JP2018003787A - Compressor motor control device and electric compressor - Google Patents

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篤 草刈
Atsushi Kusakari
篤 草刈
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the number of logics executed every time an electric compressor is stopped in its operation and further to restrict burden for processing and consumption power.SOLUTION: When a compressor 1 being operated is stopped, an electric current is flowed at a coil 5d of each of the phases of a stator 5c for a quite short time in which a rotor 5b is not rotated to attain α-axis current iα and β-axis current iβ from electric currents flowed at the coil 5d of each of the phases and an electric angle of an electric motor 5 is calculated in reference to a table from the combination of the attained values. Then, if the calculated electric angle is an electric angle corresponding to a rotating angle other than a rotating angle where it is stopped only when the compressor 1 is stopped due to loss of synchronism of the electric motor 5 or stoppage of electrical energization, it is judged that a mechanical lock is produced at the compressor 1.SELECTED DRAWING: Figure 16

Description

本発明は、電動コンプレッサとこれを回転させるモータの制御装置に関する。   The present invention relates to an electric compressor and a control device for a motor that rotates the electric compressor.

圧縮機構を電動モータで回転駆動させる電動コンプレッサが動作中に停止した場合、その理由としては、回転部分の潤滑不良や異物の噛み込み等による機械的なロックや、電動モータに対する回転速度指令値の急激な変化で生じた過負荷による電動モータの脱調等が考えられる。   If the electric compressor that drives the compression mechanism to rotate with the electric motor stops during operation, the reason for this is mechanical locking due to poor lubrication of the rotating part or biting of foreign matter, or the rotational speed command value for the electric motor. A step-out of the electric motor due to an overload caused by a sudden change can be considered.

電動コンプレッサの停止の原因が電動モータの過負荷にある場合は、電動コンプレッサを再起動させても差し支えない。しかし、原因が機械的なロックにある場合は、原因が解消しない限り再起動させても電動コンプレッサは停止したまま動作せず、むしろ、再起動により電動モータを過電流状態に陥らせて電動コンプレッサの状態をさらに悪化させる可能性がある。   If the cause of the stop of the electric compressor is an overload of the electric motor, the electric compressor may be restarted. However, if the cause is a mechanical lock, the electric compressor will not operate even if it is restarted unless the cause is resolved. Rather, it will cause the electric motor to fall into an overcurrent state by restarting the electric compressor. The situation may be further exacerbated.

そこで、電動コンプレッサの停止時に、停止が機械的なロックを原因とするものかどうかを確認することは非常に有用であり、そのための方法が従来から提案されている。この提案の方法では、電動コンプレッサの停止時に、電動モータの埋込磁石形(IPM:Interior permanent Magnet )のロータに電気角の360°分の高周波電流を流れさせてロータの停止角度を検出した後、直流の強制電流を流れさせる。   Therefore, it is very useful to confirm whether the stop is caused by a mechanical lock when the electric compressor is stopped, and a method for that purpose has been proposed. In the proposed method, when the electric compressor is stopped, a high-frequency current corresponding to 360 ° of the electrical angle is caused to flow through the rotor of an interior permanent magnet (IPM) rotor of the electric motor to detect the rotor stop angle. , Make a DC forced current flow.

機械的なロックが起こっていなければ、直流の強制電流を流れさせることで電動モータが回転して停止角度が変わるはずなので、その後に再び電気角の360°分の高周波電流を流れさせてロータの停止角度を検出し、先に検出した停止角度と一致するかどうかを判定する。これにより、機械的なロックが起きた場合にそのことを検出することができる(例えば、特許文献1)。   If there is no mechanical lock, the electric motor should rotate and the stop angle should change by allowing a DC forcing current to flow. A stop angle is detected, and it is determined whether or not it matches the previously detected stop angle. Thereby, when a mechanical lock | rock occurs, it can detect that (for example, patent document 1).

特許第4449290号公報Japanese Patent No. 4449290

しかし、上述した提案の方法は、電動コンプレッサの停止の度に、交流駆動と直流駆動との組み合わせによる複雑なロジックを実行して行わなければならず、処理の負担が大きいと共に消費電力が大きいというデメリットがある。   However, the proposed method described above must be performed by executing a complicated logic by a combination of AC driving and DC driving every time the electric compressor is stopped, and the processing load is large and the power consumption is large. There are disadvantages.

本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、電動コンプレッサの停止の度に実行するロジックの軽減を図り、処理の負担と消費電力の抑制を図ることができるコンプレッサモータ制御装置と、これを用いて好適な電動コンプレッサとを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to reduce the logic executed each time the electric compressor is stopped, and to reduce the processing load and power consumption. And it is providing the suitable electric compressor using this.

上記目的を達成するために、本発明の第1の態様によるコンプレッサモータ制御装置は、
吸入した気体が圧縮されるコンプレッサの圧縮機構の回転体に連結された回転軸を回転させるモータの制御装置において、
前記モータの停止中に該モータのコイルに位置検出用電流を通電させて、該コイルを流れた電流から、前記モータのステータの位置を基準とし前記モータのロータの電気角度に応じた直交座標系の軸電流を検出する軸電流検出手段と、
前記軸電流検出手段が検出した前記軸電流に対応する前記電気角度を検出する電気角度検出手段と、
前記電気角度検出手段が検出した前記電気角度を評価して、該評価の結果から、前記コンプレッサの機械的なロックが発生したことを検出するロック検出手段と、
を備える。
In order to achieve the above object, a compressor motor control device according to a first aspect of the present invention comprises:
In a motor control device that rotates a rotating shaft connected to a rotating body of a compression mechanism of a compressor in which inhaled gas is compressed,
An orthogonal coordinate system according to the electrical angle of the rotor of the motor based on the position of the stator of the motor from the current flowing through the coil by passing a current for position detection to the coil of the motor while the motor is stopped Shaft current detecting means for detecting the shaft current of
Electrical angle detection means for detecting the electrical angle corresponding to the shaft current detected by the shaft current detection means;
Lock detection means for evaluating the electrical angle detected by the electrical angle detection means, and detecting from the result of the evaluation that the mechanical lock of the compressor has occurred;
Is provided.

また、上記目的を達成するために、本発明の第2の態様による電動コンプレッサは、
吸引した気体が回転体の回転により圧縮される圧縮機構と、
前記回転体に連結された回転軸を回転させるモータと、
前記モータを制御する制御装置とを備えており、
前記制御装置として、請求項1、2、3、4又は5記載のコンプレッサモータ制御装置を用いている。
In order to achieve the above object, an electric compressor according to the second aspect of the present invention includes:
A compression mechanism in which the sucked gas is compressed by rotation of the rotating body;
A motor for rotating a rotating shaft connected to the rotating body;
A control device for controlling the motor,
The compressor motor control device according to claim 1, 2, 3, 4 or 5 is used as the control device.

本発明によれば、電動コンプレッサの停止の度に実行するロジックの軽減を図り、処理の負担と消費電力の抑制を図ることができる。   According to the present invention, it is possible to reduce the logic executed each time the electric compressor is stopped, and to reduce the processing load and power consumption.

