特許 7588299 モータ駆動装置およびこれを用いた冷蔵庫

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-14

(45)【発行日】2024-11-22

(54)【発明の名称】モータ駆動装置およびこれを用いた冷蔵庫

(51)【国際特許分類】

   H02P 6/16 20160101AFI20241115BHJP

【ＦＩ】

H02P6/16

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021024905

(22)【出願日】2021-02-19

(65)【公開番号】P2022127001

(43)【公開日】2022-08-31

【審査請求日】2023-12-01

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106116

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100151378

【弁理士】

【氏名又は名称】宮村 憲浩

(74)【代理人】

【識別番号】100157484

【弁理士】

【氏名又は名称】廣田 智之

(72)【発明者】

【氏名】竹岡 義典

【審査官】安池 一貴

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０４６５１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１４６６８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３５９９９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ６／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ブラシレスＤＣモータと、前記ブラシレスＤＣモータの誘起電圧の値と閾値から前記ブラシレスＤＣモータの磁極位置を検出する位置検出部と、前記位置検出部の位置情報から前記ブラシレスＤＣモータをＰＷＭで矩形波駆動するＰＷＭ生成部と、前記位置検出部の閾値をＰＷＭデューティのオン中とオフ中で切り替える閾値変更部とを備え、前記ＰＷＭ生成部が矩形波の後半の開始から位置検出までは少なくともオンオフさせるモータ駆動装置。

【請求項2】

前記ブラシレスＤＣモータが駆動する負荷が圧縮機である請求項１に記載のモータ駆動装置。

【請求項3】

請求項２に記載のモータ駆動装置を備えた冷蔵庫。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ブラシレスＤＣモータを駆動するモータ駆動装置およびこれを用いた冷蔵庫に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、ＰＷＭのオン中にブラシレスＤＣモータの端子電圧に現れる誘起電圧のゼロクロスを検出することで、ブラシレスＤＣモータの位置検出を行うモータ駆動装置を開示する。このモータ駆動装置は、ＰＷＭ信号を出力する出力部と、モータの無通電相の誘起電圧に基づいてロータの回転位置を推定する推定部と、ＰＷＭ信号とロータの回転位置に基づいて駆動信号を出力する出力部と、駆動信号に基づいて素子をオン／オフすることでモータを駆動する回路部と、ＰＷＭ信号のオン期間内に対応付けて推定部による推定処理をマスクする期間を設定する設定部とを備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－５９２０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、ブラシレスＤＣモータの位置検出を電源電圧やモータの誘起電圧からの影響を抑え、精度よく位置検出を行うモータ駆動装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示におけるモータ駆動装置は、ブラシレスＤＣモータと、誘起電圧の値と閾値から位置を検出する位置検出部と、前記位置検出部の位置情報から前記ブラシレスＤＣモータをＰＷＭで矩形波駆動するＰＷＭ生成部と、前記位置検出部の閾値をＰＷＭデューティのオン中とオフ中で切り替える閾値変更部とを備える。そして、前記ＰＷＭ生成部が矩形波の後半の開始から位置検出までは少なくともオンオフさせる。

【発明の効果】

【0006】

本開示におけるモータ駆動装置は、ＰＷＭオンとＰＷＭオフの時間によらずノイズの影響が小さい状態で誘起電圧を検出することができる。そのため、ＰＷＭのオン時間とオフ時間を決定する電源電圧やモータの誘起電圧や運転負荷の状態の影響を抑え精度よくブラシレスＤＣモータの位置検出を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施の形態１におけるモータ駆動装置と冷蔵庫の制御系の構成を示すブロック図

【図2】実施の形態１におけるＰＷＭ生成部が決定するＰＷＭオン比率のタイミングチャート

【図3a】実施の形態１におけるスイッチング素子４ａのオン／オフのタイミングチャート

【図3b】実施の形態１におけるスイッチング素子４ｂのオン／オフのタイミングチャート

【図3c】実施の形態１におけるスイッチング素子４ｃのオン／オフのタイミングチャート

【図3d】実施の形態１におけるスイッチング素子４ｄのオン／オフのタイミングチャート

【図3e】実施の形態１におけるスイッチング素子４ｅのオン／オフのタイミングチャート

【図3f】実施の形態１におけるスイッチング素子４ｆのオン／オフのタイミングチャート

【発明を実施するための形態】

【0008】

（本開示の基礎となった知見等）
発明者らが本開示に想到するに至った当時、ブラシレスＤＣモータの誘起電圧の誘起電圧のゼロクロスから位置検出を行う際に、ノイズの影響と運転範囲を両立させるためにＰＷＭのオン時間に応じて、マスク期間を変更する技術があった。

