(57)【要約】【課題】小型化のために平滑用コンデンサを小容量化した際、回生時に平滑用のコンデンサの電圧が上昇するため高耐圧高コストな部品を使用する必要があった。【解決手段】インバータ１０５の直流母線に流れる電流を検出する電流検出手段１１２と停止タイミング決定手段１１４を備え、ブラシレスＤＣモータ１０６の停止が必要な際に、停止タイミング決定手段１１４は、電流検出手段１１２によって検出された電流値が第１の電流閾値よりも低い状態かを判定し停止させることで、ブラシレスＤＣモータ１０６のエネルギーが小さい状態で回生が発生するため、平滑部１０３の小容量コンデンサの電圧上昇を抑制することができる。【選択図】図１
2016059085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源と、前記交流電源から入力された交流を直流に整流する整流回路と、前記交流電源の周波数の４０倍より高い共振周波数となるよう値を決定したコンデンサとリアクタで構成され前記整流回路からの出力を平滑する平滑部と、スイッチング素子と還流電流用ダイオードで構成され前記平滑部より得られる直流を交流に変換するインバータと、前記インバータから得られる交流を入力とし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モータに蓄えられたエネルギーが閾値よりも低いときに停止させる停止タイミング決定手段と、前記停止タイミング決定手段によって決定された停止タイミングでドライブ信号の出力を停止する制御手段を有するモータ駆動装置。
【請求項２】
直流母線間電圧を検出する電圧検出手段を備え、前記停止タイミング決定手段が判定する前記ブラシレスＤＣモータに蓄えられたエネルギーが閾値よりも低いときとは、前記電圧検出手段の電圧検出値があらかじめ定めた電圧閾値以下であるときとみなし、前記停止タイミング決定手段は前記電圧検出手段の電圧検出値が前記電圧閾値以下であるときを前記ブラシレスＤＣモータの停止タイミングとする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
直流母線に流れる電流を検出する電流検出手段を備え、前記停止タイミング決定手段が、あらかじめ定めた電流閾値を持ち、前記電流検出手段により検出された電流値が電流閾値を超えた場合に停止タイミングを決定する判定を行う請求項１または２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記ブラシレスＤＣモータの回転子を、鉄心に永久磁石を埋め込んで構成し、さらに、突極性を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ駆動装置により駆動されるブラシレスＤＣモータを備えた電気機器。
【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電気機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のブラシレス・センサレスＤＣモータは、一般的には十分大きな平滑用コンデンサを有した整流回路と、インバータと、位置検出センサをなくし誘起電圧またはモータ電流から位置検出をすることより駆動されていた。位置検出センサをなくす理由は、安価になることや圧縮機などの高温雰囲気・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である。
【０００３】
また、近年この駆動装置を小型化するために、整流回路の平滑用コンデンサを大幅に小容量化する取組みもなされている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