本発明の一実施形態に係る電動コンプレッサを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the electric compressor which concerns on one Embodiment of this invention. 図1の圧縮機構の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the compression mechanism of FIG. 図1の電動コンプレッサの電気的構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the electrical structure of the electric compressor of FIG. 図1の圧縮機構のロータ回転角度と負荷トルクとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the rotor rotation angle of the compression mechanism of FIG. 1, and load torque. 図1の圧縮機構のロータの機械角度とロータが回転摩擦力により停止する回転角度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the mechanical angle of the rotor of the compression mechanism of FIG. 1, and the rotation angle which a rotor stops by rotational frictional force. 図1の電動モータのロータが有する磁極の対数を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the logarithm of the magnetic pole which the rotor of the electric motor of FIG. 1 has. 図1の圧縮機構のロータの機械角度と電動モータの電気角度とロータが回転摩擦力により停止する回転角度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the mechanical angle of the rotor of the compression mechanism of FIG. 1, the electrical angle of an electric motor, and the rotation angle which a rotor stops by rotational frictional force. 図1の電動モータのUVWの各相のコイルを流れる電流のベクトルをステータの位置を基準にしたα軸及びβ軸の直交座標系に変換した場合の各軸電流とロータの機械角度との関係を示すグラフである。The relationship between the current of each axis and the mechanical angle of the rotor when the vector of the current flowing through the coils of each phase of the UVW of the electric motor in FIG. 1 is converted into the α-axis and β-axis orthogonal coordinate systems based on the position of the stator. It is a graph which shows. 図8のα軸及びβ軸の各軸電流と電動モータの電気角度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between each axis | shaft current of (alpha) axis | shaft of FIG. 8, and the electrical angle of an electric motor. 図8のα軸及びβ軸の各軸電流と電動モータの電気角度とロータが回転摩擦力により停止する回転角度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between each axial electric current of (alpha) axis | shaft of FIG. 図3のモータ制御部が電動モータの電気角度を検出するためにステータのコイルに通電する際のインバータ回路の状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state of the inverter circuit at the time of energizing the coil of a stator in order for the motor control part of FIG. 3 to detect the electrical angle of an electric motor. 図11のインバータ回路に対するモータ制御部のスイッチング波形と電動モータのコイルを流れた電流の波形との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the switching waveform of the motor control part with respect to the inverter circuit of FIG. 11, and the waveform of the electric current which passed through the coil of the electric motor. 図3のモータ制御部が行った通電により求めた電動モータのコイルのα軸電流及びβ軸電流を示すグラフである。It is a graph which shows the alpha-axis current and beta-axis current of the coil of the electric motor calculated | required by the electricity supply which the motor control part of FIG. 3 performed. 図3のモータ制御部がコンプレッサの停止時に行う制御の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the control which the motor control part of FIG. 3 performs when a compressor stops. 図14の電気角度検出処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the electrical angle detection process of FIG. 図1の圧縮機構のロータの機械角度とロータが回転摩擦力により停止する回転角度とコンプレッサの機械的なロック時にロータが停止する回転角度との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the mechanical angle of the rotor of the compression mechanism of FIG. 1, the rotation angle which a rotor stops by rotational friction force, and the rotation angle which a rotor stops at the time of a mechanical lock of a compressor. 本発明の他の実施形態に係る電動コンプレッサにおける図3のモータ制御部がコンプレッサの停止時に行う制御の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the control which the motor control part of FIG. 3 in the electric compressor which concerns on other embodiment of this invention performs when a compressor stops.

以下、本発明をベーンロータリー式の圧縮機構を有する電動コンプレッサに適用した場合の実施形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an electric compressor having a vane rotary type compression mechanism will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の一実施形態に係る電動コンプレッサの概略構成を示す正断面図、図2は図1の圧縮機構の拡大断面図である。なお、本実施形態では、3つのベーンを有するベーンロータリー式の圧縮機構を有する電動コンプレッサを例に取って説明する。図1に示す本実施形態の電動コンプレッサ1は、回転式の圧縮機構3を電動モータ5で駆動して冷媒を圧縮するものである。   FIG. 1 is a front sectional view showing a schematic configuration of an electric compressor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged sectional view of the compression mechanism of FIG. In the present embodiment, an electric compressor having a vane rotary type compression mechanism having three vanes will be described as an example. An electric compressor 1 according to the present embodiment shown in FIG. 1 compresses a refrigerant by driving a rotary compression mechanism 3 with an electric motor 5.

そして、電動コンプレッサ1(請求項中のコンプレッサに相当)は、圧縮機構3及び電動モータ5の他、これらが収容されるハウジング7、及び、コントローラ15を有している。   The electric compressor 1 (corresponding to the compressor in the claims) includes a compression mechanism 3 and an electric motor 5, a housing 7 in which these are accommodated, and a controller 15.

圧縮機構3は、一対のサイドブロック3a,3bと、これらによって挟持されたシリンダブロック3cと、シリンダブロック3cの内部に形成された楕円形のシリンダ室3dに収容した円柱状のロータ3eとを有している。   The compression mechanism 3 includes a pair of side blocks 3a and 3b, a cylinder block 3c sandwiched between them, and a columnar rotor 3e accommodated in an elliptical cylinder chamber 3d formed inside the cylinder block 3c. doing.

ロータ3e(請求項中の回転体に相当)は、サイドブロック3a,3bの軸受部3f,3gで軸受された電動モータ5の回転軸5aに取り付けられており、図2に示すように、ロータ3eの周面に開口する3つのベーン溝31には、ロータ3eの周面から出没可能にベーン33がそれぞれ支持されている。ベーン溝31及びベーン33は、ロータ3eの回転方向X(正方向)に120゜ずつ間隔をおいて配置されている。   The rotor 3e (corresponding to the rotating body in the claims) is attached to the rotating shaft 5a of the electric motor 5 supported by the bearing portions 3f, 3g of the side blocks 3a, 3b. As shown in FIG. A vane 33 is supported in each of the three vane grooves 31 opened on the peripheral surface of 3e so as to be able to protrude and retract from the peripheral surface of the rotor 3e. The vane groove 31 and the vane 33 are arranged at intervals of 120 ° in the rotation direction X (forward direction) of the rotor 3e.

ロータ3eが電動モータ5によりシリンダ室3d内で回転方向X(正方向)に回転されると、ロータ3eの各ベーン33がシリンダ室3dの内周面に倣ってベーン溝31から出没し、ロータ3eと隣り合う2つのベーン33とシリンダ室3dとで構成される圧縮室35の容積が変化する。   When the rotor 3e is rotated in the rotation direction X (positive direction) in the cylinder chamber 3d by the electric motor 5, each vane 33 of the rotor 3e protrudes and retracts from the vane groove 31 along the inner peripheral surface of the cylinder chamber 3d. The volume of the compression chamber 35 composed of the two vanes 33 adjacent to 3e and the cylinder chamber 3d changes.

そして、圧縮室35の容積が増加する間に、サイドブロック3aに形成した吸入口(図示せず)を通じて低圧の冷媒が吸入され、吸入された冷媒が、圧縮室35の容積の減少に伴い圧縮される。圧縮された高圧の冷媒は、シリンダブロック3cの吐出ポート3lの吐出弁3mを開弁させ、さらに、サイドブロック3bに形成した吐出口(図示せず)から吐出される。   Then, while the volume of the compression chamber 35 increases, a low-pressure refrigerant is sucked through a suction port (not shown) formed in the side block 3 a, and the sucked refrigerant is compressed as the volume of the compression chamber 35 decreases. Is done. The compressed high-pressure refrigerant opens the discharge valve 3m of the discharge port 3l of the cylinder block 3c, and is further discharged from a discharge port (not shown) formed in the side block 3b.

図1に示すように、電動モータ5(請求項中のモータに相当)は、回転軸5aに取り付けられたロータ5b(請求項中のロータに相当)と、ロータ5bの外側に配置されたステータ5cとを有している。ステータ5cは複数の極に対応したティース(図示せず)を有しており、各ティースにはコイル5dがそれぞれ巻回されている。電動モータ5は、各コイル5dに所定のパターンで電圧を印加することでステータ5cに回転磁界を発生させることで、ロータ5bを回転させる。   As shown in FIG. 1, an electric motor 5 (corresponding to a motor in claims) includes a rotor 5b (corresponding to a rotor in claims) attached to a rotating shaft 5a, and a stator disposed outside the rotor 5b. 5c. The stator 5c has teeth (not shown) corresponding to a plurality of poles, and a coil 5d is wound around each tooth. The electric motor 5 rotates the rotor 5b by generating a rotating magnetic field in the stator 5c by applying a voltage in a predetermined pattern to each coil 5d.

ハウジング7は、一端が閉塞された円筒状を呈している。このハウジング7には圧縮機構3が収容されており、収容された圧縮機構3によりハウジング7の内部は、サイドブロック3bが露出する閉塞側の密閉された吐出室7aと、サイドブロック3aが露出する開口側の吸入室7bとに仕切られている。吸入室7bには電動モータ5が収容されており、吸入室7bは、ハウジング7の開口7cに取り付けた蓋部9によって密閉されている。   The housing 7 has a cylindrical shape with one end closed. The housing 7 accommodates the compression mechanism 3, and the accommodated compression mechanism 3 exposes the inside of the housing 7 to the closed discharge chamber 7 a on the closed side where the side block 3 b is exposed and the side block 3 a. It is partitioned off from the suction chamber 7b on the opening side. An electric motor 5 is accommodated in the suction chamber 7 b, and the suction chamber 7 b is sealed by a lid portion 9 attached to the opening 7 c of the housing 7.

上述した吸入室7bは、圧縮機構3によって圧縮する低温低圧の冷媒が、電動コンプレッサ1の外部(例えば、冷凍サイクルの蒸発器)から不図示の吸入ポートを介して吸入される空間である。   The suction chamber 7b described above is a space where the low-temperature and low-pressure refrigerant compressed by the compression mechanism 3 is sucked from the outside of the electric compressor 1 (for example, an evaporator of the refrigeration cycle) through a suction port (not shown).

