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    公开号:WO1991001062A1
    申请号:PCT/JP1990/000858
    申请日:1990-07-03
    公开日:1991-01-24
    发明作者:Masaaki Takezawa；Takashi Ogawa；Norio Hayashi
    申请人:Sanyo Electric Co., Ltd.；
    IPC主号:H02P27-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 圧縮機用誘導電動機の制御方法及び制御装置
    [0003] 技 術 分 野
    [0004] 本発明は誘導電動機と、 この誘導電動機の回転子で回転 駆動される圧縮要素とを同一のケースに収納して成る圧縮 機に関し、 特にこの誘導電動機の駆動トルクを制御して圧 縮機の振動、 騒音の低減を図った制御方法及び制御装置を 提供する ものである。
    [0005] 背 景 技 術
    [0006] このような圧縮機の制御方式としては、 特開昭 60 - 60286 号公報に記載されているようなものが有った。 この公報に 記載されたものは圧縮機の圧縮要素を駆動する電動要素の 1回転中に加わる負荷トルクの変化と同期してモータ出力 トルクが出力されるようにしたものであった。 即ちモー夕 の一回転中で常に負荷トルクを検出しこの負荷 トルクに見 合うようにモー夕の出力を変えるものであった。
    [0007] また、 一般に圧縮機用の電動機の回転位置検出装置とし ては、 特開昭 63-23585号に記載されたものの如く 、 電動機 の回転軸に歯車もしく はエンコーダを直結し、 これによる 回転時のパルスを検出するセンサを設けて回転子の回転位 置を検出するものがある。
    [0008] このように構成された圧縮機の制御方式では、 圧縮機の 回転位置を常に検出する必要があり、 多数の位置検出器が 必要になる点、 この位置検出に高精度が必要とされる点、 また逐次モ一タの出力を計算して出力する必要があり制御 回路が複雑になる点などの問題点があつた。
    [0009] また、 上記のように構成された電動機の回転位置検出装 置ではセンサを直接圧縮機の内部に設けなければならず、 この為センサの対フレオン性、 対温度性、 対圧力性に問題 があり、 このセンサの寿命を充分に確保できないものであ つた。 また、 対フレオン性などを高めたものが開発されて いるが、 依然として充分な長さの寿命が確保されていない。
    [0010] 発 明 の 開 示
    [0011] この様な問題点に対して、 本発明の目的は簡単な位置検 出と簡単な制御方式とによつて誘導電動機の トルク制御を 可能にした制御方法を提供するものである。
    [0012] 本発明の別の目的は、 通常の汎用タイプのセンサを用い ても対フレオン性、 対温度性、 対圧力性の問題が生じない 圧縮機用誘導電動機の制御装置を提供するものである。
    [0013] 本発明は、 誘導電動機と、 この誘導電動機の回転子で回 転駆動される圧縮要素とを同一のケースに収納して成る圧 縮機において、 予め圧縮要素の回転角に対応して定められ た所定の変化を有するパターンの交流電力を、 圧縮要素の 回転角が所定の角度に達する毎に、 前記交流電力の特定の 位相位置から順に前記誘導電動機に供給する様にしたもの である。
    [0014] また、 パターンは圧縮要素が必要とする駆動 トルクの大 きく なる回転角に対応する位相位置の周波数がパターンの 1周期の周波数より大きく して成り、 更に、 パターンは誘 導電動機に供耠される交流電力の 1周期中における周波数 の変化が連続するように設定して成るものである。
    [0015] 本発明の制御方法を採用する圧縮機は、 典型的には回転 $由と共に回転する永久磁石と、 この永久磁石に向けて密閉 容器の一部を窪ませた凹部と、 この iH部に永久磁石の磁気 を検出できるように設けられた磁気検出素子と、 この磁気 検出素子の出力変化から回転子の回転位置を求める制御部 とを備えている。 上記密閉容器の一部を窪ませた凹部に代 えて、 密閉容器の外側から密閉容器の気密が保持されるよ うに揷入される有底状の筒とすることも出来る。
    [0016] このように構成された制御方式を用いると、 圧縮機の圧 縮要素が 1回転中に変化する負荷トルクの変動に合わせて 誘導電動機への出力が変化するようなパターンの交流電力 を得る ことができるものである。
    [0017] 図面の簡単な説明
    [0018] 第 1図は本発明の制御方式を用いる圧縮機の断面図。 第 2図は第 1図に示した圧縮機の Π— Πに沿って破断し た断面図。
    [0019] 第 3図は第 1図の圧縮機に位置検出器を付けた状態を示 す要部断面図。
    [0020] 第 4図は第 1図の圧縮機に用いる制御回路。
    [0021] 第 5図はスイ ッチング素子の O N / O F F信号を示す説 明図。
    [0022] 第 6図はスィ ッチング素子の O N / O F Fによつて得ら れる 3相交流の電圧波形図。
    [0023] 第 7図は圧縮機の実際の振動状態を測定した振動波形図 第 8 (A) 図、 第 8 (B) 図及び第 8 (C) 図は 0 N Z O F F 信号の生成を示すフローチャー ト ό
    [0024] 第 9図は O Nノ0 F F信号 M Pから S Pへ移行する際の M P , S P及び D Pの関係を示す図。
