(57)【要約】【課題】起動時に速やかに効率のよい運転状態に到達することが可能な同期モータの制御方法および制御装置を提供すること。【解決手段】他制運転により同期モータを始動し（ステップ１０１）、取得した相電流値から瞬時電流ベクトル位相値とそのローパス処理値を算出する（ステップ１０２〜１０４）。そして、瞬時電流ベクトル位相値が、自制運転制御時の電流ベクトル位相に向かってローパス処理値を小さい方から大きい方へクロスしたときに（ステップ１０５）、他制運転制御から自制運転制御へ制御切り替えを行なう（ステップ１０６）。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータの位置を検出するための位置センサを用いることなく、複数相からなるステータコイルに印加する電圧指令を出力して、負荷（１１）を駆動するための同期モータ（１２）を運転制御する同期モータの制御方法であって、
前記ロータの位置に係らず所定の電圧振幅・周波数指令によって前記ステータコイルに電圧を印加する他制運転により前記同期モータの運転を開始する他制運転ステップ（１０１）と、
前記他制運転ステップ（１０１）の後、前記ロータの推定位置に基づく電圧振幅・電圧位相指令によって前記ステータコイルに電圧を印加し、前記ステータコイルに流れる電流ベクトルを制御する自制運転により前記同期モータの運転を継続する自制運転ステップ（１０７）と、
前記他制運転時に、前記電流ベクトルの位相が前記ロータの磁極軸に対する位相角度を増加する方向に進行している状態にあることを検出したときに、前記他制運転から前記自制運転へ運転制御を切り替える運転切替ステップ（１０２〜１０６）とを備えることを特徴とする同期モータの制御方法。
【請求項２】
前記運転切替ステップ（１０２〜１０６）では、前記電流ベクトルの位相角度をローパス処理したローパス処理値を算出し、前記電流ベクトルの位相角度が前記ローパス処理値に対し同等以上である場合に、前記他制運転から前記自制運転へ運転制御を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の同期モータの制御方法。
【請求項３】
前記運転切替ステップ（１０２〜１０６）では、前記電流ベクトルの位相角度が前記ローパス処理値を追い越した際に、前記他制運転から前記自制運転へ運転制御を切り替えることを特徴とする請求項２に記載の同期モータの制御方法。
【請求項４】
前記運転切替ステップ（１０２〜１０６）では、前記電流ベクトルの前記磁極軸方向の成分および前記磁極軸に直交する方向の成分の少なくともいずれかに基づいて、前記電流ベクトルの位相の進行状態を検出することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の同期モータの制御方法。
【請求項５】
前記負荷（１１）は、ヒートポンプサイクル中に循環する冷媒を圧縮するための圧縮機構（１１）であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の同期モータの制御方法。
【請求項６】
前記自制運転ステップ（１０７）は、
前記ステータコイルに流れる電流ベクトルの位相が、モータ効率もしくはその関連値またはモータトルクもしくはその関連値に基づいて定まる定常運転目標電流位相に一致する状態が継続するように、前記ステータコイルに電圧を印加する定常運転を行う定常運転ステップ（１０７Ｃ）と、
前記運転切替ステップ（１０２〜１０６）で前記自制運転への運転制御切り替えが行なわれた時点における前記ステータコイルに流れる電流ベクトルの位相から前記定常運転目標電流位相まで電流ベクトルの位相を移行させるために、前記定常運転ステップ（１０７Ｃ）の前に実行する移行運転ステップ（１０７Ａ）とからなり、
前記移行運転ステップ（１０７Ａ）は、移行運転目標電流位相を設定し、前記ステータコイルに流れる電流ベクトルの位相が前記移行運転目標電流位相に一致するように前記ステータコイルに電圧を印加する移行運転を行うものであって、
前記移行運転ステップ（１０７Ａ）では、前記移行運転目標電流位相を、前記定常運転目標電流位相に向かって段階的に変化するように設定することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の同期モータの制御方法。
【請求項７】
前記自制運転ステップ（１０７）は、
前記ステータコイルに流れる電流ベクトルの位相が、モータ効率もしくはその関連値またはモータトルクもしくはその関連値に基づいて定まる定常運転目標電流位相に一致する状態が継続するように、前記ステータコイルに電圧を印加する定常運転を行う定常運転ステップ（１０７Ｃ）と、
前記運転切替ステップ（１０２〜１０６）で前記自制運転への運転制御切り替えが行なわれた時点における前記ステータコイルに流れる電流ベクトルの位相から前記定常運転目標電流位相まで電流ベクトルの位相を移行させるために、前記定常運転ステップ（１０７Ｃ）の前に実行する移行運転ステップ（１０７Ｂ）とからなり、
前記移行運転ステップ（１０７Ｂ）は、移行運転目標電流位相を設定し、前記ステータコイルに流れる電流ベクトルの位相が前記移行運転目標電流位相に一致するように前記ステータコイルに電圧を印加する移行運転を行うものであって、
前記移行運転ステップ（１０７Ｂ）では、前記移行運転の開始当初から、前記定常運転目標電流位相を、前記移行運転目標電流位相として設定することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の同期モータの制御方法。
【請求項８】
ロータの位置を検出するための位置センサを用いることなく、複数相からなるステータコイルに印加する電圧指令を出力して、負荷（１１）を駆動するための同期モータ（１２）を運転制御する同期モータの制御装置であって、
前記ロータの位置に係らず所定の電圧振幅・周波数指令を出力して前記ステータコイルに電圧を印加する他制運転制御により、前記同期モータ（１２）を運転する他制運転制御手段（２２）と、
前記ロータの推定位置に基づく電圧振幅・電圧位相指令を出力して前記ステータコイルに電圧を印加し、前記ステータコイルに流れる電流ベクトルを制御する自制運転制御により、前記同期モータ（１２）を運転する自制運転制御手段（２３）と、
前記他制運転制御手段（２２）による他制運転により前記同期モータ（１２）の運転を開始した後に、前記電流ベクトルの位相が前記ロータの磁極軸に対する位相角度を増加する方向に進行している状態にあることを検出したときに、前記同期モータ（１２）の運転制御を、前記他制運転制御手段（２２）による他制運転制御から前記自制運転制御手段（２３）による自制運転制御へと切り替える運転制御切替手段（２４、２５）とを備えることを特徴とする同期モータの制御装置。
【請求項９】
前記運転制御切替手段（２４、２５）は、前記電流ベクトルの位相角度をローパス処理したローパス処理値を算出し、前記電流ベクトルの位相角度が前記ローパス処理値に対し同等以上である場合に、前記他制運転制御手段（２２）による他制運転制御から前記自制運転制御手段（２３）による自制運転制御へ運転制御を切り替えることを特徴とする請求項８に記載の同期モータの制御装置。
