(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源と、前記交流電源を直流電源に変換する整流回路と、前記整流回路の出力する直流電源を交流電源に変換するインバ−タ回路と、前記インバ−タ回路の出力側に接続し、回転子に永久磁石を有する電動機と、前記インバ−タ回路を構成するパワ−スイッチング手段をオンオフ制御する制御手段と、前記電動機の回転子の回転数を検知する回転数検知手段と、前記回転数検知手段の出力を受けて前記パワ−スイッチング手段の導通比を制御する導通比制御手段と、前記導通比制御手段の出力する導通比の最大値を制御する導通比制限手段を備え、前記導通比制限手段は前記回転数検知手段の出力が小なら小、大なら大に、導通比の最大値を設定し、電流を一定以下に抑え過電流を防止するインバ−タ装置。
【請求項２】
整流回路の出力する直流電圧を検知する電圧検知手段を備え、導通比制限手段は前記電圧検知手段の出力を受けてパワ−スイッチング手段の導通比の最大値を補正する請求項１記載のインバ−タ装置。
【請求項３】
導通比制限手段は、回転数検知手段が検知した検知回転数の範囲に応じてパワ−スイッチング手段の導通比の最大値を設定する請求項１または２記載のインバ−タ装置。
【請求項４】
電動機の起動時には、導通比制限手段によりパワ−スイッチング手段の導通比を制御し、その後は導通比制御手段によりパワ−スイッチング手段の導通比を制御する構成にした請求項１〜３のいずれか１項に記載のインバ−タ装置。
【請求項５】
電動機の起動時には、パワ−スイッチング手段の導通比を所定値より増加させ、その後導通比制御手段によりパワ−スイッチング手段の導通比を制御する構成にした請求項１から３のいずれか１項に記載のインバ−タ装置。
【請求項６】
電動機の起動時には、パワ−スイッチング手段の導通比を所定値より増加させ、その後は導通比制限手段によりパワ−スイッチング手段の導通比を制御し、さらにその後は導通比制御手段によりパワ−スイッチング手段の導通比を制御する構成にした請求項１から３のいずれか１項に記載のインバ−タ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般家庭で使用される電気機器に備えたインバ−タ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動機の回転子に永久磁石を有するインバ−タ装置においては、前記電動機の出力トルクを一定に抑えるために電流検出器と電流制御手段を設け、前記電流検出器が前記電動機の三相巻線に流れる電流や、前記インバ−タ装置を構成するパワ−スイッチング手段に流れる電流を検知し、前記電流制御手段が前記電流検出器の出力を受けて所定の電流値になるように、前記パワ−スイッチング手段の導通比を制御するものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のインバ−タ装置においては、電動機の出力トルクを一定以下に抑えるために、電流検出器と電流制御手段を設け、フィ−ドバック制御を行う必要があり、前記インバ−タ装置の構成が複雑になる問題を有していた。
【０００４】
また、電流制御手段の制御方式やパワ−スイッチング手段の導通比の操作量によっては、電動機の起動時に所定の電流値に対するオ−バ−シュ−トが発生し、三相巻線やパワ−スイッチング手段に過電流が流れたり、電動機の出力軸に過大なトルクがかかるなどして故障の原因になる問題も有していた。
【０００５】
本発明は上記従来のインバ−タ装置の課題を解決するものであり、電動機の回転数に応じて、パワ−スイッチング手段の導通比の最大値を設定することで、電流検出器や電流制御手段を設けなくても、確実にパワ−スイッチング手段や電動機の三相巻線に流れる電流を一定以下に抑え、そして電動機の出力トルクを一定以下に抑えることを目的としている。
【０００６】
【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、交流電源と、前記交流電源を直流電源に変換する整流回路と、前記整流回路の出力する直流電源を交流電源に変換するインバ−タ回路と、前記インバ−タ回路の出力側に接続し、回転子に永久磁石を有する電動機と、前記インバ−タ回路を構成するパワ−スイッチング手段をオンオフ制御する制御手段と、前記電動機の回転子の回転数を検知する回転数検知手段と、前記回転数検知手段の出力を受けて前記パワ−スイッチング手段の導通比を制御する導通比制御手段と、前記導通比制御手段の出力する導通比の最大値を制御する導通比制限手段を備え、前記導通比制限手段は前記回転数検知手段の出力が小なら小、大なら大に、導通比の最大値を設定し、電流を一定以下に抑え過電流を防止するように構成したものである。
【０００７】
これにより、電動機を構成する三相巻線やインバ−タ回路に流れる電流を検知することなく、前記電流を一定以下に抑え、電動機の出力トルクを一定以下に抑えることができ、比較的簡単な構成で安全なインバ−タ装置を実現できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、交流電源と、前記交流電源を直流電源に変換する整流回路と、前記整流回路の出力する直流電源を交流電源に変換するインバ−タ回路と、前記インバ−タ回路の出力側に接続し、回転子に永久磁石を有する電動機と、前記インバ−タ回路を構成するパワ−スイッチング手段をオンオフ制御する制御手段と、前記電動機の回転子の回転数を検知する回転数検知手段と、前記回転数検知手段の出力を受けて前記パワ−スイッチング手段の導通比を制御する導通比制御手段と、前記導通比制御手段の出力する導通比の最大値を制御する導通比制限手段を備え、前記導通比制限手段は前記回転数検知手段の出力が小なら小、大なら大に、導通比の最大値を設定し、電流を一定以下に抑え過電流を防止するように構成したものである。
【０００９】
この構成によれば、回転数検知手段の出力に応じてインバ−タ回路の導通比の最大値を設定する電導通比制限手段によって、電動機を構成する三相巻線やインバ−タ回路に流れる電流を検知することなく、前記電流を一定以下に抑え、そして電動機の出力トルクを一定以下に抑えられるのである。
【００１０】
また本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、整流回路の出力する直流電圧を検知する電圧検知手段を備え、導通比制限手段は前記電圧検知手段の出力を受けて、パワ−スイッチング手段の導通比の最大値を補正するように構成したものである。
【００１１】
この構成によれば、電圧検知手段の出力を受けて、パワ−スイッチング手段の導通比の最大値を補正する導通比制限手段によって、交流電源の電圧変動等により整流回路の出力電圧が変動しても、電動機の三相巻線に流れる電流を検知することなく、前記電流を一定以下に抑え、そして電動機の出力トルクを一定以下に抑えられるのである。
【００１２】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、導通比制限手段は、回転数検知手段が検知した検知回転数の範囲に応じてパワ−スイッチング手段の導通比の最大値を設定する構成にしたものである。
