CN113316883A - 振动噪音降低装置、具备该振动噪音降低装置的电动压缩机、以及振动噪音降低方法 - Google Patents

振动噪音降低装置、具备该振动噪音降低装置的电动压缩机、以及振动噪音降低方法 Download PDF

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Abstract

振动噪音降低装置的电动压缩机具备：旋转轴；压缩机叶轮，其设置在旋转轴上；电动马达，其用于对旋转轴赋予旋转力，该电动马达包括：转子，其固定在旋转轴上；定子，其配置在转子的周围，通过电磁力对转子赋予旋转力；该振动噪音降低装置具备：检测器，其用于检测与定子的振动相关的频率；信号生成器，其生成激振信号，该激振信号具有根据检测器检测出的频率而求出的电角频率的规定整数倍的频率，且具有使定子的振动衰减的信号波；激振器，其基于激振信号对电动压缩机施加振动。

Description

振动噪音降低装置、具备该振动噪音降低装置的电动压缩机、 以及振动噪音降低方法
技术领域
本公开涉及振动噪音降低装置、具备该振动噪音降低装置的电动压缩机、以及振动噪音降低方法。
背景技术
期望降低电动压缩机运转时产生的振动噪音。在该振动噪音中，不仅包括由压缩机叶轮的旋转引起的振动噪音，还包括由电动马达的定子的振动引起的振动噪音。
根据本发明者们的见解可知，作为在电动压缩机中产生的振动噪音，由电动马达的定子的振动引起的振动噪音占支配地位。因此，为了降低电动压缩机的振动噪音，有效的是降低由电动马达的定子的振动引起的振动噪音。
关于这一点，在专利文献1中公开了如下技术：在作为车辆推进用的驱动源而使用的电动马达中，为了降低其振动噪音，在配置于电动马达的转子周围的定子与收纳定子的壳体之间设置减振部件，从而降低电动马达的振动噪音。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特开2006-166554号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，为了降低电动马达的定子的振动，如果如专利文献1那样在定子与壳体之间设置减振部件，则难以将定子产生的热量传递到壳体，有时不能促进定子的冷却(热交换)。其结果，热量有可能传递到耐热性低的轴承等。
本发明是鉴于上述课题而作出的，其目的在于提供一种在不妨碍定子的冷却性的情况下降低电动压缩机的振动噪音的振动噪音降低装置、具备该振动噪音降低装置的电动压缩机、以及振动噪音降低方法。
用于解决课题的方案
(1)本发明的至少一个实施方式的振动噪音降低装置
是用于降低电动压缩机的振动或噪音的振动噪音降低装置，
所述电动压缩机具备：
旋转轴；
压缩机叶轮，其设置在所述旋转轴上；
电动马达，其用于对所述旋转轴赋予旋转力，所述电动马达包括：
转子，其固定在所述旋转轴上；
定子，其配置在所述转子的周围，通过电磁力对所述转子赋予旋转力；
所述振动噪音降低装置具备：
检测器，其用于检测与所述定子的振动相关的频率；
信号生成器，其生成激振信号，所述激振信号具有根据所述检测器检测出的所述频率而求出的电角频率的规定整数倍的频率，且具有使所述定子的振动衰减的信号波。
根据上述(1)的结构，对电动压缩机施加基于激振信号的振动，该激振信号是根据与定子的振动相关的频率而求出的电角频率的规定整数倍，且具有使定子的振动衰减的信号波。因此，通过基于该激振信号的振动来抵消由定子的振动引起的电动压缩机的振动噪音，能够降低电动压缩机的振动噪音。因此，不需要像以往那样在定子与壳体之间设置用于抑制电动马达的定子的振动的减振部件，或者能够使减振部件的厚度变薄，增大将定子产生的热量传递到壳体的容量。由此，能够在不妨碍定子的冷却性的情况下降低电动压缩机的振动噪音。
(2)在几个实施方式中，在上述(1)的结构中，
所述电动压缩机还具备：
马达壳体，其用于收纳所述电动马达；
逆变器，其用于控制供给到所述定子的交流电流的电频率；
所述逆变器收纳在逆变器收纳空间中，所述逆变器收纳空间形成在所述马达壳体的内部。
根据上述(2)的结构，在电动马达和逆变器收纳在马达壳体内部的构造中，基于上述(1)所述的原理，也能够降低电动压缩机的振动噪音。
(3)在几个实施方式中，在上述(1)所记载的结构中，
所述电动压缩机还具备：
马达壳体，其用于收纳所述电动马达；
逆变器，其用于控制供给到所述定子的交流电流的电频率；
逆变器壳体，其在内部具有用于收纳所述逆变器的逆变器收纳空间；
所述逆变器壳体经由弹性部件与所述马达壳体连结。
根据上述(3)的结构，即使在供电动马达收纳的马达壳体和供逆变器收纳的逆变器壳体经由弹性部件连结的构造(所谓的隔离构造)中，基于在上述(1)中所述的原理，也能够降低电动压缩机的振动噪音。
(4)在几个实施方式中，在上述(2)或(3)所记载的结构中，
所述电动压缩机还具备覆盖所述逆变器收纳空间的开口的盖部件，
所述激振器配置在所述盖部件上。
一般而言，电动压缩机的盖部件与构成电动压缩机的其他部件相比，厚度相对较薄，产生较大的振动噪音。根据上述(4)的结构，通过在产生较大的振动噪音的盖部件上配置激振器，基于在上述(1)中所述的原理，能够有效地降低电动压缩机的振动噪音。
