KR20060113365A - Compressor driving unit and refrigerator using the same - Google Patents

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KR20060113365A KR1020057015490A KR20057015490A KR20060113365A KR 20060113365 A KR20060113365 A KR 20060113365A KR 1020057015490 A KR1020057015490 A KR 1020057015490A KR 20057015490 A KR20057015490 A KR 20057015490A KR 20060113365 A KR20060113365 A KR 20060113365A
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유우키 마루타니
고사쿠 아다치
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가부시끼가이샤 도시바
도시바 가덴세이조 가부시끼가이샤
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Abstract

A reciprocation type compressor driving unit free from start failure. A position established by moving (Theta init) about 45° in a direction of rotation is the best start initial position with a line connecting a piston (107)-compression upper dead point-lower dead point in a reciprocation type compressor (15) taken as a reference; therefore, as start motor constants for moving a rotor (117) to this start initial position, a rotation initial position (Theta init), a start acceleration speed (omega init), a start d-axis current (I dinit), and a start q-axis current (I qinit) are set. Before starting, a drive current is passed through one phase of a compressor motor (28) on the basis of the start motor constants, with the position of the rotor (117) being caused to stand by at the start initial position. Thereafter, starting is initiated from this start initial position, whereby normal starting can be effected with the rotor (117) being in either start position.

Description

컴프레서의 구동장치 및 이를 이용한 냉장고{COMPRESSOR DRIVING UNIT AND REFRIGERATOR USING THE SAME}Compressor Driving Device and Refrigerator Using the Same {COMPRESSOR DRIVING UNIT AND REFRIGERATOR USING THE SAME}

본 발명은 인버터회로에 의해 컴프레서의 모터를 구동하는 컴프레서의 구동장치에 관한 것이다.The present invention relates to a compressor driving apparatus for driving a compressor motor by an inverter circuit.

종래, 냉장고의 컴프레서의 구동원으로서 리시프로식 컴프레서가 이용되고 있다.Conventionally, a receiver type compressor is used as a drive source of the compressor of a refrigerator.

상기 종류의 컴프레서로서는 모터의 회전축과 일체인 크랭크핀으로부터 크랭크를 연장시켜, 상기 크랭크와 실린더실에 수용되는 피스톤을 볼조인트기구부를 통해 연결시키고, 볼조인트기구부는 크랭크의 단부에 일체로 설치되는 볼과 피스톤에 설치되어 볼을 접동이 자유롭게 감싸 유지하는 볼받이로 이루어지고, 상기 모터를 회전시켜 피스톤을 실린더실에서 보복(報復)운동시켜 냉매를 압축한다(예를 들면, 일본 공개특허공보 2003-214343호 참조).As a compressor of this kind, a crank is extended from a crank pin integrated with a rotational shaft of a motor to connect the crank and the piston accommodated in the cylinder chamber through a ball joint mechanism portion, and the ball joint mechanism portion is integrally provided at the end of the crank. And a ball base installed in the piston and slidingly holding the ball freely, and rotating the motor to retaliate the piston in the cylinder chamber to compress the refrigerant (for example, JP 2003-214343). Reference).

그런데, 이와 같은 컴프레서의 모터를 제어하는 경우에 모터의 회전자의 위치를 검출할 필요가 있다. 그러므로, 볼IC 등의 위치 검출 소자를 이용하면, 확실하게 회전자의 위치를 검출할 수 있지만, 비용이 들게 된다. 그러므로, 통상의 인버터제어에서는 2상통전에 의해 기동시키므로 통전하지 않는 다른 1상에 의해 발생 한 유기전력에 의해 위치 검출을 할 수 있는 센서리스 제어를 한다.By the way, when controlling the motor of such a compressor, it is necessary to detect the position of the rotor of the motor. Therefore, if a position detecting element such as a ball IC is used, the position of the rotor can be reliably detected, but it is expensive. Therefore, in normal inverter control, since it starts by two-phase energization, the sensorless control which can detect a position by the induced electric power which generate | occur | produced by the other one phase which does not energize is performed.

그러나, 벡터제어에 있어서는 3상을 동시에 통전시켜, 션트저항에 의해 회전자의 위치를 검출하고 있으므로 모터의 기동시에 소정 속도에 달할 때까지는 모터의 회전자의 위치가 정확히 잡히지 않으므로 기동시에는 회전자가 상기의 소정 속도에 달한 후에 속도제어를 개시하고 있다.In vector control, however, the three phases are energized simultaneously and the position of the rotor is detected by the shunt resistor. Therefore, the rotor of the motor is not accurately positioned until the predetermined speed is reached at the start of the motor. After the predetermined speed is reached, speed control is started.

그러나, 6슬롯 4극의 브러쉬리스 DC 모터에는 모터(1) 회전 중에 전기적인 제어위치가 180°대칭으로 2 곳 존재하므로 회전자의 정지위치에 따라 다음 기동시에 회전자가 2 곳 중 어디에서 기동하는지 알 수 없다는 문제점이 있다.However, the 6-slot 4-pole brushless DC motor has two electrical control positions with 180 ° symmetry during the rotation of the motor (1). There is a problem that unknown.

또한, 상기 컴프레서는 1 회전함으로써 피스톤에 의한 압축동작을 실행하므로 회전중의 위치에 의해 회전자에 걸리는 토크가 항상 변동한다. 그러므로, 컴프레서의 흡입구와 토출구에 압력차가 있는 상태에서 컴프레서를 기동하는 경우에 드물게 기동에 실패하는 문제점이 있다.In addition, since the compressor performs the compression operation by the piston by one rotation, the torque applied to the rotor is always changed by the position during rotation. Therefore, when the compressor is started in a state where there is a pressure difference between the suction port and the discharge port of the compressor, there is a problem that the startup rarely fails.

그러므로, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 기동 실패가 없는 컴프레서의 구동장치를 제공한다.Therefore, the present invention provides a drive device for a compressor without starting failure to solve the above problem.

청구항 1에 관한 발명은 3상의 브러쉬리스 DC 모터에서 회전하는 리시프로식 컴프레서와 응축기, 증발기를 적어도 갖춘 냉동사이클을 구비하고, 상기 컴프레서에 의해 냉매를 압축하여 상기 증발기를 냉각하는 컴프레서의 구동장치에서, 상기 브러쉬리스 DC 모터의 고정자 코일에 3상의 구동전류를 공급하는 인버터회로와 상기 인버터회로에 PWM신호를 공급하는 PWM회로, 상기 3상의 구동전류를 검지하는 구동전류 검지수단, 상기 검지한 3상의 구동전류에 기초하여 상기 브러쉬리스 DC 모터의 회전자의 자속에 대응한 전류성분인 d축전류, 상기 브러쉬리스 DC 모터의 토크에 대응한 전류성분인 q축전류로 변환하는 dq변환수단, 상기 변환한 d축전류와 q축전류, 외부로부터 입력되는 속도지령신호에 기초하여 기준q축전류와 기준d축전류를 출력하는 제어수단, 상기 기준q축전류와 기준d축전류를 기준q축전압과 기준d축전압으로 변환하는 전압변환수단, 상기 변환한 기준q축전압과 기준d축전압을 3상전압으로 변환하여 상기 PWM회로로 출력하는 3상변환수단, 상기 컴프레서의 피스톤의 위치와 압축상사점과 하사점을 잇는 선을 기준으로 하여 40°에서 50° 회전한 위치인 기동초기위치에 상기 브러쉬리스 DC 모터의 회전자를 회전이동시키는 초기패턴출력수단과 상기 기동초기위치에서 상기 컴프레서를 기동시키는 기동수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 컴프레서의 구동장치이다.The invention according to claim 1 includes a refrigerating compressor rotating at a three-phase brushless DC motor, a refrigeration cycle having at least a condenser and an evaporator, and compressing a refrigerant by the compressor to cool the evaporator. An inverter circuit for supplying a three-phase driving current to the stator coil of the brushless DC motor, a PWM circuit for supplying a PWM signal to the inverter circuit, a drive current detecting means for detecting the three-phase driving current, and the three-phase detected Dq converting means for converting the d-axis current, which is a current component corresponding to the magnetic flux of the rotor of the brushless DC motor, and the q-axis current, which is a current component corresponding to the torque of the brushless DC motor, based on a drive current; Control means for outputting a reference q-axis current and a reference d-axis current based on one d-axis current and q-axis current and a speed command signal input from the outside; Voltage conversion means for converting the reference q-axis current and the reference d-axis current into a reference q-axis voltage and a reference d-axis voltage, converting the converted reference q-axis voltage and the reference d-axis voltage into a three-phase voltage to the PWM circuit. Rotating the rotor of the brushless DC motor to the initial position of the three-phase conversion means for outputting, the position rotated from 40 ° to 50 ° based on the line connecting the position of the piston of the compressor and compression top dead center and bottom dead center. And an initial pattern output means for moving and a starting means for starting the compressor at the initial starting position.

