(57)【要約】スイッチング部（４ａ〜４ｆ）を有し、入力電力をスイッチング部（４ａ〜４ｆ）によりスイッチングしてブラシレスＤＣモータに供給するインバータ（４）と、インバータ（４）を制御する制御部（８）と、を備える。制御部（８）は、ブラシレスＤＣモータ（５）の回転の位置情報を間欠的に取得し、位置情報に基づいてＰＷＭ制御信号を生成し、ＰＷＭ駆動信号に基づいてスイッチング部（４ａ〜４ｆ）をスイッチングスイッチングするように構成される。スイッチング部（４ａ〜４ｆ）は、ＰＷＭ駆動信号に基づいて、所定のキャリア数毎にオンに制御され、且つ、スイッチング部（４ａ〜４ｆ）がオンに制御される所定のキャリアの開始時から、少なくとも制御部（８）が最初に位置情報を取得する時点までの期間、オンに制御される。
2019225486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング部を有し、入力電力を前記スイッチング部によりスイッチングして、ブラシレスＤＣモータに供給するインバータと、
前記インバータを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記ブラシレスＤＣモータの回転の位置情報を間欠的に取得し、
前記位置情報に基づいて、前記スイッチング部を駆動するＰＷＭ駆動信号を生成し、
前記ＰＷＭ駆動信号に基づいて前記スイッチング部をスイッチングするように構成され、
前記スイッチング部は、前記ＰＷＭ駆動信号に基づいて、
所定のキャリア数毎にオンに制御され、且つ、
前記スイッチング部がオンに制御される所定のキャリアの開始時から、少なくとも前記制御部が最初に前記位置情報を取得する時点までの期間、オンに制御される、
モータ駆動装置。
【請求項２】
前記スイッチング部は、前記制御部が最初に前記位置情報を取得した前記時点から、前記所定のキャリアの次のキャリアの開始時までの間で、オンからオフに制御される、
請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記スイッチング部は、前記所定のキャリアの開始時から次のキャリアの終了時までの間、継続してオンに制御され、且つ、前記次のキャリアの終了時にオフに制御される、
請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
連続するキャリアの各々のキャリアの開始タイミングは、通電相の切り替えタイミングと同期される、
請求項１〜３のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
連続するキャリアの各々のキャリア区間は、前記ブラシレスＤＣモータが駆動される際の電気角０度を基準として、電気角６０度毎の区間と同期される、
請求項１〜４のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記所定のキャリアの前記開始時から最初に取得した前記位置情報に基づいて、前記所定のキャリアのキャリア周期を決定する、
請求項１〜５のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
前記ＰＷＭ駆動信号は矩形波である、
請求項１〜６のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記ブラシレスＤＣモータの回転の前記位置情報として、前記ブラシレスＤＣモータの誘起電圧から前記ブラシレスＤＣモータの磁極位置の情報を取得する、
請求項１〜７のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
【請求項９】
スイッチング部を有し、入力電力を前記スイッチング部によりスイッチングして、ブラシレスＤＣモータに供給するインバータと、
前記インバータを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
負荷を駆動する前記ブラシレスＤＣモータの基準位置を検出する位置検出部と、
前記位置検出部からの前記基準位置の情報に基づき前記ブラシレスＤＣモータを駆動する波形を生成するＰＷＭ生成部と、
を有し、
少なくとも前記位置検出部が前記ブラシレスＤＣモータの基準位置の情報を検出するまで、前記ＰＷＭ生成部の出力する信号をオンとする、
モータ駆動装置。
【請求項１０】
前記ブラシレスＤＣモータは、圧縮機を駆動するモータである、
請求項１〜９のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
【請求項１１】
ブラシレスＤＣモータを有する圧縮機、凝縮器、減圧器及び蒸発器が接続されて構成された冷凍サイクル回路を備え、
前記ブラシレスＤＣモータは、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のモータ駆動装置により駆動される、
冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ブラシレスＤＣモータを駆動するモータ駆動装置及びこれを用いた冷蔵庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のモータ駆動装置では、ＰＷＭ制御によってモータを駆動している。ＰＷＭ制御では、ＰＷＭ制御におけるオン幅を変化させることによってＰＷＭオン比率を増減し、モータへの印加電圧を制御する。このため、現在のモータの回転速度が小さいほどＰＷＭオン比率は低くなり、現在の速度が大きいほどＰＷＭオン比率は高くなる。また、負荷が軽いほどＰＷＭオン比率は低くなり、負荷が重いほどＰＷＭオン比率は高くなる。【０００３】
ＰＷＭ制御には、非同期ＰＷＭ制御及び同期ＰＷＭ制御がある。非同期ＰＷＭ制御は、モータの駆動周波数とＰＷＭのキャリア周波数との間で同期をとらずに運転を行う方法である。同期ＰＷＭ制御は、ＰＷＭのキャリア周波数をモータの駆動周波数の整数倍に同期させる方法である。【０００４】
同期ＰＷＭ制御は、インバータ回路の温度上昇の抑制（例えば、特許文献１参照）等、高負荷時及び高速駆動時等に使われている。また、同期ＰＷＭ制御における位置検出方法としては、レゾルバ又はホール素子等のセンサに加えて、モータに流れている電流値のオフセットを用いる方法（例えば、特許文献２参照）、及び、電流値を検出し、ｄｑ座標変換等を用いて推定する方法（例えば、特許文献３参照）等がある。【０００５】