    [0025] 第 1 0図は第 8 (A) 図乃至第 8 (C) 図を用いて誘導電動 機へ 3相交流を出力したときの 3相交流の波形図。
    [0026] 第 1図は本発明の制御方法を用いたときの振動波形図。 第 1 2図は磁気検出器の一例としてホール素子の取付状 態を示す他の実施例による圧縮機の断面図。
    [0027] 第 1 3図は第 1 2図の圧縮機の上断面図。
    [0028] 第 1 4図は第 3図及び第 1 2図に共通な、 回転子に取付 けられるディ スクの上面図。
    [0029] 第 1 4 A図は第 1 4図に示したディ スクの変形例を示す 図。
    [0030] 第 1 5図と第 1 6図はディ スクの別の実施例を示す上断 面図。
    [0031] 第 1 7図は圧縮機の更に別の構成例を示す断面図である。
    [0032] 発明を実施するための最良の形態
    [0033] 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 第 1図 は圧縮機の断面図である。 この図において 1 は密閉容器で あり、 内部に圧縮要素 4と 3相誘導電動機 3とが収納され ている。 3相誘導電動機 3は 3相巻線が巻かれた固定子 5 と、 この固定子 5から生ずる磁界で回る回転子 6とから成 つている。 この回転子のシャ フ ト 1 3には圧縮要素 4が接 続されている。 圧縮要素 4はシャフ ト 1 3をクラ ンク軸 2 と して回転する クラ ンク部 1 4 と、 このクラ ンク部 1 4に よってシリ ンダ 7内を回転する口 ラ 8と、 シリ ンダ 7の 開口を封じる上軸受部 1 0及び下軸受部 1 1 と、 この上軸 受部に取付けた力 ップマフラー 1 2とで構成されている。 9はべーンであり、 ローラ 8に接してシリ ンダ 7内を高圧 室と低圧室とに区画している。 1 6， 1 7はバラ ンサであ り、 クラ ンク軸 2のクラ ンク部 1 4と動的あるいは静的に バランスするように設けられている。 1 8は吐出管であり、 密閉容器 1の上壁に取付けられている。
    [0034] 第 2図は第 1図に示した圧縮機の Π— Π断面図である。 この図において、 1 9は吐出ポー ト、 2 0は吸入ポー トで あり、 シリ ンダ 7内の区間 2 1 , 2 2は夫々高圧室、 低圧 室である。 またローラ 8は第 2図の実線矢印の方向に回転 し、 ローラ 8がシリ ンダ 7と接する接点位置を回転角とし て 360° で表示している。 第 2図の状態は口一ラ 8即ちク ラ ンク軸 2 (シャフ ト 1 3 ) の回転位置が 1 80° の位置で ある。
    [0035] 第 3図は第 1図に示した圧縮機に圧縮要素 4の回転位置 を検出するための位置検出器を取付けた状態を示す要部断 面図である。 圧縮要素 4はクラ ンク拿由 2 (回転子 6のシャ フ ト 1 3 ) を介して回転子 6と同時に回転するので、 実際 には回転子 6の回転角を検出すれば圧縮要素 4の回転角を 検出する こ とができる。 位置検出器は円盤状のディ スク 2 2に接着されたマグネッ ト 2 3 と磁気検出器 （ホール 素子、 ホール I C、 磁気検出 fflのコィル、 磁気ヮィャ） 例 一 ら — えばホール素子 2 4とから成っている。 ディ スク 2 2はボ ルト 2 5によってシャフ ト 1 3に回転の中心が一致するよ うに取付けられている。 このマグネッ ト 2 3とホール素子 2 4との位置関係は、 第 2図に示し； t回転角度が 0 ° の時 にホール素子 2 4が磁気を検出して出力を変えるようにな つている。 従って、 圧縮要素 4のクラ ンク部 （回転子） 力《 0 ' の回転角毎に出力が得られるものである。 ホール素子 2 4は圧縮機の密閉容器 1の側面側から有底状のパイプ 8 0 (円筒又は多角形） を挿入してこのパイプ 7 0の底に設 けている。 又、 このパイプ 7 0は密閉容器 1 に溶接されて おり圧縮機内部の高圧ガスが漏れないようになつている。 尚、 2 6はバラ ンサであり、 マグネッ ト 2 3を取付けるこ とによって生じる重量バランスを補正するものである。 パイプ 7 0は例えば、 ホール素子 2 4が入る位の径を有 する網製のものであり、 一端にキヤ ップを溶接して有底状 としている。 又、 第 1 2 A図について後述するように、 ホ ール素子はパイプ 7 0に入る大きさの基板に装着された後 この基板と共にパイプ 7 0に揷入された構成とすることも できる。
    [0036] 第 4図は第 1図〜第 3図に示した圧縮機の運転を制御す る制御回路図である。 この図において、 2 7 2 9は誘導 電動機 5の固定子巻線でありスター結線されている。 この 固定子巻線 2 7 2 9に 3相交流を通電することによって 回転子 5のディ スク 2 2に取付けられたマグネッ ト 2 3が 回転する。 従って回転子 5 (圧縮要素） の回転でホール素 子 24の出力が変化し、 この変化を位置検出回路 3 0が信 号に変換して制御部 3 1へ出力する。 3 2〜 3 7は O NZ O F F動作をするスィ ッチング素子であり、 3相プリ ッジ 状に結線され、 3相の固定子巻線 2 7〜 2 9に対して直流 電源 3 9から供給される直流電力を 3相交流の電力に変換 して出力する。 これらのスイ ッチング素子 （ トランジスタ 素子、 F E T素子、 G T 0素子などの半導体スイ ッチング 素子） 3 2〜 37には夫々蓄積電荷の放電や、 固定子巻線
