JP3183356B2

JP3183356B2 - ブラシレスｄｃモータ駆動方法およびその装置

Info

Publication number: JP3183356B2
Application number: JP01557792A
Authority: JP
Inventors: 和伸大山; 昭雄山際
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1992-01-30
Filing date: 1992-01-30
Publication date: 2001-07-09
Anticipated expiration: 2016-07-09
Also published as: JPH05211796A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はブラシレスＤＣモータ
制御方法およびその装置に関し、さらに詳細にいえば、
回転子鉄心に永久磁石を設けてなる回転子と電機子鉄心
に三相巻線を設けてなる電機子とを有するブラシレスＤ
Ｃモータを制御するための方法およびその装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から圧縮機駆動用のモータとして、
商用周波数の交流電圧で駆動できること、および全体と
して堅牢さを簡単に達成できること、インバータを用い
てモータに印加する電源の周波数および電圧を同時に変
化させることにより回転数を変化できること等の利点に
着目して、一般的に誘導モータが採用されているが、誘
導モータはその構成上、二次入力に対する機械出力の割
合が（１−ｓ）になることが知られており、余り高効率
の運転を行なうことができない。ここでｓはすべりであ
り、二次側（回転子）に電流が流れることに起因する損
失である二次銅損の割合を示す。

【０００３】ところで、近年に至って、誘導モータより
も高効率のモータを用いて圧縮機を駆動することが強く
要望されるようになってきており、また、保磁力が大き
くかつ安価なフェライト磁石さらには希土類磁石が提供
されるようになってきたことから、上記要望を満足する
ために、回転子鉄心に永久磁石を設けてなる回転子と電
機子鉄心に三相巻線を設けてなる電機子とを有するブラ
シレスＤＣモータを採用し、インバータによりブラシレ
スＤＣモータに印加する電源の周波数および電圧を制御
して可変速運転を達成する試みが行なわれている。即
ち、ブラシレスＤＣモータは誘導モータと異なり、回転
子が巻線を有しておらず、回転子側に電流が流れないの
で、二次銅損が０になり、二次銅損が０になる分だけ高
効率化が達成できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のブラシレスＤＣ
モータ制御方法を採用した場合には、ブラシレスＤＣモ
ータの特性上、誘起電圧がインバータの最大出力電圧に
近づく高速回転領域において出力が急激に低下するので
圧縮機を運転できなくなってしまう。特に、空気調和機
の圧縮機を駆動する場合には、高効率化のみならず、速
暖性・最大能力等も強く要望されるのであるから、ブラ
シレスＤＣモータの高速回転領域で圧縮機を駆動しなけ
ればならない。

【０００５】したがって、これらの点を考慮すれば、ブ
ラシレスＤＣモータの誘起電圧を低く設定しなければな
らないことになり、誘起電圧を低く設定すれば、ブラシ
レスＤＣモータの電流が増加し、定格点での効率が低下
してしまうという不都合がある。さらに詳細に説明する
と、回転子鉄心の周縁に永久磁石を貼り付けてなる回転
子を有するブラシレスＤＣモータの特性は図２２に示す
とおりであり、縦軸がモータの誘起電圧および出力であ
り、横軸がモータの回転数である。また、空気調和機の
圧縮機を駆動する場合を考慮して暖房定格および冷房定
格を示している。

【０００６】図２２から明らかなように、モータの誘起
電圧は回転数に比例して増加するが、モータの出力は、
モータの誘起電圧がインバータの最大電圧と等しくなる
回転数（以下、最高回転数と称する）に近づくまでは回
転数にほぼ比例して増加し、それ以後は急激に減少す
る。したがって、暖房定格を、モータ出力が減少しはじ
める回転数よりも低い回転数に設定しなければならな
い。しかし、ブラシレスＤＣモータは最高回転数までし
か運転できないのであるから、インバータ制御による一
時的な高速運転を行なうことができず、運転範囲が狭く
なってしまう。このような不都合を解消するために図２
３に示すように最高回転数を高く設定すると、図２２の
特性と比較して同じ回転数におけるモータの誘起電圧が
低くなり、効率が悪くなるという不都合がある。図２４
は回転数の変動に対応するモータの効率を示す図であ
り、最高回転数を高く設定して運転範囲を拡大した場合
に効率が低下することが分る。

【０００７】尚、以上にはブラシレスＤＣモータを用い
て圧縮機を駆動する場合について説明したが、他の用途
にブラシレスＤＣモータを用いる場合にも同様の不都合
が生じる。

【０００８】

【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、ブラシレスＤＣモータの高効率化を達成
するとともに、高速回転を達成できるブラシレスＤＣモ
ータ制御方法およびその装置を提供することを目的とし
ている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの、請求項１のブラシレスＤＣモータ制御方法は、ブ
ラシレスＤＣモータの電機子電流の位相を誘起電圧より
も進ませるべくインバータの出力電流あるいは電圧を制
御する方法である。請求項２のブラシレスＤＣモータ制
御方法は、回転子鉄心に永久磁石を埋込んでなる回転子
を有するブラシレスＤＣモータを用いる方法である。

【００１０】請求項３のブラシレスＤＣモータ制御方法
は、ブラシレスＤＣモータにより圧縮機を駆動する方法
である。請求項４のブラシレスＤＣモータ制御装置は、
ブラシレスＤＣモータの電機子電流の位相を誘起電圧よ
りも進ませるべくインバータの出力電流あるいは電圧を
制御するインバータ制御手段を含んでいる。

【００１１】請求項５のブラシレスＤＣモータ制御装置
は、インバータ制御手段として、ブラシレスＤＣモータ
の回転子の回転位置および回転速度を検出する回転子位
置・速度検出手段と、ブラシレスＤＣモータの回転速度
に対応する進み位相角を出力する進み位相角保持手段
と、ブラシレスＤＣモータに対する回転速度指令に基づ
いて定まる電圧指令および出力された進み位相角を入力
としてインバータに供給すべきスイッチング指令を出力
するスイッチング指令出力手段とを含んでいるものを用
いている。

【００１２】請求項６のブラシレスＤＣモータ駆動装置
は、インバータ制御手段として、ブラシレスＤＣモータ
の回転子の回転位置および回転速度を検出する回転子位
置・速度検出手段と、ブラシレスＤＣモータの回転速度
に対応する進み位相角を出力する進み位相角保持手段
と、回転速度指令に対する実際の回転速度の偏差に基づ
いて、出力された進み位相角を補正する進み位相角補正
手段と、補正された進み位相角が所定の進み位相角を越
えないように制限する進み位相角制限手段と、ブラシレ
スＤＣモータに対する回転速度指令に基づいて定まる電
圧指令および補正され、かつ必要に応じて制限された進
み位相角を入力としてインバータに供給すべきスイッチ
ング指令を出力するスイッチング指令出力手段とを含ん
でいるものを用いている。

【００１３】請求項７のブラシレスＤＣモータ駆動装置
は、コンバータの通電電流に基づいて電流垂下の要否を
判別する電流垂下要否判別手段をさらに含んでいるとと
もに、進み位相角補正手段として、回転速度指令に対す
る実際の回転速度の偏差および電流垂下要否判別結果に
基づいて、出力された進み位相角を補正するものを用い
ている。

【００１４】請求項８のブラシレスＤＣモータ駆動装置
は、コンバータの通電電流に基づいて電流垂下の要否を
判別して回転速度指令を補正する回転速度指令補正手段
をさらに含んでいるとともに、進み位相角補正手段とし
て、回転速度指令に対する実際の回転速度の偏差および
コンバータの通電電流に基づいて、出力された進み位相
角を補正するものを用いている。

【００１５】請求項９のブラシレスＤＣモータ駆動装置
は、インバータ制御手段として、回転速度指令に対応す
る進み位相角を出力する進み位相角保持手段と、回転速
度指令に基づいて定まる電圧指令および出力された進み
位相角を入力としてインバータに供給すべきスイッチン
グ指令を出力するスイッチング指令出力手段とを含むも
のを用いている。

