JP2015070672A - 電動圧縮機 - Google Patents

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Abstract

【課題】スイッチング素子のスイッチング動作に起因した騒音を極力小さくしつつも、スイッチング素子の発熱を抑制すること。【解決手段】制御コンピュータ３０は、前記温度センサ３１により検出された温度が上昇し第１設定温度に達した旨の情報を得たときに第１駆動モードから第２駆動モードに切り換える。また、制御コンピュータ３０は、温度センサ３１により検出された温度が上昇し第１設定温度よりも高い第２設定温度に達した旨の情報を得たときに第２駆動モードから第３駆動モードに切り換える。【選択図】図２

Description

本発明は、電動圧縮機に関する。
例えば特許文献１に開示されているように、電動圧縮機は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮部と、圧縮部を駆動させる電動モータと、電動モータを駆動させるためのモータ駆動回路とを備えている。
一般に、電動モータの制御方式としては、パルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）が採用されている。モータ駆動回路は、電動モータの駆動電圧をパルス幅変調により制御する。具体的には、搬送波信号と呼ばれる高周波の三角波信号と、電圧を指示するための電圧指令信号とによってＰＷＭ信号を生成し、ＰＷＭ信号に基づいてスイッチング素子がスイッチング動作を行うことにより、直流電圧を交流電圧に変換する。このようにして得られた交流電圧を駆動電圧として電動モータに印加することにより、電動モータの駆動が制御される。
特開２００５−２０１１０８号公報
ところで、モータ駆動回路の制御には、三相変調制御と二相変調制御とがある。二相変調制御では、三相変調制御に比べてスイッチング素子のスイッチング動作の頻度が低いため、スイッチング素子のスイッチング動作により生じる発熱を抑制することができるという利点がある。しかし、二相変調制御は、三相変調制御に比べて電動モータの電流の変動が大きいため、スイッチング素子のスイッチング動作に起因した騒音が大きい。そこで、二相変調制御を行う際には、三角波信号の周波数（キャリア周波数）を高くすることにより、スイッチング素子のスイッチング動作に起因した騒音を小さくすることが考えられる。しかしながら、キャリア周波数を高くするほど、スイッチング素子のスイッチング動作の頻度が高くなるため、スイッチング素子のスイッチング動作により生じる発熱量が多くなり、スイッチング素子の温度が上昇してしまう。スイッチング素子の温度が高温になり過ぎると、スイッチング素子が破損してしまう虞がある。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、スイッチング素子のスイッチング動作に起因した騒音を極力小さくしつつも、スイッチング素子の発熱を抑制することができる電動圧縮機を提供することにある。
上記課題を解決する電動圧縮機は、圧縮部を駆動させる電動モータと、前記電動モータを駆動させるモータ駆動回路とを備え、前記モータ駆動回路は、直流電圧を交流電圧に変換するスイッチング素子を有する電動圧縮機であって、前記スイッチング素子の温度を検出する温度検出部と、前記モータ駆動回路の駆動モードを、キャリア周波数及び変調制御によって決定される第１駆動モード、第２駆動モード及び第３駆動モードのいずれかに切り換える切換部とを備え、前記切換部は、前記温度検出部により検出された温度が上昇し第１設定温度に達した旨の情報を得たときに前記第１駆動モードから前記第２駆動モードに切り換え、前記温度検出部により検出された温度が上昇し前記第１設定温度よりも高い第２設定温度に達した旨の情報を得たときに前記第１駆動モード又は前記第２駆動モードから前記第３駆動モードに切り換える。
これによれば、モータ駆動回路は、キャリア周波数及び変調制御によって決定されたスイッチング素子のスイッチング動作の頻度やスイッチング素子の発熱量が異なる第１駆動モード、第２駆動モード及び第３駆動モードで駆動される。そして、温度検出部により検出された温度が上昇し第１設定温度に達すると、切換部は、モータ駆動回路の駆動を第１駆動モードから第２駆動モードに切り換える。また、温度検出部により検出された温度が上昇し第１設定温度よりも高い第２設定温度に達すると、切換部は、モータ駆動回路の駆動を第１駆動モード又は第２駆動モードから第３駆動モードに切り換える。このように、温度検出部により検出された温度に基づいて、モータ駆動回路が、第１駆動モード、第２駆動モード及び第３駆動モードのいずれかで駆動されることで、スイッチング素子のスイッチング動作に起因した騒音を極力小さくしつつも、スイッチング素子の発熱を抑制することができる。
上記電動圧縮機において、前記第１駆動モードは予め設定されている第１キャリア周波数を用いるとともに二相変調制御を行い、前記第２駆動モードは前記第１キャリア周波数よりも低い第２キャリア周波数を用いるとともに三相変調制御を行い、前記第３駆動モードは前記第１キャリア周波数よりも低い第３キャリア周波数を用いるとともに二相変調制御を行うことが好ましい。
