JP2007288859A - Control method, and controller of motor and compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はモータの制御に関し、特に回転軸の振れ回りの検出および補正に関する。 The present invention relates to motor control, and more particularly, to detection and correction of runout of a rotating shaft.
従来から、高出力を実現できるアウタロータ型のモータを圧縮機等に採用することが検討されている。かかる圧縮機等では、モータを安定して回転させるため、回転軸の両端が軸受によって支持されている。しかし、回転軸の両端を軸受で支持した場合、モータが大型化し、延いては圧縮機等が大型化していた。 Conventionally, it has been studied to adopt an outer rotor type motor capable of realizing high output in a compressor or the like. In such a compressor or the like, both ends of the rotating shaft are supported by bearings in order to rotate the motor stably. However, when both ends of the rotating shaft are supported by bearings, the motor is increased in size, and thus the compressor and the like are increased in size.
そこで、モータ、更には圧縮機等を小型化するため、モータの回転軸の片側のみを軸受で支持する技術が提案されている。 Therefore, in order to reduce the size of the motor and further the compressor and the like, a technique for supporting only one side of the rotating shaft of the motor with a bearing has been proposed.
なお、本発明に関連する技術として、特許文献1では回転軸の両端が軸受で支持されたアウタロータ型のモータが、特許文献2では片側のみが軸受で支持されたアウタロータ型のモータが、それぞれ開示されている。
しかし、回転軸の片側のみが軸受で支持された場合、回転軸に振れ回りが生じるという問題がある。 However, when only one side of the rotating shaft is supported by the bearing, there is a problem that the rotating shaft is swung.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、回転軸の振れ回りを検出することが目的とされる。その他、振れ回りを補正することが目的とされる。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to detect the whirling of the rotating shaft. The other purpose is to correct the whirling.
この発明の請求項1にかかるモータの制御方法は、軸受(14)と、前記軸受に回転可能に設けられる回転軸(11)と、前記回転軸に固定されて前記回転軸と共に回転する界磁子(13)と、前記界磁子に対して内周側に設けられる電機子(12)とを備え、前記回転軸の一端側のみが前記軸受に支持される、モータ(1)を制御する方法であって、(a)前記界磁子の回転によって前記電機子に生じる誘起電圧(Vm1〜Vm6)の、前記モータの回転の1次成分(V1)を検出し、(b)前記1次成分の振幅(A311)と前記モータの中心軸(91)からの前記回転軸の傾きである振れ回り角(θ)との間の既知の相関に基づいて、前記検出された前記振幅から前記振れ回り角を求める。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a motor control method comprising: a bearing (14); a rotary shaft (11) rotatably provided on the bearing; and a field magnet fixed to the rotary shaft and rotating together with the rotary shaft. A motor (1) is provided that includes a child (13) and an armature (12) provided on the inner peripheral side with respect to the field element, wherein only one end side of the rotating shaft is supported by the bearing. (A) detecting a primary component (V1) of rotation of the motor of induced voltages (Vm1 to Vm6) generated in the armature by rotation of the field element, and (b) the primary Based on a known correlation between a component amplitude (A311) and a swing angle (θ) which is an inclination of the rotation shaft from the central axis (91) of the motor, the deflection is calculated from the detected amplitude. Find the turning angle.
この発明の請求項2にかかるモータの制御方法は、軸受(14)と、前記軸受に回転可能に設けられる回転軸(11)と、前記回転軸に固定されて前記回転軸と共に回転可能な界磁子(13)と、前記界磁子に対して内周側に設けられる電機子(12)とを備え、前記回転軸の一端側のみが前記軸受に支持される、モータ(1)を制御する方法であって、前記界磁子の回転によって前記電機子に生じる誘起電圧(Vm1〜Vm6)の、前記モータの回転の1次成分(V1)を検出し、前記1次成分が最小となる前記電機子における位置を振れ回り位置(r(t))として検出する。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a motor control method comprising: a bearing (14); a rotary shaft (11) rotatably provided on the bearing; and a field fixed to the rotary shaft and rotatable together with the rotary shaft. Controlling the motor (1), comprising a magneton (13) and an armature (12) provided on the inner peripheral side with respect to the field element, wherein only one end side of the rotating shaft is supported by the bearing. And detecting the primary component (V1) of the motor rotation of the induced voltage (Vm1 to Vm6) generated in the armature by the rotation of the field element, and the primary component is minimized. A position in the armature is detected as a swinging position (r (t)).
