JPH09163791A - 電動式圧縮機の駆動方法及び駆動装置 - Google Patents

電動式圧縮機の駆動方法及び駆動装置

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JPH09163791A
JPH09163791A JP7318787A JP31878795A JPH09163791A JP H09163791 A JPH09163791 A JP H09163791A JP 7318787 A JP7318787 A JP 7318787A JP 31878795 A JP31878795 A JP 31878795A JP H09163791 A JPH09163791 A JP H09163791A
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motor
transistors
compressor
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Hideo Ikeda
英夫 池田
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Sanden Corp
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    • F04C28/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/06—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids specially adapted for stopping, starting, idling or no-load operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C2270/70—Safety, emergency conditions or requirements
    • F04C2270/72—Safety, emergency conditions or requirements preventing reverse rotation

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インバータのトランジスタが破壊されずに可
動圧縮部の逆回転や騒音及び振動の発生を防止し得る電
動式圧縮機の駆動装置を提供すること。 【解決手段】 この電動式圧縮機の駆動装置は、各励磁
コイル１２１，１２２，１２３を結合して成る三相直流
モータ１２で駆動される圧縮部１３を含む圧縮機１１本
体に対し、三相直流モータ１２へ相電流を供給する６個
のトランジスタＴｒU + 〜ＴｒW - を有するインバータ
１５と、各トランジスタＴｒU + 〜ＴｒW - のスイッチ
ング動作を制御する駆動制御信号を発生する制御回路１
４とから成る。制御回路１４は、駆動制御信号により三
相直流モータ１２を介して圧縮機１１本体を停止する
際、スイッチング動作として全トランジスタＴｒU + 〜
ＴｒW - を短時間オフしてから上アーム（ＴｒU + ，Ｔ
ｒV + ，ＴｒW + ）をオフにしたまま下アーム（ＴｒU
- ，ＴｒV - ，ＴｒW - ）を所定時間以上オンする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば空調装置や
冷却装置等に使用されると共に、インバータにより駆動
される直流（ＤＣ）ブラシレスモータ等の三相直流モー
タを一体的に備えた電動式圧縮機の駆動方法及び駆動装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の電動式圧縮機の駆動装置
としては、例えば特開平２−２１５９８１号公報に開示
されたものが挙げられる。
【０００３】この電動式圧縮機は、３つの励磁コイル１
２１，１２２，１２３を結合して成る三相直流モータ１
２を備えると共に、圧縮効率を上げるために圧縮部１３
の吸入用及び吐出用の弁機構を排除したタイプの圧縮機
１１（無弁型圧縮機と呼ばれる）本体から成っている。
圧縮機１１用の駆動装置は、駆動回路１７及び結線切替
回路１６から成り、駆動回路１７により結線切替回路１
６を介して三相直流モータ１２に駆動電流を与えて圧縮
部１３の可動スクロール体（可動圧縮部）を駆動するよ
うになっている。
【０００４】結線切替回路１６は、各励磁コイル１２
１，１２２，１２３と駆動回路１７とをそれぞれ別個に