【請求項１０】
前記運転制御切替手段（２４、２５）は、前記電流ベクトルの位相角度が前記ローパス処理値を追い越した際に、前記他制運転制御手段（２２）による他制運転制御から前記自制運転制御手段（２３）による自制運転制御へ運転制御を切り替えることを特徴とする請求項９に記載の同期モータの制御装置。
【請求項１１】
前記運転制御切替手段（２４、２５）は、前記電流ベクトルの前記磁極軸方向の成分および前記磁極軸に直交する方向の成分の少なくともいずれかに基づいて、前記電流ベクトルの位相の進行状態を検出することを特徴とする請求項８ないし請求項１０のいずれかに記載の同期モータの制御装置。
【請求項１２】
前記負荷（１１）は、ヒートポンプサイクル中に循環する冷媒を圧縮するための圧縮機構（１１）であることを特徴とする請求項８ないし請求項１１のいずれかに記載の同期モータの制御装置。
【請求項１３】
前記自制運転制御手段（２３）は、
前記ステータコイルに流れる電流ベクトルの位相が、モータ効率もしくはその関連値またはモータトルクもしくはその関連値に基づいて定まる定常運転目標電流位相に一致する状態が継続するように、前記ステータコイルに電圧を印加して定常運転を行う定常運転制御手段（１０７Ｃ）と、
前記運転制御切替手段（２４、２５）が前記自制運転への運転制御切り替えを行った時点における前記ステータコイルに流れる電流ベクトルの位相から前記定常運転目標電流位相まで電流ベクトルの位相を移行させる移行運転を行う移行運転制御手段（１０７Ａ）とを備え、
前記移行運転制御手段（１０７Ａ）は、移行運転目標電流位相を設定し、前記ステータコイルに流れる電流ベクトルの位相が前記移行運転目標電流位相に一致するように前記ステータコイルに電圧を印加して前記移行運転を行うものであって、
前記移行運転制御手段（１０７Ａ）は、前記移行運転目標電流位相を、前記定常運転目標電流位相に向かって段階的に変化するように設定することを特徴とする請求項８ないし請求項１２のいずれかに記載の同期モータの制御装置。
【請求項１４】
前記自制運転制御手段（２３）は、
前記ステータコイルに流れる電流ベクトルの位相が、モータ効率もしくはその関連値またはモータトルクもしくはその関連値に基づいて定まる定常運転目標電流位相に一致する状態が継続するように、前記ステータコイルに電圧を印加して定常運転を行う定常運転制御手段（１０７Ｃ）と、
前記運転制御切替手段（２４、２５）が前記自制運転への運転制御切り替えを行った時点における前記ステータコイルに流れる電流ベクトルの位相から前記定常運転目標電流位相まで電流ベクトルの位相を移行させる移行運転を行う移行運転制御手段（１０７Ｂ）とを備え、
前記移行運転制御手段（１０７Ｂ）は、移行運転目標電流位相を設定し、前記ステータコイルに流れる電流ベクトルの位相が前記移行運転目標電流位相に一致するように前記ステータコイルに電圧を印加して前記移行運転を行うものであって、
前記移行運転制御手段（１０７Ｂ）は、前記移行運転の開始当初から、前記定常運転目標電流位相を、前記移行運転目標電流位相として設定することを特徴とする請求項８ないし請求項１２のいずれかに記載の同期モータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同期モータの制御方法および制御装置に関し、特に、複数相のモータコイルを備えた同期モータを、ロータ位置センサを用いることなく運転制御するためのモータ制御方法およびモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、下記特許文献１に開示された同期モータの制御装置がある。このモータ制御装置では、モータ起動時に、まずロータの回転位置に係らず外部から回転磁界を与える運転制御（所謂他制運転制御）を行なってモータを始動し、その後ロータの回転位置推定検出結果に基づいてインバータを制御し出力電圧もしくは電流を供給する運転制御（所謂自制運転制御）を行なうようになっている。
【０００３】
そして、他制運転を行なっているときに、ロータの回転位置推定検出結果が所定の条件を満足して安定した位置推定検出が行なえるようになるとともに、インダクタンス、電流、磁束量に基づいて自制運転が可能であると判断した場合に、他制運転制御から自制運転制御へ制御を切り替えるようになっている。
【特許文献１】特許第３５５１９１２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術のモータ制御装置では、モータの起動時において他制運転制御から自制運転制御に切り替えが行なわれることになるが、切り替え時点におけるモータの実状態（ロータの回転方向における振動等を含むロータの実状態）を把握していない。
【０００５】
したがって、運転制御の切り替え時にモータが駆動する負荷のトルクに大きな変動があり、ロータの回転位置が大きく振動しているような場合（回転しつつも回転方向において振動的な変動が加わっているような場合）等には、脱調や制御遅れが発生し、速やかに自制運転制御による効率のよい運転状態に到達できない場合があるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、起動時に速やかに効率のよい運転状態に到達することが可能な同期モータの制御方法および制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明の制御方法では、
ロータの位置を検出するための位置センサを用いることなく、複数相からなるステータコイルに印加する電圧指令を出力して、負荷（１１）を駆動するための同期モータ（１２）を運転制御する同期モータの制御方法であって、
ロータの位置に係らず所定の電圧振幅・周波数指令によってステータコイルに電圧を印加する他制運転により前記同期モータの運転を開始する他制運転ステップ（１０１）と、
他制運転ステップ（１０１）の後、ロータの推定位置に基づく電圧振幅・電圧位相指令によってステータコイルに電圧を印加し、ステータコイルに流れる電流ベクトルを制御する自制運転により同期モータの運転を継続する自制運転ステップ（１０７）と、
他制運転時に、電流ベクトルの位相がロータの磁極軸に対する位相角度を増加する方向に進行している状態にあることを検出したときに、他制運転から自制運転へ運転制御を切り替える運転切替ステップ（１０２〜１０６）とを備えることを特徴としている。
【０００８】
自制運転制御時には、他制運転制御時に比較して効率よく同期モータ（１２）を運転するようにステータコイルの電流ベクトルが制御され、ロータの磁極軸に対する電流ベクトルの位相角度は他制制御時より大きくなる。
【０００９】
したがって、同期モータ（１２）が駆動する負荷（１１）トルクに大きな変動があり、回転方向においてロータに振動的な変動があるような場合であっても、電流ベクトルの位相がロータの磁極軸に対する位相角度を増加する方向に進行している状態にあることを検出したときに、他制運転から電流ベクトルの位相角度がさらに大きくなる自制運転へ運転制御を切り替えれば、連続的な動きによりスムースに制御切り替えを行なうことができる。