【００１６】請求項１０のブラシレスＤＣモータ駆動装
置は、インバータ制御手段として、回転速度指令に対応
する進み位相角を出力する進み位相角保持手段と、回転
速度指令に対するインバータの出力周波数に基づいて定
まる回転速度の偏差に基づいて、出力された進み位相角
を補正する進み位相角補正手段と、補正された進み位相
角が所定の進み位相角を越えないように制限する進み位
相角制限手段と、回転速度指令および補正され、かつ必
要に応じて制限された進み位相角を入力としてインバー
タに供給すべきスイッチング指令を出力するスイッチン
グ指令出力手段とを含むものを用いている。

【００１７】請求項１１のブラシレスＤＣモータ駆動装
置は、コンバータの通電電流に基づいて電流垂下の要否
を判別する電流垂下要否判別手段をさらに含んでいると
ともに、進み位相角補正手段として、回転速度指令に対
するインバータの出力周波数に基づいて定まる回転速度
の偏差および電流垂下要否判別結果に基づいて、出力さ
れた進み位相角を補正するものを用いている。

【００１８】請求項１２のブラシレスＤＣモータ駆動装
置は、コンバータの通電電流に基づいて電流垂下の要否
を判別して回転速度指令を補正する回転速度指令補正手
段をさらに含んでいるとともに、進み位相角補正手段と
して、回転速度指令に対するインバータの出力周波数に
基づいて定まる回転速度の偏差およびコンバータの通電
電流に基づいて、出力された進み位相角を補正するもの
を用いている。

【００１９】請求項１３のブラシレスＤＣモータ駆動装
置は、ブラシレスＤＣモータとして、回転子鉄心に永久
磁石を埋め込んでなる回転子を有するものを用いてい
る。請求項１４のブラシレスＤＣモータ駆動装置は、ブ
ラシレスＤＣモータとして、圧縮機を駆動するものを採
用するものを用いている。

【００２０】

【作用】請求項１のブラシレスＤＣモータ制御方法であ
れば、回転子鉄心に永久磁石を設けてなる回転子と電機
子鉄心に三相巻線を設けてなる電機子とを有するブラシ
レスＤＣモータの前記三相巻線に供給する三相交流電流
をインバータにより制御する場合に、ブラシレスＤＣモ
ータの電機子電流の位相を誘起電圧よりも進ませるべく
インバータの出力電流あるいは電圧を制御するのである
から、誘起電圧を低減でき、この結果、高速回転を達成
できる。

【００２１】請求項２のブラシレスＤＣモータ制御方法
であれば、ブラシレスＤＣモータが、回転子鉄心に永久
磁石を埋込んでなる回転子を有するものであるから、誘
起電圧を大巾に低減でき、この結果、より高速の回転を
達成できる。請求項３のブラシレスＤＣモータ制御方法
であれば、ブラシレスＤＣモータが圧縮機を駆動するも
のであるから、定格回転数を従来の制御による最高回転
数の６０％以上にでき、圧縮機駆動の高効率化を達成で
きる。

【００２２】請求項４のブラシレスＤＣモータ制御装置
であれば、回転子鉄心に永久磁石を設けてなる回転子と
電機子鉄心に三相巻線を設けてなる電機子とを有するブ
ラシレスＤＣモータの前記三相巻線に供給する三相交流
電流をインバータにより制御する場合に、ブラシレスＤ
Ｃモータの電機子電流の位相を誘起電圧よりも進ませる
べくインバータ制御手段によりインバータの出力電流あ
るいは電圧を制御するのであるから、誘起電圧を低減で
き、この結果、高速回転を達成できる。

【００２３】請求項５のブラシレスＤＣモータ制御装置
であれば、インバータ制御手段として、ブラシレスＤＣ
モータの回転子の回転位置および回転速度を検出する回
転子位置・速度検出手段と、ブラシレスＤＣモータの回
転速度に対応する進み位相角を出力する進み位相角保持
手段と、ブラシレスＤＣモータに対する回転速度指令に
基づいて定まる電圧指令および出力された進み位相角を
入力としてインバータに供給すべきスイッチング指令を
出力するスイッチング指令出力手段とを含んでいるもの
を用いているので、ブラシレスＤＣモータの回転速度に
対応して予め定められている進み位相角を進み位相角保
持手段から出力し、出力された進み位相角をも考慮して
スイッチング指令出力手段からスイッチング指令を出力
してインバータに供給することにより、ブラシレスＤＣ
モータの電機子電流の位相を誘起電圧よりも進ませて誘
起電圧を低減でき、この結果、高速回転を達成できる。

【００２４】請求項６のブラシレスＤＣモータ駆動装置
であれば、インバータ制御手段として、ブラシレスＤＣ
モータの回転子の回転位置および回転速度を検出する回
転子位置・速度検出手段と、ブラシレスＤＣモータの回
転速度に対応する進み位相角を出力する進み位相角保持
手段と、回転速度指令に対する実際の回転速度の偏差に
基づいて、出力された進み位相角を補正する進み位相角
補正手段と、補正された進み位相角が所定の進み位相角
を越えないように制限する進み位相角制限手段と、ブラ
シレスＤＣモータに対する回転速度指令に基づいて定ま
る電圧指令および補正され、かつ必要に応じて制限され
た進み位相角を入力としてインバータに供給すべきスイ
ッチング指令を出力するスイッチング指令出力手段とを
含んでいるものを用いているのであるから、ブラシレス
ＤＣモータの回転速度に対応して予め定められている進
み位相角を進み位相角保持手段から出力するだけでなく
回転速度の偏差が正の状態か否かをも考慮して進み位相
角補正手段により進み位相角を補正し、しかも補正され
た進み位相角が所定の進み位相角を越えないように、必
要に応じて進み位相角制限手段により進み位相角を制限
して、補正されかつ必要に応じて制限された進み位相角
をも考慮してスイッチング指令出力手段からスイッチン
グ指令を出力してインバータに供給することにより、ブ
ラシレスＤＣモータの電機子電流の位相を誘起電圧より
も進ませて誘起電圧を低減でき、この結果、高速回転を
達成できる。以上の説明から明らかなように、進み位相
角保持手段に保持されている進み位相角が正確でない場
合であっても、進み位相角補正手段により、正確な進み
位相角となるように補正するので、ブラシレスＤＣモー
タの電機子電流の位相を確実に誘起電圧よりも進ませて
誘起電圧を低減でき、この結果、高速回転を達成でき
る。

【００２５】請求項７のブラシレスＤＣモータ駆動装置
であれば、コンバータの通電電流に基づいて電流垂下の
要否を判別する電流垂下要否判別手段をさらに含んでい
るとともに、進み位相角補正手段として、回転速度指令
に対する実際の回転速度の偏差および電流垂下要否判別
結果に基づいて、出力された進み位相角を補正するもの
を用いているので、電流垂下要否判別手段により電流垂
下が不要であると判別された場合には請求項６と同様の
作用を達成でき、逆に、電流垂下が必要であると判別さ
れた場合には進み位相角補正手段により進み位相角が小
さくなるように補正を行なうので、電流垂下を高速に、
かつ高精度に達成できる。

【００２６】請求項８のブラシレスＤＣモータ駆動装置
であれば、コンバータの通電電流に基づいて電流垂下の
要否を判別して回転速度指令を補正する回転速度指令補
正手段をさらに含んでいるとともに、進み位相角補正手
段として、回転速度指令に対する実際の回転速度の偏差
およびコンバータの通電電流に基づいて、出力された進
み位相角を補正するものを用いているので、電流垂下が
必要であることを示す判別結果に基づいて回転速度指令
補正手段により回転速度指令を低下させるべく補正する
ことができるとともに、請求項６の作用に加えてコンバ
ータ通電電流に基づいて進み位相角の補正をも行なうの
でコンバータ通電電流を最小とすべくインバータ制御を
行ない、一層高効率のブラシレスＤＣモータの駆動を達
成できる。