結線するための３つのスイッチ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ
から成っている。更に、スイッチ１６ａは接点Ａ，Ｂを
有し、スイッチ１６ｂは接点ＣＤ，Ｅを有し、スイッチ
１６ｃは接点Ｆ，Ｇ，Ｈを有している。
【０００５】ここで、結線切替回路１６は、吸入圧力及
び吐出圧力の圧力差が所定以上であるときに駆動回路１
７からの駆動電流の供給を止めて可動スクロール体を停
止すると、圧力差によって可動スクロール体が逆回転を
起こして振動やノイズを発生するのを防止するために設
けられている。
【０００６】この電動式圧縮機の駆動装置において、圧
縮機１１を駆動する場合には結線切替回路１６を介して
駆動回路１７及び励磁コイル１２１，１２２，１２３を
結線するが、圧縮機１１を停止する場合には結線切替回
路１６によって各励磁コイル１２１，１２２，１２３同
士を結線して閉回路を構成する。
【０００７】このように、結線切替回路１６を介在させ
ての三相直流モータ１２による圧縮機１１の停止時に各
励磁コイル１２１，１２２，１２３同士を結線して閉回
路を構成すると、圧縮部１３の可動スクロール体の逆回
転によって各励磁コイル１２１，１２２，１２３に逆起
電力が生じ、この逆起電力に伴って各励磁コイル１２
１，１２２，１２３には磁界が発生して可動スクロール
体には正回転方向の力が働くため、可動スクロール体の
逆回転が防止される。この結果、振動や騒音の発生が回
避されるようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述した電動式圧縮機
の駆動装置の場合、駆動回路や結線切替回路を用いて圧
縮機を停止させて可動スクロール体における逆回転を防
止しているが、切替回路を排除して駆動回路（インバー
タ）のみで同等の機能を持たせるべく、三相全波駆動方
式のインバータを用いて三相直流モータを介して可動ス
クロール体を駆動するタイプの電動式圧縮機で同様な機
能を得ようとすると、圧縮機の停止時にインバータを構
成するトランジスタに過大電流が流れてトランジスタが
破壊されてしまう危険がある。
【０００９】具体的に云えば、通常三相直流モータを駆
動するインバータは総計６個のトランジスタが用いら
れ、各トランジスタは三相直流モータ用の直流電源にお
けるプラス側とマイナス側とに区別されて直流電源に接
続される。ここで圧縮機を停止させる場合、各トランジ
スタのスイッチング動作としてプラス側に接続された各
トランジスタ（上アームと呼ばれる）をオフにすると共
に、マイナス側に接続された各トランジスタ（下アーム
と呼ばれる）をオンにする駆動制御を行えば良いが、こ
のときに下アームの各トランジスタに過大電流が流れて
しまう。
【００１０】そこで、各トランジスタの破壊防止を計る
ためには電流容量の大きなトランジスタを使用すれば良
いが、このように圧縮機の停止時の過大電流対策として
大電流容量のトランジスタを使用することはコスト面で
不利であり、実施し難いという問題がある。
【００１１】本発明は、このような問題点を解決すべく
なされたもので、その技術的課題は、インバータのトラ
ンジスタが破壊されることなく、可動圧縮部の逆回転や
騒音及び振動の発生を防止し得る電動式圧縮機の駆動方
法及び駆動装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、三相直
流モータで駆動される可動圧縮部を含む電動式圧縮機に
おける該三相直流モータに対し、直流電源が印加される
インバータにおける所定数のトランジスタのスイッチン
グ動作に従って相電流を供給する際、該スイッチング動
作を制御回路から駆動制御する駆動段階を含む電動式圧
縮機の駆動制御方法において、駆動段階は、駆動制御に
より三相直流モータを介して圧縮機本体を停止する際、
初期的スイッチング動作として所定数のトランジスタの
全部を短時間オフする短時間オフ制御段階と、後期的ス
イッチング動作として所定数のトランジスタのうちのプ
ラス側に接続されたものをオフにしたままマイナス側に
接続されたものを所定時間以上オンにする動作切り替え
制御段階とを含む電動式圧縮機の駆動方法が得られる。
【００１３】一方、本発明によれば、三相直流モータで
駆動される可動圧縮部を含む電動式圧縮機における該三
相直流モータへ相電流を供給するための所定数のトラン
ジスタを有するインバータと、所定数のトランジスタの
スイッチング動作を制御するための駆動制御信号を発生
する制御回路とから成る電動式圧縮機の駆動装置におい
て、所定数のトランジスタは、プラス側とマイナス側と
に区別されてそれぞれ三相直流モータ用の直流電源と制
御回路とに接続され、制御回路は、三相直流モータを介