【００１３】
この構成によれば、回転数検知手段が検知した検知回転数の範囲に応じてパワ−スイッチング手段の導通比の最大値を設定する導通比制限手段によって、簡単な構成で電動機の出力トルクを一定以下に抑えることが可能になり、安価なインバ−タ装置を実現できる。
【００１４】
また本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明のおいて、電動機の起動時には、導通比制限手段によりパワ−スイッチング手段の導通比を制御し、その後は導通比制御手段によりパワ−スイッチング手段の導通比を制御する構成にしたものである。
【００１５】
この構成によれば、電動機の起動時にはパワ−スイッチング手段の導通比を導通比制限手段が制御し、電動機の起動後はパワ−スイッチング手段の導通比を導通比制御手段が制御するので、電動機の三相巻線の電流に相当する電流を検知することなく、電動機の出力トルクを可能な限り大きくして回転することができる。従って、電動機の出力トルクが過大にならない状態で電動機を目標回転数まで短時間で立ち上げることができる。
【００１６】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、電動機の起動時には、パワ−スイッチング手段の導通比を所定値より増加させ、その後導通比制御手段によりパワ−スイッチング手段の導通比を制御する構成にしたものである。
【００１７】
この構成によれば、電動機の起動時にはパワ−スイッチング手段の導通比を所定値より増加させ、電動機の起動後はパワ−スイッチング手段の導通比を導通比制御手段により制御するので、電動機の低速時に回転数検知手段による回転数検知の確定までの時間が長くなるような場合においても、パワ−スイッチング手段の導通比を一方的に設定していくので、電動機を目標回転数まで比較的高速に立ち上げることができる。また、電動機の起動時にはパワ−スイッチング手段の導通比を電動機の出力トルクが過大にならない範囲に設定することで、電動機の出力軸の破損を防止できる安全なインバ−タ装置を実現できる。
【００１８】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において
、電動機の起動時にはパワ−スイッチング手段の導通比を所定値より増加させ、その後は導通比制限手段によりパワ−スイッチング手段の導通比を制御し、さらにその後は導通比制御手段によりパワ−スイッチング手段の導通比を制御する構成にしたものである。
【００１９】
この構成によれば、電動機の低速時における回転数検知が必要なくなり、また回転数検知が可能な回転数領域から導通比制限手段により電動機の出力トルクを可能な限り大きくして回転することができる。従って、回転数検知手段が電動機の低速における回転数を検知する時間が長くても、電動機を目標回転数まで短時間かつ安全に立ち上げることができる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（実施例１）
実施例１は本発明インバ−タ装置の請求項１に記載の発明の一実施例で、そのブロック回路構成を図１が示すものである。このインバ−タ装置は、交流電源１に整流回路２を接続し、この整流回路２の高電位側出力端子にはインバ−タ回路３を接続し、さらにインバ−タ回路３の出力端子には電動機４を接続して構成している。
【００２２】
整流回路２はダイオ−ドブリッチ２ａと２個のコンデンサ２ｂ，２ｃの直列回路により倍電圧整流回路を構成しているが、特にこれに限定されるものではなく、ダイオ−ドブリッチと１個のコンデンサにより全波整流回路の構成にしてもよい。
【００２３】
インバ−タ回路３は６個のパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆにより三相六石の構成にしている。そして、パワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆは高周波スイッチングと大電流容量に対応できるＩＧＢＴと逆接続のダイオ−ドの並列回路で構成しているが、特にこれに限定されるものではなくサイリスタやＭＯＳＦＥＴ等を用いてもよい。また、インバ−タ回路３の構成についても三相六石に限定されるものではなく、三相三石等にしてもよい。
【００２４】
電動機４は固定子に三相巻線４ａを形成した電機子巻線を有し、かつ回転子に永久磁石を有する直流ブラシレスモ−タを採用している。そして、電動機４は回転子４ｂの極数を４極にしているが、特にこれに限定されるものではない。
【００２５】
制御手段５はＰＷＭ回路５ａと三相分配回路５ｂと駆動回路５ｃ等からなり、これら回路はマイクロコンピュ−タや論理回路等により構成されている。ＰＷＭ回路５ａは、前記マイクロコンピュ−タ内のカウンタとマグニチュ−ドコンパレ−タにより構成され、約１５．７ｋＨｚでハイ、ロ−の各信号を交互に駆動回路５ｃに出力する。そして、ＰＷＭ回路５ａは後述する導通比制限手段９の出力値と前記カウンタの出力値をマグニチュ−ドコンパレ−タが比較し、導通比制限手段９の出力値に応じた期間、ハイの信号を駆動回路５ｃに出力する。三相分配回路５ｂは後述する電動機４の回転子４ｂの位置を検出する位置検知手段６の出力に応じてパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆのオンオフの組合せを設定し、駆動回路５ｃに出力する。駆動回路５ｃはＰＷＭ回路５ａと三相分配回路５ｂの出力を受けて、所望のパワ−スイッチング手段を設定導通比でオンオフ制御し、電動機４に交流電力を供給し、電動機４が回転するようにしている。
【００２６】
位置検知手段６は１２０度の電気角で配置された３個のホ−ルＩＣ６ａ〜６ｃからなり、回転子４ｂの永久磁石の対向する表面がＳ極である場合にはハイを、Ｎ極である場合にはロ−の各信号を制御手段５に出力するようにしている。そして、詳細に後述するが、このホ−ルＩＣ６ａ〜６ｃの前記出力の組合せを受けて制御手段５がパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆをオンオフ制御する。なお、本実施例でホ−ルＩＣ６ａ〜６ｃの配置は一例であり、例えばホ−ルＩＣ６ａ〜６ｃの内の１個を電気角で１８０度移動し、そのホ−ルＩＣの論理を回転子４ｂの永久磁石の対向する表面がＳ極である場合にはロ−を、Ｎ極である場合にはハイの各信号を制御手段５に出力するようにしてもよい。また、位置検知手段６においても、ホ−ルＩＣによる構成に限定されるものではなく、電動機４の三相巻線４ａの各相巻線に発生する誘起電圧を検知し、この検知信号に基づいて回転子４ｂの永久磁石の位置を検知してもよいし、フォトインタラプタ等で光学的に位置検出を行ってもよい。
【００２７】
７は位置検知手段６の出力側に接続した回転数検知手段で、８は回転数検知手段７の出力側に接続した導通比制御手段で、９は回転数検知手段７と導通比制御手段８の出力側に接続した導通比制限手段で、これらはマイクロコンピュ−タで構成されている。
