JPH08168287A - 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、モータの負荷状
態に応じてモータトルクを可変し、回転むらを軽減し、
これによりモータの振動や騒音を抑える。 【構成】 ブラシレスモータ１を回転制御する際、同ブ
ラシレスモータ１の負荷状態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、そのトルク制御のための
基本トルクパターンを基本トルクパターンＲＯＭ１０ａ
に記憶している制御回路１０は、速度指令部４ｂからの
速度指令によりブラシレスモータ１をＰＷＭ制御し、か
つ回転が安定したときに、制御（演算）部１０ｂでその
ＰＷＭ制御のためのオン、オフ比および位置検出回路３
からの位置検出信号をもとして算出した現回転数により
ブラシレスモータ１の負荷状態を検出するとともに、こ
の検出負荷状態に応じて基本トルクパターンを最適なト
ルクパターンに変更するためのゲインを算出し、このゲ
インを基本トルクパターンに乗じて新たなトルクパター
ンを得、このトルクパターンにより上記ＰＷＭ制御のた
めのオン、オフ比を補正してブラシレスモータ１のトル
ク制御を行なう。

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、例えばセンサレス
直流ブラシレスモータ（以下ブラシレスモータと記す）
の回転制御技術に係り、特に詳しくはトクル変動を抑
え、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４に示す制御装置が必要である。
図４において、この制御装置は、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部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の各スイ
ッチング素子Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚを駆動するドライ
バ部２ｃ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、入
力位置検出信号により回転速度（回転数）を検出すると
ともに、その速度指令および検出回転速度に基づいて上
記チョッピングのオン、オフ比の制御信号を出力する制
御部４Ｃと、この制御信号により下アームスイッチング
素子Ｘ，Ｙ，Ｚの駆動信号をチョッピングするためのＰ
ＷＭ信号を出力ＰＷＭ信号発生部４ｄ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ＰＷＭ信号のオン、オフ比（ＰＷＭ制御のた
めのオン、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
御においては、例えば１回転中において回転むらが生じ
る場合、その回転むらを相殺するようなトルクを発生す
るパターンを用いてモータトルクを可変し、その回転む
らを軽減する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記モ
ータの制御方法において、１つのトルクパターンではブ
ラシレスモータ１の負荷が変動する場合適切なトルク制
御ができない。そこで、複数のトルクパターンを有すれ
ばよいが、ブラシレスモータ１の負荷変動に対応するた
めには極めて多数のパターンが必要であり、この多数の
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、例えばブラシレスモータ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、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、負荷に対応して回転
数（速度）が変動し、この回転数（速度）の変動により
振動や騒音が発生するという問題点がある。

【０００９】上記振動は特にコンプレッサを停止せずに
出力を下げた場合に大きくなり、しかもその振動により
空気調和機の配管にストレスがかかり、配管の劣下を著
しく促進するという問題点がある。また、上記振動や騒
音により、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。

【００１０】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は基本トルクパターンによりブラシレス
モータの負荷状態に応じたトルク制御を可能とすること
ができ、これにより回転むらの低減を図ることができ、
ひいては振動や騒音を抑えることができ、また安価に済
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、同モータの負
荷に応じてトルク制御を行うモータの制御方法であっ
て、前記モータをトルク制御するための基本トルクパタ
ーンを１つ有し、前記モータの負荷状態を検出するとと
もに、該負荷状態に応じて前記基本トルクパターンのゲ
インを可変した新たなトルクパターンを得、該得られた
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。

【００１２】また、この発明のモータの制御方法によれ
ば、前記モータをブラシレスモータとして空気調和機の
圧縮機（コンプレッサ）に用い、前記ブラシレスモータ
の負荷状態を同ブラシレスモータをＰＷＭ制御のための
現オン、オフ比および現回転数をもとにして判断し、該
判断結果による負荷状態に応じて前記基本トルクパター
ンのゲインを可変した新たなトルクパターンを得るよう
にしたもである。

【００１３】

【作用】上記手段としたので、上記モータの回転制御に
おいて回転が安定したとき、モータの負荷状態が検出さ
れ、例えばモータの回転制御がＰＷＭ制御方式である場
合、ＰＷＭ制御のための現オン、オフ比および現回転数
をもとにしてその負荷状態が判断される。

【００１４】例えば、ある回転数に対してＰＷＭのデュ
ーティ比のオン時間を基準とし、この基準における負荷
を基準負荷とする。すると、同じ回転数に対してデュー
ティ比のオン時間が大きいときには負荷状態が基準負荷
より大きいと判断され、またその同じ回転数に対してデ
ューティ比のオン時間が小さいときには負荷状態が基準
負荷より小さいと判断される。

