WO2017038024A1 - モータ駆動装置、および、これを用いた圧縮機の駆動装置並びに冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

モータ駆動装置は、１回転中で変動する負荷を駆動するブラシレスＤＣモータ（５）と、ブラシレスＤＣモータ（５）に電圧を印加し駆動するドライブ部（９）とを備える。モータ駆動装置は、さらに、ブラシレスＤＣモータ（５）の起動から１回転以内の速度が次の１回転の速度変化率が所定値以下に収まるように加速させるよう、ドライブ部（９）が印加する電圧を決定する速度加速部（８）を備える。

Description

モータ駆動装置、および、これを用いた圧縮機の駆動装置並びに冷蔵庫

　本発明は、ブラシレスＤＣモータを駆動するモータ駆動装置、および、これを用いた圧縮機の駆動装置並びに冷蔵庫に関する。

　従来、この種のモータ駆動装置では、モータをＰＷＭ制御で駆動しながら、目標速度に対してモータの運転速度が高ければ、ＰＷＭのオン時間を低減し、目標速度に対してモータの運転速度が低ければオン時間を増加させている。

　また、従来のモータ駆動装置を用いて冷却する冷蔵庫において、冷凍サイクル内に四方弁を設け、圧縮機の運転時は通常の冷凍サイクルにより運転され、圧縮機の停止時は、高圧側と低圧側がサイクル上分離され、かつドライヤから圧縮機に高圧冷媒が供給され、圧縮機の吸入と吐出との圧力差が小さくなるよう四方弁を切り換えている。このような構成により、圧縮機の停止時には、高圧側の冷媒が蒸発器に流れ込むことなく、蒸発器の温度は低いまま保持され庫内温度が上昇することを防ぐことで冷蔵庫の省エネルギ化が図られている（例えば、特許文献１参照）。

　また、一般的に、モータの起動に際して、次のような駆動が行われている。すなわち、予め定められたモータへの印加電圧パターンが、予め定められた周期で順に切り換えられて起動が行われる。そして、設定回転速度に達した際に、モータへの印加電圧パターンが、モータの磁極位置を検出するなどの位置検出をベースにした制御へと切り換えられて駆動することが行われている（例えば、特許文献２参照）。

　図１７は、特許文献１に記載された従来のモータ駆動装置を用いた冷蔵庫の内部構成を示す。

　図１７に示すように、従来の冷蔵庫は、低圧シェル圧縮機１０１、コンデンサ（凝縮器）１０２、ドライヤ１０３、毛細管１０４、および、蒸発器１０５の順番で冷凍サイクルが形成され、冷媒は冷凍サイクル内を圧縮機１０１から凝縮器１０５に向けて流れている。

　四方弁１０６は、入り口Ａとドライヤ１０３とを接続し、出口Ｂと毛細管１０４とを接続し、入り口Ｃと蒸発器１０５とを接続し、出口Ｄと圧縮機１０１とを接続する。圧縮機１０１運転中は、四方弁１０６の入り口Ａと出口Ｂとを連通させ、入り口Ｃと出口Ｄとを連通させている。また、圧縮機１０１停止中は、四方弁１０６の入り口Ａと出口Ｄとを連通させ、入り口Ｃと出口Ｂとを連通させる。これにより、圧縮機１０１停止中は、圧縮機１０１、コンデンサ１０２およびドライヤ１０３が設けられた高圧域の閉回路と、毛細管１０４および蒸発器１０５が設けられた低圧域の閉回路とが構成される。

　冷凍サイクル動作中は、正規の冷凍サイクルが形成され、通常の冷却運転を行うことができる。また、冷凍サイクル停止時は、高圧側と低圧側とがサイクル上分離され、かつドライヤから圧縮機１０１に高圧冷媒が供給され、圧縮機１０１の吸入と吐出との圧力差を小さくし、負荷トルク変動が小さい状態で圧縮機１０１を起動させることができる。このような構成により、冷凍サイクル停止中は、高圧側の冷媒が蒸発器１０５に流れることがなく、蒸発器１０５の温度も上昇せず、冷凍サイクルのエネルギのロスを低減することができる。

　しかしながら、特許文献１および特許文献２に示すような従来のモータ駆動装置を用いた冷蔵庫の構成では、モータ駆動装置が起動時の大きな負荷トルク変動に対応できず、振動が増加し、圧縮機１０１の信頼性が低下する。そのため、圧縮機１０１を安定して起動させるには、圧縮機１０１の停止時は、四方弁１０６を用いて、圧縮機１０１の吸入の圧力と吐出の圧力とをバランスさせる必要がある。その結果、システムが複雑になりコストも増加するという課題がある。

　また、従来のモータ駆動装置およびこれを用いた冷蔵庫は、ブラシレスＤＣモータの回転子の回転位置を検出し、その回転位置を基にして、通電する固定子巻き線を切り替えるように構成されている。圧縮機等の特殊な環境におけるブラシレスＤＣモータの駆動では、回転子の回転位置の検出は、エンコーダおよびホール素子などの検出器を用いず、インバータ出力電圧とインバータ入力電圧の１／２とを比較して、その大小関係が変化するポイントを検出するデジタルセンサレス方式で行うのが一般的である（例えば、非特許文献１参照）。

　図１８は、非特許文献１のモータ駆動装置のブロック図を示す。

　図１８おいて、従来のモータ駆動装置は、商用電源１８１を入力として整流平滑回路１８２により交流電圧を直流電圧に変換し、インバータ１８３に入力する。インバータ１８３は、６個のスイッチング素子１８３ａ～１８３ｆが３相フルブリッジで接続されるとともに、各スイッチング素子１８３ａ～１８３ｆには、ダイオード１８３ｇ～１８３ｌがそれぞれ逆方向に並列接続される。これにより、インバータ１８３は、直流入力を３相交流電力に変換し、ブラシレスＤＣモータ１８４に電力を供給する。位置検出回路１８５は、ブラシレスＤＣモータ１８４の端子電圧から回転子の相対位置を検出する。

　図１９は、非特許文献１のモータ駆動装置の位置検出回路１８５の回路図である。

　図１９において、非特許文献１における位置検出回路１８５は、コンパレータにより実現される比較部１８６で構成される。比較部１８６の非反転入力には、ブラシレスＤＣモータ１８４の端子電圧が入力され、反転入力には基準電圧としてインバータ入力電圧の１／２の電圧が入力される。位置信号は、固定子巻き線のうち非通電相のインバータ出力端子に現れる誘起電圧について基準電圧との大小関係が変化するタイミング（即ち、誘起電圧のゼロクロスポイント）を検出して検出結果を出力する。

　図２０は、非特許文献１によるモータ駆動装置のセンサレス駆動時の電流波形Ａおよび端子電圧波形Ｂを含む波形を示す図である。端子電圧波形Ｂについて基準電圧（インバータ入力の１／２電圧）の大小関係を比較した比較結果がＣである。位置検出回路１８５の出力波形Ｄは、波形ＣからＰＷＭ制御によるスイッチングの影響と、転流により電圧供給が遮断された巻線のエネルギを還流電流として放出する際に発生するスパイク電圧Ｘおよびスパイク電圧Ｙの影響を波形処理により除去したものである。波形Ｄの信号状態が変化するタイミング（立ち上がりエッジまたは立下りエッジ）を位置検出として検出し、この位置信号を基にした転流を繰り返すことでブラシレスＤＣモータ１８４を安定的に駆動させることができる。

　図２１は、特許文献３に記載された従来のモータ駆動装置を示すブロック図である。

　図２１に示すように、従来のモータ駆動装置は、永久磁石を有する回転子および三相巻線を有する固定子からなるブラシレスＤＣモータ２１４と、三相巻線に電力を供給するインバータ２１３と、インバータ２１３を駆動するドライブ部２１５とを有する。従来のモータ駆動装置は、さらに、ブラシレスＤＣモータ２１４の固定子巻線に発生する誘起電圧を基に回転子の相対的な回転位置を検出し位置信号を出力する位置検出部２１６とを有する。さらに、従来のモータ駆動装置は、位置検出部２１６からの出力信号を基に、デューティ制御を行いながら矩形波または正弦波、或いは、これらに準じる波形を出力する第１波形発生部２１７と、ブラシレスＤＣモータ２１４へ矩形波または正弦波、或いはそれらに準じる波形を出力する第２波形発生部２１８とを有する。さらに、従来のモータ駆動装置は、ブラシレスＤＣモータ２１４が所定回転数以下の低速で回転しているときは、第１波形発生部２１７の出力でインバータ２１３を駆動させ、ブラシレスＤＣモータ２１４が所定回転数を超える高速で回転しているときは、第２波形発生部２１８の出力でインバータ２１３を駆動させる切替判定部２１９を有する。また、従来のモータ駆動装置は、第２波形発生部２１９による駆動の際、所定のタイミングでブラシレスＤＣモータ２１４の誘起電圧を検出するためのパターンを出力するように構成されている。

　このような構成により、従来のモータ駆動装置においては、低速では、ブラシレスＤＣモータ２１４を、位置検出部２１６の信号に基づいて、第１波形発生部２１７によってセンサレス駆動させる高効率駆動が行われ、高速では、第２波形発生部２１８による周波数固定の同期駆動が行われる。さらに、従来のモータ駆動装置においては、定期的に位置検出部２１６により、ブラシレスＤＣモータ２１４の誘起電圧ゼロクロス検出から回転子の位置情報を得て転流タイミングを決定するので、同期駆動による高負荷高速駆動時も安定した駆動性能が得られる。

　しかしながら、非特許文献１および特許文献３に示す従来のモータ駆動装置の構成では、センサレス駆動時における起動時等の低速高トルクが必要な条件では、モータ巻線に流れる電流が大きく、転流によりモータ巻線が切換えられた際、電力が遮断された巻線のエネルギが還流電流として消費されるまでに時間を要する。

　図２０において、例えば、区間Ｋ２から区間Ｋ３へ転流するタイミングを考える。区間Ｋ２から区間Ｋ３への移行時、電力が供給されていたＵ相巻線への通電が遮断されたとき、Ｕ相巻線に蓄積されたエネルギは、図１８に示すスイッチング素子１８３ｆおよびダイオード１８３ｊを介してブラシレスＤＣモータ１８４内を還流して消費される。したがって、ダイオード１８３ｊが導通状態となることで、インバータ入力電圧の負側に接続されるため、還流電流発生時の端子電圧波形には、図２０に示すスパイク電圧Ｙが発生する。

　同様に、区間Ｋ４から区間Ｋ５に移行する際は、スイッチング素子１８３ｃおよびダイオード１８３ｇを介して還流電流として巻線エネルギが消費され、ダイオード１８３ｇがインバータ入力電圧の正側に接続され、図２０に示すスパイク電圧Ｘが生じる。

　図２２は、従来のモータ駆動装置において、センサレス駆動におけるモータ電流が大きい状態で駆動しているときの波形である、電流波形Ａ０および端子電圧波形Ｂ０を示す。図２２に示すような従来のモータ駆動装置においては、ブラスレスＤＣモータ２１４に流れる電流が高いため、Ｕ相巻線への電力供給が遮断されて巻線に蓄えられたエネルギは大きく、そのエネルギの放出時間、即ち図２２に示すスパイク電圧Ｘ０およびスパイク電圧Ｙ０の発生期間が長くなる。

　従って、図２２の端子電圧波形Ｂ０に示すように、スパイク電圧Ｘ０およびスパイク電圧Ｙ０は、誘起電圧のゼロクロスポイントを覆い隠してしまい、位置信号を検出できない状態となっている。

　この結果、非特許文献１に示すようなモータ駆動装置では、センサレス駆動におけるモータ電流が大きい状態での駆動では、ブラシレスＤＣモータ１８４の正確な位置検出をすることができない。このため、駆動トルクの低下、トルク低下による起動性能の低下、モータ駆動効率の低下、速度安定度の低下、並びに、速度変動による振動および騒音の増大といった課題を有している。

　また、特許文献３に示すようなモータ駆動装置の構成では、同期駆動中にインバータ駆動の特別パターンの信号を出力することで、ブラシレスＤＣモータ２１４の位置信号を取得できるようにし、高速時および高負荷時の駆動安定性を確保している。しかし、センサレス駆動中にモータ電流が大きくスパイク電圧がゼロクロス信号を覆い隠すような駆動状態での安定性向上には対応することができない。従って、特許文献３に示すような従来のモータ駆動装置では、モータ電流が高いセンサレス駆動時は、上述した非特許文献１と同様の課題を有している。

特開平１０－０２８３９５号公報 特開２００８－１０４３３７号公報 特開２０１０－２５２４０６号公報

長竹和夫編著「家電用モータ・インバータ技術」日刊工業新聞社出版、２０００年４月２８日、Ｐ．８８－９１

　本発明は、上記のような従来の課題に鑑みてなされたものであり、負荷トルク変動が大きな状態でも安定して起動するモータ駆動装置を提供する。また、本発明は、起動時等の、高トルク駆動が必要で、大きなモータ電流が流れる駆動状態においても、ブラシレスＤＣモータの位置信号を確実に検出でき、ブラシレスＤＣモータの起動性を含めた高トルク駆動性能を実現できるモータ駆動装置を提供するとともに、圧縮機を安定して起動させることのできる圧縮機の駆動装置を提供する。さらに、本発明は、このようなモータ駆動装置が搭載された冷蔵庫およびこのようなモータ駆動装置により駆動される圧縮機を備えた冷蔵庫を提供する。

　具体的には、本発明の実施の形態の一例によるモータ駆動装置は、１回転中で変動する負荷を駆動するブラシレスＤＣモータと、ブラシレスＤＣモータに電圧を印加し駆動するドライブ部と、ドライブ部が印加する電圧を決定する速度加速部とを備える。速度加速部は、ブラシレスＤＣモータの起動から１回転以内の速度が、次の１回転に対する速度変化率が所定値以下に収まるように、ブラシレスＤＣモータを加速させるよう構成されている。このような構成により、モータ駆動装置は、負荷変動によるブラシレスＤＣモータの速度変化が小さくなり、振動の発生が抑制され、起動することができる。したがって、負荷トルク変動が大きな状態でも安定して起動することができる。

　また、本発明の実施の形態の一例によるモータ駆動装置は、速度加速部が、ブラシレスＤＣモータの起動から１回転以内の速度が、次の１回転に対する速度変化率が、１回転中の負荷の変化が最大となる条件で、所定値以下に収まるよう、ブラシレスＤＣモータを加速させるよう構成されていてもよい。このような構成により、モータ駆動装置は、ブラシレスＤＣモータが駆動する負荷の最も起動が困難な条件で起動が可能となり、要求される全ての条件で安定して起動することができる。

　また、本発明の実施の形態の一例によるモータ駆動装置は、ブラシレスＤＣモータの磁極位置を検出する位置検出部を備えていてもよい。この場合、モータ駆動装置において、ドライブ部は、モータ駆動装置の起動前にブラシレスＤＣモータの特定の相に電流を流す位置決めを行い、所定時間経過後に位置決め位相より９０度以上進んだ相に電流が流された状態で、位置検出部の位置情報を取得して駆動を開始するよう構成される。このような構成により、ブラシレスＤＣモータの磁極位置に応じた駆動を行うこととなるため、モータ駆動装置は、１回転の中に負荷変動があって速度が大きく変化する場合でも、安定して駆動を行うことができる。

　また、本発明の実施の形態の一例によるモータ駆動装置は、圧縮機を駆動させる駆動装置として構成されていてもよい。モータ駆動装置により駆動されることにより、圧縮機は、安定して起動することができる。

　また、本発明の実施の形態の一例による冷蔵庫は、モータ駆動装置により駆動される圧縮機を備え、圧縮機が、圧縮機の吸入側と吐出側との間に圧力差が残る状態で起動するよう構成されていてもよい。このような構成により、圧縮機の吸入側と吐出側との間に圧力差がある状態であっても起動できることとなり、単純なシステム構成で安価に、蒸発器の温度を上昇させず、冷凍サイクルのエネルギのロスを低減できる。