【００２８】
回転数検知手段７はホ−ルＩＣ６ａがハイの信号を出力している期間をマイクロコンピュ−タ内のカウンタにより検知し、その期間により回転子４ｂの回転数Ｎｉｎを判定している。そして、この回転数検知方法は一例であり、ホ−ルＩＣ６ａの出力を積分回路に通し、電圧値として検知することも可能であるし、またそれとは別に制御の安定性を得るために所定期間内におけるホ−ルＩＣのハイの信号出力時間をカウンタを用いて検知してもよい。
【００２９】
導通比制御手段８は回転数検知手段７の検知した回転子４ｂの検知回転数Ｎｉｎと目標回転数Ｎｓを入力し、この二つの入力値に応じてパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆの導通比設定値ｄｓを導通比制限手段９に出力する。本実施例においては、比例成分（Ｐ成分）により回転数制御の安定性、応答性を高めるとともに、積分成分（Ｉ成分）を用いて目標回転数Ｎｓに対する定常偏差を０にする比例積分（ＰＩ）制御を行っている。ただ、この制御方式については比例積分制御に限定されるものではなく、比例成分、積分成分の他に応答速度を高めるために微分成分（Ｄ成分）を構成要素に取り入れたＰＩＤ制御や比例制御やファジイ制御を用いてもよい。また、マイクロコンピュ−タの性能によっては導通比制御手段８をオペアンプ等で構成しても構わない。
【００３０】
導通比制限手段９は詳細に後述するが、回転数検知手段７の検知した回転子４ｂの検知回転数Ｎｉｎが入力され、この検知回転数Ｎｉｎに応じた導通比の最大値ｄｍａｘを設定する。一方、導通比制御手段８より導通比設定値ｄｓが導通比制限手段９に入力されると、この導通比制限手段９において先に設定された導通比最大値ｄｍａｘと導通比設定値ｄｓを比較し、導通比の小さい方を制御手段５に出力する。そして、制御手段５は位置検知手段６によりパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆのオンオフを設定し、オンを設定したパワ−スイッチング手段を導通比制限手段９により出力された導通比でオンオフ制御をする。なお、本実施例においては図５に示すグラフの導通比最大値ｄｍａｘと検知回転数Ｎｉｎの関係を予めマイクロコンピュ−タ内に設定しているものである。
【００３１】
以上のように、回転子４ｂの回転数を検知するごとに、導通比制限手段９によりパワ−スイッチング手段の導通比の最大値を設定することで、電動機４の三相巻線４ａへの印加電圧を所定値以下にすることができるので、検知回転数Ｎｉｎ以上において三相巻線４ａに流れる電流を所定値以下に抑えることができ、電動機４の出力トルクを所定値以下に抑えることができる。ただし、本実施例における回路構成や電動機の構成は一例であり、他の構成にしてもよいものである。
【００３２】
図２は図１のインバ−タ装置における各部の信号の波形（ａ）〜（ｌ）を示すものである。波形（ａ）〜（ｃ）は位置検知手段６のホ−ルＩＣ６ａ〜６ｃの出力波形である。この信号のうち、回転数検知手段７はホ−ルＩＣ６ａの出力信号を検知しており、ホ−ルＩＣ６ａのハイ信号の期間を検知することで、その期間に応じた電動機４の回転数を導通比制御手段８と導通比制限手段９に出力している。また、三相分配回路５ｂは位置検知手段６の出力信号の論理に応じて、図２の波形（ｄ）〜（ｉ）のようにパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆのオンオフを組み合わせて出力する。波形（ｄ）はパワ−スイッチング手段３ａのオンオフ状態、波形（ｅ）はパワ−スイッチング手段３ｂのオンオフ状態、波形（ｆ）はパワ−スイッチング手段３ｃのオンオフ状態、波形（ｇ）はパワ−スイッチング手段３ｄのオンオフ状態、波形（ｈ）はパワ−スイッチング手段３ｅのオンオフ状態、波形（ｉ）はパワ−スイッチング手段３ｆのオンオフ状態を示している。そして、パワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆはいずれも三相のＵ、Ｖ、Ｗの相切り替えのタイミングに同期して、前半をＰＷＭ回路５ａの出力信号に同期してパワ−スイッチング手段をオンオフ制御している。これにより、パワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆによる三相巻線４ａの相切り替え時に発生する騒音を低減することができる。また、この時のＰＷＭ回路５ａが出力するオン期間とオフ期間の比、すなわちパワ−スイッチング手段のオン期間とオフ期間の比は導通比制御手段８および導通比制限手段９により設定される導通比に応じた値となっている。そして、制御手段５により、いずれかの二つのパワ−スイッチング手段がオンされると電動機４の二つの入力端子に電圧が印加され、この印加電圧と電動機４の回転子４ｂの回転による誘起電圧の差分の電圧により、（ｊ）〜（ｌ）のような相電流が流れる。なお、この相電流（ｊ）〜（ｌ）はパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｃがオンした時に流れる電流を正方向にしている。
【００３３】
図３は本実施例の直流ブラシレスモ−タで構成された電動機４の三相巻線４ａに流れる電流のピ−ク値と出力トルクの関係を示すグラフである。図３に示したように直流ブラシレスモ−タでは、三相巻線４ａに流れる電流にトルク定数Ｋｔを乗じたものが出力トルクとなる。
【００３４】
以上のように直流ブラシレスモ−タにおいては、三相巻線４ａに流れる電流のピ−ク値と出力トルクは殆ど比例関係となる。
【００３５】
図４は本実施例の直流ブラシレスモ−タにおいて、パワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆの導通比ごとの回転数と出力トルクの関係を示すグラフである。なお、この時の交流電源１の入力電圧はＡＣ１００Ｖで、整流回路２の出力する直流電圧が約２８２Ｖになるようにしている。グラフ（ア）はパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆの導通比が１００％の時の特性である。グラフ（イ）はパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆの導通比が７５％の時の特性である。グラフ（ウ）はパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆの導通比が５０％の時の特性である。グラフ（エ）はパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆの導通比が２５％の時の特性である。図４を見ても明らかなように出力トルクＴｓになる回転数は導通比により異なっている。図４の場合には、導通比１００％においては回転数Ｎ１で出力トルクがＴｓになり、導通比７５％においては回転数Ｎ２で出力トルクがＴｓになり、導通比５０％においては回転数Ｎ３で出力トルクがＴｓになり、導通比２５％においては回転数Ｎ４で出力トルクがＴｓになっている。従って、回転子４ｂの回転数に応じてパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆの導通比最大値ｄｍａｘを設定することで電動機４の出力トルクを一定以下に抑えることができる。
