JPH088788B2

JPH088788B2 - 電動圧縮機用無整流子直流電動機の位置検出回路

Info

Publication number: JPH088788B2
Application number: JP60032142A
Authority: JP
Inventors: 孝二浜岡
Original assignee: 松下冷機株式会社
Priority date: 1985-02-20
Filing date: 1985-02-20
Publication date: 1996-01-29
Anticipated expiration: 2011-01-29
Also published as: JPS61191290A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は電機子巻線に誘起される逆起電圧によって磁
石回転子と電機子巻線との間に相対的位置を検出するよ
うにした冷媒圧縮サイクルを有する冷蔵庫や空気調和機
に用いられる電動圧縮機用無整流子直流電動機の位置検
出回路に関するものである。

従来の技術近年、冷蔵庫の庫内温度や空気調和機を設置した室内
温度の変動幅を小さくするため、インバータ制御にる能
力可変形回路を用いたも提案されている（例えば特開昭
58−101281号公報）。しかもこのうち、電動圧縮機用無
整流子直流電動機は、高効率であることと、回転数制御
が印加電圧を変えるだけで容易にできるということか
ら、多数使用されている。

しかし、一般的には無整流子直流電動機には、磁石回
転子の位置を検出するために、ホール素子等の位置検出
用センサが必要であある。ところが、冷蔵庫や空気調和
機に用いられている電動圧縮機は、その内部に冷媒ガス
やオイルが存在し、しかも、高温・高圧の雰囲気である
ような非常に使用環境の厳しいところで無整流子電動機
を用いた場合、位置検出用センサの信頼性に問題があっ
た。そこで近年、電機子巻線の逆起電圧から磁石回転子
のの相対的な位置を検出する方法が種々提案されてい
る。

以下図面を参照しながら上述した従来の電動圧縮機用
無整流子電動機の位置検出回路の一例について説明す
る。第５図は電機子巻線の逆起電圧から磁石回転子の相
対的な位置を検出して磁石回転子を回転させる無整流子
電動機の全体回路である。１は直流電源、２は６個の半
導体スイッチング素子S₁〜S₆を３相ブリッジ接続して形
成した半導体コミュテータ装置である。３は電機子巻線
４と磁石回転子５を有した電動圧縮機用無整流子直流電
動機である。６は電機子巻線４の逆起電圧V_A,V_B,V_Cを入
力し、半導体コミュテータ装置２の半導体スイッチング
素子S₁〜S₆を制御する信号を発生させる制御回路であ
る。

上記構成において制御回路６は電機子巻線４の逆起電
圧V_A,V_B,V_Cより磁石回転子５の相的位置を検出し、半導
体コミュテータ装置２の半導体スイッチング素子S₁〜S₆
を制御し、磁石回転子５を回転させる。但し、モータ始
動時には電機子巻線４に逆起電圧は出てこないので、別
に始動回路（例えば低周波同期始動時）が必要である。

第６図は従来の電動圧縮機用無整流氏電動機の位置検
出回路を示すものである。第６図において、７〜９は各
々電機子巻線４の逆起電圧V_A,V_B,V_Cを入力とした一次フ
ィルタである。10は一次フィルタ７〜９の出力の中性点
を作り出す中性点合成回路である。11〜13は各々１次フ
ィルタ７〜９の出力と中性点合成回路10の出力とを比較
する比較器である。

以上のように構成された電動圧縮器用無整流子直流電
動機の位置検出回路について、以下その動作について説
明する。

まず電機子巻線４の逆起電圧V_A,V_B,V_Cは１次フィルタ
７〜９を通る事により約90゜の位相関係をもつ三角波状
信号に変換される。各三角波信号と中性点合成回路４の
出力とを各々比較することにより磁石回転子５の相対的
な位置を検出できる。