　また、本発明の実施の形態の一例による冷蔵庫は、圧縮機の吸入側と吐出側との圧力差が少なくとも０．０５ＭＰａより大きくなるよう構成されていてもよい。このような構成により、振動の増加による劣化の促進を軽減し、圧縮機の信頼性を維持しつつ、冷凍サイクルのエネルギのロスを低減できる。

　さらに、本発明の実施の形態の一例によるモータ駆動装置は、交流電圧を整流する整流部、および、整流部の出力電圧を安定した直流電圧に変換するコンデンサにより構成される平滑部から成る整流平滑回路と、永久磁石を有する回転子および三相巻線を有する固定子からなるブラシレスＤＣモータと、６個のスイッチング素子が３相ブリッジ構成で接続され、整流平滑回路の出力を入力として三相巻線に電力を供給するインバータとを有する。さらに、モータ駆動装置は、回転子の回転位置を検出する位置検出部と、位置検出部からの信号からブラシレスＤＣモータの速度を検出する速度検出部と、検出した回転子の回転位置および駆動速度から固定子巻線の通電相を決定する通電相決定部と、速度検出部で検出した速度と目標速度との誤差を検出する誤差検出部とを有する。さらに、モータ駆動装置は、ブラシレスＤＣモータの速度が目標速度となるように、インバータの出力電圧を、インバータの任意のスイッチング素子をオンチョッピングおよびオフチョッピングによるＰＷＭ制御で調整するＰＷＭ制御部と、インバータの駆動波形を生成する駆動波形生成部とを有する。さらに、モータ駆動装置は、ブラシレスＤＣモータの通電巻線の切り替え時、電力供給が遮断された巻線から平滑部のコンデンサを充電する電流が流れるように、ＰＷＭ制御によるチョッピングを行うスイッチング素子が選定されるよう構成されている。このような構成により、ブラシレスＤＣモータの巻線が切り替えられたとき、通電が遮断された巻線に蓄積されたエネルギが回生として電源側に戻ることで、電力供給が遮断された巻線電流を短時間でゼロにできる。これにより、ブラシレスＤＣモータの端子から位置情報としての誘起電圧のゼロクロス位置（即ち、ブラシレスＤＣモータの位置信号）を確実に検出することができる。

　また、本発明の実施の形態の一例によるモータ駆動装置は、圧縮機を駆動する駆動装置として構成されていてもよい。モータ駆動装置により駆動される圧縮機は、停電等により駆動が停止したとき、圧縮機の吸入側と吐出側との間に圧力差があり、大きな起動トルクが必要な状態でも、速やかに再起動を行うことができる。これにより、圧縮機の停止期間を短くすることができ、圧縮機は、安定して起動することができる。

　また、本発明の実施の形態の一例による冷蔵庫は、圧縮機により圧縮された高温高圧のガス冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮器により液化された液冷媒の圧力を低下する減圧器と、減圧器により圧力が低下された液冷媒を蒸発させる蒸発器とを有していてもよい。さらに、本発明の実施の形態の一例による冷蔵庫は、凝縮器と蒸発器間の冷媒の流路を遮断する冷媒流量調整部を有し、圧縮機が停止中は、冷媒流量調整部により、凝縮器と蒸発器との間の冷媒流路が遮断されるよう構成されていてもよい。

　このような構成により、圧縮機の停止時に高温の冷媒が凝縮器側に流入することによる凝縮器の温度の上昇を防ぐことができる。これにより、圧縮機の再起動時の冷凍サイクルのエネルギの損失を低減することができる。

　また、本発明の実施の形態の一例による冷蔵庫は、圧縮機が停止状態から起動する際は、圧縮機の吸入側圧力と吐出側圧力との間に所定以上の圧力差が付加されるよう構成されていてもよい。

　このような構成により、圧縮機が再起動する際も、圧縮機の駆動中とほぼ同じ圧力状態から起動することができるので、起動後すぐに圧縮機の吸入側と吐出側と圧力が圧縮機運転中の安定圧力状態に戻ることができる。従って、圧縮機の起動後に安定した圧力状態に戻るまでの冷凍サイクルの損失を大幅に低減できる。

　また、本発明の実施の形態の一例による冷蔵庫は、上記のモータ駆動装置、または、上記のモータ駆動装置により構成された圧縮機の駆動装置を備えていてもよい。また、本発明の実施の形態の一例による冷蔵庫は、上記のモータ駆動装置により駆動される圧縮機を備えていてもよい。このような構成により、冷蔵庫の庫内温度調節のために圧縮機のオン制御またはオフ制御が行われても、圧縮機の停止中は、凝縮器内の高温冷媒の蒸発器内流入による熱負荷の増加の防止、および、圧縮機の起動時の圧力状態が圧縮機の運転時の安定圧力に戻るまでの冷凍サイクルのエネルギの損失を抑制できるので、消費電力が低い冷蔵庫を提供できる。

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２Ａは、本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置の圧縮機の吐出圧力と吸入圧力とがバランスしているときの負荷トルク１回転分の遷移図である。 図２Ｂは、本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置の圧縮機の吐出圧力と吸入圧力とがバランスしているときの従来の起動方法での１回転分の速度の遷移図である。 図３Ａは、本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置の圧縮機の吐出圧力と吸入圧力に差圧がついているときの負荷トルク１回転分の遷移図である。 図３Ｂは、本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置の圧縮機の吐出圧力と吸入圧力に差圧がついているときの従来の起動方法での１回転分の速度の遷移図である。 図４Ａは、本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置の圧縮機の吐出圧力と吸入圧力に差圧がついているときの負荷トルク１回転分の遷移図である。 図４Ｂは、本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置の圧縮機の吐出圧力と吸入圧力に差圧がついているときの本発明の実施の形態１における起動方法での目標速度を初期速度とした１回転分の速度の遷移図である。 図５は、本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置の負荷に対して速度変化率が一定となる速度の関係を示すグラフを示す図である。 図６は、本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置の起動方法を示したフローチャートである。 図７は、本発明の実施の形態２におけるモータ駆動装置のブロック図である。 図８は、従来のモータ駆動装置におけるブラシレスＤＣモータの位相に対する負荷トルク、ゼロクロス間隔、およびモータ電流の変化を表す遷移図である。 図９は、本発明の実施の形態２におけるモータ駆動装置のブラシレスＤＣモータの位相に対する負荷トルク、ゼロクロス間隔、およびモータ電流の変化を表す遷移図である。 図１０は、本発明の実施の形態２におけるモータ駆動装置の時間に対するスイッチング素子の変化およびブラシレスＤＣモータの電流の変化を表す遷移図である。 図１１は、本発明の実施の形態２におけるモータ駆動装置の動作の流れを示すフローチャートである。 図１２は、本発明の実施の形態３におけるモータ駆動装置のブロック図である。 図１３は、本発明の実施の形態３におけるモータ駆動装置のモータ駆動時の各部の波形を示す図である。 図１４Ａは、本発明の実施の形態３におけるモータ駆動装置のスイッチング素子状態による電流の流れる経路を示す図である。 図１４Ｂは、本発明の実施の形態３におけるモータ駆動装置の別のスイッチング素子状態による電流の流れる経路を示す図である。 図１４Ｃは、本発明の実施の形態３におけるモータ駆動装置のさらに別のスイッチング素子状態による電流の流れる経路を示す図である。 図１４Ｄは、本発明の実施の形態３におけるモータ駆動装置のさらに別のスイッチング素子状態による電流の流れる経路を示す図である。 図１５は、本発明の実施の形態４におけるモータ駆動装置のブロック図である。 図１６は、本発明の実施の形態４におけるモータ駆動装置のモータ駆動時の各部の波形を示す図である。 図１７は、従来の冷蔵庫の冷凍サイクルを示す図である。 図１８は、従来のモータ駆動装置のブロック図である。 図１９は、従来のモータ駆動装置の位置検出回路を示す図である。 図２０は、従来のモータ駆動装置のセンサレス駆動時の各部の波形を示す図である。 図２１は、従来のモータ駆動装置のブロック図である。 図２２は、従来のモータ駆動装置のセンサレス駆動での大電流発生時の各部の波形を示す図である。

　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

　（実施の形態１）
　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、モータ駆動装置３０は、交流電源１に接続され、ブラシレスＤＣモータ５を駆動する。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５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの電源である。以下、モータ駆動装置３０の構成について説明する。

　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。

　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。平滑部３は、平滑コンデンサ３ｅと、リアクタ３ｆとから構成される。平滑部３からの出力はインバータ４に入力される。

　なお、リアクタ３ｆは、交流電源１とコンデンサ３ｅとの間に挿入されるため、整流ダイオード２ａ～２ｄの前後どちらでも構わない。更に、リアクタ３ｆは、高周波除去部を構成するコモンモードフィルタが回路に設けられた場合、高周波除去部のリアクタンス成分との合成成分が考慮されて構成される。

　インバータ４は、平滑部３からの電圧に交流電源１の電源周期の２倍周期で大きなリプル成分を含んだ直流電力を、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が３相ブリッジ接続されて構成される。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（各スイッチング素子４ａ～４ｆが電流を流す方向と逆方向に）接続される。

　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。

　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、並びに、固定子５ｂの３相巻線に流れる電流および印加電圧などから固定子５ａの磁極位置を検出する。

　本実施の形態においては、位置検出部６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。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に基づいて、回転子５ａの相対的な回転位置を検出している。また、誘起電圧と基準となる電圧を比較し、ゼロクロスを検出する。誘起電圧のゼロクロスの基準となる電圧は、３相分の端子電圧から仮想中点が作られその電圧としてもよいし、直流母線電圧を取得しその電圧としてもよい。本実施の形態では、仮想中点の電圧とする。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。

　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の現在の駆動速度を計算する。本実施の形態では、速度検出部７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として計算を行う。

　速度加速部８は、速度検出部７で検出された現在の速度を基にブラシレスＤＣモータ５に印加すべき電圧を計算する。速度加速部８で印加すべき電圧の計算は、時間経過と共に上昇していく目標速度と現在の速度との差に応じて印加電圧の大きさを変えるような比例制御でもよいし、負荷変化が最大の、最も加速しにくい条件で目標の速度に到達できるよう、予め決定しておいた電圧変化率で印加電圧を決定してもよい。比例制御で行う場合は、目標速度を加速の度合いから決定する。例えば、最初の目標速度および電圧印加は固定にしておき、電圧を印加した結果、速度検出部７が検出する速度の大きさによって目標速度を決定する。目標速度は、速度検出部７の結果が大きいほど小さく設定され、速度検出部７の結果が小さいほど目標速度を大きく設定される。

　このような構成により、負荷が大きな条件ほど、１回転後の平均速度が高くなり、次の１回転の速度変化が、振動が問題とならないレベルに抑制されるため、振動を抑制することができる。速度変化が問題とならないレベルとは、圧縮機の吸入側と吐出側との圧力差がバランスしているときの速度変化率と、圧力差圧があるときの速度変化率とが、実質的に同じになる状態をいう。また、圧縮機の吸入側と吐出側との圧力差がバランスしているとは、圧縮機の吸入と吐出の圧力差が、従来の起動方法で機能可能かつ振動が信頼性に影響を与えない状態のこととし、本実施の形態では、圧力差が０．０５ＭＰａ以下のこととする。圧縮機の吸入側と吐出側との圧力差が最大のときの速度変化率とまた、速度変化率は、ある時点から１回転した際の最低速度を、１回転の最初の速度で割ったものとして定義される。例えば、ある時点での速度が３ｒ／ｓで、ここから１回転をした際の最低速度が２．７ｒ／ｓだとすると、速度変化率は２．７を３で除算した結果の０．９となる。

　電圧変化率は、本実施の形態では、予め電圧変化率を決定し印加電圧を決定する方式とする。この方式は、非常に単純な構成であるため、より安価にシステムを構築することができる。

　また、速度加速部８は、外部から入力される速度指令（目標の駆動速度）を受けて、起動のための印加電圧指令を出力し始める。

　ドライブ部９は、位置検出部６で検出されるブラシレスＤＣモータの回転子５ａの位置情報に基づき、インバータ４がブラシレスＤＣモータ５の３相巻線に供給する電力の供給タイミングおよびＰＷＭ制御するドライブ信号を出力する。

　具体的には、ドライブ信号は、インバータ４のスイッチング素子４ａ～４ｆをオンまたはオフする。これにより、固定子５ｂに最適な交流電力が印加され、回転子５ａが回転し、ブラシレスＤＣモータ５が駆動される。駆動波形は、矩形波および正弦波などがあるが、特にこだわらない。

　また、ドライブ部９では、速度加速部８で設定された印加電圧を基に、ＰＷＭデューティ幅を計算し、出力する。

　また、ドライブ部９では、どの相に通電するかの決定が位置検出部６からの情報を基に行われている。本実施の形態では、モータ駆動装置３０の駆動は、１２０度矩形波で行われているため、上側アームのスイッチング素子４ａ，４ｃ，４ｅをそれぞれ１２０度ずつずらして通電している。下側アームのスイッチング素子４ｂ，４ｄ，４ｆも同様に、１２０度ずつずらして通電している。スイッチング素子４ａと４ｂ、４ｃと４ｄ、および、４ｅと４ｆは、それぞれお互いの通電期間の間に６０度ずつのオフ期間が存在する。

　また、ドライブ部９は、モータ駆動装置３０の起動時に、回転子５ａの位置が特定の磁極位置に来るように、ブラシレスＤＣモータ５の任意の少なくとも２相に、例えば１秒間、通電を行う。その後、ドライブ部９は、通電していた位相から９０～１５０度進んだ位相に通電を行い、位置検出部６がブラシレスＤＣモータ５の回転子の位置を検出するのを待つ。

　そして、位置検出部６が位置を検出し、ドライブ部９に位置検出信号が入力されると、次の位相へと通電位相を切り換える通常の駆動状態へと移行する。最初の少なくとも２相に通電する期間は、通電している位相に対して、ブラシレスＤＣモータ５を起動後に通常駆動する状態よりも９０度位相が遅れた状態となるまで通電を行う。

　これにより、確実に起動時の位相を固定でき、更に次に通電する位相を９０～１５０度進めた状態とすることで、通常駆動する状態と同じ通電位相状態とすることができる。このため、ブラシレスＤＣモータ５の出力トルクを大きく取ることができ、更に位相遅れによる起動の振動を低減することができる。

　次に、本実施の形態におけるモータ駆動装置３０を用いた冷凍装置および冷蔵庫について説明する。以下の説明では、冷蔵庫を例にして説明するが冷凍装置でも同じである。

　冷蔵庫２２には、圧縮機１７が搭載されている。圧縮機１７は、ブラシレスＤＣモータ５、クランクシャフト、ピストンおよびシリンダで構成される。ブラシレスＤＣモータ５の回転子５ａの回転運動は、クランクシャフトにより、往復運動に変換される。クランクシャフトに接続されたピストンは、シリンダ内を往復運動することにより、シリンダ内の冷媒を圧縮する。

　圧縮機１７の圧縮方式（機構方式）は、ロータリー型およびスクロール型など、任意の方式が用いられる。本実施の形態においては、レシプロ型の場合について説明する。レシプロ型の圧縮機１７は、吸入および圧縮の工程でのトルク変動が大きく、速度および電流値が大きく変動する。

　圧縮機１７で圧縮された冷媒は、二方弁１８、凝縮器１９、減圧器２０および蒸発器２１を順に通って、再び圧縮機１７に戻るという冷凍サイクルを流れる。このとき、凝縮器１９では、放熱が行われ、蒸発器２１では吸熱が行われるので、冷却および加熱を行うことができる。冷蔵庫２２は、このような冷凍サイクルを搭載して構成されている。