(5)在几个实施方式中，在上述(2)～(4)中任一个所记载的结构中，
所述激振器配置在所述逆变器收纳空间内。
根据上述(5)的结构，能够保护激振器不受外部的水分、尘埃等的影响。另外，通过将激振器配置在逆变器收纳空间内，在电动压缩机的外部不需要配置激振器的空间。
(6)在几个实施方式中，在上述(2)～(5)中任一个所记载的结构中，
所述信号生成器配置在所述逆变器收纳空间内，所述逆变器收纳空间中收纳有所述逆变器。
根据上述(6)的结构，能够保护信号生成器不受外部的水分、尘埃等的影响。另外，在激振器配置在逆变器收纳空间内的情况下，能够简化信号生成器和激振器之间的配线。
(7)在几个实施方式中，在上述(1)～(6)中任一个所记载的结构中，
所述电动压缩机还具备逆变器，该逆变器用于控制供给到所述定子的交流电流的电频率，
所述检测器构成为，基于供给到所述定子的所述交流电流的电频率来检测与所述定子的振动相关的频率。
根据本发明者们的见解可知，电动马达的定子以与供给到定子的交流电流的电频率对应的频率振动。根据上述(7)的结构，基于供给到定子的交流电流的电频率，检测与定子的振动相关的频率，因此在实际产生由定子的振动引起的振动噪音之前，能够掌握与定子的振动相关的频率。因此，与使用振动传感器或噪音传感器来检测由定子的振动引起的振动噪音的情况相比，能够迅速地降低电动压缩机的振动噪音。
(8)在几个实施方式中，在上述(7)的结构中，
所述检测器包括频率测定器，该频率测定器测定供给到所述定子的所述交流电流的电频率。
根据上述(8)的结构，基于根据供给到定子的交流电流的电频率生成的激振信号对电动压缩机施加振动，因此能够降低由定子的振动引起的电动压缩机的振动噪音。
(9)在几个实施方式中，在上述(7)的结构中，
所述检测器包括指令值取得器，该指令值取得器取得与输入到所述逆变器的所述交流电流的电频率相关的指令值。
根据上述(9)的结构，通过取得与输入到逆变器的交流电流的电频率相关的指令值，在逆变器中根据指令值生成交流电流之前，能够检测与定子的振动相关的频率。因此，与上述(8)相比，能够迅速地检测与定子的振动相关的频率。
(10)在几个实施方式中，在上述(1)～(9)中任一个所记载的结构中，
所述检测器包括振动传感器，该振动传感器构成为检测所述电动压缩机的振动的频率。
根据上述(10)的结构，检测电动压缩机的振动的频率，基于在上述(1)中所述的原理，抵消该检测出的电动压缩机的振动，因此能够降低电动压缩机的振动噪音。
(11)在几个实施方式中，在上述(1)～(10)中任一个所记载的结构中，
所述检测器包括噪音传感器，该噪音传感器构成为检测所述电动压缩机发出的噪音的频率。
根据上述(11)的结构，检测电动压缩机发出的噪音的频率，基于在上述(1)中所述的原理，抵消该检测出的电动压缩机的噪音，因此能够降低电动压缩机的振动噪音。
(12)在几个实施方式中，在上述(1)～(11)中任一个所记载的结构中，
所述激振信号具有与所述定子的振动相位相反的信号波。
根据上述(12)的结构，通过基于该激振信号的振动来抵消由定子的振动引起的电动压缩机的振动噪音，能够降低电动压缩机的振动噪音。
(13)本发明的至少一个实施方式的电动压缩机具备：
旋转轴；
压缩机叶轮，其设置在所述旋转轴上；
电动马达，其用于对所述旋转轴赋予旋转力，所述电动马达包括：
转子，其固定在所述旋转轴上；
定子，其配置在所述转子的周围，通过电磁力对所述转子赋予旋转力；
在上述(1)～(12)中任一个所述的振动噪音降低装置。
根据上述(13)的结构，能够提供基于在上述(1)中所述的原理而降低了振动噪音的电动压缩机。
(14)本发明的至少一个实施方式的振动噪音降低方法
是用于降低电动压缩机的振动或噪音的振动噪音降低方法，
所述电动压缩机具备：
旋转轴；
压缩机叶轮，其设置在所述旋转轴上；
电动马达，其用于对所述旋转轴赋予旋转力，所述电动马达包括：
转子，其固定在所述旋转轴上；
定子，其配置在所述转子的周围，通过电磁力对所述转子赋予旋转力；
所述振动噪音降低方法具备：
检测与所述定子的振动相关的频率的步骤；
生成激振信号的步骤，所述激振信号具有根据所述频率而求出的电角频率的规定整数倍的频率，且具有使所述定子的振动衰减的信号波；
基于所述激振信号对所述电动压缩机施加振动的步骤。
根据上述(14)的方法，对电动压缩机施加基于激振信号的振动，该激振信号是根据与定子的振动相关的频率而求出的电角频率的规定整数倍，且具有使定子的振动衰减的信号波。因此，通过基于该激振信号的振动来抵消由定子的振动引起的振动噪音，能够减小电动压缩机的振动噪音。因此，不需要像以往那样在定子与壳体之间设置用于抑制电动马达的定子的振动的减振部件，或者能够使减振部件的厚度变薄，增大将定子产生的热量传递到壳体的容量。由此，能够在不妨碍定子的冷却性的情况下降低电动压缩机的振动噪音。
(15)在几个实施方式中，在上述(14)所记载的方法中，
检测所述频率的步骤基于供给到所述定子的交流电流的电频率来检测所述频率。
