して、その入力電流が最小となるようにインバータ部２０(３２０)の電圧パターンの位相を調整したが、インバータ部の入力電流を検出する電流検出手段はこれに限らない。また、上記電流検出手段は、インバータ部の出力電流やインバータ部の直流部電流を検出してもよい。
【０１２６】
例えば、図３０(A)に示すように、インバータ部２０のいずれか一つの出力端子と電機子コイルとの間に電流センサ５０１を設けて、電流センサ５０１により検出されたインバータ部２０の出力電流を表わす信号を電流レベル検出器５０２に入力してもよい。上記電流センサ５０１は、図３１に示すように、交流(ＡＣ)電流変流器(ＣＴ)を用いており、その電流センサ５０１の両端に抵抗Ｒ₁₀₁を並列接続し、抵抗Ｒ₁₀₁の一端をダイオードＤ₁₁〜Ｄ₁₄からなるダイオードブリッジ３１０の一方の入力端子に接続する一方、抵抗Ｒ₁₀₁の他端をそのダイオードブリッジ３１０の他方の入力端子に接続する。そして、上記ダイオードブリッジ３１０の正極側出力端子に抵抗Ｒ₁₀₂の一端を接続し、その抵抗Ｒ₁₀₂の他端とダイオードブリッジ３１０の負極側出力端子との間に抵抗Ｒ₁₀₃,コンデンサＣ₁₀₁を夫々並列接続し、ダイオードブリッジ３１０の負極側出力端子をグランドＧＮＤに接続している。上記抵抗Ｒ₁₀₁,Ｒ₁₀₂,Ｒ₁₀₃とダイオードブリッジ３１０およびコンデンサＣ₁₀₁で電流レベル検出器５０２を構成して、コンデンサＣ₁₀₁の正極側より電流検出信号を出力する。
【０１２７】
また、図３０(B)に示すように、インバータ部２０の平滑回路のコンデンサＣ₀の一端とトランジスタ２０d,２０e,２０fとの間に電流センサ５０３を設けて、電流センサ５０３により検出されたインバータ部２０の直流部電流を表わす信号を電流レベル検出器５０４に入力してもよい。上記電流センサ５０３は、図３２に示すように、直流(ＤＣ)電流変成器(ＣＴ)としてホール素子を用いており、その電流センサ５０３の一端に定電流源１１１の出力端子を接続し、電流センサ５０３の他端にグランドＧＮＤを接続している。そして、上記電流センサ５０３の一方のホール端子に抵抗Ｒ₁₁₁を接続し、他方のホール端子に抵抗Ｒ₁₁₂を接続している。そして、上記抵抗Ｒ₁₁₁の他端に増幅器ＩＣ100の反転入力端子を接続する一方、抵抗Ｒ₁₁₂の他端に増幅器ＩＣ100の非反転入力端子を接続している。上記増幅器ＩＣ100の非反転入力端子とグランドＧＮＤとの間に抵抗Ｒ₁₁₃を接続し、増幅器ＩＣ100の出力端子と反転入力端子との間に抵抗Ｒ₁₁₄を接続している。そして、上記増幅器ＩＣ100の出力端子に抵抗Ｒ₁₁₅の一端を接続し、抵抗Ｒ₁₁₅の他端とグランドＧＮＤとの間に抵抗Ｒ₁₁₆,コンデンサＣ₁₀₂を夫々並列接続している。上記定電流源１１１と抵抗Ｒ₁₁₁〜Ｒ₁₁₆と増幅器ＩＣ100とコンデンサＣ₁₀₂で電流レベル検出器５０４を構成して、コンデンサＣ₁₀₂のグランドＧＮＤ側と反対側の一端より電流検出信号を出力する。
【０１２８】
また、第１〜第３実施形態では、回転位置検出手段として回転位置検出器３を用いたが、回転位置検出手段の回路構成はこれに限らず、他の回路構成でもよいのは勿論である。
【０１２９】
すなわち、図３３に示すように、抵抗回路２の中性点の電圧Ｖ_Mが反転入力端子に接続され、非反転入力端子とグランドＧＮＤとの間に抵抗Ｒ₂₁が接続されると共に、出力端子と反転入力端子との間に抵抗Ｒ₂₂とコンデンサＣ₂₁が並列に接続された増幅器ＩＣ21と、上記増幅器ＩＣ21の出力端子に反転入力端子が接続され、非反転入力端子とグランドＧＮＤとの間に抵抗Ｒ₂₃が接続されると共に、出力端子と非反転入力端子との間に抵抗Ｒ₂₄を接続して増幅器ＩＣ22とを備えたものでもよい。
【０１３０】
また、図３４に示すように、抵抗回路２の中性点の電圧Ｖ_Mが反転入力端子に接続され、非反転入力端子とグランドＧＮＤとの間に抵抗Ｒ₃₁が接続されると共に、出力端子と反転入力端子との間に抵抗Ｒ₃₂が接続された増幅器ＩＣ31と、その増幅器ＩＣ31の出力端子と抵抗Ｒ₃₃を介して反転入力端子が接続され、非反転入力端子とグランドＧＮＤとの間に抵抗Ｒ₃₄が接続されると共に、出力端子と反転入力端子との間に抵抗Ｒ₃₅とコンデンサＣ₃₁が並列に接続された増幅器ＩＣ32と、上記増幅器ＩＣ32の出力端子に反転入力端子が接続され、非反転入力端子とグランドＧＮＤとの間に抵抗Ｒ₃₆が接続されると共に、出力端子と非反転入力端子との間に抵抗Ｒ₃₇を接続して増幅器ＩＣ33とを備えたものでもよい。
【０１３１】
また、図３５に示すように、電機子コイル１a,１b,１cがＹ結線され、複数の永久磁石を有する回転子１０を回転磁界により回転させる固定子１と、上記電機子コイル１a,１b,１cに並列状態に接続され、抵抗２a,２b,２cをＹ結線した抵抗回路２と、トランジスタ２０a〜２０fとから構成され、トランジスタ２０d,２０e,２０fのエミッタがグランドＧＮＤに接続されたインバータ部２０を備えたモータにおいて、電機子コイル１a,１b,１cの中性点の電圧Ｖ_Nが抵抗Ｒ₄₁を介して反転入力端子に接続され、抵抗２a,２b,２cの中性点の電圧Ｖ_Mが非反転入力端子に接続されると共に、非反転入力端子とグランドＧＮＤとの間に抵抗Ｒ₄₂が接続され、出力端子と反転入力端子との間に抵抗Ｒ₄₃が接続された増幅器ＩＣ41と、その増幅器ＩＣ41の出力端子と抵抗Ｒ₄₄を介して反転入力端子が接続され、非反転入力端子とグランドＧＮＤとの間に抵抗Ｒ₄₅が接続されると共に、出力端子と反転入力端子との間に抵抗Ｒ₄₆とコンデンサＣ₄₁とが並列に接続された増幅器ＩＣ42と、上記増幅器ＩＣ42の出力端子に反転入力端子が接続され、非反転入力端子とグランドＧＮＤとの間に抵抗Ｒ₄₇が接続されると共に、出力端子と非反転入力端子との間に抵抗Ｒ₄₈が接続された増幅器ＩＣ43とを備えたものでもよい。