청구항 2에 관한 발명은 제 1 항에 있어서,The invention according to claim 2 is according to claim 1,

상기 브러쉬리스 DC 모터가 3상 4극인 것을 특징으로 하는 컴프레서의 구동장치이다.The brushless DC motor is a compressor driving device, characterized in that the three-phase four-pole.

청구항 3에 관한 발명은 제 1 항에 있어서,The invention according to claim 3 is according to claim 1,

상기 기동초기위치가 상기 피스톤의 위치와 압축상사점과 하사점을 잇는 선을 기준으로 하여 45°회전한 위치인 것을 특징으로 하는 컴프레서의 구동장치이다.And the starting initial position is a position rotated by 45 ° with reference to a line connecting the position of the piston and the compression top dead center and the bottom dead center.

청구항 4에 관한 발명은 제 1 항 내지 제 3 항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,The invention according to claim 4 is at least one of claims 1 to 3,

상기 냉동사이클은 냉장고의 냉동사이클인 것을 특징으로 하는 컴프레서의 구동장치이다.The refrigeration cycle is a compressor driving device, characterized in that the refrigeration cycle of the refrigerator.

본 발명이라면, 컴프레서의 기동시의 브러쉬리스 DC 모터의 회전자의 기동초기위치에 이동시킴으로써 정현파 인버터에 의한 기동에서 컴프레서의 흡입구와 토출구에 압력차가 있는 상태에서도 컴프레서가 기동할 수 있고, 최적인 냉동사이클 제어를 할 수 있다.According to the present invention, the compressor can be started even when there is a pressure difference between the inlet and the outlet of the compressor during startup by a sine wave inverter by moving to a starting initial position of the rotor of the brushless DC motor at the start of the compressor. Cycle control is possible.

도 1은 본 발명의 일 실시형태의 리시프로식 밀폐형인 컴프레서의 종단 정면도,BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The longitudinal front view of the compressor which is a receiver type sealed type of one Embodiment of this invention,

도 2는 본 실시형태의 압축기구부의 상사점의 위치를 설명하기 위한 도면,2 is a view for explaining the position of the top dead center of the compression mechanism of the present embodiment;

도 3은 본 실시형태의 압축기구부의 하사점의 위치를 설명하기 위한 도면,3 is a view for explaining the position of the bottom dead center of the compression mechanism of the present embodiment;

도 4는 컴프모터의 설명도,4 is an explanatory diagram of a compmotor;

도 5는 본 실시형태에서 θ init에 대한 기동성공확률을 나타내는 그래프,5 is a graph showing the probability of success for θ init in the present embodiment,

도 6은 본 실시형태를 나타내는 냉장고의 단면도,6 is a cross-sectional view of the refrigerator showing the present embodiment;

도 7은 본 실시형태의 냉장고의 냉동사이클도,7 is a refrigeration cycle of the refrigerator of the present embodiment;

도 8은 본 실시형태의 냉장고의 블럭도,8 is a block diagram of a refrigerator of the present embodiment;

도 9는 3상에서 αβ변화를 실행하는 벡터도 및9 is a vector diagram for executing αβ change in three phases and

도 10은 αβ에서 dq변화를 실행하는 벡터도이다.10 is a vector diagram for performing a dq change in αβ.

이하, 본 발명의 일 실시형태의 냉장고(1)를 설명한다.Hereinafter, the refrigerator 1 of one Embodiment of this invention is demonstrated.

(1) 냉장고(1)의 구성(1) Configuration of the Refrigerator 1

우선, 냉장고(1)의 구성에 대해 도 6과 도 7에 기초하여 설명한다.First, the structure of the refrigerator 1 is demonstrated based on FIG. 6 and FIG.

도 6은 본 실시형태를 나타내는 냉장고(1)의 단면도이며, 도 7은 냉장고(1)의 냉동사이클이다.6 is a cross-sectional view of the refrigerator 1 showing the present embodiment, and FIG. 7 is a refrigeration cycle of the refrigerator 1.

냉장고(1)의 캐비넷은 단열상자체(9)와 내부상자(8)로 형성되고, 단열칸막이벽(2)에 의해 냉장온도대역(30)과 냉동온도대역(31)으로 구분되고, 양 온도대역(30, 31)의 냉기는 완전히 독립하여 각 냉기가 혼합되지 않는 구조로 되어 있다.The cabinet of the refrigerator 1 is formed of a heat insulating box 9 and an inner box 8, and is divided into a refrigeration temperature band 30 and a freezing temperature band 31 by the heat insulation partition wall 2, and the two temperatures. The cold air in the zones 30 and 31 is completely independent, and each cold air is not mixed.

냉장온도대역(30)의 냉장고 안은 냉장칸막이판(3)에 의해 냉장저장실(4)과 야채실(5)로 구분되고, 냉동온도대역(31)의 냉동고 안은 제 1 냉동실(6)과 제 2 냉동실(7)로 이루어지며, 각 실은 각각 개폐문(4a, 5a, 6a, 7a)을 구비하고 있다. 또한, 냉장저장실(4)에는 냉장고 내부 온도를 검지하기 위한 온도센서(이하, R센서로 함)(34)와 탈취장치(35)가 배치되어 있다.The refrigerator in the refrigerator temperature zone 30 is divided into a refrigerator compartment 4 and a vegetable compartment 5 by a refrigerated partition plate 3, and the inside of the freezer in the freezer temperature zone 31 is a first freezer compartment 6 and a second freezer compartment. It consists of (7), and each chamber is equipped with the opening door 4a, 5a, 6a, 7a, respectively. In the cold storage chamber 4, a temperature sensor (hereinafter referred to as R sensor) 34 and a deodorizer 35 for detecting the internal temperature of the refrigerator are arranged.