【0009】

しかしながら、低速での運転を実現するためにマスク期間を狭めることで、ノイズの影響を十分に抑えられない課題を発明者らは発見し、その課題を解決するために、本開示の主題を構成するに至った。

【0010】

そこで、本開示は、ＰＷＭオンとＰＷＭオフの時間によらずノイズの影響が小さい状態で誘起電圧を検出することができるモータ駆動装置を提供する。

【0011】

以下、図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が必要以上に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

【0012】

なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。

【0013】

（実施の形態１）
以下、図１、図２、図３ａ～図３ｆを用いて、実施の形態１を説明する。

【0014】

［１－１．構成］
［１－１－１．モータ駆動装置を用いた冷蔵庫の構成］
図１は、本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置のブロック図である。図１において、交流電源１は一般的な商用電源で、日本においては実効値１００Ｖの５０または６０Ｈｚの電源である。

【0015】

整流回路２は、交流電源１を入力として交流電力を直流電力に整流するものであり、ブリッジ接続された４個の整流ダイオード２ａ～２ｄで構成される。

【0016】

平滑部３は整流回路２の出力側に接続され、整流回路２の出力を平滑する。本実施の形態においては平滑コンデンサやリアクタによって構成されるが、本実施の形態においては回路構成の単純化のため、平滑コンデンサのみで構成している。

【0017】

なお、リアクタを用いる場合は、交流電源１とコンデンサの間に挿入すればよく、整流ダイオード２ａ～２ｄの前後どちらでも構わない。

【0018】

インバータ４は、平滑部３からの直流電力を交流電力に変換する。インバータ４は、６個のスイッチング素子４ａ～４ｆを３相ブリッジ接続して構成される。また、６個の還流電流用ダイオード４ｇ～４ｌは、各スイッチング素子４ａ～４ｆに、逆方向に接続される。

【0019】

ブラシレスＤＣモータ５は、永久磁石を有する回転子５ａと、３相巻線を有する固定子５ｂとから構成される。ブラシレスＤＣモータ５は、インバータ４により作られた３相交流電流が固定子５ｂの３相巻線に流れることにより、回転子５ａを回転させる。また、ブラシレスＤＣモータ５の極数は要求される特性に応じて決定されるが、本実施の形態では４極とする。

【0020】

位置検出部６は、固定子５ｂの３相巻線に発生する誘起電圧から固定子５ｂの磁極位置を検出する。本実施の形態においてはブラシレスＤＣモータ５の端子電圧を取得し、ブラシレスＤＣモータ５の回転子５ａの磁極相対位置を検出する。

【0021】

具体的には、位置検出部６は、固定子５ｂの３相巻線に発生する誘起電圧と基準となる電圧を閾値として比較しゼロクロスを検出し、回転子５ａの相対的な回転位置を検出している。

【0022】

速度検出部７は、位置検出部６が検出する位置情報からブラシレスＤＣモータ５の現在の駆動速度と過去一回転の平均速度を計算する。本実施の形態では、誘起電圧のゼロクロス検出からの時間を測定し、この時間から現在の速度の計算を行う。

【0023】

また、誘起電圧ゼロクロスの間隔を区間経過時間として検出し、区間経過時間の過去一回転部の和を算出し、結果から一回転の平均速度を算出する。計算タイミングは、位置検出部６が誘起電圧のゼロクロスを検出するたびに行う。

【0024】

電圧検出部８は平滑部３からインバータ４へ入力される直流の母線電圧の値を検出する。一般的に、母線電圧はマイコンなどの電圧を検出する素子の耐電圧より高い電圧であるため、耐電圧以下になるよう抵抗で母線電圧を分圧し、取得する。取得した電圧値を比例で計算し元の電圧を取得する。抵抗で分圧し取得する方法は構成が単純でコストが安価である。本実施の形態においても、抵抗で分圧し取得するものとする。取得した電圧値は、ＰＷＭ生成部１０と位置検出部６へと出力される。

