JP5711683B2 - Motor driving device, air conditioner equipped with the same, and motor driving method - Google Patents

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Description

本発明は、モータ駆動装置、及びこれを備えた空気調和機、並びにモータ駆動方法に関する。   The present invention relates to a motor driving device, an air conditioner including the same, and a motor driving method.

近年、圧縮機のモータが備える永久磁石として、安価なフェライト磁石が用いられているが、フェライト磁石は低温環境で減磁しやすい特性（低温減磁特性）を有している。
ここで、「減磁」とは、磁石の渦電流損による温度上昇や、電流によって生じる逆磁界などにより、磁石全体の磁気モーメントが減少することを意味している。
このような永久磁石の減磁を防止するための技術として、以下に示すものが知られている。 In recent years, inexpensive ferrite magnets have been used as permanent magnets provided in motors of compressors. However, ferrite magnets have a characteristic of being easily demagnetized in a low temperature environment (low temperature demagnetization characteristics).
Here, “demagnetization” means that the magnetic moment of the entire magnet decreases due to a temperature rise due to eddy current loss of the magnet, a reverse magnetic field generated by the current, or the like.
The following techniques are known as techniques for preventing such demagnetization of the permanent magnet.

例えば、特許文献１には、ＤＣ電流検出回路（電流検出器）の出力に基づき相電流演算部（電流再現部）にてモータ相電流を演算し、当該モータ相電流が所定の閾値以上となった場合にブラシレスモータ（モータ）の周波数を下げる電流制限機能を備えた圧縮機用ブラシレスモータ駆動装置について記載されている。
特許文献１に記載の技術では、電圧比較回路によって決定される過電流保護停止閾値を、減磁電流未満である所定値に変更することによって永久磁石の減磁を防止している。 For example, in Patent Document 1, a motor phase current is calculated by a phase current calculation unit (current reproduction unit) based on an output of a DC current detection circuit (current detector), and the motor phase current becomes a predetermined threshold value or more. A brushless motor driving device for a compressor having a current limiting function for lowering the frequency of a brushless motor (motor) in this case is described.
In the technique described in Patent Document 1, the demagnetization of the permanent magnet is prevented by changing the overcurrent protection stop threshold determined by the voltage comparison circuit to a predetermined value that is less than the demagnetization current.

また、特許文献２には、圧縮機温度検知手段によって検知される温度に応じてモータの過電流検知レベルを切り替える空気調和機について記載されている。そして、検出されるモータ電流が過電流検知レベルを超えた場合にはモータの回転速度を制限することで、モータが備える永久磁石の減磁を防止している。   Patent Document 2 describes an air conditioner that switches the overcurrent detection level of a motor in accordance with the temperature detected by the compressor temperature detection means. And when the detected motor current exceeds the overcurrent detection level, the demagnetization of the permanent magnet provided in the motor is prevented by limiting the rotational speed of the motor.

特開２００９−１９８１３９号公報JP 2009-198139 A 特開２００５−３０８２３３号公報JP 2005-308233 A

ところで、特許文献１，２に記載の技術では、モータ電流が所定の電流制限閾値を超えると、マイコンからモータの周波数を下げる（つまり、モータを減速させる）指令信号がインバータに出力される。また、モータ電流が所定の過電流保護閾値を超えると、マイコンからモータの駆動を停止させる指令信号がインバータに出力される。   By the way, in the techniques described in Patent Documents 1 and 2, when the motor current exceeds a predetermined current limit threshold, a command signal for reducing the motor frequency (that is, decelerating the motor) is output from the microcomputer to the inverter. Further, when the motor current exceeds a predetermined overcurrent protection threshold, a command signal for stopping the motor drive is output from the microcomputer to the inverter.

そうすると、例えば、空気調和機において暖房運転を行う際にモータを高速回転させようとすると、前記したモータの減速制御又は停止制御が行われることによって、目標回転速度に到達するまでに長時間を要することになる。さらに、このような場合には、モータの減速と加速とを繰り返してしまう可能性が高く、モータの駆動が不安定になるという問題もある。   Then, for example, if the motor is to be rotated at a high speed when performing the heating operation in the air conditioner, it takes a long time to reach the target rotational speed by performing the above-described motor deceleration control or stop control. It will be. Further, in such a case, there is a high possibility that the motor is repeatedly decelerated and accelerated, and there is a problem that the driving of the motor becomes unstable.

そこで、本発明の課題は、モータを安定的に駆動させつつ、モータが有する永久磁石の減磁抑制を適切に行うことにある。   Accordingly, an object of the present invention is to appropriately suppress demagnetization of a permanent magnet included in a motor while driving the motor stably.

前記課題を達成するために、本発明は、モータの加速レートを制限する際の電流閾値である加速レート制限閾値を、モータ温度検出手段によって検出されるモータ温度に対応して設定する電流閾値設定部と、電流検出手段によって検出される電流値に対応するモータ電流と、前記電流閾値設定部から入力される前記加速レート制限閾値とを比較し、当該比較結果に応じて前記モータの加速レートを設定する加速レート設定部と、前記加速レート設定部によって設定される前記加速レートに従ってインバータに駆動信号を出力する駆動信号発生部と、を備え、前記加速レート制限閾値は、前記モータを減磁保護するための電流閾値である減磁保護閾値よりも小さく、前記モータ温度が高くなるにつれて、前記加速レート制限閾値が大きくなるように設定され、前記加速レート設定部は、前記モータ電流が前記加速レート制限閾値以上である場合、前記加速レートをゼロ以上である第１所定値に設定することで前記加速レートを制限する加速レート制限処理と、前記モータ電流が前記加速レート制限閾値未満である場合、前記加速レートを前記第１所定値よりも大きい第２所定値に設定することで前記モータ電流を前記加速レート制限閾値に近づける通常加速処理と、を交互に繰り返すことを特徴とする。
本発明のその他の態様については、後記する実施の形態において説明する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a current threshold setting for setting an acceleration rate limiting threshold, which is a current threshold for limiting the acceleration rate of a motor, corresponding to the motor temperature detected by the motor temperature detecting means. The motor current corresponding to the current value detected by the current detecting means and the acceleration rate limiting threshold input from the current threshold setting unit, and the acceleration rate of the motor is determined according to the comparison result. An acceleration rate setting unit for setting, and a drive signal generating unit for outputting a drive signal to an inverter according to the acceleration rate set by the acceleration rate setting unit , wherein the acceleration rate limit threshold protects the motor from demagnetization The acceleration rate limit threshold increases as the motor temperature increases. The acceleration rate setting unit is configured to limit the acceleration rate by setting the acceleration rate to a first predetermined value that is equal to or greater than zero when the motor current is equal to or greater than the acceleration rate limit threshold. When the motor current is less than the acceleration rate limit threshold, the motor current is brought closer to the acceleration rate limit threshold by setting the acceleration rate to a second predetermined value that is larger than the first predetermined value. The normal acceleration process is alternately repeated .
Other aspects of the present invention will be described in the embodiments described later.

本発明によれば、モータを安定的に駆動させつつ、モータが有する永久磁石の減磁抑制を適切に行うことができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, demagnetization suppression of the permanent magnet which a motor has can be performed appropriately, driving a motor stably.

本発明の第１実施形態に係るモータ制御装置を用いた空気調和機のシステム構成図である。1 is a system configuration diagram of an air conditioner using a motor control device according to a first embodiment of the present invention. 圧縮機に設置されたモータを駆動させるモータ駆動装置を含む構成図である。It is a block diagram containing the motor drive device which drives the motor installed in the compressor. 低温減磁特性を有する永久磁石を用いたモータにおいて、モータ巻線温度に対するモータ減磁電流、及びモータ減磁保護閾値の関係を示すマップである。6 is a map showing a relationship between a motor demagnetization current and a motor demagnetization protection threshold with respect to a motor winding temperature in a motor using a permanent magnet having a low temperature demagnetization characteristic. 素子短絡保護閾値、モータ減磁電流、モータ減磁保護閾値、及び加速レート制限閾値と、モータ温度との関係を示すマップである。It is a map which shows the relationship between an element short circuit protection threshold value, a motor demagnetization current, a motor demagnetization protection threshold value, an acceleration rate limit threshold value, and a motor temperature. インバータ制御手段が行う処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the process which an inverter control means performs. モータの回転速度の時間的変化を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the time change of the rotational speed of a motor. モータの回転速度の時間的変化を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the time change of the rotational speed of a motor. 本発明の第２実施形態に係るモータ駆動装置において、素子短絡保護閾値、モータ減磁電流、モータ減磁保護閾値、及び加速レート制限閾値と、モータ温度との関係を示すマップである。In the motor drive device concerning a 2nd embodiment of the present invention, it is a map which shows the relation between element temperature short circuit protection threshold, motor demagnetization current, motor demagnetization protection threshold, acceleration rate limit threshold, and motor temperature. インバータ制御手段が行う処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the process which an inverter control means performs. 本発明の第３実施形態に係るモータ駆動装置を用いた空気調和機において、圧縮機駆動用モータの加速レート制限値を０min−１／secとしたときの回転速度とモータ相電流との関係を示す特性図である。In the air conditioner using the motor driving device according to the third embodiment of the present invention, the relationship between the rotational speed and the motor phase current when the acceleration rate limit value of the compressor driving motor is 0 min −1 / sec. FIG. 空気調和機の制御手段が行う処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the process which the control means of an air conditioner performs. （ａ）はトルク外乱抑制制御を行った場合において、圧縮機の圧力を変化させたときのモータ電流特性を示す説明図であり、（ｂ）はトルク変動抑制制御を実行する領域Ｔと、電流変動抑制制御を実行する領域Ｉとにおける相電流波形を示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the motor current characteristic when changing the pressure of a compressor in the case of performing torque disturbance suppression control, (b) is the area | region T which performs torque fluctuation suppression control, and electric current It is explanatory drawing which shows a phase current waveform in the area | region I which performs fluctuation | variation suppression control. トルク外乱抑制制御を行った場合において、圧縮機の圧力を変化させたときのモータ電流特性と、実負荷例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the motor current characteristic when the pressure of a compressor is changed, and the example of an actual load, when torque disturbance suppression control is performed.

以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

≪第1実施形態≫
＜空気調和機の構成＞
図１は、本実施形態に係るモータ制御装置を用いた空気調和機のシステム構成図である。空気調和機Ａは、室内機Ｉｕと室外機Ｏｕとが冷媒配管Ｌで接続され、リモコンＲｅから入力される赤外線信号に従って、所定の空調運転を行うようになっている。
室内機Ｉｕは、膨張弁４と、室内熱交換器５と、室内ファン５ａと、室内制御装置１００ａと、を備えている。また、室外機Ｏｕは、圧縮機１と、四方弁２と、室外熱交換器３と、室外ファン３ａと、室外制御装置１００ｂと、を備えている。 ≪First embodiment≫
<Configuration of air conditioner>
FIG. 1 is a system configuration diagram of an air conditioner using a motor control device according to the present embodiment. In the air conditioner A, an indoor unit Iu and an outdoor unit Ou are connected by a refrigerant pipe L, and a predetermined air conditioning operation is performed according to an infrared signal input from a remote controller Re.
The indoor unit Iu includes an expansion valve 4, an indoor heat exchanger 5, an indoor fan 5a, and an indoor control device 100a. The outdoor unit Ou includes a compressor 1, a four-way valve 2, an outdoor heat exchanger 3, an outdoor fan 3a, and an outdoor control device 100b.