発明が解決しようとする問題点しかしながら上記のような構成では、以下のような問
題があった。電機子巻線４の逆起電圧V_A,V_B,V_Cには例え
ば第２図ａに示すようなスパイク電圧V_Sの成分が重畳さ
れている。このスパイク電圧V_Sは半導体スイッチング素
子ターンオフ時に電機子巻線に電流を長き続けるため発
生するものである。このスパイク電圧V_Sの幅は電動圧縮
機用無整流子直流電動機３の負荷トルクが大きくなると
増大し、その影響により比較器11〜13の出力位相が本来
得たい信号に対して第４図Ａに示すように進んでくる。
つまり無整流子電動機は正規の転流タイミングに対して
進み位相で運転する。負荷トルクが更に大きくなると位
相はどんどん進み、負荷トルクがT_Aを越えると位相が30
゜を越えると、位置検出回路に正帰還がかかり電動圧縮
機用無整流子直流電動機は停止する。従ってT_A以上の負
荷トルクで電動圧縮機用無整流子直流電動機を回転させ
ることができないという問題点を有していた。

また、冷蔵庫や空気調和機などの電圧縮機に使用され
る電動機の容量は大きいため、その電動機を制御する回
路は、例えば電源電圧が100Vの場合、ブリッジ整流では
140V,倍電圧整流では280Vの電圧が、電動機に印加され
る。従って、電機子巻線電圧も高く、使用するコンデン
サは高耐圧のものが必要になり、装置が大型化してしま
うという問題点を有していた。

本発明は上記従来の問題点を解決するもので、簡単で
小型な回路構成で、より高い負荷トルクまで電動圧縮機
用無整流子直流電動機を回転させることができる電動圧
縮機用無整流子直流電動機の位置検出回路を提供するも
のである。

問題点を解決するための手段上記問題点を解決するために本発明の電動圧縮機用無
整流子直流電動機の位置検出回路は、中性点非接地結線
された電機子巻線と、６個の半導体スイッチング素子を
３相ブリッジ接続して形成した半導体コミュテータ装置
と、直流電源と、磁石回転子を有する電動圧縮機用無流
子直流電動機において、前記電機子巻線に接続された第
１の抵抗と、前記第１の抵抗の他端と回路アースに接続
された第２の第２の抵抗と、前記第２の抵抗に並列に接
続されたコンデンサと、前記第１の抵抗と前記第２の抵
抗と、前記コンデンサとからなり、各々の電機子巻線に
接続された１次フィルタと、前記１次フィルタの出力の
各２相の和を求める加算器と、前記加算器の出力とこの
加算器に入力しない他の１相の１次フィルタの出力とを
比較する比較器とを備えたものである。

作用本発明は上記した構成により、加算器の加算割合を変
えることによって、位置信号の位相を操作し、高トルク
まで回転させることができ、しかも、抵抗分圧計のフィ
ルタを用いることにより、高電圧を抵抗で分圧した後コ
ンデンサを接続しているため、使用するコンデンサの耐
圧を低いものにできる。

実施例以下本発明の一実施例の電動圧縮機用無整流子電動機
の位置検出回路について、図面を参照しながら説明す
る。

第１図は本発明の実施例における電動圧縮機用無整流
子直流電動機の位置検出回路を示すものである。第１図
において、14〜16は電機子巻線から抵抗R₃と抵抗R₄とを
直列接続し、R₄の他端をGNDに接続すると共に、R₄と並
列にコンデンサC₁を接続している１次フィルタであり、
17〜19は前記１次フィルタの出力の各２相の和を抵抗を
介して求める加算器、20〜22は前記１次フィルタの出力
と前記加算器の出力とを比較する比較器である。

