(57)【要約】【課題】小型化のために平滑用コンデンサを小容量化した際、電圧が０Ｖ付近まで低下し、直流回路部に電流が流れず電流を検出できなくなり、安定した駆動が行えないという課題を有していた。【解決手段】脈動する母線電圧が予め定めた閾値より低下したと電圧判定手段１１５によって判定されたとき、インバータ１０５からモータ１０６へ印加される電圧を制御する制御手段１１４がモータ１０６への出力を直流電流が負電流になるように極短時間通電することで、モータ１０６によって平滑用コンデンサが充電されるため、直流母線間の電圧が０Ｖ付近まで低下することがなくなり、コンデンサ１０３の容量を極めて小さくしても、電流を検出できるため、安定した駆動を行うことができる。【選択図】図１
2011010430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源と、前記交流電源から入力された交流を直流に整流する整流回路と、前記整流回路からの出力電圧が前記交流電源の２倍の周波数で脈動するよう値を設定したコンデンサの値を決定した平滑手段と、前記整流回路より得られる直流を交流に変換するインバータと、前記インバータから得られる交流を入力とし、負荷を駆動するモータと、前記コンデンサと前記インバータの間に接続され流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段で発生する電圧を検出する電圧検出手段と、脈動する直流母線間の電圧が予め定めておいた閾値の電圧より低下したかどうかを判定する電圧判定手段と、前記電圧判定手段で判定された電圧が閾値よりも高いときは前記電圧検出手段によって検出された電圧から前記モータの一回転中の回転速度が一定となる速度指令の合成指令を前記インバータに与え、電圧が閾値よりも低いときは前記モータの一回転中の回転速度が一定となる速度指令の合成指令を反転した信号をごく短時間前記インバータに与える制御手段を備えたモータの駆動装置。
【請求項２】
前記平滑手段はコンデンサおよびリアクタで構成され、前記コンデンサおよび前記リアクタにより求められる共振周波数を、交流電源周波数の４０倍以上になるよう設定したことを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
【請求項３】
前記負荷を、圧縮機の圧縮機構とした請求項１または２のいずれか一項に記載のモータの駆動装置。
【請求項４】
前記圧縮機を、レシプロ型圧縮機とした請求項３に記載のモータの駆動装置。
【請求項５】
前記圧縮機を、凝縮器、減圧器、蒸発器等を備え、冷凍空調システムを構成する冷凍サイクルに用いた請求項４または５に記載のモータの駆動装置。
【請求項６】
前記圧縮機が圧縮する冷媒ガスを、Ｒ６００ａとした請求項３から５に記載のモータの駆動装置。
【請求項７】
前記負荷を、電気洗濯機の洗濯機構とした請求項１または２のいずれか一項に記載のモータの駆動装置。
【請求項８】
前記負荷を、衣類等を攪拌乾燥する電気乾燥機の攪拌機構とした請求項１または２のいずれか一項に記載のモータの駆動装置。
【請求項９】
前記負荷を、送風装置の送風機構とした請求項１から３のいずれか一項に記載のモータの駆動装置。
【請求項１０】
前記負荷を、電気掃除機の吸塵機構とした請求項１から３のいずれか一項に記載のモータの駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷蔵庫やエアコン等の冷凍空調システム、その他掃除機等の制御機器に用いられるブラシレスＤＣモータの特に直流電源部を構成する平滑用コンデンサを小容量化した駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のブラシレス・センサレスＤＣモータは、永久磁石を組込んだ回転子と界磁巻線を組込んだ固定子を具備し、モータに流れる電流から回転子磁極位置を検出している。
【０００３】
電流を検出する方法としてはカレントトランスを用いた方法などもあるが、現在は整流回路とインバータ回路間の直流回路部に接続された抵抗の電圧から電流の演算処理を行う安価な方法が提案されている。（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
