(57)【要約】【課題】低騒音で小型、低コストのモータ駆動装置を実現すること。【解決手段】モータ駆動装置３２は、インバータ３３と、直流電源とインバータとの間に流れる電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段により検出された電流値からモータに流れる電流を決定し、そのモータ電流に基づいてインバータを制御すると共に、３相モータに出力する３相の電圧の大小関係に基づき、その中間の電圧を形成する相に対応したスイッチング信号の位相を他の相のスイッチング信号とは逆位相となるように設定する制御手段とを有する。【選択図】図１
2014233106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の上下アームから構成されるスイッチング回路を有し３相モータを駆動するインバータと、
直流電源と前記インバータとの間に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段により検出された電流値から前記モータに流れる電流を決定し、そのモータ電流に基づいて前記インバータを制御する制御手段とを備えたモータ駆動装置であって、
前記インバータが３相モータに出力する３相の電圧の大小関係に基づき、その中間の電圧を形成する相に対応した前記インバータのスイッチング回路を駆動するスイッチング信号の位相を他の相のスイッチング信号とは逆位相となるように設定することを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
前記インバータにおけるスイッチング回路を駆動するスイッチング信号は、３相出力電圧の最小電圧を電源電圧の低電圧側に張り付かせる２相変調方式により生成されることを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記インバータにおけるスイッチング回路を駆動するスイッチング信号は、３相出力電圧の最小電圧を電源電圧の低電圧側に張り付かせる第１の２相変調方式と、３相出力電圧の最大電圧を電源電圧の高電圧側に張り付かせる第２の２相変調方式とを位相角で略６０度毎に切り替える変調方式により生成されることを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記インバータが３相モータに出力する３相の電圧が、所定の電圧を超えた場合には、前記インバータにおけるスイッチング回路を駆動するスイッチング信号は、３相出力電圧の最小電圧を電源電圧の低電圧側に張り付かせる第１の２相変調方式により生成されることを特徴とする請求項３記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
洗いもしくは脱水を行う３相モータを回転させる機能を有した請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ駆動装置を用いた自動洗濯機。
【請求項６】
パン材料の混練もしくは、粉砕を行う３相モータを回転させる機能を有した請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ駆動装置を用いた自動製パン機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数個のスイッチング素子により構成され、直流電力を、所望の周波数の交流に変換し、モータなどの負荷の駆動を行うモータ駆動装置およびそれを用いた自動洗濯機、並びに自動製パン機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータ駆動を行うインバータ回路において、モータに流れる電流値に基づいてベクトル制御をおこなうモータ駆動装置が一般的に広く使用されているが、そのためには、３相のモータ電流を検出する必要がある。電流値の検出のため、２つの電流センサを用いるシステムもあるが、２つの電流センサを使用した場合、システム全体のコストアップとなる。
【０００３】