また、圧縮機構3によって吸入室7bと気密に仕切られた吐出室7aは、圧縮機構3によって圧縮された高温高圧の冷媒を、不図示の吐出ポートを介して電動コンプレッサ1の外部(例えば、冷凍サイクルの凝縮器)に吐出する空間である。この吐出室7aの下部には、潤滑油11が貯留される液溜まり部7dが形成されている。この液溜まり部7dには、吐出室7a内の液相の冷媒(図示せず)も滞留される。   Further, the discharge chamber 7a, which is hermetically partitioned from the suction chamber 7b by the compression mechanism 3, allows the high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the compression mechanism 3 to be discharged to the outside of the electric compressor 1 (for example, refrigeration This is the space discharged to the condenser of the cycle. A liquid reservoir 7d for storing the lubricating oil 11 is formed in the lower portion of the discharge chamber 7a. A liquid phase refrigerant (not shown) in the discharge chamber 7a is also retained in the liquid reservoir 7d.

液溜まり部7dの潤滑油11は、吐出室7aの冷媒の圧力によりサイドブロック3a,3bの軸受部3f,3gに供給されて、軸受部3f,3gが軸受する回転軸5aの潤滑に用いられる。軸受部3f,3gは、サイドブロック3a,3bの回転軸5aが貫通する貫通孔の内周面に形成された環状溝からなる。   The lubricating oil 11 in the liquid pool portion 7d is supplied to the bearing portions 3f and 3g of the side blocks 3a and 3b by the pressure of the refrigerant in the discharge chamber 7a, and is used for lubricating the rotating shaft 5a that the bearing portions 3f and 3g support. . The bearing portions 3f and 3g are formed by annular grooves formed on the inner peripheral surface of the through hole through which the rotation shaft 5a of the side blocks 3a and 3b passes.

サイドブロック3aの軸受部3fには、サイドブロック3bの通路3hと、シリンダブロック3cの通路3iと、サイドブロック3aの通路3jとを介して、液溜まり部7dの潤滑油11が供給される。サイドブロック3bの軸受部3gには、サイドブロック3bの通路3kを介して液溜まり部7dの潤滑油11が供給される。   The lubricating oil 11 in the liquid reservoir 7d is supplied to the bearing portion 3f of the side block 3a through the passage 3h of the side block 3b, the passage 3i of the cylinder block 3c, and the passage 3j of the side block 3a. The lubricating oil 11 in the liquid reservoir 7d is supplied to the bearing portion 3g of the side block 3b through the passage 3k of the side block 3b.

サイドブロック3a,3bの軸受部3f,3gに供給された潤滑油11は、回転軸5aとの隙間を経て吸入室7bに流入し、吸入室7bの底部に溜まる。吸入室7bの底部には、吸入室7bに吸入された液相の冷媒も溜まる。吸入室7bの底部に溜まった潤滑油11や液相の冷媒は、吸入室7bの冷媒の流れに乗って圧縮機構3のシリンダ室3dに吸入され、ここで圧縮された高圧の冷媒に混じって吐出室7aに吐出される。   The lubricating oil 11 supplied to the bearing portions 3f and 3g of the side blocks 3a and 3b flows into the suction chamber 7b through a gap with the rotating shaft 5a and accumulates at the bottom of the suction chamber 7b. The liquid-phase refrigerant sucked into the suction chamber 7b also collects at the bottom of the suction chamber 7b. Lubricating oil 11 and liquid-phase refrigerant accumulated at the bottom of the suction chamber 7b ride on the refrigerant flow in the suction chamber 7b and are sucked into the cylinder chamber 3d of the compression mechanism 3, where they are mixed with the compressed high-pressure refrigerant. It is discharged into the discharge chamber 7a.

そこで、吐出室7aには、高圧の冷媒から潤滑油11を分離する油分離器7eが設けられている。油分離器7eによって冷媒から分離された潤滑油11は、吐出室7a内の液相の冷媒(図示せず)と共に、吐出室7aの下部の液溜まり部7dに滞留される。   Therefore, the discharge chamber 7a is provided with an oil separator 7e that separates the lubricating oil 11 from the high-pressure refrigerant. The lubricating oil 11 separated from the refrigerant by the oil separator 7e is retained in the liquid reservoir 7d at the lower part of the discharge chamber 7a together with the liquid-phase refrigerant (not shown) in the discharge chamber 7a.

コントローラ15(請求項中の制御装置及びコンプレッサモータ制御装置に相当)は、図3の説明図に示すように、インバータ回路15aとモータ制御部15bとを有している。   The controller 15 (corresponding to the control device and the compressor motor control device in the claims) has an inverter circuit 15a and a motor control unit 15b as shown in the explanatory diagram of FIG.

インバータ回路15aは、直流電源13の電力を交流に変換して電動モータ5のステータ5cのU,V,W各相のコイル5dに供給するものである。そして、インバータ回路15aは、各相のコイル5dに対応する上アーム及び下アームの電力用スイッチング素子として、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor 、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)Q1〜Q6を有している。   The inverter circuit 15 a converts the electric power of the DC power supply 13 into AC and supplies it to the U, V, W phase coils 5 d of the stator 5 c of the electric motor 5. The inverter circuit 15a includes IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) Q1 to Q6 as power switching elements for the upper arm and the lower arm corresponding to the coils 5d of each phase.

なお、IGBTQ1〜Q6は、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor 、電界効果トランジスタ)等のパワートランジスタに置き換えてもよい。   The IGBTs Q1 to Q6 may be replaced with power transistors such as MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors).

モータ制御部15b(請求項中の軸電流検出手段、電気角度検出手段及び起動制御手段に相当)は、電動モータ5のステータ5cに回転磁界を発生させるための所定のパターンによる各コイル5dへの電圧印加を制御するもので、例えば、マイクロコンピュータによって構成される。   The motor control unit 15b (corresponding to the shaft current detection means, the electrical angle detection means, and the activation control means in the claims) applies to each coil 5d according to a predetermined pattern for generating a rotating magnetic field in the stator 5c of the electric motor 5. For controlling voltage application, for example, a microcomputer is used.

モータ制御部15bは、ロータ5bが一定の回転速度に達した後の定常期間において、各コイル5dへの電圧印加をセンサレスベクトル制御によって行う。センサレスベクトル制御では、ステータ5cの励磁されていない相のコイル5dを流れる誘導電流又は電圧を利用してロータ5bの回転角度をセンサレスで特定し、ロータ5bの回転角度に合わせて回転磁界が回転するように、各コイル5dに電圧が印加される。   The motor control unit 15b performs voltage application to each coil 5d by sensorless vector control in a steady period after the rotor 5b reaches a constant rotational speed. In sensorless vector control, the rotation angle of the rotor 5b is specified sensorlessly using the induced current or voltage flowing through the non-excited phase coil 5d of the stator 5c, and the rotating magnetic field rotates in accordance with the rotation angle of the rotor 5b. Thus, a voltage is applied to each coil 5d.

一方、ロータ5bが回転し始めてから一定の回転速度に達するまでの始動期間には、ステータ5cのコイル5dを流れる誘導電流又は電圧が小さいので、これを利用してロータ5bの回転角度を特定することができない。そこで、モータ制御部15bは、始動期間において、各コイル5dへの電圧印加を同期制御(同期運転)によって行う。同期制御では、回転角度が不明なロータ5bがステータ5cに発生する回転磁界の回転に同期して回転するように、各コイル5dに電圧が印加される。   On the other hand, since the induced current or voltage flowing through the coil 5d of the stator 5c is small during the start-up period from when the rotor 5b starts to reach a certain rotational speed, the rotation angle of the rotor 5b is specified using this. I can't. Accordingly, the motor control unit 15b performs voltage application to each coil 5d by synchronous control (synchronous operation) during the start-up period. In the synchronous control, a voltage is applied to each coil 5d so that the rotor 5b whose rotation angle is unknown rotates in synchronization with the rotation of the rotating magnetic field generated in the stator 5c.

なお、同期制御時には、モータ制御部15bは、圧縮機構3のロータ3eの始動トルクを上回るトルクが発生するように、ステータ5cのU,V,Wの各相のコイル5dに電圧を印加して、電動コンプレッサ1の起動が失敗しないようにする必要がある。   During synchronous control, the motor control unit 15b applies a voltage to the coils 5d of the U, V, and W phases of the stator 5c so that a torque exceeding the starting torque of the rotor 3e of the compression mechanism 3 is generated. It is necessary to prevent the electric compressor 1 from starting up.

ところで、図4のグラフに示すように、ロータ3eの負荷トルクは、ロータ3eの回転角度によって変動する。ロータ3eの回転角度によって負荷トルクが変動するのは、ロータ3eの回転に伴いシリンダ室3d内の隣り合う2つのベーン33,33間の圧縮室35の容積が変化し、圧縮室35内の冷媒が圧縮されて圧力上昇するのに起因している。   Incidentally, as shown in the graph of FIG. 4, the load torque of the rotor 3e varies depending on the rotation angle of the rotor 3e. The load torque varies depending on the rotation angle of the rotor 3e because the volume of the compression chamber 35 between the two adjacent vanes 33 and 33 in the cylinder chamber 3d changes as the rotor 3e rotates, and the refrigerant in the compression chamber 35 changes. This is because the pressure increases due to compression.

