(57)【要約】【課題】モータの回転数を安定かつ迅速に目標回転数にすることができるモータ制御装置およびそれを用いた空気調和機を提供する。【解決手段】正弦波通電駆動部１５bから出力された正弦波電圧によりファンモータ１５aを駆動する。上記ファンモータ１５aの現在回転数が所定回転数よりも低くかつ目標回転数が所定回転数よりも高いとき、室外制御装置２０からの指令電圧に基づいて、進角調整部１５cにより正弦波通電駆動部１５bから出力される正弦波電圧を位相制御することによって、ファンモータ１５aの回転数を所定回転数近傍で所定時間保持した後に目標回転数にする。【選択図】図１
2005110415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流同期式のモータ(１５a)を駆動する正弦波電圧を位相制御することにより上記モータ(１５a)の回転数を制御するモータ制御装置であって、
上記モータ(１５a)を駆動する正弦波電圧を出力する正弦波電圧出力部(１５b)と、
上記モータ(１５a)の現在回転数が目標回転数と異なるとき、上記目標回転数と上記現在回転数との間の所定の回転数で所定時間保持した後に上記目標回転数になるように、上記正弦波電圧出力部(１５b)から出力される正弦波電圧の位相を制御する制御部(２０)とを備えたことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ制御装置において、
上記制御部(２０)は、上記モータ(１５a)の現在回転数が目標回転数よりも低く、かつ、この目標回転数より低い所定の第１回転数よりも低いとき、上記モータ(１５a)の回転数を上記所定の第１回転数またはその近傍で所定時間保持した後に上記目標回転数になるように、上記正弦波電圧出力部(１５b)から出力される正弦波電圧の位相を制御することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載のモータ制御装置において、
上記制御部(２０)は、上記モータ(１５a)の現在回転数が目標回転数よりも高く、かつ、この目標回転数よりも高い所定の第２回転数よりも高いとき、上記モータ(１５a)の回転数を上記所定の第２回転数またはその近傍で所定時間保持した後に上記目標回転数になるように、上記正弦波電圧出力部(１５b)から出力される正弦波電圧の位相を制御することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載のモータ制御装置において、
上記モータ(１５a)がファンモータであることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１つに記載のモータ制御装置を用いたことを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータ制御装置およびそれを用いた空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータ制御装置としては、駆動通電方式として正弦波電圧によりファンモータを駆動するものがある(例えば、特開平１１−３３２２８３号公報(特許文献１)参照)。
【０００３】
また、このような正弦波電圧によりファンモータを駆動するモータ制御装置において、所望の回転数に応じた最適位相角度に調整するための回転速度指令をファンモータに出力するものがある。この正弦波電圧の位相を制御することによりファンモータの回転数を制御するモータ制御装置では、ファンモータの回転数が低速回転から高速回転に急速に変化させようとすると、ファンモータの駆動力がオーバトルクとなり、ファンモータに内蔵する過電流制限回路により電流制限を受けて、結果的にファンモータの巻線電流波形に歪が生じ、図５に示すように最終的に所望の回転数を出力できないという問題や、図６に示すように所望の回転数に迅速に収束できないという問題がある。
【特許文献１】特開平１１−３３２２８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、この発明の目的は、モータの回転数を安定かつ迅速に目標回転数にすることができるモータ制御装置およびそれを用いた空気調和機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、この発明のモータ制御装置は、直流同期式のモータを駆動する正弦波電圧を位相制御することにより上記モータの回転数を制御するモータ制御装置であって、上記モータを駆動する正弦波電圧を出力する正弦波電圧出力部と、上記モータの現在回転数が目標回転数と異なるとき、上記目標回転数と上記現在回転数との間の所定の回転数で所定時間保持した後に上記目標回転数になるように、上記正弦波電圧出力部から出力される正弦波電圧の位相を制御する制御部とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