第１駆動モードは、第２キャリア周波数及び第３キャリア周波数よりも高い第１キャリア周波数を用いてモータ駆動回路の駆動を行うため、第２駆動モード及び第３駆動モードでモータ駆動回路の駆動が行われている場合に比べると、スイッチング素子のスイッチング動作に起因した騒音を抑えることができる。さらに、第１駆動モードは、第２キャリア周波数及び第３キャリア周波数よりも高い第１キャリア周波数を用いてモータ駆動回路の駆動を行うため、二相変調制御を行っても、スイッチング素子のスイッチング動作に起因した騒音が小さい。よって、第１駆動モードでモータ駆動回路の駆動を行う際に、三相変調制御を行う場合に比べて、スイッチング素子の発熱を抑制することができる。
第２駆動モードは、第１キャリア周波数よりも低い第２キャリア周波数を用いてモータ駆動回路の駆動を行うため、第１駆動モードでモータ駆動回路の駆動が行われている場合に比べると、スイッチング素子のスイッチング動作の頻度が低くなり、スイッチング素子の発熱を抑制することができる。さらに、第２駆動モードは、三相変調制御を行うため、二相変調制御に比べて電動モータの電流の変動が小さく、スイッチング素子のスイッチング動作に起因した騒音を小さくすることができる。
第３駆動モードは、第１キャリア周波数よりも低い第３キャリア周波数を用いてモータ駆動回路の駆動を行うため、第１駆動モードでモータ駆動回路の駆動が行われている場合に比べると、スイッチング素子のスイッチング動作の頻度が低くなり、スイッチング素子の発熱を抑制することができる。さらに、第３駆動モードは、二相変調制御を行うため、三相変調制御に比べてスイッチング素子のスイッチング動作の頻度が低く、第２駆動モードでモータ駆動回路の駆動が行われている場合に比べると、スイッチング素子の発熱を抑制することができる。
上記電動圧縮機において、前記切換部は、前記温度検出部により検出された温度が下降し前記第２設定温度よりも低い第３設定温度に達した旨の情報を得たときに前記第３駆動モードから前記第２駆動モードに切り換え、前記温度検出部により検出された温度が下降し前記第１設定温度よりも低い第４設定温度に達した旨の情報を得たときに前記第２駆動モード又は前記第３駆動モードから前記第１駆動モードに切り換えることが好ましい。
例えば、モータ駆動回路の駆動が、温度検出部により検出された温度の上昇に基づいて、切換部によって第３駆動モードに一度切り換えられていたとする。ここで、温度検出部により検出された温度が下降し第２設定温度よりも低い第３設定温度に達すると、切換部は、モータ駆動回路の駆動を、第３駆動モードから第２駆動モードに切り換える。また、例えば、モータ駆動回路が、温度検出部により検出された温度の上昇に基づいて、切換部によって第２駆動モード又は第３駆動モードに一度切り換えられていたとする。ここで、温度検出部により検出された温度が下降し第１設定温度よりも低い第４設定温度に達すると、切換部は、モータ駆動回路の駆動を、第２駆動モード又は第３駆動モードから第１駆動モードに切り換える。このように、温度状況に応じて、適宜最適な駆動モードに切り換えてモータ駆動回路を駆動させることができる。
上記電動圧縮機において、前記スイッチング素子の耐熱温度内において、前記第１駆動モードで駆動する温度領域が、前記第２駆動モード及び前記第３駆動モードで駆動する温度領域よりも広くなるように、前記第１設定温度、前記第２設定温度、前記第３設定温度及び前記第４設定温度が設定されていることが好ましい。
これによれば、第１駆動モード、第２駆動モード及び第３駆動モードのうち、最もスイッチング素子のスイッチング動作に起因した騒音が小さい第１駆動モードで駆動する温度領域を広くすることができ、スイッチング素子のスイッチング動作に起因した騒音を極力小さくすることができる。
上記電動圧縮機において、前記スイッチング素子の耐熱温度内において、前記第３駆動モードで駆動する温度領域が、前記第２駆動モードで駆動する温度領域よりも狭くなるように、前記第１設定温度、前記第２設定温度、前記第３設定温度及び前記第４設定温度が設定されていることが好ましい。
これによれば、第１駆動モード、第２駆動モード及び第３駆動モードのうち、最もスイッチング素子のスイッチング動作に起因した騒音が大きい第３駆動モードで駆動する温度領域を狭くすることができ、スイッチング素子のスイッチング動作に起因した騒音を極力小さくすることができる。
この発明によれば、スイッチング素子のスイッチング動作に起因した騒音を極力小さくしつつも、スイッチング素子の発熱を抑制することができる。
実施形態における電動圧縮機を示す側断面図。 モータ駆動回路の回路図。 （ａ）は二相変調制御における電動モータの電流の変動を示すグラフ、（ｂ）は三相変調制御における電動モータの電流の変動を示すグラフ。 （ａ）は二相変調制御におけるモータ駆動回路の出力電圧の変動を示すグラフ、（ｂ）は三相変調制御におけるモータ駆動回路の出力電圧の変動を示すグラフ。 第１駆動モード、第２駆動モード及び第３駆動モードを説明する一覧表。 スイッチング素子の温度変化を示すグラフ。