図４は、上記特許文献１に記載された従来のモータの駆動装置を示すものである。図４に示すように、モータの駆動装置は交流電源１と、ダイオード・コンデンサより構成される整流回路部２と、パワースイッチング素子より構成されるインバータ３、モータ４、制御回路部５、インバータ３のスイッチング素子のゲートドライブ回路部６と、電流検出用シャント抵抗７と、電圧検出手段８と、アナログスイッチ９−ａ〜９−ｆと、３入力ＡＮＤロジックＩＣ１０−ａ〜１０−ｆと、アナログスイッチ９−ａ〜９−ｆとでサンプルホールド回路を構成しているコンデンサ１１ａ，１１ｃ，１１ｅから回路を構成している。また、オペアンプ１２は抵抗２ヶと共に信号反転器として作用している。
【０００５】
以下、図６を参照しながら説明を行う。
【０００６】
交流電源１が整流回路部２で平滑され直流となり、インバータ３に入力されている。整流回路２とインバータ３の間の直流回路部には電流検出用シャント抵抗７が接続されている。モータ４は制御回路部５によってゲートドライブ回路６を制御することで、インバータ３の出力を入力として電流が流れる。モータ４の３相の端子電圧の中で、他の２相と異なる電圧の相の電流が直流回路に流れ、且つその異なる相の電圧が「Ｈ」の時はその相の電流の向きが直流回路の電流の向きと一致し、「Ｌ」の時は符号が逆となる。モータ電流と直流回路部の電流との関係を利用したもので、図５の構成において、ＡＮＤロジックＩＣのうち、１０−ａはＵ相が「Ｌ」、Ｖ相が「Ｈ」Ｗ相が「Ｈ」の時のみ出力が「Ｈ」となり、アナログスイッチ９−ａをＯＮさせ、直流回路部に流れる直流電流をシャント抵抗との積の電圧を反転させた信号をコンデンサ１１−ａにサンプルホールドする。同様に電圧を検出できる組み合わせは全部で６通りある。この様な回路構成で、コンデンサ１３−ａにはＵ相電流に比例した電圧が電圧検出手段８によって検出され、同様１１−ｃにはＶ層電流に、１１−ｅにはＷ相電流に比例した電圧が検出され、モータ４の電流を検出すこととなる。
【０００７】
モータ電流の検出を直流回路部に設けたシャント抵抗６の電圧検出手段７の検出電圧を利用し、その検出電圧をモータ４へ出力される電圧の組み合わせ信号を発生する論理回路８の信号でサンプルホールドし、モータ電流の検出を行うものである。
【０００８】
また、また、近年この駆動装置を小型化するために、整流回路の平滑用コンデンサを大幅に小容量化する取組みもなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平２−１９７２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の構成では、平滑用のコンデンサが十分に大きくインバータの直流母線間の電圧が０Ｖ付近まで低下しないような場合は問題ないが、装置の小型化や低コスト化のために平滑用のコンデンサを小さくした場合に、インバータの直流母線間の電圧が０Ｖ付近まで低下し、整流回路とインバータの間の直流回路部に電流が流れず、シャント抵抗に電圧が発生しなくなりモータに流れる電流を検出することができなり、モータを安定して運転することができなくなるという課題を有していた。
【００１１】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、平滑用のコンデンサの容量を極めて小さくした場合であっても、安価に電流を検出し安定した駆動を行うことを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記従来の課題を解決するために、本発明のモータの駆動装置は、直流母線間の電圧を検出し所定の電圧以下になったらインバータのスイッチング制御をモータの一回転中の回転速度が一定となる速度指令の合成指令を反転した信号とすることにより、モータから小容量のコンデンサに電荷が充電され、直流母線間の電圧が０Ｖ付近まで低下することがなくなり、電流を検出できるため、安定した駆動を行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のモータの駆動装置は、平滑用コンデンサの容量を極めて小さくしても、直流母線間の電流を検出することができ、安定したモータの駆動を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１におけるモータの駆動装置の電気回路構成を示すブロック図
【図２】同モータの駆動装置における直流母線間の電圧波形を示すタイミング図
【図３】同モータの駆動装置における電圧閾値によってデューティ幅を変更したときの電圧波形を示すタイミング図
【図４】同モータの駆動装置における通常運転時の電流の流れを示す電流経路図
【図５】同モータの駆動装置における電圧低下時の電流の流れを示す電流経路図