上記構成のモータ制御装置によれば、上記正弦波電圧出力部から出力される正弦波電圧を位相制御する制御部によって、モータの現在回転数が目標回転数と異なるとき、まず、モータの回転数を所定の回転数(またはその近傍)にして所定時間その回転数を保持した後に目標回転数にすることによって、オーバーシュートせずに電流制限を受けないで目標回転数に速やかに収束させることができる。したがって、モータの回転数を安定かつ迅速に目標回転数に上げることができる。
【０００７】
また、一実施形態のモータ制御装置は、上記制御部は、上記モータの現在回転数が目標回転数よりも低く、かつ、この目標回転数より低い所定の第１回転数よりも低いとき、上記モータの回転数を上記所定の第１回転数またはその近傍で所定時間保持した後に上記目標回転数になるように、上記正弦波電圧出力部から出力される正弦波電圧の位相を制御することを特徴とする。
【０００８】
上記モータ制御装置によれば、上記正弦波電圧出力部から出力される正弦波電圧を位相制御する制御部によって、モータの現在回転数が目標回転数よりも低く、かつ、この目標回転数より低い所定の第１回転数よりも低いとき、まず、モータの回転数を所定の第１回転数(またはその近傍)にして所定時間その第１回転数を保持した後に目標回転数にすることによって、モータの回転数を安定かつ迅速に目標回転数に上げることができる。
【０００９】
また、一実施形態のモータ制御装置は、上記制御部は、上記モータの現在回転数が目標回転数よりも高く、かつ、この目標回転数よりも高い所定の第２回転数よりも高いとき、上記モータの回転数を上記所定の第２回転数またはその近傍で所定時間保持した後に上記目標回転数になるように、上記正弦波電圧出力部から出力される正弦波電圧の位相を制御することを特徴とする。
【００１０】
上記実施形態のモータ制御装置によれば、上記正弦波電圧出力部から出力される正弦波電圧を位相制御する制御部によって、モータの現在回転数が目標回転数よりも高く、かつ、この目標回転数よりも高い所定の第２回転数よりも高いとき、まず、モータの回転数を所定の第２回転数(またはその近傍)にして所定時間その第２回転数を保持した後に目標回転数にすることによって、モータの回転数を安定かつ迅速に目標回転数に下げることができる。
【００１１】
また、一実施形態のモータ制御装置は、上記モータがファンモータであることを特徴とする。
【００１２】
上記実施形態のモータ制御装置によれば、急速な回転数変化に対応できないファンモータにおいて、正弦波電圧駆動により騒音や振動を抑制しつつ回転数を安定かつ迅速に目標回転数にすることができ、モータ巻線の過電流や過熱を防止でき、信頼性を向上できる。
【００１３】
また、この発明の空気調和機は、上記モータ制御装置を用いたことを特徴とする。
【００１４】
上記空気調和機によれば、上記モータ制御装置をファンモータや圧縮機用モータを駆動制御するのに用いることによって、正弦波電圧駆動により騒音や振動を抑制しつつ回転数を安定かつ迅速に目標回転数にすることができ、モータ巻線の過電流や過熱を防止でき、信頼性を向上できる。
【発明の効果】
【００１５】
以上より明らかなように、この発明のモータ制御装置によれば、モータの現在回転数が目標回転数と異なるとき、目標回転数と現在回転数との間の所定の回転数で所定時間保持した後に目標回転数にすることによって、モータの回転数を安定かつ迅速に目標回転数にすることができ、特にファンモータにおいて過電流や過熱に対して信頼性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明のモータ制御装置およびそれを用いた空気調和機を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１７】
図１はこの発明の実施の一形態のモータ制御装置を用いた空気調和機の概略構成図であり、この空気調和機は、図１に示すように、圧縮機１１と、上記圧縮機１１の吐出側に一端が接続された室外熱交換器１２と、上記室外熱交換器１２の他端に一端が接続された絞り機構１３と、上記絞り機構１３の他端に一端が接続され、他端が圧縮機１１の吸込側に接続された室内熱交換器１４とを備え、圧縮機１１,室外熱交換器１２,絞り機構１３および室内熱交換器１４で環状の冷媒回路を構成している。また、上記空気調和機は、室外熱交換器１２の近傍に室外ファンモータ装置１５を配置すると共に、室内熱交換器１４の近傍に室内ファンモータ装置１６を配置しており、上記室外ファンモータ装置１５等を制御する制御部を含む室外制御装置２０を備えている。
【００１８】
上記室外ファンモータ装置１５は、室外ファンモータ１５aと、上記室外ファンモータ１５aを正弦波電圧により駆動する正弦波電圧出力部の一例としての正弦波通電駆動部１５bと、上記正弦波通電駆動部１５bから出力される正弦波電圧の位相を調整する進角調整部１５cとを有している。
【００１９】