そのため、従来より、コストが重視されるアプリケーションにおいては、インバータの下アーム側の各スイッチング素子と直流電源の間にシャント抵抗を設け、それらシャント抵抗に生じる電圧に基づいて電流を検出する方式（３シャント電流検出方式）により低コストで電流を検出することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図１４は、特許文献１に記載された従来のモータ駆動装置の回路の概略構成をしめす構成図である。図１４に示すように、交流電源１より与えられる交流電力は、モータ駆動装置に備えられた整流回路９、平滑コンデンサ１３により一旦、直流化される。その後、還流ダイオード２ｂ〜７ｂがスイッチングデバイス２ａ〜７ａに並列に備えられたスイッチング素子２〜７により構成されるインバータ部１５に供給される。インバータ部１５は、スイッチング素子２〜７により構成される上アーム側のスイッチング素子と下アーム側のスイッチング素子による直列回路を３相分有し、これら直列回路における上アームと下アームの相互接続点が、負荷であるモータ８に接続された構成となっている。さらに、下アーム側のスイッチング素子３、５、７と直流部の低電位側の一端の間には、シャント抵抗１０〜１２が備えられ、その抵抗の両端の電圧を測定することにより、モータ８に流れる電流が検出されるように構成されている。
【０００５】
制御手段１４は、マイクロコンピュータおよびアナログ回路により構成され、特にその内部に有するタイマ機能などを用いて、モータ８が所望の回転数で回転するような交流電力をインバータ部１５が出力するように、スイッチング素子２〜７のスイッチングを制御する。スイッチングの方法としては、素子の駆動パルスの時間幅により出力電圧を制御する、一般的なパルス幅変調（ＰＷＭ）方式が用いられる。また、スイッチング素子２〜７としては、例えばＩＧＢＴのような高速スイッチングが可能なデバイスが用いられる。このように制御手段１４は、モータ８に出力する交流をスイッチング素子２〜７においてパルス幅変調（ＰＷＭ）により作成するためのスイッチングパターンを出力する。このような構成によりモータ８を所望の回転数にて回転させることができる。
【０００６】
シャント抵抗１０〜１２の両端の電圧から、モータ８に流れる電流を検出するためには、下アーム側のスイッチング素子３、５、７がＯＮしたタイミングにおいて、各スイッチング素子に対応したシャント抵抗の両端の電圧をＡＤ変換することにより、各アームに対応した相の電流を検出することができる。そのような機能に基づき、インバータ回路において検出されたモータに流れる電流値に基づいてベクトル制御をおこなうモータ駆動装置が構成されていた。
【０００７】
さらに、直流電源線にシャント抵抗を設け、そのシャント抵抗に生じる電圧に基づいて電流を検出する方式（１シャント電流検出方式）により低コストで電流を検出することも
行われている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２に示す電流検出方式においては、３相ブリッジインバータ回路の３相の各アームを構成するスイッチング素子のオンオフ状態と、直流電源線に流れる電流との間に存在する一定の対応関係に基づいて３相のモータ電流を検出する構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２２９９７２号公報
【特許文献２】特開２００３−１８９６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このようなモータ駆動装置においては、１シャント電流検出方式の場合には、３相ブリッジインバータ回路の３相の各アームを構成するスイッチング素子のオンオフ状態と、直流電源線に流れる電流との間に存在する一定の対応関係に基づいて３相のモータ電流を構成するため、各相の電圧レベルが互いに離れている場合や、電圧自体がかなり小さな値である場合には、２相分の電流検出ができない。そのため、特にＰＷＭ変調を行う場合のキャリア周波数の値が大きな値の場合には、キャリア周期が短くなり電流を検出する期間が短くなるため電流検出が困難となる。そのため、このようなキャリア周波数が比較的高い場合には、この低コストの１シャント電流検出方式を採用することは困難であった。
【００１０】
一方、３シャント電流検出方式においては、１シャント電流検出方式の場合に必要なスイッチング素子のオンオフ状態に従った直流電源線に流れる電流からの複雑な導出に比べ、下アームのスイッチング素子のオンオフ状態にのみ従い判断すればよく、その電流の導出が非常に単純であるため、キャリア周波数が高い場合においても電流検出を容易に行うことができる。しかしながら、３つの抵抗と、それぞれの端子電圧を増幅するための３つの増幅回路が必要となり回路構成が複雑となる。それによりコストが高くなる問題があった。