【００３６】
一般的に直流ブラシレスモ−タにおいては、永久磁石を有する回転子４ｂの回転数に、誘起電圧定数を乗じたものが誘起電圧となり、この誘起電圧と三相巻線４ａへの印加電圧の差分の電圧により三相巻線４ａに電流が供給され、この電流によりトルクを発生するものである。また、三相巻線４ａの印加電圧はパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆの導通比を制御することで制御可能である。本実施例においては、整流回路２の出力する直流電圧にパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆの導通比を乗じたものが印加電圧となる。
【００３７】
従って、導通比制限手段９によりパワ−スイチング手段３ａ〜３ｆの導通比の最大値を制限することで、三相巻線４ａへの印加電圧の最大値を制限できるので、図４のグラフ（ア）〜（エ）のように回転数と出力トルクの関係を制御できるようになる。これは先に説明したが、直流ブラシレスモ−タにおいては三相巻線４ａへの印加電圧と回転子４ｂの回転により生じる誘起電圧の差分の電圧に応じて三相巻線４ａに電流が流れ、この電流にトルク定数Ｋｔを乗じた値が出力トルクになる特性を有するためである。
【００３８】
図５は本実施例のインバ−タ装置の導通比制限手段９に予め設けた回転子４ｂの検知回転数Ｎｉｎとパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆの導通比最大値ｄｍａｘの関係を示すグラフの一例である。本実施例においては、導通比制限手段９は導通比最大値ｄｍａｘと検知回転数Ｎｉｎを連続的な関数になるようにしており、検知回転数Ｎｉｎを入力するごとに導通比最大値ｄｍａｘを演算している。しかしながら、特に関数を設けて検知回転数Ｎｉｎの入力ごとに導通比最大値ｄｍａｘを演算する必要はなく、検知回転数Ｎｉｎに応じて導通比最大値ｄｍａｘをマイクロコンピュ−タ内のメモリに記憶しておき、検知回転数Ｎｉｎの入力ごとに、入力された検知回転数Ｎｉｎに応じた導通比最大値ｄｍａｘを設定してもよい。
【００３９】
図６は図５のようにパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆの導通比最大値ｄｍａｘを設定した場合の電動機４の回転数Ｎと出力トルクＴの関係を示すグラフである。図５において回転子４ｂの回転数に応じて、パワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆの導通比最大値ｄｍａｘを設けたことにより、前記回転数に応じた三相巻線４ａへの最大印加電圧が決定し、その結果、電動機４の回転数に応じた最大出力トルクも制限され、図６に示した特性になるものである。
【００４０】
以上のように、電動機４の回転数に応じてパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆの導通比最大値ｄｍａｘを設けることにより、電動機４の三相巻線４ａの印加電圧が制限され、そして三相巻線４ａに流れる電流も制限され、その結果、電動機４の出力トルクは制限される。従って、三相巻線４ａやパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆの電流を検知することなく、三相巻線４ａやパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆに過電流が流れるのを防止できるとともに、電動機４の出力軸にも過大なトルクがかかるのを防止できる。また、本実施例においては回転子４ｂの回転数を検知してから導通比最大値ｄｍａｘを設定することにより、電動機４の回転数が上昇していくような起動時の場合には、三相巻線４ａに生じる誘起電圧が大きくなり、三相巻線４ａに流れる電流が小さくなっていくので、電動機４の最大出力トルクを越えることがなくなり、電動機４の三相巻線４ａやインバ−タ回路３の構成部品に過電流が流れることのない安全なインバ−タ装置を実現できる。
【００４１】
上記実施例において、インバ−タ装置における電動機４の回転数制御を図７に示すステップ１１〜ステップ１７（以下Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３・・という）のフロ−チャ−トに従い説明する。Ｓ１１において電動機４の回転数制御サブル−チンを開始すると、Ｓ１２で回転数検知手段７により電動機４の回転数を検知し、導通比制御手段８および導通比制限手段９に検知回転数Ｎｉｎを出力する。Ｓ１３では導通比制御手段８は検知回転数Ｎｉｎと予め設定された目標回転数Ｎｓにより、比例積分制御を行い導通比設定値ｄｓを導通比制限手段９に出力する。Ｓ１４では導通比制限手段９が予め設定された図５に示すグラフに基づき検知回転数Ｎｉｎに応じた導通比最大値ｄｍａｘを設定し、Ｓ１５で導通比制限手段９が導通比設定値ｄｓと導通比最大値ｄｍａｘを比較し、導通比設定値ｄｓが導通比最大値ｄｍａｘより大きい場合は、Ｓ１６で導通比最大値ｄｍａｘを導通比として制御手段５に出力する。また、Ｓ１５で導通比設定値ｄｓが導通比最大値ｄｍａｘより小さい場合は、Ｓ１７で導通比設定値ｄｓを導通比として制御手段５に出力する。そして、前記の各導通比で制御手段５がパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆをオンオフ制御する。その後、再びＳ１２にて回転数検知手段７により電動機４の回転数を検知し、上記制御した制御を繰り返すものである。
【００４２】
以上のように、導通比制限手段９を設けることで、電動機４の三相巻線４ａの電流やインバ−タ回路３に流れる電流を検知しなくても、前記電流の最大値を制御することができる。従って、電動機４の出力トルクも一定に抑えることができる。
【００４３】
図８は本実施例におけるインバ−タ装置を備えた電気洗濯機の構造図を示している。２１は水受け槽で、攪拌翼２２を内定部に回転自在に有する洗濯兼脱水槽２３を内側に回転自在に設け、さらに全体を支持棒２４により洗濯機本体２５内につり下げている。２６は水受け槽２１の外底部に設けた減速機構で、下部に設けた電動機４の動力を攪拌翼２２および洗濯兼脱水槽２３に伝達するものである。そして、減速機構２６は遊星歯車を有し、攪拌翼２２を回転駆動する際には、太陽歯車を電動機４の出力軸によって駆動し、遊星歯車の回転を攪拌翼２２に伝達する構成にすることにより、１／６に減速するとともに電動機４の出力トルクを６倍に変換する。また、脱水などの洗濯兼脱水槽２３を回転駆動する制御においては、特に図示していないがクラッチにより減速機構２６を電動機４の出力軸より切り離し、洗濯兼脱水槽２３を電動機４の出力軸で直接に回転駆動する。２７は洗濯兼脱水槽２３に給水をする給水弁、２８は洗濯兼脱水槽２３内の洗濯水を排水する排水弁である。
