(57)【要約】【課題】同期ＰＷＭ制御を行うには高価なセンサや複雑な計算を可能にする高価な演算部が必要であり、また、圧縮機などの高温高圧のガスで密閉された空間では使用ができなかった。  【解決手段】第一のＰＷＭ生成部１０がＰＷＭ制御する周波数をブラシレスＤＣモータ５の駆動周波数と相数と極数の積の整数倍としたことにより、誘起電圧ゼロクロスの検出タイミングで確実にオンすることができ、安価なコンパレータや低速なＡ／Ｄ変換であっても容易にゼロクロスを検出でき、低コストで駆動を実現することができる。また、センサレスのため、センサの配置が困難な高温高圧の密閉空間においても駆動が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷を駆動するブラシレスＤＣモータと、前記ブラシレスＤＣモータをＰＷＭ制御するための波形を生成する第一のＰＷＭ生成部を備え、前記第一のＰＷＭ生成部がＰＷＭ制御する周波数を前記ブラシレスＤＣモータの駆動周波数と相数と極数の積の整数倍とするモータ駆動装置。
【請求項２】
前記第一のＰＷＭ生成部が生成する波形は、矩形波であるとした請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記ブラシレスＤＣモータの磁極位置を前記ブラシレスＤＣモータの誘起電圧から検出する位置検出部を備えた請求項１または２のいずれかに記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記第一のＰＷＭ生成部は、駆動周波数と前記ブラシレスＤＣモータの相数と極数の積の周期で周波数を切り換える請求項１から３のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記ブラシレスＤＣモータの速度を制御するＰＷＭの周波数が第一のＰＷＭ生成部で出力するＰＷＭ周波数よりも高い周波数で設定される第二のＰＷＭ生成部を備え、前記第一のＰＷＭ生成部が出力するＰＷＭのオン比率が予め定めた値になった際は、前記第二のＰＷＭ生成部のＰＷＭを前記第一のＰＷＭ生成部のＰＷＭに重畳させる請求項３または４のいずれかに記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
前記ブラシレスＤＣモータが組み込まれた圧縮機を備え、前記ブラシレスＤＣモータが駆動する負荷が前記圧縮機の圧縮要素であるとした請求項１から５のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
請求項６に記載の圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器、前記圧縮機の順に接続された冷凍サイクルを備え、前記圧縮機に組み込まれた前記ブラシレスＤＣモータを前記モータ駆動装置で起動する冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレスＤＣモータを駆動するモータ駆動装置およびこれを用いた冷蔵庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のモータ駆動装置では、モータをＰＷＭ制御で駆動している。ＰＷＭのオン幅によってモータへの印加電圧を制御することになるため、現在の速度が低いほどＰＷＭオン比率は低く、速度が高いほどＰＷＭオン比率は高くなる。また、負荷に関しても同様に、負荷が軽いほどＰＷＭオン比率は低く、負荷が重いほどＰＷＭオン比率は高くなる。
【０００３】
ＰＷＭ制御には、非同期ＰＷＭ制御と同期ＰＷＭ制御がある。非同期ＰＷＭ制御はモータの駆動周波数とＰＷＭのキャリア周波数との間で同期をとらず、運転を行う方法であり、同期ＰＷＭ制御はモータの駆動周波数に対してＰＷＭのキャリア周波数を整数倍に同期させる方法である。
【０００４】
同期ＰＷＭ制御は、インバータ回路の温度上昇の抑制など高負荷時や高速駆動時などで使われている。また、同期ＰＷＭ制御の位置検出には、レゾルバやホール素子などのセンサに加えモータに流れている電流値のオフセットを用いて行う方法（例えば、特許文献１参照）や、電流値を検出しｄｑ座標変換などを用いて推定する方法などがある。
【０００５】
図７は特許文献１に記載された従来のモータ駆動装置である。図７に示すように、ブラシレスＤＣモータ１０１と、ブラシレスＤＣモータ１０１を駆動するための複数のスイッチング素子で構成されたインバータ１０２と、ブラシレスＤＣモータ１０１の角度を検出する角度検出部１０３と、ブラシレスＤＣモータ１０１に流れる電流を検出する電流検出部１０４と、角度検出部１０３で検出されたブラシレスＤＣモータの角度と電流検出部１０４で検出された電流値から目標電流とのズレを表す電流オフセット量を計算する電流オフセット量算出部１０５と、ブラシレスＤＣモータ１０１をＰＷＭ制御する駆動信号生成部１０６と、電流オフセット算出部１０５が算出する電流オフセット量から駆動信号生成部１０６の生成した駆動信号を補正しインバータ１０２のスイッチングを行う位相信号補正部１０７を備えている。
【０００６】
駆動信号生成部１０６は角度検出部１０３で検出されるブラシレスＤＣモータ１０１の位相角に応じて適切な駆動信号を生成し、位相信号補正部１０７は角度検出部１０３が出力する位相角のずれを補正し駆動を行っている。これにより、ブラシレスＤＣモータの位相角に適した電圧が印加され安定して駆動することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２９８９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら特許文献１に示す従来の構成は、モータの位相情報はレゾルバ等の角度センサを利用しており、コストが高いという課題があった。また、圧縮機などの高温高圧のガスで密閉された空間では使用ができないという課題もあった。本発明は上記従来の課題を解決するもので、ブラシレスＤＣモータの位相角をセンサレスで安価に検出を可能にするとともに高温高圧の密閉空間において駆動可能なモータ駆動装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