【０１３２】
また、上記第１実施形態では、回転位置検出器３の積分器２２を積分手段として用いたが、積分手段は、回転位置検出器の積分器とは別に構成してもよい。
【０１３３】
また、上記第３実施形態では、積分信号∫Ｖ_MNdtをＡ／Ｄ変換したが、電位差信号または電位差信号を平滑した信号あるいは積分信号∫Ｖ_MNdtを平滑した信号をＡ／Ｄ変換して、そのＡ／Ｄ変換された信号を用いてレベル判定を行ってもよい。
【０１３４】
また、上記第４実施形態では、ホール素子３１２a,３１２b,３１２cと回転位置検出器３１３により回転子３１０の回転位置を検出したが、回転位置検出手段はこれに限らない。例えば、図３６に示すように、モータ６００の回転子６０１の回転軸に連結されたロータリーエンコーダ６０２と、上記ロータリーエンコーダ６０２からの回転位置を表わす信号を受けて、位置信号を出力するインターフェース６０３とを備えたものでもよい。
【０１３５】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１の発明のモータは、回転子と、電機子コイルを有する固定子と、上記電機子コイルに印加する電圧のパターンを切り換えるインバータ部とを備えるモータにおいて、電機子コイルの中性点の電圧に基づく信号のレベルが脱調領域の限界点である脱調レベルよりも大きい所定のレベル以上で、かつモータ効率が最大になるように、インバータ出力制御手段によりインバータ部の出力を制御するものである。
【０１３６】
したがって、請求項１の発明のモータによれば、例えばＤＣモータやＡＣモータの電機子コイルの中性点の電圧に基づく信号のレベルが上記所定のレベル未満になるとモータが脱調するような場合、上記インバータ出力制御手段により中性点の電圧に基づく信号のレベルを上記所定のレベル以上に保ちつつ、最大効率になるように、インバータ部の出力の位相制御または電圧制御を行うので、脱調することなく、最大効率でモータを運転することができる。
【０１３７】
また、請求項２の発明のモータは、請求項１のモータにおいて、上記電機子コイルは３相Ｙ結線に接続されたものであって、上記電機子コイルに対して並列状態で３相Ｙ結線された抵抗回路と、上記回転子と固定子との間の相対的な回転位置を検出して、位置信号を出力する回転位置検出手段とを備え、上記インバータ出力制御手段のレベル判定手段により、上記電機子コイルの中性点と抵抗回路の中性点との電位差を表わす電位差信号のレベルが上記所定のレベル以上か否かを判定し、そのレベル判定手段の判定結果に基づいて、上記インバータ出力制御手段の位相補正指令手段により、電位差信号のレベルが上記所定のレベル以上で、かつモータ効率が最大になるように、位相補正手段に位相補正角を表わす指令信号を出力して、位相補正角を表わす指令信号により、位置信号の切り換わり時点から電圧のパターンを切り換えるまでの位相を補正するものである。
【０１３８】
したがって、請求項２の発明のモータによれば、上記電位差信号のレベル判定の条件を脱調するときのレベルとならない範囲内にすることによって、脱調することなく、最大効率でモータを運転することができる。
【０１３９】
また、請求項３の発明のモータは、請求項１のモータにおいて、上記電機子コイルは３相Ｙ結線に接続されたものであって、上記電機子コイルに対して並列状態で３相Ｙ結線された抵抗回路と、上記回転子と固定子との間の相対的な回転位置を検出して、位置信号を出力する回転位置検出手段とを備え、上記インバータ出力制御手段のレベル判定手段により、上記電機子コイルの中性点と抵抗回路の中性点との電位差を表わす電位差信号が積分された積分信号のレベルが上記所定のレベル以上か否かを判定し、そのレベル判定手段の判定結果に基づいて、上記インバータ出力制御手段の位相補正指令手段により、積分信号のレベルが上記所定のレベル以上で、かつモータ効率が最大になるように、位相補正手段に位相補正角を表わす指令信号を出力して、位相補正手段により位置信号の切り換わり時点から電圧のパターンを切り換えるまでの位相を補正するものである。
【０１４０】
したがって、請求項３の発明のモータによれば、上記積分信号のレベル判定の条件を脱調するときのレベルとならない範囲内にすることによって、脱調することなく、最大効率でモータを運転することができる。また、上記電位差信号を積分することによって、運転周波数が変化してもピーク効率点における積分信号のレベルが略一定となる場合は、運転周波数の変化に関わらず積分信号のレベルを上記所定のレベル以上にできるので、容易に最大効率でモータを運転することができる。
【０１４１】
また、請求項４の発明のモータは、請求項１のモータにおいて、上記電機子コイルは３相Ｙ結線に接続されたものであって、上記電機子コイルに対して並列状態で３相Ｙ結線された抵抗回路を備え、上記インバータ出力制御手段のレベル判定手段により、電機子コイルの中性点と抵抗回路の中性点との電位差を表わす電位差信号のレベルが上記所定のレベル以上か否かを判定し、そのレベル判定手段の判定結果に基づいて、上記インバータ出力制御手段の電圧補正指令手段により、電位差信号のレベルが上記所定のレベル以上で、かつモータ効率が最大になるように、電圧補正手段に電圧補正指令信号を出力して、電圧補正手段によりインバータ部の出力電圧を補正するものである。
【０１４２】
したがって、請求項４の発明のモータによれば、上記電位差信号のレベル判定の条件を脱調するときのレベルとならない範囲内にすることによって、脱調することなく、最大効率でモータを運転することができる。
【０１４３】