【００１５】また、ブラシレスモータの安定回転時の負
荷状態（平均負荷状態）が検出され、この平均負荷状態
に応じて基本トルクパターンに乗じる係数値が算出さ
れ、この算出係数値が基本トルクパターンに乗じて新た
なトルクパターンが作成される。つまり、トルクパター
ンのゲインを変えた最適なトルクパターンが作成され
る。

【００１６】このように、１つのトルクパターンを用意
しておくだけ、負荷状態に対応する最適なトルクパター
ンを得ることができ、このトルクパターンによりトルク
制御が行われることから、モータの回転むらや振動が小
さくされる。

【００１７】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）
により回転むらが生じる。

【００１８】しかし、上記１つの基本トルクパターンに
より１回転中における回転むらを相殺するトルクパター
ンが得られることから、振動や騒音が抑えられる。

【００１９】

【実施例】この発明のモータの制御方法は、例えばＰＷ
Ｍ制御方式の場合モータ（ブラシレスモータ）を回転制
御するためのＰＷＭ制御のオン、オフ比および現回転数
の情報により負荷状態の判断が可能であることに着目
し、モータをトルク制御するための基本トルクパターン
を１つ有し、ブラシレスモータの負荷状態を検出すると
ともに、この検出負荷状態に応じて基本トルクパターン
を最適なトルクパターンに変更するためのゲインを算出
し、このゲインを基本トルクパターンに乗じてその負荷
による回転むら等を相殺するに最適なトルクパターンを
得る。

【００２０】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。

【００２１】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をトル
ク制御するための基本トルクパターンを１つ有し、ブラ
シレスモータ１の負荷状態を検出するとともに、この検
出負荷状態に応じて基本トルクパターンのゲインを可変
し、この可変された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。

【００２２】制御回路１０は、上記基本トルクパターン
を記憶している基本トルクパターン１０ａと、速度指令
部４ｂからの速度指令によりブラシレスモータ１をＰＷ
Ｍ制御するためのオン、オフ比の制御信号を出力する一
方、そのＰＷＭ制御のためのオン、オフ比および位置検
出回路３からの位置検出信号により算出された現回転数
によりブラシレスモータ１の安定回転時の負荷状態（平
均負荷状態）を検出し、この負荷状態に応じて基本トル
クパターンを最適なトルクパターンに変更するためのゲ
イン（係数値）を算出し、この算出ゲインを基本トルク
パターンに乗じて新たなトルクパターンを得、この得ら
れたトルクパターンにより上記オン、オフ比を補正した
制御信号を出力する制御（演算）部１０ｂとを備えてい
る。

【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２および図３のフローチャート図を参照
して詳細に説明すると、まずブラシレスモータ１の回転
子１ａの位置検出信号に基づいて同ブラシレスモータ１
の複数の電機子巻線の通電を切り替え、かつ速度指令に
しがって所定オン、オフ比のＰＷＭ信号を発生して駆動
回路２ａの下アームスイッチング素子Ｘ，Ｙ，Ｚの駆動
信号をチョッピングし、ブラシレスモータ１の回転数を
目標回転数にするものとする。

【００２４】この位置検出による運転時において、制御
回路１０はブラシレスモータ１の負荷状態を検出し（ス
テップＳＴ１）、この負荷状態に応じて基本トルクパタ
ーンを最適なトルクパターンに変更するためにゲインを
決定する（ステップＳＴ２）。

【００２５】この決定ゲインを基本トルクパターンに乗
じて新たなトルクパターンを算出し（ステップＳＴ
３）、この算出トルクパターンを用いてブラシレスモー
タ１のトルク制御を行う（ステップＳＴ４）。

【００２６】具体的に説明すると、例えばブラシレスモ
ータ１の回転が安定したときにはトルクパターンの変更
指令を出し（ステップＳＴ１０）、入力位置検出信号の
エッジ（立ち上がり、立ち下がり）間を計測してブラシ
レスモータ１の１回転に要する時間（回転速度；回転
数）を算出し（ステップＳＴ１１）、さらにブラシレス
モータ１を現に回転制御しているチョッピングデータ
（ＰＷＭ信号のオン、オフ比）を取得する（ステップＳ
Ｔ１２）。

【００２７】続いて、その算出現回転数および取得オ
ン、オフ比の情報によりブラシレスモータ１の安定回転
時の負荷状態を検出する。すなわち、ブラシレスモータ
１の回転数および現ＰＷＭのデューティ比によって検出
された現負荷が既知負荷（基準負荷）よりどの程度変化
しているかを求める。なお、基準負荷は例えばある回転
数に対してＰＷＭのデューティ比のオン時間を基準とし
たときの負荷である。

