JPH08126376A - モータの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】モータの制御方法において、よりきめ細かなト
ルク制御を可能とし、モータの振動や騒音を低減する。 【構成】モータの制御方法において、ブラシレスモータ
１のトルク制御に用いるトルクパターンを１回転中にお
ける通電切り替えタイミング（点弧タイミング）以上に
細分化してＲＯＭ１０ｅに予め記憶しており、制御回路
１０の点弧タイミング処理部１０ａが位置検出回路３か
らの位置検出信号をもとにして点弧タイミングを得、区
間時間計測タイマ１０ｂがその点弧タイミング間の区間
時間を計時し、アドレス発生部１０ｄがその区間時間を
複数に分割した時間を算出し、点弧タイミングおよびそ
の算出時間のタイミングでＲＯＭ１０ｅのアドレスを発
生して同ＲＯＭ１０ｅのデータ（細分化されたトルクパ
ターンのデータ）を読みに出し、この読み出されたデー
タを用いて電圧制御部１０ｆがブラシレスモータ１をト
ルク制御するための電圧制御信号（デューティ比を可変
したＰＷＭ信号）をインバータ部２に出力し、インバー
タ部２によるブラシレスモータのモータ１の印加電圧を
可変する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は空気調和機の圧縮機
（コンプレッサ）等に用いるモータ（例えば直流ブラシ
レスモータと記す）の回転制御技術に係り、特に詳しく
はより振動や騒音の軽減を可能とするモータの制御方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のブラシレスモータを圧縮機等の
モータとして利用する場合、例えば図６に示す制御装置
が必要である。図６において、この制御装置は、例えば
商用交流電源を交流／直流変換した直流電源Ｖｃｃをス
イッチングしてブラシレスモータ１に印加するインバー
タ部２と、ブラシレスモータ１がセンサレスである場合
同ブラシレスモータ１の電機子巻線の端子電圧（誘起電
圧）に基づいて回転子１ａの位置を検出して位置検出信
号を出力する位置検出回路３と、その位置検出信号をも
とにしてブラシレスモータ１を駆動するための点弧タイ
ミングを得、この点弧タイミングにしたがってインバー
タ部２の駆動信号を出力するとともに、ブラシレスモー
タ１の印加電圧を可変するための電圧制御信号（ＰＷＭ
信号）を出力する制御回路（マイクロコンピュータ）４
とを備えている。

【０００３】インバータ部２は、上アームのスイッチン
グ素子Ｕ，Ｖ，Ｗおよび下アームのスイッチング素子
Ｘ，Ｙ，Ｚをブリッジ接続した駆動回路２ａと、制御回
路４からの電圧制御信号（ＰＷＭ信号）により下アーム
のスイッチング素子Ｘ，Ｙ，Ｚを駆動する駆動信号のオ
ン区間をチョッピングするチョッピング回路２ｂと、こ
のチョッピングされた駆動信号を含む駆動信号により駆
動回路２ａの各複数のスイッチング素子Ｕ，Ｖ，Ｗ，
Ｘ，Ｙ，Ｚを駆動するドライバ回路２ｃとを備えてい
る。

【０００４】上記構成の制御装置によると、ブラシレス
モータ１はＰＷＭ制御方式で回転制御される。この回転
制御においては、トルク制御を同時に行うため、例えば
図７に示すように、負荷トルク曲線に近似したモータト
ルクを発生させるトルクパターンを予め記憶している。
そのトルクパターンは、図７に示すように、ブラシレス
モータ１の１回転を１２等分割した各区間毎にデータを
決定したものになっている。

【０００５】そして、上記点弧タイミングにしたがって
各区間毎にトルクパターンのデータ通りにトルクを加減
し、つまりＰＷＭ制御のためのＰＷＭ信号のオン、オフ
比（デューティ比）を可変し、ブラシレスモータ１の回
転速度変動を減少させている。

