JP2001292592A

JP2001292592A - Ｓｒモータの制御装置

Info

Publication number: JP2001292592A
Application number: JP2000110564A
Authority: JP
Inventors: Takashi Komori; 高小森
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-04-06
Filing date: 2000-04-06
Publication date: 2001-10-19

Abstract

(57)【要約】【課題】電流検出器と電流補償器を用いることなく、負
荷や回転数に応じた電流をモータに供給するＳＲモータ
の制御装置を提供する。【解決手段】ＳＲモータの制御装置において、モータに
電圧を供給するインバータに対してＰＷＭ信号を出力す
るＰＷＭ制御部６は、巻線インダクタンスＬと、Ｌの角
度微分ｄＬ／ｄθと、モータに供給する励磁電流ｉと、
ｉの角度微分ｄｉ／ｄθと、を前記モータのロータ位置
角度θに応じてメモリ１９内に記憶しているとともに、
それらのデータを用い電圧方程式｛Ｖ（θ）＝Ｒ×ｉ
（θ）＋ｉ（θ）×ｄＬ／ｄｔ（θ）×ｄθ／ｄｔ＋Ｌ
（θ）×ｄｉ／ｄｔ（θ）×ｄθ／ｄｔ｝に基づいて、
前記モータのロータ位置角度θに応じて前記モータに供
給する電圧Ｖ（θ）を求め、電圧Ｖ（θ）に基づいて前
記ＰＷＭ信号のデューティを設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチドリアク
タンスモータ（以下、ＳＲモータという）を通電制御に
より駆動する制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＳＲモータは、ロータとステータに突極
を設け、ステータの突極に巻設された巻線に電流を流す
ことによってステータ突極を励磁し、ステータ突極に生
じる磁気吸引力によってロータ突極を引き寄せ回転力を
発生させるモータである。そのため、各相のステータ巻
線毎に励磁電流を供給するためのスイッチング素子を設
け、かつ、ロータの回転位置、すなわちロータの電気角
を検出器で検出し、検出した電気角に応じてスイッチン
グ素子を開閉させることによって、どの相のステータを
励磁するかを決めている。このようなＳＲモータは例え
ば、特開平１−２９８９４０号公報に開示されている。

【０００３】一般的に、モータに任意の励磁電流を供給
する場合、その任意の励磁電流とモータに実際に供給さ
れている印加電流とを比較して電流誤差を求め、その比
較誤差を補償するように、スイッチング素子の開閉を制
御するパルス変調（以下ＰＷＭと称する）波形信号を制
御する。なお、ＰＷＭ制御を用いてＳＲモータを回転さ
せる技術は、例えば特開平９−６５６８５号公報に開示
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ＳＲモータの駆動にお
いて、供給する励磁電流が適切でない場合、モータのト
ルクリプルやステータの磁気吸引力の変化による振動・
騒音が生じる。この振動・騒音が発生しないようにする
には、負荷や回転数に応じた励磁電流をモータに供給す
る必要がある。

【０００５】従来技術では、負荷や回転数に応じた励磁
電流をモータに供給するために、負荷や回転数に対応す
る目標励磁電流とモータに実際に供給されている印加電
流とを比較して誤差を求めるため、モータに供給されて
いる印加電流を検出する電流検出器およびその印加電流
と負荷や回転数に対応する目標励磁電流との電流誤差を
補償する電流補償器が必要であり、コストがかかってい
た。

【０００６】また、従来技術では、印加電流と目標励磁
電流の偏差に基づいてＰＷＭ波形信号を作成し、モータ
に電圧を印加している。しかし、ＳＲモータの巻線イン
ダクタンスはロータ位置に応じて変化するので、励磁電
流とモータ供給電圧との関係もロータ位置に応じて変化
する。従って、従来技術の制御でモータに供給する電圧
を制御した場合、全てのロータ位置角度で一律に精度良
く目標励磁電流をモータに供給することができなかっ
た。

【０００７】本発明は、上記の問題点に鑑み、電流検出
器と電流補償器を用いることなく、負荷や回転数に応じ
た電流をモータに供給するＳＲモータの制御装置を提供
することを目的とする。また、本発明は、負荷や回転数
に応じた電流をモータに供給するときに、電流検出器と
電流補償器のみで制御するよりも精度良く目標励磁電流
をモータに供給できるＳＲモータの制御装置を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るＳＲモータの制御装置おいては、商用
電源から供給される交流電流を整流する整流手段と、該
整流手段から供給される直流電流を三相電流に変換しモ
ータに供給するインバータ手段と、前記モータのロータ
位置を検出する位置検出手段と、該位置検出手段から出
力されるロータ位置信号に基づき前記インバータ手段に
ＰＷＭ信号を出力する制御回路とを備え、前記制御回路
は、前記モータの巻線純抵抗と巻線インダクタンスと前
記モータに供給する励磁電流を前記モータのロータ位置
角度に応じて予め記憶しており、前記巻線純抵抗と前記
巻線インダクタンスと前記励磁電流によって構成される
電圧方程式から前記モータのロータ位置角度に応じて前
記モータに供給する電圧を求め、前記ＰＷＭ信号のデュ
ーティを設定することを特徴としている。

