(57)【要約】【課題】安価な構成で、同期モータに取り付けられた負荷の状態を同期モータの外部で検知することができ、かつ低騒音でモータの駆動範囲を広げた同期モータを提供する。【解決手段】同期モータ５の内部に３相インバータ３と位置センサ９を備えた同期モータにおいて、３相インバータの直流入力端子を流れる入力電流を検出する入力電流検出回路１２のアナログ出力からディジタルの入力電流値を算出する手段４７を有し、また、前記同期モータの外部から通信受信手段４２で受信した速度指令値と位置センサ９の出力情報からモータ速度演算手段４１で演算したモータの速度が前記速度指令値に近づくように３相インバータが出力する交流電圧の大きさと周波数を調整するディジタルのフィードバック速度制御手段４４を備える。加えて、前記同期モータ内部に、前記入力電流値と前記速度を同期モータの外部へ送信する通信送信手段４３を備える。【選択図】図１
2009261041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変電圧・可変周波数の３相交流電圧を供給する３相インバータと、磁極位置を検出する位置センサとを内蔵した同期モータにおいて、
入力電流または入力電流相当値を検出しディジタルに変換する電流検出手段、
前記位置センサの出力に基づいて、前記同期モータの速度をディジタル演算するモータ速度演算手段、
前記同期モータの外部から通信によりディジタルの速度指令値，入力電流指令値，または入力電力指令値を受信するディジタル通信受信手段、
前記同期モータの速度，入力電流，または入力電力が、前記速度指令値，入力電流指令値，または入力電力指令値に近づくように、前記３相インバータの出力交流電圧と出力周波数を調整するディジタルのフィードバック制御手段、並びに
前記モータの速度と，入力電流または入力電力に関するディジタル信号を、前記同期モータの外部へ送信するディジタル通信送信手段を内蔵したことを特徴とする同期モータ。
【請求項２】
請求項１において、前記ディジタルの演算処理を実行するマイクロコンピュータを前記同期モータに内蔵したことを特徴とする同期モータ。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記入力電流検出手段として、前記３相インバータの直流入力端子を流れる入力電流を検出するアナログの入力電流検出回路と、この入力電流検出回路の出力に基づいてディジタルの入力電流値を演算する入力電流演算手段を備え、
前記ディジタル通信受信手段として、前記同期モータの外部から速度指令値を受信する手段を備え、
前記フィードバック制御手段として、前記同期モータの速度が、前記速度指令値に近づくように前記３相インバータの出力交流電圧と出力周波数を調整する速度フィードバック制御手段を備え、
前記ディジタル通信送信手段として、前記入力電流値と前記モータ速度とを、前記同期モータの外部へ送信する手段を備えたことを特徴とする同期モータ。
【請求項４】
請求項１または２において、
前記入力電流検出手段として、３相インバータの直流入力端子を流れる入力電流を検出するアナログの入力電流検出回路と、この入力電流検出回路の出力に基づいてディジタルの入力電流値を演算する入力電流演算手段とを備え、
前記３相インバータの直流入力端子間の電圧を検出するアナログの入力電圧検出回路、この入力電圧検出回路の出力に基づいてディジタルの入力電圧値を算出する入力電圧演算手段、および前記入力電流値と前記入力電圧値から入力電力値を演算する入力電力演算手段を備え、
前記ディジタル通信送信手段として、前記入力電力値と前記モータ速度を前記同期モータの外部へ送信する手段を備えたことを特徴とする同期モータ。
【請求項５】
請求項１または２において、
前記入力電流検出手段として、前記同期モータの巻線に流れるモータ巻線電流を検出するアナログのモータ電流検出回路と、このモータ電流検出回路の出力に基づいて、ディジタルの入力電流値を算出する入力電流演算手段とを備え、
前記ディジタル通信送信手段として、前記ディジタルの入力電流値と前記モータ速度を前記同期モータの外部へ送信する手段を備えたことを特徴とする同期モータ。
【請求項６】
請求項１または２において、
前記入力電流検出手段として、前記３相インバータの直流入力端子を流れる入力電流を検出するアナログの入力電流検出回路と、この入力電流検出回路の出力に基づいてディジタルの入力電流値を算出する入力電流演算手段とを備え、
前記ディジタル通信受信手段として、前記同期モータの外部からディジタルの入力電流指令値を受信する手段を備え、
前記フィードバック制御手段として、前記入力電流値が前記入力電流指令値に近づくように、３相インバータが出力する交流電圧の大きさと周波数を調整する電流制御手段を備え、
前記ディジタル通信送信手段として、前記入力電流値と前記モータ速度を前記同期モータの外部へ送信する手段を備えたことを特徴とする同期モータ。
【請求項７】
請求項１または２において、
前記入力電流検出手段として、前記３相インバータの直流入力端子を流れる入力電流を検出するアナログの入力電流検出回路と、この入力電流検出回路の出力に基づいてディジタルの入力電流値を算出する入力電流演算手段とを備え、
前記３相インバータの直流入力端子間の入力電圧を検出するアナログの入力電圧検出回路と、この入力電圧検出回路の出力に基づいてディジタルの入力電圧値を算出する入力電圧演算手段と、前記入力電流値と前記入力電圧値から入力電力値をディジタル演算する入力電力演算手段を備え、
前記ディジタル通信受信手段として、前記同期モータの外部からディジタルの入力電力指令値を受信する手段を備え、
前記フィードバック制御手段として、前記入力電力値が前記入力電力指令値に近づくように、３相インバータが出力する交流電圧の大きさと周波数を調整する電力制御手段を備え、
前記ディジタル通信送信手段として、前記入力電力値と前記モータ速度を前記同期モータの外部へ送信する手段を備えたことを特徴とする同期モータ。
【請求項８】
請求項１または２において、
前記入力電流検出手段として、前記同期モータの巻線に流れる電流を検出するアナログのモータ巻線電流検出回路と、このモータ巻線電流検出回路の出力に基づいて、ディジタルの入力電流値を演算する入力電流演算手段とを備え、
前記ディジタル通信受信手段として、前記同期モータの外部からディジタルの入力電流指令値を受信する手段を備え、
前記フィードバック制御手段として、前記入力電流が前記入力電流指令値に近づくように３相インバータが出力する交流電圧の大きさと周波数を調整する電流制御手段を備え、
前記ディジタル通信送信手段として、前記入力電流値と前記モータ速度を前記同期モータの外部へ送信する手段を備えたことを特徴とする同期モータ。
【請求項９】
可変電圧・可変周波数の３相交流電圧を供給する３相インバータと、磁極位置を検出する位置センサとを内蔵した同期モータの制御方法において、
検出した入力電流または入力電流相当値をディジタルに変換する入力電流検出ステップ、
前記位置センサの出力に基づいて、前記同期モータの速度をディジタル演算するモータ速度演算ステップ、
前記同期モータの外部から通信によりディジタルの速度指令値，入力電流指令値，または入力電力指令値を受信するディジタル通信受信ステップ、