【００２７】請求項９のブラシレスＤＣモータ制御装置
であれば、インバータ制御手段として、回転速度指令に
対応する進み位相角を出力する進み位相角保持手段と、
回転速度指令に基づいて定まる電圧指令および出力され
た進み位相角を入力としてインバータに供給すべきスイ
ッチング指令を出力するスイッチング指令出力手段とを
含むものを用いているのであるから、回転速度指令に対
応して予め定められている進み位相角を進み位相角保持
手段から出力し、出力された進み位相角をも考慮してス
イッチング指令出力手段からスイッチング指令を出力し
てインバータに供給することにより、ブラシレスＤＣモ
ータの電機子電流の位相を誘起電圧よりも進ませて誘起
電圧を低減でき、この結果、高速回転を達成できる。ま
た、回転子の回転位置および回転速度を検出する機構、
電気回路等を不要にできるので、構成を簡素化できる。

【００２８】請求項１０のブラシレスＤＣモータ駆動装
置であれば、インバータ制御手段として、回転速度指令
に対応する進み位相角を出力する進み位相角保持手段
と、回転速度指令に対するインバータの出力周波数に基
づいて定まる回転速度の偏差に基づいて、出力された進
み位相角を補正する進み位相角補正手段と、補正された
進み位相角が所定の進み位相角を越えないように制限す
る進み位相角制限手段と、回転速度指令および補正さ
れ、かつ必要に応じて制限された進み位相角を入力とし
てインバータに供給すべきスイッチング指令を出力する
スイッチング指令出力手段とを含むものを用いているの
であるから、回転速度指令に対応して予め定められてい
る進み位相角を進み位相角保持手段から出力するだけで
なく回転速度の偏差が正の状態か否かをも考慮して進み
位相角補正手段により進み位相角を補正し、しかも補正
された進み位相角が所定の進み位相角を越えないよう
に、必要に応じて進み位相角制限手段により進み位相角
を制限して、補正されかつ必要に応じて制限された進み
位相角をも考慮してスイッチング指令出力手段からスイ
ッチング指令を出力してインバータに供給することによ
り、ブラシレスＤＣモータの電機子電流の位相を誘起電
圧よりも進ませて誘起電圧を低減でき、この結果、高速
回転を達成できる。以上の説明から明らかなように、進
み位相角保持手段に保持されている進み位相角が正確で
ない場合であっても、進み位相角補正手段により、正確
な進み位相角となるように補正するので、ブラシレスＤ
Ｃモータの電機子電流の位相を確実に誘起電圧よりも進
ませて誘起電圧を低減でき、この結果、高速回転を達成
できる。また、回転子の回転位置および回転速度を検出
する機構、電気回路等を不要にできるので、構成を簡素
化できる。

【００２９】請求項１１のブラシレスＤＣモータ駆動装
置であれば、コンバータの通電電流に基づいて電流垂下
の要否を判別する電流垂下要否判別手段をさらに含んで
いるとともに、進み位相角補正手段として、回転速度指
令に対するインバータの出力周波数に基づいて定まる回
転速度の偏差および電流垂下要否判別結果に基づいて、
出力された進み位相角を補正するものを用いているの
で、電流垂下要否判別手段により電流垂下が不要である
と判別された場合には請求項１０と同様の作用を達成で
き、逆に、電流垂下が必要であると判別された場合には
進み位相角補正手段により進み位相角が小さくなるよう
に補正を行なうので、電流垂下を高速に、かつ高精度に
達成できる。

【００３０】請求項１２のブラシレスＤＣモータ駆動装
置であれば、コンバータの通電電流に基づいて電流垂下
の要否を判別して回転速度指令を補正する回転速度指令
補正手段をさらに含んでいるとともに、進み位相角補正
手段として、回転速度指令に対するインバータの出力周
波数に基づいて定まる回転速度の偏差およびコンバータ
の通電電流に基づいて、出力された進み位相角を補正す
るものを用いているので、電流垂下が必要であることを
示す判別結果に基づいて回転速度指令補正手段により回
転速度指令を低下させるべく補正することができるとと
もに、請求項１０の作用に加えてコンバータ通電電流に
基づいて進み位相角の補正をも行なうのでコンバータ通
電電流を最小とすべくインバータ制御を行ない、一層高
効率のブラシレスＤＣモータの駆動を達成できる。

【００３１】請求項１３のブラシレスＤＣモータ駆動装
置であれば、ブラシレスＤＣモータが、回転子鉄心に永
久磁石を埋め込んでなる回転子を有するものであるか
ら、誘起電圧を大幅に低減でき、この結果、より高速の
回転を達成できる。請求項１４のブラシレスＤＣモータ
駆動装置であれば、ブラシレスＤＣモータが圧縮機を駆
動するものであるから、定格回転数を従来の制御による
最高回転数の６０％以上にでき、圧縮機駆動の高効率化
を達成できる。

【００３２】

【実施例】以下、実施例を示す添付図面によって詳細に
説明する。図１はこの発明のブラシレスＤＣモータ制御
装置の一実施例を概略的に示すブロック図であり、交流
電源１をコンバータ２に供給することにより直流電圧を
得、さらにインバータ３に供給することにより三相交流
電圧を得、ブラシレスＤＣモータ４の電機子巻線に供給
している。そして、誘起電圧検出部５によりブラシレス
ＤＣモータの誘起電圧を検出して間接的に磁極位置を検
出し、運転周波数指令値および誘起電圧検出部５からの
検出信号を入力としてインバータ制御部６によりインバ
ータ３に電流制御あるいは電圧制御、速度制御等を行な
うためのインバータ制御信号を供給する。

【００３３】図２はブラシレスＤＣモータ４の構成の一
例を示す概略縦断面図であり、電機子鉄心に三相の電機
子巻線を巻回してなる電機子４１と、回転子鉄心４２ａ
の外周に少なくとも１対の永久磁石４２ｂを設けてなる
回転子４２とを有しており、電機子巻線に周波数ｆの電
源を供給することにより、１２０ｆ／Ｐ（但し、Ｐは磁
極数）で定まる速度で回転子４２を回転させることがで
きる。尚、永久磁石４２ｂはフェライト磁石であっても
よいが、希土類磁石であることが好ましい。

【００３４】上記インバータ制御部６は、ブラシレスＤ
Ｃモータ４の電機子電流の位相を誘起電圧よりも進める
べくインバータ３の出力電流あるいは電圧を制御するも
のである。上記の構成のブラシレスＤＣモータ制御装置
の作用は次のとおりである。インバータ制御部６により
インバータ３に所定の制御信号を供給すれば、制御信号
に応答してインバータ３がスイッチング動作を行なって
所定の交流電源をブラシレスＤＣモータ４の電機子巻線
に供給し、ブラシレスＤＣモータ４の回転子４２を回転
駆動できる。この場合において、インバータ制御部６に
よって制御されるインバータ３によりブラシレスＤＣモ
ータ４の電機子巻線に供給される電機子電流ｉａの位相
がブラシレスＤＣモータ４の誘起電圧の位相よりも進ん
だ状態に設定されるのであるから、ブラシレスＤＣモー
タ４をインバータ３により駆動することに起因して誘起
電圧が低減され、誘起電圧がインバータの最大電圧と等
しくなる回転数が増加されるので、運転範囲の拡大を達
成できる。

【００３５】さらに詳細に説明する。ブラシレスＤＣモ
ータの電圧方程式は数１で表わされることが知られてい
る。

【００３６】

【数１】

【００３７】但し、Ｒは電機子巻線抵抗、ｉｄは電機子
電流の直軸方向の電流、ｉｑは電機子電流の横軸方向の
電流、ｖｄ，ｖｑはそれぞれ対応する電圧、Ｌｄ，Ｌｑ
はそれぞれ対応するインダクタンス、ωは回転角速度、
ψａは永久磁石による電機子鎖交磁束の実効値であり、
誘起電圧の係数を表す。また、発生トルクτは数２で表
わされる。