【００１１】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、低コストで簡単な１シャント電流検出方式の構成回路を用い、キャリア周波数が高周波でどの様な負荷条件にあっても確実に電流を検知しモータを駆動することができる低コストのモータ駆動装置およびそれを用いた自動洗濯機、並びに自動製パン機を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るモータ駆動装置は、複数の上下アームから構成されるスイッチング回路を有し３相モータを駆動するインバータと、直流電源とインバータとの間に流れる電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段により検出された電流値からモータに流れる電流を決定し、そのモータ電流に基づいてインバータを制御する制御手段とを有し、前記インバータは、３相モータに出力する３相の電圧の大小関係に基づき、その中間の電圧を形成する相に対応したスイッチング回路を駆動するスイッチング信号の位相を他の相のスイッチング信号とは逆位相となるように設定することを特徴とするモータ駆動装置である。
【００１３】
このことにより、低コストで簡単な構成の回路を用いることにより、キャリア周波数が高周波であっても確実に電流を検知しモータを駆動することができる低コストのモータ駆動装置が実現される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、簡単な構成の回路を用いることにより、キャリア周波数が高周波でど
の様な負荷条件にあっても確実に電流を検知しモータを駆動することができる低コストのモータ駆動装置およびそれを用いた自動洗濯機、並びに自動製パン機が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るモータ駆動装置の詳細構成を示す構成図
【図２】本発明と比較する為の従来の技術によりシャント抵抗の両端の電圧からモータに流れる電流を検出した場合のタイミングを示したタイミングチャート
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るモータ駆動装置のシャント抵抗の両端の電圧からモータに流れる電流を検出する手法のタイミングを示したタイミングチャート
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るモータ駆動装置において使用される変調方式を含んだ電圧波形図
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るモータ駆動装置において使用される変調方式の切り替え仕様を示す特性図
【図６】２相変調方式により動作するモータ駆動装置における１シャント電流検出方式での電流検知不可領域の一例を示す概要図
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）本発明の第１の実施の形態に係るモータ駆動装置における２相変調方式（下方式）での１シャント電流検出方式での出力電圧に対応した電流検知可不可状態を示す特性図
【図８】（Ａ）〜（Ｂ）本発明の第１の実施の形態に係るモータ駆動装置における２相変調方式（下方式）での１シャント電流検出方式での出力電圧に対応した電流検知可不可状態を示す特性図
【図９】（Ａ）〜（Ｃ）本発明の第１の実施の形態に係るモータ駆動装置における２相変調方式（上下方式）での１シャント電流検出方式での出力電圧に対応した電流検知可不可状態を示す特性図
【図１０】（Ａ）〜（Ｂ）本発明の第１の実施の形態に係るモータ駆動装置における２相変調方式（上下方式）での１シャント電流検出方式での出力電圧に対応した電流検知可不可状態を示す特性図
【図１１】本発明の第１の実施の形態に係るモータ駆動装置における１シャント電流検出方式での出力電圧に対応した電流検知可割合を示す特性図
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係るモータ駆動装置を用いた自動洗濯機の要部構成を示す構成図
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係るモータ駆動装置を用いた自動製パン機の要部構成を示す構成図
【図１４】従来のモータ駆動装置の回路の概略構成を示す構成図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
第１の発明は、複数の上下アームから構成されるスイッチング回路を有し３相モータを駆動するインバータと、直流電源とインバータとの間に流れる電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段により検出された電流値からモータに流れる電流を決定し、そのモータ電流に基づいてインバータを制御する制御手段とを有し、前記インバータは、３相モータに出力する３相の電圧の大小関係に基づき、その中間の電圧を形成する相に対応したスイッチング回路を駆動するスイッチング信号の位相を他の相のスイッチング信号とは逆位相となるように設定することを特徴とするモータ駆動装置であり、低コストで簡単な構成の回路を用いることにより、キャリア周波数が高周波であっても確実に電流を検知しモータを駆動することができる低コストのモータ駆動装置が実現される。
