(57)【要約】【課題】  整流回路部分を小型化すると共に、位置センサを用いた構成および位置センサレスの構成のいずれの構成でも対応することが可能な小型で信頼性の高いモータ制御装置を提供すること。【解決手段】  本発明のモータ制御装置において、制御部は、インバータ回路への入力電圧と、ブラシレスモータに流れるモータ電流と、ブラシレスモータに流れるべき値を示すモータ電流指令値が入力され、インバータ回路への入力電圧値がブラシレスモータに印加すべき電圧値よりも小さい時に前記ブラシレスモータへの印加電圧の電圧位相を保持して、前記インバータ回路を制御する構成されている。【選択図】  図１
2005020986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変動する電圧を入力とし、前記電圧を所望の電圧に変換してブラシレスモータへ出力するインバータ回路、および
前記インバータ回路への入力電圧と、前記ブラシレスモータに流れるモータ電流と、前記ブラシレスモータに流れるべき値を示すモータ電流指令値とが入力され、前記インバータ回路への入力電圧値が前記ブラシレスモータに印加すべき電圧値よりも小さい時に前記ブラシレスモータへの印加電圧の電圧位相を保持して、前記インバータ回路を制御する制御部、
を具備するよう構成されたモータ制御装置。
【請求項２】
制御部は、ブラシレスモータの回転位相をモータ電流に基づいて推定するよう構成された請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
制御部は、インバータ回路の両端の電圧値がブラシレスモータに印加する電圧指令値よりも小さい時に前記制御部の積分制御を停止するよう構成された請求項１または２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
制御部は、非干渉項を有する計算式により電圧指令値を算出するよう構成された請求項１から３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
制御部は、インバータ回路の電圧を検出し、次の制御周期に印加される前記インバータ回路の電圧を推定して、前記インバータ回路を制御するよう構成された請求項１から４のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
インバータ回路の入力側に静電容量の小さいコンデンサを有するよう構成された請求項１から５のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
インバータ回路の入力側にインダクタンスの小さいインダクタを有するよう構成された請求項１から６のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
インダクタとダイオードとスイッチング素子とコンデンサとを有する昇圧回路、および
前記昇圧回路を制御する昇圧回路制御部をさらに具備し、
前記昇圧回路制御部は、前記スイッチング素子のデューティー値を前記制御部からの信号に基づいて決定することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
昇圧回路制御部は、検出された交流電源の位相および交流電流値が入力されるよう構成されており、検出された位相と制御部からの制御信号とに基づいて交流電流指令値を出力する交流電流指令部、および
前記交流電流指令値と検出された交流電源の交流電流とに基づいて前記スイッチング素子を駆動するＰＷＭ指令値を形成して出力するＰＷＭ指令作成部、を有する請求項８に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
変動する電圧が入力されるインダクタと、整流回路を構成する複数のダイオードと、前記整流回路に接続されオンオフ動作するスイッチング素子と、昇圧された電圧を出力するコンデンサとを有する昇圧回路、および
前記昇圧回路を制御する昇圧回路制御部をさらに具備することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１１】
コンデンサの静電容量をＣ［Ｆ］とし、モータの最大出力電力をＰ［Ｗ］とすると、
Ｃ≦２×１０−７×Ｐ
であるよう構成されたことを特徴とする請求項６に記載のモータ制御装置。
【請求項１２】
インバータ回路の入力側にインダクタンスの小さいインダクタを有するよう構成し、インダクタのインダクタンスをＬ［Ｈ］とし、コンデンサの静電容量をＣ［Ｆ］とすると、
Ｌ≦９×１０−９／Ｃ
であることを特徴とする請求項６に記載のモータ制御装置。
【請求項１３】
インダクタのインダクタンスをＬ［Ｈ］とし、モータの最大出力電力をＰ［Ｗ］とすると、
Ｌ≦Ｐ×１０−６
であるよう構成されたことを特徴とする請求項７に記載のモータ制御装置。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一項に記載のモータ制御装置を有する圧縮機。
【請求項１５】
請求項１から１３のいずれか一項に記載のモータ制御装置を有する空気調和機。
【請求項１６】
請求項１から１３のいずれか一項に記載のモータ制御装置を有する冷蔵庫。
【請求項１７】
請求項１から１３のいずれか一項に記載のモータ制御装置を有する電気洗濯機。
【請求項１８】
請求項１から１３のいずれか一項に記載のモータ制御装置を有する電気乾燥機。
【請求項１９】
請求項１から１３のいずれか一項に記載のモータ制御装置を有する送風機。
【請求項２０】
請求項１から１３のいずれか一項に記載のモータ制御装置を有する電気掃除機。
【請求項２１】
請求項１から１３のいずれか一項に記載のモータ制御装置を有するヒートポンプ給湯器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機、冷蔵庫、洗濯機、送風機等が有するブラシレスモータをインバータ回路を用いて制御するためのモータ制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図３３はブラシレスモータを駆動する従来のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。以下の説明において、図３３に示した従来のモータ制御装置を第１の従来技術とする。図３３において、符号１０１は交流電源、符号１０２はインダクタ、符号１０３は整流ダイオード、符号１０４は平滑用コンデンサ、符号１０６はインバータ回路、符号１０７はブラシレスモータ、符号１０８は位置センサを示している。インバータ回路１０６に直流電力を入力するために、交流電源１０１からの交流電圧を、整流ダイオード１０３と平滑用コンデンサ１０４とを使用して直流電圧に変換した場合、交流電源１０１からの電流は平滑用コンデンサ１０４の電圧が入力交流電圧よりも小さい時にのみ流れる。このため、交流電源１０１からの電流は高調波成分を伴う電流となる。したがって、第１の従来技術においては、高調波成分を小さくして力率を改善するために、インダクタ１０２を交流電源１０１と整流ダイオード１０３との間に設けている。このように、第１の従来技術では整流回路１０５に整流ダイオード１０３のほかにインダクタ１０２と平滑用コンデンサ１０４が用いられている。また、ブラシレスモータ１０７をインバータ駆動する場合には、ロータの回転角度情報が必要である。このため、第１の従来技術においては位置センサ１０８を使用して回転角度を検出していた（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
第１の従来技術において使用される整流回路１０５のインダクタ１０２や平滑用コンデンサ１０４は、インダクタンスあるいは静電容量の大きな大型の部品であることが多いため、従来のモータ制御装置は大型で高価格のものが多かった。モータ制御装置の分野において、装置の小型化や低コスト化の観点から、インダクタンスの小さいインダクタあるいは静電容量の小さなコンデンサといった、小型の部品を使用するか、あるいは、これらの部品を使用しない整流回路の構築が望まれていた。
【０００４】
そこで、第２の従来技術として図３４に示すような、インダクタおよび平滑用コンデンサを使用しないモータ制御装置が提案されている。第２の従来技術においては平滑用コンデンサを用いていないため、インバータ回路１０６への入力電圧は直流ではなく、脈動を持った電圧波形となる。このような脈動を持った電圧がインバータ回路１０６に入力されると、インバータ回路１０６への入力電圧が低いとき、ブラシレスモータ１０７に印加したい所望の電圧をインバータ回路１０６において形成できない場合があった。第２の従来技術において、そのような所望の電圧が得られない場合には、ブラシレスモータ１０７に印加する電圧の位相を進ませるよう構成されている。このようにブラシレスモータ１０７に対する印加電圧の位相を進ませることによって、いわゆる弱め界磁状態にすることができるため、ブラシレスモータ１０７に必要な印加電圧を小さくすることが可能となる。したがって、第２の従来技術は、インバータ回路１０６への入力電圧が低いときでもブラシレスモータ１０７を駆動し続けることが可能な技術である。しかし、第２の従来技術において、インバータ回路１０６への入力電圧があらかじめ決められた値以下となった場合には、インバータ回路１０６のスイッチング動作を停止する構成であった。これは、弱め界磁状態でのモータ駆動にも限界があるためである。このように第２の従来技術はインバータ回路１０６への入力電圧があらかじめ決められた電圧値以下となった場合にはブラシレスモータ１０７へ電圧を印加しないよう構成した技術であった（例えば特許文献２参照）。
【０００５】
また、モータ制御装置においては、配線のワイヤレス化とコストの低減化の観点から、位置センサを使用しない装置が要望されている。そこで、第３の従来技術としてモータ電流を検出してブラシレスモータのロータ位置を推定する方法が提案されている。第３の従来技術は、モータ電流と、その時にブラシレスモータに印加した電圧値と、ブラシレスモータの抵抗値とインダクタンスなどのモータ定数とから、電圧方程式に基づいて導出される位相を推定する計算式より、モータのロータ位置を推定していた（例えば非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−７４７９０号公報（第１図）
【特許文献２】特開平１０−１５０７９５号公報（第３−５頁、第１図）
【非特許文献１】竹下、市川、李、松井、「速度起電力推定に基づくセンサレス突極形ブラシレスＤＣモータ制御」、電気学会論文誌Ｄ、平成９年、第１１７巻、第１号、ｐ．９８−１０４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述のように、第１の従来技術は、位置センサを使用してブラシレスモータのロータ位置を検出し、インダクタや平滑用コンデンサを使用してインバータ回路への入力電圧を直流電圧とするものである。したがって、インダクタや平滑用コンデンサはインダクタンスあるいは静電容量の大きな大型部品であるため、これらの部品を用いたモータ制御装置を小型化することは困難であった。
【０００７】
また、第２の従来技術は、位置センサを使用してブラシレスモータのロータ位置を検出するモータ制御装置であり、インダクタや平滑用コンデンサなどの大型部品を使用しない構成である。したがって、第２の従来技術は小型化や低コスト化の観点からは有効な技術である。しかし、第２の従来技術においては、インバータ回路への入力電圧が脈動するため、この入力電圧が所定値以下の低いときには、ブラシレスモータへの電圧の印加を停止させてしまうという問題があった。
したがって、インダクタや平滑用コンデンサを使用しない構成の第２の従来技術と、位置センサレスでモータを駆動するよう構成した第３の従来技術とを組み合わせて、小型化と低コスト化を図った位置センサレスのモータ制御装置を構築しようとした場合には、次のような問題がある。このような構成のモータ制御装置では、ブラシレスモータへの電圧印加を停止する期間においてはロータ位置を推定することができないため、位置センサレスでブラシレスモータを駆動することはできなかった。すなわち、単なる第２の従来技術と第３の従来技術との組み合わせではインバータ回路への入力電圧が脈動するモータ制御装置を位置センサレスで構築することは不可能であった。
【０００８】
本発明の目的は、整流回路部分を小型化すると共に、位置センサを用いた構成および位置センサレスの構成のいずれの構成でも対応することが可能な小型のモータ制御装置を提供することである。また、本発明の他の目的は、インバータ回路の入力電圧が大きく脈動するものであっても、ブラシレスモータへの電圧の印加を停止させることなく位置センサレスで駆動することができるモータ制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明のモータ制御装置は、変動する電圧を入力とし、前記電圧を所望の電圧に変換してブラシレスモータへ出力するインバータ回路、および
前記インバータ回路への入力電圧と、前記ブラシレスモータに流れるモータ電流と、前記ブラシレスモータに流れるべき値を示すモータ電流指令値とが入力され、前記インバータ回路への入力電圧値が前記ブラシレスモータに印加すべき電圧値よりも小さい時に前記ブラシレスモータへの印加電圧の電圧位相を保持して、前記インバータ回路を制御する制御部、を具備するよう構成されている。このように構成された本発明のモータ制御装置は、インバータ回路の直流側電圧が低いときでもブラシレスモータへの電圧印加を停止させることなく連続的に電圧を印加することができる。
【００１０】