根据本发明者们的见解可知，电动马达的定子以与供给到定子的交流电流的电频率对应的频率振动。根据上述(15)的方法，基于供给到定子的交流电流的电频率，检测与定子的振动相关的频率，因此在产生由定子的振动引起的振动噪音之前，能够掌握与定子的振动相关的频率。因此，与使用振动传感器或噪音传感器来检测由定子的振动引起的振动噪音的情况相比，能够迅速地降低电动压缩机的振动噪音。
发明效果
根据本发明的几个实施方式，能够在不妨碍定子的冷却性的情况下降低电动压缩机的振动噪音。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式的电动压缩机的概略结构图。
图2是示出本发明的其他实施方式的电动压缩机的概略结构图。
图3是图1以及图2所示的电动马达的A-A剖视图。
图4是示出本发明的一个实施方式的振动噪音降低装置的结构的框图。
图5是用于说明本发明的一个实施方式的信号生成器生成激振信号的流程的说明图。
图6是用于说明由本发明的一个实施方式的信号生成器生成的激振信号的说明图。
图7是对本发明的一个实施方式的电动压缩机进行电磁场响应分析的分析图。
图8A是用于说明使用本发明的一个实施方式的频率测定器来降低电动压缩机的振动噪音的流程的功能框图。
图8B是用于说明使用本发明的一个实施方式的指令值取得器来降低电动压缩机的振动噪音的流程的功能框图。
图8C是用于说明使用本发明的一个实施方式的振动传感器来降低电动压缩机的振动噪音的流程的功能框图。
图8D是用于说明使用本发明的一个实施方式的嗓音传感器来降低电动压缩机的振动噪音的流程的功能框图。
图9是本发明的一个实施方式的振动噪音降低方法的流程图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式详细地进行说明。但是，本发明的范围并不限定于以下实施方式。以下的实施方式所记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，并不是将本发明的范围仅限定于此的意思，只不过是单纯的说明例。
<电动压缩机的整体结构>
图1是示出本发明的一个实施方式的电动压缩机的概略结构图。图2是示出本发明的其他实施方式的电动压缩机的概略结构图。图3是图1以及图2所示的电动马达的A-A剖视图。图4是示出本发明的一个实施方式的振动噪音降低装置的结构的框图。图5是示出本发明的一个实施方式的信号生成器生成激振信号的流程的功能框图。图6是用于说明由本发明的一个实施方式的信号生成器生成的激振信号的说明图。
如图1以及图2所示，电动压缩机1、1A具备旋转轴2、设置在旋转轴2上的压缩机叶轮4、用于对旋转轴2赋予旋转力的电动马达10。
旋转轴2由轴承3可旋转地支承，在一端设置有压缩机叶轮4。该旋转轴2插入贯通形成于压缩机叶轮4的孔部4a，通过螺母22与压缩机叶轮4固定。在该旋转轴2的另一端，设置有用于防止旋转轴2摆动的预压赋予部件24。
压缩机叶轮4收纳在压缩机壳体20中。该压缩机叶轮4构成为，在电动马达10对旋转轴2赋予旋转力时，与旋转轴2一起旋转，压缩空气。
使用图3，对电动马达10的结构进行说明。如图3所示，电动马达10具备：转子12，其固定在旋转轴2上；定子14，其隔开地配置在转子12的周围，通过电磁力对转子12赋予旋转力。在图示的实施方式中，电动马达10构成为四极马达。在定子14上，缠绕有定子线圈16。通过对该定子线圈16通入交流电流，对定子14施加电压(励磁电压)，产生磁场。转子12例如是永磁体，构成为通过定子14产生的磁场而旋转。
回到图1以及图2，对电动压缩机1、1A的结构进行说明。如图1以及图2所示，电动压缩机1、1A还可以具备马达壳体18，该马达壳体18形成有用于收纳电动马达10的马达收纳空间17。在图1以及图2所示的实施方式中，马达壳体18以与电动马达10的定子14的外周面接触的方式将电动马达10收纳在马达收纳空间17内。另外，马达壳体18在与后述的逆变器收纳空间26相反的一侧与上述的压缩机壳体20连接。另外，在马达壳体18上，也可以形成供冷却水那样的制冷剂流通的冷却通路15。
另外，电动压缩机1、1A还具备逆变器50，该逆变器50与定子线圈16连接，用于控制供给到定子14的交流电流(对定子线圈16通电的电流)的电频率。逆变器50接收与从设置在电动压缩机1、1A的外部的ECU40输出的交流电流的电频率相关的指令值(电枢电流指令值)，基于该接收到的电枢电流指令值将直流电流变换为交流电流。需要说明的是，该电枢电流指令值例如也可以构成为，在电动压缩机1、1A设置于车辆的情况下，基于事先设定在ECU40上的电枢电流指令值映射(未图示)来决定。该电枢电流指令值映射是将请求扭矩和电枢电流指令值建立对应关系的映射，通过将请求扭矩输入到该映射，输出与其对应的电枢电流指令值。需要说明的是，在电枢电流指令值中，除了与交流电流的电频率相关的指令值以外，还可以包含与交流电流的电流值相关的指令值。
在图1所示的实施方式中，逆变器50收纳在逆变器收纳空间26中，该逆变器收纳空间26形成在马达壳体18的内部。逆变器收纳空间26作为与马达收纳空间17不同的其他空间，形成在马达壳体18的内部。即，在图1所示的实施方式中，与图2所示的实施方式不同，收纳电动马达10的马达收纳空间17和收纳逆变器50的逆变器收纳空间26分别形成在同一壳体(马达壳体18)的内部。
