JP2009194974A - Inverter apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、センサレスDCブラシレスモータの温度に係わらず磁石回転子の位置を正確に推定し起動することができるインバータ装置に関するものである。 The present invention relates to an inverter device that can accurately estimate and start the position of a magnet rotor regardless of the temperature of a sensorless DC brushless motor.
従来実施されている、モータの運転前における磁石回転子の位置決め、及び、モータの運転中における磁石回転子の位置推定方法について以下説明する。図10に従来のインバータ装置20とその周辺の電気回路図を示す。運転前に、センサレスDCブラシレスモータ11(以降モータと称す)を構成する磁石回転子5の位置決めが行われる。位置決めは、インバータ装置20からモータ11を構成する固定子巻線4へ直流電流を出力することで行われる。
A conventional method for positioning the magnet rotor before the motor operation and a method for estimating the position of the magnet rotor during the motor operation will be described below. FIG. 10 shows an electrical circuit diagram of a
運転時においては、制御回路7が、インバータ回路を構成するスイッチング素子2(IGBT、FET,トランジスタ等が用いられる)を制御することにより、バッテリー1からの直流電圧がPWM変調でスイッチングされ、正弦波状の交流電流がモータ11を構成する固定子巻線4へ出力される。これにより、モータ11が駆動される。ダイオード3は、固定子巻線4に流れる電流の循環ルートとなる。電流センサ6の検出電流値は、制御回路7へ送られ、消費電力算出、スイッチング素子2保護などに用いられ、更には、後述する磁石回転子5の位置推定に用いられる(例えば、特許文献1参照)。
During operation, the
電流センサ6による相電流検出方法の詳細は割愛する。2相分の相電流を検出すれば残り1相分の相電流は算出できる(固定子巻線4の中性点において、キルヒホッフの電流の法則を適用する)。電流センサ6としては、ホール素子を用いたセンサ、シャント抵抗等、スイッチング素子2によるスイッチング電流のピークを検出できるものが用いられる。
Details of the phase current detection method by the current sensor 6 are omitted. If the phase current for two phases is detected, the phase current for the remaining one phase can be calculated (Kirchhoff's current law is applied at the neutral point of the stator winding 4). As the current sensor 6, a sensor that can detect the peak of the switching current by the
次に、運転時における磁石回転子5の位置推定方法について説明する。図11に、固定子巻線4の回路構成、U相における電圧と電流の関連式を示す。また、図12に、1相分の電圧と電流の位相特性例を示す。誘起電圧は、図10に示す磁石回転子5の回転により固定子巻線4に誘起する電圧であるので、磁石回転子5の位置推定に使用される。固定子巻線4には、インダクタンスLとともに抵抗Rも存在している。誘起電圧、インダクタンスLの電圧、抵抗Rの電圧の和がインバータ装置20からの印加電圧に等しい。誘起電圧をEU、相電流をiU、印加電圧をVUとすると、VU=EU+R・iU+LdiU/dtであるので、EU=VU−R・iU−LdiU/dtとなる。従って、固定子巻線4のインダクタンスの値L、抵抗の値Rをプログラムしておき、印加電圧をPWM変調から算出し、相電流を電流センサ6で検出することで、誘起電圧EUを上記算式により算出できる。これにより、運転時における磁石回転子5の位置を推定している。
上記のように、従来のインバータ装置においては、運転時における磁石回転子の位置推定を行うために、固定子巻線の抵抗値をプログラムしてある。この抵抗値は固定値である。一方、実際の固定子巻線は銅線で構成されるため、この抵抗値は温度により変化する。そのため、正確な誘起電圧の算出(磁石回転子の位置推定)においては、固定子巻線の温度によりプログラムの抵抗値を修正する必要がある。 As described above, in the conventional inverter device, the resistance value of the stator winding is programmed in order to estimate the position of the magnet rotor during operation. This resistance value is a fixed value. On the other hand, since the actual stator winding is composed of a copper wire, the resistance value varies with temperature. Therefore, in calculating the induced voltage accurately (position estimation of the magnet rotor), it is necessary to correct the resistance value of the program according to the temperature of the stator winding.