前記同期モータの速度，入力電流，または入力電力が、前記速度指令値，入力電流指令値，または入力電力指令値に近づくように、前記３相インバータの出力交流電圧と出力周波数を調整するディジタルのフィードバック制御ステップ、並びに
前記モータの速度と，入力電流または入力電力に関するディジタル信号を、前記同期モータの外部へ送信するディジタル通信送信ステップを、
前記同期モータに内蔵したマイクロコンピュータで実行することを特徴とする同期モータの制御方法。
【請求項１０】
請求項９において、
前記入力電流検出ステップは、前記３相インバータの直流入力端子を流れる入力電流を検出するアナログの入力電流検出ステップと、この入力電流検出ステップの出力に基づいてディジタルの入力電流値を演算する入力電流演算ステップを備え、
前記ディジタル通信受信ステップは、前記同期モータの外部から速度指令値を受信し、
前記フィードバック制御ステップは、前記同期モータの速度が、前記速度指令値に近づくように、前記３相インバータの出力交流電圧と出力周波数を調整する速度フィードバック制御ステップを備え、
前記ディジタル通信送信ステップは、前記入力電流値と前記モータ速度とを、前記同期モータの外部へ送信することを特徴とする同期モータの制御方法。
【請求項１１】
請求項９において、
前記入力電流検出ステップは、３相インバータの直流入力端子を流れる入力電流を検出するアナログの入力電流検出ステップと、この入力電流検出ステップの出力に基づいてディジタルの入力電流値を演算する入力電流演算ステップとを備え、
前記３相インバータの直流入力端子間の電圧を検出するアナログの入力電圧検出ステップ、このアナログの入力電圧検出ステップの出力に基づいてディジタルの入力電圧値を算出する入力電圧演算ステップ、および前記入力電流値と前記入力電圧値から入力電力値を演算する入力電力演算ステップを備え、
前記ディジタル通信送信ステップは、前記入力電力値と前記モータ速度を前記同期モータの外部へ送信することを特徴とする同期モータの制御方法。
【請求項１２】
請求項９において、
前記入力電流検出ステップは、前記同期モータの巻線に流れるモータ巻線電流を検出するアナログのモータ電流検出ステップと、このモータ電流検出ステップの出力に基づいて、ディジタルの入力電流値を算出する入力電流演算ステップとを備え、
前記ディジタル通信送信ステップは、前記ディジタルの入力電流値と前記モータ速度を前記同期モータの外部へ送信することを特徴とする同期モータの制御方法。
【請求項１３】
請求項９において、
前記モータ電流検出ステップは、前記３相インバータの直流入力端子を流れる入力電流を検出するアナログの入力電流検出ステップと、この入力電流検出ステップの出力に基づいてディジタルの入力電流値を算出する入力電流演算ステップとを備え、
前記ディジタル通信受信ステップは、前記同期モータの外部からディジタルの入力電流指令値を受信し、
前記フィードバック制御ステップは、前記入力電流値が前記入力電流指令値に近づくように、３相インバータが出力する交流電圧の大きさと周波数を調整する電流制御ステップを備え、
前記ディジタル通信送信ステップは、前記入力電流値と前記モータ速度を前記同期モータの外部へ送信することを特徴とする同期モータの制御方法。
【請求項１４】
請求項９において、
前記モータ電流検出ステップは、前記３相インバータの直流入力端子を流れる入力電流を検出するアナログの入力電流検出ステップと、この入力電流検出ステップの出力に基づいてディジタルの入力電流値を算出する入力電流演算ステップとを備え、
前記３相インバータの直流入力端子間の入力電圧を検出するアナログの入力電圧検出ステップと、この入力電圧検出ステップの出力に基づいてディジタルの入力電圧値を算出する入力電圧演算ステップと、前記入力電流値と前記入力電圧値から入力電力値をディジタル演算する入力電力演算ステップを備え、
前記ディジタル通信受信ステップは、前記同期モータの外部からディジタルの入力電力指令値を受信し、
前記フィードバック制御ステップは、前記入力電力値が前記入力電力指令値に近づくように、３相インバータが出力する交流電圧の大きさと周波数を調整する電力制御ステップを備え、
前記ディジタル通信送信ステップは、前記入力電力値と前記モータ速度を前記同期モータの外部へ送信することを特徴とする同期モータの制御方法。
【請求項１５】
請求項９において、
前記入力電流検出ステップは、前記同期モータの巻線に流れるモータ電流を検出するアナログのモータ巻線電流検出ステップと、このモータ巻線電流検出ステップの出力に基づいてディジタルの入力電流値を演算する入力電流演算ステップとを備え、
前記ディジタル通信受信ステップは、前記同期モータの外部からディジタルの入力電流指令値を受信し、
前記フィードバック制御ステップは、前記入力電流値が前記入力電流指令値に近づくように３相インバータが出力する交流電圧の大きさと周波数を調整する電流制御ステップを備え、
前記ディジタル通信送信ステップは、前記入力電流値と前記モータ速度を前記同期モータの外部へ送信することを特徴とする同期モータの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアコンや給湯器などに用いられる同期モータおよび同期モータの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エアコンや給湯器などのファンモータは、広範囲の可変速制御や電力消費量の節約、または低騒音駆動のため、同期モータが採用されており、これを同期モータ内部のモータ駆動装置によって正弦波駆動することが行われている。
【０００３】
通常、同期モータの内部には、位置センサとして安価で構成が簡単なホールＩＣとインバータ主回路が搭載されている。ホールＩＣによって、同期モータの磁極位置を検出し、この磁極位置の情報に従いインバータ主回路のスイッチング素子を制御し、同期モータの巻線に電圧を印加して駆動している。また、同期モータの外部との取り合いは、直流電源，１５Ｖ程度の制御電源，ＧＮＤ，ＤＵＴＹ指令，回転速度パルスが一般的であり、全てアナログ情報として扱われている。この内、モータの外部から内部への供給は、前記直流電源，前記制御電源，前記ＧＮＤ，前記ＤＵＴＹ指令であり、モータの内部から外部への報告は、前記回転速度パルスである。前記ＤＵＴＹ指令は、インバータ主回路各相正負スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ期間のＤＵＴＹ比の指令であり、ＤＵＴＹ指令が大きいほど、インバータ主回路がモータへ出力する電圧は大きくなる。なお、外部から内部への供給の内、ＤＵＴＹ指令には、トルク指令や速度指令などの意味合いで使用する場合もある。このＤＵＴＹ指令および前記回転速度パルスは、モータの内部と外部を分離するために、モータの外部のマイコンと絶縁回路を経て接続されている。
【０００４】
特許文献１に、従来の同期モータ駆動装置が開示されている。
【０００５】