圧縮機１には、冷房時と暖房時で冷媒の流れを切り替える四方弁２が接続されている。この四方弁２の一方側には、冷房運転時に凝縮器として機能し、暖房運転時に蒸発器として機能する室外熱交換器３が冷媒配管Ｌを介して接続されている。また、四方弁２の他方側には、冷房運転時に蒸発器として機能し、暖房運転時に凝縮器として機能する室内熱交換器５が冷媒配管Ｌを介して接続されている。
さらに、室外熱交換器３と室内熱交換器５との間には減圧装置である膨張弁４が接続されている。ちなみに、圧縮機１から四方弁２へ吐出される冷媒の圧力を検知する圧力センサ（図示せず）が設置されている。
このように、圧縮機１と、四方弁２と、室外熱交換器３と、膨張弁４と、室内熱交換器５とは冷媒配管Ｌで接続され、ヒートポンプサイクルを構成している。 Connected to the compressor 1 is a four-way valve 2 that switches the flow of refrigerant between cooling and heating. An outdoor heat exchanger 3 that functions as a condenser during cooling operation and functions as an evaporator during heating operation is connected to one side of the four-way valve 2 via a refrigerant pipe L. Further, an indoor heat exchanger 5 that functions as an evaporator during cooling operation and functions as a condenser during heating operation is connected to the other side of the four-way valve 2 via a refrigerant pipe L.
Further, an expansion valve 4 that is a decompression device is connected between the outdoor heat exchanger 3 and the indoor heat exchanger 5. Incidentally, a pressure sensor (not shown) for detecting the pressure of the refrigerant discharged from the compressor 1 to the four-way valve 2 is installed.
Thus, the compressor 1, the four-way valve 2, the outdoor heat exchanger 3, the expansion valve 4, and the indoor heat exchanger 5 are connected by the refrigerant pipe L to constitute a heat pump cycle.

なお、暖房運転及び冷房運転における各機器の機能については周知であるから、詳細な説明を省略する。
以下の説明において、圧縮機１が備えるモータＭの駆動を制御する制御装置（室外制御装置１００ｂ）を、「モータ駆動装置１００」と記すことがあるものとする。 In addition, since the function of each apparatus in heating operation and air_conditionaing | cooling operation is known, detailed description is abbreviate | omitted.
In the following description, the control device (outdoor control device 100b) that controls the driving of the motor M included in the compressor 1 may be referred to as a “motor drive device 100”.

＜モータ駆動装置を含むシステム構成＞
図２は、圧縮機に設置されたモータを駆動させるモータ駆動装置を含む構成図である。
交流電源２００は、発電所（図示せず）などから送配電される交流電力の電源を示している。
コンバータ３００は、交流電源２００から入力される交流電圧を直流電圧に変換する回路であり、ダイオードＤ１，Ｄ３を順方向に直列接続し、その相互接続点をコンバータ入力端とするダイオードブリッジを備えている。なお、ダイオードＤ２，Ｄ４についても同様である。また、当該直流電圧に含まれる脈動成分を平滑化するための平滑コンデンサＣが、前記したダイオードブリッジと並列に接続されている。
したがって、交流電源２００に接続されるコンバータ３００が「直流電源」を構成している。 <System configuration including motor drive>
FIG. 2 is a configuration diagram including a motor driving device that drives a motor installed in the compressor.
The AC power source 200 indicates a power source of AC power transmitted / distributed from a power plant (not shown) or the like.
Converter 300 is a circuit that converts an AC voltage input from AC power supply 200 to a DC voltage, and includes a diode bridge in which diodes D1 and D3 are connected in series in the forward direction and the interconnection point is the converter input terminal. Yes. The same applies to the diodes D2 and D4. Further, a smoothing capacitor C for smoothing the pulsating component included in the DC voltage is connected in parallel with the diode bridge.
Therefore, converter 300 connected to AC power supply 200 constitutes a “DC power supply”.

モータ駆動装置１００は、前記した直流電源から入力される直流電圧を、インバータ制御によって所定の交流電圧に変換してモータＭに出力するようになっている。なお、モータ駆動装置１００の詳細については、後記する。
モータＭは、例えば、永久磁石型同期モータであり、三相巻線を介してインバータ１１と接続され、当該三相巻線に流入する交流電流によって生じる回転磁界で永久磁石（図示せず）を吸引することにより回転する。なお、モータＭの回転軸は、負荷である圧縮機１（図１参照）の主軸に固定され、モータＭの回転に伴って圧縮機１が駆動するようになっている。
本実施形態では、モータＭが有する永久磁石として、低温で減磁しやすい低温減磁特性をもつフェライト磁石を用いることとする。 The motor driving device 100 converts the DC voltage input from the DC power source into a predetermined AC voltage by inverter control and outputs the AC voltage to the motor M. Details of the motor drive device 100 will be described later.
The motor M is, for example, a permanent magnet type synchronous motor, and is connected to the inverter 11 via a three-phase winding, and a permanent magnet (not shown) is generated by a rotating magnetic field generated by an alternating current flowing into the three-phase winding. Rotates by suction. The rotating shaft of the motor M is fixed to the main shaft of the compressor 1 (see FIG. 1) as a load, and the compressor 1 is driven as the motor M rotates.
In this embodiment, as a permanent magnet of the motor M, a ferrite magnet having a low-temperature demagnetization characteristic that is easy to demagnetize at a low temperature is used.

＜モータ駆動装置の構成＞
図２に示すように、モータ駆動装置１００は、パワーモジュール１０と、電流検出器２０と、増幅器３０と、インバータ制御手段４０と、を備えている。
パワーモジュール１０は、モータＭに所定の交流電圧を出力するための複数のスイッチング素子（図示せず）を含むインバータ１１と、スイッチング素子を保護するための素子短絡保護手段１２と、スイッチング素子を駆動させるためのインバータ駆動回路１３と、が集約的に一体化された構成となっている。
電流検出器（電流検出手段）２０は、コンバータ３００とインバータ１１との間の母線に直列に接続され、インバータ１１に供給される電流を検出して増幅器３０及び素子短絡保護手段１２に時々刻々と出力する。 <Configuration of motor drive device>
As shown in FIG. 2, the motor drive device 100 includes a power module 10, a current detector 20, an amplifier 30, and inverter control means 40.
The power module 10 drives an inverter 11 including a plurality of switching elements (not shown) for outputting a predetermined AC voltage to the motor M, element short-circuit protection means 12 for protecting the switching elements, and the switching elements. Inverter drive circuit 13 for making it have the composition integrated intensively.
The current detector (current detection means) 20 is connected in series to the bus line between the converter 300 and the inverter 11, detects the current supplied to the inverter 11, and momentarily passes through the amplifier 30 and the element short-circuit protection means 12. Output.

増幅器３０は、例えばトランジスタ（図示せず）を有し、電流検出器２０から入力される検出信号を増幅し、インバータ制御手段４０のモータ電流再現部４１に出力する。
インバータ制御手段（制御手段）４０は、増幅器３０から入力される検出信号とモータＭの回転速度指令値ωとに基づいて、モータＭに印加すべき交流電圧を演算し、駆動信号に変換して出力する。
なお、回転速度指令値ωは、リモコンＲｅ（図１参照）から入力される設定温度情報や、室内機Ｉｕのサーミスタ（図示せず）によって検出される室内温度などに基づいて決定される指令値である。例えば、暖房運転時にリモコンＲｅから入力される設定温度が上昇すると、空気調和機の温調用マイコン（図示せず）が、回転速度指令値ωを増加させる。
モータ巻線温度検出器（モータ温度検出手段）５０は、モータＭの巻線温度を検出し、電流閾値設定部４５に時々刻々と出力する。 The amplifier 30 includes, for example, a transistor (not shown), amplifies the detection signal input from the current detector 20, and outputs the amplified detection signal to the motor current reproduction unit 41 of the inverter control means 40.
The inverter control means (control means) 40 calculates an AC voltage to be applied to the motor M based on the detection signal input from the amplifier 30 and the rotational speed command value ω of the motor M, and converts it into a drive signal. Output.
The rotation speed command value ω is a command value determined based on set temperature information input from the remote controller Re (see FIG. 1), the room temperature detected by the thermistor (not shown) of the indoor unit Iu, and the like. It is. For example, when the set temperature input from the remote controller Re rises during heating operation, a temperature adjustment microcomputer (not shown) of the air conditioner increases the rotation speed command value ω.
The motor winding temperature detector (motor temperature detecting means) 50 detects the winding temperature of the motor M and outputs it to the current threshold setting unit 45 every moment.

（１．パワーモジュール）
パワーモジュール１０は、インバータ１１と、素子短絡保護手段１２と、インバータ駆動回路１３と、を備えている。
インバータ１１は、複数のスイッチング素子（図示せず）を有し、インバータ駆動回路１３から入力されるＰＷＭ信号に従って、それぞれのスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを切り替え、所定の三相交流電圧をモータＭに出力する。そして、当該三相交流電圧に応じた三相交流電流がモータＭに流入し、前記した回転磁界を発生させる。
なお、インバータ１１が有する複数のスイッチング素子として、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いることができる。 (1. Power module)
The power module 10 includes an inverter 11, an element short circuit protection means 12, and an inverter drive circuit 13.
The inverter 11 has a plurality of switching elements (not shown), and switches each of the switching elements on and off in accordance with the PWM signal input from the inverter drive circuit 13 so that a predetermined three-phase AC voltage is supplied to the motor M. Output. And the three-phase alternating current according to the said three-phase alternating voltage flows into the motor M, and generates the above-mentioned rotating magnetic field.
For example, IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) can be used as the plurality of switching elements included in the inverter 11.

素子短絡保護手段１２は、電流検出器２０から入力される電流検出値と、予め設定された素子短絡保護閾値とを比較し、前記した電流検出値が素子短絡保護閾値を超える場合に停止指令信号をインバータ駆動回路１３に出力し、インバータ１１の駆動を停止させる。
なお、素子短絡保護手段１２の処理は、マイコンを介在させずに実行される。これによって、スイッチング素子が短絡した場合などに、極めて短い時間（数μｓｅｃ）でインバータ１１の駆動を停止させることができる。
インバータ駆動回路１３は、駆動信号発生部４４から入力される駆動信号に従って、インバータ１１が有するそれぞれのスイッチング素子（図示せず）にＰＷＭ信号（Pulse Width Modulation：パルス幅変調波信号）を出力する。また、素子短絡保護手段１２から停止指令信号が入力された場合、インバータ駆動回路１３は、前記したＰＷＭ信号の出力を停止する。 The element short-circuit protection means 12 compares the current detection value input from the current detector 20 with a preset element short-circuit protection threshold, and when the current detection value exceeds the element short-circuit protection threshold, a stop command signal Is output to the inverter drive circuit 13 and the drive of the inverter 11 is stopped.
Note that the processing of the element short-circuit protection means 12 is executed without a microcomputer. Thereby, when the switching element is short-circuited, the drive of the inverter 11 can be stopped in an extremely short time (several μsec).
The inverter drive circuit 13 outputs a PWM signal (Pulse Width Modulation) to each switching element (not shown) of the inverter 11 according to the drive signal input from the drive signal generator 44. When a stop command signal is input from the element short-circuit protection unit 12, the inverter drive circuit 13 stops the output of the PWM signal.

（２．インバータ制御手段）
インバータ制御手段（制御手段）４０は、モータ電流再現部４１と、速度指令部４２と、駆動信号発生部４４と、電流閾値設定部４５と、加速レート設定部４６と、を備えている。
なお、インバータ制御手段４０の処理は、マイコン（Microcomputer：図示せず）により実行される。マイコンは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、各種インタフェースなどの電子回路（図示せず）を含んで構成され、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出してＲＡＭに展開し、ＣＰＵが各種処理を実行するようになっている。 (2. Inverter control means)
The inverter control means (control means) 40 includes a motor current reproduction unit 41, a speed command unit 42, a drive signal generation unit 44, a current threshold setting unit 45, and an acceleration rate setting unit 46.
Note that the processing of the inverter control means 40 is executed by a microcomputer (not shown). The microcomputer includes an electronic circuit (not shown) such as a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), and various interfaces, and reads a program stored in the ROM. The data is expanded in the RAM, and the CPU executes various processes.

モータ電流再現部４１は、電流検出器２０で検出し、さらに増幅器３０で増幅された検出信号に基づいて、モータＭに流れる電流（以下、モータ電流と記す）を再現し、加速レート設定部４６に出力する。
速度指令部４２は、モータ電流再現部４１から入力されるモータ電流と、前記した温調用マイコン（図示せず）から入力される回転速度指令値ωとに基づいて、モータＭに印加すべき三相交流指令電圧、及び、ＰＷＭ周波数指令値を算出し、駆動信号発生部４４に出力する。 The motor current reproduction unit 41 reproduces the current flowing through the motor M (hereinafter referred to as “motor current”) based on the detection signal detected by the current detector 20 and further amplified by the amplifier 30, and the acceleration rate setting unit 46. Output to.
The speed command unit 42 is applied to the motor M based on the motor current input from the motor current reproduction unit 41 and the rotational speed command value ω input from the above-described temperature control microcomputer (not shown). The phase AC command voltage and the PWM frequency command value are calculated and output to the drive signal generator 44.