【図６】従来例であるモータの駆動装置の電気回路構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
請求項１に記載の発明は、前記交流電源から入力された交流を直流に整流する整流回路と、前記整流回路からの出力電圧が前記交流電源の２倍の周波数で脈動するよう値を設定したコンデンサの値を決定した平滑手段と、前記整流回路より得られる直流を交流に変換するインバータと、前記インバータから得られる交流を入力とし、負荷を駆動するモータと、前記コンデンサと前記インバータの間に接続され流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段で発生する電圧を検出する電圧検出手段と、脈動する直流母線間の電圧が予め定めておいた閾値の電圧より低下したかどうかを判定する電圧判定手段と、前記電圧判定手段で判定された電圧が閾値よりも高いときは前記電圧検出手段によって検出された電圧から前記モータの一回転中の回転速度が一定となる速度指令の合成指令を前記インバータに与え、電圧が閾値よりも低いときは前記モータの一回転中の回転速度が一定となる速度指令の合成指令を反転した信号の指令をごく短時間出力する制御手段を備えた
ものである。
【００１６】
かかる構成とすることにより、直流母線間の電圧を検出し所定の電圧以下になったら直流母線には負電流が流れることとなり、モータのエネルギーによって平滑手段を構成するコンデンサが充電されるため、直流母線間の電圧は０Ｖ付近まで低下せず、電流検出が可能となり、平滑用コンデンサの容量を極めて小さくしても電流を検出でき、安定した駆動を行うことができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の前記電圧判定手段によって直流母線間の脈動する電圧が予め定めた電圧よりも低下したとき、前記制御手段が低下させるデューティ幅を電流検出するために必要な最低限の通電幅とすることにより、確実に電流検出できかつ母線電圧が０Ｖ付近まで落ち込まないため、より安定した前記モータの駆動が可能となる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２のいずれか一項に記載の発明の前記平滑手段がコンデンサおよびリアクタで構成され、前記コンデンサおよび前記リアクタにより求められる共振周波数を、交流電源周波数の４０倍以上になるよう設定したことにより、交流電源電流の高調波成分を抑制し、整流手段への入力電流の電源高調波特性の高性能化を実現することが出来る。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明の前記負荷を圧縮機の圧縮機構としたもので、かかることにより、位置検出センサをつけることのできない用途での小容量のコンデンサによる圧縮機の安定駆動が可能となり、その結果、駆動装置の大幅な小型化を実現することができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明の前記圧縮機を、レシプロ型圧縮機としたもので、かかることにより、レシプロ型圧縮機はイナーシャが大きいという特性を利用しているため、直流母線電圧が落ち込んだときであっても速度の変動が少なく、より安定した駆動を行うことができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項４または５のいずれか一項に記載の発明の前記圧縮機を、凝縮器、減圧器、蒸発器等を備え、冷凍空調システムを構成する冷凍サイクルに用いたものである。
【００２２】
かかる構成とすることにより、小容量コンデンサで実現する小型の駆動装置が採用でき、これまで考えられていた以上の小型の冷凍空調システムが実現できる。このことは、冷蔵庫等の貯蔵装置に適用した場合、食品収納容積を大きく確保でき、また空気調和装置においても小型化が図れるものである。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、請求項４から６のいずれか一項に記載の発明の前記圧縮機が圧縮する冷媒ガスを、Ｒ６００ａとしたもので、かかることにより、冷凍能力の低下を補うため、圧縮機の気筒容積が大きくでき、これに起因して圧縮機により大きなイナーシャを持たせることができ、より安定した起動および加速を行うことができるとともに、Ｒ６００ａを冷媒ガスとする環境負荷の小さい安価な圧縮機を提供することができる。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明の前記負荷を、電気洗濯機の洗濯機構としたもので、かかることにより、前記モータの駆動装置の小型化に起因して従来の電気洗濯機と同じ外形寸法で洗濯兼脱水槽の大容量化が達成できる。