本発明のモータ制御装置において、制御部を、ブラシレスモータの回転位相をモータ電流に基づいて推定するよう構成してもよい。このように構成することにより、ブラシレスモータのロータ位相情報が位置センサから得られないセンサレス駆動を行う場合においても、モータへの電圧印加を停止させることなく連続的に電圧を印加できるので、モータの位相を推定でき、位置センサを使用しないで駆動することが可能となる。
【００１１】
本発明のモータ制御装置において、制御部を、インバータ回路の両端の電圧値がブラシレスモータに印加する電圧指令値よりも小さい時に前記制御部の積分制御を停止するよう構成してもよい。このように構成することにより、電流制御を行う制御器に不要な誤差を重畳しなくてよいため、モータ電流が不要に流れることがなく、位置センサレスの推定精度を向上させることができ、良好な制御を安定して行うことができるモータ制御装置を提供する。
【００１２】
本発明のモータ制御装置において、制御部を、非干渉項を有する計算式により電圧指令値を算出するよう構成してもよい。このように本発明のモータ制御装置は、フィードバック制御に非干渉項を有しているので、電流制御系の独立性を高め、位置センサレスの推定精度をさらに向上することができ、より安定して動作する。
【００１３】
本発明のモータ制御装置において、制御部を、インバータ回路の電圧を検出し、次の制御周期に印加される前記インバータ回路の電圧を推定して、前記インバータ回路を制御するよう構成してもよい。インバータ回路の入力電圧が大きく脈動する場合には、特にインバータ回路の制御周期が長いと検出結果と実際の電圧に誤差が発生する。しかし、制御部が、検出されたインバータ回路の電圧により、次の制御周期に印加されるインバータ回路の電圧を推定して制御するよう構成されているため、インバータ回路の入力電圧を高精度で推定することができる。この結果、本発明によれば、より精度の高い電圧をブラシレスモータに印加することができ、さらに良好なモータ制御装置を提供することができる。
本発明のモータ制御装置において、インバータ回路の入力側に静電容量の小さいコンデンサを有するよう構成してもよい。このように構成された本発明のモータ制御装置は、モータ側からの回生電流がコンデンサに流れ込むようになるため、その回生電流に起因してインバータ主回路の入力側電圧が異常に上昇することを防ぐことができ、過電圧から保護する機能を有する安全な装置となる。
【００１４】
本発明のモータ制御装置において、インバータ回路の入力側にインダクタンスの小さいインダクタを有するよう構成してもよい。このように構成された本発明のモータ制御装置は、電流波形が滑らかになるため高調波成分を除去することができ、より電源利用率の高い装置となる。
【００１５】
本発明のモータ制御装置において、インダクタとダイオードとスイッチング素子とコンデンサとを有する昇圧回路、および
前記昇圧回路を制御する昇圧回路制御部をさらに具備し、
前記昇圧回路制御部は、前記スイッチング素子のデューティー値を前記制御部からの信号に基づいて決定するよう構成してもよい。このように構成された本発明のモータ制御装置は、インバータ回路の入力側電圧を昇圧回路において昇圧できる構成であるため、ブラシレスモータの最大回転数が上昇し、より広い駆動回転数の範囲で運転できるモータ制御装置となる。
【００１６】
本発明のモータ制御装置において、昇圧回路制御部は、検出された交流電源の位相および交流電流値が入力されるよう構成されており、検出された位相と制御部からの制御信号とに基づいて交流電流指令値を出力する交流電流指令部、および
前記交流電流指令値と検出された交流電源の交流電流とに基づいて前記スイッチング素子を駆動するＰＷＭ指令値を形成して出力するＰＷＭ指令作成部、を有するよう構成してもよい。このように構成された本発明のモータ制御装置は、電源系統に悪影響を及ぼさない装置となる。
【００１７】
本発明のモータ制御装置において、変動する電圧が入力されるインダクタと、整流回路を構成する複数のダイオードと、前記整流回路に接続されオンオフ動作するスイッチング素子と、昇圧された電圧を出力するコンデンサとを有する昇圧回路、および
前記昇圧回路を制御する昇圧回路制御部をさらに具備するよう構成してもよい。このように構成された本発明のモータ制御装置は、単純な構成で運転範囲を大幅に拡大することができる。
【００１８】
本発明のモータ制御装置において、コンデンサの静電容量をＣ［Ｆ］とし、モータの最大出力電力をＰ［Ｗ］とすると、
Ｃ≦２×１０−７×Ｐ
であるよう構成することが好ましい。
【００１９】
本発明のモータ制御装置において、インバータ回路にインダクタンスの小さいインダクタを有する構成し、インダクタのインダクタンスをＬ［Ｈ］とし、コンデンサの静電容量をＣ［Ｆ］とすると、
Ｌ≦９×１０−９／Ｃ
であるよう構成することが好ましい。
【００２０】
本発明のモータ制御装置において、インダクタのインダクタンスをＬ［Ｈ］とし、モータの最大出力電力をＰ［Ｗ］とすると、
Ｌ≦Ｐ×１０−６
であるよう構成することが好ましい。
【００２１】
上記のように構成された本発明のモータ制御装置は、圧縮機、空気調和機、冷蔵庫、電気洗濯機、電気乾燥機、送風機、電気掃除機、およびヒートポンプ給湯器に用いることができ、インバータ回路における直流側電圧が低いときでも駆動源への電圧印加を停止することなく連続的に所望の電圧を印加して、各機器を効率高く駆動することができる。
【００２２】
発明の新規な特徴は添付の請求の範囲に特に記載したものに他ならないが、構成及び内容の双方に関して本発明は、他の目的や特徴と合わせて図面と共に以下の詳細な説明を読むことにより、より良く理解され評価されるであろう。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、整流回路部分を小型化できると共に、位置センサを用いた構成および位置センサレスの構成のいずれの構成でも対応することが可能な小型のモータ制御装置を提供することができる。
また、本発明によれば、インバータ回路への入力電圧が大きく脈動するものであっても、ブラシレスモータへの電圧の印加を停止させることなく位置センサレスで駆動することができるモータ制御装置を提供することができる。
また、本発明によれば、インバータ回路への直流側電圧が低いときでもモータへの電圧印加を停止させることなく連続的に電圧を印加できるモータ制御装置を提供することができる。
【００２４】
また、本発明によれば、ブラシレスモータのロータ位相情報が位置センサから得られないセンサレス駆動を行う場合においても、モータへの電圧印加を停止することなく連続的に電圧を印加できるので、モータの位相を推定でき、位置センサを使用しないで駆動するモータ制御装置を提供することができる。
また、本発明によれば、電流制御を行う制御器に不要な誤差を重畳しなくてよいので、モータ電流が不要に流れることがなく、位置センサレスの推定精度を向上させることができ、高精度で安定したモータ制御装置を提供することができる。
【００２５】
また、本発明によれば、整流回路に静電容量の大きな平滑コンデンサを持たないモータ制御装置において、出力トルクを大幅に向上させることができるモータ制御装置を提供することができる。本発明のモータ制御装置においては、インバータ回路の入力電圧が脈動し、所望の電圧をモータに印加できない時、モータ印加電圧の位相を保持することができるので、無駄なモータ電流を低減して、過電流によるモータの停止を減らすことが可能となる。
また、本発明のモータ制御装置は、精度の高い位相推定が可能となるので、モータを位置センサレスで駆動することができ、空気調和機、冷蔵庫等に用いる圧縮機への適用が実現できる。
【００２６】
また、本発明によれば、モータ電流の追従性を向上させることができるので、効率が高く、騒音が小さく、そして出力トルクが向上したモータ制御装置を提供することができる。
さらに、本発明によれば、従来のモータ制御装置の中でも大型部品である力率改善用インダクタと平滑用の静電容量の大きなコンデンサを用いないで構成できるモータ制御装置が提供できるので、従来の圧縮機と同等もしくはより小型なモータ制御装置を含めた圧縮機を提供し、世界的な省エネルギーの促進と、地球環境の保全に多大な効用をもたらすことができる。
【００２７】
また、本発明のモータ制御装置は、ブラシレスモータへの印加電圧が不足するような、単相交流電源の出力電圧が低い場合、インバータ回路の入力電圧を昇圧できる構成である。このため、本発明によれば、ブラシレスモータの最大回転数を上昇させて、運転範囲を大幅に拡大することができるモータ制御装置を提供することが可能となる。
また、本発明によれば、昇圧回路および昇圧回路制御部を動作させることにより、単相交流電源に流れる電流波形がほぼ正弦波状になるので、電源力率がほぼ１となり、電源系統に悪影響を及ぼさないモータ制御装置を提供することができる。
本発明のモータ制御装置においては、倍電圧整流昇圧回路における一方のコンデンサの静電容量を小さくすることができるため、従来の倍電圧整流回路に比べて小型化することが可能となる。
【００２８】
発明をある程度の詳細さをもって好適な形態について説明したが、この好適形態の現開示内容は構成の細部において変化してしかるべきものであり、各要素の組合せや順序の変化は請求された発明の範囲及び思想を逸脱することなく実現し得るものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の好適な実施の形態のモータ制御装置について、添付の図１から図３２を用いて説明する。
【００３０】
《実施の形態１》
図１は本発明に係る実施の形態１のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。図１において、単相交流電源５から出力される交流電力は、整流回路１において脈動を持った直流電力に整流されて、インバータ回路２に印加される。インバータ回路２は整流された直流電力を交流電力に変換し、ブラシレスモータ３に所望の電圧を印加する。制御部４はブラシレスモータ３に流れる電流を検出してインバータ回路２を駆動制御する。制御部４はｄｑ変換部６、ｄ軸ＰＩ制御器７、ｑ軸ＰＩ制御器８、ＰＷＭ生成部９、および減算手段等を有している。
【００３１】
次に、実施の形態１における制御部４の動作を説明する。
ｄｑ変換部６はブラシレスモータ３の三相コイルに流れる電流検出値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを用いて下記式（１）にしたがってｄ軸電流検出値Ｉｄとｑ軸電流検出値Ｉｑを算出する。この計算に用いる回転位相θとしては、ブラシレスモータ３が位置センサを備えている場合にはその位置センサからの位置信号を、位置センサを備えていない場合にはロータ位置を推定した結果として得られる推定位相を用いる。
【００３２】
【数１】
2005020986.tif 000003
【００３３】
ｄ軸ＰＩ制御器７には、外部からの回転数指令やトルク指令などに基づき算出されたｄ軸電流指令値Ｉｄ＊と、ｄｑ変換部６の出力であるｄ軸電流検出値Ｉｄとの誤差が入力される。その誤差がｄ軸ＰＩ制御器７においてＰＩ制御されて、ｄ軸電圧指令値Ｖｄが生成される。ｑ軸ＰＩ制御器８にはｄ軸ＰＩ制御器７と同様に、外部からの回転数指令やトルク指令などに基づき算出されたｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と、ｄｑ変換部６の出力であるｑ軸電流検出値Ｉｑとの誤差が入力される。その誤差がｑ軸ＰＩ制御器８においてＰＩ制御されてｑ軸電圧指令値Ｖｑが生成される。
ＰＷＭ生成部９は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄと、ｑ軸電圧指令値Ｖｑと、そしてインバータ回路２への入力電圧検出値Ｖｐｎとから、インバータ回路２を駆動するＰＷＭ信号を出力する。
【００３４】
図２はＰＷＭ生成部９の構成および動作を示すブロック図である。図２に示すように、ＰＷＭ生成部９は逆ｄｑ変換部１０、線間変調部１１、およびＶｐｎ補正部１２を有している。
逆ｄｑ変換部１０はｄ軸電圧指令値Ｖｄとｑ軸電圧指令値Ｖｑから下記式（２）にしたがって３相正弦波電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを算出する。この計算に用いる回転位相θはブラシレスモータ３が位置センサを備えている場合はその位置信号を用い、または位置センサを備えていない場合はロータ位置を推定した結果において得られた推定位相を用いる。
【００３５】
【数２】
2005020986.tif 000004
【００３６】
線間変調部１１は入力された３相正弦波電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗにおける最小値を検出し、３相正弦波電圧指令値から検出された最小値を引いた結果をＶｕ’、Ｖｖ’、Ｖｗ’として出力する。これによって、少なくとも１相の正弦波電圧指令値が０となり、残りの２相が正の値となる。
Ｖｐｎ補正部１２は線間変調部１１からの出力Ｖｕ’、Ｖｖ’、Ｖｗ’と入力電圧検出値Ｖｐｎとが入力され、ＰＷＭ出力デューティー値Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗを生成する。ここで、ＰＷＭ出力デューティー値Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗは、後述する式（３）または式（４）により求められる。
【００３７】
図３はＶｐｎ補正部１２における計算方法を示すフローチャートである。
線間変調部１１からの各相の出力値Ｖｕ’、Ｖｖ’、Ｖｗ’の最大値を検出し、その値を印加電圧最大値Ｖｍａｘとする（ステップ３１）。次に、印加電圧最大値Ｖｍａｘと入力電圧検出値Ｖｐｎとの大きさを比較する（ステップ３２）。ステップ３２において、入力電圧検出値Ｖｐｎの方が印加電圧最大値Ｖｍａｘより大きい場合には、通常の計算を行い所望の印加電圧指令値がブラシレスモータ３に印加される。したがって、下記式（３）によってＵ相、Ｖ相およびＷ相のＰＷＭ出力デューティー値が決定される（ステップ３３）。