【０００９】また、本発明に係るＳＲモータの制御装置
においては、商用電源から供給される交流電流を整流す
る整流手段と、該整流手段から供給される直流電流を三
相電流に変換しモータに供給するインバータ手段と、前
記モータのロータ位置を検出位置検出手段と、該位置検
出手段から出力されるロータ位置信号に基づき前記イン
バータ手段にＰＷＭ信号を出力する制御回路と、前記モ
ータに供給される電流を検出する電流検出手段とを備
え、前記制御回路は、前記モータの巻線純抵抗と巻線イ
ンダクタンスと前記モータに供給する励磁電流を前記モ
ータのロータ位置角度に応じて予め記憶しているととも
に、前記巻線純抵抗と前記巻線インダクタンスと前記励
磁電流によって構成される電圧方程式に基づいて、前記
モータのロータ位置角度に応じて前記モータに供給する
モータ供給電圧を求め、該モータ供給電圧を前記モータ
に供給する励磁電流と前記電流検出手段で検出された電
流値との偏差に応じて補正し、補正された前記モータ供
給電圧に基づいて前記ＰＷＭ信号のデューティを設定す
ることを特徴としている。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明に係るＳＲモータの制御装
置の一実施形態について図面を参照して説明する。図１
は本発明における第１の実施形態のＳＲモータの制御装
置の構成を示す図である。

【００１１】商用ＡＣ電源１から供給されるＡＣ電圧
は、直流器２によって整流且つ平滑化されＤＣ電圧とな
る。直流器２は、図１６に示すようなダイオード３０ａ
〜３０ｄとコンデンサ３１ａ、３１ｂで構成される倍電
圧整流回路である。なお、本実施形態では直流器２に倍
電圧整流回路を用いたが、ＳＲモータの使用条件に応じ
て全波整流回路等を用いてもよい。

【００１２】直流器２で整流且つ平滑化されたＤＣ電圧
はインバータ３に供給される。インバータ３は、図１７
に示すようにスイッチング手段として６個のＮＰＮ型ト
ランジスタ３２a〜３２ｃ、３３a〜３３ｃを三相全波ブ
リッジ構成に接続したものである。そして、６個のトラ
ンジスタ３２a〜３２ｃ、３３a〜３３ｃにはそれぞれ並
列にダイオード３４a〜３４ｃ、３５a〜３５ｃが接続さ
れている。トランジスタ３２a〜３２ｃとトランジスタ
３３a〜３３ｃの各接続点a、ｂ、ｃがモータ５の各相
（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のステータ巻線に接続される。

【００１３】ＰＷＭ制御部６は、トランジスタ３２a〜
３２ｃ、３３a〜３３ｃのベースに後述するＰＷＭ信号
Ｐ１〜Ｐ６を送りトランジスタをオン・オフさせること
で、ＳＲモータ５に供給する電圧を制御する。

【００１４】ＳＲモータ５にはホールセンサ等からなる
位置検出器４が設けられており、位置検出器４からの位
置検出信号ＨはＰＷＭ制御部６に入力される。ＰＷＭ制
御部６はメモリ１９を有するマイクロコンピュータであ
り、位置検出器４からの位置検出信号Ｈに基づきＰＷＭ
信号Ｐ１〜Ｐ６を作成する。

【００１５】ＰＷＭ制御部６はＰＷＭ信号を作成するの
に、以下に示すＳＲモータの電圧方程式を用いる。Ｖ＝Ｒ×Ｉ＋ｄφ／ｄｔＶ＝Ｒ×Ｉ＋ｄ｛Ｌ×Ｉ｝／ｄｔＶ＝Ｒ×Ｉ＋Ｉ×ｄＬ／ｄｔ＋Ｌ×ｄＩ／ｄｔ …（１）（１）式は、リラクタンスモータの一相あたりの電圧方
程式であり、Ｒはモータの巻線純抵抗、Ｌはモータの巻
線インダクタンス、φは磁束鎖交数、Ｖは巻線間供給電
圧、Ｉはモータ励磁電流である。

【００１６】さらに、角度の時間微分（以下角速度と称
する）ｄθ／ｄｔ及び任意の電流ｉ（θ）とその角度微
分値ｄｉ／ｄｔ（θ）により、（１）式を変形するとＶ（θ）＝Ｒ×ｉ（θ）＋ｉ（θ）×ｄＬ／ｄｔ（θ）×ｄθ／ｄｔ＋Ｌ（θ）×ｄｉ／ｄｔ（θ）×ｄθ／ｄｔ …（２）となる。

【００１７】この（２）式に基づき、ＰＷＭ制御部６は
図２に示すような構成でＰＷＭ信号を作成する。なお、
以下の説明においては、Ｕ相のみを取り上げるが、Ｖ
相、Ｗ相についても、各々の相の対応するｉデータテー
ブルおよびｄｉデータテーブルをメモリ１９に予め記憶
させておくことで、Ｕ相と同様に任意の電流波形を得る
ことができる。