另一方面，在图2所示的实施方式中，逆变器50收纳在逆变器收纳空间26A中，该逆变器收纳空间26A形成在逆变器壳体32的内部。逆变器壳体32以隔着马达壳体18位于与压缩机壳体20相反的一侧的方式与马达壳体18连结。该逆变器壳体32经由由合成树脂之类的弹性材料形成的弹性部件30，与马达壳体18连结。即，在图2所示的实施方式中，与图1所示的实施方式不同，形成有收纳电动马达10的马达收纳空间17的壳体(马达壳体18)和形成有收纳逆变器50的逆变器收纳空间26A的壳体(逆变器壳体32)分别单独地构成。需要说明的是，根据该图2所示的电动压缩机1A的结构，由于逆变器壳体32经由弹性部件30与马达壳体18连结，因此定子14的振动难以传递到后述的盖部件28。
但是，根据本发明者们的见解可知，作为在电动压缩机1、1A中产生的振动噪音，由定子14的振动引起的振动噪音占支配地位。该定子14的振动由伴随转子12的旋转的磁吸引力的周期性变化而产生。另外，当对定子线圈16通电时，在定子14中产生焦耳热。当定子14被加热时，有可能热量传递到周围而对轴承3和逆变器50造成不良影响，因此需要冷却定子14。以下，对用于在不妨碍定子14的冷却性的情况下降低电动压缩机1、1A的振动噪音的振动噪音降低装置100进行说明。
如图4所示，本发明的一个实施方式的振动噪音降低装置具备检测器150、信号生成器102和激振器104。
检测器150检测与定子14的振动相关的频率。在“与定子的振动相关的频率”中，不仅包括定子14的振动本身的频率，还包括能够导出定子14的振动本身的频率的定子14的振动以外的频率(后述那样的、供给到定子14的交流电流的电频率、电动压缩机1、1A中的振动的频率、电动压缩机1、1A发出的噪音的频率等)。
信号生成器102生成激振信号，该激振信号具有对检测器150检测出的频率进行规定的处理而求出的电角频率ω的规定整数倍的频率，且具有使定子14的振动衰减的信号波。在此，“电角频率ω”是指由伴随转子12的旋转的磁吸引力的周期性变化而产生的定子14的振动本身的频率。关于激振信号，在后文叙述。
接着，使用图5，对信号生成器102生成激振信号的流程进行说明。如图5所示，信号生成器102为了生成激振信号，取得与检测器150检测出的定子14的振动相关的频率。然后，信号生成器102使用以下的数学式(1)，计算对电动压缩机1、1A施加的激振力F。
F＝G×sin(αωt)···(1)
在此，F是激振力，G是增益的大小，α是减振对象的振动次数，ω是电角频率，t是时间成分。G是与激振信号中的激振力的大小对应的参数。也可以构成为，在G中，输入事先调整的增益的值，以抵消在假定的运转状况下产生的振动噪音，也可以时时刻刻计算出用于抵消根据实际的运转状况而变化的振动噪音的最佳的增益的值，并输入该值。α是通过对电动压缩机1、1A进行特征值分析等而能够计算出的规定的整数值。
接着，使用图6，对由信号生成器102生成的激振信号进行说明。图6的横轴表示时间，纵轴表示振幅的大小。用实线表示的信号波W1是具有电角频率ω的规定整数倍的频率的波，用虚线表示的信号波W2是具有与信号波W1相反相位的波。另外，由单点划线表示的信号波W3是相位相对于信号波W2偏移了相位差Δ的波。
如图6所示，信号生成器102生成激振信号，该激振信号具有电角频率ω的规定整数倍的频率，且具有使定子14的振动衰减的信号波(W2、W3)。信号波W2是与定子14的振动相位相反的波，信号波W3是相位相对于信号波W2偏移了相位差Δ的波。在此，相位差Δ只要是在通过后述的激振器104对电动压缩机1、1A施加了振动的情况下，起到降低电动压缩机1、1A的振动噪音的效果的范围内即可，具体而言，只要是-π/4＜Δ＜π/4的范围(相位调整范围)即可。
激振器104构成为基于信号生成器102生成的激振信号对电动压缩机1、1A施加振动。作为该激振器104，只要能够对电动压缩机1、1A施加周期性振动即可，没有特别限定，例如，能够使用通过电磁力产生周期性振动的减振装置、通过压电元件产生周期性振动的减振装置等。
以上，根据本发明的一个实施方式的振动噪音降低装置100的结构，对电动压缩机1、1A施加基于激振信号的振动，该激振信号是根据与定子14的振动相关的频率而求出的电角频率ω的规定整数倍，且具有使定子14的振动衰减的信号波。因此，通过基于该激振信号的振动来抵消由定子14的振动引起的振动噪音，能够降低电动压缩机1、1A的振动噪音。因此，不需要像以往那样在定子14与壳体18之间设置用于抑制电动马达10的定子14的振动的减振部件，或者能够使减振部件的厚度变薄，增大将定子14产生的热量传递到马达壳体18的容量。由此，能够在不妨碍定子14的冷却性的情况下降低电动压缩机1、1A的振动噪音。
另外，根据图1以及图2所示的电动压缩机1、1A的结构，由于电动压缩机1、1A具备振动噪音降低装置100，因此能够提供振动噪音降低的电动压缩机1、1A。