    [0037] 2 7〜 2 9に生じる循環電流の循環回路を形成するダイォ ー ドが接続されている。 尚、 直流電源 39は交流電力を整 流平滑したもの又はバッテリーからの直流電力などのいず れであってもよい。 またスィ ツチング素子 3 2 - 3 7はそ の 0 N Z 0 F F動作がベース ドライブ回路 38を介して制 御部 3 1から与えられる信号によつて制御されている。 こ の制御部は主に C P U、 RAM. R OM, I ZOイ ンター フェースなどから構成され、 速度指令回路 4 0からの速度 信号に基づく周波数を算出し、 この周波数の交流電力が固 定子卷線 2 7〜 2 9に供給されるようにスィ ッチング素子
    [0038] 3 2〜 3 7の O N/O F F動作を制御する。
    [0039] 以下、 スイ ッチング素子 3 2〜 3 7へ与えるスィ ッチン グ信号に関して説明する。 第 5図は P WM理論に基づいて スィ ツチング信号を得るための説明図である。 この図にお いて、 5 0 , 5 1 , 5 2は sin 波であり夫々 120° ずつ移 相がずれている。 5 3は 3角波であり、 これらの s i n 波 50〜 5 2と 3角波 53との大小を比べて得られた出力が スイ ッチング素子 32, 34 , 36のスイ ッチング信号で ある。 尚、 スイ ッチング素子 3 3， 3 5， 3 7のスィ ッチ ング信号はスイ ッチング素子 3 2, 34， 36のスィ ッチ ング素子のスイ ッチング信号を反転したものである。 これ ら 6種類のスィ ッチング信号を用いることによつて誘導電 動機の固定子巻線 27 ~ 2 9に sin 波 50〜 5 2と同じ周 波数の 3相交流電力を供給することができるものである。 従って、 これら sin 波 5 0〜 5 2の周波数を変えると、 固 定子巻線 27〜 29に供給する交流電力の周波数を変える ことができる。 また sin 波 50〜 5 2と 3角波 5 3との振 幅の比をかえることによって固定子巻線 27〜 2 9に供給 される交流の電圧 （sin 波に置き換えた際の電圧） を変え ることができる。 尚、 P A M理論に基づいたスイ ッチング 信号でも同様に実施することができる。
    [0040] このようにして求めたスィ ツチング素子 3 2〜 3 7のス ィ ツチングパターン （スィ ツチング素子の 0 N Z 0 F F ) を制御部 3 1の R OMに格納している。 C P Uがこのパ夕 —ンの O N/0 F F信号を順次読み出してスィ ッチング素 子 3 2 37に出力する。 この R O Mへの格納形態として はパターン全部又はパターンの一部を格納し読み出し時に 台成してもよい。 さらにパターンを O N信号を出力する時 間と 0 F F信号を出力する時間とに分解して格納してもよ く、 また 1周期分のパターンを所定の位相角毎に分解し、 その所定角内をさらに◦ N時間と 0 F F時間とに分解して 格納してもよい。 又スィ ッチング素子のスイ ツチング信号を指定位相角時 の s i n 波と 3角波との大小から算出して得てもよい。 この 時は指定位相角を 0 β 〜 360° に変化させるこ とによって 1周期分のスィ ツチング信号を得る。
    [0041] 第 6図はスイ ッチング素子 3 2〜 3 7の O N O F Fに よって得られる 3相交流の電圧波形 （等価的に s i n 波に置 き換えたもの） 6 1 〜 6 3の図である。 夫々の電圧波形は 位相が 120° ずれている。 本制御方式ではこの出力電圧を 単に固定子巻線 2 7 〜 2 9に供給しているのではなく、 圧 縮要素のクラ ンク部の回転角が 0。 になる毎に位置検出器 からの信号に同期して第 6図に示す 0 ° の位相角の位置か ら固定子巻線 2 7〜 2 9への電圧供給を開始させるもので ある。 尚、 以下の説明では電動機のスリ ップについて省略 する。 従って、 圧縮要素の回転角が 0 ' の時は固定子巻線 に供給される電圧は常に第 6図に示す位相角 0 ° の時の電 圧である。 6 7は圧縮要素が駆動されるときに要する駆動 トルクの関係を示した波形である。 このように圧縮要素の 1回転中でトルク変動があり、 この トルク変動が圧縮機の 振動となる。 従って、 この駆動トルクに見合うように誘導 電動機の出力を増加させる。 例えば圧縮要素の 1回転中で 大きな トルクを必要とするところが、 クランク部の回転角 が 200。 付近に限られているとすると （ 1 シリ ンダの場合） 、 クランク部がこの付近の回転角にあるときに固定子巻線 に印加する電圧を通常より高くすればよい。 位置検出器の 出力によってクラ ンク部の回転角◦ ° と電圧パターンの位 相角 0 ' とを合わせており、 クランク部の回転角と固定子 巻線に供給する電圧のパターンの位相角とは一致する （誘 導電動機のスリ ップは無視する） ので、 第 6図に示す電圧 波形 6 1 〜 6 3の位相角の 200° 付近の電圧を通常より高 くすればこの トルク変動に対応することができる。
    [0042] 第 6図の 6 4〜 6 6に示す電圧波形はこの トルク変動を #¾：したものである。 すなわちこの電圧波形 6 4〜 6 6は 位相角が 200' 付近で電圧及び周波数 （このパターンの 1 周期中での周波数、 すなわち、 位相の角速度） を高く して 電動機の出力 トルクを大きく し、 方位角が 0。 付近で電圧 及び周波数を小さく して電動機の出力 トルクを小さく した ものである。 この電動機の出力が大きく なる位相角と小さ く なる位相角との間では出力が連続して変化するように電 圧パターンの電圧及び周波数が設定されている。 尚、 6 8， 6 9は夫々電圧補正に用いる波形、 周波数捕正に用いる波 形の一例である。 3相交流波形 6 1 〜 6 3に波形 6 8， 6 9のような補正値を乗じたものが電圧波形 6 4〜 6 6であ 6