また、請求項５の発明のモータは、請求項１のモータにおいて、上記電機子コイルは３相Ｙ結線に接続されたものであって、上記電機子コイルに対して並列状態で３相Ｙ結線された抵抗回路を備え、上記インバータ出力制御手段のレベル判定手段により、電機子コイルの中性点と抵抗回路の中性点との電位差を表わす電位差信号が積分された積分信号のレベルが上記所定のレベル以上か否かを判定し、そのレベル判定手段の判定結果に基づいて、上記インバータ出力制御手段の電圧補正指令手段により、積分信号のレベルが上記所定のレベル以上で、かつモータ効率が最大になるように、電圧補正手段に電圧補正指令信号を出力して、電圧補正手段によりインバータ部の出力電圧を補正するものである。
【０１４４】
したがって、請求項５の発明のモータによれば、上記積分信号のレベル判定の条件を脱調するときのレベルとならない範囲内にすることによって、脱調することなく、最大効率でモータを運転することができる。また、上記電位差信号を積分することによって、運転周波数が変化してもピーク効率点における積分信号のレベルが略一定となる場合は、運転周波数の変化に関わらず積分信号を上記所定のレベル以上にできるので、容易に最大効率でモータを運転することができる。
【０１４５】
また、請求項６の発明のモータは、複数極の磁石を有する回転子と、３相Ｙ結線に接続された電機子コイルを有する固定子と、上記電機子コイルに対して並列状態で３相Ｙ結線された抵抗回路と、上記電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差を表わす電位差信号を検出し、その電位差信号に基づいて、回転子と固定子との間の相対的な回転位置を検出して、位置信号を出力する回転位置検出手段と、上記回転位置検出手段の上記位置信号に基づいて、上記電機子コイルに印加する電圧のパターンを切り換えるインバータ部とを備えるモータにおいて、積分手段は、上記回転位置検出手段により検出された上記電位差信号を積分して、積分信号を出力すると共に、レベル判定手段は、積分手段からの積分信号を受けて、積分信号のレベルが脱調領域の限界点である脱調レベルよりも大きい所定のレベル以上か否かを判定し、位相補正指令手段は、そのレベル判定手段の判定結果に基づいて、積分信号のレベルが上記所定のレベル以上で、かつモータ効率が最大になるように、位相補正手段に位相補正角を表わす指令信号を出力し、位相補正手段は、上記位相補正角に基づいて、位置信号の切り換わり時点から電圧のパターンを切り換えるまでの位相を補正するものである。
【０１４６】
したがって、請求項６の発明のモータによれば、上記積分信号のレベル判定の条件を、例えばピーク効率点を含み脱調限界点を含まない範囲内にすることによって、ピーク効率点より遅れ位相側に存在する脱調領域に電圧のパターンの位相が調整されることがないので、脱調を防止しつつ、モータを最大効率で運転することができる。
【０１４７】
また、請求項７の発明のモータは、請求項６のモータにおいて、上記インバータ部の入力電流または出力電流を検出して、入力電流または出力電流を表わす電流検出信号を出力する電流検出手段を備えると共に、上記位相補正指令手段は、上記電流検出手段からの上記電流検出信号に基づいて、上記インバータ部の入力電流または出力電流の増減を判定する電流判定手段と、上記位相補正角を所定の位相角毎に減少方向または増加方向に逐次調整する位相補正角調整手段と、電流判定手段がインバータ部の入力電流または出力電流が増加傾向であると判定し、かつ上記レベル判定手段が上記積分信号が上記所定のレベル以上であると判定すると、位相補正角調整手段の位相補正角を調整する増減方向を反転させると共に、レベル判定手段が積分信号が上記所定のレベル未満であると判定すると、その調整方向を減少方向にする調整方向反転手段とを有するものである。
【０１４８】
したがって、請求項７の発明のモータによれば、上記位相補正角調整手段により位相補正角を増加方向に逐次調整すると、ピーク効率点より遅れ補正側の脱調領域に位相補正角を調整する手前で、減少方向に反転するように、上記レベル判定手段のレベル判定の条件を、例えば脱調限界点の積分信号のレベルを含まず、かつピーク効率点の積分信号のレベルを含む範囲内にすることによって、脱調領域に位相補正角を調整しない。したがって、上記電流判定手段,位相補正角調整手段および調整方向反転手段を用いて、モータを最大効率で運転できるピーク効率点に位相補正角を調整することができると共に、上記位相補正角の増減によって、位相補正角をピーク効率点に追い込むとき、位相補正角を遅れ側に補正しすぎて脱調するのを防止することができる。
【０１４９】
また、請求項８の発明のモータは、複数極の磁石を有する回転子と、３相Ｙ結線に接続された電機子コイルを有する固定子と、上記電機子コイルに対して並列状態で３相Ｙ結線された抵抗回路と、上記電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差を表わす電位差信号を検出し、その電位差信号に基づいて、上記回転子と上記固定子との間の相対的な回転位置を検出して、位置信号を出力する回転位置検出手段と、上記回転位置検出手段の上記位置信号に基づいて、上記電機子コイルに印加する電圧のパターンを切り換えるインバータ部とを備えるモータにおいて、レベル判定手段は、回転位置検出手段により検出された電位差信号を受けて、電位差信号のレベルが脱調領域の限界点である脱調レベルよりも大きい所定のレベル以上か否かを判定し、位相補正指令手段は、そのレベル判定手段の判定結果に基づいて、電位差信号のレベルが上記所定のレベル以上で、かつモータ効率が最大になるように、位相補正手段に位相補正角を表わす指令信号を出力し、位相補正手段は、上記位相補正角に基づいて、位置信号の切り換わり時点から電圧のパターンを切り換えるまでの位相を補正するものである。
【０１５０】