【0025】

ＰＷＭ生成部１０では、位置検出部６で誘起電圧のゼロクロスを検出するたびに速度検出部７で検出された一回転の平均速度と外部から入力される目標速度を比較し、目標速度のほうが一回転の平均速度より高ければ、ブラシレスＤＣモータ５への印加電圧を上げるようＰＷＭのオン比率を設定し、目標速度が一回転の平均速度より低ければ、ブラシレスＤＣモータ５に印加する電圧を下げるようＰＷＭのオン比率を設定し、一致していれば、ブラシレスＤＣモータ５に印加する電圧を維持するようＰＷＭのオン比率を設定しブラシレスＤＣモータ５の速度を制御する。

【0026】

また、ＰＷＭ生成部１０では、１２０度通電の矩形波を出力する。位置検出部６で検出された位置検出のタイミングと速度検出部７で計算した一回転の平均速度からタイミングを計算し、切り換える。ブラシレスＤＣモータ５は３相モータであるので、通電相の通電期間は電気角で６０度ごとに組合せが変わり、一つの相の通電期間は基本的に１２０度通電後、６０度オフを繰り返す。

【0027】

スイッチング素子４ａ、４ｃ、４ｅはそれぞれ１２０度ずつずれ順番に通電が開始される。スイッチング素子４ｂ、４ｄ、４ｆも同様に１２０度ずつずれ、順番に通電が開始される。更にスイッチング素子４ａとスイッチング素子４ｂ、スイッチング素子４ｃとスイッチング素子４ｄ、スイッチング素子４ｅとスイッチング素子４ｆは１８０度ずれて通電が開始される。これによって回転磁界が形成されブラシレスＤＣモータ５が回転する。

【0028】

そして、ＰＷＭ生成部１０の生成したＰＷＷ波形の信号を、閾値変更部１１とドライブ部１２が受け取る。

【0029】

閾値変更部１１では、受け取った波形をもとに、誘起電圧のゼロクロスの基準となる電圧の切り替えと、ＰＷＭのオン中とオフ中のどちらで位置検出を行うかを決定する。

【0030】

誘起電圧のゼロクロスの基準となる電圧は、ＰＷＭ生成部１０から受け取ったＰＷＭの信号によって、ＰＷＭのオン中に位置検出するか、ＰＭＷのオフ中に位置検出するかによって変更する。ＰＷＭのオン中の位置検出の基準電圧は、３相分の端子電圧から仮想中点を作っても良いし、直流母線電圧を取得しその電圧としても良い。本実施の形態では仮想中点とし、ブラシレスＤＣモータ５の位置を誘起電圧から検出する方式は構成が簡単でより安価に構成することが可能となる。

【0031】

ＰＷＭのオフ中の位置検出の基準電圧は、平滑部３からインバータ４に入力される母線電圧の陽極から所定値低い値、もしくは母線電圧の陰極より所定値高い値とする。それぞれ陽極と陰極に加減算する所定値は等しい値でもよいし、状況に応じて異なる値としてもよい。

【0032】

等しい値とした場合、管理が容易となる。また異なる値とした場合は等しい場合より精度良く検出できる。等しい値で固定する場合、最大電流がインバータ４のスイッチング素子４ａ～４ｆに流れた際の電圧降下と還流電流用ダイオード４ｇ～４ｌの電圧降下の大きい方を採用する。本実施の形態では、より安価に構成するために等しい値とする。ＰＷＭのオフ中に位置検出をする際の基準電圧は、インバータ４のスイッチング素子の４ａ、４ｃ、４ｅがスイッチングを行っている場合は、陰極より所定値高い値を基準に、スイッチング素子４ｂ、４ｄ、４ｆがスイッチングを行っている場合は陽極より所定値低い値を基準とする。

【0033】

ＰＷＭのオンとＰＷＭのオフのどちらで検出するかはＰＷＭのオン時間によって決定する。切り替えるＰＷＭのオン時間は、あらかじめノイズの影響がどの程度で収まるかを測定し把握したノイズの影響を受けるＰＷＭのオン時間よりも短くなる値として決定する。これによりＰＷＭのオン中の位置検出で、ノイズの影響を除去することができる。