この発明の請求項3にかかるモータの制御方法は、軸受(14)と、前記軸受に回転可能に設けられる回転軸(11)と、前記回転軸に固定されて前記回転軸と共に回転可能な界磁子(13)と、前記界磁子に対して内周側に設けられる電機子(12)とを備え、前記回転軸の一端側のみが前記軸受に支持される、モータ(1)を制御する方法であって、前記界磁子の回転によって前記電機子に生じる誘起電圧(Vm1〜Vm6)が最小となる前記電機子における位置を振れ回り位置(r(t))として検出する。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a motor control method comprising: a bearing (14); a rotary shaft (11) rotatably provided on the bearing; and a field fixed to the rotary shaft and rotatable together with the rotary shaft. Controlling the motor (1) comprising a magneton (13) and an armature (12) provided on the inner peripheral side with respect to the field element, wherein only one end side of the rotating shaft is supported by the bearing. The position in the armature at which the induced voltage (Vm1 to Vm6) generated in the armature due to the rotation of the field element is minimized is detected as the swing position (r (t)).
この発明の請求項4にかかるモータの制御方法は、請求項2または請求項3記載のモータの制御方法であって、請求項1に記載の(a)及び(b)の処理を更に実行して、前記振れ回り角(θ)を求める。 A motor control method according to a fourth aspect of the present invention is the motor control method according to the second or third aspect, further executing the processes (a) and (b) according to the first aspect. The swing angle (θ) is obtained.
この発明の請求項5にかかるモータの制御方法は、請求項4記載のモータの制御方法であって、前記電機子(12)を用いて、前記振れ回り角(θ)及び前記振れ回り位置(r(t))に基づいて前記磁界を生じ、前記回転軸(11)の振れ回りを補正する。
A motor control method according to claim 5 of the present invention is the motor control method according to
この発明の請求項6にかかるモータの制御方法は、請求項5記載のモータの制御方法であって、前記電機子(12)は、互いに独立して制御可能な二組の巻線を有し、前記巻線の一方(C11〜C16)には前記誘起電圧(Vm1〜Vm6)を検出させ、前記巻線の他方には前記磁界を発生させる。 The motor control method according to claim 6 of the present invention is the motor control method according to claim 5, wherein the armature (12) has two sets of windings that can be controlled independently of each other. The one of the windings (C11 to C16) detects the induced voltage (Vm1 to Vm6), and the other of the windings generates the magnetic field.
この発明の請求項7にかかるモータの制御方法は、請求項5または請求項6記載のモータの制御方法であって、前記振れ回り位置(r(t))で前記電機子(12)と前記界磁子(13)との間に引力が働く時点(t0)において、前記振れ回り位置(r(t0))に配置された巻線(C11〜C16)に、回転軸の振れ回りが生じていないときに流す電流よりも大きい電流を前記振れ回り角(θ)に基づいて流す。 A motor control method according to a seventh aspect of the present invention is the motor control method according to the fifth or sixth aspect, wherein the armature (12) and the armature (12) are moved at the swing position (r (t)). At the time (t0) when the attractive force is applied between the field element (13) and the winding (C11 to C16) arranged at the swing position (r (t0)), the swing of the rotating shaft is generated. A current larger than the current that flows when there is no current flows based on the swing angle (θ).
この発明の請求項8にかかるモータの制御方法は、請求項4記載の制御と、請求項5乃至請求項7のいずれか一つに記載の制御とを繰り返し実行する。 A motor control method according to an eighth aspect of the present invention repeatedly executes the control according to the fourth aspect and the control according to any one of the fifth to seventh aspects.
この発明の請求項9にかかるモータの制御方法は、請求項1乃至請求項8のいずれか一つに記載の制御をインバータで実行する。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a motor control method, wherein the control according to any one of the first to eighth aspects is executed by an inverter.
この発明の請求項10にかかるモータの制御装置は、請求項1乃至請求項9のいずれか一つに記載の制御を実行する。 A motor control device according to a tenth aspect of the present invention executes the control according to any one of the first to ninth aspects.
この発明の請求項11にかかるモータの圧縮機は、請求項10に記載のモータの制御装置(2)と、前記モータ(1)とを備える。 A motor compressor according to an eleventh aspect of the present invention includes the motor control device (2) according to the tenth aspect and the motor (1).
この発明の請求項1にかかるモータの制御方法によれば、誘起電圧の1次成分は、振れ回り角に依存するので、外部から容易に振れ回りを評価できる。よって、振れ回りを補正して、モータを安定して駆動することも容易となる。 According to the motor control method of the first aspect of the present invention, since the primary component of the induced voltage depends on the swing angle, the swing can be easily evaluated from the outside. Therefore, it becomes easy to correct the swing and drive the motor stably.
この発明の請求項2にかかるモータの制御方法によれば、電機子のある位置における誘起電圧の1次成分の変位は、振れ回り位置に依存するので、外部から容易に振れ回り位置を特定できる。よって、振れ回りを補正して、モータを安定して駆動することも容易となる。 According to the motor control method of the second aspect of the present invention, the displacement of the primary component of the induced voltage at the position where the armature is located depends on the swing position, so that the swing position can be easily specified from the outside. . Therefore, it becomes easy to correct the swing and drive the motor stably.