以下、電動圧縮機を具体化した一実施形態を図１〜図６にしたがって説明する。なお、本実施形態の電動圧縮機は、車両に搭載されるとともに車両空調装置に用いられる。
図１に示すように、電動圧縮機１０のハウジング１１内には、冷媒を圧縮して吐出する圧縮部１２と、圧縮部１２を駆動させる電動モータ１３とが収容されている。圧縮部１２は、ハウジング１１内に固定された固定スクロール１２ａと、固定スクロール１２ａに対向配置された可動スクロール１２ｂとで構成されている。電動モータ１３は、回転軸１５に止着されて回転軸１５と一体的に回転するロータ１３ａと、ハウジング１１の内周面に固定されたステータ１３ｂとから構成されている。
ハウジング１１の底壁にはカバー１６が取り付けられている。カバー１６とハウジング１１の底壁とによって区画される空間には、電動モータ１３を駆動させるためのモータ駆動回路２０（図１において破線で示す）が収容されている。本実施形態では、回転軸１５の軸線Ｌが延びる方向（軸方向）に沿って、圧縮部１２、電動モータ１３及びモータ駆動回路２０がこの順序で並設されている。
図２に示すように、モータ駆動回路２０は、複数のスイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、電流平滑化用のコンデンサ２３とを有する。各スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃにはダイオード２４が接続されている。ダイオード２４は、電動モータ１３で発生する逆起電力を直流電源２５に還流させる。
各スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃのベース側は、制御コンピュータ３０に信号接続されている。スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃのコレクタ側は、直流電源２５に接続されており、スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃのエミッタ側は、電動モータ１３のコイル１３ｃに接続されている。スイッチング素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃのエミッタ側は、直流電源２５に接続されており、スイッチング素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃのコレクタ側は、電動モータ１３のコイル１３ｃに接続されている。
モータ駆動回路２０は、電動モータ１３の駆動電圧をパルス幅変調により制御する。具体的には、搬送波信号と呼ばれる高周波の三角波信号と、電圧を指示するための電圧指令信号とによってＰＷＭ信号を生成し、ＰＷＭ信号に基づいてスイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃがスイッチング動作を行うことにより、直流電圧を交流電圧に変換する。このようにして得られた交流電圧を駆動電圧として電動モータ１３に印加することにより、電動モータ１３の駆動が制御される。
制御コンピュータ３０には、スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃの温度を検出する温度検出部としての温度センサ３１が電気接続されている。本実施形態の温度センサ３１は、スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃの近傍に設けられるサーミスタである。そして、温度センサ３１により検出された情報が制御コンピュータ３０に送られる。
制御コンピュータ３０は、モータ駆動回路２０の駆動モードを、キャリア周波数及び変調制御によって決定される第１駆動モードＭ１、第２駆動モードＭ２及び第３駆動モードＭ３のいずれかにモータ駆動回路２０の駆動を切り換える制御プログラムが記憶されている。なお、「キャリア周波数」とは三角波信号の周波数のことである。よって、制御コンピュータ３０は、第１駆動モードＭ１、第２駆動モードＭ２及び第３駆動モードＭ３のいずれかにモータ駆動回路２０の駆動を切り換える切換部として機能する。
図３（ａ）には二相変調制御における電動モータ１３の電流の変動を示すとともに、図３（ｂ）には三相変調制御における電動モータ１３の電流の変動を示す。図３（ａ）に示す波形Ｗ１は、図３（ｂ）に示す波形Ｗ２よりも変動が大きい。よって、二相変調制御は、三相変調制御に比べて電動モータ１３の電流の変動が大きく、スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃのスイッチング動作に起因した騒音が大きい。
図４（ａ）には二相変調制御におけるモータ駆動回路２０の出力電圧の変動を示すとともに、図４（ｂ）には三相変調制御におけるモータ駆動回路２０の出力電圧の変動を示す。三相変調制御では、全てのスイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃのスイッチング動作がロータ１３ａの３６０°常時行われる。二相変調制御では、スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃのうちのいずれかのスイッチング動作がロータ１３ａの６０°回転毎に停止される。すなわち、三相のうちのいずれか一相を順次停止させると同時に、他の二相のみスイッチング動作を行う。よって、二相変調制御は、三相変調制御に比べて、スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃのスイッチング動作の頻度が低い。