モータの起動時には電流値が大きく抵抗の電圧降下も大きくなるため誘起電圧算出への影響が大きい。また、モータの起動時には回転数が低く誘起電圧が小さいため、精度の高い抵抗の電圧降下算出が必要である。そして、モータ起動時に脱調しないよう正確な制御を行うためには、正確な誘起電圧の算出(正確な磁石回転子の位置推定)が必要である。一方、モータ起動時の温度は一定しておらず、冷時起動もあれば熱時起動もある。圧縮機特に高圧型圧縮機を駆動するモータにおいては連続運転による温度上昇が大きい。そのため、冷時起動、熱時起動に係わらず、正確な磁石回転子の位置推定に基づいて、最適な起動を行うためには、起動時のプログラムの抵抗値を固定子巻線の温度により修正するのが望ましい。 Since the current value is large and the resistance voltage drop is large when the motor is started, the influence on the induced voltage calculation is large. Further, since the rotational speed is low and the induced voltage is small when the motor is started, it is necessary to calculate the voltage drop of the resistor with high accuracy. In order to perform accurate control so as not to step out when the motor is started, it is necessary to accurately calculate the induced voltage (accurate position estimation of the magnet rotor). On the other hand, the temperature at the start of the motor is not constant, and there is a cold start and a hot start. In a motor that drives a compressor, particularly a high-pressure compressor, the temperature rise due to continuous operation is large. Therefore, in order to perform optimal startup based on accurate magnet rotor position estimation regardless of cold startup or thermal startup, the resistance value of the program at startup is corrected by the temperature of the stator winding. It is desirable to do.
然しながら、固定子巻線の温度を検出するためには、温度センサ、配線、インターフェイス回路などを設ける必要がある。そのため、部品の増加、モータなどの大型化を招いてしまう。圧縮機においては、高温高圧対応の温度センサ、高圧容器用の電気接続ターミナルに端子追加が必要になる。 However, in order to detect the temperature of the stator winding, it is necessary to provide a temperature sensor, wiring, an interface circuit, and the like. For this reason, an increase in parts and an increase in the size of the motor or the like are caused. In the compressor, it is necessary to add terminals to the temperature sensor for high temperature and high pressure and the electrical connection terminal for the high pressure vessel.
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、特段の部品追加は必要なく、起動時のモータ温度に係わらず正確に磁石回転子の位置を推定し起動することができるインバータ装置の提供を目的とする。 The present invention solves such a conventional problem, and there is no need to add special parts, and an inverter device capable of accurately estimating and starting the position of the magnet rotor regardless of the motor temperature at the time of starting. For the purpose of provision.
上記課題を解決するために、本発明のインバータ装置は、直流電源のプラス側に接続される上アームスイッチング素子とマイナス側に接続される下アームスイッチング素子とを備えたインバータ回路と、インバータ回路にPWM変調の通電によりモータ電流をセンサレスDCブラシレスモータへ出力させる制御回路と、モータ電流を検出する電流センサとを備え、制御回路は、モータの運転前においてインバータ回路からモータへ直流電流を出力するモータの磁石回転子の位置決め時、電流センサにより検出される電流値に基づき、モータの固定子巻線の抵抗値を算出し、モータの起動運転時において、少なくとも電流センサの検出電流値と位置決め時に算出した固定子巻線の抵抗値とに基づいてモータの磁石回転子の位置推定を行う。 In order to solve the above problems, an inverter device according to the present invention includes an inverter circuit including an upper arm switching element connected to the plus side of a DC power source and a lower arm switching element connected to the minus side, and an inverter circuit A motor that outputs a motor current to a sensorless DC brushless motor by energization of PWM modulation and a current sensor that detects the motor current, and the control circuit outputs a DC current from the inverter circuit to the motor before the motor is operated. When positioning the magnet rotor, calculate the resistance value of the stator winding of the motor based on the current value detected by the current sensor, and calculate at least the detected current value of the current sensor and positioning during motor start-up operation The position of the magnet rotor of the motor is estimated based on the resistance value of the stator winding.
これにより、モータの起動運転時における磁石回転子の位置推定には、位置決め時に算出した固定子巻線の抵抗値が用いられる。即ち、起動運転時の固定子巻線の温度における固定子巻線の抵抗値が用いられる。そのため、起動運転時の固定子巻線の温度に係わらず正確な誘起電圧の算出を行うことができる。即ち、起動時のモータ温度に係わらず磁石回転子の位置を正確に推定し起動することができる。また、温度センサ、配線、インターフェイス回路など特段の部品を追加する必要がなく、部品の増加、モータなどの大型化を招くことがない。 Thereby, the resistance value of the stator winding calculated at the time of positioning is used for estimating the position of the magnet rotor during the start-up operation of the motor. That is, the resistance value of the stator winding at the temperature of the stator winding during start-up operation is used. Therefore, it is possible to accurately calculate the induced voltage regardless of the temperature of the stator winding during the start-up operation. In other words, the position of the magnet rotor can be accurately estimated and activated regardless of the motor temperature at the time of activation. In addition, there is no need to add special parts such as a temperature sensor, wiring, and interface circuit, so that the number of parts and the size of the motor are not increased.