つまり、圧縮室35に冷媒が吸入されるときのロータ3eの回転角度では、圧縮室35内の冷媒圧力が低いのでロータ3eの負荷トルクは低い。一方、吸入された冷媒が圧縮室35内で吐出寸前まで圧縮されたときのロータ3eの回転角度では、圧縮室35内の冷媒圧力が高いのでロータ3eの負荷トルクは高い。このため、ロータ3eの負荷トルクの変動は、ロータ3eの回転に連動した周期で変動する。   That is, at the rotation angle of the rotor 3e when the refrigerant is sucked into the compression chamber 35, the load torque of the rotor 3e is low because the refrigerant pressure in the compression chamber 35 is low. On the other hand, at the rotation angle of the rotor 3e when the sucked refrigerant is compressed to the point of discharge in the compression chamber 35, the load torque of the rotor 3e is high because the refrigerant pressure in the compression chamber 35 is high. For this reason, the fluctuation of the load torque of the rotor 3e fluctuates at a period interlocked with the rotation of the rotor 3e.

また、電動モータ5を停止した際にロータ3eは、吐出室7aの冷媒圧力と吸入室7bの冷媒圧力との差圧によって逆方向に回転(逆回転)する。シリンダ室3dの内周面に対するベーン33の摺動によりロータ3eに対してかかる回転摩擦力が、吐出室7aの冷媒圧力と吸入室7bの冷媒圧力との差圧を超えると、ロータ3eの逆回転が停止する。   Further, when the electric motor 5 is stopped, the rotor 3e rotates in the reverse direction (reverse rotation) by the differential pressure between the refrigerant pressure in the discharge chamber 7a and the refrigerant pressure in the suction chamber 7b. When the rotational friction force applied to the rotor 3e due to the sliding of the vane 33 with respect to the inner peripheral surface of the cylinder chamber 3d exceeds the differential pressure between the refrigerant pressure in the discharge chamber 7a and the refrigerant pressure in the suction chamber 7b, the reverse of the rotor 3e. The rotation stops.

そして、本実施形態の電動コンプレッサ1では、ロータ3eの周面に120゜間隔で形成した3つのベーン溝35から突出した3つのベーン33がシリンダ室3dの内周面をそれぞれ摺動する。このため、電動モータ5の停止後に逆回転したロータ3eがベーン33とシリンダ室3dの内周面との回転摩擦力(ベーンフリクション)により停止する位置は、図5のグラフに示すように、ロータ3eが1回転する間に120゜間隔で3箇所存在する。   In the electric compressor 1 of the present embodiment, the three vanes 33 protruding from the three vane grooves 35 formed on the peripheral surface of the rotor 3e at intervals of 120 ° slide on the inner peripheral surface of the cylinder chamber 3d. For this reason, the position where the rotor 3e, which rotates in reverse after the electric motor 5 stops, is stopped by the rotational frictional force (vane friction) between the vane 33 and the inner peripheral surface of the cylinder chamber 3d, as shown in the graph of FIG. There are three locations at intervals of 120 ° during one rotation of 3e.

ロータ5bの回転角度を検出する方法としては、電動モータ5のロータ5bがステータ5cのU,V,Wの各相のコイル5dに通電した際にコイル5dを実際に流れた電流から検出される、電動モータ5の電気角度を用いることが考えられる。   As a method for detecting the rotation angle of the rotor 5b, it is detected from the current that actually flows through the coil 5d when the rotor 5b of the electric motor 5 energizes the coils 5d of the U, V, and W phases of the stator 5c. It is conceivable to use the electrical angle of the electric motor 5.

ここで、電動モータ5の電気角度は、ロータ5bの永久磁石による磁極の対数(極対数)をロータ5bの回転角度に乗じた角度である。本実施形態では、図6の説明図に示すように、ロータ5bがS極とN極との対を2つ有しているので、極対数が2つであるロータ5bの回転角度に対して電動モータ5の電気角度は、図7のグラフに示すように、2倍の角度となる。   Here, the electrical angle of the electric motor 5 is an angle obtained by multiplying the rotation angle of the rotor 5b by the number of magnetic pole pairs (number of pole pairs) formed by the permanent magnets of the rotor 5b. In the present embodiment, as shown in the explanatory diagram of FIG. 6, the rotor 5 b has two pairs of the S pole and the N pole, and therefore, with respect to the rotation angle of the rotor 5 b having two pole pairs. The electrical angle of the electric motor 5 is twice as shown in the graph of FIG.

ところで、ステータ5cのコイル5dを流れた電流から電動モータ5の電気角度を求める際には、コイル5dを流れた電流のベクトルを座標変換により、ステータ5cの位置を基準とする直交座標系(α軸、β軸)のベクトルに変換する。   By the way, when the electric angle of the electric motor 5 is obtained from the current flowing through the coil 5d of the stator 5c, the orthogonal coordinate system (α (Axis, β axis) vector.

座標変換後の直交座標系における各軸の電流(α軸電流iα、β軸電流iβ)は、図8のグラフに示すように、電動モータ5の電気角度の2倍の周期で変化する。このような変化は、電動モータ5が、図6に示すような、永久磁石を内部に埋め込んだ埋込磁石形(IPM:Interior permanent Magnet )のロータ5bを用いたIPMモータである場合に顕著となる。これは、電動モータ5のモータトルクがマグネットトルクとリラクタンストルクとを合成したものとなるからである。   The currents (α-axis current iα, β-axis current iβ) in the orthogonal coordinate system after the coordinate conversion change at a cycle twice the electrical angle of the electric motor 5 as shown in the graph of FIG. Such a change is significant when the electric motor 5 is an IPM motor using an interior permanent magnet (IPM) rotor 5b in which a permanent magnet is embedded as shown in FIG. Become. This is because the motor torque of the electric motor 5 is a combination of the magnet torque and the reluctance torque.

また、永久磁石を表面に露出させた表面磁石形(SPM:Surface Permanent Magnet )のロータ5bを用いたSPMモータでも、モータトルクが若干のリラクタンストルクを含んでいる。このため、電動モータ5がSPMモータである場合でも、図8のグラフに示す変化よりも振幅は小さいものの、α軸電流iαやβ軸電流iβの周期的な変化が生じる。   Even in an SPM motor using a surface permanent magnet (SPM) rotor 5b with a permanent magnet exposed on the surface, the motor torque includes a slight reluctance torque. For this reason, even when the electric motor 5 is an SPM motor, although the amplitude is smaller than the change shown in the graph of FIG. 8, the α-axis current iα and the β-axis current iβ periodically change.

そして、電動モータ5の脱調や通電停止により圧縮機構3のロータ3eがベーン33とシリンダ室3dの内周面との回転摩擦力で停止する3つの回転角度に対応する電気角度では、各電気角度に対応するα軸電流iα及びβ軸電流iβの値は、図10のC,D,Eの各点のように、それぞれ異なる値の組み合わせとなる。   Then, at the electrical angles corresponding to the three rotational angles at which the rotor 3e of the compression mechanism 3 is stopped by the rotational frictional force between the vane 33 and the inner peripheral surface of the cylinder chamber 3d due to the step-out of the electric motor 5 or the stop of energization, The values of the α-axis current iα and the β-axis current iβ corresponding to the angle are combinations of different values as indicated by points C, D, and E in FIG.

そこで、本実施形態の電動コンプレッサ1では、電動モータ5を起動する前にモータ制御部15bが、ロータ5bが回転しない程度のごく短時間に亘って、電動モータ5の電気角度を検出するための通電を、ステータ5cの各相のコイル5dに対して行う。   Therefore, in the electric compressor 1 of the present embodiment, before starting the electric motor 5, the motor control unit 15b detects the electric angle of the electric motor 5 for such a short time that the rotor 5b does not rotate. Energization is performed on the coils 5d of each phase of the stator 5c.

この通電では、例えば1シャント方式を利用し、図11の説明図に示すパターンでインバータ回路15aのIGBTQ1,Q5,Q6をオンさせるための、図12のグラフの上部に示すパルス信号を、モータ制御部15bが出力する。これにより、図12のグラフの下部に示す波形の電流(iu,iv,iw)がステータ5cのU,V,Wの各相のコイル5dを流れたら、その電流(iu,iv,iw)からモータ制御部15bが、図12に示す変換式を用いてα軸電流iα及びβ軸電流iβの値を求める。   In this energization, for example, a single shunt method is used, and a pulse signal shown at the top of the graph of FIG. 12 for turning on the IGBTs Q1, Q5, and Q6 of the inverter circuit 15a with a pattern shown in the explanatory diagram of FIG. The unit 15b outputs. Accordingly, when the current (iu, iv, iw) having the waveform shown in the lower part of the graph of FIG. 12 flows through the coils 5d of the U, V, W phases of the stator 5c, the current (iu, iv, iw) The motor control unit 15b obtains the values of the α-axis current iα and the β-axis current iβ using the conversion formula shown in FIG.