図５に示すように、第１駆動モードＭ１は、予め設定されている第１キャリア周波数Ｃ１（本実施形態では２０ｋＨｚ）を用いるとともに二相変調制御にてモータ駆動回路２０の駆動を行う。また、本実施形態では、第１キャリア周波数Ｃ１は可聴域外のキャリア周波数である。
第２駆動モードＭ２は、第１キャリア周波数Ｃ１よりも低い周波数である第２キャリア周波数Ｃ２（本実施形態では１０ｋＨｚ）を用いるとともに三相変調制御にてモータ駆動回路２０の駆動を行う。本実施形態では、第２キャリア周波数Ｃ２は可聴域内のキャリア周波数である。
第３駆動モードＭ３は、第１キャリア周波数Ｃ１よりも低い周波数である第３キャリア周波数Ｃ３（本実施形態では１０ｋＨｚ）を用いるとともに二相変調制御にてモータ駆動回路２０の駆動を行う。本実施形態では、第３キャリア周波数Ｃ３は可聴域内のキャリア周波数である。
制御コンピュータ３０には、温度センサ３１により検出された温度が上昇し第１設定温度Ｔ１に達した旨の情報を得たときに、モータ駆動回路２０の駆動を、第１駆動モードＭ１から第２駆動モードＭ２に切り換える制御プログラムが記憶されている。なお、第１設定温度は６０℃〜８０℃の範囲で設定されるのが好ましい。本実施形態では、第１設定温度は７０℃に設定されている。
また、制御コンピュータ３０には、温度センサ３１により検出された温度が上昇し第１設定温度Ｔ１よりも高い第２設定温度Ｔ２に達した旨の情報を得たときに、モータ駆動回路２０の駆動を、第２駆動モードＭ２から第３駆動モードＭ３に切り換える制御プログラムが記憶されている。なお、第２設定温度Ｔ２は８０℃〜１００℃の範囲で設定されるのが好ましい。本実施形態では、第２設定温度Ｔ２は９０℃に設定されている。なお、各スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃの耐熱温度は１５０℃である。
また、制御コンピュータ３０には、モータ駆動回路２０が第３駆動モードＭ３で駆動されている状態において、温度センサ３１により検出された温度が下降し第２設定温度Ｔ２よりも低い第３設定温度Ｔ３に達した旨の情報を得たときに、第３駆動モードＭ３から第２駆動モードＭ２に切り換える制御プログラムが記憶されている。なお、第３設定温度Ｔ３は、第１設定温度Ｔ１よりも高い温度に設定されている。本実施形態では、第３設定温度Ｔ３は８５℃である。
さらに、制御コンピュータ３０には、モータ駆動回路２０が第２駆動モードＭ２で駆動されている状態において、温度センサ３１により検出された温度が下降し第１設定温度Ｔ１よりも低い第４設定温度Ｔ４に達した旨の情報を得たときに、第２駆動モードＭ２から第１駆動モードＭ１に切り換える制御プログラムが記憶されている。本実施形態では、第４設定温度Ｔ４は６５℃である。
本実施形態では、各スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃの耐熱温度内において、第１駆動モードＭ１で駆動する温度領域が、第２駆動モードＭ２及び第３駆動モードＭ３で駆動する温度領域よりも広くなるように、第１設定温度Ｔ１、第２設定温度Ｔ２、第３設定温度Ｔ３及び第４設定温度Ｔ４が設定されている。また、各スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃの耐熱温度内において、第３駆動モードＭ３で駆動する温度領域が、第２駆動モードＭ２で駆動する温度領域よりも狭くなるように、第１設定温度Ｔ１、第２設定温度Ｔ２、第３設定温度Ｔ３及び第４設定温度Ｔ４が設定されている。
次に、本実施形態の作用について説明する。
図６に示すように、モータ駆動回路２０は、温度センサ３１により検出された温度が上昇し第１設定温度Ｔ１に達するまでは、第１駆動モードＭ１で駆動される。第１駆動モードＭ１は、第２キャリア周波数Ｃ２及び第３キャリア周波数Ｃ３よりも高い第１キャリア周波数Ｃ１を用いてモータ駆動回路２０の駆動を行う。このため、第２駆動モードＭ２及び第３駆動モードＭ３でモータ駆動回路２０の駆動が行われている場合に比べると、各スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃのスイッチング動作に起因した騒音が抑えられている。なお、本実施形態では、第１駆動モードＭ１における各スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃのスイッチング動作に起因した騒音は０（零）ｄＢである。