電流閾値設定部４５は、モータＭの加速レートを制限する際の電流閾値である加速レート制限閾値を、モータ巻線温度検出器５０によって検出されるモータ温度に対応して設定する（図４参照）。また、電流閾値設定部４５は、モータ巻線温度検出器５０から入力されるモータ巻線温度に応じて、永久磁石の減磁を防止するためのモータ減磁保護閾値（減磁保護閾値）を設定する（図４参照）。なお、前記した加速レート制限閾値と、モータ減磁保護閾値とを含めて「電流閾値」と記すことがあるものとする。
電流閾値設定部４５は、設定した複数の電流閾値を加速レート設定部４６に出力する。 The current threshold setting unit 45 sets an acceleration rate limiting threshold, which is a current threshold for limiting the acceleration rate of the motor M, corresponding to the motor temperature detected by the motor winding temperature detector 50 (see FIG. 4). ). Further, the current threshold setting unit 45 sets a motor demagnetization protection threshold (demagnetization protection threshold) for preventing demagnetization of the permanent magnet according to the motor winding temperature input from the motor winding temperature detector 50. Set (see FIG. 4). It should be noted that the acceleration rate limiting threshold value and the motor demagnetization protection threshold value may be referred to as “current threshold value”.
The current threshold setting unit 45 outputs the set plurality of current thresholds to the acceleration rate setting unit 46.

加速レート設定部４６は、モータ電流再現部４１から入力されるモータ電流と、電流閾値設定部４５から入力される加速レート制限閾値とを比較し、当該比較結果に応じてモータＭの加速レートを決定して駆動信号発生部４４に出力する。
また、加速レート設定部４６は、モータ電流再現部４１から入力されるモータ電流と、電流閾値設定部４５から入力される加速レート制限閾値とを比較し、その比較結果に応じてモータＭの加速レートを設定する。すなわち、加速レート設定部４６は、モータ電流が、前記した複数の電流閾値間に予め設定される加速レート領域（図４の領域Ａ、領域Ｂ参照）のうちいずれに属するかを特定し、その加速レート領域に対応する加速レートを駆動信号発生部４４に出力する。
なお、モータ電流がモータ減磁保護閾値を超える場合、加速レート設定部４６は、インバータ１１の駆動を停止させる停止指令信号を駆動信号発生部４４に出力する。 The acceleration rate setting unit 46 compares the motor current input from the motor current reproduction unit 41 with the acceleration rate limit threshold input from the current threshold setting unit 45, and determines the acceleration rate of the motor M according to the comparison result. It is determined and output to the drive signal generator 44.
The acceleration rate setting unit 46 compares the motor current input from the motor current reproduction unit 41 with the acceleration rate limit threshold input from the current threshold setting unit 45, and accelerates the motor M according to the comparison result. Set the rate. That is, the acceleration rate setting unit 46 identifies which of the acceleration rate regions (see region A and region B in FIG. 4) preset between the plurality of current thresholds described above, and The acceleration rate corresponding to the acceleration rate region is output to the drive signal generator 44.
When the motor current exceeds the motor demagnetization protection threshold, the acceleration rate setting unit 46 outputs a stop command signal for stopping the driving of the inverter 11 to the drive signal generating unit 44.

駆動信号発生部４４は、速度指令部４２から入力される回転速度指令値ωと、加速レート設定部４６から入力される加速レート情報とに応じて、インバータ駆動回路１３に駆動信号を出力する。また、駆動信号発生部４４は、電流閾値設定部４５からインバータ１１の駆動を停止させる停止指令信号が入力された場合には、速度指令部４２から入力される回転速度指令値ωに関わらず、インバータ駆動回路１３に停止指令信号を出力する。   The drive signal generator 44 outputs a drive signal to the inverter drive circuit 13 in accordance with the rotational speed command value ω input from the speed command unit 42 and the acceleration rate information input from the acceleration rate setting unit 46. In addition, when a stop command signal for stopping the drive of the inverter 11 is input from the current threshold setting unit 45, the drive signal generation unit 44, regardless of the rotational speed command value ω input from the speed command unit 42, A stop command signal is output to the inverter drive circuit 13.

（１．減磁保護処理）
図３は、低温減磁特性を有する永久磁石を用いたモータにおいて、モータ巻線温度に対するモータ減磁電流、及びモータ減磁保護閾値の関係を示すマップである。図３に示すように、低温減磁特性を有する永久磁石（例えば、フェライト磁石）は、その温度が低くなるにしたがってモータ減磁電流の値が小さくなる（つまり、減磁しやすくなる）。なお、「モータ減磁電流」とは、所定温度においてモータ電流を増加させた場合に減磁が起こり始めるときのモータ電流値である。 (1. Demagnetization protection treatment)
FIG. 3 is a map showing the relationship between the motor demagnetization current and the motor demagnetization protection threshold with respect to the motor winding temperature in a motor using a permanent magnet having a low temperature demagnetization characteristic. As shown in FIG. 3, a permanent magnet (for example, a ferrite magnet) having a low-temperature demagnetization characteristic has a motor demagnetization current value that decreases as the temperature decreases (that is, it becomes easier to demagnetize). The “motor demagnetization current” is a motor current value when demagnetization starts to occur when the motor current is increased at a predetermined temperature.

また、図４に示すモータ減磁保護閾値は、任意のモータ巻線温度においてモータ減磁電流の値よりも小さくなるように設定されている。ここで、「モータ減磁保護閾値」とは、モータＭが備える永久磁石の減磁を防止するために予め設定されている電流閾値である。ちなみに、モータ減磁保護閾値は、モータ巻線温度検出器５０や電流検出器２０の検出誤差、パワーモジュール１０の構成部品の電気的特性のばらつき、及びインバータ制御手段４０のマイコン処理能力（反応時間）などを考慮し、モータ減磁電流の特性に対して若干低い電流値に設定されている。
そして、これらの情報が、予めマイコンが備える記憶手段（図示せず）に記憶されている。 The motor demagnetization protection threshold shown in FIG. 4 is set to be smaller than the value of the motor demagnetization current at an arbitrary motor winding temperature. Here, the “motor demagnetization protection threshold value” is a current threshold value set in advance to prevent demagnetization of the permanent magnet provided in the motor M. Incidentally, the motor demagnetization protection threshold includes the detection error of the motor winding temperature detector 50 and the current detector 20, the variation in the electrical characteristics of the components of the power module 10, and the microcomputer processing capability (reaction time) of the inverter control means 40. ) And the like, the current value is set slightly lower than the motor demagnetizing current characteristics.
These pieces of information are stored in advance in storage means (not shown) included in the microcomputer.

このように、時定数が比較的大きい減磁特性については、マイコンの制御によって精度の高い判定処理を行い、モータ巻線温度検出器５０から入力されるモータ巻線温度と、モータ電流再現部４１から入力されるモータ巻線温度と、に応じてモータＭの加速レートを適切に設定するようになっている。   As described above, with respect to the demagnetization characteristic having a relatively large time constant, a highly accurate determination process is performed under the control of the microcomputer, and the motor winding temperature input from the motor winding temperature detector 50 and the motor current reproduction unit 41. The acceleration rate of the motor M is appropriately set according to the motor winding temperature inputted from the motor.

（２．素子短絡保護処理）
素子短絡保護手段１２は、インバータ１１のスイッチング素子（図示せず）の短絡を防止するための素子短絡保護閾値を、素子絶対定格よりも低い所定値に設定する（図５参照）。なお、素子絶対定格とは、モータ電流が一瞬たりとも超えてはならない電流値として予め設定されている値である。
素子短絡保護手段１２はマイコンを介在することなく処理を実行し、モータ電流が素子短絡保護閾値を超えると、極めて短時間（例えば、数μｓｅｃ）でインバータ１１の駆動を停止させる。 (2. Element short-circuit protection treatment)
The element short-circuit protection means 12 sets an element short-circuit protection threshold for preventing a short circuit of a switching element (not shown) of the inverter 11 to a predetermined value lower than the element absolute rating (see FIG. 5). The element absolute rating is a value set in advance as a current value that the motor current must not exceed even for a moment.
The element short-circuit protection means 12 executes processing without using a microcomputer, and when the motor current exceeds the element short-circuit protection threshold, the drive of the inverter 11 is stopped in a very short time (for example, several μsec).

このように、マイコンによる減磁保護処理と、マイコンを介さない素子短絡保護処理とを独立に実行することで、モータＭが備える永久磁石の減磁を防止すると共に、インバータ１１のスイッチング素子を適切に保護することができる。   As described above, the demagnetization protection process by the microcomputer and the element short circuit protection process without using the microcomputer are performed independently, thereby preventing the demagnetization of the permanent magnet included in the motor M and appropriately switching the switching element of the inverter 11. Can be protected.

（３．加速レート制限処理）
図４は、素子短絡保護閾値、モータ減磁電流、モータ減磁保護閾値、及び加速レート制限閾値と、モータ温度との関係を示すマップである。
なお、以下の説明では、モータＭが、低温減磁特性を有するフェライト磁石（図示せず）を有する場合について述べることにする。 (3. Acceleration rate limiting process)
FIG. 4 is a map showing the relationship between the element short circuit protection threshold, the motor demagnetization current, the motor demagnetization protection threshold, the acceleration rate limit threshold, and the motor temperature.
In the following description, the case where the motor M has a ferrite magnet (not shown) having a low temperature demagnetization characteristic will be described.

図４に示すように、モータ巻線温度に応じて所定範囲のモータ電流が予め対応付けられると共に、当該範囲のモータ電流に加速レートが対応付けられる加速レート領域（領域Ａ、領域Ｂ）が予め設定されている。なお、加速レート（min-1／sec（回転／秒））とは、単位時間当たりに増加するモータＭの回転速度である。 As shown in FIG. 4, a predetermined range of motor current is previously associated with the motor winding temperature, and an acceleration rate region (region A, region B) in which an acceleration rate is associated with the motor current in the range is previously defined. Is set. The acceleration rate (min −1 / sec (rotation / second)) is the rotation speed of the motor M that increases per unit time.

また、図４に示すように、加速レート制限閾値Ｉ１から加速レート制限閾値Ｉ２までの領域を領域Ａとし、加速レート制限閾値Ｉ２からモータ減磁保護閾値までの領域を領域Ｂとしている。したがって、領域Ａでは、例えば加速レートを３２min−１／sec、領域Ｂでは、例えば、加速レートを１４min−１／secというように、電流レベルの高い領域（Ｂ領域）は電流レベルの低い領域（Ａ領域）よりも１／３〜１／１０の加速レートに低減させ、電流レベルが高い領域Ｂは電流レベルが小さい領域Ａよりも低い加速レートに設定している。ちなみに、定常領域における加速レートは、例えば、９６min-1／secである。
つまり、定常領域→領域Ａ→領域Ｂのように、減磁保護閾値に近づくにつれて加速度レートの値が小さくなるように予め設定されている。なお、これらの情報は、マイコンの記憶手段（図示せず）に予め記憶されている。 As shown in FIG. 4, a region from the acceleration rate limit threshold I1 to the acceleration rate limit threshold I2 is a region A, and a region from the acceleration rate limit threshold I2 to the motor demagnetization protection threshold is a region B. Therefore, in the region A, in an acceleration rates 32min -1 / sec, the area B, for example, the acceleration rate and so 14 min -1 / sec, a high current level region (B region) of low current level region ( The acceleration rate is reduced to 1/3 to 1/10 that of the A region), and the region B having a high current level is set to a lower acceleration rate than the region A having a low current level. Incidentally, the acceleration rate in the steady region is, for example, 96 min −1 / sec.
That is, the acceleration rate value is set in advance so as to approach the demagnetization protection threshold, as in the steady region → region A → region B. These pieces of information are stored in advance in a storage unit (not shown) of the microcomputer.