図５は、特許文献２に記載された従来のモータ駆動装置である。図５に示すように、モータ駆動装置は、ブラシレスＤＣモータ１０１及びブラシレスＤＣモータ１０１を駆動するための複数のスイッチング素子で構成されたインバータ１０２を有する。また、モータ駆動装置は、ブラシレスＤＣモータ１０１の角度を検出する角度検出部１０３、ブラシレスＤＣモータ１０１に流れる電流を検出する電流検出部１０４、角度検出部１０３で検出されたブラシレスＤＣモータの角度と、電流検出部１０４で検出された電流値と、から目標電流とのズレを表す電流オフセット量を計算する電流オフセット量算出部１０５、ブラシレスＤＣモータ１０１をＰＷＭ制御する駆動信号生成部１０６、及び、電流オフセット算出部１０５が算出する電流オフセット量によって駆動信号生成部１０６の生成した駆動信号を補正し、インバータ１０２のスイッチングを行う位相信号補正部１０７を有する。【０００６】
駆動信号生成部１０６は、角度検出部１０３で検出されるブラシレスＤＣモータ１０１の位相角に応じて、適切な駆動信号を生成する。位相信号補正部１０７は、角度検出部１０３が出力する位相角のずれを補正して、インバータ１０２の駆動を行う。これにより、ブラシレスＤＣモータの位相角に適した電圧が印加され、ブラシレスＤＣモータ１０１を安定して駆動することができる。【０００７】
しかしながら、特許文献１には、モータの位相の検出に関する詳細が開示されていない。【０００８】
また、特許文献２に係るモータ駆動装置では、モータの位相情報の取得に、レゾルバ等の角度センサが利用されており、コストが高いという課題がある。【０００９】
また、特許文献３に係るモータ駆動装置では、センサを用いないセンサレス制御が行われるが、電流検出用の電流検出器、及び、高度な計算を行うプロセッサ等が必要であり、コストが高いという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１６−１３４９５０号公報
【特許文献２】特開２００１−２９８９９２号公報
【特許文献３】特開２０１２−１１００７９号公報
【発明の概要】
【００１１】
本開示は、安価な構成によってブラシレスＤＣモータの位置情報の検出を行いつつ、安定してモータを駆動することができるモータ駆動装置を提供する。
【００１２】
本開示のモータ駆動装置は、スイッチング部を有し、入力電力をスイッチング部によりスイッチングして、ブラシレスＤＣモータに供給するインバータと、インバータを制御する制御部と、を備える。制御部は、ブラシレスＤＣモータの回転の位置情報を間欠的に取得し、位置情報に基づいて、スイッチング部を駆動するＰＷＭ駆動信号を生成し、ＰＷＭ駆動信号に基づいてスイッチング部をスイッチングするように構成される。スイッチング部は、ＰＷＭ駆動信号に基づいて、所定のキャリア数毎にオンに制御され、且つ、スイッチング部がオンに制御される所定のキャリアの開始時から、少なくとも制御部が最初に位置情報を取得する時点までの期間、オンに制御される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本開示の実施の形態における、モータ駆動装置を含む全体構成のブロック図である。
【図２】図２は、同実施の形態におけるＰＷＭ駆動信号、並びに、ブラシレスＤＣモータの電流及び端子電圧を示す波形図である。
【図３】図３は、ＰＷＭ制御におけるスイッチング区間を変更した場合のＰＷＭ駆動信号の波形図である。
【図４】図４は、ブラシレスＤＣモータの速度制御に関するフローチャートである。
【図５】図５は、従来のモータ駆動装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本開示の一態様に係るモータ駆動装置は、スイッチング部を有し、入力電力をスイッチング部によりスイッチングして、ブラシレスＤＣモータに供給するインバータと、インバータを制御する制御部と、を備える。制御部は、ブラシレスＤＣモータの回転の位置情報を間欠的に取得し、位置情報に基づいて、スイッチング部を駆動するＰＷＭ駆動信号を生成し、ＰＷＭ駆動信号に基づいてスイッチング部をスイッチングするように構成される。スイッチング部は、ＰＷＭ駆動信号に基づいて、所定のキャリア数毎にオンに制御され、且つ、スイッチング部がオンに制御される所定のキャリアの開始時から、少なくとも制御部が最初に位置情報を取得する時点までの期間、オンに制御される。
【００１５】
このような構成により、ブラシレスＤＣモータの位相を検出するためのセンサは不要となる。また、ブラシレスＤＣモータの位相を検出するための複雑なタイミングの計算をするためのプロセッサも不要となる。従って、ＰＷＭ制御におけるオン中に表れるブラシレスＤＣモータの位置情報を、安価な構成によって検出することができる。また、ブラシレスＤＣモータの位置情報を確実に取得できる。このため、ブラシレスＤＣモータの安定した駆動が可能となる。
【００１６】
本開示の他の一態様に係るモータ駆動装置は、スイッチング部が、制御部が最初に位置情報を取得した時点から、所定のキャリアの次のキャリアの開始時までの間で、オンからオフに制御されてもよい。
【００１７】
このような構成により、位置情報を確実に取得しつつ、ＰＷＭ制御のオン比率を変更することができる。
【００１８】
本開示のさらに他の一態様に係るモータ駆動装置は、連続するキャリアの各々のキャリアの開始タイミングは、通電相の切り替えタイミングと同期されてもよい。
【００１９】
このような構成により、ブラシレスＤＣモータの位置情報の検出を行いつつ、安定してモータを駆動することができる。
【００２０】
本開示のさらに他の一態様に係るモータ駆動装置は、連続するキャリアの各々のキャリア区間が、ブラシレスＤＣモータが駆動される際の電気角０度を基準として、電気角６０度毎の区間と同期されてもよい。
【００２１】
このような構成により、ブラシレスＤＣモータの位置情報の検出を行いつつ、安定してモータを駆動することができる。
【００２２】
本開示のさらに他の一態様に係るモータ駆動装置は、スイッチング部が、所定のキャリアの開始時から次のキャリアの終了時までの間、継続してオンに制御され、且つ、次のキャリアの終了時にオフに制御されてもよい。
【００２３】
このような構成により、位置情報を確実に取得しつつ、ＰＷＭ制御のオン比率を大きくすることができる。
【００２４】
本開示のさらに他の一態様に係るモータ駆動装置は、制御部が、所定のキャリアの開始時から最初に取得した位置情報に基づいて、所定のキャリアのキャリア周期を決定するように構成されてもよい。
【００２５】
このような構成により、安定してモータを駆動することができる。
【００２６】
本開示のさらに他の一態様に係るモータ駆動装置は、ＰＷＭ駆動信号が矩形波であってもよい。
【００２７】
このような構成により、ブラシレスＤＣモータの回転の位置の検出に必要な計算が単純となり、モータ駆動装置を安価な構成とすることができる。