　二方弁１８は、通電によって開閉動作が可能な電磁弁などが用いられる。二方弁１８は、圧縮機１７が運転中は開状態とし、圧縮機１７と凝縮器１９とを連通させ、冷媒を流す。一方、圧縮機１７が停止中は、二方弁１８は閉状態とし、圧縮機１７と凝縮器１９との間を閉塞させ、冷媒が流れないようにする。

　以上のように構成された冷蔵庫２２に搭載されたモータ駆動装置３０について、その動作を図２Ａ～図４Ｂを用いて説明する。

　図２Ａ～図４Ｂにおいて、横軸はブラシレスＤＣモータ５の回転子５ａの磁極位置の位相を示している。図２Ａ、図３Ａおよび図４Ａの縦軸は、ブラシレスＤＣモータ５が駆動する負荷トルクを示している。図２Ｂ、図３Ｂおよび図４Ｂの縦軸は、ブラシレスＤＣモータ５の駆動速度を示している。

　また、図２Ａ～図４Ｂに示すように、負荷トルクおよびブラシレスＤＣモータ５の速度は大きく変化するが、負荷トルクの増加およびブラシレスＤＣモータ５の速度が最小となるタイミングは一致せず、負荷トルクに対してブラシレスＤＣモータ５の速度には応答遅れが存在する。

　まず、図２Ａおよび図２Ｂを用いて、モータ駆動装置３０のブラシレスＤＣモータ５の、従来の圧縮機の起動条件での速度変化について説明する。

　図２Ａは、圧縮機１７の吸入側と吐出側との圧力差が０．０５ＭＰａのときのブラシレスＤＣモータ５にかかる負荷トルクの１回転での変化を示している。圧力差０．０５ＭＰａは、従来の圧縮機の吸入側と吐出側との圧力差でバランスしているとみなせる最大の圧力差であり、圧縮機１７の運転上、許容できる最大の圧力差である。つまり、速度変化率が最も大きくなる起動時に許される最大の圧力差での速度変化率が、許容される最大の速度変化率となる。このバランスしているとみなせる最大の圧力差のときのブラシレスＤＣモータの速度の変化が図２Ｂに示されている。初期速度は従来の同期運転の速度である３ｒ／ｓを表しており、この初期速度でブラシレスＤＣモータ５が１回転した場合の速度変化を表している。つまり、圧縮機１７の吸入側と吐出側との圧力差が０．０５ＭＰａのとき、圧縮機１７では図２Ｂに示す速度変化率しか許容されていないこととなる。

　次に、図３Ａおよび図３Ｂを用いて、従来の圧縮機の起動方法で負荷トルク変動が大きい場合における、モータ駆動装置３０のブラシレスＤＣモータ５の起動の速度変化について説明する。

　図３Ａは、圧縮機１７の吸入側と吐出側との圧力差が０．２５ＭＰａで、ブラシレスＤＣモータ５にかかる負荷が図２Ａに比べて５倍程度増加した条件における、ブラシレスＤＣモータ５の１回転の負荷トルク変化を示している。この０．２５ＭＰａの圧力差は、本実施の形態の冷蔵庫２２に搭載された圧縮機１７の構成における最大の圧力差で、ブラシレスＤＣモータ５が１回転する中で駆動させる最大の負荷（最大の負荷変化）となっている。このときの、ブラシレスＤＣモータの１回転分の速度の変化が図３Ｂに示されている。初期速度は図２Ｂと同様に、従来の同期運転速度である３ｒ／ｓであり、このときの速度変化は、図２Ｂと比べると大きくなっており、速度変化率が大きくなり振動が大幅に増加している。

　次に、図４Ａおよび図４Ｂを用いて、本実施の形態での負荷トルク変動が大きい場合における、モータ駆動装置３０のブラシレスＤＣモータ５の起動の速度変化について説明する。

　図４Ａは、図３Ａと同様に、圧縮機１７の吸入側と吐出側との圧力差が０．２５ＭＰａのときの、ブラシレスＤＣモータ５にかかる負荷トルクを示している。図４Ｂは、本実施の形態におけるモータ駆動装置３０で、ブラシレスＤＣモータ５の１回転以内に到達する目標速度を初期速度とした場合の速度変化である。図４Ｂは、図４Ａの負荷トルクの条件で、初期速度を従来の起動速度の５の平方根を乗算した速度である約６．７１ｒ／ｓとしたときの速度変化を示しており、目標速度は６．７１ｒ／ｓとしている。図４Ｂの速度変化率は、従来と同じになっている。

　速度変化率は、負荷に対して速度の２乗で比例するため、負荷が５倍となった場合は、速度を５の平方根倍することで、図２Ａおよび図２Ｂで示す負荷条件における駆動速度での速度変化率と同じにすることができる。

　図５は、回転速度を３ｒ／ｓとし、圧縮機１７の吸入側と吐出側との圧力差がバランスしている最大の圧力差である０．０５ＭＰａのときの負荷を１としたときに、負荷が変化した際にどれだけ速度が必要かを表している。図５より、例えば負荷が４倍になれば、速度は３ｒ／ｓを４の平方根倍である２倍した６ｒ／ｓとすればよいことが分かる。

　つまり、圧縮機１７の吸入側と吐出側との圧力がバランスしたとみなされる状態における最大の負荷変化に対し、起動時に冷蔵庫２２などのシステムに必要とされる、圧縮機１７の吸入側と吐出側との最大圧力差での負荷変化の倍率（例えば５倍）を平方根倍した速度に、ブラシレスＤＣモータ５の１回転以内に到達させることで、圧縮機１７の振動を抑えることができる。

　モータ駆動装置３０の起動からブラシレスＤＣモータ５の１回転以内に発生する速度変化に関しては、速度変化の影響を受ける圧縮機１７などの信頼性が問題となる対象物が、振動していない状態に対して力を加えることとなる。そのため、圧縮機１７など速度変化の影響を受ける対象物の慣性力により、ほとんど速度変化の影響を受けず、問題とならない。しかし、ブラシレスＤＣモータ５の回転が継続され、速度変化が継続することで、圧縮機１７に大きな影響を与えることとなる。

　次に、モータ駆動装置３０の詳細な駆動制御について、図６を用いて説明する。モータ駆動装置３０の駆動制御は、圧縮機１７の停止中に外部からの指令により呼び出されてブラシレスＤＣモータ５を起動させ、ブラシレスＤＣモータ５の駆動速度が目標速度に到達し起動が完了することで終了する。

　図６に示すように、まず、ＳＴＥＰ２０１において、圧縮機１７を駆動するための速度を指令する速度指令の有無を速度加速部８が判断する。速度指令が無い場合は再びＳＴＥＰ２０１へ移行し、速度指令が有る場合はＳＴＥＰ２０２へと移行する。ここでは、速度指令がまだないものとして、ＳＴＥＰ２０１へ移行する。

　再びＳＴＥＰ２０１へ移行した場合は、再度速度指令があるかどうかを判断する。つまり、速度指令が外部から入力されるまではＳＴＥＰ２０１で待機することとなる。ここでは、外部から速度指令が入力されたものとしてＳＴＥＰ２０２へと移行する。

　ＳＴＥＰ２０２では、ドライブ部９が起動の準備のために、ブラシレスＤＣモータ５の任意の２相に通電を行い、電流を流し始め、タイマＡをリセットしスタートさせる。この際、印加される電圧は、電流が、ブラシレスＤＣモータ５の回転子５ａの永久磁石が減磁する電流未満、かつ、インバータ４が破壊する電流未満となるよう速度加速部８が調整する。そしてＳＴＥＰ２０３へ移行する。

　ＳＴＥＰ２０３では、ドライブ部９が、タイマＡが所定時間Ａ以上かどうかを判定する。所定時間Ａ以上であればＳＴＥＰ２０４へ移行し、所定時間Ａ未満であれば、ＳＴＥＰ２０３へ移行する。ここでは、所定時間Ａが経過していないとし、再びＳＴＥＰ２０３へ移行する。

　再びＳＴＥＰ２０３では、タイマＡと所定時間Ａの値が比較され、判断される。つまり、ブラシレスＤＣモータ５へ通電を開始し所定時間Ａだけ経過するまではＳＴＥＰ２０３で待機し、ブラシレスＤＣモータ５の２相に電流が流れ続け、位相が固定されることとなる。所定時間Ａは、十分位相が固定される時間であればよく、例えば、本実施の形態では１秒である。ここでは、タイマＡの値が所定時間Ａ以上となったとし、ＳＴＥＰ２０４へ移行する。

　ＳＴＥＰ２０４では、ドライブ部９が、ＳＴＥＰ２０２で通電を開始した任意の２相から決定される位相から１２０度進んだ位相に通電を開始した後、タイマＢおよびタイマＣをリセットし、スタートさせる。ＳＴＥＰ２０２において、スイッチング素子４ａおよびスイッチング素子４ｄに通電が行われたとすると、ＳＴＥＰ２０４ではスイッチング素子４ｃおよびスイッチング素子４ｆへ通電が行われる。そして、ＳＴＥＰ２０５へと移行する。

　ＳＴＥＰ２０５では、ドライブ部９は、タイマＢが所定時間Ｂ以上かどうかを判断する。所定時間Ｂ以上ならばＳＴＥＰ２０８へ移行し、所定時間Ｂ未満ならＳＴＥＰ２０６へと移行する。ここでは、ＳＴＥＰ２０４での通電を開始したばかりなので所定時間Ｂ未満としてＳＴＥＰ２０６へと移行する。

　ＳＴＥＰ２０６では、位置検出部６がブラシレスＤＣモータ５の位置を検出できたかどうかを判断する。位置を検出できた場合、ＳＴＥＰ２１０へ移行し、位置を検出できなかった場合、ＳＴＥＰ２０７へと移行する。ここではＳＴＥＰ２０４での通電を開始したばかりで、位置検出をできていないとしＳＴＥＰ２０７へ移行する。

　ＳＴＥＰ２０７では、速度検出部７が検出する速度が、次の１回転の速度変化率が所定値以下になるために必要な速度（ブラシレスＤＣモータの回転速度）に到達しているかどうかを判断する。目標速度に到達している場合は、処理を終了し、到達していない場合は再びＳＴＥＰ２０５へと移行する。目標速度は、圧縮機１７の吸入側と吐出側との圧力差がバランスしているとみなされるときの最大の負荷で、従来速度で起動した場合から求める。従来速度を３ｒ／ｓとし、負荷が５倍に増えたとすると、目標速度は約６．７１ｒ／ｓとなる。ここではまだ、位置検出もされていないため、ＳＴＥＰ２０５へ再び移行する。

　ＳＴＥＰ２０５では、ドライブ部９は、タイマＢが所定時間Ｂ以上かどうかを判断する。ここでは一連の処理が行われ所定時間Ｂだけ経過したとしてＳＴＥＰ２０８へと移行する。

　ＳＴＥＰ２０８では、ドライブ部９からブラシレスＤＣモータ５へ印加する電圧を上昇し加速させるために、印加電圧指令値が現在の印加電圧指令値に一定値加算される。ここで、加算される値は、本実施の形態での最大負荷条件でブラシレスＤＣモータ５の１回転以内に目標の駆動速度に到達することが可能な値が、実験的もしくはシミュレーションにより予め決定されている。そして、ＳＴＥＰ２０９へと移行する。

　ＳＴＥＰ２０９では、次の印加電圧を増加させるタイミングを図るために、タイマＢをリセットし再度スタートさせ、ＳＴＥＰ２０６へと移行する。

　ＳＴＥＰ２０６では、ＳＴＥＰ２０４での通電開始からある程度時間経つと位置検出が行われ、位置検出部６がブラシレスＤＣモータ５の位置を検出できたら、ＳＴＥＰ２１０へと移行する。

　ＳＴＥＰ２１０では、タイマＣの値が取得され、タイマＣがリセットされた後にタイマＣを再度スタートさせる。タイマＣは、現在の印加電圧パターンが継続した時間を表示する。そして、ＳＴＥＰ２１１へと移行する。

　ＳＴＥＰ２１１では、取得されたタイマＣの値の逆数をとることにより速度が計算され、ＳＴＥＰ２１２へと移行する。

　ＳＴＥＰ２１２では、現在の通電位相よりも６０度位相が進められた通電パターンを印加し、ＳＴＥＰ２０７へと移行する。

　ＳＴＥＰ２０５からＳＴＥＰ２０７へ到達する経路を繰り返すことで、ブラシレスＤＣモータ５は加速し、目標速度に到達する。そして、ＳＴＥＰ２０７で目標速度に到達した結果、処理が終了する。

　以上のフローを、圧縮機１７の停止中に呼び出され起動が完了するまで処理を行うことで、圧縮機１７の吸入側と吐出側との圧力差が０．０５ＭＰａより大きい負荷条件でも、大きな振動なく起動させることができる。

　圧縮機１７において、吸入側と吐出側との間の差圧が０．０５ＭＰａより大きい状態で、印加電圧を、ブラシレスＤＣモータ５の１回転の中で速度に応じて変化させず、加速のために単調に増加させた場合、差圧により負荷トルクの変動が大きく速度変動が大きくなる。このため、振動が大きくなり、圧縮機１７の部品の磨耗による故障の可能性の増加などの問題がある。しかし、本実施の形態では、従来の印加方式に比べ、モータ駆動装置３０の信頼性を大きく向上させることができる。

　次に、本実施の形態のモータ駆動装置３０が圧縮機１７に用いられ、冷蔵庫２２に搭載された場合について説明する。

　圧縮機１７の起動と同時に、二方弁１８を開の状態とし、圧縮機１７の吐出と凝縮器１９とを連通させる。二方弁１８は、圧縮機１７の起動と同時に開の状態にするとしたが、時間的に多少前後しても問題とはならない。圧縮機１７の駆動が継続されると、凝縮器１９は高圧となり、減圧器２０で減圧され蒸発器２１は低圧となる。

　このとき、圧縮機１７の凝縮器１９につながる吐出側は高圧に、蒸発器２１につながる吸入側は低圧となる。ここで、冷蔵庫２２の庫内温度が低下し、圧縮機１７を停止させたとする。二方弁１８が開のままの状態では、徐々に凝縮器１９と蒸発器２１との圧力がバランスしていく。圧縮機１７の吸入側と吐出側との間の圧力差が０．０５ＭＰａ以下のバランスしたといえる状態になるまで、冷蔵庫２２のシステム構成にもよるが、１０分程度かかる。

　圧縮機１７の停止と同時に二方弁１８を開状態から閉状態に移行させると、凝縮器１９と蒸発器２１との圧力差はほぼ維持され、圧縮機１７の吸入側と吐出側に圧力差が残る。冷蔵庫２２の庫内温度が上昇し、再び圧縮機１７を起動させる際に、圧縮機１７の停止中に二方弁１８を閉め圧力差が保持された状態と、圧力がバランスした状態から起動させる場合とを比較した場合、二方弁１８を閉め圧力差が保持された状態の方が、凝縮器１９と蒸発器２１との間に再び圧力差を設けるための電力が小さくすむため、省エネルギ化を実現できる。

　また、圧縮機１７の停止中も二方弁１８を開の状態のままにする場合、および、二方弁１８が設けられない場合であっても、停止から圧力がバランスするまでの１０分程度が経過する前に庫内温度が上昇した場合も、従来であれば圧縮機１７の吸入側と吐出側との圧力差が０．０５ＭＰａ以下でしかモータ駆動装置３０を起動させることができないため、１０分経過することを待つ必要がある。

　一方、本実施の形態では、０．０５ＭＰａより大きな差圧でも起動させることが可能となるため、庫内温度が上昇し、圧縮機１７の運転が必要なタイミングでモータ駆動装置３０を起動させることが可能となる。したがって、圧縮機１７の吸入側と吐出側との圧力がバランスした状態で起動させる場合に比べ、凝縮器１９と蒸発器２１との間に圧力差を設けるための電力が減少することとなるため、省エネルギ化が可能となる。