【００２５】
請求項９に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明の前記負荷を、
衣類等を攪拌乾燥する電気乾燥機の攪拌機構としたもので、かかることにより、前記モータの駆動装置の小型化に伴って従来の電気乾燥機と同じ外形寸法でドラムの大容量化が達成できる。
【００２６】
請求項１０に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明の前記負荷を、送風装置の送風機構としたもので、かかることにより、前記モータの駆動装置の小型化に起因して従来の送風装置機に比べて小型化および軽量化を達成することができ、可搬性の高い送風装置を提供することができる。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるモータの駆動装置のブロック図である。
図１において、交流電源１０１は、日本の場合、電圧が１００［Ｖ］、周波数が５０［Ｈｚ］または６０［Ｈｚ］の一般的な商用の交流電源である。整流回路１０２は、周知の如く４個のダイオードがブリッジ接続されたものである。
【００２９】
平滑手段１０３はコモンモードフィルタで構成される高周波除去手段１０４と、整流回路１０２からの出力電圧が交流電源周波数の略２倍周波で大きく脈動するようコンデンサの値を設定している。
【００３０】
また、平滑手段３は、共振周波数が交流電源周波数の４０倍以上になるように設定された小容量のフィルムコンデンサと該コンデンサへの突入充放電電流のピーク値を下げるためのリアクタを有している。
【００３１】
なお、平滑手段３を構成するリアクタは、交流電源１０１と平滑手段３を構成するフィルムコンデンサの間に挿入するため、整流回路１０２の前後どちらでも構わない。更に該リアクタは、前記高周波除去手段１０４を構成するコモンモードフィルタのリアクタンス成分との合成成分を考慮する。
【００３２】
インバータ１０５は平滑手段１０３からの出力電圧をモータ１０６の駆動のために所望の電圧値・周波数に変換する複数の半導体スイッチング素子により構成される。
【００３３】
モータ１０６は、今回ブラシレスＤＣモータとし、前記インバータ１０５の３相出力により駆動される。このモータ１０６の固定子には、３相スター結線された巻線が施されている。この巻き方は集中巻であっても、分布巻であっても構わない。また、回転子には、永久磁石を配置している。その配置方法は、表面磁石型（ＳＰＭ）でも磁石埋め込み型（ＩＰＭ）であっても構わず、また永久磁石はフェライトでも希土類でも構わない。
【００３４】
前記モータ１０６の回転子の軸に接続された圧縮要素１０７は、冷媒ガスを吸入し、圧縮して、吐出する。このモータ１０６と圧縮要素１０７とを同一の密閉容器に収納し、圧縮機１０８を構成する。つまり、本実施の形態のモータの駆動装置の負荷は圧縮機１０８の圧縮機構となる。圧縮機１０８の圧縮方式（機構形態）はロータリーやスクロールなど何であっても構わないが、今回はレシプロ型とする。レシプロ型はとくにイナーシャが大きく電圧低下時であっても回転数が低下しにくく、小容量のコンデンサでより滑らかに運転することができる。
【００３５】
また、冷媒ガスはＲ１３４ａ等何であっても構わないが、本実施の形態１においては、Ｒ６００ａを採用している。前記Ｒ６００ａはＲ１３４ａとくらべ冷凍能力が低く、前記
圧縮要素１０７の気筒容積を大きくして冷凍能力の低下を補う。その結果、前記圧縮機１０８は、イナーシャが大きくなっている。これにより、電圧低下時であっても、イナーシャによってモータ１０６が回転するため、速度が低下しにくく、小容量のコンデンサ１０３で運転した場合であっても、安定した運転が可能となる。
【００３６】
前記圧縮機１０８で圧縮された吐出ガスは、凝縮器１０９、減圧器１１０、蒸発器１１１を通って圧縮機１０８の吸い込みに戻るような冷凍空調システムを構成する。この時、前記凝縮器１０９では放熱を、前記蒸発器１１１では吸熱を行うので、冷却や加熱を行うことができる。必要に応じて前記凝縮器１０９や前記蒸発器１１１に送風機等を使い、熱交換をさらに促進することもできる。
【００３７】