【０００６】具体的には、インバータ部２が電力線を介
してブラシレスモータ１に電力を供給すると、この結果
ブラシレスモータ１の回転力により電機子巻線には誘起
電圧が発生する。位置検出回路３はその誘起電圧と基準
電圧とを比較して得た位置検出信号を制御回路４に出力
する。制御回路４はその位置検出信号をもとにしてブラ
シレスモータ１の駆動点弧タイミングを得、この点弧タ
イミングでインバータ部２の各トランジスタＵ，Ｖ，
Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚを駆動する信号を出力する一方、当該回
転速度指令に応じた電圧制御信号を出力する。これによ
り、ブラシレスモータ１にはインバータ部２から電力線
を介して電力が供給され、上記サイクルによりブラシレ
スモータが回転制御される。

【０００７】このとき、上記制御回路４はトルクパター
ンに応じて所定値を重畳した電圧制御信号、つまりトル
クパターンに応じてデューティ比を可変したＰＷＭ信号
を出力する。これにより、ブラシレスモータ１の回転速
度がトルクパターンにしたがって増減され、つまり負荷
トルクに応じたトルク制御が行われるため、ブラシレス
モータ３の回転速度変動が抑えられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記モ
ータの制御方法にあっては、トルクパターンの分解能が
１回転中の分割区間数（１２分割区間）によって決まる
ため、きめ細かなトルク制御が不可能である。

【０００９】例えば、ＰＷＭ制御方式でトルク制御する
場合、１区間に１０パルスのＰＷＭ信号が存在するもの
とすると、このときのトルク制御の最高精度は１０ステ
ップ（１ステップ；ＰＷＭ信号のデューティ比の最小可
変量）となる。したがって、ブラシレスモータ１の大き
な振動を減少させることができても、さらに小さい振動
まで減少させることができないという問題点がある。

【００１０】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的はきめ細かなトルク制御を行うことがで
き、振動や騒音をより低減することができ、かつ安価に
済ませることができるようにしたモータの制御方法を提
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
に、この発明はモータを回転制御する際、予め記憶手段
に記憶されているトルクパターンを用いて前記モータの
回転速度変動を抑制するモータの制御方法であって、前
記記憶手段に記憶されているトルクパターンは前記モー
タを駆動するための点弧タイミングよりも細分化したデ
ータからなり、前記点弧タイミングの間隔時間を検出す
るとともに、該検出間隔時間により前記細分化されたト
ルクパターンのデータを前記記憶手段から読み出し可能
とし、該読み出されたデータを用いて前記モータの回転
速度を制御するようにしたことを要旨とする。

【００１２】また、この発明のモータの制御方法は、前
記モータを駆動するための点弧タイミングにより１回転
の時間を検出するとともに、当該回転速度指令と前記検
出１回転時間とを比較し、該比較結果に応じて前記モー
タの回転数を制御しており、前記記憶手段に記憶されて
いるトルクパターンを前記モータを駆動するための点弧
タイミングよりも細分化したデータで構成し、前記点弧
タイミングの間隔時間を検出するとともに、該検出間隔
時間により前記細分化されたトルクパターンのデータを
前記記憶手段から読み出し可能とし、該読み出されたデ
ータを用いて前記モータの回転速度を制御し、前記モー
タの回転数制御と回転速度変動制御とを独立して行うよ
うにしたものである。

【００１３】

【作用】上記手段としたので、上記モータが三相のブラ
シレスモータである場合、上記トルクパターンは１２個
以上のデータで構成されて記憶手段に予め記憶されてい
る。

【００１４】上記ブラシレスモータの回転制御に際し
て、ブラシレスモータの回転子の位置情報に基づいて電
機子巻線の通電を切り替え点弧タイミングが得られる
が、この点弧タイミング間の区間時間が計時され、この
区間時間を複数に分割した時間が算出される。すなわ
ち、細分化されたトルクパターンのデータがすべて記憶
手段から読み出されるように、上記各区間を複数に分割
した時間が算出される。