【００３８】

【数２】

【００３９】但し、Ｐは極対数である。また、インバー
タの最大出力電流をＩｏｍａｘ、最大出力電圧をＶｏｍ
ａｘとすれば、ブラシレスＤＣモータ４の電機子巻線電
流ｉａ、端子電圧ｖａはそれぞれ数３、数４に示すよう
に制限されることになる。

【００４０】

【数３】

【００４１】

【数４】

【００４２】但し、高効率化を目的とするブラシレスＤ
ＣモータはＲを可能な限り小さく設定しているので、数
４は数５に示すように近似できる。

【００４３】

【数５】

【００４４】ところで、従来からブラシレスＤＣモータ
の制御方法としてｉｄ＝０制御方法が一般的に採用され
ており、この場合には数２、数３、数４はそれぞれ次の
とおりになる。 τ＝Ｐψａｉｑ |ｉａ|＝|ｉｑ|≦Ｉｏｍａｘ |ｖａ|＝ω｛（ψａ）²＋（Ｌｑｉｑ）²｝^1/2≦Ｖｏｍａｘそして、一般的なブラシレスＤＣモータにおいてはψａ
＞＞Ｌｑｉｑであるから、回転数が高くなり、誘起電圧
ωψａがインバータ３の最大出力電圧Ｖｏｍａｘに近づ
くと図１２に示すように急激に発生トルクτが低下し、
運転不能になってしまう（ここで、ωψａ＝Ｖｏｍａｘ
となる回転数をω０とする）。したがって、空気調和機
の圧縮機駆動用としてブラシレスＤＣモータを用いる場
合には、図２３に示すように冷／暖房定格回転数をω０
よりも十分に低い値（一般的にω０の約６０％以下の
値）に設定しており、ブラシレスＤＣモータ自体は高効
率の運転が可能であっても、実際上は冷／暖房定格点近
傍では余り効率の高い運転を行なうことができなかっ
た。

【００４５】しかし、この実施例においては、電機子電
流ｉａの位相を誘起電圧の位相よりも進めているので、
ｉｄが負になり、数５から分るように、（ψａ＋Ｌｄｉ
ｄ）＜ψａとすることができ、|ｖａ|＝Ｖｏｍａｘとな
る回転数をω０よりも大きくできる。したがって、ブラ
シレスＤＣモータ４の運転範囲を高速回転領域まで拡げ
ることができ、ひいては冷／暖房定格回転数をω０の約
６０％よりも大きく設定でき、立上げ時の高速回転を達
成できる。

【００４６】図３はこの発明の制御方法が適用されるブ
ラシレスＤＣモータの他の構成例を示す概略縦断面図で
あり、図２のブラシレスＤＣモータと異なる点は永久磁
石４２ｂを回転子鉄心４２ａの内部に埋込んだ点のみで
ある。図３に示す構成のブラシレスＤＣモータにおいて
は、永久磁石４２ｂが回転子鉄心４２ａに埋込まれてい
る関係上エアギャップを小さくでき、インダクタンスＬ
ｄが図２の構成のブラシレスＤＣモータよりも大きくな
る。したがって、誘起電圧を一層低減でき、高速運転領
域を一層拡大できる。

【００４７】図４は回転子の表面に永久磁石を配置して
なるブラシレスＤＣモータに対してｉｄ＝０制御を適用
した場合｛（Ａ）参照｝、ｉｄ＜０制御を適用した場合
｛（Ｂ）参照｝、回転子の内部に永久磁石を埋込んでな
るブラシレスＤＣモータに対してｉｄ＜０制御を適用し
た場合｛（Ｃ）参照｝の回転数に対するトルクの変化を
示す図であり、ｉｄ＜０制御を適用することにより高速
回転が可能になっていること、および永久磁石を埋込む
ことにより一層の高速回転が可能になっていることが分
かる。尚、（Ｃ）から明らかなように、永久磁石を埋込
んだことに起因してインダクタンスが増加しているの
で、低速回転領域におけるトルクが大幅に増加してい
る。

【００４８】但し、図３に示すように永久磁石４２ｂを
回転子鉄心４２ａに埋込んだ回転子４２を有するブラシ
レスＤＣモータにおいては、図５に示すようにスロット
リプルが大きく、高速回転に伴なってかなり大きな騒音
が発生することが知られている。そして、スロットリプ
ルを低減するために積層構造の回転子鉄心４２ａおよび
埋込まれた永久磁石４２ｂを積層方向に複数個に分割す
るとともに、各分割単位毎に所定角度ずつずらせて回転
子４２をスキューさせた構成を採用することが効果的で
あるが、一般的には磁束の短絡を防止するための空隙４
２ｃの幅がかなり小さく設定されている（永久磁石４２
ｂに対応する回転子鉄心４２ａの存在範囲を可能な限り
大きく確保してブラシレスＤＣモータの良好な特性を達
成している）関係上、スキュー角度をかなり小さく設定
しなければならない。この結果、回転子４２の分割数が
著しく増加し、回転子４２自体の構成が複雑化してしま
い、製造が困難になるとともにコストアップを招いてし
まう。

【００４９】図６はこのような不都合を解消し、スキュ
ー角度を大きくでき、ひいては構成を簡素化できる回転
子４２を概略的に示す縦断面図であり、板状の永久磁石
４２ｂを半径方向と直角な方向に向くように回転子鉄心
４２ａに埋込んであるとともに、永久磁石の端面と連通
するように磁力線の短絡を防止するための空隙４２ｃを
半径方向に形成してある。そして、空隙４２ｃの一方の
端部を永久磁石４２ｂの端面外側縁と一致させていると
ともに、空隙４２ｃの他方の端部を永久磁石４２ｂの端
面内側縁よりも内方寄り所定位置に対応させている。

【００５０】したがって、回転子鉄心４２ａの各分割部
のスキュー角度を大きくでき、ひいては分割数を少なく
できるので、回転子４２の構成を簡素化でき、製造を容
易化できる。また、図７に示すように、隣合う永久磁石
４２ｂの端面外側縁と対向する端部が一致するように空
隙４２ｃを形成すれば、空隙４２ｃの幅を一層幅広にで
きるので、スキュー角度を一層大きくでき、分割数を一
層少なくできる。

【００５１】図８は回転子鉄心４２ａを５分割した具体
例を示す斜視図、図９は各分割部を示す図であり、回転
子鉄心４２ａの両端部に非磁性体からなる端板４２ｄを
配置し、全ての分割部をピン、ボルト等の固定部材４２
ｅで一体化している。また、この具体例においては極対
数が２であり、スキュー角度が３．７５°であるから、
最初の分割部と５番目の分割部との間のスキュー角度は
１５°となり、スロット数が２４の場合には１スロット
に対し電気的に３６０°回転したのと等価になる。図１
０は回転子４２の回転位置に対応する１相当りの空隙磁
束密度の変化を示す図であり、図５と比較して大巾にス
ロットリプルを低減できたことが分る。また、上記固定
部材４２ｅの配置位置として回転子鉄心４２ａの磁束変
化が少ない位置を選択すれば、磁束の流れの変化を少な
くでき、鉄損を減少させてブラシレスＤＣモータの一層
の高効率化を達成できる。この場合において、固定部材
４２ｅとしては非磁性体であってもよく、また磁性体で
あってもよい。また、各分割部間に非磁性体からなる補
強板を介在させてもよい。

【００５２】さらに、一般に回転子４２は冷媒通過用の
穴を形成する必要があるが、上記のように広幅に形成さ
れた空隙４２ｃを冷媒通過用の穴として機能させること
により、穴形成のための特別の加工を不要にできる。さ
らにまた、冷媒通過用の穴を別途形成する場合には、エ
ポキシ系接着剤に非磁性体からなる充填材を混入した充
填接着剤を空隙４２ｃに充填し、永久磁石をエポキシ系
接着剤により固定することにより、固定部材４２ｅを省
略できる。尚、充填接着剤による接着固定とバインドワ
イヤー、非磁性金属管による固定とを併用することもも
ちろん可能であり、この場合には、バインドワイヤーの
小径化、金属管の薄肉化が可能である。