そして、加速レート設定部４６は、モータ電流再現部４１から入力されるモータ電流（のピーク値）が属する加速レート領域を特定し、当該加速レート領域に対応する加速レートを駆動信号発生部４４に出力する。
これによって、加速レートが低い時の負荷電流の脈動幅（モータ電流のピーク値）が、加速レートが高い時の脈動幅よりも小さいという特性を利用して運転可能なモータ電流の範囲を広げることができる。その結果、偶発的に発生するモータＭの減磁保護停止を避けてると共に、スムーズかつ速やかに目標回転速度に到達させることができる。 Then, the acceleration rate setting unit 46 specifies an acceleration rate region to which the motor current input from the motor current reproduction unit 41 (its peak value) belongs, and sends an acceleration rate corresponding to the acceleration rate region to the drive signal generation unit 44. Output.
This expands the range of motor current that can be operated using the characteristic that the pulsation width of the load current when the acceleration rate is low (the peak value of the motor current) is smaller than the pulsation width when the acceleration rate is high. Can do. As a result, the demagnetization protection stop of the motor M that occurs accidentally can be avoided, and the target rotational speed can be reached smoothly and quickly.

図５は、インバータ制御手段が行う処理の流れを示すフローチャートである。
ステップＳ１０１においてインバータ制御手段４０は、モータＭの駆動開始時刻から所定時間Δｔ１が経過したか否かを判定する。なお、所定時間Δｔ１は、予め設定された値（例えば、マイコンのサイクルタイム）であり、記憶手段（図示せず）に記憶させている。
モータＭの駆動開始時刻から所定時間Δｔ１が経過している場合（Ｓ１０１→Ｙｅｓ）、インバータ制御手段４０の処理はステップＳ１０２に進む。一方、モータＭの駆動開始時刻から所定時間Δｔ１が経過していない場合（Ｓ１０１→Ｎｏ）、インバータ制御手段４０はステップＳ１０１の処理を繰り返す。 FIG. 5 is a flowchart showing the flow of processing performed by the inverter control means.
In step S101, the inverter control means 40 determines whether or not a predetermined time Δt1 has elapsed from the drive start time of the motor M. The predetermined time Δt1 is a preset value (for example, a cycle time of the microcomputer) and is stored in a storage unit (not shown).
When the predetermined time Δt1 has elapsed from the drive start time of the motor M (S101 → Yes), the process of the inverter control means 40 proceeds to step S102. On the other hand, when the predetermined time Δt1 has not elapsed since the drive start time of the motor M (S101 → No), the inverter control means 40 repeats the process of step S101.

ステップＳ１０２においてインバータ制御手段４０は、モータ巻線温度検出器５０から入力される巻線温度Ｔに対応して、電流閾値（つまり、減磁電流保護閾値、及び２つの加速レート制限閾値Ｉ１，Ｉ２）の値を更新（設定）する。なお、加速レート制限閾値Ｉ１は、図４に示す領域Ａの下限値であり、加速レート制限閾値Ｉ２は、図４に示す領域Ｂの下限値である。例えば、モータＭの巻線温度が６０℃であった場合、インバータ制御手段４０は図４に示すマップを参照して当該温度に対応する加速レート制限閾値Ｉ１（約１５Ａ）及びＩ２（約１７Ａ）を更新（設定）する。   In step S102, the inverter control means 40 corresponds to the winding temperature T input from the motor winding temperature detector 50, so that the current threshold (that is, the demagnetization current protection threshold and the two acceleration rate limiting thresholds I1, I2). ) Value is updated (set). The acceleration rate limit threshold I1 is the lower limit value of the area A shown in FIG. 4, and the acceleration rate limit threshold I2 is the lower limit value of the area B shown in FIG. For example, when the winding temperature of the motor M is 60 ° C., the inverter control means 40 refers to the map shown in FIG. 4 and the acceleration rate limiting thresholds I1 (about 15A) and I2 (about 17A) corresponding to the temperature. Update (set).

ステップＳ１０３においてインバータ制御手段４０は、モータ電流Ｉｍが加速レート制限閾値Ｉ２以上であるか否かを判定する。モータ電流Ｉｍが加速レート制限閾値Ｉ２以上である場合（Ｓ１０３→Ｙｅｓ）、インバータ制御手段４０の処理はステップＳ１０４に進む。一方、モータ電流Ｉｍが加速レート制限閾値Ｉ２未満である場合（Ｓ１０３→Ｎｏ）、インバータ制御手段４０の処理はステップＳ１０５に進む。   In step S103, the inverter control means 40 determines whether or not the motor current Im is greater than or equal to the acceleration rate limit threshold I2. When the motor current Im is equal to or greater than the acceleration rate limit threshold I2 (S103 → Yes), the process of the inverter control means 40 proceeds to step S104. On the other hand, when the motor current Im is less than the acceleration rate limit threshold I2 (S103 → No), the process of the inverter control means 40 proceeds to step S105.

ステップＳ１０４においてインバータ制御手段４０は、モータＭの加速度指令値を所定値α（例えば、１４min−１／sec）に設定し、駆動信号としてインバータ駆動回路１３に出力する。なお、所定値αはゼロ以上の予め設定された加速度である。
ステップＳ１０５においてインバータ制御手段４０は、モータ電流Ｉｍが加速レート制限閾値Ｉ１以上であるか否かを判定する。モータ電流Ｉｍが加速レート制限閾値Ｉ１以上である場合（Ｓ１０５→Ｙｅｓ）、インバータ制御装置の処理はステップＳ１０６に進む。一方、モータ電流Ｉｍが第１加速レート制限閾値Ｉ１未満である場合（Ｓ１０５→Ｎｏ）、インバータ制御手段４０の処理はステップＳ１０７に進む。 In step S104, the inverter control means 40 sets the acceleration command value of the motor M to a predetermined value α (for example, 14 min −1 / sec), and outputs it to the inverter drive circuit 13 as a drive signal. The predetermined value α is a preset acceleration of zero or more.
In step S105, the inverter control means 40 determines whether or not the motor current Im is equal to or greater than the acceleration rate limit threshold I1. When the motor current Im is equal to or greater than the acceleration rate limit threshold I1 (S105 → Yes), the process of the inverter control device proceeds to step S106. On the other hand, when the motor current Im is less than the first acceleration rate limit threshold I1 (S105 → No), the process of the inverter control means 40 proceeds to step S107.

ステップＳ１０６においてインバータ制御手段４０は、モータＭの加速度指令値を所定値β（例えば、３２min−１／sec）に設定し、駆動信号としてインバータ駆動回路１３に出力する。なお、所定値βは前記した所定値α以上の予め設定された加速度である。このようにインバータ制御手段４０は、モータ電流のピーク値がモータ減磁保護閾値から遠ざかるにつれて、大きな加速レートを設定する。
つまり、モータ電流のピーク値が、モータ減磁保護閾値に近い領域Ａ又は領域Ｂ内にある場合でも、インバータ制御手段４０は、モータＭの回転速度を維持するか、又は、モータ回転速度は上昇させつつも、モータＭの加速レートを下げるように制御する。
これによって、モータＭが有する永久磁石の減磁を回避しつつ、速やかにモータＭを目標回転速度まで到達させるように駆動できる。 In step S106, the inverter control means 40 sets the acceleration command value of the motor M to a predetermined value β (for example, 32 min −1 / sec), and outputs it to the inverter drive circuit 13 as a drive signal. The predetermined value β is a preset acceleration that is equal to or greater than the predetermined value α. Thus, the inverter control means 40 sets a large acceleration rate as the peak value of the motor current moves away from the motor demagnetization protection threshold.
That is, even when the peak value of the motor current is in the region A or the region B close to the motor demagnetization protection threshold, the inverter control means 40 maintains the rotation speed of the motor M or increases the motor rotation speed. However, the control is performed so as to reduce the acceleration rate of the motor M.
As a result, the motor M can be driven to reach the target rotational speed promptly while avoiding demagnetization of the permanent magnet of the motor M.

ステップＳ１０７においてインバータ制御手段４０は、通常の加速度指令値γ（例えば、９６min-1／sec）を維持する。なお、所定値γは前記した所定値β以上の予め設定された加速度である。この場合、インバータ制御手段４０は、通常運転を行ってモータＭを駆動させる。 In step S107, the inverter control means 40 maintains a normal acceleration command value γ (for example, 96 min −1 / sec). The predetermined value γ is a preset acceleration equal to or higher than the predetermined value β. In this case, the inverter control means 40 performs a normal operation to drive the motor M.

図６は、モータの回転速度の時間的変化を示す説明図である。図６の横軸はモータＭの駆動開始からのモータの運転時間、縦軸はモータの回転速度を示している。また、図６に示す実線は本実施形態に係るモータ駆動装置１００を用いた場合であり、破線は比較例である。   FIG. 6 is an explanatory diagram showing temporal changes in the rotational speed of the motor. The horizontal axis in FIG. 6 indicates the motor operating time from the start of driving of the motor M, and the vertical axis indicates the rotational speed of the motor. Moreover, the continuous line shown in FIG. 6 is a case where the motor drive device 100 which concerns on this embodiment is used, and a broken line is a comparative example.

図６の破線で示す比較例の場合（加速レート制限を設けない場合）には、時刻０でモータＭを起動させたとき、モータＭの回転速度が上昇すると、時刻ｔ２においてモータ電流が減磁電流閾値（図４参照）に到達し、モータＭが停止して再始動する。このように運転と再始動を繰り返す場合には、モータＭの駆動が不安定になると共に、目標回転速度に到達するまでに長時間を要してしまう。   In the case of the comparative example indicated by the broken line in FIG. 6 (when no acceleration rate limitation is provided), when the motor M is started at time 0 and the rotational speed of the motor M increases, the motor current is demagnetized at time t2. The current threshold (see FIG. 4) is reached, and the motor M is stopped and restarted. When the operation and the restart are repeated in this way, the driving of the motor M becomes unstable and it takes a long time to reach the target rotation speed.

これに対して、図６の実線で示す本実施形態の場合には、定常領域において比較的高い加速度γでモータＭの回転速度を上昇させた後、モータ電流がＩ１（図４参照）以上になる時刻ｔ１において領域Ａ（図４参照）に移行し、モータＭの回転速度を加速度γより低い加速度βで上昇させる。
さらに、モータ電流がＩ２（≧Ｉ１：図４参照）以上になる時刻ｔ３において領域Ｂ（図４参照）に移行し、モータＭの回転速度を加速度βより低い加速度αで上昇させる。
そして、モータＭの回転速度は、時刻ｔ４で目標回転速度に到達する。
このようにして、モータ減磁保護閾値に近づくにしたがってモータＭの加速度を段階的に低減させながら回転速度を上昇させることにより、モータＭを停止させることなく速やかに目標回転速度に到達することができる。つまり、加速レート制限処理を実行することにより、モータＭは、運転停止及び再始動を繰り返すことなく安定して駆動し、早く目標回転速度に到達することができる。 On the other hand, in the case of the present embodiment shown by the solid line in FIG. 6, after the rotational speed of the motor M is increased at a relatively high acceleration γ in the steady region, the motor current becomes I1 (see FIG. 4) or more. At time t1, the process proceeds to region A (see FIG. 4), and the rotational speed of the motor M is increased at an acceleration β lower than the acceleration γ.
Furthermore, at time t3 when the motor current becomes equal to or greater than I2 (≧ I1: see FIG. 4), the process proceeds to region B (see FIG. 4), and the rotational speed of the motor M is increased at an acceleration α lower than the acceleration β.
The rotational speed of the motor M reaches the target rotational speed at time t4.
In this way, the target rotational speed can be reached quickly without stopping the motor M by increasing the rotational speed while gradually decreasing the acceleration of the motor M as the motor demagnetization protection threshold is approached. it can. In other words, by executing the acceleration rate limiting process, the motor M can be stably driven without repeatedly stopping and restarting, and can quickly reach the target rotational speed.