【００１５】このように、ブラシレスモータのトルク制
御に用いるトルクパターンがより細分化されたものであ
り、そのトルクパターンを読み出すタイミングが点弧タ
イミングから適切に得られる。

【００１６】したがって、ブラシレスモータのトルク制
御がより円滑で、きめ細かく行われ、振動や騒音がより
低減される。

【００１７】また、ブラシレスモータの速度制御（回転
数制御）と回転速度変動制御（トルク制御）とが別個に
行われることから、トルク制御のみを精密に行われ、例
えば上記トルクパターンにゲインを掛けて新たなトルク
パターン作成が可能となる。

【００１８】

【実施例】この発明のモータのトルク制御方法は、モー
タ（以下ブラシレスモータと記す）のトルク制御に用い
るトルクパターンを１回転中における通電切り替えタイ
ミング（点弧タイミング）以上に細分化することによ
り、より円滑で、きめ細かなトルク制御が可能であるこ
とに着目し、その細分化したトルクパターンのタイミン
グを点弧タイミング間の区間時間から算出する。

【００１９】そのため、この発明のモータの制御方法が
適用される制御装置は図１に示す構成をしている。な
お、図中、図６と同一部分には同一符号を付し重複説明
を省略する。

【００２０】図１において、この制御装置は、図６に示
す制御回路４の機能の他に、入力位置検出信号をもとに
して得られた点弧タイミング間の時間を計時し、この計
時された時間により点弧タイミング間を複数に分割した
タイミングを得、これらタイミングでＲ０Ｍのトルクパ
ターンを読み出してトルク制御を行う制御回路（マイク
ロコンピュータ）１０を備えている。

【００２１】制御回路１０は、位置検出回路３からの位
置検出信号をもとにしてブラシレスモータ１の点弧タイ
ミング（通電切り替えタイミング）を得る点弧タイミン
グ処理部１０ａと、これら得られた点弧タイミングに基
づいてインバータ部２の各トランジスタＵ，Ｖ，Ｗ，
Ｘ，Ｙ，Ｚの駆動信号を発生する駆動信号発生部１０ｂ
と、それら点弧タイミング間の区間時間を計時する区間
時間計時タイマ１０ｃと、ブラシレスモータ１の負荷ト
ルクに対応するトルクパターンを記憶しているＲＯＭ１
０ｅと、この計時された時間を複数に分割したタイミン
グを決定するとともに、これらタイミングに対応してト
ルクパターンのデータを読み出すためのアドレスを発生
するアドレス発生部１０ｄと、この発生アドレスにより
ＲＯＭ１０ｅから読み出されたトルクパターンのデータ
に基づいた電圧制御信号（可変したデューティ比のＰＷ
Ｍ信号）を出力する電圧制御部１０ｆとを備えている。

【００２２】また、上記ＲＯＭ１０ｅのトルクパターン
は、図２の下方に示すデータからなり、図７に示す従来
のトルクパターンのデータ数よりも多くなっている。な
お、図２に示す破線はブラシレスモータ１を空気調和機
のコンプレッサのモータとして用いた場合の負荷トルク
曲線を表している。また、図３に示すように、より多く
データによってトルクパターンを構成するようにしても
よい。

【００２３】次に、上記構成のブラシレスモータの制御
装置の動作を詳細に説明すると、まず制御回路１０の点
弧タイミング処理部１０ａは位置検出回路３からの位置
検出信号をもとにてブラシレスモータ１の電機子巻線の
通電切り替えタイミング（点弧タイミング）を得る。駆
動信号発生部１０ｂはその点弧タイミングで駆動回路２
ａの各スイッチング素子Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚを駆動
する駆動信号を出力する。