して圧縮機本体を停止する際、駆動制御信号により所定
数のトランジスタのスイッチング動作として全部を短時
間オフしてから該所定数のトランジスタのうちのプラス
側に接続されたものをオフにしたままマイナス側に接続
されたものを所定時間以上オンにする電動式圧縮機の駆
動装置が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に実施例を挙げ、本発明のス
クロール型圧縮機の駆動方法及び駆動装置について、図
面を参照して詳細に説明する。
【００１５】最初に、本発明のスクロール型圧縮機の駆
動方法の概要について簡単に説明する。この駆動方法
は、三相直流モータで駆動される可動圧縮部を含む電動
式圧縮機における三相直流モータに対し、直流電源が印
加されるインバータにおける所定数のトランジスタのス
イッチング動作に従って相電流を供給する際、そのスイ
ッチング動作を制御回路から駆動制御する駆動段階にお
いて、駆動制御により三相直流モータを介して圧縮機本
体を停止する際、初期的スイッチング動作として所定数
のトランジスタの全部を短時間オフする短時間オフ制御
段階と、後期的スイッチング動作として所定数のトラン
ジスタのうちのプラス側に接続されたものをオフにした
ままマイナス側に接続されたものを所定時間以上オンに
する動作切り替え制御段階とを含むものである。
【００１６】図１は、このような駆動方法を適用した本
発明の一実施例に係る電動式圧縮機の駆動装置の基本構
成を示したものである。
【００１７】この電動式圧縮機の駆動装置は、３つの励
磁コイル１２１，１２２，１２３を結合して成る三相直
流モータ１２で駆動される圧縮部１３を含む圧縮機１１
本体に対し、三相直流モータ１２へ相電流を供給するた
めの所定数（ここでは６個）のトランジスタＴｒU + 〜
ＴｒW - を有するインバータ１５と、各トランジスタＴ
ｒU + 〜ＴｒW - のスイッチング動作を制御するための
駆動制御信号を発生する制御回路１４とから成る。尚、
ここでも圧縮機１１本体は圧縮効率を上げるために圧縮
部１３の吸入用及び吐出用の弁機構を排除した無弁型と
なっている。
【００１８】ここで、三相直流モータ１２としては、ロ
ータが永久磁石（図示せず）より成り、ステータが上述
した３つの励磁コイル１２１，１２２，１２３から成る
直流（ＤＣ）ブラシレスモータが用いられている。
【００１９】又、インバータ１５における各トランジス
タＴｒU + 〜ＴｒW - はプラス側とマイナス側とに区別
されてそれぞれ三相直流モータ１２用の直流電源ＶM と
制御回路１４とに接続され、プラス側のもの（Ｔ
ｒU + ，ＴｒV + ，ＴｒW + ）で上アームを成し、マイ
ナス側のもの（ＴｒU - ，ＴｒV - ，ＴｒW - ）で下ア
ームを成している。
【００２０】更に、各トランジスタＴｒU + 〜ＴｒW -
のエミッタ及びコレクタの間には、それぞれ三相直流モ
ータから発生する逆起電流を直流電源に還流させるため
の還流ダイオードＤU + 〜ＤW - が接続されている。こ
れらの各ダイオードＤU + 〜ＤW - は、三相直流モータ
１２の停止時，或いはパルス幅変調（ＰＷＭ）駆動での
チョッピング（波形の最低部，最高部のうちの一方又は
両方を除去すること）オフ時に三相直流モータ１２の各
励磁コイル１２１，１２２，１２３から発生する逆起電
力を直流電源ＶM に戻すためのものであり、通常のトラ
ンジスタ（各トランジスタＴｒU + 〜ＴｒW - ）と同じ
電流容量のものが使用されている。即ち、これらのダイ
オードＤU + 〜ＤW - は、各トランジスタＴｒU + 〜Ｔ
ｒW - を逆起電圧による破壊から保護する役目を担って
いる。
【００２１】加えて、各トランジスタＴｒU + 〜ＴｒW
- のベース側は制御回路１４に接続され、上アーム（Ｔ
ｒU + ，ＴｒV + ，ＴｒW + ）のコレクタ側と下アーム
（ＴｒU - ，ＴｒV - ，ＴｒW - ）のエミッタ側とは各
トランジスタＴｒU + 〜ＴｒW - に電源供給を行うため
の直流電源ＶM に接続され、この直流電源ＶM の両極間
には平滑用コンデンサＣが介挿されている。
【００２２】制御回路１４は、三相直流モータ１２を介
して圧縮機１１本体を停止する際、駆動制御信号により
各トランジスタＴｒU + 〜ＴｒW - のスイッチング動作
として全部を短時間オフしてから上アーム（ＴｒU + ，
ＴｒV + ，ＴｒW + ）をオフにしたまま下アーム（Ｔｒ
U - ，ＴｒV - ，ＴｒW - ）を所定時間以上オンにす
る。これにより、圧縮機１１本体が停止する。
【００２３】インバータ１５では、圧縮機１１本体が通
常運転（動作）状態にある場合、各トランジスタＴｒU