そして、モータ制御部15bは、内部の不図示のメモリ15cに予め記憶させてあるテーブル15dを参照して、モータ制御部15bが求めたα軸電流iα及びβ軸電流iβの組み合わせに対応する電動モータ5の電気角度を特定する。このテーブル15dでは、α軸電流iα及びβ軸電流iβの組み合わせと、圧縮機構3のロータ3eがベーン33とシリンダ室3dの内周面との回転摩擦力により停止する電動モータ5の電気角度とが対応付けられている。   Then, the motor control unit 15b refers to a table 15d stored in advance in a memory 15c (not shown) inside, and the motor control unit 15b corresponds to the combination of the α-axis current iα and the β-axis current iβ obtained by the motor control unit 15b. The electrical angle of the motor 5 is specified. In this table 15d, the combination of the α-axis current iα and the β-axis current iβ, the electrical angle of the electric motor 5 at which the rotor 3e of the compression mechanism 3 stops due to the rotational frictional force between the vane 33 and the inner peripheral surface of the cylinder chamber 3d, Are associated.

ここで、α軸電流iα及びβ軸電流iβの値の組み合わせが、図13のグラフ中のa点におけるα軸電流iα及びβ軸電流iβの値であったならば、モータ制御部15bは、その値の組み合わせに対応する電動モータ5の電気角度が、図3のテーブル15dに定義されているか否かを確認する。   Here, if the combination of the values of the α-axis current iα and the β-axis current iβ is the value of the α-axis current iα and the β-axis current iβ at the point a in the graph of FIG. 13, the motor control unit 15b It is confirmed whether or not the electrical angle of the electric motor 5 corresponding to the combination of values is defined in the table 15d of FIG.

そして、モータ制御部15bは、α軸電流iα及びβ軸電流iβの値の組み合わせに対応する電動モータ5の電気角度が図3のテーブル15dに定義されている場合は、その電気角度を、後述する手順により電動コンプレッサ1が停止した原因を判定するのに利用する。   Then, when the electrical angle of the electric motor 5 corresponding to the combination of the values of the α-axis current iα and the β-axis current iβ is defined in the table 15d of FIG. This is used to determine the cause of the electric compressor 1 being stopped by the procedure.

なお、圧縮機構3のロータ3eがベーン33とシリンダ室3dの内周面との回転摩擦力により停止する回転角度と、その回転角度にロータ3eがあるときの、電動モータ5の各電気角度にそれぞれ対応するα軸電流iα及びβ軸電流iβは、電動モータ5のロータ5bの対極数とベーン33の枚数とによって定まる。   Note that the rotation angle at which the rotor 3e of the compression mechanism 3 stops due to the rotational frictional force between the vane 33 and the inner peripheral surface of the cylinder chamber 3d, and the electrical angles of the electric motor 5 when the rotor 3e is at that rotation angle. The corresponding α-axis current iα and β-axis current iβ are determined by the number of counter electrodes of the rotor 5 b of the electric motor 5 and the number of vanes 33.

モータ制御部15bは、動作中の電動コンプレッサ1が停止した際に、その原因を判定する処理を行う。モータ制御部15bが判定する原因とは、電動コンプレッサ1の特に圧縮機構3や電動モータ5等の回転部分に生じた機械的なロックや、電動モータ5の脱調時及び通電停止による通常の停止時にシリンダ室3dの内周面とベーン33との間に生じた、吐出室7aの冷媒圧力と吸入室7bの冷媒圧力との差圧を超えた回転摩擦力(ベーンフリクション)である。   The motor control unit 15b performs a process of determining the cause when the electric compressor 1 in operation is stopped. The reason why the motor control unit 15b determines is that the mechanical lock generated in the rotating portion of the electric compressor 1, particularly the compression mechanism 3 or the electric motor 5, or the normal stop due to the electric motor 5 being stepped out or being de-energized. This is a rotational friction force (vane friction) that sometimes occurs between the inner peripheral surface of the cylinder chamber 3d and the vane 33 and exceeds the differential pressure between the refrigerant pressure in the discharge chamber 7a and the refrigerant pressure in the suction chamber 7b.

以下、動作中の電動コンプレッサ1が停止した際にモータ制御部15bがその原因を判定する際の処理の手順について、図14及び図15のフローチャートを参照して説明する。   Hereinafter, a procedure of processing when the motor control unit 15b determines the cause when the electric compressor 1 in operation is stopped will be described with reference to the flowcharts of FIGS.

まず、モータ制御部15bは、図14に示すフローチャートの処理を、周期的に繰り返し実行する。そして、モータ制御部15bはまず、動作中の電動コンプレッサ1が停止したか否かを確認する(ステップS1)。   First, the motor control unit 15b periodically and repeatedly executes the process of the flowchart shown in FIG. Then, the motor control unit 15b first checks whether or not the operating electric compressor 1 has stopped (step S1).

動作中の電動コンプレッサ1が停止したことは、例えば、モータ制御部15bがコントローラ15から電動モータ5のトルクや回転数の指令値(但し、ゼロ以外)を受け取っている状態で、電動モータ5側からの回転パルスの入力が途絶えたこと等によって認識することができる。   The fact that the electric compressor 1 in operation has stopped is, for example, the state in which the motor control unit 15b receives a command value (however, other than zero) for the torque or the number of rotations of the electric motor 5 from the controller 15. It can be recognized by the fact that the input of the rotation pulse from has stopped.

そして、動作中の電動コンプレッサ1が停止していない場合は(ステップS1でNO)、一連の処理を終了し、停止している場合は(ステップS1でYES)、モータ制御部15bは、電動モータ5のロータ5bの電気角度を検出処理を実行する(ステップS3)。   If the operating electric compressor 1 is not stopped (NO in step S1), the series of processing ends, and if it is stopped (YES in step S1), the motor control unit 15b The electrical angle of the rotor 5b of No. 5 is detected (step S3).

この電気角度検出処理では、図15に示すように、モータ制御部15bは、電動モータ5の電気角度を検出するための通電を、ステータ5cのU,V,Wの各相のコイル5dに対して短時間行う(ステップS21)。   In this electrical angle detection process, as shown in FIG. 15, the motor control unit 15 b applies energization for detecting the electrical angle of the electric motor 5 to the coils 5 d of the U, V, and W phases of the stator 5 c. For a short time (step S21).

次に、モータ制御部15bは、各相のコイル5dを流れた電流(iu,iv,iw)から図12に示す変換式を用いてα軸電流iα及びβ軸電流iβを求め(ステップS23)、さらに、図3のテーブル15dを参照して電動モータ5の電気角度を求める(ステップS25)。そして、電気角度検出処理を終了して図14のフローチャートの手順に戻る。   Next, the motor control unit 15b obtains the α-axis current iα and the β-axis current iβ from the currents (iu, iv, iw) flowing through the coils 5d of each phase using the conversion formula shown in FIG. 12 (step S23). Further, the electrical angle of the electric motor 5 is obtained with reference to the table 15d of FIG. 3 (step S25). Then, the electrical angle detection process is terminated and the process returns to the flowchart of FIG.

図14に示すステップS3の電気角度検出処理の終了後に、モータ制御部15bは、評価処理(ステップS5)を行う。ステップS5の評価処理では、モータ制御部15bは、ステップS3で検出した電気角度が、電動コンプレッサ1の機械的なロックの発生時にのみロータ5bが停止する回転角度に対応する電気角度と一致するか否かを確認する。   After completion of the electrical angle detection process in step S3 shown in FIG. 14, the motor control unit 15b performs an evaluation process (step S5). In the evaluation process of step S5, the motor control unit 15b determines whether the electrical angle detected in step S3 matches the electrical angle corresponding to the rotation angle at which the rotor 5b stops only when the electric compressor 1 is mechanically locked. Confirm whether or not.

なお、本実施形態では、図3に示すモータ制御部15bのメモリ15cに、電動コンプレッサ1の機械的なロックの発生時にのみロータ5bが停止する回転角度に対応する電気角度のデータベース15eが記憶されている。   In the present embodiment, the memory 15c of the motor control unit 15b shown in FIG. 3 stores an electrical angle database 15e corresponding to the rotation angle at which the rotor 5b stops only when the electric compressor 1 is mechanically locked. ing.