【００１０】
このようにして、同期モータ（１２）の起動時に、他制制御運転から自制制御運転にスムースに制御切り替えを行ない、速やかに効率のよい運転状態に到達することができる。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明の制御方法では、運転切替ステップ（１０２〜１０６）では、電流ベクトルの位相角度をローパス処理したローパス処理値を算出し、電流ベクトルの位相角度がローパス処理値に対し同等以上である場合に、他制運転から自制運転へ運転制御を切り替えることを特徴としている。
【００１２】
これによると、同期モータ（１２）のトルクが必要な平均トルクに対して不足していない状態のときに、他制運転から自制運転へ運転制御を切り替えることができる。したがって、制御切り替え時に同期モータ（１２）が脱調により停止したり、効率のよい運転状態への移行に時間を要したりすることを防止することができる。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明の制御方法では、運転切替ステップ（１０２〜１０６）では、電流ベクトルの位相角度がローパス処理値を追い越した際に、他制運転から自制運転へ運転制御を切り替えることを特徴としている。
【００１４】
これによると、同期モータ（１２）のトルクが必要な平均トルクに対して過不足ない状態のときに、他制運転から自制運転へ運転制御を切り替えることができる。したがって、トルク不足によって制御切り替え時に同期モータ（１２）が脱調して停止したり効率のよい運転状態への移行に時間を要したりすることを防止することができるばかりでなく、トルク過多によりオーバーシュート等が発生して効率のよい運転状態への移行に時間を要したりすることを防止することができる。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明の制御方法では、運転切替ステップ（１０２〜１０６）では、電流ベクトルの磁極軸方向の成分および磁極軸に直交する方向の成分の少なくともいずれかに基づいて、電流ベクトルの位相の進行状態を検出することを特徴としている。
【００１６】
ロータの磁極軸を基準とする電流ベクトルの位相は、取得した電流情報を回転座標変換して得られる電流ベクトルの磁極軸成分および磁極軸直交成分から求めることが一般的である。したがって、電流ベクトルの磁極軸方向の成分および磁極軸に直交する方向の成分の少なくともいずれかに基づいて電流ベクトルの位相の進行状態を検出すれば、演算処理を簡素化することが可能である。
【００１７】
また、請求項５に記載の発明の制御方法では、同期モータ（１２）が駆動する負荷（１１）は、ヒートポンプサイクル中に循環する冷媒を圧縮するための圧縮機構（１１）であることを特徴としている。
【００１８】
ヒートポンプサイクルの冷媒を圧縮する圧縮機構（１１）は、サイクル中の冷媒の状態や吸入圧縮吐出サイクルに応じて負荷トルクが大きく変動し易く、回転方向においてロータに振動的な変動が発生し易い。したがって、本発明により、圧縮機構（１１）を駆動する同期モータ（１２）の起動時に、他制制御運転から自制制御運転にスムースに制御切り替えを行ない、速やかに効率のよい運転状態に到達することができる効果は極めて大きい。
【００１９】
また、請求項６に記載の発明の制御方法では、
自制運転ステップ（１０７）は、
ステータコイルに流れる電流ベクトルの位相が、モータ効率もしくはその関連値またはモータトルクもしくはその関連値に基づいて定まる定常運転目標電流位相に一致する状態が継続するように、ステータコイルに電圧を印加する定常運転を行う定常運転ステップ（１０７Ｃ）と、
運転切替ステップ（１０２〜１０６）で自制運転への運転制御切り替えが行なわれた時点におけるステータコイルに流れる電流ベクトルの位相から定常運転目標電流位相まで電流ベクトルの位相を移行させるために、定常運転ステップ（１０７Ｃ）の前に実行する移行運転ステップ（１０７Ａ）とからなり、
移行運転ステップ（１０７Ａ）は、移行運転目標電流位相を設定し、ステータコイルに流れる電流ベクトルの位相が移行運転目標電流位相に一致するようにステータコイルに電圧を印加する移行運転を行うものであって、
移行運転ステップ（１０７Ａ）では、移行運転目標電流位相を、定常運転目標電流位相に向かって段階的に変化するように設定することを特徴としている。
【００２０】
これによると、自制運転への運転制御切り替えが行われた時点から定常運転に至る時点までの移行運転において、モータ制御状態を連続的に変化させることが可能である。
【００２１】
また、請求項７に記載の発明の制御方法では、
自制運転ステップ（１０７）は、
ステータコイルに流れる電流ベクトルの位相が、モータ効率もしくはその関連値またはモータトルクもしくはその関連値に基づいて定まる定常運転目標電流位相に一致する状態が継続するように、ステータコイルに電圧を印加する定常運転を行う定常運転ステップ（１０７Ｃ）と、
運転切替ステップ（１０２〜１０６）で自制運転への運転制御切り替えが行なわれた時点におけるステータコイルに流れる電流ベクトルの位相から定常運転目標電流位相まで電流ベクトルの位相を移行させるために、定常運転ステップ（１０７Ｃ）の前に実行する移行運転ステップ（１０７Ｂ）とからなり、
移行運転ステップ（１０７Ｂ）は、移行運転目標電流位相を設定し、ステータコイルに流れる電流ベクトルの位相が移行運転目標電流位相に一致するようにステータコイルに電圧を印加する移行運転を行うものであって、
移行運転ステップ（１０７Ｂ）では、移行運転の開始当初から、定常運転目標電流位相を、移行運転目標電流位相として設定することを特徴としている。
【００２２】
これによると、ロータ推定位置誤差に起因するトルク誤差を抑制することができるので、トルク不足となり難い条件で他制運転制御から自制運転制御へ制御切り替えすることが可能である。
【００２３】
また、請求項８に記載の発明の制御装置では、
ロータの位置を検出するための位置センサを用いることなく、複数相からなるステータコイルに印加する電圧指令を出力して、負荷（１１）を駆動するための同期モータ（１２）を運転制御する同期モータの制御装置であって、
ロータの位置に係らず所定の電圧振幅・周波数指令を出力してステータコイルに電圧を印加する他制運転制御により、同期モータ（１２）を運転する他制運転制御手段（２２）と、
ロータの推定位置に基づく電圧振幅・電圧位相指令を出力してステータコイルに電圧を印加し、ステータコイルに流れる電流ベクトルを制御する自制運転制御により、同期モータ（１２）を運転する自制運転制御手段（２３）と、
他制運転制御手段（２２）による他制運転により同期モータ（１２）の運転を開始した後に、電流ベクトルの位相がロータの磁極軸に対する位相角度を増加する方向に進行している状態にあることを検出したときに、同期モータ（１２）の運転制御を、他制運転制御手段（２２）による他制運転制御から自制運転制御手段（２３）による自制運転制御へと切り替える運転制御切替手段（２４、２５）とを備えることを特徴としている。
