JP4984605B2 - モータ駆動制御装置と圧縮機 - Google Patents
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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、特に、インバータ回路を有するモータ駆動制御装置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と、モータの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、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した場合、整流回路の出力電圧が、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。
このような騒音を低減するために、従来は、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、このような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、そのため、モータ駆動制御装置を組み込む機器の構造を大きくしたり、重量を重くしたり、また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、前記モータに流れる電流を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記モータに流れる電流を、前記交流電源の半周期の中央部で減少させ、減少させるモータに流れる電流の値と幅を、前記モータの負荷条件の変動に応じて設定することにより、前記モータで発生する振動成分を、交流電源の周波数の２倍の周波数に上げるようにしたので、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。
本発明の圧縮機は、交流電源を入力とすると共に、請求項１〜６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得ることができ、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、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低価格化と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、前記モータに流れる電流を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記モータに流れる電流を、前記交流電源の半周期の中央部で減少させ、減少させるモータに流れる電流の値と幅を、前記モータの負荷条件の変動に応じて設定することにより、前記モータで発生する振動成分を、交流電源の周波数の２倍の周波数に上げるようにしたので、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３の発明は、特に、第１または２のいずれか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有するもので、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４の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明のインバータ回路は、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されたもので、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５の発明は、特に、第４の発明の交流電源と昇圧コンバータ回路の間に小容量のリアクトルを有するもので、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、交流電源を入力とする圧縮機に、請求項１〜５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得ることができ、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。
負荷との間で発生する騒音を抑制する圧縮機を得ることができ、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）
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について、図１〜３を用いて説明する。図１は、本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。
本発明の第１の実施の形態におけるモータ駆動制御装置について、図１〜３を用いて説明する。図１は、本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。
図１において、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を示す図である。
この例における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に取付けられた負荷である。
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各部の電圧波形及び電流波形を示す図である。
本実施の形態は、モータ８に流れるモータ電流を制御部６で、交流電源２の半周期の中央部で減少させると共に、その減少させる値Ｐと幅Ｔとを、前記モータ８の負荷条件の変動に応じて設定することにより、モータ８自身で発生する振動成分を、交流電源２の周波数の２倍の周波数ｆ３の２倍の周波数に上げるようにして、モータ８自身で発生する振動周波数を拡散するもので、モータ８自身で発生する振動が低減し、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。
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備えた場合、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。
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
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 (6)
- 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、前記モータに流れる電流を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記モータに流れる電流を、前記交流電源の半周期の中央部で減少させ、減少させるモータに流れる電流の値と幅を、前記モータの負荷条件の変動に応じて設定することにより、前記モータで発生する振動成分を、交流電源の周波数の２倍の周波数に上げるようにしたことを特徴とする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１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有する請求項１または２に記載のモータ駆動制御装置。
- インバータ回路は、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された請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置。
- 交流電源と昇圧コンバータ回路の間に小容量のリアクトルを有する請求項４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１〜５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。
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