この発明の請求項3にかかるモータの制御方法によれば、電機子のある位置における誘起電圧の変位は、振れ回り位置に依存するので、外部から容易に振れ回り位置を特定できる。よって、振れ回りを補正して、モータを安定して駆動することも容易となる。 According to the motor control method of the third aspect of the present invention, the displacement of the induced voltage at the position where the armature is located depends on the swing position, so that the swing position can be easily specified from the outside. Therefore, it becomes easy to correct the swing and drive the motor stably.
この発明の請求項4にかかるモータの制御方法によれば、振れ回りを補正したモータの駆動をより安定させることができる。 According to the motor control method of the fourth aspect of the present invention, it is possible to further stabilize the driving of the motor that has corrected the swing.
この発明の請求項5にかかるモータの制御方法によれば、回転軸を中心軸に沿わすことができる。 According to the motor control method of the fifth aspect of the present invention, the rotation axis can be along the central axis.
この発明の請求項6にかかるモータの制御方法によれば、誘起電圧の検出と、磁界の発生とを並行して行うことができるので、振れ回りの補正を精度良く行うことができる。しかも、巻線を互いに独立して制御するので、他の巻線への影響がない。 According to the motor control method of the sixth aspect of the present invention, the detection of the induced voltage and the generation of the magnetic field can be performed in parallel, so that the shake correction can be performed with high accuracy. In addition, since the windings are controlled independently of each other, there is no influence on other windings.
この発明の請求項7にかかるモータの制御方法によれば、当該時点の振れ回り位置において、振れ回りのない状態で電機子と界磁子との間に生ずる力よりも大きい引力が、当該電機子と界磁子との間に働くので、界磁子には回転軸が傾いた方向とは反対側へと力が働き、以って回転軸の振れ回りが補正される。 According to the motor control method of the seventh aspect of the present invention, at the swing position at the time point, an attractive force larger than the force generated between the armature and the field element in a state where there is no swing is the electrical machine. Since it acts between the child and the field element, a force acts on the field element in the direction opposite to the direction in which the rotation axis is inclined, thereby correcting the rotation of the rotation axis.
この発明の請求項8にかかるモータの制御方法によれば、振れ回りの補正を精度良く実行することができる。 According to the motor control method of the eighth aspect of the present invention, it is possible to accurately correct the run-out.
この発明の請求項9にかかるモータの制御方法によれば、請求項1乃至請求項8に記載の制御を精度良く実行することができる。 According to the motor control method of the ninth aspect of the present invention, the control according to the first to eighth aspects can be executed with high accuracy.
この発明の請求項10にかかるモータの制御装置または請求項11にかかる圧縮機によれば、請求項1乃至請求項9の制御を実行することができる。 According to the motor control apparatus of the tenth aspect of the present invention or the compressor according to the eleventh aspect of the present invention, the control of the first to ninth aspects can be executed.
1.圧縮機の構成
図1は、本発明にかかる圧縮機4を概念的に示す。圧縮機4は、モータ1、圧縮容器41、圧縮要素42及び軸受14を備え、上方にはモータ1が、下方には圧縮要素42がそれぞれ配置されている。なお、モータ1の中心軸が符号91で示されている。
1. FIG. 1 conceptually shows a
軸受14は、後述する圧縮要素42の本体部421を介して、圧縮容器41に固定されている。
The
図2は、モータ1及びその制御装置2を概念的に示す。なお、図2では、モータ1については、図1で示される位置A−Aでの断面が示されている。
FIG. 2 conceptually shows the
モータ1は、回転軸11、電機子12及び界磁子13を備える。界磁子13は、回転軸11に固定されており、回転軸11と共に回転する。具体的には、界磁子13の上方側の端部が、固定部材131を介して回転軸11に固定される。
The
回転軸11は、回転可能に軸受14に設けられ、界磁子13に対して反対側のみが軸受14に支持される。