【００２８】
本開示のさらに他の一態様に係るモータ駆動装置は、制御部が、ブラシレスＤＣモータの回転の位置情報として、ブラシレスＤＣモータの誘起電圧からブラシレスＤＣモータの磁極位置の情報を取得してもよい。
【００２９】
このような構成により、ブラシレスＤＣモータの各相の基準となる誘起電圧のゼロクロスが表れるタイミングが、ＰＷＭ制御におけるオン期間中となる。このため、ブラシレスＤＣモータの位置検出を精度良く行うことができる。
【００３０】
本開示の一態様に係るモータ駆動装置は、スイッチング部を有し、入力電力を前記スイッチング部によりスイッチングしてブラシレスＤＣモータに供給するインバータと、インバータを制御する制御部と、を備える。制御部は、負荷を駆動するブラシレスＤＣモータの基準位置を検出する位置検出部と、位置検出部の情報に基づきブラシレスＤＣモータを駆動するための波形を生成するＰＷＭ生成部と、を有し、少なくとも位置検出部がブラシレスＤＣモータの基準位置を検出するまでＰＷＭ生成部の出力するＰＷＭをオンする。
【００３１】
このような構成により、ＰＷＭ制御におけるオン中に表れるブラシレスＤＣモータの位置情報を確実に検出し、安定してブラシレスＤＣモータを駆動することが可能となる。
【００３２】
本開示のさらに他の一態様に係るモータ駆動装置は、モータ駆動装置によって駆動されるブラシレスＤＣモータが、圧縮機を駆動するモータであってもよい。
【００３３】
このような構成により、高温の密閉空間である圧縮機を駆動するブラシレスＤＣモータにおいても、センサレスで位置検出ができるため、モータ駆動装置を安価な構成とすることができる。
【００３４】
本開示の一態様に係る冷蔵庫は、ブラシレスＤＣモータを有する圧縮機、凝縮器、減圧器及び蒸発器が接続されて構成された冷凍サイクル回路を備える。ブラシレスＤＣモータは、前述のいずれかのモータ駆動装置により駆動される。
【００３５】
このような構成により、圧縮機の低速での運転率が高い冷蔵庫の消費電力を低減することができ、安価な構成によって冷蔵庫の消費電力を効果的に低減することができる。
【００３６】
（実施の形態）
［１．全体構成］
図１は、本開示の実施の形態におけるモータ駆動装置を含む全体構成のブロック図である。
【００３７】
図１に示すように、モータ駆動装置１３は、インバータ４と、インバータ４を制御する制御部８と、を有する。
【００３８】
インバータ４はスイッチング部４ａ〜４ｆを有する。インバータは、入力電力をスイッチング部４ａ〜４ｆによりスイッチングしてブラシレスＤＣモータ５に供給する。
【００３９】
以下、より詳細に説明する。
【００４０】
図１に示す交流電源１は、一般的な商用電源である。例えば、日本においては、実効値が１００Ｖであり、周波数が５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの電源である。
【００４１】
整流回路２には、交流電源１からの交流電力が入力される。整流回路２は、入力された交流電力を直流電力に整流する。整流回路２は、ブリッジ接続された４個の整流ダイオード２ａ〜２ｄで構成される。
【００４２】
平滑部３は、整流回路２の出力側に接続され、整流回路２の出力を平滑する。平滑部３は、平滑コンデンサ及びリアクタ（インダクタ）等によって構成される。なお、平滑部３は、図１に示すように、回路構成の単純化のため、平滑コンデンサのみで構成されてもよい。
【００４３】
なお、リアクタが用いられる場合は、交流電源１とコンデンサとの間に挿入されてもよい。また、リアクタは、整流ダイオード２ａ〜２ｄの前後、すなわち整流回路２の入力側及び出力側のいずれ側に挿入されてもよい。また、リアクタが用いられる場合において、高周波除去手段を構成するコモンモードフィルタが回路に設けられる場合には、リアクタと当該高周波除去手段のリアクタンス成分との合成成分を考慮する必要がある。
【００４４】
本実施の形態では、インバータ４は、平滑部３からの直流電力を交流電力に変換する。インバータ４は、スイッチング部である、６個のスイッチング素子４ａ〜４ｆを有し、これらのスイッチング素子４ａ〜４ｆが３相ブリッジ接続されて構成される。また、本実施の形態では、６個の還流電流用のダイオード４ｇ〜４ｌが、各スイッチング素子４ａ〜４ｆの導通方向に対して逆方向となるように、各スイッチング素子４ａ〜４ｆと並列に接続される。
【００４５】
ブラシレスＤＣモータ５は、永久磁石を有する回転子５ａと、３相巻線を有する固定子５ｂと、を有する。インバータ４で生成された３相交流電流が、ブラシレスＤＣモータ５の固定子５ｂの３相巻線に流れることにより、回転子５ａが回転する。また、ブラシレスＤＣモータ５の極数は、要求される特性に応じて決定される。ブラシレスＤＣモータ５の極数は、本実施の形態では４極であるが、これに限られず、４極以外であってもよい。
【００４６】
制御部８は、例えば、制御プログラムを記憶する記憶部（図示せず）と、当該制御プログラムを実行する演算処理部（図示せず）と、を備えて構成される。
【００４７】
本実施の形態では、制御部８は、ブラシレスＤＣモータ５の回転の位相角の情報である、位置情報を間欠的に取得する。また、制御部８は、取得した位置情報に基づいてＰＷＭ駆動信号を生成する。制御部８は、生成したＰＷＭ制御信号に基づいてスイッチング部をスイッチングする。また、制御部８は、ＰＷＭ駆動信号に基づいて、所定のキャリア毎にスイッチング部をオンに制御し、且つ、所定のキャリアの開始時から、少なくとも最初に位置情報を取得する時点までの期間、スイッチング部をオンに制御する。
【００４８】
制御部８は、図１に示すように、例えば、位置検出部６、速度検出部７、ＰＷＭ生成部１０及びドライブ部１２を含んでもよい。
【００４９】
位置検出部６は、ブラシレスＤＣモータ５の回転の位置情報として、回転子５ａの磁極位置を検出する。本実施の形態では、位置検出部６は、固定子５ｂの３相巻線に発生する誘起電圧に基づいて、回転子５ａの磁極位置を検出する。より具体的には、位置検出部６は、ブラシレスＤＣモータ５の端子電圧の値を検出し、これによりブラシレスＤＣモータ５の回転子５ａの磁極相対位置を取得する。なお、位置検出部６は、ブラシレスＤＣモータ５の端子電圧の値を継続的に検出するように構成されてもよいし、ブラシレスＤＣモータ５の回転の位置情報が取得されるタイミングを含む一定の期間において、端子電圧の値を検出するように構成されていてもよい。
【００５０】