この同期モータ駆動装置は、直流電源から、同期モータ駆動装置に電力を供給する。モータに流れる電源電流を検出し、検出した電源電流のピーク値に応じた電流信号を生成する。この電流信号と、外部から入力されたトルク指令信号（電流値の指令信号）とを入力し、トルク指令信号から電流信号を差し引いた値である誤差信号を出力する。位置センサにより、モータの複数相のステータ巻線に発生する誘起電圧に対して一定の位相関係を有する位置センサ信号を出力し、その位相にしたがって周期的に電圧値が変化する正弦波信号を生成する。この正弦波信号の振幅は、前記誤差信号に基づいて定められる。
【０００６】
一方、モータの巻線を流れる相電流の位相を検出し、位置センサ信号と電流位相信号との位相差を検出し、この位相差信号に基づいて、位置センサ信号の位相に対して生成する正弦波信号の位相を補正する。
【０００７】
このようにして得られた正弦波信号の振幅と位相に基き、公知のＰＷＭ制御により駆動信号を作成し、これをゲート駆動回路に与えてインバータ内のスイッチング素子を駆動する構成である。
【０００８】
すなわち、特許文献１に開示された従来の同期モータ駆動装置は、まず、モータに出力する電圧の振幅を、電源電流のピーク値に応じた電流信号と外部から入力されたトルク指令の偏差に応じて決定している。次に、モータに出力する電圧の位相を、位置センサ信号と相電流との位相差に基づいて決定し、モータを駆動している。
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−３４０８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来、ＤＵＴＹ指令またはトルク指令または速度指令はアナログ信号である。このため、スイッチングサージ、各指令の生成回路および検出回路のばらつきの影響により、正しく検出することが難しく、特に指令値が小さくなる低速回転域では、意図した回転速度にならない問題やモータの回転速度が変動する問題があった。また、回転速度パルスもアナログ信号であるため、上記同様にモータの回転速度が変動したり、回転速度を誤検出したりする問題があった。
【００１１】
また、ＤＵＴＹ指令または特許文献１のトルク指令の場合は、直流電圧の変動に応じて、モータへ出力する電圧の大きさが変わるため、モータの回転速度が変動し、１００Ｈｚや１２０Ｈｚのビート音の騒音問題や負荷変動による効率低下の問題も発生していた。
【００１２】
また、モータの内部と外部の接続は、低価格化のために最低限に抑えており、モータの内部から外部へ報告する情報は、回転速度パルスのみであり、モータの状態やモータに取り付けられたファンなどの負荷の状態をモータの外部で検知することは困難であった。例えば、モータに取り付けられたファンの目詰まりの進行具合をモータの外部で検知することは困難であった。
【００１３】
また、モータ内部と外部の接続を最低限に抑えたまま、負荷状態を検出するため、モータの外部に電流検出回路を実装する場合、検出箇所から離れるため、電流検出精度が悪化する問題やモータ内部と絶縁のための回路が必要になりコストがかかる問題があった。
【００１４】
本発明の目的は、低騒音でモータの駆動範囲を広げた同期モータまたは同期モータの制御方法を提供することである。
【００１５】
本発明の他の目的は、絶縁回路を増やすことなく廉価な構成で複数の情報の送受信が可能で、モータに取り付けられた負荷の状態をモータの外部で確認できる同期モータまたは同期モータの制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１７】
第１に、可変電圧・可変周波数の３相交流電圧を供給する３相インバータと、磁極位置を検出する位置センサとを内蔵した同期モータにおいて、入力電流または入力電流相当値を検出しディジタルに変換する入力電流検出手段、前記同期モータの回転速度をディジタル演算するモータ速度演算手段、前記同期モータの外部から通信によりディジタルの速度指令値，入力電流指令値，または入力電力指令値を受信するディジタル通信受信手段、前記モータの回転速度，入力電流，または入力電力が、前記速度指令値，入力電流指令値，または入力電力指令値に近づくように、前記３相インバータの出力交流電圧と出力周波数を調整するディジタルのフィードバック制御手段、並びに、前記同期モータの回転速度と入力電流または入力電力に関するディジタル信号を、前記同期モータの外部へ送信するディジタル通信送信手段を、前記同期モータに内蔵したことを特徴とする。
【００１８】
ここで、インバータを備えた同期モータにとって、入力電流とは、直接には、インバータの直流側の直流入力電流であるが、例えば、同期モータの各相の巻線電流から入力電流相当値を演算するなど、種々の検出・演算手法が考えられる。これらを総称して、入力電流または入力電流相当値と呼ぶこととする。
【００１９】
第２に、これらのディジタル演算処理を、前記同期モータに内蔵したマイクロコンピュータにて実行することを特徴とする。
【００２０】
本発明の望ましい第１の実施形態においては、同期モータの内部に、同期モータを駆動するための可変電圧・可変周波数の３相交流電圧を出力する３相インバータと、同期モータの磁極位置を検出する位置センサとを備えた同期モータにおいて、３相インバータの直流入力端子を流れる入力電流をアナログにて検出する入力電流検出回路と、この入力電流からディジタルの入力電流値を算出する入力電流演算手段と、前記位置センサの出力に基づいて同期モータの回転速度をディジタル演算するモータ速度演算手段と、同期モータの外部から速度指令値を受信する通信受信手段と、同期モータの回転速度が前記速度指令値に近づくように３相インバータが出力する交流電圧の大きさと周波数を調整する速度制御手段と、前記入力電流値とモータ速度を同期モータの外部へ送信する通信送信手段とを備える。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の望ましい実施態様によれば、低騒音で、かつモータの外部にてモータ負荷の状態およびモータの速度を正しく検知でき、かつモータの内部と外部との絶縁回路を増やすことなく廉価な構成で複数の情報の送受信が可能な同期モータを実現できる。
【００２２】
本発明のその他の目的と特徴は、以下に述べる実施形態の中で明らかにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の望ましい実施例について、図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本発明の実施例１による同期モータの全体構成を示すブロック図である。この実施例１のモータ駆動装置は、エアコンの室内機および室外機，または給湯器などに用いられるファンモータの駆動装置として好適である。
【００２５】
＜全体構成の説明＞
図１において、直流電源１は、同期モータ駆動装置２に電力を供給する、例えば、約１４１［Ｖ］〜約４５０［Ｖ］の高圧電圧であり、例えば、商用電源からの交流電圧を整流・平滑する市販のコンバータやバッテリから得られる。インバータ主回路３は、直流入力端子間に各相２個のスイッチング素子（Ｔ１〜Ｔ３とＴ４〜Ｔ６）をそれぞれ直列接続し、それらの直列接続点を３相交流端子とする。各スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６は、それぞれ、逆並列に還流ダイオードＤ１〜Ｄ６を備えている。このインバータ主回路３は、直流電源１から供給される電力と、ゲート駆動回路１１からのゲート駆動信号に基づき、可変電圧・可変周波数の３相交流電圧を作り、同期モータの巻線８へ供給する。入力電流検出回路１２は、インバータ主回路３の直流入力端子に接続された制限抵抗１３を流れる電流を検出する回路で、入力電流に応じたアナログ電圧値をマイクロコンピュータ４（以下、マイコンと略す）へ出力する。ここで、制限抵抗１３は、インバータ主回路３の過電流保護にも兼用される。