　二方弁１８は、三方弁または四方弁に比べ、冷蔵庫等のシステムを単純に構成することができ、圧縮機１７の吸入側と吐出側との圧力差を維持することができる。

　以上述べたように、本実施の形態のモータ駆動装置３０は、ブラシレスＤＣモータ５の１回転中で大きさが変動する負荷を駆動させるブラシレスＤＣモータ５と、ブラシレスＤＣモータ５に電圧を印加し駆動させるドライブ部９とを備える。本実施の形態のモータ駆動装置３０は、さらに、ブラシレスＤＣモータ５の起動から１回転以内の速度が、次の１回転の速度に対する速度変化率が所定値以下に収まるように、ブラシレスＤＣモータ５を加速させるよう、ドライブ部９が印加する電圧を決定するよう構成された速度加速部８を備える。このような構成により、負荷に対して速度は２乗の効果があるため（速度変化率は、負荷に対して速度の２乗に比例するため）、負荷の増加に対して小さな速度上昇で、ブラシレスＤＣモータ５での速度変化を抑制でき、ブラシレスＤＣモータ５の振動を低減することができる。これにより、負荷トルク変動が大きな状態でも、安定して起動させることができる。

　また、本実施の形態のモータ駆動装置３０では、速度加速部８は、ブラシレスＤＣモータ５の起動から１回転以内の速度が、次の１回転の速度に対する速度変化の度合いを示す速度変化率が、ブラシレスＤＣモータ５の１回転中の最大の負荷変化から計算される負荷条件で、所定値以下に収まるよう、ブラシレスＤＣモータ５を加速させるよう構成されていてもよい。このような構成により、ブラシレスＤＣモータ５が駆動させる負荷の、最も起動が困難な条件での起動が可能となり、要求される全ての条件で安定して起動させることができる。

　また、本実施の形態のモータ駆動装置３０は、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を備えていてもよい。この場合、ドライブ部９が、モータ駆動装置３０の起動前に、ブラシレスＤＣモータ５の特定の相に電流を流す位置決めを行い、所定時間経過後に位置決めされた位相より９０度以上進んだ相に電流を流した状態で、位置検出部６からの位置情報を取得し、モータ駆動装置３０の駆動を開始させる。このような構成により、ブラシレスＤＣモータ５の磁極位置に応じた駆動を行うことが可能となるため、ブラシレスＤＣモータ５の１回転の中に負荷変動があって、また、速度が大きく変化する場合でも、安定してモータ駆動装置３０の駆動をさせることができる。

　また、本実施の形態のモータ駆動装置３０が用いられた冷蔵庫２２は、モータ駆動装置３０が、圧縮機１７、凝縮器１９、減圧器２０、蒸発器２１および圧縮機１７の順に接続された冷凍サイクルにおける圧縮機１７を駆動させる。また、本実施の形態の冷蔵庫２２は、圧縮機１７の吸入側と吐出側との圧力差が残る状態でモータ駆動装置３０を起動させるよう構成されている。このような構成により、圧縮機１７の吸入側と吐出側との間に圧力差がある状態であってもモータ駆動装置３０を起動させることができる。これにより、単純なシステム構成で安価に、蒸発器２１の温度を上昇させず、冷凍サイクルにおけるエネルギのロスを低減することができる。

　また、本実施の形態のモータ駆動装置３０は、圧縮機１７の吸入側と吐出側との間の圧力差が少なくとも０．０５ＭＰａより大きくなるよう構成されていてもよい。このような構成により、通常振動が増加する圧力差がある場合であっても、振動の増加による劣化の促進を軽減することができ、圧縮機１７の信頼性を維持しつつ、冷凍サイクルにおけるエネルギのロスを低減できる。

　（実施の形態２）
　本発明の実施の形態２におけるモータ駆動装置８２について説明する。図７は、本発明の実施の形態２におけるモータ駆動装置のブロック図である。図２において、図１に示す実施の形態１と同じ構成には同じ符号を示し、説明を省略する。

　本実施の形態において、モータ駆動装置８２を構成する、整流回路２、平滑部３およびインバータ４、並びに、冷蔵庫２２を構成するブラシレスＤＣモータ５は、実施の形態１と同じ構成である。

　また、本実施の形態のモータ駆動装置８２の位置検出部７６は、実施の形態１の位置検出部６と同じ構成である。

　速度検出部７７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の現在の駆動速度および過去一回転の平均速度を計算する。本実施の形態では、速度検出部７７は、誘起電圧のゼロクロス検出からの時間を測定し、この時間を現在の速度として計算を行う。また、速度検出部７７は、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の和を算出し、算出した結果からブラシレスＤＣモータ５の一回転の平均速度を算出する。

　速度制御部７８は、速度検出部７７で検出されたブラシレスＤＣモータ５の一回転の平均速度と目標速度とを比較し、目標速度の方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印加電圧を設定する。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印加電圧を設定する。ブラシレスＤＣモータ５の一回転の平均速度と目標速度とが一致していれば、ブラシレスＤＣモータ５に印加する電圧を維持するよう印加電圧を設定する。

　電流検出部７９では、ブラシレスＤＣモータ５に流れる電流を検出する。検出する電流としては、ブラシレスＤＣモータ５の各相に流れる電流を検出してもよいし、インバータ４に流れる直流母線電流を検出してもよい。インバータ４の直流母線を検出する場合は、ブラシレスＤＣモータ５に流れる総合電流として検出すれば、３相に流れるピークの電流を検出できるため、各相に流れる電流を分解する必要はない。

　また、電流検出部７９は、直流電流センサおよび電流検出用の抵抗などを直列に挿入することなどによって、電流を検出する。直流電流センサを用いた場合、高精度に電流を検出できるため、より決めの細かい制御を行うことができる。抵抗を用いた場合は、モータ駆動装置８２の回路を安価に構成することができる。また、抵抗を用いた場合は、電圧の増幅器およびフィルタ回路などによって精度を向上させることができる。このような増幅器およびフィルタ回路などを用いた場合でも、電流センサよりも抵抗を用いた方が、一般的には安価となる。本実施の形態のモータ駆動装置８２は、抵抗が用いられ、インバータ４の直流母線間の電流を検出するよう構成されている。

　印加電圧変更部８０では、速度制御部７８で決定されたＰＷＭオン比率に補正を行う。印加電圧変更部８０に入力された電流検出部７９で検出された電流が第一の閾値より高ければ、速度制御部７８で決定されたＰＷＭオン比率を低減する。一方で、電流検出部７９で検出された電流が第二の閾値よりも低ければ、速度制御部７８で決定されたＰＷＭオン比率を上昇させる。

　第一の閾値は、ブラシレスＤＣモータ５およびインバータ４に実際に流したくない電流値から、１キャリアで増加する電流の最大値を引いた値より小さい値が設定される。本実施の形態では、第一の閾値は、インバータ４の定格電流およびブラシレスＤＣモータ５の減磁電流から、１キャリアで増加する最大の電流値を引いたそれぞれの値より小さい電流値である３Ａに設定される。第二の閾値は、第一の閾値以下で、ブラシレスＤＣモータ５を駆動するために必要な最低限必要な電流値以上であればよく、第一の閾値と第二の閾値とは同じ値でも問題ない。本実施の形態では、第二の閾値は、１キャリアで変化する最大の電流値である０．２５Ａを第一の閾値から引いた２．７５Ａが設定される。

　印加電圧変更部８０で変更するＰＷＭオン比率の量は、固定でもよいし、電流検出部７９で検出した電流値と第一の閾値および第二の閾値との差を用いてＰＩ制御を行うなどしてもよい。印加電圧変更部８０で変更するＰＷＭオン比率の量が固定で行われる場合は、より単純な構成で実現でき、ＰＩ制御で行う場合は、より精度良く閾値に近い電流値で抑制することができる。本実施の形態では、印加電圧変更部８０で変更するＰＷＭオン比率の量は、固定とする。

　ドライブ部８１は、実施の形態１のドライブ部９と同じ構成を有する。また、ドライブ部８１では、印加電圧変更部８０で設定された印加電圧をＰＷＭ制御に基づいて出力する。

　さらに、電流検出部７９が電流を検出するタイミングを決定するために、ドライブ部８１から電流検出部７９に向けてＰＷＭタイマのタイミングを出力する。

　以上のように構成された本実施の形態のモータ駆動装置８２が用いられた冷蔵庫２２について、その動作を図７、図８および図９を用いて説明する。

　図８の波形Ａは、従来の方式である速度制御部で印加電圧が決定された場合の、ブラシレスＤＣモータ５の位相に対する負荷トルクの変化を表す遷移図である。図８の波形Ｂは、従来の方式である速度制御部で印加電圧が決定された場合の、ブラシレスＤＣモータ５の位相に対するゼロクロス間隔の変化を表す遷移図である。図８の波形Ｃは、従来の方式である速度制御部で印加電圧が決定された場合の、ブラシレスＤＣモータ５の位相に対するブラシレスＤＣモータ５の電流値の変化を表す遷移図である。

　図９の波形Ａは、本実施の形態の印加電圧変更部８０で印加電圧が補正された場合の、ブラシレスＤＣモータ５の位相に対する負荷トルクの変化を表す遷移図である。図９の波形Ｂは、本実施の形態の印加電圧変更部８０で印加電圧が補正された場合の、ブラシレスＤＣモータ５の位相に対するゼロクロス間隔の変化を表す遷移図である。図９の波形Ｃは、本実施の形態の印加電圧変更部８０で印加電圧が補正された場合の、ブラシレスＤＣモータ５の位相に対するブラシレスＤＣモータ５の電流値の変化を表す遷移図である。

　図８において、横軸は、従来の起動方法で、圧縮機１７の吸入側と吐出側との圧力差が０．０５ＭＰａ以上ある状態で、ブラシレスＤＣモータ５を起動させ、１回転経過した後のブラシレスＤＣモータ５の位相を示している。

　図９において、横軸は、本実施の形態の起動方法で、圧縮機１７の吸入側と吐出側との圧力差が０．０５ＭＰａ以上ある状態で、ブラシレスＤＣモータ５を起動させ、１回転経過した後のブラシレスＤＣモータ５の位相を示している。

　図８の波形Ａおよび図９の波形Ａの縦軸は、ブラシレスＤＣモータ５にかかる負荷トルクの変化を示している。図８の波形Ｂおよび図９の波形Ｂの縦軸は、位置検出部７６で検出するゼロクロス検出間隔を示している。図８の波形Ｃおよび図９の波形Ｃの縦軸は、ブラシレスＤＣモータ５に流れる電流を示している。

　図８の波形Ａおよび波形Ｂに示すように、差圧起動（圧縮機１７の吸入側と吐出側との圧力差が０．０５ＭＰａ以上ある状態で起動させる）を行う場合、負荷トルクおよびゼロクロス検出間隔はともに大きく変化するが、負荷トルクの増加のピークと実際のゼロクロス検出間隔の増加のピークとは一致せず、負荷トルクの変化に対してゼロクロス検出間隔には応答遅れが存在する。

　これにより、位置検出間隔が長い、速度の遅い区間では、必要なトルクは小さいため、従来の起動のように、ブラシレスＤＣモータ５に印加する電圧を速度制御部７８だけで制御すると、速度が遅い区間でＰＷＭオン比率が過剰となり、図８の波形Ｃに示すように大きな電流が流れてしまう。このように大きな電流が流れてしまうことによって、ブラシレスＤＣモータ５の減磁、インバータ４の素子破壊、および、これらを防止するために設けられている過電流保護等により、ブラシレスＤＣモータ５が停止し、モータ駆動装置８２を起動させることができない。

　一方、本実施の形態のモータ駆動装置８２では、図９の波形Ａと波形Ｂに示すように、従来の起動と同様に、負荷トルクおよびゼロクロス検出間隔は大きく変化し、負荷トルクの増加のピークと実際のゼロクロス検出間隔の増加のピークとは一致せず、負荷トルクの変化に対してゼロクロス検出間隔には応答遅れが存在する。しかし、図９の波形Ｃに示すように、第一の閾値であるＩ１を越えたところで、電流を減少させ、第二の閾値であるＩ２を下回ったところで、電流が増加するようＰＷＭオン比率の制御を行うため、電流が必要以上に流れることがなく、ブラシレスＤＣモータ５の減磁、インバータ４の素子破壊、および、過電流保護等による停止が起こらないため、モータ駆動装置８２を起動させることができる。

　また、速度が遅い区間でＰＷＭオン比率を減少させ、速度が速い区間でＰＷＭオン比率を増加させることは、トルクが過剰な区間でトルクを減少させ、トルクが不足している部分で出力トルク大きくすることとなるので、負荷トルク変動が大きい条件であっても、速度変化を減少させ、振動を低減させながらモータ駆動装置８２を起動させることができる。

　次に、図１０を用いて、印加電圧変更部８０が行うＰＷＭのオン比率の変更について説明する。図１０の波形Ａ、波形Ｂおよび波形Ｃの横軸は、ゼロクロスからの時間を表している。図１０の波形Ａの縦軸は、スイッチング素子４ａの状態を表している。図１０の波形Ｂの縦軸は、スイッチング素子４ｄの状態を表している。図１０の波形Ｃの縦軸は、ブラシレスＤＣモータ５に流れる電流値を示している。電流検出部７９における電流検出のタイミングは、１キャリアの中で電流がピーク値となる、ＰＷＭのオン状態が終わる直前に検出するものとする。これによって電流のピーク値を取得することが可能となるとともに、検出された電流がＰＷＭのオン直後に現れるリンギングの影響を受けないなどの効果もある。

　矩形波駆動を行う場合、従来の方式では、通電している２相の内、一方のスイッチング素子のみスイッチングを行い、他方のスイッチング素子はスイッチングを行わず、１００％の時間、オンされている。図１０においては、スイッチングを行っている素子は、スイッチング素子４ａで、電流を減少させる必要のないときは１００％の時間、オンされている素子は、スイッチング素子４ｄとなる。

　タイミングＴ０からＴ１において、スイッチング素子４ａは、オンされているため、電流が増加する。タイミングＴ１における電流値が第一の閾値であるＩ１を超過していないため、ＰＷＭの補正は行われない。更に、次のスイッチング素子４ａのオンの状態でブラシレスＤＣモータ５の電流が増加した結果、タイミングＴ２では電流値がＩ１を超過しているため、ＰＷＭの補正が行われ、印加電圧が低下するようＰＷＭオン比率が変更される。

　本実施の形態では、通常スイッチングを行っている相であるスイッチング素子４ａのオン比率が変更されるのではなく、通常は１００％の時間オンされているスイッチング素子４ｄのオン比率が変更される。タイミングＴ３からＴ４の間で、スイッチング素子４ｄがオフされている。スイッチング素子４ａがオフされ、スイッチング素子４ｄがオンされている、タイミングＴ２からＴ３の期間で、電流が減少しているが、スイッチング素子４ａおよびスイッチング素子４ｄがともにオフされている、タイミングＴ３からＴ４の期間の方が、より大きく電流が減少している。これは、ブラシレスＤＣモータ５に流れる電流が還流している状態と回生している状態との違いによる。

　スイッチング素子４ａおよびスイッチング素子４ｄをともにオフし、回生状態を発生させるほうが、電流の減少率が高く、より確実に電流を抑制することができる。本実施の形態では、単純な構成とするため、電流値がＩ１を超過した際の、ＰＷＭのオン比率を減少させる量を、固定としている。ＰＷＭのオン比率を減少させる量を固定とする場合、予め確実に電流を抑制することができる減少幅を、実験的により、または、計算により、確認する必要がある。ＰＩ制御が用いられる場合は、構成が複雑にはなるが、より確実に抑制することが可能となる。

　タイミングＴ５では、再び電流が増加し、電流値が第一の閾値であるＩ１を超過したため、スイッチング素子４ｄのオフ比率をタイミングＴ６からＴ７の期間に更に増加させ、電流の減少量を増加させている。