另外，根据图1所示的电动压缩机1的结构，在电动马达10和逆变器50收纳在马达壳体18内部的构造中，也能够降低电动压缩机1的振动噪音。另外，根据图2所示的电动压缩机1A的结构，即使在供电动马达10收纳的马达壳体18和供逆变器50收纳的逆变器壳体32经由弹性部件30连结的构造(所谓的隔离构造)中，也能够降低电动压缩机1A的振动噪音。
在几个实施方式中，如图1以及图2所示，电动压缩机1、1A还具备覆盖逆变器收纳空间26、26A开口的盖部件28。而且，激振器104包括配置在盖部件28上的第一激振器104a。
盖部件28具有平板形状，设计成盖部件28的厚度(在图1以及图2所示的实施方式中，为旋转轴2的轴向的长度)变薄，以使电动压缩机1、1A整体的尺寸变得紧凑。通过由这样的盖部件28覆盖逆变器收纳空间26、26A的开口，逆变器收纳空间26、26A成为关闭的空间。
图7是对本发明的一个实施方式的电动压缩机进行电磁场响应分析的分析图。在图7中，示出了振动次数为旋转2次、4次、6次、8次的情况的分析图。另外，在图7中，以浓淡表示由定子14的振动引起的电动压缩机1、1A的位移，颜色越深，由定子14的振动引起的位移越大。
对电动压缩机1的振动模式进行分析的结果，如图7所示，在从定子14传递而在盖部件28中产生的振动中，旋转为4次的振动成分比其他振动模式的振动成分大。因此，在盖部件28上配置第一激振器104a的情况下，通过将旋转4次的振动模式作为减振对象，能够有效地降低盖部件28的振动噪音。另外，在从定子14传递而在压缩机壳体20中产生的振动中，旋转为2次的振动成分比其他振动模式的振动成分大。因此，在压缩机壳体20上配置第二激振器104b的情况下，通过将旋转2次的振动模式作为减振对象，能够有效地降低压缩机壳体20的振动噪音。特别是，盖部件28与构成电动压缩机1、1A的其他部件相比厚度相对较薄，因此成为电动压缩机1、1A中的振动噪音的主要产生源。
根据这样的结构，由于第一激振器104a配置在产生较大的振动噪音的盖部件28上，因此通过对盖部件28直接地施加基于激振信号的振动，能够有效地降低电动压缩机1、1A的振动噪音。
另外，激振器104在配置于上述盖部件28或压缩机壳体20等部件的情况下，在该部件中配置于位移较大的位置即可。对于在电动压缩机1、1A的各位置产生怎样的位移，例如能够通过电磁场响应分析、锤击计测或特征值分析等方法来确认。
另外，也可以对电动压缩机1、1A进行特征值分析，将激振器104配置在减振对象的振动模式中的振动的波腹的位置(位移最大的位置)。减振对象的振动模式中的振动的波腹的位置是最受定子14的振动的影响的部分，例如，在图7所示的4次振动模式为减振对象的情况下，是盖部件28中的波腹28a(颜色最浓的部分)。根据这样的结构，能够更有效地降低电动压缩机1、1A的振动噪音。
在几个实施方式中，如图1以及图2所示，第一激振器104a配置在逆变器收纳空间26、26A内。根据这样的结构，能够保护第一激振器104a不受外部的水分、尘埃等的影响。另外，在电动压缩机1、1A外部不需要配置第一激振器104a的空间。
在几个实施方式中，如图1以及图2所示，信号生成器102配置在逆变器收纳空间26、26A内。根据这样的结构，能够保护信号生成器102不受外部的水分、尘埃等的影响。另外，能够简化信号生成器102与第一激振器104a之间的配线。
在几个实施方式中，检测器150构成为，基于供给到定子14的交流电流的电频率来检测与定子14的振动相关的频率。
通常，已知将交流电流供给到定子14时的同步速度(定子14使转子12旋转的转速)使用以下的数学式(2)求出。
Figure BDA0003168786820000121
Ns是转速(转数/分)，f是供给到定子14的交流电流的电频率(Hz)，P是定子14的极数。如上所述，定子14的振动由伴随转子12的旋转的磁吸引力的周期性变化而产生。因此，当检测器150检测出交流电流的电频率时，根据交流电流的电频率计算出转子12的转速Ns。然后，使用将电角频率ω/2π代入数学式(2)的交流电流的电频率f而变形后的数学式(3)，能够根据转子12的转速Ns计算出电角频率ω。
Figure BDA0003168786820000131
根据本发明者们的见解可知，电动马达10的定子14以与供给到定子14的交流电流的电频率对应的频率振动。因此，根据基于检测器150供给到定子14的交流电流的电频率检测与定子14的振动相关的频率的结构，在实际产生由定子14的振动引起的振动噪音之前，检测器150能够掌握与定子14的振动相关的频率。因此，与使用后述那样的振动传感器156或噪音传感器158来检测由定子14的振动引起的振动噪音的情况相比，能够迅速地降低电动压缩机1、1A的振动噪音。
接着，使用图8A～图8D，对降低电动压缩机的振动噪音的流程进行说明。图8A是用于说明使用本发明的一个实施方式的频率测定器来降低电动压缩机的振动噪音的流程的功能框图。图8B是用于说明使用本发明的一个实施方式的指令值取得器来降低电动压缩机的振动噪音的流程的功能框图。图8C是用于说明使用本发明的一个实施方式的振动传感器来降低电动压缩机的振动噪音的流程的功能框图。图8D是用于说明使用本发明的一个实施方式的噪音传感器来降低电动压缩机的振动噪音的流程的功能框图。需要说明的是，在图8A～8D中，以降低电动压缩机1、1A的盖部件28的振动噪音的情况为例。