【００１８】位置検出器４からの位置信号Ｈはロータ位
置・回転速度検出回路７に入力される。ロータ位置・回
転速度検出回路７は、位置検出器４からの位置信号Ｈに
基づきロータの位置角度θを求めその値を単位角度毎に
メモリ１９に出力するとともに、ロータの位置角度θを
時間微分することによりロータ角速度ｄθ／ｄｔを求
め、その値を単位角度毎に電圧計算回路１２に出力す
る。

【００１９】なお、図３に示すようにＰＷＭ制御部６内
部に設けられたタイマーを用いて擬似的にロータ位置角
度の検出分解能を上げてもよい。図３において、Ｓは位
置検出器４からの位置信号Ｈのエッジタイミングから求
まる最小分解能（＝５°）である。この位置信号Ｈのエ
ッジタイミングが現れる間隔をＰＷＭ制御部６内部に設
けられたタイマーを用いて測定することでエッジタイミ
ング周期Ｔ（＝５ｍｓ）が求まる。最小分解能Ｓとエッ
ジタイミング周期Ｔとをそれぞれ任意に定める分割数ｎ
（＝５）で割り、タイマーでＴ／ｎ（＝１ｍｓ）間隔を
測定することで、ロータ位置角度の検出分解能は、Ｓ／
ｎ（＝１°）となる。

【００２０】メモリ１９は、Ｌデータテーブル８と、ｄ
Ｌ／ｄθデータテーブル９と、ｉデータテーブル１０
と、ｄｉ／ｄθデータテーブル１１を備えている。

【００２１】Ｌデータテーブル８は、モータ単体特有の
特性である巻線のインダクタンスＬの値を単位角度毎に
予め測定したものをデータテーブル化して記憶したもの
である。本発明の実施形態において使用するＳＲモータ
５のインダクタンスＬの特性は図４のようになる。ロー
タ位置・回転速度検出回路７から与えられる角度データ
θに対応したデータＬ（θ）が、単位角度毎にＬデータ
テーブル８から読み出され、電圧計算回路１２に出力さ
れる。

【００２２】ｄＬ／ｄθデータテーブル９は、上記イン
ダクタンスＬを角度微分した値を単位角度毎に予め測定
したものをデータテーブル化して記憶したものである。
本発明の実施形態において使用するＳＲモータ５のイン
ダクタンスＬの角度微分特性は図５のようになる。ロー
タ位置・回転速度検出回路７から与えられる角度データ
θに対応したデータｄＬ／ｄθ（θ）が、単位角度毎に
データテーブルから読み出され、電圧計算回路１２に出
力される。

【００２３】ｉデータテーブル１０は、目標電流波形を
単位角度毎にサンプリングし、データテーブル化して記
憶したものである。同様に、ｄｉデータテーブル１１
は、目標電流波形の角度微分値を単位角度毎にサンプリ
ングし、データテーブル化して記憶したものである。

【００２４】ロータ位置・回転速度検出回路７から与え
られる角度データθに対応したデータｉ（θ）は、単位
角度毎にｉデータテーブル１０から読み出され、ミキサ
１４に出力される。ミキサ１４は、ｉデータテーブル１
０から出力されるｉ^*（θ）と電流ゲイン信号Ｋとをミ
キシングして、電流ゲイン分だけ増幅されたｉ（θ）と
したのち電圧計算回路１２に出力する。

【００２５】ＳＲモータの制御装置を搭載している電気
機器の制御部から運転プログラムに基づく信号Ｓ１が、
電流ゲイン設定回路１６に送られる。電流設定回路１６
は信号Ｓ１に基づき電流ゲインを設定して、ＰＷＭ制御
部６に電流ゲイン信号Ｋを送る。

【００２６】また、ロータ位置・回転速度検出回路７か
ら与えられる角度データθに対応したデータｄｉ（θ）
は、単位角度毎にｄｉデータテーブル１１から読み出さ
れ、ミキサ１５に出力される。ミキサ１５は、ｄｉ／ｄ
θデータテーブル１１から出力されるｄｉ^*／ｄθ
（θ）と電流ゲイン信号Ｋとをミキシングして、電流ゲ
イン分だけ増幅されたｄｉ／ｄθ（θ）としたのち電圧
計算回路１２に出力する。

【００２７】従って、電圧計算回路１２には、Ｌ
（θ）、ｄＬ／ｄθ（θ）、ｉ（θ）、ｄｉ／ｄθ
（θ）の４つのデータが入力される。電圧計算回路１２
は、これら入力データから（２）式に基づき、単位角度
毎にモータ５に供給するモータ供給電圧Ｖ（θ）を算出
するとともに、モータ供給電圧Ｖ（θ）のデータを電圧
−ＰＷＭ変換回路１３に出力する。なお、電圧計算回路
１２は、モータ５の巻線純抵抗Ｒを予め記憶している。