電流検出手段１１２は平滑手段１０３とインバータ１０５の間に接続されている。電流検出手段１１２には、ＤＣ−ＣＴやシャント抵抗などがあり、検出した電流は電圧として現れる。シャント抵抗は安価に構成できる点で望ましく、本実施の形態ではシャント抵抗を用いる。
【００３８】
電圧検出手段１１３では、電流検出手段１１２で出力される電圧を検出し制御手段１１４にデジタル値として出力する。
【００３９】
電圧判定手段１１５は、大きく脈動する直流母線間の電圧を検出し、検出した電圧が予め設定する閾値よりも高いか低いかを判定し、判定結果を制御手段１１４へと出力する。
【００４０】
制御手段１１４は、一定周期出力するパルスのＯＮとＯＦＦの時間の割合を変更するＰＷＭ制御によってモータ１０６を制御しており、大きく脈動する平滑電圧に対応したモータ駆動指令を与える。さらに、電圧判定手段１１３により判定された電圧が閾値よりも高いときはモータ１０６の一回転中の回転速度が一定となる速度指令の合成指令をインバータ１０５に与え、判定が閾値よりも低いときはモータ１０６の一回転中の回転速度が一定となる速度指令の合成指令を反転した信号のスイッチングパターンをインバータ１０５に１キャリアの間与える。
【００４１】
以上のように構成されたモータの駆動装置について、以下にその動作、作用を説明する
まず、平滑手段１０３を構成するコンデンサの両端の電圧波形について、図２および図１を用いて説明する。図２は本実施の形態１における直流母線間の電圧波形を示すタイミング図である。
【００４２】
図２において、縦軸には電圧を示し、横軸は時間を示す。
【００４３】
波形Ａは、非常に負荷電流が小さい（ほとんど電流は流れていない）時の状態で、平滑手段１０３を構成するコンデンサの充電電荷がほとんど使われず、電圧の低下はほとんどない。ただし、ここでいう負荷電流は整流回路１０２の出力電流、すなわちインバータ１０５への入力電流であるものとする。整流後の電圧の最大値が１４１［Ｖ］、最小値も１４１［Ｖ］と電圧差はほぼ０である。
【００４４】
次に、負荷電流を大きくしていくと平滑手段１０３を構成するコンデンサの充電電荷が使われ、波形Ｂに示すように瞬時に最低電圧が低下してくる。
【００４５】
さらに負荷電流を大きくしていくと、平滑手段１０３を構成するコンデンサにはほとんど充電電荷が蓄えられず、波形Ｃに示すように瞬時最低電圧がほとんど０［Ｖ］まで低下してくる。
【００４６】
このように前記小容量のコンデンサ１０３が小容量の場合、負荷電流を取り出すとほとんど平滑されずに入力の交流電源１０１を全波整流した波形に近づく。
【００４７】
交流電源電流の高調波成分を抑制してＩＥＣ規格を遵守するために、小容量コンデンサと小容量リアクタとの共振周波数ｆＬＣ（ＬＣ共振周波数）を交流電源周波数ｆｓの４０倍よりも大きくなるように小容量コンデンサと小容量リアクタの組み合わせを決定する。
【００４８】
ここで、小容量コンデンサの容量をＣ［Ｆ］、小容量リアクタのインダクタンス値をＬ［Ｈ］とすると、ＬＣ共振周波数ｆＬＣは数１のように表される。
【００４９】
【数１】
2011010430.tif 000003
【００５０】
即ち、ｆＬＣ＞４０ｆｓを満たすように小容量コンデンサと小容量リアクタの組み合わせを決定するものである。（ＩＥＣ規格では交流電源電流の高調波成分において第４０次高調波まで規定されているため）
以上により、小容量コンデンサおよび小容量リアクタの組み合わせを決定することで、交流電源電流の高調波成分を抑制して、ＩＥＣ規格を遵守することが可能となる。
【００５１】
次に、直流母線間の電圧がピーク付近にある時の動作について説明する。モータ１０６に流したい電流が流れるように制御手段１１４でＰＷＭのデューティ幅を制御している。また、電流検出手段１１２で電流を検出するために、１キャリアの中でスイッチの組み合わせとして１相または２相のみ上アームがＯＮの時間が必ず発生するよう制御しており、それぞれの時間は実際に電流が変化し安定するまでの最低必要限の時間を設定している。この電流検出手段１１２が電流を検出するために最低限必要な時間をＴ１とする。例えば、インバータのスイッチング素子のデッドタイムが５μ秒、パワー素子のスイッチングの際に発生するインバータサージが収束するまでに必要な時間が６μ秒、電圧検出手段によって電圧を検出するために必要な時間を２μとすると合計は１３μ秒となる。正弦波の２相変調の場合は最も高い電圧を出力する相は２６μ秒、２番目に高い電圧の相は１３μ秒となるのでＴ１は２６μ秒となる。
【００５２】