負荷を駆動するブラシレスＤＣモータと、前記ブラシレスＤＣモータをＰＷＭ制御するための波形を生成する第一のＰＷＭ生成部を備え、前記第一のＰＷＭ生成部がＰＷＭ制御する周波数を前記ブラシレスＤＣモータの駆動周波数と相数と極数の積の整数倍とすることで、前記ブラシレスＤＣモータの各相の基準となる誘起電圧や電流のゼロクロスを検出するタイミングで通電をオンする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のモータ駆動装置は、ブラシレスＤＣモータの位相をセンサレスで検出するため、センサが不要となり安価にブラシレスＤＣモータの位相角を検出することができるとともに、センサの配置が困難な高温高圧の密閉空間においても駆動が可能となる。また、センサレスで検出するための複雑なタイミングの計算が必要なくＰＷＭオン中に表れるブラシレスＤＣモータの位置情報を確実に検出し安定した駆動が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置のブロック図
【図２】同実施の形態の第一のＰＷＭ生成部１０が生成するＰＷＭ波形およびブラシレスＤＣモータ５の電流と端子電圧を表す波形図
【図３】同実施の形態の第二のＰＷＭ生成部１１が生成するＰＷＭ波形およびブラシレスＤＣモータ５の電流と端子電圧を表す波形図
【図４】同実施の形態の第一のＰＷＭ生成部１０が生成するＰＷＭのスイッチング区間を変更した場合の波形図
【図５】同実施の形態の速度検出部７および第一のＰＷＭ生成部１０の速度制御に関するフローチャート
【図６】同実施の形態の第二のＰＷＭ生成部１１の速度制御に関する動作のフローチャート
【図７】従来のモータ駆動装置
【発明を実施するための形態】
【００１２】
第１の発明は、負荷を駆動するブラシレスＤＣモータと、前記ブラシレスＤＣモータをＰＷＭ制御するための波形を生成する第一のＰＷＭ生成部を備え、前記第一のＰＷＭ生成部がＰＷＭ制御する周波数を前記ブラシレスＤＣモータの駆動周波数と相数と極数の積の整数倍としたことにより、前記ブラシレスＤＣモータの各相の基準となる０度と１８０度を検出するタイミングで通電をオンすることとなり、ブラシレスＤＣモータの位相をセンサレスで検出するための複雑なタイミングの計算が必要なくＰＷＭオン中に表れるブラシレスＤＣモータの位置情報を確実に検出し安定した駆動が可能となる。
【００１３】
また、センサレスで位置検出を行うため、センサを配置することができない高温などの密閉空間においても前記ブラシレスＤＣモータを駆動することができる。
【００１４】
また、前記ブラシレスＤＣモータを駆動するためのスイッチング回数が少ないため、スイッチング損失が支配的となる低速で適用することにより、消費電力を低減した駆動ができる。
【００１５】
第２の発明は、特に第１の発明の前記第一のＰＷＭ生成部が生成する波形は、矩形波であるとしたことにより、前記ブラシレスＤＣモータの磁極位置の検出に必要な計算が単純となり、安価な構成が可能となる。
【００１６】
第３の発明は、特に第１または第２の発明の前記ブラシレスＤＣモータの磁極位置を前記ブラシレスＤＣモータの誘起電圧から検出する位置検出部を備えたことにより、前記ブラシレスＤＣモータの各相の基準となる誘起電圧のゼロクロスが表れるタイミングで必要なＰＷＭのオンをしており、精度よく前記ブラシレスＤＣモータの位置検出が可能となる。
【００１７】
第４の発明は、特に第１から第３のいずれかの発明の前記第一のＰＷＭ生成部は駆動周波数と前記ブラシレスＤＣモータの相数と極数の積の周期で周波数を切り換えるとしたことにより、前記ブラシレスＤＣモータ各相の基準位置の検出ごとに前記ブラシレスＤＣモータの駆動周波数を計算し速度に適したＰＷＭ制御する周波数が設定されることとなり、より確実に誘起電圧ゼロクロスの検出タイミングでＰＷＭオンし精度よく前記ブラシレスＤＣモータの磁極位置を検出することができる。
【００１８】
第５の発明は、特に第３または第４の発明の前記ブラシレスＤＣモータの速度を制御するＰＷＭの周波数が第一のＰＷＭ生成部で出力するＰＷＭ周波数よりも高い周波数で設定される第二のＰＷＭ生成部を備え、前記第一のＰＷＭ生成部が出力するＰＷＭのオン比率が予め定めた値になった際は、前記第二のＰＷＭ生成部のＰＷＭを前記第一のＰＷＭに重畳させるとしたことにより、前記第一のＰＷＭ生成部が生成するＰＷＭのオン比率が下限に到達し速度制御が困難なごく低速や非常に軽い負荷などの条件であっても、速度制御が可能となる。
【００１９】
また、非同期ＰＷＭ制御を行うよりも前記第二のＰＷＭ生成部が生成するＰＷＭのオン幅が広いため、スイッチングの際に前記ブラシレスＤＣモータに発生するリンギングが収束するのに十分な時間を確保できることとなり、精度良く前記ブラシレスＤＣモータの磁極位置を検出することができる。これにより、制御ズレなどなく、より効率の良い運転が可能となる。
【００２０】
第６の発明は、特に第１から第５のいずれかの発明の前記ブラシレスＤＣモータが組み込まれた圧縮機を備え、前記ブラシレスＤＣモータが駆動する負荷が前記圧縮機の圧縮要素であるとしたことにより、高温の密閉空間である圧縮機であってもセンサレスで位置検出できることとなり、安価にドライバと圧縮機を構成することができる。
【００２１】
第７の発明は、特に第６の発明の圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器、前記圧縮機の順に接続された冷凍サイクルを備え、前記圧縮機に組み込まれた前記ブラシレスＤＣモータを前記モータ駆動装置で駆動する冷蔵庫としたことにより、低速での運転率が高い冷蔵庫の消費電力を低減することとなり、安価に冷蔵庫の消費電力を低減することができる。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置のブロック図である。図１において、交流電源１は一般的な商用電源で、日本においては実効値１００Ｖの５０または６０Ｈｚの電源である。
【００２３】
整流回路２は、交流電源１を入力として交流電力を直流電力に整流するものであり、ブリッジ接続された４個の整流ダイオード２ａ〜２ｄで構成される。
【００２４】