なお、本実施の形態では、位置検出部６は、固定子５ｂの３相巻線に発生する誘起電圧と、基準となる電圧（基準電圧）と、を比較してゼロクロスを検出し、回転子５ａの相対的な回転位置を検出する。ここで、誘起電圧のゼロクロスと比較される基準電圧は、３相分の端子電圧の仮想中点によって規定されてもよいし、直流母線電圧を取得して、取得した当該電圧によって規定されてもよい。本実施の形態では、基準電圧として、仮想中点の値が用いられる。本実施の形態のように、ブラシレスＤＣモータ５の位置の検出方法として、誘起電圧に基づいて検出する方式が用いられる場合は、ホール素子等を用いる必要がないため、構成が簡単である。従って、より安価にモータ駆動装置を構成することが可能となる。
【００５１】
速度検出部７は、ブラシレスＤＣモータ５の回転速度を検出する。本実施の形態では、速度検出部７は、位置検出部６が検出する位置情報から、ブラシレスＤＣモータ５の、現在の駆動速度（回転速度）、及び、過去一回転の平均速度（回転速度）を計算する。具体的には、現在の速度は、誘起電圧のゼロクロスの検出間隔の時間を測定し、この時間から計算される。また、過去一回転の平均速度は、誘起電圧のゼロクロスの検出間隔の時間をブラシレスＤＣモータ５の一回転分だけ記録し、一回転分の検出間隔の時間の和から算出される。そして、これらの計算は、位置検出部６により誘起電圧のゼロクロスが検出されるたびに行われる。
【００５２】
ＰＷＭ生成部１０は、ＰＷＭ制御におけるオン比率（Ｄｕｔｙ）を設定し、ＰＷＭ信号を生成する。ここで、ＰＷＭ制御におけるオン比率（Ｄｕｔｙ）とは、１キャリアのキャリア周期におけるオン期間の割合である。ＰＷＭ信号は、キャリア周期及びオン比率の情報を有する、矩形波である。キャリア周期については、後述する。
【００５３】
本実施の形態では、ＰＷＭ生成部１０は、位置検出部６で誘起電圧のゼロクロスが検出されるたびに、速度検出部７で検出された一回転の平均速度と外部から入力される目標速度とを比較する。そして、目標速度のほうが一回転の平均速度より速い場合は、ＰＷＭ生成部１０は、ブラシレスＤＣモータ５への印加電圧を上げるように、ＰＷＭ制御のオン比率を設定する。一方、目標速度が一回転の平均速度より遅い場合は、ＰＷＭ生成部１０は、ブラシレスＤＣモータ５に印加する電圧を下げるように、ＰＷＭ制御のオン比率を設定する。また、目標速度と一回転の平均速度とが一致している場合は、ＰＷＭ生成部１０は、ブラシレスＤＣモータ５に印加する電圧を維持するように、ＰＷＭ制御のオン比率を設定する。これにより、ブラシレスＤＣモータ５の１回転の平均速度が制御される。
【００５４】
また、ＰＷＭ生成部１０は、ブラシレスＤＣモータ５を駆動する回転磁界を生成するための波形（モータ駆動波形）を生成する。本実施の形態では、モータ駆動波形は、矩形波である。これにより、ブラシレスＤＣモータ５の回転の位置の検出に必要な計算が単純となり、モータ駆動装置１３を安価な構成とすることができる。
【００５５】
ＰＷＭ生成部１０は、位置検出部６で検出された位置検出のタイミング、及び、速度検出部７で計算された現在の駆動速度から、通電の切換えタイミングを計算する。そして、各相の間で通電相を切り換えるように、モータ駆動波形を生成する。
【００５６】
本実施の形態では、ブラシレスＤＣモータ５は３相モータであるので、通電相の組み合わせは、電気角で６０度ごとに変わる。そして、一つの相の通電期間においては、基本的に、電気角で１２０度の通電及びその後の６０度のオフが繰り返される。
【００５７】
スイッチング素子４ａ，４ｃ，４ｅは、それぞれ電気角で１２０度ずつずれるように、順番に通電が開始される。スイッチング素子４ｂ、４ｄ、４ｆも同様に、それぞれ電気角で１２０度ずつずれるように、順番に通電が開始される。また、スイッチング素子４ａとスイッチング素子４ｂとは、電気角で１８０度ずれて通電が開始される。同様に、スイッチング素子４ｃとスイッチング素子４ｄとは、電気角で１８０度ずれて通電が開始され、スイッチング素子４ｅとスイッチング素子４ｆとは、電気角で１８０度ずれて通電が開始される。これによって回転磁界が形成され、ブラシレスＤＣモータ５の回転子５ａが回転する。
【００５８】
また、ＰＷＭ生成部１０は、ＰＷＭ信号の周波数（キャリア周波数）を計算する。キャリア周波数は、ブラシレスＤＣモータ５の現在の駆動速度から計算される。
【００５９】
そして、ＰＷＭ生成部１０は、モータ駆動波形とＰＷＭ信号とを合成することで、ＰＷＭ駆動信号を生成する。なお、ＰＷＭ駆動信号は、矩形波であってもよい。
【００６０】
本実施の形態では、ＰＷＭ周期（キャリア周期）の開始タイミングは、ブラシレスＤＣモータ５の通電相の切替わりのタイミングと同期される。すなわち、本実施の形態では、連続するキャリアの各々のキャリア区間が、ブラシレスＤＣモータ５が駆動される際の電気角０度を基準として、電気角６０度毎の区間と同期される。このため、スイッチング部４ａは、所定のキャリアの開始タイミングと同じタイミングでオンされる。そして、少なくとも位置検出部６が誘起電圧のゼロクロスを最初に検出するまでは、スイッチング部４ａに対してＰＷＭの出力がオンされる。すなわち、スイッチング部４ａは、ＰＷＭ駆動信号に基づいて、所定のキャリア数毎にオンされ、スイッチング部４ａがオンに制御される所定のキャリアの開始時から少なくとも最初に位置情報が取得される時点までの期間、オンされる。また、同様に、スイッチング部４ｂ〜４ｆについても、それぞれ、ＰＷＭ駆動信号に基づいて、所定のキャリア数毎にオンされ、スイッチング部がオンに制御される所定のキャリアの開始時から少なくとも最初に位置情報が取得される時点までの期間、オンされる。これにより、ブラシレスＤＣモータ５の位置情報の検出を行いつつ、安定してブラシレスＤＣモータ５を駆動することができる。なお、前述の所定のキャリアは、スイッチング部４ａ〜４ｆの間で、互いに異なるものである。
【００６１】
本実施の形態では、前述のようにブラシレスＤＣモータ５は３相モータであるので、通電相の組み合わせは、電気角で６０度ごとに変わる。従って、ＰＷＭ生成部１０は、スイッチング部４ａ〜４ｆが、所定のキャリア数として、６キャリア毎にＰＷＭ制御によりオンに制御されるように、ＰＷＭ駆動信号を生成し、出力する。
【００６２】
ＰＷＭ制御の所定のキャリアのキャリア周期の開始時には、当該所定のキャリアにおけるＰＷＭ制御のキャリア周波数は未決定の状態である。位置検出部６で誘起電圧のゼロクロスが検出されるまでの期間、ＰＷＭがオンされる。そして、誘起電圧のゼロクロスの際に、取得された位置情報に基づいて、当該所定のキャリアにおけるＰＷＭ制御のキャリア周期（キャリア周波数）、及び、ＰＷＭ制御におけるオフの開始タイミングが決定される。
【００６３】
なお、ブラシレスＤＣモータ５の駆動速度は、例えば、本実施の形態のように、速度検出部７によって検出される。速度検出部７は、位置検出部６によって誘起電圧のゼロクロスが検出された際に、駆動速度を検出する。誘起電圧のゼロクロスは、ブラシレスＤＣモータ５を駆動するための基準の位置である。