【００２８】電圧−ＰＷＭ変換回路１３は、電圧計算回
路１２から送られるモータ供給電圧Ｖ（θ）のデータに
基づき、モータ供給電圧Ｖ（θ）をインバータ３に供給
されるＤＣ電圧で除算することでデューティ値を求め、
内蔵しているタイマーを用いてデューティ値に応じたＰ
ＷＭ信号を作成し、駆動信号Ｐ１、Ｐ２としてインバー
タ３を構成するトランジスタ３２ａ、３３ａのベースに
出力する。このような構成により、目標励磁電流と同じ
電流を励磁電流としてモータ５に供給することができ
る。

【００２９】なお、本実施形態の電圧−ＰＷＭ変換回路
１３においては、インバータ３に供給されるＤＣ電圧は
常に、商用電源から１００Ｖの定格電圧が出力されたと
きに得られる１４１Ｖであると仮定して演算を行ってい
る。

【００３０】上記第１の実施形態においては、モータの
巻線インダクタンスＬはロータ位置の電気角度θのみに
依存するとしてＬデータテーブルとｄＬ／ｄθデータテ
ーブルを作成している。しかし、実際には図６、図７に
示すように、インダクタンスＬとインダクタンスＬの角
度微分ｄＬ／ｄθの特性は、磁気的飽和すなわち励磁電
流の大きさによって大きく変化する。

【００３１】図６は、インダクタンスＬ（θ）が励磁電
流の大きさによって変化する様子を示している。励磁電
流が大きくなるにつれてＬ（θ）はＬ₁（θ）→Ｌ
₂（θ）→Ｌ₃（θ）と変化する。また、図７はインダク
タンスＬ（θ）の角度微分ｄＬ／ｄθ（θ）が励磁電流
の大きさによって変化する様子を示している。励磁電流
が大きくなるにつれてｄＬ／ｄθ（θ）はｄＬ₁／ｄθ
（θ）→ｄＬ₂／ｄθ（θ）→ｄＬ₃／ｄθ（θ）と変化
する。

【００３２】このようなインダクタンスＬとインダクタ
ンスＬの角度微分ｄＬ／ｄθの特性を考慮せずにＰＷＭ
信号を作成すると、電流ゲインの変動よってモータに振
動が発生する虞がある。そこで、ＬとｄＬ／ｄθがロー
タ位置角度θだけでなく電流ゲインにも対応するよう
に、図８に示すような第２の実施形態でＰＷＭ信号を作
成するとよい。なお、図２と同一の部分については同一
の符号を付してある。

【００３３】Ｌデータテーブル８ａは、図９に示すよう
に単位角度毎および電流ゲインの単位量毎に予めインダ
クタンスＬをサンプリングしたものを、データテーブル
化し記憶したものである。ロータ位置・回転速度検出回
路７からの角度θの情報と電流ゲイン設定回路１６から
の電流ゲイン信号Ｋとに対応するデータＬ（θ）は、単
位角度毎にＬデータテーブル８ａから読み出され、電圧
計算回路１２に出力される。

【００３４】ｄＬ／ｄθデータテーブル９ａは、図１０
に示すように単位角度毎および電流ゲインの単位量毎に
予めインダクタンスＬの角度微分であるｄＬ／ｄθをサ
ンプリングしたものを、データテーブル化し記憶したも
のである。ロータ位置・回転速度検出回路７からの角度
θの情報と電流ゲイン設定回路１６からの電流ゲイン信
号Ｋとに対応するデータｄＬ／ｄθ（θ）は、単位角度
毎にｄＬ／ｄθデータテーブル９ａから読み出され、電
圧計算回路１２に出力される。

【００３５】このような構成にすることで、励磁電流が
大きくなり磁気的飽和が起こった場合でも、適切な電流
をＳＲモータ５に供給できる。

【００３６】次に、本発明における第３の実施形態につ
いて図１１、図１２を参照して説明する。図１１は第３
の実施形態におけるＳＲモータの制御装置の構成を示す
図である。なお、図１と同一の部分には同一の符号を付
してある。直流器２とインバータ３の間には、インバー
タ３に供給されるＤＣ電圧を検出する電圧検出器２２が
設けられている。

【００３７】電圧検出器２２は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の
接続ノードの電圧をＤＣ電圧検出信号Ｅ１としてＰＷＭ
制御部６に出力する。ＤＣ電圧検出信号Ｅ１は、図１２
に示すようにＰＷＭ制御部６内の電圧−ＰＷＭ変換回路
１３に入力される。このＤＣ電圧検出信号Ｅ１に基づい
てＰＷＭ信号が作成される。すなわち、ＤＣ電圧が定格
電圧値１４１Ｖよりも大きい場合は、ＰＷＭ信号のデュ
ーティ幅を均一に小さくする。また、ＤＣ電圧が定格電
圧値１４１Ｖよりも小さい場合は、ＰＷＭ信号のデュー
ティ幅を均一に大きくする。なお、図１２において図８
と同一の部分については同一の符号を付してある。

