(57)【要約】【課題】うなりの発生を抑制しつつもモータの回転速度を制御することが目的とされる。【解決手段】モータの制御装置１ａは、回転速度指令値更新部であるスキップ動作部１１、速度制御部１２、加減算器１２１、演算部１３及びモータ制御部７を備える。演算部１３は所定値ｍ・ｆT／ｎ（＝ｆm10）を得る。スキップ動作部１１は、与えられた所定値ｆm10を基準として、その前後の所定の範囲ｆbeat-，ｆbeat+を、うなりが生じる回転速度の範囲として求め、与えられた回転速度指令値ｆm1*と比較して、新たな回転速度指令値ｆm*を出力する。加減算器１２１は、回転速度指令値ｆm*から回転速度ｆmを差し引くことで、偏差Δｆm*を求める。速度制御部１２は、偏差Δｆm*に基づいて、モータに印加するトルクの指令値Ｔ*を得る。モータ制御部７は、トルクの指令値Ｔ*に基づいて、インバータ４２を制御することで、モータ２に所望のトルクを印加し、所望の回転速度へと導く。【選択図】図３
2006034070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルクを印加してモータ（２）を回転させる際に、前記モータの回転速度（ｆm）が、前記モータの回転音にうなりが生じる前記回転速度の範囲（ｆbeat+，ｆbeat-）内にあれば、前記回転速度を前記範囲の境界値（ｆm10，ｆm11，ｆm12）に略一致させる、モータの制御方法。
【請求項２】
（ａ）前記回転速度（ｆm）の指令値である回転速度指令値（ｆm1*）を入力するステップと、
（ｂ）前記回転速度指令値が前記範囲内にあれば、前記境界値（ｆm10，ｆm11，ｆm12）を新たな前記回転速度指令値（ｆm*）として更新するステップと、
（ｃ）前記ステップ（ｂ）で更新された前記回転速度指令値との差（Δｆm*）がなくなるように、前記回転速度を制御するステップと
を備える、請求項１記載のモータの制御方法。
【請求項３】
前記回転速度（ｆm）の第１整数（ｎ）倍の第１周波数（ｎ・ｆm）と、前記トルクが脈動する脈動周波数（ｆT）の第２整数（ｍ）倍の第２周波数（ｍ・ｆT）とが略一致する前記回転速度の所定値（ｍ・ｆT／ｎ＝ｆm10）を、前記範囲は前記境界値の一つとして有し、
前記回転速度は前記所定値へと変更される、請求項１又は請求項２記載のモータの制御方法。
【請求項４】
前記回転速度（ｆm）の第１整数（ｎ）倍の第１周波数（ｎ・ｆm）と、前記トルクが脈動する脈動周波数（ｆT）の第２整数（ｍ）倍の第２周波数（ｍ・ｆT）とが略一致する前記回転速度の所定値（ｍ・ｆT／ｎ＝ｆm10）を、前記範囲は前記境界値の一つとして有し、
前記ステップ（ｂ）では、前記所定値が新たな前記回転速度指令値（ｆm2*）として更新される、請求項２記載のモータの制御方法。
【請求項５】
前記ステップ（ｃ）は、
（ｃ−１）前記回転速度（ｆm）と前記所定値（ｍ・ｆT／ｎ）との差（Δｆm）がなくなるように、前記ステップ（ｂ）で更新された前記回転速度指令値（ｆm2*）を更に更新し、これを新たな前記回転速度指令値（ｆm3*）とするステップと、
（ｃ−２）前記ステップ（ｃ−１）で更新された前記回転速度指令値との差（Δｆm*）がなくなるように、前記回転速度を制御するステップと
を行う、請求項４記載のモータの制御方法。
【請求項６】
前記ステップ（ｃ）は、
（ｃ−１）前記モータ（２）の位相（θm）を検出し、これに前記第１整数（ｎ）を乗じて第１位相（ｎ・θm）を求めるステップと、
（ｃ−２）前記トルクが脈動する位相（θT）を検出し、これに前記第２整数（ｍ）を乗じて第２位相（ｍ・θT）を求めるステップと、
（ｃ−３）前記第１位相と前記第２位相との差（Δθm）がなくなるように、前記ステップ（ｂ）で更新された前記回転速度指令値（ｆm2*）を更に更新し、これを新たな前記回転速度指令値（ｆm4*）とするステップと、
（ｃ−４）前記ステップ（ｃ−３）で更新された前記回転速度指令値との差（Δｆm*）がなくなるように、前記回転速度を制御するステップと
を行う、請求項４記載のモータの制御方法。
【請求項７】
前記脈動周波数は、前記モータ（２）へ前記トルクを印加するために供せられる交流電圧（Ｖac）の周波数の２倍である、請求項３乃至請求項６のいずれか一つに記載のモータの制御方法。
【請求項８】
モータ（２）の回転速度（ｆm）を、その指令値である回転速度指令値（ｆm1*）に基づいて制御する制御装置であって、
前記回転速度指令値が、前記モータの回転音にうなりが発生する前記回転速度の範囲（ｆbeat+，ｆbeat-）内にあれば、前記回転速度指令値を前記範囲の境界値（ｆm10，ｆm11，ｆm12；ｆm10；ｆm10）に変更する回転速度指令値更新部（１１；１４；１５）を備える、モータの制御装置。
【請求項９】
速度制御部（１２）を更に備え、
前記速度制御部は、前記回転速度指令値更新部（１１）から得られた前記回転速度指令値（ｆm*）と、前記回転速度（ｆm）との偏差（Δｆm*）に基づいて前記回転速度を制御する、請求項８記載のモータの制御装置。
【請求項１０】
第１演算部（１３）を更に備え、
前記回転速度（ｆm）の第１整数（ｎ）倍の第１周波数（ｎ・ｆm）と、前記トルクが脈動する脈動周波数（ｆT）の第２整数（ｍ）倍の第２周波数（ｍ・ｆT）とが略一致する前記回転速度の所定値（ｍ・ｆT／ｎ＝ｆm10）を、前記範囲は前記境界値の一つとして有し、
第１演算部は、前記所定値を求め、
前記回転速度指令値更新部（１１；１４；１５）は、前記回転速度指令値が変更される前記境界値として前記所定値を採用する、請求項８記載のモータの制御装置。
【請求項１１】
速度制御部（１２）を更に備え、
