JPH08163887A

JPH08163887A - モータの制御方法

Info

Publication number: JPH08163887A
Application number: JP6329551A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Ohara; 義之尾原
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 1994-12-02
Filing date: 1994-12-02
Publication date: 1996-06-21

Abstract

(57)【要約】【目的】モータの制御方法において、モータの負荷ト
ルクに対するトルク変動を抑え、モータの振動や騒音を
抑える。【構成】モータの制御方法において、このモータを制
御する制御回路１０はブラシレスモータ１の所定回転速
度に対応した１つのトルクパターンをトルクパターンＲ
ＯＭ１０ｃに記憶し、ブラシレスモータ１の回転速度に
対応した複数の係数値を係数ＲＯＭ１０ｄに記憶してお
り、位置検出回路３からの位置検出信号をもとにブラシ
レスモータ１の回転速度を速度検出部１０ｂで算出し、
この算出回転速度および位置検出信号をアドレス演算部
１０ｅに入力してトルクパターンＲＯＭ１０ｃのトルク
パターンおよび係数ＲＯＭ１０ｄの係数値を読み出し、
この読み出されたトルクパターンに係数値を乗算部１０
ｆで乗じ、この乗算結果をデューティ出力処理部１０ｇ
に入力してインバータ部２の駆動回路２ａの下アームス
イッチング素子の駆動信号のオン区間のオン、オフ比を
調節し、モータの負荷トルクに対するトルク変動を抑え
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）などに用いるモータ、例えば直流ブラ
シレスモータの回転制御技術に係り、さらに詳しく言え
ば、振動や回転むら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】この種のモータを圧縮機などのモータと
して利用する場合、例えば図４に示す制御装置が用いら
れている。同図において、この制御装置は、直流電源Ｖ
ｃｃ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
信号に基づいてブラシレスモータ１の電機子巻線の通電
を切り替えるための駆動信号を出力するとともに、同駆
動信号のうちの所定駆動信号をチョッピングするために
デューティ出力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からのデューティ出力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２
ａの各複数のスイッチング素子を駆動するドライバ部２
ｃとを備えている。

【０００４】制御回路４は、入力位置検出信号をもとに
して駆動回路２ａの各スイッチング素子を駆動してブラ
シレスモータ１の電機子巻線の通電を切り替えるための
駆動信号を発生する駆動信号発生部４ａと、ブラシレス
モータ１の回転速度の指令を出す速度指令部４ｂと、こ
の速度指令により所定オン、オフ比のデューティ出力信
号を出力するデューティ処理部４ｃとを備えている。

【０００５】上記構成の制御装置によると、ブラシレス
モータ１がＰＷＭ制御方式で回転制御される。この回転
制御においては、ブラシレスモータ１の回転数を位置検
出信号に基づいて算出し、この算出回転数が目標回転数
と異なっているときには、速度指令のＰＷＭオン時間
（および指令ＰＷＭオフ時間）を変え、つまりチョッピ
ング信号のオン、オフ比を可変し、同ブラシレスモータ
１の回転数を目標回転数に調整することができる。

【０００６】ところで、上記制御装置におけるトルク制
御の方法としては、例えば回転速度やブラシレスモータ
１の電流を検出し、この検出回転速度や電流に応じて逐
次的に回転トルクむらを軽減するものがある。また、他
の方法としては、ブラシレスモータ１の回転数に応じた
トルクパターンを用いてトルク制御を行い、円滑なモー
タ駆動を実現するものがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記モ
ータの制御方法によるトルク制御を実現しようとする
と、複雑な制御になってしまい、マイクロコンピュータ
の制御プログラムが増大する一方、複数のトルクパター
ンを記憶する大容量のメモリや電流検出回路等のハード
ウェア回路が必要であり、コストアップになるという問
題点がある。

【０００８】また、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、つまり１回転
中において冷媒の吸入、圧縮および排出の一連の動作が
行われる場合、図５に示すように、モータトルクが印加
電圧に対して一定のトルクを発生するのに対し、負荷ト
ルクに対応してモータトルクが変動し、このトルク変動
により振動や騒音が発生するため、夏期の寝苦しい夜に
おける冷房運転時には睡眠を妨げることにもなる。ま
た、配管にその振動によるストレスが加わり、亀裂が発
生するおそれが生ずるため、この対策として、その振動
を減衰させるには配管長を長くしなければならない。