図５は、上記特許文献１に記載された従来のモータ駆動装置を示すものである。図５に示すように、単相交流電源１、単層交流電源１を整流するダイオード全波整流回路２、整流回路の出力を平滑する従来の１／１００程度の容量の平滑用の小容量のコンデンサ３、コンデンサ３の両端に接続され６個のスイッチング素子（逆向きのダイオードを含む）を３相ブリッジ接続しているＰＷＭ（パルス幅変調）インバータ４、インバータ４の出力と接続され３相巻線が施されたブラシレスＤＣモータ５、ブラシレスＤＣモータ５の位置を検出する位置検出センサ６、単相交流電源１の電圧ｖ、直流部電流ｉｄｃ、インバータ４の出力電流ｉａ、ｉｂ、ｉｃ、位置検出センサ６からの位置情報θなどの情報を入力として、最適な駆動ができるようにＰＷＭインバータ４のゲートを駆動している制御回路７から構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−５１５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の構成では、回生エネルギーを吸収した際に平滑用のコンデンサの値が小さいため電圧が上昇し、過電圧破壊を防ぐため耐圧の高い高コストな部品を使用する必要があるという課題を有していた。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、平滑用のコンデンサの容量を極めて小さくした場合であっても、モータ駆動停止時に直流母線間電圧の上昇をすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記従来の課題を解決するために、本発明のモータの駆動装置は、モータ駆動停止前にインバータ回路の直流母線電流を検出し、電流が所定値以下となっているタイミングでモータ駆動装置を停止させるものである。
【０００９】
これによって、モータに蓄えられているエネルギーが小さいときにモータを停止させることとなるため、回生による電圧上昇を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のモータ駆動装置は、平滑用コンデンサの容量を極めて小さくしても、モータ停止時の回生による電圧上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１におけるモータの駆動装置の電気回路構成を示すブロック図
【図２】同実施の形態における直流母線間の電圧波形を示すタイミング図
【図３】同実施の形態における停止タイミング決定手段の動作を示すフローチャート
【図４】同実施の形態におけるブラシレスＤＣモータの要部断面図
【図５】従来のモータ駆動装置の電気回路構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
第１の発明は、交流電源と、前記交流電源から入力された交流を直流に整流する整流回路、前記交流電源の周波数の４０倍より高い共振周波数となるよう値を決定したコンデンサとリアクタで構成され前記整流回路からの出力を平滑する平滑部と、スイッチング素子と還流電流用ダイオードで構成され前記平滑部より得られる直流を交流に変換するインバータと、前記インバータから得られる交流を入力とし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モータに蓄えられたエネルギーが閾値よりも低いときに停止させる停止タイミング決定手段と、前記停止タイミング決定手段によって決定された停止タイミングでドライブ信号の出力を停止する制御手段を有することにより、モータ停止時に発生する回生エネルギーが小さくなり、回生による電圧上昇を抑制することができる。
【００１３】
第２の発明は、特に第１の発明の直流母線間電圧を検出する電圧検出手段を備え、前記停止タイミング決定手段が判定する前記ブラシレスＤＣモータに蓄えられたエネルギーが閾値よりも低いときとは、前記電圧検出手段の電圧検出値があらかじめ定めた電圧閾値以下であるときとみなし、前記停止タイミング決定手段は前記電圧検出手段の電圧検出値が前記電圧閾値以下であるときを前記ブラシレスＤＣモータの停止タイミングとすることで、ブラシレスＤＣモータのエネルギーの大小判定する手段が電圧低下保護などの回路と兼用することができ、安価な構成が可能となる。
【００１４】
第３の発明は、特に第１または第２の発明の直流母線に流れる電流を検出する電流検出手段を備え、前記停止タイミング決定手段が、あらかじめ定めた電流閾値を持ち、前記電流検出手段により検出された電流値が電流閾値を超えた場合に停止タイミングを決定する判定を行うことにより、ブラシレスＤＣモータ１０６に流れる電流が大きくなり保護が必要な状態になった場合であっても安全に停止させることとなり、回生の影響が大きくなる過電流状態でも電圧上昇を抑制することができる。