図７は、モータの回転速度の時間的変化を示す説明図である。図６の横軸は駆動開始からのモータの運転時間、縦軸はモータの回転速度を示している。また、図６に示す実線は本実施形態に係るモータ駆動装置１００を用いた場合であり、破線は比較例である。
図７に示す比較例（破線）は、モータ回転速度が所定閾値を超えた場合にモータＭを強制減速させる場合である。この場合には、図７に示す時刻ｔ５においてモータ電流が所定の電流閾値に到達するとモータＭを減速させ、前記した電流閾値未満となるとモータを加速させる。したがって、強制減速制御を行うと、目標回転速度に到達するのに時間がかかるだけでなく、モータＭ自身の加減速による負荷変動で電流脈動を引き起こすため、モータＭの運転／停止を繰り返すリスクがさらに高くなる。また、モータＭの加減速に伴って騒音が発生したりする可能性がある。 FIG. 7 is an explanatory diagram showing temporal changes in the rotational speed of the motor. The horizontal axis in FIG. 6 represents the motor operating time from the start of driving, and the vertical axis represents the motor rotation speed. Moreover, the continuous line shown in FIG. 6 is a case where the motor drive device 100 which concerns on this embodiment is used, and a broken line is a comparative example.
The comparative example (broken line) shown in FIG. 7 is a case where the motor M is forcibly decelerated when the motor rotation speed exceeds a predetermined threshold. In this case, when the motor current reaches a predetermined current threshold value at time t5 shown in FIG. 7, the motor M is decelerated, and when the motor current is less than the current threshold value, the motor is accelerated. Therefore, when forced deceleration control is performed, not only does it take time to reach the target rotational speed, but also current pulsation is caused by load fluctuation due to acceleration / deceleration of the motor M itself, so there is a risk of repeated operation / stop of the motor M. It gets even higher. Further, there is a possibility that noise is generated with the acceleration / deceleration of the motor M.

これに対して、図７の実線で示す本実施形態の場合には、時刻ｔ５〜ｔ６の間は領域Ａ（図４参照）で加速レート制限をかけて加速度βとし、時刻ｔ６〜ｔ７の間は領域Ｂ（図４参照）で加速レート制限をかけて加速度α（≦β）とする。
したがって、目標回転速度に速やかに到達できると共に、モータＭの運転／停止を繰り返すことがない。これによってモータＭを安定的に駆動させて騒音を抑制することができる。 On the other hand, in the case of the present embodiment indicated by the solid line in FIG. 7, the acceleration β is limited to the acceleration β in the region A (see FIG. 4) between the times t5 and t6, and between the times t6 and t7. Is the acceleration α (≦ β) by limiting the acceleration rate in the region B (see FIG. 4).
Therefore, the target rotational speed can be reached quickly and the operation / stop of the motor M is not repeated. As a result, the motor M can be driven stably to suppress noise.

＜効果＞
本実施形態に係るモータ駆動装置１００によれば、モータ減磁保護閾値に近づくにしたがって、モータＭの加速度を段階的に低減させながら回転速度を上昇させる制御を行う。これによって、モータＭを停止させることなく、モータ電流を最大限に高くしてモータＭの回転速度を上昇させることができる。その結果、運転開始から速やかに目標回転速度に到達させることができる。
また、本実施形態に係るモータ駆動装置１００を備えた圧縮機１を用いた空気調和機Ａを運転すると、例えば、低温環境で暖房運転を行ってモータＭを高速回転させる場合でも、安定して速やかに目標回転速度に到達させることができる。したがって、快適性に優れた空気調和機Ａを提供することができる。 <Effect>
According to the motor drive device 100 according to the present embodiment, as the motor demagnetization protection threshold is approached, control is performed to increase the rotational speed while gradually reducing the acceleration of the motor M. Thus, the motor current can be maximized and the rotational speed of the motor M can be increased without stopping the motor M. As a result, the target rotational speed can be quickly reached from the start of operation.
Further, when the air conditioner A using the compressor 1 including the motor driving device 100 according to the present embodiment is operated, for example, even when the heating operation is performed in a low temperature environment and the motor M is rotated at high speed, the air conditioner A can be stably operated. The target rotational speed can be quickly reached. Therefore, the air conditioner A excellent in comfort can be provided.

また、加速レート制限閾値を設けて、モータ電流とモータ温度に応じて加速度レートを変化させつつモータＭの回転速度を継続的に上昇させることによって、運転停止及び再始動を繰り返す事態を回避できる。したがって、モータＭが備える永久磁石の減磁を防止しつつ、モータＭを安定的に駆動することが可能となる。   In addition, by providing an acceleration rate limiting threshold and continuously increasing the rotation speed of the motor M while changing the acceleration rate according to the motor current and the motor temperature, it is possible to avoid a situation where the operation is repeatedly stopped and restarted. Therefore, it is possible to drive the motor M stably while preventing demagnetization of the permanent magnet provided in the motor M.

また、従来のフェライト磁石を備えるモータ制御では、モータＭの減磁電流閾値と定格負荷電流値との差が小さくなり、モータＭが運転停止する可能性が高くなりがちであった。つまり、周囲環境負荷の急変におけるモータ電流の脈動（つまり、モータ電流のピーク値）によって、偶発的な運転停止が頻発することがあった。
これに対して本実施形態に係るモータ駆動装置１００では、減磁開始電流値より若干低い電流レベルで加速レート制限閾値を設けることによって、モータＭの回転速度を上げつつ加速レートを段階的に低減させる。これによって、モータＭの減磁保護を行い、さらに、目標回転速度にスムーズかつ速やかに到達することができる。 Moreover, in the motor control provided with the conventional ferrite magnet, the difference between the demagnetization current threshold of the motor M and the rated load current value is small, and the possibility that the motor M is stopped tends to be high. That is, accidental stoppages often occur due to the pulsation of the motor current (that is, the peak value of the motor current) due to a sudden change in the ambient environmental load.
On the other hand, in the motor drive device 100 according to the present embodiment, the acceleration rate is reduced stepwise while increasing the rotation speed of the motor M by providing the acceleration rate limiting threshold at a current level slightly lower than the demagnetization start current value. Let As a result, the demagnetization protection of the motor M can be performed, and the target rotational speed can be reached smoothly and quickly.

≪第２実施形態≫
次に、第２実施形態について説明する。前記した第１実施形態では、複数の領域（領域Ａ、領域Ｂ）を設け、モータＭの状態（モータ温度及びモータ電流）に応じて加速レートを制限したのに対し、本実施形態では、定常領域を利用して加速度を変化させ、モータＭの状態が前記領域の境界線に沿って変化するように制御する点が異なる。
なお、モータ駆動装置１００の構成については第１実施形態と同様であるから、説明を省略する。 << Second Embodiment >>
Next, a second embodiment will be described. In the first embodiment described above, a plurality of regions (region A, region B) are provided, and the acceleration rate is limited according to the state of the motor M (motor temperature and motor current). The difference is that the acceleration is changed using the region and the state of the motor M is controlled to change along the boundary line of the region.
Note that the configuration of the motor driving device 100 is the same as that of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

図８は、本実施形態に係るモータ駆動装置において、素子短絡保護閾値、モータ減磁電流、モータ減磁保護閾値、及び加速レート制限閾値と、モータ温度との関係を示すマップである。なお、図８の横軸はモータ温度を示し、縦軸はモータ電流及びインバータ１１の回路電流を示している。
本実施形態では、モータ減磁保護閾値と、任意のモータ電流において前記モータ減磁保護閾値よりも小さい値となるように設定される加速レート制限閾値Ｉ３（図９参照）と、が記憶手段（図示せず）に予め記憶されている。
そして、モータ電流が加速レート制限閾値Ｉ３を超えて、図８に示す領域Ｃに入った場合に、モータＭの加速度指令値を所定値δ（≧０）とする。ちなみに、以下では、所定値δ＝０とする場合について説明するが、これに限定されない。 FIG. 8 is a map showing the relationship between the motor temperature and the element short circuit protection threshold, the motor demagnetization current, the motor demagnetization protection threshold, the acceleration rate limit threshold, and the motor temperature. 8 indicates the motor temperature, and the vertical axis indicates the motor current and the circuit current of the inverter 11.
In the present embodiment, the motor demagnetization protection threshold and the acceleration rate limit threshold I3 (see FIG. 9) set so as to be smaller than the motor demagnetization protection threshold at an arbitrary motor current are stored in the storage means ( (Not shown).
When the motor current exceeds the acceleration rate limit threshold I3 and enters the region C shown in FIG. 8, the acceleration command value of the motor M is set to a predetermined value δ (≧ 0). Incidentally, in the following, a case where the predetermined value δ = 0 is described, but the present invention is not limited to this.

本実施形態では、モータ巻線温度検出器５０から入力されるモータ巻線温度と、モータ電流再現部４１から入力されるモータ電流とに対応するモータＭの状態が領域Ｃに入った場合に、加速レート設定部４６がモータＭの加速度をゼロとする指令信号を駆動信号発生部４４に出力する。つまり、加速レート設定部４６は、モータＭの温度上昇に伴って加速レート制限閾値が増加する際に、モータ電流より大きい加速レート制限閾値が存在する場合にはモータＭの加速レートを増加させる。
そうすると、モータＭは略一定の定格速度で駆動するため、モータ電流のピーク値も略一定となる（図８のＫ部拡大部を参照）。さらに、モータ電流が流れることによってモータ巻線温度が上昇するため、そのモータ巻線温度に対応する加速レート制限閾値との間に余裕ができる。 In the present embodiment, when the state of the motor M corresponding to the motor winding temperature input from the motor winding temperature detector 50 and the motor current input from the motor current reproduction unit 41 enters the region C, The acceleration rate setting unit 46 outputs a command signal for setting the acceleration of the motor M to zero to the drive signal generating unit 44. In other words, the acceleration rate setting unit 46 increases the acceleration rate of the motor M when the acceleration rate limit threshold increases as the temperature of the motor M increases and there is an acceleration rate limit threshold greater than the motor current.
Then, since the motor M is driven at a substantially constant rated speed, the peak value of the motor current is also substantially constant (see the K portion enlarged portion in FIG. 8). Furthermore, since the motor winding temperature rises due to the motor current flowing, there is a margin between the acceleration rate limiting threshold corresponding to the motor winding temperature.

加速度をゼロに変更した後、モータ電流が加速レート制限閾値Ｉ３以上になると、加速レート設定部４６は加速度δ（＝０）でモータＭを回転させるように、所定の指令信号を駆動信号発生部４４に出力する。インバータ制御手段４０は、このような処理をマイコンのサイクルタイムごとに実行する。
したがて、図８のＫ部拡大図に示すように、モータＭの状態は領域Ｃの境界線となる加速度レート制限閾値の直線（又は曲線）に沿って、図の右側に徐々に移動することとなる。 After the acceleration is changed to zero, when the motor current becomes equal to or higher than the acceleration rate limit threshold I3, the acceleration rate setting unit 46 sends a predetermined command signal to the drive signal generating unit so as to rotate the motor M at the acceleration δ (= 0). 44. The inverter control means 40 performs such processing for every cycle time of the microcomputer.
Therefore, as shown in the enlarged view of the K part in FIG. 8, the state of the motor M gradually moves to the right side of the drawing along the straight line (or curve) of the acceleration rate limiting threshold that becomes the boundary line of the region C. It will be.

図９は、インバータ制御手段が行う処理の流れを示すフローチャートである。図９に示すステップＳ２０１，Ｓ２０２の処理はそれぞれ、第１実施形態で図５を用いて示したステップＳ１０１，１０２の処理と同様であるから、説明を省略する。
ステップＳ２０３においてインバータ制御手段４０は、モータ電流Ｉｍが加速レート制限閾値Ｉ３以上であるか否かを判定する。モータ電流Ｉｍが加速レート制限閾値Ｉ３以上である場合（Ｓ２０３→Ｙｅｓ）、インバータ制御手段４０の処理はステップＳ２０４に進む。一方、モータ電流Ｉｍが加速レート制限閾値Ｉ３未満である場合（Ｓ２０３→Ｎｏ）、インバータ制御手段４０の処理は、ステップＳ２０５に進む。 FIG. 9 is a flowchart showing the flow of processing performed by the inverter control means. Since the processes in steps S201 and S202 shown in FIG. 9 are the same as the processes in steps S101 and 102 shown in FIG. 5 in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
In step S203, the inverter control means 40 determines whether or not the motor current Im is equal to or greater than the acceleration rate limit threshold I3. If the motor current Im is equal to or greater than the acceleration rate limit threshold I3 (S203 → Yes), the process of the inverter control means 40 proceeds to step S204. On the other hand, when the motor current Im is less than the acceleration rate limit threshold I3 (S203 → No), the process of the inverter control means 40 proceeds to step S205.