+ 〜ＴｒW - が制御回路１４からの駆動制御信号を受け
て直流電源ＶM から印加される直流電圧を三相（Ｕ相，
Ｖ相，Ｗ相）の交流に変換して圧縮機１１に備えられる
三相直流モータ１２へ駆動電流として供給する。
【００２４】図２は、インバータ１５を構成する各トラ
ンジスタＴｒU + 〜ＴｒW - における上アーム（ＴｒU
+ ，ＴｒV + ，ＴｒW + ）と下アーム（ＴｒU - ，Ｔｒ
V -，ＴｒW - ）とを制御回路１４による駆動制御とは
無関係に同時にオフして圧縮機１１を停止したときの時
間ｔ（１秒／１区画）の経過に対する相電流Ｉψ（三相
直流モータ１２においてインバータ１５を接続している
三相のうちの一相のものに流れる電流），及びそのとき
の圧縮機１１から発生する騒音Ｎの関係を示したもので
ある。
【００２５】図２中において、区間Ｅ１は通常の運転を
行っている状態を示し、区間Ｅ２は両アーム（全トラン
ジスタＴｒU + 〜ＴｒW - ）を同時にオフさせて停止さ
せた状態を示している。
【００２６】ここでは、全トランジスタＴｒU + 〜Ｔｒ
W - を同時に停止させる（この瞬間を矢印Ｓで示す）
と、相電流Ｉψは直ちに零になるが、騒音Ｎの方は区間
Ｅ２中に含まれる区間Ｅ２B で急に高くなっている。
【００２７】即ち、区間Ｅ２中に含まれる初期的な区間
Ｅ２A は、三相直流モータ１２への通電を停止してから
圧縮部１３の可動スクロール体（可動圧縮部）が逆回転
するまでの時間であり、停止の瞬間の駆動電流は零で騒
音Ｎが低下し始めている。しかしながら、この後の区間
Ｅ２B では、圧縮機１１により吐出された高圧の冷媒ガ
スによる圧力に押されて三相直流モータ１２の駆動が停
止して自由な状態になるため、圧縮機１１内部に高圧冷
媒ガスが逆流し、それに伴って可動スクロール体（可動
圧縮部）も逆回転することによって騒音Ｎが発生する。
【００２８】図３は、制御回路１４によりインバータ１
５を駆動制御して圧縮機１１を停止したときの時間ｔ
（１秒／１区画）の経過に対する相電流Ｉψ及び騒音Ｎ
の関係を示したものである。
【００２９】図３中において、区間Ｅ１は通常の運転を
行っている状態を示し、区間Ｅ２は両アーム（全トラン
ジスタＴｒU + 〜ＴｒW - ）を短時間（数百ｍｓｅｃ）
同時にオフしている状態を示し、区間Ｅ３は上アーム
（ＴｒU + ，ＴｒV + ，ＴｒW + ）をオフにしたまま下
アーム（ＴｒU - ，ＴｒV - ，ＴｒW - ）をオンにした
状態を示している。
【００３０】この駆動制御の場合、先ず区間Ｅ２で両ア
ーム（全トランジスタＴｒU + 〜ＴｒW - ）を同時にオ
フして圧縮機１１の停止（この瞬間を矢印Ｓで示す）直
後に発生する振動過大電流ＣＩ（図３中に破線で示す）
を抑制する。因みに、ここでの駆動制御は、図２に示し
たように両アームをオフにして圧縮機１１を停止すれば
振動電流は流れないため、可動スクロール体（可動圧縮
部）が逆回転を始める区間Ｅ２A で両アームをオフとし
て振動過大電流ＣＩの発生を回避すると共に、可動スク
ロール体（可動圧縮部）の逆回転を防止したものに他な
らない。
【００３１】次に、区間Ｅ３では上アーム（ＴｒU + ，
ＴｒV + ，ＴｒW + ）をオフにしているために三相直流
モータ１２への通電が遮断され、三相直流モータ１２は
停止状態にあるが、同時に下アーム（ＴｒU - ，ＴｒV
- ，ＴｒW - ）をオンにしているために下アーム（Ｔｒ
U - ，ＴｒV - ，ＴｒW - ）自体とこれらに接続された
各還流ダイオードＤU - ，ＤV - ，ＤW - とによって各
励磁コイル１２１，１２２，１２３同士が短絡された状
態となる。
【００３２】即ち、ここでの駆動制御（区間Ｅ３）の場
合、図２で説明した場合とは違って相電流Ｉψに振動電
流が発生する。これは各励磁コイル１２１，１２２，１
２３同士が短絡されているため、可動スクロール体（可
動圧縮部）に制動がかかって冷媒ガスの圧力では逆回転
しない代わり、制動力及び圧力のバランスを保ちつつ可
動スクロール体（可動圧縮部）が微振動して振動電流と
なって現れることによる。それでも可動スクロール体
（可動圧縮部）は逆転しないため、騒音Ｎは発生しな
い。因みに、ここでの振動電流（）は、圧縮機１１の停
止直後が最も大きく、時間ｔ経過に伴って次第に減衰し
て数秒後には零となるが、振動過大電流ＣＩが供給され
れば下アーム（ＴｒU - ，ＴｒV - ，ＴｒW - ）が破壊
してしまう恐れがある。そこで、上述した区間Ｅ２にお
ける両アーム（全トランジスタＴｒU + 〜ＴｒW - ）を
短時間同時にオフする駆動制御が有効となる。
【００３３】このように、圧縮機１１の停止から可動ス