【００２４】このとき、制御回路１０の区間時間計測タ
イマ１０ｃは点弧タイミングで作動して次の点弧タイミ
ングまでの時間（点弧タイミング間の区間時間）Ｔをカ
ウント値で計測する。また、区間時間計測タイマ１０ｃ
はカウント値を別のレジスタにロードする一方、次の点
弧タイミング（次の区間）の時間の計時を開始する。

【００２５】上記カウント値（区間時間Ｔ）によりアド
レス発生部１０ｄはその時間Ｔを複数（例えば３等分）
に分割し、この分割時間ｔ１，ｔ２を算出するととも
に、この時間ｔ１，ｔ２および点弧タイミングに対応し
てアドレスを発生する。なお、図３に示すトルクパター
ンの場合にはその点弧タイミングの時間をより多く分割
し、この分割時間をもとにしてアドレスを発生するよう
にすればよい。

【００２６】このアドレスの発生によりＲＯＭ１０ｅは
トルクパターン（データ）を出力し、制御電圧部１０ｆ
はそのデータに基づいてブラシレスモータ１の印加電圧
を可変する電圧制御信号（デューティ比を可変したＰＷ
Ｍ信号）を出力する。

【００２７】このように、トルクパターンが点弧タイミ
ングだけでなく、ｔ１，ｔ２毎にトルクパターンが読み
出され、このトルクパターンによりブラシレスモータ１
の回転速度が可変される。したがって、従来例の場合に
は１２個のトルクパターンのデータが用いられている
が、この発明ではそれ以上のトルクパターンのデータが
用いられるため、きめ細かなトルク制御を行うことがで
き、低振動、低騒音なモータ駆動が可能となる。

【００２８】図４はこの発明の他の実施例を示し、モー
タの制御方法が適用される制御装置の概略的ブロック線
図である。なお、図中、図１と同一部分には同一符号を
付し重複説明を省略する。

【００２９】図４において、この制御装置は、点弧タイ
ミングにより１回転の時間を計時し、この計時された時
間と指令速度（時間）とを比較し、この比較結果に応じ
て速度制御を行う一方、入力位置検出信号をもとにして
得られた点弧タイミング（１回転を１２等分割した各区
間タイミング）でＲ０Ｍのトルクパターンを読み出して
トルク制御を行う制御回路（マイクロコンピュータ）１
１を備えている。

【００３０】制御回路１１は、位置検出回路３からの位
置検出信号をもとにしてブラシレスモータ１の点弧タイ
ミング（通電切り替えタイミングに相当するもの）を得
る点弧タイミング処理部１１ａと、これら得られた点弧
タイミングに基づいてインバータ部２の各トランジスタ
Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚの駆動信号を発生する駆動信号
発生部１１ｂと、それら点弧タイミング間の区間時間を
計時する区間時間計測タイマ１１ｃと、ブラシレスモー
タ１の負荷トルクに対応するトルクパターンを記憶して
いるＲＯＭ１１ｅと、それら点弧タイミングに対応して
トルクパターンを読み出すためのアドレスを発生するア
ドレス発生部１１ｄと、それら点弧タイミングに基づい
て１回転の時間を検出する１回転時間検出部１１ｆと、
ブラシレスモータ１の速度指令を出す回転速度指令部１
１ｇと、この指令回転速度（時間）と検出された１回転
時間とを比較する比較部１１ｈと、ＲＯＭ１１ｅから読
み出されたトルクパターンに基づいた電圧制御信号（デ
ューティ比を可変したＰＷＭ信号）を出力する一方、比
較部１１ｈの出力（比較結果）に応じた電圧制御信号
（デューティ比を可変したＰＷＭ信号）を出力する電圧
制御部１１ｉとを備えている。

【００３１】ＲＯＭ１１ｅのトルクパターンは、図５の
下方のグラフに示すデータからなり、トルクを増減させ
るように、例えば正負の値をもち、かつそれらの値を加
算すると零となるように設定されている。なお、この加
算結果の零が平均モータトルクに対応する。また、図５
に示す破線はブラシレスモータ１を空気調和機のコンプ
レッサのモータとして用いた場合の負荷トルク曲線を表
している。