【００６４】
ドライブ部１２は、ＰＷＭ生成部１０が生成したＰＷＭ駆動信号に基づいて、インバータ４のスイッチング素子４ａ〜４ｆをオン又はオフ（以下、オン／オフと記す）する。より具体的には、ドライブ部１２は、ＰＷＭ生成部１０が生成したＰＷＭ駆動信号に基づいて駆動信号を生成し、当該駆動信号をスイッチング素子４ａ〜４ｆの制御端子に入力する。
【００６５】
モータ駆動装置１３は、インバータ４の他に、整流回路２と、平滑部３と、を含んでもよい。そして、モータ駆動装置１３は、交流電源１に接続されてもよい。また、モータ駆動装置１３は、制御部８として、位置検出部６、速度検出部７、ＰＷＭ生成部１０、ドライブ部１２を含んで構成されてもよい。このように構成されたモータ駆動装置１３は、ブラシレスＤＣモータ５を駆動する。
【００６６】
圧縮機２０としては、ロータリ型又はスクロール型等の、任意の圧縮方式（機構）が用いられる。例えば、本実施の形態では、圧縮機２０は、レシプロ型が採用されている。
【００６７】
レシプロ型の圧縮機２０では、ブラシレスＤＣモータ５の回転子５ａに接続されたクランクシャフト（図示せず）により、回転子５ａの回転運動が往復運動に変換される。そして、クランクシャフトに接続された圧縮要素であるピストン（図示せず）が、シリンダ（図示せず）内を往復する。これにより、シリンダ内の冷媒が圧縮される。
【００６８】
なお、レシプロ型の圧縮機は、圧縮時の冷媒の漏れが少なく、特に低速での効率が高い。また、レシプロ型の圧縮機は、負荷脈動によって現在の駆動速度が変動する場合であっても、確実に速度変化に追従することができる。従って、適切なタイミングで駆動することができるため、効率が良く、消費電力を抑えることができる。また、特に、低速駆動において、現在の駆動速度の変動が大きい場合であっても、現在の駆動速度の変化に応じてＰＷＭ制御のキャリア周期を変えることができるため、安定した駆動が可能である。
【００６９】
圧縮機２０で圧縮された冷媒は、凝縮器２１、減圧器２２、及び蒸発器２３を順に通って、再び圧縮機２０に戻る。冷凍サイクルを構成する媒体である冷媒は、凝縮器２１で放熱し、蒸発器２３で吸熱する。従って、冷媒との熱交換による冷却及び加熱を行うことができる。
【００７０】
冷蔵庫３０は、圧縮機２０、凝縮器２１、減圧器２２、蒸発器２３で構成された冷凍サイクル回路を有し、蒸発器２３で冷却された空気が冷蔵室及び冷凍室に送られることで筐体の内部が冷却される。
【００７１】
［２．モータ駆動装置］
次に、モータ駆動装置１３について、図面を交えて詳細に説明する。
【００７２】
図２は、本実施の形態におけるＰＷＭ駆動信号、並びに、ブラシレスＤＣモータの電流及び端子電圧を表す波形図である。
【００７３】
まず、図２を用いて、ＰＷＭ駆動信号、及び、ブラシレスＤＣモータ５とインバータ４のスイッチング素子４ａとの間の電流、及び、端子電圧の変化について説明する。
【００７４】
図２の（ａ）は、スイッチング素子４ａに入力されるドライブ部１２からの駆動信号、図２の（ｂ）は、スイッチング素子４ｂに入力されるドライブ部１２からの駆動信号、図２の（ｃ）はスイッチング素子４ｃに入力されるドライブ部１２からの駆動信号を示している。また、図２の（ｄ）は、スイッチング素子４ｄに入力されるドライブ部１２からの駆動信号、図２の（ｅ）は、スイッチング素子４ｅに入力されるドライブ部１２からの駆動信号、図２の（ｆ）はスイッチング素子４ｆに入力されるドライブ部１２からの駆動信号を示している。さらに、図２の（ｇ）は、スイッチング素子４ａとブラシレスＤＣモータ５との間に流れる電流を示している。また、図２の（ｈ）は、スイッチング素子４ａとブラシレスＤＣモータ５との間の端子電圧を表している。なお、図２の（ｇ）の電流の向きは、スイッチング素子４ａからブラシレスＤＣモータ５への向きを正とする。
【００７５】
図２の横軸において、Ｔ１からＴ２、Ｔ２からＴ３、Ｔ３からＴ４、Ｔ４からＴ５、Ｔ５からＴ６、及びＴ６からＴ７の区間は、それぞれＰＷＭ制御における１キャリアのキャリア周期を表している。これらの区間の各々において、３相のうちの少なくとも１相について、スイッチングが行われる。
【００７６】
具体的には、Ｔ１からＴ２の区間では、スイッチング素子４ｂがスイッチングを行っている。同様に、Ｔ２からＴ３の区間では、スイッチング素子４ｅがスイッチングを行っており、Ｔ３からＴ４の区間ではスイッチング素子４ｄがスイッチングを行っている。また、Ｔ４からＴ５の区間では、スイッチング素子４ａがスイッチングを行っており、Ｔ５からＴ６の区間では、スイッチング素子４ｆがスイッチングを行っており、Ｔ６からＴ７の区間では、スイッチング素子４ｃがスイッチングを行っている。
【００７７】
スイッチング素子４ａ〜４ｆの各々は、スイッチングを行う所定のキャリアの区間（キャリア周期）において、前半でオンするとともに、後半でオフする。例えば、スイッチング素子４ａについての所定のキャリアは、Ｔ４からＴ５の区間に該当するキャリアである。同様に、スイッチング素子４ｂ〜４ｆの各々についての所定のキャリアは、それぞれ、Ｔ１からＴ２、Ｔ６からＴ７、Ｔ３からＴ４、Ｔ２からＴ３、Ｔ５からＴ６の区間に該当するキャリアである。なお、スイッチング素子４ａ〜４ｆの各々は、ハイアクティブによって駆動してもよい。そして、スイッチング素子４ａ〜４ｆは、スイッチングを行った当該所定のキャリアの次のキャリアの区間では、継続してオン（１００％オン）しており、１００％通電される。
【００７８】
これにより、スイッチング素子４ａ〜４ｆの各々がオフの時に、モータ電流が還流し、オン中とオフ中の電流のバランスがよくなり、効率良いモータ駆動制御が行われる。
【００７９】
なお、Ｔ１からＴ７の６キャリア周期が、ブラシレスＤＣモータ５の電気角１周期に対応する。スイッチング素子４ａ〜４ｆのうち、インバータ４の上側のスイッチング素子である４ａ，４ｃ，４ｅの各々は、電気角で１２０度ずつ互いにずらした波形に基づいてスイッチングされる。また、インバータ４の下側のスイッチング素子である４ｂ，４ｄ，４ｆの各々もそれぞれ同様に、電気角１２０度ずつ互いにずらした波形に基づいてスイッチングされる。これにより回転磁界をつくり、ブラシレスＤＣモータ５を回転させることができる。また、本実施の形態のブラシレスＤＣモータ５は３相４極であるので、電気角２周期分が、ブラシレスＤＣモータ５の一回転に対応する。そして、電気角１周期における通電パターンが繰り返されることで、ブラシレスＤＣモータ５が継続して回転される。
【００８０】