本発明のインバータ装置は、特段の部品追加は必要なく、起動時のモータ温度に係わらず磁石回転子の位置を正確に推定し起動することができる。 The inverter device of the present invention does not require any special components, and can accurately start and start the position of the magnet rotor regardless of the motor temperature at the time of startup.
第1の発明のインバータ装置は、直流電源のプラス側に接続される上アームスイッチング素子とマイナス側に接続される下アームスイッチング素子とを備えたインバータ回路と、インバータ回路にPWM変調の通電によりモータ電流をセンサレスDCブラシレスモータへ出力させる制御回路と、モータ電流を検出する電流センサとを備え、制御回路は、モータの運転前においてインバータ回路からモータへ直流電流を出力するモータの磁石回転子の位置決め時、電流センサにより検出される電流値に基づき、モータの固定子巻線の抵抗値を算出し、モータの起動運転時において、少なくとも電流センサの検出電流値と位置決め時に算出した固定子巻線の抵抗値とに基づいてモータの磁石回転子の位置推定を行うものである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an inverter circuit including an upper arm switching element connected to a plus side of a DC power source and a lower arm switching element connected to a minus side, and a motor by energizing PWM modulation to the inverter circuit. A control circuit for outputting a current to a sensorless DC brushless motor and a current sensor for detecting the motor current are provided, and the control circuit positions a magnet rotor of the motor that outputs a direct current from the inverter circuit to the motor before the motor is operated. At the time, the resistance value of the stator winding of the motor is calculated based on the current value detected by the current sensor, and at the start of the motor, at least the detected current value of the current sensor and the stator winding calculated at the time of positioning are calculated. The position of the magnet rotor of the motor is estimated based on the resistance value.
これにより、起動時のモータ温度に係わらず磁石回転子の位置を正確に推定し起動することができる。また、温度センサ、配線、インターフェイス回路など特段の部品を追加する必要がなく、部品の増加、モータなどの大型化を招くことがない。 As a result, the position of the magnet rotor can be accurately estimated and activated regardless of the motor temperature at the time of activation. In addition, there is no need to add special parts such as a temperature sensor, wiring, and interface circuit, so that the number of parts and the size of the motor are not increased.
第2の発明は、第1の発明のインバータ装置において、電動圧縮機のモータを駆動するものである。圧縮機においては、温度センサを設ける場合、高温高圧対応の温度センサ、高圧容器用の電気接続ターミナルに端子追加が必要になる。そのため、温度センサを設ける必要のない本インバータ装置は有用である。 The second invention drives the motor of the electric compressor in the inverter apparatus of the first invention. In the compressor, when a temperature sensor is provided, it is necessary to add a terminal to the temperature sensor for high temperature and pressure and the electrical connection terminal for the high pressure vessel. Therefore, the present inverter device that does not require a temperature sensor is useful.
第3の発明は、は第2の発明のインバータ装置において、電動圧縮機は高圧型とするものである。高圧型圧縮機を駆動するモータにおいては連続運転による温度上昇が大きいため、冷時起動と熱時起動の温度差が大きくなる。そのため、起動時のモータ温度に係わらず正確に磁石回転子の位置を推定し起動することができる本インバータ装置は有用である。 According to a third aspect of the invention, in the inverter device of the second aspect of the invention, the electric compressor is a high pressure type. In a motor that drives a high-pressure compressor, the temperature rise due to continuous operation is large, so the temperature difference between cold start and hot start becomes large. Therefore, the present inverter device that can accurately estimate and start the position of the magnet rotor regardless of the motor temperature at the time of starting is useful.