【００５３】図１１（Ａ）は永久磁石の構成を示す斜視
図、図１１（Ｂ）は回転子４２の縦断面図であり、図３
の構成例と異なる点は永久磁石４２ｂの、他の永久磁石
４２ｂと対向する端部が凸曲面に形成されている点のみ
である。したがって、この構成例においては永久磁石４
２ｂの端部への応力集中を低減でき、高速回転時の永久
磁石の破損を防止できるので、特別な補強を施す必要が
なくなり、回転子４２の構成を簡素化できる。

【００５４】図１２（Ａ）は永久磁石の他の構成例を示
す斜視図、図１２（Ｂ）は回転子４２の縦断面図であ
り、図１１の構成例と異なる点は、永久磁石４２ｂ自体
が湾曲され、中央部が回転子の中心軸側に押入する状態
で回転子鉄心４２ａに埋込まれている点のみである。し
たがって、この構成例においては永久磁石４２ｂの端部
のみならず、ほぼ全範囲にわたって応力集中を低減で
き、高速回転時の永久磁石の破損を一層確実に防止でき
る。

【００５５】

【実施例２】図１３はこの発明のブラシレスＤＣモータ
駆動装置の他の実施例を示すブロック図であり、交流電
源１をコンバータ２に供給することにより直流電圧を
得、さらにインバータ３に供給することにより三相交流
電圧を得、圧縮機４ａを駆動するためのブラシレスＤＣ
モータ４の電機子巻線に供給している。そして、ブラシ
レスＤＣモータ４の電機子電流に基づいて回転位置検出
部５１により回転子の推定回転位置を検出し、推定回転
位置検出信号に基づいて回転速度算出部５２によりブラ
シレスＤＣモータ４の回転速度を算出する。また、コン
バータ２の通電電流を入力電流検出部６１により検出
し、電流垂下要否判別部６２により、検出された入力電
流を所定の基準電流と比較することにより電流垂下の要
否を判別し、電流垂下が必要であることを示す判別結果
に基づいて回転速度指令低減部６３により回転速度指令
を低減する。そして、回転速度偏差算出部６４により、
低減された回転速度指令および回転速度算出部５２によ
り算出された実際の回転速度との偏差を算出し、ＰＩ制
御部６５において、算出された偏差に対応する電圧指令
を得てＰＷＭ制御部６６に供給する。また、回転速度算
出部５２により算出された回転速度に基づいて、予め複
数の進み位相角が格納されている進み位相角テーブル６
７から該当する進み位相角を読み出してＰＷＭ制御部６
６に供給しているとともに、回転位置検出部５１により
検出された回転子の推定回転位置をＰＷＭ制御のための
基準信号としてＰＷＭ制御部６６に供給している。この
ＰＷＭ制御部６６は、ブラシレスＤＣモータ（４）の電
機子電流の位相を誘起電圧よりも進ませるべくインバー
タ（３）に対してスイッチング指令を与える。

【００５６】上記進み位相角テーブル６７に予め格納さ
れる進み位相角としては、例えば、図１４に示すよう
に、回転速度が低い領域において徐々に進み位相角が増
加するように設定されているとともに、回転速度がある
程度高い領域において急激に進み位相角が増加するよう
に設定されており、さらに、回転速度が著しく高い領域
において進み位相角がほぼ飽和するように設定されてい
ることが好ましい。このように進み位相角を設定してお
けば、ブラシレスＤＣモータ４の誘起電圧が余り問題に
ならない低回転速度領域においては進み位相角を十分に
小さくしてほぼ通常のインバータ制御を行ない、回転速
度がある程度高くなった高回転速度領域において進み位
相角を十分に大きくしてブラシレスＤＣモータ４の誘起
電圧低減効果を十分に発揮させ、高回転速度領域まで運
転範囲を拡大できる。尚、それ以上の高回転速度領域に
おいては、進み位相角が過大になることに伴なう不都合
を解消させるべく進み位相角をほぼ飽和させている。具
体的には、例えば、ブラシレスＤＣモータ４に要求され
る発生トルク、電機子電流の直軸方向の電流ｉｄおよび
横軸方向の電流ｉｑの関係を規定する数６に基づいて回
転速度に対応する進み位相角を算出できる。但し、Ｖａ
ｍはブラシレスＤＣモータ４の端子電圧の上限値、ｐは
突極係数である。

【００５７】

【数６】

【００５８】この実施例においては、ＰＩ制御部６５か
ら出力される電圧指令のみならず、ブラシレスＤＣモー
タ４の回転速度に対応して進み位相角テーブル６７から
読み出される進み位相角をも入力としてＰＷＭ制御部６
６によりスイッチング指令を出力するのであるから、イ
ンバータ３の出力電圧の位相を読み出された進み位相角
だけ進めることができ、ひいてはブラシレスＤＣモータ
４の電機子巻線に供給される電機子電流の位相をブラシ
レスＤＣモータ４の誘起電圧の位相よりも所定の位相角
だけ進ませることができる。この結果、電機子電流の直
軸方向の電流が負になり、結果的にブラシレスＤＣモー
タ４の誘起電圧が低減されるのであるから、ブラシレス
ＤＣモータ４の運転範囲の拡大を達成できる。また、イ
ンバータ３の出力電圧の位相とブラシレスＤＣモータ４
の電機子電流の位相とは、ブラシレスＤＣモータ４の回
転速度に対応して予め分っているのであるから、回転速
度に対応する進み位相角を予め進み位相角テーブル６７
に格納しておいて、進み位相角に基づいてインバータ３
をＰＷＭ制御するだけで、電機子電流の位相をブラシレ
スＤＣモータ４の誘起電圧の位相よりも所定の位相角だ
け進ませることができる。したがって、ブラシレスＤＣ
モータ４の電機子電流の位相を検出する必要がなくな
り、ブラシレスＤＣモータ駆動装置の構成を簡素化でき
る。

【００５９】さらに、コンバータ２の通電電流が所定の
限界電流以上になれば、電流垂下が必要であることを示
す判別結果が電流垂下要否判別部６２から出力され、回
転速度指令低減部６３により回転速度指令を低減する。
したがって、コンバータ２の通電電流の異常な増加を防
止でき、インバータ容量を最大限に活用することが可能
になる。

【００６０】

【実施例３】図１５はこの発明のブラシレスＤＣモータ
駆動装置のさらに他の実施例を示すブロック図であり、
図１３の実施例と異なる点は、回転速度偏差算出部６４
により算出された回転速度の偏差を入力として進み位相
角に対する補正量を算出する進み位相角補正演算部６８
と、算出された補正量に基づいて、進み位相角テーブル
６７から読み出された進み位相角を補正する進み位相角
補正部６９と、補正された進み位相角が所定の限界進み
位相角を越えないように制限してＰＷＭ制御部６６に供
給する進み位相角制限部７０とをさらに含んでいる点の
みである。

【００６１】したがって、この実施例の場合には、回転
速度指令が実際の回転速度よりも大きい場合に進み位相
角テーブル６７から読み出された進み位相角を大きくす
べく補正を行ない、逆に、回転速度指令が実際の回転速
度以下の場合に進み位相角補正演算部６８から出力され
る補正量を減少させ、補正後の進み位相角を進み位相角
テーブル６７から読み出された進み位相角に近づける。
また、この実施例の場合には、進み位相角補正演算部６
８により得られる補正量によっては補正後の進み位相角
が大きくなりすぎる場合があるので、進み位相角制限部
７０により過大な進み位相角を制限し、不都合のないブ
ラシレスＤＣモータ４の駆動を達成する。

【００６２】以上の説明から明らかなように、進み位相
角テーブル６７から読み出した進み位相角に対して補正
を行なうようにしているので、進み位相角テーブル６７
の内容が誤差を含んでいても、補正を施すことにより、
誤差のない進み位相角に基づく制御を達成できる。