【００２６】
同期モータには位置センサ９が設けられており、位置センサ９は、同期モータの磁極位置を検出し、位置センサ信号ＶＨｕ〜ＶＨｗを作成し、マイコン４へ出力する。
【００２７】
次に、マイコン４の処理概要を説明する。通信受信手段４２は、モータの外部から入力された速度指令情報Ｖｓｐを通信で受信し、速度指令値に換算し速度制御手段４４へ伝達する。モータ速度演算手段４１は、位置センサ信号ＶＨｕ〜ＶＨｗに基づきモータの速度をディジタル演算し、速度検出値を速度制御手段４４と通信送信手段４３へ出力する。速度制御手段４４は、通信受信手段４２からの速度指令値とモータ速度演算手段４１からの速度検出値の偏差が０に近づくように、３相インバータが出力する交流電圧の大きさと周波数を調整する電圧調整値を駆動信号形成手段４５へ出力する。駆動信号形成手段４５では、前記電圧調整値と搬送波出力手段４６の搬送波とを用いて、駆動信号を作成し、ゲート駆動回路１１へ出力する。
【００２８】
また、入力電流演算手段４７では、入力電流検出回路１２にて検出した入力電流に応じた電圧検出値をＡＤ変換し、入力電流値に換算した後、通信送信手段４３へ出力する。通信送信手段４３では、入力電流値と速度検出値を同期モータの外部へディジタル情報として送信する。この入力電流情報と速度情報により、モータの外部においてもモータに取り付けられた負荷の状態を把握することが可能になり、負荷の目詰まり検出や回転数の最適化などのきめ細かいモータ制御を実現できる。ここで、モータ速度演算手段４１、通信受信手段４２、通信送信手段４３、速度制御手段４４、駆動信号形成手段４５、搬送波出力手段４６、入力電流演算手段４７は、マイコン４により実現されている。
【００２９】
以上が、本発明の実施例１による同期モータの全体概略構成である。
【００３０】
図２７は、本発明の実施例１におけるモータ構造の一例分解斜視図である。図２７に示す同期モータ５は、図１に示した、インバータ主回路３とマイコン４と位置センサ９とゲート駆動回路１１と入力電流検出回路１２と制限抵抗１３とを、モータ内蔵基板６上に配置している。本実施例の同期モータ５は、同期モータ５の筐体下部５Ｂに巻線８をはめ込む。永久磁石回転子２２を、巻線８に触れないよう適切なギャップを設けて、巻線内部に設置する。永久磁石回転子２２の上部に、モータ内蔵基板６を設置する。モータ内蔵基板６に配置した、位置センサ９は、永久磁石回転子２２の磁極位置を検出し易くするために、永久磁石回転子２２側の面（図では下側の面）に配置する。例えば、マイコン４と入力電流検出回路１２と制限抵抗１３は永久磁石回転子２２側の面（図では下側の面）に配置し、インバータ主回路３は永久磁石回転子２２と反対側の面（図では上側の面）に配置する。モータ内蔵基板６には、巻線接続端子２１を配置し、半田付けにより巻線８を接続する。モータ内蔵基板６に配線２３を半田付けにより接続する。引き出し配線２３は、直流電圧用配線、１５Ｖ程度の制御電源用配線、ＤＵＴＹ指令用配線、回転速度パルス用配線、ＧＮＤ用配線の５本の線からなる。モータ５の筐体上部５Ａは、蓋のようにモータ内蔵基板６の上部に設置される。そのため、モータ５を組み立てた状態では、モータ内蔵基板６はモータの筐体上部５Ａとモータ５の筐体下部５Ｂからなるモータ筐体の内部に配置される。
【００３１】
同期モータ５は、モータの筐体下部５Ｂを用いず、巻線８をモールドした構造でもよい。このときの図を図２８に示す。図２８の５Ｃが、モールドされた巻線である。他は図２７と同様である。
【００３２】
同期モータ５は、モータの筐体上部５Ａとモータの筐体下部５Ｂを用いずに、巻線８とモータ内蔵基板６をモールドした構造でもよい。このときの図を図２９に示す。図２９は、図２７や図２８とは異なり、モータの完成状態を図にしたものである。モールド部５Ｄには、巻線８とモータ内蔵基板６がモールドされており、モータ内蔵基板６には、図２７と同様に、インバータ主回路３とマイコン４と位置センサ９とゲート駆動回路１１と入力電流検出回路１２と制限抵抗１３とが配置されている。
【００３３】
図２は、入力電流検出回路１２の回路図であって、この入力電流検出回路は、同期モータに内蔵されており、入力端子１０と、出力端子２０と、制限抵抗１３と、演算増幅器ＯＰ１と，抵抗器Ｒ２と抵抗器Ｒ３と，キャパシタＣ１とを備えている。
【００３４】
入力端子１０は、制限抵抗１３を介して接地されているとともにインバータ主回路３の直流入力端子に接続されている。すなわち、同期モータの巻線８に流れたモータ電流は、制限抵抗１３を通って直流電源１に帰る。制限抵抗１３の一端は接地されており、他端は演算増幅器ＯＰ１の非反転入力端に接続されている。演算増幅器ＯＰ１の反転入力端は、抵抗器Ｒ２を介して接地されており、演算増幅器ＯＰ１の出力端と反転入力端との間には抵抗器Ｒ３とキャパシタＣ１との並列回路が接続されている。演算増幅器ＯＰ１の出力端は、出力端子２０に接続されており、出力端子２０は、基本的にマイコンに接続される。制限抵抗１３と演算増幅器ＯＰ１と抵抗器Ｒ２と抵抗器Ｒ３とキャパシタＣ１とは、制限抵抗１３を流れる入力電流量を電圧に変換する電流・電圧変換回路を構成している。なお、電流精度が要求されない場合は、制限抵抗１３を流れる入力電流量に応じた電圧をマイコンに直接入力しても良い。また、出力端子２０の電圧が直流電圧の変動およびスイッチングサージなどの影響により変動している場合は、抵抗とキャパシタを用いてフィルタ回路を構成し、変動を抑えた上で、マイコンに入力しても良い。
【００３５】
＜ソフト処理フローの説明＞
次に、前記マイコン４内部の制御及び処理のうち、本発明の実施例の説明に必要な部分をフローチャートを用いて説明する。
【００３６】
図３は、本発明の実施例１におけるメイン処理の処理フロー図である。また、図４にＰＷＭ割込み処理、図５に位置検出割込み処理、図９に制御周期割込み処理、図１３に通信受信割込み処理、図１４に通信送信割込み処理を示す。
【００３７】
メイン処理以外の割込み処理は、それぞれの割込みイベントが発生したときに処理が実行される。例えば、ＰＷＭ割込み処理はＰＷＭ半周期時に、位置検出割込み処理は位置センサ信号の各エッジ入力時に、制御周期割込み処理は制御周期タイマのオーバーフロー時に発生する。また、通信受信割込み処理はモータの外部よりデータを受信した時に、通信送信割込みは、モータの外部へデータを送信する時に、それぞれ割込みが発生する。なお、上記は、割込み発生のイベントの１例であり、モータ特性、モータに取り付けられた負荷の特性、またはモータ速度に応じて、割込み発生イベントを設定しても良い。また、本実施例では、５つの割込みで記載しているが、５つより少ない割込みでも、５つより多い割込みでも良い。
【００３８】
＜メイン処理＞
図３のメイン処理について、説明する。