したがって、請求項８の発明のモータによれば、上記電位差信号のレベル判定の条件を、例えばピーク効率点を含み脱調限界点を含まない範囲内にすることによって、ピーク効率点より遅れ位相側に存在する脱調領域に電圧のパターンの位相が調整されることがないので、脱調を防止しつつ、モータを最大効率で運転することができる。
【０１５１】
また、請求項９の発明のモータは、請求項８のモータにおいて、上記インバータ部の入力電流または出力電流を検出して、入力電流または出力電流を表わす電流検出信号を出力する電流検出手段を備えると共に、上記位相補正指令手段は、上記電流検出手段からの上記電流検出信号に基づいて、上記インバータ部の上記入力電流または上記出力電流の増減を判定する電流判定手段と、上記位相補正角を所定の位相角毎に減少方向または増加方向に逐次調整する位相補正角調整手段と、電流判定手段がインバータ部の入力電流または出力電流が増加傾向であると判定し、かつ上記レベル判定手段が上記電位差信号が上記所定のレベル以上であると判定すると、位相補正角調整手段の位相補正角を調整する増減方向を反転させると共に、レベル判定手段が電位差信号が上記所定のレベル未満であると判定すると、その調整方向を減少方向にする調整方向反転手段とを有するものである。
【０１５２】
したがって、請求項９の発明のモータによれば、上記位相補正角調整手段により位相補正角を増加方向に逐次調整するとき、ピーク効率点より遅れ補正側の脱調領域に位相補正角を調整する手前で、減少方向に反転するように、上記レベル判定手段のレベル判定の条件を、例えば脱調限界点の電位差信号のレベルを含まず、かつピーク効率点の電位差信号のレベルを含む範囲内にすることによって、脱調領域に位相補正角を調整しない。したがって、上記電流判定手段,位相補正角調整手段および調整方向反転手段を用いて、モータを最大効率で運転できるピーク効率点に位相補正角を調整することができると共に、上記位相補正角の増減によって、位相補正角をピーク効率点に追い込むとき、位相補正角を遅れ側に補正しすぎて脱調するのを防止することができる。
【０１５３】
また、請求項１０の発明のモータは、複数極の磁石を有する回転子と、３相Ｙ結線に接続された電機子コイルを有する固定子と、上記電機子コイルに対して並列状態で３相Ｙ結線された抵抗回路と、上記電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差を表わす電位差信号を検出し、その電位差信号に基づいて、回転子と固定子との間の相対的な回転位置を検出して、位置信号を出力する回転位置検出手段と、上記回転位置検出手段の上記位置信号に基づいて、上記電機子コイルに印加する電圧のパターンを切り換えるインバータ部とを備えるモータにおいて、積分手段は、上記回転位置検出手段により検出された上記電位差信号を積分して、積分信号を出力すると共に、レベル判定手段は、積分手段からの積分信号を受けて、積分信号のレベルが脱調領域の限界点である脱調レベルよりも大きい所定のレベル以上か否かを判定し、電圧補正指令手段は、そのレベル判定手段の判定結果に基づいて、積分信号のレベルが上記所定のレベル以上で、かつモータ効率が最大になるように、電圧補正手段に電圧補正値を表わす指令信号を出力し、電圧補正手段は、上記電圧補正値に基づいて、インバータ部の出力電圧を補正するものである。
【０１５４】
したがって、請求項１０の発明のモータによれば、上記積分信号のレベル判定の条件を、例えばピーク効率点を含み脱調限界点を含まない範囲内にすることによって、ピーク効率点より高い電圧側に存在する脱調領域にインバータの出力電圧が調整されることがないので、脱調を防止しつつ、モータを最大効率で運転することができる。
【０１５５】
また、請求項１１の発明のモータは、請求項１０のモータにおいて、上記インバータ部の入力電流または出力電流を検出して、入力電流または出力電流を表わす電流検出信号を出力する電流検出手段を備えると共に、上記電圧補正指令手段は、上記電流検出手段からの上記電流検出信号に基づいて、上記インバータ部の入力電流または出力電流の増減を判定する電流判定手段と、上記電圧補正値を所定の電圧値毎に減少方向または増加方向に逐次調整する電圧補正値調整手段と、電流判定手段がインバータ部の入力電流または出力電流が増加傾向であると判定し、かつ上記レベル判定手段が上記積分信号が上記所定のレベル以上であると判定すると、電圧補正値調整手段の電圧補正値を調整する増減方向を反転させると共に、レベル判定手段が積分信号が上記所定のレベル未満であると判定すると、その調整方向を減少方向にする調整方向反転手段とを有するものである。
【０１５６】
したがって、請求項１１の発明のモータによれば、上記電圧補正値調整手段により電圧補正値を増加方向に逐次調整すると、ピーク効率点より高い電圧側の脱調領域に電圧補正値を調整する手前で、減少方向に反転するように、上記レベル判定手段のレベル判定の条件を、例えば脱調限界点の積分信号のレベルを含まず、かつピーク効率点の積分信号のレベルを含む範囲内にすることによって、脱調領域に電圧補正値を調整しない。したがって、上記電流判定手段,電圧補正値調整手段および調整方向反転手段を用いて、モータを最大効率で運転できるピーク効率点にインバータ部の出力電圧を調整することができると共に、上記電圧補正値の増減によって、インバータ部の出力電圧をピーク効率点に追い込むとき、電圧補正値を高い電圧側に補正しすぎて脱調するのを防止することができる。
【０１５７】