平滑部３は整流回路２の出力側に接続され、整流回路２の出力を平滑する。本実施の形態１においては平滑コンデンサやリアクタによって構成されるが、本実施の形態１においては回路構成の単純化のため、平滑コンデンサのみで構成している。
【００２５】
なお、リアクタを用いる場合は、交流電源１とコンデンサの間に挿入すればよく、整流ダイオード２ａ〜２ｄの前後どちらでも構わない。更にリアクタは、高周波除去手段を構成するコモンモードフィルタを回路に設けた場合、高周波除去手段のリアクタンス成分との合成成分を考慮する。
【００２６】
インバータ４は、平滑部３からの直流電力を交流電力に変換する。インバータ４は、６個のスイッチング素子４ａ〜４ｆを３相ブリッジ接続して構成される。また、６個の還流電流用ダイオード４ｇ〜４ｌは、各スイッチング素子４ａ〜４ｆに、逆方向に接続される。
【００２７】
ブラシレスＤＣモータ５は、永久磁石を有する回転子５ａと、３相巻線を有する固定子５ｂとから構成される。ブラシレスＤＣモータ５は、インバータ４により作られた３相交流電流が固定子５ｂの３相巻線に流れることにより、回転子５ａを回転させる。また、ブラシレスＤＣモータ５の極数は要求される特性に応じて決定されるが、本実施の形態１では４極とする。
【００２８】
位置検出部６は、固定子５ｂの３相巻線に発生する誘起電圧から固定子５ａの磁極位置を検出する。本実施の形態１においてはブラシレスＤＣモータ５の端子電圧を取得し、ブラシレスＤＣモータ５の回転子５ａの磁極相対位置を検出する。具体的には、位置検出部６は、固定子５ｂの３相巻線に発生する誘起電圧と基準となる電圧を比較しゼロクロスを検出し、回転子５ａの相対的な回転位置を検出している。誘起電圧のゼロクロスの基準となる電圧は、３相分の端子電圧から仮想中点を作っても良いし、直流母線電圧を取得しその電圧としても良い。本実施の形態１では仮想中点とし、ブラシレスＤＣモータ５の位置を誘起電圧から検出する方式は構成が簡単でより安価に構成することが可能となる。
【００２９】
速度検出部７は、位置検出部６が検出する位置情報からブラシレスＤＣモータ５の現在の駆動速度と過去一回転の平均速度を計算する。本実施の形態１では、誘起電圧のゼロクロス検出からの時間を測定し、この時間から現在の速度の計算を行う。また、誘起電圧ゼロクロスの間隔を区間経過時間として検出し、区間経過時間の過去一回転部の和を算出し、結果から一回転の平均速度を算出する。計算タイミングは、位置検出部６が誘起電圧のゼロクロスを検出するたびに行う。
【００３０】
第一のＰＷＭ生成部１０では、位置検出部６で誘起電圧のゼロクロスを検出するたびに速度検出部７で検出された一回転の平均速度と外部から入力される目標速度を比較し、目標速度のほうが一回転の平均速度より高ければ、ブラシレスＤＣモータ５への印加電圧を上げるようＰＷＭのオン比率を設定し、目標速度が一回転の平均速度より低ければ、ブラシレスＤＣモータ５に印加する電圧を下げるようＰＷＭのオン比率を設定し、一致していれば、ブラシレスＤＣモータ５に印加する電圧を維持するようＰＷＭのオン比率を設定しブラシレスＤＣモータ５の速度を制御する。
【００３１】
また、第一のＰＷＭ生成部１０では、１２０度通電の矩形波を出力する。位置検出部６で検出された位置検出のタイミングと速度検出部７で計算した速度からタイミングを計算し、切り換える。ブラシレスＤＣモータ５は３相モータであるので、通電相の通電期間は電気角で６０度ごとに組合せが変わり、一つの相の通電期間は基本的に１２０度通電後、６０度オフを繰り返す。スイッチング素子４ａ、４ｃ、４ｅはそれぞれ１２０度ずつずれ順番に通電が開始される。スイッチング素子４ｂ、４ｄ、４ｆも同様に１２０度ずつずれ、順番に通電が開始される。更にスイッチング素子４ａとスイッチング素子４ｂ、スイッチング素子４ｃとスイッチング素子４ｄ、スイッチング素子４ｅとスイッチング素子４ｆは１８０度ずれて通電が開始される。これによって回転磁界が形成されブラシレスＤＣモータ５が回転する。
【００３２】
更に、第一のＰＷＭ生成部１０では、ＰＷＭ制御するための周波数を計算する。ＰＷＭ制御の周波数であるキャリア周波数は速度検出部７で検出されるブラシレスＤＣモータ５を駆動している周波数とブラシレスＤＣモータ５の相数と極数の積から決定する。例えばブラシレスＤＣモータ５が現在駆動している速度が２０Ｈｚであれば、ブラシレスＤＣモータ５の相数が３で極数が４なのでＰＷＭのキャリア周波数は２４０Ｈｚの整数倍となる。
【００３３】
これは、位置検出部６でブラシレスＤＣモータ５の磁極位置を検出する周期と一致しており、誘起電圧０クロスが表れるタイミングにあわせてＰＷＭのオンを行うことができる。本実施の形態１では、駆動周波数と相数と極数の積の倍数を１とし、駆動周波数に相数と極数の積である１２をかけた値をＰＷＭのキャリア周波数として、第二のＰＷＭ生成部１１へと出力する。第一のＰＷＭ生成部１０がキャリア周波数を決定する際の倍数が小さいほどスイッチング回数が少なくなり、スイッチング損失が減少するため、スイッチング損失が支配的な低消費電力領域での消費電力低減効果が大きくなる。
【００３４】
また、キャリア周波数を計算する頻度は位置検出部６でブラシレスＤＣモータ５の磁極位置が検出されるごとに行う。つまり、ブラシレスＤＣモータ５の駆動周波数と相数と極数の積の周期でキャリア周波数を計算する。
【００３５】
第二のＰＷＭ生成部１１では、位置検出部６で誘起電圧のゼロクロスを検出するたびに、速度検出部７で検出する現在の速度と目標速度から第一のＰＷＭ生成部１０で生成されたブラシレスＤＣモータ５の駆動周波数と相数と極数の積のキャリア周波数を持つＰＷＭ波形に、第一のＰＷＭ生成部１０のＰＷＭのキャリア周波数よりも高いキャリア周波数を持つＰＷＭを重畳させ、ドライブ部１２へ出力する。ただし、第二のＰＷＭ生成部１１では第一のＰＷＭ生成部１０で生成されるＰＷＭのオン比率が所定より高い間は、第一のＰＷＭ生成部１０の生成したＰＷＭ波形をそのまま出力し、所定の値となった際に目標速度よりも現在の速度が高ければオン比率を１００％未満としたＰＷＭを重畳させる。第二のＰＷＭ生成部１１で生成したＰＷＭを重畳させるかどうかを決定する所定の値は予め決定しておき、例えば５０％とする。所定の値を５０％とすることで、１２０度通電の通電区間の開始からＰＷＭをオンさせた場合、誘起電圧ゼロクロス発生までが５０％となるため、１２０度通電の開始からＰＷＭをオンさせれば確実に誘起電圧ゼロクロスを検出できることとなる。