前記速度制御部は、前記回転速度指令値更新部（１１）から得られた前記回転速度指令値（ｆm*）と、前記回転速度（ｆm）との偏差（Δｆm*）に基づいて前記回転速度を制御する、請求項１０記載のモータの制御装置。
【請求項１２】
速度制御部（１２）を更に備え、
前記回転速度指令値更新部（１４）は、
変更前の前記回転速度指令値（ｆm1*）が前記範囲内にある場合に前記所定値（ｍ・ｆT／ｎ＝ｆm10＝ｆm2*）を出力するスキップ動作部（１４１）と、
前記所定値と前記回転速度（ｆm）との偏差（Δｆm）を零に収束させるために新たな回転速度指令値（ｆm3*）を生成する偏差収束部（１４２）と
を有し、
前記速度制御部は、前記偏差収束部から得られた前記回転速度指令値と前記回転速度（ｆm）との偏差（Δｆm*）に基づいて前記回転速度を制御する、請求項１０記載のモータの制御装置。
【請求項１３】
速度制御部（１２）を更に備え、
前記回転速度指令値更新部（１５）は、
変更前の前記回転速度指令値(ｆm1*）が前記範囲内にある場合に前記所定値（ｍ・ｆT／ｎ＝ｆm10＝ｆm2*）を出力するスキップ動作部（１５１）と、
前記モータ（２）の位相（θm）に前記第１整数（ｎ）を乗じて第１位相（ｎ・θm）を求める第２演算部（１５５）と、
前記トルクが脈動する位相（θT）に前記第２整数（ｍ）を乗じて第２位相（ｍ・θT）を求める第３演算部（１５２）と、
前記第１位相と前記第２位相との偏差（Δθm）を零に収束させるために新たな回転速度指令値（ｆm4*）を生成する偏差収束部（１５３）とを有し、
前記速度制御部は、前記偏差収束部から得られた前記回転速度指令値と前記回転速度（ｆm）との偏差（Δｆm*）に基づいて前記回転速度を制御する、請求項１０記載のモータの制御装置。
【請求項１４】
前記脈動周波数（ｆT）は、前記モータ（２）へ前記トルクを印加するために供せられる交流電圧（Ｖac）の周波数の２倍である、請求項１０乃至請求項１３記載のいずれか一つに記載のモータの制御装置。
【請求項１５】
電圧変換部（４）
を更に備え、
前記電圧変換部には交流電圧が供給され、
前記電圧変換部は、
前記交流電圧を整流して直流電圧を出力するコンバータ（４１）と、
前記直流電圧を所望の交流電圧に変換するインバータ（４２）と、
前記インバータのスイッチングに伴って生じる高調波をバイパスするコンデンサ（Ｃ）と
を有する、請求項８乃至請求項１４のいずれか一つに記載のモータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの制御方法及びモータの制御装置に関し、例えば空調機等に適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
モータは、例えば空調機等に備えられ、トルクを印加することで回転する。トルクは、モータに供給された電流により生じる。したがって、例えばインバータを制御してモータに所望の電流を供給することで、モータの回転が制御される。
【０００３】
なお、本発明に関連する技術を以下に示す。特許文献１では、トルクを電源周波数の２倍の周波数で脈動させることで、入力される電流の波形を改善するインバータ制御技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−５１５８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、モータが回転する際には、その回転速度の整数倍の周波数を有する成分と、モータに印加されるトルクの脈動周波数の整数倍の周波数を有する成分とを含む音が、モータから発生する。このとき、回転速度の整数倍の周波数と、トルクの脈動周波数の整数倍の周波数との差であるビート周波数に起因したうなりが生じていた。例えば、特許文献１で開示される技術においても、モータからうなりが生じる可能性があった。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、うなりの発生を抑制しつつもモータの回転速度を制御することが目的とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の請求項１にかかるモータの制御方法は、トルクを印加してモータ（２）を回転させる際に、前記モータの回転速度（ｆm）が、前記モータの回転音にうなりが生じる前記回転速度の範囲（ｆbeat+，ｆbeat-）内にあれば、前記回転速度を前記範囲の境界値（ｆm10，ｆm11，ｆm12）に略一致させる。
【０００８】
この発明の請求項２にかかるモータの制御方法は、請求項１記載のモータの制御方法であって、（ａ）前記回転速度（ｆm）の指令値である回転速度指令値（ｆm1*）を入力するステップと、（ｂ）前記回転速度指令値が前記範囲内にあれば、前記境界値（ｆm10，ｆm11，ｆm12）を新たな前記回転速度指令値（ｆm*）として更新するステップと、（ｃ）前記ステップ（ｂ）で更新された前記回転速度指令値との差（Δｆm*）がなくなるように、前記回転速度を制御するステップとを備える。
【０００９】
この発明の請求項３にかかるモータの制御方法は、請求項１又は請求項２記載のモータの制御方法であって、前記回転速度（ｆm）の第１整数（ｎ）倍の第１周波数（ｎ・ｆm）と、前記トルクが脈動する脈動周波数（ｆT）の第２整数（ｍ）倍の第２周波数（ｍ・ｆT）とが略一致する前記回転速度の所定値（ｍ・ｆT／ｎ＝ｆm10）を、前記範囲は前記境界値の一つとして有し、前記回転速度は前記所定値へと変更される。
【００１０】