야채실(5)의 배면에는 냉장실 증발기(10)과 냉장실 냉각팬(11)이 배치되고, 냉장실 냉각팬(11)은 냉장고 내부 온도변동이나 문개폐로 인해 임의로 운전된다. 그리고, 냉장저장실(4)의 배면은 냉기를 냉장온도대역(30) 내로 공급하기 위한 냉기순환로(18)로 되어 있다. 냉동실 증발기(12)의 하부에는 서리 제거 히터(26)가 배치되어 있다.The refrigerator compartment evaporator 10 and the refrigerator compartment cooling fan 11 are arrange | positioned at the back of the vegetable compartment 5, The refrigerator compartment cooling fan 11 is operated arbitrarily by the temperature change of a refrigerator or door opening and closing. The rear surface of the refrigerating storage chamber 4 is a cold air circulation path 18 for supplying cold air into the refrigerating temperature zone 30. Defrost heater 26 is disposed under the freezer compartment evaporator 12.

냉동실 증발기(12)와 냉동실 냉각팬(13)은 제 1 및 제 2 냉동실(6, 7)의 배벽에 배치되고, 냉기를 순환시킴으로써 제 1 및 제 2 냉동실(6, 7)이 냉각된다.The freezer compartment evaporator 12 and the freezer compartment cooling fan 13 are arranged on the back walls of the first and second freezer compartments 6 and 7, and the first and second freezer compartments 6 and 7 are cooled by circulating cold air.

냉장고(1)의 배벽 하부의 기계실(14)에는 도 7에 도시한 바와 같이 냉동사이 클을 구성하는 컴프레서(15), 응축기(21)가 각각 배치되고, 컴프레서(15)에서 토출된 가연성 냉매는 응축기(21)를 통과한 후, 전환밸브(22)의 냉매전환기구에 의해 냉매 유로(流路)가 서로 전환되어 냉동모드와 냉장모드를 서로 실현할 수 있다.As shown in FIG. 7, a compressor 15 and a condenser 21 are respectively arranged in the machine room 14 below the rear wall of the refrigerator 1, and the combustible refrigerant discharged from the compressor 15 is After passing through the condenser 21, the refrigerant flow paths are switched with each other by the refrigerant switching mechanism of the switching valve 22 to realize the freezing mode and the refrigeration mode.

전환밸브(22)의 한쪽 출구에는 냉장 캐피러리 튜브(23)와 냉장실 증발기(10)가 차례로 접속되어 전환밸브(22)의 다른쪽 출구에는 냉동 캐피러리 튜브(24)와 냉동실 증발기(12)가 차례로 접속되며, 냉동실 증발기(12)에 어큐뮬레이터(16)가 접속되어 있다.The refrigerating capillary tube 23 and the refrigerating chamber evaporator 10 are sequentially connected to one outlet of the switching valve 22, and the refrigerating capillary tube 24 and the freezing chamber evaporator 12 are connected to the other outlet of the switching valve 22. In turn, the accumulator 16 is connected to the freezer compartment evaporator 12.

상기 구성의 냉장고(1)에 의하면, 전환밸브(22)에 의해 냉매 유로가 전환되고, 냉동온도대역(31) 냉각시의 냉동모드에서는 가연성 냉매가 냉동 캐피러리 튜브(24)에서 감압되어 냉동실 증발기(12)에 들어가 냉동온도대역(31)을 냉각시킨 후 다시 컴프레서(15)로 돌아간다.According to the refrigerator 1 having the above-described configuration, the refrigerant flow path is switched by the switching valve 22, and in the freezing mode at the time of cooling the freezing temperature band 31, the combustible refrigerant is depressurized in the freezing capillary tube 24 to freeze the chamber evaporator. After entering (12) to cool the freezing temperature zone (31), it returns to the compressor (15) again.

한편, 냉장온도대역(30) 냉각시의 냉장모드에서는 가연성 냉매는 냉장 캐피러리 튜브(23)에서 감압되고, 냉장실 증발기(10)에 들어가 냉장온도대역(30)을 냉각시킨 후, 냉동실 증발기(12)를 통과하여 다시 컴프레서(15)로 돌아가는 냉동사이클을 구성한다.On the other hand, in the refrigerating mode at the time of cooling the refrigerating temperature zone 30, the combustible refrigerant is decompressed in the refrigeration capillary tube 23, enters the refrigerating chamber evaporator 10 to cool the refrigerating temperature zone 30, and then the freezer compartment evaporator 12 ) To configure the refrigeration cycle back to the compressor (15).

냉동모드시의 가연성 냉매는 냉동 캐피러리 튜브(24), 냉동실 증발기(12), 어큐뮬레이터(16)의 순서로 흐르고, 냉동실 냉각팬(13)의 운전에 의해 냉기가 냉동고 내를 순환하여 제 1 및 제 2 냉동실(6, 7)의 냉각이 실행된다.In the freezing mode, the combustible refrigerant flows in the order of the refrigeration capillary tube 24, the freezer compartment evaporator 12, and the accumulator 16, and the cold air is circulated in the freezer by the operation of the freezer compartment cooling fan 13, and the first and the Cooling of the second freezing chambers 6 and 7 is performed.

냉장모드시는 전환밸브(22)가 전환되고, 냉매 유로가 냉동온도대역(31) 측에서 냉장온도대역(30) 측으로 전환되면 가연성 냉매는 냉장실 증발기(10)로 흐르고, 냉장실팬(11)의 운전에 의해 냉장저장실(4)과 야채실(5)을 냉각한다.In the refrigerating mode, when the switching valve 22 is switched and the refrigerant passage is switched from the freezing temperature band 31 side to the freezing temperature band 30 side, the combustible refrigerant flows to the refrigerating chamber evaporator 10, and the By the operation, the refrigerating compartment 4 and the vegetable compartment 5 are cooled.

(2) 냉장고(1)의 전기계통의 구조(2) Structure of the electric system of the refrigerator (1)

냉장고(1)의 전기계통의 구조에 대해 도 8의 블럭도에 기초하여 설명한다.The structure of the electric system of the refrigerator 1 is demonstrated based on the block diagram of FIG.

도 8에 도시한 바와 같이, 컴프레서(15)를 구동하는 3상의 브러쉬리스 DC 모터(이하, 컴프모터라 함)(28)와 상기 컴프모터(28)를 구동하는 구동장치(이하, 컴프구동장치라 함)(32)와 상기 컴프구동장치(32)를 제어하는 냉장고(1)의 주제어부(33)로 구성되어 있다. 또한, 주제어부(33)에는 각 칸(4, 5, 6, 7)의 문(4a~7a)에 각각 설치된 문스위치(4b~7b)가 접속되어 있다. 또한, 주제어부(33)에는 탈취장치(35), 서리 제거 히터(26), R센서(34)가 접속되어 있다.As shown in FIG. 8, a three-phase brushless DC motor (hereinafter referred to as a comp motor) 28 for driving the compressor 15 and a driving device for driving the comp motor 28 (hereinafter referred to as a comp driving device) 32) and a main control portion 33 of the refrigerator 1 for controlling the comp driving device 32. In addition, the main control part 33 is connected with the door switches 4b-7b respectively provided in the doors 4a-7a of each compartment 4, 5, 6, 7. In addition, the main control part 33 is connected with the deodorizer 35, the defrost heater 26, and the R sensor 34. As shown in FIG.

우선, 컴프구동장치(32)의 구조에 대해 설명한다.First, the structure of the comp driving device 32 will be described.