【００３８】
【数３】
2005020986.tif 000005
【００３９】
一方、入力電圧検出値Ｖｐｎの方が印加電圧最大値Ｖｍａｘより小さい場合には、所望の印加電圧指令値がブラシレスモータ３には印加できず、印加電圧の位相を変えずに、その時形成できる最大の電圧を印加する。そのため、下記式（４）によってＵ相、Ｖ相およびＷ相のＰＷＭ出力デューティー値が決定される（ステップ３４）。
【００４０】
【数４】
2005020986.tif 000006
【００４１】
上記式（４）の計算を行うと、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の比率は式（４）の計算前の比率と同じとなるため、印加電圧の位相が保持された状態でブラシレスモータ３に電圧が印加される。
【００４２】
図４の（ａ）は従来のモータ制御装置によるモータ電流の実験結果を示すグラフである。図４の（ｂ）はＶｐｎ補正部１２の式（４）を使用した場合の実施の形態１によるモータ電流の実験結果を示すグラフである。図４の（ａ）および図４の（ｂ）において、上から順に入力電圧検出値Ｖｐｎ、モータ電流、モータ電流指令値、およびモータ印加電圧位相を示す。図４の（ａ）の結果を得た実験においては、前述の第１の従来技術の構成のモータ制御装置を従来のモータ制御装置として使用した。
【００４３】
従来のモータ制御装置では、インバータ回路への入力側電圧である入力電圧検出値Ｖｐｎが小さい時、ブラシレスモータには目標電流から大きくずれた電流が流れる。このような電流はモータ効率の低下や騒音の増大を招く。また、大きな電流が流れるとモータ磁石を減磁させてしまい、故障の原因となる。さらに、電流の最大値はブラシレスモータにかかる負荷が大きいときほど大きくなるため、所定の負荷にてブラシレスモータを駆動するにはインバータ回路の定格電流を大きなものにする必要があり、高価な部品で構成されたインバータ回路を使用する必要があった。また、図４の（ａ）において、従来のモータ制御装置では、インバータ回路への入力電圧検出値Ｖｐｎが小さい時、モータ印加電圧の位相が乱れて、またモータ電流が大きく変動していることが見られる。
【００４４】
一方、本発明に係る実施の形態１のモータ制御装置を使用した場合、モータ印加電圧の位相を保持するため、入力電圧検出値Ｖｐｎの小さい時であっても正しい電圧位相がブラシレスモータ３に印加されている。そして、その時のモータ電流の乱れ方は小さくなっているため、モータ効率を高め、かつ騒音を低減している。
以上の実験結果から、従来のモータ制御装置では、モータ電流が必要以上に大きくなるため、インバータ回路の大型化や高コスト化を招くのに対し、本発明に係る実施の形態１を使用したモータ制御装置ではモータ電流の乱れ方が小さくなり、電流容量などの小さいインバータ回路により構成することができる。
【００４５】
本発明に係る実施の形態１のモータ制御装置によれば、整流回路部分を小型化することができると共に、位置センサを用いた構成および位置センサレスの構成のいずれの構成でも対応することが可能である。また、実施の形態１のモータ制御装置は、インバータ回路の入力電圧が大きく脈動するものであっても、ブラシレスモータへの電圧の印加を停止させることなく位置センサレスで駆動することができる。
【００４６】
《実施の形態２》
次に、本発明に係る実施の形態２のモータ制御装置について説明する。図５は実施の形態２のモータ制御装置におけるＰＷＭ生成部９０の動作を示すブロック図である。実施の形態２のモータ制御装置の構成は、前述の実施の形態１のモータ制御装置におけるＰＷＭ生成部９以外は実施の形態１の構成と実質的に同じであるため、そのＰＷＭ生成部９０について説明する。
【００４７】
図５に示すように、実施の形態２のＰＷＭ生成部９０は、比率補正部１３、逆ｄｑ変換部１０、線間変調部１１、および比率生成部１４を有している。図５において、逆ｄｑ変換部１０と線間変調部１１の動作は前述の実施の形態１と同様である。
比率補正部１３における計算方法を図６のフローチャートに示す。ｄ軸電圧指令値Ｖｄとｑ軸電圧指令値Ｖｑから下記式（５）の演算式を用いてＶ１を計算する（ステップ３５）。Ｖ１と入力電圧検出値Ｖｐｎとの大きさを比較する（ステップ３６）。
【００４８】
【数５】
2005020986.tif 000007
【００４９】
ステップ３６において、入力電圧検出値Ｖｐｎの方が小さい場合は、下記式（６）によって、ｄ軸電圧指令値Ｖｄとｑ軸電圧指令値Ｖｑの値をＶｄ’、Ｖｑ’にそれぞれ変更して出力する（ステップ３７）。入力電圧検出値Ｖｐｎの方が大きい場合はｄ軸電圧指令値Ｖｄ、ｑ軸電圧指令値Ｖｑをそのまま出力する。
比率生成部１４は前述の式（３）の演算を行ってＰＷＭ出力デューティー値Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗを生成する。
【００５０】
【数６】
2005020986.tif 000008
【００５１】
前述のように比率補正部１３において、式（６）の計算を行い、ｄ軸電圧指令値Ｖｄとｑ軸電圧指令値Ｖｑの値をＶｄ’、Ｖｑ’に変更すると、所望の印加電圧はブラシレスモータ３に印加されないが、印加電圧の位相は保持される。
前述の実施の形態１のモータ制御装置におけるＰＷＭ生成部９と、実施の形態２のモータ制御装置におけるＰＷＭ生成部９０とは、途中の計算方法が異なるだけであり、条件が同じであれば、算出されるＰＷＭ出力デューティー値Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗは同じである。
【００５２】
本発明に係る実施の形態２のモータ制御装置によれば、インバータ回路の直流側電圧が低いときでもブラシレスモータ３への電圧印加を停止させることなく連続的に電圧を印加できる。また、実施の形態２においては、ブラシレスモータ３のロータ位相情報が位置センサから得られない状況でセンサレス駆動を行う場合においても、ブラシレスモータ３への電圧印加を停止させることなく連続的に電圧を印加できる。したがって、実施の形態２のモータ制御装置の構成によれば、ブラシレスモータ３の位相を常に推定できるため、位置センサを使用しないで駆動するモータ制御装置を提供することができる。
【００５３】
《実施の形態３》
次に、本発明に係る実施の形態３のモータ制御装置について説明する。図７は実施の形態３のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。図７において、整流回路１、インバータ回路２、ブラシレスモータ３、および単相交流電源５は、前述の実施の形態１と同様の機能、構成を有する。実施の形態３のモータ制御装置における制御部４ａには、位相推定部１５が設けられている。位相推定部１５は、ｄｑ変換部６において算出されたｄ軸電流検出値Ｉｄとｑ軸電流検出値Ｉｑ、およびＰＷＭ生成部９ａから出力されたｄ軸電圧指令値Ｖｄ’とｑ軸電圧指令値Ｖｑ’から推定位相θを出力する。推定位相θの演算方法は前述した、平成９年（１９９７年）発行の電気学会論文誌Ｄ、１１７巻１号、第９８―１０４頁、竹下、市川、李、松井「速度起電力推定に基づくセンサレス突極形ブラシレスＤＣモータ制御」の中に詳細に記載されているので、ここでは省略する。算出された推定位相θは、ｄｑ変換部６とＰＷＭ生成部９ａに送出されて使用される。
【００５４】
ここで、上記の文献「速度起電力推定に基づくセンサレス突極形ブラシレスＤＣモータ制御」に記載されている推定位相θの演算方法を図７を用いて簡単に説明する。位相推定部１５は、ブラシレスモータ３のロータ位相の推定値を設定し、ブラシレスモータ３の実際のロータ位相との誤差を設定する。一般的なブラシレスモータの電圧方程式から、上記の設定した誤差を用いてロータ位相の推定値を基準とした電圧方程式を作成する。その式からブラシレスモータの推定回転数を演算する。その演算結果が、実際のブラシレスモータの回転数と等しくなるようにフィードバック制御を行う。そのフィードバック制御を継続的に行うことで、上記の誤差を０に収束させることができ、推定位相θと実際のロータ位相を一致させる。上記の電圧方程式を作成する際にブラシレスモータ３の巻線抵抗値とインダクタンス値などのモータ定数を用いている。また、上記の電圧方程式には、その時のブラシレスモータ３へ印加した電圧値と流れている電流値も用いている。このように、ブラシレスモータ３の印加電圧、電流、モータ定数を用いることで、ブラシレスモータ３の位相を推定することができる。このため、位置センサレス駆動が可能となる。なお、推定位相θを微分すれば、ブラシレスモータ３の推定回転数ωも計算できる。
【００５５】
実施の形態３のモータ制御装置においては、位相推定部１５に入力されるｄ軸電圧指令値Ｖｄ’とｑ軸電圧指令値Ｖｑ’がＰＷＭ生成部９ａにおいて実際にブラシレスモータ３に印加されるｄ軸電圧指令値Ｖｄとｑ軸電圧指令値Ｖｑと等しい値としたことにより、インバータ回路２の直流側電圧が脈動する場合であっても位相推定を正しく行うことができ、位置センサレス駆動が可能となる。実施の形態３のＰＷＭ生成部９ａを、例えば、前述の実施の形態２に基づいて構成する場合、図５の比率補正部１３の出力であるｄ軸電圧指令値Ｖｄ’とｑ軸電圧指令値Ｖｑ’とを位相推定部１５に出力すればよい。あるいは、ＰＷＭ生成部９ａを前述の実施の形態１に基づいて構成する場合、図２のＶｐｎ補正部１２からのＰＷＭ出力デューティー値Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗと入力電圧検出値Ｖｐｎとから３相正弦波電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを再度計算し、ｄｑ変換を行った結果として得られるｄ軸電圧指令値およびｑ軸電圧指令値を位相推定部１５に出力すればよい。
デューティー値を決定した時の入力電圧検出値Ｖｐｎは、実際にインバータ回路２がＰＷＭ動作している時の入力電圧とは、入力電圧が脈動しているため異なっている。したがって、指令の時の電圧指令値Ｖｄ’、Ｖｑ’を位相推定部１５に出力するよりも、実際にインバータ回路２がＰＷＭ動作している時の入力電圧検出値Ｖｐｎの値を用いてｄ軸およびｑ軸電圧指令値を再度計算して位相推定部１５に出力してもよい。このように再度計算した方が位相推定の精度が高まることはいうまでもない。
【００５６】
図８の（ａ）は従来のモータ制御装置による位相推定の実験結果を示すグラフである。図８の（ｂ）は本発明の実施の形態３のモータ制御装置による位相推定の実験結果を示すグラフである。図８の（ａ）および図８の（ｂ）において、上側の波形が入力電圧検出値Ｖｐｎを示し、下側の波形が推定位相の波形を示す。図８の（ａ）の実験においては、前述の第２の従来技術と第３の従来技術とを単に組み合わせた構成のモータ制御装置を従来のモータ制御装置として使用した。
図８の（ａ）に示すように、従来のモータ制御装置では、インバータ回路の入力電圧検出値Ｖｐｎが小さい時には推定位相が歪んでおり、推定結果と実際の位相とがずれている。この結果、モータ効率の低下や騒音の増大を招いていた。また、負荷が大きい時には位相のずれがより大きくなり、モータが脱調して停止してしまうという大きな問題があった。このような問題を解決する装置として、実施の形態３のモータ制御装置を提供することができる。図８の（ｂ）に示すように、実施の形態３のモータ制御装置は、推定位相が実際の位相と同じとなり直線的になっている。したがって、実施の形態３のモータ制御装置は、位置センサレス化の構成であっても、モータ効率の低下や騒音の増大を招くことのない優れたモータ制御を行うことができる。
【００５７】
《実施の形態４》
次に、本発明に係る実施の形態４のモータ制御装置について説明する。図９は実施の形態４のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。図９において、整流回路１、インバータ回路２、ブラシレスモータ３、および単相交流電源５は、前述の実施の形態１と同様の機能、構成を有する。実施の形態４における制御部４ｂは、ｄ軸ＰＩ制御器７ａ、ｑ軸ＰＩ制御器８ａ、ＰＷＭ生成部９ｂ、ｄｑ変換部６、および減算手段等を有している。
実施の形態４におけるＰＷＭ生成部９ｂは、実施の形態１で示したＶｐｎ補正部（図２）の演算の過程において、ステップ３２（図３）の条件判定の結果でステップ３４（式（４）の演算）を実行するときに、ｄ軸ＰＩ制御器７ａとｑ軸ＰＩ制御器８ａに信号Ｓを送るよう構成されている。
【００５８】
ＰＷＭ生成部９ｂからの信号Ｓを受けたｄ軸ＰＩ制御器７ａは、ＰＷＭ生成部９ｂがステップ３４を実行するときに、すなわちステップ３４においてｄ軸電流指令値Ｉｄ＊とｄ軸電流検出値Ｉｄとの誤差からｄ軸電圧指令値Ｖｄを作成するときに、Ｐ（比例）制御を行い、Ｉ（積分）制御を行わない。一方、ｑ軸ＰＩ制御器８ａにおいても上記のｄ軸ＰＩ制御器７ａと同様の動作を行う。
【００５９】
図１０は実施の形態４によるモータ電流の実験結果を示すグラフである。図１０において、上から順に入力電圧検出値Ｖｐｎ、モータ電流、モータ電流指令値、およびモータ印加電圧位相を示す。
図１０の実験結果と前述の実施の形態１の図４の（ｂ）に示した実験結果とを比較すると、特にモータ電流がモータ電流指令値よりも大幅に増大する頻度が下がり、かつ、誤差が小さくなっていることが分かる。図１０において丸で囲んだモータ電流波形が図４の（ｂ）において丸で囲んだモータ電流波形に比べてさらにモータ電流指令値に近づいていることが分かる。このように、実施の形態４のモータ制御装置は、モータ電流の制御性を向上させることができ、過電流の発生が減少し、モータの出力トルクの最大値を高めることが実験により確認できた。
【００６０】