ステップＳ２０４においてインバータ制御手段４０は、モータＭの加速度指令値を所定値δに設定し、駆動信号を駆動信号発生部４４に出力する。前記したように、所定値δはゼロ以上の予め設定された値である。ステップＳ２０５においてインバータ制御手段４０は、通常の加速度指令値γを維持する。なお、所定値γは前記した所定値δ以上の予め設定された値である。この場合、インバータ制御手段４０は通常運転を行ってモータＭを駆動させる。   In step S <b> 204, the inverter control means 40 sets the acceleration command value of the motor M to a predetermined value δ, and outputs a drive signal to the drive signal generator 44. As described above, the predetermined value δ is a preset value of zero or more. In step S205, the inverter control means 40 maintains the normal acceleration command value γ. The predetermined value γ is a preset value that is equal to or greater than the predetermined value δ. In this case, the inverter control means 40 performs a normal operation to drive the motor M.

図１０は、本実施形態に係るモータ駆動装置を用いた空気調和機において、圧縮機駆動用モータの加速レート制限値を０min−１／secとしたときの回転速度とモータ相電流との関係を示す特性図である。なお、図１０の横軸はモータＭの回転速度を示し、縦軸はモータ電流のピーク値を示している。
図１０に示すように、モータ電流のピーク値は、モータＭの回転速度に比例して大きくなるとともに、圧縮機１の吐出圧力（圧縮機圧力）の変化により同じ回転速度の条件であっても変化する。すなわち、所定の回転速度でモータＭを駆動した場合でも、モータ電流の値が大きいほど圧縮機１（図１参照）の吐出圧力も上昇する。 FIG. 10 shows the relationship between the rotational speed and the motor phase current when the acceleration rate limit value of the compressor driving motor is 0 min −1 / sec in the air conditioner using the motor driving device according to the present embodiment. FIG. Note that the horizontal axis of FIG. 10 indicates the rotation speed of the motor M, and the vertical axis indicates the peak value of the motor current.
As shown in FIG. 10, the peak value of the motor current increases in proportion to the rotational speed of the motor M, and even under the same rotational speed condition due to the change in the discharge pressure (compressor pressure) of the compressor 1. Change. That is, even when the motor M is driven at a predetermined rotational speed, the discharge pressure of the compressor 1 (see FIG. 1) increases as the motor current value increases.

例えば、モータＭの回転速度及びモータ電流の状態が、図１０に示す点Ｐであった場合に、モータＭの回転速度が上昇するにしたがってモータ電流も大きくなる。また、モータ電流によってモータＭの温度が上昇するため、モータ減磁保護閾値も上昇する。つまり、点Ｐの状態が図１０の右上に向かって移動すると共に、モータ減磁保護閾値も上昇する。
ここで、前記したようにモータＭの加速レートを制限（例えば、δ＝０）することによって、モータ減磁保護閾値が、点Ｐに対応するモータ電流よりも常に上に位置する状態が継続する。加速レートを調整しながらモータＭの回転速度を増加させつつ、確実にモータＭの減磁を回避することができる。 For example, when the rotational speed and motor current of the motor M are at a point P shown in FIG. 10, the motor current increases as the rotational speed of the motor M increases. Further, since the temperature of the motor M increases due to the motor current, the motor demagnetization protection threshold also increases. That is, the state of the point P moves toward the upper right in FIG. 10, and the motor demagnetization protection threshold increases.
Here, as described above, by limiting the acceleration rate of the motor M (for example, δ = 0), the state where the motor demagnetization protection threshold is always located above the motor current corresponding to the point P continues. . It is possible to reliably avoid demagnetization of the motor M while increasing the rotation speed of the motor M while adjusting the acceleration rate.

＜効果＞
本実施形態に係るモータ駆動装置１００では、モータ減磁保護閾値と加速レート制限閾値Ｉ３との間の領域における加速レートδ（≧０）を設定することによって、モータＭの状態を領域Ｃの境界線となる加速レート制限閾値Ｉ３に沿うように変化させることができる。
したがって、図８に示すように、モータ電流がモータ減磁保護閾値に達することを確実に防止しつつ、モータＭの回転速度を上昇させることができる。つまり、モータＭが有する永久磁石の減磁を回避しつつ、速やかにモータＭを目標回転速度まで移動させることができる。 <Effect>
In the motor drive device 100 according to the present embodiment, the state of the motor M is changed to the boundary of the region C by setting the acceleration rate δ (≧ 0) in the region between the motor demagnetization protection threshold and the acceleration rate limiting threshold I3. It can be changed so as to follow the acceleration rate limit threshold I3 that becomes a line.
Therefore, as shown in FIG. 8, the rotational speed of the motor M can be increased while reliably preventing the motor current from reaching the motor demagnetization protection threshold. That is, the motor M can be quickly moved to the target rotational speed while avoiding demagnetization of the permanent magnet of the motor M.

また、図１０に示す領域Ｂの加速レート制限値を０min−１／sec（すなわち、加速しない）としても、モータ巻線温度の上昇（例えば、−２０℃から＋８０℃への上昇）と共にモータ減磁電流が上昇する。したがって、モータ減磁保護閾値も上昇するため、モータＭの永久磁石の減磁を回避しつつ、モータＭを目標回転速度にスムーズに到達させることができる。 Further, even if the acceleration rate limit value in the region B shown in FIG. 10 is set to 0 min −1 / sec (that is, acceleration is not performed), the motor decreases with an increase in the motor winding temperature (for example, an increase from −20 ° C. to + 80 ° C.). Magnetic current rises. Therefore, since the motor demagnetization protection threshold value is also increased, the motor M can smoothly reach the target rotation speed while avoiding the demagnetization of the permanent magnet of the motor M.

≪第３実施形態≫
次に、第３実施形態について説明する。前記した各実施形態では、モータＭの巻線温度とモータ電流値とに対応して加速レートを変化させたのに対して、第３実施形態では膨張弁４の開度を調整することによってモータ電流の値を変化させる場合について説明する。なお、圧縮機１（図１参照）は、圧縮機１が備えるモータＭの回転速度を制御することによって圧力が変化するようになっている。 «Third embodiment»
Next, a third embodiment will be described. In each of the above-described embodiments, the acceleration rate is changed corresponding to the winding temperature of the motor M and the motor current value, whereas in the third embodiment, the motor is adjusted by adjusting the opening of the expansion valve 4. A case where the current value is changed will be described. In the compressor 1 (see FIG. 1), the pressure is changed by controlling the rotational speed of the motor M included in the compressor 1.

例えば、暖房運転を行う際に、圧縮機１（図１参照）から吐出された高温高圧ガス冷媒は、四方弁２を介して室内熱交換器５で放熱し凝縮して高圧液冷媒となる。この高圧液冷媒は減圧装置である膨張弁４で減圧され、室外熱交換器３で蒸発吸熱しガス化した状態となる。そして、当該冷媒は四方弁２を介して圧縮機１に戻って圧縮される。
本実施形態では、このようなヒートポンプサイクルを用いて適正な空調能力を得ると共に、圧縮機１の回転速度に応じて膨張弁４の開度を調整する。 For example, when performing the heating operation, the high-temperature high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 1 (see FIG. 1) dissipates heat in the indoor heat exchanger 5 via the four-way valve 2 and condenses to become high-pressure liquid refrigerant. The high-pressure liquid refrigerant is decompressed by the expansion valve 4 that is a decompression device, and is evaporated and absorbed by the outdoor heat exchanger 3 to be gasified. Then, the refrigerant returns to the compressor 1 through the four-way valve 2 and is compressed.
In the present embodiment, an appropriate air conditioning capability is obtained using such a heat pump cycle, and the opening degree of the expansion valve 4 is adjusted according to the rotational speed of the compressor 1.

また、本実施形態に係る空気調和機Ａは、電流閾値設定部４５（図示せず）と、膨張弁開度変更部（図示せず）と、を備えている。
電流閾値設定部４５は、膨張弁４の開度を変更する際の電流閾値を、モータ温度検出手段によって検出されるモータ温度に対応して設定する。また、膨張弁開度変更部は、電流検出器２０によって検出される電流値に対応するモータ電流と、電流閾値設定部４５から入力される前記電流閾値とを比較し、当該比較結果に応じて膨張弁４の開度を変更する。ちなみに、電流閾値設定部４５が行う処理、及び、膨張弁開度変更部が行う処理は、インバータ制御手段４０と連携してマイコンにより実行される。 The air conditioner A according to the present embodiment includes a current threshold value setting unit 45 (not shown) and an expansion valve opening degree changing unit (not shown).
The current threshold value setting unit 45 sets a current threshold value for changing the opening degree of the expansion valve 4 in accordance with the motor temperature detected by the motor temperature detecting means. The expansion valve opening changing unit compares the motor current corresponding to the current value detected by the current detector 20 with the current threshold value input from the current threshold value setting unit 45, and according to the comparison result. The opening degree of the expansion valve 4 is changed. Incidentally, the process performed by the current threshold setting unit 45 and the process performed by the expansion valve opening changing unit are executed by the microcomputer in cooperation with the inverter control means 40.

図１１は、空気調和機の制御手段が行う処理の流れを示すフローチャートである。
図１１に示すステップＳ３０１，Ｓ３０２の処理はそれぞれ、第１実施形態で図５のステップＳ１０１，１０２の処理と同様であるから、説明を省略する。
ステップＳ３０３においてインバータ制御手段４０は、モータ電流Ｉｍが電流閾値Ｉ４以上であるか否かを判定する。モータ電流Ｉｍが電流閾値Ｉ４以上である場合（Ｓ３０３→Ｙｅｓ）、インバータ制御手段４０の処理はステップＳ３０４に進む。一方、モータ電流Ｉｍが電流閾値Ｉ４未満である場合（Ｓ３０３→Ｎｏ）、インバータ制御手段４０の処理は、ステップＳ３０５に進む。 FIG. 11 is a flowchart showing a flow of processing performed by the control unit of the air conditioner.
Since the processes in steps S301 and S302 shown in FIG. 11 are the same as the processes in steps S101 and S102 in FIG. 5 in the first embodiment, description thereof will be omitted.
In step S303, the inverter control means 40 determines whether or not the motor current Im is equal to or greater than the current threshold I4. When the motor current Im is greater than or equal to the current threshold I4 (S303 → Yes), the process of the inverter control unit 40 proceeds to step S304. On the other hand, when the motor current Im is less than the current threshold I4 (S303 → No), the process of the inverter control means 40 proceeds to step S305.

ステップＳ３０４においてインバータ制御手段４０は、膨張弁４の開度を所定値Δεだけ開く。また、ステップＳ３０５においてインバータ制御手段４０は、目標開度にしたがって膨張弁４を動作させる（ステップＳ３０５）。   In step S304, the inverter control means 40 opens the opening degree of the expansion valve 4 by a predetermined value Δε. In step S305, the inverter control means 40 operates the expansion valve 4 according to the target opening degree (step S305).

例えば、モータＭが所定の回転速度で駆動する際に、モータ電流が所定の電流閾値以上となった場合には、膨張弁４の開度を大きくすることによって圧縮機１の吐出圧力を小さくする。これによって、モータＭの回転速度を増加させつつ加速度を抑えて、モータ電流がモータ減磁保護閾値を超えることを防止できる。したがって、モータＭの駆動（つまり、圧縮機１の駆動）を停止させることなく、空気調和機Ａの立ち上がり運転時においても所望の暖房を実現することができる。   For example, when the motor M is driven at a predetermined rotational speed and the motor current exceeds a predetermined current threshold, the discharge pressure of the compressor 1 is decreased by increasing the opening of the expansion valve 4. . As a result, the acceleration can be suppressed while increasing the rotation speed of the motor M, and the motor current can be prevented from exceeding the motor demagnetization protection threshold. Therefore, desired heating can be realized even during the start-up operation of the air conditioner A without stopping the driving of the motor M (that is, the driving of the compressor 1).