【００３９】
メイン処理は、ステップ３０１において、通信受信手段４２のソフト処理で受信した速度指令値を読込み開始される。次に、ステップ３０２で、インバータの駆動／停止の判定を行い、速度指令値が規定値以上のとき、ステップ３０３で、インバータ駆動状態処理を実行し、速度指令値が規定値未満のとき、ステップ３０４において、インバータ停止状態処理を行う。メイン処理は、通常、上記処理を繰返し実行しており、無限ループとなっている。速度指令値読込み後、速度指令値が規定値以上のときに、その時のモータ回転速度をＲＡＭエリアに格納するとともにその回転速度に基づき、インバータ駆動状態処理へと遷移する。詳細な説明は省略する。
【００４０】
＜ＰＷＭ割込み処理＞
図４は、本発明の実施例１におけるＰＷＭ割込み処理のフローチャートである。
【００４１】
ＰＷＭ割込み処理は、位相更新４０１、各相印加電圧指令演算４０２、およびＰＷＭ出力４０３により構成されている。図４の処理は、前述の駆動信号形成手段４５のソフト処理である。
【００４２】
ステップ４０１では、モータへの印加電圧位相を更新し、ステップ４０２では、速度制御手段４４で演算した電圧調整値に基づく印加電圧振幅情報と前述の印加電圧位相情報に従い、互いに１２０度の位相差を有する各相印加電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを出力する。次に、ステップ４０３では、各相印加電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと搬送波との比較し、インバータ駆動信号を形成する。本処理は、本発明の要部ではなく、公知であるため、詳細は省略する。
【００４３】
＜位置検出処理＞
図５は、本発明の実施例１における位置検出割込み処理のフローチャートを示す。
【００４４】
本処理は、位置センサ信号のエッジ毎に割込み処理として起動される。そして、位置信号情報読込みステップ５０１、位置ステータス設定ステップ５０２、位相差カウンタ格納とクリアステップ５０３、間隔時間の算出ステップ５０４、速度演算ステップ５０５、および速度検出値の格納ステップ５０６により構成されている。この処理は、主に、前述のモータ速度演算手段４１のソフト処理である。
【００４５】
ステップ５０１では、各相の位置センサ信号の“Ｈ”または“Ｌ”の状態を読込む。その後、ステップ５０２では、位置センサ信号情報に基づき、図６に示す位置ステータスＰＳを設定する。次に、ステップ５０３では、前記位置ステータスＰＳに応じて、位相差カウンタを図７に示すように格納し、格納後は位相差カウンタを０クリアする。
【００４６】
図７は、本発明の実施例１における位相差カウンタの格納エリア説明図である。位相差カウンタ格納エリアは、この図に示す通り、６個（電気角３６０度分）である。なお、前記格納エリアは、位置センサ３個の場合であり、位置センサの個数に応じてエリア数を変更しても良い。
【００４７】
さて、図５に戻って、ステップ５０４における間隔時間の算出では、位置検出時間の読込みと算出を行う。本割込み処理では、位置センサ信号のエッジ割込みをインプットキャプチャ割込みにて行っているため、位置センサ信号のエッジ割込み時の時間が自動的に確保されている。ここでは、この時間をレジスタから読込み、専用のＲＡＭエリアに保管する処理である。なお、本実施例では、エッジ割込みの例で記述しているが、位置センサ９の変化周期で割込みを起動させれば良いし、例えば、ＰＷＭ割込み周期で位置センサ信号の変化を監視し、変化したときに位置検出割込みを発生させても良い。
【００４８】
さて、読み込んだ位置検出時間と前回の位置検出時間から位置検出の間隔時間を演算し、その値を専用のＲＡＭエリアに格納する。
【００４９】
図８は、本発明の実施例１における間隔時間格納エリア説明図である。図に示す通り、間隔時間格納エリアは、６個あり（電気角３６０度分）、最新の電気角６０度分の間隔時間が最上位に格納される構成となっている。言い換えると、電気角１周期分の間隔時間が確保でき、１周期後に消去されることを意味する。
【００５０】
次に、ステップ５０５では、間隔時間６個を用いて平均化した後、速度に変換する。なお、低速回転や負荷変動の大きい負荷の場合は、偶数個の間隔時間から速度検出値を演算してもよい。どの方法でも位置信号のばらつきを抑制して、安定した速度検出値の演算が可能である。
【００５１】
次に、ステップ５０６では、ステップ５０５で演算したモータの回転速度を速度検出値としてＲＡＭエリアに格納する。
【００５２】
＜制御周期割込み処理＞
図９は、本発明の実施例１における制御周期割込み処理のフローチャートを示す。
【００５３】
本処理は、制御周期タイマのオーバーフロー時、または、位置検出割込み処理に連動して、割込み処理として起動する。本処理は、入力電流取込みステップ９０１、速度制御処理ステップ９０２、により構成されており、前述の入力電流演算手段４７、および速度制御手段４４のソフト処理である。
【００５４】
図１０は、本発明の実施例１における入力電流取込み処理フローを示す。
【００５５】
この処理では、ステップ１０１にて、入力電流検出回路からマイコンへ出力された入力電流に応じた電圧値をマイコン内部でＡＤ変換するため、マイコンの入力電流換算用ＡＤポートのＡＤ変換を起動させる。ステップ１０２にて、該ＡＤ変換の完了を確認し、ＡＤ変換完了の場合、ステップ１０３に進み、ＡＤ変換未完了の場合、ステップ１０２に戻る。ステップ１０３では、ディジタル値に変換された入力電流ＡＤ値を取込む。ステップ１０４では、図１１に示す関係図に従い、マイコンＡＤ値に応じた入力電流検出値に換算する。ステップ１０５において、入力電流検出値をＲＡＭエリアに格納する。本処理により、モータを駆動するために必要な入力電流値を把握することが出来、その結果、モータに取り付けられた負荷の状態を知ることが可能となる。例えば、回転数同一条件下において、入力電流が大きい場合には、モータ取り付けられた負荷は、通常の状態に比べ何らかの要因で負荷トルクが増大していることが分かる。それは、エアコン室外機の場合には、逆風状態でファンモータを駆動している、またはファンが障害物に接触している、などが考えられ、各々入力電流の挙動によって、負荷の状態を判別することが可能である。また、エアコン室内機や給湯器などの場合にも、入力電流値の挙動により、ファンの目詰まりや流路抵抗の変化などの負荷の状態変化を検知することが可能となる。
【００５６】
図１２は、本発明の実施例１における速度制御処理フローを示す。
【００５７】
この速度制御処理では、ステップ１２１において、通信受信処理にて受信した速度指令値と、位置検出処理にて算出した速度検出値を用いて、前記速度指令値と速度検出値の偏差を算出する。次に、ステップ１２２では、前記偏差を入力として、比例積分演算を行い、前記偏差が０に近づくように電圧調整値を演算する。ステップ１２３では、ステップ１２２で算出した電圧調整値を格納する。
【００５８】
＜通信受信割込み処理＞
図１３は、本発明の実施例１における通信受信割込み処理のフローチャートを示す。
【００５９】