この発明の請求項４にかかるモータの制御方法は、請求項２記載のモータの制御方法であって、前記回転速度（ｆm）の第１整数（ｎ）倍の第１周波数（ｎ・ｆm）と、前記トルクが脈動する脈動周波数（ｆT）の第２整数（ｍ）倍の第２周波数（ｍ・ｆT）とが略一致する前記回転速度の所定値（ｍ・ｆT／ｎ＝ｆm10）を、前記範囲は前記境界値の一つとして有し、前記ステップ（ｂ）では、前記所定値が新たな前記回転速度指令値（ｆm2*）として更新される。
【００１１】
この発明の請求項５にかかるモータの制御方法は、請求項４記載のモータの制御方法であって、前記ステップ（ｃ）は、（ｃ−１）前記回転速度（ｆm）と前記所定値（ｍ・ｆT／ｎ）との差（Δｆm）がなくなるように、前記ステップ（ｂ）で更新された前記回転速度指令値（ｆm2*）を更に更新し、これを新たな前記回転速度指令値（ｆm3*）とするステップと、（ｃ−２）前記ステップ（ｃ−１）で更新された前記回転速度指令値との差（Δｆm*）がなくなるように、前記回転速度を制御するステップとを行う。
【００１２】
この発明の請求項６にかかるモータの制御方法は、請求項４記載のモータの制御方法であって、前記ステップ（ｃ）は、（ｃ−１）前記モータ（２）の位相（θm）を検出し、これに前記第１整数（ｎ）を乗じて第１位相（ｎ・θm）を求めるステップと、（ｃ−２）前記トルクが脈動する位相（θT）を検出し、これに前記第２整数（ｍ）を乗じて第２位相（ｍ・θT）を求めるステップと、（ｃ−３）前記第１位相と前記第２位相との差（Δθm）がなくなるように、前記ステップ（ｂ）で更新された前記回転速度指令値（ｆm2*）を更に更新し、これを新たな前記回転速度指令値（ｆm4*）とするステップと、（ｃ−４）前記ステップ（ｃ−３）で更新された前記回転速度指令値との差（Δｆm*）がなくなるように、前記回転速度を制御するステップとを行う。
【００１３】
この発明の請求項７にかかるモータの制御方法は、請求項３乃至請求項６のいずれか一つに記載のモータの制御方法であって、前記脈動周波数は、前記モータ（２）へ前記トルクを印加するために供せられる交流電圧（Ｖac）の周波数の２倍である。
【００１４】
この発明の請求項８にかかるモータの制御装置は、モータ（２）の回転速度（ｆm）を、その指令値である回転速度指令値（ｆm1*）に基づいて制御する制御装置であって、前記回転速度指令値が、前記モータの回転音にうなりが発生する前記回転速度の範囲（ｆbeat+，ｆbeat-）内にあれば、前記回転速度指令値を前記範囲の境界値（ｆm10，ｆm11，ｆm12；ｆm10；ｆm10）に変更する回転速度指令値更新部（１１；１４；１５）を備える。
【００１５】
この発明の請求項９にかかるモータの制御装置は、請求項８記載のモータの制御装置であって、速度制御部（１２）を更に備え、前記速度制御部は、前記回転速度指令値更新部（１１）から得られた前記回転速度指令値（ｆm*）と、前記回転速度（ｆm）との偏差（Δｆm*）に基づいて前記回転速度を制御する。
【００１６】
この発明の請求項１０にかかるモータの制御装置は、請求項８記載のモータの制御装置であって、第１演算部（１３）を更に備え、前記回転速度（ｆm）の第１整数（ｎ）倍の第１周波数（ｎ・ｆm）と、前記トルクが脈動する脈動周波数（ｆT）の第２整数（ｍ）倍の第２周波数（ｍ・ｆT）とが略一致する前記回転速度の所定値（ｍ・ｆT／ｎ＝ｆm10）を、前記範囲は前記境界値の一つとして有し、第１演算部は、前記所定値を求め、前記回転速度指令値更新部（１１；１４；１５）は、前記回転速度指令値が変更される前記境界値として前記所定値を採用する。
【００１７】
この発明の請求項１１にかかるモータの制御装置は、請求項１０記載のモータの制御装置であって、速度制御部（１２）を更に備え、前記速度制御部は、前記回転速度指令値更新部（１１）から得られた前記回転速度指令値（ｆm*）と、前記回転速度（ｆm）との偏差（Δｆm*）に基づいて前記回転速度を制御する。
【００１８】
この発明の請求項１２にかかるモータの制御装置は、請求項１０記載のモータの制御装置であって、速度制御部（１２）を更に備え、前記回転速度指令値更新部（１４）は、変更前の前記回転速度指令値（ｆm1*）が前記範囲内にある場合に前記所定値（ｍ・ｆT／ｎ＝ｆm10＝ｆm2*）を出力するスキップ動作部（１４１）と、前記所定値と前記回転速度（ｆm）との偏差（Δｆm）を零に収束させるために新たな回転速度指令値（ｆm3*）を生成する偏差収束部（１４２）とを有し、前記速度制御部は、前記偏差収束部から得られた前記回転速度指令値と前記回転速度（ｆm）との偏差（Δｆm*）に基づいて前記回転速度を制御する。
【００１９】
この発明の請求項１３にかかるモータの制御装置は、請求項１０記載のモータの制御装置であって、速度制御部（１２）を更に備え、前記回転速度指令値更新部（１５）は、変更前の前記回転速度指令値(ｆm1*）が前記範囲内にある場合に前記所定値（ｍ・ｆT／ｎ＝ｆm10＝ｆm2*）を出力するスキップ動作部（１５１）と、前記モータ（２）の位相（θm）に前記第１整数（ｎ）を乗じて第１位相（ｎ・θm）を求める第２演算部（１５５）と、前記トルクが脈動する位相（θT）に前記第２整数（ｍ）を乗じて第２位相（ｍ・θT）を求める第３演算部（１５２）と、前記第１位相と前記第２位相との偏差（Δθm）を零に収束させるために新たな回転速度指令値（ｆm4*）を生成する偏差収束部（１５３）とを有し、前記速度制御部は、前記偏差収束部から得られた前記回転速度指令値と前記回転速度（ｆm）との偏差（Δｆm*）に基づいて前記回転速度を制御する。
【００２０】
この発明の請求項１４にかかるモータの制御装置は、請求項１０乃至請求項１３記載のいずれか一つに記載のモータの制御装置であって、前記脈動周波数（ｆT）は、前記モータ（２）へ前記トルクを印加するために供せられる交流電圧（Ｖac）の周波数の２倍である。