【００３２】次に、上記構成のブラシレスモータの制御
装置の動作を詳細に説明すると、まず制御回路１１の点
弧タイミング処理部１１ａは位置検出回路３からの位置
検出信号をもとにしてブラシレスモータ１の電機子巻線
の通電切り替えタイミング（点弧タイミング）を得、駆
動信号発生部１１ｂはその点弧タイミングで駆動回路２
ａの各スイッチング素子Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚを駆動
する駆動信号を出力する。

【００３３】このとき、制御回路１１の１回転時間検出
部１１ｆは点弧タイミングをもとにして回転子１ａの１
回転時間を計時しており、この１回転時間と制御回路１
１の回転速度指令部１１ｇからの指令速度（時間）とが
比較部１１ｈに入力する。比較部１１ｈは加算器、また
はコンパレータであり、この比較部１１ｈは１回転時間
と速度指令との差分値、または増減情報（回転速度の増
減情報）を算出する。

【００３４】一方、制御回路１１の区間時間タイマ１１
ｃは点弧タイミングで作動して次の点弧タイミングまで
の区間時間Ｔをカウント値で計測する。また、区間時間
計測タイマ１１ｃはカウント値を別のレジスタにロード
する一方、次の点弧タイミング（次の区間）の時間の計
時を開始する。

【００３５】上記カウント値（区間時間Ｔ）によりアド
レス発生部１１ｄは時間Ｔを複数（例えば３等分）に分
割し、この分割時間ｔ１，ｔ２を算出するとともに、こ
の時間ｔ１，ｔ２および点弧タイミングに対応してアド
レスを発生する。

【００３６】このアドレスの発生によりＲＯＭ１１ｅは
トルクパターン（データ）を出力する。このＲＯＭ１１
ｅから読み出されたトルクパターン（データ）および比
較部１１ｈで得られた差分値（または増減情報）が電圧
制御部１１ｉに入力する。

【００３７】電圧制御部１１ｉは入力差分値に応じてブ
ラシレスモータ１を加減速するための電圧制御信号（デ
ューティ比を可変したＰＷＭ信号）を出力する一方、ト
ルクパターンに応じて１回転中の速度変動を抑えるため
の電圧制御信号（デューティ比を可変したＰＷＭ信号）
を出力する。

【００３８】このトルク制御においては、図５の下方に
示すトルクパターンがＲＯＭ１１ｅに記憶されているた
め、１回転中の回転変動を相殺し、常に平均回転数で回
転するトルクを発生する。

【００３９】このように、ブラシレスモータ１の回転制
御において、速度制御（回転数制御）とトルク制御（回
転速度変動制御）とを独立して行うことができることか
ら、より精密なトルク制御が可能となり、より低振動、
低騒音なモータ駆動が可能となる。

【００４０】また、特にトルク制御をきめ細かく自由に
行うことができ、例えばトルクパターンにゲインを掛け
て新たなトルクパターンを作成する場合そのための制御
が容易であり、また種々負荷に対応したトルクパターン
が必要な場合に効果的である。

【００４１】さらに、上記２つの実施例にあっては、制
御回路１０、１１であるマイクロコンピュータのソフト
ウェアで、実現することができるため、コストアップ等
の問題もない、またモータをブラシレスモータとして空
気調和機のコンプレッサに用いた場合には室外機の配管
に余裕をもたせずに済み、つまり室外機のコンパクト化
を図ることができる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のモータ
の制御方法によれば、モータのトルク制御に用いるトル
クパターンを１回転中における通電切り替えタイミング
（点弧タイミング）以上に細分化しており、点弧タイミ
ング間の区間時間を計時し、この区間時間を複数に分割
した時間を算出し、点弧タイミングおよびその算出時間
によりその細分化されたトルクパターンのデータを記憶
手段から読み出し、この読み出されたデータを用いてト
ルク制御を行うようにしたので、より円滑で、きめ細か
なトルク制御が可能になり、きめ細かなトルク制御を行
うことができ、振動や騒音をより低減することができ
る。