【００１５】
第４の発明は、特に第１〜３いずれかの発明の前記ブラシレスＤＣモータの回転子を、鉄心に永久磁石を埋め込んで構成し、さらに、突極性を有するとしたことにより、ブラシレスＤＣモータの駆動において、永久磁石によるマグネットトルクとともに、突極性によるリラクタンストルクも有効に利用できるようになるため、母線電圧が落ち込んだ際に進角を大きくとることで出力トルクの低減を緩和でき、より安定した駆動が可能となる。
【００１６】
第５の発明は、特に、第１〜４のいずれかの発明のモータ駆動装置を用いた電気機器である。これにより、電気機器として冷蔵庫に用いた場合は、前記モータ駆動装置が小型化できるため一定速駆動を行っている冷蔵庫の少ないスペースに収めることができ、速度変更が可能なより効率の良い冷蔵庫を安価に提供することができる。また、電気機器として送風機に用いた場合は、送風機はイナーシャが非常に大きいため、持ち運びが容易な小型送風機を実現することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００１７】
（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。
【００１８】
図１において、交流電源１０１は、日本の場合、電圧が１００［Ｖ］、周波数が５０［Ｈｚ］または６０［Ｈｚ］の一般的な商用の交流電源である。整流回路１０２は、周知の如く４個のダイオードがブリッジ接続されたものである。
【００１９】
平滑部１０３はコモンモードフィルタで構成される高周波除去手段１０４と、整流回路１０２からの出力電圧が交流電源周波数の略２倍周波で大きく脈動する。
【００２０】
また、平滑部１０３は、小容量のフィルムコンデンサと該コンデンサへの突入充放電電流のピーク値を下げるためのリアクタを有している。平滑部１０３のコンデンサとリアクタの共振周波数が交流電源周波数の４０倍以上になるように設定し、共振による電流の周波数を電源高調波規制の範囲外とすることで、高調波電流を低減することができる。また、平滑部１０３のコンデンサの容量は電圧の最大値が最小値の２倍以上となるコンデンサの値を設定することで交流電源１０１の周波数に近い電流波形となり、高調波電流が改善される。
【００２１】
なお、平滑部１０３を構成するリアクタは、交流電源１０１と平滑部１０３を構成するフィルムコンデンサの間に挿入するため、整流回路１０２の前後どちらでも構わない。更に該リアクタは、前記高周波除去手段１０４を構成するコモンモードフィルタのリアクタンス成分との合成成分を考慮する。
【００２２】
インバータ１０５は平滑部１０３からの出力電圧をブラシレスＤＣモータ１０６の駆動のために所望の電圧値・周波数に変換する複数の半導体スイッチング素子により構成される。
【００２３】
ブラシレスＤＣモータ１０６は、永久磁石を有する回転子１０６ａと、３相巻線を有する固定子１０６ｂとから構成される。ブラシレスＤＣモータ１０６は、インバータ１０５により作られた３相交流電流が固定子１０６ｂの３相巻線に流れることにより、回転子１０６ａを回転させる。固定子１０６ｂには、３相スター結線された巻線が施されている。この巻き方は集中巻であっても、分布巻であっても構わない。また、回転子１０６ａには、永久磁石を配置している。その配置方法は、表面磁石型（ＳＰＭ）でも磁石埋め込み型（ＩＰＭ）であっても構わず、また永久磁石はフェライトでも希土類でも構わない。ＩＰＭの場合はリラクタンストルクを利用することができ、直流母線間電圧が脈動し、電圧が低下した電圧値でも進角をつけることで、出力トルクの低下を軽減することができる。
【００２４】
ブラシレスＤＣモータ１０６の回転子の軸に接続された圧縮要素１０７は、冷媒ガスを吸入し、圧縮して、吐出する。このブラシレスＤＣモータ１０６と圧縮要素１０７とを同一の密閉容器に収納し、圧縮機１０８を構成する。つまり、本実施の形態のモータ駆動装置の負荷は圧縮機１０８の圧縮機構となる。圧縮機１０８の圧縮方式（機構形態）はロータリーやスクロールなど何であっても構わないが、今回はレシプロ型とする。レシプロ型はとくにイナーシャが大きく電圧低下時であっても回転数が低下しにくく、小容量のコンデンサでより滑らかに運転することができる。