《実施の形態５》
次に、本発明に係る実施の形態５のモータ制御装置について説明する。図１１は実施の形態５のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。図１１において、整流回路１、インバータ回路２、ブラシレスモータ３、単相交流電源５は、前述の実施の形態１と同様の機能、構成を有する。実施の形態５における制御部４ｃは、ｄｑ変換部６、ｄ軸ＰＩ制御器７、ｑ軸ＰＩ制御器８、ＰＷＭ生成部９、ｄ軸乗算部１８、ｑ軸乗算部１９、およびｑ軸加算部２０を有している。ｄｑ変換部６、ｄ軸ＰＩ制御器７、ｑ軸ＰＩ制御器８、およびＰＷＭ生成部９は実施の形態１と同様の機能を有する。ｄ軸乗算部１８はｑ軸電流検出値Ｉｑとブラシレスモータ３の回転数ωとブラシレスモータ３のｑ軸インダクタンスＬｑとを乗算した結果を出力し、ｄ軸ＰＩ制御器７との加算結果をｄ軸印加電圧指令値Ｖｄとする。ｑ軸乗算部１９はｄ軸電流検出値Ｉｄと回転数ωとブラシレスモータ３のｄ軸インダクタンスＬｄとを乗算した結果を出力する。ｑ軸加算部２０は回転数ωとブラシレスモータ３の誘起電圧Ｋｅとを乗算した結果を出力する。ｑ軸乗算部１９とｑ軸加算部２０とｑ軸ＰＩ制御器８のそれぞれの出力を加算した結果をｑ軸印加電圧指令値Ｖｑとする。これらの動作は下記式（７）の計算式で表せる。式（７）は、ＰＷＭ生成部９に入力されるｄ軸印加電圧指令値Ｖｄとｑ軸印加電圧指令値Ｖｑの値を算出する計算式である。式（７）において、右辺の第２項のＰＩの記号を左に付けた行列式は、ｄ軸ＰＩ制御器７とｑ軸ＰＩ制御器８の出力値を表している。
【００６１】
【数７】
2005020986.tif 000009
【００６２】
実施の形態５においては、式（７）の右辺の第１項の非干渉項を追加することにより、ｄ軸とｑ軸の独立性を高めることができる。図１２は実施の形態５によるモータ電流の実験結果を示すグラフである。
図１２に示すように、図１０に示した実施の形態４のモータ制御装置よりもさらにモータ電流の追従性が向上している。図１２において丸で囲んだモータ電流波形が図１０において丸で囲んだモータ電流波形に比べてさらにモータ電流指令値に近づいていることが分かる。実施の形態５のモータ制御装置においては、過電流の発生が実施の形態４のモータ制御装置を用いた場合に比べてさらに減少し、モータの出力トルクの最大値をさらに高めることができることを実験により確認した。
【００６３】
図１３は本発明のモータ制御装置を用いた場合のモータの回転数と限界トルクとの関係を、従来のモータ制御装置を用いた場合と比較して示した実験結果である。なお、図１３に示した実験において用いた本発明のモータ制御装置は、前述の実施の形態１、実施の形態３、実施の形態４および実施の形態５の構成を組み合わせた構成の装置である。また、このとき比較例として用いた従来のモータ制御装置は前述の第２の従来技術と第３の従来技術とを単に組み合わせた構成のモータ制御装置である。この実験において、実施の形態１のモータ制御装置の構成の代わりに実施の形態２のモータ制御装置の構成を用いても同様の実験結果を得た。
図１３のグラフから明らかなように、本発明のモータ制御装置を用いた場合には、限界トルクが従来のモータ制御装置を用いた場合と比較して大幅に増大している。したがって、本発明のモータ制御装置を用いることにより、空気調和機や冷蔵庫などに使用される圧縮機に必要とされるトルクを充分満足することができた。また、本発明のモータ制御装置を用いることにより、電気洗濯機、電気乾燥機、掃除機、送風機などに用いるモータを駆動するモータ制御装置としても満足のできる仕様となる。
【００６４】
《実施の形態６》
次に、本発明に係る実施の形態６のモータ制御装置について説明する。実施の形態６のモータ制御装置は、インバータ回路に入力される入力電圧検出値Ｖｐｎを過去のデータから推定するよう構成されている。
実施の形態６のモータ制御装置において、入力電圧検出値Ｖｐｎは変動が大きいため、制御周期毎に検出している。前回の制御周期にて検出した入力電圧検出値をＶｐｎ［ｎ−１］、前前回の制御周期にて検出した入力電圧検出値をＶｐｎ［ｎ−２］とすると、今回の制御周期に使用する入力電圧検出値としてＶｐｎ［ｎ−１］を使用するよりも、Ｖｐｎ［ｎ−１］とＶｐｎ［ｎ−２］との変化量を算出して、今回の制御周期における入力電圧検出値Ｖｐｎ［ｎ］を推定する。その計算式を下記式（８）として示す。
【００６５】
【数８】
2005020986.tif 000010
【００６６】
式（８）は前回の入力電圧検出値Ｖｐｎ［ｎ−１］と前前回の入力電圧検出値Ｖｐｎ［ｎ−２］との変化量が今回と前回の変化量と等しいと仮定した時に成り立つものである。本発明のモータ制御装置において、式（８）を用いて推定された入力電圧検出値Ｖｐｎ［ｎ］を使用することにより、精度の高いデューティー値を出力することができる。
実施の形態６における入力電圧検出値Ｖｐｎ［ｎ］を推定するという構成は、前述の実施の形態１から実施の形態５の構成に組み込むことができ、より精度の高いデューティー値を出力して、効率の高いモータ制御を行うことができる。
【００６７】
《実施の形態７》
次に、本発明に係る実施の形態７のモータ制御装置について説明する。
モータの停止時やインバータ回路のスイッチング動作が停止した時には、モータに流れている電流がインバータ回路の入力側に回生される。その回生電流が大きい場合には、インバータ回路の入力側電圧が増大し、過電圧となってモータ制御装置が破損するときがある。実施の形態７のモータ制御装置は、このような回生電流による破損を防止した機構を有するものである。
【００６８】
図１４は本発明に係る実施の形態７のモータ制御装置における制御部以外の整流回路１、インバータ回路２、ブラシレスモータ３、および単相交流電源５等を示す回路図であり、制御部は省略している。図１４に示すように、整流回路１とインバータ回路２の間に静電容量の小さいコンデンサ１６が設けられている。このようにコンデンサ１６を整流回路１とインバータ回路２の間に設けることにより、回生電流によるモータ制御装置の破損を防止することができ、より安全なモータ制御装置を実現することができる。
コンデンサ１６の静電容量は、回生電流によりモータ制御装置が破損されない値に設定される。例えば、家庭用の空気調和機やヒートポンプ給湯器の圧縮機に使用するモータ制御装置の場合には０．１μＦ〜５０μＦ程度でよい。冷蔵庫や電気洗濯機、電気乾燥機、電気掃除機の場合は、空気調和機に比べて回生電流の大きさが小さいことから、０．１μＦ〜２０μＦ程度でよい。
なお、実施の形態７においては、コンデンサ１６が整流回路１とインバータ回路２との間に設けた構成で説明したが、このコンデンサ１６はインバータ回路２の入力側に接続されていればよい。
ここで回生電流とは、ブラシレスモータ３が停止する直前において、ブラシレスモータ３の巻線のインダクタンスＬ［Ｈ］とその巻線に流れている電流とで決まる蓄積エネルギーが、コンデンサ１６に電圧となって回生される時に、ブラシレスモータ３からコンデンサ１６に流れ込む電流を示す。ブラシレスモータ３の最大出力Ｐ［Ｗ］は、ブラシレスモータ３の許容電流値やブラシレスモータ３のインダクタンスＬなどに依存する。実施の形態７において、ブラシレスモータ３の最大出力Ｐ［Ｗ］は、前述した静電容量Ｃ［Ｆ］と使用するブラシレスモータ３の出力の関係および、モータ制御装置が破損しない値などを総合的に考慮すると、次式（９）で示す関係を有している。
【００６９】
【数９】
2005020986.tif 000011
【００７０】
実施の形態７における回生電流によりモータ制御装置を破損から防止するという構成は、前述の実施の形態１から実施の形態６の構成に組み込むことができ、より信頼性の高いモータ制御装置を提供することが可能となる。
【００７１】
《実施の形態８》
次に、本発明に係る実施の形態８のモータ制御装置について説明する。図１５は本発明に係る実施の形態８のモータ制御装置における制御部以外の整流回路１、インバータ回路２、ブラシレスモータ３、および単相交流電源５等を示す回路図であり、制御部は省略している。
【００７２】
整流回路１の入力電流は、インバータ回路２におけるスイッチング動作の影響を受ける。特にスイッチング動作のキャリア周波数が低い場合にはその波形が歪むという問題があった。実施の形態８のモータ制御装置においては、図１５に示すように、単相交流電源５と整流回路１との間にインダクタンスＬを有するインダクタ１７を設けている。実施の形態８のモータ制御装置は、インダクタ１７を単相交流電源５と整流回路１との間に設けることにより、入力電流の力率を高め、電流波形を改善することができる。インダクタ１７のインダクタンスＬは、電流歪が小さくなる値に設定される。例えば、家庭用の空気調和機やヒートポンプ給湯器の圧縮機に使用するモータ制御装置の場合、インダクタンスＬは０．１ｍＨ〜２．０ｍＨ程度でよい。冷蔵庫や電気洗濯機、電気乾燥機、電気掃除機の場合、空気調和機に比べて電流の大きさが小さいことから、インダクタンスＬは０．１ｍＨ〜１．０ｍＨ程度でよい。
なお、実施の形態８においては、インダクタ１７が単相交流電源５と整流回路１との間に設けた構成で説明したが、インダクタ１７はインバータ回路２の入力側に接続されていればよい。
インダクタ１７のインダクタンスＬは、電流の大きさとインバータ回路２のスイッチング周波数とに関係する。前述した空気調和機、冷蔵庫、電気洗濯機等の家庭用電化製品の場合、スイッチング周波数はそれほど違いがなく、実質的に数ｋＨｚ〜十数ｋＨｚとなっている。したがって、実施の形態８における適正なインダクタンスＬは電流の大きさでほぼ決定されると考えられる。単相交流電源５の電圧は２００Ｖ〜２３０Ｖが世界共通の電圧であるため、ブラシレスモータ３の最大出力Ｐ［Ｗ］と適正なインダクタンスＬとの間には相関関係があり、実質的に次式（１０）で示す関係を有している。
【００７３】
【数１０】
2005020986.tif 000012
【００７４】
また、インダクタ１７とコンデンサ１６の両方を設けたモータ制御装置の場合、共振現象が発生する。その共振現象が交流電源系統に悪影響を及ぼさないように、インダクタ１７のインダクタンスＬとコンデンサ１６の静電容量Ｃとの間には次式（１１）で示す関係を有している。
【００７５】
【数１１】
2005020986.tif 000013
【００７６】
なお、インダクタを設けたモータ制御装置に、さらに、前述の実施の形態７で説明したように、回生電流によるモータ制御装置の破損を防止する目的で、静電容量Ｃを有するコンデンサを設けてもよい。ただし、この場合はインダクタとコンデンサが直列接続となり、共振現象が発生する場合がある。その共振周波数は一般的に知られるように１／２π√（ＬＣ）であり、インダクタとコンデンサの値で決まる。したがって、一例として共振周波数を電源高調波規制の周波数よりも高くなるようにインダクタとコンデンサの値を設計すれば、より発生ノイズの少ないモータ制御装置を提供することができる。
【００７７】
《実施の形態９》
次に、本発明に係る実施の形態９のモータ制御装置について説明する。図１６の（ａ）は本発明に係る実施の形態９のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。図１６の（ａ）において、インバータ回路２、ブラシレスモータ３、制御部４、および単相交流電源５は、前述の実施の形態１と同様の機能、構成を有する。実施の形態９のモータ制御装置においては、インバータ回路２の入力側に昇圧回路２１が設けられており、単相交流電源５からの交流電圧（例えばＡＣ１００Ｖ）を昇圧（例えばＡＣ２００Ｖ）してインバータ回路２に入力するよう構成されている。
【００７８】
昇圧回路２１は、単相交流電源５の入力電圧Ｖが印加されるインダクタ２００、直列接続された２つのスイッチング素子２０１，２０２、直列接続された２つのダイオード２０３，２０４、及びコンデンサ２０５を具備している。２つのスイッチング素子２０１，２０２の接続点にはインダクタ２００を介して単相交流電源５の一端が接続され、単相交流電源５の他端は２つのダイオード２０３，２０４の接続点に接続されている。そして、スイッチング素子２０１，２０２の直列接続体、２つのダイオード２０３，２０４の直列接続体、及びコンデンサ２０５はそれぞれが並列に接続されている。コンデンサ２０５の両端からの出力は、インバータ回路２に入力される。
【００７９】
また、実施の形態９のモータ制御装置には、昇圧回路２１におけるスイッチング素子２０１，２０２のオンオフ動作を制御するための昇圧回路制御部２２が設けられている。以下の説明において、図１６の（ａ）に示したモータ制御装置の上側にあるスイッチング素子２０１を上アームスイッチング素子２０１と呼び、下側にあるスイッチング素子２０２を下アームスイッチング素子２０２と呼ぶ。
【００８０】
次に、実施の形態９のモータ制御装置における昇圧回路制御部２２の動作の一例について説明する。
昇圧回路制御部２２は、昇圧回路２１に設けられている上アームスイッチング素子２０１と下アームスイッチング素子２０２とを制御するＰＷＭ指令を出力する。一方のスイッチング素子に対するＰＷＭ指令は、所定時間でオンオフ動作を繰り返すオンオフ期間と、オフ状態を継続するオフ期間とが交互に存在する。また、一方のスイッチング素子が所定時間でオンオフ動作を繰り返すオンオフ期間においては、他方のスイッチング素子はオフ状態を継続するオフ期間となる。
【００８１】
図１７において、（ａ）の信号は昇圧回路制御部２２が出力する上アームスイッチング素子２０１に対する制御信号Ｖ１であり、（ｂ）の信号は昇圧回路制御部２２が出力する下アームスイッチング素子２０２に対する制御信号Ｖ２であり、（ｃ）の信号は単相交流電源５の出力電圧Ｖである。図１７に示した信号は、それぞれ一例を示している。図１７に示すように、例えば、期間Ａにおいては上アームスイッチング素子２０１がオンオフ動作を行い、下アームスイッチング素子２０２がオフ状態を継続しているとし、期間Ｂにおいては下アームスイッチング素子２０２がオンオフ動作を行い、上アームスイッチング素子２０１がオフ状態を継続しているとする。