【００６３】

【実施例４】図１６はこの発明のブラシレスＤＣモータ
駆動装置のさらに他の実施例を示すブロック図であり、
図１５の実施例と異なる点は、回転速度指令低減部６３
を省略しているとともに、進み位相角補正演算部６８と
して、回転速度偏差算出部６４により算出された回転速
度の偏差および電流垂下要否判別部６２からの判別結果
を入力として進み位相角に対する補正量を算出するもの
を採用した点のみである。

【００６４】したがって、この実施例の場合には、実施
例３の作用に加えて、電流垂下が必要な場合に、進み位
相角補正演算部６８により負の進み位相補正量を算出
し、補正後の進み位相量を小さくできるのであり、しか
も、ＰＩ制御部６５を経由させることなくＰＷＭ制御部
６６に電流垂下が必要であることを反映できるので、電
流垂下が必要な場合のＰＷＭ制御を高速にかつ精度よく
達成できる。

【００６５】

【実施例５】図１７はこの発明のブラシレスＤＣモータ
駆動装置のさらに他の実施例を示すブロック図であり、
図１５の実施例と異なる点は、進み位相角補正演算部６
８として、回転速度偏差算出部６４により算出された回
転速度の偏差および入力電流検出部６１からの入力電流
検出信号を入力として進み位相角に対する補正量を算出
するものを採用した点のみである。

【００６６】したがって、この実施例の場合には、実施
例３の作用に加えて、回転速度偏差算出部６４により算
出された回転速度の偏差がほぼ０の場合に、コンバータ
２の通電電流が最小になるように進み位相角を補正で
き、ブラシレスＤＣモータ４の、より高効率な運転を達
成できる。

【００６７】

【実施例６】図１８はこの発明のブラシレスＤＣモータ
駆動装置のさらに他の実施例を示すブロック図であり、
交流電源１をコンバータ２に供給することにより直流電
圧を得、さらにインバータ３に供給することにより三相
交流電圧を得、圧縮機４ａを駆動するためのブラシレス
ＤＣモータ４の電機子巻線に供給している。そして、コ
ンバータ２の通電電流を入力電流検出部６１により検出
し、電流垂下要否判別部６２により、検出された入力電
流を所定の基準電流と比較することにより電流垂下の要
否を判別し、電流垂下が必要であることを示す判別結果
に基づいて回転速度指令低減部６３により回転速度指令
を低減する。また、回転速度指令低減部６３により低減
された回転速度指令およびインバータ３における通電電
流に基づいて出力電圧演算部７１により出力電圧を算出
し、回転速度指令に基づいて、予め複数の進み位相角が
格納されている進み位相角テーブル６７から該当する進
み位相角を読み出して、出力電圧補正演算部７２により
出力電圧を補正して電圧指令を得、ＰＷＭ制御部６６に
供給する。このＰＷＭ制御部６６は電圧指令に基づいて
定まるスイッチング指令をインバータ３に供給する。

【００６８】上記の構成のブラシレスＤＣモータ駆動装
置の作用は次のとおりである。回転速度指令を回転速度
指令低減部６３を介して出力電圧演算部７１に供給して
いるのであるから、コンバータ２の通電電流が過大でな
い場合には回転速度指令がそのまま出力電圧演算部７１
に供給され、コンバータ２の通電電流が過大である場合
には回転速度指令を低減して得られる新たな回転速度指
令が出力電圧演算部７１に供給される。この出力電圧演
算部７１には、インバータ３における通電電流も供給さ
れているのであるから、通電電流に基づいて出力電圧演
算部７１における出力電圧の演算を制御することによ
り、ブラシレスＤＣモータ４の回転子の推定位置を基準
とする出力電圧演算結果を得ることができる。また、回
転速度指令を進み位相角テーブル６７に供給して回転速
度指令に対応する進み位相角を読み出すことができ、上
記出力電圧演算結果と共に出力電圧補正演算部７２に供
給する。この出力電圧補正演算部７２においては、読み
出された進み位相角だけインバータ３の出力電圧の位相
をブラシレスＤＣモータ４の誘起電圧の位相よりも所定
の位相角だけ進ませるべく電圧指令を算出してＰＷＭ制
御部６６に供給するのであるから、インバータ３に対し
てスイッチング指令を与え、インバータ３の出力電圧の
位相をブラシレスＤＣモータ４の誘起電圧の位相よりも
所定の位相角だけ進ませることができる。

【００６９】以上の説明から明らかなように、ブラシレ
スＤＣモータ４の電機子の推定回転位置を検出するため
の回転位置検出部５１および回転速度演算部５２を省略
できるので構成を簡素化でき、しかもインバータ３の通
電電流に基づいて出力電圧演算部７１を制御して回転子
の推定回転位置の検出に基づく処理と等価な処理を達成
でき、この結果、ブラシレスＤＣモータ４の誘起電圧が
低減されるのであるから、ブラシレスＤＣモータ４の運
転範囲の拡大を達成できる。

【００７０】

【実施例７】図１９はこの発明のブラシレスＤＣモータ
駆動装置のさらに他の実施例を示すブロック図であり、
図１８の実施例と異なる点は、回転速度指令とインバー
タ３の出力周波数との差を算出して回転速度偏差として
出力する回転速度偏差演算部７３と、回転速度偏差に基
づいて進み位相角の補正量を算出する進み位相角補正演
算部６８と、算出された補正量に基づいて、進み位相角
テーブル６７から読み出された進み位相角を補正する進
み位相角補正部６９と、補正された進み位相角が所定の
限界進み位相角を越えないように制限して出力電圧補正
演算部７２に供給する進み位相角制限部７０とをさらに
含んでいる点のみである。

【００７１】したがって、この実施例の場合には、回転
速度指令が実際の回転速度よりも大きい場合に進み位相
角テーブル６７から読み出された進み位相角を大きくす
べく補正を行ない、逆に、回転速度指令が実際の回転速
度以下の場合に進み位相角補正演算部６８から出力され
る補正量を減少させ、補正後の進み位相角を進み位相角
テーブル６７から読み出された進み位相角に近づける。
また、この実施例の場合には、進み位相角補正演算部６
８により得られる補正量によっては補正後の進み位相角
が大きくなりすぎる場合があるので、進み位相角制限部
７０により過大な進み位相角を制限し、不都合のないブ
ラシレスＤＣモータ４の駆動を達成する。

【００７２】以上の説明から明らかなように、進み位相
角テーブル６７から読み出した進み位相角に対して補正
を行なうようにしているので、進み位相角テーブル６７
の内容が誤差を含んでいても、補正を施すことにより、
誤差のない進み位相角に基づく制御を達成できる。

【００７３】

【実施例８】図２０はこの発明のブラシレスＤＣモータ
駆動装置のさらに他の実施例を示すブロック図であり、
図１９の実施例と異なる点は、回転速度指令低減部６３
を省略しているとともに、進み位相角補正演算部６８と
して、回転速度偏差算出部７３により算出された回転速
度の偏差および電流垂下要否判別部６２からの判別結果
を入力として進み位相角に対する補正量を算出するもの
を採用した点のみである。

【００７４】したがって、この実施例の場合には、実施
例７の作用に加えて、電流垂下が必要な場合に、進み位
相角補正演算部６８により負の進み位相補正量を算出
し、補正後の進み位相量を小さくできるのであり、しか
も、出力電圧演算部７１を経由させることなく出力電圧
補正演算部７２に電流垂下が必要であることを反映でき
るので、電流垂下が必要な場合のＰＷＭ制御を高速にか
つ精度よく達成できる。

【００７５】

【実施例９】図２１はこの発明のブラシレスＤＣモータ
駆動装置のさらに他の実施例を示すブロック図であり、
図１９の実施例と異なる点は、進み位相角補正演算部６
８として、回転速度偏差算出部７３により算出された回
転速度の偏差および入力電流検出部６１からの入力電流
検出信号を入力として進み位相角に対する補正量を算出
するものを採用した点のみである。