컴프구동장치(32)는 인버터회로(42), 정류회로(44), 교류전원(46), PWM형성부(48), AD변환부(50), dq변환부(52), 속도검출부(54), 속도지령출력부(56), 속도PI제어부(58), q축전류PI제어부(60), d축전류PI제어부(62), 3상변환부(64), 초기패턴출력부(66)로 구성되어 있다.The comp driving device 32 includes an inverter circuit 42, a rectifier circuit 44, an AC power supply 46, a PWM forming unit 48, an AD converter 50, a dq converter 52, and a speed detector 54. ), Speed command output section 56, speed PI control section 58, q-axis current PI control section 60, d-axis current PI control section 62, three-phase conversion section 64, initial pattern output section 66 Consists of.

컴프레서(15)를 회전시키는 컴프모터(28)는 상기한 바와 같이, 3상의 브러쉬리스 DC 모터이다. 상기 컴프모터(28)의 3상(u상, v상, w상)의 고정자 코일(40u, 40v, 40w)에 인버터회로(42)가 3상의 구동전류를 흐르게 한다.The compressor motor 28 which rotates the compressor 15 is a three-phase brushless DC motor as mentioned above. The inverter circuit 42 causes the three-phase driving current to flow through the stator coils 40u, 40v, and 40w of the three phases (u phase, v phase, w phase) of the comp motor 28.

상기 인버터회로(42)는 6개의 파워 스위칭 반도체인 트랜지스터(Tr1~Tr6)로 구성된 풀브릿지 인버터회로이다. 또한, 도면에서는 도시되지 않았지만, 상기 스위칭 트랜지스터(Tr1~Tr6)에 대해 병렬로 역방향에 다이오드가 접속되어 있다. 또 한, 스위칭 트랜지스터 Tr1과 Tr4에 직렬로 구동전류를 검지하기 위한 검지저항(R1)이 접속되고, 스위칭 트랜지스터 Tr2와 Tr5에 직렬로 검지저항(R2)이 접속되고, 스위칭 트랜지스터 Tr28과 Tr6에 직렬로 검지저항(R28)이 접속되어 있다.The inverter circuit 42 is a full bridge inverter circuit composed of transistors Tr1 to Tr6 which are six power switching semiconductors. Although not shown in the figure, a diode is connected in reverse with respect to the switching transistors Tr1 to Tr6. In addition, a detection resistor R1 for detecting a drive current in series with the switching transistors Tr1 and Tr4 is connected, a detection resistor R2 is connected in series with the switching transistors Tr2 and Tr5, and is connected in series with the switching transistors Tr28 and Tr6. The detection resistor R28 is connected.

정류회로(44)는 상용전원(AC100V)인 교류전원(46)에서 교류전압이 공급되고, 이를 정류하여 인버터회로(42)로 공급한다.The rectifier circuit 44 is supplied with an AC voltage from an AC power supply 46, which is a commercial power supply (100V AC), and rectified and supplied to the inverter circuit 42.

PWM형성부는 6개의 스위칭 트랜지스터(Tr1~Tr6)의 게이트 단자에 PWM신호를 공급한다. PWM형성부(48)는 나중에 설명하는 3상의 전압(Vu, Vv, Vw)에 기초하여 펄스폭변조를 실행하고, 소정의 타이밍으로 각 스위칭 트랜지스터(Tr1~Tr6)를 ON/OFF한다.The PWM forming unit supplies a PWM signal to the gate terminals of the six switching transistors Tr1 to Tr6. The PWM forming unit 48 performs pulse width modulation on the basis of the three-phase voltages Vu, Vv, and Vw described later, and turns on / off each of the switching transistors Tr1 to Tr6 at a predetermined timing.

AD변환부(50)는 션트저항(R1, R2, R28)에서의 전압값을 검지하여 각 상의 전압값을 아날로그값에서 디지털값으로 변환하고, 3상의 구동전류(Iu, Iv, Iw)를 출력한다.The AD converter 50 detects the voltage value at the shunt resistors R1, R2, and R28, converts the voltage value of each phase from an analog value to a digital value, and outputs three-phase driving currents Iu, Iv, and Iw. do.

dq변환부(52)는 AD변환부(50)에서 출력된 구동전류(Iu, Iv, Iw)를 자속에 대응한 전류성분인 d축(direct-axis)의 전류(Id)와 컴프모터(28)의 토크에 대응한 전류성분인 q축(quadrature-axis)의 전류(Iq)로 변환한다.The dq converting unit 52 converts the driving currents Iu, Iv, and Iw output from the AD converting unit 50 into the current (Id) of the d-axis (direct-axis) corresponding to the magnetic flux and the comp motor 28. Is converted into a current Iq of a quadrature-axis, which is a current component corresponding to the torque of.

상기 변환방법은 수학식 1에 도시한 바와 같이 3상의 Iu, Iv, Iw를 2상의 Iα, Iβ로 변환한다. 상기 3상의 전류와 2상의 전류와의 관계를 나타낸 벡터도가 도 9이다.The conversion method converts three phases Iu, Iv and Iw into two phases Iα and Iβ, as shown in Equation (1). 9 is a vector diagram showing a relationship between the three-phase current and the two-phase current.

Figure 112005046040519-PCT00001
Figure 112005046040519-PCT00001

다음으로, 상기와 같이 변환한 2상의 전류 Iα, Iβ를 q축전류(Iq)와 d축전류(Id)에 수학식 2를 이용하여 변환한다. 상기 2상의 구동전류와 변환(검지)한 q축전류(Iq)와 d축전류(Id)와의 관계는 도 10에 도시한 벡터도와 같은 관계를 갖는다.Next, the two-phase currents Iα and Iβ converted as described above are converted to the q-axis current Iq and the d-axis current Id by using Equation (2). The relationship between the drive current of the two phases and the converted q-axis current Iq and d-axis current Id has the same relationship as the vector diagram shown in FIG.

Figure 112005046040519-PCT00002
Figure 112005046040519-PCT00002

속도검출부(54)에서는 검지한 q축전류(Iq)와 d축전류(Id)에 기초하여 컴프모터(28)의 회전각(θ)과 회전속도(ω)를 검출한다. q축전류와 d축전류에 기초하여 컴프모터(28)의 회전자의 위치인 회전각(θ)을 구하고, 상기 θ를 미분함으로써 회전속도(ω)를 구한다.The speed detection unit 54 detects the rotation angle θ and the rotation speed? Of the comp motor 28 based on the detected q-axis current Iq and d-axis current Id. Based on the q-axis current and the d-axis current, the rotation angle θ which is the position of the rotor of the comp motor 28 is obtained, and the rotation speed ω is obtained by differentiating the θ.

냉장고(1)의 주제어부(33)에서는 dq변환부(52)에서 보내진 q축전류(Iq)에 기초하여 속도지령신호(S)를 출력한다.The main controller 33 of the refrigerator 1 outputs the speed command signal S based on the q-axis current Iq sent from the dq converter 52.

속도지령출력부(56)는 주제어부(33)에서의 속도지령신호(S)와 속도검출부(54)에서의 회전속도(ω)에 기초하여 기준회전속도(ω ref)를 출력한다. 기준회전속도(ω ref)는 현재의 회전속도(ω)와 함께 속도PI제어부(58)로 입력된다.The speed command output section 56 outputs a reference rotation speed ω ref based on the speed command signal S at the main control section 33 and the rotation speed ω at the speed detection section 54. The reference rotation speed ω ref is input to the speed PI control unit 58 together with the current rotation speed ω.

