(57)【要約】【課題】モータの回転ムラを抑える制御において、その制御のかかり過ぎを抑えてモータ効率の向上を図る。【解決手段】モータをＰＷＭ制御する際、ＰＷＭ電圧を負荷トルクに応じて補正可能としているモータの制御方法であって、ロータ位置検出により位置検出間隔Ｔｎを算出する（ＳＴ１ないしＳＴ２）。位置検出間隔をロータの１回転分算出するとともに、これら位置検出間隔Ｔ１ないしＴ１２のうちの最大値Ｔｍａｘとそれら位置検出間隔Ｔ１ないしＴ１２の平均値Ｔｔｙｐとの割合（Ｔｍａｘ／Ｔｔｙｐ＝α）を算出し（ＳＴ５ないしＳＴ７）、この割合αが所定値Ａより大きいときには上記ＰＷＭ電圧を補正する値を所定に上げ（ＳＴ８，ＳＴ９）、その割合αが所定値Ｂより小さいときには上記ＰＷＭ電圧を補正する値を所定に下げて（ＳＴ１０，ＳＴ１１）回転ムラを抑える制御がかかり過ぎないようにする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧をインバータ手段でスイッチングしてモータに印加するとともに、上記モータのロータ位置を検出して上記モータの通電を切り替えて回転制御する際、上記モータの制御にＰＷＭ制御方式を採用して、上記モータの印加電圧（ＰＷＭ電圧）を可変してモータ回転数を目標回転数に制御し、かつ、上記ＰＷＭ電圧を負荷トルクに応じて補正可能としているモータの制御方法において、
上記ロータ位置検出の時刻を検出して、今回の位置検出時刻と前回の位置検出時刻との差（時間；位置検出間隔Ｔｎ）を算出し、その位置検出間隔をロータの１回転分算出するとともに、上記位置検出間隔のうちの最大値Ｔｍａｘと上記位置検出間隔の平均値Ｔｔｙｐとの割合（Ｔｍａｘ／Ｔｔｙｐ）を算出し、その割合が所定値Ａより大きいときには上記ＰＷＭ電圧を補正する値を上げ、その割合が所定値Ｂより小さいときには上記ＰＷＭ電圧を補正する値を下げるようにしたことを特徴とするモータの制御方法。
【請求項２】
直流電圧をインバータ手段でスイッチングしてモータに印加するとともに、上記モータのロータ位置を検出して上記モータの通電を切り替えて回転制御する際、上記モータの制御にＰＷＭ制御方式を採用して、上記モータの印加電圧（ＰＷＭ電圧）を可変してモータ回転数を目標回転数に制御し、かつ、上記ＰＷＭ電圧を負荷トルクに応じて補正可能としているモータの制御方法において、
上記ロータ位置検出の時刻を検出して、今回の位置検出時刻と前回の位置検出時刻との差（時間；位置検出間隔Ｔｎ）を算出し、その位置検出間隔をロータの１回転分算出するとともに、上記位置検出間隔のうちの最大値Ｔｍａｘと上記位置検出間隔のうちの最小値Ｔｍｉｎとの割合（Ｔｍａｘ／Ｔｍｉｎ）を算出し、その割合が所定値Ａより大きいときには上記ＰＷＭ電圧を補正する値を上げ、その割合が所定値Ｂより小さいときには上記ＰＷＭ電圧を補正する値を下げるようにしたことを特徴とするモータの制御方法。
【請求項３】
上記所定値Ａは所定値Ｂより大きい値である請求項１または２に記載のモータの制御方法。
【請求項４】
上記割合が所定値Ａ以下で、所定値Ｂ以上であるときには上記ＰＷＭ電圧を補正する値を維持するようにした請求項１，２または３に記載のモータの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機などのモータとして用いられるモータ（例えばブラシレスＤＣモータ）の制御方法に関し、さらに詳しく言えば、１回転中の回転ムラを抑制するモータの制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常のブレシレスＤＣモータの制御装置では、ＡＣ電源をリアクタを介して倍電圧整流回路で直流電源を得、この直流電源をモータを駆動するインバータ回路の電源にするとともに、マイクロコンピュータなどの制御手段によってインバータ回路の複数スイッチング素子をスイッチングし、モータに所定電圧を印加するようにしている。