【００２１】
この発明の請求項１５にかかるモータの制御装置は、請求項８乃至請求項１４のいずれか一つに記載のモータの制御装置であって、電圧変換部（４）を更に備え、前記電圧変換部には交流電圧が供給され、前記電圧変換部は、前記交流電圧を整流して直流電圧を出力するコンバータ（４１）と、前記直流電圧を所望の交流電圧に変換するインバータ（４２）と、前記インバータのスイッチングに伴って生じる高調波をバイパスするコンデンサ（Ｃ）とを有する。
【発明の効果】
【００２２】
この発明の請求項１にかかるモータの制御方法もしくは請求項８にかかるモータの制御装置によれば、モータの回転数がうなりを生じる範囲の境界値に制御されるので、回転速度を著しく異ならせることなく、うなりを解消する。
【００２３】
この発明の請求項２にかかるモータの制御方法によれば、ステップ（ａ）〜（ｃ）に従って回転速度指令値で回転速度を制御することで、うなりを生じる範囲の境界値に回転速度が変更される。よって、うなりの発生が精度良く抑制される。
【００２４】
この発明の請求項３または請求項４にかかるモータの制御方法もしくは請求項１０にかかるモータの制御装置によれば、第１周波数と第２周波数とが略一致するので、それらのビート周波数に起因する騒音が軽減される。
【００２５】
この発明の請求項５にかかるモータの制御方法もしくは請求項１２にかかるモータの制御装置によれば、ステップ（ｂ）もしくはスキップ動作部で得られる回転速度指令値と回転速度との誤差が小さくなるので、うなりの発生がより精度良く抑制させる。
【００２６】
この発明の請求項６にかかるモータの制御方法もしくは請求項１３にかかるモータの制御装置によれば、第１位相と第２位相とが同期するので、ステップ（ｂ）もしくはスキップ動作部で得られる回転速度指令値と回転速度との誤差が小さくなる。よって、うなりの発生がより精度良く抑制させる。
【００２７】
この発明の請求項７にかかるモータの制御方法もしくは請求項１４にかかるモータの制御装置によれば、例えばモータに所望の電圧を供給する電圧変換部が有する平滑コンデンサの容量が小さい場合に適用される。
【００２８】
この発明の請求項９または請求項１１にかかるモータの制御装置によれば、回転速度指令値と回転速度とを精度良く一致させることができる。
【００２９】
この発明の請求項１５にかかるモータの制御装置によれば、平滑コンデンサが小容量でうなりが発生しやすい場合であっても、請求項８乃至請求項１４のいずれか一つにかかる制御部により、うなりが解消される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明にかかるモータの制御装置により制御される制御対象１０と、駆動電源３とが、図３、図１２及び図１３の各々に示される。
【００３１】
駆動電源３は、交流電圧Ｖacを発生し、これを電圧変換部４に供給する。
【００３２】
制御対象１０は、モータ２及び電圧変換部４を備える。電圧変換部４は、コンバータ４１、コンデンサＣ及びインバータ４２を有して、交流電圧Ｖacを所望の３相交流電圧Ｖu，Ｖv，Ｖwへ変換する。
【００３３】
コンバータ４１は、ダイオード４１１〜４１４を有する。ダイオード４１１，４１２は、コンバータ４１の出力端Ｎ３，Ｎ４の間に、接続点Ｎ１を介して直列接続される。このとき、ダイオード４１１，４１２は、各々に出力端Ｎ４側から出力端Ｎ３側へ電流が流れるように配置される。ダイオード４１３，４１４は、出力端Ｎ３，Ｎ４の間に、接続点Ｎ２を介して直列接続される。このとき、ダイオード４１３，４１４は、各々に出力端Ｎ４側から出力端Ｎ３側へ電流が流れるように配置される。接続点Ｎ１，Ｎ２は、駆動電源３に接続されて交流電圧Ｖacが入力される。
【００３４】
コンデンサＣは、出力端Ｎ３，Ｎ４の間に接続される。
【００３５】
インバータ４２は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）モジュール４２１〜４２６を有する。ＩＧＢＴモジュール４２１〜４２６の各々は、ＩＧＢＴとダイオードとを有し、ＩＧＢＴのエミッタ端子とコレクタ端子との間にダイオードが接続される。このとき、ダイオードは、エミッタ端子側からコレクタ端子側へ電流が流れるように配置される。
【００３６】
ＩＧＢＴモジュール４２１は、エミッタ端子が接続点Ｎ５を介してＩＧＢＴモジュール４２２のコレクタ端子に接続され、コレクタ端子がインバータ４２の入力端Ｎ３に接続される。ＩＧＢＴモジュール４２２は、エミッタ端子がインバータ４２の入力端Ｎ４に接続される。ここで、コンバータ４１の出力端Ｎ３，Ｎ４を、インバータ４２の入力端と把握した。接続点Ｎ５は、モータ２に接続される。
【００３７】
ＩＧＢＴモジュール４２３は、エミッタ端子が接続点Ｎ６を介してＩＧＢＴモジュール４２４のコレクタ端子に接続され、コレクタ端子が入力端Ｎ３に接続される。ＩＧＢＴモジュール４２４は、エミッタ端子が入力端Ｎ４に接続される。ＩＧＢＴモジュール４２５は、エミッタ端子が接続点Ｎ７を介してＩＧＢＴモジュール４２６のコレクタ端子に接続され、コレクタ端子が入力端Ｎ３に接続される。ＩＧＢＴモジュール４２６は、エミッタ端子が入力端Ｎ４に接続される。接続点Ｎ６，Ｎ７は、モータ２にそれぞれ接続される。
【００３８】
コンバータ４１は、駆動電源３から供給された交流電圧Ｖacを整流して、直流電圧Ｖdcを出力端Ｎ３，Ｎ４の間に出力する。
【００３９】
インバータ４２は、入力端Ｎ３，Ｎ４に入力された直流電圧Ｖdcを所望の３相交流電圧Ｖu，Ｖv，Ｖwに変換する。このとき、コンデンサＣは、インバータ４２のスイッチングに伴って生じる高調波をバイパスする。交流電圧Ｖu，Ｖv，Ｖwはモータ２に入力され、交流電圧Ｖu，Ｖv，Ｖwに従って流れる３相電流Ｉu，Ｉv，Ｉwにより、モータ２にトルクが印加される。