【００２４】
これによると、請求項１に記載の発明の制御方法を行なうことができる。
【００２５】
また、請求項９に記載の発明の制御装置では、運転制御切替手段（２４、２５）は、電流ベクトルの位相角度をローパス処理したローパス処理値を算出し、電流ベクトルの位相角度がローパス処理値に対し同等以上である場合に、他制運転制御手段（２２）による他制運転制御から自制運転制御手段（２３）による自制運転制御へ運転制御を切り替えることを特徴としている。
【００２６】
これによると、請求項２に記載の発明の制御方法を行なうことができる。
【００２７】
また、請求項１０に記載の発明の制御装置では、運転制御切替手段（２４、２５）は、電流ベクトルの位相角度がローパス処理値を追い越した際に、他制運転制御手段（２２）による他制運転制御から自制運転制御手段（２３）による自制運転制御へ運転制御を切り替えることを特徴としている。
【００２８】
これによると、請求項３に記載の発明の制御方法を行なうことができる。
【００２９】
また、請求項１１に記載の発明の制御装置では、運転制御切替手段（２４、２５）は、電流ベクトルの磁極軸方向の成分および磁極軸に直交する方向の成分の少なくともいずれかに基づいて、電流ベクトルの位相の進行状態を検出することを特徴としている。
【００３０】
これによると、請求項４に記載の発明の制御方法を行なうことができる。
【００３１】
また、請求項１２に記載の発明の制御装置では、同期モータ（１２）が駆動する負荷（１１）は、ヒートポンプサイクル中に循環する冷媒を圧縮するための圧縮機構（１１）であることを特徴としている。
【００３２】
これによると、請求項５に記載の発明の制御方法を行なうことができる。
【００３３】
また、請求項１３に記載の発明の制御装置では、
自制運転制御手段（２３）は、
ステータコイルに流れる電流ベクトルの位相が、モータ効率もしくはその関連値またはモータトルクもしくはその関連値に基づいて定まる定常運転目標電流位相に一致する状態が継続するように、ステータコイルに電圧を印加して定常運転を行う定常運転制御手段（１０７Ｃ）と、
運転制御切替手段（２４、２５）が自制運転への運転制御切り替えを行った時点におけるステータコイルに流れる電流ベクトルの位相から定常運転目標電流位相まで電流ベクトルの位相を移行させる移行運転を行う移行運転制御手段（１０７Ａ）とを備え、
移行運転制御手段（１０７Ａ）は、移行運転目標電流位相を設定し、ステータコイルに流れる電流ベクトルの位相が移行運転目標電流位相に一致するようにステータコイルに電圧を印加して移行運転を行うものであって、
移行運転制御手段（１０７Ａ）は、移行運転目標電流位相を、定常運転目標電流位相に向かって段階的に変化するように設定することを特徴としている。
【００３４】
これによると、請求項６に記載の発明の制御方法を行なうことができる。
【００３５】
また、請求項１４に記載の発明の制御装置では、
自制運転制御手段（２３）は、
ステータコイルに流れる電流ベクトルの位相が、モータ効率もしくはその関連値またはモータトルクもしくはその関連値に基づいて定まる定常運転目標電流位相に一致する状態が継続するように、ステータコイルに電圧を印加して定常運転を行う定常運転制御手段（１０７Ｃ）と、
運転制御切替手段（２４、２５）が自制運転への運転制御切り替えを行った時点におけるステータコイルに流れる電流ベクトルの位相から定常運転目標電流位相まで電流ベクトルの位相を移行させる移行運転を行う移行運転制御手段（１０７Ｂ）とを備え、
移行運転制御手段（１０７Ｂ）は、移行運転目標電流位相を設定し、ステータコイルに流れる電流ベクトルの位相が移行運転目標電流位相に一致するようにステータコイルに電圧を印加して移行運転を行うものであって、
移行運転制御手段（１０７Ｂ）は、移行運転の開始当初から、定常運転目標電流位相を、移行運転目標電流位相として設定することを特徴としている。
【００３６】
これによると、請求項７に記載の発明の制御方法を行なうことができる。
【００３７】
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００３９】
（第１の実施形態）
図１は、本発明を適用した第１の実施形態における同期モータの位置センサレス運転制御装置である電動圧縮機１０の同期モータ１２の制御装置２０の概略構成を示すブロック図である。
【００４０】
電動圧縮機１０は、例えば二酸化炭素等を冷媒とするヒートポンプ式給湯装置や車両用空調装置等のヒートポンプサイクル中に配設される圧縮機であり、内蔵する同期モータ１２によって圧縮機構１１が駆動されて、気相冷媒を圧縮して（例えば二酸化炭素冷媒であれば臨界圧力以上まで圧縮して）吐出する電動コンプレッサである。
【００４１】
図１に示すように、電動圧縮機１０は、同期モータ１２により負荷としての圧縮機構１１を回転駆動させ、冷媒を圧縮して吐出するものであり、本実施形態の同期モータ１２は、磁石を埋設したロータを回転駆動する４極３相コイルを有する同期モータである。
【００４２】
そして、直流電源生成部１４から母線１５を介して直流電圧がインバータ回路１６に入力され、インバータ回路１６は制御装置２０からの指令信号に基づいて同期モータ１２のステータコイルの各相（Ｕ、Ｖ、Ｗ相）に配線１７を介して電圧を印加し、ロータが回転駆動されようになっている。
【００４３】
直流電源生成部１４は、直流電源であってもよいし、外部電源からの交流電圧をＡＣ／ＤＣコンバータ回路等に入力して直流電圧に変換するものであってもよい。
【００４４】
また、インバータ回路１６は、図１に示すように、スイッチング素子とダイオードとを逆並列接続した複数のアームからなる周知の構造をなすものである。
【００４５】
制御装置２０は、制御入出力部２１、他制制御部２２、自制制御部２３、制御切替条件算出部２４、および制御切替部２５を備えている。ここで、他制制御部２２が本実施形態における他制運転制御手段に相当し、自制制御部２３が自制運転制御手段に相当し、制御切替条件算出部２４および制御切替部２５が運転制御切替手段に相当する。
【００４６】
制御入出力部２１は、インバータ給電構成部（本例ではインバータ回路１６および配線１７）と制御装置２０の実質的なモータ制御部との間の信号の入出力を管理する接続部である。制御入出力部２１を介して行なわれる情報信号の入出力としては、図１に示すように、配線１７の１相もしくは複数相（本例では２相）における検出電流値情報の入力、インバータ回路１６からの電圧情報の入力、インバータ回路１６への電圧指令情報の出力等がある。
【００４７】
他制制御部２２は、予め定めた電圧振幅・運転周波数指令を、制御入出力部２１を介してインバータ回路１６に出力し、ロータ位置に係らずステータコイルに電圧印加して同期モータ１２を他制運転し、同期モータ１２を始動する機能を備えている。
【００４８】