【０００３】
上記インバータ回路は上下アームのスイッチング素子からなり、その上下アームのスイッチング素子を組み合わせてオン，オフして三相の電圧としてモータに印加し、モータの巻線通電を切り替える。このとき、ロータの位置を検出して通電切り替えタイミングを得る必要があるが、その位置検出回路は非通電相に発生する誘起電圧波形と基準電圧とを比較して位置信号を得る。
【０００４】
上記制御手段は位置信号によりロータ位置を検出し、この位置検出信号に基づいて最適なタイミングでインバータ回路のスイッチング素子をスイッチングして電機子巻線の通電を切り替える。また、回転数の制御については、上記位置検出信号により回転数を得て、その回転数と目標回転数との差を算出してこれに応じてＰＷＭデューティのオン比を変更する。
【０００５】
ところで、圧縮機について言えば、冷媒の吸入，圧縮，吐出サイクルによる負荷変動があるため、その圧縮機のモータには回転ムラが生じる。この回転ムラを抑えるため、予め負荷トルクに応じてモータの１回転中の位置検出間隔ごとのトルクパターンを求めておき、そのトルクパターンを用いてトルク制御を行うことが知られている。
【０００６】
そのトルク制御として、ブラシレスＤＣモータの１回転中を複数区間に分割し、各区間（例えば位置検出間隔）ごとについて、電気角１８０×ｍ（ｍは２以上の整数）離れた区間同士を比較し、その比較結果の差分に応じて各区間ごとのＰＷＭデューティを増減する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
これによれば、その差分が大きい位置検出間隔においては平均デューティに加える補正量を大きくし、その差分が小さい位置検出間隔においてはその補正量を小さくする。
【０００８】
換言すると、負荷トルクが増大するときにはブラシレスモータの出力トルクを増大させ、その負荷トルクが減少するときにはその出力トルクを減少させる。これにより、１回転中の負荷変動による回転速度変動を抑え、振動を低減することができる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−４４９８５号公報（第１５頁）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記モータのトルク制御法によると、１回転中における所定区間の補正量が大きくなり過ぎたりし、特に１回転中の区間のうちの最大区間が小さいほど（回転トルクが大きいほど）、その補正量が大きくなるため、回転ムラ（回転速度変動）を抑える制御がかかり過ぎたりし、これがモータ効率を低下させるという問題が指摘されている。
【００１１】
したがって、本発明の課題は、モータ効率の低下を招くことなく、１回転中の回転ムラを抑制することができるモータの制御方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、直流電圧をインバータ手段でスイッチングしてモータに印加するとともに、上記モータのロータ位置を検出して上記モータの通電を切り替えて回転制御する際、上記モータの制御にＰＷＭ制御方式を採用して、上記モータの印加電圧（ＰＷＭ電圧）を可変してモータ回転数を目標回転数に制御し、かつ、上記ＰＷＭ電圧を負荷トルクに応じて補正可能としているモータの制御方法において、上記ロータ位置検出の時刻を検出して、今回の位置検出時刻と前回の位置検出時刻との差（時間；位置検出間隔Ｔｎ）を算出し、その位置検出間隔をロータの１回転分算出するとともに、上記位置検出間隔のうちの最大値Ｔｍａｘと上記位置検出間隔の平均値Ｔｔｙｐとの割合（Ｔｍａｘ／Ｔｔｙｐ）を算出し、その割合が所定値Ａより大きいときには上記ＰＷＭ電圧を補正する値を上げ、その割合が所定値Ｂより小さいときには上記ＰＷＭ電圧を補正する値を下げるようにしたことを特徴としている。
