"交流電圧を直流に変換し、その直流電圧を交流に変換して永久磁石同期モータへの駆動電圧として出力するインバータと、前記永久磁石同期モータに流れる電流を検知する手段と、前記検知した電流に基づいて前記永久磁石同期モータのロータ速度ωmを推定するとともに界磁成分電流の目標値Idrefおよびトルク成分電流の目標値Iqrefを算出して前記インバータを制御するモータ制御部と、を備え、前記モータ制御部は、前記界磁成分電流の目標値Idrefを、前記推定ロータ速度ωmが設定値以上の場合に、その推定ロータ速度ωmの上昇に伴い増加し、下降に伴い減少する負の界磁成分電流-Idを加えて算出するとともに、その負の界磁成分電流-Idの増減率を前記推定ロータ速度ωmの高さに応じて可変設定する、ことを特徴とするモータ駆動装置。前記モータ制御部は、前記負の界磁成分電流-Idの増減率を前記推定ロータ速度ωmが高いほど小さく設定することを特徴とする請求項1記載のモータ駆動装置。交流電圧を直流に変換し、その直流電圧を交流に変換して永久磁石同期モータへの駆動電圧として出力するインバータと、前記永久磁石同期モータに流れる電流を検知する手段と、前記検知した電流に基づいて前記永久磁石同期モータのロータ速度ωmを推定するとともに界磁成分電流の目標値Idrefおよびトルク成分電流の目標値Iqrefを算出して前記インバータを制御するモータ制御部と、を備え、前記モータ制御部は、前記界磁成分電流の目標値Idrefを、前記推定ロータ速度ωmが設定値以上の場合に、指令速度と実際のロータ速度とのずれ量に応じて可変設定される負の界磁成分電流-Idを加えて算出する、ことを特徴とするモータ駆動装置。ただし、負の界磁成分電流-Idを入れ過ぎると、負荷の状態によってはモータの動作が不安定となり、モータが脱調に至ることがある。本発明の実施形態の目的は、負の界磁成分電流-Idを最適な量だけ注入することができ、これによりモータを高い速度で安定して駆動できるモータ駆動装置を提供することである。請求項1のモータ駆動装置は、交流電圧を直流に変換し、その直流電圧を交流に変換して永久磁石同期モータへの駆動電圧として出力するインバータと、前記永久磁石同期モータに流れる電流を検知する手段と、前記検知した電流に基づいて前記永久磁石同期モータのロータ速度ωmを推定するとともに界磁成分電流の目標値Idrefおよびトルク成分電流の目標値Iqrefを算出して前記インバータを制御するモータ制御部と、を備える。モータ制御部は、前記界磁成分電流の目標値Idrefを、前記推定ロータ速度ωmが設定値以上の場合に、その推定ロータ速度ωmの上昇に伴い増加し、下降に伴い減少する負の界磁成分電流-Idを加えて算出するとともに、その負の界磁成分電流-Idの増減率を前記推定ロータ速度ωmの高さに応じて可変設定する。請求項3のモータ駆動装置は、交流電圧を直流に変換し、その直流電圧を交流に変換して永久磁石同期モータへの駆動電圧として出力するインバータと、前記永久磁石同期モータに流れる電流を検知する手段と、記検知した電流に基づいて前記永久磁石同期モータのロータ速度ωmを推定するとともに界磁成分電流の目標値Idrefおよびトルク成分電流の目標値Iqrefを算出して前記インバータを制御するモータ制御部と、を備える。モータ制御部は、前記界磁成分電流の目標値Idrefを、前記推定ロータ速度ωmが設定値以上の場合に、指令速度と実際のロータ速度とのずれ量に応じて可変設定される負の界磁成分電流-Idを加えて算出する。[1]以下、第1の実施形態について図面を参照して説明する。まず、当該モータ駆動装置の適用例である空気調和機の冷凍サイクルの構成を図1に示す。圧縮機1から吐出される冷媒は、冷房時、実線矢印で示すように、四方弁2を通って室外熱交換器3に流れ、その室外熱交換器3を経た冷媒が膨張弁4を介して室内熱交換器5に流れる。室内熱交換器5を経た冷媒は四方弁2を通って圧縮機1に吸い込まれる。なお、室外熱交換器3の近傍に室外ファン6が配置され、室内熱交換器5の近傍に室内ファン7が配置される。暖房時は、破線矢印で示すように、圧縮機1から吐出される冷媒が四方弁2を通って室内熱交換器6に流れ、その室内熱交換器6を経た冷媒が膨張弁4を介して室外熱交換器3に流れる。そして、室外熱交換器3を経た冷媒が四方弁2を通って圧縮機1に吸い込まれる。当該モータ駆動装置は、上記圧縮機1、室外ファン6及び室内ファン7の駆動モータとして使用される永久磁石同期モータブラシレスDCモータともいうを駆動するもので、図2の構成を有する。