The rotating
また、界磁子13には、界磁用磁石132が埋め込まれている。以下では、界磁子13の極対数が2の場合について説明する。
A
電機子12は、ティース1221〜1226を有し、界磁子13に対して内周側に設けられている。具体的には、ティース1221〜1226はそれぞれ、径方向に延在し、界磁子13に内周側から対向する。なお、図2では図示していないが、ティース1121〜1126にはそれぞれ巻線C11〜C16が巻回されている。
The
制御装置2は、検出部21、算出部22、制御部23を有し、検出部21及び算出部22によって回転軸11の振れ回りを検出し、制御部23で当該振れ回りを補正及びモータ1の駆動を制御する。詳細については後述する。
The
圧縮要素42は、シリンダ型の構造を有しており、本体部421とローラ422とを有する。本体部421は、圧縮容器41に固定されている。ローラ422は、回転軸11に設けられた偏心軸部111に嵌合されている。本体部421とローラ422との間には圧縮室423が設けられている。圧縮室423には、圧縮容器42の外部から挿管された吸入管43が連結されており、冷媒は圧縮機4の外部から吸入管43を介して圧縮室423に導入される。回転軸11の回転により偏心軸部111が偏心回転(または公転)し、圧縮室423に導入された冷媒を本体部421とローラ422とが圧縮する。
The
モータ1の上方には圧縮容器41の外部から吐出管44が挿管されており、圧縮された冷媒は吐出管44を介して圧縮機4の外部へと吐出される。
A
2.振れ回りの検出
図2では回転軸11が振れ回りを生じた場合が示されている。なお、振れ回りが生じていない場合を破線で示した。振れ回りが生じた場合、回転軸11は、モータ1の中心軸91(これは振れ回りが生じていない場合の回転軸11の中心92と一致)に対して傾き、傾いた状態のまま中心軸91の周りを回転軸11が回っている。図2では、回転軸11の中心92の軌道が破線で表されている。
2. FIG. 2 shows a case where the rotating
図3は、中心軸91と中心92とを含む位置でのモータ1の断面を示す。図3では、回転軸11の中心軸91からの傾きが符号θで表されており、これを振れ回り角θという。以下では、制御装置2による振れ回りの検出について説明する。
FIG. 3 shows a cross section of the
<振れ回り角の検出>
検出部21は、界磁子13の回転により巻線C11〜C16でそれぞれ生じた誘起電圧Vm1〜Vm6を検出する。検出部21には、例えばインバータ内の巻線電流または電圧検出手段や、ホールセンサなどが採用できる。以下、誘起電圧Vm1〜Vm6に基づいて振れ回り角を検出する方法について説明する。
<Detection of swing angle>
The
図4は、振れ回りが生じている場合の誘起電圧Vm1の時間変化をグラフ31で示す。振れ回りが生じている場合、誘起電圧Vm1には、回転軸11の振れ回りに基づいて誘起される成分が含まれる。回転軸11は、界磁子13の回転速度と同じ回転速度で中心軸91の周りを回るので、かかる成分は、誘起電圧Vm1において界磁子13の回転の1次成分V1として含まれる。当該1次成分V1は、図5においてグラフ311で示されている。その振幅A311は振れ回り角θが大きい程増大する。
FIG. 4 is a
また、誘起電圧Vm1には、振れ回りがなくても界磁子13の回転に基づいて誘起される成分も含まれる。界磁子13の極対数は2であるので、かかる成分の周期は、界磁子13の回転周期Tの1/2倍となる。よって、かかる成分は、誘起電圧Vm1において界磁子13の回転の2次成分V2として含まれる。当該2次成分V2は、図5においてグラフ312で示されている。
In addition, the induced voltage Vm1 includes a component that is induced based on the rotation of the
誘起電圧Vm2〜Vm6については図示していないが、誘起電圧Vm1と同様の波形を有する。ただし、誘起電圧Vm1〜Vm6のそれぞれの間には位相差がある。 The induced voltages Vm2 to Vm6 are not shown, but have the same waveform as the induced voltage Vm1. However, there is a phase difference between each of the induced voltages Vm1 to Vm6.
検出部21は、検出した誘起電圧Vm1について、その1次成分V1を抽出する。抽出された1次成分V1は、算出部22に与えられる。1次成分V1は、誘起電圧Vm2〜Vm6のいずれかから抽出しても良い。なぜなら、回転軸92が中心軸91の周りで振れ回っているので、1次成分V1は、誘起電圧Vm1〜Vm6のいずれでも、位相は異なるものの同じ波形が得られるからである。
The
制御部23によってモータ1を駆動している場合には、巻線C11〜C16のそれぞれに印加された電圧と、誘起電圧Vm1〜Vm6とが重畳して検出部21で検出される。この場合でも、検出部21で検出された電圧を例えばフィルタリングすることで、誘起電圧Vm1〜Vm6のそれぞれの1次成分V1だけを得ることが可能である。
When the
算出部22は、1次成分V1の振幅A311と、振れ回り角θ(図3)との間の既知の相関に基づいて、検出された振幅A311から振れ回り角θを算出する。
The
かかる制御によれば、誘起電圧Vm1(または誘起電圧Vm2〜Vm6のいずれか)の1次成分V1に基づいて、外部から容易に振れ回りを評価できる。よって、後述するように振れ回りを補正して、モータ1を安定して駆動することも容易となる。
According to this control, it is possible to easily evaluate the swing from the outside based on the primary component V1 of the induced voltage Vm1 (or any one of the induced voltages Vm2 to Vm6). Therefore, as described later, it is easy to stably drive the
なお、誘起電圧Vm1〜Vm6は、巻線C11〜C16の巻数に依存する。このため、上述した内容は、ティース1121〜1126のそれぞれに同じ巻数で巻線が巻回された場合に特に望ましい。 The induced voltages Vm1 to Vm6 depend on the number of turns of the windings C11 to C16. For this reason, the above-described content is particularly desirable when the windings are wound around the teeth 1121 to 1126 with the same number of turns.