【００１３】
また、本発明は別の特徴として、上記ロータ位置検出の時刻を検出して、今回の位置検出時刻と前回の位置検出時刻との差（時間；位置検出間隔Ｔｎ）を算出し、その位置検出間隔をロータの１回転分算出するとともに、これら位置検出間隔のうちの最大値Ｔｍａｘと最小値Ｔｍｉｎとの割合（Ｔｍａｘ／Ｔｍｉｎ）を算出し、その割合が所定値Ａより大きいときには上記ＰＷＭ電圧を補正する値を上げ、その割合が所定値Ｂより小さいときには上記ＰＷＭ電圧を補正する値を下げるようにしたことを特徴としている。
【００１４】
上記所定値Ａは所定値Ｂより大きい値にするとよい。また、上記割合が所定値Ａ以下で、所定値Ｂ以上であるときには上記ＰＷＭ電圧を補正する値を維持することが好ましい。これにより、１回転中の回転ムラを抑える制御が負荷トルクに応じて適切に行われる。また、負荷トルクが例えば予め想定した状態にあり、つまりその想定に基づいて設定した補正値が用いられるため、回転ムラを抑える制御が適切に行われる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図１ないし図３を参照して、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１６】
本発明のモータの制御方法は、ブラシレスＤＣモータの１回転中を位置検出により複数に分割した間隔を得（例えば１２区間の位置検出間隔時間を得）、それら位置検出間隔（時間）の最大値／平均値の割合あるいはその最大値／最小値の割合を算出し、この割合に応じて回転ムラを抑える制御の補正値を修正してモータの効率低下を防ぐようにしている。
【００１７】
そのため、図２に示すような制御装置を備えている。この制御装置は、ＡＣ電源１０を力率改善用のリアクタ１１を介して倍電圧整流回路１２に供給して直流電源を得、この直流電源をブラシレスＤＣモータ１３を駆動するインバータ部１４の電源にするとともに、マイクロコンピュータやドライバなどからなる制御部１５によって、インバータ部１４の上下アーム１４ａ，１４ｂのスイッチング素子をスイッチングして、三相の所定電圧を生成しブラシレスＤＣモータ４のＵ相，Ｖ相，Ｗ相に印加する。
【００１８】
倍電圧整流回路１２は、一般的な構成である整流回路１２ａ、倍電圧用のコンデンサ１２ｂ，１２ｃおよび平滑用のコンデンサ１２ｄからなる。インバータ部１４は、上アーム１４ａのスイッチング素子と下アーム１４ｂのスイッチング素子をブリッジ構成してなる。
【００１９】
制御部１５は、ＰＷＭ制御方式によりブラシレスＤＣモータ１３を回転制御するが、その制御に際して、位置検出回路１６によりロータ１３ａの位置検出を行い、その位置検出信号に基づいてモータ巻線の通電切り替えタイミングを得る。
【００２０】
位置検出回路１６は、Ｕ相，Ｖ相およびＷ相の巻線電圧を得るための抵抗回路１６ａ，１６ｂ，１６ｃと、基準電圧を得るための抵抗回路１６ｄと、それら巻線電圧と基準電圧とを比較する比較回路１６ｅ，１６ｆ，１６ｇとからなり、非通電相の誘起電圧波形と基準電圧（１／２電圧）との交点を含む位置信号を制御部６に出力する。
【００２１】
したがって、制御部１５は従来と同様に、それら位置信号の立ち上がりエッジ（あるいは立ち下がりエッジ）によりロータ位置を検出するとともに、そのロータ位置検出から最適な位相角の通電切り替えタイミングを得てイバータ部１４の上下アーム１４ａ，１４ｂの所定スイッチング素子をスイッチングして電機子巻線の通電を切り替える。