図2において、10は商用交流電源で、その商用交流電源10の交流電圧が整流回路11により直流電圧に変換され、その直流電圧が平滑コンデンサ12に印加される。この平滑コンデンサ12の電圧がスイッチング回路13のスイッチングにより所定周波数の交流電圧に変換される。このスイッチング回路3の出力が、駆動電力として、永久磁石同期モータ20に供給される。これら整流回路11、平滑コンデンサ12、およびスイッチング回路13により、インバータが構成される。永久磁石同期モータ20は、上記インバータの出力端に接続される入力端子21、複数の相巻線Lu,Lv,Lwを有するステータ電機子22、複数の永久磁石が埋設されたロータ回転子23からなる。なお、図2においては、永久磁石を4個埋設した4極モータの例を示している。上記スイッチング回路13は、還流用のダイオードが逆並列接続された2つのスイッチング素子を直列に接続し、その直列回路を三相分設けたもので、各相における正側スイッチング素子と負側スイッチング素子との接続点が永久磁石同期モータ20の各相巻線にそれぞれ接続される。上記スイッチング回路13の出力端と永久磁石同期モータ20の入力端子21との間のU相通電路およびV相通電路に、永久磁石同期モータ20の相巻線Lu,Lvに流れる電流相電流を検知する電流トランス31,32が配設される。この電流トランス31,32の出力がモータ制御部として機能するMCU40に供給される。なお、相巻線Lwに流れる電流は、電流トランス31,32で検出される相巻線Lu,Lvの各電流から演算によって算出される。MCU40は、空気調和機の制御部から入力される指令速度ωrefに応じたセンサレスベクトル制御により上記インバータを制御するもので、次の構成を有する。上記電流トランス31,32の出力および後述の推定ロータ位置θmが電流検出部41に供給される。電流検出部41は、電流トランス31,32の検知電流と推定ロータ位置θmとに基づく演算により、永久磁石同期モータ20におけるロータ軸上の界磁軸d軸座標およびトルク軸q軸座標にそれぞれ換算された界磁成分電流d軸電流ともいうIdおよびトルク成分電流q軸電流ともいうIqを検出する。検出された界磁成分電流Idおよびトルク成分電流Iqは、推定演算部42に供給される。推定演算部42は、界磁成分電流Id、トルク成分電流Iq、後述の界磁成分電圧Vdおよびトルク成分電圧Vqに基づく演算により、永久磁石同期モータ20のロータ速度を推定する。また、推定演算部42は、この推定ロータ速度ωmを積分することにより、永久磁石同期モータ20のロータ位置を推定する。推定ロータ速度ωmは、減算部43に供給されるとともに、後述のId制御部45に供給される。推定ロータ位置θmは、上記電流検出部41および後述のPWM信号生成部50に供給される。減算部43は、指令速度ωrefから推定ロータ速度ωmを減算する。この減算結果がPI制御部44に供給される。PI制御部44は、指令速度ωrefと推定ロータ速度ωmとの差分を比例積分演算することにより、上記トルク成分電流Iqに対する目標値Iqrefを得る。この目標値Iqrefが減算部45およびId制御部46に供給される。Id制御部46は、目標値Iqrefを上記界磁成分電流Idに対する一次目標値Idref1に変換する。そして、Id制御部46は、推定ロータ速度ωmが設定値ωm0以上の場合に、その推定ロータ速度ωmの上昇に伴い増加し、下降に伴い減少する負の界磁成分電流負のd軸電流ともいう-Idを上記一次目標値Idref1に加え、界磁成分電流の目標値Idrefを算出する。この負の界磁成分電流-Idの増減率は、推定ロータ速度ωmの高さに応じて可変設定されている。このId制御部46で得られた界磁成分電流の目標値Idrefが減算部47に供給される。減算部47は、目標値Idrefから上記界磁成分電流Idを減算する。この減算結果がPI制御部48に供給される。上記減算部45は、目標値Iqrefから上記トルク成分電流Iqを減算する。この減算結果がPI制御部49に供給される。PI制御部48は、目標値Idrefと界磁成分電流Idとの差分を比例積分演算することにより、永久磁石同期モータ20におけるロータ軸上のd軸座標に換算された界磁成分電圧Vdを得る。この界磁成分電圧Vdが上記推定演算部42およびPWM信号生成部50に供給される。PI制御部49は、目標値Iqrefとトルク成分電流Iqとの差分を比例積分演算することにより、永久磁石同期モータ20におけるロータ軸上のq軸座標に換算されたトルク成分電圧Vqを得る。