本実施の形態では、Ｔ４からＴ５の区間において、Ｔ４からＴ８の期間は、スイッチング素子４ａがオンする。この際、図２の（ｇ）に示すように、Ｔ４〜Ｔ８の区間で電流は単調に増加する。そして、Ｔ８からＴ５の期間は、スイッチング素子４ａがオフし、電流が単調に減少する。
【００８１】
Ｔ５からＴ６の区間においては、スイッチング素子４ａは１００％オンとなっているが、スイッチング素子４ｆがスイッチングを行っているため、電流の増減が発生する。
【００８２】
また、Ｔ６からＴ７の区間において、スイッチング素子４ａがオフするため、図２の（ｇ）に示すように、Ｔ６からＴ９の期間で電流が０に収束していく。電流が０になるまでの間（Ｔ６からＴ９の期間）、図２の（ｇ）に示す電流は、還流電流用のダイオード４ｈを通ってブラシレスＤＣモータ５に流れる。このため、図２の（ｈ）に示す、スイッチング素子４ａとブラシレスＤＣモータ５との間の端子電圧と、グランドとの間は、還流電流用のダイオード４ｈの電位差のみとなる。従って、端子電圧は０Ｖ付近に張り付き、端子電圧に誘起電圧があらわれない。
【００８３】
また、Ｔ６からＴ７の区間において、Ｔ９からＴ１０の期間は、図２の（ｇ）に示すように、スイッチング素子４ａからブラシレスＤＣモータ５に流れる電流は０となる。また、図２の（ｈ）に示すように、スイッチング素子４ｃ及びスイッチング素子４ｆがオンしているが、端子電圧につながらない。このため、インバータ４の直流母線間電圧の中点（図２の（ｈ）に示す一点鎖線）と誘起電圧との交点（Ｔ１０）が、誘起電圧ゼロクロスとして検出される。
【００８４】
本実施の形態では、Ｔ９からＴ１０の期間において、少なくとも誘起電圧ゼロクロスが検出されるまで、ＰＷＭ制御によって、スイッチング素子４ｃはオンされる。そして、目標速度と１回転の平均速度との差に応じて、ＰＷＭ制御におけるオン幅が増減される。これにより、確実に位置検出を行うことが可能となる。また、位置検出１回につきスイッチングが１回となり、スイッチング損失が非常に小さくなる。従って、ブラシレスＤＣモータ５の磁極位置の検出精度を高くしつつ、損失を低減し、負荷に応じた任意の速度での駆動を行うことができる。
【００８５】
ＰＷＭ生成部１０は、位置検出部６で誘起電圧ゼロクロスを検出した際に、ＰＷＭ制御のキャリア周波数の計算を行う。従って、図２に示す例では、Ｔ６からＴ７の区間において、誘起電圧ゼロクロスが検出されるＴ１０のタイミングで、キャリア周波数を決定する。
【００８６】
キャリア周波数は、次のように決定される。まず、前回の誘起電圧ゼロクロスの検出のタイミングから今回の誘起電圧ゼロクロスの検出のタイミングまでの時間の逆数によって、現在の駆動速度を求める。次に、ブラシレスＤＣモータ５の通電相を切り替えるべきタイミングであり、且つ、次のキャリアのキャリア周期の開始（現キャリアのキャリア周期の終わり）であるタイミングを計算し、キャリア周波数を決定する。そして、計算されたキャリア周波数から、ＰＷＭ制御におけるオフのはじまり（ＰＷＭ制御におけるオンの終わり）のタイミングを決定する。Ｔ１０では、誘起電圧ゼロクロスのタイミングと同時に、スイッチング素子４ｃについて、ＰＷＭ制御におけるオフが開始している。この場合、ＰＷＭのオン比率としては５０％となる。
【００８７】
なお、図２においては、ＰＷＭ制御のオン比率が５０％である場合を示しているが、オン比率はこれに限られない。例えば、スイッチング部４ａ〜４ｆは、所定のキャリアの開始時から最初に位置情報を取得した時点から、所定のキャリアの次のキャリアの開始時までの間で、オンからオフに制御されてもよい。これにより、ＰＷＭ制御のオン比率を変化させることができる。
【００８８】
また、スイッチング部４ａ〜４ｆは、所定のキャリアの開始時から次のキャリアの終了時までの間、継続してオンに制御され、且つ、次のキャリアの終了時にオフに制御されてもよい。すなわち、スイッチング部４ａ〜４ｆは、連続する２キャリアにおいて、ＰＷＭのオン比率が１００％となるように制御されてもよい。
【００８９】
このように、本実施の形態では、制御部８は、位置情報を取得してから、現キャリア（所定のキャリア）についてＰＷＭ制御によるオフの開始（オンの終わり）のタイミングを決定するとともに、次のキャリアＰＷＭ制御によるオンのタイミングを決定する。従って、速度応答性の高い制御を行うことができる。
【００９０】
次に、スイッチングを行う区間の違いに関して、図２及び図３を用いて説明する。
【００９１】
図３は、ＰＷＭ制御におけるスイッチング区間を変更した場合のＰＷＭ駆動信号の波形図である。図３は図２と同様に、図３の（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ、スイッチング素子４ａ〜４ｆのドライブ信号（駆動信号）を示している。また、図３の（ｇ）はスイッチング素子４ａからブラシレスＤＣモータ５に流れる電流を示しており、図３の（ｈ）はスイッチング素子４ａとブラシレスＤＣモータ５との間の端子電圧を示している。
【００９２】
前述のように、図２においては、スイッチング素子４ａは、電気角で１２０度の通電区間のうち、前半の電気角で６０度の区間（Ｔ４からＴ５）においてスイッチングし、後半の電気角で６０度の区間（Ｔ５からＴ６）において１００％通電としている。一方、図３では、スイッチング素子４ａは、電気角で１２０度の通電区間のうち、前半の電気角で６０度の区間（Ｔ４０４からＴ４０５）を１００％通電とし、後半の電気角で６０度の区間（Ｔ４０５からＴ４０６）においてスイッチングしている。すなわち、スイッチング区間の電気角で６０度の区間（Ｔ４０５からＴ４０６）のうち、図２のＴ４からＴ８と同様に、前半（Ｔ４０５からＴ４０８）をオンさせ、後半（Ｔ４０８からＴ４０６）をオフさせる。
【００９３】
図３に示す場合、スイッチング素子４ａについての所定のキャリアは、Ｔ４０５からＴ４０６の区間に該当するキャリアである。そして、スイッチング素子４ａは、所定のキャリアの開始時であるＴ４０５から、少なくとも制御部８が最初に位置情報を取得する時点までの期間、オンに制御される。なお、他のスイッチング素子４ｂ〜４ｆについても、各々の所定のキャリアの開始時から、スイッチング素子４ａと同様に制御される。
【００９４】
また、図３に示す場合、Ｔ４０４からＴ４０６の電気角で１２０度の区間で、スイッチングのオンとオフが１回ずつとなるため、インバータ４のスイッチング損失がより低減される。
【００９５】
また、図２の（ｈ）に示す端子電圧と、図３の（ｈ）に示す端子電圧とは、異なる。しかし、位置検出を行う区間である、図２のＴ９からＴ１０の区間と、図３のＴ４０９からＴ４１０の区間とでは、端子電圧の波形は互いに相似な波形である。従って、図３に示す場合においても、図２に示す場合と同様に位置検出を正確に行うことができる。また、電流については、図２の（ｇ）に示す波形と、図３の（ｇ）に示す波形とが、ほぼ同じ波形となっており、同等のトルクを得ることができる。