さらに、第１駆動モードＭ１は二相変調制御を行う。第１駆動モードＭ１は、第２キャリア周波数Ｃ２及び第３キャリア周波数Ｃ３よりも高い第１キャリア周波数Ｃ１を用いてモータ駆動回路２０の駆動を行うため、二相変調制御を行っても、各スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃのスイッチング動作に起因した騒音が小さい。よって、第１駆動モードＭ１でモータ駆動回路２０の駆動を行う際に、三相変調制御を行う場合に比べて、各スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃの発熱が抑制されている。
そして、温度センサ３１により検出された温度が上昇し第１設定温度Ｔ１に達すると、制御コンピュータ３０は、モータ駆動回路２０の駆動を第１駆動モードＭ１から第２駆動モードＭ２に切り換える。
第２駆動モードＭ２は、第１キャリア周波数Ｃ１よりも低い第２キャリア周波数Ｃ２を用いてモータ駆動回路２０の駆動を行う。このため、第１駆動モードＭ１でモータ駆動回路２０の駆動が行われている場合に比べると、各スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃのスイッチング動作の頻度が低くなり、各スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃの発熱が抑制される。
さらに、第２駆動モードＭ２は、三相変調制御を行うため、二相変調制御に比べて電動モータ１３の電流の変動が小さく、各スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃのスイッチング動作に起因した騒音が小さい。なお、本実施形態では、第２駆動モードＭ２における各スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃのスイッチング動作に起因した騒音は＋４ｄＢである。
また、温度センサ３１により検出された温度が上昇し第２設定温度Ｔ２に達すると、制御コンピュータ３０は、モータ駆動回路２０の駆動を第２駆動モードＭ２から第３駆動モードＭ３に切り換える。
第３駆動モードＭ３は、第１キャリア周波数Ｃ１よりも低い第３キャリア周波数Ｃ３を用いてモータ駆動回路２０の駆動を行う。このため、第１駆動モードＭ１でモータ駆動回路２０の駆動が行われている場合に比べると、各スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃのスイッチング動作の頻度が低くなり、各スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃの発熱が抑制される。
さらに、第３駆動モードＭ３は、二相変調制御を行う。このため、三相変調制御に比べて各スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃのスイッチング動作の頻度が低く、第２駆動モードＭ２でモータ駆動回路２０の駆動が行われている場合に比べると、各スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃの発熱が抑制される。なお、本実施形態では、第３駆動モードＭ３における各スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃのスイッチング動作に起因した騒音は＋１１ｄＢである。
第２設定温度Ｔ２は、第１設定温度Ｔ１よりも高い温度に設定されている。このため、例えば、第３駆動モードＭ３によって各スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃの耐熱温度の限界までモータ駆動回路２０の駆動を行うことができ、広範囲の温度領域でモータ駆動回路２０の駆動を行うことが可能となる。すなわち、広範囲の温度領域での電動圧縮機１０の運転が可能となる。
このように、温度センサ３１により検出された温度に基づいて、モータ駆動回路２０の駆動を、第１駆動モードＭ１、第２駆動モードＭ２及び第３駆動モードＭ３のいずれかに切り換える。これにより、各スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃのスイッチング動作に起因した騒音を極力小さくしつつも、各スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃの発熱が抑制される。その結果、各スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃの温度が高温になり過ぎて、各スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃが破損してしまうことが防止される。
また、制御コンピュータ３０は、モータ駆動回路２０が第３駆動モードＭ３で駆動されている状態において、温度センサ３１により検出された温度が下降し第２設定温度Ｔ２よりも低い第３設定温度Ｔ３に達した旨の情報を得たときに、モータ駆動回路２０の駆動を、第３駆動モードＭ３から第２駆動モードＭ２に切り換える。これによれば、温度センサ３１により検出された温度が、第２設定温度Ｔ２に対してまだ余裕があるにも拘わらず、第３駆動モードＭ３でモータ駆動回路２０の駆動が行われてしまうことが防止される。よって、第３駆動モードＭ３よりも各スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃのスイッチング動作に起因した騒音が小さい第２駆動モードＭ２でモータ駆動回路２０の駆動が行われる。