    [0043] 従って、 前記したようにこれらの電圧波形 6 4〜 6 6力;' 固定子卷線 2 7〜 2 9に供給されるようなスイ ッチング信 号を得るためのデータが制御部 3 1の R O Mに格納されて いる。 実際にはさらに電圧波形の振幅を周波数に応じて変 えるためこの電圧波形 6 4〜 6 6の振幅は圧縮要素の実際 の駆動トルクの変化に台わせて設定されている。
    [0044] このようにして得られたスィ ッチング信号をスイ ツチン グ素子 3 2〜 3 7に供給することによって、 圧縮要素が大 きい トルクを必要としているときに誘導電動機の出力を大 きく してトルクを増加させて圧縮機の振動を抑制すること ができる。
    [0045] 又、 第 6図に示す電圧波形 6 1 〜 6 3を得るためのスィ ツチング信号は周波数 f 、 出力電圧 V、 スイ ッチング信号 を得たい位相 P hが決まれば算出されるものである。 尚、 周波数 f は速度指令回路から与えられる周波数信号と等し く、 出力電圧 Vの基本値は、 V Z f =—定値になるように f の値に基づいて決められるものであり、 この一定値は誘 導電動機、 すなわち圧縮機の運転効率が夫々の周波数にお いて良く なるように設定される。 P hの値を 0〜 360。 に 変化させることによつて一周期分の交流電力を得るための スィ ッチング信号が出力される。 実際には P hの値を Δ P hづっ進めると共に、 この△ P hの間は同じスイ ッチング 信号を維持している。 この P hの進め量△ P hを大きくす ると一周期における分解能が悪く なり、 またこの値を小さ くすると分解能はよく なる力;'、 スィ ッチング素子の応答可 能なスィ ッチング時間と制御部 3 1の処理能力との関係か ら各周波数ごとの最適な Δ Ρ hの値が予め設定されている ( 第 7図は圧縮機の実際の振動状態を測定した振動波形図 である。 この振動波形 7 1の測定は圧縮機の外周 （第 1図 の固定子 5の上端付近） に加速度センサを取付け、 このセ ンサの出力から得たものである。 この図中の角度は第 2図 に示したクランク部 1 4の回転位置と一致している。 この 2一 図から分かるように圧縮要素のクランク部 ] 4力《 130° と 270' ¾間で振動の振幅が大きく なつている。 尚、 この区 は圧縮要素における圧縮工程と一致している。
    [0046] この振動波形 7 1は、 圧縮機の固定子巻線に印加された 符号 7 3に示すような電圧波形を用いて得られた交流電力 を供給したときのものである。 尚、 3相のうちの他の相に 関しては位相が異なるだけなので、 省略する。 この電圧波 形 7 3は次の式で表すことができる。
    [0047] •V V 0 sin Θ (1)
    [0048] 従って、 130' と 270β との間で駆動トルクが大きく な るように式 (1)を補正すればよい。 すなわち、 この区間での 式 (1)の振幅を大きく して駆動トルクが大きく なるようにす ο
    [0049] 以下の実施例はこの補正を sin 波の近似によって行った 場合である。 駆動トルクの増加が必要な区間は 131T 〜 270β であるため、 この区間の中心、 すなわち 200° の位 置にピークがく る sin 波 7 2を設定する。 この sin 波 7 2 は sin 波 7 3と同じ周期 （周波数） でありその関数は
    [0050] V = A sin ( Θ + 110β ) (2)
    [0051] で表すことができる。 Αは sin 波 5 2の振幅である。 従つ て、 圧縮要素の必要とする駆動トルクを得るための sin 波 は式 (1)と式 (2)とを加えたものとなり、 次の (3)の式で表され
    [0052] Ό o
    [0053] V = ( V 0 sin Θ ) + ( A sin ( Θ + U0° ) )
    [0054] = V0 ( 1 + A / V 0 ) (sin θ + sin ( 0 + 110。 ） ） (3)
    [0055] A/ V 0 の値は 0.05〜0.2 までの間で誘導電動機に印加す る周波数によって任意に選択する。
    [0056] この式 (3)による sin 波と第 5図に^した 3角波とからス イ ッチング信号を得れば圧縮要素の圧縮工程中に大きな駆 動トルクを得ることができる。 この時、 圧縮機の 1回転中 において誘導電動機に印加される電圧 （sin 波に換算した 後の実効電圧） が変化する。 従って、 前記した 「VZ f = 一定値」 の条件が満たされなく なり、 圧縮機の運転効率が 低下する。 この効率の低下を防止するためには f の値を変 えればよい。 圧縮機の 1回転中に於て、 電圧の変化に台わ せて f の値、 すなわち周波数を変える。 この周波数の変更 も電圧の捕正と同様に角度が 200。 の時に補正のピーク力《 く るように補正をする。 この時プラス側の補正がマイナス 側の補正より大き く なるようにする。
    [0057] この実施例は補正を sin 波の近似によって行ったがこれ に限るものではなく、 例えば （sin ) 2 波 （この場合は式 Π)の代わりに用いる） など近似式を圧縮要素の トルク特性 に合わせて設定すればよい。
    [0058] 第 8 (A) 図は前記式 (3)を用いて補正を行ったときの動作 を示すプ ロ一チ ヤ一 トである。