本処理は、モータの外部からのデータをマイコンが受信した時、割込み処理として起動する。ステップ１３１にて、受信データを格納する。本実施例では、受信データは、速度指令情報である。受信した速度指令値は、ＲＡＭエリアに格納する。ステップ１３２にて、通信送信データ作成処理を行う。本実施例では、モータの外部への送信データは、速度検出情報と入力電流情報であり、入力電流情報は、図１０のステップ１０４にて格納した情報を用い、速度検出情報は、図５のステップ５０６にて格納した情報を用いる。その後、ステップ１３３にて、通信送信要求処理を行い、マイコンの状態を受信から送信へ切り替える。
【００６０】
＜通信送信割込み処理＞
図１４は、本発明の実施例１における通信送信割込み処理のフローチャートを示す。
【００６１】
本処理は、モータの外部へデータを送信する時に割込み処理として起動する。ステップ１４１にて、図１３のステップ１３２にて作成した送信データをモータの外部へ送信する。所定データ数送信した後、ステップ１４２にて、通信受信要求処理を行い、マイコンの状態を送信から受信へ切り替える。
【００６２】
以上、本発明の実施例１によれば、同期モータの内部にて入力電流値を演算し、前記入力電流値およびモータの速度情報をモータの内部から外部へと通信で送信する。また、モータ外部から内部へ速度指令を通信で受信することにより、モータの外部ならびに内部にて、モータの速度ならびに速度指令を正しく検知することが可能となる。また、前記速度情報が正しく検知した前記速度指令に近づくように制御することより、速度変動を抑えた低騒音な同期モータを実現できる。
【００６３】
加えて、入力電流検出回路１２をモータ内部に実装し、入力電流情報を演算する手段と通信で送信する手段を有することで、モータの外部にて、モータに取り付けられた負荷の状態を把握することができる。さらに、モータの内部と外部との絶縁回路を増やすことなく低価格な構成で複数の情報の送受信が可能な同期モータを実現できる。
【実施例２】
【００６４】
図１５は本発明の実施例２による同期モータを示す全体ブロック図である。図１５において、図１と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分のみ説明する。
【００６５】
実施例１との相違は、入力電圧検出回路１４、入力電圧演算手段４８，入力電力演算手段４９，通信送信手段５４を有することである。
【００６６】
図１５において、入力電圧検出回路１４は、直流電源１の正負間の電圧を検出する回路であり、たとえば、抵抗による分圧で構成されている。入力電圧演算手段４８では、入力電圧検出回路１４にて検出した入力電圧に応じた電圧検出値をＡＤ変換し、入力電圧値に換算した後、入力電力演算手段４９へ出力する。入力電力演算手段４９では、入力電圧値と入力電流値に基づき、入力電力値を演算し、通信送信手段５４へ出力する。通信送信手段５４は、入力電力情報とモータ速度演算手段４１で演算したモータ速度情報とをモータの外部へ出力する。
【００６７】
＜制御周期割込み処理＞
図１６は、本発明の実施例２における制御周期割込み処理のフローチャートを示す。
【００６８】
本処理は、制御周期タイマのオーバーフロー時、または、位置検出割込み処理に連動して、割込み処理として起動する。本処理は、入力電流取込みステップ９０１、入力電圧取込みステップ１６１、入力電力演算ステップ１６２、速度制御処理ステップ９０２により構成されている。これらは、前述の入力電流演算手段４７、入力電圧演算手段４８、入力電力演算手段４９および速度制御手段４４のソフト処理である。
【００６９】
図１７は、本発明の実施例２における入力電圧取込み処理フローを示す。
【００７０】
この処理では、ステップ１７１にて、入力電圧検出回路からマイコンへ出力された入力電圧に応じた電圧値をマイコン内部でＡＤ変換するため、マイコンの入力電圧換算用ＡＤポートのＡＤ変換を起動させる。ステップ１７２にて、該ＡＤ変換の完了を確認し、ＡＤ変換完了の場合、ステップ１７３に進み、ＡＤ変換未完了の場合、ステップ１７２に戻る。ステップ１７３では、ディジタル値に変換されたマイコンＡＤ値を取込む。ステップ１７４では、図１８に示す関係図に従い、マイコンＡＤ値に応じた入力電圧検出値に換算する。ステップ１７５において、入力電圧検出値をＲＡＭエリアに格納する。
【００７１】
ここで、図１６に戻り、ステップ９０１とステップ１６１で演算した入力電流値と入力電圧値に基づき、ステップ１６２にて入力電力値を演算する。ステップ１６２により、モータを駆動するために必要な入力電力値を把握することが出来、その結果、モータに取り付けられた負荷の状態を知ることが可能となる。例えば、回転数同一条件下において、入力電力が大きい場合には、モータ取り付けられた負荷は、通常の状態に比べ何らかの要因で負荷トルクが増大していることが分かる。それは、エアコン室外機の場合には、逆風状態でファンモータを駆動している、またはファンが障害物に接触している、などが考えられ、各々入力電力の挙動によって、負荷の状態を判別することが可能である。また、エアコン室内機や給湯器などの場合にも、入力電力値の挙動により、ファンの目詰まりや流路抵抗の変化などの負荷の状態変化を検知することが可能となる。
【００７２】
なお、入力電力の演算方法については、入力電流のマイコンＡＤ値と入力電圧のマイコンＡＤ値から直接入力電力値を換算しても良いし、演算せずにマイコン内部のＲＯＭにマップ上に持たせて、マイコンの処理負荷を低減させても良い。
【００７３】
以上、本発明の実施例２によれば、同期モータの内部にて入力電力値を演算し、前記入力電力値およびモータの速度情報をモータの内部から外部へと通信で送信し、またモータ外部から内部へ速度指令を通信で受信する。これにより、モータの外部ならびに内部にて、モータの速度ならびに速度指令を正しく検知することが可能となり、かつ前記速度情報が正しく検知した前記速度指令に近づくように制御することより、速度変動を抑えた低騒音な同期モータを実現できる。
【００７４】
加えて、入力電流検出回路１２および入力電圧検出回路１４をモータ内部に実装し、入力電流情報、入力電圧情報、および入力電力情報を演算する手段と通信で送信する手段を有することで、モータの外部にて、モータに取り付けられた負荷状態を把握できる。また、モータの内部と外部との絶縁回路を増やすことなく低価格な構成で複数の情報の送受信が可能な同期モータを実現できる。
【００７５】
さらに、モータの仕事量が一定で、入力電圧が変動する用途においても、モータ内部で入力電力を演算し、モータ外部へ出力し、外部にて、モータに取り付けられた負荷の仕事量を把握し、きめ細かな負荷制御に使用可能な同期モータを実現できる。
【実施例３】
【００７６】
図１９は本発明の実施例３による同期モータを示す全体ブロック図である。図１９において、図１と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分のみ説明する。
【００７７】
実施例１との相違は、モータ電流検出回路１５、入力電流演算手段５０，通信送信手段５５を有することである。
【００７８】