　タイミングＴ８では、第二の閾値であるＩ２を電流が下回らなかったため、ＰＷＭのオン比率は変更されない。

　タイミングＴ９では、電流値がＩ２よりも下回ったため、スイッチング素子４ｄは、タイミングＴ１０からＴ１１の期間に、オフ比率を減少させ、オン比率を増加させている。これによって電流の減少量は低減する。

　タイミングＴ１２でも、電流値はＩ２を下回っているため、スイッチング素子４ｄのオフ比率を減少させ、１００％オンとなるようオン比率を変更している。

　タイミングＴ１３でも、電流値はＩ２を下回っているが、スイッチング素子４ｄのＰＷＭのオン比率が１００％となっているため、これ以上はＰＷＭオン比率の補正は行われない。つまり、速度制御部７８で決定された印加電圧値以上には電圧を補正しない。

　次に、本実施の形態のモータ駆動装置８２の詳細な駆動制御について、図１１を用いて説明する。特に、電流検出部７９および印加電圧変更部８０の詳細を説明する。

　まず、電流検出部７９が、ＳＴＥＰ２０１において、ＰＷＭのオン状態が終了する５μ秒前かどうか（ＰＷＭのオン状態が終了する前５μ秒であるかどうか）を判定する。５μ秒前であれば、ＳＴＥＰ２０２へ移行し、５μ秒より更に前であれば、再びＳＴＥＰ２０１に移行する。５μ秒という時間は、ＰＷＭがオン中に電流を検出するのにかかる時間を確保するための時間で、マイコンなどに搭載されているアナログからデジタルに変換する回路が、変換に要する時間が例えば１μ秒であれば、１μ秒有ればよい。ここでは、ＰＷＭのタイマがまだスタートしたばかりとして、ＳＴＥＰ２０１に移行する。

　再度、ＳＴＥＰ２０１では、ある程度時間が経過し、ＰＷＭのオンが終了する５μ秒前となったとする。ＰＷＭのオンが終了する５μ秒前となったら、ＳＴＥＰ２０２に移行する。

　ＳＴＥＰ２０２では、電流検出部７９がインバータ４の直流母線の電流値を検出し、ＳＴＥＰ２０３へ移行する。

　ＳＴＥＰ２０３では、印加電圧変更部８０が、ＳＴＥＰ２０２で検出された電流値が予め決定している第一の閾値より大きいかどうかを比較する。比較した結果、検出された電流値の方が大きければ、ＳＴＥＰ２０４へ移行し、それ以外はＳＴＥＰ２０５へと移行する。ここでは、電流値が第一の閾値より大きいとして、ＳＴＥＰ２０４へと移行する。

　ＳＴＥＰ２０４では、印加電圧変更部８０が、ＰＷＭオン比率が高い相のオン比率を低減する。ここで、スイッチング素子４ａおよびスイッチング４ｄを制御し、ブラシレスＤＣモータ５に電流を流している場合、速度制御部７８で決定される印加電圧を基に決定されるＰＷＭのオン比率は、スイッチング素子４ａに対するＰＷＭのオン比率とする。つまり、印加電圧変更部８０でＰＷＭの補正が行われていないときは、スイッチング素子４ａのみ、スイッチングが行われており、スイッチング素子４ｄは、１００％の期間オンされている。ここで、ＰＷＭのオン比率が高い相とは、通常１００％の期間オンされているスイッチング素子４ｄとなる。このスイッチング素子４ｄのＰＷＭのオン比率を一定量減少させる。そして処理を終了する。

　一方で、ＳＴＥＰ２０３で、ＳＴＥＰ２０２で検出された電流値が第一の閾値以下であったときは、ＳＴＥＰ２０５に移行する。

　ＳＴＥＰ２０５では、印加電圧変更部８０がＳＴＥＰ２０２で検出された電流値が、第二の閾値よりも小さいかどうかを判定する。第二の閾値より小さければ、ＳＴＥＰ２０６へ移行し、それ以外であれば処理を終了する。ここでは、第二の閾値より小さいとしてＳＴＥＰ２０６へ移行する。

　ＳＴＥＰ２０６では、印加電圧変更部８０がＰＷＭの補正前のＰＷＭのオン比率が高い相のオン比率を増加させる。ＳＴＥＰ２０４と同様に、スイッチング素子４ｄが対象となる。そしてＳＴＥＰ２０７へ移行する。

　ＳＴＥＰ２０７では、印加電圧変更部８０がＳＴＥＰ２０６で補正が行われたＰＷＭのオン比率が１００％を超えていないかどうかを判定する。ＰＷＭのオン比率が１００％を超えていれば、ＳＴＥＰ２０８へ移行し、それ以外の１００％以下であれば、処理を終了する。ここで、ＰＷＭのオン比率が１００％を超えていたとして、ＳＴＥＰ２０８へ移行する。

　ＳＴＥＰ２０８では、ＳＴＥＰ２０６で補正を行った相のＰＷＭオン比率が計算上１００％を超えているため、印加電圧変更部８０が１００％に変更を行う。そして、処理を終了する。

　一方で、ＳＴＥＰ２０５で、ＳＴＥＰ２０２で検出した電流値が第二の閾値以上であった場合、処理を終了する。つまり、ＰＷＭのオン比率の補正量は現状が維持される。

　また、ＳＴＥＰ２０７において、ＳＴＥＰ２０６で補正が行われた結果、ＰＷＭのオン比率が１００％以下であった場合、処理を終了する。つまり、印加電圧変更部８０が、ＳＴＥＰ２０６で行われたＰＷＭのオン比率の補正量を決定する。

　以上の動作を、ＰＷＭの１周期の中で行い、および、完了させることを、繰り返し、毎周期行うことで、ブラシレスＤＣモータ５の駆動する負荷に大きな変動があったとしても、ブラシレスＤＣモータ５の電流を抑制し、モータ駆動装置８２を起動させることが可能となる。

　また、インバータ４の破壊を防止するために大きな容量の素子を用いたり、ブラシレスＤＣモータ５の減磁限界電流を大きくするために効率の悪いモータを使用したりするなどの必要もなくなる。

　ここで、ブラシレスＤＣモータ５の効率と減磁限界電流との関係を詳しく説明する。固定子５ｂの巻き数を多くすることで、同じ電流で得られるトルクが大きくなり、必要なトルクを出力するための電流が小さくなるため、効率が良くなる。しかし、回転子５ａの中の永久磁石の磁力が不可逆的に低減する減磁の磁力は変わらないため、回転子５ａの減磁とならない限界の電流である減磁限界電流は、固定子５ｂの巻き数が多くなるほど小さくなる。つまり、大きな電流を流そうとすると、大きな減磁限界電流が必要となり、効率の悪いモータを使うこととなる。

　また、これらを防ぐために用意された過電流保護によって、ブラシレスＤＣモータ５の駆動が停止するなどの問題もある。しかし、本実施の形態では、これらの過電流保護および減磁電流よりも十分低い値で第一の閾値が設定されているため、電流を抑制し、インバータ４に比較的小さな容量の素子を採用したり、高効率のモータを採用したりしつつ、大きな負荷変動がある状態でも、モータ駆動装置８２を起動させることができる。

　圧縮機１７において、吸入側と吐出側との間の差圧が０．０５ＭＰａ以上ある状態で、印加電圧をブラシレスＤＣモータ５の１回転の中で速度に応じて変化させず、加速のために単調に増加させた場合、差圧により負荷トルクの変動が大きく速度変動が大きくなる。このため、振動が大きくなり、圧縮機１７の部品の磨耗による故障の可能性の増加などの問題がある。しかし、ブラシレスＤＣモータ５の電流を第一の閾値以下に抑制することで、速度が遅い区間でＰＷＭオン比率を低減させることになるので、従来の印加方式に比べ信頼性を大きく向上させることができる。

　次に、本実施の形態のモータ駆動装置８２を冷蔵庫２２に用いて、圧縮機１７を駆動させた場合について説明する。

　冷蔵庫２２の庫内温度が停止から圧力がバランスする１０分経過前に庫内温度が上昇した場合も、従来であれば、圧縮機１７の吸入側と吐出側との間の圧力差が０．０５ＭＰａ以下でしか起動できなかったため、１０分経過することを待つ必要がある。一方、本実施の形態のモータ駆動装置８２が搭載された冷蔵庫２２は、０．０５ＭＰａ以上の差圧でもモータ駆動装置８２が起動されることが可能に構成されている。このため、庫内温度が上昇し、圧縮機１７の運転が必要なタイミングでモータ駆動装置８２の起動が可能となる。これにより、圧縮機１７の吸入側と吐出側との間の圧力差がバランスした状態になるまで待ってモータ駆動装置８２を起動させる場合に比べ、凝縮器１９と蒸発器２１との間に圧力差を設けるための電力を減少させることができるため、省エネルギ化が可能となる。

　また、圧縮機１７と凝縮器１９との間に二方弁１８を設け、起動時は、二方弁１８を開状態とし、圧縮機１７と凝縮器１９とを連通させ、停止時は、二方弁１８を閉状態とし、圧縮機１７と凝縮器１９との間を閉塞させることで、圧縮機１７の停止中でも、吸入圧力と吐出圧力との差を大きく保つことができる。これによって、圧力差がある状態からモータ駆動装置８２を起動させることによる省エネルギ効果が更に大きくなる。また、二方弁を用いた場合は、四方弁を用いる場合に比べて、複雑なシステム構成とならないため、より安価に構成することができる。

　以上述べたように、本実施の形態のモータ駆動装置８２は、大きく変動する負荷を駆動するブラシレスＤＣモータ５と、ブラシレスＤＣモータ５に印加する電圧を決定し速度を調整する速度制御部７８とを有する。また、モータ駆動装置８２は、ブラシレスＤＣモータ５に流れる電流を検出する電流検出部７９と、電流検出部７９が検出する電流が第一の閾値より大きい場合は、速度制御部７８で決定された印加する電圧を低減する印加電圧変更部８０と、印加電圧変更部８０で決定された印加電圧でブラシレスＤＣモータ５を駆動させるドライブ部８１とを有する。このような構成により、負荷増加によってブラシレスＤＣモータ５の速度および誘起電圧が低下し、誘起電圧と印加電圧との差が大きくなることによる電流上昇を抑制し、モータ駆動装置８２を起動させることができる。このため、四方弁などを用いることなく、圧力差のある状態でもモータ駆動装置８２を起動させることができる。さらに、減磁電流の低い高効率モータの使用による省エネルギ化および電流定格の小さい素子の使用によるコストダウンなどが可能となる。

　また、本実施の形態のモータ駆動装置８２においては、印加電圧変更部８０が、電流検出部７９が検出する電流が第二の閾値より小さい場合は、速度制御部７８で決定された印加電圧を上限に電圧を上昇させる。これにより、必要なトルクが小さい速度の遅い区間では、過剰な出力トルクを抑制することとなり、トルクが不足している速度が速い区間では出力トルク大きくすることとなる。このような構成により、負荷トルク変動が大きい条件であっても、速度変化を減少させ、振動を低減しながらモータ駆動装置８２を起動させることができる。

　また、本実施の形態のモータ駆動装置８２においては、ドライブ部８１は、ブラシレスＤＣモータ５に印加する電圧を調整するためにＰＷＭ制御を行う。また、速度制御部７８は、印加する電圧を決定するためにＰＷＭのオン比率を決定し、印加電圧変更部８０が印加する電圧を低減するために速度制御部７８で決定されたＰＷＭのオン比率を低減する。このような構成により、簡単な制御で負荷トルクに大きな変動がある状態で、ブラシレスＤＣモータ５を起動させることができることとなるため、安価なモータ駆動装置を提供することができる。

　また、本実施の形態のモータ駆動装置８２においては、印加電圧変更部８０でＰＷＭのオン比率を低減する際は、少なくとも全ての通電をオフする期間が設けられる。これにより、ブラシレスＤＣモータ５が回生状態となり、電流の減少率が還流状態と比較して大きくなるため、より確実に電流を抑制することが可能となる。

　また、本実施の形態のモータ駆動装置８２は、ブラシレスＤＣモータ５が組み込まれた圧縮機１７を備える。ブラシレスＤＣモータ５が駆動させる負荷は、圧縮機１７の圧縮要素（クランクシャフトおよびピストン等）である。これにより、圧縮機１７に圧力差が残り、大きな負荷トルク変動が起動時から存在するような状態であってものモータ駆動装置８２を起動させることができる。このため、圧縮機１７の状態を監視せずともモータ駆動装置８２を起動させることができ、安価なシステムを構成することが可能となる。

　また、本実施の形態のモータ駆動装置８２が搭載された冷蔵庫２２は、圧縮機１７が、圧縮機１７、凝縮器１９、減圧器２０、蒸発器２１および圧縮機１７の順に接続された冷凍サイクルを構成しており、圧縮機１７の吸入側と吐出側との圧力差が残る状態で、モータ駆動装置８２が起動する。このような構成により、圧縮機１７の吸入側と吐出側とに圧力差がついた状態であっても、モータ駆動装置８２を起動させることができることとなり、単純なシステム構成で安価に蒸発器２１の温度を上昇させず、冷凍サイクルのエネルギのロスを低減させることができる。

　更に、圧縮機１７が運転中に停電となり、圧縮機１７の吸入側と吐出側との圧力がバランスする前に停電から復帰した場合でも、すぐに圧縮機１７を運転開始させることが可能となり、停電が頻発するような電源事情の悪い状況であっても、即座に冷蔵庫２２庫内を冷却することができる。

　また、本実施の形態のモータ駆動装置８２が搭載された冷蔵庫２２においては、圧縮機１７の吸入側と吐出側との間に生まれる圧力差が少なくとも０．０５ＭＰａ以上である。これにより、振動の増加による劣化の促進を軽減し、圧縮機１７の信頼性を維持しつつ、冷凍サイクルのエネルギのロスを低減させることができる。

　（実施の形態３）
　図１２は、本発明の実施の形態３におけるモータ駆動装置１２０のブロック図を示す。

　図１２において、電源１２１は、一般的な商用電源であり、日本の場合は、実効値１００Ｖの５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流電源である。整流平滑回路１２２は、整流部１２２ａおよび平滑部１２２ｂで構成され、交流電源１２１を入力として、交流電圧を直流電圧に変換する。本実施の形態における整流平滑回路１２２は、倍電圧整流構成としているが、全波整流構成でも、全波整流と倍電圧整流とを切り替える構成でも、力率改善回路（ＰＦＣ）等でも構わない。

　インバータ１２３は、６個のスイッチング素子１２３ａ～１２３ｆが３相フルブリッジ構成で接続され、整流平滑回路１２２からの直流入力を交流電力に変換し、ブラシレスＤＣモータ１２４に任意の電圧および周波数の交流出力を供給する。各スイッチング素子１２３ａ～１２３ｆには、逆方向に並列にダイオード１２３ｇ～１２３ｌが接続されている。なお、図１２では、スイッチング素子は、ＩＧＢＴにより構成されている例を示しているが、ＭＯＳＦＥＴ、バイポーラトランジスタ、ＳｉＣデバイスおよびＧａＮデバイス等が用いられていても構わない。

　位置検出部１２６は、ブラシレスＤＣモータ１２４の回転子の磁極位置を検出するもので、電流が流れていない固定子巻線が接続された端子に現れる誘起電圧から、そのゼロクロスポイントを位置信号として検出する。

　速度検出部１２７は、位置検出部１２６の出力信号間隔から、ブラシレスＤＣモータ１２４の駆動速度を検出する。誤差検出部１２８は、速度検出部１２７で得た駆動速度と指令速度との差を検出する。

　ＰＷＭ制御部１２９は、誤差検出部１２８から得られた、指令速度と実際の駆動速度との差から、インバータ１２３がブラシレスＤＣモータ１２４に供給する電圧を調整する。具体的には、インバータ１２３のスイッチング素子１２３ａ～１２３ｆをＰＷＭ（パルス幅変調）により任意の周波数でオンまたはオフを行い、オンまたはオフの１サイクルあたりのオン時間（デューティ）を調整する。デューティは、ブラシレスＤＣモータの実際の駆動速度と目標とする指令速度とを一致させるように、フィードバック制御により調整され、決定される。