【００４０】
上述した制御対象１０においては、直流電圧Ｖdcに脈動が含まれやすい。特に、コンデンサＣの容量が小さい場合には、脈動が顕著となる。直流電圧Ｖdcに脈動が含まれる場合には、モータ２に印加されるトルクにも脈動が生じる。この内容は、例えば特許文献１に開示されている。
【００４１】
従って、トルクが印加されてモータ２が回転する際には、モータ２の回転速度ｆmの整数ｎ倍の周波数ｎ・ｆmと、トルクが脈動する脈動周波数ｆTの整数ｍ倍の周波数ｍ・ｆTとの差の絶対値｜ｎ・ｆm−ｍ・ｆT｜で表されるビート周波数に起因したうなりが、モータ２から生じる。ただし、ビート周波数が０（Ｈｚ）、すなわち周波数ｎ・ｆmと周波数ｍ・ｆTとが略一致する｜ｎ・ｆm−ｍ・ｆT｜＝０のときには、うなりは生じない。
【００４２】
図１は、うなりが生じる回転速度ｆmの範囲を概念的に示す図である。回転速度ｆmが所定値ｍ・ｆT／ｎ（＝ｆm10）のとき、つまり｜ｎ・ｆm−ｍ・ｆT｜＝０が満たされるときには、うなりは生じない。
【００４３】
一方、所定値ｍ・ｆT／ｎの前後の所定の範囲ｆbeat-，ｆbeat+においては、うなりが生じる。ここで、所定の範囲ｆbeat-はｆm12＜ｆbeat-＜ｆm10の範囲にあり、所定の範囲ｆbeat+はｆm10＜ｆbeat+＜ｆm11の範囲にある。また、所定の範囲ｆbeat-の下限値ｆm12及び所定の範囲ｆbeat+の上限値ｆm11は、所定値ｆm10の前後でうなりが解消される回転速度である。
【００４４】
所定値ｆm10は予め求められる。また、所定の範囲ｆbeat-の幅Δｆbeat-（＝ｆm10−ｆm12）及び所定の範囲ｆbeat+の幅Δｆbeat+（＝ｆm11−ｆm10）は予め設定される。所定値ｆm10及び幅Δｆbeat-，Δｆbeat+は、計算によって得てもよいし、実際に検出することで得てもよい。
【００４５】
図２では、所定値ｆm10が具体的に例示されている。つまり、整数ｍ，ｎの組み合わせが、（ｍ，ｎ）＝（１，３）、（１，２）、（３，４）、（１，１）、（３、２）である場合において、所定値ｆm10（Ｈｚ）が３３．３、５０、７５、１００、１５０とそれぞれ求められる。ここで、脈動周波数ｆTが１００（Ｈｚ）に設定されている。
【００４６】
以下の実施の形態では、上述したうなりが生じる回転速度の範囲を用いて、うなりを解消する技術がそれぞれ説明される。
【００４７】
第１の実施の形態．
図３は、本実施の形態にかかるモータの制御装置１ａを概念的に示すブロック図である。モータの制御装置１ａは、回転速度指令値更新部であるスキップ動作部１１、速度制御部１２、加減算器１２１、演算部１３、脈動周波数演算部５、回転速度演算部６及びモータ制御部７を備える。
【００４８】
制御対象１０においては、特にコンデンサＣの容量が小さい場合、トルクの脈動が有する脈動周波数ｆTが、交流電圧Ｖacの周波数ｆinの２倍である。
【００４９】
脈動周波数演算部５は、演算部５１，５２を有する。演算部５２は、駆動電源３から検出された交流電圧Ｖacの位相θinを、例えば時間微分することで、交流電圧Ｖacの周波数ｆinを得る。演算部５１は、周波数ｆinを２倍して脈動周波数ｆTを得る。脈動周波数ｆTは、演算部１３に与えられる。
【００５０】
演算部１３は、整数ｍを整数ｎで除した値ｍ／ｎを脈動周波数ｆTに乗じて、所定値ｍ・ｆT／ｎ（＝ｆm10）を得る。所定値ｆm10はスキップ動作部１１に与えられる。
【００５１】
スキップ動作部１１は、所定の範囲ｆbeat-，ｆbeat+の幅Δｆbeat-，Δｆbeat+を例えば記憶しており、与えられた所定値ｆm10を基準として、その前後の所定の範囲ｆbeat-，ｆbeat+を、うなりが生じる回転速度の範囲として求める。
【００５２】
スキップ動作部１１には、回転速度ｆmの指令値である回転速度指令値ｆm1*がさらに与えられる。スキップ動作部１１は、これを回転速度の範囲ｆbeat-，ｆbeat+と比較することで、後述する新たな回転速度指令値ｆm*を出力する。新たな回転速度指令値ｆm*は、加減算器１２１に与えられる。
【００５３】
図４は、スキップ動作部１１の動作をフローチャートにより概念的に示す。ステップ１０１において、回転速度指令値ｆm1*がｍ・ｆT／ｎ−Δｆbeat-（＝ｆm12）以下であると判断された場合には、ステップ１０３にて回転速度指令値ｆm1*の値がそのまま新たな回転速度指令値ｆm*とされる。
【００５４】
ステップ１０１において、回転速度指令値ｆm1*がｍ・ｆT／ｎ−Δｆbeat-よりも大きいと判断された場合には、ステップ１０２でさらに判断される。
【００５５】
ステップ１０２において、回転速度指令値ｆm1*がｍ・ｆT／ｎ＋Δｆbeat+（＝ｆm11）以上であると判断された場合には、ステップ１０４にて回転速度指令値ｆm1*の値がそのまま新たな回転速度指令値ｆm*とされる。
【００５６】
ステップ１０２において、回転速度指令値ｆm1*がｍ・ｆT／ｎ＋Δｆbeat+よりも小さいと判断された場合には、ステップ１０５にてｍ・ｆT／ｎ−Δｆbeat-が新たな回転速度指令値ｆm*として更新される。
【００５７】
図５は、上述した内容を、スキップ動作部１１における入力ｆm1*と出力ｆm*との関係で示す。図５では、スキップ動作部１１は、回転速度指令値ｆm1*が範囲ｆbeat-，ｆbeat+内にある場合には、境界値である範囲ｆbeat-の下限値ｆm12を、新たな回転速度指令値ｆm*として更新し、出力する。また、回転速度指令値ｆm1*が範囲ｆbeat-，ｆbeat+外にあるときには、そのままの値が回転速度指令値ｆm*として出力される。