データベース15eとしてメモリ15cに記憶されているのは、本実施形態では、図5に示す、ロータ3eがベーン33とシリンダ室3dの内周面との回転摩擦力により停止する、120゜間隔で3箇所存在するロータ5bの停止位置の電気角度である。   In the present embodiment, the database 15e is stored in the memory 15c as shown in FIG. 5 in which the rotor 3e is stopped by the rotational frictional force between the vane 33 and the inner peripheral surface of the cylinder chamber 3d. This is the electrical angle of the stop position of the rotor 5b existing at the location.

したがって、電動モータ5が脱調により停止した場合や、電動モータ5への通電停止によりコンプレッサ1が正常に停止した場合には、図16の説明図に示すように、データベース15eの電気角度以外の回転角度にロータ3eは停止しない。データベース15eの電気角度以外の回転角度にロータ3eが停止したら、それは、コンプレッサ1の機械的なロックの発生でロータ3eが停止したことに他ならない。そこで、ステップS5の評価処理は、データベース15eの回転角度との一致、不一致を確認することで行われる。   Therefore, when the electric motor 5 stops due to step-out or when the compressor 1 stops normally due to the energization stop of the electric motor 5, as shown in the explanatory diagram of FIG. The rotor 3e does not stop at the rotation angle. If the rotor 3e stops at a rotation angle other than the electrical angle of the database 15e, it is nothing but the rotor 3e stopped due to the mechanical lock of the compressor 1 being generated. Therefore, the evaluation process in step S5 is performed by confirming whether or not the rotation angle of the database 15e matches.

ステップS5の評価処理の後、モータ制御部15bは、電動コンプレッサ1の機械的なロックの発生を検出したか否かを確認する(ステップS7)。ここで、ステップS5の評価処理において、ステップS3で検出した電気角度がメモリ15cのデータベース15eの電気角度と一致しなかったら、ロックの発生を検出したことになり、一致したら、ロックの発生を検出していないことになる。   After the evaluation process in step S5, the motor control unit 15b checks whether or not the occurrence of mechanical lock of the electric compressor 1 has been detected (step S7). Here, in the evaluation process of step S5, if the electrical angle detected in step S3 does not match the electrical angle of the database 15e in the memory 15c, it means that the occurrence of lock is detected, and if it matches, the occurrence of lock is detected. It will not be.

そして、ロックの発生を検出していない場合は(ステップS7でNO)、モータ制御部15bは、ロックの発生がないと判断して(ステップS9)、一連の処理を終了する。また、ロックの発生を検出した場合は(ステップS7でYES)、ロックが発生したと判断して(ステップS11)、一連の処理を終了する。   If no occurrence of lock has been detected (NO in step S7), the motor control unit 15b determines that no lock has occurred (step S9), and ends the series of processes. If the occurrence of a lock is detected (YES in step S7), it is determined that a lock has occurred (step S11), and the series of processing ends.

以上の説明からも明らかなように、本実施形態では、図15のフローチャートにおけるステップS23が、請求項中の軸電流検出手段に対応する処理となっている。また、本実施形態では、図15中のステップS25が、請求項中の電気角度検出手段に対応する処理となっている。   As is clear from the above description, in the present embodiment, step S23 in the flowchart of FIG. 15 is processing corresponding to the shaft current detecting means in the claims. Moreover, in this embodiment, step S25 in FIG. 15 is a process corresponding to the electrical angle detection means in the claims.

さらに、本実施形態では、図14のフローチャートにおけるステップS7が、請求項中のロック検出手段に対応する処理となっている。   Furthermore, in this embodiment, step S7 in the flowchart of FIG. 14 is a process corresponding to the lock detecting means in the claims.

このように、本実施形態のコントローラ15によれば、動作中のコンプレッサ1が停止したときに、ロータ5bが回転しない程度のごく短時間に亘ってステータ5cの各相のコイル5dに電流を流れさせて、各相のコイル5dを流れた電流(iu,iv,iw)からα軸電流iα及びβ軸電流iβを求め、その値の組み合わせから、テーブル15dを参照して電動モータ5の電気角度を求めるようにした。   Thus, according to the controller 15 of this embodiment, when the compressor 1 in operation stops, a current flows through the coils 5d of the respective phases of the stator 5c for a very short time such that the rotor 5b does not rotate. The α-axis current iα and β-axis current iβ are obtained from the currents (iu, iv, iw) flowing through the coils 5d of each phase, and the electrical angle of the electric motor 5 is referred to by referring to the table 15d from the combination of the values. I asked for.

そして、求めた電気角度が、モータ制御部15bのメモリ15cに記憶させたデータベース15eの、電動モータ5の脱調や通電停止でコンプレッサ1が停止した場合にしか停止しない回転角度以外の回転角度に対応する電気角度ならば、コンプレッサ1に機械的なロックが発生したと判断するようにした。   Then, the obtained electrical angle is a rotation angle other than the rotation angle of the database 15e stored in the memory 15c of the motor control unit 15b, which is stopped only when the compressor 1 is stopped due to step-out of the electric motor 5 or stop of energization. If the electrical angle is a corresponding one, it is determined that a mechanical lock has occurred in the compressor 1.

このため、電動モータ5のステータ5cの各相のコイル5dに短時間通電させて電気角度を検出しデータベース15eの電気角度と照合するという簡単なロジックを実行するだけで、消費電力を抑制しつつコンプレッサ1に機械的なロックが発生したことを検出することができる。   For this reason, it is possible to suppress power consumption only by executing a simple logic of energizing the coils 5d of each phase of the stator 5c of the electric motor 5 for a short time to detect the electrical angle and collate it with the electrical angle of the database 15e. It can be detected that a mechanical lock has occurred in the compressor 1.

なお、上述した実施形態では、ステップS3で検出した電気角度をデータベース15eの電気角度と照合して、電動コンプレッサ1の機械的なロックの発生を検出したが、データベース15eを用いずに、ステップS3で検出した電気角度を用いて電動コンプレッサ1の機械的なロックの発生を検出することもできる。   In the above-described embodiment, the electrical angle detected in step S3 is collated with the electrical angle in the database 15e to detect the occurrence of mechanical lock of the electric compressor 1. However, without using the database 15e, the step S3 is performed. It is also possible to detect the occurrence of mechanical lock of the electric compressor 1 using the electrical angle detected in step (b).

以下、そのようにロック検出を行う本発明の他の実施形態について、図17を参照して説明する。図17は、本発明の他の実施形態に係る電動コンプレッサが動作中に停止した際にモータ制御部15bがその原因を判定する際の処理の手順を示すフローチャートである。モータ制御部15bは、図17に示すフローチャートの処理を、周期的に繰り返し実行する。   Hereinafter, another embodiment of the present invention that performs lock detection as described above will be described with reference to FIG. FIG. 17 is a flowchart showing a processing procedure when the motor control unit 15b determines the cause when the electric compressor according to another embodiment of the present invention stops during operation. The motor control unit 15b periodically and repeatedly executes the process of the flowchart shown in FIG.

そして、モータ制御部15bはまず、図14のフローチャートに示す手順と同様に、動作中の電動コンプレッサ1が停止したか否かを確認し(ステップS1)、停止していない場合は(ステップS1でNO)、一連の処理を終了する。   Then, the motor control unit 15b first checks whether or not the operating electric compressor 1 has stopped (step S1), similarly to the procedure shown in the flowchart of FIG. 14, and if not stopped (in step S1) NO), a series of processing ends.

一方、動作中の電動コンプレッサ1が停止した場合に(ステップS1でYES)、モータ制御部15bは、電動モータ5のロータ5bの電気角度を検出処理を実行する(ステップS3)。ここでモータ制御部15bが行う電気角度検出処理は、図15のフローチャートを参照して説明した内容の処理である。   On the other hand, when the operating electric compressor 1 is stopped (YES in step S1), the motor control unit 15b performs a process of detecting the electrical angle of the rotor 5b of the electric motor 5 (step S3). Here, the electrical angle detection process performed by the motor control unit 15b is the process described with reference to the flowchart of FIG.

そして、ステップS3の電気角度検出処理の終了後に、モータ制御部15bは、ロータ5bを強制的に回転させるための確認用電流を各相のコイル5dに流れさせる電動モータ5の強制転流運転を一定期間行う(ステップS13)。   And after completion | finish of the electrical angle detection process of step S3, the motor control part 15b performs the forced commutation operation | movement of the electric motor 5 which makes the coil 5d of each phase flow the confirmation electric current for forcibly rotating the rotor 5b. This is performed for a certain period (step S13).

なお、ステップS13において強制転流運転を行う期間は、例えば、ステップS3で検出したロータ5bの電気角度から、ロータ5bが制御上で50゜〜60゜程度回転する程度の期間で良い。   Note that the period during which the forced commutation operation is performed in step S13 may be, for example, a period in which the rotor 5b rotates about 50 ° to 60 ° in terms of control based on the electrical angle of the rotor 5b detected in step S3.