また、制御コンピュータ３０は、モータ駆動回路２０が第２駆動モードＭ２で駆動されている状態において、温度センサ３１により検出された温度が下降し第１設定温度Ｔ１よりも低い第４設定温度Ｔ４に達した旨の情報を得たときに、モータ駆動回路２０の駆動を、第２駆動モードＭ２から第１駆動モードＭ１に切り換える。これによれば、温度センサ３１により検出された温度が、第１設定温度Ｔ１に対してまだ余裕があるにも拘わらず、第２駆動モードＭ２でモータ駆動回路２０の駆動が行われてしまうことが防止される。よって、第２駆動モードＭ２よりも各スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃのスイッチング動作に起因した騒音が小さい第１駆動モードＭ１でモータ駆動回路２０の駆動が行われる。
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）制御コンピュータ３０は、温度センサ３１により検出された温度が上昇し第１設定温度Ｔ１に達した旨の情報を得たときに第１駆動モードＭ１から第２駆動モードＭ２に切り換える。また、制御コンピュータ３０は、温度センサ３１により検出された温度が上昇し第１設定温度Ｔ１よりも高い第２設定温度Ｔ２に達した旨の情報を得たときに第２駆動モードＭ２から第３駆動モードＭ３に切り換える。これによれば、モータ駆動回路２０は、キャリア周波数及び変調制御によって決定されたスイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃのスイッチング動作の頻度やスイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃの発熱量が異なる第１駆動モードＭ１、第２駆動モードＭ２及び第３駆動モードＭ３で駆動される。このように、温度センサ３１により検出された温度に基づいて、モータ駆動回路２０が、第１駆動モードＭ１、第２駆動モードＭ２及び第３駆動モードＭ３のいずれかで駆動される。これにより、各スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃのスイッチング動作に起因した騒音を極力小さくしつつも、各スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃの発熱を抑制することができる。
（２）第１駆動モードＭ１は、第２キャリア周波数Ｃ２及び第３キャリア周波数Ｃ３よりも高い第１キャリア周波数Ｃ１を用いてモータ駆動回路２０の駆動を行う。このため、第２駆動モードＭ２及び第３駆動モードＭ３でモータ駆動回路２０の駆動が行われている場合に比べると、スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃのスイッチング動作に起因した騒音を抑えることができる。さらに、第１駆動モードＭ１は、第２キャリア周波数Ｃ２及び第３キャリア周波数Ｃ３よりも高い第１キャリア周波数Ｃ１を用いてモータ駆動回路２０の駆動を行うため、二相変調制御を行っても、スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃのスイッチング動作に起因した騒音が小さい。よって、第１駆動モードＭ１でモータ駆動回路２０の駆動を行う際に、三相変調制御を行う場合に比べて、スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃの発熱を抑制することができる。
（３）第２駆動モードＭ２は、第１キャリア周波数Ｃ１よりも低い第２キャリア周波数Ｃ２を用いてモータ駆動回路２０の駆動を行う。このため、第１駆動モードＭ１でモータ駆動回路２０の駆動が行われている場合に比べると、スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃのスイッチング動作の頻度が低くなり、スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃの発熱を抑制することができる。さらに、第２駆動モードＭ２は、三相変調制御を行うため、二相変調制御に比べて電動モータ１３の電流の変動が小さく、スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃのスイッチング動作に起因した騒音を小さくすることができる。