【0034】

また、ＰＷＭ周期の５０％を基準にＰＷＭのオン中に検出するか、ＰＷＭのオフ中に検出するかを切り替えるとしてもよい。５０％とすることで、単純な構成で実現することができる。また、ＰＷＭのオン中からＰＷＭのオフ中の検出への切り替えと、ＰＷＭのオフ中からＰＷＭのオン中の検出への切り替えのＰＷＭのオン時間にはヒステリシスを持たせ、制御の高頻度の切り替わりによる複雑さを低減することができる。

【0035】

このように、閾値変更部１１は誘起電圧ゼロクロスの基準となる電圧と検出のタイミングを決定し、位置検出部６へと送る。

【0036】

ドライブ部１２は、ＰＷＭ生成部１０が生成したＰＷＭ波形によって、インバータ４のスイッチング素子４ａ～４ｆのオンまたはオフ（以下、オン／オフとし記す）する。

【0037】

モータ駆動装置１３は、整流回路２、平滑部３、インバータ４、位置検出部６、速度検出部７、電圧検出部８、ＰＷＭ生成部１０、ドライブ部１２で構成され、交流電源１に接続し、ブラシレスＤＣモータ５を駆動する。

【0038】

圧縮機１７の圧縮方式（機構方式）は、ロータリー型やスクロール型など、任意の方式が用いられる。本実施の形態においては、レシプロ型を採用しており、圧縮要素である冷媒の漏れが少なく低速では効率よく圧縮することができる。

【0039】

圧縮機１７は、レシプロ型であるため、ブラシレスＤＣモータ５の回転子５ａに接続されたクランクシャフト（図示せず）により、回転運動は往復運動に変換される。そして、クランクシャフトに接続されたピストン（図示せず）は、シリンダ（図示せず）内を往復することとなり、シリンダ内の冷媒を圧縮する。

【0040】

圧縮機１７は密閉され内部の雰囲気はオイルが充満し高温になるため、センサを用いることができない。そのため、ＰＷＭのオン中の位置検出とオフ中の位置検出を切り替え、閾値を必要に応じて切り替えることで、ブラシレスＤＣモータ５の誘起電圧のゼロクロスから、ブラシレスＤＣモータ５の磁極位置を精度よく検出できる。そして、無駄な消費電力を低減して運転することが可能となる。

【0041】

圧縮機１７で圧縮された冷媒は、凝縮器１９、減圧器２０、蒸発器２１を順に通って、再び圧縮機１７に戻る冷凍サイクルを構成する。この時、凝縮器１９では放熱を、蒸発器２１では吸熱を行うので、冷却や加熱を行うことができる。

【0042】

冷蔵庫２２は、圧縮機１７、凝縮器１９、減圧器２０、蒸発器２１で構成された冷凍サイクルを搭載し、蒸発器２１で冷却された空気を冷蔵室や冷凍室に送ることで筐体内部を冷却する。

【0043】

冷蔵庫２２は、内部に保存する食品が十分に冷やされると、冷蔵庫２２の外部から侵入する熱の量だけ冷やせばよくなるため、必要な冷凍能力が小さくなる。冷凍能力を小さくするために、外部から指令される目標速度が低下する。その結果、ブラシレスＤＣモータ５に必要な印加電圧が低下し、ＰＷＭのオン比率が低下する。ＰＷＭオン比率が低下した状態で、ＰＷＭのオフ中に位置検出を行うことで安定して運転が可能となる。

【0044】

また、冷蔵庫２２の内部に食品が新たに投入されるなどにより冷凍能力が必要となった際はＰＷＭのオン比率が上昇する。ＰＷＭのオン比率が上昇した状態であっても、ＰＷＭのオン中に位置検出を行うよう閾値を変更しタイミングを変更することで、安定した運転が可能となる。

【0045】

このように位置検出のＰＷＭのオン中とオフ中を切り替え、誘起電圧ゼロクロスの閾値を変更することで、冷蔵庫が十分に冷えた状態から温かい食品が投入され冷凍能力が必要となる場合であっても安定して冷やし続けることができる。つまり、冷蔵庫の状態に応じて最適な冷やし方が可能となる。