【００３８】この構成によると、商用ＡＣ電源１から供
給されるＡＣ電圧の変動に伴い、インバータ３に供給さ
れるＤＣ電圧が変動した場合でも、モータ供給電圧Ｖ
（θ）のデータを精度良くＰＷＭ信号に変調することが
できる。

【００３９】なお、本実施形態においては、電圧検出器
２２を直流器２とインバータ３の間に設けてインバータ
３に供給されるＤＣ電圧を検出したが、商用ＡＣ電源１
と直流器２の間に電圧検出器２２を設けて直流器２に供
給されるＡＣ電圧を検出し、そのＡＣ電圧の波高値から
インバータ３に供給されるＤＣ電圧を求める構成にして
もよい。

【００４０】次に、本発明における第４の実施形態につ
いて図を参照して説明する。第４の実施形態におけるＳ
Ｒモータの制御装置は、第３の実施形態と同様に図１１
のような構成になっているが、ＰＷＭ制御部６が第３の
実施形態とは異なり図１３のような構成になっている。
なお、図１３において図１２と同一の部分には同一の符
号を付してある。

【００４１】速度制御器１８は、位置・速度計算回路７
から実際の回転速度ｄθ／ｄｔを受け取り、ＳＲモータ
の制御装置が搭載されている電気機器の制御部から運転
プログラムに基づいてメモリ１９から出力される速度指
令値Ｓ２を受け取る。比較器１７は、実際の回転速度ｄ
θ／ｄｔと速度指令値Ｓ２とを比較し、速度指令値Ｓ２
から実際の回転速度ｄθ／ｄｔを減じた値である偏差δ
１を電流ゲイン設定回路１６に出力する。電流ゲイン設
定回路１６は偏差δ１と信号Ｓ１に基づき電流ゲイン信
号Ｋを設定し、その電流ゲイン信号ＫをＬデータテーブ
ル８ａ、ｄＬ／ｄθデータテーブル９ａ、ミキサ１４、
ミキサ１５に出力する。なお、偏差δ１が正の値である
ときは電流ゲイン信号Ｋは大きめに設定され、偏差δ１
が負の値であるときは電流ゲイン信号Ｋは小さめに設定
される。

【００４２】この構成によると、ＳＲモータ５の負荷ト
ルクに変動が生じた場合でも、ＳＲモータ５の回転速度
を運転プログラム通りに保つことができる。なお、負荷
トルクが変動する場合の例としては、ＳＲモータの制御
装置を洗濯機に搭載し、ＳＲモータ５によって洗濯機の
回転槽を回転させているときに、衣類の絡まり具合が変
化することで負荷が変化する場合等が挙げられる。

【００４３】また、偏差δ１が所定の範囲以下の場合
は、偏差δ１を零とみなして信号Ｓ１のみに応じて前記
電流ゲインを設定するようにしてもよい。これにより、
実際の回転速度が速度指令値の近傍になったときにおけ
る過度の電流ゲイン制御を抑え、制御系の安定化を図る
ことができる。

【００４４】次に、第１の実施形態のＳＲモータの制御
装置に電流検出器と電流補償器を付加する第５の実施形
態について説明する。第５の実施形態のＳＲモータの制
御装置は、図１４に示すような構成になる。なお、図１
と同一の部分については、同一の符号を付してある。電
圧検出器２０ｕ、２０ｖ、２０ｗは、モータ５の各相
（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のステータ巻線に供給される励磁
電流を検出し、検出信号をＰＷＭ制御部６に出力する。

【００４５】第５の実施形態におけるＰＷＭ制御部６
は、図１５に示すように第１の実施形態におけるＰＷＭ
制御部６に電流補償器２３を付加した構成になってい
る。なお、図２と同一部分には同一の符号を付してあ
る。電流検出器２０ｕによって検出された検出励磁電流
信号ｉ_mは比較器１７に入力される。比較器１７は、こ
の励磁電流ｉ_mと目標励磁電流Ｉ（θ）とを比較し、目
標励磁電流信号Ｉ（θ）から検出励磁電流信号ｉ_mを減
じた値である偏差δ２を電圧補正回路２１に出力する。

【００４６】電圧補正回路２１は、偏差δ２に基づいて
電圧計算回路１２から出力されるモータ供給電圧Ｖ
（θ）のデータをＶ₁（θ）データに補正したのち、Ｖ₁
（θ）データを電圧−ＰＷＭ変換回路１３に出力する。
なお、偏差δ２が正の値であるときはＶ（θ）に補正量
を加えたものをＶ₁（θ）とし、偏差δ２が負の値であ
るときはＶ（θ）に補正量を減じたものをＶ₁（θ）と
する。

【００４７】このような構成にすることにより、ロータ
位置角度に応じて変化する励磁電流とモータ供給電圧と
の電圧方程式を単位角度毎に更新するので、全てのロー
タ位置角度で一律に精度良く目標励磁電流をモータ５に
供給できる。

