JPH09182478A - 圧縮機のモータ制御装置 - Google Patents

圧縮機のモータ制御装置

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JPH09182478A
JPH09182478A JP9026323A JP2632397A JPH09182478A JP H09182478 A JPH09182478 A JP H09182478A JP 9026323 A JP9026323 A JP 9026323A JP 2632397 A JP2632397 A JP 2632397A JP H09182478 A JPH09182478 A JP H09182478A
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load
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正庸 須藤
Yoshihisa Uneyama
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Abstract

(57)【要約】 【課題】負荷トルクとモータ出力トルクとの差が起因し
て生じていた振動を小さくする圧縮機のモータ制御装置
を提供することにある。 【解決手段】機器に接続されたモータのロータの1回転
中の回転位置を時々刻々検出する検出手段から出力され
た回転位置情報に基づいて1回転中における圧縮機に加
わる負荷トルクの大きさおよび時期を時々刻々算出する
算出手段と、上記算出手段の出力に基づいて上記モータ
に供給される電流および電圧のうち少なくとも一方を時
々刻々制御して圧縮要素の負荷トルクとモータの出力ト
ルクとを略等しくする手段とから成る圧縮機のモータ制
御装置とした。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機のモータ制
御装置に係り、特にモータの出力トルクを制御すること
により圧縮機の低振動化を図った圧縮機のモータ制御装
置にある。 【0002】 【従来の技術】従来のモータ制御装置を、密閉形圧縮機
の概略構造を示す第3図を用いて説明する。1はケース
であり電動要素及び圧縮要素を収納している。2はステ
ータでありケース1に固着してある。3はロータ、4は
軸であり、ロータ3と軸4が圧入固定してある。5は主
軸受、6は端部軸受であり、軸4を支持し、主軸受5が
ケースに固定されている。7はシリンダブロックであ
り、主軸受5及び端部軸受6と共に締結してある。8は
ローラであり軸4のクランク部に嵌入してある。9はベ
ーンでありシリンダ室内を吸込室10と圧縮室11に仕
切っている。12は防振部材であり、圧縮機を支持して
いる。 【0003】このような構造の従来の密閉形圧縮機にお
いては、圧縮室11内の高圧ガスによる力が軸4に対し
て、反時計方向に押しもどそうとする負荷トルク−TG
として作用し、シリンダブロック7に対しては、同じト
ルクTGが時計方向に反力として作用している。 【0004】ここでロータ3及び軸4の回転軸系におい
ては負荷トルク−TGと釣合うためのトルクとして、ス
テータ2から駆動されるモータ出力トルクTMと回転軸
系の回転慣性トルクJR(d2φ/dt2)が作用する。
(ここでJRは回転体の質量慣性モーメント、d2φ/
dt2は速度変動する回転体の角加速度である)。これ
ら各トルクの釣合はJR(d2φ/dt2)+TM=TGと
して表わされ、この関係を圧縮機の1回転について図示
すると第4図に示すようになる。 【0005】すなわち負荷トルクTGが大きいTG>T
Mの回転角領域では、TG−TMのトルク差を回転軸系
がd2φ/dt2の角加速度で減速することによってJR
(d2φ/dt2)なるトルクを放出し補い、負荷トルクT
Gが小さいTG<TMの回転角領域では、TM−TGの
トルク差を回転軸系がd2φ/dt2の角加速度で増速す
ることによって貯わえるのである。従って、回転軸系に
おいては1回転中に回転速度の増減、すなわち振動が生
ずるものである。 【0006】一方、ケース1に固定されているステータ
2やシリンダブロック7、主軸受5、端部軸受6などの
非回転体側においては、負荷トルクTG及びモータ出力
トルク−TMが回転軸系の反力として作用し、回転軸系
と同様にTG−TMなるトルク差が生じている。非回転
体側では、このトルク差(TG−TM)に対し、非回転
体の質量慣性モーメントJSTがd2θ/dt2の角加速
度で回転変動するときの慣性トルクJST(d2θ/dt
2)とバネ定数Kを有する防振部材12がθだけ回転変位
するときの復元トルクKθとで釣合いを保つものであ
る。これらの釣合は、JST(d2θ/dt2)+Kθ=T
G−TMとして表わされ、この関係を圧縮機の1回転に
ついて図示すると第5図のごとくなる。すなわち、TG
−TMのトルク差が1回転中に正負の値に変化し、これ
が加振力として作用するために、非回転体側全体がθな