巻数が巻線ごとに異なる場合であっても、当該巻線ごとに単位巻数当たりの誘起電圧、すなわちVm1/N1〜Vm6/N6を算出してから、その1次成分V1の振幅A311を検出すれば上述した技術が適用できる。ここで、符号N1〜N6はそれぞれ巻線C11〜C16の巻数を表す。 Even when the number of turns differs from winding to winding, the induced voltage per unit winding, that is, Vm1 / N1 to Vm6 / N6 is calculated for each winding, and the amplitude A311 of the primary component V1 can be detected. For example, the technique described above can be applied. Here, symbols N1 to N6 represent the number of turns of the windings C11 to C16, respectively.
<振れ回り位置の検出>
検出部21は更に、検出時刻tにおいて、誘起電圧が最大となる巻線C11〜C16の位置を、換言すれば誘起電圧Vm1〜Vm6が最小となる電機子12の周方向における位置を、振れ回り位置r(t)として検出する。
<Detection of swing position>
Further, the
図6は、誘起電圧Vm1〜Vm6の時間変化をそれぞれグラフ31〜36で示す。時間t1と時間t2との間では誘起電圧Vm1〜Vm6のうち誘起電圧Vm1(グラフ31)が最も小さな値を示す。これは、時間t1と時間t2との間で、回転軸11がティース1121側へと傾くことで、界磁子13が巻線C31から遠ざかることを示している。
FIG. 6 shows time changes of the induced voltages Vm1 to Vm6 by
そこで、時間t1と時間t2との間では、検出部21は、巻線C11が巻回されているティース1121の電機子12における位置を、振れ回り位置r(t)として検出する。図2では、振れ回り位置r(t)が、ティース1121の界磁子13に対向する面の中央の位置において示されている。
Therefore, between time t1 and time t2, the
同様にして、時間t2と時間t3との間では、誘起電圧Vm1〜Vm6のうち誘起電圧Vm2(グラフ32)が最小となるので、巻線C12が巻回されるティース1122の電機子12における位置を振れ回り位置r(t)として検出する。
Similarly, since the induced voltage Vm2 (graph 32) of the induced voltages Vm1 to Vm6 is minimized between the time t2 and the time t3, the position of the tooth 1122 around which the winding C12 is wound in the
時間t3と時間t4との間では、誘起電圧Vm1〜Vm6のうち誘起電圧Vm3(グラフ33)が最小となるので、巻線C13が巻回されるティース1123の電機子12における位置を振れ回り位置r(t)として検出する。
Between the time t3 and the time t4, the induced voltage Vm3 (graph 33) of the induced voltages Vm1 to Vm6 is minimized, so that the position of the tooth 1123 around which the winding C13 is wound in the
時間t4と時間t5との間では、誘起電圧Vm1〜Vm6のうち誘起電圧Vm4(グラフ34)が最小となるので、巻線C14が巻回されるティース1124の電機子12における位置を振れ回り位置r(t)として検出する。
Between the time t4 and the time t5, the induced voltage Vm4 (graph 34) of the induced voltages Vm1 to Vm6 is minimized, so that the position in the
時間t5と時間t6との間では、誘起電圧Vm1〜Vm6のうち誘起電圧Vm5(グラフ35)が最小となるので、巻線C15が巻回されるティース1125の電機子12における位置を振れ回り位置r(t)として検出する。
Between the time t5 and the time t6, the induced voltage Vm5 (graph 35) among the induced voltages Vm1 to Vm6 is minimized, so that the position of the tooth 1125 around which the winding C15 is wound in the
時刻t6と時刻t7との間では、誘起電圧Vm1〜Vm6のうち誘起電圧Vm6(グラフ36)が最小となるので、巻線C16が巻回されるティース1126の電機子12における位置を振れ回り位置r(t)として検出する。
Between the time t6 and the time t7, the induced voltage Vm6 (graph 36) of the induced voltages Vm1 to Vm6 is minimized, so that the position of the tooth 1126 around which the winding C16 is wound in the
かかる制御によれば、電機子12のある位置における誘起電圧の変位に基づいて、外部から容易に振れ回り位置r(t)を特定できる。よって、後述するように振れ回りを補正して、モータ1を安定して駆動することも容易となる。
According to such control, the swing position r (t) can be easily specified from the outside based on the displacement of the induced voltage at a position where the
例えば、誘起電圧Vm1〜Vm6のそれぞれの1次成分V1を用いて、振れ回り位置r(t)を特定しても良い。図7は、誘起電圧Vm1〜Vm6のそれぞれの1次成分V1をグラフ311〜361で示す。 For example, the swing position r (t) may be specified using the primary components V1 of the induced voltages Vm1 to Vm6. FIG. 7 shows the primary components V1 of the induced voltages Vm1 to Vm6 as graphs 311 to 361, respectively.