次に、直流母線間の電圧がピーク付近から低下して、電圧判定手段１１５で予め設定してる閾値より高い状態から低い状態に入ったときについて、図３を用いて説明する。ここで、電流検出手段に電流が流れなくなる電圧を８Ｖとすると、電圧判定手段１１５の閾値の値を１８Ｖとする。ＰＷＭのキャリア周期を５ｋＨｚとしたとき、２キャリアでの電圧の変化量の最大が１８Ｖであるため、電圧は８Ｖ以下に落ち込む前に、本実施の形態１の制御を働かせることができる。ここでは電流検出手段に電流が流れなくなる電圧を８Ｖとしたが各構成によってこの値は異なる。また、キャリア周波数に関しても実際にはハードウェアや求める精度などにあわせて最適なものを選ぶ。
【００５３】
まず、直流母線間の電圧が閾値である１８Ｖより高い状態から低い状態になったので、電圧判定手段１１５では制御手段１１４への出力を「高い」から「低い」に変更する。制御手段１１４でこのとき継続して、モータ１０６に流したい電流が流れるようデューティ幅を決定すると波形Ｄのように０Ｖ付近まで電圧が低下し、電流検出手段１１２に電流が流れなくなり電流を検出することができない。
【００５４】
一方、制御手段１１４で、閾値より電圧が低いという情報をうけ取ったことで、モータ１０６に流したい電流が流れるようデューティ幅を決定するのではなく、モータ１０６の速度を保つために出力しようとしていたデューティ幅でモータの電気角位相に対して反転したものを１キャリア分のみ出力する。例えば、モータ１０６の位相が電気角で６０度であれば、電圧が低下したときにインバータ１０５に出力する位相は２４０度となる。
【００５５】
ここで、反転した信号を印加するとモータ１０６に流れる電流の向きは変わらないが、電流検出手段１１２に流れる電流はインバータ１０５から平滑手段１０３への向きだったものが、反転した平滑手段１０３からインバータ１０５へとなる。つまり、負の電流が流れることとなる。
【００５６】
負の電流が流れることによって、モータ１０５から平滑手段１０３を構成するコンデンサが充電され波形Ｅのように電位が上昇する。この上昇期間Ｔ２はモータ１０５に対して逆の位相のスイッチングを行っている期間である１キャリアの時間２００μ秒のみとなる。
【００５７】
その後、期間Ｔ３では交流電源１０１よりも電圧が高い状態が続き、モータ１０６は交流電源のエネルギーではなく、平滑手段１０３を構成するコンデンサのエネルギーを消費しながら運転を行う。
【００５８】
図４、図５を用いて電流の流れの詳細を示す。図４、図５はインバータ１０５の構成部品の詳細と電流の流れを示した電流の経路図である。
【００５９】
インバータ１０５は６個のスイッチ１０５ａ〜１０５ｆとスイッチ１０５ａ〜１０５ｆとは逆向きに接続されたダイオード１０５ｇ〜１０５ｌで３相ブリッジ接続で構成されている。図４は通常のモータ１０６の位相に合わせて電流を流しているときの電流経路で、Ｕ相上のスイッチ１０５ａと、Ｖ相下のスイッチ１０５ｅと、Ｗ相下のスイッチ１０５ｆがＯＮしている状態である。このとき電流は直流母線の正極側から電流が流れ、Ｕ相上のスイッチ１０５ａを通り、モータ１０６を経由し、Ｖ相下のスイッチ１０５ｅとＷ相下のスイッチ１０５ｆを通り、直流母線の負極側へと流れていく力行となる。
【００６０】
ここで、位相を反転したスイッチパタンと与えると図５に示すように、Ｕ相下のスイッチ１０５ｄと、Ｖ相上のスイッチ１０５ｂと、Ｗ相下のスイッチ１０５ｃがＯＮしている状態となる。このときモータのインダクタンスによって電流が同じ方向に流れ続けようとするため、電流の流れはＯＮしたそれぞれのスイッチと逆向きに流れようとすることとなる。つまり、スイッチ１０５ｄ、１０５ｂ、１０５ｃと並列に接続されたダイオード１０５ｊ，１０５ｈ，１０５ｉにそれぞれ電流が流れ、モータ１０６が電力を供給する回生状態となり、母線電圧が上昇する。
【００６１】
以上のように、本実施の形態１においては、交流電源１０１から入力された交流を直流に整流する整流回路１０２と、整流回路１０２からの出力電圧が交流電源１０１の２倍の周波数で脈動するよう値を設定したコンデンサの値を決定した平滑手段１０３と、整流回路１０２より得られる直流を交流に変換するインバータ１０５と、インバータ１０５から得られる交流を入力とし、負荷を駆動するモータ１０６と、平滑手段１０３を構成するコンデンサとインバータ１０５の間に接続され流れる電流を検出する電流検出手段１１２と、電流検出手段１１２で発生する電圧を検出する電圧検出手段１１３と、脈動する直流母線間の電圧が予め定めておいた閾値の電圧より低下したかどうかを判定する電圧判定手段１１５と、電圧判定手段１１５で判定された電圧が閾値よりも高いときは電圧検出手段１１３によって検出された電圧からモータ１０６の一回転中の回転速度が一定となる速度指