る回転変位(振動)を生ずるのである。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】このように従来の密閉
形圧縮機においては非回転体側に振動源となるTG−T
Mのトルク差が根本的に存在するため、これまで種々の
いかなる防振構造を施せども依然として振動が生じると
いう大きな原因となっていたのである。 【0008】本発明の目的は、1回転中で時々刻々変動
する負荷トルクとモータ出力トルクとが略等しくなるよ
うに制御し、負荷トルクとモータ出力トルクとの差が起
因して生じていた振動を小さくするようにした圧縮機の
モータ制御装置を提供することにある。 【0009】 【課題を解決するための手段】上記目的は、冷凍サイク
ルを構成する圧縮機凝縮器蒸発器等の機器の中の圧縮機
に加わる負荷トルクの大きさが1回転中で時々刻々変動
する上記圧縮機の圧縮要素に接続されたモータを制御す
るモータ制御装置であって、上記モータのロータの1回
転中における回転位置を検出する位置検出手段と、上記
位置検出手段から出力された回転位置情報に基づいて上
記ロータの1回転中における圧縮機に加わる負荷トルク
の大きさおよびこの1回転中における時期を算出する算
出手段と、上記算出手段の出力に基づいて上記モータに
供給される電流および電圧のうち少なくとも一方を時々
刻々制御して上記負荷トルクの大きさが1回転中で時々
刻々変動する圧縮機に加わる負荷トルクとモータの出力
トルクとを等しくなるように制御する手段とから成る圧
縮機のモータ制御装置とすることにより、達成される。 【0010】本発明の圧縮機のモータ制御装置は、モー
タロータの1回転中の検出された回転位置情報に基づい
て上記ロータの1回転中における圧縮機に加わる負荷ト
ルクの変動を時々刻々算出し、この算出結果に基づいて
上記モータに供給される電流および電圧のうち少なくと
も一方を時々刻々制御して圧縮機に加わる負荷トルクと
モータの出力トルクを等しくなるように制御するもので
あるから、モータ出力トルクと1回転中において時々刻
々脈動する実際の負荷トルクとの差が起因して生じてい
た振動が小さくなる。 【0011】 【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を第1図
により説明する。13は圧縮機、14は凝縮器、15は
減圧手段であるキャピラリチューブ、16は蒸発器であ
り、これらの機器によって冷凍サイクルが構成されてい
る。17−1、17−2は検出器であり、圧縮機13に
加わる負荷情報を検出する。18は位置検出器であり、
圧縮機13の回転位置情報を検出する。19は信号変換
部であり、各検出器からの信号処理、A/D変換等を行
なう。20は制御部であり、マイコン等を有して信号の
演算処理を行なう。21は電源駆動部であり制御部20
からの指令信号により圧縮機13への供給電源を調整す
る。 【0012】上記実施例を説明するための密閉形圧縮機
13においては、例えば圧縮機13に加わる負荷の情報
を図示の如く冷凍サイクルを構成する凝縮器14の温度
を検出する検出器17−1と蒸発器16の温度を検出す
る検出器17−2とで運転時間の経過により変化する負
荷の大きさを検出し、位置検出器18で圧縮機13モー
タのロータの1回転中の回転位置(回転角度φ)を検出
し、これら検出した負荷情報および回転位置情報の信号
を、信号変換部19を介して制御部20へ出力する。 【0013】制御部20では、上記負荷情報信号が入力
されると、温度の大きさに比例する冷媒ガスの圧力の大
きさが判ることにより圧縮機の運転時間のある時間にお
ける負荷トルクの大きさを判別し、この負荷トルクの大
きさに合わせた出力トルクで圧縮機を駆動するようにモ
ータを制御する指令信号を電源駆動部21へ出力する。
また、上記位置信号が入力された制御部20は、位置信
号に基づき時々刻々圧縮機13に加わる1回転中の負荷
トルクの大きさ及び時期を算出判定する。 【0014】これは上記位置信号から1回転中の時間間
隔(時期)毎のロータの回転角度φの大きさを算出し、
このロータの回転角度φの大小変化によって負荷トルク
TGの大小変動が判る。即ち、負荷トルクTGが大きく
なる方向に変化した場合には、ロータの回転速度は遅く
なり、単位時間あたりの回転角度は小さくなる。この逆
に、負荷トルクが小さくなったときには、ロータの回転
速度は速くなり、単位時間あたりの回転角度は大きくな
る。これにより、負荷トルクの大小変動が判る。 【0015】上記負荷トルクは先に記載の如く次式によ
り算出できる。1回転中において変動する負荷トルクを
TG、モータの出力トルクをTM回転軸系の回転慣性ト
ルクをJR(d2φ/dt2)とすると、負荷トルクTG
は、TG=JR(d2φ/dt2)+TMで算出できる。従
ってモータの出力トルクTMは、TM=TG−JR(d2
φ/dt2)で算出することができる。 【0016】上記算出した1回転中に変動する負荷トル
クTG及びモータの出力トルクTMに基づいて、制御部
20は、負荷トルクTGが大きい時には電源駆動部21