    [0059] ステップ S 1でイニシャライズ処理を行なう。 すなわち、 電源投入時のマイ コ ンの立ち上げ処理と、 定数の初期設定 を行なう。 定数の初期設定は 2 0 H z (起動周波数） に用 い る 定数 f = 2 0 H z , A Θ = a , T , - 3 と定数 T 2 = 7などが設定される。 Τ 2 の時間はスイ ッチング素 子の O NZO F Fの組み合せが変わる過程で用いるデッ ト 夕ィムである。 この時間はスィ ッチング素子の蓄積電荷の 放電時間より長く設定してスィ ッチング素子の短絡を防止 するものである。 従って、 この時間 Τ 2 はスイ ッチング素 子のスィ ッチング速度に依存するものであり、 一般に数百 m〜数百〃秒である。 本実施例では T = 0.01m秒とする。 ステップ S 2では圧縮機の運転を "O N— O F F " にす る信号を入力 （又は利用者による操作） があったか否かを 判断し、 "O N→O F F" にする信号があった時にはステ ップ S 3へ進み圧縮機の停止処理 （圧縮機の周波数を順に 下げて停止する） を行ない、 次いでステップ S 4でステツ プ S 1 と同様な定数の初期設定を行なう。 この後 Rへ戻る ものである。
    [0060] ステップ S 5では圧縮機の運転を "O F F— O N" にす る信号を入力 （又は利用者による操作） があったか否かを 判断し、 "O F F—O N" にする信号があった時にはステ ヅプ S 1 7、 すなわち起動用のサブルーチン S U B 1 (後 記） へ進む。
    [0061] ステップ S 6では " F信号あり " の判断、 すなわち周波 数を設定する信号 （又は変える信号） を入力したか否かの 判断を行なう。 F信号があつた時にはステップ S 7にてこ の値を記憶部に記憶する。
    [0062] ステップ S 8では "位置信号あり " の判断、 すなわち、 圧縮要素が所定の回転角に達して、 磁気検出器からの信号 を入力したか否かの判断を行ない、 位置信号があつた時に はステッ プ S 1 8、 すなわち位相台せ用のサブルーチン S U B 1 (後記） へ進む。
    [0063] ステップ S 9ではタイマ T！ がタイム U P したか否かの 判断を行ない、 夕イマ がタイム U P していない時には
    [0064] Rへ進む。 すなわち、 夕イマ がタイム U Pするまでス テツプ S 2、 ステップ S 5、 ステップ 6、 ステップ S 8、 ステッ プ S 9を繰り返す。
    [0065] ステッ プ S 1 0ではデッ トタイ ム用の O Nノ O F F信号 D Pを出力し、 同時に夕イマ T 2 をスター トさせる。 この
    [0066] O N/O F F信号 D Pは夫々のスィ ツチング素子の O Nノ 0 F Fの組み合せ状態を示すものであり、 スイ ッチング素 子を 6個 （イ ンバー夕回路を 3相と した場合） とすると D P - "1,0, 0,0,0,0, 0,0"のように表わされる。 実際に有 効なのは上位 6 ビッ トであり、 " 1 " が 0 N、 " 0 " が
    [0067] 0 F Fに対応している。 尚、 記憶部の大きさが 8ビッ ト単 位であるため下位 2ビッ トは無効データとして扱っている。 この O NZO F F信号 D Pはステップ 1 5で演算して求め られ記憶部 D Pに格納されている。
    [0068] また O N Z O F F信号 D Pが出力されると R S — F F
    [0069] ( リ セ ッ ト、 セ ッ 卜のフ リ ッ プフ ロ ッ プ） 回路 （図示せず） が次の 0 N / 0 F F信号が入力するまでスィ ッチング素子 をこの 0 N / 0 F F状態にホールドするものである。
    [0070] ステップ S 1 1ではタイマ T 2 がタイム U P したか否か の判断を行なう ものである。 タイマ T 2 がタイム U Pする とステップ S 1 2へ進む。
    [0071] ステップ S 1 2では O Nノ O F F信号 MPを出力してス イ ツチング素子の 0 N Z 0 F F状態を変えると同時にタィ マ T , をスター トさせる。 尚、 O NZO F F信号 MPはス テツプ S 14で演算して求められる。
    [0072] ステップ S 1 3では = の処理 （位相角を 進める処理） を行ない、 誘導電動機に供給する交流の位相 角すなわち O N/O F F信号を得る際の変調波の位相角を △ ;0進める。
    [0073] テップ 14では O NZO F F信号 S Pを求める。 この S Pは F ( Θ ) で求まるものであり、 本文中の補正された 式 （ 3 ) と第 5図に示した三角波とを比較して O N Z O F F信号 S Pを得るものである。 従って、 位相角 0での スィ ッチング素子の 0 N 0 F F状態が求まるものである c 尚、 この位相角を 0〜 360' まで△ 0づっ進めることによ つて 1周期分のスイ ツチング素子の O NZO F Fの状態が 求まるものである。 この S Pの値は例えば
    [0074] S P = "1,1，1,0, 0,0, 0,0 " であり D Pと同様に下位 2 ビ ッ トは無効データとして扱われる。
