JPH02504460A - Work generating device driven by an electric motor - Google Patents

Work generating device driven by an electric motor

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JPH02504460A
JPH02504460A JP50575389A JP50575389A JPH02504460A JP H02504460 A JPH02504460 A JP H02504460A JP 50575389 A JP50575389 A JP 50575389A JP 50575389 A JP50575389 A JP 50575389A JP H02504460 A JPH02504460 A JP H02504460A
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compressor
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モーレン，ラルス，グナル
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エレクトロラツクス・メカトロニツク・アクチボラグ
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 電動機によって駆動される仕事発生装置この発明は、添付した請求項１の前提部 分に示された種類の仕事発生装置に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a work generating device driven by an electric motor. Concerning work-generating devices of the type indicated in .

トルクの要求が変化するような仕事発生装置の一例は、冷凍装置にまたは空調配 備に包含される圧縮機である。An example of a work-generating device where torque demands vary is a refrigeration system or an air conditioning system. This is a compressor included in the equipment.

ここで、圧１８機の電動機は、圧縮機のトルクの最大要求に従って寸法決めされ るべきである。トルクのこの要求は、圧縮段階の際ｉｃ、ｉゎれ、時間に関して 言えば、これは作業サイクルの小さな部分だけを取る。ピストン圧縮機において 、作業サイクルが、ピストンを作動し電動機によって駆動される円板の一回転に ！換されるとすれ（戴トルクの最大要求は、円板の回転のｉ＆後の約９０度の間 に＃Ｌわれるが、回転の残りの部分においては、トルクの要求は、最大要求の一 部分に過ぎないゃこれは、電動機が非経済的な方法で作業し、トルクの要求が低 い期間に、必要なよりも大きい動力が電動機によって発生する、ということを意 味する。Here, the electric motor of the compressor is sized according to the maximum torque requirement of the compressor. Should. This demand for torque increases with respect to time during the compression stage. Suffice it to say, this only takes a small part of the work cycle. In piston compressor , the working cycle consists of one revolution of a disc actuating a piston and driven by an electric motor. ! (The maximum torque requirement is during approximately 90 degrees of rotation of the disc after rotation.) #L, but for the remainder of the rotation, the torque demand is at least one of the maximum demands. This is only partly due to the fact that the electric motor works in an uneconomical manner and the torque requirements are low. means that more power is generated by the electric motor than is required during a period of time. Taste.

？ｌ？ｒ凍圧縮機を駆動するに慣習的に使用される電動機の型式は、誘導電動機 である。この電動機は、ブラシを備えてスパークを発生する整流子装置を全く包 含しないから、筒部で同時にがんじょうであるという利点を有する。? l? rThe type of motor customarily used to drive a refrigeration compressor is an induction motor. It is. This electric motor completely includes a commutator device with brushes and spark generation. It has the advantage of being solid at the same time in the cylindrical part because it does not contain anything.

電１Ｉ２Ｉ機の構成および母線電圧の周波数は、電動機の回転速度を決定し、冷 凍機または連結８＆において一定の温るべきである。電動機は、この電動ＩＦ！ ｋＫよって作動される冷媒系における背圧が高い場合にも安全に始動されるよう に、寸法決めされる、これは、作動速さにおいて電動機の力量（ｅｅｌψ）が低 く従って、この速さで、電動機が不必要に大ぎな損失を受ける、ということを意 味する。回転の約１／ムだけで、トルクの要求が存するρ）ら、回転の３７Ａで は、電動機は不必要にエネルギを消費する。The configuration of the electric 1I2I machine and the frequency of the bus voltage determine the rotational speed of the electric motor and the cooling There should be a constant temperature in the freezer or connection 8&. The electric motor is this electric IF! To ensure safe starting even when the back pressure in the refrigerant system operated by kK is high. This means that the power (eelψ) of the motor is low at the operating speed. Therefore, it is important to note that at this speed, the motor will suffer unnecessarily large losses. Taste. At 37A of rotation, there is a torque requirement of only about 1/mu of rotation. The electric motor consumes energy unnecessarily.

この発明の目的は、上述したような欠点を除去し、駆動電動機によって発生する トルクをトルクの要求に適合させるようにした仕事発生装＆ヲ提供すること、に ある。The purpose of the invention is to eliminate the drawbacks as mentioned above and caused by the drive electric motor. To provide a work generation device that adapts torque to torque requirements. be.

この目的は、請求項ＩＫ示された特注を有する装置において達成される−望まし い実施例は、添付の従属請求項に示される。This object is achieved in a device with the customization indicated in claim IK - desirable Further embodiments are set out in the attached dependent claims.