また、請求項１２の発明のモータは、複数極の磁石を有する回転子と、３相Ｙ結線に接続された電機子コイルを有する固定子と、上記電機子コイルに対して並列状態で３相Ｙ結線された抵抗回路と、上記電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差を表わす電位差信号を検出し、その電位差信号に基づいて、上記回転子と上記固定子との間の相対的な回転位置を検出して、位置信号を出力する回転位置検出手段と、上記回転位置検出手段の上記位置信号に基づいて、上記電機子コイルに印加する電圧のパターンを切り換えるインバータ部とを備えるモータにおいて、レベル判定手段は、回転位置検出手段により検出された電位差信号を受けて、電位差信号のレベルが脱調領域の限界点である脱調レベルよりも大きい所定のレベル以上か否かを判定し、電圧補正指令手段は、そのレベル判定手段の判定結果に基づいて、電位差信号のレベルが上記所定のレベル以上で、かつモータ効率が最大になるように、電圧補正手段に電圧補正値を表わす指令信号を出力し、電圧補正手段は、上記電圧補正値に基づいて、インバータ部の出力電圧を補正するものである。
【０１５８】
したがって、請求項１２の発明のモータによれば、上記電位差信号のレベル判定の条件を、例えばピーク効率点を含み脱調限界点を含まない範囲内にすることによって、ピーク効率点より高い電圧側に存在する脱調領域にインバータ部の出力電圧が調整されることがないので、脱調を防止しつつ、モータを最大効率で運転することができる。
【０１５９】
また、請求項１３の発明のモータは、請求項１２のモータにおいて、上記インバータ部の入力電流または出力電流を検出して、入力電流または出力電流を表わす電流検出信号を出力する電流検出手段を備えると共に、上記電圧補正指令手段は、上記電流検出手段からの上記電流検出信号に基づいて、上記インバータ部の上記入力電流または上記出力電流の増減を判定する電流判定手段と、上記電圧補正値を所定の電圧値毎に減少方向または増加方向に逐次調整する電圧補正値調整手段と、電流判定手段がインバータ部の入力電流または出力電流が増加傾向であると判定し、かつ上記レベル判定手段が上記電位差信号が上記所定のレベル以上であると判定すると、電圧補正値調整手段の電圧補正値を調整する増減方向を反転させると共に、レベル判定手段が電位差信号が上記所定のレベル未満であると判定すると、その調整方向を減少方向にする調整方向反転手段とを有するものである。
【０１６０】
したがって、請求項１３の発明のモータによれば、上記電圧補正値調整手段により電圧補正値を増加方向に逐次調整するとき、ピーク効率点より高い電圧側の脱調領域に電圧補正値を調整する手前で、減少方向に反転するように、上記レベル判定手段のレベル判定の条件を、例えば脱調限界点の電位差信号のレベルを含まず、かつピーク効率点の電位差信号のレベルを含む範囲内にすることによって、脱調領域に電圧補正値を調整しない。したがって、上記電流判定手段,電圧補正値調整手段および調整方向反転手段を用いて、モータを最大効率で運転できるピーク効率点にインバータ部の出力電圧を調整することができると共に、上記電圧補正値の増減によって、インバータ部の出力電圧をピーク効率点に追い込むとき、電圧補正値を高い電圧側に補正しすぎて脱調するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の第１実施形態のブラシレスＤＣモータの構成図である。
【図２】図２は上記ブラシレスＤＣモータのレベル検出器の回路図である。
【図３】図３は上記ブラシレスＤＣモータのマイコンのブロック図である。
【図４】図４は上記レベル検出器を用いた場合の各部の信号を示す図である。
【図５】図５は上記ブラシレスＤＣモータの各部の信号を示す図である。
【図６】図６は上記マイコンの割込処理１を示すフローチャートである。
【図７】図７は上記マイコンの割込処理１を示すフローチャートである。
【図８】図８は上記マイコンの割込処理１を示すフローチャートである。
【図９】図９は上記マイコンの位相補正用タイマのタイマ割り込みによる割込処理２を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は入力電流を最小にするモータ効率最大制御を説明する図である。
【図１１】図１１は電位差信号と積分信号の特性について実験を行ったブラシレスＤＣモータの構成図である。
【図１２】図１２は上記ブラシレスＤＣモータのマイコンのブロック図である。
【図１３】図１３は上記ブラシレスＤＣモータにおいて、運転周波数一定で負荷を変化させたときの位相補正角に対するモータ効率の特性を示す図である。
【図１４】図１４は上記ブラシレスＤＣモータにおいて、運転周波数一定で負荷を変化させたときの位相補正角に対する電位差信号の特性を示す図である。
【図１５】図１５は上記ブラシレスＤＣモータにおいて、運転周波数一定で負荷を変化させたときの位相補正角に対する積分信号の特性を示す図である。
【図１６】図１６は上記ブラシレスＤＣモータにおいて、負荷一定で運転周波数を変化させたときの位相補正角に対するモータ効率の特性を示す図である。
【図１７】図１７は上記ブラシレスＤＣモータにおいて、負荷一定で運転周波数を変化させたときの位相補正角に対する電位差信号の特性を示す図である。
【図１８】図１８は上記ブラシレスＤＣモータにおいて、負荷一定で運転周波数を変化させたときの位相補正角に対する積分信号の特性を示す図である。
【図１９】図１９は上記ブラシレスＤＣモータの回転位置検出器の積分器の正規化周波数に対する振幅特性を示す図である。
【図２０】図２０は上記ブラシレスＤＣモータの回転位置検出器の積分器の正規化周波数に対する位相特性を示す図である。
【図２１】図２１はこの発明の第２実施形態のブラシレスＤＣモータの要部構成図である。
【図２２】図２２は上記ブラシレスＤＣモータのマイコンのブロック図である。
【図２３】図２３は上記ブラシレスＤＣモータにおいて、周波数一定で負荷を変化させたときの位相補正角に対する積分信号の特性を示す図である。