【００８２】
期間Ａに示す状態は単相交流電源５の出力電圧Ｖにおけるインダクタ２００が接続されていない側の電圧が高い期間である。そして、期間Ｂに示す状態は単相交流電源５の出力電圧におけるインダクタ２００が接続されている側の電圧が高い期間である。すなわち、期間Ａと期間Ｂは単相交流電源５の電源周波数に同期して交互に発生する。昇圧回路制御部２２は、昇圧回路２１に設けられている上アームスイッチング素子２０１および下アームスイッチング素子２０２が前述のようにオンオフ動作するようにＰＷＭ指令を昇圧回路２１に出力する。
【００８３】
次に、実施の形態９におけるＰＷＭ指令のＰＷＭ出力デューティー値の決定方法について説明する。
制御部４は、インバータ回路２の入力電圧が最大となるタイミング毎に、前述の実施の形態３において示した図３のステップ３４を実行したか否かを判定する。即ち、制御部４は、入力電圧検出値Ｖｐｎが印加電圧最大値Ｖｍａｘより小さい場合において、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のＰＷＭ出力デューティー値が式（４）により決定されたか否かを判定する。
【００８４】
ステップ３４が実行されたと判定した場合、制御部４は昇圧回路制御部２２にステップ３４が実行されたことを示す制御信号を出力する。昇圧回路制御部２２は制御部４からの制御信号が入力された時、昇圧回路２１に出力するＰＷＭ指令のＰＷＭ出力デューティー値を増大させる。一方、制御信号が入力されない時、昇圧回路制御部２２はＰＷＭ指令のＰＷＭ出力デューティー値を減少させる。したがって、昇圧回路制御部２２のＰＷＭ指令のＰＷＭ出力デューティー値が変更されるのは、インバータ回路２の入力電圧が最大となるタイミング毎となる。このタイミングは単相交流電源５の出力電圧が最大となるタイミングである。
【００８５】
次に、図１７に示す期間Ａか期間Ｂかの動作状態を判定する方法について説明する。
ブラシレスモータ３を起動すると、昇圧回路２１に設けられているコンデンサ２０５は容量が小さいため、インバータ回路２の入力電圧はコンデンサ２０５が設けられていない場合の波形と類似している（例えば、図４の（ａ）および図４の（ｂ）においてＶｐｎで示した入力電圧検出信号）。この時、下アームスイッチング素子２０２を制御部４からの制御信号とは無関係に、あらかじめ決められた所定のＰＷＭ指令のＰＷＭ出力デューティー値でオンオフ動作させる。この場合、単相交流電源５の出力電圧がインダクタ２００の接続されている側の方が高い時、オンオフ動作していない時よりもコンデンサ２０５の電圧は昇圧する。したがって、この時の状態は、単相交流電源５の電圧位相が期間Ｂであると判定できる。逆に、単相交流電源５の出力電圧がインダクタ２００の接続されていない側の方が高い時、コンデンサ２０５の電圧は昇圧されない。したがって、この時の状態は、単相交流電源５の電圧位相が期間Ａであると判定できる。
【００８６】
上記のようにして、コンデンサ２０５の電圧が昇圧されたか否かを検知することにより、単相交流電源５の電圧位相を検出できるため、実施の形態９のモータ制御装置では電圧位相検出回路を用いることなく期間Ａか期間Ｂかを判定することができる。
図１８は、実施の形態９のモータ制御装置における、単相交流電源５の出力電圧Ｖの波形と、算出されたＰＷＭ出力デューティー値に基づき変更されたパルス信号波形を示す。
【００８７】
なお、上記の実施の形態９においては、下アームスイッチング素子２０２をあらかじめ決められた所定のＰＷＭ指令のＰＷＭ出力デューティー値でオンオフ動作させた構成で説明したが、この時のオンオフ動作させるスイッチング素子は上アームスイッチング素子２０１でもよい。その場合には、コンデンサ２０５が昇圧した時が期間Ａとなり、昇圧しない時が期間Ｂとなることはいうまでもない。
図１６の（ｂ）は実施の形態９のモータ制御装置における別の昇圧回路２１ａの構成を示す回路図である。図１６の（ｂ）に示すように、実施の形態９における昇圧回路２１ａは、１つのスイッチング素子、複数のダイオード及び１つのコンデンサで構成することも可能である。このように構成した場合には、上アームスイッチング素子と下アームスイッチング素子の区別をする必要がなく、１つのスイッチング素子をＰＷＭ指令に基づいてスイッチング動作をさせればよい。
【００８８】
以上、実施の形態９で説明したモータ制御装置は、ブラシレスモータ３への印加電圧が不足するような、単相交流電源５の出力電圧が低い場合、インバータ回路２の入力電圧を昇圧できる構成である。このため、実施の形態９のモータ制御装置は、ブラシレスモータ３の最大回転数を上昇させて、運転範囲を大幅に拡大することができる。特に、空気調和機の場合、最大回転数が上昇できるため、冷暖房の能力可変範囲が広がり、快適性がさらに向上する。また、実施の形態９のモータ制御装置を用いた機器においては、特に、暖房運転における最大能力が向上し、より暖房効果の大きい空気調和機を提供することができる。
【００８９】
《実施の形態１０》
次に、本発明に係る実施の形態１０のモータ制御装置について説明する。図１９は本発明に係る実施の形態１０のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。図１９に示す実施の形態１０のモータ制御装置において、インバータ回路２、ブラシレスモータ３、制御部４、および単相交流電源５は、前述の実施の形態９と同様の機能、構成を有する。
【００９０】
実施の形態１０のモータ制御装置においては、昇圧回路制御部２２ａが、交流電流指令作成部２３およびＰＷＭ指令作成部２４を有している。
昇圧回路制御部２２ａの交流電流指令作成部２３においては、単相交流電源５の電圧位相を検出し、その検出された電圧位相と同じ位相の交流電流指令値を作成して、ＰＷＭ指令作成部２４へ出力する。交流電流指令値の振幅値は、制御部４からの制御信号に基づいて作成される。
制御部４から交流電流指令作成部２３へ入力される制御信号は、前述の実施の形態９で説明した制御信号と同じである。交流電流指令作成部２３は、制御部４からの制御信号が入力されたとき、交流電流指令値の振幅値を増大させる。一方、制御部４からの制御信号が入力されない場合、交流電流指令値の振幅値を減少させる。
【００９１】
ＰＷＭ指令作成部２４には、交流電流指令作成部２３からの交流電流指令値と、単相交流電源５の交流電流の検出値が入力される。ＰＷＭ指令作成部２４は、昇圧回路２１の出力電流が交流電流指令値になるよう誤差増幅して、昇圧回路２１のスイッチング素子を駆動するためのＰＷＭ信号を作成し、そのＰＷＭ信号を昇圧回路２１へ出力する。実施の形態１０におけるＰＷＭ指令作成部２４においては、誤差増幅に使用されるフィードバック制御としてＰＩ制御を用いている。図２０は昇圧回路制御部２２ａの具体的な構成を示すブロック図である。しかし、本発明においては、このようなＰＩ制御の構成に限定するものではなく、その他の一般的に用いられているフィードバック制御を用いることができる。
図２１は、実施の形態１０のモータ制御装置における、単相交流電源５の出力電圧Ｖの波形と、算出されたＰＷＭ出力デューティー値と、そのＰＷＭ出力デューティー値に基づき変更されたパルス信号波形を示す。
【００９２】
なお、昇圧回路２１における上下どちらのスイッチング素子を駆動制御するかは、交流電流指令値が正か負で判定することができる。例えば、交流電流指令値が正であれば、下アームスイッチング素子をＰＷＭ動作して、上アームスイッチング素子をオフ状態とするようにＰＷＭ指令を出力する。また、交流電流指令値が負であれば、上アームスイッチング素子をＰＷＭ動作して、下アームスイッチング素子をオフ状態とするようにＰＷＭ指令を出力する。若しくは、昇圧回路制御部２２ａにおいては電圧位相を検出しているため、その検出された電圧位相をＰＷＭ指令作成部２４に入力して、その検出された電圧位相に基づいて上下いずれかのスイッチング素子をＰＷＭ駆動するよう決定してもよい。図２２はそのように構成された昇圧回路制御部２２ｂの具体的な構成を示すブロック図である。
【００９３】
なお、昇圧回路２１は、前述の実施の形態９における図１６の（ｂ）に示したような１つのスイッチング素子で構成した昇圧回路２１ａでもよいことはいうまでもない。
以上のように昇圧回路２１および昇圧回路制御部２２ａ，２２ｂを動作させることで、単相交流電源５に流れる電流波形がほぼ正弦波状になるので、電源力率がほぼ１となり、電源系統に悪影響を及ぼさないモータ制御装置を提供することができる。
【００９４】
《実施の形態１１》
次に、本発明に係る実施の形態１１のモータ制御装置について説明する。図２３の（ａ）は本発明に係る実施の形態１１のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。図２３の（ａ）に示す実施の形態１１のモータ制御装置において、インバータ回路２、ブラシレスモータ３、制御部４、および単相交流電源５は、前述の実施の形態９及び実施の形態１０と同様の機能、構成を有する。
【００９５】
実施の形態１１のモータ制御装置において、前述の実施の形態１０と異なる点は、昇圧回路２１の代わりに倍電圧整流昇圧回路２５が設けられている点である。この倍電圧整流昇圧回路２５は、インダクタ３００、スイッチング素子３０１、ダイオード３０２，３０３，３０４，３０５、静電容量の大きなコンデンサ３０６および静電容量の小さなコンデンサ３０７を有する。昇圧回路制御部２２ｃは、交流電流指令作成部２３およびＰＷＭ指令作成部２４ｂを有する。交流電流指令作成部２３の動作は前述の実施の形態９および実施の形態１０で説明したものと実質的に同じである。
【００９６】
以下、ＰＷＭ指令作成部２４ｂの動作および倍電圧整流昇圧回路２５の動作について図２４を参照して説明する。
単相交流電源５の出力電圧において、インダクタ３００が接続されている側の方がインダクタ３００が接続されていない側い比べて高い期間（以下、期間Ｃと呼ぶ）には、電流がコンデンサ３０６に流入する。逆に、単相交流電源５の出力電圧において、インダクタ３００が接続されていない側の方が高い期間（以下、期間Ｄと呼ぶ）には、電流がコンデンサ３０７に流入する。
したがって、期間Ｃにおいては、従来の倍電圧整流回路に入力される電流と同様の電流が単相交流電源５から流入するため、この状態でインダクタ３００を小型化すると電源力率が低下する。そこで、実施の形態１１においては、ＰＷＭ指令作成部２４ｂが期間Ｃの時に倍電圧整流昇圧回路２５のスイッチング素子をＰＷＭ駆動するＰＷＭ信号を出力し、電源力率が低下しないよう構成されている。
【００９７】
なお、期間Ｄにおいては、前述の実施の形態７で説明した回路と同様な構成となるため、電源力率は低下しない。
実施の形態１１におけるＰＷＭ指令作成部２４ｂと、前述の実施の形態１０のＰＷＭ指令作成部２４との違いは、期間Ｄの時にＰＷＭ信号を倍電圧整流昇圧回路２５へ出力しない点である。
【００９８】
従来の倍電圧整流回路においては、２つのコンデンサの静電容量がほぼ同じ値で、しかもアルミ電解コンデンサなどの静電容量の大きなコンデンサを用いていた。本発明に係る実施の形態１１のモータ制御装置においては、２つのコンデンサにおけるどちらか一方の静電容量を小さい値に設定している。このように、実施の形態１１のモータ制御装置においては、一方のコンデンサの静電容量を小さくすることができるため、従来の倍電圧整流回路に比べて小型化することが可能となる。
図２３の（ｂ）は、本発明に係るモータ制御装置における別の構成の倍電圧整流昇圧回路２５ａを示す回路図である。図２３の（ｂ）に示した倍電圧整流昇圧回路２５ａを、図２３の（ａ）に示す倍電圧整流昇圧回路２５の代わりに用いても上記の実施の形態１１と同様の効果を奏する。
【００９９】
《実施の形態１２》
次に、実施の形態１から実施の形態１１に示したモータ制御装置を使用した圧縮機について図２５を用いて説明する。図２５は本発明に係る実施の形態１２の圧縮機の構成を示すブロック図である。
図２５において、単相交流電源５に接続された圧縮機４１は、モータ制御装置４０、およびブラシレスモータ３により駆動される圧縮機構４２を有している。実施の形態１２において、ブラシレスモータ３および単相交流電源５は、前述の実施の形態１と同様の機能、構成を有する。また、モータ制御装置４０は前述の実施の形態１から実施の形態１１に示したモータ制御装置が適用される。このモータ制御装置４０の出力は、圧縮機構４２の内部に配置されているブラシレスモータ３に接続されており、モータ制御装置４０によりブラシレスモータ３を回転駆動している。ブラシレスモータ３の回転動作により、圧縮機構４２は吸入した冷媒ガスを圧縮して高圧ガスを吐出する。
前述のように、実施の形態１から実施の形態１１に示した本発明のモータ制御装置４０は従来のモータ制御装置に比べて小型でかつ軽量であるため、本発明によれば、実施の形態１２に示すように圧縮機構４２とモータ制御装置４０とを一体化した小型の圧縮機４１を提供することが可能となる。
【０１００】
《実施の形態１３》
図２６は本発明に係る実施の形態１３の空気調和機の構成を示すブロック図である。
実施の形態１３の空気調和機４３は、室内機４４及び室外機４５を有しており、室内の冷暖房を行う。空気調和機４３において、圧縮機構４２は冷媒を室内機４４と室外機４５との間で循環させている。単相交流電源５が接続されたモータ制御装置４０は圧縮機構４２の内部に配置されているブラシレスモータを駆動制御する。実施の形態１３において、ブラシレスモータおよび単相交流電源５は、前述の実施の形態１と同様の機能、構成を有する。また、モータ制御装置４０は前述の実施の形態１から実施の形態１１に示したモータ制御装置が適用される。