図１９において、モータ電流検出回路１５は、インバータ主回路３の負側スイッチング素子Ｔ４と接地間に取り付けられた抵抗Ｒ１０を流れる電流（以降、Ｕ相電流とする）およびスイッチング素子Ｔ５と接地間に取り付けられた抵抗Ｒ１１を流れる電流（以降、Ｖ相電流とする）を検出する回路である。これらの回路は、Ｒ１０の両端ならびにＲ１１の両端に発生した電圧を増幅し、マイコンへ出力する。入力電流演算手段５０では、モータ電流検出回路１５にて検出したＵ相電流およびＶ相電流に応じた電圧検出値をＴ４およびＴ５がＯＮ状態のタイミングにてＡＤ変換し、各相電流値に換算する。その後、各相電流値を用いて、入力電流実効値に換算し、通信送信手段５５へ出力する。通信送信手段５５は、少なくとも前記入力電流情報とモータ速度演算手段４１で演算したモータ速度情報とをモータの外部へ出力する。
【００７９】
本実施例では、Ｕ相電流およびＶ相電流から入力電流実効値を演算しているが、Ｕ相とＷ相の組合せでもＶ相とＷ相の組合せでもＵ相，Ｖ相，Ｗ相の３相分を検出し、入力電流情報を演算してもよい。
【００８０】
以上、本発明の実施例３によれば、まず、同期モータの内部にてモータ電流値を演算し、入力電流値およびモータの速度情報をモータの内部から外部へと通信で送信する。また、モータ外部から内部へ速度指令を通信で受信することにより、モータの外部ならびに内部にて、モータの速度ならびに速度指令を正しく検知することが可能となる。また、前記速度情報が正しく検知した前記速度指令に近づくように制御することより、速度変動を抑えた低騒音な同期モータを実現できる。
【００８１】
加えて、モータ電流検出回路１５をモータ内部に実装し、入力電流情報を演算する手段と通信で送信する手段を有することで、モータの外部にて、モータに取り付けられた負荷の状態を把握することができる。さらに、モータの内部と外部との絶縁回路を増やすことなく低価格な構成で複数の情報の送受信が可能な同期モータを実現できる。
【実施例４】
【００８２】
図２０は本発明の実施例４による同期モータを示す全体ブロック図である。図２０において、図１と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分のみ説明する。
【００８３】
実施例１との相違は、電流制御手段５１、通信受信手段５３を有することである。
【００８４】
図２０において、電流制御手段５１は、通信受信手段５３にてモータの外部より受信した入力電流指令値と入力電流演算手段４７にて演算した入力電流値との偏差が０に近づくように３相インバータが出力する交流電圧の大きさを演算する。また、モータ速度演算手段にて求めたモータ速度に従い、３相インバータが出力する交流電圧の周波数を調整する電圧調整値を駆動信号形成手段４５へ出力する。
【００８５】
＜制御周期割込み処理＞
図２１は、本発明の実施例４における制御周期割込み処理のフローチャートを示す。
【００８６】
本処理は、制御周期タイマのオーバーフロー時、または、位置検出割込み処理に連動して、割込み処理として起動する。本処理は、実施例１と同一の入力電流取込みステップ９０１と、電流制御処理ステップ２１１、により構成されており、前述の入力電流演算手段４７、電流制御手段５１のソフト処理である。
【００８７】
図２２は、本発明の実施例４における電流制御処理フローを示す。
【００８８】
この電流制御処理では、ステップ２２１にてモータの速度情報を取り込む。また、ステップ２２２において、通信受信処理にて受信した入力電流指令値と、入力電流取込み処理９０１にて演算した入力電流値読み込み、ステップ２２３では、前記入力電流指令値と入力電流値の偏差を算出する。次に、ステップ２２４では、前記偏差を入力として、比例積分演算を行い、前記偏差が０に近づくよう３相インバータに出力する交流電圧の大きさを演算する。ステップ２２５では、ステップ２２１で得た周波数情報とステップ２２４で得られた交流電圧の大きさから、駆動信号形成手段４５へ出力する電圧調整値を算出し、格納する。
【００８９】
以上、本発明の実施例４によれば、同期モータの内部にて入力電流値を演算し、前記入力電流値およびモータの速度情報をモータの内部から外部へと通信で送信する。また、モータ外部から内部へ入力電流指令を通信で受信することにより、モータの外部ならびに内部にて、前記入力電流値ならびに前記入力電流指令値を正しく検知することが可能となり、かつ前記入力電流値が正しく検知した前記電流指令に近づくように制御する。これにより、速度変動を抑えた低騒音な同期モータを実現できる。
【００９０】
加えて、入力電流検出回路１２をモータ内部に実装し、入力電流情報を演算する手段と通信で送信する手段を有することで、モータの外部にて、モータに取り付けられた負荷の状態を把握することができる。また、モータの内部と外部との絶縁回路を増やすことなく低価格な構成で複数の情報の送受信が可能な同期モータを実現できる。
【実施例５】
【００９１】
図２３は本発明の実施例５による同期モータを示す全体ブロック図である。図２３において、図２０と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分のみ説明する。
【００９２】
実施例４との相違は、電力制御手段５６、通信受信手段５７、入力電圧検出回路１４、入力電圧演算手段４８，入力電力演算手段４９，通信送信手段５４を有することである。また、入力電圧検出回路１４、入力電圧演算手段４８、入力電力演算手段４９、通信送信手段５４については、実施例２にて説明したので、説明は省略する。
【００９３】
図２３において、電力制御手段５６は、通信受信手段５７にてモータの外部より受信した入力電力指令値と入力電力演算手段４９にて演算した入力電力値との偏差が０に近づくように３相インバータが出力する交流電圧の大きさを演算する。また、モータ速度演算手段４１にて求めたモータ速度に従い、３相インバータが出力する交流電圧の周波数を調整する電圧調整値を駆動信号形成手段４５へ出力する。
【００９４】
＜制御周期割込み処理＞
図２４は、本発明の実施例５における制御周期割込み処理のフローチャートを示す。
【００９５】
本処理は、制御周期タイマのオーバーフロー時、または、位置検出割込み処理に連動して、割込み処理として起動する。本処理は、実施例１と同一の入力電流取込みステップ９０１と、実施例２と同一の入力電圧取込みステップ１６１と入力電力値演算ステップ１６２、本実施例にて追加した電力制御処理ステップ２４１により構成された、前述電力制御手段５６のソフト処理である。
【００９６】
図２５は、本発明の実施例５における電力制御処理フローを示す。
【００９７】
この電力制御処理では、ステップ２５１にてモータの速度情報を取り込む。また、ステップ２５２において、通信受信処理にて受信した入力電力指令値と、入力電力値演算ステップ１６２にて演算した入力電力値を読み込み、ステップ２５３では、前記入力電力指令値と入力電力値の偏差を算出する。次に、ステップ２５４では、前記偏差を入力として、比例積分演算を行い、前記偏差が０に近づくよう３相インバータに出力する交流電圧の大きさを演算する。ステップ２５５では、ステップ２５１で得た周波数情報とステップ２５４で得られた交流電圧の大きさから、駆動信号形成手段４５へ出力する電圧調整値を算出し、格納する。
【００９８】