２つの実施例に関して、添付の図面を参照して、この発明を、以下に詳細に説明 する。一方の実施例は、ピストン圧縮機に関し、他方は、回転圧ｍ機に関する。The invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings with respect to two embodiments. do. One embodiment relates to a piston compressor and the other to a rotary pressure machine.

図面において、第１図は、ピストン圧縮機に対するトルク線図を示し、第２図は 、この発明に従って設計された駆動電動機に対する対応の線図を示す。第３図は 、組込まれた電動機ヲ有するピストン圧ｉａ機を通る垂直断面図である。８４図 は、圧縮機を包囲するケーシングの上方部分を除去した、第３因による圧ａｍの 頂面図である。第５肉は、第３図のｖ−■線に沿う図解的水平断面図である。In the drawings, Fig. 1 shows a torque diagram for a piston compressor, and Fig. 2 shows a torque diagram for a piston compressor. , shows a corresponding diagram for a drive motor designed according to the invention. Figure 3 is , a vertical section through a piston pressure ia machine with an integrated electric motor; Figure 84 is a third factor pressure am with the upper part of the casing surrounding the compressor removed. FIG. The fifth piece is a schematic horizontal sectional view taken along the line v-■ in FIG. 3.

第６図は、ピストンと電動機の間の相互関係を図解的に示す。第７−９図は、回 転子を各種位置に位置させた回転圧縮機を図解的に示す。FIG. 6 diagrammatically shows the interaction between the piston and the electric motor. Figure 7-9 shows the times A rotary compressor with trochanters positioned at various positions is schematically shown.

第１図の線図において、ピストン圧縮機のトルクＭｋが、ピストンを駆動し駆動 電動機に連結された円板の回転角度の関数としてプロットさｎる。ピストンの作 業サイクルは、一回転または３６０度の円板の回転に対応する。線図から明らか なように、トルクの要求は、最初の１８０度の間で、極めて低く負にさえもなり 、１８０と２１０度の闇で、僅かだけ増大する８次の増大は加速割合で起り、ト ルクのピークは２７０度の直後の区域で埃われる。３００度においても、トルク の要求はまだ高いが、要求は次いで、新しい作業サイクルが開始する以前に迅速 に低減する。In the diagram in Figure 1, the torque Mk of the piston compressor drives the piston. Plotted as a function of the rotation angle of a disk connected to an electric motor. Piston construction A working cycle corresponds to one rotation or 360 degrees of rotation of the disk. It is clear from the diagram As such, the torque demand is extremely low and even negative during the first 180 degrees. , in darkness at 180 and 210 degrees, the 8th order increase occurs at an accelerating rate and increases slightly The peak of LUQ occurs in the area just after 270 degrees. Torque even at 300 degrees demand is still high, but demand will then increase quickly before a new work cycle begins. Reduce to

ｗＬｊ図と同様に、第２図はトルク線図を示すが、しかしながらこれは、二相磁 気抵抗電動機に関するものである。使用される電動機は、十字を形成する二対の 固定子極を有する。固定子極は、軟磁性材料からなる回転子において直径上互に 反対に配置された回転子種と連携する。Similar to the wLj diagram, Figure 2 shows a torque diagram, but this is a two-phase magnetic It concerns a resistance motor. The electric motors used are two pairs forming a cross. It has stator poles. The stator poles are arranged diametrically in a rotor made of soft magnetic material. Works with oppositely placed rotor species.

線図に図示されるように、電動機は、回転子の一回転で４つの極値またはピーク を備えた脈動するトルクを有する。As illustrated in the diagram, an electric motor has four extreme values or peaks in one revolution of the rotor. It has pulsating torque with

さて、発明の構想によれば、それぞれ第１図および第２図のトルクグラフは、圧 縮機のトルクの要求が最大のときに同時に、電動機のトルクグラフが１つのピー クを有するように、相互に適合できる。それで、仕事は、所望の適合を達成する ように電動機と圧縮機を！ＩＴ！ｌ埋的に相互連結させることにある。Now, according to the concept of the invention, the torque graphs shown in FIG. 1 and FIG. At the same time when the torque demand of the compressor is at its maximum, the torque graph of the electric motor shows one peak. They can be mutually compatible so that they have a So the job is to achieve the desired fit Like electric motors and compressors! IT! The purpose is to interconnect them implicitly.