　通電相設定部１３０は、位置検出部１２６で得られた位置信号と、その検出タイミングとから、次に通電する巻線の通電パターンおよび通電タイミングを設定する。これとともに、通電相設定部１３０は、転流により電圧印加を遮断したモータ巻線のエネルギを回生として、電源側（即ち、平滑部１２２ｂ）に戻すパターンを付加した上で、駆動波形生成部１３１に出力する。

　なお、通電相設定部１３０により設定される巻線への通電パターンは、１２０度以上１５０度以下の矩形波またはそれに準じる波形を所定の周波数の波形となるように設定される。

　駆動波形生成部１３１は、通電相設定部１３０によるブラシレスＤＣモータ１２４の３相巻線の通電パターンおよび通電タイミングを、ＰＷＭ制御部１２９で設定されたＰＷＭ周波数とオン時間とを合成する。これにより、駆動波形生成部１３１は、インバータ１２３の各スイッチング素子１２３ａ～１２３ｆをオンまたはオフする駆動波形を生成し、ドライブ部１３２に出力する。

　ドライブ部１３２は、駆動波形生成部１３１で生成された駆動波形を基に、インバータ１２３の各スイッチング素子１２３ａ～１２３ｆをオンまたはオフする。

　図１３は、本実施の形態のモータ駆動装置１２０による駆動時の各部の波形を示す。

　図１３において、波形Ａ１は、モータ巻線に流れる電流波形を示し、波形Ｂ１は、モータ端子電圧であり、ともにＵ相の波形を示している。波形Ｃ１～Ｈ１は、ドライブ部１３２によるインバータ１２３の各スイッチング素子１２３ａ～１２３ｆの駆動波形を示している。

　Ｔ１３１からＴ１３６に示すタイミングは、通電するモータ巻線を切換える転流タイミングである。この転流タイミングにおいて、駆動波形生成部１３１は、ブラシレスＤＣモータ１２４の３相巻線の通電パターンに準じて通電相設定部１３０により設定された出力と、フィードバック制御に基づくＰＷＭ制御部１２９による出力波形と、巻線に蓄えら獲れたエネルギを回生として電源側（電解コンデンサ）に戻すためのパターンとを合成して、ドライブ部１３２に出力する。

　通電相設定部１３０により生成される転流時の巻線エネルギを電源側に戻すパターンについて、図１２、図１３、および、図１４Ａ～図１４Ｄを用いて具体的に説明する。

　図１３において、タイミングＴ１３３の転流タイミング直前では、スイッチング素子１２３ａおよび１２３ｆがオン状態にあり、図１４Ａに示すように、モータ電流は、スイッチング素子１２３ａ→Ｕ相巻線→Ｗ相巻線→スイッチング素子１２３ｆを通って、電源側に戻る力行状態にある。

　次に、タイミングＴ１３３での転流により、スイッチング素子１２３ａがターンオフされ、スイッチング素子１２３ｂがターンオンされたとき、通常は図１４Ｂに示すように、Ｕ相巻線に蓄えられたエネルギは、ダイオード１２３ｊが導通状態にされて、ダイオード１２３ｊ、Ｕ相巻線、Ｗ相巻線およびスイッチング素子１２３ｆで構成される閉回路のなかで還流し消費される。

　しかし、本実施の形態では、図１４Ｃに示すように、転流タイミングと同時に、Ｗ相下側スイッチング素子１２３ｆを、任意の期間、オフする。このとき、Ｕ相巻線の蓄積エネルギは、ダイオード１２３ｊおよびダイオード１２３ｉを導通状態とさせ、回生として電源（平滑コンデンサの充電電流）に戻る。

　その後、図１４Ｄに示すように、スイッチング素子１２３ｆを再度オンして、モータ電流は、スイッチング素子１２３ｂ→Ｖ相巻線→Ｗ相巻線→スイッチング素子１２３ｆを通って電源側に戻る力行状態に戻る。

　このように、転流時の巻線エネルギを回生として戻すパターンとは、転流直前まで通電されている巻線の内、転流後も通電を継続する巻線の相のスイッチング素子を一時的にオフすることである。上記転流タイミングＴ１３３で説明したように、転流直前まで通電していた巻線（即ちＵ相巻線およびＷ相巻線）の内、転流後も通電を継続する巻線の相（即ちＷ相）のスイッチング素子（即ち１２３ｆ）を一時的にオフすることである。

　巻線に蓄積されたエネルギが放出されたとき、巻線電流はゼロとなるが、その電流がゼロとなるまでの時間は、回路および巻線インピーダンスで消費する還流モードと比較して、回生モードによる平滑部１２２ｂのコンデンサへの充電時の方が非常に短い。

　このため、巻線エネルギを回生として放出する本実施の形態では、転流による巻線の電流は短時間で切れる。このため、高トルク駆動により大電流が流れる駆動時においても、誘起電圧のゼロクロスポイントが発生するタイミングまでに巻線電流はゼロとなり、ゼロクロスをスパイク電圧に覆い被されることなく、確実に検出できるので、正確な回転子の磁極位置の検出が可能となる。これにより、起動時等の高トルク駆動性能を実現でき、ブラシレスＤＣモータ１２４の起動性を含めた高負荷時の駆動性能を向上させることができる。

　なお、本実施の形態の説明にあたり、図１３を用いて、巻線エネルギを回生として電源側に戻すパターンとして、一定期間スイッチング素子の通電を停止する方法で説明したが、スイッチング素子を高周波でオンまたはオフする構成、および、ＰＷＭスイッチングに同期させて所定のパルス数オンまたはオフを行う等の構成でも構わない。

　次に、モータ駆動装置１２０により駆動される圧縮機が搭載された冷蔵庫１４９について説明する。本実施の形態は、冷蔵庫に限られず、冷凍装置などにも適用できる。

　図１２において、圧縮要素１４４は、ブラシレスＤＣモータ１２４の回転子の軸に接続され、冷媒ガスを吸入し、圧縮して吐出する。ブラシレスＤＣモータ１２４と圧縮要素１４４とが同一の密閉容器に収納され、圧縮機１４５が構成される。圧縮機１４５で圧縮された吐出ガスは、凝縮器１４６、減圧器１４７および蒸発器１４８を通って圧縮機１４５に戻るような冷凍空調システムを構成する。凝縮器１４６では放熱が行われ、蒸発器１４８では吸熱が行われるので、冷却および加熱を行うことができる。なお、必要に応じて、凝縮器１４６および蒸発器１４８に送風機などが設けられ、熱交換をさらに促進させることも可能である。また、本実施の形態では、冷凍空調システムは、冷蔵庫１４９の冷凍サイクルとして用いられている。

　冷蔵庫１４９の冷凍サイクルでは、減圧器１４７に毛細管が使用されていることが多い。毛細管の管の内径は非常に小さいため、圧縮機１４５の停止時に圧縮機１４５の吸入側と吐出側との圧力がバランスするまでに時間を要する。従って、圧縮機１４５の駆動時に、瞬時停電等で圧縮機１４５が停止したとき、圧縮機１４５の吸入側と吐出側との圧力差が大きい状態から速やかに再起動させる必要がある。

　圧縮機１４５の圧力バランスが取れていない状態での起動には、大きな起動トルクが必要となり、起動が困難となるが、本実施の形態のモータ駆動装置１２０を圧縮機１４５の駆動に用いることで、吸入側と吐出側との圧力差が大きい状態でも、圧縮機１４５を安定して起動させることができる。

　従って、瞬時停電等が発生して一旦圧縮機１４５が停止した場合でも、停電復帰時に圧縮機１４５の圧力バランスが平衡するまで起動を待つ必要なく、速やかに圧縮機１４５を再起動できるため、冷蔵庫１４９の庫内温度の上昇を抑制することができる。

　冷媒流量調整部１３５は、冷凍サイクルの凝縮器１４６および蒸発器１４８の冷媒流路を開放および遮断する。本実施の形態において、冷媒流量調整部１３５は、凝縮器１４６と減圧器１４７との間に設置されているが、減圧器１４７と蒸発器１４８との間に設置されていても構わない。

　ここで、冷媒流量調整部１３５の動作について説明する。冷媒流量調整部１３５は、圧縮機１４５の運転または停止に連動して動作する。冷媒流量調整部１３５は、圧縮機１４５が運転中は、冷媒流路を開放し、圧縮機１４５停止中は、冷媒流路を閉塞するよう構成されている。即ち、ブラシレスＤＣモータ１２４の駆動指示があるとき（即ち、指令速度がゼロ以外のとき）、庫内冷却のため、圧縮機の運転により、冷凍サイクル内を冷媒が循環できるように、冷媒流量調整部１３５により冷媒流路が開放される。圧縮機１４５停止時（即ち、ブラシレスＤＣモータ１２４に対して停止指示が出されているとき）は、冷媒流量調整部１３５により、冷媒流路が閉塞され、凝縮器１４６と蒸発器１４８との間の冷媒の流れが遮断される。

　冷蔵庫１４９の冷凍サイクルにおいて、凝縮器１４６は、圧縮機１４５の吐出（高圧）側、蒸発器１４８は吸入（低圧）側に接続されている。このため、圧縮機１４５運転中は、凝縮器１４６と蒸発器１４８との間には圧力差が生じており、圧縮機１４５の停止に伴い、この両者の圧力をバランスするために、凝縮器１４６の高温高圧のガス冷媒が減圧器１４７を通って蒸発器１４８に流入し、蒸発器１４８内部で凝縮し液化する。つまり、冷却状態にある冷蔵庫１４９内に設置された蒸発器１４８へ、温度の高いガス冷媒が流入し、そこで熱交換（熱エネルギを放出）することになる。結局これは、冷蔵庫１４９の熱負荷となるため、冷蔵庫１４９の消費電力の増加要因となる。

　一方、本実施の形態では、圧縮機１４５の停止時に、冷媒流量調整部１３５により冷媒流路が閉塞されて、凝縮器１４６側からの高温高圧ガスが蒸発器１４８に流入しないように構成されている。このような構成により、圧縮機１４５が用いられた冷凍サイクル、および、冷蔵庫１４９の省エネルギ性を向上させている。

　また、圧縮機１４５の吸入側の圧力と、吐出側の圧力とがバランスした状態から圧縮機１４５を起動させる場合、起動後は、凝縮器１４６側の圧力を所定の圧力まで低下させ、吐出側の圧力を所定の圧力まで上昇させ、圧縮機１４５の運転時の安定圧力状態に戻るまでの間は、冷凍サイクルのエネルギのロスとなる。

　一方、本実施の形態の冷蔵庫１４９においては、圧縮機１４５の停止時に冷媒流量調整部１３５により冷媒流路が閉塞されて、圧縮機１４５の高圧側（吐出側）と吸入側（低圧側）とが分断されるため、圧縮機１４５の停止中も、運転中と同等の吐出側と吸入側との間の圧力差を有した状態となる。また、本実施の形態の冷蔵庫１４９は、圧縮機１４５の吸入側の圧力および吐出側の圧力が、圧縮機１４５の運転状態と同等の状態のままで再起動が行われるように構成されている。

　圧縮機１４５の吸入側と吐出側と圧力に圧力差が生じている状態での圧縮機１４５の起動は、圧力がバランスした状態からの起動と比較して、非常に大きな起動トルクが必要となる。しかし、本実施の形態の冷蔵庫１４９においては、上述したモータ駆動装置１２０を圧縮機１４５の駆動に用いることで、大きな起動トルクを発生することができるので、圧縮機１４５の吸入側と吐出側との間に大きな圧力差が生じている状態での起動でも、圧縮機１４５を安定かつスムーズに起動できる。従って、起動後短時間で、圧縮機１４５の運転時の安定圧力状態に戻すことができ、起動時における冷凍サイクルの損失低減が図れ、冷蔵庫１４９の消費電力量を削減することができる。

　（実施の形態４）
　図１５は、本発明の実施の形態４におけるモータ駆動装置１５０のブロック図を示す。図１５において、図１２に示す実施の形態３のモータ駆動装置１２０と同じ構成については、同じ符号を付けて説明を省略する。

　本発明の実施の形態４におけるモータ駆動装置１５０において、通電相設定部１５１は、位置検出部１２６で得られた位置信号およびその検出タイミングから、次に通電する巻線の通電パターンおよび通電タイミングを設定し、駆動波形生成部１５３とＰＷＭ相設定部１５２とに出力する。

　なお、通電相設定部１５１により設定される巻線への通電パターンは、１２０度以上１５０度以下の矩形波またはそれに準じる波形が所定の周波数の波形となるように設定される。

　ＰＷＭ相設定部１５２は、インバータ１２３のスイッチング素子１２３ａ～１２３ｆのうち、どの素子をＰＷＭ制御に伴うオンまたはオフ制御をするか設定する。即ち、ＰＷＭ相設定部１５２は、転流により電力供給が遮断された巻線のエネルギを回生として電源（コンデンサ）側に戻すように、ＰＷＭ制御する相（スイッチング素子）を選定する。

　駆動波形生成部１５３は、通電相設定部１５１により設定されたブラシレスＤＣモータの通電相パターンと、ＰＷＭ制御部１２９により設定されたＰＷＭ制御に伴うスイッチング周波数および１サイクルあたりのオン時間と、ＰＷＭ相設定部１５２により設定されたＰＷＭ制御によるオンまたはオフ制御を行う相（スイッチング素子）とを合成して、インバータ１２３の各素子の駆動波形を生成する。

　ドライブ部１５４は、駆動波形生成部１５３で生成された駆動波形を基に、インバータ１２３の各スイッチング素子１２３ａ～１２３ｆをオンまたはオフしてインバータ１２３を駆動させる。

　ここで、ＰＷＭ相設定部１５２の動作について、図１５および図１６を用いて説明する。

　図１６は、本発明の実施の形態４のモータ駆動装置１５０の駆動時の各部の波形を示している。図１６において、波形Ａ２は、ブラシレスＤＣモータ１２４のＵ相巻線電流である。波形Ｂ２は、ブラシレスＤＣモータ１２４のＵ相端子電圧である。波形Ｃ２～Ｈ２は、ドライブ部１５４によるインバータ１２３の駆動波形である。図１６において、タイミングＴ１６１～Ｔ１６６は、ブラシレスＤＣモータ１２４の通電巻線を切換える転流タイミングを示している。

　ＰＷＭ相設定部１５２の動作を説明するにあたり、転流タイミングＴ１６３について説明する。転流タイミングＴ１６２と転流タイミングＴ１６３の間の区間（以降、区間Ｔ１６２－Ｔ１６３と記す）は、スイッチング素子１２３ａがＰＷＭ制御に伴うチョッピング動作を行い、スイッチング素子１２３ｆが連続通電状態で、モータ電流は、スイッチング素子１２３ａ→Ｕ相巻線→Ｗ相巻線→スイッチング素子１２３ｆの経路で流れていく。転流タイミングＴ１６３では、スイッチング素子１２３ａがオフされ、スイッチング素子１２３ｂがオンされる。これと同時に、ＰＷＭ相設定部１５２は、区間Ｔ１６２－Ｔ１６３間では、連続通電としていたスイッチング素子１２３ｆ（即ち、Ｗ相低圧側接続素子）を、ＰＷＭチョッピングを行う相として選定する。これにより、転流後の区間Ｔ１６３－Ｔ１６４では、スイッチング素子１２３ｂが連続通電状態で、スイッチング素子１２３ｆがＰＷＭに伴うチョッピング動作を行い、モータ電流は、スイッチング素子１２３ｂ→Ｖ相巻線→Ｗ相巻線→スイッチング素子１２３ｆの経路で流れる。