以上のように構成された電動圧縮器用無整流子電動機
の位置検出回路について、以下第２図〜第４図を用いて
その動作を説明する。

まず第２図は第１図の回路の（ａ）〜（ｌ）における
動作波形であり、（ｍ）はオンしている半導体スイッチ
ング素子を示す。無整流子直流電動機３の電機子巻線４
の電圧波形は各々第２図（ａ）〜（ｃ）のようになる。
（ａ）〜（ｃ）の電圧を第１図の１次フィルタ14〜16を
通すと第２図（ｄ）〜（ｆ）のようなもとの波形からほ
ぼ90゜位相のずれた三角波状信号が得られる。（ｇ）は
（ｅ）と（ｆ），（ｈ）は（ｆ）と（ｄ），（ｉ）は
（ｄ）と（ｅ）を各々１対１の加算比で足したものであ
る。（ｉ）は（ｄ）と（ｇ），（ｋ）は（ｅ）と
（ｈ），（ｌ）は（ｆ）と（ｉ）とを各々比較したもの
である。この（ｉ）〜（ｌ）の信号を基に（ｍ）に示す
ように半導体スイッチング素子S₁〜S₆をオンにすること
によって無整流子電動機３は回転する。第２図に図示し
たものは第１図の加算器17〜19の加算比R₂/R₁＝１の場
合である。ここで第１図の加算器17〜19の加算比R₂/R₁
を変化させた場合の（ｉ）〜（ｌ）の信号の位相の変化
を第３図に示す。加算比R₂/R₁を０から１まで変化させ
ることによって信号の位相をその信号の周波数に関係な
く30゜から０゜遅らせる事ができる。信号の位相をこの
加算比により適切に遅らせることによって第４図のＢに
示すように回転させることができる負荷トルクがT_Bまで
向上できる。（第４図のＢの場合加算比R₂/R₁0.5であ
る。）以上のように本実施例によれば電機子巻線４につなが
れた１次フィルタ14〜16と、１次フィルタ14〜16の各２
相の和を求める加算器17〜19と、１次フィルタ14〜16の
出力と加算器17〜19の出力とを比較する比較器20〜22と
を設け、加算器17〜19の加算比を変えることにより、回
転できる最大トルクを向上させることができる。

なお、第１図の実施例において１次フィルタ14〜16は
RCフィルタとしたが、他の一次フィルタでも良く、ま
た、加算器20〜22は抵抗を用いているが他の加算器でも
よい。

発明の効果以上のように本発明は電機子巻線につながれた１次フ
ィルタと、前記１次フィルタの出力の各２相の和を求め
る加算器と、前記加算器の出力とこの加算器に入力しな
い他の１相の１次フィルタの出力とを比較する比較器と
を設けることにより、電動圧縮機用無整流子直流電動機
の回転できる最大トルクを向上させることができ、しか
も、低耐圧のコンデンサを用いることができるので、装
置全体の小型化、低コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における電動圧縮機用無整流子
直流電動機の位置検出回路、第２図は第１図の各部の動
作波形、第３図は加算比と位相の関係を示した図、第４
図は負荷トルクと位相の関係を示した図、第５図は電動
圧縮機用無整流子直流電動機の全体回路、第６図は従来
の電動圧縮機用無性粒子直流電動機の位置検出回路であ
る。２……半導体コミュテータ装置、４……電機子巻線、５
……磁石回転子、14〜16……１次フィルタ、17〜19……
加算器、20〜22……比較器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中性点非設置結線された電機子巻線と、６
個の半導体スイッチング素子を３相ブリッジ接続して形
成した半導体コミュテータ装置と、直流電源と、磁石回
転子を有する電動圧縮機用無整流子直流電動機におい
て、前記電機子巻線に接続された第１の抵抗と、前記第
１の抵抗の他端と回転アースに接続された第２の抵抗
と、前記第２の抵抗に並列に接続されたコンデンサと、
前記第１の抵抗と前記第２の抵抗と、前記コンデンサと
からなり、各々の電機子巻線に接続された１次フィルタ
と、前記１次フィルタの出力の各２相の和を求める加算
器と、前記加算器の出力とこの加算器に入力しない他の
１相の１次フィルタの出力とを比較する比較器とよりな
る電動圧縮機用無整流子直流電動器の位置検出回路。