【０００９】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１つのトルクパターンによりブラシレ
スモータの負荷トルクによるトルク変動を抑えることが
でき、これにより振動や騒音を抑えることができ、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。

【００１０】

【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、同モータの負
荷トルクに応じてトルク制御を行うモータの制御方法で
あって、前記モータの所定回転数に対応した１つのトル
クパターンと、前記モータの回転数に対応した複数の係
数とを有し、前記モータの回転数毎に前記トルクパター
ンに係数を乗じて新たなトルクパターンを演算し、該新
たなトルクパターンをもとにして前記モータをトルク制
御するようにしたことを要旨とする。

【００１１】また、この発明のモータの制御方法は、前
記モータの１回転中を複数に等分割して同モータの最低
回転数において等分割毎にトルク制御量を決定した１つ
のトルクパターンと、前記モータの回転数に対応した複
数の係数値とを有し、前記モータの回転数に対応する係
数値を前記トルクパターンの各トルク制御量に乗じて新
たなトルクパターンを演算し、該新たなトルクパターン
をもとにして前記モータをトルク制御する。さらに、前
記モータを空気調和機のコンプレッサのブラシレスモー
タとしたものである。

【００１２】

【作用】上記手段としたので、上記モータの回転数に応
じた係数値が１つのトルクパターンに乗じられ、新たな
トルクパターンが算出される。このとき、その係数値
は、予めその回転数時において振動を最も小さくするト
ルクパターンを得るように決定されている。すなわち、
新たなトルクパターンはその回転数時におけるモータの
負荷トルクに対応してトルク変動を抑えるように作用す
る。

【００１３】このように、１つのトルクパターンを用意
しておくだけ、モータの各回転数によって負荷トルクが
異なっても、この負荷トルクに対応したトルクパターン
が得られる。この新たなトルクパターンを用いてモータ
のトルク制御が行われることになり、負荷トルクによっ
て生じるトルク変動が抑えられ、結果振動が小さくされ
る。

【００１４】ところで、モータトルクは印加電圧に対し
て一定のトルクを発生するため、例えば空気調和機のコ
ンプレッサの場合モータの１回転中における冷媒の吸
入、圧縮および排出の一連の動作（コンプレッサ負荷）
により回転速度が変動、振動が発生し、特に低回転数時
ほど顕著である。

【００１５】しかし、上記１つのトルクパターンとして
はモータの回転数が最も低いときの負荷トルクに対応し
て決定されていることから、特にコンプレッサの低回転
数時における振動や騒音が抑えられ、またそのコンプレ
ッサ負荷に対応するトルクパターンが算出され、この算
出トルクパターンを用いてトルク制御が行われることか
ら、各回転数における振動や騒音が抑えられる。

【００１６】

【実施例】この発明のモータのトルク制御方法は、モー
タ（例えばブラシレスモータ）の所定回転速度に対応し
た１つのトルクパターンと、ブラシレスモータの回転速
度に対応した複数の係数値とを有しブラシレスモータの
回転数に対応する係数値を上記トルクパターンに乗じて
新たなトルクパターンを演算し、この演算によって得た
トルクパターンを用いてブラシレスモータをトルク制御
する。

【００１７】また、ブラシレスモータの回転子の慣性に
よる速度（回転）むらは低回転時に顕著に現れ、高回転
時ほど小さくなる傾向にあることに着目し、上記１つの
トルクパターンとしてはその速度（回転）むらが顕緒に
現れる回転数（最低回転数）時のもとしている。

【００１８】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４と同一部分には同一符号を付し重複説明
を省略する。

【００１９】図１において、この制御装置は、図４に示
す制御回路４の機能の他に、ブラシレスモータ１の所定
回転数（例えば最低回転数）に対応した１つのトルクパ
ターンと、ブラシレスモータ１の回転速度（回転数）に
対応した所定係数を有し、入力位置検出信号をもとにし
て回転速度を検出し、この検出回転速度に応じた所定係
数をそのトルクパターンに乗じ、かつ１回転中を複数に
分割した区間毎のトルクパターン（各区間のトルク制御
量）に乗じて得た新たなトルクパターンを用いてトルク
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。