（４）第３駆動モードＭ３は、第１キャリア周波数Ｃ１よりも低い第３キャリア周波数Ｃ３を用いてモータ駆動回路２０の駆動を行う。このため、第１駆動モードＭ１でモータ駆動回路２０の駆動が行われている場合に比べると、スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃのスイッチング動作の頻度が低くなり、スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃの発熱を抑制することができる。さらに、第３駆動モードＭ３は、二相変調制御を行う。このため、三相変調制御に比べてスイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃのスイッチング動作の頻度が低く、第２駆動モードＭ２でモータ駆動回路２０の駆動が行われている場合に比べると、スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃの発熱を抑制することができる。
（５）制御コンピュータ３０は、温度センサ３１により検出された温度が下降し第２設定温度Ｔ２よりも低い第３設定温度Ｔ３に達した旨の情報を得たときに第３駆動モードＭ３から第２駆動モードＭ２に切り換える。また、制御コンピュータ３０は、温度センサ３１により検出された温度が下降し第１設定温度Ｔ１よりも低い第４設定温度Ｔ４に達した旨の情報を得たときに第２駆動モードＭ２から第１駆動モードＭ１に切り換える。これによれば、モータ駆動回路２０の駆動が、温度センサ３１により検出された温度の上昇に基づいて、制御コンピュータ３０によって第３駆動モードＭ３に一度切り換えられたとしても、モータ駆動回路２０の駆動を第３駆動モードＭ３から第２駆動モードＭ２に切り換えることができる。また、モータ駆動回路２０の駆動が、温度センサ３１により検出された温度の上昇に基づいて、制御コンピュータ３０によって第２駆動モードＭ２に一度切り換えられたとしても、モータ駆動回路２０の駆動を第２駆動モードＭ２から第１駆動モードＭ１に切り換えることができる。このように、温度状況に応じて、適宜最適な駆動モードに切り換えてモータ駆動回路２０を駆動させることができる。
（６）スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃの耐熱温度内において、第１駆動モードＭ１で駆動する温度領域が、第２駆動モードＭ２及び第３駆動モードＭ３で駆動する温度領域よりも広くなるように、第１設定温度Ｔ１、第２設定温度Ｔ２、第３設定温度Ｔ３及び第４設定温度Ｔ４が設定されている。これによれば、第１駆動モードＭ１、第２駆動モードＭ２及び第３駆動モードＭ３のうち、最もスイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃのスイッチング動作に起因した騒音が小さい第１駆動モードＭ１で駆動する温度領域を広くすることができる。よって、スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃのスイッチング動作に起因した騒音を極力小さくすることができる。
（７）スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃの耐熱温度内において、第３駆動モードＭ３で駆動する温度領域が、第２駆動モードＭ２で駆動する温度領域よりも狭くなるように、第１設定温度Ｔ１、第２設定温度Ｔ２、第３設定温度Ｔ３及び第４設定温度Ｔ４が設定されている。これによれば、第１駆動モードＭ１、第２駆動モードＭ２及び第３駆動モードＭ３のうち、最もスイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃのスイッチング動作に起因した騒音が大きい第３駆動モードＭ３で駆動する温度領域を狭くすることができる。よって、スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃのスイッチング動作に起因した騒音を極力小さくすることができる。
（８）制御コンピュータ３０は、温度センサ３１により検出された温度が下降し第１設定温度Ｔ１よりも低い第４設定温度Ｔ４に達したときに、第２駆動モードＭ２で駆動されていたモータ駆動回路２０の駆動を、第１駆動モードＭ１に切り換える。これによれば、例えば、温度センサ３１により検出された温度が、第１設定温度Ｔ１に対してまだ余裕があるにも拘わらず、第２駆動モードＭ２でモータ駆動回路２０の駆動が行われてしまうことを防止することができる。
（９）第２設定温度Ｔ２は、第１設定温度Ｔ１よりも高い温度に設定されている。これによれば、例えば、第３駆動モードＭ３によって各スイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃの耐熱温度の限界までモータ駆動回路２０の駆動を行うことができ、広範囲の温度領域でモータ駆動回路２０の駆動を行うことができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態において、制御コンピュータ３０は、モータ駆動回路２０を第２駆動モードＭ２から駆動するように制御してもよい。すなわち、電動圧縮機１０の起動時に、温度センサ３１により検出された温度が第１設定温度Ｔ１を越えていた場合には、モータ駆動回路２０は第２駆動モードＭ２で駆動される。
○ 実施形態において、制御コンピュータ３０は、温度センサ３１により検出された温度に基づいて、モータ駆動回路２０の駆動を、第１駆動モードＭ１から第３駆動モードＭ３に切り換えるようにしてもよい。
