JP2007229256A - モータ駆動装置およびこれを用いた電気機器 - Google Patents
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Abstract
駆動モータの動作状況から、収容された収容物の容量を正確に判定できる簡易的な構造のモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】
モータ駆動装置は、ロータ位置検出部4と巻線温度検出部16とを有する駆動モータ1と、電源電圧検出部14を有するインバータ回路2と、それらを制御するマイコン3とを備える。マイコン3は、回転角度演算部5と、回転数演算部6と、モータ出力電圧演算部7と、慣性モーメント演算部11と、電源電圧補正演算部13および巻線温度補正演算部15と、量判定部12と、タイマ17と、RAM18およびROM19とを備える。
【選択図】図1
Description
以下、本発明の第1実施形態について図1〜図5に基づいて詳細に説明する。第1実施形態に係るモータ駆動装置は、電気機器に搭載された3相ブラシレスモータである駆動モータ1をインバータ回路2によるインバータ制御によって駆動制御する。なお、電気機器は、収容物を収容する容器に直接駆動モータ1を取り付けたダイレクトドライブ方式を採用する。
Vq=(ω×Ld×Id)+(R×Iq)+(ω×Φ) (2)
Idは駆動モータ1の電流をdq軸からなる2相電圧に変換した際の界磁電流、Iqは駆動モータ1の電流をdq軸からなる2相電圧に変換した際のトルク電流、LqおよびLdは駆動モータ1のインダクタンス、Rは駆動モータ1の巻線抵抗、ωは駆動モータ1の角速度、Φは駆動モータ1の永久磁石による鎖交磁束数を示す。
T=P×{(Φ×Iq)+(Ld−Lq)×Id×Iq} (3)
となる。Pは極対数である。
T=P×Φ×Iq (4)
となる。すなわち、駆動モータ1を起動するとき、駆動モータ1の出力トルクTは、トルク電流Iqのみで決定することができる。また、出力トルクTとモータ回転数rとの関係は、
T−Tr=J×(dr/dt) (5)
となる。なお、Trは負荷トルク、Jは慣性モーメント、dr/dtは駆動モータ1の加速度を示す。
T(+)=P×Φ×Iq(+) (6)
T(−)=P×Φ×Iq(−) (7)
となり、(5)式に代入すると、
T(+)−Tr=J×(dω(+)/dt) (8)
T(−)−Tr=J×(dω(−)/dt) (9)
となる。駆動モータ1の加減速時において、負荷トルクTrが殆ど変化しないとすれば、(8)式、(9)式より、
T(+)−T(−)=J×{(dω(+)/dt)−(dω(−)/dt)} (10)
となる。したがって、慣性モーメントJは、
J={T(+)−T(−)}/{(dω(+)/dt)−(dω(−)/dt)} (11)
となり、この(11)式に(6)式および(7)式を代入すると
J={P×Φ×(Iq(+)−Iq(−))}/{(dω(+)/dt)−(dω(−)/dt)} (12)
となる。この(12)式において、極対数Pと鎖交磁束数Φは駆動モータ1の固有値であり、加速時の加速トルク電流Iq(+)と減速時の減速トルク電流Iq(−)は任意に設定することが可能な指令値である。すなわち、駆動モータ1の加速区間と減速区間の加速度を検出することで慣性モーメントJが演算できる。
dω(+)/dt=(ω1−ω2)/t1 (13)
dω(−)/dt=(ω3−ω4)/t2 (14)
となり、この(13)式および(14)式を(12)式に代入すると、
J={P×Φ×(Iq(+)−Iq(−))}/{((ω1−ω2)/t1)−((ω1−ω2)/t1)} (15)
となる。これにより、慣性モーメント演算部11は、慣性モーメントJを演算することができ。なお、回転数ω1、ω2、ω3、ω4は任意に決定できる変数である。
このとき、慣性モーメントJに加算する補正量は、電源電圧補正量J1と巻線温度補正量J2のいずれか一つ、もしくは、複数を加算しても良い。