【００４８】なお、第５の実施形態のＳＲモータの制御
装置においては、さらに第３の実施形態のように電圧検
出器２２を付加し、インバータ３に供給されるＤＣ電圧
に応じてＰＷＭ信号を作成する構成としてもよい。ま
た、さらに第４の実施形態のように速度制御器１８を付
加し、実際の回転速度に応じて電流ゲイン信号Ｋを設定
する構成としてもよい。

【００４９】図１８に本発明に係るＳＲモータの制御装
置を搭載する洗濯機の概略図を示す。洗濯機４１は一槽
式の全自動洗濯機であり、本体の内部に洗濯槽を兼ねた
回転槽４２及び外槽４３を備えている。外槽４３はサス
ペンション部４４によって本体に吊持されており、回転
槽４２は外槽４３の内側に回転可能に設置されている。
本体は洗濯物を出し入れするための蓋４６を有する。外
槽４３の下部にはＳＲモータ５の回転を回転槽４２に伝
達する伝達機構４８を有する。

【００５０】本体上部には、操作部４９、表示部５０、
ブザー５１、及び蓋４６の開閉を検知する蓋センサ５
２、蓋４６の開閉を制御するロック機構５８が備えられ
ており、回転槽４２の側方には回転槽４２内の水位を検
出する水位センサ５３が備えられている。また、操作部
４９の下部には、洗濯機４１の動作全体を制御するため
の、マイクロコンピュータより成る主制御部５４が設け
られている。また、ＳＲモータの制御装置５５（ただ
し、モータ５と位置検出手段４と商用ＡＣ電源１を除
く）が側板４１aの内面上方に設けられている。５６と
５７は外槽３内の水量を調整するための給水弁と排水弁
である。

【００５１】主制御部５４は洗い、すすぎ、脱水等の各
工程の動作の内容や、工程の実行順序（すなわち処理コ
ース）等のプログラムを記憶しており、このプログラム
に従って給水弁５６と排水弁５７の開閉を制御し、信号
Ｓ１を同期用クロック信号とともに、ＳＲモータの制御
装置５５の構成部分であるＰＷＭ制御部６に送信するこ
とで洗濯機４１の運転を行なう。

【００５２】なお、本発明に係るＳＲモータの制御装置
を搭載する電気機器は洗濯機に限定されることはなく、
他の電気機器にも適用される。

【００５３】

【発明の効果】本発明によると、モータの巻線純抵抗と
モータの巻線インダクタンスとモータに供給する励磁電
流とを構成要素とする電圧方程式に基づいて、モータの
ロータ位置角度に応じてモータに供給するモータ供給電
圧を求め、そのモータ供給電圧に基づいてＰＷＭ信号の
デューティを設定するので、電流検出器や電流補償器を
用いなくても目標励磁電流をＳＲモータに供給でき、低
コスト化を図ることができる。

【００５４】また、本発明によると、ロータ位置信号の
最小分解能をタイマーを用いて分割することで、モータ
のロータ位置角度の分解能を向上させるので、モータ供
給電圧をきめ細かく制御することができる。

【００５５】また、本発明によると、予め記憶されてい
るモータに供給する励磁電流値に電流ゲインを乗算する
ことで、モータに供給する励磁電流の波高値を可変する
ので、モータトルクを調整することが可能になる。これ
により、様々な運転状態でＳＲモータを使用することが
できる。

【００５６】また、本発明によると、モータのインダク
タンスがモータのロータ位置角度および電流ゲインに応
じて予め記憶されているとともに、モータの巻線純抵抗
とモータの巻線インダクタンスとモータの励磁電流とを
構成要素とする電圧方程式に基づいて、モータのロータ
位置角度および電流ゲインに応じてモータに供給する電
圧が求められるので、電流ゲインの変化に伴いモータの
インダクタンスの特性が変化した場合においても、モー
タに供給する電圧が正確に算出される。これにより、目
標励磁電流に対して精度が良い励磁電流をＳＲモータに
供給でき、ＳＲモータの振動や騒音が少なくなる。

【００５７】また、本発明によると、制御回路が予め記
録しているモータに供給する励磁電流と電流検出手段で
検出された電流値との偏差に応じて、モータ供給電圧を
補正するので、電流ゲインの変化に伴いモータのインダ
クタンスの特性が変化した場合においても目標励磁電流
に対して精度が良い励磁電流をＳＲモータに供給でき、
ＳＲモータの振動や騒音が少なくなる。また、電圧方程
式に基づいてロータ位置角度の単位角度毎にモータ供給
電圧を算出したのちに、モータに供給する励磁電流と電
流検出手段で検出された電流値との偏差に応じてモータ
供給電圧を補正しているので、モータに供給する励磁電
流と電流検出手段で検出された電流値との偏差のみから
モータ供給電圧を算出するよりも目標励磁電流に対して
精度が良い励磁電流をＳＲモータに供給できる。