【００４４】
上記電気洗濯機の動作を説明する。洗濯兼脱水槽２３内に洗濯物と洗剤を使用者が投入した状態で運転を開始すると、給水弁２７を開き水道水を水受け槽２１内に入れて所定水位まで上昇させ、攪拌翼２２を回転させて洗浄を行う。この洗浄においては、クラッチにより洗濯兼脱水槽２３と電動機４の出力軸を切り離すとともに、減速機構２６と電動機４の出力軸を接続し、電動機４の回転数を１／６に減速して攪拌翼２２を回転させる。この時図１における制御手段５は電動機４が正転、反転を繰り返すように電動機４を制御する。そして、攪拌翼２２による洗浄が終了すると、排水弁２８を開き、水受け槽２１内の洗浄水を排水する。その後に電動機４の出力軸と洗濯兼脱水槽２３を直結させ、洗濯兼脱水槽２３を電動機４により直接回転させ、洗濯物に含まれた洗浄液を脱水する。
【００４５】
続いて洗濯物のすすぎ工程が行われるが、上記した洗浄時の動作と同じようにすすぎ水の給水とともに減速機構を介して攪拌翼２２を電動機４により回転させて行われる。
【００４６】
さらに脱水工程では、排水弁２８を開いて水受け槽２１内のすすぎ水を排水し、クラッチにより洗濯兼脱水槽２３と電動機４を直結し、洗濯兼脱水槽２３を電動機４により９００ｒｐｍで回転させ、これにより遠心力で洗濯物の脱水を行う。
【００４７】
以上のように図８に示す電気洗濯機は電動機４を回転させて洗濯物を洗濯脱水するものであり、電動機４の回転制御はインバ−タ回路３、制御手段５、導通比制御手段８、導通比制限手段９からなる本発明のインバ−タ装置により行われる。ここで図１の説明で述べたように、導通比制御手段８は目標回転数Ｎｓと回転数検知手段７が検知した検知回転数Ｎｉｎを入力し、比例積分制御によりパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆの導通比を設定して目標回転数Ｎｓまで回転数を上昇させ、目標回転数Ｎｓで安定させる。しかしながら、例えば、攪拌翼２２による洗浄時に攪拌翼２２を回転させたことにより洗濯物が絡まり、攪拌翼２２にかかる負荷が急に増加した状態で、電動機４が減速機構２６を介して攪拌翼２２を回転させようとすると、導通比制御手段８は回転数を上昇させるため前記導通比を増加させるために、三相巻線４ａやインバ−タ回路３に過電流が流れ電動機４の出力軸にかかるトルクが過大になったり、パワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆの定格電流を越えたりすることになる。
【００４８】
そこで、本発明では図１の説明で述べたように導通比制限手段９が回転数検知手段７が検知した検知回転数Ｎｉｎに応じた導通比最大値ｄｍａｘを設定することで、三相巻線４ａやインバ−タ回路３に流れる電流を一定に抑えながら電動機４の回転数を上昇させていくことができる。従って、電動機４の出力トルクを一定以下に抑えながら、電動機４の回転数を上昇させることができる。
【００４９】
以上のように、導通比制限手段９を設けることにより、特に電流検知手段や電流制御手段を設けなくても、三相巻線４ａやインバ−タ回路３に流れる電流を一定に抑え、かつ電動機４の出力トルクを一定に抑えながら電動機４の回転数を制御することが可能になる。従って、三相巻線４ａやインバ−タ回路３が過電流により故障したり、電動機４の出力軸に過大なトルクがかかり前記出力軸が破損したりするのを防止することができる。なお、本実施例においては攪拌翼２２を減速機構２６を介して電動機４により回転駆動する例を示しているが、電動機４により洗濯兼脱水槽２３を直接駆動する場合においても同様に導通比制限手段９により出力トルクを一定以下に抑えながら電動機４を回転制御できるものである。特に水受け槽２１に水を入れた状態で洗濯兼脱水槽２３を電動機４により直接回転駆動し、遠心力により水を洗濯物に通過させて洗浄するような方式の電気洗濯機においては、大トルクが必要になるが、本実施例のように導通比制限手段９によって検知回転数Ｎｉｎに応じて導通比最大値ｄｍａｘを制御することで、電動機４の出力トルクを一定以下に抑えながら起動することができ、三相巻線４ａやインバ−タ回路３に過電流が流れるのを、そして電動機４の出力軸にかかるトルクが過大になるのをそれぞれ防止することができる。
【００５０】
また、本実施例においては特に図示していないが、低電位側のパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆがオン状態の期間に、例えばスイッチング電源等で構成された直流電源より、ダイオ−ドや充電抵抗を介してコンデンサに充電し、これを高電位側のパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｃの駆動電源として使用しているインバ−タ装置においても、電動機４の低速時に導通比制限手段９によりパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆの導通比最大値ｄｍａｘを制限することで、確実にパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｃのオフ期間が設けられ、高電位側のパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｃの駆動電源の充電期間が得られるので、前記駆動電源を構成するブ−トストラップコンデンサが放電され電位が低下し、パワ−スイッチング手段３ａ〜３ｃがオンできないようになり、電動機４が起動しないという異常を防止することができる。
【００５１】
また図８に示した電気洗濯機のように、減速機構２６を介して電動機４の出力トルクを負荷に伝達するような機器においては、電動機４の出力軸だけでなく、減速機構２６の構成部品が電動機４の出力トルクが過大になることで破損する可能性を生じる。この場合には導通比制限手段９に図５で示した回転数−導通比最大値の設定グラフとは別の設定がされたグラフを設けておくことにより、減速機構２６の保護をしながら電動機４の回転駆動をすることができる。従って、電動機の回転数−導通比最大値の設定テ−ブルを複数設けておくことにより、複数の保護対象を有する機器においても、電動機４の出力トルクが過大にならないように回転駆動することができる。
【００５２】
（実施例２）
実施例２は本発明のインバ−タ装置における導通比制限手段が、実施例１における図１に示した導通比制限手段９と異なるだけで、それ以外の構成および作用効果は実施例１と同じなので詳細な説明は省略し、異なる部分を中心に図１を利用して説明する。すなわち、実施例２における導通比制限手段９は、回転数検知手段７の出力する検知回転数Ｎｉｎとパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆの導通比最大値ｄｍａｘの関係を図９に示した関係になるようにテ−ブルを予め設定している。
【００５３】