以下、本発明の第2実施形態について図6および図7に基づいて詳細に説明する。このモータ駆動装置が第1実施形態のモータ駆動装置と相違する点は、図6に示すように、駆動モータ1の巻線温度を検出していた巻線温度検出部16と、検出した巻線温度から慣性モーメントJの補正量J2を演算する巻線温度補正演算部15を持たず、モータケース1a内の温度を検出するモータケース温度検出手段であるモータケース温度検出部20と、検出されたモータケース1a内部の温度から慣性モーメントJの補正量J3を演算するモータケース温度補正演算部21を備えている点である。
以下、本発明の第3実施形態について、図8〜図11に基づいて詳細に説明する。
J4=J0−J (17)
となる。この(17)式より演算された補正量J4を第1実施形態および第2実施形態と同様に、(16)式に代入して補正した慣性モーメントJmを算出し、容量を判定する。これにより、異なるモータ駆動装置の慣性モーメントJが基準モータ駆動装置の慣性モーメントJ0と一致するので、正確な容量を判定することができる。
1a モータケース
2 インバータ回路
3 マイコン
4 ロータ位置検出部
5 回転角度演算部
6 モータ回転数演算部
7 モータ出力電圧演算部
12 容量判定部
13 電源電圧補正演算部
14 電源電圧検出部
15 巻線温度補正演算部
16 巻線温度検出部
17 タイマ
18 RAM
19 ROM
20 モータケース温度検出部
21 モータケース温度補正演算部
22 ばらつき補正演算部
Claims (11)
- 収容物を収容する容器を回転させるための駆動モータに印加電圧を出力するインバータ回路と、前記インバータ回路を制御する制御装置と、前記駆動モータの動作状況を検出する動作状況検出手段とを備え、
前記制御装置は、前記駆動モータの動作状況に基づいて、前記駆動モータの回転数から演算された前記容器の慣性モーメントを補正することを特徴とするモータ駆動装置。 - 収容物を収容する容器を回転させるための駆動モータに印加電圧を出力するインバータ回路と、前記インバータ回路を制御する制御装置と、前記駆動モータの動作状況を検出する動作状況検出手段とを備え、
前記制御装置は、前記駆動モータの回転数から前記容器の慣性モーメントを演算する慣性モーメント演算手段と、検出された前記駆動モータの動作状況に基づいて前記慣性モーメントを補正する慣性モーメント補正手段と、前記補正された慣性モーメントから前記容器に収容された収容物の容量を判定する判定手段とを備えたことを特徴とするモータ駆動装置。 - 動作状況検出手段は、インバータ回路の電源電圧を検出する電源電圧検出手段を備え、
慣性モーメント補正手段は、前記電源電圧から慣性モーメントの補正量を演算することを特徴とする請求項2に記載のモータ駆動装置。 - 動作状況検出手段は、駆動モータの巻線温度を検出する巻線温度検出手段を備え、
慣性モーメント補正手段は、前記巻線温度から慣性モーメントの補正量を演算することを特徴とする請求項2または3に記載のモータ駆動装置。 - 駆動モータは、モータケースに内装され、
動作状況検出手段は、前記モータケースの温度を検出するモータケース温度検出手段を備え、
慣性モーメント補正手段は、前記モータケースの温度から慣性モーメントの補正量を演算することを特徴とする請求項2または3に記載のモータ駆動装置。 - 慣性モーメント補正手段は、製品ごとに定められるばらつき補正量に基づいて、慣性モーメントを補正することを特徴とする請求項2〜5のいずれかに記載のモータ駆動装置。
- ばらつき補正量は、基準となる駆動モータを動作させたときに得られる慣性モーメントを基準値とし、
駆動モータを動作させたときの慣性モーメントと基準値と演算することを特徴とする請求項6に記載のモータ駆動装置。 - 動作手段は、容器に収容物が入っていないときに駆動モータを回転させることを特徴とする請求項6または7に記載のモータ駆動装置。
- ばらつき補正量が閾値を超えるか否かを検出する異常検出手段を備え、
異常検出手段は、前記ばらつき補正量が閾値を超えた場合、異常と判断することを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載のモータ駆動装置 - 請求項1〜9のいずれかに記載のモータ駆動装置を備えたことを特徴とする電気機器。
- 電気機器は、洗濯機または洗濯乾燥機であることを特徴とする請求項10に記載の電気機器。
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