【００１７】
第２の発明は、特に、第１の発明において、インバータにおけるスイッチング回路を駆動するスイッチング信号は、３相出力電圧の最小電圧を電源電圧の低電圧側に張り付かせる２相変調方式により生成されることを特徴とするモータ駆動装置であり、低コストで簡単な構成の回路を用いることにより、キャリア周波数が高周波であっても確実に電流を検
知しモータを駆動することができる高効率のモータ駆動装置が実現される。
【００１８】
第３の発明は、特に、第１の発明において、インバータにおけるスイッチング回路を駆動するスイッチング信号は、３相出力電圧の最小電圧を電源電圧の低電圧側に張り付かせる第１の２相変調方式と、３相出力電圧の最大電圧を電源電圧の高電圧側に張り付かせる第２の２相変調方式とを位相角で略６０度毎に切り替える変調方式により生成されることを特徴とするモータ駆動装置であり、低コストで簡単な構成の回路を用いることにより、キャリア周波数が高周波であっても確実に電流を検知しモータを駆動することができる高効率のモータ駆動装置が実現される。
【００１９】
第４の発明は、特に、第３の発明において、インバータが３相モータに出力する３相の電圧が、所定の電圧を超えた場合には、インバータにおけるスイッチング回路を駆動するスイッチング信号は、３相出力電圧の最小電圧を電源電圧の低電圧側に張り付かせる第１の２相変調方式により生成されることを特徴とするモータ駆動装置であり、低コストで簡単な構成の回路を用いることにより、どの様な負荷条件にあっても確実に電流を検知しモータを駆動することができる高効率のモータ駆動装置が実現される。
【００２０】
第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明において、３相モータに出力する３相の電圧の大小関係に基づき、その中間の電圧を形成する相に対応したスイッチング回路を駆動するスイッチング信号の位相を他の相のスイッチング信号とは逆位相となるように設定するインバータを有したモータ駆動装置により構成される自動洗濯機であり、低コストで簡単な構成の回路を用いた自動洗濯機が実現される。
【００２１】
第６の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明において、３相モータに出力する３相の電圧の大小関係に基づき、その中間の電圧を形成する相に対応したスイッチング回路を駆動するスイッチング信号の位相を他の相のスイッチング信号とは逆位相となるように設定するインバータを有したモータ駆動装置により構成される自動製パン機であり、低コストで簡単な構成の回路を用いた自動製パン機が実現される。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るモータ駆動装置の詳細構成を示す構成図である。図１において、交流電源２０より与えられる交流電力は、モータ駆動装置３２に備えられた整流回路２１、平滑コンデンサ２９により一旦、直流化される。その後、還流ダイオード２２ｂ〜２７ｂがスイッチングデバイス２２ａ〜２７ａに並列に備えられたスイッチング素子２２〜２７により構成されるインバータ部３３に供給される。インバータ部３３は、スイッチング素子２２〜２７により構成される上アーム側のスイッチング素子と下アーム側のスイッチング素子による直列回路を３相分有し、これら直列回路における上アームと下アームの相互接続点が、負荷であるモータ２８に接続された構成となっている。さらに、インバータ部３３と直流部の低電圧側の間にはシャント抵抗３０が備えられ、そのシャント抵抗３０の両端の電圧を測定することにより、インバータ部３３に流れる電流が検出されるように構成されている。制御手段３１の構成は、図１４と同じであるので説明は省く。次に、制御手段３１においてシャント抵抗３０の両端の電圧から、モータ２８に流れる電流を検出する手法について説明する。
【００２４】
図２は、従来の技術によりシャント抵抗の両端の電圧から、モータに流れる電流を検出した場合のタイミングを示したタイミングチャートである。モータ２８を駆動するインバータ部３３が３相交流を出力するように、スイッチング素子２２〜２７のスイッチングが、制御手段３１により制御される。スイッチング手法としては、パルス幅により出力電圧
を制御するＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式により行う。ＰＷＭ方式におけるキャリア波としては、周期がＴｃ、振幅がＶｃの三角波が使用され、出力する交流の３相電圧との比較によりスイッチング素子２２〜２７のスイッチングタイミングを決定する。
【００２５】