【図２４】図２４は上記ブラシレスＤＣモータにおいて、負荷一定で周波数を変化させたときの位相補正角に対する積分信号の特性を示す図である。
【図２５】図２５はこの発明の第３実施形態のブラシレスＤＣモータのマイコンのブロック図である。
【図２６】図２６はこの発明の第４実施形態のブラシレスＤＣモータの構成図である。
【図２７】図２７は上記ブラシレスＤＣモータのレベル検出器の回路図である。
【図２８】図２８は上記ブラシレスＤＣモータのマイコンの割込処理１１を示すフローチャートである。
【図２９】図２９は上記ブラシレスＤＣモータの各部の信号を示す図である。
【図３０】図３０(A)はインバータ部の出力電流を検出する場合の概略図であり、図３０(B)はインバータ部の直流部電流を検出する場合の概略図である。
【図３１】図３１は図３０(A)の電流レベル検出器の回路図である。
【図３２】図３２は図３０(B)の電流レベル検出器の回路図である。
【図３３】図３３は他の例の回転位置検出器の回路図である。
【図３４】図３４は他のもう一つの例の回転位置検出器の回路図である。
【図３５】図３５は他のもう一つの例の回転位置検出器の回路図である。
【図３６】図３６はロータリーエンコーダを用いた回転位置検出器の回路図である。
【図３７】図３７は従来のブラシレスＤＣモータの構成図である。
【図３８】図３８は上記ブラシレスＤＣモータの運転周波数とトルクとの関係における圧縮機の運転エリアを示す図である。
【図３９】図３９はインバータ部の入力電流と位相補正角の関係を示す図である。
【符号の説明】
１…固定子、１a,１b,１c…電機子コイル、２…抵抗回路、
３…回転位置検出器、４…マイコン、５…ベース駆動回路、
６…脱調予測レベル検出器、７…電流センサ、
８…電流レベル検出器、９…交流電源、
１０…回転子、１２…ダイオードブリッジ
２０…インバータ部、２０a〜２０f…トランジスタ、
４１…周期演算部、４２…タイマ値演算部、
４３…インバータモード選択部、４４…速度演算部、
４５…速度制御部、５１…脱調予測レベル判定部、
５２…ＰＷＭ部、５３…モータ効率最大制御部、
Ｔ1…位相補正タイマ、Ｔ2…周期測定タイマ。

Claims (13)

1. 回転子(１０)と、電機子コイル(１a,１b,１c)を有する固定子(１)と、上記電機子コイル(１a,１b,１c)に印加する電圧のパターンを切り換えるインバータ部(２０)とを備えるモータにおいて、
   上記電機子コイル(１a,１b,１c)の中性点の電圧に基づく信号のレベルが脱調領域の限界点である脱調レベルよりも大きい所定のレベル以上で、かつモータ効率が最大になるように、上記インバータ部(２０)の出力を制御するインバータ出力制御手段(４,１４,１００,２００,３０４)を備えたことを特徴とするモータ。
2. 請求項１に記載のモータにおいて、上記電機子コイル(１a,１b,１c)は３相Ｙ結線に接続されたものであって、上記電機子コイル(１a,１b,１c)に対して並列状態で３相Ｙ結線された抵抗回路(２)と、上記回転子(１０)と上記固定子(１)との間の相対的な回転位置を検出して、位置信号を出力する回転位置検出手段(３)とを備えると共に、上記インバータ出力制御手段(４,１４,１００,２００,３０４)は、上記電機子コイル(１a,１b,１c)の中性点と上記抵抗回路(２)の中性点との電位差を表わす電位差信号のレベルが上記所定のレベル以上か否かを判定するレベル判定手段と、上記位置信号の切り換わり時点から上記電圧のパターンを切り換えるまでの位相を補正する位相補正手段(Ｔ1,Ｔ2,４１,４２)と、上記レベル判定手段の判定結果に基づいて、上記電位差信号のレベルが上記所定のレベル以上で、かつモータ効率が最大になるように、上記位相補正手段(Ｔ1,Ｔ2,４１,４２)に位相補正角を表わす指令信号を出力する位相補正指令手段とを備えたことを特徴とするモータ。
3. 請求項１に記載のモータにおいて、上記電機子コイル(１a,１b,１c)は３相Ｙ結線に接続されたものであって、上記電機子コイル(１a,１b,１c)に対して並列状態で３相Ｙ結線された抵抗回路(２)と、上記回転子(１０)と上記固定子(１)との間の相対的な回転位置を検出して、位置信号を出力する回転位置検出手段(３)とを備えると共に、上記インバータ出力制御手段(４,１４,１００,２００,３０４)は、上記電機子コイル(１a,１b,１c)の中性点と上記抵抗回路(２)の中性点との電位差を表わす電位差信号が積分された積分信号のレベルが上記所定のレベル以上か否かを判定するレベル判定手段(６,５１)と、上記位置信号の切り換わり時点から上記電圧のパターンを切り換えるまでの位相を補正する位相補正手段(Ｔ1,Ｔ2,４１,４２)と、上記レベル判定手段(６,５１)の判定結果に基づいて、上記積分信号のレベルが上記所定のレベル以上で、かつモータ効率が最大になるように、上記位相補正手段(Ｔ1,Ｔ2,４１,４２)に位相補正角を表わす指令信号を出力する位相補正指令手段(５３)とを備えたことを特徴とするモータ。
4. 請求項１に記載のモータにおいて、上記電機子コイル(１a,１b,１c)は３相Ｙ結線に接続されたものであって、上記電機子コイル(１a,１b,１c)に対して並列状態で３相Ｙ結線された抵抗回路(２)を備えると共に、上記インバータ出力制御手段は、上記電機子コイル(１a,１b,１c)の中性点と上記抵抗回路(２)の中性点との電位差を表わす電位差信号のレベルが上記所定のレベル以上か否かを判定するレベル判定手段(６,５１)と、上記インバータ部(２０)の出力電圧を補正する電圧補正手段と、上記レベル判定手段(６,５１)の判定結果に基づいて、上記電位差信号のレベルが上記所定のレベル以上で、かつモータ効率が最大になるように、上記電圧補正手段に電圧補正値を表わす指令信号を出力する電圧補正指令手段とを備えたことを特徴とするモータ。