【００５８】
回転速度指令値ｆm1*が所定値ｆm10と一致する場合には、そのままの値を回転速度指令値ｆm*として出力してもよいし、範囲ｆbeat-の下限値ｆm12もしくは範囲ｆbeat+の上限値ｆm11を新たな回転速度指令値ｆm*として出力してもよい。なお、図４及び図５では、範囲ｆbeat-の下限値ｆm12が新たな回転速度指令値ｆm*として出力されている。
【００５９】
図６は、図４とは異なるスキップ動作部１１の動作をフローチャートにより概念的に示す。図６で示されるステップ１０５では、ｍ・ｆT／ｎ＋Δｆbeat+が新たな回転速度指令値ｆm*として更新される。その他のステップ１０１〜１０４については、図４で示されるステップ１０１〜１０４と、それぞれ同様である。
【００６０】
図７は、上述した内容を、スキップ動作部１１における入力ｆm1*と出力ｆm*との関係で示す。図７では、スキップ動作部１１は、回転速度指令値ｆm1*が範囲ｆbeat-，ｆbeat+内にある場合に、境界値である範囲ｆbeat+の上限値ｆm11を、新たな回転速度指令値ｆm*として更新し、出力する。また、回転速度指令値ｆm1*が範囲ｆbeat-，ｆbeat+外にあるときには、そのままの値が回転速度指令値ｆm*として出力される。
【００６１】
図８は、図４及び図６とは異なるスキップ動作部１１の動作をフローチャートにより概念的に示す。ステップ１０１〜１０４は、図４で示されるステップ１０１〜１０４と同様である。ステップ１０２において、回転速度指令値ｆm1*がｍ・ｆT／ｎ＋Δｆbeat+よりも小さいと判断された場合には、ステップ１０６でさらに判断される。
【００６２】
ステップ１０６において、回転速度指令値ｆm1*がｍ・ｆT／ｎ（＝ｆm10）以上であると判断された場合には、ステップ１０７にてｍ・ｆT／ｎ＋Δｆbeat+が新たな回転速度指令値ｆm*として更新される。
【００６３】
ステップ１０６において、回転速度指令値ｆm1*がｍ・ｆT／ｎよりも小さいと判断された場合には、ステップ１０８にてｍ・ｆT／ｎ−Δｆbeat-が新たな回転速度指令値ｆm*として更新される。
【００６４】
図９は、上述した内容を、スキップ動作部１１における入力ｆm1*と出力ｆm*との関係で示す。図９では、スキップ動作部１１は、回転速度指令値ｆm1*が範囲ｆbeat-内にある場合には、境界値である範囲ｆbeat-の下限値ｆm12を新たな回転速度指令値ｆm*として更新して出力し、回転速度指令値ｆm1*が範囲ｆbeat+内にある場合には、境界値である範囲ｆbeat+の上限値ｆm11を新たな回転速度指令値ｆm*として更新して出力する。また、回転速度指令値ｆm1*が範囲ｆbeat-，ｆbeat+外にあるときには、そのままの値が回転速度指令値ｆm*として出力される。
【００６５】
上述した図６及び図７並びに図８及び図９ではいずれにおいても、回転速度指令値ｆm1*が所定値ｆm10と一致する場合には、範囲ｆbeat+の上限値ｆm11が新たな回転速度指令値ｆm*として出力されている。しかし、回転速度指令値ｆm1*が所定値ｆm10と一致する場合には、そのままの値を回転速度指令値ｆm*として出力してもよいし、範囲ｆbeat-の下限値ｆm12を新たな回転速度指令値ｆm*として出力してもよい。
【００６６】
図３に戻り、回転速度演算部６は、モータ２から検出されたモータ２の位相θmを、例えば時間微分することで、モータ２の回転速度ｆmを得る。回転速度ｆmは、加減算器１２１に与えられる。
【００６７】
加減算器１２１は、回転速度指令値ｆm*から回転速度ｆmを差し引くことで、偏差Δｆm*を求める。偏差Δｆm*は、速度制御部１２に与えられる。
【００６８】
速度制御部１２は、偏差Δｆm*に基づいて、例えばＰＩ演算することで、モータに印加するトルクの指令値Ｔ*を得る。トルクの指令値Ｔ*は、モータ制御部７に与えられる。
【００６９】
モータ制御部７は、トルクの指令値Ｔ*に基づいて、インバータ４２を制御する。これにより、モータ２に所望のトルクが印加されて、所望の回転速度へと導かれる。
【００７０】
すなわち、ステップ動作部１１から出力される回転速度指令値ｆm*との差Δｆm*がなくなるように、回転速度ｆmが制御される。
【００７１】
上述したモータの制御装置１ａによれば、モータ２の回転数がうなりを生じる範囲ｆbeat-，ｆbeat+の境界値ｆm12，ｆm11，ｆm10に制御されるので、回転速度ｆmを著しく異ならせることなく、うなりを解消する。
【００７２】
しかも、回転速度指令値ｆm*を用いて回転速度ｆmを制御することで、うなりを生じる範囲ｆbeat-，ｆbeat+の境界値ｆm12，ｆm11，ｆm10に回転速度ｆmが変更される。よって、うなりの発生が精度良く抑制される。
【００７３】
特に、図８で示されるスキップ動作部１１の動作によれば、回転速度指令値ｆm1*と著しく異なることなく、新たな回転速度指令値ｆm*が出力されるので、回転速度ｆmが回転速度指令値ｆm1*から著しく異ならないという点で望ましい。
【００７４】
第２の実施の形態．
本実施の形態では、図１で示されるスキップ動作部１１の動作が第１の実施の形態と異なる。その他の動作は、第１の実施の形態と同様である。
【００７５】
図１０は、スキップ動作部１１の動作をフローチャートにより概念的に示す。ステップ２０１において、回転速度指令値ｆm1*がｍ・ｆT／ｎ−Δｆbeat-（＝ｆm12）以下であると判断された場合には、ステップ２０３にて回転速度指令値ｆm1*の値がそのまま新たな回転速度指令値ｆm*とされる。