【００７６】したがって、この実施例の場合には、実施
例７の作用に加えて、回転速度偏差算出部７３により算
出された回転速度の偏差がほぼ０の場合に、コンバータ
２の通電電流が最小になるように進み位相角を補正で
き、ブラシレスＤＣモータ４の、より高効率な運転を達
成できる。尚、この発明は上記の実施例に限定されるも
のではなく、例えば、電機子電流の直軸方向の電流を負
にできればよいのであるから、電機子電流の位相または
インバータ３の出力電圧の位相を誘起電圧の位相よりも
進める方法以外の方法を採用することが可能であるほ
か、圧縮機以外の負荷を駆動するブラシレスＤＣモータ
に適用することが可能であり、その他、この発明の要旨
を変更しない範囲内において種々の設計変更を施すこと
が可能である。

【００７７】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明は、インバ
ータにより電機子電流の位相を誘起電圧よりも進ませる
だけで誘起電圧を低減でき、この結果、高速回転を達成
できるという特有の効果を奏する。請求項２の発明は、
回転子鉄心に永久磁石を埋込んでインダクタンスを大き
く設定しているので、誘起電圧を大巾に低減でき、この
結果、より高速の回転を達成できるという特有の効果を
奏する。

【００７８】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２の効果に加え、圧縮機の定格回転数を従来の制御によ
る最高回転数の６０％以上にでき、圧縮機駆動の高効率
化を達成できるという特有の効果を奏する。請求項４の
発明は、インバータにより電機子電流の位相を誘起電圧
よりも進ませるだけで誘起電圧を低減でき、この結果、
高速回転を達成できるという特有の効果を奏する。

【００７９】請求項５の発明は、ブラシレスＤＣモータ
の回転速度に対応して予め定められている進み位相角を
進み位相角保持手段から出力し、出力された進み位相角
をも考慮してスイッチング指令出力手段からスイッチン
グ指令を出力してインバータに供給することにより、ブ
ラシレスＤＣモータの電機子電流の位相を誘起電圧より
も進ませて誘起電圧を低減でき、この結果、高速回転を
達成できるという特有の効果を奏する。

【００８０】請求項６の発明は、進み位相角保持手段に
保持されている進み位相角が正確でない場合であって
も、進み位相角補正手段により補正されかつ必要に応じ
て制限された進み位相角をも考慮してスイッチング指令
出力手段からスイッチング指令を出力してインバータに
供給することにより、ブラシレスＤＣモータの電機子電
流の位相を誘起電圧よりも進ませて誘起電圧を低減で
き、この結果、高速回転を達成できるという特有の効果
を奏する。

【００８１】請求項７の発明は、請求項６の効果に加
え、電流垂下が必要であると判別された場合には進み位
相角補正手段により進み位相角が小さくなるように補正
を行なうので、電流垂下を高速に、かつ高精度に達成で
きるという特有の効果を奏する。請求項８の発明は、請
求項６の効果に加え、電流垂下が必要であることを示す
判別結果に基づいて回転速度指令を低下させるべく補正
して電流垂下を高速かつ高精度に達成できるとともに、
コンバータ通電電流に基づいて進み位相角の補正をも行
なうのでコンバータ通電電流を最小とすべくインバータ
制御を行ない、一層高効率のブラシレスＤＣモータの駆
動を達成できるという特有の効果を奏する。

【００８２】請求項９の発明は、回転速度指令に対応し
て予め定められている進み位相角を進み位相角保持手段
から出力し、出力された進み位相角をも考慮してスイッ
チング指令出力手段からスイッチング指令を出力してイ
ンバータに供給することにより、ブラシレスＤＣモータ
の電機子電流の位相を誘起電圧よりも進ませて誘起電圧
を低減でき、この結果、高速回転を達成でき、しかも、
回転子の回転位置および回転速度を検出する機構、電気
回路等を不要にできるので、構成を簡素化できるという
特有の効果を奏する。

【００８３】請求項１０の発明は、進み位相角保持手段
に保持されている進み位相角が正確でない場合であって
も、進み位相角補正手段により補正されかつ必要に応じ
て制限された進み位相角をも考慮してスイッチング指令
出力手段からスイッチング指令を出力してインバータに
供給することにより、ブラシレスＤＣモータの電機子電
流の位相を誘起電圧よりも進ませて誘起電圧を低減で
き、この結果、高速回転を達成でき、しかも回転子の回
転位置および回転速度を検出する機構、電気回路等を不
要にできるので、構成を簡素化できるという特有の効果
を奏する。

【００８４】請求項１１の発明は、請求項１０の効果に
加え、電流垂下が必要であると判別された場合には進み
位相角補正手段により進み位相角が小さくなるように補
正を行なうので、電流垂下を高速に、かつ高精度に達成
できるという特有の効果を奏する。請求項１２の発明
は、請求項１０の効果に加え、電流垂下が必要であるこ
とを示す判別結果に基づいて回転速度指令を低下させる
べく補正して電流垂下を高速かつ高精度に達成できると
ともに、コンバータ通電電流に基づいて進み位相角の補
正をも行なうのでコンバータ通電電流を最小とすべくイ
ンバータ制御を行ない、一層高効率のブラシレスＤＣモ
ータの駆動を達成できるという特有の効果を奏する。

【００８５】請求項１３の発明は、回転子鉄心に永久磁
石を埋込んでインダクタンスを大きく設定しているの
で、誘起電圧を大幅に低減でき、この結果、より高速の
回転を達成できるという特有の効果を奏する。請求項１
４の発明は、請求項４から請求項１３の何れかの効果に
加え、定格回転数を従来の制御による最高回転数の６０
％以上にでき、圧縮機駆動の高効率化を達成できるとい
う特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のブラシレスＤＣモータ制御装置の一
実施例を概略的に示すブロック図である。

【図２】この発明の制御方法が適用されるブラシレスＤ
Ｃモータの構成の一例を示す概略縦断面図である。

【図３】この発明の制御方法が適用されるブラシレスＤ
Ｃモータの他の構成例を示す概略縦断面図である。

【図４】回転子の表面に永久磁石を配置してなるブラシ
レスＤＣモータに対してｉｄ＝０制御を適用した場合、
ｉｄ＜０制御を適用した場合、回転子の内部に永久磁石
を埋込んでなるブラシレスＤＣモータに対してｉｄ＜０
制御を適用した場合の回転数に対するトルクの変化を示
す図である。

