JP2008196442A - 遠心式コンプレッサ装置、燃料電池用コンプレッサ、及び燃料電池用コンプレッサの制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電動モータのロータを軸方向に非接触状態で支持する一対の磁気軸受を備え、該ロータが軸方向に受ける負荷荷重FLに略比例して増大する制御電流icを含む励磁電流を前記磁気軸受に供給するようにした燃料電池用コンプレッサの制御方法である。制御電流icとその上限値icmaxとの大小関係を判断する制御電流値判断ステップS103と、ic≦icmaxの場合には、ロータの目標回転数Ndを第1目標回転数N1として電動モータの回転を制御する一方、それ以外の場合には、Ndを第1目標回転数N1の0.8〜0.9倍の第2目標回転数N2に変更する目標値変更ステップS104とを含む。
【選択図】図6
Description
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の遠心式コンプレッサ装置において、前記第2目標回転数が、圧縮空気を生じさせるために前記インペラに生じる推力に加えて、さらに前記車両の加減速、該車両に加わる横G、及び該車両の振動等を含む要因により前記ロータに付与される加速度によって前記ロータが軸方向に受ける負荷荷重を考慮して設定されていること、を要旨とする。
本実施形態の遠心式コンプレッサ装置は、自動車等の車両に搭載され、該車両の動力源としての燃料電池に主として空気を圧縮状態として供給する燃料電池用コンプレッサとして使用される。
前記インペラ11は、ハウジング15の一部を構成する加圧ボリュート16内に回転可能に収容されている。該加圧ボリュート16には、空気を燃料電池用コンプレッサ1内部に導入する空気導入路16aと、生成された圧縮空気を外部に吐出(排出)する空気排出路16bとが設けられている。
そして、該制御電流icとその上限値icmaxの大小関係が判断される。換言すれば、ロータ12が軸方向に受ける負荷荷重FLがその上限値FLmaxと比較される(ステップS103;制御電流値判断ステップ)。ここで、ic>icmaxの場合(Yesの場合)は、前記目標回転数Ndを第2目標回転数N2(=K・N1;0.8≦K≦0.9)に設定する(ステップS104;目標値変更ステップ)。一方、ic≦icmaxの場合(Noの場合)は、前記初期設定のままで電動モータ10の回転の制御が継続される(ステップS105)。その後、スタート時点からサンプリング時間が経過し、タイムアップすれば(ステップS106)、ステップS102の手前の段階(A)に戻る。
(1)電動モータ10のロータ12が軸方向に受ける負荷荷重FLに略比例して増大する制御電流icがその上限値icmax(所定値)を超えないように電動モータ10の回転が制御される。このため、該負荷荷重FLがその上限値FLmaxを超え、アキシャル磁気軸受21,22(磁気軸受装置2)による電動モータ10のロータ12の浮上制御が不能に陥る不具合が回避でき、当該ロータ12が安定して中立位置で支持できるようになる。
・上記実施形態では、磁気軸受装置2における演算処理にDSP25aを用いたが、これに限定されるものではなく、例えばパーソナルコンピュータ、CPU(中央演算処理装置)等、DSP以外のものを用いてもよい。また、DSP25a以外にコンピュータ3を別途設け、電動モータ10の制御を行わせたが、当該DSP25aにコンピュータ3の処理機能を併せ持たせるようにしてもよい。
Claims (8)
- 自動車等の車両に搭載された車両搭載装置に圧縮空気を供給するべく当該車両に設けられ、
インペラを軸支するロータをステータで回転駆動する電動モータと、前記ロータを軸方向に非接触状態で支持する一対の磁気軸受とを備え、
前記ロータの浮上位置を調節すべく、当該ロータの変位によって変化しない定常電流と、該ロータの変位によって変化するとともに前記圧縮空気の供給に伴って前記ロータが軸方向に受ける負荷荷重に略比例して増大する制御電流と、を合わせた励磁電流を前記一対の磁気軸受に供給する遠心式コンプレッサ装置において、
前記制御電流が所定値を超えないように前記電動モータの回転を制御することを特徴とする遠心式コンプレッサ装置。 - 請求項1に記載の遠心式コンプレッサ装置において、
前記所定値が、前記ロータに対して軸方向に付与される負荷荷重が過大となり前記磁気軸受による当該ロータの浮上制御が不能にならない前記制御電流の上限値に設定されている遠心式コンプレッサ装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の遠心式コンプレッサ装置において、
前記ロータの回転数の目標値が、前記制御電流が前記所定値以下になる値に設定されている遠心式コンプレッサ装置。 - 請求項1〜請求項3のいずれかに記載の遠心式コンプレッサ装置において、
前記制御電流が前記所定値以下の場合には、前記ロータの回転数の目標値を前記車両搭載装置で必要となる圧縮空気量に応じて設定される第1目標回転数として前記電動モータの回転を制御する一方、前記制御電流が前記所定値を超えた場合には、前記第1目標回転数を該回転数未満であって、前記制御電流が前記所定値を超えることを防止しうる第2目標回転数に変更するようにした遠心式コンプレッサ装置。 - 請求項4に記載の遠心式コンプレッサ装置において、
前記第2目標回転数が、圧縮空気を生じさせるために前記インペラに生じる推力に加えて、さらに前記車両の加減速、該車両に加わる横G、及び該車両の振動等を含む要因により前記ロータに付与される加速度によって前記ロータが軸方向に受ける負荷荷重を考慮して設定されている遠心式コンプレッサ装置。 - 請求項5に記載の遠心式コンプレッサ装置において、
前記第2目標回転数が、前記第1目標回転数の0.8倍以上0.9倍以下に設定されている遠心式コンプレッサ装置。 - 自動車等の車両に搭載された燃料電池に圧縮空気を供給する燃料電池用コンプレッサであって、
請求項1〜請求項6のいずれかに記載の遠心式コンプレッサ装置を用いることを特徴とする燃料電池用コンプレッサ。 - 自動車等の車両に搭載された燃料電池に圧縮空気を供給するべく当該車両に設けられ、
インペラを軸支するロータをステータで回転駆動する電動モータと、前記ロータを軸方向に非接触状態で支持する一対の磁気軸受とを備え、
前記ロータの浮上位置を調節すべく、当該ロータの変位によって変化しない定常電流と、該ロータの変位によって変化するとともに前記ロータが軸方向に受ける負荷荷重に略比例して増大する制御電流と、を合わせた励磁電流を前記一対の磁気軸受に供給する燃料電池用コンプレッサの制御方法であって、
前記制御電流と所定値との大小関係を判断する制御電流値判断ステップと、
前記制御電流が前記所定値以下の場合には、前記ロータの回転数の目標値を前記車両搭載装置で必要となる圧縮空気量に応じて設定される第1目標回転数として前記電動モータの回転を制御する一方、前記制御電流が前記所定値を超えた場合には、前記目標値を前記第1目標回転数の0.8倍以上0.9倍以下の第2目標回転数に変更する目標値変更ステップとを含むことを特徴とする燃料電池用コンプレッサの制御方法。
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