実施の形態１３の空気調和機４３において、室内機４４は室内側熱交換器４８を有しており、室外機４５は冷媒循環経路を形成する四方弁４６、絞り装置４７、および室外側熱交換器４９を有している。
【０１０１】
室内側熱交換器４８は、熱交換の能力を上げるための送風機４８ａと、この室内側熱交換器４８の温度もしくはその周辺温度を測定する温度センサ４８ｂとを有している。室外側熱交換器４９は、熱交換の能力を上げるための送風機４９ａと、この室外側熱交換器４９の温度もしくはその周辺温度を測定する温度センサ４９ｂとを有している。
実施の形態１３の空気調和機４３においては、室内側熱交換器４８と室外側熱交換器４９との間をつなぐ冷媒循環経路には、圧縮機構４２および四方弁４６が配設されている。実施の形態１３の空気調和機４３においては、四方弁４６の切換動作により、冷媒循環経路内を流れる冷媒の方向が切り換えられる。例えば、空気調和機４３の冷媒循環経路において、冷媒が矢印Ａ方向に流れて、室外側熱交換器４９を通過した冷媒が四方弁４６を介して圧縮機構４２に吸入され、この圧縮機構４２から吐出された冷媒が室内側熱交換器４８へ供給される。一方、四方弁４６の切換動作により、冷媒が矢印Ｂ方向に流れて、室内側熱交換器４８を通過した冷媒が四方弁４６を介して圧縮機構４２に吸入され、圧縮機構４２から吐出された冷媒が室外側熱交換器４９へ供給される。このように、四方弁４６の切換動作により冷媒の流れる方向が切り替えられる。
【０１０２】
室内側熱交換器４８と室外側熱交換器４９とをつなぐ冷媒循環経路に設けられた絞り装置４７は、循環する冷媒の流量を絞る絞り作用と、冷媒の流量を自動調整する弁の作用とをあわせ持つものである。この絞り装置４７は、冷媒が冷媒循環経路を循環している状態で、凝縮器から蒸発器へ送り出された液冷媒の流量を絞って、その直後に液冷媒を膨張させるとともに、蒸発器に必要とされる量の冷媒を過不足なく供給するものである。
空気調和機４３において、室内側熱交換器４８は暖房運転では凝縮器として、冷房運転では蒸発器として動作する。また、室外側熱交換器４９は、暖房運転では蒸発器として、冷房運転では凝縮器として動作する。凝縮器では、内部を流れる高温高圧の冷媒ガスが、送り込まれる空気により熱を奪われて徐々に液化し、凝縮器の出口付近では高圧の液体あるいは液体と気体の混合状態となる。これは、冷媒が大気中に熱を放熱して液化することと等しい。また、蒸発器には絞り装置４７で低温低圧となった液体あるいは液体と気体との混合状態の冷媒が流れ込む。この状態において、蒸発器に部屋の空気が送り込まれると、冷媒は空気から大量の熱を奪って蒸発し、気体の量が増大した冷媒となる。蒸発器にて大量の熱を奪われた空気は空気調和機４３の吹き出し口から冷風となって放出される。
空気調和機４３では、運転状態、つまり空気調和機４３に対して設定された目標温度、実際の室温および外気温に基づいてブラシレスモータの指令回転数が設定される。モータ制御装置４０は、前述の実施の形態１のモータ制御装置と同様に、設定された指令回転数に基づいて圧縮機構４２のブラシレスモータの回転数を制御する。
【０１０３】
ブラシレスモータの回転数を設定された指令回転数となるように制御する方法を説明する。
指令回転数をω＊とし、ブラシレスモータの実際の回転数をωとする、ここで、ωは、位置センサを有するブラシレスモータの場合は、位置センサの信号を微分すれば得られる。位置センサを有しないブラシレスモータの場合は、実施の形態３で示したように、推定位相θを微分して得られる推定回転数を、実際の回転数ωとみなせばよい。指令回転数ω＊と実際の回転数ωとの誤差を計算し、その誤差をＰＩ制御して得られた値を総合電流指令値Ｉ＊として出力する。制御部４の内部に保有している電流位相指令値β＊を用いて、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊とｑ軸電流指令Ｉｑ＊を、以下の式（１２）及び（１３）にしたがって計算する。
【０１０４】
【数１２】
2005020986.tif 000014
【０１０５】
【数１３】
2005020986.tif 000015
【０１０６】
なお、電流位相指令値β＊は、ブラシレスモータ３の運転状態を決める値である。この値はあらかじめ決められた値であってもよいし、ブラシレスモータの運転状態に応じて変更してもよい。上述した機能を制御部４に付加することで、指令回転数に対して実際の回転数が小さい場合は、ＰＩ制御によってｄ軸電流指令値やｑ軸電流指令値が増大するので、ブラシレスモータ３の出力トルクが増大して加速する。このように制御部４が動作するので、設定された指令回転数となるようにモータ制御装置が動作し、ブラシレスモータは指令回転数で運転する。
【０１０７】
次に、実施の形態１３の空気調和機４３における動作について説明する。
実施の形態１３の空気調和機４３において、モータ制御装置４０から圧縮機構４２に駆動電圧が印加されると、冷媒循環経路内に冷媒が循環する。このとき、室内機４４の熱交換器４８及び室外機４５の熱交換器４９において熱交換が行われる。つまり、空気調和機４３では、冷媒の循環閉路に封入された冷媒を圧縮機構４２により循環させることにより、冷媒の循環閉路内に周知のヒートポンプサイクルが形成される。これにより、室内の暖房あるいは冷房が行われる。
例えば、空気調和機４３の暖房運転を行う場合、ユーザの操作により、四方弁４６は、冷媒が矢印Ａで示す方向に流れるよう設定される。この場合、室内側熱交換器４８は凝縮器として動作して、冷媒循環経路での冷媒の循環により熱を放出する。これにより室内が暖められる。
逆に、空気調和機４３の冷房運転を行う場合、ユーザの操作により、四方弁４６は、冷媒が矢印Ｂで示す方向に流れるよう設定される。この場合、室内側熱交換器４８は蒸発器として動作して、冷媒循環経路での冷媒の循環により周辺空気の熱を吸収する。これにより室内が冷やされる。
【０１０８】
実施の形態１３の空気調和機４３において、この空気調和機４３に設定された目標温度、実際の室温および外気温度に基づいて指令回転数が決定され、前述の実施の形態１と同様、決定された指令回転数に基づいて、モータ制御装置４０により、圧縮機構４２のブラシレスモータの回転数が制御される。この結果、実施の形態１３の空気調和機４３は快適な冷暖房を行うことができる。
実施の形態１３の空気調和機４３は、モータ制御装置４０が従来のモータ制御装置に比べて小型で軽量であるため、室外機４５内におけるモータ制御装置４０の配置の自由度が高まり、製造者の設計が容易なものとなる。また、モータ制御装置を小型化することによって、小型で軽量な室外機４５を提供することができるため、消費者の設置も容易になる、等の優れた効果を有する。
なお、実施の形態１３の空気調和機４３において、室内側熱交換器４８の送風機４８ａと室外側熱交換器４９の送風機４９ａの駆動にブラシレスモータを使用する場合、これらのブラシレスモータの駆動制御のために用いるモータ制御装置を実施の形態１から実施の形態１１で説明したいずれのモータ制御装置で構成してもよい。
【０１０９】
なお、実施の形態１３では、冷暖房の両方の運転が可能な空気調和器を説明したが、冷房専用の空気調和器の場合は、四方弁４６を省略して、矢印Ｂの方向に冷媒が流れるようにした空気調和器であればよい。       
【０１１０】
《実施の形態１４》
図２７は本発明係る実施の形態１４の冷蔵庫の構成を示すブロック図である。
実施の形態１４の冷蔵庫５１は、モータ制御装置４０、圧縮機構４２、凝縮器５２、冷蔵室蒸発器５３、および絞り装置５４を有している。
実施の形態１４の冷蔵庫５１において、圧縮機構４２、凝縮器５２、絞り装置５４、および冷蔵室蒸発器５３は、冷媒循環経路内に配設されている。モータ制御装置４０は、単相交流電源５が入力電源として接続され、圧縮機構４２の駆動源であるブラシレスモータを駆動制御する。
実施の形態１４において、圧縮機構４２の内部に配置されているブラシレスモータ、およびモータ制御装置４０の入力源である単相交流電源５は、前述の実施の形態１と同様の機能、構成を有する。また、モータ制御装置４０は前述の実施の形態１から実施の形態１１に示したモータ制御装置が適用される。
【０１１１】
実施の形態１４の冷蔵庫５１における絞り装置５４は、前述の実施の形態１３の空気調和機４３の絞り装置４７と同様、冷媒が冷媒循環経路を循環している状態において、凝縮器５２から送り出された冷媒の流量を絞って冷媒を膨張させるとともに、冷蔵室蒸発器５３に必要とされる量の冷媒を過不足なく供給するものである。
凝縮器５２は、内部を流れる高温高圧の冷媒ガスを凝縮させて、冷媒の熱を外気に放出するものである。この凝縮器５２に送り込まれた冷媒ガスは、外気により熱を奪われて徐々に液化し、凝縮器５２の出口付近では高圧の液体あるいは液体と気体の混合状態となる。
冷蔵室蒸発器５３は、低温の冷媒を蒸発させて冷蔵庫内の冷却を行うものである。この冷蔵室蒸発器５３は、熱交換の効率を上げるための送風機５３ａと、庫内の温度を検出する温度センサ５３ｂとを有している。
【０１１２】
次に、実施の形態１４の冷蔵庫５１における動作について説明する。
実施の形態１４の冷蔵庫５１では、モータ制御装置４０から圧縮機構４２のブラシレスモータに駆動電圧が印加されると、圧縮機構４２が駆動して冷媒循環経路内を冷媒が矢印Ｃ方向に循環する。このとき、凝縮器５２および冷蔵室蒸発器５３にて熱交換が行われて、冷蔵庫内が冷却される。
言い換えれば、凝縮器５２で凝縮された冷媒は、絞り装置５４にてその流量が絞られることにより膨張して、低温の冷媒となる。そして、冷蔵室蒸発器５３へ低温の冷媒が送り込まれると、冷蔵室蒸発器５３では、低温の冷媒が蒸発して、冷蔵庫内の冷却が行われる。このとき、冷蔵室蒸発器５３には、送風機５３ａにより強制的に冷蔵室内の空気が送り込まれており、冷蔵室蒸発器５３では、効率よく熱交換が行われる。
また、実施の形態１４の冷蔵庫５１において、この冷蔵庫５１に設定された目標温度及び冷蔵庫内の室温に応じて指令回転数が設定されて、このモータ制御装置４０は、実施の形態１３と同様、設定された指令回転数に基づいて圧縮機構４２のブラシレスモータの回転数を制御する。この結果、冷蔵庫５１では、冷蔵庫内の温度が目標温度に維持される。
【０１１３】
上記のように、実施の形態１４の冷蔵庫５１では、モータ制御装置４０が小型軽量で構成されているため、従来のモータ制御装置に比べてモータ制御装置の冷蔵庫内における配置の自由度が高まる。また、モータ制御装置の配置の自由度が高まることによって、冷蔵庫５１の庫内容積が増大できるという効果を有する。また、軽量なモータ制御装置を提供できるので、冷蔵庫５１の重量を軽減することができる。
なお、本発明に係る実施の形態１４の冷蔵庫５１において、送風機５３ａの駆動にブラシレスモータ３を使用する場合、このブラシレスモータ３の駆動制御のために用いるモータ制御装置４０を前述の実施の形態１から実施の形態１１で説明したいずれのモータ制御装置で構成してもよい。
【０１１４】
《実施の形態１５》
図２８は本発明に係る実施の形態１５の電気洗濯機の構成を示すブロック図である。
実施の形態１５の電気洗濯機５５は、洗濯機外枠５６を有し、この洗濯機外枠５６内には外槽５７が吊り棒５８により吊り下げられている。外槽５７内には、回転自在に洗濯兼脱水槽５９が配設されている。洗濯兼脱水槽５９の底部には、攪拌翼６０が回転自在に取り付けられている。
洗濯機外枠５６内の外槽５７下側のスペースには、洗濯兼脱水槽５９及び攪拌翼６０を回転させるブラシレスモータ３が配置されている。また、洗濯機外枠５６には、単相交流電源５を入力とした、ブラシレスモータ３を駆動制御するモータ制御装置４０が取り付けられている。
実施の形態１５において、洗濯機外枠５６の内部に配置されているブラシレスモータ、およびモータ制御装置４０の入力源である単相交流電源５は、前述の実施の形態１と同様の機能、構成を有する。また、モータ制御装置４０は前述の実施の形態１から実施の形態１１に示したモータ制御装置が適用される。
実施の形態１５の電気洗濯機５５において、モータ制御装置４０には、電気洗濯機５５の動作を制御するマイクロコンピュータ（図示せず）から、ユーザの操作に応じた指令回転数を示す指令信号が入力される。
【０１１５】
次に、実施の形態１５の電気洗濯機５５における動作について説明する。
実施の形態１５の電気洗濯機５５では、ユーザが所定の操作を行うと、マイクロコンピュータからモータ制御装置４０に指令信号が入力され、ブラシレスモータ３に駆動電圧が印加される。これにより、ブラシレスモータ３が駆動されて、攪拌翼６０あるいは洗濯兼脱水槽５９が回転し、洗濯兼脱水槽５９内の衣服等などに対する洗濯や脱水が行われる。このとき、実施の形態１５の電気洗濯機５５では、マイクロコンピュータからの指令信号が示す指令回転数に基づいて、前述の実施の形態１３と同様、モータ制御装置４０によりブラシレスモータ３の回転数が制御される。この結果、電気洗濯機５５では、洗濯物の量や汚れに応じた適切な動作が実行される。
【０１１６】
上記のように実施の形態１５の電気洗濯機５５では、小型化したモータ制御装置４０を用いているため、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を達成できるという効果を有する。また、本発明に係る電気洗濯機５５では、軽量化したモータ制御装置４０を用いているため、洗濯機全体としての軽量化を図ることができるという優れた効果を有する。
なお、本発明に係る実施の形態１５の電気洗濯機５５においては、ブラシレスモータ３の駆動制御のために用いるモータ制御装置４０を前述の実施の形態１から実施の形態１１で説明したいずれのモータ制御装置で構成してもよい。
【０１１７】
《実施の形態１６》
図２９は本発明に係る実施の形態１６の電気乾燥機の構成を示すブロック図である。