【図５】スキュー角度が０°の回転子を有するブラシレ
スＤＣモータの、回転子の回転位置に対応する１相当り
の空隙磁束密度の変化を示す図である。

【図６】スキュー角度を大きく設定できる回転子の一例
を示す概略縦断面図である。

【図７】スキュー角度を大きく設定できる回転子の他の
例を示す概略縦断面図である。

【図８】回転子鉄心を５分割した具体例を示す斜視図で
ある。

【図９】図８の具体例の各分割部を示す図である。

【図１０】図８の具体例における、回転子の回転位置に
対応する１相当りの空隙磁束密度の変化を示す図であ
る。

【図１１】この発明の制御方法が適用されるブラシレス
ＤＣモータの構成のさらに他の例を示す概略縦断面図で
ある。

【図１２】この発明の制御方法が適用されるブラシレス
ＤＣモータの他の構成例を示す概略縦断面図である。

【図１３】この発明のブラシレスＤＣモータ駆動装置の
他の実施例を示すブロック図である。

【図１４】進み位相角テーブルに予め格納される進み位
相角と回転速度との関係を示す概略図である。

【図１５】この発明のブラシレスＤＣモータ駆動装置の
他の実施例を示すブロック図である。

【図１６】この発明のブラシレスＤＣモータ駆動装置の
他の実施例を示すブロック図である。

【図１７】この発明のブラシレスＤＣモータ駆動装置の
他の実施例を示すブロック図である。

【図１８】この発明のブラシレスＤＣモータ駆動装置の
他の実施例を示すブロック図である。

【図１９】この発明のブラシレスＤＣモータ駆動装置の
他の実施例を示すブロック図である。

【図２０】この発明のブラシレスＤＣモータ駆動装置の
他の実施例を示すブロック図である。

【図２１】この発明のブラシレスＤＣモータ駆動装置の
他の実施例を示すブロック図である。

【図２２】回転子鉄心の周縁に永久磁石を貼り付けてな
る回転子を有するブラシレスＤＣモータの特性を示す図
である。

【図２３】最高回転数を高く設定した場合のブラシレス
ＤＣモータの特性を示す図である。

【図２４】回転数の変動に対応するブラシレスＤＣモー
タの効率を示す図である。

【符号の説明】

３インバータ４ブラシレスＤＣモータ６
インバータ制御部４１電機子４２回転子４２ａ回転子鉄心
４２ｂ永久磁石５１回転位置検出部５２回転速度算出部６
１入力電流検出部６２電流垂下要否判別部６３回転速度指令低減
部６６ＰＷＭ制御部６７進み位相角テーブル６８進み位相角補正演算部６９進み位相角補正
部７０進み位相角制限部７１出力電圧演算部７２出力電圧補正演算部７３回転速度偏差演算
部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平１−248987（ＪＰ，Ａ) 特開平３−215184（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 6/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】回転子鉄心（４２ａ）に永久磁石（４２
ｂ）を設けてなる回転子（４２）と電機子鉄心に三相巻
線を設けてなる電機子（４１）とを有するブラシレスＤ
Ｃモータ（４）の前記三相巻線に供給する三相交流電流
をインバータ（３）により制御する駆動方法であって、
ブラシレスＤＣモータ（４）の電機子電流の位相を誘起
電圧よりも進ませるべくインバータ(３)の出力電流ある
いは電圧を制御することを特徴とするブラシレスＤＣモ
ータ駆動方法。
【請求項２】ブラシレスＤＣモータ（４）が、回転子
鉄心（４２ａ）に永久磁石（４２ｂ）を埋込んでなる回
転子（４２）を有するものである請求項１に記載のブラ
シレスＤＣモータ駆動方法。
【請求項３】ブラシレスＤＣモータ（４）が圧縮機を
駆動するものである請求項１または請求項２に記載のブ
ラシレスＤＣモータ駆動方法。
【請求項４】回転子鉄心（４２ａ）に永久磁石（４２
ｂ）を設けてなる回転子（４２）と電機子鉄心に三相巻
線を設けてなる電機子（４１）とを有するブラシレスＤ
Ｃモータ（４）の前記三相巻線に供給する三相交流電流
をインバータ（３）により制御する駆動装置であって、
ブラシレスＤＣモータ（４）の電機子電流の位相を誘起
電圧よりも進ませるべくインバータ(３)の出力電流ある
いは電圧を制御するインバータ制御手段（６）を含むこ
とを特徴とするブラシレスＤＣモータ駆動装置。
【請求項５】インバータ制御手段（６）が、ブラシレ
スＤＣモータ（４）の回転子の回転位置および回転速度
を検出する回転子位置・速度検出手段（５１）（５２）
と、ブラシレスＤＣモータ（４）の回転速度に対応する
進み位相角を出力する進み位相角保持手段（６７）と、
ブラシレスＤＣモータ(４)に対する回転速度指令に基づ
いて定まる電圧指令および出力された進み位相角を入力
としてインバータ（３）に供給すべきスイッチング指令
を出力するスイッチング指令出力手段（６６）とを含ん
でいる請求項４に記載のブラシレスＤＣモータ駆動装
置。
【請求項６】インバータ制御手段（６）が、ブラシレ
スＤＣモータ（４）の回転子の回転位置および回転速度
を検出する回転子位置・速度検出手段（５１）（５２）
と、ブラシレスＤＣモータ（４）の回転速度に対応する
進み位相角を出力する進み位相角保持手段（６７）と、
回転速度指令に対する実際の回転速度の偏差に基づい
て、出力された進み位相角を補正する進み位相角補正手
段（６８）（６９）と、補正された進み位相角が所定の
進み位相角を越えないように制限する進み位相角制限手
段（７０）と、ブラシレスＤＣモータ（４）に対する回
転速度指令に基づいて定まる電圧指令および補正され、
かつ必要に応じて制限された進み位相角を入力としてイ
ンバータ（３）に供給すべきスイッチング指令を出力す
るスイッチング指令出力手段(６６)とを含んでいる請求
項４に記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置。
【請求項７】コンバータ（２）の通電電流に基づいて
電流垂下の要否を判別する電流垂下要否判別手段（６
１）（６２）をさらに含んでいるとともに、進み位相角
補正手段（６８）（６９）が、回転速度指令に対する実
際の回転速度の偏差および電流垂下要否判別結果に基づ
いて、出力された進み位相角を補正するものである請求
項６に記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置。
【請求項８】コンバータ（２）の通電電流に基づいて
電流垂下の要否を判別して回転速度指令を補正する回転
速度指令補正手段（６１）（６２）（６３）をさらに含
んでいるとともに、進み位相角補正手段（６８）（６
９）が、回転速度指令に対する実際の回転速度の偏差お
よびコンバータ（２）の通電電流に基づいて、出力され
た進み位相角を補正するものである請求項６に記載のブ
ラシレスＤＣモータ駆動装置。
【請求項９】インバータ制御手段（６）が、回転子速
度指令に対応する進み位相角を出力する進み位相角保持
手段（６７）と、回転速度指令に基づいて定まる電圧指
令および出力された進み位相角を入力としてインバータ
（３）に供給すべきスイッチング指令を出力するスイッ
チング指令出力手段(６６)（７２）とを含んでいる請求
項４に記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置。
【請求項１０】インバータ制御手段（６）が、回転速
度指令に対応する進み位相角を出力する進み位相角保持
手段（６７）と、回転速度指令に対するインバータ
（３）の出力周波数に基づいて定まる回転速度の偏差に
基づいて、出力された進み位相角を補正する進み位相角
補正手段（６８）（６９）（７３）と、補正された進み
位相角が所定の進み位相角を越えないように制限する進
み位相角制限手段（７０）と、回転速度指令および補正
され、かつ必要に応じて制限された進み位相角を入力と
してインバータ（３）に供給すべきスイッチング指令を
出力するスイッチング指令出力手段(６６)（７１）（７
２）とを含んでいる請求項４に記載のブラシレスＤＣモ
ータ駆動装置。
【請求項１１】コンバータ（２）の通電電流に基づ
いて電流垂下の要否を判別する電流垂下要否判別手段
（６１）（６２）をさらに含んでいるとともに、進み位
相角補正手段（６８）（６９）（７３）が、回転速度指
令に対するインバータ（３）の出力周波数に基づいて定
まる回転速度の偏差および電流垂下要否判別結果に基づ
いて、出力された進み位相角を補正するものである請求
項１０に記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置。
【請求項１２】コンバータ（２）の通電電流に基づ
いて電流垂下の要否を判別して回転速度指令を補正する
回転速度指令補正手段（６１）（６２）（６３）をさら
に含んでいるとともに、進み位相角補正手段（６８）
（６９）（７３）が、回転速度指令に対するインバータ
（３）の出力周波数に基づいて定まる回転速度の偏差お
よびコンバータ（２）の通電電流に基づいて、出力され
た進み位相角を補正するものである請求項１０に記載の
ブラシレスＤＣモータ駆動装置。
【請求項１３】ブラシレスＤＣモータ(4)が、回転子
鉄心（４２ａ）に永久磁石（４２ｂ）を埋込んでなる回
転子（４２）を有するものある請求項４から請求項１２
の何れかに記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置。
【請求項１４】ブラシレスＤＣモータ（４）が圧縮機
を駆動するものである請求項４から請求項１３の何れか
に記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置。