在几个实施方式中，检测器150是测定供给到定子14的交流电流的电频率的频率测定器152。在图1以及图2所示的实施方式中，频率测定器152设置在逆变器50的出口附近，测定刚由逆变器50变换为交流电流后的交流电流的电频率。
如图8A所示，逆变器50取得从ECU40输出的电枢电流指令值，将从未图示的电池供给的直流电流变换为交流电流，将变换后的交流电流供给到定子14。当交流电流供给到定子14时，定子14由伴随转子12的旋转的磁吸引力的周期性变化而振动。该定子14的振动传递到定子14的周围(例如盖部件28)。
频率测定器152测定供给到定子14的交流电流的电频率。信号生成器102对频率测定器152测定的交流电流的电频率的测定值进行规定的处理(傅立叶变换等)，基于求出的电角频率ω生成激振信号。第一激振器104a基于信号生成器102生成的激振信号对盖部件28施加振动。
根据这样的结构，频率测定器152基于供给到定子14的交流电流的电频率来检测与定子14的振动相关的频率。因此，在实际产生由定子14的振动引起的振动噪音之前，能够掌握与定子14的振动相关的频率(前馈控制)。另外，基于根据供给到定子14的交流电流的电频率的测定值生成的激振信号对盖部件28(电动压缩机1、1A)施加振动，因此能够降低由定子14的振动引起的电动压缩机1、1A的振动噪音。
在几个实施方式中，检测器150设置在逆变器50中，是用于取得与输入到逆变器50的交流电流的电频率相关的指令值(电枢电流指令值)的指令值取得器154。
如图8B所示，指令值取得器154取得从ECU40输出的电枢电流指令值，根据该电枢电流指令值计算交流电流的频率。信号生成器102对指令值取得器154计算出的交流电流的电频率进行规定的处理(数学式(2))，基于求出的电角频率ω生成激振信号。第一激振器104a基于信号生成器102生成的激振信号对盖部件28施加振动。需要说明的是，通过从ECU40输出的电枢电流指令值，定子14的振动传递到盖部件28为止的流程与图8A所示的流程共通，因此省略说明。
根据这样的结构，指令值取得器154基于供给到定子14的交流电流的电频率来检测与定子14的振动相关的频率。因此，在实际产生由定子14的振动引起的振动噪音之前，能够掌握与定子14的振动相关的频率(前馈控制)。另外，通过取得从ECU40输出的电枢电流指令值，在逆变器50中根据该电枢电流指令值生成交流电流之前，能够检测与定子14的振动相关的频率。因此，与使用频率测定器152的情况相比，能够迅速地检测与定子14的振动相关的频率。
在几个实施方式中，检测器150是构成为检测电动压缩机1、1A的振动的频率的振动传感器156。在图1以及图2所示的实施方式中，振动传感器156包括在逆变器收纳空间26、26A内以不与盖部件28接触方式设置的第一振动传感器156a。需要说明的是，第一振动传感器156a也可以为了检测由第一激振器104a施加振动后的盖部件28的振动而与第一激振器104a邻接地设置。
如图8C所示，信号生成器102生成基于电角频率ω的励振信号，该电角频率ω对第一振动传感器156a检测出的盖部件28的振动的频率进行傅立叶变换等规定的处理而求出。第一激振器104a基于信号生成器102生成的激振信号对盖部件28施加振动。需要说明的是，通过从ECU40输出的电枢电流指令值，定子14的振动传递到盖部件28为止的流程与图8A所示的流程共通，因此省略说明。
根据这样的结构，第一激振器104a对盖部件28施加振动，以抵消第一振动传感器156a检测出的盖部件28的振动，因此能够降低电动压缩机1、1A的振动噪音(反馈控制)。
在几个实施方式中，检测器150是构成为检测电动压缩机1、1A发出的噪音的频率的噪音传感器158。在图1以及图2所示的实施方式中，噪音传感器158包括在逆变器收纳空间26、26A内且设置于盖部件28的第一噪音传感器158a。
如图8D所示，信号生成器102生成基于电角频率ω的励振信号，该电角频率ω对第一噪音传感器158a检测出的盖部件28的噪音的频率进行傅立叶变换等规定的处理而求出。第一激振器104a基于信号生成器102生成的激振信号对盖部件28施加振动。需要说明的是，通过从ECU40输出的电枢电流指令值，定子14的振动传递到盖部件28为止的流程与图8A所示的流程共通，因此省略说明。
根据这样的结构，第一激振器104a对盖部件28施加振动，以抵消第一噪音传感器158a检测出的盖部件28的噪音，因此能够降低电动压缩机1、1A的振动噪音(反馈控制)。
在几个实施方式中，如图1以及图2所示，激振器104包括配置在压缩机壳体20中的第二激振器104b。在图1以及图2所示的实施方式中，第二激振器104b配置在电动压缩机1、1A的外部。根据这样的结构，能够对压缩机壳体20直接地施加基于激振信号的振动，能够降低电动压缩机1、1A的振动噪音。