【００２０】制御回路１０は、位置検出回路３からの位
置検出信号がブラシレスモータ１のどの相に対応してい
るものであるかを識別する入力処理部１０ａと、この識
別された位置検出信号のタイミング（立ち上がり、立ち
下がり）間を計測して現回転速度（回転数）を算出する
速度検出部１０ｂと、１つのトルクパターンを記憶して
いるトルクパターンＲＯＭ１０ｃと、各回転速度に対応
した複数の係数値を記憶している係数ＲＯＭ１０ｄと、
入力処理部１０ａで識別された位置検出信号により複数
に等分割した区間に対応するトルクデータを読み出すた
めのアドレスを演算し、かつ上記算出回転速度に対応す
る係数値を読み出すためのアドレスを演算するアドレス
演算部１０ｅと、係数ＲＯＭ１０ｄから読み出された係
数値を各区間毎にトルクパターンＲＯＭ１０ｃから読み
出されたトルク制御量（トルクパターン）に乗算する乗
算部１０ｆと、図４に示すデューティ処理部４ｃの機能
の他に、その乗算結果を加味したデューティ比出力信号
を出力するデューティ処理部１０ｇとを備えている。

【００２１】アドレス演算部１０ｅについて、図２の模
式図を参照して具体的に説明すると、速度検出部１０ｂ
によって検出された現回転速度がｖ０〜ｖ１の間にある
ときには係数値ｋ０を読み出すためのアドレス発生に切
り替え、以下同様にｖ１〜ｖ２ないしｖｎ−１〜ｖｎの
間にあるときには係数ｋ１ないしｋｎ−１を読み出すた
めのアドレス発生に切り替える。なお、ｖｎ，ｋｎは任
意の値であり、このｖｎ値が大きいほど、回転速度が大
きいことを意味し、ｋｎ−１値は大きいほど、係数値が
大きいことを意味する。

【００２２】また、入力処理部１０ａによって識別され
た位置検出信号のタイミングにより複数に等分割した各
区間毎のトルクパターン（トルク制御量）を読み出すた
めのアドレス発生に切り替える。なお、ブラシレスモー
タ１の１回転中を１２等分割し、かつ図３（ｂ）に示す
ようなトルクパターンとし、各区間０ないし１１ではト
ルクパターン（トルク制御量）Ｐ０ないしＰ１１とす
る。また、１２個のトルク制御量により１つのトルクパ
ターンを構成している、１２等分割に限らず、それ以上
に等分割するようしてもよい。

【００２３】次に、上記構成のブラシレスモータの制御
装置の動作を図３を参照して詳細に説明する。なお、図
３（ａ）は図５と同じものであり、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
の負荷トルク曲線およびモータトルク曲線を表してい
る。また、トルクパターンＲＯＭ１０ｃのトルクパター
ンは図３（ｂ）に示すように１回転中の各区間における
トルク制御量（デューティ比の増減値に対応するもの）
で、かつブラシレスモータ１の最低回転数で決定された
ものである。係数ＲＯＭ１０ｄの係数値ｋ０ないしｋｎ
−１は回転速度（回転数）に対応した値で、かつ各回転
速度（ｖ０〜Ｖ１，ｖ０〜ｖ１，…，ｖｎ−１〜ｖｎ）
毎にブラシレスモータ１の振動が最も小さくなるように
設定したものである。

【００２４】まず、制御回路１０はブラシレスモータ１
を同期運転とした後、従来同様に位置検出回路３からの
位置検出信号をもとにブラシレスモータ１の電機子巻線
の通電切り替えタイミングを得、このタイミングで駆動
回路２ａ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。また、当該回転速度
（目標回転数）指令によりスイッチング素子Ｘ，Ｙ，Ｚ
の駆動信号のオン期間を所定にオン、オフするデューテ
ィ出力信号を出力し、かつ入力位置検出信号により回転
数を検出し、この検出回転数が目標回転数となるように
そのデューティ比を調整する。