5. 請求項１に記載のモータにおいて、上記電機子コイル(１a,１b,１c)は３相Ｙ結線に接続されたものであって、上記電機子コイル(１a,１b,１c)に対して並列状態で３相Ｙ結線された抵抗回路(２)を備えると共に、上記インバータ出力制御手段は、上記電機子コイル(１a,１b,１c)の中性点と上記抵抗回路(２)の中性点との電位差を表わす電位差信号が積分された積分信号のレベルが上記所定のレベル以上か否かを判定するレベル判定手段(６,５１)と、上記インバータ部(２０)の出力電圧を補正する電圧補正手段と、上記レベル判定手段(６,５１)の判定結果に基づいて、上記積分信号のレベルが上記所定のレベル以上で、かつモータ効率が最大になるように、上記電圧補正手段に電圧補正値を表わす指令信号を出力する電圧補正指令手段とを備えたことを特徴とするモータ。
6. 複数極の磁石を有する回転子(１０)と、３相Ｙ結線に接続された電機子コイル(１a,１b,１c)を有する固定子(１)と、上記電機子コイル(１a,１b,１c)に対して並列状態で３相Ｙ結線された抵抗回路(２)と、上記電機子コイル(１a,１b,１c)の中性点と上記抵抗回路(２)の中性点との電位差に基づいて、上記回転子(１０)と上記固定子(１)との間の相対的な回転位置を検出して、位置信号を出力する回転位置検出手段(３)と、上記回転位置検出手段(３)の上記位置信号に基づいて、上記電機子コイル(１a,１b,１c)に印加する電圧のパターンを切り換えるインバータ部(２０)とを備えるモータにおいて、
   上記電機子コイル(１a,１b,１c)の中性点と上記抵抗回路(２)の中性点との電位差を検出して、その電位差を表わす電位差信号を出力する電位差検出手段(２１)と、
   上記電位差検出手段(２１)からの上記電位差信号を受けて、上記電位差信号を積分して、積分信号を出力する積分手段(２２)と、
   上記積分手段(２２)からの上記積分信号を受けて、上記積分信号のレベルが脱調領域の限界点である脱調レベルよりも大きい所定のレベル以上か否かを判定するレベル判定手段(６,５１)と、
   上記位置信号の切り換わり時点から上記電圧のパターンを切り換えるまでの位相を補正する位相補正手段(Ｔ1,Ｔ2,４１,４２)と、
   上記レベル判定手段(６,５１)の判定結果に基づいて、上記積分手段(２２)からの上記積分信号のレベルが上記所定のレベル以上で、かつモータ効率が最大になるように、上記位相補正手段(Ｔ1,Ｔ2,４１,４２)に位相補正角を表わす指令信号を出力する位相補正指令手段(５３)とを備えたことを特徴とするモータ。
7. 請求項６に記載のモータにおいて、上記インバータ部(２０)の入力電流または出力電流を検出して、上記入力電流または上記出力電流を表わす電流検出信号を出力する電流検出手段(７,８)を備えると共に、上記位相補正指令手段(５３)は、上記電流検出手段(７,８)からの上記電流検出信号に基づいて、上記インバータ部(２０)の上記入力電流または上記出力電流の増減を判定する電流判定手段(５３a)と、上記位相補正角を所定の位相角毎に減少方向または増加方向に逐次調整する位相補正角調整手段(５３b)と、上記電流判定手段(５３a)が上記インバータ部(２０)の上記入力電流または上記出力電流が増加傾向であると判定し、かつ上記レベル判定手段(６,５１)が上記積分信号が上記所定のレベル以上であると判定すると、上記位相補正角調整手段(５３b)の上記位相補正角を調整する増減方向を反転させると共に、上記レベル判定手段(６,５１)が上記積分信号が上記所定のレベル未満であると判定すると、その調整方向を減少方向にする調整方向反転手段(５３c)とを有することを特徴とするモータ。
8. 複数極の磁石を有する回転子(１０)と、３相Ｙ結線に接続された電機子コイル(１a,１b,１c)を有する固定子(１)と、上記電機子コイル(１a,１b,１c)に対して並列状態で３相Ｙ結線された抵抗回路(２)と、上記電機子コイル(１a,１b,１c)の中性点と上記抵抗回路(２)の中性点との電位差に基づいて、上記回転子(１０)と上記固定子(１)との間の相対的な回転位置を検出して、位置信号を出力する回転位置検出手段(３)と、上記回転位置検出手段(３)の上記位置信号に基づいて、上記電機子コイル(１a,１b,１c)に印加する電圧のパターンを切り換えるインバータ部(２０)とを備えるモータにおいて、
   上記電機子コイル(１a,１b,１c)の中性点と上記抵抗回路(２)の中性点との電位差を検出して、その電位差を表わす電位差信号を出力する電位差検出手段(２１)と、
   上記電位差検出手段(２１)からの上記電位差信号を受けて、上記電位差信号のレベルが脱調領域の限界点である脱調レベルよりも大きい所定のレベル以上か否かを判定するレベル判定手段と、
   上記位置信号の切り換わり時点から上記電圧のパターンを切り換えるまでの位相を補正する位相補正手段(Ｔ1,Ｔ2,４１,４２)と、
   上記レベル判定手段の判定結果に基づいて、上記電位差信号のレベルが上記所定のレベル以上で、かつモータ効率が最大になるように、上記位相補正手段(Ｔ1,Ｔ2,４１,４２)に位相補正角を表わす指令信号を出力する位相補正指令手段(５３)とを備えたことを特徴とするモータ。