【００４３】また、この発明によれば、速度制御とトル
ク制御とを別個に行うようにしたので、特にトルク制御
をきめ細かく自由に行うことができ、トルクパターンに
ゲインを掛けて新たなトルクパターンを作成する場合そ
のための制御が容易であり、ひいては種々負荷に対応し
たトルクパターンが必要な場合に効果的である。

【００４４】さらに、この発明によれば、モータ制御に
マイクロコンピュータを用いており、このマイクロコン
ピュータのソフトウェアで実現していることから、コス
トアップ等の問題もない、またモータをブラシレスモー
タとして空気調和機のコンプレッサに用いた場合には室
外機の配管に余裕をもたせずに済み、つまり室外機のコ
ンパクト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示し、モータの制御方法
が適用される制御装置の概略的ブロック線図。

【図２】図１に示す制御装置の動作を説明するための概
略的グラフ図。

【図３】図１に示す制御装置の動作を説明するための概
略的グラフ図。

【図４】この発明の他の実施例を示すモータの制御装置
の動作を説明するための概略的ブロック図。

【図５】図４に示す制御装置の動作を説明するための概
略的グラフ図。

【図６】従来のモータの制御装置の概略的ブロック線図
である。

【図７】ブラシレスモータの負荷トルクおよびモータト
ルクを説明する概略的グラフ図。

【符号の説明】

１ ブラシレスモータ（モータ） １ａ 回転子 ２ インバータ部 ２ｂ チョッピング回路 ２ｃ ドライバ回路 ３ 位置検出回路 ４，１０，１１ 制御回路（マイクロコンピュータ） １０ａ，１１ａ 点弧タイミング処理部 １０ｂ，１１ｂ 駆動信号発生部 １０ｃ，１１ｃ 区間時間計測タイマ １０ｄ，１１ｄ アドレス発生部 １０ｅ，１１ｅ ＲＯＭ １０ｆ，１１ｉ 電圧制御部 １１ｆ １回転時間検出部 １１ｇ 回転速度指令部 １１ｈ 比較部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータを回転制御する際、予め記憶手段
   に記憶されているトルクパターンを用いて前記モータの
   回転速度変動を抑制するモータの制御方法であって、 前記記憶手段に記憶されているトルクパターンは前記モ
   ータを駆動するための点弧タイミングよりも細分化した
   データからなり、前記点弧タイミングの間隔時間を検出
   するとともに、該検出間隔時間により前記細分化された
   トルクパターンのデータを前記記憶手段から読み出し可
   能とし、該読み出されたデータを用いて前記モータの回
   転速度を制御するようにしたことを特徴とするモータの
   制御方法。
2. 【請求項２】 モータを回転制御する際、予め記憶手段
   に記憶されているトルクパターンを用いて前記モータの
   回転速度変動を抑制するモータの制御方法であって、 前記モータを駆動するための点弧タイミングにより１回
   転の時間を検出するとともに、当該回転速度指令と前記
   検出１回転時間とを比較し、該比較結果に応じて前記モ
   ータの回転数を制御しており、前記記憶手段に記憶され
   ているトルクパターンを前記モータを駆動するための点
   弧タイミングよりも細分化したデータで構成し、前記点
   弧タイミングの間隔時間を検出するとともに、該検出間
   隔時間により前記細分化されたトルクパターンのデータ
   を前記記憶手段から読み出し可能とし、該読み出された
   データを用いて前記モータの回転速度を制御し、前記モ
   ータの回転数制御と回転速度変動制御とを独立して行う
   ようにしたことを特徴とするモータの制御方法。
3. 【請求項３】 前記モータは空気調和機のコンプレッサ
   に用いるブラシレスモータである請求項１または請求項
   ２記載のモータの制御方法。