【００３６】
ドライブ部１２は、第二のＰＷＭ生成部１１から出力される第一のＰＷＭ生成部１０が生成したＰＷＭ波形もしくは、第二のＰＷＭ生成部１１で第一のＰＷＭ生成部１０のＰＷＭ波形により高周波のＰＷＭを重畳させたＰＷＭの信号によって、インバータ４のスイッチング素子４ａ〜４ｆのオンまたはオフ（以下、オン／オフとし記す）する。
【００３７】
モータ駆動装置１３は、整流回路２、平滑部３、インバータ４、位置検出部６、速度検出部７、印加電圧決定部８、電圧検出部９、第一のＰＷＭ生成部１０、第二のＰＷＭ生成部１１、ドライブ部１２で構成され、交流電源１に接続し、ブラシレスＤＣモータ５を駆動する。
【００３８】
圧縮機１７の圧縮方式（機構方式）は、ロータリー型やスクロール型など、任意の方式が用いられる。本実施の形態１においては、レシプロ型を採用しており、圧縮要素である冷媒の漏れが少なく低速では効率よく圧縮することができる。圧縮機１７は、レシプロ型であるため、ブラシレスＤＣモータ５の回転子５ａに接続されたクランクシャフト（図示せず）により、回転運動は往復運動に変換される。そして、クランクシャフトに接続されたピストン（図示せず）は、シリンダ（図示せず）内を往復することとなり、シリンダ内の冷媒を圧縮する。
【００３９】
圧縮機１７で圧縮された冷媒は、凝縮器１９、減圧器２０、蒸発器２１を順に通って、再び圧縮機１７に戻る冷凍サイクルを構成する。この時、凝縮器１９では放熱を、蒸発器２１では吸熱を行うので、冷却や加熱を行うことができる。
【００４０】
冷蔵庫２２は、圧縮機１７、凝縮器１９、減圧器２０、蒸発器２１で構成された冷凍サイクルを搭載し、蒸発器２１で冷却された空気を冷蔵室や冷凍室に送ることで筐体内部を冷却する。
【００４１】
以上のように構成されたモータ駆動装置１３について、図面を交えて説明する。まず、図２を用いて第一のＰＷＭ生成部１０が生成するＰＷＭ波形と、ブラシレスＤＣモータ５とインバータ４のスイッチング素子４ａの間の電流と端子電圧の変化を説明する。
【００４２】
図２のａはスイッチング素子４ａに入力されるドライブ部１２からの駆動信号、図２のｂはスイッチング素子４ｂに入力されるドライブ部１２からの駆動信号、図２のｃはスイッチング素子４ｃに入力されるドライブ部１２からの駆動信号、図２のｄはスイッチング素子４ｄに入力されるドライブ部１２からの駆動信号、図２のｅはスイッチング素子４ｅに入力されるドライブ部１２からの駆動信号、図２のｆはスイッチング素子４ｆに入力されるドライブ部１２からの駆動信号を表す。さらに、図２のｇはスイッチング素子４ａとブラシレスＤＣモータ５の間に流れる電流を表し、図２のｈはスイッチング素子４ａとブラシレスＤＣモータ５の間の端子電圧を表している。図２のｇの電流の向きはスイッチング素子４ａからブラシレスＤＣモータ５の向きを正とする。
【００４３】
図２のＴ１からＴ２、Ｔ２からＴ３、Ｔ３からＴ４，Ｔ４からＴ５，Ｔ５からＴ６、Ｔ６からＴ７がＰＷＭの１キャリアを表し、それぞれの区間において少なくとも１相はスイッチングを行っている。具体的には、Ｔ１からＴ２の区間ではスイッチング素子４ｂがスイッチングを行っており、Ｔ２からＴ３の区間ではスイッチング素子４ｅがスイッチングを行っており、Ｔ３からＴ４の区間ではスイッチング素子４ｄがスイッチングを行っており、Ｔ４からＴ５の区間ではスイッチング素子４ａがスイッチングを行っており、Ｔ５からＴ６の区間ではスイッチング素子４ｆがスイッチングを行っており、Ｔ６からＴ７の区間ではスイッチング素子４ｃがスイッチングを行っている。スイッチング素子４ａ〜４ｆは前半でオンし後半でオフしているとしハイアクティブで駆動している。そして、スイッチング行った次のキャリアでスイッチング素子４ａ〜４ｆは１００％通電としている。これによりオフ時にモータ電流が還流しオン中とオフ中の電流のバランスがよくなり効率の良い運転が行える。
【００４４】
ＰＷＭのキャリア周波数は、ブラシレスＤＣモータ５の駆動周波数と相数と極数の整数倍としているが、スイッチングを行う回数は整数倍と等しく、本実施の形態１においては、１倍であるので、１回となっている。
【００４５】
一方で、Ｔ１からＴ７の６キャリアでブラシレスＤＣモータ５の電気角１周期となる。スイッチング素子４ａ〜４ｆに対して、インバータ４の上側のスイッチング素子である４ａ、４ｃ、４ｅを電気角で１２０度ずつずらした波形とし、同様にインバータ４の下側のスイッチング素子である４ｂ、４ｄ、４ｆも電気角１２０度ずつずらした波形とすることで回転磁界をつくり、ブラシレスＤＣモータ５を回転させる。また、ブラシレスＤＣモータ５は３相４極であるとしたので、電気角２周期分で一回転となる。つまり、１２キャリアで１回転となるため、ブラシレスＤＣモータ５の駆動周波数の１２倍が第一のＰＷＭ生成部１０のキャリア周波数となる。
【００４６】
Ｔ４からＴ５の区間において、Ｔ４からＴ８の間はスイッチング素子４ａがオンし、図２のｇに示す電流が単調に増加し、Ｔ８からＴ５の間はスイッチング素子４ａがオフし、電流が単調に減少する。
【００４７】
Ｔ５からＴ６の区間においては、スイッチング素子４ａは１００％オンとなっているが、スイッチング素子４ｆがスイッチングを行っているため、電流の増減が発生する。
【００４８】
Ｔ６からＴ９の区間においては、スイッチング素子４ａがオフするため、電流が０に収束していく。電流が０になるまでの間、図２のｇに示す電流は還流電流用ダイオード４ｈを通りブラシレスＤＣモータ５に流れるため、図２のｈに示すスイッチング素子４ａとブラシレスＤＣモータ５の間の端子電圧とグランド間では還流電流用ダイオード４ｈの電位差のみを持つこととなり、０Ｖ付近に張り付き、端子電圧に誘起電圧があらわれない。
【００４９】
Ｔ９からＴ１０の区間は図２のｇに示すスイッチング素子４ａからブラシレスＤＣモータ５に流れる電流は０となり、図２のｈに示す端子電圧につながらないスイッチング素子４ｃとスイッチング素子４ｆがオンしているため、インバータ４の直流母線間電圧の中点と誘起電圧の交点が誘起電圧ゼロクロスとして検出できる区間となる。