一方、自制制御部２３は、制御入出力部２１を介して入力した同期モータ１２の実状態量（実測される状態量、例えば電圧、電流、回転数）を用いてロータの位置推定を行ない、算出したロータの推定位置に基づいた電圧振幅・電圧位相指令を、制御入出力部２１を介してインバータ回路１６に出力し、ロータの推定位置を反映したベクトル制御によりステータコイルに電圧を印加して同期モータ１２を自制運転する機能を備えている。
【００４９】
さらに、自制制御部２３は、他制制御部２２による他制運転制御が行なわれているときにもロータの位置推定の演算を行ない、後述する座標変換に用いるロータ推定位置情報（本例では電気角θｅ）を制御切替条件算出部２４に出力するようになっている。
【００５０】
制御切替条件算出部２４は、制御入出力部２１を介して入力した同期モータ１２の実状態量（本例では配線１７に設けた電流検出手段が検出した相電流値）の検出を行ない（取得し）、これらの検出結果（取得結果）に基づき他制運転制御から自制運転制御への制御切替判定をし、判定結果情報を制御切替部２５に出力して、制御切替部２５の動作により他制制御部２２による他制運転制御と自制制御部２３による自制運転制御との制御切り替えを行なうようになっている。
【００５１】
次に、同期モータ１２を起動する際に制御装置２０が行なう制御動作について説明する。図２は、制御装置２０のモータ起動制御時の概略制御動作を示すフローチャートである。また、図３および図４は、モータ制御における座標軸を定義する図である。図３は、ステータコイルの各相（Ｕ、Ｖ、Ｗ相）の位置とα、β軸からなる固定座標との関係を示すものであり、図４は、α、β軸を基準としたロータ磁極軸であるｄ軸とｄ軸に直交するｑ軸とからなる回転座標を示すものである。
【００５２】
図２に示すように、制御装置２０は、まず、他制制御部２２から予め定めた電圧振幅・運転周波数指令を出力し、他制運転を開始する（ステップ１０１）。ステップ１０１で他制運転を開始したら所定条件まで他制運転を継続する。ここで実行される制御が所謂電圧オープン制御（始動制御）である。
【００５３】
ステップ１０１を実行して他制運転を開始し所定条件に到達したら、制御切替判定の動作に移行する。
【００５４】
まず、制御切替条件算出部２４が、制御入出力部２１を介して、配線１７において実測された実状態量であるＵ相電流値ｉｕおよびＶ相電流値ｉｖを取得する（ステップ１０２）。
【００５５】
ステップ１０２を実行したら、制御切替条件算出部２４は、ステップ１０２で検出した検出値であるＵ相電流値ｉｕおよびＶ相電流値ｉｖに基づいて瞬時電流ベクトル位相を算出する（ステップ１０３）。具体的には、取得したＵ相電流値ｉｕおよびＶ相電流値ｉｖを座標変換してステータコイルに流れる電流ベクトルｉのｄ軸成分であるｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸成分であるｑ軸電流ｉｑを算出し、図５に示す関係より下記数式１を用いて電流位相（電流ベクトル位相角度）θｃを算出する。
（数１）
θｃ＝ｔａｎ−１（ｉｑ／ｉｄ）
ステップ１０３において電流位相θｃの瞬時値を算出したら、この値から電流位相のローパスフィルタ値を算出する（ステップ１０４）。ここでは、ステップ１０３で算出した瞬時電流位相値に加え直前の複数回に亘って算出した瞬時電流位相値をローパス処理して高周波成分を除去し、その時点における平均的な電流位相を算出する。
【００５６】
ステップ１０４を実行したら、ステップ１０３で算出した瞬時電流位相値（角度）がステップ１０４で算出したローパス処理値であるローパスフィルタ値（角度）を小さい方から大きい方へクロスしたか否か判断する（ステップ１０５）。すなわち、瞬時電流位相値がローパス処理値を追い越したか否か判断する。
【００５７】
ステップ１０５において瞬時電流位相値がローパス処理値を小さい方から大きい方へクロスしていないと判断した場合には、ステップ１０２へリターンし、新たにＵ相電流値ｉｕおよびＶ相電流値ｉｖの取得を行なう。
【００５８】
ステップ１０５において瞬時電流位相値がローパス処理値を小さい方から大きい方へクロスしたと判断した場合には、制御切替条件算出部２４は制御切替部２５に制御切り替え条件が整ったことを示す信号を出力し、制御切替部２５が他制制御部２２による他制運転制御から自制制御部２３による自制運転制御に制御切り替えを行なう（ステップ１０６）。
【００５９】
そして、その後は、ロータの推定位置に基づく電圧振幅・電圧位相指令によってステータコイルに電圧を印加する効率のよい自制運転制御が継続される（ステップ１０７）。ここで実行される制御が、所謂位置センサレス制御である。
【００６０】
ここで、ステップ１０１が本実施形態における他制運転ステップであり、ステップ１０７が本実施形態における自制運転ステップである。そして、ステップ１０２〜１０６が本実施形態における運転切替ステップである。
【００６１】
上述の構成および制御動作によれば、他制運転時に、電流ベクトルｉの位相がロータの磁極軸であるｄ軸に対する位相角度を増加する方向に進行しており、瞬時電流位相値がローパス処理値を小さい方から大きい方へクロスしたときに、他制運転から自制運転へ制御切り替えを行なうことができる。
【００６２】
他制制御中、同期モータ１２が駆動する圧縮機構１１のトルク変動が大きい場合には、ロータの回転位置が振動し（ロータが回転しつつも回転方向において振動的な変動をし）、図６に示すように、電流ベクトルの位相も破線で示すベクトルのように、Ａ方向やＢ方向に振動する（振動的な変化をする）。
【００６３】
そして、電流ベクトルｉが位相角度を増加するＡ方向に振れ、ローパスフィルタ値（例えば実線で示した位置のベクトル）を追い越した瞬間に（直後に）、他制運転から自制運転へ制御切り替えが行なわれる。
【００６４】
自制運転制御時には、他制運転制御時に比較して効率よく同期モータ１２を運転するように、例えば図６の二点鎖線で示すようにステータコイルの電流ベクトルが制御され、ｄ軸に対する電流ベクトルの位相角度は他制制御時より大きくなる。
【００６５】
したがって、同期モータ１２が駆動する負荷トルクに大きな変動があり、回転方向においてロータに振動的な変動があるような場合であっても、瞬時電流ベクトルの位相がｄ軸に対する位相角度を増加する方向に進行してローパス処理値を小さい方から大きい方へクロスしたときに、他制運転から電流ベクトルの位相角度がさらに大きくなる自制運転へ運転制御を切り替えることができる。
【００６６】
これにより、同期モータ１２の起動時に、他制運転から自制運転に連続的な動きによりスムースに制御切り替えを行ない、速やかに効率のよい運転状態に到達することができる。
【００６７】
負荷のトルク変動が大きく、他制運転制御中ロータが振動的に回転し、電流位相が振動的になっているときに、電流振幅を絞る等して、他制運転時と自制運転時のロータ推定位置が等しくなる条件に近づけて他制制御から自制制御へ移行させようとすると、電流振幅が小さくなる領域において振動を抑制しきれず脱調する場合がある。
【００６８】
そのため、本実施形態のように、電流振幅を絞る前の条件において他制運転から自制運転へ制御切り替えを実施することが望ましく、他制運転から自制運転に連続的な動きによりスムースに制御切り替えができることは極めて有効である。