時間t11と時間t12と間では、誘起電圧Vm1の1次成分V1(グラフ311)が最も小さな値を示す。これは、時間t11と時間t12との間で、回転軸11がティース1121側へと傾くことで、界磁子13が巻線C11から遠ざかるからである。
Between time t11 and time t12, the primary component V1 (graph 311) of the induced voltage Vm1 shows the smallest value. This is because the
そこで、時間t11と時間t12との間では、検出部21は、巻線C11が巻回されているティース1121の電機子12における位置を、振れ回り位置r(t)として検出する。
Therefore, between time t11 and time t12, the
同様にして、時刻t12と時刻13との間では、誘起電圧Vm2の1次成分V1(グラフ312)が最小となるので、巻線C12が巻回されるティース1122の電機子12における位置を振れ回り位置r(t)として検出する。
Similarly, since the primary component V1 (graph 312) of the induced voltage Vm2 is minimized between time t12 and
時刻t13と時刻14との間では、誘起電圧Vm3の1次成分V1(グラフ313)が最小となるので、巻線C13が巻回されるティース1123の電機子12における位置を振れ回り位置r(t)として検出する。
Between the time t13 and the
時刻t14と時刻15との間では、誘起電圧Vm4の1次成分V1(グラフ314)が最小となるので、巻線C14が巻回されるティース1124の電機子12における位置を振れ回り位置r(t)として検出する。
Between the time t14 and the time 15, the primary component V1 (graph 314) of the induced voltage Vm4 is minimized, so that the position of the tooth 1124 around which the winding C14 is wound in the
時刻t15と時刻16との間では、誘起電圧Vm5の1次成分V1(グラフ315)が最小となるので、巻線C15が巻回されるティース1125の電機子12における位置を振れ回り位置r(t)として検出する。
Between the time t15 and the time 16, the primary component V1 (graph 315) of the induced voltage Vm5 is minimized, so that the position of the tooth 1125 around which the winding C15 is wound in the
時刻t16と時刻17との間では、誘起電圧Vm6の1次成分V1(グラフ316)が最小となるので、巻線C16が巻回されるティース1126の電機子12における位置を振れ回り位置r(t)として検出する。
Between the time t16 and the time 17, the primary component V1 (graph 316) of the induced voltage Vm6 is minimized, so that the position of the tooth 1126 around which the winding C16 is wound in the
なお、振れ回りの検出には、例えばインダクタンスの検出等その他の手段を採用しても良いが、上述したようにモータ1の巻線C11〜C16を用いることが望ましい。
Note that other means such as inductance detection may be employed for detection of the swing around, but it is desirable to use the windings C11 to C16 of the
3.振れ回りの補正
算出部22で算出された振れ回り角θと、検出部21で検出された振れ回り位置r(t)とは、制御部23に与えられる(図2)。
3. Swing-around Correction The swing-angle θ calculated by the
制御部23は、振れ回り角θおよび振れ回り位置r(t)に基づいて電機子12に電流を流すことで、回転軸11の振れ回りが補正される磁界を電機子12に生じさせる。これにより、回転軸11を中心軸91に沿わすことができる。
The
振れ回りを補正するための電流は、モータ1を駆動するための電流に重畳させて電機子12に印加させることができる。重畳させることで、モータ1の駆動と振れ回りの補正とを並行して実行することができる。
The current for correcting the swing can be applied to the
例えば、振れ回り位置r(t)で電機子12と界磁子13との間に引力が働く時点t0において、振れ回り位置r(t0)に配置された巻線C11〜C16に、回転軸11の振れ回りが生じていないときに流す電流よりも大きい電流を、制御部23は、振れ回り角θに基づいて流す。
For example, at the time t0 when the attractive force is applied between the
この制御によれば、時点t0の振れ回り位置r(t0)において、振れ回りのない状態で電機子12と界磁子13との間に生ずる力よりも大きい引力が、電機子12と界磁子13との間に働くので、界磁子13には回転軸11が傾いた方向とは反対側へと力が働く。よって、回転軸11の振れ回りが補正される。
According to this control, at the swing position r (t0) at the time point t0, an attractive force larger than the force generated between the
例えば、巻線C11〜C16とは別に補助巻線を電機子に設け、当該補助巻線に電流を流すことで、回転軸11の振れ回りを補正しても良い。補助巻線に流す電流は、巻線C11〜C16に流す電流とは独立して制御することが、両者に流す電流の制御が容易となる点で望ましい。
For example, an auxiliary winding may be provided in the armature separately from the windings C11 to C16, and the swing of the
時点t0において、電機子12の位置r(t0)とは反対側の位置で、振れ回りがない場合に発生する斥力よりも大きい斥力を発生させても良い。この場合にも、界磁子13には回転軸11が傾いた方向とは反対側へと力が働くので、回転軸11の振れ回りを補正することができる。
At time t0, a repulsive force greater than a repulsive force that occurs when there is no swinging may be generated at a position opposite to the position r (t0) of the
巻線C11〜C16で、振れ回りの検出と補正の両方を行う場合、振れ回りを検出している期間は、振れ回りを補正することができない。この場合、振れ回りの検出後に、振れ回りの補正が実行される。また逆に、振れ回りの補正を行っている期間は、振れ回りを検出することができない。この場合、振れ回りの補正後に、振れ回りの検出が実行される。 When both the detection and correction of the swing are performed with the windings C11 to C16, the swing cannot be corrected during the period in which the swing is detected. In this case, the shake correction is performed after the shake detection. On the other hand, the shake cannot be detected during the shake correction period. In this case, the shake detection is executed after the shake correction.