속도PI제어부(58)에서는 기준회로속도(ω ref)와 현재의 회전속도(ω)와의 차이분량에 기초하여 PI제어를 하고, 기준q축전류(Iq ref)와 기준d축전류(Id ref)를 출력하고, 현재의 q축전류(Iq)와 현재의 d축전류(Id)와 함께 q축전류PI제어부(60)와 d축전류PI제어부(62)로 각각 출력된다.The speed PI control unit 58 performs PI control based on the difference between the reference circuit speed ω ref and the current rotation speed ω, and performs the reference q-axis current Iq ref and the reference d-axis current Id ref. Are output to the q-axis current PI controller 60 and the d-axis current PI controller 62 together with the current q-axis current Iq and the current d-axis current Id, respectively.

q축전류PI제어부(60)에서는 PI제어를 실행하고, 또한 전류/전압변환을 실행하고, 기준q축전압(Vq)을 출력한다.The q-axis current PI control unit 60 executes PI control, performs current / voltage conversion, and outputs a reference q-axis voltage Vq.

d축전류PI제어부(62)에서는 PI제어를 실행하고, 또한 전류/전압변환을 실행하고, 기준d축전압(Vd)을 출력한다.The d-axis current PI controller 62 executes PI control, performs current / voltage conversion, and outputs a reference d-axis voltage Vd.

3상변환부(64)에서는 기준d축전압(Vd)과 기준q축전압(Vq)을 우선 2상의 전압에 수학식 3에 기초하여 변환한다.The three-phase conversion unit 64 first converts the reference d-axis voltage Vd and the reference q-axis voltage Vq into two-phase voltages based on Equation (3).

Figure 112005046040519-PCT00003
Figure 112005046040519-PCT00003

상기 변환된 2상의 전압(Vα, Vβ)을 3상의 전압(Vu, Vv, Vw)에 수학식 4에 기초하여 변환한다.The converted two-phase voltages Vα and Vβ are converted into three-phase voltages Vu, Vv and Vw based on Equation 4.

Figure 112005046040519-PCT00004
Figure 112005046040519-PCT00004

상기 변환된 3상의 전압(Vu, Vv, Vw)을 상기한 PWM형성부(48)로 출력한다.The converted three-phase voltages Vu, Vv, and Vw are output to the PWM forming unit 48.

본 실시의 컴프구동장치(32)에 의하면 검지된 d축전류(Id)와 q축전류(Iq)에 기초하여 회전속도를 검지하고, 상기 회전속도(ω)와 주제어부에서의 속도지령신호(S)에 기초하여 피드백제어를 실행하고, 속도지령신호(S)에 알맞는 회전속도(ω ref)로 컴프모터(28)가 회전하도록 PWM형성부(48)에서 PWM신호를 인버터회로(42)로 출력한다. 인버터회로(42)는 이에 기초하여 3상의 구동전류를 컴프모터(28)의 3상의 고정자 코일(40)로 출력한다.According to the comp driving device 32 of the present embodiment, the rotational speed is detected based on the detected d-axis current Id and q-axis current Iq, and the rotational speed? Feedback control is executed based on S), and the PWM circuit 48 converts the PWM signal to the inverter circuit 42 so that the comp motor 28 rotates at a rotational speed ω ref suitable for the speed command signal S. Will output The inverter circuit 42 outputs the three-phase drive current to the three-phase stator coil 40 of the comp motor 28 based on this.

그리고, 초기 패턴출력부(66)는 컴프레서(15)의 기동시의 기동모터정수가 설정되어 있으며, 기동시는 상기 설정된 기동모터정수에 의해 기동특성이 정해진다. 설정되어 있는 기동모터정수로서는 회전초기위치(θ init), 기동가속속도(ω init), 시동d축전류(I dinit), 시동q축전류(I qinit)이며, 기동가속속도(ω init)는 속도지령출력부(56)로 출력되고, 회전초기위치(θ init)는 dq변환부(52)로 출력되고, 시동d축전류(I dinit), 시동q축전류(I qinit)는 속도PI제어부(58)로 출력된다. 상기 기동시의 제어에 대해서는 나중에 설명한다.In the initial pattern output section 66, the starting motor constant when the compressor 15 is started is set, and the starting characteristic is determined by the set starting motor constant when starting. The starting motor constants set are the initial rotational position (θ init), the starting acceleration speed (ω init), the starting d-axis current (I dinit), the starting q-axis current (I qinit), and the starting acceleration speed (ω init) is Output to the speed command output section 56, the initial rotation position (θ init) is output to the dq converter 52, the starting d-axis current (I dinit), the starting q-axis current (I qinit) is the speed PI control unit The output is 58. The control at the start will be described later.

(3) 컴프레서(15)의 구조와 동작상태(3) The structure and operation state of the compressor 15

(3-1) 컴프레서(15)의 구조(3-1) Structure of Compressor 15

다음으로, 리시프로식 밀폐형의 컴프레서(15)의 구조에 대해 도 1 ~ 도 4에 기초하여 설명한다.Next, the structure of the receiver-type hermetic compressor 15 is demonstrated based on FIGS.

도 1은 컴프레서(15)를 종단면으로 한 정면도이다.1 is a front view with the compressor 15 in the longitudinal section.

압축유체인 냉매는 상기한 바와 같이 자연의 가연성 냉매인 이소부탄(R600a)이다.The refrigerant, which is a compressed fluid, is isobutane (R600a), which is a natural combustible refrigerant as described above.

컴프레서(15)의 종형의 밀폐상자(101) 내의 상하방향의 거의 중간부에는 프레임(102)이 스프링(102a)을 통해 탄성적으로 지지되어 있다. 프레임(102)의 상부측에는 압축기구부(103)가 설치되고, 하부측에는 컴프모터(28)가 설치되어 있다. 압축기구부(103)는 소위 리시프로식 압축기구가 채용되어 있다.The frame 102 is elastically supported by the spring 102a at the substantially middle part of the up-down direction in the vertical sealed box 101 of the compressor 15. The compression mechanism part 103 is provided in the upper side of the frame 102, and the compressor motor 28 is provided in the lower side. As the compression mechanism 103, a so-called receiver type compression mechanism is adopted.

프레임(102)의 중심부를 따라 추지(樞支)용 구멍(102b)이 설치되고, 주축인 회전축(105)이 회전이 자유롭도록 서로 끼워져 있다. 회전축(105)의 상단부에는 프레임(102) 상면에 접동이 자유롭도록 놓여진 테두리부(鍔部)(105a)가 일체로 설치되고, 테두리부(105a)의 상부에는 회전축(105)의 중심축과는 소정량 편심하는 중심축을 가진 크랭크핀(105b)이 연속으로 설치되어 있다. 그러므로, 회전축(105)이 회전구동하면, 테두리부(105a)는 프레임(102) 상면에서 접접(摺接)상태로 회전하고, 또한 크랭크핀(105b)은 회전축(105) 중심의 주위를 따라 편심회전한다.A hole 102b for extraction is provided along the center of the frame 102, and the rotary shaft 105, which is the main shaft, is fitted with each other so that rotation is free. An upper edge portion of the rotary shaft 105 is integrally provided with an edge portion 105a, which is placed on the upper surface of the frame 102 so as to be free to slide, and an upper portion of the edge portion 105a is different from the central axis of the rotary shaft 105. Crank pins 105b having a central axis eccentrically predetermined amount are provided in series. Therefore, when the rotary shaft 105 is driven to rotate, the edge portion 105a rotates in a contact state on the upper surface of the frame 102, and the crank pin 105b is eccentric along the periphery of the center of the rotary shaft 105. Rotate

압축기구부(103)는 프레임(102) 상면에 설치되고, 축방향을 수평을 향한 실린더(106)를 구비하고 있다. 상기 실린더(106)의 내부는 피스톤(107)이 왕복운동이 자유롭도록 수용되는 실린더실(108)이다. 피스톤(107)에는 크랭크(109)의 한단이 볼조인트기구부(110)를 통해 연결되어 있다. 크랭크(109)의 타단에는 크랭크핀(105b)에 회전이 자유롭도록 서로 끼운 단부(111)가 설치되어 있다.The compression mechanism part 103 is provided in the upper surface of the frame 102, and is provided with the cylinder 106 which made the axial direction horizontal. The inside of the cylinder 106 is a cylinder chamber 108 in which the piston 107 is accommodated so as to freely reciprocate. One end of the crank 109 is connected to the piston 107 via the ball joint mechanism part 110. The other end of the crank 109 is provided with an end portion 111 fitted to each other so as to freely rotate the crank pin 105b.