【００６９】
また、瞬時電流ベクトルの位相がローパスフィルタ値を追い越した直後、すなわち、電流ベクトルの位相角度がローパス処理値に対し同等以上となった直後に、他制運転から自制運転へ運転制御を切り替えることができる。
【００７０】
したがって、同期モータ１２のトルクが必要な平均トルクに対してほぼ過不足がない状態のときに、他制運転から自制運転へ運転制御を切り替えることができる。これにより、トルク不足によって制御切り替え時に同期モータ１２が脱調して停止したり効率のよい運転状態への移行に時間を要したりすることが防止できるとともに、トルク過多によりオーバーシュート等が発生して効率のよい運転状態への移行に時間を要したりすることを防止することができる。
【００７１】
また、制御切り替え判定のために取得する同期モータ１２の実状態量としてＵ相電流値ｉｕおよびＶ相電流値ｉｖを採用しているが、自制運転制御時にはステータコイルの少なくともいずれかの相（本例ではＵ相、Ｖ相）に流れる相電流を検知する必要がある。したがって、制御切り替え判定のために相電流値を検出するセンサを専用に設ける必要がない。
【００７２】
また、制御切り替え判定は、瞬時電流位相がローパスフィルタ値をクロスしたポイントの検知により行なっている。したがって、制御切り替えの判定を容易かつ精度よく行なうことができる。
【００７３】
また、電動圧縮機１０の同期モータ１２が駆動する負荷は、ヒートポンプサイクル中に循環する冷媒を圧縮するための圧縮機構１１である。冷媒を圧縮する圧縮機構はサイクル中の冷媒の状態や吸入圧縮吐出サイクルに応じて負荷トルクが大きく変動し易い。したがって、本実施形態において圧縮機構１１を駆動する同期モータ１２の起動時に、他制運転制御から自制運転制御にスムースに制御切り替えを行ない、速やかに効率のよい運転状態に到達することができる効果は極めて大きい。
【００７４】
ここで、図７を用いて、本実施形態の同期モータ起動制御における運転制御切り替えの動作例を説明する。図７は、運転制御切り替えが行なわれたときの電流ベクトル位相の瞬時値とローパスフィルタ値との関係を示すグラフである。なお、制御切り替え後はローパスフィルタ値の演算を停止しており、制御切り替え時の値に固定されている。
【００７５】
図７に示すように、同期モータ１２を他制運転制御により始動し、所定条件まで運転する。所定条件に到達した後、電流ベクトル位相の瞬時値とローパスフィルタ値とを比較し、最初に瞬時値がローパスフィルタ値を小さい方から大きい方へクロス（図７において瞬時値線が下方から上方にローパスフィルタ値線をクロス）したことを検出した際に、他制運転制御から自制運転制御へスムースに制御切り替えが行なわれる。
【００７６】
図７に示すように、電流ベクトルの瞬時値がローパスフィルタ値をクロスする方向が、制御切り替え後に自制運転制御時の電流位相へ推移していく方向（電流位相操作方向、図６参照）と同一方向であるため、他制運転制御から自制運転制御へスムースに制御切り替えを行なうことができる。そして、以降、自制運転制御による効率のよい運転状態が継続される。
【００７７】
ここで、図８を用いて、本実施形態における自制運転制御ステップであるステップ１０７の自制運転制御動作について説明する。
【００７８】
図８に示すように、ステップ１０６で制御切り替えが行われると、ステップ１０７において自制運転制御が実行される。ステップ１０７は、ステータコイルに流れる電流ベクトルの位相が、モータ効率もしくはその関連値またはモータトルクもしくはその関連値に基づいて定まる定常運転目標電流位相に一致する状態が継続するように、ステータコイルに電圧を印加する定常運転を行う定常運転ステップ（ステップ１０７Ｃ）と、運転制御切り替えが行なわれた時点におけるステータコイルに流れる電流ベクトルの位相から定常運転目標電流位相まで電流ベクトルの位相を移行させるために、定常運転ステップ１０７Ｃの前に行われる移行運転ステップ（ステップ１０７Ａ）とからなる。
【００７９】
ここで、定常運転とは、印加される電圧が常に一定である運転という意味ではなく、ロータの推定位置に基づいて自制運転制御（位置センサレス運転制御）を安定して継続する運転である。また移行運転とは、他制運転から自制運転へ制御切り替えが行われた直後から自制運転の定常運転へ、電流ベクトルを移行するための運転であり、移行運転目標電流位相を設定して、ステータコイルに流れる電流ベクトルの位相が移行運転目標電流位相に一致するようにステータコイルに電圧を印加する運転を行うものである。
【００８０】
なお、定常運転目標電流位相は、モータ効率もしくはその関連値またはモータトルクもしくはその関連値に基づいて定まるものであるが、モータ効率の関連値としては、例えば、鉄損、銅損等があり、モータトルクの関連値としては、電流指令値等がある。
【００８１】
ステップ１０７における制御が開始されると、まず、自制運転開始時（すなわち制御切り替え時）のモータの状態量の算出が行われる（ステップ１０７１）。具体的には、取得した実電流値等に基づいて、回転数、電流、電圧、電流位相等の状態量情報が算出される。
【００８２】
そして、次に、ステップ１０７１で算出した瞬時電流位相を移行運転目標電流位相とし（移行運転目標電流位相に代入し）（ステップ１０７２）、この移行運転目標電流位相にステータコイルに流れる電流ベクトルの位相が一致するようにステータコイルに電圧を印加していく。
【００８３】
そして、移行運転目標電流位相が定常運転目標電流位相に到達したか否かを判断し（ステップ１０７３）、移行運転目標電流位相が定常運転目標電流位相に到達していないと判断した場合には、定常運転目標電流位相に到達するまで移行運転目標電流位相を所定角度増加させて更新して(ステップ１０７４)、移行運転を継続する。
【００８４】
ステップ１０７３において移行運転目標電流位相が定常運転目標電流位相に到達したと判断した場合には、電流位相が移行運転目標電流位相（この時点では定常運転目標電流位相でもある）に到達したら移行運転を終了し、ステータコイルに流れる電流ベクトルの位相が定常運転目標電流位相に一致する状態が継続するようにステータコイルに電圧を印加する定常運転制御を実行する（ステップ１０７Ｃ）。
【００８５】
図８に示すステップ群１０７Ａが、本実施形態における移行運転ステップであるとともに、モータ制御装置における移行運転制御手段に相当し、ステップ１０７Ｃが、本実施形態における定常運転ステップであるとともに、モータ制御装置における定常運転制御手段に相当する。
【００８６】
移行運転ステップ１０７Ａでは、移行運転目標電流位相を、定常運転目標電流位相に向かって段階的に徐々に変化するように設定しているので、自制運転への運転制御切り替えが行われた時点から定常運転に至る時点までの移行運転において、モータ制御状態を連続的に、すなわち滑らかに変化させることができる。
【００８７】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について図９ないし図１１に基づいて説明する。