【００７６】
ステップ２０１において、回転速度指令値ｆm1*がｍ・ｆT／ｎ−Δｆbeat-（＝ｆm12）よりも大きいと判断された場合には、ステップ２０２でさらに判断される。
【００７７】
ステップ２０２において、回転速度指令値ｆm1*がｍ・ｆT／ｎ＋Δｆbeat+（＝ｆm11）以上であると判断された場合には、ステップ２０４にて回転速度指令値ｆm1*の値がそのまま新たな回転速度指令値ｆm*とされる。
【００７８】
ステップ２０２において、回転速度指令値ｆm1*がｍ・ｆT／ｎ＋Δｆbeat+（＝ｆm11）よりも小さいと判断された場合には、ステップ２０５にてｍ・ｆT／ｎ（＝ｆm10）が新たな回転速度指令値ｆm*として更新される。
【００７９】
図１１は、上述した内容を、スキップ動作部１１における入力ｆm1*と出力ｆm*との関係で示す。つまり、スキップ動作部１１は、回転速度指令値ｆm1*が範囲ｆbeat-，ｆbeat+内にある場合には、所定値ｍ・ｆT／ｎ（＝ｆm10）を新たな回転速度指令値ｆm*として更新し、出力する。回転速度指令値ｆm1*が所定値ｆm10に一致する場合には、そのまま出力する。また、回転速度指令値ｆm1*が範囲ｆbeat-，ｆbeat+外にあるときには、そのままの値が回転速度指令値ｆm*として出力される。
【００８０】
このような制御技術によれば、周波数ｎ・ｆmと周波数ｍ・ｆTとが略一致するので、それらのビート周波数に起因する騒音が軽減される。
【００８１】
第３の実施の形態．
上述した実施の形態においては、偏差Δｆm*がなくなるように制御することで、回転速度ｆmを回転速度指令値ｆm*に一致させる。しかしながら、偏差Δｆm*を０に収束させて、回転速度ｆmを回転速度指令値ｆm*に一致させることが困難な場合もある。
【００８２】
特に、第２の実施の形態に対しては、回転速度ｆmが回転速度指令値ｆm*＝ｆm10に一致しない場合には、回転速度ｆmが範囲ｆbeat-，ｆbeat+内となって、うなりが生じる。
【００８３】
そこで、本実施の形態では、回転速度ｆmを回転速度指令値ｆm*＝ｆm10に精度良く一致させる技術が説明される。
【００８４】
図１２は、本実施の形態にかかるモータの制御装置１ｂを概念的に示すブロック図である。モータの制御装置１ｂは、図１で示されるスキップ動作部１１に代えて、回転速度指令値更新部１４を備える。図１２で示される構成要素のうち図１で示される構成要素と同じものには、同符号が付されており、同様に動作する。
【００８５】
回転速度指令値更新部１４は、スキップ動作部１４１と偏差収束部１４２とを有する。スキップ動作部１４１には、回転速度ｆmの指令値である回転速度指令値ｆm1*が与えられ、さらに演算部１３から所定値ｍ・ｆT／ｎ（＝ｆm10）が与えられる。そして、第２の実施の形態で説明したスキップ動作部１１と同様にして、スキップ動作１４１からは回転速度指令値ｆm2*が出力される（図１１参照）。ここでは、出力される回転速度指令値を表す符号として、符号ｆm*に代えて符号ｆm2*を用いた。回転速度指令値ｆm2*は偏差収束部１４２、特に後述する加算器１４２４に与えられる。
【００８６】
偏差収束部１４２は、加減算器１４２１、ＰＩ制御部１４２２、スイッチング部１４２３及び加算器１４２４を有する。
【００８７】
加減算器１４２１には、演算部１３から所定値ｍ・ｆT／ｎが、回転速度演算部６から回転速度ｆmがそれぞれ与えられる。そして、加減算器１４２１は、所定値ｍ・ｆT／ｎから回転速度ｆmを差し引いて偏差Δｆmを求め、これをＰＩ制御部１４２３に与える。
【００８８】
ＰＩ制御部１４２２は、偏差Δｆmに基づいてＰＩ演算することで、偏差Δｆmを収束させるための指令値ｆS1*を求める。指令値ｆS1*は、例えば式（１）で求められる。ここで、符号ＫP，ＫIは、比例制御ゲイン及び積分制御ゲインをそれぞれ表す。
【００８９】
【数１】
2006034070.tif 000003
【００９０】
スイッチング部１４２３は、スキップ動作部１４１において所定値ｆm10が回転速度指令値ｆm2*とされた場合にはオンに制御され、回転速度指令値ｆm1*の値がそのまま回転速度指令値ｆm2*とされた場合にはオフに制御される。
【００９１】
スイッチング部１４２３がオンに制御された場合には、ＰＩ制御部１４２２から出力された指令値ｆS1*は加算器１４２４に与えられる。
【００９２】
加算器１４２４は、回転速度指令値ｆm2*と指令値ｆS1*との和を求めて、これを新たな回転速度指令値ｆm3*として更新し、出力する。
【００９３】
加減算器１２１は、回転速度指令値ｆm3*から回転速度ｆmを差し引くことで、偏差Δｆm*を求める。以下、偏差Δｆm*に基づいて、第１の実施の形態で説明したと同様にして回転速度ｆmが制御される。
【００９４】
上述したモータの制御装置１ｂによれば、第２の実施の形態で説明した効果が得られ、しかも回転速度指令値ｆm2*と回転速度ｆmとの誤差が小さくなるので、うなりの発生がより精度良く抑制させる。
【００９５】
第４の実施の形態．
図１３は、本実施の形態にかかるモータの制御装置１ｃを概念的に示すブロック図である。モータの制御装置１ｃは、図１で示されるスキップ動作部１１に代えて、回転速度指令値更新部１５を備える。図１３で示される構成要素のうち図１で示される構成要素と同じものには、同符号が付されており、同様に動作する。
【００９６】
回転速度指令値更新部１５は、スキップ動作部１５１、演算部１５２、偏差収束部１５３及び位相演算部１５４を有する。スキップ動作部１５１は、第３の実施の形態で説明したスキップ動作部１４１と同様に動作して、回転速度指令値ｆm2*を出力する（図１１参照）。ここでは、出力される回転速度指令値を表す符号として、符号ｆm*に代えて符号ｆm2*を用いた。回転速度指令値ｆm2*は偏差収束部１５３、特に後述する加算器１５３４に与えられる。