また、上記室外制御装置２０は、マイクロコンピュータと入出力回路などからなり、上記室外ファンモータ装置１５に目標回転数に相当する指令電圧を出力する目標回転数指令部２１と、現在の指令電圧を検出する現在電圧検出部２２と、現在の回転数を検出する現在回転数検出部２３と、起動時間を計時する第１タイマＴ1と、指令電圧を保持するための保持時間を計時する第２タイマＴ2と、指令電圧を出力してから室外ファンモータ１５aの回転数が安定するまでの時間を計時する第３タイマＴ3とを有している。上記現在回転数検出部２３は、モータ回転子の回転位置を検出するセンサなどを用いて、そのセンサなどにより検出された検出信号に基づいて現在回転数を検出する。
【００２０】
図２,図３は上記室外制御装置２０の動作を説明するフローチャートである。以下、図２,図３に従って上記室外制御装置２０のモータ制御処理を詳細に説明する。なお、このモータ制御処理は、運転中、繰り返し行われる。また、第１,第２タイマＴ1,Ｔ2の初期の状態は、計時を終了した状態と同じである。
【００２１】
まず、モータ制御処理がスタートすると、図２に示すステップＳ１で室外ファンモータ１５aが停止状態か否かを判定して、室外ファンモータ１５aが停止状態であると判定すると、ステップＳ２に進む一方、室外ファンモータ１５aが停止状態でないと判定すると、ステップＳ２をスキップする。
【００２２】
次に、ステップＳ２で初期の指令電圧に基づいて正弦波通電駆動部１５bから室外ファンモータ１５aを駆動する正弦波電圧を出力し、起動に要する時間を計時する第１タイマＴ1をスタートする。これにより、停止状態の室外ファンモータ１５aを起動させる。このときの第１タイマＴ1の計時時間は約２０秒としている。
【００２３】
次に、ステップＳ３に進み、第１タイマＴ1の計時が終了したか否かを判定して、第１タイマＴ1の計時が終了していないと判定すると、この処理を終了する一方、第１タイマＴ1の計時が終了していると判定すると、ステップＳ４に進む。
【００２４】
次に、ステップＳ４で指令電圧を保持するための第２タイマＴ2の計時が終了したか否かを判定して、第２タイマＴ2の計時が終了していないと判定すると、この処理を終了する一方、第２タイマＴ2の計時が終了したと判定すると、ステップＳ５に進む。
【００２５】
次に、ステップＳ５で第３タイマＴ3の計時が終了したか否かを判定して、第３タイマＴ3の計時が終了していないと判定すると、この処理を終了する一方、第３タイマＴ3の計時が終了したと判定すると、ステップＳ６に進む。この第３タイマＴ3により、指令電圧を出力した後、室外ファンモータ１５aの回転が安定するまでの時間を待つ。
【００２６】
そして、ステップＳ６で目標回転数が現在回転数検出部２３により検出された現在回転数と一致するか否かを判定して、目標回転数が現在回転数と一致するときは、この処理を終了する一方、目標回転数が現在回転数と一致しないときは、ステップＳ７に進み、第３タイマＴ3をスタートして、図３に示すステップＳ１１に進む。
【００２７】
次に、ステップＳ１１で現在の室外ファンモータ１５aに対する指令電圧を記憶して、ステップＳ１２に進む。
【００２８】
次に、ステップＳ１２で目標回転数が現在回転数よりも高いか否かを判定して、目標回転数が現在回転数よりも高いと判定すると、ステップＳ１３に進み、室外ファンモータ１５aに対する指令電圧を所定値(例えば０．１Ｖ(回転数２０r／min.に相当))増加させて、ステップＳ１５に進む。
【００２９】
一方、ステップＳ１２で目標回転数が現在回転数以下であると判定すると、ステップＳ１４に進み、室外ファンモータ１５aに対する指令電圧を所定値(例えば０．１Ｖ(回転数２０r／min.に相当))減少させて、ステップＳ１５に進む。
【００３０】
次に、ステップＳ１５で目標回転数指令部２１より進角調整部１５cに対して指令電圧を出力する。この指令電圧に基づいて、進角調整部１５cは正弦波通電駆動部１５bから出力される正弦波電圧の位相を調整して、室外ファンモータ１５aの回転数を制御する。
【００３１】
次に、ステップＳ１６に進み、室外ファンモータ１５aに対する指令電圧が、変化前後で所定回転数に相当する指令保持電圧を通過したか否かを判定して、指令電圧が変化前後で指令保持電圧を通過したと判定すると、ステップＳ１７に進み、第２タイマＴ2をスタートする。
【００３２】
一方、ステップＳ１６で指令電圧が変化前後で指令保持電圧を通過していないと判定すると、この処理を終了する。
【００３３】
図４は上記室外制御装置２０による回転数制御と従来制御とを比較するための回転数の変化を示しており、図４において、横軸は経過時間(秒)を表し、縦軸は目標回転数に対する指令電圧(Ｖ)を表している。なお、図４に示す上昇ライン(理論値)は、ファンモータに過電流や加熱等が生じさせることなく回転数をスムーズに上げるときの理想的な回転数変化を示している。
【００３４】