上記実施例について図９に従い説明する。検知回転数Ｎｉｎを予め８個の範囲Ｎａ〜Ｎｈに分割し、各範囲ごとに前記導通比最大値ｄｍａｘが設定されている。そして、導通比制限手段９は回転数検知手段７が回転子４ｂの回転数を検知するごとに検知回転数Ｎｉｎが入力され、検知回転数の範囲Ｎａ〜Ｎｈのいずれの範囲に入るかを判定し、導通比最大値ｄｍａｘを設定する。その後、導通比制御手段８の出力した導通比設定値ｄｓと導通比最大値ｄｍａｘを比較し、導通比の小さい方を制御手段５に入力する。
【００５４】
図９のように導通比最大値ｄｍａｘを設定した場合の電動機４の出力トルクＴと回転数Ｎの関係は図１０に示すようになる。従って、図９のように検知回転数の範囲ごとに導通比最大値ｄｍａｘを設定する場合は、設定した検知回転数範囲内の最小回転数における出力トルクの最大値が設定値を越えないように導通比最大値ｄｍａｘを設定する必要がある。しかるに、検知回転数Ｎｉｎに対応した導通比最大値ｄｍａｘの設定する数が比較的少ないのでメモリ−容量の小さい安価なマイクロコンピュ−タを用いて、電動機４の出力トルクを一定以下に抑えることができる。なお、導通比最大値ｄｍａｘが一定である検知回転数Ｎｉｎの範囲は８個にする必要はなく、導通比制限手段９を構成するマイクロコンピュ−タや、制御対象となる電動機４の特性に応じて設定すればよいものである。特に導通比最大値ｄｍａｘが一定である検知回転数Ｎｉｎの範囲を小さく区切れば、図５に示した導通比制限手段９の導通比最大値ｄｍａｘと検知回転数Ｎｉｎの関係と殆ど同じ特性になるので、図５の導通比制限手段９と殆ど同じ制御が可能になる。
【００５５】
以上のように図９に示す検知回転数Ｎｉｎを予め幾つかの範囲に分割し、各範囲ごとに導通比最大値ｄｍａｘを設定することで、安価な回路構成で三相巻線４ａやインバ−タ回路３に流れる電流を一定以下に抑え、電動機４の出力トルクを一定以下に抑えることができる。
【００５６】
（実施例３）
実施例３は本発明の請求項２に記載のインバ−タ装置の一実施例で、図１２を参照しながら説明する。なお、上記実施例１と同じ構成および作用効果のものには同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
【００５７】
３１は２個の抵抗３１ａ，３１ｂの直列回路で構成された電圧検知手段で、抵抗３１ａの一端を整流回路２の高電位側の出力端子に接続し、抵抗３１ｂの一端は整流回路２の低電位側の出力端子に接続している。また、電圧検知手段３１は２個の抵抗３１ａ，３１ｂの接続点の電位を導通比制限手段３２に接続している。従って、整流回路２の出力電圧を抵抗３１ａと抵抗３１ｂの定数で分圧した電圧を導通比制限手段３２に出力している。導通比制限手段３２は電圧検知手段３１の出力値に応じて導通比最大値ｄｍａｘを補正している。本実施例では、整流回路２の出力電圧Ｖｉｎが２８２Ｖの時の電圧検知手段３１の出力を標準値とし、この標準値に対する電圧検知手段３１の出力電圧の割合に応じて導通比最大値ｄｍａｘを補正する。従って、補正された導通比最大値ｄｍａｘ２は次の（数１）で表すことができる。
【００５８】
【数１】
0004161436.tif 000002
【００５９】
ただし、導通比最大値ｄｍａｘの補正方法は上記の方法に限定されるものではない。例えば、この他の方法として電圧検知手段３１の出力値を複数のランクに分類し、各ランクごとにｄｍａｘの補正値Δｄｍａｘを導通比制限手段３２に予め設定しておき、導通比制限手段３２が電圧検知手段３１の出力値に応じて前記ランクを判定し、そのランクにおける補正値Δｄｍａｘを導通比最大値ｄｍａｘに加える方法を用いてもよい。
【００６０】
導通比制限手段３２は上記の方法により導通比最大値ｄｍａｘを補正した後、この補正された導通比最大値ｄｍａｘ２と導通比制御手段８が出力した導通比設定値ｄｓを比較して導通比の小さい方を制御手段５に出力し、制御手段５は位置検出手段６の出力論理に応じたパワ−スイッチング手段を導通比制限手段３２が出力した導通比でオンオフ制御する。
【００６１】
電動機４である直流ブラシレスモ−タにおいては、図４でも示したように三相巻線４ａへの印加電圧が大きくなるほど、同一回転数における出力トルクの最大値は大きくなる。すなわち、三相巻線４ａやインバ−タ回路３に流れる電流が大きくなっている。従って、交流電源１の変動等により整流回路２の出力電圧Ｖｉｎが変動すると、導通比最大値ｄｍａｘの補正がない場合は、その変動幅によってインバ−タ回路３、三相巻線４ａに流れる電流の最大値が変動し、電動機４の出力トルクの最大値が変動し、電動機４の出力軸にかかるトルクが過大になったり、もしくは電動機４の出力トルクの最大値が過小になり電動機４が起動しないといった異常が生じる可能性があった。しかるに電圧検知手段３１が整流回路２の出力電圧Ｖｉｎを検知し、導通比制限手段３２が電圧検知手段３１の出力に応じて導通比最大値ｄｍａｘを補正することにより、交流電源１の電圧が変動し整流回路２の出力電圧Ｖｉｎが変動しても、常にインバ−タ回路３や三相巻線４ａに流れる電流を所定値以下に抑え、電動機４の出力トルクを一定以下に抑えることできるので、インバ−タ回路３や三相巻線４ａが過電流により故障するのを防止し、さらに電動機４の出力軸に過大なトルクがかかるのを防止しながら、電動機４を起動することが可能になる。
【００６２】
また、電圧検知手段３１は整流回路２の出力電圧を検知しているので、電圧検知手段３１の出力に応じて導通比最大値を補正するだけでなく、例えばインバ−タ回路３の構成素子の耐圧を越えるような電圧が整流回路より出力された場合に、これを検知しインバ−タ装置の動作を止めたり、整流回路２を構成するコンデンサ２ｂ，２ｃの容量抜けが生じ電動機４の動作時に電圧リプルが大となるような場合においても電圧検知手段３１により整流回路２の出力電圧を検知することで異常検知を行うことができる。
【００６３】
（実施例４）
実施例４は図１２、図１３に示す本発明のインバ−タ装置の一実施例で、電動機４の起動時の制御、すなわち導通比制限手段９によりパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆの導通比を設定し、その後に導通比制御手段８により前記導通比を設定するようにしたもので、これ以外の上記実施例１と同じ構成および作用効果のものには同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分を中心に図１を利用して説明する。
【００６４】
上記構成において、インバ−タ装置における電動機４の回転数制御を図１２、図１３に示すステップ４１〜ステップ４３、ステップ５１〜ステップ５６（以下Ｓ４１、Ｓ４２、Ｓ４３、Ｓ５１・・という）のフロ−チャ−トに従い説明する。Ｓ４１で電動機４の運転を開始すると、Ｓ４２で電動機４の起動制御サブル−チンを開始する。この起動制御サブル−チン４２は図１３を参照しながら説明する。Ｓ５１で起動制御サブル−チンが開始されると、Ｓ５２で回転数検知手段７が電動機４の回転数を検知し、Ｓ５３でこの検知回転数Ｎｉｎが目標回転数Ｎｓより低いかどうかを判定し、検知回転数Ｎｉｎが目標回転数Ｎｓより低い場合は、Ｓ５４で導通比制限手段９が予め設定された検知回転数Ｎｉｎと導通比最大値ｄｍａｘの特性グラフに基づいて回転数検知手段７の出力した検知回転数Ｎｉｎに応じた導通比最大値ｄｍａｘを設定し、Ｓ５５でこの導通比最大値ｄｍａｘを制御手段５に出力する。その後、再び回転数検知手段７が電動機４の回転数を検知し、上記の動作を繰り返す。そして、その後に電動機４の回転数が増加し、Ｓ５３にて検知回転数Ｎｉｎが目標回転数Ｎｓ以上と判定されると、Ｓ５６で起動制御サブル−チンを終了し、図１２に示すフロ−チャ−トのＳ４３で回転数制御サブル−チンに入る。この回転数制御サブル−チンは上記実施例１で図７に従い説明した回転数制御サブル−チンと同じように行われる。