このトルク成分電圧Vqが上記推定演算部42およびPWM信号生成部50に供給される。PWM信号生成部50は、入力される推定ロータ位置θm、界磁成分電圧Vd、トルク成分電圧Vqに基づいて、永久磁石同期モータ20の各相巻線に対する駆動電圧Vu,Vv,Vwを上記インバータから出力させるのに必要なPWM信号を生成する。このPWM信号により、上記スイッチング回路13の各スイッチング素子がオン,オフ駆動される。このようなMCU40のセンサレスベクトル制御において、界磁成分電圧Vdおよびトルク成分電圧Vqは次の式で表わされる。Vd=RPLd-ωLqIqEdVq=ωLdIdRPLqIqEqここで、Rは1つの相巻線の抵抗、Pは微分=d/dt、ωはモータ軸の電気的回転速度、Lqはステータのq軸インダクタンス、Edはd軸の誘起電圧、Ldはステータのd軸インダクタンス、Eqはq軸の誘起電圧=ωφである。PLdとPLqは、微分項なので、定常状態では零となる。センサレスベクトル制御では、界磁軸d軸を基準にして各相巻線電流電機子電流が制御されるので、d軸の誘起電圧Edは基本的に零となるように制御される。Vd=RId-ωLqIqω=RId-Vd/LqIqVq=ωLdIdRIqωφVq-RIq=ωLdIdωφωLdIdφ=Vq-R/Iqω=Vq-RIq/LdIdφd軸の回路方程式が成り立つように速度推定演算が行われ、座標変換のためのロータ位置θは推定ロータ速度ωmの積分により求められる。永久磁石により界磁磁束を得る永久磁石同期モータ20では、巻線界磁型同期モータのように界磁磁束を直接制御することはできない。しかし、負の界磁成分電流-Idを注入することで、界磁軸反作用による減磁効果を利用して界磁軸方向の磁束を減少させることができ、等価的な弱め界磁制御が実現できる。この弱め界磁制御は、速度起電力が大きくなる高速回転時において、更に回転数を上げたい場合などに有効である。つぎに、負の界磁成分電流-Idを加える制御について図3および図4を参照しながら説明する。図3はMCU40の制御を示し、図4は負の界磁成分電流-Idの変化を示す。推定ロータ速度ωmが設定値ωm0以上の高速回転域に入るとステップ101のYES、その推定ロータ速度ωmの上昇に伴い増加し、下降に伴い減少する負の界磁成分電流-Idを界磁成分電流Idの目標値Idrefに加えるとともに、その負の界磁成分電流-Idの増減率を推定ロータ速度ωmの高さに応じて可変設定するステップ102~108。すなわち、推定ロータ速度ωmが設定値ωm0以上設定値ωm1未満の制御ゾーンAに入るとステップ102のYES、負の界磁成分電流-Idを最も大きい傾きK4=ΔId4/Δtの増減率で増減するステップ103。すなわち、推定ロータ速度ωmが増加方向で制御ゾーンAにある場合、所定時間Δt毎に負の界磁成分電流-IdをΔTa4だけ、負側に増加させる。具体的には、新しい負の界磁成分電流-Idnewは、元の負の界磁成分電流-IdoldからΔTa4を引いた値-Idnew=-Idold-ΔTa4となる。一方、推定ロータ速度ωmが減少方向で制御ゾーンAにある場合、所定時間Δt毎に負の界磁成分電流-IdをΔTa4だけ、減少させる-Idnew=-IdoldΔTa4。推定ロータ速度ωmが設定値ωm1以上設定値ωm2未満の制御ゾーンBに入るとステップ104のYES、負の界磁成分電流-Idを制御ゾーンAより小さい傾きK3=ΔId3/Δtの増減率で増減するステップ103。推定ロータ速度ωmが設定値ωm2以上設定値ωm3未満の制御ゾーンCに入るとステップ106のYES、負の界磁成分電流-Idを制御ゾーンBより小さい傾きK4=ΔId2/Δtの増減率で増減するステップ107。推定ロータ速度ωmが設定値ωm3以上の制御ゾーンDに入るとステップ106のNO、負の界磁成分電流-Idを最も小さい傾きK1=ΔId1/Δtの増減率で増減するステップ107。とくに、制御ゾーンDでは、負の界磁成分電流-Idを推定ロータ速度ωmのピーク値を境にして小刻みに増減する山登り法の制御により、推定ロータ速度ωmのピーク点を探索する。なお、設定値ωm0,ωm1,ωm2,ωm3より所定値Δωxだけ低い値をそれぞれ用意し、推定ロータ速度ωmの上昇時は設定値ωm0,ωm1,ωm2,ωm3に基づいて制御ゾーンA,B,C,Dを設定し、推定ロータ速度ωmの下降時は設定値ωm0,ωm1,ωm2,ωm3設定値よりそれぞれ所定値Δωxだけ低い値に基づいて制御ゾーンA,B,C,Dを設定し、負の界磁成分電流-Idの増減率の変更に推定ロータ速度ωmの上昇時と下降時とでヒステリシス特性を持たせる。