令の合成指令をインバータ１０５に与え、電圧が閾値よりも低いときはモータ１０６の一回転中の回転速度が一定となる速度指令の合成指令を反転した信号の指令をインバータ１０５に与える制御手段を備えたものである。
【００６２】
かかる構成とすることにより、直流母線間の電圧を検出し所定の電圧以下になったら直流母線には負電流が流れることとなり、モータのエネルギーによって平滑手段を構成するコンデンサが充電されるため、直流母線間の電圧は０Ｖ付近まで低下せず、電流検出が可能となり、平滑用コンデンサの容量を極めて小さくしても電流を検出でき、安定した駆動を行うことができる。
【００６３】
また、本実施の形態では、平滑手段１０３はコンデンサおよびリアクタで構成され、前記コンデンサおよび前記リアクタにより求められる共振周波数を、交流電源１０１の周波数の４０倍以上になるよう設定したことにより、交流電源１０１の電流の高調波成分を抑制し、整流回路１０２への入力電流の電源高調波特性の高性能化を実現することが出来る。
【００６４】
また、本実施の形態では、モータ１０６の負荷を圧縮機１０８の圧縮機構としたもので、かかることにより、位置検出センサをつけることのできない用途での小容量のコンデンサによる圧縮機の安定駆動が可能となり、その結果、駆動装置の大幅な小型化を実現することができる。
【００６５】
また、本実施の形態では圧縮機１０８を、凝縮器１０９、減圧器１１０、蒸発器１１１等を備え、冷凍空調システムを構成する冷凍サイクルに用いたものである。
【００６６】
かかる構成とすることにより、小容量コンデンサで実現する小型の駆動装置が採用でき、これまで考えられていた以上の小型の冷凍空調システムが実現できる。このことは、冷蔵庫等の貯蔵装置に適用した場合、食品収納容積を大きく確保でき、また空気調和装置においても小型化が図れるものである。
【００６７】
また、本実施の形態では、前記圧縮機が圧縮する冷媒ガスを、Ｒ６００ａとしたもので、かかることにより、冷凍能力の低下を補うため、圧縮機の気筒容積が大きくでき、これに起因して圧縮機により大きなイナーシャを持たせることができ、より安定した起動および加速を行うことができるとともに、Ｒ６００ａを冷媒ガスとする環境負荷の小さい安価な圧縮機を提供することができる。
【００６８】
また、モータ１０６の負荷を、電気洗濯機の洗濯機構としたもので、かかることにより、前記モータの駆動装置の小型化に起因して従来の電気洗濯機と同じ外形寸法で洗濯兼脱水槽の大容量化が達成できる。
【００６９】
また、モータ１０６の負荷を、送風装置の送風機構としたもので、かかることにより、前記モータの駆動装置の小型化に起因して従来の送風装置機に比べて小型化および軽量化を達成することができ、可搬性の高い送風装置を提供することができる。
【００７０】
また、モータ１０６の負荷を、電気掃除機の吸塵機構としたもので、かかることにより、前記モータの駆動装置の小型化に起因して掃除機の小型・軽量化が可能となり、一層可搬性が高くユーザにとってハンドリングが容易な電気掃除機を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
以上のように、本発明にかかるモータの駆動装置は、平滑コンデンサを大幅に小容量化した大きなリプル電圧がある場合でも、位置検出センサを用いることなく、効率を維持し
つつ安定した電流供給が可能となり、しかもモータが停止することなく安定して駆動されるもので、圧縮機や電気洗濯機や電気乾燥機や電気掃除機のみならず、小型のモータの駆動装置を必要とするＡＶ機器（特に小型機器）等にも広く用いることができる。
【符号の説明】
【００７２】
１０１  交流電源
１０２  整流回路
１０３  平滑手段
１０４  高周波除去手段
１０５  インバータ
１０６  モータ
１０７  圧縮要素
１０８  圧縮機
１０９  凝縮器
１１０  減圧器
１１１  蒸発器
１１２  電流検出手段
１１３  電圧検出手段
１１４  制御手段
１１５  電圧判定手段
【図１】
2011010430.tif 000004
【図２】
2011010430.tif 000005
【図３】
2011010430.tif 000006
【図４】
2011010430.tif 000007
【図５】
2011010430.tif 000008
【図６】
2011010430.tif 000009