第4の発明は、第2または第3の発明のインバータ装置において、インバータ装置は電動圧縮機に搭載されるものである。電動圧縮機はインバータ装置を搭載することでサイズUPする。そのため、温度センサ、配線、インターフェイス回路など特段の部品を追加する必要がなく、部品の増加、モータなどの大型化を招くことがない本インバータ装置は有用である。 According to a fourth invention, in the inverter device of the second or third invention, the inverter device is mounted on an electric compressor. The electric compressor is increased in size by installing an inverter device. Therefore, it is not necessary to add special parts such as a temperature sensor, wiring, and interface circuit, and the present inverter device that does not increase the number of parts and increase the size of the motor is useful.
第5の発明は、第1乃至第4の発明のインバータ装置において、車両に搭載されるものである。車両用においては、搭載スペースに制約があり小型化が必要であるため、温度センサ、配線、インターフェイス回路など特段の部品を追加する必要がなく、部品の増加、モータなどの大型化を招くことがない本インバータ装置は有用である。また、エンジン近傍に搭載される場合、周囲温度が上昇するため、起動時のモータ温度に係わらず正確に磁石回転子の位置を推定し起動することができる本インバータ装置は有用である。 A fifth invention is an inverter device according to the first to fourth inventions, which is mounted on a vehicle. For vehicles, there is a restriction on the mounting space and miniaturization is required, so there is no need to add special parts such as temperature sensors, wiring, interface circuits, etc., which may increase the number of parts and increase the size of motors, etc. This inverter device is not useful. Moreover, since the ambient temperature rises when mounted near the engine, the present inverter device that is able to accurately estimate and start the position of the magnet rotor regardless of the motor temperature at the start is useful.
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。尚、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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiment.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係るインバータ装置22とその周辺の電気回路である。運転前における磁石回転子5の位置決め通電について以下説明する。図2(A)は、4極の場合において、固定子巻線4のU相とV相をS極に、W相をN極にして、磁石回転子5を位置決めする場合を示している。固定子巻線4のS極には磁石回転子5のN極が、固定子巻線4のN極には磁石回転子5のS極が、それぞれ対向して停止することにより、位置決めされる。このとき、インバータ装置22の制御回路7は、図2(B)に示す如く、固定子巻線4のW相からU相及びV相へ電流が流れるように、スイッチング素子2を制御する。また、制御回路7は、シャント抵抗6からの電圧により、モータの相電流を検出する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows an
図3に、上記スイッチングに関し、位置決め初期における上アームスイッチング素子のキャリア周期内でのON期間例を示す。細線はU相、中線はV相、太線はW相である。図3(A)は、位置決め初期において、電流を徐々に増加させるため、通電期間を小さく設定した場合である。位置決め初期において、この通電期間は、図3(B)、図3(C)に示すように、徐々に大きくされる。ここでは、電流が立ち上がりきるまでの時間(位置決め初期)は、50mSである。固定子巻線4には、抵抗RとともにインダクタンスLが存在している。そのため、電流を徐々に増加させている。 FIG. 3 shows an example of the ON period within the carrier cycle of the upper arm switching element at the initial stage of positioning in relation to the above switching. The thin line is the U phase, the middle line is the V phase, and the thick line is the W phase. FIG. 3A shows a case where the energization period is set small in order to gradually increase the current in the initial stage of positioning. In the initial stage of positioning, the energization period is gradually increased as shown in FIGS. 3 (B) and 3 (C). Here, the time until the current has risen (initial positioning) is 50 mS. The stator winding 4 has an inductance L as well as a resistance R. Therefore, the current is gradually increased.