【0046】

［１－２．動作］
以上のように構成されたモータ駆動装置１３について、その動作を以下説明する。

【0047】

［１－２－１．ＰＷＭオン中とオフ中の検出の切り替え動作］
図２に基づいて、閾値変更部１１がＰＷＭオン中とオフ中の検出を切り替える動作を説明する。図２において、縦軸をＰＷＭのオン比率、横軸を時間とする。ＰＷＭのオン中とオフ中の検出を切り替えるＰＷＭのオン比率は５０％を中心に５％のヒステリシスを設ける。ＰＷＭのオフ中の検出からオン中の検出はＰＷＭのオン比率が５５％以上となった時とする。そして、ＰＷＭのオン中の検出からオフ中の検出はＰＷＭのオン比率が４５％以下となった時とする。

【0048】

ブラシレスＤＣモータが起動し（Ｔ１００）徐々にＰＷＭのオン比率が上昇していく。起動時はＰＷＭのオン比率が非常に小さいためＰＷＭのオフ中に位置検出を行う。ＰＷＭのオン比率が５５％となった時（Ｔ１０１）、ＰＷＭのオン中に位置検出を行うよう切り替える。そして目標速度へ到達するために、ＰＷＭのオン比率が上昇していく途中で目標速度が下げられたとする（Ｔ１０２）。

【0049】

その結果、ＰＷＭのオン比率が徐々に減少していき、４５％となった時（Ｔ１０３）、ＰＷＭオフ中の検出へと切り替わる。そしてブラシレスＤＣモータ５の一回転の平均速度が目標速度に到達することで（Ｔ１０４）、ＰＷＭのオン比率が一定となる。このようにＰＷＭのオン時間がオフ時間より長いときはＰＷＭのオン中に位置検出を行い、ＰＷＭのオフ時間がオン時間よりも長いときはＰＷＭのオフ中に位置検出を行うこととなる。

【0050】

ＰＷＭのオンの状態が長くなることで、ＰＷＭのオン中に端子電圧に発生するリンギング状のノイズが減衰し安定した電圧を検出することができる。同様にＰＷＭのオフ状態が長くなることでＰＷＭオフ中に端子電圧に発生するリンギング上のノイズが減衰し安定した電圧を検出することができる。

【0051】

安定した電圧を検出することができるので、位置検出部６はリンギング状のノイズの影響を抑制し精度よく位置検出を行うことができる。

【0052】

ＰＷＭのオン中でのブラシレスＤＣモータ５の磁極位置の検出は、ＰＷＭのオン中のブラシレスＤＣモータ５の端子電圧に現れる誘起電圧と電圧検出部８で検出される母線電圧の半分の値との交点となる。

【0053】

ＰＷＭのオフ中でのブラシレスＤＣモータ５の磁極位置の検出は、ＰＷＭのオフ中のブラシレスＤＣモータ５の端子電圧にあらわれる誘起電圧と、インバータ４のスイッチングの状態によって決定される値との交点となる。

【0054】

ただし、ＰＷＭのオン比率が４５％～５５％は位置検出のタイミングは現在の状態が継続される。これにより、制御の頻繁な切り替えを抑制することができる。

【0055】

［１－２－２．ＰＷＭのオフ中の位置検出の基準電圧の決定］
図３ａ～図３ｆを用いて、閾値変更部１１がＰＷＭのオフ中の位置検出の基準電圧を決定する動作を説明する。図３ａの縦軸はスイッチング素子４ａのオンまたはオフの状態を示し、横軸は時間を示している。図３ｂ～図３ｆはそれぞれ、スイッチング素子４ｂ～４ｆの状態を示し、図３ａと同様に縦軸はオンまたはオフの状態、横軸は時間を示している。

【0056】

スイッチング素子４ａがオンを継続している間（Ｔ２００～Ｔ２０１）、スイッチング素子４ｄはＰＷＭのオン比率に従いスイッチングのオン／オフを繰り返している。この時、ＰＷＭオン比率が４５％以下でＰＷＭのオフ中にブラシレスＤＣモータ５の磁極位置の検出を位置検出部６が行っているとする。

【0057】

ここでスイッチング素子４ｄは母線電圧の陰極側に接続されているため、スイッチングをオフした際に、ブラシレスＤＣモータ５に流れていた電流は流れ続け、母線電圧の陽極側に接続された還流電流用ダイオード４ｉを流れる。電圧にスイッチング素子４ｄとダイオード４ｉと接続するブラシレスＤＣモータ５の端子の電圧は還流電流用ダイオード４ｉの電圧降下分だけ母線電圧の電圧値から低下した値となる。