　次に、転流タイミングにおける電流の流れを、図１５、図１６、および、実施の形態３で用いた図１４Ａ～図１４Ｄを用いて説明する。

　図１４Ａ～図１４Ｄは、実施の形態３で説明したように、スイッチング素子１２３ａ～１２３ｆの状態による電流の流れる経路を示す図である。図１６における区間Ｔ１６２－Ｔ１６３では、図１４Ａに示すように、スイッチング素子１２３ａおよびスイッチング素子１２３ｆがオン状態にあり、図１４Ａに示す矢印の方向に電流が流れ、ブラシレスＤＣモータ１２４は力行状態にある。転流タイミングＴ１６３では、スイッチング素子１２３ａのターンオフと同時期に、スイッチング素子１２３ｆがＰＷＭ制御に伴うチョッピング制御される。スイッチング素子１２３ａがオフされることで、Ｕ相巻線のエネルギが放出されることになる。しかし、エネルギが放出される経路は、スイッチング素子１２３ｆがＰＷＭ制御によるチョッピングでオン状態にあるときは、図１４Ｂに示す還流ルートで徐々に放出されていき、スイッチング素子１２３ｆがオフしたときは、図１４Ｃに示すように、回生モードで電源側のコンデンサに戻る。巻線エネルギの放出時間は、還流モードによるエネルギ消費よりも、回生によるコンデンサへの充電による放出の方が早い。このため、本実施の形態において、巻線エネルギの放出は、還流モードでの放出とともに回生モードによる放出が行われるため、転流による巻線の電流は短時間で切れることになる。

　このように、ＰＷＭ相設定部１５２は、転流直前まで通電されている巻線の内、転流後も通電を継続する巻線の相のスイッチング素子をＰＷＭ制御する相（素子）に選定する。上記転流タイミングＴ１６３で説明したように、転流直前まで通電していた巻線（即ちＵ相巻線とＷ相巻線）の内、転流後も通電を継続する巻線の相（即ち、Ｗ相（低圧側））のスイッチング素子（即ち、スイッチング素子１２３ｆ）をＰＷＭ制御によるオンまたはオフ動作をすることで、転流により通電が遮断された巻線に蓄えられたエネルギを回生エネルギとして電源側（即ち、平滑部１２２ｂ）に返される。

　上記のように、ＰＷＭ制御によりスイッチング素子を選定することで、起動時等の高トルク駆動による大電流での駆動時においても、通電が遮断された巻線電流は速やかにゼロとなる。このため、誘起電圧のゼロクロスポイントは、スパイク電圧に覆い被されることなく確実に検出でき、正確な回転子の磁極位置の検出が可能となる。これにより、起動時の駆動トルクアップが実現し、ブラシレスＤＣモータの起動性能を向上させることができる。

　また、転流時の巻線エネルギを放出するために、特別なインバータのスイッチング素子の出力パターンを付加する必要もないので、非常に簡単な方法で駆動トルクアップおよび起動性能の向上を図ることができる。

　本実施の形態におけるモータ駆動装置１５０およびこれを用いた圧縮機の駆動装置が搭載された冷蔵庫１４９の動作について説明する。本実施の形態では冷蔵庫で説明するが、冷凍装置などにも適用できる。

　図１５において、圧縮要素１４４は、ブラシレスＤＣモータ１２４の回転子の軸に接続され、冷媒ガスを吸入し、圧縮して吐出する。ブラシレスＤＣモータ１２４と圧縮要素１４４とが同一の密閉容器に収納され、圧縮機１４５が構成される。圧縮機１４５で圧縮された吐出ガスは、凝縮器１４６、減圧器１４７および蒸発器１４８を通って圧縮機１４５に戻るような冷凍空調システムを構成する。凝縮器１４６では放熱が行われ、蒸発器１４８では吸熱が行われるので、冷却および加熱を行うことができる。なお、必要に応じて、凝縮器１４６および蒸発器１４８に送風機などを設けて、熱交換をさらに促進させてもよい。また、本実施の形態では、冷凍空調システムは、冷蔵庫１４９の冷凍サイクルとして用いられている。

　冷蔵庫１４９の冷凍サイクルでは、減圧器１４７に毛細管が使用されていることが多い。毛細管の管の内径は非常に小さいため、圧縮機１４５の停止時に圧縮機１４５の吸入側と吐出側との圧力がバランスするまでに時間を要する。従って、圧縮機１４５の駆動時に瞬時停電等で圧縮機１４５が停止したとき、圧縮機１４５の吸入側と吐出側との圧力差が大きい状態から速やかに圧縮機１４５を再起動させる必要がある。

　圧縮機１４５の圧力バランスが取れていない状態での起動には、大きな起動トルクが必要となり起動が困難となる。しかしながら、本実施の形態のモータ駆動装置１５０を圧縮機１４５の駆動に用いることで、吸入側と吐出側との圧力差が大きい状態でも、圧縮機１４５を安定して起動させることができる。

　このような構成により、瞬時停電等が発生して一旦圧縮機１４５が停止した場合でも、停電復帰時に圧縮機１４５の圧力バランスが平衡するまで起動を待つ必要なく、速やかに圧縮機１４５を再起動させることができるため、冷蔵庫１４９の庫内温度の上昇を抑制することができる。

　冷媒流量調整部１３５は、冷凍サイクルの凝縮器１４６および蒸発器１４８の冷媒流路を開放および遮断するものである。本実施の形態において、冷媒流量調整部１３５は、凝縮器１４６と減圧器１４７との間に設置されているが、減圧器１４７と蒸発器１４８との間に設置されていても構わない。

　ここで、冷媒流量調整部１３５の動作について説明する。冷媒流量調整部１３５は、圧縮機１４５の運転または停止に連動して動作する。冷媒流量調整部１３５は、圧縮機１４５が運転中は、冷媒流路を開放し、圧縮機１４５の停止中は、冷媒流路を閉塞するように構成されている。即ち、ブラシレスＤＣモータ１２４の駆動指示があるとき（即ち指令速度がゼロ以外のとき）、冷蔵庫１４９の庫内冷却のため、圧縮機１４５の運転により、冷凍サイクル内を冷媒が循環できるように、冷媒流量調整部１３５により冷媒流路が開放される。圧縮機１４５の停止時（即ちブラシレスＤＣモータ１２４に対して停止指示が出されているとき）は、冷媒流量調整部１３５により冷媒流路が閉塞され、凝縮器１４６と蒸発器１４８との間の冷媒の流れが遮断される。

　冷蔵庫１４９の冷凍サイクルにおいて、凝縮器１４６は、圧縮機１４５の吐出（高圧）側に接続され、蒸発器１４８は、吸入（低圧）側に接続されている。このため、圧縮機１４５運転中は、凝縮器１４６と蒸発器１４８との間には圧力差が生じており、圧縮機１４５の停止に伴い、この両者の圧力をバランスするために、凝縮器１４６の高温高圧のガス冷媒が、減圧器１４７を通って蒸発器１４８に流入し、蒸発器１４８内部で凝縮し液化する。

　つまり、冷却状態にある冷蔵庫１４９内に設置された蒸発器１４８へ、温度の高いガス冷媒が流入し、そこで熱交換（熱エネルギを放出）することになる。結局これは、冷蔵庫１４９の熱負荷となるため、冷蔵庫１４９の消費電力の増加要因となる。

　一方、本実施の形態では、圧縮機１４５の停止時に冷媒流量調整部１３５により冷媒流路が閉塞されて、凝縮器１４６側からの高温高圧ガスが蒸発器１４８に流入しないように構成されていることで、圧縮機１４５を用いた冷凍サイクル、および、冷蔵庫１４９の省エネルギ性を向上させている。

　また、圧縮機１４５の吸入側の圧力と、吐出側の圧力がバランスした状態から圧縮機１４５を起動させる場合、起動後は、凝縮器１４６側の圧力を所定の圧力まで低下させ、吐出側の圧力を所定の圧力まで上昇させ、圧縮機１４５の運転時の安定圧力状態に戻るまでの間は、冷凍サイクルのエネルギのロスとなる。

　一方、本実施の形態では、圧縮機１４５の停止時に、冷媒流量調整部１３５により冷媒流路が閉塞されて、圧縮機１４５の高圧側（吐出側）と吸入側（低圧側）とが分断されるため、圧縮機１４５の停止中も、運転中と同等の吐出側と吸入側との間の圧力差を有した状態となる。そして、本実施の形態の冷蔵庫１４９は、圧縮機１４５の吸入側の圧力と吐出側の圧力とが圧縮機１４５の運転状態と同等の状態のままで、圧縮機１４５の再起動が行われるように構成されている。

　圧縮機１４５の吸入側と吐出側との間に圧力差が生じている状態での圧縮機１４５の起動は、圧力がバランスした状態からの起動と比較して非常に大きな起動トルクが必要となる。しかし、本実施の形態のモータ駆動装置１５０を圧縮機１４５の駆動に用いることで、大きな起動トルクを発生することができるので、圧縮機１４５の吸入側と吐出側に大きな圧力差が生じている状態での起動でも、圧縮機１４５を安定かつスムーズに起動できる。従って、起動後短時間で、圧縮機１４５の運転時の安定圧力状態に戻すことができ、起動時における冷凍サイクルのエネルギ損失低減が図れ、冷蔵庫１４９の消費電力量を削減することができる。

　以上説明したように、本発明の実施の形態１のモータ駆動装置３０は、１回転中で変動する負荷を駆動するブラシレスＤＣモータ５と、ブラシレスＤＣモータ５に電圧を印加し、ブラシレスＤＣモータ５を駆動させるドライブ部９とを備える。さらに、本発明の実施の形態１のモータ駆動装置３０は、ブラシレスＤＣモータ５の起動から１回転後の速度が、次の１回転に対する速度変化率が所定値以下に収まるように、ブラシレスＤＣモータ５を加速させるよう、ドライブ部９が印加する電圧を決定する速度加速部８を備える。このような構成により、負荷に対して速度は２乗の効果があるため（速度変化率は、負荷に対して速度の２乗で比例するため）、負荷の増加に対して小さな速度上昇でブラシレスＤＣモータ５での速度変化を抑制でき、ブラシレスＤＣモータ５の振動を低減することができる。このような構成により、負荷トルク変動が大きな状態でも、安定して起動することができる。

　また、本発明の実施の形態１のモータ駆動装置３０は、速度加速部８が、ブラシレスＤＣモータ５の起動から１回転以内の速度が、次の１回転に対する速度変化率が、１回転中の最大変化から計算される負荷条件で、所定値以下に収まるよう、ブラシレスＤＣモータ５を加速させるよう構成されていてもよい。このような構成により、モータ駆動装置３０は、ブラシレスＤＣモータ５が駆動する負荷の最も起動が困難な条件で起動が可能となり、要求される全ての条件で安定して起動することができる。

　また、本発明の実施の形態１のモータ駆動装置３０は、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を備えていてもよい。この場合、モータ駆動装置３０において、ドライブ部９が、モータ駆動装置３０の起動前に、ブラシレスＤＣモータ５の特定の相に電流を流す位置決めを行い、所定時間経過後に位置決め位相より９０度以上進んだ相に電流を流した状態で、位置検出部６の位置情報を取得し、モータ駆動装置３０の駆動を開始させるよう構成されている。このような構成により、ブラシレスＤＣモータ５の磁極位置に応じた駆動を行うこととなるため、１回転の中に負荷変動があって速度が大きく変化する場合でも、安定して駆動を行うことができる。

　本発明の実施の形態１のモータ駆動装置３０は、圧縮機１７を駆動させる駆動装置として構成されていてもよい。モータ駆動装置３０により駆動されることにより、圧縮機１７は、安定して起動することができる。

　本発明の実施の形態１の冷蔵庫２２は、モータ駆動装置３０により駆動される圧縮機１７を備えており、圧縮機１７の吸入側と吐出側の圧力差が残る状態で起動するよう構成されている。このような構成により、圧縮機１７の吸入側と吐出側とに圧力差がある状態であっても起動できることとなり、単純なシステム構成で安価に、蒸発器２１の温度を上昇させず、冷凍サイクルのエネルギのロスを低減できる。

　本発明の実施の形態１の冷蔵庫２２は、圧縮機１７の吸入側と吐出側の圧力差が少なくとも０．０５ＭＰａより大きくなるよう構成されていてもよい。このような構成により、振動の増加による劣化の促進を軽減し、圧縮機１７の信頼性を維持しつつ、冷凍サイクルのエネルギのロスを低減できる。

　また、本発明の実施の形態２のモータ駆動装置８２は、変動する負荷を駆動するブラシレスＤＣモータ５と、ブラシレスＤＣモータ５に印加する電圧を決定し速度を調整する速度制御部７８と、ブラシレスＤＣモータ５に流れる電流を検出する電流検出部７９とを有する。さらに、モータ駆動装置８２は、電流検出部７９が検出する電流が第一の閾値より大きい場合は、速度制御部７８で決定された印加電圧を低減する印加電圧変更部８０と、印加電圧変更部８０で決定された印加電圧でブラシレスＤＣモータ５を駆動するドライブ部８１とを有する。このような構成により、負荷増加によってブラシレスＤＣモータ５の速度および誘起電圧が低下し、誘起電圧と印加電圧との差が大きくなることによる電流上昇を抑制し駆動することができる。このため、モータ駆動装置８２は、四方弁などを用いることなく、圧力差のある状態でも起動することができる。さらに、減磁電流の低い高効率モータの使用による省エネルギ化および電流定格の小さい素子の使用によるコストダウンなどが可能となる。

　本発明の実施の形態２のモータ駆動装置８２は、印加電圧変更部８０が、電流検出部７９が検出する電流が第二の閾値より小さい場合は、速度制御部７８で決定された印加電圧を上限に電圧を上昇させるよう構成されていてもよい。このような構成により、必要なトルクが小さい速度の遅い区間では、過剰な出力トルクを抑制することができ、トルクが不足している速度が速い区間では出力トルク大きくすることができる。これにより、負荷トルク変動が大きい条件であっても、速度変化を減少させ、振動を低減させながら起動することができる。

　本発明の実施の形態２のモータ駆動装置８２は、ドライブ部８１が、ブラシレスＤＣモータ５に印加する電圧を調整するためにＰＷＭ制御を行い、速度制御部７８が、印加する電圧を決定するためにＰＷＭのオン比率を決定し、印加電圧変更部８０が、印加する電圧を低減するために、速度制御部７８で決定されたＰＷＭのオン比率を低減するよう構成されていてもよい。このような構成により、簡単な制御で負荷トルクに大きな変動がある状態でも起動することができることとなり、安価なモータ駆動装置を提供することができる。

　本発明の実施の形態２のモータ駆動装置８２は、印加電圧変更部８０でＰＷＭのオン比率を低減する際は、少なくとも全ての通電をオフする期間が設けられるよう構成されていてもよい。このような構成により、ブラシレスＤＣモータ５が回生状態となり、電流の減少率が還流状態と比較して大きくなるため、より確実に電流抑制が可能となる。

　本発明の実施の形態２のモータ駆動装置８２は、圧縮機１７の駆動装置として構成され、ブラシレスＤＣモータ５が圧縮機１７の圧縮要素を駆動するよう構成されていてもよい。このような構成により、圧縮機１７内に圧力差が残り、大きな負荷トルク変動が起動から有るような状態であっても起動できることとなり、圧縮機１７の状態を監視せずとも起動できる安価なシステムを構成することができる。

　本発明の実施の形態２の冷蔵庫２２は、モータ駆動装置８２が用いられた圧縮機１７を備え、圧縮機１７の吸入側と吐出側との圧力差が残る状態で起動するよう構成されていてもよい。このような構成により、圧縮機１７の吸入側と吐出側との間に圧力差がある状態であっても圧縮機１７を起動させることができることとなり、単純なシステム構成で安価に、蒸発器２１の温度上昇を待たず起動することができる。これにより、冷凍サイクルのエネルギのロスを低減することができる。また、圧縮機１７が運転中に停電となり、圧縮機１７の吸入側と吐出側との圧力がバランスする前に停電から復帰した場合でも、すぐに圧縮機１７の運転を開始させることが可能となる。これにより、停電が頻発するような電源事情の悪い状況であっても即座に冷却することができる。