インバータ部３３の３相交流をＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相とした時に、Ｕ相の出力電圧に対し、対応したスイッチング素子２２、２３（Ｕ＋、Ｕ−と記す）は、図２のように時刻ｔ０〜ｔ３の間はスイッチング素子２２がオン、スイッチング素子２３がオフとなるようにスイッチングされる。これにより、出力すべきＵ相の出力電圧と平均電圧で同じとなる電圧が、インバータ部３３の３相交流出力の内の１相であるＵ相から出力される。同様に、Ｖ相の出力電圧に対し、対応したスイッチング素子２４、２５（Ｖ＋、Ｖ−と記す）は、図２のように時刻ｔ１〜ｔ２の間はスイッチング素子２４がオン、スイッチング素子２５がオフとなるようにスイッチングされる。Ｗ相の出力電圧に対し、対応したスイッチング素子２６、２７（Ｗ＋、Ｗ−と記す）は、図２のように出力電圧が０であるため、スイッチング素子２６がオフ、スイッチング素子２７がオンとなるように設定される。これにより、３相交流出力がインバータ部３３より出力され、さらに接続されたモータ２８を駆動する。この時に、直流部に流れる電流について説明する。
【００２６】
表１は、インバータのスイッチング素子の状態に対応した、直流部の母線に現れるモータ電流を示した表である。例えば、Ｕ相がＬＯＷレベル（スイッチング素子２２＝オフ、スイッチング素子２３＝オン）、Ｖ相がＬＯＷレベル（スイッチング素子２４＝オフ、スイッチング素子２５＝オン）、Ｗ相がＨＩＧＨレベル（スイッチング素子２６＝オン、スイッチング素子２７＝オフ）の場合には、直流部の母線に現れるモータ電流は、Ｗ相のモータ電流となる。また別の例では、Ｕ相がＬＯＷレベル（スイッチング素子２２＝オフ、スイッチング素子２３＝オン）、Ｖ相がＨＩＧＨレベル（スイッチング素子２４＝オン、スイッチング素子２５＝オフ）、Ｗ相がＨＩＧＨレベル（スイッチング素子２６＝オン、スイッチング素子２７＝オフ）の場合には、直流部の母線に現れるモータ電流は、Ｕ相のモータ電流の正負が逆の値となる。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
このような原理に基づいて、図２のようなタイミングにおいて直流部の母線に現れるモータ電流は、時刻ｔ０〜ｔ１および、時刻ｔ２〜ｔ３の間はＵ相のモータ電流が現れる。また、時刻ｔ１〜ｔ２の間はＷ相のモータ電流の正負が逆の値となる。そこで、従来の形態に係るモータ駆動装置においては、時刻ｔ１〜ｔ２に設定された時刻ＴＡＤ１、および時刻ｔ２〜ｔ３に設定されたＴＡＤ２においてシャント抵抗３０の両端の電圧を測定することにより、Ｗ相およびＵ相の電流を検出するように構成されていた。しかしながら、この場合にｔ１とｔ２が接近しているような２相の変調率が接近している場合や、ｔ１〜ｔ２の間が狭いような変調率自体が小さい場合などには、ＡＤ変換するタイミングが短くなり検出が困難になるものであった。さらにキャリア周波数が高い場合には困難さが増加するものであった。
【００２９】
図３は、本実施の形態に係るモータ駆動装置のシャント抵抗３０の両端の電圧から、モータ２８に流れる電流を検出する手法のタイミングを示したタイミングチャートである。モータ２８を駆動するインバータ部３３が３相交流を出力するように、スイッチング素子２２〜２７のスイッチングが、制御手段３１により制御されるが、スイッチング手法としてのＰＷＭ方式におけるキャリア波としては、周期がＴｃ、振幅がＶｃの三角波が使用される。本実施の形態に係るモータ駆動装置においては、出力電圧の大きさが中間の相、この場合にはＶ相に対応したキャリア波は、他の相に対応したキャリア波とは逆位相の三角波が使用される。その結果、インバータ部３３の３相交流をＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相とした時に、Ｕ相の出力電圧に対し、対応したスイッチング素子２２、２３は、図３のように時刻ｔ０〜ｔ３の間はスイッチング素子２２がオン、スイッチング素子２３がオフとなるようにスイッチングされる。同様に、Ｖ相の出力電圧に対し、対応したスイッチング素子２４、２５は、図３のように時刻ｔ２〜ｔ５の間はスイッチング素子２４がオン、スイッチング素子２５がオフとなるようにスイッチングされる。この時に、直流部に流れる電流
については、表１に示した原理に基づいて、時刻ｔ０〜ｔ１および、時刻ｔ２〜ｔ３の間はＷ相のモータ電流の正負が逆の値が現れる。また、時刻ｔ１〜ｔ２の間はＵ相のモータ電流となる。また、時刻ｔ３〜ｔ４の間はＶ相のモータ電流となる。そこで、本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置においては、時刻ｔ１〜ｔ２に設定された時刻ＴＡＤ３、および時刻ｔ３〜ｔ４に設定されたＴＡＤ４においてシャント抵抗３０の両端の電圧を測定することにより、Ｕ相およびＶ相の電流を検出するように構成される。この検出方法においては、従来の方法の場合、問題となっていた２相の変調率が接近している場合や、変調率自体が小さい場合などには、ＡＤ変換するタイミングが比較的広く取れるため検出が容易となる。