【００２８】そして、その検出負荷状態に応じて基本ト
ルクパターンを最適なトルクパターンに変更するための
ゲイン（係数値）を得るための関数演算を行い、いわゆ
る基本トルクパターンを負荷変動を相殺するに必要な最
適なトルクパターンに変更するためのゲインを演算する
（ステップＳＴ１３）。

【００２９】続いて、基本トルクパターンＲＯＭ１０ａ
から基本トルクパターンを読み出すとともに、上記得ら
れたゲインをその基本トルクパターンに乗じて新たなト
クルパターンを作成する（ステップＳＴ１４）。

【００３０】続いて、上記作成された新たなトルクパタ
ーンに基づいてＰＷＭ信号のオン、オフ比を補正した制
御信号をＰＷＭ信号発生部４ｄに出力し、このＰＷＭ信
号発生部４ｄはその制御信号に基づいたＰＷＭ信号（オ
ン、オフ比を補正したＰＷＭ信号）を出力する。

【００３１】そのＰＷＭ信号によりチョッピング回路２
ｂは駆動回路２ａの下アームスイッチング素子Ｘ，Ｙ，
Ｚの駆動信号のオン部分をチョッピングするため、ブラ
シレスモータ１の各電機子巻線の印加電圧が変えられ、
つまりブラシレモータ１のモータトルクが可変される。
しかも、このトルク制御に用いたトルクパターンがブラ
シレスモータ１のトクルを負荷状態に対応した最適なも
のであり、この最適なトルクパターンのより負荷による
ブラシレスモータ１の回転むら（１回転中における回転
むら）を相殺することができ、ひいては回転むらが軽減
され、これにより振動が軽減される。

【００３２】また、基本トルクパターンを１つ用意すれ
ばよいことから、トルクパターン用のメモリ（ＲＯＭ）
の容量が小さくて済み、上記負荷検出方法を適用すれば
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】ところで、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。

【００３４】しかしながら、この発明よれば、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、
また振動が抑えられることから、配管ストレスによる配
管の劣下を著しく低減することができ、ひいては配管を
短くして小型化を図ることができ、さらに振動や騒音が
抑えられることから、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。

【００３５】

【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、モータをトルク制御するための基
本トルクパターンを１つ有し、ブラシレスモータの負荷
状態を検出するとともに、この検出負荷状態に応じて基
本トルクパターンを変更するためのゲインを算出し、こ
のゲインを基本トルクパターンに乗じて新たなトルクパ
ターンを得るようにしたので、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（ＲＯ
Ｍ）の容量が小さくて済み、またブラシレスモータの負
荷状態に合わせてモータトルクを変えることができるた
め、負荷状態による回転むらを低減することができ、こ
れにより振動や騒音の軽減を図ることができる。

【００３６】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であっても、１回
転中における回転むらを相殺するに最適なトルクパター
ンを得ることができるため、振動や騒音が抑えられ、つ
まり空気調和機の振動や騒音を抑えることができ、また
振動が抑えられることから、配管ストレスによる配管の
劣下を著しく抑えることができ、ひいては配管を短くし
て小型化を図ることができ、さらに振動や騒音が抑えら
れることから、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。

【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に示す制御装置に適用される制御方法を説
明するための概略的フローチャート図。

【図３】図１に示す制御装置に適用される制御方法を説
明するための概略的フローチャート図。

【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。

【符号の説明】

１ 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 ドライバ回路 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，制御部 ４ｄ ＰＷＭ信号発生部 １０ａ 基本トルクパターンＲＯＭ １０ｂ 制御（演算）部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータを回転制御する際、同モータの負
   荷に応じてトルク制御を行うモータの制御方法であっ
   て、 前記モータをトルク制御するための基本トルクパターン
   を１つ有し、前記モータの負荷状態を検出するととも
   に、該負荷状態に応じて前記基本トルクパターンのゲイ
   ンを可変した新たなトルクパターンを得、該得られた新
   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。
2. 【請求項２】 空気調和機の圧縮機のモータとしてのブ
   ラシレスモータをＰＷＭ制御で回転制御する際、同ブラ
   シレスモータの負荷に応じてトルク制御を行うモータの
   制御方法であって、 前記ブラシレスモータをトルク制御するための基本トル
   クパターンを１つ有し、前記ブラシレスモータの負荷状
   態を前記ＰＷＭ制御のための現オン、オフ比および現回
   転数をもとにして判断し、該判断結果による負荷状態に
   応じて前記基本トルクパターンのゲインを可変した新た
   なトルクパターンを得、該得られた新たなトルクパター
   ンをもとにして前記ＰＷＭ制御のためのオン、オフ比を
   可変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。