第３凶には、磁気抵抗電動機１１によって駆動される圧縮機１０の垂直断面が示 される。圧縮機はシリンダヘッド１４によって閉じられたシリンダ１３の中で動 くピストン１２を有する。シリンダの中に冷媒を吸引し、これを冷却系（図示な し）Ｋ速比するため、弁（図示なし）が、シリンダヘッドの中に配置される。ピ ストンピン１５によって、ピストンは、遅結捧１６の−ｆｉＫ連結され、その他 端は、軸１９に固定された円形円板１８に偏心的に配置されたピン１７Ｋ、回転 可能にジャーナルされ、軸１９は、同１１１ｉ：に、磁気抵抗電動機１１の回転 子軸を構成する。、通常の方法で、釣合錘２０が、連結禅の運動に釣合わせるた めに配置される。The third figure shows a vertical cross section of the compressor 10 driven by the reluctance motor 11. be done. The compressor operates in a cylinder 13 closed by a cylinder head 14. It has a piston 12. The refrigerant is sucked into the cylinder and used in the cooling system (not shown). ) A valve (not shown) is located in the cylinder head for adjusting the K speed ratio. Pi By means of the stompin 15, the piston is connected to the -fiK of the late connection 16, and the other The end has a pin 17K eccentrically arranged on a circular disk 18 fixed to the shaft 19, rotating The shaft 19 is journaled so as to rotate the reluctance motor 11 in the same manner as 111i. Configure the child axis. , in the usual manner, a counterweight 20 is set to counterbalance the movement of the connected Zen. It will be placed in the

Ｗ頭に示されたように、圧縮機の電ｗ：Ｊ機は、特別な性質の脈動するトルクを 有する磁気抵抗電動機である。選択された電動機は、二対の固定子極２１．２２ ：２３．２４、第６図参照、會有し、その対２１．２２は第３図にも図示される 。固定子極は巻線２５を支持し、これは、６対の２つの極が同時に作動されるよ うに、活性化される。軸１９に取付けられた回転子２６は、軟磁性材料から作ら れ、２つの直径上反対側の極２６　ａ　ｓ　　２６　ｂ　’ｔ”有する。各種は 、同じ全体的な形状の２つの部分２８．２９を有する。すべて一致した形状を有 する固定子極に対して、部分２８は大きな空気間ＩＩＡを有し、部分２９は小さ な空気間隙を有する。２つの種部分は、回転方向において・大きな空気間隙を有 する部分が先行のものであるように、配置される。上述した回転極の形状によっ て、回転の大きな角度の間に回転子を駆動することが可能である。これに加えて 、極の周延長は、小さな空気間隙の部分２９が１つ固定子極の前方に位置したと きに、大きな空気間隙の部分２８が固定子極の別の対の極の１つの前方に回転し ・ようとするように、選択される。かくする代りに、極の延長は、上述した位置 において、大きな空気間隙の回転子体部分２８が成る程度固定子極に重なるよう に、選択できる。As shown in the head of the compressor, the electric w:J machine produces a pulsating torque of special nature. It is a magnetoresistive motor with The selected motor has two pairs of stator poles 21.22 :23.24, see figure 6, have a meeting, the pair 21.22 is also illustrated in figure 3. . The stator poles support windings 25, which allow two poles of six pairs to be activated simultaneously. The sea urchin is activated. The rotor 26 attached to the shaft 19 is made of soft magnetic material. and has two diametrically opposite poles 26 a s 26 b ’t”. , has two parts 28,29 of the same general shape. all have matching shapes For stator poles with It has a large air gap. The two seed parts have a large air gap in the direction of rotation. are arranged so that the part that does is the preceding one. Depending on the shape of the rotating pole mentioned above, It is possible to drive the rotor during large angles of rotation. In addition to this , the circumferential extension of the pole is such that one small air gap section 29 is located in front of the stator pole. When the large air gap portion 28 rotates in front of one of the poles of another pair of stator poles. ・It will be selected as you try. Instead, the extension of the poles is , so that the rotor body portion 28 with a large air gap overlaps the stator poles. You can choose.