【００３０】
図４は、本実施の形態に係るモータ駆動装置において使用される変調方式を含んだ電圧波形である。一般的な正弦波状電圧を出力する３相変調方式の変調方式に対し、最低電圧である１相の電圧を０レベルとし、他の２相はその最低電圧相からの差電圧を出力することにより正弦波を出力する２相変調方式（下方式）と、最低電圧相を０レベルとする区間と、最大電圧相を出力可能最大電圧とする区間を交互に設けることにより変調を行う２相変調方式（上下方式）の電圧波形は、図４のようになる。２相変調方式（上下方式）においては、略位相角６０度毎に最低電圧への張り付き状態と、最大電圧への張り付き状態を切り替えるものである。この２種類のどちらの２相変調方式においても、同様に正弦波状電圧を出力することが可能である。
【００３１】
図５は、本実施の形態に係るモータ駆動装置において使用される変調方式の切り替え仕様を示す特性図である。つまり、インバータ部３３からの出力電圧が所定の値Ｖ１（この値は、出力電圧の正弦波の波高値が電源電圧に到達した電圧が飽和した電圧に設定される。）以下の場合には、変調方式は図４に示したような２相変調方式（上下方式）が設定される。そして、さらに電圧が上昇し、所定の値Ｖ１を超えた場合には、変調方式は図４に示したような２相変調方式（下方式）が設定される。このように変調方式を出力電圧に対して切り替えることにより電流検出の可能領域を最大化することができるが、この原理について説明する。
【００３２】
図６は、２相変調方式により動作するモータ駆動装置における１シャント電流検出方式での電流検知不可領域の一例を示す概要図である。図６（Ａ）に示すのは、２相変調方式において、従来の１シャント電流検出方式での電流検出不可領域Ｚの一例を示したものである。従来の１シャント電流検出方式においては、出力する２相の間の電圧差が近接している場合、および出力する電圧の絶対値が極小である場合は、電流検出のタイミング時間が短くなるため、検出が困難となる。従って、図６（Ａ）に示す電流検出不可領域Ｚが電流検出が不可となっていた。図６（Ｂ）に示すのは、本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置における１シャント電流検出方式での２相変調方式（下方式）の場合の電流検出不可領域の一例を示したものである。このように、本発明の１シャント電流検出方式では、出力電圧の大きさが中間の相に対応したキャリア波は、他の相に対応したキャリア波とは逆位相の三角波が使用されるため、従来の１シャント電流検出方式に比べ、電流検出可能範囲が拡大する。図６（Ｃ）に示すのは、本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置における２相変調方式（上下方式）の場合の１シャント電流検出方式での電流検出不可領域の一例を示したものである。このように、本発明の２相変調方式（上下方式）の場合の１シャント電流検出方式では、出力電圧の大きさが極小、もしくは極大でない通常の電圧であれば、中間の相に対応したキャリア波を、他の相に対応したキャリア波とは逆位相の三角波を使用するため、従来の１シャント電流検出方式に比べ、電流検出可能範囲がさらに拡大し、この場合においては常に検出が可能となっている。
【００３３】
図７（Ａ）〜図７（Ｃ）および図８（Ａ）図８（Ｂ）は、本実施の形態に係るモータ駆動装置における、図４で示した２相変調方式（下方式）での１シャント電流検出方式での
出力電圧に対応した電流検知可不可状態を示す特性図である。出力電圧として、電源電圧で出力可能な正弦波を出力した時の値を１とし、その電圧を基準に出力電圧を比で表現した出力電圧飽和率Ｖを変化（５点）させた時の電流検出可能域変化を示している。このように２相変調方式（下方式）においては、特に出力電圧が小さい場合において、電流検出が不可となる割合が増加することが分かる。一方、出力電圧が大の場合には、比較的電流検出が可能である領域が大きいことが分かる。
【００３４】