    [0075] ステップ S 1 5では "D P = S P X M P " を行なって O N/O F F信号 MPが O NZO F F信号 S Pに換わる過 程で用いるデッ トタイム用の O NZO F F信号を演算する もので り、 O NZ O F F信号 D Pは O N Z O F F信号 M P と O N / O F F信号 S P とをビッ ト レベルで論理積 (A D) を行なって求められる。 S P = "1,1, 1,0,0, 0,0,0 " , M P = "1,0,0.0,1,1,0,0 " とすると D P = "1,0.0,0,0.0,0,0 " となる。 この関係を 第 9図に示すと、 スイ ッチ ング素子 3 2 ~ 3 7の 0 Nノ O F F状態は M P→D P→ S Pと変化する。 従って、 例え ばスィ ッチング素子 34とスィ ッチング素子 3 5とから構 成されるプリ ッ ジのアームの動作を見るとアームの下のス ィ ツチング素子 34が 0 N→ 0 F Fになりアームの上のス イ ツチング素子 3 5が O F F— O Nに換わる。 この時、 ァ ームの下のスィ ッチング素子が蓄積電荷のため遲れ、 切換 え信号から遅れて O F Fになっても、 O Nノ O F F信号
    [0076] D Pではアームの上下のスイ ッチング素子 34、 3 5が同 時に O F Fになっているので、 アームの上のスィ ツチング 素子 34はまだ 0 Nになっていない。 すなわちアームの上 下のスイ ッチング素子が同時に 0 N状態になるのを防止し ているものである。
    [0077] ステ ッ プ S 1 6では "M P - S P " を行なって O N Z 0 F F信号 M Pの内容を O Nノ0 F F信号 S Pの内容に変 える ものである。 従って、 この時点で次の D Pの値とこの D Pに続いて出力される M Pの値が記憶部に格納される。
    [0078] この後 Rに戻り 夕イマ T , がタイム U Pするまでの間、 上記と同様にステッ プ S 2、 ステッ プ S 5、 ステッ プ S 6、 ステップ S 8を繰り返すものである。
    [0079] 第 8 (A) 図はステップ S 1 7による起動用のサブル一チ ンを示すものである。
    [0080] ステップ S 2 1では定数の初期化を行なう。 すなわち、 0 = 0 , Ν = 0， Α θ = a , Τ 1 = ySに設定する。 a , β の値は f = 2 0 H zの時に用いる値である。
    [0081] ステップ S 2 2ではステップ S 2 1で設定された定数か ら O NZO F F信号 M Pを算出する。 これは第 8 (A) 図の ステップ S 1 4と同じ演算によって求められる。 但し、 変 調波は捕正を加えない正弦波を用いている。
    [0082] ステ ッ プ S 2 3ではステッ プ S 2 2で求めた O N Z O F F信号を出力し、 同時にタイマ T , をスター トさせる。 ステップ S 24〜ステップ S 2 7は第 8 (A) 図のステツ プ $ 1 3〜ステップ S 1 6の処理と同じである。 ステップ
    [0083] S 2 で用いる変調波は補正を加えない正弦波である。 ステップ S 2 8ではタイマ T！ がタイム U P したか否か を判断し、 夕イマ T i がタイム U Pするとステップ S 2 9 へ進む。
    [0084] ステップ 2 9ではステップ S 2 6で求めた O N/O F F 信号 D Pを出力し、 同時にタイマ T 2 をスター トさせる。
    [0085] ステップ S 3 0では夕イマ Τ 2 がタイム U Ρ したか否か を判断し タイマ Τ 2 がタイム U Pするとステップ S 3 1 へ進む。
    [0086] ステップ S 3 1ではステップ S 2 7で新しく設定された
    [0087] 0 N 0 F F信号 M Pを出力し、 同時にタイマ T , をス夕 — 卜させる。
    [0088] ステ " プ S 3 2では磁気検出器からの信号があるか否か を判断し、 信号が無い間はステ ップ S 2 4〜ステッ プ S 31を繰り返すものである。 従って、 信号があるまでは 0が順次△ ずつ進められて連続した交流出力が得られる ものである。 ステップ S 3 2で信号があった時にはステツ プ S 3 3へ進み力ゥン ト値 Nを N - N + 1 と して 1進める。 次いでステッ プ S 34で " N 1 0 ** の判断を行ない、 " N≥ 1 0 " が満たされればステップ S 3 5へ進み第 8
    [0089] (A) 図のメ イ ンル一チンに戻る ものである。
    [0090] 従って、 ステップ S 3 2で信号が 1 0回 （適当な回数で もよい） 得られるまで、 すなわち、 圧縮機の起動が終了し て圧縮機の回転が安定し、 磁気検出器からの信号が安定し て得られるようになるまでの間、 磁気検出器からの信号に 関係なく一定の周波数による交流が誘導電動機に供給され るものである。
    [0091] 第 8 (C) 図は第 8 (A) 図において磁気検出器が位置信号 を検出した際に行なうステップ S 1 8の動作を示すサブル 一チンである。
    [0092] ステップ S 4 1では記憶部に格納されている周波数信号 Fが現在出力している交流の周波数 f より大きいか否かの 判断を行ない、 F > f の時にはステップ S 4 2で f = f + 1 として f の値を大きくする。
    [0093] ステップ S 4 3では " Fく f " の判断を行ない、 " Fく f " の時にはステップ S 44で f = f — l として f の値を 小さ くする。
    [0094] ステップ S 4 5ではこの周波数 f の値に基づいて△ 0、 T の値を設定する。
    [0095] ステップ S 4 6では 0を 0に設定する。 すなわち、 現在 の位相:角 を 0に変える。