そこで、巻線C11〜C16を振れ回りの検出用に用い、これとは別に振れ回りの補正用の巻線を電機子12に設けても良い。これにより、振れ回りの検出と、振れ回りの補正とを並行して実行することができるので、振れ回りを精度良く抑制することができる。
Therefore, the windings C11 to C16 may be used for detection of swinging, and another winding for correcting swinging may be provided in the
また、巻線C11〜C16と振れ回り補正用の巻線とを独立して制御することが望ましい。なぜなら、互いに影響されないので、制御が容易になるからである。 In addition, it is desirable to independently control the windings C11 to C16 and the swing correction winding. This is because they are not influenced by each other, and control becomes easy.
上述した振れ回りの検出及び補正は、交互に繰り返し実行することが望ましい。具体的には、誘起電圧Vm1〜Vm6の1次成分V1が小さくなるようにフィードバックを行いながら、振れ回りの検出及び補正を繰り返し実行する。かかる制御によれば、精度良く振れ回りを補正することができる。 It is desirable that the above-described detection and correction of the shake around are repeatedly executed alternately. Specifically, the detection and correction of the shake are repeatedly performed while performing feedback so that the primary component V1 of the induced voltages Vm1 to Vm6 becomes small. According to such control, the whirling can be corrected with high accuracy.
検出装置2で予め振れ回り角θ及び振れ回り位置r(t)を検出しておいて、当該振れ回り角θ及び振れ回り位置r(t)に基づいて振れ回りの補正を行っても良い。予め検出された振れ回り角θ及び振れ回り位置r(t)は、例えば記憶部に記憶される。
The swinging angle θ and the swinging position r (t) may be detected in advance by the
かかる制御によれば、モータ1の駆動に並行して振れ回り角θ及び振れ回り位置r(t)を検出する必要がないので、制御が簡略化される。しかも、振れ回りを検出するための巻線が必要でなく、以ってモータ1を駆動するための巻線の占積率を向上することができる。
According to such control, since it is not necessary to detect the swing angle θ and the swing position r (t) in parallel with the driving of the
界磁子13の極対数が2で、電機子12のティースの数が6である場合について説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば極対数が3で、電機子12のティースの数が9であるモータにも適用できる。
The case where the number of pole pairs of the
また、本発明にかかる技術は、例えば界磁子13の下方側の端部が固定部材131を介して回転軸11に固定されているモータ(図8)にもできる。また、埋め込み磁石型のモータだけでなく、表面磁石型のモータ(図9)にも適用することができる。
The technique according to the present invention can also be applied to, for example, a motor (FIG. 8) in which the lower end portion of the
図1、図8及び図9に示されるモータ1では、振れ回りが生じた場合、回転軸11の中心軸91からの振れ幅は、中心軸91に沿って軸受14から離れる程に大きくなる。このため、ギャップの幅が大きくなって巻線C11〜C16に鎖交する磁束が減少するおそれがある。
In the
しかし、電機子12と界磁子13とのギャップの幅を、軸受14とは反対側で小さくすることで(図10)、ギャップ幅の拡がりを抑えることができ、以って鎖交磁束の減少を防止することができる。
However, by reducing the width of the gap between the
1 モータ
2 制御装置
11 回転軸
12 電機子
13 界磁子
14 軸受
91 中心軸
θ 振れ回り角
r(t) 振れ回り位置
C11〜C16 巻線
時点 t0
Vm1〜Vm6 誘起電圧
V1 1次成分
A311 振幅
DESCRIPTION OF
Vm1 to Vm6 Induced voltage V1 Primary component A311 Amplitude
Claims (11)
前記軸受に回転可能に設けられる回転軸(11)と、
前記回転軸に固定されて前記回転軸と共に回転する界磁子(13)と、
前記界磁子に対して内周側に設けられる電機子(12)と
を備え、
前記回転軸の一端側のみが前記軸受に支持される、モータ(1)を制御する方法であって、
(a)前記界磁子の回転によって前記電機子に生じる誘起電圧(Vm1〜Vm6)の、前記モータの回転の1次成分(V1)を検出し、
(b)前記1次成分の振幅(A311)と前記モータの中心軸(91)からの前記回転軸の傾きである振れ回り角(θ)との間の既知の相関に基づいて、前記検出された前記振幅から前記振れ回り角を求める、モータの制御方法。 A bearing (14);
A rotating shaft (11) rotatably provided on the bearing;
A field element (13) fixed to the rotating shaft and rotating together with the rotating shaft;
An armature (12) provided on the inner peripheral side with respect to the field element,
A method of controlling the motor (1), wherein only one end side of the rotating shaft is supported by the bearing,
(A) detecting a primary component (V1) of rotation of the motor of induced voltages (Vm1 to Vm6) generated in the armature by rotation of the field element;
(B) Based on a known correlation between the amplitude (A311) of the primary component and a swing angle (θ) that is an inclination of the rotation axis from the central axis (91) of the motor. A motor control method for obtaining the swing angle from the amplitude.