【００２５】
また、冷媒ガスはＲ１３４ａ等何であっても構わないが、本実施の形態１においては、Ｒ６００ａを採用している。Ｒ６００ａはＲ１３４ａとくらべ冷凍能力が低く、圧縮要素
１０７の気筒容積を大きくして冷凍能力の低下を補う。その結果、圧縮機１０８は、イナーシャが大きくなっている。これにより、電圧低下時であっても、イナーシャによってブラシレスＤＣモータ１０６が回転するため、速度が低下しにくく、平滑部１０３のコンデンサ容量が小容量であっても、安定した運転が可能となる。
【００２６】
圧縮機１０８で圧縮された吐出ガスは、凝縮器１０９、減圧器１１０、蒸発器１１１を通って圧縮機１０８の吸い込みに戻るような冷凍空調システムを構成する。この時、凝縮器１０９では放熱を、蒸発器１１１では吸熱を行うので、冷却や加熱を行うことができる。必要に応じて凝縮器１０９や蒸発器１１１に送風機等を使い、熱交換をさらに促進することもできる。
【００２７】
電流検出手段１１２は平滑部１０３とインバータ１０５の間に接続されている。電流検出手段１１２には、ＤＣ−ＣＴやシャント抵抗などがあり、検出した電流は電圧として現れる。シャント抵抗は安価に構成できる点で望ましく、本実施の形態ではシャント抵抗を用いる。
【００２８】
電圧検出手段１１３は平滑部１０３のコンデンサの両端の電圧を検出し、停止タイミング決定手段１１４に入力する。電圧検出の手段としてＡ／Ｄ変換などがあり、Ａ／Ｄ変換は制御手段１１５で一般的に使用されるマイコンなどに備わっている。
【００２９】
停止タイミング決定手段１１４は電圧検出手段１１３で検出した電圧値と電流検出手段１１２で検出した電流値を入力として、モータ駆動停止のタイミングを決定する。停止のタイミングはブラシレスＤＣモータ１０６の停止が必要な状態になってから判定を開始し、電圧値があらかじめ定めておいた電圧閾値以下になったときに停止信号を制御手段１１５に出力する。ブラシレスＤＣモータ１０６の停止が必要な状態とは外部から入力される指令速度が０になったときとブラシレスＤＣモータ１０６に過剰な電流が流れているときとなる。過剰な電流かどうかを判定するために、停止タイミング決定手段１１４ではブラシレスＤＣモータの減磁電流やインバータ１０５の電流定格などからあらかじめ定めておいた電流閾値よりも大きい電流値の入力があった場合である。
【００３０】
制御手段１１５は、一定周期出力するパルスのＯＮとＯＦＦの時間の割合を変更するＰＷＭ制御によってブラシレスＤＣモータ１０６を制御しており、大きく脈動する平滑電圧に対応したモータ駆動指令を与える。さらに、停止タイミング決定手段１１４により停止信号が入力された場合は即座にモータ駆動指令を停止し、ブラシレスＤＣモータ１０６を停止させる。
【００３１】
また、制御回路等を動作させるためのＤＣ負荷用の電源を作るための電源用コンデンサをＰＮ間に接続する際はダイオードを介して接続する。ダイオードを介すことによってリプルが発生しないため、安定した電源を供給できる。また、このコンデンサは回生吸収にも効果があり、電圧上昇が抑制される。コンデンサの種類は電解コンデンサやフィルムコンデンサなどで構成されるが、同容量のフィルムコンデンサは電解コンデンサよりもサイズが大きく高価であるため、平滑部のコンデンサの小容量化による小型低コスト化のメリットが失われてしまう。本実施の形態では安価な構成で実現できる電解コンデンサを採用する。一方で、電解コンデンサの耐圧は高いもので、一般的に４５０Ｖで、近年５００Ｖ耐圧のものが一部製品化されている程度となっており、ＤＣ負荷に必要な最低限の容量では回生による電圧上昇の抑制効果が十分でないため、本実施の形態におけるＰＮ間電圧が低下した際にブラシレスＤＣモータを停止させ、回生エネルギーを小さくすることが重要となる。
【００３２】
以上のように構成されたモータの駆動装置について、以下にその動作、作用を説明する