【００６５】
以上のように、電動機４の回転数が目標回転数Ｎｓに上昇するまで、導通比制限手段９によりパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆの導通比を設定することにより、電動機４の出力トルクを一定に抑えながら短時間で目標回転数Ｎｓまで電動機４の回転数を立ち上げることができる。
【００６６】
（実施例５）
実施例５は図１４、図１５に示す本発明のインバ−タ装置の一実施例で、電動機４の起動時の制御、すなわち導通比制限手段９により電動機４の起動時にパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆの導通比を所定値に設定し、その後徐々に導通比を増加させていくようにしたもので、これ以外の上記実施例１と同じ構成および作用効果のものには同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分を中心に図１を利用して説明をする。
【００６７】
上記構成において、インバ−タ装置における電動機４の起動制御を図１４、図１５に示すステップ６１〜ステップ６３、ステップ７１〜ステップ７８（以下Ｓ６１、Ｓ６２２、Ｓ６３、Ｓ７１・・という）のフロ−チャ−トに従い説明する。Ｓ６１で電動機４の運転を開始すると、Ｓ６２でソフトスタ−トサブル−チンを行う。このソフトスタ−トサブル−チンは図１５のフロ−チャ−トに示す通り、Ｓ７１でソフトスタ−トサブル−チンを開始すると、Ｓ７２で導通比制限手段９からの出力を禁止し、導通比設定値ｄｓをｄｓ１に設定し、制御手段５に出力する。制御手段５が導通比設定値ｄｓ１でパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆをオンオフ制御すると電動機４に交流電力が供給され、回転子４ｂが回転する。そして、所定時間経過後、Ｓ７３でホ−ルＩＣ６ａのパルス信号が所定回数入力されたかを判定し、そうでない場合はＳ７４で前回の導通比設定値ｄｓ１に導通比操作量Δｄｓを加算し、新たな導通比設定値ｄｓにする。Ｓ７５では導通比設定値ｄｓが所定値ｄｓｍａｘを越えているかを判定し、越えていない場合はＳ７６で導通比設定値ｄｓを制御手段５に出力し、越えている場合はＳ７７で導通比設定値をｄｓｍａｘにして制御手段５に出力する。その後再び所定時間ｔの経過後にＳ７３にてホ−ルＩＣ６ａのパルス信号が所定回数入力されたかを判定し、所定回数入力されたと判定した場合は、Ｓ７８でソフトスタ−トサブル−チンを終了し、図１４に示すフロ−チャ−トのＳ６３の回転数制御サブル−チンを行う。この回転数制御サブル−チンは上記実施例１で図７に示すフロ−チャ−トに従い説明した回転数制御サブル−チンと同じなので詳細な説明は省略する。
【００６８】
以上のように電動機４の起動時にソフトスタ−トサブル−チンを設けることにより、電動機４の起動時の導通比設定値を小さくすることができ、インバ−タ回路３や三相巻線４ａに過電流が流れるのを防止し、電動機４の出力トルクが過大になるのを防止することができる。また、本実施例のように電動機４の回転数検知をホ−ルＩＣ６ａのパルス信号を利用して行う場合には、電動機４の回転数が低い時の確定時間が長くなるという応答性の問題により、電動機４の立ち上げ速度が遅くなることがあるが、図１５に示したソフトスタ−トサブル−チンを行うことで、電動機４の回転数がある程度高くなるまでの間、回転数検知と回転数制御を行わず、導通比設定値を一方的に設定していくので、電動機４の立ち上げ速度を速くすることができる。なお、この時ソフトスタ−トサブル−チンにも導通比最大値ｄｓｍａｘを設定しているので、インバ−タ回路３や三相巻線４ａに流れる電流を一定値以下に抑えることができ、電動機４の出力軸に過大なトルクがかかるのを防止することができる。
【００６９】
（実施例６）
実施例６は図１６に示す本発明のインバ−タ装置の一実施例で、電動機４の起動時の制御、すなわち電動機４の起動時にパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆの導通比を所定値より増加させ、その後導通比制限手段９によりパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆの導通比を制御し、さらにその後導通比制御手段８でパワ−スイッチング手段３ａ〜３ｆの導通比を制御する構成にしたもので、これ以外の上記実施例１と同じ構成および作用効果のものには同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分を中心に図１を利用して説明をする。
【００７０】
上記構成において、インバ−タ装置における電動機４の起動制御を図１６に示すフロ−チャ−トのステップ８１〜ステップ８４（以下Ｓ８１〜Ｓ８４という）に従い説明する。Ｓ８１で電動機４の運転を開始すると、Ｓ８２でソフトスタ−トサブル−チンが行われる。このソフトスタ−トサブル−チンは上記実施例５で図１５に示すフロ−チャ−トに従い説明したフロ−と同じ構成なので詳細な説明は省略する。このソフトスタ−トサブル−チンが終了するとＳ８３で起動制御サブル−チンを行う。この起動制御サブル−チンは上記実施例４で図１３に示すフロ−チャ−トに従い説明したフロ−と同じであり、目標回転数Ｎｓまで電動機４の出力トルクを可能な限り大きくして回転させる。その後、電動機４の回転数が目標回転数Ｎｓまで達すると、Ｓ８４で導通比制御手段８と導通比制限手段９により上記実施例１で図７に示すフロ−チャ−トに従い説明したフロ−と同じ回転数制御サブル−チンを行う。
【００７１】
以上のように、電動機４の起動時にはまずソフトスタ−トサブル−チンを行い、次に起動制御サブル−チンを行い、最後に回転数制御サブル−チンを行うことにより、電動機４の低速時に回転数検知手段７による回転数検知を行う必要がなくなり、回転数検知手段７の検知速度が遅いことにより電動機４の起動が不安定になるということを回避することができる。また、回転数検知手段７が高速検知な回転数領域から導通比制限手段９により電動機４の出力トルクを可能な限り大きくして回転することができる。従って、電動機４の低速時における回転数検知の時間が長くても、電動機４を目標回転数まで短時間かつ安全に立ち上げることができる。
【００７２】
なお、上記各実施例で示したインバ−タ装置の構成や回転数制御方式や電動機の起動制御方式は一例であり、これに限定されるものではない。