実施の形態１６の電気乾燥機６１は、乾燥機外枠６２を有し、この乾燥機外枠６２内には回転自在に設けられたドラム６３が設置されている。このドラム６３にはブラシレスモータ３が接続されており、ブラシレスモータ３によりドラム６３が回転するよう構成されている。
実施の形態１６において、乾燥機外枠６２の内部に配置されているブラシレスモータ３およびモータ制御装置４０、そして単相交流電源５は、前述の実施の形態１と同様の機能、構成を有する。また、モータ制御装置４０は前述の実施の形態１から実施の形態１１に示したモータ制御装置が適用される。
実施の形態１６の電気乾燥機６１において、モータ制御装置４０には、電気乾燥機６１の動作を制御するマイクロコンピュータ（図示せず）から、ユーザの操作に応じた指令回転数を示す指令信号が入力される。
【０１１８】
次に、実施の形態１６の電気乾燥機６１における動作について説明する。
実施の形態１６の電気乾燥機６１では、ユーザが所定の操作を行うと、マイクロコンピュータからモータ制御装置４０に指令信号が入力される。これにより、ブラシレスモータ３に駆動電圧が印加される。この結果、ブラシレスモータ３が駆動され、ドラム６３が回転して、ドラム６３内の衣服等などが乾燥される。
このとき、実施の形態１６の電気乾燥機６１では、マイクロコンピュータからの指令信号が示す指令回転数に基づいて、前述の実施の形態１３と同様、モータ制御装置４０によりブラシレスモータ３の回転数が制御される。この結果、実施の形態１６の電気乾燥機６１においては、乾燥物の量や汚れに応じた適切な動作が実行される。
【０１１９】
上記のように実施の形態１６の電気乾燥機６１では、小型化したモータ制御装置４０を用いているため、従来の電気乾燥機と同じ外形寸法でドラムの大容量化を達成できるという効果を有する。また、本発明に係る電気乾燥機では、軽量化したモータ制御装置４０を用いているため、乾燥機全体としての軽量化を図ることができるという効果を有する。
なお、本発明に係る実施の形態１６の電気乾燥機６１においては、ブラシレスモータ３の駆動制御のために用いるモータ制御装置４０を前述の実施の形態１から実施の形態１１で説明したいずれのモータ制御装置で構成してもよい。
【０１２０】
《実施の形態１７》
図３０は本発明に係る実施の形態１７の送風機の構成を示すブロック図である。
実施の形態１７の送風機６４は、ファン６５と、このファン６５を回転駆動するブラシレスモータ３と、このブラシレスモータ３を駆動制御するモータ制御装置４０とを有している。モータ制御装置４０は単相交流電源５に接続され、単相交流電圧が印加されるよう構成されている。
【０１２１】
実施の形態１７において、送風機６４の内部に配置されているブラシレスモータ３およびモータ制御装置４０、そして単相交流電源５は、前述の実施の形態１と同様の機能、構成を有する。また、モータ制御装置４０は前述の実施の形態１から実施の形態１１に示したモータ制御装置が適用される。
実施の形態１７の送風機６４において、モータ制御装置４０には、送風機６４の動作を制御するマイクロコンピュータ（図示せず）からユーザの操作に応じた指令回転数を示す指令信号が入力される。
【０１２２】
次に、実施の形態１７の送風機６４における動作について説明する。
実施の形態１７の送風機６４では、ユーザが所定の操作を行うと、マイクロコンピュータからモータ制御装置４０に指令信号が入力される。モータ制御装置４０に指令信号が入力されと、モータ制御装置４０からブラシレスモータ３に駆動電圧が印加される。この結果、ブラシレスモータ３が駆動されて、ファン６５が回転し、送風が行われる。このとき、実施の形態１７の送風機６４では、マイクロコンピュータからの指令信号に基づいて、前述の実施の形態１３と同様、モータ制御装置４０によりブラシレスモータ３の出力が制御される。この結果、送風機６４では、送風量と風の強さの調整が行われる。
【０１２３】
上記のように実施の形態１７の送風機６４では、小型軽量化したモータ制御装置４０を用いているため、送風機自体を従来の送風機に比べて小型化および軽量化を達成することができる。したがって、本発明によれば、可搬性の高い送風機を提供することができる。
なお、本発明に係る実施の形態１７の送風機６４においては、ブラシレスモータ３の駆動制御のために用いるモータ制御装置４０を前述の実施の形態１から実施の形態１１で説明したいずれのモータ制御装置で構成してもよい。
【０１２４】
《実施の形態１８》
図３１は本発明に係る実施の形態１８の電気掃除機の構成を示すブロック図である。
実施の形態１８の電気掃除機６６は、掃除機本体６９と、底面に吸引口が形成された床用吸込具６７と、一端が床用吸込具６７に、他端が掃除機本体６９に接続された吸塵ホース６８とを有している。
実施の形態１８の掃除機本体６９は、吸塵ホース６８の掃除機本体側端部が接続された集塵室７１と、この集塵室７１の吹き出し側に配置された電動送風機７０とから構成されている。電動送風機７０は、集塵室７１の吹き出し側に対向するよう配置されたファン７２と、このファン７２を回転させるブラシレスモータ３と、ブラシレスモータ３を駆動制御するモータ制御装置４０とを有している。モータ制御装置４０は単相交流電源５に接続され、単相交流電圧が印加されるよう構成されている。ファン７２は、その回転により、床用吸込具６７の底面にある吸引口から吸塵ホース６８と集塵室７１を介して空気を吸引する。
【０１２５】
実施の形態１８において、ブラシレスモータ３、モータ制御装置４０、および単相交流電源５は、前述の実施の形態１と同様の機能、構成を有する。また、モータ制御装置４０は前述の実施の形態１から実施の形態１１に示したモータ制御装置が適用される。
実施の形態１８の電気掃除機６６において、モータ制御装置４０には、ファン７２の動作を制御するマイクロコンピュータ（図示せず）からユーザの操作に応じた指令回転数を示す指令信号が入力される。
【０１２６】
次に、実施の形態１８の電気掃除機６６における動作について説明する。
実施の形態１８の電気掃除機６６において、ユーザが所定の操作を行うことにより、マイクロコンピュータからモータ制御装置４０に指令信号が入力される。モータ制御装置４０に指令信号が入力されると、モータ制御装置４０からブラシレスモータ３に駆動電圧が印加され、ブラシレスモータ３が駆動される。この結果、ファン７２が回転し、掃除機本体６９内に吸引力が発生する。掃除機本体６９で発生した吸引力は、吸塵ホース６８を介して接続された床用吸込具６７の底面に設けた吸引口から空気を吸引する。これにより、床用吸込具６７の吸引口から被掃除面の塵埃が空気とともに吸引され、掃除機本体６９の集塵室７１に集塵される。このとき、実施の形態１８の電気掃除機６６において、マイクロコンピュータからの指令信号に基づいて、前述の実施の形態１３と同様、モータ制御装置４０によりブラシレスモータ３の回転数が制御される。したがって、実施の形態１８の電気掃除機６６においては、ブラシレスモータ３の回転数が制御されて、吸引力の強さの調整が行われる。
【０１２７】
上記のように実施の形態１８の電気掃除機６６では、小型軽量化したモータ制御装置４０を用いているため、掃除機本体６９を従来の掃除機に比べて小型化および軽量化を達成できる。したがって、本発明によれば、可搬性が高くユーザが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。
なお、本発明に係る実施の形態１８の電気掃除機６６においては、ブラシレスモータ３の駆動制御のために用いるモータ制御装置４０を前述の実施の形態１から実施の形態１１で説明したいずれのモータ制御装置で構成してもよい。
【０１２８】
《実施の形態１９》
図３２は本発明に係る実施の形態１９のヒートポンプ給湯器の構成を示すブロック図である。
実施の形態１９のヒートポンプ給湯器７２は、供給された水を加熱して温水を排出する冷凍サイクル装置７３と、この冷凍サイクル装置７３から排出された温水を貯める貯湯槽７４と、これらを連結する水配管７４ａ、７４ｂ、７５ａおよび７５ｂとを有している。
冷凍サイクル装置７３は、冷媒循環経路を形成する圧縮機構４２、空気熱交換器７６、絞り装置７７、および水熱交換器７８を有する。また、冷凍サイクル装置７３には、単相交流電源５に接続され、単相交流電圧が印加されるモータ制御装置４０が設けられている。
実施の形態１９において、ブラシレスモータ３、モータ制御装置４０および単相交流電源５は、前述の実施の形態１と同様の機能、構成を有する。また、モータ制御装置４０は前述の実施の形態１から実施の形態１１に示したモータ制御装置が適用される。
【０１２９】
絞り装置７７は、図２６に示した前述の実施の形態１３の空気調和機４３の絞り装置４７と同様、水熱交換器７８から空気熱交換器７６へ送り出された液冷媒の流量を絞って、その直後に液冷媒を膨張させるものである。
水熱交換器７８は、冷凍サイクル装置７３に供給された水を加熱する凝縮器であり、加熱された水の温度を検出する温度センサ７８ａを有している。空気熱交換器７６は、周辺雰囲気から熱を吸収する蒸発器であり、熱交換の能力を上げるための送風機７６ａと、この周辺温度を検出する温度センサ７６ｂとを有している。
冷媒配管７９は、圧縮機構４２、水熱交換器７８、絞り装置７７、および空気熱交換器７６をつなぎ冷媒循環経路を形成している。冷媒は、圧縮機構４２、水熱交換器７８、絞り装置７７および空気熱交換器７６により形成された冷媒循環経路に沿って循環する。この冷媒配管７９には、圧縮機構４２から吐出された冷媒を、水熱交換器７８と絞り装置７７とをバイパスして、空気熱交換器７６に供給する除霜バイパス管８０が接続されている。この除霜バイパス管８０の一部には除霜バイパス弁８１が設けられている。
【０１３０】
貯湯槽７４は、水あるいは温水を貯める貯湯タンク８２を有している。この貯湯タンク８２の受水口８２ｃには、この貯湯タンク８２内へ水を外部から供給する給水管８３が接続されている。また、貯湯タンク８２の湯出口８２ｄには、貯湯タンク８２から浴槽へ湯を供給するための浴槽給湯管８４が接続されている。また、貯湯タンク８２の水出入口８２ａには、タンク８２に貯められた湯を外部に供給する給湯管８５が接続されている。
冷凍サイクル装置７３の水熱交換器７８と貯湯タンク８２とは、水配管７４ａ、７４ｂ、７５ａおよび７５ｂにより接続されており、貯湯タンク８２と水熱交換器７８との間に水の循環路が形成されている。
【０１３１】
水配管７４ｂは水を貯湯タンク８２から水熱交換器７８へ供給するための貯湯タンク側の管である。水配管７４ｂの一端は、貯湯タンク８２の水出口８２ｂに接続され、他端は、ジョイント部分８７ｂを介して、水熱交換器７８の入水側水配管７５ｂに接続されている。また、水配管７４ｂの一端側には、貯湯タンク８２内の水あるいは温水を排出するための排水弁８６が取り付けられている。
水配管７４ａは水を水熱交換器７８から貯湯タンク８２へ戻す貯湯タンク側の管である。水配管７４ａの一端は、貯湯タンク８２の水出入口８２ａに接続され、他端は、ジョイント部分８７ａを介して水熱交換器７８の排出側水配管７５ａに接続されている。
水熱交換器７８とジョイント部分８７ｂとをつなぐ入水側水配管７５ｂには、水循環路内に水を循環させるためのポンプ８８が設けられている。
【０１３２】
実施の形態１９のヒートポンプ給湯器７２において、ヒートポンプ給湯器７２の運転状態、つまりヒートポンプ給湯器７２に対して設定された温水の目標温度、貯湯槽７４から冷凍サイクル装置７３の水熱交換器７８に供給される水の温度、および外気温に基づいて、ブラシレスモータ３の指令回転数が決定される。そして、実施の形態１９におけるモータ制御装置４０は、指令回転数に基づいて圧縮機構４２のブラシレスモータ３に要求されるモータ出力を決定する。
【０１３３】
次に、実施の形態１９のヒートポンプ給湯器７２における動作について説明する。
実施の形態１９のヒートポンプ給湯器７２において、圧縮機構４２のブラシレスモータにモータ制御装置４０から駆動電圧Ｃｄが印加され、圧縮機構４２が駆動すると、圧縮機構４２により圧縮された高温冷媒は、矢印Ｄ方向に循環する。したがって、高温冷媒は圧縮機構４２から冷媒配管７９を通り、水熱交換器７８に供給される。また、水循環路のポンプ８８が駆動すると、貯湯タンク８２から水が水熱交換器７８に供給される。
このとき、水熱交換器７８では、高温冷媒と貯湯タンク８２から供給された水との間で熱交換が行われ、熱が冷媒から水へ移動する。したがって、水熱交換器７８に供給された水が加熱され、加熱された水は貯湯タンク８２へ供給される。このとき、加熱された水の温度は凝縮温度センサ７８ａにより監視されている。
また、水熱交換器７８では、冷媒が熱交換により凝縮する。凝縮した液冷媒は、その流量が絞り装置７７により絞られ、そして膨張し、空気熱交換器７６に送り込まれる。
【０１３４】
実施の形態１９のヒートポンプ給湯器７２では、空気熱交換器７６が蒸発器として働く。空気熱交換器７６は、送風機７６ａにより送り込まれた外気から熱を吸収し、低温の冷媒液を蒸発させる。このとき、空気熱交換器７６の周辺雰囲気の温度は温度センサ７６ｂにより監視されている。
また、冷凍サイクル装置７３では、空気熱交換器７６に霜がついた場合、除霜バイパス弁８１が開き、高温の冷媒が除霜バイパス路８０を介して空気熱交換器７６に供給される。これにより、空気熱交換器７６の除霜が行われる。
一方、貯湯槽７４には、冷凍サイクル装置７３の水熱交換器７８から温水が水配管７４ａおよび７５ａを介して供給される。貯湯槽７４に供給された温水が貯湯タンク８２に貯められる。貯湯タンク８２内の温水は、必要に応じて、給湯管８５を通して外部に供給される。特に、浴槽へ給湯する場合、貯湯タンク８２内の温水は浴槽用給湯管８４を通して浴槽に供給される。
また、貯湯タンク８２内の水あるいは温水の貯水量が一定量以下となった場合には、外部から給水管８３を介して水が補給される。
【０１３５】