まず、平滑部１０３を構成するコンデンサの両端の電圧波形について、図２および図１を用いて説明する。図２は本実施の形態１における直流母線間の電圧波形を示すタイミング図である。
【００３３】
図２において、縦軸には電圧を示し、横軸は時間を示す。
波形Ａは、非常に負荷電流が小さい（ほとんど電流は流れていない）時の状態で、平滑部１０３を構成するコンデンサの充電電荷がほとんど使われず、電圧の低下はほとんどない。ただし、ここでいう負荷電流は整流回路１０２の出力電流、すなわちインバータ１０５への入力電流であるものとする。整流後の電圧の最大値が１４１［Ｖ］、最小値も１４１［Ｖ］と電圧差はほぼ０である。
【００３４】
次に、負荷電流を大きくしていくと平滑部１０３を構成するコンデンサの充電電荷が使われ、波形Ｂに示すように瞬時に最低電圧が低下してくる。
【００３５】
さらに負荷電流を大きくしていくと、平滑部１０３を構成するコンデンサにはほとんど充電電荷が蓄えられず、波形Ｃに示すように瞬時最低電圧がほとんど０［Ｖ］まで低下してくる。
【００３６】
このように平滑部１０３のコンデンサが小容量の場合、負荷電流を取り出すとほとんど平滑されずに入力の交流電源１０１を全波整流した波形に近づく。
【００３７】
交流電源電流の高調波成分を抑制してＩＥＣ規格を遵守するために、小容量コンデンサと小容量リアクタとの共振周波数ｆＬＣ（ＬＣ共振周波数）を交流電源周波数ｆｓの４０倍よりも大きくなるように小容量コンデンサと小容量リアクタの組み合わせを決定する。ここで、小容量コンデンサの容量をＣ［Ｆ］、小容量リアクタのインダクタンス値をＬ［Ｈ］とすると、ＬＣ共振周波数ｆＬＣは数１のように表される。
【００３８】
【数１】
2016059085.tif 000003
【００３９】
即ち、ｆＬＣ＞４０×ｆｓを満たすように小容量コンデンサと小容量リアクタの組み合わせを決定するものである。（ＩＥＣ規格では交流電源電流の高調波成分において第４０次高調波まで規定されているため）
以上により、小容量コンデンサおよび小容量リアクタの組み合わせを決定することで、交流電源電流の高調波成分を抑制して、ＩＥＣ規格を遵守することが可能となる。
【００４０】
次に、モータ停止時の力行と回生の動作に関して説明する。力行はブラシレスＤＣモータ１０６が負荷となっている状態であり、交流電源１０１および平滑部１０３から電力が供給されている。一方、回生ではブラシレスＤＣモータ１０６が発電機として動作している状態であり、ブラシレスＤＣモータ１０６から平滑部１０３のコンデンサにブラシレスＤＣモータの持つエネルギーがチャージされている状態となる。ブラシレスＤＣモータ１０６に蓄えられているエネルギーはモータに流れている電流の大きさによって変わるため、電流値が大きい程、平滑部１０３のコンデンサへのチャージ量が大きくなり電圧上昇が大きくなる。つまり、ブラシレスＤＣモータ１０６に流れる電流が小さいときに停止をした場合は平滑部１０３のコンデンサの電圧上昇は小さくなる。
【００４１】
次に図３を用いて、停止タイミング決定手段の動作を説明する。図３は停止タイミング決定手段の動作の流れを説明した本実施の形態における停止タイミング決定手段のフローチャートである。
【００４２】
まず、ＳＴＥＰ１０１において、ブラシレスＤＣモータ１０６の駆動する目標速度である指令速度が０ｒ／ｓかどうかを判定する。指令速度が０ｒ／ｓでない場合はＳＴＥＰ１０２に進む。
【００４３】
次に、ＳＴＥＰ１０２では、電流検出手段１１２から電流値を取得し、ＳＴＥＰ１０３に進む。
【００４４】
ＳＴＥＰ１０３では、取得した電流値があらかじめ定めておいた電流閾値よりも大きいかどうか判定を行う。この電流閾値はブラシレスＤＣモータ１０６に過剰な電流が流れているかどうかを判定するためのもので、ブラシレスＤＣモータ１０６の減磁限界電流やインバータ１０５の素子の定格電流によって決定する。電流値が電流閾値を超えてから実際に停止し信号を出力するまでに、交流電源１０１の周期の半分の時間だけ最大で遅れる可能性があるため、その間に上昇する電流値を考慮しておく必要がある。例えば、流せる最大の電流値が７Ａで交流電源１０１の電源周期の半分の１０ｍｓの間に上昇する電流が２Ａとすると電流閾値を５Ａ以下に設定することとなる。ここで、電流が５Ａに到達した場合、ＳＴＥＰ１０４に遷移する。