また、ステップS13の強制転流運転では、コンプレッサ1を通常に動作させるときの通電方向(電気角度が増える方向)に、確認用電流を各相のコイル5dに流れさせてもよい。しかし、通常動作の通電方向とは逆の通電方向で確認用電流を各相のコイル5dに流れさせてもよい。   Further, in the forced commutation operation in step S13, a confirmation current may be caused to flow in each phase coil 5d in the energization direction (direction in which the electrical angle increases) when the compressor 1 is normally operated. However, the confirmation current may be caused to flow through the coil 5d of each phase in the energization direction opposite to the energization direction of the normal operation.

即ち、電動モータ5への通電停止によりコンプレッサ1が停止した場合には、吐出室7aの冷媒圧力と吸入室7bの冷媒圧力との差圧によってロータ3eが逆方向に回転(逆回転)する。ロータ3eの逆回転は、ベーン33とシリンダ室3dの内周面との回転摩擦力(ベーンフリクション)が、吐出室7aの冷媒圧力と吸入室7bの冷媒圧力との差圧を上回ると停止する。   That is, when the compressor 1 is stopped by stopping energization of the electric motor 5, the rotor 3e rotates in the reverse direction (reverse rotation) due to the differential pressure between the refrigerant pressure in the discharge chamber 7a and the refrigerant pressure in the suction chamber 7b. The reverse rotation of the rotor 3e stops when the rotational frictional force (vane friction) between the vane 33 and the inner peripheral surface of the cylinder chamber 3d exceeds the differential pressure between the refrigerant pressure in the discharge chamber 7a and the refrigerant pressure in the suction chamber 7b. .

このため、ステップS13の強制転流運転を、コンプレッサ1を通常に動作させるときの通電方向とは逆方向に確認用電流を各相のコイル5dに流れさせれば、吐出室7aの冷媒圧力が吸入室7bの冷媒圧力と均圧される前の吸入室7bの冷媒圧力よりも高圧である状態でも、少ない確認用電流でロータ3eを容易に強制回転させることができる。   For this reason, if the forced commutation operation in step S13 causes the confirmation current to flow in the coils 5d of each phase in the direction opposite to the energization direction when the compressor 1 is normally operated, the refrigerant pressure in the discharge chamber 7a is increased. Even in a state where the refrigerant pressure in the suction chamber 7b is higher than the refrigerant pressure in the suction chamber 7b before being equalized with the refrigerant pressure in the suction chamber 7b, the rotor 3e can be easily forcibly rotated with a small confirmation current.

ステップS13の強制転流運転の後、モータ制御部15bは、電動モータ5のロータ5bの電気角度を検出処理を実行する(ステップS15)。この電気角度検出処理では、ステップS3で行った電気角度の検出処理と同じく、図15に示す内容で行う。   After the forced commutation operation in step S13, the motor control unit 15b performs a process for detecting the electrical angle of the rotor 5b of the electric motor 5 (step S15). This electrical angle detection process is performed with the contents shown in FIG. 15 as in the electrical angle detection process performed in step S3.

図17に示すステップS15の電気角度検出処理の終了後に、モータ制御部15bは、評価処理(ステップS17)を行う。ステップS17の評価処理は、モータ制御部15bが、ステップS13の強制転流処理後のステップS15で検出した電気角度と、ステップS13の強制転流処理前のステップS3で検出した電気角度との一致、不一致を確認することで行われる。   After completion of the electrical angle detection process in step S15 shown in FIG. 17, the motor control unit 15b performs an evaluation process (step S17). In the evaluation process in step S17, the motor control unit 15b matches the electrical angle detected in step S15 after the forced commutation process in step S13 with the electrical angle detected in step S3 before the forced commutation process in step S13. , Done by checking the discrepancy.

ステップS17の評価処理の後、モータ制御部15bは、電動コンプレッサ1の機械的なロックの発生を検出したか否かを確認する(ステップS19)。ここで、ステップS17の評価処理において、ステップS3とステップS15とでそれぞれ検出した電気角度が一致したら、ロックの発生を検出したことになり、一致しなかったら、ロックの発生を検出しなかったことになる。   After the evaluation process in step S17, the motor control unit 15b checks whether or not the occurrence of mechanical lock of the electric compressor 1 is detected (step S19). Here, in the evaluation process of step S17, if the electrical angles detected in step S3 and step S15 match, it means that the occurrence of lock has been detected. If not, the occurrence of lock has not been detected. become.

そして、ロックの発生を検出しなかった場合は(ステップS19でNO)、モータ制御部15bは、ロックの発生がないと判断して(ステップS21)、一連の処理を終了する。また、ロックの発生を検出した場合は(ステップS19でYES)、ロックが発生したと判断して(ステップS23)、一連の処理を終了する。   If no occurrence of lock is detected (NO in step S19), the motor control unit 15b determines that no lock is generated (step S21), and ends the series of processes. If the occurrence of a lock is detected (YES in step S19), it is determined that a lock has occurred (step S23), and the series of processing ends.

以上の説明からも明らかなように、本実施形態では、図17のフローチャートにおけるステップS19が、請求項中のロック検出手段に対応する処理となっている。また、本実施形態では、図17中のステップS13が、請求項中の強制回転手段に対応する処理となっている。   As is clear from the above description, in the present embodiment, step S19 in the flowchart of FIG. 17 is processing corresponding to the lock detecting means in the claims. Moreover, in this embodiment, step S13 in FIG. 17 is a process corresponding to the forced rotation means in the claims.

このように、本実施形態のコントローラ15によれば、動作中のコンプレッサ1が停止したときに、ロータ5bが回転しない程度のごく短時間に亘ってステータ5cの各相のコイル5dに電流を流れさせて、各相のコイル5dを流れた電流(iu,iv,iw)からα軸電流iα及びβ軸電流iβを求め、その値の組み合わせから、電動モータ5の電気角度を求めるようにした。   Thus, according to the controller 15 of this embodiment, when the compressor 1 in operation stops, a current flows through the coils 5d of the respective phases of the stator 5c for a very short time such that the rotor 5b does not rotate. Thus, the α-axis current iα and the β-axis current iβ are obtained from the currents (iu, iv, iw) flowing through the coils 5d of each phase, and the electrical angle of the electric motor 5 is obtained from the combination of the values.

そして、電動モータ5のロータ5bを強制転流させる確認用電流の通電後に、停止時と同じ方法で電動モータ5の電気角度を求め、停止時に求めた電気角度と同じであれば、コンプレッサ1に機械的なロックが発生したと判断するようにした。   Then, after energizing the confirmation current for forcibly commutating the rotor 5b of the electric motor 5, the electric angle of the electric motor 5 is obtained by the same method as when the motor is stopped. Judged that a mechanical lock occurred.

このため、ステップS3及びステップS15でそれぞれ検出した強制転流処理前後の電気角度の一致、不一致で、コンプレッサ1に機械的なロックが発生したか否かを確認するだけで、消費電力を抑制しつつコンプレッサ1に機械的なロックが発生したことを検出することができる。   For this reason, it is possible to suppress power consumption only by confirming whether or not the mechanical lock has occurred in the compressor 1 due to the coincidence or mismatch of the electrical angles before and after the forced commutation process detected in step S3 and step S15, respectively. However, it is possible to detect that a mechanical lock has occurred in the compressor 1.

そして、本実施形態では、メモリ15cにデータベース15eを記憶させておく必要をなくすことができる。   In this embodiment, it is not necessary to store the database 15e in the memory 15c.

なお、図14のフローチャートにおけるステップS7の結果、ロックの発生を検出していない場合に(ステップS7でNO)、図17のステップS13以降の処理を続けて行う構成としても良い。   Note that, as a result of step S7 in the flowchart of FIG. 14, if the occurrence of lock is not detected (NO in step S7), the processing after step S13 of FIG. 17 may be continuously performed.

また、本実施形態では、シリンダ室3d内でロータ3eを回転させるベーンロータリー式の圧縮機構3を有する電動コンプレッサ1に本発明を適用した場合を例に取って説明した。しかし、本発明は、例えば、可動スクロールを固定スクロールに対して回転させて気体を圧縮するスクロール方式のコンプレッサ等、回転体を回転させることで気体を吸入して圧縮する回転式の圧縮機構を有するコンプレッサをモータで回転させる場合に広く適用可能である。   In the present embodiment, the case where the present invention is applied to the electric compressor 1 having the vane rotary type compression mechanism 3 that rotates the rotor 3e in the cylinder chamber 3d has been described as an example. However, the present invention has a rotary compression mechanism that sucks and compresses gas by rotating a rotating body, such as a scroll compressor that rotates a movable scroll with respect to a fixed scroll to compress gas. This is widely applicable when the compressor is rotated by a motor.