【００５０】
このようにＴ９からＴ１０の区間で少なくとも誘起電圧ゼロクロスが検出されるまで第一のＰＷＭ生成部が生成するＰＷＭをオンし、指令速度と現在の速度の差に応じてＰＷＭのオン幅を増減させる。これによって確実に位置検出を可能にし、位置検出一回につきスイッチングが１回と非常に小さいスイッチング損失となり、ブラシレスＤＣモータ５の高い磁極位置検出精度と損失低減と負荷に応じた任意の速度での駆動を実現できる。
【００５１】
また、第一のＰＷＭ生成部１０のキャリア周波数の計算タイミングは位置検出部６でブラシレスＤＣモータ５の誘起電圧ゼロクロスを検出後に行われる。位置検出を行ってからＰＷＭオフ開始のタイミングを決定し、次のＰＷＭのオンのタイミングを決定するので、速度応答性が高い制御することができる。
【００５２】
次に、第二のＰＷＭ生成部１１に関して、図３を用いて説明する。図２のａ〜ｆで示される波形に第二のＰＷＭ生成部１１が、第一のＰＷＭ生成部１０で生成されるＰＷＭ周波数よりも高周波のＰＷＭを重畳させた際の波形である。図２と同様に図３のａ〜ｆはスイッチング素子４ａ〜４ｆの駆動波形を示し、図３のｇはスイッチング素子４ａとブラシレスＤＣモータ５の間に流れる電流を表し、図３のｈはスイッチング素子４ａとブラシレスＤＣモータ５の間の端子電圧を表している。
【００５３】
図２のＴ４からＴ５の区間の第一のＰＷＭ生成部１０で生成したＰＷＭ波形に対して、図３ではＴ２０４からＴ２０５でより高周波のＰＷＭを重畳させている。図２のＴ４からＴ８の第一のＰＷＭ生成部１０がスイッチング素子４ａをオンさせているが、図３ではその第一のＰＷＭ生成部１０がオンとした区間をＴ２０４からＴ２０８でより周波数の高いＰＷＭ周期でオンオフを行っている。
【００５４】
Ｔ２２１からＴ２２２の区間では第一のＰＷＭ生成部１０が生成するスイッチング素子４ａに対するドライブ信号がオンしており、第二のＰＷＭ生成部１１が生成するスイッチング素子４ａに対するドライブ信号もオンしているため、図３のｇに示すスイッチング素子４ａとブラシレスＤＣモータ５の間に流れる電流は増加する。
【００５５】
Ｔ２２２からＴ２２３の区間では、第一のＰＷＭ生成部１０が生成するスイッチング素子４ａに対するドライブ信号がオンしているが、第二のＰＷＭ生成部１１が生成するスイッチング素子４ａに対するドライブ信号はオフしているため、図３のｇに示すスイッチング素子４ａとブラシレスＤＣモータ５の間に流れる電流は減少する。
【００５６】
一方でＴ２０８からＴ２０５の区間では、第一のＰＷＭ生成部１０が生成するスイッチング素子４ａのドライブ信号がオフしているため、第二のＰＷＭ生成部１１が生成する信号にかかわらず電流が単調に減少する。
【００５７】
このように、第一のＰＷＭ生成部１０と第二のＰＷＭ生成部１１が生成するＰＷＭ波形がともにオンの場合のみ、ドライブ信号をオンさせ、どちらか一つでもオフしている場合は、ドライブ信号をオフさせることで、第一のＰＷＭ生成部１０と第二のＰＷＭ生成部１１の波形を重畳させたＰＷＭ波形で位置検出および任意の速度での駆動が可能となる。更にスイッチング回数は１２０度全体をスイッチングするよりも減少するため、スイッチング損失を低減することができる。
【００５８】
次に、スイッチング区間の違いに関して、図２および図４を用いて説明する。図４は図２と同様に、図４のａ〜ｆはスイッチング素子４ａ〜４ｆのドライブ信号を示し、図４のｇはスイッチング素子４ａからブラシレスＤＣモータ５に流れる電流を、図４のｈはスイッチング素子４ａとブラシレスＤＣモータの間の端子電圧を表している。
【００５９】
図２において、１２０度の通電区間のうちＴ４からＴ５の前半の６０度をスイッチングし、Ｔ５からＴ６の後半の６０度を１００％通電としているが、図４では、１２０度通電区間のうちＴ４０４からＴ４０５の前半の６０度を１００％通電とし、Ｔ４０５からＴ４０６の後半の６０度をスイッチングすることで駆動を行っている。スイッチング区間の６０度のうち、図２のＴ４からＴ８と同様にＴ４０５からＴ４０８の前半をオンさせＴ４０８からＴ４０６と同様に後半をオフさせる。Ｔ４０４からＴ４０６の１２０度の区間でスイッチングのオンとオフが１回ずつとなるためよりインバータ４のスイッチング損失が低減される。
【００６０】
また、端子電圧は図２のｈと図４のｈで示すように異なるが、位置検出を行う区間である図２のＴ９からＴ１０の区間と図４のＴ４０９からＴ４１０の区間は相似な波形となり位置検出は正確に行うことができる。そして、電流は図２のｇと図４のｇで示すように、ほぼ同じ波形となる。
【００６１】
次に図５を用いて第一のＰＷＭ生成部１０でのブラシレスＤＣモータ５の速度制御の詳細について説明を行う。図５は速度検出部７および第一のＰＷＭ生成部１０の速度制御に関する動作のフローチャートである。
【００６２】
まず、ＳＴＥＰ１０１において、位置検出部６がブラシレスＤＣモータ５の磁極位置の基準である誘起電圧ゼロクロスを検出したかどうかを速度検出部７が判定を行う。判定の結果、誘起電圧ゼロクロスが検出されていなければ再びＳＴＥＰ１０１に移行し、再度判定を行う。
【００６３】
一方、ＳＴＥＰ１０１において、誘起電圧ゼロクロスが検出されていれば、ＳＴＥＰ１０２へと移行する。
【００６４】
ＳＴＥＰ１０２では、速度検出部７が誘起電圧ゼロクロスの検出間隔からブラシレスＤＣモータ５の駆動速度を計算する。ブラシレスＤＣモータ５は３相４極モータであるので、モータ一回転の中で１２回誘起電圧ゼロクロスが発生する。よって速度の計算は位置検出間隔の１２倍で１秒を除算することでブラシレスＤＣモータ５の１秒間あたりの回転数である駆動周波数を計算することができる。計算を終えるとＳＴＥＰ１０３へ移行する。
【００６５】
ＳＴＥＰ１０３では、第一のＰＷＭ生成部１０が生成するＰＷＭのオン幅が下限にもかかわらず速度が超過していることを表すフラグである下限フラグがセットされているかを確認する。セットされていなければ第一のＰＷＭ生成部１０のみでブラシレスＤＣモータ５の速度制御が可能であり、速度制御を行うためにＳＴＥＰ１０４へ移行する。
【００６６】