【００４５】
ＳＴＥＰ１０４では、電圧検出手段１１３から電圧値を取得し、ＳＴＥＰ１０５に遷移する。
【００４６】
ＳＴＥＰ１０５では取得した電圧値が、あらかじめ定めておいた電圧閾値以下かどうかを判定する。ブラシレスＤＣモータ１０６に蓄えられるエネルギーはブラシレスＤＣモータ１０６に流れる電流値によって決まるが、直流母線間電圧によってブラシレスＤＣモータ１０６に流れる電流値が制限されるため、電圧を検出することでブラシレスＤＣモータ１０６のエネルギーの大小を判定することができる。例えば、本実施の形態においては直流母線間電圧が２０Ｖ程度まで低下した場合、ブラシレスＤＣモータ１０６に流れる電流は最大でも１００ｍＡ程度しか流れない。電圧閾値は直流母線間電圧が最も高くなる条件で、回生が発生しても平滑部１０３のコンデンサやインバータ１０５のＳＷ素子などの耐圧以下までしか電圧が上昇しない電流が流れる電圧値として設定を行う。また、直流母線間の電圧が最も高くなる条件とは交流電源１０１の想定する変動範囲、例えば±１５％、の最大などが該当する。本実施の形態においてはブラシレスＤＣモータ１０６に流れる電流が１００ｍＡ以下であれば、回生による電圧上昇が問題とならない。つまり、直流母線間電圧２０Ｖ以下となれば回生による電圧上昇が問題とはならない。ここで、取得した直流母線間電圧が２５Ｖだった場合、直流母線間の電圧は電圧閾値を上回るため、ＳＴＥＰ１０６へ遷移する。
【００４７】
ＳＴＥＰ１０６では電圧検出を開始してから２０ｍｓ以上継続したかの判定を行う。２０ｍｓは電源周期から設定し、電圧０クロスが少なくとも２回現れる時間である。２０ｍｓ以上直流母線間電圧が低下しないと状態では負荷が軽く電流が流れていないため、ブラシレスＤＣモータ１０６が蓄えているエネルギーも小さく回生による電圧上昇が問題とならない。つまり、停止をしても良い状態となる。ここで、継続時間がまだ１ｍｓだった場合、再びＳＴＥＰ１０４へ遷移し、電圧値取得後、ＳＴＥＰ１０５へと戻ってくる。
【００４８】
再び、遷移してきたＳＴＥＰ１０５では直流母線間電圧が２０Ｖで合った場合、電圧閾値以下であるため、ＳＴＥＰ１０７に遷移する。
【００４９】
ＳＴＥＰ１０７では、ブラシレスＤＣモータ１０６に流れる電流が十分に小さいという状態なので、停止しても回生による電圧上昇が問題とならないため、停止信号を制御手段１１５に出力する。
【００５０】
一方、ＳＴＥＰ１０６で電圧検出を開始してから２０ｍｓ以上継続した場合、ＳＴＥＰ１０７へと遷移し、ＳＴＥＰ１０７ではＳＴＥＰ１０５から遷移してきたときと同様に、ブラシレスＤＣモータ１０６の停止信号を制御手段１１５に出力する。
【００５１】
ＳＴＥＰ１０１〜ＳＴＥＰ１０７を定期的に実施することで、回生による電圧上昇を部品定格以下に抑えることができる。
【００５２】
次に、ブラシレスＤＣモータ４の構造について説明を行う。
【００５３】
図４は、本発明の実施の形態１によるブラシレスＤＣモータの回転子の構造図である。
【００５４】
回転子１０６ａのコアは、０．３５ｍｍから０．５ｍｍ程度の薄い珪素鋼板１０６ｃを打ち抜いたものを、積み重ねたものである。４枚のマグネット１０６ｄ〜１０６ｇは、逆円弧状に回転子１０６ａのコアに埋め込まれている。このマグネットは通常フェライト系がよく用いられるが、ネオジなどの希土類の磁石が使われる場合は平板構造のものが使われることもある。
【００５５】
このような構造の回転子１０６ａにおいて、回転子１０６ａの中央からマグネット１０６ｄ〜ｇの中央に向かう軸をｄ軸、回転子中央からマグネットの間に向かう軸をｑ軸とすると、それぞれの軸方向のインダクタンスＬｄ、Ｌｑは逆突極性を有し、異なるものとなる。つまりこれは、モータとしては、マグネットの磁束によるトルク（マグネットトルク）以外に、逆突極性を利用したトルク（リラクタンストルク）を有効に使えることとなる。したがってモータとしてよりトルクが有効的に利用できることとなる。この結果、モータとしては高効率なモータとなる。リラクタンストルクを活用することにより、電源電圧リプルによってモータを駆動するための電圧が低下し出力トルクが不足している場合であっても、進角を大きくとりリラクタンストルクを活用することで、トルクの落ち込みを低減することができる。