図4は、位置決め定常期において、所定の一定電流が流れるように、通電期間を設定している。おおよそ100mS実行される。例として、バッテリー1の直流電圧をDC300V、固定子巻線4の各相の抵抗値Rを1Ω、キャリア周波数10kHz(キャリア周期100μS)とする。ここで、位置決め定常期におけるW相の相電流値を20Aとするためには、固定子巻線4の等価抵抗値が1.5Ωとなるので、DC30V相当を印加する必要がある。DC30Vは、DC300Vの10%である。従って、通電期間のDuty即ちΔtと表示した前半と後半の期間合計を10%(10μS)にすればよい。
In FIG. 4, the energization period is set so that a predetermined constant current flows in the stationary positioning period. Approximately 100 ms is executed. As an example, the DC voltage of the
図5に、W相の相電流の時間経過を示す。位置決め初期で電流が上昇し、位置決め定常期において上記所定の一定電流が流れる。ここで、位置決め時に固定子巻線4の温度が高く、固定子巻線4の各相の抵抗値Rが1、2Ωとなっていたとする。相電流のフィードバック制御がない場合、W相の相電流値は16.7A(20A/1.2)に低下する。また、相電流のフィードバック制御がある場合、W相の相電流値は20Aで変化しないが、通電期間のDuty即ちΔtと表示した前半と後半の期間合計が12%(12μS)になる。これにより、制御回路7は、固定子巻線4の各相の抵抗値Rは1、2Ωであると算出する。この位置決め定常期において算出した固定子巻線4の各相の抵抗値をRSとする。
FIG. 5 shows the time course of the W-phase phase current. The current increases in the initial stage of positioning, and the predetermined constant current flows in the stationary positioning period. Here, it is assumed that the temperature of the stator winding 4 is high during positioning, and the resistance value R of each phase of the stator winding 4 is 1, 2Ω. When there is no feedback control of the phase current, the phase current value of the W phase decreases to 16.7 A (20 A / 1.2). Further, when there is phase current feedback control, the phase current value of the W phase does not change at 20 A, but the total of the first half and the second half of the energization period displayed as Duty, that is, Δt, is 12% (12 μS). Thereby, the
上記位置決めするための電流値は20A前後と大きいため、電流センサ(シャント抵抗6)は小さな電流を検出する必要はない。また、直流であるために、小さな抵抗値を容易に算出できる。そして、起動運転前に常に行う磁石回転子5の位置決めソフトを応用するのみであるため、当該機能追加はソフト面でも負担が小さい。
Since the current value for positioning is as large as about 20 A, the current sensor (shunt resistor 6) does not need to detect a small current. Further, since it is direct current, a small resistance value can be easily calculated. And since only the positioning software of the
次に図5に示す起動運転に移る。W相電流について示したが、U相、V相に関しても位相が異なるのみで同様な挙動をする。制御回路7は、モータ11を構成する磁石回転子5による固定子巻線4の誘起電圧を演算し、磁石回転子5の位置推定を行う。このとき、位置決め定常期において算出した固定子巻線4の各相の抵抗値RSを使用する。U相を例に図6に示すように、誘起電圧をEU、相電流をiU、印加電圧をVU、インダクタンスをLとすると、EU=VU−RS・iU−LdiU/dtとなる。同様に、W相は、EW=VW−RS・iW−LdiW/dt、V相は、EV=VV−RS・iV−LdiV/dtとなる。制御回路7は、シャント抵抗6からの電圧により、これら3相分の電流値iU、iW、iVを検出する。これにより、各誘起電圧EU、EW、EVの算出即ち磁石回転子5の位置推定が可能となる。
Next, the start operation shown in FIG. Although the W-phase current is shown, the U-phase and the V-phase behave in the same way only with different phases. The
このとき、モータの起動運転時における磁石回転子の位置推定には、位置決め時に算出した固定子巻線4の抵抗値RSが用いられる。即ち、起動運転時の固定子巻線4の温度における固定子巻線4の抵抗値RSが用いられる。そのため、起動運転時の固定子巻線4の温度に係わらず正確な誘起電圧EU、EW、EVの算出を行うことができる。即ち、起動運転時のモータ温度に係わらず磁石回転子5の位置を正確に推定し起動することができる。また、温度センサ、配線、インターフェイス回路など特段の部品を追加する必要がなく、部品の増加、モータなどの大型化を招くことがない。
At this time, the resistance value RS of the stator winding 4 calculated at the time of positioning is used for estimating the position of the magnet rotor during the start-up operation of the motor. That is, the resistance value RS of the stator winding 4 at the temperature of the stator winding 4 at the start-up operation is used. Therefore, it is possible to accurately calculate the induced voltages EU, EW, EV regardless of the temperature of the stator winding 4 during the starting operation. That is, the position of the
そして、制御回路7は、この位置推定、回転数指令信号(図示せず)等に基づき、インバータ回路10を構成するスイッチング素子2を制御し、バッテリー1からの直流電圧をPWM変調でスイッチングすることにより、正弦波状の交流電流をモータ11の固定子巻線4へ出力する。制御回路7は、上アームスイッチング素子U、V、W、下アームスイッチング素子X、Y、Zと、ドライブ回路などを介して接続線18により接続されており、各スイッチング素子を制御している。スイッチング素子2がIGBT、パワーMOSFETの場合はゲート電圧を、パワートランジスタの場合はベース電流を制御する。
The
図5に示す定常運転においては、時間経過とともに固定子巻線4の温度が上昇する。そのため、上記誘起電圧EU、EW、EVの算出に用いる固定子巻線4の抵抗値RSは変更するのが望ましい。これをRN(図7に示す)とする。RNの値としては、たとえば、定常運転時における標準的な温度における抵抗値、エアコン用圧縮機の室温安定時における抵抗値、固定子巻線4の作動温度範囲の中央温度における抵抗値、固定子巻線4の作動温度範囲の最高温度における抵抗値とRSとの平均値などが考えられる。 In the steady operation shown in FIG. 5, the temperature of the stator winding 4 increases with time. Therefore, it is desirable to change the resistance value RS of the stator winding 4 used for calculating the induced voltages EU, EW, EV. This is called RN (shown in FIG. 7). As the value of RN, for example, a resistance value at a standard temperature during steady operation, a resistance value when the air conditioner compressor is stable at room temperature, a resistance value at the center temperature of the operating temperature range of the stator winding 4, a stator An average value of the resistance value and RS at the highest temperature in the operating temperature range of the winding 4 can be considered.