【００５８】また、本発明によると、位置検出手段から
出力されるロータ位置信号に基づきモータの回転速度を
求めるとともに、回転速度と目標速度との偏差に応じて
電流ゲインを制御するので、モータの負荷トルクが急に
変動した場合でも運転プログラム通りの回転速度でモー
タを駆動することができる。

【００５９】また、本発明によると、前記モータの回転
速度と予め記憶している目標速度との偏差の絶対値が所
定の範囲以下のときは、偏差を零とみなして前記電流ゲ
インを制御するので、制御の安定性を向上することがで
きる。これにより、実際の回転速度が速度指令値の近傍
になったときにおける過度の電流ゲイン制御を抑え、制
御系の安定化を図ることができる。

【００６０】また、本発明によると、ＤＣ電圧検出手段
で検出されたインバータ手段に供給するＤＣ電圧に応じ
てＰＷＭ信号のデューティを設定するので、商用ＡＣ電
源の電圧が変動した場合でも、モータ供給電圧をＰＷＭ
信号に変換する際に誤差が生じなくなる。これにより、
目標励磁電流に対して精度が良い励磁電流をＳＲモータ
に供給でき、ＳＲモータの振動や騒音が少なくなる。

【００６１】また、本発明によると、ＡＣ電圧検出手段
で検出された整流手段に供給するＡＣ電圧に応じてＰＷ
Ｍ信号のデューティを設定するので、商用ＡＣ電源の電
圧が変動した場合でも、モータ供給電圧をＰＷＭ信号に
変換する際に誤差が生じなくなる。これにより、目標励
磁電流に対して精度が良い励磁電流をＳＲモータに供給
でき、ＳＲモータの振動や騒音が少なくなる。

【００６２】また、本発明によると、モータの巻線純抵
抗とモータの巻線インダクタンスとモータに供給する励
磁電流とを構成要素とする電圧方程式に基づいて、モー
タのロータ位置角度に応じてモータに供給するモータ供
給電圧を求め、そのモータ供給電圧に基づいてＰＷＭ信
号のデューティを設定することを特徴とするＳＲモータ
の制御装置を洗濯機に搭載するので、振動や騒音の少な
い洗濯機を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態におけるＳＲモ
ータの制御装置の構成図である。