本発明は、冷媒の圧縮機構を電動モータで回転させる電動コンプレッサにおいて利用することができる。   The present invention can be used in an electric compressor in which a refrigerant compression mechanism is rotated by an electric motor.

1 電動コンプレッサ(コンプレッサ)
3 圧縮機構
3a,3b サイドブロック
3c シリンダブロック
3d シリンダ室
3e ロータ(回転体)
3f,3g 軸受部
3h,3i,3j,3k 通路
3l 吐出ポート
3m 吐出弁
5 電動モータ(モータ)
5a 回転軸
5b ロータ(ロータ)
5c ステータ
5d コイル
7 ハウジング
7a 吐出室
7b 吸入室
7c 開口
7d 油溜まり部
7e 油分離器
9 蓋部
11 潤滑油
13 直流電源
15 コントローラ(制御装置、コンプレッサモータ制御装置)
15a インバータ回路
15b モータ制御部(軸電流検出手段、電気角度検出手段、ロック検出手段、強制回転手段)
15c メモリ(記憶手段)
15d テーブル
15e データベース
31 ベーン溝
33 ベーン
35 圧縮室
iα α軸電流
iβ β軸電流
Q1〜Q6 IGBT
X 回転方向
1 Electric compressor (compressor)
3 Compression mechanism 3a, 3b Side block 3c Cylinder block 3d Cylinder chamber 3e Rotor (rotating body)
3f, 3g Bearing part 3h, 3i, 3j, 3k Passage 3l Discharge port 3m Discharge valve 5 Electric motor (motor)
5a Rotating shaft 5b Rotor (rotor)
5c Stator 5d Coil 7 Housing 7a Discharge chamber 7b Suction chamber 7c Opening 7d Oil reservoir 7e Oil separator 9 Lid 11 Lubricating oil 13 DC power supply 15 Controller (control device, compressor motor control device)
15a Inverter circuit 15b Motor controller (shaft current detection means, electrical angle detection means, lock detection means, forced rotation means)
15c memory (storage means)
15d table 15e database 31 vane groove 33 vane 35 compression chamber iα α-axis current iβ β-axis current Q1 to Q6 IGBT
X direction of rotation

Claims (6)

吸入した気体が圧縮されるコンプレッサ(1)の圧縮機構(3)の回転体(3e)に連結された回転軸(5a)を回転させるモータ(5)の制御装置(15)において、
前記モータ(5)の停止中に該モータ(5)のコイル(5d)に位置検出用電流を通電させて、該コイル(5d)を流れた電流から、前記モータ(5)のステータ(5c)の位置を基準とし前記モータ(5)のロータ(5b)の電気角度に応じた直交座標系の軸電流(iα,iβ)を検出する軸電流検出手段(15b)と、
前記軸電流検出手段(15b)が検出した前記軸電流(iα,iβ)に対応する前記電気角度を検出する電気角度検出手段(15b)と、
前記電気角度検出手段(15b)が検出した前記電気角度を評価して、該評価の結果から、前記コンプレッサ(1)の機械的なロックが発生したことを検出するロック検出手段(15b)と、
を備えるコンプレッサモータ制御装置(15)。
In the control device (15) of the motor (5) for rotating the rotating shaft (5a) connected to the rotating body (3e) of the compression mechanism (3) of the compressor (1) in which the sucked gas is compressed,
While the motor (5) is stopped, the coil (5d) of the motor (5) is energized with a position detection current, and the stator (5c) of the motor (5) is obtained from the current flowing through the coil (5d). An axis current detection means (15b) for detecting an axis current (iα, iβ) in an orthogonal coordinate system corresponding to the electrical angle of the rotor (5b) of the motor (5) with reference to the position of
Electrical angle detection means (15b) for detecting the electrical angle corresponding to the shaft current (iα, iβ) detected by the shaft current detection means (15b);
Lock detection means (15b) for evaluating the electrical angle detected by the electrical angle detection means (15b), and detecting from the result of the evaluation that a mechanical lock of the compressor (1) has occurred;
A compressor motor control device (15).
前記コンプレッサ(1)の機械的なロックの発生時にのみ前記ロータ(5b)が停止する回転角度に対応する前記電気角度に関するデータベース(15e)を記憶する記憶手段(15c)をさらに備え、前記ロック検出手段(15b)は、前記電気角度検出手段(15b)が検出した前記電気角度を前記データベース(15e)と照合して評価した結果から、前記ロックが発生したことを検出する請求項1記載のコンプレッサモータ制御装置(15)。   And further comprising a storage means (15c) for storing a database (15e) relating to the electrical angle corresponding to a rotation angle at which the rotor (5b) stops only when mechanical compression of the compressor (1) occurs. The compressor according to claim 1, wherein the means (15b) detects that the lock has occurred from a result of evaluating the electrical angle detected by the electrical angle detection means (15b) against the database (15e). Motor control device (15). 前記圧縮機構(3)は、前記回転体(3e)の回転方向(X)に等間隔をおいた複数箇所からそれぞれ突出して該回転体(3e)が内部で回転するシリンダ室(3d)の内周面に摺接するベーン(33)間の圧縮室(35)において、前記シリンダ室(3d)内に吸入した気体を圧縮するものであり、前記記憶手段(15c)は、前記回転体(3e)が前記シリンダ室(3d)の内周面との回転摩擦力により停止する位置の回転角度に対応する前記電気角度を前記データベース(15e)として記憶する請求項2記載のコンプレッサモータ制御装置(15)。   The compression mechanism (3) is protruded from a plurality of positions at equal intervals in the rotation direction (X) of the rotating body (3e), and the rotating body (3e) rotates inside the cylinder chamber (3d). In the compression chamber (35) between the vanes (33) that are in sliding contact with the peripheral surface, the gas sucked into the cylinder chamber (3d) is compressed, and the storage means (15c) is configured to store the rotating body (3e). The compressor motor control device (15) according to claim 2, wherein the electric angle corresponding to a rotation angle at a position where the rotation is stopped by a rotational frictional force with the inner peripheral surface of the cylinder chamber (3d) is stored as the database (15e). . 前記ロック検出手段(15b)は、前記電気角度検出手段(15b)による前記電気角度の検出後に、前記ロータ(5b)に確認用電流を通電させて前記ロータ(5b)を強制回転させる強制回転手段(15b)を含んでおり、該強制回転手段(15b)による強制回転後の前記モータ(5)の停止中に前記軸電流検出手段(15b)が検出した前記軸電流(iα,iβ)に対応する、前記電気角度検出手段(15b)が検出した前記電気角度と、前記強制回転手段(15b)による強制回転前に前記電気角度検出手段(15b)が検出した前記電気角度との評価により、前記強制回転手段(15b)による強制回転前後に前記電気角度検出手段(15b)がそれぞれ検出した前記電気角度同士が同じである場合に、前記ロックが発生したことを検出する請求項1記載のコンプレッサモータ制御装置(15)。   The lock detecting means (15b) is a forced rotating means for forcibly rotating the rotor (5b) by supplying a current for confirmation to the rotor (5b) after the electrical angle is detected by the electrical angle detecting means (15b). (15b) corresponding to the shaft current (iα, iβ) detected by the shaft current detection means (15b) while the motor (5) is stopped after the forced rotation by the forced rotation means (15b). The evaluation of the electrical angle detected by the electrical angle detection means (15b) and the electrical angle detected by the electrical angle detection means (15b) before the forced rotation by the forced rotation means (15b) The lock has occurred when the electrical angles detected by the electrical angle detection means (15b) are the same before and after the forced rotation by the forced rotation means (15b). The compressor motor control device (15) according to claim 1, wherein 前記強制回転手段(15b)は、前記ロータ(5b)を前記コンプレッサ(1)の動作時と逆方向に強制回転させる請求項4記載のコンプレッサモータ制御装置(15)。   The compressor motor control device (15) according to claim 4, wherein the forced rotation means (15b) forcibly rotates the rotor (5b) in a direction opposite to that during operation of the compressor (1). 吸引した気体が回転体(3e)の回転により圧縮される圧縮機構(3)と、
前記回転体(3e)に連結された回転軸(5a)を回転させるモータ(5)と、
前記モータ(5)を制御する制御装置(15)とを備えており、
前記制御装置(15)として、請求項1、2、3、4又は5記載のコンプレッサモータ制御装置(15)を用いている、
電動コンプレッサ(1)。
A compression mechanism (3) in which the sucked gas is compressed by the rotation of the rotating body (3e);
A motor (5) for rotating a rotating shaft (5a) connected to the rotating body (3e);
A control device (15) for controlling the motor (5),
The compressor motor control device (15) according to claim 1, 2, 3, 4 or 5 is used as the control device (15).
Electric compressor (1).
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