    [0096] ステップ S 4 7〜 S 4 9は第 8 (A) 図のステップ S 1 4 〜 S 4 9と同じ動作をするものである。
    [0097] ステッ プ S 5 0ではステ ッ プ S 4 8で求めた O N Z O F F信号 D Pを出力すると共に夕イマ T 2 をスター トさ せる。 すなわちタイマ がタイム U Pする前に O Nノ O F F信号を MP→D Pに換えタイマ T 2 をスター トさせ ている。
    [0098] ステップ S 5 1ではタイマ Τ 2 がタイム U Ρ したか否か の判断を行ない、 タイム U Pするとステップ S 5 2に進み 第 8 (A) 図のフローチヤ一 トに示すメィ ンル一チンに戻る ものである。
    [0099] 従って、 このサブルーチンでは位置検出器から位置信号 が得られる毎に、 まず出力周波数に変更があれば f の値に 基づいて T！ の時間と△ 0の値とを設定し直すものである t 次に現在 O N Z O F F信号 M Pから 0 = 0の時の O N / O F F信号 S Pに至るに必要な 0 NZO F F信号 D Pを求 め、 0 0 F F信号 D Pを出力してメ イ ンルーチンに戻 るものである。
    [0100] 第 1 0図は第 8 (A) 図〜第 8 (C) 図のチャー トを用いて 誘導電動機へ 3相交流を出力した時の 3相交流の波形であ る。 尚、 この波形図は PWMによる出力波形を等価的に正 弦波に置き換えてわかりやすく したものである。
    [0101] まず、 運転が開始されるとサブル一チン S U B 1 により 捕正のない 2 0 H zの 3相交流が印加される。 この交流に よって誘導電動機が起動する。 誘導電動機が回ると永久磁 石も同時に回り 1回転に 1回位置信号が得られるようにな る。 この位置信号の数をカウン ト しこのカウン ト値が 1 0 回になると、 通常運転を行なうメイ ンルーチンに戻り補正 を行なった 3相交流の印加が開始される。 の値を順に 大きくすることによって 0 β ~ 360° までの 3相交流が出 力される。 理論的にはこの 360' の位相で誘導電動機が 1 回転して次の信号が得られるが、 実際には誘導電動機のス リ ップにより、 360° + aの位相で次の信号が得られる。 この信号が得られた時から再び 0 ° の位相から 3相交流を 出力し始めるものである。 以後信号が得られる毎に位相を 0 ° に戻して 3相交流の出力を開始するものである。
    [0102] 尚、 こ のフ ロ ーチ ャ ー トでは 1 サイ ク ル毎に Ο Ν Ζ O F F信号を算出したが、 この信号を予め算出しておき、 この算出信号が得られるようなデータを R 0 Mに格納し、
    [0103] 0 β 信号に合わせて 1周期分を連続して出力するようにし てもよい。
    [0104] 第 1 1図は前記フローチヤ一トによる トルク制御を行つ たときの振動波形の変化を示した振動波形図である。 （振 動の測定は第 7図と同様） この図においてトルク制御なし の区間では第 6図の波形図 6 1を用いて算出した出力を誘 導電動機に供給したときのものであり、 トルク制御ありの 区間では第 6図の波形図 6 4を用いて算出した出力を誘導 電動機に供給したときのものである。 この図から分かるよ うに トルク制御を行った方が振動が小さ く なつている。 尚、 圧縮機の運転中に制御のあり、 なしを切り換えたため振動 が小さくなるまでの間に過渡区間が生じている。
    [0105] 以上のように本発明の制御方式で'は、 誘導電動機を有す る圧縮機 Jこおいて、 予め圧縮要素の回転角に対応して定め られたパターンの交流電力を、 圧縮要素の回転角が所定の 角度に達する毎に、 前記交流電力の特定の位相位置から順 に前記誘導電動機に供給すると共に、 パターンは圧縮要素 が必要とする駆動トルクが大きく なる回転角に対応する位 相位置の電圧又は電流を大きく して成るので、 圧縮機の駆 動トルクの増加に合わせて誘導電動機の出力を一致させて- 前記トルクと出力との差から生じる振動を低下させること ができる。
    [0106] 第 1 2図， 第 1 3図は回転位置検出装置の他の実施例を示 す要部断面図、 及び上面図であり、 第 1 4図は第 3図の実 施例にも共通なディ スク 2 2の上面図である。 第 3図に示 した断^図との違いは有底状のパイプ 4 2を密閉容器 1の 上部、 ft出管 1 8の側から回転子 6のシャフ ト 1 3に沿つ て挿入し こ点である。 4 2はホール素子、 4 3は圧縮機の 密封端子、 4 4は取付ボトルであり、 樹脂製のカバーが密 封端子及びパイプ 4 1 の開口を覆うように取付けられるも のであ :。 パィプ 4 1をカバ一で覆う ことにより このパイ プ 4 1 にごみや雨水が侵入するのを防止できる。
    [0107] ディ スク 2 2の変形例を示す第 1 4 A図において、 符号 8 0はボル卜 2 5が通る穴であり、 ボルト 2 5の段部がこ の穴を挾持してディ スク 2 2を固定している。 また、 この ボルトとディ スクとが空回り しないように凹凸を穴に設け てもよい。 従ってこのディ スク 2 2は回転子と共に回転す る。 8 1 , 8 2は開口であり、 圧縮冷媒がディ スク 2 2を 通過し易く している。 8 3は永久磁石 2 3の固定部材 （磁 石固定ホルダ） であり、 非磁性材から成っている。 8 4 , 8 5はかしめ部であり、 このホルダ 8 3をディ スク 2 2に 固定する際にホルダ 8 3のパーリ ングをディ スク 2 2の穴 に差し込んでかしめるものである。 8 6は透口であり、 ホ ルダ 8 3にて永久磁石 2 3を固定した際に永久磁石 2 3の —部が覼けるように設けられている。 この透口 8 6から永 久磁石 2 3を靦く ことによって磁石に表示された極性表示 等のマークを確認することができ、 永久磁石 2 3の極性違 いを防止できるものである。