実施の形態１９のヒートポンプ給湯器７２では、モータ制御装置４０により、ヒートポンプ給湯器７２に対して設定された温水の目標温度、水熱交換器７８に供給される水の温度、及び外気温に基づいてブラシレスモータ３の指令回転数が決定される。実施の形態１９のヒートポンプ給湯器７２においては、前述の実施の形態１３と同様、指令回転数に基づいて、モータ制御装置４０により圧縮機構４２のブラシレスモータ３の回転数が制御される。これにより、実施の形態１９のヒートポンプ給湯器７２においては、目標温度の温水の供給が確実に行われる。
【０１３６】
上記のように実施の形態１９のヒートポンプ給湯器７２では、小型軽量化したモータ制御装置４０を用いているため、ヒートポンプ給湯器７２を従来の給湯器に比べて小型化および軽量化を図ることができる。したがって、本発明のヒートポンプ給湯器においては、小型化による設置の容易性が向上するとともに、軽量化による設置の容易性が向上している。さらに、本発明によれば、従来の給湯器に比べて大幅な低コスト化が実現できるため、ユーザにとってのメリットが拡大している。
なお、本発明に係る実施の形態１９のヒートポンプ給湯器７２においては、ブラシレスモータ３の駆動制御のために用いるモータ制御装置４０を前述の実施の形態１から実施の形態１１で説明したいずれのモータ制御装置で構成してもよい。
【０１３７】
なお、実施の形態１から実施の形態１９で説明した本発明は、前述の実施の形態に挙げた製品への搭載に限定されるものではなく、インバータ回路を使用してブラシレスモータを駆動する他のモータ制御装置にも適用できることはいうまでもない。いずれの製品においても、モータ制御装置を小型化、軽量化することで、該当する製品の設計の自由度が向上し、安価な製品を提供することができる等、その効用は計り知れない。
【０１３８】
特に、空気調和機や空気調和機に使用される圧縮機について、その効用の大きさを説明する。
日本において販売されている家庭用の空気調和機は、そのほとんどがインバータ化されており、インバータ化されていない空気調和機に比べてきわめて省エネルギー効果が高い装置となっている。したがって、日本における空気調和機の消費電力は、１０年前の空気調和機と比較すると約半分となっており、インバータ化が浸透している。しかし、世界的に見ると、インバータ化されていない空気調和機の方が多く、省エネルギーの促進や地球環境保全の観点から、世界の空気調和機をインバータ化することが望まれている。
【０１３９】
日本では空気調和機という商品形態がほとんどであるが、日本以外の国の場合には圧縮機単体の商品で流通することが多く、このような圧縮機単品の市場では、従来の圧縮機のサイズと同等のサイズもしくはより小型の圧縮機が求められている。したがって、インバータ回路を付加した結果、サイズが従来よりも大型化するのでは、市場に受け入れられず、世界の圧縮機をインバータ化して省エネルギー化を促進することは困難である。そのため、圧縮機の性能は同等で、形状が同等もしくは小型であるインバータ装置を含めた圧縮機が必要であった。
前述のように、本発明によれば、従来のモータ制御装置の中でも大型部品である力率改善用インダクタと平滑用の静電容量の大きいコンデンサを用いない構成のモータ制御装置が提供できる。したがって、本発明によれば、従来の圧縮機と同等もしくはより小型なモータ制御装置を含めた圧縮機を提供し、世界的な省エネルギー化の促進と、地球環境の保全に多大な効用をもたらすことができる。
【０１４０】
なお、前述の各実施の形態では、交流電源を入力とし、これを整流してインバータ回路へ入力するよう構成した例で説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。本発明においては、変動する電圧がインバータ回路へ入力されても、インバータ回路が所望の電圧に変換してブラシレスモータへ出力するよう構成されている。例えば、車載用のブラシレスモータに見られるような、一つの直流電源に複数の負荷がつながっている場合には、それらの負荷の動作条件により、直流電源の出力電圧が変動する。このように変動する直流電源が本発明のモータ制御装置に入力されても、インバータ回路が所望の電圧に変換して当該ブラシレスモータを高精度に駆動することができる。
【０１４１】
本発明のモータ制御装置は、ブラシレスモータで駆動する車載用空気調和機の圧縮機にも適用可能である。車両が停止している期間はエンジンを停止させ、発進時にエンジンをかける車両、例えば、停車時にはエンジンのアイドリングを停止するアイドリングストップ車などにおいて、本発明のモータ制御装置は有用である。エンジンを始動する際には電源電圧の瞬時低下が発生する。しかし、車載用空気調和機の圧縮機に本発明のモータ制御装置を搭載した場合、エンジンを始動する際に生じる電源電圧の瞬時低下時にも、ブラシレスモータへ印加する電圧を調整できるため、ブラシレスモータが一旦停止することなく、継続して車載用空気調和機を運転できる。このように、本発明のモータ制御装置を特にアイドリングストップ車などのように、車両が停止している期間はエンジンを停止させ、発進時にエンジンをかけるとき車両などに特に優れた効果を発揮する。
【０１４２】
また、前述の各実施の形態においては、位置センサを用いずにブラシレスモータに供給する電流で位相を検出する方法として、前述の１９９７年（平成９年）発行の電気学会論文誌Ｄ、１１７巻１号、第９８―１０４頁、竹下、市川、李、松井「速度起電力推定に基づくセンサレス突極形ブラシレスＤＣモータ制御」に記載されている方法を用いて説明を行ったが、本発明はこの方法に限定されるものではなく、電流で位相を検出する方法であれば、どのような方法でも本発明に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４３】
本発明に係るモータ制御装置は、インバータ回路における直流側電圧が低いときでも駆動源への電圧印加を停止することなく連続的に所望の電圧を印加して、各機器を効率高く駆動することができ、圧縮機、空気調和機、冷蔵庫、電気洗濯機、電気乾燥機、送風機、電気掃除機、およびヒートポンプ給湯器等のモータ制御装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】本発明に係る実施の形態１のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る実施の形態１におけるＰＷＭ生成部の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る実施の形態１におけるＶｐｎ補正部の動作を示すフローチャートである。
【図４】（ａ）は従来のモータ制御装置によるモータ電流等を計測した実験結果を示すグラフであり、（ｂ）は実施の形態１のモータ制御装置によるモータ電流等を計測した実験結果を示すグラフである。
【図５】本発明に係る実施の形態２のモータ制御装置におけるＰＷＭ生成部のブロック図である。
【図６】本発明に係る実施の形態２における比率補正部の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明に係る実施の形態３のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図８】（ａ）は従来のモータ制御装置によるモータ電流等を計測した実験結果を示すグラフであり、（ｂ）は実施の形態３のモータ制御装置によるモータ電流等を計測した実験結果を示すグラフである。
【図９】本発明に係る実施の形態４のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態４のモータ制御装置によるモータ電流等を計測した実験結果を示すグラフである。
【図１１】本発明に係る実施の形態５のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明に係る実施の形態５のモータ制御装置によるモータ電流等を計測した実験結果である。
【図１３】本発明のモータ制御装置と従来のモータ制御装置とによるモータの限界トルクを示す実験結果を示すグラフである。
【図１４】本発明に係る実施の形態７のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明に係る実施の形態８のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】（ａ）は本発明に係る実施の形態９のモータ制御装置の構成を示すブロック図であり、（ｂ）は本発明に係る実施の形態９のモータ制御装置における昇圧回路の別の構成を示す回路図である。
【図１７】本発明に係る実施の形態９のモータ制御装置における昇圧回路への入力波形を示す波形図である。
【図１８】本発明に係る実施の形態９のモータ制御装置における動作を示す波形図である。
【図１９】本発明に係る実施の形態１０のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２０】本発明に係る実施の形態１０のモータ制御装置における昇圧回路制御部の構成を示すブロック図である。
【図２１】本発明に係る実施の形態１０のモータ制御装置における動作を示す波形図である。
【図２２】本発明に係る実施の形態１０のモータ制御装置における昇圧回路制御部の別の構成を示すブロック図である。
【図２３】（ａ）は本発明に係る実施の形態１１のモータ制御装置の構成を示すブロック図であり、（ｂ）は本発明に係る実施の形態１１のモータ制御装置における別の構成の倍電圧整流昇圧回路を示す回路図である。
【図２４】本発明に係る実施の形態１１のモータ制御装置における動作を示す波形図である。
【図２５】本発明に係る実施の形態１２の圧縮機の構成を示すブロック図である。
【図２６】本発明に係る実施の形態１３の空気調和機の構成を示すブロック図である。
【図２７】本発明に係る実施の形態１４の冷蔵庫の構成を示すブロック図である。
【図２８】本発明に係る実施の形態１５の電気洗濯機の構成を示すブロック図である。
【図２９】本発明に係る実施の形態１６の電気乾燥機の構成を示すブロック図である。
【図３０】本発明に係る実施の形態１７の送風機の構成を示すブロック図である。
【図３１】本発明に係る実施の形態１８の電気掃除機の構成を示すブロック図である。
【図３２】本発明に係る実施の形態１９のヒートポンプ給湯器の構成を示すブロック図である。
【図３３】第１の従来技術のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３４】第２の従来技術のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１４５】
１    整流回路
２    インバータ回路
３    ブラシレスモータ
４    制御部
５    単相交流電源
６    ｄｑ変換部
７    ｄ軸ＰＩ制御器
８    ｑ軸ＰＩ制御器
９    ＰＷＭ生成部
１０    逆ｄｑ変換部
１１    線間変調部
１２    Ｖｐｎ補正部
１３    比率補正部
１４    比率生成部
１５    位相推定部
１６    コンデンサ
１７    インダクタ
１８    ｄ軸乗算部
１９    ｑ軸乗算部
２０    ｑ軸加算部
２１    昇圧回路
２２    昇圧回路制御部
２３    交流電流指令作成部
２４    ＰＷＭ指令作成部
２５    倍電圧整流昇圧回路
２６    コンデンサ
２７    コンデンサ
４０    モータ制御装置
４１    圧縮機
４３    空気調和機
５１    冷蔵庫
５５    電気洗濯機
６１    電気乾燥機
６４    送風機
６６    電気掃除機
７２    ヒートポンプ給湯器
【図１】
2005020986.tif 000016
【図２】
2005020986.tif 000017
【図３】
2005020986.tif 000018
【図４】
2005020986.tif 000019
【図５】
2005020986.tif 000020
【図６】
2005020986.tif 000021
【図７】
2005020986.tif 000022
【図８】
2005020986.tif 000023
【図９】
2005020986.tif 000024
【図１０】
2005020986.tif 000025
【図１１】
2005020986.tif 000026
【図１２】
2005020986.tif 000027
【図１３】
2005020986.tif 000028
【図１４】
2005020986.tif 000029
【図１５】
2005020986.tif 000030
【図１６】
2005020986.tif 000031
【図１７】
2005020986.tif 000032
【図１８】
2005020986.tif 000033
【図１９】
2005020986.tif 000034
【図２０】
2005020986.tif 000035
【図２１】
2005020986.tif 000036
【図２２】
2005020986.tif 000037
【図２３】
2005020986.tif 000038
【図２４】
2005020986.tif 000039
【図２５】
2005020986.tif 000040
【図２６】
2005020986.tif 000041
【図２７】
2005020986.tif 000042
【図２８】
2005020986.tif 000043
【図２９】
2005020986.tif 000044
【図３０】
2005020986.tif 000045
【図３１】
2005020986.tif 000046
【図３２】
2005020986.tif 000047
【図３３】
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【図３４】
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