【００９６】
［３．モータの速度制御］
次に、図４を用いてＰＷＭ制御によるブラシレスＤＣモータ５の速度制御について詳細に説明する。
【００９７】
図４は、速度検出及びＰＷＭ制御によるモータの速度制御に関するフローチャートである。
【００９８】
まず、ブラシレスＤＣモータ５の磁極位置の基準である誘起電圧ゼロクロスが検出されたか否かが判定される。（ＳＴＥＰ１０１）。判定の結果、誘起電圧ゼロクロスが検出されていなければ再びＳＴＥＰ１０１に移行し、再度判定が行われる（ＳＴＥＰ１０１，Ｎｏ）。例えば、位置検出部６が、誘起電圧ゼロクロスを検出し、速度検出部７が当該判定を行う。
【００９９】
一方、誘起電圧ゼロクロスが検出されていれば、ＳＴＥＰ１０２へと移行する（ＳＴＥＰ１０１，Ｙｅｓ）。
【０１００】
次に、誘起電圧ゼロクロスの検出間隔から、ブラシレスＤＣモータ５の現在の駆動速度が計算される（ＳＴＥＰ１０２）。ブラシレスＤＣモータ５は３相４極モータであるので、モータが一回転する間に、誘起電圧ゼロクロスが１２回発生する。すなわち、制御部８は、間欠的にブラシレスＤＣモータ５の位置情報を取得することになる。よって、ゼロクロスの位置検出間隔の１２倍で１秒を除算することで、ブラシレスＤＣモータ５の１秒間あたりの回転数である、現在の駆動速度を計算することができる。この際、１回転の平均速度もあわせて計算される。１回転の平均速度は、１回転の間の位置検出回数である１２回分の位置検出間隔を合計し、逆数を取ることで計算することができる。１秒を、合計した位置検出間隔で除算すると、１秒あたりの１回転の平均速度を計算することができる。例えば、本実施の形態では、速度検出部７がブラシレスＤＣモータ５の現在の駆動速度を計算する。計算が終わると、ＳＴＥＰ１０３へ移行する。
【０１０１】
次に、ＳＴＥＰ１０２で計算された１回転の平均速度が、外部より入力される目標速度より速いか否かが判定される（ＳＴＥＰ１０３）。目標速度は外部から入力されるが、例えば、冷蔵庫３０では、冷蔵庫３０の庫内の温度によって決定される。例えば、冷蔵庫３０の庫内温度が、予め食品保存に適した温度として決定された目標温度よりも高ければ（ＳＴＰＥ１０３，Ｎｏ）、高い目標速度が設定されて冷却能力を向上させる。一方、冷蔵庫３０の庫内温度が目標温度より低ければ（ＳＴＰＥ１０３，Ｙｅｓ）、低い目標速度が設定されて冷却能力を低下させる。特に、冷蔵庫３０の電源投入時等の、庫内が冷却されていない状態では、目標速度が高く設定される。現在の１回転の平均速度が、当該目標速度よりも速ければ（ＳＴＥＰ１０３，Ｙｅｓ）、ＳＴＥＰ１０４へ移行する。
【０１０２】
ＳＴＥＰ１０４では、ＰＷＭ生成部１０が生成するＰＷＭ制御のオン比率（Ｄｕｔｙ）が過剰であるので、ＰＷＭ制御のオン比率を減少させ（ＳＴＥＰ１０４）、ＳＴＥＰ１０５へ移行する。
【０１０３】
ＳＴＥＰ１０５では、ＰＷＭ生成部１０のＰＷＭ制御のオン比率、及び、速度検出部７で検出されたブラシレスＤＣモータ５の現在の駆動速度から、ＰＷＭ生成部１０のＰＷＭキャリア周期が計算される。そして、次にＰＷＭ制御でオンするタイミング、及び、ブラシレスＤＣモータ５への通電パターンを切り換える転流タイミングが計算され、設定される。
【０１０４】
例えば、ＳＴＥＰ１０２で計算された現在の駆動速度が２０Ｈｚであるとする。この場合、１回転の位置検出回数１２及び２０Ｈｚの積の逆数である１２．５／３ｍｓが、直前のブラシレスＤＣモータ５の通電相の切り替えタイミングから次の通電相の切り替えタイミングまでの時間となり、これをＰＷＭキャリア周期とする。そしてこのＰＷＭキャリア周期の逆数が、キャリア周波数となる。
【０１０５】
ＳＴＥＰ１０６では、ＳＴＥＰ１０５で計算されたキャリア周期、及び、ＰＷＭ生成部１０で決定されたＰＷＭオン比率から、現キャリア（所定のキャリア）におけるＰＷＭ制御のオフタイミングが決定される。例えば、ブラシレスＤＣモータ５の現在の駆動速度が２０Ｈｚ、ＰＷＭ制御のオン比率が６０％であるとする。この場合、ＰＷＭ周期１２．５／３ｍｓ及び６０％の積である２．５ｍｓが、現キャリアにおけるＰＷＭ制御の開始時からのオン時間となり、当該時間を経過するタイミングが、オフに切り換えるタイミングとなる。そしてこのように計算された、オフに切り替えるタイミングを設定し、処理を抜ける。
【０１０６】
一方、ＳＴＥＰ１０３において、速度検出部７により検出されたブラシレスＤＣモータ５の１回転の平均速度が、目標速度よりも遅い、又は目標速度と一致する場合は（ＳＴＥＰ１０３，Ｎｏ）、ＳＴＥＰ１０７へ移行する。
【０１０７】
ＳＴＥＰ１０７では、速度検出部７により検出されたブラシレスＤＣモータ５の１回転の平均速度が、目標速度よりも遅いか否かが判定される。平均速度が目標速度よりも遅ければ（ＳＴＥＰ１０７，Ｙｅｓ）、ＳＴＥＰ１０８へ移行する。
【０１０８】
ＳＴＥＰ１０８では、ブラシレスＤＣモータ５の１回転の平均速度を上昇させるため、ＰＷＭ生成部１０が生成するＰＷＭ制御のオン比率（Ｄｕｔｙ）を増加させる。そして、ＳＴＥＰ１０５及びＳＴＥＰ１０６へと順に移行する。
【０１０９】
一方、ＳＴＥＰ１０７で、目標速度とブラシレスＤＣモータ５の１回転の平均速度とが一致している場合は（ＳＴＥＰ１０７，Ｎｏ）、ＰＷＭ生成部１０のＰＷＭ制御のオン比率を維持し、ＳＴＥＰ１０５及びＳＴＥＰ１０６へと移行する。
【０１１０】
これらの処理が繰り返されることによって、ＰＷＭ生成部１０は、ブラシレスＤＣモータ５の１回転の速度が目標速度に対して不足して加速が必要な場合に、加速することができる。また、ブラシレスＤＣモータ５の１回転の速度が目標速度に対して過剰で減速が必要な場合に、減速することができる。また、ブラシレスＤＣモータ５の１回転の速度が目標速度と一致していれば、１回転の平均速度を維持することができる。
【０１１１】
また、ＰＷＭ生成部１０は、電気角で６０度ごとに通電相を切り換える。これにより、ブラシレスＤＣモータ５を回転させるための回転磁界が生成される。
【０１１２】
なお、図４のフローの処理が行われる前に、通電相の切り替えのパターンが生成される。そして、各通電相にどれだけの電圧を印加し、どのタイミングで通電相が切り換えられるかについて、図４のフローによって決定される。
【０１１３】
また、ＰＷＭ生成部１０によるＰＷＭ制御のオン比率の下限は、５０％としてもよい。これにより、少なくとも位置検出部６での誘起電圧ゼロクロス検出のタイミングまで、ＰＷＭ制御によるオンが継続する。従って、誘起電圧のゼロクロスを検出することが可能となる。