【図２】図１のＳＲモータの制御装置の構成部分
であるＰＷＭ制御部のブロック図である。

【図３】ロータ位置信号の分解能を示す図であ
る。

【図４】ＳＲモータの巻線インダクタンスの特性
図である。

【図５】ＳＲモータの巻線インダクタンスの角度
微分の特性図である。

【図６】励磁電流の変化によるＳＲモータの巻線
インダクタンスの特性の変化を示した図である。

【図７】励磁電流の変化によるＳＲモータの巻線
インダクタンスの角度微分特性の変化を示した図であ
る。

【図８】第２の実施形態におけるＳＲモータの制
御装置の構成部分であるＰＷＭ制御部のブロック図であ
る。

【図９】ロータ位置角度および電流ゲインに対応
するＳＲモータの巻線インダクタンスのデータテーブル
を示す図である。

【図１０】ロータ位置角度および電流ゲインに対
応するＳＲモータの巻線インダクタンスの角度微分のデ
ータテーブルを示す図である。

【図１１】第３の実施形態におけるＳＲモータの
制御装置の構成図である。

【図１２】図１１のＳＲモータの制御装置の構成
部分であるＰＷＭ制御装置のブロック図である。

【図１３】第４の実施形態におけるＳＲモータの
制御装置の構成部分であるＰＷＭ制御装置のブロック図
である。

【図１４】第５の実施形態におけるＳＲモータの
制御装置の構成図である。

【図１５】図１４のＳＲモータの制御装置の構成
部分であるＰＷＭ制御装置のブロック図である。

【図１６】本発明に係るＳＲモータの制御装置の
構成部分である直流器の構成図である。

【図１７】本発明に係るＳＲモータの制御装置の
構成部分であるインバータの構成図である。

【図１８】本発明に係るＳＲモータの制御装置を
搭載した洗濯機の概略図である。

【符号の説明】

１商用ＡＣ電源２直流器３インバータ４位置検出器５ＳＲモータ６ＰＷＭ制御部７ロータ位置・回転速度検出回路８Ｌデータテーブル８ａＬデータテーブル９ｄＬ／ｄθデータテーブル９ａｄＬ／ｄθデータテーブル１０ｉデータテーブル１１ｄｉ／ｄθデータテーブル１２電圧計算回路１３電圧−ＰＷＭ変換回路１４ミキサ１５ミキサ１６電流ゲイン設定回路１７比較器１８速度制御器１９メモリ２０ｕ、２０ｖ、２０ｗ電流検出器２１電圧補正回路２２電圧検出器２３電流補償器３０ａ〜３０ｄダイオード３１ａ、３１ｂコンデンサ３２ａ〜３２ｃトランジスタ３３ａ〜３３ｃトランジスタ３４ａ〜３４ｃダイオード３５ａ〜３５ｃダイオード４１洗濯機４１ａ側板４２回転槽４３外槽４４サスペンション部４６蓋４８伝達機構４９操作部５０表示部５１ブザー５２蓋センサ５３水位センサ５４主制御部５５ＳＲモータの制御装置５６給水弁５７排水弁５８ロック機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3B155 AA10 BA04 CB06 KA36 KB08 LA02 LB18 LB27 LC15 MA01 MA05 MA07 MA08 MA09 5H550 BB05 CC01 CC06 DD09 EE03 FF03 HB07 HB16 JJ03 JJ17 JJ23 JJ25 JJ30 KK06 LL01 LL22 LL23 LL35 MM09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】商用電源から供給される交流電流を整流す
る整流手段と、該整流手段から供給される直流電流を三
相電流に変換しモータに供給するインバータ手段と、前
記モータのロータ位置角度を検出する位置検出手段と、
該位置検出手段から出力されるロータ位置信号に基づき
前記インバータ手段にＰＷＭ信号を出力する制御回路
と、を備えたＳＲモータの制御装置において、前記制御回路は、前記モータの巻線インダクタンスと前記モータに供給す
る励磁電流とを前記モータのロータ位置角度に応じて記
憶しているとともに、前記モータの巻線純抵抗と前記巻線インダクタンスと前
記励磁電流とを構成要素とする電圧方程式に基づいて、
前記モータのロータ位置角度に応じて前記モータに供給
するモータ供給電圧を求め、該モータ供給電圧に基づい
て前記ＰＷＭ信号のデューティを設定することを特徴と
するＳＲモータの制御装置。
【請求項２】前記制御回路は、タイマーを備えるととも
に、前記ロータ位置信号の最小分解能を前記タイマーを用い
て分割することで、前記モータのロータ位置角度の分解
能を向上させることを特徴とする請求項１に記載のＳＲ
モータの制御装置。
【請求項３】前記制御回路は、予め記憶している前記励
磁電流の値に電流ゲインを乗算することで前記励磁電流
の波高値を可変するとともに、その波高値を可変した前記励磁電流と前記モータの巻線
純抵抗と巻線インダクタンスとを構成要素とする電圧方
程式に基づいて、前記モータのロータ位置角度に応じて
前記モータに供給するモータ供給電圧を求めることを特
徴とする請求項１又は請求項２に記載のＳＲモータの制
御装置。
【請求項４】前記制御回路は、前記巻線インダクタンスを前記モータのロータ位置角度
および前記電流ゲインに応じて予め記憶しているととも
に、前記巻線純抵抗と前記巻線インダクタンスと前記励
磁電流とを構成要素とする電圧方程式に基づいて、前記
モータのロータ位置角度および前記電流ゲインに応じて
前記モータに供給する電圧を求めることを特徴とする請
求項３に記載のＳＲモータの制御装置。
【請求項５】前記モータに供給される電流を検出する電
流検出手段を備えるとともに、前記制御回路が予め記憶
している前記励磁電流と前記電流検出手段で検出される
電流値との偏差に応じて、前記モータ供給電圧を補正す
ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＳＲ
モータの制御装置。
【請求項６】前記モータに供給される電流を検出する電
流検出手段を備えるとともに、前記制御回路が予め記憶
している前記励磁電流と前記電流検出手段で検出される
電流値との偏差に応じて、前記モータ供給電圧を補正す
ることを特徴とする請求項３に記載のＳＲモータの制御
装置。
【請求項７】前記制御回路は、前記位置検出手段から出
力されるロータ位置信号に基づき前記モータの回転速度
を求めるとともに、該回転速度と予め記憶している目標
速度との偏差に応じて前記電流ゲインを制御することを
特徴とする請求項４又は請求項６に記載のＳＲモータの
制御装置。
【請求項８】前記モータの回転速度と予め記憶している
目標速度との偏差の絶対値が所定の範囲以下のときは、
前記偏差を零とみなして前記電流ゲインを制御すること
を特徴とする請求項７に記載のＳＲモータの制御装置。
【請求項９】前記整流手段から前記インバータ手段に供
給されるＤＣ電圧を検出するＤＣ電圧検出手段を備える
とともに、前記制御回路は、前記ＤＣ電圧に応じて前記ＰＷＭ信号
のデューティを設定することを特徴とする請求項１〜請
求項８のいずれかに記載のＳＲモータの制御装置。
【請求項１０】前記商用電源から前記整流手段に供給さ
れるＡＣ電圧を検出するＡＣ電圧検出手段を備えるとと
もに、前記制御回路は、前記ＡＣ電圧に応じて前記ＰＷＭ信号
のデューティを設定することを特徴とする請求項１〜請
求項８のいずれかに記載のＳＲモータの制御装置。
【請求項１１】請求項１〜請求項１０のいずれかに記載
のＳＲモータの制御装置を備えたことを特徴とするイン
バータ洗濯機。