○ 実施形態において、制御コンピュータ３０は、温度センサ３１により検出された温度に基づいて、モータ駆動回路２０の駆動を、第３駆動モードＭ３から第１駆動モードＭ１に切り換えるようにしてもよい。
○ 実施形態において、制御コンピュータ３０は、例えば、第１駆動モードＭ１から第２駆動モードＭ２に切り換えてから、所定時間経過後の温度センサ３１により検出された温度が、予め定められた温度まで下がっていたときに、第２駆動モードＭ２から第１駆動モードＭ１に切り換えるようにしてもよい。同様に、制御コンピュータ３０は、例えば、第２駆動モードＭ２から第３駆動モードＭ３に切り換えてから、所定時間経過後の温度センサ３１により検出された温度が、予め定められた温度まで下がっていたときに、第３駆動モードＭ３から第２駆動モードＭ２に切り換えるようにしてもよい。
○ 実施形態において、制御コンピュータ３０は、温度センサ３１により検出された温度を用いた計算値に基づいて、第１駆動モードＭ１、第２駆動モードＭ２及び第３駆動モードＭ３のいずれかにモータ駆動回路２０の駆動を切り換えるようにしてもよい。
○ 実施形態において、制御コンピュータ３０は、温度センサ３１により検出された温度を用いたマップに基づいて、第１駆動モードＭ１、第２駆動モードＭ２及び第３駆動モードＭ３のいずれかにモータ駆動回路２０の駆動を切り換えるようにしてもよい。
○ 実施形態において、第１駆動モードＭ１が三相変調制御を行うようにしてもよい。
○ 実施形態において、第１キャリア周波数Ｃ１は２０ｋＨｚよりも高い周波数であってもよい。
○ 実施形態において、第３キャリア周波数Ｃ３が第２キャリア周波数Ｃ２よりも低い周波数であってもよい。
○ 実施形態において、温度センサ３１として、例えば、熱電対や放射温度計などを用いてもよい。
○ 実施形態において、カバー１６がハウジング１１の周壁に固設されており、ハウジング１１の周壁とカバー１６とによって区画される空間にモータ駆動回路２０が収容されていてもよい。
○ 実施形態において、圧縮部１２は、例えば、ピストンタイプやベーンタイプ等であってもよい。
○ 実施形態において、電動圧縮機１０は、車両空調装置に用いられなくてもよく、その他の空調装置に用いられてもよい。
１０…電動圧縮機、１２…圧縮部、１３…電動モータ、２０…モータ駆動回路、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ…スイッチング素子、３０…切換部として機能する制御コンピュータ、３１…温度検出部としての温度センサ。

Claims (5)

  1. 圧縮部を駆動させる電動モータと、前記電動モータを駆動させるモータ駆動回路とを備え、前記モータ駆動回路は、直流電圧を交流電圧に変換するスイッチング素子を有する電動圧縮機であって、
    前記スイッチング素子の温度を検出する温度検出部と、
    前記モータ駆動回路の駆動モードを、キャリア周波数及び変調制御によって決定される第１駆動モード、第２駆動モード及び第３駆動モードのいずれかに切り換える切換部とを備え、
    前記切換部は、前記温度検出部により検出された温度が上昇し第１設定温度に達した旨の情報を得たときに前記第１駆動モードから前記第２駆動モードに切り換え、前記温度検出部により検出された温度が上昇し前記第１設定温度よりも高い第２設定温度に達した旨の情報を得たときに前記第１駆動モード又は前記第２駆動モードから前記第３駆動モードに切り換えることを特徴とする電動圧縮機。
  2. 前記第１駆動モードは予め設定されている第１キャリア周波数を用いるとともに二相変調制御を行い、前記第２駆動モードは前記第１キャリア周波数よりも低い第２キャリア周波数を用いるとともに三相変調制御を行い、前記第３駆動モードは前記第１キャリア周波数よりも低い第３キャリア周波数を用いるとともに二相変調制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機。
  3. 前記切換部は、前記温度検出部により検出された温度が下降し前記第２設定温度よりも低い第３設定温度に達した旨の情報を得たときに前記第３駆動モードから前記第２駆動モードに切り換え、前記温度検出部により検出された温度が下降し前記第１設定温度よりも低い第４設定温度に達した旨の情報を得たときに前記第２駆動モード又は前記第３駆動モードから前記第１駆動モードに切り換えることを特徴とする請求項２に記載の電動圧縮機。
  4. 前記スイッチング素子の耐熱温度内において、前記第１駆動モードで駆動する温度領域が、前記第２駆動モード及び前記第３駆動モードで駆動する温度領域よりも広くなるように、前記第１設定温度、前記第２設定温度、前記第３設定温度及び前記第４設定温度が設定されていることを特徴とする請求項３に記載の電動圧縮機。
  5. 前記スイッチング素子の耐熱温度内において、前記第３駆動モードで駆動する温度領域が、前記第２駆動モードで駆動する温度領域よりも狭くなるように、前記第１設定温度、前記第２設定温度、前記第３設定温度及び前記第４設定温度が設定されていることを特徴とする請求項４に記載の電動圧縮機。
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