【００５６】
以上のように、本実施の形態において、交流電源１０１と、交流電源１０１から入力された交流を直流に整流する整流回路１０２と、交流電源１０１の周波数の４０倍より高い共振周波数となるよう値を決定したコンデンサとリアクタで構成され整流回路１０２からの出力を平滑する平滑部１０３と、スイッチング素子と還流電流用ダイオードで構成され平滑部１０３より得られる直流を交流に変換するインバータ１０５と、インバータ１０５から得られる交流を入力とし負荷を駆動するブラシレスＤＣモータ１０６と、ブラシレスＤＣモータ１０６に蓄えられたエネルギーが閾値よりも低いときに停止させる停止タイミング決定手段１１４と、停止タイミング決定手段１１４によって決定された停止タイミングでドライブ信号の出力を停止する制御手段１１５を有することにより、モータ停止時に発生する回生エネルギーが小さくなり、回生による電圧上昇を抑制することができる。
【００５７】
また、本実施の形態で、直流母線間電圧を検出する電圧検出手段１１３を備え、停止タイミング決定手段１１４が判定するブラシレスＤＣモータ１０６に蓄えられたエネルギーが閾値よりも低いときとは、電圧検出手段１１３の電圧検出値があらかじめ定めた電圧閾値以下であるときとみなし、停止タイミング決定手段１１４は電圧検出手段１１３の電圧検出値が電圧閾値以下であるときをブラシレスＤＣモータ１０６の停止タイミングとすることで、ブラシレスＤＣモータ１０６のエネルギーの大小を判定する手段が電圧低下保護
回路などと兼用することができ、安価な構成が可能となる。
【００５８】
また、本実施の形態で直流母線に流れる電流を検出する電流検出手段１１２を備え、停止タイミング決定手段１１４が、あらかじめ定めた電流閾値を持ち、電流検出手段１１２により検出された電流値が電流閾値を超えた場合に停止タイミングを決定する判定を行うことにより、ブラシレスＤＣモータ１０６に流れる電流が大きくなり保護が必要な状態になった場合であっても安全に停止させることとなり、回生の影響が大きくなる過電流状態でも電圧上昇を抑制することができる。
【００５９】
また、本実施の形態のブラシレスＤＣモータ１０６の回転子１０６ａを、鉄心に永久磁石を埋め込んで構成し、さらに、突極性を有するとしたことにより、ブラシレスＤＣモータ１０６の駆動において、永久磁石によるマグネットトルクとともに、突極性によるリラクタンストルクも有効に利用できるようになるため、母線電圧が落ち込んだ際に進角を大きくとることで出力トルクの低減を緩和でき、より安定した駆動が可能となる。
【００６０】
また、本実施の形態のモータ駆動装置を用いた電気機器であることにより、電気機器として冷蔵庫に用いた場合は、前記モータ駆動装置が小型化できるため一定速駆動を行っている冷蔵庫の少ないスペースに収めることができ、速度変更が可能なより効率の良い冷蔵庫を安価に提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上のように、本発明にかかるモータの駆動装置は、平滑コンデンサを大幅に小容量化した大きなリプル電圧がある場合でも、位置検出センサを用いることなく、効率を維持しつつ安定した電流供給が可能となり、しかもモータが停止する際の電圧上昇を抑え信頼性が向上しているため、請求項記載のもののみならず、小型のモータ駆動装置を必要とするＡＶ機器（特に小型機器）等にも広く用いることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１０１  交流電源
１０２  整流回路
１０３  平滑部
１０４  高周波除去手段
１０５  インバータ
１０６  ブラシレスＤＣモータ
１０７  圧縮要素
１０８  圧縮機
１０９  凝縮器
１１０  減圧器
１１１  蒸発器
１１２  電流検出手段
１１４  停止タイミング決定手段
１１５  制御手段
【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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