【００８８】
本第２の実施形態は、前述の第１の実施形態と比較して、自制運転制御における移行運転制御の動作が異なる。なお、第１の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。
【００８９】
図９に示すように、本実施形態では、ステップ１０７１で自制運転開始時のモータの状態量の算出を行ったら、定常運転目標電流位相を移行運転目標電流位相とする（移行運転目標電流位相に代入する）（ステップ１０７６）。そして、ステップ１０７１で算出した状態量とステップ１０７６で用いた定常運転目標電流位相とから、定常運転開始時の制御状態量の算出を行う（ステップ１０７７）。具体的には、自制運転開始時（移行運転開始時）の電流ベクトル位相を、定常運転を開始する際の電流ベクトル位相に進めるにあたり（すなわち定常運転目標電流位相とするにあたり）、両時点におけるモータトルクをほぼ同一とするような定常運転開始時の電流値の大きさ（電流ベクトルの絶対値）を算出する。
【００９０】
そして、ステップ１０７６で設定した移行運転目標電流位相（すなわち定常運転目標電流位相）にステータコイルに流れる電流ベクトルの位相が一致するように、かつ、ステップ１０７７で算出した定常運転開始時の制御状態量となるように、ステータコイルに電圧を印加していく。
【００９１】
以上が、本実施形態における移行運転ステップ１０７Ｂであり、移行運転ステップ１０７Ｂを実行したら、ステータコイルに流れる電流ベクトルの位相が定常運転目標電流位相に一致する状態が継続するようにステータコイルに電圧を印加する定常運転制御を実行する（ステップ１０７Ｃ）。
【００９２】
図９に示すステップ群１０７Ｂが、本実施形態における移行運転ステップであるとともに、モータ制御装置における移行運転制御手段に相当し、ステップ１０７Ｃが、本実施形態における定常運転ステップであるとともに、モータ制御装置における定常運転制御手段に相当する。
【００９３】
移行運転ステップ１０７Ｂでは、移行運転の開始当初から、定常運転目標電流位相を、移行運転目標電流位相として設定しており、ロータ推定位置誤差に起因するトルク誤差を抑制することができるので、トルク不足となり難い条件で他制運転制御から自制運転制御へ制御切り替えすることができる。
【００９４】
前述した第１の実施形態のように、移行運転目標電流位相を定常運転目標電流位相に向かって段階的に徐々に変化するように設定する方法では、ロータ推定位置誤差が発生すると、これに伴いモータトルクに大きな誤差（大きなばらつき）を発生する場合がある。すなわち、大きなトルク不足を発生する可能性がある。
【００９５】
これに対し、本実施形態では、制御切り替えが行われたときには、移行運転開始時に、定常運転目標電流位相および定常運転目標電流位相に基づいて算出した状態（電流値の大きさ等）へ瞬時に目標値を切り替え、モータの状態を速やかに変化させる。
【００９６】
図１０は、速度制御系の関係を示すブロック線図である。図１０において、トルク式１１２は電流指令からトルクへの伝達特性を表すものであり、モータの伝達特性１１３はトルクから実速度への伝達特性を表すものである。
【００９７】
図１０に示す速度制御系において、速度制御器（ＰＩ制御等の制御器）１１１により、上位制御部等からの速度指令に実速度が追従するように制御が行われ、自制運転制御ステップでは効率やトルク特性を満足するように電流位相θｃが制御される。
【００９８】
例えば、トルクをτ、電流指令をｉａ、電流位相をθｃ、トルク定数をＫｔとしたときには、トルク式は下記数式２で表される。
（数２）
τ≒Ｋｔ×ｉａ×ｓｉｎθｃ
ここでは、トルク式の右辺をマグネットトルクのみで表しリアクタンストルク項を省略しているため、数式１では両辺を「≒」で結んでいる。
【００９９】
この式より、電流位相θｃが０度近傍で誤差を持つと、トルクに大きな誤差が発生し易いことが解る。電流位相θｃはロータ推定位置誤差と直結している（直接的に関係している）ため、ロータ推定位置誤差が大きなトルク誤差に繋がることになる。これに対し、電流位相θｃを９０度近傍とした場合には、上記トルク式から明らかなように、ロータ推定位置誤差により発生するトルク誤差を小さくすることができ、トルク不足となり難い条件で制御切り替えを行うことが可能となる。
【０１００】
図１１に示すように、他制運転制御から自制運転制御へ制御切り替えが行われたら、その切り替えポイントにおいて電流位相の目標値（移行運転目標電流位相）を瞬時に定常運転時の目標電流位相にスイッチする（変更する）。これに伴い、太い実線で示すように電流位相は速やかに増加し（進行し）、移行運転目標電流位相を段階的に増加させて破線で示すように電流位相を緩やかに増加させた場合よりも、短時間の移行運転により定常運転に移行することができる。
【０１０１】
このように、制御切り替え後の電流位相θｃを最終的な（定常運転時の）目標電流位相に速やかに移行させ、電流位相θｃが０度近傍にいる状態を極力減らすことで、ロータ位置推定誤差が存在したとしても、トルク不足となり難い制御切り替えが可能になる。
【０１０２】
例えば，電流位相θｃが１０度の場合、その状態で制御切り替えを行うと、ロータ推定位置誤差が１０度あったとすると、トルクに約１７％の誤差を持つため制御切り替え後大きなトルク不足が発生する可能性がある。
【０１０３】
これに対し、例えば、電流位相θｃが９０度の場合、ロータ推定位置誤差が１０度あったとしても、約２％のトルク誤差に抑えることができる。これにより、トルク不足が発生し難い条件で制御を切り替えることができる。
【０１０４】
このように、ロータ推定位置情報が誤差を持っていても、トルク誤差が抑制され、制御切り替え失敗の可能性を低減することができる。
【０１０５】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、図４に示したように、ロータの回転方向を反時計回り方向とした場合について説明したが、ロータの回転方向が時計回り方向の場合であってもよいことはもちろんである。
【０１０６】
図１２に示すように、ロータの回転方向が時計回り方向の場合であっても、他制運転時に、電流ベクトルｉの位相がロータの磁極軸であるｄ軸に対する位相角度を増加するＡ方向に進行しており、瞬時電流位相値がローパス処理値を小さい方から大きい方へクロスしたときに、すなわち、瞬時電流ベクトルが位相角度を増加するＡ方向（ロータ回転方向と同一方向）に振れローパスフィルタ値を追い越した際に、他制運転から自制運転へ制御切り替えを行なうものであってもよい。
【０１０７】
また、上記各実施形態では、他制運転時に、電流ベクトルｉの位相がｄ軸に対する位相角度を増加する方向に進行しており、瞬時電流位相値がローパス処理値を小さい方から大きい方へクロスし、電流ベクトルｉの位相角度がローパス処理値に対し同等以上となった直後に、他制運転から自制運転へ制御切り替えを行なうものであったが、電流ベクトルｉの位相角度がローパス処理値に対し同等以上である状態のとき（例えば図７に示す瞬時値線がローパスフィルタ値線より上方において上昇している領域であるとき）に、他制運転から自制運転へ制御切り替えを行なうものであってもよい。