9. 請求項８に記載のモータにおいて、上記インバータ部(２０)の入力電流または出力電流を検出して、上記入力電流または上記出力電流を表わす電流検出信号を出力する電流検出手段(７,８)を備えると共に、上記位相補正指令手段(５３)は、上記電流検出手段(７,８)からの上記電流検出信号に基づいて、上記インバータ部(２０)の上記入力電流または上記出力電流の増減を判定する電流判定手段(５３a)と、上記位相補正角を所定の位相角毎に減少方向または増加方向に逐次調整する位相補正角調整手段(５３b)と、上記電流判定手段(５３a)が上記インバータ部(２０)の上記入力電流または上記出力電流が増加傾向であると判定し、かつ上記レベル判定手段が上記電位差信号が上記所定のレベル以上であると判定すると、上記位相補正角調整手段(５３b)の上記位相補正角を調整する増減方向を反転させると共に、上記レベル判定手段が上記電位差信号が上記所定のレベル未満であると判定すると、その調整方向を減少方向にする調整方向反転手段(５３c)とを有することを特徴とするモータ。
10. 複数極の磁石を有する回転子(１０)と、３相Ｙ結線に接続された電機子コイル(１a,１b,１c)を有する固定子(１)と、上記電機子コイル(１a,１b,１c)に対して並列状態で３相Ｙ結線された抵抗回路(２)と、上記電機子コイル(１a,１b,１c)の中性点と上記抵抗回路(２)の中性点との電位差に基づいて、上記回転子(１０)と上記固定子(１)との間の相対的な回転位置を検出して、位置信号を出力する回転位置検出手段(３)と、上記回転位置検出手段(３)の上記位置信号に基づいて、上記電機子コイル(１a,１b,１c)に印加する電圧のパターンを切り換えるインバータ部(２０)とを備えるモータにおいて、
    上記電機子コイル(１a,１b,１c)の中性点と上記抵抗回路(２)の中性点との電位差を検出して、その電位差を表わす電位差信号を出力する電位差検出手段(２１)と、
    上記電位差検出手段(２１)からの上記電位差信号を受けて、上記電位差信号を積分して、積分信号を出力する積分手段(２２)と、
    上記積分手段(２２)からの上記積分信号を受けて、上記積分信号のレベルが脱調領域の限界点である脱調レベルよりも大きい所定のレベル以上か否かを判定するレベル判定手段(６,５１)と、
    上記インバータ部(２０)の出力電圧を補正する電圧補正手段と、
    上記レベル判定手段(６,５１)の判定結果に基づいて、上記積分手段(２２)からの上記積分信号のレベルが上記所定のレベル以上で、かつモータ効率が最大になるように、上記電圧補正手段に電圧補正値を表わす指令信号を出力する電圧補正指令手段とを備えたことを特徴とするモータ。
11. 請求項１０に記載のモータにおいて、上記インバータ部(２０)の入力電流または出力電流を検出して、上記入力電流または上記出力電流を表わす電流検出信号を出力する電流検出手段(７,８)を備えると共に、上記電圧補正指令手段は、上記電流検出手段(７,８)からの上記電流検出信号に基づいて、上記インバータ部(２０)の上記入力電流または上記出力電流の増減を判定する電流判定手段と、上記電圧補正値を所定の電圧値毎に減少方向または増加方向に逐次調整する電圧補正値調整手段と、上記電流判定手段が上記インバータ部(２０)の上記入力電流または上記出力電流が増加傾向であると判定し、かつ上記レベル判定手段(６,５１)が上記積分信号が上記所定のレベル以上であると判定すると、上記電圧補正値調整手段の上記電圧補正値を調整する増減方向を反転させると共に、上記レベル判定手段(６,５１)が上記積分信号が上記所定のレベル未満であると判定すると、その調整方向を減少方向にする調整方向反転手段とを有することを特徴とするモータ。
12. 複数極の磁石を有する回転子(１０)と、３相Ｙ結線に接続された電機子コイル(１a,１b,１c)を有する固定子(１)と、上記電機子コイル(１a,１b,１c)に対して並列状態で３相Ｙ結線された抵抗回路(２)と、上記電機子コイル(１a,１b,１c)の中性点と上記抵抗回路(２)の中性点との電位差に基づいて、上記回転子(１０)と上記固定子(１)との間の相対的な回転位置を検出して、位置信号を出力する回転位置検出手段(３)と、上記回転位置検出手段(３)の上記位置信号に基づいて、上記電機子コイル(１a,１b,１c)に印加する電圧のパターンを切り換えるインバータ部(２０)とを備えるモータにおいて、
    上記電機子コイル(１a,１b,１c)の中性点と上記抵抗回路(２)の中性点との電位差を検出して、その電位差を表わす電位差信号を出力する電位差検出手段(２１)と、
    上記電位差検出手段(２１)からの上記電位差信号を受けて、上記電位差信号のレベルが脱調領域の限界点である脱調レベルよりも大きい所定のレベル以上か否かを判定するレベル判定手段と、
    上記インバータ部(２０)の出力電圧を補正する電圧補正手段と、
    上記レベル判定手段の判定結果に基づいて、上記電位差信号のレベルが上記所定のレベル以上で、かつモータ効率が最大になるように、上記電圧補正手段に電圧補正値を表わす指令信号を出力する電圧補正指令手段とを備えたことを特徴とするモータ。
13. 請求項１２に記載のモータにおいて、上記インバータ部(２０)の入力電流または出力電流を検出して、上記入力電流または上記出力電流を表わす電流検出信号を出力する電流検出手段(７,８)を備えると共に、上記電圧補正指令手段は、上記電流検出手段(７,８)からの上記電流検出信号に基づいて、上記インバータ部(２０)の上記入力電流または上記出力電流の増減を判定する電流判定手段と、上記電圧補正値を所定の電圧値毎に減少方向または増加方向に逐次調整する電圧補正値調整手段と、上記電流判定手段が上記インバータ部(２０)の上記入力電流または上記出力電流が増加傾向であると判定し、かつ上記レベル判定手段が上記電位差信号が上記所定のレベル以上であると判定すると、上記電圧補正値調整手段の上記電圧補正値を調整する増減方向を反転させると共に、上記レベル判定手段が上記電位差信号が上記所定のレベル未満であると判定すると、その調整方向を減少方向にする調整方向反転手段とを有することを特徴とするモータ。

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