    [0108] 第 1 5図， 第 1 6図は夫々ディ スクに永久磁石を取付け た他の状態を示すディ スクの上面図である。 第 1 3図は永 久磁石 4 5 , 4 6を回転この回転位置が】30 ' と 270 ° に なった時に信号を出力する位置に設けたものである。 この ように永久磁石を取付けたときはホール素子の出力の変化 に合わせて交流電力の出力電圧などを変えればよく 回転位 置計算が不要になり制御装置が簡略化できるものである。 また第 1 6図は永久磁石 4 7 , 4 8を回転子の回転位置が 0 ° と 180。 の位置に取付けたものである。 このような位 置に永久磁石を取付けることによって、 回転子の回転位置 を一回転中で 2回補正することで正確な回転位置を算出す ることができる。
    [0109] 第 1 7図に示した圧縮機においてパイプ 7 0は例えばホ ール素子 2 4が入る位の銅製のものであり、 一端にキヤ ッ プを溶接して有底状としていることの他、 ホール素子 2 4 はパイプ 7 0にはいる大きさの基底 9 2の先端に装着され た後にこの基板と共にパイプ 7 0に挿入されている。 9 0 はター ミ ナルカバ一、 9 1 はガスケッ トであり、 ポゾレト 9 3を密閉容器 1のネジ穴 9 6に嵌めることによってこの カバー 9 0はガスケッ ト 9 1を介して密閉容器の上部に取 りつけられている。 ガスケッ ト 9 1 には基板 9 2の押さえ 部 9 5が一体に形成されている。 この押さえ部 9 5は基板 9 2をパイプ 7 0の底に押しつけると共に、 パイプ 7 0の 開口を覆う ものである。 パイプ 7 0の外径に嵌まる内径を 有しているこの押さえ部 9 5及びガスケッ ト 9 1 は合成樹 脂またはゴムなどの弾力性の得られる材質でできており、 この材質の弾力にて基板 9 2を押しつけている。 尚、 9 4 はアキュムレータ取付用金具である。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    1 . 誘導電動機と、 この誘導電動機で回転駆動される圧縮 要素と、 前記誘導電動機及び前記圧縮要素を収納する単 —の密閉ケースとから構成される圧縮機において、 前記 誘導電動機へ交流電力を供給する制御方法は、 〗周期内 の位相角変化に対応して所定の大きさに増減する交流電 力を出力する交流電力発生手段を備えると共に、 前記交 流電力の 1周期の位相角は圧縮要素の 1回転の回転角に 対応し、 前記圧縮要素の駆動トルクの大きく なる回転角 に対応した位相角では前記交流電力の出力が大き く なり、 前記圧縮夜要素が所定の回転角に達する毎に前記交流電 力の前記誘導電動機への供給を前記所定の回転角に対応 する位相角から開始させることを特徴とする圧縮機用誘 導電動機の制御方法。
    2 . 前記圧縮要素の駆動トルクの大きく なる回転角に対応 する位相角では前記交流電力の瞬時周波数が前記交流電 力の平均周波数より高いことを特徴とする請求項第 1項 に記載の圧縮機用誘導電動機の制御方法。
    3 . 誘導電動機と、 この誘導電動機で回転させられる圧縮 要素と、 前記誘導電動機及び前記圧縮要素を収納する単
    —の密閉ケースとから構成される圧縮機において、 前記 誘導電動機へ交流電力を供給する制御方法は、 前記密閉 ケースの中に設けられ前記圧縮要素と共に回転する永久 磁石と、 前記密閉ケースの外に設けられ前記永久磁石の 磁束を検出する磁気検出器を備えると共に、 1周期内の '
    PCT/JP90/00858
    - 26 -
    位相角変化に対応して所定の大きさに増減する交流電力 を出力する交流電力発生手段を備え、 前記交流電力の ] 周期の位相角は圧縮要素の 1回転の回転角に対応し、 前 記圧縮要 の駆動トルクの大きく なる回転角に対応した 位相角では前記交流電力の出力が大きく なり、 前記磁気 検出器が前記永久磁石の磁束を検出する毎に前記交流電 力の前記誘導電動器への供給を所定の位相角から開始さ せることを特徵とする圧縮機用誘導電動機の制御方法。
    4.. 誘導電動機と、 この誘導電動機で问転させられる圧縮 要素と、 前記誘導電動機及び前記圧縮要素を収納する単 一の密閉ケースとから構成される圧縮機において、 前記 誘導電動機へ交流電力を供給する制御装置は、 複数のス イ ツ チ ング素子と、 これらのスィ ッ チ ング素子がブリ ッ ジ状に接続されてなり、 直流を交流に変換するィ ンバー 夕回路と、 与えられた位相角に対応して夫々のスィ ッ チ シグ素子の O N/O F F信号を出力すると共に、 所定の 位相角が与えられたときには前記イ ンバー夕回路から出 力される交流が大きく なるような O NZO F F信号を出 力する スィ ッチング信号発生手段と、 このスイ ッ チ ング 信号発生手段に与える位相角を順に進めて前記ィ ンバ一 タ回路から前記誘導電動機に連続した交流電力を供給さ せる位相制御手段と、 前記圧縮要素の回転角が所定の角 度に達した時の信号を判断する位置検出手段と、 この位 置検出手段が位置検出信号を判断したときに位相制御手 - 21 - 段の出力する値を特定の位相角に変える位相捕正手段と を有することを特徴とする圧縮機用誘導電動機の制御装
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