図９（Ａ）〜図９（Ｃ）および図１０（Ａ）図１０（Ｂ）は、本実施の形態に係るモータ駆動装置における、図４で示した２相変調方式（上下方式）での１シャント電流検出方式での出力電圧に対応した電流検知可不可状態を示す特性図である。出力電圧として、電源電圧で出力可能な正弦波を出力した時の値を１とし、その電圧を基準に出力電圧を比で表現した出力電圧飽和率Ｖを変化（５点）させた時の電流検出可能域変化を示している。このように２相変調方式（上下方式）においては、特に出力電圧が小さい領域から電圧が最大電圧に達する領域においては、ほぼ全領域において、電流検出が可能となることが分かる。一方、出力電圧が最大電圧を超えた場合には、比較的電流検出が不可である領域が大きいことが分かる。従って、全領域において電流検出を行うためには、出力電圧が小さい領域から電圧が最大電圧に達する領域においては、２相変調方式（上下方式）で変調を行い、それを超える領域においては、２相変調方式（下方式）で変調を行えば良いことが分かる。
【００３５】
図１１は、本実施の形態に係るモータ駆動装置における１シャント電流検出方式での出力電圧に対応した電流検知可割合を示す特性図である。出力電圧として、電源電圧で出力可能な正弦波を出力した時の値を１とし、その電圧を基準に出力電圧を比で表現した出力電圧飽和率を横軸に、電流検出が可能な領域の割合を縦軸に取った特性図である。従来方式の２相変調（下方式）と２相変調（上下方式）の電流検出可能率と、本発明による電流検出方式により電流検出を行った場合の２相変調（下方式）と２相変調（上下方式）の電流検出可能率を表している。本発明による電流検出率は、従来の方式に比べ常に改善すると共に、出力電圧飽和率が１以下の領域においては、２相変調（上下方式）の電流検出可能率が高く、さらに電圧飽和率が１以上の領域においては、２相変調（下方式）の電流検出可能率が高いことが分かる。これにより本発明によるモータ駆動装置においては、インバータ部３３からの出力電圧が所定の値Ｖ１（この値は、出力電圧の正弦波の波高値が電源電圧に到達した電圧が飽和した電圧に設定される。）以下の場合には、変調方式は２相変調（上下方式）方式が設定され、さらに電圧が上昇し、所定の値Ｖ１を超えた場合には、変調方式は２相変調（下方式）方式が設定される。このように変調方式を出力電圧に対して切り替えることにより電流検出の可能領域を最大化することができる。
【００３６】
以上のような構成により、どのような負荷条件においても１シャント抵抗を用いた簡単な回路構成により安定してインバータが出力する電流を検出することができ、それにより低コストのモータ駆動インバータ装置を実現することができる。
【００３７】
（実施の形態２）
図１２は、本発明の第２の実施の形態に係るモータ駆動装置を用いた自動洗濯機の要部構成を示す構成図である。洗濯機筐体１０２内には、外槽１０３内に回転ドラム１０４を収容し、回転ドラム１０４の回転軸１０５を外槽１０３の背面に設けられた軸受１０６で軸支すると共に回転軸１０５にドラム駆動モータ１０７を連結した外槽ユニット１１２を前上がりの状態に傾斜させて配設している。この外槽ユニット１１２は、その背面側に軸受１０６やドラム駆動モータ１０７などの重量の大きな構成要素が取り付けられているため、重心位置は背面寄りになって不安定な状態になるが、防振ダンパー１０８により外槽ユニット１１２をその重心位置より正面側寄りの下方で支持し、外槽１０３の上部と洗濯機筐体１０２の上面との間に架設した第１のコイルバネ１０９により外槽ユニット１１２
を正面側に向けて付勢し、更に防振ダンパー１０８による支持高さ位置より下方の背面と、洗濯機筐体１０２の背面との間に第２のコイルバネ１１０を架設することにより、重心位置より正面側寄りで防振ダンパー１０８により支持された外槽ユニット１１２が背面側に倒れる状態になることを補正し、制振効果の高い支持構造に構成されている。
【００３８】
外槽１０３内には有底円筒形に形成された回転ドラム１０４が回転自在に支持され、回転ドラム１０４は外槽１０３の背面に取り付けられたドラム駆動モータ１０７によって回転速度可変及び回転方向切換可能に回転駆動される。上記洗濯機には、各部の動作状態監視に基づいてドラム駆動モータ１０７などを制御するモータ駆動装置１２０が設けられている。モータ駆動装置１２０は、交流電力１２１を整流器１２２により整流し、平滑コンデンサ１２３からなる平滑回路により平滑化された直流電力を駆動電力として、インバータ回路１２４を制御することによりドラム駆動モータ１０７を回転駆動する。外部の操作入力手段から入力される運転指示に基づいて制御手段１２５は、インバータ回路１２４を制御しドラム駆動モータ１０７を所望の回転速度で回転させる。制御手段１２５は、平滑回路とインバータ回路１２４の間に設けられたシャント抵抗１２６の両端の電圧を測定することにより、ドラム駆動モータ１０７に流れる電流を検出し、その電流値に従いドラム駆動モータ１０７を所望の回転速度で回転させる。電流検出の手法に関しては、第１の実施の形態に係るモータ駆動装置と同様であるので、詳細は省く。
【００３９】
（実施の形態３)