前記軸受に回転可能に設けられる回転軸(11)と、
前記回転軸に固定されて前記回転軸と共に回転可能な界磁子(13)と、
前記界磁子に対して内周側に設けられる電機子(12)と
を備え、
前記回転軸の一端側のみが前記軸受に支持される、モータ(1)を制御する方法であって、
前記界磁子の回転によって前記電機子に生じる誘起電圧(Vm1〜Vm6)の、前記モータの回転の1次成分(V1)を検出し、
前記1次成分が最小となる前記電機子における位置を振れ回り位置(r(t))として検出する、モータの制御方法。 A bearing (14);
A rotating shaft (11) rotatably provided on the bearing;
A field element (13) fixed to the rotating shaft and rotatable with the rotating shaft;
An armature (12) provided on the inner peripheral side with respect to the field element,
A method of controlling the motor (1), wherein only one end side of the rotating shaft is supported by the bearing,
Detecting the primary component (V1) of the rotation of the motor of the induced voltage (Vm1 to Vm6) generated in the armature by the rotation of the field element;
A method for controlling a motor, wherein a position in the armature at which the primary component is minimized is detected as a swinging position (r (t)).
前記軸受に回転可能に設けられる回転軸(11)と、
前記回転軸に固定されて前記回転軸と共に回転可能な界磁子(13)と、
前記界磁子に対して内周側に設けられる電機子(12)と
を備え、
前記回転軸の一端側のみが前記軸受に支持される、モータ(1)を制御する方法であって、
前記界磁子の回転によって前記電機子に生じる誘起電圧(Vm1〜Vm6)が最小となる前記電機子における位置を振れ回り位置(r(t))として検出する、モータの制御方法。 A bearing (14);
A rotating shaft (11) rotatably provided on the bearing;
A field element (13) fixed to the rotating shaft and rotatable with the rotating shaft;
An armature (12) provided on the inner peripheral side with respect to the field element,
A method of controlling the motor (1), wherein only one end side of the rotating shaft is supported by the bearing,
A method for controlling a motor, wherein a position in the armature at which an induced voltage (Vm1 to Vm6) generated in the armature by rotation of the field element is minimized is detected as a swing position (r (t)).
前記巻線の一方(C11〜C16)には前記誘起電圧(Vm1〜Vm6)を検出させ、
前記巻線の他方には前記磁界を発生させる、請求項5記載のモータの制御方法。 The armature (12) has two sets of windings that can be controlled independently of each other,
One of the windings (C11 to C16) detects the induced voltage (Vm1 to Vm6),
The motor control method according to claim 5, wherein the magnetic field is generated in the other of the windings.
前記振れ回り位置(r(t0))に配置された巻線(C11〜C16)に、回転軸の振れ回りが生じていないときに流す電流よりも大きい電流を前記振れ回り角(θ)に基づいて流す、請求項5または請求項6記載のモータの制御方法。 At the time point (t0) when an attractive force acts between the armature (12) and the field element (13) at the swing position (r (t)),
Based on the swirl angle (θ), a current larger than the current that flows when the swirl of the rotating shaft does not occur in the windings (C11 to C16) arranged at the swirl position (r (t0)). The motor control method according to claim 5 or 6, wherein
請求項5乃至請求項7のいずれか一つに記載の制御と
を繰り返し実行する、モータの制御方法。 Control according to claim 4;
A motor control method for repeatedly executing the control according to any one of claims 5 to 7.
前記モータ(1)と
を備える、圧縮機。 A motor control device (2) according to claim 10,
A compressor comprising the motor (1).
Priority Applications (1)
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WO2018025331A1 (en) * | 2016-08-02 | 2018-02-08 | 三菱電機株式会社 | Motor driving apparatus, refrigerator, and air conditioner |
-
2006
- 2006-04-13 JP JP2006110741A patent/JP2007288859A/en active Pending
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