　本発明の実施の形態２の冷蔵庫２２は、圧縮機１７の吸入側と吐出側との圧力差が少なくとも０．０５ＭＰａ以上あるように構成されていてもよい。このような構成により、振動の増加による劣化の促進を軽減し、圧縮機１７の信頼性を維持しつつ、冷凍サイクルのエネルギのロスを低減できる。

　また、本発明の実施の形態３のモータ駆動装置１２０は、交流電圧を整流する整流部１２２ａ、および、整流部１２２ａの出力電圧を安定した直流電圧に変換するコンデンサにより構成される平滑部１２２ｂから成る整流平滑回路１２２と、永久磁石を有する回転子および三相巻線を有する固定子からなるブラシレスＤＣモータ１２４とを有する。さらに、モータ駆動装置１２０は、６個のスイッチング素子１２３ａ～１２３ｆが３相ブリッジ構成で接続され、整流部１２２ａの出力を入力として三相巻線に電力を供給するインバータ１２３と、回転子の回転位置を検出する位置検出部１２６とを有する。さらに、モータ駆動装置１２０は、位置検出部１２６からの信号からブラシレスＤＣモータ１２４の速度を検出する速度検出部１２７と、検出した回転子の回転位置および駆動速度とから固定子巻線の通電相を決定する通電相設定部１３０と、インバータ１２３の駆動波形を生成する駆動波形生成部１３１とを有する。モータ駆動装置１２０は、ブラシレスＤＣモータ１２４の通電巻線が切り替えられたとき、電力供給が遮断された巻線から平滑部１２２ｂのコンデンサを充電する電流が流れるように、インバータ１２３の駆動波形を生成する。このような構成により、ブラシレスＤＣモータ１２４巻線の通電相が切り替えられた際、電源供給が遮断された巻線に蓄積されたエネルギは回生エネルギとして電源側に戻るため、通電が遮断されたモータ巻線の電流を短時間でゼロにすることができる。これにより、モータ端子電圧に現れるモータ誘起電圧のゼロクロスポイントからモータ回転子の磁極位置を確実に検出できるため、ブラシレスＤＣモータ１２４の起動性能を向上させることができる。

　また、本発明の実施の形態３のモータ駆動装置１２０は、圧縮機１４５の駆動装置として構成されていてもよい。この場合、圧縮機１４５は、モータ駆動装置１２０により駆動される。このような構成により、停電等により圧縮機が停止したとき、圧縮機１４５の吸入側と吐出側との間の圧力差のため、大きな起動トルクが必要な状態でも、速やかに圧縮機１４５の再起動を行うことができるため、圧縮機１４５の停止期間を短くすることができる。

　また、本発明の実施の形態３の冷蔵庫１４９は、圧縮機１４５により圧縮された高温高圧のガス冷媒を凝縮する凝縮器１４６と、凝縮器１４６により液化された液冷媒の圧力を低下する減圧器１４７と、減圧器１４７により圧力が低下された液冷媒を蒸発させる蒸発器１４８とを有する。さらに、冷蔵庫１４９は、凝縮器１４６と蒸発器１４８との間の冷媒の流路を開放および遮断する冷媒流量調整部１３５を有する。さらに、冷蔵庫１４９は、圧縮機１４５が停止中は、冷媒流量調整部１３５により、凝縮器１４６と蒸発器１４８の間の冷媒流路が遮断されるよう構成されている。また、圧縮機１４５の駆動装置は、モータ駆動装置１２０により構成されている。このような構成により、圧縮機１４５の停止時に、高温の冷媒の凝縮器１４６側流入による凝縮器１４６温度の上昇を防ぐことができる。これにより、圧縮機１４５再起動時の冷凍サイクルのエネルギの損失を低減することができる。

　本発明の実施の形態３の冷蔵庫１４９は、圧縮機１４５が停止状態から起動する際は、圧縮機１４５の吸入側圧力と吐出側圧力との間に所定以上の圧力差が付加されているよう構成されていてもよい。このような構成により、圧縮機１４５が再起動する際も、圧縮機１４５の駆動中とほぼ同じ圧力状態から起動することができる。これにより、起動後すぐに圧縮機１４５の吸入側と吐出側との間の圧力が、圧縮機１４５運転中の安定圧力状態に戻ることができる。従って、圧縮機１４５の起動後に安定した圧力状態に戻るまでの冷凍サイクルのエネルギの損失を大幅に低減できる。

　本発明の実施の形態３の冷蔵庫１４９は、モータ駆動装置１２０を備えていてもよい。また、冷蔵庫１４９は、モータ駆動装置１２０により駆動される圧縮機１４５を備えていてもよい。このような構成により、冷蔵庫１４９の庫内温度調節のために圧縮機１４５のオン制御またはオフ制御が行われても、圧縮機１４５の停止中は、凝縮器１４６内の高温冷媒が、蒸発器１４８内に流入することによる熱負荷の増加の防止、および、圧縮機１４５の起動時の圧力状態が圧縮機１４５運転時の安定圧力に戻るまでの冷凍サイクルのエネルギの損失を抑制できるので、消費電力の低い冷蔵庫１４９を提供できる。

　本発明の実施の形態４のモータ駆動装置１５０は、交流電圧を整流する整流部１２２ａ、および、整流部１２２ａの出力電圧を安定した直流電圧に変換するコンデンサにより構成される平滑部１２２ｂから成る整流平滑回路１２２と、永久磁石を有する回転子および三相巻線を有する固定子からなるブラシレスＤＣモータ１２４とを有する。さらに、モータ駆動装置１５０は、６個のスイッチング素子１２３ａ～１２３ｆが３相ブリッジ構成で接続され、整流平滑回路１２２の出力を入力として三相巻線に電力を供給するインバータ１２３と、回転子の回転位置を検出する位置検出部１２６と、位置検出部１２６からの信号からブラシレスＤＣモータ１２４の速度を検出する速度検出部１２７とを有する。さらに、モータ駆動装置１５０は、検出された回転子の回転位置および駆動速度から固定子巻線の通電相を決定する通電相設定部１５１と、速度検出部１２７で検出された速度と目標速度との誤差を検出する誤差検出部１２８とを有する。さらに、モータ駆動装置１５０は、ブラシレスＤＣモータ１２４の速度が目標速度となるように、インバータ１２３の出力電圧を、インバータ１２３の任意のスイッチング素子１２３ａ～１２３ｆをオンチョッピングまたはオフチョッピングによるＰＷＭ制御で調整するＰＷＭ制御部１２９と、インバータ１２３の駆動波形を生成する駆動波形生成部１５３とを有する。モータ駆動装置１５０は、ブラシレスＤＣモータ１２４の通電巻線の切り替え時、電力供給が遮断された巻線から平滑部１２２ｂのコンデンサを充電する電流が流れるように、ＰＷＭ制御によるチョッピングを行うスイッチング素子１２３ａ～１２３ｆを選定するよう構成されている。このような構成により、ブラシレスＤＣモータ１２４の巻線の通電相が切り替えられた際、電源供給が遮断された巻線に蓄積されたエネルギは回生エネルギとして電源側に戻るため、通電が遮断されたモータ巻線の電流を短時間でゼロにすることができる。これにより、モータ端子電圧に現れるモータ誘起電圧のゼロクロスポイントからモータ回転子の磁極位置を確実に検出できるため、ブラシレスＤＣモータの起動性能を向上させることができる。

　本発明の実施の形態４のモータ駆動装置１５０は、圧縮機１４５を駆動する駆動装置として構成されていてもよい。モータ駆動装置１５０により駆動される圧縮機１４５は、停電等により駆動が停止したとき、圧縮機１４５の吸入側と吐出側との間に圧力差があり、大きな起動トルクが必要な状態でも、速やかに再起動を行うことができる。これにより、圧縮機１４５の停止期間を短くすることができ、圧縮機１４５は、安定して起動することができる。

　本発明の実施の形態４の冷蔵庫１４９は、圧縮機１４５により圧縮された高温高圧のガス冷媒を凝縮する凝縮器１４６と、凝縮器１４６により液化された液冷媒の圧力を低下させる減圧器１４７と、減圧器１４７により圧力が低下された液冷媒を蒸発させる蒸発器１４８と、凝縮器１４６と蒸発器１４８との間の冷媒の流路を開放および遮断する冷媒流量調整部１３５を有する。冷蔵庫１４９は、圧縮機１４５が停止中は、冷媒流量調整部１３５により、凝縮器１４６と蒸発器１４８の間の冷媒流路が遮断されるよう構成されていてもよい。このような構成により、圧縮機１４５の停止時に高温の冷媒が凝縮器１４６側に流入することによる凝縮器１４６の温度の上昇を防ぐことができる。これにより、圧縮機１４５の再起動時の冷凍サイクルのエネルギの損失を低減することができる。

　本発明の実施の形態４の冷蔵庫１４９は、圧縮機１４５が停止状態から起動する際は、圧縮機１４５の吸入側圧力と、吐出側圧力との間に所定以上の圧力差が付加されるよう構成されていてもよい。これにより、圧縮機１４５が再起動する際も、圧縮機１４５の駆動中とほぼ同じ圧力状態から起動することができるので、起動後すぐに圧縮機１４５の吸入側と吐出側と圧力が圧縮機運転中の安定圧力状態に戻ることができる。従って、圧縮機１４５の起動後に安定した圧力状態に戻るまでの冷凍サイクルのエネルギの損失を大幅に低減できる。

　本発明の実施の形態４の冷蔵庫１４９は、モータ駆動装置１５０、または、モータ駆動装置１５０が用いられた圧縮機１４５を備えていてもよい。このような構成により、冷蔵庫１４９の庫内温度調節のために圧縮機１４５のオン制御またはオフ制御が伴っても、圧縮機１４５の停止中は、凝縮器１４６内の高温冷媒の蒸発器内流入による熱負荷の増加の防止と、圧縮機１４５の起動時の圧力状態が圧縮機１４５の運転時の安定圧力に戻るまでの冷凍サイクルのエネルギの損失を抑制できるので、消費電力が低い冷蔵庫１４９を提供できる。

　本発明は、負荷トルク変動が大きな状態でも安定して起動することができる、高トルク駆動時および高負荷駆動時の駆動性能が向上されたモータ駆動装置、および、これを用いた圧縮機の駆動装置並びに冷蔵庫を提供する。よって、冷蔵庫のみならず、冷凍装置、エアコン、ヒートポンプ式洗濯乾燥機、ヒートポンプ給湯器、自動販売機およびショーケースなどに広く利用できる。

　１　　交流電源（電源）
　２　　整流回路
　３　　平滑部
　４　　インバータ
　５　　ブラシレスＤＣモータ
　６　　位置検出部
　７　　速度検出部
　８　　速度加速部
　９　　ドライブ部
　１７　　圧縮機
　１９　　凝縮器
　２０　　減圧器
　２１　　蒸発器
　２２　　冷蔵庫
　３０　　モータ駆動装置
　７６　　位置検出部
　７７　　速度検出部
　７８　　速度制御部
　７９　　電流検出部
　８０　　印加電圧変更部
　８１　　ドライブ部
　８２　　モータ駆動装置
　１２０　　モータ駆動装置
　１２１　　交流電源（電源）
　１２２　　整流平滑回路
　１２２ａ　　整流部
　１２２ｂ　　平滑部
　１２３　　インバータ
　１２４　　ブラシレスＤＣモータ
　１２６　　位置検出部
　１２７　　速度検出部
　１２８　　誤差検出部
　１２９　　ＰＷＭ制御部
　１３０　　通電相設定部
　１３１　　駆動波形生成部
　１３２　　ドライブ部
　１３５　　冷媒流量調整部
　１４４　　圧縮要素
　１４５　　圧縮機
　１４６　　凝縮器
　１４７　　減圧器
　１４８　　蒸発器
　１４９　　冷蔵庫
　１５０　　モータ駆動装置
　１５１　　通電相設定部
　１５２　　ＰＷＭ相設定部
　１５３　　駆動波形生成部
　１５４　　ドライブ部

Claims (11)

1. １回転中で変動する負荷を駆動するブラシレスＤＣモータと、前記ブラシレスＤＣモータに電圧を印加し駆動するドライブ部と、前記ブラシレスＤＣモータの起動から１回転以内の速度が、次の１回転に対する速度変化率が所定値以下に収まるように、前記ブラシレスＤＣモータを加速させるよう、前記ドライブ部が印加する電圧を決定するよう構成された速度加速部を備えるモータ駆動装置。
2. 前記速度加速部は、前記ブラシレスＤＣモータの起動から１回転以内の速度が、次の１回転に対する速度変化率が、１回転中の負荷の変化が最大となる条件で、所定値以下に収まるように、前記ブラシレスＤＣモータを加速させるよう構成された請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 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を備え、前記ドライブ部が、起動前に前記ブラシレスＤＣモータの特定の相に電流を流す位置決めを行い、所定時間経過後に位置決め位相より９０度以上進んだ相に電流を流した状態で、前記位置検出部の位置情報を取得し、駆動を開始するよう構成された請求項１または２に記載のモータ駆動装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のモータ駆動装置が用いられた圧縮機の駆動装置。
5. 請求項１から３のいずれか一項に記載のモータ駆動装置が用いられた圧縮機を備え、前記圧縮機は、前記圧縮機の吸入側と吐出側との間に圧力差が残る状態で起動するよう構成された冷蔵庫。
6. 前記圧縮機の前記吸入側と前記吐出側との前記圧力差が少なくとも０．０５ＭＰａより大きい請求項５に記載の冷蔵庫。
7. 交流電圧を整流する整流部、および、前記整流部の出力電圧を安定した直流電圧に変換するコンデンサにより構成される平滑部から成る整流平滑回路と、永久磁石を有する回転子および三相巻線を有する固定子からなるブラシレスＤＣモータと、６個のスイッチング素子が３相ブリッジ構成で接続され、前記整流平滑回路の出力を入力として前記三相巻線に電力を供給するインバータと、前記回転子の回転位置を検出する位置検出部と、前記位置検出部からの信号に基づき前記ブラシレスＤＣモータの速度を検出する速度検出部と、検出された前記回転子の回転位置および駆動速度から前記固定子巻線の通電相を決定する通電相決定部と、前記速度検出部で検出された速度と目標速度との誤差を検出する誤差検出部と、前記ブラシレスＤＣモータの前記速度が前記目標速度となるように、前記インバータの出力電圧を前記インバータの任意の前記スイッチング素子をオンチョッピングまたはオフチョッピングによるＰＷＭ制御で調整するＰＷＭ制御部と、前記インバータの駆動波形を生成する駆動波形生成部を有し、前記ブラシレスＤＣモータの通電巻線の切り替え時、電力供給が遮断された巻線から前記平滑部の前記コンデンサを充電する電流が流れるように、ＰＷＭ制御によるチョッピングを行う前記スイッチング素子を選定するよう構成されたモータ駆動装置。
8. 請求項７に記載のモータ駆動装置により構成された圧縮機の駆動装置。
9. 前記圧縮機により圧縮された高温高圧のガス冷媒を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器により液化された液冷媒の圧力を低下する減圧器と、前記減圧器により圧力が低下した液冷媒を蒸発させる蒸発器と前記凝縮器と前記蒸発器間の冷媒の流路を遮断する冷媒流量調整部とを有し、前記圧縮機が停止中は、前記冷媒流量調整部により、前記凝縮器と前記蒸発器との間の冷媒流路が遮断される請求項８に記載の前記圧縮機の駆動装置を備えた冷蔵庫。
10. 前記圧縮機が停止状態から起動する際、前記圧縮機の吸入側圧力と吐出側圧力との間に所定以上の圧力差が付加されている請求項９に記載の冷蔵庫。
11. 請求項７または８に記載のモータ駆動装置または圧縮機の駆動装置を有する冷蔵庫。

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