図４に示すように、従来制御では、始動後に目標回転数が所定周波数(指令電圧３.５Ｖ)を越えるとき、ファンモータの回転数が目標回転数に達するまでにオーバーシュートが発生し、点線で囲む領域において電流歪が発生する。これに対して、本実施形態のモータ制御装置を用いた空気調和機では、始動後に目標回転数が所定周波数(指令電圧３.５Ｖ)を越えるときは、まず、ファンモータの回転数を所定周波数にして約３０秒保持した後、目標回転数に上げることによって、オーバーシュートが発生しない。しかも、図４に示す上昇ラインに示す回転数変化よりも早くファンモータの回転数を目標回転数にすることができる。
【００３５】
このように、上記モータ制御装置を用いた空気調和機では、室外制御装置２０の指令電圧に基づいて、正弦波通電駆動部１５bから出力される正弦波電圧を進角調整部１５cにより位相制御して、ファンモータ１５aの現在回転数が目標回転数と異なるときに、ファンモータ１５aの回転数を目標回転数と現在回転数との間の所定回転数近傍にして所定時間保持した後に目標回転数にすることによって、ファンモータ１５aの回転数を安定かつ迅速に目標回転数に上げることができる。
【００３６】
また、上記モータ制御装置を用いた空気調和機では、ファンモータ１５aの現在回転数が目標回転数よりも低く、かつ、この目標回転数より低い所定回転数よりも低いとき、ファンモータ１５aの回転数を所定回転数近傍にして所定時間回転させた後に目標回転数にすることによって、ファンモータ１５aの回転数を安定かつ迅速に目標回転数に上げることができる。
【００３７】
また、上記モータ制御装置を用いた空気調和機では、ファンモータ１５aの現在回転数が目標回転数よりも高く、かつ、この目標回転数より高い所定回転数よりも高いとき、ファンモータ１５aの回転数を所定回転数近傍にして所定時間回転させた後に目標回転数にすることによって、ファンモータ１５aの回転数を安定かつ迅速に目標回転数に下げることができる。
【００３８】
また、上記モータ制御装置を用いた空気調和機によれば、急速な回転数変化に対応できないファンモータ１５aにおいて、正弦波電圧駆動により騒音や振動を抑制しつつ回転数を安定かつ迅速に目標回転数にすることができ、モータ巻線の過電流や過熱を防止でき、信頼性を向上することができる。
【００３９】
上記実施の形態では、室外ファンモータ１５aに対する指令電圧が変化前後で指令保持電圧を通過したときに、第２タイマＴ2をスタートさせて、指令保持電圧に相当する所定回転数近傍で所定時間保持する動作をさせたが、室外ファンモータ１５aに対する指令電圧が指令保持電圧を下方から上方に向かって通過するときのみ保持動作してもよく、その逆のときのみ保持動作してもよい。また、室外ファンモータ１５aに対する指令電圧が指令保持電圧を下方から上方に向かって通過する場合と、室外ファンモータ１５aに対する指令電圧が指令保持電圧を上方から下方に向かって通過する場合で、異なる指令保持電圧を用いてもよい。なお、保持動作時の回転数は、所定回転数近傍としたが、所定回転数であってもよい。さらに、指令保持電圧に相当する所定回転数は、固定値に限らず、目標回転数と現在回転数との差に応じて目標回転数と現在回転数との間において適宜設定される回転数で所定時間保持した後に目標回転数にしてもよい。
【００４０】
また、上記実施の形態では、空気調和機の室外ファンモータ１５aの回転数を制御するモータ制御装置について説明したが、室内ファンモータにこの発明を適用してもよい。また、この発明のモータ制御装置は、ファンモータに限らず、圧縮機用モータ等の他のモータの制御に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１はこの発明の実施の一形態のモータ制御装置を用いた空気調和機の概略構成図である。
【図２】図２は上記空気調和機の室外制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図３】図３は図２に続くフローチャートである。
【図４】図４は上記室外制御装置による回転数制御と従来制御とを比較するための回転数の変化を示す図である。
【図５】図５は従来のモータ制御装置によるモータ制御において目標回転数に到達しないときの回転数の変化を示す図である。
【図６】図６は従来のモータ制御装置によるモータ制御において目標回転数に収束するのが遅いときの回転数の変化を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１１…圧縮機、
１２…室外熱交換器、
１３…絞り機構、
１４…室内熱交換器、
１５…室外ファンモータ装置、
１５a…ファンモータ、
１５b…正弦波通電駆動部、
１５c…進角調整部、
１６…室内ファンモータ装置、
２０…室外制御部、
２１…目標回転数指令部、
２２…現在電圧検出部、
２３…現在回転数検出部、
Ｔ1…第１タイマ、
Ｔ2…第２タイマ、
Ｔ3…第３タイマ。
【図１】
2005110415.tif 000003
【図２】
2005110415.tif 000004
【図３】
2005110415.tif 000005
【図４】
2005110415.tif 000006
【図５】
2005110415.tif 000007
【図６】
2005110415.tif 000008