ＳＴＥＰ１０４では、ＳＴＥＰ１０２で速度検出部７が計算した速度が外部より入力される目標速度より速いかを判定する。目標速度は外部から入力されるが、冷蔵庫２２など、冷蔵庫２２の庫内の温度によって決定される。例えば、予め食品保存に適した温度として決定された目標温度より冷蔵庫２２の庫内温度が高ければ低い目標速度が設定され、目標温度が低ければ高い目標速度が設定される。特に冷蔵庫２２の電源投入時など庫内が冷却されていない状態では、目標速度が高く設定される。この目標速度より現在の速度が速ければ、ＳＴＥＰ１０５へ移行する。
【００６７】
ＳＴＥＰ１０５では、第一のＰＷＭ生成部１０が生成するＰＷＭのオン比率が過剰であるので、ＰＷＭオン比率を減少させるにあたり、減少させることが可能かどうかの判定を行う。第一のＰＷＭ生成部１０で生成するＰＷＭのオン比率が下限となっていなければ更にオン比率を減少させることができるので、ＳＴＥＰ１０６へ移行する。
【００６８】
ＳＴＥＰ１０６では、第一のＰＷＭ生成部１０が生成するＰＷＭのオン比率を減少させ、ＳＴＥＰ１０７へ移行する。
【００６９】
ＳＴＥＰ１０７では、第一のＰＷＭ生成部１０のＰＷＭのオン比率と速度検出部７で検出したブラシレスＤＣモータの速度から第一のＰＷＭ生成部１０のＰＷＭキャリア周期を計算し、次にオンするタイミングおよびブラシレスＤＣモータ５への通電パターンを切り換える転流タイミングを計算し、設定する。第一のＰＷＭ生成部１０のキャリア周波数は、ブラシレスＤＣモータ５の駆動周波数と極数と相数の積で決定するので、本実施の形態においては、駆動周波数と１２の積となる。現在の駆動周波数が２０Ｈｚだとすると、キャリア周波数は２４０Ｈｚとなる。キャリア周期は２４０分の１秒となり、今回のキャリアの開始からの経過時間を除いた時間後に、次のＰＷＭのキャリアの開始タイミングであるオンへのスイッチングタイミングと転流タイミングを設定する。そして、ＳＴＥＰ１０８に移行する。
【００７０】
ＳＴＥＰ１０８では、ＳＴＥＰ１０７で計算したキャリア周波数と第一のＰＷＭ生成部１０のＰＷＭオン比率から第一のＰＷＭ生成部１０が生成するＰＷＭのオフタイミングを決定する。例えば、ブラシレスＤＣモータ５の駆動周波数が２０Ｈｚで第一のＰＷＭ生成部１０のＰＷＭのオン比率が６０％であれば、２４０分の１秒の６０％がオンするため、今回のＰＷＭの開始から２．５ｍｓ後にオンからオフに切り換えるようオフタイミングを設定する。そして設定後に処理を抜ける。
【００７１】
一方、ＳＴＥＰ１０５において、第一のＰＷＭ生成部１０のＰＷＭのオン比率が下限であった場合に、ＳＴＥＰ１０９に移行する。
【００７２】
ＳＴＥＰ１０９では、第一のＰＷＭ生成部１０ではこれ以上、ＰＷＭのオン比率を下げることができないため、第二のＰＷＭ生成部１１によってブラシレスＤＣモータ５の速度制御ができるよう、第一のＰＷＭ生成部１０が生成するＰＷＭのオン幅が下限にもかかわらず速度が超過していることを表すフラグである下限フラグをセットする。そして、ＳＴＥＰ１０７、ＳＴＥＰ１０８を順次実行し第一のＰＷＭ生成部１０のＰＷＭ波形を生成する。
【００７３】
一方、ＳＴＥＰ１０４において、速度検出部７で検出するブラシレスＤＣモータ５の現在の速度が目標速度よりも、遅いもしくは一致するならば、ＳＴＥＰ１１０へ移行する。
【００７４】
ＳＴＥＰ１１０では、速度検出部７で検出するブラシレスＤＣモータ５の現在の速度が目標速度よりも遅いかを判定する。遅ければ、ＳＴＥＰ１１１へ移行する。
【００７５】
ＳＴＥＰ１１１では、第一のＰＷＭ生成部１０が生成するＰＷＭのオン比率が上限未満かどうかを判定し、上限未満であればＳＴＥＰ１１２へ移行する。
【００７６】
ＳＴＥＰ１１２では第一のＰＷＭ生成部１０が生成するＰＷＭのオン比率を増加させる。そして、ＳＴＥＰ１０７、１０８へと移行する。
【００７７】
一方、ＳＴＥＰ１１１で、第一のＰＷＭ生成部１０が生成するＰＷＭのオン比率が上限以上であれば、第一のＰＷＭ生成部１０のＰＷＭのオン比率を維持し、ＳＴＥＰ１０７、１０８へと移行する。
【００７８】
一方、ＳＴＥＰ１１０で、目標速度とブラシレスＤＣモータ５の速度が一致していれば、第一のＰＷＭ生成部１０のＰＷＭのオン比率を維持し、ＳＴＥＰ１０７、ＳＴＥＰ１０８へと移行する。
【００７９】
また、ＳＴＥＰ１０３において、下限フラグがセット済みであれば、第一のＰＷＭ生成部１０のＰＷＭのオン比率を下限に保ったまま、ＳＴＥＰ１０７、ＳＴＥＰ１０８へ移行していく。
【００８０】
これらの処理を繰り返すことによって、第一のＰＷＭ生成部１０は、ブラシレスＤＣモータ５の速度が、目標速度に対して不足し加速が必要な場合に加速し、目標速度に対して過剰で減速が必要な場合に減速し、目標速度と一致していれば速度を維持することができる。
【００８１】
また、第一のＰＷＭ生成部１０は６０度ごとに通電相を切り換えることでブラシレスＤＣモータ５を回転させるための回転磁界を生成するが、回転磁界の生成は図５のフローを行う前に生成し、各通電相にどれだけの電圧を印加するかを図５のフローによって決定している。
【００８２】
また、第一のＰＷＭ生成部のＰＷＭオン比率の下限を５０％とするとことで、少なくとも位置検出部６での誘起電圧ゼロクロス検出までＰＷＭのオンが継続し、誘起電圧ゼロクロスを検出することが可能となる。第一のＰＷＭ生成部１０のＰＷＭのオン比率の下限以下では、第一のＰＷＭ生成部１０で速度制御することができないが、ブラシレスＤＣモータ５の固定子５ｂの巻き線のターン数を多くしたり、回転子５ａの磁力を強くするなど誘起電圧を調整することで、システムの通常運転に必要な最低速度での最小負荷でも第一のＰＷＭ生成部１０のＰＷＭのオン比率が下限を上回るようにすることができる。
【００８３】
次に、図６を用いて、第二のＰＷＭ生成部１１でのブラシレスＤＣモータ５の速度制御の詳細について説明を行う。図６は第二のＰＷＭ生成部１１の速度制御に関する動作のフローチャートである。また、図６で示す第二のＰＷＭ生成部１２の処理は、図５で示す処理を行った直後に実行される。
【００８４】
ＳＴＥＰ２０１において、図５のＳＴＥＰ１０９で設定される下限フラグが設定されているか判定を行う。下限フラグがセットされていればＳＴＥＰ２０２へ移行する。