クロール体（可動圧縮部）の逆回転が始まるまでの間は
両アーム（全トランジスタＴｒU + 〜ＴｒW - ）を同時
に短時間オフにし、圧縮機１１が停止してから振動電流
が零になるまでの間は上アーム（ＴｒU + ，ＴｒV + ，
ＴｒW + ）をオフにしたまま下アーム（ＴｒU - ，Ｔｒ
V - ，ＴｒW - ）をオンさせることでトランジスタの破
壊が防止され、しかも図４で説明した従来の電動式圧縮
機のように結線切替回路を用いた場合と同等に騒音の発
生が回避され、振動も問題無い程度に抑制される。
【００３４】
【発明の効果】以上に述べた通り、本発明の電動式圧縮
機の駆動方法によれば、インバータから駆動電流を受け
る三相直流モータを介して圧縮機を停止する際、制御回
路からの駆動制御によりインバータにおける所定数のト
ランジスタのスイッチング動作として全部を短時間オフ
してからそれらの直流電源のプラス側に接続されたもの
をオフにしたままマイナス側に接続されたものを所定時
間以上オンにすることにより、過大電流の発生によるト
ランジスタの破壊を防止した上で圧縮部の可動スクロー
ル体（可動圧縮部）の逆回転防止を可能にしている。こ
の結果、圧縮機本体に逆流防止弁を取り付ける必要が無
く、しかも従来のように特別な切替装置を備えること無
しに元来存在するインバータを用いて簡単な構造で騒
音，振動の発生が防止されて清閑な動作を具現し得る電
動式圧縮機の駆動装置が安価に具現されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電動式圧縮機の駆動方法を適用した一
実施例に係る駆動装置の基本構成を示したものである。
【図２】図１に示す駆動装置に備えられるインバータの
全トランジスタを制御回路による駆動制御とは無関係に
同時にオフして圧縮機を停止した場合の時間経過に対す
る相電流及び騒音の関係を示した図である。
【図３】図１に示す駆動装置に備えられるインバータを
制御回路で駆動制御して圧縮機を停止した場合の時間経
過に対する相電流及び騒音の関係を示した図である。
【図４】従来の電動式圧縮機の駆動装置の基本構成を示
したものである。
【符号の説明】
１１ 圧縮機 １２ 三相直流モータ １３ 圧縮部 １４ 制御回路 １５ インバータ １６ 結線切替回路 １７ 駆動回路 １２１，１２２，１２３ 励磁コイル
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｐ 3/22 Ｈ０２Ｐ 3/22 Ｂ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 三相直流モータで駆動される可動圧縮部
    を含む電動式圧縮機における該三相直流モータに対し、
    直流電源が印加されるインバータにおける所定数のトラ
    ンジスタのスイッチング動作に従って相電流を供給する
    際、該スイッチング動作を制御回路から駆動制御する駆
    動段階を含む電動式圧縮機の駆動方法において、前記駆
    動段階は、前記駆動制御により前記三相直流モータを介
    して圧縮機本体を停止する際、初期的スイッチング動作
    として前記所定数のトランジスタの全部を短時間オフす
    る短時間オフ制御段階と、後期的スイッチング動作とし
    て前記所定数のトランジスタのうちのプラス側に接続さ
    れたものをオフにしたままマイナス側に接続されたもの
    を所定時間以上オンにする動作切り替え制御段階とを含
    むことを特徴とする電動式圧縮機の駆動方法。
  2. 【請求項２】 三相直流モータで駆動される可動圧縮部
    を含む電動式圧縮機における該三相直流モータへ相電流
    を供給するための所定数のトランジスタを有するインバ
    ータと、前記所定数のトランジスタのスイッチング動作
    を制御するための駆動制御信号を発生する制御回路とか
    ら成る電動式圧縮機の駆動装置において、前記所定数の
    トランジスタは、プラス側とマイナス側とに区別されて
    それぞれ前記三相直流モータ用の直流電源と前記制御回
    路とに接続され、前記制御回路は、前記三相直流モータ
    を介して圧縮機本体を停止する際、前記駆動制御信号に
    より前記所定数のトランジスタのスイッチング動作とし
    て全部を短時間オフしてから該所定数のトランジスタの
    うちのプラス側に接続されたものをオフにしたままマイ
    ナス側に接続されたものを所定時間以上オンにすること
    を特徴とする電動式圧縮機の駆動装置。
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