【０１０８】
これによれば、同期モータ１２のトルクが必要な平均トルクに対して不足していない状態のときに、他制運転から自制運転へ運転制御を切り替えることができる。したがって、制御切り替え時に同期モータ１２が脱調により停止したり、効率のよい運転状態への移行に時間を要したりすることを防止することができる。
【０１０９】
また、他制運転時に、電流ベクトルｉの位相がロータの磁極軸に対する位相角度を増加する方向に進行している状態にある（例えば図７に示す瞬時値線が上昇している領域である）ことを検出したときに、他制運転から自制運転へ運転制御を切り替えるものであってもよい。
【０１１０】
これによれば、電流ベクトルｉの位相が制御切り替え後に自制運転制御時の電流位相へ推移していく方向にあるときに制御切り替えを行なうことができ、連続的な動きによりスムースに制御切り替えを行なうことができる。
【０１１１】
また、上記各実施形態では、他制運転時における電流ベクトルｉの位相の進行状態に基づいて制御切り替えを行なっていたが、電流ベクトルｉのｄ軸成分であるｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸成分であるｑ軸電流ｉｑの少なくともいずれかに基づいて制御切り替えを行なうものであってもよい。すなわち、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑの少なくともいずれかに基づいて電流ベクトルの位相の進行状態を検出し、制御切り替えを行なうものであってもよい。
【０１１２】
上記各実施形態で説明したように、ロータの磁極軸を基準とする電流ベクトルｉの位相は、取得した電流情報を回転座標変換して得られる電流ベクトルの磁極軸成分（ｄ軸電流ｉｄ）および磁極軸直交成分（ｑ軸電流ｉｑ）から求められる。したがって、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑの少なくともいずれかに基づいて電流ベクトルｉの位相の進行状態を検出すれば、演算処理を簡素化することが可能である。
【０１１３】
ｄ軸電流ｉｄを用いる場合には、ｄ軸電流ｉｄのローパスフィルタ値を算出しておき、ｄ軸電流ｉｄが減少しているときに制御切り替えを実施すればよい。好ましくは、これに加えてｄ軸電流値ｉｄがローパスフィルタ値より小さいときに、さらに好ましくは、ｄ軸電流値ｉｄがローパスフィルタ値より小さくなった直後に制御切り替えを実施すればよい。
【０１１４】
また、ｑ軸電流ｉｑを用いる場合には、ｑ軸電流ｉｑのローパスフィルタ値を算出しておき、ｑ軸電流ｉｑが増加しているときに制御切り替えを実施すればよい。好ましくは、これに加えてｑ軸電流ｉｑがローパスフィルタ値より大きいときに、さらに好ましくは、ｑ軸電流ｉｑがローパスフィルタ値より大きくなった直後に制御切り替えを実施すればよい。
【０１１５】
また、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑの少なくともいずれかを用いるだけでなく、電流ベクトルｉの位相も加えて制御切り替えの判定を行なうものであってもよい。
【０１１６】
また、上記各実施形態では、ステップ１０２で取得する同期モータ１２の実測される状態量をステータコイルに流れる相電流値としていたが、これに限定されるものではない。例えば、実測される状態量は、相電流値と等価に扱える線間電流値等の相電流値の関連電流値であってもよいし、インバータ回路１６から取得した電圧情報等であってもよい。
【０１１７】
また、上記各実施形態では、同期モータ１２が駆動する圧縮機構１１のタイプについて説明を省略したが、ロータリ型、ピストン型、スクロール型等の各種の圧縮機構を採用することができる。ロータリ型の圧縮機構を採用した場合には、ロータリ型の圧縮機構は駆動時のトルク変動が比較的大きいので、本発明の制御切り替えを適用して特に有効である。
【０１１８】
また、上記各実施形態では、同期モータ１２は４極３相モータであったが、極数および相数はこれに限定されるものではない。
【０１１９】
また、上記各実施形態では、同期モータ１２は、二酸化炭素を冷媒とするヒートポンプサイクルの圧縮機構１１を駆動するモータであったが、これに限定されるものではない。冷媒が二酸化炭素以外のヒートポンプサイクル（冷凍サイクル）の圧縮機モータであってもよいし、負荷は圧縮機構ではなくポンプ機構等であってもよい。位置センサを用いることなく同期モータを運転制御する場合に、本発明は広く適用して有効である。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】第１の実施形態における電動圧縮機１０の同期モータ１２と制御装置２０の概略構成を示すブロック図である。
【図２】制御装置２０のモータ起動制御時の概略制御動作を示すフローチャートである。
【図３】ステータコイルの各相（Ｕ、Ｖ、Ｗ相）の位置とα、β軸からなる固定座標との関係を定義する図である。
【図４】α、β軸を基準としたロータ磁極軸であるｄ軸とｄ軸に直交するｑ軸とからなる回転座標を定義する図である。
【図５】電流ベクトルｉの位相角度とｄ軸電流ｉｄ、ｑ軸電流ｉｑとの関係を示す図である。
【図６】制御切り替えを行なう際の電流ベクトルの状態を説明するための図である。
【図７】同期モータ起動制御における運転制御切り替えの動作例を示す図である。
【図８】第１の実施形態における制御装置２０の自制運転への制御切り替え後の概略制御動作を示すフローチャートである。
【図９】第２の実施形態における制御装置２０の自制運転への制御切り替え後の概略制御動作を示すフローチャートである。
【図１０】速度制御系の関係を示すブロック線図である。
【図１１】第２の実施形態における運転制御切り替えの動作例を示す図である。
【図１２】他の実施形態における制御切り替えを行なう際の電流ベクトルの状態を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１０  電動圧縮機
１１  圧縮機構（負荷）
１２  同期モータ
１６  インバータ回路
２０  制御装置
２２  他制制御部（他制運転制御手段）
２３  自制制御部（自制運転制御手段）
２４  制御切替条件算出部（運転制御切替手段の一部）
２５  制御切替部（運転制御切替手段の一部）
【図１】
2008199871.tif 000003
【図２】
2008199871.tif 000004
【図３】
2008199871.tif 000005
【図４】
2008199871.tif 000006
【図５】
2008199871.tif 000007
【図６】
2008199871.tif 000008
【図７】
2008199871.tif 000009
【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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