【００２５】このとき、制御回路１０はブラシレスモー
タ１の負荷トルクに応じたトルク制御を行うが、ブラシ
レスモータ１の回転数（回転速度）に応じて係数ＲＯＭ
１０ｄの係数値をトルクパターンＲＯＭ１０ｃのトルク
パターンに乗じてトルクパターンを得、かつ１２等分毎
にトルクパターンを演算し、この演算トルクパターンを
用いてトルク制御を実行する。

【００２６】具体的には、アドレス演算部１０ｅはブラ
シレスモータ１の１回転中の各区間毎（π／６毎）にト
ルクパターンＲＯＭ１０ｃおよび係数ＲＯＭ１０ｄの係
数値のアドレスを出力する。

【００２７】このとき、ブラシレスモータ１の回転速度
（回転数）毎に、例えば回転速度がｖ０〜ｖ１である場
合係数値ｋ０が読み出される一方、区間０（０〜π／
６）ではトルク制御量Ｐ０、区間１（π／６〜２π／
６）ではトルク制御量Ｐ１、以下同様に区間１１（１１
π／６〜１２π／６）ではトルク制御量Ｐ１１が読み出
される。

【００２８】乗算部１０ｆは、各区間毎に係数値ｋ０を
各パターン（トルク制御量）Ｐ０ないしＰ１１に乗じて
新たなトルクパターンを算出する。また、回転速度がｖ
１〜ｖ２である場合係数値ｋ１を各パターンＰ０ないし
Ｐ１１に乗じて新たなトルクパターンを算出する。以下
同様にして、各回転速度毎に新たなトルクパターンが算
出される。したがって、ブラシレスモータ１の回転速度
に応じた種々トルクパターンを算出することになり、こ
の算出されたトルクパターンがデューティ処理部１０ｇ
に入力する。

【００２９】デューティ処理部１０ｇは上記算出された
トルクパターンにしたがって現に出力するデューティ出
力信号を補正する。つまり、駆動回路２ａの下アームス
イッチング素子Ｘ，Ｙ，Ｚを駆動する駆動信号のオン、
オフ比を補正する。この補正では１回転中におけるブラ
シレスモータ１の負荷トルクに合わせてモータトルクを
変え、モータの振動を小さくする抑える。すなわち、予
め基本となるパターンＰ０ないしＰ１１（図２に示す）
のトルクパターン（図３（ｂ）に示す）を決定し、この
トルクパターンによりモータの振動を最も小さくするト
ルクパターンを得るための係数値ｋ０ないしｋｎ−１
（図２に示す）を決定しているからである。

【００３０】このように、トルクパターンＲＯＭ１０ｃ
には基本となる１つのトルクパターンを記憶し、係数Ｒ
ＯＭ１０ｄには複数の係数値を記憶しており、ブラシレ
スモータ１の回転速度（回転数毎に）に最適な係数値を
トルクパターンに乗じて新たなトルクパターンを算出す
る。しかも、その最適な係数値を乗じて算出されるトル
クパターンはその回転速度における負荷トルクに合わせ
てモータトルクを変えるものである。

【００３１】したがって、トルクパターンとしては１つ
で済むことから、トルクパターン用のメモリ（ＲＯＭ）
の容量が小さくて済み、またブラシレスモータの負荷ト
ルクに合わせてモータトルクを変えることができるた
め、負荷トルクに対応するトルク変動を抑えることがで
き、これにより振動や騒音の軽減を図ることができる。

【００３２】また、ＲＯＭの容量が小さくてよいだけで
なく、新たなハードウェア回路（電流検出回路等）を必
要とせずに、ソフトウェア処理で対処することができる
ことから、安価に済ませることができる。

【００３３】さらに、上記ブラシレスモータ１を空気調
和機のコンプレッサのモータに用いた場合、モータトル
クは印加電圧に対して一定のトルクを発生するため、空
気調和機のコンプレッサの１回転中における冷媒の吸
入、圧縮および排出の一連の動作（コンプレッサ負荷）
により回転速度が変動し、振動が発生する。しかし、こ
の発明よれば、１つの空気調和機の室外機における振動
や騒音を軽減することができ、特に夏期の寝苦しい夜に
おける冷房運転時には睡眠を妨げることもない。また、
配管に加わるストレスも軽減されるため、その配管長も
短くすることができる。