【００２２】
また、回転数の制御については、その位置検出により回転数を得て、その回転数と目標回転数との差を算出して、これに応じてＰＷＭデューティのオン比を可変する。さらに、回転ムラを抑える制御の補正値（ＰＷＭ電圧の補正値）ΔＶｉは例えば下記表１に示す形式で内部メモリに記憶し、これら補正値を図１に示すフローチャート図により修正可能としている。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
なお、上記表１は圧縮機駆動用のモータに適用した場合の補正値ΔＶｉの一例であり、圧縮機の負荷トルクをもとにして経験的に求め、あるいはその負荷を想定して求め、その負荷トルクが大きい箇所（ほぼ回転角度１８０°付近）ほど、大きい値としてなる。また、ブラシレスＤＣモータ１３の巻線が三相をスター結線として場合であり、Ｕ，Ｖ，ＷがブラシレスＤＣモータ１３の巻線の各相を表し、その矢印が各相の通電による電流の向きを表している。
【００２５】
次に、上記構成の制御装置の動作について、図１のフローチャート図および図３のトルク図を参照して説明する。まず、制御部１５は、上述したようにブラシレスＤＣモータ１３の起動後に、位置検出回路１６からの位置信号をもとにしてモータ通電を切り替えて回転制御し、かつ、所定ＰＷＭ波形を生成してその通電切り替えに重畳し、モータ２の回転数を目標回転数に制御する。
【００２６】
このとき、位置信号により位置検出時刻ｔｉを検出し（ステップＳＴ１）、今回の位置検出時刻ｔｉと前回の位置検出時刻ｔｉ−１との差（時間；位置検出間隔）Ｔｎを算出し（ステップＳＴ２）、この算出差を内部のメモリに一旦記憶する。例えば、図３に示すように、ロータ４ａの１回転により、そのメモリには位置検出間隔Ｔ１ないしＴ１２のデータが記憶される。
【００２７】
その１回転後にステップＳＴ３からステップＳＴ４に進み、それら位置検出間隔Ｔ１ないしＴ１２のデータを読み出して、これらのうちの最大値Ｔｍａｘを抽出し（ステップＳＴ５）、さらにそれらデータを加算してこれを１２で除算して平均値Ｔｔｙｐを算出する（ステップＳＴ６）。続いて、最大値Ｔｍａｘ／平均値Ｔｔｙｐ＝α（割合）を算出（ステップＳＴ７）、この割合αが所定値Ａより大きいか否かを判断する（ステップＳＴ８）。
【００２８】
最大値Ｔｍａｘが他の位置検出間隔よりもかなり大きく、その割合αが所定値Ａより大きい場合、上記表１に示す補正値ΔＶｉをΔＶｉ×ａ（定数；例えば１．０１）に置き換える（ステップＳＴ９）。すると、現ＰＷＭデューティのオン比がそのΔＶｉ×ａに対応するように補正され、つまり当該間隔におけるＰＷＭ電圧がΔＶｉ×ａだけ高くされる。
【００２９】
図３および表１から明らかなように、負荷トルクが小さい箇所よりも大きい箇所ほど、その補正値ΔＶｉが大きい値ほど、大きく修正される。これにより、その負荷トルクが大きい箇所ほど、回転速度ｎが上昇されることになり、１回転中の回転ムラが適切に抑えられる。
【００３０】
最大値Ｔｍａｘが他の位置検出間隔よりもそれほど大きくなく、その割合αが所定値Ａ以下である場合、さらにその割合αが所定値Ｂ（＜Ａ）より小さいか否かを判断する（ステップＳＴ１０）。その割合αが所定値Ｂより小さい場合、上記表１に示す補正値ΔＶｉをΔＶｉ×ｂ（定数；例えば０．９５）に置き換える（ステップＳＴ１１）。
【００３１】
すると、１回転中の位置検出間隔Ｔｎの最大値Ｔｍａｘがそれほど大きくない場合、補正値ΔＶｉが低くなり、現ＰＷＭデューティのオン比がそのΔＶｉ×ｂだけ補正され、現ＰＷＭ電圧が低くされる。
【００３２】