【0058】

一方、スイッチング素子４ａはオンした状態が保たれているため、スイッチング素子４ａと接続するブラシレスＤＣモータ５の端子の電圧値はスイッチング素子４ａの電圧降下分だけ母線電圧の値から減少した値となる。

【0059】

つまり誘起電圧が現れるスイッチング素子４ｃとスイッチング素子４ｆに接続されるブラシレスＤＣモータ５の端子電圧は母線電圧の陽極側から素子の電圧降下分を基準となる。本実施の形態ではあらかじめ所定の値を電圧降下分として計算しておき、簡略化する。電圧降下分は母線電圧に対して１／１００程度あり、固定としても精度は殆と変わらない。

【0060】

また、次にスイッチング素子がオンとなるのはスイッチング素子４ｆであるため、誘起電圧は単調に減少する電圧があらわれる。つまり、誘起電圧ゼロクロスとなるまでは、誘起電圧ゼロクロスの基準となる電圧に隠れ現れず、ゼロクロス以降に誘起電圧として検出することができる。これにより、ゼロクロス発生まではノイズの影響を抑制することができる。

【0061】

次にオンを継続するスイッチング素子はスイッチング素子４ｆとなりオン／オフを繰り返すスイッチング素子はスイッチング素子４ａとなる（Ｔ２０１～Ｔ２０２）。

【0062】

スイッチング素子４ａは母線電圧の陽極側に接続されているため、スイッチング素子４ａがオフした際は、先ほど（Ｔ２００～Ｔ２０１）とは反対に、端子電圧は母線電圧の陰極側に変化する。同様にスイッチング素子４ｆは陰極側に接続されているため、オンしている間は陰極側に電圧が張り付く状態となる。

【0063】

つまりスイッチング素子４ａ～４ｆがオン／オフを繰り返す際に、陽極側に接続されている場合は、ＰＷＭのオフ中の基準電圧は陰極側に所定値を加算したものとなり、陰極側に接続されている場合は、ＰＷＭのオフ中の基準電圧は陽極側から所定値を減算したものとなる。

【0064】

図３ａ～図３ｆにおいてＰＷＭのオフ中の位置検出の基準電圧は、スイッチング素子４ａとスイッチング素子４ｄ（Ｔ２００～Ｔ２０１）、スイッチング素子４ｃとスイッチング素子４ｆ（Ｔ２０２～Ｔ２０３）、スイッチング素子４ｅとスイッチング素子４ｂ（Ｔ２０４～Ｔ２０５）では、陽極側から所定値を減算したものとなる。

【0065】

そして、図３ａ～図３ｆにおいてＰＷＭのオフ中の位置検出の基準電圧は、スイッチング素子４ｂとスイッチング素子４ｃ（Ｔ２０３～Ｔ２０４）、スイッチング素子４ｄとスイッチング素子４ｅ（Ｔ２０５～Ｔ２０６）、スイッチング素子４ｆとスイッチング素子４ａ（Ｔ２０１～２０２）では、陰極側に所定値を加算したものとなる。

【0066】

また、スイッチング素子４ａとスイッチング素子４ｆ（Ｔ２０１～Ｔ２０２）の次に通電するスイッチング素子の組合せは、スイッチング素子４ａが通電を停止し、スイッチング素子４ｃがあらたに通電を開始する（Ｔ２０２～Ｔ２０３）。

【0067】

新たに開始するスイッチング素子が母線電圧の陽極側に接続しているため、スイッチング素子４ａとスイッチング素子４ｆの組合せ中（Ｔ２０１～Ｔ２０２）に期待される誘起電圧（スイッチング素子４ｃとスイッチング素子４ｄと接続するブラシレスＤＣモータ５の端子電圧）は単調に増加する。

【0068】

これと同様に、新たに通電を開始するスイッチング素子が、スイッチング素子４ａとスイッチング素子４ｅ（Ｔ２００～Ｔ２０１とＴ２０４～Ｔ２０５）の場合、母線電圧の陽極側に接続されているため、直前の通電（Ｔ２０５～Ｔ２０６とＴ２０３～Ｔ２０４）で期待される誘起電圧は単調に増加する。