在几个实施方式中，如图1以及图2所示，振动传感器156包括配置在电动压缩机1、1A的外部、且以与压缩机壳体20接触的方式设置的第二振动传感器156b。根据这样的结构，通过信号生成器102生成抵消压缩机壳体20的振动的激振信号，基于该激振信号的振动通过激振器104(第二激振器104b)施加到压缩机壳体20。因此，能够降低电动压缩机1、1A的振动噪音。需要说明的是，第二振动传感器156b也可以为了检测由第二激振器104b施加振动后的压缩机壳体20的振动而与第二激振器104b邻接地设置。
在几个实施方式中，如图1以及图2所示，噪音传感器158包括配置在电动压缩机1、1A的外部，且以能够检测从盖部件28发出噪音的方式设置在盖部件28的附近的第二噪音传感器158b。另外，噪音传感器158包括配置在电动压缩机1、1A的外部，且以能够检测从压缩机壳体发出噪音的方式设置在压缩机壳体20的附近的第三噪音传感器158c。
根据噪音传感器158包括第二噪音传感器158b这样的结构，通过信号生成器102生成抵消盖部件28的噪音的激振信号，基于该激振信号的振动通过激振器104(第一激振器104a)施加到盖部件28。因此，能够降低电动压缩机1、1A的振动噪音。另外，根据噪音传感器158包括第三噪音传感器158c这样的结构，通过信号生成器102生成抵消压缩机壳体20的噪音的激振信号，基于该激振信号的振动通过激振器104(第二激振器104b)施加到压缩机壳体20。因此，能够降低电动压缩机1、1A的振动噪音。
需要说明的是，在图1以及图2所示的实施方式中，电动压缩机1、1A具备四个检测器150(频率测定器152、指令值取得器154、振动传感器156、噪音传感器158)，但本发明不限于这样的实施方式，例如也可以构成为仅具备频率测定器152，还可以构成为具备指令值取得器154和振动传感器156。另外，以电动马达10的极数为四极的情况为例进行说明，但本发明并不限定于这样的实施方式，例如极数可以是二极，也可以是六极。
另外，也可以在电动马达10与马达壳体18之间设置未图示的弹性部件(即，定子14与马达壳体18也可以不直接接触)。在该情况下，能够使厚度比以往的设置在电动压缩机1、1A上的弹性部件(减振部件)薄。因此，能够增大将定子14产生的热量传递到马达壳体18的容量，能够在不妨碍定子14的冷却性的情况下降低电动压缩机1、1A的振动噪音。
<振动噪音降低方法>
接下来，使用图9，对本发明的一个实施方式的振动噪音降低方法进行说明。图9是本发明的一个实施方式的振动噪音降低方法的流程图。
如图9所示，本发明的一个实施方式的振动噪音降低方法具备检测与定子14的振动相关的频率的步骤(检测步骤S1)、生成具有根据频率而求出的电角频率ω的规定整数倍的频率且具有使定子14的振动衰减的信号波的激振信号的步骤(信号生成步骤S2)、基于激振信号对电动压缩机1、1A施加振动的步骤(激振步骤S3)。
根据这样的振动噪音降低方法，对电动压缩机1、1A施加基于激振信号的振动，该激振信号是根据与定子14的振动相关的频率而求出的电角频率ω的规定整数倍，且具有使定子14的振动衰减的信号波。因此，通过基于该激振信号的振动来抵消由定子14的振动引起的振动噪音，能够减小电动压缩机1、1A的振动噪音。因此，不需要像以往那样在定子14与壳体18之间设置用于抑制电动马达10的定子14的振动的减振部件，或者能够使减振部件的厚度变薄，增大将定子14产生的热量传递到马达壳体18的容量。由此，能够在不妨碍定子14的冷却性的情况下降低电动压缩机1、1A的振动噪音。
在几个实施方式中，检测步骤S1基于供给到定子14的交流电流的电频率来检测与定子14的振动相关的频率。
根据这样的振动噪音降低方法，基于供给到定子14的交流电流的电频率，检测与定子14的振动相关的频率，因此能够进行所谓的前馈控制，在产生由定子14的振动引起的振动噪音之前，能够掌握与定子14的振动相关的频率。
在几个实施方式中，检测步骤S1检测电动压缩机1、1A的振动的频率，或者检测电动压缩机1、1A发出的噪音的频率，检测与定子14的振动相关的频率。
根据这样的振动噪音降低方法，根据电动压缩机1、1A的振动的频率或噪音的频率来检测与定子14的振动相关的频率，能够降低实际产生的电动压缩机1、1A的振动噪音。
在几个实施方式中，也可以根据供给到定子14的交流电流的电流值预测定子14的振动的大小，根据该预测的振动的大小，调整对电动压缩机1、1A施加的振动(激振力F)的大小(上述增益G的大小)。由此，根据电动压缩机1、1A的运转状态的变化，能够前馈地决定用于抵消电动压缩机1、1A的振动的适当的激振力F的大小。需要说明的是，供给到定子14的交流电流的电流值能够根据从ECU40输出的电枢电流指令值或由逆变器50变换的交流电流的电流值来掌握。
在几个实施方式中，也可以将事先设定的目标振动值事先输入到信号生成器102，检测由振动传感器156测定的电动压缩机1、1A的振动与目标振动值的差分，调整对电动压缩机1、1A施加的振动(激振力F)的大小(上述增益G的大小)，以能够抵消在假定的运转状况下由电动压缩机1、1A产生的振动噪音。同样地，也可以将事先设定的目标噪音值事先输入到信号生成器102，检测由噪音传感器158测定的电动压缩机1、1A的噪音与目标噪音值的差分，调整对电动压缩机1、1A施加的振动(激振力F)的大小(上述增益G的大小)，以能够抵消在假定的运转状况下由电动压缩机1、1A产生的振动噪音。由此，根据电动压缩机1、1A的运转状态的变化，能够反馈地决定用于抵消电动压缩机1、1A的振动噪音的适当的激振力F的大小。