볼조인트기구부(110)에 대해 설명한다. 크랭크(109)의 한 단에는 볼(112)이 일체로 설치되어 있다. 한편, 피스톤(107) 내부에는 볼받이(113)가 설치되어 있다. 상기 볼받이(113)는 볼(112)을 회전운동이 자유롭도록 감싸 유지하고 있다. 이로 인해, 크랭크핀(105b)의 편심회전에 따라 크랭크(109)가 볼조인트기구부(110) 를 지점(支点)으로 유동운동을 할 수 있고, 피스톤(107)은 실린더(106) 내에서 왕복운동한다.The ball joint mechanism part 110 is demonstrated. One end of the crank 109 is provided with a ball 112 integrally. On the other hand, the ball holder 113 is provided inside the piston 107. The ball support 113 wraps and maintains the ball 112 so that rotational movement is free. As a result, the crank 109 can move the ball joint mechanism 110 to the point according to the eccentric rotation of the crank pin 105b, and the piston 107 reciprocates in the cylinder 106. do.

또한, 실린더(106)의 개구단은 밸브기구(115)에 의해 폐색되고, 또한 밸브커버(116)로 덮여있다. 밸브커버(116)에는 내부를 둘로 나누는 칸막이부가 설치되고, 그 한쪽 공간은 흡입실이 되며, 다른쪽 공간은 토출실이다.In addition, the open end of the cylinder 106 is closed by the valve mechanism 115 and is further covered with the valve cover 116. The valve cover 116 is provided with a partition portion for dividing the interior into two, one space of which is a suction chamber, and the other space of which is a discharge chamber.

밸브기구(115)는 흡입구와 토출구를 구비한 밸프판이 설치되고, 각각의 흡입구와 토출구는 흡입밸브와 토출밸브에 의해 개폐된다. 흡입구는 흡입실과 대향하고, 토출구는 토출실에 대향한다.The valve mechanism 115 is provided with a valve plate having a suction port and a discharge port, and each suction port and the discharge port are opened and closed by the suction valve and the discharge valve. The suction port faces the suction chamber, and the discharge port faces the discharge chamber.

이와 같이 하여 구성되는 압축기구부(103)에 대해 컴프모터(28)는 회전축(105)의 프레임(102)에서 아래쪽으로 돌출하는 부위에 끼운 회전자(117)와 상기 회전자(117)의 둘레면과 협소한 틈을 갖는 내주면을 구비하고, 프레임(102)에서 적절한 수단으로 수직설치하여 고정되는 고정자(118)로 이루어진다.The compressor motor 28 has a rotor 117 and a circumferential surface of the rotor 117 inserted into a portion protruding downward from the frame 102 of the rotary shaft 105 with respect to the compression mechanism 103 formed in this manner. It consists of a stator 118 having an inner circumferential surface having a narrow gap therebetween and fixed vertically by means of an appropriate means in the frame 102.

(3-2) 컴프모터(28)의 구조(3-2) Structure of Compmotor 28

도 4에 도시한 바와 같이, 컴프모터(28)는 브러쉬리스 DC 모터로서 3상 6슬롯 4극 모터이다. 즉, 3상 6슬롯의 고정자(118)의 내주측에서 4극의 회전자(117)가 회전한다.As shown in Fig. 4, the comp motor 28 is a brushless DC motor, which is a three-phase six-slot four-pole motor. That is, the four-pole rotor 117 rotates on the inner circumferential side of the stator 118 of the three-phase six slot.

컴프구동장치(32)에 의해 컴프모터(28)의 각 상에 전압을 인가한 경우, 모터 내부에서는 180°대칭으로 동일한 제어를 실행한다. 또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 크랭크(109)는 한 곳을 위해 기동시의 위치결정에서 3상에 있는 전류를 흐르게 한 경우, 크랭크(109)는 정지위치에 의해 180°대칭인 어느쪽인가(도 2, 도 3)로 이동한다.When a voltage is applied to each phase of the comp motor 28 by the comp driving device 32, the same control is performed in the motor by 180 ° symmetry. Also, as shown in Fig. 2, when the crank 109 flows a current in three phases in the positioning at the time of starting for one place, the crank 109 is either 180 ° symmetrical by the stop position. Go to the application (FIGS. 2, 3).

(3-3) 컴프레서(15)의 동작상태(3-3) Operation state of the compressor 15

다음으로, 컴프레서(15)의 압축운전과 이에 따르는 냉동사이클 작용에 대해 설명한다.Next, the compression operation of the compressor 15 and the refrigeration cycle operation according to it will be described.

컴프모터(28)에 통전하여 회전축(105)을 회전구동하면, 크랭크핀(105b)이 일체로 편심회전한다. 상기 편심회전에 따라 크랭크(109)와 볼조인트기구부(110)를 통해 피스톤(107)이 실린더실(108) 내를 왕복운동한다.When the rotary shaft 105 is rotated by energizing the comp motor 28, the crank pin 105b integrally rotates. According to the eccentric rotation, the piston 107 reciprocates in the cylinder chamber 108 through the crank 109 and the ball joint mechanism part 110.

밀폐상자(101) 내에는 증발기에서 증발하여 저압화한 냉매가스가 안내되어 충만되어 있다. 상기 냉매가스는 밸브커버(116) 내의 흡입실로 안내되어, 또한 피스톤(107)의 이동(왕복운동)에 따라 실린더(106)의 실린더실(108)로 흡입된다.The sealed box 101 is filled with a refrigerant gas evaporated by the evaporator to lower the pressure. The refrigerant gas is guided to the suction chamber in the valve cover 116 and is also sucked into the cylinder chamber 108 of the cylinder 106 in accordance with the movement (reciprocating movement) of the piston 107.

피스톤(107)이 역방향으로 이동(복원운동)함으로써 냉매가스가 압축된다. 피스톤(107)이 소위 상사점 위치까지 이동하면, 토출밸브가 개방되고, 실린더실(108)에서 압축되어 고압화된 냉매가스가 밸브커버(116)의 토출실로 토출된다.The refrigerant gas is compressed by the piston 107 moving in the reverse direction (restoration motion). When the piston 107 moves to the so-called top dead center position, the discharge valve is opened, and the refrigerant gas compressed and compressed in the cylinder chamber 108 is discharged to the discharge chamber of the valve cover 116.