図１２（ａ）はトルク外乱抑制制御を行った場合において、圧縮機の圧力を変化させたときのモータ電流特性の変化を示す説明図であり、図１２（ｂ）はトルク変動抑制制御を実行する領域１と、電流変動抑制制御を実行する領域２とにおける相電流波形を示す説明図である。
なお、図１２（ａ）は、空気調和機Ａに使用される圧縮機１の圧縮方式が、ロータリ方式やレシプロ方式などのように、冷媒圧縮の一過程において大きなトルク脈動を伴う圧縮機１を使用した場合のモータ電流特性を示している。このような場合には、トルク外乱抑制制御（トルク変動抑制制御、及び電流変動抑制制御）を行って、トルク外乱を抑制する。 FIG. 12A is an explanatory diagram showing changes in motor current characteristics when the pressure of the compressor is changed when torque disturbance suppression control is performed, and FIG. 12B executes torque fluctuation suppression control. It is explanatory drawing which shows the phase current waveform in the area | region 1 to perform, and the area | region 2 which performs electric current fluctuation suppression control.
In FIG. 12A, the compressor 1 used in the air conditioner A is a compressor 1 with a large torque pulsation in one refrigerant compression process, such as a rotary method or a reciprocating method. The motor current characteristics when used are shown. In such a case, torque disturbance suppression control (torque fluctuation suppression control and current fluctuation suppression control) is performed to suppress torque disturbance.

図１２（ｂ）に示す領域Ｔは低速回転領域であるため、圧縮機１で大きなトルク変動が起きやすく、さらに圧縮機圧力が大きいほど振動も大きくなる。このような低速回転領域では、トルク変動抑制制御を実行する。ちなみに、トルク変動抑制制御とは、ＰＷＭ信号のデューティ比を制御して、圧縮過程の回転角速度に合わせて必要トルクを得る制御である。
一方、図１２（ｂ）に示す領域Ｉは高速回転領域であるため、比較的トルク変動は小さいものの、モータ電流の変動を抑制して正弦波に近づけるための電流変動抑制制御を実行する。 Since the region T shown in FIG. 12B is a low-speed rotation region, large torque fluctuations are likely to occur in the compressor 1, and the vibration increases as the compressor pressure increases. In such a low-speed rotation region, torque fluctuation suppression control is executed. Incidentally, the torque fluctuation suppression control is control for obtaining a required torque in accordance with the rotational angular velocity of the compression process by controlling the duty ratio of the PWM signal.
On the other hand, since the region I shown in FIG. 12B is a high-speed rotation region, although the torque variation is relatively small, the current variation suppression control is performed to suppress the variation of the motor current and approximate the sine wave.

すなわち、図１２中の圧縮機圧力の特性に示すように、同じ圧縮機圧力の条件（例えば、圧縮機負荷標準（実線））であっても、回転速度が低い条件の方が、モータＭのピーク電流が大きくなる。そうすると、従来の減磁保護制御による減速保護では、特にＴ領域からＩ領域に移行する直前にモータ電流がモータ減磁保護閾値に到達して、モータＭが運転／停止を繰り返す現象が発生してしまう。回転速度が上昇する過程において、回転速度が３５００ｍｉｎ-１の付近で運転／停止の現象が現われてしまう。 That is, as shown in the characteristics of the compressor pressure in FIG. 12, even under the same compressor pressure condition (for example, compressor load standard (solid line)), the condition where the rotational speed is lower is higher for the motor M. Peak current increases. Then, in the conventional deceleration protection by the demagnetization protection control, the motor current reaches the motor demagnetization protection threshold immediately before the transition from the T region to the I region, and the phenomenon that the motor M repeats operation / stopping occurs. End up. In the process of increasing the rotation speed, the operation / stop phenomenon appears when the rotation speed is around 3500 min −1 .

図１３は、トルク外乱抑制制御を行った場合において、圧縮機１の圧力を変化させたときのモータ電流特性の変化を示す説明図であり、太線は実負荷例を示している。なお、図１３の横軸はモータＭの回転速度を示し、縦軸はモータ電流を示している。
本実施形態では、図１３の実線で示す実負荷例に示すように、回転速度が加速レート制限閾値に到達したら、膨張弁４の開度を所定値だけ大きくすることによってモータ電流を抑制する。これによって、モータ電流のピーク値を小さくしつつ、モータＭの回転速度を徐々に大きくして、トルク変動抑制制御から電流変動抑制制御にスムーズに移行させることができる。したがって、圧縮機１を駆動するモータＭの停止リスクは少なくなり、空気調和機Ａの低温暖房時の立ち上がり運転時においても安定して圧縮機１を駆動させることができる。 FIG. 13 is an explanatory diagram showing changes in motor current characteristics when the pressure of the compressor 1 is changed when torque disturbance suppression control is performed, and a thick line shows an example of an actual load. In FIG. 13, the horizontal axis indicates the rotational speed of the motor M, and the vertical axis indicates the motor current.
In the present embodiment, as shown in the actual load example indicated by the solid line in FIG. 13, when the rotational speed reaches the acceleration rate limit threshold, the motor current is suppressed by increasing the opening of the expansion valve 4 by a predetermined value. Accordingly, the rotational speed of the motor M can be gradually increased while the peak value of the motor current is reduced, and the torque fluctuation suppression control can be smoothly shifted to the current fluctuation suppression control. Therefore, the risk of stopping the motor M that drives the compressor 1 is reduced, and the compressor 1 can be driven stably even during the start-up operation of the air conditioner A during low-temperature heating.

＜効果＞
また、発明の実施形態に係る空気調和機Ａによれば、膨張弁４の開度を制御することによって、ヒートポンプサイクルでの圧縮機１の圧力を調整する。これによって、モータ電流のピーク値を小さくしつつ、モータＭの回転速度を徐々に大きくして、空気調和機Ａを安定的かつ継続的に運転することができる。
また、トルク変動抑制制御から電流変動抑制制御に移行する際にはモータＭのピーク電流が小さくなることから、高い加速レートを保ちながらモータＭを加速することができる。
さらに、モータＭの回転速度を維持又は増加させながら、膨張弁４の開度を大きくすることによってピーク電流を小さくすることができる。これによって、モータＭが有する永久磁石の減磁を抑制しながら、モータＭの目標回転速度に速やかに到達させることができる。 <Effect>
Moreover, according to the air conditioner A which concerns on embodiment of invention, the pressure of the compressor 1 in a heat pump cycle is adjusted by controlling the opening degree of the expansion valve 4. FIG. Accordingly, the air conditioner A can be operated stably and continuously by gradually increasing the rotational speed of the motor M while reducing the peak value of the motor current.
Further, since the peak current of the motor M is reduced when shifting from the torque fluctuation suppression control to the current fluctuation suppression control, the motor M can be accelerated while maintaining a high acceleration rate.
Furthermore, the peak current can be reduced by increasing the opening degree of the expansion valve 4 while maintaining or increasing the rotational speed of the motor M. Accordingly, the target rotational speed of the motor M can be quickly reached while suppressing the demagnetization of the permanent magnet of the motor M.

≪変形例≫
以上、本発明に係るモータ駆動装置１００について各実施形態により説明したが、本発明の実施態様はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更などを行うことができる。
例えば、前記した第１実施形態では２つの加速レート領域（領域Ａ、領域Ｂ）が設定される場合について説明し、第２実施形態では１つの加速レート領域（領域Ｃ）が設定される場合について説明したが、これに限らない。すなわち、加速レートが設定される領域は３つ以上であってもよい。この場合において、各領域の加速レートの値は、モータ電流の値が前記したモータ減磁保護閾値に近づくにつれて小さくすることが好ましい。
これによって、モータ電流がモータ減磁保護閾値に近づくにしたがって、モータＭの回転速度を大きくしながら、段階的に加速レートを小さくすることができる。 ≪Modification≫
As mentioned above, although each embodiment demonstrated the motor drive device 100 which concerns on this invention, the embodiment of this invention is not limited to these description, A various change etc. can be performed.
For example, the case where two acceleration rate regions (region A and region B) are set will be described in the first embodiment, and the case where one acceleration rate region (region C) is set in the second embodiment. Although explained, it is not limited to this. That is, the number of areas where the acceleration rate is set may be three or more. In this case, the acceleration rate value in each region is preferably decreased as the motor current value approaches the motor demagnetization protection threshold.
As a result, as the motor current approaches the motor demagnetization protection threshold, the acceleration rate can be reduced stepwise while increasing the rotation speed of the motor M.

また、第１実施形態では、前記した２つの領域に対応して設定される加速度レートがいずれも正の値である場合について説明したが、これに限らない。例えば、定格電流とモータ減磁電流の余裕度がさらに無い場合などには、モータ減磁保護閾値に最も近い領域の加速度レートをゼロ（つまり、加速せずに一定の回転速度を維持すること）としてもよい。この場合、モータＭを一定速度で回転させることによりモータ電流を略一定の値に維持し、かつ、モータ巻線温度を上昇させる。したがって、モータ電流がモータ減磁保護閾値を超えることを確実に防止できる。   Moreover, although 1st Embodiment demonstrated the case where the acceleration rate set corresponding to above-mentioned two area | regions was a positive value, it does not restrict to this. For example, when there is no further margin between the rated current and the motor demagnetization current, the acceleration rate in the region closest to the motor demagnetization protection threshold is zero (that is, maintain a constant rotation speed without acceleration). It is good. In this case, by rotating the motor M at a constant speed, the motor current is maintained at a substantially constant value, and the motor winding temperature is raised. Therefore, it is possible to reliably prevent the motor current from exceeding the motor demagnetization protection threshold.

また、前記した各実施形態では、モータ巻線温度検出器５０によってモータ巻線温度を検出する場合について説明したが、これに限らない。例えば、圧縮機１の外郭（図示せず）の温度を検出する外郭温度検出手段（図示せず）によってモータＭの巻線温度を間接的に検出することとしてもよい。
これによって、圧縮機１の外郭温度とモータ減磁保護閾値との相関に基づいてモータ減磁保護を行うので、モータＭの減磁保護を適切に行うことができる。また、高圧となる圧縮機１の内部に温度検出器を設置する場合と比べて、温度検出器（外郭温度検出手段）の取付構造や信号線の引出構造が簡単になり、製造コストを低減できる。
また、圧縮機１の吐出配管温度を検出する吐出配管温度検出手段（図示せず）によって、モータＭの巻線温度を間接的に取得してもよい。 In each of the above-described embodiments, the case where the motor winding temperature is detected by the motor winding temperature detector 50 has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the winding temperature of the motor M may be indirectly detected by outer temperature detection means (not shown) that detects the temperature of the outer wall (not shown) of the compressor 1.
Thereby, since the motor demagnetization protection is performed based on the correlation between the outer temperature of the compressor 1 and the motor demagnetization protection threshold, the demagnetization protection of the motor M can be appropriately performed. In addition, the temperature detector (outer temperature detection means) mounting structure and signal line lead-out structure can be simplified and the manufacturing cost can be reduced as compared with the case where a temperature detector is installed inside the compressor 1 that is at a high pressure. .
Further, the winding temperature of the motor M may be indirectly acquired by discharge pipe temperature detection means (not shown) for detecting the discharge pipe temperature of the compressor 1.

また、前記した各実施形態では、モータＭとして、永久磁石型同期モータを用いる場合について説明したが、これに限定されない。すなわち、巻線型同期モータ、リラクタンスモータなど、他の同期モータにも前記各実施形態を同様に適用できる。   Further, in each of the embodiments described above, the case where a permanent magnet type synchronous motor is used as the motor M has been described, but the present invention is not limited to this. That is, the above embodiments can be similarly applied to other synchronous motors such as a winding synchronous motor and a reluctance motor.