【００７３】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１に記載の発明によれば、交流電源と、前記交流電源を直流電源に変換する整流回路と、前記整流回路の出力する直流電源を交流電源に変換するインバ−タ回路と、前記インバ−タ回路の出力側に接続し、回転子に永久磁石を有する電動機と、前記インバ−タ回路を構成するパワ−スイッチング手段をオンオフ制御する制御手段と、前記電動機の回転子の回転数を検知する回転数検知手段と、前記回転数検知手段の出力を受けて前記パワ−スイッチング手段の導通比を制御する導通比制御手段と、前記導通比制御手段の出力する導通比の最大値を制御する導通比制限手段を備え、前記導通比制限手段は前記回転数検知手段の出力が小なら小に、大なら大に、導通比の最大値を設定し過電流を防止する構成したものであるから、電動機の三相巻線やインバ−タ回路に流れる電流を検知することなく、前記電流を一定以下に抑え、電動機の出力トルクを一定以下に抑えることができる。
【００７４】
また本発明の請求項２に記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、整流回路の出力する直流電圧を検知する電圧検知手段を備え、導通比制限手段は前記電圧検知手段の出力を受けて、パワ−スイッチング手段の導通比の最大値を補正する構成にしたものであるから、交流電源の電圧変動等により整流回路の出力電圧が変動しても、電動機の三相巻線に流れる電流を検知することなく、前記電流を一定以下に抑え、電動機の出力トルクを一定以下に抑えることができる。
【００７５】
また本発明の請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２記載の発明において、導通比制限手段は、回転数検知手段が検知した検知回転数の範囲に応じてパワ−スイッチング手段の導通比の最大値を設定する構成にしたものであるから、簡単な構成で電動機の出力トルクを一定以下に抑えることが可能になり、安価なインバ−タ装置を実現できる。
【００７６】
また本発明の請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、電動機の起動時には導通比制限手段によりパワ−スイッチング手段の導通比を制御し、その後は導通比制御手段によりパワ−スイッチング手段の導通比を制御する構成にしたものであるから、電動機の三相巻線の電流に相当する電流を検知することなく、電動機の出力トルクを可能な限り大きくして回転することができる。従って、電動機の出力トルクが過大にならない状態で電動機を目標回転数まで短時間で立ち上げることができる。
【００７７】
また本発明の請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、電動機の起動時にはパワ−スイッチング手段の導通比を所定値より増加させ、その後導通比制御手段によりパワ−スイッチング手段の導通比を制御する構成にしたものであるから、電動機の低速時に回転数検知手段による回転数検知の確定までの時間が長くなるような場合においても、パワ−スイッチング手段の導通比を一方的に設定していくので、電動機を目標回転数まで比較的高速に立ち上げることができる。また、電動機の起動時にはパワ−スイッチング手段の導通比を電動機の出力トルクが過大にならない範囲に設定することで、電動機の出力軸の破損を防止できる安全なインバ−タ装置を実現できる。
【００７８】
また本発明の請求項６に記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、電動機の起動時にはパワ−スイッチング手段の導通比を所定値より増加させ、その後は導通比制限手段によりパワ−スイッチング手段の導通比を制御し、さらにその後は導通比制御手段によりパワ−スイッチング手段の導通比を制御する構成にしたものであるから、電動機の低速時における回転数検知が必要なくなり、また回転数検知が可能な回転数領域から導通比制限手段により電動機の出力トルクを可能な限り大きくして電動機を回転することができるので、回転数検知手段が電動機の低速における回転数を検知する時間が長くても、電動機を目標回転数まで短時間かつ安全に立ち上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明インバ−タ装置の実施例１におけるブロック回路図
【図２】  同インバ−タ装置の動作時の各部の波形図
【図３】  本発明インバ−タ装置の各実施例における電動機の出力トルク−電流ピ−クの特性グラフ
【図４】  本発明インバ−タ装置の各実施例における電動機の出力トルク−回転数の特性グラフ
【図５】  本発明インバ−タ装置の実施例１における導通比制限手段の電動機回転数−導通比最大値の設定グラフ
【図６】  同インバ−タ装置の制御時における電動機の出力トルク−回転数の特性グラフ
【図７】  同インバ−タ装置における電動機の回転数制御サブル−チンのフロ−チャ−ト
【図８】  同インバ−タ装置を備えた電気洗濯機の縦断面図
【図９】  本発明インバ−タ装置の実施例２における導通比制限手段の電動機回転数−導通比最大値の設定グラフ
【図１０】  同インバ−タ装置の制御時における電動機の出力トルク−回転数の特性グラフ
【図１１】  本発明インバ−タ装置の実施例３におけるブロック回路図
【図１２】  本発明インバ−タ装置の実施例４における電動機の回転数制御のフロ−チャ−ト
【図１３】  同インバ−タ装置の制御時における電動機の起動制御サブル−チンのフロ−チャ−ト
【図１４】  本発明インバ−タ装置の実施例５における電動機の回転数制御のフロ−チャ−ト
【図１５】  同インバ−タ装置の制御時における電動機のソフトスタ−トサブル−チンのフロ−チャ−ト
【図１６】  本発明インバ−タ装置の実施例６における電動機の起動と回転数制御のフロ−チャ−ト
【符号の説明】
１    交流電源
２    整流回路
３    インバ−タ回路
４    電動機
５    制御手段
６    位置検知手段
７    回転数検知手段
８    導通比制御手段
９、３２    導通比制限手段
【図１】
0004161436.tif 000003
【図２】
0004161436.tif 000004
【図３】
0004161436.tif 000005
【図４】
0004161436.tif 000006
【図５】
0004161436.tif 000007
【図６】
0004161436.tif 000008
【図７】
0004161436.tif 000009
【図８】
0004161436.tif 000010
【図９】
0004161436.tif 000011
【図１０】
0004161436.tif 000012
【図１１】
0004161436.tif 000013
【図１２】
0004161436.tif 000014
【図１３】
0004161436.tif 000015
【図１４】
0004161436.tif 000016
【図１５】
0004161436.tif 000017
【図１６】
0004161436.tif 000018