図1において、バッテリー電圧検出器8を設けている。抵抗によるバッテリー電圧の分圧により簡単に構成できる。このバッテリー電圧検出器8は、バッテリー1の直流電圧が変動しても印加電圧をVU、VW,VVを正確に出力するために設けている。これにより、誘起電圧も正確に算出することができる。バッテリー電圧検出器8は設けず、コントローラから通信によりバッテリー1の電圧情報を得ても良い。
In FIG. 1, a battery voltage detector 8 is provided. It can be easily configured by dividing the battery voltage by a resistor. The battery voltage detector 8 is provided to accurately output applied voltages VU, VW, and VV even when the DC voltage of the
尚、上記実施の形態において、固定子巻線4のU相とV相をS極に、W相をN極にして、4極の磁石回転子5を位置決めする場合を示したが、これに限るものではなく、固定子巻線4のS極N極の相は任意であり、2極、6極等にも、また、固定子巻線4の2相のみに電流を流す場合にも適用できる。シャント抵抗6は、電源ラインのプラス側に設けても良い。また、下アームスイッチング素子と電源ラインのマイナス側に設けても良い。電流センサとしては、シャント抵抗に限らず、ホール素子を用いた電流センサなど瞬時ピーク電流が検出できるものであれば良い。インバータ回路10とモータ11との間に設け、直接モータ電流(相電流)を検出しても良い。起動運転の期間は図5の例に限らず短くても良い。
In the above embodiment, the case where the U-phase and V-phase of the stator winding 4 are set to the S-pole and the W-phase is set to the N-pole is shown, and the 4-
(実施の形態2)
図8に、電動圧縮機40の右側にインバータ装置22を密着させて取り付けた図を示す。金属製筐体32の中に圧縮機構部28、モータ11等が設置されている。冷媒は、吸入口33から吸入され、圧縮機構部28(この例ではスクロール)がモータ11で駆動されることにより、圧縮される。この圧縮された冷媒は、モータ11を通過する際にモータ11を冷却し、吐出口34より吐出される。
(Embodiment 2)
FIG. 8 shows a diagram in which the
インバータ装置22は電動圧縮機40に取り付けられるように、ケース30を使用している。発熱源となるインバータ回路部10は、低圧配管38を介して低圧冷媒で冷却される。電動圧縮機40の内部でモータ11の固定子巻線4に接続されているターミナル39は、インバータ回路部10の出力部に接続される。保持部35でインバータ装置22に固定される接続線36には、バッテリー1への電源線と回転数信号を送信するエアコンコントローラ(図示せず)との信号線がある。
The
仮に、温度センサを設ける場合、高温高圧対応の温度センサ、高圧容器用の電気接続ターミナル39に端子追加が必要になり、複雑化大型化してしまう。また、高圧型圧縮機であるため、圧縮された高温高圧の冷媒が、モータ11を通過するため、モータ11の温度上昇が大きい。モータ11の温度が上昇した時点で停止し、すぐに起動させる場合には、モータ11の固定子巻線4の温度は高温になっている。電動圧縮機40はインバータ装置22を搭載することでサイズUPする。そのため、モータ温度に係わらず正確に磁石回転子の位置を推定し起動することができ、温度センサ、配線、インターフェイス回路など特段の部品を追加する必要がなく、部品の増加、モータなどの大型化を招くことがない本インバータ装置は有用である。
If a temperature sensor is provided, it is necessary to add terminals to the high-temperature and high-pressure compatible temperature sensor and the
尚、上記実施の形態において、電動圧縮機の圧縮機構部をスクロールとしたが、これに限るものではない。また、圧縮された冷媒がモータを冷却する高圧型について示したが、低圧型でもよい。定常運転においては、インバータ装置22の温度から固定子巻線4の温度を推定し、当該推定温度から固定子巻線4の抵抗値Rを算出しても良い。
In the above embodiment, the compression mechanism of the electric compressor is a scroll. However, the present invention is not limited to this. Moreover, although the compressed refrigerant showed about the high voltage | pressure type which cools a motor, a low voltage | pressure type may be sufficient. In steady operation, the temperature of the stator winding 4 may be estimated from the temperature of the
(実施の形態3)
図9は、本発明のインバータ装置を圧縮機に一体に構成(実施の形態2)し、空調装置に適用して車両60に搭載した一例を示す。インバータ装置一体型電動圧縮機61及び室外熱交換器63、室外ファン62が、車両60の前方のエンジンルーム(乃至モータルーム)に搭載される。一方、車両室内には室内送風ファン65、室内熱交換器67、エアコンコントローラ64が配置されている。空気導入口66から車外空気を吸込み、室内熱交換器67で熱交換した空気を車室内に吹き出す。