【００９７】
位相演算部１５４には、駆動電源３から検出された交流電圧Ｖacの位相θinが与えられる。そして、位相演算部１５４は、位相θinに基づいて脈動の位相θTを得る。具体的には、制御対象１０においてトルクの脈動が有する脈動周波数ｆTは、交流電圧Ｖacの周波数ｆinの２倍であるので、脈動の位相θTは、交流電圧Ｖacの位相θinを２倍することで求められる。
【００９８】
演算部１５２は、位相θTに整数ｍを乗じて、位相ｍ・θTを得る。位相ｍ・θTは、偏差収束部１５３、特に後述する加減算器１５３１に与えられる。
【００９９】
演算部１５５は、位相θmに整数ｎを乗じて、位相ｎ・θmを得る。位相ｎ・θmは、位相ｍ・θTと同様に、加減算器１５３１に与えられる。
【０１００】
偏差収束部１５３は、加減算器１５３１、ＰＩ制御部１５３２、スイッチング部１５３３及び加算器１５３４を有する。
【０１０１】
加減算器１５３１は、位相ｍ・θTから位相ｎ・θmを差し引いて偏差Δθmを求め、これをＰＩ制御部１５３３に与える。
【０１０２】
ＰＩ制御部１５３２は、偏差Δθmに基づいてＰＩ演算することで、偏差Δθmを収束させるための指令値ｆS2*を求める。指令値ｆS2*は、例えば式（２）で求められる。ここで、符号ＫP，ＫIは、比例制御ゲイン及び積分制御ゲインをそれぞれ表す。
【０１０３】
【数２】
2006034070.tif 000004
【０１０４】
スイッチング部１５３３は、スキップ動作部１５１において所定値ｆm10が回転速度指令値ｆm2*とされた場合にはオンに制御され、回転速度指令値ｆm1*の値がそのまま回転速度指令値ｆm2*とされた場合にはオフに制御される。
【０１０５】
スイッチング部１５３３がオンに制御された場合には、ＰＩ制御部１５３２から出力された指令値ｆS2*は加算器１５３４に与えられる。
【０１０６】
加算器１５３４は、回転速度指令値ｆm2*と指令値ｆS2*との和を求めて、これを新たな回転速度指令値ｆm4*として更新し、出力する。
【０１０７】
加減算器１２１は、回転速度指令値ｆm4*から回転速度ｆmを差し引くことで、偏差Δｆm*を求める。以下、偏差Δｆm*に基づいて、第１の実施の形態で説明したと同様にして回転速度が制御される。
【０１０８】
上述したモータの制御装置１ｃによれば、第２の実施の形態で説明した効果が得られ、しかも位相ｍ・θTと位相ｎ・θmとが同期するので、回転速度指令値ｆm2*と回転速度ｆmとの誤差が小さくなる。よって、うなりの発生がより精度良く抑制させる。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】うなりが生じる回転速度の範囲を概念的に示す図である。
【図２】所定値ｍ・ｆT／ｎ（＝ｆm10）を具体的に示す図である。
【図３】第１の実施の形態で説明される、モータの制御装置を概念的に示すブロック図である。
【図４】スキップ動作部１１の動作を概念的に示すフローチャート図である。
【図５】入力ｆm1*と出力ｆm*の関係を概念的に示す図である。
【図６】スキップ動作部１１の動作を概念的に示すフローチャート図である。
【図７】入力ｆm1*と出力ｆm*の関係を概念的に示す図である。
【図８】スキップ動作部１１の動作を概念的に示すフローチャート図である。
【図９】入力ｆm1*と出力ｆm*の関係を概念的に示す図である。
【図１０】第２の実施の形態で説明される、スキップ動作部１１の動作を概念的に示すフローチャート図である。
【図１１】入力ｆm1*と出力ｆm*の関係を概念的に示す図である。
【図１２】第３の実施の形態で説明される、モータの制御装置を概念的に示すブロック図である。
【図１３】第４の実施の形態で説明される、モータの制御装置を概念的に示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１１０】
２  モータ
ｆm  回転速度
ｆbeat+，ｆbeat-  回転速度の範囲
ｆm11，ｆm12，ｆm10  境界値
ｍ・ｆT／ｎ（＝ｆm10）  所定値
ｆm*，ｆm1*，ｆm2*，ｆm3*，ｆm4*  回転速度指令値
ｎ，ｍ  整数
ｎ・ｆm，ｍ・ｆT  周波数
ｆT  脈動周波数
θm  モータの位相
θT  脈動の位相
ｍ・θT／ｎ  所定の位相
Δｆm*，Δｆm，Δθm  偏差
１１  スキップ動作部（回転速度指令値更新部）
１４，１５  回転速度指令値更新部
１３，１５２，１５５  演算部
１２  速度制御部
１４１，１５１  スキップ動作部
１４２，１５３  偏差収束部
３  駆動電源
４  電圧変換部
４１  コンバータ
Ｃ  コンデンサ
４２  インバータ
【図１】
2006034070.tif 000005
【図２】
2006034070.tif 000006
【図３】
2006034070.tif 000007
【図４】
2006034070.tif 000008
【図５】
2006034070.tif 000009
【図６】
2006034070.tif 000010
【図７】
2006034070.tif 000011
【図８】
2006034070.tif 000012
【図９】
2006034070.tif 000013
【図１０】
2006034070.tif 000014
【図１１】
2006034070.tif 000015
【図１２】
2006034070.tif 000016
【図１３】
2006034070.tif 000017