【００８５】
ＳＴＥＰ２０２では速度検出部７で検出されるブラシレスＤＣモータの現在の速度が外部から入力される目標速度よりも速いかを確認する。現在の速度が目標速度よりも速い場合、ＳＴＥＰ２０３へ移行する。
【００８６】
ＳＴＥＰ２０３では、現在の速度が目標速度よりも速いため、第二のＰＷＭ生成部１１が生成するＰＷＭのオン比率が下限よりも大きく減少できるかを判定を行う。第二のＰＷＭ生成部１１と第一のＰＷＭ生成部１０が生成するＰＷＭのオン比率の下限はそれぞれ個別に設定される。第二のＰＷＭ生成部１１が生成するＰＷＭのオン比率が下限よりも大きい場合、ＳＴＥＰ２０４へ移行する。
【００８７】
ＳＴＥＰ２０４では、第二のＰＷＭ生成部１１のＰＷＭオン比率を減少させ、ＳＴＥＰ２０５へ移行する。
【００８８】
ＳＴＥＰ２０５では、予め決定しておいた第二のＰＷＭ生成部のキャリア周波数と第二のＰＷＭ生成部１１のＰＷＭオン比率からＰＷＭのオフタイミングを計算し設定する。第二のＰＷＭ生成部で生成するＰＷＭのキャリア周波数はブラシレスＤＣモータ５の駆動周波数と相数と極数の積の少なくとも３倍あればよく、全領域で一定のキャリア周波数を使用する場合は、最高駆動周波数をベースに決定すればよい。例えば、本実施の形態の最高駆動周波数は１００Ｈｚとすると、ブラシレスＤＣモータ５の相数が３で極数が４であるため、３６００Ｈｚのキャリア周波数を設定する。また、低速、中速、高速など速度に応じて何段階かにキャリア周波数を設定しても良い。そして第二のＰＷＭ生成部１１のオフ時間を設定後に処理を終了する。
【００８９】
一方、ＳＴＥＰ２０３で第二のＰＷＭ生成部１１のＰＷＭのオン比率が第二のＰＷＭ生成部１１の下限以下だった場合、これ以上オン比率を下げることができないので、そのまま現在の第二のＰＷＭ生成部１１のＰＷＭのオン比率を保持したままＳＴＥＰ２０５へ移行する。そして、ＳＴＥＰ２０５で第二のＰＷＭ生成部１１のＰＷＭのオフタイミングを設定し、処理を終了する。
【００９０】
一方、ＳＴＥＰ２０２において、速度検出部７で検出されるブラシレスＤＣモータの現在の速度が外部から入力される目標速度よりも遅いもしくは一致する場合、ＳＴＥＰ２０６へ移行する。
【００９１】
ＳＴＥＰ２０６では、速度検出部７で検出されるブラシレスＤＣモータの現在の速度が外部から入力される目標速度よりも遅いかを判定する。判定の結果、目標速度よりも遅ければＳＴＥＰ２０７へ移行する。
【００９２】
ＳＴＥＰ２０７で現在の速度が目標速度よりも遅いため、ブラシレスＤＣモータ５の速度上げるために、第二のＰＷＭ生成部１１のＰＷＭオン比率を上げることができるかどうかを、第二のＰＷＭ生成部１１のＰＷＭオン比率が第二のＰＷＭのオン比率の上限未満かどうかで判定する。第二のＰＷＭ生成部１１のＰＷＭオン比率の上限も第一のＰＷＭ生成部１０のＰＷＭのオン比率の上限とは個別に設定し、第二のＰＷＭ生成部１１のＰＷＭのオン比率の上限は１００％とする。上限はこれ以上、ブラシレスＤＣモータ５の速度を第二のＰＷＭ生成部１１のＰＷＭ制御によって増加させることができない状態を表す。上限未満であった場合、オン比率を上げることができるとしてＳＴＥＰ２０８へ移行する。
【００９３】
ＳＴＥＰ２０８では、第二のＰＷＭ生成部１１のＰＷＭオン比率を上げることができるとして、第二のＰＷＭ生成部１１のＰＷＭオン比率を増加させＳＴＥＰ２０５へ移行する。そして、ＳＴＥＰ２０５でＰＷＭのオフタイミングを決定し処理を終了する。
【００９４】
一方、ＳＴＥＰ２０７で、第二のＰＷＭ生成部１１のＰＷＭオン比率が第二のＰＷＭのオン比率の上限未満かどうかで判定した結果、上限以上であった場合、ＳＴＥＰ２０９へ移行する。
【００９５】
ＳＴＥＰ２０９では、第二のＰＷＭ生成部１１のＰＷＭオン比率が上限となり速度をこれ以上上げることがでないため、第一のＰＷＭ生成部１０で速度制御ができるよう下限フラグをクリアする。そして、ＳＴＥＰ２０５へ移行し、第二のＰＷＭ生成部１１のＰＷＭがオフしないよう生成し、処理を終了する。
【００９６】
また、ＳＴＥＰ２０６で、速度検出部７で検出されるブラシレスＤＣモータの現在の速度が外部から入力される目標速度よりも遅いかを判定した結果、目標速度に一致し目標速度よりも遅くない場合、第二のＰＷＭ生成部１１は第二のＰＷＭ生成部１１のＰＷＭのオン比率を保持し、ＳＴＥＰ２０５に移行する。そしてＳＴＥＰ２０５で第二のＰＷＭ生成部１１が生成するＰＷＭのオフタイミングを設定し処理を終了する。
【００９７】
一方で、ＳＥＴＰ２０１において、下限フラグがセットされていなければ、第二のＰＷＭ生成部１１のＰＭＷのオン比率は第二のＰＷＭ生成部のＰＷＭのオン比率の上限に一致しており、上限に一致した状態でＳＴＥＰ２０５に移行する。そして、ＳＴＥＰ２０５では、オフしないよう第二のＰＷＭ生成部１１のＰＷＭを生成し、処理を終了する。
【００９８】
以上の処理を繰り返すことで第二のＰＷＭ生成部１１で速度制御可能となる。
【００９９】
ブラシレスＤＣモータ５の調整によって、システムの通常運転時は第一のＰＷＭ生成部１０の速度制御のみで駆動することが可能となるが、ごく低速でゆっくり起動する場合や、瞬間的な高電圧により必要なＰＷＭオン比率が低下するなどの過渡的な場合でも第二のＰＷＭ生成部１１によって速度制御が可能となる。
【０１００】
次に、圧縮機１７にモータ駆動装置１３を適用した際の説明を行う。圧縮機１７において、高温雰囲気・冷媒雰囲気・オイル雰囲気などで位置センサを取り付けることが著しく困難であったため、センサを用いずにモータの駆動のための磁極位置を検出できるセンサレス技術がほぼ必須である。モータ駆動装置１３は、圧縮機１７の内部に納められたブラシレスＤＣモータ５の回転子５ａの磁極位置の検出を、圧縮機１７の外部で検出可能なブラシレスＤＣモータ５の誘起電圧から位置検出部６が行うことができる。更に少なくとも位置検出部６での誘起電圧ゼロクロス検出するまで第一のＰＷＭ生成部１０で生成するＰＷＭをオンすることで、確実に位置検出部６は誘起電圧ゼロクロスを検出することができ、センサレスでも精度良くブラシレスＤＣモータ５を駆動することができる。
【０１０１】