図３および表１から明らかなように、負荷トルクが大きい箇所ほど、その補正値ΔＶｉが大きい値ほど、小さく修正され回転速度が下降される。これにより、その負荷トルクが大きい箇所において、回転ムラを抑える制御がかかり過ぎるということもなくなり、モータ効率の低下が抑制され、また、１回転中の回転ムラ制御の適切化が図られる。
【００３３】
なお、割合αが所定値Ａ以下で、所定値Ｂ以上であるときには、上記表１の補正値ΔＶｉをそのまま現ＰＷＭ信号電圧に加味して回転ムラを抑える制御を行う。それら所定値Ａ，ＢはブラシレスＤＣモータ４の負荷（圧縮機等）に応じて経験的に、また使用環境等を踏まえて求めるとよい。
【００３４】
上記の例では、最大値Ｔｍａｘ／平均値Ｔｔｙｐの割合により補正値ΔＶｉを高くする修正、また低くする修正を行っているが、１回転中の位置検出間隔Ｔｎの最大値Ｔｍａｘとその最小値Ｔｍｉｎとの割合（Ｔｍａｘ／Ｔｍｉｎ）を算出し、この割合Ｔｍａｘ／Ｔｍｉｎ（＝α）により補正値ΔＶｉを修正するようにしてもよい。
【００３５】
この場合、その割合が所定値Ａより大きいときには補正値ΔＶｉを高くする修正を行い、その割合が所定値Ｂより小さいときには補正値ΔＶｉを低くする修正を行う。なお、その所定値Ａ，Ｂは上記実施例と同じでなくともよく、また、その修正のための定数ａ，ｂについても同じでなくもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ロータ位置検出をもとにして１回転中の位置検出間隔時間を算出し、これらの最大値／その平均値の割合αを算出し、この割合αに応じて回転ムラを抑える制御の補正値を修正しており、例えばその割合が所定値Ａより大きいときにはその補正値を高い値に修正して、負荷トルクが大きい箇所における回転速度を上昇して１回転中の回転ムラを適切に抑え、また、その割合が所定値Ｂ（＜Ａ）より小さいときにはその補正値を低い値に修正して、負荷トルクが大きい箇所おける回転速度を下降して回転ムラを抑える制御のかかり過ぎを抑えるようにしたことにより、モータ効率の低下が抑制されるという効果がある。
【００３７】
また、別の方法として、上記割合αを算出する代わりに、１回転中の位置検出間隔時間のうち最大値／それらの最小値の割合を算出し、その割合に応じて回転ムラを抑える制御の補正値を修正することにより、その割合が上記割合αより大きくなり易く、特に負荷トルクが大きい箇所における回転速度がより低下するために回転ムラを抑える制御のかかり過ぎがより抑えられるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のモータの制御方法を説明する概略的フローチャート図。
【図２】本発明のモータの制御方法が適用される制御装置を説明する概略的ブロック線図。
【図３】本発明のモータの制御方法を説明する概略的トクル波形図。
【符号の説明】
１３  モータ（ブラシレスＤＣモータ）
１３ａ  ロータ
１４  インバータ部
１５  制御部
１６  位置検出回路
Ａ  所定値
ａ  定数
Ｂ  所定値（＜Ａ）
ｂ  定数（＜ａ）
Ｔｉ  位置検出時刻
Ｔｍａｘ  最大値（１回転中の最大位置検出間隔；時間）
Ｔｍｉｎ  最小値（１回転中の最小位置検出間隔；時間）
Ｔｎ  位置検出間隔（時間；Ｔ１ないしＴ１２）
Ｔｔｙｐ  平均値（１回転中の位置検出間隔平均値；時間）
ΔＶｉ  補正値（ＰＷＭ電圧補正値；ΔＶ１ないしΔＶ１２）
α  割合（＝Ｔｍａｘ／Ｔｔｙｐ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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