【0069】

一方、新たに通電を開始するスイッチング素子が、スイッチング素子４ｂ、スイッチング素子４ｄ、スイッチング素子４ｆ（Ｔ２０３～Ｔ２０４、Ｔ２０５～Ｔ２０６、Ｔ２０１～Ｔ２０２）の場合、母線電圧の陰極側に接続されているため、直前の通電（Ｔ２０２～Ｔ２０３、Ｔ２０４～Ｔ２０５、Ｔ２００～Ｔ２０１）で期待される誘起電圧は単調に減少する。

【0070】

本実施の形態ではブラシレスＤＣモータ５を回転させるための回転磁界の１２０度のそれぞれの通電のうち後半の６０度に対し、スイッチング素子４ａ～４ｆをそれぞれオン／オフを繰り返すようしている。これにより、誘起電圧の変化の方向と基準電圧の組合せから、ＰＷＭのオフ中に現れる誘起電圧は、常にゼロクロス発生まで基準電圧で隠され、ゼロス発生後に誘起電圧が現れるため、ノイズの影響を低減し正確な位置検出が可能となる。

【0071】

［１－３．効果等］
以上のように、本実施の形態において、ブラシレスＤＣモータ５と、ブラシレスＤＣモータ５の誘起電圧の値と閾値からブラシレスＤＣモータ５の磁極位置を検出する位置検出部６と、位置検出部６の位置情報からブラシレスＤＣモータ５をＰＷＭで矩形波駆動するＰＷＭ生成部１０と、位置検出部６の閾値をＰＷＭデューティのオン中とオフ中で切り替える閾値変更部１１とを備える。そして、ＰＷＭ生成部１０が矩形波の後半の開始から位置検出までは少なくともオンオフさせる。

【0072】

これにより、ＰＷＭオンとＰＷＭオフの時間によらずノイズの影響が小さい状態で誘起電圧を検出することができる。さらに、ＰＷＭのオフでの位置検出において、ブラシレスＤＣモータ５の端子電圧の誘起電圧はゼロクロス発生まで現れなくできる。

【0073】

そのため、ＰＷＭのオン時間とオフ時間を決定する電源電圧やモータの誘起電圧や運転負荷の状態の影響を抑え精度よくブラシレスＤＣモータの位置検出を行うことができる。そして、ＰＷＭのオフ中での位置検出はゼロクロスよりも前にノイズによる誤検出がなくなり安定した駆動が可能となる。

【0074】

本実施の形態のように、ブラシレスＤＣモータ５が駆動する負荷が圧縮機１７である。これにより、センサを用いることのできない圧縮機１７の内部のブラシレスＤＣモータ５であっても精度よく位置検出することができる。そのため、圧縮機の運転に、無駄な消費電力を低減できる。また、広い負荷範囲で安定して運転ができる。

【0075】

本実施の形態のように、冷蔵庫が本実施の形態の圧縮機を駆動するモータ駆動装置を用いている。

【0076】

これにより、冷蔵庫２２が十分に冷えた状態であっても、庫内に温かい食品が投入されても安定した運転ができる。そのため、冷蔵庫の食品の状態に応じて最適な冷やし方が可能となる。

【産業上の利用可能性】

【0077】

本開示は、低速での運転を実現するために、ノイズの影響を十分に抑えられないモータ駆動装置およびこれを用いた冷蔵庫に適用可能である。具体的には、家庭用冷蔵庫や業務用冷蔵庫、ショーケースなどに、本開示は適用可能である。

【符号の説明】

【0078】

１ 交流電源
２ 整流回路
２ａ～２ｄ 整流ダイオード
３ 平滑部
４ インバータ
４ａ～４ｆ スイッチング素子
４ｇ～４ｌ 還流電流用ダイオード
５ ブラシレスＤＣモータ
５ａ 回転子
５ｂ 固定子
６ 位置検出部
７ 速度検出部
８ 電圧検出部
１０ ＰＷＭ生成部
１１ 閾値変更部
１２ ドライブ部
１３ モータ駆動装置
１７ 圧縮機
１９ 凝縮器
２０ 減圧器
２１ 蒸発器
２２ 冷蔵庫

【図1】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図3c】

【図3d】

【図3e】

【図3f】