また、圧縮機１７はレシプロ型の圧縮方式を採用しているとしたので、冷蔵庫など低速で駆動する時間が長いシステムにおいては非常に効率が良いが、圧縮工程と吸入工程が別々に行われるため、周期的に大きなトルク脈動が発生し、制御の応答性が悪いと固定子５ｂへの通電と回転子５ａの位置がずれ効率が悪化する。モータ駆動装置１３では、制御応答性を高めるため、ブラシレスＤＣモータ５の駆動周波数を位置検出部６での誘起電圧ゼロクロス検出ごとに、図５に示すように誘起電圧ゼロクロス検出間隔から速度検出部７で速度を検出し、第一のＰＷＭ生成部１０のオン時間およびキャリア周波数を変更することで、周期的なトルクの変化や速度の変化にも瞬時に対応することができる。
【０１０２】
次に、冷蔵庫２２について説明する。冷蔵庫２２は庫内の負荷や外気温度によって必要な負荷は大きく変動する。その中で、冷蔵庫２２が最も時間的に大きな割合を占めるのが、庫内の食品などの負荷が十分に冷却された状態である。この状態では、圧縮機１７の圧縮負荷が減り、ブラシレスＤＣモータ５は低速低負荷で運転される。低速低負荷になるほど、インバータ４の導通損失は低減していき、スイッチング損失の割合が大きくなっていく。
【０１０３】
この冷蔵庫２２に対し、第一のＰＷＭ生成部１０は精度良くブラシレスＤＣモータ５の磁極位置を検出し、ブラシレスＤＣモータ５の駆動周波数と極数と相数の積の整数倍に同期し駆動を行うため、スイッチング回数が非常に少ない状態で駆動が可能となる。特に低速や低負荷のインバータ４のスイッチング損失の割合が大きな領域で適用することで省エネ性能を大きく向上させることができる。
【０１０４】
以上のように、本実施の形態１においては、負荷を駆動するブラシレスＤＣモータ５と、ブラシレスＤＣモータ５をＰＷＭ制御するための波形を生成する第一のＰＷＭ生成部１０を備え、第一のＰＷＭ生成部１０がＰＷＭ制御する周波数をブラシレスＤＣモータ５の駆動周波数と相数と極数の積の整数倍としたことにより、ブラシレスＤＣモータ５の各相の基準となる０度と１８０度を検出するタイミングで通電をオンすることとなり、ブラシレスＤＣモータ５の位相をセンサレスで検出するための複雑なタイミングの計算が必要なくＰＷＭオン中に表れるブラシレスＤＣモータの位置情報を確実に検出し安定した駆動が可能となる。
【０１０５】
また、センサレスで位置検出を行うため、センサを配置することができない高温などの密閉空間においても前記ブラシレスＤＣモータを駆動することができる。
【０１０６】
また、前記ブラシレスＤＣモータを駆動するためのスイッチング回数が少ないため、スイッチング損失が支配的となる低速で適用することにより、消費電力を低減した駆動ができる。
【０１０７】
また、第一のＰＷＭ生成部１０が生成する波形は、矩形波であるとしたことにより、ブラシレスＤＣモータ５の磁極位置の検出に必要な計算が単純となり、安価な構成が可能となる。
【０１０８】
また、ブラシレスＤＣモータ５の磁極位置をブラシレスＤＣモータ５の誘起電圧から検出する位置検出部６を備えたことにより、ブラシレスＤＣモータ５の各相の基準となる誘起電圧のゼロクロスが表れるタイミングで必要なＰＷＭのオンをしており、精度よくブラシレスＤＣモータ５の位置検出が可能となる。
【０１０９】
また、第一のＰＷＭ生成部１０はブラシレスＤＣモータ５の駆動周波数と相数と極数の積の周期で周波数を切り換えるとしたことにより、ブラシレスＤＣモータ５各相の基準位置の検出ごとにブラシレスＤＣモータ５の駆動周波数を計算し速度に適したＰＷＭ制御する周波数が設定されることとなり、より確実に誘起電圧ゼロクロスの検出タイミングでＰＷＭオンし精度よくブラシレスＤＣモータ５の磁極位置を検出することができる。
【０１１０】
また、ブラシレスＤＣモータ５の速度を制御するＰＷＭの周波数が第一のＰＷＭ生成部１０で出力するＰＷＭ周波数よりも高い周波数で設定される第二のＰＷＭ生成部１１を備え、第一のＰＷＭ生成部１０が出力するＰＷＭのオン比率が予め定めた値になった際は、第二のＰＷＭ生成部１１のＰＷＭを第一のＰＷＭ生成部１０が生成するＰＷＭに重畳させるとしたことにより、第一のＰＷＭ生成部１０が生成するＰＷＭのオン比率が下限に到達し速度制御が困難なごく低速や非常に軽い負荷などの条件であっても、速度制御が可能となる
また、通常の非同期ＰＷＭ制御と比べ、ブラシレスＤＣモータ５を駆動するためのスイッチング素子のスイッチングを行う区間が狭いため、スイッチング損失を低減し、消費電力を低減できる。
【０１１１】
また、非同期ＰＷＭ制御を行うよりも第二のＰＷＭ生成部１１が生成するＰＷＭのオン幅が広いため、スイッチングの際にブラシレスＤＣモータ５に発生するリンギングが収束するのに十分な時間を確保できることとなり、精度良くブラシレスＤＣモータ５の磁極位置を検出することができる。
【０１１２】
また、ブラシレスＤＣモータ５が組み込まれた圧縮機１７を備え、ブラシレスＤＣモータ５が駆動する負荷が圧縮機１７の圧縮要素であるとしたことにより、高温の密閉空間である圧縮機１７であってもセンサレスで位置検出できることとなり、安価にドライバと圧縮機を構成することができる。
【０１１３】
また、圧縮機１７、凝縮器１９、減圧器２０、蒸発器２１、圧縮機１７の順に接続された冷凍サイクルを備え、圧縮機１７に組み込まれたブラシレスＤＣモータ５をモータ駆動装置１３で起動する冷蔵庫としたことにより、低速での運転率が高い冷蔵庫２２の消費電力を低減することとなり、安価に冷蔵庫の消費電力を低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明のモータ駆動装置は、低速でインバータ回路の損失を低減できる。これにより、冷蔵庫のみならず、エアコン、自動販売機やショーケース、ヒートポンプ給湯器における圧縮機に適用できる。
【符号の説明】
【０１１５】
５  ブラシレスＤＣモータ
６  位置検出部
１０  第一のＰＷＭ生成部
１１  第二のＰＷＭ生成部
１２  ドライブ部
１３  モータ駆動装置
１７  圧縮機
１９  凝縮器
２０  減圧器
２１  蒸発器
２２  冷蔵庫
【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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