高速回転域に入ると、永久磁石同期モータ20の各相巻線に誘起する電圧のレベルが各相巻線に対する駆動電圧のレベルよりも高くなり、そのままでは永久磁石同期モータ20に対する十分な駆動電圧を確保できなくなる。結果として、ロータ速度を指令速度ωrefに追従させることができず、最悪の場合は永久磁石同期モータ20が脱調に至ってしまう。これに対し、本実施形態では、推定ロータ速度ωmが設定値ωm0以上となる高速回転域において、推定ロータ速度ωmの上昇に伴い増加し、下降に伴い減少する負の界磁成分電流-Idを一次目標値Idref1に加え、界磁成分電流の目標値Idrefを算出する。しかもその負の界磁成分電流-Idを推定ロータ速度ωmが高いほど徐々にゆっくりと増減するので、実際のロータ速度を指令速度ωrefへと十分に追従させることができ、脱調に至るような不具合は生じない。上記の制御を実行することにより、負のd軸電流-Idを最適な量だけ注入することができて、永久磁石同期モータ20をより高い速度で安定して駆動できる。なお、負の界磁成分電流-Idの変化を図4に示したが、負の界磁成分電流-Idの変化は図5に示すように進み角βの変化として示すことができる。[2]第2の実施形態について説明する。第1の実施形態では、界磁成分電流の一次目標値Idref1に加えて界磁成分電流の目標値Idrefを算出するための負の界磁成分電流-Idの増減率を推定ロータ速度ωmが高いほど小さく設定したが、指令速度ωrefと実際のロータ速度とのずれ量位置ずれ量に応じて可変設定してもよい。センサレスベクトル制御では、界磁軸を基準に各相巻線電流電機子電流を制御するので、界磁軸の誘起電圧Edは基本的に零となるように制御する。この制御の実施にもかかわらず、界磁軸の誘起電圧Edが大きくなる場合、位置ずれ量が大きいと見ることができる。第2の実施形態では、界磁軸の誘起電圧Edから位置ずれ量を想定し、その位置ずれ量に対して図6に示す複数の制御ゾーンを設定する。制御ゾーンX1は位置ずれ量最小、制御ゾーンX2は位置ずれ量小、制御ゾーンX3は位置ずれ量中、制御ゾーンX4は制御ゾーンX3より少し大きい位置ずれ量中、制御ゾーンX5は位置ずれ量大、制御ゾーンX6は位置ずれ量異常に大の領域である。推定ロータ速度ωmが設定値ωm0以上のとき、位置ずれ量が最小の制御ゾーンX1に入っていれば、負の界磁成分電流-Idを最も大きい傾きK4=ΔId4/Δtの増加率で増加する。位置ずれ量が小の制御ゾーンX2に入っていれば、負の界磁成分電流-Idを制御ゾーンX1の場合より小さい傾きK3=ΔId3/Δtの増加率で増加する。位置ずれ量が中の制御ゾーンX3に入っていれば、負の界磁成分電流-Idを制御ゾーンX2の場合より小さい傾きK2=ΔId2/Δtの増加率で増加する。位置ずれ量が中の制御ゾーンX4に入っていれば、負の界磁成分電流-Idを制御ゾーンX3の場合より小さい傾きK1=ΔId1/Δtの増加率で増加する。推定ロータ速度がピーク点を超えたところのセンサレスベクトル制御では、位置ずれ量が大きくなって不安定となる傾向が高いため、位置ずれ量が大の制御ゾーンX5に入ると、負の界磁成分電流-Idを制御ゾーンX2と同じ大きめの傾きK3=ΔId3/Δtの率で減少する。位置ずれ量が異常に大の制御ゾーンX6に入った場合は、負の界磁成分電流-Idを制御ゾーンX1と同じ最も大きい傾きK4=ΔId4/Δtの率で減少する。制御ゾーンX1,X2,...X6については、ゾーンの切り替わり時にヒステリシス特性を持たせる。以上の制御を実行することにより、第1の実施形態と同じく、永久磁石同期モータ20をできるだけ高い速度で安定して駆動できる。なお、d軸の誘起電圧Edから位置ずれ量を検出したが、推定ロータ速度ωmの変動率から位置ずれ量を検出してもよい。推定ロータ速度ωmの変動率が大きい場合、位置ずれ量が大きいと判断する。負の界磁成分電流-Idの変化を図6に示したが、図5のように、負の界磁成分電流-Idの変化を進み角βの変化に代えて示すことももちろん可能である。[3]各実施形態および変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。これら実施形態や変形は、発明の範囲は要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。"