磁気抵抗電動機の固定子極の巻線２５は、又互に磁化され、この方法で、回転子 は、回転子種の形状によって定まる方向に、すなわち大きな空気間隙の種部分２ ８が先行するような方向に、回転するように力を受ける。電動機を作動するため に、正しい順序で８化電流を固定子の巻線２５に併給する必要があり、これは、 総括的に符号３０によって示される電子制御配備によって達成される。さらに、 回転子の位置の清報を制御配備に与える感知装置が必要である。第１−６図の例 においては、ホール効果感知器３１が使用され、これは、回転子細に固定され本 質的１ｃ第６図に見られるＪうに回転子と同じ形状を有するウィング３２と連携 する。The windings 25 of the stator poles of the reluctance motor are also mutually magnetized and in this way the rotor is in the direction determined by the shape of the rotor seed, i.e. the seed portion 2 of the large air gap. A force is applied to rotate it in the direction in which 8 is in the lead. to operate an electric motor Then, it is necessary to feed the 8-voltage current to the stator winding 25 in the correct order, which is as follows. This is achieved by an electronic control arrangement generally indicated by the numeral 30. moreover, A sensing device is needed to provide a control arrangement with detailed information of the rotor position. Example of Figure 1-6 In this case, a Hall effect sensor 31 is used, which is fixed to the rotor thin and the main Qualitative 1c Works with the wing 32 which has the same shape as the J sea urchin rotor seen in Figure 6. do.

図解的な第６図は、回転に関する、トルクの最大要求の時の、回転子と円形円板 １８との間の相互関係を示す。Diagrammatically, FIG. 6 shows the rotor and the circular disc at the maximum torque requirement for rotation. 18.

これは、ピストンの上方死点で起ると予期されるであろうが、それは事実ではな い。そうではなくて、圧縮機のトルクの最大要求は、図面における角度αに対応 する、上方死点にピストンが到達する一ＩＰや以前に起る。豆証されたところに よれば、最適の結果に対して、角度は、２０−５５度の区域ＶＣ望ましくは４７ 度に等しくすべきである。This would be expected to occur at top dead center of the piston, but this is not the case. stomach. Rather, the maximum torque demand of the compressor corresponds to the angle α in the drawing. This occurs at or before the piston reaches top dead center. Where it has been proven According to should be equal to .

第７−９図には、回転圧縮機３３にこの発明を使用する例が示さｎる。圧縮機は 円筒状空間３４を有し、これの中で回転子３５が、例えば第１−６因を参照して 上述したような種類の磁気抵抗電動機（図示なし）によって回転する。回転子は 偏心的にジャーナルされ、かつ過当に、これは電動伝の回転子＠３６Ｖｃ厘接固 定される。スライド３７は、回転子の周面１ｃ密閉係合するように、ばねで偏倚 される。この方法で、９間４０が、円ｍ壁３９、回転子の周面３８およびスライ ド３７０間に形氏され、その可法は、回転子の回転の際に連続的に変化する。第 ７図において、回転子は、ピストン圧縮機の上方死点に対応する位置にあるとし て図示される。第８図において、ピストンは成る距離だけ動かされ、この位置に おいて、吸引段階が開鉗される。第９図において、回転子は、空間４０カニ最小 であるような位置に到着し、この位＆において、電動機は最大のトルク′に提供 すべきである、この場合においても、圧Ｍｖｔの回転子３５と電ＩＩｂ機の回転 子の間の相互関係は、圧ｆｉ！機の回転子が上方死点に対応する位置の以＠　２ ０−５５度に位置するように、されるべきである。An example of using the present invention in a rotary compressor 33 is shown in FIGS. 7-9. The compressor is It has a cylindrical space 34 in which the rotor 35 is arranged, e.g. with reference to factors 1-6. It is rotated by a reluctance motor (not shown) of the type described above. The rotor is Eccentrically journaled and excessively, this determined. The slide 37 is biased by a spring so as to tightly engage the circumferential surface 1c of the rotor. be done. In this way, the space 40 is connected to the circular wall 39, the circumferential surface 38 of the rotor and the slider. 370, and its modulus changes continuously as the rotor rotates. No. In Figure 7, the rotor is assumed to be at a position corresponding to the upper dead center of the piston compressor. Illustrated. In Figure 8, the piston has been moved a distance and is in this position. At this point, the aspiration stage is opened. In Figure 9, the rotor has a space of 40 crabs minimum. Arrive at a position where & at this point, the electric motor delivers maximum torque In this case as well, the rotation of the rotor 35 of the pressure Mvt and the electric machine IIb The interaction between children is pressure fi! The reason why the rotor of the machine corresponds to the upper dead center @2 It should be positioned at 0-55 degrees.