また、前記した各実施形態では、交流電源２００から入力される交流電圧をコンバータ３００によって直流電圧に変換し、さらにインバータ１１のスイッチング素子を駆動されることによって所定の交流電圧に変換する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、蓄電池（直流電源：図示せず）からインバータ１１に直流電圧を入力することとしてもよい。
また、前記した各実施形態では、低温減磁特性の永久磁石を有するモータＭを用いる場合について説明したが、これに限らない。すなわち、高温環境で減磁しやすい高温減磁特性（例えば、ネオジム磁石を含む希土類磁石）の永久磁石を用いる場合でも、前記した各実施形態と同様の方法でモータＭの駆動を制御することができる。 In each of the above-described embodiments, the case where the AC voltage input from the AC power supply 200 is converted into a DC voltage by the converter 300 and further converted into a predetermined AC voltage by driving the switching element of the inverter 11 will be described. However, it is not limited to this. For example, a DC voltage may be input to the inverter 11 from a storage battery (DC power supply: not shown).
Moreover, although each above-described embodiment demonstrated the case where the motor M which has a permanent magnet of a low temperature demagnetization characteristic was used, it does not restrict to this. That is, even when a permanent magnet having a high temperature demagnetization characteristic (for example, a rare earth magnet including a neodymium magnet) that is easily demagnetized in a high temperature environment is used, the driving of the motor M can be controlled by the same method as in each of the above embodiments. it can.

Ａ 空気調和機
Ｉｕ 室内機
Ｏｕ 室外機
１ 圧縮機
２ 四方弁
３ 室外熱交換器
４ 膨張弁
５ 室内熱交換器
Ｌ 冷媒配管
１００ モータ駆動装置
１１ インバータ
１２ 素子短絡保護手段
１３ インバータ駆動回路
２０ 電流検出器（電流検出手段）
３０ 増幅器
４０ インバータ制御手段（制御手段）
４４ 駆動信号発生部
４５ 電流閾値設定部
４６ 加速レート設定部
５０ モータ巻線温度検出器（モータ温度検出手段）
Ｍ モータ
A Air conditioner Iu Indoor unit Ou Outdoor unit 1 Compressor 2 Four-way valve 3 Outdoor heat exchanger 4 Expansion valve 5 Indoor heat exchanger L Refrigerant pipe 100 Motor drive unit 11 Inverter 12 Element short circuit protection means 13 Inverter drive circuit 20 Current detection (Current detection means)
30 Amplifier 40 Inverter control means (control means)
44 Drive signal generator 45 Current threshold setting unit 46 Acceleration rate setting unit 50 Motor winding temperature detector (motor temperature detecting means)
M motor

Claims (9)

直流電源から入力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、前記インバータの直流側に設けられる電流検出手段と、前記インバータに接続されるモータの温度を検出するモータ温度検出手段と、前記インバータの駆動を制御する制御手段と、を備え、前記インバータからの交流電力によって前記モータを駆動するモータ駆動装置であって、
前記制御手段は、
前記モータの加速レートを制限する際の電流閾値である加速レート制限閾値を、前記モータ温度検出手段によって検出されるモータ温度に対応して設定する電流閾値設定部と、
前記電流検出手段によって検出される電流値に対応するモータ電流と、前記電流閾値設定部から入力される前記加速レート制限閾値とを比較し、当該比較結果に応じて前記モータの加速レートを設定する加速レート設定部と、
前記加速レート設定部によって設定される前記加速レートに従って、前記インバータに駆動信号を出力する駆動信号発生部と、を備え、
前記加速レート制限閾値は、前記モータを減磁保護するための電流閾値である減磁保護閾値よりも小さく、
前記モータ温度が高くなるにつれて、前記加速レート制限閾値が大きくなるように設定され、
前記加速レート設定部は、
前記モータ電流が前記加速レート制限閾値以上である場合、前記加速レートをゼロ以上である第１所定値に設定することで前記加速レートを制限する加速レート制限処理と、
前記モータ電流が前記加速レート制限閾値未満である場合、前記加速レートを前記第１所定値よりも大きい第２所定値に設定することで前記モータ電流を前記加速レート制限閾値に近づける通常加速処理と、を交互に繰り返すこと
を特徴とするモータ駆動装置。 An inverter that converts a DC voltage input from a DC power source into an AC voltage, a current detection means provided on the DC side of the inverter, a motor temperature detection means that detects the temperature of a motor connected to the inverter, and the inverter Control means for controlling the driving of the motor, and a motor driving device for driving the motor by AC power from the inverter,
The control means includes
A current threshold setting unit that sets an acceleration rate limiting threshold, which is a current threshold when limiting the acceleration rate of the motor, corresponding to the motor temperature detected by the motor temperature detecting means;
The motor current corresponding to the current value detected by the current detection means is compared with the acceleration rate limit threshold value input from the current threshold value setting unit, and the acceleration rate of the motor is set according to the comparison result. An acceleration rate setting section;
A drive signal generation unit that outputs a drive signal to the inverter according to the acceleration rate set by the acceleration rate setting unit ;
The acceleration rate limit threshold is smaller than a demagnetization protection threshold that is a current threshold for protecting the motor from demagnetization.
As the motor temperature increases, the acceleration rate limit threshold is set to increase,
The acceleration rate setting unit includes:
An acceleration rate limiting process for limiting the acceleration rate by setting the acceleration rate to a first predetermined value that is greater than or equal to zero when the motor current is greater than or equal to the acceleration rate limitation threshold;
A normal acceleration process for setting the acceleration rate to a second predetermined value larger than the first predetermined value to bring the motor current closer to the acceleration rate limiting threshold when the motor current is less than the acceleration rate limiting threshold; And a motor driving device characterized by alternately repeating . 前記モータ温度に応じて所定範囲の前記モータ電流が予め対応付けられると共に、当該範囲のモータ電流に前記加速レートが対応付けられる加速レート領域に関する情報を記憶する記憶手段を備え、
前記加速レート領域の境界は、前記減磁保護閾値及び前記加速レート制限閾値を含み、
前記加速レート領域は一つ又は複数設けられると共に、前記減磁保護閾値に近づくにつれて、前記加速レートが小さくなるように予め設定され、
前記加速レート設定部は、前記モータ電流が属する前記加速レート領域を特定し、当該加速レート領域に対応する加速レートを前記駆動信号発生部に出力すること
を特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。 A storage unit that stores information about an acceleration rate region in which the motor current in a predetermined range is associated with the motor temperature in advance and the acceleration rate is associated with the motor current in the range;
The boundaries of the acceleration rate region comprises a pre-Symbol demagnetization protection threshold value and pre-Symbol acceleration rate limit threshold,
One or a plurality of acceleration rate regions are provided, and the acceleration rate is preset so that the acceleration rate decreases as the demagnetization protection threshold is approached.
The motor according to claim 1, wherein the acceleration rate setting unit specifies the acceleration rate region to which the motor current belongs, and outputs an acceleration rate corresponding to the acceleration rate region to the drive signal generation unit. Drive device. それぞれの前記加速レート領域に対応付けられる加速レートは、ゼロ以上であること
を特徴とする請求項２に記載のモータ駆動装置。 The motor driving apparatus according to claim 2, wherein an acceleration rate associated with each acceleration rate region is equal to or greater than zero. 前記加速レート設定部は、前記モータ電流が前記減磁保護閾値に達した場合、前記インバータの駆動を停止させるための指令信号を前記駆動信号発生部に出力すること
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。 The acceleration rate setting unit outputs a command signal for stopping the drive of the inverter to the drive signal generation unit when the motor current reaches the demagnetization protection threshold. The motor drive device according to claim 3 . 前記モータは、低温で減磁しやすい低温減磁特性を有する永久磁石を有すること
を特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。 The motor drive device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the motor includes a permanent magnet having a low-temperature demagnetization characteristic that is easily demagnetized at a low temperature. 前記永久磁石は、フェライト磁石であること
を特徴とする請求項５に記載のモータ駆動装置。 The motor driving apparatus according to claim 5 , wherein the permanent magnet is a ferrite magnet. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のモータ駆動装置を備え、当該モータ駆動装置によって駆動されるモータが設置される圧縮機と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器と、四方弁と、が冷媒配管で接続されてヒートポンプサイクルを構成すること
を特徴とする空気調和機。 A compressor including the motor driving device according to any one of claims 1 to 6 , wherein a motor driven by the motor driving device is installed, an outdoor heat exchanger, an expansion valve, and indoor heat An air conditioner characterized in that an exchanger and a four-way valve are connected by a refrigerant pipe to constitute a heat pump cycle. 前記制御手段は、
前記膨張弁の開度を変更する際の電流閾値を、前記モータ温度検出手段によって検出されるモータ温度に対応して設定する電流閾値設定部と、
前記電流検出手段によって検出される電流値に対応するモータ電流と、前記電流閾値設定部から入力される前記電流閾値とを比較し、当該比較結果に応じて前記膨張弁の開度を変更する膨張弁開度変更部と、を備えること
を特徴とする請求項７に記載の空気調和機。 The control means includes
A current threshold value setting unit for setting a current threshold value for changing the opening degree of the expansion valve corresponding to the motor temperature detected by the motor temperature detecting means;
An expansion that compares the motor current corresponding to the current value detected by the current detection means with the current threshold value input from the current threshold setting unit, and changes the opening of the expansion valve according to the comparison result The air conditioner according to claim 7 , further comprising: a valve opening changing unit. 直流電源からインバータに入力される直流電圧を交流電圧に変換し、前記インバータに接続されるモータを駆動させるモータ駆動方法であって、
前記モータの加速レートを制限するための電流閾値である加速レート制限閾値を、モータ温度検出手段によって検出されるモータ温度に対応して設定する電流閾値設定処理と、
電流検出手段によって検出される電流値に対応して再現されるモータ電流と、前記電流閾値設定処理によって設定される前記加速レート制限閾値とを比較し、当該比較結果に応じて前記モータの加速レートを設定する加速レート設定処理と、
前記加速レート設定処理によって設定される前記加速レートに従って、前記インバータに駆動信号を出力する駆動信号発生処理と、を含み、
前記加速レート制限閾値は、前記モータを減磁保護するための電流閾値である減磁保護閾値よりも小さく、
前記モータ温度が高くなるにつれて、前記加速レート制限閾値が大きくなるように設定され、
前記加速レート設定処理において、
前記モータ電流が前記加速レート制限閾値以上である場合、前記加速レートをゼロ以上である第１所定値に設定することで前記加速レートを制限する加速レート制限処理と、
前記モータ電流が前記加速レート制限閾値未満である場合、前記加速レートを前記第１所定値よりも大きい第２所定値に設定することで前記モータ電流を前記加速レート制限閾値に近づける通常加速処理と、を交互に繰り返すこと
を特徴とするモータ駆動方法。 A motor driving method for converting a DC voltage input from a DC power source to an inverter into an AC voltage and driving a motor connected to the inverter,
A current threshold setting process for setting an acceleration rate limiting threshold, which is a current threshold for limiting the acceleration rate of the motor, corresponding to the motor temperature detected by the motor temperature detecting means;
Compares the motor current is reproduced in response to a current value detected by the current detecting means and the acceleration rate limit threshold set by the current threshold setting process, the acceleration rate of the motor in accordance with the comparison result Acceleration rate setting process to set
In accordance with the acceleration rate set by said acceleration rate setting process, seen including a drive signal generation processing for outputting a drive signal to said inverter,
The acceleration rate limit threshold is smaller than a demagnetization protection threshold that is a current threshold for protecting the motor from demagnetization.
As the motor temperature increases, the acceleration rate limit threshold is set to increase,
In the acceleration rate setting process,
An acceleration rate limiting process for limiting the acceleration rate by setting the acceleration rate to a first predetermined value that is greater than or equal to zero when the motor current is greater than or equal to the acceleration rate limitation threshold;
A normal acceleration process for setting the acceleration rate to a second predetermined value larger than the first predetermined value to bring the motor current closer to the acceleration rate limiting threshold when the motor current is less than the acceleration rate limiting threshold; And a motor driving method characterized by alternately repeating .
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