以上、本発明の実施例５によれば、同期モータの内部にて入力電力値を演算し、前記入力電力値およびモータの速度情報をモータの内部から外部へと通信で送信する。また、モータ外部から内部へ入力電力指令を通信で受信することにより、モータの外部ならびに内部にて、前記入力電力値ならびに入力電力指令を正しく検知することが可能となる。また、前記入力電力値が正しく検知した前記入力電力指令に近づくように制御することより、速度変動を抑えた低騒音な同期モータを実現できる。
【００９９】
加えて、入力電流検出回路１２および入力電圧検出回路１４をモータ内部に実装し、入力電流情報、入力電圧情報、および入力電力情報を演算する手段と通信で送信する手段を有する。これにより、モータの外部にて、モータに取り付けられた負荷の状態を把握することができ、かつモータの内部と外部との絶縁回路を増やすことなく廉価な構成で複数の情報の送受信が可能な同期モータを実現できる。
【実施例６】
【０１００】
図２６は本発明の実施例６による同期モータを示す全体ブロック図である。図２６において、図２０と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分のみ説明する。
【０１０１】
実施例４との相違は、電流制御手段５２、モータ電流検出回路１５、入力電流演算手段５０，通信送信手段５５を有することである。また、モータ電流検出回路１５、入力電流演算手段５０，通信送信手段５５については、実施例３にて説明したので、説明は省略する。
【０１０２】
図２６において、電流制御手段５２は、通信受信手段５３にてモータの外部より受信した入力電流指令値と入力電流演算手段５０にて演算した入力電流値との偏差が０に近づくように３相インバータが出力する交流電圧の大きさを演算する。また、モータ速度演算手段４１にて求めたモータ速度に従い、３相インバータが出力する交流電圧の周波数を調整する電圧調整値を駆動信号形成手段４５へ出力する。
【０１０３】
以上、本発明の実施例６によれば、同期モータの内部にて入力電流値を演算し、前記入力電流値およびモータの速度情報をモータの内部から外部へと通信で送信し、またモータ外部から内部へ入力電流指令を通信で受信する。これにより、モータの外部ならびに内部にて、入力電流値ならびに入力電流指令を正しく検知することが可能となり、かつ前記入力電流情報が正しく検知した前記入力電流指令に近づくように制御することより、速度変動を抑えた低騒音な同期モータを実現できる。
【０１０４】
加えて、モータ電流検出回路１５をモータ内部に実装し、入力電流情報を演算する手段と通信で送信する手段を有することで、モータの外部にて、モータに取り付けられた負荷の状態を把握することができる。また、モータの内部と外部との絶縁回路を増やすことなく低価格な構成で複数の情報の送受信が可能な同期モータを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の実施例１による同期モータの全体構成を示すブロック図。
【図２】本発明の実施例１による入力電流検出回路１３の回路図。
【図３】本発明の実施例１におけるメイン処理の処理フローチャート。
【図４】本発明の実施例１におけるＰＷＭ割込み処理のフローチャート。
【図５】本発明の実施例１における位置検出割込み処理のフローチャート。
【図６】本発明の実施例１における相誘起電圧と位置センサ信号と位置ステータスの関係図。
【図７】本発明の実施例１における極性カウンタと位相差カウンタの格納エリア説明図。
【図８】本発明の実施例１における間隔時間の格納エリア説明図。
【図９】本発明の実施例１における制御周期割込み処理のフローチャート。
【図１０】本発明の実施例１における入力電流取込み処理のフローチャート。
【図１１】本発明の実施例１における入力電流値とマイコンＡＤ値の関係図。
【図１２】本発明の実施例１における速度制御処理のフローチャート。
【図１３】本発明の実施例１における通信受信割込み処理のフローチャート。
【図１４】本発明の実施例１における通信送信割込み処理のフローチャート。
【図１５】本発明の実施例２による同期モータを示す全体ブロック図。
【図１６】本発明の実施例２の制御周期割込み処理のフローチャート。
【図１７】本発明の実施例２の入力電圧取込み処理のフローチャート。
【図１８】本発明の実施例２における入力電圧値とマイコンＡＤ値の関係図。
【図１９】本発明の実施例３による同期モータを示す全体ブロック図。
【図２０】本発明の実施例４による同期モータを示す全体ブロック図。
【図２１】本発明の実施例４における制御周期割込み処理のフローチャート。
【図２２】本発明の実施例４の電流制御処理のフローチャート。
【図２３】本発明の実施例５による同期モータを示す全体ブロック図。
【図２４】本発明の実施例５の制御周期割込み処理のフローチャート。
【図２５】本発明の実施例５の電力制御処理のフローチャート。
【図２６】本発明の実施例６による同期モータを示す全体ブロック図。
【図２７】本発明の実施例１におけるモータ構造の一例分解斜視図。
【図２８】本発明の実施例１におけるモータ構造の他の例分解斜視図。
【図２９】本発明の実施例１におけるモータ構造のさらに他の例の斜視図。
【符号の説明】
【０１０６】
１…直流電源、２…モータ駆動装置、３…インバータ主回路、４…マイコン、５…同期モータ、５Ａ…モータの筐体上部、５Ｂ…モータの筐体下部、５Ｃ…モールドされた巻線、５Ｄ…モールド部、６…モータ内蔵基板、８…巻線、９…位置センサ、１０…入力端子、１１…ゲート駆動回路、１２…入力電流検出回路、１３…制限抵抗、１４…入力電圧検出回路、１５…モータ電流検出回路、２０…出力端子、２１…コイル接続端子、２２…永久磁石回転子、２３…引き出し配線、４１…モータ速度演算手段、４２…通信受信手段、４３…通信送信手段、４４…速度制御手段、４５…駆動信号形成手段、４６…搬送波出力手段、４７…入力電流演算手段、４８…入力電圧演算手段、４９…入力電力演算手段、５０…入力電流演算手段、５１…電流制御手段、５２…電流制御手段、５３…通信受信手段、５４…通信送信手段、５５…通信送信手段、５６…電力制御手段、５７…通信受信手段、Ｃ１…キャパシタ、Ｒ２…抵抗器、Ｒ３…抵抗器、ＯＰ１…オペアンプ、Ｒ１０…抵抗器、Ｒ１１…抵抗器、Ｅｕ…Ｕ相誘起電圧、Ｅｖ…Ｖ相誘起電圧、Ｅｗ…Ｗ相誘起電圧、ＰＳ…位置ステータス、Ｔ１…Ｕ相上アームスイッチング素子、Ｔ２…Ｖ相上アームスイッチング素子、Ｔ３…Ｗ相上アームスイッチング素子、Ｔ４…Ｕ相下アームスイッチング素子、Ｔ５…Ｖ相下アームスイッチング素子、Ｔ６…Ｗ相下アームスイッチング素子、Ｄ１…Ｕ相上アーム還流ダイオード、Ｄ２…Ｖ相上アーム還流ダイオード、Ｄ３…Ｗ相上アーム還流ダイオード、Ｄ４…Ｕ相下アーム還流ダイオード、Ｄ５…Ｖ相下アーム還流ダイオード、Ｄ６…Ｗ相下アーム還流ダイオード、ＶＨｕ…Ｕ相位置センサ信号、ＶＨｖ…Ｖ相位置センサ信号、ＶＨｗ…Ｗ相位置センサ信号、ＶＵＭ…Ｕ相出力電圧、ＶＶＭ…Ｖ相出力電圧、ＶＷＭ…Ｗ相出力電圧、ＶＵＴ…Ｕ相上アーム制御信号、ＶＶＴ…Ｖ相上アーム制御信号、ＶＷＴ…Ｗ相上アーム制御信号、ＶＵＢ…Ｕ相下アーム制御信号、ＶＶＢ…Ｖ相下アーム制御信号、ＶＷＢ…Ｗ相下アーム制御信号。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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