国際調査報告 国際調査報告 ＰｃＴ／ＳＥ　８９１００２８３international search report international search report PcT/SE　89100283

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] １．電動機（１１）によって駆動される可動の作業部分（１２，３５）を備え、 作業サイクルの間に、少くとも１つの最小値を含むようにトルクの要求か変化す る、仕事発生装置において、電動機（１１）が、電子的に制御される磁気抵抗電 動機であつて、この電動機が、巻線（２５）を備えた固定子極（２１，２２，２ ３，２４）と、軟磁性材料から作られた回転子（２６）に配置されかつ固定子極 に対応する回転子軸（２６ａ．２６ｂ）とを有し、電動機の脈動するトルクが最 大値を有する回転子の位置の１つが、トルクの要求が最大である作業部分の位置 と合致するように、前記電動機（１１）が作業部分（１２，３５）に連結される こと、を特徴とする仕事発生装置。1. comprising a movable working part (12, 35) driven by an electric motor (11); During the work cycle, the torque demand changes to include at least one minimum value. In the work generating device, the electric motor (11) is an electronically controlled magnetoresistive electric motor (11). a motor, the electric motor has stator poles (21, 22, 2) with windings (25); 3, 24) and arranged on the rotor (26) made of soft magnetic material and with stator poles. It has a rotor shaft (26a, 26b) corresponding to the One of the rotor positions with a large value is the position of the working part where the torque demand is greatest The electric motor (11) is connected to the working part (12, 35) such that A work generating device characterized by the following. ２．仕事発生装置が圧縮機である、請求項１に記載の仕事発生装置。2. The work generating device according to claim 1, wherein the work generating device is a compressor. ３．圧縮機から冷媒圧縮機である、請求項２に記載の仕事発生装置。3. The work generating device according to claim 2, wherein the compressor is a refrigerant compressor. ４．作業部分が、ピストン圧縮機（１０）のピストン（１２）によつて構成され 、電動機の脈動するトルクのピークが、上方死点への途中であるピストン▽（１ ２）が通過する位置であつて、ピストンの上方死点に対応する回転子の位置から の、回転子（２６）のための２０−５５度の角度距離に対応する位置、に合致す るように、電動機（１１）がピストン（１２）に連結される、請求項２または３ に記載の仕事発生装置。4. The working part is constituted by a piston (12) of a piston compressor (10). , the peak of the pulsating torque of the electric motor is on the way to the top dead center of the piston ▽ (1 2) passes from the rotor position corresponding to the upper dead center of the piston. , a position corresponding to an angular distance of 20-55 degrees for the rotor (26). Claim 2 or 3, wherein the electric motor (11) is connected to the piston (12) so as to The work generating device described in . ５．前記角度距離が４７度である、請求項４に記載の仕事発生装置。5. The work generating device according to claim 4, wherein the angular distance is 47 degrees. ６．ピストンの運動方向が、電動機の回転子軸（１９）に直交するような位置で 、ピストン（１２）がシリンダ（１３）の中で運動し、ピストン（１２）が、連 結棒（１６）を介してピン（１７）に連結され、前記ピンが、回転子軸（１９） に固定された円板（１８）に偏心的に配置される、請求項４または５に記載の仕 事発生装置。6. At a position where the direction of movement of the piston is perpendicular to the rotor axis (19) of the electric motor. , the piston (12) moves in the cylinder (13), and the piston (12) It is connected to a pin (17) via a connecting rod (16), and the pin is connected to the rotor shaft (19). A device according to claim 4 or 5, which is arranged eccentrically on a disk (18) fixed to the Event generator. ７．作業部分が、回転圧縮機（３３）の中の円筒状空間（３４）の中で回転しか つ偏心的にジャーナルされた円筒状の回転部分（３５）であり、空間（３４）の 周面（３８）に、可動のスライド（３７）が密閉係合し、電動機の脈動するトル クのピークの１つが、回転部分（３５）、円筒状空間の壁（３９）およびスライ ド（３７）によつて限られた容積が最小の位置から、回転方向に見て角度距離２ ０−５５度だけ前方に位置するよう左、回転部分の位置と合致するように、電動 機（１０）か回転部分（３５）に連結される、請求項２または３に記載の仕事発 生装置。7. The working part only rotates within the cylindrical space (34) in the rotary compressor (33). an eccentrically journaled cylindrical rotating part (35) of space (34); A movable slide (37) is in sealing engagement with the circumferential surface (38), and the pulsating torque of the electric motor is One of the peaks of the rotation part (35), the wall of the cylindrical space (39) and the slide An angular distance of 2 when viewed in the direction of rotation from the position where the volume limited by the door (37) is minimum. Left so that it is located 0-55 degrees forward, matching the position of the rotating part, the electric A work generator according to claim 2 or 3, which is connected to the machine (10) or to the rotating part (35). Raw equipment.
JP50575389A 1988-05-20 1989-05-19 Work generating device driven by an electric motor Pending JPH02504460A (en)

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