【０１１４】
なお、ＰＷＭ生成部１０によるＰＷＭ制御のオン比率の下限以下では、ＰＷＭ生成部１０で速度制御することができない。しかしながら、ブラシレスＤＣモータ５の固定子５ｂの巻き線のターン数を多くしたり、又は、回転子５ａの磁力を強くしたりする等によって、誘起電圧を調整することができる。そして、これにより、システムの通常運転に必要な最低速度で、且つ、最小負荷の場合であっても、ＰＷＭ生成部１０のＰＷＭ制御のオン比率が下限を上回るようにすることができる。
【０１１５】
本開示のモータ駆動装置１３は、ブラシレスＤＣモータ５の各相の基準となる、電気角０度及び１８０度を検出するタイミングで通電をオンする、すなわち、所定のキャリア毎にスイッチング４ａ〜４ｆがオンされるため、ブラシレスＤＣモータ５の位相をセンサレスで検出するための複雑なタイミングの計算が必要ない。従って、ＰＷＭ制御におけるオン期間中に表れるブラシレスＤＣモータ５の位置情報を確実に検出し、安定したブラシレスＤＣモータ５の駆動が可能となる。
【０１１６】
また、センサレスで位置検出を行うため、センサを配置することができない場合、例えば高温の密閉空間等においても、ブラシレスＤＣモータ５を駆動することができる。
【０１１７】
また、ブラシレスＤＣモータ５を駆動するためのスイッチング回数が少ない。このため、モータ駆動装置１３の損失のうち、スイッチング損失が支配的となる低速でのブラシレスＤＣモータ５の駆動に適用することにより、効果的に消費電力を低減することができる。
【０１１８】
［４．圧縮機］
次に、圧縮機２０にモータ駆動装置１３を適用する場合について説明する。
【０１１９】
圧縮機２０においては、ブラシレスＤＣモータ５は、高温雰囲気、冷媒雰囲気、且つオイル雰囲気に配置されることになる。このため、ブラシレスＤＣモータ５に位置センサを取り付けることは、著しく困難である。従って、多くの場合、モータ駆動のための磁極位置を、センサを用いずに検出できる、センサレス技術が必須である。
【０１２０】
モータ駆動装置１３は、圧縮機２０の内部に納められた、ブラシレスＤＣモータ５の回転子５ａの磁極位置を、圧縮機２０の外部において検出可能なブラシレスＤＣモータ５の誘起電圧によって検出し、取得することができる。本実施の形態では、具体的には、位置検出部６が回転子５ａの磁極位置の検出を行う。
【０１２１】
また、少なくとも、位置検出部６で誘起電圧ゼロクロスが検出されるまで、ＰＷＭ制御によりスイッチング部をオンする。これにより、位置検出部６によって確実に誘起電圧ゼロクロスを検出することができる。従って、センサレスであっても、精度良くブラシレスＤＣモータ５を駆動することができる。
【０１２２】
また、本実施の形態においては、圧縮機２０はレシプロ型の圧縮方式を採用している。このため、冷蔵庫等の、低速で駆動する時間が長いシステムにおいては、非常に効率が良い。しかしながら、レシプロ型の圧縮方式では、圧縮工程及び吸入工程が別々に行われるため、周期的に大きなトルク脈動が発生する。従って、制御の応答性が悪い場合には、固定子５ｂへの通電と回転子５ａの位置とがずれて、効率が悪化する。そこで、本実施の形態のモータ駆動装置１３では、制御の応答性を高めるために、ブラシレスＤＣモータ５の現在の駆動速度を検出する。具体的には、速度検出部７が、位置検出部６で検出される誘起電圧ゼロクロスごとに、図２又は図３に示す誘起電圧ゼロクロス検出間隔に基づいて、現在の駆動速度を検出する。そして、ＰＷＭ生成部１０によるＰＷＭ制御のオン時間及びキャリア周波数を変更することで、周期的なトルクの変化及び速度の変化にも瞬時に対応することができる。
【０１２３】
［５．冷蔵庫］
次に、上述した圧縮機２０を用いた冷蔵庫３０について説明する。図１に示すように、冷蔵庫３０の圧縮機２０は、モータ駆動装置１３によって駆動される。
【０１２４】
冷蔵庫３０は、庫内の負荷及び外気温度等によって、必要な負荷が大きく変動する。冷蔵庫３０の運転状態のうち、時間的に最も大きな割合を占めるのは、食品等の庫内の負荷が十分に冷却された状態での運転状態である。このような運転状態では、圧縮機２０の圧縮負荷が減り、ブラシレスＤＣモータ５は低速且つ低負荷で運転される。そして、低速且つ低負荷になるほど、インバータ４の導通損失が減少していき、インバータ４の損失全体におけるスイッチング損失の割合が大きくなっていく。
【０１２５】
本実施の形態では、ブラシレスＤＣモータ５の磁極位置が精度良く検出され、ブラシレスＤＣモータ５の通電相の切替えが行われる周期を１キャリアとして、ブラシレスＤＣモータ５の駆動が行われる。このため、スイッチング回数が非常に少ない状態でブラシレスＤＣモータ５の駆動が可能となる。従って、特に、インバータ４のスイッチング損失の割合が大きな、低速又は低負荷の領域において、モータ駆動装置１３が適用された冷蔵庫３０の省エネルギ性能を大きく向上させることができる。
【０１２６】
なお、図１においては、モータ駆動装置１３が冷蔵庫３０と別体に設けられた例を示しているが、モータ駆動装置１３は、冷蔵庫３０と一体として設けられていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
本開示のモータ駆動装置は、低速運転時におけるインバータ回路の損失を低減できるため、冷蔵庫のみならず、エアコン、自動販売機、ショーケース及びヒートポンプ給湯器等における圧縮機を駆動するモータに適用できる。
【符号の説明】
【０１２８】
１  交流電源
２  整流回路
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ  整流ダイオード
３  平滑部
４  インバータ
４ａ，４ｃ，４ｅ  スイッチング素子（スイッチング部）
４ｂ，４ｄ，４ｆ  スイッチング素子（スイッチング部）
４ｇ，４ｉ，４ｋ  ダイオード
４ｈ，４ｊ，４ｌ  ダイオード
５  ブラシレスＤＣモータ
５ａ  回転子
５ｂ  固定子
６  位置検出部
７  速度検出部
８  制御部
１０  ＰＷＭ生成部
１２  ドライブ部
１３  モータ駆動装置
２０  圧縮機
２１  凝縮器
２２  減圧器
２３  蒸発器
３０  冷蔵庫
【図１】
2019225486.tif 000003
【図２】
2019225486.tif 000004
【図３】
2019225486.tif 000005
【図４】
2019225486.tif 000006
【図５】
2019225486.tif 000007
【国際調査報告】
2019225486.tif 000008
2019225486.tif 000009
2019225486.tif 000010