【００３４】

【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（例えばブラシレスモー
タ）の所定回転速度に対応した１つのトルクパターン
と、ブラシレスモータの回転速度に対応した複数の係数
値とを有しブラシレスモータの回転数に対応する係数値
を上記トルクパターンに乗じて新たなトルクパターンを
演算し、この演算によって得たトルクパターンを用いて
ブラシレスモータをトルク制御するようにしたので、ト
ルクパターンとしては１つで済むことから、トルクパタ
ーン用のメモリ（ＲＯＭ）の容量が小さくて済み、また
ブラシレスモータの負荷トルクに合わせてモータトルク
を変えることができるため、負荷トルクに対応するトル
ク変動を抑えることができ、これにより振動や騒音の軽
減を図ることができる。

【００３５】また、上記１つのトルクパターンをブラシ
レスモータの最低回転時の負荷トルクをもとにして決定
するようにしたので、ブラシレスモータの回転子の慣性
による速度（回転）むらが低回転時に顕著に現れても、
その速度（回転）むらに対応して最適なトルク制御が可
能であり、ひいては上述したようにトルク変動を抑え、
振動や騒音を適切に軽減することができる。

【００３６】さらに、ブラシレスモータ（モータ）を空
気調和機のコンプレッサに用いた場合、上記１つのトル
クパターンとしてはモータの回転数が最も低いときの負
荷トルクに対応して決定され、また、そのコンプレッサ
の回転速度（回転数）に対して最適なトルクパターンが
算出され、この算出トルクパターンを用いてトルク制御
が行われることから、各回転数における振動や騒音が抑
えられ、特に夏期の寝苦しい夜における冷房運転時には
睡眠を妨げることもないという効果がある。加えて、配
管長も短くすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示し、ブラシレスモータ
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に示す制御装置の部分的回路の模式図。

【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】従来のブラシレスモータの制御装置の概略的ブ
ロック線図である。

【図５】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（ブラシレスモータ）１ａ回転子２インバータ部２ａ駆動回路２ｂチョッピング回路２ｃドライバ部３位置検出回路４，１０制御回路（マイクロコンピュータ）４ａ駆動信号発生部４ｂ速度指令部４ｃ，１０ｇデューティ処理部１０ａ入力処理部１０ｂ速度検出部１０ｃトルクパターンＲＯＭ１０ｄ係数ＲＯＭ１０ｅアドレス演算部１０ｆ乗算部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータを回転制御する際、同モータの負
荷トルクに応じてトルク制御を行なうモータの制御方法
であって、前記モータの所定回転数に対応した１つのトルクパター
ンと、前記モータの回転数に対応した複数の係数とを有
し、前記モータの回転数毎に前記トルクパターンに係数
を乗じて新たなトルクパターンを演算し、この新たなト
ルクパターンをもとにして前記モータをトルク制御する
ようにしたことを特徴とするモータの制御方法。
【請求項２】モータを回転制御する際、同モータの負
荷トルクに応じてトルク制御を行なうモータの制御方法
であって、前記モータの１回転中を複数に等分割して同モータの最
低回転数において等分割毎にトルク制御量を決定した１
つのトルクパターンと、前記モータの回転数に対応した
複数の係数値とを有し、前記モータの回転数に対応する
係数値を前記トルクパターンの各トルク制御量に乗じて
新たなトルクパターンを演算し、この新たなトルクパタ
ーンをもとにして前記モータをトルク制御するようにし
たことを特徴とするモータの制御方法。
【請求項３】空気調和機のコンプレッサのモータとし
てのブラシレスモータを回転制御する際、同ブラシレス
モータの負荷トルクに応じてトルク制御を行なうモータ
の制御方法であって、前記ブラシレスモータの１回転中を複数に等分割して前
記ブラシレスモータの最低回転数において等分割毎にト
ルク制御量を決定した１つのトルクパターンと、前記ブ
ラシレスモータの回転数に対応した複数の係数値とを有
し、前記ブラシレスモータの回転数に対応する係数値を
前記トルクパターンの各トルク制御量に乗じて新たなト
ルクパターンを演算し、この新たなトルクパターンをも
とにして前記ブラシレスモータをトルク制御するように
したことを特徴とするモータの制御方法。