以上，对本发明的一个实施方式的振动噪音降低装置、具备该振动噪音降低装置的电动压缩机、以及振动噪音降低方法进行了说明，但本发明并不限定于上述的方式，在不脱离本发明的目的的范围内能够进行各种变更。
附图标记说明
1、1A 电动压缩机
2 旋转轴
3 轴承
4 压缩机叶轮
10 电动马达
12 转子
14 定子
15 冷却通路
16 定子线圈
17 马达收纳空间
18 马达壳体
20 压缩机壳体
22 螺母
24 预压赋予部件
26、26A 逆变器收纳空间
28 盖部件
30 弹性部件
32 逆变器壳体
50 逆变器
100 振动噪音降低装置
102 信号生成器
104 激振器
150 检测器
152 频率测定器
154 指令值取得器
156 振动传感器
158 噪音传感器
S1 检测步骤
S2 信号生成步骤
S3 激振步骤

Claims (15)

1.一种振动噪音降低装置，其用于降低电动压缩机的振动或噪音，所述振动噪音降低装置的特征在于，
所述电动压缩机具备：
旋转轴；
压缩机叶轮，其设置在所述旋转轴上；
电动马达，其用于对所述旋转轴赋予旋转力，所述电动马达包括：
转子，其固定在所述旋转轴上；
定子，其配置在所述转子的周围，通过电磁力对所述转子赋予旋转力；
所述振动噪音降低装置具备：
检测器，其用于检测与所述定子的振动相关的频率；
信号生成器，其生成激振信号，所述激振信号具有根据所述检测器检测出的所述频率而求出的电角频率的规定整数倍的频率，且具有使所述定子的振动衰减的信号波。
2.如权利要求1所述的振动噪音降低装置，其特征在于，所述电动压缩机还具备：
马达壳体，其用于收纳所述电动马达；
逆变器，其用于控制供给到所述定子的交流电流的电频率；
所述逆变器收纳在逆变器收纳空间中，所述逆变器收纳空间形成在所述马达壳体的内部。
3.如权利要求1所述的振动噪音降低装置，其特征在于，所述电动压缩机还具备：
马达壳体，其用于收纳所述电动马达；
逆变器，其用于控制供给到所述定子的交流电流的电频率；
逆变器壳体，其在内部具有用于收纳所述逆变器的逆变器收纳空间；
所述逆变器壳体经由弹性部件与所述马达壳体连结。
4.如权利要求2或3所述的振动噪音降低装置，其特征在于，所述电动压缩机还具备覆盖所述逆变器收纳空间的开口的盖部件，
所述激振器配置在所述盖部件上。
5.如权利要求2至4中任一项所述的振动噪音降低装置，其特征在于，所述激振器配置在所述逆变器收纳空间内。
6.如权利要求2至5中任一项所述的振动噪音降低装置，其特征在于，所述信号生成器配置在所述逆变器收纳空间内，所述逆变器收纳空间中收纳有所述逆变器收纳。
7.如权利要求1至6中任一项所述的振动噪音降低装置，其特征在于，所述电动压缩机还具备逆变器，所述逆变器用于控制供给到所述定子的交流电流的电频率，
所述检测器构成为，基于供给到所述定子的所述交流电流的电频率来检测与所述定子的振动相关的频率。
8.如权利要求7所述的振动噪音降低装置，其特征在于，所述检测器包括频率测定器，所述频率测定器测定供给到所述定子的所述交流电流的电频率。
9.如权利要求7所述的振动噪音降低装置，其特征在于，所述检测器包括指令值取得器，所述指令值取得器取得与输入到所述逆变器的所述交流电流的电频率相关的指令值。
10.如权利要求1至9中任一项所述的振动噪音降低装置，其特征在于，所述检测器包括振动传感器，所述振动传感器构成为检测所述电动压缩机的振动的频率。
11.如权利要求1至10中任一项所述的振动噪音降低装置，其特征在于，所述检测器包括噪音传感器，所述噪音传感器构成为检测所述电动压缩机发出的噪音的频率。
12.如权利要求1至11中任一项所述的振动噪音降低装置，其特征在于，所述激振信号具有与所述定子的振动相位相反的信号波。
13.一种电动压缩机，其特征在于，具备：旋转轴；
压缩机叶轮，其设置在所述旋转轴上；
电动马达，其用于对所述旋转轴赋予旋转力，所述电动马达包括：
转子，其固定在所述旋转轴上；
定子，其配置在所述转子的周围，通过电磁力对所述转子赋予旋转力；
如权利要求1至12中任一项所述的振动噪音降低装置。
14.一种振动噪音降低方法，其用于降低电动压缩机的振动或噪音，所述振动噪音降低方法的特征在于，
所述电动压缩机具备：
旋转轴；
压缩机叶轮，其设置在所述旋转轴上；
电动马达，其用于对所述旋转轴赋予旋转力，所述电动马达包括：
转子，其固定在所述旋转轴上；
定子，其配置在所述转子的周围，通过电磁力对所述转子赋予旋转力；
所述振动噪音降低方法具备：
检测与所述定子的振动相关的频率的步骤；
生成激振信号的步骤，所述激振信号具有根据所述频率而求出的电角频率的规定整数倍的频率，且具有使所述定子的振动衰减的信号波；
基于所述激振信号对所述电动压缩机施加振动的步骤。
15.如权利要求14所述的振动噪音降低方法，其特征在于，检测所述频率的步骤基于供给到所述定子的交流电流的电频率来检测所述频率。
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