にモータ出力トルクTMを大きくする信号を送る。この
信号に従って、電源駆動部21は圧縮機13内のモータ
への供給電圧(或は電流)を大きくしてモータの出力ト
ルクTMを大きくするように作用し、また、逆に負荷ト
ルクが小さくなった時には、制御部20は、出力トルク
TMを小さくするようにモータへの供給電圧を小さくす
るように作用する。 【0017】以上の位置情報に基づく制御をすることに
よって、モータの出力トルクTMが、1回転中に変動す
る負荷トルクTGと略等しくなり、負荷トルクの変動に
よるロータの回転速度の変動をなくすように作用して、
振動を低減する。以上のとおり、負荷情報によって圧縮
機の運転時間のある時間域における負荷トルクの大きさ
にモータ出力トルクを合わせるように制御する。 【0018】この制御をするものにおいて、更に1回転
中の負荷トルクの変動を位置情報に基づき判定して圧縮
機13への供給電圧(或いは電流)を時々刻々制御する
ので、一回転中の或る時期(時間間隔毎)の負荷トルク
の大きさに略ひとしいモータ出力トルクに時々刻々追従
して制御できる。即ち、上記実施例の密閉形圧縮機13
では、1回転中の負荷トルクTGの波形変化と全く同期
した等しいモータ出力トルクTMが出力されるから両者
が全く釣合い、圧縮機13の回転軸系においても非回転
体側においても加振トルクTG−TMが0となり、根本
的に振動加振源がとり除かれ無振動の密閉形圧縮機が可
能となるものである。 【0019】第2図は本発明における他の実施例を示す
もので圧縮機13の回転数制御をする機能も合せ持つよ
うにしたものである。17−3は検出器であり、蒸発器
16の周囲温度等を検出するもので、圧縮機13の必要
冷凍能力の情報を提供する。22はインバータ駆動部、
23はインバータであり、検出器17−3からの信号に
もとづき、制御部20の指令でインバータ23を制御
し、必要冷凍能力に応じた回転数にするもので省電力化
が図れる。このような本実施例のごとき構成にすると、
負荷容量に合せた回転数、負荷トルク制御が可能とな
り、省電力で低振動の優れた密閉形圧縮機が可能となる
ものである。 【0020】 【発明の効果】本発明のモータ制御装置は、モータロー
タの1回転中の回転位置情報に基づいて上記ロータの1
回転中における圧縮機に加わる負荷トルクの大きさおよ
びこの1回転中における時期を算出し、この算出結果に
基づいて上記モータに供給される電流および電圧のうち
少なくとも一方を制御して圧縮機に加わる機器の負荷ト
ルクとモータの出力トルクを等しくなるように制御し、
これによって、モータ出力トルクと1回転中において時
々刻々変動する実際の負荷トルクとの差が起因して生じ
ていた振動を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本実施例の密閉形圧縮機のトルク制御ブロック
図 【図2】密閉形圧縮機のトルク制御における他の実施例
を示す制御ブロック図 【図3】従来の密閉形圧縮機の構造を示す断面図 【図4】従来の密閉形圧縮機の回転軸系に働くトルク曲
線図 【図5】従来の密閉形圧縮機の非回転体側に働くトルク
曲線図 【符号の説明】 1…ケース、2…ステータ、3…ロータ、4…軸、5…
主軸受、6…端部軸受、7…シリンダブロック、8…ロ
ーラ、9…ベーン、10…吸込室、11…圧縮室、12
…防振部材、13…圧縮機、14…凝縮器、15…キャ
ピラリチューブ、16…蒸発器、17−1、17−2、
17−3…検出器、18…位置検出器、19…信号変換
部、20…制御部、21…電源駆動部、22…インバー
タ駆動部、23…インバータ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 冷凍サイクルを構成する圧縮機凝縮器蒸発器等の
    機器の中の圧縮機に加わる負荷トルクの大きさが1回転
    中で時々刻々変動する上記圧縮機の圧縮要素に接続され
    たモータを制御するモータ制御装置であって、 上記モータのロータの1回転中における回転位置を検出
    する位置検出手段と、 上記位置検出手段から出力された回転位置情報に基づい
    て上記ロータの1回転中における圧縮機に加わる負荷ト
    ルクの大きさおよびこの1回転中における時期を算出す
    る算出手段と、 上記算出手段の出力に基づいて上記モータに供給される
    電流および電圧のうち少なくとも一方を時々刻々制御し
    て上記負荷トルクの大きさが1回転中で時々刻々変動す
    る圧縮機に加わる負荷トルクとモータの出力トルクとを
    等しくなるように制御する手段とから成ることを特徴と
    する圧縮機のモータ制御装置。
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JP2013194969A (ja) * 2012-03-19 2013-09-30 Corona Corp 空気調和装置

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