상기 고압화된 냉매가스는 상자 내 토출관을 통해 밀폐상자(101)에서 외부냉매관으로 도출되어 냉동사이클로 안내된다. 회전축(105)이 계속해서 회전하고 있는 동안 피스톤(107)이 복원운동하여 냉동사이클이 반복된다.The pressurized refrigerant gas is led to the external refrigerant pipe from the sealed box 101 through the discharge pipe in the box and guided to the refrigeration cycle. While the rotating shaft 105 continues to rotate, the piston 107 moves and the refrigerating cycle is repeated.

도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 회전축(105)의 회전과 함께 크랭크핀(105b)이 편심회전하고, 크랭크핀(105b)의 중심(P)은 편심량을 회전반경으로 하는 원형의 회전궤도(A)를 그린다. 크랭크(109)는 소정의 유동각도(α)를 갖는 유동운동을 이루고, 볼조인트기구부(110)에서는 볼(112)과 볼받이(113)가 서로 접동한다.As shown in Fig. 2 and Fig. 3, the crank pin 105b rotates eccentrically with the rotation of the rotary shaft 105, and the center P of the crank pin 105b has a circular rotational track whose eccentricity is the radius of rotation. Draw (A). The crank 109 achieves a flow movement having a predetermined flow angle α, and the ball 112 and the ball receiver 113 slide with each other in the ball joint mechanism 110.

실린더실(108)에 도입된 냉매가스를 압축할 때, 피스톤(107)의 상부면에 하중(F)이 걸리고, 그 힘은 피스톤(107)을 통해 볼조인트기구부(110)에 작용한다.When compressing the refrigerant gas introduced into the cylinder chamber 108, a load F is applied to the upper surface of the piston 107, and the force acts on the ball joint mechanism 110 through the piston 107.

(4) 기동시의 제어방법(4) Control method at start

컴프레서(15)의 기동은 소정 시간(예를 들면, 3초) 통전하여 회전자를 소정 위치로 이동시켜 기동을 개시한다. 이 경우, 4극의 회전자(117)를 위해 180°대칭인 어느쪽으로 이동할 것인가는 회전자(117)의 정지위치에 의해 변한다.The start of the compressor 15 is energized for a predetermined time (for example, 3 seconds) to start the start by moving the rotor to a predetermined position. In this case, which one is 180 degrees symmetrical for the four-pole rotor 117 is changed by the stop position of the rotor 117.

따라서, 회전자(117)가 어느쪽 시동위치에서도 정상으로 기동이 가능할 필요가 있다. 기동시에 소정의 가속도로 가속하는 경우, 시동위치에 의해 가장 토크가 걸리는 압축작업에 들어가는 위치에서의 속도가 변하므로 어느쪽이라도 토크가 최대의 포인트를 넘는 속도가 되도록 회전자(117)의 기동위치를 제어할 필요가 있다. 또한, 일반적으로 벡터제어에서는 컴프레서(15)의 흡입구와 토출구에 압력차가 없어진 다음 기동을 개시시키는 것이 좋지만, 압력차(예를 들면, 300Pa)가 기동을 실행할 필요가 있다. 즉, 컴프레서(15)의 흡입구와 토출구에 압력차가 있는 상태에서도 컴프레서(15)가 정상으로 기동할 수 있고, 최적의 냉동사이클 제어를 실행할 필요가 있다.Therefore, it is necessary for the rotor 117 to be able to start normally at either starting position. When accelerating with a predetermined acceleration at the start, the starting position of the rotor 117 is changed so that the speed at the position where the most torque is put into the compression operation is changed, so that the torque exceeds the maximum point. It is necessary to control. In general, in vector control, it is preferable to start the engine after the pressure difference between the suction port and the discharge port of the compressor 15 disappears, but the pressure difference (for example, 300 Pa) needs to execute the startup. That is, even when there is a pressure difference between the suction port and the discharge port of the compressor 15, the compressor 15 can start normally, and it is necessary to perform optimal refrigeration cycle control.

그러므로, 상기 기동에서의 최적의 위치로서 본 실시형태에서는 피스톤(107)-압축상사점-하사점을 잇는 선을 기준으로 하여 θ init를 45°회전한 위치로 한다. 이하, 상사점 또는 하사점의 위치에서 45°회전한 위치를 「기동초기위치」라 한다. 또한, 상기 위치가 최적인 이유는 도 5에 도시한 바와 같이 0°로 하면, 하사점에서는 토크는 최소가 되지만, 상사점에서는 토크가 최대가 되고, 회전자 (117)가 상사점에서 정지하고 있으면 기동에 실패할 가능성이 높고, 또한 30°나 60°에서도 토크가 여전히 크므로 45°의 위치가 가장 기동성공확률이 높기 때문이다.Therefore, as the optimum position in the above-mentioned start, in this embodiment, the init is rotated by 45 degrees with reference to the line connecting the piston 107-compression top dead center-bottom dead center. Hereinafter, the position which rotated 45 degrees from the position of top dead center or bottom dead center is called a "start initial position." The reason why the position is optimal is 0 ° as shown in Fig. 5, while the torque is minimum at the bottom dead center, but the torque is maximum at the top dead center, and the rotor 117 stops at the top dead center. If there is a high probability of starting failure, and the torque is still large at 30 ° or 60 °, the position of 45 ° has the highest probability of success.

상기 기동초기위치는 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이 180°대칭에 2곳 존재한다. 즉, 도 2와 도 3은 압축기구부(103)의 일부를 횡단면으로 한 개략의 평면도이며, 크랭크핀(105b)의 편심회전운동과 이에 따른 크랭크(109)의 유동운동과 볼조인트기구부(110) 및 피스톤(107)과의 관계를 나타낸다. 그리고, 도 2와 도 3에서는 압축상사점은 0°의 위치이며, 하사점은 180°의 위치이다. 도 2가 크랭크(109)가 압축상사점에서 45°회전한 위치이며, 도 3이 크랭크(109)가 하사점에서 45°회전한 위치에 있다.The starting initial positions exist at two positions of 180 ° symmetry, as shown in FIGS. 2 and 3. 2 and 3 are schematic plan views of a part of the compression mechanism 103 in the cross section, and the eccentric rotation of the crank pin 105b and the flow movement of the crank 109 and the ball joint mechanism 110 accordingly. And the relationship with the piston 107. 2 and 3, the compression top dead center is at 0 °, and the bottom dead center is at 180 °. FIG. 2 is a position where the crank 109 is rotated 45 ° from compression top dead center, and FIG. 3 is a position where crank 109 is rotated 45 ° from bottom dead center.

그리고, 크랭크(109)가 상사점에 있을 때 회전자(117)의 회전위치와 크랭크(109)가 하사점에 있을 때의 회전자(117)의 회전위치를 대응시켜 두고, 컴프구동장치(32)에 의해 컴프모터(28)의 각 상의 적어도 1상에 통전을 실행하여 회전자(117)의 회전위치가 상사점에서 45°의 회전한 위치(도 2 참조), 하사점에서 45°회전한 위치(도 3 참조)에 정지하도록 미리 상기의 기동모터정수를 설정해 둔다. 즉, 기동초기위치에 회전자(117)를 이동시키기 위한 기동모터정수로서 회전초기위치(θ init), 기동가속속도(ω init), 시동d축전류(I dinit), 시동q축전류(I qinit)를 미리 초기패턴출력부(66)에 설정해 둔다.Then, the rotational position of the rotor 117 when the crank 109 is at the top dead center and the rotational position of the rotor 117 when the crank 109 is at the bottom dead center correspond to each other. Is energized to at least one phase of each phase of the compmotor 28 so that the rotational position of the rotor 117 is rotated by 45 ° from the top dead center (see FIG. 2) and rotated 45 ° from the bottom dead center. The start motor constant is set in advance so as to stop at the position (see Fig. 3). That is, the starting motor constant (θ init), starting acceleration speed (ω init), starting d-axis current (I dinit), starting q-axis current (I) as starting motor constants for moving the rotor 117 to the starting initial position. qinit) is set in advance in the initial pattern output section 66.