図１３は、本発明の第３の実施の形態に係るモータ駆動装置を用いた自動製パン機の要部構成を示す構成図である。
【００４０】
図１３において、実施の形態に係るモータ駆動装置を用いた自動製パン機は、略直方体形状の機器本体２００を備えている。機器本体２００の上面の一部には、操作部２０１が設けられている。操作部２０１は、操作キー群と、表示部とによって構成されている。操作キー群には、例えば、スタートキー、取り消しキー、タイマーキー、予約キー、パンの調理コースなどを選択する選択キー等が含まれる。調理コースには、例えば、米粒を出発原料に用いてパンを製造するコース、米粉を出発原料に用いてパンを製造するコース、小麦粉を出発原料に用いてパンを製造するコースなどが含まれる。表示部は、例えば、液晶表示パネル等によって構成され、時間、操作キー群によって設定された内容、エラー等を表示するものである。
【００４１】
また、機器本体２００の内部には、調理用モータ２０２が設けられている。調理用モータ２０２は、単位時間当たりの回転数及び回転方向（正方向、逆方向）を自在に変更することができるモータである。出力軸には、ミルおよびネリを行うための羽根ユニット取り付けられており、これにより製パンを行う構成となっている。
【００４２】
また、機器本体２００には、各部の駆動を制御するモータ駆動装置２２０が設けられている。制御手段２２５は、操作部２０１にて選択された特定の調理コースに対応する調理シーケンスに基づいて、調理用モータ２０２の駆動を制御する。モータ駆動装置２２０は、交流電力２２１を整流器２２２により整流し、平滑コンデンサ２２３からなる平滑回路により平滑化された直流電力を駆動電力として、インバータ回路２２４を制御することにより調理用モータ２０２を回転駆動する。制御手段２２５は、平滑回路とインバータ回路２２４の間に設けられたシャント抵抗２２６の両端の電圧を測定することにより、調理用モータ２０２に流れる電流を検出し、その電流値に従い調理用モータ２０２を所望の回転速度で回転させる。電流検出の手法に関しては、第１の実施の形態に係るモータ駆動装置と同様であるので、詳細は省く。
【００４３】
このように、第１の実施形態におけるモータ駆動装置においては、複数の上下アームか
ら構成されるスイッチング回路を有し３相モータを駆動するインバータと、直流電源とインバータとの間に流れる電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段により検出された電流値からモータに流れる電流を決定し、そのモータ電流に基づいてインバータを制御する制御手段とを有し、３相モータに出力する３相の電圧の大小関係に基づき、その中間の電圧を形成する相に対応したスイッチング回路を駆動するスイッチング信号の位相を他の相のスイッチング信号とは逆位相となるように設定することにより、低コストで簡単な構成の回路を用いることにより、キャリア周波数が高周波であっても確実に電流を検知しモータを駆動することができる低コストのモータ駆動装置が実現されるものである。
【００４４】
さらに第２の実施形態に係る自動洗濯機、および第３の実施の形態に係る自動製パン機においても、第１の実施形態におけるモータ駆動装置と同様の構成を使用することにより、低コストで簡単な構成の回路を用いることにより、キャリア周波数が高周波であっても確実に電流を検知しモータを駆動することができる低コストの装置が実現されるものである。
【００４５】
上記第１の実施形態、第２の実施形態、第３の実施形態における、制御手段３１、１２５、２２５は、マイコンのようなソフトウェア論理で動作するもので実現されてもよいし、ハードウェア論理回路により実現されても良いことはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上説明したように本発明は、モータを駆動するインバータを用いたモータ駆動装置およびその応用機器に関し、特に低騒音化のため高周波のキャリア周波数で動作し、小型で低コストのシャント抵抗を用いて検出された電流に基づいてモータを駆動するモータ駆動装置に用いられ、低騒音で小型、低コストのモータ駆動装置、およびそれを用いた自動洗濯機、自動製パン機に関して有用である。
【符号の説明】
【００４７】
２０  交流電源
２１  整流回路
２２〜２７  スイッチング素子
２２ａ〜２７ａ  スイッチングデバイス
２２ｂ〜２７ｂ  還流ダイオード
２８  モータ
２９  平滑コンデンサ
３０  シャント抵抗
３１  制御手段
３２  モータ駆動装置
３３  インバータ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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