(Embodiment 3)
FIG. 9 shows an example in which the inverter device of the present invention is configured integrally with a compressor (Embodiment 2) and applied to an air conditioner and mounted on a
車両用においては、搭載スペースに制約があり、モータルーム(乃至エンジンルーム)など各種装置・部品の込み入った場所に搭載されることが多い。特にハイブリッドカーにおいては、モータ及びエンジンの双方ともが搭載されるため、電動圧縮機の搭載周辺は込み入っている。そのため、温度センサ、配線、インターフェイス回路など特段の部品を追加する必要がなく、部品の増加、モータなどの大型化を招くことがない本インバータ装置は大変好適である。また、エンジン近傍に搭載される場合、周囲温度が上昇するため、起動時のモータ温度に係わらず正確に磁石回転子の位置を推定し起動することができる本インバータ装置は有用である。 For vehicles, there is a limitation in the mounting space, and it is often mounted in a place where various devices and parts such as a motor room (or engine room) are complicated. In particular, in a hybrid car, both the motor and the engine are mounted, so the periphery of mounting the electric compressor is complicated. Therefore, it is not necessary to add special parts such as a temperature sensor, wiring, and interface circuit, and this inverter device that does not increase the number of parts and increase the size of the motor is very suitable. Moreover, since the ambient temperature rises when mounted near the engine, the present inverter device that is able to accurately estimate and start the position of the magnet rotor regardless of the motor temperature at the start is useful.
尚、上記各実施の形態において、直流電源をバッテリーとしたが、これに限るものではなく、商用交流電源を整流した直流電源などでもよい。モータをセンサレスDCブラシレスモータとしたが、リラクタンスモータ等位置決め必要なモータに適用できる。正弦波駆動に限らず位置決め時に相電流の検出が必要となる駆動方式に適用できる。また、PWM2相変調においても適用できる。 In each of the above embodiments, the DC power source is a battery. However, the present invention is not limited to this, and a DC power source rectified from a commercial AC power source may be used. Although the motor is a sensorless DC brushless motor, it can be applied to a motor that requires positioning, such as a reluctance motor. The present invention is not limited to sinusoidal driving, and can be applied to a driving method that requires detection of a phase current during positioning. It can also be applied to PWM two-phase modulation.
以上のように、本発明にかかるインバータ装置は、特段の部品追加は必要なく、起動時のモータ温度に係わらず正確に磁石回転子の位置を推定し起動することができる。そのため、各種民生用製品、各種産業用機器に適用できる。 As described above, the inverter device according to the present invention does not require any special components, and can accurately start and start the position of the magnet rotor regardless of the motor temperature at the time of startup. Therefore, it can be applied to various consumer products and various industrial equipment.
1 バッテリー
2 スイッチング素子
3 ダイオード
4 固定子巻線
5 磁石回転子
6 シャント抵抗(電流センサ)
7 制御回路
8 バッテリー電圧検出器
10 インバータ回路
11 センサレスDCブラシレスモータ
22 インバータ装置
40 電動圧縮機
60 車両
1
7 Control Circuit 8
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