상기와 같이, 컴프구동장치(32)는 컴프레서(15)의 기동을 실행하기 전에 컴프모터(28)에 상기의 기동모터정수에 기초하여 적어도 1상에 구동전류를 흐르게 하 고, 회전자(117)의 위치를 기동초기위치에 대기시킨다. 그 후, 기동회전수(예를 들면, 40㎐)로 회전시켜 상기 기동초기위치에서 기동을 개시함으로써 기동토크가 작은 상태에서 개시할 수 있고, 회전자(117)가 어느쪽의 시동위치에서도 정상으로 기동할 수 있다.As described above, the comp drive device 32 causes a drive current to flow into the comp motor 28 at least one phase based on the start motor constant before the compressor 15 is started, and the rotor 117. Wait for the position of) to the initial starting position. Thereafter, the motor is started at the starting initial position by rotating at a starting rotational speed (for example, 40 kPa) to start in a state where the starting torque is small, and the rotor 117 is normal at either starting position. Can be started.

또한, 컴프레서(15)의 흡입구와 토출구에 압력차가 없는 상태에서는 회전속도가 너무 빨라서 기동에 실패할 경우가 있으므로 기동회전속도를 내리거나(예를 들면, 40㎐를 10㎐ 내려 30㎐로 함), 또는 기동초기위치를 45°가 아닌 10° 또는 60°만 위치를 회전시켜 거의 토크가 무겁도록 하여 기동하면 회전속도가 너무 빠르지 않고 기동에 실패할 일이 없다.In addition, if there is no pressure difference between the inlet and outlet of the compressor 15, the rotational speed may be too high to start the operation, so the starting rotational speed may be decreased (for example, 40 kPa lowered to 10 kPa to 30 kPa). If the initial starting position is rotated by only 10 ° or 60 ° instead of 45 ° to make the torque almost heavy, the rotation speed is not too fast and the start does not fail.

(5) 변경예(5) Modification example

상기 실시형태에서는 기동초기위치로서 회전자(117)의 회전위치가 상사점에서 45°의 회전한 위치(도 2 참조), 하사점에서 45°회전한 위치(도 3 참조)에 정지하도록 했지만, 이에 한정하지 않고 40°에서 50°의 범위이면, 확실히 기동할 수 있다.In the above embodiment, the rotational position of the rotor 117 stops at a position rotated by 45 ° from the top dead center (see Fig. 2) and a position rotated by 45 ° from the bottom dead center (see Fig. 3) as the starting initial position. If it is not limited to this, if it is a range of 40 degrees-50 degrees, it can start reliably.

또한, 상기 실시형태에서는 가연성 냉매로 설명했지만, 불연성냉매라도 좋다.In addition, in the said embodiment, although demonstrated as the flammable refrigerant | coolant, you may be a nonflammable refrigerant | coolant.

또한, 상기 실시형태의 컴프레서(15)에서는 볼조인트식으로 설명했지만, 이에 한정하지 않고, 피스톤이 이동하는 리시프로식이면 다른 구조라도 좋다.In addition, although the compressor 15 of the said embodiment demonstrated by the ball joint type, it is not limited to this, If it is a receiver type which a piston moves, another structure may be sufficient.

본 발명의 컴프레서의 구동장치는 가정용 냉장고나 공기조화기의 컴프레서에 사용할 수 있다.The drive device of the compressor of the present invention can be used for a compressor of a domestic refrigerator or an air conditioner.

Claims (4)

3상의 브러쉬리스 DC 모터에서 회전하는 리시프로식의 컴프레서, 응축기, 및 증발기를 적어도 갖춘 냉동사이클을 구비하고, 상기 컴프레서에 의해 냉매를 압축하여 상기 증발기를 냉각하는 컴프레서의 구동장치에 있어서,A compressor driving apparatus comprising a refrigerating compressor, a condenser, and a refrigerating cycle having at least a revolving compressor rotating in a three-phase brushless DC motor, wherein the refrigerant is compressed by the compressor to cool the evaporator. 상기 브러쉬리스 DC 모터의 고정자 코일에 3상의 구동전류를 공급하는 인버터회로와,An inverter circuit for supplying three-phase driving current to the stator coil of the brushless DC motor; 상기 인버터회로에 PWM신호를 공급하는 PWM회로와,A PWM circuit for supplying a PWM signal to the inverter circuit; 상기 3상의 구동전류를 검지하는 구동전류검지수단과,Drive current detection means for detecting drive currents of the three phases; 상기 검지한 3상의 구동전류에 기초하여, 상기 브러쉬리스 DC 모터의 회전자의 자속에 대응한 전류성분인 d축전류와 상기 브러쉬리스 DC 모터의 토크에 대응한 전류성분인 q축전류로 변환하는 dq변환수단과,On the basis of the detected three-phase drive current, the d-axis current which is a current component corresponding to the magnetic flux of the rotor of the brushless DC motor and the q-axis current which is a current component corresponding to the torque of the brushless DC motor are converted. dq conversion means, 상기 변환한 d축전류와 q축전류, 외부로부터 입력되는 속도지령신호에 기초하여 기준q축전류와 기준d축전류를 출력하는 제어수단과,Control means for outputting a reference q-axis current and a reference d-axis current based on the converted d-axis current and q-axis current and a speed command signal input from the outside; 상기 기준q축전류와 기준d축전류를 기준q축전압과 기준d축전압으로 변환하는 전압변환수단과,Voltage conversion means for converting the reference q-axis current and the reference d-axis current into a reference q-axis voltage and a reference d-axis voltage; 상기 변환한 기준q축전압과 기준d축전압을 3상전압으로 변환하여 상기 PWM회로로 출력하는 3상변환수단과,Three-phase conversion means for converting the converted reference q-axis voltage and the reference d-axis voltage into a three-phase voltage and outputting the same to the PWM circuit; 상기 컴프레서의 피스톤의 위치와 압축상사점과 하사점을 잇는 선을 기준으로 하여 40°에서 50° 회전한 위치인 기동초기위치에 상기 브러쉬리스 DC 모터의 회전자를 회전이동시키는 초기패턴출력수단과,An initial pattern output means for rotating the rotor of the brushless DC motor at a starting initial position which is rotated from 40 ° to 50 ° based on a line connecting the position of the piston and the compression top dead center and the bottom dead center of the compressor; , 상기 기동초기위치에서 상기 컴프레서를 기동시키는 기동수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 컴프레서의 구동장치.And a starting means for starting the compressor at the starting initial position. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 브러쉬리스 DC 모터가 3상 4극인 것을 특징으로 하는 컴프레서의 구동장치.And the brushless DC motor is a three-phase four-pole. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기동초기위치가 상기 피스톤의 위치와 압축상사점과 하사점을 잇는 선을 기준으로 하여 45°회전한 위치인 것을 특징으로 하는 컴프레서의 구동장치.And the starting initial position is a position rotated by 45 ° with reference to a line connecting the position of the piston and the compression top dead center and the bottom dead center. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 컴프레서의 구동장치를 이용한 것을 특징으로 하는 냉장고.The refrigerator which used the drive apparatus of the compressor in any one of Claims 1-3.
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